(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置におけるブレード構造であって、
少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定するとともに、
その先端部位における他の部位との境目である分離境界部または分離境界帯は、他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したことを特徴とするブレード構造。
【請求項２】
誘電チップからはアースを取るためのアース線をブレード内部に内装したことを特徴とする請求項１に記載のブレード構造。
【請求項３】
先端部位と他の部位との境目は、先端部位を他の部位から分離させるための分離境界部とし、その分離境界部は他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載のブレード構造。
【請求項４】
先端部位は、他の部位からの分離後に再結合可能な再結合構造を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のブレード構造。
【請求項５】
先端部位の長さは、全体の３０％以下としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のブレード構造。
【請求項６】
先端部位には、静電放電装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のブレード構造。
【請求項７】
中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置であって、
少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位が、ナセルとは反対側の端部付近に誘電チップを固定するとともに、
ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位における他の部位との境目である分離境界部または分離境界帯は、他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成し、
ブレードの回転が停止した場合には、誘電チップを備えたブレードが上位に位置するような停止機構を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項８】
前記停止機構は、カットアウト風速以上の風速時にブレードの回転を停止させることとしたことを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置。
【請求項９】
誘電チップからはアースを取るためのアース線をブレード内部に内装したことを特徴とする請求項７から請求項８のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１０】
先端部位と他の部位との境目は、先端部位を他の部位から分離させるための分離境界部とし、その分離境界部は他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１１】
先端部位は、他の部位からの分離後に再結合可能な再結合構造を備えたことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１２】
先端部位には、静電放電装置を備えたことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記停止機構は、雷が所定範囲内に接近したことを検知する雷検知手段からの雷接近データに基づいてブレードの回転を停止させることとしたことを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれかに記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラ型の風力発電装置を落雷による大規模な破損などから護るための技術、およびそれに関連する制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置には、様々なタイプがあるが、大型化、土地利用効率などの観点から、ナセルから垂直方向に放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置（プロペラ型）が多く採用されている。
さて、風力発電装置は、エネルギ密度が低い風をエネルギ源とする発電であるため、大きな出力を得るためにブレードは大型化している。近年では直径５０メートルを超えるプロペラ型の風力発電装置も登場している。
【０００３】
さて、巨大な風力発電装置におけるブレードの先端は、その風力発電装置が設置されている近辺からは非常に高くそびえ立っているため、落雷を受けやすい。落雷を受けてしまうと、ブレードは破壊されることが多い。ブレードが破壊されてしまった場合には、修復に多大な費用と長期間（たとえば１〜２ヶ月程度）を要する。
【０００４】
これまで風力発電装置のブレードは、電気抵抗が高い絶縁材料であるＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製が多かった。しかし、落雷時には、雨降りやブレードが湿っていて、そのうちブレード表面の小さな傷やごみの付着、わずかな穴やひび割れから雨水が浸入し、それが導電体となって破損すると考えられている。
一方、近年、ブレードの素材として採用されることが多くなってきたＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）は、客観的なデータには乏しいものの、これまで主流だった一般のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）よりも導電性が高いために落雷を受けやすくなっているという説もある。たとえば、ＦＲＰ製のブレードの時にはブレードではなく、風向風速計に落雷したが、ＧＦＲＰ製のブレードの場合はブレードに落雷することが多いと言われている。
【０００５】
さて、ウィンドファームなど、風力発電装置が多数設置されているようなエリアでは、避雷用タワーを設置するという対策もある。つまり、その避雷用タワーに雷を誘導することでその周囲にある風力発電装置には雷が落ちにくくする、というものである。
【０００６】
特許文献1に該当するような技術もある。この技術は、接地された誘雷鎖につながれた誘雷針を用意し、その誘雷針を水圧による放流水にて飛翔させるという方法で誘雷させるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４２５１８号公報
【０００８】
また、落雷によるブレードの損傷を的確に防止する技術として、特許文献２に該当するような技術もある。
【０００９】
【特許文献２】特開２００５−１１３７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した先行技術には、以下のような課題が残っている。
特許文献１に記載された技術は、運営に大きなコストがかかる。また、複雑な地形の場所においては、水流を起こす施設の設置が困難な場合もある。  避雷針をウィンドファームに建設するという方法も、同様の課題がある。
特許文献２に記載された技術は、ある程度の効果が見込める可能性がある。しかし、雷は場所や季節によって非常に大きな差があり、大きなエネルギの雷でも破損を防止することは困難である。たとえば、冬場の日本海側で発生する雷は、他地域の雷のエネルギよりも遙かに大きい。
【００１１】
雷に関しては、風況と異なって収集されたデータが少ない。
また、近隣に構造物ができたりすると、落雷が増える傾向にある、といった相対的な変化もあるので、予測も困難である。
【００１２】
さて、落雷によってブレードが破壊されてしまうメカニズムは完全には解明されていないが、以下のように考えられている。
すなわち、特許文献２の図２に示すような空洞部分がブレードには存在するので、ブレードに落雷があるとそのエネルギがジュール熱となって、空洞内の水滴を蒸発させて爆発すると考えられている。実際に、ブレード内部に高電流を流した際には、内部圧力が上昇により、ブレードが接着面から割れたという実験結果も報告されている。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、雷によるブレードの損傷事故の被害を最小限にすることができる技術を提供することである。
ここで、請求項１から請求項６に記載の発明の目的は、雷によるブレードの損傷事故の被害を最小限にすることができる風力発電装置用のブレード構造を提供することにある。
【００１４】
また、請求項７から請求項１３に記載の発明の目的は、雷によるブレードの損傷事故の被害を最小限にすることができる風力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、プロペラ型の風力発電装置における雷によるブレードの破損に関して、雷による損傷を防ぐのではなく、「フェールセーフ」をコンセプトとする。
すなわち、予め弱い部位を作っておき、その部位が壊れることで他の部位にまで損傷が及ぶことを防ぐとともに、弱い部位を含めた修理を簡単に行えるようにするのである。
【００１６】
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置におけるブレード構造に係る。
すなわち、少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定するとともに、その先端部位における他の部位との境目である分離境界部または分離境界帯は、他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したブレード構造である。
【００１７】
「少なくとも一枚のブレード」としているのは、複数のブレード全てでもよいが、少なくとも一枚という意味である。ただし、一枚のブレードのみに先端分離構造を採用した場合には、他の請求項で限定するように、そのブレードが最上位に位置して停止する制御機能が備わることが望ましい。
本願発明は、二枚以上のブレードを備えるプロペラ型風力発電装置において採用される。なお、ブレードは中空構造をなしている。
誘電チップは、ブレード先端付近に導電部のことであり、そこに接続した金属ワイヤをブレード付け根まで通す方法が落雷対策として使われている。導電部で受電した雷電流は金属ワイヤを通ってブレードを通過し、ナセル、タワーを介して接地極へと流れる。導電部を翼端の一部に取り付ける方法、翼端すべてを導電体で包む方法などがとられ、風力発電装置メーカーにより異なっている。
【００１８】
（作用）
誘電チップの存在により、雷はその誘電チップに落雷する確率が極めて高くなる。
ブレードは中空構造をなしており、その内部には、水滴もたまる。水滴は、ブレードの回転に伴う遠心力によって先端に移動しやすい。そして、その中空部分の空気やそこにたまった水滴などが落雷のエネルギを受けて瞬時に蒸発・膨張する。すると、他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成した先端部位が破損し、他の部位は損傷を免れる。
【００１９】
損傷した先端部位は、他の部位が損傷した場合に比べて修理が行いやすい。ブレードを回転させることによって、損傷したブレードを下位に位置させれば、その先端部位は最も低くなるからである。
誘電チップの存在により、他の部位に落雷する確率は相対的に低下するため、誘電チップが備えられているブレード以外のブレードや、風力発電装置の他の部位が落雷から保護されることにもなる。
【００２０】
なお、先端部位は内圧に対して破損しやすく形成されているが、外圧からも破損しやすい。そのため、外圧にて損傷する程度の風圧を受けると先端部位が破損することとなるが、そのブレードにおいては、風圧によってブレードの根本（ナセルとの結合部付近）にかかる曲げモーメントが軽減する。そのため、想定以上の風力を受けた場合のブレードの根本からの折損事故を未然防止することに貢献する。
【００２１】
以下のような発明を提供することもできる。
すなわち、中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置におけるブレード構造に係る。
少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定するとともに、  ブレードにおける中空構造の中空部分とブレード外表面とを連通させる逃がし弁と、  誘電チップに電流が流れた場合に逃がし弁を開放する弁トリガーとを備える。
【００２２】
（用語説明）
「逃がし弁」とは、所定以上の圧力を受けた場合に、その圧力を逃がすための弁である。
「弁トリガー」とは、逃がし弁の開放を指示する機構である。具体的には電磁弁などである。なお、逃がし弁と弁トリガーとを兼ね備えた機構もある。たとえば、ラプチャーディスクである。
【００２３】
（作用）
誘電チップの存在により、雷はその誘電チップに落雷する確率が極めて高くなる。
誘電チップに落雷すると、弁トリガーが逃がし弁を開放する。ブレードは中空構造をなしているため、その中空部分の空気やそこにたまった水滴などが落雷のエネルギを受けて瞬時に蒸発・膨張するが、逃がし弁が開放されるので、ブレードの中空部分の膨張に伴う破損を防止できたり、破損の程度を軽減できる。
誘電チップの存在により、他の部位に落雷する確率は相対的に低下するため、誘電チップが備えられているブレード以外のブレードや、風力発電装置の他の部位が落雷から保護されることにもなる。
【００２４】
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブレード構造を限定したものであり、
誘電チップからはアースを取るためのアース線をブレード内部に内装したことを特徴とする。
【００２５】
（作用）
アース線の存在により、誘電チップに落雷する確率は高まり、相対的に誘電チップの存在しないブレードや、風力発電装置の他の部位に落雷する確率も低められる。
【００２６】
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項１から請求項２のいずれかに記載のブレード構造を限定したものである。
すなわち、先端部位と他の部位との境目は、先端部位を他の部位から分離させるための分離境界部とし、その分離境界部は他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したことを特徴とする。
【００２７】
（用語説明）
「分離境界部」とは、たとえば、請求項３に記載のアース線を巻き付けることによって形成しても良いし、電熱線としてもよいし、逆に分離境界部を絶縁体として形成してもよい。先端部位との境目として全部周回させずに部分的、間歇的であっても良い。
【００２８】
落雷によって、ブレードの中空部分に存在していた水や空気の膨張が生じた場合、分離境界部が他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成されているので、その分離境界部がまず破損する。すると、先端部位がブレードの他の部位から分離し、ブレードの中空部分は開放され、爆発およびその爆発による損傷を免れる。
分離境界部は内圧に対して破損しやすく形成されているが、外圧からも破損しやすい。そのため、外圧にて損傷する程度の風圧を受けると分離境界部が破損することとなるが、そのブレードにおいては、風圧によってブレードの根本（ナセルとの結合部付近）にかかる曲げモーメントが軽減する。そのため、想定以上の風力を受けた場合のブレードの根本からの折損事故を未然防止することに貢献する。
ブレードの修理は、分離境界部を交換して先端部位と他の部位とを再接合すればよい。
【００２９】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のブレード構造を限定したものである。
すなわち、先端部位は、他の部位からの分離後に再結合可能な再結合構造を備えたことを特徴とする。
【００３０】
（用語説明）
「再結合構造」とは、たとえば先端部位と他の部位とを接続するワイヤ、ヒンジなどである。
【００３１】
（作用）
本請求項に係るブレード構造では、落雷によって先端部位が他の部位から分離する。分離した状態では、強風状態が治まっても発電を再開できない。しかし、再結合構造を備えたブレードであれば、再結合可能なので、発電再開を簡易化できる。
【００３２】
（請求項５）
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のブレード構造を限定したものである。
すなわち、先端部位の長さは、全体の３０％以下としたことを特徴とする。
【００３３】
（用語説明）
先端部位の長さを、「全体の３０％以下」としたのは、統計的な分析から、３０％が脱落すればブレードが約３倍長持ちする一方、風車ブレードの性能に大きな影響を与える位置がブレード先端から３０％以内に存在しているため、その部分は一体成型したほうが望ましいからである。また、あまりに大きく脱落すると、復帰運転への負担や予備パーツの輸送、保管の困難性が高まるからである。
【００３４】
（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のブレード構造を限定したものであり、
先端部位には、静電放電装置を備えたことを特徴とするブレード構造に係る。
【００３５】
（用語説明）
「静電放電装置」とは、飛行機、ジェット機に採用されている「静電放電装置」である。落雷の電気エネルギを後方から逃がす役割をなす。
【００３６】
電荷は、尖った箇所に集まりやすいので、ブレードの先端に集まりやすい。しかし、そこに静電放電装置を備えたので、電荷を溜めないで逃がすことができる。
【００３７】
（請求項７）
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明に係るブレード構造を採用した風力発電装置である。
すなわち、  中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置であって、  少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位が、ナセルとは反対側の端部付近に誘電チップを固定するとともに、  ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位における他の部位との境目である分離境界部または分離境界帯は、他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成し、  ブレードの回転が停止した場合には、誘電チップを備えたブレードが上位に位置するような停止機構を備えたことを特徴とする風力発電装置に係る。
【００３８】
（用語説明）
「停止機構」は、たとえば、ブレードが三枚の風力発電装置において一枚のみに先端分離構造を備えていたとすると、その先端分離構造を備えたブレードがその先端部位を上にしてほぼ垂直をなすように停止させる。
なお、全てのブレードに誘電チップおよび破損しやすい先端部位が備わっている場合には、停止機構がブレードをどの位置で停止させてもよい。
【００３９】
（作用）
落雷の危険性が高まった場合、例えば気象庁等からの落雷注意報により、風力発電装置付近に雷が近づいてきた場合には、停止機構がブレードの回転を停止させる。そのとき、誘電チップ等を備えたブレードが上位に位置するように停止させる。雷はナセルよりも高い位置にあるブレードに落ちる確率が高いのであるが、誘電チップが備わっているので更に確率は高まる。落雷があると、他の部位よりも内圧に対して破損しやすい先端部位が破損し、他の部位や他のブレードが落雷による損傷から守られることに貢献する。
【００４０】
（請求項８）
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の風力発電装置を限定したものであり、
前記停止機構は、カットアウト風速以上の風速時にブレードの回転を停止させることとしたことを特徴とする。
【００４１】
カットアウト風速以上の風速時には、停止機構がブレードの回転を停止させる。そのとき、先端分離構造を備えたブレードが上位に位置するように停止させる。想定以上の風速はナセルよりも高い位置で生じる確率が高いのであるが、想定以上の風速が発生してもその風圧を受けるブレードには、他の部位よりも内圧に対して破損しやすい先端部位が存在する。したがって、想定以上の風速が発生してその先端部位が損傷した場合には、ブレードの根本にかかる曲げモーメントを軽減し、折損事故を未然防止することに貢献する。
【００４２】
以下のような風力発電装置に係る発明を提供することもできる。
すなわち、中央部から放射型をなす複数枚のブレードを備えた風力発電装置であって、 少なくとも一枚のブレードにおいて、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定するとともに、 ブレードにおける中空構造の中空部分とブレード外表面とを連通させる逃がし弁と、 誘電チップに電流が流れた場合に逃がし弁を開放する弁トリガーとを備え、 ブレードの回転が停止した場合には、誘電チップを備えたブレードが上位に位置するような停止機構を備えたことを特徴とする風力発電装置に係る。
【００４３】
（請求項９）
請求項９に記載の発明は、請求項７から請求項８のいずれかに記載の風力発電装置を限定したものであり、
誘電チップからはアースを取るためのアース線をブレード内部に内装したことを特徴とする。
【００４４】
（請求項１０）
請求項１０に記載の発明は、請求項７から請求項９のいずれかに記載の風力発電装置を限定したものであり、
先端部位と他の部位との境目は、先端部位を他の部位から分離させるための分離境界部とし、その分離境界部は他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成したことを特徴とする。
【００４５】
（請求項１１）
請求項１１に記載の発明は、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の風力発電装置を限定したものであり、
先端部位は、他の部位からの分離後に再結合可能な再結合構造を備えたことを特徴とする。
【００４６】
（請求項１２）
請求項１２に記載の発明は、請求項７から請求項１１のいずれかに記載の風力発電装置を限定したものであり、
先端部位には、静電放電装置を備えたことを特徴とする。
【００４７】
（請求項１３）
請求項１３に記載の発明は、請求項７から請求項１２のいずれかに記載の風力発電装置を限定したものであり、
前記停止機構は、雷が所定範囲内に接近したことを検知する雷検知手段からの雷接近データに基づいてブレードの回転を停止させることとしたことを特徴とする。
【００４８】
（用語説明）
「雷検知手段」は、本願に係る風力発電装置に内蔵されていても良いし、別に設けられた雷検知手段（例えば気象庁等からの落雷注意報）から通信回線などを介して「雷接近データ」を受信することとしても良い。落雷および雷雲の接近を事前に予測するシステムとしては、LPATS（落雷位置評定装置）などを利用しても良い。
前者の場合には、ウィンドファームなどにおいてそのファームのコントロールセンターか、風力発電装置のいずれかに設けられていることとして、設けられていない他の風力発電装置においては、設けられている風力発電装置から「雷接近データ」を受信することとしても良い。
後者の場合には、落雷によって停電をしてしまってからは使用できないというデメリットがあるものの、コスト的な面などにメリットがある。
【発明の効果】
【００４９】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、雷によるブレードの損傷事故の被害を最小限にすることができる風力発電装置用のブレード構造を提供することにある。
また、請求項７から請求項１３に記載の発明によれば、雷によるブレードの損傷事故の被害を最小限にすることができる風力発電装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明の実施の形態について、図面を参照させながら説明する。ここで使用する図面は、図１から図１０である。図１から図７および図９は実施形態を示す概念図である。図８は、ブレードにおける機能とその比率とを図示した概念図であり、図１０はその比率に関する根拠を示すデータである。
【００５１】
（図１および図２）
図１には、第一の実施形態を示す。図１に示すブレードは、図示を省略するが、ＧＦＲＰを主材質とするとともに中空部分を備える。また、三枚のブレード（α、β、γ）のうちの一枚（α）に、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定している。この誘電チップからは、ブレード（α）、ナセルを介して地面までをアース線にて接続されている。
【００５２】
図示は省略するが、ブレードの回転が停止した場合には、誘電チップを備えたブレードが上位に位置させる停止機構を備えている。本実施形態では、先端分離構造を備えたブレード（α）がその先端部位を上にしてほぼ垂直をなすように停止させる。
【００５３】
ブレード（α）には、先端部位との境に分離境界線が備えられている。この分離境界線は、前述のアース線を兼ねた電熱線を周回させている。このため図２に示すように、落雷があると分離境界線の部位が発熱して融解し、先端の部位が他の部位から分離され、落ちることとなる。
【００５４】
（図３）
図３に示すのは、落雷によって分離境界線の付近が破損し、先端部位が落下し、修繕する様子を示したものである。
この実施形態では、分離境界線にて分割される構造を備えたブレードにおいて、分離境界線の内方に接続部材を備えている。この接続部材は誘電チップと金属線にて電気的に接続されており、誘電チップに想定以上の電流が流れた場合には破損するものである。すなわち、誘電チップに落雷があると、接続部材は破損し、先端部位が脱落する。しかし、新たな接続部材によって、ブレードはすぐに元通りとなる。
なお、脱落したブレード（α）の先端部位の修復は、ブレード（α）を回転させて最も地表面に近づければ、修復作業が行いやすい。このことは、ブレードの全長が長ければ長いほど、効果的である。
【００５５】
なお、この接続部材は、所定以上の曲げモーメントが加わった場合にも破損するようなものである。すなわち、落雷による破損だけではなく、想定以上の風圧がかかると、最初に接続部材が破損し、先端部位が脱落する。しかし、先端部位が存在しなくなるのでその部分が風圧を受けず、ブレード（α）の根本に生じる曲げモーメントが軽減される。このため、ブレード（α）の折損事故を未然に防ぐことに寄与する。
【００５６】
（図４）
図４に示すブレードも、三枚のブレード（α、β、γ）のうちの一枚（α）に、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位が、分割可能な構造をなしている。そしてその先端部位と他の部位とは、所定の手段、たとえば図３に示したような接続部材を用いることで一体化されるとともに、接続ワイヤを介して接続されている。
【００５７】
この実施形態を採用すると、発電の再開が早いという利点がある。すなわち、先端部位は、接続ワイヤによって他の部位につながっているので、脱落していない。したがって、新たな接続部材を用いて、先端部位を接続すればブレード（α）は元通りになり、発電再開までの時間を大幅に短縮できる。
【００５８】
（図５）
この図５に示すブレードは、三枚のブレード（α、β、γ）の全てに、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位が分割可能な構造を採用するとともに、誘電チップを各先端部位に備えている。
この実施形態のように、全てのブレードに誘電チップを備え、先端部位が他の部位よりも破損しやすいように形成されていれば、前述した停止機構は、ブレード（α）が最上位にて停止しなければならない、といった複雑な制御を必要としない。
【００５９】
（図６）
図６は、ブレードにおける機能とその比率とを図示した概念図である。
ブレードの全長をＬ、先端部位の長さをＰとした場合、先端部位の長さは全長の３０％以下とすることが望ましい。先端部位の長さを、「全体の３０％以下」としたのは、統計的な分析から、３０％が脱落すればブレードが約３倍長持ちする一方、風車ブレードの性能に大きな影響を与える位置がブレード先端から３０％以内に存在しているため、その部分は一体成型したほうが望ましいからである。また、あまりに大きく脱落すると、復帰運転への負担や予備パーツの輸送、保管の困難性が高まるからである。
【００６０】
なお、図６に示すように、分離境界線から先端方向に「分離境界帯」を設け、その「分離境界帯」のみを他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成することもできる。
【００６１】
（図７）
図７は、誘電チップを備えたブレードに逃がし弁を備えた実施形態を示したものである。すなわち、ナセルとは反対側の端部から所定割合の部位である先端部位付近に誘電チップを固定するとともに、ブレードにおける中空構造の中空部分とブレード外表面とを連通させる逃がし弁を備えている。
逃がし弁の開閉を誘電チップに所定の電流が流れた場合に開放指示を出す電磁弁としても良いが、ラプチャーディスクを採用すると構造が簡便となる
【００６２】
誘電チップの存在により、雷はその誘電チップに落雷する確率が極めて高くなる。
誘電チップに落雷すると、ブレードは中空構造をなしているため、その中空部分の空気やそこにたまった水滴などが落雷のエネルギを受けて瞬時に蒸発・膨張するが、逃がし弁が開放されれば、ブレードの中空部分の膨張に伴う破損を防止できたり、破損の程度を軽減できる。
誘電チップの存在により、他の部位に落雷する確率は相対的に低下するため、誘電チップが備えられているブレード以外のブレードや、風力発電装置の他の部位が落雷から保護されることにもなる。
【００６３】
（先端部位）
図示を省略するが、先端部位の材質を他の部位よりも内圧に対して破損しやすく形成することで、図１に示した分離境界線を設けたり、図３に示した接続部材を設けたり、図７に示した逃がし弁を設けることの代わりにすることもできる。
ただし、先端部位を破損しやすく形成する場合、図４に示したような接続ワイヤなどの再接合構造を採用することは、あまり意味がない。
【００６４】
（図８および図９）
図８には、各ブレードの先端に静電放電装置を備えた実施形態を示す。
この静電放電装置とは、飛行機、ジェット機に採用されている静電放電装置であり、落雷の電気エネルギを後方から逃がす機能を備える。
図９に示すように、ブレード回転方向の風上に位置する静電放電装置には、空気中の電荷がたまるが風下に位置する静電放電装置によって放電がなされる。このため、所定以上の電荷をブレード内にため込まない。
【００６５】
（図１０）
図１０は、全長３５メートルのブレードを先端から短くした場合の余力比をグラフ化したものである。
先端部位を全長の３０％とすると、先端と根本の受け風面積比が１：１の場合に約２倍の余力比を持つことが分かる。
また、先端部位の長さを約５メートルとした場合に、先端と根本の受け風面積比が１：２で約１．５倍の余力比を持ち、１：１では１．５倍を超える。
【００６６】
（図１１）
図１１は、誘電チップがブレード先端部を覆うように形成されたブレードを示す概念図である。誘電チップの表面積の増加により、落雷の確率を上昇させ、相対的に他の風力発電装置の損傷を防ぐことに寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本願発明は、風力発電装置の製造業、風力発電装置のパーツ製造業、風力発電装置のメンテナンス業、風力発電装置に関するコンサルティング業などに用いられる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第一の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図２】第一の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図３】第二の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図４】第三の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図５】第四の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図６】第五の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図７】第六の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図８】第七の実施形態のブレードを示す概念図である。
【図９】第七の実施形態のブレードを拡大した図である。
【図１０】全長３５メートルのブレードを先端から短くした場合の余力比をグラフ化したものである。
【図１１】誘電チップのバリエーションを示す概念図である。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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