風車併用型防風柵の実風況下試験

• Project/Area Number: 21919019
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工学Ⅰ(機械系)
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 田村 オリエ Akita University, 工学資源学部, 技術職員
• Project Period (FY): 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥580,000 (Direct Cost: ¥580,000); Fiscal Year 2009: ¥580,000 (Direct Cost: ¥580,000)
• Keywords: 防風柵 / クロスフロー型風車

Research Abstract

本研究では、風車併用型防風柵の実風況下における特性を把握することを目的として、屋外に設置可能な防風柵を製作し、主に発電特性を調べる実験を行った。
風車併用型防風柵は、クロスフロー型風車(直径100[mm]×幅435[mm])を2つ直列に接続して水平方向に設置した高さ1000[mm]×幅1400[mm]の大きさを持つ。この柵には、入り口高さが風車の5倍(500[mm])ある集風装置が取り付けられている。さらに、風車の回転軸には歯車を介して発電機が取り付けられている。この柵において、水平方向から流入した風は集風装置内部で増速されながら風車に入り、発電させながら上方へと吹き上げられる。この柵の風車は設計風速を5[m/s]とし、集風装置入り口は現地の気象状況を考慮して敷地内の西向きに設置した。実験は、発電量と風向風速計による風況データの測定が行われた。
その結果、設計風速以上で風向が西向きの場合に発電することが確認された。その一方で、真西以外の風向では設計風速以上であっても発電が行われないことも確認された。このことから、風が集風装置入り口に正対しない場合には集風装置内部で流れが乱れ、風車に風のエネルギーがうまく伝わらないものと考えられる。実際の風況や道路の設置状況を考えた場合、必ずしも集風装置入り口が流入する風に対して正対できるわけではないことから、集風装置入り口にガイドベーンや整流格子を取り付け、風車に流入する風を整えることが必要である。
なお、本研究では当初、一般的な防風柵との比較も行う予定であった。しかし、製作した風車併用型防風柵の集風装置が防風柵の高さに対して占める割合がかなり大きくなり、本来柵に要求される機能が一部不足していることが明らかであったため、この比較実験は行われなかった。この点についてはまた別の実験が必要である。