JP2003269320A

JP2003269320A - 風力発電装置のブレード及び補助部材

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Publication number: JP2003269320A
Application number: JP2002068599A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Nishida; 晴幸西田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25
Also published as: AU2002253611A1; WO2003076802A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低速の風速での発電効率を向上できるととも
に、高速の風速での発電効率を確保して風車の過回転を
防止する。【解決手段】風力発電装置11のブレード21は、風車20
の回転方向側を前、風車20の回転方向と反対側を後ろと
し、風を受ける側を表、風を受ける側と反対側を裏とし
ている。ブレード21は、プロペラ翼であるブレード本体
22の後端部に補助部材23が取り付けられて構成されてい
る。ブレード本体22は、そのキャンバーが裏側に凸にな
るように風車20に取り付けられている。ブレード本体22
の形状は、風車のサイズ、ストール風速、発電量等から
決まる適切な形状に形成されている。補助部材23は平板
状であって、ブレード本体22の裏面22ａに沿ってブレー
ド本体22の後方に延出されている。補助部材23は可撓性
を有するように繊維強化プラスチックによって形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置のブ
レードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】風力発電装置のブレードは種々研究され
ており、プロペラ形風車のいわゆる厚翼型のブレードが
よく使用されている。ブレードの形状は、目的の発電
量、ストール風速、風車のサイズ等から適切な形状を計
算により求めることができるようになっている。ストー
ル風速とは、風速がそれ以上になるとブレードの形状が
もたらす空気特性により失速現象が起こり、回転速度が
低下して風車の過回転を防止する風速のことである。

【０００３】ブレードは、そのキャンバーがある範囲で
大きいほど揚力が増加し、回転速度が増加して発電効率
が向上する。また、ブレードは風車の回転面への投影面
積が大きいほど、より低速の風速で風車を起動（カット
イン）できる。ここで揚力とは、ブレードが風から受け
る力のうち、ブレードの進行方向及び進行速度と、風を
受ける方向及び風速とにより決まるブレードに対する相
対的な風の方向に対して直交し、ブレードにおいて風を
受ける側（表側）からその反対側（裏側）へ向かう力の
ことである。しかし、風速が高速になると、ブレードの
キャンバーが大きいほど風車が過回転になりやすく、発
電機の能力を超えて回転したり、ブレードが破損する虞
がある。そこで、機械的構成によって、ブレードの取付
角（ピッチ角）をアクティブに制御（ピッチ制御）する
ものがある。

【０００４】ところが、機械的にブレードのピッチ角を
変化させるものは構成が複雑になるという問題がある。
また、風力によりブレードを変形可能とした風力発電装
置として、例えば実用新案登録第３０７１８８０号公報
に示されるものがある。この公報の風力発電装置は、図
７に示すように、風車９０の回転軸９１から、回転軸９
１と直交する方向に延びるウインドシャフト９２にブレ
ード板９３が取り付けられているいわゆるオランダ形風
車になっている。ブレード板９３は、ウインドシャフト
９２との境界付近が、超弾性合金材料からなる弾性変形
部９３ａとして形成されている。風速が高速になると、
増加した風力によって弾性変形部９３ａが変形して風車
９０の過回転が防止されることが示されている。また、
この公報には、ブレード板９３全体を超弾性合金材料で
変形可能に形成したものも示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実用新案登
録第３０７１８８０号公報のブレードは、弾性変形部９
３ａがウインドシャフト９２との境界付近に位置してい
るため、弾性変形部９３ａが変形すると、風に対するブ
レード板９３の角度がブレード板９３全体で変化し、風
速が高速の場合の発電効率が著しく低下する。また、弾
性変形部９３ａがブレード板９３と一体に形成されて分
離できないため、風車のサイズ、ストール風速、発電量
等から決まる適切な形状に形成されている既存のブレー
ドには適用できず、ブレード板９３は既存のブレードと
別に新たに形成する必要があるという問題がある。

【０００６】また、ブレード板９３全体を超弾性合金材
料で変化可能に形成にしたものも、風速が高速の場合に
はブレード板９３全体が変形して発電効率が著しく低下
するという問題がある。また、既存のブレードには適用
できず、ブレード板９３は既存のブレードと別に新たに
形成する必要がある。また、ブレード板９３全体が超弾
性合金材料で形成されているため、コストが高くなると
ともに、重くて回転しにくいという問題がある。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、低速の風速での発電効率を向
上できるとともに、高速の風速での発電効率を確保して
風車の過回転を防止できる風力発電装置のブレード及び
補助部材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、ブレード本体の後端
部に、ブレード本体より後方に延出する補助部材を、ブ
レード全体としてのキャンバーが低速の風速において増
加するように、また、風車の回転面へのブレードの投影
面積が増加するように備え、前記補助部材は、風速が高
速になると、その風力によりブレード全体としてのキャ
ンバーが前記ブレード本体だけの場合と同程度まで減少
するように変形し、風力が下がると、再びブレード全体
としてのキャンバーを増加する位置に戻ることを要旨と
する。

【０００９】この発明では、補助部材を備えるブレード
を新しく形成したり、また、既存のブレードに補助部材
を取り付けることにより、ブレード全体としてのキャン
バーを低速の風速において増やして発電効率を向上でき
る。また、ブレードは、補助部材によって風車の回転面
への投影面積が増加されているため、ブレード本体だけ
の場合より低速の風速で風車を起動できる。また、風速
が高速になると、補助部材は、風力によりキャンバーが
低下するように変形するため、風車の過回転が防止され
る。補助部材が変形するものの、ブレード本体自体は変
形しないため、ブレード本体自体が変形する場合と異な
り、発電効率の著しい低下を防止して発電効率を確保で
きる。ここで、ブレード本体の後端部とは、ブレード本
体を風車に取り付けた状態で、風車の回転方向に対して
後ろ側の端部をいう。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記ブレード本体は風車のサイズ、
ストール風速、発電量等から決まる適切な形状に形成さ
れており、前記補助部材は、前記ブレード本体と分離可
能なことを要旨とする。この発明では、既存のブレード
に補助部材を取り付けるだけで簡単に発電効率を向上で
きる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記ブレード本体は、その後端部が
取り外し可能に形成されていることを要旨とする。この
発明では、長期間の使用により変形したり破損した補助
部材を交換するとき、ブレード本体を風力発電装置に取
り付けたままでは交換しにくい場合、ブレード全体を風
力発電装置から取り外さなくても、後端部を取り外して
補助部材を交換できるため、補助部材を交換しやすい。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記ブレード本体の後端部及び補助
部材が一体成型されていることを要旨とする。この発明
では、請求項３の発明の効果に加えて、補助部材の交換
の際にかかる時間を短くできる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記補助
部材の裏面が、前記ブレード本体の裏面に沿って滑らか
に備えられていることを要旨とする。この発明では、空
気流れを滑らかにして、余計な揚力低下を防止できる。
ここで、補助部材及びブレード本体の裏面とは、発電時
に風を受ける面と反対側の面をいう。

【００１４】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記補助
部材が、前記ブレード本体の長手方向に複数取り付けら
れていることを要旨とする。この発明では、回転半径の
違いによる相対的な風速の違いに対応して、ブレードの
径方向内側の回転半径が小さい補助部材の変形を遅らせ
て発電効率を向上できる。

【００１５】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記補助
部材が、前記ブレード本体の長手方向全体に渡って取り
付けられていることを要旨とする。この発明では、ブレ
ード本体の長手方向全体に渡ってキャンバーを増加でき
る。

【００１６】請求項８に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記補助
部材の長さが前記ブレード本体の長さより短く、前記補
助部材は、前記ブレード本体が風車に取り付けられた状
態における少なくとも径方向外側端部に備えられている
ことを要旨とする。この発明では、ブレードにおいて回
転半径が最も大きくて相対的な風速が最も大きく、揚力
の発生に最も寄与する径方向外側端部でキャンバーを増
加でき、径方向外側端部に補助部材を取り付けない場合
に比べて、効果的に発電効率を向上できる。

【００１７】請求項９に記載の発明では、請求項１〜請
求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記補助
部材に、熱膨張率の異なる複数の材料が通電可能に取り
付けられていることを要旨とする。この発明では、熱膨
張率の異なる複数の材料を通電によって熱膨張させるこ
とにより、熱膨張率の違いから補助部材の延出方向を調
整して、発電効率を調整できる。

【００１８】請求項１０に記載の発明では、ブレード本
体より後方に延出して、ブレード全体としてのキャンバ
ーが低速の風速において増加するように、また、風車の
回転面へのブレードの投影面積が増加するようにブレー
ド本体の後端部に取り付けて使用され、風速が高速にな
ると、その風力によりブレード全体としてのキャンバー
が前記ブレード本体だけの場合と同程度まで減少するよ
うに変形し、風力が下がると、再びブレード全体として
のキャンバーを増加する位置に戻ることを要旨とする。
この発明の補助部材をブレード本体に取り付けることに
より、低速の風速でのブレード全体としてのキャンバー
を増加して発電効率を向上できるとともに、高速の風速
での発電効率を確保して風車の過回転を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をプロペラ形風車を
備える風力発電装置に具体化した一実施の形態を図１〜
図４に従って説明する。

【００２０】図１は風力発電装置の模式斜視図を示し、
図２はブレードの模式側面図を示す。図１に示すよう
に、風力発電装置１１は、地面に固定された固定部１２
から、金属製パイプからなる支柱１３が立設されてい
る。支柱１３の上端には、支柱１３に対して回動可能な
支持ケース１４が配置されている。支持ケース１４の上
部には発電機１６が取り付けられている。発電機１６に
はロータ軸１８が水平に延設され、ロータ軸１８には、
風車２０がロータ軸１８と一体回転可能に取り付けられ
ている。支持ケース１４には、風を受けることにより支
持ケース１４を回動して風車２０を常に風上方向に向け
るテールフィン１４ａが延設されている。

【００２１】風車２０には、ブレード２１が３個、１２
０°間隔で取り付けられている。風車２０は、この実施
の形態では、図１において反時計方向（回転方向Ｒ）に
回転するように形成されている。ブレード２１は、風車
２０の回転方向側を前とし、風車２０の回転方向と反対
側を後ろとする。また、ブレード２１は、風を受ける側
を表とし、風を受ける側と反対側を裏とする。ブレード
２１は、プロペラ翼であるブレード本体２２の後端部に
補助部材２３が取り付けられて構成されている。ブレー
ド本体２２は、その長手方向に渡って一定断面に形成さ
れている。ブレード本体２２は、そのキャンバーが裏側
に凸になるように風車２０に取り付けられている。ブレ
ード本体２２の形状は、風車のサイズ、ストール風速、
発電量等から決まる適切な形状に形成されている。ブレ
ード本体２２は、この実施の形態では繊維強化プラスチ
ックで形成されている。

【００２２】補助部材２３は平板状であって、ブレード
本体２２の裏面２２ａに沿ってブレード本体２２の後方
に延出するようにブレード本体２２に取り付けられてい
る。補助部材２３は、ボルト２４（図２に図示）が、ブ
レード本体２２内の空洞に配置された図示しないナット
に螺合されてブレード本体２２に取り付けられている。
補助部材２３は、その裏面２３ａがブレード本体２２の
裏面２２ａと滑らかに続くように、裏面２３ａの前端部
が斜面状に形成されている。

【００２３】補助部材２３は可撓性を有するように形成
されている。補助部材２３は、この実施の形態では繊維
強化プラスチックによって形成されている。繊維強化プ
ラスチックは、例えばカーボン繊維強化プラスチックや
ボロン繊維強化プラスチック等が使用される。

【００２４】次に、上記のように構成された風力発電装
置の作用について説明する。風が吹いている状態では、
テールフィン１４ａによって支持ケース１４が回動さ
れ、風車２０は風上方向に向けられる。補助部材２３に
よりブレード２１は、ロータ軸１８を中心とする風車２
０の回転面Ｓ（図２参照）への投影面積がブレード本体
２２だけの場合より増加されている。よって、風車２０
は、補助部材２３なしの場合より低速の風速で起動され
る。

【００２５】図１に示すように、ブレード２１において
ロータ軸１８の回転中心からｒの部分、即ち回転半径ｒ
の部分は、回転半径ｒに比例する速度で、風車２０の回
転面Ｓ内を回転する。図２に示すように、ブレード２１
の回転速度の、回転半径ｒでの断面内の速度成分を移動
速度Ｕｒで示す。風速Ｗと移動速度Ｕｒとにより、ブレ
ード２１の回転半径ｒの部分には、見かけ上、相対的な
風速Ｖｒの風が吹いていることになる。この相対的な風
速Ｖｒにより、ブレード２１の回転半径ｒの部分には、
相対的な風速Ｖｒに対して直交し、ブレード２１におい
て表面２２ｂから裏面２２ａ側へ向かう力（揚力）Ｌｒ
が発生する。ブレード２１全体の揚力は、揚力Ｌｒの総
和である。揚力の回転方向成分により、ブレード２１が
移動して風車２０が回転する。

【００２６】ブレード２１全体としてのキャンバーは、
補助部材２３がブレード２１の裏面２２ａに沿って後方
に延出していることにより、補助部材２３をつけていな
いブレード本体２２だけの場合より大きくなっている。
キャンバーが大きくなったことにより、ブレード２１の
揚力は、補助部材２３がないブレード本体２２だけの場
合に比べて増加される。揚力の増加により、風車２０の
回転速度が増加し、発電機１６の発電効率が向上され
る。

【００２７】また、風速が高速になると相対的な風速Ｖ
ｒも高速になり、補助部材２３は、その可撓性により撓
み、図２に二点鎖線で図示するように、相対的な風速Ｖ
ｒの方向に延びるような状態になる。補助部材２３が撓
んでも、風車２０の回転面Ｓへのブレード２１の投影面
積はほとんど変化しない。しかし、補助部材２３の撓み
により、ブレード２１のキャンバーは、補助部材２３を
つけていないブレード本体２２だけの状態と同程度にま
で小さくなる。キャンバーの減少によって、ブレード２
１による揚力はブレード本体２２だけの場合と同程度に
まで低減され、風車２０の過回転が防止される。そし
て、ブレード本体２２自体が変形する場合と異なり、発
電機１６の発電効率が確保され、発電効率の著しい低下
が防止される。

【００２８】また、高速の風速により撓んだ状態の補助
部材２３は、風速が下がると再び裏面２２ａに沿って後
方に延びる状態に戻るため、ブレード２１のキャンバー
が再び増加されて揚力が増加され、発電機１６の発電効
率が向上される。

【００２９】次に、本実施の形態の実験例について説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。図３
に示すように、風力発電装置１１の前方に風洞装置３１
を配置する。風洞装置３１は、円筒形の風洞３２を備
え、その上流側の開口部には送風機３３が配設されてい
る。送風機３３は、１秒当たりの回転数を駆動電流の周
波数に同期させることが可能になっており、インバータ
を備えた電源装置３４により周波数を変化させることで
回転数を変化させて駆動できる。送風機３３は、インバ
ータの周波数が６０Ｈｚのときに風速が１１．０ｍ／ｓ
の風を出力するようになっており、例えば周波数が３０
Ｈｚのときの風速は、１１．０×３０／６０＝５．５０
ｍ／ｓである。風洞３２の下流側の開口部には、整流板
３５が備えられ、送り出す空気の流れを整流する。発電
機１６には、その発電電圧を計測する電圧計３６が接続
されている。

【００３０】ブレード本体２２は、その翼型がＮＡＣＡ
２４１２で、長さが１５０ｍｍ、幅（翼弦）が４２ｍ
ｍ、厚みの最大値が５ｍｍに形成されている。ブレード
本体２２の径方向内側端部は、ロータ軸１８から２０ｍ
ｍの位置に取り付けられている。補助部材２３は真鍮製
で、厚みが０．０１ｍｍに形成され、その長さがブレー
ド２１の長さとほぼ同じ長さに形成されている。補助部
材２３は、ブレード２１より後方に延出する延出量を以
下のように変化させて実験を行った。（例１）０ｍｍ（補助部材なし）（例２）４ｍｍ（例３）５ｍｍ（例４）６ｍｍ（例５）７ｍｍ（例６）８ｍｍ（例７）１０ｍｍ例１〜例７のそれぞれで、停止状態の風車２０に、風洞
装置３１により送風して風車を起動（カットイン）させ
て、電源装置３４の周波数を１Ｈｚずつ上昇させて風速
を上げ、各風速に対する発電機１６の発電電圧（Ｖ）を
電圧計３６で計測した。表１に実験結果を示し、図４に
実験結果のグラフを示す。

【００３１】なお、（例５）７ｍｍと（例６）８ｍｍの
場合はグラフの形が似ていたため、（例５）７ｍｍの場
合だけグラフに図示した。また、表２には、（例１）補
助部材２３なしの場合に対して補助部材２３を取り付け
た場合の発電電圧の向上率（％）を表１に対応させて示
し、風速３．８５ｍ／ｓ以下では、（例１）ではまだ風
車が起動されていないため、（例２）〜（例７）の発電
電圧（Ｖ）をそのまま示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】表１、表２及び図４に示すように、補助部材２３を取り
付けることにより、（例１）補助部材２３なしの場合よ
り発電電圧を向上できた。（例２）４ｍｍでは、発電電
圧を向上できたものの、延出量がより大きな他の場合よ
り発電電圧の向上率が小さかった。また、（例７）１０
ｍｍでは、（例４）６ｍｍ〜（例６）８ｍｍより２ｍ／
ｓ程度低い風速で補助部材２３が撓んだ。発電電圧の向
上率は、（例５）７ｍｍ及び（例６）８ｍｍの場合に最
も大きかった。

【００３４】また、カットイン風速（起動風速）は、
（例１）補助部材２３なしの場合より、補助部材２３を
設けた場合の方がより低速になり、（例５）７ｍｍの場
合、３．３０ｍ／ｓで起動した。

【００３５】この実験により、可撓性を備える適切な延
出量の補助部材２３を取り付けることによって発電効率
を向上できるとともに、高速の風速で補助部材２３が撓
み、発電効率を確保した状態で風車２０の過回転を防止
できることがわかった。

【００３６】この実施の形態によれば、以下のような効
果を有する。（１）ブレード本体２２の後端部に補助部材２３を取
り付けることにより、ブレード２１全体のキャンバーを
低速の風速において増加して発電効率を向上できる。ま
た、補助部材２３により、ブレード２１は風車２０の回
転面Ｓへの投影面積が増加されているため、ブレード本
体２２だけの場合より低速の風速で風車２０を起動（カ
ットイン）できる。また、風速が高速になると、補助部
材２３が風力によって撓むことにより、ブレード２１の
キャンバーがブレード本体２２だけの場合と同程度まで
減る。補助部材２３が撓むものの、ブレード本体２２は
変形しないため、ブレード本体２２自体が変形する場合
と異なり、発電効率を確保して、風速が高速の時の風車
２０の過回転を防止できる。よって、ストール風速をそ
のままにして、ストール風速以下の風速での発電性能を
向上できる。

【００３７】（２）補助部材２３はブレード本体２２
と分離可能になっている。よって、風車のサイズ、スト
ール風速、発電量などによって形状が予め決まっている
既存のブレードに補助部材２３を後付けすることによ
り、既存のブレード自体は変化させずに、ブレード全体
としてのキャンバーを低速の風速において増加させて揚
力を向上し、発電効率を向上できる。従って、例えばヨ
ーロッパ等の比較的高速の風が常時吹く場所に対応する
ように設計されたブレードを日本等の比較的低速の風が
吹く場所で使用する場合でも、補助部材２３を取り付け
ることにより充分な揚力を得て、発電効率を確保でき
る。

【００３８】（３）補助部材２３は、ボルト２４によ
ってブレード本体２２に取り付けられているため、簡単
に取り付けできる。また、長期間の使用によって補助部
材２３が変形した場合等には、簡単に取り外して交換で
きる。

【００３９】（４）補助部材２３は、その裏面２３ａ
の前端部が斜面状に形成されて、ブレード本体２２の裏
面２２ａに沿って滑らかに取り付けられている。よっ
て、空気流れを滑らかにして、余計な揚力低下を防止で
きる。

【００４０】（５）補助部材２３は、ブレード本体２
２の長手方向全体に渡って取り付けられている。よっ
て、ブレード本体２２の長手方向全体に渡ってキャンバ
ーを増加できる。

【００４１】なお、実施の形態は上記実施の形態に限定
されるものではなく、例えば以下のように変更してもよ
い。 ○ 図５（ａ）に示すように、ブレード本体２２の後端
部に段部４１を形成し、その段部４１に補助部材２３の
前端部を収容することにより、ブレード本体２２の裏面
２２ａと、補助部材２３の裏面２３ａとを面一にしても
よい。

【００４２】○ 上記のように段部４１を形成する場
合、図５（ｂ）に示すように、補助部材２３の側面に係
合凸部４２を形成するとともに、ブレード本体２２に対
応する係合溝４３を形成し、係合凸部４２を係合溝４３
に係合し、ねじ４４やボルト２４で補助部材２３をブレ
ード本体２２に固定してもよい。

【００４３】○ 図６（ａ）に示すように、ブレード本
体の後端部５２を取り外し可能に形成し、後端部５２
と、補助部材２３とを一体成型してもよい。この一体成
型部５４は、ボルト等でブレード本体の一体成型部５４
より前の部分に取り付ける。例えば、補助部材２３が長
期間の使用により変形したり破損して交換する際に、ブ
レード２１を風力発電装置１１に取り付けたままでは補
助部材２３を交換しにくい場合には、ブレード２１全体
を風力発電装置１１から取り外して補助部材２３を交換
する。しかし、この構成では、一体成型部５４だけを交
換することにより、風力発電装置１１からブレード２１
全体を取り外さずに補助部材２３を交換できるため、補
助部材２３を交換しやすい。また、補助部材２３が後端
部５２と一体であるため、補助部材２３の交換の際にか
かる時間を短くできる。

【００４４】○ 上記のようにブレード本体の後端部５
２を取り外し可能に形成する場合、後端部５２と補助部
材２３とを一体成型せずに別々に形成し、補助部材２３
をボルト２４等で後端部５２に取り付けてもよい。この
場合でも、後端部５２を風力発電装置１１から取り外し
て補助部材２３を交換することにより、風力発電装置１
１からブレード２１全体を取り外さすことなく補助部材
２３を交換できるため、補助部材２３を交換しやすい。

【００４５】○ 補助部材は、例えば図６（ｂ）に示す
補助部材５５のように、ブレード本体２２の長手方向に
複数取り付けてもよい。風車２０に取り付けられた状態
におけるブレード本体２２の径方向外側端部２２ｃは、
ブレード本体２２の径方向内側端部２２ｄより、回転半
径が大きいため移動速度が速くなり、相対的な風速Ｖｒ
も速くなる。よって、径方向外側端部２２ｃ側の補助部
材５５の方が、径方向内側端部２２ｄ側の補助部材５５
より先に撓む。よって、回転半径の違いによる相対的な
風速の違いに対応して、回転半径が小さい径方向内側端
部２２ｄ側の補助部材５５の変形を遅らせて、その分、
発電効率を向上できる。

【００４６】○ 隣り合う補助部材５５間の間隔は、径
方向外側の補助部材５５が先に変形した場合でも、その
変形による空気流れの変化等が径方向内側の補助部材５
５に干渉しないような間隔を確保してあれば、なるべく
狭くするのが好ましい。

【００４７】○ 補助部材５５は、ブレード本体２２の
長手方向に対して部分的に取り付けてもよい。この場
合、補助部材５５は、少なくともブレード本体２２の径
方向外側端部２２ｃに取り付けるのが好ましい。径方向
外側端部２２ｃは、ブレード２１において回転半径が最
も大きくて相対的な風速が最も大きく、揚力の発生に最
も寄与する。よって、少なくとも径方向外側端部２２ｃ
に補助部材５５を取り付けることにより、補助部材５５
を径方向外側端部２２ｃに取り付けずにブレード本体２
２の他の部分に取り付ける場合に比べて、効果的に発電
効率を向上できる。しかしながら、径方向外側端部２２
ｃに補助部材５５を取り付けず、ブレード本体２２の他
の部分に補助部材５５を取り付けても構わない。

【００４８】○ 図６（ｂ）に示すように、補助部材５
５には、熱膨張率の異なる複数の材料、例えばバイメタ
ル５６を通電可能に取り付けてもよい。バイメタル５６
に熱を与える電線５７はブレード本体２２内に配線す
る。この場合、電線５７による通電によってバイメタル
５６を熱膨張させることにより補助部材５５の延出方向
を調整して、発電効率を調整できる。

【００４９】○ 補助部材２３は、その後端部を風上側
に曲げて、ブレード２１全体のキャンバーをより大きく
してもよい。 ○ 補助部材２３の後端部は、ブレード本体２２だけの
場合よりブレード２１全体のキャンバーを大きくする範
囲内で、風下側に多少曲げてもよい。

【００５０】○ 補助部材２３の裏面２３ａの前端部を
斜面状にせず、ブレード本体２２の裏面２２ａと、補助
部材２３の裏面２３ａとの接続部に多少の段があっても
構わない。しかし、空気流れを滑らかにして、余計な揚
力低下を防止するように、接続部は滑らかにするのが望
ましい。

【００５１】○ ブレード本体２２は、その径方向外側
端部２２ｃが径方向内側より幅が狭くなるように形成
し、補助部材２３もブレード本体２２の形状に合うよう
に形成してもよい。

【００５２】○ ブレード本体２２は、繊維強化プラス
チックで形成されることに限られず、金属や木材等で形
成してもよいが、金属より軽量化でき強度を金属と同等
にできる繊維強化プラスチックで形成するのが望まし
い。

【００５３】○ 補助部材２３やブレード本体２２を形
成する繊維強化プラスチックは、繊維をガラス繊維やポ
リアミド繊維とし、樹脂をナイロンやポリエステルとし
たものでもよい。また、補助部材２３は、ゴムを雨等で
も劣化しないように処理したもので形成したり、超弾性
合金やアモルファス金属等で形成してもよい。

【００５４】○ 補助部材は、可撓性を有するように形
成されることに限られない。例えば、撓まないように形
成した板を、ばね等の弾性部材でブレード２１の後端部
に取り付け、低速の風速におけるキャンバーを大きくす
るように、また、風車の回転面Ｓへのブレードの投影面
積が増加するように、その板を後方に延出させてもよ
い。この場合でも、風車の回転面Ｓへの投影面積の増加
によりカットイン風速が低くなり、キャンバーの増加に
よって揚力が増加され、発電効率が低速の風速において
向上される。また、風速が高速になると、弾性部材が撓
んで板全体が相対的な風速の方向に延びてキャンバーが
ブレード本体２２と同程度まで小さくなるため、発電効
率を確保した状態で、風車の過回転を防止できる。

【００５５】○ ブレード本体２２は、プロペラ翼に限
られず、例えばオランダ形風車等の平板状であってもよ
く、この平板状のブレード本体の後端部に補助部材を取
り付けてもよい。

【００５６】○ 補助部材２３はブレード本体２２と一
体に形成してもよい。 ○ 風車のブレード数は３枚に限られない。上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、
以下に追記する。

【００５７】（１）請求項５に記載の発明において、
前記ブレード本体の後端部には、前記補助部材を取り付
けるための段部が形成され、前記補助部材は、その裏面
が前記ブレード本体の裏面と面一になるように、前記段
部に取り付けられている。

【００５８】（２）請求項６に記載の発明において、
隣り合う前記補助部材間は所定の間隔で配置されてい
る。（３）技術的思想（２）に記載の発明において、前記
所定の間隔は、径方向外側の補助部材の変形による空気
流れの変化等が径方向内側の補助部材に干渉しない間隔
である。

【００５９】（４）請求項１〜請求項９及び技術的思
想（１）〜（３）のいずれか一項に記載の発明におい
て、前記補助部材が前記ブレード本体に取り付けられた
状態で、前記ブレード本体より後方に延出する延出量
は、前記ブレード本体の幅の２０％以下である。

【００６０】（５）請求項１〜請求項９及び技術的思
想（１）〜（４）のいずれか一項に記載のブレードを備
える風力発電装置。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
１０に記載の発明によれば、低速の風速での発電効率を
向上できるとともに、高速の風速での発電効率を確保し
て風車の過回転を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】風力発電装置の模式斜視図。

【図２】ブレードの模式側面図。

【図３】実験装置の模式図。

【図４】実験結果を示すグラフ。

【図５】（ａ）は別例の模式斜視図、（ｂ）は他の別
例の模式分解斜視図。

【図６】（ａ）は他の別例の模式断面図、（ｂ）は他
の別例の模式斜視図。

【図７】従来の風力発電装置の斜視図。

【符号の説明】

１１…風力発電装置、２０…風車、２１…ブレード、２
２…ブレード本体、２２ａ…裏面、２２ｃ…ブレード本
体の径方向外側端部、２３，５５…補助部材、２３ａ…
裏面、５２…後端部、５４…一体成型部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレード本体の後端部に、ブレード本体
より後方に延出する補助部材を、ブレード全体としての
キャンバーが低速の風速において増加するように、ま
た、風車の回転面へのブレードの投影面積が増加するよ
うに備え、前記補助部材は、風速が高速になると、その
風力によりブレード全体としてのキャンバーが前記ブレ
ード本体だけの場合と同程度まで減少するように変形
し、風力が下がると、再びブレード全体としてのキャン
バーを増加する位置に戻ることを特徴とする風力発電装
置のブレード。
【請求項２】前記ブレード本体は、風車のサイズ、ス
トール風速、発電量等から決まる適切な形状に形成され
ており、前記補助部材は、前記ブレード本体と分離可能
なことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置のブ
レード。
【請求項３】前記ブレード本体は、その後端部が取り
外し可能に形成されていることを特徴とする請求項１に
記載の風力発電装置のブレード。
【請求項４】前記ブレード本体の後端部及び補助部材
が一体成型されていることを特徴とする請求項３に記載
の風力発電装置のブレード。
【請求項５】前記補助部材の裏面が、前記ブレード本
体の裏面に沿って滑らかに備えられていることを特徴と
する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の風力発
電装置のブレード。
【請求項６】前記補助部材が、前記ブレード本体の長
手方向に複数取り付けられていることを特徴とする請求
項１〜請求項５のいずれか一項に記載の風力発電装置の
ブレード。
【請求項７】前記補助部材が、前記ブレード本体の長
手方向全体に渡って取り付けられていることを特徴とす
る請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の風力発電
装置のブレード。
【請求項８】前記補助部材の長さが前記ブレード本体
の長さより短く、前記補助部材は、前記ブレード本体が
風車に取り付けられた状態における少なくとも径方向外
側端部に備えられていることを特徴とする請求項１〜請
求項６のいずれか一項に記載の風力発電装置のブレー
ド。
【請求項９】前記補助部材に、熱膨張率の異なる複数
の材料が通電可能に取り付けられていることを特徴とす
る請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の風力発電
装置のブレード。
【請求項１０】ブレード本体より後方に延出して、ブ
レード全体としてのキャンバーが低速の風速において増
加するように、また、風車の回転面へのブレードの投影
面積が増加するようにブレード本体の後端部に取り付け
て使用され、風速が高速になると、その風力によりブレ
ード全体としてのキャンバーが前記ブレード本体だけの
場合と同程度まで減少するように変形し、風力が下がる
と、再びブレード全体としてのキャンバーを増加する位
置に戻ることを特徴とする補助部材。