(57)【要約】【課題】  本発明は、既存技術の不足を改善し、既存導流風場の原理とは違った原理で、風車の回転による抵抗を最大限に降下して、風車の回転効率を高めるブースター翼を提供する。【解決手段】  本発明は、ブースター翼は防風物として、防風部があり、当該ブースター翼が前記羽根の回転を妨げなくサポートに設けられて、かつ垂直軸風力発電機の風車の一つの側面に対応し、当該側面は風上面の一部であり、風上面に対応する風車羽根は、向かい風の気流を受けて回転が止められて、前記ブースター翼により前記側面が遮られている。また、ブースター翼付き垂直軸風力発電機を提供する。ブースター翼は平板式又は風車式でもいい。風車の風当たりに設けられるブースター翼によって風車への抵抗モーメントとなる気流を遮り、風車の回転モーメントを大きくし、風力発電機の効率を向上させることができる。ブースター翼の設置により風力発電機の効率が２５％以上増となることを実現させるブースター翼とブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車を提供する。【選択図】図５
2013519018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブースター翼であって、該ブースター翼に遮風面を有する遮風部材であり、前記ブースター翼が、垂直軸風力発電機の風車の一つの側面に対応し、該側面が遮られるようにサポートに設置され、前記側面が前記風車の使用中状態における風上面の一部分であり、該部分の風上面と対応する風車のブレードが向かい風の気流により回転を阻まれ、前記ブースター翼により前記側面が遮られていることを特徴とするブースター翼。
【請求項２】
前記ブースター翼は、前記サポートに固設され、その上に前記遮風面を有する板部材を備える平板式ブースター翼である；又は、
前記ブースター翼は、前記サポートに固設された一本の風車軸に回転可能に設置された風車を備える風車式ブースター翼であり、該ブースター翼風車のブレードの最も外側の回転により形成された軌跡が前記遮風面を形成することを特徴とする請求項１に記載のブースター翼。
【請求項３】
前記ブースター翼の前記風車は垂直ブレード風車であり、その中におけるブレードが支持棒によって風車におけるホイール上に接続され、該ホイールが回転可能に前記風車軸に固定され、前記ブレードの形状は垂直の柱状体であり、その水平断面が飛行機の翼の断面形状となり、即ち、風車の回転軸に対して、ブレードの外向けの外側表面が流線形状の円弧面であり、この外側表面とそれに対応する内側表面との間で滑らかにつながり、比較的大きい頭頂端、即ちブレードの頭部、および比較的小さい尾部が形成される；及び／又は、
前記柱状体の垂直方向における各水平断面の大きさと形状が同じである；又は、
前記ブースター翼の風車がプロペラタイプの風車であることを特徴とする請求項２に記載のブースター翼。
【請求項４】
前記ブースター翼の前記風車の風車回転軸と、前記風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱とが平行に設置されていることを特徴とする請求項２に記載のブースター翼。
【請求項５】
前記ブースター翼の前記風車の数が一個である；若しくは、前記ブースター翼の前記風車の数が複数個であり、そのすべてが前記風車回転軸に設置されている；又は、
風力発電機は、前記ブースター翼の前記風車と前記風車回転軸の間に発電ユニットが設けられ、前記風車が前記発電ユニットの回転子に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のブースター翼。
【請求項６】
前記ブースター翼の前記風車の数が一個である場合、前記風車上のブレードの高さが前記風力発電機の前記風車の前記ブレードの高さに相当する；又は、前記風車の数が複数個である場合、各前記風車上のブレードの高さおよび隣接する風車のブレード間の垂直方向における隙間の和が風力発電機の前記風車の前記ブレードの高さに相当することを特徴とする請求項５に記載のブースター翼。
【請求項７】
前記ブースター翼の前記遮風面が平面若しくは円弧面若しくは平面と円弧面の組み合せの形状である；及び／又は、
前記ブースター翼の前記遮風面の、前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱から離れた最も外側の辺縁が少なくとも前記垂直軸風力発電機の前記風車の前記風上面の前記側面の最も外側と対応する；及び／又は、
前記ブースター翼の前記遮風面の幅が前記風力発電機の風車の風上面全体の１／３〜１／２である；及び／又は、
前記ブースター翼の前記遮風面が、前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱側の辺縁付近に位置し、前記風上面の中心点を出発点とし前記中心塔柱を中心として時計回りに回転して１８０度〜３３０度の範囲に対応する風上面に設けられている；又は、
前記ブースター翼の前記遮風面が円弧面であり、前記円弧面の両端が下記の条件を満たす、即ち、前記垂直軸風力発電機における風車の平面角度に対して、前記ブースター翼の遮風面の両端が、前記風車の中心を座標系の原点とした第２象限内若しくは第２象限から第３象限に伸びる範囲内に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のブースター翼。
【請求項８】
前記サポートが２本の支持棒からなり、２本の前記支持棒の一端が前記ブースター翼の上、下の両端に接続され、２本の前記支持棒のもう一方の端が固定ラック、即ち前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱に接続され、前記２本の支持棒がそれぞれ前記風力発電機の前記風車の上方と下方に位置するとともに、前記支持棒の長さは、前記ブースター翼が前記風車のブレードが回転する円周の軌跡の外に位置するように設定されている；又は、
前記サポートが前記垂直軸風力発電機の風車の付近の土台に設置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のブースター翼。
【請求項９】
前記サポートが回転可能かつ位置決め可能に前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱に固設されている；又は、
前記サポートを支える前記土台にトラックが設けられ、前記サポートが前記トラックに移動可能に設置されていることを特徴とする請求項１または８に記載のブースター翼。
【請求項１０】
前記サポートを駆動手段に接続し、前記サポート及び前記ブースター翼を駆動して前記中心塔柱または前記土台に対して変位させることを特徴とする請求項９に記載のブースター翼。
【請求項１１】
垂直軸中心塔柱に固設されて発電機の回転子に接続された風車であって、前記風車が複数のブレードを有し、少なくとも一つのブースター翼をさらに有し、前記ブースター翼は、一つの遮風面を有する遮風部材であり、前記ブレードの回転を妨げない形態でサポートに設置され、前記風車の使用中状態における風上面の前方に位置し、該ブースター翼の遮風面が前記風車の向かい風の気流を受けることによって回転が阻まれる側の風上面のブレードと対応し、前記風車の向かい風の気流によって阻まれる側面が遮られるように設けられていることを特徴とするブースター翼付きの垂直軸風力発電機用風車。
【請求項１２】
前記風車が垂直ブレード風車であり、その中におけるブレードが支持棒によって風車におけるホイールの回転軸に接続されるとともに、発電機の回転子に接続され、前記ブレードの形状が垂直の柱状体であり、その水平断面が飛行機の翼の断面形状となり、即ち、風車の回転軸に対して、ブレードの外向けの外側表面が流線形状の円弧面であり、この外側表面とそれに対応する内側表面との間で滑らかにつながり、比較的大きい頭頂端、即ちブレードの頭部、および比較的小さい尾部が形成され；及び／又は、前記柱状体の垂直方向における各水平断面の大きさと形状が同じであることを特徴とする請求項１１に記載のブースター翼付きの垂直軸風力発電機用風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機技術分野の一つとして、垂直軸風力発電機の組立部品を、特にブースター翼とブースター翼付き垂直軸風力発電機用風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力エネルギーは水力エネルギー以外の最も広く利用される再生可能資源として、世界各地に高度的に重視される。中国はすでに世界で最も活発的な風力発電市場になった。２００９年、全国では風力発電設備の新増容量は８００万キロワット以上になり、累計総容量は２０００万キロワット以上になった。よって、風力発電設備製造業及び関係市場は非常に広いである。
【０００３】
風力発電機は回転軸では水平軸と垂直軸に分けられる。
【０００４】
既存技術では、垂直軸風力発電機の効率が高い、パワーが大きい、取付・使用しやすい、耐用期間が長い等長所はますます著しくなっている。しかし、風車が風力に受けられて回転する時に、風車の回転速度が風力の増強に従って正比例をなして速めることではない、特に風力があまり強くない場合ではこの現象がさらに著しくなって、風車が向かい風の気流（図1の若干の平行矢印に示す）を受けた時に、その風上側が受けたのは風車の回転を推進させる推力であり、反対側が受けたのは風車の回転を止める抗力であり、前記２種類の合力は風車の回転を推進させる有効的な動力である。しかし、風上側には風抵抗があって、垂直軸風車の風当たり性能、さらには発電機の効率が著しく降下した。風上の一側には風抵抗があって、垂直軸に対し、向かい風により駆動力を著しく降下した、図２に示すように、発電機の効率が降下した。
【０００５】
既存技術では、前記問題を解決する方法は、風車の風上に導流装置を設け、風を導流装置の通道経由で風車へ吹かせて風車の回転を推進し、導流風場を構築する。このような自然風を導流通道へ導いてから風車羽根を推進し風抵抗を取り除く方法は、自然風の風力を降下させるだけでなく、風向を頻繁に変化させる。もし導流装置が風向により導流方向を変更しない場合には、風力エネルギーによる損耗が必ずさらに大きくなる。もし風向変化に従って導流方向が変化できる導流装置を設ける場合には、導流装置の構造がさらに複雑になって、風場の管理、保守に大変な不利をもたらすと認められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、既存技術の不足を改善し、既存導流風場の原理とは違った原理で、風車の回転による抵抗を最大限に降下して、風車の回転効率を高めるブースター翼を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明のもう一つの目的はブースター翼付き垂直軸風力発電機用風車を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的の実現は以下通りである：
【０００９】
ブースター翼であって、該ブースター翼に遮風面を有する遮風部材であり、前記ブースター翼が、垂直軸風力発電機の風車の一つの側面に対応し、該側面が遮られるようにサポートに設置され、前記側面が前記風車の使用中状態における風上面の一部分であり、該部分の風上面と対応する風車のブレードが向かい風の気流により回転を阻まれ、前記ブースター翼により前記側面が遮られている。
【００１０】
ブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車としては、垂直軸中心塔柱に回転で固定され、かつ発電機回転子と接続し、そこには若干の羽根がある以外、また、ブースター翼があり、当該ブースター翼は防風物として防風部があり、それが前記垂直軸風力発電機風車の回転を妨げなくサポートに設けられて、それに当該ブースター翼にある防風部は前記垂直軸風力発電機風車の側面に対応し、当該側面は風当たりの一部であり、風上に対応する風車羽根は、向かい風の気流を受けて回転が止められて、前記ブースター翼の存在だからこそ、当該側面を遮ることができる。
【００１１】
本発明では、向かい風の気流を受けた時に、抵抗モーメントの発生により発電機効率が降下したことを解決する方法は、既存技術と違う理念、即ち風場を切る原理を採用した。防風物で抵抗モーメントとなる気流を遮るようにする。防風物の遮りによって発電機の発電パワーを向上させることができるだから、防風物をブースター翼ともいう。前記ブースター翼は風車の一部風上面を遮るために設置されたものであり、ここに防風作用が発揮できるものはブースター翼とみなされる。
【００１２】
前記ブースター翼は、前記サポートに固設され、その上に前記遮風面を有する板部材を備える平板式ブースター翼であるでもいい；又は、
前記ブースター翼は、前記サポートに固設された一本の風車軸に回転可能に設置された風車を備える風車式ブースター翼であり、該ブースター翼風車のブレードの最も外側の回転により形成された軌跡が前記遮風面を形成している。
【００１３】
垂直軸風力発電機の風車は垂直ブレード風車であり、その中におけるブレードが支持棒によって風車におけるホイール上に接続され、該ホイールが回転可能に前記風車軸に固定され、前記ブレードの形状は垂直の柱状体であり、その水平断面が飛行機のブレードの断面形状となり、即ち、風車の回転軸に対して、ブレードの外向けの外側表面が流線形状の円弧面であり、この外側表面とそれに対応する内側表面との間で滑らかにつながり、比較的大きい頭頂端、即ちブレードの頭部、および比較的小さい尾部が形成される；及び／又は、前記柱状体の垂直方向における各水平断面の大きさと形状が同じである。
【００１４】
当該羽根の外側表面と内側表面との間隔については、羽根の風当たりの間隔が大きくて、追い風方向に沿ってだんだんと縮めている。
【００１５】
垂直方向においては、当該柱状体の各水平断面の大小形状が同じである。
【００１６】
前記ブースター翼の前記風車は本風力発電機の風車と、即ち垂直な羽根風車と同じでもいい、羽根を支え棒で風車の車輪ボスに接続し、当該車輪ボスが前記塔柱に平行して設置される前記風車の回転軸に回転で固定され、当該羽根の形状は垂直的な柱状体であり、その水平断面は飛行機のブレードの断面形状を呈し、即ち風車の回転軸に相対し、ブレードの外向けの外側表面が流線形状の円弧面であり、この外側表面とそれに対応する内側表面との間で滑らかにつながり、比較的大きい頭頂端、即ちブレードの頭部、および比較的小さい尾部が形成される；及び／又は、前記柱状体の垂直方向における各水平断面の大きさと形状が同じである。
【００１７】
前記ブースター翼の風車はほかの種類の風車でもよく、例えば、プロペラ式風車でもよい。
【００１８】
風車式ブースター翼が向かい風の気流を受けた時に回転して始め、それは平板式ブースター翼のように、風力発電機の風車に対し、気流による抵抗モーメントを遮ることができる。
【００１９】
前記ブースター翼の前記風車の数が一個である；若しくは、前記ブースター翼の前記風車の数が複数個であり、そのすべてが前記風車回転軸に設置されている。
【００２０】
前記ブースター翼の前記風車の数が一個である場合、前記風車上のブレードの高さが前記風力発電機の前記風車の前記ブレードの高さに相当する；又は、前記風車の数が複数個である場合、各前記風車上のブレードの高さおよび隣接する風車のブレード間の垂直方向における隙間の和が風力発電機の前記風車の前記ブレードの高さに相当する。
【００２１】
風力発電機は、前記ブースター翼の前記風車と前記風車回転軸の間に発電ユニットが設けられ、前記風車が前記発電ユニットの回転子に接続されるように構成されている。
【００２２】
前記ブースター翼に設けられる風車と風車軸からなる小型風車装置において、前記風車と前記風車軸の間には、小型発電ユニットを設けることができる。
【００２３】
前記ブースター翼の前記遮風面が平面若しくは円弧面若しくは平面と円弧面の組み合せの形状である；及び／又は、当該ブースター翼に設けられる小型発電機の構造と大型垂直軸風力発電機の構造とはたいてい同じでもいい、たとえ同じでなくても構わない。また、通常の風力発電機における部品でもいい。
【００２４】
前記ブースター翼の前記遮風面の、前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱から離れた最も外側の辺縁が少なくとも前記垂直軸風力発電機の前記風車の前記風上面の前記側面の最も外側と対応する。又は、前記ブースター翼において、前記中心塔柱から遠くなる前記風力発電機の前記風車が向かい風の気流を受けて回転が止められる側の風上の最外側に対応する必要がある；及び／又は、当該羽根の外側表面と内側表面との間隔については、羽根の風当たりの間隔が大きくて、追い風方向、即ち羽根幅の方向に沿ってだんだんと縮めている。
【００２５】
前記ブースター翼の前記遮風面が、前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱側の辺縁付近に位置し、前記風上面の中心点を出発点とし前記中心塔柱を中心として時計回りに回転して１８０度〜３３０度の範囲に対応する風上面に設けられている；
【００２６】
前記ブースター翼の前記遮風面の幅が前記風力発電機の風車の風上面全体の１／３〜１／２である；
【００２７】
前記ブースター翼の前記遮風面が円弧面であり、前記円弧面の両端が下記の条件を満たす：
【００２８】
前記垂直軸風力発電機における風車の平面角度に対して、前記ブースター翼の遮風面の両端が、前記風車の中心を座標系の原点とした第２象限内若しくは第２象限から第３象限に伸びる範囲内に設けられている。
【００２９】
第２象限に対応する風車風上面の最外端から内側への一部を風車羽根への抵抗モーメントとなる前記側面とする。前記ブースター翼の一端が第２象限の外端に到着した上、また、第３象限へ伸ばすことができる。この時のブースター翼はアーチ形防風部でもいい、又は平面と円弧面からなる防風部でもいい。
【００３０】
このようなースター翼は風車が回転発電を妨げる抵抗モーメントを発生させないことができる。
【００３１】
前記ブースター翼を固定用サポートに設け、当該固定用サポートは前記中心塔柱でもいい、又は、ほかの支持装置でもいい。詳細に言えば、前記サポートが２本の支持棒からなり、２本の前記支持棒の一端が前記ブースター翼の上、下の両端に接続され、２本の前記支持棒のもう一方の端が固定ラック、即ち前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱に接続され、前記２本の支持棒がそれぞれ前記風力発電機の前記風車の上方と下方に位置するとともに、前記支持棒の長さは、前記ブースター翼が前記風車のブレードが回転する円周の軌跡の外に位置するように設定されており、垂直軸発電機の風車の動作を妨げないようにする。
【００３２】
板体とした前記ブースター翼について、当該板体の上下両端はそれぞれ前記支え棒２本に固定に設けられる。
【００３３】
前記ブースター翼は風車の場合、当該風車軸の上下端はそれぞれ前記支え棒２本に固定に設けられる。
【００３４】
前記ブースター翼はほかの支持装置に設置することもできる。例えば、前記サポートが前記垂直軸風力発電機の風車の付近の土台に設置され、これで前記ブースター翼を前記風車羽根の回転円周の周りに位置させることができる。
【００３５】
本発電機風車へ向かって吹く風向は常に変化だから、ブースター翼の位置も風車の風上の変更に従って変更できると要求される。なお、ブースター翼での防風が必要はない場合、ブースター翼を風車の風上側から風の当たらない側、又は追い風側に移してもいい、よって、前記サポートは最適として移動できる構造であるほうがいい。
【００３６】
詳細に言えば、前記サポートが回転可能かつ位置決め可能に前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱に固設されてもいい。
【００３７】
前記サポートを支える前記土台にトラックが設けられ、前記サポートが前記トラックに移動可能に設置されている。
【００３８】
前記サポートを駆動手段に接続し、前記サポート及び前記ブースター翼を駆動して前記中心塔柱または前記土台に対して変位させることができる。
【００３９】
前記サポートが回転可能かつ位置決め可能に前記垂直軸風力発電機における前記風車を設置するための中心塔柱に固設されている。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、風車の風上面の前にブースター翼を設け、風車への抵抗モーメントとなる気流を遮ることにより風車の回転モーメントを大きくし、風力発電機の効率を向上させることができる。ブースター翼の設置により風力発電機の効率が２５％以上増となることを実現するブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】既存技術では風力発電機の風車の風上面を示す図である。
【図２】既存風力発電機のパワーと風速との関係を示す図である。
【図３】本発明の提供する板式ブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車の構造を示す図である。
【図３ａ】板式ブースター翼の平板と発電機風車の位置との関係を示す図である。
【図４】ブースター翼付き風車のパワーと風速との関係を示す図である。
【図５】本発明の提供する風車式ブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車の正面構造を示す図である。
【図６】図５の俯瞰構造を示す図である。
【図７】複数風車からなるブースター翼の垂直軸風力発電機の正面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明の提供するブースター翼は防風物として、防風部があり、当該ブースター翼がサポートに設けられて、かつ垂直軸風力発電機の風車の１つの側面に対応し、当該側面は風上面の一部であり、風上に対応する風車羽根は、向かい風の気流を受けて回転が止められて、前記ブースター翼により前記側面が遮られている。
【００４３】
ブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車としては、垂直軸中心塔柱に回転で固定され、かつ発電機回転子と接続し、そこには若干の羽根がある以外、また、ブースター翼があり、当該ブースター翼は防風物として防風部があり、それがサポートに設けられ、かつ前記風車羽根の回転円周軌跡の外部、即ち前記風車風上面の前に位置し、当該ブースター翼の防風部と前記風車とは向かい風の気流を受けて回転が止められた風上面の羽根に対応する。
【００４４】
本発明では、風場を切る原理で向かい風の気流を受けた時に、抵抗モーメントの発生により発電機効率が降下したことを解決する。防風物の遮りによって発電機の発電パワーを向上させることができるだから、防風物をブースター翼ともいう。
【００４５】
前記サポートは支え棒２本があり、それぞれ支え棒２本の一端と前記ブースター翼の上下両端とを接続させ、当該支え棒の反対端を前記中心塔柱に接続し、当該支え棒２本はそれぞれ前記風力発電機の前記風車の上下部に設けられる。
【００４６】
前記ブースター翼は板部品を含む平板式ブースター翼でもいい、それが前記サポートに固定され、例えば、当該平板の上下両端は前記支え棒２本に固定で設けられ、当該板部品の側面は前記風力発電機の風車の風上面に対応し前記防風部が形成された。
【００４７】
前記ブースター翼は風車を含む風車式ブースター翼でもいい、それが風車軸に回転で設けられるが、当該風車軸が前記サポートに固定され、例えば、当該風車軸の上下端を前記支え棒２本に固定させる。当該ブースター翼風車の羽根の最外側の回転により形成される円柱体軌跡は前記防風部を構成した。
【００４８】
図３ａに示すように、板式ブースター翼付き垂直軸風力発電機は垂直な羽根風車０１があり、前記垂直な羽根風車０１の羽根０２は２本または２本以上の支え棒０５で風車の車輪ボスに接続され、１本または１本以上の支え棒と接続する車輪ボスは発電機部品の回転子と接続して、発電機部品と接続しない風車車輪ボスは回転で塔柱０３に固定に設けられる。発電機回転子に対応する固定子も塔柱０３に固定に設けられる。当該羽根の形状は垂直的な柱状体であり、その水平断面は飛行機のブレードの断面形状を呈し、即ち風車の回転軸に相対し、その外側表面と風当たりの端面は円唇化した流線形上の円弧面であり、外側表面と内側表面との間隔については、羽根の風当たりの間隔が大きくて、追い風方向に沿ってだんだんと縮めていて、垂直方向においては、当該柱状体の水平断面の大小形状が同じである。
【００４９】
また、ブースター翼も含めて、それが平板１であり、その上下両端はそれぞれ上下支え棒（図に表示されていない)の一端に連接固定され、当該支え棒２本の反対端は前記中心塔柱０３に固定され、当該支え棒２本はそれぞれ前記垂直風車羽根の上部と下部に設けられる；当該ブースター翼の平板１が前記風車羽根の回転円周軌跡ａの外部に設けられる。これで、垂直軸風力発電機風車０１の回転を妨げなく風車の風上面の前に設けられることができる。平板板面と前記風車０１とは向かい風の気流を受けて回転が止められた風上面の羽根に対応し、前記風車の風上面を遮って、これで発電機の垂直な風車が向かい風の気流Ａを受けて回転が止められる可能性がある。
【００５０】
前記ブースター翼の平板１においての、前記中心塔柱の一端から遠くなる前記垂直な羽根が遮られる最外端の外側は、当該最外端に対応する必要がある。平板の幅は風車０１の風上面全体Ｓの１／３〜１／２であるほうがいい、図３ａに示すように、平板１’は風上面の幅Ｓの１／２である。
【００５１】
前記ブースター翼は円弧形板でもいい、又は平面と円弧面からなる形状でもいい；前記平板が前記中心塔柱０３に近い所には、風上面の１８０〜３３０度の間に設けられ、又は、前記風車０１の俯瞰角度に対応し、前記ブースター翼の円弧面の両端が風車中心を座標原点とする第２象限、又は第２象限から第３象限まで伸ばす範囲内に設けられる。
【００５２】
例えば、図３、３ａに示すように、平板１又は２’の中心塔柱に近い一端が風上面側中点（０°）を始発点とする３３０°の所に、又は平板１の幅が風車の風上面の１／３、又は風上面に対応する中心角６０°を遮るところに、又は、平板１の中心塔柱に近い一端が風上面側の中点（０°）を始発点とする３２０°の所に設けられる。このような構造は風車が回転発電を妨げる抵抗モーメントを発生させないことができる。
【００５３】
なお、円弧形板、又は平面と円弧面からなる板式ブースター翼の両側の縁と風車の塔柱中心に付けられる座標との関係は以下通りである：前記風車の俯角に対応し、前記ブースター翼の防風部の両端は風車中心を座標原点とする第２象限に、又は第２象限から第３象限まで伸ばす範囲内に設けられる。即ちブースター翼が第２象限にある円弧形板であり、当該円弧形板がまだ第３象限に伸ばされることができる。第２象限に対応する風車風上面の最外端から内側への一部を風車羽根への抵抗モーメントとなる前記側面とする。前記ブースター翼の一端が第２象限の外端に到着した上、また、第３象限へ伸ばすことができる。この時のブースター翼はアーチ形防風部でもいい、又は平面と円弧面からなる防風部でもいい。
【００５４】
図５、６に示すように、別の実例では、ブースター翼が風車２であり、風車式ブースター翼付き垂直軸風力発電機風車に含まれる垂直な羽根風車０１は、中心塔柱０３に回転で固定され、そこには支え棒０２１によって若干の羽根０２が設けてあり、風車式のブースター翼２が向かい風の気流Ａを受けて回転し始めて、平板式ブースター翼のように、風力発電機の風車に対し、気流による抵抗モーメントを遮ることができる。ブースター翼２の構造は前記風車０１構造と同じでもいい、即ち羽根２３を支え棒２１’で風車の車輪ボスに接続し、当該車輪ボスが前記風車軸２０に回転で固定され、風車軸２０の上下両端がそれぞれ支え棒２１で中心塔柱０３に接続され、このような構造は回転かつ位置決め可能な連接構造で、風向及び発電の都合により発電機の風車間の相対的位置関係を調節することができる。また、ブースター翼と塔柱との安定性を強化するために。中心塔柱の頂部とブースター翼風車２の風車軸の上端の間に斜めドローバー２２を設けることができる。当該羽根の形状は垂直的な柱状体であり、その水平断面は飛行機のブレードの断面形状を呈し、即ち風車の回転軸に相対し、その外側表面と風当たりの端面は円唇化した流線形状の円弧面であり、外側表面と内側表面との間隔については、羽根の風当たりの間隔が大きくて、追い風方向に沿ってだんだんと縮めていて、垂直方向においては、当該柱状体の水平断面の大小形状が同じである。前記ブースター翼の風車羽根の高さは前記風力発電機垂直羽根風車の羽根と同じである。前記ブースター翼の風車２と風車軸２０の間には小型発電ユニットを設けることができる；当該小型発電機装置の構造と大型垂直軸風力発電機の構造とはたいてい同じであり、固定子が風車軸に設けられ、回転子が固定子の周りに設けられ、羽根が支え棒２１’によって回転子の円周面に固定される。このようなブースター翼は風車への抵抗モーメントとなる気流を遮り、発電機のパワーと効率を向上させることができるだけでなく、また、余計な電気エネルギーを発生して風力発電機による電力と一緒に電力網に送れ、風力発電機の発電パワーをいっそう向上させることもできる。それ以外、また、蓄電装置で電気エネルギーをほかの用途として蓄えることもできる。
【００５５】
前記ブースター翼の前記風車は若干件でもいい、図７に示すように、各垂直な風車２３’が前記風車軸２０に接続された。前記風車軸に縦方向に固定され、各前記風車の羽根高さと隣り合った風車羽根との垂直方向において、隙間の和と風力発電機の前記風車の前記羽根高さとは同じである。この場合、若干の風車は上記図５、６に示すブースター翼風車の構造と同じでもいい、又はほかの種類の風車でもいい、例えば、プロペラ式風車である。この場合、風車に対応する羽根は５本があり、全ては風車の回転軸の円周に設けられる。また、羽根数は８、１２本でもいい。
【００５６】
本垂直軸風力発電機の風車０１の羽根数は４〜２４本でもいい。
【００５７】
風力発電機の風車の前におけるブースター翼の設置により発電機の発電パワーと効率を向上させるのは、効果が著しいである。図２と図４に示すように、横座標が羽根所在位置を表し、単位は「度」であり、縦座標が向かい風の気流を受けたことによる有効な駆動モーメントを表す。図２に示すように、ブースター翼のない発電機風車について、単一羽根のトルクが１周回転した上、有効な駆動モーメントが０以下になった場合はおよそ２５％を占める。図４はブースター翼付き風力発電機のトルクを示す図であり、その図によると、トルクがずっと０以上になることを知る。上記をまとめると、ブースター翼付き風力発電機は発電パワーが２０％〜２５％上がり、それに風車起動に必要な最低風速を著しく降下させて、低風速においても発電できる。
【００５８】
前記ブースター翼のサポートは中心塔柱の周りを回転する支え棒構造でもいい。前記塔柱に駆動構造を設け、前記支え棒を接続し、当該駆動構造によってブースター翼を塔柱の周りを回転させる。それによって風向によりブースター翼と風車の相対的な位置を調節し、又は風速が強くてブースター翼が必要はない場合、それを風車の風上面から追い風側にする。
【００５９】
ブースター翼平板又は風車を支えるサポートは風力発電機の付近の土台にあるサポートに設けられてもいい。ブースター翼の位置調整のために、土台に軌道（例えば、環状軌道）を設け、サポートが当該軌道に移動できる。
【００６０】
工業実用性
本発明の提供するブースター翼とブースター翼付き垂直軸風力発電機の風車は垂直軸風力発電機に適用し、風車の回転効率を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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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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【国際調査報告】
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