JP5147968B2 - 風車用ブレード及びプロペラ用ブレード - Google Patents

Description

本発明は、風車の回転軸の外周に複数枚取付けられる風車用ブレード、及びファンやスクリューなどの回転軸の外周に複数枚取付けられるプロペラ用ブレードに関するものである。

近年、安全でクリーンな発電手段として、風力発電が注目されており、例えば、図１６に示すように、回転軸１１０の外周に風車用ブレード１０が複数枚（ここでは三枚）取付けられた風車１００が使用されている。
風車用ブレード１０は、後縁１１が前縁１２よりも軸方向奥側になるように、風車用ブレード１０の付け根部１３が回転軸１１０の外周に取付けられていて、手前側（図１６では右下側）から奥側（図１６では左上側）に向けて吹く風を風車用ブレード１０の表面Ｘが受けると、風車１００は時計回り（図１６に示す矢印回り）に回転するようになっている。

このような風車１００において、風力を電力へ効率よく変換するために、風車用ブレード１０には様々な工夫がなされている。
例えば、翼弦に平行になるように整流板を裏面に配置した風車用ブレードが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の発明によると、風車用ブレード回転時の遠心力によって発生する風車用ブレード裏面のスパン方向の風の流れが整流板により堰き止められるので、風車用ブレードの裏側における風の剥離現象が抑制され、風車用ブレードの回転効率を上げることができ、これによって、風力を効率よく電力に変換することができるようにしている。

また、風車用ブレード等の回転体の表面構造として、複数の凸部を形成し、さらにその凸部の上面に互いに略平行に複数の突条部を形成した流動抵抗低減構造も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の発明によると、突条部が表面流を層流化させ、流体の流れを安定化させることができるので、流動抵抗を低減させることができる。よって、この表面構造を風車用ブレードに適用すると、風車用ブレードの回転効率を上げることができる。

また、図１７及び図１８に示すように、先端１４から付け根部１３側に複数の羽根片１５を順に重ね合わせ、重ね合った羽根片１５間に長孔１６を設けた風車用ブレード１０が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
この風車用ブレード１０は、前縁１２と後縁１１において重なり合った羽根片１５同士が連結されており、その連結部分同士の間に長孔１６が形成されている。このため長孔１６は、平面視においては外部から視認できない。
なお、各羽根片１５の付け根部１３側の端縁１５ａと、その端縁１５ａと風車用ブレード１０の前縁１２が交わる交点１５ｂから風車用ブレード１０の付け根部１３側に延びる前縁１２との間の角度θは、鋭角になっている。
特許文献３に記載の発明によると、風車用ブレード１０回転時の遠心力によって発生する風車用ブレード１０の表面Ｘの風が、長孔１６から風車用ブレード１０の裏面Ｙに抜けるので、風車用ブレード１０の裏面Ｙにおける乱流の発生を防止することができる。よって、風車用ブレード１０の回転時の空気抵抗が低減するので、回転効率を上げることができる。

特開平９−１００７７４号公報 特開２０１０−７８４６号公報 特開２００５−６１３５４号公報

しかしながら、特許文献１乃至３に記載の発明では、風車用ブレード１０の回転効率を上げることができるものの、風車用ブレード１０の回転阻害要因である風車用ブレード１０における乱流防止に着目するのみであるので、風車用ブレード１０の回転効率を一層向上させるには、風エネルギーの取出し効率の向上にこそ改善の余地がある。
なお、このような流体の持つ圧力を回転動力に変換し、風エネルギーを取り出す風車用ブレード１０の回転効率を向上させることができると、その技術を、動力により回転し気体又は液体に流れを生じさせるファンやスクリューなどのプロペラに用いられるプロペラ用ブレードにも適用することが可能である。これは、エネルギー変換については風車とプロペラは表裏の関係にあるためである。

そこで、本発明の目的とするところは、さらに回転効率を向上させることができる風車用ブレード及びプロペラ用ブレードを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の風車用ブレード（２０）は、風車（１００）の回転軸（１１０）の外周に複数枚取付けられる風車用ブレード（２０）であって、回転方向に対する後縁（２１）から前縁（２２）側に向けて延び表面（Ｘ）から裏面（Ｙ）に貫通するスリット（２５）を、先端（２４）から付け根部（２３）側にかけて所定間隔をおき、しかも前記前縁（２２）に対して前記スリット（２５）の延長線（２５ａ）が交わりその交点（２５ｂ）まで延びる前記スリット（２５）の延長線（２５ａ）と前記交点（２５ｂ）から前記付け根部（２３）側に延びる前縁（２２）との間の角度（φ）を鈍角とする方向に複数形成してなるとともに、前記各スリット（２５）の前記付け根部（２３）側の端縁（２５ｃ）に、前記表面（Ｘ）側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブ（２６）を形成してなることを特徴とする。
なお、ここでいう表面（Ｘ）とは、受風面をいう。

また、請求項２に記載の風車用ブレード（２０）は、前記各スリット（２５）の前記先端（２４）側の端縁（２５ｄ）に、前記裏面（Ｙ）側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブ（２７）を形成してなることを特徴とする。

また、請求項３に記載の風車用ブレード（２０）は、前記表面（Ｘ）側から前記裏面（Ｙ）側をみた平面視において、前記表側リブ（２６）と前記スリット（２５）の先端（２４）側の端縁（２５ｄ）との間に隙間が生じるように前記表側リブ（２６）を形成したことを特徴とする。

また、請求項４に記載の風車用ブレード（２０）は、前記表面（Ｘ）側から前記裏面（Ｙ）側をみた平面視において、前記表側リブ（２６）と前記裏側リブ（２７）との間に隙間が生じるように前記表側リブ（２６）及び前記裏側リブ（２７）を形成したことを特徴とする。

また、請求項５に記載の風車用ブレード（２０）は、前記前縁（２２）をその先端（２４）から付け根部（２３）側にかけて前記表面（Ｘ）側に起立するように湾曲又は折曲させたことを特徴とする。

また、請求項６に記載のプロペラ用ブレード（３０）は、ファンやスクリューなどの回転軸（２１０）の外周に複数枚取付けられるプロペラ用ブレード（３０）であって、回転方向に対する前縁（３２）から後縁（３１）側に向けて延び表面（Ｘ）から裏面（Ｙ）に貫通するスリット（３５）を、先端（３４）から付け根部（３３）側にかけて所定間隔をおき、しかも前記先端（３４）及び前記付け根部（３３）における前記前縁（３２）と前記後縁（３１）の中間同士を結んだ中心線（３８）に対して前記スリット（３５）の延長線（３５ａ）が交わりその交点（３５ｂ）まで延びる前記スリット（３５）の延長線（３５ａ）と前記交点（３５ｂ）から前記付け根部（３３）側に延びる中心線（３８）との間の角度（ψ）を鋭角とする方向に複数形成し、前記スリット（３５）の前記先端（３４）側の端縁（３５ｄ）を前記表面（Ｘ）側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブ（３６）を形成してなることを特徴とする。

また、請求項７に記載のプロペラ用ブレード（３０）は、前記後縁（３１）の中央部（３１ａ）を前記前縁（３２）側に湾曲させたことを特徴とする。

また、請求項８に記載のプロペラ用ブレード（３０）は、前記各スリット（３５）の前記付け根部（３３）側の端縁（３５ｃ）に、前記裏面（Ｙ）側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブ（３７）を形成してなることを特徴とする。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の請求項１に記載の風車用ブレードによれば、回転方向に対する後縁から前縁側に向けて延び表面から裏面に貫通するスリットを、先端から付け根部側にかけて所定間隔をおいて平行に複数形成してなるので、風車用ブレードの後縁部分において、表面側の風がスリットから裏面側へ抜ける。よって、風車用ブレードの回転時に後縁部分で発生し易い乱流を抑制することができるので、空気抵抗が低減し、回転効率が向上する。
また、前縁に対してスリットの延長線が交わりその交点まで延びるスリットの延長線と交点から付け根部側に延びる前縁との間の角度を鈍角としたので、スリットを通過する風が裏面において先端側に回り込み、風車用ブレードの回転効率がさらに向上する。
また、スリットを通過し表面から裏面へ抜ける風は、後縁経由で遠回りして表面から裏面に抜ける風よりも流速が速くなるので、風の流速が速いスリットにおける圧力のほうが風の流速が遅い後縁部分における圧力よりも低くなる。つまり、後縁から、前縁側であるスリットに向かって圧力が低くなるように圧力差が生じるので、この圧力差と粘性により後縁側から前縁側に向かう力（引き力）がはたらき、回転効率がさらに向上する。
しかも、各スリットの付け根部側の端縁に、表面側に起立するように湾曲又は折曲させて形成した表側リブと前縁との角度も鈍角となるので、受風面である表面に当たったのち先端側に流れる風の一部をこの表側リブで受けると、その反作用で後縁から前縁に向かう方向、すなわち風車用ブレードを回転させる方向に力がはたらき、回転効率がさらに向上する。

また、請求項２に記載の風車用ブレードによれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え、各スリットの先端側の端縁に、裏面側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブを形成したので、単にスリットが形成されている場合に比べて、裏側リブに沿って各スリットを通過し表面から裏面へ抜ける風の流速がさらに上がる。したがって、後縁部分とスリットとに生じる圧力差がさらに大きくなるので、後縁側から前縁側に向かう力がより大きくなり、回転効率が向上する。
また、裏側リブと前縁との角度も鈍角になるので、スリットを通過する風の一部をこの裏側リブで受けると、その反作用で後縁から前縁に向かう方向に力がはたらき、さらに回転効率が向上する。

また、請求項３に記載の風車用ブレードによれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え、表面側から裏面側をみた平面視において、表側リブとスリットの先端側の端縁との間に隙間が生じるように表側リブを形成したので、風が円滑にスリットの間を通過する。よって、乱流の発生をさらに抑制することができ、回転効率が向上する。

また、請求項４に記載の風車用ブレードによれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加え、表面側から裏面側をみた平面視において、表側リブと裏側リブとの間に隙間が生じるように表側リブ及び裏側リブを形成したので、風が円滑にスリットの間を通過するとともに、風が裏側リブに沿って速く流れる。
よって、乱流の発生がより抑制されるとともに、さらにスリットにおける圧力と後縁における圧力の差が大きくなるので、回転効率が一層向上する。

また、請求項５に記載の風車用ブレードによれば、請求項１乃至４に記載の発明の作用効果に加え、前縁をその先端から付け根部側にかけて表面側に起立するように湾曲又は折曲させたので、表面側からの風を湾曲又は折曲させた前縁で受けることができる。このように前縁で表面側からの風を受けると、その反作用で後縁から前縁に向かう方向に力がはたらくので、回転効率がさらに向上する。

また、請求項６に記載のプロペラ用ブレードによれば、回転方向に対する前縁から後縁側に向けて延び表面から裏面に貫通するスリットを、先端から付け根部側にかけて所定間隔をおき、しかも前記先端及び前記付け根部における前記前縁と前記後縁の中間同士を結んだ中心線に対して前記スリットの延長線が交わりその交点まで延びる前記スリットの延長線と前記交点から前記付け根部側に延びる中心線との間の角度を鋭角とする方向に複数形成したので、前縁部分において、裏面側の気体又は液体の一部がスリットから表面側に抜ける。そして、先行して通過するスリットの気体又は液体が遅れて通過する前縁通過の気体又は液体を圧力差と粘性による引き力で加速させるので、より早く、多く手前側に押し出すことができる。
また、スリットの先端側の端縁を表面側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブを形成してなるので、遠心力による付け根部側から先端側に逃げる風の流れを堰き止めることができる。よって、気体や液体をプロペラ用ブレード表面側に溜めておくことができ、その気体や液体を後縁によって効率よく手前側に押し出すことができる。

また、請求項７に記載のプロペラ用ブレードによれば、請求項６に記載の発明の作用効果に加え、後縁の中央部を前縁側に湾曲させたので、後縁の中央部を前縁側に湾曲させていない場合と比べて、スリットを通過した風や水が早く後縁まで到達し、さらに速やかに風や水を手前側に押し出すことができる。

また、請求項８に記載のプロペラ用ブレードによれば、請求項６又は７に記載の発明の作用効果に加え、各スリットの付け根部側の端縁に、裏面側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブを形成してなるので、裏側リブに沿って各スリットを通過し裏面から表面へ抜ける風や水の流速がさらに上がり、さらに早く、多く手前側に押し出すことができる。

なお、本発明の風車用ブレードのように、表面から裏面に貫通するスリットを形成した点は、上述した特許文献３に記載の発明と共通し、引用文献１及び引用文献２には全く記載されていない。
一方、本発明の風車用ブレードにおけるスリットは、前縁に対してスリットの延長線が交わりその交点まで延びるスリットの延長線と交点から付け根部側に延びる前縁との間の角度が鈍角になるように形成されているが、引用文献３に記載の発明では、これに対応する角度が鋭角である。
また、本発明の風車用ブレードのように、各スリットの付け根部側の端縁に、表面側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブを形成した点は、特許文献１乃至３には全く記載されていない。
さらに、本発明のプロペラ用ブレードのように、スリットを形成し、スリットの先端側の端縁を表面側に起立するように湾曲又は折曲させた点も、特許文献１乃至３には全く記載されていない。

本発明の第一実施形態に係る風車用ブレードを示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る風車用ブレードを示す平面図である。 本発明の第一実施形態に係る風車用ブレードを示す、図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第一実施形態に係る風車用ブレードを示す、図２のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第一実施形態に係る風車用ブレードにおける風の流れ方及び力の方向を示す斜視図である。 プロペラを示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るプロペラ用ブレードを示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るプロペラ用ブレードを示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係るプロペラ用ブレードを示す、図８のＤ−Ｄ線拡大断面図である。 本発明の第三実施形態に係るプロペラ用ブレードを示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る風車用ブレードを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る風車用ブレードを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る風車用ブレードにおける表側リブを示す拡大斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る風車用ブレードにおける表側リブを示す拡大平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る風車用ブレードにおけるスリットを示す拡大平面図である。 風車を示す斜視図である。 従来例に係る風車用ブレードを示す平面図である。 従来例に係る風車用ブレードを示す、図１７のＡ−Ａ線断面図である。

（第一実施形態）
図１乃至図５を参照して、本発明の第一実施形態に係る風車用ブレード２０について説明する。
この風車用ブレード２０は、図１６に示すような風車１００の回転軸１１０の外周に等間隔で複数枚（ここでは三枚）取付けられるものであり、特にスリット２５と表側リブ２６と裏側リブ２７が形成されている。この三枚の風車用ブレード２０は全て同一形状であり、図１６に示す風車用ブレード１０の代わりに取付けられている。
なお、従来例で示したものと同一部分には同一符号を付した。

図１及び図２に示すように、風車用ブレード２０の前縁２２は翼長方向に略平行で、直線状となっている。また、風車用ブレード２０の先端２４から付け根部２３側になるにつれ前縁２２と後縁２１との間隔は広くなるとともに、付け根部２３付近では前縁２２と後縁２１との間隔が狭くなるように、後縁２１が形成されている。

スリット２５は、回転方向に対する後縁２１から翼弦略中央まで前縁２２側に向けて延びるように、先端２４から付け根部２３側にかけて所定間隔をおいて複数（ここでは五つ）、互いに平行に形成されている。また、各スリット２５は、風車用ブレード２０の受風面である表面Ｘから裏面Ｙに貫通している。このように、スリット２５の長さを翼弦略中央までとしたのは、風車用ブレード２０の強度を考慮したものであって、強度を保つことができればさらにスリット２５を延長することもできる。
そして、図１及び図２に示すように、前縁２２に対してスリット２５の延長線２５ａが交わり、その交点２５ｂまで延びるスリット２５の延長線２５ａと交点２５ｂから付け根部２３側に延びる前縁２２との間の角度φを鈍角とするようにスリット２５を形成している。

表側リブ２６は、各スリット２５の付け根部２３側の端縁２５ｃに、表面Ｘ側に起立するように折曲して形成されている。この表側リブ２６の翼弦方向の長さと、それに対応する各スリット２５の翼弦方向の長さは等しく、平面視では表側リブ２６を矩形状にしている。

この表側リブ２６の形成方法は、まずスリット２５や裏側リブ２７が形成されていない平面状の風車用ブレード２０において、後縁２１から翼弦略中央まで直線状に切込みを入れるとともに、その切込みの前縁２２側端部から付け根部２３側にさらに切込みを入れ、全体として略Ｌ字状の切込みを入れる。そして、その略Ｌ字状の切込みに沿って表面Ｘ側に風車用ブレード２０の一部を略４５度だけ起こして表側リブ２６を形成した。
このような方法で表側リブ２６を形成することで、表側リブ２６を起こす前に表側リブ２６が存在していた箇所がスリット２５となる。

裏側リブ２７は、各スリット２５の先端２４側の端縁２５ｄに、裏面Ｙ側に起立するように折曲して形成されている。この裏側リブ２７の翼弦方向の長さと、それに対応する各スリット２５の翼弦方向の長さは等しく、平面視では裏側リブ２７を矩形状にしている。

この裏側リブ２７の形成方法は、まず表側リブ２６を形成したときの、後縁２１から翼弦略中央まで形成した直線状の切込みの前縁２２側端部から、先端２４側へさらに切込みを入れる。そして、表側リブ２６とは逆に、裏面Ｙ側に風車用ブレード２０の一部を略４５度だけ起こして裏側リブ２７を形成した。
つまり、表側リブ２６及び裏側リブ２７を形成する前段階として、切込みを略Ｔ字状に形成しておけば、表側リブ２６、裏側リブ２７、及びスリット２５を同時に形成することができる。
このように切込みを入れ、風車用ブレード２０の一部を起こして表側リブ２６及び裏側リブ２７を形成したので、表面Ｘ側から裏面Ｙ側をみた平面視において、図３に示すように表側リブ２６と裏側リブ２７との間に隙間が生じている。

また、図４に示すように、風車用ブレード２０の前縁２２を、風車用ブレード２０の先端２４から付け根部２３側にかけて表面Ｘ側に起立するように折曲させている。
なお、本実施形態における風車用ブレード２０の材質はアルミとした。

以上のように構成された風車用ブレード２０によれば、回転方向に対する後縁２１から前縁２２側に向けて延び表面Ｘから裏面Ｙに貫通するスリット２５を、先端２４から付け根部２３側にかけて所定間隔をおいて平行に複数形成してなるので、図５に示すように、風車用ブレード２０の後縁２１部分において、表面Ｘ側の風Ｐがスリット２５から裏面Ｙ側へ抜ける。よって、風車用ブレード２０の回転時に後縁２１部分で発生し易い乱流を抑制することができるので、空気抵抗が低減し、回転効率が向上する。
また、前縁２２に対してスリット２５の延長線２５ａが交わりその交点２５ｂまで延びるスリット２５の延長線２５ａと交点２５ｂから付け根部２３側に延びる前縁２２との間の角度φを鈍角としたので、スリット２５を通過する風Ｐが裏面Ｙにおいて先端２４側に回り込み、風車用ブレード２０の回転効率がさらに向上する。
また、スリット２５を通過し表面Ｘから裏面Ｙへ抜ける風Ｐは、後縁２１経由で遠回りして表面Ｘから裏面Ｙに抜ける風Ｑよりも流速が速くなるので、風Ｐの流速が速いスリット２５における圧力のほうが風Ｑの流速が遅い後縁２１部分における圧力よりも低くなる。つまり、後縁２１から、前縁２２側であるスリット２５に向かって圧力が低くなるように圧力差が生じるので、この圧力差と粘性により後縁２１側から前縁２２側に向かう力（引き力）がはたらき、回転効率がさらに向上する。
しかも、各スリット２５の付け根部２３側の端縁２５ｃに、表面Ｘ側に起立するように折曲させて形成した表側リブ２６と前縁２２との角度も鈍角となるので、図５に示すように、表面Ｘに当たったのち先端２４側に流れる風Ｒの一部をこの表側リブ２６で受けると、その反作用で後縁２１から前縁２２に向かう方向、すなわち風車用ブレード２０を（図５では時計回りに）回転させる方向に力Ｓがはたらき、回転効率がさらに向上する。

さらに、各スリット２５の先端２４側の端縁２５ｄに、裏面Ｙ側に起立するように折曲させた裏側リブ２７を形成したので、単にスリット２５が形成されている場合に比べて、裏側リブ２７に沿って各スリット２５を通過し表面Ｘから裏面Ｙへ抜ける風Ｐの流速が、さらに上がる。したがって、後縁２１部分とスリット２５とに生じる圧力差がさらに大きくなるので、後縁２１側から前縁２２側に向かう力がより大きくなり、回転効率が向上する。
また、裏側リブ２７と前縁２２との角度も鈍角になるので、スリット２５を通過する風Ｐの一部をこの裏側リブ２７で受けると、その反作用で後縁２１から前縁２２に向かう方向に力がはたらき、さらに回転効率が向上する。

また、表面Ｘ側から裏面Ｙ側をみた平面視において、表側リブ２６と裏側リブ２７との間に隙間が生じるように表側リブ２６及び裏側リブ２７を形成したので、風Ｐが円滑にスリット２５の間を通過するとともに、風Ｐが裏側リブ２７に沿って速く流れる。
よって、乱流の発生がより抑制されるとともに、さらにスリット２５における圧力と後縁２１における圧力の差が大きくなるので、回転効率が一層向上する。

しかも、図４に示すように、風車用ブレード２０の前縁２２を、その風車用ブレード２０の先端２４から付け根部２３側にかけて表面Ｘ側に起立するように折曲させたので、表面Ｘ側からの風Ｔを折曲させた前縁２２で受けることができる。
このように前縁２２で表面Ｘ側からの風Ｔを受けると、その反作用で後縁２１から前縁２２に向かう方向に力がはたらくので、回転効率がさらに向上する。
以上のように、受風面である表面Ｘに当たったのちに従来では拡散してしまい十分に回転力に変換できていなかった、スリット２５を通過する風Ｐ、表側リブ２６が受ける風Ｒ、裏側リブ２７が受ける風Ｐ、及び前縁２２が受ける風Ｔのすべてを、効率よく回転力に変換することが可能となった。

（第二実施形態）
次に図６乃至図９を参照して、本発明の第二実施形態に係るプロペラ用ブレード３０について説明する。
第一実施形態は、風を受けることで回転する風車１００に用いられる風車用ブレード２０に関するものであったが、本実施形態ではそれとは逆に、動力により回転し気体又は液体に流れを生じさせるファンやスクリューなどのプロペラ２００に用いられるもので、第一実施形態に係る発明を応用したものである。すなわち、風車１００とプロペラ２００の流体の流れる方向の違いに着目して、基本的には第一実施形態に係る風車用ブレード２０の構成を裏表逆にしたものである。

まず、一般的なプロペラ２００には、図６に示すように、複数枚（ここでは四枚）のプロペラ用ブレード３０が、その付け根部３３が反時計回り方向に奥側（図６では左上側）から手前側（図６では右下側）となるように、回転軸２１０の外周に対して斜めに、しかも等間隔で取付けられている。そして、プロペラ２００を動力により時計回り（図６に示す矢印回り）に回転させると、プロペラ用ブレード３０の表面Ｘ側にたまった気体又は液体をプロペラ用ブレード３０の後縁３１が手前側に押し出すことで、気体又は液体に流れを生じさせる。これにより、気体又は液体は、奥側から回転軸２１０が延びる手前側に向かって流れる。このようなプロペラ２００は気体（空気）中では送風、空気の圧縮に、液体（水）中では船の推進等に利用される。

ここで、本実施形態に係るプロペラ用ブレード３０には、スリット３５と表側リブ３６と裏側リブ３７が形成されていて、しかも後縁３１は、プロペラ用ブレード３０の先端３４から付け根部３３側にかけて表面Ｘ側に起立するように湾曲している。

スリット３５は、回転方向に対する前縁３２から後縁３１側に向けて延びるように、先端３４から付け根部３３側にかけて所定間隔をおいて複数（ここでは四つ）互いに平行に形成されている。また、各スリット３５は、プロペラ用ブレード３０の表面Ｘから裏面Ｙに貫通している。
そして、先端３４及び付け根部３３における前縁３２と後縁３１の中間同士を結んだ中心線３８に対してスリット３５の延長線３５ａが交わり、その交点３５ｂまで延びるスリット３５の延長線３５ａと交点３５ｂから付け根部３３側に延びる中心線３８との間の角度ψを鋭角とするようにスリット３５を形成している。

表側リブ３６は、スリット３５の先端３４側の端縁３５ｄを表面Ｘ側に起立するように折曲して形成されている。この表側リブ３６の翼弦方向の長さと、それに対応する各スリット３５の翼弦方向の長さは等しく、表側リブ３６は、平面視では矩形状になるように形成されている。

この表側リブ３６の形成方法は、まずスリット３５や裏側リブ３７が形成されていないプロペラ用ブレード３０において、前縁３２から直線状に切込みを入れるとともに、その切込みの後縁３１側端部から先端３４側にさらに切込みを入れ、全体として略Ｌ字状の切込みを入れる。そして、その略Ｌ字状の切込みに沿って表面Ｘ側にプロペラ用ブレード３０の一部を略４５度だけ起こして表側リブ３６を形成した。
このような方法で表側リブ３６を形成することで、表側リブ３６を起こす前に表側リブ３６が存在していた箇所がスリット３５となる。

裏側リブ３７は、各スリット３５の付け根部３３側の端縁３５ｃに、裏面Ｙ側に起立するように折曲して形成している。この裏側リブ３７の翼弦方向の長さと、それに対応する各スリット３５の翼弦方向の長さは等しく、裏側リブ３７は表側リブ３６と同様に、平面視では矩形状になるように形成されている。

この裏側リブ３７の形成方法は、まず表側リブ３６を形成したときの、前縁３２から形成した直線状の切込みの後縁３１側端部から、付け根部３３側へさらに切込みを入れる。そして、表側リブ３６とは逆に、裏面Ｙ側にプロペラ用ブレード３０の一部を略４５度だけ起こして裏側リブ３７を形成した。
このように切込みを入れ、プロペラ用ブレード３０の一部を起こして表側リブ３６及び裏側リブ３７を形成したので、表面Ｘ側から裏面Ｙ側をみた平面視において、図９に示すように表側リブ３６と裏側リブ３７との間に隙間が生じている。

以上のように構成されたプロペラ用ブレード３０によれば、回転方向に対する前縁３２から後縁３１側に向けて延び表面Ｘから裏面Ｙに貫通するスリット３５を、先端３４から付け根部３３側にかけて所定間隔をおき、しかも先端３４及び付け根部３３における前縁３２と後縁３１の中間同士を結んだ中心線３８に対してスリット３５の延長線３５ａが交わりその交点３５ｂまで延びるスリット３５の延長線３５ａと交点３５ｂから付け根部３３側に延びる中心線３８との間の角度ψを鋭角とする方向に複数形成したので、前縁３２部分において、裏面Ｙ側の気体又は液体の一部がスリット３５から表面Ｘ側に抜ける。そして、先行して通過するスリット３５の気体又は液体が遅れて通過する前縁３２通過の気体又は液体を圧力差と粘性による引き力で加速させるので、より早く、多く手前側に押し出すことができる。
また、スリット３５の先端３４側の端縁３５ｄを表面Ｘ側に起立するように折曲させた表側リブ３６を形成してなるので、遠心力による付け根部３３側から先端３４側に逃げる風の流れを堰き止めることができる。よって、気体や液体をプロペラ用ブレード３０の表面Ｘ側に溜めておくことができ、その気体や液体をプロペラ用ブレード３０の後縁３１によって効率よく手前側に押し出すことができる。

しかも、各スリット３５の付け根部３３側の端縁３５ｃに、裏面Ｙ側に起立するように折曲させた裏側リブ３７を形成してなるので、裏側リブ３７に沿って各スリット３５を通過し裏面Ｙから表面Ｘへ抜ける風や水の流速がさらに上がり、さらに早く、多く手前側に押し出すことができる。

（第三実施形態）
次に図１０を参照して、本発明の第三実施形態に係るプロペラ用ブレード３０について説明する。なお、第二実施形態と同一部分には同一符号を付した。
本実施形態の第二実施形態との違いは、後縁３１の形状であり、その他の構成要素に関しては第二実施形態と同一である。

本実施形態では、後縁３１の翼長方向の中央部３１ａを前縁３２側に湾曲させることで、中央部３１ａにおいて翼弦方向の長さを短くした。
これにより、後縁３１の中央部３１ａを前縁３２側に湾曲させていない第二実施形態と比べて、スリット３５を通過した気体又は液体が早く後縁３１に到達するので、さらに速やかに気体又は液体を手前側に押し出すことができる。よって、スリット３５や表側リブ３６の効果をより向上させることができる。

なお、第一実施形態において、風車用ブレード２０の前縁２２を折曲させたが、前縁２２を湾曲させてもよい。さらには、前縁２２を特に起立させることなく水平状態にしても、表側リブ２６が風を受けることにより十分な回転効率を得ることができる。

また、第一実施形態及び第二実施形態において、表側リブ２６，３６や裏側リブ２７，３７を折曲して形成したが、図１１に示すように、湾曲して形成してもよい。
こうすることで、例えば風車用ブレード２０の場合には、表面Ｘからスリット２５を通じて裏面Ｙに流れる風が湾曲した表側リブ２６や裏側リブ２７に沿って、一層その流速が上がるので、後縁２１から前縁２２に向かう方向にさらに力がはたらき、回転効率が向上する。

また、表側リブ２６，３６と裏側リブ２７，３７の両方を形成したが、これに限られるものではなく、図１２に示すように、表側リブ２６のみを形成してもよい。このとき、表面Ｘ側から裏面Ｙ側をみた平面視において、表側リブ２６とスリット２５の先端２４側の端縁２５ｄとの間に隙間が生じている。
一方、当該平面視における隙間を生じさせないようにすることもできる。なお、この場合も、表面Ｘの先端２４側又は裏面Ｙからは、スリット２５を目視することができるようにすることか好ましい。

同様に、第一実施形態及び第二実施形態のように表側リブ２６，３６と裏側リブ２７，３７の両方を形成した場合においても、表面Ｘ側から裏面Ｙ側をみた平面視において、表側リブ２６，３６と裏側リブ２７，３７との間に隙間を生じさせないようにしてもよい。

また、表側リブ２６，３６及び裏側リブ２７，３７の、表面Ｘ及び裏面Ｙに対する起立角度を略４５度としたが、この角度に限られるものではない。

また、表側リブ２６は平面視矩形状としたが、例えば図１３（ａ）のように、表側リブ２６の付け根部２６ａが、風車用ブレード２０の付け根部２３側に張り出すような円弧状であってもよいし、図１３（ｂ）のように、後縁２１側になるにつれ突出量が増えるような平面視台形状であってもよい。
また、表側リブ２６は、図１４（ａ）に示すように、後縁２１よりも外側に位置するように突出するものでもよいし、図１４（ｂ）に示すように、後縁２１よりも内（前縁２２側）に位置するものであってもよい。

さらに、スリット２５は、矩形状に限られるものではなく、図１５（ａ）に示すように先端２４側の端縁２５ｄが付け根部２３側の端縁２５ｃと平行でなくてもよいし、また、図１５（ｂ）に示すように先端２４側の端縁２５ｄが円弧状であってもよい。
このような図１１乃至図１４における表側リブ２６等のバリエーションについては風車用ブレード２０におけるものとして説明したが、プロペラ用ブレード３０においても適用できる。

また、風車１００やプロペラ２００の初動時、低速回転時、高速回転時等、回転速度に応じて表側リブ２６、裏側リブ２７、及びスリット２５を同時にあるいは個別に閉じることができる装置を設けることもできる。
また、形成されるリブ２６，２７，３６，３７やスリット２５，３５の個数は、第一実施形態及び第二実施形態におけるそれらの個数に限られない。

また、スリット２５，３５を互いに平行に形成したが、これに限られるものではない。
また、風車用ブレード２０やプロペラ用ブレード３０の材質は限定されるものではなく、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）や炭素繊維、その他の合成樹脂、金属等であってもよい。そして、それぞれの材質に応じた加工法によって風車用ブレード２０やプロペラ用ブレード３０は製作される。
また、強度が確保できるならば、風車用ブレード２０やプロペラ用ブレード３０は中空構造であってもよい。

１０ 風車用ブレード
１１ 後縁
１２ 前縁
１３ 付け根部
１４ 先端
１５ 羽根片
１５ａ 端縁
１５ｂ 交点
１６ 長孔
２０ 風車用ブレード
２１ 後縁
２２ 前縁
２３ 付け根部
２４ 先端
２５ スリット
２５ａ 延長線
２５ｂ 交点
２５ｃ 付け根部側の端縁
２５ｄ 先端側の端縁
２６ 表側リブ
２６ａ 付け根部
２７ 裏側リブ
３０ プロペラ用ブレード
３１ 後縁
３１ａ 中央部
３２ 前縁
３３ 付け根部
３４ 先端
３５ スリット
３５ａ 延長線
３５ｂ 交点
３５ｃ 付け根部側の端縁
３５ｄ 先端側の端縁
３６ 表側リブ
３７ 裏側リブ
３８ 中心線
１００ 風車
１１０ 回転軸
２００ プロペラ
２１０ 回転軸
Ｐ スリットを通過して表面から裏面に抜ける風
Ｑ 後縁経由で表面から裏面に抜ける風
Ｒ 先端側に流れる風
Ｓ 反作用による力
Ｔ 前縁側に流れる風
Ｘ 表面
Ｙ 裏面
θ 羽根片の端縁と前縁との間の角度
φ スリットの延長線と前縁との間の角度
ψ スリットの延長線と中心線との間の角度

Claims (8)

1. 風車の回転軸の外周に複数枚取付けられる風車用ブレードであって、
   回転方向に対する後縁から前縁側に向けて延び表面から裏面に貫通するスリットを、先端から付け根部側にかけて所定間隔をおき、しかも前記前縁に対して前記スリットの延長線が交わりその交点まで延びる前記スリットの延長線と前記交点から前記付け根部側に延びる前縁との間の角度を鈍角とする方向に複数形成してなるとともに、
   前記各スリットの前記付け根部側の端縁に、前記表面側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブを形成してなることを特徴とする風車用ブレード。
2. 前記各スリットの前記先端側の端縁に、前記裏面側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブを形成してなることを特徴とする請求項１に記載の風車用ブレード。
3. 前記表面側から前記裏面側をみた平面視において、前記表側リブと前記スリットの先端側の端縁との間に隙間が生じるように前記表側リブを形成したことを特徴とする請求項１に記載の風車用ブレード。
4. 前記表面側から前記裏面側をみた平面視において、前記表側リブと前記裏側リブとの間に隙間が生じるように前記表側リブ及び前記裏側リブを形成したことを特徴とする請求項２に記載の風車用ブレード。
5. 前記前縁をその先端から付け根部側にかけて前記表面側に起立するように湾曲又は折曲させたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の風車用ブレード。
6. ファンやスクリューなどの回転軸の外周に複数枚取付けられるプロペラ用ブレードであって、
   回転方向に対する前縁から後縁側に向けて延び表面から裏面に貫通するスリットを、先端から付け根部側にかけて所定間隔をおき、しかも前記先端及び前記付け根部における前記前縁と前記後縁の中間同士を結んだ中心線に対して前記スリットの延長線が交わりその交点まで延びる前記スリットの延長線と前記交点から前記付け根部側に延びる中心線との間の角度を鋭角とする方向に複数形成し、
   前記スリットの前記先端側の端縁を前記表面側に起立するように湾曲又は折曲させた表側リブを形成してなることを特徴とするプロペラ用ブレード。
7. 前記後縁の中央部を前記前縁側に湾曲させたことを特徴とする請求項６に記載のプロペラ用ブレード。
8. 前記各スリットの前記付け根部側の端縁に、前記裏面側に起立するように湾曲又は折曲させた裏側リブを形成してなることを特徴とする請求項６又は７に記載のプロペラ用ブレード。