JP2010249062A

JP2010249062A - 風力発電用風車とブレード

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Publication number: JP2010249062A
Application number: JP2009100573A
Authority: JP
Inventors: Akio Hara; 明緒原
Original assignee: NOAI KK
Current assignee: NOAI KK
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP5392822B2

Abstract

【課題】微風での起動が可能で、回転に伴う風の乱れを抑制し、発電効率に優れた風力発電用風車を提供することを目的とする。
【解決手段】回転軸２を中心として所定角度ごとに複数のブレード３が設けられ、ブレード３が１．０以上の揚力係数を有する流線形の翼型である風力発電用の風車である。翼弦５４に対して回転軸側の面たる裏面６には、翼弦長に対して前縁５２から５５％〜９５％の範囲内に開口部５１を設ける。これにより開口部５１における抗力により微風でも起動することができ、ブレード３の揚力により回転する高風速域では、ブレード３の裏面６の前縁５２から離れた翼弦長に対して５５％〜９５％の位置に開口部５１が設けられているから、抵抗となる裏面６の風の乱れが少なく、高い回転トルクを得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、風力発電用風車とブレードに関する。

垂直軸垂直翼型の風力発電において、風力発電用のブレードを風力により回転させるためには、風の力によりブレードを押す力である抗力と、回転によりブレードに発生する揚力とを用いて発電が行われる。

抗力を用いる風力発電としては、受風面積を重視した形状のサボニウス型が一般的に知られ、風速１ｍ／秒程度の微風によりブレードを回転させることができが、回転中における回転トルクが風速以上に得られない。また、揚力を用いる風力発電としては、航空機同様の羽形状によるジャイロミル型が一般的に知られているが、回転中に発生する微風ではブレードを回転させることができない。

このような問題を考慮して、航空機同様の羽形状のブレードの内面側一部を切り欠くことにより、回転始動時の抗力を得て微風により回転を行うことができるジャイロミル型の風車が提案されている（例えば特許文献１）。
また、自己始動性を高く保ちつつ、回転開始後には高速回転可能で、出力係数の良好な垂直軸風車が提案されている（特許文献２）。
この垂直軸風車は、垂直軸風車のブレード翼型の腹面又は背面に、風速比が低い領域で追風による効力を発生して高い出力係数を得ることが可能な切り欠き部分を有する低速用ブレード部分と、風速比が高い領域で高い出力係数を得ることが可能な翼型断面（切り欠き部分を設けない通常の翼型断面）を備えた高速用ブレード部分とから構成した垂直軸風車用ブレードを備えるものである。

特許第３４５１０８５号公報国際公開番号ＷＯ２００５−１１６４４６

上記特許文献１の風車では、ブレードの内面側の一部を切り欠いたために、回転中に起こる風の乱れを解決することができなかった。このため揚力が減少し、本来あるべき回転トルクが低下するため、風力発電の目的である高い発電量を得ることができなかった。
また、上記特許文献２の垂直軸風車の垂直軸風車用ブレードは、切り欠き部分を有する低速用ブレード部分を、ブレード翼型の腹面又は背面の上部に設けるとともに高速用ブレード部分をその下部に設けるものであるために、ブレード翼型の翼全長間におけるバランスを失い、高速回転に際するブレード自体のスムーズな回転を阻害するとともに複数のブレードによって構成される垂直軸風車全体の回転に悪影響を及ぼす結果、所期の出力係数を得ることができない欠点を有するものである。
また、上記切り欠き部分を有する低速用ブレード部分がブレード翼型の上部にのみ設けられた場合、下部の切り欠き部分を有しない高速用ブレード部分の重量によって低速用ブレード部分が、その切り欠き部分によって得ようとする風速比が低い領域で追い風による効力を発生して高い出力係数を得ようとする作用効果が阻害されることになり、本来の切り欠き部分による作用効果が充分に得られず、自己始動性にも悪影響を与えるものであった。

さらに、従来の垂直軸垂直翼型の風力発電機において、航空機同様の羽形状を有するブレードでは、アルミニウム合金の薄板を曲げ加工したものが用いられているが、ブレードの前縁部分の形状の均一性が得られにくいため、空気の流れに乱れを生じるという問題があり、また、強度が得られにくく、ねじれなどが発生する虞がある。

そこで、本発明は微風での起動が可能で、回転に伴う風の乱れを抑制し、発電効率に優れた風力発電用風車とブレードを提供することを目的とする。

本発明の風力発電用風車のブレードは、ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記複数の開口部は、前記裏面の翼長方向間の中央領域部分と、この中央領域部分の上下翼端間の上部および下部領域部分の三つの領域部分に必要数の開口部を配設するとともに前記中央領域部分には、ブレードの翼長の中心線を中心とする対称形状の中央開口部を設けることにより構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、前記上部および下部領域部分に、前記中央領域部分の中心線を中心とする対象位置に、それぞれ対称形状の上部および下部開口部を配設することにより構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記複数の開口部は、ブレードの翼長方向間に、翼長の中心線を中心とする対象位置に配設するとともに翼長の中心線より上下翼端間の対象位置の開口部は、それぞれ対称形状の開口部を配設することにより構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、前記複数の開口部を配設したブレードの裏面は、前記複数の開口部を配設した裏カバー材（後側部材）にて構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記ブレードの裏面を、ブレードの前部とは別体の部材にて形成するとともに、前記ブレードの裏面を、中央領域部分を形成する中央領域部材と、上下領域部分とを形成する上部および下部領域部材との三つの部材にて形成し、かつ中央領域部材の中心線を中心とする上下方向間の対象位置に、前記複数の開口部を配設することにより構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、前記中央領域部材に配設した複数の開口部は、前記中央領域部材の中心線を中心とする対象位置の各開口部と対称形状の開口部を配設して構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、前記ブレードは、１，０以上の揚力係数を有する流線形の翼型であるとともに前記複数の開口部は、翼弦に対して、ブレードの回転軸側の面である裏面であって、翼弦長に対して前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設することにより構成したことを特徴とする。

また、本発明の風力発電用風車のブレードは、前記ブレードは、１，０以上の揚力係数を有する流線形の翼型であるとともに前記複数の開口部は、翼弦に対して、ブレードの回転軸側の面である裏面であって、翼弦長に対して前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設するとともに前記複数の開口部の合計面積が、ブレードの裏面の３０％〜５％であることを特徴とする。

そして、本発明の風力発電用風車は前記各構成からなるブレードを、回転軸を中心として所定角度ごとに複数設けることにより構成したことを特徴とする。

本発明の請求項１の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。

本発明の請求項２の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。

本発明の請求項３の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。

本発明の請求項４の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。また、ブレード全体の調整を裏カバー材により遂行することができ、調整の簡易化を容易にするとともにブレード全体のメンテナンスにも役立たせることができる。

本発明の請求項５の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。そして、ブレード全体の強度の調整を容易にするとともに複数の開口部の配設状体の調整を裏面の中央領域部材のみにより遂行できる利点に加えてメンテナンスの簡易化並びに費用低減を計ることができる。

本発明の請求項６の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。そして、ブレード全体の強度の調整を容易にするとともに複数の開口部の配設状体の調整を裏面の中央領域部材のみにより遂行できる利点に加えてメンテナンスの簡易化並びに費用低減を計ることができる。

本発明の請求項７の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。

本発明の請求項８の発明によれば、複数の開口部を設けるブレード翼型の翼全長間における開口部の配設状態にバランスを保つことができるとともに複数の開口部個々の本来の作用効果を、相互間の干渉を抑えつつ最大限に得ることができ、かつ相乗作用を得ることができる。

本発明の請求項９の発明によれば、各ブレードに配設した複数の開口部における効力により高性能の自己始動性を発揮しつつ、回転開始後には、高速回転を可能とし、出力係数の良好な風力発電装置を実現することができる。

本発明の実施例1を示す風車の正面図である。同上、ブレードの背面図である。同上、風車の平面図である。同上、ブレードの断面図である。同上、ブレードの要部の背面図である。同上、ブレードの要部の断面図である。本発明の実施例２を示すブレードの要部の断面図である。本発明の実施例３を示すブレードの斜視図である。同上、ブレードの裏カバー材の平面図である。同上、風車の正面図である。本発明の実施例４を示すブレードの裏面図である。同上、ブレードの三分割部材の平面図である。同上、風車の正面図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な風力発電用風車及びブレードを採用することにより、従来にない風力発電用風車が得られ、その風力発電用風車とブレードについて記述する。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１〜図６は本発明の実施例１を示し、同図に示すように、垂直軸型の風車１は、中心に垂直方向の回転軸２を備える。この回転軸２の周囲に複数のブレード３が円周方向等間隔に配置され、この例では３枚のブレード３，３，３が前記回転軸２と平行に配置され、すなわち、前記ブレード３は、前記回転軸２に直交する面内で同一半径の円周方向に沿って等角度間隔（本実施例では１２０度間隔）に配置されている。

前記ブレード３は、前記回転軸２から放射状に延びるアーム４の端部に、該支持杆４に対して所定の角度で固定されている。また、アーム４は、ブレード３の長さ方向に複数設けられ、この例では２本設けられている。

前記ブレード３の外皮は、アルミニウム合金やチタニウム合金などの軽金属、あるいは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの複合材などの材質からなる薄板状の素材から形成されている。また、ブレード３の翼形は１．０以上、好ましくは１．０〜１．４の揚力係数を有する流線形であり、特に、非対称翼の軽飛行機（離陸重量５７００ｋｇ以下の飛行機）の主翼に使用される形状、例えば４字系翼型、ＲＡＦ翼型、ゲッチンゲン翼型などが好ましい。そして、翼型の膨らみが大きな面（外周側の面）が、ブレード３の表面５であり、翼型の膨らみが小さい面（内周側の面）が、ブレード３の裏面６であり、この裏面が回転軸側の面である。

前記ブレード３内には、前記表面５側と裏面６側を連結する連結材７が設けられ、この連結材７はブレード３の外皮と同一の薄板状の素材から形成され、その連結材７によって、回転時におけるブレード３の変形を防止している。尚、図中８は上部に前記回転軸２に連結した発電機であり、この発電機８はポール９の上に設けられている。

この例では、前記ブレード３の前部１１はアルミニウム合金の押し出し品により形成されており、この前部１１は前記連結材７より前側の中空部１２と、前記連結部７から後側にそれぞれ延びた表面連結部１３と裏面連結部１４とを一体に有し、押し出し成形により長さ方向に同一断面が連続する。前記表面連結部１３の後端側には、内側に凹んだ段部１５により表面取付部１６が形成され、また、前記裏面連結部１４の後端側には、内側に凹んだ段部１７により裏面取付部１８が形成され、前記表面取付部１６の外面に、前記前部１１より薄い板からなる表カバー材１９が、固定手段たるリベット２０により固定され、また、前記裏面取付部１８の外面に、前記前部１１より薄い板からなる裏カバー材２１が、リベット２０により固定されている。そして、段部１５，１７により、前記表面５及び裏面６に段差が形成されないように構成されている。また、前記表面連結部１３及び裏面連結部１４の後端には、内側に略直角に折り曲げた折曲げ縁部１３Ａ，１４Ａが形成されている。そして、それら表カバー材１９及び裏カバー材２１が後側部材である。

尚、図中２２は、前記前部１１に複数設けたビスホールであって、前記中空部１２内に設けられ、連結材７の両端角部の２箇所と、前側の２箇所に設けられている。

ブレード３には、アーム４の取付位置に対応して、アーム支持部材３１が設けられ、このアーム支持部材３１は、中央部３１Ａの両側に側部３１Ｂ，３１Ｂを有する断面略コ字状をなし、その中央部３１Ａを表面連結部１３及び表カバー材１９の内面に沿わせ、中央部３１ａ複数のリベット２０により表カバー材１９に固定され、それら側部３１Ｂ，３１Ｂの前側を前記表面連結部１３と裏面連結部１４の間に固定配置している。尚、前記アーム支持部材３１には、前記折曲げ縁部１３Ａが嵌入する受溝部１３１Ａが中央部３１Ａ側に形成され、また、前記アーム支持部材３１には、前記折曲げ縁部１４Ａが嵌入する受溝部１３１Ｂが側部３１Ｂの縁に形成されている。さらに、アーム支持部材３１の前側を固定部材たるビス３２により前記連結材７に固定する。

また、前記裏面連結部１３には、アーム４の取付位置に対応して、挿通孔３３が形成され、この挿通孔３３にアーム受材３４を挿通し、このアーム受材３４に前記アーム４の先端を挿通すると共に、その先端を前記側部３１Ｂ，３１Ｂの間に嵌入し、ブレード３内において、複数のボルト３５を側部３１Ｂ，３１Ｂ、アーム受材３４に挿通し、ナット３５Ａを螺合することにより、ブレード３にアーム受材３４を固定する。そして、ブレード３から突出したアーム受材３４に、アーム４を外嵌入し、複数のボルト３５とナット３５Ａにより、アーム受材３４にアーム４を固定する。尚、前記アーム受材３４はアルミニウム合金の押し出し品からなり、中実材料からなる。このように、前記アーム支持部材３１、アーム受材３４、ボルト３５及びナット３５Ａなどにより、ブレード３にアーム４を固定するアーム固定手段３６を構成している。

前記ブレード３の長さ方向両端部には、該端部を塞ぐ蓋板４１が設けられている。この蓋板４１は、断面略Ｌ字状の固定部材４２により固定され、この固定部材４２の一側片４２Ａをブレード３の内面にリベット２０により固定し、前記固定部材４２の他側片４２Ｂを前記蓋板４１にリベット２０により固定する。また、蓋板４１の前側は、図示しないビスを該蓋板４１に挿通し、そのビスを前記ビスホール２２に螺合することにより固定される。

尚、前記固定部材４２には、前記折曲げ縁部１３Ａが嵌入する受構部１３１Ａが一側片に形成され、また、前記アーム支持部材３１には、前記折曲げ縁部１４Ａが嵌入する受溝部１３１Ｂが側部３１Ｂの縁に形成されている。

前記ブレード３には、前記裏面６に複数の開口部５１，５１・・・形成されている。この開口部５１は、翼の空力特性によって、前縁５２と後縁５３との間で、前縁５２から５５％〜９５％の範囲内、好ましくは７５％〜９５％の範囲内に、複数の開口部５１，５１・・・を設け、これら開口部５１，５１・・・の合計面積が裏面６の面積の３０％〜５％、好ましくは２０％〜５％としている。これにより、ブレード３は、低いレイノルズ数で高い揚力係数になるような翼型に形成され、かつ高風速域で裏面６側における空気の流れの乱れの少ない構造となる。

また、ブレード３に対する風向き（回転方向Ｔに対する法線方向）に対して、ブレード３の翼弦５４は、０度〜５度の角度で取り付けられている。尚、図中Ｗは風の吹く方向である。

したがって、低風速域における起動時には、複数のブレード３に風を受けると、ブレード３の後部に位置する開口部５１により、後側からの風の抵抗が大となり、この空気抵抗によりブレード３が前方に向かって回転する起動トルクが得られる。

一方、周速比１以上の高風速域では、ブレード３に発生する揚力により回転し、この際、開口部５１がブレード３の後方に位置するため、裏面６に沿って前縁５２から復縁５３へと向かう空気の流れに乱れが生じ難く、高い回転トルクを得ることができる。

このように本実施例では、回転軸３に直交する面内で、回転軸３を中心として所定角度ごとに複数のブレード３が設けられ、ブレード３が１．０以上の揚力係数を有する流線形の翼型である風力発電用の風車において、翼弦５４に対して回転軸側の面たる裏面6には、翼弦長に対して前縁５２から５５％〜９５％の範囲内に開口部５１を設けたから、開口部５１における抗力により微風でも起動することができ、ブレード３の揚力により回転する高風速域では、ブレード３の裏面６の前縁５２から離れた翼弦長に対して５５％〜９５％の位置に開口部５１が設けられているから、抵抗となる裏面６の風の流れの乱れが少なく、高い回転トルクを得ることができる。

また、このように本実施例では、回転軸側の面たる裏面６に対して開口部５１の面積が３０％〜５％であるから、一層、風の流れの乱れが少ないものとなる。

また、このように本実施例では、複数の開口部５１を設けたから、起動時に風を効率よく捉えることができる。

また、このように本実施例では、ブレード３の前部１１より開口部５１の部材たる裏カバー材２１が薄いから、風の抵抗が大きな前部１１を厚くすることにより、前部１１の強度を確保し、開口部５１の部材を薄くすることにより、軽量化を計ることができる。

また、このように本実施例では、請求項１記載のブレードの製造方法において、ブレード３の少なくとも一部をアルミニウム合金の押出成形により製造したから、アルミニウム合金の押出成形により、均一な肉厚と形状を確保することができる。

また、このように本実施例では、ブレード６の前部１１をアルミニウム合金の押出成形により製造したから、風の抵抗が大きな前部１１の強度と均一形状とを確保することができる。

また、このように本実施例では、前部１１が中空部１２を有するから、中空部１２により強度が向上する。

また、このように本実施例では、前部１１に、後側部材たる表カバー材１９及び裏カバー材２１を連結する表面及び裏面連結部１３，１５を設けたから、表面及び裏面連結部１３，１５に表カバー材１９及び裏カバー材２１を連結することができる。

また、このように本実施例では、前部１１の厚さより後側部材たる表カバー材１９及び裏カバー材２１が薄いから、表カバー材１９及び裏カバー材２１を薄くすることにより、軽量化を計ることができる。

また、このように本実施例では、連結部１３，１５をアルミニウム合金の押出成形により製造したから、連結部１３，１５の強度と均一な形状を確保することができる。

また、このように本実施例では、連結部１３，１５の端部に後側部材たる表カバー材１９及び裏カバー材２１の厚さに対応した段部１５，１７を設け、この段部１５，１７に表カバー材１９及び裏カバー材２１の前側を配置したから、前部１１と表カバー材１９及び裏カバー材２１との間の段差の発生を解消することができる。

また、実施例上の効果として、前部１１にビスホール２２を設けたから、端部に蓋板４１などをビスにより簡便に取り付けることができる。

図７は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。この例では、前部１１は、中空部１２と該中空部１２と別体に設けられた分割部６１とからなり、この分割部６１は、前記表面連結部１３と裏面連結部１４の前端を板状の後連結材６２により連結した略コ字形形状をなし、前記連結材７にあり溝状の嵌合溝７Ａを設け、前記後連結材６２に、前記嵌合溝７Ａに嵌合する嵌合部６２Ａが形成されている。そして、それら嵌合受部たる嵌合溝７Ａと嵌合部６２Ａにより連結手段６３を構成している。また、それら前部１１及び分割部６１がそれぞれアルミニウム合金の押し出し品より形成されている。また、中空部１２内には、前記ビスホール２２が連結材７の両端角部の２箇所と、中央側の２箇所と、前側の２箇所に設けられている。

したがって、嵌合溝７Ａに嵌合部６２Ａを合わせ、中空部１２に対して、分割部６１を長さ方向に移動することにより両者を連結一体化することができる。

このように本実施例では、前部１１と連結部１３，１５とを連結する連結手段６３を一体に備えるから、連結手段６３により前部１１と連結部１３，１５を有する分割部６１とを連結することができる。

また、このように本実施例では、連結手段６３は、前部１１と、連結部１３，１５を有する分割部６１の一方に設けた嵌合部６２Ａと、他方に設けた嵌合受部たる嵌合溝７Ａを備えるから、嵌合部６２Ａと嵌合溝７Ａとの嵌合により前部１１と連結部１３，１５とを連結することができる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。

図８，図９，図１０は本発明の実施例３を示し、風力発電用風車のブレードを示す斜視図及びブレードの裏カバー材（後側部材）の平面図、風力発電用風車の正面図である。

本実施例では、実施例１，２で説明したブレード３を改良したもので図８，９に示すブレード３００を図１０に示す如く垂直軸型の風車１００は、中心に垂直方向の回転軸２００を備えるとともにこの回転軸２００の周囲に複数のブレード３００を円周方向等間隔に配置することにより構成されている。

ただし図１０の場合では、３枚のブレード３００を前記回転軸２００と平行に配置したもので、３枚のブレード３００を回転軸２００に直交する面内で同一半径の円周方向に沿って等角度間隔（図１０では１２０度間隔）で配設され、前記回転軸２００から放射状に延びるアーム４００の端部に、該アーム４００に対して所定角度で固定されている。

しかして、本実施例での前記風車１００を構成するブレード３００は前記実施例１，２で述べたブレードの裏面に複数の開口部５１を配設したブレード３の改良にかかる実施例であって、以下に記載の実施例については、実施例１及び２にての実施例の各構成を適用しつつ実施するもので、以下には図８及び９にて図示の構成について、特にその構成の詳細を説明する。

まず、図８に示す如くブレード３００を構成する表面及び裏面６００を備える前部１１０の取付部１８に裏カバー材（後側部材）２１０をリベット２０にて取り付けることにより構成する。

また、上下翼端部には、上下翼端枠３１０を介装するとともに上下翼端板３１１を取り付けることにより構成する。

しかして、前記裏カバー材（後側部材）２１０はブレード３００の裏面の翼長方向間の中央領域部分に該当する裏カバー材２１０の中央領域部分２１０Ａ、この中央領域部分２１０Ａの上下翼端間の上部及び下部領域部分２１０Ｂ，Ｃの三つの領域部分に複数の開口部５１０を配設したものである。

すなわち、この実施例４では、特に中央領域部分２１０Ａに中央開口部５１１を設けるとともに上部及び下部領域部分２１０Ｂ及び２１０Ｃには上部開口部５１２，５１４及び５１６を開口配設し、かつ下部開口部５１３，５１５及び５１７をそれぞれ開口配設することにより構成する。

また、前記中央開口部５１１は、ブレード３００の翼長の中心線に該当する裏カバー材２１０の中心線２１０Ｐを中心とする対称形状、すなわち扇形状の開口部を設けることにより構成する。

そして、前記上部領域部分２１０Ｂと下部領域部分２１０Ｃには、前記中心線２１０Ｐを中心とする対象位置に、略台形状の開口部５１２〜５１７をそれぞれ配設するとともに上下部領域部分の対象位置の相互間の開口部は、それぞれ対称形状の開口部を配設した構成からなる。

すなわち、それぞれ対象位置に配設される上部開口部５１２及び下部開口部５１３，上部開口部５１４と下部開口部５１５及び上部開口部５１６と下部開口部５１７はそれぞれ同一台形状で、互いに対象形状のものである。

以上のブレード３００における開口部５１０の構成は、本発明の目的とする、微風での起動性、回転に伴う風の乱れの制御性、さらには発電効率性の３条件を向上することを目的とするものである。

すなわち、実施例１ではブレードの回転軸側の面に複数の開口部５１を配設することによりその目的を遂行するものであった。

そして、図１及び２には翼長間に同一形状の開口部５１を所要間隔置きに配設したが、これを前記実施例４の如く配設することにより前記３条件の目的をより効果的に得られるように改良したものである。

特に、ブレード３００の翼長の中心線に該当する裏カバー材２１０の中心線２１０Ｐを中心とする中央領域部分２１０Ａに扇形状の中央開口部２１１を開口配設するとともに上下部領域部分２１０Ｂ，Ｃには、それぞれ中心線２１０Ｐを中心とする対象位置にそれぞれ対称形状の開口部である上下部開口部５１２〜５１７を開口配設することによってブレード翼全長間に於けるバランスを得られることに加えて回転軸始動時の抗力をより効果的に得られると同時に回転中の風の乱れをより効果的に抑制することができ、その結果発電効率を向上することができるものである。

尚、前記実施例３に於けるブレード３００については、実施例１と同様に１．０以上の揚力係数を有する流線形の翼型である構成に加えて前記開口部は、ブレードの回転軸側の面において、翼弦長に対して翼弦の前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設するとともにその面積が３０％〜５％の構成にて実施することが好適である。

図１１，図１２及び図１３は本発明の実施例４を示し、風力発電用風車のブレードの裏面図、ブレードの三分割部材の平面図、風力発電用風車の正面図である。

図１３に示すように図１１，図１２にて示すブレード３０１を、実施例３と同様に図１０の構成にてアーム４００に固定しつつ回転軸２００に配置することにより風力発電用風車１０１を構成したものである。

風力発電用風車１０１を示す図１３のその他の構成については、実施例３と同一であるので説明を省略する。

よって、本実施例での風車１０１を構成するブレード３０１は前記実施例３の別の実施例を示すもので、特にブレード３０１は翼長間の中央領域部分、その上下部の上下部領域部分を三分割した各部分によって構成したことを特徴とする。

すなわち、図１１に示す如く、ブレード３０１は、中央領域部分２１１Ａ及びその上下部の上部領域部分２１１Ｂ、下部領域部２１１Ｃの三分割部分により構成されている。

そして、図１１に示す如く前記各部分２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃは表面（図示せず）と裏面６０１を備える前部１１１とこれの後側部材に該当する表カバー材（図示せず）と裏カバー材２２０を備えることにより構成されている。

また、前記ブレード３０１は図１２に示す如く、前記ブレード３０１の三分割部分２１１Ａ〜２１１Ｃを各分割部分ごとに別体に構成し、これらを連結部材（図示せず）を各分割部分との連結部分に介装し、リベット２０にて固定することにより一体化して構成するものである。

また、前記各分割部分２１１Ａ〜２１１Ｃは図１２に示す如く上下領域部分２１１Ｂ，Ｃは対称形状の構成からなり、表面は（図示せず）及び裏面６０１Ｂ，６０１Ｃを備える前部１１１Ｂ，１１１Ｃに表カバー材（図示せず）及び裏カバー材２１２Ｂ，２１２Ｃをリベット２０にて取り付けることにより構成されている。

そして、中央領域部分２１１Ａは、表面（図示せず）及び裏面６０１Ａを備える前部１１１Ａに開口部５２１〜５２６を開口配設した裏カバー材２１２Ａをリベット２０にて取り付けることにより構成されている。

また、前記裏カバー材２１１Ａに開口配設した各開口部５２１〜５２６は、ブレード３０１の翼長方向間に於いてブレード３０１の翼全長の中心線２１１Ｐを中心とする対称位置に配設するとともに、中央部には扇形状の中央開口部５２１，５２２を、その上下部には略台形状の上下部開口部５２３〜５２６を対称形状となるように配設することにより構成されている。

さて、以上の構成からなるブレード３０１によれば、複数の開口部５２１〜５２６により前記実施例３と同様の作用効果を得られるとともに、三つの分割部分２１１Ａ〜Ｃによって構成することによりブレード３０１の全体の強度を、特に開口部５２１〜５２６のない部分２１１Ｂ、２１１Ｃによって維持することができ、かつブレード３０１全体のメンテナンスを容易とし、さらには開口部５２１〜５２６による配設等の設計、調整その他のメンテナンスを中央領域部分２１１Ａのみの構成部材にて達成することができる等の実施例３にはない作用効果が得られる。

尚、図１２に示す三つの分割部分２１１Ａ〜Ｃをそれぞれ別体に構成し、これを一体化して図１１のブレード３０１を構成する実施例に代えて、実施例１及び２の如く前部１１１を形成するとともにこれの取付部１６に表カバー材１９と裏カバー材２２０をリベット２０にて取り付けて構成することも可能である。

但し、この場合、裏カバー材２２０は中央領域部分、上下部領域部分を一枚の裏カバー材（図示せず）にて構成する場合に加えて前記図１２に示す裏カバー材２１２Ａ〜２１２Ｃの三つの裏カバー材にて分割したものを形成し、これを前部１１１Ａ〜Ｃの取付部１８にリベット２０にて取り付けることにより実施することも可能である。

尚、この実施例４に於けるブレード３０１についても、実施例１と同様に１．０以上の揚力係数を有する流線形の翼型である構成に加えて前記開口部は、ブレードの回転軸側の面において、翼弦長に対して翼弦の前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設するとともにその面積が３０％〜５％の構成にて実施することが好適である。

１風車
２回転軸
３ブレード
４アーム
５表面
６裏面
７連結部
７Ａ嵌合溝（嵌合受部）
８発電機
９ポール
１１前部
１２中空部
１３表面連結部
１４裏面連結部
１５段部
１６取付部
１７段部
１８取付部
１９表カバー材（後側部材）
２０リベット
２１裏カバー材（後側部材）
３１アーム支持部材
５１開口部
５２前縁
５３後縁
５４翼弦
６２Ａ嵌合部
６３連結手段
１００風車
１０１風車
１１０前部
１１１前部
１１１Ａ前部
１１１Ｂ前部
１１１Ｃ前部
２００回転軸
２１０裏カバー材（後側部材）
２１０Ａ中央領域部分
２１０Ｂ上部領域部分
２１０Ｃ下部領域部分
２１０Ｐ中心線
２１１Ａ中央領域部分
２１１Ｂ上部領域部分
２１１Ｃ下部領域部分
２１１Ｐ中心線
２１２Ａ裏カバー材（後側部材）
２１２Ｂ裏カバー材（後側部材）
２１２Ｃ裏カバー材（後側部材）
２２０裏カバー材（後側部材）
３００ブレード
３０１ブレード
４００アーム
５１０開口部
５１１中央開口部
５１２上部開口部
５１３下部開口部
５１４上部開口部
５１５下部開口部
５１６上部開口部
５１７下部開口部
５２１中央開口部
５２２中央開口部
５２３上部開口部
５２４下部開口部
５２５上部開口部
５２６下部開口部
６００裏面
６０１裏面
６０１Ａ裏面
６０１Ｂ裏面
６０１Ｃ裏面

Claims

ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記複数の開口部は、前記裏面の翼長方向間の中央領域部分と、この中央領域部分の上下翼端間の上部および下部領域部分の三つの領域部分に必要数の開口部を配設するとともに前記中央領域部分には、ブレードの翼長の中心線を中心とする対称形状の中央開口部を設けることにより構成したことを特徴とする風が発電用風車のブレード。
前記上部および下部領域部分に、前記中央領域部分の中心線を中心とする対象位置に、それぞれ対称形状の上部および下部開口部を配設することにより構成した請求項１記載の風力発電用風車のブレード。
ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記複数の開口部は、ブレードの翼長方向間に、翼長の中心線を中心とする対象位置に配設するとともに翼長の中心線より上下翼端間の対象位置の開口部は、それぞれ対称形状の開口部を配設することにより構成したことを特徴とする風力発電用風車のブレード。
前記複数の開口部を配設したブレードの裏面は、前記複数の開口部を配設した裏カバー材（後側部材）にて構成したことを特徴とする請求項１〜３記載の風力発電用風車のブレード。
ブレードの裏面に複数の開口部を配設した風力発電用風車のブレードにおいて、前記ブレードの裏面を、ブレードの前部とは別体の部材にて形成するとともに、前記ブレードの裏面を、中央領域部分を形成する中央領域部材と、上下領域部分とを形成する上部および下部領域部材との三つの部材にて形成し、かつ中央領域部材の中心線を中心とする上下方向間の対象位置に、前記複数の開口部を配設することにより構成したことを特徴とする風力発電用風車のブレード。
前記中央領域部材に配設した複数の開口部は、前記中央領域部材の中心線を中心とする対象位置の各開口部と対称形状の開口部を配設して構成したことを特徴とする請求項５記載の風力発電用風車のブレード。
前記ブレードは、１，０以上の揚力係数を有する流線形の翼型であるとともに前記複数の開口部は、翼弦に対して、ブレードの回転軸側の面である裏面であって、翼弦長に対して前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設することにより構成したことを特徴とする請求項１〜６記載の風力発電用風車のブレード。
前記ブレードは、１，０以上の揚力係数を有する流線形の翼型であるとともに前記複数の開口部は、翼弦に対して、ブレードの回転軸側の面である裏面であって、翼弦長に対して前縁から５５％〜９５％の範囲内に配設するとともに前記複数の開口部の合計面積が、ブレードの裏面の３０％〜５％であることを特徴とする請求項１〜６記載の風力発電用風車のブレード。
請求項１〜８記載のブレードを、回転軸を中心として所定角度ごとに複数設けることにより構成したことを特徴とする風力発電用風車。