(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、低風速でも回転起動性に勝れ、かつ回転トルクの高い風力発電装置に適する縦軸風車と、その風車及び水車に使用される上下端固定型縦長ブレードを提供する。【解決手段】縦主軸７に上下端部を固定した、上下端固定型縦長ブレード８の弦長及び厚さを、その主部８Ａから上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの先端へかけて次第に小とするとともに、その主部８Ａにおける横断面を揚力型とし、かつその横断面形の同形を主部８Ａから内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの先端へかけて厚さを次第に薄く連続させてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードの主部の上下に形成された内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードの主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形の同形を前記主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させてなることを特徴とする縦軸風車。
【請求項２】
前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における横枠に設けた軸受に支持してなることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項３】
前記上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長を、該ブレードの主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦軸風車。
【請求項４】
前記上下端固定型縦長ブレードの主部の最大厚さを、該ブレードの最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項５】
前記上下端固定型縦長ブレードの高さを、当該縦長ブレードの主部の回転半径の1.4倍以上の寸法としてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項６】
前記上下端固定型縦長ブレードを２枚１対とし、かつ対面状で前記縦主軸に固定するとともに、この２枚１対の縦長ブレードの複数対を同じ縦主軸に上下に配し、上下の対は、それぞれブレードが重ならないように位相をずらして固定してなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項７】
前記上下端固定型縦長ブレードの２枚１対を前記縦主軸周りに対称配置とし、その１対ごと上下で高さの半分ほどずらして、該縦長ブレードの向きを上下で直交するようにし、かつ1本の縦主軸に、複数対を重ねて配設、固定してなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項８】
前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配し、この複数組を、前記1本の縦主軸に、上下で重ならないように前記縦長ブレードの位相をずらして固定してなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項９】
前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配し、この複数組を、前記1本の縦主軸に配設するについて、上下で60度ずつ位相をずらすとともに、上下で前記上下端固定型縦長ブレードの高さの半分ずつ高さをずらして固定することを特徴とする請求項８に記載の縦軸風車。
【請求項１０】
前記支持枠は、複数の支柱と複数の横枠とで平面視三角形の櫓状に組まれ、各横枠の外枠内に、複数の支持桟で縦主軸を支持する軸受を固定してなることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の縦軸風車。
【請求項１１】
支柱上の発電機を突抜けて回転可能に立設された縦主軸に、発電機を覆うように固定した回転体の下部に、前記上下端固定型縦長ブレードの下部の内向曲傾部の先端に形成した支持部の先端を固定するとともに、前記縦主軸の上端部に、前記縦長ブレードの上部内向曲傾部に形成した支持部の先端を固定し、かつ前記回転体の内部に、前記発電機の発電コイルと対応するよう永久磁石を配設してなることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項１２】
前記縦軸風車の縦主軸に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードを、該ブレードの主部の上下に内向曲斜部を設けるとともに、該主部から前記内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、該断面形の同形を、前記主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させてなることを特徴とする上下端固定型縦長ブレード。
【請求項１３】
前記上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長を、該ブレードの主部の回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、該ブレードの主部の最大厚さを、該ブレードの最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてなることを特徴とする請求項１２に記載の上下端固定型縦長ブレード。            
【請求項１４】
前記上下端固定型縦長ブレードにおける前記上下の内向曲傾部の各先端に、前記縦主軸に固定する支持部を形成してなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の上下端固定型縦長ブレード。
【請求項１５】
支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸の周面に、前記上下端固定型縦長ブレードを固定し、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下端部を縦軸に固定した縦長ブレードを備えた縦軸風車と、その縦長ブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
上下端部を縦軸に固定した上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車として、例えば特許文献１の第１図、特許文献２の図５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２１４６８０号
【０００４】
【特許文献２】特開２０１２−００２０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明において、上下端部を縦軸に固定する上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードは、翼弦長が上から下まで同じ寸法であり、かつ短かいものである。特許文献２の図５における上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードも同様である。
そのため、縦軸から遠い遠心部では気流を受ける面積が小さくて、回転起動が悪く、また回転してもトルクが小さいという欠点を有し、風力発電には不利なものである。
本発明は、このような欠点を改善し、低風速でも回転起動性に勝れ、かつ回転トルクの高い縦軸風車と、それに使用される上下端固定型の縦長ブレードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。          
【０００７】
（１） ブレードの主部の上下に形成された内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードの主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形の同形を前記主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させてなる縦軸風車。
【０００８】
（２）前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における横枠に設けた軸受に支持してなる前記（1）に記載の縦軸風車。
【０００９】
（３）前記上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長を、該ブレードの主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる前記（1）又は（2）に記載の縦軸風車。
【００１０】
（４）前記上下端固定型縦長ブレードの主部の最大厚さを、該ブレードの最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてなる前記（1）〜（3）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１１】
（５）前記上下端固定型縦長ブレードの高さを、当該縦長ブレードの主部の回転半径の1.4倍以上の寸法としてなる前記（1）〜（4）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１２】
（６）前記上下端固定型縦長ブレードを２枚１対とし、かつ対面状で前記縦主軸に固定するとともに、この２枚１対の縦長ブレードの複数対を同じ縦主軸に上下に配し、上下の対は、それぞれブレードが重ならないように位相をずらして固定してなる前記（2）〜（5）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１３】
（７）前記上下端固定型縦長ブレードの２枚１対を前記縦主軸周りに対称配置とし、その１対ごと上下で高さの半分ほどずらして、該縦長ブレードの向きを上下で直交するようにし、かつ1本の縦主軸に、複数対を重ねて配設、固定してなる前記（2）〜（5）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１４】
（８）前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配し、この複数組を、前記1本の縦主軸に、上下で重ならないように前記縦長ブレードの位相をずらして固定してなる前記（2）〜（5）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１５】
（９）前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配し、この複数組を、前記1本の縦主軸に配設するについて、上下で60度ずつ位相をずらすとともに、上下で前記上下端固定型縦長ブレードの高さの半分ずつ高さをずらして固定する前記（8）に記載の縦軸風車。
【００１６】
（１０）前記支持枠は、複数の支柱と複数の横枠とで平面視三角形の櫓状に組まれ、各横枠の外枠内に、複数の支持桟で縦主軸を支持する軸受を固定してなる前記（2）〜（9）のいずれかに記載の縦軸風車。
【００１７】
（１１）支柱上の発電機を突抜けて回転可能に立設された縦主軸に、発電機を覆うように固定した回転体の下部に、前記上下端固定型縦長ブレードの下部の内向曲傾部の先端に形成した支持部の先端を固定するとともに、前記縦主軸の上端部に、前記縦長ブレードの上部内向曲傾部に形成した支持部の先端を固定し、かつ前記回転体の内部に、前記発電機の発電コイルと対応するよう永久磁石を配設してなる前記（1）に記載の縦軸風車。
【００１８】
（１２）前記縦軸風車の縦主軸に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードを、該ブレードの主部の上下に内向曲斜部を設けるとともに、該主部から前記内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、該断面形の同形を、前記主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させてなる上下端固定型縦長ブレード。
【００１９】
（１３）前記上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長を、該ブレードの主部の回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、該ブレードの主部の最大厚さを、該ブレードの最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてなる前記（12）に記載の上下端固定型縦長ブレード。            
【００２０】
（１４）前記上下端固定型縦長ブレードにおける前記上下の内向曲傾部の各先端に、前記縦主軸に固定する支持部を形成してなる前記（12）又は（13）に記載の上下端固定型縦長ブレード。
【００２１】
（１５）支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸の周面に、前記上下端固定型縦長ブレードを固定し、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなる風力発電装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００２３】
前記（1）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの回転時における遠心部分となる高さの中央部分に当る主部の弦長が大となっているので、遠心部分での受風面積が大となり、回転効率が高くなる効果がある。
また上下端固定型縦長ブレードは揚力型であるが、低風速でも始動回転性に勝れ、回転を始めるとコアンダ効果により、風が停止しても回転を持続して、間断のある気流にも大きな速度低下を伴なわず、トータル的な回転効率が高くなる効果がある。
上下端固定型縦長ブレードの上下部分よりも主部の厚さが厚いために、主部に当って通過する気流が高速で通過して、その反作用として回転効率を高める。
一般の縦長ブレードは、主軸に固定するための支持腕が必要であるが、本発明における上下端固定型縦長ブレードは、上下端固定型で上下端部が主軸に固定されているので、剛性に優れかつ組立作業性に優れている。
【００２４】
前記（2）に記載の発明においては、縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠における横枠に設けられた軸受に支持されているので、縦主軸が長くても回転時の揺れが生じない特長がある。又上下端固定型縦長ブレードを、1本の縦主軸に多層状に配設することができ、受風面積を大として、回転トルクを大とすることが出来る。
【００２５】
前記（3）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長は、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、回転時における遠心部分において受風面積が広く、回転効率は高められる。
これより弦長が短いと受風面積が小となり、回転効率は低い。またこれより弦長が大となると、回転時の抵抗が大となり、回転効率が上がりにくい。
【００２６】
前記（4）に記載の発明において、上下端固定型縦長ブレードの主部の最大厚さが、最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてあるので、回転に伴ってこの主部に当って通過する気流は、内側面よりも外側面を通過する速度が速くなり、上下端固定型縦長ブレードの回転効率は高められる。
これよりも厚さが薄くなると、コアンダ効果が低く、また厚さが厚くなると、回転抵抗が大となり、回転効率があがらない。
【００２７】
前記（5）に記載の発明において、前記上下端固定型縦長ブレードは、２枚１対で縦主軸に上下に複数配し、上下で重ならないように、上下の位相を均等にずらして固定してあるので、上下端固定型縦長ブレードの回転に伴う気流の干渉が生じることはなく、また上下端固定型縦長ブレードの枚数が多いことから、受風面積が大となり、回転トルクを大とすることができる。
【００２８】
前記（6）に記載の発明において、前記上下端固定型縦長ブレードは、同じ向きで２枚１対とし、１対毎に上下で高さの半分ずらして直交するようにして、1本の縦主軸に複数対を重ねて配設してあるので、全体として受風面積が大となり、大きな回転トルクを得ることができる。
【００２９】
前記（7）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを３枚を１組として、複数組を１本の縦主軸に、上下の位相が重ならないように変位させて段層状に配設したので、ブレードの受風面積が大となり、効率よく受風をすることが出来て、大きな回転トルクを得ることができるので、風水力発電装置用に適している。
【００３０】
前記（8）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを３枚１対として、この複対を１本の縦主軸に段層状に同じ向きで配し、更に上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、段層状に配してある複組の上下端固定型縦長ブレードと、平面における向きを60度変位させ、上下の内向曲傾部の中間に、上下端部が入るように縦主軸に固定したので、縦主軸の高さが低くても上下端固定型縦長ブレードの枚数を多くし、受風面積を大とすることができ、低速度で回転しても、大きな回転トルクを得ることができ、風水力発電装置用に適している。
【００３１】
前記（9）に記載の発明においては、支柱と横枠とで組立てる支持枠の横枠を平面視で三角形としたので、支柱の数が少なく低コストとすることができ、４角形よりも支柱を縦主軸から遠い位置に立設することができる。
その結果、気流が支柱に当った時に、支柱周りに乱気流が生じても、上下端固定型縦長ブレードに対する影響が軽減化される。
【００３２】
前記（10）に記載の発明において、上下端固定型縦長ブレードは、上下端部から主部へかけて、弦長を次第に大としているので、回転時の遠心部分における受風面積が大となり、回転効率が高まる。
厚さを、上下端部から主部へかけて次第に厚くしているので、遠心部分におけるコアンダ効果が高く回転効率が高まる。
上下端固定型縦長ブレードの主部における横断面は、対称な魚形とした揚力型とし、その同形の断面形を縮少させながら上下の内向曲傾部の先端部へかけて連続させてあるので、低風速でも起動が早く、かつ回転効率が高まる。
【００３３】
前記（11）に記載の発明において前記上下端固定型縦長ブレードは、主部の弦長が、その回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、受風面積が十分であり、かつ回転抵抗がかかりにくい。
上下端固定型縦長ブレードの主部の最大厚さは、最大翼弦長の25％〜35％の範囲としてあるので、コアンダ効果が十分得られ、かつ回転抵抗になりにくい。
上下端固定型縦長ブレードの高さは、縦長ブレードの主部の回転半径の1.4以上としてあるので、主部の部分を可及的に垂直に近づけて、遠心部における受風面積を大きくして回転効率を高めることができる。
この縦長ブレードは、水車用に利用しても高い回転効率を得ることができる。
【００３４】
前き（12）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを、その主部の上下に内向曲斜部を設けるとともに、主部から内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつその主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、その断面形の同形を、内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させてあるので、ブレードのどの位置においても通過する気流が円滑に通過し、乱流が生じない。
【００３５】
前記（13）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの主部の弦長は、その回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、回転遠心部における受風面積を最大にすることが出来て、回転トルクを大とすることができる。
上下端固定型縦長ブレードの主部の最大厚さは、最大翼弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてあるので、回転遠心部において、コアンダ効果を最大に発揮させることができ、低速風においても起動性に優れている。この縦長ブレードは、水車用に利用しても高い回転効率を得ることができる。
【００３６】
前記（14）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの上下の内向曲傾部の各先端に、縦主軸に固定する支持部が付設されているので、主部が支持部の長さだけ回転半径が大となるため、回転遠心部における受風面積が大となり、かつ同じ風速の気流を受けても、回転効率を高めることができる。この縦長ブレードは、水車用に利用しても高い回転効率を得ることができる。
【００３７】
前記（15）に記載の発明は、支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収し分析し、アンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設したので、風力発電装置が僻地に設置されていても通信センターとして、各種通信機器による送受信の制御を自己の携帯送受信器等で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の縦軸風車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II線横断平面図である。
【図３】図１におけるIII−III線拡大断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線拡大断面図である。
【図５】本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図である。
【図６】図５におけるVI−VI線横断面図である。
【図７】本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線横断面図である。
【図９】本発明の縦軸風車の実施例４を示す正面図である。
【図１０】図９におけるX−X線横断面図である。
【図１１】本発明の縦軸風車の実施例５の上部横枠を外して示す平面図である。
【図１２】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１３】図12の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１４】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１５】図14の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１６】本発明の縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。
【図１７】本発明の縦軸風車の実施例７を示す斜視図である。
【図１８】本発明縦軸風車を使用した風力発電装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１において、縦軸風車１は、基盤Ｇ上に４本の支柱２と、上下の横枠３、３で組まれた支持枠４の内部において、支持台５上に設置された発電機６に縦主軸７が立設されており、縦主軸７の回転によって発電機６が発電するようになっている。
【００４０】
横枠３は、図２に示すように平面視で４角な外枠３Ａの中に、複数の支持桟３Ｂ、３Ｂが固定され、外枠３Ａ内の中央部分に、図１に示すように縦主軸７を支持する軸受６Ａが固定されている。
【００４１】
支持枠体４における上部の上下の横枠３、３の間において、縦主軸７に上下端固定型縦長ブレード８、８、８（以下単にブレードという）が、その上下端部を、縦主軸７に固定されている円盤状の固定片７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００４２】
ブレード８は、図１に示すように、回転遠心部分となる高さ方向の中央部に当る主部８Ａはほぼ垂直とし、その高さは全体の35％〜70％の範囲の寸法とし、主部８Ａの上下に、縦主軸７方向へ斜めに延長する内向曲傾部８Ｂ、８Ｂが形成され、上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂのそれぞれの端部８Ｃ、８Ｃが、縦主軸７に固定されている円盤状の固定片７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００４３】
ブレード８は図２に示すように、３枚が平面視で120度ずつ均等角度で配設されている。また弦長および厚さは、主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて次第に小さく形成され、端部８Ｃ、８Ｃの弦長に対して主部８Ａの弦長は、ほぼ２倍とされており、主部８Ａの弦長は、数次に亘る実験の結果、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲、特に50％が好適とされ、この弦長より小の場合は、ブレード８の受風面積が小で回転効率が上がらない。また、この弦長より大であると、回転時のブレード８に受ける乱流が大となり、回転効率が上がらない。
【００４４】
図１におけるブレード８の上下方向の寸法は、主部８Ａの回転半径の1.4倍以上の寸法とされて、これより小であると受風面積が小でトルクが小なので長い方が好ましい。これでブレード８の回転時における主部８Ａの長さが、ブレード８全体の高さのほぼ50％として示してあるが、長い方が好ましく、これにより回転遠心部分における受風面積を大とすることができ、回転効率を高くするようにしてある。ただし、これらの数値に限定されるものではない。
【００４５】
図３は、図１におけるIII−III線拡大断面図、図４は、図１におけるIV−IV線拡大断面図である。図３，図４において、ブレード８の主部８Ａの最大厚さは、主部８Ａにおける最大弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてあり、その横断面は、対称の略魚形で、その前縁８Ｆと後縁８Ｇが、回転トラック上に位置するように配した揚力型に形成されている。
【００４６】
またブレード８の厚さは、主部８Ａから上下端部８Ｃ、８Ｃへかけて次第に薄くなるように形成され、図３および図４に示すように、主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて同じ横断面形としてある。これによって、どの位置においても、表面を通過する気流の乱れが生じにくくなっている。
【００４７】
上記のように構成されたこの縦軸風車１は、図１の状態で、いずれの方向からの低風速の気流にも容易に回転始動する。回転が開始されると、ブレード８全体の前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて、コアンダ効果による高速気流が通過し、その反動として高速の回転力が生じる。
【００４８】
主部８Ａの厚さが厚く、弦長が大であるので、遠心力で高速回転し、後縁８Ｇ部分から後方へ高速気流が通過し、その反動として、ブレード８は前縁８Ｆ方向へ強く引き寄せられる。
【００４９】
ブレード８が回転すると、その内部の気流は、ブレード８の高速回転による遠心力により、ブレード８の外面の外方向へ引き出され、回転するブレード８の内側の気圧が低下する。これに伴って、外周部から大気圧が回転するブレード８の内側に入り込み、すなわち、ブレード８の内外に気圧がかかり、ブレード８は回転方向へ進行する。
【００５０】
縦主軸７回りの空気が外側方向へ吸引されて、縦主軸７の周りが負圧となると、外側下部から気流が内部に入りこみ、負圧になって軽くなった気流は、竜巻のように上昇して抜け、その反作用で、ブレード８は回転方向へ強く引かれ、効率の高い回転をする。
【００５１】
ブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂは、主部８Ａに対して直交状でもよいが、図１に示すように、主部８Ａに対して30度前後で内方へ曲傾していると、回転遠心力その他の外力に対する剛性が大となる。
【００５２】
また図３及び図４に横断面を示すように、内側面８Ｄは前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて直線に近く、外側面８Ｅは前部が外側に膨らんだ揚力型とされ、その横断面形を縮少させながら、主部から先端へかけて横断面形を同じくしてあり、こうすると、表面を通過する気流が均等化されるので、騒音が生じにくく、効率のよい高速回転をさせることが出来る。
【００５３】
図１においては、ブレード８を３枚としてあるが、２枚とすることもある。５枚を越えると、高速回転時に、ブレード８同士により生じる気流の干渉が生じ、騒音の発生と、回転効率の低下が生じる虞れがある。
【００５４】
図５は、本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図、図６は、図５におけるVI−VI線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この縦軸風車１では、２枚のブレード８、８を同方向に向けて対とし、１本の縦主軸７に、複数対（図では３対）のブレード８、８を上下に配し、かつ上下の対でブレード８が重ならないように、均等角度で位相を変えて固定されている。
【００５５】
ブレード８は４層以上重ねてもよく、上下のブレード８、８の間に横枠３を必要に応じて配設する。また図５において、上下のブレード８、８の端部は、上下で別の固定片７Ａ、７Ａに固定してあるが、１っの固定片７Ａに、上のブレード８の下端部と、下のブレード８の上端部を固定することもできる。
【００５６】
図７は本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図、図８は図７におけるVIII−VIII線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例は、左右１対のブレード８を３対、上下段層に縦主軸７に装着し、かつブレード８の高さの半分だけ上下方向にずらし、更に水平方向でブレード８同士が重ならないように位相をずらして、段層状に３対のブレード８を縦主軸７に装着したものである。
【００５７】
これにより同じ風速の下で、ブレード８が一段の物に対して、段層が増加すると、受風面積が増加しただけ風速が増加したように回転速度が増加し、回転トルクが増加するので、風力発電装置とすると効率のよい発電をさせることができる。
【００５８】
図９は、縦軸風車の実施例４を示す正面図、図１０はその平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。この実施例は、ブレード８を３枚１組とし、これを1本の縦主軸７に複数組を段層状に配設したものである。
また支持枠体４が、図１０に示すように、平面視で三角形としてある。そのため支柱２の本数が少なくて製造コストが低下し、かつ耐震剛性に優れ、前記の各縦軸風車１に共通として使用することができる。
【００５９】
図９において、ブレード８は、３枚を１組として、均等角度で、平面視３方向に向けて固定片７Ａに固定される。この３枚１組の状態で、そのまま縦主軸７に上下に複数組を段層状として固定し、次に、３枚１組の状態で、平面視60度ほど位相を変えると共に、高さをブレード８の高さの半分ほど下方へずらして、その下方へ、同じ状態で複数対を段層状に固定してある。
【００６０】
図７及び図９に示す縦軸風車１は、縦主軸７の高さに対して、ブレード８の枚数を多くすること、及び受風面積を大とすることができるため、低風速で回転しても、高い回転トルクを得ることができ、風況が好ましくない地域においても、効率のよい風力発電装置用の縦軸風車として提供することができる。
【００６１】
図１１は、支持枠４の上部横枠３を外した状態の、縦軸風車の第５実施例を示す平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例におけるブレード８は、上下の内向曲傾部８Ｂの先端に、支持部８Ｊ、８Ｊを縦主軸７方向へ向けて形成し、その内端部を、縦主軸７に設けた固定片に固定してある。
【００６２】
支持部８Ｊ、８Ｊの弦長は、内向曲傾部８Ｂの先端の弦長の延長もしくは小とし、厚さも内向曲傾部８Ｂの先端の厚さの延長もしくは小としてある。主部８Ａの弦長及び横断面形は先例と同じである。この構成により、支持部８Ｊの長さだけ、主部８Ａの回転半径を大とすることが出来るので、回転遠心部分における受風面積を大とし、回転トルクを大とすることができる。
【００６３】
また、主部８Ａの上下方向の長さを長くすることができ、ブレード８の受風面積を大とすることができる。ブレード８の長さを長くするときは、図１２に示すように、高さ方向の中間と、縦主軸７の要所に止着した固定片７Ｂとを、支持腕９で連結し、回転時の撓みを抑止することもある。
【００６４】
図１６は、縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
図１６において、支持柱１０の上端に図示しない発電機が固定され、縦主軸７の下部は、支持柱１０上面に回転可能に支持されている。
【００６５】
縦主軸７の下部に、発電機を覆うように筒状の回転体１１が縦主軸７に固定されている。回転体１１の内部において、発電コイルに対応するように、永久磁石が縦主軸７に固定されており、縦主軸７と共に永久磁石が回転して、発電コイルに電流が発生する。
【００６６】
回転体１１の外周面下部に、ブレード８の内向曲傾部８Ｂの内端の支持部８Ｊの先端部が固定され、また上部の内向曲傾部８Ｂの先の支持部８Ｊの先端部が縦主軸７の上端部に固定されている。
【００６７】
三枚のブレード８が縦主軸７の周りに等間隔で配設されている。上部の３個の支持部８Ｊには、環状の連結材８Ｋが固定されて、ぐらつきを抑止している。回転体１１の上部外周面に、３枚のブレード８に向って支持腕９が突設されているので、ブレード８が長くても撓みが生じることはない。
【００６８】
図１８は、多機能を装備した風力発電装置１２の斜視図である。支持台５の上に立設された支持柱１０は、下部管１０Ａの内部に図示しない蓄電置が配設されている。中部管１０Ｂと上部管１０Ｃには、各種のコードが配設されている。
【００６９】
上部管１０Ｃには、振動制御装置１３を介して回転体１１が支持されている。回転体１１の内部には、図示しない発電機とこれに連結された縦主軸が立設され、縦主軸の下部は上部管１０Ｃの内部に回転可能に支持されている。
回転体１１の外周面には、縦主軸に固定された連結材８Ｋを介してブレード８が固定され、発電機と蓄電池間に各種コードが配線されている。
【００７０】
中部管１０Ｂには、太陽光発電器１４が固定され、図示しない集電コードは中部管１０Ｂの中から下の蓄電池に連結されている。
中部管１０Ｂには、蓄電池から電力を供給される無線データ通信用（LTE、WIFI）のアンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７が配設されている。
【００７１】
下部管１０Ａの外面には、総合制御装置１８が配設されており、電力は蓄電池から供給され、アンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７と配線連携されて、所定の設定データにより、それらを制御するようにユニット化されている。
【００７２】
総合制御装置１８には、
（1）通信モデム（LTE・BCDMA・WIMAX・光等）とloTコントローラの装置。
（2）LIFF RECORDER、無電源録画・イベント録画・独自記録（MICRO・SD）・記録サーバー保存等、ESSコントローラ。
（3）ESS及びBMS、非常時緊急電源として使用可能・無電源（停電）でも使用可能。
（4）APPで風力発電機制御・管理のためのBluetooth（登録商標）アンテナ等。
これらが電信ユニットとして配備されている。
【００７３】
この電信ユニットの適用例として、この風力発電装置を設置した地域では、   （1）WIFIステーシヨンは、非常時に何処でもWIFIを使用できる。事業者には、網使用量低減・検地工事費削減による何処でもWIFI。
カメラによる映像データの録画と映像の家屋内外での取出しにより、災害の早期発見、犯罪防止、非常時の緊急電源等として利用される。
【００７４】
（2）loTステーシヨン（事業用）は、アンテナ１５を介して広告、バス停その他各種の情報を配信、受信できる。各種センサ、各種メータ、制御装置などの情報の集収、発信による制御が可能。
loTステーシヨン（住宅用）は、監視カメラで家の周りを常時監視・警備。
APPで確認・制御・管理の指示。
【００７５】
（3）loTステーシヨン（農業用）は、カメラ映像による、牧畜の生育、害獣、気候急変等の観察。APPによる、温度、湿度、ＣＯ２濃度、光度、降雨量その他の測定管理。散水管理。
（4）loTステーシヨン（牧場管理）は、カメラによる牧場の現状把握。牧畜の位置状況確認。固体、群体の健康、生育観察。ロット及び出荷管理。
【００７６】
このものは小型軽量とすることができるため、公園、農道、山道、その他の街路灯用の電源に適している。
なお、ブレード８は、風車に限定されず、水車にも利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の縦軸風車は、回転始動が容易であるので、断続的に吹く風に対しても効率のよい回転をすることができ、風力発電装置用の風車として有利に利用される。なおブレードは、水車にも使用し高い効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１．縦軸風車
２．支柱
３．横枠
３Ａ．外枠
３Ｂ．支持桟
４．支持枠
５．支持台
６．発電機
６Ａ．軸受
７．縦主軸
７Ａ、７Ｂ．固定片
８．縦長ブレード
８Ａ．主部
８Ｂ．内向曲傾部
８Ｃ．端部
８Ｄ．内側面
８Ｅ．外側面
８Ｆ．前縁
８Ｇ．後縁
８Ｈ．ボルト
８Ｊ．支持部
８Ｋ．連結材
９．支持腕
１０．支持柱
１０Ａ．下部管
１０Ｂ．中部管
１０Ｃ．上部管
１１．回転体
１２.風力発電装置
１３．振動制御装置
１４．太陽光発電器
１５．アンテナ
１６．照明灯
１７．監視カメラ
１８．総合制御装置
【図１】
2019210919.tif 000003
【図２】
2019210919.tif 000004
【図３】
2019210919.tif 000005
【図４】
2019210919.tif 000006
【図５】
2019210919.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019210919.tif 000009
【図８】
2019210919.tif 000010
【図９】
2019210919.tif 000011
【図１０】
2019210919.tif 000012
【図１１】
2019210919.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019210919.tif 000016
【図１５】
2019210919.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2019210919.tif 000019
【図１８】
2019210919.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月24日(2018.8.24)
【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】
ブレードのほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から、上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする縦軸風車。
【請求項２】
支柱上の発電機を突抜けて回転可能に立設された縦主軸に、発電機を覆うように回転体を固定し、前記上下端固定型縦長ブレードの下部の内向曲傾部の先端に支持部を連続して形成し、その支持部の先端を前記回転体の下部に固定するとともに、前記上下端固定型縦長ブレードの上部の内向曲傾部の先端に形成した支持部の先端を、前記縦主軸の上部に固定し、
かつ前記上下端固定型縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を前記縦主軸に固定し、その上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から、上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項３】
前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持し、その上下の軸受の間の縦主軸に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を、固定片を介して固定するものとし、
前記上下端固定型縦長ブレードを、左右２枚を１対とし、その１対ごとを、上下で向きを直交するように複数対を層状に配置し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定してなることを特徴とする請求項２に記載の縦軸風車。
【請求項４】
前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持し、その上下の軸受の間の縦主軸に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を、固定片を介して固定し、前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配置し、かつこの３枚１組を複数、1本の縦主軸に層状に配設するについて、上下層の組の間においては、上下層の組の間でブレードが重ならないように平面の位相をずらし、上層の組の上下の内向曲傾部の中間に、下層の組の上部の内向曲傾部の先端が位置し、かつ上層の組の下部の内向曲傾部の下方に下層の組の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定してなることを特徴とする請求項２に記載の縦軸風車。      
【請求項５】
縦軸風車の縦主軸に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードの形状を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲斜部を設けるとともに、該ほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記ほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、前記ほぼ垂直の主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする上下端固定型縦長ブレード。
【請求項６】
支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸の周面に、上下端固定型縦長ブレードの、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を固定する、上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなることを特徴とする風力発電装置。        
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下端部を縦主軸に固定した縦長ブレードを備えた縦軸風車と、その縦長ブレード及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下端部を縦軸に固定した上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車として、例えば特許文献１の第１図、特許文献２の図５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２１４６８０号
【特許文献２】特開２０１２−００２０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明において、上下端部を縦軸に固定する上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードは、翼弦長が上から下まで同じ寸法であり、かつ短かいものである。特許文献２の図５における上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードも同様である。
そのため、縦軸から遠い遠心部では気流を受ける面積が小さくて、回転起動が悪く、また回転しても回転トルクが小さいという欠点を有し、風力発電には不利なものである。
本発明は、このような欠点を改善し、低風速でも回転起動性に勝れ、かつ回転トルクの高い縦軸風車と、それに使用される上下端固定型の縦長ブレードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。          
【０００６】
（１）  ブレードのほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を,前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ブレードのほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる縦軸風車。
【０００７】
（２）  支柱上の発電機を突抜けて回転可能に立設された縦主軸に、発電機を覆うように回転体を固定し、前記上下端固定型縦長ブレードの下部の内向曲傾部の先端に支持部を連続して形成し、その支持部の先端を前記回転体の下部に固定するとともに、前記上下端固定型縦長ブレードの上部の内向曲傾部の先端に形成した支持部の先端を前記縦主軸の上部に固定し、かつ前記上下端固定型縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を前記縦主軸に固定し、その上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる前記（1）に記載の縦軸風車。
【０００８】
（３）前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持し、その上下の軸受の間の縦主軸に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を、固定片を介して固定するものとし、前記上下端固定型縦長ブレードを、左右２枚を１対とし、その１対ごとを上下で向きを直交するように複数対を層状に配置し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定してなる前記（2）に記載の縦軸風車。
【０００９】
（４）前記縦主軸を、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持し、その上下の軸受の間の縦主軸に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を、固定片を介して固定し、 前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配置し、かつこの３枚１組を複数、1本の縦主軸に層状に配設するについて、上下層の組の間においては、上下層の組の間でブレードが重ならないように平面の位相をずらし、上層の組の上下の内向曲傾部の中間に、下層の組の上部の内向曲傾部の先端が位置し、かつ上層の組の下部の内向曲傾部の下方に、下層の組の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定してなる前記（2）に記載の縦軸風車。      
【００１０】
（５）縦軸風車の縦主軸に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードの形状を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲斜部を設けるとともに、該ほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記ほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、前記ほぼ垂直の主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる上下端固定型縦長ブレード。
【００１１】
（６）支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸の周面に、上下端固定型縦長ブレードの、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を固定する、上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなる風力発電装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１３】
前記（1）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの回転時における遠心部分となる高さの中央部分に当る主部の弦長が大となっているので、遠心部分での受風面積が大となり、回転効率が高くなる効果がある。
また上下端固定型縦長ブレードは揚力型であるが、低風速でも始動回転性に勝れ、回転を始めるとコアンダ効果により、風が停止しても回転を持続して、間断のある気流にも大きな速度低下を伴なわず、トータル的な回転効率が高くなる効果がある。上下端固定型縦長ブレードの上下部分よりも、ほぼ垂直の主部の厚さが厚いために、その主部に当って通過する気流が高速で通過して、その反作用として回転効率を高める。
一般の縦長ブレードは、主軸に固定するための支持腕が必要であるが、本発明における上下端固定型縦長ブレードは、上下端固定型で上下端部が主軸に固定されているので、剛性に優れかつ組立作業性に優れている。
また、上下端固定型縦長ブレードのほぼ垂直の主部の弦長は、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、回転時における遠心部分において受風面積が広く、回転効率は高められる。
これより弦長が短いと受風面積が小となり、回転効率は低い。またこれより弦長が大となると、回転時の抵抗が大となり、回転効率が上がりにくい。
【００１４】
前記（2）に記載の発明においては、縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠に設けられた発電機の上の軸受と支持枠上部の軸受とに支持され、上下の軸受の間の縦主軸にブレードが配設されているので、回転時に縦主軸の揺れが生じにくく、かつ縦主軸の振動が、直接に発電機に伝わらない特長がある。
又上下端固定型縦長ブレードを、1本の縦主軸に多層状に配設することができ、受風面積を大として、回転トルクを大とすることが出来る。
上下端固定型縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線的に延出する内向曲傾部の先端から、連続して支持部が形成されているので、ほぼ垂直の主部を、縦主軸からより遠くへ設定することができる。
【００１５】
前記（3）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを、左右２枚を１対とし、その１対ごとを上下で向きを直交するように複数対を層状に配置したので、垂直方向へ複数の縦長ブレードを配して受風面積を大とすることが出来、回転トルクを大とすることができる。
また上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定してあるので、複数の縦長ブレードを層状に配しても、全体の高さを低くすることができる。
【００１６】
前記（4）に記載の発明においては、 前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配置し、かつこの３枚１組を複数、1本の縦主軸に層状に配設したので、受風面積を大とすることが出来、回転トルクを大とすることができる。
また、上層の組の上下の内向曲傾部の中間に、下層の組の上部の内向曲傾部の先端が位置し、かつ上層の組の下部の内向曲傾部の下方に下層の組の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定片を介して固定したので、縦長ブレードの層が複数であっても、全体の高さを低く押さえることができる。
【００１７】
前記（5）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを、そのほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線的に延出する内向曲斜部を設けるとともに、ほぼ垂直の主部から縦主軸方向右へ直線的に延出する内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつそのほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向右へ直線的に延出する内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させてあるので、縦長ブレードのどの位置においても通過する気流が円滑に通過し、乱流が生じない。また前記上下端固定型縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の弦長が、その回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、受風面積が十分であり、かつ回転時の空気抵抗がかかりにくい。
【００１８】
前記（6）に記載の発明は、効率のよい発電が出来るとともに、支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収し分析し、アンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設したので、風力発電装置が僻地に設置されていても通信センターとして、各種通信機器による送受信の制御を自己の携帯送受信器等で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の縦軸風車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II線横断平面図である。
【図３】図１におけるIII−III線拡大断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線拡大断面図である。
【図５】本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図である。
【図６】図５におけるVI−VI線横断面図である。
【図７】本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線横断面図である。
【図９】本発明の縦軸風車の実施例４を示す正面図である。
【図１０】図９におけるX−X線横断面図である。
【図１１】本発明の縦軸風車の実施例５の上部横枠を外して示す平面図である。
【図１２】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１３】図12の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１４】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１５】図14の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１６】本発明の縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。
【図１７】本発明の縦軸風車の実施例７を示す斜視図である。
【図１８】本発明縦軸風車を使用した風力発電装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１において、縦軸風車１は、基盤Ｇ上に４本の支柱２と、上下の横枠３、３で組まれた支持枠４の内部において、支持台５上に設置された発電機６に縦主軸７が立設されており、縦主軸７の回転によって発電機６が発電するようになっている。
【００２１】
横枠３は、図２に示すように平面視で４角な外枠３Ａの中に、複数の支持桟３Ｂ、３Ｂが固定され、外枠３Ａ内の中央部分に、図１に示すように縦主軸７を支持する軸受６Ａが固定されている。
【００２２】
支持枠体４における上部の上下の横枠３、３の間において、縦主軸７に上下端固定型縦長ブレード８、８、８（以下単にブレードという）が、その上下端部を、縦主軸７に固定されている円盤状の固定片７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００２３】
ブレード８は、図１に示すように、回転遠心部分となる高さ方向の中央部に当る主部８Ａはほぼ垂直状とし、その高さは全体の35％〜70％の範囲の寸法とし、主部８Ａの上下に、縦主軸７方向へ斜めに延長する内向曲傾部８Ｂ、８Ｂが形成され、上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂのそれぞれの端部８Ｃ、８Ｃが、縦主軸７に固定されている円盤状の固定片７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００２４】
ブレード８は図２に示すように、３枚が平面視で120度ずつ均等角度で配設されている。また弦長および厚さは、主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて次第に小さく形成され、端部８Ｃ、８Ｃの弦長に対してほぼ垂直の主部８Ａの弦長は、ほぼ２倍とされており、該主部８Ａの弦長は、数次に亘る実験の結果、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲、特に50％が好適とされ、この弦長より小の場合は、ブレード８の受風面積が小で回転効率が上がらない。
また、この弦長より大であると、回転時のブレード８に受ける乱流が大となり、回転効率が上がらない。
【００２５】
図１におけるブレード８の上下方向の寸法は、ほぼ垂直の主部８Ａの回転半径の1.4倍以上の寸法とされて、これより小であると受風面積が小でトルクが小なので長い方が好ましい。これでブレード８の回転時におけるほぼ垂直の主部８Ａの長さが、ブレード８全体の高さのほぼ50％として示してあるが、長い方が好ましく、これにより回転遠心部分における受風面積を大とすることができ、回転効率を高くするようにしてある。ただし、この数値に限定されるものではない。
【００２６】
図３は、図１におけるIII−III線拡大断面図、図４は、図１におけるIV−IV線拡大断面図である。図３，図４において、ブレード８のほぼ垂直の主部８Ａの最大厚さは、該ほぼ垂直の主部８Ａにおける最大弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてあり、その横断面は、対称の略魚形で、その前縁８Ｆと後縁８Ｇが、回転トラック上に位置するように配した揚力型に形成されている。
【００２７】
またブレード８の厚さは、ほぼ垂直の主部８Ａから上下端部８Ｃ、８Ｃへかけて、次第に薄くなるように形成され、図３および図４に示すように、ほぼ垂直の主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて、同じ横断面形としてある。これによって、どの位置においても、表面を通過する気流の乱れが生じにくくなっている。
【００２８】
前記のように構成されたこの縦軸風車１は、図１の状態で、いずれの方向からの低風速の気流にも容易に回転始動する。回転が開始されると、ブレード８全体の前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて、コアンダ効果による高速気流が通過し、その反動として高速の回転力が生じる。
【００２９】
ほぼ垂直の主部８Ａの厚さが厚く、弦長が大であるので、遠心力で高速回転し、後縁８Ｇ部分から後方へ高速気流が通過し、その反動として、ブレード８は前縁８Ｆ方向へ強く引き寄せられる。
【００３０】
ブレード８が回転すると、その内部の気流は、ブレード８の高速回転による遠心力により、ブレード８の外面の外方向へ引き出され、回転するブレード８の内側の気圧が低下する。
これに伴って、外周部から大気圧が回転するブレード８の内側に入り込み、すなわち、ブレード８の内外に気圧がかかり、ブレード８は回転方向へ進行する。
【００３１】
縦主軸７回りの空気が外側方向へ吸引されて、縦主軸７の周りが負圧となると、外側下部から気流が内部に入りこみ、負圧になって軽くなった気流は、竜巻のように上昇して抜け、その反作用で、ブレード８は回転方向へ強く引かれ、効率の高い回転をする。
【００３２】
ブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂは、ほぼ垂直の主部８Ａに対して直交状でもよいが、図１に示すように、ほぼ垂直の主部８Ａに対して30度前後で内方へ曲傾していると、回転遠心力その他の外力に対する剛性が大となる。
【００３３】
また図３及び図４に横断面を示すように、 ブレード８の内側面８Ｄは、前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて直線に近く、外側面８Ｅは前部が外側に膨らんだ揚力型とされ、その横断面形を縮少させながら、ほぼ垂直の主部８Ａから先端へかけて横断面形を同じくしてあり、こうすると、表面を通過する気流が均等化されるので、騒音が生じにくく、効率のよい高速回転をさせることが出来る。
【００３４】
図１においては、ブレード８を３枚としてあるが、２枚とすることもある。５枚を越えると、高速回転時に、ブレード８同士により生じる気流の干渉が生じ、騒音の発生と、回転効率の低下が生じる虞れがある。
【００３５】
図５は、本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図、図６は、図５におけるVI−VI線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この縦軸風車１では、２枚のブレード８、８を同方向に向けて１対とし、１本の縦主軸７に、複数対（図では３対）のブレード８、８を上下に配し、かつ上下の対でブレード８が重ならないように、均等角度で位相を変えて固定されている。
【００３６】
ブレード８は４層以上重ねてもよく、上下のブレード８、８の間に横枠３を必要に応じて配設する。また図５において、上下のブレード８、８の端部は、上下で別の固定片７Ａ、７Ａに固定してあるが、１っの固定片７Ａに、上のブレード８の下端部と、下のブレード８の上端部を固定することもできる。
【００３７】
図７は本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図、図８は図７におけるVIII−VIII線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例は、左右１対のブレード８を３対、上下段層状に縦主軸７に装着し、かつ水平方向でブレード８同士が重ならないように位相をずらして、段層状に３対のブレード８を縦主軸７に装着したもので、下層のブレード８の上部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの間に、下層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの下方に配して縦主軸７に固定片７Ａを介して固定している。
【００３８】
これにより同じ風速の下で、ブレード８が一段の物に対して、段層が増加すると、受風面積が増加しただけ風速が増加したように回転速度が増加し、回転トルクが増加するので、風力発電装置とすると効率のよい発電をさせることができる。
【００３９】
図９は、縦軸風車の実施例４を示す正面図、図１０はその平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。この実施例は、ブレード８を３枚１組とし、これを1本の縦主軸７に複数組を段層状に配設したものである。
また支持枠体４が、図１０に示すように、平面視で三角形としてある。そのため支柱２の本数が少なくて製造コストが低下し、かつ耐震剛性に優れ、前記の各縦軸風車１に共通として使用することができる。
【００４０】
図９において、ブレード８は、３枚を１組として、均等角度で、平面視で３方向に向けて固定片７Ａに固定されている。この３枚１組の状態で、そのまま縦主軸７に上下に複数組を段層状とし、３枚１組の状態で、上下層で平面視60度ほど位相を変えると共に、下層のブレード８の上部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの間に、下層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの下方に配して縦主軸７に固定片７Ａを介して固定している。
【００４１】
図７及び図９に示す縦軸風車１は、縦主軸７の高さに対して、ブレード８の枚数を多くすること、及び受風面積を大とすることができるため、低風速で回転しても、高い回転トルクを得ることができ、風況が好ましくない地域においても、効率のよい風力発電装置用の縦軸風車として提供することができる。
【００４２】
図１１は、支持枠４の上部横枠３を外した状態の、縦軸風車の第５実施例を示す平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例におけるブレード８は、上下の内向曲傾部８Ｂの先端に、支持部８Ｊ、８Ｊを縦主軸７方向へ向けて形成し、その内端部を、縦主軸７に設けた固定片Ａに固定してある。
【００４３】
支持部８Ｊ、８Ｊの弦長は、内向曲傾部８Ｂの先端の弦長の延長もしくは小とし、厚さも内向曲傾部８Ｂの先端の厚さの延長もしくは小としてある。ほぼ垂直の主部８Ａの弦長及び横断面形は先例と同じである。この構成により、支持部８Ｊの長さだけ、ほぼ垂直の主部８Ａの回転半径を大とすることが出来るので、回転遠心部分における受風面積を大とし、回転トルクを大とすることができる。
【００４４】
また、ほぼ垂直の主部８Ａの上下方向の長さを長くすることができ、ブレード８の受風面積を大とすることができる。ブレード８の長さを長くするときは、図１２に示すように、高さ方向の中間と、縦主軸７の要所に止着した固定片７Ｂとを、支持腕９で連結し、回転時の撓みを抑止することもある。
【００４５】
図１６は、縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
図１６において、支持柱１０の上端に図示しない発電機が固定され、縦主軸７の下部は、支持柱１０上面に回転可能に支持されている。
【００４６】
縦主軸７の下部に、発電機を覆うように筒状の回転体１１が縦主軸７に固定されている。回転体１１の内部において、発電コイルに対応するように、永久磁石が縦主軸７に固定されており、縦主軸７と共に永久磁石が回転して、発電コイルに電流が発生する。
【００４７】
回転体１１の外周面下部に、ブレード８の内向曲傾部８Ｂの内端の支持部８Ｊの先端部が固定され、また上部の内向曲傾部８Ｂの先の支持部８Ｊの先端部が、縦主軸７の上端部に固定されている。
【００４８】
三枚のブレード８が縦主軸７の周りに等間隔で配設されている。上部の３個の支持部８Ｊには、環状の連結材８Ｋが固定されて、ぐらつきを抑止している。回転体１１の上部外周面に、３枚のブレード８に向って支持腕９が突設されているので、ブレード８が長くても撓みが生じることはない。
【００４９】
図１８は、多機能を装備した風力発電装置１２の斜視図である。支持台５の上に立設された支持柱１０は、下部管１０Ａの内部に図示しない蓄電池が配設されている。中部管１０Ｂと上部管１０Ｃには、各種の電気コードが配設されている。
【００５０】
上部管１０Ｃには、振動制御装置１３を介して回転体１１が支持されている。回転体１１の内部には、図示しない発電機とこれに連結された縦主軸が立設され、縦主軸の下部は上部管１０Ｃの内部に回転可能に支持されている。
回転体１１の外周面には、縦主軸に固定された連結材８Ｋを介してブレード８が固定され、発電機と蓄電池間に各種電気コードが配線されている。
【００５１】
中部管１０Ｂには、太陽光発電器１４が固定され、図示しない集電コードは中部管１０Ｂの中から下の蓄電池に連結されている。
中部管１０Ｂには、蓄電池から電力を供給される無線データ通信用（LTE、WIFI）のアンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７が配設されている。
【００５２】
下部管１０Ａの外面には、総合制御装置１８が配設されており、電力は蓄電池から供給され、アンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７と配線連携されて、所定の設定データにより、それらを制御するようにユニット化されている。
【００５３】
総合制御装置１８には、
（1）通信モデム（LTE・BCDMA・WIMAX・光等）とloTコントローラの装置。
（2）LIFF RECORDER、無電源録画・イベント録画・独自記録（MICRO・SD）・記録サーバー保存等、ESSコントローラ。
（3）ESS及びBMS、非常時緊急電源として使用可能・無電源（停電）でも使用可能。
（4）APPで風力発電機制御・管理のためのBluetooth（登録商標）アンテナ等。
これらが、電信ユニットとして配備されている。
【００５４】
この電信ユニットの適用例として、この風力発電装置を設置した地域では、   （1）WIFIステーシヨンは、非常時に何処でもWIFIを使用できる。事業者には、網使用量低減・検地工事費削減による何処でもWIFIカメラによる映像データの録画と映像の家屋内外での取出しにより、災害の早期発見、犯罪防止、非常時の緊急電源等として利用される。
【００５５】
（2）loTステーシヨン（事業用）は、アンテナ１５を介して広告、バス停その他各種の情報を配信、受信できる。各種センサ、各種メータ、制御装置などの情報の集収、発信による制御が可能。
loTステーシヨン（住宅用）は、監視カメラで家の周りを常時監視・警備。
APPで確認・制御・管理の指示。
【００５６】
（3）loTステーシヨン（農業用）は、カメラ映像による、牧畜の生育、害獣、気候急変等の観察。APPによる、温度、湿度、ＣＯ２濃度、光度、降雨量その他の測定管理。散水管理。
（4）loTステーシヨン（牧場管理）は、カメラによる牧場の現状把握。牧畜の位置状況確認。固体、群体の健康、生育観察。ロット及び出荷管理。
【００５７】
このものは小型軽量とすることができるため、公園、農道、山道、その他の街路灯用の電源に適している。
なお、ブレード８は、風車に限定されず、水車にも利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の縦軸風車は、回転始動が容易であるので、断続的に吹く風に対しても効率のよい回転をすることができ、風力発電装置用の風車として有利に利用される。なおブレードは、水車にも使用して高い効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１．縦軸風車
２．支柱
３．横枠
３Ａ．外枠
３Ｂ．支持桟
４．支持枠
５．支持台
６．発電機
６Ａ．軸受
７．縦主軸
７Ａ、７Ｂ．固定片
８．縦長ブレード
８Ａ．主部
８Ｂ．内向曲傾部
８Ｃ．端部
８Ｄ．内側面
８Ｅ．外側面
８Ｆ．前縁
８Ｇ．後縁
８Ｈ．ボルト
８Ｊ．支持部
８Ｋ．連結材
９．支持腕
１０．支持柱
１０Ａ．下部管
１０Ｂ．中部管
１０Ｃ．上部管
１１．回転体
１２. 風力発電装置
１３．振動制御装置
１４．太陽光発電器
１５．アンテナ
１６．照明灯
１７．監視カメラ
１８．総合制御装置        
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月23日(2018.10.23)
【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】
ブレードのほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定された取着部材に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から、上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする縦軸風車。
【請求項２】
前記縦軸風車における縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持され、その上下の軸受の間の縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードにおける、上下の内向曲傾部の先端を固定するものとし、
前記上下端固定型縦長ブレードは左右２枚を１対とし、その１対ごとを、上下で複数対を層状に配し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するようにし、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定してなることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項３】
前記縦軸風車における縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持され、その上下の軸受の間の縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を固定するものとし、
前記上下端固定型縦長ブレードは３枚を１対とし等間隔で縦主軸の周囲に配し、その１対ごとを、上下で複数対を層状に配し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するようにし、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定してなることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項４】
前記、縦主軸に固定された取着部材は、上部の取着部材が平板状のものであり、下の取着部材は、筒状の取着部材であることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車。
【請求項５】
縦軸風車の縦主軸に固定された取着部材に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードの形状を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲斜部を設けるとともに、該ほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端へかけて、弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記ほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、前記ほぼ垂直の主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなることを特徴とする上下端固定型縦長ブレード。
【請求項６】
支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードの、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を固定するとともに、該上下端固定型縦長ブレードの、垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、その弦長と厚さを次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなることを特徴とする風力発電装置。        
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下端部を縦主軸に固定された取着部材に固定した縦長ブレードを備えた縦軸風車と、その縦長ブレード及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下端部を縦軸に固定した上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車として、例えば特許文献１の第１図、特許文献２の図５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２１４６８０号
【特許文献２】特開２０１２−００２０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明において、上下端部を縦軸に固定する上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードは、翼弦長が上から下まで同じ寸法であり、かつ短かいものである。特許文献２の図５における上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードも同様である。
そのため、縦軸から遠い遠心部では気流を受ける面積が小さくて、回転起動性が悪く、また回転しても回転トルクが小さいという欠点を有し、風力発電には不利なものである。
本発明は、このような欠点を改善し、低風速でも回転起動性に勝れ、かつ回転トルクの高い縦軸風車と、それに使用される上下端固定型の縦長ブレードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。          
【０００６】
（１）  ブレードのほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を、縦主軸に固定された取着部材に固定する上下端固定型縦長ブレードの弦長及び厚さを、該ブレードのほぼ垂直の主部から、上下の内向曲傾部の先端へかけて次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる縦軸風車。
【０００７】
（２）前記縦軸風車における縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持され、その上下の軸受の間の縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を固定するものとし、
前記上下端固定型縦長ブレードは左右２枚を１対とし、その１対ごとを、上下で複数対を層状に配し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するようにし、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定してなる前記（1）に記載の縦軸風車。
【０００８】
（３）前記縦軸風車における縦主軸が、支柱と横枠とで組まれた支持枠における、発電機の上部の横枠と支持枠の上端の横枠にそれぞれ設けた上下の軸受に支持され、その上下の軸受の間の縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードにおける上下の内向曲傾部の先端を固定するものとし、
前記上下端固定型縦長ブレードは３枚を１対として縦主軸の周囲に配し、その１対ごとを、上下で複数対を層状に配し、かつ上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するようにし、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定してなる前記（1）に記載の縦軸風車。
【０００９】
（４）前記、縦主軸に固定された取着部材は、上部の取着部材が平板状のものであり、下の取着部材は、筒状の取着部材である前記（1）に記載の縦軸風車。
【００１０】
（５）縦軸風車の縦主軸に固定された取着部材に、縦長ブレードの上下端部を固定する上下端固定型縦長ブレードの形状を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲斜部を設けるとともに、該ほぼ垂直の主部の上下から、縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつ前記ほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、前記ほぼ垂直の主部から前記内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてなる上下端固定型縦長ブレード。
【００１１】
（６）支持柱の上面に、発電機と連結して立設した縦主軸に固定された取着部材に、上下端固定型縦長ブレードの、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線状に延出する内向曲傾部の先端部を固定するとともに、該上下端固定型縦長ブレードの、垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、その弦長と厚さを次第に小とするとともに、前記ほぼ垂直の主部における弦方向の横断面を揚力型とし、かつその横断面形を前記ほぼ垂直の主部から上下の内向曲傾部の先端へかけて、厚さを次第に薄くして連続させるとともに、前記ほぼ垂直の主部の弦長を、該ほぼ垂直の主部における回転半径の45％〜55％の範囲の寸法とし、前記支持柱内に蓄電池を配設して発電機と蓄電池間にコードを配線するとともに、前記支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収、分析し、かつアンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設してなる風力発電装置。 
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１３】
前記（1）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードの回転時における遠心部分となる高さの中央部分に当る主部の弦長が大となっているので、遠心部分での受風面積が大となり、回転効率が高くなる効果がある。
また上下端固定型縦長ブレードは揚力型であるが、低風速でも始動回転性に勝れ、回転を始めるとコアンダ効果により、風が停止しても回転を持続して、間断のある気流にも大きな速度低下を伴なわず、トータル的な回転効率が高くなる効果がある。上下端固定型縦長ブレードの上下部分よりも、ほぼ垂直の主部の厚さが厚いために、その主部に当って通過する気流が高速で通過して、その反作用として回転効率を高める。
一般の縦長ブレードは、主軸に固定するための支持腕が必要であるが、本発明における上下端固定型縦長ブレードは、上下端固定型で上下端部が主軸に固定された取着部材に固定されているので、剛性に優れかつ組立作業性に優れている。
また、上下端固定型縦長ブレードのほぼ垂直の主部の弦長は、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、回転時における遠心部分において受風面積が広く、回転効率は高められる。
これより弦長が短いと受風面積が小となり、回転効率は低い。またこれより弦長が大となると、回転時の抵抗が大となり、回転効率が上がりにくい。
【００１４】
前記（2）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを、左右２枚を１対とし、その１対ごとを上下でかさならないように向きを変えて複数対を層状に配置したので、垂直方向へ複数の縦長ブレードを配して受風面積を大とすることが出来、回転トルクを大とすることができる。
また上層の１対の上下の内向曲傾部の中間に、下層の１対の上部の内向曲傾部の先端が位置するように、かつ上層の対の下部の内向曲傾部の下方に、下層の対の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定してあるので、複数の縦長ブレードを層状に配しても、全体の高さを低くすることができる。
【００１５】
前記（3）に記載の発明においては、 前記上下端固定型縦長ブレードを３枚１組として、平面視で縦主軸の周囲に均等角度に配置し、かつこの３枚１組を複数、1本の縦主軸に層状に配設したので、受風面積を大とすることが出来、回転トルクを大とすることができる。
また、上層の組の上下の内向曲傾部の中間に、下層の組の上部の内向曲傾部の先端が位置し、かつ上層の組の下部の内向曲傾部の下方に下層の組の下部の内向曲傾部の先端が位置するように、それぞれの内向曲傾部の先端を縦主軸に固定された取着部材に固定したので、縦長ブレードの層が複数であっても、全体の高さを低く押さえることができる。
【００１６】
前記（4）に記載の発明は、縦主軸に固定された上部の取着部材は平板状とし、下部に固定された取着部材は、筒状の取着部材としてあるので、縦長ブレードの下部が発電機の位置にある長いものであっても、縦主軸とともに回転する筒状の取着部材に縦長ブレードの下部の内向曲傾部の先端部を固定させることができる。
【００１７】
前記（5）に記載の発明においては、上下端固定型縦長ブレードを、そのほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線的に延出する内向曲斜部を設けるとともに、ほぼ垂直の主部から縦主軸方向へ直線的に延出する内向曲傾部の先端へかけて弦長と厚さを次第に小とし、かつそのほぼ垂直の主部における横断面を略魚形とした揚力型とし、かつその横断面形を、ほぼ垂直の主部の上下から縦主軸方向へ直線的に延出する内向曲傾部の先端へかけて次第に薄くして連続させてあるので、縦長ブレードのどの位置においても通過する気流が円滑に通過し、乱流が生じない。また前記上下端固定型縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の弦長が、その回転半径の45％〜55％の範囲の寸法としてあるので、受風面積が十分であり、かつ回転時の空気抵抗がかかりにくい。
【００１８】
前記（6）に記載の発明は、効率のよい発電が出来るとともに、支持柱の外面に、アンテナ、照明灯、監視カメラ、及びこれらのデータを集収し分析し、アンテナを介して発信及び受信をコントロールする総合制御装置を配設したので、風力発電装置が僻地に設置されたとしても、通信センターとして、各種通信機器による送受信の制御を自己の携帯送受信器等で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の縦軸風車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II線横断平面図である。
【図３】図１におけるIII−III線拡大断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線拡大断面図である。
【図５】本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図である。
【図６】図５におけるVI−VI線横断面図である。
【図７】本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線横断面図である。
【図９】本発明の縦軸風車の実施例４を示す正面図である。
【図１０】図９におけるX−X線横断面図である。
【図１１】本発明の縦軸風車の実施例５の上部横枠を外して示す平面図である。
【図１２】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１３】図12の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１４】本発明の上下端固定型縦長ブレードの別の実施例を示す側面図である。
【図１５】図14の上下端固定型縦長ブレードの平面図である。
【図１６】本発明の縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。
【図１７】本発明の縦軸風車の実施例７を示す斜視図である。
【図１８】本発明縦軸風車を使用した風力発電装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１において、縦軸風車１は、基盤Ｇ上に４本の支柱２と、上下の横枠３、３で組まれた支持枠４の内部において、支持台５上に設置された発電機６に縦主軸７が立設されており、縦主軸７の回転によって発電機６が発電するようになっている。
【００２１】
横枠３は、図２に示すように平面視で４角な外枠３Ａの中に、複数の支持桟３Ｂ、３Ｂが固定され、外枠３Ａ内の中央部分に、図１に示すように縦主軸７を支持する軸受６Ａが固定されている。
【００２２】
支持枠体４における上部の上下の横枠３、３の間において、縦主軸７に上下端固定型縦長ブレード８、８、８（以下単にブレードという）が、その上下端部を、縦主軸７に固定されている平板状の取着部材７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００２３】
ブレード８は、図１に示すように、回転遠心部分となる高さ方向の中央部に当る主部８Ａはほぼ垂直状とし、その高さは全体の35％〜70％の範囲の寸法とし、主部８Ａの上下に、縦主軸７方向へ斜めに延長する内向曲傾部８Ｂ、８Ｂが形成され、上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂのそれぞれの端部８Ｃ、８Ｃが、縦主軸７に固定されている平板状の取着部材７Ａ、７Ｂに、ボルト８Ｈ止めにより固定されている。
【００２４】
ブレード８は図２に示すように、３枚が平面視で120度ずつ均等角度で配設されている。また弦長および厚さは、主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて次第に小さく形成され、端部８Ｃ、８Ｃの弦長に対してほぼ垂直の主部８Ａの弦長は、ほぼ２倍とされており、該主部８Ａの弦長は、数次に亘る実験の結果、その部分の回転半径の45％〜55％の範囲、特に50％が好適とされ、この弦長より小の場合は、ブレード８の受風面積が小で回転効率が上がらない。
また、この弦長より大であると、回転時のブレード８に受ける乱流が大となり、回転効率が上がらない。
【００２５】
図１におけるブレード８の上下方向の寸法は、ほぼ垂直の主部８Ａの回転半径の1.4倍以上の寸法とされて、これより小であると受風面積が小でトルクが小なので長い方が好ましい。これでブレード８の回転時におけるほぼ垂直の主部８Ａの長さが、ブレード８全体の高さのほぼ50％として示してあるが、長い方が好ましく、これにより回転遠心部分における受風面積を大とすることができ、回転効率を高くするようにしてある。ただし、この数値に限定されるものではない。
【００２６】
図３は、図１におけるIII−III線拡大断面図、図４は、図１におけるIV−IV線拡大断面図である。図３，図４において、ブレード８のほぼ垂直の主部８Ａの最大厚さは、該ほぼ垂直の主部８Ａにおける最大弦長の20％〜35％の範囲の寸法としてあり、その横断面は、対称の略魚形で、その前縁８Ｆと後縁８Ｇが、回転トラック上に位置するように配した揚力型に形成されている。
【００２７】
またブレード８の厚さは、ほぼ垂直の主部８Ａから上下端部８Ｃ、８Ｃへかけて、次第に薄くなるように形成され、図３および図４に示すように、ほぼ垂直の主部８Ａから上下の端部８Ｃ、８Ｃへかけて、同じ横断面形としてある。これによって、どの位置においても表面を通過する気流の乱れが生じにくくなっている。
【００２８】
前記のように構成されたこの縦軸風車１は、図１の状態で、いずれの方向からの低風速の気流にも容易に回転始動する。回転が開始されると、ブレード８全体の前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて、コアンダ効果による高速気流が通過し、その反動として高速の回転力が生じる。
【００２９】
ほぼ垂直の主部８Ａの厚さが厚く、弦長が大であるので、遠心力で高速回転し、後縁８Ｇ部分から後方へ高速気流が通過し、その反動として、ブレード８は前縁８Ｆ方向へ強く引き寄せられる。
【００３０】
ブレード８が回転すると、その回転円弧の内部の気流は、ブレード８の高速回転による遠心力により、ブレード８の外方向へ引き出され、回転するブレード８の内側の気圧が低下する。
これに伴って、外周部から大気圧が回転するブレード８の内側に入り込み、すなわち、ブレード８の内外に気圧がかかり、ブレード８は回転方向へ進行する。
【００３１】
縦主軸７回りの空気が外側方向へ吸引されて、縦主軸７の周りが負圧となると、外側下部から気流が内部に入りこみ、負圧になって軽くなった気流は、竜巻のように上昇して抜け、その反作用で、ブレード８は回転方向へ強く引かれ、効率の高い回転をする。
【００３２】
ブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂは、ほぼ垂直の主部８Ａに対して直交状でもよいが、図１に示すように、ほぼ垂直の主部８Ａに対して30度前後で内方へ曲傾していると、回転遠心力その他の外力に対する剛性が大となる。
【００３３】
また図３及び図４に横断面を示すように、 ブレード８の内側面８Ｄは、前縁８Ｆから後縁８Ｇへかけて直線に近く、外側面８Ｅは前部が外側に膨らんだ揚力型とされ、その横断面形を縮少させながら、ほぼ垂直の主部８Ａから先端へかけて横断面形を同じくしてあり、こうすると、表面を通過する気流が均等化されるので、騒音が生じにくく、効率のよい高速回転をさせることが出来る。
【００３４】
図１においては、ブレード８を３枚としてあるが、２枚とすることもある。５枚を越えると、高速回転時に、ブレード８同士により生じる気流の干渉が生じ、騒音の発生と、回転効率の低下が生じる虞れがある。
【００３５】
図５は、本発明の縦軸風車の実施例２を示す正面図、図６は、図５におけるVI−VI線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この縦軸風車１では、２枚のブレード８、８を同方向に向けて１対とし、１本の縦主軸７に、複数対（図では３対）のブレード８、８を上下に配し、かつ上下の対でブレード８が重ならないように、均等角度で位相を変えて固定されている。
【００３６】
ブレード８は４層以上重ねてもよく、上下のブレード８、８の間に横枠３を必要に応じて配設する。また図５において、上下のブレード８、８の端部は、上下で別の取着部材７Ａ、７Ａに固定してあるが、１っの取着部材７Ａに、上のブレード８の下端部と、下のブレード８の上端部を固定することもできる。
【００３７】
図７は本発明の縦軸風車の実施例３を示す正面図、図８は図７におけるVIII−VIII線断面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例は、左右１対のブレード８を３対、上下段層状に縦主軸７に装着し、かつ水平方向でブレード８同士が重ならないように位相をずらして、段層状に３対のブレード８を縦主軸７に装着したもので、下層のブレード８の上部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの間に、下層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの下方に配して縦主軸７に取着部材７Ａを介して固定している。
【００３８】
これにより同じ風速の下で、ブレード８が一段の物に対して、段層が増加すると、受風面積が増加しただけ風速が増加したように回転速度が増加し、回転トルクが増加するので、風力発電装置とすると効率のよい発電をさせることができる。
【００３９】
図９は、縦軸風車の実施例４を示す正面図、図１０はその平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。この実施例は、ブレード８を３枚１組とし、これを1本の縦主軸７に複数組を段層状に配設したものである。
また支持枠体４が、図１０に示すように、平面視で三角形としてある。そのため支柱２の本数が少なくて製造コストが低下し、かつ耐震剛性に優れ、前記の各縦軸風車１に共通として使用することができる。
【００４０】
図９において、ブレード８は、３枚を１組として、均等角度で、平面視で３方向に向けて取着部材７Ａに固定されている。この３枚１組の状態で、そのまま縦主軸７に上下に複数組を段層状とし、３枚１組の状態で、上下層で平面視60度ほど位相を変えると共に、下層のブレード８の上部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の上下の内向曲傾部８Ｂ、８Ｂの間に、下層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの先端を、上層のブレード８の下部の内向曲傾部８Ｂの下方に配して縦主軸７に取着部材７Ａを介して固定している。
【００４１】
図７及び図９に示す縦軸風車１は、縦主軸７の高さに対して、ブレード８の枚数を多くすること、及び受風面積を大とすることができるため、低風速で回転しても、高い回転トルクを得ることができ、風況が好ましくない地域においても、効率のよい風力発電装置用の縦軸風車として提供することができる。
【００４２】
図１１は、支持枠４の上部横枠３を外した状態の、縦軸風車の第５実施例を示す平面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例におけるブレード８は、上下の内向曲傾部８Ｂの先端に、延長部８Ｊ、８Ｊを縦主軸７方向へ向けて形成し、その内端部を、縦主軸７に固定された取着部材７Ａに固定してある。
【００４３】
延長部８Ｊ、８Ｊの弦長は、内向曲傾部８Ｂの先端の弦長の延長もしくは小とし、厚さも内向曲傾部８Ｂの先端の厚さの延長もしくは小としてある。ほぼ垂直の主部８Ａの弦長及び横断面形は先例と同じである。この構成により、延長部８Ｊの長さだけ、ほぼ垂直の主部８Ａの回転半径を大とすることが出来るので、回転遠心部分における受風面積を大とし、回転トルクを大とすることができる。
【００４４】
また、ほぼ垂直の主部８Ａの上下方向の長さを長くすることができ、ブレード８の受風面積を大とすることができる。ブレード８の長さを長くするときは、図１２に示すように、主部８Ａの高さ方向の中間と、縦主軸７の要所に固定した取着部材７Ｂとを、支持腕９で連結し、回転時の撓みを抑止することもある。
【００４５】
図１６は、縦軸風車の実施例６を示す斜視図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
図１６において、支持柱１０の上端に図示しない発電機が固定され、縦主軸７の下部は、発電機の内部を貫通して支持柱１０上面に回転可能に支持されている。
【００４６】
縦主軸７の下部に、図示しない発電機を覆うように筒状の取着部材１１が固定されている。筒状の取着部材１１の内部において、発電コイルに対応するように、永久磁石が縦主軸７に固定されており、縦主軸７と共に永久磁石が回転して、発電コイルに電流が発生する。
【００４７】
筒状の取着部材１１の外周面下部における突片１１Ａに、ブレード８の内向曲傾部８Ｂの先端部が固定され、上部の内向曲傾部８Ｂの先端は、縦主軸７の上端部に固定された環状の取着部材８Ｋに固定されている。
筒状の取着部材１１の上部外周面に、３枚のブレード８の主部８Ａに向って支持腕９が突設されているので、ブレード８が長くても撓みが生じることはない。
【００４８】
図１８は、多機能を装備した風力発電装置１２の斜視図である。支持台５の上に立設された支持柱１０は、下部管１０Ａの内部に図示しない蓄電池が配設されている。中部管１０Ｂと上部管１０Ｃには、各種の電気コードが配設されている。
【００４９】
上部管１０Ｃには、振動制御装置１３を介して筒状の取着部材１１が支持されている。筒状の取着部材１１の内部には、図示しない発電機とこれに連結された縦主軸が立設され、縦主軸の下部は上部管１０Ｃの内部に回転可能に支持されている。筒状の取着部材１１の外周面には、ブレード８が固定され、発電機と蓄電池間に各種電気コードが配線されている。
【００５０】
中部管１０Ｂには、太陽光発電器１４が固定され、図示しない集電コードは中部管１０Ｂの中から下部内の蓄電池に連結されている。
中部管１０Ｂには、蓄電池から電力を供給される無線データ通信用（LTE、WIFI）のアンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７が配設されている。
【００５１】
下部管１０Ａの外面には、総合制御装置１８が配設されており、電力は蓄電池から供給され、アンテナ１５、自動点灯照明灯１６、自動監視カメラ１７と配線連携されて、所定の設定データにより、それらを制御するようにユニット化されている。
【００５２】
総合制御装置１８には、
（1）通信モデム（LTE・BCDMA・WIMAX・光等）とloTコントローラの装置。
（2）LIFF RECORDER、無電源録画・イベント録画・独自記録（MICRO・SD）・記録サーバー保存等、ESSコントローラ。
（3）ESS及びBMS、非常時緊急電源として使用可能・無電源（停電）でも使用可能。
（4）APPで風力発電機制御・管理のためのBluetooth（登録商標）アンテナ等。
これらが、電信ユニットとして配備されている。
【００５３】
この電信ユニットの適用例として、この風力発電装置１２を設置した地域では、   （1）WIFIステーションは、非常時に何処でもWIFIを使用できる。事業者には、網使用量低減・検地工事費削減による何処でもWIFIカメラによる映像データの録画と映像の家屋内外での取出しにより、災害の早期発見、犯罪防止、非常時の緊急電源等として利用される。
【００５４】
（2）loTステーション（事業用）は、アンテナ１５を介して広告、バス停その他各種の情報を配信、受信できる。各種センサ、各種メータ、制御装置などの情報の集収、発信による制御が可能。
loTステーション（住宅用）は、監視カメラで家の周りを常時監視・警備。
APPで確認・制御・管理の指示が可能。
【００５５】
（3）loTステーション（農業用）は、カメラ映像による、牧畜の生育、害獣、気候急変等の観察。APPによる、温度、湿度、ＣＯ２濃度、光度、降雨量その他の測定管理。散水管理。
（4）loTステーション（牧場管理）は、カメラによる牧場の現状把握。牧畜の位置状況確認。固体、群体の健康、生育観察。ロット及び出荷管理。
【００５６】
この発電装置は、小型軽量とすることができるため、公園、農道、山道、その他の街路灯用の電源に適している。
なお、ブレード８は、風車に限定されず、水車にも利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の縦軸風車は、回転始動が容易であるので、断続的に吹く風に対しても効率のよい回転をすることができ、風力発電装置用の風車として有利に利用される。なおブレードは、水車にも使用して高い効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１．縦軸風車
２．支柱
３．横枠
３Ａ．外枠
３Ｂ．支持桟
４．支持枠
５．支持台
６．発電機
６Ａ．軸受
７．縦主軸
７Ａ、７Ｂ．取着部材
８．縦長ブレード
８Ａ．主部
８Ｂ．内向曲傾部
８Ｃ．端部
８Ｄ．内側面
８Ｅ．外側面
８Ｆ．前縁
８Ｇ．後縁
８Ｈ．ボルト
８Ｊ．延長部
８Ｋ．環状の取着部材
９．支持腕
１０．支持柱
１０Ａ．下部管
１０Ｂ．中部管
１０Ｃ．上部管
１１．筒状の取着部材
１１Ａ．突片
１２. 風力発電装置
１３．振動制御装置
１４．太陽光発電器
１５．アンテナ
１６．照明灯
１７．監視カメラ
１８．総合制御装置        
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2019210919.tif 000021
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2019210919.tif 000022