(57)【要約】【課題】簡便な構造を有するブレードにより騒音の発生を低減する、または所定の音を発生するとともに、低速回転でも比較的大きな回転力を発生させる風力発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数のブレード１０を有する風力発電装置９０であって、ブレード１０の内部の所定の位置に複数の膨張体１５が設置され、該膨張体１５に流体が充填されることによりブレード１０の表面に複数の突起１０ａが形成されることを特徴とする風力発電装置。【選択図】図２
2015034487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの内部の所定の位置に複数の膨張体が設置され、該膨張体に流体が充填されることにより前記ブレードの表面に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの内部の所定の位置に複数の電磁弁が設置され、前記複数の電磁弁は端部に押し上げ部材を有し、
前記電磁弁が前記押し上げ部材を押し上げることにより、前記ブレードの表面に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
前記ブレードの表面に形成された複数の突起が、風の影響を受けることによって種々の音を発することを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
洋上に設置され、
風の影響を受けることによって発生した前記種々の音によって、周辺海域の魚を集魚することを特徴とする請求項３記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記ブレードの表面に形成された複数の突起が、風の影響を受けることによって風力発電装置が本来発生する音を消音するための音を発することを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記複数の突起の形状が、円形状または矩形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項７】
複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの前縁の所定の位置に複数の膨張体が設置され、該膨張体に流体が充填されることにより前記ブレードの前縁に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のブレードを有する風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因物質と考えられている二酸化炭素の低減の要求や原発事故の影響で再生可能エネルギー源として、風力発電装置が注目されている。通常の風力発電装置は、支柱と、その支柱に回転自在に支持されるブレード（羽根）とを有しており、風を受けてブレードが回転し、その回転力に基づいて電力を発生させる。風力発電装置のブレードは、風力に耐える剛性が要求される一方、発電効率の観点からはブレードを大きくする必要がある。
【０００３】
しかし、ブレードは大型化されると、風の抵抗をより多く受けるため振動騒音が増加し、それによって風力発電装置の近隣に騒音の被害が発生すると共に、ブレードにガタが生じて風力発電装置自体の耐久性が低下するという問題が発生する。
【０００４】
上述した課題を解決するために、例えば特許文献１には、風力発電装置のブレードにおける任意の箇所を簡易かつ十分に制振することができる風力発電装置のブレードの制振構造に関する技術が開示されている。特許文献１記載の風力発電装置のブレードを、図８を参照しつつ以下に説明する。
【０００５】
ブレード５４は、外板５５と桁部５６とを備えている。外板５５は、断面略雫状をなし、第１外板５７及び第２外板５８を備える半割構造体から構成されている。そして、ブレード５４は、樹脂層７１と、樹脂層７１に積層される拘束層７２とを備える制振シート７０を有する。この制振シート７０をブレード５４の内側面に貼着した後加熱する。樹脂層７１は硬化により、強度が増加して硬化層８２となる。これによって、風力発電機ブレード５４の強度は向上することになり、ブレードの振動による騒音が抑制される。図８（ａ）は制振シートの加熱前のブレードの状態を、図８（ｂ）は制振シートの加熱後のブレードの状態を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した制振シート７０を用いたブレード５４の構造は複雑であり、また制振シート７０を加熱する工程が必要であり、風力発電装置の価格を上昇させる要因ともなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造を有するブレードにより騒音の発生を低減する、または所定の音を発生するとともに、低速回転でも比較的大きな回転力を発生させる風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、以下の構成を備えるものである。
【００１０】
（１）複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの内部の所定の位置に複数の膨張体が設置され、該膨張体に流体が充填されることにより前記ブレードの表面に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【００１１】
（２）複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの内部の所定の位置に複数の電磁弁が設置され、前記複数の電磁弁は端部に押し上げ部材を有し、
前記電磁弁が前記押し上げ部材を押し上げることにより、前記ブレードの表面に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【００１２】
（３）前記ブレードの表面に形成された複数の突起が、風の影響を受けることによって種々の音を発することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の風力発電装置。
【００１３】
（４）洋上に設置され、
風の影響を受けることによって発生した前記種々の音によって、周辺海域の魚を集魚することを特徴とする前記（３）記載の風力発電装置。
【００１４】
（５）前記ブレードの表面に形成された複数の突起が、風の影響を受けることによって風力発電装置が本来発生する音を消音するための音を発することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の風力発電装置。
【００１５】
（６）前記複数の突起の形状が、円形状または矩形状であることを特徴とする前記（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【００１６】
（７）複数のブレードを有する風力発電装置であって、
前記ブレードの前縁の所定の位置に複数の膨張体が設置され、該膨張体に流体が充填されることにより前記ブレードの前縁に複数の突起が形成されることを特徴とする風力発電装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡便な構造を有するブレードにより騒音の発生を低減する、または所定の音を発生するとともに、低速回転でも比較的大きな回転力を発生させる風力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の風力発電装置の構成を示す図
【図２】実施例の風力発電装置の第１のブレードを示す図
【図３】実施例の風力発電装置の第２のブレードを示す図
【図４】実施例の風力発電装置の第３のブレードを示す図
【図５】実施例の風力発電装置の第４のブレードを示す図
【図６】実施例の風力発電装置が設置された状態を示す図
【図７】実施例の風力発電装置を洋上に設置した状態を示す図
【図８】従来の風力発電装置のブレードの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本実施例の風力発電装置の構成を示す図である。風力発電装置のブレード以外は、従来の風力発電装置と同様な構成を有している。
【００２１】
図１を参照しつつ風力発電装置の概要を説明する。図１に示すように、プロペラ型の風力発電装置９０は、ブレード（翼）１０がハブ２を介してローター軸３に接続されている。ナセル１８には、ローター軸３の他、増速機４、ブレーキ装置５、発電機６及び動力伝達軸７が収納されている。また、ナセル１８はタワー２２によって支持されている。そして、ブレード１０の回転により発電機６で発生した電力は変圧器８で変圧された後、系統保護装置９から電力系統１１へと供給される。
【００２２】
本実施例の風力発電装置９０のブレード１０の特徴は、表面に複数のコブ（突起）を有していることである。この突起を有することで、風力発電装置が発生する騒音を消音したり、逆に特有の音を発生させることができる。また、図１には記載していないが、これらのコブをブレードの前縁部に複数有することにより、ある風速における回転力を増加させることができる。詳細については後述する。
【００２３】
図２は、本実施例の風力発電装置９０のブレード１０の一部を示した図である。図２（ａ）は、ブレード１０の外観図であり、コブ１０ａが所定の間隔で配置されている。これらのコブ１０ａの大きさ、高さ等はブレード１０によって発生させる音の種類やブレード１０に当たる風の風速等を総合的に考慮して決定されるものとする。１００は、ハブ２にブレードを取付けるための取付ボルトである。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のブレード１０の断面図である。本実施例のブレード１０では、ブレードの内部に中空な球状体１５を複数有している。すなわち、これら球状体１５を膨張させることにより、ブレード１０の内部からブレードの表皮を押し上げコブ１０ａを形成するものである。この球状体１５の内部に充填するものとしては、空気等の気体、水等の液体が考えられる。ブレード１０の表皮はコブ１０ａの形成のため、適度の厚さと弾性係数を有するものとする。図２（ｃ）は、図２（ａ）のブレード１０のコブ１０ａが一部消滅した状態を示す図である。このように、コブ１０ａの数を変化させることで、ブレード１０によって発生する音を種々変えることができる。図２（ｄ）は、図２（ｃ）のブレード１０の断面図である。一部の球状体１５が、内部の空気や水が減量されることによってブレード表面のコブ１０ａが消滅していることが判る。
【００２５】
図３は、ブレード２０の複数のコブ２０ａを、電磁弁２５で形成する例を示す断面図である。図３（ａ）は、すべてのコブ２０ａを形成した場合を示しており、図３（ｂ）は上面側の一部のコブ２０ａを消滅させた場合を示している。また、図３（ｃ）は、下面側のコブ２０ａをすべて消滅させた場合を示している。
【００２６】
図４は、ブレード３０に形成されるコブ３０ａを矩形状にした例である。円形ではなく、矩形にすることで円形の場合とは異なった音を発生させることができる。コブ３０ａが矩形状の場合も、コブの数を増減させることによって発生する音を変化させことができる。図４（ａ）は外観図を示し、図４（ｂ）は縦断面図を示す。図４（ｂ）に示したように、矩形状のコブ３０ａを形成するために電磁弁３５に矩形の押し上げ部材が取り付けられている。他の方法、例えば中空の立方体を膨張されることによって矩形状のコブを形成してもよい。
【００２７】
図５は、コブ４０ａをブレード４０の前縁部に形成した場合の例を示している。図５（ａ）は外観図、図５（ｂ）は縦断面図、図５（ｃ）は横断面図である。前縁部にコブ４０ａを形成する方法は、図のように中空の球状体４５を膨張させる方法でもよいし、既に述べたように電磁弁を用いる方法であってもよい。このように、前縁部にコブ４０ａを形成する着想はザトウクジラの胸ビレを参考にしたものである。
【００２８】
ザトウクジラは、体長の１／３ほどもある長い胸ビレを持っているのが特徴である。ヒレの前縁にはコブがついて凹凸形状をしている。高速で進む場合には翼の前縁部分が滑らかな方が、水や空気の抵抗は小さくなる。ザトウクジラのヒレは前縁部分が凹凸形状を有しているので、抵抗が大きくて泳ぐことに適さない形のように見える。ところが、比較的ゆっくりした速度で泳ぐ場合には、ザトウクジラのようにヒレの前縁部に凹凸がある方が都合良い。何故なら、ヒレの周りを水が流れる時に、凹凸の谷にあたる部分の後方に渦が発生し、この渦がヒレの後方部分での水の流れをスムーズにすることで、水の抵抗を抑えつつヒレには揚力を生じさせるからである。そのため、ゆっくりと泳いでいてもザトウクジラは失速して沈むことはないし、方向転換する時もエネルギー消費を抑えることができるのである。図５（ｄ）は、ブレード４０の前縁部からの流れを示した図である。コブ４０ａ間の流れＳが渦Ｖを形成している状態を示す。
【００２９】
このように、ザトウクジラの胸ビレの形状を模して風力発電装置のブレードの前縁部に複数のコブを形成すると、ブレードが比較的低速で回転する場合でも従来よりも大きな回転力を得ることができる。なお、前縁部のコブの大きさ等は風速の大きさ、風向等により適宜変更すれば、最適の回転力を得ることができる。
【００３０】
図６は、本実施例のブレード１０を装備した風力発電装置９０を示す図である。ブレードのコブの突起を制御することで、風力発電装置は種々の音を発生させることができるとともに、逆に風力発電装置が有する固有の発生騒音を低減または消すことができる。さらに、コブの突起の数や高さを制御することで、種々の音のメロディーを発生させることができる。このことを利用した集魚装置を兼ねた風力発電装置を図７に示す。
【００３１】
図７は本実施例のブレードを備えた洋上の風力発電装置９０を示す。風力発電装置９０は海上の基礎構造物６０の上に設置されている。この基礎構造物６０は、中央構造物６１、タワー浮体部６２、主要浮体６３、サブ浮体６４、動揺制止翼６５及び係留装置６６等で構成されている。なお、主要浮体６３とサブ浮体６４は、中央構造物６１の周囲に複数設置されている。従来の洋上の風力発電装置は、単に海上に発生する風を受けて発電するのみであったが、図７の風力発電装置９０は発電と同時に海中の魚を集める機能を有するものである。すなわち、この洋上の風力は有力発電装置は、受けた風をブレードの上のコブで変動させることにより所定の海中の魚の好むメロディーを発生させることにより集魚を行うものである。その結果、一の風力発電装置で発電と集魚を同時に行うことができる。魚の好むメロディーは、例えばマグロ、サバ、イワシ等でそれぞれ異なるメロディーとしてよい。
【００３２】
本実施例の風力発電装置によれば、簡便な構造を有するブレードにより騒音の発生を低減する、または所定の音を発生するとともに、低速回転でも比較的大きな回転力を発生させる風力発電装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
２      ハブ
３      ローター軸
４      増速機
５      ブレーキ装置
６      発電機
７      動力伝達軸
８      変圧器
９      系統保護装
１０，２０，３０，４０          ブレード
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ  コブ
１１    電力系統
１５，４５    球状体
１８    ナセル
２２    タワー
２５，３５    電磁弁
６０    基礎構造物
６１    中央構造物
６２    タワー浮体部
６３    主要浮体
６４    サブ浮体
６５    動揺制止翼
６６    係留装置
９０    風力発電装置
１００  取付ボルト
Ｗ      風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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