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公開番号2025000202
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2023099920
出願日2023-06-19
発明の名称垂直軸型風力発電装置
出願人個人
代理人個人,個人
主分類F03D 3/06 20060101AFI20241224BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】羽根が取り付けられた回転軸の運転効率を確実に高め、発電効率を有効に高めることができる垂直軸型風力発電装置を提供する。
【解決手段】羽根は、上方から見たとき、回転方向において支持フレームの上流側で揺動可能に支持フレームに取り付けられている。そして、上方から見たとき、支持フレームに対して風下に位置する羽根については、付勢力に抗って回転方向と反対の方向に羽根の他方端部が揺動して風の抵抗を減らし、風向と平行となった支持フレームに取り付けられた羽根については、付勢力により回転方向と同じ方向に揺動して支持フレームに係止され、支持フレームに対して風上に位置する羽根については、付勢力により支持フレームに係止させた状態のまま風を受け、支持フレームと一体的に回転軸を回転させるように、垂直軸型風力発電装置は構成されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
上下方向に延びる回転軸線まわりで、かつ所定の回転方向に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸の回転により発電を行う発電機と、
上下方向に延設された複数の支持フレームが前記回転軸線を中心として放射状に配置された状態で前記回転軸に取り付けられるフレーム構造体と、
前記支持フレーム毎に、前記支持フレームに対して一方端部が揺動軸線まわりに揺動自在で、かつ他方端部が風向きに応じて前記回転方向および反回転方向に揺動可能に前記支持フレームに取り付けられた羽根と、
前記支持フレーム毎に、前記回転方向と同じ方向に付勢する付勢力を前記羽根に与える付勢力供給部と、を備え、
前記羽根は、上方から見たとき、前記回転方向において前記支持フレームの上流側で揺動可能に前記支持フレームに取り付けられ、
上方から見たとき、
前記支持フレームに対して風下に位置する前記羽根については、前記付勢力に抗って前記回転方向と反対の方向に前記羽根の他方端部が揺動して風の抵抗を減らし、
風向と平行となった前記支持フレームに取り付けられた前記羽根については、前記付勢力により前記回転方向と同じ方向に揺動して前記支持フレームに係止され、
前記支持フレームに対して風上に位置する前記羽根については、前記付勢力により前記支持フレームに係止させた状態のまま風を受け、前記支持フレームと一体的に前記回転軸を回転させる、ことを特徴とする垂直軸型風力発電装置。
続きを表示（約 100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置であって、
各羽根は、前記一方端部が前記他方端部に対して前記回転軸の反対側に位置するように、配置されている、垂直軸型風力発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、垂直軸型の風力発電装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境問題に対する関心の高まりや、化石燃料の枯渇に対する懸念等から、再生可能エネルギを利用した電力の発電装置の開発が盛んになりつつある。その中でも、風力発電装置は、上下方向に延設された回転軸に対して複数の羽根を取り付け、風を羽根で受け取り、風のエネルギを電力に変換するものであり、特に風の吹く方向に対して回転軸を垂直に配置して作動する、いわゆる垂直軸型風力発電装置がその一例として知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６４６３８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
垂直軸型風力発電装置は、風の方向に関係なく回転できる、という特徴を有しているが、１つのブレードが追い風を受けているとき、対極に近いところにあるブレードは向かい風を受けてしまう、ということが弱点を有している。この弱点を解消するために、上記従来装置は、風を後方から受けるとブレードの翼が外側にふくらみ、風を前方から受けるとブレードの翼が内側にへこむように、構成している。
【０００５】
しかしながら、前方から受ける風を効果的に逃がしているとは言えず、回転軸を効率的に回転させる上で改善の余地があった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、羽根が取り付けられた回転軸の運転効率を確実に高め、発電効率を有効に高めることができる垂直軸型風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、垂直軸型風力発電装置であって、上下方向に延びる回転軸線まわりで、かつ所定の回転方向に回転自在に設けられる回転軸と、回転軸の回転により発電を行う発電機と、上下方向に延設された複数の支持フレームが回転軸線を中心として放射状に配置された状態で回転軸に取り付けられるフレーム構造体と、支持フレーム毎に、支持フレームに対して一方端部が回転軸線と平行な揺動軸線まわりに揺動自在で、かつ他方端部が風向きに応じて回転方向および反回転方向に揺動可能に支持フレームに取り付けられた羽根と、支持フレーム毎に、回転方向と同じ方向に付勢する付勢力を羽根に与える付勢力供給部と、を備え、羽根は、上方から見たとき、回転方向において支持フレームの上流側で揺動可能に支持フレームに取り付けられ、上方から見たとき、支持フレームに対して風下に位置する羽根については、付勢力に抗って回転方向と反対の方向に羽根の他方端部が揺動して風の抵抗を減らし、風向きと平行となった支持フレームに取り付けられた羽根については、付勢力により回転方向と同じ方向に揺動して支持フレームに係止され、支持フレームに対して風上に位置する羽根については、付勢力により支持フレームに係止させた状態のまま風を受け、支持フレームと一体的に回転軸を回転させる、ことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明では、各支持フレームでは、複数の羽根が回転方向において支持フレームの上流側で支持フレームに対して揺動自在に取り付けられている。したがって、上方から見たとき、風向きに対する羽根の相対位置にしたがって羽根の作用は異なる。つまり、支持フレームに対して風下に位置する羽根については、付勢力に抗って回転方向と反対の方向に羽根の他方端部が揺動して風の抵抗を減らす。一方、支持フレームに対して風上に位置する羽根については、付勢力により支持フレームに係止させた状態のまま風を受け、支持フレームと一体的に回転軸を回転させる。なお、風向きと平行となった支持フレームに取り付けられた羽根については、付勢力により回転方向と同じ方向に揺動して支持フレームに係止され、羽根の表面に沿って風が流れる。このように従来装置に比べ、前方から受ける風を効果的に逃がすことができ、回転軸を効率的に回転させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明によれば、羽根が取り付けられた回転軸の運転効率を確実に高め、発電効率を有効に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る垂直軸型風力発電装置の概略構成を説明する模式図である。
垂直軸型風車を上方から見た図である。
支持フレームに対する羽根の装着状態を模式的に示す図である。
無風、３０゜回転および６０゜回転での垂直軸型風車の回転位置および羽根の揺動状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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