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1. (WO2017002539) PLAQUE À LAME PLATE, GÉNÉRATEUR D'ÉNERGIE UTILISANT CETTE DERNIÈRE ET KIT DE MONTAGE POUR CELUI-CI, SOUFFLANTE À AIR ET KIT DE MONTAGE ASSOCIÉ
Document

明 細 書

発明の名称 ブレード平板、それを用いた発電機およびその組み立てキット、送風装置およびその組み立てキット

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005   0006   0007   0008  

課題を解決するための手段

0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168  

実施例

0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177   0178   0179  

符号の説明

0180  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24  

図面

1   2   3A   3B   4A   4B   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20A   20B   20C   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45A   45B   45C   46   47   48   49   50   51   52   53A   53B   53C   53D   53E   54   55   56   57   58   59  

明 細 書

発明の名称 : ブレード平板、それを用いた発電機およびその組み立てキット、送風装置およびその組み立てキット

技術分野

[0001]
 本願発明は、平板ブレード、発電機およびその組み立てキット、送風装置およびその組み立てキットに関する。

背景技術

[0002]
 例えば風、水等の流体媒体の利用分野として、再生可能エネルギーを利用した発電分野がある。世界的にみても今後期待されている分野の1つに潮流や海流を利用した発電方式があるが、風力発電は再生可能エネルギー発電分野のなかでも代表格であり、種々の提案がなされている(特許文献1、2参照)。風力発電装置は、風車の回転軸方向により水平軸型と垂直軸型に分類できる。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2001-289149号公報
特許文献2 : 特開2008-228570号公報
特許文献3 : 特表2009-531227号公報
特許文献4 : 米国特許公開第2012/0076656号明細書
特許文献5 : 特開2012-002069号公報
特許文献6 : 米国特許第9103567号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 水平軸型の風力発電機には、例えばプロペラ式等、垂直軸型には例えばジャイロミル式、ダリウス式、サボニウス式等があり、それぞれの既存風力発電機には下記のような課題がある。
[0005]
 水平軸型風力発電機においては、プロペラ式が代表格であり、効率性が良く大型化に向いていることで世界的にみても普及率が一番高い発電様式である。しかしながら、野鳥の衝突によるバードストライク、強風および落雷による羽根部材の破損事故が問題となっており、また、翼先端により発生する風切り音の低周波騒音問題により、プロペラ式風力発電機の利用は、街中や住宅地を避けた郊外に留まっている状況である。さらには、アップウインド方式の風力発電機は風の乱れの影響を受けないが、風向追従するヨー駆動装置を必要とし、他の様式の風力発電機と比べても構造が複雑である点、ヨー駆動装置などの精密装置による故障率が高い点、そのためのメンテナンスが大変である点、さらにまた、羽根部材の製造には金型を必要とし製造コストが高価な点などが挙げられ、全体的にみれば非常にコストのかかる発電様式である。
[0006]
 垂直軸型風力発電機においては、水平軸型と比べ低いコストで製造可能であるが発電効率は低くなる。例えば、サボニウス式は街中に数多く設置されているが周速比が原理上1以下で発電効率が悪く、実際はモニュメントとしての役割しか果たせていない状況である。一方、水平軸型のプロペラ式と同様に、気流により発生する揚力で回転するジャイロミル式は、垂直軸型のなかでも効率は良く風向きに関係なく回転可能であり、風切り音による低周波騒音が発生しないために街中でも利用可能である。しかしながら、起動時には自力で回転することができずに外部電力を要する点、水平軸型のプロペラ式のように翼の角度を調整して回転を停止することができずに強力なブレーキ装置を要する点、また、大型化が不向きな構造である点などが挙げられ、街中の利用も小規模なものに限定されている発電様式である。
[0007]
 既存の風力装置の回転翼においては、立体的に構築された三次元形状のものが主流であり、例えば災害時等の必要なときに三次元形状の回転翼として風力や水力を利用して発電機を稼働することができる発電技術の出現が切望されている。
[0008]
 本発明は、以上の課題に鑑み、多重螺旋式構造体を構築するブレード平板、それを用いた発電機およびその組み立てキット、送風装置およびその組み立てキット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

[0009]
 前記目的を達成するために、本願発明は、平板部に渦巻き状の切り込みを有し、前記渦巻き状の切り込みの中心部側を伸長させた状態で三次元形状の螺旋ブレードを配置する。

発明の効果

[0010]
 中心部と外周部のいずれか一方または両方をもって伸張することで構築された多重螺旋式構造体の螺旋ブレードは、表面積が大きい有機的な三次元形状を有する。この結果、多重螺旋式構造体の螺旋ブレードを、例えば発電機等の羽根部材に使用すれば、流体媒体である例えば風や水等を容易に捉え、かつ、揚力および抗力を発生させることができる羽根部材を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 図1は、実施形態1に係るブレード平板の上面図である。
[図2] 図2は、ブレード平板の斜視図であり、ブレード平板の中心部側を伸長させる前の斜視図である。
[図3A] 図3Aは、ブレード平板の中心部側を伸長させた状態の斜視図である。
[図3B] 図3Bは、ブレード平板の中心部側を伸張方向からみた図である。
[図4A] 図4Aは、図3Aの状態よりもさらにブレード平板を伸長させた斜視図である。
[図4B] 図4Bは、図3Bの状態よりもさらにブレード平板を伸張方向からみた図である。
[図5] 図5は、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。
[図6] 図6は、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。
[図7] 図7は、本願発明の実施の一例としての伸張前のブレード平板の上面図である。
[図8] 図8は、ブレード平板の渦巻き状の切込みのバリエーションの一例を示す図である。
[図9] 図9は、渦巻き状の切込みのバリエーションの他の一例を示す図である。
[図10] 図10は、図9(B)の平板ブレードの変形例の上面図である。
[図11] 図11は、図10の独立したブレードの上面図である。
[図12] 図12は、ブレード平板の渦巻き状の切り込みの形状の変形例を示す図面である。
[図13] 図13は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。
[図14] 図14は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。
[図15] 図15は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。
[図16] 図16は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。
[図17] 図17は、ブレード平板とそれを支える基台および押さえ部材の平面図である。
[図18] 図18は、ブレード平板とそれを支える基台および押さえ部材を組み立てる工程図である。
[図19] 図19は、実施形態5に係る他のブレード平板の上面図である。
[図20A] 図20Aは、他のブレード平板の斜視図である。
[図20B] 図20Bは、他のブレード平板の伸長状態の斜視図である。
[図20C] 図20Cは、他のブレード平板の伸長状態の上面図である。
[図21] 図21は、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。
[図22] 図22は、他のブレード部材の実施形態の一例を示す状態図である。
[図23] 図23は、ブレード平板に形成されるブレードの枚数と巻数(回転)との関係を示す図である。
[図24] 図24は、実施形態6に係る他のブレード平板の説明図である。
[図25] 図25は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の側面図である。
[図26] 図26は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の背面図である。
[図27] 図27は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の斜視図である。
[図28] 図28は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の風向に自己追従する範囲を示す斜視図である。
[図29] 図29は、本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変前の側面図である。
[図30] 図30は本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変後の側面図である。
[図31] 図31は、本願発明の実施の一例を示す2つの羽根部材を有する風力発電機の側面図である。
[図32] 図32は、本願発明の実施の一例を示す組立て式風力発電機の正面図である。
[図33] 図33は、図32に記載の組立て式風力発電機の側面図である。
[図34] 図34は、本願発明の実施の一例を示す連結型組立て式風力発電機の正面図である。
[図35] 図35は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の側面図である。
[図36] 図36は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の上面図である。
[図37] 図37は、本願発明の実施の一例を示す連結型風力および太陽光ハイブリット式発電機の概念的な正面図である。
[図38] 図38は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前後の状態を示す図である。
[図39] 図39は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前後の状態を示す図である。
[図40] 図40は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。
[図41] 図41は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。
[図42] 図42は、本願発明の実施の一例を示す連結型傾斜式風力発電機の概念的な正面図である。
[図43] 図43は、図42に記載の連結型傾斜式風力発電機の概念的な上面図である。
[図44] 図44は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。
[図45A] 図45Aは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。
[図45B] 図45Bは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な側面図である。
[図45C] 図45Cは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な上面図である。
[図46] 図46は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。
[図47] 図47は、本願発明の実施の一例を示す垂直軸型風力発電機の概念的な斜視図である。
[図48] 図48は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。
[図49] 図49は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。
[図50] 図50は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。
[図51] 図51は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式海流発電機の概念的な斜視図である。
[図52] 図52は、本願発明の実施の一例を示す水力発電機の概念的な側面図である。
[図53A] 図53Aは、本願発明の実施の一例を示す係留式水力および海流発電機の概念的な側面図である。
[図53B] 図53Bは、伸張前のブレード平板100の斜視図である。
[図53C] 図53Cは、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。
[図53D] 図53Dは、本願発明の実施の一例を示す係留式潮流および海流発電機の発電時の概念的な側面図および上面図である。
[図53E] 図53Eは、図53Dに示した係留式潮流および海流発電機の引上げ時の概念的な側面図である。
[図54] 図54は、本願発明の実施の一例を示す送風装置の概念的な斜視図および正面図である。
[図55] 図55は、本願発明にかかる実施例1における風力発電機の羽根部材の翼数における電圧量の統計図である。
[図56] 図56は、本願発明にかかる実施例2における風力発電機の羽根部材の伸張差における電圧量の統計図である。
[図57] 図57は、本願発明の実施例3における風力発電機の羽根部材の風向における自転角度の統計図である。
[図58] 図58は,風洞試験装置を用いて羽根部材を試験した装置の構成図である。
[図59] 図59は、試験結果を示す図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、複数の実施形態を組み合わせるようにしてもよい。
[0013]
(実施形態1)
 本願発明にかかる実施形態1におけるブレード平板について説明する。図1は、実施形態1に係るブレード平板の上面図である。図2は、ブレード平板の斜視図である。図3Aは、ブレード平板の中心部側を伸長させた前の斜視図である。図3Bは、ブレード平板の中心部側を伸長させた状態の斜視図である。図3Cは、ブレード平板の中心部側を伸張方向からのみた図である。図4Aは、図3Bの状態よりもさらにブレード平板を伸長させた斜視図である。図4Bは、図3の状態よりもさらにブレード平板を伸張方向からみた図である。図1に示すように、本実施形態のブレード平板100は、平板部101に渦巻き状の切り込み4を有している。そして、図2に示す平板状のブレード平板100の状態から、図3(A)に示すように、渦巻き状の切り込み4の中心部側を、平板面に対して直交する方向に伸長させた状態とすることで、三次元形状の螺旋ブレード102Aを配置するものである。この三次元形状の螺旋ブレード102Aは、例えば風力発電装置の風車用の三次元の羽根部材として利用される。
[0014]
 具体的には、図1に示すように、ブレード平板100としては、例えば円形の平板部101の中心部を中心部1とし、この中心部1の近傍2から伸び、且つ外周部3には接しない渦巻き状の切り込み(以下「切り欠き」ともいう)4が、本実施形態では中心部1を中心に角度(α)=72度の間隔で5つ施されている。
[0015]
 切り込み4の外周側端部4aは、外周部3から内周に向かって5から10%の範囲で隔てて形成するのが好ましい。また、切り込み4の中心部2側の内周側端部4bは、中心部1から外周に向かって5から10%の範囲で隔てて形成するのが好ましい。
[0016]
 また、ブレード平板100の切り込み4は、例えば断裁加工やレーザ加工のみで製造することが可能である。
[0017]
 ブレード平板100の材質としては、特に限定されるものではないが、少なくとも可撓性を備えた材質の材料からなるものであれば、いずれのもであってもよい。特には、樹脂製材料、金属製材料、ゴム製材料、繊維複合材料などを用いると、耐久性が好ましい、
[0018]
 また、形状記憶合金を用いてブレード平板100を製造するようにしてもよい。これにより、使用時の熱変形により、三次元形状が固定される。例えば、使用時にはドライヤなどの熱を与えることにより、既に記憶させた三次元形状の螺旋ブレード100を復元させるようにしてもよい。または、三次元形状の螺旋ブレードとしたのち、その三次元形状を保持する例えば接着剤等の固定化材料等を噴射させて、その形状を固定化させて羽根部材として使用するようにしてもよい。
[0019]
 本実施形態のブレード平板によれば、外周を有する2次元の平板を伸張させるだけで三次元の羽根部材として利用することができる。そして、三次元の羽根部材は、流体媒体による自己起動性および自己流向追従性を有し、回転軸方向を限定せずに自転可能で、かつ、回転力を制御できる。また、三次元の羽根部材を用いることにより、低コストで製造および運用が可能な発電機、さらには、多様な気流を有する風を発生させる送風装置を提供することができる。本実施形態のブレード平板により形成される三次元形状の螺旋ブレードを例えば発電機、送風装置、発熱装置の羽根部材として使用すれば、成形用の金型が不要となり低コストの羽根部材を提供することができる。
[0020]
 次に、図2~図6を参照して平板ブレード100の使用態様の一例についてさらに説明する。図2は、平板ブレード100の一例を示す伸張前の状態図である。図3Aは、平板状態の平板ブレード100の外周がつくる面に対して中心部1を垂直方向(平板部101の平板面に直交する方向)に第1の伸張5をして構築された本実施形態のブレード平板である三次元形状の螺旋ブレード102Aを示す状態図である。図3A中、符号7は渦巻き状の切込み4が伸張された後のブレードを図示する。図3Bは、伸長させた状態で、伸長方向(上下のいずれか一方向)からみたときの図面であり、隣り合うブレード7、7同士は交差していない状態図である。ここで、多重螺旋式構造体の多重螺旋構造とは、伸長させた状態でくびれ部をそなえる多重螺旋である。この多重螺旋は、螺旋のブレード7の角度が最初は緩く、次第にきつくなり、さらに緩くなる構造をいう。 
[0021]
 図4Aは、図3Aの三次元形状の螺旋ブレード102Aの状態から、中心部1をさらに垂直方向に第2の伸張6をして構築された三次元形状の螺旋ブレード102Bを示す状態図である。図4A中、符号8は第2の伸長6により伸張率を上げることで構築されるくびれ形状のくびれ部を図示する。図4Bは、伸長させた状態で、伸長方向(上下のいずれか一方向)からみたときの図面であり、隣り合うブレード7、7同士は交差している状態図である。この交差している状態がくびれ部8を形成する。
[0022]
 図5および図6は、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。図5は、伸張前のブレード平板100の斜視図である。図5に示すように本実施形態のブレード平板100は、外周部3の周囲に沿って、略お椀形状の湾曲部103を備えている。図6は、図5に示すブレード平板100の中心部1を有する面に対して垂直方向に中心部1を第2の伸張6を施して構築されたくびれ部8を備えた三次元形状の螺旋ブレード102Bである。外周部3にお椀形状の湾曲部103を備えることで、平板より形状維持が強化される。
[0023]
 ここで、本実施形態の平板ブレード100を伸長させて三次元形状の螺旋ブレード102A、102Bを配置するには、切り込み4の回転方向にわずかに捻れながら伸張するのが好ましい。回転方向にわずかな捻じれについては、後述する。
[0024]
 このように、中心部1と外周部3のいずれか一方または両方をもって伸張することで構築された本実施形態のブレード平板の螺旋ブレード102(102A、102B)は、いずれの方向から見ても表面積が大きい有機的な三次元形状を有している。この結果、本実施形態のブレード平板の螺旋ブレード102を、例えば発電機等の羽根部材に使用すれば、流体媒体である例えば風や水等を容易に捉え、かつ、揚力および抗力を発生させることができる羽根部材を提供することができる。
[0025]
 また、風速を考慮して中心部1と外周部3の伸張度合いを調整することによって、本実施形態のブレード平板は流体媒体による自己起動性を有し、かつ、回転力を制御することができる。
[0026]
 さらには、本実施形態のブレード平板は伸張するだけで2次元のブレード平板100から三次元形状の螺旋ブレード102を構築することによって、発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、本実施形態本実施形態のブレード平板を運搬時には平板状態で運搬することができ、組立てが容易で、かつ、持ち運びが容易な低コストの発電機および送風装置またはこれらのいずれかの組立てキットの羽根部材を提供することができる。
[0027]
 さらにまた、外周部がお椀状の湾曲形状を有する本実施形態のブレード平板を発電機および送風装置の羽根部材として使用すれば、例えば樹脂板から成る本実施形態のブレード平板であっても外周部には撓みが発生せず、前記外周部材を簡素化することができ、かつ、発電機および送風装置またはこれらのいずれかの組立てキットの軽量化に貢献できる。ただし、本実施形態のブレード平板の材質は樹脂以外にも、例えば金属、炭素繊維または植物繊維さらには樹脂を含むこれらいずれかの組み合わせなども可能であり、本実施形態のブレード平板の材質を限定するものではない。
[0028]
(実施形態2)
 次に、本願発明にかかる実施形態2におけるブレード平板のブレード平板のバリエーションの形状について説明する。図7は、本願発明の実施の一例としての伸張前のブレード平板の上面図である。図7(A)のブレード平板100は、直線で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が円形の羽根部材である。図7(B)のブレード平板100は、円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する渦巻き状の切り込み4が3つ施されていると共に、外周部3が円形の羽根部材である。図7(C)のブレード平板100は、円の一部で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が10角形状の多角形形状を有する羽根部材である。図7(D)のブレード平板100は、円の一部で複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が円の一部および直線の組み合わせで複数連結されている波形状を有する羽根部材である。
[0029]
 これにより、本実施形態のブレード平板100を用いて三次元形状の螺旋ブレードとした多重螺旋式構造体を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して高効率な切り込み形状を有する羽根部材を提供することができる。
[0030]
 また、例えば、羽根部材の切り込みおよび外周に微細な波形状を施すことによって、回転による騒音を抑制することができる。但し、微細な波形状を施す以外にも、毛のような付属部材などを接続することも可能である。
[0031]
(実施形態3)
 次に、本願発明にかかる実施形態3におけるブレード平板の羽根部材の形状について説明する。図8は、ブレード平板の渦巻き状の切込みのバリエーションの一例を示す図である。図8(A)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が1本の例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側にむかって1本の渦が形成され、切り込み4の端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(B)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が2本の例示である。ブレード平板100の中心部1を中心として対象の位置の外周部3の2か所の端部4aから中心部1側にむかって2本の渦が形成され、2つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(C)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が3本の例示である。ブレード平板100の外周部3の3か所の端部4aから中心部1側にむかって3本の渦が形成され、3つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(D)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が5本の例示である。ブレード平板100の外周部3の5か所の端部4aから中心部1側にむかって5本の渦が形成され、5つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(E)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4が18本の例示である。ブレード平板100の外周部3の18か所の端部4aから中心部1側にむかって18本の渦が形成され、18つの端部4bは中心部1の近傍に配置されている。図8(F)のブレード平板100は、図8(B)の変形例であり、渦巻き状の切込みをスリット状の2つのくり抜きとした例示である。ブレード平板100の外周部3の2か所の端部4aから中心部1側にむかって2本のくり抜かれた切り抜き9の渦が形成され、切り抜き9の渦が形成する2つの端部4bは中心部1の近傍2に配置されている。
[0032]
 図9は、渦巻き状の切込みのバリエーションの他の一例を示す図である。図9(A)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4の形成により2本のブレード7を形成する例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側に向かって渦状の切込み4が形成され、中心部1の近傍に2つの独立した円弧状のブレード端部7aが配置されている。なお、円弧状のブレード端部7aには、連結用の孔7bが形成されている。図9(B)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4の形成により3本のブレード7とする例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側に向かって渦状の切込み4が形成され、中心部1の近傍に3つの独立した円弧状のブレード端部7aが配置されている。なお、円弧状のブレード端部7aには、連結用の孔7bが形成されている。図9(C)のブレード平板100は、渦巻き状の切込み4の形成により4本のブレード7とする例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側に向かって渦状の切込み4が形成され、中心部1の近傍に4つの独立した円弧状のブレード端部7aが配置されている。なお、円弧状のブレード端部7aには、連結用の孔7bが形成されている。図9(D)のブレード平板100は、図9(A)の切込み4がスリットの切り欠き9を設けて、2つのブレード7を形成する例示である。
[0033]
 図10は、図9(B)の平板ブレードの変形例の上面図である。図10に示すように、ブレード平板100は、渦巻き状の切込み4の形成により、3本の独立したブレード7としている。この結果、ブレード平板100の切り込み4の外周部3のブレード7の外周側端部7cも独立することとなり、この独立した外周側端部7cから中心部1側に向かって渦状の切込み4が形成され、中心部1の近傍2に3つの独立した円弧状のブレード端部7aが配置される。なお、円弧状ブレード端部7aおよび外周側端部7cには、各々連結用の孔7bが形成されている。
[0034]
 図11は、図10の独立した一片のブレード7の上面図である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3のブレードの端部7cが独立しているので、切り離すことができ、単独のブレード7となる。よって、この独立した3つのブレード7を組み合わせることで、図10の平板ブレードを構築することができる。これにより、3つのブレード7を重ねることでよりコンパクトになる。この結果、重ねた状態で収納することができ、可搬性が向上する。組み立てる際には、端部7cの孔7bにピン等の固定部材で基部に固定し、円弧状のブレード端部7aの孔7bをピンなどの保持部材により保持する。そして、この保持部材を引き上げることで、三次元形状の螺旋ブレード102A、102Bを構築することができる。
[0035]
 図12は、ブレード平板の渦巻き状の切り込みの形状の変形例を示す図面である。図12(A)から(E)のブレード平板100は、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている渦巻き状の切り込み4が5つ施されていると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。
[0036]
 図12(F)のブレード平板100は、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている渦巻き状の切り込み4が2つ施されていると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。
[0037]
 図12(G)のブレード平板100は、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている渦巻き状の切り込み4が3つ施されていると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。
[0038]
 図12(H)から(K)のブレード平板100は、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている切り抜き9部分を有する渦巻き状の切り込み4が3つ施されていると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。なお、図12(H)から(K)のブレード平板100は、外周部3の縁に沿って、切り込み4を有する羽根部材である。
[0039]
 図13は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。図13(A)から図13(C)のブレード平板100は、図12(B)のブレード平板の変形例であり、例えばネジなどの固定部材を通す2以上の孔11と、この孔11同士をネジなどで結合させるための切り込み12を有する羽根部材である。この切り込み12を用いて、孔11同士を結合させるだけで、積極的な伸張による変形以外に、ブレード平板が可撓性を備えていることにより、局部の変形が可能となり、三次元形状の螺旋ブレード102を構築することができる。これの自己変形により、羽根部材の回転効率を向上させることができる。
[0040]
 図14は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。図14(A)のブレード平板100は、図9(A)のブレード平板100の変形例であり、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている渦巻き状の切り込み4が2つ施されてブレード7を形成していると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。図14(B)から(C)のブレード平板100は、図9(B)のブレード平板100の変形例であり、円の一部および直線さらには相似縮小した外周形状の一部の組み合わせで複数連結されている渦巻き状の切り込み4が3つ施されてブレード7を形成していると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。
[0041]
 図15は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。図15に示すブレード平板100は、円弧状の切り込み4が2つ施されて1本のブレード7を形成していると共に、外周部3が円形状を有する羽根部材である。図15中、破線状態の切込み4は、ブレード平板100の使用開始前であり、実線は、ブレード平板100を使用する際に、中心部2を垂直方向に伸長させて、ブレード7を自己交差させて、くびれ部8を形成させて三次元形状の螺旋ブレード102を構築することができる。図16は、渦巻き状の切り込みの形状の他の変形例を示す図面である。図16(A)のブレード平板100は、外周部3が真円の円形ではなく、渦巻き状の切り込み4の端部7cが外周部3の一部を構成しており、伸長させる際には、端部7cに形成された孔7bに対して固定部材を用いて固定し、その固定した状態で伸長することで、三次元形状の螺旋ブレード102A、102Bを配置するものである。なお、図16(B)の中心部2の破線は保持部を図示する。
[0042]
 これにより、本実施形態のブレード平板100を用いて三次元形状の螺旋ブレードとした多重螺旋式構造体を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して高効率な切り込み形状を有する羽根部材を提供することができる。
[0043]
(実施形態4)
 次に、本願発明にかかる実施形態4におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図17はブレード平板とそれを支える基台および押さえ部材の平面図である。図17(A)は、渦巻き状の切り込み4が4つ形成されたブレード平板100であり、図17(B)は、そのブレード平板100を支える基台20であり、図17(C)は、基台20の上にブレード平板100を載せた後に、ブレード平板100の上面側周囲をおさえるくり抜かれた空間部21aを有する環状の押さえ部材21である。図17(A)のブレード平板100の中心部には孔100aが形成されている。また、図17(B)の基台20の中心部には孔20aが形成されている。
[0044]
 図18はブレード平板とそれを支える基台および押さえ部材を組み立てる工程図である。図18(A)は、図17(A)から(C)の各部材を組み合わせた状態の平面図である。図18(B)は、図18(A)の状態から軸体25を用い、基台20の孔20aに軸体25を通し、次いでブレード平板100の中心部1に形成された孔100aに軸体25の先端を固定させている。そして、この固定した状態で基台20の平面と直交する方向に第1の伸長5をさせて、図18(C)に示すように、三次元形状の螺旋ブレード102を形成する。この三次元形状の螺旋ブレード102は、発電機または送風装置の水平型の羽根部材として使用することができる。
[0045]
 これにより、本実施形態のブレード平板を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して高効率な切り込み形状を有する羽根部材を提供することができる。
[0046]
(実施形態5)
 次に、本願発明にかかる実施形態5におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図19は、実施形態5に係る他のブレード平板の上面図である。図20は、他のブレード平板の斜視図および上面図である。図19は、実施形態5に係るブレード平板の伸張前の状態図である。図20Aから図20Cは、他のブレード平板の斜視図であり、ブレード平板が伸張により変形することを示す図である。図20Aは、他のブレード平板の斜視図である。図20Bは、他のブレード平板の伸長状態の斜視図である。図20Cは、他のブレード平板の伸長状態の上面図である。図20Bは、ブレード平板の中心部側を保持した状態で伸長させた状態の斜視図であり、図20Cは、この伸長状態の上面図である。
[0047]
 図19に示すように、本実施形態のブレード平板100は、平板部101に渦巻き状の切り込み4を有している。図19に示すように、渦巻き状の切込み4の形成により4本のブレード7とする例示である。ブレード平板100の切り込み4の外周部3の端部4aから中心部1側に向かって渦状の切込み4が形成され、中心部1の近傍2に4つの独立した円弧状のブレード端部7aが配置されている。そして、図20Aに示す平板状のブレード平板100の状態から、ブレード7を各々一捻りさせてブレード裏面を天井側にむけてその中心部において、図示しない保持部材により保持し、平板面に対して直交する方向に伸長させた状態とすることで、三次元形状の螺旋ブレード102Cを配置するものである。この三次元形状の螺旋ブレード102Cは、例えば風力発電装置の風車用の垂直型の三次元の羽根部材として利用される。
[0048]
 具体的には、図19に示すように、例えば円形の平板部101の中心部を中心部1とし、この中心部の近傍2から伸び、且つ外周部3には接しない渦巻き状の切り込み4が、中心部1を中心に角度(α)=72度の間隔で5つ施されている。
[0049]
 なお、切り込み4の外周部3の端部4aは、外周部3から内周に向かって5から10%の範囲で隔てて形成するのが好ましい。また、切り込み4の中心部2側の端部4bは、中心部1から外周に向かって5から10%の範囲で隔てて形成するのが好ましい。
[0050]
 また、ブレード平板100の切り込み4は、例えば断裁加工やレーザ加工のみで製造することが可能である。
[0051]
 図21は、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。また、図21(A)に示すように、伸張前のブレード平板100の外周部3の周囲に沿って、略お椀形状の湾曲部103を備えている。図21(B)は、図21(A)に示すブレード平板100の各ブレード7を一本毎に一捻りさせ、中心部1で保持し、その保持した状態で垂直方向に第1の伸張5をして構築された三次元形状の螺旋ブレード102Cである。外周部3にお椀形状の湾曲部103を備えることで、平板より形状維持が強化される。
[0052]
 図22は、他のブレード部材の実施形態の一例を示す状態図である。図22(A)は、図19で示した渦巻き状の切込み4の形成により4本のブレード7を有したブレード平板100を用いて、前述した図17(B)、(C)に示す基台20および押さえ部材21により挟み、組み合わせた工程を示す状態図である。図22(B)は、図22(A)の状態から軸体25を用いて、1本のブレード7の独立した円弧状のブレード端部7aに形成された孔7bに、軸体25の先端を固定させている。図22(C)は、軸体25を保持する保持部材を用いて固定する一例であり、軸体25の先端を保持部材である上留め具26a、下留め具26bで固定している。この固定の際、ブレード7を反転させて捻り、ブレード裏面が天井面となる。すなわち、ブレード7を伸長させた状態で、一方向からみたとき、ブレード表裏面が露出していることとなる。図22(D)は、4本のブレード7を一捻りした状態で固定させている状態図である。図22(E)は、4本のブレード7を一捻りした状態で軸体25の先端部に固定させて、三次元形状の螺旋ブレード102を形成する。この三次元形状の螺旋ブレード102は、発電機または送風装置の垂直型の羽根部材として使用することができる。
[0053]
 図23は、ブレード平板に形成されるブレードの枚数と巻数(回転)との関係を示す図である。図23に示すように、ブレードの枚数が3枚と4枚の場合、巻き数(回転)を3/4回転、1回転1と1/4回転、1と1/2回転、1と3/4回転した場合に形成さる三次元形状の螺旋ブレードの状態図である。図23に示すように、回転をかける(捻る)ことにより三次元形状の螺旋ブレードがより複雑となることが判明する。
[0054]
 図23は、さらに、ブレードの枚数と巻き数(回転)との関係を示す。図23は、ブレードの枚数が3枚と4枚と5枚と6枚の場合、巻数(回転)を3/4回転、7/8回転、1回転1と1/8回転、1回転1と1/4回転、1回転1と3/8回転、1と1/2回転、1回転1と5/8回転、1と3/4回転した場合に形成さる三次元形状の螺旋ブレードの状態を示す。図23は、翼数が3、4、5の場合における、ブレード平板の上面図と斜視図との関係を示す。
[0055]
 これにより、本実施形態のブレード平板を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して高効率な切り込み形状を有する羽根部材を提供することができる。
[0056]
(実施形態6)
 次に、本願発明にかかる実施形態6におけるブレード平板の羽根部材の使用例について説明する。図24は、実施形態6に係る他のブレード平板の説明図である。図24(A)は、実施形態6に係るブレード平板の上面図であり、伸張前の状態図であり、図8(E)のブレード平板100である。図24(B)は、図24(A)の状態のブレード平板100を真上に第1の伸張5および第2の伸長6を行い、変形させて、三次元形状の螺旋ブレード102Bを構築したものである。この三次元形状の螺旋ブレード102は、発電機または送風装置の水平型の羽根部材として使用することができる。
[0057]
 これに対して、図24(C)は、図24(A)の状態のブレード平板100を切込み4を形成した渦方向に対して逆捻りを施し真上に第1の伸長5を行い、変形させて、三次元形状の螺旋ブレード102Dを構築したものである。この三次元形状の螺旋ブレード102Dは、発電機または送風装置の垂直型の羽根部材として使用することができる。
[0058]
 これにより、本実施形態のブレード平板100を用いて三次元形状の螺旋ブレードとした多重螺旋式構造体を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して高効率な切り込み形状を有する羽根部材を提供することができる。
[0059]
(実施の形態7)
 次に、本発明にかかる実施の形態7におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図25は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の側面図である。図26は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の背面図である。符号30は反時計回りの切り込みが施された本例の三次元形状の螺旋ブレード102による羽根部材、31は羽根部材30の形状を維持するための軸体、32は羽根部材30と回転可能に接続され、かつ、羽根部材30の回転軸上に沿って摺動可能な中心部材、33は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、34は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、Aは本例のブレード平板による羽根部材30、軸体31および中心部材32を含む風車部、35は発電機、Bは回転速度制部材34および発電機35が内蔵されている発電部、36は風車部Dおよび発電部Bを固定するための支持構造体、37は台座38に固定される支柱、39は軸体31と回転自在に接続されている回転部材、40は支持構造体36を回転自在に支持する支持用回転部材、Cは支持構造体35、支柱36、回転部材39、支持用回転部材40からなる支持部材を各々図示している。 
[0060]
 本実施形態の風力発電機は、風車部Aと発電部Bと指示部材Cとからなり、これにより、流体媒体(例えば風)によって羽根部材30が回転することで発生する回転力を軸体31に伝えることで発電部Bから発電電力が得られる。
[0061]
 また、羽根部材30は分解可能であって、平板状態にして積載することで容易に保管ができる。
[0062]
 さらには、羽根部材30、軸体31、中心部材32および外周部材33を強固に接続させることによって、回転により発生する風車部Aの振動を抑制することができる。
[0063]
 図27は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の斜視図である。図27に示すように、風向41に対して羽根部材30が同図に示す回転方向42に回転することを示している。但し、羽根部材30の切り込み方向が逆向きの場合には回転方向も逆向きとなる。
[0064]
 これにより、羽根部材30は表面積が大きく高い視認性を有することによって、野鳥の衝突を防止する。すなわち、バードストライク問題を解消して環境にも配慮することができる。
[0065]
 また、羽根部材30には翼先端がないことによって、回転による翼先端の風切り音が発生しない。すなわち、風切り音による騒音問題を解消して街中および住宅地にも設置することができる。
[0066]
 図28は、本発明の実施の一例を示す風力発電機の風向に自己追従する範囲を示す斜視図である。図28中、符号42は切り込み方向を限定しない羽根部材、43は羽根部材42の回転方向、44は羽根部材42の回転軸、45は前記回転軸上に定めた基点、46は風向41に対する羽根部材42の自己追従範囲を示している。なお、風向41は回転軸44の軸線上に沿って流れている。
[0067]
 これにより、羽根部材42は、回転軸44の軸線上を0度として基点45を軸に左右0から45度未満の範囲で自転可能に自己追従することができる。
[0068]
 また、例えば、風向41に対して羽根部材42がいずれの方向を向いている状態であっても、羽根部材42および外周部材33が風向41より風を受けることによって、支持用回転部材40が回転して羽根部材42は回転しながら同図に示す方向に向くことができる。
[0069]
 さらには、羽根部材42の自己追従する最適な角度は風速によって異なり、同図に示す自己追従範囲46のいずれかである。
[0070]
 さらにまた、例えば、羽根部材42に弾性の特性を有する素材を使用すれば、強風や突風などにより強い風圧が生じた場合であっても、羽根部材42がバネ材のように瞬時に伸縮して翼面にかかる抵抗を分散または拡散させることによって、羽根部材42の破損を容易に防止することができる。但し、前記弾性以外にも、塑性、可塑性または形状記憶性などの特性を有する素材も使用可能である。
[0071]
(実施の形態8)
 次に、本発明にかかる実施の形態8におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図29は、本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変前の側面図である。図29中、符号30は反時計回りの切り込みが施された本例のブレード平板による羽根部材、31は羽根部材30の形状を維持するための軸体、43は雌ねじ部を有する中心部材、44は回転部材、45は雄ねじ部を有するスクリュー棒、46は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、47は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、35は発電機、36は支持構造体、支柱37は台座38に固定されており、40は支持構造体36を左右のいずれにも回転自在に支持する支持用回転部材、48はスクリュー棒45を回転させて中心部材43を羽根部材30の回転軸上に沿って移動させるためのモーター、49は中心部材43の伸縮に連動して伸縮する保護部材を示している。
[0072]
 図30は本発明の実施の一例を示す羽根部材が可変する風力発電機の可変後の側面図である。このように、中心部材43を同図に示す伸張方向50に移動して羽根部材30の形状を可変させることによって、風速に対して回転力を制御できる。すなわち、強風時でも安全に発電電力を発生させることができる。
[0073]
 さらにまた、図30に示すように中心部材43を伸張方向50にさらに移動させて羽根部材30の伸張率を0%にすることによって、流体媒体による回転を静止することができる。
[0074]
(実施形態9)
 次に、本願発明にかかる実施形態9におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図31は、本願発明の実施の一例を示す2つの羽根部材を有する風力発電機の側面図である。図31中、符号Dは、2つの羽根部材30が同図に示すような向きで配置されている風車部、31はそれぞれの羽根部材30の回転軸上を中心軸とする軸体、32は羽根部材30と回転可能に接続され、かつ、羽根部材30の回転軸上に沿って摺動可能な中心部材、33は羽根部材30および軸体31と強固に接続されている外周部材、52は外周部材33と強固に接続されている羽根部用固定部材、34は羽根部材30の回転を制御するための回転速度制御部材、35は2つの軸体31と接続されているローターおよびステーターの回転により発電する発電機、55は支持部材、支柱56は台座57に固定されており、58は軸体31と回転自在に接続されている回転部材、59は支持部材55を回転自在に支持する支持用回転部材を各々図示する。そして、風向41より風を受けることによって、風車部Dが同図に示す向きに自己追従し、それぞれの羽根部材30が同図に示す回転方向(61および62)に回転することを示している。
[0075]
 これにより、本実施形態の2つのブレード平板を風力発電機の羽根部材として同図に示すように配置させることによって、それぞれの羽根部材30,30が回転することで発生する回転力をそれぞれに接続されている軸体35に伝えることができ、羽根部材が1つの発電機に比べてより多くの発電電力を発生させることができる。但し、羽根部材は2枚以外にも、4枚、6枚、8枚など偶数枚で複数配置させることも可能であり、羽根部材の数を限定するものではない。
[0076]
 また、羽根部用固定部材52を備えることによって、風により発生する自励振動による羽根部の疲労破壊および台風などの強風さらには乱流や突風による羽根部の破損を防ぐことができ、より安全性の高い羽根部材を提供することができる。
[0077]
 さらには、例えば発電機35に隣接して発熱装置を備えれば、風車部Dより発生した回転エネルギーを熱エネルギーに変換して油および溶融塩などの熱媒体を使用して台座57に設置された蓄熱槽に貯蓄し熱交換器で蒸気を発生させ蒸気タービン発電機により発電することができ、風力発電および熱発電を複合した風力熱蓄積式の発電機の羽根部材を提供することができる。
[0078]
(実施形態10)
 次に、本願発明にかかる実施形態10におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図32は、本願発明の実施の一例を示す組立て式風力発電機の正面図である。図33は、図32に記載の組立て式風力発電機の側面図である。図32および図33中、符号Dは図31に示す発電部、63はパイプ形状の連結支持部材、64は複数の連結支持部材63と強固に接続させて連結支持構造体Eを構成するためのパイプ形状の連結支持部材、65は連結支持部材64の接続口を保護する保護部材を示している。なお、連結支持構造体Eは自立可能な構造としている。
[0079]
 これにより、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として使用すれば、羽根部材を平板状態で運搬できることによって、コンパクトで持ち運びが可能な組立てキット式の風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0080]
(実施形態11)
 次に、本願発明にかかる実施形態11におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図34は、本願発明の実施の一例を示す連結型組立て式風力発電機の正面図である。図35は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の側面図である。図36は、図34に記載の連結型組立て式風力発電機の上面図である。図34から図36に示す図は、複数の連結支持部材63、64を組み合わせた連結支持構造体Fと、図32および33に記載の組立て式の風車部Dを複数連結したものである。図34中、符号66は連結支持部材64に接続された連結支持構造体Fをワイヤー67により強固に補強および固定するための補強部材を示している。但し、ワイヤー67は同図に示すように、複数の補強部材66同士と接続させて連結支持構造体Fを補強するだけではなく、例えば、杭または重しなどと接続させて連結支持構造体Fを固定することも可能であり、補強および固定する方法を限定するものではない。
[0081]
 これにより、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として複数連結させることによって、必要な電力量に合わせて発電量を調整できる連結型組立て式風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0082]
 また、複数の連結支持部材63、64を多用することにより連結支持構造体Fを構築することができ、例えば、隣接した複数の建築物の壁面部と接続させて発電可能な連結支持構造体を構築すれば、既存の風力発電機のようなタワーおよび台座が不要となり、建物が密集した街中などの設置が困難な場所であっても本実施形態のブレード平板の羽根部材を使用した風力発電機を提供することができる。但し、建築物でなくても、岩場および建造物さらにはこれらの組み合わせなども可能であって、前記連結支持構造体と接続するものを限定するものではない。
[0083]
(実施形態12)
 次に、本願発明にかかる実施形態12におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図37は、本願発明の実施の一例を示す連結型風力および太陽光ハイブリット式発電機の概念的な正面図である。符号Aは、図25および図26に記載の風力発電機であって、風力発電機Aの羽根部材の面上には、図示しないが、例えば曲面加工が可能な有機薄膜式太陽光電池を備えており、図37に示すように前記風力発電機を横3列に並列配置させ、さらに、前記並列配置された3つの前記風力発電機を縦2列に縦列配置させたものである。符号68は、これらを効果的に発電させるために適切な間隔で連結させるための連結支持部材を示している。但し、前記有機薄膜式太陽光電池以外にも、無機系および化合物系の太陽光電池なども曲面加工が可能である。
[0084]
 このように、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として複数連結させることによって、大型の羽根部材を有する風力発電機の設置が困難な場所であっても大量の発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0085]
 これにより、例えば、無風時には太陽光より発電し夜間時には風より発電することによって、既存の風力発電機に比べ安定的に発電電力を発生させることができ、かつ、太陽光および風より同時に発電すればより多くの発電電力を発生させることができる。但し、無風時または夜間時以外にも、日中または雨天時などの様々な天候の状況下においても発電可能であって天候状況を限定するものではない。
[0086]
(実施形態13)
 次に、本願発明にかかる実施形態13におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図38、39は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前後の状態を示す図である。羽根部材30を閉じて平板状とすることで、風の抵抗をうけない風車とすることができる。図38は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変後の正面図である。図39は、羽根部材が可変する垂直軸型風力発電機の可変前の正面図である。本実施形態の風車部は、どの方向からの風向きでも発電することが可能である。なお、暴風時には、図39に示すように、羽根部材を閉じることにより、破損を回避することが可能となる。本実施形態では、ブレーキ装置が不要で、コスト削減とブレーキ装置の発火などを回避することができ、安全である。
[0087]
(実施形態14)
 次に、本願発明にかかる実施形態14におけるブレード平板を羽根部材に使用した流体媒体による発電機について説明する。図40は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。図40中、符号30Aは中心部1の近傍2から反時計回りに伸びる前記外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材、30Bは中心部1の近傍2から時計回りに伸びる外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材である。符号71は効果的に発電させるために羽根部材30A、30Bを適切な間隔で配置させるための連結支持部材、72は発電機73のローター側に接続されている軸体、74は発電機73のステーター側に接続されている管状の軸体、75は接続部材、76は接続部材75を有する発電本体部Gと浮揚部材とをつなぐための強度を有するケーブル、77は発電機73に接続されている配線、78は丈夫な電力ケーブル、79は外周部材、80は回転部材、81は配線77に流れる発電電力を電力ケーブル78に伝導させるためのコミュテーターを示している。なお、発電本体部Gは少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
[0088]
 このように、本実施形態のブレード平板を発電機の羽根部材として使用することによって、流体媒体により羽根部材30A、30Bが同図に示す矢印方向にそれぞれ回転することで発生する回転力を発電機73のローター側およびステーター側のそれぞれに接続されている軸体72、74に伝えることで発電電力が得られる。
[0089]
 また、本実施形態のブレード平板を浮揚式発電機の羽根部材として使用すれば、浮揚部材により前記浮揚式発電機を空中に浮揚させるとこによって上空でも風向に関係なく発電することができ、上空の強くて継続的な風を得ることができ、地上付近に設置した従来の風力発電機よりも高効率な発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0090]
 さらには、発電本体部Gは気体を内蔵させる機能を有することによって海中でも利用可能となり、海流を利用すれば風よりも強くて安定的なエネルギーを得ることができ、風力発電機よりも高効率な発電電力を発生させることができる。
[0091]
(実施形態15)
 次に、本願発明にかかる実施形態15におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図41は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。3つの発電本体部Gを縦列に連結したものを示しており、前記連結型浮揚式発電機は浮揚部材と接続可能であって、複数の発電本体部Gの発電機73より発生した発電電力を電力ケーブル82へ伝達可能に構成されている。なお、前記連結型浮揚式発電機は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
[0092]
 これにより、本実施形態のブレード平板を連結型浮揚式発電機の羽根部材として使用すれば、複数の連結支持部材71を組み合わせることによって、連結凧式に発電本体部Gを複数連結することができ、前記連結型浮揚式発電機を浮揚部材と組み合わせることで上空の風より大出量の発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0093]
 また、前記連結型浮揚式発電機は気体を内蔵させる機能を有することによって海中でも利用可能となり、海流より大出量の発電電力を発生させることができる。
[0094]
(実施形態16)
 次に、本願発明にかかる実施形態16におけるブレード平板を羽根部材に使用した連結型傾斜式風力発電機について説明する。図42は、本願発明の実施の一例を示す連結型傾斜式風力発電機の概念的な正面図である。図43は、図42に記載の連結型傾斜式風力発電機の概念的な上面図である。図42に示すように、電力ケーブル83と接続されている4つの発電本体部Gを鉛直方向に設置されたタワー84の上部より45度傾斜させ、かつ、タワー84の中心を基点とし90度ずつ回転させて配置したものである。図42中、符号85は避雷針、86はそれぞれの発電本体Gより発電された発電電力を一括して制御するインバーター、87は台座、88は発電本体部Gの傾斜角度を維持するための発電機本体用固定部材、89は発電本体部Gと発電機本体用固定部材88をつなぐケーブルを各々図示する。但し、配置する発電本体部Gの傾斜角度は45度以外でも可能であって、タワーの高さを考慮した避雷針の保護角の範囲内である。
[0095]
 これにより、本実施形態のブレード平板を連結型傾斜式風力発電機の羽根部材として使用すれば、複数の発電本体部Gを連結することができ、大型の羽根部材を有する風力発電機の設置が困難な場所であっても大量の発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。好ましくは、タワー84の上部に配置された複数の発電本体部Gと接続された電力ケーブル83の数は、3以上、4以上、5以上、6以上または7以上のいずれかであり、20以下、16以下、12以下、10以下、9以下または8以下のいずれかである。
[0096]
(実施形態17)
 次に、本願発明にかかる実施形態17におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図44は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。浮揚部材90は接続部材75を介して発電本体部Gと接続されている。図44中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
[0097]
 これにより、本実施形態のブレード平板を浮揚式風力発電機の羽根部材として使用すれば、同図に示すように風向26に対して羽根部材30A、30Bがそれぞれ異なる方向に回転することによって、羽根部材30A、30Bの回転による慣性力を相殺することができ、発電本体部Gの回転による電力ケーブル78のよじれを防ぎ、かつ、羽根部材が1つに比べより多くの発電電力を発生させることができる。
[0098]
 また、上空の風を受ける発電本体部Gの動きに対して、巻取り部材91が連動して水平面に沿って回転することによって、電力ケーブル78のよじれを防ぐことができる。
[0099]
 さらには、電力ケーブル78を巻き取ることで、発電本体部Gおよび浮揚部材90を地上に設置させることが可能となり、例えば、台風および雷雨の悪天候による故障および破損を防ぎ、かつ、メンテナンスも容易に行なうことができる。但し、台風および雷雨以外にも、寒波、熱波およびスコールさらには暴風などの悪天候の状況下であっても地上に設置することができ、気象状況を限定するものではない。
[0100]
 さらにまた、車両Hに巻取り部材91および台座92を備えることによって、既存の風力発電機のような基礎部は不要となり設置コストを削減することができ、かつ、移動可能となることで、災害による電力不足時または停電時においても災害地にて発電および電力供給を行なうことができ、発電場所を限定しない移動式の浮揚式風力発電機の羽根部材を提供することができる。但し、災害地以外にも、停電地域、山岳地帯、仮設住宅地および難民キャンプ地さらには野外イベント場などの電力網のない場所や厳しい環境下などでも移動して現場にて電気を供給することができ、発電する場所を限定するものではない。
[0101]
 さらにまた、高高度に吹く強風のジェット気流を利用すれば高効率に発電可能であって、複数の発電本体部Gを連結させれば、発電量に対するコストを削減することができる。
[0102]
 さらにまた、図44において、浮揚部材90の面上には、図示しないが、例えば曲面加工が可能な有機薄膜式太陽光電池を備えれば、風力および太陽光によるハイブリット発電が可能となる。但し、前記有機薄膜式太陽光電池以外にも、無機系および化合物系の太陽光電池なども曲面加工が可能である。
[0103]
(実施形態18)
 次に、本願発明にかかる実施形態17におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図45は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図45Aは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。図45Bは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な側面図である。図45Cは、羽根部材を複数有する切頂二十面体型の浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な上面図である。図45A~図45Cに示すように、羽根部材30および発電機Aを有する発電本体部Hは、支持部材形状が20個の六角形と12個の五角形からなる切頂二十面体から成るバックミンスターフラーレン構造である。上下左右関係なく、全方向の風が利用可能である。しかも、乱流でも発電可能となる。複数の切り込み方向が異なる羽根部材30を有し、風により羽根部材が回転する際に回転慣性力を相殺して、電気ケーブル78の捻れを防ぐ。すなわち、図45Cに示すように、風向26に対して、発電機Aはいずれかの風向追従方向26Aで静止する。なお、20個の六角形と12個の五角形をそれぞれ1枠として、合計32個の羽根部材30および発電機Aを有することも可能である。
[0104]
(実施形態19)
 次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図46は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図46に示すように、切頂二十面体型の発電本体部Hは、実施形態17と同様に、浮揚部材90を備えており、90は接続部材75を介して発電本体部Hと接続されている。図46中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
[0105]
(実施形態20)
 次に、本願発明にかかる実施形態20におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図47は、本願発明の実施の一例を示す垂直軸型風力発電機の概念的な斜視図である。図19および図20に示す三次元形状の螺旋ブレード102Cによる羽根部材が、この形状を維持するための軸体31に保持されている。34は羽根部材の回転を制御するための回転速度制御部材、35は発電機、37は台座38に固定される支柱、39は軸体31と回転自在に接続されている回転部材を各々図示している。
[0106]
 本実施形態の風力発電機は、三次元形状の螺旋ブレード102Cによる羽根部材を備えた垂直型の風車部Mとしているので、流体媒体(例えば風)によって羽根部材が回転することで発生する回転力を軸体31に伝えることで発電機35から発電電力が得られる。
[0107]
(実施形態21)
 次に、本願発明にかかる実施形態21におけるブレード平板を羽根部材に使用した流体媒体による発電機について説明する。図48は、本願発明の実施の一例としての浮揚式発電機の発電本体部を示す概念的な正面図である。前述した実施形態14と同様に、反時計回りに回転するブレード7を連結して三次元形状の螺旋ブレード102Cとした羽根部材M-1と、M-1を回転軸上に沿って反転させたM-2とを連結部材で連結している。符号71は効果的に発電させるために羽根部材M-1、M-2を適切な間隔で配置させるための連結支持部材、72は発電機73のローター側に接続されている軸体、74は発電機73のステーター側に接続されている軸体、75は接続部材、76は接続部材75を有する発電本体部Mと浮揚部材とをつなぐための丈夫なケーブル、77は発電機73に接続されている配線、78は丈夫な電力ケーブル、79は外周部材、80は回転部材、81は配線77に流れる発電電力を電力ケーブル78に伝導させるためのコミュテーターを示している。
[0108]
 このように、本実施形態の三次元形状の螺旋ブレード102Cのブレード平板を羽根部材M-1、M-2として使用して、発電本体部Nとすることによって、流体媒体により羽根部材M-1、M-2が同図に示す矢印方向にそれぞれ回転することで発生する回転力を発電機73のローター側およびステーター側のそれぞれに接続されている軸体72、74に伝えることで発電電力が得られる。
[0109]
(実施形態22)
 次に、本願発明にかかる実施形態22におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図49は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。図49は、本願発明の実施の一例を示す連結型浮揚式発電機の発電本体部の概念的な正面図である。図48の3つの発電本体部Nを縦列に連結したものを示しており、前記連結型浮揚式発電機は浮揚部材と接続可能であって、複数の発電本体部Nの発電機73より発生した発電電力を電力ケーブル82へ伝達可能に構成されている。なお、前記連結型浮揚式発電機は少なくとも防錆性、防水性、気密性もしくは耐圧性またはこれらの組み合わせの特性を有する。
[0110]
 これにより、本実施形態のブレード平板を連結型浮揚式発電機の羽根部材として使用すれば、複数の連結支持部材71を組み合わせることによって、連結凧式に発電本体部Nを複数連結することができ、前記連結型浮揚式発電機を浮揚部材と組み合わせることで上空の風より大出量の発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0111]
(実施形態23)
 次に、本願発明にかかる実施形態23におけるブレード平板を羽根部材に使用した風力発電機について説明する。図50は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式風力発電機の概念的な斜視図である。浮揚部材90は接続部材75を介して発電本体部Nと接続されている。図50中、符号91は電力ケーブル78を巻き取るための巻取り部材、92は巻取り部材91と水平面に沿って回転可能に接続されている台座、26は風向、Hは車両を示している。
[0112]
(実施形態24)
 次に、本願発明にかかる実施形態24におけるブレード平板を羽根部材に使用した海流発電機について説明する。図51は、本願発明の実施の一例を示す浮揚式海流発電機の概念的な斜視図である。図51に示すように、反時計回りの羽根部材30A、時計回りの羽根部材30Bが海流96に対して並列に配置されている。97は海流96に対して羽根部材30A、30Bを自転可能に追従させるためのキール、98は浮揚部材、99は発電機、100は海流96より発電した電力を送電するための丈夫な電力ケーブル、Oは発電本体部を図示している。なお、浮揚部材98には気体が内蔵されており、電力ケーブル100はアンカー101と強固に接続されている。
[0113]
 これにより、本実施形態のブレード平板を海流発電機の羽根部材として使用することによって、図51に示すように海流96に対して羽根部材30A、30Bの回転による慣性力を相殺することができ、発電本体部Oの回転による電力ケーブル100のねじれを防ぐことが可能な羽根部材を提供することができる。また、例えば、海底電力ケーブルと組み合わせることによって、発電した電力を地上まで送電することができ海流より安定的で、かつ、大出量の発電電力を提供することができる。
[0114]
 さらには、例えば、蓄電池を備えた少なくとも1つのフロートと組み合わせることにより、浮揚部材98の浮力を調整して発電本体部Oを海上に引き揚げることでき、容易にメンテナンスを行なうことができる。但し、海上への引き揚げは、浮揚部材98の浮力を調整する以外にも、フロートに巻取り部材91を備えて発電本体部Oを接続したワイヤーで海上に引き揚げることも可能であり、海上に引き揚げる手段を限定するものではない。
[0115]
さらにまた、船舶を利用すれば、蓄電された蓄電池を陸上へ運搬することができ、海底電力ケーブルが不要となり送電網のコストを削減することができる。
[0116]
(実施形態25)
 次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した水力発電機について説明する。図52は、本願発明の実施の一例を示す水力発電機の概念的な正面図である。符号Pの水車部は中心部1の近傍2から反時計回りに伸びる外周部3には接しない切り込みが施された本実施形態のブレード平板による羽根部材30を同図に示すような向きで複数連結させて配置したものである。図52中、符号123は水車部Pの回転軸上を中心軸とする軸体、124は、軸体123と強固に接続されている中心部材、125は羽根部材30および軸体123と強固に接続されている外周部材、126は発電機、127は水車部Pを固定するための支持部材、そして、128は軸体123と回転自在に接続されている回転部材、129は発電機126および支持部材127を固定する台座を各々図示する。図52中、破線の矢印は水流130の流れ方向、実線の矢印131は水流によって回転する水車部Pの回転方向を示している。
[0117]
 これにより、本実施形態のブレード平板を水力発電機の羽根部材として使用することによって、水流によって羽根部材30が回転することで発生する回転力を軸体123に伝えることで発電機126から発電電力が得られる。
[0118]
 また、例えば、羽根部材30の面上に複数のリブを有することによって、水流をさらに効率的に捉えることができる。但し、前記リブ以外にも前記面上には、突起物またはディンプル状の凹さらにはこれらの組み合わせなども可能であり、前記面上に有する形状を限定するものではない。
[0119]
(実施形態26)
 次に、本願発明にかかる実施形態19におけるブレード平板を羽根部材に使用した水力および海流発電機について説明する。図53Aは、本願発明の実施の一例を示す係留式水力および海流発電機の概念的な側面図である。羽根部材30に強固に接続された耐海水ケーブル123の回転により動力を伝達する係留式水力および海流発電機である。この水力および海流発電機は、耐水性、耐圧性、耐海水、耐腐食性を有する。翼先端がない形状によりキャビテーションを低減することが可能で、羽根部材の破損を防ぐことができる。水流130によって発生する抗力により羽根部材30が自己伸張して自転するため軸体が不要となる。また水流130により三次元形状の螺旋ブレード102Aから、くびれ部8を有する三次元形状の螺旋ブレード102Cに変化する。図中53、符号124は中空構造を有する中心部材であって、空気を充てんすることで最適な水深で発電が可能となる。発電機126、回転速度制御部材x、増速機xおよび機械装置(回転指示部材141、支柱142、台座143等)を水上または海上に設置することができ、故障を防ぎかつメンテナンスが容易となる。さらには環境負担やコスト削減が可能となる。
[0120]
 図53Bおよび図53Cは、他のブレード平板の実施形態の一例を示す斜視図である。図53Bは、伸張前のブレード平板100の斜視図である。図53Bに示すように本実施形態のブレード平板100は、中心部に耐圧および防水性の中央浮力体と強固に接続されている。図示しないが、中央浮力体212には耐海水および耐圧性の伸縮可能な軸体が内蔵されている。
[0121]
図53Cの(A)は、図53Bに示すブレード平板100の中心部1を有する面に対して垂直方向に中央浮力体212に内蔵された伸縮可能な軸体213が伸張214を施して構築されたくびれ部8を備えた三次元形状の螺旋ブレードである。外周部3にお椀形状の湾曲部103を備えることで、平板より形状維持が強化される。図53Cの(B)は、伸長させた状態で、伸長方向(上下のいずれか一方向)からみたときの図面であり、外周部材215を有し、216は螺旋ブレード102Bおよび外周部材215と接続されている外周部浮力体である。
[0122]
 このように、中心部1と外周部3を、軸体213でもって伸張することで構築された本実施形態のブレード平板の螺旋ブレード102Bは、いずれの方向から見ても表面積が大きい有機的な三次元形状を有している。この結果、本実施形態のブレード平板の螺旋ブレード102Bを、例えば海流発電機等の羽根部材に使用すれば、流体媒体である例えば海水や水等を容易に捉え、かつ、揚力および抗力を発生させることができる羽根部材を提供することができる。
[0123]
 また、海水や水等の流速を考慮して中心部1と外周部3の伸張度合いを軸体213により調整することによって、本実施形態のブレード平板は流体媒体による自己起動性を有し、かつ、回転力を制御することができる。
[0124]
 さらには、中央浮力体212および外周部浮力体216には、空気または液体を充でんすることで最適な水深で発電でき、かつ、メンテナンス時には海面や水面等に浮上することができる。
[0125]
 さらにまた、本実施形態のブレード平板は伸張するだけで2次元のブレード平板から三次元形状の螺旋ブレードを構築することによって、発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、本実施形態本実施形態のブレード平板を運搬時には平板状態で運搬することができ、組立てが容易で、かつ、持ち運びが容易な低コストの発電機および送風装置またはこれらのいずれかの組立てキットの羽根部材を提供することができる。
[0126]
 さらにまた、外周部がお椀状の湾曲形状を有する本実施形態のブレード平板を発電機および送風装置の羽根部材として使用すれば、例えば樹脂板から成る本実施形態のブレード平板であっても外周部には撓みが発生せず、前記外周部材を簡素化することができ、かつ、発電機および送風装置またはこれらのいずれかの組立てキットの軽量化に貢献できる。ただし、本実施形態のブレード平板の材質は樹脂以外にも、例えば金属、炭素繊維または植物繊維さらには樹脂を含むこれらいずれかの組み合わせなども可能であり、本実施形態のブレード平板の材質を限定するものではない。
[0127]
(実施形態26´)
 次に、本願発明にかかる実施形態26´におけるブレード平板を羽根部材に使用した潮流および海流発電機について説明する。図53Dの(A)は、本願発明の実施の一例を示す係留式潮流および海流発電機の発電時の概念的な側面図である。図53Dの(A)に示すように、潮流および海流より自転する羽根部材Yに強固に接続された耐海水の丈夫なケーブル217の回転により動力を発電本体部Xに伝達する係留式潮流および海流発電機である。この潮流および海流発電機は、少なくとも耐水性、耐圧性、耐海水、耐腐食性を有する。翼先端がない形状によりキャビテーションを低減することが可能で、羽根部材の破損を防ぐことができる。図に示すように、中央フロート218、側部フロート219、中央フロート218および側部フロート219の方向転回をするためのスラスター220、移動可能な蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217および羽根部材Yを一括して海上に引き揚げる巻取り部材223であって、中央フロート218は、鉄鋼製のチェーン224を介して海底に設置されたアンカー225と強固に連結されている。図53Dの(B)は、本願発明の実施形態の一例を示す係留式潮流および海流発電機の発電時の概念的な上面図である。図53Dの(B)は、海上に浮かぶフロート(中央フロート218、側部フロート219)、発電本体部Xおよび機械装置(蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217、巻取り部材223等)を示している。発電本体部Xは、係留する羽根部材Yの動きに合わせて水平面上および垂直面上に沿って角度を自在に調整できる。
[0128]
(実施形態53´´)
 次に、本願発明にかかる実施形態53´´におけるブレード平板を羽根部材に使用した潮流および海流発電機について説明する。図53Eの(A)は、図53Dに示す係留式潮流および海流発電機の引上げ時の概念的な側面図である。図53Eの(A)に示すように、回転を停止させるために平板状の図53Bに示す羽根部材Zに変形させて、巻取り部材223によりケーブル217および海面に浮上させた羽根部材Zを一括して中央フロート218に回収する。図53Eの(B)は、巻取り部材223により羽根部材Zを回収するために、海上に浮かぶフロート(中央フロート218、側部フロート219)、発電本体部Xおよび機械装置(蓄電装置221、電力変換および制御装置222、ケーブル217、巻取り部材223等)の方向をスラスター220によって矢印方向に90度旋回した状態であり、破線部分は旋回前の位置を示している。
[0129]
 このように、本実施形態のブレード平板を潮流および海流発電機の羽根部材として使用すれば、図Cに示すように羽根部材Yと強固に接続されたケーブル217によって、海流226より回転した羽根部材Yの回転動力を伝達させることができ、発電機および増速機を海上に設置することが可能となることで、海上で容易にメンテナンスを行なえ安全で故障の少ない潮流および海流発電機を提供することができる。
[0130]
 また、平板上の羽根部材Zに変形させることによって、回転を停止させることが可能でブレーキ装置が不要となる。
[0131]
さらには、船舶を利用すれば、移動可能な蓄電装置を陸上へ運搬することができ、海底電力ケーブルが不要となり発電コストの低コスト化に貢献できる。
[0132]
(実施形態27)
 次に、本願発明にかかる実施形態27におけるブレード平板を羽根部材に使用した送風装置について説明する。図54は、本願発明の実施の一例を示す送風装置の概念的な斜視図および正面図である。図54(A)中、符号Q―1はくびれ形状がない本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Aによる羽根部材30を使用した送風装置、図54(B)中、Q―2はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を使用した送風装置、図54(C)中、Q―3はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を同図に示すように2つ組み合わせて使用した送風装置、図54(D)中、Q―4はくびれ形状を有する本実施形態のブレード平板の三次元形状の螺旋ブレード102Bによる羽根部材30を同図に示すように2つ組み合わせて使用した送風装置である。符号131は軸体、133は中心部材、134はモーター、135は電力ケーブル、136は内側に軸体が通っている接続パイプを示している。また、破線の矢印は羽根部材の回転により発生する気流、実線の矢印はモーター134が回転する方向である。
[0133]
 このように、本実施形態のブレード平板を送風装置の羽根部材として使用することによって、既存の送風装置のような首振り装置が不要となり、広範囲で、かつ、多様な気流を有する風を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0134]
 また、例えば、羽根部材30の面上に複数のリブを有することによって、広範囲で、かつ、多様な気流を有する風をさらに効率的に発生させることができる。但し、前記リブ以外にも前記面上には、突起物またはディンプル状の凹さらにはこれらの組み合わせなども可能である。
[0135]
 以上のように、本願発明のブレード平板によれば、伸張するだけで構築される構造体であり、平板のため積載することができ保管および運搬が容易である。
[0136]
 また、本願発明のブレード平板は単純な加工で製造可能であることによって、流体媒体を利用した発電機などの羽根部材として使用すれば、金型が不要となり羽根部材の製造コストが削減できる。
[0137]
 さらには、本願発明のブレード平板は螺旋形状の多重の羽根を有していることによって、発電機の羽根部材として使用すれば、流向媒体により抗力と揚力を発生させて自転し、かつ、起動時には外部電力を必要としない羽根部材を提供できる。
[0138]
 さらにまた、本願発明のブレード平板は翼先端がない形状であることによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、翼先端の風切り音による低周波騒音の問題を解消する静音の風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0139]
 さらにまた、本願発明のブレード平板はバネ材のように伸縮することによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、乱流や突風による風圧による抵抗を分散または拡散して羽根部材の破損を防止することができる。
[0140]
 さらにまた、本願発明のブレード平板は流体媒体に対して自己流向追従の機能を有していることによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、風向追従するためのヨー駆動装置は不要となり製造コストおよびメンテナンスコストを削減する羽根部材を提供することができる。
[0141]
 さらにまた、本願発明のブレード平板は表面積が大きいことによって、風力発電機の羽根部材として使用すれば、視認性が高くバードストライク問題を解消できる。
[0142]
 さらにまた、本願発明のブレード平板に表面に色彩構成を施すことによって、街中などで視覚効果を利用した広告および宣伝効果のある風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0143]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を発電機のローターとステーターを互いに異なる方向に回転させて発電する風力発電機の羽根部材として使用すれば、羽根部材が1つの発電機に比べてより多くの発電電力を発生させることができる。
[0144]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を、羽根部用固定部材を備えた風力発電機の羽根部材に利用すれば、流体媒体により発生する自励振動による羽根部の疲労破壊、台風などの強風または突風さらには乱流による羽根部の破損を防ぐことができ、より安全性の高い羽根部材を提供することができる。
[0145]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を組立て式風力発電機の羽根部材として使用すれば、複数の連結支持部材と組み合わせることによって、必要な電力量に合わせて発電量を調整できる連結型および連結型組立て式風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0146]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を連結型組立て式風力発電機の羽根部材として使用すれば、連結支持構造体を構築することによって、既存の風力発電機のようなタワーおよび台座が不要な低コストの風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0147]
 さらにまた、本願発明のブレード平板の面上に太陽光電池を備えることによって、広い受光面積を活用したハイブリットの風力発電機の羽根部材を提供できる。
[0148]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を連結型浮揚式発電機の羽根部材として使用すれば、複数連結凧式に発電本体部を連結することによって、小型の発電機を複数組み合わせて大出量の発電電力を発生させることができる。
[0149]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を連結型傾斜式風力発電機の羽根部材として使用すれば、複数の発電本体部を連結することができ、大型の羽根部材を有する風力発電機の設置が困難な場所であっても大量の発電電力を発生させる羽根部材を提供することができる。
[0150]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を浮揚式風力発電機の羽根部材として使用すれば、流体媒体に対して回転軸方向を限定せずに自転することによって、上空の風を利用でき安定的で高効率な発電電力を得られ、かつ、移動可能であり災害などの急事の電力不足時および停電時においても電気を供給することが可能な羽根部材を提供することができる。
[0151]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を羽根部材が可変する風力発電機の羽根部材として使用すれば、羽根部材の伸張率を調整して回転を制御することによって、既存の風力発電機のようなブレーキ装置が不要となる羽根部材を提供することができる。
[0152]
 さらにまた、伸張によって構築されるくびれ形状を有する本願発明のブレード平板を流体媒体により発電する発電機の羽根部材として使用すれば、くびれ形状のないものよりも高効率性の発電電力を発生する羽根部材を提供することができる。
[0153]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を風力発電機の羽根部材として使用すれば、2次元の平板状態から流体媒体により自転可能な三次元の多重螺旋式構造体に変形することによって、羽根部材を平板で運搬でき、かつ、組立てが容易でコンパクトな組立てキット式の風力発電機の羽根部材を提供することができる。
[0154]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を浮揚式海流発電機の羽根部材として使用すれば、安定的で大出量の発電電力を発生する海流発電機の羽根部材を提供することができる。
[0155]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を発電機または送風装置の羽根部材として使用すれば、高効率で低コストの発電機または送風装置の羽根部材を提供することができる。
[0156]
 さらにまた、複数の本願発明のブレード平板を水力発電機の羽根部材として使用すれば、低コストの水力発電機の水車の羽根部材を提供することができる。
[0157]
 さらにまた、本願発明のブレード平板を送風装置の羽根部材として使用すれば、広範囲で、かつ、多様な気流を有する風を発生でき、首振り装置の不要な送風装置の羽根部材を提供することができる。
[0158]
 以上の発明の各特徴は、適宜組み合わせることが可能である。
[0159]
 よって、本願発明のブレード平板を発電機の羽根部材として使用すれば、外周を有する平板を伸張させるだけで羽根部材として利用することができ、流体媒体による自己起動性および自己流向追従性を備え、回転軸方向を限定せずに自転可能で、かつ、回転力を制御でき、翼先端の風切り音の騒音問題およびバードストライク問題がなく、郊外、街中、住宅地、ビルまたは家屋などの屋上および壁面部に設置する低コストで製造可能な風力発電機の羽根部材を提供することができ、また、浮揚部材と組み合わせれば上空の風または海中の海流を利用した発電機の羽根部材を提供でき、さらには、水流を利用した水力発電機の羽根部材としても利用でき、さらにまた、本願発明のブレード平板を送風装置の羽根部材として使用すれば、首振りの機能が不要な静音で広範囲に多様な気流を有する風を発生させる送風装置の羽根部材を提供することができ、さらにまた、組立てキット式にすることで持ち運びが容易で、かつ、安価で連結が可能な発電機または送風装置の羽根部材を提供することができる。
[0160]
 本願発明のブレード平板は、弾性、塑性、可塑性、形状記憶性、摩擦低減性、撥水性、耐候性、蓄光性、発光性または透過性の少なくとも1つの特性を有する前記平板から成る。
[0161]
 本願発明のブレード平板は、ディンプル状の凹みまたは突起物さらにはこれらの組み合わせを複数有し、流体媒体を効率的に捉えるために適切な間隔で配置されている。
[0162]
 本願発明のブレード平板は、渦巻き状、円の一部、直線またはこれらの組み合わせで複数連結されているリブを複数有し、前記中心部を中心として放射状に適切な間隔で設けられている。
[0163]
 本願発明のブレード平板は、羽根部用固定部材を備え、ブレード平板、軸体、中心部材、外周部材またはこれらの組み合わせで強固に接続されている。羽根部用固定部材として軸体などが考えられる。
[0164]
 本願発明のブレード平板は、発光する機能を有し、LED材または無機および有機エレクトロルミネッセンス材を使用し発光可能に構成される。
[0165]
 本願発明の発電機または発電機の組立てキットは、少なくともブレード平板またはブレード平板の回転により発電する発電部を備えている。
[0166]
 本願発明の送風装置または送風装置の組立てキットは、少なくとも1つのブレード平板またはブレード平板を回転させる駆動部を備えている。
[0167]
 本願発明に関連する発電機または送風装置さらにはこれらいずれかの組立てキットは、複数の前記中心部材および前記軸体を備え、前記外周部を底面とする複数の本願発明のブレード平板または本願発明に関連する発明のブレード平板の前記底面を互いに向かい合わせにさせて発電部と発電可能に構成されている。
[0168]
 本願発明の発電機または発電機の組立てキットは、浮揚部材を備え、前記浮揚部材は少なくともブレード平板またはブレード平板を含む発電本体部をつなぐためのケーブルを有している。
実施例
[0169]
(実施例1)
 以下に、本願発明にかかる実施例1における風力発電機について説明する。図55は、本願発明にかかる実施例1における風力発電機の羽根部材の翼数における電圧量の統計図である。風向追従可能に簡易的に構成された直径150mmの中心部および外周部を80mm伸張させた本実施形態のブレード平板である羽根部材と発電機を有する風力発電機であって、前記風力発電機に向けて400mmの距離から送風装置より風(約3m/秒)を発生させることで、前記羽根部材と接続された前記風力発電機の回転により発生する電圧を一定の不可抵抗のもと測定したものである。
[0170]
 なお、図55の測定に使用された前記簡易的に構成された風力発電機は2つの異なる様式を有しており、第1の風力発電機は前記羽根部材の中心部が外周部よりも風向側に向くように構成された水平軸型、第2の風力発電機は水平面を0度として前記羽根部材の回転軸を45度傾斜させた傾斜軸型であって、翼数が3枚と5枚の異なる羽根部材をそれぞれの前記風力発電機に取付けて発生する電圧を測定したものである。
[0171]
 これにより、特に第2の風力発電機では翼数の違いにより顕著に電圧に差が出ることを示した。すなわち、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として使用する場合、翼数が5枚以上で発電効率が高いことが分かった。
[0172]
(実施例2)
 以下に、本願発明にかかる実施例2における風力発電機について説明する。図56は、本願発明にかかる実施例2における風力発電機の羽根部材の伸張差における電圧量の統計図である。同図の測定に使用された風力発電機は、4つの伸張率の異なる5枚翼を有する前記水平軸型であって、第3の風力発電機は伸張が100mm(以下、これを伸張率100%とする)の羽根部材を有し、第4の風力発電機は伸張率が70%の羽根部材を有し、第5の風力発電機は伸張率が40%の羽根部材を有し、風力発電機は伸張率が0%の羽根部材を有しており、それぞれの前記風力発電機に向けて500mmの距離から送風装置より風(約4m/秒)を発生させることでそれぞれの前記風力発電機より発生する電圧を測定したものである。なお、前記羽根部材は伸張率が約70%以上でくびれ形状を構築する。
[0173]
 これにより、前記羽根部材は伸張差によって電圧が異なることを示した。すなわち、一定の伸張範囲で発電効率が高く、かつ、伸張率が0%では自転しなかったことにより、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として使用する場合、羽根部材の伸張率によって回転力を制御できることが分かった。
[0174]
 また、くびれ形状のない第5および6の風力発電機に比べ、くびれ形状を有する第3および4の風力発電機は電圧が高いことを示した。すなわち、本実施形態のブレード平板を風力発電機の羽根部材として使用する場合、くびれ形状が構築される伸張範囲で発電効率が高いことが分かった。
[0175]
(実施例3)
 以下に、本願発明にかかる実施例3における風力発電機について説明する。図57は、本願発明の実施例3における風力発電機の羽根部材の風向における自転角度の統計図である。同図の測定に使用された風力発電機は直径150mmの本実施形態のブレード平板である羽根部材を80mm伸張させた風向追従機能のない5枚翼式であって、同図に示す風向(I)より前記風力発電機に向けて400mmの距離から送風装置より風(約4m/秒)を発生させて前記羽根部材の回転軸(II)の軸上の基点(III)を軸に角度を変えて自転の不可を調べたものである。
[0176]
 これにより、本実施形態のブレード平板を浮揚式風力発電機の羽根部材として使用すれば、上空に流れる風により浮揚部材が押し流されて前記発電本体部が傾斜することによって、前記羽根部材が回転して発電することができると考えられる。また、本実施形態のブレード平板を浮揚式海流発電機の羽根部材として使用すれば、海流により前記発電本体部が傾斜することによって、前記羽根部材が回転して発電することができると考えられる。
[0177]
[試験例]
 図58は風洞試験装置を用いて羽根部材を試験した装置の構成図である。図59は、試験結果を示す図である。図58に示すように、大型送風機より発生した風200がピトー管(Pitot tube)201を通り、トルクトランスジューサ(Torque Transducer)202に接続された試験体の風車である羽根部材30を回転させて、トルクモータブレーキ(Torque Mortor Brake)203により、ローター(Rotor)204にブレーキをかけてパワーセンサ(Power Sensor)205によりトルクを測定する。同時に回転センサ(Revolution Sensor)206によりローター(Rotor)202の回転を測定しトルクコンバータ(Torque Converter)207により周速比を測定する。これにより求めたトルクと周速比からパワー係数を導き出す。なお、符号208は電源部(Power Source)、209はベッツ型マノメメータ(Betz Type Manometer)を示す。
[0178]
 試験は、直径800mmのステンレス材の風車を、各々200mm、300mm、400mm、500mm伸張させてパワー係数を測定した。その結果を、図59に示す。図59の横軸は周速比であり、縦軸はパワー係数である。図59(A)~(D)に示すように、伸張の違いによって、パワー係数が異なることが判明した。風速6m/sにおいて風車の伸張率を変えた場合には、伸張が300mmで最大であった。伸張が300mmの風車において風速を各々4m、6m、8m、10m/sと変えた場合には、風速10m/sで最大であった。
[0179]
 この結果、本願発明のブレード平板100を風力発電装置や発電装置の羽根部材として、送風機の翼として用いて有効であることが判明した。

符号の説明

[0180]
100 ブレード平板
101 平板部
102、102A、102B 三次元形状の螺旋ブレード
103 お椀形状の湾曲部
1 中心部
2 中心部の近傍
3 外周部
4 切込み
4a 外周側端部
4b 内周側端部
5 第1の伸長
6 第2の伸長
7 ブレード
8 くびれ部
9 切り抜き
20 基台
21 押さえ部材

請求の範囲

[請求項1]
 平板部に渦巻き状の切り込みを有し、
 前記渦巻き状の切り込みの中心部側を伸長させた状態で三次元形状の螺旋ブレードを配置することを特徴とするブレード平板。
[請求項2]
 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、くびれ部を備えることを特徴とする請求項1に記載のブレード平板。
[請求項3]
 前記切り込みは、平板の外周端部または外周側から所定間隔をもった少なくとも一つの起点を有することを特徴とする請求項1または2に記載のブレード平板。
[請求項4]
 前記切り込みは、平板の中心近傍から少なくとも一つの起点を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項5]
 前記切り込みは、互いに交わらず2つ以上施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項6]
 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、伸長方向からみたときに、ブレード同士が交差することを特徴とする請求項1記載のブレード平板。
[請求項7]
 前記三次元形状の螺旋ブレードは、伸長させた状態で、一方向からみたとき、ブレード表裏面が露出していることを特徴とする請求項1記載のブレード平板。
[請求項8]
 前記渦巻き状の切り込みは、中心部側が連結されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項9]
 前記中心部側が連結された切り込み片の中心先端部が保持部に保持される、請求項8に記載のブレード平板。
[請求項10]
 前記中心部側が連結された切り込み片の中心部先端部が保持部に捻った状態で保持される、請求項8に記載のブレード平板。
[請求項11]
 回転軸を中心に回転する少なくとも一つの軸体を備え、前記軸体と組み合わされている、請求項1乃至10のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項12]
 前記切り込みは、円の一部、直線またはこれらの組み合わせで複数連結されている、請求項1乃至11のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項13]
 前記回転軸を中心に回転する外周部材を備え、前記軸体および前記外周部と組み合わされている、あるいは、プリント配線を備え、前記軸体および前記外周部と伝導可能に組み合わされている、請求項1乃至12のいずれか一つに記載のブレード平板。
[請求項14]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板の回転により発電する発電部を備えていることを特徴とする発電機。
[請求項15]
 前記発電部に太陽光電池を備えることを特徴とする請求項14に記載の発電機。
[請求項16]
 少なくとも一つの回転部材を備えている、流体媒体に対して自己流向追従可能な追従装置を備えることを特徴とする請求項14に記載の発電機。
[請求項17]
 少なくとも一つの浮遊部材を備えることを特徴する請求項14または15に記載の発電機。
[請求項18]
 蓄電装置を備えていることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一つに記載の発電機。
[請求項19]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板による回転エネルギーを熱エネルギーに変換することを特徴とする発熱装置。
[請求項20]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え発電可能に構成されていることを特徴とする発電機。
[請求項21]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え発電可能に構成されていることを特徴とする発電機の組立てキット。
[請求項22]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板の回転により送風する駆動装置を備えていることを特徴とする送風装置。
[請求項23]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置、駆動装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え、発電可能に構成されていることを特徴とする発電機。
[請求項24]
 請求項1乃至13のいずれか一つに記載のブレード平板、発電部、回転部材、浮揚部材、発熱装置、蓄電装置、前記駆動装置およびこれらを支持する支持部材のいずれかを備え、発電可能に構成されていることを特徴とする送風装置の組立てキット。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20A]

[ 図 20B]

[ 図 20C]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25]

[ 図 26]

[ 図 27]

[ 図 28]

[ 図 29]

[ 図 30]

[ 図 31]

[ 図 32]

[ 図 33]

[ 図 34]

[ 図 35]

[ 図 36]

[ 図 37]

[ 図 38]

[ 図 39]

[ 図 40]

[ 図 41]

[ 図 42]

[ 図 43]

[ 図 44]

[ 図 45A]

[ 図 45B]

[ 図 45C]

[ 図 46]

[ 図 47]

[ 図 48]

[ 図 49]

[ 図 50]

[ 図 51]

[ 図 52]

[ 図 53A]

[ 図 53B]

[ 図 53C]

[ 図 53D]

[ 図 53E]

[ 図 54]

[ 図 55]

[ 図 56]

[ 図 57]

[ 図 58]

[ 図 59]