特許 7555151 抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機

(51)【国際特許分類】

   F03D 7/06 20060101AFI20240913BHJP

   F03B 13/26 20060101ALI20240913BHJP

   F03B 3/14 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F03D7/06 A

F03B13/26

F03B3/14

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023129083

(22)【出願日】2023-08-08

【審査請求日】2024-01-22

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515043772

【氏名又は名称】株式会社チャレナジー

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100227455

【弁理士】

【氏名又は名称】莊司 英史

(72)【発明者】

【氏名】清水 敦史

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８３６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６６７７９９１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ ７／０６

Ｆ０３Ｂ １３／２６

Ｆ０３Ｂ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも１つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材と、
複数の前記受圧部材にフラップ開閉機構を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材と、を備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記径方向内側に配置される内側端との間に延設される受圧壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
前記平面視において、前記受圧壁面部に対して前記内側端寄りに配置される基端と、前記受圧壁面部に対して前記径方向外側に配置される先端との間に延設されるフラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結されて、
前記フラップ壁面部が前記閉位置に移動された状態において、前記受圧部材が所定の流体速を超える流体による流体圧を受けて前記支持軸が回転することにより前記フラップ壁面部に対して所定の力が作用したとき、前記フラップ壁面部が前記開位置に移動されることで、前記支持軸の回転数を低下させる、
抗力型タービン装置。

【請求項2】

複数の前記フラップ部材の各々は、
前記基端が前記フラップ開閉機構を介して前記内側端に連結されて、前記基端を回動中心軸として回動される、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項3】

前記フラップ開閉機構は、
ヒンジ機構で構成される、
請求項２に記載の抗力型タービン装置。

【請求項4】

前記角度は、
４０度以上１２０度以下の範囲である、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項5】

前記フラップ開閉機構は、
前記受圧壁面部に対して前記フラップ壁面部を前記閉位置に保持する閉位置保持機構を有する、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項6】

前記閉位置保持機構は、
前記受圧部材が前記流体圧を受けて前記支持軸が回転することにより前記フラップ壁面部に対して所定の力が作用したときに、前記フラップ壁面部を前記閉位置に保持した保持状態を解除する、
請求項５に記載の抗力型タービン装置。

【請求項7】

前記閉位置保持機構は、
前記受圧壁面部に対して前記フラップ壁面部を磁力で前記閉位置に保持するマグネット部材で構成される、
請求項６に記載の抗力型タービン装置。

【請求項8】

前記フラップ開閉機構は、
前記フラップ壁面部が前記開位置を越えて移動しないように規制する開位置規制機構を有する、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項9】

複数の前記受圧部材の各々は、
前記内側端寄りに配置される前記受圧壁面部の一部として、平面状に形成された内側壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
平面状に形成された前記フラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記内側壁面部に沿って配置される前記閉位置と、前記フラップ壁面部が前記内側壁面部に対して前記角度をなす前記開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結される、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項10】

前記支持軸、複数の前記支持部材及び複数の前記受圧部材を１つの抗力型タービンユニットとして、複数の前記抗力型タービンユニットを備え、
前記支持部材及び前記支持軸の少なくとも一方は、
複数の前記抗力型タービンユニットがそれぞれ備える前記支持軸が同軸上に配置されたときに隣接される前記支持部材同士及び前記支持軸同士の少なくとも一方を着脱可能に連結する連結機構部を備える、
請求項１に記載の抗力型タービン装置。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の抗力型タービン装置を用いた、
風力回転装置、水力回転装置又は潮力回転装置。

【請求項12】

請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の抗力型タービン装置を用いた、
風力発電機、水力発電機又は潮力発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、抗力型タービン装置を用いた回転装置や発電機が知られている。例えば、抗力型風力発電機として、横断面がＣ字状（円弧状）の受圧部材（ブレードやバケットとも呼ばれる）を有するサボニウス型風車や、横断面がＪ字状の受圧部材を有するバッハ型風車が知られている。抗力型風力発電機は、回転中の受圧部材を停止させるために、受圧部材が連結された回転軸に対して制動力を付与するブレーキ装置を備えている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－０７４４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ブレーキ装置を備える抗力型風力発電機では、所定の風速を超えるような強風（例えば、台風や暴風等）を受けた場合、ブレーキ装置に過大な荷重がかかり、ブレーキ装置が破損する恐れがあった。その結果として、抗力型風力発電機において受圧部材の過回転が発生し、抗力型風力発電機自体が破損する恐れがあった。

【0005】

そこで、本発明は、受圧部材の過回転を防止することを可能とする抗力型タービン装置、前記抗力型タービン装置を用いた風力回転装置、水力回転装置、潮力回転装置、並びに、前記抗力型タービン装置を用いた風力発電機、水力発電機、潮力発電機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】

【0006】

本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明の一実施形態に係る抗力型タービン装置は、
回転可能に軸支される支持軸と、
前記支持軸の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、少なくとも１つが前記支持軸に固定される複数の支持部材と、
隣り合う前記支持部材の間に前記支持軸の回転中心軸に対して対称的に配置されて、前記支持部材により支持される複数の受圧部材と、
複数の前記受圧部材にフラップ開閉機構を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材と、を備え、
複数の前記受圧部材の各々は、
前記軸方向に垂直な平面視において、外側端と、前記回転中心軸に対して前記外側端の反対側で前記外側端よりも前記径方向内側に配置される内側端との間に延設される受圧壁面部を有し、
複数の前記フラップ部材の各々は、
前記平面視において、前記受圧壁面部に対して前記内側端寄りに配置される基端と、前記受圧壁面部に対して前記径方向外側に配置される先端との間に延設されるフラップ壁面部を有するとともに、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、前記フラップ壁面部が前記受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能に前記フラップ開閉機構を介して前記受圧部材に連結される。

【0007】

本発明の一実施形態に係る風力回転装置、水力回転装置又は潮力回転装置は、前記抗力型タービン装置を用いたものである。本発明の一実施形態に係る風力発電機、水力発電機又は潮力発電機は、前記抗力型タービン装置を用いたものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一実施形態に係る抗力型タービン装置によれば、複数のフラップ部材の各々が、受圧壁面部に沿って配置される閉位置と、受圧壁面部に対して所定の角度をなす開位置との間を移動可能にフラップ開閉機構を介して受圧部材にそれぞれ連結される。これにより、フラップ部材は、受圧部材に対して閉位置と開位置との間を移動することができる。そのため、フラップ部材の位置に応じて、受圧部材に発生する回転力の大きさが変更される。

【0009】

具体的には、フラップ部材が、受圧部材に沿って配置される閉位置にある場合には、受圧部材が風を受けることで、受圧部材に回転力が発生し、支持軸が回転する。一方、フラップ部材が、受圧部材に対して所定の角度をなす開位置にある場合には、受圧部材が風を受けたとしても、受圧部材に回転力が発生することが抑制されるので、フェザリング状態となり、支持軸の回転が停止される。したがって、所定の風速を超えるような強風時に、フラップ部材が開位置に移動されることで空力的ブレーキとして機能するため、受圧部材の過回転を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す全体斜視図である。

【図2】フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。

【図3】フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。

【図4】フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。

【図5】フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。

【図6】第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの配置例と各パラメータを示す概要図である。

【図7】フラップ部材６の角度θ１を変化させたときの出力係数Ｃｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図8】第２の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す全体斜視図である。

【図9】フラップ部材６が開位置Ｐ３に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す横断面図である。

【図10】第３の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃの一例を示す全体斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に本発明の具体的な実施形態を示す。実施形態はあくまで一例であり、この例に限定されるものではない。なお、以下の実施形態では、抗力型タービン装置の適用例の１つとして、抗力型タービン装置を用いた垂直軸抗力型風力発電機１（１Ａ～１Ｃ）について説明する。また、実施形態の説明において、「平行」とは、完全に平行な場合だけでなく、垂直軸抗力型風力発電機１の機能が損なわれない程度のずれを許容した略平行な場合も含む。同様に、「垂直」とは、完全に垂直な場合でだけでなく、垂直軸抗力型風力発電機１の機能が損なわれない程度のずれを許容した略垂直な場合も含む。さらに、実施形態の説明において、「円弧」とは、完全に真円状の円弧である場合だけでなく、垂直軸抗力型風力発電機１の機能が損なわれない程度のずれを許容した略円弧である場合も含む。

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す全体斜視図である。図２は、フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。図３は、フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す部分分解斜視図である。図４は、フラップ部材６が閉位置Ｐ１に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。図５は、フラップ部材６が開位置Ｐ２に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ａの一例を示す横断面図である。

【0013】

垂直軸抗力型風力発電機１Ａは、設置面（不図示）に設置される支持筐体２と、支持筐体２に回転可能に軸支される支持軸３と、支持軸３の軸方向Ｄａに対して所定の間隔Ｌ１を空けて配置されて、少なくとも１つが支持軸３に固定される複数の支持部材４と、複数の支持部材４の間に配置されて、複数の支持部材４により支持される複数の受圧部材５と、複数の受圧部材５にフラップ開閉機構７を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材６とを備える。垂直軸抗力型風力発電機１Ａは、受圧部材５が所定の方向から流れる風（空気流）による風圧（流体圧）を受けることで、支持軸３が進行方向Ｄｔ（本実施形態では、時計回り（図４参照））に回転するものであり、抗力型の風力タービンとして機能する。

【0014】

垂直軸抗力型風力発電機１Ａの各構成部材（支持筐体２、支持軸３、支持部材４、受圧部材５、フラップ部材６、フラップ開閉機構７）は、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタニウム、鉄鋼等の金属材料（合金を含む）、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の繊維強化樹脂材料、ポリカーボネイトや塩化ビニル等の樹脂材料、又は、これらの複合材料を用いて製作される。なお、各構成部材は、上記のような各種の材料を適宜組み合わせて製作されてもよく、例えば、構成部材毎に異なる材料を用いて製作されてもよいし、構成部材の一部又は全てが、共通の材料を用いて製作されてもよい。

【0015】

本実施形態では、垂直軸抗力型風力発電機１Ａは、図１に示すように、複数の支持部材４として、４つの支持部材４を備える。また、垂直軸抗力型風力発電機１Ａは、複数の受圧部材５として、４つの支持部材４の各間において、すなわち、隣り合う支持部材４の間に、支持軸３の回転中心軸Ｏ１に対して対称的に一対配置される複数の受圧部材５を備える。すなわち、全体では６つの受圧部材５を備える。

【0016】

支持筐体２は、支持軸３と同軸状に配置される円筒状の筐体である。支持筐体２は、その上部に、支持軸３を軸支するとともに、支持軸３が回転する際の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電ユニット２０を備える。なお、支持筐体２は、図１に示すように、支持軸３の下端側だけを支持するものでもよいし、支持軸３の下端側に加えて支持軸３の上端側（支持軸３の上端でもよいし、支持軸３の上端に連結されたシャフト部材でもよい）をさらに支持するものでもよい。また、支持筐体２は、トラス状の筐体としてもよい。

【0017】

発電ユニット２０は、例えば、アウターロータ型の発電機で構成される。なお、発電ユニット２０は、インナーロータ型の発電機で構成されてもよい。また、支持軸３と、発電ユニット２０とは、直接連結されてもよいし、増速機を介して連結されてもよい。

【0018】

支持軸３は、円筒状又は円柱状のシャフト部材で構成され、回転中心軸Ｏ１を中心に発電ユニット２０により軸支される。なお、支持軸３は、図２に示すように、１本のシャフト部材で構成されてもよいし、間隔Ｌ１と同程度の長さを有する複数本（本実施形態では、３本）のシャフト部材を連結することで構成されてもよい。

【0019】

複数の支持部材４の各々は、板状であり、例えば、平板材でそれぞれ構成される。本実施形態では、支持部材４は、支持軸３がその中央付近を貫通するようにして、支持軸３に対して任意の固定方法（溶接、接着、ねじ固定、圧入、リベット、ピン結合、継手等）により固定される。その際、支持部材４は、例えば、リング状又はフランジ状に形成された連結固定部材３０（図２では不図示）を介して支持軸３に固定される。また、支持部材４は、任意の固定方法（詳細は後述）により受圧部材５に固定されて、受圧部材５を支持する。

【0020】

なお、複数の支持部材４のうち、少なくとも１つの支持部材４が支持軸３に固定されていればよい。例えば、支持軸３の両端に配置された支持部材４（図１の例では、下から１つ目及び４つ目の支持部材４）が、連結固定部材３０を介して支持軸３に固定されていてもよい。その際、両端の間に配置された中間の支持部材４の一部又は全て（図１の例では、下から２つ目及び３つ目の支持部材４）は、連結固定部材３０を介して支持軸３に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。支持軸３に固定されていない中間の支持部材４は、受圧部材５同士を軸方向Ｄａに連結するとともに、受圧部材５を補強する連結補強部材として機能し、例えば、支持軸３が支持部材４に形成された貫通孔を通過するようにしてもよいし、支持軸３と支持部材４の貫通孔との間の隙間を塞ぐように、例えば、ゴム等の弾性材料でリング状に形成された連結弾性部材が配置されていてもよい。

【0021】

支持部材４は、軸方向Ｄａに垂直な平面視（図４参照）における形状（平面視形状）として、一対の受圧部材５がそれぞれ有する外側壁面部５０（詳細は後述）に沿って曲線状に形成された一対の曲線外形部４０と、一対の受圧部材５がそれぞれ有する中間壁面部５１及び内側壁面部５２（詳細は後述）に沿って一対の曲線外形部４０同士を結ぶように直線状に形成された一対の直線外形部４１とを備える。したがって、支持部材４は、平面視において、平行に配置された２つの直線部分と、それら２つの直線部分の両端を曲線状に接続する２つの曲線部分とで形成される。

【0022】

一対の受圧部材５の各々は、隣り合う支持部材４の間を軸方向Ｄａに沿って、かつ、支持軸３の径方向Ｄｒ１，Ｄｒ２に離間した状態で支持軸３の周囲に配置される。受圧部材５は、軸方向Ｄａに垂直な平面視（図４参照）において、径方向外側Ｄｒ１に配置される外側端５３と、回転中心軸Ｏ１に対して外側端５３の反対側で外側端５３よりも径方向内側Ｄｒ２に配置される内側端５４との間に延設される受圧壁面部５０～５２を有する。

【0023】

本実施形態では、受圧部材５は、受圧壁面部５０～５２として、外側端５３寄りに配置される外側壁面部５０と、内側端５４寄りに配置される内側壁面部５２と、外側壁面部５０及び内側壁面部５２の間に配置される中間壁面部５１とを有する。また、受圧部材５は、外側壁面部５０及び中間壁面部５１の境界部分に配置される外側境界部５５と、中間壁面部５１及び内側壁面部５２の境界部分に配置される内側境界部５６とを有する。外側境界部５５は、外側端５３に対して受圧部材５の進行方向Ｄｔ側かつ回転中心軸Ｏ１寄りに配置される。内側境界部５６は、外側境界部５５に対して受圧部材５の進行方向Ｄｔ側かつ回転中心軸Ｏ１寄りに配置される。さらに、受圧部材５は、受圧部材５の軸方向Ｄａの両端を支持部材４にそれぞれ取り付けるための取付部５７～５９として、外側取付部５７と、中間取付部５８と、内側取付部５９とを有する。

【0024】

外側壁面部５０は、外側端５３から進行方向側Ｄｔかつ支持軸３寄りに延設されて、径方向外側Ｄｒ１に膨出する凸面状に形成された壁面部である。外側壁面部５０は、風の流れを阻害しない凸面状であればよく、例えば、平面視形状が円弧、楕円弧、その他の曲線等となる曲面状でもよいし、平面視形状が内角が鈍角の多角形等となる多角面状でもよいし、曲面状及び多角面状を組み合わせたものでもよい。なお、外側壁面部５０が円弧の曲面状である場合、その円弧の中心角は、例えば、７５度から１３５度の範囲が好ましく、さらに、９０度から１２０度の範囲がより好ましい。また、外側壁面部５０が円弧以外の平面視形状である場合には、円弧の場合と同程度の範囲に延設されるようにすればよい。

【0025】

中間壁面部５１は、外側壁面部５０から外側境界部５５を介して進行方向側Ｄｔかつ支持軸３寄りに延設されて、外側壁面部５０よりも緩やかに径方向外側Ｄｒ１に膨出する凸面状又は平面状に形成された壁面部である。中間壁面部５１は、外側壁面部５０とは異なる平面視形状を有するものであればよく、例えば、凸面状として、平面視形状が円弧、楕円弧、その他の曲線等となる曲面状でもよいし、平面視形状が内角が鈍角の多角形等となる多角面状でもよいし、曲面状及び多角面状を組み合わせたものでもよい。また、中間壁面部５１は、平面視形状が直線となる平面状でもよい。なお、外側壁面部５０の平面視形状が円弧又は楕円弧のような曲面状である場合、中間壁面部５１は、その外側壁面部５０の外側境界部５５側の端部から延長された接線上に配置される平面状とし、外側境界部５５は、その外側壁面部５０（円弧又は楕円弧）と、その中間壁面部５１（円弧又は楕円弧に対する接線）との境界に位置するようにしてもよい。これにより、外側壁面部５０から中間壁面部５１に向かう風の流れを円滑にすることができる。

【0026】

内側壁面部５２は、中間壁面部５１から内側境界部５６を介して中間壁面部５１よりも進行方向側Ｄｔに配置された内側端５４に延設されて、径方向外側Ｄｒ１に膨出する凸面状又は平面状に形成された壁面部である。内側壁面部５２は、例えば、凸面状として、平面視形状が円弧、楕円弧、その他の曲線等となる曲面状でもよいし、平面視形状が内角が鈍角の多角形等となる多角面状でもよい。また、内側壁面部５２は、平面視形状が直線となる平面状でもよい。

【0027】

中間壁面部５１と、内側壁面部５２とは、平面視において、内側境界部５６を介して径方向外側Ｄｒ１に凸状となるように配置されることで、中間壁面部５１と内側壁面部５２とは、支持軸３側に鈍角を形成する。なお、外側壁面部５０と、中間壁面部５１とについても、平面視において、外側境界部５５を介して径方向外側Ｄｒ１に凸状となるように配置されることで、外側壁面部５０と、中間壁面部５１とは、支持軸３側に鈍角を形成するようにしてもよい。

【0028】

外側境界部５５及び内側境界部５６は、湾曲状又は屈曲状に形成される。なお、外側境界部５５及び内側境界部５６の形状は、同一でもよいし、異なっていてもよい。また、外側境界部５５が湾曲状とする場合には、外側壁面部５０又は中間壁面部５１と同一の曲面状として形成されてもよいし、内側境界部５６が湾曲状とする場合には、中間壁面部５１と同一の曲面状として形成されてもよい。

【0029】

受圧壁面部５０～５２は、各部分（外側壁面部５０、外側境界部５５、中間壁面部５１、内側境界部５６及び内側壁面部５２）のうち隣接する各部分の一部又は全体が一体的に形成されてもよいし、複数の部品を接合することで形成されてもよい。例えば、受圧壁面部５０～５２の全体（外側壁面部５０、外側境界部５５、中間壁面部５１、内側境界部５６及び内側壁面部５２）が一体的に形成される場合には、平板状の金属板や樹脂板等に対して、各部分に相当する範囲に曲げ加工を施すことで受圧部材５が製作されるようにすればよい。これにより、受圧壁面部５０～５２に継ぎ目や留め具がなくなるため、受圧部材５の流体抵抗を低減することができる。

【0030】

また、受圧壁面部５０～５２が、別々の部品として形成される場合には、外側境界部５５及び内側境界部５６で分割されたような３つの部品で構成されてもよいし、中間壁面部５１の中間付近で分割されたような２つの部品で構成されてもよい。各部品が、上記のような任意の固定方法による固定部を介して固定することで受圧部材５が製作されるようにすればよい。

【0031】

本実施形態では、受圧部材５は、図４に示すように、受圧壁面部５０～５２の全体が一体的に形成されたものである。その際、外側壁面部５０は、平面視形状が曲率半径Ｒの円弧となる曲面状に形成され、中間壁面部５１及び内側壁面部５２は、平面視形状が直線の平面状にそれぞれ形成され、外側境界部５５及び内側境界部５６は、平面視形状が円弧の曲面状に形成されたものである。

【0032】

また、一対の受圧部材５は、支持軸３の径方向Ｄｒ１，Ｄｒ２に離間した状態で支持軸３の周囲にて１８０度ずらした状態で対称的に配置される。そのため、一方の受圧部材５の中間壁面部５１と、他方の受圧部材５の内側壁面部５２とが対向する位置に配置されるとともに、一対の受圧部材５の各々の内側境界部５６と支持軸３の外周面との間に、間隙がそれぞれ形成される。また、一対の受圧部材５の各々は、中間壁面部５１と、内側壁面部５２とは、内側境界部５６を介して径方向外側Ｄｒ１に凸状となるように配置されることで、平面視における一対の受圧部材５同士の間隔として、内側端５４側では相対的に狭く、内側境界部５６側では相対的に広くなるように配置される。したがって、一対の受圧部材５は、支持軸３側に近づくほど一対の受圧部材５同士の間隔が広くなる。

【0033】

さらに、一対の受圧部材５が対称的に配置される際、一方の受圧部材５の内側端５４は、平面視において、他方の受圧部材５の外側端５３と支持軸３の回転中心軸Ｏ１とを結ぶ線に対して進行方向側Ｄｔに配置されるのが好ましく、他方の受圧部材５の外側端５３と内側境界部５６とを結ぶ線（後述の図４における破線）に対して進行方向側Ｄｔに配置されるのがより好ましい。これにより、一対の受圧部材５の間に形成される通路の幅を適切に設定することができる。

【0034】

外側取付部５７、中間取付部５８及び内側取付部５９は、外側壁面部５０、中間壁面部５１及び内側壁面部５２に対して垂直に径方向外側Ｄｒ１に向かうようにそれぞれ形成されて、支持部材４の平板面と面接触し、上記のような任意の固定方法により支持部材４に固定される。なお、取付部５７～５９は、受圧壁面部５０～５２に対して、例えば、曲げ加工を施すことで一体的に形成されてもよいし、受圧壁面部５０～５２とは別々の部品として形成されてもよい。また、外側取付部５７は外側壁面部５０に対して垂直に径方向内側Ｄｒ２に向かうように形成してもよい。本実施形態では、受圧部材５は、外側取付部５７が、外側壁面部５０とは別々の部品として形成されるとともに、中間取付部５８及び内側取付部５９が、中間取付部５８及び内側取付部５９と一体的に形成されたものである。

【0035】

複数のフラップ部材６の各々は、軸方向Ｄａに垂直な平面視（図４参照）において、受圧壁面部５０～５２に対して内側端５４寄りに配置される基端６１と、受圧壁面部５０～５２に対して径方向外側Ｄｒ１に配置される先端６２との間に延設されるフラップ壁面部６０を有する。フラップ部材６は、フラップ壁面部６０が受圧壁面部５０～５２に沿って配置される閉位置Ｐ１と、フラップ壁面部６０が受圧壁面部５０～５２（本実施形態では、内側壁面部５２）に対して所定の角度θ１をなす開位置Ｐ２との間を移動可能にフラップ開閉機構７を介して受圧部材５に連結される。図２及び図４では、閉位置Ｐ１に配置されたときのフラップ部材６を図示し、図３及び図５では、開位置Ｐ２に配置されたときのフラップ部材６を図示している。

【0036】

本実施形態では、フラップ壁面部６０は、内側壁面部５２と同様に、平面状に形成されて、閉位置Ｐ１に配置されたときに内側壁面部５２に沿って配置される。また、フラップ部材６は、基端６１がフラップ開閉機構７を介して内側端５４に連結されて、基端６１を回動中心軸Ｏ２として回動される。その際、軸方向Ｄａにおけるフラップ部材６の長さは、図２に示すように、軸方向Ｄａにおける内側壁面部５２の長さよりも短く設定される。また、平面視におけるフラップ部材６の幅は、図４に示すように、平面視における内側壁面部５２の幅よりも短く設定される。

【0037】

開位置Ｐ２に配置されたときのフラップ部材６と受圧壁面部５０～５２（本実施形態では、内側壁面部５２）とのなす角度θ１は、４０度以上１２０度以下の範囲であるのが好ましく、さらに、８０度以上１００度以下の範囲であるのがより好ましい。本実施形態では、角度θ１が直角になる位置に、フラップ部材６の開位置Ｐ２が設定されている。

【0038】

フラップ開閉機構７は、受圧部材５に対してフラップ部材６を移動可能に連結するための連結機構である。フラップ開閉機構７は、例えば、フラップ部材６の基端６１に取り付けられたヒンジ機構７０で構成される。ヒンジ機構７０は、基端６１を回動中心軸Ｏ２としてフラップ部材６を回動させることで、フラップ部材６を閉位置Ｐ１と開位置Ｐ２との間で移動可能に受圧部材５に連結する。本実施形態では、図３に示すように、１つのフラップ部材６に対して３つのヒンジ機構７０が用いられる。３つのヒンジ機構７０は、軸方向Ｄａに対して所定の間隔を空けて配置されるが、ヒンジ機構７０の数や配置は適宜変更してもよい。

【0039】

フラップ開閉機構７は、受圧壁面部５０～５２（本実施形態では、内側壁面部５２）に対してフラップ壁面部６０を閉位置Ｐ１に保持する閉位置保持機構７１を有する。閉位置保持機構７１は、垂直軸抗力型風力発電機１Ａが回転したときに、フラップ壁面部６０に対して所定の力（遠心力）が作用したときに、フラップ壁面部６０を閉位置Ｐ１に保持した保持状態を解除する。すなわち、閉位置保持機構７１がフラップ部材６を閉位置Ｐ１に保持する保持力よりもフラップ部材６に作用する遠心力が大きくなったときに、フラップ部材６の保持状態が解除されて、開位置Ｐ２への移動が可能になる。なお、フラップ開閉機構７は、フラップ部材６に作用する遠心力を調整するために、フラップ壁面部６０の先端６２寄りにウェイト部材（錘）を備えていてもよい。

【0040】

本実施形態では、閉位置保持機構７１は、受圧壁面部５０～５２（本実施形態では、内側壁面部５２）に対してフラップ壁面部６０をマグネット（磁石）の磁力で閉位置Ｐ１に保持するマグネット部材で構成される。内側壁面部５２に磁性材料が用いられている場合には、マグネット部材は、フラップ壁面部６０に取り付けられる。フラップ壁面部６０に磁性材料が用いられている場合には、マグネット部材は、内側壁面部５２に取り付けられる。内側壁面部５２及びフラップ壁面部６０に磁性材料が用いられていない場合には、マグネット部材が、内側壁面部５２及びフラップ壁面部６０の一方に取り付けられるとともに、磁性体が、内側壁面部５２及びフラップ壁面部６０の他方に取り付けられる。

【0041】

また、本実施形態では、図３に示すように、１つのフラップ部材６に対して３つのマグネット部材が用いられる。３つのマグネット部材は、軸方向Ｄａに対して所定の間隔を空けてフラップ壁面部６０に配置されるが、マグネット部材の数や配置は適宜変更してもよい。なお、閉位置保持機構７１は、マグネット部材に代えて又は加えて、フラップ部材６を閉位置Ｐ１に付勢する付勢部材（付勢部材を含むヒンジ機構７０）で構成されてもよいし、所定の接続強度を有する接続部材で構成されてもよい。

【0042】

フラップ開閉機構７は、フラップ壁面部６０が開位置Ｐ２を越えて移動しないように規制する開位置規制機構７２を有する。本実施形態では、開位置規制機構７２は、ストッパ部材で構成される。開位置規制機構７２は、例えば、支持部材４に取り付けられて、図５に示すように、開位置Ｐ２に配置されたフラップ部材６に接触する位置に配置される。なお、開位置規制機構７２は、ストッパ部材に代えて又は加えて、開閉角度が規制されたヒンジ機構７０で構成されてもよいし、複数のアームを連結したリンク機構で構成されてもよい。また、開位置規制機構７２は、フラップ部材６の基端６１を、平面視において直角に折り曲げた形状にすることで構成されてもよい。さらに、ストッパ部材は、受圧壁面部５０～５２（本実施形態では、内側壁面部５２）に対してフラップ壁面部６０を開位置Ｐ２に保持する開位置保持機構として機能してもよい。例えば、ストッパ部材で構成される開位置規制機構７２をマグネット部材又は磁性体で構成することで、開位置保持機構として機能するようにすればよい。

【0043】

なお、フラップ開閉機構７は、モータやシリンダ等のアクチュエータや付勢部材を備え、フラップ部材６の位置を自動で調整するものでよい。その際、閉位置Ｐ１から開位置Ｐ２に自動で移動するようにしてもよい。また、開位置Ｐ２に移動した後に、所定の自動復帰条件（風速の低下等）が満たされたとき、閉位置Ｐ１に自動で移動するようにしてもよい。また、フラップ開閉機構７は、フラップ部材６の位置を手動で調節可能に構成されてもよく、例えば、閉位置Ｐ１及び開位置Ｐ２のいずれかに固定されるものでもよいし、閉位置Ｐ１と開位置Ｐ２との間の任意の位置に固定されるものでもよい。

【0044】

図６は、第１の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａの配置例と各パラメータを示す概要図である。

【0045】

支持軸３の軸方向Ｄａに垂直な平面視において、垂直軸抗力型風力発電機１Ａの各部の配置や形状を特定するための各パラメータを以下のように定義する。

【0046】

Ｄ：支持軸３の回転中心軸Ｏ１を中心とする外側端５３の外接円の直径（外側端直径）、
ｄ：支持軸３の直径（支持軸直径）、
Ｒ：外側壁面部５０の曲率半径、
ｓ：一方の受圧部材５の中間壁面部５１と、他方の受圧部材５の内側端５４との最短距離（第１の最短距離）、
ｔ：受圧部材５と、支持軸３の外周面との最短距離（第２の最短距離）、
θ２：中間壁面部５１と内側壁面部５２とがなす角度

【0047】

上記の各パラメータは、各部の寸法に相当するため、正の値を取り得るものである。なお、曲率半径Ｒは、外側壁面部５０が円弧の曲面状である場合には、外側壁面部５０の曲率半径に対応するパラメータであるが、外側壁面部５０が多角面状である場合には、外側壁面部５０の外接円弧の曲率半径に対応するパラメータとして扱うようにしてもよい。

【0048】

図７は、フラップ部材６の角度θ１を変化させたときの出力係数Ｃｐのシミュレーション結果を示すグラフである。

【0049】

垂直軸抗力型風力発電機１Ａの出力係数Ｃｐは、以下のように定義する。

【0050】

Ｃｐ＝Ｐ／（０．５×ρ×Ｕ^３×Ｄ）
ただし、
Ｐは、垂直軸抗力型風力発電機１Ａの高さ方向の単位幅あたりの出力、
ρは、空気密度、
Ｕは、風速である。

【0051】

垂直軸抗力型風力発電機１Ａの周速比λは、以下のように定義する。

【0052】

λ＝Ｖ／Ｕ
ただし、Ｖは、外側端５３の回転速度（周速）である。

【0053】

図７に示す出力係数Ｃｐのグラフは、周速比λが０．８である場合の出力係数Ｃｐをシミュレーションによりそれぞれ算出したものである。シミュレーションの実施条件として、外側端直径Ｄ、支持軸直径ｄ及び曲率半径Ｒの比率（Ｄ：ｄ：Ｒ）が、
Ｄ＝１、ｄ／Ｄ＝０．０７、Ｒ／Ｄ＝０．２０
を満たす場合において、フラップ部材６の角度θ１を変化させたときの出力係数Ｃｐを算出したものである。フラップ部材６の角度θ１は、１６度、２７度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度、１２０度にそれぞれ設定した。

【0054】

図７に示すグラフは、横軸に支持軸３の回転角度（０度から１８０度までの範囲）を取り、縦軸に出力係数Ｃｐを取ったものである。出力係数Ｃｐが負の値を取る場合、受圧部材５は、支持軸３を回転するための回転力を発生するのではなく、支持軸３にブレーキを作用させるように、支持軸３の回転を抑制する。また、出力係数Ｃｐが負の値を取るときの支持軸３の回転角度の範囲が広いほど、支持軸３の回転を確実に抑制することができる。したがって、図７を参照すると、フラップ部材６の角度θ１が、４０度以上１２０度以下の範囲であるのが好ましく、さらに、８０度以上１００度以下の範囲であるのがより好ましい。

【0055】

上記の構成を有する垂直軸抗力型風力発電機１Ａは、所定の方向（風上）からの風を風下側の受圧部材５の外側壁面部５０で受けると、その風が、風下側の受圧部材５には、進行方向側Ｄｔに回転させるように回転力（抗力）が作用する。このとき、フラップ部材６は、閉位置保持機構７１により閉位置Ｐ１に保持された保持状態である。

【0056】

そして、その風が、風下側の受圧部材５の外側壁面部５０に沿って一対の受圧部材５の間に流れ込むと、風下側の受圧部材５の中間壁面部５１と風上側の受圧部材５の内側壁面部５２との間、風上側及び風下側の受圧部材５の内側境界部５６と支持軸３の外周面との間、風下側の受圧部材５の内側壁面部５２と風上側の受圧部材５の中間壁面部５１との間を順に通過し、その後、風上側の受圧部材５の外側壁面部５０に沿って流れ出る。また、風上側の受圧部材５が、風上からの風を直接受けることで、その受圧部材５の外側壁面部５０及び中間壁面部５１を風下方向（進行方向反対側）に押圧するような回転力が発生する。一方、一対の受圧部材５の間に流れ込んだ風が風上側の受圧部材５の外側壁面部５０に沿って流れ出るときに、その風を風上側の受圧部材５の外側壁面部５０が受けることで、その受圧部材５の外側壁面部５０を風上方向（進行方向側Ｄｔ）に押圧するような回転力が発生するため、進行方向反対側に作用する回転力の一部が、進行方向側Ｄｔに作用する回転力により相殺される。

【0057】

このようにして、風下側の受圧部材５に対して進行方向側Ｄｔに回転させるような回転力が作用し、その回転力（回転エネルギー）が支持部材４を介して支持軸３に伝達されて、支持軸３が回転される。そして、一対の受圧部材５は、風下側と風上側とを交互に入れ替えながら、一連の動作を繰り返し行うことで、支持軸３が連続的に回転されて、支持軸３に連結された発電ユニット２０にて発電運転が行われる。

【0058】

風速が高くなるにつれて、支持軸３の回転数は速くなるが、所定の風速を超えるような強風（例えば、台風や暴風等）を受けた場合、フラップ部材６に作用する遠心力が、閉位置保持機構７１によりフラップ部材６を閉位置Ｐ１に保持する保持力よりも大きくなるため、フラップ部材６の保持状態が解除される。その結果、フラップ部材６が、閉位置Ｐ１から開位置Ｐ２に移動すると、受圧部材５に回転力が発生することが抑制されるので、支持軸３の回転数が低下し、支持軸３の回転を停止させることができる。そして、支持軸３の回転を停止させた状態、すなわち、フェザリング状態を維持することができるので、垂直軸抗力型風力発電機１Ａの過回転を防止することができる。

【0059】

以上のように、本実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａによれば、複数のフラップ部材６の各々が、受圧部材５（本実施形態では、内側壁面部５２）に沿って配置される閉位置Ｐ１と、受圧部材５（本実施形態では、内側壁面部５２）に対して所定の角度θ１をなす開位置Ｐ２との間を移動可能にフラップ開閉機構７を介して受圧部材５にそれぞれ連結される。これにより、フラップ部材６は、受圧部材５に対して閉位置Ｐ１と開位置Ｐ２との間を移動することができる。そのため、フラップ部材６の位置に応じて、受圧部材５に発生する回転力の大きさが変更される。

【0060】

具体的には、フラップ部材６が、受圧部材５に沿って配置される閉位置Ｐ１にある場合には、一対の受圧部材５が風を受けることで、受圧部材５に回転力が発生し、支持軸３が回転するので、垂直軸抗力型風力発電機１Ａによる発電運転が行われる。一方、フラップ部材６が、受圧部材５に対して所定の角度θ１をなす開位置Ｐ２にある場合には、一対の受圧部材５が風を受けたとしても、受圧部材５に回転力が発生することが抑制されるので、フェザリング状態となり、垂直軸抗力型風力発電機１Ａによる発電運転が停止される。したがって、例えば、所定の風速を超えるような強風時において、フラップ部材６が開位置Ｐ２に移動されることで、垂直軸抗力型風力発電機１Ａの空力的ブレーキとして機能し、垂直軸抗力型風力発電機１Ａの過回転を防止することができる。

【0061】

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す全体斜視図である。図９は、フラップ部材６が開位置Ｐ３に配置されたときの垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの一例を示す横断面図である。

【0062】

本実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｂは、フラップ部材６の開位置Ｐ３を変更した点で第１の実施形態と相違し、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。以下では、本実施形態の特徴を中心に説明する。

【0063】

フラップ部材６が開位置Ｐ３に配置されたときに、フラップ部材６が連結された一方の受圧部材５とは異なる他方の受圧部材５の外側端５３又は外側端５３よりも進行方向側Ｄｔの位置に、フラップ部材６の開位置Ｐ３が設定されている。フラップ部材６が開位置Ｐ３に配置されたときに、平面視において、一方の受圧部材５の内側端５４と、他方の受圧部材５の外側端５３とを結ぶ線に対して進行方向側Ｄｔに配置されるのが好ましい。そのため、平面視におけるフラップ部材６の幅は、図９に示すように、平面視における一方の受圧部材５の内側端５４と、他方の受圧部材５の外側端５３との距離よりも短く設定されるのが好ましい。これにより、フラップ部材６が、外側壁面部５０に対して進行方向側Ｄｔに入り込むことで、フラップ部材６に風が当たることが抑制されて、フラップ部材６が閉位置Ｐ１に戻ることを防止することができる。

【0064】

閉位置保持機構７１は、例えば、マグネット部材及び磁性体で構成されて、フラップ壁面部６０及び受圧部材５の内側壁面部５２にそれぞれ取り付けられる。開位置規制機構７２は、例えば、マグネット部材及び磁性体で構成されて、フラップ壁面部６０及び受圧部材５の外側壁面部５０にそれぞれ取り付けられる。これにより、開位置規制機構７２は、開位置保持機構としても機能する。なお、受圧部材５の外側端５３が、開位置Ｐ３に配置されたときのフラップ壁面部６０に接触することにより、開位置規制機構７２として機能するようにしてもよい。また、受圧部材５の外側壁面部５０に対して外側端５３から２つのスリットを入れて、その２つのスリットの間の外側端５３を径方向内側Ｄｒ２に折り曲げて、折り曲げ部分を形成する。そして、その折り曲げ部分が、開位置Ｐ３に配置されたときのフラップ壁面部６０に接触することにより、開位置規制機構７２として機能するようにしてもよい。その際、外側端５３や折り曲げ部分が、開位置保持機構として機能するようにしてもよい。

【0065】

以上のように、本実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｂによれば、第１の実施形態と同様に、例えば、所定の風速を超えるような強風時において、フラップ部材６が開位置Ｐ３に移動されることで、垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの空力的ブレーキとして機能し、垂直軸抗力型風力発電機１Ｂの過回転を防止することができる。

【0066】

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃの一例を示す全体斜視図である。

【0067】

本実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃは、支持軸３、複数の支持部材４（本実施形態では、３つ）及び複数の受圧部材５（本実施形態では、４つ（二対））を１つの抗力型タービンユニット１０として、複数の抗力型タービンユニット１０を備えることで、タンデム構造を有する点で第１の実施形態と相違し、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。以下では、本実施形態の特徴を中心に説明する。

【0068】

支持軸３は、複数の抗力型タービンユニット１０がそれぞれ備える支持軸３が同軸上に配置されたときに隣接される支持軸３同士を着脱可能に連結する連結機構部３１を備える。また、支持部材４は、複数の抗力型タービンユニット１０がそれぞれ備える支持軸３が同軸上に配置されたときに隣接される支持部材４同士を着脱可能に連結する連結機構部４２を備える。支持軸３の連結機構部３１及び支持部材４の連結機構部４２は、例えば、任意の連結方法（ねじ固定、リベット、ピン結合、継手等）により支持軸３同士又は支持部材４同士を連結するものであり、例えば、工具により着脱可能とするものでもよいし、工具が不要なワンタッチで着脱可能とするものでもよい。なお、支持軸３の連結機構部３１及び支持部材４の連結機構部４２の一方は省略されてもよい。

【0069】

なお、本実施形態では、垂直軸抗力型風力発電機１Ｃは、図１０に示すように、２組の抗力型タービンユニット１０を備える場合について説明するが、抗力型タービンユニット１０の組数は、３組以上でもよい。また、複数の抗力型タービンユニット１０が、支持軸３の連結機構部３１及び支持部材４の連結機構部４２の少なくとも一方を介して連結されたとき、複数の抗力型タービンユニット１０がそれぞれ備える受圧部材５は、図１０に示すように、同一の向きに配置されるようにしてもよいし、異なる向きに配置されてもよく、その場合、例えば、９０度ずつずらすようにしてもよいし、螺旋状にずらすようにしてもよい。また、抗力型タービンユニット１０を構成する支持部材４及び受圧部材５の数は適宜変更してもよい。例えば、抗力型タービンユニット１０を、２つの支持部材４と、２つ（一対）の受圧部材５とで構成するようにしてもよい。さらに、支持部材４及び受圧部材５の少なくとも一方の数が異なるような複数種類の抗力型タービンユニット１０を連結するようにしてもよい。

【0070】

以上のように、本実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃによれば、複数の抗力型タービンユニット１０が連結することで、１つの垂直軸抗力型風力発電機１Ｃが構成されるので、抗力型タービンユニット１０のユニット数に応じて、垂直軸抗力型風力発電機１Ｃとしての発電出力を変更することができる。

【0071】

（他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0072】

上記実施形態では、複数の支持部材４として、３つ又は４つの支持部材４を備える場合について説明したが、支持部材４の数は、２つでもよいし、５つ以上でもよい。

【0073】

上記実施形態では、受圧部材５が、回転中心軸Ｏ１を中心として時計回りに回転する場合について説明したが、反時計回りに回転するようにしてもよく、その場合には、支持部材４及び受圧部材５の形状を反転させればよい。

【0074】

上記実施形態では、複数の受圧部材５として、一対（２つ）の受圧部材５を備える場合について説明したが、受圧部材５の数は、３つ以上でもよく、その場合には、支持軸３の周囲に等間隔に、かつ、支持軸３に対して対称的に配置すればよい。

【0075】

上記実施形態では、複数の受圧部材５は、図２、図４等に示すような形状である場合について説明したが、受圧部材５の形状は、適宜変更してもよい。例えば、受圧部材５の形状は、サボニウス型風車で用いられるような横断面がＣ字状（円弧状）でもよいし、バッハ型風車で用いられるような横断面がＪ字状でもよい。その場合には、フラップ部材６の形状についても適宜変更すればよい。

【0076】

上記実施形態では、支持部材４は、例えば、平板材で構成される場合について説明したが、支持部材４は、その一部を貫通するような任意の形状の貫通孔を備えるものでもよい。貫通孔の数は、複数でもよく、その場合には、支持軸３に対して対称的に配置されるようにすればよい。これにより、装置の軽量化を図るとともに、支持部材４への積雪を小さくすることができ、積雪による破損の防止を図ることができる。

【0077】

上記実施形態では、支持軸３（回転中心軸Ｏ１）を、設置面に対して垂直（鉛直）に配置した、すなわち、鉛直方向に対して平行に配置したものとして説明したが、鉛直方向に対して斜めに配置してもよいし、鉛直方向に対して直角に、すなわち、水平方向に配置してもよい。

【0078】

上記実施形態では、フラップ部材６は、複数の受圧部材５の各々に対して連結されている場合について説明したが、垂直軸抗力型風力発電機１Ａ～１Ｃが備える複数の受圧部材５のうち、一部の受圧部材５にだけフラップ部材６が連結されるようにしてもよい。例えば、第１又は第２の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ａ、１Ｂでは、受圧部材５が３段で配置されているが、下から１段目の受圧部材５と、下から３段目の受圧部材５とに対してフラップ部材６が連結されるようにしてもよい。また、第３の実施形態に係る垂直軸抗力型風力発電機１Ｃでは、複数の抗力型タービンユニット１０が連結されるが、一部の抗力型タービンユニット１０が備える受圧部材５にだけフラップ部材６が連結されるようにしてもよい。

【0079】

上記実施形態では、抗力型タービン装置の適用例の１つとして、抗力型タービン装置を用いた垂直軸抗力型風力発電機１Ａ～１Ｃについて説明したが、支持軸３を発電ユニット２０に連結することに代えて、支持軸３をポンプ等の回転機械に連結することにより、抗力型タービン装置を用いた風力回転装置としてもよい。

【0080】

上記実施形態では、抗力型タービン装置の適用例の１つとして、抗力型タービン装置を用いた垂直軸抗力型風力発電機１Ａ～１Ｃについて説明したが、エネルギー源として、風（空気流）を用いることに代えて、水流、波、潮流等を用いることにより、抗力型タービン装置を用いた水力発電機又は潮力発電機としてもよいし、さらに支持軸３を発電ユニット２０に連結することに代えて、支持軸３をポンプ等の回転機械に連結することにより、抗力型タービン装置を用いた水力回転装置又は潮力回転装置としてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１Ａ～１Ｃ…垂直軸抗力型風力発電機（抗力型タービン装置）、２…支持筐体、
３…支持軸、４…支持部材、５…受圧部材、６…フラップ部材、７…フラップ開閉機構、
１０…抗力型タービンユニット、２０…発電ユニット、
３０…連結固定部材、３１…連結機構部、
４０…曲線外形部、４１…直線外形部、４２…連結機構部、
５０～５２…受圧壁面部、５０…外側壁面部、５１…中間壁面部、５２…内側壁面部、
５３…外側端、５４…内側端、５５…外側境界部、５６…内側境界部、
５７…外側取付部、５８…中間取付部、５９…内側取付部、
６０…フラップ壁面部、６１…基端、６２…先端、
７０…ヒンジ機構、７１…閉位置保持機構、７２…開位置規制機構

【要約】

【課題】受圧部材の過回転を防止することを可能とする抗力型タービン装置を提供する。
【解決手段】抗力型タービン装置（垂直軸抗力型風力発電機１Ａ）は、支持軸３と、複数の支持部材４と、隣り合う支持部材４の間に配置されて、支持部材４により支持される複数の受圧部材５と、複数の受圧部材５にフラップ開閉機構７を介してそれぞれ連結される複数のフラップ部材６とを備える。複数のフラップ部材６の各々は、軸方向に垂直な平面視において、受圧壁面部５０～５２に対して内側端５４寄りに配置される基端６１と、受圧壁面部５０～５２に対して径方向外側に配置される先端６２との間に延設されるフラップ壁面部６０を有するとともに、フラップ壁面部６０が受圧壁面部５０～５２に沿って配置される閉位置Ｐ１と、フラップ壁面部６０が受圧壁面部５０～５２に対して所定の角度θ１をなす開位置Ｐ２との間を移動可能にフラップ開閉機構７を介して受圧部材６に連結される。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】