(57)【要約】【課題】サボニウス形風車よりも軽量で大型化し易く、弱い風でも円滑に回転して高い効率が得られる、実用化に適した風車、およびこのような風車が利用された風力発電装置を提供する。【解決手段】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、およびこのような風車が利用された風力発電装置。【選択図】図１
2004027845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項２】
前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる前記可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１記載の風車。
【請求項３】
前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項２記載の風車。
【請求項４】
前記回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１記載の風車。
【請求項５】
前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が、前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の前記非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項１記載の風車。
【請求項６】
前記可動性端部の回動面に沿った前記可動性端部の断面の形状が、前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１ないし５のいずれかに記載された風車。
【請求項７】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項８】
前記固定端部の前記円周に沿った断面の形状が前記円周に沿った円弧状となっている、請求項７記載の風車。
【請求項９】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項１０】
前記シ−ト部材の横方向の端部が取り付けられる前記枠状剛性部材の揺動面に沿っ断面の形状が、前記円周に沿った円弧状となっている、請求項９記載の風車。
【請求項１１】
前記回転翼または前記連結部材を支えて床面または床面に設けられた軌道の上で回転する車輪が前記回転翼または前記連結部材に設けられている、請求項１ないし１０のいずれかに記載された風車。
【請求項１２】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項１３】
前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる前記可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１４】
前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が、前記回転翼に関して設けられている請求項１３記載の風力発電装置。
【請求項１５】
前記回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１６】
前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が、前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の前記非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に関して設けられている請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１７】
前記可動性端部の回動面に沿った前記可動性端部の断面の形状が、前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１２ないし１６のいずれかに記載された風力発電装置。
【請求項１８】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られた動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が前記連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項１９】
前記固定端部の前記円周に沿った断面の形状が前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１８記載の風力発電装置。
【請求項２０】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項２１】
前記シ−ト部材の横方向の端部が取り付けられる前記枠状剛性部材の揺動面に沿っ断面の形状が、前記円周に沿った円弧状となっている、請求項２０記載の風力発電装置。
【請求項２２】
前記回転翼または前記連結部材を支えて床面または床面に設けられた軌道の上で回転する車輪が前記回転翼または前記連結部材に設けられている、請求項１２ないし２１のいずれかに記載された風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、或る種の風車およびこの風車を用いる風力発電装置に関し、そしてより詳しくは、あらゆる風向きの微風から強風にまで及ぶ風で円滑に回転して、その風力から効率良く動力を生み出す実用化に適した風車およびこのような風車を利用して風力から電力を発生させる風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、石炭や石油等の化石燃料が大量に消費されて、それらの燃焼によって生ずる燃焼ガスが地球の温暖化、大気、土壌および海洋等の汚染、酸性雨および森林やオゾン層の破壊を招くという環境破壊の弊害が次第に深刻化してきているところから、最近は、化石燃料に代わる代替エネルギ−、特に太陽光や風力などのクリ−ンエネルギ−を利用する技術の開発に益々注目が集まってきている。
【０００３】
このクリ−ンエネルギ−の一つとして、風力を利用する風力発電が従来研究、開発されてきており、この風力発電に使われる風車には様々な種類の風車が今日まで提案されてきた。
【０００４】
このような風車としては、従来、回転軸が垂直になっているサボニウス形風車が知られていて、この風車はどのような方向に吹く風の風力でも受けて大きなトルクを発生するものの、概して重量が重くなる傾向があって大型化し難く、また弱い風では回転を起こし難い上に、その効率が低いため、実用化し難いという不都合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それで、上記のようなサボニウス形風車よりも軽量で大型化し易く、弱い風でも円滑に回転して高い効率が得られる、実用化に適した風車の開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有するものとし、そして前記非揺動性端部を連結部材に結合させることに
よって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料を含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材と結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト材料に属してそれの縦方向に沿う自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を前記連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けて、その他方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けない自由端部を有するものとするとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部を、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付け、そして前記枠状の剛性部材を連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させると、
前記回転翼は前記縦方向の非揺動性端部、または前記シ−ト部材の前記枠状剛性部材に取り付けられた側の縦方向に沿った端部を先頭とする円周方向の推進力、すなわち、連結部材を介してこの回転翼に連結している前記回転軸を中心として前記回転翼が回る円滑な回転力を生じて、前記回転軸を回転させ、そしてこのような回転翼を有する風車は、広範囲の風向きの風に対して回転を起こすことができるという前記のサボニウス形風車の利点を具えている上に、非常に弱い風でも回転する一方、比較的強い風によって高速度で回転している場合にもその回転に伴う騒音や振動を殆ど生じないので、この風車は、様々な風の力を有効に、かつ効率よく取り入れて、極めて効率の高い実用に適した風車となり、したがって風力から回転力を得るためにこのような風車を利用すれば、有利な風力発電装置も得られること、
を見い出した。
【０００７】
本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回
転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特
徴とする、前記風車、
【０００８】
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車
、
４．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回　転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に回動可動な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、
前記風力発電装置、
５．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られた動力を電力に変換する変換位を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸
に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置、および
６．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していること
を特徴とする、前記風力発電装置、
に係わるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による上記１の風車は請求項１に記載された風車に相当していて、この請求項１の風車は、
（１）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項２に記載された風車、この風車を以下、グル−プＡの風車という
。これは請求項３、６および１１に記載された風車を包含している。）、
（２）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項４に記載された風車、この風車を以下、グル−プＢの風車という。これは請求項６および１１に記
載された風車を包含している。）、および
（３）　請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、更に前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている風車（＝請求項５に記載された風車、この風車を以下、グル−プＣの風車という。これは請求項６および１１に記載された風車を包含して
いる。）を包含しており、そして
上記２の風車は、請求項７の風車、すなわち、
（４）　風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車（＝請求項７に記載された風車、この風車を以下、グル−プＤの風車という。これは請求項８および１１に記載された風車を包含してい
る。）に相当しており、そして
【００１０】
上記３の風車は、請求項９の風車、すなわち、
（５）　風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車（以下、グル−プＥの風車という。これは請求項１０および１１に記載された
風車を包含している。）
に相当している。
【００１１】
上記４、５および６に記載された風力発電装置はそれぞれ、上記１、２および３に記載された風車が利用される風力発電装置に相当している。
【００１２】
グル−プＡ（請求項２）に属する風車の一例は図１の斜視図に示されており、この風車１では、回転軸７から等距離にあって、互いに等間隔に、すなわち縦方向の回転軸７を中心とする１２０度の中心角を隔てて、３枚の回転翼が配置されていて、この図では、簡略化のため、そのうちの１枚の回転翼２だけが描かれている。
【００１３】
この回転翼２では、その主要部分であるテトロン（帝人の登録商標、ポリテトラフタレ−ト繊維）製の長方形の布３が、ステンレス鋼製の垂直な棒状体４と、この棒状体４の上下に、例えば溶接または鋲止めによりそれぞれ固着された２つの横方向の剛性のステンレス鋼製棒状体５，５との間に張られている。
【００１４】
棒状体５，５は、上下２枚の円盤状のステンレス鋼製連結部材６，６との間にそれぞれ僅かな間隔を空けて、剛性部材である棒状体４の上端部と下端部にそれぞれ結合している。布３の縦方向に沿う一方の端部は、前記棒状体４に結合していて、この棒状体４は非揺動性端部２ａを形成し、そして棒状体５，５は棒状体４を支点として横方向に回動可能な可動性端部２ｂ，２ｂを形成している。
【００１５】
布３において前記棒状体４および棒状体５，５のいずれにも、また、その他のどんな部材にも結合していない布３の縦方向に沿うもう一方の端部３ｃは、風による自由な揺動が可能な回転翼２の自由端部２ｃとなっていて、各連結部材６，６がそれらの周縁部および中心部において、それぞれ前記棒状体４および回転軸７と結合することによって、回転翼２は連結部材６，６を介して回転軸７と連結している。
【００１６】
このような回転翼２を有する風車１が、例えば、図の矢印で示されるＷ向きの風に曝されると、その風に押されて生ずる自由端部２ｃの揺動に伴って、前記棒状体５，５で形成される可動性端部２ｂ，２ｂが、非揺動性端部２ａに相当する棒状体４を支点として横方向に回動し、この時に回転翼２を押しながら自由端部２ｃの縁部または非揺動性端部２ａの縁部のいずれかを越えて流れる風が前記非揺動性端部２ａを先頭とする矢印Ｒ向きの推進力、すなわち回転力を回転翼２に与え、その回転力が連結部材６を通して回転軸７に伝達される。
【００１７】
回転翼の回転力を回転軸に伝えるための連結部材としては、勿論、図１の風車１において示されるような２枚の円盤状のものに限られることなく、この連結部材は任意の形状のものであってよく、例えば、下記の図２で６’として示されるような棒状体であってもよい。
【００１８】
グル−プＡに属する風車のもう一つの例は図２の斜視図に示されており、この例は、横方向の可動性端部が弾性部材である板バネによって形成される場合を示している。
【００１９】
図２に示される風車１’においては、図１に示されるものと同様に、３枚の回転翼が回転軸７’から等距離に、かつ互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２’が図示されている。
【００２０】
この回転翼２’では、ステンレス鋼製の板状体４’と板バネ５’，５’との間にテトロン製の布３’が張られ、そしてステンレス鋼製の棒状体である連結部材６’の両端がそれぞれ前記板状体４’および回転軸７’に結合することによって回転翼２’と回転軸７’とが互いに連結している。この回転軸７’は、それの回転を許すベアリング７’ａ，７’ａを介して支持部材８’により安定に支持されている。
【００２１】
このように構成される風車１’の回転翼２’においては、板状体４’および板バネ５’，５’がそれぞれ非揺動性端部２’ａおよび可動性端部２’ｂ，２’ｂを形成し、そして布３’の何物にも拘束されていない縦方向の端部３’ｃが回転翼２’の自由端部２’ｃを形成している。
【００２２】
図１および図２では長方形の回転翼が示されているが、この回転翼の形状は長方形に限られることなく、例えば、図２に示される回転翼２’は図３の斜視図に示されるような三角形の回転翼２’Ａとしてもよく、その場合三角形状の布３’Ａの一辺は、上方の板バネ５’に結合し、そしてその一辺に対する頂点３’Ａｄは、連結部材６’が結合している垂直方向の板状体４’に固定される。したがって、三角形状の布３’Ａの何物にも拘束されていない自由端部は３’Ａｃによって形成される回転翼２’Ａの縦方向の自由端部２’Ａｃは斜めに傾いた直線になっている。
【００２３】
図１〜３に示されるような回転翼の縦方向の自由端部は、これらの図に示されるような直線以外に、例えば、図４の正面図に示されるような屈曲線２’Ｂｃで形成されていてもよい。このような屈曲線２’Ｂｃを自由端部とする回転翼２’Ｂは、端部に屈曲線３’Ｂｃを有する布３’Ｂが縦方向の板状体４’と横方向の例えば、板バネ５’，５’との間に張られることによって形作られ、また、この縦方向の自由端部は、例えば、任意の直線または曲線またはこの両者の組み合わせによるどのような線を持つもの（図示せず）であってもよい。
【００２４】
本明細書に記載されている縦方向とは、垂直方向のような狭い範囲の方向に限られることなく、例えば、図３においても示されているように、例えば、傾斜した直線で示されるような、垂直方向を包含する、上下の任意の２点間を結ぶ広範囲の方向を意味しており、また横方向とは、このような幅のある縦方向に対して垂直な方向を意味しているので、この横方向も、縦方向と同様に、広範囲の方向を意味している。したがって、例えば、本発明の回転翼における非揺動性端部は必ずしも垂直方向に伸びている必要はなく、この垂直方向に対して或る角度をもって交わるような傾斜した方向を持っていてもよい。
【００２５】
また、端部とは、端を含んでいる部分という意味であって、図１などに示される幅の狭い領域のみに限られることなく、かなり幅の広い領域を意味する場合もある。
【００２６】
自由端部とは、以上に説明した幾つかの例からも明らかなように、風による揺動を妨げるような部材または構造物に結合または拘束されないで、その揺動が可能となっている端部を意味している。
【００２７】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂにおける縦方向の剛性部材としては棒状体および板状体が例示されているが、これらの形状は棒状および板状以外の任意の形状であってよく、その材質も、ステンレス鋼に限られることなく、例えば、種々の鉄合金、アルミニウム合金のような金属、強化プラスチックまたはその他の複合材料、あるいは木材のような天然材料等でもよく、また、前記の連結部材や支持部材のようなその他の部材の形状および材質についても同様である。
【００２８】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂは前記回転軸７または７’からの水平方向の所定の距離を半径とする円周上に配置されて、その円周に沿って回転軸７または７’の回りを回転するが、前記の横方向の部材５および５’の回動面に沿った断面の形状が前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状を呈しているか、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の前記回動面に沿った断面の形状も同様に前記の円弧状を呈する場合には、これらの回転翼の回転に対する空気抵抗が最小限に抑えられるので、横方向の部材５および５’、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の回動面に沿った断面の形状がこのような円弧状を呈しているのが好ましい。
【００２９】
また、回転翼２，２’，２’Ａおよび２’Ｂにおいて使われる柔軟なシ−ト材料としてはテトロン製の布が挙げられているが、この柔軟なシ−ト材料としては、テトロン製の布以外の任意の材料であってよく、例えば、麻または木綿のような天然繊維、ナイロンまたはポリプロピレンのような合成繊維で織られた布のような織物材料、またはこれらの天然繊維および合成繊維のうちのいずれかの繊維が組み合わされて織られた織物材料、合成樹脂製のシ−ト、表面がコ−ティングされた織物材料、含浸されたシ−ト材料または積層材料、またはゴムのような弾性も有する柔軟なシ−ト材料を使用することができる。
【００３０】
本発明による風車を構成するための前記回転翼、回転軸、連結部材および支持部材の形状、材質、種類等について以上に具体的に述べたことは、以下に引き続いて説明される本発明の全ての風車についても同様に当てはまる。
【００３１】
グル−プＡに属する風車のもう一つの例は、請求項２に従属している請求項３の発明に属していて、図５の斜視図に示される通りであり、そしてこの風車１１では、回転軸１７を中心とする円周上に３枚の回転翼が配置されており、この図ではそのうちの１枚の回転翼１２が示されている。
【００３２】
回転翼１２の主要部分を構成している長方形のテトロン製の布１３の縦方向の一端はステンレス鋼製の棒状体１４の周りに設けられているヒンジ１４ａを介して、すなわちヒンジ１４ａに結合することによって、前記棒状体１４に取り付けられており、この布１３の上端および下端はヒンジ１４ａと一体に結合している横方向のステンレス鋼製棒状体１５，１５にそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
したがって、前述の図２〜図４に示される水平方向の部材５’が弾性を有する板バネであるのに対して、この回転翼１２における部材１５は図１における横方向の部材５のような弾性に乏しい剛性の部材となっている。
【００３４】
棒状体１４の両端は、前記上下の棒状体１５，１５の上下にそれぞれ僅かな間隔を空けて２枚の円盤状の連結部材１６，１６にそれぞれ固着され、そしてこれらの連結部材１６，１６がそれらの中心で回転軸１７に結合することによって、回転翼１２の回転が回転軸１７に伝達される。
【００３５】
このように布１３が上下の棒状体１５，１５と一体になってヒンジ１４ａに結合し、そして棒状体１５，１５と連結部材１６，１６との間にはそれぞれ上下に間隔が空けられているために、回転翼１２は棒状体１４を支点として水平方向に回動自在になっている。ここで、縦方向の棒状体１４および横方向の棒状体１５，１５はそれぞれ非揺動性端部１２ａおよび可動性端部１２ｂ，１２ｂを形成している。
【００３６】
この風車１１においては、回転翼１２の揺動範囲、したがって、棒状体１５，１５の揺動範囲を制限するために、連結部材１６，１６の相対する内側面に、棒状体１５，１５の動きを止めるための対となった疣状のストッパ−１８，１８および１８，１８が棒状体１５，１５から適当な間隔を空けてそれぞれ設けられている。
【００３７】
このようなストッパ−１８，１８および１８，１８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ１９のような付勢手段を連結部材１６，１６と棒状体１５，１５との間に設けて棒状体１５，１５の回動範囲、すなわち回転翼１２の揺動範囲を制限させてもよいし、あるいはまた、この付勢手段と前記のストッパ−の両方を設けてもよい。また、これらのストッパ−および付勢手段は２つの連結部材のどちらか片方に設けてもよい。
【００３８】
また、前記棒状体１５，１５は、前記のようなヒンジ１４ａを介さないで直接棒状体１４に結合させてもよく、この場合には風による回転翼１２の撓みを制限し、かつその撓みから回転翼１２を元の状態に戻すためのストッパ−またはバネのような付勢手段のいずれか一方または双方が前記と同様に設けられる。
【００３９】
このような風車１１に、図示のように矢印で示されるＷ向きの風が当たると、布１３の何物にも拘束されていない端部１３ｃによって形成される回転翼１２の自由端部１２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体１４（非揺動性端部１２ａ）を支点とする棒状体１５，１５（可動性端部１２ｂ，１２ｂ）の水平方向の回動が生じて、回転翼１２が揺動する。この揺動によって棒状体１４を先頭とする推進力が発生して回転翼１２が矢印のＲ向きに回転して、その回転力が連結部材１６，１６を介して回転軸１７に伝達される。
【００４０】
請求項２に従属していて請求項３の発明に属している風車のもう一つの例は図６の部分的な斜視図に示される通りであって、この風車２１では、回転軸２７を中心とする円周上に３枚の回転翼が配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２２が示されている。
【００４１】
回転翼２２の主要部分を構成している三角形のテトロン製の布２３の縦方向の一辺および底辺は、この布２３に開けられている孔と、ステンレス鋼製の縦方向の棒状体２４および横方向の棒状体２５にそれぞれ開けられている孔とを通る幾つかの紐２４ａおよび２５ａを介して、それぞれ棒状体２４および棒状体２５に取り付けられている。
【００４２】
横方向の棒状体２５は縦方向の棒状体２４を中心として回動自在に、この棒状体２４に取り付けられているので、これらの棒状体のいずれにも拘束されていない布２３の自由端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃが風を受けて揺れ動くと、可動性端部（２２ｂ）を形成している前記棒状体２５は縦方向の棒状体２４を支点とする横方向の回動を生ずる。
【００４３】
前記棒状体２４に結合している上下の連結部材２６，２６が回転軸２７に結合することによって、回転翼２２の回転は回転軸２７に伝達される。
【００４４】
この風車２１においては、回転翼２２の揺動範囲、したがって、棒状体２５の回動範囲を制限するために、連結部材２６に結合しているステンレス鋼製の棒状体２８ａと、棒状体２５に取り付けられた紐、ワイヤまたはコイル状のバネ２８ｂとからなるストッパ−２８が連結部材２６と棒状体２５との間に設けられている。回転翼２２の揺動範囲を制限するためには、勿論、このようなストッパ−以外のどのようなストッパ−または付勢手段を用いてもよい。
【００４５】
また、前記の布３は、前記の紐２４ａおよび２５ａ以外の適当な手段によって棒状体２４および２５に取り付けてもよい。
【００４６】
このような風車２１の回転翼２２に風が当たると、布２３の何物にも拘束されていない端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体２４（非揺動性端部２２ａ）を支点とする棒状体２５（可動性端部２２ｂ）の横方向、すなわち図示の矢印Ｓ方向の回動が生じて、回転翼２２が揺動する。この揺動によって棒状体２４を先頭とする矢印Ｒ向きに回転翼２２が回転して、この回転力が回転軸２７に伝達される。
【００４７】
図６で示されているような回転翼２２で使われている布は三角形状以外の様々な形状のもの、例えば長方形状であってもよく、この布が長方形状である場合には、前記棒状体２５と同様な横方向の棒状体を、前記棒状体２４のような縦方向の棒状体の上部に更に設けて、この棒状体に長方形状の布の上端部を取り付けてもよい。
【００４８】
本発明の風車の回転翼を形成する柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の端縁は、直線以外のどのような直線または曲線、あるいはこれらの組み合わせの線となっていてもよい。
【００４９】
回転翼を形成する上記の柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、ままた、これらの柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の風を受ける面は、平面に限られることなく、曲面であってもよく、例えば、前記のような柔軟なシ−ト材料からなる部材は袋状に膨らんだ形状をしていてもよい。
【００５０】
図７はグル−プＢ（請求項４）に属する風車の一例を示す斜視図であって、この風車３１では、回転軸３７から等距離にあって、弾性部材である板バネ３３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置され、そのうちの１枚の回転翼３２が図示されている。
【００５１】
回転翼３２の縦方向の一端に固着されているステンレス鋼製の剛性部材３４がアングル３６ａによってステンレス鋼製の連結部材３６の一端に結合し、そしてこの連結部材３６の他端と一体に結合している回転軸３７は、ベアリング３７ａ，３７ａを介して支持部材３８により安定に支持されている。
【００５２】
このような回転翼３２に風が当たると、板バネ３３の弾性によって回転翼３２の上下２つの可動性端部３２ｂ，３２ｂが、板バネ３３のの自由端部３３ｃによって形成される自由端部３２ｃとともに、非揺動性端部３２ａを形成している剛性部材３４を支点とする水平方向の回動を生ずる結果、この回転翼３２は端部３２ａを先頭とする回転を引き起こし、この回転力は連結部材３６を通して回転軸３７に伝達される。
【００５３】
グル−プＣ（請求項５）に属する風車の一例は、図８の斜視図に示される通りであって、この風車４１では、回転軸４７を中心とする２枚の円盤状の連結部材４６，４６の間に、それらの周縁部に沿ってステンレス鋼製の長方形の板４３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼４２が示されている。回転翼４２の縦方向の一端はステンレス鋼製の棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａを介して、すなわちヒンジ４４ａに結合することによって、この棒状体４４に取り付けられている。前記板４３の上端および下端からそれぞれ僅かに上下に突出している棒状体４４の両端は２枚の連結部材４６，４６にそれぞれ固着され、そしてこれらの連結部材４６，４６がそれらの中心で回転軸４７に結合することによって、回転翼４２の回転が回転軸４７に伝達される。
【００５４】
このように板４３が、連結部材４６，４６と僅かな隙間を空けて、棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａに結合しているために、回転翼４２は棒状体４４を支点として水平方向に回動自在になっていて、棒状体４４および板４３の上下両端部はそれぞれ非揺動性部分４２ａおよび可動性端部４２ｂ，４２ｂを形成している。
【００５５】
この風車４１においては、回転翼４２の揺動範囲を制限するために、連結部材４６，４６の相対する内側面に、回転翼４２の動きを止める一対の疣状のストッパ−４８，４８および４８，４８が回転翼４２の上下両端部と適当な間隔を空けてそれぞれ設けられている。
【００５６】
前述と同様に、このようなストッパ−４８，４８および４８，４８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ４９，４９のような付勢手段を連結部材４６，４６と板４３との間に設けて板４３の揺動範囲を制限させてもよい。また、これらのストッパ−およびバネは２つの連結部材のどちらか片方だけに設けてもよい。
【００５７】
このような風車４１に風が当たると、板４３の何物にも拘束されていない端部４３ｃによって形成される回転翼４２の自由端部４２ｃの揺動に伴って、棒状体４４を支点とする回転翼４２の水平方向の揺動が生じる。この揺動によって棒状体４４を先頭とする推進力が生じて回転翼４２が回転する結果、回転軸４７も回転する。
【００５８】
請求項１に特定された風車は、そこに規定された要件を備えている限り、以上のグル−プＡないしＣに属する風車以外の風車も当然包含している。
【００５９】
グル−プＤ（請求項７）に属する風車の一例は、図９の斜視図に示される通りであって、この風車５１では、環状部分５６ａと放射状部分５６ｂとを含む２つの連結部材５６，５６の間に３枚の三角形状の回転翼が環状部分５６ａ，５６ａに沿って互いに等間隔に設けられていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼が５２が図示されている。
【００６０】
回転翼５２は主として三角形のテトロン製の布からなっていて、その布５３の横方向の端部５３ｂは上方の環状部分５６ａに固着されるとともに、布５３の縦方向の端部５３ａが取り付けられている縦方向の棒状体５４の両端がそれぞれ２つの連結部材５６，５６に固着されることによって回転翼５２の固定端部５２ａが形成されている。布５３の斜辺５３ｃは回転翼５２の自由端部５２ｃを形成している。
【００６１】
横方向の端部５３ｂは環状部分５６ａの形状に沿った円弧状の平鋼（フラットバ−）（図示は省略）に取り付けられて、この平鋼が環状部分５６ａにネジ止めされることによって、回転翼５２は上方の連結部材５６に固着されている。
【００６２】
このような風車５１に風が当たると、回転翼５２の何物にも拘束されていない自由端部５２ｃの揺動によって、回転翼５２の非揺動性端部となっている棒状体５４を先頭とする推進力が生ずる結果、回転軸５７が回転する。
【００６３】
グル−プＥ（請求項９）に属する風車の一例は、図１０の斜視図に示される通りであって、この風車６１では、長方形のテトロン製の布６３が、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４に取り付けられることによって回転翼６２が形成されている。
【００６４】
布６３の一方の縦方向の端部は、この布６３の鞘状の部分６３ａで枠体６４の一方の縦方向の棒状体６４ａに取り付けられることによって回転翼６２の非揺動性端部６２ａを形成している。
【００６５】
布６３の他方の縦方向の端部６３ｃは、長方形の枠体６４の他方の縦方向の棒状体６４ｃに取り付けられないで、回転翼６２の風による揺動が自由な端部６２ｃになっている。
【００６６】
二つの縦方向の端部６３ａと６３ｃとの間の二つの横方向の端部はそれぞれ、布６３の鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄで枠体６４の二つの横方向の棒状体６４ｂおよび６４ｄに取り付けられている。
【００６７】
これらの鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄは、一方の縦方向の端部６２ａから他方の縦方向の端部、すなわち自由端部６２ｃに向かってそれらの内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２では、風を受けた場合の布６３の撓みは前記一方の縦方向の端部６２ａから自由端部６２ｃに向かって次第に大きくなる。
【００６８】
このような風車６１では、回転翼６２に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２ａ、自由端部６２ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、しがって揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２は非揺動性端部６２ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００６９】
この回転力は、枠体６４と回転軸６７とに結合している連結部材６６，６６によって、回転翼６２から回転軸６７に伝達される。
【００７０】
グル−プＥ（請求項９）に属する風車のもう一つの例は、図１１の斜視図に示される通りであって、この風車６１’では、テトロン製の布が三角形となっている点だけが前記の風車６１と異なっている。この布６３’は、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４’に取り付けられることによって回転翼６２’が形成されている。
【００７１】
布６３’の一方の縦方向の端部は、この布６３’の鞘状の部分６３’ａで枠体６４’の一方の縦方向の棒状体６４’ａに取り付けられることによって回転翼６２’の非揺動性端部６２’ａを形成している。
【００７２】
布６３’の他方の縦方向の端部は傾斜した端部６３ｃ’となっていて、長方形の枠体６４’の他方の縦方向の棒状体６４’ｃに取り付けられないで、回転翼６２’の風による揺動が自由な端部６２’ｃになっている。
【００７３】
枠体６４’の二つの縦方向の棒状体６４’ａと６４’ｃとの間の横方向の端部は布６３’の鞘状の部分６３’ｂで枠体６４’の横方向の棒状体６４’ｂに取り付けられている。
【００７４】
鞘状の部分６３’ｂは、棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かってその内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２’では、風を受けた場合の布６３’の撓みは前記棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きくなる。
【００７５】
このような風車６１’では、回転翼６２’に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、すなわち揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２’は非揺動性端部６２’ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００７６】
この回転力は、枠体６４’と回転軸６７’とに結合している連結部材６６’，６６’によって、回転翼６２’から回転軸６７’に伝達される。
【００７７】
以上に実施の態様として説明された幾種かの風車では、いずれも回転翼が３枚設けられているが、この回転翼は勿論３枚に限られることなく、１枚または２枚以上の適宜の枚数であってよい。また、回転翼の枚数が奇数であると、その回転翼は、偶数である場合に比べて風の流れを効果的に受けるので、この枚数は一般に奇数であるのが好ましい。回転翼の好ましい枚数は、上述のような種々の形態によって示される風車の型または規模等によって左右され、また、これらの型および規模は風車の設置場所等によって適宜変えることができる。
【００７８】
本発明の風車においては、場合により、例えば、図６に示されるような風車に、例えば、図１２の斜視図で示されるように、回転翼２２’の重量を支えて、床面ＧＲまたは床面に設けられた軌道（図示せず）上で回転する車輪Ｔをこの回転翼２２’に設けた風車２１’としてもよい。このような車輪を設けると、風車の重量を支える前記回転軸、連結部材および支持部材のような構造物の負担が軽減されるので、本発明による風車はこのような車輪を設けることによって大型化するのが容易になるという利点を具えている。このような車輪は回転翼の代わりに連結部材に設けてもよく、また、回転翼と連結部材の両方に設けてもよい。
【００７９】
ここで、本発明の風車の回転翼に風が当たることによって、その風車が回転を起こす様子を、例えば、前記の図２に示されるような風車を例に挙げて、以下の図１３ないし図１６の平面図に沿って説明する。
【００８０】
図１３は、３つの連結部材７６ａ，７６ｂ，７６ｃにそれぞれ円弧状の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃが取り付けられている風車７１を上から見た平面図を示していて、この図１３は、風が無いために、風車７１が静止している状態を示している。
【００８１】
図１４は、図１３に示されるような静止状態にある風車の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たって、その回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃがそれぞれの回転翼の非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａを支点として水平方向に撓むことによって、これらの非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａをそれぞれ先頭とする矢印Ｒ方向の回転力を生ずることを示している。
【００８２】
図１５は、図１４から風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１５と同様に示しており、そして図１６は、図１５から更に風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１４および図１５と同様に示している。
【００８３】
本発明に従う風車７１は、以上の図１３ないし図１６に示されるように、矢印Ｗ方向の風に対する回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃの位置が様々に変化しても、これらの回転翼は次々に風の力をできるだけ無駄なく有効に捕らえて、その風力を回転力に変換できるので、本発明の風車は、比較的弱い風によっても回転を生ずるという長所を具えている。
【００８４】
ここに説明された図１、２、５および７ないし１２に示される風車には、図示されるように、動力を電力に変換する変換器、すなわち発電機Ｇが取る付けられることによって風力発電装置になるので、これらの図はまた、それぞれ本発明による風力発電装置も示しており、この発電機としては従来様々な分野で用いられている適宜の発電機を利用することができる。
【００８５】
以上に説明された風車および風力発電装置は、本発明に包含される風車および風力発電装置の限られた例を示すものであって、例えば、回転翼を円周の周縁部に沿って一列に配置するだけでなく、その内側に同心円上に複数列配置したり、または回転翼を上下方向に重ねて配置してもよく、また、ここに例示された種々の異なる型の回転翼を互いに適当に組み合わせたり、あるいは連結部材または支持部材の組み合わせを適宜変更した風車も本発明の範囲内に包含される。
【００８６】
【発明の効果】
以上述べた説明から明らかなように、本発明によれば、比較的弱い風でも円滑に回転し、そしてその風力をできるだけ無駄なく受け入れて、高い効率をもって回転できる実用に適した風車、およびこのような風車が利用されることによって効率の高い実用に適した風力発電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の別の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明による風車の回転翼の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明による風車の回転翼の別の一例を示す正面図である。
【図５】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明による風車の一例を部分的に示す斜視図である。
【図７】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置においてこの風車の重量を支えるための車輪が回転翼に設けられている状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、無風の下で静止状態にある風車の平面図である。
【図１４】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１３の静止状態から若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１５】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１４の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１６】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１５の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【符号の説明】
１，　１’，　１１，　２１，　３１，　４１，　５１，　６１，　６１’・・・・・・風車および風力発電装置
７１　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風車
２，　２’，　２’Ａ，　２’Ｂ，　１２，　２２，　２２’，　３２，　４２，　５２，　６２，　６２’，　７２ａ，　７２ｂ，　７２ｃ・・　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・回転翼
２ａ，　２’ａ，　１２ａ，　２２ａ，　３２ａ，　４２ａ，　５２ａ，　６２ａ，　６２’ａ，　７２ａａ，　７２ｂａ，　７２ｃａ　・・・・・・・・・・・・・・・・・非揺動性端部
２ｂ，　２’ｂ，　１２ｂ，　２２ｂ，　３２ｂ，　４２ｂ，　５２ｂ　　・・・・・・・・・・・・可動性端部
２ｃ，　２’ｃ，　２’Ａｃ，　２’Ｂｃ，　１２ｃ，　２２ｃ，　３２ｃ，　４２ｃ，　５２ｃ，　６２ｃ，　６２’ｃ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・自由端部
３，　３’，　１３，　２３，　５３　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・布
４，　５，　１５，　２４，　２５，　４４，　５４　　　　　・・・・・・・・・・・・・・棒状体
４’，　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・板状体
５’　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・板バネ
６，　６’，　１６，　２６，　３６，　４６，　５６，　６６，　６６’，　７６ａ，　７６ｂ，　７６ｃ　・・・・・連結部材
７，　７’，　１７，　２７，　３７，　４７，　５７，　６７，　６７’・・・・・・・・・・・・・連結部材
８’　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
１８，　２８，　４８　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・ストッパ−
１９，　４９　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・コイルバネ
Ｗ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・風の吹く方向
Ｒ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・回転方向
Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
【図１】
2004027845.tif 000003
【図２】
2004027845.tif 000004
【図３】
2004027845.tif 000005
【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】
2004027845.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2004027845.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2004027845.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成14年4月18日(2002.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項２】
前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる前記可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１記載の風車。
【請求項３】
前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項２記載の風車。
【請求項４】
前記回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１記載の風車。
【請求項５】
前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が、前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の前記非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項１記載の風車。
【請求項６】
前記可動性端部の揺動面に沿った前記可動性端部の断面の形状が、前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１ないし５のいずれかに記載された風車。
【請求項７】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項８】
前記固定端部の前記円周に沿った断面の形状が前記円周に沿った円弧状となっている、請求項７記載の風車。
【請求項９】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項１０】
前記シ−ト部材の横方向の端部が取り付けられる前記枠状剛性部材の揺動面に沿った断面の形状が、前記円周に沿った円弧状となっている、請求項９記載の風車。
【請求項１１】
前記回転翼または前記連結部材を支えて床面または床面に設けられた軌道の上で回転する車輪が前記回転翼または前記連結部材に設けられている、請求項１ないし１０のいずれかに記載された風車。
【請求項１２】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項１３】
前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記シ−ト部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる前記可動性端部、および前記シ−ト部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１４】
前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項１３記載の風力発電装置。
【請求項１５】
前記回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる前記非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１６】
前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が、前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の前記非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる前記可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の前記自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパ−または付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１７】
前記可動性端部の揺動面に沿った前記可動性端部の断面の形状が、前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１２ないし１６のいずれかに記載された風力発電装置。
【請求項１８】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られた動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項１９】
前記固定端部の前記円周に沿った断面の形状が前記円周に沿った円弧状となっている、請求項１８記載の風力発電装置。
【請求項２０】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置。
【請求項２１】
前記シ−ト部材の横方向の端部が取り付けられる前記枠状剛性部材の揺動面に沿った断面の形状が、前記円周に沿った円弧状となっている、請求項２０記載の風力発電装置。
【請求項２２】
前記回転翼または前記連結部材を支えて床面または床面に設けられた軌道の上で回転する車輪が前記回転翼または前記連結部材に設けられている、請求項１２ないし２１のいずれかに記載された風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有するものとし、そして前記非揺動性端部を連結部材に結合させることに
よって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料を含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を前記固定端部とともに前記連結部材に結合させることによって前記回転翼を前記回転軸
に連結させるか、または
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けて、その他方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けない自由端部を有するものとするとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部を、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付け、そして前記枠状の剛性部材を連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させると、
前記回転翼は、前記縦方向の非揺動性端部、または前記シ−ト部材の前記枠状剛性部材に取り付けられた側の縦方向に沿った端部を先頭とする円周方向の推進力、すなわち、前記回転軸を中心としてその周りを前記回転翼が回る円滑な回転力を生じて、前記回転軸を回転させ、そしてこのような回転翼を有する風車は、広範囲の様々な風向きの風に対して同様な回転を起こすことができるという前記のサボニウス形風車の利点を具えている上に、非常に弱い風でも回転する一方、強い風によって高速度で回転している場合でも騒音や振動を殆ど生じないので、この風車は、様々な風の力を有効に、かつ効率よく取り入れて、極めて効率の高い実用に適した風車となり、したがって風力から回転力を得るためにこのような風車を利用すれば、有利な風力発電装置が得られること、
を見い出した。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回
転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特
徴とする、前記風車、


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする前記風車、４．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、
前記風力発電装置、
５．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られた動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が柔軟なシ−ト材料を含んでいて、この回転翼が、前記シ−ト材料からなるシ−ト部材の一方の縦方向に沿ってこのシ−ト部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シ−ト部材が連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シ−ト部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風力発電装置、および
６．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器を備えた風力発電装置であって、前記回転翼が、柔軟なシ−ト材料からなるシ−ト部材と、このシ−ト部材の外側に配置されて前記シ−ト部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シ−ト部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シ−ト部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シ−ト部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していること
を特徴とする、前記風力発電装置、
に係わるものである。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
棒状体５，５は、上下２枚の円盤状のステンレス鋼製連結部材６，６の間にそれぞれ僅かな間隔を空けて、剛性部材である棒状体４の上端部と下端部にそれぞれ結合している。布３の縦方向に沿う一方の端部は、前記棒状体４に結合していて、この棒状体４は非揺動性端部２ａを形成し、そして棒状体５，５は棒状体４を支点として横方向に揺動可能な可動性端部２ｂ，２ｂを形成している。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このような回転翼２を有する風車１が、例えば、図の矢印で示されるＷ向きの風に曝されると、その風に押されて生ずる自由端部２ｃの揺動に伴って、前記棒状体５，５で形成される可動性端部２ｂ，２ｂが、非揺動性端部２ａに相当する棒状体４を支点として横方向に揺動し、この時に回転翼２を押しながら自由端部２ｃの縁部または非揺動性端部２ａの縁部のいずれかを越えて流れる風が前記非揺動性端部２ａを先頭とする矢印Ｒ向きの推進力、すなわち回転力を回転翼２に与え、その回転力が連結部材６を通して回転軸７に伝達される。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図１および図２では長方形の回転翼が示されているが、この回転翼の形状は長方形に限られることなく、例えば、図２に示される回転翼２’は図３の斜視図に示されるような三角形の回転翼２’Ａとしてもよく、その場合三角形状の布３’Ａの一辺は、上方の板バネ５’に結合し、そしてその一辺に対する頂点３’Ａｄは、連結部材６’が結合している垂直方向の板状体４’に固定される。したがって、三角形状の布３’Ａの何物にも拘束されていない自由端部３’Ａｃによって形成される回転翼２’Ａの縦方向の自由端部２’Ａｃは斜めに傾いた直線になっている。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
したがって、前述の図２〜図４に示される横方向の部材５’が弾性を有する板バネであるのに対して、この回転翼１２における部材１５は図１における横方向の部材５のような弾性に乏しい剛性の部材となっている。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
このように布１３が上下の棒状体１５，１５と一体になってヒンジ１４ａに結合し、そして棒状体１５，１５と連結部材１６，１６との間にはそれぞれ上下に僅かな間隔が空けられているために、回転翼１２は棒状体１４を支点として横方向に揺動自在になっている。ここで、縦方向の棒状体１４および横方向の棒状体１５，１５はそれぞれ非揺動性端部１２ａおよび可動性端部１２ｂ，１２ｂを形成している。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
このような二組のストッパ−１８，１８および１８，１８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ１９のような付勢手段を連結部材１６，１６と棒状体１５，１５との間に設けて、棒状体１５，１５の揺動範囲、すなわち回転翼１２の揺動範囲を制限させてもよいし、あるいはまた、この付勢手段と前記のストッパ−の両方を設けてもよい。また、これらのストッパ−および付勢手段は２つの連結部材のどちらか片方に設けてもよい。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このような風車１１に、図示のように矢印で示されるＷ向きの風が当たると、布１３の何物にも拘束されていない端部１３ｃによって形成される回転翼１２の自由端部１２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体１４（非揺動性端部１２ａ）を支点とする棒状体１５，１５（可動性端部１２ｂ，１２ｂ）の横方向の揺動が生じて、回転翼１２が揺動する。この揺動によって棒状体１４を先頭とする推進力が発生して回転翼１２が矢印で示されるＲ向きに回転し、その回転力が連結部材１６，１６を介して回転軸１７に伝達される。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
横方向の棒状体２５は縦方向の棒状体２４を支点として揺動自在に、この棒状体２４に取り付けられているので、これらの棒状体のいずれにも拘束されていない布２３の自由端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃが風を受けて揺れ動くと、可動性端部（２２ｂ）を形成している前記棒状体２５は縦方向の棒状体２４を支点とする横方向の揺動を生ずる。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
この風車２１においては、回転翼２２の揺動範囲、したがって、棒状体２５の揺動範囲を制限するために、連結部材２６に結合しているステンレス鋼製の棒状体２８ａと、棒状体２５に取り付けられた紐、ワイヤまたはコイル状のバネ２８ｂとからなるストッパ−２８が連結部材２６と棒状体２５との間に設けられている。回転翼２２の揺動範囲を制限するためには、勿論、このようなストッパ−以外のどのようなストッパ−または付勢手段を用いてもよい。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
このような風車２１の回転翼２２に風が当たると、布２３の何物にも拘束されていない端部２３ｃによって形成される回転翼２２の自由端部２２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体２４（非揺動性端部２２ａ）を支点とする棒状体２５（可動性端部２２ｂ）の横方向、すなわち図示の矢印Ｓ方向の揺動が生じて、回転翼２２が揺動する。この揺動によって回転翼２２は棒状体２４を先頭として矢印Ｒ向きの回転を生じて、この回転力が回転軸２７に伝達される。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
このような回転翼３２に風が当たると、板バネ３３の弾性によって回転翼３２の上下２つの可動性端部３２ｂ，３２ｂが、板バネ３３の自由端部３３ｃによって形成される自由端部３２ｃとともに、非揺動性端部３２ａを形成している剛性部材３４を支点とする横方向の揺動を生ずる結果、この回転翼３２は端部３２ａを先頭とする回転を引き起こし、この回転力は連結部材３６を通して回転軸３７に伝達される。


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
このように板４３が、連結部材４６，４６と僅かな隙間を空けて、棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａに結合しているために、回転翼４２は棒状体４４を支点として横方向に揺動自在になっていて、棒状体４４および板４３の上下両端部はそれぞれ非揺動性端部４２ａおよび可動性端部４２ｂ，４２ｂを形成している。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
回転翼５２は主として三角形のテトロン製の布からなっていて、この布５３の垂直方向に沿った端部５３ａは縦方向の棒状体５４に取り付けられ、そしてその棒状体５４の両端は２つの連結部材５６，５６にそれぞれ固着されている。布５３の垂直方向に沿った端部５３ａが取り付けられている棒状体５４は回転翼５２の非揺動性端部５２ａを形成し、そして布５３の横方向の上端部５３ｂが上方の環状部分５６ａに固定されることによって回転翼５２の横方向の固定端部５２ｂが形成されている。布５３の斜めの端部５３ｃは回転翼５２の自由端部５２ｃを形成している。


【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
ここに説明された図１、２、５および７ないし１２に示される風車は、それらに、動力を電力に変換する変換器、すなわち発電機Ｇが図示のようにそれぞれ取り付けられることによって、いずれも風力発電装置となるので、これらの図はまた、それぞれ本発明による風力発電装置も同時に示しており、この発電機Ｇとしては従来様々な分野で用いられている適宜の発電機を利用することができる。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１，　１’，　１１，　２１，　２１’，　３１，　４１，　５１，　６１，　６１’　・・・・風車および風力発電装置
７１　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風車
２，　２’，　２’Ａ，　２’Ｂ，　１２，　２２，　２２’，　３２，　４２，　５２，　６２，　６２’，　７２ａ，　７２ｂ，　７２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・回転翼
２ａ，　２’ａ，　１２ａ，　２２ａ，　３２ａ，　４２ａ，　５２ａ，　６２ａ，　６２’ａ，　７２ａａ，　７２ｂａ，　７２ｃａ　・・・・　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・非揺動性端部
２ｂ，　２’ｂ，　１２ｂ，　２２ｂ，　３２ｂ，　４２ｂ　　　　　・・・・・・・・・・・・可動性端部２ｃ，　２’ｃ，　２’Ａｃ，　２’Ｂｃ，　１２ｃ，　２２ｃ，　３２ｃ，　４２ｃ，　５２ｃ，　６２ｃ，　６２’ｃ　・・・自由端部
５２ｂ　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定端部
３，　３’，　３’Ａ，　３’Ｂ，　１３，　２３，　５３，　６３，　６３’・・・・・・・・・・・・・・・・布４，　５，　１４，　１５，　２４，　２５，　２８ａ，　４４，　５４　　・・・・・・・・・・・・・・棒状体４’，　４３　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・板状体５’，　３３　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・板バネ６，　６’，　１６，　２６，　３６，　４６，　５６，　６６，　６６’，　７６ａ，　７６ｂ，　７６ｃ　・・・・・・連結部材
７，　７’，　１７，　２７，　３７，　４７，　５７，　６７，　６７’　・・・・・・・・・・・・・・回転軸
７’ａ，　３７ａ　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ベアリング
８’，　３８　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
１８，　２８，　４８　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ストッパ−
１９，　４９　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・コイルバネ
２４ａ，　２５ａ　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・紐
Ｇ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・発電機
Ｔ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
Ｗ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風の吹く方向
Ｒ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転方向
Ｓ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動方向
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004027845.tif 000019
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004027845.tif 000020
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2004027845.tif 000021
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2004027845.tif 000022
【手続補正２４】
【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】
2004027845.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月1日(2002.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、前記の布２３は、前記の紐２４ａおよび２５ａ以外の適当な手段によって棒状体２４および２５に取り付けてもよい。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図６に示されているような回転翼２２で使われている布は三角形状以外の様々な形状のもの、例えば長方形状であってもよく、この布が長方形状である場合には、前記棒状体２５と同様な横方向の棒状体を、前記棒状体２４のような縦方向の棒状体の上部に更に設けて、この横方向の棒状体に長方形状の布の上端部を取り付けてもよい。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本発明の風車の回転翼を形成する柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の端縁は、直線以外のどのような屈曲線または曲線、あるいはこれらの組合せの線となっていてもよい。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
回転翼を形成する上記の柔軟なシ−ト材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の風を受ける面は、平面に限られることなく、曲面であってもよく、例えば、前記のような柔軟なシ−ト材料は袋状に膨らんだ形状をしていてもよい。


【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004027845.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月7日(2003.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記固定端部の水平方向に沿った断面の形状が、前記円周に沿った円弧状になっている、請求項７記載の風車。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、この回転翼を、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有するものとし、そして前記非揺動性端部を連結部材に結合させることに
よって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシート材料を含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を前記固定端部とともに前記連結部材に結合させる
ことによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシート材料からなるシート部材と、このシート部材の外側に配置されて前記シート部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シート部材の一方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けて、その他方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けない自由端部を有するものとするとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シート部材の横方向の端部を、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シート部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付け、そして前記枠状の剛性部材を連結部材に
結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させると、
前記回転翼は、前記縦方向の非揺動性端部、または前記シート部材の前記枠状剛性部材に取り付けられた側の縦方向に沿った端部を先頭とする円周方向の推進力、すなわち、前記回転軸を中心としてその周りを前記回転翼が回る円滑な回転力を生じて、前記回転軸を回転させ、そしてこのような回転翼を有する風車は、広範囲の様々な風向きの風に対して同様な回転を起こすことができるという前記のサボニウス形風車の利点を備えている上に、非常に弱い風でも回転する一方、強い風によって高速度で回転している場合でも騒音や振動を殆ど生じないので、この風車は、様々な風の力を有効に、かつ効率よく取り入れて、極めて効率の高い実用に適した風車となり、したがって風力から回転力を得るためにこのような風車を利用すれば、有利な風力発電装置が得られること、
を見い出した。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、この回転翼が、一方の縦方向に沿った非揺動性端部、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および風による揺動が可能な他方の縦方向に沿った自由端部を有し、そして前記非揺動性端部が連結部材に結合することによって前記回
転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼
が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による上記１の風車は請求項１に記載された風車に相当していて、この請求項１の風車は、
（１）請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなる可動性端部、および前記シート部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項２に記載された風車、この風車を以下、グループＡの風車という。これは請求項３、６および１１に記載された風車を包含している。）、
（２）請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が板状の弾性材料を含んでいて、この回転翼が、前記弾性材料からなる弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記弾性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結しているという要件を具えた風車（＝請求項４に記載された風車、この風車を以下、グループＢの風車という。これは請求項６および１１に記載された風車を包含している。）、および
（３）請求項１の風車の構成要件を具え、かつ、回転翼が、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料を含んでいて、この回転翼が前記剛性材料からなる剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属する横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属する縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、更に前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパーまたは付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられいるという要件を具えた風車（＝請求項５に記載された風車、この風車を以下、グループＣの風車という。これは請求項６および１１に記載された風車を包含している。）を包含しており、そして
上記２の風車は、請求項７の風車、すなわち、
（４）風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、この回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車（この風車を以下、グループＤの風車という。これは請求項８および１１に記載された風車を包含している。）に相当しており、そして


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図２に示される風車１’においては、図１に示される風車１と同様に、３枚の回転翼が回転軸７’から等距離に、かつ互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２’が図示されている。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このような風車１１に、図５の矢印で示されるようなＷ向きの風が当たると、布１３の何物にも拘束されていない端部１３ｃによって形成される回転翼１２の自由端部１２ｃの揺動に伴って、縦方向の棒状体１４（非揺動性端部１２ａ）を支点とする棒状体１５，１５（可動性端部１２ｂ，１２ｂ）の横方向の揺動が生じて、回転翼１２が揺動する。この揺動によって棒状体１４を先頭とする推進力が発生して、回転翼１２が図５の矢印で示されるようにＲ向きに回転し、その回転力が連結部材１６，１６を介して回転軸１７に伝達される。




【手続補正書】
【提出日】平成15年7月25日(2003.7.25)
【手続補正１】
【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】
【特許請求の範囲】
【請求項１】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記シート部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、前記風車。
【請求項２】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼の本体が板状の弾性部材からなり、この回転翼が、前記弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記弾性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、前記風車。
【請求項３】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性部材を含んでいて、この回転翼が、ヒンジを介して縦方向の棒状部材に結合することによって形成される、回動自在な前記剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属していて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の棒状部材が、それ自体の回動が拘束された状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパーまたは付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、前記風車。
【請求項４】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転翼と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項５】風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシート材料からなるシート部材と、このシート部材の外側に配置されて前記シート部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シート部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シート部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シート部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１つに記載された風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器が備えられていることを特徴とする、風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、或る種の風車およびこの風車を用いる風力発電装置に関し、そしてより詳しくは、あらゆる風向きの微風から強風にまで及ぶ風で円滑に回転して、その風力から効率良く動力を生み出す実用化に適した風車およびこのような風車を利用して風力から電力を発生させる風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、石炭や石油等の化石燃料が大量に消費されて、それらの燃焼によって生ずる燃焼ガスが地球の温暖化、大気、土壌および海洋等の汚染、酸性雨および森林やオゾン層の破壊を招くという環境破壊の弊害が次第に深刻化してきているところから、最近は、化石燃料に代わる代替エネルギー、特に太陽光や風力などのクリーンエネルギーを利用する技術の開発に益々注目が集まってきている。
【０００３】
このクリーンエネルギーの一つとして、風力を利用する風力発電が従来研究、開発されてきており、この風力発電に使われる風車には様々な種類の風車が今日まで提案されてきた。
【０００４】
このような風車としては、従来、回転軸が垂直になっているサボニウス形風車が知られていて、この風車はどのような方向に吹く風の風力でも受けて大きなトルクを発生するものの、概して重量が重くなる傾向があって大型化し難く、また弱い風では回転を起こし難い上に、その効率が低いため、実用化し難いという不都合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それで、上記のようなサボニウス形風車よりも軽量で大型化し易く、弱い風でも円滑に回転して高い効率が得られる、実用化に適した風車の開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のような従来技術の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシート材料を含むものとし、かつ、この回転翼を、前記シート材料からなるシート部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記シート部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
【０００７】
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼の本体を板状の弾性部材からなるものとし、この回転翼を、前記弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記弾性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
【０００８】
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性部材を含むものとして、この回転翼を、ヒンジを介して縦方向の棒状部材に結合することによって形成される、回動自在な前記剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属していて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の棒状部材を、それ自体の回動が拘束された状態で前記連結部材に結合させることによって前記回転翼を前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパーまたは付勢手段のいずれが一方または双方を前記回転翼に対して設けるか、または
【０００９】
４．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を柔軟なシート材料を含むものとして、この回転翼を、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有するものとし、そして前記縦方向の剛性部材を前記固定端部とともに前記連結部材に結合せせることによって前記回転翼を前記回転軸に連結させるか、または
【００１０】
５．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車において、前記回転翼を、柔軟なシート材料からなるシート部材と、このシート部材の外側に配置されて前記シート部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含むものとし、かつ、このシート部材の一方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けて、その他方の縦方向に沿った端部を前記枠状の剛性部材に取り付けない自由端部を有するものとするとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シート部材の横方向の端部を、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シート部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付け、そして前記枠状の剛性部材を連結部材に結合させることによって、前記回転翼を前記回転軸に連結させると、
【００１１】
前記回転翼は、前記縦方向の非揺動性端部、または前記シート部材の前記枠状剛性部材に取り付けられた側の縦方向に沿った端部を先頭とする円周方向の推進力、すなわち、前記回転軸を中心としてその周りを前記回転翼が回る円滑な回転力を生じて、前記回転軸を回転させ、そしてこのような回転翼を有する風車は、広範囲の様々な風向きの風に対して同様な回転を起こすことができる上に、非常に弱い風でも回転する一方、強い風によって高速度で回転している場合でも騒音や振動を殆ど生じないので、この風車は、様々な風の力を有効に、がつ効率よく取り入れて、極めて効率の高い実用に適した風車となり、したがって風力から回転力を得るためにこのような風車を利用すれば、有利な風力発電装置が得られること、
を見い出した。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づいて発明されたもので、
１．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材と結合している横方向の剛性部材または弾性部材からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記シート部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、前記風車、
【００１３】
２．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼の本体が板状の弾性部材からなり、この回転翼が、前記弾性部材と結合している縦方向の剛性部材からなる非揺動性端部、前記弾性部材に属する横方向の自由端部からなっていて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な可動性端部、および前記弾性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が、それ自体の自由な回動が止められた状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結している、前記風車、
【００１４】
３．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性部材を含んでいて、この回転翼が、ヒンジを介して縦方向の棒状部材に結合することによって形成される、回動自在な前記剛性部材に属する縦方向の非揺動性端部、前記剛性部材に属していて、前記非揺動性端部を支点として横方向に揺動可能な横方向の自由端部からなる可動性端部、および前記剛性部材に属していて、風による揺動が可能な縦方向の自由端部を有し、そして前記縦方向の棒状部材が、それ自体の回動が拘束された状態で前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結し、かつ、前記可動性端部の揺動範囲を制限するためのストッパーまたは付勢手段のいずれか一方または双方が前記回転翼に対して設けられている、前記風車、
【００１５】
４．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結している垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が柔軟なシート材料を含んでいて、この回転翼が、前記シート材料からなるシート部材の一方の縦方向に沿ってこのシート部材に結合している剛性部材からなる非揺動性端部、前記シート部材が前記回転軸と結合している水平方向の連結部材に固定されることによって形成される横方向の固定端部、および前記シート部材に属してそれの他方の縦方向に沿う自由端部を有し、そして前記縦方向の剛性部材が前記固定端部とともに前記連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、
【００１６】
５．風力を受けて１枚または２枚以上の回転翼が、連結部材によりこの回転翼と連結ている垂直の回転軸を中心とする円周上で回転する風車であって、前記回転翼が、柔軟なシート材料からなるシート部材と、このシート部材の外側に配置されて前記シート部材を取り付けるための枠状の剛性部材とを含んでいて、前記シート部材の一方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられて、その他方の縦方向に沿った端部が前記枠状の剛性部材に取り付けられていない自由端部となっているとともに、これらの縦方向の両端部の間の前記シート部材の横方向の端部が、前記一方の縦方向の端部から前記自由端部に向かって、前記シート部材の風による撓みが次第に大きくなるのを許すように、前記枠状の剛性部材に取り付けられ、そして前記枠状の剛性部材が連結部材に結合することによって前記回転翼が前記回転軸に連結していることを特徴とする、前記風車、および
【００１７】
６．上記の１ないし５のいずれか１つに記載された風車が利用されて、前記回転翼の回転によって得られる動力を電力に変換する変換器が備えられていることを特徴とする、風力発電装置、
に係わるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上述の記載から明らかなように、本発明によ−記１ないし５の風車はそれぞれ請求項１ないし５に記載された風車に相当していて、上記６の風力発電装置は請求項６に記載されたの風力発電装置に相当している。
【００１９】
請求項１に属する風車の一例は図１の斜視図に示されており、この風車１では、回転軸７から等距離にあって、互いに等間隔に、すなわち縦方向の回転軸７を中心とする１２０度の中心角を隔てて、３枚の回転翼が配置されていて、この図では、簡略化のため、そのうちの１枚の回転翼２だけが描かれている。
【００２０】
この回転翼２では、その主要部分であるテトロン（帝人の登録商標、ポリテトラフタレート繊維）製の長方形の布３が、ステンレス鋼製の垂直な棒状体４と、この棒状体４の上下に、例えば溶接または鋲止めによりそれぞれ固着された２つの横方向の剛性のステンレス鋼製棒状体５，５との間に張られている。
【００２１】
棒状体５，５は、上下２枚の円盤状のステンレス鋼製連結部材６，６の間にそれぞれ僅かな間隔を空けて、剛性部材である棒状体４の上端部と下端部にそれぞれ結合している。布３の縦方向に沿う一方の端部は、前記棒状体４に結合していて、この棒状体４は非揺動性端部２ａを形成し、そして棒状体５，５は棒状体４を支点として横方向に揺動可能な可動性端部２ｂ，２ｂを形成している。
【００２２】
布３において前記棒状体４および棒状体５，５のいずれにも、また、その他のどんな部材にも結合していない布３の縦方向に沿うもう一方の端部３ｃは、風による自由な揺動が可能な回転翼２の自由端部２ｃとなっていて、各連結部材６，６がそれらの周縁部および中心部において、前記棒状体４自体の自由な回動が止められた状態でそれぞれ前記棒状体４および回転軸７と結合することによって、回転翼２は連結部材６，６を介して回転軸７と連結している。
【００２３】
このような回転翼２を有する風車１が、例えば、図の矢印で示されるＷ向きの風に曝されると、その風に押されて生ずる自由端部２ｃの揺動に伴って、前記棒状体５，５で形成される可動性端部２ｂ，２ｂが、非揺動性端部２ａに相当する棒状体４を支点として横方向に揺動し、この時に回転翼２を押しながら自由端部２ｃの縁部または非揺動性端部２ａの縁部のいずれかを越えて流れる風が前記非揺動性端部２ａを先頭とする矢印Ｒ向きの推進力、すなわち回転力を回転翼２に与え、その回転力が連結部材６を通して回転軸７に伝達される。
【００２４】
回転翼の回転力を回転軸に伝えるための連結部材としては、勿論、図１の風車１において示されるような２枚の円盤状のものに限られることなく、この連結部材は任意の形状のものであってよく、例えば、下記の図２で６’として示されるような棒状体であってもよい。
【００２５】
請求項１に属する風車のもう一つの例は図２の斜視図に示されており、この例は、横方向の可動性端部が弾性部材である板バネによって形成される場合を示している。
【００２６】
図２に示される風車１’においては、図１に示される風車１と同様に、３枚の回転翼が回転軸７’から等距離に、かつ互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼２’が図示されている。
【００２７】
この回転翼２’では、ステンレス鋼製の板状体４’と板バネ５’，５’との間にテトロン製の布３’が張られ、そしてステンレス鋼製の棒状体である連結部材６’の両端が、前記板状体４’に溶接されて、すなわち前記板状体４’自体の自由な回動が止められた状態でそれぞれ前記板状体４’および回転軸７’に結合することによって回転翼２’と回転軸７’とが互いに連結している。この回転軸７’は、それの回転を許すベアリング７’ａ，７’ａを介して支持部材８’により安定に支持されている。
【００２８】
このように構成される風車１’の回転翼２’においては、板状体４’および板バネ５’，５’がそれぞれ非揺動性端部２’ａおよび可動性端部２’ｂ，２’ｂを形成し、そして布３’の何物にも拘束されていない縦方向の端部３’ｃが回転翼２’の自由端部２’ｃを形成している。
【００２９】
図１および図２では長方形の回転翼が示されているが、この回転翼の形状は長方形に限られることなく、例えば、図２に示される回転翼２’は図３の斜視図に示されるような三角形の回転翼２’Ａとしてもよく、その場合三角形状の布３’Ａの一辺は、上方の板バネ５’に結合し、そしてその一辺に対する頂点３’Ａｄは、連結部材６’が結合している垂直方向の板状体４’に固定される。したがって、三角形状の布３’Ａの何物にも拘束されていない自由端部３’Ａｃによって形成される回転翼２’Ａの縦方向の自由端部２’Ａｃは斜めに傾いた直線になっている。
【００３０】
図１〜３に示されるような回転翼の縦方向の自由端部は、これらの図に示されるような直線以外に、例えば、図４の正面図に示されるような屈曲線２’Ｂｃで形成されていてもよい。このような屈曲線２’Ｂｃを自由端部とする回転翼２’Ｂは、端部に屈曲線３’Ｂｃを有する布３’Ｂが縦方向の板状体４’と横方向の例えば、板バネ５’，５’との間に張られることによって形作られ、また、この縦方向の自由端部は、例えば、任意の直線または曲線またはこの両者の組み合わせによるどのような線を持つもの（図示せず）であってもよい。
【００３１】
本明細書に記載されている縦方向とは、垂直方向のような狭い範囲の方向に限られることなく、例えば、図３においても示されているように、例えば、傾斜した直線で示されるような、垂直方向を包含する、上下の任意の２点間を結ぶ広範囲の方向を意味しており、また横方向とは、このような幅のある縦方向に対して垂直な方向を意味しているので、この横方向も、縦方向と同様に、広範囲の方向を意味している。したがって、例えば、本発明の回転翼における非揺動性端部は必ずしも垂直方向に伸びている必要はなく、この垂直方向に対して或る角度をもって交わるような傾斜した方向を持っていてもよい。
【００３２】
また、端部とは、端を含んでいる部分という意味であって、図１などに示される幅の狭い領域のみに限られることなく、かなり幅の広い領域を意味する場合もある。
【００３３】
自由端部とは、以上に説明した幾つかの例からも明らかなように、風による揺動を妨げるような部材または構造物に結合または拘束されないで、その揺動が可能となっている端部を意味している。
【００３４】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂにおける縦方向の剛性部材としては棒状体および板状体が例示されているが、これらの形状は棒状および板状以外の任意の形状であってよく、その材質も、ステンレス鋼に限られることなく、例えば、種々の鉄合金、アルミニウム合金のような金属、強化プラスチックまたはその他の複合材料、あるいは木材のような天然材料等でもよく、また、前記の連結部材や支持部材のようなその他の部材の形状および材質についても同様である。
【００３５】
前記回転翼２，２’，２’Ａ，２’Ｂは前記回転軸７または７’からの水平方向の所定の距離を半径とする円周上に配置されて、その円周に沿って回転軸７または７’の回りを回転するが、前記の横方向の部材５および５’の回動面に沿った断面の形状が前記回転翼が回転する前記円周に沿った円弧状を呈しているが、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の前記回動面に沿った断面の形状も同様に前記の円弧状を呈する場合には、これらの回転翼の回転に対する空気抵抗が最小限に抑えられるので、横方向の部材５および５’、あるいはそれに応じて更に回転翼におけるその他の部分の回動面に沿った断面の形状がこのような円弧状を呈しているのが好ましい。
【００３６】
また、回転翼２，２’，２’Ａおよび２’Ｂにおいて使われる柔軟なシート材料としてはテトロン製の布が挙げられているが、この柔軟なシート材料としては、テトロン製の布以外の任意の材料であってよく、例えば、麻または木綿のような天然繊維、ナイロンまたはポリプロピレンのような合成繊維で織られた布のような織物材料、またはこれらの天然繊維および合成繊維のうちのいずれかの繊維が組み合わされて織られた織物材料、合成樹脂製のシート、表面がコーティングされた織物材料、含浸されたシート材料または積層材料、またはゴムのような弾性も有する柔軟なシート材料を使用することができる。
【００３７】
本発明による風車を構成するための前記回転翼、回転軸、連結部材および支持部材の形状、材質、種類等について以上に具体的に述べたことは、以下に引き続いて説明される本発明の全ての風車についても同様に当てはまる。
【００３８】
本発明の風車の回転翼を形成する柔軟なシート材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の端縁は、直線以外のどのような屈曲線または曲線、あるいはこれらの組合せの線となっていてもよい。
【００３９】
回転翼を形成する上記の柔軟なシート材料、板状の弾性材料、弾性を持たないか、または弾性に乏しい板状の剛性材料からなる部材の風を受ける面は、平面に限られることなく、曲面であってもよく、例えば、前記のような柔軟なシート材料は袋状に膨らんだ形状をしていてもよい。
【００４０】
図５は請求項２に属する風車の一例を示す斜視図であって、この風車３１では回転軸３７から等距離にあって、弾性部材である板バネ３３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置され、そのうちの１枚の回転翼３２が図示されている。
【００４１】
回転翼３２の縦方向の一端に固着されているステンレス鋼製の剛性部材３４がアングル３６ａによって、この剛性部材３４自体の自由な回動が止められた状態でステンレス鋼製の連結部材３６の一端に結合し、そしてこの連結部材３６の他端と一体に結合している回転軸３７は、ベアリング３７ａ，３７ａを介して支持部材３８により安定に支持されている。
【００４２】
このような回転翼３２に風が当たると、板バネ３３の弾性によって回転翼３２の上下２つの可動性端部３２ｂ，３２ｂが、板バネ３３の自由端部３３ｃによって形成される自由端部３２ｃとともに、非揺動性端部３２ａを形成している剛性部材３４を支点とする横方向の揺動を生ずる結果、この回転翼３２は端部３２ａを先頭とする回転を引き起こし、この回転力は連結部材３６を通して回転軸３７に伝達される。
【００４３】
請求項３に属する風車の一例は、図６の斜視図に示される通りであって、この風車４１では、回転軸４７を中心とする２枚の円盤状の連結部材４６，４６の間に、それらの周縁部に沿ってステンレス鋼製の長方形の板４３からなる３枚の回転翼が互いに等間隔に配置されていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼４２が示されている。回転翼４２の縦方向の一端はステンレス鋼製の棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａを介して、すなわちヒンジ４４ａに結合することによって、この棒状体４４に取り付けられている。前記板４３の上端および下端からそれぞれ僅かに上下に突出している棒状体４４の両端は２枚の連結部材４６，４６にそれぞれ固着され、そしてこれらの連結部材４６，４６がそれらの中心で回転軸４７に結合することによって、回転翼４２の回転が回転軸４７に伝達される。
【００４４】
このように板４３が、連結部材４６，４６と僅かな隙間を空けて、棒状体４４に設けられているヒンジ４４ａに結合しているために、回転翼４２は棒状体４４を支点として横方向に揺動自在になっていて、棒状体４４および板４３の上下両端部はそれぞれ非揺動性端部４２ａおよび可動性端部４２ｂ，４２ｂを形成している。
【００４５】
この風車４１においては、回転翼４２の揺動範囲を制限するために、連結部材４６，４６の相対する内側面に、回転翼４２の動きを止める一対の疣状のストッパー４８，４８および４８，４８が回転翼４２の上下両端部と適当な間隔を空けてそれぞれ設けられている。
【００４６】
前述と同様に、このようなストッパー４８，４８および４８，４８の代わりに、あるいはこれらとともにコイル状のバネ４９，４９のような付勢手段を連結部材４６，４６と板４３との間に設けて板４３の揺動範囲を制限させてもよい。また、これらのストッパーおよびバネは２つの連結部材のどちらか片方だけに設けてもよい。
【００４７】
このような風車４１に風が当たると、板４３の何物にも拘束されていない端部４３ｃによって形成される回転翼４２の自由端部４２ｃの揺動に伴って、棒状体４４を支点とする回転翼４２の水平方向の揺動が生じる。この揺動によって棒状体４４を先頭とする推進力が生じて回転翼４２が回転する結果、回転軸４７も回転する。
【００４８】
請求項４に属する風車の一例は、図７の斜視図に示される通りであって、この風車５１では、環状部分５６ａと放射状部分５６ｂとを含む２つの連結部材５６，５６の間に３枚の三角形状の回転翼が環状部分５６ａ，５６ａに沿って互いに等間隔に設けられていて、この図ではそのうちの１枚の回転翼が５２が図示されている。
【００４９】
回転翼５２は主として三角形のテトロン製の布からなっていて、この布５３の垂直方向に沿った端部５３ａは縦方向の棒状体５４に取り付けられ、そしてその棒状体５４の両端は２つの連結部材５６，５６にそれぞれ固着されている。布５３の垂直方向に沿った端部５３ａが取り付けられている棒状体５４は回転翼５２の非揺動性端部５２ａを形成し、そして布５３の横方向の上端部５３ｂが上方の環状部分５６ａに固定されることによって回転翼５２の横方向の固定端部５２ｂが形成されている。布５３の斜めの端部５３ｃは回転翼５２の自由端部５２ｃを形成している。
【００５０】
横方向の端部５３ｂは環状部分５６ａの形状に沿った円弧状の平鋼（フラットバー）（図示は省略）に取り付けられて、この平鋼が環状部分５６ａにネジ止めされることによって、回転翼５２は上方の連結部材５６に固着されている。
【００５１】
このような風車５１に風が当たると、回転翼５２の何物にも拘束されていない自由端部５２ｃの揺動によって、回転翼５２の非揺動性端部となっている棒状体５４を先頭とする推進力が生ずる結果、回転軸５７が回転する。
【００５２】
請求項５に属する風車の一例は、図８の斜視図に示される通りであって、この風車６１では、長方形のテトロン製の布６３が、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４に取り付けられることによって回転翼６２が形成されている。
【００５３】
布６３の一方の縦方向の端部は、この布６３の鞘状の部分６３ａで枠体６４の一方の縦方向の棒状体６４ａに取り付けられることによって回転翼６２の非揺動性端部６２ａを形成している。
【００５４】
布６３の他方の縦方向の端部６３ｃは、長方形の枠体６４の他方の縦方向の棒状体６４ｃに取り付けられないで、回転翼６２の風による揺動が自由な端部６２ｃになっている。
【００５５】
二つの縦方向の端部６３ａと６３ｃとの間の二つの横方向の端部はそれぞれ、布６３の鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄで枠体６４の二つの横方向の棒状体６４ｂおよび６４ｄに取り付けられている。
【００５６】
これらの鞘状の部分６３ｂおよび６３ｄは、一方の縦方向の端部６２ａから他方の縦方向の端部、すなわち自由端部６２ｃに向かってそれらの内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２では、風を受けた場合の布６３の撓みは前記一方の縦方向の端部６２ａから自由端部６２ｃに向かって次第に大きくなる。
【００５７】
このような風車６１では、回転翼６２に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２ａ、自由端部６２ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、しがって揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２は非揺動性端部６２ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００５８】
この回転力は、枠体６４と回転軸６７とに結合している連結部材６６，６６によって、回転翼６２から回転軸６７に伝達される。
【００５９】
請求項５に属する風車のもう一つの例は、図９の斜視図に示される通りであって、この風車６１’では、テトロン製の布が三角形となっている点だけが前記の風車６１と異なっている。この布６３’は、その外側に配置された枠状の剛性部材、すなわち剛性の枠体６４’に取り付けられることによって回転翼６２’が形成されている。
【００６０】
布６３’の一方の縦方向の端部は、この布６３’の鞘状の部分６３’ａで枠体６４’の一方の縦方向の棒状体６４’ａに取り付けられることによって回転翼６２’の非揺動性端部６２’ａを形成している。
【００６１】
布６３’の他方の縦方向の端部は傾斜した端部６３ｃ’となっていて、長方形の枠体６４’の他方の縦方向の棒状体６４’ｃに取り付けられないで、回転翼６２’の風による揺動が自由な端部６２’ｃになっている。
【００６２】
枠体６４’の二つの縦方向の棒状体６４’ａと６４’ｃとの間の横方向の端部は布６３’の鞘状の部分６３’ｂで枠体６４’の横方向の棒状体６４’ｂに取り付けられている。
【００６３】
鞘状の部分６３’ｂは、棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かってその内径が次第に大きくなるように形成されているので、この回転翼６２’では、風を受けた場合の布６３’の撓みは前記棒状体６４’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きくなる。
【００６４】
このような風車６１’では、回転翼６２’に風が当たると、縦方向の非揺動性端部６２’ａから棒状体６４’ｃに向かって次第に大きな撓み、したがって次第に大きな揺動を許す横方向の端部および最も自由な撓み、すなわち揺動が可能な自由端部という三つの端部の共同作用によって、回転翼６２’は非揺動性端部６２’ａを先頭とする、矢印Ｒ方向の効率のよい軽快な回転を生ずる。
【００６５】
この回転力は、枠体６４’と回転軸６７’とに結合している連結部材６６’，６６’によって、回転翼６２’から回転軸６７’に伝達される。
【００６６】
以上に実施の態様として説明された幾種かの風車では、いずれも回転翼が３枚設けられているが、この回転翼は勿論３枚に限られることなく、１枚または２枚以上の適宜の枚数であってよい。また、回転翼の枚数が奇数であると、その回転翼は、偶数である場合に比べて風の流れを効果的に受けるので、この枚数は一般に奇数であるのが好ましい。回転翼の好ましい枚数は、上述のような種々の形態によって示される風車の型または規模等によって左右され、また、これらの型および規模は風車の設置場所等によって適宜変えることができる。
【００６７】
本発明の風車においては、場合により、例えば、以上の図で示したような風車について、これらの風車の回転翼の重量を支えて、床面または床面に設けられた軌道上で回転する車輪をこの回転翼に設けてもよい（図示せず）。このような車輪を設けると、風車の重量を支える前記回転軸、連結部材および支持部材のような構造物の負担が軽減されるので、本発明による風車はこのような車輪を設けることによって大型化するのが容易になるという利点を具えている。このような車輪は回転翼の代わりに連結部材に設けてもよく、また、回転翼と連結部材の両方に設けてもよい。
【００６８】
ここで、本発明の風車の回転翼に風が当たることによって、その風車が回転を起こす様子を、例えば、前記の図２に示されるような風車を例に挙げて、以下の図１０ないし図１３の平面図に沿って説明する。
【００６９】
図１０は、３つの連結部材７６ａ，７６ｂ，７６ｃにそれぞれ円弧状の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃが取り付けられている風車７１を上から見た平面図を示していて、この図１０は、風が無いために、風車７１が静止している状態を示している。
【００７０】
図１１は、図１０に示されるような静止状態にある風車の回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たって、その回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃがそれぞれの回転翼の非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａを支点として水平方向に撓むことによって、これらの非揺動性端部７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａをそれぞれ先頭とする矢印Ｒ方向の回転力を生ずることを示している。
【００７１】
図１２は、図１１から風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１１と同様に示しており、そして図１３は、図１２から更に風車の回転が若干進んだ状態において各回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃに矢印Ｗ方向の風が当たることによって矢印Ｒ方向の回転力が生ずる様子を、図１１および図１２と同様に示している。
【００７２】
本発明に従う風車７１は、以上の図１０ないし図１３に示されるように、矢印Ｗ方向の風に対する回転翼７２ａ，７２ｂ，７２ｃの位置が様々に変化しても、これらの回転翼は次々に風の力をできるだけ無駄なく有効に捕らえて、その風力を回転力に変換できるので、本発明の風車は、比較的弱い風によっても回転を生ずるという長所を具えている。
【００７３】
ここに説明された図１、２、５ないし９に示される風車には、それらに、動力を電力に変換する装置、すなわち発電機Ｇが図示のようにそれぞれ取り付けられることによって、いずれも風力発電装置となるので、これらの図はまた、それぞれ本発明による風力発電装置も同時に示しており、この発電機Ｇとしては従来様々な分野で用いられている適宜の発電機を利用することができる。
【００７４】
以上に説明された風車および風力発電装置は、本発明に包含される風車および風力発電装置の限られた例を示すものであって、例えば、回転翼を円周の周縁部に沿って一列に配置するだけでなく、その内側に同心円上に複数列配置したり、または回転翼を上下方向に重ねて配置してもよく、また、ここに例示された種々の異なる型の回転翼を互いに適当に組み合わせたり、あるいは連結部材または支持部材の組み合わせを適宜変更した風車も本発明の範囲内に包含される。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べた説明から明らかなように、本発明によれば、比較的弱い風でも円滑に回転し、そしてその風力をできるだけ無駄なく受け入れて、高い効率をもって回転できる実用に適した風車、およびこのような風車が利用されることによって効率の高い実用に適した風力発電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の別の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明による風車の回転翼の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明による風車の回転翼の別の一例を示す正面図である。
【図５】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明による風車、およびこの風車が組み込まれている風力発電装置の更に別の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、無風の下で静止状態にある風車の平面図である。
【図１１】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１３の静止状態から若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１２】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１４の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【図１３】本発明による風車が風によって回転を起こす様子を示すための図であって、風によって図１５の状態から更に若干回転した状態にある風車の平面図である。
【符号の説明】
１，１’，３１，４１，５１，６１，６１’・・・・・・・・・風車および風力発電装置
７１　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風車
２，２’，２’Ａ，２’Ｂ，３２，４２，５２，６２，６２’，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ・・・・・・回転翼
２ａ，２’ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ，６２’ａ，７２ａａ，７２ｂａ，７２ｃａ・・・非揺動性端部
２ｂ，２’ｂ，３２ｂ，４２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・可動性端部
２ｃ，２’ｃ，２’Ａｃ，２’Ｂｃ，３２ｃ，４２ｃ，５２ｃ，６２ｃ，６２’ｃ・・・・・・・・自由端部
５２ｂ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定端部
３，３’，３’Ａ，３’Ｂ，５３，６３，６３’・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・布
４，５，４４，５４　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・棒状体
４’，４３　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・板状体
５’，３３　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・板バネ
６，６’，３６，４６，５６，６６，６６’，７６ａ，７６ｂ，７６ｃ・・・・・・・・・・連結部材
７，７’，３７，４７，５７，６７，６７’・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
７’ａ，３７ａ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ベアリング
８’，３８　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
４８　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ストッパー
４９　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・コイルバネ
Ｇ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・発電機
Ｗ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・風の吹く方向
Ｒ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転方向
Ｓ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動方向
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004027845.tif 000025
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004027845.tif 000026
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004027845.tif 000027
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2004027845.tif 000028
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004027845.tif 000029
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004027845.tif 000030
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004027845.tif 000031
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2004027845.tif 000032
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2004027845.tif 000033
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】削除
【補正の内容】