(57)【要約】【課題】渦発生器を含む風車の改良された羽根を提供する。【解決手段】羽根が、羽根の表面に配置された少なくとも１つの渦発生器を有しており、該渦発生器が、羽根の空力特性に貢献するように構成及び配置されており、渦発生器が、プラットフォームと、延長部とを有しており、羽根が、渦発生器のプラットフォームの少なくとも一部を収容するように構成及び配置された凹所を有しており、プラットフォームが凹所内に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の羽根において、
前記羽根が、羽根の表面に配置された少なくとも１つの渦発生器を有しており、該渦発生器が、羽根の空力特性に貢献するように構成及び配置されており、
前記渦発生器が、プラットフォームと、延長部とを有しており、
前記羽根が、渦発生器のプラットフォームの少なくとも一部を収容するように構成及び配置された凹所を有しており、
前記プラットフォームが前記凹所内に固定されていることを特徴とする、風車の羽根。
【請求項２】
前記凹所が、羽根の一体化された部分であり、前記凹所が、羽根が製造されるときに羽根に形成されるか、又は前記凹所が既製の羽根に後から形成される、請求項１記載の羽根。
【請求項３】
前記プラットフォームが、糊、接着剤、シリコーン、又は接着剤を有する両面テープによって凹所と結合される及び／又は凹所内に固定される、請求項１又は２記載の羽根。
【請求項４】
前記プラットフォームが、鳩の尾状の表面構造によって凹所と結合される及び／又は凹所内に固定される、請求項１又は２記載の羽根。
【請求項５】
プラットフォーム全体が前記凹所内に配置されており、これにより、前記延長部のみが羽根の特性に貢献する、請求項１記載の羽根。
【請求項６】
前記凹所と前記プラットフォームとの結合部は、該結合部が、少なくとも雨、氷、塩及び／又は霜等の周囲影響から保護されるように構成及び配置されている、請求項１記載の羽根。
【請求項７】
多数の渦発生器による羽根の改装を可能にするために、前記羽根が、羽根の製造中に羽根に成形された又は後から羽根に成形された多数の凹所を有している、請求項１記載の羽根。
【請求項８】
設置場所に特有の影響に応じて羽根特性に影響するために、改装として多数の渦発生器の調節及び分配を可能にするために、羽根の製造中に羽根に成形されるか又は後から羽根に成形される多数の凹所を有している、請求項１記載の羽根。
【請求項９】
多数の渦発生器が、該渦発生器のプラットフォームによってベルト又は帯材に配置されている、請求項１又は７又は８記載の羽根。
【請求項１０】
前記ベルト又は帯材が前記プラットフォームの一体化された部分であり、
前記ベルト又は帯材が、プラットフォームの固定のために凹所と相互作用するように配置及び設計されている、請求項９記載の羽根。
【請求項１１】
前記凹所は、羽根が製造される間に又は羽根が既に製造された後に凹所が羽根に一体化されるように構成されており、
前記渦発生器は、該渦発生器のプラットフォームによって改装として後から凹所と結合されるように構成されている、請求項１記載の羽根。
【請求項１２】
風車の羽根を改装する方法において、
少なくとも１つの凹所を、羽根が製造される間に該羽根の表面に形成するか、又は後から羽根の表面に形成し、
羽根の空力特性に貢献するように渦発生器を後から羽根に位置決めし、
プラットフォームと延長部とを有する前記渦発生器を、前記プラットフォームにおいて、凹所が渦発生器のプラットフォームの少なくとも一部を収容するように、凹所内に押し込み、
前記プラットフォームを凹所内に固定することを特徴とする、風車の羽根を改装する方法。
【請求項１３】
前記渦発生器のプラットフォームを凹所内に配置及び位置決めするために両面接着テープを使用し、
凹所の壁部と渦発生器のプラットフォームとの間の残りの間隙に固定材料が充填する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
渦発生器のプラットフォームを凹所内に配置及び位置決めするために接着剤を使用し、
渦発生器が凹所に押し込まれた時に渦発生器のプラットフォームの周囲の実質的に全ての自由空間を充填するように接着剤を凹所内に分配させる、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４までのいずれか１項記載のように渦発生器によって改装されるように準備された羽根。
【請求項１６】
請求項１２から１４までのいずれか１項記載のような羽根改装のために使用されるように準備された渦発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車の羽根及び羽根のための改装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車羽根の近傍で有益な渦を発生させるために、成形された装置を使用することが知られている。これらの装置は「渦発生器」として知られている。渦は、風車羽根の表面に沿った空気流に貢献するために使用される。例えば、渦発生器は、羽根に沿った空気の失速に反作用するために使用される。従って、羽根の回転運動が発生器によって改善される。
【０００３】
国際公開第００１５９６１号は、複数の渦発生器が設けられた風車羽根を開示している。渦発生器は、羽根の風下面から突出しており、いわゆる「境界層分離」を制御するために使用される。
【０００４】
国際公開第２００８／１１３３５０号は、風車羽根の有利な設計を開示している。羽根は、準境界層（subboundary layer）渦発生器の１つ又は２つ以上の平行な列を示している。結果として生じた羽根は失速に対する抵抗性があり、結果として生じた羽根のために高い最大揚力係数が得られる。
【０００５】
図５は、渦発生器２５の列を有する羽根１５を示している。断面Ａ−Ａ′を示すために、図６が参照される。渦発生器２５の列を例えば接着剤によって羽根１５に取り付けることが知られている。この状況が図６に示されている。渦発生器６６は、プラットフォーム（ベース若しくは基部）４６と、フィンのように形成された延長部３６とを有している。渦発生器６６は、接着結合部５６によって風車羽根１６と結合されており、接着剤は、羽根１６の表面とプラットフォーム４６との間に提供されている。延長部３６は、接着結合部５６及び羽根１６から延びており、渦の発生にも貢献する。
【０００６】
洋上風車の場合には２０年を超える寿命が要求されるため、提供された接着剤の長期間持続する結合を保証することが課題である。
【０００７】
この解決手段の付加的な欠点は、渦発生器の空力特性が、
−延長部３６によって影響され、かつ
−プラットフォーム４６が羽根１６の表面上に延びているのでプラットフォーム４６によって影響され、さらに、
−接着結合部５６の高さによっても影響される、ということである。
【０００８】
これらの特徴の組合せは、意図されていない羽根特性につながる。
【０００９】
羽根の近傍に渦発生器を一体化することも知られている。渦発生器は、羽根の製造工程中に一体化され、これにより、製造された羽根の表面に貢献する。
【００１０】
この場合、渦発生器は、羽根の全寿命にわたって固定されるが、羽根の表面における渦発生器を調整することは、これが後で必要となった場合にも、不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第００１５９６１号
【特許文献２】国際公開第２００８／１１３３５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の課題は、渦発生器を含む風車の改良された羽根を提供することであり、渦発生器は、羽根に作用する周囲の影響に長期間にわたって耐えなければならず、渦発生器は、必要な場合には羽根の状況に合わせて調節することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１記載の特徴及び請求項１２の特徴によって達成される。好適な構成は従属請求項の対象である。
【００１４】
本発明によれば、風車の羽根は、羽根表面に配置された少なくとも１つの渦発生器を有している。渦発生器は、羽根の空力特性に貢献するように構成及び配置されている。渦発生器は、プラットフォームと延長部とを有している。羽根は、渦発生器のプラットフォームの少なくとも一部を収容するように構成及び配置された凹所を有している。プラットフォームは、少なくとも部分的に凹所内に固定されている。好適には、凹所は、羽根が製造されながら羽根の表面に形成される。渦発生器は、後で改装として調節、配置及び位置決めされる。
【００１５】
フライス削りによって羽根の表面に凹所を形成することも可能である。従って、風車設置場所においてハブに既に取り付けられた羽根を調節することができる。
【００１６】
本発明の羽根の特性は、従来技術の羽根の特性よりも予測可能である。
【００１７】
凹所と、渦発生器のプラットフォームとの凹所の相互作用とにより、氷、塩、霜等の周囲影響から結合部が保護されている。従って、結合部は長期間にわたって安定したままである。
【００１８】
羽根が製造されながら羽根に形成されるか又は後から羽根にフライス削りされる凹所により、必要な場合には羽根を改装することができる。損傷を受けた渦発生器は必要であれば容易に取り外すことができる。
【００１９】
渦発生器の分配及び／又は位置を後から調節及び／又は改良することもできる。これは、風車の設置場所に応じて又は設置場所に特有のその他の影響に応じて行われてよい。
【００２０】
好適には、風車発生器若しくは多数の渦発生器は、ベルト又は帯材に配置されている。帯材は、多数の渦発生器の位置決めを極めて容易にかつより少ない時間で可能にする。この場合、ベルト又は帯材は、好適には、プラットフォームの一体化された部分である。ベルト又は帯材を渦発生器のプラットフォームと共に収容するように凹所が成形されている。
【００２１】
別の利点は、羽根と渦発生器との間の接着面全体が増大されていることであり、これにより、渦発生器は羽根に確実に取り付けられる。
【００２２】
さらに別の利点は、プラットフォームの高さ及び延長ユニットも考慮して、渦発生器が常に正しい位置に設置されるということである。従って、渦発生器は、整合された専用の最適な位置に位置決めされる。従って、羽根のセットは、渦発生器の十分に規定された位置により、同じ特性を有する。特性を、極めて容易に再現することもできる。
【００２３】
凹所は、羽根が製造されながら羽根に形成されてよい。例えば、プラットフォームの意図する形状を考慮して負の型（negative cast）又は刻み（imprint）を示す輪郭が使用されてよい。輪郭は、好適には真空補助式樹脂注入成形法（ＶＡＲＴＭ）において使用される型に形成されてよい。
【００２４】
発明は、幾つかの図面を用いてより詳細に示される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を示す概略図である。
【図２】渦発生器が羽根表面に取り付けられている、本発明による構成を示す図である。
【図３】別の渦発生器が羽根表面に取り付けられている、本発明による別の構成を示す図である。
【図４】図３の詳細を示す図であり、つまり図３に関連する。
【図５】本願の導入部に記載された渦発生器の列を有する従来技術の羽根を示す図である。
【図６】本願の導入部に記載された、接着剤によって羽根に取り付けられた渦発生器の列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明による好適な実施の形態を示している。渦発生器６１は、プラットフォーム４１と延長部３１とを有している。プラットフォーム４１は、延長部３１のための基部若しくはベースとして使用されている。延長部３１は、好適にはフィンのような形状であってよい。渦発生器６１のプラットフォーム４１は凹所７１内に配置されている。凹所７１は、羽根１１の一体化された部分であり、羽根１１が製造されるときに羽根１１に形成及び成形されてよい。凹所７１は、例えば風車設置場所において、後から羽根１１にフライス削りされてもよい。プラットフォーム４１を凹所７１に固定するために結合部５１が設けられている。この固定は、接着剤、にかわ、シリコーン、又は接着剤を有する両面テープによって行われてよい。
【００２７】
プラットフォーム４１の表面と、凹所７１の内面とは、これらが互いに協働して、固定された機械的結合に達するように成形されていてよい。１つの構造的又は機械的な構成は、プラットフォームを凹所内に結合するために使用される、公知の鳩の尾（dovetail）状であってよい。好適には、延長部３１のみが羽根１１の表面から延びている。つまり、延長部３１のみが羽根特性に影響し、この羽根特性は従来より予測可能である。凹所７１により、結合部５１は周囲影響から保護されている。雨、氷、塩、霜等の影響が減じられる。つまり、結合部は長期間にわたって安定したままである。
【００２８】
凹所を羽根に成形及び形成するために使用される種々異なる方法により、羽根を後から改装する可能性も存在する。損傷された渦発生器６１を取り外し、極めて容易に交換することができる。
【００２９】
渦発生器６１の数を調節する可能性及び／又は渦発生器６１の分配を改良する可能性及び／又は渦発生器６１の位置を改良する可能性も存在する。好適には、これは、風車設置場所又は設置場所に特有の影響に応じて行われてよい。
【００３０】
好適には、渦発生器又は複数の渦発生器は、ベルト又は帯材（ここでは詳細に示されていない）に配置されている。帯材は、プラットフォーム４１の一体化された部分であってよい。帯材は、より少ない時間で極めて容易な複数の渦発生器の位置決めを可能にする。
【００３１】
図２は、渦発生器が羽根表面に取り付けられた、本発明による構成を示している。渦発生器６２は、図１に示したような、プラットフォームと、延長部とを有している。渦発生器６２のプラットフォームは凹所７２内に配置されている。凹所７２は、羽根１２の一体化された部分であり、上述のように羽根１２に形成されていてよい。（上述のように図１によれば）渦発生器６２をプラットフォームを介して凹所７２内に配置及び予備固定するために、両面接着テープＤＳＴが使用される。次いで、凹所７２の壁部と渦発生器６２のプラットフォームとの間の残りの間隙に、固定材料ＦＩ、例えばシリコーン又はいわゆる"構造的フィラー"が充填される。このステップは、渦発生器を長期間にわたって固定しかつ水、氷、塩等が渦発生器に集積しないようにするために行われる。
【００３２】
上述のように、羽根に凹所を配置又は形成又は成形するための作業、及び／又は渦発生器のプラットフォームを凹所内に固定するための作業は、風車設置場所の近傍又は羽根が製造される場所の近傍において行われてよい。
【００３３】
凹所が、製造場所の近傍においてフライス削りによって羽根に成形されるならば、渦発生器は、この場所の近傍において又は風車設置場所の近傍において改装作業において固定及び位置決めされてよい。
【００３４】
本発明は、好適には、羽根の特性が試験されかつ羽根がさらなる使用のために又は羽根の評価のために最適化される試験場所の近傍において使用されてもよい。
【００３５】
図３及び図４は、渦発生器６３が羽根１３の表面に別の方法で取り付けられる、本発明による別の構成を示している。渦発生器６３は、図１及び図２に示したように、プラットフォームと延長部とを有している。渦発生器６３のプラットフォームは凹所７３内に配置されている。凹所７３は、羽根１２の表面の一体化された部分であり、上述のように形成及び成形されていてよい。接着剤ＡＤが、凹所７３内に提供され、（上述のように図１及び図２による）渦発生器６３のプラットフォームを凹所７３に配置及び固定するために使用される。渦発生器６３は、凹所７３に押し込まれ、プラットフォームが凹所に位置決めされる。接着剤ＡＤは、渦発生器６３のプラットフォームの周囲の実質的に全ての自由空間に接着剤ＡＤが充填されるように、凹所７３内に分配される。
【００３６】
接着剤ＡＤの量は、凹所７３の側壁とプラットフォームの表面との間の間隙に完全に接着剤が充填されるように選択される。接着剤ＡＤの量は、羽根の表面とプラットフォームの上面とによって形成された間隙を樹脂ＡＤＨの付加的な量が閉鎖するようにも選択される。周囲の縁部若しくはビードが、この間隙又は接触線に沿って配置される。縁部は、水及び氷を回避するために攻撃領域が最小化されることを保証する。必要であれば、縁部は、例えば"ウェットコンディション"又は"ドライコンディション"において後から除去されてよい。
【００３７】
要するに、本発明は羽根に関し、また、上述のように羽根を改装する方法に関する。
【００３８】
本発明は、請求項に記載の方法ステップに従って渦発生器を備えるように改装されるべく準備された羽根にも関する。
【００３９】
本発明は、請求項に記載の方法ステップに従って羽根改装のために使用されるように準備された渦発生器にも関する。
【符号の説明】
【００４０】
１１，１２，１３  羽根、  ３１  延長部、  ４１  プラットフォーム、  ５１  結合部、  ６１，６２，６３  渦発生器、  ７１，７２，７３  凹所、  ＦＩ  固定材料、  ＡＤ  接着剤
【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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【外国語明細書】
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