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公開番号2025024803
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129083
出願日2023-08-08
発明の名称抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機
出願人株式会社チャレナジー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F03D 7/06 20060101AFI20250214BHJP(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】受圧部材の過回転を防止することを可能とする抗力型タービン装置を提供する。
【解決手段】抗力型タービン装置(垂直軸抗力型風力発電機1A)は、支持軸3と、複数の支持部材4と、隣り合う支持部材4の間に配置されて、支持部材4により支持される複数の受圧部材5と、複数の受圧部材5にフラップ開閉機構7を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材6とを備える。複数のフラップ部材6の各々は、軸方向に垂直な平面視において、受圧壁面部50～52に対して内側端54寄りに配置される基端61と、受圧壁面部50～52に対して径方向外側に配置される先端62との間に延設されるフラップ壁面部60を有するとともに、フラップ壁面部60が受圧壁面部50～52に沿って配置される閉位置P1と、フラップ壁面部60が受圧壁面部50～52に対して所定の角度θ1をなす開位置P2との間を移動可能にフラップ開閉機構7を介して受圧部材6に連結される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも１つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材と、
複数の前記受圧部材にフラップ開閉機構を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材と、を備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記径方向内側に配置される内側端との間に延設される受圧壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
前記平面視において、前記受圧壁面部に対して前記内側端寄りに配置される基端と、前記受圧壁面部に対して前記径方向外側に配置される先端との間に延設されるフラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結される、
抗力型タービン装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
複数の前記フラップ部材の各々は、
前記基端が前記フラップ開閉機構を介して前記内側端に連結されて、前記基端を回動中心軸として回動される、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
【請求項３】
前記フラップ開閉機構は、
ヒンジ機構で構成される、
請求項２に記載の抗力型タービン装置。
【請求項４】
前記角度は、
４０度以上１２０度以下の範囲である、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
【請求項５】
前記フラップ開閉機構は、
前記受圧壁面部に対して前記フラップ壁面部を前記閉位置に保持する閉位置保持機構を有する、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
【請求項６】
前記閉位置保持機構は、
前記フラップ壁面部に対して所定の力が作用したときに、前記フラップ壁面部を前記閉位置に保持した保持状態を解除する、
請求項５に記載の抗力型タービン装置。
【請求項７】
前記閉位置保持機構は、
前記受圧壁面部に対して前記フラップ壁面部を磁力で前記閉位置に保持するマグネット部材で構成される、
請求項６に記載の抗力型タービン装置。
【請求項８】
前記フラップ開閉機構は、
前記フラップ壁面部が前記開位置を越えて移動しないように規制する開位置規制機構を有する、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
【請求項９】
複数の前記受圧部材の各々は、
前記内側端寄りに配置される前記受圧壁面部の一部として、平面状に形成された内側壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
平面状に形成された前記フラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記内側壁面部に沿って配置される前記閉位置と、前記フラップ壁面部が前記内側壁面部に対して前記角度をなす前記開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結される、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
【請求項１０】
前記支持軸、複数の前記支持部材及び複数の前記受圧部材を１つの抗力型タービンユニットとして、複数の前記抗力型タービンユニットを備え、
前記支持部材及び前記支持軸の少なくとも一方は、
複数の前記抗力型タービンユニットがそれぞれ備える前記支持軸が同軸上に配置されたときに隣接される前記支持部材同士及び前記支持軸同士の少なくとも一方を着脱可能に連結する連結機構部を備える、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、抗力型タービン装置を用いた回転装置や発電機が知られている。例えば、抗力型風力発電機として、横断面がＣ字状（円弧状）の受圧部材（ブレードやバケットとも呼ばれる）を有するサボニウス型風車や、横断面がＪ字状の受圧部材を有するバッハ型風車が知られている。抗力型風力発電機は、回転中の受圧部材を停止させるために、受圧部材が連結された回転軸に対して制動力を付与するブレーキ装置を備えている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－０７４４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブレーキ装置を備える抗力型風力発電機では、所定の風速を超えるような強風（例えば、台風や暴風等）を受けた場合、ブレーキ装置に過大な荷重がかかり、ブレーキ装置が破損する恐れがあった。その結果として、抗力型風力発電機において受圧部材の過回転が発生し、抗力型風力発電機自体が破損する恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、受圧部材の過回転を防止することを可能とする抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機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】
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明の一実施形態に係る抗力型タービン装置は、
回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも１つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材と、
複数の前記受圧部材にフラップ開閉機構を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材と、を備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記径方向内側に配置される内側端との間に延設される受圧壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
前記平面視において、前記受圧壁面部に対して前記内側端寄りに配置される基端と、前記受圧壁面部に対して前記径方向外側に配置される先端との間に延設されるフラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結される。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る風力回転装置、水力回転装置又は潮力回転装置は、前記抗力型タービン装置を用いたものである。本発明の一実施形態に係る風力発電機、水力発電機又は潮力発電機は、前記抗力型タービン装置を用いたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る抗力型タービン装置によれば、複数のフラップ部材の各々が、受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能にフラップ開閉機構を介して受圧部材にそれぞれ連結される。これにより、フラップ部材は、受圧部材に対して閉位置と開位置との間を移動することができる。そのため、フラップ部材の位置に応じて、受圧部材に発生する回転力の大きさが変更される。
【０００９】
具体的には、フラップ部材が、受圧部材に沿って配置される閉位置にある場合には、受圧部材が風を受けることで、受圧部材に回転力が発生し、支持軸が回転する。一方、フラップ部材が、受圧部材に対して所定の角度をなす開位置にある場合には、受圧部材が風を受けたとしても、受圧部材に回転力が発生することが抑制されるので、フェザリング状態となり、支持軸の回転が停止される。したがって、所定の風速を超えるような強風時に、フラップ部材が開位置に移動されることで空力的ブレーキとして機能するため、受圧部材の過回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す全体斜視図である。
フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。
フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。
フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。
フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。
第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの配置例と各パラメータを示す概要図である。
フラップ部材６の角度θ１を変化させたときの出力係数Ｃｐのシミュレーション結果を示すグラフである。
第２の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す全体斜視図である。
フラップ部材６が開位置Ｐ３に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す横断面図である。
第３の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃの一例を示す全体斜視図である。
【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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