(57)【要約】【課題】  羽根に発生する抗力を大きくし、回転力を向上させ得る。【解決手段】本発明の羽根構造体２は、流体の力である流力を受ける複数の羽根２２と、羽根２２を支持すると共に、流力に対して垂直方向に延びる回転軸周りに回転可能な支持部材と、回転軸周りに所定の回転角度ＴＺだけ、羽根２２を自由回転させる羽根回転機構とを有するようにした。これにより、流力を使って羽根を流力の方向へ傾斜させ、羽根の対称性を崩すことができ、羽根に発生する抗力を大きくできる。【選択図】  図６
2015072009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の力である流力を受ける複数の羽根と、
前記羽根を支持すると共に、前記流力に対して垂直方向に延びる回転軸周りに回転可能な支持部材と、
前記回転軸周りに所定の回転角度だけ、前記羽根を自由回転させる羽根回転機構と
を有することを特徴とする羽根構造体。
【請求項２】
前記羽根回転機構は、
前記支持部材に取り付けられ、前記羽根を前記回転軸周りに回転させる羽根回転軸と、
前記羽根の前記回転角度を調整する角度調整部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の羽根構造体。
【請求項３】
前記角度調整部は、
前記羽根の回転動作を抑止する棒又は突起であり、羽根と当接する箇所の少なくとも一部分に、弾性材が用いられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の羽根構造体。
【請求項４】
前記角度調整部は、
前記羽根構造体の回転方向への前記羽根の傾斜度合いが、前記回転方向の逆方向である反回転方向への前記羽根の傾斜度合いよりも小さくなるように、前記羽根の前記回転角度を調整する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項５】
前記角度調整部は、
前記羽根における根本側の端部近傍を係止することにより、前記回転角度を調整する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項６】
前記羽根は、
隣接する羽根に当接することにより、前記回転角度を調整する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項７】
前記角度調整部は、
リングの外側に設けられた突起である
ことを特徴とする請求項２に記載の羽根構造体。
【請求項８】
前記羽根は、
前記角度調整部の一部として、
根本側の端部近傍に、前記角度調整部に当接する突出部を有する
ことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項９】
前記羽根は、
２つの前記突出部を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の羽根構造体。
【請求項１０】
前記羽根回転軸は、
前記羽根の中心からずれた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の羽根構造体。
【請求項１１】
前記羽根構造体は、
前記羽根より中心側において、前記角度調整部が形成されたリングを有し、
前記リングは、
前記流力を受けて回転するように形状が選定されている
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項１２】
前記羽根構造体は、
水中で使用され、
密閉状態でガスが充填されたエアタンクを有する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項１３】
前記羽根において、回転方向の流力を受ける流力受面には、
流体抵抗を増大させる表面加工が施されている
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項１４】
前記羽根において、回転方向とは逆となる反回転方向の流力を受ける反力受面には、
流体抵抗を低下させる表面加工が施されている
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の羽根構造体。
【請求項１５】
流体の力である流力に対して垂直方向に延びる回転軸と、
前記流力を受ける複数の羽根と、前記羽根を支持すると共に前記流力に対して垂直方向に延びる回転軸周りに回転可能な支持部材と、前記回転軸周りに所定の回転角度だけ、前記羽根を自由回転させる羽根回転機構とを有する羽根構造体と、
前記回転軸を介して伝達される前記羽根構造体の回転力を電力に変換する発電装置と
を有することを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水力、風力などによって回転可能な羽根構造体及び当該羽根構造体を用いた発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、風力発電用の風車として、回転軸が垂直方向に延びる垂直軸風車や、回転軸が水平方向に延びる水平軸風車が知られている。また、垂直軸風車には、羽根に発生する抗力が風車の回転力となる抗力型（例えば、特許文献１参照） 、羽根に発生する揚力が風車の回転力となる揚力型が含まれる。サポニウス型風車や自転羽根式風車などの抗力型の風車は、構造が簡単で、発電装置部分などの機械部分が低位置にあるため点検や修理がしやすく、低風速から始動可能であるなどの特性を持つ。
【０００３】
しかしながら、このような抗力型の風車では、風向に対して風車の回転軸を挟んだ一側では、羽根に発生する抗力によって回転力が生じるが、上記回転軸を挟んだ他側では、羽根に発生する抗力が回転力にならない上に、風車の回転力を減少させる力が働いてしまうことになり、このような抗力型の風車を備えた発電システムは、風力エネルギのエネルギ変換効率が悪い。
【０００４】
そこで、特許文献１の風車では、羽根に向かって進行する風を増速させる増速部設けて、風力エネルギのエネルギ変換効率の向上を図っている。これは、上記増速部によって、羽根に発生する抗力を大きくし、通常よりも大きな回転力を得ようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００１−２１１５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
昨今では、自然エネルギを一段と活用する必要性が生じていることから、上述した抗力型の風車や水車よりも、さらに回転力を増大させたいという要望があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転力を増大させ得る羽根構造体及び発電システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため、本発明の羽根構造体は、流体の力である流力を受ける複数の羽根と、羽根を支持すると共に、流力に対して垂直方向に延びる回転軸周りに回転可能な支持部材と、回転軸周りに所定の回転角度だけ、羽根を自由回転させる羽根回転機構とを有するようにした。
【０００９】
これにより、羽根構造体は、流力によって、羽根の抗力が大きくなるように羽根の位置を変化させることができ、回転力を向上させ得る。
【００１０】
また、本発明の発電システムは、流体の力である流力に対して垂直方向に延びる回転軸と、流力を受ける複数の羽根と、羽根を支持すると共に流力に対して垂直方向に延びる回転軸周りに回転可能な支持部材と、回転軸周りに所定の回転角度だけ、羽根を自由回転させる羽根回転機構とを有する羽根構造体と、回転軸を介して伝達される羽根構造体の回転力を電力に変換する発電装置とを有するようにした。
【００１１】
これにより、発電システムでは、流力によって、羽根の抗力が大きくなるように羽根の位置を変化させて回転力を向上させ得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、流力によって、羽根の抗力が大きくなるように羽根の位置を変化させて回転力を向上させ得る羽根構造体及び発電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態における発電システムの構成を示す略線図である。
【図２】第１の実施の形態における羽根構造体の構成（１）を示す略線図である。
【図３】第１の実施の形態における羽根構造体の構成（２）を示す略線図である。
【図４】第１の実施の形態における羽根構造体の構成（３）を示す略線図である。
【図５】従来の羽根構造体の回転の説明に供する略線図である。
【図６】第１の実施の形態における羽根構造体の回転の説明に供する略線図である。
【図７】第２の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図８】第２の実施の形態における羽根構造体の回転の説明に供する略線図である。
【図９】第３の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１０】第３の実施の形態における羽根の構成（１）を示す略線図である。
【図１１】第３の実施の形態における羽根の構成（２）を示す略線図である。
【図１２】第４の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１３】第４の実施の形態における羽根の回転の説明に供する略線図である。
【図１４】第５の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１５】第５の実施の形態における羽根の回転の説明に供する略線図である。
【図１６】第６の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１７】第７の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１８】第８の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図１９】第８の実施の形態における羽根の回転の説明に供する略線図である。
【図２０】第９の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図２１】第９の実施の形態における羽根の回転の説明に供する略線図である。
【図２２】第１０の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図２３】第１１の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図２４】第１１の実施の形態における羽根の回転の説明に供する略線図である。
【図２５】第１１の実施の形態における羽根の配置（１）の説明に供する略線図である。
【図２６】第１１の実施の形態における羽根の配置（２）の説明に供する略線図である。
【図２７】第１２の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図２８】第１３の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【図２９】第１３の実施の形態における羽根の構成を示す略線図である。
【図３０】第１４の実施の形態における羽根構造体の構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
［１−１．発電システムの構成］
図１は全体として発電システム１を示しており、例えば潮力や河川の水などを利用した水力や風力など、流体の流れる力である流力で発電を行うようになされている。
【００１６】
羽根構造体２は、中心部分に設けられた中心孔２１に、縦方向に中心回転軸３を貫通させることにより、横方向に回転可能な状態で、発電装置４と接続されている。発電装置４は、羽根構造体２から中心回転軸３を介して伝達される回転力を電力に変換するエネルギ変換機構を備えている。
【００１７】
羽根構造体２は、流体の流れに対してほぼ垂直方向に力を受けて回転する、いわゆる垂直型のプロペラ構造を有しており、図中の横方向に流体が流れ、当該横方向内で回転する。この横方向内において、羽根構造体２は、流体の流れ方向に関係なく回転可能である。なお、発電装置４は、例えば防水機能などのように、流体の特性に応じた機能を有していても良い。
【００１８】
[１−２．羽根構造体の構成]
図２は、図１における羽根構造体２を縦方向の上から見た図である。羽根構造体２は、円柱状の中心支持体２５を中心に有しており、その中央には中心孔２１が設けられている。中心支持体２５の外側には、８つの羽根回転軸２３が同心円上に設けられており、各羽根回転軸２３から外側に向けて、回転可能な状態で８枚の羽根２２（２２ａ〜２２ｇ）が設けられている。
【００１９】
この羽根２２は、一方向へより多くの流力を受けられるように、湾曲している。この湾曲度合いについて、特に制限はない。
【００２０】
図３に示すように、中心支持体２５の縦上下方向には、円盤状の上下面２６及び２７が設けられている。羽根構造体２は、上下面２６及び２７の外縁に沿った同心円上に、棒状の角度調整部２４が８つ設けられている。
【００２１】
図４に、羽根回転軸２３及び角度調整部２４の配置図を示している。羽根回転軸２３は、中心支持体２５の外側にほぼ均等間隔で配置されている。角度調整部２４は、羽根回転軸２３と互い違いになるように、上下面２６及び２７の外縁内側に沿って、ほぼ均等間隔で配置されている。
【００２２】
すなわち、羽根回転軸２３及び角度調整部２４は、４５度置きに配置されている。また、角度調整部２４は、羽根回転軸２３を基準に、回転方向へ向けてほぼ２２．５度だけずれた位置に配置されている。
【００２３】
この結果、図２に示したように、例えば羽根２２ｄは、２つの角度調整部２４に囲まれた領域を自由に回転することが可能である。すなわち、角度調整部２４は、羽根２２ｄの回転角度を所定の回転角度に制限している。なお、角度調整部２４は、流力によって羽根２２と衝突したときの衝撃を小さくするため、羽根２２と当接する部分の少なくとも一部に、弾性材を使用することが好ましい。
【００２４】
ここで、従来の羽根構造体Ｐ２について、図５を用いて説明する。以下、従来の羽根構造体Ｐ２に関しては、図１〜４と同一の符号の先頭にＰを附して説明する。羽根構造体Ｐ２において、羽根Ｐ２２は、回転することなく、その角度が固定されている。
【００２５】
流体の流れてくる方向（例えば風上）をＸ方向、流れゆく方向（例えば風下）をＹ方向とする。このとき、図中左側に位置する羽根Ｐ２２ａ〜Ｐ２２ｄは、回転方向に流力を受けることができる。
【００２６】
一方、図中右側に位置する羽根Ｐ２２ｅ〜Ｐ２２ｈは、回転方向とは逆方向（以下、これを反回転方向と呼ぶ）に流力を受けることになる。仮に、羽根Ｐ２２ａ〜Ｐ２２ｇが平板だった場合（図示せず）、左側の羽根Ｐ２２ａ〜Ｐ２２ｄと右側の羽根Ｐ２２ｅ〜Ｐ２２ｈとが受ける流力は釣り合い、回転することはない。
【００２７】
しかしながら、羽根Ｐ２２ａ〜Ｐ２２ｇは一方向への流力を受けやすいように湾曲しているため、湾曲している分だけ回転方向に受ける流力が反回転方向に受ける流力を上回り、この結果、従来の羽根構造体Ｐ２が回転することになる。
【００２８】
次に、各羽根Ｐ２２が受ける流力について検討する。物理的法則によると、回転方向に対して最も垂直の角度で位置する羽根Ｐ２２、すなわち羽根Ｐ２２ｃ（図６）が、効率よく流力を回転力へと変換できる。
【００２９】
ところが、位置関係により、Ｘ方向に位置する羽根Ｐ２２ｂが流力の多くを受けることになる。羽根Ｐ２２ｂは、流力に対して傾斜しているため、その分回転力が小さくなり、効率が悪い。
【００３０】
本実施の形態における羽根構造体２は、上述したように、２つの角度調整部２４に囲まれた調整領域において回転角度ＴＺだけ自由に回転することが可能である。すなわち、羽根２２ａ〜２２ｈは、流力の影響により、なるべくＹ方向へ位置しようとする。
【００３１】
この結果、最もＸ方向に位置する羽根２２ａと、２番目に位置する羽根２２ｂとの間は開口し、流力の殆どが流力に対して最も垂直な角度で位置する羽根２２ｂに集中し、当該はね２２ｂが流力を非常に効率よく回転力へと変換することが可能となる。
【００３２】
一方、右側に位置する羽根２２ｅ〜２２ｈは、従来の羽根構造体Ｐ２と同様、最も垂直でない羽根２２ｈに流力が集中するため、反回転方向への回転力が小さくなる。このため、本発明の羽根構造体２は、回転方向への回転力が反回転方向への回転力を大きく上回ることができ、従来と比して回転力を著しく向上させ得る。
【００３３】
このように、本実施の形態における羽根構造体２は、調整領域内を自由に回転できるように羽根２２を設けたことにより、左右の対称性を無くし、最も効率よく流力を受けられ得る羽根２２ｂに対して流力を集中させ、流力を回転力へ変換させるときのエネルギ変換効率を向上し得る。
【００３４】
以上の構成によれば、本発明の羽根構造体２は、空気や水などの流体の流力を受ける複数の羽根２２と、羽根回転軸２３を介して羽根２２を間接的に支持すると共に、流力に対して垂直方向に延びる回転軸としての中心回転軸３周りに回転可能な上下面２６及び２７とを有し、羽根２２が、中心回転軸３周りに所定の回転角度ＴＺだけ、自由回転できるようにした。
【００３５】
これにより、羽根構造体２は、流力によって常に羽根２２を流力の流れていくＹ方向へ位置させることにより、羽根２２ａ〜２２ｈの位置関係を人工的な動力なく変化させることができ、流力の回転力への変換効率を向上し得る。
【００３６】
また、羽根構造体２は、上下面２６及び２７に取り付けられ、羽根２２を中心回転軸３周りに回転させる羽根回転軸２３と、羽根２２の回転角度ＴＺを調整する角度調整部２４とからなる羽根回転機構を有している。これにより、羽根構造体２は、簡易な構成で羽根２２の回転角度ＴＺを調整できる。
【００３７】
角度調整部２４は、羽根２２の回転動作を抑止する棒であり、羽根２２と当接する箇所の少なくとも一部分に、弾性材が用いられている。これにより、羽根２２に加わる衝撃を減少させ、羽根２２の耐久性を向上させる。また、羽根２２の重量を増大させずに済む。
【００３８】
本発明の発電システム１は、中心回転軸３と、羽根構造体２と、中心回転軸３を介して伝達される羽根構造体２の回転力を電力に変換する発電装置４とを有することにより、回転力を向上させて風力や水力などの発電システムにおけるエネルギ変換効率を著しく向上させることができる。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞
［２−１．羽根構造体の構成］
図７〜８に示した第２の実施の形態において、羽根構造体１０２は、羽根回転軸１２３及び角度調整部１２４の配置と、中心支持体１２５の構成が第１の実施の形態と異なっている。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一構成の箇所に、１００を附して示している。羽根構造体１０２の構成が相違するだけで、発電システム１としての構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
図７及び図８に、第２の実施の形態における羽根構造体１０２の構成を示している。羽根構造体１０２は、中心支持体１２５の径が第１の実施の形態の中心支持体２５と比して小さく、中心支持体１２５の外側に流力の方向を調整するための調整リング１３０が設けられている。
【００４１】
羽根回転軸１２３は、同心円上に均等に配置されているが、第１の実施の形態よりも同心円の直径が大きく、角度調整部１２４に近い位置に配置されている。なお、羽根構造体１０２の中心から羽根回転軸１２３までの距離と、羽根構造体１０２の中心から角度調整部１２４までの距離との比率は、約１：２である。この結果、本実施の形態において、回転角度ＴＺは約９０度と、第１の実施の形態と比して大きくなっている。
【００４２】
また、角度調整部１２４（図７）は、羽根回転軸１２３から、回転方向に向かって約１５度ずれた位置に配置されている。すなわち、羽根１２２は、回転角度ＴＺのうち、回転方向側への傾斜度合いが小さく、反回転方向側への傾斜度合いが大きくなる。この結果、回転方向側に羽根１２２が倒れたときには羽根１２２が立ち、反回転方向側に羽根１２２が倒れたときには寝た状態になる。なお、ここで「立つ」とは、羽根構造体１０２の中心と羽根１２２の回転中心となる羽根回転軸１２３を通る直線に対し、より傾斜の小さい状態（すなわち０度に近い）を言い、「寝る」とは当該直線に対してより大きく傾斜する状態を言う。この傾斜度合いの差異が大きい方が、より効果が大きくなる。好ましくは差異が５度以上、より好ましくは１５度以上である。
【００４３】
このため、図８に示したように、羽根１２２は、流力を回転方向に順方向で受ける図中左側において、上下面１２６及び１２７からはみ出て流力を大きく受けられるのに対し、流力を回転方向に逆方向で受ける図中右側において、羽根１２２が上下面１２６及び１２７からほとんどはみ出ず、流力の影響を小さく受けることになる。
【００４４】
すなわち、第２の実施の形態における羽根構造体１０２では、第１の実施の形態と同様、羽根１２２が回転角度ＴＺだけ回転可能に取り付けられていることにより、羽根１２２が流力によって変位し、回転方向に流力を受ける部分の羽根１２２が、流力がくる方向に大きく開口することにより、流力のエネルギを効率よく回転力へ変換することができる。
【００４５】
さらに、羽根構造体１０２は、回転角度ＴＺのうち、羽根１２２の回転方向側への傾斜度合いが小さく、反回転方向側への傾斜度合いが大きくなるように、羽根回転軸１２３と角度調整部１２４の位置を調整している。
【００４６】
これにより、羽根構造体１０２は、流力を回転方向に順方向で受ける際には羽根１２２が立ち、流力を回転方向に逆方向で受ける際には羽根１２２を寝かせるように、羽根１２２の角度を変化させることができる。この結果、順方向と逆方向に受ける流力の差異を大きくすることができ、流力のエネルギを効率よく回転力へ変換することができる。
【００４７】
また、羽根構造体１０２は、羽根回転軸１２３が配置された同心円の直径が大きく、羽根構造体１０２の中心から羽根回転軸１２３までの距離と、羽根構造体１０２の中心から角度調整部１２４までの距離との比率は、約１：２に設定されている。これにより、回転角度ＴＺを大きく設定でき、羽根１２２の回転方向側及び反回転方向側への傾斜度合いの差異を大きくすることができる。
【００４８】
＜他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態において、羽根２２は、矩形の平板が一方向へ向けて湾曲した形状でなる場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば自由曲線形状を有していても良く、流力の種類や羽根２２の枚数や大きさ、流力の大きさなど種々の要因に応じて、最も適した形状を適宜選択することが可能である。
【００４９】
また、上述した第１の実施の形態において、羽根構造体２は、羽根２２を８枚有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、流力の種類や羽根２２の大きさや取り付ける位置、流力の大きさなど種々の要因に応じて適宜選択することができる。なお、流力を効率よく受けるという本発明の効果を最も良く引き出すためには、回転角度ＴＺを３０〜１２０度に設定することが好ましく、羽根２２を６〜１２枚有することが好ましい。さらに好ましくは、８〜１０枚である。
【００５０】
一方、第２の実施の形態においては、回転角度ＴＺを６０〜１２０度に設定することが好ましく、羽根２２を６〜１２枚有することが好ましい。さらに好ましくは、８〜１０枚である。羽根回転軸２３との位置関係により、羽根２２間の回転角度を９０度近傍に設定することができる。このように、回転角度ＴＺは、羽根の形状や羽根回転軸２３と角度調整部２４の位置関係に応じて、最適な角度が選択されることが好ましい。
【００５１】
さらに、上述した第２の実施の形態においては、角度調整部２４が羽根回転軸２３から１５度ずれた位置に配置されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、流力を回転方向に順方向で受ける際には羽根１２２が立ち、流力を回転方向に逆方向で受ける際には羽根１２２を寝かせるように、羽根１２２の角度を変化させられればよい。例えば、第２の実施の形態の場合、角度調整部２４が羽根回転軸２３から０度〜２２．５度未満だけずれていれば、同様の効果を得ることが可能である。言い換えると、羽根回転軸２３と中心を通る同一線上にある位置を基準位置としたとき、角度調整部２４を、当該基準位置から羽根回転軸２３間の角度の半分未満までの位置に配置させることにより、同様の効果を得ることが可能である。
【００５２】
さらに、上述した第２の実施の形態においては、流力の流れを調整する調整リング１３０を有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも調整リング１３０は必要ではない。また、調整リング１３０の形状に制限はなく、例えば多角形状でも良い。
【００５３】
さらに、上述した第１の実施の形態において、羽根回転軸２３と角度調整部２４とが同心円上に配置されるようにした場合につて述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも同心円上に配置される必要はない。例えば一つ置きに互い違い（ジグザグ状）に配置されてもよく、羽根構造体２の構成や流体の種類及び大きさなど、種々の要因に応じて配置されることが好ましい。
【００５４】
さらに、上述した第１の実施の形態において、上下面２６及び２７が羽根回転軸２３を介して羽根２２を支持するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば上下面２６及び２７の一方だけが羽根２２を支持しても良い。また、上下面２６及び２７がなくても、例えば、中心孔２１を有する中心支持体２５から延接された棒が羽根回転軸２３を介して羽根２２を支持するようにし、当該棒状に角度調整部２４が設けられても良い。さらに、中心支持体２５に羽根２２が回転可能に取り付けられることにより、中心支持体２５が直接的に羽根２２を支持することもできる。
【００５５】
さらに、上述した第１の実施の形態において、角度調整部２４は、円柱の棒状でなるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は、羽根２２の回転角度を制限できればよく、例えば上下面２７から突出する突起であっても良く、その形状や配置に制限はない。
【００５６】
さらに上述した第１の実施の形態においては、中心孔２１よりかなり大きい直径を有する中心支持体２５の周りに沿って、すなわち中心孔２１よりかなり大きな直径の同心円上に羽根回転軸２３が配置されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、中心支持体２５を小さくし、中心孔２１より僅かに大きな直径の同心円上に羽根回転軸２３が配置されても良い。羽根回転軸２３が配置される位置と、角度調整部２４が配置される位置関係によって、回転角度ＴＺは変化するため、流体や羽根２２の形状に応じた最も適切な位置に羽根回転軸２３及び角度調整部２４が配置されることが好ましい。なお、中心孔２１の中心から羽根回転軸２３までの距離と、中心孔２１の中心から羽根２２の先端までの距離は、１：２０〜１：２までの間であることが好ましく、より好ましくは１：８〜１：２である。
【００５７】
さらに上述した実施の形態においては、羽根としての羽根２２と、支持部材としての上下面２６及び２７と、羽根回転機構としての羽根回転軸２３及び角度調整部２４とによって本発明の羽根構造体としての羽根構造体２を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる羽根と、支持部材と、羽根回転機構とによって本発明の羽根構造体を構成するようにしても良い。
【００５８】
さらに上述した実施の形態においては、回転軸としての中心回転軸３と、羽根構造体としての羽根構造体２と、発電装置としての発電装置４を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による中心回転軸３と、羽根構造体２と、発電装置とによって本発明の発電システムを構成するようにしても良い。
【００５９】
＜第３の実施の形態＞
図９〜１１に示した第３の実施の形態において、羽根構造体１０２Ｘは、羽根１９０の構成、エアタンク１５０を有する点が第２の実施の形態と異なっている。なお、第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。なお、羽根構造体１０２の構成が相違するだけで、発電システム１としての構成は第１の実施の形態と同様である。以下の実施の形態についても同様である。
【００６０】
図９に示すように、羽根構造体１０２Ｘは、羽根１９０を８枚有している。図１０及び１１に示すように、羽根１９０は、根本側の端部近傍に形成された回転孔１９９に羽根回転軸１２３が貫通されることにより、回転自在な状態で羽根回転軸１２３に接続している。
【００６１】
羽根１９０は、流力受面１９４で回転方向への流力を受け、反力受面１９３で反回転方向への流力を受けることになる。羽根１９０は、先端１９１は薄い板状に形成されているのに対し、ボディ部１９２では、回転中心へ行くに従って厚く形成されている。羽根１９０では、ボディ部１９２の厚みが一律な場合（中心線ＣＴで示す）と比較して、反力受面１９３と先端１９１との成す角度を緩やかにして反回転方向への流力を逃がすことができる。一方、羽根１９０は、流力受面１９４と先端１９１との成す角度を急峻にし、回転方向への流力をしっかりと受け止めることができる。
【００６２】
また、反力受面１９３は、流力の抵抗を抑える一方、流力受面１９４は、流力の抵抗が増すよう、表面加工が施されている。
【００６３】
流力の抵抗を抑える加工としては、例えば流力が水力である場合、魚やイルカ、サメなどの海洋動物の皮を模した凹凸を付けたり、塗料によって撥水又は親水加工を施すことで、流力を抑えることが可能である。また、流力が風力である場合、鳥や昆虫などの飛翔動物の羽根などを模した凹凸を付けたり、特殊な塗料によって流力を抑えることが可能である。
【００６４】
流力の抵抗を増大させる加工としては、表面をできるだけ平滑にしたり、乱流を生じさせるような凹凸を付けるたり、特殊な塗料を塗布することにより、流力を増大させることが可能である。
【００６５】
これにより、羽根１９０では、回転方向への流力を大きく受けながら、反回転方向への流力を極力逃がすことができ、羽根構造体１０２Ｘの回転力をより増大させることができる。
【００６６】
なお、反力受面１９３及び流力受面１９４のいずれかにおいて上述した加工が行われても良い。要は、反力受面１９３における流体抵抗が流力受面１９４における流体抵抗よりも小さくなるように反力受面１９３及び流力受面１９４の表面状態を加工すれば、その分だけ回転力を向上させることができる。
【００６７】
また、羽根構造体１０２Ｘでは、中心回転軸１０３の外側に、エアタンク１５０を有している。エアタンク１５０は、所定量の空気などのガスを含有することにより、羽根構造体１０２Ｘ全体として、水中においてほとんど浮力が生じないようにできる。具体的には、羽根構造体１０２Ｘの体積及び重量から、含有するガスの量が定められると共に、ガスが外部に漏れないように密封されている。
【００６８】
これにより、羽根構造体１０２の水中での位置を安定させ、浮かんでしまって空気に露出したり、沈んでしまって水底に接触してしまうことを防止することができと共に、不要な力を排除できるため、水中での姿勢を安定化することができる。
【００６９】
このように、第３の実施の形態では、羽根１９０をでは厚く、先端側では薄くすることにより、流力を効率良く受け止め、回転力を向上させることができる。また、エアタンク１５０によって浮力を調整することにより、羽根構造体１０２を水中における位置を安定させることができる。さらに、流力受面１９４における流体の抵抗が反力受面１９３よりも大きくなるように羽根１９０における反力受面１９３と流力受面１９４との表面状態に差異を設けることにより、羽根１９０において回転方向及び反回転方向間で流体から受ける流力に差異を設け、回転力を一段と向上させ得る。
【００７０】
＜第４の実施の形態＞
図１２〜１３に示した第４の実施の形態において、羽根構造体１０２Ｙは、角度調整部として、角度調整部１２４ａ及び１２４ｂを有する点が第３の実施の形態と異なっている。なお、第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００７１】
図１２及び１３に示すように、羽根構造体１０２Ｙは、角度調整部として、対の角度調整部１２４ａ及び１２４ｂを有している。角度調整部１２４ａは、反回転方向の流力を受けたときの羽根１９０の角度を調整し、角度調整部１２４ｂは、回転方向への流力をうけたときの羽根１９０の角度を調整する。
【００７２】
角度調整部１２４ａ及び１２４ｂは同一円周上に等間隔で交互に配置されている。この結果、羽根１９０の回転角度ＴＺは、第３の実施の形態と比較して、約半分となる。この結果、回転方向の流力を受けて羽根１９０が角度調整部１２４ａから１２４ｂまで移動する距離（以下、これを立上り距離と呼ぶ）を短くすることができ、角度調整部１２４ｂを介して流力を迅速に羽根構造体１０２Ｙに伝達することができる。なお、角度調整部１２４ａ及び１２４ｂが配置される間隔を等間隔にする必要性はなく、角度調整部１２４ａ及び１２４ｂの配置によって立上り距離を自由に設定し、立上り距離を任意に定めることができる。
【００７３】
このように、第４の実施の形態では、角度調整部１２４ａから１２４ｂまで羽根１９０が移動してトルクを伝達できる位置まで移動するまでの立上り距離を短くすることにより、回転方向の流力を迅速に羽根構造体１０２Ｙに伝達して回転力を向上させることができる。
【００７４】
＜第５の実施の形態＞
図１４〜１５に示した第５の実施の形態において、羽根構造体２０２は、羽根２９０の枚数及び羽根回転機構の構成が第３の実施の形態と異なっている。なお、第５の実施の形態では、第３の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００７５】
図１４に示すように、羽根構造体２０２は、１２枚の羽根２９０を有している。図１５に示すように、羽根２９０は、反力受面２９３及び流力受面２９４が緩やかにカーブして円弧を描きながら、先に向かって細くなる先細り形状をしており、流力受面２９４の曲率半径が反力受面２９３よりも小さく形成されている。また、羽根２９０の先端２９１は、反力受面２９３及び流力受面２９４の円弧とは逆向きにわずかに湾曲している。
【００７６】
流力受面２９４の根本側には、羽根回転軸１２３を中心とした円弧状の円弧カーブ２９４ａが形成されており、当該円弧カーブ２９４ａが反力受面２９３のなだらかなカーブと接続している。この接続部分は、段差が設けられており、根本側に向けて突出する突出部２９５を形成している。
【００７７】
角度調整部２２４は、扁平な六角形形状をしており、羽根２９０の根本近傍に配置されている。羽根２９０が円周方向に対して垂直に立ったとき、突出部２９５が角度調整部２２４に引っかかり、その位置が固定される。すなわち、角度調整部２２４と突出部２９５とが対となって角度調整部を構成している。
【００７８】
また、流力受面２９４の円弧カーブ２９４ａは角度調整部２２４とは接触することがないため、羽根２９０は大きく回転可能であり、その結果、隣接する羽根２９０と当接する（図１４）。この結果、反回転方向に流力を受けるときには、羽根２９０同士が流体の進入を防ぎ、乱流の発生を防止して流体抵抗を低減できる。
【００７９】
このように、第５の実施の形態では、羽根２９０の根本側に角度調整部２２４を設けることにより、回転角度ＴＺを大きくする。これにより、回転方向に流力を受けるときには、突出部２９５を角度調整部２２４に係止させて流力を受け止める一方、反回転方向に流力を受けるときには、隣接する羽根２９０と当接するまで羽根２９０を回転させて、羽根２９０同士を隣接及び接触させ、流力の影響を低減することができる。
【００８０】
＜第６の実施の形態＞
図１６に示した第６の実施の形態において、羽根構造体２０２Ｘは、角度調整部２２４を接続する接続リング２８０を有する点が第５の実施の形態と異なっている。なお、第６の実施の形態では、第５の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００８１】
図１６に示すように、接続リング２８０は、角度調整部２２４を繋ぐ円周状に形成されており、上下面１２６及び１２７を接続している。これにより、角度調整部２２４及び羽根構造体２０２Ｘ全体の強度を向上させることができると共に、接続リング２８０の内部において乱流が発生することを防止することができる。なお、接続リング２８０は、その内部を密封しても良いが、要は乱流を発生させなければよいため、内部空間を密封する必要はなく、適宜孔や間隙を設けることができる。
【００８２】
このように、第６の実施の形態では、羽根２９０のすぐ内側に接続リング２８０を設けることにより、羽根２９０の内側で生じる乱流を未然に防止でき、回転力を向上させることができる。
【００８３】
＜第７の実施の形態＞
図１７に示した第７の実施の形態において、羽根構造体２０２Ｙは、羽根２９０の枚数が第６の実施の形態と異なっている。なお、第７の実施の形態では、第６の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００８４】
図１７に示すように、羽根構造体２０２Ｙでは、羽根２９０を１６枚有している。一般的に、水車の羽根の数は３２枚が最適ともいわれている。羽根２９０の枚数は、羽根構造体２０２Ｙのサイズや流体の種類や強さ、羽根構造体２０２Ｙのサイズとの関係など、種々の要因に応じて適宜選択することが好ましい。
【００８５】
このように、第７の実施の形態では、羽根２９０を増やすことにより、流力を効率良く受けることができ、回転力を増大させることができる。
【００８６】
＜第８の実施の形態＞
図１８に示した第８の実施の形態において、羽根構造体２０２Ｚは、羽根２９０Ｚの形状が第７の実施の形態と異なっている。なお、第８の実施の形態では、第７の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００８７】
図１９に示すように、羽根２９０Ｚは、根本側に向けて突出する２つの突出部２９５ａ及び２９５ｂを有している。突出部２９５ａは、反力受面２９３側に設けられており、羽根２９０Ｚ突起根本側が円周方向に対して垂直に立ったとき、角度調整部２２４に引っかかり、その位置が固定される。
【００８８】
一方、突出部２９５ｂは、流力受面２９４側に設けられており、羽根２９０Ｚ突起根本側が円周方向に対して平行に近くなり寝た状態になったとき、角度調整部２２４に引っかかり、その位置が固定される。
【００８９】
これにより、羽根２９０Ｚでは、回転角度ＴＺを一定の角度内に収めることができ、立上り距離を短くして流力を迅速に羽根構造体２０２Ｚに伝達することができる。
【００９０】
このように、第８の実施の形態では、接続リング２８０によって乱流の発生を抑制しつつ、２つの突出部２９５ａ及び２９５ｂを設けて立上り距離を小さくしたため、回転力を増大することができる。
【００９１】
＜第９の実施の形態＞
図２０〜２１に示した第９の実施の形態において、羽根構造体３０２は、羽根３９０の枚数及び構成が第３の実施の形態と異なっている。なお、第９の実施の形態では、第３の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００９２】
図２０及び図２１に示すように、羽根構造体３０２は、羽根３９０を６枚有しており、円周上に等間隔に配置されている。羽根３９０は、上下面１２６及び１２７における円周方向の端部近傍において回転可能に設置されている。
【００９３】
羽根３９０は、ボディ部３９２と、反回転方向に湾曲する先端３９１と、回転方向に湾曲する根本３９６とを有しており、反力受面３９３及び流力受面３９４が緩やかなＳ字（若しくは逆Ｓ字）カーブを描いている。言い換えると、羽根３９０は、羽根回転軸１２３より先端側において、反力受面３９３よりも流力受面３９４の曲率半径が小さく、羽根回転軸１２３より根本側において、反力受面３９３よりも流力受面３９４の曲率半径が大きく、全体として羽根回転軸１２３を中心点とした点対称構造を有する。
【００９４】
羽根３９０は、羽根２９０（図１４）と比較すると、中心側に向けて、根本側が長く形成されており、回転方向への流力を受けると根本３９６（図２１）の先端がエアタンク１５０の外壁に当接することにより、その位置が固定される。すなわち、根本３９６及びエアタンク１５０が角度調整部として機能する。羽根３９０は、面積が大きいため、回転方向の流力を逃すことなく、回転力へと変換することができる。
【００９５】
一方、羽根３９０は、回転角度ＴＺが非常に大きく、隣接する羽根３９０とも離隔しているため、反回転方向への流力に対し、最も抵抗が小さい状態、すなわち円周方向に対してほぼ平行に寝るような状態を保つことができる。
【００９６】
このように、第９の実施の形態では、羽根３９０を内側に大きく延ばし、エアタンク１５０によって係止させるようにしたことにより、羽根３９０の面積を大きくして回転方向の流力を大きく受けることができると共に、反回転方向への流力に対して自由度を向上させて流力抵抗を極力小さくでき、羽根構造体３０２の回転力を向上させることができる。
【００９７】
＜第１０の実施の形態＞
図２２に示した第１０の実施の形態において、羽根構造体３０２Ｘは、羽根回転軸１２３の位置が第９の実施の形態と異なっている。なお、第１０の実施の形態では、第９の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【００９８】
図２２に示すように、羽根３９０Ｘは、中心よりも根本側に羽根回転軸１２３を位置させており、羽根３９０Ｘの回転軸が偏心している。これにより、羽根３９０Ｘは、流力を片側に集中させて羽根３９０Ｘを回転させ易くでき、反力受面３９３及び流力受面３９４の切り換えを迅速にして羽根構造体３０２Ｘの回転力を増大させることができる。なお、偏心の方向は中心側又は円周側のどちらでも良い。
【００９９】
このように、第１０の実施の形態では、面積の大きい羽根３９０Ｘの根本側及び先端側のバランスを敢えて崩すことにより、羽根３９０Ｘが受ける流力に根本側及び先端側で偏りを生じさせることができ、羽根３９０Ｘを迅速に回転させて、羽根構造体３０２Ｘの回転力を増大させることができる。
【０１００】
＜第１１の実施の形態＞
図２３に示した第１１の実施の形態において、羽根構造体４０２は、上下面１２６及び１２７を有さず、エアタンク４５０の外壁を一部窪ませて羽根４９０の根本側と共に角度調整部としての機能を有する点が第３の実施の形態と異なっている。なお、第１１の実施の形態では、第３の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【０１０１】
図２３に示すように、羽根構造体４０２では、エアタンク４５０の外壁４５１が厚く形成されており、窪み４５２が形成されている。窪み４５２は、角度調整部２２４（図１４）と同様、羽根４９０を係止してその角度を調整する機能を有している。窪み４５２は、円弧状にえぐられたように形成されており、流力受面４９４側の端部に円弧状から突出する係止部４５２ａを有している。
【０１０２】
図２４に示すように、羽根４９０は、羽根回転軸１２３近傍から根本側が、流力受面４９４側へ大きく湾曲しており、回転方向の流力を受けたときに、根本部４９６の先端を窪み４５２に形成された係止部４５２ａに係止されてその位置が固定される。
【０１０３】
また、羽根構造体４０２は、上下面１２６及び１２７を有しておらず、窪み４５２の部分断面を表す図２５及び図２６に示すように、外壁４５１から上下方向を延長された上下面部分４５１ｘに固定されたり、外壁４５１まで延設された軸延長部１２３ｘを有することにより、羽根回転軸１２３が外壁４５１に接続されている。すなわち、羽根構造体４０２では、エアタンク４５０が羽根４９０を支持する支持部材の役割を果たす。
【０１０４】
このように、第１１の実施の形態では、エアタンク４５０の外壁４５１に形成された窪み４５２と、羽根４９０の根本部４９６によって角度調整機構を構成するようにした。これにより、羽根構造体４０２は、羽根４９０以外にエアタンク４５０の外側に突出するものが無いため、乱流の発生を防止すると共に、耐久性を向上させ得る。
【０１０５】
＜第１２の実施の形態＞
図２７に示した第１２の実施の形態において、羽根構造体４０２Ｘは、外壁４５１Ｘの形状が第１１の実施の形態と異なっている。なお、第１２の実施の形態では、第１１の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【０１０６】
図２７に示すように、羽根構造体４０２Ｘは、外壁４５１Ｘにおける係止部４５２ａ近傍の突出部分である突出部４５１Ｘａと窪み４５２Ｘとが略直線状に形成されている。言い換えると、外壁４５１Ｘは、全体として略六角形状を有しており、角部分に突出部４５１Ｘａが形成され、突出部４５１Ｘａの回転方向側に係止部４５２ａが形成されている。
【０１０７】
このように、エアタンク４５０の外壁４５１を多角形状に形成することにより、多角形の各辺の形状を利用して、外壁４５１によって反回転方向への流力抵抗を低減させたり、回転方向への流力を受けたりすることができ、羽根構造体４０２Ｘの回転力を増大させることができる。なお、外壁４５１の各辺の形状に特に制限はなく、様々な形状にすることが可能である。もちろん、羽根４９０の枚数に応じて六角形以外の多角形状にすることもできる。
【０１０８】
＜第１３の実施の形態＞
図２８〜２９に示した第１３の実施の形態において、羽根構造体５０２は、羽根５９０の形状と、角度調整部１２４の配置及び中心支持体１２５がない点が第２の実施の形態と異なっている。なお、第１３の実施の形態では、第２の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【０１０９】
図２８に示すように、羽根５９０は、羽根回転軸１２３近傍が僅かに膨らんでいる以外はほぼ平板状であり、羽根回転軸１２３を中心に、長部分５９２ｘと、当該長部分５９２ｘよりも短い短部分５９２ｙとを有している。羽根回転軸１２３は、上下面１２６及び１２７の円周近傍に配置されており、羽根５９０を回転可能な状態で固定している。羽根５９０は、中心からずれた箇所に羽根回転軸１２３を位置させており、回転方向への流力に対し、長部分５９２ｘの端部である根本部５９６を角度調整部１２４に係止させることで、その位置を固定させる。
【０１１０】
また、羽根５９０は、短部分５９２ｙの端部である先端５９１を角度調整部１２４に接触させることなく回転することができる。このため、反回転方向への流力に対し、羽根５９０は、流体抵抗が小さくなるよう、先端５９１を流体の流れてくる上流側へ向けることになる。
【０１１１】
図２９に示すように、羽根５９０は、先端５９１が丸みを帯びた２つの先突部５９１ｘを有している。この先突部５９１ｘは、流体に応じた形状に形成され、流体抵抗が極力小さくなる形状であることが好ましい。もちろん、先突部５９１ｘの数に制限はなく、１つのみであってもよい。
【０１１２】
このように、第１３の実施の形態では、羽根５９０を平板に近い形状にし、角度調整部１２４を根本側に配置すると共に、羽根５９０の両端うち、一方の端部のみが角度調整部１２４に当接するように羽根回転軸１２３を偏心させるようにした。これにより、羽根構造体５０２は、反回転方向の流力に対する羽根５９０への流体抵抗を極力小さくすることができ、回転力を増大させることができる。
【０１１３】
＜第１４の実施の形態＞
図３０に示した第１４の実施の形態において、羽根構造体６０２は、外壁６５１が三角形状をしており、反回転方向の流力が加わる領域において、反力フード５７０を有している点が第１１の実施の形態と異なっている。なお、第１４の実施の形態では、第１１の実施の形態と同一構成の箇所に同一符号を附し、説明を省略する。
【０１１４】
図３０に示すように、羽根６９０は、ほぼ平板状であり、先端６９１がわずかに先細っている。エアタンク６５０の外壁６５１には、窪み６５２が形成されており、反力受面６９３側に係止部６５２ａが形成されている。窪み６５２における流力受面６９４側は、なだらかな傾斜６５２ｂが形成されており、この傾斜に沿って羽根６９０が外壁６５１に対して寝た状態にすることができる。
【０１１５】
外壁６５１は、全体として各辺が僅かに膨らむ略三角形状を有しており、各辺が流力を受ける役割を果たす。各辺には、各３枚の羽根６９０が配置されている。なお、一辺当たりに配置される羽根６９０の数や各辺の形状に制限はなく、流体の種類や強度などに応じて、適宜変更することができる。
【０１１６】
羽根構造体６０２は、反回転方向の流力が加わる領域（以下、これを反力領域と呼ぶ、図面左側半分を指す）の最外側に、上下面１２６及び１２７を接続する反力フード５７０が設置されている。反力フード５７０は、例えば反力領域全域に、半円状に形成されても良く、また、例えば反力領域において部分的に形成されても良い。反力フード５７０は、好ましくは反力領域の半分以上、より好ましくは２／３以上に形成される。これにより、反力領域において、回転体（羽根６９０、エアタンク６５０及び中心回転軸１０３）に加わる反回転方向の力を極力小さくすることができる。
【０１１７】
なお、羽根構造体６０２は、例えば川や溝などのように、流力の方向が定まっている箇所に設置されることが好ましい。
【０１１８】
このように、第１４の実施の形態では、外壁６５１を多角形状にし、一辺に複数の羽根６９０を配置するようにした。これにより、羽根構造体６０２では、羽根６９０の枚数に拘わらず、外壁６５１の形状を最適化することができ、回転力を増大させることができる。
【０１１９】
また、羽根構造体６０２では、上下面１２６及び１２７と羽根回転軸１２３とを接続せず、回転体のみが回転するようにし、反力領域において反力フード５７０を設けるようにした。これにより、羽根構造体６０２は、回転体に加わる反回転方向の力を極力小さくすることができ、回転力を増大させることができる。
【０１２０】
＜動作及び効果＞
以上の構成によれば、羽根構造体は、流体の力である流力を受ける複数の羽根と、羽根を支持すると共に、流力に対して垂直方向に延びる回転軸（羽根回転軸１２３）周りに回転可能な支持部材（上下面１２６及び１２７、又はエアタンク４５０、６５０）と、回転軸周りに所定の回転角度だけ、羽根を自由回転させる羽根回転機構とを有する。
【０１２１】
これにより、羽根構造体は、回転方向の流力を受ける流力受面と反回転方向の流力を受ける反力受面の角度を相違させることができるため、回転力を増大させることができる。
【０１２２】
羽根回転機構は、支持部材に取り付けられ、羽根を回転軸周りに回転させる羽根回転軸と、羽根の回転角度を調整する角度調整部とを有し、羽根の一部分を角度調整部に当接させることにより、羽根の回転角度を調整する。
【０１２３】
角度調整部は、羽根の回転動作を抑止する棒又は突起であり、羽根と当接する箇所の少なくとも一部分に、弾性材が用いられている。これにより、羽根と角度調整部とが当接する際に発生する音を低減すると共に、当接箇所の破損を防止できる。
【０１２４】
角度調整部は、羽根構造体の回転方向への羽根の傾斜度合いが、回転方向の逆方向である反回転方向への羽根の傾斜度合いよりも小さくなるように、羽根の回転角度を調整する。
【０１２５】
角度調整部は、羽根における根本側の端部近傍を係止することにより、回転角度を調整する。これにより、角度調整部は、羽根の回転角度を大きく設定することができると共に、速度が小さい羽根の根本側を当接するため、当接するときの衝撃を小さくすることができる。
【０１２６】
羽根は、隣接する羽根に当接することにより、回転角度を調整する。これにより、反回転方向の流力が加わる反力領域において、羽根間に生じる間隙を小さくすることができ、羽根間によって生じる乱流を低減させることができる。
【０１２７】
角度調整部は、リング（接続リング２８０）の外側に設けられた突起である。これにより、単体で角度調整部が設けられている場合と比較して、角度調整部の強度を増大させることができる。
【０１２８】
羽根は、角度調整部の一部として、根本側の端部近傍に、角度調整部に当接する突出部を有する。これにより、羽根は、羽根の本体部分の形状に関係なく、自由な角度で羽根を係止させることができ、設計の自由度を向上させることができる。
【０１２９】
羽根は、２つの突出部を有することにより、回転角度を自由に調整することができる。
【０１３０】
羽根回転軸は、羽根の中心からずれた位置に配置されている。これにより、羽根は、流力を受けたときの回転を促進し、流力を受ける面（流力受面及び反力受面）の切替を迅速にし、回転力を向上できる。
【０１３１】
羽根構造体は、羽根より中心側において、角度調整部が形成されたリング（外壁４５１、４５１Ｘ、及び６５１）を有し、リングは、流力を受けて回転するように形状が選定されている。
【０１３２】
これにより、羽根構造体は、羽根に加えて、リングに対する流力によっても回転力を増大させることができる。
【０１３３】
羽根構造体は、水中で使用され、密閉状態でガスが充填されたエアタンクを有する。これにより、羽根構造体は、水中での浮力及び重力が殆どかからないように羽根構造体の比重を調整することができ、水中での姿勢を安定化させ得る。
【０１３４】
羽根において、回転方向の流力を受ける流力受面には、流体抵抗を増大させる表面加工が施されている。これにより、回転方向に受ける力を増大させることができる。
【０１３５】
羽根において、回転方向とは逆となる反回転方向の流力を受ける反力受面には、流体抵抗を低下させる表面加工が施されている。これにより、反回転方向に受ける力を低減することができる。
【０１３６】
本発明は、第１〜第１４の実施の形態に限られるものではなく、羽根、支持部材、角度調整部、回転軸、エアタンク、上下面など、各パーツの数や形状を適宜組み合わせて変更することが可能である。要は、回転方向の流力を大きく受ける一方、反回転方向の流力を小さく受けると共に、流体の流れを制御することが重要であり、流体の種類や方向性、強度などの要因によって最適なパーツを組み合わせることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、例えば風力や水力、潮力発電に用いられる発電システムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１          ：発電システム
２          ：羽根構造体
３          ：中心回転軸
４          ：発電装置
２１        ：中心孔
２２、１２２、１９０、２９０、３９０、４９０、５９０、６９０：羽根
２３、１２３：羽根回転軸
２４、１２４：角度調整部
２５        ：中心支持体
２６        ：上下面
２７        ：上下面
１０２、１０２Ｘ、１０２Ｙ、２０２、２０２Ｘ、２０２Ｙ、２０２Ｚ  ：羽根構造体
１０３      ：中心回転軸
１２３      ：羽根回転軸
１２６、１２７  ：上下面
１３０      ：調整リング
１５０      ：エアタンク
１９３      ：反力受面
１９４      ：流力受面
２９５、２９５ａ、２９５ｂ：突出部
ＴＺ        ：回転角度
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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