風車は、回転軸の方向によって「水平軸型」と「垂直軸型」に大別することができます。シグナスエナジーの風車「シグナスミル」は垂直軸型を採用しています。
水平軸型
「水平軸型」は、風車の回転軸が地面に対して水平となるタイプで、効率が高く大型化が容易な反面、発電機などの重量物も風車上部に取り付けなければならないという設置・メンテナンス時の操作性の問題と、風車の回転面を常に風の方向に向ける必要がある特徴があります。
垂直軸型
シグナスエナジーが採用している「垂直軸型」は、風車の回転軸が地面に対して垂直となるタイプで、重量物は地上に設置できるので、設置・メンテナンス時の扱いが容易になります。またどの方向の風も利用可能で風向きに対する依存性がありません。季節や時間帯で風向きが変動する、日本独特の風況に向いたタイプと言えます。
これまで垂直軸型風車も、さまざまな原理のものが提案・実用化され、改良が加えられてきました。
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| ダリウス型 | ジャイロミル型 | 直線翼型 |
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| サボニウス型 | パドル型 | クロスフロー型 | S型ロータ型 |
いずれも回転軸は垂直であり、全方向からの風を受け回転することができます。上記代表的な垂直軸型風車のうち、上段の「ダリウス型」「ジャイロミル型」「直線翼型」は揚力を利用しています。
揚力と抗力
流体中を移動する物体に作用する流体力成分には、揚力と抗力があります。
揚力:気流の進行方向に対して飛行機の翼のような形状が、上下の圧力差により受ける垂直方向の力
抗力:気流の進行方向の物体に当たる力
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| 揚力の利用 | 抗力の利用(パドル型の例) |
しかしながら実際には、日本では風車の95%が水平軸型のプロペラ式風車を採用しています。では、どうして日本の風況にマッチしているはずの垂直軸型風車は、あまり採用されてこなかったのでしょうか?
日本の風況には垂直軸型が向いていることは上段で説明しましたが、実際には95%近く水平軸型が導入されています。どうしてでしょうか?それは、一般的にこれまでの垂直軸型風車には以下の課題があるからです。
すなわち、わずかな風ではなかなか回転しないことが一番の問題点でした。風車によっては、自ら起動できないので起動させる装置を付けなければならないタイプの風車もありました。
この「微風では回転しにくい」問題を解決したのが、シグナスエナジーのご紹介する風力発電機「シグナスミル」です。シグナスミルは、風速1m/秒程度の微風でも起動する特徴を持っています。