震災等の非常用や後進国電源確保のための製作容易な小型風車福島大学共生システム理工学類産業システム工学専攻教授島田邦雄従来技術とその問題点小型風車には，これまで色んなタイプのブレードが考案されている．特に，プロペラ型の水平軸型風車が市販されている．このタイプの風車については，断面が流線形であること，捩じりを必要とすることなど，流体力学的な知識がないと作成しにくいという欠点がある．また，風鳴り音や低周波数による問題となっている．カエデの種型風車について・ブレードにねじりを入れている従来のプロペラ式風車は・・・・製作コストがかかる・小型のものにおいては個人や家庭への普及が難しい自然界に存在するカエデの種子の落下時の回転運動に着目したカエデの種型風車落下方向カエデの落種の羽根下方カエデ向の種曲げるのみ⇒ お互い少しずらす断面は平板形状・ねじらない・平板でOK（半径方向に厚さを変化させてもOK）・ブレードは傾けるのみ製作が容易で小型から大型まで量産化が見込める 3 新技術の特徴・従来技術との比較 • 従来技術の問題点であった，容易に製作でき，かつ，低騒音化が図れるブレードを開発することに成功した． • 水平型小型風車の場合，従来は，断面が流線形であること，捩じりを必要とする点で製作が困難であったが，平板を曲げるだけというシンプルなブレードとし，風の下流方向にブレードを寝かせることで，誰でもが容易に製作出来，低騒音化が可能となった．想定される用途 • 本技術の特徴を生かすためには，震災等の非常用や後進国電源確保に適用することで，再生可能エネルギーの普及に果たすメリットが大きいと考えられる． • 上記以外に，コストを掛けないで小電力を必要とする色々な分野や用途に展開することが期待できる． • 低騒音での運転による耳鳴りなどが生じない効果が得られることも期待される．実用化に向けた課題 • 現在，実験室レベルでのシステム構築と実施試験例は達成済み．しかし，震災等の非常用や後進国電源確保などに適用した場合の実用的な形でのシステムの構築と，その実証試験例が未経験である．今後，震災等の非常用や後進国電源確保などに適用した場合のシステムの構築と，実験データを取得していく． • 震災等の非常用や後進国電源確保などに適用した場合での，ブレードの量産化を図れるための材料の選定と製作手法の構築を図る必要がある．企業への期待 • 未解決のブレードの量産化を図れるための材料の選定と製作手法の構築を図ることについては，材料開発を得意とする技術を有する企業により克服できると考えている． • 震災等の非常用や後進国電源確保などに積極的に展開を図る企業との共同研究を希望． • 但し，小型風車は元々どんなタイプのものであれ，得られる電力は小さいので，大電力でなく小電力を売りにする企業との共同研究を希望．カエデの種型風車の製作一例 CFRPによりブレードの製作一例（発電機は，市販の小型風車を使用．比較に使用したプロペラ型ブレードも，市販を使用）大型風洞実験（実地と違い，綺麗な一様な風）による実験結果（風速2.0m/s時） 1.2 o 1 Pw [W] 曲げるのみ，平板でOK（半径方向に厚さを変化させてもOK） ↓ 製作が容易 0.8 Low stiffness 15 従来のプロペラ型風車 71[s] Normal type カエデの種型風車 0.6 22[s] 0.4 0.2 0 20 40 60 80 時間t [s] [s] ○ カエデの種型風車はプロペラ型風車に較べて，風車直径が小さいときは出力が大きいが，風車直径が大きいと小さくなってくることが分かっている． ○ カエデの種型風車は，プロペラ型風車に較べて応答時間が早い．それ故，風の強さが多様に変化する実地では，カエデの種型風車は，プロペラ型風車に較べて，得られる電力が大きい． ○ カエデの種型風車は，プロペラ型風車に較べて，風鳴り音が無く，騒音が非常に小さい．カエデの種型風車の優れている点強風速日「従来のプロペラ型」のスペックは，定格出力が 600W．しかし実際には，瞬間的に風速8m/sであっても約 100Wというスペックが現実．低風速ではさらに低出力．このように小型風車は低出力であり，これが従来からの欠点． ⇒これを以下に伸ばすかがポイント！！中風速日低風速日実地試験例応答時間が速いため，低風速である程，出力が得られるデ従の来種の型小風型車風で車はで，は微，風低速風時速で時効で果のを出発力揮が望（しめかなもい低が騒，音カ）エカエデの種型風車の実地試験例 ※ 発表当日には，動画にて配付資料に載せていないカエデの種型風車の野外における実地試験例を，また，製作実施したブレードについて，お見せ致します．本技術に関する知的財産権 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：発電用羽根車及びこれを備えた風車：特開2013-189970 ：福島大学：島田邦雄 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：風車：特開2014-141901 ：福島大学：島田邦雄産学連携の経歴 • 2012年 JST復興促進プログラム（A-STEP）探索タイプ事業に採択 • 2013年-現在ヨネックス(株）と共同研究実施 • 2013年-現在三洋工業(株）に技術指導お問い合わせ先福島大学研究振興課横島善子ＴＥＬ：０２４－５４８－５３４５ＦＡＸ：０２４－５４８－５２０９ e-mail：ce-yoko＠adb.fukushima-u.ac.jp