(57)【要約】【課題】翼の回転内周面での気流の剥離が抑制されて、回転エネルギー変換効率が良好な垂直軸風車を提供する。【解決手段】垂直軸風車は、回転自在に設けられる垂直主軸と、この垂直主軸に設けられた支持体と、垂直主軸に支持体を介して連結され風を受けて回転する翼９とを備える。翼９の横断面形状は、翼９の回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状である。翼９における回転進行方向の後縁に、回転進行方向の後方側に対して突出する山部１６と後退する谷部１７とが交互に並ぶセレーション１５が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられる垂直主軸と、この垂直主軸に設けられた支持体と、前記垂直主軸に前記支持体を介して連結され風を受けて前記垂直主軸の軸心の回りに回転する翼とを備えた垂直軸風車であって、
前記翼の横断面形状が、前記翼の回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が前記翼の回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状であり、
前記翼における前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されていることを特徴とする垂直軸風車。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直軸風車において、前記セレーションは、前記翼の回転中心に対する径方向から見て、前記山部の頂部側が狭まる波形状に形成されている垂直軸風車。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の垂直軸風車において、前記セレーションは、前記翼の回転中心に対する径方向から見て、前記山部が凸曲線の湾曲形状である垂直軸風車。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の垂直軸風車において、前記セレーションの前記山部は、前記翼の回転中心に対する径方向の外側から内側へ行くに従い、前記垂直主軸の軸心に沿う幅が広くなっている垂直軸風車。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の垂直軸風車において、前記翼は、前記垂直主軸と平行に延びる主翼部と、この主翼部の両端部から前記垂直主軸の側に斜めに折れ曲がって延びるウイングレットとを有し、前記主翼部における前記回転進行方向の後端に前記セレーションが形成されている垂直軸風車。
【請求項６】
垂直主軸を有する垂直軸風車の翼であって、
横断面形状が、回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状であり、
前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されていることを特徴とする垂直軸風車の翼。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の垂直軸風車と、この垂直軸風車の前記垂直主軸の回転で発電する発電機とを備える風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、垂直主軸を持つ垂直軸風車、その翼、および前記垂直軸風車を備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置に用いられる風車には、水平に設けられた主軸の軸心回りの水平翼が回転する水平軸風車と、垂直に設けられた主軸の軸心回りに垂直翼が回転する垂直軸風車（例えば特許文献１）とがある。どちらのタイプについても、揚力で翼を回転させる方式の場合、翼の断面形状は、図１５に示すような翼型をしている。翼９が風を受けた場合、膨らみ面２２に沿って流れる風の流速と、反対面２３に沿って流れる風の流速とに差が生じ、この流速の差が圧力差となって揚力が発生する。
【０００３】
しかし、上記流線型の翼では、反対面２３の側で空気の流れが剥離し、渦が発生することが知られている。この渦は剥離渦と呼ばれ、失速の原因となる。なお、水平軸風車において、前記剥離渦の発生を防ぐことを目的として、翼の後縁に、山部と谷部とが並ぶセレーションを形成することが提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０４８０１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
垂直軸風車は、風向を問わずに回転力が得られて、風向に対する制御が不要なことから、比較的小型の風車として開発が進められている。しかし、垂直軸風車には、次のような解決すべき課題がある。
【０００６】
一般的に、水平軸風車の場合、風速および風向が一定で、翼の回転速度が一定であれば、翼が１回転する間に翼への風の流入角および相対流入速度が変化しない。このため、翼に沿って流れる気流に変化がなく、回転エネルギー変換効率に影響しない。
これに対し、垂直軸風車では、風速および風向が一定で、翼の回転速度が一定であっても、翼が１回転する間に翼への風の流入角および相対流入速度が大きく変化する。このため、一回転する間に、翼に沿って流れる気流が剥離と付着をすることになる。つまり、気流が剥離する事により、風エネルギーを翼の回転エネルギーに変換する回転エネルギー変換効率に悪影響を及ぼす。特に、相対流入速度の遅い低風速や、低回転時または起動時において、翼後端で気流が剥離しやすい。このため、風が吹いても、トルクを発生させる所定の回転速度に上がるまでの時間がかかるため、回転エネルギー変換効率が悪くなる。
【０００７】
この発明の目的は、垂直軸風車に特有の上記課題を解決するために、翼の回転内周面での気流の剥離を抑制することで、回転エネルギー変換効率が良好な垂直軸風車を提供することである。
この発明の他の目的は、気流の剥離の発生を抑制することで、垂直軸風車に用いた場合に回転エネルギー変換効率が良くなる垂直軸風車の翼を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、発電効率が良い風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の垂直軸風車は、回転自在に設けられる垂直主軸と、この垂直主軸に設けられた支持体と、前記垂直主軸に前記支持体を介して連結され風を受けて前記垂直主軸の軸心の回りに回転する翼とを備え、
前記翼の横断面形状が、前記翼の回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が前記翼の回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状であり、
前記翼における前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、翼が上記横断面形状であることにより、翼が風を受けると揚力が発生し、この揚力によって翼が垂直主軸の軸心回りに回転する。垂直軸風車の場合、回転が失速する原因の一つに、翼面からの気流の剥離がある。今回の構成では、翼の回転進行方向の後縁にセレーションが形成されているため、翼の回転中心に対する径方向の翼後端における外側面に沿う内側面より速度の速い気流によって、径方向の内側面に沿う気流の流れが誘引されて、内側面に沿う気流の剥離が抑制される。これにより、翼の回転の失速する区間が短くなり、一回転における回転エネルギー変換効率が向上する。
【００１０】
また、相対速度が小さく、気流が剥離しやすい低回転または低風速時では、セレーション形状により気流が翼壁面に付着しやすくなるために、各風速において一番効率の良い所定の回転速度まで短時間で翼の回転速度が上がる。さらに、風が弱まっても、翼が回転停止しにくい。これにより、翼の１回転中におけるトルク発生領域が広がり、より一層回転エネルギー変換効率が向上する。
【００１１】
この発明において、前記セレーションは、前記翼の回転中心に対する径方向から見て、前記山部の頂部側が狭まる波形状に形成されていてもよい。
山部の頂部側が狭まる波形状であると、後方へ行くほど谷部の垂直主軸の軸心に沿う方向の幅が広くなるため、径方向の内側面に沿う気流の流れを誘引する作用が強くなる。
【００１２】
また、前記セレーションは、前記翼の回転中心に対する径方向から見て、前記山部が凸曲線の湾曲形状であってもよい。
山部が凸曲線の湾曲形状であると、山部の後端が丸みを持つため、損傷し難く、外側面の気流による作用をより発揮しやすい。
【００１３】
前記セレーションの前記山部は、前記翼の回転中心に対する径方向の外側から内側へ行くに従い、前記垂直主軸の軸心に沿う幅が広くなっていてもよい。
この場合、山部の側面が、内側に行くに従い谷部の幅が狭くなるように傾斜したＲ面となる。これにより、径方向の外側面に沿う気流が谷部に円滑に導かれる。
【００１４】
この発明において、前記翼が、前記垂直主軸と平行に延びる主翼部と、この主翼部の両端部から前記垂直主軸の側に斜めに折れ曲がって延びるウイングレットとを有する場合、前記主翼部における前記回転進行方向の後端に前記セレーションが形成されているとよい。
また、主翼部のみにセレーションが形成されていてもよい。
【００１５】
この発明の垂直軸風車の翼は、垂直主軸を有する垂直軸風車用であって、
横断面形状が、回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状となる翼型をしており、
前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記横断面形状であると、前述したように、風を受けた場合に、径方向の内側面での気流の剥離を抑制する。このため、この翼を垂直軸風車に用いることにより、剥離による失速区間が短くなるため、垂直軸風車の回転エネルギー変換効率が向上する。
【００１７】
この発明の風力発電装置は、前記垂直軸風車と、この垂直軸風車の前記垂直主軸の回転で発電する発電機とを備える。
この風力発電装置に用いられる垂直軸風車は、上述したように、回転エネルギー変換効率が良い。このため、この風力発電装置は発電効率が良い。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の垂直軸風車は、回転自在に設けられる垂直主軸と、この垂直主軸に設けられた支持体と、前記垂直主軸に前記支持体を介して連結され風を受けて前記垂直主軸の軸心の回りに回転する翼とを備え、前記翼の横断面形状が、前記翼の回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が前記翼の回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状であり、前記翼における前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されているため、翼の回転内周面での気流の剥離が抑制されて、回転エネルギー変換効率が良好である。
【００１９】
この発明の垂直軸風車の翼は、垂直主軸を有する垂直軸風車用であって、横断面形状が、回転中心に対する径方向の外側面ないし内側面が回転進行方向の前後両端から次第に前記径方向の外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は前記回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状であり、前記回転進行方向の後縁に、前記回転進行方向の後方側に対して突出する山部と後退する谷部とが交互に並ぶセレーションが形成されているため、気流の剥離が抑制され、垂直軸風車に用いた場合に回転エネルギー変換効率が良くなる。
【００２０】
この発明の垂直軸風車は、前記垂直軸風車と、この垂直軸風車の前記垂直主軸の回転で発電する発電機とを備えるため、発電効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態に係る垂直軸風車を備えた風力発電装置の正面図である。
【図２】同風力発電装置の平面図である。
【図３】（Ａ）は同垂直軸風車の翼の正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】図３（Ｂ）のIV−IV断面図である。
【図５】同翼の一部の斜視図である。
【図６】（Ａ）は同翼の一例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図７】（Ａ）は同翼の異なる例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図８】（Ａ）は同翼のさらに異なる例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はVIIIＣ−VIIIＣ断面図である。
【図９】（Ａ）は同翼のさらに異なる例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１０】（Ａ）は同翼のさらに異なる例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１１】（Ａ）は同翼のさらに異なる例の部分平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１２】翼の回転位置と翼に流入する風の向きおよび速度との関係を示す説明図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ翼が１回転する間におけるトルク発生領域と失速領域とを示す図である。
【図１４】翼の回転速度と翼は発生する出力との関係を示すグラフである。
【図１５】従来の翼の一部を断面で表わした斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る垂直軸風車を備えた風力発電装置の正面図、図２はその平面図である。地面に築かれた基礎１に鉄塔２が構築され、この鉄塔２の上に風力発電装置３が設置されている。風力発電装置３は、垂直軸風車４と、この垂直軸風車４の垂直主軸５の回転で発電する発電機６と、その他の配電用、制御用等の機器とを備える。垂直主軸５は上下方向に沿って延びる軸であって、軸受によって回転自在に支持され、下部が発電機６に連結されている。垂直主軸５、発電機６、および他の機器は、カバー７によって覆われている。
【００２３】
垂直軸風車４は、前記垂直主軸５に支持体８を介して複数の翼９が取り付けられている。図の例では、翼９の数が２つであり、それぞれの翼９は垂直主軸５を中心として１８０°位相の異なる位置に設けられている。翼９の数は３つ以上であってもよい。支持体８は、垂直主軸５の上端に水平に固定された１本の水平アーム８ａと、この水平アーム８ａの中央部付近からそれぞれ図の左右両側に向かって上向きの斜め方向および下向きの斜めに延びる計４本の斜めアーム８ｂとからなる。水平アーム８ａの左端および左側の２本の斜めアーム８ｂの先端に左側の翼９が結合され、水平アーム８ａの右端および右側の２本の斜めアーム８ｂの先端に右側の翼９が結合されている。垂直軸風車４は、風を受けると、垂直主軸５の軸心Ｏの回りに図２の矢印方向に回転する。
【００２４】
図３（Ａ），（Ｂ）は翼９の正面図と側面図である。翼９は、垂直主軸５（図１参照）と平行、すなわち上下方向に沿って延びる主翼部１０と、この主翼部１０の上下両端部からそれぞれ垂直主軸５の側に斜めに折れ曲がって延びる上下のウイングレット１１とからなる。ウイングレット１１は直線状に延びていてもよく、曲線状に延びていてもよい。曲線状である場合、その曲線は、円弧状であっても、曲率が異なる複数の円弧が組み合わされたものであってよい。上下のウイングレット１１は、主翼部１０の長手方向中間部の中心線ＣＬに対し、線対称となる同一形状に形成されている。
【００２５】
なお、以下の説明では、垂直主軸５の軸心方向を「上下方向」とする。また、垂直主軸５の軸心Ｏを中心として径方向の外径側を「外側」、内径側を「内側」とする。また、垂直軸風車４が図２の矢印方向に回転するときに翼９が進行する側を「前側」、その反対側を「後側」とする。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、主翼部１０の厚みは上下全域にわたって一定であり、ウイングレット１１は先端側に行くに従って径方向の厚みが薄くなっている。但し、主翼部１０およびウイングレット１１のいずれについても、回転進行方向の位置によって径方向の厚みが異なっている。先に述べた主翼部１０およびウイングレット１１の厚みは、回転進行方向の最大厚み部の厚みについてである。
【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、主翼部１０は回転進行方向の幅が一定で、ウイングレット１１は先端側へ行くに従い回転進行方向の幅は連続的に徐々に狭くなっている。ウイングレット１１の上下方向の最先端の位置である頂点位置Ｐは、回転進行方向の中心よりも前寄りにある。
【００２８】
図４は図３（Ｂ）のIV−IV断面図である。同図に示すように、主翼部１０の横断面形状は、回転内周面すなわち径方向の外側面１２ないし内側面１３が、回転進行方向の前後両端から次第に径方向外側ないし内側に膨らみ、その膨らみ量は回転進行方向の前端寄りの箇所で最も大きい形状である。径方向の内側面１３は、この例では、前端部は外側面１２と滑らかに繋がる曲面状で前端部よりも後方部分は平面状とされている。内側面１３は、前端から後端にかけて全体が径方向内側に膨らんだ形状であってもよく、また回転進行方向の中央部分が凹んだ形状であってもよい。図示は省略するが、ウイングレット１１の横断面形状も、主翼部１０とは径方向および回転進行方向の寸法が異なるが、主翼部１０と同様の形状である。なお、図４では、翼９が中実で示されているが、実際には軽量化のために、繊維強化樹脂等により中空状に形成されている場合もある。
【００２９】
図３（Ｂ）、図４、および図５に示すように、主翼部１０の回転進行方向の後縁には、セレーション１５が設けられている。セレーション１５は、回転進行方向の後方側に対して突出する山部１６と後退する谷部１７とが交互に並ぶ。セレーション１５の形成方法としては、主翼部１０の後端部における谷部１７となる箇所を切除してもよく、あるいは主翼部１０の後端縁に、山部１６となる別部材またはセレーション１５が形成された別部材を取り付けてもよい。
【００３０】
図６〜図１１に、セレーションの各種形態を示す。これらの各図のうち（Ｂ）では、翼厚み方向の寸法の比率を大きくして描いている。
図６に示すセレーション１５Ａは、径方向から見て、各山部１６の連なりが三角波形とされている。山部１６の頂部および谷部１７の底部は、径方向から見て鋭角になっている。
図７に示すセレーション１５Ｂは、径方向から見て、各山部１６の連なりが台形波形とされている。山部１６の頂部および谷部１７の底部は、曲線によって丸みが付けられていてもよい。
【００３１】
図８に示すセレーション１５Ｃは、径方向から見て、各山部１６の連なりが山部凸曲線波形とされている。山部凸曲線波形とは、各山部１６が後方に凸の湾曲形状であることを指す。山部１６が凸曲線の湾曲形状であると、山部１６の後端が丸みを持つため、損傷し難い。
【００３２】
図８の例では、図８（Ｃ）の断面図に示すように、山部１６は、外側から内側へ行くに従い、上下方向の幅が広くなっている。言い換えると、山部１６の側面１６ａが、内側に行くに従い谷部１７の幅が狭くなるように傾斜したテーパ面ないしＲ面となっている。これにより、径方向の外側面１２に沿う気流が谷部１７に円滑に導かれる。前記三角波形や台形波形のセレーション１５Ａ，１５Ｂ、および後記矩形波形のセレーション１５Ｄにも、テーパ状ないしＲの面取りを施してよい。
【００３３】
上記各セレーション１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、径方向から見て、山部１６の頂部側が狭まる波形状である。この波形状であると、後方へ行くほど谷部１７の上下方向の幅が広くなるため、径方向の内側面１３に沿う気流の流れを誘引する作用が強くなる。
【００３４】
図９に示すセレーション１５Ｄのように、山部１６の頂部側が狭まる波形状でなくてもよい。このセレーション１５Ｄは、各山部１６の連なりが矩形波形とされている。
【００３５】
図１０に示すセレーション１５Ｅは、主翼部１０の後縁に取り付けた別部材１８に形成されている。この例は、山部１６の波形が図６のセレーション１５Ａと近似したものとされているが、他のセレーション１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄも別部材に形成してよい。
【００３６】
図１１に示すセレーション１５Ｆは、主翼部１９の後縁に山部１６となる別部材を取り付けて形成されている。この例は、図８のセレーション１５Ｃと同様に、各山部１６の連なりが山部凸曲線波形とされているが、他の波形のセレーションについても、主翼部１９の後縁に山部１６となる別部材を取り付けてセレーションを形成することができる。
【００３７】
この構成の垂直軸風車４の作用を説明する。
翼９が図４に示す横断面形状であると、翼９が風Ｗを受けた場合、翼９の前縁の内側面の形状により、気流Ａ２が加速され翼進行方向前方に揚力が発生し推進力となる。この揚力によって、垂直軸風車４が垂直主軸５の軸心Ｏ回りに図２の矢印方向に回転する。翼９の両端にウイングレット１１を設けたことにより、翼端付近に渦の発生を抑制し、騒音の発生が抑えられる。
【００３８】
図１２は、翼９の回転位置と、翼９に流入する風の向きおよび速度との関係を示す説明図である。図１２の右図における左から右に向かって風速Ｖ０の風が吹いているものとし、翼９の回転進行速度はＳとする。図中の矢印は、翼９が受ける風の相対的な方向と流入速度とを表わしている。図１２の左図は、翼９が各回転位置にあるときの翼９の状態を表わしている。
【００３９】
翼９が丸付き数字１の位置にあるとき、翼９は回転進行方向の正面から、風速Ｖ０と翼９の進行速度Ｓを加算した流入速度Ｖ１の風を受ける。この状態では、図１２の左図に示すように、翼９の外側の気流Ａ１、および内側の気流Ａ２は、それぞれ外側面１２および内側面１３に沿った付着流れとなる。
【００４０】
翼９が丸付き数字２の位置にあるとき、翼９は、風速Ｖ０と進行速度Ｓのベクトル値となる流入速度Ｖ２の風を、回転進行方向の斜め外径側から受ける。この状態では、図１２の左図に示すように、翼９の外側の気流Ａ１は外側面１２に沿った付着流れであるが、内側内の気流Ａ２は内側面１３から剥離気味となる。しかし、翼９の回転進行方向の後縁にセレーション１５（図４）が形成されていると、外側面１２に沿う速度の速い気流Ａ１によって、翼９の内側の気流Ａ２の流れが誘引される。これにより、内側面１３での気流Ａ２の剥離が抑制される。
【００４１】
丸付き数字３の位置に翼９があるとき、翼９は、風速Ｖ０と進行速度Ｓとのベクトル値となる流入速度Ｖ３の風を、さらに斜め外径側から受ける。この状態では、図１２の左図に示すように、内側の気流Ａ２は翼後端で内側面１３から完全に剥離する。
【００４２】
上述したように、翼９の回転進行方向の後縁にセレーション１５が形成されているため、径方向の外側面１２に沿う速度の速い気流によって、径方向の内側面１３に沿う気流の流れが誘引されて、内側面１３に沿う気流の剥離が抑制される。例えば、セレーション１５が無い場合、翼９が丸付き数字２の位置にある時点で気流２の剥離が発生する可能性があるが、セレーション１５があると、同時点での気流２の剥離を無くすことができる。これにより、翼９の回転の失速する区間が短くなり、一回転における回転エネルギー変換効率が向上する。
【００４３】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ翼が１回転する間におけるトルク発生領域と失速領域の関係を示す図である。一例として、ロータ直径２ｍの垂直軸風車における（Ａ）は回転速度が９０ｍｉｎ−１である場合を示し、（Ｂ）は回転速度が５０ｍｉｎ−１である場合を示す。両者を比較して、回転速度が遅いとトルク発生領域が狭いことが判る。これは、特に、相対流入速度の遅い低風速や、低回転時では、気流の相対速度が小さいため翼壁面を流れる気流が失速し、翼壁面後端における剥離のタイミングが早くなるからである。
【００４４】
しかし、翼９にセレーション１５が形成されていると、低風速や低回転時でも気流の剥離が抑制されるので、図１３（Ｂ）に白抜き矢印で示すように、トルク発生領域を広げることができる。例えば、図１３（Ａ）と同様に、丸付き数字３の位置のあたりまでトルク発生領域を広げることができる。
【００４５】
また、気流の剥離が抑制されるので、低回転状態または回転停止状態で風が吹いた場合、翼の出力が増加するために、効率の良いトルクを発生させる所定の回転速度まで短時間で翼９の回転速度が上がる。さらに、風が弱まっても、翼９が回転停止しにくい。これにより、翼の１回転中におけるトルク発生領域が広がり、より一層回転エネルギー変換効率が向上する。
【００４６】
このように、翼が１回転する間に翼への風の流入角が大きく変化するという垂直軸風車に特有の状況に対し、翼９にセレーション１５を形成することが有効である。セレーションがある場合と無い場合について、風によって翼９が発生する出力を流体解析により計算した。その結果を図１４に示す。これにより、どの回転速度でも、セレーションがある場合の方が無い場合よりも大きな出力が発生することが判る。また、特に低速域で効果が大きいことが判る。
【００４７】
以上に説明したように、セレーション１５が形成された翼９を用いた垂直軸風車４は、回転エネルギー変換効率が良い。このため、この垂直軸風車４を備える風力発電装置３は発電効率が良い。
【００４８】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
３…風力発電装置
４…垂直軸風車
５…垂直主軸
６…発電機
８…支持体
９…翼
１０…主翼部
１１…ウイングレット
１２…外側面
１３…内側面
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ…セレーション
１６…山部
１７…谷部
Ｏ…軸心
【図１】
2018150898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018150898.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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