(57)【要約】      （修正有）【課題】プロペラ中心付近に吹く風を翼端部から噴出させることで、効率的に回転する風力発電機を提供する。【解決手段】付け根部分から翼上面の排気口３へ抜ける通気穴１０が設けられた翼２を備えたハブ４を、構成要素にもつプロペラを備え、プロペラの中心付近より回転軸線上に備えられた開口部１から翼２の排気口３と通気する構造になっている、反作用と境界層制御を利用した風力発電機。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
付け根部分から翼上面の排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）が設けられた翼（２）を備えたハブ（４）を構成要素にもつプロペラを備え、プロペラの中心付近より回転軸線上に備えられた開口部（１）から翼（２）の排気口（３）へと通気する構造になっている、反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項２】
付け根部分から翼上面の排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）が設けられた翼（２）を備えたハブ（４）を構成要素にもつプロペラを備え、ナセル（８）に設けられた開口部（１）から翼（２）の排気口（３）へと通気する構造になっている、反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項３】
付け根部分から翼上面の排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）が設けられた翼（２）を備えたハブ（４）を構成要素にもつプロペラを備え、尾翼の支柱（９）に設けられた開口部（１）から翼（２）の排気口（３）へと通気する構造になっている、反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項４】
付け根部分から翼上面の排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）が設けられた翼（２）を備えたハブ（４）を構成要素にもつプロペラを備え、ナセル（８）において、ハブ（４）が取り付けられた面と反対側の面を開口部（１）とし、開口部（１）から翼（２）の排気口（３）へと通気する構造になっている、反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項５】
ナセル（８）に固定された支柱ａ（６）に、回転する翼（２）が当たらない位置へ、開口部（１）と反対方向に尾翼の支柱（９）を設け、尾翼の支柱（９）の先に尾翼（５）を設け、支柱ｂ（７）に対して左右に回転する支柱ａ（６）を備えた、請求項１もしくは請求項４記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項６】
支柱ｂ（７）の軸を基準として、ナセル（８）の開口部（１）とは反対方向に、回転する翼（２）にあたらないようにして尾翼（５）を設置した、請求項１もしくは請求項４記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項７】
翼上面の排気口（３）を翼端付近に複数以上備えた、請求項１〜４いずれかの項記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項８】
開口部（１）に網（１３）を備えた、請求項１〜４いずれかの項記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項９】
開口部（１）が外側に広がる形状をした、請求項１〜４いずれかの項記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【請求項１０】
内部に芯（１２）を有する翼（２）を備えた、請求項１〜４いずれかの項記載の反作用と境界層制御を利用した風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明はプロペラ型風力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のプロペラ型の風力発電機は、プロペラの中心付近にまで翼を作り、中心付近に吹く風も揚力として利用していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかし、発電機を軸に回転する構造のプロペラは、てこの原理により中心付近の揚力は、プロペラの回転力にそれほど寄与しない。本発明はプロペラ中心付近に吹く風を効率よく利用するための、反作用と境界層制御を利用した風力発電機に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記目的を達成するために、本発明の抗力型発電機において請求項１に係るものは、翼（２）の回転にそれほど寄与しないプロペラ中心部付近の風を取り込むための開口部（１）をプロペラの中心付近より回転軸線上に備えたものである。開口部（１）から取り込んだ風を翼（２）の翼上面へ排出するため、翼（２）の翼上面に排気口（３）を設け、翼（２）の付け根部分から排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）を設ける。そして開口部（１）から翼（２）の排気口（３）まで通気する構造にしたものである。プロペラは翼（２）を備えたハブ（４）より構成される。【０００５】  請求項２に係るものは、風を取り込むための開口部（１）をナセル（８）の周囲に備えたものである。開口部（１）取り込んだ風を翼（２）の翼上面へ排出するため、翼（２）に翼上面に排気口（３）を設け、翼（２）の付け根部分から排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）を設ける。そして開口部（１）から翼（２）の排気口（３）まで通気する構造にしたものである。プロペラは翼（２）を備えたハブ（４）より構成される。【０００６】  請求項３に係るものは、風を取り込むための開口部（１）を尾翼の支柱（９）の周囲に備えたものである。開口部（１）から取り込んだ風を翼（２）の翼上面へ排出するため、翼（２）に翼上面に排気口（３）を設け、翼（２）の付け根部分から排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）を設ける。そして開口部（１）から翼（２）の排気口（３）まで通気する構造にしたものである。プロペラは翼（２）を備えたハブ（４）より構成される。【０００７】  請求項４に係るものは、ナセル（８）において、ハブ（４）が取り付けらた面と反対側の面を開口部（１）にしたものである。開口部（１）から取り込んだ風を翼（２）の翼上面へ排出するため、翼（２）に翼上面に排気口（３）を設け、翼（２）の付け根部分から排気口（３）へ抜ける通気穴（１０）を設ける。そして開口部（１）から翼（２）の排気口（３）まで通気する構造にしたものである。プロペラは翼（２）を備えたハブ（４）より構成される。【０００８】  請求項５に係るものは、請求項１もしくは請求項４に係るものにおいて、ナセル（８）に支柱ａ（６）を固定し、支柱ａ（６）に尾翼の支柱（９）を取り付け、尾翼の支柱（９）の先には尾翼（５）を取り付ける。ただし、尾翼の支柱（９）の取り付け方向は、ナセル（８）の開口部がある方向と反対であり、なおかつ回転する翼（２）が当たらない低い位置にしたものである。また、支柱ａ（６）は支柱ｂ（７）に対して左右に回転する構造である。【０００９】  請求項６に係るものは、請求項１もしくは請求項４に係るものにおいて、支柱ｂ（７）の軸を基準として、ナセル（８）の開口部（１）とは反対方向に、プロペラにあたらないようにして尾翼（５）を設置したものである。【００１０】  請求項７に係るものは、請求項１〜４のいずれかに係るものにおいて、翼（２）の排気口（３）を翼端付近に備え、なおかつ排気口（３）を複数以上備えたものである。【００１１】  請求項８に係るものは、請求項１〜４のいずれかに係るものにおいて、開口部（１）に網（８）を設けたものである。【００１２】  請求項９に係るものは請求項１〜４のいずれかに係るものにおいて、開口部（１）が外側に広がる形状にしたものである。【００１３】  請求項１０に係るものは請求項１〜４のいずれかに係るものにおいて、翼（２）の内部に芯（１２）を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】  本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を有する。【００１５】  発電機を軸に回転する構造のプロペラは、てこの原理により中心付近の揚力は、プロペラの回転力にそれほど寄与しない。そこで請求項１に係る仕組みを用い、プロペラの中心付近に吹く風を、翼（２）の翼上面の排気口（３）から噴出させる。こうすることで、まず反作用による回転力が発生し、続いて翼（２）の翼上面から噴出された風は境界層制御となり、翼表面を伝って流れ、揚力が増大し回転力が増す。今までプロペラが回転できなかった微風時において回転させることが出来る。請求項４に係る仕組みを用いた場合も同様である。【００１６】請求項２および請求項３に係る仕組みを用いた場合、プロペラを回転させ終えた風を再利用して、翼（２）の排気口（３）から噴出させて反作用と境界層制御によりプロペラの回転力を上げる。一見、請求項１の仕組みより効率が良さそうだが、プロペラの後ろに開口部（１）があったとしても、その部分で乱流が発生してプロペラ中心部付近へと流れる風は弱くなる。また、プロペラ通過後の風の力は弱くなるので、反作用や境界層制御も弱くなる。ただし、強風時においてプロペラ前方での乱流が発生しないので、強風時の発電効率を重視する場合はこのタイプがよい。【００１７】  請求項１もしくは請求項４に係る仕組みを用いて、ダウンウインド方式の風力発電機とした場合、プロペラの抗力によって方向が自動調整されるため、尾翼などのヨー軸制御は不要であるが、本発明の場合、開口部（１）は径が大きく風上に張出し比較的プロペラは短いため、ヨー軸制御が必要になる場合がある。そこで請求項５に係る仕組みを用い、ナセル（８）に固定した支柱ａ（６）の回転した翼（２）が当たらない位置に尾翼の支柱（９）を設け、尾翼の支柱（９）の先に尾翼（５）を設置することで、ナセル（８）の開口部を風上に向かうようにする。尾翼の支柱（９）は尾翼（５）と一体化してもよい。また、請求項６の仕組みを用い、ナセル（８）に直接尾翼（５）を設ければ、支柱ａ（６）や尾翼の支柱（９）は不要となる。【００１８】  請求項７に係る仕組みを用いた場合、請求項１〜４に係るいずれかの仕組みを用いた場合に加え、排気口（３）を翼（２）の翼端付近に設置することで、てこの原理による力をより回転力に生かすことができる。また、排気口（３）を複数以上並べて配置することで、噴出した風が周囲の空気をより巻き込んで翼（２）の表面を流れるため、境界層制御のさらなる効果が得られる。【００１９】  請求項８に係る仕組みを用いた場合、請求項１〜４に係るいずれかの仕組みを用いた場合に加え、開口部（１）に網（１３）を設けることで、虫や鳥などの侵入を防ぐことができる。【００２０】  請求項９に係る仕組みを用いた場合、請求項１〜４に係るいずれかの仕組みを用いた場合に加え、開口部（１）の傾斜による雨水の自動排出が可能となる。【００２１】  請求項１〜４に係るいずれかの仕組みを用いた場合、翼（２）の内部が空洞になり強度が弱くなる。そこで、請求項１０に係る仕組みを用い。翼（２）の内部に芯（１２）を入れ、強度を上げる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】発明を実施するための形態を示す斜視図である。
【図２】発明を実施するための形態を示す断面図である。
【図３】実施例１を示す斜視図である。
【図４】実施例２を示す断面図である。
【図５】実施例３を示す斜視図である。
【図６】実施例４を示す斜視図である。
【図７】実施例４を示す断面図である。
【図８】実施例５を示す斜視図である。
【図９】実施例５を示す断面図である。
【図１０】実施例６を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  本発明を実施するための形態を図１および図２に基づいて説明する。ダウンウインド方式の風力発電機で、ナセル（８）のハブ（４）が取り付けられた面の反対側を開口部（１）とし、風を取り入れる構造にする。ハブ（４）に設けられた翼（２）には、翼上面に排気口（３）を設け、付け根部分より排気口（３）に通じる通気穴（１０）を設ける。風は開口部（１）からナセル（８）、ハブ（４）、通気穴（１０）を経由して排気口（３）から噴出し、反作用と境界層制御により、翼（２）の回転を加速させる仕組みである。また、ヨー軸制御をするためにナセル（８）に支柱ａ（６）を固定し、回転する翼（２）より低い位置、なおかつ開口部（１）と反対方向に尾翼の支柱（９）を設け、その先に尾翼を設ける。そして、支柱ａ（６）は支柱ｂ（７）に対して左右に回転するようにする。尾翼の支柱（９）は尾翼（５）と一体化してもよい。また、ナセル（８）を開口部（１）に向かって広がる形状にすることで雨水を溜まらないようにする。また、開口部（１）には網（１３）をかぶせ虫や鳥の侵入を防ぐ。
【００２４】  実施例１を図３を元に説明する。図１とほぼ同じであるが、ナセル（８）に直接尾翼（５）を設けたタイプである。支柱ｂ（７）を基準にハブ（４）が取り付けられている方向のナセル（８）の下部に尾翼（５）を設ける。図１と違いナセル（８）に固定する支柱ａ（６）は不要になる。
【００２５】  実施例２を図４を元に説明する。図２とほぼ同じであるが、支柱ｂ（７）をナセル（８）の開口部（１）側に近づける。こうすることで、支柱ｂ（７）の回転軸を基準にしてナセル（８）の開口部（１）側の抗力が小さくなり、尾翼（５）なしでも開口部（１）を風上に向けることができる。発電機（１１）は風の侵入を妨げないように台（１５）を伸ばし、開口部（１）よりなるべく奥に配置する。ただし、重心が偏るため、発電機が重すぎる場合には注意が必要である。
【００２６】  実施例３を図５を元に説明する。アップウインド方式の風力発電機で、筒（１４）で作られた開口部（１）をハブ（４）の前面に設置するタイプである。取り込んだ風は翼（２）の排気口（３）より噴出される。筒（１４）を軽く作らなければ回転効率が悪くなる。
【００２７】  実施例４を図６および図７を元に説明する。アップウインド方式の風力発電機で、開口部（１）をナセル（８）の周囲に設けたタイプである。開口部（１）から入った風は、ナセル（８）の内部を逆流して、ハブ（４）の空洞部分から翼（２）の通気穴（１０）を経て翼上面の排気口（３）から噴出される仕組みである。開口部（１）には網（１３）を設置する。
【００２８】  実施例５を図８および図９を元に説明する。アップウインド方式の風力発電機で、開口部（１）を尾翼の支柱（９）の周囲に設けたタイプである。開口部（１）から入った風は、尾翼の支柱（９）の内部を逆流して、ナセル（８）の内部からハブ（４）の空洞部分、翼（２）の通気穴（１０）を経て翼上面の排気口（３）から噴出される。開口部（１）を大きくすれば尾翼の役割を果たすので尾翼（５）は不要になる。開口部（１）には網（１３）を設置する。
【００２９】  実施例６を図１０を元に説明する。翼（２）の翼上面の排気口（３）から風を噴出させるために、翼（２）の内部に通気穴（１０）を設ける。通気穴（１０）はなるべく広い方が好ましいのだが、それにより翼（２）の強度が低下するのを防ぐため翼（２）の内部に芯（１２）を設ける。また排気口（３）は翼端付近に複数以上設ける。
【符号の説明】
【００３０】１  開口部
２  翼
３  排気口
４  ハブ
５  尾翼
６  支柱ａ
７  支柱ｂ
８  ナセル
９  尾翼の支柱
１０  通気穴
１１  発電機
１２  芯
１３  網
１４  筒
１５  台
【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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