JP2017091618A - Air flow generator, windmill wing, and windmill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、気流発生装置、風車翼、および風車に関する。 Embodiments described herein relate generally to an airflow generation device, a windmill blade, and a windmill.
流体機器における動力低減は、省エネルギの観点から重要性が高まっている。風車などの流体機器の動力を低減するために、例えばプラズマの作用によって気流を発生させる気流発生装置を備えたものがある。 Power reduction in fluid equipment is becoming increasingly important from the viewpoint of energy saving. In order to reduce the power of a fluid device such as a windmill, for example, there is one provided with an airflow generation device that generates an airflow by the action of plasma.
風車が気流発生装置を備える場合、気流発生装置は風車を構成する風車翼に設置される。この気流発生装置は、風車翼の表面近傍に非常に薄い層状の誘起気流を適宜制御しながら発生する。そして、気流発生装置で発生した誘起気流により、風車翼の境界層の流速分布を変化させたり、層流境界層から乱流境界層への遷移を強制的に引き起こしたり、渦を発生または消滅させたりするなどの気流制御を実現することができる。 When a windmill is provided with an airflow generator, an airflow generator is installed in the windmill blade which comprises a windmill. This airflow generating device generates a very thin layered induced airflow near the surface of the wind turbine blade while appropriately controlling it. The induced airflow generated by the airflow generator changes the flow velocity distribution in the boundary layer of the wind turbine blade, forcibly causes a transition from the laminar boundary layer to the turbulent boundary layer, or generates or extinguishes vortices. It is possible to realize airflow control such as.
このような気流発生装置は、風車翼の表面に設置され、誘電体で形成された基体と、基体を介して設けられた一対の電極とを備える。一対の電極は、基体表面に形成された第1の電極と、第1の電極よりも気流を発生させる方向の下流側で基体内部に埋没された第2の電極とから構成される。そして、これら電極に例えば1〜10kV程度の電圧を印加して、第1の電極と第2の電極との間に位置する基体の電圧印加部分の表面に放電領域を発生し、当該表面に存在する気体の一部をプラズマ化することによって、気流発生装置は気流を発生する。発生した気流は、風車翼の表面を第1の電極から第2の電極へ流れる。 Such an airflow generation device is provided on the surface of a wind turbine blade, and includes a base formed of a dielectric and a pair of electrodes provided via the base. The pair of electrodes includes a first electrode formed on the surface of the base and a second electrode buried in the base on the downstream side in the direction of generating an air flow with respect to the first electrode. Then, a voltage of, for example, about 1 to 10 kV is applied to these electrodes, and a discharge region is generated on the surface of the voltage application portion of the base located between the first electrode and the second electrode, and exists on the surface. The airflow generation device generates an airflow by converting a part of the gas to be converted into plasma. The generated airflow flows from the first electrode to the second electrode on the surface of the wind turbine blade.
このように、流体機器が気流発生装置を備えることによって、流体機器の表面の気体流れが制御される。そのため、この気流発生装置は、革新的要素技術として種々の産業機器に利用することが可能である。 As described above, the fluid device includes the air flow generation device, whereby the gas flow on the surface of the fluid device is controlled. Therefore, this airflow generation device can be used for various industrial equipment as an innovative element technology.
上記したような気流発生装置を備える風車では、風車における動力低減の効率性の観点から、気流発生装置は風車翼の前縁(リーディングエッジ)に配置される。この風車翼が回転した場合、雹や霰等の飛来物が風車翼の前縁に設けられた気流発生装置に衝突する。そのため、気流発生装置を構成している基体や電極は、エロージョンによる損傷を受けることがある。 In a windmill provided with an airflow generation device as described above, the airflow generation device is disposed at the leading edge (leading edge) of the windmill blade from the viewpoint of efficiency of power reduction in the windmill. When this windmill blade rotates, flying objects such as kites and kites collide with an airflow generator provided at the front edge of the windmill blade. For this reason, the substrate and the electrodes constituting the airflow generation device may be damaged by erosion.
誘電体である基体がこのような損傷を受けると、基体が侵食され、基体の厚さが薄くなる。そのため、第1の電極と第2の電極との間に位置する基体の電圧印加部分は、放電の発生に必要な電圧を維持できずに、短絡することがある。その結果、気流発生装置は放電を発生することができず、風車翼の気流制御が困難になることがある。また、基体の表面に設けられている第1の電極が損傷して、第1の電極に電圧を供給している配線が断線することがある。 When the dielectric substrate is damaged, the substrate is eroded and the thickness of the substrate is reduced. For this reason, the voltage application portion of the substrate located between the first electrode and the second electrode may not be able to maintain the voltage necessary for generating the discharge and may be short-circuited. As a result, the airflow generation device cannot generate discharge, and airflow control of the wind turbine blades may be difficult. In addition, the first electrode provided on the surface of the substrate may be damaged, and the wiring that supplies voltage to the first electrode may be disconnected.
例えば、短絡や断線などの問題を低減するために電極を厚くした場合、飛来物が風車翼の前縁に設けられた気流発生装置に衝突しても、これら問題は改善される可能性がある。しかしながら、放電の発生に必要な印加電圧が増加するため、気流発生装置を駆動させるエネルギは増加し、風車の動力は増加することがある。さらには、電極が厚くなると、電極が変形しにくくなる。そのため、電極の加工性は低下し、気流発生装置を風車翼に取り付けることが困難になることがある。 For example, when the electrodes are thickened to reduce problems such as short circuit and disconnection, these problems may be improved even if flying objects collide with the airflow generator provided at the front edge of the wind turbine blade. . However, since the applied voltage required for generating the discharge increases, the energy for driving the airflow generator increases, and the power of the windmill may increase. Furthermore, as the electrode becomes thicker, the electrode is less likely to be deformed. For this reason, the workability of the electrode is lowered, and it may be difficult to attach the airflow generation device to the wind turbine blade.
本発明が解決しようとする課題は、雹や霰等の飛来物が衝突しても、基体および電極の損傷を低減し、動力低減などの性能低下を抑制することができる気流発生装置、風車翼、および風車を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that an airflow generator and a wind turbine blade that can reduce damage to the base and the electrode and suppress performance degradation such as power reduction even when flying objects such as kites and kites collide. And to provide a windmill.
実施形態の気流発生装置は、気流を発生させる装置であって、可撓性を有する誘電体で形成された基体と、前記基体の表面に設けられた第1の電極と、前記基体の内部で、前記第1の電極よりも前記気流を発生させる方向の下流側に設けられた第2の電極と、前記基体の表面で、前記第1の電極よりも前記気流を発生させる方向の上流側に設けられ、前記基体よりも耐エロージョン性の高いエラストマー層とを備える。そして、気流発生装置は、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加されることで気流を発生する。 An airflow generation device according to an embodiment is a device that generates an airflow, and includes a base formed of a flexible dielectric, a first electrode provided on a surface of the base, and an inside of the base. A second electrode provided downstream of the first electrode in the direction in which the air flow is generated, and a surface of the base on the upstream side in the direction of generating the air flow from the first electrode. And an elastomer layer having higher erosion resistance than the substrate. The airflow generation device generates an airflow by applying a voltage between the first electrode and the second electrode.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
実施の形態の気流発生装置6を設けた風車翼42を備える風車1について説明する。
The windmill 1 provided with the
図1は、実施の形態の気流発生装置6を設けた風車翼42を備える風車1を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、風車1は、タワー2、ナセル3、ロータ4、風向風速計5、および風車翼42に設けられた気流発生装置6などを備えている。なお、図1はアップウィンド方式の風車1を示しているが、風車1はダウンウィンド方式を採用してもよい。
Drawing 1 is a perspective view showing typically windmill 1 provided with
タワー2は、鉛直方向に沿って延設され、タワー2の下端部は、地中に埋め込まれた基台(図示しない)に固定されている。タワー2の上端部には、ナセル3が取り付けられている。
The
ナセル3は、ヨー角の調整のために、タワー2の上端部において鉛直方向を軸にして回転可能に支持されている。ナセル3の内部には、発電機(図示しない)などが収容されている。
The nacelle 3 is supported at the upper end of the
ナセル3の風上側の側端部には、ナセル3の内部に収容されている発電機の回転軸に連結され、ナセル3に回転可能に支持されているロータ4が設けられている。ロータ4は、例えば図1に示すように、水平方向を回転軸として回転方向Rに沿って回転する。このロータ4は、ハブ41と複数の風車翼42とを備えている。ここでは、3本の風車翼42を備えた風車1を示しているが、風車翼42の本数は特には限定されるものではない。
At the windward side end of the nacelle 3, there is provided a rotor 4 that is connected to a rotating shaft of a generator housed in the nacelle 3 and is rotatably supported by the nacelle 3. For example, as shown in FIG. 1, the rotor 4 rotates along the rotation direction R with the horizontal direction as a rotation axis. The rotor 4 includes a
ハブ41は、半楕円状の先端カバーを有し、風上から風下へ向かうにつれて外周面の外径が大きくなるように形成されている。ハブ41には、風車翼42の翼根が連結している。複数の風車翼42のそれぞれは、ハブ41を中心にして回転方向Rに等間隔で放射状に延設されている。風車翼42は、ピッチ角の調整のために、風車翼42の翼根から翼端に向かう方向(以下、風車翼42の長手方向ともいう)を軸にして回転可能にハブ41に支持されている。風車翼42の表面には、気流発生装置6が設置されている。
The
ナセル3の上面には、風向風速計5が取り付けられている。風向風速計5は、風の向きや速度を計測し、その計測データを制御部(図示しない)に出力する。 An anemometer 5 is attached to the upper surface of the nacelle 3. The wind direction anemometer 5 measures the direction and speed of the wind and outputs the measurement data to a control unit (not shown).
次に、実施の形態の気流発生装置6を備える風車翼42について説明する。
Next, the
図2は、実施の形態の気流発生装置6を備える風車翼42を模式的に示す斜視図である。図3は、実施の形態の気流発生装置6を備える風車翼42を模式的に示す断面図である。図2に示すように、風車翼42の前縁43には、気流発生装置6が設置されている。ここでは、複数の気流発生装置6は、風車翼42の翼根から翼端に向かう方向に沿って所定の間隔をあけて前縁43に配設されている。後述するように、気流発生装置6は、風車翼42の翼上面42aを前縁43から後縁44に向かう方向Lに沿って流れる気流を発生させる。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a
図3に示すように、気流発生装置6を構成する基体60の表面には、第1の電極61が設けられている。気流発生装置6における第1の電極61の下流端61aよりも気流を発生させる方向Lの上流側の部分は、風車翼42の前縁43に配置されている。第1の電極61の下流端61aよりも方向Lの上流側の部分とは、気流発生装置6における第1の電極61およびエラストマー層63が形成されている部分である。ここで、風車翼42の前縁43は、エロージョンによる損傷を最も受けやすい部分である。
As shown in FIG. 3, a
エロージョンによる後述する放電領域67の損傷を抑制するために、気流発生装置6に設けられているエラストマー層63は、風車翼42の前縁43に設けられる。さらに、気流発生装置6によって発生する放電領域67は、前縁43に設けられない。例えば、図3に示すように、エラストマー層63の少なくとも一部は前縁43に設けられ、放電領域67は前縁43に発生しない。
The
次に、実施の形態の気流発生装置6について説明する。
Next, the
図4は、実施の形態の気流発生装置6の一例を模式的に示す断面図である。図3および図4に示すように、気流発生装置6は、基体60と、基体60の表面に設けられた第1の電極61と、基体60の内部に設けられた第2の電極62と、基体60の表面に設けられた耐エロージョン性を有するエラストマー層63と、配線64,65を介して第1の電極61と第2の電極62との間に電圧を印加可能な放電用電源66となどを備えている。そして、気流発生装置6は、放電用電源66から第1の電極61と第2の電極62との間に電圧を印加されることで、風車翼42の翼上面42aを前縁43から後縁44に向かう方向Lに沿って流れる気流を発生させる。以下では、気流発生装置6が気流を発生させる方向を、方向Lということもある。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of the
基体60は、図2および図4に示すように、風車翼42の長手方向に沿って、風車翼42の表面に延設されている。また、図3および図4に示すように、基体60の表面(上面)には、第1の電極61が設けられている。基体60の内部には、第2の電極62が設けられている。また、基体60の表面と対向する基体60の裏面(下面)は、風車翼42の表面(翼上面42a)で支持されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
図3および図4に示すように、ここでは、基体60の形状は、板状であるが、特には限定されるものではない。例えば、基体60の断面形状は、半円形や三日月形などであってもよい。また、基体60の端部形状は、角形状に限らず、例えば、円弧状のような丸みを帯びてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the shape of the
基体60は、可撓性を有する誘電体(絶縁体)で形成されている。例えば、基体60は、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などの樹脂で形成されている。この他に、基体60は、例えば、マイカ紙にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層したものであってもよい。
The
第1の電極61は、図2〜図4に示すように、板状の平板電極からなり、風車翼42の長手方向に沿って、基体60の表面に延設されている。なお、第1の電極61の形状は、板状に限らず、例えば、断面が円、矩形などの棒状などであってもよい。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
第1の電極61は、一般的な電極材料から形成されている。例えば、第1の電極61は、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属材料やステンレスなどの合金で形成されている。
The
第2の電極62は、図2〜図4に示すように、板状の平板電極からなり、風車翼42の長手方向に沿って、基体60の内部で、第1の電極61よりも方向Lの下流側に延設されており、第1の電極61と離間して配置されている。また、図4に示すように、第2の電極62の下流端62aは、第1の電極61の下流端61aよりも方向Lの下流側に配置されている。ここでは、第1の電極61の一部と第2の電極62の一部、詳細には、方向Lの下流側に位置する第1の電極61の一部と方向Lの上流側に位置する第2の電極62の一部とが基体60を介して対面するように、第2の電極62が設けられている。なお、第2の電極62の形状は、板状に限らず、例えば、断面が円、矩形などの棒状などであってもよい。また、第1の電極61の形状と第2の電極62の形状は、同じであっても異なってもよい。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
第2の電極62は、第1の電極61と同様に、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属材料やステンレスなどの合金で形成されている。
Similar to the
エラストマー層63は、図2〜図4に示すように、風車翼42の長手方向に沿って、基体60の表面で、第1の電極61よりも方向Lの上流側に延設されている。このとき、図4に示すように、第1の電極61の上流端61b側に位置する第1の電極61と基体60との接着部分は、エラストマー層63で被覆されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
ここで、実施の形態の気流発生装置6の他の例について説明する。図5は、実施の形態の気流発生装置の一例を模式的に示す断面図である。図4では、基体60の表面にのみ形成されたエラストマー層63を備える気流発生装置6を示しているが、図5に示すように、気流発生装置6aは、第1の電極61の表面の少なくとも一部に設けられた耐エロージョン性を有する第1のエラストマー層63aをさらに備える。ここでは、第1のエラストマー層63aは、第1の電極61の表面全面に設けられている。第1のエラストマー層63aが第1の電極61の表面の少なくとも一部に設けられている場合、基体60の表面に設けられたエラストマー層63と第1の電極61の表面に設けられた第1のエラストマー層63aとは、連続的に設けられても非連続的に設けられてもよい。
Here, another example of the
なお、後述するように、図3〜図5に示すように、気流発生装置6,6aは、基体60の表面近傍で、第1の電極61よりも方向Lの下流側に放電領域67を発生させる。そのため、エラストマー層63および第1のエラストマー層63aは、基体60の表面で、第1の電極61よりも方向Lの下流側には設けられない。
As will be described later, as shown in FIGS. 3 to 5, the
エラストマー層63および第1のエラストマー層63aは、基体60、第1の電極61、および第2の電極62よりも耐エロージョン性が高い。このような耐エロージョン性に優れているエラストマー層63および第1のエラストマー層63aは、例えば、ニトリルゴム系、天然ゴム系、およびウレタンゴム系のエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種で形成されている。さらに、エラストマー層63および第1のエラストマー層63aは、内部にセラミックス粒子を分散してもよい。ここで、エロージョンとは、飛来物との衝突によって、侵食などの損傷が生じる現象である。
The
放電用電源66は、図3〜図5に示すように、配線64,65を介して、第1の電極61と第2の電極62との間に電圧を印加する。放電用電源66は、電圧印加機構として機能し、例えば、風車翼42の翼根部に取り付けられている電源装置(図示しない)を備え、その電源装置を用いて、電圧の印加を行う。例えば、放電用電源66は、制御部(図示しない)から出力される制御信号に応じて、第1の電極61と第2の電極62との間に電圧を印加する。放電用電源66については、1つの放電用電源66が図1および図2に示すような複数の気流発生装置6のそれぞれに対して独立に電圧を印加するように構成されてもよいし、複数の放電用電源66が複数の気流発生装置6のそれぞれに個別に電圧を印加するように構成されてもよい。
The
配線64,65は、図3〜図5に示すように、第1の電極61および第2の電極62のそれぞれと放電用電源66とを電気的に接続している。具体的には、配線64は、一端が第1の電極61に電気的に接続され、他端が放電用電源66に電気的に接続されている。また、配線65は、一端が第2の電極62に電気的に接続され、他端が放電用電源66に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
次に、気流発生装置6の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、基体60の内部に第2の電極62を設ける。続いて、内部に第2の電極62を備えた基体60の上面に、第1の電極61を設ける。続いて、第1の電極61よりも方向Lの上流側に位置する基体60の上面に、エラストマー層63を備える。また、必要に応じて、第1の電極61の上面に、第1のエラストマー層63aを設ける。第1の電極61やエラストマー層63は、例えば接着剤を用いた既知の接着方法によって、基体60に設けられる。このようにして、気流発生装置6を製造することができる。
First, the
なお、気流発生装置6の製造方法は、これに限られるものではない。例えば、上記の製造方法において、基体60の替わりに第1の基体部と第2の基体部とからなる基体を用い、第1の基体部と第2の基体部との間に第2の電極62を設けてもよい。その他、例えば、プレス加工、押出成形加工などの種々の加工方法を用いて、気流発生装置6を製造してもよい。
In addition, the manufacturing method of the
次に、気流発生装置6によって方向Lに沿って流れる気流が発生する現象について説明する。
Next, a phenomenon in which an airflow flowing along the direction L is generated by the
図3および図4に示すように、放電用電源66から第1の電極61と第2の電極62との間に電圧が印加され、閾値以上の電位差となると、基体60の表面近傍で、第1の電極61よりも方向Lの下流側に放電領域67が発生する。この放電領域67は、風車翼42の前縁43には一切発生しない。放電領域67では、バリア放電が誘起され、低温プラズマが生成される。バリア放電においては、気体中の電子のみにエネルギを与えることができるため、気体をほとんど加熱せずに気体を電離して電子およびイオンを生成することができる。生成された電子やイオンは電界によって駆動され、それらが気体分子と衝突することで運動量が気体分子に移行する。すなわち、放電を印加することで電極付近に気流を発生することができる。発生した気流は、図2〜図4に示すように、風車翼42の翼上面42aにおける前縁43から後縁44に向かう方向Lに沿って流れる。また、気流の大きさは、電極に印加する電圧、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性を変化させることで制御可能である。なお、第1の電極61よりも方向Lの下流側に放電領域67を発生させることから、エラストマー層63は、基体60の表面で、第1の電極61よりも方向Lの下流側には設けられない。すなわち、放電領域67の発生箇所にエラストマー層63が設けられると、放電領域67は発生しない。
As shown in FIGS. 3 and 4, when a voltage is applied between the
次に、気流発生装置6によって発生した気流が風車翼42の周りの流れに及ぼす効果について説明する。
Next, the effect of the airflow generated by the
図6、図7、および図8は、翼上面42aの気流の流れを示す断面図である。図6に示すように、風車翼42の周りに流れが付着しているとき、翼上面42aの流速と翼下面42bの流速との差から、風車翼42には揚力が発生する。風車翼42の迎角αを大きくすると揚力は増大するが、ある迎角以上では、図7に示すように、翼上面42aから流れが剥離して揚力が低下する。そこで、図8に示すように、翼上面42aにおける流れの剥離を生じる部分、例えば風車翼42の前縁43に気流発生装置6を設けて気流を発生させると、境界層の流速分布が変化し、流れの剥離の発生を抑えることができる。
6, 7 and 8 are cross-sectional views showing the flow of airflow on the blade
図2に示すように、気流発生装置6は、翼上面42aの前縁43から後縁44に沿う方向へ気流を発生するように配設されている。また、各気流発生装置6は、それぞれ個々に制御することができる。そのため、風車翼42の周りにおける流れの状態に応じて、第1の電極61および第2の電極62に印加する電流電圧特性を変化させることができる。特に、横軸風車では風車翼の翼端と翼根で周速が異なるが、各気流発生装置6を個々に制御することができるので、風車翼の翼端と翼根の流れに対して最適な気流発生装置6の制御が可能となる。
As shown in FIG. 2, the
以上、実施の形態の気流発生装置によれば、基体60や第1の電極61よりも耐エロージョン性の高いエラストマー層63は、第1の電極61よりも方向Lの上流側で、基体60を被覆するように設けられている。そのため、雹や霰等の飛来物が気流発生装置に衝突しても、エロージョンによる基体60の損傷を低減することができ、動力低減などの性能低下を抑制することができる。さらには、第1の電極61の上流端61b側に位置する第1の電極61と基体60との接着部分がエラストマー層63で保護されていることから、飛来物の衝突による第1の電極61の基体60からの剥離が抑制される。
As described above, according to the airflow generation device of the embodiment, the
さらに、気流発生装置は、第1の電極61の少なくとも一部を被覆する第1のエラストマー層63aを備える。そのため、エロージョンによる第1の電極61の損傷を低減することができ、性能低下をさらに抑制することができる。
Furthermore, the airflow generation device includes a
また、エラストマー層は、様々なエラストマーから形成されることができるため、エラストマーの選定についての自由度が高い。さらに、エラストマー層は、セラミックス粒子を分散してなるため、エラストマー層63の機械的強度や耐エロージョン性をさらに向上させることができる。
In addition, since the elastomer layer can be formed from various elastomers, the degree of freedom in selecting the elastomer is high. Furthermore, since the elastomer layer is formed by dispersing ceramic particles, the mechanical strength and erosion resistance of the
また、風車翼は、前縁43にエラストマー層63の少なくとも一部を設け、前縁43には放電領域67を発生しないように、気流発生装置を備えている。そのため、放電領域67はエロージョンによる損傷から保護されることから、基体は短絡せず、風車翼に設置されている気流発生装置は気流を安定して発生することができる。
In addition, the wind turbine blade is provided with at least a part of the
以下、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されない。 Hereinafter, a detailed description will be given with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by these Examples.
(実施例)
図9は、実施例で製造した気流発生装置6bを模式的に示す断面図である。まず、基体60を構成する第1の基体部60aとして、誘電体である厚さ0.5mmのシリコーン樹脂製のシートを準備した。続いて、第1の基体部60aの上面に、両面テープを介して、長さ100mm、幅5mm、厚さ0.1mmの銅リボン製の第1の電極61を設けた。また、第1の基体部60aの下面で、第1の電極61よりも方向Lの下流側に、両面テープを介して、長さ100mm、幅5mm、厚さ0.1mmの銅リボン製の第2の電極62を設けた。続いて、第1の電極61の上面と、第1の基体部60aの上面で、第1の電極61よりも方向Lの上流側とに、両面テープを介して、厚さ0.2mmのニトリルゴム製のシート状のエラストマー層63bを設けた。このとき、エラストマー層63bは、基体60の近傍に発生する放電領域67には設けられていない。また、エラストマー層63bの耐エロージョン性は、第1の基体部60a、第2の基体部60b、第1の電極61、および第2の電極62の耐エロージョン性よりも高い。続いて、第1の基体部60aの下面に、両面テープを介して、誘電体である厚さ0.5mmのシリコーン樹脂製の第2の基体部60bを設けた。こうして、気流発生装置6bを製造した。
(Example)
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the airflow generation device 6b manufactured in the example. First, a sheet made of a silicone resin having a thickness of 0.5 mm, which is a dielectric, was prepared as the
次に、図2および図3に示す風車翼42と同様に、エラストマー層63bが風車翼42の前縁43に配置されるように、風車翼42の表面に、両面テープを介して、上記製造した気流発生装置6bを設けた。このとき、気流発生装置6bに設けられた第1の電極61の下流端61aよりも方向Lの上流側の部分は、風車翼42の前縁43に配置され、気流発生装置6bによって発生する放電領域67は、前縁43には配置されない。こうして、気流発生装置6bを備えた風車翼を製造した。
Next, similarly to the
次に、上記製造した風車翼を備えた風車のエロージョン試験として、風車翼の前縁43に対して、サンドブラスト機を用いて直径0.2mmのアルミナ粒子を約80m/sの速度で3分間吹き付けた。このとき、サンドブラスト機から放出した直線的に飛行しているアルミナ粒子がエラストマー層63bに吹き付けられるように、エロージョン試験を実施した。なお、エロージョン試験において、サンドブラスト機から放出した直線的に飛行しているアルミナ粒子は放電領域67に吹き付けられていない。ここで、2MW級の風車における風車翼の翼端の周速は約80m/sである。また、風車における飛来物をアルミナ粒子と見なした。
Next, as an erosion test of the wind turbine equipped with the manufactured wind turbine blade, alumina particles having a diameter of 0.2 mm are sprayed at a speed of about 80 m / s for 3 minutes onto the leading
アルミナ粒子を吹き付けた後、気流発生装置6bに7kVの交流電圧を1分間印加して、気流発生装置6bが気流を発生するかどうかを評価した。その結果、気流発生装置の基体は短絡せず、気流発生装置6bは気流を安定して発生することができた。 After the alumina particles were sprayed, an AC voltage of 7 kV was applied to the airflow generator 6b for 1 minute to evaluate whether the airflow generator 6b generates an airflow. As a result, the base of the airflow generator was not short-circuited, and the airflow generator 6b was able to generate airflow stably.
(比較例)
上記実施例におけるエラストマー層63bを設けない以外は、実施例と同様の方法で気流発生装置および風車翼を製造した。また、実施例と同様の方法でエロージョン試験を実施した。その結果、印加時間が10秒間で、基体が短絡した。そのため、気流発生装置は、短時間で気流を発生することができなくなった。
(Comparative example)
An airflow generator and a wind turbine blade were manufactured in the same manner as in the example except that the
以上、実施例および比較例によれば、ニトリルゴムのような耐エロージョン性に優れたエラストマー層を気流発生装置、風車翼、および風車に設置することで、これらの耐エロージョン性を向上することができた。 As described above, according to the examples and comparative examples, the erosion resistance can be improved by installing the elastomer layer having excellent erosion resistance such as nitrile rubber on the airflow generator, the wind turbine blade, and the windmill. did it.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、雹や霰等の飛来物が衝突しても、基体および電極の損傷を低減し、動力低減などの性能低下を抑制することができる。 According to at least one embodiment described above, even if a flying object such as a kite or kite collides, damage to the base and the electrode can be reduced, and performance degradation such as power reduction can be suppressed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…風車、2…タワー、3…ナセル、4…ロータ、5…風向風速計、6,6a,6b…気流発生装置、41…ハブ、42…風車翼、42a…翼上面、42b…翼下面、43…前縁、44…後縁、60…基体、60a…第1の基体部、60b…第2の基体部、61…第1の電極、61a…下流端、61b…上流端、62…第2の電極、62a…下流端、63,63b…エラストマー層、63a…第1のエラストマー層、64,65…配線、66…放電用電源、67…放電領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Windmill, 2 ... Tower, 3 ... Nacelle, 4 ... Rotor, 5 ... Wind direction anemometer, 6, 6a, 6b ... Airflow generator, 41 ... Hub, 42 ... Windmill blade, 42a ... Blade upper surface, 42b ... Blade lower surface , 43 ... front edge, 44 ... rear edge, 60 ... base, 60a ... first base part, 60b ... second base part, 61 ... first electrode, 61a ... downstream end, 61b ... upstream end, 62 ... Second electrode, 62a ... downstream end, 63, 63b ... elastomer layer, 63a ... first elastomer layer, 64, 65 ... wiring, 66 ... discharge power source, 67 ... discharge region.
Claims (5)
可撓性を有する誘電体で形成された基体と、
前記基体の表面に設けられた第1の電極と、
前記基体の内部で、前記第1の電極よりも前記気流を発生させる方向の下流側に設けられた第2の電極と、
前記基体の表面で、前記第1の電極よりも前記気流を発生させる方向の上流側に設けられ、前記基体よりも耐エロージョン性の高いエラストマー層と
を備え、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加されることで前記気流を発生する気流発生装置。 An airflow generating device that generates an airflow,
A substrate formed of a flexible dielectric;
A first electrode provided on the surface of the substrate;
A second electrode provided on the downstream side in the direction of generating the airflow from the first electrode inside the base;
Provided on the surface of the base on the upstream side in the direction of generating the airflow from the first electrode, and an elastomer layer having higher erosion resistance than the base;
An airflow generation device that generates the airflow when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode.
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