(57)【要約】【課題】強風などで風車が破損しても部品が飛散しない風車の構造を提供する。【解決手段】鉛直の回転軸と、この回転軸に一方の端を水平に取り付けた水平腕と、水平腕の他端に取り付けた鉛直ブレードによって風車を構成する。この鉛直ブレードは、水平断面が翼型の二次元翼である。回転軸、水平腕、鉛直ブレードの内部に補強用繊維を配置して構成する。【選択図】図１
2010229906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直の回転軸と、
この回転軸に一方の端を水平に取り付けた水平腕と、
水平腕の他端に取り付けた鉛直ブレードより構成し、
この鉛直ブレードは、水平断面が翼型の二次元翼であり、
回転軸、水平腕、鉛直ブレードの内部に補強用繊維を配置して構成した、
風車の構造。
【請求項２】
補強用繊維３として、
ケプラーワイヤ、炭素繊維、アラミド繊維など、引張強度の大きい材料によって構成する、
請求項１記載の風車の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献にあるように、従来から鉛直の回転軸と、この回転軸に一方の端を水平に取り付けた水平腕と、水平腕の他端に取り付けた鉛直ブレードより構成し、この鉛直ブレードが水平断面が翼型の二次元翼であるような風車の構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３６８５３６号公報
【特許文献２】特許第３３６８５３７号公報
【特許文献３】特許第３３３０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の風車の構造にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞  二次元翼の形状は一定であるから、風速が変化した場合にもその変化に対応しがたく、特に台風のように風力が強すぎる場合にそのまま風を受けて回転させるとブレードなどが破損する可能性がある。
＜２＞  そのために一般にブレーキ装置を設けてあるが、大型の風車になるとその慣性が大きいから、ブレーキを強く作動させるとブレードと回転軸を接続する水平腕などの固定部分が破損してしまい、破片が周囲に飛散する危険性がある。
＜３＞  実際に風車では最近多くの事故発生が報告されている。たとえば平成１９年１２月に三重県伊賀で直径５．５メートル、重量２トンのブレードが落下、２０年１月に室蘭市で、長さ２８メートル、重量４トンのブレードが落下、２０年４月にはつくば市で、直径５メートルの円形風車が小学校の校庭に落下、同じ４月に東伊豆市で、地上６５メートルから、長さ３７メートルのブレードが落下した、という報道がなされている。
＜４＞  これらの破損した風車は、ブレード自体の重量も大きいが、さらに高さが４１メートル（伊賀）、６０メートル（室蘭市）、６５メートル（東伊豆市）と、その設置位置がきわめて高い。したがって風車が破損した場合に、ブレードや他の部材が落下する範囲も相当に広いことが予想される。
＜５＞  また、現在では風車は省エネの象徴として、小中学校や市役所など目立った場所に設置されていることが多いから、万一落下した場合には大きな人的被害を発生する可能性がある。たとえばつくば市では２３の小中学校に設置したとのことで、事故の当日は春休みだったというが、校庭における朝礼の最中などであれば悲惨な事故につながった可能性もあった。
＜６＞  その他にも、落下にまで至らないが、たとえば島根県隠岐郡の隠岐の島町では落雷によって風車ブレードの受電部を貫通して裏側まで焼け焦げた、という事故が報告されている。このように風車は台風だけではなく、落雷によって破損する場合もある。ブレードが破損した後の写真を見ると、図３に示すようにブレードａが引きちぎられて折れ曲がっており、その破片が遠方まで飛散した状態がよくわかる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような従来の装置の課題を解決した本発明の風車の構造は、鉛直の回転軸と、この回転軸に一方の端を水平に取り付けた水平腕と、水平腕の他端に取り付けた鉛直ブレードより構成し、この鉛直ブレードは、水平断面が翼型の二次元翼であり、回転軸、水平腕、鉛直ブレードの内部に補強用繊維を配置して構成した風車の構造を特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の風車の構造は以上説明したようになるから、大型の風車に高速の風が衝突するような場合、あるいは落雷によって、もしブレードや他の部品が破損しても、それらの部品が周囲に飛散することがなく、周辺に被害を与えることがない、安全な風車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の風車の構造の説明図。
【図２】ブレードの説明図。
【図３】破損した風車の一例の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照しながら本発明の風車の構造の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞全体の構成。
本発明の風車は、中央に鉛直に設立した回転軸１と、その回転軸１を中心にその周囲に均等に配置した鉛直ブレード２とより構成する。
鉛直の回転軸１と、その周囲に配置した鉛直ブレード２との間は、水平腕１１で連結する。
この水平腕１１の一端は、回転軸１に水平に取り付け、その他端を鉛直ブレード２の内側に取り付ける。
回転軸１の非回転部の一部に、あるいは回転軸１から離れた位置に発電機１２を設置する。
【００１０】
＜２＞鉛直ブレード。
この鉛直ブレード２は、水平断面が翼型の二次元翼である。
ここに「二次元翼」とは、翼の断面がすべて同一の翼型であり、幅が無限に長い翼をいう。したがって実際にはこの二次元翼の一部を一定幅で切り取った形状を呈する。
この鉛直ブレード２の水平断面は、図２に示すように、前縁２１から後縁２２とを結んだ直線（翼弦線２３）に対して非対称である。
すなわち鉛直ブレード２の、回転軸１側の面（以下「内側」という）の長さは、外側の面の長さよりも短く形成してある。
その結果、飛行機の翼として知られているように揚力が生じ、これが鉛直ブレード２の場合には推進力となって作用する。
この鉛直ブレード２は、複数個所において水平腕１１を介して回転軸１と連結しており、回転軸１の回転は発電機１２のモーターに伝達して回転を与える。
なお、鉛直ブレード２は水平方向に複数のユニットに分割して製造し、それを現場で組み立てる構成を採用することができる。
【００１１】
＜３＞中空の構造。
以上のような水平断面が翼型の二次元翼である風車はすでに知られているが、本発明では、鉛直ブレード２、回転軸１、および水平腕１１には、その内部に補強用繊維３を設置する。
そのために、鉛直ブレード２は、中空の容器として構成する。
また回転軸１も、水平腕１１も中空の筒体によって構成する。
したがって、鉛直ブレード２も、回転軸１も、水平腕１１もその中空の内部に補強用繊維３の配線が可能である。
【００１２】
＜４＞補強用繊維の設置。
中空の筒体である回転軸１と水平腕１１、および水平腕１１の先端に取り付けた鉛直ブレード２の内部に、補強用繊維３を配置する。
そしてすべての補強用繊維３は、その端部および、その中間位置を回転軸１と水平腕１１、および鉛直ブレード２の内面に固定する。
たとえば中空の容器である鉛直ブレード２では、その内部の上端位置、下端位置を固定端３１の筒体などを介して、その中間位置を固定金具３２を介して接着し、あるいはボルト止めして固定する。
中空の筒体である回転軸１、水平腕１１でも同様に、その内部の端部、および中間位置に、補強用繊維３を筒体の固定端３１や取付具３２などを介して接着し、あるいはボルト止めして固定する。
【００１３】
＜５＞補強用繊維の機能。
補強用繊維３としてはケプラーワイヤ、炭素繊維、アラミド繊維など、引張強度の大きい材料によって構成する。
ＣＦＣＣと称する、ＰＡＮ系炭素繊維と熱硬化樹脂を、より線状態に複合化して成形硬化した構造用補強材を使用することもできる。
その補強用繊維３が、中空の回転軸１と水平腕１１、および水平腕１１の先端に取り付けた鉛直ブレード２の内部の適宜の位置に接着してある。
ところで前記したように、強風によって、あるいは長年使用したことによる疲労によって回転軸１、水平腕１１、あるいは鉛直ブレード２の一部や全部が破壊する場合が想定される。
その場合に、各部材の内部空間には補強用繊維３が配置してあり、かつ適宜の位置で補強用繊維３を取り付けてある。
したがって各部材がいずれかの位置で破壊しても、破片となって飛散したり落下することがなく、補強用繊維３によってつながったままの状態を維持して風車としての機能を停止してしまい、破壊片の飛散や落下によって被害を発生することがない。
【符号の説明】
【００１４】
１：回転軸
２：鉛直ブレード
３：補強用繊維
【図１】
2010229906.tif 000003
【図２】
2010229906.tif 000004
【図３】
2010229906.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
＜２＞鉛直ブレード。
この鉛直ブレード２は、水平断面が翼型の二次元翼である。
ここに「二次元翼」とは、翼の断面がすべて同一の翼型であり、幅が無限に長い翼をいう。したがって実際にはこの二次元翼の一部を一定幅で切り取った形状を呈する。
この鉛直ブレード２の水平断面は、図２に示すように、前縁２１から後縁２２とを結んだ直線（翼弦線２３）に対して非対称である。
すなわち鉛直ブレード２の、回転軸１側の面（以下「内側」という）の長さは、外側の面の長さよりも短く形成してある。
その結果、飛行機の翼として知られているように揚力が生じ、これが鉛直ブレード２の場合には推進力となって作用する。
この鉛直ブレード２は、複数個所において水平腕１１を介して回転軸１と連結しており、回転軸１の回転は発電機のモーターに伝達して回転を与える。
なお、鉛直ブレード２は水平方向に複数のユニットに分割して製造し、それを現場で組み立てる構成を採用することができる。