(57)【要約】【課題】  効率のよい垂直軸型風車を提供する。【解決手段】  流体の移動方向が主軸の回転方向を助ける領域では、流体を受け止める羽根の面積を大きくし、流体の移動方向が主軸の回転方向を妨げる領域では流体を受け止める羽根の面積を小さくすれば効率が上がるので、羽根を回転させることで解決できる。その比率は、主軸回転角２度に対し羽根の回転角度−１度であることを特徴とする垂直軸型風車である。  また上記比率で主軸と羽根が回転するとき羽根の両端が描く線が同じ場所で、羽根の両側面の中心線が必ず同一点を通過することから、容積型ポンプ、モーターとしての利用も可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に羽根架台を設け、羽根架台に取り付けられた１枚又は複数の羽根が、羽根架台の回転角度に応じて回転しながら、流体から羽根が得た力で、羽根架台を回転させ、その回転角度は羽根架台の回転角度２度に対し、羽根回転角度−１度であることを特徴とする回転羽根の垂直軸風車。
【請求項２】
羽根架台を回転させることにより、羽根架台の回転角度に応じて羽根が回転しながら、流体へ力を与え、一定方向へ流体を移動させ、その回転角度は常時羽根架台の回転角度２度に対し羽根回転角度−１度であることを特徴とする請求項１の回転羽根の垂直軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、垂直軸型風車の羽根（流体と力の授受を行う部分）の形状、機構に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の垂直軸型風車は、図５に示すように、羽根３が主軸８に固定され、正風域（流体の移動方向が主軸の回転方向を助ける領域）の回転力が、逆風域（流体の移動方向が主軸の回転方向を妨げる領域）の回転力に勝り回転するが、トルクが小さいのが難点であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】  羽根の形状や取り付け位置を工夫してトルクの向上を図るもの（例えば特許文献１参照）、また羽根の１部分を可動してトルクの向上を図るもの（例えば特許文献２参照）等がある。【０００４】
【特許文献１】特許公開２００７−１１３５１２
【特許文献２】特許公開２００７−２７０７４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、以上の技術によれば、逆風域の回転力低減が困難であるため、効率が悪く大きなトルクが得られなかった。この発明は、逆風域の回転力低減を図り、効率のよい垂直軸型風車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  以上の課題を解決するために、主軸に羽根架台を設け、羽根架台に取り付けられた１枚又は複数の羽根が、羽根架台の回転角度に応じて回転しながら、流体から羽根が得た力で、羽根架台を回転させ、その回転角度は羽根架台の回転角度２度に対し、羽根回転角度−１度であることを特徴とする回転羽根の垂直軸風車。【０００７】  羽根架台を回転させることにより、羽根架台の回転角度に応じて羽根が回転しながら、流体へ力を与え、一定方向へ流体を移動させ、その回転角度は常時羽根架台の回転角度２度に対し羽根回転角度−１度であることを特徴とする請求項１の回転羽根の垂直軸風車。
【発明の効果】
【０００８】  この発明は、羽根架台の回転角度に応じて羽根が回転するため、正風域では流体流の方向と羽根の角度が最大で９０度、逆風域では流体流の方向と羽根の角度が最小で０度となり、逆風域の回転力が大きく低減でき効率のよい風車となる。羽根は平面であるため制作が容易であるとともに、巻き取りや折りたたみといった手段で格納することができ、大型風車の台風対策が容易である。【０００９】  また、主軸を動力で回転させた場合、羽根架台の回転角度に応じて羽根が回転するため、羽根によって生じる流体流の方向は、ほぼ同一方向となり流体移動や推進器としての利用が可能である。さらに推進器として使用する場合、原動機を回転させることなく、固定歯車の回転により推進方向が３６０度変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の風車を表す斜視図
【図２】風車が回転する連続平面図
【図３】本発明の風車をハウジング内に入れた斜視図
【図４】ハウジング内に入れた風車が回転する連続平面図
【図５】従来技術を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】    図１、風車全体を支える架台１に固定された羽根架台受け軸７と、羽根架台２に固定された主軸８により、羽根架台２が架台１へ取り付けられている。羽根３には羽根駆動用歯車４が固定され相互に９０度の角度で、回転できるように羽根架台２に取り付けられている。主軸８が回転角２度回転すると、羽根架台受け軸７に固定された固定歯車６、反転用歯車５、羽根駆動用歯車４の動作により羽根３が、回転角−１度回転する構造となっている。
【００１２】  この風車に当たる風向が羽根架台２に平行で、右から左への方向だとすると主軸８は、時計回りに回転する。主軸８が時計回りに回転すると羽根３は、主軸８の回転角度の半分の角度反時計回りに回転し、追い風側の羽根３の受風面積は増し、逆に向かい風側の羽根３の受風面積は減少する。
【００１３】  追い風側の羽根３と風向との角度が９０度にあるとき、追い風側の羽根３の受風面積は最大となり、向かい風側の羽根３と風向は平行となり受風面積は最小となる。その後さらに主軸８が９０度回転すると、追い風側の羽根３の受風面積と向かい風側の羽根３の受風面積は、同じとなるが、羽根３と風向の関係で各々の羽根３は、主軸８を時計回りに回転させるよう働くので（図２参照）、羽根架台２がどの位置にあっても起動が可能である。
【００１４】  この風車で最大効率を得るには図１の状態で羽根架台２と平行な風向が最適である。風向が変化したら架台１の方向を変えればよいが、羽根架台２は回転するものなので、どこの位置にあってもよいから、架台１の方向を変えても変化したのは固定歯車６のみである。従って風向が変化しても、固定歯車６を回転するだけで、架台１の位置を変えることなく、全風向に対応できるものである。
【００１５】  また図１の実施形態では、空間で流体流から回転力を得る、または回転力で流体流を発生させるものであるが、図３では風車をハウジング１１内で回転させ、より高い圧力の流体流により回転力を得られる。さらに回転力でより高い圧力の流体流を発生させることができる。
【００１６】  ギアボックス１３には、羽根架台２が回転角２度回転すると、羽根３は回転角−１度回転させるための機械装置が格納されている。羽根架台２には平衡錘１２が固定されその反対側に、羽根３が取り付けられている。ハウジング１１は羽根架台２に取り付けられた羽根３の端が描いた線の形状で、羽根３との気密が保たれる。羽根３の１端は常にハウジング１１と接し、その反対側の側面または端が出入り口隔壁９か平衡錘１２と接している。
【００１７】  出入り口隔壁９の左方開口部より有圧の流体が流入すると、その圧力を羽根３が受け、羽根架台２が時計回りに回転する。その後ハウジング１１内の作動室１０は流体により満たされるが、羽根架台がさらに回転することにより、出入り口隔壁９の右方開口部より排出され、出入り口隔壁９の左方開口部より有圧の流体が流入する。従って羽根架台２の回転は継続され、回転力を得ることができる（参照図４）。
【００１８】  また羽根架台２を動力により時計回りに回転させると、羽根３が作動室１０の中を移動することにより、出入り口隔壁９の左方開口部に通じる作動室１０の容積が増し、作動室１０に流体が吸い込まれる。それとともに出入り口隔壁９の右方開口部に通じる作動室１０の容積が減少し、流体は出入り口隔壁９の右方開口部より排出される。従って羽根架台２を動力により回転することにより有圧の流体流を得ることができる（参照図４）。
【００１９】  平衡錘１２は羽根架台２の形状により平衡させれば不要であるが図が複雑になるのを防ぐため、あえて作動室１０内に記載した。
【符号の説明】
【００２０】１    架台                        ２    羽根架台
３    羽根                        ４    羽根駆動用歯車
５    反転用歯車                  ６    固定歯車
７    羽根架台受け軸              ８    主軸
９    出入り口隔壁                １０  作動室
１１  ハウジング                  １２  平衡錘
１３  ギアボックス                １４  作動室の蓋
Ａ  矢印線後部の図より羽根架台が−２０度回転した図
Ｂ  矢印線後部の図より羽根架台が−３０度回転した図
Ｃ  矢印線後部の図より羽根架台が−６０度回転した図
Ｄ  矢印線後部の図より羽根架台が−９０度回転した図
【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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