特許ウォッチ

公開番号2025038374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023144954
出願日2023-09-07
発明の名称コアンダ翼式風車
出願人個人
代理人
主分類F03D 3/06 20060101AFI20250312BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】至軽風(1～3m/s)以上の風さえあれば、昼夜、天候、場所を問わず、人と自然に優しく、誰もが安価で手軽に且つ平和裏に、SDGsを超える安心安全なクリーンエネルギーを得られる風力発電装置を実現する。
【解決手段】この為、風力エネルギーを簡単構造で、効率よく回転エネルギーに変換できる、新概念の翼として、翼の前縁を円筒形にして迎角度を広く取り、後縁までを平板にして途中の接合部の窪みを活かし、コアンダ効果(気体や液体のそばに湾曲した物体があると,引き寄せられ曲面に沿って流れ、流れが高速になって圧力が低下する現象)を生じさせ且つ、平板翼で表裏を分離して表裏の速度差と圧力差を大きくさせる効果で揚力を高め、しかも翼後縁への抗力も活かした、効率の良い翼と風車を発明し、縦軸型、横軸型、可変斜角式風車に加え、逆にコアンダ効果を制御して、飛行機、プロペラ、船舶推進、ドローン、空飛ぶ自動車等への適用も図る。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
風力発電の風車を構成する翼に関し、風力エネルギーの変換効率を向上させる為、
コアンダ効果を再考
し、翼の表裏面の構造を深堀すれば、
前縁（１０２）を丸くて長い円筒形状（１０７
）にして、この
前縁（１０２）の円筒反対側の表面（１０５）及び、裏面（１０６）から、後縁（１０３）にまで、前縁円筒部の直径（１０７）の複数倍、表裏対称の平板翼弦（１０４）を長く伸ばし、
表翼弦結合部（１０５）及び、裏翼弦結合部（１０６）で接合させることにより、
表裏長尺方向（１１４）にも、長い窪み（１０５、１０６）を形成
させ、
この窪みに至る前縁円筒平板翼（１０１）の表裏に速度差と圧力差を生じさせる、領域（２０５、２０６）を設けた構造の特徴により、
現象を先に簡単に表裏
並行説明
すれば、
前方下からの流体風（１０８）
に対応する迎角（２１５）と、
前方上からの流体風（１１０）とすれば
、逆にマイナスの迎角となり、表面（２０５）又は、裏面（２０６）に至るまでのどちらででも、
コアンダ効果により、速度差と圧力差を生じ
させて、
上向き揚力（２１１）
又は、逆の場合は、
反対の下向き揚力を得られる
、先ず
２様態機能の翼が構成出来る
と共に、
次に、
前方正面からの流体風（１０９）
であれば、
迎角（２１５）は０度となって
、前縁円筒平板翼（１０１）の表裏の長い窪み（１０５、１０６）
を均等に乗り越え
、
表裏対称平板翼（１０４）面も均等に通過
して後縁（１０３）に至り合流することで、一般の
表裏対称流線形状翼と等価的な翼形状となり、傾きが無い状態での迎角は０度なので、揚力も生じず、後縁での乱流渦も発生せず
、ほぼ
無障害物状態となる１様態
を加え、
また、上方又は下方からの流体風（１１５、１１６）を想定した場合、表裏対称平板翼（１０４）に風圧抗力を与え、後縁（１０３）が下方又は上方に傾く（１１７）ことで、どちらも
前縁（１０２）方向に揚力を与える
、新たな
２様態
機能も加えれば、揚力
的に、計５様態機能翼となり、
更に、逆風時は、流体風（１１１、１１２、１１３）の翼の後縁（１０３）側への流体風の風圧抗力は、前縁（１０２）方向への、力ベクトルと、はぼ同一方向にあるため、前縁方向への合成駆動力として加算されることで、
合計８種の方向からの様態の駆動力が得られる、翼基本機能
を有することを特徴とする、コアンダ翼式風車。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の「コアンダ翼式風車」の特徴を、縦軸型風車へ適用する構成方法として、回転する縦軸（３０１）を中心に、前縁円筒平板翼（１０１）を、
円周の回転掃過面（３０２）に沿って、縦軸に対し、回転する方向（３０９）に前縁（１０２）が夫々の前方になるように間隔を均等に、必要枚数縦に並べ
（３０３、３０４、３０５、３０６）、
本例の新縦軸型風車（３００）では上下計８本
の連結アーム（３０７、３０８）で、各翼（３０３～３０６）と回転軸（３０１）を繋ぎ、回転軸は、発電機（３１０）に連結させ、
また、ここで前縁円筒平板翼（１０１）の翼の間隔と縦の長さ等は必要に
応じて調整し、翼（１０１）の取り付け角度も、０度から斜め４５度程度まで、
適度に各翼を斜めに傾け
（３１６）点線表示１例、すれば、風力をより滑らかに得られ易くなり、
更に、上下各８本の連結アーム（３０７、３０８）と、各前縁円筒平板翼（３０３～３０６）の上下連結位置（３１４，３１５）の連結軸で、
各翼
（３０３～３０６）
の後縁（１０３）側の重心が少し重くなるように予め設定
して置くことにより、風車回転（３０９）の速度が増し遠心力が増加すれば、
後縁（１０３）側が、回転翼の外周側に飛び出ることで、大気に対してブレーキ
となり、回転速度を徐々に低下させて
暴走回転を抑制
する機能を、
上下に８ケ所の翼迎角度自動調整機構と引っ張りバネ
（３１２、３１３）を設け、縦軸型風車での
暴走回転を抑えた機能の特徴を有す
る、新縦軸型風車（３００）を構成する、コアンダ翼式風車。
【請求項３】
請求項１に記載の「コアンダ翼式風車」の特徴を、新横軸型渦巻式風車（５０１）に適用して構築する方法として、前縁円筒平板翼（１０１）を、
風車の回転横軸（５０６）を中心に
、
前縁（１０２）を回転方向（５０５）
に、
後縁（１０３）を同、回転方向の後方に
し、
長尺方向（１１４）の一方を、翼接続回転ハブ（５１２）に接続
して、同、長尺方向（１１４）の
反対側を、風車回転掃過面（５０７）の外周側に向けて、曲線状に曲げることで曲線翼構造（５０２、５０３、５０４）を形成し、
必要枚数、ハブ（５１２）に連結することで、風車部全体を、
自然な機能美とも成る渦巻き形状の、
新横軸型渦巻式風車（５０１）構造が形成され、
バードストライクや風切り音を無くし
、人と自然に優しい構造で、
しかも、正面風（５０８）と反対風（５０９）が激変反転しても、
表裏対称平板翼（１０４）構造から、
風車回転方向（５０５）は常に不変で、ヨー反転（５１４）も起きず、駆動力ロスの無い新横軸型渦巻式風車構造
の特徴を有する、コアンダ翼式風車。
【請求項４】
請求項３に記載の「コアンダ翼式風車」を、
台風、強風等にも、耐風対応させる
為、外部からの遠隔制御で、新横軸型渦巻式風車（５０１）を、
水平０度から、上空に向け斜め６０度（７０８）程度まで傾けられる
よう、
横軸型風車用チルト式斜角制御装置を、ナセル（７０６）内に組み込んでおくことにより、前後左右風（７１１～７１４）からの強い横風を受けて、風速の３乗で激変する風のエネルギーも、風車（７０１）を上に振って、曲線翼部（７０２、７０３、７０４）を横方向に傾けることにより、横風を斜めに逸らし、緩めながら風を受け
、同時に
風向が急反転しても、
表裏対称平板翼（１０４）構造故に、
風車回転方向（７１０）が反転せずに
且つ、
ヨー回転（７０９）も急な反転不要
な、
チルト式斜角制御装置（７０６）
による、可変斜角式の新横軸型渦巻式風車（７０１）に強風
対応機能を備えたことを
特徴とする、コアンダ翼式風車。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体力学における、コアンダ効果を活かして、翼の表裏の圧力比と流速比から、揚力を高め、効率よく回転駆動エネルギーを取り出し、昼夜発電可能な風力発電用風車技術に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
最近マグヌス効果を活かそうとする翼技術が多いが、翼の回転部の構造も複雑で重くなり、長期間の耐久性等も必要で、「マグナス効果を利用する場合、その効果を得るために物体を回転させるが、このためには、回転に必要なエネルギーが必要となる」、例えば、公知の特許（特許文献１：本書類添付図１１）があるが、「自転可能な複数の円筒翼」等で、他にも類似出願も多い。本発明は、平板の翼弦部分が前縁の円筒と接続して固定され、円筒部が回転する構造はなく、駆動エネルギーロスも無く、マグナス方式とは全く異なる。
【０００３】
また、公知の特許（特許文献２：本書類添付図１２）があり、円筒らしきもの「１０ブレード」があり、円筒そのものは回転しないが、「１１溝」があるが、本発明の、平板の翼弦部分が前縁の円筒と接続して固定された構造と全く異なる。
【０００４】
また、公知の特許（特許文献３：本書類添付図１３）があり、「１００帆走装置」は「３０マグナス円筒を、３１回転」させる構造と、対称流線形状の翼体（２０）で、本発明の平板の翼弦部分が前縁の円筒と接続して固定された構造と異なり動作原理も全く異なる。
【０００５】
また、公知の特許（特許文献４：本書類添付図１４）があるが、特許文献４の図３の「羽根（翼板）の翼素断面図」の構造は「（ロ）各羽根の前縁部１９にテーパー１６が、後縁部２０にキャンバーが１５付き」と、本発明翼の
前縁円筒でもなく、表裏対称平板翼でもなく、渦巻き状形状でもなく、翼形状と動作原理が全く異なり
、
表裏対称ではないので、
風向速が急激に反転激変する強風対応も困難で、また翼が渦巻き状で撓り易く、斜め翼で強風を往なし和らげる利点等も明記無く等、斜め軸以外の重要部分は全て異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許７１６１７４７マグナス式推力発生装置
特願２００６－３３６１風車のブレード及びそれを備えた風車
特願２００９－２５５２０８帆走装置および帆船
特開２０００－２９１５２８傾斜軸型風力発電装置
【非特許文献】
【０００７】
飯塚尚彦発行「基礎流体力学」２０１０年４月８日産業図書株式会社出版Ｐ５９～６０（揚力）～７４、Ｐ８４～８５（循環）～Ｐ８８、Ｐ１２０～１４３他
久保田浪之介「流体力学」基礎のきそ２００８年５月２８日日刊工業新聞社Ｐ１６１～１６３（渦と循環）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
至軽風（１～３ｍ／ｓ：気象庁風力階級定義）以上の風さえあれば、昼夜、天候、場所を問わず、
人と鳥と地球に優しく、個人から事業レベルまで、誰もが安価で手軽に作れる簡単構造翼の風力発電を実現できれば、
平和裏にＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）の要件を超えた、安心安全なクリーンな電気エネルギーを得られる風力発電のニーズは、人類の一大目標と言える状況と成っている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
先に、本説明図における
４桁の符号番号の付与ルール
として、頭１桁は図面番号に対応し、下２桁がその図面内で出現する追番ですが、共通部位として他の図面でも再度表示参照される場合もあります。
【００１０】
請求項１に対応する課題解決手段
として、風力発電の風車を構成する翼に関し、風力エネルギーの変換効率を向上させるためには、
揚力
（流に直角な方向の力）
と抗力（
流方向の力）
の比を高めること
も必要だが、
抗力要素を排除することなく、起動時は駆動力として活かせる、新たな翼型も必要と考え、
新たに
コアンダ効果
「流れが凸形状の物体表面に沿って流れると、流体は速くなり圧力は下がる現象」を翼の表裏面に適用して、翼表裏面での速度差と圧力差を引き出し、
循環の概念により垂直方向に揚力を導き出せる、循環理論
（クッタ・ジュコーフスキーの定理）で
翼構造を深堀
すれば、
前縁（１０２）を丸くて長い円筒形状（１０７
）にし、この
前縁（１０２）の反対側の表面（１０５）及び、裏面（１０６）から、後縁（１０３）にまで、前縁円筒部の直径（１０７）の複数倍、表裏対称の平板翼弦（１０４）を長く伸ばし、
表翼弦結合部（１０５）及び、裏翼弦結合部（１０６）で接合させることにより、表裏長尺方向（１１４）にも、長い窪み（１０５、１０６）を形成させ、この
窪みに至る前縁円筒平板翼（１０１）の表裏に速度差と圧力差を生じさせる、領域（２０５、２０６）を設けた構造
が形成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許