(57)【要約】【課題】風車ロータブレードの空力性能を高める。【解決手段】前縁１０９と、後縁１１１と、前縁１０９と後縁１１１との間に延びる翼弦１０１とを有する風車ロータブレード５用のフラップ配列２０であって、支持部２１と、フラップ部２２であって、フラップ部２２の面４１の面法線３４と翼弦１０１との間の角度βに関して受動的に可動である、フラップ部２２と、を備え、支持部２１及びフラップ部２２は、支持部２１がフラップ部２２の移動に対する制限を提供するように互いに関して位置決めされている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁（１０９）と、後縁（１１１）と、該前縁（１０９）と該後縁（１１１）との間に延びる翼弦（１０１）とを有する風車ロータブレード（５）用のフラップ配列（２０）であって、
支持部（２１）と、
フラップ部（２２）であって、該フラップ部（２２）の面（４１）の面法線（３４）と前記翼弦（１０１）との間の角度（β）に関して受動的に可動である、フラップ部（２２）と、を備え、
前記支持部（２１）及び前記フラップ部（２２）は、前記支持部（２１）が前記フラップ部（２２）の移動に対する制限を提供するように互いに関して位置決めされていることを特徴とする、風車ロータブレード（５）用のフラップ配列（２０）。
【請求項２】
前記支持構造（２１）は、圧力側の面（５２）と、風車ロータブレード（５）の負圧側（１１３）を形成する若しくは延長させる負圧側の面（５１）とを有し、前記フラップ部（２２）は、負圧側の面（４１）と、風車ロータブレード（５）の圧力側（１１５）を延長させる圧力側の面（４２）とを有し、前記フラップ部（２２）の前記負圧側の面（４１）と、前記支持部（２１）の前記圧力側の面（５２）とは、互いに向かって面している、請求項１記載のフラップ配列（２０）。
【請求項３】
前記支持部（２１）及び／又は前記フラップ部（２２）は、前記ブレードの前記後縁（１１１）において又は該後縁（１１１）に近いブレードの部分において、及び／又は前記ブレードの先端（１０２）と、該先端から測ったブレードのスパン長さ（１００）の半分との間の位置において、風車ロータブレード（５）に結合可能である、請求項１又は２記載のフラップ配列（２０）。
【請求項４】
前記フラップ部（２２）は、該フラップ部を風車ロータブレード（５）に結合するための可撓性の又はヒンジ式に結合されたフラップ結合部を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項５】
前記フラップ部（２２）は、可撓性シートを含む、請求項１から４までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項６】
前記フラップ部（２２）及び／又は前記支持部（２１）は、鋸歯状の後縁（２３）を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項７】
前記フラップ部（２２）及び前記支持部（２１）は、一片又は複数片として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項８】
前記支持部（２１）は、少なくとも１つの渦発生器を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項９】
前記支持部（２１）は、曲がった形状を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）を含む風車ロータブレード（５）。
【請求項１１】
負圧側（１１３）及び圧力側（１１５）を含み、
前記支持部（２１）及び／又は前記フラップ部（２２）は、前記ブレード（５）の前記負圧側（１１３）及び／又は前記圧力側（１１５）に結合されている、請求項１０記載の風車ロータブレード（５）。
【請求項１２】
前記ブレード（５）の前記後縁（１１１）に沿って互いに隣接して取り付けられた複数のフラップ配列を備える、請求項１０又は１１記載の風車ロータブレード（５）。
【請求項１３】
前記支持部（２１）は、前記ブレード（５）の一体の部分である、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の風車ロータブレード（５）。
【請求項１４】
請求項１０から１３までのいずれか１項記載の風車ロータブレード（５）を含む風車（１）。
【請求項１５】
請求項１から９までのいずれか１項記載のフラップ配列（２０）をブレード（５）の後縁（１１１）に結合することを特徴とする、後縁を含む風車ロータブレードの空力性能を高める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車ロータブレード用のフラップ配列、風車ロータブレード、及び例えば低い風速において風車ロータブレードの空力性能を高める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車ブレードは、風車の発電機を駆動するために、風からの力を機械的力に変換する手段である。風車ブレード設計は、主に、空力的及び機械的検討事項の考慮の下で行われる。すなわち、翼形状若しくは翼型は、様々な風の条件に対して、空力的な最適化と機械的特性、例えば強度との妥協として設計される。風車の最適なブレードは、風速における低い限界、低い風速から高い風速までを意味する様々な風速に対する良好かつ効率的な空力性能、ブレード及び風車の構造における、すなわち乱流及び高い風速条件下での最小限の負荷、及び低い音響的騒音を提供する。
【０００３】
例えば、ブレードが、ハブの近くにおける大きな力及び応力に抵抗することができることは重要である。したがって、ブレードは、ハブの近くの根元部分の領域において厚くかつ幅広である。根元において、ブレードは、通常、ハブに取り付けられかつ十分な強度を提供するために、狭幅でかつ管状である。ブレードプロフィル（翼型）は、許容できる空力特性を得るために、次第に薄くなっている。速度がブレードの先端に向かって高まるので、揚力が高まる。これは、同じ回転数でも先端に向かって直径がより大きくなることによって生ぜしめられる。先端に向かって翼弦の幅を減少させることは、この効果に対抗することに貢献する。ブレードは、根元の近くのある箇所から先端までテーパしている。さらに、ブレードは、回転することによって生じる、風に対する空気流の方向の変化を補償するために、ブレードの軸線に沿ってねじられている。あるブレードセクションの速度は、ブレードの先端に向かって配置されているほど高まる。
【０００４】
しかしながら、風車の慣用のブレードは、静的な翼を有し、つまり、風条件に応じて調節するための可能性が制限されている。風速及び乱流に対する空力特性の調節及び最適化の唯一の可能な手段は、ブレード全体のピッチ角の調節である。空力的な観点から、風車の最適なブレードは、ブレードの各セクションのための可変ピッチ角を有するだけではなく、様々な異なる風及び乱流条件を補償するための調節可能な翼から成る。
【０００５】
風車ブレードに加えられる装置によって風車ブレードの性能を向上及び最適化することが一般に知られている。このような装置は、特に、フラップ、渦発生器又は失速ストリップのような能動的又は受動的な構成要素である。フラップの作動は、例えば、電気、液圧式又は圧電式の手段によって行うことができる。ブレードの曲がりは、ブレード荷重及び風条件に関連した状態を保つように考慮される。受動的な解決策が知られており、この場合、ブレード翼弦に対するフラップの形状及び／又は角度は、風車ブレードの曲がりに応じて変化する。
【０００６】
風車ブレードに関する別の問題は、作動中の音響的騒音の発生である。作動中のブレードの先端速度は、例えば８０ｍ／ｓである。騒音を低減するための１つの手段は、後縁よりも突出した鋸歯状プレートを後縁の領域に取り付けることである。欧州特許第１３１４８８５号明細書は、風車ブレードの技術及び性能についての貴重な情報を開示している。
【０００７】
概して、特に低い風速条件において、風車ブレードの空力性能及び効率を改良することが望ましい。さらに、ブレードの機械的荷重は、好適には、最小限に減じられるべきである。二次的な要因は、作動中における風車ブレードの音響的騒音の低減である。
【０００８】
その他の関連する従来技術は、欧州特許第１６２３１１１号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０１１６９２７号明細書、国際公開第２００４／０８８１３０号及び欧州特許出願公開第２０３４１７８号明細書に開示されている。欧州特許第１３１４８８５号明細書は、風車ブレードの後縁に結合されたパネルによって風車の効率を高める装置を開示している。欧州特許出願公開第２０３４１７８号明細書は、フラップがたわめられたときに空隙を回避するための整形プレートを開示しているが、この整形プレートは、機械的機能を有さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第１３１４８８５号明細書
【特許文献２】欧州特許第１６２３１１１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／０１１６９２７号明細書
【特許文献４】国際公開第２００４／０８８１３０号
【特許文献５】欧州特許出願公開第２０３４１７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、有利なフラップ配列、有利な風車ロータブレード、及び同様の利点を有する風車を提供することである。さらに、本発明の課題は、風車ロータブレードの空力性能を高める方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの課題は、請求項１記載のフラップ配列、請求項１０記載の風車ロータブレード、請求項１４記載の風車、及び請求項１５記載の、風車ロータブレードの空力性能を高める方法によって解決される。従属請求項は、本発明のさらなる発展形を規定している。
【００１２】
本発明のフラップ配列は、前縁と、後縁と、前縁と後縁との間の翼弦とを有する風車ロータブレードのために使用することができる。フラップ配列は、支持部と、フラップ部とを有する。フラップ部は、フラップ部の面に対して垂直な面と、翼弦ラインとの間の角度に関して受動的に可動である。支持部と、フラップ部とは、支持部がフラップ部の移動に対する制限を提供するように、互いに対して相対的に位置決めされる。特に、ブレードの負圧側に向かうフラップ部の移動が制限される。好適には、支持部は剛性である。
【００１３】
本発明の文脈において、特定の風車ロータブレードセクションの翼弦ラインとは、前縁と後縁との間の線であると定義される。翼弦ラインは、スパンラインに対して９０°の角度を成す。スパンラインは、ブレードの先端と、ブレードの根元のベース領域の中心点との間を結ぶ線であると定義される。
【００１４】
有利には、支持部は、ブレードの後縁よりも突出するように、不動形式で風車ロータブレードに結合されている又は結合可能である。
【００１５】
概して、支持部は、捕捉構造又は支持エレメントであることができ、フラップ部は、フラップ構造又はフラップエレメントであることができる。受動的に可動という用語は、本発明の文脈において、人又は機械のあらゆる指示的かつ意図的な影響又は活性化なしに移動が行われることを意味する。例えば、受動的移動を、風だけによって又はフラップ部の近くにおける特定の流れ条件によって生ぜしめることができる。フラップ部の受動的移動は、主に、ブレードの負圧側と圧力側との間の差圧によって生ぜしめられる。
【００１６】
好適には、支持構造は、圧力側の面及び負圧側の面を有してよい。負圧側の面は、風車ロータブレードの負圧側を形成又は延長してよい。フラップ部は、負圧側の面及び圧力側の面を有してよい。フラップ部の圧力側の面は、風車ロータブレードの圧力側を延長させてよい。フラップ部の負圧側の面と支持部の圧力側の面とは、有利には互いに面していてよい。例えば、フラップ部の負圧側の面と、支持部の圧力側の面とは、互いに反対向きに配置することができる。
【００１７】
支持構造又は支持部及びフラップ構造又はフラップ部を使用する背後の概念は、低い風速においてブレードに増大した揚力を提供することであり、その一方で、ブレードに対する望ましくない否定的な効果、例えばより高い風速における広範囲の荷重及び低い性能が回避される。支持部又は捕捉構造と組み合わせた可撓性の又は可動なフラップ部は、所望の有利なブレード性能を達成するために、受動的なかつ信頼できる解決策を提供する。ブレードの迎え角が大きいとき、低い風速において、延長された翼が効果を発揮する。迎え角は、翼弦ラインと空気流の方向との間の角度である。延長された翼は、このような低い風速において、増大した揚力を生じる。つまり、電力曲線は低い風速において左へ移動させられ（図１３参照）、風速のより低い限界が達成される。
【００１８】
ブレード前縁が、より高い風速において風に向かって傾斜又はピッチ合わせされると、迎え角は、減少させられる又は比較的小さくなる。その結果、フラップ部は、もはや支持部と完全には接触しない。つまり、有効な翼が減じられる。この減少は、静的なフラップ又は翼とは対照的に、ブレードのより低い機械的荷重につながる。さらに、突風及び風による荷重が減じられる。
【００１９】
支持部及び／又はフラップ部は、ブレードの後縁において又は後縁の近くのブレードの部分において風車ロータブレードに結合可能であり得る。さらに、ブレードは、先端、根元、及び先端からブレード根元まで延びたスパン長さを有してよい。好適には、支持部及びフラップ部は、ブレードの先端と、先端から測ってブレードのスパン長さの半分、好適には３分の１との間において風車ロータブレードに結合可能である。これは、フラップ配列が、好適には、ブレードの外側部分に、例えば先端領域に向かってブレード長さの最後の半分又は３分の１に配置されていることを意味する。
【００２０】
フラップ部は、フラップ部を風車ロータブレードに結合するための可撓性の又はヒンジ式のフラップ結合部を有してよい。さらに、フラップ部は、可撓性シート、例えばフラップを形成する薄い可撓性シートを有してよい。さらに、フラップ部及び／又は支持部は、鋸歯状の後縁又はジグザグ状の後縁を有してよい。これは、騒音が低減されるという利点を有する。
【００２１】
概して、フラップ部及び支持部は、一片として又は複数片として形成することができる。フラップ部及び支持部は、例えば接着剤によって風車ブレードに取付け可能な一片又は複数片の改装セットであることができる。
【００２２】
支持部は、少なくとも１つの渦発生器又は、空力形状を改良することによって性能を高めるためのその他の手段を有することができる。さらに、支持部は、有利な翼形状を提供するための曲げ形状を有することができる。例えば、支持部は、翼弦線に沿った断面図で見て曲率を有することができる。
【００２３】
フラップ部に対する制限を提供する支持部と、支持部に対して受動的に可動なフラップ部との組合せによって、特定の空気流条件下で、付加的な空力効果が提供される。例えば、フラップ部は、低い風速において揚力を増大しかつ高い風速において荷重を低減する付加的な又は延長された翼として作用することができる。
【００２４】
本発明の風車ロータブレードは、前に説明したようなフラップ配列を有する。本発明の風車ロータブレードは、概して、本発明のフラップ配列と同じ利点を有する。風車ロータブレードは、負圧側と圧力側とを有してよい。支持部及び／又はフラップ部は、ブレードの負圧側及び／又は圧力側に結合されてよい。さらに、多数のフラップ配列を、例えばフラップ配列セグメントとして、ブレードの後縁に沿って互いに並べて取り付けることができる。これは、フラップ配列セグメントをブレードに容易に取り付けることができかつブレードから容易に取り外すことができるという利点を有する。
【００２５】
別の変化態様において、支持部は、ブレードの一体の部分であることができる。例えば、支持部は、例えばブレードの製造中に、ブレードに成形することができる。この場合、風車ロータブレードは、圧力側と、ブレードの圧力側に結合された、前に説明したようなフラップ部とを有する。圧力側におけるフラップ部の結合部と、ブレードの後縁との間の部分は、フラップ部の移動に対する制限を提供する。言い換えれば、後縁に近いブレードの部分は、本発明のフラップ配列の文脈において説明したように、支持部として作用する。
【００２６】
本発明の風車は、前に説明したような風車ロータブレードを有する。本発明の風車は、前に説明した風車ロータブレード及び前に説明したフラップ配列と同じ利点を有する。概して、本発明の風車は、変速ピッチ制御のためのシステムを有することができる。風車は、ブレードのピッチ角を調節するためのピッチシステムを有してよい。
【００２７】
後縁を有する風車ロータブレードの空力特性を高める本発明の方法は、前に説明したようなフラップ配列をブレードの後縁に結合することを特徴とする。前に説明したフラップ配列を風車ロータブレードに結合することによって、例えば低い風速において、風車から増大した電力を得ることができる。これは、風車の効果を増大させる。
【００２８】
さらに、ブレードのピッチ角を、例えば変速ピッチ制御システムによって調節することができる。
【００２９】
概して、本発明は以下の利点を有する。すなわち、風速におけるより低い限界及び風車から得られるより大きな電力を達成することができ、また、低い風速及び中間の風速におけるより高い性能を達成することができる。同時に、ブレードの付加的な機械的荷重は発生されない。本発明は、極めて単純な受動的な解決策を提供し、メンテナンスは必要とされない。さらに、本発明のフラップ配列は、改装することができ、交換は容易に実現可能である。フラップ配列の鋸歯状の後縁形状は、風車から発せられる音を低減する。
【００３０】
本発明の他の特徴、特性及び利点は、添付の図面に関連した実施の形態の以下の説明から明らかになるであろう。これらの実施の形態は、添付の請求の範囲によって決定される本発明の範囲を制限しない。全ての説明された特徴は、別々の特徴として又は互いのあらゆる組合せにおいて有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】風車を概略的に示す図である。
【図２】ブレードのスパンとブレードの翼弦とによって規定される平面におけるロータブレードの平面図である。
【図３】図２に示されたブレードの翼部分の翼弦方向断面図である。
【図４】本発明の風車を概略的に示す図である。
【図５】本発明のロータブレード５のうちの１つを概略的に示す図である。
【図６】支持部の上側を明瞭に示す、本発明のフラップ配列を概略的に示す図である。
【図７】低い風速における本発明の風車ロータブレードを概略的に示す断面図である。
【図８】高い風速における本発明の風車ロータブレードを概略的に示す図である。
【図９】本発明の風車ロータブレードの４つの変化態様を概略的に示す断面図である。
【図１０】ブレードの後縁に結合された本発明のフラップ配列の４つの変化態様を示す断面図である。
【図１１】低い風速における本発明の風車ロータブレードの一部分の別の変化態様を概略的に示す斜視断面図である。
【図１２】高い風速における本発明の風車ロータブレードの一部分の別の変化態様を概略的に示す斜視断面図である。
【図１３】従来の風車と比較して本発明の風車の電力曲線を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、風車１を概略的に示す。風車１は、タワー２と、ナセル３と、ハブ４とを有する。ナセル３はタワー２の頂部に配置されている。ハブ４は、複数の風車ブレード５を有する。ハブ４はナセル３に取り付けられている。さらに、ハブ４は、回転軸線９を中心にして回転することができるように枢着されている。発電機６はナセル３内に配置されている。風車１は直接駆動風車である。
【００３３】
図２は、ブレードのスパンとブレードの翼弦とによって規定される平面におけるロータブレードの平面図を示している。図２は、３ブレード型ロータにおいて通常使用される風車ブレード５を示す。しかしながら、本発明は、３ブレード型ロータ用のブレードに限定されない。実際、風車ブレード５は、その他のロータ、例えば１ブレード型ロータ又は２ブレード型ロータにおいて使用されてもよい。
【００３４】
図２に示されたロータブレードは、円筒状輪郭を備える根元部１０３と、先端１０２とを有する。先端は、ブレードの最も外側の部分を形成する。根元部１０３の円筒状輪郭は、ブレードをロータハブの軸受に固定するために働く。ロータブレード５は、さらに、最大輪郭深さの位置、すなわちブレードの最大翼弦長の位置として規定されるいわゆる肩部１０４を有する。肩部１０４と先端１０２との間において、空力的に成形された輪郭を有する翼部分１０５が延びている。肩部１０４と円筒状根元部１０３との間において、翼部分１０５の空力的輪郭から根元部１０３の円筒状輪郭への移行が生じる移行部１０７が延びている。スパン線は符号１００で示されている。
【００３５】
ロータブレードの翼部分１０５の翼弦方向断面図が図３に示されている。図３に示された空力的輪郭は、凸面状の負圧側１１３と、より凸面状でない圧力側１１５とを有する。ブレードの前縁１０９から後縁１１１まで延びた一点鎖線は、輪郭の翼弦を示している。図３において圧力側１１５は凸面状部分１１７と凹面状部分１１９とを有するが、負圧側１１３が圧力側１１５よりも凸面状であるならば、圧力側１１５は、凹面状部分なしに形成されてもよい。翼弦は符号１０１で示されている。
【００３６】
翼部分１０５における負圧側１１３及び圧力側１１５は、それぞれ、ロータブレード５の負圧側及び圧力側とも称されるが、厳密にいえば、ブレード５の円筒状部分１０３は圧力側又は負圧側を有さない。
【００３７】
図４は、ロータブレード５に本発明のフラップ配列２０が装備された風車を概略的に示している。風車は、風下から見て図４に示されている。
【００３８】
図５は、ロータブレード５のうちの１つを概略的に示している。本発明のフラップ配列２０は、先端１０２の近くにおいて、図４及び図５に示されたブレード５の後縁１１１に結合されている。フラップ配列２０は、後縁１１１に沿って、スパン方向１００で、ブレード先端１０２と、スパン方向１００でブレード根元部１０３に向かってブレードの長さの５０％、好適には３３％との間の位置に配置されている。図５において、フラップ配列２０は、３つのセグメント、つまり、半径方向外側のフラップ配列セグメント２０ａと、中間のフラップ配列セグメント２０ｂと、半径方向内側のフラップ配列セグメント２０ｃとを含む。セグメント２０ａ，２０ｂ及び２０ｃは、ブレード５の後縁に沿って互いに隣接して配置されている。
【００３９】
図６は、本発明のフラップ配列を概略的に示しており、支持部２１の上側を明瞭に示す。支持部２１は、鋸歯状の後縁２３を有する。部分２６はロータブレードの後縁１１１よりも突出している。ブレード５の後縁１１１よりも突出しない面２４は、支持部２１をブレード５の負圧側１１３に例えば接着剤によって結合するために用いられる。支持部２１の剛性及び安定性を高めるため、後縁１１１よりも突出した部分２６と、ブレード５に直接に結合された部分２４との間に、複数のリブ２５が配置されている。
【００４０】
図７は、低い風速における本発明の風車ロータブレードの断面図を概略的に示す。図８は、高い風速における本発明の風車ロータブレードの断面図を概略的に示す。矢印２７は、流入する空気の方向である相対風の方向を示す。図７において、翼弦１０１と相対風方向２７（流入空気の方向）との間の角度である迎え角α1は、比較的大きい。図８において、迎え角α2は、比較的小さい。
【００４１】
図７及び図８において、風車ロータブレード５は、後縁１１１に配置されたフラップ配列を有する。フラップ配列は、ブレードの負圧側１１３に結合された支持部２１と、ブレードの圧力側１１５に結合されたフラップ部２２とを有する。
【００４２】
支持部２１は、負圧側の面５１と、圧力側の面５２とを有する。フラップ部２２も、負圧側の面４１と、圧力側の面４２とを有する。支持部２１の負圧側の面５１は、ブレードの負圧側１１３を延長させている。フラップ部の圧力側の面４２は、ブレードの圧力側１１５を延長させている。支持部２１の圧力側の面５２と、フラップ部２２の負圧側の面４１とは、互いに向かって面している若しくは互いに向き合って配置されている。
【００４３】
図７に示したような低い風速及び大きな迎え角α1では、支持部２１とフラップ部２２とは互いに直接に接触している。支持部２１は、フラップ部２２の移動のための制限を提供する。この状況において、フラップ配列は、有効な翼の延長を提供し、これはブレードの揚力を増大する。
【００４４】
図８に示したような高い風速及び小さな迎え角α2では、フラップ部２２は支持部２１から離れるように移動し、支持部２１の圧力側の面５２と、フラップ部２２の負圧側の面４１との間にすき間が生じる。この状況において、フラップ配列は無効であり、その結果、ブレードに作用する荷重を減じる。
【００４５】
フラップ部２２の負圧側の面４１の一部の面法線が矢印３４によって示されている。図７における面法線３４と翼弦１０１との間の角度β1は、図８における面法線３４と翼弦１０１との間の角度β2とは異なり、フラップ部２２の移動を表している。概して、支持部２１は剛性であり、翼弦１０１に対して移動不能である。例えば図７及び図８に示したように、フラップ部２２は、翼弦１０１に対して少なくとも部分的に可動である。
【００４６】
図９は、本発明の風車ロータブレードの４つの態様を断面図で概略的に示している。図の左側は、無効な翼として作用する位置におけるそれぞれのフラップ配列を示しており、右側には、有効な翼として作用する位置におけるそれぞれのフラップ配列が示されている。
【００４７】
図９（ａ）には、可撓性フラップ部２２ａを備えた、一片から成る負圧側支持構造２１ａが示されている。図９（ｂ）には、ヒンジ結合された若しくは傾動可能な剛性のフラップ２２ｂが、ブレードの圧力側１１５に取り付けられており、ブレードは支持構造として作用する。図９（ｃ）には、負圧側１１３に取り付けられた支持構造２１ｃと、ブレードの圧力側１１５に取り付けられた、ヒンジ結合された若しくは傾動可能な剛性のフラップ２２ｃとが示されている。図９（ｄ）において、負圧側１１３に取り付けられた支持構造２１ｄと、ブレードの圧力側に取り付けられた可撓性フラップ２２ｄとが示されている。
【００４８】
図１０は、ブレードの後縁に結合された本発明のフラップ配列の４つの態様を断面図で示している。図１０に示された全ての態様において、フラップ部３２の移動は矢印２８によって示されている。図１０に示された全ての４つの態様において、支持部３１に対するフラップ部３２の３つの異なる位置が示されており、左側の図は、高い風速及び小さな迎え角における状況を示しており、右側の図は、低い風速及び大きな迎え角における状況を示している。
【００４９】
図１０（ａ）において、支持部３１ａは、ブレードの負圧側１１３に結合されている。支持部３１ａは、曲がった形状を有する。支持部３１ａは、ブレードの後縁１１１よりも突出している。フラップ部３２ａは、ブレードの圧力側１１５に結合されており、可撓性材料から成る。
【００５０】
図１０（ｂ）に示した態様において、支持部３１ｂは、ブレードの負圧側１１３に結合されており、フラップ部３２ｂは、ブレードの圧力側１１５に結合されている。この態様において、フラップ部は、剛性材料及び、好適にはブレードの後縁１１１に配置されたヒンジ３３を含む。ヒンジ３３は、支持部３１ｂに対するフラップ部３２ｂの可動性を提供する。
【００５１】
図１０（ｃ）において、支持部３１ｃ及びフラップ部３２ｃは両方とも、ブレードの負圧側１１３に結合されている。支持部３１ｃは、剛性材料から成り、フラップ部３２ｃは可撓性材料から成る。
【００５２】
図１０（ｄ）において、ブレードの後縁部分は、支持部３１ｄとして作用する。フラップ部３２ｄは、ブレードの圧力側１１５に結合されており、図１０（ｂ）におけるフラップ部３２ｂと同じ特徴及び特性を有する。フラップ部３２ｂとフラップ部３２ｄとの相違は、図１０（ｄ）において、フラップ部３２ｄがブレードの圧力側１１５に結合されており、ヒンジ３３がブレードのちょうど後縁１１１に配置されていないことである。その代わりに、ヒンジ３３は、ブレードの圧力側１１５における所定の位置に配置されている。
【００５３】
図１１及び図１２は、本発明の風車ロータブレードの一部の別の態様を断面図及び斜視図で概略的に示している。図１１は、低い風速における状況を示しており、この状況において、フラップ部と支持部とは互いに接触している。図１２は、高い風速における状況を示しており、この状況において、フラップ部２２ｅは支持部２１ｅから離れるように移動している。図１１及び図１２に示した態様において、支持部２１ｅはバセットの形状を有する。
【００５４】
図１３は、従来の風車と比較した本発明の風車の電力曲線を概略的に示す。Ｘ軸は、風速をｍ／ｓで示している。Ｙ軸は、風車から得られる電力をＷで示している。従来のブレードを備える風車の電力曲線２９が、本発明のフラップ配列を備える風車の場合の電力曲線３０と比較されている。本発明の風車の電力曲線３０は、従来の風車ブレードの電力曲線２９と比較して、風速におけるより低い限界と、概して、低い風速における、より大きな電力とを示している。これは、本発明の風車が、従来の風車よりもより低い風速において作動することができ、従来の風車よりも、低い風速においてより大きな電力を発生することを意味する。
【符号の説明】
【００５５】
１  風車、  ２  タワー、  ３  ナセル、  ４  ハブ、  ５  風車ブレード、  ６  発電機、  ９  回転軸線、  ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  フラップ配列セグメント、  ２１，２１ｅ  支持部、  ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ  フラップ部、  ２３  後縁、  ２４  面、  ２６  部分、  ２７  風方向、  ２９，３０  電力曲線、  ３１ａ，３１ｂ  支持部、  ３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  フラップ部、  ３３  ヒンジ、  ３４  面法線、  ４１，５１  負圧側の面、  ４２，５２  圧力側の面、  １００  スパン線、  １０１  翼弦、  １０２  先端、  １０３  根元部、  １０４  肩部、  １０５  翼部分、  １０７  移行部、  １０９  前縁、  １１１  後縁、  １１３  負圧側、  １１５  圧力側、  １１７  凸面状部分、  １１９  凹面状部分
【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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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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