(57)【要約】【課題】抗力を利用した垂直軸風車は、受風部向い風側と追風側の空気抵抗の差を利用して回転するので、向い風側が無ければ追風側のすべてのエネルギーを利用できることになり、地球環境のため自然エネルギーを有効に活用したい。【解決手段】向い風側に課題とした空気抵抗の差に相当する逆向きの風を流せれば向い風側の空気抵抗がなくなり、追風側のエネルギーをすべて利用でき、さらに追風側と同じ量の風を本体内に取り込み、向い風側に反対向きに流れたら２重の効果を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風の流れに対し垂直方向の回転軸を持つ風力発電装置において、回転軸と並行する方向の壁を回転翼の前方に備え、その壁により回転翼の回転部分には順方向の風が当たるとともに、その構造の後方から構造内部に取り込んだ風が構造内部を逆向きに流れ、回転翼に当たるまで風向きの逆方向の流れを誘導することによって回転翼には逆方向の風として当てることができる。
回転翼にとって逆向きの風は回転軸の反対側に当てるので回転する方向に等しく、回転軸を中心に回転翼にとって順方向の風と逆方向の風の両方向の風の力を受けることができる。
本発明に於いて、『一つの回転軸の回転翼の回転方向に対する順方向の風力と逆方向の風力を合わせて全風力』と表現する。
本体構造体両側に回転翼を備えることによって、それぞれの回転翼は左回転と右回転と回転方向が異なるものの、本体構造の内部を流れる風は後方から前方に向かって流れる風が回転翼の動きと同じ左右対称（▲７▼の右側部分と▲７▼の左側部分）となり安定した動作が行える。
自律制御風力発電装置（特許第６０２４８８３号）の構造を備える風力発電装置においては微風・中風・強風など風の状況に応じて受ける風の圧力を調整することができる特徴を持つ。この機能を利用し、風力調整管は連動する操作棒を引くことによって風の流れを通すか逃がすかを調整する。微風の時は本体に取り込んだ逆向きの風をすべて回転翼に向けて通すとともに、中風の時は一部を通し一部を補助排気口から外部に逃がしてしまう。強風の時は、取り込んだすべての風の流れを補助排気口からすぐに排出してしまい逆向きの風力エネルギーとして利用しない。
風力調整管から送られた風は、自律制御風力発電装置の風の状況に応じて受ける圧力を調整できる特徴を利用し、同様に風力誘導管と連動する操作棒を引くことによって風が当たる位置を回転翼の位置に合わせるように移動させることができる。風の誘導方向を、逆風として回転翼に効率よく当てることができることから全風力（順風力および逆風力）を回転翼に集中することができる。
本体構造体の内部を通った逆方向の風は回転翼を通過後、上下方向に排出することで、風同士が衝突することなく排出することができる構造を持つ装置となり、回転翼凸面のマイナスの抗力がなく、さらに凸面の裏側を凹面としてのプラスの抗力を受ける全風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】風力発電機
【背景技術】
【０００２】回転翼が半円筒型の場合、凹面の抗力（係数２．３）と凸面の抗力（係数１．２）の差で回転力を得る
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】回転翼が半円筒型の場合、凹面の抗力で得た回転力は凸面で受ける抗力によって相殺されてしまい十分なエネルギーを利用できない。
仮に凸面が受けるマイナスとなる抗力が無ければ凹面で受けるすべての抗力をエネルギーとして利用できる。
凸面のマイナスがなくさらに同じ風力を凸面の裏側（凹面側）で受けられるならば両方の面で凹面のエネルギーを得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  回転翼が半円筒型の場合、回転翼の凸面部分に逆方向の風を当てることで、凹面として風を受けるのでエネルギーの相殺を起こすことなく、本来の凹面側と両凹面として風を受けることができる。
本申請に関し、図の中の部位の名称またはその役割については括弧の数字で示し、風の流れについては丸の数字で示している。
［図１］▲１▼から始まる風の流れは、▲２▼の位置で回転翼（４）を回転させる。この時、回転翼（４）は風力発装置本体（１）の外側に半分が張り出している。▲２▼の位置で回転翼を回転させた後は▲３▼として働いた後の風となるところが本体後方（７）の後方部分にて風▲４▼は吸気口（１３）から本体内部に取り込まれる。
本体内部に取り込まれた風は▲５▼の位置で風力調整管（５）を通り、▲６▼の位置で風力誘導管（６）により、回転翼（４）に対して▲７▼の位置で逆向きの風として回転翼を回転させる。逆向きの風は通過した後▲８▼として上下方向へ逃がすことで外部へ抜けていくことができる。
［図２］では［図１］の中の逆向きの風の発生について平面図をもとに風の向きを吸気口（１３）で風▲４▼を風▲５▼に向けて反転させている。逆風力として回転翼に作用した後は、上下方向へ逃がすことで、風が通り抜ける仕組みになっている。
微風または弱風の［図３］では、吸気口（１３）から取り込んだ風▲４▼が風力誘導管（６）によってすべて風力調整管（５）に送られている。送られたすべての風は風力調整管の動作によって回転翼（４）に作用している。
［図４］では、風が強くなってきた場合、主には機械の破壊防止のために、発電のための風力の作用を抑えている。吸気口（１３）から取り込んだ風▲４▼を、受ける風力によって調整する機能を持つ自律制御風力発電装置の力点（８）の移動によって作用点（１０）の動きに連動する風力調整管（５）を移動し微風又は弱風の時すべての風を送っていた内の一部を補助排気口（１２）から外部▲１３▼へ逃がし風の影響を減らしている。
［図５］さらに風が強くなり機械を破壊する強風の場合には、風力調整管（５）が完全に閉じ、回転翼方向には完全に風を送らない状態であるとともに、補助排出口が開き取り込んだ風をすべて排出してしまう。一般に風力発電の場合には装置を破壊するような強風の場合にはカットアウトして風力発を停止するが、本装置の場合は自律制御しているのでカットアウトせず発電できることで、強風であっても受ける風の量を減らした状態で発電をする。
【発明を実施するための形態】
【０００５】▲１▼  山林や原野地帯では樹木の上まで出られる高さの電柱のような柱が一本あれば設置が可能。
▲２▼  水上では発電機を重りとして水面下に下ろすことが可能であり、本体を水上に浮かべるための浮きがあれば設置が可能
▲３▼  市街地でも建物の屋上のほか道路や河川など、回転する範囲に障害物や危険物が無ければ設置が可能。
【発明の効果】
【０００６】▲１▼  抗力型の風車では揚力型に比較して回転スピードが遅く騒音の低減に効果がある。
▲２▼  揚力型の風車では直接受ける風力に増して受けることになり、より高い発電効果を得られる。
▲３▼  自然エネルギーの活用による地球環境の保全。
▲４▼  原子力や石油等エネルギー依存度の軽減。
▲５▼  風力自身によって発電を操作することが可能になり、発電効率を制御することによれば、実用的で安定した単独の運用から大規模プラントとしての組み合わせでも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】基本的な風の流れ（平面）  風上を向いて右側の垂直軸のブレード（４・右側）が▲１▼の風に対して▲２▼に位置で風を受け時計回りに回転する。同じブレード（４・右側）に対して▲７▼の位置で逆向きの風があたり、本来回転するブレードの回転軸の反対側のマイナス部分まで風を受けている。図面では左側の垂直軸のブレード（４・左側）は反時計回りをして一対となっている。
【図２】基本的な風の流れ（立面）  図１では▲１▼で入ってきた風を▲８▼でブレードを通り抜けるまでを平面で表示した後、逆向きとして利用した風は▲８▼および▲９▼から上下方向に抜けて排出される。一方で強風時の逆向きの風が必要ない場合は▲４▼で取り込まれた風が▲１３▼から排出されてしまう。図２では片側にブレード４枚と４段の風の通路が描かれている。
【図３】無風・微風・弱風時（平面）  風圧調整管（５）は風力誘導管（６）側に寄っていて補助排気口（１２）側には寄っていない。風力誘導管（６）はブレードの方向（外側）を向いている。ブレード（４）は本体（１）の外側に張り出している。
【図４】中風時（平面）  風圧調整管（５）は風の強さに連動して、風力誘導管（６）側から補助排気口（１２）側に移動し多すぎる風を外に逃がしている。風力誘導管（６）はブレードの方向（中間）を向いている。ブレード（４）は本体（１）の中間に張り出している。
【図５】強風時（平面）  風圧調整管（５）は風の強さに連動して、補助排気口（１２）側に寄っていて風力誘導管（６）側には寄っていない。したがって吸気口（１３）から取り込まれた▲４▼の風はすべて補助排気口（１２）から排出されている。風力誘導管（６）はブレードの方向（内側）を向いている。連動しているため内側を向いているが、取り込まれた風はすでに排出されていて、流れてはこない。ブレード（４）は本体の内側に隠れている。
【図６】本体正面（立面）  本体（１）を風上側からの表側立面図。本体の左右に中風時のブレード（４）が４段合計８枚あり半分ほど見えている状態。（１７）及び（１８）は自律制御風力発電装置の風を集めるための前方翼。
【図７】本体裏面（立面）  本体（１）を風下側からの裏側立面図。図６の正面図で本体の左右に見えていた中風時のブレードの手前（実際は本体の後方）に吸気口（１３）が８か所にある。本体（１）の上部と下部にそれぞれ排気口（１４）が備わる。排気口（１４）の奥がそれぞれ３つに分かれているが、逆方向の風を上下に逃がすための排気路の右側左側部分（２）と中央部分（３）となる。
【図８】本体右側側面（立面）  図２によって「基本的な風の流れ（立面）」では本体左側の側面を表示しているのに対し本図では本体右側の側面を表示している。左右それぞれ４段のブレードの取り付け位置の角度を変えることで機械内部の振動やトルクの変化を抑制している。
【符号の説明】
【０００８】構造とその部位の名称またはその役割について括弧の数字で表記
（１）本体の回転翼より風上に向かって前側部分
（２）上下方向へ逆方向の風を逃がすための排気路の右側および左側部分（奥に見える縦の排気路部分）
（３）上下方向へ逆方向の風を逃がすための排気路の中央部分（奥に見える縦の排気路部分）
（４）風向４に対して直角に交差する軸を持つ回転翼
（５）逆方向風圧調整路（逆風として回転翼に風を送るか、送らずに逃がすかを調整する）
（６）逆方向風力誘導路（回転翼の移動に連動して風の位置を移動する）
（７）本体の後方部分（風上を前に対して回転翼の後方部分）
（８）力点／風力調整路（５）および風力誘導管（６）を動作するための力点
（９）移動点／作用点（１０）によって最終的に移動する点。左側の力点（８）の動きによって、左側の支点（１１）を基準に移動した左側の作用点（１０）の動きによって、右側の風力誘導路（９）を操作する
（１０）作用点／風力調整路（５）と  風力誘導路（６）の動作を行う力点
（１１）支点／風力調整路（５）および風力誘導路（６）のを動作するための支点
（１２）強風時に不要な風を本体に取り込まず、外へ逃がすための補助排気口
（１３）逆方向の風を取り入れる吸気口
（１４）逆方向の排気口
（１５）風力調整路および風力誘導路の操作棒
（１６）前方翼（正面から見て左側）
（１７）前方翼（正面から見て右側）
（１８）後方翼（正面から見て左側）
（１９）後方翼（正面から見て右側）
（２０）支柱
○内の数字で矢印とともに風の流れを示す
▲１▼  本体の前方部分と左右の前方翼との間で集められた風
▲２▼  発電するための回転翼に回転翼の回転と同じ順方向の風が当たる部分
▲３▼  回転翼を過ぎた風が本体後方部分と後方翼との間と通過した部分
▲４▼  本体構造物の後方から逆向きの風を取り込む部分
▲５▼  取り込んだ風を逆方向に誘導する部分
▲６▼  逆方向の風を回転翼に当てるよう調整する部分
▲７▼  発電するための回転翼の風が当たる▲２▼の反対側に逆方向の風があたる部分
▲８▼  逆方向の風を上下方向に逃がす外側部分
▲９▼  逆方向の風を上下方向に逃がす内側部分
▲１０▼  本体構造から外に排出する部分
▲１１▼  本体構造の後方へ送られる風の流れ
▲１２▼  本体から離れる風の流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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