JP2003056452A - Blade for wind power generator, and wind power generator - Google Patents
Blade for wind power generator, and wind power generatorInfo
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- F03D—WIND MOTORS
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-
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラ式の風力
発電機用ブレードに係り、詳しくは風速が低くても始動
可能なブレードの形状に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a propeller-type blade for a wind power generator, and more particularly to a shape of a blade that can be started even when the wind speed is low.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、化石燃料の使用による資源の枯渇
や、大気中の二酸化炭素の増加などを考慮して風力発電
機が増加しつつある。しかし日本での年間平均風速は、
２．２ｍ／秒程度で、従来の風力発電機では、回転を始
めるための最低風速（カットイン風速）に達しないこと
が多く、風力発電機を設置するためには、例えばブレー
ドのピッチ（風の流れ方向に対して垂直な面に対するす
るブレードの偏角）を可変にして、カットイン風速を下
げるような手段が用いられていた。2. Description of the Related Art In recent years, the number of wind power generators has been increasing in consideration of depletion of resources due to the use of fossil fuels and increase of carbon dioxide in the atmosphere. However, the average annual wind speed in Japan is
With a conventional wind power generator, the minimum wind speed (cut-in wind speed) for starting rotation is often not reached at about 2.2 m / sec. To install the wind power generator, for example, the blade pitch (wind The deviation angle of the blade with respect to the plane perpendicular to the flow direction of (1) was made variable to lower the cut-in wind speed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、ブレードの
ピッチを可変にするためには複雑な機構が必要であり、
コストが増加するという問題があった。本発明は、機構
が簡易でありながら、低い風速でも始動可能な風力発電
機用ブレード及びこの風力発電機用ブレードを用いた風
力発電機を提供することを目的とする。However, in order to make the pitch of the blade variable, a complicated mechanism is required,
There was a problem that the cost increased. It is an object of the present invention to provide a blade for a wind power generator which has a simple mechanism and can be started even at a low wind speed, and a wind power generator using the blade for a wind power generator.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る風力発電機用ブレードでは、風の主
流方向下流側の面のブレード回転方向の先端側に設けら
れ、その長手方向がブレード回転面の半径方向に配置さ
れた突条からなるバリアー部材を備えたことを要旨とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, a blade for a wind power generator according to a first aspect of the present invention is provided on the tip side in the blade rotation direction of the surface on the downstream side in the mainstream flow direction of the wind, and its length. The gist of the present invention is that the barrier member is provided with a ridge arranged in the radial direction of the blade rotation surface.
【０００５】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、ブレードの形状に応じて主流方向下流側の面に比較
的圧力の高い部分と比較的圧力の低い部分とを生じさせ
て、その圧力の差を始動のために有効に利用してカット
イン風速を遅くすることができるという作用がある。In the blade for a wind power generator according to this structure, a relatively high pressure portion and a relatively low pressure portion are generated on the surface on the downstream side in the mainstream flow direction depending on the shape of the blade, and the difference in pressure is generated. There is an effect that the cut-in wind speed can be slowed down by effectively utilizing the above for starting.
【０００６】請求項２に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１に記載の風力発電機用ブレードの構成に加
え、前記バリアー部材は、ブレードの一般面からの突出
距離がブレード末端側とブレード基端側とで異なること
を要旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 2, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to claim 1, the barrier member has a protrusion distance from the general surface of the blade to the blade end side. The gist is that it differs from the blade base end side.
【０００７】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１に記載の風力発電機用ブレードの作用に加
え、生じる力の大きさをブレードの位置に応じて調整す
ることができるという作用がある。In addition to the action of the wind power generator blade according to the first aspect, the wind power generator blade according to this structure has the action of adjusting the magnitude of the generated force according to the position of the blade. is there.
【０００８】請求項３に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの構成に加え、前記バリアー部材は、ブレードの回転
方向の先端部に配設されたこと要旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 3, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2, the barrier member is arranged at the tip of the blade in the rotating direction. It is a summary of what was established.
【０００９】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの作用に加え、ブレードの形状に応じて主流方向下流
側の面に比較的圧力の高い部分と比較的圧力の低い部分
とを生じさせて、その圧力の差を始動のために有効に利
用することができるという作用がある。According to the blade for a wind power generator having this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2, the surface of the downstream side in the mainstream direction is relatively pressed depending on the shape of the blade. Of high pressure and relatively low pressure, and the difference in pressure can be effectively used for starting.
【００１０】請求項４に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの構成に加え、前記バリアー部材は、ブレードの回転
方向の先端部から所定距離離間して配設されたことを要
旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 4, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2, the barrier member is provided with a predetermined distance from the tip of the blade in the rotating direction. The main point is that they are arranged at a distance.
【００１１】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの作用に加え、ブレードの形状に応じて主流方向下流
側の面に比較的圧力の高い部分と比較的圧力の低い部分
とを生じさせて、その圧力の差を始動のために有効に利
用することができるという作用がある。According to the blade for a wind power generator of this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2, the surface of the downstream side in the mainstream direction is relatively pressed depending on the shape of the blade. Of high pressure and relatively low pressure, and the difference in pressure can be effectively used for starting.
【００１２】請求項５に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの構成に加え、前記バリアー部材は、末端側と基端側
とで前記ブレードの回転方向先端部から離間する距離が
異なるように配設されたことを要旨とする。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the blade for a wind power generator, the barrier member has a distal end side and a proximal end side. The gist of the invention is that the blades are arranged so that the distance from the tip of the blade in the rotational direction is different.
【００１３】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ドの作用に加え、ブレードの形状に応じて主流方向下流
側の面に比較的圧力の高い部分と比較的圧力の低い部分
とを生じさせて、その圧力の差を始動のために有効に利
用することができるという作用がある。In the blade for a wind power generator according to this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2, the surface of the downstream side in the mainstream direction is relatively pressed depending on the shape of the blade. Of high pressure and relatively low pressure, and the difference in pressure can be effectively used for starting.
【００１４】請求項６に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材は、
ブレードの基端部から末端部まで連続して設けられたこ
とを要旨とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a blade for a wind power generator, wherein, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to any one of the first to fifth aspects, the barrier member includes:
The gist is that the blade is continuously provided from the base end portion to the end portion.
【００１５】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの作用に加え、ブレードの形状に応じ
て主流方向下流側の面に比較的圧力の高い部分と比較的
圧力の低い部分とを生じさせて、その圧力の差を始動の
ために有効に利用することができるという作用がある。According to the blade for a wind power generator of this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 5, the blade on the downstream side in the mainstream direction is determined depending on the shape of the blade. There is an effect that a relatively high pressure portion and a relatively low pressure portion are generated on the surface, and the difference in the pressure can be effectively used for starting.
【００１６】請求項７に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材は、
ブレードの基端部から末端部までの一部に設けられたこ
とを要旨とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a blade for a wind power generator, in addition to the configuration of the blade for a wind power generator according to any one of the first to fifth aspects, the barrier member includes:
The gist is that it is provided in a part from the base end portion to the end portion of the blade.
【００１７】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの作用に加え、ブレードの一部にバリ
アー部材を設けることでブレードの形状に応じて主流方
向下流側の面に比較的圧力の高い部分と比較的圧力の低
い部分とを生じさせて、その圧力の差を始動のために有
効に利用するとともに、バリアー部材がないところでは
始動後の回転の空気抵抗を小さくすることができるとい
う作用がある。In the blade for a wind power generator according to this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 5, a barrier member is provided on a part of the blade. Depending on the shape of the blade, a relatively high pressure portion and a relatively low pressure portion are generated on the surface on the downstream side in the mainstream direction, the difference in pressure is effectively used for starting, and the barrier member is In a place where there is no air, there is an effect that the air resistance of rotation after starting can be reduced.
【００１８】請求項８に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材は、
１枚のブレードに対して複数設けられたことを要旨とす
る。In the blade for a wind power generator according to claim 8, in addition to the configuration of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 7, the barrier member is
The gist is that a plurality of blades are provided for one blade.
【００１９】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの作用に加え、ブレードを複数設ける
ことでブレードの形状に応じて主流方向下流側の面に比
較的圧力の高い部分と比較的圧力の低い部分とをさらに
生じさせて、その圧力の差を始動のために有効に利用す
ることができるという作用がある。According to the blade for a wind power generator of this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 7, a plurality of blades are provided to adjust the shape of the blade. As a result, a portion having a relatively high pressure and a portion having a relatively low pressure are further generated on the surface on the downstream side in the mainstream direction, and the pressure difference can be effectively used for starting.
【００２０】請求項９に記載の風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材は、
ブレードと一体に設けられたことを要旨とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a blade for a wind power generator, wherein, in addition to the configuration of the blade for a wind power generator according to any one of the first to eighth aspects, the barrier member includes:
The gist is that it is provided integrally with the blade.
【００２１】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの作用に加え、構造を単純にし、製造
工程を簡易にすることができるという作用がある。In the blade for a wind power generator according to this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 8, the structure is simplified and the manufacturing process is simplified. There is an action that can.
【００２２】請求項１０に記載の風力発電機用ブレード
では、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の風
力発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材
は、端部がブレードに揺動可能に支持され、ブレードの
一般面に対する角度が調節可能に構成されたことを要旨
とする。According to a tenth aspect of the blade for a wind power generator, in addition to the constitution of the blade for a wind power generator according to any one of the first to ninth aspects, the barrier member has a blade with an end portion. The gist of the invention is that the blade is swingably supported and the angle of the blade with respect to the general surface is adjustable.
【００２３】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の風力
発電機用ブレードの作用に加え、始動時には大きなトル
クを生じ或いは回転時に応じてバリアー部材を最も適当
な位置に調整できるという作用がある。According to the blade for a wind power generator of this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 9, a large torque is generated at the time of starting or depending on the time of rotation. There is an effect that the barrier member can be adjusted to the most suitable position.
【００２４】請求項１１に記載の風力発電機用ブレード
では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の
風力発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材
は、ブレードの一般面から突出する突出位置とブレード
内に収納される収納位置とに変位するようにスライド可
能に構成されたことを要旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 11, in addition to the configuration of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 10, the barrier member is a general surface of the blade. The gist is that it is configured to be slidable so as to be displaced between a protruding position protruding from the blade and a housing position housed in the blade.
【００２５】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の風
力発電機用ブレードの作用に加え回転数に応じてバリア
ー部材を最も適当な突出量に調整できるという作用があ
る。In the blade for a wind power generator according to this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 10, a barrier member is most appropriately projected according to the number of revolutions. It has the effect of adjusting the amount.
【００２６】請求項１２に記載の風力発電機用ブレード
では、請求項１０又は請求項１１に記載の風力発電機用
ブレードの構成に加え、前記バリアー部材は、少なくと
も１面がブレード一般面とともに平坦な面を形成可能な
位置に変位可能に構成されたことを要旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 12, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to claim 10 or 11, at least one surface of the barrier member is flat together with a general surface of the blade. The gist is that it is configured to be displaceable to a position where a flat surface can be formed.
【００２７】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１０又は請求項１１に記載の風力発電機用ブ
レードの作用に加え、ブレードの始動後にバリアー部材
を格納した場合に、回転する空気の流れに悪影響を与え
ることがないという作用がある。According to the blade for a wind power generator of this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to claim 10 or 11, when the barrier member is retracted after the blade is started, the rotating air It has the effect of not adversely affecting the flow.
【００２８】請求項１３に記載の風力発電機用ブレード
では、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の
風力発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材
は、ブレードの一般面から突出した壁状の形状であるこ
とを要旨とする。In the blade for a wind power generator according to claim 13, in addition to the structure of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 12, the barrier member is a general surface of the blade. The gist is that it has a wall-like shape that protrudes from.
【００２９】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の風
力発電機用ブレードの作用に加え、ブレードの形状に応
じて主流方向下流側の面に比較的圧力の高い部分と比較
的圧力の低い部分とを生じさせて、その圧力の差を始動
のために有効に利用することができるという作用があ
る。According to the blade for a wind power generator of this configuration, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 12, depending on the shape of the blade, the blade on the downstream side in the mainstream direction is formed. There is an effect that a relatively high pressure portion and a relatively low pressure portion are generated on the surface, and the difference in the pressure can be effectively used for starting.
【００３０】請求項１４に記載の風力発電機用ブレード
では、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の
風力発電機用ブレードの構成に加え、前記バリアー部材
のブレード回転方向先端側にブレード一般面より内部側
に設けられた空間であるチャンバーが設けられたことを
要旨とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in addition to the structure of the wind turbine blade according to any one of the first to thirteenth aspects, the blade member of the barrier member in the blade rotation direction tip side. The gist is that a chamber, which is a space provided on the inner side of the general surface of the blade, is provided.
【００３１】この構成に係る風力発電機用ブレードで
は、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の風
力発電機用ブレードの作用に加え、ブレードの形状に応
じて主流方向下流側の面に比較的圧力の高い部分と比較
的圧力の低い部分とを生じさせて、その圧力の差を始動
のためにさらに有効に利用することができるという作用
がある。According to the blade for a wind power generator of this structure, in addition to the action of the blade for a wind power generator according to any one of claims 1 to 13, depending on the shape of the blade, the blade on the downstream side in the mainstream direction is provided. There is an effect that a relatively high pressure portion and a relatively low pressure portion are generated on the surface, and the difference in pressure can be more effectively used for starting.
【００３２】請求項１５に記載の風力発電機では、請求
項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の風力発電機
用ブレードを備えたことを要旨とする。A wind power generator according to a fifteenth aspect is summarized as including the blade for a wind power generator according to any one of the first to fourteenth aspects.
【００３３】この構成に係る風力発電機では、バリアー
部材を備えたブレードを用いることでカットイン風速を
遅くすることができるという作用がある。In the wind power generator of this structure, the blade having the barrier member is used to reduce the cut-in wind speed.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した風力発
電機用ブレード１及びこれを用いた風力発電機２の一の
実施の形態を図１〜図１０に従って説明する。まず、風
力発電機用ブレード（以下ブレードと略記する。）１が
適用される風力発電機２の概略を説明する。図１は、本
実施の形態の風力発電機２を示す図である。本実施の形
態に一例として示す風力発電機２は、簡易型の風力発電
機で、地面に固定された基礎３から垂直上方に立設され
た金属製パイプの支柱からなるタワー４の上端に水平に
回動可能なナセル５が配置される。ナセル５には発電機
６が載置される。発電機６から水平にロータ軸７が延設
され、その先端にはロータ軸７に垂直且つ同心の円盤状
のハブ８が取り付けられ、このハブ８を介して、３枚の
ブレード１ａ，１ｂ，１ｃ（以下特に区別しない場合は
ブレード１と表記する。）が１２０度の角度間隔で、ロ
ータ軸７と垂直且つ同心の円上に配設され取付部材１０
（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（以下特に区別しない場合は
取付部材１０と表記する。））によりハブ８に取り付け
られている。また、ナセル５のブレード１と反対の方向
にはヨーコントロールためのテールフィン９が縦位置で
略水平に延設される。なおナセル５は、発電機６をカバ
ーするような形状としてもよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One embodiment of a wind power generator blade 1 embodying the present invention and a wind power generator 2 using the same will be described below with reference to FIGS. First, an outline of a wind power generator 2 to which a wind power generator blade (hereinafter abbreviated as a blade) 1 is applied will be described. FIG. 1 is a diagram showing a wind power generator 2 of the present embodiment. A wind power generator 2 shown as an example in the present embodiment is a simple wind power generator, and is horizontal to the upper end of a tower 4 which is a pillar of a metal pipe erected vertically upward from a foundation 3 fixed to the ground. A rotatable nacelle 5 is arranged in the. A generator 6 is mounted on the nacelle 5. A rotor shaft 7 extends horizontally from the generator 6, and a disk-shaped hub 8 that is vertical and concentric with the rotor shaft 7 is attached to the tip of the rotor shaft 7. Through this hub 8, the three blades 1a, 1b, 1 c (hereinafter referred to as blade 1 unless otherwise specified) are arranged on a circle that is perpendicular to and concentric with the rotor shaft 7 at an angular interval of 120 degrees.
It is attached to the hub 8 by (10a, 10b, 10c (hereinafter referred to as the attachment member 10 unless otherwise specified)). Further, a tail fin 9 for yaw control is provided in a vertical position and extends substantially horizontally in a direction opposite to the blade 1 of the nacelle 5. The nacelle 5 may be shaped so as to cover the generator 6.
【００３５】ここで、図２は、図１のＡ方向から見た取
付部材１０によりハブ８に取り付けられたブレード１の
構造を示す図である。ブレード１は、細長板状の部材
で、それぞれの基端部はハブ８と取付部材１０により連
結されている。取付部材１０は、２つのＬ字状に屈曲さ
れた細長金属板からなる。この取付部材１０のうちの一
方は、一端がブレード１に、他の一端が風上方向に突出
されるようにねじ止めされて固定される。また他の取付
部材は一端がハブ８に、他の一端が風下方向に突出され
るようにボルト・ナットによりねじ止めされて固定され
る。そして、これらの取付部材の突出部分同士がボルト
・ナットで相互に回動可能にねじ止めされる。そのため
ボルト・ナットを緩めることで相互に回動可能になるた
め、ハブ８とブレード１との角度αを調節することがで
きる。本願ではこの角度αをピッチ角という。FIG. 2 is a view showing the structure of the blade 1 attached to the hub 8 by the attachment member 10 as seen from the direction A in FIG. The blade 1 is an elongated plate-shaped member, and each base end portion thereof is connected by a hub 8 and a mounting member 10. The mounting member 10 is composed of two elongated metal plates bent in an L shape. One of the mounting members 10 is fixed by screwing one end to the blade 1 and the other end so as to project in the windward direction. Further, the other mounting member is fixed to the hub 8 by screwing it with bolts and nuts so that the other end projects in the leeward direction. Then, the projecting portions of these mounting members are screwed to each other so as to be rotatable with bolts and nuts. Therefore, the bolts and nuts can be rotated to loosen each other, so that the angle α between the hub 8 and the blade 1 can be adjusted. In the present application, this angle α is called a pitch angle.
【００３６】このように構成された風力発電機２の作用
を説明する。風が吹くと、その風がテールフィン９に当
たり、その風力でナセル５が回動する。そして、テール
フィン９が最も風の抵抗が小さくなる位置でナセル５が
停止する。このとき、風の主流方向において、テールフ
ィン９は風下方向（風の主流方向）に突出する位置とな
り、ハブ８及びブレード１が風上方向（主流方向と反対
方向）に対面し、ロータ軸７も風上方向に向く。このよ
うにしてテールフィン９により常にブレード１は風上方
向に対面する。即ち、このテールフィン９がこの風力発
電機２のヨーコントロールシステムとして機能してい
る。なお、大型の風力発電機であれば、別に備えられた
風向計により風向を検出し、その結果に基づいてナセル
５をコンピュータに制御されたモータコントロールなど
によりアクティブに回動させるようなヨーコントロール
システムとしてもよい。The operation of the wind power generator 2 thus configured will be described. When the wind blows, the wind hits the tail fins 9, and the wind force rotates the nacelle 5. Then, the nacelle 5 stops at the position where the tail fin 9 has the lowest wind resistance. At this time, in the mainstream direction of the wind, the tail fins 9 are positioned to project in the leeward direction (mainstream direction of the wind), the hub 8 and the blades 1 face in the upwind direction (direction opposite to the mainstream direction), and the rotor shaft 7 Also faces upwind. In this way, the blades 1 always face the windward direction by the tail fins 9. That is, the tail fin 9 functions as a yaw control system of the wind power generator 2. In the case of a large wind power generator, a yaw control system in which the wind direction is separately provided and the wind direction is detected and the nacelle 5 is actively rotated by a computer-controlled motor control or the like based on the result. May be
【００３７】風上に対面したブレード１は、図２に示す
ようなピッチ角αが付けられているため、風が吹くとロ
ータ軸７を中心に正面から見て時計周り（図１、２に示
すＲ方向）に回転しようとするモーメントが生じる。そ
して、風速がカットイン風速（起動風速）を超えると、
ロータ軸７が回転し、発電機６により発電が開始され
る。なお、この風力発電機２は一例であり、発電機６と
ロータ軸７の間に歯車装置からなる増速機を備えてもよ
い。また、クラッチ装置を備えたりブレーキ装置を備え
てもよい。さらに、かさ歯歯車を用いてロータ軸７を鉛
直下方に屈曲させてタワー４の内部を通し、基礎３の部
分に発電機６を配置したような構成でもよい。Since the blade 1 facing the windward has a pitch angle α as shown in FIG. 2, when the wind blows, the blade rotates clockwise (see FIGS. 1 and 2) around the rotor shaft 7 as a center. A moment is generated that tries to rotate in the R direction shown. When the wind speed exceeds the cut-in wind speed (starting wind speed),
The rotor shaft 7 rotates and the generator 6 starts power generation. The wind power generator 2 is an example, and a speed increaser including a gear device may be provided between the power generator 6 and the rotor shaft 7. Also, a clutch device or a brake device may be provided. Further, the rotor shaft 7 may be bent vertically downward by using a bevel gear to pass through the inside of the tower 4, and the generator 6 may be arranged in the portion of the foundation 3.
【００３８】このようにして発電機６で発電された電気
は、コンバータで直流とされたり、インバータで所定周
波数の交流とされ、或いはさらにトランス装置により昇
圧されて、系統連系に適合する電気に変換されて送電さ
れる。The electricity generated by the generator 6 in this manner is converted into direct current by the converter, alternating current with a predetermined frequency by the inverter, or further boosted by the transformer device to be electricity suitable for system interconnection. Converted and transmitted.
【００３９】次に本実施の形態の風力発電機用ブレード
１について、詳細に説明する。ここで図３は、ブレード
１を図２のＷ方向から見た図である。図上矢印Ｒ方向は
回転方向を示す。ブレード１は、長方形から回転方向Ｒ
後端部の末端側（半径方向外側）から中央部にかけて角
部を直線的に切り欠かれた変形５角形である。ブレード
１全体の長さは基端側（半径方向中心側）端部の幅のお
よそ５倍で、末端部は基端部の幅の４０％程度の幅とな
っている。そして、ブレード１の風の主流方向下流側
（背面側）の一般面の、回転方向Ｒの先端側にバリアー
部材１１が表層を区切るように立設されている。ここ
で、ブレードの一般面とは、バリアー部材１１がない場
合のブレード１の表面をいう。バリアー部材１１は、図
２に示すように、壁状の突条で、ブレード１の回転側先
端部と平行に所定距離離されて直線的に設けられる。バ
リアー部材１１は、その長手方向がブレード１の回転面
の概ね半径方向になるが、本発明では、ブレードの形
状、空気の流れなどにより、例えば半径方向と４５度程
度までの傾きがあってもよい。Next, the blade 1 for wind power generator of the present embodiment will be described in detail. Here, FIG. 3 is a view of the blade 1 viewed from the W direction in FIG. 2. The arrow R direction in the figure indicates the rotation direction. The blade 1 moves from the rectangle to the rotation direction R
It is a modified pentagon in which the corner is linearly cut away from the terminal side (radially outside) of the rear end to the center. The entire length of the blade 1 is about 5 times the width of the end portion on the base end side (radial center side), and the end portion has a width of about 40% of the width of the base end portion. A barrier member 11 is erected on the general surface of the blade 1 on the downstream side (back surface side) in the mainstream direction of the wind on the tip side in the rotation direction R so as to partition the surface layer. Here, the general surface of the blade means the surface of the blade 1 without the barrier member 11. As shown in FIG. 2, the barrier member 11 is a wall-shaped ridge and is linearly provided in parallel with the rotation-side tip portion of the blade 1 by a predetermined distance. Although the longitudinal direction of the barrier member 11 is substantially in the radial direction of the rotating surface of the blade 1, in the present invention, even if the barrier member 11 is inclined by, for example, about 45 degrees with the radial direction due to the shape of the blade, the flow of air, and the like. Good.
【００４０】また、本実施形態のブレード１は、前述の
ピッチ角αが１５度で固定されており可変ピッチは採用
されていない。なお、本実施の形態では、説明のためブ
レード１は、その形状が単純な平面的な形状となってい
るが、大きな回転トルクを得るために種々の形状が採用
でき、さらに過回転を防止するためのストール制御を行
うようなブレード断面とする構成も好ましい。The blade 1 of this embodiment has a fixed pitch angle α of 15 degrees and does not employ a variable pitch. In addition, in the present embodiment, the blade 1 has a simple planar shape for the sake of explanation, but various shapes can be adopted to obtain a large rotation torque and further prevent over-rotation. It is also preferable that the blade has a blade cross section so that stall control is performed.
【００４１】ここで、本実施の形態の構成において、カ
ットイン風速を低下できる作用を説明する。ここで図４
は、従来のブレード１０１の図３に示すＡ−Ａ部分に相
当する部分の断面と、その周囲の風の流れを模式的に示
した断面図である。風の主流方向をＷ方向とすると、停
止しているブレード１０１に対して、空気は、まずブレ
ード１０１の風の上流側の面（前面）にぶつかり、ブレ
ード１０１の前面に沿って流れる。また、ブレード１０
１の回転方向Ｒ先端部に流れ込む空気は、この先端部が
エッジとなるため、その部分の流速が速くなる。この流
速の速くなった空気がエッジ部分を通過すると、前面側
に沿って流れていた空気の層流が剥離してブレード１０
１の風の下流側の面（背面）の圧力が低くなる。しかし
ながら、この圧力の不均一は、ブレード１０１に対して
は、ブレード１０１の回転方向Ｒ若しくは回転方向Ｒの
反対方向への分力が生じにくいため回転のためのトルク
への影響が小さい。また、空気密度の不均一は境がない
ため速やかに均一化する。Here, the operation of reducing the cut-in wind speed in the configuration of the present embodiment will be described. Figure 4
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of the conventional blade 101 corresponding to the AA part shown in FIG. 3 and a flow of wind around the part. When the main flow direction of the wind is the W direction, the air first hits the surface (front surface) of the blade 101 on the upstream side of the wind with respect to the stationary blade 101, and flows along the front surface of the blade 101. Also, the blade 10
The air flowing into the tip portion of the rotation direction R of No. 1 has an edge at this tip portion, so that the flow velocity of that portion becomes faster. When the air having the higher flow velocity passes through the edge portion, the laminar flow of the air flowing along the front surface side is separated and the blade 10
The pressure on the downstream surface (back surface) of the wind of No. 1 becomes low. However, this non-uniform pressure has little influence on the torque for rotation because a component force in the rotation direction R of the blade 101 or a direction opposite to the rotation direction R is unlikely to be generated on the blade 101. In addition, since the air density is not uniform, there is no boundary, so that the air density is quickly uniformized.
【００４２】次に、図５は、本実施の形態のブレード１
の図３に示すＡ−Ａ部分の断面と、その周囲の風の流れ
を模式的に示した図である。ここでは図４と同様に風の
主流方向をＷ方向とすると、ブレード１０１の場合と同
様に、空気は、まずブレード１の風の上流側の面（前
面）にぶつかり、ブレード１の前面に沿って流れる。ま
た、ブレード１の回転方向Ｒ先端部に流れ込む空気は、
この先端部がエッジとなるため、その部分の流速が速く
なる。また、エッジ部分を通過すると、前面側に沿って
流れていた空気の層流が剥離して乱流による渦（乱流
渦）が発生する。そうすると乱流渦の部分は比較的速度
が遅くなって圧力が高くなる。Next, FIG. 5 shows the blade 1 of this embodiment.
4 is a diagram schematically showing a cross section of the AA portion shown in FIG. 3 and the flow of wind around the same. Here, assuming that the main flow direction of the wind is the W direction as in FIG. 4, the air first hits the wind upstream surface (front surface) of the blade 1 along the front surface of the blade 1 as in the case of the blade 101. Flowing. Further, the air flowing into the tip of the blade 1 in the rotation direction R is
Since this tip portion becomes an edge, the flow velocity at that portion becomes faster. Further, when passing through the edge portion, the laminar flow of the air flowing along the front surface side separates to generate a turbulent vortex (turbulent vortex). Then, the velocity of the turbulent vortex becomes relatively slow and the pressure becomes high.
【００４３】このとき、ブレード１の回転方向Ｒ側先端
部のエッジで流速が速められた空気は、ブレード１の回
転方向Ｒ側先端とバリアー部材１１とに囲まれた領域Ｌ
の外側を速い速度で移動するため、領域Ｌの圧力を低く
する。これに対し、バリアー部材１１の回転方向Ｒの反
対方向側の領域Ｈ部分の圧力がＬに比べて高くなる。そ
のためバリアー部材１１の回転方向Ｒ側の領域Ｌの圧力
と、バリアー部材１１の回転方向Ｒの反対方向側の領域
Ｈの圧力に相対的な差が生じ、この気圧の相対的な差が
バリアー部材１１に対して、Ｒの向きに力を生じさせ
る。その結果、この力がブレード１をＲ方向に回転させ
るトルクとなって、カットイン風速を低下させる。At this time, the air, the flow velocity of which has been increased at the edge of the blade 1 in the direction of rotation R, is surrounded by the region R of the blade 1 in the direction of rotation and the barrier member 11.
The pressure in the area L is reduced because the pressure moves in the outside of the area at a high speed. On the other hand, the pressure in the region H on the opposite side of the barrier member 11 in the rotation direction R is higher than that in L. Therefore, there is a relative difference between the pressure in the region L on the rotation direction R side of the barrier member 11 and the pressure in the region H on the opposite side to the rotation direction R of the barrier member 11, and this relative difference in atmospheric pressure is the barrier member. A force is generated in the R direction with respect to 11. As a result, this force becomes a torque for rotating the blade 1 in the R direction, and reduces the cut-in wind speed.
【００４４】ここから判るように、バリアー部材１１を
ブレード１の回転方向Ｒの後端側に近づけて設けると、
ブレード回転方向Ｒの後端部側から流入した空気がバリ
アー部材１１に対して回転方向Ｒと反対向きのトルクを
生じさせてしまう。従って、バリアー部材１１は、後述
するように種々の取付位置・大きさ（高さ）が考えられ
るが、一般的には、上述の理由及び経験値から、ブレー
ド１の幅（円弧方向長さ）をＣとし、バリアー部材１１
のブレード１の回転方向Ｒ側先端からバリアー部材１１
までの距離をｌとした場合、０≦ｌ≦Ｃ／２が好まし
い。また、バリアー部材１１の高さ（一般面からの突出
距離）をｔとした場合、ｔが余り大きいと、始動した後
の回転するときの空気抵抗が大きくなるため、０≦ｔ≦
Ｃ／４が好ましい。As can be seen, when the barrier member 11 is provided close to the rear end side of the blade 1 in the rotation direction R,
The air that has flowed in from the rear end side of the blade rotation direction R causes a torque in the direction opposite to the rotation direction R with respect to the barrier member 11. Therefore, the barrier member 11 may have various mounting positions and sizes (heights) as will be described later, but in general, the width (the length in the arc direction) of the blade 1 is generally considered from the above reason and empirical value. Is C and the barrier member 11
From the tip of the blade 1 in the rotation direction R side to the barrier member 11
It is preferable that 0 ≦ l ≦ C / 2, where l is the distance to Further, assuming that the height of the barrier member 11 (protrusion distance from the general surface) is t, if t is too large, the air resistance at the time of rotation after starting increases, so that 0 ≦ t ≦.
C / 4 is preferred.
【００４５】次に、本実施の形態についての実験例につ
いて説明する。図６は、本実施の形態の風力発電機２
と、ここに風を送る風洞装置１３による実験装置の構成
を示す図である。風力発電機２の前面に風洞装置１３を
設置する。風洞装置１３は、円筒形の風洞１４が配置さ
れ、その上流側の開口部には送風機１５が配設される。
この送風機１５は、回転数が駆動電流の周波数に同期す
るもので、インバータを備えた電源装置１６により周波
数を変化させることで回転数を変化させて駆動できる。
また、風力発電機２側の開口部には、整流板１７が備え
られ、排出する空気の流れを整流する。整流板１７は、
複数の細長の板状部材を平行に垂直に交差させてメッシ
ュ状に組み合わせた周知の構成の整流板である。また、
風力発電機２には、電圧計１８が接続され、発電機６で
の発電の電圧が観測できる。この発電機の発電する電圧
により風力発電機のブレード１の回転数の変化を推定す
る。Next, an experimental example of this embodiment will be described. FIG. 6 shows a wind power generator 2 according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an experimental device including a wind tunnel device 13 that sends wind here. The wind tunnel device 13 is installed in front of the wind power generator 2. In the wind tunnel device 13, a cylindrical wind tunnel 14 is arranged, and a blower 15 is arranged at the opening on the upstream side thereof.
The blower 15 has a rotation speed synchronized with the frequency of the drive current, and can be driven by changing the rotation speed by changing the frequency with a power supply device 16 having an inverter.
A rectifying plate 17 is provided at the opening on the side of the wind power generator 2 to rectify the flow of air to be discharged. The current plate 17 is
This is a straightening plate having a well-known structure in which a plurality of elongated plate-shaped members are crossed vertically in parallel and combined in a mesh shape. Also,
A voltmeter 18 is connected to the wind power generator 2 so that the voltage generated by the power generator 6 can be observed. The change in the rotational speed of the blade 1 of the wind power generator is estimated by the voltage generated by this generator.
【００４６】以上のような構成の実験装置を用いて以下
のような実験を行った。ここで、図７は、本実施の形態
のブレード１の断面図を示す。図７に示すように、実験
に使用したブレード１の条件として、バリアー部材１１
のブレード１の回転方向Ｒ先端側からの距離を「ｌ」、
バリアー部材１１の高さ（ブレード１一般面からの突出
量）を「ｔ」とする。The following experiment was conducted using the experimental apparatus having the above-mentioned configuration. Here, FIG. 7 shows a cross-sectional view of the blade 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 7, as a condition of the blade 1 used in the experiment, the barrier member 11
The distance from the tip of the blade 1 in the rotation direction R is “l”,
The height of the barrier member 11 (the amount of protrusion from the general surface of the blade 1) is “t”.
【００４７】（実験例１）図８は、実験例１の結果を示
す表を示す。図９は、実験例１の結果を示すグラフを示
す。ここでは、バリアー部材１１の高さｔ及び、ブレー
ド１の回転方向Ｒ先端部からの距離ｌを、
（例１）バリアー部材がない場合
（例２）ｔ＝８．５，ｌ＝５
（例３）ｔ＝１２， ｌ＝５
（例４）ｔ＝１２， ｌ＝８
と条件を変えて実験をした。また、風洞の排気側端部か
らブレードまでの距離を１０５ｃｍとし、ブレード１の
ピッチはα＝１５（度）とした。Experimental Example 1 FIG. 8 is a table showing the results of Experimental Example 1. FIG. 9 shows a graph showing the results of Experimental Example 1. Here, the height t of the barrier member 11 and the distance 1 from the tip of the rotating direction R of the blade 1 are (example 1) when there is no barrier member (example 2) t = 8.5, l = 5 (example 3) t = 12, l = 5 (Example 4) Experiments were performed under different conditions such as t = 12, l = 8. The distance from the exhaust side end of the wind tunnel to the blade was 105 cm, and the pitch of the blade 1 was α = 15 (degrees).
【００４８】ここで、例１〜例４のブレード１毎に、電
源装置１６の周波数を２５．５Ｈｚから６０Ｈｚまで上
昇させて送風機１５の回転数を高めていった。そして送
風量を増加させて風速を高めていきながら、そのときの
発電機６による発電電圧（Ｖ）を電圧計１８で計測し、
ブレード１の回転を推定した。ここで、明らかになった
のは、図８、図９に示すように、バリアー部材１１がな
い（例１）の場合は、電源の周波数が３２．０Ｈｚにな
って初めてブレード１が回転したのに対して、（例
２）、（例３）、（例４）では、それぞれ２８．０Ｈ
ｚ、２７．０Ｈｚ、２９．０Ｈｚであり、バリアー部材
１１がない場合よりも低い周波数、つまり低い風速でブ
レード１の回転が始動したことが判る。Here, for each blade 1 of Examples 1 to 4, the frequency of the power supply device 16 was increased from 25.5 Hz to 60 Hz to increase the rotation speed of the blower 15. Then, while increasing the amount of blown air to increase the wind speed, the voltage (V) generated by the generator 6 at that time is measured by the voltmeter 18,
The rotation of blade 1 was estimated. Here, as is clear, as shown in FIGS. 8 and 9, in the case where the barrier member 11 was not provided (Example 1), the blade 1 rotated only when the frequency of the power supply became 32.0 Hz. On the other hand, in (Example 2), (Example 3), and (Example 4), each is 28.0H.
It is z, 27.0 Hz, and 29.0 Hz, and it can be seen that the rotation of the blade 1 is started at a frequency lower than that in the case without the barrier member 11, that is, at a low wind speed.
【００４９】また、本実施の形態のブレード１では、
（例２）と（例３）を比較することで、バリアー部材１
１の高さｔが、カットイン風速に影響を与えていること
が明らかになっている。Further, in the blade 1 of this embodiment,
By comparing (Example 2) and (Example 3), the barrier member 1
It has been clarified that the height t of 1 has an influence on the cut-in wind speed.
【００５０】また、本実施の形態のブレード１では、
（例３）と（例４）を比較することで、バリアー部材１
１のブレード１の回転方向Ｒ先端部からの距離ｌが、カ
ットイン風速に影響を与えていることが明らかになって
いる。Further, in the blade 1 of this embodiment,
By comparing (Example 3) and (Example 4), the barrier member 1
It has been clarified that the distance 1 from the tip of the blade 1 in the rotation direction R affects the cut-in wind speed.
【００５１】バリアー部材１１がない（例１）の場合
は、図９に示すグラフからわかるように電源の周波数が
例えば４５Ｈｚと上昇するのに応じて、言い換えると風
速が速くなるに従って、発電電圧（Ｖ）が１．８００
（Ｖ）と急激に上昇、つまりブレード１の回転が高速に
なっている。これに対して、（例２）、（例３）、（例
４）では、それぞれ０．４８０（Ｖ），０．３１０
（ｖ），０．４００（Ｖ）と低い数値を示している。特
に、カットイン風速が最も低かった（例３）の場合が最
もブレード１の回転が低く押さえられている。このこと
から、ブレード１に設けられたバリアー部材１１は、始
動時には有効な回転トルクを生じさせ、反対にブレード
１が高速で回転する場合には、回転の抵抗となっている
ことがわかる。つまり、回転が開始する時には、（例
３）のようなブレード１で回転が開始されたら（例１）
のようにバリアー部材１１がないブレード１が広いレン
ジの風速で効率の良い発電が可能になるブレード１とい
える。When the barrier member 11 is not provided (Example 1), as can be seen from the graph shown in FIG. 9, as the frequency of the power source rises to 45 Hz, in other words, as the wind speed increases, the generated voltage ( V) is 1.800
It rapidly rises to (V), that is, the blade 1 rotates at high speed. On the other hand, in (Example 2), (Example 3), and (Example 4), 0.480 (V) and 0.310, respectively.
(V), 0.400 (V), which is a low numerical value. In particular, in the case of the lowest cut-in wind speed (Example 3), the rotation of the blade 1 is suppressed to the lowest. From this, it can be seen that the barrier member 11 provided on the blade 1 generates an effective rotational torque at the time of starting, and on the contrary, when the blade 1 rotates at a high speed, it serves as a rotational resistance. That is, when the rotation starts, if the rotation is started by the blade 1 as in (Example 3) (Example 1)
It can be said that the blade 1 without the barrier member 11 can efficiently generate power in a wide range of wind speeds.
【００５２】次に、図１０は、上述実験装置において
（例１・バリアー部材なし）及び（例２・ｔ＝８．５
（ｍｍ），ｌ＝５（ｍｍ））のブレード１を用いて、電
源装置１６を所定の周波数に固定した場合に、発電機６
による発電電圧（Ｖ）を時間（秒）の経過とともに調べ
たグラフである。電源周波数（Ｈｚ）を、（例１）の場
合では、２９．０Ｈｚと３１．０Ｈｚと、（例２）の場
合では、２５．５Ｈｚ，２７．０Ｈｚ，２９．０Ｈｚ，
３１．０Ｈｚとした。ここで、（例１）で電源周波数を
２９．０Ｈｚとした場合は、（例１／２９）のように示
すこととする。Next, FIG. 10 shows (Example 1 with no barrier member) and (Example 2 with t = 8.5) in the above experimental apparatus.
(Mm), l = 5 (mm)), the power generator 16 is fixed to a predetermined frequency by using the blade 1, and the generator 6
6 is a graph in which the power generation voltage (V) according to is investigated with the passage of time (seconds). The power supply frequency (Hz) is 29.0 Hz and 31.0 Hz in the case of (Example 1), and 25.5 Hz, 27.0 Hz, 29.0 Hz in the case of (Example 2).
It was set to 31.0 Hz. Here, when the power supply frequency is set to 29.0 Hz in (Example 1), it is shown as in (Example 1/29).
【００５３】ここでは、バリアー部材１１がない（例１
／２９）のグラフ１、（例１／３１）のグラフ２の場合
では、時間の経過とともに急激に発電電圧、つまり回転
数が上がっていることがわかる。特に、速い風速に応じ
てブレード１の回転も速くなっている。Here, there is no barrier member 11 (Example 1)
In the case of the graph 1 of / 29) and the graph 2 of (Example 1/31), it can be seen that the power generation voltage, that is, the rotation speed, rapidly increases with the passage of time. In particular, the rotation of the blade 1 is increased in response to the high wind speed.
【００５４】一方、バリアー部材１１を設けた（例２／
３１）のグラフ３，（例２／２９）のグラフ４，（例２
／２７）のグラフ５，（例２／２５．５）のグラフ６の
場合は、いずれの場合も、グラフ１及びグラフ２に比較
して、風速に応じてブレード１の回転数が速やかに上昇
しておらず、且つ、いずれも２０秒から３０秒程度で発
電電圧が０．０４〜０．１６Ｖで一定値に頭打ちになっ
ていることから、回転数が頭打ちになっていることが判
る。このことから、バリアー部材１１を設けることで、
カットイン風速は低くできるが、回転を始めてからはバ
リアー部材１１がないほうが回転の上昇が早い。また、
バリアー部材１１が設けられていることで、風速が速ま
ってもブレード１の回転が所定回転以上にならないこと
がわかる。On the other hand, a barrier member 11 was provided (Example 2 /
31) Graph 3, (Example 2/29) Graph 4, (Example 2)
In the case of the graph 5 of (/ 27) and the graph 6 of (Example 2 / 25.5), in any case, the rotation speed of the blade 1 rapidly increases in accordance with the wind speed as compared with the graph 1 and the graph 2. No, and in each case, the generated voltage peaked at a constant value of 0.04 to 0.16 V in about 20 to 30 seconds, which indicates that the number of revolutions peaked. From this, by providing the barrier member 11,
Although the cut-in wind speed can be lowered, the rotation speed increases faster without the barrier member 11 after the rotation is started. Also,
By providing the barrier member 11, it can be seen that the rotation of the blade 1 does not exceed the predetermined rotation even if the wind speed increases.
【００５５】本実施の形態の風力発電機用ブレード１及
びこれを用いた風力発電機２では、上述のような構成及
び作用を備えるため、以下のような効果がある。
○ バリアー部材１１により、ブレード１の風の主流方
向下流側面に生じる相対的な圧力の差を捉え、ブレード
１の始動のためのトルクとして利用できるため、カット
イン風速を遅くすることができる。従って、比較的風の
弱い地域でも風力発電機の稼働率を高めることができる
という効果がある。
○ また、バリアー部材１１により、ブレード１の回転
を所定回転以上にならないように制限することができ
る。そのため、強風の場合でも、ブレード１の過剰な回
転や、過剰な発電を抑制することができるという効果が
ある。
○ これらの効果により、複雑なピッチコントロールを
することなしに、遅い風速や速い風速に適合させること
ができるブレードを形成できるという効果がある。
○ また、単純なブレード１の形状により、ストール制
御と同様のブレード１の過回転を防止するような制御を
行うことができるという効果がある。
○ このため、風力発電機２の構造を簡単にでき、製造
コストを低減させることができるという効果がある。The blade 1 for a wind power generator and the wind power generator 2 using the same according to the present embodiment have the following configurations and operations, and therefore have the following effects. The barrier member 11 captures a relative pressure difference generated on the downstream side surface of the blade 1 in the mainstream flow direction and can be used as a torque for starting the blade 1. Therefore, the cut-in wind speed can be slowed down. Therefore, there is an effect that the operation rate of the wind power generator can be increased even in an area where the wind is relatively weak. Further, the rotation of the blade 1 can be restricted by the barrier member 11 so as not to exceed a predetermined rotation. Therefore, even in the case of strong wind, there is an effect that excessive rotation of the blade 1 and excessive power generation can be suppressed. By these effects, there is an effect that it is possible to form a blade that can be adapted to a low wind speed or a high wind speed without performing complicated pitch control. Further, the simple shape of the blade 1 has an effect that control similar to the stall control can be performed to prevent over-rotation of the blade 1. Therefore, there is an effect that the structure of the wind power generator 2 can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
【００５６】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよい。
○ ここで、図１１は、ブレード１の変形例２０１を示
す図である。ブレード２０１は、バリアー部材２１１が
配設される。このバリアー部材２１１は、その配設され
た位置が、ブレード回転方向Ｒ先端部との距離ｌが、末
端部ではｌ＝ｌ１であり、基端部ではｌ＝ｌ２である。
ここで、ｌ１＜ｌ２である。つまり、末端の方がバリア
ー部材２１１が回転方向Ｒ先端部に近接している。ここ
で、ｌ１＝０であってもよく、また、ｌ１＞ｌ２であっ
てもよい。結局この距離は、ブレード２１１の本体形状
に応じて最も目的に応じた性能を出すためトライアンド
エラーにより決定してもよい。The above embodiment may be modified as follows. ○ Here, FIG. 11 is a diagram showing a modification 201 of the blade 1. A barrier member 211 is arranged on the blade 201. The barrier member 211 has a position where the distance l from the tip of the blade in the blade rotation direction R is l = l1 at the end and l = l2 at the base.
Here, l1 <l2. That is, the barrier member 211 is closer to the tip end portion in the rotation direction R at the end. Here, l1 = 0 may be satisfied, and l1> l2 may be satisfied. After all, this distance may be determined by trial and error in order to obtain the performance most suited to the purpose according to the body shape of the blade 211.
【００５７】また、バリアー部材２１１の高さｔは、末
端部ではｔ＝ｔ１で、基端部ではｔ＝ｔ２であり、ここ
では、ｔ１＜ｔ２である。つまり、バリアー部材２１１
は、いわゆるテーパがついた形状になっている。高さｔ
も、ブレード２０１の形状に応じて、適宜変更できるも
のであり、例えば、ブレード２０１が耐えうる荷重など
を考慮して決定することができる。従って、ｔ１＞ｔ２
としてもよく、またｔ１＝０若しくはｔ２＝０のよう
な、形状であってもよい。The height t of the barrier member 211 is t = t1 at the distal end and t = t2 at the proximal end, where t1 <t2. That is, the barrier member 211
Has a so-called tapered shape. Height t
Also, it can be appropriately changed according to the shape of the blade 201, and can be determined in consideration of, for example, a load that the blade 201 can withstand. Therefore, t1> t2
Alternatively, the shape may be t1 = 0 or t2 = 0.
【００５８】○ 図１２は、ブレード１の他の変形例３
０１を主流方向下流側から垂直に見た状態を示す図であ
る。ブレード３０１では、バリアー部材３１１が、ブレ
ード３０１の回転方向Ｒ先端部に設けられる。また、バ
リアー部材３１１は、ブレード３０１の基端部から末端
部まで連続している。このようにブレード３１１の形状
などによっては、距離ｌ＝０として、回転方向Ｒ先端部
に設けてもよい。また実施の形態のように、ブレード１
の回転方向Ｒ先端部の一部にバリアー部材１１を設けな
い形状でもよいが、このようにバリアー部材３１１をブ
レード３０１の基端部から末端部まで連続して設けるこ
ともできる。この場合は、図５に示すブレード１の領域
Ｌのような部分はないが、やはりバリアー部材３１１の
両面にかかる圧力が異なるため、その圧力差によりブレ
ード３０１を回転させるようなトルクが生じうる。○ FIG. 12 shows another modification 3 of the blade 1.
It is a figure which shows the state which looked at 01 vertically from the downstream of the mainstream direction. In the blade 301, the barrier member 311 is provided at the tip of the blade 301 in the rotation direction R. Further, the barrier member 311 is continuous from the base end portion to the end portion of the blade 301. As described above, depending on the shape of the blade 311 and the like, the blade may be provided at the tip end portion in the rotation direction R with the distance l = 0. Further, as in the embodiment, the blade 1
The barrier member 11 may not be provided at a part of the tip end portion in the rotation direction R, but the barrier member 311 may be continuously provided from the base end portion to the end portion of the blade 301 in this way. In this case, there is no portion such as the region L of the blade 1 shown in FIG. 5, but since the pressure applied to both surfaces of the barrier member 311 is different as well, a torque for rotating the blade 301 may be generated due to the pressure difference.
【００５９】○ 図１３は、ブレード１のさらに他の変
形例４０１を主流方向下流側（背面側）から垂直に見た
状態を示す図である。ブレード４０１では、１枚のブレ
ード４０１に対してバリアー部材４１１ａとバリアー部
材４１１ｂと複数のバリアー部材が設けられている。ま
た、図１４は、図１３のブレード４０１のＢ−Ｂにおけ
る断面図である。図１４に示すように、バリアー部材４
１１ｂの高さｔ３はバリアー部材４１１ａの高さｔ４よ
り大きい。このように、バリアー部材４１１ａ，４１１
ｂの高さを変えてもよく、もちろん同じ高さにすること
もできる。なお、図示は省略するが、バリアー部材４１
１は、３以上設けてもよく、それ自身のブレード４０１
上における位置及びバリアー部材４１１同士の位置関係
も平行に限定されない。また、その高さもそれぞれ決定
することができる。FIG. 13 is a diagram showing a further modification 401 of the blade 1 as viewed vertically from the downstream side (back surface side) in the mainstream flow direction. In the blade 401, a barrier member 411a, a barrier member 411b, and a plurality of barrier members are provided for one blade 401. 14 is a cross-sectional view of the blade 401 of FIG. 13 taken along the line BB. As shown in FIG. 14, the barrier member 4
The height t3 of 11b is larger than the height t4 of the barrier member 411a. In this way, the barrier members 411a and 411
The height of b may be changed, and of course, the height may be the same. Although not shown, the barrier member 41
One may be provided with three or more, and its own blade 401
The upper position and the positional relationship between the barrier members 411 are not limited to parallel. Further, the height can be determined respectively.
【００６０】○ 次に、図１５（ａ）は、ブレード１の
さらに他の変形例であるブレード５０１を示す断面図で
ある。ここでは、ブレード５０１にバリアー部材５１１
ａが、ヒンジ５１１ｂにより枢着されている状態を示
す。このようにバリアー部材５１１ａを支承することで
バリアー部材５１１の角度を変更することができる。図
示しないモータ、油圧、エア、ソレノイドなどで駆動し
てもよいし、ねじなどで手動で調整するようなものでも
よい。さらに、図１５（ｂ）に示すように、完全に寝か
せてブレード５０１の面に密着させるようにしてもよ
い。このようにすることで、速度に応じたバリアー部材
５１１ａの影響を調整できる。Next, FIG. 15A is a sectional view showing a blade 501 which is another modification of the blade 1. Here, the blade 501 has a barrier member 511.
a shows a state in which the hinge 511b is pivotally attached. By thus supporting the barrier member 511a, the angle of the barrier member 511 can be changed. It may be driven by a motor, hydraulic pressure, air, solenoid or the like (not shown), or may be manually adjusted by a screw or the like. Further, as shown in FIG. 15B, the blade 501 may be completely laid down and brought into close contact with the surface of the blade 501. By doing so, the influence of the barrier member 511a depending on the speed can be adjusted.
【００６１】○ 図１６（ａ）は、ブレード１のさらに
他の変形例であるブレード６０１を示す断面図である。
バリアー部材６１１は、摺動可能に構成されており、図
１６（ｂ）に示すように、ブレード６０１に設けられた
空間６０１ａに完全に埋没するように収納される。その
ため、バリアー部材６１１の一面がブレード６０１の一
般面と略同一平面を形成するため、バリアー部材６１１
の影響を完全になくすことができる。なお、スライド方
向は、ブレード６０１の面に垂直に変位するものに限ら
ず、いずれかの方向に傾いたようなものでもよい。FIG. 16A is a sectional view showing a blade 601 which is another modification of the blade 1.
The barrier member 611 is configured to be slidable, and is housed so as to be completely buried in the space 601a provided in the blade 601 as shown in FIG. Therefore, one surface of the barrier member 611 forms substantially the same plane as the general surface of the blade 601, and thus the barrier member 611.
The effect of can be completely eliminated. The sliding direction is not limited to the one that is displaced perpendicularly to the surface of the blade 601, and may be one that is inclined in any direction.
【００６２】○ 図１７（ａ）は、ブレード１のさらに
他の変形例であるブレード７０１を示す断面図である。
バリアー部材７１１ａは、ヒンジ７１１ｂによりブレー
ド７０１に枢着されている。そして、図１７（ｂ）に示
すように、バリアー部材７１１ａは、ヒンジ７１１ｂを
中心に揺動して変位し、バリアー部材７１１ａのブレー
ド回転方向Ｒ後端側のブレード７０１の内部に設けられ
たチャンバー７０１ａに収納され、その表面は平坦にな
る。そのため、バリアー部材７１１ａをチャンバー７０
１ａに収納すれば、バリアー部材７１１の一面とブレー
ド７０１の一般面とが略同一平面を形成し、バリアー部
材７１１ａの影響をなくすことができる。このため、ブ
レード７０１が回転する場合の抵抗となることがない。FIG. 17A is a sectional view showing a blade 701 which is another modification of the blade 1.
The barrier member 711a is pivotally attached to the blade 701 by a hinge 711b. Then, as shown in FIG. 17B, the barrier member 711a is displaced by swinging around the hinge 711b, and the chamber provided inside the blade 701 on the rear end side of the barrier member 711a in the blade rotation direction R is shown. It is housed in 701a and its surface becomes flat. Therefore, the barrier member 711a is attached to the chamber 70.
If it is housed in 1a, one surface of the barrier member 711 and the general surface of the blade 701 form substantially the same plane, and the influence of the barrier member 711a can be eliminated. Therefore, there is no resistance when the blade 701 rotates.
【００６３】○ 図１８は、ブレード１のさらに他の変
形例であるブレード８０１を示す断面図である。ここに
はブレード８０１と一体に成形されたバリアー部材８１
１が設けられ、さらにその回転方向Ｒ先端側には、ブレ
ード８０１の内部に形成されたチャンバー８０１ａが設
けられている。このようにバリアー部材８１１をブレー
ド８０１と一体に形成することで部品点数が減少すると
ともに製作工程も１工程減らすことができる。その結
果、生産を容易にし、生産コストも下げることができ
る。また、バリアー部材８１１も、壁状の形状のみなら
ず回転方向Ｒ後端側が切り落とされたバンク状の形状な
ども採用でき、回転方向Ｒ先端側の上バリアー部材８１
１を空気抵抗の少ない形状にするなど、空力的な影響を
考慮した形状とすることもできる。さらに、バリアー部
材８１１の回転方向Ｒ先端側にチャンバー８０１ａを備
えることで、ブレード８０１の主流方向下流側の面に発
生した圧力の比較的高い部分と圧力の比較的低い部分と
の圧力の差を有効に始動時のトルク回転力として用いる
ことができる形状とすることもできる。○ FIG. 18 is a sectional view showing a blade 801 which is still another modification of the blade 1. Here, a barrier member 81 formed integrally with the blade 801
1, and a chamber 801a formed inside the blade 801 is provided on the tip side of the rotation direction R. By thus forming the barrier member 811 integrally with the blade 801, the number of parts can be reduced and the number of manufacturing steps can be reduced by one. As a result, the production can be facilitated and the production cost can be reduced. Further, the barrier member 811 can adopt not only a wall shape but also a bank shape in which the rear end side in the rotational direction R is cut off, and the upper barrier member 81 on the distal end side in the rotational direction R.
It is also possible to have a shape that takes into consideration the aerodynamic influence, such as 1 having a shape with low air resistance. Further, by providing the chamber 801a on the tip side of the barrier member 811 in the rotation direction R, the difference in pressure between the relatively high pressure portion and the relatively low pressure portion generated on the surface of the blade 801 on the downstream side in the mainstream flow direction is reduced. The shape may be such that it can be effectively used as the torque torque at the time of starting.
【００６４】○ なお、実験例２から明らかなように、
バリアー部材１１の効果により、ロータ軸７の回転数を
抑制できるため、過回転にならないように所望の回転数
が維持されるようにバリアー部材１１を構成することが
できる。Note that, as is clear from Experimental Example 2,
Since the rotation speed of the rotor shaft 7 can be suppressed by the effect of the barrier member 11, it is possible to configure the barrier member 11 so as to maintain a desired rotation speed so as not to cause excessive rotation.
【００６５】○ また、本実施の形態では、ピッチ固定
式のブレード１を例に説明したが、ピッチ可変式のブレ
ードに設けることを妨げるものでもない。Further, although the fixed-pitch blade 1 is described as an example in the present embodiment, it does not hinder the provision of the variable-pitch blade.
【００６６】[0066]
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係る風
力発電機用ブレード及びこの風力発電機用ブレードを用
いた風力発電機では、機構が簡易でありながら、低い風
速で始動できるという効果がある。As described above in detail, the blade for a wind power generator according to the present invention and the wind power generator using the blade for a wind power generator have a simple mechanism and can be started at a low wind speed. effective.
【図１】 本実施の形態の風力発電機２を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a wind power generator 2 of the present embodiment.
【図２】 図１のＡ方向から見た取付部材１０によりハ
ブ８に取り付けられたブレード１の構造を示す図。FIG. 2 is a view showing the structure of a blade 1 attached to a hub 8 by an attachment member 10 viewed from the direction A of FIG.
【図３】 ブレード１を図２のＷ方向から見た図であ
る。3 is a view of the blade 1 viewed from the W direction in FIG.
【図４】 従来のブレード１０１の図３に示すＡ−Ａ部
分に相当する部分の断面と、その周囲の風の流れを模式
的に示した断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of the conventional blade 101 corresponding to the AA part shown in FIG. 3 and the flow of wind around the part.
【図５】 本実施の形態のブレード１の図３に示すＡ−
Ａ部分の断面と、その周囲の風の流れを模式的に示した
図。FIG. 5 A- of the blade 1 of the present embodiment shown in FIG.
The figure which showed typically the cross section of A part, and the flow of the wind around it.
【図６】 本実施の形態の風力発電機２と、ここに風を
送る風洞装置１３による実験装置の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a wind turbine generator 2 according to the present embodiment and an experimental device including a wind tunnel device 13 that sends wind thereto.
【図７】 本実施の形態のブレード１の断面図。FIG. 7 is a sectional view of the blade 1 of the present embodiment.
【図８】 実験例１の結果を示す表。FIG. 8 is a table showing the results of Experimental Example 1.
【図９】 実験例１の結果を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing the results of Experimental Example 1.
【図１０】 実験装置において（例１）及び（例２）の
ブレード１を用いて、電源装置１６を所定の周波数に固
定した場合に、発電機６による発電電圧（Ｖ）を時間
（秒）の経過とともに調べたグラフ。FIG. 10 shows the voltage (V) generated by the generator 6 in time (seconds) when the power supply device 16 is fixed to a predetermined frequency by using the blade 1 of (Example 1) and (Example 2) in the experimental device. Graph examined with the progress of.
【図１１】 ブレード１の変形例２０１を示す図。FIG. 11 is a view showing a modified example 201 of the blade 1.
【図１２】 ブレード１の他の変形例３０１を主流方向
下流側から垂直に見た状態を示す図。FIG. 12 is a view showing another modification 301 of the blade 1 as viewed vertically from the downstream side in the mainstream direction.
【図１３】 ブレード１のさらに他の変形例４０１を主
流方向下流側から垂直に見た状態示す図。FIG. 13 is a diagram showing a further modification example 401 of the blade 1 as viewed vertically from the downstream side in the mainstream flow direction.
【図１４】 図１３のブレード４０１のＢ−Ｂにおける
断面図。14 is a cross-sectional view of the blade 401 of FIG. 13 taken along the line BB.
【図１５】 （ａ），（ｂ）ブレード１のさらに他の変
形例であるブレード５０１を示す断面図。15 (a) and 15 (b) are sectional views showing a blade 501 which is still another modification of the blade 1.
【図１６】 （ａ），（ｂ）ブレード１のさらに他の変
形例であるブレード６０１を示す断面図。16 (a) and 16 (b) are sectional views showing a blade 601 which is still another modification of the blade 1.
【図１７】 （ａ），（ｂ）ブレード１のさらに他の変
形例であるブレード７０１を示す断面図。17 (a) and 17 (b) are sectional views showing a blade 701 which is still another modification of the blade 1.
【図１８】 ブレード１のさらに他の変形例であるブレ
ード８０１を示す断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a blade 801 which is still another modification of the blade 1.
１（１ａ，１ｂ，１ｃ）…風力発電機用ブレード ２…風力発電機 ８…ハブ １０…取付部材 １１…バリアー部材 1 (1a, 1b, 1c) ... Blade for wind power generator 2 ... Wind power generator 8 ... Hub 10 ... Mounting member 11 ... Barrier member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB11 BB13 CC02 CC12 CC22 CC41 5H607 BB02 CC03 CC05 CC09 DD07 DD08 DD19 EE02 EE06 EE13 EE31 FF26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 3H078 AA02 AA26 BB11 BB13 CC02 CC12 CC22 CC41 5H607 BB02 CC03 CC05 CC09 DD07 DD08 DD19 EE02 EE06 EE13 EE31 FF26
Claims (15)
方向の先端側に設けられ、 その長手方向がブレード回転面の半径方向に配置された
突条からなるバリアー部材を備えたことを特徴とする風
力発電機用ブレード。1. A barrier member, which is provided on the tip side in the blade rotation direction of the surface on the downstream side in the mainstream direction of the wind and has a longitudinal direction extending in the radial direction of the blade rotation surface, is provided with a barrier member. A blade for a wind power generator.
レード基端側とで異なることを特徴とする請求項１に記
載の風力発電機用ブレード。2. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein the barrier member has different protrusion distances from the general surface of the blade on the blade end side and the blade base end side.
する請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ド。3. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein the barrier member is arranged at a tip end portion in a rotation direction of the blade.
されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
風力発電機用ブレード。4. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein the barrier member is arranged at a predetermined distance from a tip end portion of the blade in the rotation direction.
離間する距離が異なるように配設されたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の風力発電機用ブレー
ド。5. The barrier member is arranged so that a distance apart from a distal end portion in a rotational direction of the blade is different between a distal end side and a proximal end side. The described blade for wind power generator.
とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
記載の風力発電機用ブレード。6. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein the barrier member is continuously provided from the base end portion to the end portion of the blade. .
とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
記載の風力発電機用ブレード。7. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the barrier member is provided in a part from a base end portion to a distal end portion of the blade. blade.
る請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の風力発
電機用ブレード。8. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein a plurality of the barrier members are provided for one blade.
乃至請求項８のいずれか１項に記載の風力発電機用ブレ
ード。9. The barrier member is integrally provided with a blade.
A blade for a wind power generator according to any one of claims 8 to 8.
面に対する角度が調節可能に構成されたことを特徴とす
る請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の風力発
電機用ブレード。10. The barrier member according to claim 1, wherein an end portion of the barrier member is swingably supported by the blade, and an angle of the blade with respect to a general surface is adjustable. The blade for a wind power generator according to item 1.
収納される収納位置とに変位するようにスライド可能に
構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の
いずれか１項に記載の風力発電機用ブレード。11. The barrier member is configured to be slidable so as to be displaced between a protruding position protruding from a general surface of the blade and a housing position housed in the blade. Item 12. The blade for a wind power generator according to any one of items 10.
成可能な位置に変位可能に構成されたことを特徴とする
請求項１０又は請求項１１に記載の風力発電機用ブレー
ド。12. The wind power generator according to claim 10 or 11, wherein at least one surface of the barrier member is configured to be displaceable to a position where a flat surface can be formed together with a blade general surface. Machine blade.
特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記
載の風力発電機用ブレード。13. The blade for a wind power generator according to claim 1, wherein the barrier member has a wall shape protruding from a general surface of the blade.
先端側にブレード一般面より内部側に設けられた空間で
あるチャンバーが設けられたことを特徴とする請求項１
乃至請求項１３のいずれか１項に記載の風力発電機用ブ
レード。14. A chamber, which is a space provided on the inner side of the general surface of the blade, is provided on the tip end side in the blade rotation direction of the barrier member.
A blade for a wind power generator according to any one of claims 13 to 13.
項に記載の風力発電機用ブレードを備えたことを特徴と
する風力発電機。15. The method according to any one of claims 1 to 14.
A wind power generator comprising the blade for a wind power generator according to the item.
Priority Applications (2)
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