特許 7391304 風車の耐雷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】風車の耐雷装置

(51)【国際特許分類】

   F03D 80/30 20160101AFI20231128BHJP

   H05F 3/04 20060101ALI20231128BHJP

   H02G 13/00 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

F03D80/30

H05F3/04 F

H02G13/00 040

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019238686

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021107698

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-09-16

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行者 一般社団法人電気学会 酒井 祐之 刊行物 電気学会研究会資料 高電圧研究会 発行日 ２０１９年１月２４日 〔刊行物等〕集会名 高電圧研究会 開催場所 平得公民館 開催日 ２０１９年１月２４日～２０１９年１月２５日

(73)【特許権者】

【識別番号】591282205

【氏名又は名称】島根県

(73)【特許権者】

【識別番号】391016509

【氏名又は名称】株式会社守谷刃物研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】500433225

【氏名又は名称】学校法人中部大学

(73)【特許権者】

【識別番号】518375672

【氏名又は名称】株式会社北拓

(74)【代理人】

【識別番号】100081673

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100141483

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 生吾

(72)【発明者】

【氏名】上野 敏之

(72)【発明者】

【氏名】守谷 吉弘

(72)【発明者】

【氏名】山本 和男

(72)【発明者】

【氏名】尾立 志弘

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１００６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５２７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１７４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２５８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４６８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１１３７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５５３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３１３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２３５８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２３４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】上野敏之，金属系複合材料による風車用耐雷素材の開発，電気学会研究会，日本，2018年06月07日，第63-68頁

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０

Ｈ０５Ｆ ３／０４

Ｈ０５Ｆ ７／００

Ｈ０２Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風車の耐雷装置であって、
風車のブレードの表面に少なくとも一部が露出した状態で設けられたレセプタと、
前記ブレードの表面における前記レセプタ以外の少なくとも一部の箇所で生じた雷電流を、該レセプタに導くガイド部と、
前記レセプタと電気的に接続され且つ該レセプタ側からの雷電流をアース側に導くダウンコンダクタとを備え、
前記ガイド部は導電性を有する導電性部材を複数有し、
複数の前記導電性部材は前記レセプタ側に向かって直線状又は曲線状に並べられ、
前記導電性部材は、モリブデン、タングステン、ハフニウム、タンタル、クロム又はニオブの少なくとも何か1つが含有された耐熱性材料を含み、
前記導電性部材は、方形板状に成形され且つ前記ブレードの表面に沿う姿勢で該ブレード側に固定され、
前記導電性部材の互いに平行又は略平行に対向する隣接端面同士の間の距離は２ミリメートル以下に設定され、
前記導電性部材の前記端面は、フラットな形状に成形され、その面積が３ｍｍ ^２ 以上に設定された
ことを特徴とする風車の耐雷装置。

【請求項2】

前記ガイド部は、前記レセプタが並べられる方向に帯状に延設された絶縁部材を有し、
前記導電性部材は、その少なくとも一部が前記絶縁部材に埋設して固定され、
前記絶縁部材が前記ブレードの表面側に取り付けられた
請求項１に記載の風車の耐雷装置。

【請求項3】

前記導電性部材の前記端面の面積が５ｍｍ^２以上に設定された
請求項１に記載の風車の耐雷装置。

【請求項4】

前記導電性部材が、前記耐熱性材料と、該耐熱性材料以外の材料である非耐熱性材料とを含むか、或いは、一又は複数の前記耐熱性材料のみから構成された
請求項１乃至３の何れかに記載の風車の耐雷装置。

【請求項5】

前記導電性部材の２０℃における体積抵抗率が２０μΩｃｍ以下に設定された
請求項３に記載の風車の耐雷装置。

【請求項6】

前記耐熱性材料がモリブデンであり、
前記非耐熱性材料が銅であり、
前記モリブデンの前記導電性部材の全体に占める重量比率が１０％以上に設定された
請求項４に記載の風車の耐雷装置。

【請求項7】

前記導電性部材が前記耐熱性材料のみから構成され、
前記耐熱性材料がモリブデンである
請求項４又は５の何かに記載の風車の耐雷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風車の耐雷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

風車のブレードの表面に少なくとも一部が露出した状態で設けられたレセプタと、前記ブレードの表面における前記レセプタ以外の少なくとも一部の箇所で生じた雷電流を、該レセプタに導くガイド部と、前記レセプタと電気的に接続され且つ該レセプタ側からの雷電流をアース側に導くダウンコンダクタとを備え、前記ガイド部は導電性を有する導電性部材を複数有する風車の耐雷装置が公知になっている（例えば、特許文献１を参照。）。

【0003】

上記文献に記載された風車の耐雷装置は、ブレードの表面におけるレセプタ以外の少なくとも一部の箇所に雷が落ちて雷電流が発生した場合でも、この雷電流をガイド部によってレセプタ側まで導くことが可能になるため、落雷によるブレードの破損を抑制することが可能になる。

【0004】

一方、落雷時に生じる熱は、導電性部材が破損又は消失する原因になり得る。この導電性部材の破損又は消失に起因してガイド部の機能が低下するか、或いは機能不全に陥った場合、ブレードの破損防止という本来の目的を結局達成できないことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－１００６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、導電性部材の十分な耐熱性によって、安定的且つ長期的にブレードの破損を抑制できる風車の避雷装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、風車の耐雷装置であって、風車のブレードの表面に少なくとも一部が露出した状態で設けられたレセプタと、前記ブレードの表面における前記レセプタ以外の少なくとも一部の箇所で生じた雷電流を、該レセプタに導くガイド部と、前記レセプタと電気的に接続され且つ該レセプタ側からの雷電流をアース側に導くダウンコンダクタとを備え、前記ガイド部は導電性を有する導電性部材を複数有し、複数の前記導電性部材は前記レセプタ側に向かって直線状又は曲線状に並べられ、前記導電性部材は、モリブデン、タングステン、ハフニウム、タンタル、クロム又はニオブの少なくとも何か1つが含有された耐熱性材料を含み、前記導電性部材は、方形板状に成形され且つ前記ブレードの表面に沿う姿勢で該ブレード側に固定され、前記導電性部材の互いに平行又は略平行に対向する隣接端面同士の間の距離は２ミリメートル以下に設定され、前記導電性部材の前記端面は、フラットな形状に成形され、その面積が３ｍｍ ^２ 以上に設定されたことを特徴とする。

【0008】

前記ガイド部は、前記ガイド方向に帯状に延設された絶縁部材を有し、前記導電性部材は、その少なくとも一部が前記絶縁部材に埋設して固定され、前記絶縁部材が前記ブレードの表面側に取り付けられたものとしてもよい。

【0009】

前記導電性部材の前記端面の面積が５ｍｍ^２以上に設定されたものとしてもよい。

【0010】

前記導電性部材が、前記耐熱性材料と、該耐熱性材料以外の材料である非耐熱性材料とを含むか、或いは、一又は複数の前記耐熱性材料のみから構成されたものとしてもよい。

【0011】

前記導電性部材の２０℃における体積抵抗率が２０μΩｃｍ以下に設定されたものとしてもよい。

【0012】

前記耐熱性材料がモリブデンであり、前記非耐熱性材料が銅であり、前記モリブデンの前記導電性部材の全体に占める重量比率が１０％以上に設定されたものとしてもよい。

【0013】

前記導電性部材が前記耐熱性材料のみから構成され、ものとしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

耐熱性材料が含まれた導電性部材が高い耐熱性を有するため、安定的且つ長期的にブレードの破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を適用した耐雷装置を備えた風車の正面図である。

【図2】ブレードの要部拡大正面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】ガイド部の正面図である。

【図5】図４のＢ－Ｂ´断面図である。

【図6】ガイド部の他の実施形態の構成を示す断面図である。

【図7】雷を模した放電の波形である。

【図8】雷を模した２種類の放電時の夫々における溶損を示したグラフである。

【図9】電荷６０Ｃの波形Ｂよりなる放電を生じさせた場合における各ガイド部の放電後の状態を示す写真であり、（Ａ）が本発明を適用したモリブデン製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｂ）が本発明を適用した複合材製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｃ）がアルミニウムよりなる比較プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｄ）が銅よりなる比較プレートを用いたガイド部の状態である。

【図10】電荷１８０Ｃの波形Ｂよりなる放電を生じさせた場合における各ガイド部の放電後の状態を示す写真であり、（Ａ）が本発明を適用したモリブデン製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｂ）が本発明を適用した複合材製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｃ）がアルミニウムよりなる比較プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｄ）が銅よりなる比較プレートを用いたガイド部の状態である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は本発明を適用した耐雷装置を備えた風車の正面図であり、図２はブレードの要部拡大正面図であり、図３は図２のＡ－Ａ´断面図である。同図に示す風車は風力発明装置として用いられる。この風車は、地上の基礎１から直上に突出形成され且つ内部に空洞を有するタワー２と、該タワー２の上端部に設置され且つ水平方向に形成されたナセル３と、該ナセル３の長手方向の一端側に配置された複数のブレード４とを備えている。ちなみに、ナセル３の形成方向を、便宜上、前後方向とし、ナセル３のブレードを備えた側を前側とする。

【0017】

複数のブレード４は、ナセル３の長手方向視で中央側に配され且つ該ナセル３の方向に形成された図示しない回転軸であるハブ（図示しない）によって、全体が一体的に回転作動するように、ナセル３に支持されている。複数のブレード４は、ハブの軸方向視で該ハブから放射状に突出形成され、該ハブの軸回り方向に所定間隔毎に配置される。各ブレード４はＦＲＰ等の頑丈且つ軽量な絶縁体材料によって構成されている。各ブレード４の内部には、空洞４ａが形成されている。

【0018】

ブレード４及び空洞４ａは、該ブレード４の全長方向断面視で凸レンズ状に成形されている。空洞４ａはブレード４の全長方向の全体又は略全体に亘る範囲に形成されている。また、ブレード４は、その前後の外面が外側に膨出した曲面状をなしてる。

【0019】

複数のブレード４は、風を受けると、ハブと共に、全体が一体的に回転し、この回転動力によって、ナセル３の内部に設置した図示しない発電機が発電作動する。発電された電力は、図示しない送電線やバッテリに供給される。

【0020】

ところで、風力発電の効率を上げるためには、周辺に影響されることなく、ブレード４が強い風を受けることが必要になるため、ブレード４を高所に設置することが望ましい。しかし、高所では落雷の可能性が高くなり、落雷によるブレード４の破損リスクが高くになる。このような落雷に対応するため、この風車には、耐雷装置が設けられている。

【0021】

耐雷装置は、各ブレード４の全長方向における前記ハブから遠い側の端部である先端部の前後の外面（表面）に設置されたレセプタ６と、レセプタ６をグランド接続するダウンコンダクタ（引き下げ導線）７と、ブレード４の空洞４ａの先端寄り部分に配置され且つレセプタ６を固定する固定ブロック８と、ブレード４の表面におけるレセプタ６以外の一部の箇所への落雷等によって該箇所に生じた雷電流を該レセプタ４側に導く（雷電流の導通経路を形成する）ガイド部９とを有している。

【0022】

ブレード４の内外を貫通するボルト１１によって、外側のレセプタ６と、内側の固定ブロック８とが、該ブレード４に着脱可能に共締め固定されている。固定ブロック８及びボルト１１は、導電性材料の一種である金属材料から構成されているため、レセプタ６と電気的に接続され、固定ブロック８はダウンコンダクタ７によってグランド接続（アース）されている。以上の構成によって、レセプタ６がアースされ、落雷時に生じる雷電流を地中に逃すことが可能になる。ちなみに、固定ブロック８は、ブレード４の前後両方の外面側からボルト固定されている。

【0023】

該構成によれば、ブレード４のレセプタ６又はその近傍に落雷した場合は勿論、ブレード４のレセプタ６以外の箇所に落雷した場合でも、その際に発生する雷電流を、該レセプタ６からダウンコンダクタ７を介して逃がすことが可能になる。このため、ブレード４の落雷による破損を効率的に防止できる。

【0024】

次に、図２、図４及び図５に基づいて、ガイド部９を構成する説明する。

【0025】

図４はガイド部の正面図であり、図５は図４のＢ－Ｂ´断面図である。ガイド部９は、ブレード４の所定位置からレセプタ４に向かう方向であるガイド方向に所定間隔毎又は連続的（図示する例では所定間隔毎）に直線状又は曲線状（図示する例では、直線状）に並べられ且つ導電性を有する複数の導電プレート（導電性部材）１２と、前記ガイド方向の全体に亘り帯状に形成された絶縁テープ（絶縁部材）１３とを有している。

【0026】

前記ガイド方向は、図示する例では、ブレード４の全長方向に向けられている。そして、ハブの軸方向視で、該ブレード４の先端部のレセプタ６近傍から該ハブ側に向かって所定距離だけ離れた範囲に、前記ガイド部９が設けられている。

【0027】

各導電プレート１２は、上述したガイド方向に若干長い方形状をなし、該ガイド方向視で等脚台形状をなしている。この導電プレート１２は、モリブデン、タングステン、ハフニウム、タンタル、クロム又はニオブの少なくとも１つが含有される耐熱性材料のみから構成されるか、或いは耐熱性材料と、それ以外の材料である非耐熱性材料とを少なくとも有している。

【0028】

本例では、導電プレート１２が、耐熱性材料であるモリブデンと、非耐熱性材料である銅とから構成されている。モリブデンよりも銅の方が導電プレート１２の全体に占める重量比率が高く設定されてる。モリブデンの導電プレート１２の全体に占める具体的な重量比率は１０％以上に設定され、より好ましくは２０％以上に設定される。

【0029】

ちなみに、導電プレート１２において、モリブデン及び銅の夫々を可能な限り均一化させる必要がある。しかし、モリブデン及び銅を溶融させて導電プレート１２を製造した場合、それぞれの材料の融点の違いにより、偏析が生じてしまう。このような材料の偏りを防止するため、粉末状の銅及びモリブデンを用い、機械的な加圧及びパルス通電加熱によって焼結させる放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）法によって、導電プレート１２を製造している。

【0030】

このようにして製造される導電プレート１２を用いることによって、安価なコストで高い耐熱性が付与されたガイド部９を容易に製造することが可能になる。この耐熱性によって、落雷時に生じる熱に起因したガイド部９の破損（具体的には導電プレート１２の溶融や消失）を防止し、その機能を長期間保持させることが可能になる。

【0031】

また、隣接する導電プレート１２，１２の端面は、夫々、近接して平行又は略平行に対向する対向面１２ａ，１２ａになる。この対向面１２ａは、上述した導電プレート１２の形状によって等脚台形状をなすフラット面である。このような導電プレート１２の形状によって、前記対向面１２ａと導電プレート１２のフラットな表裏面との接続部分や、前記対向面１２ａと導電プレート１２の両サイド面との接続部分には、コーナーが形成される。

【0032】

導電プレート１２の両側のサイド面は、該導電プレート１２の表裏面に対して、その傾斜角度が適宜設定可能である。一方、導電プレート１２の対向面１２ａの面積である対向面積と、全長方向の断面の面積である断面積とは、導電プレート１２の溶融に関連するため、適切に設定する必要がある。ちなみに、対向面積と断面積とは、本例では同一である。

【0033】

まず、導電プレート１２の発熱量Ｑは以下の式により算出される。

【0034】

【0035】

この算出式において、Ｉは電流、Ｒは抵抗、ｔは時間、ρ_ｅは導電プレート１２を構成する材料の体積抵抗率、Ｌは導電プレート１２の全長、Ｓは導電プレート１２の断面積になる。

【0036】

また、導電プレート１２の熱容量Ｃは以下の式により算出される。

【0037】

【0038】

この算出式において、Ｃ_ｐは導電プレート１２を構成する材料の比熱、ρ_ｍは導電プレート１２を構成する材料の密度、Ｖは導電プレート１２の体積になる。

【0039】

そして、導電プレート１２の温度上昇ΔＴは以下の式により算出される。

【0040】

【0041】

そして、夏よりもエネルギーが高い傾向にある冬の雷は、１００［ｋＡ］の電流が１［ｍｓ］流れる程度である。ここで、例えば、その融点が２６００［℃］であるモリブデンを導電プレート１２に含める場合、その常温（具体的には２０［℃］）における体積抵抗率（ρ_ｅ）が５．３４［μΩｃｍ］、比熱（Ｃ_ｐ）が０．２５［Ｊ／ｇＫ］、密度（ρ_ｍ）が１０．２［ｇ／ｃｍ^３］である。発生する熱が全て温度に寄与した場合、導電プレート１２の前記断面積は、３［ｍｍ^２］以上に設定する必要があり、好ましくは５［ｍｍ^２］以上、より好ましくは１０［ｍｍ^２］以上であることが望ましい。

【0042】

なお、導電プレート１２の幅方向の寸法は５［ｍｍ］以上に設定するとともに、その全長方向の寸法は５～１００［ｍｍ］の範囲に設定し、取り扱いを容易にしている。

【0043】

また、隣接する導電プレート１２，１２の対向面１２ａ，１２ａの間の距離は、放電を生じ易くするため、２［ｍｍ］以下に設定することが望ましい。

【0044】

各導電プレート１２は、上述した通り、その全長方向を前記ガイド方向に向け（言い換えると、その幅方向を該ガイド方向と垂直な方向に向け）、その表裏面の両面における幅が長い方の面を、前記ブレード４の表面に近い側の面である固定面１２ｂとし、もう片側の幅が短い方向の面を、該ブレード４の表面から遠い側の面である受雷面１２ｃとした姿勢で、絶縁部材１３を介して該ブレード４に対して固定される。この結果、導電プレート１２は、その全体がブレード４の表面に沿う姿勢で、該ブレード４の表面側に固定される。

【0045】

この絶縁テープ１３を構成する材料は、柔軟性、耐候性、ブレード４への接着性等を加味し、これらを満たす材料であれば、どのような材料を選んでもよく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の弾性変形可能な合成樹脂を絶縁テープ１３の材料として選択してもよい。

【0046】

また、絶縁テープ１３は、複数の導電プレート１２毎に設けられ且つ該導電プレート１２を係止して収容する凹部１３ａを有している。この凹部１３ａは、前記ガイド方向断面視でアリ溝状に成形され、導電プレート１２が、その受雷面１２ｃが外部に露出された状態で、埋設される。ちなみに、絶縁テープ１３の厚みは５［ｍｍ］以下に設定されている。

【0047】

ガイド部９の製造方法について簡単に説明すると、型枠の内部に複数の導電プレート１２を並列させた後、該型枠内に、絶縁部材１３を構成する材料を流体状態で導入させ、該材料を冷却又は乾燥等させて固体の状態にすることによって、ガイド部９を一体的に形成する。

【0048】

ちなみに、この導電プレート１２は、その構成材料から、ブレード４の表面に直接的に接着させ難く、また、複数の導電プレート１２を並列させながら個別にブレード４の表面側に設置させる場合、手間も掛かるが、ガイド部９の上述した構成によって、これらの問題を解決している。

【0049】

すなわち、断面形状がアリ溝状の凹部１３ａは、それと同一又は略同一の断面形状を有する導電プレート１２の略全てを収容することによって該導電プレート１２を絶縁テープ１３に確実に固定せしめ、さらに絶縁テープ１３を接着剤や両面テープ等によってブレードの表面に接着等して固定することにより、並列された状態の複数の導電プレート１２を、ブレード４の表面側にまとめて固定させることが可能になる。

【0050】

以上のように構成されるガイド部９によれば、高価な耐熱性材料であるモリブデンの特定を利用しつつ、安価な非耐熱性材料である銅を多く含有させることにより、十分な耐熱性が付与された安価な導電プレート１２とすることができるため、落雷時に発生する熱に起因した破損を極力防止できる。また、弾性変形可能な絶縁テープ１３によって、凸曲面状をなすブレード４外面にも、容易且つ迅速に設置することが可能になる。

【0051】

なお、導電プレート１２の受雷面１２ｃは、帯状の絶縁材料１３から露出させることが必須ではなく、その一部又は全部が絶縁材料１３によって覆われている状態でもよい。

【0052】

また、ガイド部９を、複数の導電プレート１２のみによって構成し、該導電プレート１２を、接着剤等によってブレード４に直に取り付け固定してもよい。

【0053】

さらに、導電プレート１２の耐熱性材料としてセラミックス、タングステン又はグラファイトを用い、その非耐熱性材料として銅等の汎用的な金属材料を用いてもよい。また、導電プレート１２を、耐熱性材料であるタングステンと、酸化トリウムとから構成してもよい。

【0054】

次に、図６に基づいて、ガイド部９の他の実施形態について説明する。

【0055】

図６は、ガイド部の他の実施形態の構成を示す断面図である。この実施形態では、導電プレート１２及び凹部１３ａにおける前記ガイド方向断面視の形状を同一又は略同一に成形することは、上述した実施形態と同様であるが、その形状を、台形ではなく、長方形状に成形している。また、帯状をなす絶縁材料１３のブレード４に接着する側の面の幅を、反対側の面と比べて大きく設定してもよい。

【0056】

ちなみに、図５及び図６に示すような形状に限定されることなく、様々な形状を適宜選択することが可能である。

【0057】

次に、本発明を適用したガイド部９を用いる導電プレート１２について行った実験の結果について説明する。

【0058】

前記導電プレート１２を構成する銅及びモリブデンの複合材として３種類の複合材を用意した。具体的には、銅の全体に示す重量比が９０％であって且つモリブデンの全体に占める重量比が１０％である「Ｃｕ－１０Ｍｏ複合材」と、銅の全体に示す重量比が８０％であって且つモリブデンの全体に占める重量比が２０％である「Ｃｕ－２０Ｍｏ複合材」と、銅の全体に示す重量比が７０％であって且つモリブデンの全体に占める重量比が３０％である「Ｃｕ－３０Ｍｏ複合材」との計３種類の複合材を用意した。

【0059】

導電プレート１２の形状は、実験のし易さを考慮して円盤状に成形した。

【0060】

一方、これら３種類の複合材から構成された導電プレート１２との比較のため、銅のみから構成され且つ該導電プレート１２と同一のサイズ及び形状に成形された比較プレートを用意した。

【0061】

上述した３種類の複合材の製造方法について簡単に説明すると、まず、粉末状の銅及びモリブデンを上述した所定の割合で混合して混合粉末を得る。この混合粉末を、ステンレス製の直径（φ）１０［ｍｍ］のボールと共に、ポリエチレン製ポットの中に注入されたアルコール溶液中に加え、数時間ボールミルを行った後、該ボールを除去して乾燥させることにより、粒径が小さくなった混合粉末である乾燥粉末を得る。

【0062】

この乾燥粉末を、内径が１０２［ｍｍ］の可動ポンチを有する黒鉛ダイス中に充填し、１０［Ｐａ］以下の真空又は真空に近い低圧で且つ１１７３［Ｋ］以上の温度を有する雰囲気下において、５０［ＭＰａ］の一軸加圧によって１２００秒以上保持し、ＳＵＳ法によって焼成して上述した３種類の複合材を得る。

【0063】

図７は、雷を模した２種類の放電の波形である。同図に「Ｗａｖｅ ｆｏｒｍ Ａ」で示される波形Ａは夏の雷を模したものであり、同図に「Ｗａｖｅ ｆｏｒｍ Ｂ」で示される波形Ｂは冬の雷を模したものであり、波形Ａは「ＪＩＳ Ｚ ９２９０－１」の規格に準拠している。

【0064】

３種類の導電プレート１２及び比較プレートは、グランド接続されたダウンコンダクタにボルト固定され、ステンレス製の直径１２ｍｍの丸棒よりなる電極を、３種類の導電プレート１２及び比較プレートの円盤形状の縁側に近接させ、波形Ａ，Ｂの夫々による放電を行い、その溶損を確認した。

【0065】

図８は、雷を模した２種類の放電時の夫々における溶損を示したグラフである。ちなみに、同図に示されたものは、比エネルギーが１６８０［ＭＷΩ^ー１］の際の溶損を、その実験の結果から計算によって求め、３種類の導電プレート１２と比較プレートの計４種類の試料間での比較を可能としている。

【0066】

夏の雷を模した波形Ａによる放電では、溶損について、比較プレートと、３種類の導電プレート１２の間に有意な差が認められ、しかも、モリブデンの含有率が高くなるに従い、溶損が抑制されている状態が確認できる。すなわち、モリブデンの全体に示す重量比を１０％以上に設定すれば、十分な効果が望めることが確認された。

【0067】

一方、冬の雷を模した波形Ｂによる放電では、溶損について、比較プレート及び「Ｃｕ－１０Ｍｏ複合材」の導電プレート１２と、「Ｃｕ－２０Ｍｏ複合材」及び「Ｃｕ－３０Ｍｏ複合材」の導電プレート１２との間に有意な差が認められ、しかも、モリブデンの含有率が高くなるに従い、溶損が抑制されている状態が確認できる。すなわち、モリブデンの全体に示す重量比を２０％以上に設定すれば、エネルギーが大きい冬の雷に対しても十分な効果が望めることが確認された。

【0068】

次に、本発明を適用したガイド部９について行った実験の結果について説明する。

【0069】

導電プレート１２として、「Ｃｕ－３０Ｍｏ複合材」の材料を用い、その厚みを１．５［ｍｍ］に設定し、その幅を１０［ｍｍ］に設定し、その全長を３０，５０［ｍｍ］の２パータンで用意し、その両側のサイド面の前記傾斜角度を夫々４５度に設定した。また、導電プレートとして、耐熱性材料であるモリブデンのみから構成され、前記導電プレート１２と同一又は略同一の寸法及び形状に成形されたものも用意した。一方、比較プレートとして、銅のみから構成されたものと、アルミニウムのみから構成されたものとの２種類を用意し、前記導電プレート１２と同一又は略同一の寸法及び形状に成形した。

【0070】

これらの２種類の導電プレート１２又は２種類の比較プレートが埋設される凹部１３ａを有する絶縁テープ１３は、その構成材料をシリコーン樹脂とし、その全長は９００［ｍｍ］に設定し、厚みを２．０［ｍｍ］とし、隣接する凹部１３ａ同士の間隔を１［ｍｍ］に設定した

【0071】

用いる放電は前記波形Ｂよりなる冬の雷を模したものを採用し、電荷が６０［Ｃ］の場合と、１８０［Ｃ］の場合との２パータンで実験を行った。放電を生じさせる箇所は、導電プレートを用いたガイド部９と、比較プレートを用いた３つのガイド部との両方について、その中央部付近とした。

【0072】

図９は、電荷６０Ｃの波形Ｂよりなる放電を生じさせた場合における各ガイド部の放電後の状態を示す写真であり、（Ａ）が本発明を適用したモリブデン製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｂ）が本発明を適用した複合材製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｃ）がアルミニウムよりなる比較プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｄ）が銅よりなる比較プレートを用いたガイド部の状態である。

【0073】

同図（Ａ）では、蒸発して消失した範囲の全長が１．９［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が６．８［ｍｍ］であった。同図（Ｂ）では、蒸発して消失した範囲の全長が１．９［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が１１．９［ｍｍ］であった。同図（Ｃ）では、蒸発して消失した範囲の全長が９．１［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が１６．９［ｍｍ］であった。同図（Ｄ）では、蒸発して消失した範囲の全長が２．９［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が１０．２［ｍｍ］であった。

【0074】

導電プレート１２にモリブデンのみを用いた同図（Ａ）の結果に対して、前記複合材を用いた同図（Ｂ）に示すものも、消失範囲は同一であり、同図（Ｃ），（Ｄ）に比べて優れた耐熱耐熱性を示す結果となった。

【0075】

図１０は、電荷１８０Ｃの波形Ｂよりなる放電を生じさせた場合における各ガイド部の放電後の状態を示す写真であり、（Ａ）が本発明を適用したモリブデン製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｂ）が本発明を適用した複合材製の導電プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｃ）がアルミニウムよりなる比較プレートを用いたガイド部の状態であり、（Ｄ）が銅よりなる比較プレートを用いたガイド部の状態である。

【0076】

同図（Ａ）では、蒸発して消失した範囲の全長が３．３［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が１４．６［ｍｍ］であった。同図（Ｂ）では、蒸発して消失した範囲の全長が５．８［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が２３．５［ｍｍ］であった。同図（Ｃ）では、蒸発して消失した範囲の全長が２５．２［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が４０．０［ｍｍ］であった。同図（Ｄ）では、蒸発して消失した範囲の全長が１６．０［ｍｍ］であるとともに、溶損した範囲の全長が２５．４［ｍｍ］であった。

【0077】

導電プレート１２にモリブデンのみを用いた同図（Ａ）の結果に対して、前記複合材を用いた同図（Ｂ）に示すものは、消失した範囲及び溶損の範囲は劣るが、アルミニウムや銅を用いた同図（Ｃ），（Ｄ）の示す結果と比較すると、その差は歴然であり、優れた耐熱性を示す結果となった。

【0078】

すなわち、電荷を増すほど、本発明のガイド部９が優位な耐熱性を示す結果となった。

【符号の説明】

【0079】

４ ブレード
６ レセプタ
７ ダウンコンダクタ
９ ガイド部
１２ 導電プレート（導電性部材）
１３ 絶縁テープ（絶縁部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】