JP2013133769A - 動力発生装置及びこれを用いた垂直軸発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧を受ける回転羽根の面積が広くとれ、流体力学的損失が少なく、少ない流量でも回転し、十分な回転トルクが得られる動力発生装置を提供する。
【解決手段】垂直軸２に直交する直交軸５の両側に設けられた第１羽根部６と第２羽根部７が流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて上下に開き直交軸５回りの開き角が所定範囲まで増大し、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で流体圧を受けると当該開き角が所定範囲まで減少するように角度規制されて揺動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流体圧を羽根が受けて垂直軸を回転させる動力発生装置及びこれを用いた垂直軸発電装置に関する。

近年、地球温暖化に伴う異常気象や環境破壊が進行しており、温室効果ガスの排出削減を図るべく環境にやさしい再生可能な自然エネルギーを有効利用するニーズが高まっている。このため、化石燃料を用いないエネルギーの開発の一環として様々な風力発電装置が開発され実用化されている。

風力発電用の風車には回転軸の方向によって直交軸型風車と垂直軸型風車がある。これらのうちでも、発電効率が高く大型化が容易である直交軸型風車がすでに数多く開発され実用化されている。これは、風車の回転軸が直交軸となる装置であり、発電機などの重量物を風車と一体に支柱の上部に設ける必要があり、設置作業やメンテナンス作業に困難を伴う。また、風車の回転面を常に風向き合わせて配置する必要がある。

これに対して、垂直軸型風車は、風車の回転軸が設置面に垂直であり、発電機などの重量物を地上に設置することができるので、設置作業やメンテナンス作業が容易であり、季節や時間帯により風向きが変化しやすい我が国では、いずれの方向から風が吹いても風向きに対する依存性がない。よって、垂直軸型風車が向いているにも関わらず従来９５％以上の割合で普及しているのは直交軸型風車を用いた風力発電装置であった。
この理由としては、垂直軸型風車が風向きに依存しない構造であるが、風車の追い風（順風）になる羽根と向かい風（逆風）になる羽根が存在するため空気力学的損失が大きく、風車の起動時に大きなトルクが必要となるため、風速１ｍ／ｓｅｃ程度の低風速域で起動し難い。また、風車が起動しても空気力学的損失が大きく（風力エネルギーの約６０％）有効な発電効率が得られないなどが考えられる。

この垂直軸風車の空気力学的損失による影響を低減するため、垂直軸の上端に組み付けられた円盤上で連結棒に左右対称に風受け板を９０度に捩じった状態で取り付けられた風車が提案されている。これにより円盤上で起立している風受け板が追い風を受け止めると円盤が回転し、向かい風になると水平に倒れて反対側の風受け板が起立して風を受け止めて回転する動作を繰り返す（特許文献１）。
また、垂直軸に対して直交方向に支持する支持部材に軸線回りに仮想水平面に対して０度より大きく９０度より小さい範囲で回転可能に組み付けられた可動羽根部と、仮想水平面に対して０度より大きく１５度より小さい俯角を有して支持部材に固定された固定羽根部が設けられている。可動羽根部は、風下に向うときは可動羽根部が流体圧を受けて開くことで垂直軸を回転させ、風上に向うときには流体の抗力を受けて閉じて抵抗を受けないようになっている（特許文献２参照）。

特開２００９−２７５６４１号公報 特開２０１１−９４５７４号公報

上述した垂直軸風車の構成では、風受け板が円盤上で若しくは可動羽根部が固定羽根部に対して０度から９０度程度の開き角で開閉するようになっているため、風車が風下に向かうときに風圧を受けとめる羽根部の面積が限られており、十分なトルクが得られないおそれがある。また、連結棒に９０度に捩じって組み付けられた風受け板が連結棒ごと一体となって回転するため、円盤上に起立する風受け板で受ける風量が少ないと回転し難い。風車が回転して固定羽根部が風上に向う際には、抵抗を受けやすい構造になっている。

本発明の目的は、流体圧を受ける回転羽根の面積が広くとれ、流体力学的損失が少なく、少ない流量でも回転し、十分な回転トルクが得られる動力発生装置及びこれを用いて小型軽量化することが可能で可搬性、組立性、メンテナンス性が良く、流体の流れ方向にかかわらずわずかな流量でも発電する発電効率の良い垂直軸発電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る動力発生装置は、以下の構成を備える。
即ち、設置面に対して垂直方向に回転可能に軸支された垂直軸と、前記垂直軸に直交して組み付けられた単数又は複数の直交軸と、当該直交軸を中心に揺動可能に設けられた一対の第１可動羽根部及び第２可動羽根部を前記直交軸の両側に備え前記垂直軸と一体に回転する回転羽根と、前記第１羽根部及び第２羽根部が、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて前記直交軸回りの開き角度が所定範囲まで増大する向きに上下に開き、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で流体圧を受けると当該開き角度が所定範囲まで減少するように前記回転羽根の開閉角度を規制する角度規制部と、を具備したことを特徴とする。
上記構成によれば、垂直軸に直交する直交軸の両側に設けられた第１羽根部と第２羽根部が流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて上下に開き直交軸回りの開き角が所定範囲まで増大し、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で流体圧を受けると当該開き角が所定範囲まで減少するように角度規制されて揺動する。これにより、回転羽根が流体の向きや流体抵抗の影響を受け難いので流体力学的損失が少なく、わずかな流体圧を受けて垂直軸と一体となって効率よく回転し、動力を発生させることができる。

前記第１羽根部及び第２羽根部は、前記直交軸に沿って配置した中心骨から外側に向って枝骨が複数箇所で枝分かれした骨格部にシート材が一体化された羽根形状をしており、前記第１羽根部は前記直交軸に対して前記中心骨側に設けられた第１ヒンジ部により前記第２羽根部は前記直交軸に対して前記中心骨側に設けられた第２ヒンジ部により各々揺動可能に組み付けられていることが望ましい。
上記構成によれば、回転羽根の重量が軽量であるため、わずかな流体圧を受けて第１羽根部と第２羽根部の直交軸回りの開き角が増大し、流体抵抗を受けると直交軸回りの開き角が減少して、回転羽根を垂直軸と一体になって効率良く回転させることができる。

前記垂直軸の軸方向下方の回転角を０度とし軸方向上方の回転角を１８０度とすると、前記角度規制部材は、前記第１羽根部を前記直交軸回りに９０度より大きく１８０度より小さい範囲で揺動させ、前記第２羽根部は前記直交軸回りに０度より大きく９０度より小さい範囲で揺動させることが好ましい。
これにより、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で第１羽根部と第２羽根部２とが流体圧を受けて１８０度に近い開き角まで開くので、広い面積で流体圧を受けて十分な回転力（トルク）を発生させることができる。また、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で第１羽根部と第２羽根部２とが流体圧を受けて開き角が９０度近くまで減少するので、流体抵抗の影響を低減して回転羽根に発生した回転力を維持することができる。

前記直交軸の外周側端部には軸方向に直交する風受け板が揺動する前記第１羽根部及び第２羽根部の外周側端部と摺接可能に組み付けられており、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて前記直交軸回りに開いた前記第１羽根部及び第２羽根部と前記風受け板とで囲まれた空間に流体圧を受けることで前記回転羽根の回転が促進されるようにしてもよい。
これにより、直交軸回りに開いた第１羽根部及び第２羽根部と風受け板とで囲まれた空間に流体圧を受けることで、同じ流体の流量でも回転羽根の更なるトルクの向上が期待できる。

前記垂直軸には軸方向に複数箇所で前記直交軸が互いに交差しかつ垂直軸方向に隣り合う第２羽根部と第１羽根部とが重なり合う位置に組み付けられていてもよい。
これにより、垂直軸の軸方向に回転羽根を互いに干渉することなく数多く組み付けることができ、垂直軸の軸方向の高さを押さえつつ流体の流れの向きにかかわらず回転効率や回転力を増大することができる。

また、垂直軸発電装置においては、上述したいずれかの動力発生装置の垂直軸が発電機の回転子に接続されていることを特徴とする。
これにより、小型軽量化が可能であり、可搬性、組立性、メンテナンス性が良く、流体の流れ方向にかかわらずわずかな流量でも発電する発電効率の良い発電装置を提供することができる。

本発明によれば、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受ける回転羽根の面積が広くとれ、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で流体抵抗を受け難く、流体の流れ方向にかかわらずわずかな流量でも回転し、十分な回転トルクが得られる動力発生装置及びこれを用いて効率の良く発電することができる小型でメンテナンス性が良い垂直軸発電装置を提供することができる。

垂直軸発電装置の正面図である。 動力発生装置の回転動作を示す斜視図である。 動力発生装置の平面図である。 回転羽根の開いた状態を示す正面図及び側面図である。 第１羽根部と第２羽根部の開閉状態を示す説明図である。 第１羽根部と第２羽根部の可動範囲の一例を示す説明図である。 他例に係る回転羽根の骨格部の要部形態を示す正面図及び側面図である。 他例に係る回転羽根の骨格部の要部形態を示す斜視図である。 風車の収納状態及び回転羽根を取り外す場合の状態説明図である。 他例に係る垂直軸発電装置の軸方向断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る動力発生装置及び垂直軸発電装置の実施形態について詳細に説明する。以下では、動力発生装置の一例として風車、垂直軸発電装置の一例として小型で出力１０ｋＷ前後の独立電源型の風力発電装置を例示して説明する。尚、流体圧は風圧を利用しているが、水圧等の流体圧を利用する場合には水車、水力発電装置等であってもよい。

図１に示すように、風力発電装置は、風車１（動力発生装置）の垂直軸２が発電機３の回転子（図示せず）に接続されている。或いは、垂直軸２は発電機３の回転子軸若しくはこれにカップリング等で接続されていてもよい。

風車１の構成について説明する。発電機３より設置面に対して垂直方向に延設された垂直軸２が回転可能に軸支されている。この垂直軸２には、いずれの方向から吹く風の圧力を受けて垂直軸２と一体となって回転する回転羽根４が組み付けられている。

以下、回転羽根４の構成について説明する。複数の直交軸５が垂直軸２に直交して一体に組み付けられている（図３参照）。各直交軸５の軸方向中央部に設けられた連結部５ａに設けられた貫通孔５ｂを垂直軸２が貫通して組み付けられ当該垂直軸２に対して径方向にビス等で各々固定されている。本実施例では、図１に示すように垂直軸２の軸方向に等間隔で５か所に直交軸５が組み付けられている。図２に示すように隣り合う直交軸５どうしは、互いに直交配置となるように組み付けられている。直交軸５は単数でもよく、或いは５か所より少なくでも或いは５か所より多く設けてもよい。また、複数の直交軸５どうしは、直交する場合のほかに垂直軸２の周りに均等な角度配置で組み付けられているのが望ましい。

図４（Ａ）（Ｂ）において、直交軸５の両側には一対の第１可動羽根部６及び第２可動羽根部７が当該直交軸５回りに揺動可能に設けられている。第１羽根部６及び第２羽根部７は、直交軸５側に沿って配置した中心骨８ａから外側に向って枝骨８ｂが複数箇所で枝分かれした骨格部８にシート材１２を重ね合わせて一体化した羽根形状をしている。尚、第１羽根部６と第２羽根部７は同じ大きさであるが、風圧を受けて開く開きやすさを考慮して例えば第１羽根部６は第２羽根部７より大きさが小さくてもよい。

本実施例では、第１可動羽根部６と第２可動羽根部７とが直交軸５回りに開いた状態で中心骨（背骨）８ａから外側に向って枝骨８ｂが複数箇所に枝分かれした設けられたフィッシュボーン状の骨格部８を形成している。このフィッシュボーン状の骨格部８に撥水性を有する布製のシート材１２を貼り合せて第１羽根部６及び第２羽根部７が形成されている。尚、骨格部８はフィッシュボーン状にかぎらず、これに類似する形態、例えば矢羽状や葉脈状など様々な形態を採用し得る。また、骨格部８は、樹脂材若しくは金属材が好適用いられ、シート材１２は、布製のほかに樹脂製などのシート状、薄板状のものを含む。
また、小型の回転羽根４の場合、骨格部８及びシート材１２を樹脂成形により一体成形することも可能である。或いは、骨格部８（中心骨８ａ、枝骨８ｂのいずれか若しくは双方）として金属材を用いたインサート成形或いは骨格部８として羽根と異なる樹脂材料を用いた二色成形により一体成形してもよい。

また、骨格部８の形態は、図４乃至図６に示すように、枝骨８ｂが均一な厚さとなっていたがこれに限定されるものではない、例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように中心骨８ａから遠ざかる先端側に向って枝骨８ｂが幅狭（ｃ＜ｄ）でかつ板厚が薄く（ａ＜ｂ）なるようになっていても良いし、図８に示すように中心骨８ａから遠ざかるにしたがって枝骨８ｂが先細り形状でかつ板厚が薄く（ａ＜ｂ）なるようになっていてもよい。このように、枝骨８ｂの先端側が幅狭若しくは先細り形状とすることにより、可撓性が増大し、回転羽根４の軽量化を図れるうえに、柔軟性が増してシート材１２の撓みを利用して微風、弱風、涼風、強風など様々な風をとらえやすくなる。尚、図７及び図８において直交軸５に設けられる風受け板９は省略されている。

また、図２に示すように、第１羽根部６は直交軸５に対して中心骨８ａ側に設けられた第１ヒンジ部６ａにより揺動可能に組み付けられている。また、第２羽根部７は直交軸５に対して中心骨８ａ側に設けられた第２ヒンジ部７ａにより揺動可能に組み付けられている。第１ヒンジ部６ａと第２ヒンジ部７ａは、直交軸５の軸方向に交互に配置されている。
上記構成によれば、回転羽根４の重量が軽量でわずかな風圧を受けて直交軸５回りの第１羽根部６と第２羽根部７の開き角が所定範囲まで増大し、風の抵抗を受けると直交軸回りの開き角が所定範囲まで減少して、回転羽根４を垂直軸２と一体になって効率良く回転させることができる。

各直交軸５の外周側両端部には風受け板９が軸方向に直交して組み付けられている。風受け板９は直交軸５回りに揺動する第１羽根部６の外周側端部６ｂ及び第２羽根部７の外周側端部７ｂと各々摺接可能に組み付けられている。風下側に向う回転位置で風圧を受けて直交軸５回りに開いた第１羽根部６及び第２羽根部７と風受け板９とで囲まれた空間に風圧を受けることで、空気抵抗を増大させて回転羽根４の回転が促進されるようにしてもよい。
これにより、直交軸５回りに開いた第１羽根部６及び第２羽根部７と風受け板９とで囲まれた空間に風圧を受けることで、同じ風の流量でも空気抵抗が増大するため更なるトルクの向上が期待できる。

風受け板９の形状は扇形が好ましく、扇の中心が直交軸５となるように組み付けられる。風受け板９の大きさは、図４（Ｂ）に示すように、その径方向の長さが、直交軸５回りで揺動する第１羽根部６及び第２羽根部７の径方向長さ（羽根の幅）の半分以下とするのが好ましい。風受け板９の径方向長さが長くなると、第１羽根部６及び第２羽根部７との摺動抵抗が増えて、開閉動作が鈍くなるおそれがあるからである。尚、風受け板９は必ずしも直交軸５に設ける必要はなく、省略してもよい。

図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、直交軸５には回転羽根４の開閉角度を規制する角度規制部１０が設けられている。具体的には、第１羽根部６及び第２羽根部７が、風下側に向う回転位置で風圧を受けて直交軸５回りの開き角度が増大する向きに上下に開いた際に開き角を所定範囲に規制する開き側ストッパー１０ａと、風上に向う回転位置で風圧を受けると当該開き角度が減少するように閉じた際に開き角を所定範囲に規制する閉じ側ストッパー１０ｂが設けられている。本実施例では、角度規制部１０は直交軸５と同心状に設けられた円筒体１０ｃの周方向にスリット１０ｄが設けられており、スリット１０ｄの回転方向両端部が開き側ストッパー１０ａ及び閉じ側ストッパー１０ｂとなっている。尚、角度規制部１０はスリット形状に限らず、直交軸５回りに突起などのストッパーを突設してもよい。

また、直交軸５にはアシストばね１１が嵌め込まれていてもよい。このアシストばね１１は捩じりコイルばね、形状記憶ばね等が用いられる。アシストばね１１の一端は第１羽根部６に連結され、他端は第２羽根部７に連結されている。これにより、風圧を受けたとき及び抵抗を受けたときに回転羽根４が開閉する際の開閉動作をアシストすることにより、第１羽根部６と第２羽根部７の開閉動作が速くなり流体損失を減らすことができる。

図５（Ａ）は風下に向い回転位置で風圧を受けて第１羽根部６及び第２羽根部７が、直交軸５回りの開き角度が増大する向きに開いた際に開き側ストッパー１０ａに当接した状態を示す。また、図５（Ｂ）は、風上に向う回転位置で風圧を受けた第１羽根部６と第２羽根部７が直交軸５回りの開き角度が減少するように閉じた際に閉じ側ストッパー１０ｂに当接した状態を示す。

図６において、垂直軸２の軸方向下方の回転角を０度とし軸方向上方の回転角を１８０度とすると、角度規制部材１０は、第１羽根部６を直交軸５回りに９０度より大きく１８０度より小さい範囲で揺動させる。図６では、第１羽根部６は直交軸５回りに１０５度から１６５度のおよそ６０度の範囲で揺動する。また、第２羽根部７は直交軸５回りに１５度から７５度のおよそ６０度の範囲で揺動させる。
これにより、風下に向う回転位置で第１羽根部６と第２羽根部７とが風圧を受けて１８０度に近い開き角まで開くので、広い面積で風圧を受けて十分な回転力（トルク）を発生させることができる。また、風上に向かう回転位置で９０度に近い位置まで閉じるので、風の抵抗を受け難くして回転羽根４を効率良く回転し続けることができる。
よって、風向きや風の抵抗の影響を受け難いのでわずかな風圧を受けて回転羽根４が回転し、風車を回転駆動することができる。

尚、第１羽根部６と第２羽根部７との回転範囲は、上記範囲に限定されるものではなく、揺動範囲も必ずしも同じにする必要はない。具体的には角度規制部１０のスリット１０ｄの範囲を変更することで任意の揺動範囲に変更することができる。例えば、第２羽根部７を自重で垂下して０度位置から風の抵抗を受けて９０度付近まで揺動するようにしても良い。第２羽根部７は９０度位置まで揺動すると、風下に向う位置で羽根が開き難くなるためそれより小さい範囲で揺動するのが望ましい。また、第１羽根部６は９０度より大きい仰角（例えば９５度）から１８０度付近（例えば１７５度）の範囲で揺動するようにしてもよい。第１羽根部６も９０度位置まで揺動すると、風下に向う位置で羽根が開き難くなるためそれより大きい範囲で揺動するのが望ましい。また、第１羽根部６と第２羽根部７に連結するアシストばね１１を省略するようにしてもよい。

図１に示すように、垂直軸２には軸方向に５箇所で直交軸５が回転可能に互いに交差して組み付けられている。よって、回転羽根４が開閉しても垂直軸方向に隣り合う直交軸５に設けられた回転羽根４どうしが開閉しても干渉することはない。従って、垂直軸方向に隣り合う直交軸５に設けられた第２羽根部７と第１羽根部６とは互いに重なり合うように直交軸５が垂直軸２に組み付けられている。
これにより、垂直軸２の軸方向に回転羽根４を互いに干渉することなく数多く組み付けることができ、垂直方向の高さを押さえつつ風の流れの向きにかかわらず回転効率や回転力を増大することができる。

また、垂直軸風力発電装置においては、風車１の垂直軸２に固定される直交軸５にシート状の回転羽根４が互いに重なり合うように組み付けられるので、回転羽根４の軸方向長さが２０ｍ以上の大型の風車１はもちろん、それより小型軽量化が可能であり、可搬性、組立性、メンテナンス性が良く、風向きにかかわらずわずかな流量でも発電する発電効率の良い垂直軸風力発電装置を提供することができる。

また、図９（Ａ）に示すように垂直軸風力発電装置を使用しない場合には、各直交軸５と垂直軸２との固定（ビス止め等）を解除して、各直交軸５を連結部５ａどうしが積み重なるように発電機３の本体上に重ねておくと置き場所を取らずに収納に便利である。この場合、直交軸５の両側に設けられた第１可動羽根６及び第２可動羽根７を当該直交軸５回りの開き角を減少させることにより、直交軸５どうしを垂直軸２に沿って重ね合わせて、回転羽根４をコンパクトに畳むことができる。

また、図９（Ｂ）に示すように、垂直軸風力発電装置を移動する場合には、各直交軸５と垂直軸２との固定（ビス止め等）を解除して、垂直軸２の先端より貫通孔５ｂを引き抜いて直交軸５の連結部５ａを各々取り外すことにより、回転羽根４を垂直軸２から取り外して発電機３とは別に搬送することができ、可搬性が向上するうえに再度垂直軸風力発電装置を組み立てるのに手間取ることもない。

図１０は他例に係る垂直軸発電装置の軸方向断面図である。上述した垂直軸発電装置は、比較的小型化に適した構造であったが、垂直軸２の高さが３０ｍを超え回転羽根４の直径（直交軸５の長さ）が２０ｍを超えるような大型の垂直軸発電装置の場合、流体圧による垂直軸２自体の振動が大きくなり設置強度が低下し回転むらなどによる損失が大きくなるおそれもある。このため、垂直軸２の構造を、固定軸（支柱）２ａとその周囲に筒状の回転軸２ｂを同心状に配置した二重構造としてもよい。設置面には、固定軸２ａを挿入する挿入孔１３ａが設けられたベース部（基礎）１３が埋設されている。ベース部１３上に発電機３の回転子軸孔３ａを挿入孔１３ａに位置合わせして設置する。そして、発電機３の回転子軸孔３ａを通じて挿入孔１３ａに固定軸２ａを挿入固定する。また、固定軸２ａと同心配置された回転軸２ｂは発電機３の回転子（図示せず）と回転可能に連結される。回転軸２ｂは発電機３に軸受３ｂによって回転可能に軸支されている。回転羽根４は前述した実施例と同様に各直交軸５を回転軸２ｂが挿通して径方向にビス等で固定されて組み付けられている。或いは回転軸２ｂの外周に突設された軸部に対して直交軸５が嵌合して各々組み付けられていてもよい。図１０では回転軸２ｂの軸方向に等間隔で３か所に直交軸５が組み付けられている。尚、直交軸５は分割されており回転羽根４の大きさに合わせて互いに嵌め合わせて組み付けてもよい。
上記構成によれば、大型の回転羽根４を用いた大型の垂直軸発電装置を流体圧による軸ぶれや振動を抑えて設置強度を維持することができ、回転むらを抑えて損失を低減することができる。

以上説明したように、時事刻々変化する風の流れや水流、潮流などの垂直軸２回りに３６０度いずれの向きに流体の流れが変化（乱流等が発生）しても、回転羽根４が流体の向きや流体抵抗の影響を受け難いので流体力学的損失が少なく、わずかな流体圧を受けて回転羽根４が垂直軸２と一体となって効率よく回転し、動力を発生させることができる。

尚、上述した動力発生装置は風車１を例示し、垂直軸発電装置は風力発電装置を例示して説明したが、流体が風以外のもの、例えば水等の流体であれば水車、水力発電装置或いは海水の流れを利用した潮流発電装置等に適用することも可能である。
更には、これら様々な流体圧（風圧、水圧、潮流等）を用いた発電装置を組み合わせたり、これらと他の再生可能な自然エネルギー、例えば太陽光発電とを適宜組み合わせた複合型の発電装置に用いてもよい。

１ 風車
２ 垂直軸
２ａ 固定軸（支柱）
２ｂ 回転軸
３ 発電機
３ａ 回転子軸孔
３ｂ 軸受
４ 回転羽根
５ 直交軸
５ａ 連結部
５ｂ 貫通孔
６ 第１羽根部
６ａ 第１ヒンジ部
６ｂ，７ｂ 外周側端部
７ 第２羽根部
７ａ 第２ヒンジ部
８ 骨格部
８ａ 中心骨
８ｂ 枝骨
９ 風受け板
１０ 角度規制部
１０ａ 開き側ストッパー
１０ｂ 閉じ側ストッパー
１０ｃ 円筒体
１０ｄ スリット
１１ アシストばね
１２ シート材
１３ ベース部（基礎）
１３ａ 挿入孔

Claims (6)

1. 設置面に対して垂直方向に回転可能に軸支された垂直軸と、
   前記垂直軸に直交して組み付けられた単数又は複数の直交軸と、当該直交軸を中心に揺動可能に設けられた一対の第１可動羽根部及び第２可動羽根部を前記直交軸の両側に備え前記垂直軸と一体に回転する回転羽根と、
   前記第１羽根部及び第２羽根部が、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて前記直交軸回りの開き角度が所定範囲まで増大する向きに上下に開き、流体の流れ方向上流側に向う回転位置で流体圧を受けると当該開き角度が所定範囲まで縮小するように前記回転羽根の開閉角度を規制する角度規制部と、を具備したことを特徴とする動力発生装置。
2. 前記第１羽根部及び第２羽根部は、前記直交軸に沿って配置した中心骨から外側に向って枝骨が複数箇所で枝分かれした骨格部にシート材が一体化された羽根形状をしており、前記第１羽根部は前記直交軸に対して前記中心骨側に設けられた第１ヒンジ部により前記第２羽根部は前記直交軸に対して前記中心骨側に設けられた第２ヒンジ部により各々揺動可能に組み付けられている請求項１記載の動力発生装置。
3. 前記垂直軸の軸方向下方の回転角を０度とし軸方向上方の回転角を１８０度とすると、前記角度規制部材は、前記第１羽根部を前記直交軸回りに９０度より大きく１８０度より小さい範囲で揺動させ、前記第２羽根部は前記直交軸回りに０度より大きく９０度より小さい範囲で揺動させる請求項１又は請求項２記載の動力発生装置。
4. 前記直交軸の外周側端部には軸方向に直交する風受け板が揺動する前記第１羽根部及び第２羽根部の外周側端部と摺接可能に組み付けられており、流体の流れ方向下流側に向う回転位置で流体圧を受けて前記直交軸回りに開いた前記第１羽根部及び第２羽根部と前記風受け板とで囲まれた空間に流体圧を受けることで前記回転羽根の回転が促進される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の動力発生装置。
5. 前記垂直軸には軸方向に複数箇所で前記直交軸が互いに交差しかつ垂直軸方向に隣り合う第２羽根部と第１羽根部とが重なり合う位置に組み付けられている請求項１乃至請求項４記載の動力発生装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかの動力発生装置の垂直軸が発電機の回転子に接続されていることを特徴とする垂直軸発電装置。

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