JP2016205361A - 抗力型開閉式発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い抗力差を生むことで回転し発電する、抗力型発電機を提案する。
【解決手段】羽根枠（８）と羽根枠（８）に取り付けられた開閉することができる開閉幕（１）を構成要素に持つ羽根（４）を回転軸（２）に備え、同一の回転軸（２）上に設置された羽根（４）をケーブル（６）で連結することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は抗力型の風力発電機と水力発電機に関する物である。

従来の抗力型発電機は、羽根の裏表の形状で抵抗を変化させるものであり、回転効率は高くなく、また、プロペラ型発電機にも共通することであるが、羽根をハブの一点だけで支える構造なので、強度的に弱く、大型化すればするほど台風などの強風では回転させられないものであった。

従来の抗力型発電機には次のような解決すべき課題があった。
１．羽根の裏表の形状で抵抗を変化させるものであるため、それほどの抵抗力の差をつ けることが出来ず、回転力が低い。
２．羽根に当たる流体の流れる力を直接回転力にするため、大型化するには羽根の強度 が必要である。

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、羽根枠（８）の内側の空間を開閉することができる開閉幕（１）と羽根枠（８）を構成要素に持つ羽根（４）を回転軸（２）に備えたものである。

請求項２に係るものは請求項１に係るものに、開閉幕（１）の開閉のため、羽根枠（８）にレール（７）を設け、そのレール（７）に開閉幕（１）を取り付けたものである。開閉幕（１）のレール（７）に取り付けられていない一端を羽根枠（８）の先端側に固定することで、開閉幕（１）による羽根枠（８）の内側の空間の開閉を可能にしたものである。

請求項３に係るものは、請求項２に係るものにおいて、開閉幕（１）の開閉をスムーズにするため、開閉幕（１）に車輪（９）を設けたものである。

請求項４に係るものは、請求項１に係るものにおいて、開閉幕（１）を巻き取ったり繰り出したりする幕の巻軸（１１）を開閉幕（１）に取り付けたものである。

請求項５に係るものは、請求項４に係るものにおいて、開閉幕（１）を開閉するためのベルト（１２）と重り（１３）を備えたものである。

請求項６に係るものは、請求項４に係るものにおいて、開閉幕（１）を開閉するためのモーター（２９）を備えたものである。

請求項７に係るものは、羽根枠（８）の内側の空間を開閉することができる開閉片（１６）と羽根枠（８）を構成要素に持つ羽根（４）を、回転軸（２）に備えたものである。

請求項８に係るものは、請求項７に係るものにおいて、軸（１７）により開閉片（１６）を回転させ、羽根枠（８）の内側の空間を開閉させるものである。

請求項９に係るものは、請求項７に係るものにおいて、先端の一部を切り欠いたり突起をつけたりして、回転角度に制限を加えた、回転制限軸（１８）を用いて開閉片（１６）を開閉させるものである。

請求項１０に係るものは、請求項８に係るものにおいて、歯車ａ（２０）を軸（１７）に設け、動力を用い歯車ａ（２０）を回転させ、開閉片（１６）を開閉させるものである。

請求項１１に係るものは、請求項８に係るものにおいて、歯車ｂ（２３）で稼働するアーム（２２）により、開閉片（１６）を開閉させるものである。

請求項１２に係るものは、請求項１もしくは請求項７にかかるものにおいて、回転軸（２）を回転軸受け（３）の両側に備えたものである。

請求項１３に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、同一の回転軸（２）上に設置された羽根（４）をケーブル（６）で連結したものである。

請求項１４に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、同一の回転軸（２）上に設置された羽根（４）において、隣り合う羽根（４）同士をケーブル（６）で連結したものである。

請求項１５に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、同一の回転軸（２）上に設置された羽根（４）に備えられたケーブル取り付け部（１０）をケーブル（６）で連結したものである。

請求項１６に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、回転軸（２）の片側を支柱（５）側の回転軸受け（３）に取り付け、もう片側を旋回する支柱（２５）側の回転軸受け（３）に取り付けたものである。

請求項１７に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、支柱（５）に取り付けられた回転軸受け（３）の両側に回転軸（２）が備わっており、両側の回転軸受けの先には回転軸受け（３）が備えられ、その回転軸受け（３）に旋回する支柱（２５）が備えられたものである。

請求項１８に係るものは、請求項１３〜１５いずれかに係るものにおいて、回転軸（２）と回転軸（２）上の羽根（４）をケーブル（６）で連結したものである。

請求項１９に係るものは、請求項１３〜１５いずれかに係るものにおいて、回転軸（２）と回転軸（２）上の羽根（４）のケーブル取り付け部（１０）をケーブル（６）で連結したものである。

請求項２０に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根枠（８）に複数枚以上の開閉幕（１）を備えたものである。

請求項２１に係るものは、請求項７に係るものにおいて、羽根枠（８）に複数枚以上の開閉片（１６）を備えたものである。

請求項２２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、光を透過する素材で作られた開閉幕（１）を備えたものである。

請求項２３に係るものは、請求項７に係るものにおいて、光を透過する素材で作られた開閉片（１６）を備えたものである。

請求項２４に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、羽根（４）に車輪（２４）を備えたものである。

請求項２５に係るものは、請求項１もしくは請求項７に係るものにおいて、線路（３４）を備え、線路（３４）上を周回するための車輪（２４）を羽根（４）に備えたものである。

請求項２６に係るものは、請求項２４に係るものにおいて、地面に対して上下方向に曲がる関節（３５）を羽根（４）に備えたものである。

本発明は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果を有する。

請求項１に係る仕組みを用いた場合、流体の抗力を受けたい側で羽根枠（８）内側の空間を開閉幕（１）を使って閉じ、流体の抗力を受け流したい側で開くことにより、高い抗力差が発生し、従来の抗力型発電機に比べ、強い回転力を得ることができる。風力発電機としても、水力発電機としても利用可能である。風力発電機として利用する場合は、より風の強い上側で開閉幕（１）を閉じるようにする。プロペラ型の風力発電機と違い下側への風の乱流は気にする必要がないので支柱（５）は高くなくてもよく、羽根（４）はどんなに長くても現地で組み立て可能なので、これまで建設に適さなかった場所にも建設することができる。また、水車のような水力発電機として利用する場合は水の流れのある下側で開閉幕（１）を閉じ上側で開くようにする。上側で開閉幕（１）を開くことにより、上空の風の抵抗を極力減らすことができ安定的な発電をすることができる。

請求項２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉幕（１）の開閉にレール（７）を用いることにより、羽根（４）の位置によって、重力や浮力を利用して開閉幕（１）が自動で開閉する。さらに回転が上がりすぎた場合には遠心力が発生して、開閉幕（１）が閉じず自動でスピード調節させることも可能である。

請求項３に係る仕組みを用いた場合、請求項２に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉幕（１）に車輪を付けるので、レール（７）との摩擦が少なく、よりスムーズに開閉できる。

請求項４に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉幕（１）を幕の巻軸（１１）で巻き取るので、開閉幕（１）の長さが長い場合、レール（７）で折りたたむより省スペースで済み、流体の抵抗を抑えることができる。

請求項５に係る仕組みを用いた場合、請求項４の仕組みを用いた場合に加え、ベルト（１２）に開閉幕（１）を取り付け、ベルト（１２）を動かすための重り（１３）を備えることで、開閉幕（１）の開閉を自動で行える、また、重り（１３）を図６のように、開閉幕（１）と逆側に付けると、ベルトの重り（１３）が下がったときに、開閉幕（１）を引き上げることができる。つまり、幕の巻軸（１１）を羽根（４）の回転径の中心側に設置できるので、羽根（４）の翼端部にかかる抵抗を抑えることができる。また、幕の巻軸（１１）はゼンマイバネやモーターを用いれば、開閉幕（１）を巻き取ることができる。

請求項６に係る仕組みを用いた場合、請求項４の仕組みを用いた場合に加え、開閉幕（１）の開閉をモーター（２９）で自由に制御可能になり、開閉幕（１）に対して回転方向にかかる力より、抵抗方向の力が上回った場合をセンサーで検知して、開閉幕（１）を巻き取ることができ、より回転効率を上げることができる。その他、メンテナンスなどで、羽根（４）を回転させたくない場合にも有用である。

請求項７に係る仕組みを用いた場合、請求項１で示した開閉幕（１）を利用する代わりに板状の物体である開閉片（１６）を利用して羽根枠（８）の内側の空間を開閉する。幕と違いたわみにくいので、回転効率を高められる。

請求項８に係る仕組みを用いた場合、請求項７の仕組みを用いた場合に加え、開閉片（１６）を軸（１７）による回転で開閉させる。開閉片（１６）を下の開閉片（１６）の軸（１７）に重ねれば、回転方向に力がかかっているときは、閉じ、抵抗方向に力がかかった場合は開くようにすることが可能なので、少ない部品で開閉が可能になる。

請求項９に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、軸の一部を切り欠いたり突起をつけるなどした回転制限軸（１８）により、開閉片（１６）が一定角度以上回らなくすることができ、戻り回転時の羽根（４）の隙間を最大に保つことができ、より抵抗を減じることができる。これは、微弱な風でも上の羽根（４）と下の羽根（４）で抗力差が発生し、羽根（４）を回転させることが可能となる。例え微弱な風でもてこの原理により羽根の径が大きくなればなるほど有効に働く。

請求項１０に係る仕組みを用いた場合、請求項８に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉片（１６）の開閉を軸（１７）に設けられた歯車ａ（２０）で制御が可能となる。板を最適な開き具合にしたり、メンテナンス時など、羽根（４）の回転を止めたい場合などに有用である。

請求項１１に係る仕組みを用いた場合、請求項８に係る仕組みを用いた場合に加え開閉片（１６）の開閉制御をアーム（２２）で行える。請求項１０に比べて開閉片（１６）の角度を自由に制御できないが、メンテナンス時など羽根（４）の回転を止めたい場合に有用である。

流体の流れる方向が一定である水力発電機として使う場合は、回転軸受け（３）を支柱（５）に対して旋回させる必要はないのであるが、風力発電機として使う場合は、風向きによって、回転軸受け（３）を支柱（５）に対して旋回させなければならない。このとき、もし回転軸受け（３）の片側のみにしか回転軸（２）および羽根（４）が備わってなかったとしたら、支柱（５）を軸とした回転力が発生してしまう。そこでそれを打ち消すために請求項１２にかかる仕組を用い、回転軸受け（３）の両側に回転軸（２）および羽根（４）を取り付ける。こうすることで風の力を受けた時に、支柱（５）に対して回転軸受け（３）が旋回することを防ぐことができるばかりか発電力を２倍に高められる。

プロペラ式風力発電機などと同じく、回転を利用して発電する本発明の場合も、てこの原理により、大型化すればするほど効率が良くなるが、それに伴い羽根（４）の先端部にかかる負荷は大きくなり、中心部のみで羽根（４）を固定していたのでは、しなったり折れたりしてしまう。しかし強度を高めるために羽根枠（８）を太くするなどした場合は重量増加により、回転効率が低下してしまう。そこで、請求項１３〜１５のいずれかに係る仕組みを用い、羽根（４）の頂点や側面の荷重がかかる部分をケーブル（６）で連結する。羽根（４）をケーブル（６）で連結し、始点と終点が同じ羽根（４）になるようにすれば、任意の羽根（４）を押す力は、ケーブル（６）を巡って、その羽根（４）を引っ張る力となり、力の損失をほぼ無くすことができる。プロペラ型の風力発電機は大型化すればすると強度の関係上翼の先端を細くしなければならないが、本発明においては、ケーブル（６）で羽根（４）を連結することによって、もっとも力が得られる先端を広くすることが可能である。ケーブル（６）の代わりにフレームを使っても力の損失を抑える点では同じだが、ケーブル（６）は重量あたりの引っ張り強度に優れているので、ケーブル（６）を使用した方が軽く作れる。これにより重量増加を抑えたまま、羽根（４）のしなりを防ぎ、回転効率の向上と抗力型開閉式発電機の大型化が可能になる。

請求項１６に係る仕組みを用いた場合、請求項１もしくは請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、支柱（５）と旋回する支柱（２５）により、回転軸（２）が両端で支えられるので、羽根（４）の大型化や、回転軸（２）を長くすることが可能になる。地面には車輪（２４）のためにレールを敷いてもよい。

請求項１７に係る仕組みを用いた場合、請求項１もしくは請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、回転軸受け（３）の両側に羽根（４）を持つため、発電力が２倍になる。羽根（４）が片側だけでも両側にあっても、旋回する支柱（２５）が支柱（５）を中心に回転するのに必要な空間は同じである。てこの原理により羽根（４）を縦に伸ばすとより力が得られるのだが、その分各部に強度が必要になり建設コストは増大する。一方、横方向に伸ばす場合、縦に伸ばすほど各部に強度は必要ないので、ある高さを超えると横に伸ばした方が発電力に対する建設コストは安くすむようになる。プロペラ型の発電機は横方向に羽根を拡大できないが本発明は横方向の拡大が可能である。広い平地の場合いくつも発電機を設置するよりも、横方向に伸ばした抗力型開閉式発電機１台を設置した方が、部品代や設置費用、メンテナンス費用など安くすむ。

請求項１８もしくは請求項１９に係る仕組みを用いた場合、請求項１３〜１５のいずれかに係る仕組みを用いた場合に加え、さらに回転軸（２）の軸線方向から加わる力にも強度を持たせることができる。これにより、図１８のように回転軸（２）を地面に対して垂直にしたまま、大型化が可能になる。ただし、開閉幕（１）や開閉片（１６）の開閉は動力を用いる必要がある。

請求項２０に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みに加えて、羽根枠（８）の内側の空間の開閉速度を複数枚以上の開閉幕（１）で行うことにより早くすることができる。

請求項２１に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みに加えて、羽根枠（８）の内側の空間の開閉速度を複数枚以上の開閉片（１６）で行うことにより早くすることができる。

請求項２２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みに加えて、開閉幕（１）が光を透過する素材で作られるため、影になる面積を減らすことができる。周辺地域の農作物の育成や太陽光発電の阻害を抑えることが出来る。

請求項２３に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みに加えて、開閉片（１６）が光を透過する素材で作られるため、影になる面積を減らすことができる。周辺地域の農作物の育成や太陽光発電の阻害を抑えることが出来る。

請求項１８もしくは請求項１９に係る仕組みを用いた図１８の実施図では、中心のみで構造体を支えるので、羽根（４）を大型化しすぎるとバランスが悪くなる。そこで、請求項２４に係る仕組みを用いて、羽根（４）に車輪（２４）を付けて地面で保持することにより、羽根（４）のさらなる大型化が図れる。また、羽根（４）が横に長くなるならば、開閉幕（１）は上下で開閉させた方が早い。

請求項２５は請求項２４で述べた羽根（４）に備えた車輪（２４）を線路（３４）の上で周回させるものである。線路（３４）を利用することで車輪（２４）の転がり抵抗を小さくできるので、回転効率が上がる。

請求項２６に係る仕組みを用いた場合、請求項２４に係る仕組みに加えて、地面に対して上下方向に曲がる関節（３５）を羽根（４）に備えたものである。羽根（４）を車輪（２４）で保持して周回させる場合、周回上の地面を水平にするのが望ましいが、それなりの工事費用が発生してしまう。そこで、羽根（４）に地面に対して上下方向に曲がる関節（３５）を付けることで、多少の高低差があっても車輪（２４）を付けた羽根（４）は線路（３４）上を周回できるようになる。

発明を実施するための形態を示す斜視図である。 実施例１を示す斜視図である。 実施例２を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例２を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例３を示す開閉幕（１）の斜視図である。 実施例４を示す羽根枠（８）を透過した斜視図である。 実施例５を示す羽根枠（８）を透過した斜視図である。 実施例６を示す、羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例６を示す、開閉片（１６）の斜視図である。 実施例７を示す、回転制限軸（１８）の末端を拡大した斜視図である。 実施例７を示す、軸受け（１９）を拡大した斜視図である。 実施例７を示す、開閉片（１６）が閉まっている時の羽根枠（８）の断面と斜視図である。 実施例７を示す、開閉片（１６）が開いている時の羽根枠（８）の断面と斜視図である。 実施例８を示す羽根枠（８）の透過した羽根（４）の一部の斜視図である。 実施例９を示す羽根枠（８）を透過した羽根（４）の一部の側面図である。 実施例１０を示す斜視図である。 実施例１１を示す斜視図である。 実施例１２を示す斜視図である。 実施例１３を示す本発明を水力発電に応用した一例の斜視図である。 実施例１４を示す開閉片（１６）の軽量化の斜視図である。 実施例１５を示す斜視図である。 実施例１５を示す斜視図である。 実施例１６を示す斜視図である。 実施例１６を示す羽根枠（８）を透過した側面図である。 実施例１７を示す斜視図である。 実施例１８を示す斜視図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例２０を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。

本発明を実施するための形態を図１に基づいて説明する。支柱（５）を軸に旋回する回転軸受け（３）を備え、回転軸受け（３）の両側に回転軸（２）を備える。また、それぞれの回転軸（２）に羽根（４）を３枚以上備え、負荷分散のために隣り合う羽根（４）の先端や側面をケーブル（６）で連結し合う。羽根（４）は、レール（７）が設置された羽根枠（８）に、布などで作られた開閉幕（１）を取り付けられたもので構成される。また、一枚の羽根（４）を中ほどで区切り、２枚の開閉幕（１）で開閉を行うようにしているのは、素早い開閉を行うためである。開閉幕（１）の素材は布の他に棒状の物体を糸などで連結したものを使用してもよいし、板状の物体を連結して蛇腹状に折りたたむようにしてもよい。一般にプロペラ型発電機において回転軸受け（３）の位置はナセルと呼称され、発電機が設置されているが、本発明においては、プロペラ型発電機と違い、羽根（４）の重量バランスを発電機で相殺する必要がなく、回転軸（２）の回転をシャフトを通じて伝達し、発電機を地表付近に置くことを考慮して、あえて回転軸受け（３）と呼称する。

実施例１を図２を元に説明する。先述した図１にケーブル（６）を張ってないタイプである。羽根（４）の強度が保たれる中型以下ならケーブル（６）は不要であるが、やはり強度面で大型化には適さないし、大型化しなければ生産コストはプロペラ型より劣る。

実施例２を図３、および図４を元に説明する。これらは羽根（４）を拡大したもので、羽根枠（８）の両サイドの内側にレール（７）を設置、開閉幕（１）の一端を羽根枠（８）の先端で固定し、開閉幕（１）には両サイドのレール（７）を自由に移動するため、カーテンのようにランナーを取り付ける。羽根（４）が水平面より上がれば、重力により開閉幕（１）が、図３のようにレール（７）に沿って閉まり、下がれば、図４のように折りたたまれる。

実施例３を図５を元に説明する。開閉幕（１）が摩擦なくスムーズに開閉できるように、ランナーを車輪（９）にし、開閉幕（１）を素早く開閉できるように先端部に重り（１３）を設けたものである。

実施例４を図６を元に説明する。開閉幕（１）の両サイドに開けられた穴をベルト（１２）の突起にかみ合わせる。開閉幕（１）の一端を鋲（１５）や接着剤など使い、ベルト（１２）に固定し、反対側の端を幕の巻軸（１１）に巻き付ける。ベルトの軸（１４）と幕の巻軸（１１）の両端は羽根枠（８）に取り付ける。ベルト（１２）に重り（１３）を付けることで、羽根（４）の位置によりベルト（１２）が回転し開閉幕（１）が開閉する。また、重り（１３）をベルト（１２）の内側に付けるとストッパーの役割にもなる。また、重り（１３）を開閉幕（１）と逆側に取り付ければ、重り（１３）が下がった時に開閉幕（１）が上がるので、重量物を羽根（４）の中心方向に配置することができる。幕の巻軸（１１）はモーターを利用するか、ゼンマイバネで常に引っ張る力をかけておけば、開閉幕（１）を巻き取ることができる。

実施例５を図７を元に説明する。開閉幕（１）の両サイドに開けられた穴をベルト（１２）の突起にかみ合わせる。開閉幕（１）の一端を鋲（１５）や接着剤など使い、ベルト（１２）に固定し、反対側の端を幕の巻軸（１１）に巻き付ける。ベルトの軸（１４）と幕の巻軸（１１）の両端は羽根枠（８）に取り付ける。ベルト軸（１４）をモーター（２９）で回転するようにする。幕の巻軸（１１）はモーターを利用するかゼンマイバネなどで常に引っ張る力をかけておけば、開閉幕（１）を開閉を自由にコントロールすることができる。モーター（２９）は各羽根（４）にごとに設置せず回転軸受け（３）に一つ配置してすべての羽根（４）のベルト（１２）をコントロールしてもよい。

実施例６を図８および図９を元に説明する。羽根枠（８）に開閉幕（１）ではなく開閉片（１６）を配置する。開閉片（１６）は図９のように軸（１７）を設け回転するようにするとよい。図８のように開閉片（１６）を下の開閉片（１６）の軸（１７）に重ねていけば片側にしか開かない構造となり、流体の力を受けたい側で閉じ、受け流したい側で開くことができる。

実施例７を図１０〜１３を元に説明する。図１０のように先端の半分を切り欠いた回転制限軸（１８）と、図１１のように穴の終端を四分の一埋めた軸受け（１９）をはめ合わせると、図１２のように開閉片（１６）が閉じる方向の回転は制限しないが、図１３のように開閉片（１６）が開く方向の回転は羽根枠（８）に対して９０度で止まるようにできる。

実施例８を図１４を元に説明する。開閉片（１６）の軸（１７）に歯車ａ（２０）を取り付けたもので、ラック（２１）を動力などで動かすことにより、羽根（４）の位置にかかわらず、開閉片（１６）の開閉が可能になる。ラック（２１）の代わりにチェーンを用いても構わない。 また図１４において軸（１７）は開閉片（１６）の辺に位置しているが、中央部であっても構わない。

実施例９を図１５を元に説明する。羽根枠（８）の内部に設けられたラック（２１）によって歯車ｂ（２３）は回転し、羽根枠（８）に設けられたアーム（２２）が連動し、軸（１７）を支軸として、開閉片（１６）を持ち上げる。開閉片（１６）を強制的に開いて羽根（４）の回転を止めたい場合に役立つ。ラック（２１）はチェーンであっても構わない。

実施例１０を図１６を元に説明する。回転軸（２）の一方を支柱（５）側の回転軸受け（３）に差し込み、もう一方を旋回する支柱（２５）側の回転軸受け（３）に差し込む。旋回する支柱（２５）は車輪（２４）により支柱（５）を軸に旋回する。旋回させたりブレーキをかけるのは支柱（５）側で行うよりも、旋回する支柱（２５）側で行った方が力が少なく済む。

実施例１１を図１７を元に説明する。図１６の抗力型開閉式の風力発電機を発展させたもので、回転軸受け（３）の両端に、長い回転軸（２）と長い羽根（４）を備えたタイプである。広い平地に設置するのに適している。

実施例１２を図１８を元に説明する。横方向に回転する抗力型開閉発電機である。地面に設置された土台（２６）に対して垂直に、回転軸（２）と回転軸受け（３）を建て、回転軸（２）に設けられた隣り合う羽根（４）同士の先端部をケーブル（６）で連結し、さらに羽根（４）の先端部と回転軸（２）の上部をケーブル（６）で連結する。この場合、開閉幕（１）や開閉片（１６）は重力を利用して開閉できないので、モーターを使用して開閉させる。この形状は風力発電機としてだけではなく、水力発電機としても機能する。

実施例１３を図１９を元に説明する。回転軸（２）を両端を支柱（５）で保持した抗力型開閉式の水力発電機である。風力発電タイプと違い、水の流れを受けるのは羽根（４）先端部分だけであるので、羽根（４）の枚数を多くしなければ水の抗力を絶えず受けることができない。逆に開閉幕（１）は水に浸からない羽根（４）の先端部分以外は必要ない。また、水の流れは下にあるので、開閉幕（１）は羽根（４）が水平面より下がったら閉じるようにして、水平面より上がったら開くようにする。大型化しても風の抵抗を極力受けないようになり、安定的な発電が可能である。

実施例１４を図２０を元に説明する。枠（２８）に布（２７）を張り、枠（２６）の内側の空間を塞ぐことで、開閉片（１６）を軽量化したものである。

実施例１５を図２１および図２２を元に説明する。羽根枠（８）にレール（７）を遮るように動作するストッパー（３０）を取り付けたものである。これにより図２１のようにストッパー（３０）が上がっている時は開閉幕（１）は閉じることができるが、図２２のようにストッパー（３０）が下がっているときは開閉幕（１）は閉じることができない。メンテナンスなど、回転させたくない時に有用である。

実施例１６を図２３および図２４を元に説明する。軸を使って開閉片（１６）を回転せる方法として、蝶番（３２）を利用したものである。図２３のように固定片（３１）に垂直に位置する開閉片（１６）を蝶番（３２）でつなぐ。こうしてできた物を図２４のように固定片（３１）を羽根枠（８）に固定すれば、片側にしか開かない構造となり、流体の力を受けたい側で閉じ、受け流したい側で開くことができる。

実施例１７を図２５を元に説明する。実施例３の開閉幕（１）の代わりに蛇腹式開閉幕（３３）を使用したもので、板状の物体を連結して蛇腹状に折りたたんだり伸ばしたりする仕組みの蛇腹式開閉幕（３３）の両側を羽根枠（８）に設けられたレール（７）に取り付け、羽根枠（８）の先端部に蛇腹式開閉幕（３３）の端を固定する。ただし、蛇腹式開閉幕（３３）を一直線に伸ばすと容易に折りたためなくなるので、一直線に伸ばす手前で止めておく。こうすることで、布を開閉幕（１）に使用した場合と同じく羽根枠（８）の内側の空間を開閉可能になる。

実施例１８を図２６を元に説明する。図２６は、実施例１２より羽根（４）を長く伸ばし、羽根（４）を支えるために車輪（２４）を取り付け、その車輪（４）を線路（３４）上で周回させるものである。これにより羽根（４）の長さが数１０ｍを超えても羽根（４）の重量をバランス良く支えることができる。また、開閉幕（１）や開閉片（１６）を透過仕様にすることによって、直下で農作物の育成や太陽光発電パネルの設置など、土地の有効利用が望める。

実施例１９を図２７〜２９を元に説明する。土台（２６）の上に回転軸受け（３）と回転軸（２）を垂直に建てる。回転軸（２）に羽根（４）を取り付けるにあたり、骨組みの上下４か所に上下方向に稼働する関節（３５）を設ける。羽根（４）の中間あたりには車輪（２４）を設け、線路（３４）の上を周回できるようにする。これにより、図２８や図２９のように高低差のある土地でも造成工事なしに線路（３４）を敷設することができる。なお、車輪（２４）を羽根（４）の中間あたり設置したのは、羽根（４）の自重で関節（３５）が曲がり車輪（２４）が線路（３４）から脱輪するのを防ぐためである。さらに可能であるならば、羽根（４）の長さに応じて線路（３４）と車輪（２４）を増設した方がより安定度は増す。

実施例２０を図３０を元に説明する。羽根枠（８）に設けたケーブル取り付け部（１０）にケーブル連結金具（３６）を取り付け、ケーブル連結金具（３６）にケーブル（６）を取り付けたものである。取り付けたケーブル（６）の先は隣の羽根（４）のケーブル連結金具（３６）にケーブルを取り付けるようにする。なお、羽根枠（８）の辺に一本の棒を通して左右のケーブル取り付け部（１０）として利用すると、強度的に優れたものになる。また、ケーブル（６）に掛かる負荷を抑えたい場合は、羽根（４）の枚数を多くするか、羽根（４）と羽根（４）の間に設けた柱にケーブル（６）を経由させるといった、ケーブル（６）を分割する方法がある。

１ 開閉幕
２ 回転軸
３ 回転軸受け
４ 羽根
５ 支柱
６ ケーブル
７ レール
８ 羽根枠
９ 車輪
１０ ケーブル取り付け部
１１ 幕の巻軸
１２ ベルト
１３ 重り
１４ ベルトの軸
１５ 鋲
１６ 開閉片
１７ 軸
１８ 回転制限軸
１９ 軸受け
２０ 歯車ａ
２１ ラック
２２ アーム
２３ 歯車ｂ
２４ 車輪
２５ 旋回する支柱
２６ 土台
２７ 布
２８ 枠
２９ モーター
３０ ストッパー
３１ 固定片
３２ 蝶番
３３ 蛇腹式開閉幕
３４ 線路
３５ 関節
３６ ケーブル連結金具

本発明は抗力型の風力発電機と水力発電機に関する物である。

従来の抗力型発電機は、羽根の裏表の形状で抵抗を変化させるものであり、回転効率は高くなく、また、プロペラ型発電機にも共通することであるが、羽根をハブの一点だけで支える構造なので、強度的に弱く、大型化すればするほど台風などの強風では回転させられないものであった。

従来の抗力型発電機には次のような解決すべき課題があった。
１．羽根の裏表の形状で抵抗を変化させるものであるため、それほどの抵抗力の差をつ けることが出来ず、回転力が低い。
２．羽根に当たる流体の流れる力を直接回転力にするため、大型化するには羽根の強度 が必要である。

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、羽根枠内の空間を開閉できる機能を備えた羽根を回転軸に設ける。そして、羽根同士をケーブルで連結したものである。

請求項２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根を回転軸の軸線に対して傾けずに設けたものである。

請求項３に係るものは、請求項１に係るものにおいて、同一の回転軸に設けられた隣り合う羽根同士をケーブルで連結したものである。

請求項４に係るものは、請求項１に係るものにおいて、開閉幕の両サイドに多数の車輪を設け、開閉幕の車輪の設けられていない一片を羽根枠に固定する。羽根枠にはレールを設け、開閉幕の車輪をレールに取り付けたものである。

請求項５に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根枠に突起の付いた回転可能なベルトを設ける。開閉幕にはベルトの突起と噛み合う穴を設け、その開閉幕をベルトに取り付けたものである。

請求項６に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根枠に回転可能なベルトを設ける。ベルトには開閉幕と、ベルトを動かすための重りを備えたものである。

請求項７に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根枠および、羽根枠の内側の空間を開閉することができる開閉片を構成要素に持つ羽根を回転軸に備えたものである。

請求項８に係るものは、請求項７に係るものにおいて、複数以上の開閉片を備えたものである。

請求項９に係るものは、請求項７に係るものにおいて、歯車によって回転する開閉片を備えたものである。

請求項１０に係るものは、請求項７に係るものにおいて、稼働可能なアームにより開閉することができる開閉片を備えたものである。

請求項１１に係るものは、請求項７に係るものにおいて、軸の一部を切り欠いたり突起をつけるなどして、開閉角度に制限を加えた、開閉片で開閉するものである。

請求項１２に係るものは、請求項７に係るものにおいて、軸によって回転する開閉片を備え、開閉片の下の片を他の開閉片の軸に重ねたものである。

請求項１３に係るものは、請求項７に係るものにおいて、開閉片を開閉させるためのモーターを備えたものである。

請求項１４に係るものは、請求項１に係るものにおいて、回転軸の片側を固定された支柱側の回転軸受けに取り付け、もう片側を旋回する支柱側の回転軸受けに取り付けたものである。旋回する支柱は２本以上備えられ、回転軸受けは固定された支柱にたいして旋回するものである。

請求項１５に係るものは、請求項１に係るものにおいて、一本のみで起立する支柱に旋回可能な回転軸受けを設け、回転軸受けの両側に回転軸を備えたものである。それぞれの回転軸には左右対称に羽根が備えられている。

請求項１６に係るものは、支柱に対して旋回可能な回転軸受けの両側に回転軸を備え、それぞれ、回転軸の片側を旋回する支柱側の回転軸受けに取り付け、それぞれ、旋回する支柱を２本以上備えたものである。簡単に言えば、回転軸受けの両側に請求項１４の仕組みを備えたものである。

請求項１７に係るものは、請求項１に係るものにおいて、回転軸と回転軸に設けられた羽根をケーブルで連結したものである。

請求項１８に係るものは、請求項１に係るものにおいて、羽根に回転軸の周りを周回するための車輪を備えたものである。

請求項１９に係るものは、請求項１８に係るものにおいて、回転軸の周りを周回するための線路を備え、線路上を走行するための車輪を羽根に備えたものである。

請求項２０に係るものは、請求項１８に係るものにおいて、地面に対して上下方向に曲がる関節を羽根に備えたものである。

請求項２１に係るものは、請求項１に係るものにおいて、光を透過する素材で作られた開閉幕を備えたものである。

請求項２２に係るものは、請求項７に係るものにおいて、光を透過する素材で作られた開閉片を備えたものである。

本発明は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果を有する。

請求項１に係る仕組みを用いた場合、流体の抗力を受けたい側で羽根枠内の空間を開閉幕や開閉片を使って閉じ、流体の抗力を受け流したい側で開くことにより、高い抗力差が発生し、従来の抗力型発電機に比べ、強い回転力を得ることができる。風力発電機としても、水力発電機としても利用可能である。風力発電機として利用する場合は、より風の強い上側で開閉幕や開閉片を閉じるようにする。プロペラ型の風力発電機と違い下側への風の乱流は気にする必要がないので支柱は高くなくてもよく、羽根はどんなに長くても現地で組み立て可能なので、これまで建設に適さなかった場所にも建設することができる。また、水車のような水力発電機として利用する場合は水の流れのある下側で開閉幕や開閉片を閉じ上側で開くようにする。上側で開閉幕や開閉片を開くことにより、上空の風の抵抗を極力減らすことができ安定的な発電をすることができる。さらに、ケーブルで羽根を連結することにより羽根の強度が確保できる。具体的には羽根の頂点や側面など荷重がかかる部分をケーブルで連結する。羽根をケーブルで連結し、始点と終点が同じ羽根になるようにすれば、任意の羽根を押す力は、ケーブルを巡って、その羽根を引っ張る力となり、力の損失をほぼ無くすことができる。プロペラ型の風力発電機は大型化すればすると強度の関係上翼の先端を細くしなければならないが、本発明においては、ケーブルで羽根を連結することによって、もっとも力が得られる先端を広くすることが可能である。ケーブルの代わりにフレームを使っても力の損失を抑える点では同じだが、ケーブルは重量あたりの引っ張り強度に優れているので、ケーブルを使用した方が軽く作れる。これにより重量増加を抑えたまま、羽根のしなりを防ぎ、回転効率の向上と抗力型開閉式発電機の大型化が可能になる。また、ケーブルで連結を行ったとき、羽根の枚数が多くなりケーブルの角度が鈍角になるほど羽根枠への荷重は減るのであるが、多すぎると開閉幕や開閉片によって抗力が十分得られないことも考えられる。そのような場合は、開閉機能のない羽根枠のみを等間隔に開閉機能付きの羽根に混ぜるとよい。

請求項２に係る仕組みは、請求項１の羽根の取付け角度を厳密に定義したものである。回転軸の軸線に対して羽根が斜めに取り付けられた場合、抗力がケーブルを曲げる方向にかかり羽根が折れてしまう。

請求項３に係る仕組みは、請求項１のケーブルと羽根同士の連結についてより厳密に定義したものである。仮に羽根が８枚あったとして、１枚おきに連結して、４枚の羽根を連結した形を２つ作ったとしても、それで強度が確保できるのであれば回転は可能である。ただし、隣り合う羽根同士を順次連結した方が強度で勝る。

請求項４に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉幕の両サイドに多数の車輪を設け開閉幕の車輪を羽根枠のレールに取り付けることにより、重力や浮力を利用した開閉が可能になる。また、長い開閉幕を広げた時、多数の車輪により羽根枠の両サイドから支持することになるので、隙間が少なくなり抗力のロスが少なくなる。仮に開閉幕に設けられた車輪が角の２か所のみだったとしたら、折りたたまれた時に、開閉幕の半分の長さが羽根枠からはみ出てしまう。はみ出た分は回転時の抵抗になり、回転効率を落とすばかりか、何かに巻きついた場合、機能不全を起こしてしまう。

請求項５に係る仕組みを用いた場合、請求項１の仕組みを用いた場合に加え、羽根枠に突起の付いた回転可能なベルトを設け、ベルトの突起と噛み合う穴を設けた開閉幕をベルトに取り付けて開閉させることにより請求項４に比べて開閉幕をたわませずに開閉が可能になる。開閉幕をたわませない方法として例えば、羽根枠内に格子状の骨組みをつけることも考えられるが、抗力差で回転する当発明においてそれはよい方法ではない。開閉幕は幕の巻軸を用いることにより折りたたむより省スペースですむ。ベルトの回転はモーターなどを利用するとよい。

請求項６に係る仕組みを用いた場合、請求項１の仕組みを用いた場合に加え、羽根枠に回転可能なベルトを設ける。ベルトに開閉幕と、ベルトを動かすための重りを備えることにより、羽根の位置によってベルトの重りの位置も移動し、自動でベルトが回転し開閉幕を開いたり閉じたりできる。また、重りを図６のように、開閉幕と逆側に付けると、ベルトの重りが下がったときに、開閉幕を引き上げることができる。つまり、幕の巻軸を羽根の回転径の中心側に設置できるので、羽根の翼端部にかかる抵抗を抑えることができる。また、幕の巻軸はゼンマイバネやモーターを用いれば、開閉幕を巻き取ることができる。

請求項７に係る仕組みを用いた場合、請求項１の仕組みを用いた場合に加え、請求項４で示した開閉幕を利用する代わりに板状の物体である開閉片を利用して羽根枠の内側の空間を開閉する。幕と違いたわみにくいので、力率を高められる。

請求項８に係る仕組みを用いた場合、請求項７の仕組みを用いた場合に加え、複数以上の開閉片で羽根枠内を開閉する仕組みである。羽根枠内を細かく仕切ることになるので、強度を高めることができ、また開閉速度も早くなる。ただし、幕に比べて重量の点では劣る。

請求項９に係る仕組みを用いた場合、請求項７の仕組みを用いた場合に加え、開閉片の開閉を軸に設けられた歯車で制御が可能となる。板を最適な開き具合にしたり、メンテナンス時など、羽根の回転を止めたい場合などに有用である。

請求項１０に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、稼働可能なアームにより開閉することができる開閉片を備えたものである。開閉片の開閉制御をアームで行える。請求項８に比べて開閉片の角度を自由に制御できないが、メンテナンス時など羽根の回転を止めたい場合に有用である。

請求項１１に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉片が一定角度以上回らなくすることができ、戻り回転時の羽根の隙間を最大に保つことができ、より抵抗を減じることができる。具体的には開閉片の軸の一部を切り欠いたり突起をつけるなどし、軸受けにはその突起や切欠きが全周できないような段差を設ける。これにより自動的に、微弱な風でも上の羽根と下の羽根で抗力差が発生し、羽根を回転させることが可能となる。例え微弱な風でもてこの原理により羽根の径が大きくなればなるほど有効に働く。

請求項１２に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、軸によって回転する開閉片を複数以上備え、開閉片の下の片を他の開閉片の軸に重ねたものである。開閉片を軸による回転で開閉させる。開閉片の下の片を他の開閉片の軸に重ねれば、回転方向に力がかかっているときは、閉じ、抵抗方向に力がかかった場合は開くようにすることが可能なので、請求項１０と比べて少ない手間で自動開閉が可能になる。

請求項１３に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、開閉片を開閉させるためのモーターを備えたものである。開閉片の開閉をモーター制御することにより、より効率のよい開閉が可能になり、また羽根を横回転にした場合において重力や浮力を利用しなくても開閉が可能になる。

請求項１４に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、支柱と旋回する支柱により、回転軸が両端で支えられるので、羽根の大型化や、回転軸を長くすることが可能になる。また、旋回する支柱を２本にすることにより、３点接地がなされ倒壊しにくい構造になる。地面には車輪のためにレールを敷いてもよい。

請求項１５に係る仕組みを用いた場合、請求項１の仕組みを用いた場合に加え、１本の支柱のみでも流体の流入方向が変化した場合羽根を旋回して対応することができる。川の流れなど流体の流れる方向が一定である水力発電機として使う場合は、回転軸受けを支柱に対して旋回させる必要はないが、風力発電機として使う場合は、風向きによって回転軸受けを支柱に対して旋回させなければならない。このとき、もし回転軸受けの片側のみにしか回転軸および羽根が備わってなかったとしたら、支柱を軸とした回転力が発生してしまい羽根が風に対して最適な角度を保つのに何かしらの力が必要になる。そこでそれを打ち消すために、回転軸受けの両側に回転軸および羽根を対称に取り付ける。こうすることで風向に対応して旋回できるばかりでなく、風の力を受けた時に支柱に対して回転軸受けが無用に旋回することを防ぐことができる。

請求項１６に係る仕組みを用いた場合、請求項１４に係る仕組みを用いた場合に加え、回転軸受けの両側に羽根を持つため、発電力が２倍になる。羽根が片側だけでも両側にあっても、旋回する支柱が支柱を中心に回転するのに必要な空間は同じである。てこの原理により羽根を縦に伸ばすとより力が得られるのだが、その分各部に強度が必要になり建設コストは増大する。一方、横方向に伸ばす場合、縦に伸ばすほど各部に強度は必要ないので、ある高さを超えると土地代を込みでも横に伸ばした方が発電力に対する建設コストは安くすむようになる。プロペラ型の発電機は横方向に羽根を拡大できないが本発明は横方向の拡大が可能である。広い平地の場合いくつも発電機を設置するよりも、横方向に伸ばした抗力型開閉式発電機１台を設置した方が、部品代や設置費用、メンテナンス費用など安くすむ。

請求項１７に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、回転軸と回転軸に設けられた羽根をケーブルで連結することにより、回転軸の軸線方向から加わる力にも強度を持たせることができる。吊り橋のように、回転軸を長くして回転軸の先端からケーブルで羽根枠に連結することにより、羽根の荷重を回転軸に分散することができる。これにより、図１８のように回転軸を地面に対して垂直にしたまま、大型化が可能になる。ただし、羽根を横回転にした場合は開閉幕や開閉片の開閉はモーターなどの動力を用いる必要がある。

請求項１８に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、羽根に回転軸の周りを周回するための車輪を備えたものである。請求項１７に係る仕組みを用いた図１８の実施図では、中心のみで構造体を支えるので、羽根を大型化しすぎるとバランスが悪くなる。そこで、羽根に車輪を付けて地面で保持することにより、羽根のさらなる大型化が図れる。ただし、羽根を長くすればするほど回転軸方向へかかるケーブルからの合成した力のベクトルも大きくなるので羽根の長大化を図るならば羽根の枚数を増やして更なる力の分散が必要になる。

請求項１９に係る仕組みを用いた場合、請求項１８に係る仕組みを用いた場合に加え、回転軸の周りを周回するための線路を備え、線路上を走行するための車輪を羽根に備えたものである。線路を利用することで車輪の転がり抵抗を小さくできるので回転効率が上がる。プロペラ型の発電機は３枚の羽根で回転するため非常に効率がよいのであるが、反面羽根のすべてを流体に当てなければならず、プロペラは縦に設置するしかない。羽根の直径を大きくすることは構造物の高さを大きくせねばならず建設コストの著しい増大を招く。一方、抗力型の発電機は羽根の一部のみを流体に当てる仕組みなので横にしても回転することができ、流体の速度や流量が同じであるならば、縦にした場合と発電効率は変わらない。つまり大きければ大きいほど発電量に対する建設コストはプロペラ型に比べて安くなる。

請求項２０に係る仕組みを用いた場合、請求項１８に係る仕組みに加えて、地面に対して上下方向に曲がる関節を羽根に備えたものである。羽根を車輪で保持して周回させる場合、周回上の地面を水平にするのが望ましいが、それなりの工事費用が発生してしまう。そこで、羽根に地面に対して上下方向に曲がる関節を付けることで、多少の高低差があっても車輪を付けた羽根は周回することができるようになる。ただし、羽根同士を連結するケーブルによって羽根には回転軸方向への力がかかっている。羽根にかかる力が大きすぎると曲げた関節部から破損してしまう。これを防ぐためには羽根の枚数を増やすなどの工夫が必要がある。

請求項２１に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みに加えて、開閉幕が光を透過する素材で作られるため、影になる面積を減らすことができる。当発明は装置の抗力型発電機の超大型化を目的にしたものであり、請求項１９の仕組みを用い線路上を周回するものであれば、長さ２００ｍ高さ２０ｍの羽根を用いることも難しくはない。ただ人間の安全を考慮するならば羽根の下は地面から２ｍ以上浮いていることが望ましく、そうなるとその空間を有効利用するために、光を透過する素材で開閉幕を作れば太陽光パネルの設置や農作物の栽培なども可能になる。特に太陽光パネルの設置は発電を補完できるので非常に有効である。すなわち、風が吹くときは曇りがちなので抗力型の風力発電機で発電し、晴れて風がない時は太陽光発電パネルで発電する。そうすることで発電量の平準化が可能となる。先述した長大な抗力型発電機を設置できる利用可能な平地は国内では限られており、そのような工場跡地などはすでに太陽光パネルが設置されている。最近では太陽光発電一辺倒だった再生可能エネルギー政策が見直されている。すでに設置されている太陽光パネルの一部を取り除き、代わりにこの抗力型発電機を用いることを想定している。光を透過する開閉幕を用いることで太陽光発電と併設可能な発電機となる。

請求項２２に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みに加えて、光を透過する素材で作られた開閉片を備えたものである。効果は請求項２１で述べたことと同じである。

発明を実施するための形態を示す斜視図である。 実施例１を示す斜視図である。 実施例２を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例２を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例３を示す開閉幕（１）の斜視図である。 実施例４を示す羽根枠（８）を透過した斜視図である。 実施例５を示す羽根枠（８）を透過した斜視図である。 実施例６を示す、羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。 実施例６を示す、開閉片（１６）の斜視図である。 実施例７を示す、回転制限軸（１８）の末端を拡大した斜視図である。 実施例７を示す、軸受け（１９）を拡大した斜視図である。 実施例７を示す、開閉片（１６）が閉まっている時の羽根枠（８）の断面と斜視図である。 実施例７を示す、開閉片（１６）が開いている時の羽根枠（８）の断面と斜視図である。 実施例８を示す羽根枠（８）の透過した羽根（４）の一部の斜視図である。 実施例９を示す羽根枠（８）を透過した羽根（４）の一部の側面図である。 実施例１０を示す斜視図である。 実施例１１を示す斜視図である。 実施例１２を示す斜視図である。 実施例１３を示す本発明を水力発電に応用した一例の斜視図である。 実施例１４を示す開閉片（１６）の軽量化の斜視図である。 実施例１５を示す斜視図である。 実施例１５を示す斜視図である。 実施例１６を示す斜視図である。 実施例１６を示す羽根枠（８）を透過した側面図である。 実施例１７を示す斜視図である。 実施例１８を示す斜視図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例１９を示す側面図である。 実施例２０を示す羽根（４）の一部を拡大した斜視図である。

本発明を実施するための形態を図１に基づいて説明する。支柱（５）を軸に旋回する回転軸受け（３）を備え、回転軸受け（３）の両側に回転軸（２）を備える。また、それぞれの回転軸（２）に羽根（４）を３枚以上備え、負荷分散のために隣り合う羽根（４）の先端や側面をケーブル（６）で連結し合う。羽根（４）は、レール（７）が設置された羽根枠（８）に、布などで作られた開閉幕（１）を取り付けられたもので構成される。また、一枚の羽根（４）を中ほどで区切り、２枚の開閉幕（１）で開閉を行うようにしているのは、素早い開閉を行うためである。開閉幕（１）の素材は布の他に棒状の物体を糸などで連結したものを使用してもよいし、板状の物体を連結して蛇腹状に折りたたむようにしてもよい。一般にプロペラ型発電機において回転軸受け（３）の位置はナセルと呼称され、発電機が設置されているが、本発明においては、プロペラ型発電機と違い、羽根（４）の重量バランスを発電機で相殺する必要がなく、回転軸（２）の回転をシャフトを通じて伝達し、発電機を地表付近に置くことを考慮して、あえて回転軸受け（３）と呼称する。

実施例１を図２を基に説明する。先述した図１にケーブル（６）を張ってないタイプである。羽根（４）の強度が保たれる中型以下ならケーブル（６）は不要であるが、やはり強度面で大型化には適さないし、大型化しなければ生産コストはプロペラ型より劣る。

実施例２を図３、および図４を基に説明する。これらは羽根（４）を拡大したもので、羽根枠（８）の両サイドの内側にレール（７）を設置、開閉幕（１）の一端を羽根枠（８）の先端で固定し、開閉幕（１）には両サイドのレール（７）を自由に移動するため、カーテンのようにランナーを取り付ける。羽根（４）が水平面より上がれば、重力により開閉幕（１）が、図３のようにレール（７）に沿って閉まり、下がれば、図４のように折りたたまれる。

実施例３を図５を基に説明する。開閉幕（１）が摩擦なくスムーズに開閉できるように、ランナーを車輪（９）にし、開閉幕（１）を素早く開閉できるように先端部に重り（１３）を設けたものである。

実施例４を図６を基に説明する。開閉幕（１）の両サイドに開けられた穴をベルト（１２）の突起にかみ合わせる。開閉幕（１）の一端を鋲（１５）や接着剤など使い、ベルト（１２）に固定し、反対側の端を幕の巻軸（１１）に巻き付ける。ベルトの軸（１４）と幕の巻軸（１１）の両端は羽根枠（８）に取り付ける。ベルト（１２）に重り（１３）を付けることで、羽根（４）の位置によりベルト（１２）が回転し開閉幕（１）が開閉する。また、重り（１３）をベルト（１２）の内側に付けるとストッパーの役割にもなる。また、重り（１３）を開閉幕（１）と逆側に取り付ければ、重り（１３）が下がった時に開閉幕（１）が上がるので、重量物を羽根（４）の中心方向に配置することができる。幕の巻軸（１１）はモーターを利用するか、ゼンマイバネで常に引っ張る力をかけておけば、開閉幕（１）を巻き取ることができる。

実施例５を図７を基に説明する。開閉幕（１）の両サイドに開けられた穴をベルト（１２）の突起にかみ合わせる。開閉幕（１）の一端を鋲（１５）や接着剤など使い、ベルト（１２）に固定し、反対側の端を幕の巻軸（１１）に巻き付ける。ベルトの軸（１４）と幕の巻軸（１１）の両端は羽根枠（８）に取り付ける。ベルト軸（１４）をモーター（２９）で回転するようにする。幕の巻軸（１１）はモーターを利用するかゼンマイバネなどで常に引っ張る力をかけておけば、開閉幕（１）を開閉を自由にコントロールすることができる。モーター（２９）は各羽根（４）にごとに設置せず回転軸受け（３）に一つ配置してすべての羽根（４）のベルト（１２）をコントロールしてもよい。

実施例６を図８および図９を基に説明する。羽根枠（８）に開閉幕（１）ではなく開閉片（１６）を配置する。開閉片（１６）は図９のように軸（１７）を設け回転するようにするとよい。図８のように開閉片（１６）を下の開閉片（１６）の軸（１７）に重ねていけば片側にしか開かない構造となり、流体の力を受けたい側で閉じ、受け流したい側で開くことができる。

実施例７を図１０〜１３を基に説明する。図１０のように先端の半分を切り欠いた回転制限軸（１８）と、図１１のように穴の終端を四分の一埋めた軸受け（１９）をはめ合わせると、図１２のように開閉片（１６）が閉じる方向の回転は制限しないが、図１３のように開閉片（１６）が開く方向の回転は羽根枠（８）に対して９０度で止まるようにできる。

実施例８を図１４を基に説明する。開閉片（１６）の軸（１７）に歯車ａ（２０）を取り付けたもので、ラック（２１）を動力などで動かすことにより、羽根（４）の位置にかかわらず、開閉片（１６）の開閉が可能になる。ラック（２１）の代わりにチェーンを用いても構わない。 また図１４において軸（１７）は開閉片（１６）の辺に位置しているが、中央部であっても構わない。

実施例９を図１５を基に説明する。羽根枠（８）の内部に設けられたラック（２１）によって歯車ｂ（２３）は回転し、羽根枠（８）に設けられたアーム（２２）が連動し、軸（１７）を支軸として、開閉片（１６）を持ち上げる。開閉片（１６）を強制的に開いて羽根（４）の回転を止めたい場合に役立つ。ラック（２１）はチェーンであっても構わない。

実施例１０を図１６を基に説明する。回転軸（２）の一方を支柱（５）側の回転軸受け（３）に差し込み、もう一方を旋回する支柱（２５）側の回転軸受け（３）に差し込む。旋回する支柱（２５）は車輪（２４）により支柱（５）を軸に旋回する。旋回させたりブレーキをかけるのは支柱（５）側で行うよりも、旋回する支柱（２５）側で行った方が力が少なく済む。

実施例１１を図１７を基に説明する。図１６の抗力型開閉式の風力発電機を発展させたもので、回転軸受け（３）の両端に、長い回転軸（２）と長い羽根（４）を備えたタイプである。広い平地に設置するのに適している。

実施例１２を図１８を基に説明する。横方向に回転する抗力型開閉発電機である。地面に設置された土台（２６）に対して垂直に、回転軸（２）と回転軸受け（３）を建て、回転軸（２）に設けられた隣り合う羽根（４）同士の先端部をケーブル（６）で連結し、さらに羽根（４）の先端部と回転軸（２）の上部をケーブル（６）で連結する。この場合、開閉幕（１）や開閉片（１６）は重力を利用して開閉できないので、モーターを使用して開閉させる。この形状は風力発電機としてだけではなく、水力発電機としても機能する。

実施例１３を図１９を基に説明する。回転軸（２）を両端を支柱（５）で保持した抗力型開閉式の水力発電機である。風力発電タイプと違い、水の流れを受けるのは羽根（４）先端部分だけであるので、羽根（４）の枚数を多くしなければ水の抗力を絶えず受けることができない。逆に開閉幕（１）は水に浸からない羽根（４）の先端部分以外は必要ない。また、水の流れは下にあるので、開閉幕（１）は羽根（４）が水平面より下がったら閉じるようにして、水平面より上がったら開くようにする。大型化しても風の抵抗を極力受けないようになり、安定的な発電が可能である。

実施例１４を図２０を基に説明する。枠（２８）に布（２７）を張り、枠（２６）の内側の空間を塞ぐことで、開閉片（１６）を軽量化したものである。

実施例１５を図２１および図２２を基に説明する。羽根枠（８）にレール（７）を遮るように動作するストッパー（３０）を取り付けたものである。これにより図２１のようにストッパー（３０）が上がっている時は開閉幕（１）は閉じることができるが、図２２のようにストッパー（３０）が下がっているときは開閉幕（１）は閉じることができない。メンテナンスなど、回転させたくない時に有用である。

実施例１６を図２３および図２４を基に説明する。軸を使って開閉片（１６）を回転せる方法として、蝶番（３２）を利用したものである。図２３のように固定片（３１）に垂直に位置する開閉片（１６）を蝶番（３２）でつなぐ。こうしてできた物を図２４のように固定片（３１）を羽根枠（８）に固定すれば、片側にしか開かない構造となり、流体の力を受けたい側で閉じ、受け流したい側で開くことができる。

実施例１７を図２５を基に説明する。実施例３の開閉片（１６）の代わりに蛇腹式開閉片（３３）を使用したもので、開閉片を連結して蛇腹状に折りたたんだり伸ばしたりする仕組みの蛇腹式開閉片（３３）の両側を羽根枠（８）に設けられたレール（７）に取り付け、羽根枠（８）の先端部に蛇腹式開閉片（３３）の端を固定する。ただし、蛇腹式開閉片（３３）を一直線に伸ばすと容易に折りたためなくなるので、一直線に伸ばす手前で止めておく。こうすることで、開閉幕（１）に使用した場合と同じく羽根枠（８）の内側の空間を開閉可能になる。

実施例１８を図２６を基に説明する。図２６は、実施例１２より羽根（４）を長く伸ばし、羽根（４）を支えるために車輪（２４）を取り付け、その車輪（４）を線路（３４）上で周回させるものである。これにより羽根（４）の長さが数１０ｍを超えても羽根（４）の重量をバランス良く支えることができる。また、開閉幕（１）や開閉片（１６）を透過仕様にすることによって、直下で農作物の育成や太陽光発電パネルの設置など、土地の有効利用が望める。

実施例１９を図２７〜２９を基に説明する。土台（２６）の上に回転軸受け（３）と回転軸（２）を垂直に建てる。回転軸（２）に羽根（４）を取り付けるにあたり、骨組みの上下４か所に上下方向に稼働する関節（３５）を設ける。羽根（４）の中間あたりには車輪（２４）を設け、線路（３４）の上を周回できるようにする。これにより、図２８や図２９のように高低差のある土地でも造成工事なしに線路（３４）を敷設することができる。なお、車輪（２４）を羽根（４）の中間あたり設置したのは、羽根（４）の自重で関節（３５）が曲がり車輪（２４）が線路（３４）から脱輪するのを防ぐためである。さらに可能であるならば、羽根（４）の長さに応じて線路（３４）と車輪（２４）を増設した方がより安定度は増す。

実施例２０を図３０を基に説明する。羽根枠（８）に設けたケーブル取り付け部（１０）にケーブル連結金具（３６）を取り付け、ケーブル連結金具（３６）にケーブル（６）を取り付けたものである。取り付けたケーブル（６）の先は隣の羽根（４）のケーブル連結金具（３６）にケーブルを取り付けるようにする。なお、羽根枠（８）の辺に一本の棒を通して左右のケーブル取り付け部（１０）として利用すると、強度的に優れたものになる。また、ケーブル（６）に掛かる負荷を抑えたい場合は、羽根（４）の枚数を多くするか、羽根（４）と羽根（４）の間に設けた柱にケーブル（６）を経由させるといった、ケーブル（６）を分割する方法がある。

１ 開閉幕
２ 回転軸
３ 回転軸受け
４ 羽根
５ 支柱
６ ケーブル
７ レール
８ 羽根枠
９ 車輪
１０ ケーブル取り付け部
１１ 幕の巻軸
１２ ベルト
１３ 重り
１４ ベルトの軸
１５ 鋲
１６ 開閉片
１７ 軸
１８ 回転制限軸
１９ 軸受け
２０ 歯車ａ
２１ ラック
２２ アーム
２３ 歯車ｂ
２４ 車輪
２５ 旋回する支柱
２６ 土台
２７ 布
２８ 枠
２９ モーター
３０ ストッパー
３１ 固定片
３２ 蝶番
３３ 蛇腹式開閉片
３４ 線路
３５ 関節
３６ ケーブル連結金具

Claims (26)

1. 羽根枠（８）と羽根枠（８）に取り付けられた開閉幕（１）を構成要素に持つ羽根（４）を回転軸（２）に備えた、抗力型開閉式発電機。
2. 羽根枠（８）に設けたレール（７）により開閉する開閉幕（１）を備えた、請求項１記載の抗力型開閉式発電機。
3. 車輪（９）を設けた開閉幕（１）を備えた、請求項２記載の抗力型開閉式発電機。
4. 幕の巻き軸（１１）に取り付けられた開閉幕（１）を備えた、請求項１記載の抗力型開閉式発電機。
5. 開閉幕（１）に取り付けられたベルト（１２）と、ベルト（１２）を動かすための重り（１３）を備えた、請求項４記載の抗力型開閉式発電機。
6. 開閉幕（１）を開閉するためのモーター（２９）を備えた、請求項４記載の抗力型開閉式発電機。
7. 羽根枠（８）と羽根枠（８）に取り付けられた開閉片（１６）を構成要素に持つ羽根（４）を回転軸（２）に備えた、抗力型開閉式発電機。
8. 軸（１７）により回転する開閉片（１６）を備えた、請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
9. 回転制限軸（１８）により回転する開閉片（１６）を備えた、請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
10. 歯車ａ（２０）により回転する軸（１７）を備えた、請求項８記載の抗力型開閉式発電機。
11. 歯車ｂ（２３）により稼働するアーム（２２）により開閉することができる開閉片（１６）を備えた、請求項８記載の抗力型開閉式発電機。
12. 回転軸（２）を回転軸受け（３）の両側に備えた、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
13. 同一の回転軸（２）に設けられた羽根（４）をケーブル（６）で連結した、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
14. 同一の回転軸（２）に設けられた羽根（４）において、隣り合う羽根（４）同士をケーブル（６）で連結した、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
15. 同一の回転軸（２）に設けられた羽根（４）に備えたケーブル取り付け部（１０）をケーブル（６）で連結した、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
16. 回転軸（２）の片側を支柱（５）側の回転軸受け（３）に取り付け、もう片側を旋回する支柱（２５）側の回転軸受け（３）に取り付けた、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
17. 支柱（５）に取り付けられた回転軸受け（３）の両側に回転軸（２）を備え、両側の回転軸（２）の先には回転軸受け（３）が備えられ、その回転軸受け（３）に旋回する支柱（２５）が備えられた、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
18. 回転軸（２）と回転軸（２）上の羽根（４）をケーブル（６）で連結した、請求項１３〜１５のいずれか記載の抗力型開閉式発電機。
19. 回転軸（２）と回転軸（２）上の羽根（４）のケーブル取り付け部（１０）をケーブル（６）で連結した、請求項１３〜１５のいずれか記載の抗力型開閉式発電機。
20. 羽根枠（８）に複数枚以上の開閉幕（１）を備えた。請求項１記載の抗力型開閉式発電機。
21. 羽根枠（８）に複数枚以上の開閉片（１６）を備えた。請求項７記載の抗力型開閉式発電機
22. 光を透過する素材で作られた開閉幕（１）を備えた請求項１記載の抗力型開閉式発電機。
23. 光を透過する素材で作られた開閉片（１６）を備えた請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
24. 羽根（４）に車輪（２４）を備えた、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
25. 線路（３４）を備え、線路（３４）上を周回するための車輪（２４）を羽根（４）に備えた、請求項１もしくは請求項７記載の抗力型開閉式発電機。
26. 地面に対して上下方向に曲がる関節（３５）を羽根（４）に備えた、請求項２４記載の抗力型開閉式発電機。

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