(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電用風車を構成する複数本のアームと、これに取り付ける羽根の構造に関し、前縁に丸みを持ち後縁に向かって上下等しく段々と薄くなっていく翼の形を成す、対称ジューコフスキー翼と呼ばれる翼形状を参考に、本発明の最小基本部位となる、図１の対称流線球面チューブ形状羽根を発明し、図２の対称流線球面チューブ形状型羽根のＺ軸俯瞰図の、上下対称フラット法面迎角部（１０５）の上部と下部を挟み、段々と狭くなっていく後縁角（２０２）を持ち、
従来形の翼では連続した一体の長い受風面を持った長尺方向に相当する、
図１の対称流線球面チューブ形状羽根斜視図の、Ｚ軸（１０９）方向値を従来型の連続した一体の長い受風面を持った翼と比較して短くし、本発明羽根では羽根厚（１０６）となるY軸（１０８）方向値と類似させて対称流線球面チューブ形状羽根の前縁を球円状に近づけ、且つＸ軸方向に流線形状の長い楕円球形状（１０３）を羽根の前縁（１０１）としてＸ軸上の始点に置き、羽根厚（１０６）相当の中空パイプ状円筒物をＸ軸増加方向（１１０）に向かって長く、徐々に薄くして後縁（１０２）で パイプを絞って終端させた形状となる後縁角（２０２）が形成され、翼弦線相当の中心線（２０１）から見れば、上下対称フラット法面迎角部（１０５）を形成し、この羽根を間隔を空けてアームに取り付けて、アーム翼を構成することにより、
図２の下向き風圧（２０４）又は上向き風圧（２０５）受ければ、前縁（１０１）方向に大きな上面揚力（２０６）や下面揚力（２０７）が得られる構造に加え、
更に強風時等で上下対称フラット法面迎角部（１０５）に、上下から大きな風圧（２０４）又は（２０５）を受ければ、風車を構成するアーム翼への、取り付け金具兼振幅バネ（１０７）により羽根の後縁（１０２）が風下に撓って傾き戻り、羽根をはばたかせ振幅（２０３）させることで、下又は上方向に傾いた時に迎角度が生れ、更に揚力が増して合成駆動力（２０８）を大きくし、
また図１の羽根の前縁の楕円球形状（１０３）から、Ｙ軸表裏両面及びＺ軸両側面の対称チューブ状曲面部（１０４）表面の３６０度全周方向（１１１）の広い風の流れも、連続した表面の上下対称フラット法面迎角（１０５）を通り後縁（１０２）に抜けやすい構造を持ち、同時に、この羽根を複数並べた時の隙間で、過大な風圧を均等に分散して逃がす風抜効果が得られて抗力が減るため、揚抗比が向上し、且つ軽量な基本羽根構造を有すことを特徴とする「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」
【請求項２】
前記請求項１の「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」の基本羽根機能を、図４の渦巻きアーム翼式横軸型風力発電装置で具現化する為に、
翼として構成する取付けアーム（４０３）の回転方向（４０８）に、最大の合成揚力の駆動力（２０８）が得られるよう、取り付ける羽根の前縁方向（１０１）を合わせ且つ、同じ円盤面状の回転掃過面（４０８）と、全ての対称流線球面チューブ形状羽根（１００）の後縁（１０２）面が平行になるよう、チューブ形状羽根の取り付け振幅バネ（１０７）で、必要とする総回転駆動力に応じて複数羽根のチューブ形状羽根を取り付けることにより、
風向き（４０４又は４０５）が１８０度と急反転までしない９０度の直角程度まで少し変化する場合は、渦巻きアーム翼（４０１）への風圧により風向き対応回転部（４０９）が風の来る、または、行く方向に素早く風車の向きを自律的に動かして更に効率よく受風できる状態となり、継続して一定方向（４０８）に回転し、
また、風向き（４０４）が、いきなり逆方向（４０５）に急反転しても、流線球面チューブ形状羽根の、上下対称フラット法面迎角部（１０５）の表裏対称の受風特性により、引き続き継続して一定方向（４０８）に回転するため、従来型横軸型風車で必要だった迎角制御や反転ヨー追尾制御を不要化し、また羽根構造により強風にも強い機能的特徴を有す「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」
【請求項３】
前記請求項１の「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」の基本羽根機能を、図５のツリー・アーム翼式縦軸型風力発電装置で具現化する為に、
取付けるツリー・アーム（５０２）の回転方向（５０６）に最大の合成揚力の駆動力（２０８）が得られるよう、取り付ける羽根の前縁方向（１０１）を合わせ且つ、この多重円筒面状の回転掃過面（５０６）と、取り付ける全てのチューブ形状羽根の後縁（１０２）面が平行になるよう、チューブ形状羽根の取り付け振幅バネ（１０７）で、必要とする総回転駆動力に応じて複数羽根、取付けることにより、
風向き面に対応した、図１の対称流線球面チューブ形状羽根の上下対称フラット法面迎角部（１０５）で受風して、ツリー・アーム翼（５０２）が回転方向（５０６）に廻るため、迎角制御が不要で且つ、風を受ける反対面の風下側アーム翼の上下対称フラット法面迎角部（１０５）でも揚力が得られ、また羽根構造により強風にも強く、同時に樹木に似せたツリー形状により、自然の景観に馴染みやすい概観の縦軸型風力発電装置の機能的特徴を有した「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」
【請求項４】
前記請求項１の「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」の基本羽根機能を、図６のスパイラル・アーム翼式縦軸型風力発電装置で具現化する為、予め、取付ける複数の各スパイラル・アームの中心位置を、風車の回転軸中心（６０４）位置からずらして且つ、風車回転時にはバランスするよう上部アーム支えハブ兼ホイール（６０３）と、中央支えハブ（６０２）及び、下部アーム支えハブ（６０６）で支えることで、風車回転時の半径も多様に変化させる構造にした各スパイラル・アーム（６０１）の、
回転方向（６０８）に最大の合成揚力の駆動力（２０８）が得られるよう、取り付ける羽根の前縁方向（１０１）を合わせ且つ、この円筒状の多重可変円筒面状（６０８）と、取り付ける全ての図１のチューブ形状羽根の後縁（１０２）面が平行になるよう、チューブ形状羽根の取り付け振幅バネ（１０７）で必要とする総回転駆動力に応じて複数羽根、取り付けることにより、
風車回転時に羽根の立体的な受風位置が、より多点化した風向き位置に対応したチューブ形状羽根の上下対称フラット法面迎角部（１０５）の表裏面で受風できる為、縦軸型風力発電装置の揚力駆動能力向上が図れ、羽根構造により強風にも強く、大型化も可能となる機能的特徴を有した「対称流線球面チューブ形状羽根式風車」
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体力学の循環理論等の概念より、弱風から暴風域で且つ、風向きが激変反転する厳しい運用環境でも効率良い風力発電を目的に、多様なサイズとデザイン形状の風車を可能とする翼を構成する、羽根の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電は昼夜、天候に関わらず風さえあれば発電できるが、ビル風、ベランダ風など市街地では風向速が激変する為、出力が不安定等から敬遠されており、風向き反転対応が不要で、軽風域(１.６〜３.３ｍ／秒：気象庁風力)から台風等迄の全風域で発電出来る性能と耐久性を備えた風力発電技術が求められている。
【０００３】
そこで、風車の羽根の軽量化を図り、これに伴い、大きな遠心力や風圧に対する安全性の向上を図ろうとする公知の特許（特許文献１：本書類添付図８）、請求項２では「前記回転軸方向とほぼ直角に固定され、上下方向に対向する支持部材相互間に、前記羽根が取り付けられている」とあるが、本発明の羽根は、前縁先端の取り付け金具兼振幅バネ構造で全く異なる。
また請求項１０では「羽根と前記垂直軸との間に羽根の捩れを防止するための係止手段を設けた」とあるが、本発明の羽根は、強風時の大きな抗力を受ければ、アーム翼への取り付け金具兼振幅バネ（１０７）により羽根全体が撓って緩やかに且つ、羽根をはばたかせ（２０３）、振幅運動もエネルギーとして活用する全く逆の構造で異なる。
また請求項２２では「飛行機の翼状の断面を有する羽根であって、該羽根の揚力発生方向の反対側が切り欠かれている」と、請求項４では、「被覆部材に絞り込むように内包された羽根固定用芯とを備える」あり、るが、本発明の羽根は対称流線球面チューブ形状で全く異なる。
【０００４】
全体構成の類似例として「風車において、回転軸に加わる撓み現象を低減させ、スムーズな回転を実現する」公知の特許（特許文献２：本書類添付図９）、請求項１では「前記回転羽根は、回転軸に対しその回転軌跡が円錐の壁面に沿った形状に回転すべく、所定角度傾斜して取付けられる」とあるが本発明の羽根は円錐面でなく円筒面で、請求項３では「前記回転羽根の傾斜角度が水平面に対し３０〜８０°の傾斜角度に設定されて」とあるが本発明の羽根は傾斜角度が無く回転面に並行で異なり、請求項４では「 前記回転羽根が上部側で幅狭で、下部側に向けて幅広となる略台形状に形成されている」とあるが本発明の羽根は傾斜角度が無く、請求項５では「回転羽根をその周囲に多段に配置した」とあるが、本発明は対称流線球面チューブ形状羽根（図１）と羽根基本形状が全く異なり、縦軸型風車は、ツリー・アーム翼式縦軸型風力発電装置(図５)と、スパイラル・アーム翼式縦軸型風力発電装置（図６）も、全体構造も全く異なる。
【０００５】
本発明の図５のツリー・アームと外形が少し似ている例として「垂直な回転シャフトに取付けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなる」公知の特許（特許文献３：本書類添付図１０）の請求項１では「回転シャフトに設けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せ」とあるが、異なる構造のツリー・アームに対称流線球面チューブ形状羽根アーム（１００）が取り付けられ、駆動する羽根の位置もそれぞれ可変で、揚抗比も高く機動性も良いので、サボニウスロータも無く機能も全体構造も全く異なる。
【０００６】
また回転翼を捩じった類似例として、課題で「始動用の電動機を必要とせずに風のみの力で始動できる」とするために、解決手段で「 回転軸１側に取り付ける羽根３の上下各取り付け位置が回転軸の回転方向に沿って捩じれ、ずれている」と、公知の特許（特許文献４：本書類添付図１１）の請求項１では「垂直に設けた回転軸と、この回転軸に取り付けた複数枚の縦向きの羽根とを有するダリウス型風車装置であって、前記羽根の前記回転軸側への上下各端部の取付位置が前記  回転軸の回転方向に沿って捩じれ、ずれていることを特徴とするダリウス型」とあるが、本発明のスパイラル・アーム翼式縦軸型風力発電装置（図６）は、中心軸がずれた構造の、スパイラル・アーム翼に、対称流線球面チューブ形状羽根アーム（１００）を取り付け、３次元的な羽根の位置もそれぞれ可変で、揚抗比も高く機動性も良く、機能も全体構造も異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2005-36649  垂直軸型風力発電装置  (本書類添付図８）
【特許文献２】特開2006-57492  風車及び風力発電装置  (本書類添付図９）
【特許文献３】特開2009-47030  風力発電装置          (本書類添付図１０）
【特許文献４】特開平10-110666 ダリウス型風車装置    (本書類添付図１１）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「飯塚尚彦発行「基礎流体力学」２０１０年４月８日産業図書株式会社出版Ｐ５９〜７５、Ｐ８６、Ｐ１２０〜１３５他
【非特許文献２】「東 大 ・先 端 研   河 内 啓 二 氏  資料    揚 力と抗 力  」                    https://ci.nii.ac.jp/els/contentscinii_20180626173144.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
世界は、COP25やESG投資(環境、社会、ガバナンス等配慮)等が叫ばれ、LNG(液化天然ガス)発電すらも疑問視され、損害保険会社が風力発電の稼働率を保証する等、環境重視社会となり、市場が急拡大している電気自動車時代の為にも昼夜、天候に関係なく完全にクリーンな電気エネルギーを身近に確保出来ることが急務である。その為には、大型では主流の風力発電をもっと馴染みやすく手軽で身近なものとする為、不安定な弱風域から、暴風、台風等でも暴走回転を抑えて発電でき、住宅街や日陰、北面側でも静かに発電でき、高層ビル、マンション等、都市部でも簡単に設置できる小型軽量安価なものから、用途に応じて中型化や大型化も可能な翼構造で、更に商用電力への系統連系可能な機能と耐久性があれば、国土強靭化にも役立つ。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先に、以下説明図における３桁の符号番号の付与ルールを述べると、頭１桁目は図面番号で下２桁がその図面内で出現する追番だが、共通部位番号は他の図面で再度現れる事もある。
【００１１】
流体力学の２次元翼理論では翼まわりの循環によって揚力の発生を説明し、その翼形状はローラン級数の写像関数によって５種類に分類され、一般ジューコフスキー翼形が最も利用され有名である。（非特許文献１）
しかし、風向速が激変反転する厳しい運用環境でも発電性能の良い風力発電用風車を構成する複数枚の翼と、更にこれを構成する羽根に関し、風車の風向角度と翼の迎角度制御を不要化し、更に強風にも強く全体の風車形状や大きさの自由度を高めることが、多様な要求に合わせ普及のための重要な要素となる。  
【００１２】
そこで、３次元空間全方向の風向や、弱風から台風等、激変する自然環境に対応容易な翼を選択すれば、前縁が対称流線形状で、後縁を翼弦線相当の中心線（２０１）で、上下対象に半分ずつの後縁角（２０２）を持った、対称ジューコフスキー翼形の優れた表裏両面の受風機能をベースに、従来の風車の翼の概念では不変だった長尺方向に伸ばすことのみで連続的な広平面構造による巨大化を見直し、新たな概念として小型分散化により風の抗力爆発を抑えて強風に強くし、逆に立体的な曲面積を分散して増やして揚力を増加させ揚抗比を向上、また流体特性が進化した鳥類の羽根の概念に近づけて構成要素を小さくし羽ばたかせ、全体の風車形状の自由度を向上させることを発案した。
【００１３】
その結果、従来形の翼では長尺方向に相当する、本発明図、図１の対称流線球面チューブ形状羽根の斜視図のＺ軸方向値（１０９）と、従来翼では翼厚に相当する、羽根の厚さ（１０６）でもあるＹ軸（１０８）方向値を類似させ、且つX軸方向に流線形状の長い楕円球形状（１０３）を、本発明羽根の前縁（１０１）としてＸ軸上の始点に置き、
Ｙ軸方向の羽根厚（１０６）相当のパイプ状中空円筒物をＸ軸増加方向（１１０）に向かって長く、上下対称のフラット法面（１０５）へと徐々に薄く絞って後縁（１０２）でパイプを絞って終端させて、後縁側が歯磨きチューブのような形状となる後縁角（２０２）により、翼弦線相当の中心線（２０１）から見た、上下対称フラット法面迎角部（１０５）が形成され、下向き風圧（２０４）又は上向き風圧（２０５）受ければ、前縁（１０１）方向に大きな上面揚力（２０６）や下面揚力（２０７）が得られる。
【００１４】
更に強風時等で上下対称フラット法面迎角部（１０５）に正面から大きな抗力を受ければ、風車を構成するアームへの取り付け金具兼振幅バネ（１０７）により羽根全体が風下に撓って傾き、緩やかに羽根を、はばたかせ振幅（２０３）させることで、風下に傾き迎角度が生れ、最適角度では最大約１００倍の揚力を得る事が出来、揚力も増加する。また羽根の中央から後縁に向かって、Ｙ軸表裏両面からＺ軸両側面の対称チューブ状球面部（１０４）の曲面で３６０度全周方向（１１１）に広い受風範囲がある為に、新たな揚力を得やすい構造と、同時に過大な風圧を分散して逃がす風抜効果により揚力が得られ、逆に従来型の長尺方向に長く広い受風面が無く抗力は小さいため、揚抗比の高い基本羽根構造を有した対称流線球面チューブ形状羽根式の風車が形成される。
【００１５】
そして、この本発明図１の対称流線球面チューブ形状羽根の表裏両面に対する受風特性を生かし、必要に応じて複数枚、前縁方向に大きな合成揚力が得られ、Ｙ軸増減方向が風向きで表裏両面から受風できるよう、翼として構成する各種アーム上の回転方向に前縁方向を揃えて並べることにより、表裏の広範な受風特性で急激な風向速変化と迎角制御不要な風車を構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果を試算すると、従来翼１枚の面積（仮に長尺方向１０、平均翼弦長２）で３翼を、本発明図１の対称流線球面チューブ形状羽根（羽根厚直径０．７、翼弦線相当長２）８羽根×３アーム翼で代替すれば、各々の抗力は個々表面積の総和として概算され、
抗力（Ｄｒａｇ）削減効果＝従来翼（１０×２×３＝６０ｄ＝６０Ｌでもある）
÷ 本羽根式翼（０．７（正面面積）×２×８×３＝３３．６ｄ＝Ｌでもある）＝１．７９
しかも、本発明図１の対称流線球面チューブ形状羽根によるアーム翼は、各羽根の左右の立体部
（羽根間の隙間は抗力とはなりえない）からも揚力（Ｌｉｆｔ）を得られるため、
揚力寄与面効果＝０．７×２（左右２面）×１（翼弦線長の約半分）×８×３＝３３．６Ｌ
＋本羽根式翼面（３３．６Ｌ）＝６７．２Ｌ
従って結論として、抗力削減効果により風圧に約１．７９倍強く、
揚力寄与面効果は１．１２（６７．２Ｌ／６０Ｌ）だが、更に風向き急反転時の新効果も有す。
【００１７】
更に、この対称流線球面チューブ形状羽根（１００）間相互の隙間の曲面は短いが、風が抜けやすい構造として均等に置かれているため、大きな抗力を分散して強風に強く、翼大型化時の巨大な風圧抗力が抑えられ、同時に曲面部の対気速度が増し且つ、迎角になれば揚力も得られる構造から、強風に強く弱風でも効率良く、並べ方を変えれば、渦巻き形状（図４）、樹木形状（図５）、スパイラル形状（図６）等々、様々なデザイン翼が構成でき、多様な用途や設置場所に応じた種々風車の創作が可能となる。
【００１８】
また量産製造等への効果として、風車の最小構成単位の対称流線球面チューブ形状羽根（１００）の円錐球面体は骨組みが不要な中空構造等で簡単で非常に軽い翼が作れ、設計、製造、検査、管理、運送、組立て、保守点検等が容易で、また途中で必要に応じて数を増減でき大型化も可能となる。
更にまた、既存風車の翼へ本チューブ形状羽根を後付けすることで、発電能力向上も期待できる。
【００１９】
実際の性能効果として、図７（従来翼横軸型風車VS.対称流線球面チューブ形状羽根＆渦巻きアーム翼形横軸風車の性能比較結果）は、従来型風車と本発明羽根の横軸型風力発電装置（図４）に試作適用した出力性能線（７０１）と、従来型横軸風車の出力性能線（７０２）を実環境下で比較評価した結果で、横軸に風速、縦軸に出力データを自動ログ収集しエクセルで集計して最小二乗法（直線）でプロットした結果、４羽根×３渦巻きアーム翼でも従来翼型並みの初期性能値を得たことから、羽根の枚数等増やせば、更に性能向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】対称流線球面チューブ形状羽根の斜視図である。
【図２】対称流線球面チューブ形状型羽根のＺ軸俯瞰図である。
【図３】対称流線球面チューブ形状型羽根のＹ軸俯瞰図である。
【図４】渦巻きアーム翼式横軸型風力発電装置の斜視図である。
【図５】ツリー・アーム翼式縦軸型風力発電装置の斜視図である。
【図６】スパイラル・アーム翼式縦軸型風力発電装置の斜視図である。
【図７】従来翼横軸型風車VS.本発明の対称流線球面チューブ形状羽根＆渦巻きアーム翼形横軸風車の性能比較結果である。
【図８】特許文献１に係る羽根の斜視図である。
【図９】特許文献２に係る羽根の斜視図である。
【図１０】特許文献３に係る羽根の斜視図である。
【図１１】特許文献４に係る羽根の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の対称流線球面チューブ形状羽根を基本構造物として、風車形状が武骨で美観を損ねないよう、曲面構造を多用して人に馴染みやすく、家庭や事業所、山間部に限らず、道の駅を「電気の駅」にパワーアップして電力の地産地消化モデルや、特に災害時等でも電気自動車や携帯端末等に充電でき、人が集える発電大木のモニュメント等、様々な利用形態も考え、夫々の実施形態を以下記述する。
【実施例１】
【００２２】
風向速が激変反転する厳しい運用環境でも発電性能の良い風力発電用風車を構成する複数枚の翼と、これを構成する羽根に関し、風車の風向ヨー制御と翼の迎角度制御を不要化し、更に強風にも強く全体の風車形状や大きさの自由度を高められる、対称ジューコフスキー翼形の優れた表裏両面の風向き対応機能をベースに具現化。
【００２３】
まず請求項１で述べた、基本概念となる対称流線球面チューブ形状羽根（１００）を実現するため、これまでの従来翼では長尺方向に相当する、本発明翼図１の対称流線球面チューブ形状羽根の斜視図のＺ軸方向値と、羽根の厚さ（１０６）を類似させた流線形状の長い楕円球形状を、羽根の前縁としてＸ軸上の始点に置き、Ｙ軸方向の楕円筒上下の幅の羽根厚をＸ軸増加方向に向かって長く、徐々に薄く絞って後縁で終端させた後縁角により、翼弦線相当の中心線（２０１）から見た、上下対称フラット法面迎角部（１０５）となり、下向き風圧（２０４）又は上向き風圧（２０５）受ければ、大きな駆動揚力（２０６、２０７）が得られる構造を形成。
【００２４】
また強風等の大きな抗力を受ければ、アーム翼への取り付け金具兼振幅バネ（１０７）により羽根全体が風下に撓って緩やかに羽根を振幅させ、はばたかせる（２０３）ことにより、上下対称フラット法面迎角部が風下に傾き、更に揚力を増やし、また羽根の中央から後縁に向かって、Ｙ軸からＺ軸表裏両側と両反対側面の対称チューブ状球面部（１０４）の曲面で広く、３６０度全周面（１１１）に広い受風範囲を有し揚力を得やすい構造と、過大な風圧を分散して逃がす風抜構造の曲面部により、揚抗比の高い基本羽根構造となる、対称流線球面チューブ形状羽根を実現。
【００２５】
なお材質は軽くて丈夫で安価な素材で沢山あり、羽根の後縁は、楕円球形状（１０３）サイズの中空の円筒管をフラットに潰した広がり幅（３０１）で、羽根全体は軽く、高速回転時の遠心力で取り付けアームが撓まない構造でもある。
また説明において、各ＸＸアームに羽根を取り付ければ、ＸＸアーム翼と称す。
【実施例２】
【００２６】
次に、請求項２で述べた、図４の２次元渦巻きアーム翼式横軸型風力発電装置に適用する為に、翼として構成する取付けアーム３本上に、前縁方向に最大の合成揚力の駆動力が得られ易いよう、逆風でも変化しない回転方向（４０８）に向け、且つ同じ円盤状の回転掃過面（４０８）と全てのチューブ形状羽根（１００）の後縁（１０２）が平行になるよう、羽根の取り付け振幅バネ（１０７）で必要とする回転駆動力に応じて複数枚のチューブ形状羽根を接続することにより、横軸型風力の風車部は、風向き（４０４、４０５）の対称フラット法面迎角部（１０５）への風圧力により、風向き対応回転部（４０９）で風の来る方向に風車の向きが自律的に制御されて更に効率よく受風できる状態となり、渦巻きアーム翼（４０１）が回転方向（４０８）に加速回転し、流線球面チューブ形状羽根の表裏の広範な受風特性で、急激な風向速変化と迎角制御と反転ヨー追尾制御も不要となる、横軸型風力発電装置（４００）を構成する。  
【００２７】
また、一般の横軸型風車は風向きが合えば全羽根が受風位置に来るので揚力トルクは大きいが、風向きが頻繁に変化し、突然の逆風に対しては風向きが合うまで停止することもある。しかし、本横軸型風力発電装置（４００）では、チューブ形状羽根（１００）間、相互の隙間の曲面で風が抜けやすい構造として均等に置かれているため、大きな抗力を分散して強風に強く、翼の巨大な風圧抗力が抑えられ、同時に曲面部の対気速度が増し且つ、迎角ともなり揚力も得られる構造から、大型翼にした場合の相矛盾する問題点を解決でき且つ、並べ方を変えれば様々な形態の翼が構成でき、多様な設置場所に対応した風車の実現が可能と成る。
【実施例３】
【００２８】
縦軸型風車は風向きが無指向性で優れているが、翼面積の半分は常に風下の反対位置にあるため、２倍以上の総受風面積が必要で、従来の一般翼では、対強風対策も２倍以上必要となる。しかし、前記効果試算の通り、本発明図１の対称流線球面チューブ形状羽根は表裏面で揚力効果が得られ、且つ抗力も減る為、以下実施例３、４の効果は大きい。
【００２９】
請求項３で述べた、自然景観に配慮した、図５のツリー・アーム翼式縦軸型風力発電装置を実現するために、構成する取付けツリー・アーム４本（５０２）上に、前縁方向に最大の合成揚力の駆動力（２０８）が得られ易いよう、回転方向（５０６）に合わせ、且つ、この多重円筒状の回転掃過面（５０６）と、取り付ける全てのチューブ形状羽根の後縁（１０２）が平行になるよう、取り付け振幅バネ（１０７）で必要な回転駆動力に応じて複数枚、取り付けることにより、風向き位置に対応した  対称流線球面チューブ形状羽根の上下対称フラット法面迎角部（１０５）表裏面で受風でき、取付けアーム翼（５０２）が回転方向（５０６）に回転し、風向き制御や迎角制御も不要な機能的特徴を持つ風車が実現できる。
【００３０】
更に、この風車全体の過酷な稼働環境での動作安定化構造として、重い多極コアレス発電機（５０４）を縦軸風車全体の中心に置き、太めの支柱（５０３）で支え、ツリー・アーム翼の上部をハブ（５０７）で、中央部を４本のハブ兼高速回転安定化スタビライザー（５０８）で、下部をハブ＆回転ベアリング（５０５）で支えることにより、高速回転時の振動抑止と強風対策が図られている。
【実施例４】
【００３１】
また請求項４で述べた、もう一つの縦軸風車の実施例として、図6スパイラル・アーム翼式縦軸型風力発電装置を実現する為、回転時のアーム翼の各羽根（１００）の立体的な受風位置を少しずつ変えて揚力駆動力を向上させるため、回転軸（６０４）からスパイラル・アーム翼（６０１）の中心を先に少しずらし、上部を螺旋アーム翼上部支えハブ兼安定化ホイール（６０３）に、中央を螺旋アーム翼中央支えハブ兼高速回転安定化スタビライザー（６０２）に、下部をアーム翼下部支えハブ（６０６）で支え、必要なアーム翼（６０１）数に応じ且つ、回転時のバランスも取って接続し、各スパイラル・アーム４本（６０１）上に、羽根の前縁方向に最大の合成揚力の駆動力が得られ易いよう、回転方向（６０８）に且つ、多重可変円筒面状（６０８）に合わせて取り付ける全てのチューブ形状羽根の後縁（１０２）が平行になるよう、羽根の取り付け振幅バネ（１０７）で必要な回転駆動力に応じて複数枚、取り付けることにより、風向き位置に対応した対称流線球面チューブ形状羽根（１００）の上下対称フラット法面迎角部（１０５）表裏面で受風でき、スパイラル・アーム翼が回転し、風向き制御や迎角制御も不要な機能的特徴を持つ風車が実現できる。
【００３２】
また図５のツリー・アーム翼式縦軸型風力発電装置と基本的に同じだが、風車を大型化する場合の安定化構造として、重い多極コアレス発電機（６０５）を縦軸風車全体の中心に据え、太めの支柱（６０７）で支えることにより、高速回転時の振動抑止と強風対策が図られている。
【００３３】
なお、新しい風車開発における各種アーム翼の形状や、対称流線球面チューブ形状羽根の取り付け金具兼振幅バネ（１０７）の取り付け角度を変化させることにより、更に多様な風向き対応の風車もデザイン出来、３次元ＣＡＤ等を活用すれば、本出願図面の通り幅広く簡単に試作確認可能である。  
【符号の説明】
【００３４】
１００  対称流線球面チューブ形状羽根
１０１  前縁
１０２  後縁
１０３  楕円球形状
１０４  上下左右の対称チューブ状曲面部
１０５  上下対称フラット法面迎角部
１０６  羽根厚
１０７  取り付け金具兼振幅バネ
１０８  Ｙ軸
１０９  Ｚ軸
１１０  Ｘ軸
１１１  ３６０度全周に広い受風特性
２０１  翼弦線相当（中心線）
２０２  後縁角
２０３  取り付けバネで羽根全体が撓りはばたく振幅動作
２０４  下向き風圧
２０５  上向き風圧
２０６  上面揚力
２０７  下面揚力
２０８  合成駆動力
３０１  円筒をフラットに潰した広がり幅相当
４００  対称流線球面チューブ形状羽根により構成された渦巻きアーム翼式風力発電装置（全３翼１２羽根）
４０１  対称流線球面チューブ形状羽根により構成された渦巻きアーム翼
４０２  渦巻きアームへの羽根取り付け金具
４０３  取付けアーム翼３本
４０４  風の流れ
４０５  風向き急反転でもヨー反転制御不要
４０６  ナセル（変速機＆発電機）
４０７  横軸風車回転軸
４０８  回転方向と回転掃過面(円盤面状)
４０９  風向き対応回転部
４１０  丈夫な支柱
５００  対称流線球面チューブ形状羽根により構成されたツリー・アーム翼式風力発電装置（全４翼３６羽根）
５０１  対称流線球面チューブ形状羽根により構成されたツリー・アーム翼４本
５０２  ツリー・アーム（全４本）
５０３  太めの支柱
５０４  多極コアレス発電機
５０５  アーム翼下部支えベアリング
５０６  回転方向と回転掃過面（多重円筒面状）
５０７  ツリー・アーム翼上部支えハブ  
５０８  ツリー・アーム翼中央支えハブ兼高速回転安定化スタビライザー（全４本）
６００  対称流線球面チューブ形状羽根により構成されたスパイラル・アーム翼式風力発電装置（全４翼４８羽根）
６０１  対称流線球面チューブ形状羽根により構成されたスパイラル・アーム翼４本
６０２  スパイラル・アーム翼中央支えハブ兼高速回転安定化スタビライザー（全４本）
６０３  スパイラル・アーム翼上部支えハブ兼安定化ホイール
６０４  回転軸
６０５  多極コアレス発電機
６０６  アーム翼下部支えハブとベアリング
６０７  太めの支柱
６０８  回転方向と回転掃過面（多重可変円筒面状）
７０１  本発明の対称流線球面チューブ形状羽根で構成された渦巻きアーム翼式横軸型風力の出力性能
７０２  従来翼式横軸型風車での出力性能
【要約】      （修正有）【課題】世界的にＣＯＰ２５やＥＳＧ投資が叫ばれ、これからの電気自動車時代の為にも昼夜、天候に関係なく完全にクリーンな電気エネルギーを身近に確保出来ることが重要で、その為には大型では主流の風力発電をもっと身近に使いやすく手軽にし、住宅街や日陰でも静かに発電でき、小型軽量安価なものから多様な用途に対応でき且つ、発電性能の良いことが求められる。【解決手段】流体力学の循環の概念から、対称ジューコフスキー翼の優れた特徴に加え、激変する風向速や弱風から台風迄可動出来るよう従来翼の長尺方向の面積構造を見直し、流体特性が優れた鳥の羽根の概念から構成要素を小さく、はばたけるようにした、対称流線球面チューブ形状羽根により、抗力を抑えて強風に強くし、且つ表裏２面の迎角と、羽根周りの曲面により揚抗比を増加させる構造。【選択図】図１【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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