(57)【要約】【課題】  本発明は、軽量で高速回転する軽快翼を備え、回転始動性に優れ回転効率が高く、強風にもブレードが破損しにくく、破損してもブレード片が他物に二次災害を生じさせにくい軽快翼風車を提供する。【解決手段】  縦軸風車の、各縦長ブレードは、ＥＰＰの成形体とし、主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、各縦長ブレードは、全体が均等の弦長とした揚力型とし、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、該中間支持腕の先端部には、回転時の回転慣性を維持する重錘体を備えている。【選択図】  図１
2020076396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、各縦長ブレードは、全体を均等の弦長とした揚力型とし、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、該中間支持腕の先端部には、回転時の回転慣性を維持する重錘体を備えてなることを特徴とする軽快翼風車。
【請求項２】
前記１個の中間支持腕は、平面視で、その軸固定部から放射方向へ向いて、縦長ブレードの数に合わせた数の腕片を突出させ、その中間から先端へかけて次第に厚みを大として回転慣性を維持する重錘体とし、かつ腕片の外端面に前記縦長ブレードの主部内側面を固着する取付部材が、その外端面を、そこに取付ける縦長ブレードの内側面に合わせて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軽快翼風車。
【請求項３】
前記各取付部材の固着面は、微細な凹凸面とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の軽快翼風車。  
【請求項４】
前記上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、各縦長ブレードの上部の内向曲傾部における、下向きの固着面を接着剤層に重ねて、固着してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軽快翼風車。
【請求項５】
前記接着剤層は、スチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軽快翼風車。
【請求項６】
前記縦軸風車において、下部支柱の上部に配設された発電機の中央部に支持されて上部に突出している縦主軸の下部と上端部とに、各々取付部材が水平に固定され、前記縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定し、各上部の内向曲傾部における先端の下面を、前記縦主軸の上端部に固定された取付部材の上面の固着面に対面させ、当該対面間に接着剤層を介して固着し、各下部の内向曲傾部における先端の上面を、前記縦主軸の下部に固定された取付部材における固着面に固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軽快翼風車。
【請求項７】
縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、各縦長ブレードは、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、該中間支持腕の先端部には、回転時の回転慣性を維持する重錘体を備え、下部の各内向曲傾部の先端部を、下部支柱の周りにおいて水平に無接触に配設された、環状の取付部材における固着面に固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軽快翼風車。 
【請求項８】
縦軸風車の縦主軸の周囲に配設する縦長ブレードであって、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、厚さは前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％として横断面は略魚形の揚力形とし、弦長は主部の回転半径の５０％±５％として、全体に均等の弦長とし、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、上の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定することを特徴とする縦長ブレード。
【請求項９】
前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成し、該下部の内向曲傾部の短い先端は、縦軸風車の下部支柱の周りにおいて水平で無接触に配設された、環状の取付部材における固着面に固着するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の縦長ブレード。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量で高速回転する軽快翼を備え、低風速においても回転始動性に優れ、弾力性に優れた縦長ブレードが強風にも破損しにくく、また仮に破損しても、ブレード片が他物に二次災害を生じさせる虞が小さい軽快翼風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦長ブレードを備える風力発電装置は、例えば特許文献１に記載されている。これは、支柱にその軸線まわりに旋回可能に支持されている、ナセル内から突設されたロータ軸の先端に固定されたロータに、複数の縦長ブレードを放射方向に向けて、固定されてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−９３４７７号
【特許文献２】特開２０１２−００２０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の考案において、上下端部を縦軸に固定する上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードは、翼弦長が縦軸のおよそ２倍程度の小さなものであり、かつ図９に明示されているように、上端部分の弦長に対して主部となる部分（符号０５）の弦長は、およそ３０％も小となっているものであり、上端部は金具により挾持されている。
特許文献２の図５における、上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードも同様である。そのため縦軸から遠い遠心部分のブレードでは、気流を受ける面積が小さくて回転始動性が悪く、また回転してもトルクが小さいという欠点を有し、風力発電用には不利なものである。
本発明は、このような欠点を改善し、軽量で高速回転をする軽快翼を備え、低風速でも回転起動性に優れ、かつ回転トルクが高く、暴風にも破損が生じず、仮に破損が生じて破片が飛んだとしても、軽いために他物に二次災害が生じる虞の小さい軽快翼風車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。      
【０００６】
（１）縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、各縦長ブレードは、全体を均等の弦長とした揚力型とし、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、該中間支持腕の先端部には、回転時の回転慣性を維持する重錘体を備えてなる軽快翼風車。
【０００７】
（２）前記１個の中間支持腕は、平面視で、その軸固定部から放射方向へ向いて、縦長ブレードの数に合わせた数の腕片を突出させ、その中間から先端へかけて次第に厚みを大として回転慣性を維持する重錘体とし、かつ腕片の外端面に前記縦長ブレードの主部内側面を固着する取付部材が、その外端面を、そこに取付ける縦長ブレードの内側面に合わせて設けられている前記（1）に記載の軽快翼風車。
【０００８】
（３）前記各取付部材の固着面は、微細な凹凸面とされている前記（1）又は（2）に記載の軽快翼風車。  
【０００９】
（４）前記上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、各縦長ブレードの上部の内向曲傾部における、下向きの固着面を接着剤層に重ねて固着してなる前記（1）〜（3）のいずれかに記載の軽快翼風車。
【００１０】
（５）前記接着剤層は、スチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層である前記（1）〜（4）のいずれかに記載の軽快翼風車。
【００１１】
（６）前記縦軸風車において、下部支柱の上部に配設された発電機の中央部に支持されて、上部に突出している縦主軸の下部と上端部とに、各々取付部材が水平に固定され、前記縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定し、各上部の内向曲傾部における先端の下面を、前記縦主軸の上端部に固定された取付部材の上面の固着面に対面させ、当該対面間に接着剤層を介して固着し、各下部の内向曲傾部における先端の上面を、前記縦主軸の下部に固定された取付部材における固着面に固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなる前記（1）〜（5）のいずれかに記載の軽快翼風車。
【００１２】
（７）縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、各縦長ブレードは、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、該中間支持腕の先端部には、回転時の回転慣性を維持する重錘体を備え、下部の各内向曲傾部の先端部を、下部支柱の周りにおいて水平に無接触に配設された、環状の取付部材における固着面に固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなる前記（1）〜（5）のいずれかに記載の軽快翼風車。 
【００１３】
（８）縦軸風車の縦主軸の周囲に配設する縦長ブレードであって、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、厚さは前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％として横断面は略魚形の揚力形とし、弦長は主部の回転半径の５０％±５％とし、全体に均等の弦長とし、前記各主部の内側面は、縦主軸に固定された１個の中間支持腕の先端部に固着し、上の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定する縦長ブレード。
【００１４】
（９）前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成し、該下部の内向曲傾部の短い先端は、縦軸風車の下部支柱の周りにおいて水平に無接触に配設された、環状の取付部材における固着面に固着するようにした前記（8）に記載の縦長ブレード。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１６】
前記（1）に記載の発明において、縦長ブレードは、形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体としてあるので、低風速でも始動性に優れ、台風その他により破損しても、他の物に被害を生じさせる虞れが小さい。
軽量であるので低風速でも高速回転する軽快翼となり、回転すると縦長ブレードに遠心力がかかり、風をはらむ鯉幟のようにその形状が維持される。
縦長ブレードは全体が均等の弦長としてあるので、上部の内向曲傾部に当って通過する気流を充分に受けて回転効率を高める。かつ低コストで作製できる。    縦長ブレードの主部を支持する１個の中間支持腕は、先端部分に重錘体を設けてあるため、縦長ブレードが軽量で回転慣性が生じにくくても、中間支持腕の先端部における重錘体によって、ロータの回転慣性を維持することが出来、回転効率を高めることができる。
【００１７】
前記（2）に記載の発明において、中間支持腕は、縦長ブレードの数に合う複数の腕片が突出されており、その中間から先端部にかけて次第に厚みを大として,その先端部に重錘体が設けられているため、回転時に気流が円滑に通過し、かつ回転慣性を高める。また腕片の先端部に設けられた取付部材の外端面は、そこに取付ける縦長ブレードの主部の内側面に合う形に形成されているので、ブレードを密着して堅固に取付けることができる。
【００１８】
前記（3）に記載の発明において、前記取付部材の固着面は、微細な凹凸面とされているので、縦長ブレードを取付けた時に、固着部の滑りが生じにくく、又接着剤層を形成する時にも高い接着性が維持できる。
【００１９】
前記（4）に記載の発明において、上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、上部の内向曲傾部における下向きの固着面を重ねて固着したものにおいては、接着面がほぼ水平で、風力のかかる方向となっているため、回転時における風力が接着面に水平にかかるため、剥離力がかかりにくい。
ＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の、軽量の成形体が薄い場合には、ねじやボルトなどで取付けると、縦長ブレードが風にあおられて揺動すると、ねじやボルトの孔部分から裂ける虞があるが、接着によれば、その虞れが低い。
【００２０】
前記（5）に記載の発明において、前記接着剤層を、スチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層としたので、ＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の成形体の縦長ブレードの接着性と耐久性に優れている。
【００２１】
前記（6）に記載の発明において、下部支柱の上部に配設された発電機の中央部に支持されて、上方へ突出している縦主軸の上部と下部とに、それぞれ固定されている取付部材の各下部の内向曲傾部の固定部における固定面を、前記縦主軸の下部に固定された、取付部材の固着部における固着面に固着してあるので、形状が変形するほどに柔らかな縦長ブレードは、上下部の内向曲傾部の先端が縦主軸に固定されており、高速回転をしても、遠心力により縦長ブレードは遠心方向へ張出して、型崩れをしない。
【００２２】
前記（7）に記載の発明において、軽快翼風車は、支柱の上部に発電機が配設され、発電機の中央部に支持されて上部に突出している縦主軸の下部と上端部とに、取付部材が水平に固定され、上部の取付部材の外側端に、複数の縦長ブレードの各上部の内向曲傾部を固着してあるが、縦長ブレードが長くて、その下部は
縦主軸の下方にある発電機よりも下方の位置にあるため、下部の各内向曲傾部の先端部は、支柱に無接触で水平に配設された環状の取付部材に固着されている。
環状の取付部材は、支柱に接触せずに支柱の周りを回転するが、これに下部の各内向曲傾部の先端を固定した、縦長ブレードの下部はブレることはない。
縦長ブレードの主部は、縦主軸の下部に固定されている取付部材の外側端に固着されているので、主部が風圧で撓むことはない。
【００２３】
前記（８）に記載の発明における縦長ブレードは、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするため、ＥＰＰの発泡倍率を２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体としてあるので、ブレードが軽く、低風速での回転始動性に優れ、仮に破損しても他の物に二次的被害が生じる虞がない。
ブレードの前縁の最大厚さを、翼弦長の２０％〜３０％として、横断面は略魚形の揚力形としてあるので、回転に伴ないコアンダ効果が効率良く生じて回転効率が高まる。弦長を主部の回転半径の５０％±５％として、全体に均等の弦長としたので、回転に伴い、回転軌跡の内部から上部の内向曲傾部に当って通過する気流によって回転効率が高まる。
上下の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定するので、回転安定性が高く、遠心力によって全体が外側方向に張出して、手で押すと形状が変形するほどに柔らかくても形崩れがしない特長がある。
【００２４】
前記（９）に記載の発明は、前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を、上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成してあるので、縦長ブレードの下部の内向曲傾部の部分が、発電機の位置よりも下方に位置する時は、下部支柱の周囲に無接触で水平に配する環状の取付部材に、先の短かな下部の内向曲傾部の先端を固定して、主部を垂直に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の軽快翼風車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１に示す軽快翼風車の平面図である。
【図３】図１における、上部の取着部材と縦長ブレードの固着部を示す、III−III線縦断面図である。
【図４】図１における中間支持腕の平面図である。
【図５】図４におけるV-V線縦断面図である。
【図６】本発明の軽快翼風車の実施例２を示す正面図である。
【図７】図６における、軽快翼風車の平面図である。
【図８】図７における、IIXーIIX線縦断面図である。
【図９】図６における、IXーIX線横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、軽快翼風車１は、下部支柱２の上端部に発電機３が固定され、発電機３の上面より立設された管状柱２Ａの上部中央に縦主軸４が、その下部を発電機３に連係して回転可能に配設されている。図中の符号３Ａは、内部の蓄電池を見るための開閉扉である。
【００２７】
縦主軸４の周囲には、ほぼ垂直の主部５Ａの上下部に、縦主軸４方向へ屈曲する長い内向曲傾部５Ｂ、５Ｃを有する、軽快翼である揚力型の縦長ブレード５が複数（図では３枚）、上下の取付部材６、７を介して固着されている。
上部の取付部材６の上面の固着面６Ａと、下部の取付部材７の下面の固着面７Ａは、それぞれ微細な凹凸面とされて、水平に設定されている。
【００２８】
前記各縦長ブレード５は、ビーズ法発泡による熱可塑性高分子合成樹脂、例えばＥＰＰ（ビーズ法発泡ポリプロピレン）の無垢で形成されている。型成形によるので形が正確であり、かつ低コストで制作される。
【００２９】
ＥＰＰやＥＰＥは柔軟性があり軽く強靱で、耐候性、耐熱性、耐寒性、寸法安定性、耐薬品性に優れ、かつ繰返しの使用に耐えることが出来る特性を有し、暴風雨にも耐えることが求められる風車の素材に適しているが、縦長ブレード５の形や目的により、発泡倍率は適不適がある。
【００３０】
縦長ブレード５は、ＥＰＰを使用することにより、非常に軽量（ＦＲＰと比較すると半分以下）であり、同じ風速では高速回転をする軽快（重さが少なくて速力が早い）翼となる。
一般に縦長ブレードは、回転に伴い遠心力が作用するため、硬質では折損し、破片が飛ぶと、二次的災害が生じる虞がある。
また柔らか過ぎると、縦長ブレードが変形して、回転均等性が損なわれる。
【００３１】
従って本願発明の縦長ブレード５では、手で押せば形状が変形するほどに柔らかく、重量がＦＲＰの半分ほどの軽い縦長ブレード５とするために、実験を数次に亘って繰返した結果、ＥＰＰの発泡倍率を２０倍〜６０倍のものが選択された。
この素材による縦長ブレード５は折れにくく、千切れにくく、仮に千切れて断片が飛んだとしても、軽量なので二次的災害は生じにくい。
【００３２】
この発泡倍率よりも高い倍率であると、柔らか過ぎて変形が大となり、回転速度に斑が大となる。また発泡倍率が小であると、重くなり好ましい変形が生じにくく、かつ、回転効率が低下する。好ましいのは発泡倍率４５倍のものである。
【００３３】
縦長ブレード５の弦長は、回転半径の５０％±５％として、主部５Ａから内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先まで均等の弦長としてある。この弦長より小さいと受風面積が小で回転効率が悪く、大きいと回転抵抗が大となり回転効率が伸びない。
取付部材６、７に固定される内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先端部分は、図２に示すように平面視で先尖りにして、三枚の上部先端を突き合わせにして固定してある。
【００３４】
縦長ブレード５の厚さは、前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％とし、横断面は略魚形の揚力形とし、主部５Ａから内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先端まで一定の弦長としてある。また、この厚さより小だと、コアンダ効果が小で回転効率が上りにくく、厚さが大きいと回転抵抗が大となり、回転効率が伸びにくい。
【００３５】
これによって、縦長ブレード５が回転すると、縦長ブレード５の回転軌跡内の空気は遠心力により外側へ引出され、その気圧が下がった回転軌跡内へ、外側から入って外側へ抜ける気流の一部は、弦長が大きい上部の内向曲傾部５Ｂを、前縁方向へ押しながら高速で通過するので、回転効率が高まる。
【００３６】
軽く柔らかなＥＰＰ製の縦長ブレード５を、縦主軸における取付部材６、７に堅固に固定することは容易ではなく、例えば、ねじ留めなどでは、その部分から裂ける虞がある。
本発明においては、図３に示すように、上部の取付部材６の固着部５Ｄにおける取付部材６の上向きの固着面６Ａと、上部の内向曲傾部５Ｂの下向きの固着面５Ｅとの対面間に、接着剤層８を０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に塗布して形成し、取付部材６と内向曲傾部５Ｂを接着により固定してある。接着剤層８がこの厚みであると、その弾力性により、風圧による縦長ブレード５の歪みも吸収する。
【００３７】
また図１において、下部における取付部材７と、下部の内向曲傾部５Ｃとの固着部５Ｄの対面間にも、同様に接着剤層８を０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に塗布形成して固着してある。上部の取付部材６の上面と下部の取付部材７の下面は、微細な凹凸面とされていることと、ほぼ水平面なので、縦長ブレード５に気流と遠心力が水平方向にかかっても、この固着部５Ｄにおいて剥離は生じにくい。
【００３８】
接着剤として、例えばスチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤、シリコンなどを使用する。スチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤は、固形分約４３％。蜜度約０．８６ｇ／ｃｍ３ （２３℃において）。接着強さは３ＫＮ／ｍ以上であり、ＥＰＰに対する接着強度に優れている。
【００３９】
これによって、硬質の取付部材６の固着面６Ａ、７Ａに、軟質のＥＰＰ製の縦長ブレード５が、容易に固着されている。この固着方法を、例えばボルトやねじ等の機械的手段によるものとすると、縦長ブレード５にかかる強い風圧により捩じれ等が生じると、ボルトやねじの部分で縦長ブレード５が裂ける虞があるが、接着剤層８による水平な固着面での固着としてあるので、縦長ブレード５が水平方向の風力によって裂ける虞は極めて低い。
【００４０】
固着後すぐに、高速風（最大瞬間風速４１ｍ／ｓ）下において、軽快翼風車１を２４時間回転させた後、軽快翼風車１を停止させて、固着部５Ｄの接着剤層８を確認したが、剥離などの痕跡は認められなかったが、ボルトやねじによる固着を併用して補強することができる。
【００４１】
接着剤層８によって、取付部材６に縦長ブレード５が固着されていると、回転に伴って縦長ブレード５は遠心力で外側へ引かれ、元へ戻り振動をしても、ＥＰＰの縦長ブレード５の弾力性が振動を吸収し、更に、接着剤層８の弾力性が振動を吸収してしまうため、接着剤層８の剥離が生じないものである。また接着剤は耐候性、耐薬品性にも優れているので、その接着性能が劣化する虞は小さい。
【００４２】
図１に示すように、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面は、縱主軸４に水平に配設された１個の中間支持腕９の先端に固定されている。中間支持腕９は、図４に平面を示すように、中心から３方向へ腕片９Ａを突出させてあり、その弦長は基部から先端へかけて次第に大とし、かつその中間から自由端部へかけて厚みを次第に大として、先端部は回転慣性を維持するための金属体を埋設した重錘体９Ｂとしてあり、該重錘体９Ｂの回転方向の前縁９Ｃを厚くし、後縁９Ｄにかけて次第に薄く形成されている。                             
【００４３】
前記中間支持腕９の各腕片９Ａの先端面に、ここに取付ける縦長ブレード５の弦長と同じ幅で、かつ縦長ブレード５の内側面の形状に合う端面を持っている取付部材１０が、図５に示すように固定されている。
この取付部材１０の外側面にも、必要に応じて細かな凹凸を形成し、接着剤層８を形成して、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面を固着させる。図１中の符号９Ｅは中間支持腕９の固定部材である。 
【００４４】
図６は、本発明の軽快翼風車１の実施例２を示す正面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
縦長ブレード５が上下方向に長い場合には、主部５Ａが回転時に遠心力により湾曲し、かつ、発電機３の上に突出する縦主軸４を長くすると、その上部が回転遠心力によって大きく揺動する虞がある。
【００４５】
この実施例２では、縦長ブレード５の主部５Ａを、図４に示した前例におけるものと同じ態様の、1本の中間支持腕９で支持し、下部の内向曲傾部５Ｃの下端部は、縦主軸４に固定させずに、下部支柱２の周囲で水平に、かつ無接触で配設した環状の取付部材１１に固着したものである。
【００４６】
図６に示す軽快翼風車１においては、下部支柱２の上端部に発電機３が配設されている。発電機３の上面中央部には、縦主軸４が、下部を発電機３に連係させて、回転可能に立設されている。
【００４７】
図７は、軽快翼風車１の平面図であり、縦主軸４の上端部には、図７、図８に示すような、平面視で等角度で三方向を向く三叉状の取付部材１２が、固定部材１２Ａにより水平に固定されており、取付部材１２の固着部１２Ｂ上面の固着面１２Ｃに、接着剤層８によって縦長ブレード５の上部の内向曲傾部５Ｂが、その端面を突き合わせ状に固着されている。
【００４８】
また図６における中間支持腕９は、図４に示すような、平面視で三方の腕片９Ａの先端の取付部材１０の外面に、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面が固着されている。図９は、図６におけるＩXーＩX線断面図である。環状の取付部材１１は、平板体で、三方向を向く腕片１１Ａが水平に突設されている。
【００４９】
下部の各内向曲傾部５Ｃの端部上面の固着面５Ｆは、下方から環状の取付部材１１の腕片１１Ａの下面の固着面１１Ｂに、表出していない接着剤層によって固着されている。                                   
【００５０】
これによって、図６に示すように縦長ブレード５の下部が、発電機３の位置よりも下方に位置するような縦長のブレードであっても、上部の取付部材６と、中間支持腕９の取付部材１０とによって、縦長ブレード５は縦主軸４に、堅固に固着されるようになっている。
【００５１】
下部の各内向曲傾部５Ｃの先端は、縦主軸４に固着されていないが、環状の取付部材１１に固定されているため、内向きに曲傾している各内向曲傾部５Ｃ同士が、互いに環状の取付部材１１を押し合ってバランスを保ち、ぐらつきやブレが生じることはない。                                             
なお本発明は、縦主軸４に縦長ブレード５を多層状に配設することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、軽量かつ弾力性に優れたＥＰＰ製の縦長ブレードを備えているため、回転始動性と回転効率に優れ、強風にも縦長ブレードが破損しにくく、万一破損しても縦長ブレード片が、他物に二次的災害を生じさせにくい軽快翼風車及びその縦長ブレードを提供するもので、風力発電装置に好ましく利用し得るものである。
【符号の説明】
【００５３】
１．軽快翼風車
２．下部支柱
２Ａ．管状柱
３．発電機
４．縦主軸
５．縦長ブレード
５Ａ．主部
５Ｂ．上部の内向曲斜部
５Ｃ．下部の内向曲斜部
５Ｄ．固着部
５Ｅ、５Ｆ．固着面
６、７．取付部材
６Ａ、７Ａ．固着面
８．接着剤層
９．中間支持腕  
９Ａ．腕片
９Ｂ.重錘体
９Ｃ．前縁
９Ｄ．後縁
９Ｅ.固定部材
１０．取付部材
１１．環状の取付部材
１１Ａ．腕片 
１１Ｂ．固着部
１１Ｃ.固着面
１２．取付部材
１２Ａ．固定部材
１２Ｂ．固着面
【図１】
2020076396.tif 000003
【図２】
2020076396.tif 000004
【図３】
2020076396.tif 000005
【図４】
2020076396.tif 000006
【図５】
2020076396.tif 000007
【図６】
2020076396.tif 000008
【図７】
2020076396.tif 000009
【図８】
2020076396.tif 000010
【図９】
2020076396.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月17日(2019.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と連結した縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を上下対称に連続して備え、かつ、全体を均等の弦長とした揚力型とし、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の上下の中央部内側面を、縦主軸に固定された中央支持腕の先端部に固着し、前記中央支持腕は、平面視で、その軸固定部から放射方向へ向いて、縦長ブレードの数に合わせた数の腕片を突出させ、その先端部に回転慣性を維持する重錘体を備え、かつ各腕片の外端面に前記縦長ブレードの主部内側面を固着する取付部材が、その外端面を、そこに取付ける縦長ブレードの内側面に合わせて設けられていることを特徴とする軽快翼風車。
【請求項２】
前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面への縦長ブレードの固着は、上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、各縦長ブレードの上部の内向曲傾部における、下向きの固着面を接着剤層に重ねて固着し、前記接着剤層は、スチレンブタジェンゴム系溶剤型接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層であることを特徴とする請求項１に記載の軽快翼風車。    
【請求項３】
前記縦軸風車において、前記縦主軸は、発電機の上部に立設された管状柱に下部を支持されたものとし、該縦主軸の下部に下部の取付部材が固定され、該下部の取付部材における固着面に、接着剤層を介して前記各縦長ブレードの下部の各内向曲傾部の先端部における固着面を対面させて固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の軽快翼風車。
【請求項４】
前記縦軸風車において、前記縦主軸は下部支柱の上部に配設された発電機の上部に突設されたものとし、該縦主軸の上端部に上部の取付部材が、また縦主軸の下部に中央の取付部材が、それぞれ水平に固定され、前記縦主軸の周囲に固定される複数の縦長ブレードは、各上部の内向曲傾部における先端の下面を、前記上部の取付部材の上面の固着面に対面させ、当該対面間の接着剤層を介して固着し、
各縦長ブレードの各主部の上下の中央部における内側面は、前記中央の取付部材に固定された中央支持腕の先端部に固着し、各縦長ブレードの下部の内向曲傾部は、前記下部支柱の側部に位置して、その先端部における固着面を、前記下部支柱の周りにおいて水平に無接触に配設される環状の取付部材における腕片の固着面に対面して固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定するようにしてなることを特徴とする請求項１又２に記載の軽快翼風車。
【請求項５】
縦軸風車の縦主軸の周囲に配設する縦長ブレードであって、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、厚さは前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％として横断面は略魚形の揚力形とし、弦長は主部の回転半径の５０％±５％として、全体に均等の弦長とし、前記各主部の上下中央部の内側面は、縦主軸に固定された中央支持腕の先端部に固着し、上の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定するようにし、前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成し、該下部の内向曲傾部の短い先端は、縦軸風車の下部支柱の周りにおいて水平で無接触に配設された、環状の取付部材における腕片の固着面に固着するようにしたことを特徴とする縦長ブレード。  
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量で高速回転する軽快翼を備え、低風速においても回転始動性に優れ、弾力性に優れた縦長ブレードが強風にも破損しにくく、また仮に破損しても、ブレード片が他物に二次災害を生じさせる虞が小さい軽快翼風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦長ブレードを備える風力発電装置は、例えば特許文献１に記載されている。これは、支柱にその軸線まわりに旋回可能に支持されている、ナセル内から突設されたロータ軸の先端に固定されたロータに、複数の縦長ブレードを放射方向に向けて、固定されてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−９３４７７号
【特許文献２】特開２０１２−００２０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の考案において、上下端部を縦軸に固定する上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードは、翼弦長が縦軸のおよそ２倍程度の小さなものであり、かつ図９に明示されているように、上端部分の弦長に対して主部となる部分（符号０５）の弦長は、およそ３０％も小となっているものであり、上端部は金具により挾持されている。
特許文献２の図５における、上下端固定型縦長ブレードを備える縦軸風車の縦長ブレードも同様である。そのため縦軸から遠い遠心部分のブレードでは、気流を受ける面積が小さくて回転始動性が悪く、また回転してもトルクが小さいという欠点を有し、風力発電用には不利なものである。
本発明は、このような欠点を改善し、軽量で高速回転をする軽快翼を備え、低風速でも回転起動性に優れ、かつ回転トルクが高く、暴風にも破損が生じず、仮に破損が生じて破片が飛んだとしても、軽いために他物に二次災害が生じる虞の小さい軽快翼風車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。      
【０００６】
（１）  発電機と連結した縦主軸の周囲に、複数の縦長ブレードを固定する縦軸風車であって、各縦長ブレードは、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、ほぼ垂直の主部の上下部に、それぞれ縦主軸方向に向いて曲傾する内向曲傾部を対称に連続して備え、かつ、全体を均等の弦長とした揚力型とし、各上部の内向曲傾部における先端部を、前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面に固着し、前記各主部の上下の中央部内側面を、縦主軸に固定された中央支持腕の先端部に固着し、
前記中央支持腕は、平面視で、その軸固定部から放射方向へ向いて、縦長ブレードの数に合わせた数の腕片を突出させ、その先端部に回転慣性を維持する重錘体を備え、かつ各腕片の外端面に前記縦長ブレードの主部内側面を固着する取付部材が、その外端面を、そこに取付ける縦長ブレードの内側面に合わせて設けられている軽快翼風車。
【０００７】
（２）  前記縦主軸に固定された上部の取付部材における固着面への縦長ブレードの固着は、上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、各縦長ブレードの上部の内向曲傾部における、下向きの固着面を接着剤層に重ねて固着し、前記接着剤層は、スチレンブタジェンゴム系溶剤型接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層である前記（1）に記載の軽快翼風車。
【０００８】
（３）  前記縦軸風車において、前記縦主軸は、発電機の上部に立設された管状柱に下部を支持されたものとし、該縦主軸の下部に下部の取付部材が固定され、該下部の取付部材における固着面に、接着剤層を介して前記各縦長ブレードの下部の各内向曲傾部の先端部における固着面を対面させて固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定してなる前記（1）又は（2）に記載の軽快翼風車。
【０００９】
（４）  前記縦軸風車において、前記縦主軸は下部支柱の上部に配設された発電機の上部に突設されたものとし、該縦主軸の上端部に上部の取付部材が、また縦主軸の下部に中央の取付部材が、それぞれ水平に固定され、前記縦主軸の周囲に固定される複数の縦長ブレードは、各上部の内向曲傾部における先端の下面を、前記上部の取付部材の上面の固着面に対面させ、当該対面間の接着剤層を介して固着し、各縦長ブレードの各主部の上下の中央部における内側面は、前記中央の取付部材に固定された中央支持腕の先端部に固着し、各縦長ブレードの下部の内向曲傾部は、前記下部支柱の側部に位置して、その先端部における固着面を、前記下部支柱の周りにおいて水平に無接触に配設される環状の取付部材における腕片の固着面に対面して固着し、各縦長ブレードを縦主軸に固定するようにしてなる前記（1）又は（2）に記載の軽快翼風車。
【００１０】
（５）  縦軸風車の縦主軸の周囲に配設する縦長ブレードであって、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体とし、厚さは前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％として横断面は略魚形の揚力形とし、弦長は主部の回転半径の５０％±５％として、全体に均等の弦長とし、前記各主部の上下中央部の内側面は、縦主軸に固定された中央支持腕の先端部に固着し、上の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定するようにし、前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成し、該下部の内向曲傾部の短い先端は、縦軸風車の下部支柱の周りにおいて水平で無接触に配設された、環状の取付部材における腕片の固着面に固着するようにした縦長ブレード。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１２】
前記（1）に記載の発明において、縦長ブレードは、形状が変形するほどに柔らかく、軽くするためＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体としてあるので、低風速でも始動性に優れ、台風その他により破損しても、他の物に被害を生じさせる虞れが小さい。
軽量であるので低風速でも高速回転する軽快翼となり、回転すると縦長ブレードに遠心力がかかり、風をはらむ鯉幟のようにその形状が維持される。
縦長ブレードは全体が均等の弦長としてあるので、上部の内向曲傾部に当って通過する気流を充分に受けて回転効率を高める。かつ低コストで作製できる。    縦長ブレードの主部を支持する中央支持腕は、先端部分に重錘体を設けてあるため、縦長ブレードが軽量で回転慣性が生じにくくても、中央支持腕の先端部における重錘体によって、ロータの回転慣性を維持することが出来、回転効率を高めることができる。
前記中央支持腕は、縦長ブレードの数に合う複数の腕片が突出されており、その先端部に重錘体が設けられているため、回転時に気流が円滑に通過し、かつ回転慣性を高める。また腕片の先端部に設けられた取付部材の外端面は、そこに取付ける縦長ブレードの主部の内側面に合う形に形成されているので、ブレードを密着して堅固に取付けることができる。
【００１３】
前記（2）に記載の発明において、上部の取付部材の上向きの固着面に接着剤層を形成し、上部の内向曲傾部における下向きの固着面を重ねて固着したものにおいては、接着面がほぼ水平で、風力のかかる方向となっているため、回転時における風力が接着面に水平にかかるため、剥離力がかかりにくい。
ＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の範囲の、軽量の成形体が薄い場合には、ねじやボルトなどで取付けると、縦長ブレードが風にあおられて揺動すると、ねじやボルトの孔部分から裂ける虞があるが、接着によれば、その虞れが低い。
前記接着剤層を、スチレンブタジェンゴム系溶剤形接着剤の０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの層としたので、ＥＰＰの発泡倍率２０倍〜６０倍の成形体の縦長ブレードの接着性と耐久性に優れている。
【００１４】
前記（3）に記載の発明において、下部支柱の上部に配設された発電機の中央部に支持されて、上方へ突出している縦主軸の上部と下部とに、それぞれ固定されている取付部材の各下部の内向曲傾部の固定部における固定面を、前記縦主軸の下部に固定された、取付部材の固着部における固着面に固着してあるので、形状が変形するほどに柔らかな縦長ブレードは、上下部の内向曲傾部の先端が縦主軸に固定されており、高速回転をしても、遠心力により縦長ブレードは遠心方向へ張出して、型崩れをしない。
【００１５】
前記（4）に記載の発明において、軽快翼風車は、下部支柱の上部に発電機が配設され、発電機の中央部に支持されて上部に突出している縦主軸の下部と上端部とに、取付部材が水平に固定され、上部の取付部材の外側端に、複数の縦長ブレードの各上部の内向曲傾部を固着してあるが、縦長ブレードが長くて、その下部は縦主軸の下方にある発電機よりも下方の位置にあるため、下部の各内向曲傾部の先端部は、支柱に無接触で水平に配設された環状の取付部材に固着されている。環状の取付部材は、支柱に接触せずに支柱の周りを回転するが、これに下部の各内向曲傾部の先端を固定した、縦長ブレードの下部はブレることはない。
縦長ブレードの主部は、縦主軸の下部に固定されている取付部材の外側端に固着されているので、主部が風圧で撓むことはない。
【００１６】
前記（5）に記載の発明における縦長ブレードは、主部の上下に縱主軸方向へ向いて曲傾する内向曲傾部を連続して備え、手で押すと形状が変形するほどに柔らかく、軽くするため、ＥＰＰの発泡倍率を２０倍〜６０倍の範囲の軽量の成形体としてあるので、ブレードが軽く、低風速での回転始動性に優れ、仮に破損しても他の物に二次的被害が生じる虞がない。
ブレードの前縁の最大厚さを、翼弦長の２０％〜３０％として、横断面は略魚形の揚力形としてあるので、回転に伴ないコアンダ効果が効率良く生じて回転効率が高まる。弦長を主部の回転半径の５０％±５％として、全体に均等の弦長としたので、回転に伴い、回転軌跡の内部から上部の内向曲傾部に当って通過する気流によって回転効率が高まる。
上下の内向曲傾部の先端を縱主軸に取付部材を介して固定するので、回転安定性が高く、遠心力によって全体が外側方向に張出して、手で押すと形状が変形するほどに柔らかくても形崩れがしない特長がある。
前記縦長ブレードの主部を垂直とした状態において、下部の内向曲傾部の先端を、上部の内向曲傾部の長さよりも短く形成してあるので、縦長ブレードの下部の内向曲傾部の部分が、発電機の位置よりも下方に位置する時は、下部支柱の周囲に無接触で水平に配する環状の取付部材に、先の短かな下部の内向曲傾部の先端を固定して、主部を垂直に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の軽快翼風車の実施例１を示す正面図である。
【図２】図１に示す軽快翼風車の平面図である。
【図３】図１における、上部の取着部材と縦長ブレードの固着部を示す、III−III線縦断面図である。
【図４】図１における中間支持腕の平面図である。
【図５】図４におけるV-V線縦断面図である。
【図６】本発明の軽快翼風車の実施例２を示す正面図である。
【図７】図６における、軽快翼風車の平面図である。
【図８】図７における、IIXーIIX線縦断面図である。
【図９】図６における、IXーIX線横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、軽快翼風車１は、下部支柱２の上端部に発電機３が固定され、発電機３の上面より立設された管状柱２Ａの上部中央に縦主軸４が、その下部を発電機３に連係して回転可能に配設されている。図中の符号３Ａは、内部の蓄電池を見るための開閉扉である。
【００１９】
縦主軸４の周囲には、ほぼ垂直の主部５Ａの上下部に、縦主軸４方向へ屈曲する長い内向曲傾部５Ｂ、５Ｃを有する、軽快翼である揚力型の縦長ブレード５が複数（図では３枚）、上下の取付部材６、７を介して固着されている。
上部の取付部材６の上面の固着面６Ａと、下部の取付部材７の下面の固着面７Ａは、それぞれ微細な凹凸面とされて、水平に設定されている。
【００２０】
前記各縦長ブレード５は、ビーズ法発泡による熱可塑性高分子合成樹脂、例えばＥＰＰ（ビーズ法発泡ポリプロピレン）の無垢で形成されている。型成形によるので形が正確であり、かつ低コストで制作される。
【００２１】
ＥＰＰやＥＰＥは柔軟性があり軽く強靱で、耐候性、耐熱性、耐寒性、寸法安定性、耐薬品性に優れ、かつ繰返しの使用に耐えることが出来る特性を有し、暴風雨にも耐えることが求められる風車の素材に適しているが、縦長ブレード５の形や目的により、発泡倍率は適不適がある。
【００２２】
縦長ブレード５は、ＥＰＰを使用することにより、非常に軽量（ＦＲＰと比較すると半分以下）であり、同じ風速では高速回転をする軽快（重さが少なくて速力が早い）翼となる。
一般に縦長ブレードは、回転に伴い遠心力が作用するため、硬質では折損し、破片が飛ぶと、二次的災害が生じる虞がある。
また柔らか過ぎると、縦長ブレードが変形して、回転均等性が損なわれる。
【００２３】
従って本願発明の縦長ブレード５では、手で押せば形状が変形するほどに柔らかく、重量がＦＲＰの半分ほどの軽い縦長ブレード５とするために、実験を数次に亘って繰返した結果、ＥＰＰの発泡倍率を２０倍〜６０倍のものが選択された。
この素材による縦長ブレード５は折れにくく、千切れにくく、仮に千切れて断片が飛んだとしても、軽量なので二次的災害は生じにくい。
【００２４】
この発泡倍率よりも高い倍率であると、柔らか過ぎて変形が大となり、回転速度に斑が大となる。また発泡倍率が小であると、重くなり好ましい変形が生じにくく、かつ、回転効率が低下する。好ましいのは発泡倍率４５倍のものである。
【００２５】
縦長ブレード５の弦長は、回転半径の５０％±５％として、主部５Ａから上下の内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先まで均等の弦長としてある。この弦長より小さいと受風面積が小で回転効率が悪く、大きいと回転抵抗が大となり回転効率が伸びない。上下の取付部材６、７に固定される内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先端部分は、図２に示すように平面視で先尖りにして、三枚の上部先端を突き合わせにして固定してある。
【００２６】
縦長ブレード５の厚さは、前縁の最大厚さを翼弦長の２０％〜３０％とし、横断面は略魚形の揚力形とし、主部５Ａから内向曲傾部５Ｂ、５Ｃの先端まで一定の弦長としてある。また、この厚さより小だと、コアンダ効果が小で回転効率が上りにくく、厚さが大きいと回転抵抗が大となり、回転効率が伸びにくい。
【００２７】
これによって、縦長ブレード５が回転すると、縦長ブレード５の回転軌跡内の空気は遠心力により外側へ引出され、その気圧が下がった回転軌跡内へ、外側から入って外側へ抜ける気流の一部は、弦長が大きい上部の内向曲傾部５Ｂを、前縁方向へ押しながら高速で通過するので、回転効率が高まる。
【００２８】
軽く柔らかなＥＰＰ製の縦長ブレード５を、縦主軸における取付部材６、７に堅固に固定することは容易ではなく、例えば、ねじ留めなどでは、その部分から裂ける虞がある。
本発明においては、図３に示すように、上部の取付部材６の固着部５Ｄにおける上部の取付部材６の上向きの固着面６Ａと、上部の内向曲傾部５Ｂの下向きの固着面５Ｅとの対面間に、接着剤層８を０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に塗布して形成し、上部の取付部材６と上部の内向曲傾部５Ｂを接着により固定してある。接着剤層８がこの厚みであると、その弾力性により、風圧による縦長ブレード５の歪みも吸収する。
【００２９】
また図１において、下部における取付部材７と、下部の内向曲傾部５Ｃとの固着部５Ｄの対面間にも、同様に接着剤層８を０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に塗布形成して固着してある。上部の取付部材６の上面と下部の取付部材７の下面は、微細な凹凸面とされていることと、ほぼ水平面なので、縦長ブレード５に気流と遠心力が水平方向にかかっても、この固着部５Ｄにおいて剥離は生じにくい。
【００３０】
接着剤として、例えばスチレンブタジェンゴム系溶剤型接着剤、シリコンなどを使用する。スチレンブタジェンゴム系溶剤型接着剤は、固形分約４３％。蜜度約０．８６ｇ／Ｃｍ３ （２３℃において）。接着強さは３ＫＮ／ｍ以上であり、ＥＰＰに対する接着強度に優れている。
【００３１】
これによって、硬質の取付部材６の固着面６Ａ、７Ａに、軟質のＥＰＰ製の縦長ブレード５が、容易に固着されている。この固着方法を、例えばボルトやねじ等の機械的手段によるものとすると、縦長ブレード５にかかる強い風圧により捩じれ等が生じると、ボルトやねじの部分で縦長ブレード５が裂ける虞があるが、接着剤層８による水平な固着面での固着としてあるので、縦長ブレード５が水平方向の風力によって裂ける虞は極めて低い。
【００３２】
固着後すぐに、高速風（最大瞬間風速４１ｍ／ｓ）下において、軽快翼風車１を２４時間回転させた後、軽快翼風車１を停止させて、固着部５Ｄの接着剤層８を確認したが、剥離などの痕跡は認められなかったが、ボルトやねじによる固着を併用して補強することができる。
【００３３】
接着剤層８によって、上部の取付部材６に縦長ブレード５が固着されていると、回転に伴って縦長ブレード５は遠心力で外側へ引かれ、元へ戻り振動をしても、ＥＰＰの縦長ブレード５の弾力性が振動を吸収し、更に、接着剤層８の弾力性が振動を吸収してしまうため、接着剤層８の剥離が生じないものである。また接着剤は耐候性、耐薬品性にも優れているので、その接着性能が劣化する虞は小さい。
【００３４】
図１に示すように、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面は、縱主軸４に水平に配設された１個の中央支持腕９の先端に固定されている。中央支持腕９は、図４に平面を示すように、中心から３方向へ腕片９Ａを突出させてあり、その弦長は基部から先端へかけて次第に大とし、かつその中間から自由端部へかけて厚みを次第に大として、先端部は回転慣性を維持するための金属体を埋設した重錘体９Ｂとしてあり、該重錘体９Ｂの回転方向の前縁９Ｃを厚くし、後縁９Ｄにかけて次第に薄く形成されている。                             
【００３５】
前記中央支持腕９の各腕片９Ａの先端面に、ここに取付ける縦長ブレード５の弦長と同じ幅で、かつ縦長ブレード５の内側面の形状に合う端面を持っている中央の取付部材１０が、図５に示すように固定されている。
この中央の取付部材１０の外側面にも、必要に応じて細かな凹凸を形成し、接着剤層８を形成して、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面を固着させる。図１中の符号９Ｅは中央支持腕９の固定部材である。 
【００３６】
図６は、本発明の軽快翼風車１の実施例２を示す正面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
縦長ブレード５が上下方向に長い場合には、主部５Ａが回転時に遠心力により湾曲し、かつ、発電機３の上に突出する縦主軸４を長くすると、その上部が回転遠心力によって大きく揺動する虞がある。
【００３７】
この実施例２では、縦長ブレード５の主部５Ａを、図４に示した前例におけるものと同じ態様の、中央支持腕９で支持し、下部の内向曲傾部５Ｃの下端部は、縦主軸４に固定させずに、下部支柱２の周囲で水平に、かつ無接触で配設した環状の取付部材１１に固着したものである。
【００３８】
図６に示す軽快翼風車１においては、下部支柱２の上端部に発電機３が配設されている。発電機３の上面中央部には、縦主軸４が、下部を発電機３に連係させて、回転可能に立設されている。
【００３９】
図７は、軽快翼風車１の平面図であり、縦主軸４の上端部には、図７、図８に示すような、平面視で等角度で三方向を向く三叉状の上部の取付部材１２が、固定部材１２Ａにより水平に固定されており、上部の取付部材１２の固着部１２Ｂ上面の固着面１２Ｃに、接着剤層８によって縦長ブレード５の上部の内向曲傾部５Ｂが、その端面を突き合わせ状に固着されている。
【００４０】
また図６における中央支持腕９は、図４に示すような、平面視で三方の腕片９Ａの先端の取付部材１０の外面に、縦長ブレード５の主部５Ａの内側面が固着されている。図９は、図６におけるＩXーＩX線断面図である。環状の取付部材１１は、平板体で、三方向を向く腕片１１Ａが水平に突設されている。
【００４１】
下部の各内向曲傾部５Ｃの端部上面の固着面５Ｆは、下方から環状の取付部材１１の腕片１１Ａの下面の固着面１１Ｂに、表出していない接着剤層によって固着されている。                                   
【００４２】
これによって、図６に示すように縦長ブレード５の下部が、発電機３の位置よりも下方に位置するような縦長のブレードであっても、上部の取付部材６と、中央支持腕９の中央の取付部材１０とによって、縦長ブレード５は縦主軸４に、堅固に固着されるようになっている。
【００４３】
下部の各内向曲傾部５Ｃの先端は、縦主軸４に固着されていないが、環状の取付部材１１に固定されているため、内向きに曲傾している各内向曲傾部５Ｃ同士が、互いに環状の取付部材１１を押し合ってバランスを保ち、ぐらつきやブレが生じることはない。                                             
なお本発明は、縦主軸４に縦長ブレード５を多層状に配設することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、軽量かつ弾力性に優れたＥＰＰ製の縦長ブレードを備えているため、回転始動性と回転効率に優れ、強風にも縦長ブレードが破損しにくく、万一破損しても縦長ブレード片が、他物に二次的災害を生じさせにくい軽快翼風車及びその縦長ブレードを提供するもので、風力発電装置に好ましく利用し得るものである。
【符号の説明】
【００４５】
１．軽快翼風車
２．下部支柱
２Ａ．管状柱
３．発電機
４．縦主軸
５．縦長ブレード
５Ａ．主部
５Ｂ．上部の内向曲斜部
５Ｃ．下部の内向曲斜部
５Ｄ．固着部
５Ｅ、５Ｆ．固着面
６．上部の取着部材
７．下部の取付部材
６Ａ、７Ａ．固着面
８．接着剤層
９．中央支持腕  
９Ａ．腕片
９Ｂ.重錘体
９Ｃ．前縁
９Ｄ．後縁
９Ｅ.固定部材
１０．中央の取付部材
１１．環状の取付部材
１１Ａ．腕片 
１１Ｂ．固着部
１１Ｃ.固着面
１２．上部の取付部材
１２Ａ．固定部材
１２Ｂ．固着面
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2020076396.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2020076396.tif 000013