JP2016084798A - 風力発電省力プロペラ - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電に使用される優れた空気利用の省エネルギープロペラを提供する【解決手段】風力発電のプロペラ８に遮熱塗料兼絶縁塗料と導電塗料を３層に塗布し第２層の導電塗料に通電してプロペラに付着した雪氷を融雪し、プロペラの自重を軽くしてプロペラの回転効率を増幅さす。又、プロペラの後部を粒径のやや大きい突起物を混合した塗料を塗布する、又は、プロペラに直接突起物を接着剤を使用して接着させ通常の空気剥離が生じる箇所Ｅからプロペラ後方に剥離箇所を押しやり風がプロペラと接する距離を長くし空気接触面積を大きくして風力効果を高めプロペラの回転力を増幅さす。又、プロペラ後方先端部にカーブ状のフィン１０やノコギリ型のフィンを取付して風切り音の減少とプロペラから剥離した空気の一部をフィンに当て風力の再利用を図る。【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電に使用する多用途のプロペラの回転効率を図り省エネルギーで発電をするプロペラに関するもので、３種類の方法を採用し１はプロペラ等に付着した雪氷の融雪をして風力の効率を増幅させるもの及び２は風とプロペラの空気密着の空気剥離を減少させて風力の効率を増幅させるもの又３はプロペラの後方先端部分にカーブ状のフィンやノコギリ型のフィンを取付して一旦プロペラから剥離した空気を再びプロペラに当てて風を再利用してその上風切り音を減少さす風力発電プロペラの省力プロペラに関するものである。

特願２０１３−０７９９８９ 例えば特許文献１では、ＡＣ−ＬＡＢＯ株式会社と独立行政法人産業技術総合研究所と共同出願人となった絶縁塗料の上下の間に導電塗料を塗布して３層構造とし導電塗料に通電して雪氷を融雪し漏電と感電を防止した構造となっているもの。

特開２００４−０５２５４７ 例えば特許文献２では、丸い球形の突起物をシート表面に付着させて車両や風力発電プロペラにシート状のようなものを貼り付けその物体に当たる空気の表面剥離を防止して空気抵抗を抑制して省エネルギーをもたらすもの。

特願２００７−２２４８２４ ヘリコプターのローターブレードの後方先端部はノコギリ型形状にして風切り時の衝撃を和らげ空気エネルギー効果をもたらすもの

第１は風力発電のプロペラの回転時、冬季には雪氷が付着しその自重で回転力が減少し風力のエネルギー利用効率が悪くなる事を防止する事を課題とするもの。

第２は通常の風力発電プロペラはその表面を滑らかにして空気抵抗を少なくするが逆に空気と接する空気剥離が早く空気利用の効率が悪くなることを防止する事を課題とするもの。

第３は従来の風力プロペラはプロペラ後方先端部分が直線になっており空気が剥離する際に風切り音が発生しやすく又一旦プロペラから剥離した風の再利用を進めることを課題とするもの。

上記の課題を解決するため、本発明のプロペラに塗布した融雪システムは雪が直接当たる部分のプロペラに最初に絶縁塗料を兼ねた遮熱塗料（ＡＣ−ＬＡＢＯ株式会社が販売している高圧ガス工業株式会社製造の塗料）を塗布し次に導電塗料を塗布し更に表面にもう一度遮熱塗料を塗布し３層構造とした融雪塗料をプロペラに塗布するもの。３層構造塗料の塗布により基物の表面に絶縁塗料塗布し最も表面に更に絶縁塗料を塗布することで漏電と感電を防止した上で第２層被膜の導電塗料に通電してプロペラに付着した雪氷を融雪しプロペラの自重を軽くして回転率を高め風力エネルギー効果を高めたもの。

導電塗料に通電するシステムは、ナセルに設置した雪氷付着センサーに付着した雪氷をセンサーが感知して通電スイッチがオンされプロペラに付着した雪氷を融雪し一定時間が経過すれば自動的に通電スイッチがオフになるセンサー付き通電スイッチ機器を取り付ける。

さらに今までほとんどのプロペラは表面を滑らかに平滑にして空気抵抗を減らしてプロペラの回転率を上昇させようとしていたが逆にプロペラに接する風が早く剥離して十分な風の力を利用できなかった課題を解決するため空気剥離を生じる部分に突起物を貼り付け空気の渦を発生させて風の空気剥離を減少さすもの。

この空気剥離減少方法には具体的に塗料に粒径の適宜大きな突起物を混合させてその塗料を塗布すること又は粒状の突起物を接着剤の利用でプロペラに接着させて空気の渦を発生させ風の空気の剥離をプロペラの後方部分に押しやることで風との接触面積を多くして風力のエネルギーを効率よく利用するものである。

プロペラの後方先端部分は直線でなくカーブ状やノコギリ型のフィンを取り付けることにより風切り音を減少させると共にさらに一旦プロペラから剥離した風をプロペラ先端部分に取り付けたフィンに再び風が当たることでさらに風力の再利用を図り風力エネルギーの効率を高めたもの。

本発明の風力省力プロペラは、融雪時には導電性塗料で熱エネルギーを無駄なく効率よく雪氷接触面全ての部分で均一に温度をおおよそ３〜５度に設定して電気を節約しながらプロペラに付着した雪氷を融雪する方法とし、雪氷の付着からプロペラの自重が増加することでそこから生じる回転率の減少を防止しプロペラの自重を軽くしプロペラの回転率を高め風力エネルギーを増幅させ省力化させるもの。

又、本発明の風力省力プロペラは、プロペラの空気剥離箇所をプロペラの後方に押しやるために空気進行方向の最初の部分には軽量の多孔質系のケイ素等の粒径の小さい突起物を、更に後方には粒径の少し大きなものの塗料を塗布すること又は接着剤を使用してプロペラに直接小及び大の突起物を接着させることにより空気の渦を発生させ風の空気剥離箇所を後方部分に押しやりプロペラとの風との接触面積を多くして空気剥離を低減させ風力エネルギーを増幅し省力化させるもの。

又、本発明の風力省力プロペラは、プロペラ後方先端部をカーブ状にしたフィンやノコギリ型のフィンを取付し先端部分から発生する風切り音の減少を促進させ、また、一旦プロペラから剥離した風の一部が再びプロペラに当たり風力の再利用を図り風力のエネルギーを増幅し省力化させるもの。

融雪塗料の塗膜断面図を表わす。 空気剥離部分の塗膜断面を表わす。 プロペラ部分の全体の断面図と融雪塗料及び剥離防止塗料又は突起物の塗布形態を、さらにはプロペラ後方先端部にカーブ状やノコギリ型のフィンを取り付けたものを表わす。 フィンの形状を拡大した断面図でカーブ状の先端部 フィンの形状を拡大した断面図でノコギリ型の先端部 プロペラの通電をする際の通電オンオフのシステムを表す構造図。

図１は融雪塗料の塗膜断面図で、ＡＣ−ＬＡＢＯ株式会社と独立行政法人産業技術総合研究所が共同出願した特願２０１３−０７９９８９名称融雪塗料の図を記載したものであるが、１はプロペラに直接塗布するときのプロペラ部分、２は下地材の塗膜又は接着剤のうちの下地材を表し、３−１は融雪塗料の第１被膜で絶縁塗料の塗膜、３−２は導電性塗料で通電塗膜、３−３は上塗りで絶縁性能を備えた遮熱塗料の塗膜を表わす。

好ましい絶縁塗料は遮熱塗料を代用することができ遮熱塗料は発売元ＡＣ−ＬＡＢＯ株式会社の遮熱塗料で製造元 高圧ガス工業株式会社の製品で、塗膜厚はおおよそ下地材２を５〜２０μｍ、融雪塗料の３層皮膜３−１〜３−３はそれぞれ５０〜１５０μｍ合計被膜厚は１００〜４００μｍであることが望ましい。

図２は空気剥離部分を示す塗膜断面図でプロペラ被塗装物１の上に下地材２を塗布し、空の進行方向７の最初の部分は軽量の多孔質のケイ素等粒径のやや小さい１〜５μｍの突起物４を含んだ塗料を塗布し、プロペラの更に後方部に粒径の更に大きな３〜１０μｍの突起物５を含んだ塗料を塗布又は接着剤２を使用して突起物小さい４とやや大きい５をそれぞれ直接プロペラに接着させ突起物表面に空気の渦を発生させ、プロペラに接する風の空気剥離をプロペラ後方部分に押しやり空気とプロペラの接触面積を大きくして風力のエネルギーを最大限に利用する。

図３は風の進行方向７の最初に雪が付着する部分及び風が多く当たる面Ｃ及びＤに融雪塗料を塗布し雪氷をＡの範囲で融雪するものとし、融雪塗料塗布の後方Ｂ部分には空気剥離が生じる部分Ｅからは粒径のやや小さい突起物を含んだ塗料４を更に後方には粒径の大きな突起物を含んだ塗料５を塗布又は接着剤を使用して突起物４及び５を直接プロペラのＤ部分に接着させて普通の状態での風の空気剥離が始まるＥ箇所から空気剥離をプロペラ後部Ｆ箇所に押しやり剥離効果を減少さす塗布位置Ｂを明示したもの。

又、図３は風の進行方向後方部分にカーブ状やノコギリ型のフィン１０を取付して一旦剥離した空気の一部を再びプロペラに当たり風力を再利用するとともに風切り音の減少をさすフィン１０とその取付位置を示したもの。

図４−１はプロペラ後方先端部に取付するカーブ状のフィン

図４−２はプロペラ後方先端部に取付するノコギリ型のフィン

図５は融雪塗料に通電するシステムを表示したもので、プロペラ部分８に塗布した融雪の導電塗料の陽子及び陰子部分の端子をプロペラ中心軸の中に配線し更にそこからナセル状に設置した雪氷付着センサー機器９に接続する配線１１をして、そのセンサーの働きにより融雪塗料に通電するオンオフのスイッチの配線システムを明示したもの。

１ 被塗装物（プロペラ部分）
２ 下地材（プライマー等）又は接着剤
３−１ 融雪塗料下塗り剤（絶縁塗料）
３−２ 融雪塗料（導電性塗料）
３−３ 融雪塗料上塗り剤（遮熱塗料）
４ 剥離防止の粒径の小さい塗料又は粒径の小さい突起物の構造図部分
５ 剥離防止の粒径の大きい塗料又は粒径の大きい突起物の構造図部分
６ 導電塗料の通電オンオフシステム図
７ 風の進行方向
８ プロペラ全体断面
９ ナセルに設置した雪氷感知センサー及び通電スイッチ機器
１０ プロペラ後方部分に取り付けたカーブ状のフィンやノコギリ型のフィン
１１ 導電塗料と雪氷感知センサーとを結ぶ配線
Ａ 融雪塗料の塗布部分
Ｂ 突起物を含んだ塗料又は接着剤使用の塗布部分
Ｃ 融雪塗料を塗布する面
Ｄ 突起物を含んだ塗料を塗布又は接着剤を使用して突起物を接着させる面
Ｅ 風の空気剥離が始まる箇所
Ｆ 風の空気剥離を後方にずらした箇所

Claims (6)

1. 風力発電プロペラに３層構造の融雪塗料を塗布してプロペラに付着した雪氷を融雪し風力エネルギー効果を高めたもの。
2. 風力発電プロペラに小さい粒径の突起物を含んだ塗料を塗布して風の空気剥離を防止し風力エネルギー効果を高めたもの。
3. 風力発電プロペラに空気進行方向の先方には粒径の小さいもの又その後方には粒径の大きなものを塗布して風の空気剥離を防止し風力エネルギー効果を高めたもの。
4. プロペラ後方先端部にカーブ状のフィンやノコギリ型のフィンを取付してプロペラから剥離した風の一部を再びプロペラに当てさらに風力エネルギー効果を高め且つ風切り音の減少をもたらすもの。
5. 請求項２及び請求項３の塗料を使用しないで接着剤を使用して粒径の突起物をそれぞれプロペラに直接接着させ風の空気剥離を防止し風力エネルギー効果を高めたもの。
6. 請求項１の通電方法はナセル状に設置した雪氷付着センサー機器を取り付け通電オンオフのスイッチとする。

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