(57)【要約】【課題】揚力型垂直軸風車に関し、ブレードに回転方向とは逆向きに作用する接線力を効果的に抑制する。【解決手段】回転軸１０と一体回転可能なブレード１１を回転軸１０の周りに配設した揚力型垂直軸風車１において、回転軸１０を回転可能に軸支する支持部材１２，１３と、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも外方に位置する支持部材１２，１３に、この回転円周よりも大きな円周に沿って等間隔に配設される遮風板１４ａ〜ｈを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体回転可能な複数のブレードを該回転軸の周りに配設した揚力型垂直軸風車であって、
前記複数のブレードの回転円周よりも大きく形成されるとともに、前記回転軸を回転可能に軸支する支持部材と、
前記複数のブレードの回転円周よりも外方に位置する前記支持部材に、該回転円周よりも大きな円周に沿って等間隔に配設される複数の遮風板と、を備える
ことを特徴とする揚力型垂直軸風車。
【請求項２】
前記複数の遮風板を、前記複数のブレードの回転円周における接線方向に対して４５度傾斜させた
ことを特徴とする請求項１記載の揚力型垂直軸風車。
【請求項３】
前記複数の遮風板を８枚設けた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の揚力型垂直軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚力型垂直軸風車に関し、特に回転軸と一体回転可能な複数のブレードを有する揚力型垂直軸風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、揚力型垂直軸風車として、例えば垂直回転軸と一体に回転する複数のブレードを有するジャイロミル型風車が知られている。このジャイロミル型風車は、ブレードに垂直方向に作用する揚力と風流方向に作用する抗力との合力によって回転する。そのため、ジャイロミル型風車は、風向きに対する依存性が少なく、設置や取扱が容易になるといった利点を有する。一方、ジャイロミル型風車は、風速が低い時にはブレードを回転させるモーメントが小さくなり、特に停止した状態からの起動が困難になる現象がある。
【０００３】
このような低風速時の現象を解消すべく、例えば特許文献１には、ブレードの後縁部に切欠部を形成することで、ブレードに作用する抗力を積極的に利用する風力発電用風車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ジャイロミル型風車では、図６に示すように、対角に配置された各ブレード９０に作用する抗力は大きさ・方向ともにほぼ等しくなるが、揚力は大きさがほぼ一定で方向は正反対に作用することになる。
【０００６】
そのため、例えば特許文献１に記載の風力発電用風車においても、風流に対して逆向に回転しようとするブレード（図６中の領域Ｘのブレード９０）には、回転方向と逆向きの接線力が作用する。すなわち、ブレード形状に改良を施したとしても、一部のブレードには回転を妨げる方向に力が作用することになり、十分な出力を得られない可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、揚力型垂直軸風車において、ブレードに回転方向とは逆向きに作用する接線力を効果的に抑制して、高い回転トルクを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の揚力型垂直軸風車は、回転軸と一体回転可能な複数のブレードを該回転軸の周りに配設した揚力型垂直軸風車であって、前記複数のブレードの回転円周よりも大きく形成されるとともに、前記回転軸を回転可能に軸支する支持部材と、前記複数のブレードの回転円周よりも外方に位置する前記支持部材に、該回転円周よりも大きな円周に沿って等間隔に配設される複数の遮風板とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記複数の遮風板を、前記複数のブレードの回転円周における接線方向に対して４５度傾斜させてもよい。
【００１０】
また、前記複数の遮風板を８枚設けてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の揚力型垂直軸風車によれば、ブレードに回転方向とは逆向きに作用する接線力を効果的に抑制して、高い回転トルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車が分解された状態を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車を示す模式的な横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車の遮風板による風流変化を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車によるトルク発生特性を示す模式的な平面図である。
【図５】他の実施形態に係る揚力型垂直軸風車を示す模式的な横断面図である。
【図６】従来のジャイロミル型風車によるトルク発生特性を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜４に基づいて、本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車（ジャイロミル型風車）１は、例えば図示しない発電機等に回転動力を伝達するものであって、図１に示すように、円柱状の垂直回転軸１０と、翼形を流線形に形成された縦長の８枚のブレード１１ａ〜ｈと、垂直回転軸１０を回転可能に軸支する上側支持部材１２と、垂直回転軸１０を回転可能に軸支する下側支持部材１３と、ブレード１１ａ〜ｈと同様に翼形を流線形に形成された縦長の８枚の遮風板１４ａ〜ｈとを備える。
【００１５】
垂直回転軸１０は、その下端部を図示しない発電機に連結されている。また、垂直回転軸１０の外周面には、８枚のブレード１１ａ〜ｈをそれぞれ固定する８対の支持アーム１５が等角度で放射状に設けられている。
【００１６】
ブレード１１ａ〜ｈは、長手方向を垂直回転軸１０と平行にした状態で、垂直回転軸１０を中心に等角度ごと（本実施形態では４５度ごと）に設けられている。また、ブレード１１ａ〜ｈは、垂直回転軸１０に対する仰角を所定角度（例えば４５度）に傾けた状態で、支持アーム１５の先端部に固定されている。すなわち、ブレード１１ａ〜ｈは、支持アーム１５を介して垂直回転軸１０と一体回転可能に取り付けられている。
【００１７】
上側支持部材１２は、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも大径の円盤状に形成されている。また、上側支持部材１２の中心部には、ブレード１１ａ〜ｈよりも上側に位置する垂直回転軸１０を挿通する軸受穴１２ａが形成されている。すなわち、上側支持部材１２は、ブレード１１ａ〜ｈよりも上側に位置する垂直回転軸１０を軸受穴１２ａに挿通させた状態で、垂直回転軸１０を回転可能に軸支する。
【００１８】
下側支持部材１３は、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも大径の円盤状に形成されている。また、下側支持部材１３の中心部には、ブレード１１ａ〜ｈよりも下側に位置する垂直回転軸１０を挿通する軸受穴１３ａが形成されている。すなわち、下側支持部材１３は、ブレード１１ａ〜ｈよりも下側に位置する垂直回転軸１０を軸受穴１３ａに挿通させた状態で、垂直回転軸１０を回転可能に軸支する。
【００１９】
遮風板１４ａ〜ｈは、長手方向を垂直回転軸１０と平行にし、かつ短手方向をブレード１１ａ〜ｈの回転円周における接線方向に対して４５度傾斜させた状態（図２参照）で、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも大きい円周に沿って等間隔に配置されている。また、遮風板１４ａ〜ｈの上端部は、上側支持部材１２の下面縁部、すなわちブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも外方に位置する上側支持部材１２の下面部に固設されている。また、遮風板１４ａ〜ｈの下端部は、下側支持部材１３の上面縁部、すなわちブレード１１ａ〜ｈの回転円周よりも外方に位置する下側支持部材１３の上面部に固設されている。なお、図示の関係上、図１にはブレード１１ａ〜ｈの上端部が上側支持部材１２の下面縁部とは離れた状態で示されている。
【００２０】
以上のような構成により、本発明の一実施形態に係る揚力型垂直軸風車１によれば以下のような作用効果を奏する。
【００２１】
例えば、図３の破線矢印で示す方向に風が流れると、風流に対して仰角が大きくなる遮風板１４ｈ，１４ｄ，１４ｅの受風面裏側には巻き込み流Ａ，Ｂ，Ｃが発生する。そして、図４に示すように、巻き込み流Ａ，Ｂ，Ｃのうち、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周内に発生する巻き込み流Ａは、風流に対して逆向に回転するブレード１１ｆ，１１ｇ，１１ｈを回転方向へと付勢するように作用する。
【００２２】
すなわち、風流に対して仰角が小さくなるブレード１１ａ〜ｅに作用する回転方向の接線力は殆ど変化されない一方、ブレード１１ｆ〜ｈに回転方向とは真逆に作用する接線力は、巻き込み流Ａにより大幅に低減されることになる。
【００２３】
したがって、遮風板１４ａ〜ｈを設ける簡素な構成により、ブレード１１ａ〜ｈに作用する回転方向とは逆向きの接線力を抑制することが可能となり、揚力型垂直軸風車１の出力を効果的に向上することができる。
【００２４】
また、遮風板１４ａ〜ｈは、ブレード１１ａ〜ｈの回転円周における接線方向に対して４５度傾斜させた状態で等間隔に配置されている。すなわち、風流が図３，４の破線矢印で示す方向とは異なる場合においても、８枚のブレード１１ａ〜ｈのうち、風流に対して逆向に回転するブレードの風上側には、この風流に対して仰角が大きくなる何れかの遮風板１４ａ〜ｈが必ず存在することになる。
【００２５】
したがって、あらゆる方向の風流に対しても、ブレード１１ａ〜ｈに作用する回転方向とは逆向きの接線力を効果的に抑制することが可能となり、揚力型垂直軸風車１の風向きに対する依存性をなくすことができる。
【００２６】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２７】
上述の実施形態において、遮風板１４ａ〜ｈは翼形を流線形に形成されるものとして説明したが、例えば図５（ａ）に示す平板状や、図５（ｂ）に示す横断面円弧状に形成されてもよい。この場合も上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２８】
また、遮風板１４ａ〜ｈの傾斜角度は４５度に限定されるものではなく、風流に対して逆向に回転するブレード１１ａ〜ｈの風上側で、風流に対する仰角が大きくなる角度であれば、適宜調整して設けることができる。
【００２９】
また、ブレード１１ａ〜ｈや遮風板１４ａ〜ｈの枚数は８枚に限定されるものではなく、ブレード１１ａ〜ｈや遮風板１４ａ〜ｈの大きさ等に応じて適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  揚力型垂直軸風車（ジャイロミル型風車）
１０  垂直回転軸（回転軸）
１１ａ〜ｈ  ブレード
１２  上側支持部材（支持部材）
１３  下側支持部材（支持部材）
１４ａ〜ｈ  遮風板
１５  支持アーム
【図１】
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【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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