(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の力を受ける羽根を有し、流体が流れる方向と交差する回転軸を中心に回転する回転体と、この回転体の回転で発電する発電機とを備えた流体力発電装置であって、上記羽根を復元可能に巻き取って収納する羽根収納手段を有し、上記羽根収納手段は上記羽根を収納または復元する際の羽根の経路にガイドを複数備え、上記羽根はその上端、下端および中間部分を上記ガイドとそれぞれスライド可能に連結されたことを特徴とする流体力発電装置。
【請求項２】
流体の力を検出する流体力検出手段、および検出された流体の力に応じて羽根収納手段での羽根の収納量を調節する羽根収納量調節手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の流体力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気や水（例えば海流や潮流）などの流体が流れる際の力を羽根で受け、この羽根を有した回転体を回転させて発電機により発電を行う流体力発電装置に関するものであり、特に、流体の力が過大な際の流体力発電装置の破損防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の流体力発電装置としては、回転体が水平軸を有し、回転体の回転軸方向からの流体の流れによる力を受けて垂直方向に回転する垂直回転型と、回転体が垂直軸を有し、回転体の回転軸と直行する方向からの流体の流れによる力を受けて水平方向に回転する水平回転型とが概ねよく知られている。
垂直回転型は、複数枚の羽根からなるプロペラ形の回転体を有しており、流体が流れる方向に応じて、羽根を流体の流れる方向に対向させる（羽根を流体の上流方向に向ける）ことで、回転体が回転し、回転体に連結された発電機を駆動するものである。
また、水平回転型は、複数枚の曲面もしくは平面構造の板羽根またはスパイラル状の帯状羽根を備え、回転時の外観シルエットが概ね円筒状である回転体が、羽根に全水平方向からの流体の流れによる力を受けて水平方向へ回転し、回転体に連結された発電機によって発電を行うというものであり、パドル型、サボニウス型、ダリウス型と呼ばれるものなどが一般的に知られている。なお、上記では水平回転型として、回転軸が垂直であるものを示したが、回転軸を水平にしても、流体が回転軸に対して直角に当たることで垂直方向へ回転体を回転させることが可能である。
【０００３】
また、別の分類では、プロペラ形のものは、流体による揚力で回転することから揚力型と呼ばれ、一方、サボニウス型やパドル型のものは、流体による抗力で回転することから抗力型と呼ばれる。なお、水平回転型であっても、羽根が縄跳びの縄のような形状をしたダリウス型は揚力型である。
【０００４】
上記のような流体力発電装置は、一般には空気や水（例えば海流や潮流）などの流体の力（エネルギー）を利用して発電を行うための装置として用いられる。流体から得られるエネルギーは、流速の概ね３乗に比例し、かつ流体の力を受ける面積に比例することが一般的に知られている。特に、風速の変動幅が大きい風力の場合、多くの時間は風速が低い状態であり、風力は平均的にはエネルギー密度が低く利用し難いエネルギー源である。このため、風力の利用に際しては、受風面積を大きくしたり、羽根や回転体の回転効率を上げたりして、なるべく効率良く風力エネルギーを電気エネルギーへ変換することや設備を低コスト化することなどが要求される。しかし、台風時などの強風時には、風力は強大なエネルギー（力）を持つため、流体力発電装置の各部を強風においても破損したりしないような材質または構造とすることが必要となる。
【０００５】
従来技術１．
特開平９−６０５７３号公報「風力発電装置」には、風力によって回転する上記水平回転型発電装置の改良例が記載されている。すなわち、板状の羽根に開口部を設けてその開口部にシャッタを取り付けており、羽根が風下方向へ回転するときにはシャッタによって開口部が閉じ、風上方向へ回転するときには開口部が開くというものであり、羽根が風上方向への回転時に受ける風力による回転トルクの滅殺を防止して羽根を取り付けた風車（回転体）を効率良く回転させることができる手法として提示されている。
【０００６】
従来技術２．
特開２０００−６９７９７号公報「風力発電装置」には、複数枚の羽根からなるプロペラ型の回転体を有した垂直回転型の風力発電装置として、特に定格風速以上時に、風速や発電量に応じて羽根のピッチ角（いわゆる流体に対向する羽根の角度）を調節し、発電機の出力や回転数を抑制したり調節したりすることにより、回転数過大によるプロペラや発電機などの破損や回転数過小による発電量の低下を防止することができる手法が提示されている。
【０００７】
従来技術３．
特開２０００−９７１４５号公報「風力発電装置」においては、プロペラを用いた垂直回転型の風力発電装置を地面等に固定された支柱に取り付け、風力発電装置をワイヤおよび滑車により支柱に沿って手動または電動により昇降自在としており、地上からの高さに指数関数的に比例して増大する風速の変化特性を利用して、風力発電装置の昇降によりプロペラの回転数を制御するとともに、台風等の強風時にプロペラを下方へ降ろすことでプロペラが過度な回転数で回転したり、破損したりすることを防止する手法が提示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術１による羽根にシャッタを取り付けるものでは、強風時に対する対策が特になされていないため、台風などの際に羽根が破損するかまたは破損が生じないよう強靭に羽根を作る必要が発生する他、過度な回転により発電機が破損するかまたは過剰な発電容量の発電機を設置する必要などがあり、その結果、羽根または発電機のコストが高くなる他、羽根の重量が増加して効率良く羽根が回転することができなくなるなどの問題点がある。また、強風時に羽根の過度な回転および破損を防止する対策については特に記載されていない。
【０００９】
また、従来技術２による羽根のピッチ角を調節するものでは、対向する流体による羽根への揚力を調節することになり、プロペラ型の回転体の回転数などを調節するためには有効であるが、羽根の面積そのものは不変であり、例えば風向の突変などで強風時の抗力が羽根に作用する場合もあるため、台風などの際に個々の羽根や羽根を支える構造部が破損する恐れがあり、破損しないよう材料面や構造面で強靱に作る必要がある。その結果、羽根や羽根を支える構造部のコストが高くなったり、羽根や回転体の重量が増加して効率良く回転できなくなるなどの問題点がある。
【００１０】
また、従来技術３によるものでは、羽根を昇降する構造とし、強風時に下方へ羽根または回転体を降ろすことで強風時に対する対策となるとしているが、上空よりは平均的には低い風速とはいえ、台風などの際には地上付近でも強風は吹くため、羽根の過度な回転および破損を防止するための抜本的な対策とは言い難い。
【００１１】
本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、過大な流体の力を受けて羽根や回転体が破損するのを防止したり、回転体の過大な回転を防止して発電機の許容発電容量を越えた過大な発電を防止したりできる流体力発電装置を提供することを第１の目的とするものである。
また、流体の力が過大なときにおいても、羽根や回転体が破損しない範囲で可能な限り多くの発電が行える状態を持続できる流体力発電装置を提供することを第２の目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流体力発電装置は、流体の力を受ける羽根を有し、流体が流れる方向と交差する回転軸を中心に回転する回転体と、この回転体の回転で発電する発電機とを備えた流体力発電装置であって、羽根を復元可能に巻き取って収納する羽根収納手段を有し、羽根収納手段は羽根を収納または復元する際の羽根の経路にガイドを複数備え、羽根はその上端、下端および中間部分をガイドとそれぞれスライド可能に連結されたものである。
【００１３】
また、上記流体の力を検出する流体力検出手段、および検出された流体の力に応じて上記羽根収納手段での羽根の収納量を調節する羽根収納量調節手段を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図５は本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図であり、より具体的には、図１は流体力発電装置の構成を示す正面図、図２は平面図、図３は羽根と側板の分解斜視図、図４は羽根収納手段を拡大して示す図、図５は羽根を収納するための制御ブロック図、図６は予め設定された流速検出値と羽根の収納量との関係を示す（流速検出値に応じて算出される収納量指令値を示す）図である。
【００１７】
図１〜図３において、１は流体の力を受けるための羽根、１ａは羽根１の上下の水平位置に備えられた側板、１ｂは側板１ａの一部を切り欠いた側板切欠部、１ｘは羽根収納手段（後で詳細に説明する。）による収納後の羽根１の収納位置（以下、位置１ｘと記載することもある。）、１ｚは羽根収納手段による羽根の収納方向を示す矢印（以下、収納方向１ｚと記載することもある。）である。
２は羽根１によって受けた流体の力で回転する回転体であって、本実施の形態では、回転体２は羽根１の凹面側すなわち側板切欠部１ｂの側の少なくとも一部が相対するように１８０度をなす角度で２枚の羽根１を備えており、いわゆるサボニウス型の回転体である。２ａは回転体２の構造を支持する回転体中心支持材、２ｂは回転体２に固定された増速ギア、２ｚは回転体２の回転方向を示す矢印（以下、回転方向２ｚと記載することもある。）である。
３は回転体２が回転する際の回転軸、４は支柱であり、本実施の形態では支柱４を鉛直方向に設置した場合について説明する。５は回転体２の回転で発電する発電機である。５ａは回転体２の回転を増速ギア２ｂを介して発電機５に伝達する動力軸であり、動力軸５ａと増速ギア２ｂの外周部との間には、図示しないギア構造を備えており、互いのギア構造が噛み合うように連結されている。６は流体力検出手段としての流速計である。
【００１８】
次に、図４を用いて羽根収納手段について説明する。本実施の形態の羽根収納手段における羽根１の収納方法は、回転体２の回転面の法線方向（図２における矢印２ｚの方向）と平行な方向、すなわち回転体２の回転軸３に直交する方向へ羽根１全体をスライドさせるというものであり、羽根１を収納するための機構（羽根収納手段）は主に、羽根１に直接または図示しない部材を介して固定されたラックギア１ｃ、ラックギア１ｃがスライドするように取り付けられ、スライドする方向を定めるために回転体２に直接または図示しない部材を介して固定されたラックレール２ｃ、回転体２に固定された図示しない駆動モータからの動力を伝達する駆動軸２ｄ、駆動軸２ｄに取り付けられた駆動ギア２ｅ、ギア構造部分で咬み合うようにラックギア１ｃと駆動ギア２ｅの両方に連結され、回転体中心支持材２ａに対して回転自在に取り付けられた環状のピニオンギア２ｆから構成されており、これらの機構の多くは、回転体中心支持材２ａの周辺であって、２枚の羽根１の間の中空部分に納められている。
【００１９】
図５は本実施の形態における羽根１を収納するための制御ブロック図であり、図５において、７ａは流速計６で検知した流速検出値、７ｂは流速検出値７ａに応じて予め設定された羽根１の収納量を算出する収納量設定器であり、羽根収納量調節手段に対応する。７ｃは収納量設定器７ｂによって設定される収納量指令値であり、この値に基付いて駆動軸２ｄを回転するため駆動モータ２ｇ（図４では図示していない）の回転数および回転方向が制御され、羽根１の収納量を調節する。
【００２０】
以下、各部についてさらに詳細に説明する。
羽根１は、個々には空洞の円柱や楕円柱（図３では楕円柱）を縦に半分に分割したような形状を備えたもので、例えばステンレス綱の平板を曲面状にしたものであったり、あるいは羽根１の形状を維持するための図示しない羽根枠材とこの羽根枠材に取り付けられて流体の力を受ける羽根面材とから構成されたものである。羽根枠材と羽根面材とからなる場合、羽根枠材の材質としては例えばステンレス鋼が挙げられ、羽根面材の材質としては例えば透明または半透明な繊維素材が挙げられる。なお、羽根枠材は羽根１の外周部のみに口の字形に設けたり、内部も補強した田の字形やＸ字形などであってもよい。
【００２１】
側板１ａは、主に羽根１が受ける流体の流れが羽根１の上下方向へ逃げて羽根１が受ける流体の力が低下することを防止するために羽根１の少なくとも上下の位置に備えたものであり、本実施の形態では図３に示すように、羽根１の楕円と同一形状を有する楕円の板を半分に分割したような形状の板であり、側板切欠部１ｂが設けられている。なお、側板１ａは、羽根１の形状を維持するための構造強度を補強する機能を兼ね備えていてもよい。また、側板１ａは羽根１の上下の位置だけではなく、内部にも別途備えてもよく、その場合、羽根１が受ける流体の力の低下防止や構造強度を補強する効果がより大きくなる。また、本実施の形態では、側板１ａは羽根１に固定されているが、羽根１の少なくとも上下の位置の側板は、回転体２や支柱４に固定されていてもよい。ただし、特に支柱４に固定されている場合の側板は、羽根１の回転面全体にわたる円盤形状としたほうがよい。また、支柱４に側板を取り付けた場合、回転体２がより軽くなり、回転体２が回転しやすくなり、発電効率を高める効果がある。
【００２２】
側板切欠部１ｂは、羽根１がスライド収納される際に側板１ａが支柱４や回転体中心支持材２ａなどを避けるために必要となるものである。本実施の形態では、回転軸３の周囲に支柱４や回転体中心支持材２ａがあり、羽根１の上下方向に突き抜けているため、側板切欠部１ｂが必要不可欠であるが、特に羽根１の上部側の側板１ｂについては、支柱４や回転体中心支持材２ａが突き抜けないように構成することは容易に可能であり、その場合、側板切欠部１ｂは不要となる。
【００２３】
ラックギア１ｃは、個々の羽根１に固定され、棒状部材の片面がギア構造となっているもので、ピニオンギア２ｆとギア構造部分で噛み合うように連結されており、回転体２に固定されたラックレール２ｃに沿って回転体２の回転軸３に交差する方向（本実施の形態では直行する方向）に羽根１と一体となってスライドするようになっている。ラックギア１ｃとラックレール２ｃの間には、図示しない車輪やベアリング構造を備えたり、潤滑油を塗布したりして、スライドする際の摩擦を低減するようにしていてもよい。
【００２４】
回転体中心支持材２ａと支柱４とは２重管構造となっており、その内管が支柱４に、外管が回転体中心支持材２ａにそれぞれ相当する。また、回転体中心支持材２ａと支柱４の間には、回転体中心支持材２ａが支柱４の上下方向にずれないように図示しない回転座が備えられ、上記回転座と回転体中心支持材２ａと支柱４との何れかの間には、図示しない車輪やベアリング構造を備えまたは潤滑油を塗布して、回転体２が回転する際の摩擦を低減している。
【００２５】
ピニオンギア２ｆは、回転体中心支持材２ａの外周部に取り付けた環状のものであり、ピニオンギア２ｆの環状部内周側と回転体中心支持材２ａとの間には例えばベアリング構造を備え、ピニオンギア２ｆが自在に回転するようになっている。また、ピニオンギア２ｆの環状部外周側はギア構造となっており、ラックギア１ｃおよび駆動ギア２ｅの双方とそれぞれのギア構造部分で噛み合うように連結されている。
【００２６】
回転軸３は、その軸方向が流体の流れる方向と交差（本実施の形態では直交）している。なお本実施の形態では、流体は、図１の前後左右の水平方向から、図２の上下左右の平面方向から主に流れることを想定している。
支柱４は、地面などに埋設したり、構造物の側面や橋桁などの下部あるいはビルの屋上などの上部に固定されたりするが、支柱４は正確に鉛直方向に設置されないといけないと言うことはなく、鉛直から多少ずれていてもよい。さらに、水平方向に設置されてもよい。また、構造物の側面へ設置する場合、垂直な支柱４から回転体２の回転面の半径より長い横梁を複数本延ばして構造物の側面に固定すればよい。
【００２７】
発電機５は、例えば永久磁石とコイルとを組み合わせて交流の電力を発生する、いわゆる自転車灯のダイナモと同様な構成のものであり、支柱４に固定されており、回転体２の回転が増速ギア２ｂや動力軸５ａを介して伝わり、交流電力を発生するものである。なお、発電機５の形式は、上記にとらわれず誘導発電機や直流電力を発生する直流発電機であってもよい。また、図示はないが、発電機５からの交流電力は、交流を直流に変換する整流器を介して直流電力に変換され、整流器からの直流電力はチョッパーなどによって昇圧した後、インバータによって交流電力へ変換して、電源系統へ供給されるという構成を備えている。なお、さらに上記整流器やチョッパーなどからの直流電力の系統は、充放電時の電圧や電流を調節するコンバータを介してあるいは直接、バッテリに接続された構成となっていてもよく、バッテリの充放電を介すことで電源系統へ供給する電力の安定化を図ることができる。
【００２８】
流速計６は、本実施の形態では、流体の流れに曝された導線部分の温度を一定に維持するために導線部分に流れる電流によって流速を検知する形式の、いわゆる熱線式の流速計を用いているが、これに限るものではなく、例えば、小型の腕型の羽根を複数備えた回転部が、流体が流れることで回転し、その回転数によってまたは回転による少量の発電を行いその発電量によって流体の流速を検出する形式やその他の形式のものであってもよい。
【００２９】
次に、図６を用いて、流速計６による流速検出値に応じた羽根１の収納量について説明する。
図６において、横軸は流量検出値、縦軸は収納量指令値を示している。７ｃｍｉｎは羽根１の最小収納量であり、図２において実線で示した羽根の状態に対応する。７ｃｍａｘは羽根１の最大収納量であり、図２において破線で示した羽根の状態（位置１ｘ）に対応する。７ａｍｉｎは収納最小流速であり、流速検出値がこの流速以上になると羽根収納手段が実質的に働き始める。７ａｍａｘは収納最大流速であり、流速検出値がこの流速以上になると羽根収納手段によって最大限（位置１ｘ）に羽根１を収納する。
【００３０】
すなわち、図５において、収納量設定器７ｂは、流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎ未満であれば、収納量指令値７ｃとして最小収納量７ｃｍｉｎを設定し、流速検出値７ａが収納最大流速７ａｍａｘ以上であれば、収納量指令値７ｃとして最大収納量７ｃｍａｘを設定する。また、流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎと収納最大流速７ａｍａｘの間であれば、収納量指令値７ｃには最小収納量７ｃｍｉｎと最大収納量７ｃｍａｘの間の中間値が設定される。なお、収納最小流速７ａｍｉｎは、羽根１が最小収納状態、すなわち図２の実線で示した状態にあるときに、間接または直接に受ける流体の力によって羽根１や回転体２や支柱４が破損したり、発電機５での発電が過剰になったりすることを回避できる最大の流速である。収納最大流速７ａｍａｘは、羽根１が最大収納状態、すなわち図２の破線で示した状態（位置１ｘ）になる最小の流速を意味する。なお、図６においては、流量検出値７ａと収納量指令値７ｃとの関係は、斜線や平行線のように直線で記載されているが、実際には、羽根１の収納量に応じた流速毎の回転体２の回転特性や運用方法（回転数や発電量を一定にするか否か）などに合わせることで、少なくとも１つの曲率を持った曲線状であってもよい。
【００３１】
次にまず、上記のように構成された本発明の実施の形態１による流体力発電装置の羽根収納手段の作用および動作について説明する。
図４において、羽根１を収納するときには、図示しない駆動モータを駆動して、駆動軸２ｄおよび駆動ギア２ｅを左回転させると、駆動ギア２ｅとギア構造で連結されたピニオンギア２ｆは回転体中心支持材２ａの周りを右回転し、ピニオンギア２ｆとギア構造で連結された図４上部のラックギア１ｃはラックレール２ｃの制約（回転体２の回転面の法線と平行な方向すなわち回転体２の回転軸３に直交する方向へスライド可能なようにラックギア１ｃが取り付けられている）があるため右方向へスライドし、図４下部のラックギア１ｃは反対に左方向へスライドすることとなる。これによりラックギア１ｃに固定された羽根１は、個々にそれぞれが回転軸３側に寄り付くスライド動作となり、この動きが継続されれば最終的には、羽根１は図２の破線で示した状態（位置１ｘ）へと収納されることになる。羽根１を収納された状態から復元する(展開する)、すなわち羽根１を収納するのとは逆の方向へ動作させるには、上記説明の右と左を入れ替えた動きとなり、羽根１は最終的には図２の実線で示した状態になる。当然、駆動軸２ｄを駆動する図示しない駆動モータの回転を途中で止めたりすれば、羽根１を図２の実線と破線の中間的な状態にすることも自在に可能であることは言うまでもない。なお、駆動軸２ｄを駆動する図示しない駆動モータが回転しないとき（収納量指令値７ｃが変化していないとき）には、公知のブレーキやギア構造による図示しないストッパーが働き、上記駆動モータが回転するとき（収納量指令値７ｃが変化したとき）には図示しないストッパーの働きを無効とするような動作をする公知の機構を別途備えるか上記駆動モータ内に組み込んで、上記駆動モータが羽根の位置を維持するためだけに電力を使用するようなことがないようにすることが望ましい。
【００３２】
このように、本実施の形態では、羽根１の収納量を図２の実線から破線の範囲で自在に調節することが可能である。また、羽根の少なくとも一部を収納または復元する際の羽根の経路に備えられたガイドに相当するラックレール２ｃがあることで、回転体２の回転面の法線と平行な方向へ確実に羽根１をスライドさせることができ、羽根１がねじれるなどの収納あるいは展開時の誤作動を防止するとともに、羽根１を収納あるいは展開する途上であっても回転体２の外観形状を維持することができる。
【００３３】
なお、図４には上記羽根収納手段を拡大したものを１つのみ記載しているが、これと同様な羽根収納手段が回転軸３の軸方向に複数個設置されていてもよく、さらに、このとき、駆動軸２ｄや駆動軸２ｄを駆動する図示しない駆動モータは共用していてもよい。このように、羽根収納手段を回転軸３の軸方向に複数個配置することで、各羽根１に対するラックレール２ｃが複数になるので、羽根１を誤作動無くより確実にスライドさせて収納することができる上、回転体２に羽根１を設置しておくための構造をより強靱にでき、回転体２の外観形状をより一層維持しやすくなる。
【００３４】
次に本発明の実施の形態１による流体力発電装置の作用および動作について説明する。
流体が流れていないときは、流速検出値７ａは収納最小流速７ａｍｉｎ未満であり、収納量設定器７ｂからの収納量指令値７ｃには最小収納量７ｃｍｉｎが設定されており、羽根１は図２の実線で示した状態にあるが、流体が流れていないので、当然、回転体２は回転せず、発電機５も発電していない。
【００３５】
また、流体が流れており、流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎ未満である場合には、収納量設定器７ｂからの収納量指令値７ｃには最小収納量７ｃｍｉｎが設定されて、羽根１は図２の実線で示した状態となり、２枚の羽根の内、凹面側が流体の流れる方向に対向している羽根１（以下、凹面側の羽根１と言うこともある。）が、凸面側が流体の流れる方向に対向している羽根１（以下、凸面側の羽根１と言うこともある。）を避けた流体の一部が凹面側の羽根１へ流れ込むこともあり、凹面側の羽根１に発生する抗力が凸面側の羽根１に発生する抗力よりも大きくなって、回転体２は回転力を得て回転方向２ｚへ回転する。以降は流体の流れが無くなったり、流体の流れが弱くなって回転時の種々の抵抗（摩擦や発電によって生じる）に抗しきれなくならない限り、回転体２が回転しながら２枚の羽根１の凹面側に交互に大きな抗力が発生して、回転体２は連続的に回転する。回転体２の回転によって増速ギア２ｂや動力軸５ａを介して発電機５が駆動され電力が発生する。なお、羽根１が図２の実線で示した状態においては、発電機５による発電量は流体の流速に大きく依存する状態であるが、可能な限り多くの発電を行っていることになる。また、回転体２が回転を始めるには主に、回転体２と支柱４の間、増速ギア２ｂと動力軸５ａの間、動力軸５ａと発電機５の間などにある摩擦などの回転抵抗にうち勝つだけの抗力を羽根１が受ける必要があり、流体が所定の流速以上でないと回転体２が回り始めないことは言うまでもない。
【００３６】
また、流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎ以上で収納最大流速７ａｍａｘ未満である場合、収納量設定器７ｂからの収納量指令値７ｃには、図６で示したように、流速検出値７ａに応じて最小収納量７ｃｍｉｎと最大収納量７ｃｍａｘとの間にある値が設定され、羽根１は図２の実線と破線の中間的な位置の状態となり、羽根１が図２の実線で示した状態にある場合に比べて、流体に対向する羽根１の凹面側の面積が少なくなる上、羽根１が中央に寄ることから、羽根１が受ける流体からの抗力と回転軸３からの距離の積（要するに回転体２の回転力）は、同じ流速（収納最小流速７ａｍｉｎ）であれば小さくなるが、現実には流速は収納最小流速７ａｍｉｎより大きく、流体の流れ方向に垂直な単位面積あたりの抗力は大きいので、羽根１が流体から受ける力、回転体２の回転力、および発電機５で発電する電力は、それぞれ、流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎであって羽根１が図２の実線で示した状態にある場合と同程度となる（すなわち、こうなるように、予め収納量設定器７ｂにおける流速検出値７ａに対する収納量指令値７ｃの値を設定しておく。）。
【００３７】
また、流速検出値７ａが収納最大流速７ａｍａｘ以上である場合、収納量設定器７ｂからの収納量指令値７ｃには最大収納量７ｃｍａｘが設定され、羽根１は位置１ｘの状態となり、すなわち図２の破線で示した状態になり、その時点で回転体２が回転しているか否かに依らず、２枚の羽根１の凹面側は何れも流体の流れに対向しなくなり、回転体２は回転するための流体からの力を充分に得られなくなって、回転しないかまたは回転が止まるかまたは主に慣性で回転するだけとなって止まりやすい状態となる。さらに別途、部材を押し当てた時の摩擦で回転を止める形式などの図示しないブレーキ手段を備えていれば、回転体２の回転を確実に止めることが容易に可能となる。
なお、羽根１を位置１ｘの状態にすると、流体の力を受けるのは主に羽根１の凸面側だけで、流体の流れを避けやすい流線形状となることや、回転軸３側に２枚の羽根１が寄ったことで流体の力を受ける面積も少なくなって、羽根１や回転体２または支柱４が受ける流体の力は最小限となっており、少なくともこのときの流体の力に耐えられるように羽根１や回転体２や支柱４や発電機５を作っておけばよく、羽根１が収納されていない状態（羽根１が図２の実線で示した状態）で同じ強さの流体の力を受ける場合に比べて要求される構造強度は低くてよいことになる。
【００３８】
このように本実施の形態では、流速計６によって流体の力が過大な（流速検出値７ａが収納最小流速７ａｍｉｎより大きい）状態を正確に把握できるとともに、流体の力が過大であるときには、流体の流速に応じて羽根１を図２の実線から破線の範囲で収納していくことで、過大な流体の力を受けて羽根１や回転体２や支柱４が破損することを防止したり、回転体２の過大な回転を防止して発電機５の許容発電容量を超えた過大な発電による発電機などの電源系の破損を防止したりすることができ、また羽根１や回転体２や支柱４や発電機５が破損しない範囲で可能な限り多くの発電を発電機５で行うことができる。
【００３９】
また、流速検出値７ａに収納最大流速７ａｍａｘ以上の値を模擬的に設定したり、または収納量指令値７ｃに最大収納量７ｃｍａｘを模擬的に設定したりすることで、人為的に羽根１を収納して、羽根１が受ける流体の力を弱めることが可能である。このようにすることで、回転体２の回転を止めるまたは止めやすくすることが可能であり、また回転体２の回転を止めた際に、過大な流体の力を受けて羽根１や回転体２や支柱４が破損したり、急に再度回転を始めたりすることを防止できるようになり、安全に点検や修理などのメンテナンス作業を行うことができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態による流体力発電装置において、流体としては空気や水などを想定しているが、特に空気（要するに風）である場合、各部の諸元として例えば概ね下記の値を用いる。すなわち、回転軸３の軸方向における羽根１の長さ（以下、単に羽根１の長さという場合もある。）は４ｍ、回転軸３の軸に直行する方向おける羽根１の長さ（以下、単に羽根１の幅という場合もある。）は１ｍ、羽根１の凸面形状による厚み（突出量）は０．３ｍ、回転体２の回転軸３方向の長さは約４ｍ（羽根１の長さに側板１ａの厚さなどが加わるため４ｍよりは多少長くなる）、回転面の直径は羽根１を収納前（図２の実線で示した状態）で１．５ｍ、羽根１を収納後（図２の破線で示した状態）で１ｍ、接地面からの支柱４の長さは６．５ｍ、発電機５の最大発電容量は１ｋＷ、収納最小流速７ａｍｉｎは１２．５ｍ／ｓ、収納最大流速７ａｍａｘは２５ｍ／ｓ、発電効率（流体の持つ運動エネルギーに対して発電した割合）は１５％である。なお、上記各値はそれぞれほんの一例であり、これらの値に限るものではないことは言うまでもない。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、羽根１や羽根１を構成する羽根枠材の材質をステンレス綱とし、羽根１を構成する羽根面材の材質を透明または半透明な繊維素材としているが、それらに限ったものではなく、鉄やアルミなどの金属系素材、不透明な繊維素材、ポリカーボネート、アクリル、ビニールなどの石油化学系素材、木材、強化ガラス、その他の素材を用いたものであってもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、個々の羽根１において、その全体をスライドさせるように構成しているが、羽根１の一部だけ（例えば図２上部の羽根で言えば、支柱４から左の部分だけ）がスライドし、残りの部分はスライドせず回転体２に固定されていてもよい。このようにしたことで、収納した際に羽根１の凹面部を完全に重ね合わせて流線型状にできなくなったりするとしても、各羽根１を中心方向（回転軸３の法線方向）へスライドして収納した際の回転半径は確実に小さくなり、回転体２や支柱４などが流体から受ける抗力を低減することができ、上記実施の形態と同様な効果を奏する。
【００４３】
またさらに、羽根１を、回転軸３の軸方向と平行な辺が長辺である細長い長方形平板状または少なくとも短辺に曲率を有する曲面状（展開した際の羽根１の形状は、各部分羽根が平面だと展開したとき多角面状となり、各部分羽根が曲率をもっていれば曲面状となる）の複数の部分羽根に分割（羽根１を幅方向に複数の部分羽根に分割）して、部分羽根のそれぞれが収納方向（長方形の短辺方向）へスライド（例えば、羽根１の全体の形状を保持するガイドレールを備え、このガイドレールに沿って部分羽根がスライド）し、部分羽根が多段に重なった状態で収納されるような構成にしてもよい。このときラックギア１ｃと羽根１の固定方法としては、例えば、隣り合う部分羽根はその短辺の長さの範囲で互いに制約し合って短辺方向へスライドするように構成して、収納される方向とは逆側の羽根１の端部にある部分羽根だけをラックギア１ｃに固定する方法や、羽根１を構成する部分羽根個々とラックギア１ｃを自在に曲げられるワイヤで接続し、羽根１が開いた（隣接する部分羽根同士の重なりが最小となっている）ときにそれぞれのワイヤが張った状態となるようにする方法などが考えられる。このようにすると、各部分羽根の面が重ね合わさるように羽根１が収納されるので、流体の力を受ける収納後の羽根１の面積が上記実施の形態より小さくなるようにでき、流体の力が過大なときに羽根１や回転体２や発電機５や支柱４が破損することを防止する効果がより高くなる。
なお、羽根１が図３に示したように短辺に曲率を有する場合には、ガイドレールの形状を羽根１の曲面に合わせるようにすると、部分羽根のスライドがスムースに行える。
【００４４】
また、回転体２は羽根１を２枚備えた場合について説明したが、３枚以上の羽根１を備えるように構成したものであってもよい。３枚以上の羽根１を備えた場合、上記実施の形態のように２枚の羽根１の凹面を完全に重ね合わせた流線型状に収納することは困難となるが、重ね合わされなくとも、各羽根１を中心方向（回転軸３の法線方向）へスライドして収納した際の回転半径は確実に小さくなり、回転体２や支柱４などが流体から受ける抗力を低減することができ、上記実施の形態による効果と同様な効果を奏する。
また、回転軸３の軸方向からみた形状がＳ字状（Ｚ字状やＳ字状が連結された波形状であってもよい）であってＳ字の中心に回転軸を有する１枚羽根を備え、Ｓ字の両端部側をスライドして（例えばＳ字の中心で２分割したものそれぞれを中心部分に寄せるように）収納するように構成したものであってもよく、上記実施の形態による効果と同様な効果を奏する。
【００４５】
また、上記実施の形態では、流体の力を検出する流体力検出手段として流速計６を用いた場合について示したが、流体の力を表わす指標は流速に限るものではなく、例えば回転体２や発電機５や動力軸５ａなどの回転数、流体が羽根１や回転体２や支柱４などに衝突する際の圧力、発電機５などの電源系（図示しない整流器やチョッパーやインバータなどを含む）からの電力、電流、電圧などであってもよく、流体力検出手段として流速計６の代わりにこれらの指標の内の何れかを検出する装置を設け、その検出結果に基づいて羽根１の収納量を調節するようにしてもよい。ただし、回転数、電力、電流、電圧など、回転体２や発電機５が稼働してはじめて検出できるもののみを流体の力を表す指標として用いた際には、例えば羽根収納手段が作動して完全に回転がなくなったり発電しなくなったりした場合、実際には過大な流速の流体が流れていても流体の力を検知できなくなり、羽根収納手段が逆に羽根を収納しないように作動してしまうことになるので、羽根収納手段の正逆の動作が断続的に繰り返されることになる点で上記実施の形態の作用および動作とは異なるが、羽根１や回転体２や支柱４や発電機５の破損を防止することでは同様な効果を奏する上、流体の力が過大であるときにも断続的にでも発電を行うことができるので、破損を防止しつつ可能な限り多くの発電を行う状態を持続することに関してはより一層の効果がある。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、回転体２と動力軸５ａの間、ラックギア１ｃとピニオンギア２ｆの間、ピニオンギア２ｆと駆動ギア２ｅの間はそれぞれ、ギア構造で噛み合うようにして動力や回転が伝達されているが、ベルトやワイヤやチェーンなどによって伝達されるように構成してもよく、羽根収納手段の設置位置に関する自由度が高くなる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、ラックギア１ｃをスライドさせるために、ピニオンギア２ｆを介して駆動軸２ｄの回転を伝達するようにしているが、駆動軸２ｄを回転するための図示しない駆動モータをそれぞれの羽根１用に設け（図１の場合は、羽根１が２枚あるので２台必要）、駆動ギア２ｅから直接ラックギア１ｃにギア構造が噛み合うように連結してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、回転体２に固定した増速ギア２ｂによって動力軸５ａの回転を増速するようにしているが、さらに動力軸５ａを分離して分離された動力軸５ａの間で増速するための手段を講じてもよい。このようにすることで、増速比を自在に設定することが容易となり、発電機５の発電特性に合わせた適切な回転数を得るようにすることが容易となる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、回転体中心支持材２ａは二重管構造の外管に相当するものとしているが、回転軸３の軸方向の回転体２の長さ分程度の１本からなる長い管ではなく、回転軸３の軸方向の回転体２の両端部などに備えた短い管を回転軸３の軸方向に平行な棒状の部材で連結したような構成のものであってもよい。このように構成すると、回転体中心支持材２ａを軽量化することができる結果、回転体２を軽量化することができ、より低い流体の流速で回転し易くなるという効果がある。
【００５０】
また、上記実施の形態では、流体の力に応じて羽根１の収納量を可変に調節するようにし、羽根１の収納状態が収納途上でも静止できるように構成しているが、例えば流体の力が過大であれば羽根１を位置１ｘまで収納し、流体の力が過大でなくなれば羽根１の状態を最小の収納状態へ戻すというような、いわゆる２位置ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うようにしてもよい。なお、上記実施の形態においても、例えば収納最小流速７ａｍｉｎと収納最大流速７ａｍａｘに同じ値を設定したりすることで、２位置ＯＮ／ＯＦＦ制御を実現することができる。
【００５１】
また、上記実施の形態では、収納量設定器７ｂを備え、流体の力に応じて羽根収納手段での羽根の収納量を自動的に調節するように構成しているが、羽根収納手段での羽根の収納量の調節は、人が行うようにすることも可能である。
【００５２】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２による流体力発電装置を説明するための図であり、より具体的には、羽根の収納量を調節する制御ブロック図である。本実施の形態は、流体力発電装置としては、図１〜図４で示したものとほぼ同様な構成であることを前提としており、実施の形態１による流体力発電装置との主な相違点は羽根１の収納量の調節の仕方にある。
図７において、７ｃは収納量指令値であり、この値に基付いて駆動軸２ｄを回転するための駆動モータ２ｇ（図４では図示していない）の回転数および回転方向が操作され、羽根１の収納量を調節する。７ｄは流体力検出手段である図示しない電力計で検知した発電量検出値であり、発電機５などの電源系（図示しない整流器やチョッパーやインバータなどを含む）から出力される電力を検知したものである。なお、電力計を用いずに電流や電圧から計算されたものであってもよい。７ｅは発電機５が破損しない範囲で許容される最大発電量であり、例えば図６における収納最小流速７ａｍｉｎ時の発電量に対応する。７ｆは最大発電量７ｅと発電量検出値７ｄとの偏差に基付いて収納量指令値７ｃを求め、羽根１の収納量を操作する発電量調節器であり、本発明における羽根収納量調節手段に対応する。
【００５３】
本実施の形態と上記実施の形態１との主な相違点は、羽根収納量調節手段を、実施の形態１では流体の力（図１では流体の力を表す指標は流速）に応じた羽根１の収納量を予め設定された値で調節する、いわゆる開ループ制御であったものを、本実施の形態では、流体の力を表す指標を発電機５などでの発電量とし、その発電量と設定値である最大発電量との偏差に応じて羽根１の収納量を調節する、いわゆる閉ループ制御としたことである。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態２による流体力発電装置の作用および動作について、実施の形態１との相違点に重点を置いて説明する。
発電量検出値７ｄが設定値である最大発電量７ｅよりも小さいときは、発電量調節器７ｆは収納量指令値７ｃを少なくしようとし、すなわち羽根収納手段は羽根１を収納するのとは逆の羽根１を展開（復元）する方へ動作する。
その結果、発電機５での発電量が増加して最大発電量７ｅになる場合、流体の力は十分にあり、羽根１の収納量を調節しながら最大発電量７ｅを超えないように抑制しつつ最大発電量７ｅでの一定出力の発電を継続している状態となる。なお、このことは、任意の流体の力に対して最大発電量７ｅになるような羽根１の収納量を随時決定していることになる。
また、羽根１を収納するのとは逆の羽根１を展開（復元）する方へ動作しても、発電機５での発電量が増加して最大発電量７ｅにならない場合、流体の力は不十分な（流速が低い）状態であり、最終的に羽根１は図２の実線で示した最大に展開した状態まで動作して、最大発電量７ｅには達しない範囲で最大限の発電をしようとする状態となり、このときの発電量は不定で、流体の力次第でなりゆきの値となる。
【００５５】
また、発電量検出値７ｄが設定値である最大発電量７ｅよりも大きいとき（発電量調節器７ｆが発電量が最大発電量７ｅを超えないように制御しているので定常的にこのような状態になることはないが）は、発電量調節器７ｆは収納量指令値７ｃを多くしようとし、すなわち羽根収納手段は羽根１を収納する方へ動作する。その結果、羽根１が受ける流体の力が減少し、発電機５での発電量も減少することになり、発電機５での発電量は、最大発電量７ｅを超えないように抑制され、最大発電量７ｅに一定に制御される。流体の力が過大であれば、最終的には羽根１は図２の位置１ｘに近い（羽根１が位置１ｘになるまで収納されると発電しなくなってしまうので、羽根１が位置１ｘになることはない。）ところまで収納されることとなる。
【００５６】
なお、発電量調節器７ｆは、設定値である最大発電量７ｅと発電量検出値７ｄの偏差およびその時間微分値あるいは時間積分値などに基付いて収納量指令値７ｃを算出する場合には、制御パラメータによっては上記のように動作しないことも一時的にはある得るが、長期的には概ね上記のように動作する。
【００５７】
このように、本実施の形態では、発電機５の発電量が最大発電量７ｅを超えないように羽根１を図２の実線から破線の範囲で収納していくので、過大な流体の力を受けて羽根１や回転体２や支柱４が破損することを防止したり、回転体２の過大な回転を防止して発電機５の許容発電容量を超えた過大な発電による発電機などの電源系の破損を防止したりすることができるとともに、流体の力が過大なときには破損しない範囲で、また流体の力が弱いときであっても可能な限り多くの発電を発電機５で行うことができる。
【００５８】
また、発電量検出値７ｄに最大発電量７ｅ以上の値を模擬的に設定したり、または収納量指令値７ｃに最大収納量７ｃｍａｘを模擬的に設定したり、あるいは最大発電量７ｅに０以下の値を模擬的に設定したりすることで、人為的に羽根１を収納して、羽根１が受ける流体の力を弱めることが可能である。このようにすることで、回転体２の回転を止めるまたは止めやすくすることが可能であり、また回転体２の回転を止めた際に、過大な流体の力を受けて羽根１や回転体２や支柱４が破損したり、急に再度回転を始めたりすることを防止できるようになり、安全に点検や修理などのメンテナンス作業を行うことができる。
【００５９】
また、上記実施の形態では、発電量調節器７ｆを備え、流体の力（発電量検出値）に応じて羽根収納手段での羽根の収納量を自動的に調節するように構成しているが、羽根収納手段での羽根の収納量の調節は、人が行うようにすることも可能である。
【００６０】
実施の形態３．
図８および図９は本発明の実施の形態３による流体力発電装置を説明するための図であり、より具体的には、１枚の羽根周辺の拡大図であり、図８は正面図、図９は平面図である。図８および図９において、図１〜図３と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、主に相違点について以下に説明する。
図８および図９において、１１ａは流体の力を受ける羽根１の羽根面材であり、例えば布などの繊維素材やビニールなどの柔らかい素材を用いている。１１ｂは羽根面材１１ａの一方の端部に固定された棒状（中空でもよい）の羽根枠材、１１ｃは羽根面材１１ａの他方の端部が固定され、羽根面材１１ａを巻き取るための羽根巻取軸であり、羽根巻取軸１１ｃはその軸心を中心に回転するように図示しない部材で回転体（例えば回転体中心支持材）に固定されている。１１ｄは一方の端部が羽根枠材１１ｂに取り付けられた羽根ワイヤであり、図８における羽根１の上中下の位置に３本設置されており、実線は羽根１が開いているとき、破線は羽根１が収納されているときの状態を示している。１１ｘは羽根面材１１ａを羽根巻取軸１１ｃに巻き取った際の羽根枠材１１ｂの収納位置（以下、位置１１ｘと記載することもある。）、１ｚは実施の形態１の場合と同様に、羽根収納手段による羽根の収納方向を示す矢印（以下、収納方向１ｚと記載することもある。）である。
【００６１】
１２ａは羽根ワイヤ１１ｄの他方の端部が取り付けられ、羽根ワイヤ１１ｄを巻き取るためのワイヤ巻取軸であり、ワイヤ巻取軸１２ａはその軸心を中心に回転するように図示しない部材で回転体２に固定されている。なお、羽根枠材１１ｂや羽根巻取軸１１ｃやワイヤ巻取軸１２ａは、ワッシャーやベアリングや車輪などの図示しない機構で回転体（例えば回転体中心支持材）に対して図８における上下方向へずれたり抜けたりしないように抑えられていることは言うまでもない。
１２ｂは羽根枠材１１ｂおよび羽根面材１１ａを挟み込むように設置され、回転体（例えば回転体中心支持材）に固定された羽根枠レールで、図８における羽根１の上下位置の４ヶ所に配置されており、図９における半楕円状の円周に沿って主に羽根枠材１１ｂがスライドするようになっている。このとき、羽根枠レール１２ｂと羽根枠材１１ｂの間に車輪やベアリングなどの機構を有してスライドしやすくなっていたり、羽根１の上下の端部と羽根枠材レール１１ｂとの間はカーテンとカーテンレールのような関係で連結されていたりしてもよい。
１２ｃはワイヤ巻取軸１２ａを回転するためのワイヤ巻取モータであり、図示しない部材で回転体（例えば回転体中心支持材）に固定されている。
１２ｄは羽根巻取軸１１ｃを回転するための羽根巻取モータで、図示しない部材で回転体（例えば回転体中心支持材）に固定されている。
１２ｅはワイヤ巻取モータ１２ｃの回転をギアやワイヤやベルトやチェーン構造を介してワイヤ巻取軸１２ａに伝達するワイヤ巻取伝達器、１２ｆは羽根巻取モータ１２ｄの回転をギアやワイヤやベルトやチェーン構造を介して羽根巻取軸１１ｃに伝達する羽根巻取伝達器である。
【００６２】
上記実施の形態１と本実施の形態の相違点は、実施の形態１では羽根収納手段を、羽根全体をスライドして収納するように構成したが、本実施の形態は羽根を巻き取って収納するようにした点であり、本実施の形態の羽根収納手段は、羽根巻取軸１１ｃ、ワイヤ巻取軸１２ａ、ワイヤ巻取モータ１２ｃ、羽根巻取モータ１２ｄ、ワイヤ巻取伝達器１２ｅ、羽根巻取伝達器１２ｆ、羽根枠材レール１２ｂから構成されている。
【００６３】
次に、本発明による実施の形態３の流体力発電装置における羽根収納手段の作用および動作について説明する。
羽根巻取モータ１２ｄを駆動すると、羽根巻取伝達器１２ｆを介して羽根巻取軸１１ｃが回転し、羽根面材１１ａが羽根巻取軸１１ｃに巻き取られる。それに伴い羽根枠材１１ｂは羽根枠材レール１２ｂの制約を受けながら収納方向１ｚへずれていき、最終的には位置１１ｘになった時点で羽根巻取モータ１２ｄを停止すると、羽根１がほぼ完全に収納された状態となる。羽根１がこのような状態になると流体の力を受ける面積はほとんどなくなり、羽根１への流体からの抗力はなく回転体２はほとんど回転しなくなる。
【００６４】
また、羽根１を収納するとは逆の方向へ動かす、すなわち羽根１を展開（復元）するときには、ワイヤ巻取モータ１２ｃを駆動し、ワイヤ巻取伝達器１２ｅを介してワイヤ巻取軸１２ａを回転（図９では右回転）させると、羽根ワイヤ１１ｄがワイヤ巻取軸１２ａに巻き取られて、羽根枠材１１ｂは収納方向１ｚとは逆の方向へ羽根枠材レール１２ｂの制約を受けながら引き戻され、羽根巻取軸１１ｃに巻き取られている羽根面材１１ａは巻き戻されて、最終的には羽根枠材１１ｂが実線で示す状態になった時点でワイヤ巻取モータ１２ｃを停止すると、羽根１が完全に開いた状態となる。羽根１がこのような状態になると流体の力を受ける面積は最大となり、回転体２は流体の力に応じて最大限に回転できる状態となっている。
【００６５】
なお、羽根面材１１ａを完全に巻き取ったり開いたりする途上で、羽根巻取モータ１２ｄやワイヤ巻取モータ１２ｃを停止することで、羽根枠材１１ｂを実線で示す位置と破線で示す位置（位置１１ｘ）との間の任意な状態にすることも自在に可能である。
【００６６】
以上のように本実施の形態では、羽根収納手段として、羽根の少なくとも一部を巻き取る手段を備え、羽根１の収納量を羽根１の巻取量で調節できるように構成したので、羽根収納手段として、羽根の少なくとも一部をスライドする手段を備え、羽根１をスライドすることで調節するように構成した実施の形態１と同様な効果を奏する。
さらに、羽根枠材１１ｂの位置１ｘは、図８および図９で示した位置よりも羽根巻取軸１１ｃやワイヤ巻取軸１２ａにより近い位置であってもよく、特に位置１ｘが羽根巻取軸１１ｃにより近い場合、位置１ｘになった場合の羽根１の面積がより小さくなるので、流体の力が過大なときにおける羽根１や回転体２や支柱４や発電機５の破損防止の効果や人為的に回転体２の回転を止める効果がより一層大きくなる。
また、本実施の形態では、羽根枠材レール１２ｂ（羽根の少なくとも一部を収納または復元する際の羽根の経路に備えられたガイドに相当する。）を備えたので、羽根１を収納したり開いたりする途上においても羽根１の外観形状を保持でき、羽根枠材１１ｂや羽根面材１１ａのたわみやねじれを抑制でき、羽根１の凸面側における流体からの抗力を低減できることから、回転体２の回転効率を高めることができる。さらに、流体の力を受ける羽根１や回転体２の構造上の強度を補強することができる。
また、羽根１全体または一部をスライドする羽根収納手段であった実施の形態１に比べて、羽根を巻き取る本実施の形態は、特に３枚以上の羽根を備えていても容易に適用することが可能である。
【００６７】
なお、図８では、羽根枠材１１ｂや羽根面材１１ａを挟むように羽根枠材レール１２ｂを上下方向に４ヶ所設置しているが、少なくとも上下位置の２ヶ所にあればよく、また、中間部分（図８では２ヶ所）については、羽根面材１１ａを挟まずに羽根１の凹面側（図９の下側）か凸面側（図９の上側）かいずれか一方の面を押さえるだけのものであってもよい。
また、上下に設けられた個々の羽根枠材レール１２ｂの間は空間となっているが、羽根１が開いたときに羽根面材１１ａの両面または片面を押さえるように、例えば金網状のものを付設していてもよく、このようにすることで流体の力を受ける羽根面材１１ａのたわみをより防止することができ、羽根１のたわみによって回転体２の回転効率が下がることを防止できる。
【００６８】
また、上記実施の形態３では、回転体２に対する羽根１の配置方法については特に言及してないが、図８および図９で示した羽根１が、図２の上側の羽根１に対応しているとすると、羽根巻取軸１１ｃ側が回転体２の回転軸３寄りとなる。しかしこれの限るものではなく、ワイヤ巻取軸１２ａが回転体２の回転軸３寄りに配置されていてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態３では、ワイヤ巻取モータ１２ｃや羽根巻取モータ１２ｄの駆動軸の回転を、それぞれワイヤ巻取伝達器１２ｅや羽根巻取伝達器１２ｆを介してワイヤ巻取軸１２ａや羽根巻取軸１１ｃに伝達しているが、ワイヤ巻取モータ１２ｃおよび羽根巻取モータ１２ｄの駆動軸とワイヤ巻取軸１２ａおよび羽根巻取軸１１ｃとをそれぞれ直結していてもよい。また、ワイヤ巻取モータ１２ｃと羽根巻取モータ１２ｄは１台だけで兼用し、羽根巻取軸１１ｃとワイヤ巻取軸１２ａはワイヤやベルトやチェーンなどで連結して連動して回転するようにしてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態３では、羽根巻取軸１１ｃは同位置で回転するように回転体２に固定しているが、羽根１を巻き取るに伴って羽根枠レール１２ｂに沿って羽根巻取軸１１ｃや羽根巻取モータ１２ｄが移動するようにしてもよい。このようにすると、羽根１の収納方向は、図８および図９の場合の収納方向１ｚとは逆になる。
また、羽根巻取モータ１２ｄは羽根１を収納する際と展開する際で兼用に用いられることとなり、羽根ワイヤ１１ｄやワイヤ巻取軸１２ａやワイヤ巻取モータ１２ｃや巻取伝達器１２ｅは不要となるので、羽根枠材１１ｂは回転体（例えば回転体中心支持材）に固定されたものとなってもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態３では、羽根面材１１ａは布などの繊維素材やビニールなどの柔らかい素材を用いたものとしたが、これに限るものではなく、細長い板状のもの（材質は硬質のものや、枠は硬質で面は柔らかい素材のものであってもよい）を長辺側が曲げられるように多数連結してあり、巻き取ることができる、いわゆるシャッター壁のようなものを羽根１に用いてもよい。
【００７２】
なお、上記各実施の形態では、羽根１を回転体２の回転軸３に直交する方向（羽根１の幅方向）へスライドしたり巻き取ったりして収納するように構成しているが、回転体２の回転軸３と平行な方向（羽根１の長さ方向）へ多段にスライドするかまたは巻き取るようにして羽根１を収納するように構成してもよい。このとき、羽根１の収納方向を下側とすれば、羽根１の自重により、羽根１を収納する際の動力が減ったり、羽根１を収納する際の収納速度が早くでき、特に流体の力が突然大きくなったりしたときに、羽根１や回転体２や支柱４や発電機５の破損を防止する効果をより発揮する。
【００７３】
また、上記各実施の形態では、回転体２に備えた羽根１の全枚数について収納するようにしたり、あるいはＳ字状の１枚羽根の場合には両端部側を収納するようにしているが、全枚数ではなく一部の枚数だけを収納するようにしたり、Ｓ字状の１枚羽根の場合片端部だけを収納するようにしてもよく、上記実施の形態による効果と同様な効果を奏する。
【００７４】
また、上記各実施の形態では、回転体２に１組（図１および図２では２枚）の羽根１を有する構成のものであるが、回転軸３の軸方向に羽根１の組が多段に積層状態で配置されている構成であってもよい。また、回転体２が回転軸３の軸方向に多段に配置されている構成であってもよい。このように、羽根１の組や回転体２が回転軸３の軸方向に多段に配置されている場合の羽根１の配置方法として、例えば図１および図２では水平方向に２枚配置してあるが、異なる段では垂直方向に２枚配置するというように、回転体２の回転面に対して段毎に位相を変えるようにしてもよい。このようにすると、回転体２の回転時における回転トルクの変動を抑えられ、回転体２と支柱４との間のベアリングなどの摩耗を軽減することができ、発電機５での電力や電流や電圧の変動も小さくなり、発電量を安定化できる。
【００７５】
また、上記各実施の形態では、主にサボニウス型（回転軸の周辺で主に曲面状の羽根の一部がオーバーラップし、その部分を流体が抜けるようになっている）の羽根を有したもので示したが、実施の形態１の変形例で記載したＳ字状の１枚羽根や平板状または曲面状の羽根複数枚を平面から見たときの回転面の軸心から法線方向へ自転車のスポーク状に配置した、いわゆるパドル型であってもよい。
【００７６】
また、上記各実施の形態では、回転体２をこれと軸心が同じである１本の支柱４で支える構成としているが、この支柱４に加えてさらに複数本の支柱で回転体を支えるように構成してもよい（このとき、回転体２と軸心が同じである支柱４は必ず必要というものではなく、なくてもよい）。具体的には、例えば、回転体２の回転面の周囲に（回転体２の回転範囲を囲むように）複数の支柱を設置し、それらの支柱から回転体２の上下部分の軸心方向へのびた横梁で回転体２の軸心部分を回転自在に支えるように構成してもよい。このようにすることで、流体力発電装置の横方向に対する構造上の強度が高まり、過大な流体の力による支柱の破損を防止することが容易となる。また、同じ構造強度であれば、個々の支柱は細くするなどして、軽量で安価なものとすることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、流体の力を受ける羽根を有し、流体が流れる方向と交差する回転軸を中心に回転する回転体と、この回転体の回転で発電する発電機とを備えた流体力発電装置であって、上記羽根を復元可能に巻き取って収納する羽根収納手段を備えたので、羽根を収納することで、羽根における流体の力を受ける面積をほとんど無くして羽根が受ける流体の力を弱めることができ、過大な流体の力を受けて羽根や回転体などが破損するのを防止したり、回転体の過大な回転を防止して発電機の許容発電容量を超えた過大な発電を防止したりすることができる。さらに、点検や修理作業などを行う際に回転体の回転を止めるまたは止めやすくすることができるとともに、回転体の回転を止めた際に、過大な流体の力を受けて羽根や回転体などが破損したり急に再び回転を始めたりすることを防止でき、安全に点検や修理作業などを行うことができる。さらに、上記羽根を収納または復元する際の羽根がスライドする経路にガイドを複数備え、羽根の上端、下端および中間部分をガイドとそれぞれスライド可能に連結したので、羽根を収納したり開いたりする途上においても、羽根または回転体の外観形状を保持することができ、可能な限り効率良く多くの発電を行うことができる。また、流体の力に対する羽根または回転体の構造上の強度を補強したり、羽根を収納したり開いたりする際におけるねじれなどの誤作動を防止することができる。
【００７８】
また、上記流体の力を検出する流体力検出手段、および検出された流体の力に応じて上記羽根収納手段での羽根の収納量を調節する羽根収納量調節手段を備えたので、流体の力が過大なときに自動的かつ確実に羽根を収納することができ、過大な流体の力を受けて羽根や回転体などが破損するのを防止したり、回転体の過大な回転を防止して発電機の許容発電容量を超えた過大な発電を防止したりすることができる。さらに、羽根が受ける流体の力の大きさに応じて羽根の収納量、すなわち羽根における流体の力を受ける面積を調節して、流体の力が過大なときにおいても羽根や回転体あるいは発電機などが破損しない範囲で可能な限り多くの発電を行える状態を持続することができる。
【００８１】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図２】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図３】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図４】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図５】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図６】  本発明の実施の形態１による流体力発電装置を説明するための図である。
【図７】  本発明の実施の形態２による流体力発電装置を説明するための図である。
【図８】  本発明の実施の形態３による流体力発電装置を説明するための図である。
【図９】  本発明の実施の形態３による流体力発電装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１  羽根、１ｃ  ラックギア（羽根収納手段）、１ｘ  羽根の収納位置、１ｚ羽根の収納方向、２  回転体、２ｃ  ラックレール（ガイド、羽根収納手段）、２ｄ  駆動軸（羽根収納手段）、２ｅ  駆動ギア（羽根収納手段）、２ｆ  ピニオンギア（羽根収納手段）、３  回転軸、５  発電機、６  流速計（流体力検出手段）、７ｂ  収納量設定器（羽根収納量調節手段）、７ｆ  発電量調節器（羽根収納量調節手段）、１１ｃ  羽根巻取軸（羽根収納手段）、１１ｄ  羽根ワイヤ（羽根収納手段）、１１ｘ  羽根枠材の収納位置、１２ａ  ワイヤ巻取軸（羽根収納手段）、１２ｂ  羽根枠材レール（羽根収納手段、ガイド）、１２ｃ  ワイヤ巻取モータ（羽根収納手段）、１２ｄ  羽根巻取モータ（羽根収納手段）、１２ｅ  ワイヤ巻取伝達器（羽根収納手段）、１２ｆ  羽根巻取伝達器（羽根収納手段）。
【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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