(57)【要約】【課題】回転効率を向上させることが可能であり、かつ、景観への影響の抑制を図ることが可能なサボニウス型の風車を提供する。【解決手段】風車１は回転軸ＲＡまわりに回転する伝動軸３と、伝動軸３と一体化している立体ロータ７とを有し、立体ロータ７は、立体ロータ７の内部へ風を流入させる流入口としての開口１１ａと、立体ロータ７の内部に設けられて開口１１ａに連通し、開口１１ａから流入した風が流れる流路ＰＴＨと、この流路ＰＴＨに連通し、流路ＰＴＨからの風が流出する流出口としての開口１１ｂと、流路ＰＴＨに設けられ、複数の受風面５ａを備えこの複数の受風面５ａの各受風面において受けた風を他の受風面５ａに導く受風部５とを有する。【選択図】  図１
2005016469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸まわりに回転する回転部材と、
前記回転部材と一体化している立体部材と
を有し、
前記立体部材は、
前記立体部材の内部へ風が流入する流入口と、
前記立体部材の内部に設けられて前記流入口に連通し、当該流入口から流入した風が流れる流路と、
前記流路に連通し、当該流路からの風が流出する流出口と、
前記流路に設けられ、複数の受風面を備え当該複数の受風面の各受風面において受けた風を他の前記受風面に導く受風手段と
を有する
風車。
【請求項２】
前記立体部材の表面積および質量のそれぞれの前記回転軸を中心とした比率が一定である
請求項１に記載の風車。
【請求項３】
前記立体部材が透光性を有する
請求項１または２に記載の風車。
【請求項４】
透光性の前記立体部材の表面に親水性光触媒をコーティングした
請求項３に記載の風車。
【請求項５】
前記立体部材が金網である
請求項１または２に記載の風車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサボニウス型風車に関し、特に、風を受けて回転するロータを、内部において風を受けて回転するように立体形状にしたサボニウス型風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風車の一種として、サボニウス型風車が知られている。図７（ａ）はサボニウス型風車の原理を述べるための従来のサボニウス型風車の構成を示す斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すサボニウス型風車５００における風の流れを示す図である。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、サボニウス型風車５００は、所定の回転軸を中心に回転する伝動軸３ｐと、風を受けて伝動軸３ｐとともに回転する複数のブレード５ｐとを有する。図７（ａ）においては、２枚のブレード５ｐが接続部材８ｐを介して伝動軸３ｐに連結されている。
各ブレード５ｐは、たとえば、半円筒状をしており、湾曲した内周面が伝動軸３ｐのまわりを取り囲むように接続部材８ｐに設置される。この内周面が、風を受ける受風面５ｐ＿ａとなる。このとき、２つのブレード５ｐは、受風面５ｐ＿ａが互いに対向して一部オーバーラップするように設置される。
【０００４】
ブレード５ｐの材料としては、従来はたとえば鉄やＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が使用されており、強度を確保するために図７（ａ）に示すように様々な位置に補強材９が用いられていた。
【０００５】
図７（ａ）に示す風車５００に風が当たった場合に、図７（ｂ）に示すように、一方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たる風の風圧による力（これを風圧力という）をａ、他方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａとは反対側の面に当たる風の風圧力をｂとする。風圧力ｂは、風圧力ｂ１と風圧力ｂ２との２つの風圧力に別れると考えられる。
風圧力ａと風圧力ｂとが同じ大きさであるとすると、ａ＋ｂ１＞ｂとなり、風圧力ａと風圧力ｂ１とが風車５００を回転させる力として働くため、風車５００は矢印ＲＤ方向に回転する。
また、一方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たった風は湾曲した受風面５ｐ＿ａに沿って伝動軸３ｐ側に集まり、他方のブレード５ｐの受風面５ｐ＿ａに当たる。これにより、図７（ｂ）に示すように風圧力ｃが生じる。この風圧力ｃは風圧力ｂの一部を相殺し、風車５００を回転させる力として働く。したがって、最終的にａ＋ｂ１＋ｃ＞ｂとなり、この風圧力ｃにより風車５００の回転効率が上昇する。これがサボニウス型風車の原理である。
【０００６】
サボニウス型風車においては、回転効率を向上させるためにこれまで様々な工夫がなされてきた。たとえば、特許文献１には、回転軸を中心とした半径方向の両端部から中央部に至るに従ってブレードの高さが小さくなり、かつ、受風開口部から奥部に至るに従って間隔が狭くなるようにブレードの上下の辺に天板および底板を設けたサボニウス型風車が開示されている。
特許文献１に記載のサボニウス型風車によれば、ブレードの余分な受風面が削除されるためブレードの背圧が減少し、また、風車の重量が減少する。その結果、風車の回転効率が上昇する。なお、風車の回転効率は、風車の回転を変換して得られる電力や動力の発生効率に直接的に関係する。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−１６２７７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のサボニウス型風車は回転軸に沿った上下方向に天板および底板を有するため、ブレードに対して斜め方向の風を有効に利用することはできない。
また、図７（ａ）に示したようなタイプのサボニウス型風車の場合には、受風面５ｐ＿ａに当たった風が逃げ易く、受風面５ｐ＿ａに当たった風を有効に利用することができなかった。
このように、従来のサボニウス型風車には回転効率の向上の点で未だ改良の余地があり、更なる改良が望まれている。
【０００９】
さらには、サボニウス型風車は風の力を受けて回転するため、回転効率を向上させるためにはブレードの面積が大きくなる傾向にある。その結果、風車を設置したときに景観に影響を及ぼす可能性がある。
回転効率向上のために利用可能な風を増やそうとするとブレードの面積はさらに大きくなり、景観への影響はさらに顕著になる。ブレードの面積を大きくした場合には補強材９等の回転効率に直接的には寄与しない部材を用いる必要性も増える。補強材９を用いた場合には、景観への影響はさらに大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、回転効率を向上させることが可能であり、かつ、景観への影響の抑制を図ることが可能な風車を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る風車は、回転軸まわりに回転する回転部材と、当該回転部材と一体化している立体部材とを有し、前記立体部材は、当該立体部材の内部へ風が流入する流入口と、前記立体部材の内部に設けられて前記流入口に連通し、当該流入口から流入した風が流れる流路と、前記流路に連通し、当該流路からの風が流出する流出口と、前記流路に設けられ、複数の受風面を備え当該複数の受風面の各受風面において受けた風を他の前記受風面に導く受風手段とを有する風車である。
【００１２】
本発明においては、立体部材が有する流入口から立体部材の内部へ風が流入する。流入口から流入した風は、流入口に連通している立体部材の内部の流路を通って流れ、流路に連通している流出口から立体部材の外部へ流出する。
流路には複数の受風面を有する受風手段が設けられている。立体部材の内部に流入した風は、複数の受風面のうちのある一つの受風面に当たり、流路を通って他の受風面に導かれる。その結果、立体部材が回転する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
【００１４】
第１実施形態
図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係るサボニウス型の風車の第１実施形態を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面Ｉ−Ｉ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る風車１は、本発明における立体部材としての立体ロータ７と、回転部材としての伝動軸３と、増速機１６と、発電機１８とを有する。
【００１５】
支柱１４は、たとえば、地面等の設置場所に立設される。
支柱１４の内部に伝動軸３が部分的に収容される。伝動軸３は、たとえば、円柱状に形成される。伝動軸３は、図示しない軸受により支持されて支柱１４の内部に回転自在に設置される。
また、伝動軸３には立体ロータ７が接続される。伝動軸３と立体ロータ７とは、伝動軸３のうち支柱１４の外部の部分において接続され、一体となって回転軸ＲＡを中心に回転する。
【００１６】
伝動軸３の支柱１４の内部側の端部には、増速機１６が接続される。伝動軸３が増速機１６の入力軸となる。
増速機１６は、入力軸である伝動軸３の回転力を利用して、出力軸の回転速度を上昇させる。
【００１７】
増速機１６の出力軸は、発電機１８にさらに接続される。
発電機１８は、増速機１６の出力軸の回転力を利用して発電を行なう。
たとえば、クランク機構やギヤの組み合わせにより、増速機１６の出力軸の回転力を、電力以外の動力に変換することも可能である。
【００１８】
本実施形態においては、図１（ａ），（ｂ）に示すような立体の卵型に立体ロータ７の外形形状を形成する。
立体ロータ７は、本発明における受風手段の一実施態様としての受風部５と、流路ＰＴＨと、本発明における流入口または流出口の一実施態様としての開口１１とを有している。
【００１９】
本実施形態においては、立体ロータ７の内部を所定形状の空洞にすることによって受風部５を形成している。
開口１１は少なくとも２つ存在する。１つは、立体ロータ７の空洞内に外部から風を流入させて内部の受風部５に導くための開口である。もう１つは、立体ロータ７の内部に流入した風が外部に流出するときに通過する開口である。２つの開口１１，１１は、立体ロータ７の回転に応じて、流入口として機能することもあれば流出口として機能することもある。以下では、流入口として機能する開口１１を開口１１ａ、流出口として機能する開口１１を開口１１ｂとして表わす。
【００２０】
開口１１ａから開口１１ｂまでの空間が、立体ロータ７に流入した風が流れる流路ＰＴＨとなる。すなわち、開口１１ａと開口１１ｂとは、流路ＰＴＨを介して互いに連通している。
【００２１】
受風部５の流路ＰＴＨ側の面のうち、風が当たる部分が受風面５ａとなる。受風面５ａは、図７（ａ），（ｂ）を用いて述べたサボニウス型風車の原理に従って立体ロータ７を回転させるために複数存在する。
複数の受風面５ａは、たとえば、図１（ａ）に示すように各受風面５ａにおいて受けた風を他の受風面５ａに導くために伝動軸３を内側に取り囲むような湾曲した形状に形成する。
【００２２】
本実施形態のように立体ロータ７の形状を卵型にした場合には、長軸を含み伝動軸３に直交する断面Ｉ−Ｉ方向における立体ロータ７の断面形状は、図１（ａ）に示すような楕円形になる。
図１（ａ）に示す楕円断面の長軸をＡＸ１、短軸をＡＸ２とする。風車１を用いて発電を行なう場合には、たとえば、立体ロータ７の長軸ＡＸ１方向の長さＬ１を約４ｍ、短軸ＡＸ２方向の長さＬ２を約２ｍとする。また、立体ロータ７の高さＨ１を、たとえば、約２ｍとする。
【００２３】
立体ロータ７を滑らかに回転させるために、各受風部５と各受風面５ａと各開口１１の形状とは、断面Ｉ−Ｉに平行な断面において伝動軸３を中心として点対称であることが好ましい。
また、立体ロータ７の表面積および質量については、それぞれ回転軸ＲＡを中心として比率が均一であることが、立体ロータ７を均一に回転させるために好ましい。図１（ａ），（ｂ）に示すような卵型の立体ロータ７は、これらの条件を満たしている。
ただし、回転軸ＲＡが立体ロータ７の重心を通っており、重心を中心にして表面積および質量のバランスがとれていれば、非対称な形状の立体ロータであっても滑らかに回転する。
【００２４】
流路ＰＴＨに効率的に風を導くためには、立体ロータ７の表面積ＡＲと開口１１ののべ面積ＡＯとの比率は、たとえば、ＡＲ：ＡＯ＝２：１〜４：１程度であることが好ましい。
【００２５】
立体ロータ７には、図１（ａ），（ｂ）においては図示しないが、発光体を設置することができる。
発光体としては、たとえば、電球や発光ダイオードを用いることができる。発光体の発光に必要な電力は、発電機１８から供給することができる。
公知のスリップリング機構を用いた場合には、回転する立体ロータ７に設置した発光体に容易に電力を供給することができる。
【００２６】
立体ロータ７の内部に発光体を設置した場合には、外部から発光体からの光を視認し易いように、立体ロータ７に透光性を持たせることが好ましい。
本実施形態においては、立体ロータ７に透光性を持たせるために、透光性材料を用いて立体ロータ７を形成する。
透光性材料としては、たとえば、ポリカーボネート等の透光性樹脂を用いることができる。なお、ポリカーボネートは通称樹脂ガラスとも呼ばれる。
たとえば、断面Ｉ−Ｉを境界として個別に形成した部品を、たとえば接着接合することにより、立体ロータ７を製造することができる。
【００２７】
透光性材料は汚れが目立つため、立体ロータ７に汚れが付着して取れなくなることを抑制するために、立体ロータ７の表面に親水性光触媒をコーティングすることが好ましい。
光触媒は、光エネルギーを利用して化学反応を促進させる物質である。親水性光触媒としては、たとえば、酸化チタンがある。
【００２８】
親水性光触媒は、その分解作用により、立体ロータ７の表面近傍における汚れの分解反応を促進させる。
また、親水性光触媒の親水性により、立体ロータ７の表面に薄い水膜が形成される。この水膜により汚れが付着しにくくなり、また、付着した汚れについても、たとえば雨により流され易くなる。
以上により、たとえば屋外に風車１を設置した場合に、特に清掃をしなくとも立体ロータ７を汚れにくくすることができ、透光性を保つこともできる。
【００２９】
図１（ａ）に示すような立体ロータ７の状態で、矢印ＦＤによって示す風向きの風が立体ロータ７に当たるとする。立体ロータ７に当たる風のうちの一部の風ＷＡが開口１１ａから立体ロータ７の内部に流入し、流路ＰＴＨを流れて受風面５ａに当たる。受風面５ａは伝動軸３を取り囲むように湾曲しているため、受風面５ａに当たった風は風ＷＣとなって受風面５ａに沿って伝動軸３側に向かって流路ＰＴＨ内を流れ、開口１１ｂ側の受風面５ａに当たる。
開口１１ｂ側の受風面５ａに当たった風はそのまま受風面５ａに沿って開口１１ｂ側に向かって流路ＰＴＨ内を流れ、風ＷＤとなって開口１１ｂから立体ロータ７の外部へ流出する。
【００３０】
風ＷＡの風圧による力（風圧力）をａ、風ＷＣの風圧力をｃとする。また、立体ロータ７の回転時に抵抗となる風ＷＢ１，ＷＢ２による合計の風圧力をｂとする。
図７の説明においてサボニウス型風車の原理として述べたように、ａ＋ｃ＞ｂとなるため、上記の風の流れが繰返されることにより、立体ロータ７は伝動軸３と共に矢印ＲＤ方向に回転する。
【００３１】
伝動軸３に接続されている増速機１６により、伝動軸３の回転速度よりも高い回転速度で増速機１６の出力軸が回転される。
この増速機１６の出力軸の回転を利用して、発電機１８によって発電が行なわれる。
立体ロータ７が滑らかに回り、より小さな力で回転可能となり回転効率が上がると、発電機１８の発電効率がより向上する。
【００３２】
以上のように、本実施形態においては、伝動軸３が通る重心を中心として対称な立体形状の立体ロータ７を用いることにより開口１１ａを立体的に形成することができる。このため図１（ｂ）に示すように伝動軸３に対して斜めの方向の風ＷＷを捉え易くなり、立体ロータ７の回転に利用可能な風の力が増える。また、立体ロータ７の内部において風を受ける構造にしているため、立体ロータ７の内部に流入した風を全て回転のために利用することが可能になる。以上により、立体ロータ７の回転効率が上昇する。
本実施形態においては立体ロータ７が卵型であり、風の抵抗を受けにくい形状となっているため、回転の抵抗となる風圧力ｂが小さくなり、回転効率がより向上する。
【００３３】
立体形状の立体ロータ７には発光体を取付け易く、発光体の配置のレイアウトの自由度が上がる。発光体を備えた風車１は道路や公園等の場所における街灯等の照明装置として利用することができる。
また、立体ロータ７の外形形状はある程度自由にデザインすることができるため、デザインの選択により景観への影響を抑制可能である。立体ロータ７を透光性材料製にすれば、立体ロータ７は周囲の景色にとけ込み、景観への影響をより小さくすることができる。
立体ロータ７の形状と色と発光体からの光とを自由に組み合わせることができるため、広告としての使用等、風車１の用途が広がる。
以上のように、本実施形態によれば、風車１による景観への影響を抑制しつつ回転効率を向上させてある程度の発電量を確保することができる。このため、ほぼ無騒音で回転開始風速が小さい（たとえば、約１．０ｍ／ｓ〜１．５ｍ／ｓ）という利点を有するサボニウス型の風車１の利用促進を図ることができる。
【００３４】
上述のように、立体ロータ７の外形形状はある程度自由にデザインすることができる。
以下では、第１実施形態の変形形態として、立体ロータ７の他の形状の具体例を幾つか挙げる。
【００３５】
第１の変形形態
図２（ａ），（ｂ）は、第１実施形態における風車１の第１の変形形態を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面ＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
第１の変形形態に係る風車１００は、風車１における立体ロータ７の代わりに立体ロータ７０を用いた風車である。
【００３６】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、立体ロータ７０は繭玉、あるいはピーナッツ形状をしている。
立体ロータ７０は、伝動軸３が通る重心を中心として形状および質量が対称となっている点は第１実施形態の立体ロータ７と同じである。
図２（ａ），（ｂ）に示す立体ロータ７０の長さＬ１，Ｌ２および高さＨ１の大きさも、たとえば、第１実施形態の立体ロータ７と同じにすることができる。
立体ロータ７０の形状以外の点は、本変形形態に係る立体ロータ７０および風車１００の各部の機能および作用は第１実施形態の風車１と同じである。このため、同一構成部には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００３７】
上記のような形状の立体ロータ７０も滑らかに回転することが可能であり、第１の変形形態に係る風車１００についても第１実施形態に係る風車１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
第２の変形形態
図３（ａ），（ｂ）は、第１実施形態における風車１の第２の変形形態を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
第２の変形形態に係る風車２００は、風車１における立体ロータ７の代わりに立体ロータ７１を用いた風車である。
【００３９】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、立体ロータ７１は南瓜形状をしている。
立体ロータ７１は、伝動軸３が通る重心を中心として形状および質量が対称となっている点は第１実施形態の立体ロータ７と同じである。
また、図３（ａ）に示すように、立体ロータ７１は、軸ＡＸ１およびＡＸ２を含む断面ＩＩＩ−ＩＩＩにおける形状がほぼ円形になっている。
断面ＩＩＩ−ＩＩＩにおける直径Ｌ１は、たとえば、約４ｍである。伝動軸３方向に沿う高さＨ１は、たとえば、約２ｍである。
【００４０】
立体ロータ７は、これまでの立体ロータ７，７０とは異なり３つの開口１１１，１１１，１１１を有している。これら３つの開口をそれぞれ開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとする。
３つの開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ以外の立体ロータ７１の内部の部分が受風部５０となっていると考えることができる。受風部５０は開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応して３つにわけて扱うことができる。したがって、受風部５０の開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応した３つの受風面５０ａ，５０ａ，５０ａをそれぞれ受風面５０ａ＿１，５０ａ＿２，５０ａ＿３として扱う。
【００４１】
また、開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃがそれぞれ連通する流路を流路ＰＴＨＮとする。流路ＰＴＨＮについても開口毎に対応させて扱うことができる。開口１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに対応する流路ＰＴＨＮをそれぞれ流路ＰＴＨＮ１，ＰＴＨＮ２，ＰＴＨＮ３，ＰＴＨＮ４とする。
【００４２】
上記開口１１１のように、開口の数は２個だけでなく３個以上の数にすることができる。ある受風面に当たった風を他の受風面に集中的に導くために、開口の数は３以上の奇数が好ましい。受風面の数は、開口の数に対応した数になる。
【００４３】
図３（ａ）に示すような立体ロータ７１の状態で、矢印ＦＤによって示す風向きの風が立体ロータ７１に当たるとする。立体ロータ７１に当たる風のうちの一部の風ＷＡが開口１１１ａから立体ロータ７１の内部に流入し、流路ＰＴＨＮ１を流れて受風面５０ａ＿１に当たる。受風面５０ａ＿１に当たった風は風ＷＣとなって受風面５０ａ＿１に沿って伝動軸３側に向かって流れ、開口１１１ｂ側の受風面５０ａ＿２に当たる。
【００４４】
受風面５０ａ＿２に当たった風はそのまま受風面５０ａ＿２に沿って開口１１１ｂ側に向かって流路ＰＴＨＮ２内を流れ、開口１１１ｂから立体ロータ７１の外部へ流出する。
ただし、風ＷＡの一部は流路ＰＴＨＮ３を流れて開口１１１ｃから立体ロータ７１の外部へ流出する可能性がある。
風ＷＣによる風圧力が矢印ＦＤの風による抵抗力を一部相殺するため、サボニウス型風車の原理に基づいて、立体ロータ７１が矢印ＲＤ方向に回転することになる。
【００４５】
第２の変形形態に係る風車２００は、立体ロータ７１の形状以外の構成、機能および作用は第１実施形態に係る風車１と同じである。このため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００４６】
以上のように、上記のような形状の立体ロータ７１も滑らかに回転することが可能であり、第２の変形形態に係る風車２００についても第１実施形態に係る風車１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
第３の変形形態
図４は、第１実施形態における風車１の第３の変形形態の構成を示す立面図である。第３の変形形態に係る風車３００は、風車１における立体ロータ７の代わりに、図４に示すような土星型の立体ロータ７５を用いた風車である。立体ロータ７５の形状が異なる点以外は、風車３００の構成、機能および作用は第１実施形態に係る風車１と同じであるため、同一構成部には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００４８】
立体ロータ７５は、球体部７７とリング部７８とを有する。球体部７７とリング部７８とは互いに結合され一体となっている。
球体部７７の直径Ｄ１は、たとえば、約３ｍとする。
【００４９】
球体部７７は、前述の立体ロータ７，７０，７１と同様に空洞の内部に受風部と受風面と流路とを有する。また、球体部７７は、球体部７７の内部への風の流入、および内部からの風の流出のための複数の開口１１２も有する。図４には１つの開口１１２しか図示していないが、球体部７７の中心に対して対称な位置に、もう１つの開口１１２が存在する。
球体部７７は、サボニウス型風車の原理に従って、リング部７８と一体となって矢印ＲＤ方向に回転する。
【００５０】
たとえば、立体ロータ７５のリング部７８に、立体ロータ７５の回転によって得られる電力を用いて発光する発光体を設置することができる。これにより、リング部７５が発光する機構を実現することができる。
【００５１】
以上のように、上記のような形状の立体ロータ７５も滑らかに回転することが可能であり、第３の変形形態に係る風車３００についても第１実施形態に係る風車１と同様の効果を得ることができる。
重心を通る伝動軸３まわりに図４のような球体部７７が回転する場合には、風の抵抗力が小さくなるため、これまでの実施形態よりもさらに回転効率を上げることができる。
【００５２】
第４の変形形態
図５は、第３の変形形態に係る３００の立体ロータ７５の代わりに、独楽型の立体ロータ９０を有するサボニウス型の風車４００の構成を示す立面図である。
風車４００においては支柱１４が立体ロータ９０を貫通しているが、立体ロータ９０は支柱１４に対しては回転自在である。立体ロータ９０は、支柱１４の内部において回転可能な伝動軸３に対して接続され、伝動軸３と一体となって回転する。
【００５３】
複数の開口１１３を備える独楽型の立体ロータ９０は、第３の変形形態に係る立体ロータ７５と同様にサボニウス型風車の原理に従って回転する立体ロータである。
図５に示すように伝動軸３の軸方向に沿って非対称な形状の立体ロータ９０であっても、これまでの立体ロータと同様に滑らかに回転することが可能である。
【００５４】
立体ロータ９０の形状以外の構成、機能および作用は、風車４００は上述の実施形態に係る各種風車とほぼ同じであるため、詳細な記載は省略する。
【００５５】
第２実施形態
以下では、本発明に係るサボニウス型の風車の第２実施形態として、一部に金網を用いて立体ロータを形成した例を挙げる。
図６が、第２実施形態に係る風車４５０を示す構成図である。図６において、（ａ）は風車４５０の平面図を、（ｂ）は（ａ）における断面ＩＶ−ＩＶから見た断面図をそれぞれ示している。
【００５６】
第２実施形態に係る風車４５０は、サボニウス型風車の原理に従って風を受けるブレード状の複数の受風部５１を金網８０の内部に配置して構成した立体ロータ９５を有する。
風車４５０の立体ロータ９５以外の構成、機能および作用は前述の実施形態に係る各種風車とほぼ同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記載は省略する。
【００５７】
金網８０としては、たとえば、網目状のクリンプ金網を用いる。金網８０の材料としては、たとえば、鉄やスチール等の金属を用いることができる。
また、ブレード状の受風部５１の材料としては、たとえば、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）やプラスチック等の樹脂、鉄、スチール、アルミニウムを用いることができる。
用途によっては、受風部５１に色を付けてもよい。
【００５８】
金網８０は、たとえば、伝動軸３に沿う方向または直交する方向に沿って接合される２つの半球状の部分にわけて製造される。ここでは、伝動軸３に沿う直線を含む面において縦方向に２つにわけて形成するものとする。
立体ロータ９５の組立てにおいては、まず、受風面５１ａが伝動軸３を取り囲むように、受風部設置部材８８によって受風部５１を伝動軸３に接続して固定する。
内部が空間になっている２つの半球状の部分にわかれている金網８０を、伝動軸３と一体になった複数の受風部５１を空間内に収容するように横方向から挟んで伝動軸３に取り付ける。２つにわかれた金網８０を一体にするには、たとえば、図６（ｂ）に示すような留め具８５ａ，８５ｂを用いる。
以上により、伝動軸３と複数の受風部５１と金網８０とが一体となって風車２００が完成する。
【００５９】
立体ロータ９５の伝動軸３まわりの直径Ｄ３は、たとえば、約７００ｍｍとする。また、高さＨ３は、たとえば、約３５０ｍｍとする。
【００６０】
風車４５０においては、金網８０のそれぞれの網目が、本発明における風の流入口または流出口の一実施態様に相当する。
受風面５１ａは、金網８０の網目の隙間を通る風を受ける。そして、前述の各実施形態と同様にサボニウス型風車の原理に従って、金網８０と受風部５１と伝動軸３とは一体となって矢印ＲＤ方向に回転する。
なお、図６（ａ）に示す複数の開口１１４は、風が通らないほど小さい隙間の金網８０を用いた場合に、立体ロータ９５に対して風を流入出させるために設ける開口である。
【００６１】
前述の各実施形態と同様に、受風部５１および金網８０には、立体ロータ９５の回転によって得られる電力を用いて発光する電球や発光ダイオード等の発光体Ｌｔを適宜設置することができる。
立体ロータ９５の内部において発せられた光は、金網８０の隙間から立体ロータ９５の外部に漏れる。
【００６２】
発光体Ｌｔを有する風車４５０は、これまでと同様に、たとえば道路や公園等の場所における照明装置として用いることができる。
その際に、慣用されている金網を用いて立体ロータ９５を作成しているため、風車４５０の製造コストの上昇を抑制して安価に提供することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記の実施形態および図面に記載の内容に限定されず、材料や形状、数値等の条件は、特許請求の範囲内において適宜変更可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、回転効率を向上させることが可能であり、かつ、景観への影響の抑制を図ることが可能な風車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る風車の第１実施形態を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面Ｉ−Ｉ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
【図２】第１実施形態の第１の変形形態に係る風車を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面ＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
【図３】第１実施形態の第２の変形形態に係る風車を示す構成図であり、（ｂ）が立面図を、（ａ）が（ｂ）における断面ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図をそれぞれ示している。
【図４】第１実施形態の第３の変形形態に係る風車の構成を示す立面図である。
【図５】第１実施形態の第４の変形形態に係る風車の構成を示す立面図である。
【図６】本発明に係る風車の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）における断面ＩＶ−ＩＶから見た断面図をそれぞれ示している。
【図７】（ａ）はサボニウス型風車の原理を述べるための従来のサボニウス型風車の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すサボニウス型風車における風の流れを示すための図である。
【符号の説明】
１，１００，２００，３００，４００，４５０…風車、３…伝動軸、５，５０，５１…受風部、５ａ，５０ａ，５１ａ…受風面、７，７０，７１，７５，９０，９５…立体ロータ、１１，１１１，１１２，１１３，１１４…開口、１４…支柱、１６…増速機、１８…発電機、８０…金網、ＲＡ…回転軸、Ｌｔ…発光体
【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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