(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼本体部と、
前記翼本体部の表面を部分的に覆うように設けられる耐エロージョン層と、を備え、
翼長方向における前記耐エロージョン層の延在範囲の少なくとも一部において、前記翼長方向に直交する断面上における前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点が前記翼本体部の前縁よりも圧力面側にシフトしており、
前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向における前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量Δｘは、前記翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも前記翼長方向における翼先端側の第２位置に比べて大きい
ことを特徴とする風車翼。
【請求項２】
前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さは、前記翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも前記翼長方向における翼先端側の第２位置に比べて大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の風車翼。
【請求項３】
翼本体部と、
前記翼本体部の表面を部分的に覆うように設けられる耐エロージョン層と、を備え、
翼長方向における前記耐エロージョン層の延在範囲の少なくとも一部において、前記翼長方向に直交する断面上における前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点が前記翼本体部の前縁よりも圧力面側にシフトしており、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向における少なくとも一部の範囲において、
前記翼プロファイルに沿った前記長さ方向における前記耐エロージョン層の一端を形成するように、前記翼長方向における第１位置から、該第１位置よりも前記翼長方向における翼先端側の第２位置に向かって、前記翼プロファイルに沿った前記長さ方向における前記前縁からの距離が一定又は大きくなるように延在する第１端部と、
前記長さ方向における前記圧力面上の前記耐エロージョン層の他端を形成するように、前記第１位置から前記第２位置に向かって、前記翼プロファイルに沿った前記長さ方向における前記前縁からの距離が小さくなるように延在する第２端部と、
を有する
ことを特徴とする風車翼。
【請求項４】
０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量の平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項５】
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量の平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧３．０×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項６】
０．２５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量の平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧４．５×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項７】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
前記風車翼の翼先端近傍において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、ｗ２ｔｉｐ／Ｒ≧６．０×１０−４（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項８】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上０．６Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧１．５×１０−３を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項９】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．２Ｒ以上０．３Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧２．１×１０−３を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項１０】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧４．０×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項１１】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項１２】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧９．０×１０−４を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項１３】
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
前記翼長方向における位置によらず、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧１．０×１０−３を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風車翼。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の風車翼と、
前記風車翼の翼根が接続されるハブと、
を備えることを特徴とする風車ロータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーを用いて電力を生成するための発電機と、
を備えることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車翼、風車ロータおよび風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風車ロータの回転に伴い、風車翼が空気中の異物（例えば、雨滴や塵埃等）と衝突して浸食されることにより、風車翼の前縁側に所謂エロージョンが発生することが知られている。そして、このエロージョンから風車翼を保護するために、風車翼の前縁側に耐エロージョン用の保護層を貼り付けたり塗布したりする対応が取られている。例えば、特許文献１には、セラミック層を有するエロージョン保護コートを風車翼の前縁に備えた回転翼が開示されている。
【０００３】
ところで、風車翼は、前縁及び後縁を境に負圧面側（背側）と圧力面側（腹側）とが規定されるが、回転時における風車翼の異物との衝突頻度やエロージョンの程度は、負圧面側と圧力面側とで必ずしも均等でない。具体的には、風力発電装置の運転状況に応じたピッチ角制御や風向き等の影響により、風車翼の翼長方向に直交する断面において、前縁を挟んで風車翼の負圧面側よりも圧力面側で浸食の程度が大きい傾向にある。
【０００４】
一方で、風車翼の翼本体は、例えば、ＦＲＰなどの軽量かつ機械的強度に優れた素材を用いて形成されており、耐エロージョン用の保護層を付加する面積が増加すると、ＦＲＰのメリットを最大限に享受できない上にコストも嵩む。このため、耐エロージョン用の保護層は、風車翼の必要な部分にのみ可能な限り小面積で付加することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２０１１／０１４２６７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載された回転翼に備わるエロージョン保護コートは、前縁を中心に負圧面側の付設幅と圧力面側の付設幅とが同程度となるように配置されるため、風車翼をエロージョンから適切に保護することができないか、或いは、不要な部分にまでエロージョン保護コートを付設することになり好ましくないという問題がある。
【０００７】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、風車翼をエロージョンから適切に保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼は、
翼本体部と、
前記翼本体部の表面を部分的に覆うように設けられる耐エロージョン層と、を備え、
翼長方向における前記耐エロージョン層の延在範囲の少なくとも一部において、前記翼長方向に直交する断面上における前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点が前記翼本体部の前縁よりも圧力面側にシフトしている。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が前縁よりも圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物（例えば雨滴や塵埃等）の風車翼への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面上の部位」を、耐エロージョン層によって適切に保護することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向における前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量Δｘは、前記翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも前記翼長方向における翼先端側の第２位置に比べて大きい。
【００１１】
定性的な傾向として、翼先端側の第２位置に比べて翼根側の第１位置の方が前縁からの耐エロージョン層の中央点のシフト量を大きくする必要がある。
上記（２）の構成によれば、第２位置に比べて翼根側の第１位置における耐エロージョン層の中央点の前縁に対するシフト量Δｘを大きく設定したので、風車翼に対する風の流入角度が比較的大きい第１位置においてエロージョンを適切に抑制することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、
前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さは、前記翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも前記翼長方向における翼先端側の第２位置に比べて大きい。
【００１３】
翼先端側の第２位置に比べて翼根側の第１位置の方が周速が小さいため、風速の変化に伴う異物の衝突角度の変動が大きい。よって、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さを翼根側において広げた方が有利である。
この点、上記（３）の構成によれば、翼長方向における翼先端側の第２位置よりも翼根側の第１位置において、耐エロージョン層が翼プロファイルに沿った長さ広く形成されるため、エロージョンを適切に抑制することができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、
０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量の平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側３割の範囲において、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が、平均値ΔｘＡＶＥにおいてΔｘＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たすシフト量Δｘだけ圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載の構成において、
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧３．０×１０−４を満たす。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が、平均値ΔｘＡＶＥにおいてΔｘＡＶＥ／Ｒ≧３．０×１０−４を満たすシフト量Δｘだけ圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１つに記載の構成において、
０．２５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲における、前記耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の前記中央点の前記前縁に対する前記圧力面側へのシフト量の平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧４．５×１０−４を満たす。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側７割５分の範囲において、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が、平均値ΔｘＡＶＥにおいてΔｘＡＶＥ／Ｒ≧４．５×１０−４を満たすシフト量Δｘだけ圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
前記風車翼の翼先端近傍において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、ｗ２ｔｉｐ／Ｒ≧６．０×１０−４（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）を満たす。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、風車翼の翼先端近傍において、耐エロージョン層のうち前縁から第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、ｗ２ｔｉｐ／Ｒ≧６．０×１０−４を満たすことにより、翼先端近傍において、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上０．６Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧１．５×１０−３を満たす。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、風車翼における長手方向の略中央部において、耐エロージョン層のうち前縁から第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値ｗ２ＡＶＥが、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧１．５×１０−３を満たすことにより、風車翼における長手方向の略中央部において、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか１つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．２Ｒ以上０．３Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧２．１×１０−３を満たす。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、風車翼における長手方向の翼根部近傍において、耐エロージョン層のうち前縁から第２端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値ｗ２ＡＶＥが、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧２．１×１０−３を満たすことにより、風車翼の翼根部近傍において、風に随伴して飛翔する異物の風車翼への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層により適切に保護することができる。なお、耐エロージョン層の第１端部は、前縁よりも負圧面側に存在していてもよいし、前縁よりも圧力面側に存在していてもよい。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか１つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧４．０×１０−４を満たす。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側３割の範囲において、耐エロージョン層の負圧面上の第１端部が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧４．０×１０−４を満たす前縁からの翼プロファイルに沿った長さを有することにより、風に随伴して飛翔する異物との衝突に起因する翼本体部の浸食を、負圧面側においても、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか１つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層の負圧面上の第１端部が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす前縁からの翼プロファイルに沿った長さを有することにより、風に随伴して飛翔する異物との衝突に起因する翼本体部の浸食を、負圧面側においても、耐エロージョン層により適切に保護することができる。
【００３０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下（但し、Ｒは前記風車翼の翼先端の回転半径位置である。）の前記風車翼の回転半径位置ｒの範囲において、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧９．０×１０−４を満たす。
【００３１】
上記（１２）の構成によれば、翼先端から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層の負圧面上の第１端部が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧９．０×１０−４を満たす前縁からの翼プロファイルに沿った長さを有することにより、風に随伴して飛翔する異物との衝突に起因する翼本体部の浸食を、負圧面側においても、耐エロージョン層により、より一層適切に保護することができる。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れか一つに記載の構成において、
前記耐エロージョン層は、前記翼長方向に直交する断面上において、負圧面上の第１端部から、前記圧力面上の第２端部まで延在しており、
前記翼長方向における位置によらず、前記耐エロージョン層のうち前記前縁から前記第１端部までの部位の翼プロファイルに沿った長さの平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧１．０×１０−３を満たす。
【００３３】
上記（１３）の構成によれば、翼長方向における位置によらず、耐エロージョン層の負圧面上の第１端部が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧１．０×１０−３を満たす前縁からの翼プロファイルに沿った長さを有することにより、風に随伴して飛翔する異物との衝突に起因する翼本体部の浸食を、負圧面側においても、耐エロージョン層により、より適切に保護することができる。
【００３４】
（１４）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風車ロータは、
上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載の風車翼と、
前記風車翼の翼根が接続されるハブと、
を備える。
【００３５】
上記（１４）の構成によれば、上記（１）で述べたように、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が前縁よりも圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物（例えば雨滴や塵埃等）の風車翼への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面上の部位」を、耐エロージョン層により適切に保護することが可能な風車翼を備えた風車ロータを得ることができる。
【００３６】
（１５）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風力発電装置は、
上記（１４）に記載の風車ロータと、
前記風車ロータの回転エネルギーを用いて電力を生成するための発電機と、
を備える。
【００３７】
上記（１５）の構成によれば、上記（１）で述べたように、耐エロージョン層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点が前縁よりも圧力面側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物（例えば雨滴や塵埃等）の風車翼への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面上の部位」を、耐エロージョン層により適切に保護することが可能な風車翼を備えた風力発電装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、風車翼をエロージョンから適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態に係る風力発電施設の構成例を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る風車翼を示す斜視図である。
【図３Ａ】風車翼の形状（第１位置）を説明する図であり、図２のIII−III矢視を示す概略図である。
【図３Ｂ】風車翼の形状（第２位置）を説明する図であり、図２のIII−III矢視を示す概略図である。
【図４Ａ】風車翼と雨滴との衝突態様を示す説明図である。
【図４Ｂ】風車翼と雨滴との衝突態様を示す説明図である。
【図４Ｃ】風車翼と雨滴との衝突態様（第１位置）を示す説明図である。
【図４Ｄ】風車翼と雨滴との衝突態様（第２位置）を示す説明図である。
【図５Ａ】一実施形態の第１位置における耐エロージョン層を示す概略図である。
【図５Ｂ】一実施形態の第２位置における耐エロージョン層を示す概略図である。
【図６】一実施形態における耐エロージョン層の付設範囲を示す概略図である。
【図７Ａ】一実施形態の第１位置における耐エロージョン層を示す概略図である。
【図７Ｂ】一実施形態の第２位置における耐エロージョン層を示す概略図である。
【図８】他の実施形態における耐エロージョン層の付設範囲を示す概略図である。
【図９】他の実施形態における耐エロージョン層の付設範囲を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４１】
図１は、一実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す概略図である。図２は、一実施形態に係る風車翼を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置（以下、風車とする）１は、風のエネルギーを受けて回転する風車ロータ（以下、ロータとする）４と、ロータ４の回転エネルギーを用いて電力を生成するための発電機７と、を備える。ロータ４は、少なくとも１枚（例えば３枚）の風車翼２及び該風車翼２の翼根部２１が接続されるハブ３を備えている。
幾つかの実施形態において、上記風車１は、さらに、ハブ３と一体回転可能に設けられた主軸５と、主軸５及び不図示の主軸受を介してロータ４を略水平軸回りに回転可能に支持するナセル８と、主軸５の回転を発電機７に伝達するためのドライブトレイン６と、ナセル８を水平旋回可能に支持するタワー９と、タワー９が立設されるベース１０と、を備えている。
【００４２】
次に、図２を参照し、幾つかの実施形態に係る風車翼２について説明する。
図２に示すように、一実施形態に係る風車翼２は、翼根部２１から翼先端部２２にかけて延在する翼本体部２０と、翼本体部２０の表面を部分的に覆うように設けられる耐エロージョン層３０と、を備えている。以下、翼本体部２０について説明した後、耐エロージョン層３０について詳述する。
【００４３】
図２に示すように、翼本体部２０は、風車１のハブ３に取り付けられる翼根部２１と、ハブ３から最も遠くに位置する翼先端部２２と、翼根部２１及び翼先端部２２の間で翼長方向に延在する翼型部２３と、を含む。また、翼本体部２０は、翼根部２１から翼先端部２２に亘って前縁２４と後縁２５とを有する。翼本体部２０の外形は、前縁２４及び後縁２５を境に規定される背面及び腹面の一方をなす負圧面２６（背面）と、他方をなす圧力面２７（腹面）とによって規定される（図２、図３Ａ及び図３Ｂ参照）。
なお、本明細書において、「翼長方向」とは、翼根部２１と翼先端部２２とを結ぶ方向であり、「コード方向（翼コード方向）」とは、翼本体部２０の前縁２４と後縁２５とを結ぶ線（コード）に沿った方向であり、前縁２４と後縁２５とを結ぶ上記コード方向にほぼ直交する方向（翼本体部２０の背側と腹側とを結ぶ方向）がフラップ方向である（図２、図３Ａ及び図３Ｂ参照）。また、「翼根部」とは、風車翼２において断面が概ね円形となる円筒状の部分であり、風車翼２の翼本体部２０における翼根側の端面を基準として例えば５ｍの翼長方向範囲（典型的には、前記端面から１〜３ｍの範囲）である。
【００４４】
幾つかの実施形態において、翼本体部２０は、例えば、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、前縁２４及び後縁２５の各端部に沿って負圧面２６側と圧力面２７側とが互いに一体に接合されて構成されてもよい。幾つかの実施形態において、負圧面２６及び圧力面２７の各々が設けられる風車翼２の２つの半割れセクションが、それぞれ互いに向き合う内面側において翼長方向に亘って少なくとも１本のシアウェブ（不図示）により連結されてもよい。
【００４５】
ここで、図３Ａ及び図３Ｃを参照して風車翼２の翼型形状について説明する。
図３Ａは、第１位置（後述）における風車翼２の形状を説明する図であって図２のIII−III矢視を示す概略図である。図３Ｂは、第２位置（後述）における風車翼２の形状を説明する図であって図２のIII−III矢視を示す概略図である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、幾つかの実施形態において、翼本体部２０は、その翼型部２３の形状が、概ね翼根部２１側ほどキャンバーが大きく厚みがあり、翼先端部２２側ほどキャンバーが小さく薄く形成される。すなわち、翼本体部２０は、翼長方向の異なる位置では異なる翼型形状を有していてもよく、翼長方向における翼先端以外の位置（第１位置）における翼型形状が、該第１位置よりも翼先端部２２側の位置（第２位置）における翼型形状よりもキャンバーが大きく厚みがあるような形状を具備していてもよい。
【００４６】
続いて、図４Ａ〜図４Ｄを参照し、翼本体部２０の長手方向における異なる２つの位置（第１位置及び第２位置）における該翼本体部２０と空気中の異物Ｒｄ（例えば、雨滴や塵埃など）との衝突角度（＝ｉｎｆｌｏｗ  ａｎｇｌｅ  φ）について説明する。
まず、異物Ｒｄとの衝突時における翼本体部２０へのダメージは、翼表面に対して異物Ｒｄが垂直に（９０度で）衝突する場合（図４Ａ参照）に最も大きく、衝突角度φが９０度より小さくて浅い場合（図４Ｂ参照）は翼本体部２０へのダメージが少ないと考えられる。
【００４７】
回転中の風車翼２においては、回転半径がより大きな翼先端部２２側の第２位置（図４Ｄ参照）における周速度（周速）が、該第２位置よりも翼根部２１側にある第１位置（図４Ｃ参照）における周速よりも早い。このため、風車翼２と衝突する空気中の異物Ｒｄが同じ風速でロータ４に接近する場合、周速の小さな第１位置の翼表面（圧力面２７）に対する異物Ｒｄの衝突角度（流入角度）φ１は、第２位置の翼表面（圧力面２７）に対する異物Ｒｄの衝突角度φ２よりも大きくなる（φ１＞φ２）。また、上記の通り、相対的に翼根部２１側に位置する第１位置では、該第１位置よりも翼先端部２２側に位置する第２位置に比べてキャンバーが大きな翼型形状を備えているから、前縁２４の近傍では負圧面２６及び圧力面２７ともに第１位置の方が第２位置よりも曲率の大きな曲面を有する（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）。
【００４８】
これらのことから、翼先端部２２側の第２位置では、前縁２４により近い位置で翼本体部２０と異物Ｒｄとの衝突角度φが９０度になる（図５Ｂ参照）。一方、翼根部２１側の第１位置では、翼表面に対する異物Ｒｄの衝突角度φが９０度になる位置が、前縁２４を基準として圧力面２７側にずれることになる（図５Ａ参照）。そして、翼長方向における任意の第１位置と第２位置との関係を考慮すると、異物Ｒｄと翼本体部２０との衝突角度φが９０度となる位置は、翼根部２１側ほど、前縁２４を基準として圧力面２７側に大きくずれることがわかる。
【００４９】
次に、幾つかの実施形態における耐エロージョン層３０について説明する。
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、耐摩耗性（耐腐食性）を有する保護材であり、例えば、テープ、ペイント、コーティング等の形態を含み得る。この耐エロージョン層３０は、翼本体部２０の表面に塗布又は貼付されて翼本体部２０を空気中の異物Ｒｄとの衝突から保護するためのものである。幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０として、例えば、ポリウレタン塗料（例えば、３Ｍ（商標登録）社の「３Ｍ  Ｗｉｎｄ  Ｂｌａｄｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｗ４６００や、ＢＡＳＦ社のポリウレタン塗料）やこれを塗布したテープを用いてもよい。
【００５０】
図６は、いくつかの実施形態における耐エロージョン層３０の付設範囲を示す概略図である。図６中、横軸は、風車翼２の長手方向（翼長方向）におけるハブ３の中心（ハブセンター）からの距離を示し、耐エロージョン層３０の付設位置における回転半径ｒを翼先端部２２における回転半径（ハブセンターからの距離）Ｒで除して無次元化（ｒ／Ｒ）し、ハブセンターをゼロ、翼先端部２２を１として示している。一方、縦軸は、風車翼２の周方向における耐エロージョン層３０の付設範囲、すなわち翼プロファイルに沿った耐エロージョン層３０の長さを示しており、前縁２４を基準（ゼロ）として負圧面２６側を正、圧力面２７側を負として相対長さで示している。
【００５１】
図６に示すように、幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、翼長方向における該耐エロージョン層３０の延在範囲の少なくとも一部において、翼長方向に直交する断面上における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍ（例えば、Ｍ１，Ｍ２）が翼本体部２０の前縁２４よりも圧力面２７側にシフトしていてもよい。
【００５２】
具体的には、例えば、図６に実線（太線）で示す耐エロージョン層３０の付設パターンＡのように、翼長方向に直交する断面上における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍ１が前縁２４よりも圧力面２７側（すなわち、負の領域）にずれていてもよい（図５Ａ参照）。また、例えば、図６に破線（太線）で示す耐エロージョン層３０の付設パターンＢのように、翼長方向に直交する断面上における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍ２が前縁２４よりも圧力面２７側（すなわち、負の領域）にずれていてもよい。
【００５３】
なお、上述した耐エロージョン層３０の付設パターンＡ及び付設パターンＣは、前縁２４から負圧面２６側（すなわち、正の領域）に耐エロージョン層３０の付設範囲を一定長さ確保したものである。これに対し、付設パターンＢは、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面２７上の部位」を中心（Ｍ２）に、風車翼２の周方向（翼プロファイル）に沿う前後両側の一定範囲に耐エロージョン層３０を付設するものであり、不要な範囲への耐エロージョン層３０の付設を防止したものである。さらに、例えば、図６に２点鎖線で示すように、耐エロージョン層３０の付設パターンＡを翼先端部２２側から翼根部２１側まで延長させた付設パターンＣのようにしてもよい。
【００５４】
上記の構成によれば、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍが前縁２４よりも圧力面２７側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面２７上の部位」を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００５５】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、その翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘが、翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも翼長方向における翼先端部２２側の第２位置に比べて大きくなるように形成してもよい。
具体的には、図６に示すように、付設パターンＡ，Ｂ，Ｃのいずれも、翼根部２１側となる第１位置（図６中、左側）において、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の前縁２４に対するシフト量Δｘが、該第１位置よりも翼長方向における翼先端部２２側（図６中、右側）の第２位置に比べて大きくなるように形成される。
【００５６】
上記の構成によれば、第２位置に比べて翼根部２１側の第１位置における耐エロージョン層３０の中央点Ｍの前縁２４に対するシフト量Δｘを大きく設定したことにより、風車翼２に対する風の流入角度が比較的大きい第１位置においてエロージョンを適切に抑制することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、その翼プロファイルに沿った長さが翼長方向における第１位置において、該第１位置よりも翼長方向における翼先端部２２側の第２位置に比べて大きくなるように形成してもよい。すなわち、図６に示す付設パターンＡのように、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さを、図６において右側に位置する第２位置よりも、図６において左側に位置する第１位置において大きくなるように形成してもよい。
【００５８】
上述したように、翼先端部２２側の第２位置に比べて翼根部２１側の第１位置では周速が小さい。このため、風速の変化に伴う異物Ｒｄの衝突角度φの変動は第２位置より第１位置で大きくなり得る。したがって、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さを翼根部２１側において広げた方が有利であるといえる。
この点、上記の構成によれば、翼長方向における翼先端部２２側の第２位置よりも翼根部２１側の第１位置において、耐エロージョン層３０が翼プロファイルに沿う方向に対して広く形成されるため、エロージョンを適切に抑制することができる。
【００５９】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、風車翼２の翼先端部２２の回転半径をＲとして（すなわち、ハブセンターから翼先端部２２までの長さをＲとする。以下同じ）、０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下である風車翼２の回転半径位置ｒの範囲における、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、次式（１）を満たすように構成してもよい。
［数１］
ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４  ・・・（１）
【００６０】
図６に示すように、例えば、Ｒが７０〜９０ｍ台の風車の場合に、一例としてＲ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．７≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから５６ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ≧２．０×１０−４×８０×１０００＝１６ｍｍを満たすようにしてもよい。
ここで、翼先端部２２の近傍では、耐エロージョン層３０は、翼先端部２２又はその近傍でΔｘ＝０、つまり、翼先端部２２における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍが前縁２４上に配置されるように構成してもよい。但し、その場合も、上記回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが上記（１）式を満たすことが好ましい。
【００６１】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側３割の範囲において、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍが、平均値ΔｘＡＶＥにおいてΔｘＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たすシフト量Δｘだけ圧力面２７側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面２７上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００６２】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲における、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、次式（２）を満たすように構成されていてもよい。
［数２］
ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧３．０×１０−４  ・・・（２）
【００６３】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．５５≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから４４ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ≧３．０×１０−４×８０×１０００＝２４ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００６４】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍが、平均値ΔｘＡＶＥにおいてΔｘＡＶＥ／Ｒ≧３．０×１０−４を満たすシフト量Δｘだけ圧力面２７側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面２７上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、０．２５Ｒ以上１．０Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲における、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、次式（３）を満たすように構成してもよい。
［数３］
ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧４．５×１０−４  ・・・（３）
【００６６】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．２５≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから２０ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍの前縁２４に対する圧力面２７側へのシフト量Δｘの平均値ΔｘＡＶＥが、ΔｘＡＶＥ≧４．５×１０−４×８０×１０００＝３６ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００６７】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側７割５分の範囲において、耐エロージョン３０層の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍが、ΔｘＡＶＥ／Ｒ≧４．５×１０−４を満たす平均値ΔｘＡＶＥだけ圧力面２７側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面２７上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００６８】
幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、風車翼２の翼先端部２２近傍において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、次式（４）を満たすように構成してもよい。
［数４］
ｗ２ｔｉｐ／Ｒ≧６．０×１０−４  ・・・（４）
【００６９】
ここで、「翼先端部２２の近傍（翼先端近傍）」は、例えば０．９５≦ｒ／Ｒ≦１．０を満たすｒの範囲である。
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．９５≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから７６ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、ｗ２ｔｉｐ≧６．０×１０−４×８０×１０００＝４８ｍｍを満たすようにしてもよい。
上記構成において、例えば、上記第１端部３２が負圧面２６上に設けられていて、耐エロージョン層３０がこの負圧面２６上の第１端部３２から圧力面２７上の第２端部３４に亘って延在するように設けられてもよい。他の実施形態では、上記耐エロージョン層３０は、翼先端部２２の近傍において、圧力面２７側にのみ設けられていてもよい。すなわち、第１端部３２及び第２端部３４が、いずれも圧力面２７上に配置されてもよい。
【００７０】
上記の構成によれば、風車翼２の翼先端部２２近傍において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２ｔｉｐが、ｗ２ｔｉｐ／Ｒ≧６．０×１０−４を満たすことにより、翼先端近傍において、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００７１】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、０．５５Ｒ以上０．６Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、次式（５）を満たすように構成してもよい。
［数５］
ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧１．５×１０−３  ・・・（５）
【００７２】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．５５≦Ｒ≦０．６（すなわち、ハブセンターから４４ｍ≦ｒ≦４８ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２の平均値ｗ２ＡＶＥが、ｗ２ＡＶＥ≧１．５×１０−３×８０×１０００＝１２０ｍｍを満たすようにしてもよい。
上記の構成によれば、風車翼２における長手方向の略中央部において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２の平均値ｗ２ＡＶＥが、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧１．５×１０−３を満たすことにより、風車翼２における長手方向の略中央部において、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面２７上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、０．２Ｒ以上０．３Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ２ＡＶＥとしたとき、次式（６）を満たすように構成してもよい。
［数６］
ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧２．１×１０−３  ・・・（６）
【００７４】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．２≦Ｒ≦０．３（すなわち、ハブセンターから１６ｍ≦ｒ≦２４ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２の平均値ｗ２ＡＶＥが、Δｗ２ＡＶＥ≧２．１×１０−３×８０×１０００＝１６８ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００７５】
上記の構成によれば、風車翼２における長手方向の翼根部近傍において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第２端部３４までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ２の平均値ｗ２ＡＶＥが、ｗ２ＡＶＥ／Ｒ≧２．１×１０−３を満たすことにより、風車翼２の翼根部２１近傍において、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼２への衝突角度が約９０度となる圧力面２７上の部位を、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。なお、耐エロージョン層３０の第１端部３２は、前縁２４よりも負圧面２６側に存在していてもよいし、前縁２４よりも圧力面２７側に存在していてもよい。
【００７６】
幾つかの実施形態において、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、負圧面２６上の第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、０．７Ｒ以上１．０Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、次式（７）を満たすように構成されてもよい。
［数７］
ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧４．０×１０−４  ・・・（７）
【００７７】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．７≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから５６ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１の平均値ｗ１ＡＶＥが、ｗ１ＡＶＥ≧４．０×１０−４×８０×１０００＝３２ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００７８】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側３割の範囲において、耐エロージョン層３０の負圧面２６上の第１端部が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧４．０×１０−４を満たす前縁２４からの翼プロファイルに沿った長さｗ１を有することにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄとの衝突に起因する翼本体部２０の浸食を、負圧面２６側においても、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００７９】
幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、負圧面２６上の第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、次式（８）を満たすように構成されてもよい。
［数８］
ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４  ・・・（８）
【００８０】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．５５≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから４４ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１の平均値ｗ１ＡＶＥが、ｗ１ＡＶＥ≧２．０×１０−４×８０×１０００＝１６ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００８１】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層３０の負圧面２６上の第１端部３２が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧２．０×１０−４を満たす前縁２４からの翼プロファイルに沿った長さｗ１を有することにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄとの衝突に起因する翼本体部２０の浸食を、負圧面２６側においても、耐エロージョン層３０により適切に保護することができる。
【００８２】
幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、負圧面２６上の第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、０．５５Ｒ以上１．０Ｒ以下の風車翼２の回転半径位置ｒの範囲において、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、次式（９）を満たすように構成されてもよい。
［数９］
ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧９．０×１０−４  ・・・（９）
【００８３】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、０．５５≦Ｒ≦１．０（すなわち、ハブセンターから４４ｍ≦ｒ≦８０ｍ）である回転半径位置ｒの範囲における耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１の平均値ｗ１ＡＶＥが、ｗ１ＡＶＥ≧９．０×１０−４×８０×１０００＝７２ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００８４】
上記の構成によれば、翼先端部２２から回転半径の外側４割５分の範囲において、耐エロージョン層３０の負圧面２６上の第１端部３２が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧９．０×１０−４を満たす前縁２４からの翼プロファイルに沿った長さｗ１を有することにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄとの衝突に起因する翼本体部２０の浸食を、負圧面２６側においても、耐エロージョン層３０により、より一層適切に保護することができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、耐エロージョン層３０は、翼長方向に直交する断面上において、負圧面２６上の第１端部３２から、圧力面２７上の第２端部３４まで延在しており、翼長方向における位置によらず、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の平均値をｗ１ＡＶＥとしたとき、次式（１０）を満たすように構成されてもよい。
［数１０］
ｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧１．０×１０−３  ・・・（１０）
【００８６】
図６に示すように、例えば、Ｒ＝８０ｍである風車翼２の場合、翼長方向における位置によらず、耐エロージョン層３０のうち前縁２４から第１端部３２までの部位の翼プロファイルに沿った長さｗ１の平均値ｗ１ＡＶＥが、ｗ１ＡＶＥ≧１．０×１０−３×８０×１０００＝８０ｍｍを満たすようにしてもよい。
【００８７】
上記の構成によれば、翼長方向における位置によらず、耐エロージョン層３０の負圧面２６上の第１端部３２が、平均値ｗ１ＡＶＥにおいてｗ１ＡＶＥ／Ｒ≧１．０×１０−３を満たす前縁２４からの翼プロファイルに沿った長さｗ１を有することにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄとの衝突に起因する翼本体部２０の浸食を、負圧面２６側においても、耐エロージョン層３０により、より適切に保護することができる。
【００８８】
なお、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向における中央点Ｍは、翼長方向における耐エロージョン層３０の延在範囲の少なくとも一部において圧力面２７側にずれていればよく、例えば、翼長方向における耐エロージョン層３０の他の一部において、圧力面２７側にずれていなくてもよいし、或いは、図８に示す付設パターンＡ’又は付設パターンＢ’のように、負圧面２６側にずれていてもよい。
また、上述した耐エロージョン層３０は、一層又は複数層に亘って塗布又は貼付して形成してもよい。例えば、図６に示す付設パターンＡ〜Ｃのうち何れかの付設パターンを一層目とし、他の付設パターンを二層目として塗布又は貼付してもよい。或いは、同一の付設パターン（例えば、付設パターンＡ）の範囲を複数回に亘って重ね塗りするなどにより、同一範囲に複数層の耐エロージョン層３０を塗布又は貼付するなどしてもよい。
【００８９】
他の実施形態において、耐エロージョン層３０は、例えば、図９に示すように、最適周速比でのよどみ点Ｆ、又は、定格出力到達時のよどみ点Ｇを基準として、前縁２４側及び後縁２５側にそれぞれ所定の翼プロファイルに沿った長さを有するように形成してもよい。図９に示す例では、例えば、付設パターンＤの範囲に一層目の耐エロージョン層３０を塗布又は貼付し、付設パターンＥの範囲に２層目の耐エロージョン層３０を塗布又は貼付してもよい。
【００９０】
以上に説明した幾つかの実施形態に示した構成によれば、耐エロージョン層３０の翼プロファイルに沿った長さ方向の中央点Ｍが前縁２４よりも圧力面２７側にずれていることにより、風に随伴して飛翔する異物Ｒｄの風車翼への衝突角度が約９０度となる「エロージョンの影響を受けやすい圧力面上の部位」を、耐エロージョン層３０により適切に保護することが可能な風車翼２を備えたロータ４を得ることができるとともに、このロータ４を備えた風力発電装置１を得ることができるものである。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００９２】
１  風車（風力発電装置）
２  ブレード（風車翼、翼）
３  ハブ
４  ロータ（風車ロータ）
５  主軸
６  ドライブトレイン
７  発電機
８  ナセル
９  タワー
１０  ベース
２０  翼本体部
２１  翼根部
２２  翼先端部
２３  翼型部
２４  前縁
２５  後縁
２６  負圧面
２７  圧力面
３０  耐エロージョン層
３２  第１端部
３４  第２端部
Ａ〜Ｅ  付設パターン
Ｆ  最適周速比でのよどみ点
Ｇ  定格出力到達時のよどみ点
Ｍ１、Ｍ２  中央点
Ｒｄ  異物
【図１】
0006860683.tif 000002
【図２】
0006860683.tif 000003
【図３Ａ】
0006860683.tif 000004
【図３Ｂ】
0006860683.tif 000005
【図４Ａ】
0006860683.tif 000006
【図４Ｂ】
0006860683.tif 000007
【図４Ｃ】
0006860683.tif 000008
【図４Ｄ】
0006860683.tif 000009
【図５Ａ】
0006860683.tif 000010
【図５Ｂ】
0006860683.tif 000011
【図６】
0006860683.tif 000012
【図７Ａ】
0006860683.tif 000013
【図７Ｂ】
0006860683.tif 000014
【図８】
0006860683.tif 000015
【図９】
0006860683.tif 000016