(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に傾斜部を形成する、風車の揚力型ブレードの縦置き状において、該ブレードの内側中央部に管体からなる縦芯体を縦長に配し、該縦芯体における前記先端部の傾斜部に対応する位置においては、該傾斜部の形に合わせて先細の板状の傾斜部を形成し、該縦芯体の縦方向に一定の間隔で、前記ブレードの横断面形に形成した板状の横リブの複数を並列に固定し、各横リブの間にそれぞれ区画室を設けて、ブレード形のフレームを形成し、該フレームの外面において、前記各横リブの外周面に、繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着し、該被覆材には、前記区画室に対応して注排気栓を設け、その区画室内部に気体を充満密封することを特徴とするロータブレード。  
【請求項２】
前記横リブの、前記揚力型ブレードの横断面の形に形成した主板の周面に、該主板と直交するようにフランジが形成してあり、かつ該フランジの外表面に微細凹凸が多数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】
前記縦芯体における傾斜部には、肉付け用の帽体を被着して前記揚力型ブレードの傾斜部の正確な形状を成形し、その表面に繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータブレード。
【請求項４】
前記風車は縦軸風車であり、前記横リブのうち、ブレードを縱主軸に取付けるための支持腕を取付ける位置にある横リブに、前記支持腕を固定する取付板が固定され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】
前記風車は横軸風車であり、風車の揚力型ブレードを縦置きとした状態において、記各横リブの下側における、それぞれの前縁部及び後縁部に縦補強リブを固定し、該縦補強リブの前縁端及び後縁端にも、当該位置に接する、前記繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着してあ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車のロータブレードに係り、特に揚力型ブレードを中空として軽量化したロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
縦軸風車における縦長のブレードは、一般的に硬質合成樹脂で形成され、大型のものでは、芯体を発泡合成樹脂の成形体とし、表面に表層を形成してあるものも知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０６８４８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に記載の縦長のブレードは、例えば小型ブレードでは、発泡合成樹脂板からブレードを削り出して、表面にＦＲＰの表層を形成することが知られている。しかし、例えば弦長が１ｍ以上で、高さが５ｍ以上という大型のブレードでは、型成形するとしても、骨材の配置などに困難が伴い、職人の手作業に依って微妙に違差が生じる。また強度を高めると、全体の重量が重くなり、回転効率が上りにくくなる。
本発明は、縦芯体として発泡合成樹脂を使用することなく、風船状の中空体とし、全体の重量を軽量化するとともに、剛性に優れた風車の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】
本発明の具体的な内容は、次の通りである。
【０００６】
（１）  先端部に傾斜部を形成する、風車の揚力型ブレードの縦置き状において、該ブレードの内側中央部に管体からなる縦芯体を縦長に配し、該縦芯体における前記先端部の傾斜部に対応する位置においては、該傾斜部の形に合わせて先細の板状の傾斜部を形成し、該縦芯体の縦方向に一定の間隔で、前記ブレードの横断面形に形成した板状の横リブの複数を並列に固定し、各横リブの間にそれぞれ区画室を設けて、ブレード形のフレームを形成し、該フレームの外面において、前記各横リブの外周面に、繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着し、該被覆材には、前記区画室に対応して注排気栓を設け、その区画室内部に気体を充満密封するロータブレード。      
【０００７】
（２）  前記横リブの、前記揚力型ブレードの横断面の形に形成した主板の周面に、該主板と直交するようにフランジが形成してあり、かつ該フランジの外表面に微細凹凸が多数形成されている前記（1）に記載のロータブレード。   
【０００８】
（３）  前記縦芯体における傾斜部には、肉付け用の帽体を被着して前記揚力型ブレードの傾斜部の正確な形状を成形し、その表面に繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着してある前記（1）又は（2）に記載のロータブレード。 
【０００９】
（４）  前記風車は縦軸風車であり、前記横リブのうち、ブレードを縱主軸に取付けるための支持腕を取付ける位置にある横リブに、前記支持腕を固定する取付板が固定されている前記（1）〜（3）のいずれかに記載のロータブレード。        
【００１０】
（５）  前記風車は横軸風車であり、風車の揚力型ブレードを縦置きとした状態において、記各横リブの下側における、それぞれの前縁部及び後縁部に縦補強リブを固定し、該縦補強リブの前縁端及び後縁端にも、当該位置に接する、前記繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着してある前記（1）〜（3）のいずれかに記載のロータブレード。    
【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は、縦芯体と複数の横リブとで、ブレードの形状に形成したフレームは剛性を持たせて堅牢に形成することができる。縦芯体は管状であるので、軽量とすることができ、剛性にも優れている。
このフレームの周囲に被覆材を接着して、中空のブレードの形状とし、風船状に内部に空気あるいは不燃性ガス等を密封すると、外圧にも対応することができ、風車のブレードとして使用することができる。
体積に対して軽量であり、低風速であっても回転効率は高い。また縦軸に対するブレードの重量負担が小さく、縦軸の支持機構の摩擦損耗等の軽減化が可能となる。
【００１３】
前記（2）に記載の発明においては、横リブの主板の周面に、該主板と直交するようにフランジが形成され、その外表面に微細凹凸が多数形成されているので、フランジは主板の厚さより幅が広いものとなり、その外表面に被覆材を容易に、かつ堅固に接着することができる。
【００１４】
前記（3）に記載の発明においては、縦芯体における傾斜部に、帽体を被着し、その表面に繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を接着するので、傾斜部の形状を正確に形成することができ、その作用を正確なものとして維持させることができる。
【００１５】
前記（4）に記載の発明においては、風車は縦軸風車であり、前記横リブのうち、支持腕を取着ける位置における横リブに、ブレードを縦主軸に支持するための支持腕の取付板を固定してあるので、支持腕に、取付板を介してロータブレードを強固に取付けることができる。
【００１６】
前記風車は横軸風車であり、風車の揚力型ブレードを縦置きとした状態において、記各横リブの下側における、それぞれの前縁部及び後縁部に縦補強リブを固定し、該縦補強リブの前縁端及び後縁端にも、当該位置に接する、前記繊維布に弾性合成樹脂を塗着した気密性を有するシートからなる被覆材を直接接着してあるので、ブレードの前縁及び後縁の形状が正確に維持され、軽量な揚力型ブレードを備えた回転効率の高い横軸風車を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の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における左側の被覆材を剥離した状態の側面図である。
【図３】図２におけるIII−III線横断平面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線横断平面図である。
【図５】図１における前縁部分の被覆材を剥離し、傾斜部の縦断面を示す正面図である。
【図６】本発明のロータブレードの実施例２においてロータブレードの被覆材を剥離した状態の正面図である。
【図７】図６のロータブレードの傾斜部の縦断面を示し、かつ前縁の被覆材を剥離した状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を、図面を参照して説明する。図１に示す縦軸風車のロータブレード１（以下単にブレードという）は、例えば特開2005-207355号、特開2006-17011号、特開2006-118384号等に記載されている縦軸風車に適用されるものである。  以下、縦軸風車用のブレードに付いて述べるが、本発明は、図示している傾斜部２がない物にも当然に適用しうるものである。
【００１９】
ブレード１の上下端部には、回転時の内側面（図の左側面）方向へ傾斜する傾斜部２が形成され、回転する時の内側面３（図における左側）には、図示しない縦主軸にブレード１を支持するための、図示しない支持腕の先端部を、取着けるための複数の取付板４、４が付設されている。
【００２０】
図２に示すように、ブレード１の内部中央には、縦芯体５が配置され、縦芯体５の周囲に、複数の横リブ６、６を、多段状に配置してフレーム７が形成されている。
【００２１】
縦芯体５は、図３に示すように管体からなり、その断面形状は方形でも円形でも、あるいは瓢箪型でもよく任意である。縦芯体５の材質は、剛性が適するものであれば、金属でも合成樹脂でも構わない。また形状は、中央部分を太くし、先端方向へ次第に細くすることもある。
【００２２】
ブレード１の上下端部においては、図５に示すように、縦芯体５の上下端部を正面視で先端へ向かって次第に薄くして、回転時の内側面方向へ向かって傾斜する板状の傾斜部５Ａを形成する。
【００２３】
横リブ６の平面形は、図３に示すように、ブレード１の横断形状に合わせてある。横リブ６の主板６Ａには、必要に応じて通気孔６Ｄを設けてある。主板６Ａの周囲には、図４に示すように、縦向きの幅広のフランジ６Ｂが形成されている。
【００２４】
フランジ６Ｂの外表面には、図示しない微細な凹凸を多数形成することにより、後記する被覆材９の接着性を高めることが望ましい。また図３に示すように、横リブ６の上下面には、補強リブ６Ｃを一体に形成してある。補強リブ６Ｃの大きさや本数は任意である。
【００２５】
横リブ６に対する被覆材９の接着には、接着剤を用いることが一般的であるが、超音波利用による熱溶融による接着も行なうことができる。
あるいは、被覆材９の外面から横リブ６にビス止めをし、そのビスの上から、気密性保持のために、被膜を形成することを併用することもできる。
【００２６】
図５に示すように、縦芯体５の先端部分を、傾斜部５Ａとしているブレード１においては、傾斜部２と接する横リブ６より内側を気密性部分として区画し、傾斜部２においては、縦芯体５の傾斜部５Ａに、例えば発泡樹脂その他の材質で形成した帽体８を被着して、その表面に被覆材９を接着することによって、ブレード１の傾斜部２の正確な形状と、それによる作用を適正に保持させてある。
【００２７】
図１に示す、図示しない支持腕に固定するための取付板４を固定する位置において、横リブ６の内側面には、図４に示すように、取付板４の基端部を横リブ６と縦芯体５に固定してある。この取付板４としては、強度の点から、金属が使用される。
【００２８】
前記、被覆材９は、繊維布に弾力性のある合成樹脂を塗着したシート、例えば公知のゴムボートの素材などを用いる。繊維布としては、織物、編物、不織布が含まれる。この被覆材９の一部には、図示しない注排気栓を予め形成しておく。  また、必要に応じて、使用する合成樹脂の中に、例えば夜光性物質、反射性物質を混入させておき、渡り鳥等への警告表示とする。
【００２９】
このようにして、フレーム７を形成し、傾斜部のあるブレート１においては、縦芯体５の傾斜部５Ａに、例えば発泡合成樹脂等による帽体８を被着し、その外面に被覆材９を接着する。被覆材９は、パーツ状に裁断したものでもよいし、あるいはプレス成形機により型成形したものを使用してもよい。
【００３０】
被覆材９をフレーム７に完全に接着した後、エアコンプレッサ等により、ブレード１の注排気栓から、内部に気体を注入して充満させると、外圧に対して型崩れのしない中空のブレード１が形成される。
【００３１】
縦芯体５や横リブ６等を合成樹脂で形成しておけば、ブレード１は、体積が大きくても、重量は軽く、かつ内部に気体が充満されている中空体であるので、軽量であり、かつ破砕しにくく、風車に使用すると、低風速でも効率のよい回転をし、例えば風力発電用とすると、発電効率も高くなる。また、風車全体に対するブレード１の荷重負担も軽減させることができる。
【実施例】
【００３２】
図６は、横軸風車に使用するプロペラ型のブレード10の正面（受風面）の被覆材を剥離した状態の正面図である。これは例えば特開2006-152957号、特開2006-9822号等に記載のブレード等に利用される。
【００３３】
このブレード10は、翼根10Ａから翼端へかけて、弦長を次第に大とされている。最大弦長部10Ｂから先端へ向かって円弧状とし、かつ風上方向へ傾斜する傾斜部２としてある。側面視は省略するが、前面と背面は平行としてある。
【００３４】
ブレード10の内部には、縦芯体５と複数の横リブ６、６とによりフレーム７が形成されている。縦芯体５の基端部は、ブレード10の翼根部10Ａの合成樹脂からなる硬質の基体10Ｃに固定されている。
【００３５】
また、横リブ６の後縁部10Ｄにおいては、ブレード10の形状を正確に保ための板状の縦補強リブ６Ｅを、また同じく前縁部10Ｅには、断面円弧形の縦補強リブ６Ｆを設けてある。
【００３６】
前記縦芯体５は、正面視において図６に示すように、翼根部から翼端へ向かって次第に幅を大としてあるが、図示しない側面視においては、翼根部から翼端へかけて、次第に厚さを薄くしてあり、傾斜部５Ａでは、管体は板状になっている。
【００３７】
このフレーム７に被覆材９を接着する要領は、前記の縦軸風車におけるものと同じである。これにより、ブレード10が長くても、軽量となり、低風速でも、回転効率を高めることができる。
【００３８】
なお、図２及び図５、図６、図７において、各横リブ６の間の区画室１１を独立したものとし、それぞれの区画室に注排気栓をつけて、仮に区画室１１の1つの被覆材９が破損しても、全体の空気が漏出しないようにすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によると、大型のブレードを軽量に、かつ優れた剛性に形成することができるので、例えば弦長２ｍ以上のブレードを持つ大型風車に使用して、効率のよい発電を行わせることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１．ロータブレード
２．傾斜部
３．内側面
４．取付板
５．縦芯体
５Ａ．傾斜部
６．横リブ
６Ａ．主板
６Ｂ．フランジ
６Ｃ．補強リブ
６Ｄ．通気孔
６Ｅ、６Ｆ．縦補強リブ
７．フレーム
８．帽体
９．被覆材
１０．ブレード
１０Ａ．翼根部
１０Ｂ．最大弦長部
１０Ｃ．基体
１０Ｄ．後縁
１０Ｅ  前縁
１１．区画室
【図１】
0006684122.tif 000002
【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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