(57)【要約】【課題】ウイングレットによって、風車のブレードの効率を向上させ、また遠心力を低減する。【解決手段】風車発電機では、風車３の回転により発電機６を回転駆動して発電を行う。風車３には３枚のブレード３ａが備えられており、ブレード３ａに空気Ａが当たることにより、風車３（ブレード３ａ）が回転する。各ブレード３ａの先端部分の裏面側（ナセル２側）には、ウイングレット１０が取り付けられているため、ブレード３ａの先端部分において、ブレード３ａの表面側から裏面側に空気が逃げることがなくなり、これにより空気の渦の発生が低減でき、ブレード３ａの揚力が増加すると共に回転抵抗が減少する。また、ウイングレット１０は、斜め配置されており、回転の際にブレード３ａを回転中心に向かって押し込む分力を発生するため、ブレード３ａの全体の遠心力を低減することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車のブレードの先端にウイングレットを備えたことを特徴とするウイングレット付き風車。
【請求項２】
請求項１において、前記ウイングレットは、前記ブレードを回転中心に向かって押し込む分力を発生させる向きに配置されていることを特徴とするウイングレット付き風車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウイングレット付き風車に関し、風車のブレードに生じる揚力を増加させ、空気抵抗を低減すると共に、ブレードに作用する遠心力を低減するように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、自然エネルギーを利用した風車発電機が開発され実用化されている。図３はその一例であり、タワー１の上部にはナセル（機械箱）２が取り付けられている。風車（ロータ）３は３枚のブレード３ａと水平駆動軸３ｂを有しており、水平駆動軸３ｂがナセル２に備えた軸受４により回転自在に支持されている。水平駆動軸３ｂは、ナセル２内において増速機５を介して発電機６に連結されている。また、水平駆動軸３ｂの回転を拘束するために、油圧ブレーキ７も備えられている。
【０００３】
ブレード３ａは、そのひねり角（ピッチ角）が制御できるようになっており、風速に応じてひねり角を制御して風車３の回転速度を調整することができるようにしている。発電機６は風車３により回転駆動されることにより発電し、発電電力を送電系統に送っている。一方、送電系統に停電事故が発生した場合には、水平駆動軸３ｂを拘束して風車３の回転を停止させて、発電機６の発電を停止している。
【０００４】
図４は風車３を正面側から見た図であり、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。図３〜図５に示すように、風車３のブレード３ａの表面側（図３では左面側）に向かって空気Ａが当たると、風車３はＲ方向に回転する。図５に示すように、ブレード３ａは、飛行機の主翼と同様に、表面側に比べて裏面側（図３では右面側、ナセル側）の面が大きく湾曲している。したがって、風車３がＲ方向に回転すると、ブレード３ａの裏面側を流れる空気は速く、表面側を流れる空気は遅くなるため、風車３をナセル２側に引き込む揚力Ｙ（図５参照）が発生する。この揚力Ｙの分力により、風車３がＲ方向に回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、風車３がＲ方向に回転すると、ブレード３ａの裏面側を流れる空気は速く、表面側を流れる空気は遅くなるため、風車３をナセル２側に引き込む揚力Ｙ（図５参照）が発生する。ところが、ブレード３ａの先端部分では、表面側から裏面側に空気が逃げ空気の渦ができてしまい空気抵抗が発生してしまう。このため、風車３の揚力が小さく、空気抵抗が大きくなり、風車３の回転効率が低下していた。
【０００６】
また、ブレード３ａは長く、これに発生する遠心力が大きいため、ブレード３ａや水平駆動軸３ｂや軸受４等の強度を高くしておかなければならなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、風車のブレードに生じる揚力を増加し、空気抵抗を低減すると共に、ブレードに作用する遠心力を低減することができるウイングレット付き風車を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、風車のブレードの先端にウイングレットを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の構成は、前記ウイングレットは、前記ブレードを回転中心に向かって押し込む分力を発生させる向きに配置されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、「ウイングレット」について先に説明しておく。ウイングレットは、一般的には、長距離を航行する飛行機の主翼に取り付けられるものである。即ち、図６に示すように、飛行機０１の主翼０２の先端にウイングレット０３が取り付けられている。飛行機０１の場合、主翼０２の上面を流れる空気は速く、下面を流れる空気は遅くなるため揚力が発生する。ところが、主翼０２の先端部分では下面側から上面側に空気が逃げ空気の渦ができてしまい空気抵抗となる。ここで、ウイングレット０３をとりつけると、下面側から上面側への空気の逃げがなくなり、渦が発生しにくくなり、空気抵抗が低減し、燃費が向上する。このため、長距離を航行する飛行機にウイングレットが取り付けられることが多い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明のウイングレット付き風車を備えた風車発電機を示す。同図に示すように、タワー１の上部にはナセル（機械箱）２が取り付けられている。風車（ロータ）３は３枚のブレード３ａと水平駆動軸３ｂを有しており、水平駆動軸３ｂがナセル２に備えた軸受４により回転自在に支持されている。水平駆動軸３ｂは、ナセル２内において増速機５を介して発電機６に連結されている。また、水平駆動軸３ｂの回転を拘束するために、油圧ブレーキ７も備えられている。
【００１３】
ブレード３ａは、そのひねり角（ピッチ角）が制御できるようになっており、風速に応じてひねり角を制御して風車３の回転速度を調整することができるようにしている。発電機６は風車３により回転駆動されることにより発電し、発電電力を送電系統に送っている。一方、送電系統に停電事故が発生した場合には、水平駆動軸３ｂを拘束して風車３の回転を停止させて、発電機６の発電を停止している。
【００１４】
各ブレード３ａの裏面側（図１では右面側、ナセル側）の先端部分には、ウイングレット１０が取り付けられている。このようにブレード３ａの先端部分にウイングレット１０を取り付けているため、ブレード３ａの先端部分において、ブレード３ａの表面側から裏面側に空気が逃げることができず、空気が表面側から裏面側に逃げることにより発生していた渦は、発生しなくなる。このため風車３の揚力が大きく、空気抵抗が小さくなり、風車３の回転効率が向上する。
【００１５】
図２は、ブレード３ａの裏面側の先端部を示す。ウイングレット１０の取付け方法は、図２（ａ）に示すように、ブレード３ａの先端部に板状のウイングレット１０を取り付ける方法と、図２（ｂ）及びそのＣ−Ｃ断面である図２（ｃ）に示すように、ブレード３ａの先端部分を折り曲げるようにしてウイングレット１０を取り付ける方法がある。更に、ウイングレット１０は斜め配置されている。更に詳述すると、ウイングレット１０の配置方向に沿う線と、ブレード３ａの半径方向に沿う線とでなす角θは、９０°よりも小さくなっている。このように、ウイングレット１０が斜め配置されているため、風車３が回転することにより、ウイングレット１０は、ブレード３ａを回転中心（水平駆動軸３ｂ）に向かって押し込む分力Ｆ（図２参照）を発生させる。この分力Ｆは、ブレード３ａに発生する遠心力と対向する向きに発生するため、ブレード３ａに生じる遠心力が全体として低減する。
【００１６】
このように、ブレード３ａに生じる遠心力が全体として低減するため、ブレード３ａの強度を従来に比べて下げることができ、ブレード３ａとして、使用材料を減らしたり、軽量材料を採用することができ、風車３の重量を軽減することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように本発明では、風車のブレードの先端にウイングレットを備えたため、空気がブレードの表面側から裏面側に逃げることにより発生していた渦は、発生しなくなる。このため風車の揚力が大きく、空気抵抗が小さくなり、風車の回転効率が向上する。
【００１８】
また本発明では、前記ウイングレットは、前記ブレードを回転中心に向かって押し込む分力を発生させる向きに配置されているため、風車が回転することにより、ウイングレットは、ブレードに発生する遠心力と対向する向きの分力を発生するため、ブレードに生じる遠心力が全体として低減する。このため、ブレードの使用材料を減らしたり、ブレードとして軽量材料を採用することができ、風車の重量を軽減することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウイングレット付き風車を備えた風車発電機を示す構成図。
【図２】本発明のウイングレット付き風車のブレードの裏面側の先端部分を示す構成図。
【図３】従来の風車を備えた風車発電機を示す構成図。
【図４】従来の風車を示す正面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。
【図６】ウイングレットを備えた飛行機を示す斜視図。
【符号の説明】
１　タワー
２　ナセル
３　風車（ロータ）
３ａ　ブレード
３ｂ　水平駆動軸
４　軸受
５　増速機
６　発電機
７　油圧ブレーキ
１０　ウイングレット
０１　飛行機
０２　主翼
０３　ウイングレット
【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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