JP2003254225A - 風車の気流騒音低減装置 - Google Patents
風車の気流騒音低減装置Info
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Abstract
型風車の実現を可能とする事が出来る風車の気流騒音低
減装置の提供。 【解決手段】 風車(1)の翼後縁部(2a)及び/又
はその近傍に縦渦(v)を発生させる装置(3、3A、
3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H)を設けて
いる。
Description
直軸型の双方を含む。以下、同じ)に関し、より詳細に
は、風車の翼が回転する際に空気を切ることにより発生
する気流騒音を低減するための技術に関する。
あらわす発電装置は、(水平軸型)風車1と、前記図示
しない回転軸に接続された発電機Gと、前記風車1及び
発電機Gを地上の一定高さに支持する風車塔7と、該風
車塔7を地上に支持するベース9とから構成されてい
る。そして、該風車1は、複数の(図12では3枚)の
翼2と、該翼2を均等角度で且放射状に支持するボス5
と、該ボス5に係合し図示しない水平方向に配置された
回転軸とを有している。前記風車1の翼2が風力Wを受
けて矢印方向に回転する際には、上述のような気流音が
発生する。この気流騒音の発生原因は、大別すると以下
の3つがあげられる。先ず、図9で示すように、風車の
翼2の翼後縁2aから渦v0が放出されることが気流騒
音の一因となっている。風車の翼2の翼後縁2aから放
出される多数の渦v0は、形、大きさ、回転方向が一致
するので、増幅されてしまい、これにより騒音が発生す
る。また、図10に示すように風車の翼2に沿った表面
2cの気流が剥離する(剥離を符号fで示し、剥離した
流れによる渦をvfで示す)ことも、気流騒音の重要な
要因となっている。さらに、風車の翼先端部2bから渦
が離れることによっても、気流騒音が発生する。ここ
で、風車の翼先端部2bから渦が離れることにより発生
する気流騒音は、翼先端部2bの形状を変えることによ
り解消することが知られている。
起因する気流騒音と、翼2から流れが剥離(f)するこ
とによる気流騒音については、風車の分野においては、
未だに十分な解決が為されていない。そのため、風車の
気流騒音は十分に低減出来ているとは言い得ないのが現
状である。換言すれば、翼後縁部2aからの渦v0放出
に起因する気流騒音と、翼から流れが剥離(f)するこ
とによる気流騒音とを、必要な程度まで低減する技術
は、風車については未だに提案されていない、という問
題がある。
来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、運転時
の気流騒音を低減し、以って、低騒音型風車の実現を可
能とする事が出来る風車の気流騒音低減装置の提供を目
的としている。
低減装置は、風車(1)の翼後縁部(2a)及び/又は
その近傍に縦渦(v)を発生させる装置(3、3A、3
B、3C、3D、3F、3H)を設けている(請求項
1:図1〜図5、図7、図8)。
向が翼長手方向(Y方向)に平行な方向の渦(v)を意
味している。換言すれば、「縦渦」とは、渦の回転軸
(x)が翼長手方向(Y方向)と鉛直な主たる気流の方
向となる渦を意味している。これに対して、気流騒音の
原因となる渦である「翼後縁部(2a)から放出される
渦(図9のv0)」は、渦の回転方向が翼長手方向(Y
方向)と鉛直な方向であり、渦の回転軸が翼長手方向
(Y方向)に平行な方向となっている。
(v)を発生させる装置(3、3A、3B、3C、3
D、3F、3H)から発生する縦渦(v)は、「翼後縁
部(2a)から放出される渦(v0)」とは回転軸が相
違しており、渦同士がそろうことはないので、翼後縁部
(2a)から発生する渦(渦放出による気流騒音の原因
となる渦v0)を増幅すること無く、それ(翼後縁部2
aから発生する渦v0)を打ち消している。翼後縁部
(2a)から放出される渦(v0)が打ち消されること
により、係る渦(v0)に起因して発生する気流騒音が
低減するのである。
風車(1)の翼前縁部(2b)と翼後縁部(2a)との
間の領域(2c)に縦渦(v)を発生させる装置(3
E、3G)を設けている(請求項2:図7、図8)。縦
渦(v)については、上述したのと同意義である。
縦渦を発生させる装置(3E、3G)から、翼表面(2
c)と剥離(f)した流れとの間の領域に縦渦(v)を
発生させる。発生した縦渦(v)は、剥離した流れによ
る渦(vf)と干渉し、その結果、翼表面(2c)から
一旦剥離(f)した流れを吸引する。剥離(f)した流
れを吸引することにより、剥離(f)した流れが翼表面
(2c)へ再付着することが促進される。剥離(f)し
た流れが翼表面(2c)に再付着する結果、流れが翼
(2)から剥離している領域が著しく減少し、剥離に起
因する気流騒音が低減するのである。
は、風車(1)の翼前縁部(2b)と翼後縁部(2a)
との間の領域(2c)に縦渦を発生させる装置(3E、
3G)を設けており、且つ、翼後縁部(2a)及び/又
はその近傍に縦渦を発生させる装置(3F、3H)を設
けている(請求項3:図7、図8)。
のf)」した場合に、「後縁(2a)からの渦(図9の
v0)放出」が生じることは無い。流れが翼(2)から
剥離(f)すれば、後縁(2a)からは渦(v0)が放
出されないからである。しかし、「流れが翼表面(2
c)から剥離(f)」した場合に、当該流れが翼表面
(2c)に再付着すれば、後縁(2a)から渦(v0)
が放出されて気流騒音が発生する恐れがある。或いは、
また、「後縁(2a)からの渦(v0)放出」を防止し
ても、「流れの翼表面(2c)からの剥離(f)による
気流騒音の発生」を防止できる訳ではない。
発明によれば、翼(2)から流れが剥離(f)しなかっ
たが翼後縁(2a)から渦(v0)が放出された場合、
或いは、翼(2)に際付着した流れによって翼後縁(2
a)から渦(v0)が放出された場合にも、翼後縁部
(2a)或いはその近傍から縦渦(v)を発生させて、
翼(2)が空気を切る際に翼後縁部(2a)から発生す
る渦(v0)を打ち消し、気流音を低減することが出来
る。
放出による気流音は発生しないが、翼表面(2c)から
気流が剥離(f)することにより、気流音が発生した場
合には、翼(2)と剥離した流れ(渦vf)の間に細か
い縦渦(図示せず)を発生させ、剥離した渦(vf)と
干渉せしめ、剥離した流れ(渦vf)を吸引させる。即
ち、剥離した流れ(渦vf)が再付着し、この再付着が
促進され、剥離領域が減少して気流音が減少する。
部(2a)との間の領域(2c)に設けられた縦渦を発
生させる装置(3E、3G)と、翼後縁部(2a)及び
/又はその近傍に設けられた縦渦(v)を発生させる装
置(3、3A、3B、3C、3D、3F、3H)とは、
分離・離隔して設けても良い。
縁部2aとの間の領域2cに設けられた縦渦を発生させ
る装置3E、3G、及び、翼後縁部2a及び/又はその
近傍に設けられた縦渦(v)を発生させる装置3、3
A、3B、3C、3D、3F、3H)を離隔せずに、連
続して設けても良い。
双方に適用可能である。
のみならず、飛行機の羽根、扇風機のプロペラ等からも
発生しており、本発明は、かかる分野においても適用可
能である。
或いはその一部分に設けることが可能である。水平軸型
の場合には、翼長手方向全域、翼のボス近傍部分を除い
た領域、翼先端部及び/又はその近傍部分の様な翼長手
方向の一部の領域に、制御機構を設けることが出来る。
設ける場合には、気流騒音の発生が最も顕著な領域(例
えば図11に示すような水平軸型であれば、翼先端部及
び/又はその近傍部分「図11の翼2においてハッチン
グを施した部分」)に設けることが望ましい。
及び/又はその近傍に縦渦(v)を発生させる装置
(3、3A、3B、3C、3D、3F、3H)を設けた
ことを特徴としている(請求項4:図1〜図5、図7、
図8)。
明の実施形態を説明する。尚、図1から図8は何れも風
車(図11において符号1で示す)の翼2の先端部を示
しており、白抜きの矢印は、翼2の回転方向を表してい
る。
態を説明する。図1において、翼2の翼後縁部2aには
細かい縦渦vを発生させる縦渦発生装置3を設けてい
る。発生した縦渦vは回転方向が翼2の長手方向(Y矢
印方向)に対して平行であり、渦回転軸xが翼2の長手
方向(Y矢印方向)と鉛直な主気流の方向である。
発生する縦渦vにより、翼2が空気を切る際に翼後縁部
2aから発生する渦(渦放出による気流騒音の原因とな
る渦で、図9において符号v0で示される)を打ち消し
ている。従って、渦(図9の符号v0)によって発生す
る騒音が軽減される。
り、図1における「細かい縦渦を発生させる装置」を、
より具体的に示す実施形態である。
方向)に向けた複数の三角錐状の突起3Aを翼後縁部2
a近傍に配置している。そして、係る突起3Aにより翼
表面2cに沿った流れが乱れ、翼後縁部2aに細かい縦
渦を発生させ、翼2が空気を切る際に翼後縁部2aから
発生する渦(図9の符号v0)を打ち消す。従って、渦
(図9の符号v0)によって発生する騒音が軽減され
る。
されるものではなく、四角錐その他の角錐形、角柱形、
その他の形状を採用し得る。また、突起3Aの個数は、
翼2の寸法、風車の定格出力、その他の各種条件によ
り、適宜設定される。さらに、突起3Aを設ける位置と
しては、翼2の長手方向(Y矢印方向)全域に亘って設
けることも可能であるし、その一部(例えば、気流騒音
が最も大きくなる翼先端部)にのみ設けても良い。
1の第1実施形態と同様である。
り、図2の第2実施形態と同様に、図1における「細か
い縦渦を発生させる装置」を、より具体的に示す実施形
態である。
表面が粗くなるように凹凸を形成した「粗い面3B」
と、表面が滑らかな「平滑面」(図示のように、翼の表
面2cをそのまま利用するのでもよい)とを、長手方向
(Y矢印方向)について交互に、複数で連続して配置し
ている。
とが交互に連続して、翼後縁部(或いはその近傍)2a
に配置される結果、翼表面2cに沿った流れが乱れ、細
かい縦渦(図では省略)を発生する。
面」の粗度については、適用する風車及び翼の条件によ
り、適宜設定される。また、「粗い面」3Bと「平滑
面」とを交互に連続して設ける位置としては、翼の長手
方向(Y矢印方向)全域に亘って設けることも可能であ
るし、その一部(例えば、気流騒音が最も大きくなる翼
先端部)にのみ設けても良い。
1、図2の実施形態と同様である。
り、図2、図3の実施形態と同様に、図1における「細
かい縦渦を発生させる装置」を、より具体的に示す実施
形態である。
複数の窪み3C、所謂「ディンプル列」を長手方向(Y
矢印方向)に亘って配置している。
れが乱れることにより、細かい縦渦(図示を省略)が発
生。翼後縁部2aから放出される渦(図9の符号v0)
を打ち消して、気流騒音を低減する。
は、適用する風車及び翼2の条件により、適宜設定され
る。図4では2列に設けられているが、この列数も各種
条件により設定される。窪み3Cを設ける位置として
は、翼2の長手方向(Y矢印方向)全域に亘って設ける
ことも可能であるし、その一部(例えば、気流騒音が最
も大きくなる翼先端部)にのみ設けても良い。
施形態と同様である。
り、図2〜図4の実施形態と同様に、図1における「細
かい縦渦を発生させる装置」を、より具体的に示す実施
形態である。
翼2の長手方向に垂直な方向(縦方向)に伸びる複数の
微細な凹凸面或いは縞(縦縞:所謂「リブレット」)3
Dが、翼2の長手方向に亘って設けられている。
れが乱れることにより、細かい縦渦(図示を省略)が発
生し、翼後縁部2aから放出される渦(図9の符号
v0)を打ち消して、気流騒音を低減する。
粗度、位置については、適用する風車及び翼の条件によ
り、適宜設定される。また、縦縞3Dを設ける位置とし
ては、翼2の長手方向全域に亘って設けることも可能で
あるし、その一部(例えば、気流騒音が最も大きくなる
翼先端部)にのみ設けても良い。
施形態と同様である。
は、図1〜図5の実施形態が翼後縁部2aから放出され
る渦に起因する気流騒音を低減しているのに対して、翼
表面2cに沿った流れが剥離(図10のf)することに
起因する気流騒音を低減するものである。
との中間の領域2cに、細かい縦渦を発生させる装置3
Eを設けている。
の間に細かい縦渦(図示を省略)が発生する。発生した
細かい縦渦は、剥離した渦(図10のvf)と干渉し
て、剥離fした流れを吸引する。その為、剥離した流れ
の再付着が促進される。剥離した流れの再付着が促進さ
れる結果、剥離領域が減少して、気流音も低減する。
ついては、適用する風車及び翼の条件により、適宜設定
される。また、装置3Eを設ける位置としては、翼2の
長手方向(Y矢印方向)全域に亘って設けることも可能
であるし、その一部(例えば、気流騒音が最も大きくな
る翼先端部)にのみ設けても良い。
ので、図1の実施形態と、図6の実施形態とを組み合わ
せた構成を具備したものである。
との中間の領域2cに、細かい縦渦を発生させる装置
(第1の縦渦発生装置)3Eを設けており、これに加え
て、翼後縁部2aに細かい縦渦を発生させる装置(第2
の縦渦発生装置)3Fを設けている。
気流音が発生しなくても、翼表面2cから気流が剥離
(図10の符号f)することにより、気流音が発生する
場合がある。その様な場合においても、第1の縦渦発生
装置3Eにより、翼2と剥離した流れの間に細かい縦渦
(図示せず)が発生し、発生した細かい縦渦は、剥離し
た渦と干渉して、剥離した流れを吸引する。その為、剥
離した流れが再付着することが促進し、剥離領域が減少
して気流音が減少する。
後縁2aから渦が放出された場合、或いは、翼2に際付
着した流れにより翼後縁2aから渦が放出された場合に
も、気流音が発生する恐れがある。その様な場合でも、
第2の縦渦発生装置3Fにより縦渦を発生させて、翼2
が空気を切る際に翼後縁部2aから発生する渦(図9の
v0)を打ち消し、気流音を低減することが出来る。
向(Y矢印方向)全域に亘って設けることも可能である
し、その一部(例えば、気流騒音が最も大きくなる翼先
端部)にのみ設けても良い。第1の縦渦発生装置3Eに
ついても同様である。
施形態の第1の縦渦発生装置3E、第2の縦渦発生装置
3Fの構成を具体的にしたものである。
aの中間の領域(図7の第1の縦渦発生装置3Eが設け
られた領域)2cには、翼2の長手方向(Y矢印方向)
に対して連続して互い違いに傾斜した複数の突起3G、
所謂「ボルテックスジェネレータ」が形成されている。
係る突起3Gが図7の第1の縦渦発生装置3Eに相当す
る。また、翼後縁部2aは鋸波3H状に構成されてお
り、係る鋸波3H状の後縁部2aは図7の第2の縦渦発
生装置3Fに相当する。
る。なお、図8の鋸波3H状の後縁部2aに代えて、図
2〜図5の何れかの構成を採用することも出来る。
本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記
する。
翼後縁部から放出される渦を打ち消すことにより、翼後
縁部から放出される渦に起因して発生する気流騒音を低
減する。 (b) 翼前端部と翼後端部との間の領域に設けた縦渦
を発生させる装置から発生した縦渦が、剥離した流れに
よる渦と干渉し、その結果、翼表面から一旦剥離した流
れを翼表面に吸引し、流れが翼から剥離している領域が
著しく減少し、剥離に起因する気流騒音が低減する。 (c) 翼前縁部と翼後縁部との間の領域と、翼後縁部
及び/又はその近傍に縦渦発生装置を設けることによ
り、翼後縁部からの渦放出による気流音は発生しないが
流れが翼表面から剥離した場合には、翼前縁部と翼後縁
部との間の領域に設けた縦渦発生装置によって、又翼か
ら流れが剥離しなかったが翼後縁から渦が放出された場
合には、翼後縁部及び/又はその近傍に設けた縦渦発生
装置によって音を発生する渦を夫々打ち消すことにより
渦発生による音を低減することが出来る。 (d) 水平軸型風車、垂直軸型風車の双方に適用可能
である。
渦放出状態を示す図。
気流の剥離状態を示す図。
渦発生装置 3H・・・鋸波/縦渦発生装置 5・・・ボス G・・・発電機
Claims (4)
- 【請求項1】 風車の翼後縁部及び/又はその近傍に縦
渦を発生させる装置を設けていることを特徴とする風車
の気流騒音低減装置。 - 【請求項2】 風車の翼前縁部と翼後縁部との間の領域
に縦渦を発生させる装置を設けていることを特徴とする
風車の気流騒音低減装置。 - 【請求項3】 風車の翼前縁部と翼後縁部との間の領域
に縦渦を発生させる装置を設けており、且つ、翼後縁部
及び/又はその近傍に縦渦を発生させる装置を設けてい
ることを特徴とする風車の気流騒音低減装置。 - 【請求項4】 翼後縁部及び/又はその近傍に縦渦を発
生させる装置を設けたことを特徴とする風車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002058578A JP2003254225A (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 風車の気流騒音低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=28668511
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JP2002058578A Pending JP2003254225A (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 風車の気流騒音低減装置 |
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