(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、
該翼本体部の各半径位置における翼型形状は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状とされていることを特徴とする風車翼。
【請求項２】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、
該翼本体部の各半径位置における翼型形状は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状とされ、かつ、その翼弦方向の翼厚分布が前記Ｙ方向に伸縮された形状とされていることを特徴とする風車翼。
【請求項３】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、
該翼本体部の各半径位置における翼型形状は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状とされ、
該翼本体部の各半径位置における翼型形状の翼前縁から翼厚最大位置までの前縁部は、その翼弦方向の翼厚分布が前記Ｙ方向に伸縮された形状とされ、かつ、該翼厚分布および前記背側形状から腹側形状が定められていることを特徴とする風車翼。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された風車翼と、
該風車翼の翼根側に接続され、該風車翼によって回転させられるロータと、
該ロータによって得られた回転力を電気出力に変換する発電機と、
を備えていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項５】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、
前記翼本体部の各半径位置における翼型形状を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状となるように規定することを特徴とする風車翼の設計方法。
【請求項６】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、
前記翼本体部の各半径位置における翼型形状を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状となり、かつ、その翼弦方向の翼厚分布が前記Ｙ方向に伸縮された形状となるように規定されていることを特徴とする風車翼の設計方法。
【請求項７】
翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、
前記翼本体部の各半径位置における翼型形状を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状となるように規定し、
前記翼本体部の各半径位置における翼型形状の翼前縁から翼厚最大位置までの前縁部を、その翼弦方向の翼厚分布が前記Ｙ方向に伸縮された形状となり、かつ、該翼厚分布および前記背側形状から腹側形状を規定することを特徴とする風車翼の設計方法。
【請求項８】
前記最大翼厚位置から翼後縁までの後縁部は、前記背側形状および前記翼厚分布から定められる基準腹側形状に対して、所定の調整量をもって定められた腹側形状とされていることを特徴とする請求項７に記載の風車翼の設計方法。
【請求項９】
前記調整量は、前記最大翼厚位置および前記翼後縁にて０とされ、かつ、腹側形状を与える腹面座標の翼弦方向における１次微分量が０とされた翼弦位置についての４次式にて規定された関数によって与えられることを特徴とする請求項８に記載の風車翼の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車翼およびこれを備えた風力発電装置ならびに風車翼の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電時に温室効果ガスを排出しないクリーンエネルギーとして、風力発電装置が注目されている。風力発電装置は、風力によって風車翼を軸周りに回転させ、この回転力を電力に変換して発電出力を得る。
風力発電装置の発電出力は、軸端出力（翼が発生する出力）と、変換効率（軸受や発電機などの効率）との積で表される。また、軸端出力は次式で表され、翼効率が高く、翼直径が大きい翼であれば、発電量が向上する。
軸端出力=1/2×空気密度×風速３×翼効率×π×（翼直径/2）２
【０００３】
翼効率は、理論上の上限値（ベッツ限界=0.593）が存在し、実際上は風車後流の影響と翼の空気抵抗の存在で上限値は0.5程度となる。したがって、翼効率のこれ以上の大幅な改善は難しい。
一方、翼直径はその自乗で出力に影響を持つため、発電量向上のためには翼直径の拡大が効果的である。しかし、翼直径の拡大は空力荷重（流入方向に作用するスラスト力および翼根に伝わるモーメント）の増大に繋がるため、ロータヘッド、ナセル、タワーなどの機器の大型化や重量増大、ひいてはコスト増に繋がる懸念・傾向がある。したがって、翼の空力荷重の増大を抑えながら長翼化する技術が必須とされる。荷重増大の問題を避けるため、空力的（翼形状的）に考えられる方法としては、コード長（翼弦長）をより短くして（即ち、アスペクト比をより大きくして、又はソリディティをより小さくして）、翼投影面積を減少させて空力荷重を低減させる手法が考えられる。
ここで、アスペクト比およびソリディティは、下式で表される。
アスペクト比=翼長２/翼投影面積・・・（１）
ソリディティ=全翼投影面積/翼掃過面積
=（翼枚数×平均コード長）/（π×（翼直径/2）２）・・・（２）
【０００４】
一般に、風車翼は、所定の周速比に対して所定の最適コード長を持ち、次式の関係がある（Wind Energy Handbook, John Wiley & Sons, p378）。
Copt／Ｒ×λ２×CLdesign×ｒ／Ｒ≒１６／９×π／ｎ    ・・・（３）
ここで、Coptは最適コード長，Ｒ（翼半径）は翼直径の２分の１，λは設計周速比，CLdesignは設計揚力係数，ｒは翼断面の半径位置，ｎは翼枚数である。
設計周速比は、翼端周速／無限上流風速である。設計揚力係数は、翼型（翼断面）の揚抗比（揚力／抗力）が最大となる迎角における揚力係数であり、翼型（翼断面）の（空力）形状と流入条件（レイノルズ数）によって決まる。
図１１には、本明細書にて用いるレイノルズ数の定義が示されている。同図に示されているように、風車におけるレイノルズ数は、所定の回転数で回転する翼の所定断面Ａ−Ａにおける相対風速度を考慮したものであり、下式にて表される。
レイノルズ数＝空気密度×翼断面への相対風速度×翼断面のコード長／空気の粘性係数
【０００５】
翼の空力効率を維持するには、翼型（翼断面）は以下の特性を持つことが望ましい。
１．設計揚力係数が高い
２．設計揚力係数の「組合せ」が最適化されている
ここで、設計揚力係数の「組合せ」とは、一つの風車翼に適用される異なる翼厚比（翼厚の最大値をコード長で除した値の百分率）からなる一連の翼型群（Airfoil  series／family／set）がそれぞれ持つ設計揚力係数の組合せを言う。例えば、風車に適用される翼型の翼厚比としては、１２，１５，１８，２１，２４，３０，３６，４２％の組合せが挙げられる。
【０００６】
下記特許文献１には、風車出力向上のための翼型が開示されている。具体的には、翼厚比が１４％から４５％の範囲で設計揚力係数が１．１０〜１．２５の範囲とされた翼型が開示されている（請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１１５２１４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のように各翼厚比における所望の設計揚力係数を得たとしても、風車翼を設計するに当たり、各翼厚比における翼型形状（翼断面形状）を風車翼の長手方向にわたってどのように与えるかという具体的な検討がなされていない。また、実際の製作をも考慮して各翼厚比における翼型形状（翼断面形状）を考慮する必要がある。尚、ここで、翼型形状（翼断面形状）とは三次元翼をある半径位置で切断したときの翼断面（図２）を、前縁を原点（０，０）とし、後縁を点（１，０）として正規化した翼型形状を指す（図３）。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、各翼厚比において所望の空力特性を得ることができる風車翼およびこれを備えた風力発電装置ならびに風車翼の設計方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の風車翼およびこれを備えた風力発電装置ならびに風車翼の設計方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる風車翼は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、該翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状が翼弦方向に直交するＹ方向に伸縮された形状で与えられていることを特徴とする。
【００１１】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
なお、本発明における「伸縮」とは、所望の空力特性が得られる範囲において実質的に伸縮されていれば良い。
【００１２】
また、本発明の参考例としての風車翼は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、該翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）は、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状で与えられていることを特徴とする。
【００１３】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
なお、伸縮比としては、最大翼厚をコード長で除した翼厚比の比を用いることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の風車翼は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、該翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状とされ、かつ、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状で与えられていることを特徴とする。
【００１５】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状および翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状で与えられているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
なお、翼厚分布の伸縮比としては、最大翼厚をコード長で除した翼厚比の比を用いることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の風車翼は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備え、該翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）は、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状で与えられ、該翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の翼前縁から翼厚最大位置までの前縁部は、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状で与えられ、かつ、該翼厚分布および前記背側形状から腹側形状が定められていることを特徴とする。
【００１７】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状がＹ方向に伸縮された形状で与えられているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
また、各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の前縁部にて翼厚分布をＹ方向に伸縮された形状として腹側形状を定めているので、所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。なお、腹側形状を示す腹面座標（翼弦位置から腹側形状までの距離）は、背側形状の背面座標（翼弦位置から背側形状までの距離）から、翼厚分布から得られる対応する翼弦位置の翼厚を減じること（背面座標−翼厚）によって得ることができる。
さらに、最大翼厚位置よりも後縁側の後縁部では、任意に腹面形状を任意に設計できるようにして、設計揚力係数の最適化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の風力発電装置は、上記の風車翼と、該風車翼の翼根側に接続され、該風車翼によって回転させられるロータと、該ロータによって得られた回転力を電気出力に変換する発電機とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
上述の風車翼を備えているので、風力発電装置の出力増大が実現される。
【００２０】
また、本発明の風車翼の設計方法は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、前記翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状となるように規定することを特徴とする。
【００２１】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状がＹ方向に伸縮された形状で与えられているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
【００２２】
また、本発明の参考例としての風車翼の設計方法は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、前記翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）を、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状となるように規定することを特徴とする。
【００２３】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
なお、伸縮比としては、最大翼厚をコード長で除した翼厚比の比を用いることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の風車翼の設計方法は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、前記翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状となり、かつ、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状となるように規定されていることを特徴とする。
【００２５】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状および翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
なお、翼厚分布の伸縮比としては、最大翼厚をコード長で除した翼厚比の比を用いることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の風車翼の設計方法は、翼根側から翼先端側にかけてコード長および翼厚比が半径方向に減少する翼本体部を備えた風車翼の設計方法であって、前記翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）を、前記翼根側から前記翼先端側にかけて該翼本体部の全体にわたって、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状となるように規定し、前記翼本体部の各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の翼前縁から翼厚最大位置までの前縁部を、その翼弦方向の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状となり、かつ、該翼厚分布および前記背側形状から腹側形状を規定することを特徴とする。
【００２７】
各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各半径位置にて所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。
また、各半径位置における翼型形状（翼断面形状）の前縁部にて翼厚分布をＹ方向に伸縮された形状として腹側形状を定めているので、所望の空力性能を発揮する風車翼を実現することができる。なお、腹側形状を示す腹面座標（翼弦位置から腹側形状までの距離）は、背側形状の背面座標（翼弦位置から背側形状までの距離）から、翼厚分布から得られる対応する翼弦位置の翼厚を減じること（背面座標−翼厚）によって得ることができる。
さらに、最大翼厚位置よりも後縁側の後縁部では、腹面形状を任意に設計できるようにして、設計揚力係数の最適化を図ることができる。
【００２８】
さらに、本発明の風車翼の設計方法は、前記最大翼厚位置から翼後縁までの後縁部は、前記背側形状および前記翼厚分布から定められる基準腹側形状に対して、所定の調整量をもって定められた腹側形状とされていることを特徴とする。
【００２９】
最大翼厚位置よりも後縁側の後縁部では、所定の調整量をもって腹面形状を任意に設計できるようにしたので、設計揚力係数の最適化を図ることができる。
【００３０】
さらに、前記調整量は、前記最大翼厚位置および前記翼後縁にて０とされ、かつ、腹側形状を与える腹面座標の翼弦方向における１次微分量が０とされた翼弦位置についての４次式にて規定された関数によって与えられることを特徴とする。
【００３１】
簡便に調整量を与えることができ、容易に所望の腹側形状を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、背側形状や翼厚分布を各半径位置（各翼厚比）にてＹ方向に伸縮された形状となるように規定したので、所望の空力性能を発揮して出力増大を図ることができる風車翼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】風車翼の代表的形状を示した斜視図である。
【図２】図１の各翼厚比における断面を示した図である。
【図３】図１の各翼厚比における翼型を示した図である。
【図４】風車翼を設計する際の説明図である。
【図５】設計揚力係数の分布を無次元半径に対して示した図である。
【図６】設計揚力係数の分布を翼厚比に対して示した図である。
【図７】背側形状の決定方法を示した図である。
【図８】翼厚分布の決定方法を示した図である。
【図９】腹側形状の決定方法を示した図である。
【図１０】翼後縁部の腹側形状の調整量の与え方を示した図である。
【図１１】レイノルズ数の定義を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態にかかる風車翼は、風力発電装置の翼として好適に用いられる。風車翼は、例えば３枚設けられ、それぞれが約１２０°の間隔を有してロータに接続されている。好ましくは、風車翼の回転直径（翼直径）は６０ｍ以上とされ、ソリディティが０．２以上０．６以下の細長翼とされる。風車翼は、可変ピッチとされていても良いし、固定ピッチとされていても良い。
【００３５】
図１に示すように、風車翼１は三次元翼とされており、回転中心側である翼根１ａ側から翼先端１ｂ側に向かって延在している。
翼形状を定義する場合、同図に示されているように、各翼厚比（翼厚の最大値をコード長で除した値の百分率）の半径位置（翼の回転中心からの距離に相当する位置）においてＺ（翼の長手軸方向）＝一定の断面で切断した翼素断面を用いて表される。図１では、翼厚比が１８％，２１％，２４％，３０％，３６％，４２％の各半径位置にて切断した翼素断面が風車翼の形状の定義として用いられることが示されている。なお、風車翼１の半径位置を示す場合に、翼厚比に代えて、翼の回転中心からの距離に相当する半径位置ｒ（あるいは半径位置を翼半径で除した無次元半径位置ｒ／Ｒ）が用いられることもある。
【００３６】
図２には、図１の翼素断面をＸＹ平面（Ｚ軸に直交する平面）へ投影したものである。同図のように風車翼１の長手方向先端から見た場合、右側が翼前縁、左側が翼後縁となる。
図３は、風車翼１の各翼厚比における翼素断面に対して、その前縁をＸ＝０，Ｙ＝０、後縁をＸ＝１，Ｙ＝０としてコード長を用いて正規化したものである。同図のように表された形状を翼型という。
【００３７】
図４には、本実施形態にかかる風車翼１を設計する際の説明図が示されている。
同図において、横軸は無次元半径、縦軸は無次元コード長を示す。無次元半径は、上述のように、回転中心からの翼断面の半径位置ｒを風車翼１の翼半径Ｒで除した値（ｒ／Ｒ）である。ここで、翼半径とは、風車翼１が回転してその翼先端が描く軌跡円の直径（翼直径）の２分の１である。無次元コード長は、翼断面のコード長ｃを翼半径Ｒで除した値（ｃ／Ｒ）である。
【００３８】
図４には、上式（３）から得られる設計揚力係数CLdesignが一定とされた曲線（細線）が複数示されている。設計揚力係数CLdesignが一定の曲線は、上式（３）を満たすので、空力特性の観点から、その設計周速比における最適コード長（縦軸）を与える。
なお、図４では、設計周速比が８．０以上８．５以下、レイノルズ数が３００万以上１０００万以下とされている。
【００３９】
本実施形態の風車翼１は、同図にて太線で示すように、翼根１ａ側から翼先端１ｂ側にかけてコード長が半径方向に減少する翼本体部３を備えている。本実施形態では、翼本体部３の無次元半径は、０．２以上０．９５以下とされている。
翼本体部３は、翼先端１ｂ側に位置するとともに、コード長が漸次増大する翼先端領域１ｃと、翼根１ａ側に位置するとともに最大コード長となる最大コード位置１ｄと、翼先端領域１ｃと最大コード長位置１ｄとの間に位置する遷移領域１ｅとを有している。
【００４０】
本実施形態では、翼先端領域１ｃの無次元半径は０．５以上０．９５以下とされ、最大コード長位置１ｄの無次元半径は（０．２５±０．０５）とされ、遷移領域１ｅの無次元半径は０．２以上（０．２を含まず）０．５未満とされている。
【００４１】
図４に示されているように、翼先端領域１ｃは、略一定の第１設計揚力係数（本実施形態では１．１５）とされている。翼先端領域１ｃの第１設計揚力係数は、薄翼となる翼先端領域１ｃの翼厚比（例えば１８％程度）から実現可能な実質的な上限値とされる。この設計揚力係数の上限値は、空力特性を考慮すれば設計揚力係数が大きければ良いので薄翼の場合であれば反りを大きくすることになるが、反りの増大の排反事象として流れの剥離が生じて損失が大きくなることから、所定の値に決定される。このように、翼先端領域１ｃにて略一定の第１設計揚力係数を持たせることとしたので、風力を大きく受けて出力が期待できる翼先端領域１ｃで所望の空力特性を発揮させることができる。
【００４２】
また、最大コード長位置１ｄは、第１設計揚力係数よりも大きな値を有する第２設計揚力係数（本実施形態では１．４５）となっている。この第２設計揚力係数は、輸送上の理由等によって制限される最大コード長から決定される。例えば、図４に示されているように、風車翼１を輸送する道路の幅等から無次元最大コード長が０．０８と制限されると、この無次元最大コード長をとる設計揚力係数は、最大コード長位置１ｄとして与えられる無次元半径（０．２５±０．０５）から、１．４５と定められる。
【００４３】
遷移領域１ｅでは、第１設計揚力係数（１．１５）から第２設計揚力係数（１．４５）へと漸次増大する設計揚力係数をもたせることとした。すなわち、第１設計揚力係数を有する翼先端領域１ｃの翼根側と、第２設計揚力係数を有する最大コード長位置１ｄとを滑らかに接続した。これにより、翼先端領域１ｃから最大コード長位置１ｄまでコード長を増大させる場合であっても、設計揚力係数の変化幅を小さく止めることができるので、空力性能を大きく損なうことがない。特に、従来では考慮されていなかった厚翼部（翼先端領域１ｃに比べて厚翼となる部位；遷移領域１ｅから最大コード長位置１ｄにかけての領域）においても所望の空力特性を維持することができる。
【００４４】
図５には、上述のように形状が定められた風車翼１について、各無次元半径位置に対する設計揚力係数の分布が示されている。
無次元半径位置が０．５以上０．９５以下とされた翼先端領域１ｃは、第１設計揚力係数が１．１５±０．０５の範囲とされている。
無次元半径位置が（０．２５±０．０５）とされた最大コード長位置１ｄの第２設計揚力係数は、１．４５±０．１とされている。
無次元半径位置が０．２以上（０．２を含まず）０．５未満とされた遷移領域１ｅは、翼先端領域１ｃの翼根側端部（無次元半径が０．５の位置）と最大コード長位置１ｄとの間の中央位置（同図では無次元半径が０．３５の位置）における設計揚力係数が、１．３０±０．０７５とされている。
【００４５】
図６には、上述のように形状が定められた風車翼１について、各翼厚比に対する設計揚力係数の分布が示されている。ずなわち、図５では横軸を無次元半径として示したが、図６では横軸を翼厚比で示している。
翼厚比が１２％以上３０以下とされた翼先端領域１ｃは、第１設計揚力係数が１．１５±０．０５の範囲とされている。
翼厚比が４２％とされた最大コード長位置１ｄの第２設計揚力係数は、１．４５±０．１とされている。
翼厚比が３０％以上（３０％を含まず）４２％未満とされた遷移領域１ｅは、翼先端領域１ｃの翼根側端部（翼厚比が３０％の位置）と最大コード長位置１ｄとの間の中央位置（同図では翼厚比が３６％の位置）における設計揚力係数が、１．３０±０．０７５とされている。
【００４６】
次に、以上のように所望の設計揚力係数が各翼厚位置（または半径位置）で決定された後に、この設計揚力係数を実現する風車翼１の形状の規定の方法について説明する。本実施形態では、特に、略同一の設計揚力係数を有するように各翼厚位置の翼型形状（翼断面形状）を定義する際に有効である。
【００４７】
［背側形状の決定方法］
翼本体部３の各翼厚位置（半径位置）における翼型形状（翼断面形状）を、その背側形状がＹ方向に伸縮された形状となるように規定する。この背側形状の決定方法が図７に示されている。図７において、横軸は、前縁からの距離をコード長Ｃで除して正規化した翼弦方向位置X/Cであり、縦軸は、翼弦線（横軸）からの距離をコード長Ｃで除して正規化した座標Ｙｕである。なお、後述する図８乃至図１０についても、図７と同様に、コード長Ｃで除して正規化された座標系とされている。
図７に示すように、背面座標（翼弦位置から背側形状までの距離）Ｙｕ１によって規定される背側形状を基準背側形状とした場合、異なる翼厚位置における第２背面形状は背面座標Ｙｕ２を用いて下式のように表される。
Ｙｕ２＝ｒ×Ｙｕ１・・・（４）
上式において、ｒは伸縮比であり、任意に与えることができる。
このように、各翼厚位置における翼型形状（翼断面形状）の背側形状がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各翼厚位置にて基準背面形状と同等の空力性能を発揮する翼形状を定義することができる。
【００４８】
［翼厚分布の決定方法］
図８には、翼厚分布の決定方法が示されている。
具体的には、翼本体部３の各翼厚位置（半径位置）における翼型形状（翼断面形状）を、その翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状となるように規定する。すなわち、図８に示すように、翼弦位置（Ｘ／Ｃ）に対応する翼厚ＹＴ１によって規定される翼厚分布を基準翼厚分布とした場合、異なる翼厚位置における第２翼厚分布は翼厚ＹＴ２を用いて下式のように表される。
ＹＴ２＝ＹＴ１×（xx2/xx1）・・・（５）
上式において、（xx2/xx1）は伸縮比であり、基準翼厚分布の翼厚比xx1に対する第２翼厚分布の翼厚比xx2の比が好意的に用いられる。
このように、各翼厚位置における翼型形状（翼断面形状）の翼厚分布がＹ方向に伸縮された形状とされているので、各翼厚位置にて基準翼厚分布と同等の空力性能を発揮する翼形状を定義することができる。
【００４９】
［腹側形状の決定方法］
図９には、翼型形状（翼断面形状）の腹側形状の決定方法が示されている。
翼前縁から最大翼厚位置（Max thick）までの前縁部は、上述した式（４）及び式（５）によって決定された背面形状Ｙｕおよび翼厚分布ＹＴから、腹側形状を決定する。具体的には、腹側形状の腹面座標をＹＬとした場合、腹面形状は下式によって表される。
ＹＬ＝Ｙｕ−ＹＴ・・・（６）
このように、背面形状がＹ方向に伸縮された形状とされるとともに、前縁部では背面形状だけでなく翼厚分布もＹ方向に伸縮された形状とされるので、各翼厚位置にて基準背面形状と同等の空力性能を発揮する翼形状を定義することができる。
さらに、翼厚最大位置から翼後縁にかけての後縁部における腹側形状は、上式（６）によって得られる腹側形状を用いてもよい。
【００５０】
あるいは、後縁部の腹側形状は、図１０に示すように、上式（６）によって得られる腹側形状を基準腹側形状として、この基準腹側形状に対して、所定の調整量をもって腹側形状を定めても良い。後縁部の腹側形状は、翼型形状（翼断面形状）の連続性に対して大きな影響を与えないからである。したがって、後縁部の腹側形状には比較的設計の自由度がある。
具体的には、調整後の腹側形状の腹面座標をＹＬ３、基準腹側形状の腹面座標をＹＬ２、調整量をＹｓとすると、下式のように表される。
ＹＬ３＝ＹＬ２＋Ｙｓ      ・・・・（７）
このように、翼後縁部の腹面形状を任意に設定できるようにしておくことで、設計揚力係数の最適化を図ることができる。
【００５１】
調整量Ｙｓとしては、最大翼厚位置および前記翼後縁にて０とされ、かつ、腹側形状を与える腹面座標の翼弦方向における１次微分量が０とされた翼弦位置ｘについての４次式にて規定された関数によって与えることができる。例えば、最大翼厚をxx、最大翼厚位置（X/C）を0.4、sを任意に与える倍率とした場合、下式のように表される。
Ｙｓ＝（xx/100）×ｓ×（x-1.0）２（x-0.4）２／（0.3２）・・・（８）
上式のように調整量を与えることとすれば、簡便に調整量Ｙｓを得ることができるので、容易に所望の腹側形状を得ることができる。
【００５２】
以上の通り、本実施形態によれば、各翼厚位置（半径位置）における翼型形状（翼断面形状）の背側形状や翼厚分布をＹ方向に伸縮された形状とすることとしたので、所望の設計揚力係数を有する翼型形状（翼断面形状）を風車翼の半径方向に与えることができ、結果として風車翼の性能向上を図ることができる。
また、翼型形状（翼断面形状）がＹ方向に伸縮された形状とされた風車翼を与えることができるので、翼形状の連続性が向上し、翼製作時の歩留まりを向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  風車翼
１ａ  翼根
１ｂ  翼先端
１ｃ  翼先端領域
１ｄ  最大コード長位置
１ｅ  遷移領域
３  翼本体部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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