(57)【要約】【課題】  本発明は、流体の粘性にも耐えて、流体を高速で通過させることにより、ブレードの回転効率を高めた、風水車用ロータブレードを提供することを目的としている。【解決手段】  翼端に傾斜部を備える揚力型ロータブレードにおいて、表面に撥水性の高い多数の微小凹凸部を形成する。  微小凹凸部は、ブレードの全面、片面、傾斜部などの特定位置に形成する。微小凹凸部は、それが形成される位置によって、大きさ、密度その他を変化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼端に傾斜部を備える揚力型ロータブレードであって、表面に撥水性の高い多数の微小凹凸部を形成したことを特徴とする風水車用ロータブレード。
【請求項２】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの傾斜部の表面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の風水車用ロータブレード。
【請求項３】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの片面に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の風水車用ロータブレード。
【請求項４】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードに形成された凹部の底部に撥水性樹脂を詰装することにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【請求項５】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い繊維の植毛により形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【請求項６】
前記撥水性の高い植毛は、並列状のものを段畝状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の風水車用ロータブレード。
【請求項７】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い編織布を接着することにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【請求項８】
前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、それが形成される位置によって、違差を付けて形成してあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風水車用ロータブレードに係り、特に回転時において、揚力型ブレードの両面に沿って通過する流体の速度を大として、ブレードの回転効率を高めるようにした、風水車用ロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
風水車用のロータブレードのうち、例えば特許文献１に記載されている、縦軸風車の揚力型の縦長ブレードは、横断平面において、内側面は弦方向に直線状であり、同じく外側面は弧状の膨らみを有し、かつ前縁から後縁までの距離は、内側面よりも外側面の方が長くなっており、内側面に沿って流れる流体よりも、外側面に沿って通過する流体の速度が高速となる。
この外側面に沿う流体の速度を高めるには、外側面の弧曲の厚さを大とすることによって目的を達することができるが、ブレードが厚くなると、回転時の抵抗が大となり、それに伴って、回転速度が低下する。このことは横軸風水車のブレードにおいても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０３３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたブレードの厚さは、ブレードの弦長や回転半径などから、最も好ましい寸法に定められる。従ってその厚さを越えない状態でブレードの回転効率を高めることは難しい。
本発明は、そのような最も好ましい厚さのブレードを、厚さを変えることなく、回転効率を高めるようにした風水車用ロータブレード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】
（１）翼端に傾斜部を備える揚力型ロータブレードであって、表面に撥水性の高い多数の微小凹凸部を形成した風水車用ロータブレード。
【０００６】
（２）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの傾斜部の表面に形成した前記（1）に記載の風水車用ロータブレード。
【０００７】
（３）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの片面に形成した前記（1）または（2）に記載の風水車用ロータブレード。
【０００８】
（４）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの表面に形成した凹部に撥水性樹脂を詰装して形成した前記（1）〜（3）のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【０００９】
（５）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い繊維の植毛により形成した前記（1）〜（3）のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【００１０】
（６）前記撥水性の高い植毛は、並列状のものを段畝状に形成されている前記（5）に記載の風水車用ロータブレード。
【００１１】
（７）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い編織布を接着することにより形成したものである前記（1）〜（3）のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。
【００１２】
（８）前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、それが形成される位置によって、違差を付けて形成してある前記（1）〜（7）のいずれかに記載の風水車用ロータブレード。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１４】
前記（1）に記載の発明は、翼端に傾斜部を備える揚力型ブレードにおいて、表面に撥水性の高い多数の微小凹凸部を形成してあるので、ブレードが回転すると、プロペラの翼根部分、あるいは縦長翼の中間部分から傾斜部へ流体が移動して、傾斜部を後縁方向に通過し、その反動として、ブレードは前縁方向へ前進するので、回転が促進される。
回転に伴い、コアンダ効果によって、ブレードの厚さ方向における膨らみの大な面に沿う流体は、高速となって通過する。
この場合、表面に撥水性の高い多数の微小凹凸部が形成されているため、流体の粘性によってブレードの表面に付着する水の量が、撥水性によって減少するので、雨に濡れてもブレードの回転効率が低下しにくい。
【００１５】
前記（2）に記載の発明においては、前記撥水性の高い多数の微小凹凸部を、傾斜部の表面に形成してあるため、その回転時に、流体はプロペラの翼根部分、あるいは縦長翼の中間部分から傾斜部へ移動して、傾斜部を後縁方向に通過する流体の速度は高められる。
すなわち、風車や水車の効率を高めるためには、ブレードに当たる流体が、ブレードから可及的に早く通過することが必須の条件であり、傾斜部において流体の通過速度が低下すると、それに伴いブレードの回転速度も低下する。
従って、傾斜部において当接する流体の通過速度を早めと、ブレードの回転速度を効率良く高めることとなる。
【００１６】
前記（3）に記載の発明においては、撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの片面、例えば、ブレードの厚さ方向で膨らみの大な面に形成すると、普通でも高速で通過する流体の速度を、撥水性の高い多数の微小凹凸部によって、更に高速化させることができる。
【００１７】
前記（4）に記載の発明において、撥水性の高い多数の微小凹凸部を、ブレードの表面に形成されている凹部に撥水性樹脂を詰装したので、通過する流体が凹部に入って形成される渦巻流を、発水性樹脂の発水性によって容易に分散させて、この上を通過する流体を高速で通過させることができる。
【００１８】
前記（5）に記載の発明においては、撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い繊維植毛で形成してあるので、流体が触れても繊維が撓み、当りが柔らかなので、自然で滑らかな通過をすることができる。
【００１９】
前記（6）に記載の発明においては撥水性の高い繊維植毛で、並列状としたものが段畝状に形成されているので、植毛が１方向へ向いて流体が流れやすく、植毛の部分が凸部となり、段畝の間が凹部となり、凹部に形成される微細渦が流体を円滑に通過させる。
【００２０】
前記（7）に記載の発明においては、撥水性の高い多数の微小凹凸部を、撥水性の高い編織布を接着したもので形成してあるので、ブレードの広い面に、均一な凹凸を短時間で容易に形成することができる。
【００２１】
前記（8）に記載の発明においては、撥水性の高い多数の微小凹凸部を、それが形成される位置によって、違差を付けて形成してあるので、例えばブレードの厚さ方向で膨らみの大な面に、平坦な面よりも粒度の小な凹凸を形成するなどして、表裏両面における流体の通過速度に、変化を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の風水車用ロータブレードの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１におけるIIーII線拡大横断平面図である。
【図３】ブレードの微小凹凸部分の縦断拡大正面図である。
【図４】ブレードの微小凹凸部分の別の縦断拡大正面図である。
【図５】ブレードの微小凹凸部分の別の縦断拡大正面図である。
【図６】ブレードの微小凹凸部分の別の縦断拡大正面図である。
【図７】ブレードの微小凹凸部分の別の縦断拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る風水車用ロータブレードの一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、縦軸風車における本発明の風水車用ロータブレードの正面図、図２は図１におけるIIーII線拡大横断平面図である。
【００２４】
風水車用ロータブレード１（以下単にブレードという）は揚力型であり、風車６の縦主軸７に固定された、水平の支持腕８の先端部に、垂直に固定されている。
ブレード１の数は、一般的には左右１対である。ブレード１の上下端部には、縦主軸７方向へ傾斜する傾斜部１Ｂが形成されている。
【００２５】
ブレード１は横断平面において、図２に示すように、内側面１Ｅは、弦方向を向く垂直面とされており、外側面１Ｆは、前縁１Ｃ部分が厚く、後縁１Ｄ方向へ向かって次第に薄く形成されて、弧曲面とされている。
【００２６】
内側面１Ｅの弦方向の長さよりも、外側面１Ｆの弦方向の長さの方が長くなっており、ブレード１の回転に伴い、内外面１Ｅ、１Ｆに沿ってコアンダ効果により通過する流体の速度は、内側面１Ｅよりも外側面１Ｆに沿って通過する流体の速度の方が、流体圧が低くなるため高速となる。
【００２７】
高速となって外側面１Ｆに沿う流体が、後縁１Ｄを通過すると、これに内側面１Ｅに沿う流体が、流体圧の差によって引きずられて、後縁１Ｄから外側面１Ｆに沿って通過した流体と合流し、その反作用として、ブレード１は前縁１Ｃ方向へ前進し、流体速度よりも高速でブレード１を回転させる。
ブレード１の表面には、高低差２ミリ以下、好ましくは0.3〜0.5程度の、微小凹凸部２Ｂ、２Ａが多数形成されている。
【００２８】
図３は、ブレード１の内側面１Ｅの表層部分の拡大縦断正面図である。表層の外面には、無数の微小な凹部２Ｂと凸部２Ａが形成されている。また凹部２Ｂの底部には、例えばフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）などの撥水性樹脂３が付着されている。
【００２９】
この外面を水流Ｗが通過すると、凹部２Ｂにおいて微小な渦流wが生じる。この渦流wは、撥水性樹脂３によって拡散するが、水流Ｗの通過は、この渦流wの上を、ローラの上を転がるようにして高速で通過する。
すなわち、水流Ｗは、微小な渦流wによって、流体の粘性の影響を受けることなく通過するので、通過速度も高速となる。
【００３０】
図４は、ブレード１の内側面１Ｅの表層部分の縦断拡大正面図である。表層の外面には、微細な撥水性樹脂粒体３Ａが、接着剤層２Ｃで接着されて、無数の微小な凹部２Ｂと凸部２Ａが形成されている。
【００３１】
この上部を水流Ｗが通過するとき、凹部２Ｂに微細な渦流wが生じることは、前例と同様であるが、凸部２Ａは撥水性樹脂粒体３Ａであるので、水流Ｗは、流体の粘性の影響を受けることは小さく、従って高速で通過する。
【００３２】
図５は、ブレード１の内側面１Ｅの表層部分の拡大縦断正面図である。ブレード１の外面には、多数の微細な撥水性繊維を植毛４して、微小な凹凸部２Ｂ、２Ａを形成したものである。植毛４は、一般的な静電気植毛技術その他、適宜の方法によって行われる。
【００３３】
図５に示すように、予めブレード表面に形成された凹凸部の表面に接着剤層２Ｃを形成しておき、その表面に、静電気に感応する合性繊維単糸の１ミリ〜２ミリの短い粉体を、静電植毛により均等な密度で植毛４してある。
【００３４】
必要に応じて、繊維の太さの異なるものを混合させて、平面的な斑を形成することができる。繊維は長いうちに、予め撥水性樹脂のコーテング加工を行っておくことが好ましい。また植毛４の後で、凹部２Ｂにおける植毛４の中に、撥水性樹脂を付着させることができる。
【００３５】
ブレード１の表面積が大きい場合には、例えば絵絹やジョーゼットのような薄い織物に静電植毛４したものを、ブレード１に接着する方法も採用することができる。この場合の作用効果は、前例のものと同じである。
【００３６】
図６は、ブレード１の内側面１Ｅの表層部分の拡大平面図である。表層の表面には、撥水性繊維単糸の織物５によって、凹凸部２Ｂ、２Ａを形成してある。織物５は、織目の粗い平織り、あるいは綾織り布であり、ブレード１の表面に接着剤層２Ｃにより接着されている。
【００３７】
これにより、経緯の糸部分が凸部２Ａとなり、織目穴部分が凹部２Ｂとなる。ブレード１の面積が広い時には、この織物（編物でもよい）５を貼着することによって、作業性を容易にすることができる。この作用効果は、前例のものと同じである。撥水性繊維単糸は、撥水性樹脂をコーティングしたものでもよい。
【００３８】
前記した説明は、縦軸風水車のブレードに関するものであり、水車と風車に使用することができる。また横軸風水車のプロペラ型ブレードに対しても、同様に施工することができる。
【００３９】
前記微小凹凸部２Ｂ、２Ａの大きさ、その他の条件は、同一ではなく、ブレード１の部位によって、条件を、例えば内側面では粒度を粗く、外側面では粒度を細かくする等して違差させることができる。
【００４０】
図７は、植毛４によって微小凹凸部２Ｂ、２Ａを形成した状態を示す斜視図である。この植毛４の方法は、静電気による方法その他任意である。
図７において、例えば植毛４の長さを２ミリ〜４ミリとして並列させたものを、縦方向に段畝状に形成することによって、植毛４部分が凸部２Ａとなり、毛４のない部分が凹部２Ｂとなる。
【００４１】
この植毛４は撥水性の処理をしてある。風水車のブレードが回転すると、この植毛４による微小凹凸部２Ｂ、２Ａの凹部２Ｂに微細の渦が生じ、その面に沿って通過する流体は、円滑に通過する。また水車に使用するとき、藻などの付着を防止することができる。
【００４２】
なお、撥水性は、水に対しての効果を有するばかりでなく、平面滑性を高めることができるので、風車においては、例えば雨天で雨水が付着すると重くなり、かつ滑性も低下するのを、撥水性によって雨水の付着を抑止することができ、雪や氷の付着を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によると、ブレードの表面に、撥水性の高い多数の微小凹凸部を形成したことによって、ブレード自体の持つ高速回転性能を、より高くすることができ、流速の遅い用水路における水力発電装置の水車等にも、広く適用して、効率の良い発電をさせることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１．風水車用ロータブレード  
１Ａ．基部
１Ｂ．傾斜部
１Ｃ．前縁
１Ｄ．後縁
１Ｅ．内側面
１Ｆ．外側面
２Ａ．凸部
２Ｂ．凹部
２Ｃ．接着剤層
３．撥水性樹脂
３Ａ．撥水性樹脂粒
４．撥水性繊維植毛
５．編織布
６．縦軸風水車
７．縦主軸
８．支持腕
９．横軸風水車
Ｗ．水流
w．渦流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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