(57)【要約】【課題】抗力型風車は主に風受け面積と抗力係数の差を利用しており、ブレードの回転位置に於ける風受け面積は一般には、ほぼ一定で使用している、この風受け面積の一定は回転力と同時に逆回転力（ブレーキ力）としての作用による効率の低下を生じている。【解決手段】図１は本発明の抗力型風車の斜視図で、風の方向Ａに対して自転軸４と共にブレード５が回転する時に、a点でのブレード５は最大の風受け面積であり、c点ではブレード面が風の方向に平行になっているために、風受け面積が最小となっている。この面積の差と抗力係数との差がＢ方向への回転力となり、各ブレード５は常にこの関係を維持するために、センター用チェーホイール１０、自転用チェーホイール１４、センター用チェーン８、自転用チェーン９、を組み込であり、架台６、の内部には軸継ぎ手と共に発電機を内蔵している。【選択図】図１
2006312896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図３、に於いて、ブレード５の自転中心a,b,c,d,が矢印Ｂの方向に回転するとき、ブレード５の回転位置は、風の方向Ａに対してa点では、風受け面積と抗力係数が最大で、従って風力を最大に利用することで最大の回転力を得る、b点を経てc点に至る間では、それらは除除に減少しながらc点では風受け面積と抗力係数が最小となる、従って風力を最小に受けて逆回転力（ブレーキ力）を最小にする、d点を経てa点に至る間では除除に増加しながらa点に復帰することで最大の回転力を得る、それぞれのブレード５は順次、並行的にこのサイクルを繰り返すために、図４、に示すセンター用チェーン８、自転用チェーン９、センター用チェーンホイール１０、及び自転用チェーンホイール１４、を用いてセンター用チェーンホイール１０、と自転用チェーンホイール１４、の回転速度を２対１にすることを特徴とする抗力型風車。
【請求項２】
図２に示すセンター用チェーンホイール１０、とｗホイール１１、は一体で作動し中を通るセンター軸３、の回転には関係なく、別途コントローラの指示によるウオーム１２、の駆動でセンター用チェーンホイール１０が回転することで風速の変化や風向の変化にも対応して、本発明の抗力型風車の回転速度を制御することを特徴とする抗力型風車。
【請求項３】
図２及び図４に示す、風見板７、は小型の抗力型風車に使用し、センター用チェーンホイール１０に直接取り付けて使用することで、風見板７、の横風を利用して風の変化に対応したより有効な向きに本発明の抗力型風車を誘導することを特徴とする抗力型風車。
【請求項４】
（請求項１）の機能を維持しながらセンター用チェーン８、と自転用チェーン９、に代わるカーブドチェーンを１本用いてブレード数を２枚、３枚、４枚用の変化にも対応できることを特徴とする抗力型風車。（図５、図６、図７参照）
【請求項５】
（請求項１）の機能を維持しながらチェーンの代わりに歯車を用いることで、高速回転用にも対応できることを特徴とする抗力型風車。（図８、図９、参照）
【請求項６】
（請求項１）の機能を維持しながら、可撓性ブレード５a、を用いることでより抗力係数の効果の向上を図ることを特徴とする抗力型風車（図１０参照）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を得るための発電機を駆動する動力源として、風力を利用した抗力型風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示す、サボニウス型風車は抗力型風車の代表として、多くの先人達によって開発が試みられているが、効率が低いため、（例えば、非特許文献１参照。）高出力で高性能が要求される発電機用には使用例が少ないのが現状となっている。
【０００３】
図１１、のサボニウス型風車に於いて、今風の方向Ａに対して風受け部３１、のＸ側は凹型であり、Ｙ側では凸型となっている、この時Ｘ側とＹ側の風受け面積は同一であるが、抗力係数の違いがありこの違いを利用して、回転方向Ｚが生じている、但しＸ側の回転力に対してＹ側の回転力（逆回転力）がブレーキとなり効率低下の要因となっている。
【０００４】
本発明とねらいどころのよく似ている（特許文献１、参照）と比べて、本発明は、ブレード５、の自転と公転の比が確定しているために作動が安定し、信頼性の高い抗力型風車と成っている。
【特許文献１】特開２０００−３２０４４５号公開（代表図面）
【非特許文献１】風車工学入門、牛山泉著、森北出版株式会社、１８頁、６２頁
【非特許文献２】流体力学（２）、白倉昌明著、コロナ社、１４９頁、図２．７３厚み比による抗力の変化
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明には抗力型風車の難点とされる、背景技術（０００３）に示す、Ｘ側（回転側）の回転力を最大とし、Ｙ側（逆回転側）の回転力を最小にすること、つまり回転側の風受け面積と抗力係数を最大とし、逆回転側の風受け面積と抗力係数を最小にすることである。
【０００６】
風力は有効なエネルギーである、と同時に気ままな動きに対する対策、つまり風の方向の変化と風速の変化に迅速かつ正確な対応が必須とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図２及び図３に於いて、ブレード５の自転中心a,b,c,d,が矢印Ｂの方向に回転するとき、ブレード５の回転位置は、風の方向Ａに対してa点では、風受け面積と抗力係数が最大となる、従って風力を最大に利用することで最大の回転力を得る、b点を経てc 点に至る間では除除に減少しながらc点では風受け面積と抗力係数が最小（非特文献２、に示されているように、圧力抗力が無く摩擦抗力のみのため、c点での抗力係数がa点の１／１０となる）となる、従って風力を最小に受けて逆回転力（ブレーキ力）が最小となる、d点を経てa点に至る間では除除に増加しながらa点で最大に復帰する、それぞれのブレード５は順次並行的にこのサイクルを繰り返すことで効率の向上を図る。
【０００８】
図２のサポート２、はセンター軸３、を挟んで上下に配置し、センター軸３を中心に一体で回転しながら、センター軸３、の下端はセンター用チェーンホイール１０、ｗホイール１１、軸受１３、を貫通滑動し軸継手１５に接続している。
一方自転軸４はブレード５を固定し、サポート２を貫通滑動し自転用チェーンホイール１４、に接続の上一体となって自転する。
図４は図３に示すブレード５、の各点（a,b,c,d）の配置を維持するためのセンター用チェーン８、と自転用チェーン９、の取付を示す、つまりa点のブレード５の配置が矢印Ｂの方向に１８０度回転してc点迄移動する間に自転軸４、は９０度自転してc点のブレード５の配置に成るようにセンター用チェーンホイール１０と自転用チェーンホイール１４の回転速度が２対１に成るように歯数を設定する。
【０００９】
図２に示すセンター用チェーンホイール１０、とｗホイール１１、は一体で作動し中を通るセンター軸３、の回転には関係なく、別途コントローラの指示によるウオーム１２、を駆動してセンター用チェーンホイール１０が回転することで風速の変化や風向の変化にも対応した、本発明の抗力型風車の回転速度を制御する。
【００１０】
図２及び図４に示す、風見板７、は小型の抗力型風車に使用し、ｗホイール１１とウオーム１２を除去して、センター用チェーンホイール１０に直接取り付けて使用することで、風見板７、の横風を利用して風の変化に対応したより有効な向きに本発明の抗力型風車を誘導する。
【００１１】
図１０は可撓性ブレード５a、を用いた時の状態を示し、ブレード５aの自転中心a,b,c,dに於いて風の方向Ａに対してa点では面直角の風圧で、ブレード５a は湾曲することで抗力係数が大きくなり、Ｂの回転方向に有効に作用している、又b,c,点では４５度の傾きで湾曲し、４５度の分力がＢの回転方向にそれぞれ作用している、c点ではブレード５aは風の方向Ａに平行のために湾曲はなく抗力係数が最小と風受け面積が最小となる、従って逆回転力は最小となる。
【００１２】
図５、図６、及び図７はセンター用チェーン８、と自転用チェーン９、に代えてカーブドチェーンを１本にして用いることで保守、点検を容易にするためのブレード数に対するチェーンの使用例を示す。
【００１３】
図８及び図９はチェーン駆動の代わりに歯車を用いることで、耐久性の向上と高速回転にも対応するためのブレード５、と歯車列の使用例を示す。
【発明の効果】
【００１４】
１）本発明は、抗力型風車特有の逆回転力が少ないため高効率が可能で、出力当たりの設備がコンパクトになる。
２）ブレード５の形状が簡単であり、装置全体の構造が単純なため設備費が安価。
３）装置全体が架台に取り付けてあり、出力が垂直軸のため保守、点検が容易。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３に示す様にブレード５の各点(a,b,c,d)の取付角度を決定すると、風の方向Ａに対してa点ではブレード５の面積に１００％の風力を得て、回転方向Ｂに回転力を与える、またa点からb 点を経てc点に至る間では、ブレード５の回転角度に相当する分力が常にＢ方向に作用するため、a点から回転力は除除に減少しながらc点では最小となる、またc点からd点を経てa点に至る間では、ブレード５の回転角度に相当する分力が常にＢ方向に作用するため、c点から回転力は除除に増加しながらa点で最大に達する、つまり本発明では、ブレード５に作用する風力は常にセンター軸３、をＢ方向に回転するために高効率が得られる。
【実施例１】
【００１６】
図４ではチェーンを４本掛けとしているが、図５、図６、図７、に示す１本掛けでも実施は可能であり、又は図８、図９、に示す歯車を用いることも高速回転用には有利と言える。
【実施例２】
【００１７】
ブレード５は左右を対称とし、裏表を同じ形状に作ることと、ｃ点に於いての抗力係数を最小にすることで、高効率を計れる。
【実施例３】
【００１８】
図２に示すセンター用チェーンホイール１０、とｗホイール１１、は一体で作動し中を通るセンター軸３、の回転には関係なく、別途コントローラの指示によるウオーム１２、の駆動でセンター用チェーンホイール１０が回転することで風速の変化や風向の変化にも対応して、本発明の抗力型風車の回転速度を制御する。
【実施例４】
【００１９】
図２及び図４に示す、風見板７、は小型の抗力型風車に使用し、ｗホイール１１とウオーム１２を除去して、センター用チェーンホイール１０に直接取り付けて使用することで、風見板７、の横風を利用して風の変化に対応したより有効な向きに本発明の抗力型風車を誘導する。
【実施例５】
【００２０】
図１０は可撓性ブレード５a、を用いた時の状態を示し、可撓性ブレード５aが風圧を受けて変形することによる抗力係数の向上を図る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示す抗力型風車の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示す抗力型風車の正面図である。
【図３】平面図である。
【図４】チェーンの取付部を示すＣ−Ｃ断面図である。
【図５】ブレード数２枚用にカーブドチェーンを用いた、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図６】ブレード数３枚用にカーブドチェーンを用いた、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図７】ブレード数４枚用にカーブドチェーンを用いた、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図８】ブレード数２枚用に歯車を用いた、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図９】ブレード数３枚用に歯車を用いた、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図１０】可撓性ブレード５a、を用いた平面図である。
【図１１】従来のサボニウス型風車の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１抗力型風車
２サポート
３センター軸
４自転軸
５ブレード
５a可撓性ブレード（図１０参照）
６架台
７風見板（風向及び回転数制御の簡易型に使用）
８センター用チェーン
９自転用チェーン（図４参照）
１０センター用チェーンホイール
１１Ｗホイール（大型機の風向及び回転数制御にウオーム１２、とセットで遠隔操作用に使用）
１２ウオーム
１３軸受け
１４自転用チェーンホイール
１５軸継手
１６発電機
２０センター用歯車（図８、図９参照）
２１中間用歯車
２２自転用歯車
３０サボニウス型風車（図１１参照）
３１風受け部
３２回転軸
【図１】
2006312896.tif 000003
【図２】
2006312896.tif 000004
【図３】
2006312896.tif 000005
【図４】
2006312896.tif 000006
【図５】
2006312896.tif 000007
【図６】
2006312896.tif 000008
【図７】
2006312896.tif 000009
【図８】
2006312896.tif 000010
【図９】
2006312896.tif 000011
【図１０】
2006312896.tif 000012
【図１１】
2006312896.tif 000013