(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸と、
前記垂直軸に固定されて前記垂直軸と一体回転する回転基板と、
前記回転基板に固定され風を受けて前記回転基板を回転駆動する複数の羽根とを備える垂直軸型風車であって、
前記複数の羽根は、揚力型羽根と抗力型羽根とを含み、
複数の羽根配設領域が、前記回転基板の回転方向へ間隔を空けて前記回転基板に設定され、
前記揚力型羽根及び前記抗力型羽根は、前記回転基板の回転中心を中心とする所定半径の円周線に対してそれぞれ外側及び内側になるように前記羽根配設領域内に配設され、
前記揚力型羽根は、各羽根配設領域において、前記回転基板の回転方向の後端部に１つだけ配設され、
前記抗力型羽根は、各羽根配設領域において、前記揚力型羽根よりも前記回転基板の回転方向の前方に回転方向に間隔を空けて複数、配設され、
各羽根配設領域において、複数の抗力型羽根は、回転方向の前に配置されたものほど、垂直軸側の端を前記垂直軸の方へ突出し、
前記回転中心の回りの各羽根の偏角を、該羽根の垂直軸側の端が、前記回転中心を通り風向きに平行に延ばした第１直線上で前記回転中心に対して風上側にあるときを０°とし、かつ前記回転基板の回転方向を正方向に定義して、回転方向に隣接する羽根配設領域間において、前側の羽根配設領域の各抗力型羽根の偏角が９０°になった場合に、前側の羽根配設領域における９０°の偏角の抗力型羽根と後ろ側の羽根配設領域とが、風向き方向と直角な方向で重ならないように、前記羽根配設領域及び各羽根の形状及び寸法が設定され、
各羽根配設領域において、最後尾の抗力型羽根以外の抗力型羽根が偏角９０°になったときに、該偏角９０°の抗力型羽根が、回転方向に１つ後ろの抗力型羽根の垂直軸側の端を通りかつ前記第１直線に対して平行な第２直線より垂直軸側に突出する突出部と、残りの非突出部とを有するように、各羽根配設領域において複数の抗力型羽根の回転方向間隔が設定され、
各羽根配設領域において、各抗力型羽根は、偏角０°になったときに、風向き方向にほぼ平行になって、回転方向後ろ側に風向き方向に平行な流路を形成するように、抗力型羽根の形状が設定されていることを特徴とする垂直軸型風車。
【請求項２】
請求項１の垂直軸型風車において、
各羽根配設領域における複数の抗力型羽根の反垂直軸側の端は、前記円周線上に配置されていることを特徴とする垂直軸型風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電等に使用され、揚力型羽根及び抗力型羽根を備える垂直軸型風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直軸型風車は、水平軸型風車に比して小型になるとともに、風向きに関係なく、回転できるという利点がある。
【０００３】
垂直軸型風車の羽根には、抗力型と、揚力型とがある。抗力型羽根は、低速の風に対しても円滑に起動及び回転することができるが、抗力型羽根が取り付けられる回転基板の周速が風速を越えることができないという不利がある。揚力型羽根は、揚力型羽根が取り付けられる回転基板の周速を風速より高くすることができるが、低風速時の駆動効率が低く、また、起動性が悪いという不利がある。
【０００４】
そこで、抗力型羽根と揚力型羽根との両方を備える垂直軸型風車が知られている（例：特許文献１及び２）。特許文献１の垂直軸型風車は、回転方向へ抗力型羽根と揚力型羽根とを交互に備えている。
【０００５】
特許文献２の垂直軸型風車では、抗力型羽根が、回転方向の揚力型羽根の前端及び後端と、回転基板の回転中心との３点を結ぶ領域内になるように、揚力型羽根及び抗力型羽根が回転基板に取付けられている。該垂直軸型風車では、また、抗力型羽根は、向かい風を受けている回転期間において風に正対しないような向きに、設定される。これにより、抗力型羽根は、向かい風の回転期間に、凸面側（風上の面側）に生じる空気の淀みと凹面側（風下の面側）に生じる負圧とを解消され、回転駆動力を増大する。
【０００６】
一方、特許文献３は、向かい風に対する抗力型羽根の抵抗を低減する抗力型の垂直軸型風車を開示する。該垂直軸型風車では、複数の小さい流線形断面の羽根が、個々に回転軸を有し、回転軸を介して回転基板に回転自在に取付けられる。これらの回転軸は、羽根の長さよりも短い間隔で一列に回転基板上に配置され、また、該回転軸の列の両側には、衝止棒が回転基板に固定されている。
【０００７】
そして、複数の羽根は、向かい風を受けている回転期間では、風向と平行になって、風を間に通すことにより、風に対する羽根の抵抗力は０になる。また、追い風の回転期間では、衝止棒に最も近い羽根が、回転して、衝止棒に衝止するとともに、衝止棒に近い方の羽根から順番に衝止棒側の羽根の回転軸に衝止していき、全体の羽根が、１つ抗力羽根としての１つの板を形成するように、隙間なく並び、追い風に対して大きな抗力を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７３６６７４号公報
【特許文献２】特許第４７２７２７７号公報
【特許文献３】特開２００６−１２５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２の垂直軸型風車は、揚力型羽根及び抗力型羽根の両方を装備するものの、揚力型羽根は、風上側の回転期間において、側面に風を受けることになるので、風下側に、回転駆動力低下の原因になる大きな渦を生成する。この渦は、揚力型羽根が回転方向へ長いほど、強大となるので、渦を弱めるためには、揚力型羽根が回転方向へ短い方が望ましい。しかしながら、揚力型羽根の小型化は、逆に、揚力型羽根が向かい風を受けている期間の揚力を弱め、回転駆動力の低下につながる。
【００１０】
また、特許文献１，２の垂直軸型風車における各抗力型羽根は、回転方向前側の抗力型羽根が、風を真後ろから受ける回転期間に、該前側の抗力型羽根に当たる風を妨害しない回転方向間隔で回転基板に取付けられているのみであり、抗力を発生する期間が短く、風力を十分に有効利用していなかった。
【００１１】
本発明の目的は、揚力型羽根及び抗力型羽根の両方を装備しつつ、渦の抑制と回転駆動力の増大とを図ることができる垂直軸型風車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の垂直軸型風車は、垂直軸と、前記垂直軸に固定されて前記垂直軸と一体回転する回転基板と、前記回転基板に固定され風を受けて前記回転基板を回転駆動する複数の羽根とを備える垂直軸型風車であって、前記複数の羽根は、揚力型羽根と抗力型羽根とを含み、複数の羽根配設領域が、前記回転基板の回転方向へ間隔を空けて前記回転基板に設定され、前記揚力型羽根及び前記抗力型羽根は、前記回転基板の回転中心を中心とする所定半径の円周線に対してそれぞれ外側及び内側になるように前記羽根配設領域内に配設され、前記揚力型羽根は、各羽根配設領域において、前記回転基板の回転方向の後端部に１つだけ配設され、
前記抗力型羽根は、各羽根配設領域において、前記揚力型羽根よりも前記回転基板の回転方向の前方に回転方向に間隔を空けて複数、配設され、各羽根配設領域において、複数の抗力型羽根は、回転方向の前に配置されたものほど、垂直軸側の端を前記垂直軸の方へ突出し、前記回転中心の回りの各羽根の偏角を、該羽根の垂直軸側の端が、前記回転中心を通り風向きに平行に延ばした第１直線上で前記回転中心に対して風上側にあるときを０°とし、かつ前記回転基板の回転方向を正方向に定義して、回転方向に隣接する羽根配設領域間において、前側の羽根配設領域の各抗力型羽根の偏角が９０°になった場合に、前側の羽根配設領域における９０°の偏角の抗力型羽根と後ろ側の羽根配設領域とが、風向き方向と直角な方向で重ならないように、前記羽根配設領域及び各羽根の形状及び寸法が設定され、各羽根配設領域において、最後尾の抗力型羽根以外の抗力型羽根が偏角９０°になったときに、該偏角９０°の抗力型羽根が、回転方向に１つ後ろの抗力型羽根の垂直軸側の端を通りかつ前記第１直線に対して平行な第２直線より垂直軸側に突出する突出部と、残りの非突出部とを有するように、各羽根配設領域において複数の抗力型羽根の回転方向間隔が設定され、各羽根配設領域において、各抗力型羽根は、偏角０°になったときに、風向き方向にほぼ平行になって、回転方向後ろ側に風向き方向に平行な流路を形成するように、抗力型羽根の形状が設定されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、揚力型羽根及び抗力型羽根は、各羽根配設領域において所定半径の円周線に対して外側及び内側に配置される。これにより、揚力型羽根は、回転方向前側の抗力羽根により妨害されることなく、風を受けて、揚力を円滑に発生することができる。また、揚力型羽根は、各羽根配設領域の後端部に配置されて、回転方向の長さを短くすることができる。これにより、揚力型羽根が、風上側の回転期間に揚力型羽根の風下側に生成される渦を抑制することができる。そして、揚力型羽根の装備により強風時の回転基板の周速を、風速を越えたものに確保することができる。
【００１４】
一方、各羽根配設領域の抗力型羽根は、その偏角が９０°になった時、回転方向へ後ろ側の羽根配設領域とは、風向き方向に直角な方向に範囲が重ならないので、風は、該後ろ側の羽根配設領域の羽根に妨害されることなく、９０°の偏角の抗力型羽根の方へ直進する。そして、各羽根配設領域の複数の抗力型羽根は、前側のものほど、垂直軸側の端が垂直軸の方へ突出している。この結果、各抗力型羽根の偏角が９０°になった場合に、後ろ側の抗力型羽根に対して垂直軸の方へ突出している突出部において、風向き方向に後ろ側の抗力型羽根の影になることなく、風を受けて、抗力を発生する。
【００１５】
もし、各羽根配設領域において抗力型羽根を１つのみとすると、各羽根配設領域において抗力型羽根の偏角が９０°になる回数は、各羽根配設領域において１回しかないが、本発明によれば、羽根配設領域の抗力型羽根の個数に等しい回数となり、かつ突出部のそれぞれを抗力が増大する形状に設定できるので、垂直軸型風車全体において抗力による回転駆動力を増大することができる。
【００１６】
なお、各羽根配設領域の複数の抗力型羽根は、羽根配設領域が風上側の回転期間は、揚力型羽根とは異なり、風向きとほぼ平行とする断面形状となって、風を風下側へ通過させるので、羽根配設領域の複数の抗力型羽根の風下側に、回転駆動力を阻害する渦が生成されることは防止される。
【００１７】
本発明の垂直軸型風車において、各羽根配設領域における複数の抗力型羽根の反垂直軸側の端は、前記円周線上に配置されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、風は、抗力型羽根に当たって、該抗力型羽根に抗力を発生させた後、どの抗力型羽根においても円周線上の位置としての垂直軸から同一の半径方向位置で、半径方向外方へ放出され、その後、回転基板の外を流れる風に乗って回転基板から円滑に遠ざかる。したがって、抗力型羽根から放出された風が、後ろ側の抗力型羽根の前面に当たることを回避して、回転基板の外に放出できるので、放出風に因る回転駆動力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】垂直軸型風車の構造図。
【図２】回転ユニットの構造図。
【図３】図２の偏角とは異なる偏角で示した回転ユニットの構造図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照して、風力発電装置１の全体の構造を説明する。風力発電装置１は、概略的に、枠組み２と、複数の回転ユニット１４と、発電機１６とを備える。枠組み２は、３以上（例：４つ）の土台３と、垂直柱４と、上側支持部材５と、下側支持部材６とを備える。
【００２１】
複数の土台３は、該複数の頂点を有する正多角形（例：正方形）の頂点に対応する位置となるように、地上に敷設される。各垂直柱４は、下端部において各土台３に固定され、鉛直方向に延在し、上端において所定の高さに達している。上側支持部材５は、各コーナにおいて垂直柱４の上端部に固定され、水平に保持される。下側支持部材６は、各コーナ部において下側支持部材６の中間部に固定され、地上から所定の高さで水平に保持される。
【００２２】
垂直軸９は、鉛直方向で枠組み２内に配設される。軸受１０は、枠組み２の鉛直方向の中心線が貫通する上側支持部材５の部位に固定され、垂直軸９の上端部を回転自在に支持する。増速機１１は、垂直軸９の軸線が貫通する下側支持部材６の部位に固定され、垂直軸９の下端部を回転自在に支持する。複数の回転ユニット１４は、鉛直方向へ等間隔で垂直軸９に取付けられ、取付けられた高さに保持されて、垂直軸９と一体回転する。
【００２３】
発電機１６は、地上に設置され、駆動軸１７を、垂直軸９の軸線に揃えて、鉛直方向上方へ突出させている。増速機１１は、増速機としての役目の他に、垂直軸９の下端部及び駆動軸１７の上端部を回転自在に支持する回転軸受としての役目も果たす。増速機１１は、垂直軸９の回転を増速して駆動軸１７に伝達する。
【００２４】
風力発電装置１の全体の作動を簡単に説明する。風力発電装置１は、東西南北の任意の水平方向から風を受ける。これに伴い、回転ユニット１４が、回転して、垂直軸９は、回転ユニット１４と一体に回転する。垂直軸９の回転は、増速機１１により増速されて、駆動軸１７へ伝達される。発電機１６は、駆動軸１７の回転により電力を発生する。発生電力は、蓄電池（図示せず）に蓄えられたり、ユーザの家庭や事業所で消費されたり、又は電力会社へ売電されたりする。
【００２５】
図２及び図３は、異なる偏角で示した回転ユニット１４の構造を示している。図２及び図３は、回転ユニット１４を鉛直方向の上から下に見た平面図（回転ユニット１４の上面側を見た図）に相当する。なお、回転ユニット１４の下面側は、平坦面となっている。
【００２６】
垂直軸９（図１）は、図２及び図３において図示を省略されているが、円形基板２１の回転中心Ｏを貫通している。回転ユニット１４は、任意の風向きの風Ｗに対して回転方向Ｒに回転する。回転ユニット１４の作用等の説明の便宜上、風Ｗの風向きは、図２及び図３の図示のものと仮定する。
【００２７】
図２及び図３には、回転ユニット１４の構成についての説明の便宜上、複数の補助線（補助線は、いずれも先頭の符号が「Ｃ」となっている。）が記載されている。これらの補助線は、いずれも回転ユニット１４の構造を説明するために、図示したものであり、風力発電装置１の要素の外形線を示すものではない。円周線Ｃr、直径線Ｃp，Ｃqの定義は、次のとおりである。補助線Ｃx〜Ｃzの定義は後述する。
【００２８】
円周線Ｃr：半径が円形基板２１の円周縁より小さくかつ回転中心Ｏを中心とする円。
直径線Ｃp：回転中心Ｏを通り、かつ風Ｗの風向きと平行な方向の直線。
直径線Ｃq：回転中心Ｏを通り、かつ風Ｗの風向きと直角な方向の直線。
【００２９】
回転ユニット１４の構成を説明する便宜上、回転中心Ｏの回りの偏角を定義する。偏角は、回転中心Ｏに対して風上側の直径線Ｃp上を０°とし、かつ回転方向Ｒを正方向にする。なお、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃ及び揚力型羽根２５の羽根は、回転方向Ｒに長さをもつので、回転中心Ｏ側の端の偏角を羽根の偏角と定義する。
【００３０】
羽根配設領域Ａは、円形基板２１に回転方向Ｒに９０°間隔で設定されている。図２では、回転中心Ｏに対して左、下、右及び上に示されている羽根配設領域Ａ（２方向の斜線が交差したハッチング示された領域）における先頭の抗力型羽根２４ａの偏角が、それぞれ０°、９０°、１８０°及び２７０°になっている。また、図３では、回転中心Ｏに対して左、下、右及び上に示されている羽根配設領域Ａにおける最後尾の抗力型羽根２４ｃの偏角が、それぞれ０°、９０°、１８０°及び２７０°になっている。
【００３１】
回転ユニット１４は、円形基板２１と、円形基板２１上に所定の配置で固定された複数の抗力型羽根２４ａ〜２４ｃ及び揚力型羽根２５とを備える。円形基板２１は、回転中心Ｏを貫通する垂直軸９（図１）に、下面側の所定の保持部材（図示せず）により所定高さに保持されるとともに、垂直軸９に、回転方向Ｒに一体に回転するように、取付けられている。
【００３２】
羽根配設領域Ａは、回転方向Ｒに９０°間隔で円形基板２１の上面に設定される。図示の簡潔化上、図２及び図３の４つの羽根配設領域Ａのうち、右側の羽根配設領域Ａのみについて符号Ｌf，Ｌo，Ｌi及びｕを示す。羽根配設領域Ａは、回転方向Ｒの前縁を規定する前線Ｌfと、回転中心Ｏから遠い方の側縁の外側円弧Ｌoと、回転中心Ｏに近い方の側縁の内側円弧Ｌiとの３本の線により画成される。
【００３３】
外側円弧Ｌo及び内側円弧Ｌiの中心は、共に、円形基板２１の上に設定され、外側円弧Ｌoの半径は、内側円弧Ｌiの半径より大である。内側円弧Ｌiと外側円弧Ｌoとは、円形基板２１の円の周縁上で交わる。また、前線Ｌfと外側円弧Ｌoとは、円周線Ｃr上で交わる。
【００３４】
各羽根配設領域Ａには、回転方向Ｒに前から順番に、回転方向Ｒに間隔を空けて抗力型羽根２４ａ〜２４ｃ及び揚力型羽根２５が固設される。揚力型羽根２５は、羽根配設領域Ａの後端部を占め、揚力型羽根２５の回転中心Ｏとは反対側（以下、「反Ｏ側」という。）及び回転中心Ｏ側（以下、「Ｏ側」という。）の側縁は、外側円弧Ｌo及び内側円弧Ｌiの後端部分に一致している。
【００３５】
抗力型羽根２４ａ〜２４ｃと揚力型羽根２５とは、次の条件１が満たされるように、配設される。
条件１：羽根配設領域Ａにおいて、揚力型羽根２５は、円周線Ｃrより半径方向外側に配設され、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃは、円周線Ｃrを半径方向外側へ越えない範囲で配設される。
【００３６】
各羽根配設領域Ａにおいて、各抗力型羽根２４ａ〜２４ｃのＯ側の端は、内側円弧Ｌi上に位置している。この結果、各羽根配設領域Ａにおいて、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃのＯ側の端は、回転方向Ｒの前に配置されたものほど、Ｏの方、すなわち垂直軸９（図１）の方へ突出することになる。抗力型羽根２４ａ〜２４ｃのＯ側の端の間隔は、内側円弧Ｌiに沿って長さｕの等間隔になっている。回転方向Ｒに最後尾の抗力型羽根２４ｃのＯ側の端と揚力型羽根２５との間隔の長さｕは、内側円弧Ｌiに沿って、抗力型羽根２４ｃのＯ側の端から揚力型羽根２５のＯ側の側縁の前端（該前端は内側円弧Ｌi上の前端）までの長さとして定義される。
【００３７】
羽根配設領域Ａ及び抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの形状及び寸法についてさらに詳しく説明するために、図２及び図３において補助線Ｃx，Ｃy，Ｃzを定義する。補助線Ｃx，Ｃy，Ｃzはいずれも風向きと平行になっている。補助線Ｃxは、９０°の偏角の抗力型羽根（以下、「抗力型羽根ｘ」という。）に対し、抗力型羽根ｘのＯ側の端を通る。補助線Ｃyは、回転方向へ抗力型羽根ｘの１つ後ろの抗力型羽根（以下、「抗力型羽根ｙ」という。）のＯ側の端を通る。補助線Ｃzは、抗力型羽根ｘの属する羽根配設領域Ａに対し、回転方向に１つ後ろの羽根配設領域Ａの最前の抗力型羽根２４ａ（以下、「抗力型羽根ｚ」という。）の最前端を通る。
【００３８】
円形基板２１上に設定される羽根配設領域Ａ、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃ及び揚力型羽根２５の輪郭、寸法及び位置（位置には、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃ間の間隔も含める。）は、次の条件２，３を満たすように設定される。なお、下記の距離ｄx，ｄy，ｄzは、直径線Ｃqの方向の長さであり、直径線Ｃpからそれぞれ補助線Ｃx，Ｃy，Ｃzまでの距離である。
条件２：ｄz≦ｄx
条件３：ｄx＜ｄy
【００３９】
条件２が満たされることにより、抗力型羽根ｘが属する羽根配設領域Ａには、該羽根配設領域Ａより回転方向に１つ後ろの羽根配設領域Ａに属する羽根から妨害されることなく、直進して来た風Ｗが供給される。
【００４０】
条件３が満たされることにより、抗力型羽根ｘは、直径線Ｃqの方向へ補助線Ｃxと補助線Ｃyとの間に存在する部分（該部分は、抗力型羽根ｙから見て抗力型羽根ｘが回転中心Ｏの方へ突出した部分となっている。）としての突出部において、風Ｗを当てられることが保証される。この結果、風Ｗを当てられた抗力型羽根ｘの突出部に抗力が生じ、この抗力が円形基板２１の回転駆動力となって、円形基板２１を回転方向Ｒに駆動する。
【００４１】
一方、前述の条件１が満たされることにより、揚力型羽根２５の偏角が２７０°であるときは、同一の羽根配設領域Ａに属する抗力型羽根２４ａ〜２４ｃにより妨害されることなく、直進して来た風Ｗを真向かいから受けて、揚力が発生する。この揚力は、円形基板２１の回転駆動力となって、円形基板２１を回転方向Ｒに駆動する。
【００４２】
なお、図２及び図３に示されているように、最もＯ側の揚力型羽根２５の部位は、円周線Ｃr上にはなく、半径方向外側へ円周線Ｃrから外側に所定寸法離れ、円周線Ｃrとの間に所定の間隙を形成している。この間隙の存在により、揚力型羽根２５は、その偏角が２７０°より適当に小さい時から風Ｗを前方から受けて、揚力を発生することになり、円形基板２１の回転駆動力を増大させる。
【００４３】
回転ユニット１４の作用について説明する。風Ｗが生じるのに伴い、円形基板２１は、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃが発生する抗力により円滑に回転開始（起動）する。
【００４４】
抗力型羽根２４ａ〜２４ｃは、その偏角が９０°近辺範囲にあるとき、風Ｗを後面の凹面に当てられて、抗力を発生する。この抗力は、円形基板２１の回転駆動力となり、円形基板２１を回転方向Ｒに回転させる。揚力型羽根２５の存在により、弱い風に対しても円形基板２１が回転し、発電機１６は電力を発生することができる。
【００４５】
抗力型羽根２４ａ〜２４ｃは、その偏角が９０°であるとき、条件２を満たす構造により、後面側全面に風Ｗを受けるのではなく、１つ後ろの抗力型羽根から回転中心Ｏ側に突出している突出部のみに風Ｗを当てられて、抗力を発生する。
【００４６】
図２では、風Ｗは、主に抗力型羽根２４ａの突出部に当たっているので、抗力型羽根２４ａの突出部に当たった風Ｗａの流れを図示している。図３では、風Ｗは、９０°の偏角の抗力型羽根２４ｃの突出部に主に当たるが、９０°より少し大きい偏角の抗力型羽根２４ｂの突出部にも少なからず当たるので、抗力型羽根２４ｂ，２４ｃの突出部に当たった風Ｗｂ，風Ｗｃの流れを図示している。
【００４７】
抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの突出部に当たった風Ｗは、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの後面に沿って円形基板２１の周縁方向に移動し、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの反Ｏ側の端から円形基板２１の外へ放出され（図２及び図３の風Ｗａ，風Ｗｂ，風Ｗｃ参照）、円形基板２１外の風Ｗに乗って、風下に円形基板２１から円滑に遠ざかる。したがって、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃから放出された風は、後ろ側の抗力型羽根の前面に当たることが回避されて、円形基板２１の外に出るので、放出風に因る回転駆動力の低下を防止することができる。
【００４８】
各羽根配設領域Ａにおいて、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃは、回転方向Ｒの配列順に偏角が９０°になるので、各羽根配設領域Ａにおける抗力の発生期間、すなわち回転駆動力の発生期間は増大する。これにより、回転ユニット１４全体において、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの抗力による回転駆動力は増大する。
【００４９】
もし、各羽根配設領域Ａにおいて抗力型羽根を１つのみとすると、各羽根配設領域Ａにおいて抗力型羽根の偏角が９０°になる回数は、各羽根配設領域Ａにおいて１回しかないが、回転ユニット１４では、羽根配設領域Ａの抗力型羽根の個数に等しい３回となり、かつ各突出部を抗力を増大する形状に設定できるので、回転ユニット１４全体において抗力による回転駆動力を増大することができる。
【００５０】
抗力型羽根２４ａ〜２４ｃは、偏角が０°になる時は、風向きとほぼ平行になる。この結果、回転中心Ｏ側に渦が生成されることが防止される。
【００５１】
一方、揚力型羽根２５は、円形基板２１が抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの抗力により回転を起動されて、円形基板２１の周速が増大するのに連れて、揚力を増大させる。揚力型羽根２５の揚力は、揚力型羽根２５は、その偏角が２７０°近辺にある時に生じる。前述の条件１を満たす構成により、揚力型羽根２５は、その偏角が２７０°近辺にある時に、同じ羽根配設領域Ａ内の前の抗力型羽根２４ａ〜２４ｃにより邪魔されることなく、前方から風Ｗを受けて、十分な揚力を発生する。これにより、強風時では、円形基板２１は、風速より速い周速で回転する。
【００５２】
本発明の実施形態を説明した。回転ユニット１４は、本発明の垂直軸型風車の一例である。円形基板２１は、本発明の回転基板の一例である。本発明の回転基板は円形でなくてもよい。
【００５３】
実施形態における円周線Ｃrは、本発明において回転基板の回転中心を中心とする所定半径の円周線の一例である。実施形態の「Ｏ側」及び「反Ｏ側」は、本発明における垂直軸側及び反垂直軸側の一例である。
【００５４】
実施形態では、羽根配設領域Ａは４つ設定されているが、１つの回転ユニット１４当たりの羽根配設領域Ａの個数は、条件１〜３を満たせば、４以外の複数にすることができる。
【００５５】
実施形態では、各羽根配設領域Ａにおいて抗力型羽根は抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの３つ配置されているが、条件１〜３を満たせば、羽根配設領域Ａにおける抗力型羽根の個数を３以外の複数にすることができる。
【００５６】
実施形態では、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの回転中心Ｏ側の端は、内側円弧Ｌiに沿って等間隔ｕで配設されているが、抗力型羽根２４ａ〜２４ｃの間隔は、条件１〜３を満たせば、等間隔でなくてもよい。
【００５７】
実施形態における条件２を満たす構成は、本発明において、回転方向に隣接する羽根配設領域間において、前側の羽根配設領域の各抗力型羽根の偏角が９０°になった場合に、前側の羽根配設領域における９０°の偏角の抗力型羽根と後ろ側の羽根配設領域とが、風向き方向と直角な方向で重ならないように、羽根配設領域が設定されている例である。
【符号の説明】
【００５８】
９・・・垂直軸、１４・・・回転ユニット（垂直軸型風車）、２１・・・円形基板（回転基板）２４ａ〜２４ｃ・・・抗力型羽根、２５・・・揚力型羽根。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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