WO2016111209A1 - 流体発電用回転装置および流体発電装置 - Google Patents

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fluid
ring
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高橋　勉
裕美子 吉武
直 小又
由記子 植木
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Definitions

  • the present invention relates to a rotating device for fluid power generation and a fluid power generation device, and is particularly suitable for a device for converting natural energy such as wind power or hydraulic power into electric energy.
  • the most proven method of energy harvesting using natural energy that is close to us is a method of obtaining electrical energy from flow energy.
  • the inventors of the present invention have proposed a vibration power generation device that uses the vertical vortex excitation phenomenon as a power generation device using this method (see, for example, Patent Document 1).
  • the vibration power generation apparatus is arranged such that the longitudinal direction intersects the first columnar body spaced apart from the first columnar body and the first columnar body disposed so that the longitudinal direction intersects the fluid flow direction. And a second columnar body.
  • the longitudinal vortex excitation is performed when the separation distance between the first columnar body and the second columnar body is a predetermined value with respect to the diameter of the first columnar body, and the first columnar body and the second columnar body. This is caused by a vertical vortex that is periodically generated from the vicinity of the crossing point.
  • a general method for obtaining electric energy from wind power or hydraulic power is to rotate a generator by rotating a windmill or a watermill.
  • propeller type horizontal axis type
  • the principle of obtaining the rotational force is that when a propeller-type windmill is placed in the flow, an asymmetric flow field is formed around the wing, lift is generated in a direction perpendicular to the flow, and the wing rotates. .
  • a reinforcing material is provided inside the wing to prevent damage and deflection of the wing due to wind resistance and rotation. (For example, refer to Patent Document 2).
  • the inventors of the present invention have not only formed longitudinal vortices periodically in the development of the vibration power generation device described in Patent Document 1 but examined the nature of the longitudinal vortex excitation phenomenon. It has been found that when the first columnar body moves at a constant speed in one direction, a vertical vortex is generated only on one side, and a steady lift is generated.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in a rotating device for hydroelectric power generation that converts fluid kinetic energy into electrical energy, there is a new unprecedented new generation of steady lift due to vertical vortices.
  • using a vertical vortex as a driving force provides a power generator that can efficiently generate power over a wide range of flow rates without causing the vertical vortices to disappear even if the flow rate fluctuates over a wide range.
  • Another object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation rotating device that has a high-strength, robust airfoil by using a cylindrical rotating blade and that can easily control lift by using a new lift generation principle. To do.
  • the rotating device for fluid power generation includes a rotator and a wake object having at least one intersecting portion that intersects with the saddle rotator in the downstream direction in the fluid flow direction. It is characterized by having.
  • the rotating device for hydroelectric power generation of the present invention even if the flow velocity fluctuates over a wide range, the longitudinal vortex is used as a driving force based on a novel finding that has no precedent, the generation of steady lift by the longitudinal vortex. It is possible to provide a rotating device for power generation that can efficiently generate power under a wide range of flow speeds without the disappearance of longitudinal vortices. In addition, because of the low speed and high torque, there is no risk of over-rotation, and since the structure is extremely simple, the blade strength can be increased. It is possible to provide a rotating device for power generation that is reduced and safe.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the vertical vortex (necklace vortex) flowing out from a cylinder / plate system.
  • the state of a longitudinal vortex is shown, (a) shows a trailing vortex excitation, and (b) shows a necklace vortex excitation.
  • Example 1 of this invention It is a perspective photograph which shows the electric power generation part of Example 1 of this invention. It is a schematic front view explaining the rotation principle of the columnar body of Example 1 of this invention. It is a schematic side view same as the above. It is a front view which shows the geometric factor of the cylinder and ring-shaped body which influence the rotation principle of a present Example. It is a side view same as the above. It is a characteristic view which shows the relationship between the flow velocity of the fluid of Example 1 of this invention, and the rotational speed of a columnar body. It is a graph which shows the relationship between the ring width and rotational speed in a no-load state same as the above.
  • Example 5 of this invention It is a front view which shows the rotary body of Example 6 of this invention. It is a side view same as the above. It is a graph which shows the relationship between the peripheral speed ratio and power coefficient at the time of increasing the number of blades same as the above. It is a graph which shows the relationship between the peripheral speed ratio and torque coefficient at the time of increasing the number of blades same as the above. It is a perspective view which shows the rotary body of Example 7 of this invention. It is a front view which shows the wake object of Example 8 of this invention. It is a side end view which shows the wake object of Example 9 of this invention. It is a perspective view which shows the rotary body of Example 10 of this invention. It is a perspective view which shows the wake object of Example 11 of this invention. It is a top view same as the above. It is a perspective view which shows the electric power generating apparatus of Example 12 of this invention.
  • the vertical vortex that generates steady lift is a rotating shaft 2, a rotating body 3 that is arranged to rotate about the rotating shaft 2, and a downstream side of the rotating body 3 in the fluid flow direction.
  • a ring-shaped body 4 that is spaced apart and concentric with the rotating shaft body 2, it is generated under a predetermined condition.
  • the rotating body 3 is a cylindrical columnar body 7
  • the separation interval (s2) between the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 is a predetermined value with respect to the diameter (d) of the columnar body 7.
  • a vertical vortex is generated.
  • FIG. 1 shows a columnar body 7 disposed so that a longitudinal direction y intersects with a fluid flow direction 10, and a longitudinal direction z spaced apart from the columnar body 7 on the downstream side of the fluid flow direction 10.
  • FIG. 2 shows the form of the vertical vortex in the apparatus.
  • the form shown in FIG. 2A is called a trailing vortex
  • the form shown in FIG. 2B is called a necklace vortex.
  • 1 is a schematic diagram of the necklace vortex NV. The trailing vortex is generated when the distance (s1) between the columnar body 7 and the flat plate 6 is smaller than the diameter (d) of the columnar body 7.
  • the necklace vortex NV occurs when the spacing (s1) between the columnar body 7 and the flat plate 6 is a relatively large value with respect to the diameter (d) of the columnar body 7.
  • vertical vortices are periodically generated from the vicinity of the intersection between the columnar body 7 and the flat plate 6. It is observed that the vertical vortex takes two forms when the separation gap (s1) between the columnar body 7 and the flat plate 6 is slightly changed.
  • FIG. 2 shows the observation result of the vertical vortex in the water flow, while the vertical vortex is generated not only when the fluid is a liquid such as water but also when the fluid is a gas such as air.
  • FIG. 3 shows the experimental results showing the relationship between the flow velocity of air and the amplitude of the columnar body 7 in three types of apparatuses.
  • the data of (1) shows the relationship of the amplitude with respect to the flow velocity due to normal Karman vortex excitation in the apparatus of the columnar body 7 alone.
  • the change of the amplitude with respect to the flow velocity is extremely sensitive, and when the flow velocity fluctuates even slightly from the flow velocity corresponding to the resonance frequency, the amplitude decreases rapidly.
  • the data of (2) shows that the flow velocity due to the trailing vortex excitation is obtained in an apparatus in which another columnar body 8 is arranged so as to intersect with the longitudinal direction so as to be separated downstream of the columnar body 7 in the air flow direction. Shows the relationship of the amplitude to.
  • the trailing vortex excitation occurs in a region where the flow velocity is high compared to the Karman vortex excitation, and the change in amplitude with respect to the flow velocity is insensitive.
  • the data of (3) shows that the amplitude relative to the flow velocity by the trailing vortex excitation in the apparatus in which the flat plate 6 is arranged so that the longitudinal direction intersects with the columnar body 7 at the downstream side of the air flow direction 10. Show the relationship.
  • Such vertical vortex excitation of the columnar body 7 and the flat plate 6 has a feature that a range of flow velocity for vibration is wide and vibration amplitude is large.
  • the necklace vortex excitation can be used for wind power generation and hydroelectric power generation, a generator that can generate power under a wide range of flow rates without causing the vertical vortex to disappear even if the flow rate fluctuates over a wide range. It can be seen that it can be realized.
  • the parallel vibration of the columnar body 7 due to necklace vortex excitation is considered to be based on the principle as shown in FIG. That is, in FIG. 4A, in the gap between the columnar body 7 and the flat plate 6, a vertical vortex 21 is generated in a region below the center of the columnar body 7, and a downward force 22 is generated in the columnar body 7. . Note that a backflow occurs downstream of the separation point P, and a vortex region is formed behind the backflow. Thereafter, in the gap between the columnar body 7 and the flat plate 6, a vertical vortex 23 is generated in a region above the center of the columnar body 7, and an upward force 24 is generated in the columnar body 7.
  • a backflow occurs on the downstream side of the separation point P, and a vortex region is formed behind the backflow.
  • the vertical vortices 21 and 23 are alternately generated in the upper region and the lower region of the columnar body to become a vibration force, and the vertical vortex excitation phenomenon occurs.
  • the inventors of the present invention apply this principle to make the flat plate 6 into a ring-shaped ring-shaped body 4, whereby the columnar body 7 and the flat plate 6 corresponding to the generation conditions of the vertical vortex (necklace vortex) are obtained. It has been found that in the gap, the columnar body 7 rotates at a constant rotational speed with the flow direction 10 as an axis.
  • FIG. 5 is a perspective photograph showing Example 1 of the power generation rotating device 1 using the fluid U
  • FIG. 6 is a side photograph
  • FIG. 7 is a perspective photograph showing the power generation unit 11 in FIGS.
  • the ring-shaped body 4 that is the wake object 8 disposed apart from the side and the generator 5 that generates electric power by the rotation of the rotating shaft body 2 are provided.
  • the ring-shaped body 4 is disposed so as to be concentric with the rotating shaft body 2.
  • the columnar body 7 has, for example, a circular cross-sectional shape, and is preferably arranged to rotate around the rotary shaft body 2 in a plane that intersects perpendicularly to the fluid flow direction 10. As described above, the columnar body 7 is disposed so as to intersect perpendicularly to the fluid flow direction 10, whereby the columnar body 7 as the rotating body 3 can be efficiently rotated.
  • End plates 9 having a diameter larger than the cross-sectional diameter (d) of the columnar body 7 may be provided at both ends of the columnar body 7.
  • the ring-shaped body 4 as the wake object 8 is, for example, a ring-shaped flat plate, and has a constant ring width (W) over the entire circumference in this embodiment.
  • the ring-shaped body 4 may be a cylindrical shape having a large thickness rather than a flat plate.
  • the ring-shaped body 4 In a state where the rotating body 3 is stationary, the ring-shaped body 4 has at least one intersecting portion that intersects the rotating body 3 in a plan view in the drawing. By having the intersection, a vertical vortex (necklace vortex) is generated.
  • the ring-shaped body 4 has two intersecting portions 15 and 16 with the rotating shaft body 2 interposed between the rotating body 3 and the rotating body 3 being stationary. Thereby, a stronger rotational force can be obtained.
  • the intersecting portions 15 and 16 move on the ring-shaped body 4 as the rotating body 3 rotates.
  • this corresponds to the case where the rotating body 3 is a single blade.
  • one end of the rotating body 3 may be provided with a counter (weight).
  • the number of intersections can be three.
  • the bottom plate 31 is laid on the bottom of the flow path through which fluid such as air or water flows, and the power generation rotating device 1 is attached on the bottom plate 31.
  • a ring-shaped body holding portion 32 that supports and holds the ring-shaped body 4 is disposed on the bottom plate 31.
  • the ring-shaped body holding portion 32 rises vertically from the fixed plate 33 fixed to the bottom plate 31 and the fixed plate 33, and faces the front of the power generating rotating device 1 that is upstream of the fluid flow.
  • a ring-shaped body support plate 34 that is bent at a right angle and has an L-shape.
  • the ring-shaped body 4 is a flat plate having a ring shape and has a constant ring width (W).
  • the ring-shaped body 4 is attached so as to be supported by the ring-shaped body mounting portion 35 in front of the ring-shaped body support plate 34.
  • the rotating shaft body 2 passes through the center of the ring-shaped body 4 and is rotatably supported by the generator support plate 12.
  • Reference numeral 36 denotes a rotating shaft body cover.
  • the rotating shaft body cover 36 is supported by a column 37 standing on the bottom plate 31.
  • the tip of the rotating shaft body 2 is connected so that the longitudinal direction y of the columnar body 7 and the diameter direction of the ring-shaped body 4 are parallel. That is, the columnar body 7 rotates while keeping the separation gap (s2) between the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 constant. Further, the columnar body 7 is disposed away from the ring-shaped body 4 on the upstream side in the fluid flow direction 10. Further, the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 are disposed so as to be concentric with the rotating shaft body 2.
  • the columnar body 7 as the rotating body 3 is installed so as to rotate around the rotating shaft body 2 within a plane perpendicular to the fluid flow direction 10. preferable.
  • the fixing plate 33 of the ring-shaped body holding portion 32 has, for example, a slit 38 parallel to the fluid flow U, and is fixed to the bottom plate 31 by a fixture 39 at a predetermined position of the slit 38.
  • the ring-shaped body 4 can be moved back and forth by the slit 38 mm, and the clearance (s2) between the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 shown in FIG. It can be done. Therefore, according to the flow velocity of fluid such as air or water in the environment where the rotating device for power generation 1 using fluid according to the present invention is installed, necklace vortex excitation is surely generated or eliminated or eliminated with an appropriate value of s2 / d. be able to.
  • the end of the rotating shaft 2 is connected to the large gear 41.
  • a small gear 42 is combined with the large gear 41, and when the small gear 42 rotates, the generator 5 is rotated to generate electric power.
  • the generator 5 of the present embodiment is disposed so as to be separated from the ring-shaped body 4 on the downstream side in the fluid flow direction 10 and generate electric power by the rotation of the rotating shaft body 2.
  • the fluid power generation rotating device 1 of the present invention constitutes a fluid power generation device 20.
  • an existing rotary generator 13 can be used as the generator 5, an existing rotary generator 13 can be used.
  • FIG. 8 is a schematic front view for explaining the rotation principle of the columnar body 7 as the rotating body 3, and FIG. 9 is a schematic side view thereof.
  • FIG. 8 shows the columnar body 7 rotating in the direction of the arrow RD, that is, counterclockwise.
  • FIG. 9 shows a state in which lift 51 is generated at the intersection 15 in FIG.
  • a vertical vortex is generated between the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 when the separation interval (s2) is a predetermined value with respect to the diameter (d) of the columnar body 7. Due to this vertical vortex, lift 51 is generated in the columnar body 7 in the upward direction in the figure.
  • the ring-shaped body 4 is a ring-shaped flat plate having a constant ring width (W) shown in FIG. 10, when the columnar body 7 moves upward, a vertical vortex is generated according to its moving speed 53. Are formed on one side of the columnar body 7 in a stable manner, and a stronger force, that is, a steady lift 51 is generated by increasing the speed.
  • a steady downward lift is also generated at the intersection 16 on the same principle, so that a stronger rotational force can be obtained.
  • clockwise rotation is also possible by the same principle as in FIGS. 8 and 9 showing counterclockwise rotation.
  • the separation interval (s2) between the columnar body 7 and the ring-shaped body 4 is important as a condition for the columnar body 7 to rotate.
  • This spacing interval (s2) has been found to be substantially the same as the conditions under which the necklace vortex NV is generated.
  • the rotational speed of the columnar body 7 increases in proportion to the flow velocity of the fluid. For example, when the fluid flow rate is 5.2 m / s, the rotation speed is 74 rpm, and when the fluid flow rate is 10.3 m / s, the rotation speed is 162 rpm.
  • the experimental results show that for the geometrical factors shown in FIGS.
  • the ring outer diameter (D out ) is 174 mm
  • the ring inner diameter (D in ) is 134 mm
  • the ring width (W) is 20 mm
  • the ring thickness (t) Is 3 mm and the diameter (d) of the columnar body 7 is 20 mm
  • the separation interval (s2) is 10 mm.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the ring width (W) and the rotational speed in an unloaded state.
  • the separation interval (s2) is set to 7.3 mm
  • the ring width (W) is changed. The rotational speed was measured.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the rotation speed and the ratio (s2 / d) between the separation gap (s2) and the diameter (d) of the columnar body 7.
  • the flow rate is 9 m / s and the rotational speed is changed by changing the ratio (s2 / d). It was measured.
  • Rotational speed is maximum when the ratio (s2 / d) is 0.35.
  • the rotational speed decreases as the ratio (s2 / d) increases.
  • FIG. 15 is a perspective photograph showing a rotating device for power generation 1 ′ using a fluid of the present invention
  • FIG. 16 is a side view photograph.
  • the basic configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the first embodiment includes a natural frequency adjusting unit 61 that is arranged between the ring-shaped body 4 and the generator 5 so as to angularly vibrate the rotating body 3 and is a spring as an elastic body shown in FIG. It is different in point.
  • the natural frequency adjusting unit 61 is fixed to the rotating shaft body 2 and rotates with the rotation of the rotating shaft body 2, and the bottom plate 31 at positions symmetrical to the left and right sides of the rotating shaft body 2.
  • a spring 65 having one end connected to the rotating plate 63 and the other end connected to the spring support plate 64.
  • the spring 65 is fixed to a plurality of holes 66 provided in the rotating plate 63 and a plurality of holes 67 provided in the spring support plate 64 in a state of being horizontal to the bottom plate 31.
  • two springs 65 on the left and right sides are fixed with the rotating shaft 2 interposed therebetween, but the number of the springs 65 is not limited to this.
  • the spring 65 connected to the rotating plate 63 expands and contracts. Therefore, unlike the first embodiment, the columnar body 7 as the rotating body 3 reciprocates and rotates within a predetermined rotation angle range RD ′ shown in FIG. 18 by the action of the natural frequency adjusting unit 61 by the spring. This rotation is called angular vibration.
  • the principle of rotational force generation is the same as in the first embodiment.
  • the vibration frequency of the angular vibration can be adjusted by changing the spring constant of the natural frequency adjusting unit 61 using a spring.
  • FIG. 19 shows a rotating body 3 'according to the third embodiment of the present invention.
  • the rotating body 3 is not the columnar body 7 alone, but has a structure in which propeller blade-shaped blades are attached to both ends of the columnar body 7. That is, the rotating body 3 ′ includes, for example, a columnar columnar portion 71 having a circular cross section and a propeller blade-shaped airfoil portion 72 formed at both ends of the columnar portion 71. With such a structure, it is possible to increase the rotational force of the rotating body 3 ′ due to the fluid flow.
  • the shape of the airfoil portion is not limited to the shape shown in FIG. Further, the ring-shaped body 4 may intersect with the rotating body 3 ′ downstream of the columnar portion 71, or may intersect with the downstream of the airfoil portion 72.
  • FIG. 20 shows a ring-shaped body 4 ′ which is a wake object 8 of Embodiment 4 of the present invention.
  • the surface 47 of the ring-shaped body 4 ′ that faces the rotating body 3, that is, the surface 47 that is in contact with the fluid flow 10 substantially perpendicularly, has a wide portion 45 and a width that is narrower than the wide portion 45. And a narrow portion 46.
  • the ring-shaped body 4 ′ has a portion where the width gradually decreases from the wide ring width (W 1) of the wide portion 45 toward the narrow ring width (W 2) of the narrow portion 46.
  • the ring-shaped ring-shaped body 4 ′ is formed by arranging four portions with the ring width (W) changed in this way for every 1 ⁇ 4 in the circumferential direction. With such a configuration, it is possible to control the rotation direction so as to automatically start rotation in one direction, or to increase the rotational force of the rotating body 3.
  • the number of portions where the ring width (W) is changed is not limited to four, and can be changed as appropriate. Further, preferably, the portions are arranged at equal intervals.
  • the first divided body 55 and the second divided body 56 are formed in a shape obtained by dividing the ring-shaped body 4 formed of the ring-shaped flat plate of the first embodiment in half along the line L1 in the diameter direction. ing.
  • the first divided body 55 and the second divided body 56 are respectively attached to the ring-shaped body support plate 34 so as to be rotatable about the divided body rotating shaft 57, and face 58, that is, the fluid flow 10 facing the rotating body 3.
  • the angle of the surface 58 in contact with is provided to be changeable.
  • the first divided body 55 and the second divided body 56 are arranged with the diameter line L2 orthogonal to the line L1 twisted around the axis.
  • the first divided body 55 is fixed so that the distance (s3) between the upper end of the first divided body 55 and the columnar body 7 as the rotating body 3 is larger than the distance (s4) between the lower end of the first divided body 55 and the columnar body 7.
  • the second divided body 56 is fixed such that the distance (s5) between the upper end portion and the columnar body 7 is smaller than the distance (s6) between the lower end portion and the columnar body 7.
  • the first divided body 55 and the second divided body 56 are fixed so that the distance (s3) and the distance (s6) are equal, and the distance (s4) and the distance (s5) are equal.
  • the separation gap between the columnar body 7 as the rotating body 3 and the ring-shaped body 4 ′′ changes in the circumferential direction. Since the strength of the necklace vortex changes depending on the gap between the columnar body and the ring, the force acting on the columnar body 7 is defined in a certain direction, and the rotation direction is specified. Therefore, as in the case of the fourth embodiment, the rotation direction can be controlled so as to automatically start rotation in one direction, or the rotational force of the rotating body 3 can be increased. For example, contrary to the case of FIG. 22, the distance (s3) of the first divided body 55 is made smaller than the distance (s4), and the distance (s5) of the second divided body 56 is made smaller than the distance (s6). By increasing the size, the columnar body 7 can be rotated in the direction opposite to that in the case of FIG.
  • the number of divided bodies is two, but the divided bodies may be formed by dividing the ring-shaped body 4 ′′ into three or more. Further, preferably, the divided body is formed by dividing the ring-shaped body 4 ′′ at equal intervals.
  • the rotating body 3 ′′ has a column portion 71 extending from the rotating shaft body 2 having a small diameter.
  • the main body wing portion 73 where the rotating body 3 ′′ intersects the intersecting portion 72 of the wake object 8 is formed to have a larger diameter than the column portion 71.
  • the rotating body 3 ′′ has the small-diameter column portion 71 and the large-diameter main body wing portion 73, so that the rotating body 3 ′′, that is, the number of blades can be compared with the case where the rotating body 3 ′′ is formed only by the large-diameter cylinder. Can be easily increased.
  • the support column 71 only needs to have a strength capable of supporting the main body wing 73, and the diameter of the support unit 71 changes continuously or discontinuously even if it is uniform in the longitudinal direction. Also good.
  • the AC object 8 is a ring-shaped body 4 and the main wing 73 is a cylinder.
  • a wind turbine having desired characteristics can be obtained by controlling parameters such as the width of the ring-shaped body 4 and the diameter and length of the cylinder.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between the peripheral speed ratio ⁇ and the power coefficient Cp when the number of blades is increased from 2 to 10.
  • the power coefficient Cp has a peak when the peripheral speed ratio ⁇ is between about 0.1 and 0.2, and then decreases. As the number of blades increased, the power coefficient Cp tended to increase, but the results were almost the same for the 8 blades and the 10 blades.
  • FIG. 26 is a graph showing the relationship between the peripheral speed ratio ⁇ and the torque coefficient Cq when the number of blades is increased from 2 to 10.
  • the torque coefficient Cq decreases almost linearly with respect to the peripheral speed ratio ⁇ . As the number of blades increases, the torque coefficient Cq tends to increase, but the results were almost the same for the 8 blades and the 10 blades.
  • the maximum value of the torque coefficient Cq was confirmed to be able to achieve low speed and high torque, with a peripheral speed ratio of 0.05 and about 0.35 for 8 blades.
  • FIG. 27 shows a rotating body 80 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the rotating body 80 is provided, for example, as a first rotating body 81 having a columnar body as shown in the first embodiment, and coaxially with the first rotating body 81.
  • the rotating body 80 rotates around the rotating shaft body 2 as a rotating shaft, and the propeller blades And a second rotating body 82 having an airfoil portion 83 having a shape.
  • the first rotator 81 is disposed to be spaced upstream of the wake object 8 in the fluid flow direction, and has at least one intersecting portion 84 that intersects the wake object 8 in a stationary state.
  • the inner portion having a small peripheral speed ratio is a windmill including the rotating body 80 and the wake object 8 of the present invention, and a conventional propeller-type windmill is connected to the same rotating shaft body 2 so that the same rotational speed can be obtained. High torque can be obtained.
  • FIG. 28 shows a ring-shaped body 90 which is the wake object 8 of Embodiment 8 of the present invention.
  • the wake object 8 may be formed continuously in the rotational direction on the rotational surface of the rotating body 3 as in the first embodiment.
  • the wake object 8 of the present embodiment is intermittently formed with respect to the rotation direction on the rotation surface of the rotating body 3. That is, the ring-shaped body 90 that is the wake object 8 includes the ring portion 91 and the slit portion 92.
  • the resistance to the fluid flow can be adjusted.
  • FIG. 29 shows a side end face of the ring-shaped body 100 as the wake 8 of the ninth embodiment of the present invention.
  • the wake body 8 is formed such that the vertical cross-sectional shape gradually becomes a torsional line shape along the fluid flow direction, and the resistance to the fluid flow is reduced.
  • the central part in the saddle axis direction of the cross-sectional shape of the ring-shaped body 100 is bulged and curved. That is, in the drawing, the thickness in the direction perpendicular to the fluid flow direction in the vertical section gradually changes along the fluid flow direction.
  • FIG. 30 (b) shows the rotating body 110 according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the longitudinal direction of the rotating shaft body 2 is substantially parallel to the surface 111 of the wake object 8.
  • the rotating body 110 includes a base plate 113 having a base surface 112 substantially orthogonal to the longitudinal direction of the rotary shaft body 2, and at least one rotary blade body 114 standing on the base surface 112.
  • the rotary wing body 114 has, for example, a circular cross-sectional shape.
  • the rotary wing body 114 corresponds to the rotator in the above embodiment in the sense that a vertical vortex is generated at the intersection with the wake object 8, and is columnar like the rotator 3 in the first embodiment. It may be a body, or may have a column part and a main body wing part like the rotating body 3 ′′ of the sixth embodiment.
  • FIGS. 31 and 32 show the wake object 8 of Embodiment 11 of the present invention.
  • the rotating body 110 has the same configuration as that of the tenth embodiment.
  • the wake object 8 has an axis that is coaxial with the rotating shaft 2 and has a shape such as a columnar or polygonal columnar column or a cylindrical bowl shape. Further, the wake object 8 is provided inside the rotary wing body 114 on the pedestal surface 112 of the base plate 113.
  • the wake object 8 is located on the downstream side of all the rotor blades 114 with respect to any fluid flow direction 10. Therefore, no matter what direction the fluid flows, a vertical vortex is generated between the AC object 8 and the rotary wing body 114, and the rotator 110 can rotate.
  • FIG. 33 shows a power generation device 20 ′ including the power generation rotating device 1 ′′ according to the twelfth embodiment of the present invention.
  • a magnet 121 is embedded in the rotating body 3.
  • a power generation coil 122 made of a conductor is embedded in the ring-shaped wake object 8.
  • the rotating body 3 provided with the magnet 121 rotates and moves on the wake object 8 provided with the power generation coil 122, whereby the magnetic flux changes with respect to the power generation coil 122 which is a conductor, thereby generating a potential difference.
  • the magnet 121 may be attached on the surface of the rotating body 3.
  • the rotating body 3 and at least one intersecting portion that intersects the rotating body 3 on the downstream side in the fluid flow direction 10 are separated. Since the ring-like body 4 as the wake object 8 is provided, the flow velocity can be widened by using the vertical vortex as a driving force based on a new finding that has no precedent of the generation of steady lift by the vertical vortex. Even if it fluctuates, it is possible to provide the rotating device for power generation 1 that can efficiently generate power under a wide range of flow rates without causing the vertical vortex to disappear. Further, since the rotating body 3 is a columnar body 7 such as a cylinder, a strong wing shape with high strength can be obtained.
  • the separation gap (s2) between the rotating body 3 and the ring-shaped body 4 can be changed according to the flow velocity of the fluid, so that the lift can be increased by selecting the optimum gap for the flow velocity conditions at the installation location. It can be controlled easily and efficient power generation can be performed. Further, since the fluid power generation apparatus 20 using the existing rotary generator 13 can be realized, the versatility is excellent.
  • the natural frequency adjusting unit 61 is provided by a spring arranged to angularly vibrate the rotating body 3, angular vibration is generated with respect to the conventional parallel vibration. By using, it becomes easy to use the existing rotary generator 13.
  • the rotating body 3 ′ of the third embodiment has the airfoil portion, so that the rotational force of the rotating body 3 ′ can be increased.
  • the rotation direction RD can be controlled or rotated by making the shape of the ring-shaped body 4 ′, particularly the ring width (W), suitable.
  • the rotational force of the body 3 can be increased.
  • the ring-shaped body 4 '' which is the wake object 8 of the fifth embodiment, the ring-shaped body 4 is divided, and the plurality of divided bodies 55 and 56 are twisted and arranged along the axis L2, so that the rotational direction RD is changed. It is possible to control or increase the rotational force of the rotating body 3.
  • the rotating body 3 ′′ of the sixth embodiment has a narrow-diameter column part 71 and a main wing that is larger in diameter than the column part 71 and intersects the intersecting part 72 of the wake object 8.
  • the unit 73 By providing the unit 73, the number of blades can be increased without worrying about air resistance, and high output can be achieved.
  • the rotating body 80 includes the first rotating body 81 having at least one intersecting portion 84 that intersects the wake object 8 on the upstream side in the fluid flow direction 10 while being spaced apart. And a second rotating body 82 provided coaxially with the first rotating body 81 and having a propeller blade-shaped airfoil portion 83, a higher torque can be obtained at the same rotational speed.
  • the wake object 8 is formed intermittently with respect to the rotation direction of the rotating body 3, so that the area where the fluid hits the wake object 8 is reduced.
  • the resistance to the flow of fluid can be adjusted.
  • the wake object 8 is formed such that the vertical cross-sectional shape gradually becomes streamlined along the fluid flow direction. It can be configured to reduce the resistance to flow.
  • the longitudinal direction of the rotating shaft body 2 is substantially parallel to the surface 11 of the wake object 8, and the rotating body 110 is a pedestal surface that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the rotating shaft body 2.
  • the base plate 113 having the 112 and the at least one rotating blade body 114 standing on the pedestal surface 112 it is possible to realize a vertical axis wind turbine using a vertical vortex as a driving force.
  • the wake object 8 has a columnar body or a cylindrical bowl shape having an axis coaxial with the rotating shaft body 2 and is provided inside at least one rotating blade body 114.
  • the rotating body 110 can rotate no matter what direction the fluid flows. For example, when the power generation rotating device of the present invention is used as a windmill, even if the wind direction changes, the rotating body 110 can be rotated to generate power without changing the direction of the windmill.
  • the frictionless fluid power generation device 20 ′ since the rotating body 3 includes the magnet 121 and the wake object 8 includes the power generation coil 122, the frictionless fluid power generation device 20 ′ does not use the speed increasing gear. Can be realized.
  • the circular cross section examples are shown as the rotary bodies 3, 3 ′′ and the rotary blade body 114, but the cross sectional shapes of the rotary bodies 3, 3 ′′ and the rotary blade body 114 are limited to the circular cross section. Is not to be done.
  • the cross-sectional shape may be a polygon such as a quadrangle, or a non-circular cross-sectional shape such as an ellipse.
  • the rotary bodies 3 and 3 ′′ and the rotary wing body 114 may be, for example, a cylinder, an elliptical cylinder, a quadrangular prism, a pentagonal prism, a polygonal cylinder with chamfered edges, or the like. The same applies to the shape of the columnar portion 71 of the rotating body 3 '.
  • the shape of the wake object 8 may be a polygonal shape such as a square shape, and a hole such as punching may be provided on the surface to reduce the resistance to the fluid flow.
  • Rotating bodies 3 and 3 ' are examples of two blades, but a rotating body having three blades or more blades is also possible, and the number of blades is not limited.
  • the rotating body 3 has a hybrid structure including the columnar portion 71 and the airfoil portion 72, but may have a structure including only a propeller airfoil-shaped airfoil portion.
  • the separation gap (s2) between the rotating body 3 and the ring-shaped body 4 can be changed according to the flow velocity of the fluid, for example, the separation gap (s2) can be controlled by moving the ring-shaped body 4 with an electric motor or the like. You may do it.
  • the size of the power generation rotating device of the present invention is not particularly limited, and can be applied to any of a large windmill, a medium windmill, and a small windmill. Furthermore, since it has a shape that can be manufactured by microfabrication such as MEMS, it can also be applied to medium-sized water turbines, small-sized water turbines, and micro-power generation for blood flow. In particular, a low speed and high torque characteristic can be realized even with a small rotating power generator. And when using in a pipe, the rotation apparatus for electric power generation with small resistance with respect to the flow of fluid (water) can be provided.
  • a rotating device for power generation that can be used even in a high temperature environment can be provided by producing the rotating body 3 of ceramic or the like. Furthermore, a lightweight and safe rotating device for power generation can be provided by producing the rotating body 3 with foamed plastic such as foamed polystyrene or foamed urethane.
  • the first to twelfth embodiments can be implemented by appropriately combining them.
  • the rotating body of Example 3 or 6 can be combined with the wake object of Examples 4, 5, 8, 9, and 12.
  • a wind turbine using the vertical vortex of the present invention as a driving force which is another embodiment or a combination thereof, can be used.

Abstract

　流体の運動エネルギを電気エネルギに変換する流体発電用の回転装置において、縦渦を駆動力として利用することで、高強度で堅牢な翼型である円柱等の回転体を回転させるとともに、流速が広範囲に変動しても縦渦が消滅することなく、広範囲にわたる流速下で効率的に発電可能な流体発電用回転装置および流体発電装置を提供する。　当該発電用回転装置は、回転体３と、前記回転体３に対して流体の流れ方向10の下流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部を有する後流物体８とを備える構成とした。

Description

流体発電用回転装置および流体発電装置
　本発明は流体発電用回転装置および流体発電装置に関し、特に風力あるいは水力等の自然エネルギを電気エネルギに変換するための装置に 好適なものである。
　身近にある自然エネルギを利用した環境発電として最も実績のあるのが、流れのエネルギから電気エネルギを得る方法である。本発明の発明者らはこの方法を利用した発電装置として、 縦渦励振現象を利用する振動発電装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。この振動発電装置は、流体の流れ方向に対し長手方向が交差するように配設された第１の柱状体と、当該第１の柱状体に対し離間して長手方向が交差するように配設された第２の柱状体とを有する。縦渦励振は、第１の柱状体と第２の柱状体との離間間隔が第１の柱状体の直径に対して所定の値になる場合に、第１の柱状体と第２の柱状体との交差部近傍から周期的に発生する縦渦により生ずるものである。
　一方、風力や水力から電気エネルギを得る一般的な方法は、風車や水車などを回転させて発電機を回す方法である。特に風力発電に着目すると、大型の風力発電装置ではプロペラ型（水平軸型）が主に用いられている。その回転力を得る原理は、プロペラ型の風車が流れの中に置かれると、翼のまわりに非対称な流れ場が形成され、流れと垂直方向に揚力が発生し、翼が回転するものである。このような大型の風力発電 装置では、高出力化を図るための翼の大型化に伴い、翼の内部に補強材を設けることで、風の抵抗や回転に伴う翼の破損や撓みを予防している（例えば、特許文献２参照）。
　また、小型風力発電装置では、昆虫（例えばトンボ）の翅脈、植物（例えば飛翔する楓の実の）葉脈等にヒントを得て、薄肉翼に葉脈あるいは翅脈状紋様の突起を与え、翼強度を増加させると同時に翼性能を向上させる提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００８－１１６６９号公報 特開２００２－３５７１７６号公報 特開２００５－３０３１７号公報
　しかしながら、前記特許文献２および３記載の発明のような従来の風力発電装置は、翼が揚力を得る原理、すなわち電気エネルギを得るための回転力を得る原理はすべて同じである。
　これに対し、本発明の発明者らは、前記特許文献１に記載の振動発電装置の開発において縦渦励振現象の性質を調べるなかで、縦渦が周期的に形成されるだけではなく、前方の第１の柱状体が一方向に定速運動するときに、縦渦が片側のみに発生し、定常的揚力 が 発生することを見出した。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流体の運動エネルギを電気エネルギに変換する流体発電用の回転装置において、縦渦による定常的揚力の発生という全く先例のない新たな知見に基づき、縦渦を駆動力として利用することで、流速が広範囲に変動しても縦渦が消滅することなく、広範囲にわたる流速下で効率的に発電可能な発電装置を提供することを課題とする。
　また、円柱を回転翼とすることで高強度の堅牢な翼型を有し、さらに新たな揚力発生原理を利用することで揚力を簡易に制御できる流体発電用回転装置を提供することを目的とする。
　かかる課題を解決するため、本発明の流体発電用回転装置は、回転体と、 回転体に対して流体の流れ方向の下流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部を有する後流物体を備えたことを特徴とする。
　本発明の流体発電用回転装置によれば、縦渦による定常的揚力の発生という全く先例のない新たな知見に基づき、縦渦を駆動力として利用することで、流速が広範囲に変動しても縦渦が消滅することなく、広範囲にわたる流速下で効率的に発電可能な発電用回転装置を提供することができる。また、低速高トルクであるため過回転のおそれがなく、さらに構造が極めて単純であることから羽根の強度を大きくすることができるので、従来の風力発電等で問題になる羽根の破損による被害を減少し、安全な発電用回転装置を提供することができる。
円柱／平板系から流出する縦渦（ネックレス渦）の模式図である。 縦渦の様子を示すものであり、（ａ）はトレーリング渦励振を、（ｂ）はネックレス渦励振を示す。 流体の流速とカルマン渦励振および縦渦励振の振幅との関係を示す特性図である。 従来の縦渦励振（平行振動）発生の原理を説明する模式図であり、（ａ）は下方向への揚力、（ｂ）は上方向への揚力を示す。 本発明の実施例１を示す斜視写真である。 本発明の実施例１を示す側面写真である。 本発明の実施例１の発電部を示す斜視写真である。 本発明の実施例１の柱状体の回転原理を説明する概略正面図である。 同上、概略側面図である。 本実施例の回転原理に影響を及ぼす円柱およびリング状体の幾何学的因子を示す正面図である。 同上、側面図である。 本発明の実施例１の流体の流速と柱状体の回転速度との関係を示す特性図である。 同上、無負荷状態でのリング幅と回転速度との関係を示すグラフである。 同上、離間隙間と柱状体７の直径との比と、回転速度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例２を示す斜視写真である。 本発明の実施例２を示す側面写真である。 本発明の実施例２の弾性体たるばねによる固有振動数調整部を示す斜視写真である。 本発明の実施例２の柱状体の角振動原理を説明する概略正面図である。 本発明の実施例３の回転体を示す正面図である。 本発明の実施例４のリング状体を示す正面図である。 本発明の実施例５のリング状体を示す正面図である。 本発明の実施例５を示す側面図である。 本発明の実施例６の回転体を示す正面図である。 同上、側面図である。 同上、羽根の枚数を増加させた場合の周速比とパワー係数との関係を示すグラフである。 同上、羽根の枚数を増加させた場合の周速比とトルク係数との関係を示すグラフである。 本発明の実施例７の回転体を示す斜視図である。 本発明の実施例８の後流物体を示す正面図である。 本発明の実施例９の後流物体を示す側端面図である。 本発明の実施例１０の回転体を示す斜視図である。 本発明の実施例１１の後流物体を示す斜視図である。 同上、上面図である。 本発明の実施例１２の発電装置を示す斜視図である。
　本発明に係る流体発電用回転装置１について説明する前に、本発明の発明者らが世界に先駆けて見出した縦渦による定常的揚力の発生原理について簡単に説明する。定常的揚力を発生させる縦渦は、回転軸体２と、回転軸体２を中心に回転するように配設された回転体３と、回転体３に対して流体の流れ方向の下流側に離間して、回転軸体２と同心となるように配設されたリング状体４とを有する装置において、所定の条件により発生する。例えば回転体３が円柱状の柱状体７である場合、柱状体７とリング状体４との離間間隔（ｓ２）が、柱状体７の直径（ｄ）に対して所定の値になる場合に縦渦が発生する。
　図１は、流体の流れ方向10に対し長手方向ｙが交差するように配設された柱状体７と、当該柱状体７に対して流体の流れ方向10の下流側に離間して長手方向ｚが交差するように配設された平板６とを有する装置の概略図である。図２は、当該装置における縦渦の形態を示すものである。ここで、図２（ａ）に示す形態をトレーリング渦と呼び、図２（ｂ）に示す形態をネックレス渦と呼ぶことにする。尚、図１に記載の縦渦はネックレス渦ＮＶの模式図である。トレーリング渦は、柱状体７と平板６との離間間隔（ｓ１）が、柱状体７の直径（ｄ）に対して小さな値となる場合に発生する。一方、ネックレス渦ＮＶは、柱状体７と平板６との離間間隔（ｓ１）が、柱状体７の直径（ｄ）に対して比較的大きな値となる場合に発生する。例えば、図２（ａ）に示すトレーリング渦は、ｓ１／ｄ＝０．０８、レイノルズ数Ｒｅ＝１６９５の条件において観察されたものである。また、図２（ｂ）に示すネックレス渦ＮＶは、ｓ１／ｄ＝０．２８、レイノルズ数Ｒｅ＝１７３５の条件において観察されたものである。同図から分かるように、柱状体７と平板６との交差部近傍から周期的に縦渦が発生している。縦渦は柱状体７と平板６との離間隙間（ｓ１）を僅かに変化させると、２種類の形態をとることが観察される。
　図２は水流における縦渦の観察結果を示す一方、縦渦は、流体が水等の液体の場合のみならず、流体が空気等の気体の場合にも発生する。図３は、三種類の装置において、空気の流速と柱状体７の振幅との関係を示す実験結果である。
　図中、（１）のデータは、柱状体７単独の装置において、通常のカルマン渦励振による流速に対する振幅の関係を示す。流速に対する振幅の変化は極めて敏感であり、共振振動数に相当する流速から僅かでも流速が変動すると、振幅は急激に減少する。
　（２）のデータは、柱状体７に対して空気の流れ方向の下流側に離間して、長手方向が交差するように別な柱状体８を配設した装置において、トレーリング渦励振による流速に対する振幅の関係を示す。トレーリング渦励振は、カルマン渦励振に比べると、流速の速い領域で発生し、流速に対する振幅の変化は鈍感である。
　（３）のデータは、柱状体７に対して空気の流れ方向10の下流側に離間して長手方向が交差するように平板６を配設した装置において、トレーリング渦励振による流速に対する振幅の関係を示す。このような柱状体７と平板６の縦渦励振は、振動する流速範囲が広く、さらに振動振幅が大きいという特徴を有する。
　このようなトレーリング渦励振に対し、前述のネックレス渦励振は、より流速の速い領域で発生することが分かっている。そして、ネックレス渦励振による流速に対する振幅の変化は極めて鈍感であり、広範囲の流速域において振幅が減衰することなく大きな値を維持する。
　これらのデータと知見から、ネックレス渦励振を風力発電や水力発電に利用することができれば、流速が広範囲に変動しても縦渦が消滅することなく、広範囲にわたる流速下で発電可能な発電装置を実現できることが分かる。
　前述の（３）の装置において、ネックレス渦励振による柱状体７の平行振動は、図４のような原理に基づくものと考えられる。すなわち、図４（ａ）では、柱状体７と平板６の隙間において、柱状体７の中心に対して下方の領域に縦渦21が発生し、柱状体７には下向きの力22が発生する。尚、はく離点Ｐの下流側においては逆流が生じ、その後方に渦領域が形成されている。その後、柱状体７と平板６の隙間において、柱状体７の中心に対して上方の領域に縦渦23が発生し、柱状体７には上向きの力24が発生する。前述の場合と同様に、はく離点Ｐの下流側においては逆流が生じ、その後方に渦領域が形成されている。このように縦渦21，23が柱状体の上方領域と下方領域とで交互に発生して振動力となり、縦渦励振現象が発生する。
　これに対し、柱状体７が流体の流れ方向10に対して直交方向に一定速度で運動する場合に、縦渦が柱状体の片側に安定して発生することが分かった。すなわち、図４（ａ）の状態から柱状体７を下方向に一定速度で移動させると、柱状体７と平板６の隙間において、柱状体７の中心に対して一方の領域に縦渦が発生する。この運動により流れ場が非対称となり、揚力係数にネガティブスロープが形成され、流れＵと直交する方向に一定の力が作用する。これは不安定振動であるギャロッピング 現象と類似するものである。このように、縦渦による定常的揚力の発生原理は、移動速度に応じて縦渦が安定して柱状体７の片側に形成され、速度増加によりさらに強い力が発生するものであると考えられる。
　本発明の発明者らは、この原理を応用して、平板６をリング状のリング状体４とすることにより、縦渦（ネックレス渦）の発生条件に相当する柱状体７と平板６との隙間において、柱状体７が流れ方向10を軸として一定の回転速度で回転することを見出した。尚、柱状体７の回転を強制的に停止し、逆回転方向に軽く押すと、その方向に同じ速度で回転することも分かった。 所望の回転方向に回転させる方法として、例えば、ラチェット機構やワンウェイクラッチ等の機構により、柱状体７が片方向にのみ回転するようにする方法がある。また、回転体３たる柱状体７のリング状体４から少し離れた部分、（先端または根本に近い部分）を通常の翼型にすることで、機械的な装置を設けることなく、流体の流れの力により所望の方向に回転させることができ、回転の始動時にも、回転のきっかけ作りに有用である。
　以下、本発明に係る流体による発電用回転装置１について、図面に基づいて説明する。図５は流体Ｕによる発電用回転装置１の実施例１を示す斜視写真であり、図６は側面写真である。図７は図５および６中の発電部11を示す斜視写真である。
　本実施例は、回転軸体２と、回転軸体２を回転軸にして回転するように配設された回転体３たる柱状体７と、柱状体７に対して流体の流れ方向10の下流側に離間して、配設された後流物体８たるリング状体４と、回転軸体２の回転により発電する発電機５とを備える。ここでは、リング状体４は回転軸体２と同心となるように配設されている。
　柱状体７は、例えば円形の断面形状を有し、好ましくは流体の流れ方向10に対して垂直に交差する面内で回転軸体２を中心に回転するように配設される。このように柱状体７が流体の流れ方向10に対して垂直に交差するように配設されることで、回転体３たる柱状体７を効率よく回転させることができる。
　柱状体７の両端には、柱状体７の断面直径 （ｄ）よりも大きい直径を有するエンドプレート９を設けるようにしてもよい。
　後流物体８たるリング状体４は、例えばリング状の平板であり、本実施例では全周にわたって一定のリング幅（Ｗ）を有する。ただし、リング状体４は平板というよりも、厚みの大きい円筒形の形状であってもよい。回転体３が静止した状態で、リング状体４は、回転体３と図中平面視で交差する少なくとも１つの交差部を有する。交差部を有することで縦渦（ネックレス渦）が発生する。図８では、回転体３が静止した状態で、リング状体４は、回転軸体２を挟んで、２つの交差部15，16を有する。これにより、より強い回転力を得ることができる。尚、交差部15，16は回転体３の回転に伴いリング状体４上で移動する。また、例えば、交差部が１つである場合は、回転体３が一枚羽根である場合に対応する。一枚羽根である場合、回転体３の一端にはカウンタ（重り）を備えるとよい。さらに、回転体３が三枚羽根である場合には、交差部は３つとすることができる。
　空気や水等の流体が流れる流路の底面に底板31を敷き、その底板31の上に発電用回転装置１を取り付ける。底板31の上には、リング状体４を支えて保持するリング状体保持部32が配設される。本実施例では、リング状体保持部32は、底板31に固定される固定板33と、固定板33から垂直に立ち上がり、流体の流れの上流側である発電用回転装置１の前方に向けて直角に曲がり、Ｌ字形状を有するリング状体支持板34とを備える。リング状体４は、リング状の形状を有する平板であり、一定のリング幅（Ｗ）を有する。リング状体４は、リング状体支持板34の前方のリング状体取付部35に支持されるように取り付けられる。回転軸体２は、リング状体４の中心を通り、発電機支持板12に回転可能に支持されている。36は回転軸体カバーである。回転軸体カバー36は、底板31に立設する支柱37によって支持されている。
　柱状体７の中心には、回転軸体２の先端が、柱状体７の長手方向ｙとリング状体４の直径方向が平行になるように接続される。すなわち、柱状体７は、柱状体７とリング状体４との離間隙間（ｓ２）を一定に保ちながら回転する。また、柱状体７は、リング状体４に対して前記流体の流れ方向10の上流側に離間して配設される。さらに、柱状体７とリング状体４は回転軸体２と同心となるように配設される。尚、発電用回転装置１を設置する際、回転体３たる柱状体７が流体の流れ方向10に対して垂直に交差する面内で回転軸体２を中心に回転するように設置するのが好ましい。
　リング状体保持部32の固定板33は、例えば流体の流れＵに平行なスリット38 を有し、当該スリット38 の所定位置において固定具39 により底板31に固定される。このスリット38 によりリング状体４を前後に移動することができ、所定の位置で固定することで、図１１に示す、柱状体７とリング状体４との離間隙間（ｓ２）を容易に変更できるようになっている。したがって、本発明に係る流体による発電用回転装置１が設置される環境における空気や水等の流体の流速に応じて、ｓ２／ｄを適正な値として確実にネックレス渦励振を生じ 、または消失させることができる。
　図７において、回転軸体２の終端は大ギア41に接続される。大ギア41には小ギア42が組合せられ、小ギア42が回転することにより、発電機５を回して電力を発生する。本実施例の発電機５は、リング状体４に対して流体の流れ方向10の下流側に離間して、回転軸体２の回転により発電するように配設される。このようにして、本発明の流体発電用回転装置１は流体による発電装置20を構成する。尚、発電機５として、既存の回転発電機13を使用することができる。
　図８は回転体３たる柱状体７の回転原理を説明する概略正面図であり、図９は同概略側面図である。図８では、柱状体７は矢印ＲＤの方向、すなわち反時計まわりに回転する様子を示している。図９は図８中の交差部15において揚力51が発生する様子を示している。前述のように、柱状体７とリング状体４との間には、離間間隔（ｓ２）が柱状体７の直径（ｄ）に対して所定の値になる場合に縦渦が発生する。この縦渦により、柱状体７には図中の上方向に揚力51が発生する。本実施例では、リング状体４が図１０に示す一定のリング幅（Ｗ）を有するリング状の平板であるので、柱状体７が上方向に移動すると、その移動速度53に応じて縦渦が連続的に安定して柱状体７の片側に形成され、速度増加によりさらに強い力、すなわち定常的な揚力51が発生する。図８中の交差部15において上方向の揚力51が発生するとき、交差部16においても同様の原理で同時に下方向の定常的揚力が発生するので、より強い回転力を得ることができる。尚、反時計まわりの回転を示す図８および９と同様の原理で、時計まわりの回転も可能である。
　前述のように、柱状体７が回転する条件として、柱状体７とリング状体４との離間間隔（ｓ２）が重要である。この離間間隔（ｓ２）は、ネックレス渦ＮＶが発生する条件とほぼ同一であることが分かっている。そして、図１２に示すように、柱状体７の回転速度は、流体の流速に比例して増加する。例えば、流体の流速が５．２ｍ／ｓのとき回転速度は７４ｒｐｍであり、流体の流速が１０．３ｍ／ｓのとき回転速度は１６２ｒｐｍである。この実験結果は、図１０および１１に示す幾何学的因子について、リング外径（Ｄｏｕｔ）が１７４ｍｍ、リング内径（Ｄｉｎ）が１３４ｍｍ、リング幅（Ｗ）が２０ｍｍ、リング厚さ（ｔ）が３ｍｍ、柱状体７の直径（ｄ）が２０ｍｍの装置において、離間間隔（ｓ２）を１０ｍｍとして測定されたものである。
　図１３は無負荷状態でのリング幅（Ｗ）と回転速度との関係を示すグラフである。リング直径Ｄ（＝（Ｄｏｕｔ＋Ｄｉｎ）／２）が１５５ｍｍ、柱状体７の直径（ｄ）が２１ｍｍの装置において、離間間隔（ｓ２）を７．３ｍｍとして、リング幅（Ｗ）を変えて回転速度を測定した。
　Ｗ／ｄ＝０．５の場合には回転しなかったが、Ｗ／ｄが０．７５以上の場合には、リング幅（Ｗ）の増加により回転速度が増加した。リング幅の増加は、前面の高圧部の空気量を増加させる。これにより、柱状体７の背面へ流れ込む空気量が増加して駆動力を増加させ、回転速度が上がる。
　図１４は離間隙間（ｓ２）と柱状体７の直径（ｄ）との比（ｓ２／ｄ）と、回転速度との関係を示すグラフである。リング直径Ｄ（＝（Ｄｏｕｔ＋Ｄｉｎ）／２）が１５５ｍｍ、柱状体７の直径（ｄ）が２１ｍｍの装置において、流速を９ｍ／ｓとして、比（ｓ２／ｄ）を変えて回転速度を測定した。
　比（ｓ２／ｄ）が０．３５の場合に回転速度は最大となる。比（ｓ２／ｄ）が０．３５以上では、比（ｓ２／ｄ）が増加するほど回転速度が低下する。比（ｓ２／ｄ）が０．３より小さくなると回転は停止する。したがって、離間間隔（ｓ２）を調整することで、回転力の制御が可能であり、広い風速範囲に対応することができる。また、風車を停止する場合にも、離間間隔（ｓ２）を調整することで、簡単な構成で確実に停止させることができる。
　図１５～１８は、本発明の実施例２を示し、上記実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。図１５は本発明の流体による発電用回転装置１’を示す斜視写真であり、図１６は側面写真である。基本構成は実施例１と同じである。実施例１とは、リング状体４と発電機５との間に、回転体３を角振動させるように配設された、図１７に示す弾性体たるばねによる固有振動数調整部61を備える点で相違する。
　固有振動数調整部61は、回転軸体２に固定されて回転軸体２の回転に伴い回転する回転胴体62および回転平板63と、回転軸体２の左右側に対称となる位置で底板31に立設するばね支持板64と、回転平板63に一端が接続され、他端がばね支持板64に接続されたばね65とを備える。ばね65は、底板31に対して水平な状態で、回転平板63に複数設けられた孔66と、ばね支持板64に複数設けられた孔67とに固定される。図１７では、回転軸体２を挟んで左右２本ずつのばね65が固定されているが、ばね65の本数はこれに限られるものではない。
　回転軸体２の回転に伴い回転平板63が所定の回転幅で回転することで、回転平板63に接続されたばね65が伸縮する。したがって、実施例１とは異なり、回転体３たる柱状体７は、ばねによる固有振動数調整部61の作用により、図１８に示す所定の回転角度の範囲ＲＤ’で往復して回転する。この回転を角振動と呼んでいる。回転力発生の原理は実施例１と同様である。角振動の振動周波数は、ばねによる固有振動数調整部61のばね定数を変更することにより調整可能である。
　図１９は本発明の実施例３の回転体３’を示す。実施例１および２の流体による発電用回転装置１，１’において、回転体３を柱状体７単独ではなく、柱状体７の両端にプロペラ翼形状のブレードを取付けた構造としたものである。すなわち、回転体３’は、例えば断面が円形の円柱形状の柱状部71と、柱状部71の両端に形成されるプロペラ翼形状の翼型部72とを有する。こうした構造により、流体の流れによる回転体３’の回転力を大きくすることができる。尚、翼型部の形状は図１９に示す形状に限られるものではない。また、リング状体４は、回転体３’に対して、柱状部71の下流で交差するようにしてもよいし、翼型部72の下流で交差するようにしてもよい。
　図２０は本発明の実施例４の後流物体８たるリング状体４’を示す。本実施例では、リング状体４’の回転体３に対向する面47、すなわち、流体の流れ10に略垂直に接する面47が、幅広部45と、当該幅広部45よりも幅の狭い幅狭部46とを有する。そして、リング状体４’は、幅広部45の幅広リング幅（Ｗ１）から幅狭部46の幅狭リング幅（Ｗ２）に向かって徐々に幅が狭くなっている部位を有する。このようにリング幅（Ｗ）を変更した部位を、円周方向の１／４ごとに４つ配置することで、リング状のリング状体４’を形成する。こうした構成により、自動的に一方向に回転を開始するよう回転方向を制御したり、回転体３の回転力を上げたりすることができる。ただし、上述のリング幅（Ｗ）を変更した部位の数は、４つに限られるものではなく、適宜変更可能である。また、好ましくは、当該部位は等間隔に配置される。
　図２１および２２は本発明の実施例５の後流物体８たるリング状体４’’を示す。本実施例では、第１分割体55および第２分割体56が、実施例１のリング状の平板からなるリング状体４を、直径方向の線Ｌ１に沿って半分に分割した形状に形成されている。第１分割体55および第２分割体56は、それぞれリング状体支持板34に、分割体回転軸57周りで回転可能に取り付けられ、回転体３に対向する面58、すなわち、流体の流れ10に接する面58の角度を変更可能に設けられる。
　すなわち、第１分割体55および第２分割体56は、線Ｌ１に直交する直径方向の線Ｌ２を軸にひねって配置される。図２０では、第１分割体55は、その上端部と回転体３たる柱状体７との距離（ｓ３）が、その下端部と柱状体７との距離（ｓ４）よりも大きくなるように固定されている。また、第２分割体56は、その上端部と柱状体７との距離（ｓ５）が、その下端部と柱状体７との距離（ｓ６）よりも小さくなるように固定されている。好ましくは、第１分割体55および第２分割体56は、距離（ｓ３）と距離（ｓ６）とが等しく、距離（ｓ４）と距離（ｓ５）とが等しくなるように固定される。
　このように、本実施例では、回転体３たる柱状体７とリング状体４’’との離間隙間が周方向で変化する機構となっている。ネックレス渦は柱状体とリングの離間隙間によってその強さが変わるので、柱状体７に作用する力が一定の方向に規定され、回転方向が特定される。したがって、実施例４の場合と同様に、自動的に一方向に回転を開始するよう回転方向を制御したり、回転体３の回転力を上げたりすることができる。例えば、図２２の場合とは逆に、第１分割体55の距離（ｓ３）が距離（ｓ４）よりも小さくなるようにし、第２分割体56の距離（ｓ５）が距離（ｓ６）よりも大きくなるようにすることで、柱状体７は図２２の場合とは逆方向に回転されることができる。
　尚、本実施例では分割体の数は２つであるが、分割体はリング状体４’’を３つ以上に分割して形成されてもよい。また、好ましくは、分割体はリング状体４’’を等間隔に分割して形成される。
　図２３および２４は本発明の実施例６の回転体３’’を示す。本実施例では、回転体３’’は、回転軸体２から伸びる支柱部71が細径に形成されている。そして、回転体３’’が後流物体８の交差部72と交差する本体翼部73は、支柱部71よりも太径に形成されている。このように回転体３’’が細径の支柱部71と太径の本体翼部73を有することで、太径の円柱のみで形成する場合に比べ、回転体３’’、すなわち羽根の枚数を容易に増やすことができる。 尚、支柱部71は本体翼部73を支持できる強度を有していればよく、支持部71の径は、長手方向に一様であっても、連続的あるいは不連続的に変化していてもよい。
　従来の風車では、羽根が揚力と抗力の両方を負担するため、強風が羽根に作用すると羽根が折れる虞があった。また、風速に合わせた迎角を変えるためのピッチ制御装置が必要であった。これに対し、本発明の発電用回転装置は、抗力を後流物体８が受けるため、羽根（回転体３’’）に作用する抗力は小さくなる。そのため、羽根の枚数を増やしても、強風による羽根の破損の虞を小さくすることができる。また、ピッチ制御装置も不要である。
　本実施例では、交流物体８をリング状体４とし、本体翼部73を円柱としている。最適設計の際には、リング状体４の幅や、円柱の直径および長さ等のパラメータを制御することで、所望の特性の風車を得ることができる。
　図２５は、羽根の枚数を２枚から１０枚まで増やした場合の、周速比λと、パワー係数Cpとの関係を示すグラフである。パワー係数Cpは、周速比λがおよそ0.1～0.2の間でピークを有し、その後減少している。羽根の枚数を増やすほど、パワー係数Cpは増加する傾向にあるが、８枚翼と１０枚翼ではほぼ同じ結果となった。
　図２６は、羽根の枚数を２枚から１０枚まで増やした場合の、周速比λと、トルク係数Cqとの関係を示すグラフである。トルク係数Cqは、周速比λに対しほぼ線形的に減少している。羽根の枚数を増やすほど、トルク係数Cqは増加する傾向にあるが、８枚翼と１０枚翼ではほぼ同じ結果となった。トルク係数Cqの最大値は、８枚翼において、周速比が0.05で約0.35と、低速高トルクを実現できることが確認された。
　図２７は本発明の実施例７の回転体80を示す。回転体80は、例えば実施例１に示したような柱状体を有する第１回転体81と、第１回転体81と同軸に設けられ、回転軸体２を回転軸にして回転し、プロペラ翼形状の翼型部83を有する第２回転体82とで構成される。第１回転体81は、後流物体８に対して流体の流れ方向の上流側に離間して配設され、静止状態で後流物体８と交差する少なくとも１つの交差部84を有する。 
　従来のプロペラ型風車において、流体の流れ方向の下流側に更なるプロペラ型風車を配設しようとした場合、上流側のプロペラ翼により流体の流れが変動することから、下流側のプロペラ翼が揚力を得るためには、上流側のプロペラ翼に近接して配設することができない。しかしながら、ネックレス渦は流体の流れ方向の下流側のプロペラ翼に影響を与えないため、第１回転体81の下流側に近接して第２回転体82を配設することができる。
　このように、周速比が小さい内側部分を本発明の回転体80と後流物体８とを備える風車とし、同じ回転軸体２に従来のプロペラ型風車を接続することにより、同じ回転数で、高トルクを得ることができる。
　図２８は本発明の実施例８の後流物体８たるリング状体90を示す。後流物体８は実施例１等のように、回転体３の回転面上の回転方向に対して連続的に形成されたものであってもよい。これに対し、本実施例の後流物体８は、回転体３の回転面上の回転方向に対して断続的に形成されている。すなわち、後流物体８たるリング状体90は、リング部91とスリット部92 とで構成される。このように後流物体８にスリットを設けることで、流体の流れに対する抵抗を調整することができる。
　図２９は本発明の実施例９の後流物体８たるリング状体100の側端面 を示す。後流物体８は、垂直断面形状が流体の流れ方向に沿って次第に 流線形をなすように形成され、流体の流れに対する抵抗が減少するように構成される。例えば、図２９に示されるように、リング状体100の断面形状の図中 軸方向中央部が膨出して湾曲している。すなわち、図中、垂直断面の流体の流れ方向に直交する方向の厚みが流体の流れ方向に沿って次第に変化している。このように、後流物体８の流体の流れに対する抵抗を減少することで、流体として液体が流れるパイプ内においても、問題なく使用することができる。
　図３０ は本発明の実施例１０の回転体110を示す。回転軸体２の長手方向が後流物体８の表面111に略平行となっている。回転体110は、回転軸体２の長手方向に略直交する台座面112を有する台板113と、台座面112に立設する少なくとも１つの回転翼体114 とを備える。
　流体の流れ方向10に対して、回転翼体114の後方に後流物体８が配置されているので、上記実施例と同様に、回転翼体114と後流物体８との間に縦渦が発生して、回転翼体114には定常的揚力が発生し、回転軸体２を回転中心とした回転方向ＲＤの回転力が生じる。この回転力により、回転体110は流体の流れ方向10に垂直な回転軸体２を回転軸として回転する。 尚、同様の原理で回転方向ＲＤと反対回りの回転も可能である。
　回転翼体114は例えば円形の断面形状を有している。 また、回転翼体114は、後流物体８との交差部で縦渦を発生させるという意味で、上記実施例における回転体に相当するものであり、実施例１の回転体３のように柱状体であってもよいし、実施例６の回転体３’’のように支柱部と本体翼部とを有するものであってもよい。
　図３１ および３２は本発明の実施例１１の後流物体８を示す。回転体110は実施例１０と同様の構成である。後流物体８は、回転軸体２と同軸の軸心を有し、その形状は例えば円柱や多角形柱の柱状体、円筒 形状等である。また、後流物体８は、台板113の台座面112上において、回転翼体114の内側に設けられる。
　この場合、どのような流体の流れ方向10に対しても、後流物体８はすべての回転翼体114の下流側に位置する。したがって、流体がどのような方向から流れてきたとしても、交流物体８と回転翼体114との間に縦渦が発生し、回転体110は回転することができる。
　図３３は本発明の実施例１２の発電用回転装置１’’を備えた発電装置20’を示す。回転体３には磁石121が埋め込まれている。一方、リング状の後流物体８には導体で作製された発電用コイル122が埋め込まれている。磁石121を備えた回転体３が回転し、発電用コイル122を備えた後流物体８上を移動することで、導体である発電用コイル122に対して磁束が変化して電位差が生じる。これにより、増速ギアを使用しないフリクションレスの発電装置20’を実現することができる。尚、磁石121は回転体３の表面上に貼付けられてもよい。
　上記に説明したような実施例１の発電用回転装置によれば、回転体３と、前記回転体３に対して流体の流れ方向10の下流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部を有する後流物体８たるリング状体４とを備えることから、縦渦による定常的揚力の発生という全く先例のない新たな知見に基づき、縦渦を駆動力として利用することで、流速が広範囲に変動しても縦渦が消滅することなく、広範囲にわたる流速下で効率的に発電可能な発電用回転装置１を提供することができる。また、回転体３が円柱等の柱状体７であるので、高強度の堅牢な翼型とすることができる。さらに、前記回転体３と前記リング状体４との離間隙間（ｓ２）を流体の流速に応じて変更可能としたことで、設置場所における流速条件に最適な隙間を選択することにより、揚力を簡易に制御し、効率的な発電を行うことができる。また、既存の回転発電機13を使用した流体発電装置20を実現することができるので汎用性に優れている。
　実施例２の発電用回転装置１’によれば、前記回転体３を角振動させるように配設されたばねによる固有振動数調整部61を備えたので、従来の平行振動に対して角振動を利用することで、既存の回転発電機13を利用しやすくなる。
　実施例３の回転体３’によれば、回転体３’が翼型部を有するので、回転体３’の回転力を増大させることができる。
　実施例４の後流物体８たるリング状体４’によれば、リング状体４’の形状、特にリング幅（Ｗ）を適切な形状にすることで、回転方向ＲＤを制御したり、回転体３の回転力を上げたりすることができる。
　実施例５の後流物体８たるリング状体４’’によれば、リング状体４を分割し、その複数の分割体55，56を軸線Ｌ２でひねって配置することで、回転方向ＲＤを制御したり、回転体３の回転力を上げたりすることができる。
　実施例６の回転体３’’によれば、回転体３’’が、細径の支柱部71と、支柱部71よりも太径で、後流物体８の交差部72と交差する本体翼部73とを備えることで、空気抵抗を気にせずに羽根の枚数を増加させ、高出力化が可能である。
　実施例７の回転体80によれば、回転体80が、後流物体８に対して流体の流れ方向10の上流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部84を有する第１回転体81と、第１回転体81と同軸に設けられ、プロペラ翼形状の翼型部83を有する第２回転体82とで構成されることで、同じ回転数で、より高いトルクを得ることができる。
　実施例８の後流物体８たるリング状体90によれば、後流物体８が回転体３の回転方向に対して断続的に形成されることで、流体が後流物体８にぶつかる面積を小さくし、流体の流れに対する抵抗を調整することができる。
　実施例９の後流物体８たるリング状体100によれば、後流物体８が、垂直断面形状が前記流体の流れ方向に沿って次第に流線形をなすように形成されることで、流体の流れに対する抵抗が減少するように構成することができる。
　実施例１０の回転体110によれば、回転軸体２の長手方向が後流物体８の表面11に略平行であり、回転体110は、回転軸体２の長手方向に略直交する台座面112を有する台板113と、台座面112に立設する少なくとも１つの回転翼体114とを備えることで、縦渦を駆動力として利用した垂直軸型風車を実現することができる。
　実施例１１の後流物体８によれば、後流物体８が、回転軸体２と同軸の軸心を有する柱状体または円筒 形状であり、少なくとも１つの回転翼体114の内側に設けられることで、流体がどのような方向から流れてきたとしても、回転体110は回転することができる。例えば風車として本願発明の発電用回転装置を使用する場合、風向きが変わったとしても風車の向きを変えることなく、回転体110を回転させ、発電することができる。
　実施例１２の流体発電装置20’によれば、回転体３が磁石121を備え、後流物体８が発電用コイル122を備えることで、増速ギアを使用しないフリクションレスの流体発電装置20’を実現することができる。
　以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば、上記実施例においては、回転体３，３’’および回転翼体114として円形断面の例を示したが、回転体３，３’’および回転翼体114の断面形状は円形断面に限定されるものではない。四角形等の多角形の断面形状であってもよいし、楕円形等の非円形の断面形状であっても構わない。すなわち、回転体３，３’’および回転翼体114は例えば、円柱、楕円柱、四角柱や五角柱の多角柱、エッジ面取りした多角柱等とすることができる。回転体３’の柱状部71の形状についても同様である。
　後流物体８の形状は四角形状等の多角形状であってもよく、その表面にパンチング等の孔を設けて流体の流れに対して抵抗を減少するようにしてもよい。
　回転体３，３’は二枚羽根の例を示したが、三枚羽根やそれよりも多い羽根を有する回転体も可能であり、羽根の枚数を限定するものではない。
　上記実施例３では、回転体３を柱状部71と翼型部72とのハイブリッド構造としたが、プロペラ翼形状の翼型部のみからなる構造としてもよい。
　回転体３とリング状体４との離間隙間（ｓ２）を流体の流速に応じて変更可能とする構成は、例えば電動機等によりリング状体４を移動させて、離間隙間（ｓ２）を制御できるようにしてもよい。
　本発明の発電用回転装置の大きさは特に限定されず、大型風車、中型風車および小型風車のいずれにも適用することができる。さらに、 ＭＥＭＳ等の微細加工によっても製作可能な形状を有しているため、中型水車や小型水車、血流対応マイクロ発電などにも応用可能である。特に小型の発電用回転装置でも低速高トルク特性を実現することができる。そして、パイプ内で使用する際にも、流体（水）の流れに対する抵抗が小さい発電用回転装置を提供することができる。
　回転体３をセラミック等で作製することにより、高温環境下でも使用できる発電用回転装置を提供することができる。さらに、発砲スチロール等の発砲プラスチックや発砲ウレタンで回転体３を作製することにより、軽量で安全な発電用回転装置を提供することができる。
　本実施例１～１２は、それぞれを適宜組み合わせて実施することができる。例えば、実施例４，５，８，９，および１２の後流物体に対し、実施例３または６の回転体を組み合わせることができる。実施例７の第１回転体81を有する風車は、他の実施例またはそれらを組み合わせた、本発明の縦渦を駆動力として利用した風車を利用することができる。
　１，１’，１’’　流体発電用回転装置
　２　回転軸体
　３，３’，３’’，80，110　回転体
　４，４’, ４’’　リング状体
　５　発電機
　７　柱状体
　８　後流物体
　10　流体の流れ方向
　13　回転発電機
　15，16，72，84　交差部
　20，20’　流体発電装置
　45　幅広部
　46　幅狭部
　47　回転体に対向する面
　55　第１分割体（分割体）
　56　第２分割体（分割体）
　58　回転体に対向する面
　61　弾性体による固有振動数調整部
　71　支柱部
　73　本体翼部
　81　第１回転体
　82　第２回転体
　83　翼型部
　111　後流物体の表面
　112　台座面
　113　台板
　114　回転翼体
　121　磁石
　122　発電用コイル

Claims (19)

  1. 　回転体と、
    　前記回転体に対して流体の流れ方向の下流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部を有する後流物体と
    を備えたことを特徴とする流体発電用回転装置。
  2. 　前記回転体の少なくとも前記後流物体の前記交差部と交差する部分が柱状体であることを特徴とする請求項１記載の流体発電用回転装置。
  3. 　前記回転体が、細径の支柱部と、前記支柱部よりも太径で、前記後流物体の前記交差部と交差する本体翼部とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の流体発電用回転装置。
  4. 　前記後流物体が、少なくとも２つの前記回転体との交差部を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。 
  5. 　前記回転体がプロペラ翼形状の翼型部を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  6. 　前記回転体を第１回転体とし、前記第１回転体と同軸に設けられ、プロペラ翼形状の翼型部を有する第２回転体とで構成されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  7. 　前記後流物体がリング状または円筒形状であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  8. 　前記後流物体が前記回転体の回転面上の回転方向に対して 連続的に形成されたものであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  9. 　前記後流物体が前記回転体の回転面上の回転方向に対して断続的に形成されたものであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  10. 　前記後流物体が、垂直断面形状が前記流体の流れ方向に沿って次第に流線形をなすように形成されることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  11. 　リング状または円筒形状の前記後流物体 の前記回転体に対向する面が、幅広部と、前記幅広部よりも幅の狭い幅狭部とを有することを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  12. 　リング状または円筒形状の前記後流物体 が２つ以上に分割された分割体を有し、複数の前記分割体がそれぞれ前記回転体に対向する面の角度を変更可能に設けられたことを特徴とする請求項７～１１のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  13. 　回転軸体の長手方向が前記後流物体の表面に略平行であり、前記回転体は、前記回転軸体の長手方向に略直交する台座面を有する台板と、前記台座面に立設する少なくとも１つの回転翼体 とを備えることを特徴とする請求項１ ～３のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  14. 　前記後流物体が、前記回転軸体と同軸の軸心を有する柱状体または円筒 形状であり、前記少なくとも１つの回転翼体 の内側に設けられることを特徴とする請求項１３に記載の流体発電用回転装置。
  15. 　前記回転体を角振動させるように配設された弾性体 による固有振動数調整部を備えたことを特徴とする請求項１～１４のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  16. 　前記回転体と前記後流物体との離間隙間を流体の流速に応じて変更可能としたことを特徴とする請求項１～１５のいずれか１項に記載の流体発電用回転装置。
  17. 　回転体と、前記回転体に対して流体の流れ方向の下流側に離間して交差する少なくとも１つの交差部を有する後流物体とを備え、前記回転体の回転により発電する発電手段を備えることを特徴とする流体発電装置。
  18. 　前記発電手段が回転発電機であることを特徴とする請求項１７に記載の流体発電装置。
  19. 　前記回転体が磁石を備え、前記後流物体が発電用コイルを備えることを特徴とする請求項１７に記載の流体発電装置。
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