辺境地域等の過酷な条件下での活用に特化したメンテナンスフリー小型風車の開発

开发专门用于偏远地区等恶劣条件下的免维护小型风力涡轮机

• 批准号: 25917008
• 负责人: 奥林 豊保
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917008/
• 关键词: 直線翼; トルク; 出力係数

研究目的本研究では開発途上国などの未電化および辺境地域における風力エネルギの利用促進について提案するものである。しかし、過酷な自然環境下での使用には克服すべき課題も多い。これらの地域に特化した利用を目指すならば、1)自主独立型である、2)風向きの影響を受けない、3)簡単で、故障に強い構造である、4)何らかの不具合が生じたとしてもほとんど専門的知識を必要とせず補修が可能なことなどを満足させる必要がある。上記の条件を満たすものとして垂直軸型風車の一種であるクロスフロー型を今回の実験に用いた。クロスフロー型風車の翼形状は一般的に円弧翼が用いられるが、今回は直線翼(平板翼)を用い、以前行った円弧翼の実験結果と比較した。研究方法直線翼を用いた供試ロータは入口角2種類(40°、60°)、翼枚数2種類(16枚、8枚)で、計4種類のパラメータについてデータ収集し、起動特性、出力特性などの風車性能を求めた。実験には吐出し口寸法900㎜×900㎜の単回路吹出し風洞を用い、流速は5.05m/sで行った。研究成果4種類のパラメータの中で、入口角60°、翼枚数8枚のロータが出力係数0.09を示した。しかし、残り3種類のロータの出力係数は0.05以下であった。これまで当研究室で行った円弧翼を用いた実験における出力係数の最大値は0.10(これまでに報告されたクロスフロー型風車の最大値とほぼ一致)であり、0.09と言う数値は円弧翼ロータと遜色ない結果が得られたと考える。これらの結果から、入口角や翼枚数を適切に組み合わせることで、構造は単純化し、翼枚数を大幅に減少(円弧翼では20枚以上)させることが可能となり、コストおよびメンテナンスの面からも今後直線翼(平板翼)の活用を推し進める条件の一部が整ったと思われる。

研究目的本研究提出了在发展中国家等非电气化和偏远地区促进风能利用的方法。然而，在恶劣的自然环境中使用时，必须克服许多挑战。如果我们的目标是专门在这些领域使用它，我们需要1）独立类型，2）不受风向影响，3）简单且不易失效的结构，4）即使在某种情况下也可以使用的结构发生故障时还需要满足无需太多专业知识即可修复的要求。本实验采用横流式风力发电机，它是垂直轴风力发电机的一种，因为它满足上述条件。横流式风力发电机的叶片形状一般采用圆弧叶片，但这次我们使用直叶片（平板叶片），并与之前使用圆弧叶片的实验结果进行比较。研究方法 直叶片试验转子有两种进气角（40°、60°）和两种叶片数量（16 和 8 叶片），共采集了 4 类参数、启动特性、输出特性和风力涡轮机的其他特性被确定。实验采用出口尺寸为900 mm×900 mm的单回路吹出风洞，流速为5.05 m/s。研究结果 在四个参数中，入口角为60°、八个叶片的转子的输出系数为0.09。但其余三种转子的输出系数均小于0.05。目前我们实验室使用圆弧叶片进行的实验中输出系数的最大值为0.10（与目前报道的横流式风力机的最大值几乎相同），0.09的值我们认为所得结果与转子的结果相当。从这些结果来看，通过适当组合入口角和叶片数量，可以简化结构并显着减少叶片数量（弧形叶片为20个或更多），这将改善未来的成本和维护。已具备推广使用直刀片（平板刀片）的部分条件。