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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024090396
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】風車及び風力発電装置
(51)【国際特許分類】
F03D 3/06 20060101AFI20240627BHJP
F01D 1/32 20060101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
F03D3/06 G
F01D1/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022206283
(22)【出願日】2022-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000001317
【氏名又は名称】株式会社熊谷組
(71)【出願人】
【識別番号】503420833
【氏名又は名称】学校法人常翔学園
(71)【出願人】
【識別番号】519135633
【氏名又は名称】公立大学法人大阪
(74)【代理人】
【識別番号】100141243
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】酒井 祐介
(72)【発明者】
【氏名】植田 芳昭
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 智也
【テーマコード（参考）】
3H178
【Ｆターム（参考）】
3H178AA16
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB10
3H178BB35
3H178CC02
3H178DD14Z
(57)【要約】
【課題】ブレードの機械的な破損を防ぎ、初期起動に必要とされる風速を下げ、起動性に優れた風車及び風力発電装置を提供する。
【解決手段】
回転軸と、前記回転軸の回転中心軸を中心とする同心円上に均等な間隔で離隔して設けられた複数のブレードと、を備え、前記複数のブレードに風が当たることにより複数のブレードが回転軸とともに回転可能とされた風車であって、前記ブレードが該ブレードの後縁より後方にジェットを噴射可能な開口部を備え、前記開口部からのジェットの噴射を制御するジェット噴射装置を備えた構成とした。
【選択図】図４
【解決手段】
回転軸と、前記回転軸の回転中心軸を中心とする同心円上に均等な間隔で離隔して設けられた複数のブレードと、を備え、前記複数のブレードに風が当たることにより複数のブレードが回転軸とともに回転可能とされた風車であって、前記ブレードが該ブレードの後縁より後方にジェットを噴射可能な開口部を備え、前記開口部からのジェットの噴射を制御するジェット噴射装置を備えた構成とした。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、前記回転軸の回転中心軸を中心とする同心円上に均等な間隔で離隔して設けられた複数のブレードと、を備え、前記複数のブレードに風が当たることにより複数のブレードが回転軸とともに回転可能とされた風車であって、
前記ブレードが該ブレードの後縁より後方にジェットを噴射可能な開口部を備え、
前記開口部からのジェットの噴射を制御するジェット噴射装置を備えたことを特徴とする風車。
前記ブレードが該ブレードの後縁より後方にジェットを噴射可能な開口部を備え、
前記開口部からのジェットの噴射を制御するジェット噴射装置を備えたことを特徴とする風車。
【請求項2】
前記ブレードは、翼形状を有することを特徴とする請求項１に記載の風車。
【請求項3】
前記開口部がブレードの延長方向に沿って開口するように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の風車。
【請求項4】
前記ジェット噴射装置は、
各ブレードに対する風向に基づいて、ジェットを噴射することを特徴とする請求項１に記載の風車。
各ブレードに対する風向に基づいて、ジェットを噴射することを特徴とする請求項１に記載の風車。
【請求項5】
前記ジェット噴射装置は、
風が向かい風となるブレードからのジェットの噴射を停止し、
風が追い風となるブレードからジェットを噴射することを特徴とする請求項１に記載の風車。
風が向かい風となるブレードからのジェットの噴射を停止し、
風が追い風となるブレードからジェットを噴射することを特徴とする請求項１に記載の風車。
【請求項6】
前記請求項１乃至請求項５に記載の風車を備え、
前記回転軸の回転により発電する発電機を備えた風力発電装置。
前記回転軸の回転により発電する発電機を備えた風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、風車及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
風力エネルギーを回収する風車には大きく分けて水平軸型風車と垂直軸型風車がある。水平軸型風車としてプロペラ型風車があり、世界的に見ても最も多用されている風車である。この風車は、効率が高いものの風の風向が変化すると回転軸の方向を風のくる方に向け直す必要がある。一方、垂直軸型風車は、あらゆる方向からの風に対して有効に働くので、風向が頻繁に変化する環境に適した風車である。
垂直軸型風車には、抗力型と揚力型とがある。抗力型の代表的なものにはサボニウス風車があり、現在も広く用いられている。この風車は、起動トルクが大きいものの一般に効率が低い。
一方、揚力型風車としては、ダリウス風車とジャイロミル風車が代表的である。揚力型風車は翼が回転しているときに、翼に働く揚力を用いることから、起動トルクが小さいだけでなく、低速回転時、具体的には周速度比（翼の周速度/風速）が１以下の場合における効率が低い。特に、ダリウス風車は起動トルクが低いのでサボニウス風車と組み合わせた使用も試みられている。
ジャイロミル風車は、直線型ダリウス風車とも呼ばれ、起動トルクが比較的高く、自律的な起動が可能である。
但し、揚力型の特性として、低速回転時におけるトルク、効率は低い。しかし、騒音が低い、或いは起動特性が良いなどの優れた特性が評価され、近年この種の風車が注目されている。
例えば、特許文献１に示すように、ブレードの後端に補助ブレードを設けることにより、初期起動に必要とされる風速を下げ、ローターの抗力及び揚力の増大によって発電効率を向上させたものが知られている。
垂直軸型風車には、抗力型と揚力型とがある。抗力型の代表的なものにはサボニウス風車があり、現在も広く用いられている。この風車は、起動トルクが大きいものの一般に効率が低い。
一方、揚力型風車としては、ダリウス風車とジャイロミル風車が代表的である。揚力型風車は翼が回転しているときに、翼に働く揚力を用いることから、起動トルクが小さいだけでなく、低速回転時、具体的には周速度比（翼の周速度/風速）が１以下の場合における効率が低い。特に、ダリウス風車は起動トルクが低いのでサボニウス風車と組み合わせた使用も試みられている。
ジャイロミル風車は、直線型ダリウス風車とも呼ばれ、起動トルクが比較的高く、自律的な起動が可能である。
但し、揚力型の特性として、低速回転時におけるトルク、効率は低い。しかし、騒音が低い、或いは起動特性が良いなどの優れた特性が評価され、近年この種の風車が注目されている。
例えば、特許文献１に示すように、ブレードの後端に補助ブレードを設けることにより、初期起動に必要とされる風速を下げ、ローターの抗力及び揚力の増大によって発電効率を向上させたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－５１５２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、補助ブレードは、風車の回転が上がるに従い、補助ブレードが遠心力により外側に反り、流れに対する抵抗となって急激なトルクの低下を招く場合がある。また、補助ブレードが弾性材料を素材として構成されるため、変形の繰り返しによる疲労破壊や自然環境下での耐久性に劣る等の問題を生じさせていた。
本発明は、上記課題を解決するため、ブレードの機械的な破損を防ぎ、初期起動に必要とされる風速を下げ、起動性に優れた風車及び風力発電装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、ブレードの機械的な破損を防ぎ、初期起動に必要とされる風速を下げ、起動性に優れた風車及び風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するための風車の構成として、回転軸と、回転軸の回転中心軸を中心とする同心円上に均等な間隔で離隔して設けられた複数のブレードと、を備え、複数のブレードに風が当たることにより複数のブレードが回転軸とともに回転可能とされた風車であって、ブレードが該ブレードの後縁より後方にジェットを噴射可能な開口部を備え、開口部からのジェットの噴射を制御するジェット噴射装置を備えた構成とした。
本構成によれば、ジェットの反力によりブレードを回転させることができる。即ち、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車の回転の起動を補助することができる。
また、ブレードが翼形状を有することにより、噴射されたジェットの反力によって揚力が生じ、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車の回転の起動を補助することができる。
また、前記開口部が、ブレードの延長方向に沿って開口するように形成されたことにより、開口部から噴射されたジェットが、航空機などで知られるフラップとして機能し、噴射されたジェットの反力とともに大きな揚力が得られ、風車の回転の起動を補助することができる。
また、前記ジェット噴射装置は、各ブレードに対する風向に基づいて、ジェットを噴射することにより、ジェットの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
また、前記ジェット噴射装置が、風が向かい風となるブレードからのジェットの噴射を停止し、
風が追い風となるブレードからジェットを噴射することにより、ジェットの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
風力発電装置が、前記請求項１乃至請求項４に記載の風車を備え、前記回転軸の回転により発電する発電機を備えることにより、風速が遅い場合であっても発電を開始することができる。
本構成によれば、ジェットの反力によりブレードを回転させることができる。即ち、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車の回転の起動を補助することができる。
また、ブレードが翼形状を有することにより、噴射されたジェットの反力によって揚力が生じ、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車の回転の起動を補助することができる。
また、前記開口部が、ブレードの延長方向に沿って開口するように形成されたことにより、開口部から噴射されたジェットが、航空機などで知られるフラップとして機能し、噴射されたジェットの反力とともに大きな揚力が得られ、風車の回転の起動を補助することができる。
また、前記ジェット噴射装置は、各ブレードに対する風向に基づいて、ジェットを噴射することにより、ジェットの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
また、前記ジェット噴射装置が、風が向かい風となるブレードからのジェットの噴射を停止し、
風が追い風となるブレードからジェットを噴射することにより、ジェットの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
風力発電装置が、前記請求項１乃至請求項４に記載の風車を備え、前記回転軸の回転により発電する発電機を備えることにより、風速が遅い場合であっても発電を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の実施形態に係る垂直軸型風力発電装置を示す外観図である。
【図2】垂直軸型風力発電装置を示す側断面図である。
【図3】ブレードを翼弦方向に沿って断面視したときの表面形状を示す図である。
【図4】回転軸とアームの連結部分及びアームとブレードの連結部分の拡大断面図である。
【図5】ブレードを後縁側から平面視した拡大図である。
【図6】ブレードの後縁に設けられた開口部を含む断面図である。
【図7】ジェット噴射装置のブロック図である。
【図8】ブレードからジェットを噴射したときのイメージ図である。
【図9】ジェット噴射装置の他の形態を示すブロック図である。
【0007】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る垂直軸型の風力発電装置１の平面図である。図２は、風力発電装置１の側断面図である。
図１、図２に示すように、風力発電装置１は、風Ｗを受けて回転する回転機構２と、回転機構２により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機構４と、ジェット噴射装置８等を備える。
これら回転機構２、発電機構４及びジェット噴射装置８は、地面Ｆに立設されて鉛直方向に延びる台座６の上部に配設される。
図１は、本発明の実施形態に係る垂直軸型の風力発電装置１の平面図である。図２は、風力発電装置１の側断面図である。
図１、図２に示すように、風力発電装置１は、風Ｗを受けて回転する回転機構２と、回転機構２により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機構４と、ジェット噴射装置８等を備える。
これら回転機構２、発電機構４及びジェット噴射装置８は、地面Ｆに立設されて鉛直方向に延びる台座６の上部に配設される。
【0009】
回転機構２は、風Ｗを受ける風車１０と、風車１０に連結された回転軸２０、軸受３０を介して回転軸２０を中心軸Ｃ回りに回転可能に支持するケーシング４０を備える。
本実施形態に係る風車１０は、例えば 垂直軸型風車の一つであるジャイロミル型風車を構成している。風車１０は、風向きに対して依存性がなく、どの方向からの風Ｗに対しても回転軸２０の中心軸Ｃ回りに回転可能に構成される。
本実施形態に係る風車１０は、例えば 垂直軸型風車の一つであるジャイロミル型風車を構成している。風車１０は、風向きに対して依存性がなく、どの方向からの風Ｗに対しても回転軸２０の中心軸Ｃ回りに回転可能に構成される。
【0010】
ケーシング４０は、下端部が台座６の上端部に固定して設けられる。ケーシング４０は、上側部分４１（風車１０側）が、下側部分４２（台座６側）よりも縮径された多段筒形に形成される。
【0011】
ケーシング４０の下側部分４２には、例えば、発電機構４やジェット噴射装置８（不図示）等が収容される。
発電機構４は、回転軸２０が周方向（中心軸Ｃ回り）に回転することで得られる機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発電させる発電機（図外）を備える。
発電機構４は、回転軸２０が周方向（中心軸Ｃ回り）に回転することで得られる機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発電させる発電機（図外）を備える。
【0012】
発電機は、例えば、回転軸２０とともに回転するように回転軸２０の下端にマグネットロータ（図外）を設け、該マグネットロータの外周側を取り囲むようにコイルステータ（図外）を配置して構成される。
【0013】
ケーシング４０の上側部分４１の内周面には、回転軸２０を回転可能に支持する軸受３０が設けられる。軸受３０は、外周がケーシング４０の上側部分４１の上端側及び下端側の内周面に嵌合され、内周に回転軸２０が嵌着される。
【0014】
図１，２に示すように、回転軸２０は、下端側が軸受３０；３０によりケーシング４０に対して回転可能に支持され、上方に向けて延長する。なお、軸受３０；３０に支持された回転軸２０は、中心軸Ｃが地面Ｆに対して垂直とされる。
【0015】
回転軸２０の外周面には、ブレード１１を支持するためのアーム１２の一端が接続される。本実施形態では、アーム１２は、中間部材１５を介して回転軸２０と連結されものとして説明する。中間部材１５は、回転軸２０の上下２か所に所定距離離間して設けられる。
本実施形態では、アーム１２は断面円形の中空パイプとして説明するが、その断面形状は円形に限定されない。
本実施形態では、アーム１２は断面円形の中空パイプとして説明するが、その断面形状は円形に限定されない。
【0016】
各中間部材１５には、複数本（本実施形態では３本）のアーム１２が回転軸２０の外周面から半径方向外側に向けて延長するように接続される。各中間部材１５に接続された複数のアーム１２は、回転軸２０の周方向均等な間隔をあけて配置される。また、各中間部材１５に接続されたアーム１２は、鉛直方向上下に並ぶように配置される。以下、鉛直方向上下に並ぶアーム１２；１２をアーム対１２；１２という。本実施形態の場合では、アーム対１２；１２が３対とされる。
【0017】
アーム対１２；１２の他端には、風Ｗの受ける１枚のブレード１１が地面Ｆと鉛直方向に延びるように連結される。本実施形態では、３枚のブレード１１が、アーム対１２；１２を介して、回転軸２０の中心軸Ｃ回りの同心円上を円周方向に均等な間隔をあけて設けられている。
各ブレード１１は、前縁と後縁とを結ぶ線分が、ブレード１１が回転したときの回転円の接線方向となるようにアーム対１２；１２に取り付けられている。
各ブレード１１は、前縁と後縁とを結ぶ線分が、ブレード１１が回転したときの回転円の接線方向となるようにアーム対１２；１２に取り付けられている。
【0018】
図３は、ブレードを翼弦方向に沿って断面視したときの表面形状を示す図である。
本実施形態では、ブレード１１は、風Ｗを受けると揚力を発生可能な翼形状とされる。即ち、風車１０は、ブレード１１が風Ｗを受けたときに発生した揚力により回転軸２０を回転させるように構成されている。
本実施形態では、ブレード１１は、風Ｗを受けると揚力を発生可能な翼形状とされる。即ち、風車１０は、ブレード１１が風Ｗを受けたときに発生した揚力により回転軸２０を回転させるように構成されている。
【0019】
ここで、回転軸２０とアーム１２の連結構造、アーム１２とブレード１１の連結構造について説明する。本実施形態に係る回転軸２０、アーム１２及びブレード１１は、それぞれ中空となるように構成される。
【0020】
図４は、回転軸とアームの連結部分及びアームとブレードの連結部分の拡大断面図である。
図４（ａ）に示すように、回転軸２０及び中間部材１５は、アーム１２の一端部が回転軸２０の中空部に進入可能な貫通孔２０Ａ；１５Ａをそれぞれ備えた構成とされる。
また、図４（ｂ）に示すように、ブレード１１及び連結部材２５は、アーム１２の他端部がブレード１１の中空部に進入可能な貫通孔１１Ａ；２５Ａを備えた構成とされる。
図４（ａ）に示すように、回転軸２０及び中間部材１５は、アーム１２の一端部が回転軸２０の中空部に進入可能な貫通孔２０Ａ；１５Ａをそれぞれ備えた構成とされる。
また、図４（ｂ）に示すように、ブレード１１及び連結部材２５は、アーム１２の他端部がブレード１１の中空部に進入可能な貫通孔１１Ａ；２５Ａを備えた構成とされる。
【0021】
本実施形態の風車１０では、中空のアーム１２の両端が開口した状態で、回転軸２０及びブレード１１に固定され、回転軸２０の中空部がアーム１２を介してブレード１１の中空部と連通するように構成されている。
【0022】
図５は、ブレードを後縁側から平面視した拡大図である。図６は、ブレードの後縁に設けられた開口部を含む断面図である。
本実施形態に係るブレード１１は、後縁１３から後方にジェットＪを噴出可能に構成される。なお、ジェットＪとは、例えば、加圧された空気が一方向の流れとなって噴出することを言う。
図５，６に示すように、ブレード１１は、開口部８０を備えた構成とされる。開口部８０は、例えば、翼長の中央位置、かつ、後縁１３を中心として翼弦方向に延長する円孔として設けられる。開口部８０を形成する孔壁８０ａは、翼弦方向に延長する円柱面としてブレード１１に形成される。
本実施形態に係るブレード１１は、後縁１３から後方にジェットＪを噴出可能に構成される。なお、ジェットＪとは、例えば、加圧された空気が一方向の流れとなって噴出することを言う。
図５，６に示すように、ブレード１１は、開口部８０を備えた構成とされる。開口部８０は、例えば、翼長の中央位置、かつ、後縁１３を中心として翼弦方向に延長する円孔として設けられる。開口部８０を形成する孔壁８０ａは、翼弦方向に延長する円柱面としてブレード１１に形成される。
【0023】
開口部８０は、例えば、風車１０を構成するすべてのブレード１１に設けられる。また、開口部８０の大きさは、ブレード１１内に供給された圧縮空気が開口部８０からジェットＪとして噴出可能な大きさとすると良い。
【0024】
図７は、ジェット噴射装置のブロック図である。
ジェット噴射装置８は、例えば、ブレード１１から噴出されるジェットＪの元となる圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段１００と、回転軸２０の回転状態を検出するための回転角検出手段１２０と、風Ｗの風速を検出する風速検出手段１３０と、ブレード１１への圧縮空気の供給を制御するジェット制御手段１４０と、を備えた構成とされる。
ジェット噴射装置８は、例えば、ブレード１１から噴出されるジェットＪの元となる圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段１００と、回転軸２０の回転状態を検出するための回転角検出手段１２０と、風Ｗの風速を検出する風速検出手段１３０と、ブレード１１への圧縮空気の供給を制御するジェット制御手段１４０と、を備えた構成とされる。
【0025】
圧縮空気生成手段１００は、例えば、コンプレッサーやレギュレータ、バルブ等により構成することができる。圧縮空気生成手段１００は、コンプレッサーで加圧された圧縮空気をレギュレータにより所定の圧力に調圧し、バルブを開閉することで、調圧された圧縮空気の出力や停止が実現される。本実施形態では、バルブは、電気的な信号により弁が開閉する電磁弁として説明する。バルブは、回転軸２０と接続され、バルブが開いたときの圧縮空気を回転軸２０の中空部に供給可能に配管される。
【0026】
バルブから回転軸への配管は、例えば、回転軸２０の下端の開口部に回転継手（ロータリージョイント）を設け、回転継手とバルブとを管で接続すれば良い。このように配管を構成することで、回転軸２０の回転を維持したまま、圧縮空気を回転軸２０の中空部に供給することができる。
なお、回転軸２０内における圧縮空気生成手段１００から各ブレード１１に圧縮空気を供給するための流路は、配管を用いたものに限定されず、例えば、回転軸２０内に遮蔽板（区画壁）を設けて、配管に代わる流路を形成するようにしても良い。即ち、圧縮空気生成手段１００から各ブレード１１に対して個別に圧縮空気を供給可能な流路が形成されていれば良い。
なお、回転軸２０内における圧縮空気生成手段１００から各ブレード１１に圧縮空気を供給するための流路は、配管を用いたものに限定されず、例えば、回転軸２０内に遮蔽板（区画壁）を設けて、配管に代わる流路を形成するようにしても良い。即ち、圧縮空気生成手段１００から各ブレード１１に対して個別に圧縮空気を供給可能な流路が形成されていれば良い。
【0027】
そして、回転軸２０の中空部に供給された圧縮空気は、アーム１２の中空部を経由して、ブレード１１の中空部へと供給され、翼後縁に設けた開口部８０からジェットＪとなって噴出される。
【0028】
回転角検出手段１２０は、回転軸２０の回転を検出可能に設けられる。回転角検出手段１２０は、例えば、ロータリーエンコーダ等、検出した回転軸２０の回転（角度）を電気的に出力可能なセンサを利用することができる。
【0029】
風速検出手段１３０は、風車１０周りの風Ｗの速度（風速）を検出し、検出した風速を電気的な信号として出力可能に構成されたセンサを利用することができる。
【0030】
ジェット制御手段１４０は、所謂コンピューター等により構成することができる。ここで言うコンピューターとは、例えば、演算処理手段としてのＣＰＵや記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ等のハードウェアを備えたものを言い、その形態は問わず、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等であっても良い。
【0031】
ジェット制御手段１４０は、バルブ、回転角検出手段１２０、風速検出手段１３０等と電気的に接続され、回転角検出手段１２０により検出された回転軸２０の回転角度の変化に基づいて回転軸２０の回転速度を算出し、算出された回転速度に基づいてバルブの開閉を制御したり、風速検出手段１３０により検出された風速に基づいてバルブの開閉を制御したりするように構成することができる。
【0032】
ジェット制御手段１４０は、例えば、風速があらかじめ設定された閾値よりも小さいときや回転軸２０の回転速度がゼロや所定の回転数に達したときにはバルブに信号を出力しないように構成することができる。
これにより、風速が風車１０を回転させるには困難な場合や、十分な風速が得られてジェットＪが不要な回転数に達したときのエネルギー消費を抑えることができる。
これにより、風速が風車１０を回転させるには困難な場合や、十分な風速が得られてジェットＪが不要な回転数に達したときのエネルギー消費を抑えることができる。
【0033】
また、ジェット制御手段１４０は、例えば、風速があらかじめ設定された閾値に達したときには、バルブに信号を出力するように構成することができる。ここで言う閾値とは、ジェットＪの噴射により風車１０の起動が可能とされる風速を意味する。
【0034】
図８は、ブレード１１からジェットＪを噴射したときのイメージ図である。
図８に示すように、風車１０は、各ブレード１１からジェットＪを噴射することにより、風Ｗの向きによらず回転軸２０の中心軸Ｃ周りを回転軸２０に回転力を生じさせることができる。
したがって、風Ｗの風速が風車１０の起動にやや不足する場合にジェットＪを噴射することで、風車１０の回転を開始させることができる。
また、風Ｗによって十分な回転力が得られる場合を超えた場合には、ジェットＪの噴射を停止することで、不要なエネルギーの消費を防ぐことができる。
図８に示すように、風車１０は、各ブレード１１からジェットＪを噴射することにより、風Ｗの向きによらず回転軸２０の中心軸Ｃ周りを回転軸２０に回転力を生じさせることができる。
したがって、風Ｗの風速が風車１０の起動にやや不足する場合にジェットＪを噴射することで、風車１０の回転を開始させることができる。
また、風Ｗによって十分な回転力が得られる場合を超えた場合には、ジェットＪの噴射を停止することで、不要なエネルギーの消費を防ぐことができる。
【0035】
上記実施形態では、ジェット制御手段１４０は、風Ｗの風速や、回転軸２０の回転数に基づいてジェットＪを噴射したり停止したりするものとして説明したが、これに限定されない。
例えば、ジェット制御手段１４０は、各ブレード１１に対する風向に基づいて、ブレード１１からジェットＪを噴射するようにしても良い。
例えば、ジェット制御手段１４０は、各ブレード１１に対する風向に基づいて、ブレード１１からジェットＪを噴射するようにしても良い。
【0036】
本実施形態で説明した風車１０のように、風Ｗを受けることで揚力を発生するブレード１１を用いている場合、回転する３つのブレード１１のうち、風向方向に向かう（風Ｗが向かい風となる）ブレード１１には揚力が生じるが、風向方向が追い風となるブレード１１には揚力が生じないということが知られている。即ち、風向方向が向かい風となるブレード１１は、揚力分だけ風向方向が追い風となるブレード１１よりも回転軸２０を回転させる力が大きいと言える。
【0037】
そこで、風向方向が向かい風となるブレード１１からのジェットＪの噴射を停止し、風向方向が追い風となるブレード１１からのみジェットＪを噴出するようにジェット噴射装置８を構成しても良い。即ち、1つのブレード１１が回転軸２０の周りを１回転する間に、ジェットＪの噴射と噴射の停止とを繰り返すような制御とされる。
このようにジェット噴射装置８を構成することにより、ジェットＪの生成に必要とされるエネルギーを少なくすることができる。
このようにジェット噴射装置８を構成することにより、ジェットＪの生成に必要とされるエネルギーを少なくすることができる。
【0038】
図９は、ジェット噴射装置の他の形態を示す図である。
この場合、図９に示すように、ジェット噴射装置８は、前述の圧縮空気生成手段１００、回転角検出手段１２０、風速検出手段１３０，ジェット制御手段１４０に加え、風向検出手段１６０を備えた構成とすれば良い。
風向検出手段１６０には、例えば、検出した風Ｗの向きを電気的な信号として出力可能に構成されたセンサを利用することができる。
この場合、図９に示すように、ジェット噴射装置８は、前述の圧縮空気生成手段１００、回転角検出手段１２０、風速検出手段１３０，ジェット制御手段１４０に加え、風向検出手段１６０を備えた構成とすれば良い。
風向検出手段１６０には、例えば、検出した風Ｗの向きを電気的な信号として出力可能に構成されたセンサを利用することができる。
【0039】
風向検出手段１６０は、例えば、設置された向き（センサ自体に設定された方位角０°（１８０°）を基準として風Ｗの向きが出力されるものとして説明する。
風向検出手段１６０は、例えば、方位角０°の位置が、回転角検出手段１２０の０°の位置に一致するように設けると良い。これにより、１つのブレード１１の位置を回転角検出手段１２０の０°及び風向検出手段１６０の方位角０°に一致させることができるので、風Ｗの向き（風向）に対する他の２つのブレード１１の位置の特定が容易とされる。
風向検出手段１６０は、例えば、方位角０°の位置が、回転角検出手段１２０の０°の位置に一致するように設けると良い。これにより、１つのブレード１１の位置を回転角検出手段１２０の０°及び風向検出手段１６０の方位角０°に一致させることができるので、風Ｗの向き（風向）に対する他の２つのブレード１１の位置の特定が容易とされる。
【0040】
また、この場合には、各ブレード１１への圧縮空気の供給が必要とされる。そこで、例えば、回転軸２０の中空部に進入した全てのアーム１２の端部に電気的に開閉される弁を設け、各弁とジェット制御手段１４０とを配線により接続すれば良い。弁とジェット制御手段１４０とを接続する配線は、例えば、回転軸２０の中空部を下側に向けて延長させ、ケーシング４０の上側部分４１内でスリップリング等を介して電気的な接続を維持したまま回転軸２０の中空部から回転軸２０の外のジェット制御手段１４０と接続すれば良い。
【0041】
したがって、ジェット制御手段１４０は、回転中のブレード１１のうち、風向の向きに達したブレード１１に連結されたアーム対１２；１２の弁に信号を出力することで、該ブレード１１からジェットＪを噴出させることができる。また、ジェット制御手段１４０は、このブレード１１が１８０°回転したときに、弁への信号の出力を停止すれば良い。
【0042】
このようにジェットＪの噴射を制御することにより、必要なときに風車１０の回転を補助し、安定させることができる。
【0043】
なお、ブレード１１からのジェットＪの噴射は、上記制御に限定されず、適宜変更しても良い。但し、ジェットＪの噴射は、風力発電装置１の発電効率を高めつつジェットＪの噴射に必要とされるエネルギーの消費を抑えるように制御することが好ましい。
【0044】
また、上記実施形態では、各ブレード１１の翼長の中央位置に、後縁１３上を中心として翼長方向に延長する円孔として開口部８０を１つ設けるものとしたが、これに限定されない。即ち、開口部８０の数量は１つに限定されず、後縁１３の延長方向に複数設けても良い。
【0045】
開口部８０は、円孔として設けるものとして説明したが、その形状は限定されない。例えば、開口部８０は、ブレード１１の後縁１３に沿って延長するスリット状としても良い。このように開口部８０を構成することにより、開口部８０から噴射されるジェットＪは、フラップとして機能し、ブレード１１に作用する揚力を大きくすることができる。
【0046】
また、開口部８０を後縁１３上に設けるものとして説明したがこれに限定されず、内側翼面を形成する翼部材や、外側翼面を形成する翼部材に設けても良く、またこれらを組み合わせて設けても良い。開口部８０の形成に肝要なことは、ブレード１１の後方にジェットＪが噴射されることにある。
【0047】
なお、開口部８０の大きさや形状は、ブレード１１内に供給された圧縮空気がジェットＪとして噴出可能な大きさとすると良い。
【0048】
また、上記実施形態では、風Ｗの風速や、回転軸２０の回転数、風向等に基づいてジェットＪを噴射したり停止したりするものとして説明したが、例えば、風Ｗの風速、回転軸２０の回転数、風向等、これらを組み合わせてジェットＪの噴射や停止を制御するようにしても良い。
【0049】
また、ジェットＪの噴射や停止に係る制御は、上記実施形態で説明した構成に限定されず、ジェットＪの噴射を制御するための風Ｗの風速、回転軸２０の回転数、風向等の制御因子に応じて適宜構成すれば良い。
【0050】
以上説明したように、風車１０に、ブレード１１の後縁１３より後方にジェットＪを噴射可能な開口部８０を設け、開口部８０からのジェットＪの噴射を制御するジェット噴射装置を備えた構成とすることにより、ジェットＪの反力によりブレード１１を回転させることができる。例えば、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車１０の回転の起動を補助することができる。
また、ブレード１１が翼形状を有することにより、噴射されたジェットＪの反力によって揚力が生じ、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車１０の回転の起動を補助することができる。
また、開口部８０が、ブレード１１の延長方向に沿って開口するように形成されることにより、開口部８０から噴射されたジェットＪが、航空機などで知られるフラップとして機能し、噴射されたジェットＪの反力とともに大きな揚力が得られ、風車の回転の起動を補助することができる。
また、ジェット噴射装置が、風が向かい風となるブレード１１からのジェットＪの噴射を停止し、
風が追い風となるブレード１１からジェットＪを噴射することにより、ジェットＪの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
そして、風力発電装置が、風車１０を備えることにより、風速が遅い場合であっても発電することができる。
また、ブレード１１が翼形状を有することにより、噴射されたジェットＪの反力によって揚力が生じ、風の力が弱い（風速が遅い）場合であっても、風車１０の回転の起動を補助することができる。
また、開口部８０が、ブレード１１の延長方向に沿って開口するように形成されることにより、開口部８０から噴射されたジェットＪが、航空機などで知られるフラップとして機能し、噴射されたジェットＪの反力とともに大きな揚力が得られ、風車の回転の起動を補助することができる。
また、ジェット噴射装置が、風が向かい風となるブレード１１からのジェットＪの噴射を停止し、
風が追い風となるブレード１１からジェットＪを噴射することにより、ジェットＪの噴射に要するエネルギーの消費を減らすことができる。
そして、風力発電装置が、風車１０を備えることにより、風速が遅い場合であっても発電することができる。
【0051】
本実施形態では、例示的に垂直軸を中心に回転するジャイロミル（Ｈ－ｒｏｔｏｒ、Ｇｙｒｏｍｉｌｌ）型風力発電装置に適用したことを説明するが、例えば、ヘリカルＨ－ローター型、ダリウス型、クロスフロー型、サボニウス型などの多様な形態の風力発電装置に適用することができる。
【0052】
また、前述した実施形態では、風Ｗを作動流体として回転する風車１０として説明したが、作動流体に水を用いて回転させる水車（羽根車）としても利用できる。
即ち、風車１０の適用は、風力発電装置に限らず、水力発電装置に利用しても、同様の効果が得られる。
即ち、風車１０の適用は、風力発電装置に限らず、水力発電装置に利用しても、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0053】
１ 風力発電装置、８ ジェット噴射装置、１０ 風車、１１ ブレード、
１２ アーム、１３ 後縁、２０ 回転軸、８０ 開口部、
１００ 圧縮空気生成手段、１２０ 回転角検出手段、１３０ 風速検出手段、
１４０ ジェット制御手段、１６０ 風向検出手段、Ｃ 中心軸、Ｊ ジェット、Ｗ 風。
１２ アーム、１３ 後縁、２０ 回転軸、８０ 開口部、
１００ 圧縮空気生成手段、１２０ 回転角検出手段、１３０ 風速検出手段、
１４０ ジェット制御手段、１６０ 風向検出手段、Ｃ 中心軸、Ｊ ジェット、Ｗ 風。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】