JP2014231759A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】流体抵抗を低減させることのできる風水力機械用のロータを提供する。
【解決手段】本発明の風水力機械用のロータ１Ａは、主軸に支持されたハブ１０Ａと、該ハブに基端２１Ａが結合されたブレード２０Ａとを備え、ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、ブレードの前縁３１Ａが、少なくとも一部分で、当該前縁の、ロータの半径方向内側端３３Ａとロータの半径方向外側端３５Ａとを結んだ第１の線分Ｌ_１Ａに対して、ロータの回転方向前側に突出して、その前縁突出先端３２Ａが、ハブの外周縁から、ロータの半径方向外側に、ブレードの長さの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置され、ブレードの前縁の、ロータの半径方向内側端から前縁突出先端まで延びる部分３４Ａが、少なくとも一部分で、前縁の、ロータの半径方向内側端と前縁突出先端とを結んだ第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している。
【選択図】図１

Description

本発明は、主軸に支持されたハブと、該ハブに基端が結合されたブレードとを備える、風水力機械用のロータに関する。

従来の風力発電機用のロータとして、ブレードの前縁が、当該前縁のほぼ全長に渡って、直線状に形成されているものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１３２５４２号公報

一般的に、風力発電機用のロータの回転時では、ブレードの表面付近における風（空気）すなわち流体の流れと遠心力の作用とにより、ブレードの前縁の付近に渦（ボルテックス）が発生し、この渦が、ブレードの前縁に沿って、前縁の、ロータの半径方向内側の端部付近からロータの半径方向外側に向けて流れる。特許文献１に記載されたロータでは、このような渦が、ブレードの前縁に沿って、前縁の、ロータの半径方向内側の端部付近からロータの半径方向外側に向けて流れるが、ロータの半径方向外側の端部付近に至る手前で、ブレードの表面から離れて崩壊することがあった。そして、このように崩壊した渦に起因して、流体抵抗が増大するために、騒音が増大したり、発電効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためにされたものであり、ブレードが受ける流体抵抗を低減させることのできる風水力機械用のロータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の要旨構成は、次の通りである。

本発明のロータは、
主軸に支持されたハブと、該ハブに基端が結合されたブレードとを備える、風水力機械用のロータであって、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの前縁が、少なくとも一部分で、当該前縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第１の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出して、その前縁突出先端が、前記ハブの外周縁から、ロータの半径方向外側に、前記ブレードの長さの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置され、
前記ブレードの前縁の、ロータの半径方向内側端から前記前縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、ロータの半径方向内側端と前記前縁突出先端とを結んだ第２の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している、
ことを特徴とする。
この本発明のロータによれば、ロータの回転時において、ブレードの前縁付近に発生する渦を、前縁の全長に渡って、前縁に沿うように発生させるとともに、前縁突出先端付近で二分割させて互いに打ち消し合うように作用させることができる。これにより、前縁の付近で発生する渦を弱めて、ブレードが受ける流体抵抗を低減させることができる。

なお、本発明でいう「風水力機械」とは、風力発電機（空気流を利用した波力発電機等も含む。以下、同じ。）又は水力発電機（潮力発電機、海流発電機等も含む。以下、同じ。）等の、風力又は水力等の流体力により得られる動力を利用する機械を意味するものとする。
また、本発明でいう「ブレードの長さ」とは、ロータの半径からハブの半径を差し引いた長さをいう。また、この「ロータの半径」とは、ロータの回転中心軸線から、ブレードの、ロータの半径方向の最外端までの、距離をいう。なお、ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、ハブが円形の形状を有していない場合、「ハブの半径」とは、当該投影面における、ハブの外接円の半径をいうものとする。
また、本発明でいう「前縁突出先端」とは、当該投影面において、ブレードの前縁上の、上記第１の線分に対してロータの回転方向前側に位置する点のうち、当該点と、当該点から上記第１の線分に下ろした垂線が当該第１の線分と交わる点との間の距離が、最大となる点をいうものとする。
さらに、本発明でいう「湾曲又は屈曲」とは、１つ又は複数の円弧及び／又は直線を連結した形状に延在することをいうものとする。

本発明のロータにおいては、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの後縁が、少なくとも一部分で、当該後縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出して、その後縁突出先端が、前記ハブの外周縁から、ロータの半径方向外側に、前記ブレードの長さの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置され、
前記ブレードの後縁の、ロータの半径方向内側端から前記後縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記後縁の、ロータの半径方向内側端と前記後縁突出先端とを結んだ第４の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲していることが好ましい。
この構成によれば、ブレードの後縁の形状を、前縁の形状に沿うように形成することができるので、ブレードの表面での摩擦抵抗が、ブレードの幅中心線における少なくとも一部分で過度に増大することを防ぐことができる。

なお、本発明でいう「後縁突出先端」とは、当該投影面において、ブレードの後縁上の、上記第３の線分に対してロータの回転方向前側に位置する点のうち、当該点と、当該点から上記第３の線分に下ろした垂線が当該第３の線分と交わる点との間の距離が、最大となる点をいうものとする。

また、本発明のロータにおいては、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの前縁の、前記前縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、前記前縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第５の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出していることが好ましい。
この構成により、空気抵抗をより低減させることができる。

本発明の他のロータは、
主軸に支持されたハブと、該ハブに基端が結合されたブレードとを備える、風水力機械用のロータであって、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの前縁が、少なくとも一部分で、当該前縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第１の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出し、
前記ブレードの前縁の、ロータの半径方向内側端から前記前縁が突出した前縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、ロータの半径方向内側端と前記前縁突出先端とを結んだ第２の線分に対して、ロータの回転方向前側に凸に湾曲又は屈曲しており、
前記ブレードの前縁の、前記前縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びるが、少なくとも一部分で、当該前縁の、前記前縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第５の線分に対して、ロータの回転方向後側に突出している、
ことを特徴とする。
この本発明のロータによれば、ブレードが受ける流体抵抗を低減させることができる。

また、本発明の他のロータにおいては、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの後縁が、少なくとも一部分で、当該後縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出していることが好ましい。
この構成によれば、ブレードの後縁の形状を、前縁の形状に沿うように形成することができるので、ブレードの表面での摩擦抵抗が、ブレードの幅中心線における少なくとも一部分で過度に増大することを防ぐことができる。

また、本発明のロータ又は本発明の他のロータにおいては、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
前記ブレードの、ロータの半径方向外側の先端部分が、複数の部分に分岐しており、
各分岐部分が、それぞれロータの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成され、
前記分岐部分に沿った、前記ブレードの前記前縁及び後縁の一部分が、それぞれ当該前縁及び後縁の、当該分岐部分の分岐開始位置での接線上に延びていることが好ましい。
この構成によれば、層流が発生するような使用状況下において、ロータの回転時にブレードの先端部分の付近で発生する渦を弱めることができるので、流体抵抗をより低減させることができる。

また、本発明のロータ又は本発明の他のロータにおいては、
ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
それぞれ前記ブレードの前記前縁からロータの回転方向前側に延びるとともに、ロータの回転方向前側に向かうにつれて先細りとなる複数の延長部が、前記前縁に沿って設けられ、
前記ブレードの、ロータの半径方向外側の先端部分が、ロータの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成されていることも好ましい。
この構成によれば、主に乱流が発生するような使用状況下において、ブレードの前縁付近における乱流の発生を抑制することができるとともに、ブレードの先端部分付近における渦の発生を抑制することができる。これにより、上記の場合において、流体抵抗をより低減させることができる。

また、本発明のロータ又は本発明の他のロータにおいては、
前記ブレードの、少なくとも、ロータの正面側の表面の前縁側の領域に、それぞれ５ｍｍ以下の高さ及び径を有する複数の突起部が形成されていることが好ましい。
この構成によれば、ブレードの、ロータの正面側の表面の、前縁側の領域付近で主に発生する乱流を弱めることができるので、ブレードが受ける流体抵抗をさらに低減させることができる。

なお、本発明でいう突起部の「径」とは、ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面における、突起部の外接円の直径をいうものとする。

さらに、本発明のロータ又は本発明の他のロータにおいては、
前記ブレードの、少なくともロータの正面側の表面における単位面積当たりの当該突起部の数が、前記ブレードの前記前縁から前記後縁に向かうにつれて、減少していることが好ましい。
この構成によれば、ブレードの、ロータの正面側の表面の、前縁側の領域付近で主に発生する乱流を弱めつつ、当該乱流が、ブレードの他の表面領域付近でも発生し又はそこにまで侵入してきた場合にも、これを弱めることができるので、ブレードが受ける流体抵抗をさらに低減させることができる。

なお、本発明において、ブレードの表面における単位面積当たりの突起部の数が、ブレードの前縁から後縁に向かうにつれて、「減少している」とは、ブレードの表面における単位面積当たりの突起部の数が、ブレードの前縁から後縁に向かうにつれて、一つ以上の箇所を境に減少していること、又は滑らかに減少していることを、意味するものとする。

本発明によれば、ブレードが受ける流体抵抗を低減させることのできる風水力機械用のロータを提供することができる。

本発明のロータの第１実施形態を示す正面図である。 図１に示すロータの要部を示す正面図である。 図２に示すブレードの幅方向に沿ったＡ−Ａ断面図である。 本発明の他のロータの第１実施形態を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係るロータの要部を示す正面図である。 本発明の他のロータの第２実施形態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳細に例示説明する。

（本発明のロータの第１実施形態）
本発明の第１実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明のロータの第１実施形態を示す正面図である。図２は、図１に示すロータ１Ａの要部を示す正面図である。図１に示すロータ１Ａは、風力発電機に用いられるものであり、ロータ１Ａの直径Φ_Ａが２ｍであり、風速が５〜２０ｍ／ｓであるときの回転数が１０〜５０ｒｐｍであるとともに、出力が１〜２ｋｗであって、レイノルズ数が１００，０００以下の層流領域で使用されることを想定したものである。ただし、本実施形態に係るロータ１Ａは、風力発電機だけでなく、水力発電機、又は、他の風水力機械にも用いることができる。なお、ロータ１Ａの直径Φ_Ａは、５ｍ以下であることが好ましく、０．２ｍ以上であることがより好ましく、０．５ｍ以上であることがさらに好ましい。

ロータ１Ａは、主軸（図示せず）に支持されたハブ１０Ａと、ハブ１０Ａに基端２１Ａが結合された３つのブレード２０Ａとを、備える。図示されない主軸は、図１で見たときに、ハブ１０Ａの背面から後方に延在し、この例では水平に設置されている。そして、ハブ１０Ａは、主軸とロータ１Ａの回転中心軸線Ｏとが一致するように、主軸に支持されている。
なお、ブレード２０Ａの数は、３つに限られず、任意の数とすることができる。
また、ロータ１Ａの各ブレード２０Ａは、図２〜図３に示すものを用いているが、全てのブレード２０Ａのうち一部のブレードのみが、図２〜図３に示すものを用いることとしてもよい。

図２に示す例において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａは、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において（すなわち図２の平面内において）、前縁３１Ａの全長に渡って、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａとロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａとを結んだ、第１の線分Ｌ_１Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤ（図２の反時計周り）の前側に突出している。なお、図示はしないが、ブレード２０Ａの前縁３１Ａは、当該投影面において、前縁３１Ａの一部分のみに渡って、第１の線分Ｌ_１Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に突出していてもよい。

ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、図２の例における、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、第１の線分Ｌ_１Ａに対する前縁突出先端３２Ａは、ハブ１０Ａの外周縁から、ロータ１Ａの半径方向外側に、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置されている。すなわち、図２に示す通り、前縁突出先端３２Ａは、ハブ１０Ａの外周縁からブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．４〜０．６倍であるロータ１Ａの半径方向領域Ｃ_Ａ内に位置している。ここで、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａとは、前述の通り、ロータ１Ａの半径（Φ_Ａ／２）から、ハブ１０Ａの半径ｒ_Ａを差し引いた長さをいうものとする。また、ロータ１Ａの半径（Φ_Ａ／２）とは、ハブ１０Ａの回転中心軸線Ｏから、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの半径方向の最外端までの、距離をいう。なお、本例において、前縁突出先端３２Ａの位置は、ハブ１０Ａの外周縁から、ロータ１Ａの半径方向外側に、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．４７〜０．５７倍の長さだけ離隔した位置であることが好ましく、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．５１〜０．５３倍の長さだけ離隔した位置であることがさらに好ましい。

このような前縁３１Ａの構成によれば、ロータ１Ａの回転時において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの付近に発生する渦（ボルテックス）がブレード２０Ａのロータ１Ａの半径方向外側の端部付近で崩壊することを抑制して、当該渦を、前縁３１Ａの全長に渡って、前縁３１Ａに沿うように発生させることができる。また、ブレード２０Ａの前縁３１Ａに沿って発生する渦は、前縁突出先端３２Ａ付近で二分割される。このため、前縁突出先端３２Ａよりロータ１Ａの半径方向の内側の渦と、前縁突出先端３２Ａよりロータ１Ａの半径方向の外側の渦とが、互いに打ち消し合うように作用する。よって、前縁３１Ａの付近で発生する渦を弱めて、ブレード２０Ａが受ける空気抵抗を低減させることができる。

なお、上述したような前縁３１Ａの付近に発生する渦を弱めるという観点から、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａと前縁突出先端３２Ａとを結んだ第２の線分Ｌ_２Ａと、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａと前縁突出先端３２Ａとを結んだ第５の線分Ｌ_５Ａとのなす角度θ_１Ａが、１４５〜１５５度であることが好ましく、１４７〜１５３度であることがさらに好ましい。

図２に示す例では、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａから前縁突出先端３２Ａまで延びる部分（以下、「前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側の部分」ともいう。）３４Ａが、その大部分で、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａと前縁突出先端３２Ａとを結んだ第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲している。ただし、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側の部分３４Ａは、少なくとも一部分で、第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲又は屈曲していればよく、また当該部分３４Ａが、その全長に渡って、同様に湾曲又は屈曲していてもよい。

このような前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側の部分３４Ａの構成によれば、当該部分３４Ａが第２の線分Ｌ_２Ａに沿って延びる場合と比べて、ロータ１Ａの回転時に、当該部分３４Ａの付近における風の流れと遠心力の作用とにより、当該部分３４Ａに更に良好に沿うように渦を発生させることができる。これにより、ブレード２０Ａが受ける空気抵抗を低減させることができる。

図２に示す例では、ブレード２０Ａの後縁４１Ａも、上述した前縁３１Ａと同様の構成を有している。すなわち、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの後縁４１Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端４３Ａと、ロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａを結んだ、第３の線分Ｌ_３Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に突出している。また、後縁４１Ａの、第３の線分Ｌ_３Ａに対する後縁突出先端４２Ａが、ハブ１０Ａの外周縁から、ロータ１Ａの半径方向外側に、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．４〜０．６倍、好ましくは０．４７〜０．５７倍、さらに好ましくは０．５１〜０．５３倍の長さだけ離隔した位置に配置されている。

また、図２に示すように、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａから前縁突出先端３２Ａまで延びる部分３４Ａが、少なくとも一部分で、第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している場合、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端４３Ａから、後縁突出先端４２Ａまで延びる部分４４Ａが、少なくとも一部分（図の例では大部分）で、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端４３Ａと後縁突出先端４２Ａとを結んだ第４の線分Ｌ_４Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲又は屈曲することが好ましい。このようなブレード２０Ａの後縁４１Ａの構成によれば、後縁４１Ａが前縁３１Ａに沿うような形状とすることができるので、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの幅が、ブレード２０Ａの幅中心線（図１の一点鎖線）における少なくとも一部分で過度に大きくなるのを防止することができる。ゆえにブレード２０Ａの表面での摩擦抵抗が、ブレード２０Ａの幅中心線における少なくとも一部分で過度に増大することを防ぐことができる。

なお、前縁３１Ａと同様に、空気抵抗の低減の観点から、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端４３Ａと後縁突出先端４２Ａとを結んだ第４の線分Ｌ_４Ａと、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａと後縁突出先端４２Ａとを結んだ第６の線分Ｌ_６Ａとのなす角度θ_２Ａが、１４５〜１５５度であることが好ましく、１４７〜１５３度であることがさらに好ましい。

図２に示すように、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａから前縁突出先端３２Ａまで延びる部分３４Ａが、少なくとも一部分で、第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している場合、ブレード２０Ａの前縁突出先端３２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａまで延びる部分３７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、前縁３１Ａの、前縁突出先端３２Ａとロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａとを結んだ第５の線分Ｌ_５Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に凸に湾曲又は屈曲することが好ましい。この構成により、ロータ１Ａの回転時に、当該部分３７Ａの付近における風の流れと遠心力の作用とにより、当該部分３７Ａに沿うように渦を発生させることができる。これにより、空気抵抗をより低減させることができる。

また、ブレード２０Ａの前縁突出先端３２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａまで延びる部分３７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、第５の線分Ｌ_５Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に凸に湾曲又は屈曲する場合、空気抵抗の低減の観点から、後縁４１Ａの、後縁突出先端４２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａまで延びる部分４７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、後縁４１Ａの、後縁突出先端４２Ａとロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａとを結んだ第６の線分Ｌ_６Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に凸に湾曲又は屈曲することが好ましい。

図２に示す例では、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側の先端部分が、複数の部分５１Ａに分岐している。各分岐部分５１Ａは、それぞれロータ１Ａの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成されている。

さらに、図２に示す例では、分岐部分５１Ａに沿った、ブレード１Ａの前縁３１Ａ及び後縁４１Ａの一部分３６Ａ、４６Ａが、それぞれ前縁３１Ａ及び後縁４１Ａの、分岐部分５１Ａの分岐開始位置Ｒ、Ｓでの接線ｌ_１、ｌ_２上に延びている。

ここで、前縁３１Ａの、分岐部分５１Ａの分岐開始位置Ｒとは、複数の分岐部分５１Ａのうち、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの最も前側に位置する分岐部分５１Ａの、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側端Ｐから、前縁３１Ａに下ろした垂線が、前縁３１Ａと交わる点であるものとする。また、分岐部分５１Ａに沿った前縁の一部分３６Ａとは、前縁３１Ａの、分岐開始位置Ｒから、ロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａまで、直線状に延びる部分をいうものとする。
同様に、後縁４１Ａの、分岐部分５１Ａの分岐開始位置Ｓとは、複数の分岐部分５１Ａのうち、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの最も後側に位置する分岐部分５１Ａの、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側端Ｑから、後縁４１Ａに下ろした垂線が、後縁４１Ａと交わる点であるものとする。また、分岐部分５１Ａに沿った後縁の一部分４６Ａとは、後縁４１Ａの、分岐開始位置Ｓから、ロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａまで、直線状に延びる部分をいうものとする。

このようなブレード２０Ａの半径方向外側の先端部分の構成によれば、ロータ１Ａの回転時に、ブレード２０Ａの先端部分の付近で発生する渦を弱めることができる。よって、空気抵抗をより低減させることができる。

なお、図２の例では、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、各分岐部分５１Ａの形状、延在方向、及び延在長さは、ほぼ同一だが、それぞれの分岐部分５１Ａの延在方向及び／又は延在長さが異なっていてもよい。
ここで、分岐部分５１Ａの延在方向及び延在長さとは、それぞれ、当該分岐部分５１Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側端と、当該分岐部分５１Ａの、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側端及び後側端間の中間点とを結んだ線分の、延在方向及び延在長さをいうものとする。ただし、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの最も前側及び最も後側の分岐部分５１Ａの延在方向及び延在長さは、それぞれ、分岐部分５１Ａに沿った、前縁３１Ａ及び後縁４１Ａの一部分３６Ａ、４６Ａの、延在方向及び延在長さをいうものとする。

また、当該投影面において、各分岐部分５１Ａの形状は、図２に示すような略三角形状に限られず、ロータ１Ａの半径方向外側に向かうにつれて先細りである限り、略ガウス曲線形状又は略台形状等、任意の形状が可能である。また、当該投影面において、各分岐部分５１Ａは、図２の例のように互いに連結されている構成に限られるものでなく、図示はしないが、互いから離間していてもよい。

なお、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの、最も前側の分岐部分５１Ａから最も後側の分岐部分５１Ａまでの、各分岐部分５１Ａの延在方向が、分岐部分５１Ａ毎に徐々に滑らかに変化するようにされていることが、空気抵抗の低減の観点から好ましい。
ここで、図２の例では、各分岐部分５１Ａの延在方向が互いに略平行に延びている。ただし、図２の例の当該構成に代えて、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの、最も前側の分岐部分５１Ａから最も後側の分岐部分５１Ａまでの、各分岐部分５１Ａの延在方向が、ロータ１Ａの半径方向外側に向かうにつれて、互いから離れる方向に延びるとともに、分岐部分５１Ａ毎に徐々に滑らかに変化するようにされていることが、より好ましい。これにより、ロータ１Ａの回転時に、ブレード２０Ａの先端部分の付近で発生する渦を、ロータ１Ａの半径方向外側及び回転方向ＲＤ後側に、より滑らかに流すことができるので、空気抵抗をさらに低減させることができる。

また、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａと、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａとは、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏを中心とする同一円周上に無くてもよい。

図３は、図２に示すブレード２０Ａの幅方向に沿ったＡ−Ａ断面図である。図１及び図２では図示していないが、図３に示すように、ブレード２０Ａの表面に、複数の突起部５０を形成することで、ブレード２０Ａの表面に略鮫肌状の凹凸をつけている。ここで、ブレード２０Ａの表面とは、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側（すなわち図１の表側）の表面と、ロータ１Ａの背面側（すなわち図１の裏側）の表面との、両方を指すものとする。

図３に部分的に拡大して示す各突起部５０の高さｈ及び径ｄは、いずれも５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、ブレード２０Ａの表面加工にかかるコストを鑑みれば、各突起部５０の高さｈ及び径ｄは、いずれも０．００１ｍｍ以上であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上であることがさらに好ましい。

図３に示す例では、突起部５０を、ブレード２０Ａの表面のほぼ全体に形成している。そして、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面における単位面積当たりの突起部５０の数が、ブレード２０Ａの前縁３１Ａから後縁４１Ａに向かうにつれて、減少している。具体的に、図３の例では、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面における単位面積当たりの突起部５０の数は、ブレード２０Ａの前縁３１Ａから後縁４１Ａに向かうにつれて、一箇所（図３の二点鎖線の位置）を境に減少している。これゆえに、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面における、前縁３１Ａ側の領域での当該単位面積当たりの突起部５０の数が、後縁４１Ａ側の領域での単位面積当たりの突起部５０の数よりも多くなっている。
なお、図示はしないが、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面における単位面積当たりの突起部５０の数が、ブレード２０Ａの前縁３１Ａから後縁４１Ａに向かうにつれて、複数個所を境に減少してもよいし、又は滑らかに減少してもよい。
さらに、図３に示す例では、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの背面側の表面における単位面積当たりの突起部５０の数が、ブレード２０Ａの前縁３１Ａから後縁４１Ａにわたって略一定であり、ロータ１Ａの正面側の表面における後縁４１Ａ側の領域と同程度である。ただし、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面に加えて、ロータ１Ａの背面側の表面でも、単位面積当たりの突起部５０の数が、ブレード２０Ａの前縁３１Ａから後縁４１Ａに向かうにつれて減少していてもよい。

このようなブレード２０Ａの表面の構成によれば、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面の、前縁３１Ａ側の領域付近で主に発生する乱流を弱めつつ、当該乱流が、ブレード２０Ａの他の表面領域付近でも発生し又はそこにまで侵入してきた場合にも、さらにこれを弱めることができる。この構成は、ブレード２０Ａの寸法又は３次元的形状等に依って、乱流が、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面の、前縁３１Ａ側の領域付近で発生するだけでなく、ブレード２０Ａの他の表面領域付近でも発生し又はそこへも侵入する場合に、特に有利なものである。

なお、突起部５０は、ブレード２０Ａの、少なくとも、ロータ１Ａの正面側の表面の前縁３１Ａ側の領域に形成すれば、ブレード２０Ａの、少なくとも、ロータ１Ａの正面側の表面の前縁３１Ａ側の領域付近で主に発生する乱流を、弱めるという効果が得られる。このことから、図示はしないが、突起部５０を、ブレード２０Ａの、ロータ１Ａの正面側の表面の、前縁３１Ａ側の領域のみに形成することもできる。

また、各突起部５０の寸法や形状は、それぞれ異なっていてもよい。例えば、ブレード２０Ａの表面に対して垂直な断面において（すなわち図３の平面内において）、突起部５０のそれぞれの断面形状は、図３に示す例ではいずれも略ガウス曲線形状であるが、これに限られず、略半円弧状又は略矩形状等、任意の形状が可能であり、それぞれが互いに同一でも異なっていてもよい。同様に、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において（すなわち図２の平面内において）、突起部５０のそれぞれの投影形状は、図３の例ではいずれも略円形としたが、これに限られず、略楕円形状、略矩形状、略三角形状等、任意の形状が可能であり、それぞれが互いに同一でも異なっていてもよい。
なお、図３に示すような、ブレード２０Ａの幅方向に沿った断面における、ブレード２０Ａの表面上での突起部５０の分布は、ブレード２０Ａの幅中心線（図１の一点鎖線）上の各点におけるブレード２０Ａの同様の断面上で、互いに略同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。
また、上述した、ブレード２０Ａの表面上での突起部５０の分布に関する構成は、ブレード２０Ａの幅中心線上の各点において、ブレード２０Ａの幅方向に沿った断面上で当該構成となる場合に限定されず、ブレード２０Ａの幅中心線上の各点での当該断面上における突起部５０の分布を平均化したときに当該構成となる場合も含むものとする。

第１実施形態によれば、ロータ１Ａを風力発電機に用いる場合、層流が発生するような使用状況下において、ロータ１Ａの回転時における空気抵抗を低減させることができるので、騒音の低減、発電効率の向上が可能である。同様に、このロータ１Ａを水力発電機に用いる場合、ロータ１Ａの回転時における水抵抗を低減させることができるので、発電効率の向上が可能である。

（本発明の他のロータの第１実施形態）
次に、本発明の他のロータの第１実施形態について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態については、図１〜図３を参照して説明した実施形態と重複する部分の構成及び作用の説明を省き、異なる部分を中心に説明する。図４に示す本実施形態では、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａから前縁突出先端３２Ａまで延びる部分３４Ａが、その少なくとも一部分（図の例では、全部）で、前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａと前縁突出先端３２Ａとを結んだ第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に凸に湾曲又は屈曲（図の例では、湾曲）している。
このような前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側の部分３４Ａの構成によれば、当該部分３４Ａが第２の線分Ｌ_２Ａに沿って延びる場合と比べて、ブレード２０Ａが受ける空気抵抗を低減させることができる。

さらに、本実施形態では、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、前縁突出先端３２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａまで延びる部分３７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、前縁３１Ａの、前縁突出先端３２Ａとロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａとを結んだ第５の線分Ｌ_５Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲又は屈曲（図の例では、湾曲）している。
この構成により、当該部分３７Ａが第５の線分Ｌ_５Ａに沿って延びる場合と比べて、空気抵抗をより低減させることができる。

なお、本実施形態では、ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、第１の線分Ｌ_１Ａに対する前縁突出先端３２Ａは、ハブ１０Ａの外周縁から、ロータ１Ａの半径方向外側に、任意の長さだけ離間した位置に配置されることができる。ただし、空気抵抗の低減の観点から、第１の線分Ｌ_１Ａに対する前縁突出先端３２Ａは、ハブ１０Ａの外周縁から、ロータ１Ａの半径方向外側に、ブレード２０Ａの長さＢＬ_Ａの０．３５〜０．６５倍の長さだけ離隔した位置に配置されることが好ましい。

本実施形態のように、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端３３Ａから前縁突出先端３２Ａまで延びる部分３４Ａが、少なくとも一部分で、第２の線分Ｌ_２Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向前側に凸に湾曲又は屈曲している場合、空気抵抗の低減の観点から、後縁４１Ａの、ロータ１Ａの半径方向内側端４３Ａから、後縁突出先端４２Ａまで延びる部分４４Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、第４の線分Ｌ_４Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側に凸に湾曲又は屈曲することが好ましい。

同様に、本実施形態のように、ブレード２０Ａの前縁３１Ａの、前縁突出先端３２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端３５Ａまで延びる部分３７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、第５の線分Ｌ_５Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲又は屈曲する場合、空気抵抗の低減の観点から、後縁４１Ａの、後縁突出先端４２Ａからロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａまで延びる部分４７Ａが、少なくとも一部分（図の例では全部）で、後縁４１Ａの、後縁突出先端４２Ａとロータ１Ａの半径方向外側端４５Ａとを結んだ第６の線分Ｌ_６Ａに対して、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの後側に凸に湾曲又は屈曲することが好ましい。

（本発明のロータの第２実施形態）
一般的に、ロータの直径が５ｍを超えている場合、ロータの回転時に、ブレードの前縁付近に、渦に加えて乱流が発生するおそれがある。そして、このような乱流に起因して、揚力の低下や、流体抵抗が増大するおそれがある。また、ロータの直径が５ｍを超えている場合、ロータの直径が５ｍ以下である場合と比べて、ブレードの、ロータの半径方向外側の先端部分の移動速度が高くなる傾向があるので、上述した第１実施形態のようにブレードの先端部分を複数の部分に分岐させると、先端部分付近における渦が増大するおそれがある。第２実施形態は、このような課題を解決するものである。

本発明の第２実施形態を、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る風水力発電機用のロータ１Ｂの要部を示す正面図である。なお、本実施形態の説明において、既に図１〜図３を参照して説明した実施形態と重複する部分の構成及び作用の説明を省き、異なる部分を中心に説明する。図５に示すロータ１Ｂは、風力発電機に用いられるものであり、ロータ１Ｂの直径Φ_Ｂが１０ｍであり、風速が５〜２０ｍ／ｓであるときの回転数が１０〜５０ｒｐｍであるとともに、出力が１５ｋｗであって、レイノルズ数が１００，０００を超える乱流領域（層流と乱流との遷移領域を含む）で使用されることを想定したものである。ただし、本実施形態に係るロータ１Ｂは、風力発電機だけでなく、水力発電機、又は、他の風水力機械にも用いることができる。なお、ロータ１Ｂの直径Φ_Ｂは、５ｍを超えていることが好ましく、また、機械的強度の観点から、２５０ｍ以下であることが好ましく、２００ｍ以下であることがさらに好ましい。

図５に示す第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、ロータ１Ｂの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面（すなわち、図５の平面内）において、複数の延長部６０が、前縁３１Ｂに沿って設けられている。各延長部６０は、それぞれブレード２０Ｂの前縁３１Ｂから、ロータ１Ｂの回転方向ＲＤの前側に延びるとともに、ロータ１Ｂの回転方向ＲＤの前側に向かうにつれて先細りとなるように形成されている。なお、図示するように、当該投影面において、各延長部６０の根元側（ローター１Ｂの回転方向後側）の縁部は、前縁３１Ｂと隣接しており、すなわち前縁３１Ｂの輪郭の一部を形成している。

このようなブレード２０Ｂの前縁３１Ｂに設けられた複数の延長部６０によれば、ロータ１Ｂの回転時に、ブレード２０Ｂの前縁３１Ｂ付近における乱流の発生を抑制することができる。これにより、ロータ１Ｂの揚力を増大させるとともに、空気抵抗を低減させることができる。

なお、ロータ１Ｂの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面（すなわち、図５の平面内）において、各延長部６０の形状、延在方向、及び延在長さは、それぞれ異なっていてもよい。
ここで、延長部６０の延在方向及び延在長さとは、それぞれ、当該延長部６０の、ロータ１Ａの回転方向ＲＤの前側端と、当該延長部６０の、ロータ１Ａの半径方向の内側端及び外側端間の中間点とを結んだ線分の、延在方向及び延在長さをいうものとする。

また、上記投影面において、各延長部６０の形状は、図５に示すような略三角形状に限られず、ロータ１Ｂの回転方向ＲＤの前側に向かうにつれて先細りである限り、略ガウス曲線形状又は略台形状等、任意の形状が可能である。また、当該投影面において、各延長部６０は、図５の例のように互いに連結されている構成に限られるものでなく、図示はしないが、互いから離間していてもよい。また、図５に示すように、延長部６０を、前縁突出先端３２Ｂの付近や、前縁３１Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向内側端３３Ｂ及び半径方向外側端３５Ｂの付近に、設けないことが、空気抵抗の低減の観点から好ましい。

つぎに、図５に示す第２実施形態において、ブレード２０Ｂは、第１実施形態とは異なり、ブレード２０Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向外側の先端部分が、ロータ１Ｂの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成されている。

このようなブレード２０Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向外側の先端部分の構成によれば、第１実施形態のように複数の部分に分岐させた構成と比べて、ブレード２０Ｂの先端部分付近における渦の発生を抑制することができる。

なお、前縁３１Ｂの付近に発生する渦を弱めるという観点から、第１実施形態とは異なり、前縁３１Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向内側端３３Ｂと前縁突出先端３２Ｂとを結んだ第２の線分Ｌ_２Ｂと、前縁３１Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向外側端３５Ｂと前縁突出先端３２Ｂとを結んだ第５の線分Ｌ_５Ｂとのなす角度θ_１Ｂが、１６０〜１７５度であることが好ましい。

また、後縁４１Ｂを、前縁３１Ｂと同様の構成とすることによって、空気抵抗を低減させるという観点から、後縁４１Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向内側端４３Ｂと後縁突出先端４２Ｂとを結んだ第４の線分Ｌ_４Ｂと、後縁４１Ｂの、ロータ１Ｂの半径方向外側端４５Ｂと後縁突出先端４２Ｂとを結んだ第６の線分Ｌ_６Ｂとのなす角度θ_２Ｂが、１６０〜１７５度であることが好ましい。

図示はしないが、ブレード２０Ｂの表面付近で発生する乱流を弱める観点から、第１実施形態と同様に、ブレード２０Ｂの表面には、図３を参照して説明した複数の突起部５０を形成することで、ブレード２０Ｂの表面に略鮫肌状の凹凸をつけている。突起部５０の詳細な説明は、第１実施形態と同様であるので、省略する。

なお、空気抵抗の低減の観点から、突起部５０は、上述した延長部６０の表面には設けないことが好ましい。

第２実施形態によれば、ロータ１Ｂを風力発電機に用いる場合、主に乱流が発生するような使用状況下において、ロータ１Ｂの回転時における空気抵抗を低減させることができるので、騒音の低減、発電効率の向上が可能である。同様に、このロータ１Ｂを水力発電機に用いる場合、ロータ１Ｂの回転時における水抵抗を低減させることができるので、発電効率の向上が可能である。

（本発明の他のロータの第２実施形態）
なお、図６に示すように、図５を参照して説明した実施形態のロータ１Ｂに、図４を参照して説明した実施形態の前縁３１Ａ及び後縁４１Ａの構成を適用してもよい。

次に、本発明のロータ及び本発明の他のロータの性能を解析により評価したので、以下に説明する。比較例ロータ１〜３、実施例ロータ１〜８は、いずれも、ブレードの長さＢＬ_Ａを０．５０ｍ、ハブの半径ｒ_Ａを０．１０ｍ、ロータの直径Φ_Ａを１．２０ｍとした。各ロータの解析の条件は、風速を５ｍ／ｓ、ブレードのアスペクト比を６．６７、周波数を１．５９Ｈｚ、周速比を１．２０、レイノルズ数を２５，０００、ブレードのピッチ角度を３５度とした。
ここで、ブレードのアスペクト比は、ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面における、ブレードの面積に対する、ブレードの長さの２乗の比である。
周波数は、１秒間当たりのブレードの回転数である。
周速比は、風速に対する、ブレードの、ロータの半径方向外側端部の回転方向の速度の比である。
ブレードのピッチ角度は、ロータの回転中心軸線に対して垂直な面と、ブレードの前縁と後縁とを通る面との、なす角度である。
その他、各ロータに個別の解析条件を、表１、２に示す。

[比較例ロータ１]
ロータ１Ａの回転中心軸線Ｏに対して垂直な投影面において、比較例ロータ１のブレードは、前縁及び後縁が、それぞれ、直線状であり、すなわち、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第１の線分及び第３の線分に沿って延びている。

[比較例ロータ２、３、実施例ロータ１〜３]
上記投影面において、比較例ロータ２、３と実施例ロータ１〜３とのブレードは、いずれも、前縁及び後縁が、それぞれ、上記第１の線分及び第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出している。さらに、該投影面において、比較例ロータ２、３と実施例ロータ１〜３とのブレードは、いずれも、前縁が、図２に示すような凹凸状であり、すなわち、前縁の、ロータの半径方向内側端と前縁突出先端とを結んだ第２の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲しているとともに、前縁の、前縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第５の線分に対して、ロータの回転方向前側に凸に湾曲している。また、該投影面において、比較例ロータ２、３と実施例ロータ１〜３とのブレードは、いずれも、後縁が、後縁の、ロータの半径方向内側端と後縁突出先端とを結んだ第４の線分に沿って延びているとともに、後縁の、後縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第６の線分に沿って延びている。

[実施例ロータ４〜８]
上記投影面において、実施例ロータ４〜８のブレードは、いずれも、前縁及び後縁が、それぞれ、上記第１の線分及び第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出している。さらに、該投影面において、実施例ロータ４〜８のブレードは、いずれも、前縁が、図４に示すような凸凹状であり、すなわち、上記第２の線分に対して、ロータの回転方向前側に凸に湾曲しているとともに、上記第５の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲している。また、該投影面において、実施例ロータ４〜８のブレードは、いずれも、後縁が、上記第４の線分に沿って延びているとともに、上記第６の線分に沿って延びている。

表１、２において、「θ_1A」とは、上記第２の線分と上記第５の線分とのなす角度を示している。「α」とは、上記投影面において、ロータの回転中心軸線と、前縁の、ロータの半径方向内側端とを通る直線と、ロータの回転中心軸線と、前縁の、ロータの半径方向外側端とを通る直線との、なす角度を示している。「前縁突出先端の位置」とは、ブレードの前縁突出先端の、ハブの外周面からの、ロータの半径方向に沿う距離を、ブレード長さＢＬ_Ａに対する倍数で示している。「抵抗トルク」とは、空力抵抗トルクの時間平均値であり、その値が小さいほど、ブレードの受ける空気抵抗が小さく、ロータの効率が優れていることを示す。「抵抗トルクの増大率」とは、各ロータの抵抗トルク値から比較例ロータ１の抵抗トルク値を差し引いた値の、比較例ロータ１の抵抗トルク値に対する割合を示しており、その値が小さいほど（マイナス分が大きいほど）、ブレードの受ける空気抵抗が小さく、ロータの効率が優れていることを示す。

表１からわかるように、前縁突出先端が０．４０ＢＬ_Ａ〜０．６０ＢＬ_Ａである実施例ロータ１〜３が、比較例ロータ１〜３の各々に比べて、抵抗トルク値が小さいことから、ブレードの受ける空気抵抗が低減され、ロータの効率が向上されている。
また、表２からわかるように、前縁突出先端位置にかかわらず、前縁形状が凸凹状である実施例ロータ４〜８が、比較例ロータ１に比べて、抵抗トルク値が小さいことから、ブレードの受ける空気抵抗が低減され、ロータの効率が向上されている。
したがって、本発明のロータによれば、ブレードが受ける空気抵抗を低減させて、効率を向上させ得ることが判った。

本発明のロータは、例えば水平軸ロータ等を用いた風力発電機や、水力発電機等の、風力又は水力等の流体力を動力源とする風水力機械に用いることができる。

１Ａ、１Ｂ ロータ
１０Ａ、１０Ｂ ハブ
２０Ａ、２０Ｂ ブレード
２１Ａ、２１Ｂ ブレードの基端
３１Ａ、３１Ｂ 前縁
３２Ａ、３２Ｂ 前縁突出先端
３３Ａ、３３Ｂ 前縁の、ロータの半径方向内側端
３４Ａ、３４Ｂ 前縁の、ロータの半径方向内側端から前縁突出先端まで延びる部分
３５Ａ、３５Ｂ 前縁の、ロータの半径方向外側端
３６Ａ 分岐部分に沿った、ブレードの前縁の一部分
３７Ａ、３７Ｂ 前縁の、前縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びる部分
４１Ａ、４１Ｂ 後縁
４２Ａ、４２Ｂ 後縁突出先端
４３Ａ、４３Ｂ 後縁の、ロータの半径方向内側端
４４Ａ、４４Ｂ 後縁の、ロータの半径方向内側端から後縁突出先端まで延びる部分
４５Ａ、４５Ｂ 後縁の、ロータの半径方向外側端
４６Ａ 分岐部分に沿った、ブレードの後縁の一部分
４７Ａ、４７Ｂ 後縁の、後縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びる部分
５０ 突起部
５１Ａ 分岐部分
６０ 延長部
ＢＬ_Ａ、ＢＬ_Ｂ ブレードの長さ
Ｌ_１Ａ、Ｌ_１Ｂ 第１の線分
Ｌ_２Ａ、Ｌ_２Ｂ 第２の線分
Ｌ_３Ａ、Ｌ_３Ｂ 第３の線分
Ｌ_４Ａ、Ｌ_４Ｂ 第４の線分
Ｌ_５Ａ、Ｌ_５Ｂ 第５の線分
Ｌ_６Ａ、Ｌ_６Ｂ 第６の線分
Ｏ ロータの回転中心軸線
Ｒ、Ｓ 分岐開始位置
ＲＤ 回転方向
ｄ 突起部の径
ｈ 突起部の高さ
ｌ_１、ｌ_２ 接線
ｒ_Ａ、ｒ_Ｂ ハブの半径
Φ_Ａ、Φ_Ｂ ロータの直径
θ_１Ａ、θ_２Ａ、θ_１Ｂ、θ_２Ｂ 角度

Claims (9)

1. 主軸に支持されたハブと、該ハブに基端が結合されたブレードとを備える、風水力機械用のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの前縁が、少なくとも一部分で、当該前縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第１の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出して、その前縁突出先端が、前記ハブの外周縁から、ロータの半径方向外側に、前記ブレードの長さの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置され、
   前記ブレードの前縁の、ロータの半径方向内側端から前記前縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、ロータの半径方向内側端と前記前縁突出先端とを結んだ第２の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している、
   ことを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの後縁が、少なくとも一部分で、当該後縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出して、その後縁突出先端が、前記ハブの外周縁から、ロータの半径方向外側に、前記ブレードの長さの０．４〜０．６倍の長さだけ離隔した位置に配置され、
   前記ブレードの後縁の、ロータの半径方向内側端から前記後縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記後縁の、ロータの半径方向内側端と前記後縁突出先端とを結んだ第４の線分に対して、ロータの回転方向後側に凸に湾曲又は屈曲している、
   ことを特徴とするロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの前縁の、前記前縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、前記前縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第５の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出している、
   ことを特徴とするロータ。
4. 主軸に支持されたハブと、該ハブに基端が結合されたブレードとを備える、風水力機械用のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの前縁が、少なくとも一部分で、当該前縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第１の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出し、
   前記ブレードの前縁の、ロータの半径方向内側端から前記前縁が突出した前縁突出先端まで延びる部分が、少なくとも一部分で、前記前縁の、ロータの半径方向内側端と前記前縁突出先端とを結んだ第２の線分に対して、ロータの回転方向前側に凸に湾曲又は屈曲しており、
   前記ブレードの前縁の、前記前縁突出先端からロータの半径方向外側端まで延びるが、少なくとも一部分で、前記前縁の、前記前縁突出先端とロータの半径方向外側端とを結んだ第５の線分に対して、ロータの回転方向後側に突出している、
   ことを特徴とするロータ。
5. 請求項４に記載のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの後縁が、少なくとも一部分で、当該後縁の、ロータの半径方向内側端とロータの半径方向外側端とを結んだ第３の線分に対して、ロータの回転方向前側に突出している、
   ことを特徴とするロータ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   前記ブレードの、ロータの半径方向外側の先端部分が、複数の部分に分岐しており、
   各分岐部分が、それぞれロータの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成され、
   前記分岐部分に沿った、前記ブレードの前記前縁及び後縁の一部分が、それぞれ当該前縁及び後縁の、当該分岐部分の分岐開始位置での接線上に延びている、
   ことを特徴とするロータ。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータであって、
   ロータの回転中心軸線に対して垂直な投影面において、
   それぞれ前記ブレードの前記前縁からロータの回転方向前側に延びるとともに、ロータの回転方向前側に向かうにつれて先細りとなる複数の延長部が、前記前縁に沿って設けられ、
   前記ブレードの、ロータの半径方向外側の先端部分が、ロータの半径方向外側に向かうにつれて先細りとなるように形成されている、
   ことを特徴とするロータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のロータであって、
   前記ブレードの、少なくとも、ロータの正面側の表面の前縁側の領域に、それぞれ５ｍｍ以下の高さ及び径を有する複数の突起部が形成されている、
   ことを特徴とするロータ。
9. 請求項８に記載のロータであって、
   前記ブレードの、少なくともロータの正面側の表面における単位面積当たりの前記突起部の数が、前記ブレードの前記前縁から前記後縁に向かうにつれて、減少している、
   ことを特徴とするロータ。

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