(57)【要約】【課題】本発明は、広い風速域で効果的に回転エネルギーに変換可能な風車を提供する。低風速域では翼を広げ、高風速域では揚力を積極的に利用する垂直翼垂直軸風車であって、風にたいする翼角度を調整することのできる機構採用を必要とした。【解決手段】本来風向に依存しない、したがって風向板をもちいない垂直翼垂直軸風車にあって、本発明は複数の風向板を風向に応じて回転するとともに風速に応じて開いたり閉じたりするように配置しその開閉度を連結板によって風車翼の風向にたいする角度調整をおこなって風力を有効に利用する。風車と風車翼と連結板と風向板の開度は四節リンク機構を構成し、低風速域では風車翼を半径方向に広げ高風速域では翼角度を固定した垂直翼垂直軸風車として利用した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直翼垂直軸風車回転軸（以下単に風車回転軸という）心から、水平方向に複数個の同じ長さの腕を突設し、その先端部に風車回転軸と平行に垂直翼を軸支して回動可能とする。該垂直翼軸と平行に配設した別軸と、風車が回転するとき風向に抗する方向に回るときは風の抵抗を小さく折りたたみ、風を受けるときは翼を広げ受風面積を大きくするための風車回転軸から平行且つ偏心した位置に配設した軸との間を結ぶ回動可能な連結板で構成する四節リンク機構にあって、風速の変化によって前記偏心した軸心が風車回転軸心と一致する位置まで移動することができる調整機構を備えたことを特徴とする垂直翼垂直軸風車。
【請求項２】
風向が変化したときに風の方向に向かう枠型の風向板を備え、該風向板と風車の回り方を一方向に規制するため爪車と爪によるラッチ機構を二組備え、一組は、風車回転軸と風向板１の間に、もう一組は風車回転軸と固定枠との間に配設する。風向板は、固定枠に軸支する風向板１と風向板１に軸支する風向板２で構成され、風車はこれら風向板の内側に配置して風車軸とこれを支える固定枠と風向板１の軸心は一致する。風向の変化に応じるべく回ろうとする風向板と風車はラッチ機構の作用により常に一方向に回転することを特徴とする垂直翼垂直軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直翼垂直軸風車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力原動機のなかで垂直翼垂直軸風車は近年、風向に依存しない、プロペラ型水平軸風車に比べれば低い風速で駆動しやすく、風きり音が小さい原動機として主として小型動力源として活用される傾向にある。
【０００３】
欧米各国の風力発電量は、全発電量の５〜１０％とされていて、わが国のそれが１％未満と比べれば今後風力発電がいっそう重視される背景がある。
【０００４】
とくに一般家庭や商店などでの常夜灯や防犯灯、停電時の通信機器の非常電源として、小型の自然エネルギーを利用した発電装置が要求される背景にある。
【０００５】
近年太陽光発電の発達は、めざましいものがあるが太陽光の弱い曇天、雨天や夜間は発電量が激減する欠点をもつ。この改善策として、太陽光発電と風力発電を組み合わせたハイブリッド型の登場も実現しているが、太陽光発電あるいは風力発電だけに比べれば、コストは大幅に上昇せざるをえない。したがって太陽光発電の欠点を補う風力発電が求められる。一方風況は場所によりことなり沿岸や山岳地域では、年間平均風速が数メートル毎秒以上の地域もあるが、住宅街のような家の密集した年間平均風速３メートル毎秒程度の限られた地域で、低騒音で風力発電を行うには、プロペラ型より、垂直翼垂直軸型風車が多用される傾向にある。以下の特許文献はその参考例である。このうち特許文献１は、効率よく揚力を利用するため風向に対するブレードの開度制御手段と風向感知とその制御機構を備えているが、小型の風車に適用するには複雑すぎる欠点がある。非特許文献１には、本発明が参考とした四節リンク機構利用のルミーユ換気機やブカナン外車（モルガン水輪）の記述がある。
【特許文献１】特開２００３−１５５９７２号
【特許文献２】特開２０００−１４５６１２号
【特許文献３】特開２００２−３１７７４９号
【非特許文献１】伊藤  茂  編  「メカニズムの事典」理工学社  １９９５年版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、できるだけ低風速域で駆動し、高速域では、効率よく回転することにある。このためには風車翼角度を風向と風速に応じて調整する手段を持つことが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、垂直な風車軸の周りに複数配設した垂直翼が、低風速域で回転するに際して風を受ける側にあるときは受風面積を大きく、反対側の風を避けたい側にあるときは受風面積を小さくする手段を、低風速域では風車軸から偏心し高風速域では風車軸心に一致する枢支軸を風向板２に配設し、この枢支軸と垂直翼枢支軸から離れて配設した別軸の間を連結板で結ぶと、風向板が風に向いたとき風向板２の側にある垂直翼は風に向かって半径方向に開き、風向板１の側にある垂直翼はたたまれた状態になり風向板１を境として両側では風力のモーメントに差異を生じるから風車軸は回転する。高風速域では、風向板２が風向板１に近づき風向板２に配設した前記連結板枢支軸心は風車軸心と一致して回転するから固定翼型ジャイロミル形風車と同様となって高効率で運転する、風向に追随する風向板１および２はそれぞれの端を軸支して風向板２が風速によって角度可変としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の垂直翼垂直軸風車は、家屋の屋根上や庭、公園、通路などに設置して緊急時や非常時の一時電源としての効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
低速域で回転するとき、風車軸（主軸）に突設する腕先端に風車軸と平行に枢軸した風車翼とこの風車翼に配設した別軸に枢軸した連結板が風向を向く風向板に枢軸され該風向板は、風車軸を支える固定枠に枢軸したもう一方の風向板に枢軸されてなる四節リンク機構を利用することによって、課題を解決した。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明装置の１実施例で風が左下方向から右上方向へ吹きはじめたときの斜視説明図である。風向板１と風向板２は風上から風下に向けて矢のように開いている。
【００１１】
風車軸につながる増速機、発電機、遠心クラッチや、風向板揺動防止器（ダンパー）、電圧制御装置、蓄電池などの図示を省略している。
【００１２】
固定枠は、機器箱と一体に固定され、風車は風車軸に拘止し風車軸は機器箱で軸承する。
【００１３】
風向板１は、固定枠にて軸承され、その回転軸心は風車軸と一致する。風向板２は、その先端部は風向板１の先端部で枢軸され、ほぼ中央部で連結板を軸支する。
【００１４】
図２は、同じ実施例の平面説明図で風向板１の一端に枢軸された風向板２の他端は、風向板１，２を押し開くように取り付けられた押しばねの作用で矢の先のように末広に開いている低風速域での状態を示す。
【００１５】
風向板２と風向板１は、低風速域では押しばねや磁力の反発力（図示せず）、ねじり翼（図示せず）の回転力などで互いに開いている風向板が高風速域に入るとお互いが重なり合って、風向板２に配設した連結板枢支軸心が風車軸心に一致するように配置する。
【００１６】
風車軸に拘止した爪車に対して、対する爪は風向板1に軸支する。こうして風向板が風向に沿うように回転するとき爪車と爪が噛み合った方向にのみ風車を加速することができる。発電機軸に拘止した別の爪車に対する爪は固定枠に軸支して回転の方向性を維持する。この構成は、風が吹き始めたとき最初に風向板が回り、爪車と爪により風車も同時に起動する効果を持つ。
【００１７】
図３は、高風速域で、風向板１と風向板2が重なり、風向板2の連結板軸心と風車軸心が一致した状態を示す。図４は正面説明図を示し風向板１と２が固定枠の中で回転し風車は風向板の中で回転することを示す。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
小規模な家屋、道路、公園などの常夜灯、防犯灯と緊急時の通信機器の非常電源として利用する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】静止状態の斜視説明図である。（実施例１）
【図２】静止状態の平面説明図である。（実施例１）
【図３】高速作動中の平面説明図である。（実施例１）
【図４】高速作動中の正面説明図である。（実施例１）
【符号の説明】
【００２０】
１  風車軸
２  風車  
３  翼  
４  風向板１  
５  風向板２
６  枠
７  連結板
８  機器箱
９  風向板軸
１０  爪車
１１  同爪
１２  押しばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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