(57)【要約】風車効率、強風対策、更には、大型化が可能な自転羽根式垂直型風車を提供する。このため、風向計の風向軸を、正規の基準取り付け角度から１０°以上３０°以下の範囲で、回転方向の反対方向に取り付けた自転羽根式垂直軸型風車とする。
2010150670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風向計の風向軸を、正規の基準取り付け角度から１０°以上３０°以下の範囲で、回転方向の反対方向に取り付けた自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項２】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、上下一対の横枠材と、左右一対の縦枠材と、前記上下一対の横枠材に、翼型に配列された複数本のロープ又は軽量構造物と、前記一対の縦枠材の間に張られた帆布を有する自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項３】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する前記自転羽根と、前記自転羽根の自転軸に近接して配置される風向計と、を有する自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項４】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、帆布を備えた自転羽根と、固定式直線翼と、を有する自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項５】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、公転半径方向に複数配列し、かつ、公転円周方向にも複数配置されている自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項６】
帆枠の左右の少なくても一方に巻き取りばねが装着されたロールカーテン方式のもしくは、巻尺方式の巻き取り箱を強風時に巻き取り力に抗して細紐が巻き出され、帆布は上下の帆枠中心部で細紐などでゆるく拘束しておくので強風は両サイドより逃げてゆくが、帆布は回転しているので帆布面に垂直にかかる風圧は強、弱が繰り返されるのであるが、巻き取り時間を例えばテンプなどを使用して長くとれば、振動を防止できるので、風速が弱まったときに徐々に復帰することが出来る強風対策を施した自転羽根式垂直軸風車。
【請求項７】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、上下一対の横枠材と、前記横枠軸にリニアガイド方式で移動可能な左右一対の縦枠材と、前記一対の縦枠材の間に張られた帆布と、自転軸にクラッチを介して配置されかつ前記帆布を貫通させ自身の回転により前記帆布を巻き取るための帆巻き取り棒と、を有する自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項８】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、上下一対の横枠材と、左右一対の縦枠材と、前記一対の縦枠材の間に張られた帆布を有し、前記左右一対の縦枠材の少なくともいずれかは巻き取り停止ストッパーを備えたロールカーテン方式の巻き取りドラムである自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項９】
回転軸と、前記回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有する自転羽根式垂直軸型風車であって、前記自転羽根は、上下一対の横枠材と、前記横枠軸にリニアガイド方式で少なくともいずれか一方が移動可能な左右一対の縦枠材と、前記一対の縦枠材の間に張られた帆布を有し、前記左右一対の縦枠材の少なくともいずれかはロールカーテン方式の巻き取りドラムである自転羽根式垂直軸型風車。
【請求項１０】
洋上移動体の上に、複数の自転羽根式垂直軸型風車を配置してなる移動式洋上発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直軸型風車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の自転羽根式垂直軸型風車（以下単に「従来型風車」という。）の作動原理を示す図である。本図は、従来型風車が回転軸３を中心に（上面から見た場合において）右回りに０°から３６０°回転するとき、自転羽根１ａが自転軸４を中心に自転する様子を４５°ごとに図式的に示したものである。【０００３】
ところで本発明者は、既に下記特許文献１において、自転羽根式垂直型風車の複数の縦長の自転羽根１ｂの枠を構成する左右の縦枠材に、少したるみを設けた縦長の帆布を張着する一方、上下の横枠材に帆布を張着せず自由にさせることで、帆布を翼として機能させ、従来型のものより格段に効率を高くした自転羽根式垂直型風車（以下「前提案風車」という。）を提案している。【０００４】
図２は、前提案風車の作動原理を説明するための図である。図２に係る前提案風車は、自転羽根に帆布を使用して左右にたるみを設け湾曲させて翼として機能させている点が、図１の従来型風車と異なる。なお、図1の従来型風車では、１８０°から３６０度のところにおいて強い向かい風を受けることとなり、回転力が阻害されてしまうのに対し、図２の前提案風車は帆布を翼として機能させることができるため、逆に強い回転力を生み出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２８０７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、前提案風車の自転羽根の仰角の調整について説明する。まず、図２において、前提案風車が右回りに回転する場合、公転軸中心を通る風の流線が公転円（自転軸４が回転軸３を中心に回転した場合に描く軌跡をいう。）と最初に交わる点をＡ(公転角０°)とする。そして、自転羽根１ｂの自転中心である自転軸４が公転角９０°の位置にあるとき風の流線に対し垂直（自転角９０°）となり、最大の抗力を受けるようにし、自転羽根１ｂが公転角２７０°の位置にあるとき風の流線に対し平行（自転角０°）となるようにする。このような調整を行えば、自転羽根が公転角０°の位置にあるときは、自転羽根１ｂの自転角は４５°となり、自転羽根１ｂが公転角１８０°の位置にあるときは、自転羽根は１３５°となる。自転羽根１ｂのこのような角度調整は、羽根の仰角が風向と翼の進行方向となす角の１／２に設定されて起動時に最もトルクを発生させる方法となる。【０００７】
しかし前提案風車は、一旦回転を始めると、各自転羽根が回転による風を円周方向から受けるようになるのでより複雑になると予想され、この角度調整が必ずしも最善とはいえなくなるといった問題がある。【０００８】
前提案風車が回転している場合、羽根に入射する風は真の風と回転によって生ずる円周方向の風の合成風となる。この合成風の風向を感知して最適な仰角を得る方法の一つとして、自転羽根の自転軸に近接した風向軸をセットすることが挙げられる。しかし、周速比が１に近づくとき、追い風を受ける領域、すなわち公転角４５°から公転角１３５°の区間では風が弱くなるため風向計が動かないまま公転してしまうといった問題が発生する。一方で、公転角１３５°から公転角２７０°の間では急に風が強まるため、風向計の動きが急激になり、オーバーシュートし、複数回風向軸がバウンド、リバウンドしてしまうといった問題が発生する。このバウンド、リバウンドは回転力を著しく阻害する結果となる。この問題を解決しない限り風向計を自転軸に近接しておく方法を採用するのは極めて困難である。【０００９】
ところで、一般に垂直軸型風車は、強風時に回転を止める必要がある。しかしながら、自転羽根式垂直軸型風車は、他の垂直軸型風車に比べ格段に風を受ける部分の面積が大きいため、強風時に回転を止めると、大きな負荷がかかり、逆に破壊してしまうおそれが強くなるといった問題がある。【００１０】
現状の垂直軸型風車において、大型風車を実現できているのはダリウス風車のみである。ダリウス風車の羽根の断面は翼形をしており、翼長の方向には、いわゆる縄跳びの縄の形状、すなわちトロコイド曲線をしている。この曲線形状は、翼に遠心力がかからない形状となっており、構造上極めて有利な形状である半面、回転力を生み出す部分は、半径の一番大きないわゆる縄跳びの先端部周辺に限られるため自己起動ができず、弱風における効率が非常に悪いといった問題がある。【００１１】
なお、その他の垂直軸型風車として例えば直線翼風車がある。直線翼風車は外周部分に回転力を生み出す翼が位置しているため、ダリウス風車より効率は良い。しかしながら、この直線翼風車は大型化しようとすると、強風時において、外周に位置する翼の質量により大きな遠心力がかかってしまうという問題がある。したがって、現在において、垂直軸型直線翼型のメガワットクラスの大型風車は実現していない。【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、風車効率、強風対策、更には、大型化が可能な自転羽根式垂直型風車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための第一の手段に係る自転羽根式垂直軸型風車は、風向計の風向軸を、正規の基準取り付け角度から１０°以上３０°以下の範囲で、回転方向の反対方向に取り付けている。【００１４】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有し、自転羽根は、上下一対の横枠材と、左右一対の縦枠材と、上下一対の横枠材に、翼型に配列された複数本のロープ又は軽量構造物と、一対の縦枠材の間に張られた帆布を有する。【００１５】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、自転羽根の自転軸に近接して配置される風向計と、を有する。【００１６】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、固定式直線翼と、を有する。【００１７】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有し、自転羽根は、公転半径方向に複数配列し、かつ、公転円周方向にも複数配置されている自転羽根式垂直軸型大型風車である。【００１８】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、帆枠の左右の少なくても一方に巻き取りばねが装着されたロールカーテン方式のもしくは、巻尺方式の巻き取り箱を強風時に巻き取り力に抗して細紐が巻き出され、帆布は上下の帆枠中心部で細紐などでゆるく拘束しておくので強風は両サイドより逃げてゆくが、帆布は回転しているので帆布面に垂直にかかる風圧は強、弱が繰り返されるのであるが、巻き取り時間を例えばテンプなどを使用して長くとれば、振動を防止できるので、風速が弱まったときに徐々に復帰することが出来る強風対策を施している。【００１９】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有し、自転羽根は、上下一対の横枠材と、横枠材にリニアガイド方式で移動可能な左右一対の縦枠材と、一対の縦枠材の間に張られた帆布と、自転軸にクラッチを介して配置されかつ帆布を貫通させ自身の回転により前記帆布を巻き取るための帆巻き取り棒と、を有する。【００２０】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る自転羽根式垂直軸型風車は、回転軸と、回転軸を中心として公転し、かつ自転する自転羽根と、を有し、自転羽根は、上下一対の横枠材と、横枠軸にリニアガイド方式で少なくともいずれか一方が移動可能な左右一対の縦枠材と、縦枠材の間に張られた帆布を有し、左右の縦枠材の少なくともいずれかはロールカーテン方式の巻き取りドラムである。【００２１】
また、上記課題を解決するための他の観点に係る移動式洋上エネルギー蓄積設備は、洋上移動体の上に、複数の自転羽根式垂直軸型大型風車を配置してなる。
【発明の効果】
【００２２】
以上、本発明により、風車効率、強風対策、更には、大型化が可能な自転羽根式垂直型風車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の自転羽根式垂直軸型風車の自転羽根の回転の様子を示す図である。
【図２】特許文献１に係る自転羽根式垂直軸型風車の自転羽根の回転の様子を示す図である。
【図３】実施形態１に係る自転羽根式垂直軸型風車の上面図である。
【図４】実施形態２に係る自転羽根式垂直軸型風車の上面図である。
【図５】実施形態３に係る自転羽根式垂直軸型風車の上面図である。
【図６】実施形態３に係る自転羽根式垂直軸型風車の上面図である。
【図７】実施形態３に係る自転羽根の断面を上面から見た場合の図である。
【図８】実施形態２に係る自転羽根式垂直軸型風車の部分正面図である。
【図９】強風対策を施した自転羽根の一例を示す図である。
【図１０】強風対策を施した自転羽根の一例を示す図である。
【図１１】強風対策を施した自転羽根の一例を示す図である。
【図１２】強風対策を施した自転羽根の一例を示す図である。
【図１３】強風対策を施した自転羽根の一例を示す図である。
【図１４】実施形態４に係る自転羽根式垂直軸型風車の斜視図を示す。
【図１５】洋上に配置される風力エネルギー蓄積設備の例を示す図である
【図１６】実施形態１において、風向計が基準角度０度のときの周速比対出力係数の実験結果を示すグラフである。
【図１７】実施形態１において、風向計が基準角度−２０度のとき（図３で示す例）の周速比対出力係数の実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であって、以下に示す実施形態の例示的な記載にのみ限定されるものではない。なお、以下に示す実施形態において、自転羽根、風向計の構造については適宜調整可能であり、他の実施形態に可能な限り転用することができる。
【００２５】
（実施形態１）
図３は、本実施形態に係る自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）を上面から見た場合の概略図である。本図で示すように、本風車は、回転軸３と、回転軸３の周囲に配置され、回転軸３を中心に回転（公転）し、かつ、自転軸４を中心に自転可能な複数の自転羽根１ｂと、回転軸３の上に配置される風向計２と、を有して構成されている。なお本風車において自転軸４は、回転軸３に接続されかつ回転軸３の回転とともに回転するアームに支持されており、自転羽根１ｂを回転可能に支持している。
【００２６】
本実施形態に係る自転羽根１ｂは、帆布を用いて構成され、自転軸４を中心に回転可能なものであって、この限りにおいて限定されるわけではないが、左右一対の縦枠材と、上下一対の横枠材とを備え、左右一対の縦枠材にたるみを設け湾曲させて貼り付け、上下の横枠材には固定せず自由に配置しておくことで翼として機能することができる。本風車は、帆布を翼として利用するため、自転羽根を軽量化することができ、大型化しても重量はあまり重くならない。また抗力＋揚力型の風車であるので、回転が過剰に速くなるおそれも少ない。この二つの理由により遠心力は大きくならず垂直軸型の大型風車の実現が充分可能となる。
【００２７】
また本実施形態において、風向計２は、回転軸に対し固定して配置されており、真の風向きに風車を回転させることができる。また風向計２の風向軸は、正規の基準取り付け角度から１０°以上３０°以下の範囲で、回転方向の反対方向に取り付けている。回転方向は右回りの方向であっても、左回りの方向であっても良い。なお図３では、風向計を−２０°偏移させて取り付けた状態を示している。
【００２８】
本風車のように、風向軸を風車の回転軸中心に１個具備させるタイプでは、風向軸に対して仰角を調整する。この風向計の位置について、公転角０°を基準位置とし、風向計の風向軸の取り付け角度を±１０°、±２０°、±３０°と偏移させて風洞試験を行なって出力係数（Ｃｐ値）を測定した。風向計が基準角度（偏移角０°）のときのＣｐ値の測定結果を図１６に、風向計が基準角度より−２０度偏移したのときのＣｐ値の測定結果を図１７にそれぞれ示す。
【００２９】
図１６が示す結果によると、Ｃｐ値すなわちエネルギーの取得率はおよそ０．２２で風速が４ｍ／ｓ、６ｍ／ｓと比較的低い方が風速８ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓと比較的高いときに比べてＣｐ値すなわちエネルギーの取得率が高くなっている。このことから、風向計の基準角度（偏移角０°）のときは周速が比較的小さい領域すなわち風速が比較的低い領域で効率が高いことがわかる。
【００３０】
一方、図１７が示す結果によると、Ｃｐ値はおよそ０．３２５で基準角度（偏移角０°）のときに比べて約１．５倍ほど高くなっていることがわかる。そして図１６と比べると逆の傾向を示し、風速が高い方がよりエネルギー取得率は高くなっていることがわかる。また、Ｃｐ値は風速４ｍ／ｓにおいて若干低いものの、風速に依存せずに同じ曲線上にのっていることがわかる。つまり、図１６、図１７の結果から、風車が右回りに回転するとき風向計を基準角度より−２０度遷移させると風向計が基準角度に設定されたものに比較して、１．５倍ほど効率が上昇することがわかる。なおこれら検討の結果、−２０°のときが最も効率がよいことが確認でき、そのプラスマイナス１０°程度であれば、十分に従来型に比べ高い効率を確保することがわかった。
【００３１】
また、この結果は、風車が上面図において右回りに回転する場合を例にして検討しているが、当然に反対方向（左回り）に回転する場合においても同様な結果を得ることができると考えられる。
【００３２】
即ち、この結果、本風車は、風向計を、正規の基準取り付け角度（偏移角０°）から２０°±１０°、即ち１０°以上３０°以下の範囲で、回転方向の反対方向に取り付けることが好ましいことが分かった。
【００３３】
（実施形態２）
図４の風向計３aは図８に示されるように自転軸１１の近辺に固定される風向軸と、この風向軸に設けられる尾翼４、バランス錘７と、を有して構成されている。図４の風向計３aのオーバーシュート、リバウンドを防止するには、まず風向計感度を出来るだけ上げ、全体の重量を極力低減することが重要である。そのためには尾翼に軽量な帆布を使用して作成することが好ましい。そしてバランスウエイトで風向軸からバランスをとることが好ましい。
【００３４】
また、本風車は、風車の直径（回転軸と自転軸との距離の２倍）を大きくして回転速度を遅くすることで、風向計の尾翼の方向転換もゆっくり行われるようにすることができるため、オーバーシュートを防止する上で有利である。風車の風向計尾翼の素材を帆布で構成し、尾翼面積を比較的大きく帆布翼で製作し風車直径を３ｍと大きくすれば、風向計のオーバーシュートの問題は回避できる。
【００３５】
（実施形態３）
図５、６は、本実施形態に係る自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）の上面図を示しており、具体的には、固定式直線翼６と自転羽根（１ｂ+３ａ）とを組み合わせたものとなっており、それ以外の構成はほぼ実施形態２と同様である。なお図５は本風車の回転時又は回転後風速比が１以下のときの上面図を示し、図６は風速比が１を超えたときの上面図を示す。
【００３６】
本実施形態によると、固定式直線翼６と自転羽根（１ｂ+３ａ）とを組み合わせることで、自転羽根１ｂにより始動性を高く維持することができ、固定式直線翼６の利点も得ることができる。また図６からも明らかなように、風速比が１を超えた場合であっても、自転羽根は最適な仰角を維持し回転力を生み出せることがわかる。この結果、固定式直線翼６と自転羽根１ｂとを組み合わせることで、周速比１近辺を一気に通過し、オーバーシュートの問題をより容易に回避できるといった効果がある。
【００３７】
（実施形態４）
図７は、反転音のしない帆布の形成方法の例を示す図であり、断面を上から見た場合の上面図である。図７（ａ）、（ｂ）は、断面が翼形となるように張ったロープの外側に帆布翼を両面に張って作成する自転羽根を示す図であり、特に図７（ａ）は、左右の縦枠材を包み込まないようにする自転羽根を、図７（ｂ）は、左右の縦枠材をも包み込む自転羽根をそれぞれ示す。また図７（ｃ）、（ｄ）は、翼形形成のために張ったロープのかわりに、軽量な発泡材を使用したものであり、特に図７（ｃ）は、左右の縦枠材を包み込まないようにする自転羽根を、図７（ｄ）は、左右の縦枠材をも包み込む自転羽根をそれぞれ示す。
【００３８】
（実施形態５）
ここで図９に、強風対策を施した自転羽根の例を示しておく。図９（ａ）は通常時の帆布翼の上面図である。（ｂ）は強風時作動したときの上面図である。１４は翼型形成のためのロープ、１６は限時装置付巻き取りドラムで、強風のとき一旦巻き出された後、例えば５時間で巻き取るような限時装置をつける。１７は巻き取り側と反対方向に取り付けられたロープガイドである。１８は帆布翼端に設けられたストッパーである。１９は強風時に巻きだされるロープ又は細い紐である。本図は帆布翼を２枚で構成する例であるが、勿論帆布翼１枚でも可能である。ただしこの場合ロープは  中央部の帆を挟む形で２本をセットすることとなる。
【００３９】
（実施形態６）
また図１０は強風対策を施した自転羽根の他の例を示しておく。本自転羽においては、下部自転軸２３はアーム１２に固定される。勿論上部自転軸は横枠材１０に固定され、タイミングプーリー２１により自転制御される。縦枠材８は、横枠材９，１０によって少なくとも一方はリニアガイドされ移動可能となっている。リニアガイドされる少なくとも一方の縦枠材は、ストッパーを介して常時引っ張りバネで引かれている。横枠材の中心部には帆布を挟む形で自転可能な帆巻き取り棒がセットされる。
帆巻き取り棒の下端は、クラッチを介して自転軸２３と結合されている。本風車は、強風の場合にクラッチを入れ、帆巻き取り棒２４を作動（回転）させ、安全な面積になるまで帆布を巻き取る。このようにすることで強風の場合帆を巻き取り、面積を縮小させ回転を継続させることもできるようになる。そして風が弱まった時点で逆回転クラッチをいれ、巻き取り棒２４を逆回転させ、左右一対の縦枠材を元の位置に回復させる。なおこの帆巻き取り棒２４の回転は、減速歯車を介して減速させても良い。
【００４０】
（実施形態７）
また、図１１に、強風対策を施した自転羽根の他の例を示しておく。本自転羽根は自転軸２２、２３を具備した一対の横枠材９，１０とこの横枠材にリニアガイドされて移動する左右一対の縦枠材８と縦枠材に張られる帆布１と、を有し構成されている。リニアガイドされる縦枠材はどちらか一方でもよい。
リニアガイドされる縦枠材は、横枠材に設けられた、上下のストッパーを介して引張りバネが装着されている。通常時には帆布にたるみを持たせて作動させる一方、強風時には、左右横枠材８のどちらか一方を引っ張りバネで引いて帆のたるみを無くすことによって揚力の発生を抑えることができる。本強風対策は強風の最大値が余り大きくないところで有効に利用できる。
【００４１】
（実施形態８）
また、図１２に、強風対策を施した自転羽根の他の例を示しておく。
本自転羽根は自転軸２２、２３を具備した一対の横枠材９，１０とこの横枠材にリニアガイドされて移動する左右一対の縦枠材８と縦枠材に張られる帆布１と、を有し構成されている。リニアガイドされる縦枠材はどちらか一方でも良くそれはロールカーテン方式の巻き取りドラムとなっている。
通常時には帆布はたるみを持たせて作動させる一方、強風時には、巻き取りドラムで帆を巻き取り帆幅を減少させ安全な幅で巻き取り停止を行わせる。
【００４２】
（実施形態９）
また、図１３に、強風対策を施した自転羽根の他の例を示しておく。図中、符号２４は巻尺方式の巻取り箱で２５は強風で巻きだされた細紐である。巻き取りは限時装置を付けて、ある時間経過後巻き取る。
【００４３】
（実施形態１０）
本実施形態は、ほぼ実施形態１と同様であるが、自転羽根が公転半径方向及び公転円周方向の双方において複数配置されている点が異なる。
【００４４】
本実施形態に係る自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）は、回転軸と、回転軸を中心に回転（公転）可能な複数のアームと、を有して構成されている。また、複数の自転羽根１は、複数のアームにおいて、公転の半径方向及び円周方向に自転軸２２を介して複数配置されている。なお、自転軸の上部にはそれぞれタイミングプーリー２１が設けられており、同じアーム上のタイミングプーリーはタイミングベルトで連結されている。このようにすることで、本風車は、より風を効率的に活用することが可能になるといった効果がある。なお、タイミングプーリーとタイミングベルトの連結は、歯車比２対１となっている。また、本実施形態では、タイミングプーリーとタイミングベルトによって連結を実現しているが、タイミングを取ることができる限りにおいて、例えばタイミングベルトではなく、ベベルギアと伝達軸を使用して実現しても良い。
【００４５】
以上の通り、本実施形態に係る自転羽根式垂直軸型風車は、風洞試験結果から、（１）低風速域での効率が他に類がないほど高く、しかも中、高風速域でも充分高い効率を有する、（２）低回転速度型なので、他の揚力型風車に比較し安全性が高い、（３）自転羽根に帆布またはそれに類したものを使用するので、風車の製造費を低く抑えることができる、（４）風車製作において、特に高度の技術を必要としない、（５）小さい風車から大型風車まで、製作が可能で、開発期間も短くてすみ、開発コストも余りかからない、（６）低回転高トルクなので揚水用風車としても最適であるといった特徴があり、今後のエネルギー問題を再生可能エネルギーに託する流れが世界の流れとなっていることも含め、利用可能性は無限に広がっているといえる。  
【００４６】
また、本実施形態で示すように、大型の自転羽根式垂直軸型風車が実現すれば、低風速で効率の高い大型風車が実現できるので、今まで風速が低く不適地とされた場所も適地となりえる。さらにこの大型の風車は現地組み立てが可能なので、大型水平軸風車より、建設の自由度がはるかに大きい。さらに大型水平軸風車に必要なタワーも基本的に必要ない。自転羽根も帆布を用いているため、風車の製作費が安価である。したがって発展途上国の緊急性のある電力需要を満たすものとしても最適なシステムを提供できる。
【００４７】
また、現在のところ移動式洋上風力発電や移動式洋上風力エネルギー蓄積設備には水平軸型の大型風車が予定されている。しかし水平軸型風車は、風車半径以上のタワー長さが必要条件となるが、垂直軸型風車を用いるとそれが必要ない。その分風車を低く建設でき、総重量も軽減できるため、設備建設総経費も大きく節減できる。さらに低風速域でも効率よく発電できるので年間設備利用率も大きくなる。図１５は、洋上１に、洋上移動体２を浮かべ、更に複数の大型の自転羽根式垂直軸型風車３を配置した風力エネルギー蓄積設備の例を示す図である。洋上移動体２は自転羽根式垂直軸型風車３の動力で移動し、また自転羽根式垂直軸型大型風車３で得られた電気エネルギーは例えば水の電気分解により水素を発生させ、これを蓄積することでエネルギー保存が可能となる。
【００４８】
以上、本実施形態により、風車効率、強風対策、更には、大型化が可能な自転羽根式垂直軸型風車を提供することができる。
【実施例】
【００４９】
ここで、上記実施形態に係る風車について、実際に作成を行ないその効果を確認した。  【００５０】
（実施例１）
図２の例で示す自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）を、自転羽根３枚で構成し、風向計の取り付け角度を今まで実施してきた基準角度（０°）の位置から−２０°偏移させた。この結果、本風車の出力係数は、０°のときに比べて３０％も上昇した（図１５、図１６参照）。出力係数も風速４ｍ／ｓで０．３２と極めて高い価を示した。【００５１】
（実施例２）
図４の例で示す自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）を、自転羽根を３枚用いて構成し、風向計の回転軸を帆布翼の自転軸に近接して置き、尾翼の素材を帆布で構成し、尾翼面積を比較的大きくして帆布翼で製作し風車直径を３ｍと大きくした。この結果、風向計のオーバーシュートの問題を回避することができた。【００５２】
（実施例３）
また図５の例で示す自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）を、自転羽根２枚と、固定式直線翼２枚で構成し、風車直径１ｍの風車を試作した。起動は図５のように簡単に起動し速度を上げて簡単に周速比１を超えて、図６のごとく回転することを確認した。  【００５３】
（実施例４）
また、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の例で示す自転羽根をそれぞれ３枚用い、自転羽根式垂直軸型風車（以下「本風車」という。）をそれぞれ、直径１ｍで作成した。この風車は図２で示す風車における自転羽根を１枚使用するのと比較して反転時の音はなかった。【００５４】
（実施例５）
また、図９の例で示す強風対策をした自転羽根を風洞試験でテストした。この結果、風速１５ｍ／ｓで動作し風は帆枠内を通り抜けることを確認した。【００５５】
（実施例６）
また、図１１の例で示す自転羽根を、左右一対の縦枠材の片側をストッパーを介して、強いバネで引く構造とし、テストした。この結果、強風時にはストッパーがはずれ、帆布がたるみ無く張られた結果、風速４０ｍ／ｓまで風車は回転し続けることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、自転羽根式垂直軸型風車として産業上の利用可能性がある。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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