(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱２上に回転可能に配設した回転支持体３で、風車筐体４を水平に支持する構成において、前杆３Ｃと後杆３Ｄを立設した前記回転支持体３における前記前杆３Ｃで前記風車筐体４の先端部４Ａを水平に支持し、前記後杆３Ｄで前記風車筐体の後端部４Ｂを水平に支持し、前記風車筐体４の前記先端部４Ａと前記後端部４Ｂの間に、横軸ロータ５をそのハブ５Ａの前後及び幅の中心が、前記支柱２の支柱軸心線Ｕと重なるように配設し、前記風車筐体４の前記先端部４Ａと前記後端部４Ｂにはそれぞれ発電機４Ｃ、４Ｄを、その各回転軸４Ｅ、４Ｆが同一軸線上になるように配設するとともに、当該前後の回転軸４Ｅ、４Ｆの間に前記横軸ロータ５のハブ５Ａ中心に固定した回転軸５Ｂ、５Ｃの前後端部を連結して前記横軸ロータ５を同軸回転可能とし、前記横軸ロータ５は、前記回転軸５Ｂ、５Ｃを前後に向けた状態で、前記ハブ５Ａの周面に複数の揚力型ブレード６を定間隔に放射方向に向けて固定し、前記揚力型ブレード６の翼端を上向きとした正面視で、前記揚力型ブレード６の基部６Ａは、その前縁６Ｂの厚さの中心が前記ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓに沿い、前記前縁６Ｂの回転前面６Ｇは前記ブレード中心線Ｓと平行に形成され、かつ翼長の中間から翼端へかけて前記回転前面６Ｇは回転後方向へ大きく屈曲して、前記前縁６Ｂが厚く後縁端６ｃへかけて細く尖る翼先端面６Ｄを正面横長に見えるようにし、前記基部６Ａから翼端へかけての後縁６Ｃは、次第に回転後方向へ傾斜して前記翼先端面６Ｄに近づくに従って急激に屈曲して、前記翼先端面６Ｄの前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６Ｃが外側になるように形成し、かつ前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての回転後面６Ｆは正面から見えるようにし、前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６ｃの回転軌跡は、前記支柱２の支柱軸心線Ｕに重なる位置になるように形成されてなることを特徴とする横軸風車。
【請求項２】
前記揚力型ブレード６の翼先端面６Ｄにおける前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖは、前記横軸ロータ５のハブ５Ａにおける前端面の回転軌跡Ｘより前方に位置するように形成され、前記揚力型ブレード６の翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃの回転軌跡Ｒは、前記横軸ロータ５の前記ハブ５Ａにおける前後の中心の回転軌跡と重なるように、前記揚力型ブレード６が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横軸風車。
【請求項３】
横軸ロータ５のハブ５Ａの回転軸５Ｂ、５Ｃの前後端部を、それぞれ前後に突出させる前記ハブ５Ａの周面に、揚力型ブレード６を複数を定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレード６の基部６Ａの基端面は、前部が厚く後端にかけて次第に薄くした形状として、その前後を前記ハブ５Ａの前後を向く軸線に沿うように前記ハブ周面に固定し、前記揚力型ブレード６の翼端を上向きとした正面視で、揚力型ブレード６の前記基部６Ａの前縁６Ｂの厚さ中心を、前記ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓに沿わせた状態で、前記前縁６Ｂの回転方向に対面する回転前面６Ｇを前記ブレード中心線Ｓと平行に形成し、かつ前記揚力型ブレードの長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ大きく屈曲させて、前記揚力型ブレード６の翼先端面６Ｄを正面に向けてほぼ水平に形成し、前記翼先端面６Ｄは、前記前縁６Ｂ部分が厚く後端６Ｃへかけて先尖りとし、前記翼先端面６Ｄにおける前縁端６Ｅの回転軌跡よりも前記翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるようにし、前記揚力型ブレード６の基部６Ａから前記翼先端面６Ｄへかけての回転方向の後方である回転後面６Ｆが、正面から見えるようにしてなることを特徴とする横軸ロータ。
【請求項４】
前記横軸ロータは、前後に長い風車筐体の先端部と後端部の中間に、ハブにおける回転軸を前後に向けて支持されるものとし、前記ハブの中心から前後に向けて突出する前後の回転軸先端部を、前記風車筐体の先端部と後端部に内装した前後の発電機の前後を向く回転軸の先端に、接続具を介して同心状に連結するようにしてなることを特徴とする請求項３に記載の横軸ロータ。
【請求項５】
横軸ロータにおける揚力型ブレードであって、ハブ５Ａに固定して翼端を垂直に上向きとした状態の正面視において、前記揚力型ブレード６の基部６Ａの厚さの中央を通るブレード中心線Ｓをハブ５Ａの軸心を通るものとし、前記揚力型ブレード６の前縁６Ｂを正面に向け、その回転時の回転前面６Ｇが前記ブレード中心線Ｓに平行に回転前方に設定されて、後縁６Ｃが翼端へ向かって斜めに立ち上がり、翼長の中間から翼端へかけては、大きく回転後方向へ屈曲されて、翼先端面６Ｄが水平横長に正面に現れ、該翼先端面６Ｄにおける前記前縁６Ｂの前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも、該翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるように形成され、前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての回転後面６Ｆは、全体が正面から見えるように形成し、前記揚力型ブレード６の平面視は、前記回転前面６Ｇが後部が広がる半円形で、これに続く後縁端６ｃにかけて先尖りとされ、前記翼先端面６Ｄにおける前記前縁６Ｂの回転軌跡Ｔは、前記ハブ５Ａの前端面５Ｅの回転軌跡Ｘよりも正面前方に突出されていることを特徴とするロータブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転時に通過する気流の干渉が生じにくく、回転性能に優れ、低風速でも回転トルクの高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
横軸風車の横軸ロータは、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−４０３０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の横軸ロータは、ブレードの正面形状が、縦長方向の中間部が最大弦長部とされ、最大弦長部から翼端にかけて回転後方向へ大きく屈曲させた横向傾斜部とされ、該横向傾斜部は側面視で前記最大弦長部から翼端へかけて正面方向へ前向傾斜させてあるものである。その結果、ブレードの正面に当る気流は、最大弦長部に集まり、ロータの回転後方向へ通過し回転効率を高めるものとされている。この気流の通過方向では、ブレードが多いと干渉が生じるので低風速域では効率を高くすることが困難である。
本発明は、ブレードの数を多くしても各ブレード間を通過する気流の干渉が生じにくく、低風速でも回転効率と回転トルクの高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。
【０００６】
（１）  支柱２上に回転可能に配設した回転支持体３で、風車筐体４を水平に支持する構成において、前杆３Ｃと後杆３Ｄを立設した前記回転支持体３における前記前杆３Ｃで前記風車筐体４の先端部４Ａを水平に支持し、前記後杆３Ｄで前記風車筐体の後端部４Ｂを水平に支持し、前記風車筐体４の前記先端部４Ａと前記後端部４Ｂの間に、横軸ロータ５をそのハブ５Ａの前後及び幅の中心が、前記支柱２の支柱軸心線Ｕと重なるように配設し、前記風車筐体４の前記先端部４Ａと前記後端部４Ｂにはそれぞれ発電機４Ｃ、４Ｄを、その各回転軸４Ｅ、４Ｆが同一軸線上になるように配設するとともに、当該前後の回転軸４Ｅ、４Ｆの間に前記横軸ロータ５のハブ５Ａ中心に固定した回転軸５Ｂ、５Ｃの前後端部を連結して前記横軸ロータ５を同軸回転可能とし、前記横軸ロータ５は、前記回転軸５Ｂ、５Ｃを前後に向けた状態で、前記ハブ５Ａの周面に複数の揚力型ブレード６を定間隔に放射方向に向けて固定し、前記揚力型ブレード６の翼端を上向きとした正面視で、前記揚力型ブレード６の基部６Ａは、その前縁６Ｂの厚さの中心が前記ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓに沿い、前記前縁６Ｂの回転前面６Ｇは前記ブレード中心線Ｓと平行に形成され、かつ翼長の中間から翼端へかけて前記回転前面６Ｇは回転後方向へ大きく屈曲して、前記前縁６Ｂが厚く後縁端６Ｃへかけて細く尖る翼先端面６Ｄを正面横長に見えるようにし、前記基部６Ａから翼端へかけての後縁６Ｃは、次第に回転後方向へ傾斜して前記翼先端面６Ｄに近づくに従って急激に屈曲して、前記翼先端面６Ｄの前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６ｃが外側になるように形成し、かつ前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての回転後面６Ｆは正面から見えるようにし、前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６ｃの回転軌跡は、前記支柱２の支柱軸心線Ｕに重なる位置になるように形成されてなる横軸風車。
【０００７】
（２）  前記揚力型ブレード６の前記翼先端面６Ｄにおける前記前縁端６Ｅの前記回転軌跡Ｖは、前記横軸ロータ５の前記ハブ５Ａにおける前記前端面５Ｅの平面視における回転軌跡Ｘよりも正面前方に位置するように形成され、前記揚力型ブレード６の前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６ｃの回転軌跡は前記ロータ５の前記ハブ５Ａにおける前後の中心の回転軌跡Ｒと重なるように前記揚力型ブレード６が形成されている前記（1）に記載の横軸風車。
【０００８】
（３）  横軸ロータ５の前記ハブ５Ａの回転軸５Ｂ、５Ｃの前後端部を、それぞれ前後に突出させる前記ハブ５Ａの周面に、前記揚力型ブレード６を複数枚定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレード６の基部６Ａの平面視の基端面は、前縁部が厚く後端にかけて次第に薄くした形状として、該基部６Ａの前後を前記ハブ５Ａの前後を向く軸線に沿うように設定し、前記揚力型ブレード６の翼端を上向きとした正面視で、該揚力型ブレード６の前記基部６Ａの前縁６Ｂの厚さ中心を、前記ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓに沿わせた状態で、前記前縁６Ｂの回転方向に対面する回転前面６Ｇを前記ブレード中心線Ｓと平行に形成し、かつ前記揚力型ブレード６の長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ大きく屈曲させて前記揚力型ブレード６の翼先端面６Ｄを正面に向けてほぼ水平に形成し、前記翼先端面６Ｄは、前記前縁６Ｂ部分が厚く後縁端６ｃへかけて先尖りとし、前記翼先端面６Ｄにおける前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも前記翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるようにし、前記揚力型ブレード６の基部６Ａから前記翼先端面６Ｄへかけての、回転方向の後方である回転後面６Ｆ全部が正面から見えるようにしてなる横軸ロータ。
【０００９】
（４）  前記横軸ロータ５は、前後に長い風車筐体４の先端部と後端部の中間に、ハブ５Ａにおける前後の回転軸５Ｂ、５Ｃを前後に向けて支持されるものとし、前記ハブの中心から前後に向けて突出する前後の回転軸５Ｂ、５Ｃ先端部を、前記風車筐体の先端部４Ａと後端部4Ｂに内装した前後の発電機４Ｃ、４Ｄの前後を向く回転軸５Ｂ、５Ｃの先端に、接続具５Ｄ、５Ｄを介して同心状に連結するようにしてなる前記（3）に記載の横軸ロータ。
【００１０】
（５）  横軸ロータ５における揚力型ブレード６であって、ハブ５Ａに固定して翼端を垂直に上向きとした状態の正面視において、前記揚力型ブレード６の基部６Ａの厚さの中央を通るブレード中心線Ｓをハブ５Ａの軸心を通るものとし、前記揚力型ブレード６の前縁６Ｂを正面に向け、その回転時の回転前面６Ｇが前記ブレード中心線Ｓに平行に回転前方に設定されて、後縁６Ｃが翼端へ向かって斜めに立ち上がり、翼長の中間から翼端へかけては、大きく回転後方向へ屈曲されて、翼先端面６Ｄが水平横長に正面に現れ、該翼先端面６Ｄにおける前縁６Ｂの前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも、該翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるように形成され、前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての回転後面６Ｆは、全体が正面から見えるように形成し、前記揚力型ブレード６の平面視は、前記回転前面６Ｇが後部が広がる半円形で、これに続く後縁端６ｃにかけて先尖りとされ、前記翼先端面６Ｄにおける前記前縁６Ｂの回転軌跡Ｔは、前記ハブ５Ａの前端面５Ｅの回転軌跡Ｘよりも正面前方に突出されているロータブレード。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１２】
前記（1）に記載の発明においては、横軸ロータ５がその回転軸５Ｂ、５Ｃを前後に突出させて前後の回転軸５Ｂ、５Ｃが風車筐体４の先端部４Ａと後端部４Ｂの中間に両持ちで支持されているので、横軸ロータ５が振動しにくく安定して回転することが出来る。
横軸ロータ５は、複数の揚力型ブレード６をハブ５Ａの周面に配設されているので受風面積が広く、低風速でも回転効率が高く、回転トルクも高い。
複数の揚力型ブレード６を配設すると、横軸ロータ５の回転に伴い各揚力型ブレード６間に生じる通過気流の干渉が生じて回転効率が低下し、或いは騒音が生じ易いが、本発明では揚力型ブレード６の形状が前例のない特種形に形成されているので、それが解消されている。
すなわち、風上を向く正面で、翼端を上向きとした揚力型ブレード６は、基部６Ａが前後方向へ長く向いており、その厚みの中央に、ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓが垂直に形成されている。揚力型ブレード６の正面に見える前縁６Ｂにおける回転方向に対面する回転前面６Ｇは、前記ブレード中心線Ｓに平行に形成され、翼端へ向かって長さの中間から大きく回転後方向に屈曲し、正面に翼先端面６Ｄが横長に見えるように形成されている。回転時に遠心部で高速に回転する揚力型ブレード６の翼端に近い部分では、風の抵抗がかかりにくく、かつコアンダ効果によって通過する気流は高速となり、その結果として負圧になって通過するので、ハブ５Ａ周面における回転前後の揚力型ブレード６の配置間隔が狭くても通過気流の干渉障害が生じにくい特長がある。
前記揚力型ブレード６は前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての、回転時に、回転する後方向にある回転後面６Ｆは、正面から見えるように形成されている。すなわち横軸ロータ５の正面に当る気流は、前記揚力型ブレード６の回転後面６Ｆにあたって、その斜めの表面を滑って回転後方向へ斜めに通過するとともに、揚力型ブレード６を回転方向に押し出すことにより横軸ロータ５を回転させる。この場合、揚力型ブレード６の前記基部６Ａから遠心方向へ移動する気流は、正面方向へ突出している前記翼先端面６Ｄの後縁端６ｃ部分で回転軸５Ｂ方向の背面方向へ斜めに通過して、反作用で揚力型ブレード６の回転遠心部において揚力型ブレード６を前縁６Ｂ方向に強く押し出して回転させる。
【００１３】
前記（2）に記載の発明においては、前記揚力型ブレード６の前記翼先端面６Ｄにおける前記前縁端６Ｅの前記回転軌跡Ｖは、前記横軸ロータ５の前記ハブ５Ａにおける前記前端面５Ｅの平面視における回転軌跡Ｘよりも正面前方に位置するように形成され、前記翼先端面６Ｄにおける前記後縁端６ｃの回転軌跡Ｒは前記横軸ロータ５の前記ハブ５Ａにおける前後の中心の回転軌跡Ｒと重なるように前記揚力型ブレード６が形成されているので、正面視で正面に見える前記翼先端面６Ｄは、ハブ５Ａの前後の中心の回転軌跡Ｒより前方に張出していると同時に、平面視で前記翼先端面６Ｄは、その前縁端６Ｅから後縁端６ｃへかけて背後方向へ傾斜していて、前記揚力型ブレード６の翼端部における回転後面６Ｆに当る気流を、後に続く揚力型ブレード６の回転前面６Ｇに沿つて高速で通過する気流に沿うように通過させて回転効率を高める。
【００１４】
前記（3）に記載の発明においては、横軸ロータ５の前記ハブ５Ａの回転軸５Ｂ、５Ｃの前後端部を、それぞれ前後に突出させる前記ハブ５Ａの周面に、揚力型ブレード６を複数枚定間隔で放射方向へ向けて固定し、各揚力型ブレード６の基部６Ａの平面視の基端面は、前縁部が厚く後縁端にかけて次第に薄くした形状として、該基部６Ａの前後をハブ５Ａの前後を向く軸線Ｗに沿うように設定してあるので、前記基部６Ａは前後に長く、正面からの気流は抵抗が少なく通過することができ、回転効率が高まる。
前記揚力型ブレード６の翼端を上向きとした正面視で、該揚力型ブレードの前記基部６Ａの前縁６Ｂの厚さ中心を、前記ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓに沿わせた状態で、前記前縁６Ｂの回転方向に対面する回転前面６Ｇをブレード中心線Ｓと平行に形成し、かつ揚力型ブレード６の長さの中間から翼端へかけて回転後方向へ大きく屈曲させて、揚力型ブレード６の翼先端面６Ｄを正面に向けてほぼ水平横長に形成してあるので、揚力型ブレード６の正面視は、回転前面６Ｇは垂直で、前記後縁６Ｃは基部６Ａから翼端方へ回転後方向へ傾斜しており、回転後面６Ｆは翼端方向へ広がって受風面積が遠心部で広いので、回転トルクが高くなる。
前記翼先端面６Ｄは、前縁６Ｂ部分が厚く後縁端６ｃへかけて先尖りとし、前記翼先端面６Ｄにおける前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるようにしてあるので、前記回転後面６Ｆに当る気流は翼先端面６Ｄの後縁端６ｃで外側へ抜けて、反動で翼先端面６Ｄの前縁端６Ｅ方向へ押し出す。揚力型ブレード６の基部６Ａから翼先端面６Ｄへかけての回転方向の後方である回転後面６Ｆ全部が正面から見えるようにしてあるので、正面から揚力型ブレード６に当る気流は、ほとんどが回転後面６Ｆに当り、斜め背後に通過して、反作用として揚力型ブレード６を回転させるので、回転効率が高いものとなる。
【００１５】
前記（4）に記載の発明における横軸ロータ６は、前後に長い風車筐体４の先端部４Ａと後端部４Ｂの中間に、ハブ５Ａにおける回転軸５Ｂ、５Ｃを前後に向けて、前記ハブ５Ａが両持ちで支持されるので、振動しにくく回転安定性が高まる。前記ハブ５Ａの軸心部から前後に向けて突出する前後の回転軸５Ｂ、５Ｃ先端部を、前記風車筐体４の先端部４Ａと後端部４Ｂにそれぞれ内装した、前後の同型の発電機４Ｃ、４Ｄの回転軸４Ｅ、４Ｆの先端に、接続具５Ｄ、５Ｄを介して同心状に連結するようにしたので、ブレが生じにくく、かつハブ５Ａの前後の回転軸５Ｂ、５Ｃ先にかかる前記発電機４Ｃ、４Ｄの負荷が均等で、円滑な回転により回転効率に伴う発電効率が高まる。
【００１６】
前記（5）に記載の発明における横軸ロータ５における揚力型ブレード６は、翼端を垂直に上向きとした状態の正面視において、揚力型ブレード６の基部６Ａの厚さの中央を通るブレード中心線Ｓをハブ５Ａの軸心を通るものとし、前記揚力型ブレード６の前縁６Ｂを正面に向け、その回転時の回転前面６Ｇが前記ブレード中心線Ｓに平行に回転前方に設定されて、後縁６Ｃが翼端の回転後方向へ向かって斜めに立ち上がり、翼長の中間から翼端へかけては、大きく回転後方向へ屈曲されており、翼先端面６Ｄが水平横長に正面に現れ、該翼先端面６Ｄにおける前縁６Ｂの前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも、該翼先端面６Ｄにおける後縁端６ｃが外側になるように形成されているので、側面視では翼先端面６Ｄの前縁６Ｂが正面前方へ突出して、正面に受ける気流を包みこむようにして捕らえることができ、気流は回転後方向の背面外側を向く後縁端６ｃから外方へ通過する。
前記基部６Ａから前記翼先端面６Ｄにかけての回転後面６Ｆは、全体が正面から見えるように形成されているので、正面から当る気流はこの回転後面６Ｆで受けることになり、基部６Ａから翼端へ移動し、横長に前方へ突出している前記翼先端面６Ｄに当って後縁６Ｃから斜め後方へ通過して反作用として揚力型ブレード６を回転させる。
前記揚力型ブレード６の平面視は、前記回転前面６Ｇが回転後方へ広がる半円形で、これに続く後縁端６ｃにかけて先尖りとされ、前記翼先端面６Ｄにおける前記前縁６Ｂの回転軌跡Ｔは、前記ハブ５Ａの前端面５Ｅの回転軌跡Ｘよりも正面方向に突出されているので、前記基部６Ａの中心より正面方向にある前記回転後面６Ｆが、正面に当る気流を抱えこむようにして回転後方向へ気流を通過させて回転効率を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の横軸風車の実施例１の正面図である。
【図２】図１の側面図で左方が正面である。
【図３】図１の平面図で左方が正面である。
【図４】図３における風車筐体の一部断面図である。
【図５】図１における揚力型ブレードの拡大正面図である。
【図６】図５における揚力型ブレードの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図において、横軸風車１は、支柱２の上部に回転支持体３を回転可能に支持している。回転支持体３は、軸部３Ａの上に側面視で前後に長い基部３Ｂと、前後端部で上向きに立上がる前杆３Ｃと後杆３Ｄとで略Ｕ字形に形成してある。前記前杆３Ｃと後杆３Ｄは、横断面形を、前部は厚く後端へ向かって薄くした略魚形状に形成されている。これによって、正面から前記前杆３Ｃと後杆３Ｄに当る気流は抵抗が小さく通過する。  
【００１９】
前記回転支持体３の上部には、風車筐体４の空洞の前端部４Ａと後端部４Ｂが所定の間隔を置いてそれぞれ固定支持されている。前記風車筐体４は、前端部４Ａは前記回転支持体３の前杆３Ｃ上に固定支持され、後端部４Ｂは前記回転支持体３の前記後杆３Ｄ上に固定支持されており、前記前端部４Ａと前記後端部４Ｂの内部には、それぞれ図４に示すように、同型式の発電機４Ｃ、４Ｄが回転軸４Ｅ、４Ｆの先端を前後で対向させ、かつ同心状に内設されている。
【００２０】
前記風車筐体４の中央部は横軸ロータ５のハブ５Ａとされ、該ハブ５Ａの前後の中心の回転軌跡Ｒは、図２に示すように前記支柱２の中心軸線Ｕ上に設定されている。前記ハブ５Ａの内部には、図４に断面図を示すように、回転軸５Ｂ、５Ｃが前後に長く、かつその前後端部を前記風車筐体４の前後に配設した発電機４Ｃ、４Ｄの前後を向く回転軸４Ｅ、４Ｆの対向する先端に、同心状に接続具５Ｄ、５Ｄを介して連結されている。
【００２１】
図４において、前記前部の発電機４Ｃの後向きに突出された回転軸４Ｅと、後部の発電機４Ｄの前向きに突出する回転軸４Ｆの対向間には、前記横軸ロータ５のハブ５Ａの前向き回転軸５Ｂと後向きの回転軸５Ｃのそれぞれの先端部が、接続具５Ｄ、５Ｄを介して同心に回転可能に連結されている。
【００２２】
この前後の発電機４Ｃ、４Ｄは同じ型式のものであり、回転軸４Ｅ、４Ｆの突出する方向だけを前後に変更されている。従って前後の発電機４Ｃ、４Ｄは前記横軸ロータ５の回転によって同じ方向に回転されて、それぞれ均等な発電をする。
【００２３】
前記前後の発電機４Ｃ、４Ｄにより発電された電気は、前記回転支持体３の前記前杆３Ｃと後杆３Ｄ内部を通る図示しないコードが、下の支柱２内に配設された図示しない蓄電池に接続されていて、該蓄電池に蓄電されたり、他所に配電されるようになっている。
【００２４】
前記横軸ロータ５は、そのハブ５Ａの前後に反対側へ突出する各回転軸５Ｂ、５Ｃが、軸受により支持されていないので軸受による摩擦抵抗がかからず、直接に前後の発電機４Ｃ、４Ｄの回転軸４Ｅ、４Ｆに同心状に直結されているため、ブレが生じにくく、風力を発電機４Ｃ、４Ｄに直接伝えて発電する効率が高まる。
【００２５】
また同じ発電量を得るにも、大型の発電機では低風速の時に始動しにくく時間的ロスが生じるが、同じ発電量を２台の小型発電機を使用することにより、低風速でも始動が早くなり、風は風速が一定ではなく停止もするので、その繰り返しの中で一定時間内での発電量は、小型発電機の方が始動の早さによりトータル的に発電量が多くなり発電効率が高まる。
【００２６】
前記風車筐体４の後端部４Ｂの上面には、方向舵７が前後に長く垂直に立設されており、後端部４Ｂの下面には、前記回転支持体３の前記後杆３Ｄに接するように、下部方向舵８が前後に長く垂直に配設されている。
これにより、風向きの変化にも瞬時に前記回転支持体３が回転して、前記横軸ロータ５の正面を常に風上に向けて風力を揚力型ブレード６の正面に受けて、効率の高い発電をさせることが出来る。
【００２７】
前記横軸ロータ５は、ハブ５Ａの周面に正面視で均等間隔に８枚の揚力型ブレード６が配設されている。ただしこの枚数に限定されるものではなく、この揚力型ブレード６は、従来のブレードと異なって、形状が特種なために、多数配設しても回転前後の各揚力型ブレードの間を通過する気流に生じる干渉が生じにくく、その結果として低風速でも回転トルクの高い回転をすることができる。
【００２８】
すなわち、図６に平面を示すように、前記揚力型ブレード６の前記翼先端面６Ｄは、後縁端６ｃが前記ハブ５Ａの前後の中心の回転軌跡Ｒ上にあり、前記翼先端面６Ｄの前縁６Ｂは、前記ハブ５Ａの前端面５Ｅよりも正面前方へ斜めに突出しているため、前記回転後面６Ｆに沿って通過する気流は、前記揚力型ブレード６の回転後方向でなく、横軸ロータ６の背面方向に、風車筐体４の後端部４Ｂの周面に沿うように抜けるため、各揚力型ブレード６の間を通過する気流の干渉が生じにくい。
【００２９】
前記揚力型ブレード６の正面は、図４に示すように、ハブ４の中心を通るブレード中心線Ｓに対して、前縁６Ｂは正面を向いて平行であるが、翼端へかけて大きく回転後方向へ屈曲していて、後縁６Ｃは基部６Ａから翼端方向へかけて次第に回転後方向へ傾斜して、翼先端面６Ｄは、前部の幅が広く後部へかけて弧を描いて鳥の嘴のように細く横長に正面を向いて形成されている。
【００３０】
図５において、前記翼先端面６Ｄの前記前縁６Ｂの厚さの中心の前縁端６Ｅの回転軌跡Ｖよりも、前記翼先端面６Ｄの後縁端６ｃは外側にあるので、揚力型ブレード６の、前記回転後面６Ｆに沿って基部６Ａから翼先端面６Ｄ方向へ通過する気流は、後縁端６ｃで背面の外向きに通過する。すなわち図２における風車筐体４の周面に平行に沿って後端部４Ｂの背後方向へ通過する。
【００３１】
また図２に示すように、前記翼先端面６Ｄの前記前縁６Ｂの回転軌跡Ｔは、前記ハブ５Ａの先端面５Ｅの回転軌跡Ｘよりも正面前方に位置しているが、前記翼先端面６Ｄの後縁端６ｃの回転軌跡Ｒは、前記ハブ５Ａの前後の中心の回転軌跡Ｒと重なる位置となっている。
【００３２】
このことは、前記翼先端面６Ｄが平面視における前記基部６Ａの中心よりも正面方向へ出ている事を示し、前記翼先端面６Ｄに近い前記回転後面６Ｆに当る気流は、枠で囲い込まれるようになって前記回転後面６Ｆの後縁６Ｃから背面方向へ通過して回転効率を高める。
【００３３】
前記揚力型ブレード６の基部６Ａの回転方向に対しての前記回転後面６Ｆ（図１及び図５では正面に現われている）は、図３に示すように、前記風車筐体４の軸心線Ｗに対して平行にハブ４に固定されているが、図３の前記軸心線Ｗの位置に符号３１で示す横断面は、図５における31ー31線断面を示しており、風車筐体４の前記軸心線Ｗに対する揚力型ブレード６の回転後面６Ｆは、その後縁６Ｃが回転後方向へ３８度〜４０度の範囲で傾斜している。
【００３４】
図３における符号３２で示す横断面は、図５における32-32線断面を示しており、その回転後面６Ｆは、風車筐体４の軸心線Ｗに対して２８度〜３０度の範囲で後縁６Ｃを内側に向けて傾斜させている。
【００３５】
すなわち前記揚力型ブレード６は、基部６Ａの回転後面６Ｆは風車筐体４の軸心線Ｗに対して平行であるが、翼端方向へ行くに従って、次第に後縁６Ｃを前縁６Ｂよりも回転後方向へ傾斜させて、翼先端面６Ｄにおいては、その後縁端６ｃをハブ５Ａの前後の中心の回転軌跡Ｒまで正面方向に傾斜させている。        
【００３６】
その結果、正面から前記揚力型ブレード６に当る気流は、基部６Ａにおいては風車筐体４の軸心線Ｗに沿う後方向へ流れ、翼端の方へ行くに従って前記後縁６Ｃが風車筐体４の軸心線Ｗ方へ寄り、かつ前記支柱２の軸心線Ｕに近づいている。
【００３７】
また前記揚力型ブレード６の回転前方に対面する回転前面６Ｇは、図３の揚力型ブレード６の断面でよくわかるように、前縁６Ｂから弦の中央部へかけて大きく膨らんでいるため、この回転前面６Ｇに沿う気流は、コアンダ効果によって高速で風車筐体４の軸心線Ｗの背面方向へ抜けるため、揚力型ブレード６は回転前面６Ｇに生じる気圧が回転後面６Ｆに生じる気圧より低く、この気圧の差によって、回転前面方向へ引寄せられて高速回転する。
【００３８】
また揚力型ブレード６の回転前面６Ｇに沿う気流が高速で通過するため、揚力型ブレード６の枚数が多くても、回転時の前後の揚力型ブレード６の回転により生じる気流の干渉が生じにくく、低風速の時においても回転効率が高く、ロータ５の回転トルクが強い特徴がある。
【００３９】
図６に平面を示すように、揚力型ブレード６は翼端部を上向きにした状態で、基部６Ａはハブ５Ａの中心にあるが、翼端の後縁端６ｃは前記基部６Ａの中心から回転後方へ大きく離れていることは、従来の前向き傾斜部を形成した縦長ブレードとは大きく異なっている。
【００４０】
従って、従来の前向傾斜部を有する縦長ブレードの前向傾斜部と異なって、翼端における翼先端面６Ｄが、正面視で水平横長に形成され、平面視で、翼先端面６Ｄの前縁６Ｂが基部６Ａより回転後方で、かつハブ５Ａの正面５Ａよりも正面前方に突出しており、平面視で翼先端面６Ｄの後縁端６ｃが基部６Ａの中心の回転軌跡Ｒ上にあり、回転後面６Ｆの後縁６Ｃが背面方向へ傾斜している分、後縁６Ｃの長さの中間が、基部６Ａの背面よりも大きく背面方向へ突出して、翼端へかけて、翼先端面６Ｄの後縁端６ｃが正面方向へ出ている。
【００４１】
このように、揚力型ブレード６は長さの中間までは、全体が前縁６Ｂから後縁６Ｃへかけて背面方向へ傾斜しており、揚力型ブレード６の長さの中間から屈曲して翼端へかけては次第に正面の回転後部寄りに伸びて、翼先端面６Ｄがその前縁６Ｂをハブ５Ａの前面５Ｅよりも正面前方へ突出させて、揚力型ブレード６の長さの半分以上、翼端へかけての部分が、正面に当る気流を包みこむようにして、回転後方の翼端の背面方向へ気流を纏めて通過させるので、低風速でも回転効率と発電効率を高くする事が出来る。   
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明にかかる横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードは、低風速でも回転効率が高く、回転トルクも高いので、風力発電装置に利用される。また横軸ロータやロータブレードは、水力発電装置用に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１．横軸風車
２．支柱
３．回転支持体
３Ａ．軸部
３Ｂ．基部
３Ｃ．前杆
３Ｄ．後杆
４．風車筐体
４Ａ．前端部
４Ｂ．後端部
４Ｃ．前部発電機
４Ｄ．後部発電機
４Ｅ．後向回転軸
４Ｆ．前向回転軸
５．  横軸ロータ
５Ａ．ハブ
５Ｂ．前向回転軸
５Ｃ．後向回転軸
５Ｄ．接続具
５Ｅ. 前端面
６．揚力型ブレード
６Ａ．基部
６Ｂ．前縁
６Ｃ．後縁
６ｃ．後縁端
６Ｄ．翼先端面
６Ｅ．前縁端
６Ｆ．回転後面
６Ｇ．回転前面
７．方向舵  
８．下部方向舵
Ｒ．ハブの中心回転軌跡（翼端面後縁回転軌跡）
Ｓ．ブレード中心線
Ｔ．翼端面前縁中心回転軌跡
Ｕ．支柱軸心線
Ｖ．翼先端面前縁端回転軌跡
Ｗ．風車筐体軸心線
Ｘ．ハブの前端面回転軌跡
Ｙ．ハブの後端面回転軌跡
【要約】
【課題】  本発明は、ブレードの数が多くても回転時の気流が干渉しにくく、低風速でも回転効率の高い横軸風車、横軸ロータ及びロータブレードを提供することを目的としている。
【解決手段】  ハブの周面に複数の揚力型ブレードが配設され、各揚力型ブレードは翼端を上向きとした状態で、正面視でハブ５Ａの軸線方向を向く揚力型ブレードの基部６Ａの厚さの中央を、ハブ５Ａの軸心を通るブレード中心線Ｓが通っている。揚力型ブレード６の前縁６Ｂの回転前面６Ｇは前記ブレード中心線Ｓと平行で、長さの中間から翼端にかけて回転後方向に大きく屈曲され、翼端の翼先端面６Ｄが正面に水平横長に見えるとともに、前記翼先端面６Ｄの前縁の厚さ中心６Ｅの回転軌跡Ｖよりも、前記翼先端面６Ｄの後縁端６ｃは外側になって、前記基部６Ａから翼先端面６Ｄへかけての回転後面６Ｆが、正面から見えるように形成されている横軸風車。
【選択図】  図１【図１】
0006928325.tif 000002
【図２】
0006928325.tif 000003
【図３】
0006928325.tif 000004
【図４】
0006928325.tif 000005
【図５】
0006928325.tif 000006
【図６】
0006928325.tif 000007