CN102893023B - 利用风切叶片减少旋转阻力的水风车 - Google Patents

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Abstract

水风车为纵轴式，且成为将旋转对称的叶片两端固定于支持板的基本构造，叶片是利用数片叶板来构成，该叶板为垂直边的1边安装于叶板旋转轴，对边的自由边分别在到达两侧邻接接叶板旋转轴之间的范围内以扇形自由旋转。该叶板为，水风车叶片逆向于水风流的外凸时变成叶板受到水风流推压打开而减少转动阻力，并且转动而后叶片内凹时挡住叶板旋转轴间并以叶片整面承受水风压获得所减少的旋转阻力的分量之高转动力。避免危险是整片叶板将叶板根部卷进或拉近叶板旋转轴，使叶板的水平边短于两侧邻接叶板旋转轴间而成为以叶板旋转轴为中心360°自由旋转形态，使水风车失去转动力大幅减低全体阻力而能避免危险。

Description

利用风切叶片减少旋转阻力的水风车
技术领域
本发明涉及以风力与水力作为动力源的水风车原动机。
背景技术
抗地球暖化对策并非还在遥远的未来而是近在眼前的问题，作为抑制其成因的温室效应气体的产生的方法，正在促进导入产生二氧化碳较少的绿能电力。就能源安全的观点而言，也担心仅依赖于来自他国原油输入来发电的现况，目标在于确保可自给的能源，已多方面探讨利用太阳能或水力甚至风力发电来补足的方法，提案当中已有几种实用化（太阳能板式太阳光发电、水坝式水力发电、螺旋桨式大型风力发电等）。
风车具有以下仍待改善的问题：能以高速旋转的叶片难以利用弱风启动，相反地，以利用弱风启动的叶片难以成为高速。
也有为了让风力利用效率变好而作为减少风车风流逆向时阻力的方法采用开小窗的手法，但并未完全打开。因此，穿出的风碰到第二级墙壁才往后方流出，所以使阻力减少的幅度变小且后方的乱流也变多。
作为减低风车风流时阻力的手法还有使用其他动力增减叶板面积，每次旋转就像“ON”“OFF”的接力，需要有使叶板张开或收紧等的动力源和机械动作而具有复杂度，而且每次循环都需要执行，所以在高转速时难以实现发挥其功能。
浮空发电的其他方式也有采用如下方法：在将旋转木马横置于地上的状态下延伸的多根轴上将海洋活动中使用的拖曳伞以飞向上空的状态牵引，从而产生旋转而进行发电。该方法具有以下问题，在弱风下无法进行而需要某个程度的强风且须稳定的风，以及需要对多跟拖曳伞分别进行专门操纵和大块土地。
浮空式发电的其他方法因为是利用气球整体旋转而发电的方式，所以需要在气球内部包含有包括电动机的器材而需要专门制作技术，维修也复杂化。
就萨伏纽斯（Savonius）型风车而言，由于受风面积大，所以具有产生高扭矩的特征，但受风面积大也成为弱点，即、具有难以实行台风等强风对策的特性。
作为台风等强风时的对策，风力发电的其他方法预先使风车铁塔本身横置于地上的麻烦的方法，包含为了防灾的停转时间在内，产生很大的损失。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利1253060号公报
专利文献2：日本特开2007－332871号公报
专利文献3：日本特开2009－203968号公报
专利文献4：日本特开2009－264360号公报
专利文献5：日本特开平01－208574号公报
专利文献6：日本特表2010－509526号公报
专利文献7：日本特开昭61－237885号公报
专利文献8：日本特开平06－229364号公报
专利文献9：日本特开2005－282400号公报
专利文献10：日本特开2001－221142号公报
专利文献11：日本特开2005－120959号公报
专利文献12：日本特开2007－239542号公报
发明内容
发明所要解决的问题
阻力形萨伏纽斯型风车类型虽产生出高扭矩，但仍在低转速，且有存在解决难以采取强风时对策的问题的必要性。
用于解决问题的方法
找出如下方法，固定将萨伏纽斯型风车类型的叶片等细分成纵长的一片、使另一片顺应水风流，以这种状态，减少对于水风流而言为逆向时的阻力而产生高转速。（段落a）
在为了继续旋转而获得旋转力的叶片为内凹时，使在段落a中打开的纵长面回到原来的位置，其在全部被挡住的面上承动并旋转。该力产生出高扭矩。
在强风时高转动等水风车变成危险的转动情况下，则以可360°进行在段落a中进行的顺应水风流状态的方式，使该顺应流动的叶板8的短边（横边或水平边）的长度缩短至无法碰到相邻接的顺应流动的叶板安装位置（叶板旋转轴），保持使全部叶板可顺应水风流而进行360°旋转。
发明的效果
本发明的在灾害和危险转动时的急速安全性确保方法，能削减耗费在台风等接近前后的灾害防止对策的时间和费用。其相对于在灾害接近前使螺旋桨发电铁塔躺卧等其他对策工程而言，仅是卷起叶板的根部的工程，显然可大幅削减发电成本削减（缩短灾害对策前后的运转停止时间、削减灾害对策机具与人工的费用等），具有该部分大小的成本削减效果。
对于在风力发电中评估为不适合升力型（主要为螺旋桨式）风力发电设置地区，具有达到促进导入阻力型且为纵轴式的本发明风力发电的效果。例如，即使至今评估设置风力发电但因为风向的不稳定度（季节风等地域性因素，周边地形因素及有关住宅或大楼变化因素等）、以及高度限制等而难以设置横轴式且升力型的风力发电、不适合设置风车的地区，也能设置限制高度降低，并能随时因应山风和四方来风的纵轴式，且为阻力型同时为转速提升式等，通过核算性等营业采用条件的项目增加。而且，阻力型最大缺点即采取台风灾害对策的难度，只要利用本发明水风车的叶板构造，即能简单地瞬间进行，解决大部分问题，而有促进设置以及联合达成改善地球环境、缩小世界能源安全问题的效果。
依据本发明，即使在郊外偏远而难以铺设电线的场所，只要是具有风或水流的场所，即能利用其能源作为动力源及发电电力以对于农业或工业派上用场，可在改善不便性、削减总成本方面带来贡献。
在将本发明作为水车而利用时，为了获得旋转力的必要水深并非将叶板全体浸于水中的状态，只要是叶板下端部浸于水中的状态即可旋转。所以，可在几乎所有的河川及水道等使用，此外，因为是纵轴式，所以水车上部的宽广空间可设置包含发电机在内的设备，包含运转时的维护在内，具有易于管理的优点，可在许多场所活用，具有多多少少解决能源问题的效果。
本发明因为水风车整体轻盈，所以即使设置在漂浮于水面的浮板上进行发电，也只要比螺旋桨式发电方法等其他方式更低幅度的浮力即可，而能达到削减此部分的浮板设备等整体成本的效果。
本发明阻力型水风车全体组成是板状的叶板、叶板旋转轴、支持板、中心旋转轴的简易构造体，用来使其发挥功能的结构、组成和制作技术也比其他风力技术简单。例如，要达成设置升力型风车的代名词即螺旋桨式风车的必要技术，必须要有用来产生升力的叶板之微妙曲线形状造形和复杂的平衡，建造高耸铁塔的技术及支撑广大扇叶的重量物并且旋转的横轴的轴承零件的制造技术或组装技术，再者为维修全部在该高度下进行的熟练技术等困难技术。
本发明的水风车具有能在上空、地上、水面上、水面下进行利用的广泛使用性，以及应用本发明基本原理来达成简易且轻量化，且具有能利用包含有随处均容易获得的木材等构件来制作的简约化与单一性，能达成包含发展中国家在内的世界性普及。
附图说明
图1是水风车基础构造解说立体图。
图2是表示描绘水风车叶片线形的方法与范围的俯视图。
图3是表示风车使用时的运转时风流及叶板动作的俯视图。
图4是表示水车使用时的运转时水流及叶板动作的俯视图。
图5是表示风车使用时的避免高速危险转动时的叶板状态与风阻力吹过状态的俯视图。
图6是表示水车使用时的避免高速危险转速时的叶板状态与水阻力擦过状态的俯视图。
图7是显示水风车叶板的旋转范围与叶板短边长度改变细节的俯视图，运转时为A图与C图、避免高速危险转动时为B图与D图。
图8是浮空发电方式的风车和气球与扰流板的主视图。
图9是浮空发电方式的风车和气球与扰流板的主视图。
图10是浮空发电方式的风车与骨架组合细节图的俯视图A与主视图B。
图11是浮空发电方式的风车与骨架组合细节图的侧视图C。
图12是安装在浮空式发电方式的风车上的旋转传动滑轮与发电机图D。
图13是水风车纵列发电方式的旋转轴1周的细节图的主柱图A与含旋转轴凸缘管图B。
图14是水风车纵列发电方式的旋转轴1周的细节图的旋转轴上部固定细节图C与叶片细节图D。
图15是水风车纵列发电方式的俯视图A。
图16是水风车纵列发电方式的侧视图B。
图17是水风车纵列发电方式的乘载构造物侧视图C。
具体实施方式
水风车成为，在减少逆向于水风时的阻力且进行反转而使叶片内凹时获得旋转力时，每一旋转时重复进行形成较多承受面的循环，使该重复的动作无须其他新动力，在水风车的转动力形成前，将其一部分力量随着力量流动自然地进行利。
就萨伏纽斯型风车的强风时对策而言，无需进行拆下本体的叶片或连本体一并拆下倾倒等浩大工程，而是进行将叶板的根部卷绕半圈～2圈左右的简易且瞬时的操作。
在进行改变水车用及风车用的使用目的时，虽然完全不更改外壳骨格或零件也可使用，但是以达到效率提升的意义上而言，成为只将叶板的更换位置从圆中心侧起的风车用改为从外周侧依次设置的叶板安装位置即可的简约化与单一性。
在作为风车来利用时，众所皆知在上空受风比起无风状态的待机时间较多的陆上部而言，更能使其稳定长期强力旋转。本发明的水风车是进行一连串的减少旋转阻力、有效率的风力发电的动作且无须其它新动力源的形态达到而实现轻量化，加上形成叶片的叶板为鸟类的风切羽毛（flght feather）构造即可，更加实现轻量化，使其成为即使在上空也能进行有效率发电的形态。
实施例1
本发明之水风车是与中心旋转轴旋转对称的叶片以弓状的圆弧将两端固定于支持板的基本构造，该叶片由数片叶板构成，该叶板为垂直边的一边安装于叶板旋转轴，通过该叶板的自动开闭使水风车有效率地转动的组成。
水风车为纵轴式，且成为在将具有以旋转轴1为中心旋转对称的弓状圆弧之叶片线形4的延长分成3段以上优选为等间隔区间的边界上***有叶板旋转轴7，并将两端利用支持板3固定的构造，叶板旋转轴7上安装有轻量化的叶板8的垂直边的1边，对边设为自由的其旋转范围为叶片线形4的圆弧中心点侧，直至相邻接的两侧叶板旋转轴7的扇形范围，以旋转轴1为界而排列成单侧的叶片线形4，依据前述叶板旋转轴7与叶板8形成1组叶片。（段落b）
上述段落b记载的叶片朝向风流外凸时叶板8打开，转动到风车叶片内凹时，利用在叶片变凹的受风前绕进叶片线形4的圆弧内部的风，使叶板8排成逆向于从前面吹来的风的形状挡住叶板旋转轴间，形成承受面。通过风吹至该承受面，获得旋转力而以旋转轴1为中心进行转动。
上述段落b记载的叶片朝向水流外凸时叶板8打开，转动到水车叶片与变成内凹的叶片的转动配合，叶板8沿着水流的力量从旋转轴1侧沿着圆弧形状依次开始挡住叶板旋转轴间，当叶片全体正对着水流时，通过使叶片成为圆弧形状而以使叶片线形4的一半下游侧的叶板8被挡住的速度，以良好的顺序形成承受面。通过使水流接触在如此继续转动而完成的承受面，获得最大旋转力并以旋转轴1为中心进行转动。（段落c）
利用上述段落c记载的叶片的圆弧形状承受面所获得旋转力的旋转区域大于直线叶片（稍大于180°），具有形状特性。除了上述之外，叶板8的承受面形成时和其打开时的水流与叶板8的关系构成的冲击，通过使叶片为圆弧形状，能够使叶板逐片稍微偏移的同时徐徐开闭，由此分散冲击，叶片中前进的全体流也被成为圆弧的流线型而能顺畅的流动，缓和冲击且成为在圆弧内长久地保持承动力的顺畅的水车转动。与此相较，直线叶片是进行一次叶板开闭，且是在超过变成正对着水流的位置后接受承动力，可见力量从该位置斜后方135°附近沿着直线叶片的斜面一口气穿过的现象，所以，具有获得转动力的旋转区窄小且当时的冲击变大的弱点，本发明水风车即为改善此点。
形成上述段落b记载的叶片的圆弧的叶片线形4的形状，优先为，用来画出圆弧的中心点为，在支持板3圆半径R的线上以1/2为起点垂直取出距离为半径R的点作为A点，并在同一半径线上从圆心往圆周侧距离为半径R×1/2.3的位置垂直往A点方向取出距离为半径R×1/3.1的点作为B点，大致以连结A点到B点的线上作为叶片的圆弧中心点，且为沿着从支持板3的圆心到圆周线上的圆弧而成的弓状叶片线形4。（段落d）
上述段落d记载的叶片是选择配合了风和水的区别及其强弱的叶片线形4，且旋转对称地具有相同形状的叶片线形4的2叶片以上的水风车。
叶板8是重视全体的轻量化，尤其轻量化成为在利用风力时叶片线形4在上风方向大致相同位置前后通过绕进圆弧内部的风轻松地往上风侧转动，该叶板8是使用具有不会在叶板旋转轴间的跨度断折的弯曲强度以上的材质来制作且全体以板状构成的部件。
叶板8以长方形的长边（垂直边）方向长度稍微短于叶板旋转轴7的两端支持板3之间的长度并利用叶板8的长边的一边来进行安装为宜。
叶板8的短边（横边＝水平边）方向27的长度，稍微长于上述段落d记载的叶片线形4的圆弧区段（＝叶板旋转轴间26）的距离，由此，在叶片线形圆弧中心点侧的长边方向的自由前端，分别在左右两侧叶板旋转轴7之间以扇形自由旋转，成为风车运转时叶板旋转范围21和水车运转时叶板旋转范围22的叶板8的功能及形状。（段落e）
所谓的使本发明水风车运转时的扇形的风车运转时叶板旋转范围21和水车运转时叶板旋转范围22自由旋转，是使叶板安装部附近的叶板8的一部分为可弯折的材质而使其弯折，或者在叶板旋转轴7套上外管使其旋转，或在叶板旋转轴7与叶板安装部的连结部安装铰链或相似机构使其旋转，或安装使叶板旋转轴7本身在两端支持板3的部分旋转的部件使其旋转。
叶板8为了达到提升水风车的转动功能，以利用鸟类的风切羽毛的叶板根与小叶板根·钩状突起的构造为基础的玻璃纤维或碳纤维等轻量且高强度的纤维材料形成，作为利用树脂等一体形成的全体为板状，或以聚丙烯或氟树脂等构成的板，或者利用布等纤维等构成的板，其中，风车用的叶板8做成轻量化，在将垂直边的一边固定于如叶板旋转轴7的旋转体的状态下能够轻松通过碰到叶板8面积的风（相当于浦福风级1）旋转移动。此外，其是以当水风车叶片内凹时的水风力承动时，具有不会让横跨于上述段落e记载的叶片线形4上的叶板旋转轴间26的叶板8断折的弯曲强度以上的材质所制作板状。
通过使叶板8的形状形成为1片板，在叶片外凸时的叶板8顺应水风流时，流到叶板后方的水和风的细小乱流受到整流而使水风车后方侧流速变快，进而以牵引前面流速的方式促进流速，使得水风车的能量（可以说是风速的3次方）有效率地生产。
叶板8依据使用目的而使叶板8的一部分、即叶板安装部附近采用可往叶板旋转轴7卷绕数圈左右的纤维、树脂、橡胶及其他柔软材料，或是可予以拉进且具有拉伸强度的材质，而叶板安装部附近以外为板状的叶板8。前述拉伸强度是指在叶板8随着水风流的状态下承受水风流的力量的状态下，或是在叶板8以叶板旋转轴7为中心利用水风流的力使叶板8进行开闭的叶板8的大致整面受到水风流的力量的状态下，不会从叶板安装部被扯碎的强度。（段落f）
上述段落f所述的往叶板旋转轴7卷绕数圈的长度，是以直到使叶板8的垂直边的自由前端部不会碰触到两侧邻接叶板旋转轴7的长短作为拉入长度9。（段落g）
根据需要，为了调整叶板8打开时的倾斜，可将欲倾斜侧膨胀成流线形并通过其升力强弱进行调整，或将微小的扰流板安装于叶板8，或在该扰流板设置位置的叶板8挖孔来提升、调整扰流板效果。
根据需要，叶板8使板形成与鸟类风切羽毛同样有羽枝与羽小枝·钩状突起，并加上在叶板8会产生接触并发出声音之处为类似贴设接近绒羽的组装构成的材质及材料组装，使其具有在叶板本身上的消音效果。
根据需要，施加以下等处置，在叶板本身上提升消音效果，或在叶板旋转轴7的周面或其他当叶板8在自由开闭时会碰到之处，使用如高发泡聚乙烯薄板等缓冲材料，贴设类似鸟类绒羽般微小柔软毛状物的由树脂或纤维等所加工的消音材料。
若有必要，在提升水风车旋转时的旋转力或减低产生声音的目的，采用使叶板旋转轴7的截面形状成为与顺应水风流的叶板8成一直线为板状，或使其为流线型减少叶板旋转轴7的表面的流动阻力的形状。另外，根据需要，在叶板旋转轴7或叶板8的表面拉出沿着风流动的凸出线条对于空气流动进行整流，或在该线条上排列微小柔软的突起（使相邻接的叶板8的线条互相不同）而能具有后方整流及消音特性。
本发明可作为水风车而利用，进行改变水车用及风车用的使用目的时，即使不改变任何外壳骨格或零件也能使用。但是，以达到水风车转动效率提升的意义而言，作为风车而利用时，通过使弓状叶片线形4将中心点置于比起上述段落d记载的A点而言更靠近B点附近，使叶板8为从水风车旋转轴1侧的叶板旋转轴7设置叶板8，并以最前端部的轴作为叶板8的简易固定用轴10，进而提升风车的旋转效率。（段落h）
与上述段落h同样为了提升水风车转动效率，在作为水车而是用时，使弓状叶片线形4将中心点置于比起上述段落d所述的B点而言更靠近A点附近，并使叶板8为，从距离水风车旋转轴1最远的叶板旋转轴7安装叶板8，以最靠近水风车旋转轴1的叶板旋转轴7作为阻止叶板旋转用轴11，当作为水车而是用时则不进行风车用时的叶板简易固定。（段落i）
上述段落h的风车用与上述段落i的水车用的叶板的安装位置及叶片线形4的圆弧形状的差别在于，作为水车用时，是利用水的流下阻力比风大，所以在叶片靠近上游侧时，叶板8垂直边自由的前端部被整理朝向水风车旋转轴1侧。
上述段落h的风车用与上述段落i的水车用的叶板的安装位置及叶片线形4的圆弧形状之区别为，作为风车用时，流下阻力比水小，所以可见到叶板8的前端部从水风车中心被整理导向外侧而使叶板8的倾斜排整齐的运动习性。这是因为下述单独或两个以上的原因及其相乘作用而可见到上述运动习性：离心力；水风车旋转时引入叶片线形4的圆弧形状内部的涡流20；绕进简易固定（强风时为打开）的最靠圆周侧的叶板8的内侧的风；叶片即将从外凸变凹之前吹进叶片与叶片之间并绕进圆弧内部的风；由同一时期吹进朝向风流垂直并排的叶板旋转轴7的风所绕进叶板旋转轴7与叶板8的安装部旋转轴1侧内部，成为旋转轴1侧的吸引下方相邻叶板8的绕进风。而且，风车用在叶片变成外凸的风流逆向时，由于被简易固定的较外侧叶板8的倾斜已成为往旋转轴1侧倾斜的状态，形成帆船逆风行进时的船帆受风状态，从而也附加具有风车转动推进力。
上述段落a记载的水风车的支持板3，除了在利用能在由形成圆板状的上下支持板3与叶片线形4的圆弧空间所较宽地包围的充分捕捉力量的优点外，也可根据用途进行各种变形。例如，除了在取得从水风车四方及上下斜方向进入的力量的目的，还加上使得施加给支持板3本身的水风压旋转阻力减低，因此只要在水风车全体构造上不产生问题，可在叶片与叶片之间削除多余的部分，该支持板3考虑到以旋转轴1为中心成旋转对称的平衡，且希望削除过的截面加工为倒角的流线形。（段落j）
可对上述段落j后半段记载的削除多余部分的支持板3进行弯折加工，使水风车旋转体从水平方向观察时的外壳形状分别可形成为四边形、八边形、梯形、圆形、椭圆形或者含有这些所合成的形状且能形成旋转对称的各种形状，从而分别设置于适合的空间或狭窄处。（段落k）
上述段落k记载的水风车支持板3，还存在上下支持板3之间从旋转轴1沿着叶片线形4到圆周为止间隔分别不同的情况，以具有配合分别稍微短于其位置的叶板旋转轴7的上下支持板3内侧的长度的垂直边的叶板8的垂直边的1边进行安装，并且，只要叶板8的安装部对边的垂直边是以叶板旋转轴7为中心360°旋转时不会碰到上下支持板3的长度，就不用改变基本构成。（段落l）
将上述段落l所述的各种形状的水风车往大楼、工场等通风口、排水管等设置，或利用其他可进行旋转动作的各种空隙设置配合形状的水风车，可在许多场所进行工作及发电。（段落m）
将本发明的减少叶片外凸时水风向阻力的水风车，使用在上述段落m记载的使用目的等情况时，尤其值得一提的特征在于，占有承受水风向阻力的纵向半圆截面的叶片在外凸时为叶板8经常打开，也能从该处往后方进行排出，所以管路或其他水风路的有效截面积变大，比起其他水风车而言更不阻碍原本设置管路等水风路口的目的或功能，此方面较为优异。
本发明水风车接近危险转动区域时，或在台风接近时的强风及发生洪水等紧急情况时，使上述段落f所述的叶板8构造的叶板安装部附近卷入或拉进上述段落g所述的卷入长度9。由此成为叶板8不会碰到左右两侧叶板旋转轴7的长度状态28，利用全部叶板以叶板旋转轴7为中心360°自由顺应水风流的状态使水风车丧失转动力，大幅减低水风车本体的水风流阻力来确保设备全体的安全性。如上所述，从运转时到能确保设备全体的安全性确保为止，只要进行将叶板安装部附近拉进或往叶板旋转轴7卷绕半圈～2圈左右的处理，即能迅捷且简易地来实行对策。（段落n）
通过使上述段落n记载的以叶板旋转轴7为中心使叶板8进行360度自由旋转的叶板8，分别在各叶片均等增减360°自由旋转的叶板片数，即能利用剩下的叶板的承受面积来控制水风车转动速度。
在上述段落n记载的水风车避免危险方法之外，还可在水风车避免危险的同时进行水风车的收纳。其方法为，在水风车的上下支持板3与叶板旋转轴7的安装部分，与旋转轴1中心点和叶板旋转轴7中心点连线大致垂直并且成水平配置的支持板纵轴上具有旋转功能。以叶板旋转轴7中心和旋转轴1中心相连线作为中心，在支持板3上以叶板旋转轴7作为中心的前后位置上设置开口部，使得收纳叶片时，叶板旋转轴7不会碰到支持板3。就其大小而言，宽度为稍微大于叶板旋转轴7的直径的宽度，长度在下部支持板3为从下部支持板纵轴往下（指向叶板旋转轴7的底部）取出的长度上具有少许余裕的长度，在上部支持板3为从上部支持板纵轴往上（指向叶板旋转轴7的头顶部）伸出的高度稍微具有余裕的长度。由此，叶板旋转轴7的收纳是配合于叶片折叠，通过设置于上下支持板3的叶板旋转轴7的支持板纵轴而与旋转轴1大致平行地靠近旋转轴1，并且将叶板旋转轴7的底部与头顶部收纳至支持板3。（段落o）
以上述段落j的后半段记载的削除多余部分的支持板3，在最靠近旋转轴1的叶板旋转轴7与下一叶板旋转轴7之间的位置，大致垂直于旋转轴1并且以靠近上述段落a记载的B点之处作为中心点的叶片线形4，对于圆弧较大的而言，以使得折叠叶片的前端尽可能往旋转轴1的中心收纳的角度设置切口，并于该切口安装旋转件。利用该旋转件成为可使每片叶片往上、往下或上下折叠的构造。如上所述，将叶片上下折叠时，利用上述段落o记载的在支持板3挖出的开口部以支持板纵轴为中心，各叶片不会碰到往支持板3收纳的叶板旋转轴7，可将水风车往中心的旋转轴1侧上、下或上下收纳。通过前述的水风车收纳方法，可将水风车从展开的范围缩到收纳的范围所空出的空间打开作为其他作业的空间，可利用收纳进行避免危险。（段落p）
上述段落o及上述段落p记载的收纳方法，可以从以旋转轴1为界将一侧排在叶片线形4的叶板旋转轴7与叶板8作为1组叶片的形态开始，以将叶板8的方向排齐重叠的方式进行收纳。
将本发明水风车作为浮空式发电装置而使用时，使全体的材质为碳纤维等轻量且高强度的纤维材料，并利用树脂等形成为一体，由此使风车全体轻量化。在使达到确保并排2具风车用的风车旋转空间及提升构造强度的垂直外缘29、横梁30与支持柱31的骨架予以固定或一体化的构造的上下外面部或者上部1处安装气球，如放风筝一样飘至上空。如上所述，上飘的牵引索在气球附近分成两条为等腰三角形，在等于底边的位置使天秤棒40延伸，利用2条绳索绑于两端，再从其两端均等拉设数条绳索于气球及前记骨架的主要部位，其调整是使得从地上延伸的牵引索成为浮空式发电装置的中心。如上所述，使用从天秤棒40往风车侧拉设的绳索，并设置扰流板39，其张设有考虑以将风集中于2具并排风车中央为目的而倾斜的薄板，保持往风车并列中央集风致使旋转力增加的状态，由此上空更强烈且更稳定的受风来发电。（段落q）
使用作为上述段落q的浮空式发电装置时的紧急时避免危险，是通过将相连的牵引索收入而从上空降下作为对策，也能达到免去上述段落n使用装置程度的轻量化。
以水面浮上式使用本发明水风车时，在浮板上设置风车用，用以作为发电或抽水泵等原动机，除此之外，在该浮板设置下部有河川流或海流等产生的部位，能够通过在水面下设置水车用使上下两方运作，可确保更高工作量及发电量。（段落r）
上述段落r记载的浮板上下水风车设置运转方式，有时水上与水中具有大幅不同的现场条件，但因为基本构造大部分相近，只有叶板安装位置上的差异，所以具有能达到以单一零件等来进行单一维修所能进行的管理容易的优点。
在使水风车运转时作为动力源或直接连结到水风车旋转轴1作为发电机以外，可最大幅度利用在纵轴式上下支持板3的余裕面积，在水风车叶片两端支持板3或其中任一方设置大小在水风车旋转轴1内径以上的旋转传动滑轮33或旋转鼓，在该旋转传动滑轮及旋转鼓内侧或外侧，将与水风车转动一起旋转的旋转力利用小于前述滑轮直径的驱动用滑轮34或皮带等将力量传动而能提升发电机35或动力源的旋转力，旋转传动滑轮及旋转鼓的内径较大则动力回收处或发电机等设置数1个以上。
本发明风车是纵轴且为阻力型，所以具有产生高扭矩的特性，为了有效率的提取该动力，在水风车与发电机之间设置增速机，可进行通过旋转轴使各机械连动的有效率发电。
水风车产生纵轴式风车的特性，在中心轴位置上放置主柱43，并套上稍大于该主柱径的含旋转轴凸缘管44，使主柱43与套上的外管的空间中留有能设置使水风车可旋转的轴承36的空间的状态，使水风车的支持板3连结及一体化于该含旋转轴凸缘管44作为构造的1单元作为纵向的1跨度，成为以纵列配置的塔状构造物多段方式运转的水风车原动机。塔状构造物的支撑物大于风车的圆周，且在最靠圆周侧的叶板8的360°自由旋转时不会碰到的余裕位置上设置3根以上的支持柱。每段前述纵向的1跨度将该支持柱与中央的主柱43相连结或一体化，可进行达到塔状构造物全体稳定的搭乘构造物纵列发电多段方式。（段落s）
在视为横轴式的螺旋桨发电方式中，因为螺旋桨高于铁塔，螺旋桨本身将产生落雷使螺旋桨损坏，或是位于铁塔头顶部的外罩（nacelle）产生落雷引起外罩将延烧的事故。本发明水风车，因为是全部容纳于上述段落s的塔状构造物内的构造，所以可根据需要在塔状构造物头顶部设置避雷针，将塔状构造物容纳于该避雷针尖端起下方单侧60°的圆锥形保护角内作为防止落雷事故的对策。
风车用产生利用纵轴发挥功能的特征，在大楼风汇集的建物的角隅部、倾斜部等，单独设置风车或以塔状构造物方式设置多段风力发电机，在可进行发电之外，还加上使得转动风车的风扩散到风车后方，进而产生能抑制大楼风直接吹上而引起的大楼构造物两旁强风、后方产生的卡曼涡（karman vortex）及其他风害的效果。
因为水风车是纵轴式，所以水风车转动功能所需的全体容积即为其所使用的扇叶大小左右，比起横轴式风车而言，具有可有效利用空间的特性，在水风车上下、两侧及前后受限的狭小空间中也能设置，在水车中，例如可设置于船舶的两侧或后方，发挥利用阻力型的叶片将水陆交通机器在前进时产生的侵入水风车的力全部捕捉减少浪费而能有效率地使用的特性。
在海洋上，虽是具有风向比陆上更稳定的强风可大幅利用的形态，但因为作为设置风车的基础的浮板或船舶经常前后左右摇晃，所以被称为升力型横轴式风车的螺旋桨式或者纵轴式的打蛋器形（darrieus）和陀螺旋转形（giromill）的风车，因为摇晃导致扇叶表面的空气将成为乱流，有害于升力旋转，有些情况旋转本身也将会停止，本发明风车因为是阻力型即使每根旋转轴多多少少有摇晃，推压受风面的风留在叶片的圆弧内同时继续推压，边使风车旋转边穿过，所以具有比定为升力型的风车更不受摇晃影响地运作的特性。
产业上的利用可能性
近来各种资源的枯竭已问题化，能源中的主角石油和煤炭也处于同样的状况下，许多专家指出可能陷入余量稀少资源的争夺危机之状况中。就代替方案而言，具有技术力的先进国家多积极实行促进可再生能源（太阳能，风能，水力能，地热能，生质能）的使用，本发明是能活用其中利用风力与水力能源的发明。（段落t）
日本的风况为风速相对较低，且多为山岳风，虽适合纵轴式风力发电机，但实际上多采用横轴式利用升力转动的螺旋桨式风力发电机。这是因为纵轴式在低转动下发电效率不佳且难以采取台风时对策之类的理由，本发明比起现有的纵轴式风力发电而言机动性高，且比同样多种机型产生高转动，也能简易且迅捷的进行台风灾害对策，而能够利用作为原本即适合日本风况的纵轴式风力发电机。
从地方银行起，到亚细亚开发银行等世界性金融机构，展开对于太阳能和风力及水力发电等生态发电的大型融资。本发明的水风车使上述段落t所记载的利用风力及水力之发电成为可能，并在比其他方法高扭力与比同类型其他机种高转动的部分受到瞩目，是供利用之处。
符号的说明
1  旋转轴
2  圆心
3  支持板
4  叶片线形
5  A点中心叶片线
6  B点中心叶片线
7  叶板旋转轴
8  叶板
9  叶板卷入长度（L3）
10 叶板简易固定用轴
11  阻止叶板旋转用轴
12  叶板暂时止挡金属件等
13  水风车旋转方向
13a 风车旋转方向
13b 水车旋转方向
14  水风流
15  风流
16  水流
17  凸叶片全打开
18  凹叶片全封闭
19  圆周
20  内部涡流
21  风车运转时叶板旋转范围
22  水车运转时叶板旋转范围
23  风车避免危险时叶板旋转范围
24  水车避免危险时叶板旋转范围
25  叶板卷入导入筒
26  叶板旋转轴间(L1)
27  运转时叶板短编(横边)长度(L2)
28  避免危险时叶板短编长度(L2－L3)
29  纵外缘
30  横梁
31  支持柱
32  支持板补强盘
33  旋转传动滑轮
34  驱动用滑轮
35  发电机
36  轴承
37  气球-1
38  气球－2
39  扰流板
40  天秤棒
41  牵引索
42  风力发电(并排)
43  主柱
44  含旋转轴凸缘管
45  连结用凸缘
46  锚钩
47  支持板补强凸緣
48  上部旋转凸緣
49  旋转上部固定件
50  叶板旋转轴卷入电动机
51  叶板旋转轴旋转连结棒

Claims (2)

1.一种水风车原动机，其特征在于，是纵轴式的水风车，以旋转轴(1)为中心而旋转对称地具有弓状圆弧叶片，并形成为在由叶片线形(4)的延长所分成的3段以上区间的交界处具有叶板旋转轴(7)且以支持板(3)固定其两端的构造，垂直边的一边安装在叶板旋转轴(7)上的叶板(8)分别在到达相邻接的两侧叶板旋转轴(7)的范围内以扇形自由旋转，叶板(8)实现了轻量化，在利用水力时能够容易地沿水流往下游侧移动，而在利用风力时，在叶片线形(4)处于上风方向大致相同位置前后，利用绕进圆弧内部的风而容易地往上风侧移动，使该叶板(8)挡住各个上风侧叶板旋转轴(7)之间，并且，利用风力时，支持板(3)的外周侧的叶板旋转轴(7)作为叶板简易固定用轴(10)，在风车高速危险旋转时以外，将安装于附近的叶板旋转轴(7)上的叶板(8)简易固定而需要提升旋转效率的叶板(8)，旋转对称的两个以上叶片为如下形态：当朝向水风流的叶片为外凸时，叶板(8)打开，减少旋转阻力地进行转动；在叶片为内凹的阶段，在由于叶板(8)的开闭动作而承动风力水力之前形成承受面，该叶板(8)的开闭动作在利用水力时与利用风力时都与由该水力或风力的强弱所致的旋转轴(1)的转动速度对应，通过使该叶片线形(4)为沿着下述圆弧的弓状叶片线形(4)来提升转动效率并以旋转轴(1)为中心转动，该圆弧为从支持板(3)的圆心到外周圆的线上，用于画出圆弧的中心点如下所述，以支持板(3)的圆周半径R的线上的1/2作为起点并垂直取出距离为半径R的点作为A点，从同一半径线上的由圆心向外周圆侧取出距离为半径R×1/2.3的位置朝向A点方向垂直取出距离为半径R×1/3.1的点作为B点，将大致位于连结A点到B点的线上的点作为叶片的圆弧中心点。
2.根据权利要求1所述的水风车原动机，其特征在于，使上述叶板(8)的安装在叶板旋转轴(7)近边的一部分能够卷绕或者拉近于叶板旋转轴(7)，并采用具有拉伸强度的材质，当水风车到达危险旋转区域时，使叶板(8)的水平边的长度略短于相邻接的两侧叶板旋转轴(7)之间的距离，使叶板(8)以叶板旋转轴(7)为中心而360°自由旋转，利用全部叶板(8)顺着水风流的形态使水风车失去转动力，减少水风车的阻力以避免危险。
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