[发明专利]叶轮及具有叶轮的自然能源发电装置

说明书

本发明的叶轮(18)具备：主轴(22)，其设置成绕着轴心自由旋转；叶片(24)，其固定于该主轴(22)，根据风力或水力驱动而绕着该轴心旋转。该叶片(24)具有：平直部(28)，其相对于该主轴(22)，于平行或垂直方向延伸；叶片前端部(29)，其从该平直部(28)的端部延伸，于包含该主轴(22)轴心的平面将该叶片前端部(29)切断所成的剖面形状中，该叶片前端部(29)形成为：分叉成由第1倾斜部分(29a)及第2倾斜部分(29b)所成的两股分支的形状，该第1倾斜部分(29a)以伴随从基端向前端，从平直部(28)向一侧远离的方式倾斜，第2倾斜部分(29b)以伴随从基端向前端而越向第1倾斜部分(29a)的相反侧远离的方式倾斜。

[相关申请]

本申请主张2015年3月16申请的日本特愿2015－051593号、2015年3月19日申请的日本特愿2015－055848号的优先权，在此参考其整体，将其作为本申请的一部分而进行引用。

技术领域

本发明关于叶轮及自然能源发电装置，其为关于提高转换效率，并提升叶片强度的技术。该转换效率为将叶片所受到的风力、水力或潮汐能转换成转动能的效率。

背景技术

自然能源发电装置的风车或水车，大致分为水平轴式及垂直轴式两大类，垂直轴式因不须对风向、水流方向、潮流方向进行控制，故用于较小型的风车或水车。

于垂直轴式发电用风车或水车中，为了提高将风力、水力或潮汐能转换成转动能的转换效率，设计叶片前端部形状。例如，利用使叶片前端部倾斜以往垂直主轴靠近，可将从风、水流或潮流所接收的能量有效地转换成转动能。将此倾斜的叶片前端部称为小翼。根据设置此小翼，可减少来自叶片前端的翼尖涡旋，而成为高效率的叶片(专利文献1)。

[已有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：专利第4173727号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

自然能源发电装置中，如何将叶片所受能量有效地转换成转动能为极重要因素。此转换效率(功率因数)理论上以16/27为极限(贝兹极限)。相对于此极限值，目前叶片转换效率为0.3～0.45左右，为了提高此转换效率，有必要进一步改良叶片。

图12A为已知例的垂直轴式发电用风车或水车的叶片50的主视图，图12B为图12A的XIIB-XIIB线剖面图。此叶片50中，在将平直部51与小翼52所成的角度θ设为既定角度以下的情形时，可能有使应力集中于连接平直部51与小翼52的接合部53的危险。在该场合时，产生叶片强度上的问题。

若仅加大接合部53的角度θ时，因叶片全长La为由风车或水车尺寸所界定，故平直部51的长度Lv变短。此情形时，因受风面积或受水面积实质减少，而使该转换效率下降。

也可于确保平直部51的长度Lv的基础上，加大接合部53的角度θ。于此情形时，同样因叶片50的全长La被界定，使得小翼52的水平方向长度Lh变短。如此一来，减少翼尖涡旋的效果变差。

本发明旨在提供一种叶轮及具有叶轮的自然能源发电装置，其可提高于叶轮中将叶片所受能量转换成转动能的转换效率，并可提升叶片强度。

[解决问题的方法]

本发明的叶轮，其具备：主轴，该主轴设置成绕着轴心自由旋转；叶片，该叶片固定于该主轴，根据风力或水力驱动以绕着该轴心旋转，其特征在于，

该叶片具有：

平直部，该平直部在相对于该主轴平行或垂直的方向延伸；

叶片前端部，该叶片前端部从该平直部的端部延伸，