WO2014192664A1 - 風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機 - Google Patents

風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機 Download PDF

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吉二 玉津
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Tamatsu Yoshiji
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Definitions

  • Danger-avoidance technique for a drag-type water wind turbine prime mover which is a vertical shaft water wind turbine prime mover and is a wind face opening and closing blade system that rotates by drag force due to the force of a fluid, and the outer circumference of the drag type wind turbine prime mover blade
  • the present invention relates to a hybrid water turbine motor technology having blades that are rotated by lift.
  • the paddle type and Savonius type which are known as typical drag-type wind turbines on the vertical axis, capture the force of the fluid directly on the wind receiving surface that is substantially perpendicular to the direction of fluid entry. Although it has a good mobility that starts rotating from the wind speed range and a characteristic that generates a large torque, it cannot be a windmill rotation speed higher than the wind speed and efficiently rotates high energy generated in the high wind speed range. It is not suitable for energy.
  • the water wind turbine has the advantage that it gains its fluid force in the high-speed fluid region and rotates at a blade rotation speed that is higher than the fluid speed, and the output coefficient generated by the rotation high-speed is also high.
  • Darius type wind turbines which are said to have better performance in the high-speed fluid region than the straight airfoil, have a bad start-up effect that when the fluid is wind power, the wind speed is around 4m / s and a start sign appears. It is a weak point.
  • the horizontal axis type propeller type which is often used as a lift-type wind power generator, increases / decreases the blade area, increases / decreases the lateral width from the base to the wing tip, and changes in the shape of the streamline as seen in the blade cross section. Although it can have various performance characteristics, replacement of the blade once installed and a shape change device for the blade in operation have not been invented. “A blade that can rotate at high speed is difficult to start with a weak wind, and conversely a weak wind. The blades that start up with are unlikely to be fast, ”the technical challenge that still cannot be overcome remains.
  • the lift In the lift type of the horizontal axis type and the vertical axis type, the lift is gradually increased by continuously hitting a straight and stable wind, and the energy conversion efficiency by the lift rotation is exhibited.
  • a straight wind in the wind tunnel laboratory is fine, but even in the natural wind direction, even if the direction of the wind is constant to a certain extent, it is finely swayed up and down and left and right. There are technical issues that have been observed and that must be made stable with reduced fluctuations in rotational speed.
  • the drag type Savonius type windmill type has a large wind receiving surface and receives high wind force to produce high torque.
  • it is a drag type with a large wind receiving surface. Since a lift type blade is added in addition to the blade, there is a problem that a further increase in resistance is caused at the time of strong wind, and it is difficult to take a countermeasure for strong wind that suits it.
  • the vertical shaft type combined water turbine generator that rotates in the same direction produces the advantage of improving the initial startability of the drag type, and at the same time, the drag type in the low speed range before the lift type cannot obtain the lift by the fluid.
  • This state is always arranged so that the lift-type blade can catch the better fluid force faster and more accurately without using the initial starting power. Further, it is effective as a means for improving the rotation efficiency and increasing the total power generation amount.
  • the drag type blade when the lift type blade that rotates at a speed higher than the flow rate enters the high-speed rotation range, the drag type blade also rotates the concave surface in which the rotation direction with respect to the water wind is forward. Sometimes it becomes a resistance surface. At that time, in order to create a state in which the drag type blade is not subject to resistance, the concave surface that was the drag type wind receiving surface at the stage where the rotational speed of the combined water turbine is equal to or higher than the passive fluid speed is defined as the fluid direction. Is a mechanism that is naturally released by resistance from the outside of the concave surface generated from the opposite direction. This means is a solution means that the resistance that should be received by the drag type blade surface can be reduced in all rotation regions from low-speed rotation to high-speed rotation.
  • the wind turbine prime mover is equipped with a function to widen the passive fluid speed zone that enables one integrated wind turbine prime mover to operate, and the effect of allowing more energy to be captured, and a drag type wind turbine The effect of increasing rotational energy by reducing the blade resistance can be obtained.
  • the drag type which starts easily from a low-speed fluid region and has the characteristics of high torque, and the lift type that rotates at a speed higher than the passive fluid velocity by the lift force in the medium to high-speed fluid region and shows a high output coefficient are the same.
  • the water wind turbine is integrated so as to rotate in the direction, and is configured to operate from a low-speed fluid region to a high-speed fluid region.
  • Typical examples of the vertical axis lift type that has the ability to rotate the tip of the outer circumference of the blade above the wind speed by receiving wind force on the blade are Darius type and straight airfoil, one of the two One or a vertical axis lift type having equivalent performance is adopted.
  • the installation method of the lift-type water wind turbine and the drag-type water wind turbine of the vertical shaft type combined water wind turbine prime mover is to install a drag-type blade on the inner side of the vertical axis and the lift on the outer circumference of the rotation circle.
  • the type water windmill is arranged.
  • each blade that has been cut vertically is opened inside the blade arc.
  • the fluid is blown backward from the release space of the blade to reduce the resistance, and the wing becomes concave with respect to the fluid, so that the rotational force by the fluid force is obtained.
  • the operation that the cycle that forms more receiving surfaces can be repeated every rotation Is a form that is used naturally with the flow of force.
  • the new flow resistance increases when the fluid flow rate increases and the lift of the lift-type blade rotates at a speed higher than the fluid flow rate. From the opposite direction to the rotation that hits the outer surface of the concave arc that is forward to the fluid However, the wings that are configured to be released inside the blade arc described in the paragraph No. 0026 are configured to naturally reduce the opening resistance.
  • a drag type water turbine installation form having a multi-stage type with the rotary shaft 1 as the same axis is also performed.
  • the blades attached to the rotation target are shifted in each stage so that the fluid can be captured without leaking the multi-directional directions from four directions to four directions.
  • the method of folding the blade of the drag-type water wind turbine is that it has three fulcrum points in the wing section of the upper and lower support plates and is folded in the horizontal direction of the support plate installation, and is folded toward the center of the rotating shaft 1. A form to reduce.
  • the method of pulling the blade 8 and the rotary shaft 7 of the drag-type water wind turbine blade toward the rotary shaft 1 is a guide table in which a driving ball screw type shaft or a guide rail type rail can be moved to the position of the vertical support plate 3.
  • the outer shell skeleton and parts can be used without changing anything, but in order to improve efficiency, the blades of the drag type blades are cut vertically. It is a simple and unitary form that it is only necessary to change the wing mounting position for the wind turbine with the wing replacement position of the shaped shape from the center side of the circle and the wing mounting position that is sequentially installed from the outer peripheral side. .
  • the vertical shaft type combined water wind turbine prime mover of the present invention is based on a structure in which a drag type water wind turbine and a lift type water wind turbine are combined.
  • the drag type wind turbine and the lift type wind turbine are arranged on the inner side of the rotating shaft 1 with a drag type blade that is a wind face opening / closing blade system, and is rotated outside the drag type wind turbine rotating circle. It is assumed that two or more lift-type water wind turbine blades are arranged in rotational symmetry about the dynamic axis 1.
  • the drag-type water wind turbine and the lift-type water wind turbine which are the wind face opening and closing blade system, have the same rotation direction and are integrated into the water wind turbine.
  • a cam such as a bearing cam is attached to the rotating joint where the two are integrated.
  • the camshaft is driven by a drag-type starter, and the vertical shaft type combined water turbine generator is rotated at a rotational speed at which the rotational force of the lift-type blade is higher than that of the drag-type blade. It is assumed that the cam will be released at the time of increase. In the case of performing this integration method, it is said that the effect of not applying the rotational load due to the resistance and weight of the drag type blade to the rotational force due to the lift force is obtained.
  • the lift-type water wind turbine which is one of the combinations of the vertical shaft type combined water turbine generator, generates the lift force by receiving the fluid force on the blade, and has the performance that the tip of the outer circumference of the blade rotates above the fluid speed. It has a vertical axis lift type.
  • Typical types classified as vertical axis lift type are Darius type and straight airfoil type, one of the two, or vertical axis type that selects and installs vertical axis type lift type with equivalent performance It is a combined water turbine motor.
  • the drag type water wind turbine which is a wind face opening / closing blade system that is one of the combinations of the vertical axis type water turbine motor, is used for starting as a main role for the composite vertical axis water turbine motor.
  • a blade that generates a high torque force has a large passive surface, and receives a lot of fluid force on the passive surface.
  • the rotating shaft 1 is kept in the same vertical direction for the purpose of increasing the passive force area of the drag type blade and increasing the torque force, and for increasing the rotational speed in the form of a vertically long aspect ratio. It is said that a form of drag type tandem water wind turbine installed on the shaft will be performed.
  • the tip of the outer periphery side of the airfoil 4 will be based on the mounting side of the rotary shaft 1 of the airfoil 4 as the root in order to capture the fluid force from all directions.
  • the installation direction of the blade which is the direction connecting the two, it is preferable to carry out the arrangement in which the direction position is changed for each stage of the drag type multistage.
  • the structure of the drag type blade according to the present invention is called a bird's “wing” or “well”, unlike the structure of a single plate as seen in a typical Savonius shape as a drag type.
  • the structure of a bird that constitutes a single “wing” with three-row wind cuts, next-row wind cuts, and first-row wind cuts, and the action of moving the wings up and down To explain the technology of the present invention that opens and closes naturally, the mechanism that the bird gains "lift” and "thrust” as a force to fly and uses the same principle and operation as mechanics. Is difficult to express in the word “blade”, and is described as “wings” and “wings” when describing the drag type.
  • the starting drag type structure constituting the vertical shaft type water turbine generator of the present invention has a basic structure in which the wings which are symmetrical with respect to the central rotation shaft are arcuate arcs and both ends are fixed to the support plate
  • the wing is composed of several wings, and one side of the wing is attached to the wing rotation shaft, and the water windmill rotates efficiently by automatically opening and closing the wings. Yes.
  • the drag-type water wind turbine which is a wind face opening and closing blade system used for starting, is a vertical axis type that extends the blade alignment 4 with a symmetric arcuate arc around the rotation axis 1 for three or more sections.
  • the wing rotation shaft 7 is inserted into the boundary of the equally spaced section, and both ends are fixed by the support plate 3, and one side of the lightened wing 8 is attached to the wing rotation shaft 7.
  • the rotation range with the opposite side being free is on the arc center point side of the blade alignment 4 and is a fan-shaped range extending to the adjacent blade rotation shafts 7 on both sides, and the blade alignment 4 on one side with the rotation shaft 1 as a boundary.
  • the wing rotation shaft 7 and the wing 8 are arranged in a row as a pair of wings.
  • the wing 8 When the wing described in the paragraph number 0047 is convex toward the wind flow, the wing 8 opens and rotates, and when the wing of the windmill is concave, it winds around the arc of the blade alignment 4 before receiving the wind when the wing becomes concave. Thus, the wings 8 are aligned in the direction opposite to the fluid direction so that the space between the wing rotation axes is blocked to form a passive surface. Wind is blown into the passive surface to obtain rotational force and rotate about the rotation shaft 1.
  • the wing 8 When the wing described in paragraph 0047 is convex toward the water flow, the wing 8 opens, rotates, and the wing of the turbine wheel becomes concave. When the entire wing starts to close along the circular arc shape from the moving shaft 1 side and goes straight to the water flow, the wing 8 on the half downstream side of the blade alignment 4 is blocked by making the wing into an arc shape.
  • the passive surfaces are formed in order at a speed that is high. When the water surface hits the completed passive surface by rotating as it is, the maximum rotational force is obtained to rotate around the rotation shaft 1.
  • the rotation region that obtains the rotational force on the arc-shaped passive surface of the blade described in paragraph 0049 is larger than the vertical axis type drag type straight blade in which one side of the flat plate is attached to the rotation shaft (slightly larger than 180 °). , Has shape characteristics.
  • the impact caused by the relationship between the water flow and the wing 8 when the passive surface of the wing 8 is formed or when the wing 8 is opened is a time interval from the operation of the adjacent wing for each wing because the wing has an arc shape.
  • the impact is dispersed by gradually opening and closing, and the entire flow performed in the wing is also a streamlined shape with a circular arc. It will be a water wheel rotation that keeps power.
  • the shape of the blade alignment 4 that forms the arc of the drag type blade that is the wind face opening and closing blade system that constitutes the vertical axis composite water turbine generator of the present invention is preferably a center point for drawing the arc,
  • the point where the distance of the radius R is taken perpendicularly starting from 1/2 of the circle radius R of the support plate 3 is the A point, and the radius R ⁇ 1 / 2.3 is taken from the circle center on the same radius line to the outer circumference circle side.
  • An arcuate wing line 4 is formed along an arc extending from the center point to the line of the outer circle.
  • the drag type blades selected as the wind face opening / closing blade system constituting the vertical shaft type composite water wind turbine prime mover of the present invention are selected as the blade alignment 4 according to the distinction of wind or water and the strength thereof. It is a water wind turbine in which two or more wings having a line 4 are rotationally symmetric.
  • the drag type wing wing 8 which is the wind face blade opening / closing wing system constituting the vertical shaft type composite water wind turbine prime mover of the present invention is regarded as important in terms of weight reduction. It is designed to be lightweight so that it can easily move to the windward side by the wind that circulates inside the arc before and after the position that is substantially the same in the upward direction, and the wing 8 is bent so that it does not break in the span between the wing rotation axes. It is assumed that the whole is made of a material having strength and has a plate shape.
  • the wing 8 is preferably attached to one longitudinal side of the wing 8 in which the length in the longitudinal (vertical side) direction which is preferably rectangular is slightly shorter than the length between the support plates 3 on both ends of the wing rotation shaft 7.
  • the free end of the longitudinal direction freely rotates in a fan shape between the left and right wing rotation shafts 7 as a wing rotation range 21 when the wind turbine is operating and a wing rotation range 22 when the water turbine is operating. 8 functions and shapes.
  • a part of the wing 8 in the vicinity of the wing attachment part is made of a material that can be bent and is made by bending itself, or the wing rotation shaft 7 is covered with a pipe and rotated, or the wing rotation shaft 7 and the wing removal It is assumed that a butterfly is attached to the connecting portion of the attachment portion, or a similar instrument is attached and rotated, or a wing rotation shaft 7 itself is attached and rotated by a tool that rotates at both ends of the support plate 3.
  • the wing 8 is a lightweight, high-strength fiber material such as glass fiber or carbon fiber based on the structure of the wings and small limbs and hook-shaped projections of the wind wind vane in order to improve the turning function of the water turbine.
  • the wing 8 By forming the wing 8 in the form of a single plate, the turbulence of water and wind that flows behind the wing when the wing is swung is rectified, and the wind turbine rear side It is said that the rotational energy of the water wind turbine (which is said to be the third power of the wind speed) is efficiently produced by increasing the flow velocity and, in turn, promoting the flow velocity so as to pull the front flow velocity.
  • the wing 8 is a fiber, resin, rubber, or other flexible material that is wound around the wing rotation shaft 7 several times, depending on the purpose of use of the water turbine motor, Alternatively, a material that can be pulled and made of a material having a tensile strength is used, and a plate-like wing 8 is also used except in the vicinity of the wing attaching portion.
  • the tensile strength refers to a state in which the wing 8 is opened and closed by the force of the water wind flow with the wing 8 being swung in the water wind flow, or the wing 8 is driven by the force of the water wind flow around the wing rotation shaft 7. It is set as the intensity
  • the length that is wound around the wing rotating shaft 7 several times in the paragraph number 0060 is the pull-in length 9 until the tip of the wing 8 that is free from the vertical side of the wing 8 does not touch the adjacent wing rotating shaft 7 on both sides. Yes.
  • the vertical shaft type combined water wind turbine prime mover of the present invention can be used as a water wind turbine, and when changing the purpose of use for a water turbine and a wind turbine, the outer shell skeleton and parts of the drag type wing are changed. It can be used without. However, in order to improve the efficiency of turning the water wind turbine, when it is used for a wind turbine, an arcuate airfoil 4 having a center point closer to the B point than the A point described in the paragraph number 0052 is used.
  • the wing 8 is installed from the wing rotation axis 7 on the water turbine rotation shaft 1 side, and the axis of the most advanced part is a simple fixing shaft 10 of the wing 8 to increase the rotation efficiency of the wind turbine. Yes.
  • the wing 8 installed on the drag-type wing is connected to the blade rotation shaft 7 farthest from the water turbine turning shaft 1.
  • the wing rotation shaft 7 that is closest to the water wind turbine rotating shaft 1 is the wing rotation stop shaft 11, and in the case of the water turbine, simple fixing of the wing is performed for the wind turbine. It is not.
  • the wing mounting position and the arc shape of the blade alignment 4 are properly used because the water flow resistance is larger than that of the wind when used for the water turbine.
  • the movement habit is used in which the free ends of the wings 8 are aligned and fly toward the water turbine rotating shaft 1 side.
  • the wing mounting position and the arcuate shape of the blade alignment 4 are properly used when the wind turbine is used because the flow resistance is less than that of water.
  • the tip of the wing 8 is guided to the outside from the center of the water turbine to show the movement habit of aligning the inclination of the wings 8. This wraps around the inside of the centrifugal force, the eddy current 20 taken into the arc shape of the blade line 4 when the water turbine rotates, and the simple fixed wing 8 on the outermost circular side that is simply fixed (open in strong wind).
  • the mechanism in which the wing 8 is opened by the resistance received when the drag type blade surface becomes convex with respect to the wind is that the rotation speed of the vertical shaft type combined water turbine generator is caused by the lift force of the lift type blade and the rotation speed is higher than the flow velocity. Even when the velocity is reached, the wing 8 is caused by the force relationship in which the fluid energy received from the direction opposite to the direction of the water wind flow on the outer surface of the blade arc, the drag type blade being concave with respect to the water wind direction, is increased.
  • the blade 8 opens to the inside of the blade arc, and the wing 8 is opened in the entire rotation region of the drag-type blade.
  • the drag type wing wing 8 can be made naturally only by fluid force without requiring a new device or a personal computer program signal to form a passive surface.
  • the wing 8 is in an open state in the entire rotation region of the drag type wing described in the paragraph No. 0066.
  • the merit is that the rotation resistance of the drag type wing is released and the vertical axis type is reduced. This has the effect of increasing the rotational power of the combined water turbine generator.
  • the wings 8 are in an open state in the entire rotation region of the drag type wing described in the paragraph No. 0066.
  • the merit is that the lift type wing can receive more fluid force at the position behind the water turbine relative to the fluid. It is a point that makes it possible.
  • the conventional drag-type wing for starting is a fixed plate-like shape. When a fluid hits the object, the flow creates a blank portion that becomes a substantially circular shape with a substantially zero flow velocity behind the object. Since the blank part is pushed by the flow but flows backward while forming the blank part, sufficient fluid force is not given to the lift-type wing passing therethrough.
  • the full opening of 8 creates a merit that it can flow to the rear of the body in a state close to that of the fluid, and can give a lot of fluid force to the lift-type wing.
  • the wing 8 is opened in the entire rotation region of the drag type wing described in the paragraph No. 0066.
  • the merit is that the object resistance as a whole of the vertical shaft type combined water turbine generator structure is reduced.
  • the wind turbine rotation energy (which is said to be the third power of the wind speed) is also amplified by not reducing the flow velocity in front of the object hitting the object, and the rotation efficiency improvement effect of the vertical axis type combined water turbine generator Is also gaining
  • the present invention is configured such that the wings 8 constituting the drag-type wings are wound or drawn into the wing rotation shaft 7 so that all the wings are blown away, or the drag-type wings are arranged on the rotation shaft 1 side.
  • it is a technology that can protect the main body by weakening the wind entering by a mesh curtain that stretches between the support pillars installed at the outer peripheral position of the water wind turbine main body, and it is independent or attached Therefore, it is said that it is possible to avoid the danger of the whole vertical shaft type combined water turbine motor.
  • the entrainment length 9 referred to in paragraph No. 0061 is entrained or retracted in the vicinity of the structure wing attachment portion.
  • the wing 8 is in a length state 28 where it does not touch the wing rotation shafts 7 on both the left and right sides, and 360 degrees around the wing rotation shaft 7 and all the wings are allowed to flow freely in the fluid.
  • the operation method of rotating the prime mover using the wing folding operation device of the vertical axis type drag type water wind turbine and avoiding danger at the time of strong wind or increasing water flow velocity is the horizontal direction at each horizontal position of the upper and lower support plates 3. It is characterized by the fact that the wing surface composed of the wing rotation shaft 7 and wing 8 supported by the support plate 3 by folding and providing a folding fulcrum to be folded is folded inside the wing arc.
  • the folding line on the blade surface of the airfoil line 4 is assumed to be a line substantially parallel to the rotation shaft 1, and the blade surface folding section is assumed to extend the airfoil line 4 in two or more sections.
  • the blades in the drag type rotation object are wound around the rotating shaft 1 side, thereby eliminating the passive surface of the fluid and losing the rotational force.
  • the resistance of the entire water turbine structure is reduced, and the simple avoidance of danger during strong winds or increased water flow speeds (for example, compared to the propeller-type tower body tilting method) It can be done by shortening the time.
  • the support plate folding rotation shaft is used as a fulcrum, and at a position slightly away from the rotation shaft 1 side, the role of the power point said by the mechanical action by the insulator It is said that this is done by installing expansion / contraction power of an expansion / contraction instrument by forward / reverse rotation of a hydraulic jack or a driving ball screw type ball screw.
  • the telescopic device has two fixed points. One point is on the side of the rotating shaft 1 with respect to the support plate folding rotation axis, and the other point is a portion extending to the rotating shaft 1 side from the support plate folding rotation axis B41b.
  • the next row support plate 39b is fixed to a support plate intended to be folded inside the arc of the airfoil line 4.
  • the fixing point is fixed through a rotation function such as a bearing.
  • the ball nut 45 is moved to the tip of the ball screw 46 by the rotation operation or expansion / contraction operation of the ball screw 46 rotated by the power of the servo motor or the like of the ball screw drive motor 44, and is connected to the ball nut 45.
  • the row support plate 38b is pushed out, and the main body of the next row support plate 38b is folded inside the arc of the airfoil line 4 with the support plate folding rotation axis B41b as a fulcrum.
  • 12, 13, and 14 are explanatory diagrams when the folding expansion / contraction device is a drive ball screw type. These three figures are continuous operation diagrams, and the arrangement of the expansion / contraction device (ball screw drive motor 44, ball nut 45, ball screw 46) is provided for each wing folding stage.
  • the first row support plate 37b is folded by the forward / reverse rotational power of the motor 47 or other rotational power device installed at the position of the support plate folding rotation axis A40b at the boundary with the next row support plate 38b. .
  • the method of fixing the folded wings can also be fixed by a cam device installed in the rotating part of the rotating device that performs the motor power of the ball screw drive motor 44 and the power operation of the motor 47.
  • a cam device installed in the rotating part of the rotating device that performs the motor power of the ball screw drive motor 44 and the power operation of the motor 47.
  • a gear slightly larger than the outer shape of the rotating shaft 1 is installed at the center of the rotating shaft 1, and the teeth of the gear are at the root of the next row support plate. It is also possible to perform a system characterized in that the blade can be folded and the blade can be opened by forward and reverse rotation of the rotation shaft central gear by meshing with the teeth of the integrated gear.
  • the central support plate 39 installed at the center of the shaft 1 is connected by a support plate folding rotation shaft B41, and the next row support plate 38 and the first row support plate 37 are connected by a support plate folding rotation shaft A40. It has a form.
  • the opening and closing of the wing when the drag type water wind turbine described in the paragraph No. 0083 is operated is fixed by the sliding stopper 42 in the first row support plate 37 of the support plate that fixes both ends of the wing.
  • the support plate 38 is characterized in that it is made by the meshing force of the gear with the rotation center gear 48.
  • This fixing method does not exclude other methods such as fixing by inserting a pin, or engaging a cam in the rotating portion.
  • a support bar splint 54 which supports the first row support plate folding rotation support rod 53 for the purpose of assisting the folding of the first row support plate 37, is fixed to the rotation center gear 52 in a state where the root is rotatable.
  • the front end portion of the splint 54 is fixed to the intermediate position of the first row support plate folding rotation support bar 53 in a rotatable state.
  • the first row support plate folding rotation support rod 53 has a base rotation fulcrum fixing point coaxial with the support plate folding rotation axis B41 or a rotatable fixing point installed in the vicinity thereof, and a support rod at an intermediate point.
  • the structure is supported by the splint 54.
  • the movement of the first row support plate folding rotation support bar 53 is performed by the reciprocation of the support bar splint 54.
  • a support rod tip sliding roller 55 is provided, and the roller is folded with the support plate folding rotation axis A40 of the first row support plate 37 as a fulcrum.
  • a support with reduced friction is provided when sliding in contact with a support plate provided to extend.
  • the support rod tip sliding roller 55 is preferably provided. However, it may be replaced by sliding with a special sliding resin having high sliding property, and sliding property is reduced. It is going to use something with.
  • the support plate extended to the rotation shaft 1 for the purpose of folding the first row support plate 37 with the support plate folding rotation axis A40 as a fulcrum is substantially “to” when viewed from the axial direction of the rotation shaft 1. It is shaped like a letter. This has the role of a guide rail of the support rod tip roller 55, and its curved shape takes into account the timing and operation described below.
  • the support bar splint 54 is also driven by the power of the central gear.
  • the first row support plate folding rotation support rod 53 is moved in the first row support plate folding rotation support rod movement direction (folding) 61 direction.
  • the first row support plate 37 from which the slide-type stopper 42 is released comes into contact with the depression of the “he” when it comes to a time when it should be folded as a single unit. Then, the first row support plate 37 and the next row support plate 38 are folded as a single unit by the 56-direction power in the rotation direction of the rotation center gear (when folded), and the front end portions of the first row support plate 37 approach each other.
  • the inclination angle of the rear guide rail line from the hollow position of the “he” shape of the first row support plate 37 in consideration of approaching the support plate so as not to hit the support plate.
  • the power source for the folding operation of the drag type water turbine with the mechanism of opening and closing the blades by the central gear power is performed by the hollow motor power installed between the rotation center gear 52 and the rotation shaft 1 or Piston reciprocating power in which a movable piston and a rotation center gear 52 are rotatably fixedly connected by hydraulic pressure or the like, or a geared motor installed on a center support plate 39 is attached at a position where it meshes with the rotation center gear 52. It is said that a motor power source can be used.
  • the folding operation starting point of the drag-type water wind turbine with the mechanism in which the blades are opened and closed by the power of the central gear starts with the rotation operation of the rotation center gear 52 in the rotation center gear rotation direction (when folded) 56.
  • next row support plate 38 is performed by rotating the rotation center gear in the rotation direction (when folded) 56, and the support plate opening / closing gear 48 at the base of the next row support plate 38 arranged to mesh with the gear. Is a force that moves in the rotation direction (when folded) 57 of the support plate opening / closing gear. With this force, the next row support plate 38 and the first row support plate 37 on the outer peripheral edge side thereof are folded in the support plate folding direction 58 with the support plate folding rotation axis B41 as a fulcrum.
  • the support bar splint 54 attached to the rotation center gear 52 is moved in the support bar splint movement direction (when folded) 60 by the rotation of the rotation center gear rotation direction (when folded) 56.
  • the first row support plate folding rotation support rod 53 whose intermediate point is pushed by the support bar splint 54, moves in the first row support plate folding rotation support rod movement direction (when folded) with the support plate folding rotation axis B41 as a fulcrum. Stand up in the direction of 61.
  • the first row support plate 37 is folded to the first row support plate 37 portion on the rotating shaft 1 side from the support plate folding rotation axis A40 provided for folding the folded first row support plate 37 with the support plate folding rotation axis A40 as a fulcrum.
  • the support rod tip sliding roller 55 attached to the tip end portion of the rotation support rod 53 is in a state of facing directly.
  • the first row support plate 37 is folded with the support plate folding rotation axis B41 as a fulcrum by the force from which the support plate is further folded.
  • the first row support plate 37 and the next row support plate 38 are integrated with each other in accordance with the movement of the rotation center gear rotation direction (when folded) 56, and the first row support plate folding rotation support rod 53 is used for the support rod.
  • the splint movement direction (folding) 60 is linked to the opposing movement, and the next stage is when the first row support plate 37 with the sliding stopper 42 released is timed to be folded alone.
  • the position and length of the first row support plate 37 which is adapted to hit the recessed position of the “he” in the shape of the first row, and so that it does not hit the adjacent support plate. To be determined.
  • the operation of opening the blade by the power of the central gear returns to the drag by the power related to the rotation of the rotation center gear 52 in the direction opposite to the rotation direction of the rotation center gear (when folded) 56. It is said that it will open to the state when the water turbine is in operation. Therefore, the main operation relating to the folding and opening of the wings is characterized by being performed by forward and reverse rotation of the rotation center gear 52 arranged at the center of the water turbine.
  • the winding spring for the opening and closing structure return spring 49 installed at the position of the support plate folding rotation axis A40, and the next row A motor is attached at the position of the spring power of the coil spring 50 or the like connecting the front end portion of the next row support plate connecting reinforcing material 62 and the first row support plate 37, or the support plate folding rotation axis A, as the front end portion of the support plate 38, This is performed using rotational power such as motor power.
  • the wing 8 on the outermost circular side attached to the wing is connected to the vertical tail plate 43.
  • the vertical tail plate 43 serves as a protective wall for the water turbine center when the wing is folded while temporarily fixed to the wing simple fixed shaft 10.
  • the moving operation is a sliding opening / closing of the wing area that is the movement of the upper and lower table-like members adjusted so that the wing rotation shaft 7 having the wing 8 and both ends held by the guide table moves in parallel with the rotation shaft 1.
  • the prime mover requiring a moving device for the wings 8 constituting the drag-type water wind turbine blades avoids danger when the wind is strong or when the water flow rate is increased. It is a technique that can only be achieved with a water turbine motor structure that forms a single wing with an aggregate of things.
  • the guide rail type guide rail used for the track has the same shape as the curved shape of the blade line 4, and the axis of the wing rotation shaft 7 moves on the line of the blade line 4 by moving on the track.
  • the guide rail 63 is placed on a line having an allowance width in consideration of the member thickness of the rotation fixing bearing 66, the guide table 64, the guide rail 63, the play space thickness between them, and the like. It is assumed that it is fixed to the support plate 3 at a position outside the arc of the airfoil line 4.
  • the ball screw type shaft or guide rail is installed on the support plate 3 on the blade alignment 4, and the blade rotates on the ball screw type shaft or guide rail. It is also possible to use a ball nut or a guide table that is processed so that the shaft 7 can be supported (for example, the ball nut is held in a table).
  • a guide rail type guide rail is installed on the airfoil line 4 so that the guide rail itself can be installed as a support base body in place of the support plate 3.
  • a driving ball screw type moving shaft ball screw
  • ball screw which is often used for the track as well as the guide rail, can be installed, and is installed as necessary.
  • the root portion (material, thickness, shaft diameter) is considered to be attached to the rotating shaft 1 so as to have a strength that does not break by the hydropower / wind force acting on the entire wind receiving area.
  • the ball nut (or the table combined with the ball nut) that moves the ball screw shaft of the driving ball screw is moved to the end of the ball nut itself by motor forward / reverse rotation power, and positioning is determined by the signal sent
  • the speed is controlled by a stepping motor or servo motor that performs a certain amount of rotation, or a point is set at the stop position, and the point is detected by a sensor and stopped.
  • the ball nut (or the table combined with the ball nut) that moves the ball screw shaft of the driving ball screw type is moved by a ball circulation type forward / reverse flow force as necessary.
  • the guide table 64 moving on the guide rail type guide rail 63 is moved by the forward / reverse rotational power of the motor 65 built in the guide table 64, and the positioning is performed by a certain amount of rotation by the sent signal. This is done by controlling the number of rotations by the stepping motor or servo motor, or by setting a point at the stop position and detecting the point with a sensor and stopping it.
  • the wings 8 on the outermost circle side of the wings 8 attached to the wings can be replaced with the vertical tail plate 43. Further, the vertical tail plate 43 rotates toward the rotary shaft 1 so that the pulled-down wing 8 can be pressed by the forward / reverse rotational power of the vertical tail plate rotation motor 69 attached to the position of the wing rotation shaft 7. In addition to the operation, when the wind turbine is restarted, an operation of rotating to the wing simple fixed shaft 10 side and temporarily fixing is performed.
  • Support pillar 73 installed at the outer peripheral position of the main body, if necessary, as a fixing method for reducing the volume of the drag-type water wind turbine blade when the water wind turbine prime mover is a boarding structure or by reducing the blade area slide. After the reduction of the water windmill, take out the stool-like instrument attached to the support pillar 73 and place the stab-like mouth that serves as a stab-receiving opening for the stab-like instrument on the water turbine, and vice versa This is done by a method of fixing the support rod on the side to the support pillar 73 installed outside the outer circumference of the main body.
  • the method of creating a mesh curtain 74 that covers the side of the turbine wind turbine as one of the methods to avoid danger during strong winds due to the approach of a typhoon is the case where the installation of the turbine wind turbine is a tower structure
  • the support pillars 73 installed at the outer peripheral position of the main body are stretched between the two.
  • the mesh size of the mesh size was examined so as to weaken even the unbreakable wind by the strong wind blowing through the mesh curtain 74 at the assumed wind speed It is assumed that the curtain 74 is installed.
  • the method of installing a mesh curtain 74 that covers the side of the turbine wind turbine which is one of the methods to avoid danger during strong winds due to typhoon approach, etc.
  • the size of the mesh is selected so as to be a mesh.
  • a mesh through which the wind speed possible to operate the water wind turbine with the wind entering from the mesh is selected, and the system can be operated even in a strong wind to recover energy.
  • the mesh curtain 74 that covers the side of the water turbine prime mover which is one of the methods to avoid danger during strong winds due to typhoon approach, etc., is more than double curtains with different mesh hole sizes.
  • measures are taken in order from the one with the largest mesh, and when removing the method from the one with the finer mesh, the wind speed range that can cope with strong wind countermeasures can be further expanded, and the mesh curtain 74 is used. It is said that the energy recovery amount of the water windmill protected by can be increased.
  • the river is installed at the bottom of the float installation.
  • a water turbine is installed below the surface of the water, and more work and power generation can be secured by working both up and down.
  • the water turbine installation and operation method above and below the surface float type float is a field condition with a large difference between water and water, but most of the basic structure of the drag type wing is similar, and the difference in the mounting position of the wings Therefore, there is a merit that it is easy to manage that it can be performed by a single maintenance performed with a single component or the like.
  • the propeller In the propeller power generation system seen in the horizontal axis type, the propeller is higher than the steel tower, so the propeller itself receives lightning strikes and the propeller breaks, or the nacelle at the top of the steel tower strikes down and the nacelle spreads An accident has occurred.
  • the upper part of the rotating shaft 1 In the vertical shaft type combined water turbine generator, the upper part of the rotating shaft 1 is extended to be higher than the main body, and the position of the column on the outer peripheral side installed to fix the main body is set as necessary.
  • a lightning rod can be installed, and lightning accident prevention measures can be taken so that the entire vertical shaft type water turbine motor is within a conical protective angle of 60 ° on one side below the tip of the installed lightning rod.
  • the present invention is a prime mover invention in which the fluid force of wind and water therein can be used.
  • the wind conditions in Japan are relatively low, and it is said that there are many “mountain winds” as the type of wind, and it is technically said that it is suitable for vertical axis wind power generators.
  • Many propeller-type wind generators that move with the lift of the mold are used. The reason for this is that the vertical axis type has low rotation speed and poor power generation efficiency, and it is difficult to take countermeasures during a typhoon, but the present invention is started by using a combined type rather than the conventional vertical axis type wind power generation. It is possible to capture a wider wind speed range than other combined hydro-winding prime movers by improving the efficiency and improving the rotation efficiency in high wind speed and high water flow velocity zones.
  • the “Smart Grid Revolution” has started as an energy revolution equipped with a “Next Generation Power Network” based on Internet management of all types of energy, and the scale of the revolution is expected to be more economical than the “IT Revolution”. It is being implemented as a smart solution to the problems of security and production energy loss aimed at ensuring energy stability. Instead of the current “large-scale centralized system”, “small-scale distributed system” I am trying to greatly reduce the loss by local consumption of local energy. When securing the energy required for each small-scale area, it is important to be able to perform wind power generation at home and medium-scale wind farm power generation in the vicinity of the area using the next-generation power network, where consumers can easily become suppliers. It has become a form.

Abstract

【課題】 揚力型の起動性を高めるために抗力型を備えた複合型水風車は、抗力型の高回動能力限界以上においては複合型水風車回動力の抵抗となり、揚力型のみの高速回動時能力よりも性能が落ちる原因となる課題がある。 【解決手段】 抗力型と揚力型の垂直軸式複合型水風車原動機の起動性を高めるため、抗力型のブレードが流体に向かう凸面抵抗を解放し、抵抗減による回動トルク増大で起動性能向上を図り、揚力型ブレードの特性である流体速以上の高速回動時には揚力型ブレード回動速度に曳かれる事で抗力型の全ての翼面が自然に解放状態となり垂直軸式複合型水風車原動機中心部抵抗を流体速域広範囲で減じた揚力型高速回動効率性能保持を図り、流体速増大時危険回避は、抗力型翼面構成の羽巻込みで全解放とするか、翼面を回動軸側へ折り畳んだ全体容積縮小か、翼面の羽を回動中心に引寄せた翼面積縮小により受動面を無くし構造全体縮小抵抗減を図る解決手段とする。

Description

風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機
垂直軸式水風車原動機とされ、流動体の力を受け抗力により回動する風切羽開閉翼システムとされた抗力型水風車原動機の危険回避手法と、その抗力型水風車原動機翼の外周円側に揚力により回動する翼を備えた複合型水風車原動機技術に関する。
垂直軸で抗力型風車の代表として知られているパドル形やサボニウス形は、流動体の進入方向に対して略垂直面となる受風面に流動体の力を直接抱え込むように捉えるので、低風速域から回転し始める機動性の良い面と、大きなトルクを生み出す特性を持ち合わせてはいるが、風速以上の風車回転速度になりえない事と、高風速域で発生する高エネルギーを効率よく回転エネルギーとすることには不向きとされている。
起動性が悪いとされる揚力型風車の初期起動性を高める使用目的として、揚力型風車ブレードのダリウス形の回転内側に抗力型ブレードのサボニウス形を取り付けた複合型水風車が開発利用されており、その特性として低流速域から高流速域まで回動可能となるよう改善された技術がある。
複合型水風車原動機として、外周側の直線翼面の内側に設置した抗力型のクロスフローブレードにより機動性を改善する目的に加え、クロスフローブレードにあたる流動体がブレードに沿って流れて揚力型ブレードに効果的にあてる事を目的として設置されているという、回動効率改善した技術もある。
特開昭５４－０９３７４０号公報 特開昭５６－１４３３６７号公報 特開平７－２０８３２０号公報 特開平１１－２９４３１３号公報 特開２００４－２９３４０９号公報 特開２００５－０５４７５７号公報 特開２００５－８３２０６号公報 特開２００７－４０２３９号公報 特開２００７－４０２７６号公報 特許第４７２７２７７号公報 特許第４２５４７７３号公報 特開２００１－１９３６２９号公報 特開２００４－３３２７０１号公報 特開２００８－３０９１３２号公報 特許第３２２４０２３号公報 特許第３５３８８１６号公報 特許第４４８８６９７号公報 特許第４７５３３９９号公報
殆どの揚力型とする小型風力発電機は、自ら起動することができないため、起動用補助電源を必要としている。その補助電源システム設置にかかるコスト高や、起動電力消費分による風車稼働総発電量の低下は、改善すべき課題となる。
垂直軸で回動稼働する揚力型水風車の代表として知られている、直線翼形風車やダリウス形風車があります。その水風車は、高速流体域ではその流体力を得て流体速以上のブレード回動速度で回動し、その回動高速が生み出す出力係数も高い値を示す利点を示すが、低速流体域での初期起動性が悪い弱点を抱えている。特に高速流体域での性能が直線翼形より良いとされているダリウス形風車は、流体が風力であった場合、風速４ｍ／ｓ　近辺になって起動兆候が表れると言う起動性の悪さが大きな弱点となっている。
揚力型の風力発電として多く用いられている水平軸式のプロペラ形は、そのブレード面積の増減や取付け根本から羽先端にかけての横幅の増減、そしてブレード断面で見た流線形の形の変化毎に様々な性能特性を持ち得るが、一度取り付けたブレードの交換及び稼働中のブレードの形状変化装置は発明されておらず、「高速で回転出来るブレードは、弱い風で起動しにくく、逆に弱い風で起動するブレードは高速になりにくい」と言う未だ越えられない技術的課題が残ったままとなっている。
水平軸式及び垂直軸式の揚力型とするものは、真っ直ぐで安定した風が連続して当ることによって揚力が徐々に増大し、揚力回動によるエネルギー変換効率性の良さが発揮されている。風洞実験室における真っ直ぐな風なら良いが、自然界での風は風向がある程度一定方向としている場合でも上下左右に細かく揺れており、その揺れが大きくなると回動途中において急激に回動減速する動作が観測されており、回転数の変動を抑えた安定的なものにしなければならない技術的課題がある。
初期起動性を高めるためとして、起動用にサボニウス形やクロスフロー形の抗力型風車を設置した揚力型風車複合機とするものがあり、それらは抗力型として稼働するための大きな受風面が、揚力型の利点とする高速域高回動において大きな抵抗となり揚力型風車の高速域での特性を阻害してしまう技術的課題が残されたままとなっている。
抗力形のサボニウス形風車タイプは大きな受風面があり風力を全面に受けて高トルクを生みだすが、その抗力型を設置した複合式水風車とする場合には、大きな受風面を持つ抗力型ブレードに加え、揚力型ブレードも加わるため、強風時に更なる抵抗増大を招いてしまうことになり、それに似合う強風対策が取り難くなる点を解決しなければならない課題がある。
水風車複合機とする場合において、垂直軸型で揚力型の初期起動性を高めつつも、揚力型の高速域での性能を阻害する要因を大幅に軽減した技術を取り入れた抗力型風車を設置したものとし、原動機に入り込む水力・風力のエネルギーを幅広く、より効率的に回動エネルギーに変えることのできる技術としなければならない課題がある。
強風時においても発電可能とすることが可能な水風車原動機が少なく、未活用領域のエネルギー利用開発を行わなければならない課題がある。
単体の抗力型水風車が起動し始める低風速域から、単体の揚力型水風車が生み出す高風速域までを、一つの水風車により効率性のある稼働とするため、抗力型水風車と揚力型水風車の複合機とした水風車とする手段がある。
水風車複合機の起動性を更に高めるため、抗力型のブレードが流体に対し逆行する際において、ブレードを垂直に細断したそれぞれが開く仕組みとして抵抗を受けるはずのブレード面を解放し、流体をブレードの解放空間から後方へ吹き抜かせて抵抗を減じる手段とする。
同一方向一体回動する垂直軸式複合型水風車原動機は、抗力型の初期起動性を改善する利点を生み出すと同時に、揚力型が流体による揚力を得られない前の低速域において、抗力型の抗力回動に引かれて回動を始めており、この状態は、初期起動電力を使用せずに揚力型ブレードが、より良い流体力をより早く、より正確に捉えられる状態となるよう常に整えられた、回動効率改善と、総発電量の増大を図る手段として有効となる。
更に流速が増し、流速以上の速度で回動する揚力型のブレードが高速回動域に入った場合には、抗力型のブレードが水風に対する回動方向が順行となる凹面も高速回動時には抵抗面となってしまう。その時点においても抗力型のブレードが抵抗を受けない状態を作り出す目的として、複合型水風車の回動速度が受動流体速度以上となる段階で抗力型の受風面であった凹面が流体方向とは逆方向から発生する凹面外側からの抵抗により自然に解放される仕組みとする。この手段は、抗力型のブレード面に受けるはずの抵抗を、低速回動から高速回動に至る全ての回動域で減じられる解決手段となる。
起動力を更に高めるためとし、抗力型のブレード受動面積を増やす目的で、回動軸１を同一軸とした多段式設置で行うことも有効な解決手段である。
台風襲来時等の強風時において、抗力型の大きなブレード面積に強風をまともに受けてしまい、本体が倒壊するなどの危険を回避する対策とし、抗力型の全てのブレードを解放するか、あるいは全体容積を縮小するか、羽をスライドして回動軸１側へ集束した形態で翼面積縮小を図ることで本体抵抗を減じて災害回避する手段がある。
低速流体域から回転機能を発揮しながらも翼面抵抗を減じた抗力型と、高速流体域で高性能を発揮する揚力型の、その二つは同一方向一体回転とした垂直軸式複合型水風車原動機とすることにより、一体となった水風車原動機１機が稼働可能とする受動流体速帯を広げる機能が備わり、より多くのエネルギーを捉えることを可能とした効果と、抗力型の水風車ブレード抵抗を減じた事による回動エネルギー増大効果が得られる。
高速流体による高速危険回動時の対策が簡易で瞬時に行えることによる災害対策作業工程の単純化と時間短縮によるコスト削減効果を得ると同時に、高い安全性が得られる効果がある。
垂直軸式抗力型水風車原動機の、基礎構造解説の斜視図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機の、水風車の翼線形を描く手法と範囲を示した平面図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機の、風車利用稼働時の風流及び羽動作を示した平面図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機の、水車利用稼働時の水流及び羽動作を示した平面図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機風車利用時においての、高速危険回動回避時の羽の状態と、風抵抗吹き抜けを示した平面図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機水車利用時においての、高速危険回動回避時の羽の状態と、水抵抗がすり抜ける状態を示した平面図である。 垂直軸式抗力型水風車原動機の羽の回転範囲と羽の短手長さ変動詳細について、稼働時をA図とC図に、高速危険回動回避時をB図とD図に示した平面図である。 垂直軸式複合型水風車原動機（直線翼形タイプ）の斜図である。 垂直軸式複合型水風車原動機（ダリウス形タイプ）の斜図である 垂直軸式複合型水風車原動機の起動状況を示す平面図である。 垂直軸式複合型水風車原動機の高速回動状況を示す平面図である。 伸縮装置及びモーター併用による翼折畳み方式水風車の、稼働時の平面図である。 伸縮装置及びモーター併用による翼折畳み方式水風車の、折り畳み段階の平面図である。 伸縮装置及びモーター併用による翼折畳み方式水風車の、収納時の平面図である。 回動中心歯車回転動力による、翼折畳み開閉方式水風車の、稼働時の平面図である。 回動中心歯車回転動力による、翼折畳み開閉方式水風車の、折畳み初期段階での平面図である。 回動中心歯車回転動力による、翼折畳み開閉方式水風車の、折畳み中間段階での平面図である。 回動中心歯車回転動力による、翼折畳み開閉方式水風車の、折畳み収納段階での平面図である。 羽引寄せ収納方式水風車の、稼働時の平面図である。 羽引寄せ収納方式水風車の、羽収納段階での平面図である。 羽引寄せ収納方式水風車の、ガイドレール及びガイドテーブル構造詳細側面図である。 搭乗構造物とした水風車への網目状幕掛け危険回避方式水風車の、幕掛け前Ａ－Ａ断面図 搭乗構造物とした水風車への網目状幕掛け危険回避方式水風車の、幕掛け前Ｂ－Ｂ断面図 搭乗構造物とした水風車への網目状幕掛け危険回避方式水風車の、幕掛け後Ａ－Ａ断面図 搭乗構造物とした水風車への網目状幕掛け危険回避方式水風車の、幕掛け後Ｂ－Ｂ断面図
低速流体域から容易に起動し始め、トルクも高いとする特性を持つ抗力型と、中速から高速流体域において、揚力により受動流体速度以上で回動し、高い出力係数を示す揚力型を同一方向回動となるよう一体化させた水風車とし、低速流体域から高速流体域まで稼働可能な形態とする。
風力をブレードに受けることにより風速以上でブレード外周円先端部が回動する性能を有する垂直軸式揚力型とするものの代表的なものに、ダリウス形と直線翼形があり、その二つのいずれかひとつか、あるいは同等な性能を有する垂直軸式揚力型を採用する形態にする。
垂直軸式複合型水風車原動機の揚力型水風車と抗力型水風車の設置方法は、垂直軸の回動軸側とする内側に抗力型のブレードを設置し、その回動円外周側に揚力型水風車が配置された形態とする。
垂直軸式複合型水風車原動機の起動時に機能を発揮する抗力型のブレードが流体に対し逆行する凸面となる際に、ブレードを垂直に細断した形の羽それぞれがブレード円弧内側へ開く仕組みとされ、抵抗を受けるはずのブレード面を解放し、流体をブレードの解放空間から後方へ吹き抜かせて抵抗を減じ、反転して翼が流体に対し凹となり、流体力による回転力を得る際にはより多くの受け面を形成するサイクルが、一回動毎に繰り返し行える動作を、他の新たな動力を必要とせずに、水風車の回動力となる前に、本体に入り込む流体力の一部を、力の流れのままに自然に利用する形態とする。
更に流体流速が増し、揚力型ブレードの揚力により流体流速以上の速度で回動した場合に発生する新たな抵抗は、流体に対し順行となる凹面の円弧外側面に当たる回動とは逆方向からの力となるが、前記段落番号００２６記載のブレード円弧内側に解放となる仕組みとされた羽が自然と開き抵抗を減じる形態となるようにする。
起動力を更に高めるため、抗力型のブレード受動面積を増やす目的のひとつとして、回動軸１を同一軸とした多段式とする抗力型水風車設置形態も行う。
抗力型水風車多段方式とした場合において、四方よりも八方からとする多角的な方向をも漏らさず流動体を捉えられるよう段数毎に回転対象に取り付けられたブレードの方向位置をずらして設置した形態とする。
垂直軸式複合型水風車原動機の揚力型水風車と抗力型水風車の二つが一体化される手法とし、どの回動速度においても一体化された構造形態とする以外に、必要に応じて、二つが一体化される回動連結部にベアリングカム等のカムを噛ませた構造とし、抗力型ブレードの回動速度より揚力型ブレードの回動速度が速くなった時点でカムが外れる仕組みを取り入れた一体化方法も行える形態とする。
抗力型の水風車ブレードの高速危険回動時の対策として、水風車本体ブレードを外すか、あるいは本体ごと取り外すとするか、傾倒しておくなどの大掛かりな作業を必要とせず、羽の根元を半回転～２回転程度巻き込むだけの簡易で瞬時な操作で済むシステムを取り入れた形態とする。
抗力型水風車のブレードの折り畳み方法は、上下支持板の翼の区間において３支点を持ち支持板設置の水平方向に折れ曲がることで回動軸１の中心側へ折り畳まれ、抗力型ブレード全体容積が縮小する形態とする。
抗力型水風車翼の羽８と回転軸７を回動軸１側へ引き寄せる方法は、上下支持板３の位置に駆動用ボールねじ式軸あるいはガイドレール式のレールを移動可能としたガイドテーブルに回転軸７の両端を持たせたものを一つの単体とし、その単体毎に回動軸１側へ引き寄せられる可動システムにより、抗力型ブレード翼面積が縮小される形態とする。
水車用及び風車用の使用目的変更を行う場合、外殻骨格や部品を何も変更することなく使用可能とするが、効率アップを図る意味で、抗力型のブレードを構成する縦に細断された形状の羽の付け替え位置を円中心側からとする風車用と外周側から順次設置するとした羽取り付位置の変更をするだけでも良いとする、簡素化と単一性のある形態とする。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機は、抗力型水風車と揚力型水風車を合体させた構造を基礎としている。
抗力型水風車と揚力型水風車の配置は、回動軸１側とする内側に風切羽開閉翼システムとされた抗力型のブレードを設置し、その抗力型水風車回動円の外側に回動軸１を中心とした回転対称に２翼以上の揚力型水風車ブレードが配置されたものとしている。
風切羽開閉翼システムとされた抗力型水風車と揚力型水風車の回動方向を同一とし、一体化させた水風車としている。
垂直軸式複合型水風車原動機の揚力型水風車と抗力型水風車の二つが一体化される手法について、必要があれば、二つが一体化される回動連結部にベアリングカム等のカムを噛ませた構造とし、そのカムのかかりは抗力型による起動により回動した垂直軸式複合型水風車原動機が、抗力型ブレードの回動速度より揚力型ブレードの揚力による回動力が勝る回動速度増加時点でカムのかかりが外れる仕組みとされる。この一体化方法を行う場合には、揚力による回動力に抗力型ブレードの抵抗や重量による回動負担をかけない効果が得られるとしている。
垂直軸式複合型水風車原動機の組み合わせの一つとなる揚力型の水風車とは、流体力をブレードに受けることにより揚力を発生させ、流体速度以上でブレード外周円先端部が回動する性能を有する垂直軸式揚力型としている。
垂直軸式揚力型に分類される代表的なものに、ダリウス形と直線翼形があり、その二つのいずれかひとつか、あるいは同等な性能を有する垂直軸式揚力型を選択設置する垂直軸式複合型水風車原動機としている。
垂直軸式複合型水風車原動機の組み合わせの一つとなる風切羽開閉翼システムとされた抗力型水風車とは、複合式垂直軸水風車原動機にとっての主な役目として起動用とされる。その為の高トルク力を生み出すブレードは大きな受動面を有し、その受動面に流体の力を多く受け、力は抗力利用され回動力となり起動することを特徴としている。
起動力を更に高めるため必要があれば、抗力型のブレード受動面積を増やしトルク力をアップする目的と、アスペクト比を増やし縦長とした形態で回転数を上げる目的として、回動軸１を同一垂直軸とした抗力型のタンデム水風車設置とする形態を行うとしている。
抗力型水風車多段方式とした場合において、願わくは、四方八方からの流体力を漏らさず捉えられるよう図る為、翼線形４の回動軸１の取付け側を根本とし翼線形４の外周縁側先端部を結んだ方向とするその翼の設置方向について、抗力型多段となる段毎に方向位置を変えた配置で行うのが好ましいとしている。
実施例説明文中や、その他項目中に記載された「垂直軸式複合型水風車原動機を構成する起動用の抗力型の構造」とある抗力型の解説と、抗力型単独で使用する場合の抗力型の解説は同一のものとし、「風切羽開閉翼システム」とされたものとしている。
ここで、前記で多用しているブレードと、風切羽開閉翼システムとされた抗力型の説明で多用される翼は同意としている。本発明の抗力型のブレードの構造は、抗力型として代表的なサボニウス形に見られるような一枚の板で構成されているものとは違い、鳥の「つばさ」、あるいは「よく」と呼称されるもので、三列風切り・次列風切り・初列風切りからなる風切羽が並んで一つの「翼」を構成している鳥の構造的な事と、その翼を上下する動作で風切羽が自然に開閉し、鳥は「揚力」と「推力」を得て飛べる力としている仕組みをヒントとし、同じ様な原理や動作をメカニクスに回動力を得ている本発明の技術説明を行うには、ブレードという一言では表現し辛いことを受け、抗力型の説明時には「翼」と「羽」として言い分けて説明している。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機を構成する起動用の抗力型の構造は、中心回動軸と回動対称にある翼は弓状の円弧で両端を支持板に固定された基本構造としているが、その翼は幾つかの羽で構成され、その羽は垂直辺の一辺が羽回転軸に取り付けられており、その羽の自動開閉にて効率良く、水風車が回動する仕組みとしている。
起動用とされる風切羽開閉翼システムとされた抗力型の水風車は、垂直軸型で回動軸１を中心に回転対称に弓状の円弧を持つ翼線形４の延長を、３区間以上の好ましくは等間隔区間割とした境目に羽回転軸７を差し込み、両端を支持板３にて固定される構造をなし、羽回転軸７に軽量化した羽８の垂直辺の１辺が取付けられ、対辺をフリーとするその回転範囲は、翼線形４の円弧中心点側にあり、隣接する両側の羽回転軸７までとする扇形範囲とし、回動軸１を境に片側の翼線形４に並ぶ、前記、羽回転軸７と羽８をもって１組の翼としている。
前記段落番号００４７記載の翼が風流に向かう凸時には羽８は開き、回動して風車の翼が凹時においては、翼が凹となる受風前に翼線形４の円弧内部に回り込む風にて羽８が流体方向に対して逆向きに揃う形で羽回転軸間は塞がれ、受動面を形成する。その受動面に風が吹き込むことにより回動力を得て回動軸１を中心に回動する。
前記段落番号００４７記載の翼が水流に向かう凸時には羽８は開き、回動し水車の翼が凹となりかける翼の回動に合わせて羽８が水流の力に沿って羽回転軸間を回動軸１側から円弧形状に沿って順々に塞ぎ始め、翼全体が水流に真っ直ぐ向かった頃には、翼を円弧形状としていることで翼線形４の半分下流側の羽８が塞がれている速さで、受動面を順序良く形成していく。そのまま回動して完成させた受動面に水流が当ることにより最大の回動力を得て回動軸１を中心に回動する。
前記段落番号００４９記載の翼の円弧形状受動面で回転力を得る回転領域は、平面板状の一辺を回動軸に取りつけたとする垂直軸式抗力型直線翼より大きい（１８０°よりやや大きく）、形状特性がある。前記に加えて、羽８の受動面形成時やその開放時の水流と羽８の関係でおりなす衝撃は、翼を円弧形状としていることで、羽一枚毎に隣接羽の動作から少し時間間隔をおいて徐々に開・閉される事で衝撃は分散されており、翼の中で行われる全体の流れも円弧とする流線型によりスムーズな流れをみせ、衝撃を和らげつつ、円弧内で長く受動力を保持した水車回動となる。衝撃を和らげた回動とされている点は、河川等への設置時において水車稼働による変換エネルギーの品質安定供給や、水風車構造物起因による濁流発生を抑える効果が他のものより改善されている技術であるとしている。
円弧翼に比べ、平面板状の一辺を回動軸に取り付けたとする垂直軸式抗力型直線翼は、羽の開閉が一度に行われており、受動力を受けるのは、水流に真っ直ぐとなる位置を過ぎてからであり、その位置から斜め後方１３５°当りで抗力型直線翼の斜面に沿って一気に力が抜けて行く現象が確認出来る。よって、回動力を得る回転域は小さく、また、その際の受動・開放段階切り替わり衝撃は大きくなってしまう弱点を抱えたままとなっている。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機を構成する風切羽開閉翼システムとされた抗力型の翼の円弧を形成する翼線形４の形状は、好ましくは、円弧を描くための中心点を、支持板３の円半径Rの線上の1/2を起点として半径Rの距離を垂直に取った点をA点とし、同一半径線上の円中心から外周円側へ半径R×1/2.3を取った位置から半径R×1/3.1の距離を垂直にA点方向に取った点をB点とし、A点からB点を結んだ概ね線上を翼の円弧の中心点として、支持板３の円の中心点から外周円の線上までとした円弧に沿った弓状の翼線形４としている。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機を構成する風切羽開閉翼システムとされた抗力型の翼の選択は、風か水の区別やその強弱に合わせた翼線形４とし、同一形状の翼線形４を持つ２翼以上が回転対称にある水風車としている。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機を構成する風切羽開閉翼システムとされた抗力型の翼の羽８は、全体の軽量化を重視するとし、特に風力利用時は翼線形４が風上方向に略同一となる位置前後において円弧内部に回り込む風により風上側へと容易に動くよう軽量化を図ったものとしており、その羽８が羽回転軸間のスパンにおいて折れ抜けない以上の曲げ強度を有した材質で製作された、全体が板状で構成されたものを用いるとしている。
羽８は好ましくは長方形とした長手（垂直辺）方向の長さを羽回転軸７の両端支持板３の間の長さより少し短めにした羽８の長手の１辺を取り付とする。
羽８の短手（横手＝水平辺）方向２７の長さは、前記段落番号００５２に記載の翼線形４の円弧区間割（＝羽回転軸間２６）の距離より少し長めとし、これにより翼線形円弧中心点側において長手方向フリーの先端が、左右両側の羽回転軸７の間を扇形に個々に自由回転とする、風車稼働時羽回転範囲２１や水車稼働時羽回転範囲２２とする羽８の機能及び形状としている。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機を構成する風切羽開閉翼システムとされた抗力型の扇形の風車稼働時羽回転範囲２１や水車稼働時羽回転範囲２２を自由に回転させるとは、羽取り付部近辺の羽８の一部を折れ曲がりが可能な材質とし、そのものの折れ曲がりによるものとするか、あるいは羽回転軸７にパイプを被せて回転させるか、あるいは羽回転軸７と羽取り付部の連結部に蝶つがいか、それに似た器具を取り付けて回転させるか、あるいは羽回転軸７そのものが両端支持板３の部分で回転する具を取り付けて回転させるものとしている。
羽８は、水風車の回動機能アップを図るため、鳥の風切羽の羽肢と小羽肢・鈎状突起の構造を基礎としたグラスファイバーやカーボンファイバー等の軽量で高強度の繊維材とし、樹脂等で一体に形成された全体として板状としたもの、或いはポリプロピレンやフッ素樹脂等でなる板、或いは布等の繊維等でなる板とし、中でも、風車用とする羽８は、羽回転軸７のような回転体に垂直辺の一辺が固定された状態で羽８の面積に当たる風（ビューフォート風力階級１に相当する）にて容易に回転移動するとした軽量化を図ったものとしています。加えて、水風車の翼が凹時の水風力受動時に、前記段落番号００５６記載の翼線形４上の羽回転軸間２６に横たわった羽８が折れ抜けない以上の曲げ強度を有する材質で製作された板状としている。
羽８の形状を、１枚板状の形成とすることで、翼が凸時の羽８の水風流なびかせ時に羽の後方に流れる水や風の細かな乱れが整流されて水風車後方側流速アップとなり、曳いては前面流速を牽引するように流速促進となることで水風車の回動エネルギー（風速の３乗と言われている）が、効率良く生産されるとしている。
羽８は、水風車原動機の利用目的により、羽８の一部である羽取り付部近辺は、羽回転軸７へ数回程度巻き付けられる繊維・樹脂・ゴムその他の柔軟材とするものか、あるいは引き寄せる事が可能なもので、引張強度のある材質としたものを用いるとし、羽取り付部近辺以外は板状とする羽８も用いるとしている。前記、引張強度とは、羽８が水風流になびかせの状態で水風流の力を受けた状態や、羽回転軸７を中心に羽８が水風流の力により羽８が開閉するとした羽８の略全面に水風流の力を受けた状態で羽取付け部から引きちぎられることのない強度としている。
前記段落番号００６０で言う羽回転軸７へ数回巻き付ける長さとは、羽８の垂直辺フリーの先端部が両側隣接羽回転軸７に触れることのない短さになるまでの、引き込み長９としている。
本発明の垂直軸式複合型水風車原動機は、水風車として利用可能としており、水車用及び風車用の使用目的変更を行う場合、抗力型の翼の外殻骨格や部品を何も変更することなく使用可能である。ですが、水風車回動効率アップを図る意味で、風車用として利用する場合には、前記段落番号００５２に記したA点よりはB点寄りの近辺に中心点を置く弓状の翼線形４とし、羽８を水風車回動軸１側の羽回転軸７から羽８を設置し、最先端部の軸は羽８の簡易固定用軸１０とすることで、風車の回転効率を上げている。
前記段落番号００６２同様に水風車回動効率アップのため、水車用として利用する場合には、抗力型翼に設置された羽８を、水風車回動軸１から一番遠い羽回転軸７から羽８を取り付け、水風車回動軸１に一番近い羽回転軸７は羽回転止用軸１１とし、水車用とする場合には、風車用で行った、羽の簡易固定は行わないとしている。
前記段落番号００６２の風車用と、段落番号００６３の水車用の羽の取り付位置及び翼線形４の円弧形状の使い分けは、水車用とする場合、風に比べ水の流下抵抗が大きいため翼が川上側へ近づいた頃に、羽８垂直辺フリーの先端部が揃って水風車回動軸１側へなびいて行く動作習性を利用している。
前記段落番号００６２の風車用と、段落番号００６３の水車用の羽の取り付位置及び翼線形４の円弧形状の使い分けは、風車用とする場合、水に比べて流下抵抗が少ないため羽８の先端部が水風車中心より外側へ揃って導かれ、羽８の傾きを揃える運動習性を見せる。これは、遠心力と、翼線形４の円弧形状内部に水風車回転時に取り込まれた渦流２０と、簡易固定（強風時には開放）された最も外周円側の簡易固定された羽８の内側に回り込む風と、翼面が風に対して凸から凹になる寸前で翼と翼の間に吹き込み円弧内部に回り込んだ風と、同時期に風流に向かい縦に並びかけた羽回転軸７に吹きこむ風が、羽回転軸７と羽８の取付け部回動軸１側内部に回り込み回動軸１側となる下にある隣の羽８を引き寄せる巻込み風と、前記、要因が単独で、あるいは二つ以上で、あるいは相乗作用により、上記、運動習性として見られるものです。加えて風車用は、翼面が風に対し凸面となった風流逆行時には簡易固定された外寄りの羽８の傾きが回動軸１側へ既に傾斜した状態と成っており、帆船が風流に逆進する時の帆の受風状態となっていることから、風車回動推進力に付加していることを併せ持っています。
抗力型翼面が風に対し凸面となる際に受ける抵抗によって羽８が開く仕組みは、垂直軸式複合型水風車原動機の回動速度が揚力型ブレードの揚力によるものとなり、流速以上の回動速度となった場合においても、抗力型の翼が水風流方向に対し凹面となる翼円弧の外側面に水風流方向とは逆方向から受ける流動体エネルギーの方が増大した力関係により羽８は翼円弧内側へ開くのであり、抗力型翼の回動域全てで羽８が開放状態となる。
次の段階として、流体力の減少に伴い揚力型翼の回動力による垂直軸式複合型水風車原動機の回動から抗力型翼による回動力へと切り替わる場合の作動は、流動体に対して凹面となる抗力型翼の羽８は受動面を形成するために新たな装置やパソコンプログラム信号を必要とせずに、流体力のみによりそれを自然に成し得るとしている。
前記段落番号００６６記載の抗力型翼の回動域全てで羽８が開放状態となる、そのメリットは、抗力型翼の略全面積が解放された分の回動抵抗が減じられ、垂直軸式複合型水風車原動機の回動力が他のものより増大する効果をもたらす。
前記段落番号００６６記載の抗力型翼の回動域全てで羽８が開放状態となる、そのメリットは、流動体に対し水風車後方となる位置における揚力型翼がより多くの流体力を受けられることを可能としている点である。これまでの起動用抗力型翼は固定された板状でありその物体に流動体が当ると、その流れは物体後方に流速が略ゼロの略円形となる空白部分を生み出す。その空白部分は流れに押されながらも空白部分を形成したまま後方に流れるので、そこを通過する揚力型翼に十分な流体力が与えられないものとなってしまうが、本発明の翼は羽８の全開放により流動体の流れのままに近い状態で物体後方へと流れ、揚力型翼に多くの流動力を与えることが可能とされたメリットが生み出されている。
前記段落番号００６６記載の抗力型翼の回動域全てで羽８が開放状態となる、そのメリットは、垂直軸式複合型水風車原動機構造全体としての物体抵抗が減じられるのであり、それは流動体が当る物体前面の流速を減速させないことによる水風車回動エネルギー（風速の３乗と言われている）増幅誘引もなされることになり、垂直軸式複合型水風車原動機の回動効率改善効果をも得ているとしている。
前記段落番号００６６記載の抗力型翼の回動域全てで羽８が開放状態へと移行する段階切り替えや、前記段落番号００６７記載の抗力型翼受動面形成段階切り替え時には、どちらも切り替えのための新たな装置やパソコンプログラム信号発信等を必要とせずに、流体力そのものにより抗力型翼の翼線形４の円弧内部と、その外側圧力の僅かな圧力差でもって羽８が自然に「開放・受動面形成」される仕組みとされているので、垂直軸式複合型水風車原動機回動推進力のスムーズな流れとして保持された単純な仕組みとなっていることを特徴としている。
水風車原動機設置後において、台風接近等による強風時や水流速増大時の危険回避対策手法として行うべき重要項目は、複合型水風車を構成する抗力型の翼の大きな面積で受ける抵抗である。その対策手法として本発明は、抗力型翼を構成している羽８を羽回転軸７へ巻込むかあるいは引き込む事で全ての羽の吹き流し形態とするか、回転軸１側へ抗力型翼を折り畳む容積縮小形態とするか、あるいは翼にある羽を回動軸側へ引き寄せて翼面積の縮小を行う事により抵抗を減じる手段とするものか、或は垂直軸式複合型水風車を搭乗構造物とした場合には水風車本体外周位置に設置する支持柱間を張る形態とする網目状幕掛けにより入り込む風を弱めて本体を守る対策が行える技術としており、それらを単独であるいは併設したもので、垂直軸式複合型水風車原動機全体の危険回避を行えるとしている。
垂直軸式複合型水風車原動機設置後において、台風接近等による強風や水流速増大時の危険回避手法のひとつとして、全ての羽８が吹き流しとなる手法は、前記段落番号００６０で言う羽８の構造とする羽取付け部近辺を、前記段落番号００６１で言う巻き込み長９を巻き込み、あるいは引き込みを行うとしている。それにより、羽８が左右両側の羽回転軸７に触れることのない長さ状態２８となり、羽回転軸７を中心に３６０°自由に全ての羽が流動体になびかせた状態で水風車の回動力を失わせ、水風車本体の流体抵抗を大きく減じて設備全体の安全性確保がなされる。前記、運転時から設備全体の安全性確保に至るまでを、羽取り付部近辺の引き込みか、あるいは羽回転軸７への巻き込み回数半回転～２回転程度で仕上がる、俊敏で簡易な対策が行えるとしている。
垂直軸式抗力型水風車の翼の折り畳み動作装置を用いた原動機の回動及び強風時や水流速増大時における危険回避を行う動作方法は、上下支持板３のそれぞれの水平位置で水平方向に折れるとする折れ支点を設けてその折れ曲がりにより支持板３で支持している羽回転軸７と羽８で構成された翼面が、翼円弧内側へ折り畳まれる事を特徴としています。
翼線形４の翼面の折畳み線は、回動軸１に略平行な線になるとしており、翼面折れ畳まれ区間は、翼線形４の延長を２区間割り以上で行われるとしている。
この翼面の折畳まれにより、抗力型の回転対象にある翼をそれぞれ回動軸１側へ巻込む形態とされることで流動体の受動面を無くして回動力を失わせ、さらに抗力型水風車全体容積を縮小固定したことにより水風車構造全体の抵抗を減じ、強風時や水流速増大時の危険回避を単純動作（例えば、プロペラ式の鉄塔本体毎傾倒方式とするものに比べて）による時間短縮で行えるとしている。
抗力型水風車翼の折り畳み及び固定方法の一つとして、支持板折畳み回転軸を支点として、それより回動軸１側としたやや離れた位置に、梃子による力学動作で言われる力点の役目となる油圧ジャッキや駆動用ボールネジ式のボールネジの正逆回転等による伸縮器具の伸縮動力を設置して行われるとしている。
その伸縮装置は２点の固定点を持ち、支持板折畳み回転軸を境に１点を回動軸１側にもう１点は支持板折畳み回転軸Ｂ４１ｂより回動軸１側に伸びた部分の次列支持板３９ｂを翼線形４の円弧内側へ折り畳む目的にされている支持板に固定されるとしている。その固定点は、ベアリング等の回転機能を介して固定されるものとなっている。ボールネジ駆動モーター４４のサーボモーター等の動力により回転させられたボールネジ４６の回転動作或は伸縮操作によりボールナット４５がボールネジ４６の先端部へと移動する仕組みとされ、ボールナット４５に連結された次列支持板３８ｂが押し出され、次列支持板３８ｂの本体が支持板折畳み回転軸Ｂ４１ｂを支点として翼線形４の円弧内側へ折り畳まれて行く仕組みとされている。折畳み用伸縮装置を駆動用ボールネジ式とした場合の説明図が図１２、図１３、図１４となっている。この三つの図は動作連続図となっており、翼の折畳み段階毎に伸縮装置の配置（ボールネジ駆動モーター４４、ボールナット４５、ボールネジ４６）としている。
初列支持板３７ｂの折畳みは、次列支持板３８ｂとの境目にある支持板折畳み回転軸Ａ４０ｂの位置に設置したモーター４７、或はその他の回転動力機器による正逆回転動力により行われるとしている。
前記段落番号００７８記載の動作開始前、及び前記段落番号００７９記載の動作開始前には、それぞれに関係するスライド式止め具４２ｂや、ピン止め等の止め具をスライドし、固定を解除するとしている。
折り畳まれた翼の固定方法は、ボールネジ駆動モーター４４のモーター動力及びモーター４７の動力動作を行うその他回転器具の回転部に設置したカム装置による固定とされることも可能としている。また、初列支持板３７ｂの先端部が隣接する翼の支持板に接触する部分において鈎状のもので引っ掛けるものとするか、凸状突起をはめ込むか挟み込む等の固定とされることも可能としている。
抗力型水風車翼の折り畳み及び固定方法の一つとして、回動軸１のある中心部に回動軸１の外形よりやや大きめの歯車を設置し、その歯車の歯は次列支持板根元に一体化された歯車の歯に噛み合わされ、回動軸中心歯車の正逆回転により翼の折畳み及び翼の開きが行える事を特徴とする方式も行えるとしている。
回動軸１を中心とする回動中心歯車５２を設置し、その歯車に噛み合うようにされた半円弧状の歯車となる支持板開閉用歯車４８を装備した次列支持板３８は、回動軸１の中心部に設置された中心支持板３９と支持板折畳み回転軸Ｂ４１で連結されており、その次列支持板３８と初列支持板３７は、支持板折畳み回転軸Ａ４０で連結された形態となっている。
前記段落番号００８３記載の抗力型水風車稼働時の翼の開閉固定は、翼の両端を固定している支持板の、初列支持板３７においてはスライド式止め具４２にて固定され、次列支持板３８においては回動中心歯車４８との歯車の噛み合い力にてなされることを特徴としている。この固定方法については、それ以外にピン差し込みによる固定や、回転部においてはカムを噛ませる等の方法を除外しているものではないとしている。
初列支持板３７の折畳みを介助する目的の、初列支持板折畳み回転支え棒５３を支える、支え棒用添え木５４は、根元を回動中心歯車５２に回転可能な状態で固定され、支え棒用添え木５４の先端部は、初列支持板折畳み回転支え棒５３の中間位置に回転可能な状態で固定される。
初列支持板折畳み回転支え棒５３は、根元の回転支点固定点を、支持板折畳み回転軸Ｂ４１と同軸か、或はその近辺に設置された回転可能な固定点とされ、中間点において支え棒用添え木５４により支えられる構造としている。初列支持板折畳み回転支え棒５３の動きは、支え棒用添え木５４の往復運動により行われる。初列支持板折畳み回転支え棒５３先端部には、支え棒先端滑動ローラー５５を備え、そのローラーが初列支持板３７の支持板折畳み回転軸Ａ４０を支点として折り畳まれる目的として回動軸１側に延ばされて設けた支持板と接触滑動する際に摩擦が軽減された支えが行われるようになっている。ここでは摩擦を軽減するために、好ましくは支え棒先端滑動ローラー５５を備えるとしているが、それに置き換えて高摺動性特殊滑性樹脂等をはめ込み滑動させても良く、摩擦軽減される摺動性のあるものを用いるとしている。
初列支持板３７が支持板折畳み回転軸Ａ４０を支点として折り畳まれる目的として回動軸１側に延ばされて設けた支持板は、回動軸１の軸方向から見て略「へ」の字状にされている。これは、支え棒先端ローラー５５のガイドレールの役目があり、その曲線形状は、下記記載のタイミングや動作を考慮したものとなっている。中心歯車の動力により初列支持板３７と次列支持板３８が一体となって、支持板折畳み方向５８に折り畳まれてくる動作と同時に、同じく中心歯車の動力により、支え棒用添え木５４は、支え棒用添え木移動方向（折畳み時）６０の動きとなり、それに押された、初列支持板折畳み回転支え棒５３が、初列支持板折畳み回転支え棒移動方向（折畳み時）６１方向に動いて立ち上る動作となる連動した動きとなる。次なる段階として、スライド式止め具４２が解除された初列支持板３７が、単体として先折れの形で折り畳まれるべきタイミングとなった際に「へ」の字の窪みに当るようなされており、その後の回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６方向動力により、初列支持板３７と次列支持板３８がそれぞれ単体として折り畳まれて行き、初列支持板３７の先端部が隣接接近する支持板に当らない程度に寄れる事を考慮した初列支持板３７の「へ」の字の窪み位置から後のガイドレール線の傾き角度とされている。
中心歯車動力により翼が開閉する仕組みの抗力型水風車の翼の折畳み動作の動力源は、回動中心歯車５２と回動軸１との間に設置した中空モーター動力によって行われるか、或は油圧等により可動するピストンと回動中心歯車５２を回転可能固定連結したピストン往復運動動力とするか、或は中心支持板３９上に設置した歯車付モーターを回動中心歯車５２に噛み合う位置に取り付けたモーター動力源が使用可能であるとしている。
中心歯車動力により翼が開閉する仕組みの抗力型水風車の翼の折畳み動作起点は、回動中心歯車５２の回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６の回転動作により始まる。
次列支持板３８の、折り畳まれ動作は、回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６の回転により、その歯車と噛み合うよう配置された次列支持板３８の根元にある支持板開閉用歯車４８が支持板開閉用歯車回転方向（折畳み時）５７へと動く力になる。その力により支持板折畳み回転軸Ｂ４１を支点として、その外周縁側にある次列支持板３８と初列支持板３７が、支持板折畳み方向５８へ折り畳まれて行く。
前記段落番号００９０記載の初列支持板３７と次列支持板３８の折畳み開始から、初列支持板折畳み回転支え棒５３の支え棒先端滑動ローラー５５が初列支持板３７に接触するまでの間に、次列支持板３８と初列支持板３７の固定用として止められていたスライド式止め具４２をスライド式止め具移動方向（折畳み時）５９に移動し解除するとしている。
回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６の回転により、回動中心歯車５２に取り付けられた支え棒用添え木５４が、支え棒用添え木移動方向（折畳み時）６０の移動となる。その支え棒用添え木５４により中間点を押された、初列支持板折畳み回転支え棒５３が、支持板折畳み回転軸Ｂ４１を支点とした、初列支持板折畳み回転支え棒移動方向（折畳み時）６１の方向へ立ち上がる。折り畳まれてくる初列支持板３７が支持板折畳み回転軸Ａ４０を支点として折れ曲がるために設けた支持板折畳み回転軸Ａ４０より回動軸１側の初列支持板３７部分に、初列支持板折畳み回転支え棒５３の先端部に取り付けられた、支え棒先端滑動ローラー５５と正対する状態となる。そこから更に支持板が折り畳まれてくる力によって、初列支持板３７は支持板折畳み回転軸Ｂ４１を支点として折り畳まれる仕組みとされている。
支え棒用添え木５４先端部を、初列支持板折畳み回転支え棒５３の中間位置に固定するとされる位置の決定及び根元の回動中心歯車５２への固定位置の決定、及び支え棒用添え木５４と初列支持板折畳み回転支え棒５３の長さの決定は、次に記すタイミングと位置関係を考慮したものとしている。そのタイミングは、初列支持板３７と次列支持板３８が一体となって回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６の動きに合わせ、初列支持板折畳み回転支え棒５３が、支え棒用添え木移動方向（折畳み時）６０の動きと連動されて相対する動きとなり、次なる段階として、スライド式止め具４２が解除された初列支持板３７が、単体で折り畳まれるべきタイミングとなった際に「へ」の字の窪み位置に当るようになされ、先折れの形で折り畳まれる初列支持板３７の先端部が隣接接近する支持板に当らない程度に寄れる事を図った位置と長さに決定されるとしている。
中心歯車動力により翼が開閉する仕組みの抗力型水風車の翼の折畳み動作は、支持板上面から見た形で作図された図１５、図１６、図１７、図１８の動作連続図により図解されている。
中心歯車動力により翼が開く動作は、回動中心歯車５２において、回動中心歯車回転方向（折畳み時）５６とは逆方向に回転する動力でもって、噛みあわされて関連するそれぞれが戻り、抗力型水風車稼働時の状態まで開くとしている。よって、翼の折畳みや開きに関する主な動作は、水風車中心に配置された、回動中心歯車５２の正逆回転により行われることを特徴としている。
また、初列支持板３７が、稼働時の翼が開かれた位置まで戻る為の動力として、支持板折畳み回転軸Ａ４０の位置に設置した開閉体用巻取構造体戻しバネ４９や、次列支持板３８の先端部となる次列支持板連結補強材６２の先端部と初列支持板３７を連結したコイルバネ５０等のバネ動力、あるいは支持板折畳み回転軸Ａの位置にモーターを取付け、そのモーター動力等の回転動力を用いて行われる。
抗力型水風車翼折畳み方式とする場合には、災害発生時危険回避をもっと強固なものとするための好ましい手段として、翼に取り付けられた最も外周円側となる羽８を、垂直尾翼板４３に置き換えるとしています。その垂直尾翼板４３は、羽簡易固定軸１０に仮固定された状態のままで翼が折り畳まれる形となった時には水風車中心部の防護壁としての役目になるとしています。
抗力型水風車翼全体容積を折りたたむ動作の途中において、流体力の強さが徐々に増す毎に折りたたみ動作も徐々に行うとする段階順序を設ける事によって、限界回動力以上とならないよう制御しながら翼の折畳み収納まで原動機稼働によるエネルギー回収が行えることも特徴であるとしている。
抗力型水風車翼の羽８の引寄せ及び元の稼働位置へ戻る移動装置を要した原動機の回動稼働及び強風時や水流速増大時における危険回避を行う基本構造は、羽８を持つ羽回転軸７の両端を支持するテーブル状のものと、その移動を可能とする軌道が設置された形態を特徴としています。
その移動動作は、羽８と両端をガイドテーブルに持たせた羽回転軸７が回動軸１と平行移動するよう調整された上下のテーブル状のものの移動とされる翼面積のスライド開閉とされ、抗力型の回転対象にある翼に設置された全ての羽を回動軸１側へ引き寄せて、流動体の受動面を大きく縮小し回動力を失わせ、さらに全体容積を縮小固定したことにより水風車構造全体の抵抗を減じ、強風時や水流速増大時の危険回避を瞬時に行えるとしている。
抗力型水風車翼を構成する羽８の移動装置を要した原動機の、強風時や水流速増大時における危険回避を行う方法は、羽８が取り付けられた羽回転軸７を一つの単体とされたものの集合体でもって一つの翼を構成する形態となっている水風車原動機構造でなければ行えない手法となっている。
軌道用とされるガイドレール式のガイドレールは翼線形４の曲線状と同様形状とされており、その軌道上を移動することにより、羽回転軸７の軸中心が翼線形４のライン上になるよう羽回転軸７の回転固定用ベアリング６６やガイドテーブル６４やガイドレール６３の部材厚や、それぞれの間の遊び空間厚等を考慮した余裕幅を持たせたライン上にガイドレール６３を、翼線形４の円弧外側とする位置において支持板３に固定されるとしている。
前記段落番号０１０２記載のガイドレール式のガイドレール設置方法以外に、ボールネジ式の軸あるいはガイドレールを翼線形４上とする支持板３に設置し、そのボールネジ式の軸あるいはガイドレール上で羽回転軸７を支持できるよう加工（例として、ボールナットにテーブルを抱かせた形態となるようなもの）したボールナットあるいはガイドテーブルとすることも可能としている。
翼線形４のライン上に、ガイドレール式のガイドレールを設置し、ガイドレールそのものが支持板３に代わる支持母体そのものになる設置形態も行えるとしている。その場合には、ガイドレールと同様に軌道用として多く使用されている、駆動用ボールネジ式の移動用軸（ボールネジ）も設置可能であり、必要に応じて設置するとしている。
前記段落番号０１０４で言う支持板３に代わる支持母体となる目的で行う場合の駆動用ボールネジ式の移動用軸あるいはガイドレール式のガイドレールの材質・厚さ・軸径について、抗力型翼の凹面受風面積全体に働く水力・風力により折損しない強度を持つよう回動軸１に取り付ける形となる根元部分で検討（材質・厚さ・軸径について）されたものとしている。
駆動用ボールネジ式のボールネジ軸を移動するボールナット（あるいはボールナットと合体したテーブル）の移動は、ボールナットそのものの端部にモーター正逆回転動力により移動するものとし、位置決めは送られた信号により一定量の回転を行うステッピングモーターあるいはサーボモーターによる回転数管理で行うか、停止位置にポイントを設置し、そのポイントをセンサーにて感知し停止する方法にて行うとしている。
駆動用ボールネジ式のボールネジ軸を移動するボールナット（あるいはボールナットと合体したテーブル）の移動は、必要に応じて、ボール循環式正逆流動力により行われるとしている。
ガイドレール式のガイドレール６３上を移動するガイドテーブル６４の移動は、ガイドテーブル６４に内蔵されたモーター６５の正逆回転動力により移動するものとし、位置決めは送られた信号により一定量の回転を行うステッピングモーターあるいはサーボモーターによる回転数管理で行うか、停止位置にポイントを設置し、そのポイントをセンサーにて感知し停止する方法にて行うとしている。
羽８の引寄せ方式による高速回動危険回避とする場合には、翼に取り付けられた羽８の最も外周円側となる羽８は、垂直尾翼板４３に置き換えられることも可能としています。また、その垂直尾翼板４３は羽回転軸７の位置に取り付けた垂直尾翼板回転用モーター６９の正逆回転動力により、引き寄せられた羽８の押さえを行えるように回動軸１側へ回転する動作以外にも水風車再起動時に羽簡易固定軸１０側へ回転し仮固定される動作を行うとしている。
水風車原動機を搭乗構造物とした場合の抗力型水風車翼の容積縮小、あるいは翼面積スライド縮小動作を行い縮小されたものの固定方法として、必要に応じて、本体外周位置に設置する支持柱７３に刺又状の器具を備え付け、水風車縮小完了後に支持柱７３に備え付けた刺又状の器具を取り出し、刺又状の器具の刺し受け口となる又状の口を水風車へ当て、その反対側となる支持棒を本体外周円外側に設置されている支持柱７３に固定する方法で行うとしている。
水風車原動機設置後において、台風接近等による強風時の危険回避手法のひとつとした水風車原動機側面を覆う網目状の幕７４を張る方法は、水風車原動機の設置を塔状構造物とした場合に本体外周位置に設置する支持柱７３間を張るとしている。水風車設置地域の気象条件及び過去の気象記録を精査した結果、想定した強風想定風速において網目状の幕７４を通過して吹き込む強風により壊れない風まで弱まるよう考査された網目サイズの網目状の幕７４を設置したものとしている。
水風車原動機設置後において、台風接近等による強風時の危険回避手法のひとつとした水風車原動機側面を覆う網目状の幕７４を張る方法は、風が弱い時より風が強い場合においてより小さめの網目となるよう網目の大きさの選択を行うことを基本としている。また、必要に応じて、その網目から入り込む風にて水風車を稼働させるのに可能な風速が通る網目を選択し、強風時においても稼働させ、エネルギー回収を図ることも可能としている。
水風車原動機設置後において、台風接近等による強風時の危険回避手法のひとつとした水風車原動機側面を覆う網目状の幕７４を張る方法は、網目の穴の大きさが違う幕を二重以上に用意し、危険回避対策時には網目の大きいものから順に設置し、撤去時には網目の細かいものから行う手法を用いれば、更に強風対策対応可能風速範囲を広げる事が可能になり、網目状の幕７４で守られた水風車のエネルギー回収量が上がる効果が得られるとしている。
水風車原動機設置後において、台風接近等による強風時の危険回避手法の起動および動作調整と停止は、必要に応じて、風速計計測感知と連動した電子信号送信を受信した電子機器作動により行えるとしている。
本発明垂直軸式複合型水風車原動機を水面浮上式で使用する場合は、フロート上に風車用を設置し、発電やポンプアップ等の原動機として使用する事に加えて、そのフロート設置下部において河川流や海流等の流体エネルギーが発生する箇所においては、水面下に水車用を設置し上下両方の働きによる、より多くの仕事量及び発電量を確保出来るとしている。
水面浮上式のフロート上下の水風車設置稼働方式は、水上と水中という大きな違いのある現場条件ではあるが、抗力型の翼の基本構造の多くが似ており、羽の取付け位置の違い程度としているため、単一部品等で行う単一メンテナンスで行えると言う管理のし易さを図れるメリットを有している。
水平軸型にみられるプロペラ発電方式ではプロペラが鉄塔より高くなるため、プロペラそのものに落雷を受けプロペラが破損してしまうか、あるいは、鉄塔頭頂部にあるナセルに落雷し、ナセルが延焼してしまうという事故が起きている。垂直軸式複合型水風車原動機においては、回動軸１を延長し本体より高い状態とした上部や、本体を固定するために設置した外周側の柱上部とする位置に、必要に応じて、避雷針を設置する事が可能であり、設置した避雷針先端から下方片側６０°の円錐形保護角内に垂直軸式複合型水風車原動機全体が収まるよう、落雷事故防止対策を行えるとしている。
昨今様々な資源の枯渇が問題視されており、エネルギーの主役である石油や石炭も同様な状況下にある資源とされており、その残り少ない資源を取り合う危機的状況に陥ると多くの専門家が指摘しています。その代替えとして再生可能エネルギー（太陽光エネルギー、風力エネルギー、水力エネルギー、地熱エネルギー、バイオマスエネルギー）の利用促進に向けて技術力のある先進国の多くが積極的な実行段階に入っている現状にある。本発明は、その中の風や水の流体力が利用可能な原動機発明となっている。
日本の風況は比較的風速が低く、風のタイプとして「山岳風」が多いとされ、垂直軸型風力発電機に適していると技術的には言われているが、実際には水平軸型の揚力で動くプロペラ型の風力発電機が多く採用されている。それは、垂直軸型は低回転で発電効率が悪く、台風時の対策が取り難いと言う理由からであったが、本発明は、従来の垂直軸型風力発電より、複合型としていることで起動性を高められたのと、高風速及び高水流速帯における回動効率改善が図られている事により、他の複合型水風力原動機よりも幅広い風速帯を捉える事を可能としている。尚且つ、捉えた幅広いエネルギー帯の全てにおいて従来の原動機よりも抵抗が減じられている効率の良い発電を行えることを強みとしております。加えて、台風災害対策も簡易で俊敏に行える操作も備わった技術開発となっているので、元々日本の風況に合うとしていた垂直軸式水風力原動機として利用されていく可能性がある。
あらゆるエネルギーのインターネット管理による「次世代電力網」を備えたエネルギー革命とした「スマートグリッド革命」が始まっており、その革命規模は「ＩＴ革命」以上の経済効果になると期待されています。エネルギーの安定確保を目指すセキュリティー上の問題及び生産エネルギーロスの問題点をスマートに解決するものとして行われているもので、現在の「大規模集中型システム」に代えて「小規模分散型システム」で行う事で地産エネルギーの地消によりロスを大きく削減しようとしています。その小規模エリア毎に必要なエネルギーの確保をする際に需要者が容易に供給者ともなる次世代電力網により自宅での風力発電や中規模のウインドファーム発電をエリア近隣で行えることを重要視している形態となっています。その様なビジネス革命を進める顧客は、四方からの風を無理なく捉える事が出来る垂直軸式水風車のマイホーム発電を求める傾向になり、自治体規模においては、狭い用地で多くの発電を可能とする垂直軸式風車（水平軸式風車に比べ、敷地面積当たりの発電量は１００倍とも言われている）のウインドファームとする需要傾向が一気に高まる必然性があります。
　１　　回動軸
　２　　円中心
　３　　支持板
　４　　翼線形
　５　　Ａ点中心翼線形
　６　　Ｂ点中心翼線形
　７　　羽回転軸
　８　　羽
　９　　羽巻込み長（Ｌ３）
１０　　羽簡易固定用軸
１１　　羽回転止用軸
１２　　羽仮止め金具等
１３　　水風車回動方向
１３ａ　風車回動方向
１３ｂ　水車回動方向
１４　　水風流
１５　　風流
１６　　水流
１７　　凸翼全開放
１８　　凹翼全閉鎖
１９　　外周円
２０　　内部渦流
２１　　風車稼働時羽回転範囲
２２　　水車稼働時羽回転範囲
２３　　風車危険回避時羽回転範囲
２４　　水車危険回避時羽回転範囲
２５　　羽巻込み導入筒
２６　　羽回転軸間（Ｌ１）
２７　　稼働時羽短手(横手)長さ（Ｌ２）
２８　　危険回避時羽短手長さ（Ｌ２－Ｌ３）
２９　　抗力型ブレード
３０　　抗力型ブレード回動方向
３１　　揚力型ブレード
３２　　揚力型ブレード回動方向
３３　　垂直軸式複合型水風車原動機回動方向
３４　　抗力型翼凹面受風
３５　　抗力型凸面解放
３６　　抗力型翼全開放
３７　　初列支持板
３７ｂ　初列支持板
３８　　次列支持板
３８ｂ　次列支持板
３９　　中心支持板
３９ｂ　中心支持板
４０　　支持板折畳み回転軸Ａ
４０ｂ　支持板折畳み回転軸Ａ
４１　　支持板折畳み回転軸Ｂ
４１ｂ　支持板折畳み回転軸Ｂ
４２　　スライド式止め具
４２ｂ　スライド式止め具
４３　　垂直尾翼板
４３ｂ　垂直尾翼板
４４　　ボールネジ駆動モーター
４５　　ボールナット
４６　　ボールネジ
４７　　モーター
４８　　支持板開閉用歯車
４９　　開閉体用巻取構造体戻しバネ
５０　　コイルバネ
５１　　回動中心歯車動力
５２　　回動中心歯車
５３　　初列支持板折畳み回転支え棒
５４　　支え棒用添え木
５５　　支え棒先端滑動ローラー
５６　　回動中心歯車回転方向(折畳み時)
５７　　支持板開閉用歯車回転方向（折畳み時）
５８　　支持板折畳み方向
５９　　スライド式止め具移動方向（折畳み時）
６０　　支え棒用添え木移動方向（折畳み時）
６１　　初列支持板折畳み回転支え棒移動方向（折畳み時）
６２　　次列支持板連結補強材
６３　　ガイドレール
６４　　ガイドテーブル
６５　　モーター
６６　　ベアリング
６７　　ガイドレール固定ボルト
６８　　回転装置付垂直尾翼板
６９　　垂直尾翼板回転用モーター
７０　　支持板支持柱
７１　　羽引寄せ収納方向
７２　　垂直尾翼板の羽押さえ回転方向
７３　　支持柱
７４　　網目状幕
 

 

Claims (7)

  1. 垂直軸式抗力型水風車原動機を回動軸１側の中心配置とし、その回動外周縁側に垂直軸式揚力型水風車原動機を配置した形態とされ、抗力型及び揚力型それぞれにおいて回転対象に２翼以上を備えた垂直軸式複合型水風車原動機は、水風力を得て回動する方向を同一方向とされ一体化されたもので、その垂直軸式抗力型水風車原動機の翼は、翼線形４の延長を３区間以上の区間割りとした境目に羽回転軸７を持ち、その両端を支持板３にて固定される構造をなし、羽回転軸７に垂直辺の一辺を取り付けた羽８は隣接する両側の羽回転軸７までを扇形に個々に自由回転動作することにより、翼の凸面外側方向から受ける回動起動段階での流速抵抗と、揚力型水風車翼の揚力による高速回動段階において回動全域で発生する空気抵抗を、翼円弧内圧より円弧外圧が勝った圧力差でもって羽８が開き円弧内側へと抵抗が抜ける仕組みとされていることで、回動起動性の向上と中速流体から高速流体域までの回動抵抗減による回動効率改善を図ったことを特徴とする、回動軸１を中心に回動する手段とした垂直軸式複合型水風車原動機。
  2. 垂直軸式抗力型水風車翼の上下支持板３のそれぞれの水平位置において翼線形４の円弧内側へ水平方向に折れるとする折れ支点は上下支持板の翼線形４の区間割り垂直位置を同一とした２区間以上の折れ曲がり区間を持ち、その折れ曲がりにより上下支持板３で支持している羽８で構成された翼面が翼円弧内側へ折り畳まれて流動体に対する受動面目的を失わせ回動力を失くし、折り畳まれた全体容積縮小による構造物全体抵抗をも減じた高速流体発生時の危険回避を行える事を特徴とした請求項１に記載の垂直軸式複合型水風車原動機。
  3. 垂直軸式抗力型水風車原動機翼を構成する、羽８が取付けられた羽回転軸７毎に、立ち形態のまま回動軸１側へ平行移動するようなされた羽回転軸７の上下両端の支持具と、その支持具が移動するための軌道が翼線形４の略円弧形状で設置され、全ての羽８が回動軸１側へと引寄せられることで、流体受動面が大きく縮小され回動力を失わせ、流体受動面縮小による水風車全体容積縮小による構造物全体抵抗をも減じた高速流体発生時の危険回避を行える事を特徴とした請求項１に記載の垂直軸式複合型水風車原動機。
  4. 垂直軸式複合型水風車原動機の抗力型翼を構成している羽８の羽回転軸７の取付け近辺の一部を、羽回転軸７へ巻き付けるか、あるいは引き寄せる事が可能なもので、引張強度のある材質としたものを用いて、水風車が危険回転域に達した場合に、羽８の水平辺の長さを、隣接する両側羽回転軸７の間の距離より少し短くし、羽回転軸７を中心に羽８を３６０°自由に回転させ、全ての羽８を流体になびかせた形態で水風車の回動力を失わせ、水風車の抵抗を減じて危険回避を行うことを特徴とする請求項１に記載の垂直軸式複合型水風車原動機。
  5. 垂直軸を持つ水風車で、その回動軸１を中心に回転対称に弓状の円弧翼を持つもので、翼線形４の延長を３区間以上の区間割とした境目に羽回転軸７をもち、その両端を支持板３にて固定される構造をなし、羽回転軸７に垂直辺の一辺を取り付けた羽８は隣接する両側の羽回転軸７までを扇形に自由回転とするもので、回動軸１を境に片側の翼線形４に並ぶ羽回転軸７と羽８を持って１組の翼とし、流動体に向かう翼が凸時には羽８は開き、回動して翼が凹時においては、風車使用時は、翼が凹となる受風前に翼線形４の円弧内部に回り込む風にて羽８が風流に逆向きに揃う形で羽回転軸間は塞がれ、水車使用時は、翼が回動するのに合わせて羽８が水流の力に沿って羽回転軸間を回動軸１側から円弧形状に沿って徐々に塞ぐとした受動面を形成し、受動面に水風流が当ることにより回動力を得て回動軸１を中心に回動するとした、２翼以上が回動対称にあり、羽８の自動開閉にて回動抵抗を減じた回動を行うことを特徴とする垂直軸式抗力型水風車原動機。
  6. 垂直軸式抗力型水風車翼の上下支持板３のそれぞれの水平位置において翼線形４の円弧内側へ水平方向に折れるとする折れ支点は上下支持板の翼線形４の区間割り垂直位置を同一とした２区間以上の折れ曲がり区間を持ち、その折れ曲がりにより上下支持板３で支持している羽８で構成された翼面が翼円弧内側へ折り畳まれて流動体に対する受動面目的を失わせ回動力を失くし、折り畳まれた全体容積縮小による構造物全体抵抗をも減じた高速流体発生時の危険回避を行える事を特徴とした請求項５に記載の垂直軸式抗力型水風車原動機。
  7. 垂直軸式抗力型水風車原動機翼を構成する、羽８が取付けられた羽回転軸７毎に、立ち形態のまま回動軸１側へ平行移動するようなされた羽回転軸７の上下両端の支持具と、その支持具が移動するための軌道が翼線形４の略円弧形状で設置され、全ての羽８が回動軸１側へと引寄せられることで、流体受動面が大きく縮小され回動力を失わせ、流体受動面縮小による水風車全体容積縮小による構造物全体抵抗をも減じた高速流体発生時の危険回避を行える事を特徴とした請求項５に記載の垂直軸式抗力型水風車原動機。
     
     

     
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