(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の鉛直回転軸と、第２の鉛直回転軸と、を有し、
前記第１の鉛直回転軸の軸心と前記第２の鉛直回転軸の軸心との水平距離がＤであり、
前記第１の鉛直回転軸と前記第２の鉛直回転軸とのうちのいずれか一方が、他方の周囲を回転可能であり、
前記第１の鉛直回転軸のまわりを回転する第１の回転盤と、前記第２の鉛直回転軸のまわりを回転する第２の回転盤と、を有し、
前記第１の回転盤上の前記第１の鉛直回転軸を中心とする半径Ｒの第１の円の円周上に、Ｎ本（ただし、Ｎは２以上の整数）の第１の支承軸が、等間隔で立設されており、前記第２の回転盤上の前記第２の鉛直回転軸を中心とする半径ｒの第２の円の円周上に、Ｎ本の第２の支承軸が、等間隔で立設されており、
１本の前記第１の支承軸と、１本の前記第２の支承軸と、が、組をなし、当該組をなす前記第１の支承軸と前記第２の支承軸と、が、鉛直翼を軸支しており、
前記鉛直翼は、前記第１の支承軸に軸支された第１の小翼と、前記第２の支承軸に軸支された第２の小翼と、を有し、当該第１の小翼と当該第２の小翼とが、屈曲可能にヒンジ部によって接合されており、当該ヒンジ部から前記第１の支承軸の軸心までの距離がＡであり、当該ヒンジ部から前記第２の支承軸の軸心までの距離がＢであり、
前記水平距離Ｄと、前記半径Ｒと、前記半径ｒと、前記距離Ａと、前記距離Ｂと、の間に
Ｒ＞ｒ＋Ｄ
Ａ＋Ｂ＞Ｒ−ｒ＋Ｄ
｜Ａ−Ｂ｜＜Ｒ−ｒ−Ｄ
の関係が成立しており、
前記第１の支承軸と平行な方向から前記第１の回転盤を見ると、前記鉛直翼の前記ヒンジ部が、常に前記第１の円の内側に位置し、
風向を検出する風向検出器と、位置制御部と、を有しており、
前記位置制御部は、前記第２の鉛直回転軸を前記第１の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、又は、前記第１の鉛直回転軸を前記第２の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、前記第１の鉛直回転軸の軸心と前記第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線を、前記風向検出器が検出した風向に対して交差する位置に維持することを特徴とする風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風が吹く方向に対して垂直な回転軸を有する風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、我が国においては、エネルギー源の多様化が叫ばれており、風力もエネルギー源の一つとして注目されている。風力からエネルギーを取り出す装置として風車がある。かかる風車として、垂直な回転軸を有するものがある（特許文献１を参照）。
この風車は、垂直な回転軸を中心として左右対称に風受板が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９３６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の風車は、垂直な回転軸を中心として左右対称に風受板が形成されているため、風上側から風車を見て回転軸よりも左側に位置する風受板に働く風の力と、風上側から風車を見て回転軸よりも右側に位置する風受板に働く風の力と、が、釣り合ってしまう。この結果、回転軸のまわりの回転モーメントが零になり、風車の回転が止まってしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、風が吹きさえすれば回転し続ける風車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る風車は、第１の鉛直回転軸と、第２の鉛直回転軸と、を有し、前記第１の鉛直回転軸の軸心と前記第２の鉛直回転軸の軸心との水平距離がＤであり、前記第１の鉛直回転軸と前記第２の鉛直回転軸とのうちのいずれか一方が、他方の周囲を回転可能であり、前記第１の鉛直回転軸のまわりを回転する第１の回転盤と、前記第２の鉛直回転軸のまわりを回転する第２の回転盤と、を有し、前記第１の回転盤上の前記第１の鉛直回転軸を中心とする半径Ｒの第１の円の円周上に、Ｎ本（ただし、Ｎは２以上の整数）の第１の支承軸が、等間隔で立設されており、前記第２の回転盤上の前記第２の鉛直回転軸を中心とする半径ｒの第２の円の円周上に、Ｎ本の第２の支承軸が、等間隔で立設されており、１本の前記第１の支承軸と、１本の前記第２の支承軸と、が、組をなし、当該組をなす前記第１の支承軸と前記第２の支承軸と、が、鉛直翼を軸支しており、前記鉛直翼は、前記第１の支承軸に軸支された第１の小翼と、前記第２の支承軸に軸支された第２の小翼と、を有し、当該第１の小翼と当該第２の小翼とが、屈曲可能にヒンジ部によって接合されており、当該ヒンジ部から前記第１の支承軸の軸心までの距離がＡであり、当該ヒンジ部から前記第２の支承軸の軸心までの距離がＢであり、前記水平距離Ｄと、前記半径Ｒと、前記半径ｒと、前記距離Ａと、前記距離Ｂと、の間に
Ｒ＞ｒ＋Ｄ    ・・・・・（１）
Ａ＋Ｂ＞Ｒ−ｒ＋Ｄ    ・・・・・（２）
｜Ａ−Ｂ｜＜Ｒ−ｒ−Ｄ    ・・・・・（３）
の関係が成立しており、前記第１の支承軸と平行な方向から前記第１の回転盤を見ると、前記鉛直翼の前記ヒンジ部が、常に前記第１の円の内側に位置し、風向を検出する風向検出器と、位置制御部と、を有しており、前記位置制御部は、前記第２の鉛直回転軸を前記第１の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、又は、前記第１の鉛直回転軸を前記第２の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、前記第１の鉛直回転軸の軸心と前記第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線を、前記風向検出器が検出した風向に対して交差する位置に維持することを特徴とする。
【０００７】
位置制御部は、例えば、第２の鉛直回転軸を第１の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、第１の鉛直回転軸の軸心と第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線を、風向検出器が検出した風向に対して交差する位置まで動かす構成を有していれば良い。また、位置制御部は、第１の鉛直回転軸を第２の鉛直回転軸のまわりで回転させることによって、第１の鉛直回転軸の軸心と第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線を、風向検出器が検出した風向に対して交差する位置まで動かす構成を有していても良い。
以下の説明において、「第１の鉛直回転軸の軸心と第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線」のことを「水平方向線」と称し、「風車に向かって吹く風」のことを「風」と称し、「風向検出器が検出する風向（風車に向かって吹く風の風向）」のことを「風向」と称する。
【０００８】
式（１）が成立しているので、第２の円が第２の鉛直回転軸のまわりを回転しても、風車を上方から見ると、第２の円は、第１の円の内側に常に位置することとなり、第１の円と第２の円とが重なって交差することがない。
また、第１の支承軸と平行な方向から第１の回転盤を見ると、鉛直翼のヒンジ部は、常に第１の円の内側に位置している。そして、第１の支承軸と平行な方向から第１の回転盤を見ると、鉛直翼も常に第１の円の内側に位置している。
なお、風車を上方または下方から見ることと、第１の支承軸と平行な方向から第１の回転盤を見ることと、第１の支承軸と平行な方向から第２の回転盤を見ることと、第２の支承軸と平行な方向から第１の回転盤を見ることと、第２の支承軸と平行な方向から第２の回転盤を見ることとは、見る方向として同じである。
【０００９】
式（２）と式（３）が成立しているので、風車を上方から見ると、第１の円は第１の鉛直回転軸のまわりを３６０°回転可能であり、第２の円は第２の鉛直回転軸のまわりを３６０°回転可能である。
式（１）〜式（３）が成立しており、また、風車を上方から見ると、鉛直翼のヒンジ部は、常に第１の円の内側に位置している。このため、風車を上方から見たとき、風を受けた鉛直翼が、第１の円の内側で第１の鉛直回転軸と第２の鉛直回転軸のまわりを回転すると、同時に、第１の円が第１の鉛直回転軸のまわりを回転し、第２の円が第２の鉛直回転軸のまわりを回転することとなる。そして、第１の円が回転することによって、第１の回転盤が第１の鉛直回転軸のまわりを回転し、第２の回転盤が第２の鉛直回転軸のまわりを回転することとなる。
【００１０】
前述したように、風車を上方から見ると、第２の円は、第１の円の内側に位置し、第１の円の中心（すなわち、第１の鉛直回転軸の軸心）と、第２の円の中心（すなわち、第２の鉛直回転軸の軸心）と、は、距離Ｄだけ離れている。このため、第１の円と第２の円との距離は、第１の鉛直回転軸の軸心と第２の鉛直回転軸の軸心とを結ぶ水平方向線上において、第１の鉛直回転軸側の位置で最も離れており、第２の鉛直回転軸側の位置で最も接近している。
【００１１】
以下の説明において、「第１の円と第２の円との距離が最も離れている位置」のことを「最大離間位置」と称し、「第１の円と第２の円との距離が最も接近している位置」のことを「最小離間位置」と称する。
位置制御部が、水平方向線を風向に対して交差する位置に維持する。このため、風上側から風車を見ると、第２の鉛直回転軸を挟んで、最大離間位置は、左右いずれかの側に位置し、最小離間位置は、最大離間位置の反対側に位置する。風上側から風車を見たときに、風向に垂直な面内において、第２の鉛直回転軸よりも最小離間位置側にある鉛直翼が風を受ける総面積は、第２の鉛直回転軸よりも最大離間位置側にある鉛直翼が風を受ける総面積よりも小さい。
【００１２】
このため、風車が風を受けることによって生じる第２の鉛直回転軸まわりの鉛直翼の回転モーメントは、零とはならない。この結果、鉛直翼が、第２の鉛直回転軸のまわりを回転する。そして、鉛直翼と共に、第１の円が、第１の鉛直回転軸のまわりを回転し、第２の円が、第２の鉛直回転軸のまわりを回転する。さらに、第１の円とともに、第１の回転盤が、第１の鉛直回転軸のまわりを回転し、第２の円とともに、第２の回転盤が、第２の鉛直回転軸のまわりを回転する。
【００１３】
すなわち、風車に風が吹きさえすれば、鉛直翼、第１の回転盤及び第２の回転盤が止まることなく回転し、鉛直翼、第１の回転盤又は第２の回転盤の回転を動力源として利用可能である。
以下の説明において、「風車を上方から見たときに、第１の鉛直回転軸の軸心と第２の鉛直回転軸の軸心とを結んで形成される水平方向線と、風向と、が交差する角度」のことを「交差角」と称する。
【００１４】
交差角αは、少なくとも次式（４）を満たしていれば良い。
０°＜α＜１８０°    ・・・・・（４）
本願発明者の知見によれば、交差角αは次式（５）を満たしていることが好ましく、交差角αが９０°であることが最も好ましい。
４５°＜α＜１３５°    ・・・・・（５）
【００１５】
第１の小翼は、例えば、平坦な面を有する板状体またはシート状体によって形成されていても良いし、湾曲面を有する板状体またはシート状体によって形成されていても良い。同様に、第２の小翼は、例えば、平坦な面を有する板状体またはシート状体によって形成されていても良いし、湾曲面を有する板状体またはシート状体によって形成されていても良い。
【００１６】
請求項1の発明に係る風車は、さらに、前記第１の回転盤の周囲に、１枚又は複数枚のカバー体からなるカバーを有し、前記カバーは、前記第１の回転盤の周方向を連続して覆うことを可能に形成されており、前記カバーが、前記第１の回転盤の周方向を連続して覆っている状態において、前記第１の鉛直回転軸又は前記第２の鉛直回転軸に対して垂直になる方向から風車を見ると、前記カバーの内側に、前記鉛直翼が位置して隠れるという構成を有していても良い。
【００１７】
カバーが第１の回転盤の周囲を連続して覆う状態においては、カバーの内側に、鉛直翼が位置する。風車に向かって吹く風は、カバーに遮られて鉛直翼に直接当たることができず、風車に向かって吹く風によって鉛直翼が回転することが防止される。
風車に向かって強風が吹くような状況下（例えば、台風時など）において、カバーによって、第１の回転盤の周囲を連続して覆ってやれば良い。これにより、強風が鉛直翼に直接当たることが防止され、風車が強風から過大な力を受けて破損することが防止される。
【００１８】
例えば、カバーを構成する１枚又は複数枚のカバー体は、第１の回転盤の周囲に着脱自在に構成されていても良い。かかる構成のカバーであれば、カバーを必要とする場合にだけ、カバーを第１の回転盤の周囲に装着し、カバーを必要としない場合には、カバーを第１の回転盤の周囲から取り外して適当な場所に収納おくことができる。
【００１９】
カバーが１枚のカバー体によって構成されている場合、第１の回転盤の周囲をカバーによって覆ったときに、カバー体の第１の回転盤の周方向の両端部分どうしが、重なることが好ましい。第１の回転盤の周方向の両端部分が重なることによって、カバーの隙間から風が鉛直翼に当たることが防止される。
また、カバーが複数枚のカバー体によって構成されている場合、第１の回転盤の周囲をカバーによって覆ったときに、カバー体の第１の回転盤の周方向の端部分が、これに隣接するカバー体の第１の回転盤の周方向の端部分に、重なることが好ましい。隣接するカバー体の端部分どうしが重なることによって、カバー体の隙間から風が鉛直翼に当たることが防止される。
【００２０】
例えば、第１の回転盤上の第１の鉛直回転軸を中心とする半径Ｒ２の第３の円の円周上に、Ｍ本（ただし、Ｍは２以上の整数であり、Ｍ＝Ｎであっても良いし、Ｍ≠Ｎであっても良い）の第３の支承軸が、等間隔で立設されており、カバーは、Ｍ枚のカバー体によって構成されており、１枚のカバー体の基端部が１本の第３の支承軸によって回転可能に軸支されており、カバーが第１の回転盤を第１の回転盤の周方向に連続して覆う状態において、各カバー体の先端部が、第３の円の円周方向に隣接するカバー体の基端部の上に重なる構成を、風車が有していても良い。
【００２１】
カバーが第１の回転盤を第１の回転盤の周方向に連続して覆う状態になければ、第３の円の円周方向に隣接するカバー体どうし間に隙間があいていることとなり、風車に向かって吹く風が、この隙間を通って鉛直翼に当たる。
すべてのカバー体において、各カバー体と、第３の円と、の相対的位置関係が、同じであることが望ましい。この条件を満たすことによって、カバー体（すなわち、カバー）が風車の回転を妨げることが防止される。
【００２２】
各第３の支承軸に滑車又は歯車を取り付け、各第３の支承軸に取り付けた滑車又は歯車どうしに１本の環状のベルト又はチェーンを架けて連結し、このベルト又はチェーンを回転させることによって、各カバー体を同じ回転動作で動かすことが可能である。このベルト又はチェーンは、手動で回転しても良いし、モータなどの動力源の力を用いて回転しても良い。
【発明の効果】
【００２３】
上記のような風車であるので、風が吹きさえすれば回転し続ける風車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】風車の縦断面構成図である。
【図２】風車の横断面構成図である。
【図３】鉛直翼を表面側から見た構成図である。
【図４】ヒンジ部において屈曲した状態の鉛直翼を上方から見た構成図である。
【図５】変形例１に係る風車の縦断面構成図である。
【図６】変形例２に係る風車の第１の横断面構成図である。
【図７】変形例２に係る風車の第２の横断面構成図である。
【図８】変形例２に係る風車が有するカバー体の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態を図１から図４を参照しつつ以下に説明する。
風車１は、回転軸１０、第１の回転盤３８、３９、第２の回転盤４０、４１、鉛直翼５０、風向検出器６２、位置制御部６３を有する。
回転軸１０の上端部１１と下端部１２とが、基台７０によって３６０°回転可能に支承されている。
【００２６】
回転軸１０の上端部１１から下端部１２に向かって順番に、８ケ所の屈曲部１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０が形成されている。
回転軸１０において、上端部１１と屈曲部１３との間が端側部分２１をなし、屈曲部１３と屈曲部１４との間が中間部分２３をなし、屈曲部１４と屈曲部１５との間が中間部分２４をなし、屈曲部１５と屈曲部１６との間が中間部分２５をなし、屈曲部１６と屈曲部１７との間が中間部分２６をなし、屈曲部１７と屈曲部１８との間が中間部分２７をなし、屈曲部１８と屈曲部１９との間が中間部分２８をなし、屈曲部１９と屈曲部２０との間が中間部分２９をなし、屈曲部２０と下端部１２との間が端側部分２２をなす。
【００２７】
端側部分２１、中間部分２６、端側部分２２は、１本の鉛直線上にある。また、中間部分２４、２８は、別の１本の鉛直線上にある。さらに、中間部分２３、２５、２７、２９は、の各長さはＤであり、それぞれ水平方向を向いており、互いに平行である。中間部分２４、２８が、第１の鉛直回転軸３３をなし、端側部分２１、２２、中間部分２６が、第２の鉛直回転軸３４をなしている。そして、第１の鉛直回転軸３３は、第２の鉛直回転軸３４のまわりを回転可能である。
【００２８】
第１の鉛直回転軸３３の軸心と第２の鉛直回転軸３４の軸心との間の水平距離はＤとなっている。また、風車１を上方から見ると、第１の鉛直回転軸３３の軸心と第２の鉛直回転軸３４の軸心とを結んで形成される水平方向線Ｌ１は、中間部分２９の軸線と一致して重なっている。
【００２９】
水平な第１の回転盤３８が、第１の鉛直回転軸３３をなす中間部分２４に軸支されており、第１の回転盤３８は、第１の鉛直回転軸３３のまわりを水平に３６０°回転可能に構成されている。水平な第２の回転盤４０が、第２の鉛直回転軸３４をなす中間部分２６の屈曲部１６側寄りの位置に軸支されている。水平な第２の回転盤４１が、第２の鉛直回転軸３４をなす中間部分２６の屈曲部１７側寄りの位置に軸支されており、第２の回転盤４０、４１は、第２の鉛直回転軸３４のまわりを水平に３６０°回転可能に構成されている。水平な第１の回転盤３９が、第１の鉛直回転軸３３をなす中間部分２８に軸支されており、第１の回転盤３９は、第１の鉛直回転軸３３のまわりを水平に３６０°回転可能に構成されている。
【００３０】
第１の回転盤３８、３９は同じ大きさの半径を有し、第２の回転盤４０、４１は同じ大きさの半径を有する。そして、第１の回転盤３８、３９の半径は、第２の回転盤４０、４１の半径よりも大きい。風車１を上方から見ると、第２の回転盤４０、４１は、第１の回転盤３８の下に隠れて見えない。
【００３１】
以下の説明において、風車１を上方から見たときに、「第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が時計回りに回転する方向」のことを「順回転方向」と称し、「第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が反時計回りに回転する方向」のことを「逆回転方向」と称する。
【００３２】
第１の回転盤３８の下側面上と、第１の回転盤３９の上側面上と、の間には、８本の第１の支承軸４６が鉛直に立設されている。また、第２の回転盤４０の下側面上と、第２の回転盤４１の上側面上と、の間には、８本の第２の支承軸４７が鉛直に立設されている。
第１の回転盤３８の下側面上において、各第１の支承軸４６は、第１の鉛直回転軸３３を中心とする半径Ｒの第１の円Ｃ１の円周上に等間隔で並び、第１の回転盤３９の上側面上においても、各第１の支承軸４６は、第１の鉛直回転軸３３を中心とする半径Ｒの第１の円Ｃ１の円周上に等間隔で並んでいる。
【００３３】
また、第２の回転盤４０の下側面上において、各第２の支承軸４７は、第２の鉛直回転軸３４を中心とする半径ｒの第２の円Ｃ２の円周上に等間隔で並び、第２の回転盤４１の上側面上においても、各第２の支承軸４７は、第２の鉛直回転軸３４を中心とする半径ｒの第２の円Ｃ２の円周上に等間隔で並んでいる。なお、半径Ｒは半径ｒよりも大きい。
【００３４】
１本の第１の支承軸４６と１本の第２の支承軸４７とが、ひとつの組を形成しており、全部で８つの組が存在する。ひとつの組をなす第１の支承軸４６と第２の支承軸４７とが、１枚の鉛直翼５０を支承している。
鉛直翼５０は、第１の小翼５３と第２の小翼５７とからなる。第１の小翼５３と第２の小翼５７は、それぞれ縦長の長方形の板状体によって形成されている。第１の小翼５３の一方の長辺部分が、第１の支承軸４６によって軸支されており、第１の小翼５３は、第１の支承軸４６のまわりを回転可能に構成されている。また、第１の小翼５３の他方の長辺部分は、ヒンジ部６０を介して第２の小翼５７の一方の長辺部分に接続されている。第２の小翼５７の他方の長辺部分は、第２の支承軸４７によって軸支されており、第２の小翼５７は、第２の支承軸４７のまわりを回転可能に構成されている。
【００３５】
第１の小翼５３の表面５４と第２の小翼５７の表面５８とが、鉛直翼５０の表面５１をなし、順回転方向前側に面している。第１の小翼５３の裏面５５と第２の小翼５７の裏面５９とが、鉛直翼５０の裏面５２をなし、順回転方向後側に面している。
第１の小翼５３の表面５４側において、第２の小翼５７に接続されている長辺部分に、逆方向突出防止部５６が形成されている。逆方向突出防止部５６は、方形の板状体であり、第１の小翼５３から外側に張り出しており、第１の小翼５３をなす板状体と同じ平面内に存在している。
【００３６】
ひと組の第１の支承軸４６と第２の支承軸４７が支承する１枚の鉛直翼５０において、第１の支承軸４６の軸心とヒンジ部６０との間の距離がＡであり、第２の支承軸４７の軸心とヒンジ部６０との間の距離がＢである。
風向検出器６２と位置制御部６３が、基台７０に設置されている。風向検出器６２は、風向を検出するとともに、検出した風向を信号として位置制御部６３に送信可能に構成されている。
【００３７】
位置制御部６３は、中間部分２９に接続されており、端側部分２２を中心として中間部分２９を回転させることを可能に構成されている。すなわち、位置制御部６３は、第２の鉛直回転軸３４を中心として第１の鉛直回転軸３３を回転させることを可能に構成されている。そして、位置制御部６３は、風向検出器６２から受信する風向に応じて、第２の鉛直回転軸３４を中心として第１の鉛直回転軸３３を回転させ、風向と水平方向線Ｌ１との交差角αを９０°に維持可能に構成されている。なお、位置制御部６３によって第１の鉛直回転軸３３が回転する方向は、風上側から風車１を見たときに、最大離間位置が最小離間位置よりも左側に来る方向である。
【００３８】
そして、水平距離Ｄ、Ａ、Ｂ及び半径Ｒ、ｒの間には、前述の式（１）〜式（３）の関係が成立している。
また、風車１を第１の支承軸４６と平行な方向から第１の回転盤３９を見ると（すなわち、風車１を上方から見ると）、鉛直翼５０のヒンジ部６０は、常に第１の円Ｃ１の内側に位置している。
以上が、風車１の構成である。次に、風車１が奏する作用効果について説明する。
風向検出器６２が、風車１に向かって吹く風の風向を検出し、検出した風向を信号として位置制御部６３に送信する。
【００３９】
位置制御部６３は、風向検出器６２から受信した風向に基づき、第２の鉛直回転軸３４を中心として第１の鉛直回転軸３３を回転させる。この結果、風向と水平方向線Ｌ１との交差角αは、９０°に維持される。そして、風上側から風車１を見ると、最大離間位置が回転軸１０（すなわち、第１の鉛直回転軸３３及び第２の鉛直回転軸３４）よりも左側に位置し、最小離間位置が回転軸１０（すなわち、第１の鉛直回転軸３３及び第２の鉛直回転軸３４）よりも右側に位置し、第２の鉛直回転軸３４は、第１の鉛直回転軸３３から距離Ｄだけ最小離間位置側に近い位置にある。
【００４０】
以下の説明において、「風向と水平方向線Ｌ１との交差角αが９０°である風車１を風上側から見たときに、第２の鉛直回転軸３４よりも左側にある部分」のことを「左側部分」と称し、「風向と水平方向線Ｌ１との交差角αが９０°である風車１を風上側から見たときに、第２の鉛直回転軸３４よりも右側にある部分」のことを「右側部分」と称する。
【００４１】
鉛直翼５０の第１の小翼５３は、逆方向突出防止部５６を有している。このため、鉛直翼５０においては、表面５１が順回転方向前側に突出する形でのみヒンジ部６０は屈曲可能である。ヒンジ部６０は、表面５１がへこむ形で屈曲することはできない。そして、鉛直翼５０が最大離間位置にあるときに、この鉛直翼５０を支承する第１の支承軸４６と第２の支承軸４７との間の水平距離は最大となり、鉛直翼５０が最も開いた状態となる。この最大離間位置にある鉛直翼５０において、鉛直翼５０の表面５１は、風下側を向いている。
【００４２】
鉛直翼５０が最小離間位置にあるときに、この鉛直翼５０を支承する第１の支承軸４６と第２の支承軸４７との水平距離は最小となり、鉛直翼５０が最も閉じた状態となる。この最小離間位置にある鉛直翼５０において、鉛直翼５０の表面５１は、風上側を向いている。
前述の式（１）が成立しているので、風車１を上方から見ると、第２の円Ｃ２は第１の円Ｃ１の内側に常に位置し、第１の円Ｃ１の円周と第２の円Ｃ２の円周とが重なりあうことがない。
【００４３】
また、風車１を上方から見ると、鉛直翼５０のヒンジ部６０は、常に第１の円Ｃ１の内側に位置し、鉛直翼５０も常に第１の円Ｃ１の内側に位置している。
前述の式（２）と式（３）が成立しているので、風車１を上方から見ると、第１の円Ｃ１は第１の鉛直回転軸３３のまわりを３６０°回転可能であり、第２の円Ｃ２は第２の鉛直回転軸３４のまわりを３６０°回転可能である。
【００４４】
前述の式（１）〜式（３）が成立している。また、風車１を上方から見ると、鉛直翼５０のヒンジ部６０は、常に第１の円Ｃ１の内側に位置している。このため、風車１を上方から見たときに、鉛直翼５０が、第１の円Ｃ１と第２の円Ｃ２との間を３６０°回転すると、同時に、第１の円Ｃ１が第１の鉛直回転軸３３のまわりを３６０°回転し、第２の円Ｃ２が第２の鉛直回転軸３４のまわりを３６０°回転することとなる。そして、第１の円Ｃ１が３６０°回転することによって、第１の回転盤３８、３９が第１の鉛直回転軸３３のまわりを３６０°回転し、第２の回転盤４０、４１が第２の鉛直回転軸３４のまわりを３６０°回転することとなる。
【００４５】
第２の鉛直回転軸３４は第１の鉛直回転軸３３から距離Ｄだけ最小離間位置側に近い。このため、左側部分にあって風を受ける鉛直翼５０の面積は、右側部分にあって風を受ける鉛直翼５０の面積よりも、広い。さらに、左側部分にあっては、風は、主に、鉛直翼５０のへこんだ裏面５２に当たる。右側部分にあっては、風は、主に、鉛直翼５０の突出した表面５１に当たる。ここで、風が鉛直翼５０のへこんだ裏面５２に当たった場合、風は、裏面５２に沿ってヒンジ部６０に集まるように流れ、風が裏面５２を押す力は大きい。これに対して、風が鉛直翼５０の突出した表面５１に当たった場合、風は、表面５１に沿って第１の支承軸４６と第２の支承軸４７の方に流れ去り、風が表面５１を押す力は小さい。
【００４６】
したがって、風が左側部分にある鉛直翼５０を風下側に押す力は、風が右側部分にある鉛直翼５０を風下側に押す力よりも大きい。
このため、風が左側部分にある鉛直翼５０を風下側に押す力と、風が右側部分にある鉛直翼５０を風下側に押す力とが、互いに釣り合ってしまうことがなく、風が鉛直翼５０を押す力によって生じる第２の鉛直回転軸３４まわりの回転モーメントが零になることもない。
【００４７】
風が風車１に吹きさえすれば、風が鉛直翼５０を押す力によって、鉛直翼５０は第２の鉛直回転軸３４まわりを順回転方向に回転する。そして、鉛直翼５０とともに、第１の円Ｃ１が第１の鉛直回転軸３３のまわりを順回転方向に回転し、第２の円Ｃ２が第２の鉛直回転軸３４のまわりを順回転方向に回転する。また、第１の円Ｃ１が順回転方向に回転することによって、第１の回転盤３８、３９が第１の鉛直回転軸３３のまわりを順回転方向に回転し、第２の回転盤４０、４１が第２の鉛直回転軸３４のまわりを順回転方向に回転する。
【００４８】
すなわち、風車１に向かって吹く風の力によって、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が、一体となって回転軸１０まわりを順回転方向に止まることなく回転し続ける。
なお、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が、回転する向きは、鉛直翼５０において、逆方向突出防止部５６が形成されている表面５１が回転方向前方を向く向きである。
そして、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１の回転を、他の回転機構の動力源として利用可能である。
【００４９】
なお、図１及び図３において、逆方向突出防止部５６が、第１の小翼５３の表面５４側において、第２の小翼５７に接続されている長辺部分の下端部分に形成されている。これに代えて、逆方向突出防止部５６は、第１の小翼５３の表面５４側において、第２の小翼５７に接続されている長辺部分の他のいずれかの位置に形成されていてもよい。また、逆方向突出防止部５６が第２の小翼５７に形成されていてもよい。この場合、第２の小翼５７の表面５８側において、第１の小翼５３に接続されている長辺部分のいずれかの位置に、逆方向突出防止部５６を形成すればよい。
【００５０】
また、本実施の形態において、逆方向突出防止部５６が第１の小翼５３の表面５４側に形成されているとした。これに代えて、逆方向突出防止部５６は、第１の小翼５３の裏面５５側において、第２の小翼５７に接続されている長辺部分に、第１の小翼５３から外側に張り出す形で形成されていてもよい。あるいは、逆方向突出防止部５６は、第２の小翼５７の裏面５９側において、第１の小翼５３に接続されている長辺部分に、第２の小翼５７から外側に張り出す形で形成されていてもよい。
【００５１】
かかる場合、鉛直翼５０において、ヒンジ部６０は、裏面５２が逆回転方向前側に突出する形でのみ屈曲可能であり、裏面５２がへこむ形で屈曲することはできない。そして、風車１に向かって吹く風の力によって、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が、一体となって回転軸１０まわりを逆回転方向に回転し続ける。
【００５２】
本実施の形態において、風車１は、第１の回転盤３９を有するとしたが、図５の変形例１に示す構成を有していてもよい。この変形例１に係る風車１は、第１の回転盤３９に代えて、第１の回転盤８０Ａを有する。第１の回転盤８０Ａは、水平な環状体をなし、第１の回転盤３８と同じ外径を有する。第１の回転盤８０Ａの上側面上において、各第１の支承軸４６が、第１の鉛直回転軸３３を中心とする半径Ｒの第１の円Ｃ１の円周上に等間隔で並んでいる。そして、第１の回転盤８０Ａは、第１の支承軸４６と第１の回転盤３８とを介して、第１の鉛直回転軸３３をなす中間部分２４によって軸支されており、第１の鉛直回転軸３３のまわりを水平に３６０°回転可能に構成されている。
【００５３】
変形例１に係る風車１の他の構成は、本実施の形態における風車１の構成と同様である。
風が風車１に吹きさえすれば、風が鉛直翼５０を押す力によって、鉛直翼５０は第２の鉛直回転軸３４まわりを順回転方向に回転する。そして、鉛直翼５０とともに、第２の回転盤４０、４１は、第２の鉛直回転軸３４まわりを順回転方向に回転し、第１の回転盤３８、８０Ａは、第１の鉛直回転軸３３まわりを順回転方向に回転する。
そして、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、８０Ａ及び第２の回転盤４０、４１の回転を、他の回転機構の動力源として利用可能である。
【００５４】
風車１が、図６及び図７の変形例２に示す構成を有していても良い。変形例２に係る風車１は、前述の本実施の形態で説明した風車１が有する全ての構成を有し、さらに、カバー８２を有している。変形例２に係る風車１にあって、本実施の形態と同じ構成については、同じ符号を付して重複する説明を省略する。なお、図６及び図７では、本実施の形態で説明した風車１が有する構成のうちの一部の構成の図示が、省略されている。
【００５５】
第１の回転盤３８の下側面上と、第１の回転盤３９の上側面上と、の間に、Ｍ本の第３の支承軸８０が鉛直に立設されている。なお、図６及び図７では、Ｍ＝８の場合が示されている。第１の回転盤３８の下側面上において、各第３の支承軸８０は、第１の鉛直回転軸３３を中心とする半径Ｒ２の第３の円Ｃ３の円周上に等間隔で並び、第１の回転盤３９の上側面上においても、各第３の支承軸８０は、第１の鉛直回転軸３３を中心とする半径Ｒ２の第３の円Ｃ３の円周上に等間隔で並んでいる。なお、半径Ｒ２≧半径Ｒの関係が成り立つ。
【００５６】
１本の第３の支承軸８０が、１枚のカバー体８３を支承しており、Ｍ本の第３の支承軸８０に支承されたＭ枚のカバー体８３が、カバー８２を構成している。
風車１を上方から見ると、カバー体８３は、第３の円Ｃ３の円周と同じ曲率の弧を描く湾曲面によって形成されている。風車１を上方から見たときに、１枚のカバー体８３が描く弧の長さは、第３の円Ｃ３の円周の１／Ｍよりもわずかに長い。風車１を上方から見たとき、カバー体８３の順回転方向側の端の基端部８５において、カバー体８３は第３の支承軸８０に回転可能に軸支されており、カバー体８３の逆回転方向側の端の先端部８６は、第３の円Ｃ３よりも外側に常に位置している。
【００５７】
第３の支承軸８０の上端側と下端側のいずれか一方に、歯車８８が装着されている（図８においては、歯車８８は第３の支承軸８０の下端側に装着されている）。第３の円Ｃ３の円周方向に連続する１本の環状のチェーン９０が、Ｍ本の第３の支承軸８０の各歯車８８に外側から架けられている。そして、チェーン９０が順回転方向または逆回転方向に回転すると、チェーン９０が架かっている歯車８８を介して各第３の支承軸８０が回転し、第３の支承軸８０とともにカバー体８３が第３の支承軸８０の周りを回転する構成となっている。
【００５８】
第３の支承軸８０の上端又は下端にはハンドル（図示略）を着脱自在に装着可能になっている。いずれかの第３の支承軸８０に装着したハンドルを回すと、その第３の支承軸８０が回転し、その第３の支承軸８０の歯車８８を介して、チェーン９０が順回転方向または逆回転方向に回転し、チェーン９０の回転を介して、全ての第３の支承軸８０の歯車８８が回転するとともに、全ての第３の支承軸８０が、ハンドルを装着した第３の支承軸８０と同じ回転を行う構成となっている。
【００５９】
全ての第３の支承軸８０が同じ回転を行うので、各カバー体８３が第３の円Ｃ３に対してとる相対的位置は、常に同じである。
チェーン９０とともに第３の支承軸８０が回転し、各カバー体８３が回転することによって、第１の回転盤３８、３９の周囲をカバー８２が連続して覆うことができ、このカバー８２の内側に鉛直翼５０を位置させて隠すことができる構成となっている。
【００６０】
第３の支承軸８０は、その第３の支承軸８０の回転を禁止可能とするストッパー（図示略）を有しており、このストッパーが解除されているときにのみ、その第３の支承軸８０は回転可能であり、このストッパーがかかっているときには、その第３の支承軸８０の回転が禁止される構成となっている。
【００６１】
台風などの強風が風車１に吹く恐れがある場合、第３の支承軸８０にハンドルを装着し、ストッパーを解除する。そして、ハンドルを回してハンドルを装着した第３の支承軸８０を回転させ、その第３の支承軸８０の歯車８８の回転を介して、チェーン９０を逆回転方向に回転させ、このチェーン９０の回転を介して、全ての第３の支承軸８０の歯車８８を回転させ、第３の支承軸８０に軸支されたカバー体８３をも回転させ、各カバー体８３の先端部８６が隣接するカバー体８３の基端部８５に重なった状態（すなわち、カバー体８３が完全に閉じた状態）とする（図６を参照）。そして、第１の鉛直回転軸３３又は第２の鉛直回転軸３４に対して垂直になる方向から風車１を見て、カバー８２の内側に鉛直翼５０が完全に隠れたことを確認したら、ストッパーによって第３の支承軸８０の回転を禁止する。
【００６２】
この結果、第１の回転盤３８、３９の周方向をカバー８２が連続して覆うこととなり、このカバー８２の内側に鉛直翼５０が位置して隠れる。
カバー８２の内側に鉛直翼５０が完全に隠れた状態となれば、強風が風車１に吹きつけても、鉛直翼５０が強風によって回転することが防止され、風車１が強風によって破損等することが防止される。
【００６３】
強風が風車１に吹く恐れが無くなれば、第３の支承軸８０にハンドルを装着し、ストッパーを解除する。そして、ハンドルを先ほどとは逆に回し、ハンドルを装着した第３の支承軸８０を回転させ、その第３の支承軸８０の歯車８８の回転を介して、チェーン９０を順回転方向に回転させ、このチェーン９０の回転を介して、全ての第３の支承軸８０の歯車８８を回転させ、第３の支承軸８０に軸支されたカバー体８３をも回転させ、各カバー体８３の先端部８６と隣接するカバー体８３の基端部８５との間に隙間８７があいた状態（すなわち、カバー体８３が開いた状態）とする（図７を参照）。各カバー体８３の先端部８６と隣接するカバー体８３の基端部８５との間に隙間８７が大きくあいた状態となったら、ストッパーをかけて第３の支承軸８０の回転を禁止する。
【００６４】
この結果、第１の鉛直回転軸３３又は第２の鉛直回転軸３４に対して垂直になる方向から風車１を見ると、カバー体８３どうし間の隙間８７から、鉛直翼５０が見える状態となる。
そして、風車１に向かって吹く風は、カバー体８３どうし間の隙間８７から鉛直翼５０に当たり、鉛直翼５０、第１の回転盤３８、３９及び第２の回転盤４０、４１が、一体となって回転軸１０まわりを順回転方向に止まることなく回転する。
【００６５】
なお、発明者が考察するところによれば、カバー体８３が開いてカバー体８３の先端部８６と逆回転方向側で隣接するカバー体８３の基端部８５との間に隙間８７があいた状態において、風車１が風を受けて回転するためには、風車１を上方から見たときに、カバー体８３の先端部８６側の先端と基端部８５側の先端とを結ぶ直線Ｌ２と、そのカバー体８３の基端部８５側の先端と第１の鉛直回転軸３３とを結ぶ直線Ｌ３と、が交わる角度θが、図７に示すように凡そ９０°であることが好ましい。
【００６６】
さらに、発明者が考察するところによれば、風車１を回転させるトルクは、カバー体８３が開いてカバー体８３の先端部８６と逆回転方向側で隣接するカバー体８３の基端部８５との間に隙間８７があいた状態において、カバー体８３が無い場合よりも大きくなると考えられる。
【符号の説明】
【００６７】
１    風車
１０    回転軸
１１    回転軸の上端部
１２    回転軸の下端部
１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０    回転軸の屈曲部
２１、２２    回転軸の端側部分
２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０    回転軸の中間部分
３３    第１の鉛直回転軸
３４    第２の鉛直回転軸
３８、３９、８０Ａ    第１の回転盤
４０、４１    第２の回転盤
４６    第１の支承軸
４７    第２の支承軸
５０    鉛直翼
５１    鉛直翼の表面
５２    鉛直翼の裏面
５３    第１の小翼
５４    第１の小翼の表面
５５    第１の小翼の裏面
５６    逆方向突出防止部
５７    第２の小翼
５８    第２の小翼の表面
５９    第２の小翼の裏面
６０    ヒンジ部
６２    風向検出器
６３    位置制御部
７０    基台
８０    第３の支承軸
８２    カバー
８３    カバー体
８５    カバー体の基端部
８６    カバー体の先端部
８７    カバー体どうし間の隙間
８８    歯車
９０    チェーン
Ｌ１    水平方向線
Ｃ１    第１の円
Ｃ２    第２の円
Ｃ３    第３の円
【図１】
0005860124.tif 000002
【図２】
0005860124.tif 000003
【図３】
0005860124.tif 000004
【図４】
0005860124.tif 000005
【図５】
0005860124.tif 000006
【図６】
0005860124.tif 000007
【図７】
0005860124.tif 000008
【図８】
0005860124.tif 000009