(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周を有する平板の中心点の近傍から外周部には接しない渦巻き状の切り込みを有する前記外周がつくる面に対して垂直方向に伸張させて形成する多重螺旋式構造体において、前記切り込みは互いに交わらずに２つ以上施され、かつ、摺動可能な中心部材を備えている、発電機または送風装置の羽根部材としての多重螺旋式構造体。
【請求項２】
前記回転軸を中心に回転する少なくとも１つの軸体を備え、前記軸体と組み合わされている、請求項１に記載の多重螺旋式構造体。
【請求項３】
前記切り込みは５つ以上である、請求項１および２のいずれかに記載の多重螺旋式構造体。
【請求項４】
前記平板および前記切り込みは、円の一部もしくは直線またはこれらの組み合わせで複数連結されている、請求項１から３のいずれかに記載の多重螺旋式構造体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体の回転により発電する発電部を備えている、少なくとも１つの発電機。
【請求項６】
少なくとも１つの浮揚部材を備えている、浮揚式の請求項５に記載の発電機。
【請求項７】
請求項５または６に記載の発電機であって、少なくとも１つの回転自在な回転部材を備え、前記多重螺旋式構造体と前記回転部材は連結可能である発電機。
【請求項８】
請求項７の発電機であって、固定部材に対して回転自在に支持する少なくとも１つの支持用回転部材を備えている、流体媒体に対して自己流向追従可能である発電機。
【請求項９】
請求項８の発電機であって、前記多重螺旋式構造体の面上に太陽光電池を備えている、ハイブリット式発電機。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体、請求項９に記載の太陽光電池を面上に備えている少なくとも１つの多重螺旋式構造体、前記発電部、前記浮揚部材、前記回転部材、前記支持用回転部材およびこれらを支持する支持部材のいずれかを含み流体媒体により発電可能に構成されている、少なくとも１つの発電機の組立てキット。
【請求項１１】
請求項１から４のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体を回転させる駆動部を備えている、少なくとも１つの送風装置。
【請求項１２】
請求項１から４のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体または請求項９に記載の太陽光電池を面上に備えている少なくとも１つの多重螺旋式構造体、前記駆動部、前記回転部材、前記支持用回転部材およびこれらを支持する支持部材のいずれかを含み前記駆動部により送風可能に構成されている、少なくとも１つの送風装置の組立てキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、発電機、送風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  流体媒体の利用分野として、再生可能エネルギーを利用した発電分野がある。世界的にみても今後期待されている分野の１つに潮流や海流を利用した発電方式があるが、風力発電は再生可能エネルギー発電分野のなかでも代表格であり、風車の回転軸方向により水平軸型と垂直軸型に分類できる。水平軸型にはプロペラ式等、垂直軸型にはジャイロミル式、ダリウス式、サボニウス式等があり、それぞれの既存風力発電機には下記のような課題がある。【０００３】  水平軸型風力発電機においては、プロペラ式が代表格であり、効率性が良く大型化に向いていることで世界的にみても普及率が一番高い発電様式である。しかしながら、野鳥の衝突によるバードストライク、強風および落雷による羽根部材の破損事故が問題となっており、また、翼先端により発生する風切り音の低周波騒音問題により、プロペラ式風力発電機の利用は、街中や住宅地を避けた郊外に留まっている状況である。さらには、アップウインド方式の風力発電機は風の乱れの影響を受けないが、風向追従するヨー駆動装置を必要とし、他の様式の風力発電機と比べても構造が複雑である点、ヨー駆動装置などの精密装置による故障率が高い点、そのためのメンテナンスが大変である点、さらにまた、羽根部材の製造には金型を必要とし製造コストが高価な点などが挙げられ、全体的にみれば非常にコストのかかる発電様式である。【０００４】  垂直軸型風力発電機においては、水平軸型と比べ低いコストで製造可能であるが発電効率は低くなる。例えば、サボニウス式は街中に数多く設置されているが周速比が原理上１以下で発電効率が悪く、実際はモニュメントとしての役割しか果たせていない状況である。一方、水平軸型のプロペラ式と同様に、気流により発生する揚力で回転するジャイロミル式は、垂直軸型のなかでも効率は良く風向きに関係なく回転可能であり、風切り音による低周波騒音が発生しないために街中でも利用可能である。しかしながら、起動時には自力で回転することができずに外部電力を要する点、水平軸型のプロペラ式のように翼の角度を調整して回転を停止することができずに強力なブレーキ装置を要する点、また、大型化が不向きな構造である点などが挙げられ、街中の利用も小規模なものに限定されている発電様式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９１４９号広報
【特許文献２】特開２００８−２２８５７０号広報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  以上の課題を鑑み、本願発明の多重螺旋式構造体を発電機および送風装置などの羽根部材に使用することで、流体媒体による自己起動性および自己流向追従性を備え、回転軸方向を限定せずに自転可能で、かつ、回転力を制御できる、低コストで製造および運用が可能な発電機、さらには、多様な気流を有する風を発生させる送風装置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】
【０００７】  前記目的を達成するために、第１の本発明は、
外周を有する平板の中心点の近傍から外周部には接しない渦巻き状の切り込みを有する多重螺旋式構造体において、前記切り込みは互いに交わらずに３つ以上施されており、前記外周がつくる面に対して垂直方向に伸張させることが可能であり、かつ、前記中心点を通る前記面に垂直な直線を回転軸として回転可能に構成されている前記回転軸上に沿って摺動可能な中心部材を備えている、多重螺旋式構造体である。
【０００８】  第２の本発明は、
前記回転軸を中心に回転する軸体を備え、前記軸体と組み合わされている、請求項１に記載の多重螺旋式構造体である。
【０００９】  第３の本発明は、
前記回転軸上に沿って伸張させることでくびれ形状を形成する、請求項１または２のいずれかに記載の多重螺旋式構造体である。
【００１０】  第４の本発明は、
前記切り込みは５つ以上である、請求項１から３のいずれかに記載の多重螺旋式構造体である。
【００１１】  第５の本発明は、
前記平板および前記切り込みは、円の一部もしくは直線またはこれらの組み合わせで複数連結されている、請求項１から４のいずれかに記載の多重螺旋式構造体である。
【００１２】  第６の本発明は、
流体媒体の流向に正対する角度を０度とし、前記回転軸上に定めた基点を軸に前記流向に沿って０から７５度未満の範囲で自転する、請求項１から５のいずれかに記載の多重螺旋式構造体である。
【００１３】  第７の本発明は、
請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体の回転により発電する発電部を備えている、少なくとも１つの発電機である。
【００１４】  第８の本発明は、
浮揚部材を備えている、浮揚式の請求項７に記載の発電機である。
【００１５】  第９の本発明は、
請求項７または８に記載の発電機であって、少なくとも１つの回転自在な回転部材を備え、前記多重螺旋式構造体と前記回転部材は連結可能である発電機である。
【００１６】  第１０の本発明は、
請求項９の発電機であって、固定部材に対して回転自在に支持する少なくとも１つの支持用回転部材を備えている、流体媒体に対して自己流向追従可能である発電機である。
【００１７】  第１１の本発明は、
請求項１０の発電機であって、前記多重螺旋式構造体の面上に太陽光電池を備えている、ハイブリット式発電機である。
【００１８】  第１２の本発明は、
請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体、請求項１１に記載の太陽光電池を面上に備えている少なくとも１つの多重螺旋式構造体、前記発電部、前記浮揚部材、前記回転部材、前記支持用回転部材およびこれらを支持する支持部材のいずれかを含み流体媒体により発電可能に構成されている、少なくとも１つの発電機の組立てキットである。
【００１９】  第１３の本発明は、
請求項１から５のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体を回転させる駆動部を備えている、少なくとも１つの送風装置である。
【００２０】  第１４の本発明は、
請求項１から５のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体または請求項１１に記載の太陽光電池を面上に備えている少なくとも１つの多重螺旋式構造体、前記駆動部、前記回転部材、前記支持用回転部材およびこれらを支持する支持部材のいずれかを含み前記駆動部により送風可能に構成されている、少なくとも１つの送風装置の組立てキットである。
【００２１】  本発明に関連する第１の発明は、
前記切り込みを有する多重螺旋式構造体の端部には、微細な波形状または刻み目形状の少なくともいずれか１つを形成している、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２２】  本発明に関連する第２の発明は、
前記切り込みは、複数設けられており、前記中心点を中心に周回するよう等間隔に配置されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２３】  本発明に関連する第３の発明は、
弾性、塑性、可塑性または形状記憶性の少なくともいずれか１つの特性を有する前記平板より成る、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２４】  本発明に関連する第４の発明は、
外周部材を備え、前記外周部材と強固に接続されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２５】  本発明に関連する第５の発明は、
前記軸体は、筒または棒形状を有し、前記外周部材と強固に接続されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２６】  本発明に関連する第６の発明は、
前記中心部材は、筒または棒形状を有し、前記回転軸上に沿って摺動可能である、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２７】  本発明に関連する第７の発明は、
前記中心部材は、筒または棒形状を有し、前記軸体と強固に接続されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２８】  本発明に関連する第８の発明は、
前記中心部材は、筒または棒形状を有し、前記中心部材と強固に接続されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００２９】  本発明に関連する第９の発明は、
前記中心部材または前記軸体は、前記回転軸上に沿って摺動可能であって、流体媒体による回転を停止する手段を備えている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３０】  本発明に関連する第１０の発明は、
積雪を防止する手段を備え、前記切り込みの端部および前記外周の端部が曲面形状で形成されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３１】  本発明に関連する第１１の発明は、
ディンプル状の凹みまたは突起物を複数有し、流体媒体を効率的に捉えるために適切な間隔で配置されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３２】  本発明に関連する第１２の発明は、
渦巻き状、円の一部、直線またはこれらの組み合わせで複数連結されているリブを複数有し、前記中心点を中心として放射状に適切な間隔で設けられている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３３】  本発明に関連する第１３の発明は、
摩擦低減性、耐候性または発光性の少なくとも１つの特性を有する前記平板から成る、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３４】  本発明に関連する第１４の発明は、
発光する機能を有し、ＬＥＤ材またはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材を使用した、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３５】  本発明に関連する第１５の発明は、
透過性の特性を有する前記平板から成り、外部からの光を利用して発光可能に構成されている、本発明の多重螺旋式構造体である。
【００３６】  本発明に関連する第１６の発明は、
本発明に関連する第１から１５の発明のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体の回転により発電する発電部を備えている、少なくとも１つの本発明の発電機または組立てキットである。
【００３７】  本発明に関連する第１７の発明は、
本発明に関連する第１から１５の発明のいずれかに記載の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および前記構造体を回転させる駆動部を備えている、少なくとも１つの本発明の送風装置または組立てキットである。
【００３８】  本発明に関連する第１８の発明は、
磁気コイル、永久磁石または超伝導電磁石による発電部を備えている、前記構造体の外周部の回転により発電する、本発明に関連する第１６の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００３９】  本発明に関連する第１９の発明は、
支持構造体を備え、前記支持構造体は少なくとも１つの本発明の多重螺旋式構造体または本発明に関連する発明の少なくとも１つの多重螺旋式構造体および発電部と発電可能に接続されている、本発明に関連する第１６または１８の発明のいずれかに記載の発電機または組立てキットである。
【００４０】  本発明に関連する第２０の発明は、
接続部材を備え、前記接続部材は本発明の少なくとも１つの多重螺旋式構造体または本発明に関連する発明の少なくとも１つの多重螺旋式構造体と複数連結可能に構成されている、本発明に関連する第１６または１９の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００４１】  本発明に関連する第２１の発明は、
前記回転軸よりほぼ垂直面に沿って支柱を備え、前記支柱は前記支持構造体と回転可能に接続されている、本発明に関連する第１６から２０の発明のいずれかに記載の発電機、送風装置または組立てキットである。
【００４２】  本発明に関連する第２２の発明は、
台座を備え、前記台座は前記支柱と固定されている、本発明に関連する第２１の発明に記載の発電機、送風装置または組立てキットである。
【００４３】  本発明に関連する第２３の発明は、
浮揚部材を備え、前記浮揚部材は本発明の多重螺旋式構造体または本発明に関連する発明の多重螺旋式構造体、前記支持構造体、前記接続部材および前記発電部を含む発電本体部をつなぐためのケーブルを有している、本発明に関連する第１６から２０の発明のいずれかに記載の発電機または組立てキットである。
【００４４】  本発明に関連する第２４の発明は、
巻取り部材を備え、前記巻取り部材は前記発電本体部と接続された丈夫な電力ケーブルを有し、前記電力ケーブルを巻き取ることによって前記浮揚部材および前記発電本体部を一括して移動可能である、本発明に関連する第２３の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００４５】  本発明に関連する第２５の発明は、
垂直尾翼を備え、前記垂直尾翼は風向側を前方として本発明の多重螺旋式構造体または本発明に関連する発明の多重螺旋式構造体の位置よりも後方に設けられている、本発明に関連する第２４の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００４６】  本発明に関連する第２６の発明は、
台座を備え、前記台座は前記巻取り部材と固定されている、発明に関連する第２４または２５の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００４７】  本発明に関連する第２７の発明は、
台座を備え、前記台座は前記巻取り部材と回転可能に接続されている、本発明に関連する第２４または２５の発明に記載の発電機または組立てキットである。
【００４８】  本発明に関連する第２８の発明は、
格納部材を備え、前記格納部材は前記巻取り部材または前記台座と接続されており前記発電本体部を格納可能に構成されている、本発明に関連する第２４から２７の発明のいずれかに記載の発電機または組立てキットである。
【００４９】  本発明に関連する第２９の発明は、
蓄電装置を備え、前記蓄電装置は本発明の多重螺旋式構造体または本発明に関連する発明のいずれかに記載の多重螺旋式構造体による回転エネルギーもしくは太陽光エネルギーまたはこれらのエネルギーを蓄電可能に構成されている、本発明に関連する第２４から２７の発明のいずれかに記載の発電機または組立てキットである。
【発明の効果】
【００５０】  本発明によれば、流体媒体による自己起動性および自己流向追従性を備え、また、回転軸方向を限定せずに自転可能で、かつ、静音で、かつ、低コストの製造および運用が可能な発電機の羽根部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す伸張前の上面図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例として伸張により変形することを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の一例を示す風力発電機の側面図である。
【図４】本発明の実施の一例を示す風力発電機の背面図である。
【図５】本発明の実施の一例を示す風力発電機の斜視図である。
【図６】本発明の実施の一例を示す風力発電機の風向に自己追従する範囲を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変前の側面図である。
【図８】本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変後の側面図である。
【図９】本発明の実施の一例を示す連結型風力および太陽光ハイブリット式発電機の概念的な正面図である。
【図１０】本発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。
【図１１】本発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。
【図１２】本発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。
【図１３】本発明の実施の一例を示す浮揚式海流発電機の概念的な斜視図である。
【図１４】本発明の実施の一例としての伸張前の羽根部材の形状を示す上面図である。
【図１５】本発明の実施の一例を示す送風装置の概念的な斜視図および正面図である。
【図１６】本発明の実施例１における風力発電機の羽根部材の翼数における発圧量の統計図である。
【図１７】本発明の実施例２における風力発電機の羽根部材の伸張差における発圧量の統計図である。
【図１８】本発明の実施例３における風力発電機の羽根部材の風向における自転角度の統計図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】（実施の形態１）
以下に、本発明にかかる実施の形態１における多重螺旋式構造体について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の一例を示す伸張前の上面図である。円形の平板の中心を中心点（１）とし、中心点（１）の近傍（２）から伸びる外周部（３）には接しない渦巻き状の第１の切り込み（４）が中心点（１）を中心に７２度の間隔で５つ施された本例の多重螺旋式構造体を示している。
【００５３】  なお、第１の切り込み（４）の端部は、前記平板の中心点（１）から外周部（３）の１０％くらい隔てるのが好ましい。
【００５４】  これにより、本例の多重螺旋式構造体は、断裁加工のみで製造することが可能であり、大型化が容易で、かつ、成形用の金型が不要となる。
【００５５】  図２は、本発明の実施の形態の一例として伸張により変形することを示す斜視図である。
（Ａ）は実施の形態の一例を示す伸張前の本例の多重螺旋式構造体、（Ｂ）は平板状態の前記構造体（Ａ）の外周がつくる面に対して中心点（１）を垂直方向に第１の伸張（５）をして形成された本例の多重螺旋式構造体、（Ｃ）はさらに中心点（１）を前記垂直方向に第２の伸張（６）をして形成された本例の多重螺旋式構造体であって、（７）は伸張後の第２の切り込み、（８）は伸張率を上げることで形成されるくびれ形状を示している。なお、本例の伸張した多重螺旋式構造体（ＢおよびＣ）は、第２の切り込み（７）の回転方向にわずかに捻れながら伸張する。
【００５６】  このように、中心点（１）と外周部（３）を伸張することで形成された本例の多重螺旋式構造体（ＢおよびＣ）は受風面積が大きい有機的な３次元形状を有していることによって、風を容易に捉え、かつ、揚力および抗力を発生させることかできる回転構造体となる。
【００５７】  さらには、風速を考慮して前記平板の中心点（１）と外周部（３）の伸張を調整することによって、本例の多重螺旋式構造体は自己起動性を有し、かつ、回転力を制御することができる。
【００５８】  さらには、本例の多重螺旋式構造体は伸張するだけで２次元の前記平板から３次元の前記構造体を形成できることによって、発電機または送風装置の組立てキットの羽根部材として使用すれば、組立てが容易で、かつ、持ち運びが容易な低コストの発電機または送風装置を提供することができる。
【００５９】（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。
図３は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の側面図である。また、図４は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の背面図である。（９）は反時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第１の羽根部材、（１０）は第１の羽根部材（９）の形状を維持するための第１の軸体、（１１）は第１の羽根部材（９）と回転可能に接続され、かつ、第１の羽根部材（９）の回転軸上に沿って摺動可能な第１の中心部材であって、（１２）は第１の羽根部材（９）および第１の軸体（１０）と強固に接続されている第１の外周部材、（１３）は第１の羽根部材（９）の回転を制御するための第１の回転速度制御部材、（Ｄ）は本例の多重螺旋式構造体による第１の羽根部材（９）、第１の軸体（１０）および第１の中心部材（１１）を含む風車部、そして、（１４）は第１の発電機、（Ｅ）は第１の回転速度制御部材（１３）および第１の発電機（１４）が内蔵されている発電部、（１５）は風車部（Ｄ）および発電部（Ｅ）を固定するための第１の支持構造体、また、第１の支柱（１６）は第１の台座（１７）に固定されており、（１８）は第１の軸体（１０）と回転自在に接続されている第１の回転部材、（１９）は第１の支持構造体（１５）を回転自在に支持する第１の支持用回転部材を示している。
【００６０】  これにより、流体媒体によって第１の羽根部材（９）が回転することで発生する回転力を第１の軸体（１０）に伝えることで発電部（Ｅ）から発電電力が得られる。
【００６１】  また、第１の羽根部材（９）は分解可能であって、平板状態にして積載することで容易に保管ができる。
【００６２】  さらには、第１の羽根部材（９）、第１の軸体（１０）、第１の中心部材（１１）および第１の外周部材（１２）を強固に接続させることによって、回転により発生する風車部（Ｄ）の振動を抑制することができる。
【００６３】  図５は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の斜視図である。
第１の風向（２０）に対して第１の羽根部材（９）が同図に示す第１の回転方向（２１）に回転することを示している。但し、第１の羽根部材（９）の切り込み方向が逆向きの場合には回転方向も逆向きとなる。
【００６４】  これにより、第１の羽根部材（９）は表面積が広く高い視認性を有することによって、野鳥の衝突を防止する。すなわち、バードストライク問題を解消して環境にも配慮することができる。
【００６５】  また、第１の羽根部材（９）には翼先端がないことによって、回転による風切り音が発生しない。すなわち、風切り音による騒音問題を解消して街中および住宅地にも設置することができる。
【００６６】  図６は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の風向に自己追従する範囲を示す斜視図である。
（２２）は切り込み方向を限定しない第２の羽根部材、（２３）は第２の羽根部材（２２）の第２の回転方向、（２４）は第２の羽根部材（２２）の回転軸、（２５）は前記回転軸上に定めた基点、（２６）は第２の風向（２７）に対する第２の羽根部材（２２）の自己追従範囲を示している。なお、第２の風向（２７）は回転軸（２４）の軸線上に沿って流れている。
【００６７】  これにより、第２の羽根部材（２２）は、回転軸（２４）の軸線上を０度として基点（２５）を軸に左右０から４５度未満の範囲で自転可能に自己追従することができる。
【００６８】  また、例えば、第２の風向（２７）に対して第２の羽根部材（２２）がいずれの方向を向いている状態であっても、第２の羽根部材（２２）および第１の外周部材（１２）が第２の風向（２７）より風を受けることによって、第１の支持用回転部材（１９）が回転して第２の羽根部材（２２）は回転しながら同図に示す方向に向くことができる。
【００６９】  さらには、第２の羽根部材（２２）の自己追従する最適な角度は風速によって異なり、同図に示す自己追従範囲（２６）のいずれかである。
【００７０】  さらにまた、例えば、第２の羽根部材（２２）に弾性の特性を有する素材を使用すれば、強風や突風などにより強い風圧が生じた場合であっても第２の羽根部材（２２）がバネ材のように瞬時に伸縮して翼面にかかる抵抗を分散または拡散させることによって、第２の羽根部材（２２）の破損を容易に防止することができる。但し、前記弾性以外にも、塑性、可塑性または形状記憶性などの特性を有する素材も使用可能である。
【００７１】（実施の形態３）
次に、本発明にかかる実施の形態３における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。
図７は、本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変前の側面図である。（２８）は反時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第３の羽根部材、（２９）は第３の羽根部材（２８）の形状を維持するための第２の軸体、（３０）は雌ねじを有する第２の中心部材、（３１）は第２の回転部材、（３２）は雄ねじを有するスクリュー棒であって、（３３）は第３の羽根部材（２８）および第２の軸体（２９）と強固に接続されている第２の外周部材、（３４）は第３の羽根部材（２８）の回転を制御するための第２の回転速度制御部材、（３５）は第２の発電機、（３６）は第２の支持構造体、また、第２の支柱（３７）は第２の台座（３８）に固定されており、（３９）は第２の支持構造体（３６）を回転自在に支持する第２の支持用回転部材、（４０）はスクリュー棒（３２）を回転させて第２の中心部材（３０）を第３の羽根部材（２８）の回転軸上に沿って移動させるための第１のモーター、（４１）は第２の中心部材（３０）の伸縮に連動して伸縮する保護部材を示している。
【００７２】  図８は本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変後の側面図である。このように、第２の中心部材（３０）を同図に示す伸張方向（４２）に移動して第３の羽根部材（２８）の形状を可変させることによって、風速に対して回転力を制御できる。すなわち、強風時でも安全に発電電力を発生させることができる。
【００７３】  さらにまた、同図に示すように第２の中心部材（３０）を伸張方向（４２）にさらに移動させて第３の羽根部材（２８）の伸張率を０％にすることによって、流体媒体による回転を静止することができる。
【００７４】（実施の形態４）
次に、本発明にかかる実施の形態４における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。
図９は、本発明の実施の一例を示す連結型風力および太陽光ハイブリット式発電機の概念的な正面図である。（Ｆ）は図３および４に記載の風力発電機であって、前記風力発電機の羽根部材の面上には、例えば、曲面加工が可能な有機薄膜式太陽光電池を備えており、同図に示すように前記風力発電機を横３列に並列配置させ、さらに、前記並列配置された３つの前記風力発電機を縦２列に縦列配置させたものであって、（４３）はこれらを効果的に発電させるために適切な間隔で連結させるための第１の連結支持部材を示している。但し、前記有機薄膜式太陽光電池以外にも、無機系および化合物系の太陽光電池なども曲面加工が可能である。
【００７５】  このように、本例の多重螺旋式構造体を風力発電機の羽根部材として複数連結させることによって、大型の羽根部材を有する風力発電機の設置が困難な場所であっても大量の発電電力を発生させることができる。
【００７６】  これにより、例えば、無風時には太陽光より発電し夜間時には風より発電することによって、既存の風力発電機に比べ安定的に発電電力を発生させることができる。但し、無風時または夜間時以外にも、日中または雨天時などの様々な天候の状況下においても発電可能である。また、太陽光および風より同時に発電すれば、より多くの発電電力を発生させることができる。
【００７７】（実施の形態５）
次に、本発明にかかる実施の形態５における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した流体媒体による発電機について説明する。
図１０は、本発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。（４４）は反時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第４の羽根部材、（４５）は時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第５の羽根部材であって、（４６）は効果的に発電させるために前記２つの羽根部材（４４および４５）を適切な間隔で配置させるための第２の連結支持部材、（４７）は第３の発電機（４８）のローター側に接続されている第３の軸体、（４９）は第３の発電機（４８）のステーター側に接続されている第４の軸体であって、（５０）は接続部材、（５１）は接続部材（５０）を有する第１の発電本体部（Ｇ）と浮揚部材をつなぐための丈夫なケーブル、（５２）は第３の発電機（４８）に接続されている配線、（５３）は丈夫な第１の電力ケーブル、（５４）は第３の外周部材、（５５）は第３の回転部材、（５６）は配線（５２）に流れる発電電力を第１の電力ケーブル（５３）に伝導させるためのコミュテーターを示している。なお、第１の発電本体部（Ｇ）は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
【００７８】  このように、浮揚部材により前記浮揚式発電機を上空まで上昇させることによって、地上付近の風よりも安定的で、かつ、高効率な発電電力を発生させることができる。
【００７９】  また、前記浮揚式発電機は気体を内蔵させる機能を有することによって海中でも利用可能となり、海流より安定的で、かつ、高効率な発電電力を発生させることができる。
【００８０】  図１１は、本発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。（Ｇ）は図１０に示す第１の発電本体部であって、３つの第１の発電本体部（Ｇ）を第２の連結支持部材（４６）と組み合わせて縦列に連結したものを示している。なお、前記連結型浮揚式発電機は浮揚部材と接続可能であって、複数の第３の発電機（４８）より発生する発電電力を電力ケーブルへ伝達可能に構成されている。なお、前記連結型浮揚式発電機は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
【００８１】  これにより、複数の第２の連結支持部材（４６）を組み合わせることによって、連結凧式に複数の第１の発電本体部（Ｇ）を連結することができ、前記連結型浮揚式発電機を浮揚部材と接続させることで上空の風より大出量の発電電力を発生させることができる。
【００８２】  また、前記連結型浮揚式発電機は気体を内蔵させる機能を有することによって海中でも利用可能となり、海流より大出量の発電電力を発生させることができる。
【００８３】（実施の形態６）
次に、本発明にかかる実施の形態６における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。
図１２は、本発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。（Ｇ）は図１０に示す第１の発電本体部、（５７）は第１の浮揚部材、（５８）は第１の電力ケーブル（５３）を巻き取るための巻取り部材、（５９）は巻取り部材（５８）の下側に設けられた第３の台座、（６０）は第３の風向、（Ｈ）は車両を示している。なお、巻取り部材（５８）は、第３の台座（５９）と水平面に沿って回転可能に接続されている。
【００８４】  これにより、上空の風を受ける第１の発電本体部（Ｇ）の動きに対して、巻取り部材（５８）が連動して水平面に沿って回転することによって、第１の電力ケーブル（５３）のよじれを防ぐことができる。
【００８５】  また、第１の電力ケーブル（５３）を巻き取ることで、第１の発電本体部（Ｇ）および第１の浮揚部材（５７）を地上に設置させることが可能となり、台風および雷雨などの悪天候による故障および破損を防ぎ、かつ、メンテナンスも容易に行なうことができる。
【００８６】  さらには、同図に示すように第３の風向（６０）に対してそれぞれ回転方向が異なる２つの羽根部材（４４および４５）によって、回転による慣性力を相殺でき第１の発電本体部（Ｇ）が回転することを防ぎ、かつ、羽根部材が１つの発電機に比べより多くの発電電力を発生させることができる。
【００８７】  さらにまた、車両（Ｈ）に巻取り部材（５８）および第３の台座（５９）を備えることによって、既存の風力発電機のような基礎部は不要となり設置コストを削減することができ、かつ、発電する場所を限定しない移動可能な風力発電機として災害による急事の電力不足時または停電時においても電気を供給することができる。
【００８８】  さらにまた、高高度に吹く強風のジェット気流を利用すれば高効率に発電可能であって、大型化が不要となり、かつ、発電量に対するコストを削減することができる。
【００８９】（実施の形態７）
次に、本発明にかかる実施の形態７における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した海流発電機について説明する。
図１３は、本発明の実施の一例を示す浮揚式海流発電機の概念的な斜視図である。（６１）は反時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第６の羽根部材、（６２）は時計回りの切り込みが施された本例の多重螺旋式構造体による第７の羽根部材であって、第６および７の羽根部材（６１および６２）が海流（６３）に対して並列に配置されており、（６４）は海流（６３）に対して第６および７の羽根部材（６１および６２）を自転可能に追従させるためのキール、（６５）は第２の浮揚部材、（６６）は第４の発電機、（６７）は海流（６３）より発電した電力を送電するための丈夫な第２の電力ケーブル、（Ｉ）は第２の発電本体部を示している。なお、第２の浮揚部材（６５）には気体が内蔵されており、第２の電力ケーブル（６７）はアンカー（６８）と接続されている。
【００９０】  これにより、同図に示すように回転方向が異なる２つの第６および７の羽根部材（６１および６２）によって、回転による慣性力を相殺でき第２の発電本体部（Ｉ）が回転することを防ぐことができる。また、例えば、海底電力ケーブルと組み合わせれば、発電した電力を地上まで送電することができる。
【００９１】  さらには、例えば、蓄電池を備えた少なくとも１つのフロートと組み合わせることにより、第２の発電本体部（Ｉ）の浮力を調整して前記発電本体部（Ｉ）を海上に引き揚げることで容易にメンテナンスを行なうことができる。さらにまた、船舶を利用すれば、蓄電された蓄電池を地上に運搬することができる。
【００９２】（実施の形態８）
次に、本発明にかかる実施の形態８における多重螺旋式構造体の羽根部材の形状について説明する。
図１４は、本発明の実施の一例としての伸張前の羽根部材の形状を示す上面図である。（６９）は直線で複数連結されている渦巻き状の切り込みが施されている第８の羽根部材、（７０）は円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する渦巻き状の切り込みが施されている第９の羽根部材、（７１）は外周が１０角形状の多角形形状を有する第１０の羽根部材、（７２）は外周が円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する第１１の羽根部材を示している。
【００９３】  これにより、例えば、羽根部材の切り込みおよび外周に微細な波形状を施すことによって、回転による騒音を抑制することができる。但し、微細な波形状を施す以外にも、毛のような付属部材などを接続することも可能である。
【００９４】（実施の形態９）
次に、本発明にかかる実施の形態９における多重螺旋式構造体を羽根部材に使用した送風装置について説明する。
図１５は、本発明の実施の一例を示す送風装置の概念的な斜視図および正面図である。（Ｊ−１）はくびれ形状がない本例の多重螺旋式構造体による第１２の羽根部材（７３）を使用した第１の送風装置、（Ｊ−２）はくびれ形状を有する本例の多重螺旋式構造体による第１３の羽根部材（７４）を使用した第２の送風装置、（Ｊ−３）はくびれ形状を有する本例の多重螺旋式構造体による第１４の羽根部材（７５）を２つ組み合わせて使用した第３の送風装置であって、（７６）は第５の軸体、（７７）は第６の軸体、（７８）は第７の軸体、（７９）は第３の中心部材、（８０）は第４の中心部材、（８１）は第２のモーター、（８２）は第３のモーター、（８３）は第４のモーター、（８４）は第３の電力ケーブル、（８５）は第４の電力ケーブル、（８６）は内側に第７の軸体（７８）が通っている前記軸体（７８）と第４のモーター（８３）をつなぐための接続パイプ、破線の矢印（８７）は第１２から１４の羽根部材（７３、７４および７５）の回転により発生する気流を示している。なお、第１２から１４の羽根部材（７３、７４および７５）は第５から７の軸体（７６、７７および７８）と強固に接続されており、第２から４のモーター（８１、８２および８３）の回転動力を伝達することによって同図に示す実線の矢印方向に回転する。
【００９５】  このように、本例の多重螺旋式構造体を送風装置の羽根部材として使用することによって、既存の送風装置のような首振り装置が不要となり、広範囲で、かつ、多様な気流を有する風を発生させることができる。
【００９６】  また、例えば、第１２から１４の羽根部材（７３、７４および７５）の面上に複数のリブを有することによって、広範囲で、かつ、多様な気流を有する風をさらに効率的に発生させることができる。但し、前記リブ以外にも前記面上には、突起物またはディンプル状の凹なども複数有することができ、さらには、これらの組み合わせも可能である。
【００９７】  以上のように、本発明によれば、伸張するだけで形成される構造体であり、大型化が容易で、かつ、積載することができ保管および運搬が容易である。
【００９８】  また、単純な加工で製造可能であることによって、発電機などの羽根部材として使用すれば、金型が不要となり製造コストが削減できる。
【００９９】  さらには、螺旋形状の多重の羽根を有していることによって、発電機の羽根部材として使用すれば、流向媒体により抗力と揚力を発生させて自転し、かつ、起動時には外部電力を必要としない。
【０１００】  さらにまた、翼先端がない形状であることによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、風切り音による騒音問題を解消して住宅街などにも設置することができる。
【０１０１】  さらにまた、バネ材のように伸縮することによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、乱流や突風による羽根部材の破損を容易に防止することができる。
【０１０２】  さらにまた、自己流向追従の機能を有していることによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、風向追従するためのヨー駆動装置は不要となり製造コストおよびメンテナンスコストを削減することができる。
【０１０３】  さらにまた、表面積が広いことによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、視認性が高くバードストライク問題を解消できる。
【０１０４】  さらにまた、面上に太陽光電池を備えることによって、広い受光面積を活用したハイブリットの風力発電機の羽根部材を提供できる。
【０１０５】  さらにまた、連結凧式に発電本体部を連結することによって、小型の発電機を複数組み合わせて大出量の発電電力を発生させることができる。
【０１０６】  さらにまた、流体媒体に対して回転軸方向を限定せずに自転することによって、浮揚式風力発電機の羽根部材として使用すれば、上空の風を利用でき安定的で、かつ、地上よりも高効率な発電電力を得られることで発電量に対するコストを削減することができ、かつ、既存の風力発電機のような基礎部が不要となることで設置コストを削減でき、さらにまた、移動可能であり災害などの急事の電力不足時および停電時においても電気を供給することができる。
【０１０７】  さらにまた、送風装置の羽根部材として使用すれば、広範囲に多様な気流を有する風を発生させることができ、静音で、かつ、既存の送風装置のような首振り装置が不要となる。
【０１０８】  さらにまた、伸張率によって回転力を制御できることによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、台風などの暴風時には回転を静止させて羽根部材の破損を防止することができる。
【０１０９】  さらにまた、くびれ形状を形成することによって、流体媒体により発電する発電機の羽根部材として使用すれば、くびれ形状のない羽根部材よりも効率性の良い発電をすることができる。
【０１１０】  さらにまた、平板状態から３次元構造体に変形することによって、風力発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、安価で、かつ、組立てが容易な組立てキットを提供することができる。
【０１１１】  以上の発明の各特徴は、適宜組み合わせることが可能である。
【０１１２】  よって、本発明の多重螺旋式構造体を発電機の羽根部材として使用すれば、流体媒体による自己起動性および自己流向追従性を備え、回転軸方向を限定せずに自転可能で、かつ回転力を制御でき、騒音問題およびバードストライク問題がなく、街中、住宅地、ビルまたは家屋などの屋上に設置可能であって、大型化が容易で、かつ、組立てが容易となり、低コストの製造および運用が可能な発電機を提供することができ、また、浮揚部材と組み合わせれば上空の風または海中の海流を利用して安定的に発電することができ、設置場所を限定せずに移動可能な発電機を提供することができ、さらには、本発明の多重螺旋式構造体を送風装置の羽根部材として使用すれば、首振りの機能が不要な静音で広範囲に多様な気流を有する風を発生させる送風装置を提供することができ、さらにまた、組立てキット式にすることで持ち運び可能で、かつ、安価な発電機または送風装置を提供することができる。
【実施例】
【実施例１】
【０１１３】  以下に、本発明にかかる実施例１における風力発電機について説明する。
図１６は、本発明にかかる実施例１における風力発電機の羽根部材の翼数における電圧量の統計図を示している。風向追従可能に簡易的に構成された直径１５０ｍｍの中心点および外周部を８０ｍｍ伸張させた本例の多重螺旋式構造体である羽根部材と発電機を有する風力発電機であって、前記風力発電機に向けて４００ｍｍの距離から送風装置より風（約９ｍ３／分）を発生させることで、前記羽根部材と接続された前記風力発電機の回転により発生する電圧を一定の不可抵抗のもと測定したものである。【０１１４】  なお、同図の測定に使用された前記簡易的に構成された風力発電機は２つの異なる様式を有しており、第１の風力発電機は前記羽根部材の中心点が外周部よりも風向側に向くように構成された水平軸型、第２の風力発電機は水平面を０度として前記羽根部材の回転軸を４０度傾斜させた傾斜軸型であって、翼数が３枚と５枚の異なる羽根部材をそれぞれの前記風力発電機に取付けて発生する電圧を測定したものである。【０１１５】  これにより、特に第２の風力発電機では翼数の違いにより顕著に電圧に差が出ることを示した。すなわち、本例の多重螺旋式構造体を風力発電機の羽根部材として使用する場合、翼数が５枚以上で発電効率が高いことが分かった。
【実施例２】
【０１１６】  以下に、本発明にかかる実施例２における風力発電機について説明する。
図１７は、本発明にかかる実施例２における風力発電機の羽根部材の伸張差における電圧量の統計図を示している。同図の測定に使用された風力発電機は、４つの伸張率の異なる５枚翼を有する前記水平軸型であって、第３の風力発電機は伸張が１２０ｍｍ（以下、これを伸張率１００％とする）の羽根部材を有し、第４の風力発電機は伸張率が７０％の羽根部材を有し、第５の風力発電機は伸張率が４０％の羽根部材を有し、第６の風力発電機は伸張率が０％の羽根部材を有しており、それぞれの前記風力発電機に向けて４００ｍｍの距離から送風装置より風（約９ｍ３／分）を発生させることでそれぞれの前記風力発電機より発生する電圧を測定したものである。なお、前記羽根部材は伸張率が約６０％以上でくびれ形状を形成する。【０１１７】  これにより、前記羽根部材は伸張差によって電圧が異なることを示した。すなわち、一定の伸張範囲で発電効率が高く、かつ、伸張率が０％では自転しなかったことにより、本例の多重螺旋式構造体を風力発電機の羽根部材として使用する場合、羽根部材の伸張率によって回転力を制御できることが分かった。【０１１８】  また、くびれ形状のない第５および６の風力発電機に比べ、くびれ形状を有する第３および４の風力発電機の方が電圧が高いことを示した。すなわち、本例の多重螺旋式構造体を風力発電機の羽根部材として使用する場合、くびれ形状が形成される伸張範囲で発電効率が高いことが分かった。
【実施例３】
【０１１９】  以下に、本発明にかかる実施例３における風力発電機について説明する。
図１８は、本発明の実施例３における風力発電機の羽根部材の風向における自転角度の統計図を示している。図の測定に使用された風力発電機は直径１５０ｍｍの本例の多重螺旋式構造体である羽根部材を８０ｍｍ伸張させた風向追従機能のない５枚翼式であって、同図に示す風向（ａ）より前記風力発電機に向けて４００ｍｍの距離から送風装置より風（約９ｍ３／分）を発生させて前記羽根部材の回転軸（ｂ）の軸上の基点（ｃ）を軸に角度を変えて自転の不可を調べたものである。【０１２０】  これにより、本例の多重螺旋式構造体を浮揚式風力発電機の羽根部材として使用すれば、上空に流れる風により浮揚部材が押し流されて前記発電本体部が傾斜することによって、前記羽根部材が回転して発電電力が発生すると考えられる。また、本例の多重螺旋式構造体を浮揚式海流発電機の羽根部材として使用すれば、海流により前記発電本体部が傾斜することによって、前記羽根部材が回転して発電電力が発生すると考えられる。
【符号の説明】
【０１２１】Ａ  伸張前の多重螺旋式構造体
Ｂ  第１の伸張による多重螺旋式構造体
Ｃ  第２の伸張による多重螺旋式構造体
Ｄ  風車部
Ｅ  発電部
Ｆ  太陽光電池を備えた発電機
Ｇ  第１の発電本体部
Ｈ  車両
Ｉ  第２の発電本体部
Ｊ−１  第１の送風装置
Ｊ−２  第２の送風装置
Ｊ−３  第３の送風装置
１  中心点
２  中心点の近傍
３  外周部
４  第１の切り込み
５  第１の伸張
６  第２の伸張
７  第２の切り込み
８  くびれ形状
９  第１の羽根部材
１０  第１の軸体
１１  第１の中心部材
１２  第１の外周部材
１３  第１の回転速度制御部材
１４  第１の発電機
１５  第１の支持構造体
１６  第１の支柱
１７  第１の台座
１８  第１の回転部材
１９  第１の支持用回転部材
２０  第１の風向
２１  第１の回転方向
２２  第２の羽根部材
２３  第２の回転方向
２４  回転軸
２５  基点
２６  自己追従範囲
２７  第２の風向
２８  第３の羽根部材
２９  第２の軸体
３０  第２の中心部材
３１  第２の回転部材
３２  スクリュー棒
３３  第２の外周部材
３４  第２の回転速度制御部材
３５  第２の発電機
３６  第２の支持構造体
３７  第２の支柱
３８  第２の台座
３９  第２の支持用回転部材
４０  第１のモーター
４１  保護部材
４２  伸張方向
４３  第１の連結支持部材
４４  第４の羽根部材
４５  第５の羽根部材
４６  第２の連結支持部材
４７  第３の軸体
４８  第３の発電機
４９  第４の軸体
５０  接続部材
５１  ケーブル
５２  配線
５３  第１の電力ケーブル
５４  第３の外周部材
５５  第３の回転部材
５６  コミュテーター
５７  第１の浮揚部材
５８  巻取り部材
５９  第３の台座
６０  第３の風向
６１  第６の羽根部材
６２  第７の羽根部材
６３  海流
６４  キール
６５  第２の浮揚部材
６６  第４の発電機
６７  第２の電力ケーブル
６８  アンカー
６９  第８の羽根部材
７０  第９の羽根部材
７１  第１０の羽根部材
７２  第１１の羽根部材
７３  第１２の羽根部材
７４  第１３の羽根部材
７５  第１４の羽根部材
７６  第５の軸体
７７  第６の軸体
７８  第７の軸体
７９  第３の中心部材
８０  第４の中心部材
８１  第２のモーター
８２  第３のモーター
８３  第４のモーター
８４  第３の電力ケーブル
８５  第４の電力ケーブル
８６  接続パイプ
８７  気流
【要約】      （修正有）【課題】低コストの製造と運用が可能な発電機または多様な気流を発生させる送風装置の羽根部材として、多重螺旋式構造体を提供する。【解決手段】外周を有する平板の中心点１の近傍から外周部３には接しない渦巻き状の切り込みを有する前記外周がつくる面に対して垂直方向に伸張させて形成する多重螺旋式構造体において、前記切り込みは互いに交わらずに２つ以上施され、かつ、摺動可能な中心部材を備えている、多重螺旋式構造体。【選択図】図２【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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【図１８】
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