(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受風面と背面を備えたサボニウス型ブレードを２枚設置しその２枚のサボニウス型ブレード間に翼型ブレードを２枚づつ設置し、受風部水平断面において、前記サボニウス型ブレードと前記翼型ブレードとを同直径で軸に対して点対称に設置したことを特徴とした垂直型風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電などに用いられる垂直型の風車に関する。
【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６の側面図と図７の水平断面図を参照しながら説明する。
【０００４】
図６の側面図、図７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６図および第７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。また、低風速での起動性が課題となっている。
【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、構造の単純さという特徴は残したまま、受風部の最適化を行い、風力を効率的に回転エネルギーに変えることのできる風車を提供し、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の垂直型風車は、受風面と背面を備えたサボニウス型ブレードを２枚設置しその２枚のサボニウス型ブレード間に翼型ブレードを２枚づつ設置し、受風部水平断面において、前記サボニウス型ブレードと前記翼型ブレードとを同直径で軸に対して点対称に設置したことを特徴としたものである。
【０００８】
この手段により、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレードが働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレードが働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
構造の単純さという特徴は残したまま、受風部の最適化を行い、風力を効率的に回転エネルギーに変えることのでき、また低風速に起動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】
【００２４】
本発明の垂直型風車は、受風面と背面を備えたサボニウス型ブレードを２枚設置しその２枚のサボニウス型ブレード間に翼型ブレードを２枚づつ設置し、受風部水平断面において、前記サボニウス型ブレードと前記翼型ブレードを同直径で軸に対して点対称に設置した構成としたものであり、これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレードが働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレードが働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上を可能としたものである。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の平面断面図である。
【００２６】
図１において、風車１の断面が、受風面２と背面３を備えたサボニウス型ブレード４が、軸に対して点対称に２枚設置され、その間には、翼型ブレード５が、２枚づつ設置され、計６枚が同直径で軸に対し点対称に設置されている。また、前記サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５は、軸方向に伸びており、上部の上側板６と中央部の中央支え板７に取り付けられており、中心の軸８に取り付けられている。
【００２７】
上記構成において前記風車１が風を受けると、前記風車１のサボニウス型ブレード４と、翼型ブレード５とでトルクが発生するが、風速の小さい起動時には、起動トルクの大きいサボニウス型ブレード４が働き、風速が大きく回転が増加してくると、前記翼型ブレード５で発生するトルクが大きくなる。
【００２８】
これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレード４が働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレード５が働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上が可能となる。
【００２９】
（参考例１）
図２は参考例１の平面断面図である。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２において、風車１の断面が、受風面２と背面３を備えたサボニウス型ブレード４が、複数個設置され、その間には、翼型ブレード５が、複数個設置されている。また、前記サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５は、軸方向に伸びており、上部の上側板６と中央部の中央支え板７に取り付けられており、中心の軸８に取り付けられている。さらに、前記翼型ブレード５の直径Ｄ１は、サボニウス型ブレード４の直径Ｄ２より大きい。
【００３１】
上記構成において、前記風車１が風を受けると、前記風車１のサボニウス型ブレード４と、翼型ブレード５とでトルクが発生するが、風速の小さい起動時には、起動トルクの大きいサボニウス型ブレード４が働き、風速が大きく回転が増加してくると、前記翼型ブレード５で発生するトルクが大きくなる。
【００３２】
この時、翼型ブレード５の直径Ｄ１が、サボニウス型ブレードの直径Ｄ２より大きいので、風車の出力がより大きくなる。
【００３３】
これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレードが働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレードが働き風を捉える効率がより良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、風車の効率向上が可能となる。
【００３４】
（参考例２）
図３は参考例２の平面断面図である。なお、実施の形態１または参考例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。
【００３５】
図３において、風車１の断面が、受風面２と背面３を備えたサボニウス型ブレード４が、複数個設置され、その間には、翼型ブレード５が、複数個設置されている。また、前記サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５は、軸方向に伸びており、上部の上側板６と中央部の中央支え板７に取り付けられており、中心の軸８に取り付けられている。さらに、サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５の軸方向の両端面は、垂直ではなく、上部が、回転方向に後進している。
【００３６】
上記構成において、前記風車１が風を受けると、前記風車１のサボニウス型ブレード４と、翼型ブレード５とでトルクが発生するが、風速の小さい起動時には、起動トルクの大きいサボニウス型ブレード４が働き、風速が大きく回転が増加してくると、前記翼型ブレード５で発生するトルクが大きくなる。
【００３７】
この時、翼型ブレード５の直径Ｄ１が大きいので、風車の出力がより大きくなる。さらに、サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５は、軸方向に垂直ではなく、上部が、回転方向に後進しているので、風を受けたとき、軸方向の上側に力が働き、自重による軸受け部の摩擦抵抗を低減する。
【００３８】
これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレード４が働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレードが働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、さらに軸受け部の摩擦トルクを低減し、より大きな風車の効率向上が可能となる。
【００３９】
（参考例３）
図４は参考例３の平面断面図である。なお、実施の形態１、参考例１、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。
【００４０】
図４において、風車１の断面が、受風面２と背面３を備えたサボニウス型ブレード４が、複数個設置され、その間には、翼型ブレード５が、複数個設置されている。また、サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５の軸方向の両端面は、側板がなく、前記サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５の軸方向の中央部に中央支え板７を供えている。
【００４１】
上記構成において、前記風車１が風を受けると、前記風車１のサボニウス型ブレード４と、翼型ブレード５とでトルクが発生するが、風速の小さい起動時には、起動トルクの大きいサボニウス型ブレード４が働き、風速が大きく回転が増加してくると、前記翼型ブレード５で発生するトルクが大きくなる。
【００４２】
この時、翼型ブレード５の直径Ｄ１が前記サボニウス型ブレード４の直径Ｄ２より大きいので、風車１の出力がより大きくなる。また、サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５の軸方向の両端面は、上下側板がなく、ブレードの軸方向の中央部に中央支え板７を有している。
【００４３】
これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレード４が働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレード５が働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、さらに軸受け部の摩擦トルクを低減し、より大きな風車の効率向上が可能となる。また、上下に側板がなく、ブレードの軸方向の中央部に中央支え板７を有しているので、重量が軽くなり、軸受けなどでの摩擦が小さくなり、より起動性と出力が向上する。
【００４４】
（参考例４）
図５は参考例４の平面断面図である。なお、実施の形態１、参考例１乃至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。
【００４５】
図５において、風車１の断面が、受風面２と背面３を備えたサボニウス型ブレード４が、複数個設置され、その間には、翼型ブレード５が、複数個設置されている。また、ブレードの軸方向の側板は、ブレードの上端にあり、ブレードの軸方向の中央部には中央支え板７を備えている。
【００４６】
上記構成において、前記風車１が風を受けると、前記風車１のサボニウス型ブレード４と、翼型ブレード５とでトルクが発生するが、風速の小さい起動時には、起動トルクの大きいサボニウス型ブレード４が働き、風速が大きく回転が増加してくると、前記翼型ブレード５で発生するトルクが大きくなる。
【００４７】
この時、翼型ブレード５の直径が大きいので、風車１の出力がより大きくなる。また、サボニウス型ブレード４および翼型ブレード５のブレードの軸方向の側板は、ブレードの上端にあり、ブレードの軸方向の中央部には中央支え板７を有している。
【００４８】
これにより、風速の小さい起動時には、サボニウス型ブレード４が働き起動性が良くなり、風速の多い高出力時には翼型ブレード５が働き風を捉える効率が良くなり、同風速時の発生トルクを大きくすることができ、さらに軸受け部の摩擦トルクを低減し、より大きな風車の効率向上が可能となる。また、上部側板と、ブレードの軸方向の中央部に中央支え板７を有しているので、上部と下部の側板と中央支え板７を備えた場合より、重量が軽くなり、軸受けなどでの摩擦が小さくなり、より起動性と出力が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる風車は、ブレード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】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１平面断面図
【図２】参考例１の平面断面図
【図３】参考例２の斜視図
【図４】参考例３の斜視図
【図５】参考例４の斜視図
【図６】従来の風車を示す側面図
【図７】同上平面断面図
【符号の説明】
【００５１】
１      風車
２      受風面
３      背面
４      サボニウス型ブレード
５      翼型ブレード
６      上側板
７      中央支え板
８      軸
１０１  受風部
１０２  支持部
１０３  受風面
１０４  背面
【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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【図７】
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