JP2018178918A - 垂直軸風車および風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率が良く、かつ騒音が少ない風力発電装置を提供する。【解決手段】垂直軸風車は、回転自在に設けられる垂直主軸と、垂直主軸に接続された支持体と、垂直主軸に支持体を介して連結された翼とを備える。翼は風を受けて垂直主軸の軸心回りに回転可能である。翼は、主翼部と翼端傾斜部とを有する。翼端傾斜部は、主翼部の両端部から垂直主軸の側に斜めに折れ曲がって延びる。翼端傾斜部は、断面２７ｃの第１の断面形状と、断面２７ａ、２７ｂの第２の断面形状とが相似形となるように構成されている。【選択図】図８

Description

この発明は、垂直主軸を持つ垂直軸風車、およびこの垂直軸風車を備えた風力発電装置に関する。

風力発電装置に用いられる風車は、水平軸式と垂直軸式とに大別される。垂直軸式は、風向を問わずに回転力が得られて、風向に対する制御が不要なことから、比較的小型の風車に用いられることが多い。垂直軸式の風車において、翼の形状によって発電量が左右することが知られており、効率の良い発電が可能な翼の開発が進められている。その一つとして、翼端に翼端傾斜部を設けた翼がある（例えば特許文献１）。翼端傾斜部は、先端側を垂直主軸に近づけるよう傾斜させた翼端板のことである。翼端傾斜部を設けることで、翼端での渦の発生が抑制される。これにより、風から受けるエネルギーを回転エネルギーに変換する回転エネルギー変換効率を向上させることができると共に、風切り音による騒音を低減することができる。

特開２０１１−１６９２９２号公報

上述の翼端傾斜部の効果は経験的には知られているが、翼端傾斜部をどのような形状にすれば最適な効果が得られるのかについて、まだ十分には研究されていない事項がある。たとえば、翼端傾斜部の形状と、前記回転エネルギー変換効率、空転時の抵抗、および騒音の程度との各関係が明確ではなかった。空転時の抵抗は、自然界の変動風下において回転が停止しやすいかの判断材料となり、発電効率に影響する。

この発明の目的は、回転エネルギー変換効率が良く、空転時の抵抗が小さく、騒音を抑えることができるように翼端傾斜部の形状を調整可能な垂直軸風車を提供することである。

この発明の他の目的は、発電効率が良く、かつ騒音が少ない風力発電装置を提供することである。

この発明に従った垂直軸風車は、回転自在に設けられる垂直主軸と、垂直主軸に接続された支持体と、垂直主軸に支持体を介して連結された翼とを備える。翼は風を受けて垂直主軸の軸心回りに回転可能である。翼は、主翼部と翼端傾斜部とを有する。主翼部は垂直主軸と平行に延びる。翼端傾斜部は、主翼部の両端部から垂直主軸の側に斜めに折れ曲がって延びる。翼端傾斜部は、第１の断面形状と第２の断面形状とが相似形となるように構成されている。第１の断面形状は、翼端傾斜部の延びる方向における第１の位置を通り、翼端傾斜部の延びる方向に直交する断面での当該翼端傾斜部の断面形状である。第２の断面形状は、翼端傾斜部の延びる方向において上記第１の位置より主翼部側に位置する第２の位置を通り、翼端傾斜部の延びる方向に直交する断面での翼端傾斜部の断面形状である。

この発明に従った風力発電装置は、上記垂直軸風車と、発電機とを備える。発電機は、垂直軸風車の垂直主軸の回転で発電する。

上記によれば、翼端傾斜部の延びる方向における異なる位置での断面形状を相似形とすることで、翼端傾斜部全体について第１の曲率半径と第２の曲率半径との値を適宜調整することで、翼端傾斜部の形状を回転エネルギー変換効率、空転時の抵抗、および騒音などを考慮して任意に設定できる。この結果、エネルギー変換効率が高く騒音の少ない垂直軸風車および風力発電機を得ることができる。

この発明の一実施形態に係る垂直軸風車を備えた風力発電装置の正面模式図である。 図１に示した風力発電装置の平面模式図である。 図１に示した垂直軸風車の翼を示す模式図である。 図１に示した垂直軸風車の翼の部分模式図である。 図４の線分Ｖ−Ｖにおける断面模式図である。 図４の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。 図４の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。 垂直軸風車の翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。 垂直軸風車の第１の変形例に係る翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。 垂直軸風車の第２の変形例に係る翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図１〜図３に示した翼の翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。 図２１に示した翼の翼端傾斜部の部分正面模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜風力発電装置および垂直軸風車の構成＞
図１はこの発明の一実施形態に係る垂直軸風車を備えた風力発電装置の正面図である。図２は図１に示した風力発電装置の平面図である。

図１に示すように、風力発電装置３は、地面に築かれた基礎１上に構築された鉄塔２の上に設置されている。風力発電装置３は、垂直軸風車４と、発電機６と、制御部とを主に備える。制御部には、たとえば配電用または制御用の機器が含まれる。垂直軸風車４は、垂直主軸５と支持体８と翼９とを主に含む。発電機６は、垂直軸風車４の垂直主軸５に接続されている。発電機６は垂直主軸５の回転により発電する。

垂直軸風車４において、垂直主軸５は上下方向に沿って延びる軸である。垂直主軸５は軸受等によって回転自在に支持される。垂直主軸５の上部は支持体８と接続されている。垂直主軸５の下部は発電機６に連結されている。垂直主軸５、発電機６、および制御部の少なくとも一部の機器は、カバー７によって覆われている。

垂直軸風車４では、垂直主軸５に支持体８を介して複数の翼９が取り付けられている。図１および図２に示した例では、翼９の数は２つである。それぞれの翼９は垂直主軸５を中心として１８０°位相の異なる位置に配置されている。なお、翼９の数は３つ以上であってもよい。支持体８は、少なくとも１つの水平アーム８ａと少なくとも１つの斜めアーム８ｂとを含む。水平アーム８ａは垂直主軸５の上端に水平に固定される。図１では、４本の斜めアーム８ｂが示されている。斜めアーム８ｂの一方の端部は、水平アーム８ａの中央部付近に接続される。それぞれの斜めアーム８ｂは、水平アーム８ａの中央部から図１の左右両側に向かって上向きの斜め方向または下向きの斜めに延びるように配置されている。図１では、水平アーム８ａの左端および左側の２本の斜めアーム８ｂの先端に左側の翼９が結合される。また、水平アーム８ａの右端および右側の２本の斜めアーム８ｂの先端に右側の翼９が結合されている。垂直軸風車４は、風を受けると、垂直主軸５の軸心Ｏの回りに図２の矢印方向に回転する。この場合、翼９は回転軌跡Ｃに沿って移動する。なお、翼９の回転軌跡Ｃは、翼９の前端および後端が通る軌跡である。

＜翼の構成＞
図３は翼９の側面模式図、正面模式図、および下面模式図を示している。図３の左側の上段に翼９の側面模式図が示されている。当該側面模式図の下側に翼９の下面模式図が示されている。側面模式図の右側に翼９の正面模式図が示されている。

翼９は、垂直主軸５（図１参照）と平行、すなわち上下方向に沿って延びる主翼部１０と、この主翼部１０の上下両端からそれぞれ垂直主軸５の側に斜めに折れ曲がって延びる上下の翼端傾斜部１１とからなる。翼端傾斜部１１は直線状に延びていてもよく、曲線状に延びていてもよい。曲線状である場合、その曲線は、円弧状であっても、曲率が異なる複数の円弧が組み合わされたものであってもよい。上下の翼端傾斜部１１は、主翼部１０の長手方向中間部の中心線ＣＬに対し、線対称となる同一形状に形成されていてもよい。

なお、以下の説明では、垂直主軸５の軸心方向を「上下方向」とする。また、垂直主軸５の軸心Ｏを中心として径方向の外径側を「外側」、内径側を「内側」とする。また、図３の矢印４０で示した、垂直軸風車４が回転するときに翼９が進行する側を「前側」、その反対側を「後側」とする。翼９の回転進行方向は、翼９の断面形状によって決まる。

図３に示すように、主翼部１０の断面形状および断面寸法は上下全域にわたって一定である。翼端傾斜部１１は先端側に行くに従って厚みが薄くなっている。但し、主翼部１０および翼端傾斜部１１のいずれについても、回転進行方向の位置によって厚みが異なっている。上述した翼端傾斜部１１の厚みとは、回転進行方向における最大厚み部の厚みを意味している。

図３では、一例として、主翼部１０および翼端傾斜部１１の最大厚み部の位置が線Ａ１で示されている。主翼部１０および翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線Ａ１は略直線である。図３では、翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線Ａ１上に、翼端傾斜部１１の上下方向の最先端の位置である頂点位置Ｐが配置されている。図３に示す例のように、頂点位置Ｐが主翼部１０の最大厚み部を示す線Ａ１の延長線上に位置する場合、翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線は主翼部１０の最大厚み部を示す線Ａ１の延長線上に存在する。

図４は、図１に示した垂直軸風車の翼の部分模式図である。図５は、図４の線分Ｖ−Ｖにおける断面模式図である。図６は、図４の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。図７は、図４の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。

図４〜図７に示すように、翼端傾斜部１１は、第１の断面形状としての図７に示された断面２７ｃの断面形状と、第２の断面形状としての図５または図６に示された断面２７ａまたは断面２７ｂの断面形状とが相似形となるように構成されている。断面２７ａ〜２７ｃでは、翼端傾斜部１１の外側面１６および内側面１８は曲面形状あるいは平面形状に形成されている。また、各断面２７ａ、２７ｃでは、外側面１６と内側面１８との接続端部の表面が曲面状に形成されている。断面２７ａにおける２つの接続端部は、それぞれ曲率半径Ｒ１、Ｒ２を有する曲面状になっている。断面２７ｂにおける２つの接続端部は、それぞれ曲率半径Ｒ３、Ｒ４を有する曲面状になっている。断面２７ａにおける２つの接続端部は、それぞれ曲率半径Ｒ５、Ｒ６を有する曲面状になっている。また、異なる観点から言えば、翼端傾斜部１１は、翼端傾斜部１１の延びる方向における任意の位置での当該延びる方向に対する垂直方向での断面形状が相似形になっている。

図８は、垂直軸風車の翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。図９は、垂直軸風車の第１の変形例に係る翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。図１０は、垂直軸風車の第２の変形例に係る翼の断面における重心を結ぶ線分の延在方向を説明するための模式図である。

図３に示すように、頂点位置Ｐが主翼部１０の最大厚み部を示す線Ａ１の延長線上に位置する場合、図８に示すように、翼端傾斜部の各断面２７ａ〜２７ｃの重心を結ぶ線分は主翼部１０の延びる方向である垂直方向に沿って延びるように配置される。一方、頂点位置Ｐをたとえば翼９の回転方向の後側にずらす場合、図９に示すように各断面２７ａ〜２７ｃの重心を結ぶ線分は主翼部１０から離れるにしたがって回転方向の後側へ傾いた状態になる。また、頂点位置Ｐをたとえば翼９の回転方向の前側にずらす場合、図１０に示すように各断面２７ａ〜２７ｃの重心を結ぶ線分は主翼部１０から離れるにしたがって回転方向の前側へ傾いた状態になる。上記重心を結ぶ線は、図８〜図１０に示すように直線状になっていてもよいが、屈曲部を有していてもよく、曲線状になっていてもよい。

また異なる観点から言えば、頂点位置Ｐが主翼部１０の最大厚み部を示す線Ａ１（図３参照）の延長線からずれている場合、翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線は、主翼部１０の最大厚み部を示す線Ａ１に対して曲がった線となる。この場合、翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線は曲線であっても直線であってもよいが、いずれの場合も、翼端傾斜部１１の最大厚み部を示す線の基端と線Ａ１の先端とは、その繋がり部が滑らかに繋がっていることが望ましい。

図３に示すように、主翼部１０の内側面１７と翼端傾斜部１１の内側面１８との境界部２１は線状に延びる角部である。図３では、境界部２１は線Ａ１と直交するように形成されている。主翼部１０の外側面１５と翼端傾斜部１１の外側面１６との境界部は曲面状の表面を有している。

＜翼の翼端傾斜部の形状の決定方法＞
図１１〜図１４は、図１〜図３に示した垂直軸風車４の翼９の翼端傾斜部１１の形状の決定方法を説明するための模式図である。図１１（Ａ）〜図１４（Ａ）は、それぞれ翼９の端部の斜視模式図を示している。図１１（Ｂ）〜図１４（Ｂ）は、それぞれ翼９の端部を内径側から見た模式図である。以下、翼端傾斜部の形状の決定方法を説明する。

図１１に示すように、翼９の主翼部の端部において、回転方向の前側と後側とを繋いだ翼端傾斜部の輪郭を形成する外周線３１を規定する。このとき、実質的に頂点位置が決定される。

次に、図１２に示すように、外周線３１が主翼部の端部から延びる方向（つまり翼端傾斜部の延びる方向）の複数の位置において、当該延びる方向に垂直な断面における翼端傾斜部の断面形状を規定する断面線３２を決定する。この断面線３２は、断面形状の基本となるベース断面形状のサイズを、主翼部の端部における外周線３１の間の距離Ｄ対する、各断面における外周線３１の間の距離ｄの比率（ｄ／Ｄ）だけ縮小することで得られる。なお、ベース断面形状は、主翼部の端部における断面形状としてもよい。

次に、図１３に示すように、上述した各断面における断面線３２を滑らかに接続することで、翼端傾斜部１１の外側面１６および内側面１８の形状が決定される。また、上述した各断面線３２の外周線３１に接する領域を曲面形状としておくことで、図１３に示す表面が曲面状の接続端部２５が得られる。

次に、図１４に示すように、翼端傾斜部１１の外側面１６を、主翼部１０の外側面と曲面状の接続部３３により滑らかに接続する。また、翼端傾斜部１１の内側面１８を主翼部１０の内側面と境界部２１（図３参照）により接続する。このようにして、図３に示した翼９の翼端傾斜部１１の形状を決定することができる。また、図１１に示した外周線３１の形状を調整することで、翼端傾斜部１１の頂点位置の配置を任意に設定することができる。

図１５〜図２２は、図１〜図３に示した垂直軸風車４の翼９の翼端傾斜部１１の形状の決定方法の変形例を説明するための模式図である。図１５（Ａ）〜図２１（Ａ）は、それぞれ翼９の端部の斜視模式図を示している。図１５（Ｂ）〜図２１（Ｂ）は、それぞれ翼９の端部を内径側から見た模式図である。以下、翼端傾斜部の形状の決定方法の変形例を説明する。

図１５に示すように、翼９の主翼部の端部において、回転方向の前側と後側とを繋いだ翼端傾斜部の輪郭の一部を形成する外周線３１ａを規定する。このとき、実質的に頂点位置が決定される。

次に、図１６に示すように、先に規定した外周線３１ａに沿って延びるように、翼端傾斜部の輪郭の一部を形成する外周線３１ｂを規定する。この外周線３１ａ、３１ｂは、たとえば翼端傾斜部１１の外側面１６と内側面１８とを接続する接続端部の範囲を規定する。

次に、図１７に示すように、外周線３１ａが主翼部の端部から延びる方向（つまり翼端傾斜部の延びる方向）の複数の位置において、当該延びる方向に垂直な断面における翼端傾斜部の外側面１６（図３参照）の断面形状を規定する断面線３２ａを決定する。この断面線３２ａの端部は、外周線３１ａに接続される。断面線３２ａは、翼端傾斜部１１の上記断面における断面形状の基本となるベース断面形状の外側面側の輪郭線に基づき決定される。具体的には、当該輪郭線のサイズを、主翼部の端部における外周線３１ａの間の距離Ｄａ対する、各断面における外周線３１ａの間の距離ｄａの比率（ｄａ／Ｄａ）だけ縮小することで得られる。なお、ベース断面形状は、図１１〜図１４に示した決定方法と同様に、主翼部の端部における断面形状としてもよい。

次に、図１８に示すように、上述した各断面における断面線３２ａを滑らかに接続することで、翼端傾斜部１１の外側面１６の形状が決定される。

次に、図１９に示すように、翼端傾斜部の延びる方向の複数の位置において、当該延びる方向に垂直な断面における翼端傾斜部の内側面１８（図３参照）の断面形状を規定する断面線３２ｂを決定する。この断面線３２ｂの端部は、外周線３１ｂに接続される。断面線３２ｂは、翼端傾斜部１１の上記断面における断面形状の基本となるベース断面形状の内側面側の輪郭線に基づき決定される。具体的には、当該輪郭線のサイズを、主翼部の端部における外周線３１ｂの間の距離Ｄｂ対する、各断面における外周線３１ｂの間の距離ｄｂの比率（ｄｂ／Ｄｂ）だけ縮小することで得られる。

次に、図２０に示すように、上述した各断面における断面線３２ｂを滑らかに接続することで、翼端傾斜部１１の内側面１８の形状が決定される。また、上述した外周線３１ａ、３１ｂ間を曲面で滑らかにつなぐことにより、表面が曲面状の接続端部２５が得られる。

次に、図２１および図２２に示すように、翼端傾斜部１１の外側面１６を、主翼部１０の外側面と曲面状の接続部３３により滑らかに接続する。また、翼端傾斜部１１の内側面１８を主翼部１０の内側面と境界部２１（図３参照）により接続する。このようにして、図３に示した翼９の翼端傾斜部１１の形状を決定することができる。また、この場合も図１５に示した外周線３１ａの形状を調整することで、翼端傾斜部１１の頂点位置の配置及び翼端傾斜部１１の形状を任意に設定することができる。

＜作用効果＞
上述した垂直軸風車の特徴的な構成を要約すれば、垂直軸風車４は、回転自在に設けられる垂直主軸５と、垂直主軸５に接続された支持体８と、垂直主軸５に支持体を介して連結された翼９とを備える。翼９は風を受けて垂直主軸５の軸心回りに回転可能である。翼９は、主翼部１０と翼端傾斜部１１とを有する。主翼部１０は垂直主軸５と平行に延びる。翼端傾斜部１１は、主翼部１０の両端部から垂直主軸５の側に角度θだけ斜めに折れ曲がって延びる。翼端傾斜部１１は、図７に示される断面２７ｃの第１の断面形状と、図５または図６に示される断面２７ａ、２７ｂの第２の断面形状とが相似形となるように構成されている。第１の断面形状は、翼端傾斜部１１の延びる方向における第１の位置を通り、翼端傾斜部１１の延びる方向に直交する断面での当該翼端傾斜部１１の断面形状である。第２の断面形状は、翼端傾斜部１１の延びる方向において上記第１の位置より主翼部１０側に位置する第２の位置を通り、翼端傾斜部１１の延びる方向に直交する断面での翼端傾斜部１１の断面形状である。

このようにすれば、翼端傾斜部１１の第１の断面２７ｃおよび第２の断面２７ａ，２７ｂといった当該翼端傾斜部１１の延びる方向に垂直な面での断面形状を相似形としているので、当該断面形状を騒音や抵抗を低減するように適宜調整することで、翼端傾斜部１１全体として騒音を抑制し、エネルギー変換効率を高めることができる。

上記垂直軸風車４において、第１の断面形状および第２の断面形状は、主翼部１０の第３の断面形状と相似形となっている。第３の断面形状は、図１１に示すように主翼部１０において翼端傾斜部１１に連なる端部の水平面での断面形状である。この場合、主翼部１０および翼端傾斜部１１の両方において、断面形状を騒音の抑制およびエネルギー変換効率の高い形状とすることで、翼９全体でのエネルギー変換効率の向上を図ることができる。たとえば、上記第３の断面形状を、翼９の回転進行方向の前寄りの箇所で径方向の厚みが最も厚くなるように、外側および内側に膨らんでいる形状としてもよい。また、第１の断面形状および第２の断面形状を、同様の形状としてもよい。

上記垂直軸風車４において、垂直主軸５から見たときに、図８に示すように第１の断面形状の重心と第２の断面形状の重心とを結ぶ線分は垂直方向に沿って延びてもよい。この場合、翼端傾斜部１１の延在方向において異なる位置の断面形状を同じにするとともに、主翼部１０において径方向に最も厚みの厚い部分と翼端傾斜部１１において最も主翼部から離れた頂点位置Ｐ（図３参照）とが垂直方向に実質的に並ぶような翼形状とすることができる。

上記垂直軸風車４において、垂直主軸から見たときに、図９または図１０に示すように、第１の断面形状の重心と第２の断面形状の重心とを結ぶ線分は垂直方向と交差する方向に延びてもよい。この場合、翼端傾斜部１１の延在方向において異なる位置の断面形状を同じにするとともに、主翼部１０において径方向に最も厚みの厚い部分と翼端傾斜部１１において最も主翼部から離れた頂点位置Ｐとが水平方向においてずれたような翼形状とすることができる。

上記垂直軸風車４において、図４〜図１０に示すように、第１の断面形状の面積は、第２の断面形状の面積より小さい。この場合、頂点位置Ｐに近いほど断面積を小さくした翼端傾斜部１１の形状を実現できる。

本発明の実施形態に従った風力発電装置３は、図１に示すように、上記垂直軸風車４と、発電機６とを備える。発電機６は、垂直軸風車４の垂直主軸５の回転で発電する。このようにすれば、発電効率が良く、かつ騒音が少ない風力発電装置３を実現できる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１ 基礎、 ２ 鉄塔、３ 風力発電装置、４ 垂直軸風車、５ 垂直主軸、６ 発電機、７ カバー、８ 支持体、８ａ 水平アーム、８ｂ 斜めアーム、９ 翼、１０ 主翼部、１１ 翼端傾斜部、１５ 主翼部の外側面、１６ 翼端傾斜部の外側面、１７ 主翼部の内側面、１８ 翼端傾斜部の内側面、２１ 境界部、２５ 接続端部、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 断面、３１，３１ａ，３１ｂ 外周線、３２，３２ａ，３２ｂ 断面線、３３ 接続部、４０ 矢印。

Claims (6)

1. 回転自在に設けられる垂直主軸と、
   前記垂直主軸に接続された支持体と、
   前記垂直主軸に前記支持体を介して連結された翼とを備え、
   前記翼は風を受けて前記垂直主軸の軸心回りに回転可能であり、
   前記翼は、
   前記垂直主軸と平行に延びる主翼部と、
   前記主翼部の両端部から前記垂直主軸の側に斜めに折れ曲がって延びる翼端傾斜部とを有し、
   前記翼端傾斜部は、前記翼端傾斜部の延びる方向における第１の位置を通り、前記延びる方向に直交する断面での第１の断面形状と、前記延びる方向において前記第１の位置より前記主翼部側に位置する第２の位置を通り、前記延びる方向に直交する断面での第２の断面形状とが相似形となるように構成されている、垂直軸風車。
2. 前記第１の断面形状および前記第２の断面形状は、前記主翼部において前記翼端傾斜部に連なる端部の水平面での第３の断面形状と相似形となっている、請求項１に記載の垂直軸風車。
3. 前記垂直主軸から見たときに、前記第１の断面形状の重心と前記第２の断面形状の重心とを結ぶ線分は垂直方向に沿って延びる、請求項１または２に記載の垂直軸風車。
4. 前記垂直主軸から見たときに、前記第１の断面形状の重心と前記第２の断面形状の重心とを結ぶ線分は垂直方向と交差する方向に延びる、請求項１または２に記載の垂直軸風車。
5. 前記第１の断面形状の面積は、前記第２の断面形状の面積より小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の垂直軸風車。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の垂直軸風車と、
   前記垂直軸風車の前記垂直主軸の回転で発電する発電機とを備える風力発電装置。