(57)【要約】【課題】  本発明は、縦長翼の回転方向の後部に、回転時に遠心力で揺動する可動翼を裝着し、可動翼のブレーキ作用によって、高速風の中で風車を、一定の回転速度に維持させる、風車の縦長翼を提供することを目的としている。【解決手段】  縦軸風車の縦主軸２の周囲に、支持アーム５を介して縦長に配設されている縦長翼６において、主体部６Ａの回転方向の後端部に、可動翼７を、回転時の遠心力によって揺動しうるようにして装着したことを特徴とする縦軸風車における縦長翼６。【選択図】  図２
2010261415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸風車の縦主軸の周囲に、支持アームを介して縦長に配設
されている縦長翼において、主体部の回転方向の後端部に、可動翼を、回転時の遠心力によって揺動しうるようにして装着したことを特徴とする縦軸風車における縦長翼。
【請求項２】
前記主体部の上下端部に、主軸方向へ向かって傾斜する内向傾斜部を形成し、かつ、上下の内向傾斜部の間において、主体部の回転方向の後端部に、可動翼を配設したことを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項３】
前記可動翼の上下端部を、前記傾斜部の傾斜基端部で覆ったことを特徴とする請求項２に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項４】
前記可動翼を、ヒンジを介して主体部に裝着し、かつ可動翼と主体部との間に、復元手段を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項５】
前記可動翼のヒンジは、可動翼におけるベアリングを主体部の支軸に嵌合して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項６】
前記可動翼のヒンジは、主体部の後縁と可動翼の前縁とを連結する彈力片により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項７】
前記可動翼のヒンジは、主体部後縁と可動翼前縁との間を、彈性板により連結され、弾性板は復元手段を兼ねていることを特徴とする請求項４に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項８】
前記可動翼の後端部には、重錘が装着してあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項９】
前記可動翼における重錘は、縦長翼の回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力により、可動翼の自由端部を遠心方へ移動させるような重量を具備していることを特徴とする請求項８に記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項１０】
前記可動翼の重錘は、可動翼の前後に移動可能に装着していることを特徴とする請求項８又は９に記載の縦軸風車の縦長翼。     
【請求項１１】
前記可動翼の重錘を、小型のものを複数固からなるものとしたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直回転軸の周りに、複数のブレード、すなわち縦長翼を、支持杆を介して配設してなる縦軸風車における縦長翼に係り、特に強風の時にも、縦長翼がブレーキ作用をして、回転速度を可及的に一定に維持するようにした縦軸風車における縦長翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の縦軸風車における翼は、縦長で、縦主軸の周囲を回転するように、支持アームを介して縦主軸に配設されている。特許文献１には、縦軸風車における縦長翼の回転方向の後部を、風力によって屈曲することが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の縦軸風車においては、回転数を、電気的又は機械的に制御している。そのため、風速の変動を瞬時に制御することは不可能であった。
従って、この風車を風力発電機に使用したとき、出力電圧が常に変動することとなり、風速に関わりなく、風車の回転速度、ひいては出力電圧を一定の範囲に維持させることは困難である。
【０００５】
また、縦軸風車における縦長翼は、台風のような強風によって、折損したり、回転速度が上りすぎて、風車全体の破壊を招いたりする虞がある。
特許文献１に記載の風車は、縦長翼の回転方向の後部を、柔軟な素材からなるものとし、風速が一定値を超えたときに、縦長翼の回転方向の後部が撓曲するようにしたものであるが、縦長翼は回転するので、一定の方向から風が吹くとき、縦長翼の回転方向の後部が遠心方向へ撓曲し、次の瞬間には、軸方向へ撓曲するということを反復するため、ロスが生じる。
【０００６】
本発明は、一定以上の風速の風を受けたとき、縦長翼の一部が遠心方向へ移動することにより、ブレーキ作用を発揮させて、風車の回転速度を制御し、回転速度を一定の範囲に維持しうるようにした縦軸風車における縦長翼を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の具体的な手段は、次の通りである。
【０００８】
（１）   縦軸風車の縦主軸の周囲に、支持アームを介して縦長に配設されている縦長翼であって、主体部の回転方向の後端部に、回転時の遠心力により遠心方向に揺動しうるように可動翼を配設する。
【０００９】
（２）  上記（１）において、主体部の上下端部に、主軸方向へ向かって傾斜する傾斜部を形成し、かつ、上下の内向傾斜部の基端部の間において、主体部の回転方向の後端部に、可動翼を配設する。
【００１０】
（３）  上記（２）において、可動翼の上下端部を、前記内向傾斜部の基端部で覆う。
【００１１】
（４）  前記（１）〜（３）のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼において、可動翼を、ヒンジを介して主体部に裝着し、かつ可動翼と主体部との間に、復元手段を配設する。
【００１２】
（５）  前記（４）に記載の縦軸風車の縦長翼おいて、可動翼のヒンジは、可動翼におけるベアリングを主体部の支軸に嵌合して形成されている。
【００１３】
（６）  前記（５）に記載の縦軸風車の縦長翼おいて、可動翼のヒンジは、主体部の後縁と可動翼の前縁とを連結する、彈力片により形成されている。
【００１４】
（７）  前記（６）において、可動翼のヒンジは、主体部後縁と可動翼前縁との間を、彈性板により連結され、彈性板は復元手段を兼ねている。
【００１５】
（８）  前記（１）〜（７）のいずれかにおいて、可動翼の自由端部には、重錘を設けてある。
【００１６】
（９）  前記（８）に記載の縦軸風車において、可動翼における重錘は、縦長翼の回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力により、可動翼の自由端部を遠心方へ移動させるような重量を具備している。
【００１７】
（１０）  前記（８）又は（９）において、可動翼の重錘は、可動翼の前後に移動可能に装着されている。     
【００１８】
（１１）  前記（８）〜（１０）のいずれかにおいて、可動翼の重錘を、小型のもの数個からなるものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると次のような効果が奏せられる。
【００２０】
前記（１）に記載の縦軸風車の縦長翼によると、主体部の回転方向の後部に可動翼が装着されているので、縦長翼が一定の回転速度を超えると、遠心力で可動翼が揺動して、その自由端部を遠心方向へ突出させる。従って、可動翼に抗力がかかり、縦長翼の回転は一定の回転速度内に維持される。
回転速度が低下すると、遠心力も低下するので、可動翼は、次第に元の位置に復元する。従って、高速風が吹いていても、一定の回転速度以上の回転は抑止され、縦長翼の回転速度は、一定の範囲内に維持される。その結果、風力発電の場合には、出力電圧を一定の範囲に維持させることができる。
風車が完全停止している時に高速風が当ると、風圧による損傷が生じるが、縦長翼が回転している時には、回転によって風力が移動するため、縦長翼の破損や機械の損傷が回避される。
風力が低下すると、遠心力も低下して、可動翼の自由端部は、元の位置へ復元する。
【００２１】
前記（２）に記載の縦軸風車の縦長翼では、主体部の上下端部に主軸方向へ向って傾斜する傾斜部が形成され、その傾斜部より内側で、主体部の回転後部に可動翼が裝着されているので、回転時に主体部の翼端方向へ気流が拡散しようとしても、傾斜部で抑制され、専ら回転方向の後方へ流れる。
高速風により、縦長翼が一定の回転速度を超えると、遠心力によって、可動翼の自由端部が遠心方へ移動し、前記傾斜部で拡散が抑制された気流が、可動翼の方へ流れ、可動翼を遠心方へ押出す。
遠心方へ突出した可動翼には、抗力がかかり、ブレーキ作用をし、縦長翼の回転速度が低下するので、それ以上の高速回転をしなくなる。風速が低下すると、遠心力も低下するので、可動翼は元の位置に復元する。
【００２２】
前記（３）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼の上下端部が、傾斜部の傾斜基端部で覆われているので、回転時に、主体部から翼端方へ拡散されようとする風流が、傾斜部で抑制されて可動翼の方へ流動し、可動翼に効果的に作用する。
【００２３】
前記（４）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼はヒンジを介して主体部に裝着されているので、ヒンジ部を支点に可動翼の揺動が容易であり、かつ主体部と可動翼の間に、復元手段が介在しているため、風速が低下すると、復元手段による、可動翼の姿勢復元が容易におこなわれる。
【００２４】
前記（５）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼のヒンジ部分にベアリングが使用されているので、可動翼の揺動が円滑におこなわれる。
【００２５】
前記（６）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼が、ヒンジを介して主体部に裝着されているので、可動翼の自由端部の揺動が容易である。またヒンジは彈力片で連結されているので、可動翼の自由端部の揺動が容易であり、かつ発錆の虞はなく、耐候性に優れている。
【００２６】
前記（７）に記載の縦軸風車の縦長翼においては、可動翼のヒンジが彈性板で形成され、かつ復元手段を兼ねているので、可動翼に遠心力がかかると揺動し、回転速度が低下すると弾性板の彈力性によって自然に元の位置に復元する。
【００２７】
前記（８）に記載の縦軸風車の縦長翼においては、可動翼の自由端部には、重錘が設けられているので、縦長翼の回転に伴い遠心力が作用すると、可動翼の自由端部は、容易に遠心方へ突出してブレーキ作用をする。
【００２８】
前記（９）に記載の縦軸風車の縦長翼は、回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力で、可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させるに、十分な重量の重錘けられているので、一定の回転数をこえると、風力や復元手段に抗して、重錘が遠心力で可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させて、ブレーキ作用をし、風速が低下すると、復元手段により、可動翼は元の位置に戻るので、縦長翼の回転速度を、一定の範囲に維持させることができる。
【００２９】
前記（１０）に記載の縦軸風車の縦長翼において、可動翼の重錘は、可動翼の前後方向へ移動可能としてあるので、可動翼の揺動を、回転数で調節するために、重錘の位置を移動して調節することができる。
【００３０】
前記（１１）記載の縦軸風車の縦長翼において、可動翼の重錘は、小型のものを複数使用しているので、台風などで縦長翼が破壊された時でも、他物に大きな打撃を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る縦軸風車の実施例１の正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく縦長翼の内側面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線拡大断面図である。
【図５】実施例２における縦長翼の横断平面図である。
【図６】実施例３における縦長翼の内側面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線拡大断面図である。
【図８】実施例４における縦長翼の横断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
縦軸風車の縦長翼の回転方向の後部に、回転時に遠心力により揺動しうる可動翼を裝着した。
【実施例１】
【００３３】
本発明の実施例１を、図面を参照して説明する。風車１における縦主軸２の上端にハウジング３を固定してあり、ハウジング３の上側に、回転体４を旋回可能に配設してある。回転体４には、支持アーム５を介して、縦長翼６を取付けてある。
縦長翼６は樹脂成形体であり、その枚数は、１枚〜５枚の範囲で任意である。
【００３４】
ハウジング３内には、図示しない発電装置が配設され、回転体４内には、図示しない磁石が配設されている。縦長翼６の回転に伴ない、回転体４が回転することによって、図示しない発電装置が発電をする。
【００３５】
縦長翼６における縦長の主体部６Ａの上下端部には、縦主軸２方向へ傾斜する傾斜部６Ｂが連設されている。図３において、右側が回転方向の前部、左側が回転方向の後部である。縦長翼６における、上下の内向き傾斜部６Ｂ,６Ｂの基端部６Ｃ,６Ｃ間において、主体部６Ａの回転方向の後部に、可動翼７を装着してある。  可動翼７は縦長翼６における主体部６Ａの後縁の延長面上にあり、その自由端部である後部には、重錘８を裝着している。装着方法は埋設その他、手段は任意である。 
【００３６】
可動翼７は、平面視において薄い板状であり、図４に示すように、その基端部に付設したヒンジ７Ａが、主体部６Ａの後縁に枢着されている。
可動翼７と一体をなし、かつ、ヒンジ７Ａを中心として、重錘８の反対側へ突出する基端部のヒンジ７Ａに近接して形成された接触突体７Ｂの先端部は、主体部６Ａの空所６Ｄに固定されている、板バネからなる復元手段９に接触している。
【００３７】
上記の構成からなる、この風車１が回転し、縦長翼６が所定の速度よりも高速で回転すると、重錘８に作用する遠心力により、可動翼７は、図４に点線で示すように、ヒンジ７Ａを支点として、復元手段９に抗して遠心方向へ回動する。
【００３８】
その結果、縦長翼６の外側面に沿って流動する気流は、遠心方向へ突出した可動翼７で抑制されて、ブレーキの作用をするため、回転速度は低下する。
回転速度の低下とともに、可動翼７にかかる遠心力も低下するので、接触突体７Ｂは、復元手段９により遠心方へ押され、可動翼７は縦長翼６の後縁の延長上にある元の位置に戻る。
【００３９】
風速の変化に伴って回転速度も変化し、可動翼７に作用する遠心力も変化するので、可動翼７は、風速の強弱に準じて揺動を繰返し、風速が一定以下になると、元の位置に戻る。             
これによって、他の回転制御手段を具備することなく、強風の時にも、縦長翼６は、自動的に一定の回転速度の範囲で回転することになる。
【００４０】
縦長翼６は、回転している限り、強風を受けても、気流は縦長翼６の表面に沿って移動するため、縦長翼６に強い風力は作用せず、縦長翼６の破損は抑止される。従って、縦長翼６が、強風の中で回転中は勿論、低速でも回転している限り、風力発電機として効率的に作用することとなる。
【００４１】
可動翼７における重錘８の重量を重くすると、縦長翼６の回転速度が遅くても、その遠心力により、可動翼７の揺動をさせることができる。一方、重錘８の重量を軽くすると、回転速度が一定以上にならないと、可動翼７は揺動することはない。
【００４２】
従って、重錘８の重量を調節することにより、その揺動の程度を任意に調節することができる。
重錘８の重量の代わりに、またはこれに加えて、復元手段９の強さを加減することにより、可動翼７の揺動を制御することができる。
【実施例２】
【００４３】
図５は、実施例２を示す縦長翼の要部横断平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２においては、可動翼１０の基端部と一体をなす彈力性に優れたゴム系の彈力片１０Ｂを一体的に設けることにより、ヒンジ１０Ａとしてある。このヒンジ１０Ａの基端部における彈力片１０Ｂは、縦長翼６の主体部６Ａの回転方向の後部空所６Ｄ内に嵌装されている。
【００４４】
縦長翼６の回転に伴い、可動翼１０の後部における自由端部における重錘１１に遠心力が作用すると、彈力性のあるヒンジ１０Ａ部が撓曲して、可動翼１０の自由端部は遠心方向へ揺動する。
【００４５】
その結果、縦長翼６の外側面よりも外方へ突出した可動翼１０は、ブレーキの作用をすることとなり、縦長翼６の回転速度は低下する。
風速が低下すると、彈力性のあるヒンジ１０Ａ部が復元手段として作用し、可動翼１０の自由端部は、遠心方から元の位置へ戻る。その余のことは、実施例１と同じである。
【実施例３】
【００４６】
図６は、実施例３を示す縦長翼６の内側面図、図７は、図６におけるVII−VII線断面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例３における縦長翼６においては、内向傾斜部６Ｂが、可動翼１２の翼端部を覆うように形成されている。
【００４７】
これによって、回転時において、主体部６Ａの翼端方向へ拡散されようとする風流が、内向傾斜部６Ｂで抑制されて、回転後方へ流動する風流は、可動翼１２の内側面を外側方へ流動して、効率よくブレーキ作用をさせることができる。
【００４８】
ヒンジ１３については、可動翼１２側にベアリングを使用し、該ベアリングを縦長翼６の主体部６Ａに設けた支軸１３Ａで支承することによって、揺動が円滑におこなわれるようになっている。
【００４９】
重錘１４については、可動翼１２が台風などで破損したときに支障が生じないように、長さの短い物を、直列あるいは並列に内装してある。また重錘１４を、可動翼１２の外面からボルトあるいはピンをねじ込み式にすることができる。
この重錘１４の前後位置により、可動翼１２の回転速度に伴うその回動の度合いを調節することができる。
【実施例４】
【００５０】
図８は、実施例４を示す縦長翼６の横断平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。復元手段については図示を省略した。
この実施例４では、主体部６Ａと可動翼１５の間に、ヒンジ１６部分となる間隙を開けて、双方を被膜状の彈性板１７で被覆して連結したものである。
【００５１】
弾性板１７は、図示省略した合成樹脂繊維を芯材として、それに彈性樹脂を被膜状に被着したもので、当該合成樹脂繊維は、テトロン、ビニロンその他の繊維の不織布、織物、編物などである。合成樹脂繊維は、弾力性と柔軟性を備えているので、多数回の屈曲にも、耐用性に優れたものとなる。
【００５２】
なお、図８において重錘１８は、複数のボルトを使用し、外部から可動翼１５に螺合したものを示してある。これによって重錘１８全体の重量を、ボルトの数によって調節することができる。
【００５３】
以上のように、本発明においては、縦長翼６の回転方向の後部に装着した可動翼７、１０、１２、１５が、風速の変化に伴う遠心力に応じて、その自由端部を遠心方向へ揺動させるので、頭初の設定だけを適切なものにしておけば、台風時にも放置しておいて、回転に伴って自然に生じる遠心力で、可動翼の揺動をさせ、それによるブレーキ作用によって、縦長翼６の回転速度を一定の範囲に維持させることができる。
【００５４】
その結果、強風時に放置していても、縦長翼６が高速回転をすれば、遠心力により可動翼７、１０、１２、１５はブレーキ作用を行い、回転速度を一定の範囲に保持することができる。また、縦長翼６が回転している限り、一定の出力を継続するので、従来のように、強風時に停止させることに伴うロスがなくなる。
【００５５】
なお本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。復元手段９は、可動翼が元の位置に戻るように作用するものなら、風の抵抗になったり回転効率を低下させたりしない限り、どのようなものでもかまわない。
【００５６】
本発明は、縦長翼の回転後部に可動翼を装着し、回転時の遠心力で可動翼の自由端部を揺動させて、ブレーキ作用をさせるので、強風の時に放置しておいても、一定の回転速度を超えることがない。従って、出力を一定に維持させる必要のある風力発電機に有利に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１．縦軸風車
２．支柱
３．ハウジング
４．回転体
５．支持アーム
６．縦長翼
６Ａ．主体部
６Ｂ．内向傾斜部
６Ｃ．基端部
６Ｄ．空所
７．可動翼
７Ａ．ヒンジ
７Ｂ．接触突体
８．重錘
９．復元手段
１０．可動翼
１０Ａ．ヒンジ
１０Ｂ．彈力片
１１．重錘
１２．可動翼
１３．ヒンジ
１３Ａ．支軸
１４．重錘
１５．可動翼
１６．ヒンジ
１７．弾性板
１８．重錘
【図１】
2010261415.tif 000003
【図２】
2010261415.tif 000004
【図３】
2010261415.tif 000005
【図４】
2010261415.tif 000006
【図５】
2010261415.tif 000007
【図６】
2010261415.tif 000008
【図７】
2010261415.tif 000009
【図８】
2010261415.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月9日(2010.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸風車における縦主軸の周囲に、支持アームを介して縦長に配設されている縦軸風車の縦長翼であって、
縦長の主体部の上下端部に、縦主軸方向へ向かって傾斜する内向傾斜部を形成し、前記両内向傾斜部の基端部間において、前記主体部の回転方向の後端部に、後端部に重錘を設けた縦長の可動翼を、回転時の遠心力によって後端が外側方に揺動しうるようにして装着したことを特徴とする縦軸風車の縦長翼。
【請求項２】
前記可動翼を、ヒンジを介して主体部に裝着し、かつ可動翼と主体部との間に、復元手段を配設したことを特徴とする請求項１記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項３】
前記可動翼のヒンジは、可動翼におけるベアリングを主体部の支軸に嵌合して形成されていることを特徴とする請求項２記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項４】
前記可動翼のヒンジは、主体部の後縁と可動翼の前縁とを連結する彈力片により形成されていることを特徴とする請求項２記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項５】
前記可動翼のヒンジは、主体部後縁と可動翼前縁との間を、彈性板により連結され、弾性板は復元手段を兼ねていることを特徴とする請求項２記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項６】
前記可動翼における重錘は、縦長翼の回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力により、可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させるような質量を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。
【請求項７】
前記可動翼の重錘は、可動翼の前後に移動可能に装着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。     
【請求項８】
前記可動翼の重錘を、複数個の小型のものからなるものとしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の縦軸風車の縦長翼。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直回転軸の周りに、複数のブレード、すなわち縦長翼を、支持杆を介して配設してなる縦軸風車の縦長翼に係り、特に強風の時にも、縦長翼がブレーキ作用をして、回転速度を可及的に一定に維持するようにした縦軸風車の縦長翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の縦軸風車の翼は、縦長で、縦主軸の周囲を回転するように、支持アームを介して縦主軸に配設されている。特許文献１には、縦軸風車の縦長翼の回転方向の後部を、風力によって屈曲することが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、縦軸風車においては、回転数を、電気的又は機械的に制御している。そのため、風速の変動を瞬時に制御することは不可能であった。
従って、この風車を風力発電機に使用したとき、出力電圧が常に変動することとなり、風速に関わりなく、風車の回転速度、ひいては出力電圧を一定の範囲に維持させることは困難である。
【０００５】
また、縦軸風車の縦長翼は、台風のような強風によって、折損したり、回転速度が上りすぎて、風車全体の破壊を招いたりする虞がある。
特許文献１に記載の風車は、縦長翼の回転方向の後部を、柔軟な素材からなるものとし、風速が一定値を超えたときに、縦長翼の回転方向の後部が撓曲するようにしたものであるが、縦長翼は回転するので、一定の方向から風が吹くとき、縦長翼の回転方向の後部が遠心方向へ撓曲し、次の瞬間には、軸方向へ撓曲するということを反復するため、ロスが生じる。
【０００６】
本発明は、一定以上の風速の風を受けたとき、縦長翼の一部が遠心方向へ移動することにより、ブレーキ作用を発揮させて、風車の回転速度を制御し、回転速度を一定の範囲に維持しうるようにした縦軸風車の縦長翼を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の具体的な手段は、次の通りである。
【０００８】
（１） 縦軸風車における縦主軸の周囲に、支持アームを介して縦長に配設されている縦軸風車の縦長翼であって、縦長の主体部の上下端部に、縦主軸方向へ向かって傾斜する内向傾斜部を形成し、前記両内向傾斜部の基端部間において、前記主体部の回転方向の後端部に、後端部に重錘を設けた縦長の可動翼を、回転時の遠心力によって後端が外側方に揺動しうるようにして装着する。
【０００９】
（２）  上記（１）において、前記可動翼を、ヒンジを介して主体部に裝着し、かつ可動翼と主体部との間に、復元手段を配設する。
【００１０】
（３）  上記（２）において、前記可動翼のヒンジを、可動翼におけるベアリングを主体部の支軸に嵌合して形成する。
【００１１】
（４） 上記（２）において、前記可動翼のヒンジを、主体部の後縁と可動翼の前縁とを連結する彈力片により形成する。
【００１２】
（５） 上記（２）において、前記可動翼のヒンジは、主体部後縁と可動翼前縁との間を、彈性板により連結され、弾性板は復元手段を兼ねるものとする。
【００１３】
（６） 上記（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記可動翼における重錘は、縦長翼の回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力により、可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させるような質量を有するものとする。
【００１４】
（７） 上記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記可動翼の重錘は、可動翼の前後に移動可能に装着されている。
【００１５】
（８） 上記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記可動翼の重錘を、複数個の小型のものからなるものする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると次のような効果が奏せられる。
【００１７】
前記（１）に記載の縦軸風車の縦長翼によると、主体部の回転方向の後部に可動翼が装着されているので、縦長翼が一定の回転速度を超えると、遠心力で可動翼が揺動して、その自由端部を遠心方向へ突出させる。従って、可動翼に抗力がかかり、縦長翼の回転は一定の回転速度内に維持される。
回転速度が低下すると、遠心力も低下するので、可動翼は、次第に元の位置に復元する。従って、高速風が吹いていても、一定の回転速度以上の回転は抑止され、縦長翼の回転速度は、一定の範囲内に維持される。その結果、風力発電の場合には、出力電圧を一定の範囲に維持させることができる。
風力が低下すると、遠心力も低下して、可動翼の自由端部は、元の位置へ復元する。
【００１８】
また、主体部の上下端部に主軸方向へ向って傾斜する傾斜部が形成され、その傾斜部より内側において、主体部の回転後部に可動翼が裝着されているので、回転時に主体部の翼端方向、すなわち上下方向へ気流が拡散しようとしても、傾斜部により抑制され、気流は拡散することなく、可動翼に向かって流れる。
高速風により、縦長翼が一定の回転速度を超えると、遠心力によって、可動翼の自由端部が遠心方へ移動し、前記傾斜部で拡散が抑制された気流が、可動翼の方へ流れ、遠心力によって、遠心方へ移動させられた可動翼に当たって、ブレーキ作用が高まる。
さらに、可動翼の自由端部には、重錘が設けられているので、縦長翼の回転に伴い遠心力が作用すると、可動翼の自由端部は、容易に遠心方へ突出してブレーキ作用をする。
【００１９】
前記（２）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼はヒンジを介して主体部に裝着されているので、ヒンジ部を支点に可動翼の揺動が容易であり、かつ主体部と可動翼の間に、復元手段が介在しているため、風速が低下すると、復元手段による、可動翼の姿勢復元が容易におこなわれる。
【００２０】
前記（３）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼のヒンジ部分にベアリングが使用されているので、可動翼の揺動が円滑におこなわれる。
【００２１】
前記（４）に記載の縦軸風車の縦長翼では、可動翼が彈力片で連結されているので、可動翼の自由端部の揺動が容易であり、かつ発錆の虞はなく、耐候性に優れている。
【００２２】
前記（５）に記載の縦軸風車の縦長翼においては、可動翼のヒンジが彈性板で形成され、かつ復元手段を兼ねているので、可動翼に遠心力がかかると揺動し、回転速度が低下すると弾性板の彈力性によって自然に元の位置に復元する。
【００２３】
前記（６）に記載の縦軸風車の縦長翼においては、回転が一定の回転速度を超えた時に、遠心力で、可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させるのに十分な質量の重錘が設けられているので、一定の回転数をこえると、風力や復元手段に抗して、重錘が遠心力で可動翼の自由端部を遠心方向へ移動させて、ブレーキ作用をし、風速が低下すると、復元手段により、可動翼は元の位置に戻るので、縦長翼の回転速度を、一定の範囲に維持させることができる。
【００２４】
前記（７）に記載の縦軸風車の縦長翼において、可動翼の重錘は、可動翼の前後方向へ移動可能としてあるので、重錘の前後位置を移動させて回転数を調節することにより、可動翼の揺動を調節することができる。
【００２５】
前記（８）記載の縦軸風車の縦長翼において、可動翼の重錘は、小型のものを複数使用しているので、台風などで縦長翼が破壊された時でも、他物に大きな打撃を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る縦軸風車の実施例１の正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく縦長翼の内側面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線拡大断面図である。
【図５】実施例２における縦長翼の横断平面図である。
【図６】実施例３における縦長翼の内側面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線拡大断面図である。
【図８】実施例４における縦長翼の横断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
縦軸風車の縦長翼の回転方向の後部に、回転時に遠心力により揺動しうる可動翼を裝着した。
【実施例１】
【００２８】
本発明の実施例１を、図面を参照して説明する。風車１における縦主軸２の上端にハウジング３を固定してあり、ハウジング３の上側に、回転体４を旋回可能に配設してある。回転体４には、支持アーム５を介して、縦長翼６を取付けてある。
縦長翼６は樹脂成形体であり、その枚数は、１枚〜５枚の範囲で任意である。
【００２９】
ハウジング３内には、図示しない発電装置が配設され、回転体４内には、図示しない磁石が配設されている。縦長翼６の回転に伴ない、回転体４が回転することによって、図示しない発電装置は発電をする。
【００３０】
縦長翼６における縦長の主体部６Ａの上下端部には、縦主軸２方向へ傾斜する傾斜部６Ｂが連設されている。図３において、右側が回転方向の前部、左側が回転方向の後部である。縦長翼６における、上下の内向き傾斜部６Ｂ,６Ｂの基端部６Ｃ,６Ｃ間において、主体部６Ａの回転方向の後部に、可動翼７を装着してある。  可動翼７は縦長翼６における主体部６Ａの後縁の延長面上にあり、その自由端部である後部には、重錘８を裝着している。装着方法は、埋設その他、手段は任意である。 
【００３１】
可動翼７は、平面視において薄い板状であり、図４に示すように、その基端部に付設したヒンジ７Ａが、主体部６Ａの後縁に枢着されている。
可動翼７と一体をなし、かつ、ヒンジ７Ａを中心として、重錘８の反対側へ突出する基端部のヒンジ７Ａに近接して形成された接触突体７Ｂの先端部は、主体部６Ａの空所６Ｄに固定されている、板バネからなる復元手段９に接触している。
【００３２】
上記の構成からなるこの風車１が回転し、縦長翼６が所定の速度よりも高速で回転すると、重錘８に作用する遠心力により、可動翼７は、図４に点線で示すように、ヒンジ７Ａを支点として、復元手段９に抗して遠心方向へ回動する。
【００３３】
その結果、縦長翼６の外側面に沿って流動する気流は、遠心方向へ突出した可動翼７で抑制されて、ブレーキの作用をするため、回転速度は低下する。
回転速度の低下とともに、可動翼７にかかる遠心力も低下するので、接触突体７Ｂは、復元手段９により遠心方へ押され、可動翼７は縦長翼６の後縁の延長上にある元の位置に戻る。
【００３４】
風速の変化に伴って回転速度も変化し、可動翼７に作用する遠心力も変化するので、可動翼７は、風速の強弱に準じて揺動を繰返し、風速が一定以下になると、元の位置に戻る。             
これによって、他の回転制御手段を具備することなく、強風の時にも、縦長翼６は、自動的に一定の回転速度の範囲で回転することになる。
【００３５】
縦長翼６は、回転している限り、強風を受けても、気流は縦長翼６の表面に沿って移動するため、縦長翼６に強い風力は作用せず、縦長翼６の破損は抑止される。従って、縦長翼６が、強風の中で回転中は勿論、低速でも回転している限り、風力発電機として効率的に作用することとなる。
【００３６】
可動翼７における重錘８の質量を重くすると、縦長翼６の回転速度が遅くても、その遠心力により、可動翼７の揺動をさせることができる。一方、重錘８の質量を軽くすると、回転速度が一定以上にならないと、可動翼７は揺動することはない。
【００３７】
従って、重錘８の質量を調節することにより、その揺動の程度を任意に調節することができる。
重錘８の質量の代わりに、またはこれに加えて、復元手段９の強さを加減することにより、可動翼７の揺動を制御することができる。
【実施例２】
【００３８】
図５は、実施例２を示す縦長翼の要部横断平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２においては、可動翼１０の基端部と一体をなす彈力性に優れたゴム系の彈力片１０Ｂを一体的に設けることにより、ヒンジ１０Ａとしてある。このヒンジ１０Ａの基端部における彈力片１０Ｂは、縦長翼６の主体部６Ａの回転方向の後部空所６Ｄ内に嵌装されている。
【００３９】
縦長翼６の回転に伴い、可動翼１０の後部における自由端部における重錘１１に遠心力が作用すると、彈力性のあるヒンジ１０Ａ部が撓曲して、可動翼１０の自由端部は遠心方向へ揺動する。
【００４０】
その結果、縦長翼６の外側面よりも外方へ突出した可動翼１０は、ブレーキの作用をすることとなり、縦長翼６の回転速度は低下する。
風速が低下すると、彈力性のあるヒンジ１０Ａ部が復元手段として作用し、可動翼１０の自由端部は、遠心方から元の位置へ戻る。その余のことは、実施例１と同じである。
【実施例３】
【００４１】
図６は、実施例３を示す縦長翼６の内側面図、図７は、図６におけるVII−VII線断面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例３における縦長翼６においては、内向傾斜部６Ｂが、可動翼１２の翼端部を覆うように形成されている。
【００４２】
これによって、回転時において、主体部６Ａの翼端方向へ拡散されようとする風流が、内向傾斜部６Ｂで抑制されて、回転後方へ流動する風流は、可動翼１２の内側面を外側方へ流動して、効率よくブレーキ作用をさせることができる。
【００４３】
ヒンジ１３については、可動翼１２側にベアリングを使用し、該ベアリングを縦長翼６の主体部６Ａに設けた支軸１３Ａで支承することによって、揺動が円滑におこなわれるようになっている。
【００４４】
重錘１４については、可動翼１２が台風などで破損したときに支障が生じないように、縦方向の長さの短い物を、直列あるいは並列に内装してある。また重錘１４を、可動翼１２の外面からボルトあるいはピンで保持させることができる。
この重錘１４の前後位置により、可動翼１２の回転速度に伴うその回動の度合いを調節することができる。
【実施例４】
【００４５】
図８は、実施例４を示す縦長翼６の横断平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。復元手段については図示を省略した。
この実施例４では、主体部６Ａと可動翼１５の間に、ヒンジ１６部分となる間隙を開けて、双方を被膜状の彈性板１７で被覆して連結したものである。
【００４６】
弾性板１７は、図示省略した合成樹脂繊維を芯材として、それに彈性樹脂を被膜状に被着したもので、当該合成樹脂繊維は、テトロン、ビニロンその他の繊維の不織布、織物、編物などである。合成樹脂繊維は、弾力性と柔軟性を備えているので、多数回の屈曲にも、耐用性に優れたものとなる。
【００４７】
なお、図８において重錘１８は、複数のボルトからなるものとし、外部から可動翼１５に螺合したものを示してある。これによって重錘１８全体の質量を、ボルトの数によって調節することができる。
【００４８】
以上のように、本発明においては、縦長翼６の回転方向の後部に装着した可動翼７、１０、１２、１５が、風速の変化に伴う遠心力に応じて、その自由端部を遠心方向へ揺動させるので、頭初の設定だけを適切なものにしておけば、台風時にも放置しておいて、回転に伴って自然に生じる遠心力で、可動翼の揺動をさせ、それによるブレーキ作用によって、縦長翼６の回転速度を一定の範囲に維持させることができる。
【００４９】
その結果、強風時に放置していても、縦長翼６が高速回転をすれば、遠心力により可動翼７、１０、１２、１５はブレーキ作用を行い、回転速度を一定の範囲に保持することができる。また、縦長翼６が回転している限り、一定の出力を継続するので、従来のように、強風時に停止させることに伴うロスがなくなる。
【００５０】
なお本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。復元手段９は、可動翼が元の位置に戻るように作用するものなら、風の抵抗になったり回転効率を低下させたりしない限り、どのようなものでもかまわない。
【００５１】
本発明は、縦長翼の回転方向の後縁に可動翼を設け、回転時の遠心力で可動翼の自由端部を揺動させて、ブレーキ作用をさせるので、強風の時に放置しておいても、一定の回転速度を超えることがない。従って、出力を一定に維持させる必要のある風力発電機に有利に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１．縦軸風車
２．支柱
３．ハウジング
４．回転体
５．支持アーム
６．縦長翼
６Ａ．主体部
６Ｂ．内向傾斜部
６Ｃ．基端部
６Ｄ．空所
７．可動翼
７Ａ．ヒンジ
７Ｂ．接触突体
８．重錘
９．復元手段
１０．可動翼
１０Ａ．ヒンジ
１０Ｂ．彈力片
１１．重錘
１２．可動翼
１３．ヒンジ
１３Ａ．支軸
１４．重錘
１５．可動翼
１６．ヒンジ
１７．弾性板
１８．重錘