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ダリウス型垂直軸風車、ダリウス型垂直軸風車の翼、およびダリウス型垂直軸風車のローター コモンズ

国内特許コード P110002157
整理番号 H21-049-2
掲載日 2011年4月5日
出願番号 特願2011-059960
公開番号 特開2011-231759
登録番号 特許第5757617号
出願日 平成23年3月18日(2011.3.18)
公開日 平成23年11月17日(2011.11.17)
登録日 平成27年6月12日(2015.6.12)
優先権データ
  • 特願2010-087543 (2010.4.6) JP
発明者
  • 原 豊
出願人
  • 国立大学法人鳥取大学
発明の名称 ダリウス型垂直軸風車、ダリウス型垂直軸風車の翼、およびダリウス型垂直軸風車のローター コモンズ
発明の概要 【課題】安価に製造できる簡単な構造で、揚力型垂直軸風車(1)の起動性を向上させるとともに、回転振動を低減させることを目的とする。
【解決手段】流線形断面の複数の翼を備えた揚力型垂直軸風車(1)において、各翼3の弦長が、上端から下端に向かって徐々に増加するとともに、各翼3の重心が、上下方向中央よりも下方に存在する、揚力型垂直軸風車(1)とした。このとき、各翼3の弦長が、上端から下端に向かって非線形的に徐々に増加する、揚力型垂直軸風車(1)とすることができる。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


地球温暖化対策と化石燃料の減耗等によるエネルギー安全保障のため、再生可能エネルギーの利用促進が重要になってきている。中でも大型の風力発電はコスト低下が進んでおり、世界的に導入量が増加している。しかし、小型・マイクロ風車は、小型分散電源として将来期待される技術であるが、導入コストが高いことや騒音発生の課題などがあり、普及するまでにはいたっていない。



また、最近は太陽光発電が脚光をあびているが、風力発電とのハイブリッドが有効であることは知られており、さらに地球上には、例えば高緯度地域など、太陽光エネルギーよりも風力エネルギーが強い場所もあり、小型・マイクロ風車の現在抱えている上記のような課題が解決されれば、広い地域に普及する可能性を秘めている。



ここで、風力発電に用いる風車には、風向と平行に回転軸が配置される水平軸風車と、風向と垂直に回転軸が配置される垂直軸風車とがある。このうち、水平軸風車は風向に応じて軸方向を変化させる必要があるが、垂直軸風車は風向に関係なく回転力を得られるというメリットがある。また、垂直軸風車は方向を変える機構が必要ないため、水平軸風車より構造が簡素にでき、小型化が容易で導入コストを下げることができる利点を持つ。なお、垂直軸風車は重量物である発電機をローターよりも下方(地面近く)に設置できることも、一般的に言われている特徴の一つである。



このような垂直軸風車には、翼に発生する抗力を主駆動力として風車を回転させる抗力型と、翼に発生する揚力を主駆動力として風車を回転させる揚力型とがあり、前者にはサボニウス型、パドル型等の風車があり、後者にはダリウス型、ジャイロミル型(いわゆるストレートダリウス型を含むものとする)等の風車がある。



抗力型風車は弱風でも起動性がよいという利点があるが、周速比(Tip Speed Ratio;TSR=(翼先端の周速度)/(風速))が1以上にならないため、高速回転させて高出力を得ることができないという欠点がある。一方、揚力型風車は1よりも大きい周速比が得られ、周速比が大きいときのエネルギー効率が高いという利点があるが、周速比が小さいときには充分な回転力が得られず、起動性が悪いという欠点がある。



この点に関し、揚力型風車の起動性を改善するため、下記特許文献1に記載されているように、サボニウス風車などの抗力型風車を組み合わせる方法が知られている。しかし、複雑な構造のため、小型化しにくく導入コストが高くなるという課題の他、技術的には、ローター重量が増加する課題や、高回転数状態で抗力型風車は抵抗体として機能するため途中で切り離すなどの対策が必要となるため構造が非常に複雑になり一層導入コストが高くなるといった課題もある。



また、下記非特許文献1には、ダリウス型垂直軸風車において、翼弦長を翼の中央部から上下両方に向かって段階的に変化させて上下対称とする構成が開示されており、翼の中央部を細くすることで、エネルギー効率が向上する旨が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、揚力型垂直軸風車、揚力型垂直軸風車の翼、および揚力型垂直軸風車のローターに関する。なかでも、ダリウス型垂直軸風車、ダリウス型垂直軸風車の翼、およびダリウス型垂直軸風車のローターに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
流線形断面の複数の翼を備えたダリウス型垂直軸風車において、
各翼を上端及び下端でそれぞれ連結した形状のローターを備え、
各翼の弦長が、上端から下端に向かって非線形的に徐々に増加するとともに
各翼の重心が、上下方向中央よりも下方に存在しており
ローターの下端に回転軸を取り付けた片持ち式とすることで、ローターの内側には回転軸が存在していない構造とした、
ダリウス型垂直軸風車。

【請求項2】
各翼の形状が、
半円環状である、
請求項1記載のダリウス型垂直軸風車。

【請求項3】
各翼の形状が、
半縦長楕円環状である、
請求項1記載のダリウス型垂直軸風車。

【請求項4】
各翼の形状が、
半横長楕円環状である、
請求項1記載のダリウス型垂直軸風車。

【請求項5】
流線形断面の複数の翼を備えたダリウス型垂直軸風車において、
各翼の弦長が、上端から下端に向かって非線形的に徐々に増加するとともに、
各翼の重心が、上下方向中央よりも下方に存在し、
各翼の形状が、半円環状、半縦長楕円環状、又は半横長楕円環状であり、
各翼を上端及び下端でそれぞれ連結した形状のローターを備え、
ローターの下端に回転軸を取り付けた片持ち式とすることで、ローターの内側には回転軸が存在していない構造とした、
ダリウス型垂直軸風車。

【請求項6】
請求項1~5何れか記載のダリウス型垂直軸風車に用いられる、
ダリウス型垂直軸風車の翼。

【請求項7】
請求項1~5何れか記載のダリウス型垂直軸風車に用いられる、
ダリウス型垂直軸風車のローター。
産業区分
  • その他原動機
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011059960thum.jpg
出願権利状態 登録
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