(57)【要約】【課題】  本発明は、簡易な構造で、ブレードの強度が高く、回転も円滑である風車を提供する。【解決手段】  本発明は、回転軸２と、該回転軸２から径方向に延出する複数のブレード３とによって構成される風車１において、前記回転軸２が軸方向の両端部２ａ，２ｂから中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面２ｃに形成されていること、前記ブレード３のそれぞれは、前記回転軸２の周方向の一方に向かって突出してその裏側に凹曲面に形成された受風部３ａを有し、該受風部３ａの回転軸側の縁部３ｂが、前記回転軸２の凹曲面２ｃに沿った形状に形成され、前記受風部３ａの外側縁部３ｃは前記回転軸２の径方向外側に延出する円弧状に形成されることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸から径方向に延出する複数のブレードとによって構成される風車において、
前記回転軸が軸方向の両端部から中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面に形成されていること、
前記ブレードのそれぞれは、前記回転軸の周方向の一方に向かって突出してその裏側に凹曲面に形成された受風部を有し、該受風部の回転軸側の縁部が、前記回転軸の凹曲面に沿った形状に形成され、前記受風部の外側縁部は前記回転軸の径方向外側に延出する円弧状に形成されることを特徴とする風車。
【請求項２】
前記回転軸の一端を回転自在に保持する一端保持部と、前記回転軸の他端を回転自在に保持する他端保持部との間は、複数の固定ブレードに接続されることを特徴とする請求項1記載の風車。
【請求項３】
前記回転軸の両端には、径方向外方に延出する鍔部を形成することを特徴とする請求項1又は２記載の風車。
【請求項４】
請求項1〜３のいずれか1つに記載の風車と、該風車の回転軸の一端に装着された発電機とによって構成される風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気の流れを受けて回転する風車と、該風車を使用した風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開平６−３２３２３７号公報）は、回転可能に支持された垂直軸に同軸に固定された平行単板との間に、高さ方向に断面一様な一対の同形等寸の円弧面を有するブレードの端面を固着し、ブレードに各々垂直軸に平行なスリットを穿孔したサポニウス風車を開示する。この特許文献１に開示される風車において、前記ブレードが風による動圧を受けて回転したときに、ブレードから出力係数を小さくする渦が発生するが、穿孔されたスリットによって渦が小さくなり、出力係数が増加するため、低速から高速の風速範囲で効率を向上させ、高出力を得ることができるものである。
【０００３】
特許文献２（特開２００７−３３２８７１号公報）は、風力発電用の抗力型風車においてサボニウム型羽根車より高性能の羽根車を提供するもので、その羽根車は、羽根の長手方向が回転軸と略平行で、数枚の羽根を回転軸に回転対称に配置した羽根車において、回転軸とチョックする段目における個々の羽根の形状が２つの円弧で囲まれた弓形状で、その円弧の２つの工程を徹直線が概ね回転軸を通り、その交点のうち回転中心からの距離が特定の条件を有するものである。
【０００４】
特許文献３（特開２０１１−６４１６９号公報）は、風の向きに左右されずにブレードが効率よくスムースに回転すると共に、円周方向に間隔を開けて配置される複数のブレードの回転中心位置を境にし、従来はブレードの回転を妨げるように風が作用する側のブレードについても回転が妨げられにくい、垂直回転軸型風車を備えた風力発電装置を提供するものであり、その風車は、延長方向に直交する断面が円弧状になるように湾曲させた板状の複数枚のブレードを、同ブレードの凹状側円弧面が風を受けるように鉛直方向のブレードの回転中心部の周りに円周方向に間隔をあけて配置すると共に、各ブレードの受ける風が通過可能な空洞部を、各ブレードの回転中央部側において隣接する各ブレード間の空間部を連通させて設けているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３２３２３７号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２８７１号公報
【特許文献３】特開２０１１−６４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の縦型の風車では、回転軸に垂直に配置された一対の支持円板の間に回転軸に平行に所定の間隔で複数のブレードが配置されている。これらのブレードは、断面が円弧状に形成されたプレート状であることから、強風に晒された場合、ブレードには大きな負荷がかかり、ブレードが破損するという問題点がある。
【０００７】
また、ブレードにあたる風によってブレードの端部に生じる渦流が、ブレードの回転の円滑化を阻害するという問題点もある。
【０００８】
このため、本発明は、簡易な構造で、ブレードの強度が高く、回転も円滑である風車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転軸と、該回転軸から径方向に延出する複数のブレードとによって構成される風車において、前記回転軸が軸方向の両端部から中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面に形成されていること、  前記ブレードのそれぞれは、前記回転軸の周方向の一方に向かって突出してその裏側に凹曲面に形成された受風部を有し、該受風部の回転軸側の縁部が、前記回転軸の凹曲面に沿った形状に形成され、前記受風部の外側縁部は前記回転軸の径方向外側に延出する円弧状に形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
これによって、回転軸とブレードの回転軸側の縁部との接触距離が、円筒状の回転軸の場合と比べて長くすることができるために、ブレードの固定力を向上させることができ、強風に対しても十分な強度を有するものである。また、ブレードの受風部の外側縁部を円弧状に形成したことから、ブレード端部に生じる渦流による回転阻害を防止することができるものである。
【００１１】
さらに、前記回転軸の一端を回転自在に保持する一端保持部と、前記回転軸の他端を回転自在に保持する他端保持部との間は、複数の固定ブレードに接続されることが望ましい。
【００１２】
また、前記回転軸の両端には、径方向外方に延出する鍔部を形成しても良いものである。これによって、さらにブレード端部の強度を向上させることができるものである。
【００１３】
さらに、本発明は、前記風車と、該風車の回転軸の一端に装着された発電機とによって構成される風力発電装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る風車の説明図である。
【図２】本発明に係る風車の断面図である。
【図３】本発明に係る風車のブレードであって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、側面図である。
【図４】本発明に係る風車の斜視図である。
【図５】本発明に係る風車を使用した風力発電装置の一例を示した説明図である。
【図６】本発明の別の実施例に係る風車の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明に係る風車１において、図１及び図２で示すように、回転軸２は、回転軸２の軸方向の両端部２ａ，２ｂから中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面２ｃを有する。さらに、回転軸２の両端部２ａ，２ｂには、それぞれ支持軸１３０，１４０が設けられ、これら支持軸１３０，１４０がベアリング等の回転機構を介してそれぞれ固定部１１０，１２０に回転自在に保持されることによって、前記風車１が回転自在に保持されるものである。
【００１７】
前記回転軸２の凹曲面２ｃの回転方向に等間隔に配されるブレード３のそれぞれは、特に図３（ａ），（ｂ）に示すように、前記回転軸２の周方向の一方に向かって突出してその裏側に凹曲面に形成された受風部３ａを有し、この受風部３ａの回転軸側の縁部３ｂが、前記回転軸２の凹曲面２ｃに沿った形状に形成され、前記受風部３ａの外側縁部３ｃは前記回転軸２の径方向外側に延出する円弧状に形成されるものである。
【００１８】
前記ブレード３は、図４で示すように、回転軸２の凹曲面２ｃに沿ってブレード３の回転軸側の縁部３ｂを接着させることによって、前記回転軸２に固定されるものである。
【００１９】
本発明によれば、回転軸２の周面が、中央部分がくびれた凹曲面に形成されることから、回転軸が円筒状に形成される場合と比べて、回転軸２とブレード３の縁部３ｂとの接合領域を大きくすることができるため、ブレード３の受風部３ａの強度を向上させることができるものである。
【００２０】
また、ブレード３の外側縁部３ｃが円弧状に形成されることから、ブレード端部に生じる渦流を防止できるので、風速に応じて風車１を効率的に回転させることができるものである。
【００２１】
本発明に係る風車１を用いた風力発電装置１００は、図５に示すように、本発明に係る風車１によって駆動される。この例では、風車１の回転軸２の一方の端部２ｂの保持軸１４０の先端に発電機が設けられ、風車１の回転に伴って発電機が作動し、発電が開始されるものである。この場合、風力に対して風車１の回転効率が向上していることから、風力に対する発電能力も向上させることができるものである。また、風車１のブレード３の強度が向上していることから、風車１の寿命も長くすることができるものである。
【実施例２】
【００２２】
本発明の実施例２に係る風車１’は、図６で示すように、前記回転軸２の両端部２ａ，２ｂのそれぞれに、径方向に広がる鍔部２０，３０を形成したことを特徴とするものである。これによって、ブレード３の外側縁部３ｃの両端部を鍔部２０，３０によって固定保持できるものため、ブレード３の強度をさらに上昇させることができるものである。
【符号の説明】
【００２３】
１  風車
２  回転軸
２ａ，２ｂ  端部
２ｃ  凹曲面
３  ブレード
３ａ  受風部
３ｂ  縁部
３ｃ  外側縁部
５  固定ブレード
２０，３０  鍔部
【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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