(57)【要約】【課題】  非対称翼形状の支持翼などを用いて、効率よく垂直軸を回転させることにより、微風のときでも発電できる垂直軸型風力発電装置を提供する。【解決手段】  本発明の第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置１は、垂直に設けた回転軸２と、回転軸２の周方向に取り付けられる縦向きの２枚の羽根３と、回転軸２と各羽根３とを連結し、かつ、水平面に対し傾斜して配置される支持部材４とを備えてなる。羽根３及び支持部材４は、横断面形状が非対称翼形状である。支持部材４は、回転軸２と各羽根３との間で回転軸２及び各羽根３に対し傾斜して２つずつ設けられている。また、回転軸２の左右で構成される羽根３及び支持部材４からなる部位同士は、回転軸２を中心として対称に配置されている。また、羽根３及び支持部材４の最大翼厚の位置は、進行方向側となるように配置されている。【選択図】  図１
2005105911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けられる縦向きの羽根と、前記回転軸と前記羽根とを連結する支持部材とを備え、
前記支持部材の横断面形状が非対称翼形状であって、前記支持部材の長さ方向が水平面に対して傾斜配置される垂直軸型風力発電装置。
【請求項２】
前記支持部材が少なくとも２以上設けられている請求項１記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項３】
垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けられる縦向きの羽根と、前記回転軸と前記羽根とを連結する支持部材と、横断面形状が非対称翼形状であって、前記支持部材に沿って設けられる非対称翼形状部材と、前記非対称翼形状部材を前記支持部材に取り付ける取付部材とを備え、
前記非対称翼形状部材の長さ方向が水平面に対して傾斜配置される垂直軸型風力発電装置。
【請求項４】
前記支持部材、前記取付部材のうち少なくとも一つの横断面形状が非対称翼形状である請求項３記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項５】
前記支持部材が少なくとも２以上設けられている請求項３又は４に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項６】
前記取付部材が少なくとも２以上設けられている請求項３又は４に記載の垂直軸型風力発電装置。
【請求項７】
前記非対称翼形状部材が少なくとも２以上設けられている請求項３記載の垂直軸型風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横断面形状が非対称翼形状である部材を利用して、回転軸を回転させるための推進トルクを発生させる垂直軸型風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、垂直軸型風力発電装置は公知となっている。
例えば、下記特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１のものは、垂直軸の周りに直線翼を配置して、この直線翼を支持翼で軸側に連結した直線翼型風水車であり、効率や自己始動性や騒音などを考慮して、ソリディティ、取付角、翼厚などの適正化を図ったものである。
【特許文献１】特許第３３６８５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のものは、支持翼の横断面が対称翼形状となっており、風損抗力を抑制することはできる。しかし、微風であるときには、さらに効率よく垂直軸を回転させることは困難である。また、特許文献１のものには、非対称翼形状の支持翼が用いられることもあるが、単に非対称翼形状の支持翼を水平に垂直軸に設けているのみであるため、揚力による推進トルクは発生するが、さらに効率よく発生させることは困難である。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、非対称翼形状の支持翼などを用いて、効率よく垂直軸を回転させることにより、微風のときでも発電できる垂直軸型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及び効果】
【０００５】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けられる縦向きの羽根と、前記回転軸と前記羽根とを連結する支持部材とを備え、前記支持部材の横断面形状が非対称翼形状であって、前記支持部材の長さ方向が水平面に対して傾斜配置されるものである。
上記構成により、横断面形状が非対称翼形状である支持部材を水平面に対し傾斜して配置するため、水平に配置するよりも推進トルクを得ることができ、羽根と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる。また、回転軸の回転が速くなっても、支持部材の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる。
【０００６】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、前記支持部材が少なくとも２以上設けられていることが好ましい。
上記構成により、さらに効率よく推進トルクを得ることができ、羽根と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、さらに微風のときでも発電できる。
【０００７】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けられる縦向きの羽根と、前記回転軸と前記羽根とを連結する支持部材と、横断面形状が非対称翼形状であって、前記支持部材に沿って設けられる非対称翼形状部材と、前記非対称翼形状部材を前記支持部材に取り付ける取付部材とを備え、前記非対称翼形状部材の長さ方向が水平面に対して傾斜配置されるものである。
上記構成により、横断面形状が非対称翼形状である非対称翼形状部材を水平面に対し傾斜して配置するため、水平に配置するよりも推進トルクを得ることができ、羽根と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる。また、回転軸の回転が速くなっても、非対称翼形状部材の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる。
【０００８】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、前記支持部材、前記取付部材のうち少なくとも一つの横断面形状が非対称翼形状であることが好ましい。
上記構成により、さらに効率よく推進トルクを得ることができ、羽根や支持部材と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、さらに微風のときでも発電できる。
【０００９】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、前記支持部材が少なくとも２以上設けられていることが好ましい。
上記構成により、さらに効率よく推進トルクを得ることができ、羽根と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、さらに微風のときでも発電できる。
【００１０】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、前記取付部材が少なくとも２以上設けられていることが好ましい。
上記構成により、さらに効率よく推進トルクを得ることができ、羽根や支持部材と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、さらに微風のときでも発電できる。
【００１１】
本発明の垂直軸型風力発電装置は、前記非対称翼形状部材が少なくとも２以上設けられていることが好ましい。
上記構成により、さらに効率よく推進トルクを得ることができ、羽根、支持部材及び取付部材と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、さらに微風のときでも発電できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面を参照しながら、本発明に係る垂直軸型風力発電装置の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図、図２は支持部材、非対称翼形状部材又は取付部材の横断面形状の一例を示す図であって、各部材のII−II断面図、図３は本発明の第２実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図、図４は本発明の第３実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図、図５は本発明の第４実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図である。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置１は、図１に示すように、垂直に設けた回転軸２と、回転軸２の周方向に取り付けられる縦向きの２枚の羽根３と、回転軸２と各羽根３とを連結し、かつ、水平面に対し傾斜して配置される支持部材４とを備えてなる。
【００１４】
図示しないが、回転軸２は、軸受などにより回転自在に支持されており、回転軸２下部には、回転軸２の回転力が伝達されることで発電する発電装置が設けられている。以下で説明する各実施形態においても同様である。
羽根３は、その横断面形状が図２に示すような非対称翼形状である。この非対称翼形状は、飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。また、図１における右側と左側の各羽根３の横断面形状が、回転軸２を中心として対称となるように、かつ、各羽根３の最大翼厚が進行方向側となるように配置されている。
支持部材４は、回転軸２と各羽根３との間で回転軸２及び各羽根３に対し傾斜して２つずつ設けられている。支持部材４の横断面形状は、図２に示すような非対称翼形状であり、この非対称翼形状は、飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。
また、図１における回転軸２の右側で構成される羽根３及び支持部材４からなる部位と、回転軸２の左側で構成される羽根３及び支持部材４からなる部位とは、回転軸２を中心として対称に配置されている。また、図示しないが、羽根３及び支持部材４の最大翼厚の位置は、進行方向側となるように配置されている。
【００１５】
上記構成により、微風を受けただけで、羽根３及び支持部材４によって揚力が発生し、回転軸２を回転させる。これによって、回転軸２下部に設けられている発電装置に回転力が伝達され、発電されることとなる。
【００１６】
したがって、支持部材４の横断面形状が非対称翼形状であるため、揚力による推進トルクを得ることができ、羽根３と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。また、回転軸２の回転が速くなっても、支持部材４の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。
【００１７】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る垂直軸型風力発電装置５は、羽根３の支持部材として、水平面に対し傾斜して設けられる支持部材６と水平面と平行な支持部材７とを組み合わせた構成としている点で、第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置１と異なる。
具体的には、図３に示すように、支持部材６、７がそれぞれ２つずつ、回転軸２と各羽根３との間で回転軸２及び各羽根３に設けられているものである。なお、支持部材６、７の横断面形状は、図２に示す支持部材４の横断面形状と同様である。この支持部材６、７の横断面形状も飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。
また、図３における回転軸２の右側で構成される羽根３及び支持部材６、７からなる部位と、回転軸２の左側で構成される羽根３及び支持部材６、７からなる部位とは、回転軸２を中心として対称に配置されている。また、図示しないが、羽根３及び支持部材６、７の最大翼厚の位置は、進行方向側となるように配置されている。
【００１８】
上記構成により、微風を受けただけで、羽根３や支持部材６、７によって揚力がさらに発生し、回転軸２を回転させる。これによって、回転軸２下部に設けられている発電装置に回転力が伝達され、発電されることとなる。
【００１９】
したがって、支持部材６、７の横断面形状が非対称翼形状であるため、揚力による推進トルクを得ることができ、羽根３と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。また、回転軸２の回転が速くなっても、支持部材６、７の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる。
【００２０】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る垂直軸型風力発電装置８は、図４に示すように、回転軸２に垂直に設けられた支持部材９に沿って設けられ、かつ、横断面形状が非対称翼形状である非対称翼形状部材１０と、非対称翼形状部材１０を支持部材９に取り付ける取付部材１１とをさらに備えるものである。具体的には、図４に示すように、羽根３側の取付部材１１ａの長さが回転軸２側の取付部材１１ｂよりも長く構成されているものである。
支持部材９の横断面形状は、図２に示す支持部材４の横断面形状と同様である。なお、この支持部材９の横断面形状は、飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。
非対称翼形状部材１０は、羽根３側の取付部材１１ａの一端及び回転軸２側の取付部材１１ｂの一端に取り付けられている。この結果、非対称翼形状部材１０は、支持部材９に対し傾きがつけられて設けられることとなる。非対称翼形状部材１０の横断面形状は、図２に示す支持部材４と同様の形状をしており、さらに非対称翼形状部材１０は飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。取付部材１１についても同様である。また、取付部材１１の横断面形状における最大翼厚の位置が、羽根３の横断面形状における最大翼厚の位置と同様の向きとなるように配置されることが好ましい。
また、図４における回転軸２の右側で構成される羽根３、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１からなる部位と、回転軸２の左側で構成される羽根３、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１からなる部位とは、回転軸２を中心として対称に配置されている。また、図示しないが、羽根３、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１の最大翼厚の位置は、進行方向側となるように配置されている。
【００２１】
上記構成により、微風を受けただけで、羽根３、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１によって揚力がさらに発生し、回転軸２を回転させる。これによって、回転軸２下部に設けられている発電装置に回転力が伝達され、発電されることとなる。
【００２２】
したがって、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１の横断面形状が非対称翼形状であるため、揚力による推進トルクを得ることができ、羽根３と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。また、回転軸２の回転が速くなっても、支持部材９、非対称翼形状部材１０及び取付部材１１の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる。
【００２３】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る垂直軸型風力発電装置１２は、図５に示すように、回転軸２と平行に配置される２枚の羽根３と、回転軸２に対し垂直に設けられている支持部材１４と、両端のそれぞれが羽根３及び支持部材１４に対し、傾斜させて取り付けられている非対称翼形状部材１３とを備えるものである。
非対称翼形状部材１３は、図２に示す支持部材４と同様の形状をしており、さらに非対称翼形状部材１３及び支持部材１４は飛行機の翼の横断面形状と近似しているものであることが好ましい。
また、図４における回転軸２の右側で構成される羽根３、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４からなる部位と、回転軸２の左側で構成される羽根３、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４からなる部位とは、回転軸２を中心として対称に配置されている。また、図示しないが、羽根３、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４の最大翼厚の位置は、進行方向側となるように配置されている。
【００２４】
上記構成により、微風を受けただけで、羽根３、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４によって揚力が発生し、回転軸２を回転させる。これによって、回転軸２下部に設けられている発電装置に回転力が伝達され、発電されることとなる。
【００２５】
したがって、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４の横断面形状が非対称翼形状であるため、揚力による推進トルクを得ることができ、羽根３と共に効率よく垂直軸を回転させることができるので、微風のときでも発電できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。また、回転軸２の回転が速くなっても、非対称翼形状部材１３及び支持部材１４の横断面形状が翼形状をしているため、風損抗力を抑制できる。
【００２６】
なお、上記各実施形態の垂直軸型風力発電装置では、羽根が２枚のものについて説明したが、羽根が３枚以上のものであってもよい。また、この羽根の枚数に対し、支持部材、非対称翼形状部材又は取付部材が、必要な数だけ適宜組み合わされて構成される垂直軸型風力発電装置であってもよい。
【００２７】
また、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図。
【図２】支持部材、非対称翼形状部材又は取付部材の横断面形状の一例を示す図であって、各部材のII−II断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の上部を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１、５、８、１２  垂直軸型風力発電装置
２  回転軸
３  羽根
４、６、７、９、１４  支持部材
１０、１３  非対称翼形状部材
１１  取付部材
【図１】
2005105911.tif 000003
【図２】
2005105911.tif 000004
【図３】
2005105911.tif 000005
【図４】
2005105911.tif 000006
【図５】
2005105911.tif 000007