【手続補正書】
【提出日】平成23年4月13日(2011.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸風車の揚力型ブレードにおいて、ブレードの全体を発泡合成樹脂成形体からなるものとし、かつ、その表面に、熱可塑性合成樹脂被覆材からなる被覆層を形成したことを特徴とする縦軸風車のブレード。
【請求項２】
前記熱可塑性合成樹脂被覆材は、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂から選択されることを特徴とする請求項１に記載の縦軸風車のブレード。
【請求項３】
前記熱可塑性合成樹脂被覆材は、フィルム状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦軸風車のブレード。
【請求項４】
前記揚力型ブレードは、内部に翼長方向に長い支持骨を埋設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縦軸風車のブレード。
【請求項５】
前記揚力型ブレードにおける支持骨には、風車への取付材を一体に固定していることを特徴とする請求項４に記載の縦軸風車のブレード。
【請求項６】
前記支持骨は、合成樹脂で成形され、その主材樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂の中から選択される弾性合性樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の縦軸風車のブレード。  
【請求項７】
前記揚力型ブレードにおける翼厚の薄い部分は、周囲よりも低発泡率の低発泡合成樹脂成形体で形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の縦軸風車のブレード。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】縦軸風車のブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機用の縦軸風車のブレードに係り、特に強風の時等において、ブレードに破損が生じても、人や物品への被害を最小限にし得る、破壊されても安全な縦軸風車のブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電機における縦軸風車のロータのブレードは、縦方向の長さが10ｍとか30ｍというような、大きなものが使用されている。翼長が長いので、強風の時に折損する虞があり、台風時に折損したブレードも散見されている。
そのため、折損しないようにブレードを硬質のものとしているが、ブレードの重量が大となっており、ブレードを金属で形成したものも、例えば特許文献１等で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の風力発電機における風車のブレードは、強風対策として頑強に形成されている。そのため、ブレードの材質は硬質のものとなり、重量が重くなって回転効率が悪化している。
硬質で大寸のブレードは、熱や寒さにより伸縮が生じて、歪みが出やすいという難点があり、歪みが生じると回転効率は当然に低下し、また強風を受けた時に、ブレードが受ける力のバランスが崩れて、折損率が高まる。
従来のブレードは、剛性の追求に終始し、製造コストの高いものになっている。もし、強風時に、ブレードが破壊されずに回転速度が高まると、ブレーキが効かなくなり、発電機が過回転をして焼け、風車の回転が制御不能となり、風車自体が破壊されるに至ることがある。
ブレードが破損すると、損失は大であり、また高所での取換え等に費用がかる。風車の効率が悪く、設置した風車の費用償却が出来ないのに、風車が風で破壊されては、修理費用の捻出が困難で、放置されたままの風車も見られている。
発想を逆にして、もし強風の時に、風車のブレードのみが安全に破壊されれば、ブレードの破壊だけで済み、風車の被害は最小限となり、最小限のコストで修理し、運転を再開することができる。
本発明は、このような観点に基づき、強風では壊れ易く、もし壊れても、破片による他への危害を及ぼすことがなく安全であり、かつ軽量で安価で、しかも交換が容易な縦軸風車の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】
この発明の具体的な内容は、次の通りである。
【０００６】
（１）  縦軸風車の揚力型ブレードにおいて、ブレードの全体を発泡合成樹脂成形体からなるものとし、かつその表面に、熱可塑性合成樹脂被覆材からなる被覆層を形成した縦軸風車のブレード。
【０００７】
（２）  前記熱可塑性合成樹脂被覆材は、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂から選択される前記（1）に記載の縦軸風車のブレード。
【０００８】
（３）  前記熱可塑性合成樹脂被覆材は、フィルム状である前記（1）又は（2）に記載の縦軸風車のブレード。
【０００９】
（４）  前記揚力型ブレードは、内部に翼長方向へ長く支持骨が埋設されている前記（1）〜（3）のいずれかに記載の縦軸風車のブレード。
【００１０】
（５）  前記揚力型ブレードにおける支持骨には、風車への取付材が一体に固定されている前記（4）に記載の縦軸風車のブレード。
【００１１】
（６）  前記支持骨は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂の中から選択される弾性合性樹脂で成形されている前記（1）〜（5）のいずれかに記載の縦軸風車のブレード。  
【００１２】
（７）  前記揚力型ブレードにおける翼厚の薄い部分は、周囲よりも低発泡率の低発泡合成樹脂成形体で形成されている前記（1）〜（6）のいづれかに記載の縦軸風車のブレード。
【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）に記載の揚力型ブレードは、全体が発泡合成樹脂成形体で形成されているので安価で軽量であり、台風などで飛来した物体により破損しても、他に被害を与えるおそれは小さい。揚力型ブレードの表面は、弾力性をもつ被覆層で保護されているので、破損しにくい。
仮に折損しても、被覆層が破断しにくく、破片が遠方へ飛散しにくい。材料は安価なので、破損しても、低額の費用で交換することができ、トータル的な保守管理コストを低く維持することができる。
【００１５】
前記（2）に記載の揚力型ブレードは、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂から選択される熱可塑性合成樹脂被覆材で被覆されているので、被覆層が弾力性をもち、揚力型ブレードが折損しても破断しにくく、破片が飛散しにくい。
【００１６】
前記（3）に記載の揚力型ブレードは、その内部に支持骨が埋設されているので、翼長が長くても折損しにくい。
【００１７】
前記（4）に記載の揚力型ブレードは、その内部に支持骨が埋設されているので、屈曲しにくい。また支持骨に、縦軸風車への取付材が一体に固定されているので、縦軸風車への取付を堅固にすることができる。
【００１８】
前記（5）に記載の揚力型ブレードは、その内部に、折損しにくい材質の支持骨が埋設されたので、細くても堅牢であり、また、支持骨の全体形状を自由に形成することができる。
【００１９】
前記（6）に記載の揚力型ブレードは、その支持骨の材質として、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂の中から選択される弾性合成樹脂を使用したので、ブレードは強い衝撃にも折損しにくく、折損しても形状の変化だけで、ブレードの破片が飛散する虞が小さい。
【００２０】
前記（7）に記載の揚力型ブレードは、翼厚の薄い部分が、周囲よりも低発泡率の低発泡合成樹脂成形体で形成されているので、翼厚の薄い部分の変形が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
縦軸風車の揚力型ブレードの全体を、発泡合成樹脂成形体で形成し、その表面に熱可塑性合成樹脂被覆材の被覆層を形成する。
【実施例１】
【００２２】
この発明の実施例を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る揚力型の縦軸風車のブレード（以下、揚力型ブレードという）の左側面図、図２は支持骨の正面図で、左側に図示しない風車の主軸が位置する。図３は図１におけるＡ−Ａ線横断平面図である。図１において、Ａ−Ａ線より上部は、被覆層５を剥がした状態を示す。
【００２３】
揚力型ブレード１は、側面視の幅中央の内部に、支持骨２が縦長に埋設されて、揚力型ブレード１の全体は、発泡合成樹脂成形体３により形成されている。
支持骨２は、図２に示すように、揚力型ブレード１の翼厚に合わせて、あらかじめＦＲＰで別途成形されており、上下に長い主部２ａの上下端部が、図２の左側にそれぞれ傾斜されて、傾斜部２ｂとされている。
【００２４】
図２において、支持骨２の左側面に上下一対で、図示しない縦軸風車へ揚力型ブレード１を取付けるための取付材６が固定されている。
支持骨２と取付材６とを、合成樹脂で一体成形とすると堅固になるが、この取付材６がない支持骨２を形成して、揚力型ブレード１を形成した後に、取付材６を揚力型ブレード１に取付けることもある。
【００２５】
ＦＲＰに使用する繊維強化材としては、カーボン繊維、ガラス繊維など無機質繊維があり、常温での引張伸率が、破断時に30％以上具備していることが望ましい。ただし、必要に応じてナイロンその他の有機質繊維を使用することができる。
【００２６】
また、ＦＲＰに使用する合成樹脂は、硬質な合成樹脂よりも弾性合成樹脂が好ましい。弾性合成樹脂単体としては、常温での引張伸率が、破断時に35％以上になるものが好ましい。
【００２７】
前記支持骨２に使用する弾性合成樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂の中から選択される。
揚力型ブレード１の全体を形成する発泡合成樹脂成形体３の材質は、スチロールその他の合成樹脂で、発泡倍率は60倍〜90倍とするのが好ましい。
【００２８】
このように成形された揚力型ブレード１の表面を、熱収縮する熱可塑性合成樹脂のフィルム状の被覆材４で被覆して、シュリンクにより被覆層５が形成されている。これにより塗布層よりも均一の厚さとなり、またピンホールが無くなる。
【００２９】
前記熱可塑性合成樹脂被覆材４としては、例えばポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等がある。このフィルムの厚さは、使用する揚力型ブレード１の大きさ等により異なるが、0.1mm〜0.7mmの厚さのものが使用される。
【００３０】
前記被覆材４のフィルムとして、フィルムのほか、チューブも使用される。図４はチューブ状の被覆材４の斜視図で、内面に市販の熱溶融性接着剤（ホットメルト）層４ａが形成されている。
【００３１】
熱溶融性接着剤層４ａは、常温では粘着性はないが、例えば60℃以上に加熱されると、熱により溶融して粘着性が発現するものである。冷めると硬化して被覆材４を揚力型ブレード１の発泡合成樹脂成形体３の表面に接着させる。
【００３２】
図５に示すように、前記揚力型ブレード１の主部１ａに、チューブ状の被覆材４を被せて、熱風をかけるか、或いは加熱炉に入れて加熱すると、チューブ状の被覆材４は収縮し、揚力型ブレード１の主部１ａの表面に密着し、発泡合成樹脂成形体３を保護する。
【００３３】
更に熱溶融性接着剤（ホットメルト）層４ａが熱溶融して接着する。これを冷却させると、チューブ状の被覆材４は収縮した状態で、揚力型ブレード１の、主部１ａにおける発泡合成樹脂成形体３の表面に、堅固に接着され、図１に示す被覆層５が形成されている。
【００３４】
図１において、未完成の揚力型ブレード１の主部１ａの表面に、前記熱溶融性接着剤（ホットメルト）層４ａを、刷毛或いは吹付けなどの手段で形成して、硬化させておき、接着剤層４ａのないチューブ状の被覆材４を被せて、チューブ状の被覆材４を熱収縮させることにより、内側の熱溶融性接着剤層４ａをも溶融させて接着させることができる。
【００３５】
揚力型ブレード１を、図示しない縦軸風車の主軸に取付ける時に、揚力型ブレード１の傾斜部１ｂを、主軸の方へ傾斜させて取付ける。この傾斜部１ｂは先端が細くなっているので、チューブ状の被覆材４を被せる前に、あらかじめ傾斜部１ｂの表面に、アクリルなどの合成樹脂を含ませた布を貼り、ＦＲＰの被覆層５ａを形成しておき、主部１ａにチューブ状の被覆材４を被せて、接合させる。
【００３６】
或いは揚力型ブレード１の主部１ａに、チューブ状の被覆材４を被着して、被覆層５が形成された後に、傾斜部１ｂにＦＲＰの被覆層５ａを形成させる。ブレード１が直線状の時には、チューブ状の被覆材は使用できるが、弦長が異なり、又傾斜部１ｂのように先端が尖っているときは、合成樹脂塗着の被覆層が適する。
【００３７】
図６に示す、フィルム状の被覆材４Ａは、その片面に、前記熱溶融性接着剤層４ａをあらかじめ形成したもので、ブレード１の主部１ａの表面に合わせて、接合部をヒートシールなどにより接合させる。しかる後に加熱して、フィルム状の被覆材４Ａを収縮させ、かつ熱溶融性接着剤層４ａに、接着性を惹起させて接着させる。                     
【００３８】
この場合は、前記傾斜部１ｂも、フィルム状の被覆材４Ａを貼合わせて、被覆させることがある。
なお、図において前記支持骨２は、縦に１本が示されているが、弦長の長い揚力型ブレード１においては、これを２本或いは３本にすることができる。
【００３９】
当然に縦の支持骨２に対して、図示しない横長の支持横骨の複数を、縦方向で段状に配して、連結固定させておくことができる。また支持骨２を使用しないこともある。
【００４０】
以上のように形成される揚力型ブレード１は、発泡合成樹脂製なので軽量であり、低風速でも回転性に優れている。材料が安価なので、破損しても、低額費用で容易に交換することができるため、保守管理のトータルコストを、安価に維持することができる。
【００４１】
台風などの強風時においても、揚力型ブレード１は、内部に支持骨２があるので折損しにくい。仮に揚力型ブレード１が折損した場合でも、弾性を有する合成樹脂の被覆層５が表面にあるため、揚力型ブレード１の破片が他所へ飛散しにくく、他への二次的被害が生じにくい。支持骨２が弾性合成樹脂を使用したＦＲＰで成形された場合には、揚力型ブレード１に強い衝撃が当っても折損しにくい。
【００４２】
図７は、揚力型ブレード１を取付けた縦軸風車２０の要部を示す。縦軸風車２０の縦主軸１２に、ブレード取付体１３を介して支持腕１４が固定されている。支持腕１４の先端部に、ブレード把持具１５が固定されている。
【００４３】
該ブレード把持具１５は、揚力型ブレード１の周囲を囲み、ボルト１６を、外部から揚力型ブレード１の左右に貫通させ固定されている。
これによって、揚力型ブレード１の全体が、発泡合成樹脂成形体３で形成されていても、堅固に縦軸風車２０に固定させることができる。
【００４４】
図７において符号１７は、補助アームである。補助アーム１７の先端部に、ブレード把持具１８が固定されている。該ブレード把持具１８は前例と同じでよいが、図７の下側に例示するように、揚力型ブレード１の中に埋設したアンカ１９の先を、補助アーム１７の方へ突出させておき、該突出部に補助アーム１７の先端部を、ナット止めしてある。
【００４５】
この場合、前記取付材６を固定した支持骨９を使用することができる。またこのように構成した時は、前記支持骨９を使用しなくても、強度を維持させることができる。
【００４６】
仮に揚力型ブレード１が損壊するときは、ブレード把持具１５、１８部分以外の部分が、破損して小片となるので、破損部分が飛散しても、他の物品に対して大きな衝撃を与える虞は小さい。
【実施例２】
【００４７】
図８は、揚力型ブレード７の実施例２を示す横断平面図である。この揚力型ブレード７は、全体を発泡合成樹脂成形体１０で形成し、前縁７Ａ部分よりも翼厚の薄い後縁７Ｂ部分を、周囲よりも発泡倍率の低い、低発泡合成樹脂成形体１０Ａで形成したものである。
これによって、揚力型ブレード７における、翼厚の薄い部分の強度が高められる。これは図１の揚力型ブレード１においても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明は、風力発電機用その他の風車に、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の縦軸風車のブレードの左側面図である。
【図２】支持骨の正面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線横断平面図である。
【図４】チューブ状の被覆材の斜視図である。
【図５】被覆材を被着する縦軸風車のブレードの左側面図である。
【図６】フィルム状の被覆材の縦断正面図である。
【図７】縦軸風車にブレードを取付けた状態を示す正面図である。
【図８】縦軸風車のブレードの実施例２を示す横断平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１．縦軸風車のブレード
１ａ．主部
１ｂ．傾斜部
２．支持骨
２ａ．主部
２ｂ．傾斜部
３．発泡合成樹脂成形体
４．被覆材
４Ａ．フィルム状の被覆材
４ａ．熱溶融性接着剤層
５．被覆層
５ａ．ＦＲＰの被覆層
６．取付材
７．縦軸風車のブレード
７Ａ．前縁
７Ｂ．後縁
８．支持腕
９．支持骨材
１０．発泡合成樹脂成形体
１０Ａ．低発泡合成樹脂成形体
１１．被覆層
１１ａ．ＦＲＰの被覆層
１２．縦主軸
１３．ブレード取付体
１４．支持腕
１５．ブレード把持具
１６．ボルト
１７．補助アーム
１８．ブレード把持具
１９．アンカ
２０．縦軸風車
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009275536.tif 000001
【図２】
2009275536.tif 000002
【図３】
2009275536.tif 000003
【図４】
2009275536.tif 000004
【図５】
2009275536.tif 000005
【図６】
2009275536.tif 000006
【図７】
2009275536.tif 000007
【図８】
2009275536.tif 000008