(57)【要約】【課題】風車の落雷保護のための改良された装置を提供する。【解決手段】風車ＷＴの羽根ＢＬが、成形された小翼ＷＬによって延長されており、羽根が、該羽根の先端領域ＴＥＲに配置された受雷体ＬＲ２１を有しており、前記小翼ＷＬが、付加的な受雷体ＬＲ２２を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の羽根の落雷保護のための装置において、
風車の羽根が、成形された小翼によって延長されており、
羽根が、該羽根の先端領域に配置された受雷体を有しており、
前記小翼が、付加的な受雷体を有することを特徴とする、風車の羽根の落雷保護のための装置。
【請求項２】
前記受雷体が、小翼及び／又は羽根における、負圧渦が発生される領域に配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記受雷体が、小翼及び／又は羽根の先端領域に配置されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記受雷体が、小翼及び／又は羽根の開口内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記受雷体が、小翼／羽根が製造されるときの、小翼及び／又は羽根の一体化された部分である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記小翼が、羽根の先端領域に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記小翼が、固定されているが取外し可能な形式で羽根と結合されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記受雷体が、雷電流を風車の電気的大地へ導く雷導体と結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記小翼が、
羽根の上流又は下流に向けられた片側小翼として、又は
羽根の上流及び下流に向けられた両側小翼として成形及び配置されており、前記両側小翼は対称又は非対称の小翼として成形されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
羽根又は小翼の受雷体が、第１の面及び第２の面を有しており、
受雷体の第１の面が、羽根又は小翼の第１の面に配置されており、
受雷体の第２の面が、羽根又は小翼の第２の面に配置されており、
受雷体の第１の面及び第２の面は、それぞれの面が落雷を受けることができるように設計及び配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車羽根の落雷保護のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第７５４０７１６号明細書には、音の発生を低減するために特定の形式で成形されたロータ羽根が記載されている。羽根の先端の形状は、羽根の圧力面の方向へ湾曲若しくは傾斜させられている。この目的のために、いわゆる「エッジアーク」コンポーネントが使用される。このコンポーネントは、羽根の先端に配置されている。成形された先端は、金属から成り、ひいては避雷導体としても使用される。
【０００３】
先端が、一般的に風車羽根のために使用されるガラス繊維の代わりに金属から形成されている場合、上述の構成は高価である。先端が、避雷導体として働くように設計されている場合にも、金属から形成された羽根延長部は、羽根のその他の部分が落雷を受けることを防止しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７５４０７１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の課題は、風車羽根の落雷保護のための改良された装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、請求項１の特徴によって達成される。発明の好適な構成は、従属請求項の対象である。
【０００７】
本発明によれば、風車の羽根は、成形された小翼によって延長されている。羽根は、羽根の先端領域に配置された受雷体を有している。小翼は、付加的な受雷体を有している。
【０００８】
好適には、小翼は、羽根の先端領域に又は羽根の先端領域の近くに配置されている。
【０００９】
好適には、小翼は、羽根の揚力／抗力比が最適化されるように成形されている。小翼により、回転する羽根は、回転モーメントに関してより少ない抵抗を有し、これにより、風車の効率が高められる。
【００１０】
本発明によれば、１つ又は多数の受雷体が、羽根の先端領域に配置されている。この領域は、落雷の観点から、羽根の最も関連する部分である。
【００１１】
本発明によれば、１つ又は多数の付加的な受雷体が、小翼に配置されている。なぜならば、小翼も、羽根の先端領域に影響するからである。
【００１２】
好適には、受雷体は、小翼において、いわゆる「負圧渦」が発生される特定の領域に配置されている。
【００１３】
「負圧渦」は、例えば小翼又は羽根の吸込面に沿って発生される渦である。
【００１４】
好適には、羽根の受雷体の位置と、小翼の受雷体の位置とは、一緒に最適化される。
【００１５】
例えば、小翼を備えずに使用するように設計された第１の羽根の受雷体は、小翼を備えて使用するように設計された第２の羽根の受雷体と同じ位置に配置されている。
【００１６】
このように、風車設置現場の特定の状況によってこれが問題となる場合、既に取り付けられた羽根を、小翼によって改造することができる。
【００１７】
受雷体は、落雷によって発生される雷電流が、羽根の包囲部分を損傷することなく、受け取られることを保証する。
【００１８】
好適には、受雷体は、雷電流を大地へ導く雷導体に取り付けられている。
【００１９】
受雷体の位置、特に小翼の受雷体の位置は、公知のコンピュータシミュレーションによって最適化される。これらのシミュレーションは、成形された小翼及び成形された羽根自体により羽根に沿って生じる圧力条件に基づく。
【００２０】
本発明の場合、各受雷体は、好適には、小翼／羽根の開口内に配置されている。
【００２１】
開口は、羽根の製造プロセスの後に、羽根／小翼に形成されてよい。つまり、必要な場合に、小翼／羽根の適切な開口内に受雷体が後付けされてよい。
【００２２】
開口自体は、製造プロセスの間に、羽根／小翼に配置若しくは提供されてもよい。
【００２３】
各受雷体が、羽根／小翼の製造中に小翼／羽根内に成形されることも可能である。つまり、受雷体は、羽根／小翼の製造後には、風車の一体化された部分である。
【００２４】
これらの２つの構成の組合せも、発明の範囲に含まれる。
【００２５】
さらに、本発明の場合、受雷体は、羽根／小翼を貫通している。つまり、羽根／小翼の受雷体は、第１の面及び第２の面を有しており、受雷体の第１の面は、羽根若しくは小翼の第１の面に配置されており、受雷体の第２の面は、羽根若しくは小翼の第２の面に配置されている。
【００２６】
受雷体の両面は、各面が、到来する落雷に耐えることができかつ、その結果生じる雷エネルギを風車の電気的大地へ通過させることができるように、設計及び配置されている。
【００２７】
ここで発明を幾つかの図面を用いてより詳細に説明する。
【００２８】
図面は、好適な態様を示しており、発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の小翼タイプの場合の、本発明による落雷保護を示している。
【図２】第２の小翼タイプの場合の、本発明による落雷保護を示している。
【図３】第３の小翼タイプの場合の、本発明による落雷保護を示している。
【図４】片側小翼と結合された羽根の先端の横断面を示しており、小翼は、羽根の上流方向に向けられている。
【図５】両側小翼と結合された羽根の先端の横断面を示しており、小翼は、非対称であり、羽根の上流方向に向けられている。
【図６】片側小翼と結合された羽根の先端の横断面を示しており、小翼は、羽根の下流方向に向けられている。
【図７】両側小翼と結合された羽根の先端の横断面を示しており、小翼は、非対称であり、羽根の上流方向に向けられている。
【図８】両側小翼と結合された羽根の先端の横断面を示しており、小翼は、非対称であり、羽根の下流方向に向けられている。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面において、「上流」又は「風上」は、風の到来方向を表す。つまり、この方向は、到来する風に逆らう方向である。図面において、「下流」又は「風下」は、羽根を通過する風の方向を表す。つまり、この方向は、羽根を通過する風に沿った、風と直列の方向である。
【００３１】
図１は、第１の小翼タイプの場合の、本発明による落雷保護を示している。羽根ＢＬは、風車ＷＴのハブＨＢを中心にして回転する。羽根ＢＬは、小翼ＷＬ１によって延長されており、この小翼ＷＬ１は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。小翼ＷＬ１は、片側小翼として成形されている。小翼ＷＬ１は、風車ＷＴの風到来方向に向けられているので、この小翼ＷＬ１は、「片側上流小翼」と呼ばれる。受雷体ＬＲ１１は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。付加的な受雷体ＬＲ１２は、小翼ＷＬに配置されている。この受雷体ＬＲ１２の位置は、小翼ＷＬ１の先端領域の近くであってもよい。受雷体ＬＲ１１及びＬＲ１２は、雷導体と結合されており、この雷導体は雷電流を大地へ導く。
【００３２】
図２は、第２の小翼タイプの場合の、本発明による落雷保護を示している。羽根ＢＬは、風車ＷＴのハブＨＢを中心にして回転する。羽根ＢＬは、小翼Ｗ２によって延長されており、この小翼Ｗ２は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。小翼ＷＬ２は、いわゆる「両側小翼」として成形されている。つまり、小翼ＷＬ２は、２つの方向、つまり、（風が到来する方向である）上流と、（風が羽根を通過した後の風の方向である）下流とに、向けられている。小翼ＷＬ２は、非対称又は対称に成形されていてよい。図２は、対称の場合を示している。受雷体ＬＲ２１は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。２つの付加的な受雷体ＬＲ２２及びＬＲ２３は、小翼ＷＬ２に配置されている。受雷体ＬＲ２２及びＬＲ２３の位置は、小翼ＷＬ２の先端領域ＴＥＲ１及びＴＥＲ２の近くであってもよい。受雷体ＬＲ２１，ＬＲ２２及びＬＲ２３は、雷導体と結合されており、この雷導体は雷電流を大地へ導く。
【００３３】
図３は、第３の小翼タイプの場合の、本発明による雷保護を示している。羽根ＬＢは、風車ＷＴのハブＨＢを中心にして回転する。羽根ＢＬは、小翼ＷＬ３によって延長されており、この小翼ＷＬ３は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。小翼ＷＬ３は、片側小翼として成形されている。小翼ＷＬ３は、風車ＷＴの風下方向に向けられているので、小翼ＷＬ３は、「片側下流小翼」と呼ばれる。受雷体ＬＲ３１は、羽根ＢＬの先端領域ＴＥＲの近くに配置されている。付加的な受雷体ＬＲ３２は、小翼ＷＬ３に配置されている。この受雷体ＬＲ３２の位置は、小翼ＷＬ３の先端領域ＴＥＲの近くであってもよい。受雷体ＬＲ３１及びＬＲ３２は、雷導体と結合されており、この雷導体は雷電流を大地へ導く。
【００３４】
図４は、片側小翼ＷＬ４と結合された、羽根ＢＬの先端の横断面ＣＳを示している。小翼ＷＬ４は、羽根ＢＬの上流方向に向けられているので、図４の場合、図１が参照される。好適には、小翼ＷＬ４は、１つの専用の受雷体ＬＲを有している。
【００３５】
図５は、両側小翼ＷＬ５に結合された、羽根ＢＬの先端の横断面ＣＳを示している。小翼ＷＬ５は、非対称であり、その形状により、羽根ＢＬの下流方向よりも、上流方向へさらに向けられている。つまり、図５の場合、対応して図２が参照することができる。好適には、小翼ＷＬ５の各部分（側部）は、１つの専用の受雷体ＬＲを有している。つまり、２つの受雷体ＬＲが使用されており、小翼ＷＬ５に配置されている。
【００３６】
図６は、片側小翼ＷＬ６に結合された、羽根ＢＬの先端の横断面ＣＳを示している。小翼ＷＬ６は、羽根ＢＬの下流方向に向けられている。つまり、図６の場合、図３が参照される。好適には、小翼ＷＬ６は、１つの専用の受雷体ＬＲを有している。
【００３７】
図７は、両側小翼ＷＬ７と結合された、羽根の先端の横断面ＣＳを示している。小翼ＷＬ７は、対称であり、その形状により、羽根ＢＬの上流方向及び下流方向に向けられている。つまり、図７の場合、図２が参照される。好適には、小翼ＷＬ７の各部分（側部）は、１つの専用の受雷体ＬＲを有している。つまり、２つの受雷体が、使用されており、小翼ＷＬ７に配置されている。
【００３８】
図８は、両側小翼ＷＬ８と結合された、羽根ＢＬの先端の横断面ＣＳを示している。小翼ＷＬ８は、非対称であり、その形状により、羽根ＢＬの上流方向よりも、羽根ＢＬの下流方向へさらに向けられている。つまり、図８の場合、対応して図２を参照することができる。好適には、小翼ＷＬ８の各部分（側部）は、１つの専用の受雷体ＬＲを有している。つまり、２つの受雷体が、使用されており、小翼ＷＬ８の脇に配置されている。
【符号の説明】
【００３９】
ＢＬ  羽根、  ＷＴ  風車、  ＨＢ  ハブ、  ＷＬ  小翼、  ＴＥＲ  先端領域、  ＬＲ  受雷体
【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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【外国語明細書】
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