(57)【要約】【課題】従来の風車は、効率は悪く、また、低風速での起動性が課題となっているので、風車ブレード形状の最適化を行い、風車の起動性と、効率を良くすることを目的としている。【解決手段】軸方向の上下の両端は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、中央部は翼型ブレード４であり、いずれのブレードも、支持円板５に固定されている。前記支持円板５は、回転軸６に取付けられた垂直型風車７である。起動時には、両端の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、中央部の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。【選択図】図１
2007113511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の受風部水平断面において、軸方向で形式が同一ではなく、バッハ型と翼型の両形式を用い、両方のブレード型は円板のみを介し連結したことを特徴とした垂直型風車。
【請求項２】
垂直型風車の受風部水平断面において、中央部はバッハ型風車とし、両端部は翼型風車としたことを特徴とした請求項１記載の垂直型風車。
【請求項３】
垂直型風車の受風部水平断面において、中央部は翼型風車とし、両端部はバッハ型風車としたことを特徴とした請求項１記載の垂直型風車。
【請求項４】
垂直型風車の受風部水平断面において、回転軸の下部はバッハ型風車とし、回転軸の上部は翼型風車としたことを特徴とした請求項１記載の風車。
【請求項５】
垂直型風車の受風部水平断面において、回転軸の下部は翼型風車とし、回転軸の上部はバッハ型風車としたことを特徴とした請求項１記載の風車。
【請求項６】
ブレードの形式として複数持ち、両型の軸方向の境界は、順次形状を変化させ、バッハ型と翼型の中間の形状としたことを特徴とした請求項１乃至５のいずれかに記載の垂直型風車。
【請求項７】
ブレードの外直径は、軸方向のどの位置も同一としたことを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載の垂直型風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電や風速計などに用いられる風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の風車は、回転軸が垂直であり、自然風の風向に影響を受けない、また抗力型の風車として高風速時においても回転数が比較的低く安全であり、さらには構造が簡単であるということから、小型の発電機や風速計などと接続され、小型の風車として利用されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その風車について図８の水平断面と図９の側面図を参照しながら説明する。
【０００４】
図８の側面図、図９の水平断面図のように、カップ状の受風部１０１を支持部１０２で支持し、位相をずらして複数等間隔に配置される。前記受風部１０１は風を受ける向きによって受風面１０３と背面１０４とで抗力が異なり、その力の差により回転力を発生する仕組みとなっている。
【特許文献１】実開平７−３０３７７号公報（第８図および第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の風車では、構造の単純さという特徴のために多く使われているが、受風部の最適化例は少なく、効率は悪かった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、風車ブレード形状の最適化を行い、風車の起動性と、回転時の効率を良くすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の風車は、垂直型風車の受風部水平断面において、軸方向で形式が同一ではなく、バッハ型と翼型の両形式を用い、両方のブレード型は円板のみを介し連結したことを特徴としたものである。
【０００８】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【０００９】
また他の手段は、垂直型風車の受風部水平断面において、中央部はバッハ型風車とし、両端部は翼型風車としたことを特徴としたものである。
【００１０】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【００１１】
また他の手段は、垂直型風車の受風部水平断面において、中央部は翼型風車とし、両端部はバッハ型風車としたことを特徴としたものである。
【００１２】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【００１３】
また他の手段は、垂直型風車の受風部水平断面において、回転軸の下部はバッハ型風車とし、回転軸の上部は翼型風車としたことを特徴としたものである。
【００１４】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【００１５】
また他の手段は、垂直型風車の受風部水平断面において、回転軸の下部は翼型風車とし、回転軸の上部はバッハ型風車としたことを特徴としたものである。
【００１６】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【００１７】
また他の手段は、ブレードの形式として複数持ち、両型の軸方向の境界は、順次形状を変化させ、バッハ型と翼型の中間の形状としたことを特徴としたものである。
【００１８】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることが可能となる。
【００１９】
また他の手段は、ブレードの外直径は、軸方向のどの位置も同一としたことを特徴としたものである。
【００２０】
この手段により、複数の形式の良い点を併せ持つことができ、風車の起動性と、出力効率を良くすることができるとともに、製造上も容易となる。
【発明の効果】
【００２１】
風車の形式を、翼型とバッハ型の両方を使うことにより、風車の発電効率向上と起動性向上の両方の効果を発揮する風車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、垂直型風車の受風部水平断面において、軸方向の中央部と両端部とで、翼型とバッハ型の両形式を用いた構成としたものであり、風をとらまえることが不得意な風車両端は、バッハ型とし、起動性を良くし、中央部は効率のよい翼型としたものであり、これにより、最も風の多い風車の軸方向中央部受風面において効率の良さを発揮し、また両端部において同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の起動性向上を可能としたものである。
【００２３】
（実施の形態１）
図１および２は、実施の形態１の側面図および平面断面図である。
【００２４】
図１および２において、軸方向の上下の両端は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、中央部は翼型ブレード４であり、いずれのブレードも、支持円板５に固定されている。前記支持円板５は、回転軸６に取付けられた垂直型風車７である。
【００２５】
上記構成において前記垂直型風車７が風を受けると、起動時には、両端の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、中央部の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。通常の、風車では、上下方向に同じ断面のブレードを用いているので、起動特性または、回転時特性のどちらかに重点がおかれ、特性的に課題があるが、本発明例では、水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。
【００２６】
ここで形式とは、サボニウス型、翼型、あるいはバッハ型などの風車の形式、風車の羽根形式を指すものである。また、上記形式の種々の型において水平方向断面形状を変えた場合も形式が異なると定義する。
【００２７】
また、前記支持円板５の回転軸方向の位置は、起動特性を重点におくか、回転時の特性を重点におくかで、両ブレード形状の軸方向の割合を決めることができる。通常は、起動特性よりも回転時の特性を重点におくので、回転軸方向の両端の前記バッハ型ブレード３の軸方向長さの合計は、軸方向全長の１／５以内とする。
【００２８】
また、両端に前記バッハ型ブレード３を設けた場合には、前記バッハ型の方が翼型よりブレードの弦長が長いので、強度的には強い利点がある。
【００２９】
（実施の形態２）
図３および４は、実施の形態２の側面図および平面断面図である。なお、実施の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３０】
図３および４において、軸方向の中央部は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、軸方向の両端は、翼型ブレード４であり、いずれのブレードも、支持円板５に固定されている。前記支持円板５は、回転軸６に取付けられた垂直型風車８である。
【００３１】
上記構成において前記垂直型風車８が風を受けると、起動時には、中央部の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、両端の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。通常の、風車では、上下方向に同じ断面のブレードを用いているので、起動特性または回転時特性のどちらかに重点がおかれ、特性的に課題があるが、本発明例では、水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。
【００３２】
ここで形式とは、サボニウス型、翼型、あるいはバッハ型などの風車の形式、風車の羽根形式を指すものである。また、上記形式の種々の型において水平方向断面形状を変えた場合も形式が異なると定義する。
【００３３】
また、前記支持円板５の軸方向の位置は、起動特性を重点におくか、回転時の特性を重点におくかで、両ブレード形状の軸方向の割合を決めることができる。通常は、起動特性よりも回転時の特性を重点におくので、回転軸方向の両端の前記バッハ型ブレード３の軸方向長さは、軸方向全長の１／５以内とする。
【００３４】
また、中央部に前記バッハ型ブレード３を設けたときには、両端より中央部に風が集まり易いので、起動性を重視した、風車とすることができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図５は実施の形態３の側面図である。なお、実施の形態１または２と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３６】
図５において、軸方向の上部は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、下部は翼型ブレード４であり、いずれのブレードも、支持円板５に固定されている。前記支持円板５は、回転軸６に取付けられた垂直型風車９である。
【００３７】
上記構成において、前記垂直型風車９が風を受けると、起動時には、上部の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、下部の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。通常の、風車では、上下方向に同じ断面のブレードを用いているので、起動特性または回転時特性のどちらかに重点がおかれ、特性的に課題があるが、本発明例では、水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。通常は、起動特性よりも回転時の特性を重点におくので、回転軸方向の両端の前記バッハ型ブレード３の軸方向長さは、軸方向全長の１／５以内とする。
【００３８】
また、前記支持円板５の軸方向の位置は、起動特性を重点におくか、回転時の特性を重点におくかで、両ブレード形状の軸方向の割合を決めることができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図６は実施の形態４の側面図である。なお、実施の形態１〜３と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４０】
図６において、軸方向の下部は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、上部は翼型ブレード４であり、いずれのブレードも、支持円板５に固定されている。前記支持円板５は、回転軸６に取付けられた垂直型風車１０である。
【００４１】
上記構成において、前記垂直型風車１０が風を受けると、起動時には、下部の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、上部の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。通常の、風車では、上下方向に同じ断面のブレードを用いているので、起動特性または回転時特性のどちらかに重点がおかれ、特性的に課題があるが、本発明例では、水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。
【００４２】
また、前記支持円板５の軸方向の位置は、起動特性を重点におくか、回転時の特性を重点におくかで、両ブレード形状の軸方向の割合を決めることができる。通常は、起動特性よりも回転時の特性を重点におくので、回転軸方向の両端の前記バッハ型ブレード３の軸方向長さは、軸方向全長の１／５以内とする。
【００４３】
また、下部に前記バッハ型ブレード３を設けた場合には、前記バッハ型の方が翼型よりブレードの弦長が水平方向に長いので、強度的には強い利点がある。
【００４４】
（実施の形態５）
図７は実施の形態５の側面図である。なお、実施の形態１〜４と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図７において、軸方向の下部は、受風面１と背面２を備えたバッハ型ブレード３であり、上部は翼型ブレード４であり、上支持円板１１および下支持円板１２に取り付けられており、上支持円板１１および下支持円板１２は、回転軸６に取付けられた垂直型風車１３である。さらに、両型のブレードの軸方向の境界部１４は、順次形状を変化させ、バッハ型と翼型の中間の形状としている。
【００４６】
上記構成において、前記垂直型風車１３が風を受けると、起動時には、下部の前記バッハ型ブレード３で、大きなトルクが発生し、回転を開始すると、上部の翼型ブレード４で効率よく、回転トルクは発生する。通常の、風車では、上下方向に同じ断面のブレードを用いているので、起動特性または回転時特性のどちらかに重点がおかれ、特性的に課題があるが、本発明例では、水平断面でのブレード形状が異なるので、起動から回転中までのすべての範囲で、性能に課題のない垂直型風車とすることができる。
【００４７】
また、両型のブレードの軸方向の境界部１４は、順次形状を変化させ、バッハ型と翼型の中間の形状としているので、中央の前記支持円板５がなく、軽量で安価となる。
【００４８】
境界の軸方向の位置は、起動特性を重点におくか、回転時の特性を重点におくかで、両ブレード形状の軸方向の割合を決めることができる。
【００４９】
また、下部に前記バッハ型ブレード３を設けた場合には、前記バッハ型の方が翼型よりブレードの弦長が水平方向に長いので、強度的には強い利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による風車は、ブレードの水平方向断面形状の最適化により風力を効率的に回転エネルギーに変える風車を提供し、また低風速から起動させることができることを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１の側面図
【図２】本発明の実施の形態１の平面断面図
【図３】本発明の実施の形態２の側面図
【図４】本発明の実施の形態２の平面断面図
【図５】本発明の実施の形態３の側面図
【図６】本発明の実施の形態４の側面図
【図７】本発明の実施の形態５の側面図
【図８】従来の風車を示す側面図
【図９】同上平面断面図
【符号の説明】
【００５２】
１    受風面
２    背面
３    バッハ型ブレード
４    翼型ブレード
５    支持円板
６    回転軸
７    垂直型風車
８    垂直型風車
９    垂直型風車
１０  垂直型風車
１１  上支持円板
１２  下支持円板
１３  垂直型風車
１４  境界部
【図１】
2007113511.tif 000003
【図２】
2007113511.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007113511.tif 000006
【図５】
2007113511.tif 000007
【図６】
2007113511.tif 000008
【図７】
2007113511.tif 000009
【図８】
2007113511.tif 000010
【図９】
2007113511.tif 000011