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公開番号2025112191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006349
出願日2024-01-18
発明の名称風車用回転翼
出願人個人
代理人
主分類F03D 3/06 20060101AFI20250724BHJP(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】垂直軸風車の回転特性を起動時から高速回転時まで広い範囲で向上させることの出来る回転翼を提供するものである。
【解決手段】垂直軸風車の回転翼5の後縁7近傍に回転円周に沿った平板乃至は円周に沿って湾曲した板状のリアフィン10を取り付けたものであり、回転翼5の後縁7と該リアフィン10との隙間9をリアフィン10の翼弦とほぼ同等である如くすることによって、流体抵抗を低減することを可能にするものである。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
風車の回転軸に複数の支持腕を備えたハブが固着され、該支持腕の先端部には回転軸にほぼ平行な回転翼が取り付けられている。該回転翼の回転方向前縁は丸みを帯びた形状で後縁はとがった形状で全体として航空機の翼の断面に似た形状となっており、回転翼全体は円周方向に平行な流線形乃至は円周に沿う如く湾曲した形状とされており、後縁から円周に沿って後方に隙間距離を設けた位置にリアフィンが設けられている。該リアフィンの断面形状は円周に沿って湾曲した板状乃至は円周に沿って湾曲した板状のものであり、空気抵抗を低減するために前端部を丸く、後端部をとがった形状にするのが好ましい。該隙間の翼弦方向の距離はリアフィンの翼弦とほぼ同等であるごとき構成を有する風車用回転翼。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
支持腕の先端部に回転軸に平行な軸を設け該軸に回動可能に回転翼を取り付け、該回転翼の前縁から前方に向かうステーを設け、その先端部の連動穴を介して支持腕に取り付けており、該ステーは、ばね性の曲げ弾性を有するものであることを特徴とする請求項１記載の風車用回転翼。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風エネルギーを利用するための装置に関するものであり、特にスパンが回転軸とほぼ並行する構造を有する風車用回転翼に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
現在実用化されている風車には大きく分けて水平軸型と垂直軸型の２種類があり、前者はいわゆるプロペラ型として水平方向に延びる回転軸とこれに取り付けられたプロペラによって構成されるものであり、後者はほぼ垂直方向の回転軸と、スパンがこれにほぼ平行に伸びる回転翼によって構成されるものである。本発明は後者に関するものであり、その風車の性能を高めるべきものである。
【０００３】
垂直軸型風車は一般には構造が簡単であるために安価な製品を提供するための手段として用いられることが多く、性能の高度化を目指す研究が充分に行われてこなかった。そのために重要な機能である起動特性の追求、高速回転性能の向上も充分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６３９８０９５号関連する公知資料について述べる。上記理由により先行技術として有効なものは少ないが、本出願人による上記特許は回転翼前縁に湾曲した断面を有するスラットを取り付けることで起動特性を大幅に向上する効果を得ている。しかるに、同前縁スラット技術は空気抵抗がやや大きく、風車の高速回転状態における性能については改善の余地がある。本発明の垂直軸風車用回転翼はこのような点を改善した風車の回転特性を起動時から高速回転まで幅広く高性能化する事が出来るものである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記のごとく垂直軸型風車の性能向上の手段であり、起動特性の向上のみならず高速回転時でも空気抵抗が増加せず回転性能の大幅な向上を期待できるものである。更に回転翼の取り付け状態において、風の方向や強さに応じて迎角を最適角度に変化してトルク変動を適確化する迎角制御システムとの組み合わせにおいても極めて有効に機能して、垂直軸風車の応用範囲を大巾に拡大することを可能にする回転翼を提供するものである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、垂直軸風車の回転特性を起動時から高速回転時まで広い範囲で向上させることの出来る回転翼を提供するものである。この回転翼は従来の風車の翼を本発明の回転翼に交換するだけでその効果を発揮する事が出来る独立性の高い技術であり、応用性の極めて高いものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題を解決するための手段は、具体的には垂直軸風車の回転翼の後縁近傍に回転円周に沿った平板乃至は円周に沿って湾曲した板状のリアフィンを取り付けたものであり、回転翼の後縁と該リアフィンとの隙間を空気流が流れ得る如くすることによって、やや迎角が過大な条件の時に、後流に風のベクトルエネルギーを供給して剥離を防止して滑らかな流れとして流体抵抗を低減することを可能にするものである。以下その構造と作用を説明する。
自然風の中に垂直軸風車が配置されている状態では、その風車の回転翼はその角度位置と風向きによって最大±１８０°の方向から風を受けることになる。１２０°毎に支持腕の先端部に取り付けられた３枚の回転翼を持つ風車であれば、起動する上で最も有利な翼においてもその迎角は３０度である。この翼にあたった風は翼の前縁から後縁に向けてその風上側と風下側に分かれ、翼面に沿って流れようとする。しかし風下側に沿う流れは途中でエネルギーを失い、翼面から剥がれて風下に向かってしまう。この時翼後縁とリアフィンとの隙間を通った気流があれば、その気流の後縁方向への流れのベクトルエネルギーが補充されることによって該裏面の流れは剥離せずにリアフィンの風下側に沿って進み、表面を流れた気流を合流して滑らかな状態を守って流れ下る事が出来る。この流れの反力によって該回転翼には回転力が生じ風車は起動する。
一旦起動した回転翼の迎角は停止時より小さくなり上記の隙間を通り抜ける流れは少なくなるが、このことは回転翼全体の空気抵抗を増加するものではなく、むしろ低減するものであるので、風車の回転の妨げになることはない。結果的に隙間及びリアフィンによる空気抵抗の増加は小さいものである。更にこの回転翼を上記支持腕に対して該翼のスパン方向の回転軸の周りに一定角度回動可能に取り付けた場合には、リアフィンによって回転翼全体としての空力（モーメント）中心が後縁側に移動するため翼の後縁が自動的に風下側に靡き、実質的には迎角が小さくなることになり、起動特性をさらに向上させる事が出来る。該回転翼と該支持腕との回動機構の詳細については後述する。
【発明の効果】
【０００８】
上記の説明で明らかなごとく本発明の風車用の回転翼は単独で風車の起動性能及び高速回転性能を向上させる機能を持ち、更にその取付け方法によって風車全体の性能を性能向上に寄与する事が出来るものであり、その自然エネルギー利用技術への実質的効果は極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は本発明の１実施形態を示した上面図である。
図２は本発明の１実施形態を示した部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の風車用回転翼の機能を損なわない範囲で簡略化して実現するための実施形態を示す。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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