(57)【要約】      （修正有）【課題】水路内に配設して、ブレードの回転による水の大きな盛り上がりが生じないようにしたロータブレードを提供する。【解決手段】翼根部から翼端へかけて弦長を大とし、かつ翼端に前向傾斜部５を備える、横軸ロータ１０における、揚力型ロータブレード１であって、正面視において、ブレード１の中央線を境に、前部及び後部に区画し、かつ翼根の後縁部において、後縁の経方向のほぼ中間点から、翼根の中央線に向かって湾入するように切込部８を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼根から翼端へかけて弦長を大とし、かつ翼端に前向傾斜部を備える横軸ロータにおける揚力型ロータブレードであって、正面視において、ブレードの中央線を境に、前部及び後部に区画し、翼根部の後縁部において、後縁の経方向のほぼ中間点から、翼根部の中央線に向かって湾入する切込部を形成したことを特徴とするロータブレード。
【請求項２】
前記切込部から、前面の前縁へ向かって傾斜側面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータブレード。
【請求項３】
側面視において、翼根から最大弦長部にかけて、前面と後面が平行とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のロータブレード。
【請求項４】
側面視において、後面はハブの後面と平行をなし、前面は、前縁から後縁へかけて、後面方向へ向かって傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロータブレード。 
【請求項５】
側面視において、翼根部の厚さは厚く、ブレードの長さ方向の中間部に向かって、次第に薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロータブレード。  
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のロータブレードをハブの周面に複数設けたことを特徴とする横軸ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中のロータブレードの回転に伴って生じる、波の盛上がりを抑止することができ、風車において遠心方向への気流の拡散を減少させることのできる、風水車用のロータブレード及びこれを備えた横軸ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばボートのスクリュウが回転すると、水流がロータブレードの遠心方向に押しやられるため、水面においては水が盛りあがって、空気を含む白波が生じる。  用水路に配設される小型水車におけるロータにおいても、ロータブレードの位置が水面に近い場合には、ブレードの回転にともなって、水面に水流が盛上がり、かつ白波が立つ。これを抑制するため、ブレードの先端に傾斜部を形成して、水流が遠心方向へ抜けないようにしたロータブレードが、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２５９１４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に記載のロータブレードは、船艇におけるスクリュウには適しているが、水流を受けて回転する水車のブレードとしては、形状的に適していないため、ブレードの回転速度を効率的なものにすることは困難である。
本発明は、主として水中に配設される水車のロータブレードの回転によって生じる、水の盛上がりを抑制するようにした、ロータブレード及びロータ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。具体的な内容は次の通りである。      
【０００６】
（１）翼根から翼端へかけて弦長を大とし、かつ翼端に前向傾斜部を備える、横軸ロータにおける揚力型ロータブレードであって、正面視において、ブレードの中央線を境に、前部及び後部に区画し、かつ翼根の後縁部において、後縁の経方向のほぼ中間点から、翼根部の中央線に向かって湾入する切込部を形成したロータブレード。
【０００７】
（２）前記切込部から、前面の前縁へ向かって傾斜面が形成されている前記（1）に記載のロータブレード。
【０００８】
（３）側面視において、翼根から最大弦長部にかけて、前面と後面が平行とされている前記（1）または（2）に記載のロータブレード。
【０００９】
（４）側面視において、後面はハブの後面と平行をなし、前面は、前縁から後縁へかけて、後面に向かって傾斜している前記（1）〜（3）のいずれかに記載のロータブレード。
【００１０】
（５）側面視において、翼根部の厚さは厚く、ブレードの長さ方向の中間部に向かって、次第に薄くなるように形成されている前記（1）〜（4）のいずれかに記載のロータブレード。
【００１１】
（６）前記（1）〜（5）のいずれかに記載のロータブレードをハブに複数設けたことを特徴とする横軸ロータ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１３】
前記（1）に記載の発明は、ロータブレードの翼根の後縁部において、後縁の経方向のほぼ中間部から、翼根の中央線に向かい外側にかけての部分に切込部を形成してあるので、ブレードが回転すると、この切込部分から、流体がブレードを回転方向へ押しながら後方向へ通過して、その通過する流体の質量が、ロータブレードの翼端方向へ移動することはなく、またブレードの回転に伴う流体の盛上がりが生じることはない。
風車においては、ブレードの遠心方向へ通過する気流を少なくし、切込部を通過する多量の流体によって、切込部の後縁が回転方向へ押されるので、ブレードの回転効率が高まる。
【００１４】
前記（2）に記載の発明においては、切込部から前面の前縁へ向かって傾斜側面が形成されているので、上流方向からブレードの前面に当り、傾斜側面を滑る流体によって、ブレードは回転方向へ押されることとなり、ブレードの回転効率が高まる。
【００１５】
前記（3）に記載の発明においては、ロータブレードは、側面視で、翼根部から最大弦長部にかけて前面と後面が平行とされているので、前縁の厚さが同じで、翼根部に近い部分よりも、翼端に近い方の前面に沿う流体の速度が大となる。このため、翼根部に近い部分の表面に沿う流体は、流速の大きな翼端方向へ移動する。
【００１６】
前記（4）に記載の発明においてロータブレードは、後面はハブの後面と平行であり、前面は、前縁から後縁へかけて、後面に向かって傾斜しているので、前面に当たる流体は、ロータブレードを前縁方向へ押して回転させる。
【００１７】
前記（5）に記載の発明においては、ロータブレードの側面視において、翼根部の厚さは厚く、ブレードの長さの中程に向かって次第に薄くなるように形成されているので、翼根部の後縁部分に形成する切込部から、前面に形成される傾斜側面を大きく形成することにより、抗力を利用して回転効率を高めることができる。
【００１８】
前記（6）に記載の発明は、ロータブレードの翼根の後縁部において、後縁のほぼ中間部から、翼根の中央線に向かい外側にかけての部分に切込部を形成してあるので、これを風水車のロータとする時、ロータの中心部に当たる流体が切込部を高速で通過するため、ロータの回転効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のロータブレードを備える横軸ロータの正面図である。
【図２】本発明のロータブレードの側面図である。
【図３】図２のロータブレードの側面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線断面図である。
【図５】図２におけるV−V線断面図である。
【図６】図２におけるVI−VI線断面図である。
【図７】図２におけるVII−VII線断面図である。
【図８】図２におけるVIII−VIII線断面図である。
【図９】図２におけるロータブレードの平面図である。
【図１０】本発明による別のロータブレードの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、横軸ロータ１０は、ハブ１１の周面に複数の揚力型ロータブレード１（以下単にブレードという）を配設して形成されている。ブレード１の枚数は、３枚ないし６枚から任意に選択される。
【００２１】
図２に示すように、ブレード１は、ハブ１１の中心を通る中央線Ｓに対して、前縁２と後縁３の角度は、同じであるか、後縁３の角度を大に形成され、翼根部から翼端へかけて弦長が大きく広がっている。  
【００２２】
最大弦長部４は、回転半径のほぼ４５％〜５５％に設定され、これより小であると受流面積が小となって回転効率が低下し、これより大であると、回転時の抗力により回転効率が低下する。最大弦長部４を基点として、翼端を前向きに傾斜する前向傾斜部５とされている。
【００２３】
図３に示すように、側面視において、ブレード１は、翼根部から翼端へかけて同じ厚さに形成されている。
図４は、図２におけるIV−IV線断面図で、弦長は厚さのほぼ二倍とされて、前面の前縁２方から切込部８方へかけて後面方向へ傾斜されている。図５は図２におけるV−V線断面図で、弦長が厚さの二倍以上に大となっている。図６は、図２におけるVI−VI線断面図で、切込部８がなくなっているので弦長が大となっている。図７は図２におけるVII−VII線断面図で、最大弦長部４に近いので弦長が大となっている。図８は図２におけるVIII−VIII線断面図で図７より弦長が長く形成されている。
【００２４】
横断面においては、図４〜図８に示すように、前部が厚く後端へかけて次第に薄く形成され、かつ、後面７はハブ１１の後面と平行であり、前面６は、前縁２から後縁３へかけて、後面７に向かって傾斜している。
【００２５】
翼根部の後縁３において、正面視、後縁３の長さのほぼ中間点３Ａ部分から、翼根部の中央線Ｓ部分へ向かって湾入するように切込部８を形成してある。
この切込部８から、図４、図５に示すように、前面６における前縁２方向へ、斜に削り取って、傾斜側面９が形成されている。
【００２６】
図１に示す横軸ロータ１０を、例えば水車に適用した場合、切込部８がない場合には、ブレード１の前面６に当る水流は、次第に後縁３方向へ移動しながら、ブレード１を前縁２方向に押出して回転させる。
【００２７】
ブレード１が回転し始めると、ブレード１の前面６に当る水流は、翼端方向へ移動し、傾斜部５に当って前縁２方向へ押し、前向傾斜部５における後端部から斜め遠心方向へ通過する。
【００２８】
その結果、ロータが水面に近すぎる場合には、水の盛上がり現象が生じる。又水面に近い場合には、水面から空気を引込むことにより、白い水しぶきが生じる。これによって流速が低下する。 
【００２９】
本発明のブレード１においては、翼根部の後縁３部分に大きな切込部８が形成されているので、ブレード１の前面６に当たる水流は、翼根部において切込部８から後方へ通過するため、前向傾斜部５へ移動する水流の量が減少し、ブレード１の回転に伴う水の盛上がりが小となる。
【００３０】
切込部８を通過する水流は、切込部８の傾斜側面９を前縁２方向に押すので、抗力型と同じ作用によって、ブレード１の回転効率を高めることとなり、全体として回転効率が高まることになる。
【００３１】
また切込部８から、前面６の前縁２方向へ斜めに、傾斜側面９が形成されているので、この傾斜側面９に当たる水流は、これを後縁３方向へ滑り、その抗力の反作用として、ブレード１を前縁２方向に押して回転効率を高める。
【００３２】
図１０は、本発明の、別のブレードの側面図である。前例と同じ部材には同じ符号を付して説明は省略する。このブレード１においては、切込部８が形成されている部分の厚さが、中間点３Ａの部分から、翼根部へかけて、次第に厚く形成されている。
【００３３】
そのため、傾斜側面９の幅が大となり、傾斜側面９を滑って通過する水流の当たる面積が、大となって、抗力の増大により、ブレード１の回転効率が高められることになる。
【００３４】
なお、本発明のブレード１は、風車の横軸ロータにも利用することができる。風車におけるブレードは前向傾斜部５の傾斜する前面に気流が当たって遠心方向へ通過するが、翼根部分において切込部８が形成されたため、ロータの中心部位に当たる気流は、切込部８から傾斜側面９に沿って後方へ高速で通過するため、その高速気流はブレード１を回転方向へ押して回転効率を高める。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
水中に配設されているロータブレードにおいて、回転によって生じる水の大きな盛上がりが生じないので、小水路における水力発電装置などに、広く、効果的に利用することができ、同様に風力発電装置にも効果的に利用される。。
【符号の説明】
【００３６】
１．揚力型ロータブレード
２．前縁
３．後縁
３Ａ．中間点
４．最大弦長部
５．前向傾斜部
６．前面
７．後面
８．切込部
９．傾斜側面
１０．横軸ロータ
１１．ハブ  
Ｓ．中央線
【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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【図８】
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【図９】
2019043283.tif 000011
【図１０】
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