(57)【要約】      （修正有）【課題】シュラウド付回転翼機やリニア送風機やリニア風力発電機用の大きな直径の回転翼の製造は、これまで方法では製作そのものが困難であるか、製作できたとしても、極めて高価なものとなって販売を困難にした。【解決手段】踏み面１１１と蹴上げ面１１２とスロープ（傾斜面）１１３とから翼幅（翼弦）方向の断面が階段状になるように構成されるトンボの羽根様羽根や、トンボの羽根様の羽根を構成する踏み面を除いて蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）のみで構成したＪ字型断面の羽根や、Ｊ字型断面の羽根の２枚を背中合わせで構成したＪ字型背中合わせ断面の羽根のいずれかでシュラウド付回転翼機やリニア送風機やリニア風力発電機用の回転翼とする。【選択図】図７
2014040168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね厚みが一定の薄板を折り曲げるか、プレスするか、溶接するか、蝶番状にして連結するかの少なくともいずれか１つの方法で、踏み面や蹴上げ面やスロープ（傾斜面）を構成して翼幅（翼弦）方向が階段状を成す羽根とし、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定した両支持の羽根を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に用いるトンボの羽根様の羽根において、蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）の枚数よりも、必ず１枚以上多いことを特徴とするトンボの羽根様の羽根。
【請求項２】
踏み面や蹴上げ面やスロープ（傾斜面）から構成され、蹴上げ面の薄板の枚数が、隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）を構成する薄板よりも、必ず１枚以上多くなる請求項１のトンボの羽根様の羽根の製造において、第１ステップで薄板を折り曲げて翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、プレスして翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、溶接して翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、蝶番状にして翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするかの少なくともいずれか１つの方法を用いた踏み面と蹴上げ面との組合せを１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せを１組との計２組以上を製作し、第２ステップで各組の蹴上げ面同志を接着するか、溶接するか、爆着するか、ボルト締めするかの少なくともいずれか１つの方法で結合して、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とを一体化したトンボの羽根様の羽根を製造する方法。
【請求項３】
請求項１のトンボの羽根様の羽根を構成する踏み面、蹴上げ面、スロープ（傾斜面）のうちの踏み面を除去して、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せのみとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型になる羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したか、Ｊ字型断面の羽根を２枚背中合わせにして一体化した羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したかの少なくともいずれか一方の羽根を有することを特徴としたリニア風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
地形地物や機体車体などのプラットホームに対して静止していて電機子か界磁磁石かの少なくともいずれか一方を配設したシュラウドと、シュラウドに対して回転して界磁磁石か電機子かの少なくともいずれか一方を配設した回転ダクトとの組合せで構成するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機において用いられる羽根を製作する際に、製作が容易で堅固で軽量で巨大化可能でかつ安価にすることができる羽根としてのトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根に関する。
【背景技術】
【０００２】
地形地物や機体車体などのプラットホームに対して静止していて電機子か界磁磁石かの少なくともいずれか一方を配設したシュラウドと、シュラウドに対して回転して界磁磁石か電機子かの少なくともいずれか一方を配設した回転ダクトとの組合せで構成するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機においては、その駆動部や発電部は直径方向に１０ｃｍ程度の幅を占有する。このため、仮に直径を２０ｃｍ程度でシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作しようとすれば、羽根の専有部分が０％となって、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の実現はできなくなる。逆に、仮に直径を２００ｍとし、駆動部もしくは発電部の占有幅を１０ｃｍ、回転軸の直径を２０ｃｍとすれば、羽根の占有率は９９．８％となって効率的なシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を構成することができる。
【０００３】
ヘリコプター等で使用される揚力羽根と、送風機等で使用される抗力羽根とは、直径を増加すると揚力や送風量は、いずれも直径の約２乗倍で増加する。しかしながら、揚力羽根や抗力羽根を羽根の中心部の回転軸に接続した動力で回転させるためには、必要とする動力パワーは、揚力羽根では直径の約３乗倍で増加し、抗力羽根では直径の４〜５乗倍で増加する。このため、現時点での実用可能な強力な動力を世界中から探したとしても、ヘリコプターのような揚力羽根でターボシャフトエンジンを用いても直径約３０ｍ、送風機のような抗力羽根で電動機で約８ｍ、内燃機関を用いても約１２ｍが製作の限界であって、それ以上の直径のヘリコプターや送風機は、動力不足から実現が極めて困難であった。また、風を受けて羽根が回転して発電する風力発電装置では、直径を大きくすれば、発電量が約２乗倍で増加するが、羽根の強度を直径の約３乗倍で強化する必要が生じて重量が増加し、例えば、プロペラ型風力発電装置のように羽根やナセル等の重量物を１本支柱のみで支える構造物においては、製作できる直径は、支柱の強度の限界から概ね１００ｍ程度であった。
【０００４】
これに対し、翼端部に駆動部を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機は、直径が大きくなることによる揚力の増加や風量の増加は、従来型のヘリコプターや送風機と同じように直径の約２乗倍で増加するのに、必要とする動力のパワーは、直径の増加量とほぼ同じか、１．５乗程度の増加で済む。このため、シュラウド付回転翼では、直径が３０ｍを超える揚力羽根も、リニア送風機では、直径が１０ｍを超える抗力羽根も、駆動部の必要動力的には製作容易である。また、リニア風力発電機においては、装置の周囲を回転しないシュラウドが覆っていることから、このシュラウドに複数の支柱を取り付けて地形地物に固定することによって、羽根等の重量物を支える際の問題がなく、巨大な直径のリニア風力発電機の製作が容易である。
【０００５】
このようにシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、従来型のヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置に比べ、直径が大きなときほど、その利点を発揮できる特性を有する。しかしながら、その動力や発電に電機子と界磁磁石との組合せによる駆動部や発電部を羽根の翼端部で構成しようとすると、以下に述べる５つの問題点があって、大きな直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の製作は、そう簡単ではない。
【０００６】
羽根の直径が極めて大きな、例えば、直径２００ｍの羽根でシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機をシュラウド側の電機子と回転ダクト側の界磁磁石との組合せで作ろうとすると、まず１番目に、回転ダクトや羽根が温度変化や遠心力の影響で、直径方向すなわちラジアル方向に伸縮することからの影響が出る。特に、電機子と界磁磁石との間隙（空隙）が直径方向に対向するラジアルギャップを採用すると、シュラウド側の電機子と回転ダクト側の界磁磁石とが近づきすぎて衝突したり、安全率を取ったために間隙（空隙）が大きすぎて駆動力や発電量が十分に上がらない問題を生じる。この電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を回転ダクトや羽根の伸縮があっても適切に保持することは、特許文献４や特許文献１１に開示した電機子と界磁磁石との対向方向を回転軸と平行するアキシャルギャップにすることによって問題が解消された。しかしながら２番目に、電機子と界磁磁石との対向方式をアキシャルギャップとしても、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に外乱等による応力が生じた場合には、界磁磁石を配設した回転ダクトが一時的にアキシャル方向に動くことがある。そうすると電機子と界磁磁石とのギャップは大きくても５ｍｍ程度、小さな場合では１ｍｍ以下であることから、衝突する可能性がある。回転ダクトや羽根に生じたアキシャル方向の応力が電機子と界磁磁石とを衝突させることを防止する仕組みとしては、特許文献４の間隙保持用ベアリングや特許文献１のカムフォロアが、シュラウドと回転ダクトとの間を縮めるような外力に抗して間隔を最終的に保持するので、電機子と界磁磁石との間隙（空隙）は衝突しないように維持される。けれども３番目に、直径が２００ｍにもなるシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、そもそも高い真円度を維持してこのような大きな直径のシュラウドや回転ダクトを製作できるか、との問題がある。この問題については、特許文献２や特許文献３での巨大巻き車に薄板帯を巻く方法が開示されていて、解決可能である。さらに４番目として、電機子をトロイダルコアコイルとして構成する場合には、直径２００ｍにも及ぶコア用の巻鉄芯を従来の方法では製作でないが、特許文献２や特許文献３の巨大巻き車にケイ素鋼やアモルファスの薄板帯を巻き付けることによって、巨大な巻鉄芯の製作も可能となり、問題が解消されている。
【０００７】
以上、５つの問題点のうち４つについては解決済みではあっても、大きな直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に使用する羽根の製作においては、解決を要する５番目の問題が存在する。すなわち、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の羽根の直径が最大で２〜３ｍまでであれば、板状樹脂が得られるので、アクリルやポリカーボネートの板状樹脂を貼り合わせてみたり、木型や金型を作ってからＦＲＰで製作できても、それ以上の直径の羽根は、直径の増加が羽根の厚み等にも体積として影響を与えて３乗倍で重量が増加することや、大きな金型の製作費が急上昇することから、飛行に供するシュラウド付回転翼では、羽根の重量が問題となり、地上に据え付けて重量的には問題がないリニア送風機やリニア風力発電機では、羽根が非常に高価なものとなって、実際に製作しても販売でき得る金額に抑えることは、極めて困難があった。
【０００８】
ところが特許文献５や特許文献１０や特許文献２２や非特許文献１のトンボの羽根の断面は、ほぼ同一の厚みで凸梁（とっぱり）や階段状の断面の凹凸（おうとつ）があるにもかかわらず、迎角を０°〜１５°にして空気に対して失速速度以上の速度を維持して動かしてやると十分な揚力を発生する。また、トンボの羽根様の一定の厚みと凸梁や階段状の断面を有する羽根の迎角を２０°〜７５°にした扇風機を試作してみると、十分な風量を発生する。このような概ね一定の厚みと凸梁や階段状の断面を有するトンボの羽根は、凸梁や階段状に折り曲がった部分が、羽根が長尺方向で折れることを防止して羽根の強度を増している。よって、直径が極く小さな場合には、トンボの羽根様の断面を持つ羽根の翼根部分を回転軸に取付固定して、従来からのヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置は製造可能である。しかしながら、従来からの立体的な断面を持つ羽根に比べれば、トンボの羽根様の断面を有する羽根は脆弱で折れ易く、羽根の取付固定が回転軸での片支持のみであって翼端部は空中に開放している従来からのヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置においては、大きな直径のトンボの羽根様の断面を有する羽根を有効に用いることはできない。
【０００９】
特許文献１６は、羽根の表面の翼長方向に凹部となる溝を形成して騒音低減効果を企図したものであって、羽根の表面の翼長方向に凸部となる凸梁を付けたトンボの羽根とは異なるものの、翼長方向の強度を溝が補強する可能性がある。また、特許文献１７は、ディンプルコアや波板コアを挟み込んだ複層構造を有して、特許文献１８は積層構造を有している。いずれもトンボの羽根のような厚みのない羽根において、軽くて折れ難い羽根を製造する際の参考となる。
【００１０】
特許文献１３は、垂直軸風車に一般的に用いられる高周速比・低トルクの揚力羽根の後縁部の回転軸側を部分的に切り欠くことによって、前縁部に空洞を形成し、低周速比・高トルクの抗力羽根としての効果をも併せ持たせたものである。このため羽根は、翼幅（翼弦）方向の断面が概ねＪ字型の輪郭でかたどられた皮のみの羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）であって、アルミ板や鋼板などの厚みが一定の薄板を曲げるだけで成型が可能である。特許文献８も垂直軸風車であって、特許文献１３は切り欠き部分が回転軸側であったのに対して、特許文献８は切り欠き部分を円周の外側に有するものであって、特許文献１３と同様の効果がある。この翼幅（翼弦）方向の断面も概ねＪ字型をしているためＪ字型断面の羽根と呼称する。このＪ字型断面の羽根の形状は、トンボの羽根とは異なるものの、厚みが一定の鋼板で羽根を作った場合の翼長方向の強度を保つ上での参考となる。
【００１１】
特許文献９や特許文献１２や特許文献１５や特許文献２０や特許文献２１や特許文献２３は、水平軸風車に用いられアルミ板や鋼板などの厚みが一定の薄板を曲げるだけで成型して、翼長方向の一部や全域の翼幅（翼弦）方向の断面がＪ字型断面またはＵ字型断面となる羽根を有している。このうち、特許文献１２や特許文献２０や特許文献２１や特許文献２３は、翼長方向の回転軸に近い一部分のみにＪ字型断面を有し、他の部分は、ほぼ平坦な薄板一枚のみの羽根となるため、片支持であってはもちろんのこと、特許文献１１の回転ダクトや円環と組み合わせて両支持にしたとしても、翼長方向の強度を強化できないので直径が巨大となる風車の構成はできない。
【００１２】
これらに対し、特許文献９と特許文献１５とは、翼長方向の全域において翼幅（翼弦）方向の断面がＪ字型断面もしくはＵ字型断面をしていて、片支持であっても翼長方向に折れることを防止できている。しかしながら、特許文献９と特許文献１５の風車の特徴は、風車の中心部付近の風量をＪ字型断面やＵ字型断面の前縁部内側の凹部（空洞）部分に誘導して回転する風車の遠心力で先端部へ導き、先端部から風車の円周の接線方向へ噴出させて回転速度を増加させることにある。このため、特許文献９の図７を除くＪ字型断面やＵ字型断面を有する羽根の翼長方向は、全て途中で屈曲もしくは湾曲していて、Ｊ字型断面もしくはＵ字型断面の凹部（空洞）部分を流れる風量を先端部に集めて吹き出す仕組みを有している。このような発明の目的や主旨を実現するためには、先端部が円周の接線方向に開放されていている必要がある。したがって、特許文献１１の回転ダクトや円環のようなものを付ければ、せっかく噴出させた噴出口の周辺の空気の流れが回転ダクトや円環に当たると噴出した力を減殺したり無効にする。よって、羽根に回転ダクトや円環と組み合わせて用いることはできない。
【００１３】
また、特許文献９には、翼長方向の形状が細長ストレートであって翼長方向の途中には、屈曲や湾曲を有しない図７の記載がある。そして、特許文献９の請求項７や明細書の段落１３には、「細長直線状であって前記凹部の先端部が塞がれているもの」との記載があって、特許文献１１の回転ダクトや円環との組合せが可能なようにも見える。しかしながら、特許文献９の図７を詳細に見ると、実線と破線とで記述されている風量の流れが集約される先端部には、図２（ａ）、（ｂ）や図５や図６に図示された羽根の翼長方向での屈曲部や湾曲部に代わるものとして、先端に小さな湾曲部を有している。したがって、Ｊ字型断面やＵ字型断面の羽根の凹部（空洞）内を遠心力で回転軸から翼端方向へ流れる風量を、この先端の小さな湾曲部で円周方向へと変換していることが解る。よって、ここでいう「前記凹部の先端部が塞がれている」ということは、翼長方向の強度を強化するための両支持をいうのではなくて、先端部へ遠心力で誘導した風量を拡散してしまうのではなくて、先端部に溜めてから円周方向へ噴出させることを意味している。さらに特許文献９に記載された「前記凹部の先端部が塞がれているもの」をより厳密に理解すれば、「塞ぐ」範囲は、先端部の凹部（空洞）部分のみであって、他の部分は開放しておくことが特許文献９を成立させるための必要条件であることが解り、また、図７の先端部の図示内容を詳細に見ると、先端の凹部（空洞）部分以外は明確に開放された図となっていて、開放されていることを図示からも確認できる。このことから、当業者が特許文献９の発明の目的や主旨を踏まえて特許文献９の図７を見た場合には、特許文献９の請求項７や明細書の段落１３に記載された「前記凹部の先端部が塞がれているもの」の「塞ぐ」範囲は、翼端の凹部（空洞）部分の先端真上部分のみであって、「塞ぐ」範囲が翼端の翼幅（翼弦）の長さやそれを超える長さであってはならないことが理解でき、まして、全周を「塞ぐ」ことは、特許文献９の発明の目的や主旨と反して噴出する空気の流れを減殺したり無効にすることになる。よって、目的や主旨を踏まえた上で特許文献９の図７と特許文献１１とを併せ見た場合には、当業者といえども、特許文献９の図７と特許文献１１の回転ダクトとの組合せを容易に想起できた、とは言えない。
【００１４】
特許文献１４や特許文献７の図１８には、羽根の翼長方向の途中を円環で保持したように見える風車の記載がある。このような際にトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根を用いる場合には、円環の内側にトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根を用いて、円環の外側には通常の羽根を用いるというようなハイブリッド化する際の参考となる。
【００１５】
通常、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機では、回転軸と回転ダクトとの間を羽根か羽根と伴に回転する梁（以下、「回転ビーム」という）かの少なくともいずれか一方を用いて架橋する。よって、羽根または回転ビームは、その羽根や回転ビームが有する剛性で回転ダクトを支えることになるので、直径を大きくすることに伴い剛性確保のため、重量が大きく増加する。これに対し、特許文献６や特許文献１９や非特許文献２は、回転軸と回転ダクトとの間の架橋を、羽根や回転ビームの剛性に依存することをやめ、自転車と同様にハブとスポークとリムとから成る部品で風車を構成する。自転車においてのスポークは４本１組で用いられ、ハブとリムとの間を規制するが、特許文献１９は、当該文献中に記載した風車専用として２本のスポークを１本のＵ字型にまとめ、２本１組のスポークとすることにより、風車に取り付ける羽根の形状や迎角をほぼ均一となるようにしている。特許文献６と非特許文献２とは、従来からの自転車の車輪と全く同様のハブと４本１組のスポークとリムとから成るため、取り付ける羽根には捻り下げ効果が出るが、捻り下げ効果をそのまま利用して迎角が異なる複数の羽根で風車を構成している。従来のように回転軸と回転ダクトとを架橋する際に羽根の剛性を利用する場合には、相当程度の肉厚を有する強固な部材での羽根の作製が必要であった。このため、損傷が出た場合の羽根の交換は、容易ではない。しかし、ハブとスポークとリムとから成る特許文献６や特許文献１９や非特許文献２では、軽くて薄い合成樹脂などで羽根を作製でき、また、羽根の翼根を回転軸へ、羽根の翼端を回転ダクトの内周部へ取付固定する必要も無い。よって、羽根に損傷を生じた場合の羽根の交換は、これまでは一大事であったが、特許文献６や特許文献１９や非特許文献２では、羽根の途中交換や部分交換を容易にしている。特に、特許文献６では、帆と同様の布材を張った羽根を使用していて、部分的に取り外すことも可能で交換が極めて容易である。特許文献６と特許文献１９とは、風車を風力発電に用いる場合の発電機の位置は不明であるが、非特許文献２は、特許文献４や特許文献１１と同様、先端部に発電部が構成され、リムの片側にソリ板状の永久磁石と、これに対向するリムの片側のアキシャル方向に配設した電機子との組合せで発電している。これらスポークを用いた方式は、羽根そのものを改良する方向とは異なるが、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を軽量化し、かつ堅固にする際の技術として参考となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１２−１１７３７３号公報  ：カムフォロア；
【特許文献２】特開２００９−１９６２２７号公報  ：薄板帯；
【特許文献３】特許第４０５３５８４号公報        ：薄板帯；
【特許文献４】特許第３９４６７５５号公報        ：間隙保持用ベアリング；
【特許文献５】特開２００７−２０５３５９号公報  ：トンボの羽根；
【特許文献６】特開２００７−１２７１１３号公報  ：自転車の車輪様の風車；
【特許文献７】特開２００６−２１９９８１号公報  ：翼長の途中固定の羽根；
【特許文献８】特開２００６−０３７７５３号公報  ：垂直軸逆Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献９】特開２００５−０６１２３３号公報  ：水平軸全域Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１０】特開２００５−０３０３１７号公報  ：トンボの羽根；
【特許文献１１】特許第３５９５９８８号公報        ：回転ダクト方式シュラウド付回転翼；
【特許文献１２】特開２００４−３４０１０８号公報  ：水平軸Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１３】特許第３４５１０８５号公報        ：垂直軸Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１４】特開２００２−１４７３３６号公報  ：翼長の途中固定の羽根；
【特許文献１５】特開２００１−３２７６１号公報    ：水平軸全域Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１６】特開平５−３４０３９２号公報      ：低騒音プロペラファン；
【特許文献１７】特開平５−０５２１０１号公報      ：中空ファン動翼；
【特許文献１８】特開昭６０−１１３０９６号公報    ：積層羽根；
【特許文献１９】米国特許第０３９４２８３９号公報  ：自転車の車輪様の風車；
【特許文献２０】実用新案登録第３０３８３６４号公報：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献２１】実用新案登録第３０２９１０６号公報：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献２２】実開昭５８−６４８９５号公報      ：トンボの羽根；
【特許文献２３】実開昭５４−４９４２号公報        ：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】三菱重工業株式会社航空宇宙事業本部”飛行機の形を読んでみませんか？  その６  飛行機の形、生物の形”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４年１月６日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ａｅｒｏ／ｉｎｔｏｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｓｔｏｒｙ／ｄｅｓｉｇｎ／ｃｈａｐｔｅｒ６．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献２】ＴＡＭ  Ｅｎｅｒｇｙ  ＬＬＣ”ＴＡＭ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｓ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４年３月２日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔａｍｅｎｅｒｇｙ．ｃｏｍ／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作する上での５つの問題点のうち、１番目の回転ダクトや羽根の伸縮から電機子と界磁磁石との衝突を防止するためには、電機子と界磁磁石との対向方向をアキシャル方向とすることで解決し、２番目の装置への外乱等からアキシャル方向からの応力による電機子と界磁磁石との間隙（空隙）保持は、間隙保持用ベアリングやカムフォロアによって解決し、３番目の真円度の高いシュラウドや回転ダクトの製造は、巨大巻き車に薄板帯を巻いて作る方法で解決し、４番目の巨大なトロイダルコアコイル用の巻鉄芯も、巨大巻き車にケイ素鋼やアモルファスの薄板帯を巻いて作ることで解決した。しかしながら、従来からの方法では、製作そのものが困難であるか、製作できたとしても、極めて高価なものとなって販売を困難にしていた大きな直径を形成する回転翼の製造は、５番目の課題として残った。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、特許文献５や特許文献１０や特許文献２２や非特許文献１にあるようなトンボの羽根に着目した。トンボの羽根は、翼幅（翼弦）方向の厚みが一定であるにもかかわらず、翼長方向に簡単には折れない。その折れない訳は、特許文献５や特許文献１０に記載があるように羽根の翼幅（翼弦）方向は概ね一定の厚みであっても、所々に翼長方向へ延びる葉脈状の凸梁があることと、また、特許文献２２や非特許文献１から概ね推測できるように、あたかも階段の踏み面と蹴上げ面とから成る段々状の構造物のように折れ曲がった部分とから構成されていること、とが理由であることが解る。よって、一定の厚みの鋼板であっても、一定の厚みの所々に翼長方向へ伸延する凸梁か階段状に折れ曲がった部分かの少なくともいずれか一方を構成できれば、例えば、一定厚の鋼板を横長に切り抜いて、断面が階段状となるように溶接したり蝶番のように丸棒と組み合わせれば、翼長方向に簡単には折れない軽量の羽根を構成することができる。また、薄い鋼板を階段状にプレスして何枚かを重ね合わせても折れにくい軽量な羽根を構成することもできる。薄い鋼板を重ね合わす場合には、特許文献２や特許文献３に記載されたメッシュを入れて軽量化することも、特許文献１７に記載されたディンプルや波板などの凹凸形状やハニカム形状をプレスして羽根を強化することも、特許文献１８に記載された積層も容易である。さらに、長尺物であった場合には、従来は原材料の長さが足らなくて、所々をつないで長尺物とする必要があったが、今回のように一定厚の鋼板でも製作可能である場合には、製鉄所から２〜３ｍｍ厚程度のコイルとして出荷された帯状（ストリップ）鋼板をそのまま展開して用いることによって、羽根の長尺方向の長さが１００ｍでも１ｋｍでも２ｋｍでも、途中で繋ぐことなく製作することができ、価格も抑えることができる。しかも、このような回転する長尺物の羽根を中央の回転軸だけの片支持では取付固定することはできないが、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、羽根の翼根部分を回転軸へ、羽根の翼端部分を回転ダクトの内周部へと２ヵ所で、要すれば翼長方向の任意の場所を含めて複数箇所で取付固定を行うと、厚みのない羽根であっても長尺方向の強度を維持することが容易である。よって、５番目としての回転翼に関する問題の解決には、翼幅方向の厚みが概ね一定で、所々に翼長方向へ伸延する凸梁か翼長方向へ伸延する凹凸形状か階段の建築上の呼称で言えば踏み面と蹴上げ面との階段状の構造物かの少なくともいずれか一方を有していてトンボの羽根様の断面を特徴とする羽根（以下、「トンボの羽根様の羽根」という）を準備し、トンボの羽根様の羽根の翼根部分を回転軸に取付固定し、トンボの羽根様の羽根の翼端部分を回転ダクトの内周部に取付固定して、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機用の回転翼とすることによって、巨大な直径であっても強固に製作することができる。
【００２０】
しかしながら、特許文献５や特許文献１０のように葉脈状の複雑な構造や、特許文献２２や非特許文献１のような多数の階段状の断面で構成する構造では、加工賃の上昇があって安価にすることはできない。よって、羽根の翼長方向の強度を極端に落とすことなく、トンボの羽根様の羽根としての揚力や抗力を発揮できる最小限の組合せを簡易な実験結果を踏まえて構成すると実際のトンボの羽根をより簡素化した構造でも、揚力羽根や抗力羽根を構成できる。その構造は、踏み面が１つ、蹴上げ面が１つ、スロープ（傾斜面）が１つのわずか３つの面だけでの構成だが、羽根の迎角を変えたり羽根の進行方向から各面を並べる順序や各面の長さを変えることによって揚力羽根としても抗力羽根としても用いることができる。
【００２１】
このような踏み面１つ、蹴上げ面１つ、スロープ（傾斜面）１つの構造は、平板をプレスするか、折り曲げることによっても、当初から一体化して一気に構成することができる。しかしながら、本願においては、踏み面１つ、蹴上げ面１つが１組となる概Ｌ字型の断面を有するように成型した薄板と、蹴上げ面１つ、スロープ（傾斜面）１つが１組となる概Ｌ字型の断面を有するように成型した薄板との２組の部品ブロックに分ける。この２つの部品ブロックを互いに１個ずつ、あるいは複数個ずつ蹴上げ面の部分で重ね合わせ、接着、溶着、溶接、爆着、ボルト締めの少なくともいずれか１つの方法で固定して、蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、他の踏み面やスロープ（傾斜面）を構成する薄板の枚数よりも必ず１枚以上多くなる構造とすることによって、羽根全体が軽いまま羽根の翼長方向の強度を強化すると共に、工作が容易なことから安価に製作することができる。
【００２２】
トンボの羽根様の羽根の方は、同一の形状で送風用の羽根にも風力発電の風受用の羽根にも兼用できる。しかし、風力発電に限定してさらに安価に製作する場合であれば、トンボの羽根様の羽根での複数枚の蹴上げ面が重なり合って羽根の翼長方向の強度を高める効果はなくなるが、蹴り込み長付きの蹴上げ面１つとスロープ（傾斜面）１つとの計２面のみからＪ字型断面を構成する羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）を構成できるので、価格的にはさらに有利である。
【発明の効果】
【００２３】
羽根の翼幅（翼弦）方向が概ね一定の厚みであって、翼長方向へ伸延する踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との階段状の構造を有するトンボの羽根様の羽根で、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作すると、数百メートルを超えるような大きなあるいは巨大な直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を容易にかつ安価に作ることができる。また、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから構成されたＪ字型断面の羽根やＪ字型断面の羽根を２枚背中合わせで組み合わせた羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）で、リニア風力発電機を製作すると、数百メートルを超えるような大きなあるいは巨大な直径のリニア風力発電機を容易にかつ安価に作ることができるので、直径を大きくしても製作費の上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）図は、シュラウド側に電機子を配設し、回転ダクト側に界磁磁石を配設して、電機子と界磁磁石とがアキシャル方向で対向している場合の翼端部分の断面図である。回転ダクトや羽根に加わる外圧から耐えて電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を維持するために、電機子の端部に装着した間隙保持用ベアリングを用いた一例である。また、シュラウド側に界磁磁石を配設し、回転ダクト側に電機子を配設した場合は、電機子の移動に伴い間隙保持用ベアリングは回転ダクト側に配設する。      （Ｂ）図は、シュラウド側に電機子を配設し、回転ダクト側に界磁磁石を配設して、電機子と界磁磁石とがアキシャル方向で対向している場合の翼端部分の断面図である。回転ダクトや羽根に加わる外圧から耐えて電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を維持するために、シュラウドの内周部（内壁）に取り付けたカムフォロアを用いた一例である。また、シュラウド側に界磁磁石を配設し、回転ダクト側に電機子を配設した場合は、カムフォロアは電機子とは独立した装置ではあるが、前記（Ａ）と同様移動させて、回転ダクトの外周部（外壁）にカムフォロアを配設する。
【図２】（Ａ）図は、巨大な円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する際に、巨大巻き車に薄板帯を巻き付けて真円度の高い円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する場合の平面図である。      （Ｂ）図は、巨大な円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する際に、巨大巻き車に薄板帯を巻き付けて真円度の高い円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する場合の側面図である。
【図３】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根には、踏み面上に翼長方向へ伸延する凸梁が付いていて翼長方向で折れることを防止している例である。      （Ｂ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、踏み面と蹴上げ面との成す角度は、９０°であって、この場合は階段でいう蹴り込み長を有しない。      （Ｃ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、踏み面と蹴上げ面との成す角度は、９０°よりも小さくて、階段でいう蹴り込み長の部分を有している。      （Ｄ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、蹴上げ面がく字型に入り込んでいる例であり、その凹部（空洞）が蹴り込み長となる。      （Ｅ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、蹴上げ面が円弧の形状を成している例であり、円弧の凹部（空洞）が蹴り込み長となる。
【図４】（Ａ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図の一例である。      （Ｂ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図で、踏み面は、翼長方向へ伸延する凸梁で強化した一例である。      （Ｃ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図で、踏み面を翼長方向へ伸延する凹凸形状で構成した一例である。記載の凹凸形状は波板だが、凹凸形状は（ａ）三角形状や（ｂ）四角形状や（ｃ）山形形状とすることもできる。
【図５】（Ａ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側にフラットな形状の踏み面を、正圧側に翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み板面とを、貼り付け強化した一例である。      （Ｂ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側に翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み面を、正圧側にフラットな形状の踏み面とを、貼り付け強化した一例である。      （Ｃ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側、正圧側の両面をフラットな形状の踏み面で構成し、フラットな形状の踏み面で翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み板面をサンドウィッチ状に挟み込んで強化した一例である。
【図６】図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを準備した場合のそれぞれの断面図である。簡単な実験によると、踏み面と蹴上げ面との成す角度は７５°〜１００°、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との成す角度は９０°〜１１５°が適切である。また、翼幅（翼弦）の長さをＷ、踏み面の長さをＴ、スロープ（傾斜面）の長さをＳ、蹴上げ面の高さをＫとすると、それぞれの長さの配分は、Ｔ＝０．２Ｗ〜０．４Ｗ、Ｓ＝０．６Ｗ〜０．８Ｗ、Ｋ＝０．１Ｔ〜２Ｔであるときに蹴上げ面の部分を結合して一体化すると揚力羽根や抗力羽根を構成できる。
【図７】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを準備した場合のそれぞれの断面図である。      （Ｂ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの１組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの１組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が２枚となって強化されているのが分かる。      （Ｃ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの２組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの１組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が３枚となって強化されているのが分かる。      （Ｄ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの２組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの２組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が４枚となって強化されているのが分かる。
【図８】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化した場合の一例である。迎角をスロープ（傾斜面）が羽根の進行方向に成す角度とすれば、１５°の場合である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根を揚力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を０°〜１５°の間で、比較的速い速度で黒矢印の方向へ動かすと、白抜き二重線矢印で示した揚力を発生する。      （Ｃ）図は、トンボの羽根様の羽根を抗力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を２０°〜７５°の間で、比較的ゆっくりした速度であっても黒矢印の方向へ動かすと、白抜き二重線矢印で示した抗力を発生する。
【図９】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化した場合の一例である。迎角をスロープ（傾斜面）が羽根の進行方向に成す角度とすれば、１５°の場合である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根を揚力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を０°〜１５°の間で、比較的速い速度の白矢印方向からの風を受けると、羽根は吸引されて黒矢印の方向へ動くようになる。      （Ｃ）図は、トンボの羽根様の羽根を抗力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を２０°〜７５°の間で、比較的ゆっくりした速度であっても白矢印の方向からの風を受けると、羽根は押されて黒矢印の方向へ動くようになる。
【図１０】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化し、迎角を２０°〜７５°として抗力羽根とした場合のトンボの羽根様の羽根の一例である。この状態で白矢印方向から風を受けると、羽根は黒矢印方向に動くので、リニア風力発電機の羽根として用いることができる。      （Ｂ）図は、、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化し、迎角を２０°〜７５°として抗力羽根とした場合のトンボの羽根様の羽根の一例である。この状態で羽根を黒矢印の方向へ動かしてやると、白矢印方向へ風を送ることができるので、リニア送風機として用いることができる。前（Ａ）項の結果と併せ用いると、この場合の抗力羽根は、迎角の変更をしなくてもそのままでリニア風力発電機にも、リニア送風機にも用いることができることを意味している。
【図１１】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根から踏み面を外し、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とだけとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型断面の羽根となる場合の一例である。Ｊ字型断面の羽根で水平軸風車を構成してＪ字型断面の切り欠き部分を風上に向けると、羽根は黒矢印方向へ回転する。（ａ）蹴り込み長付の蹴上げ面と踏み面との組合せ、（ｂ）く字型となる蹴上げ面と踏み面との組合せ、（ｃ）円弧となる蹴上げ面と踏み面との組合せ、の３つとなる。      （Ｂ）図は、２枚のＪ字型断面の羽根の前縁部と前縁部、後縁部と後縁部とが重なるように背中合わせで構成したＪ字型背中合わせ断面の羽根を水平軸風車に取り付けて、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の一方の切り欠き部分を風上に正対させると、羽根は黒矢印方向に回転する。また、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根を構成する２つのＪ字型断面の羽根の関係は、（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）のように背中合わせで貼り付けて構成しても良いし、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）のように離して空間を空けても良いし、（ａ−３）、（ｂ−３）、（ｃ−３）のように空いた空間に補強材を入れて補強しても良い。
【図１２】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根のａ−ａ’部分の断面図である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根の平面図で、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトの内周部に取付固定する。      （Ｃ）図は、回転ダクトの内周部にＪ字型断面の羽根を取付固定してリニア風力発電機用の回転翼を構成した平面図の一例である。      （Ｄ）図は、Ｊ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根のａ−ａ’部分の断面図である。      （Ｅ）図は、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の後縁部の両面にある切り欠きの一方の方向から見た場合の平面図である。（ａ）は、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の通常の例である。（ｂ）は、Ｊ字型断面の羽根が高速で回転しても異音の発生がほとんど無いのに対し、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の方は異音を発生することがあるので、切り欠き方向の端部や羽根の後端部を三角形や波形を入れたシェブロンノズルやＶ字型やＵ字型の切り込みを入れたノッチノズルと同様の形状にすることによって、異音の低下を図った例である。
【図１３】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根の揚力羽根を用いた直径２００ｍ程度のシュラウド付回転翼を８基備えた空中空母の一例である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根の揚力羽根を用いた直径１８ｍ程度のシュラウド付回転翼を１２基備えた空中フェリーの一例である。
【図１４】図は、茶畑においてトンボの羽根様の羽根の直径９ｍの抗力羽根を用い、通常は、リニア風力発電機として発電していて、冬季で風がなく霜が降りそうな場合には、茶畑全体に届く程度の風量を送風して霜害を防止するリニア送風機の一例である。
【図１５】図は、風の通り道となる渓谷においてトンボの羽根様の羽根かＪ字型断面の羽根かＪ字型背中合わせ断面の羽根かのいずれかを直径約１ｋｍの抗力羽根として用い、トロイダルコアコイルを用いた直流発電機として、水の電気分解によって水素と酸素とを製造するリニア風力発電機の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を図面で説明する場合には、図４の記載のように前縁部が必ず踏み面（１１１）であって、複数の踏み面（１１１）と複数の蹴上げ面（１１２）とから成り、その蹴上げ面（１１２）のうちの大部分が蹴り込み長（１１４）付で、後縁部が必ずスロープ（傾斜面）（１１３）である段々構造で、トンボの羽根様の羽根（１１０）を代表させる。また、蹴り込み長（１１４）がない蹴上げ面（１１２）との組合せや、く字型に折り曲がった蹴上げ面（１１２）との組合せや、円弧である蹴上げ面（１１２）との組合せや、翼長方向へ伸延する凸梁（１１８）との組合せや、翼長方向へ伸延する凹凸形状（１１９）との組合せの場合のトンボの羽根様の羽根（１１０）も、羽根としての機能や翼長方向の強度は、ほぼ同様なので、差異がある場合にのみ追加説明を行う。
【００２６】
本発明のトンボの羽根様の羽根（１１０）を最小限の構成要素に分けると、踏み面（１１１）と凸梁（１１８）だけで構成した場合は図３（Ａ）となり、翼幅（翼弦）方向の断面が階段状を成す場合には図３（Ｂ）〜（Ｅ）となる。断面が階段状になる（Ｂ）〜（Ｅ）のうち、（Ｃ）〜（Ｅ）は、蹴り込み長（１１４）を有する。
【００２７】
本発明でのトンボの羽根様の羽根（１１０）の翼長方向の強化策としては、図４（Ａ）のように複数の踏み面（１１１）や蹴上げ面（１１２）を組み合わせることによって折れにくい羽根を構成することができる。さらに折れ難くするためには図４（Ｂ）のような凸梁（１１８）を組み合わせたり、図４（Ｃ）のような踏み面（１１１）を凹凸形状（１１９）にすることによって強化できる。図５の（Ａ）〜（Ｃ）は、全ての踏み面（１１１）を凹凸形状（１１９）で強化した場合を示している。
【００２８】
本発明では、シュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）に用いる羽根が、大きなあるいは巨大な直径となっても安価に製造できることを目指している。このため、図４や図５で示したトンボの羽根様の羽根（１１０）を最小限の要素にして踏み面（１１１）、蹴上げ面（１１２）、スロープ（傾斜面）（１１３）の各１コのみで構成したとしても、図８〜図１０のような簡単な実験によって揚力羽根も抗力羽根になることを確認できている。このため、まず、図６のような概ね一定の厚さを有する薄板で翼幅（翼弦）方向に概Ｌ字型断面を形成するような踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）とからなる１組を構成する。次に、同様にして薄板から翼幅（翼弦）方向に概Ｌ字型断面を形成するような蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）とからなる１組とを構成する。踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組や蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組を概Ｌ字型断面に構成することは、折り曲げてもプレスしても溶接しても蝶番状にしても容易に形成できる。
【００２９】
本発明の図６で準備した概Ｌ字型断面を有する踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組と、蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組は、それぞれ１組ずつを組み合わせて図７（Ｂ）のように蹴上げ面（１１２）同志を重ねて接続することができる。すると踏み面（１１１）やスロープ（傾斜面）（１１３）は、各１枚の薄板から構成されているが、蹴上げ面（１１２）は、必ず１枚多い２枚から構成されるようになって、羽根全体の重量増加を最小限にして羽根の翼長方向の強化を図ることができる。
【００３０】
本発明で準備した概Ｌ字型断面を有する踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組と、蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組は、それぞれ複数準備して図７（Ｃ）〜（Ｄ）のように組み合わせ、さらに翼長方向の強化を図ることができる。この場合においても、蹴上げ面（１１２）を構成する薄板の枚数は、隣接する踏み面（１１１）やスロープ（傾斜面）（１１３）の薄板の枚数よりも必ず１枚以上多くなるので、羽根全体の重量増加を最小限にして、翼長方向を折れにくくすることに寄与することができる。なお、それぞれの蹴上げ面（１１２）同志を接続する方法としては、接着剤による接着や溶接や爆薬の破裂時の衝撃による爆着やボルトによる接続などを単独、もしくは組み合わせて用いることができる。
【００３１】
図８（Ａ）や図９（Ａ）のように、いま、トンボの羽根様の羽根（１１０）の翼幅（翼弦）の長さをＷ、踏み面（１１１）の長さをＴ、スロープ（傾斜面）（１１３）の長さをＳ、蹴上げ面（１１２）の高さ（長さ）をＫとするとき、傾斜面の角度を迎角として、Ｔ＝０．２５Ｗ、Ｓ＝０．７５Ｗ、Ｋ＝０．８Ｔ、迎角１５°とすると、同じ形状のトンボの羽根様の羽根（１１０）であっても、迎角を変更することによって、揚力羽根としても抗力羽根としても用いることができる。図８は、シュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）の場合であるが、図８（Ｂ）のように迎角を０°〜１５°の間にしてシュラウド付回転翼（１０）に取り付けて羽根を黒矢印の方向へ失速速度以上の速度で回転させると、揚力羽根としてシュラウド付回転翼（１０）に用いたとき、白抜き二重線矢印の方向に揚力を発生することができる。また、迎角を２０°〜７５°の間で黒矢印の方向に回転させて運用すると、抗力羽根としてリニア送風機（２０）に用いたとき、風を白矢印方向に送ることができる。また、充分な駆動パワーがある場合には、シュラウド付回転翼（１０）に用いことも可能であって、この場合は消費するエネルギー量は揚力羽根の４〜５倍に大きくなるが、揚力羽根のような吸引音や衝撃音が発生しない静粛なシュラウド付回転翼（１０）を構成することも可能である。
【００３２】
図９は、白矢印方向あら風を受けるリニア風力発電機（３０）の場合であって図８と同様に同一の形状のトンボの羽根様の羽根（１１０）の迎角を変えることによって、揚力羽根にも抗力羽根にも用いることができる。水平軸風車に取り付けて風上に正対させ、迎角を０°〜１５°にすると、風の速度がある程度速い場合には、揚力羽根として風車を速い速度で回転させることができる。また、迎角を２０°〜７５°の間にすると、かなりの弱い風でも抗力羽根としてゆっくりと回転することができ、トルクも充分に発揮できる。リニア風力発電機（３０）は、発電部を翼端部に有するため、羽根の回転がゆっくりであっても充分な電力を発生できる。したがって、通常、リニア風力発電機（３０）には、回転速度は遅いものの、発生トルクが大きい抗力羽根としてトンボの羽根様の羽根（１１０）の方を用いることが多い。
【００３３】
図１０は、リニア送風機（２０）の場合に、トンボの羽根様の羽根（１１０）の取付角度をあえてリニア風力発電機（３０）と同様な取付角度で構成した例である。そうするとこのリニア送風機（２０）は、風上に正対させて図１０（Ａ）のように白矢印方向から風を受けると、風車は黒矢印の方向に回転して翼端部で発電することができる。さらに、羽根の取付角度をそのままで図１０（Ｂ）のように黒矢印方向に羽根を回転させると、白矢印方向に送風することが可能である。よって、このような運用をする場合には、羽根の向きを変える装置が不要であることから、価格を抑えて風力発電機と送風機とを兼ね備えたリニア送風機（２０）を構成することができる。
【００３４】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を構成する踏み面（１１１）、蹴上げ面（１１２）、スロープ（傾斜面）（１３０）から、踏み面（１１１）を除去し、蹴り込み長（１１４）のある蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）のみとすると、図１１（Ａ）のようにＪ字型断面の羽根（１３０）となって、リニア風力発電機（３０）に用いることができる。Ｊ字型断面の羽根（１３０）は、翼長方向の全域で正面から受けた風をＪ字型断面の蹴り込み長の空洞部分に溜めたら直ちに翼長軸と直交する方向に流すことができるので、大きなトルコを発生できる。また、トンボの羽根様の羽根（１１０）に比べると踏み面（１１１）がないことと、蹴上げ面（１１２）が少なくなることによって翼長方向の強さが低減するが、翼根部分を回転軸に翼端部分を回転ダクト（１００）や円環に接続して両支持とするので翼長方向で羽根が折れることは少なくなる。
【００３５】
Ｊ字型断面の羽根（１３０）は、図１１（Ｂ）のように２つのＪ字型断面の羽根（１３０）を背中合わせにして一体化するとＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）にすることができる。Ｊ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）をリニア風力発電機（３０）に用いると、風上に正対した場合の回り方は、Ｊ字型断面の羽根（１３０）よりもかなり落ちるが、水平軸風車でありながら、全周のどの方向から風を受けても風車が回転する特徴がある。リニア風力発電機（３０）は、通常、俯仰装置を有していて、強風時には風車面を垂直位置から水平位置に９０°変換する。この場合、風車は垂直軸風車として発電を継続できるが、特にＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、垂直軸風車としても発電量が多い。また、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、Ｊ字型断面の羽根（１３０）の２本分で回転ダクト（１００）を支えるので、巨大な直径であっても堅固なリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【００３６】
トンボの羽根様の羽根（１１０）やＪ字型断面の羽根（１３０）やＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、図１２に示した通り、翼根部分を回転軸に、翼端部分を回転ダクト（１００）に取付固定して両支持で用いることから翼長方向の強度が維持できるので、大きなあるいは巨大な直径を有するシュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）を容易に構成することができる。
【００３７】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を揚力羽根としてシュラウド付回転翼（１０）に用いると、図１３のような巨大なあるいは大きな直径のシュラウド付回転翼（１０）で空中空母や空中フェリーを構成することができる。
【００３８】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を抗力羽根としてリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）用いると、風力発電と送風とを兼ね備えることができる図１４のリニア送風機（２０）や、図１５の渓谷を跨ぐほどの巨大な直径のリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【００３９】
Ｊ字型断面の羽根（１３０）やＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）を用いると、渓谷を跨ぐほどの巨大な直径のリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【実施例１】
【００４０】
図７〜図１０及び図１２〜図１４は、概ね厚みが一定の薄板を折り曲げるか、プレスするか、溶接するか、蝶番状にして連結するかの少なくともいずれか１つの方法で、踏み面や蹴上げ面やスロープ（傾斜面）を構成して翼幅（翼弦）方向が階段状を成す羽根とし、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定した両支持の羽根を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に用いるトンボの羽根様の羽根において、蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）の枚数よりも、必ず１枚以上多いことを特徴とするトンボの羽根様の羽根の実施例である。
【実施例２】
【００４１】
図６、図７は、蹴上げ面の薄板の枚数が、隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）を構成する薄板よりも、必ず１枚以上多くなる実施例１のトンボの羽根様の羽根の製造において、第１ステップで薄板を折り曲げて翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、プレスして翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、溶接して翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするか、蝶番状にして翼幅（翼弦）方向の断面を概Ｌ字型とするかの少なくともいずれか１つの方法を用いた踏み面と蹴上げ面との組合せを１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せを１組との計２組以上を製作し、第２ステップで各組の蹴上げ面同志を接着するか、溶接するか、爆着するか、ボルト締めするかの少なくともいずれか１つの方法で結合して、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とを一体化したトンボの羽根様の羽根を製造する方法を適用した実施例である。
【実施例３】
【００４２】
図１１、図１２、図１５は、実施例１のトンボの羽根様の羽根を構成する踏み面、蹴上げ面、スロープ（傾斜面）のうちの踏み面を除去して、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せのみとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型になる羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したか、Ｊ字型断面の羽根を２枚背中合わせにして一体化した羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したかの少なくともいずれか一方の羽根を有することを特徴としたリニア風力発電機の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に記載したトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根は、巨大で堅固な羽根が容易にかつ安価で製作できるばかりでなく、大量生産、連続生産も可能である。よって、そのような巨大な直径のトンボの羽根様の羽根を用いてシュラウド付回転翼を作れば、例えば、空中空母や空中フェリーなどの新たな航空機製造が可能となる。また、大きな直径のトンボの羽根様の羽根を用いれば、例えば、冬季において広域に渡る茶畑の無風時の霜害を防止し、通常は風力により発電を継続するリニア送風機を製作できる。さらに、極めて巨大な直径のトンボの羽根様の羽根かＪ字型断面の羽根かＪ字型背中合わせ断面の羽根かのいずれか一方を用いた風車を作れば、例えば、風の通り道となる渓谷をスッポリと覆い尽くすほどの極めて巨大なリニア風力発電機を作ることができ、電力事情が厳しい地域でも新たな産業を興すことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  シュラウド付回転翼
２０  リニア送風機
３０  リニア風力発電機
１００  回転ダクト
１０１  回転ダクト内周部
１１０  トンボの羽根様の羽根
１１１  踏み面
１１２  蹴上げ面
１１３  スロープ（傾斜面）
１１４  蹴り込み長
１１５  翼根
１１６  翼端
１１７  切り欠き部分
１１８  凸梁
１１９  凹凸形状
１２０  界磁磁石
１３０  Ｊ字型断面の羽根
１４０  Ｊ字型背中合わせ断面の羽根
２００  シュラウド
２１０  電機子
２２０  間隙保持用ベアリング
２３０  カムフォロア
３１０  巨大巻き車
３２０  薄板帯コイル
θ  踏み面と蹴上げ面との成す角度
黒矢印          ：羽根の進行方向
白矢印          ：風の流れる方向
白抜き二重線矢印：揚力又は抗力の発生する方向
【図１】
2014040168.tif 000003
【図２】
2014040168.tif 000004
【図３】
2014040168.tif 000005
【図４】
2014040168.tif 000006
【図５】
2014040168.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014040168.tif 000009
【図８】
2014040168.tif 000010
【図９】
2014040168.tif 000011
【図１０】
2014040168.tif 000012
【図１１】
2014040168.tif 000013
【図１２】
2014040168.tif 000014
【図１３】
2014040168.tif 000015
【図１４】
2014040168.tif 000016
【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【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】
概ね厚みが一定の薄板を折り曲げるか、プレスするか、溶接するか、蝶番状にして連結するかの少なくともいずれか１つの方法で、踏み面や蹴上げ面やスロープ（傾斜面）を構成して翼幅（翼弦）方向が階段状を成す羽根とし、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定した両支持の羽根を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に用いるトンボの羽根様の羽根において、翼長方向に蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、翼幅（翼弦）方向で隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）の枚数よりも、必ず１枚以上多いことを特徴とするトンボの羽根様の羽根。
【請求項２】
請求項１のトンボの羽根様の羽根を構成する踏み面、蹴上げ面、スロープ（傾斜面）のうちの踏み面を除去して、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せのみとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型になる羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したか、Ｊ字型断面の羽根を２枚背中合わせにして一体化した羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したかの少なくともいずれか一方の羽根を有することを特徴としたリニア風力発電機。
【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】
地形地物や機体車体などのプラットホームに対して静止していて電機子か界磁磁石かの少なくともいずれか一方を配設したシュラウドと、シュラウドに対して回転して界磁磁石か電機子かの少なくともいずれか一方を配設した回転ダクトとの組合せで構成するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機において用いられる羽根を製作する際に、製作が容易で堅固で軽量で巨大化可能でかつ安価にすることができる羽根としてのトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根に関する。
【背景技術】
【０００２】
地形地物や機体車体などのプラットホームに対して静止していて電機子か界磁磁石かの少なくともいずれか一方を配設したシュラウドと、シュラウドに対して回転して界磁磁石か電機子かの少なくともいずれか一方を配設した回転ダクトとの組合せで構成するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機においては、その駆動部や発電部は直径方向に１０ｃｍ程度の幅を占有する。このため、仮に直径を２０ｃｍ程度でシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作しようとすれば、羽根の専有部分が０％となって、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の実現はできなくなる。逆に、仮に直径を２００ｍとし、駆動部もしくは発電部の占有幅を１０ｃｍ、回転軸の直径を２０ｃｍとすれば、羽根の占有率は９９．８％となって効率的なシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を構成することができる。
【０００３】
ヘリコプター等で使用される揚力羽根と、送風機等で使用される抗力羽根とは、直径を増加すると揚力や送風量は、いずれも直径の約２乗倍で増加する。しかしながら、揚力羽根や抗力羽根を羽根の中心部の回転軸に接続した動力で回転させるためには、必要とする動力パワーは、揚力羽根では直径の約３乗倍で増加し、抗力羽根では直径の４〜５乗倍で増加する。このため、現時点での実用可能な強力な動力を世界中から探したとしても、ヘリコプターのような揚力羽根でターボシャフトエンジンを用いても直径約３０ｍ、送風機のような抗力羽根で電動機で約８ｍ、内燃機関を用いても約１２ｍが製作の限界であって、それ以上の直径のヘリコプターや送風機は、動力不足から実現が極めて困難であった。また、風を受けて羽根が回転して発電する風力発電装置では、直径を大きくすれば、発電量が約２乗倍で増加するが、羽根の強度を直径の約３乗倍で強化する必要が生じて重量が増加し、例えば、プロペラ型風力発電装置のように羽根やナセル等の重量物を１本支柱のみで支える構造物においては、製作できる直径は、支柱の強度の限界から概ね１００ｍ程度であった。
【０００４】
これに対し、翼端部に駆動部を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機は、直径が大きくなることによる揚力の増加や風量の増加は、従来型のヘリコプターや送風機と同じように直径の約２乗倍で増加するのに、必要とする動力のパワーは、直径の増加量とほぼ同じか、１．５乗程度の増加で済む。このため、シュラウド付回転翼では、直径が３０ｍを超える揚力羽根も、リニア送風機では、直径が１０ｍを超える抗力羽根も、駆動部の必要動力的には製作容易である。また、リニア風力発電機においては、装置の周囲を回転しないシュラウドが覆っていることから、このシュラウドに複数の支柱を取り付けて地形地物に固定することによって、羽根等の重量物を支える際の問題がなく、巨大な直径のリニア風力発電機の製作が容易である。
【０００５】
このようにシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、従来型のヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置に比べ、直径が大きなときほど、その利点を発揮できる特性を有する。しかしながら、その動力や発電に電機子と界磁磁石との組合せによる駆動部や発電部を羽根の翼端部で構成しようとすると、以下に述べる５つの問題点があって、大きな直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の製作は、そう簡単ではない。
【０００６】
羽根の直径が極めて大きな、例えば、直径２００ｍの羽根でシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機をシュラウド側の電機子と回転ダクト側の界磁磁石との組合せで作ろうとすると、まず１番目に、回転ダクトや羽根が温度変化や遠心力の影響で、直径方向すなわちラジアル方向に伸縮することからの影響が出る。特に、電機子と界磁磁石との間隙（空隙）が直径方向に対向するラジアルギャップを採用すると、シュラウド側の電機子と回転ダクト側の界磁磁石とが近づきすぎて衝突したり、安全率を取ったために間隙（空隙）が大きすぎて駆動力や発電量が十分に上がらない問題を生じる。この電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を回転ダクトや羽根の伸縮があっても適切に保持することは、特許文献４や特許文献１１に開示した電機子と界磁磁石との対向方向を回転軸と平行するアキシャルギャップにすることによって問題が解消された。しかしながら２番目に、電機子と界磁磁石との対向方式をアキシャルギャップとしても、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に外乱等による応力が生じた場合には、界磁磁石を配設した回転ダクトが一時的にアキシャル方向に動くことがある。そうすると電機子と界磁磁石とのギャップは大きくても５ｍｍ程度、小さな場合では１ｍｍ以下であることから、衝突する可能性がある。回転ダクトや羽根に生じたアキシャル方向の応力が電機子と界磁磁石とを衝突させることを防止する仕組みとしては、特許文献４の間隙保持用ベアリングや特許文献１のカムフォロアが、シュラウドと回転ダクトとの間を縮めるような外力に抗して間隔を最終的に保持するので、電機子と界磁磁石との間隙（空隙）は衝突しないように維持される。けれども３番目に、直径が２００ｍにもなるシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、そもそも高い真円度を維持してこのような大きな直径のシュラウドや回転ダクトを製作できるか、との問題がある。この問題については、特許文献２や特許文献３での巨大巻き車に薄板帯を巻く方法が開示されていて、解決可能である。さらに４番目として、電機子をトロイダルコアコイルとして構成する場合には、直径２００ｍにも及ぶコア用の巻鉄芯を従来の方法では製作でないが、特許文献２や特許文献３の巨大巻き車にケイ素鋼やアモルファスの薄板帯を巻き付けることによって、巨大な巻鉄芯の製作も可能となり、問題が解消されている。
【０００７】
以上、５つの問題点のうち４つについては解決済みではあっても、大きな直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に使用する羽根の製作においては、解決を要する５番目の問題が存在する。すなわち、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機の羽根の直径が最大で２〜３ｍまでであれば、板状樹脂が得られるので、アクリルやポリカーボネートの板状樹脂を貼り合わせてみたり、木型や金型を作ってからＦＲＰで製作できても、それ以上の直径の羽根は、直径の増加が羽根の厚み等にも体積として影響を与えて３乗倍で重量が増加することや、大きな金型の製作費が急上昇することから、飛行に供するシュラウド付回転翼では、羽根の重量が問題となり、地上に据え付けて重量的には問題がないリニア送風機やリニア風力発電機では、羽根が非常に高価なものとなって、実際に製作しても販売でき得る金額に抑えることは、極めて困難があった。
【０００８】
ところが特許文献５や特許文献１０や特許文献２２や非特許文献１のトンボの羽根の断面は、ほぼ同一の厚みで凸梁（とっぱり）や階段状の断面の凹凸（おうとつ）があるにもかかわらず、迎角を０°〜１５°にして空気に対して失速速度以上の速度を維持して動かしてやると十分な揚力を発生する。また、トンボの羽根様の一定の厚みと凸梁や階段状の断面を有する羽根の迎角を２０°〜７５°にした扇風機を試作してみると、十分な風量を発生する。このような概ね一定の厚みと凸梁や階段状の断面を有するトンボの羽根は、凸梁や階段状に折り曲がった部分が、羽根が長尺方向で折れることを防止して羽根の強度を増している。よって、直径が極く小さな場合には、トンボの羽根様の断面を持つ羽根の翼根部分を回転軸に取付固定して、従来からのヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置は製造可能である。しかしながら、従来からの立体的な断面を持つ羽根に比べれば、トンボの羽根様の断面を有する羽根は脆弱で折れ易く、羽根の取付固定が回転軸での片支持のみであって翼端部は空中に開放している従来からのヘリコプターや送風機やプロペラ型風力発電装置においては、大きな直径のトンボの羽根様の断面を有する羽根を有効に用いることはできない。
【０００９】
特許文献１６は、羽根の表面の翼長方向に凹部となる溝を形成して騒音低減効果を企図したものであって、羽根の表面の翼長方向に凸部となる凸梁を付けたトンボの羽根とは異なるものの、翼長方向の強度を溝が補強する可能性がある。また、特許文献１７は、ディンプルコアや波板コアを挟み込んだ複層構造を有して、特許文献１８は積層構造を有している。いずれもトンボの羽根のような厚みのない羽根において、軽くて折れ難い羽根を製造する際の参考となる。
【００１０】
特許文献１３は、垂直軸風車に一般的に用いられる高周速比・低トルクの揚力羽根の後縁部の回転軸側を部分的に切り欠くことによって、前縁部に空洞を形成し、低周速比・高トルクの抗力羽根としての効果をも併せ持たせたものである。このため羽根は、翼幅（翼弦）方向の断面が概ねＪ字型の輪郭でかたどられた皮のみの羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）であって、アルミ板や鋼板などの厚みが一定の薄板を曲げるだけで成型が可能である。特許文献８も垂直軸風車であって、特許文献１３は切り欠き部分が回転軸側であったのに対して、特許文献８は切り欠き部分を円周の外側に有するものであって、特許文献１３と同様の効果がある。この翼幅（翼弦）方向の断面も概ねＪ字型をしているためＪ字型断面の羽根と呼称する。このＪ字型断面の羽根の形状は、トンボの羽根とは異なるものの、厚みが一定の鋼板で羽根を作った場合の翼長方向の強度を保つ上での参考となる。
【００１１】
特許文献９や特許文献１２や特許文献１５や特許文献２０や特許文献２１や特許文献２３は、水平軸風車に用いられアルミ板や鋼板などの厚みが一定の薄板を曲げるだけで成型して、翼長方向の一部や全域の翼幅（翼弦）方向の断面がＪ字型断面またはＵ字型断面となる羽根を有している。このうち、特許文献１２や特許文献２０や特許文献２１や特許文献２３は、翼長方向の回転軸に近い一部分のみにＪ字型断面を有し、他の部分は、ほぼ平坦な薄板一枚のみの羽根となるため、片支持であってはもちろんのこと、特許文献１１の回転ダクトや円環と組み合わせて両支持にしたとしても、翼長方向の強度を強化できないので直径が巨大となる風車の構成はできない。
【００１２】
これらに対し、特許文献９と特許文献１５とは、翼長方向の全域において翼幅（翼弦）方向の断面がＪ字型断面もしくはＵ字型断面をしていて、片支持であっても翼長方向に折れることを防止できている。しかしながら、特許文献９と特許文献１５の風車の特徴は、風車の中心部付近の風量をＪ字型断面やＵ字型断面の前縁部内側の凹部（空洞）部分に誘導して回転する風車の遠心力で先端部へ導き、先端部から風車の円周の接線方向へ噴出させて回転速度を増加させることにある。このため、特許文献９の図７を除くＪ字型断面やＵ字型断面を有する羽根の翼長方向は、全て途中で屈曲もしくは湾曲していて、Ｊ字型断面もしくはＵ字型断面の凹部（空洞）部分を流れる風量を先端部に集めて吹き出す仕組みを有している。このような発明の目的や主旨を実現するためには、先端部が円周の接線方向に開放されていている必要がある。したがって、特許文献１１の回転ダクトや円環のようなものを付ければ、せっかく噴出させた噴出口の周辺の空気の流れが回転ダクトや円環に当たると噴出した力を減殺したり無効にする。よって、羽根に回転ダクトや円環と組み合わせて用いることはできない。
【００１３】
また、特許文献９には、翼長方向の形状が細長ストレートであって翼長方向の途中には、屈曲や湾曲を有しない図７の記載がある。そして、特許文献９の請求項７や明細書の段落１３には、「細長直線状であって前記凹部の先端部が塞がれているもの」との記載があって、特許文献１１の回転ダクトや円環との組合せが可能なようにも見える。しかしながら、特許文献９の図７を詳細に見ると、実線と破線とで記述されている風量の流れが集約される先端部には、図２（ａ）、（ｂ）や図５や図６に図示された羽根の翼長方向での屈曲部や湾曲部に代わるものとして、先端に小さな湾曲部を有している。したがって、Ｊ字型断面やＵ字型断面の羽根の凹部（空洞）内を遠心力で回転軸から翼端方向へ流れる風量を、この先端の小さな湾曲部で円周方向へと変換していることが解る。よって、ここでいう「前記凹部の先端部が塞がれている」ということは、翼長方向の強度を強化するための両支持をいうのではなくて、先端部へ遠心力で誘導した風量を拡散してしまうのではなくて、先端部に溜めてから円周方向へ噴出させることを意味している。さらに特許文献９に記載された「前記凹部の先端部が塞がれているもの」をより厳密に理解すれば、「塞ぐ」範囲は、先端部の凹部（空洞）部分のみであって、他の部分は開放しておくことが特許文献９を成立させるための必要条件であることが解り、また、図７の先端部の図示内容を詳細に見ると、先端の凹部（空洞）部分以外は明確に開放された図となっていて、開放されていることを図示からも確認できる。このことから、当業者が特許文献９の発明の目的や主旨を踏まえて特許文献９の図７を見た場合には、特許文献９の請求項７や明細書の段落１３に記載された「前記凹部の先端部が塞がれているもの」の「塞ぐ」範囲は、翼端の凹部（空洞）部分の先端真上部分のみであって、「塞ぐ」範囲が翼端の翼幅（翼弦）の長さやそれを超える長さであってはならないことが理解でき、まして、全周を「塞ぐ」ことは、特許文献９の発明の目的や主旨と反して噴出する空気の流れを減殺したり無効にすることになる。よって、目的や主旨を踏まえた上で特許文献９の図７と特許文献１１とを併せ見た場合には、当業者といえども、特許文献９の図７と特許文献１１の回転ダクトとの組合せを容易に想起できた、とは言えない。
【００１４】
特許文献１４や特許文献７の図１８には、羽根の翼長方向の途中を円環で保持したように見える風車の記載がある。このような際にトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根を用いる場合には、円環の内側にトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根を用いて、円環の外側には通常の羽根を用いるというようなハイブリッド化する際の参考となる。
【００１５】
通常、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機では、回転軸と回転ダクトとの間を羽根か羽根と伴に回転する梁（以下、「回転ビーム」という）かの少なくともいずれか一方を用いて架橋する。よって、羽根または回転ビームは、その羽根や回転ビームが有する剛性で回転ダクトを支えることになるので、直径を大きくすることに伴い剛性確保のため、重量が大きく増加する。これに対し、特許文献６や特許文献１９や非特許文献２は、回転軸と回転ダクトとの間の架橋を、羽根や回転ビームの剛性に依存することをやめ、自転車と同様にハブとスポークとリムとから成る部品で風車を構成する。自転車においてのスポークは４本１組で用いられ、ハブとリムとの間を規制するが、特許文献１９は、当該文献中に記載した風車専用として２本のスポークを１本のＵ字型にまとめ、２本１組のスポークとすることにより、風車に取り付ける羽根の形状や迎角をほぼ均一となるようにしている。特許文献６と非特許文献２とは、従来からの自転車の車輪と全く同様のハブと４本１組のスポークとリムとから成るため、取り付ける羽根には捻り下げ効果が出るが、捻り下げ効果をそのまま利用して迎角が異なる複数の羽根で風車を構成している。従来のように回転軸と回転ダクトとを架橋する際に羽根の剛性を利用する場合には、相当程度の肉厚を有する強固な部材での羽根の作製が必要であった。このため、損傷が出た場合の羽根の交換は、容易ではない。しかし、ハブとスポークとリムとから成る特許文献６や特許文献１９や非特許文献２では、軽くて薄い合成樹脂などで羽根を作製でき、また、羽根の翼根を回転軸へ、羽根の翼端を回転ダクトの内周部へ取付固定する必要も無い。よって、羽根に損傷を生じた場合の羽根の交換は、これまでは一大事であったが、特許文献６や特許文献１９や非特許文献２では、羽根の途中交換や部分交換を容易にしている。特に、特許文献６では、帆と同様の布材を張った羽根を使用していて、部分的に取り外すことも可能で交換が極めて容易である。特許文献６と特許文献１９とは、風車を風力発電に用いる場合の発電機の位置は不明であるが、非特許文献２は、特許文献４や特許文献１１と同様、先端部に発電部が構成され、リムの片側にソリ板状の永久磁石と、これに対向するリムの片側のアキシャル方向に配設した電機子との組合せで発電している。これらスポークを用いた方式は、羽根そのものを改良する方向とは異なるが、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を軽量化し、かつ堅固にする際の技術として参考となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１２−１１７３７３号公報  ：カムフォロア；
【特許文献２】特開２００９−１９６２２７号公報  ：薄板帯；
【特許文献３】特許第４０５３５８４号公報        ：薄板帯；
【特許文献４】特許第３９４６７５５号公報        ：間隙保持用ベアリング；
【特許文献５】特開２００７−２０５３５９号公報  ：トンボの羽根；
【特許文献６】特開２００７−１２７１１３号公報  ：自転車の車輪様の風車；
【特許文献７】特開２００６−２１９９８１号公報  ：翼長の途中固定の羽根；
【特許文献８】特開２００６−０３７７５３号公報  ：垂直軸逆Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献９】特開２００５−０６１２３３号公報  ：水平軸全域Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１０】特開２００５−０３０３１７号公報  ：トンボの羽根；
【特許文献１１】特許第３５９５９８８号公報        ：回転ダクト方式シュラウド付回転翼；
【特許文献１２】特開２００４−３４０１０８号公報  ：水平軸Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１３】特許第３４５１０８５号公報        ：垂直軸Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１４】特開２００２−１４７３３６号公報  ：翼長の途中固定の羽根；
【特許文献１５】特開２００１−３２７６１号公報    ：水平軸全域Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献１６】特開平５−３４０３９２号公報      ：低騒音プロペラファン；
【特許文献１７】特開平５−０５２１０１号公報      ：中空ファン動翼；
【特許文献１８】特開昭６０−１１３０９６号公報    ：積層羽根；
【特許文献１９】米国特許第０３９４２８３９号公報  ：自転車の車輪様の風車；
【特許文献２０】実用新案登録第３０３８３６４号公報：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献２１】実用新案登録第３０２９１０６号公報：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【特許文献２２】実開昭５８−６４８９５号公報      ：トンボの羽根；
【特許文献２３】実開昭５４−４９４２号公報        ：水平軸一部Ｊ字型断面の羽根；
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】三菱重工業株式会社航空宇宙事業本部”飛行機の形を読んでみませんか？  その６  飛行機の形、生物の形”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４年１月６日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ａｅｒｏ／ｉｎｔｏｒｏｄｕｃｔｉｏｎ／ｓｔｏｒｙ／ｄｅｓｉｇｎ／ｃｈａｐｔｅｒ６．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献２】ＴＡＭ  Ｅｎｅｒｇｙ  ＬＬＣ”ＴＡＭ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｓ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４年３月２日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔａｍｅｎｅｒｇｙ．ｃｏｍ／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作する上での５つの問題点のうち、１番目の回転ダクトや羽根の伸縮から電機子と界磁磁石との衝突を防止するためには、電機子と界磁磁石との対向方向をアキシャル方向とすることで解決し、２番目の装置への外乱等からアキシャル方向からの応力による電機子と界磁磁石との間隙（空隙）保持は、間隙保持用ベアリングやカムフォロアによって解決し、３番目の真円度の高いシュラウドや回転ダクトの製造は、巨大巻き車に薄板帯を巻いて作る方法で解決し、４番目の巨大なトロイダルコアコイル用の巻鉄芯も、巨大巻き車にケイ素鋼やアモルファスの薄板帯を巻いて作ることで解決した。しかしながら、従来からの方法では、製作そのものが困難であるか、製作できたとしても、極めて高価なものとなって販売を困難にしていた大きな直径を形成する回転翼の製造は、５番目の課題として残った。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、特許文献５や特許文献１０や特許文献２２や非特許文献１にあるようなトンボの羽根に着目した。トンボの羽根は、翼幅（翼弦）方向の厚みが一定であるにもかかわらず、翼長方向に簡単には折れない。その折れない訳は、特許文献５や特許文献１０に記載があるように羽根の翼幅（翼弦）方向は概ね一定の厚みであっても、所々に翼長方向へ延びる葉脈状の凸梁があることと、また、特許文献２２や非特許文献１から概ね推測できるように、あたかも階段の踏み面と蹴上げ面とから成る段々状の構造物のように折れ曲がった部分とから構成されていること、とが理由であることが解る。よって、一定の厚みの鋼板であっても、一定の厚みの所々に翼長方向へ伸延する凸梁か階段状に折れ曲がった部分かの少なくともいずれか一方を構成できれば、例えば、一定厚の鋼板を横長に切り抜いて、断面が階段状となるように溶接したり蝶番のように丸棒と組み合わせれば、翼長方向に簡単には折れない軽量の羽根を構成することができる。また、薄い鋼板を階段状にプレスして何枚かを重ね合わせても折れにくい軽量な羽根を構成することもできる。薄い鋼板を重ね合わす場合には、特許文献２や特許文献３に記載されたメッシュを入れて軽量化することも、特許文献１７に記載されたディンプルや波板などの凹凸形状やハニカム形状をプレスして羽根を強化することも、特許文献１８に記載された積層も容易である。さらに、長尺物であった場合には、従来は原材料の長さが足らなくて、所々をつないで長尺物とする必要があったが、今回のように一定厚の鋼板でも製作可能である場合には、製鉄所から２〜３ｍｍ厚程度のコイルとして出荷された帯状（ストリップ）鋼板をそのまま展開して用いることによって、羽根の長尺方向の長さが１００ｍでも１ｋｍでも２ｋｍでも、途中で繋ぐことなく製作することができ、価格も抑えることができる。しかも、このような回転する長尺物の羽根を中央の回転軸だけの片支持では取付固定することはできないが、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機は、羽根の翼根部分を回転軸へ、羽根の翼端部分を回転ダクトの内周部へと２ヵ所で、要すれば翼長方向の任意の場所を含めて複数箇所で取付固定を行うと、厚みのない羽根であっても長尺方向の強度を維持することが容易である。よって、５番目としての回転翼に関する問題の解決には、翼幅方向の厚みが概ね一定で、所々に翼長方向へ伸延する凸梁か翼長方向へ伸延する凹凸形状か階段の建築上の呼称で言えば踏み面と蹴上げ面との階段状の構造物かの少なくともいずれか一方を有していてトンボの羽根様の断面を特徴とする羽根（以下、「トンボの羽根様の羽根」という）を準備し、トンボの羽根様の羽根の翼根部分を回転軸に取付固定し、トンボの羽根様の羽根の翼端部分を回転ダクトの内周部に取付固定して、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機用の回転翼とすることによって、巨大な直径であっても強固に製作することができる。
【００２０】
しかしながら、特許文献５や特許文献１０のように葉脈状の複雑な構造や、特許文献２２や非特許文献１のような多数の階段状の断面で構成する構造では、加工賃の上昇があって安価にすることはできない。よって、羽根の翼長方向の強度を極端に落とすことなく、トンボの羽根様の羽根としての揚力や抗力を発揮できる最小限の組合せを簡易な実験結果を踏まえて構成すると実際のトンボの羽根をより簡素化した構造でも、揚力羽根や抗力羽根を構成できる。その構造は、踏み面が１つ、蹴上げ面が１つ、スロープ（傾斜面）が１つのわずか３つの面だけでの構成だが、羽根の迎角を変えたり羽根の進行方向から各面を並べる順序や各面の長さを変えることによって揚力羽根としても抗力羽根としても用いることができる。
【００２１】
このような踏み面１つ、蹴上げ面１つ、スロープ（傾斜面）１つの構造は、平板をプレスするか、折り曲げることによっても、当初から一体化して一気に構成することができる。しかしながら、本願においては、踏み面１つ、蹴上げ面１つが１組となる概Ｌ字型の断面を有するように成型した薄板と、蹴上げ面１つ、スロープ（傾斜面）１つが１組となる概Ｌ字型の断面を有するように成型した薄板との２組の部品ブロックに分ける。この２つの部品ブロックを互いに１個ずつ、あるいは複数個ずつ蹴上げ面の部分で重ね合わせ、接着、溶着、溶接、爆着、ボルト締めの少なくともいずれか１つの方法で固定して、蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、他の踏み面やスロープ（傾斜面）を構成する薄板の枚数よりも必ず１枚以上多くなる構造とすることによって、羽根全体が軽いまま羽根の翼長方向の強度を強化すると共に、工作が容易なことから安価に製作することができる。
【００２２】
トンボの羽根様の羽根の方は、同一の形状で送風用の羽根にも風力発電の風受用の羽根にも兼用できる。しかし、風力発電に限定してさらに安価に製作する場合であれば、トンボの羽根様の羽根での複数枚の蹴上げ面が重なり合って羽根の翼長方向の強度を高める効果はなくなるが、蹴り込み長付きの蹴上げ面１つとスロープ（傾斜面）１つとの計２面のみからＪ字型断面を構成する羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）を構成できるので、価格的にはさらに有利である。
【発明の効果】
【００２３】
羽根の翼幅（翼弦）方向が概ね一定の厚みであって、翼長方向へ伸延する踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との階段状の構造を有するトンボの羽根様の羽根で、シュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を製作すると、数百メートルを超えるような大きなあるいは巨大な直径のシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機を容易にかつ安価に作ることができる。また、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから構成されたＪ字型断面の羽根やＪ字型断面の羽根を２枚背中合わせで組み合わせた羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）で、リニア風力発電機を製作すると、数百メートルを超えるような大きなあるいは巨大な直径のリニア風力発電機を容易にかつ安価に作ることができるので、直径を大きくしても製作費の上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）図は、シュラウド側に電機子を配設し、回転ダクト側に界磁磁石を配設して、電機子と界磁磁石とがアキシャル方向で対向している場合の翼端部分の断面図である。回転ダクトや羽根に加わる外圧から耐えて電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を維持するために、電機子の端部に装着した間隙保持用ベアリングを用いた一例である。また、シュラウド側に界磁磁石を配設し、回転ダクト側に電機子を配設した場合は、電機子の移動に伴い間隙保持用ベアリングは回転ダクト側に配設する。      （Ｂ）図は、シュラウド側に電機子を配設し、回転ダクト側に界磁磁石を配設して、電機子と界磁磁石とがアキシャル方向で対向している場合の翼端部分の断面図である。回転ダクトや羽根に加わる外圧から耐えて電機子と界磁磁石との間隙（空隙）を維持するために、シュラウドの内周部（内壁）に取り付けたカムフォロアを用いた一例である。また、シュラウド側に界磁磁石を配設し、回転ダクト側に電機子を配設した場合は、カムフォロアは電機子とは独立した装置ではあるが、前記（Ａ）と同様移動させて、回転ダクトの外周部（外壁）にカムフォロアを配設する。
【図２】（Ａ）図は、巨大な円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する際に、巨大巻き車に薄板帯を巻き付けて真円度の高い円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する場合の平面図である。      （Ｂ）図は、巨大な円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する際に、巨大巻き車に薄板帯を巻き付けて真円度の高い円環やシュラウドや回転ダクトや巻鉄芯を作製する場合の側面図である。
【図３】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根には、踏み面上に翼長方向へ伸延する凸梁が付いていて翼長方向で折れることを防止している例である。      （Ｂ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、踏み面と蹴上げ面との成す角度は、９０°であって、この場合は階段でいう蹴り込み長を有しない。      （Ｃ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、踏み面と蹴上げ面との成す角度は、９０°よりも小さくて、階段でいう蹴り込み長の部分を有している。      （Ｄ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、蹴上げ面がく字型に入り込んでいる例であり、その凹部（空洞）が蹴り込み長となる。      （Ｅ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定のトンボの羽根様の羽根の一部分の構成要素を表す断面図である。トンボの羽根様の羽根は、踏み面と蹴上げ面とから組み合わさって階段構造を成し翼長方向で折れることを防止している例である。この例では、蹴上げ面が円弧の形状を成している例であり、円弧の凹部（空洞）が蹴り込み長となる。
【図４】（Ａ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図の一例である。      （Ｂ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図で、踏み面は、翼長方向へ伸延する凸梁で強化した一例である。      （Ｃ）図は、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根の断面図で、踏み面を翼長方向へ伸延する凹凸形状で構成した一例である。記載の凹凸形状は波板だが、凹凸形状は（ａ）三角形状や（ｂ）四角形状や（ｃ）山形形状とすることもできる。
【図５】（Ａ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側にフラットな形状の踏み面を、正圧側に翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み板面とを、貼り付け強化した一例である。      （Ｂ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側に翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み面を、正圧側にフラットな形状の踏み面とを、貼り付け強化した一例である。      （Ｃ）図は断面図で、踏み面と蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とから成るトンボの羽根様の羽根のうち、負圧側、正圧側の両面をフラットな形状の踏み面で構成し、フラットな形状の踏み面で翼長方向へ伸延する凹凸形状の踏み板面をサンドウィッチ状に挟み込んで強化した一例である。
【図６】図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを準備した場合のそれぞれの断面図である。簡単な実験によると、踏み面と蹴上げ面との成す角度は７５°〜１００°、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との成す角度は９０°〜１１５°が適切である。また、翼幅（翼弦）の長さをＷ、踏み面の長さをＴ、スロープ（傾斜面）の長さをＳ、蹴上げ面の高さをＫとすると、それぞれの長さの配分は、Ｔ＝０．２Ｗ〜０．４Ｗ、Ｓ＝０．６Ｗ〜０．８Ｗ、Ｋ＝０．１Ｔ〜２Ｔであるときに蹴上げ面の部分を結合して一体化すると揚力羽根や抗力羽根を構成できる。
【図７】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした１組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを準備した場合のそれぞれの断面図である。      （Ｂ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの１組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの１組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が２枚となって強化されているのが分かる。      （Ｃ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの２組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの１組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が３枚となって強化されているのが分かる。      （Ｄ）図は、断面が概Ｌ字型をした踏み面と蹴上げ面との組合せの２組と、断面が概Ｌ字型をした蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せの２組とを、お互いに蹴上げ面同志で接続した場合の一例である。蹴上げ面が４枚となって強化されているのが分かる。
【図８】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化した場合の一例である。迎角をスロープ（傾斜面）が羽根の進行方向に成す角度とすれば、１５°の場合である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根を揚力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を０°〜１５°の間で、比較的速い速度で黒矢印の方向へ動かすと、白抜き二重線矢印で示した揚力を発生する。      （Ｃ）図は、トンボの羽根様の羽根を抗力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を２０°〜７５°の間で、比較的ゆっくりした速度であっても黒矢印の方向へ動かすと、白抜き二重線矢印で示した抗力を発生する。
【図９】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化した場合の一例である。迎角をスロープ（傾斜面）が羽根の進行方向に成す角度とすれば、１５°の場合である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根を揚力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を０°〜１５°の間で、比較的速い速度の白矢印方向からの風を受けると、羽根は吸引されて黒矢印の方向へ動くようになる。      （Ｃ）図は、トンボの羽根様の羽根を抗力羽根とした場合の一例である。羽根の迎角を２０°〜７５°の間で、比較的ゆっくりした速度であっても白矢印の方向からの風を受けると、羽根は押されて黒矢印の方向へ動くようになる。
【図１０】（Ａ）図は、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化し、迎角を２０°〜７５°として抗力羽根とした場合のトンボの羽根様の羽根の一例である。この状態で白矢印方向から風を受けると、羽根は黒矢印方向に動くので、リニア風力発電機の羽根として用いることができる。      （Ｂ）図は、、翼幅（翼弦）方向の厚みが概ね一定の薄板を断面が踏み面と蹴上げ面との組合せだ概Ｌ字型を成すようにした２組と、蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せが概Ｌ字型を成すようにした１組とを互いに蹴上げ面で接合して一体化し、迎角を２０°〜７５°として抗力羽根とした場合のトンボの羽根様の羽根の一例である。この状態で羽根を黒矢印の方向へ動かしてやると、白矢印方向へ風を送ることができるので、リニア送風機として用いることができる。前（Ａ）項の結果と併せ用いると、この場合の抗力羽根は、迎角の変更をしなくてもそのままでリニア風力発電機にも、リニア送風機にも用いることができることを意味している。
【図１１】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根から踏み面を外し、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）とだけとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型断面の羽根となる場合の一例である。Ｊ字型断面の羽根で水平軸風車を構成してＪ字型断面の切り欠き部分を風上に向けると、羽根は黒矢印方向へ回転する。（ａ）蹴り込み長付の蹴上げ面と踏み面との組合せ、（ｂ）く字型となる蹴上げ面と踏み面との組合せ、（ｃ）円弧となる蹴上げ面と踏み面との組合せ、の３つとなる。      （Ｂ）図は、２枚のＪ字型断面の羽根の前縁部と前縁部、後縁部と後縁部とが重なるように背中合わせで構成したＪ字型背中合わせ断面の羽根を水平軸風車に取り付けて、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の一方の切り欠き部分を風上に正対させると、羽根は黒矢印方向に回転する。また、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根を構成する２つのＪ字型断面の羽根の関係は、（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）のように背中合わせで貼り付けて構成しても良いし、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）のように離して空間を空けても良いし、（ａ−３）、（ｂ−３）、（ｃ−３）のように空いた空間に補強材を入れて補強しても良い。
【図１２】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根のａ−ａ’部分の断面図である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根の平面図で、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトの内周部に取付固定する。      （Ｃ）図は、回転ダクトの内周部にＪ字型断面の羽根を取付固定してリニア風力発電機用の回転翼を構成した平面図の一例である。      （Ｄ）図は、Ｊ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根のａ−ａ’部分の断面図である。      （Ｅ）図は、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の後縁部の両面にある切り欠きの一方の方向から見た場合の平面図である。（ａ）は、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の通常の例である。（ｂ）は、Ｊ字型断面の羽根が高速で回転しても異音の発生がほとんど無いのに対し、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根の方は異音を発生することがあるので、切り欠き方向の端部や羽根の後端部を三角形や波形を入れたシェブロンノズルやＶ字型やＵ字型の切り込みを入れたノッチノズルと同様の形状にすることによって、異音の低下を図った例である。
【図１３】（Ａ）図は、トンボの羽根様の羽根の揚力羽根を用いた直径２００ｍ程度のシュラウド付回転翼を８基備えた空中空母の一例である。      （Ｂ）図は、トンボの羽根様の羽根の揚力羽根を用いた直径１８ｍ程度のシュラウド付回転翼を１２基備えた空中フェリーの一例である。
【図１４】図は、茶畑においてトンボの羽根様の羽根の直径９ｍの抗力羽根を用い、通常は、リニア風力発電機として発電していて、冬季で風がなく霜が降りそうな場合には、茶畑全体に届く程度の風量を送風して霜害を防止するリニア送風機の一例である。
【図１５】図は、風の通り道となる渓谷においてトンボの羽根様の羽根かＪ字型断面の羽根かＪ字型背中合わせ断面の羽根かのいずれかを直径約１ｋｍの抗力羽根として用い、トロイダルコアコイルを用いた直流発電機として、水の電気分解によって水素と酸素とを製造するリニア風力発電機の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を図面で説明する場合には、図４の記載のように前縁部が必ず踏み面（１１１）であって、複数の踏み面（１１１）と複数の蹴上げ面（１１２）とから成り、その蹴上げ面（１１２）のうちの大部分が蹴り込み長（１１４）付で、後縁部が必ずスロープ（傾斜面）（１１３）である段々構造で、トンボの羽根様の羽根（１１０）を代表させる。また、蹴り込み長（１１４）がない蹴上げ面（１１２）との組合せや、く字型に折り曲がった蹴上げ面（１１２）との組合せや、円弧である蹴上げ面（１１２）との組合せや、翼長方向へ伸延する凸梁（１１８）との組合せや、翼長方向へ伸延する凹凸形状（１１９）との組合せの場合のトンボの羽根様の羽根（１１０）も、羽根としての機能や翼長方向の強度は、ほぼ同様なので、差異がある場合にのみ追加説明を行う。
【００２６】
本発明のトンボの羽根様の羽根（１１０）を最小限の構成要素に分けると、踏み面（１１１）と凸梁（１１８）だけで構成した場合は図３（Ａ）となり、翼幅（翼弦）方向の断面が階段状を成す場合には図３（Ｂ）〜（Ｅ）となる。断面が階段状になる（Ｂ）〜（Ｅ）のうち、（Ｃ）〜（Ｅ）は、蹴り込み長（１１４）を有する。
【００２７】
本発明でのトンボの羽根様の羽根（１１０）の翼長方向の強化策としては、図４（Ａ）のように複数の踏み面（１１１）や蹴上げ面（１１２）を組み合わせることによって折れにくい羽根を構成することができる。さらに折れ難くするためには図４（Ｂ）のような凸梁（１１８）を組み合わせたり、図４（Ｃ）のような踏み面（１１１）を凹凸形状（１１９）にすることによって強化できる。図５の（Ａ）〜（Ｃ）は、全ての踏み面（１１１）を凹凸形状（１１９）で強化した場合を示している。
【００２８】
本発明では、シュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）に用いる羽根が、大きなあるいは巨大な直径となっても安価に製造できることを目指している。このため、図４や図５で示したトンボの羽根様の羽根（１１０）を最小限の要素にして踏み面（１１１）、蹴上げ面（１１２）、スロープ（傾斜面）（１１３）の各１コのみで構成したとしても、図８〜図１０のような簡単な実験によって揚力羽根も抗力羽根になることを確認できている。このため、まず、図６のような概ね一定の厚さを有する薄板で翼幅（翼弦）方向に概Ｌ字型断面を形成するような踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）とからなる１組を構成する。次に、同様にして薄板から翼幅（翼弦）方向に概Ｌ字型断面を形成するような蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）とからなる１組とを構成する。踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組や蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組を概Ｌ字型断面に構成することは、折り曲げてもプレスしても溶接しても蝶番状にしても容易に形成できる。
【００２９】
本発明の図６で準備した概Ｌ字型断面を有する踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組と、蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組は、それぞれ１組ずつを組み合わせて図７（Ｂ）のように蹴上げ面（１１２）同志を重ねて接続することができる。すると踏み面（１１１）やスロープ（傾斜面）（１１３）は、各１枚の薄板から構成されているが、蹴上げ面（１１２）は、必ず１枚多い２枚から構成されるようになって、羽根全体の重量増加を最小限にして羽根の翼長方向の強化を図ることができる。
【００３０】
本発明で準備した概Ｌ字型断面を有する踏み面（１１１）と蹴上げ面（１１２）との組と、蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）との組は、それぞれ複数準備して図７（Ｃ）〜（Ｄ）のように組み合わせ、さらに翼長方向の強化を図ることができる。この場合においても、蹴上げ面（１１２）を構成する薄板の枚数は、隣接する踏み面（１１１）やスロープ（傾斜面）（１１３）の薄板の枚数よりも必ず１枚以上多くなるので、羽根全体の重量増加を最小限にして、翼長方向を折れにくくすることに寄与することができる。なお、それぞれの蹴上げ面（１１２）同志を接続する方法としては、接着剤による接着や溶接や爆薬の破裂時の衝撃による爆着やボルトによる接続などを単独、もしくは組み合わせて用いることができる。
【００３１】
図８（Ａ）や図９（Ａ）のように、いま、トンボの羽根様の羽根（１１０）の翼幅（翼弦）の長さをＷ、踏み面（１１１）の長さをＴ、スロープ（傾斜面）（１１３）の長さをＳ、蹴上げ面（１１２）の高さ（長さ）をＫとするとき、傾斜面の角度を迎角として、Ｔ＝０．２５Ｗ、Ｓ＝０．７５Ｗ、Ｋ＝０．８Ｔ、迎角１５°とすると、同じ形状のトンボの羽根様の羽根（１１０）であっても、迎角を変更することによって、揚力羽根としても抗力羽根としても用いることができる。図８は、シュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）の場合であるが、図８（Ｂ）のように迎角を０°〜１５°の間にしてシュラウド付回転翼（１０）に取り付けて羽根を黒矢印の方向へ失速速度以上の速度で回転させると、揚力羽根としてシュラウド付回転翼（１０）に用いたとき、白抜き二重線矢印の方向に揚力を発生することができる。また、迎角を２０°〜７５°の間で黒矢印の方向に回転させて運用すると、抗力羽根としてリニア送風機（２０）に用いたとき、風を白矢印方向に送ることができる。また、充分な駆動パワーがある場合には、シュラウド付回転翼（１０）に用いことも可能であって、この場合は消費するエネルギー量は揚力羽根の４〜５倍に大きくなるが、揚力羽根のような吸引音や衝撃音が発生しない静粛なシュラウド付回転翼（１０）を構成することも可能である。
【００３２】
図９は、白矢印方向あら風を受けるリニア風力発電機（３０）の場合であって図８と同様に同一の形状のトンボの羽根様の羽根（１１０）の迎角を変えることによって、揚力羽根にも抗力羽根にも用いることができる。水平軸風車に取り付けて風上に正対させ、迎角を０°〜１５°にすると、風の速度がある程度速い場合には、揚力羽根として風車を速い速度で回転させることができる。また、迎角を２０°〜７５°の間にすると、かなりの弱い風でも抗力羽根としてゆっくりと回転することができ、トルクも充分に発揮できる。リニア風力発電機（３０）は、発電部を翼端部に有するため、羽根の回転がゆっくりであっても充分な電力を発生できる。したがって、通常、リニア風力発電機（３０）には、回転速度は遅いものの、発生トルクが大きい抗力羽根としてトンボの羽根様の羽根（１１０）の方を用いることが多い。
【００３３】
図１０は、リニア送風機（２０）の場合に、トンボの羽根様の羽根（１１０）の取付角度をあえてリニア風力発電機（３０）と同様な取付角度で構成した例である。そうするとこのリニア送風機（２０）は、風上に正対させて図１０（Ａ）のように白矢印方向から風を受けると、風車は黒矢印の方向に回転して翼端部で発電することができる。さらに、羽根の取付角度をそのままで図１０（Ｂ）のように黒矢印方向に羽根を回転させると、白矢印方向に送風することが可能である。よって、このような運用をする場合には、羽根の向きを変える装置が不要であることから、価格を抑えて風力発電機と送風機とを兼ね備えたリニア送風機（２０）を構成することができる。
【００３４】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を構成する踏み面（１１１）、蹴上げ面（１１２）、スロープ（傾斜面）（１３０）から、踏み面（１１１）を除去し、蹴り込み長（１１４）のある蹴上げ面（１１２）とスロープ（傾斜面）（１１３）のみとすると、図１１（Ａ）のようにＪ字型断面の羽根（１３０）となって、リニア風力発電機（３０）に用いることができる。Ｊ字型断面の羽根（１３０）は、翼長方向の全域で正面から受けた風をＪ字型断面の蹴り込み長の空洞部分に溜めたら直ちに翼長軸と直交する方向に流すことができるので、大きなトルコを発生できる。また、トンボの羽根様の羽根（１１０）に比べると踏み面（１１１）がないことと、蹴上げ面（１１２）が少なくなることによって翼長方向の強さが低減するが、翼根部分を回転軸に翼端部分を回転ダクト（１００）や円環に接続して両支持とするので翼長方向で羽根が折れることは少なくなる。
【００３５】
Ｊ字型断面の羽根（１３０）は、図１１（Ｂ）のように２つのＪ字型断面の羽根（１３０）を背中合わせにして一体化するとＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）にすることができる。Ｊ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）をリニア風力発電機（３０）に用いると、風上に正対した場合の回り方は、Ｊ字型断面の羽根（１３０）よりもかなり落ちるが、水平軸風車でありながら、全周のどの方向から風を受けても風車が回転する特徴がある。リニア風力発電機（３０）は、通常、俯仰装置を有していて、強風時には風車面を垂直位置から水平位置に９０°変換する。この場合、風車は垂直軸風車として発電を継続できるが、特にＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、垂直軸風車としても発電量が多い。また、Ｊ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、Ｊ字型断面の羽根（１３０）の２本分で回転ダクト（１００）を支えるので、巨大な直径であっても堅固なリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【００３６】
トンボの羽根様の羽根（１１０）やＪ字型断面の羽根（１３０）やＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）は、図１２に示した通り、翼根部分を回転軸に、翼端部分を回転ダクト（１００）に取付固定して両支持で用いることから翼長方向の強度が維持できるので、大きなあるいは巨大な直径を有するシュラウド付回転翼（１０）やリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）を容易に構成することができる。
【００３７】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を揚力羽根としてシュラウド付回転翼（１０）に用いると、図１３のような巨大なあるいは大きな直径のシュラウド付回転翼（１０）で空中空母や空中フェリーを構成することができる。
【００３８】
トンボの羽根様の羽根（１１０）を抗力羽根としてリニア送風機（２０）やリニア風力発電機（３０）用いると、風力発電と送風とを兼ね備えることができる図１４のリニア送風機（２０）や、図１５の渓谷を跨ぐほどの巨大な直径のリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【００３９】
Ｊ字型断面の羽根（１３０）やＪ字型背中合わせ断面の羽根（１４０）を用いると、渓谷を跨ぐほどの巨大な直径のリニア風力発電機（３０）を構成することができる。
【実施例１】
【００４０】
図７〜図１０及び図１２〜図１４は、概ね厚みが一定の薄板を折り曲げるか、プレスするか、溶接するか、蝶番状にして連結するかの少なくともいずれか１つの方法で、踏み面や蹴上げ面やスロープ（傾斜面）を構成して翼幅（翼弦）方向が階段状を成す羽根とし、翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定した両支持の羽根を有するシュラウド付回転翼やリニア送風機やリニア風力発電機に用いるトンボの羽根様の羽根において、翼長方向に蹴上げ面を構成する薄板の枚数が、翼幅（翼弦）方向で隣接する踏み面やスロープ（傾斜面）の枚数よりも、必ず１枚以上多いことを特徴とするトンボの羽根様の羽根の実施例である。
【実施例２】
【００４１】
図１１、図１２、図１５は、実施例１のトンボの羽根様の羽根を構成する踏み面、蹴上げ面、スロープ（傾斜面）のうちの踏み面を除去して、蹴り込み長付きの蹴上げ面とスロープ（傾斜面）との組合せのみとして、翼幅（翼弦）方向の断面が概Ｊ字型になる羽根（以下、「Ｊ字型断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したか、Ｊ字型断面の羽根を２枚背中合わせにして一体化した羽根（以下、「Ｊ字型背中合わせ断面の羽根」という）の翼根部分を回転軸に取付固定し、翼端部分を回転ダクトや円環に取付固定して構成したかの少なくともいずれか一方の羽根を有することを特徴としたリニア風力発電機の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に記載したトンボの羽根様の羽根やＪ字型断面の羽根やＪ字型背中合わせ断面の羽根は、巨大で堅固な羽根が容易にかつ安価で製作できるばかりでなく、大量生産、連続生産も可能である。よって、そのような巨大な直径のトンボの羽根様の羽根を用いてシュラウド付回転翼を作れば、例えば、空中空母や空中フェリーなどの新たな航空機製造が可能となる。また、大きな直径のトンボの羽根様の羽根を用いれば、例えば、冬季において広域に渡る茶畑の無風時の霜害を防止し、通常は風力により発電を継続するリニア送風機を製作できる。さらに、極めて巨大な直径のトンボの羽根様の羽根かＪ字型断面の羽根かＪ字型背中合わせ断面の羽根かのいずれか一方を用いた風車を作れば、例えば、風の通り道となる渓谷をスッポリと覆い尽くすほどの極めて巨大なリニア風力発電機を作ることができ、電力事情が厳しい地域でも新たな産業を興すことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  シュラウド付回転翼
２０  リニア送風機
３０  リニア風力発電機
１００  回転ダクト
１０１  回転ダクト内周部
１１０  トンボの羽根様の羽根
１１１  踏み面
１１２  蹴上げ面
１１３  スロープ（傾斜面）
１１４  蹴り込み長
１１５  翼根
１１６  翼端
１１７  切り欠き部分
１１８  凸梁
１１９  凹凸形状
１２０  界磁磁石
１３０  Ｊ字型断面の羽根
１４０  Ｊ字型背中合わせ断面の羽根
２００  シュラウド
２１０  電機子
２２０  間隙保持用ベアリング
２３０  カムフォロア
３１０  巨大巻き車
３２０  薄板帯コイル
θ  踏み面と蹴上げ面との成す角度
黒矢印          ：羽根の進行方向
白矢印          ：風の流れる方向
白抜き二重線矢印：揚力又は抗力の発生する方向