(57)【要約】【課題】羽根の回転開始が困難であり、また、騒音が大きいという問題点を解決する。【解決手段】風力発電装置は、仰角を有する剛性の高い羽根前部１１１ａと、羽根前部１１１ａの回転する方向の後方に配置された羽根前部１１１ａよりも剛性の低い羽根後部１１１ｄと、を有して形成される羽根１１１と、回転軸を有する発電機と、回転軸とともに回転し、回転軸に羽根１１１を固着するロータと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を備える、風力発電装置の羽根。
【請求項２】
前記羽根前部と前記羽根後部とは剛性の高い１枚の板材で形成され、
前記羽根前部と前記羽根後部との間の折曲部で折り曲げて前記羽根前部が仰角を有するようにし、
前記羽根後部には、前記羽根の回転する方向に溝を設けて、前記羽根後部の剛性を低くした、請求項１に記載の風力発電装置の羽根。
【請求項３】
前記羽根前部は剛性の高い板材で形成され、
前記羽根前部は第１羽根前部と第２羽根前部とを有し、前記第１羽根前部と前記第２羽根前部との間の折曲部で折り曲げて前記第１羽根前部が仰角を有するようにし、
前記第２羽根前部に、前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部を固着した、請求項１に記載の風力発電装置の羽根。
【請求項４】
前記羽根前部は剛性の高い板材で形成され、
前記羽根前部は第１羽根前部と第２羽根前部とを有し、前記第１羽根前部と前記第２羽根前部との間の折曲部で折り曲げて前記第１羽根前部が仰角を有するようにし、
前記第２羽根前部に、前記羽根の回転方向に直行する方向の長さが短い部材で形成される羽根後部を複数個固着するようにした、請求項１に記載の風力発電装置の羽根。
【請求項５】
前記羽根前部は、流線型の形状によって仰角を有し剛性を高くし、
前記羽根後部は、羽根の回転する方向に溝を設けて、前記羽根後部の剛性を低くした、請求項１に記載の風力発電装置の羽根。
【請求項６】
前記羽根前部は、流線型の形状によって仰角を有し剛性を高くし、
前記羽根後部は、剛性が前記羽根前部よりも低い板材を用いて、前記羽根後部の剛性を低くした、請求項１に記載の風力発電装置の羽根。
【請求項７】
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を有して形成される羽根と、
前記羽根が固着された回転軸を有する発電機と、を備える、
風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置および風力発電装置の羽根に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年風力発電装置が普及の途上にある。風力発電装置は、風車の回転軸の方向によって、風向きに対し回転軸が平行な水平軸型と、風向きに対し回転軸が垂直な垂直軸型と、に２つに分類される。ここで、水平軸型（縦型）の風力発電装置の代表例としては３枚の羽根を有するプロペラ型（特許文献１を参照）が多用されている。また、垂直軸型（横型）の風力発電装置の代表例としては、ダリウス型（特許文献２を参照）、直線羽根としたジャイロミル型（特許文献３を参照）が多用されている。これらのプロペラ型、ダリウス型、ジャイロミル型は、飛行機の羽根（翼）のような形状の羽根を有しており、羽根の上下の圧力差により受ける力によって回転する揚力型である。
【０００３】
プロペラ型、ダリウス型、ジャイロミル型の風力発電装置、特に、小型の風力発電装置では、微風では羽根の回転開始が困難であった。また、羽根の回転中においては、雑音（風切音）が大きいものであった。
【０００４】
微風でも羽根の回転開始を容易とするために、プロペラ型、ジャイロミル型では、風速に応じて羽根の角度を変化させる可変ピッチ制御が用いられているが、可変ピッチとするための機構部の構造が複雑であり、その制御はマイクロコンピュータ等を用いる高度のものとなり、装置が高価なものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１４９２３７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３０８７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、このような揚力型の風力発電装置において、羽根の回転開始が困難であり、また、羽根の回転中においては、騒音（風切音）が大きいという問題点を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の風力発電装置の羽根は、
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を備えるものである。
【０００８】
本発明の風力発電装置は、
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を有して形成される羽根と、
前記羽根が固着された回転軸を有する発電機と、
を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の技術によれば、風力発電装置の羽根は、仰角を有する剛性の高い羽根前部と、羽根前部の回転する方向の後方に配置された羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を備えるので、微風でも容易に回転し、回転時における騒音も少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態のプロペラ型の風力発電装置を示す図である。
【図２】第１実施例の羽根を示す図である。
【図３】第２実施例の羽根を示す図である。
【図４】第３実施例の羽根を示す図である。
【図５】第４実施例の羽根を示す図である。
【図６】第５実施例の羽根を示す図である。
【図７】別の実施形態のプロペラ型の風力発電装置を示す図である。
【図８】さらに別の実施形態のジャイロミル型の風力発電装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の風力発電装置の羽根は、仰角を有する剛性の高い羽根前部と、羽根前部の回転する方向の後方に配置された羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を備えるものである。
【００１２】
上述した実施形態の羽根は種々の形態とすることができ、以下の実施例において説明されている。第１実施例の風力発電装置の羽根では、羽根前部と羽根後部とは剛性の高い１枚の板材で形成され、羽根前部と羽根後部との間の折曲部で折り曲げて羽根前部が仰角を有するようにし、羽根後部には、羽根の回転する方向に溝を設けて、羽根後部の剛性を低くしている。
【００１３】
第２実施例の風力発電装置の羽根では、羽根前部は剛性の高い板材で形成され、羽根前部は第１羽根前部と第２羽根前部とを有し、第１羽根前部と第２羽根前部との間の折曲部で折り曲げて第１羽根前部が仰角を有するようにし、第２羽根前部に、羽根前部よりも剛性の低い羽根後部を固着して、羽根後部の剛性を低くしている。
【００１４】
第３実施例の風力発電装置の羽根では、羽根前部は剛性の高い板材で形成され、羽根前部は第１羽根前部と第２羽根前部とを有し、第１羽根前部と第２羽根前部との間の折曲部で折り曲げて第１羽根前部が仰角を有するようにし、第２羽根前部に、回転方向に直行する方向の長さが短い、前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部を複数個固着するようにして、羽根後部の剛性を低くしている。
【００１５】
第４実施例の風力発電装置の羽根では、羽根前部は流線型の形状によって仰角を有し剛性を高くし、羽根後部には、羽根の回転する方向に溝を設けて、羽根後部の剛性を低くしている。
【００１６】
第５実施例の風力発電装置の羽根では、羽根前部は流線型の形状によって仰角を有し剛性を高くし、羽根後部には、剛性が羽根前部よりも低い板材を用いて、羽根後部の剛性を低くしている。
【００１７】
実施形態風力発電装置は、仰角を有する剛性の高い羽根前部と、羽根前部の回転する方向の後方に配置された羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を有して形成される羽根と、回転軸を有する発電機と、回転軸とともに回転し、回転軸に羽根を固着するロータと、を備える。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、実施形態のプロペラ型の風力発電装置を示す図である。図１に示す風力発電装置１は、一般家庭で用いるための小型の風力発電装置である。風力発電装置１は、複数個の羽根（ブレード）である、３個の羽根１１と、これらの羽根１１を取り付けるロータヘッド１２と、発電機１３と、を備えている。３個の羽根１１は同一構造である。
【００１９】
発電機１３の回転軸１３ａは、ロータヘッド１２に連結されている。このようにして、３個の羽根１１によって生じる回転力が回転軸１３ａに伝えられて、発電機１３から電力が得られるようになされている。発電機１３の筐体１３ｂには取付部材１４が取り付けられて、取付部材１４によって、風力発電装置１は、家屋の屋根、ポールの先端等に取り付けることが可能とされている。なお、３個の羽根１１は、ロータヘッド１２を介することなく、発電機１３の回転軸１３ａに直接に溶接するなどして連結することもできる。また、羽根１１は、バー（図示せず）を介して、ロータヘッド１２を介して発電機１３の回転軸１３ａに固着し、または、羽根１１は、バー（図示せず）を介し、バーを発電機１３の回転軸１３ａに溶接することもできる。
【００２０】
第１実施形態の風力発電装置１は、羽根の形状に特徴を有するものである。羽根の形状を以下に説明する。
【００２１】
図２〜図６は、第１実施形態の風力発電装置１に採用される種々の羽根の形状を示す図である。図２〜図６に示す羽根の各々は、図１に示す羽根１１として用いられる。
【００２２】
（第１実施例）
図２は第１実施例の羽根を示す図である。図２に示す羽根１１１は、１枚の板材を加工して、断面形状をひらがなの「へ」の字の形状にして形成されている。図２（ａ）は羽根１１１の平面図である。図２（ａ）の矢印は羽根１１１の回転方向を示すものである。図２（ｂ）は羽根１１１のＡ―Ａ'断面図である。図２（ｂ）の矢印は風の方向を示すものである。
【００２３】
羽根１１１は、折曲部１１１ｂで折り曲げられている。羽根１１１の回転方向の前部１１１ａ（以下、羽根前部１１１ａと省略する）は、風の方向に垂直な面と羽根前部１１１ａとが角度αを有するようにされている。角度αは１０°（度）〜３０°（度）の範囲とするのが好ましい。以下、角度αを仰角αと称する。
【００２４】
羽根１１１の回転方向の後部１１１ｄ（以下、羽根後部１１１ｄと省略する。）は、羽根１１１の短手方向（図２（ａ）の紙面の左右方向）に溝（スリット）１１１ｅを有している。溝１１１ｅは平行するように複数本、形成される。羽根１１１の全体を剛性の高い材料で形成しても、溝を設けることによって、羽根後部１１１ｄの剛性が低下させられる。
【００２５】
つまり、羽根１１１の部材として比較的剛性の高い部材を用い、羽根前部１１１ａの剛性を高くし、溝を設けることによって羽根後部１１１ｄの剛性を低くする構造を１枚の部材の簡単な加工で実現している。
【００２６】
このような構造を採用することによって、剛性の高い羽根前部１１１ａにおいて大きな回転トルクを発生するようにしている。
【００２７】
溝１１１ｅの作用についてより詳しく説明をする。羽根前部１１１ａは、図２（ｂ）において矢印で示す方向の風を受けて、図２（ａ）において矢印で示す方向に回転する、羽根後部１１１ｄは、羽根前部１１１ａから羽根後部１１１ｄへ流れる空気流を整流する作用をする。この整流作用を円滑にして回転損失を低減するために溝１１１ｅは設けられている。
【００２８】
羽根１１１の長手方向の一端は直接に、又はバーを介して、ロータヘッド１２に固着されており、ロータヘッド１２により近い部分（図２（ａ）の紙面の下方向）では、回転速度がより低くなる。一方、羽根１１１のロータヘッド１２からより遠い部分では、回転速度がより高くなる。
【００２９】
つまり、羽根１１１が回転する場合に、羽根１１１のロータヘッド１２からより遠い部分（図２（ａ）の紙面の上方向）と、羽根１１１のロータヘッド１２により近い部分（図２（ａ）の紙面の下方向）とでは、回転速度に差が生じることとなる。
【００３０】
そのために、羽根後部１１１ｄの風の方向に垂直な面と羽根後部１１１ｄとがなす角度には望ましい角度が存在する。この望ましい角度は、整流作用を最も良く生じる角度である。しかしながら、整流のための望ましい角度（以下、羽根後部１１１ｄがなす望ましい角度と省略する）は、羽根後部１１１ｄの上部（図２（ａ）の紙面の上部）と羽根後部１１１ｄの下部（図２（ａ）の紙面の下）とでは異なることとなる。つまり、羽根後部１１１ｄがなす望ましい角度は羽根後部１１１ｄの上下方向の位置の関数となる。その理由は上述したように、羽根後部１１１ｄの上部では回転速度が高く、羽根後部１１１ｄの下部では回転速度が上部よりも低いためである。
【００３１】
羽根後部１１１ｄがなす望ましい角度になろうとする力が、羽根後部１１１ｄに働く。このように、望ましい角度が羽根後部１１１ｄの上部と下部とで異なるために、羽根後部１１１ｄにはねじれ力が生じることとなる。しかしながら、溝１１１ｅがない場合には、羽根後部１１１ｄは剛性が高い部材で形成されているので羽根後部１１１ｄはねじれることはない。
【００３２】
この望ましい角度は、空気流に沿ったものであるので、羽根後部１１１ｄが剛性の低い材料で形成されている場合には、自動的に望ましい角度を得ることができることとなる。よって、第１実施例では、羽根後部１１１ｄの剛性を低下させるために、溝１１１ｅを設けている。この結果、羽根後部１１１ｄは、ねじれることが可能となり、整流作用が円滑に行われる。一方、羽根後部１１１ｄの剛性が高く保たれている場合には、羽根後部１１１ｄはねじれることがないので、乱流が発生して、回転効率も悪く、乱流によって生じる雑音も大きくなる。
【００３３】
ここで、溝１１１ｅの本数は、羽根１１１の回転角速度、羽根１１１の剛性に応じて、適宜に定め得るものである。羽根１１１の材料としては、例えば、アルミ板、ステンレス板等の剛性の高い部材を用いることができる。
【００３４】
第１実施例では、剛性の高い部材を用いて羽根１１１を形成する。ここで、剛性が高いとは、溝を設けない羽根前部１１１ａでは、空気流の中を回転することによって仰角αが一定値を保つに十分な剛性を有する程度の剛性を言うものである。それとともに、羽根後部１１１ｄにおける剛性を羽根前部１１１ａよりも剛性をより低くしている。ここで、剛性をより低くするとは、羽根後部１１１ｄに溝１１１ｅを設けることによって、羽根後部１１１ｄでは、空気流の中を回転することによって羽根後部１１１ｄがねじれて変形して空気流を整流することができる程度の剛性の低さを言うものである。
【００３５】
このようにして、第１実施例の羽根１１１を用いた風力発電装置では、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、溝１１１ｅを設けることによって、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００３６】
（第２実施例）
図３に示す羽根１１２は、２枚の板材を接合して形成されている。図３（ａ）は羽根１１２の平面図である。図３（ａ）の矢印は羽根１１２の回転方向を示すものである。図３（ｂ）は羽根１１２のＢ―Ｂ'断面図である。図３（ｂ）の矢印は風の方向を示すものである。
【００３７】
羽根１１２は、折曲部１１２ｂで折り曲げられ、一体形成された羽根第１前部１１２ａと羽根第２前部１１２ｃとを有している。また、羽根１１２は、羽根第２前部１１２ｃに対して、リベット、接着剤等を用いて接合された、羽根後部１１２ｄを有している。羽根第１前部１１２ａは、風の方向に垂直な面と羽根第１前部１１２ａとが仰角αを有するようにされている。仰角αは１０°（度）〜３０°（度）の範囲とするのが好ましい。
【００３８】
一体形成された羽根第１前部１１２ａと羽根第２前部１１２ｃの部材としては、剛性の高い部材を用いている。例えば、アルミ板、ステンレス板が用いられる。羽根後部１１２ｄは剛性が低い部材、例えば、グラス板、塩化ビニール板等が用いられる。
【００３９】
このような構造を採用することによって、剛性の高い羽根第１前部１１２ａにおいて大きな回転トルクを発生するようにしている。
【００４０】
羽根後部１１２ｄは、図３（ｂ）において矢印で示す方向の風を受けて、図３（ａ）において矢印で示す方向に回転する、羽根後部１１２ｄは、羽根第１前部１１２ａから羽根後部１１２ｄへ流れる空気流を整流する作用をする。
【００４１】
羽根１１２の長手方向の一端は直接に、又はバーを介して、ロータヘッド１２に固着されており、ロータヘッド１２により近い部分（図３（ａ）の紙面の下方向）では、回転速度がより低くなる。一方、羽根１１２のロータヘッド１２からより遠い部分（図３（ａ）の紙面の上方向）では、回転速度がより高くなる。
【００４２】
つまり、羽根１１２が回転する場合に、羽根１１２のロータヘッド１２からより遠い部分と、羽根１１２のロータヘッド１２により近い部分とでは、回転速度に差が生じることとなる。
【００４３】
そのために、羽根後部１１２ｄの風の方向に垂直な面と羽根後部１１２ｄとがなす、整流のための、望ましい角度（以下、羽根後部１１２ｄがなす望ましい角度と省略する）が、羽根後部１１２ｄの上部と羽根後部１１２ｄの下部とでは異なることとなる。
【００４４】
この望ましい角度は、空気流に沿ったものであるので、羽根後部１１２ｄが剛性の低い材料で形成されている場合には、望ましい角度を自動的に得ることができることとなる。よって、第２実施例では、羽根後部１１２ｄの剛性を低下させるために、羽根後部１１２ｄは剛性の低い材料で形成されている。
【００４５】
羽根後部１１２ｄの剛性は、羽根１１２の回転角速度に応じて、適宜に定め得るものである。
【００４６】
このようにして、第２実施例の羽根１１２を用いた風力発電装置では、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００４７】
（第３実施例）
図４に示す羽根１１３は、２枚の板材を接合して形成されている。図４（ａ）は羽根１１３の平面図である。図４（ａ）の矢印は羽根１１３の回転方向を示すものである。図４（ｂ）は羽根１１３のＣ―Ｃ'断面図である。図４（ｂ）の矢印は風の方向を示すものである。
【００４８】
羽根１１３は、折曲部１１３ｂで折り曲げられた、一体形成された羽根第１前部１１３ａと羽根第２前部１１３ｃとを有している。また、羽根１１３は、羽根第２前部１１３ｃに対して、リベット、接着剤等を用いて接合された、複数個の羽根後部１１３ｄを有している。羽根第１前部１１３ａは、風の方向に垂直な面と羽根第１前部１１３ａとが仰角αを有するようにされている。仰角αは１０°（度）〜３０°（度）の範囲とするのが好ましい。
【００４９】
一体形成された羽根第１前部１１３ａと羽根第２前部１１３ｃの部材としては、剛性の高い部材を用いている。例えば、アルミ板、ステンレス板等が用いられる。羽根後部１１３ｄは、剛性が高い部材、例えば、アルミ板、ステンレス板等が用いられる。要は、羽根後部１１３ｄの回転方向に直行する方向の長さを短くして、長手方向に配された羽根後部１１３ｄの各々が、羽根１１３の上下方向の位置に応じて異なる角度となることを可能としている。このようにして、羽根１１３が長手方向に容易にねじれるようにしている。また、羽根後部１１３ｄとしては、剛性が低い部材、例えば、グラス板、塩化ビニール板等を用いるようにしても良い。
【００５０】
このような構造を採用することによって、剛性の高い羽根第１前部１１３ａにおいて大きな回転トルクを発生するようにしている。
【００５１】
羽根後部１１３ｄは、図４（ｂ）において矢印で示す方向の風を受けて、図４（ａ）において矢印で示す方向に回転する、羽根後部１１３ｄは、羽根第１前部１１３ａから羽根後部１１３ｄへ流れる空気流を整流する作用をする。
【００５２】
羽根１１３の長手方向の一端は直接に、又はバーを介して、ロータヘッド１２に固着されており、ロータヘッド１２により近い部分（図４（ａ）の紙面の下方向）では、回転速度がより低くなる。一方、羽根１１２のロータヘッド１２からより遠い部分（図４（ａ）の紙面の上方向）では、回転速度がより高くなる。
【００５３】
つまり、羽根１１３が回転する場合に、羽根１１３のロータヘッド１２からより遠い部分と、羽根１１３のロータヘッド１２により近い部分とでは、回転速度に差が生じることとなる。
【００５４】
そのために、羽根後部１１３ｄの風の方向に垂直な面と羽根後部１１３ｄとがなす、整流のための、望ましい角度（以下、羽根後部１１３ｄがなす望ましい角度と省略する）が、羽根後部１１３ｄの上部と羽根後部１１３ｄの下部とでは異なることとなる。
【００５５】
この望ましい角度は、空気流に沿ったものであるので、複数の羽根後部１１３ｄの短手方向の長さが短くされている場合には、羽根１１３の長手方向にねじれるので、羽根後部１１３ｄが剛性の低い材料、剛性の高い材料のいずれで形成されていても、望ましい角度を自動的に得ることができることとなる。
【００５６】
このようにして、第３実施例の羽根１１３を用いた風力発電装置では、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００５７】
（第４実施例）
図５に示す羽根１１４は、２枚の板材を接合して形成されている。図５（ａ）は羽根１１４の平面図である。図５（ａ）の矢印は羽根１１４の回転方向を示すものである。図５（ｂ）は羽根１１４のＤ―Ｄ'断面図である。図５（ｂ）の矢印は風の方向を示すものである。
【００５８】
羽根１１４の羽根前部１１４ａは、飛行機の羽根と同様の流線型の形状を有している。また、羽根１１４は、羽根後部１１４ｄを有している。羽根前部１１４ａは、風の方向に垂直な面と羽根前部１１４ａとが仰角αを有するようにされている。仰角αは１０°（度）〜３０°（度）の範囲とするのが好ましい。
【００５９】
一体形成された羽根前部１１４ａの部材としては、流線型の形状に形成されることによって羽根前部１１４ａの剛性が高くできるような部材を用いている。例えば、アルミ板、ステンレス板、グラス板、塩化ビニール板等が用いられる。羽根後部１１４ｄは、剛性が低い部材、例えば、グラス板、塩化ビニール板等が用いられる。羽根前部１１４ａは図５（ｂ）に示すように断面積が大きな厚みを有する閉じた構造とされているので、羽根前部１１４ａの内部を中空としても十分な強度を保つことができる。
【００６０】
このような構造を採用することによって、剛性の高い羽根前部１１４ａにおいて大きな回転トルクを発生するようにしている。
【００６１】
羽根後部１１４ｄは、図５（ｂ）において矢印で示す方向の風を受けて、図５（ａ）において矢印で示す方向に回転する、羽根後部１１４ｄは、羽根前部１１４ａから羽根後部１１４ｄへ流れる空気流を整流する作用をする。
【００６２】
羽根１１４の長手方向の一端は直接に、又はバーを介して、ロータヘッド１２に固着されており、ロータヘッド１２により近い部分（図５（ａ）の紙面の下方向）では、回転速度がより低くなる。一方、羽根１１４のロータヘッド１２からより遠い部分（図５（ａ）の紙面の上方向）では、回転速度がより高くなる。
【００６３】
つまり、羽根１１４が回転する場合に、羽根１１４のロータヘッド１２からより遠い部分と、羽根１１４のロータヘッド１２により近い部分とでは、回転速度に差が生じることとなる。
【００６４】
そのために、羽根後部１１４ｄの風の方向に垂直な面と羽根後部１１４ｄとがなす、整流のための、望ましい角度（以下、羽根後部１１４ｄがなす望ましい角度と省略する）が、羽根後部１１４ｄの上部と羽根後部１１４ｄの下部とでは異なることとなる。
【００６５】
この望ましい角度は、空気流に沿ったものであるので、羽根１１４の長手方向にねじれる剛性の低い材料で、羽根後部１１４ｄが形成されている場合には、望ましい角度を自動的に得ることができることとなる。
【００６６】
このようにして、第４実施例の羽根１１４を用いた風力発電装置では、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００６７】
（第５実施例）
図６に示す羽根１１５は、２枚の板材を接合して形成されている。図６（ａ）は羽根１１５の平面図である。図６（ａ）の矢印は羽根１１５の回転方向を示すものである。図６（ｂ）は羽根１１５のＥ―Ｅ'断面図である。図６（ｂ）の矢印は風の方向を示すものである。
【００６８】
羽根１１５の羽根前部１１５ａは、飛行機の羽根と同様の流線型の形状を有している。また、羽根１１５は、羽根後部１１５ｄを有している。羽根前部１１５ａは、風の方向に垂直な面と羽根前部１１５ａとが仰角αを有するようにされている。仰角αは１０°（度）〜３０°（度）の範囲とするのが好ましい。
【００６９】
一体形成された羽根前部１１５ａの部材としては、流線型の形状に形成されることによって羽根前部１１５ａの剛性が高くできるような部材を用いている。例えば、アルミ板、ステンレス板、グラス板、塩化ビニール板等が用いられる。羽根後部１１５ｄは、複数個、設けられており、羽根後部１１５ｄの短手方向の長さを短くすることによって、剛性が高い材料を用いることもできるようになされている。
【００７０】
このような構造を採用することによって、剛性の高い羽根前部１１５ａにおいて大きな回転トルクを発生するようにしている。
【００７１】
羽根後部１１５ｄは、図６（ｂ）において矢印で示す方向の風を受けて、図６（ａ）において矢印で示す方向に回転する、羽根後部１１５ｄは、羽根前部１１５ａから羽根後部１１５ｄへ流れる空気流を整流する作用をする。
【００７２】
羽根１１５の長手方向の一端は直接に、又はバーを介して、ロータヘッド１２に固着されており、ロータヘッド１２により近い部分（図６（ａ）の紙面の下方向）では、回転速度がより低くなる。一方、羽根１１５のロータヘッド１２からより遠い部分（図６（ａ）の紙面の上方向）では、回転速度がより高くなる。
【００７３】
つまり、羽根１１５が回転する場合に、羽根１１５のロータヘッド１２からより遠い部分と、羽根１１５のロータヘッド１２により近い部分とでは、回転速度に差が生じることとなる。
【００７４】
そのために、羽根後部１１５ｄの風の方向に垂直な面と羽根後部１１５ｄとがなす、整流のための、望ましい角度（以下、羽根後部１１５ｄがなす望ましい角度と省略する）が、羽根後部１１５ｄの上部と羽根後部１１５ｄの下部とでは異なることとなる。
【００７５】
この望ましい角度は、空気流に沿ったものであるので、羽根１１５の長手方向にねじれるように羽根後部１１５ｄの回転方向に直行する方向の長さが短くなるように形成されているので、剛性の高い材料で形成されている場合にも、望ましい角度を自動的に得ることができることとなる。
【００７６】
このようにして、第５実施例の羽根１１５を用いた風力発電装置では、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００７７】
以上の第１実施例ないし第５実施例のいずれか２つ以上を組み合わせた羽根も実施可能である。例えば、第５実施例において、複数個の羽根後部１１５ｄに替えて、羽根後部を一体で形成し、図２に示すように溝を設けて同様な作用を生じさせることができる。
【００７８】
（実験結果）
図７に実施形態のプロペラ型の風力発電装置の図を示す。図７において、図１ないし図６に示すと同一部構成部には同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すプロペラ型の風力発電装置２に上述した第２実施例の形態の羽根１１２を取り付けて得られた実験結果を簡単に説明する。
【００７９】
風力発電装置２では、羽根１１２の長手方向の長さを１５０ｃｍとし、短手方向の長さを５５ｃｍとし、バー１５の長さを１５０ｃｍとしたときに、風速３ｍの微風で５０Ｖ（ボルト）の電圧が得られた。羽根１１２に替えて同様の寸法を有する１枚の剛性の高い板で形成した羽根に替えたところ、風速３ｍでは回転をしなかった。
【００８０】
（第２実施形態）
第２実施形態の風力発電装置は、第１実施形態において用いられた第１実施例〜第５実施例に示す羽根１１１〜羽根１１５と同様な構造を有する羽根を備えるものである。第２実施形態の風力発電装置は、垂直軸型（横型）の風力発電装置である、ジャイロミル型の風力発電装置である。
【００８１】
図８は第２実施形態の風力発電装置であるジャイロミル型の風力発電装置を示す図である。図８において図１〜図７におけると同一構成部については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示す風力発電装置３は、一般家庭で用いるための小型の風力発電装置である。図８は、上方向から見た図であり、風力発電装置３は、第１実施形態の第１実施例に示す羽根１１１（図２を参照）と同様の形状の複数個の羽根（ブレード）と、発電機１３と、を備えている。
【００８２】
発電機１３の回転軸１３ａは、ロータヘッド１２に連結されている。このようにして、羽根１１１によって生じる回転力がアーム１６を介して回転軸１３ａに伝えられて、発電機１３から電力が得られるようになされている。
【００８３】
第２実施形態の風力発電装置では、第１実施形態の第１実施例に示す羽根１１１のみならず、第１実施形態の第２実施例に示す羽根１１２、第１実施形態の第３実施例に示す羽根１１３、第１実施形態の第４実施例に示す羽根１１４、第１実施形態の第５実施例に示す羽根１１６及びこれらの組み合わせのいずれをも用いることができる。
【００８４】
ここで、羽根１１１の長手方向の上端部分（図８の紙面の表面側）と羽根１１１の長手方向の下端部分（図８の紙面の裏面側）との回転速度は等しいが、羽根１１１〜羽根１１５が回転する場合に、羽根１１１〜羽根１１５の長手方向の風の力（風圧）にはばらつきがあり、そのために、整流のための、望ましい角度が、羽根後部の上部と羽根後部の下部とでは異なることとなる。
【００８５】
このような場合においても、羽根１１１、羽根１１２、羽根１１３、羽根１１４、羽根１１５を用いることによって、羽根後部の剛性が低くなるように形成して、自動的に望ましい空気流の整流作用を得ることができることとなる。
【００８６】
このようにして、第２実施形態の風力発電装置においても、第１実施形態の風力発電装置におけると同様に、空気流の整流作用を円滑にして回転効率を向上させることができるので微風でも容易に回転を開始させることができる。また、空気流の整流作用を円滑にして乱流の発生を防止するので、騒音を軽減することができる。
【００８７】
（実験結果）
図８に示す羽根１１１を有する風力発電装置３によって得られた実験結果を簡単に説明する。
【００８８】
４００Ｗ定格の発電電力を有する風力発電装置（但し、羽根の枚数は図８に図示するように３枚とした）において、羽根１１１を溝１１１ｅを有さない羽根（羽根１１１の材料の剛性は溝１１１ｅを有する場合も、溝１１１ｅを有さない場合も同一の剛性の高いものとした）に置き換えて、比較実験をおこなった。溝１１１ｅを有さない羽根では、風速３ｍの微風では回転をしなかった。一方、溝１１１ｅを有する羽根１１１においては、風速３ｍの微風でも回転をし、７Ｖの電圧を得ることができた。
【００８９】
また、アーム１６の長さが１２０ｃｍの８００Ｗ定格の発電電力を有する風力発電装置（但し、羽根の枚数は６枚）において、羽根１１１を溝１１１ｅを有さない羽根に置き換えて、比較実験をおこなった。溝１１１ｅを有さない羽根では、風速３ｍの微風では回転をしなかった。一方、溝１１１ｅを有する羽根１１１においては、風速３ｍの微風でも回転をし、１５Ｖの電圧を得ることができた。
【００９０】
また、アーム１６の長さが１４０ｃｍの８００Ｗ定格の発電電力を有する風力発電装置（但し、羽根の枚数は６枚）において、羽根１１１を溝１１１ｅを有さない羽根に置き換えて、比較実験をおこなった。溝１１１ｅを有さない羽根では、風速３ｍの微風では回転をしなかった。一方、溝１１１ｅを有する羽根１１１においては、風速３ｍの微風でも回転をし、１１０Ｖの電圧を得ることができた。
【符号の説明】
【００９１】
１、２、３  風力発電装置、  １１  羽根、  １２  ロータヘッド、  １３  発電機、  １３ａ  回転軸、  １３ｂ  筐体、  １４  取付部材、  １５  バー、  １６  アーム、  １１１  羽根、  １１１ａ  羽根前部、  １１１ｂ  折曲部、  １１１ｄ  羽根後部、１１１ｅ  溝、  １１２  羽根、  １１２ａ  羽根第１前部、  １１２ｂ  折曲部、  １１２ｃ  羽根第２前部、  １１２ｄ  羽根後部、  １１３  羽根、  １１３ａ  羽根第１前部、  １１３ｂ  折曲部、  １１３ｃ  羽根第２前部、  １１３ｄ  羽根後部、  １１４  羽根、  １１４ａ  羽根前部、  １１４ｄ  羽根後部、  １１５  羽根、  １１５ａ  羽根前部、  １１５ｄ  羽根後部、  １１６  羽根
【図１】
2011256728.tif 000003
【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】
2011256728.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月24日(2011.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を備え、
前記羽根前部と前記羽根後部とは剛性の高い１枚の板材で形成され、
前記羽根前部と前記羽根後部との間の折曲部で折り曲げて前記羽根前部が仰角を有するようにし、
前記羽根後部には、前記羽根の回転する方向に溝を設けて、前記羽根後部の剛性を低くした、
風力発電装置の羽根。
【請求項２】
仰角を有する剛性の高い羽根前部と、
前記羽根前部の回転する方向の後方に配置された前記羽根前部よりも剛性の低い羽根後部と、を有して形成される羽根と、
前記羽根が固着された回転軸を有する発電機と、を備え、
前記羽根前部と前記羽根後部とは剛性の高い１枚の板材で形成され、
前記羽根前部と前記羽根後部との間の折曲部で折り曲げて前記羽根前部が仰角を有するようにし、
前記羽根後部には、前記羽根の回転する方向に溝を設けて、前記羽根後部の剛性を低くした、
風力発電装置。