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発明の名称 風車
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−16642(P2007−16642A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−197159(P2005−197159)
出願日 平成17年7月6日(2005.7.6)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 荻野 和郎 / 長田 篤 / 林 峡
要約 課題
主にパドル型風車において、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ができ、効率が良く起動性の良い風車を提供する。

解決手段
パドル型風車6の中央部の外径が410mm、内径が210mmで、両端の外径が390mm、内径が190mmで小さくなっているので、あまり有効に風を受風しない風車の両端は、内外径が小さく、うまく風をとらまえる風車6の中央部の、受風エネルギーを効率的に、働かせることのでき、全体の効率の良い風車とすることができる。これにより、風車6全体で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、効率向上が可能となる。
特許請求の範囲
【請求項1】
パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径および受風部内径が同一ではなく、軸方向に変化していることを特徴とした風車。
【請求項2】
受風部外径は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部内径端は軸方向に同一であることを特徴とした請求項1記載の風車。
【請求項3】
受風部全体が、回転回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように捻られたことを特徴とした請求項1または2に記載の風車。
【請求項4】
受風部の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板を設けたことを特徴とした請求項1から3いずれかに記載の風車。
【請求項5】
受風部の軸方向の両端のいずれか一方に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板を設けたことを特徴とした請求項1から3いずれかに記載の風車。
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パドル型の風車に関する。
【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1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】
本発明の風車は、パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径と受風部内径の軸方向位置が同一ではなく、軸方向に変化していることを特徴としたものである。
【0008】
この手段により、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。
【0009】
また他の手段は、受風部外径端は軸方向に変化し、両端が中央部より小さく、受風部内径端は軸方向に同一であることを特徴としたものである。
【0010】
この手段により、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。
【0011】
また他の手段は、受風部全体が、回転回転軸を基準に受風部上部が回転方向に捻られたことを特徴としたものである。
【0012】
この手段により、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、上向きの力を発生する受風面の抗力が大きいことより、全体として風車に浮力がかかり、回転摩擦が小さくなり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。
【0013】
また他の手段は、受風部の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板を設けたことを特徴としたものである。
【0014】
この手段により、静止時に、風車の両端での圧力面から負圧面へのまきもどりを防止し、風車により大きなトルクがかかり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。
【0015】
また他の手段は、受風部の軸方向の両端のいずれか一方に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板を設けたことを特徴としたものである。
【0016】
この手段により、この手段により、静止時に、風車の両端での圧力面から負圧面へのまきもどりを防止し、風車により大きなトルクがかかり、風車が起動しやすくなり、低風速から起動させることが可能となる。
【発明の効果】
【0017】
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】
【0018】
本発明は、パドル型風車の受風部水平断面において、受風部外径と受風部内径の軸方向位置が同一ではなく、変化している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、直径を小さくしトルクを減らしたもので、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。
【0019】
(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。図1(a)は本発明の実施の形態1の平面断面図であり、図1(b)は同AOB側面断面図である。図1において、受風面1と背面2を備えたブレード3が支持部4に固定され、前記支持部4は回転軸5に取付けられたパドル型の風車6である。ここで、受風部1は、パドル型の風車6の受風部水平断面において、受風部外径と受風部内径が同一ではなく、軸方向に変化している。
【0020】
上記構成において前記風車6が風を受けると前記風車6のブレード3でトルクが発生するが、前記風車6の両端では、通常、一旦受風された風が前記風車6の受風面1から、風車6の外に逃げやすく、効率的に良くない。
【0021】
しかし、本発明例では、前記風車6の中央部の外径が410mm、内径が210mmで、両端の外径が390mm、内径が190mmで小さくなっているので、あまり有効に風を受風しない風車の両端は、内外径が小さく、うまく風をとらまえる風車中央部の、受風エネルギーを効率的に、働かせることのでき、全体の効率の良い風車とすることができる。
【0022】
これにより、風車全体で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、効率向上が可能となる。
【0023】
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2の平面断面図である。図2(a)は本発明の実施の形態2の平面断面図であり、図2(b)は同AOB側面断面図である。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。
【0024】
図2において、受風面1と背面2を備えたブレード3が支持部4に固定され、前記支持部4は回転軸5に取付けられたパドル型風車6である。ここで、受風部1は、パドル型風車6の受風部水平断面において、受風部外径は、軸方向に変化している。
【0025】
上記構成において前記風車6が風を受けると前記風車6の受風部3でトルクが発生するが、前記風車6の両端では、通常、一旦受風された風が前記風車6の受風面1から、風車6の外に逃げやすく、効率的に良くない。
【0026】
しかし、本発明例では、前記風車6の中央部の外径が410mm程度で大きく、両端の外径が390mm程度で小さくなっており、また、内径は軸方向に同一で200mmとなっているので、あまり有効に風を受風しない風車の両端は、外径が小さく、また、パドル面も小さく、うまく風をとらまえる風車中央部は、外径が大きく、またパドルの面積も大きいので、受風エネルギーを効率的に、働かせることのでき、全体の効率の良い風車とすることができる。
【0027】
これにより、風車全体で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、効率向上が可能となる。
【0028】
(実施の形態3)
図3は実施の形態3の平面断面図である。なお、実施の形態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。
【0029】
図3において、受風面1と背面2を備えたブレード3が支持部4に固定され、前記支持部4は回転軸5に取付けられたパドル型の風車6である。ここで、パドル型の風車6は、回転回転軸を基準に受風部下部が回転方向に、上部が逆回転方向に設置され、回転軸を基準に受風部全体が捻られた構成としている。
【0030】
風車6が風を受けると、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、上向きの力を発生する受風面の抗力が大きいことより、全体として風車6に浮力がかかり、軸受などでの、回転摩擦が小さくなる。
【0031】
これにより、風車6を低風速から起動させることができる。
【0032】
(実施の形態4)
図4は実施の形態4の平面断面図である。なお、実施の形態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。
【0033】
図4において、受風面1と背面2を備えたブレード3が支持部4に固定され、前記支持部4は回転軸5に取付けられたパドル型の風車6である。ここで、パドル型の風車6は、受風部の軸方向の両端に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板8を設けている。
【0034】
上記構成において、風車が風を受けると風車6のブレード3でトルクが発生するが、風車の両端では、通常、一旦受風された風が風車受風面から、風車の外に逃げやすく、効率的に良くない。ところが、ブレード3の軸方向の両端に、軸方向の空気流れを防止するための仕切り板7を設けているので、受風した風は逃げにくく、大きなトルクを発生することができる。
【0035】
これにより、風車全体で均一にトルクを働かせることができ、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、効率向上が可能となる。
【0036】
(実施の形態5)
図5は実施の形態5の平面断面図である。なお、実施の形態1乃至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。
【0037】
図5において、受風面1と背面2を備えたブレード3が支持部4に固定され、前記支持部4は回転軸5に取付けられたパドル型の風車6である。ここで、パドル型の風車6は、受風部の軸方向の上部に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板7を設けている。
【0038】
上記構成において、風車6が風を受けると風車6のブレード3でトルクが発生するが、風車6の両端では、通常、一旦受風された風が風車受風面から、風車6の外に逃げやすく、効率的に良くない。ところが、ブレード3の軸方向の上部に、回転軸垂直面とほぼ平行な仕切り板8を設置しているので、受風した風は逃げにくく、大きなトルクを発生することができる。また、パドル型の風車6が、回転回転軸を基準に受風部上部が回転方向と逆方向にずれるように、回転軸を基準に受風部全体が捻られた構成としているので、風車6が風を受けると、静止時に、風上に対して、受風面側が前傾となり上向きの力を発生し、背面側が後傾となり下向きの力を発生するが、この時上向きの力を発生する受風面の抗力がより大ききなるので、全体として風車に大きな浮力がかかり、軸受などでの、回転摩擦が小さくなる。
【0039】
これにより、風車全体で均一にトルクを働かせることができ、風を捉える効率が良くなるとともに、風車6を低風速から起動させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0040】
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】
【0041】
【図1】本発明の実施の形態1の平面断面図
【図2】本発明の実施の形態2の平面断面図
【図3】本発明の実施の形態3の斜視図
【図4】本発明の実施の形態4の斜視図
【図5】本発明の実施の形態5の斜視図
【図6】従来の風車を示す側面図
【図7】同平面断面図
【符号の説明】
【0042】
1 受風面
2 背面
3 ブレード
4 支持部
5 回転軸
6 風車
7 仕切り板




 

 


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