Wind turbine blades and wind power generation apparatus using the same |
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申请号 | JP2010515716 | 申请日 | 2008-06-05 | 公开(公告)号 | JP5138774B2 | 公开(公告)日 | 2013-02-06 |
申请人 | 三菱重工業株式会社; | 发明人 | 隆夫 黒岩; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 繊維強化プラスチック製の外皮で形成される風車翼であって、 平面でみると交差するように配置され、それぞれ厚さ方向に貫通し樹脂の流路となる繊維層と該繊維層の間の空間を満たす発泡プラスチックとが一体的に形成されたコア材を、前記繊維層に樹脂が充填された形で前記外皮のサンドイッチ構造体部分に用いる風車翼。 前記サンドイッチ構造体部分は、対向して配置される前記外皮間に掛け渡されている主桁に設けられている請求項1に記載された風車翼。 前記サンドイッチ構造体部分は、前記外皮の内面に設けられている請求項1または請求項2に記載された風車翼。 前記コア材は、用いられる場所の形状に形成される請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された風車翼。 前記コア材は、複数のユニットとされ、このユニットで用いられる場所の形状に組み立てられる請求項1から請求項4のいずれか1項に記載された風車翼。 前記ユニットは、直方体形状とされ、用いられる場所の形状に形成するために形状補正用の補正ユニットを用いる請求項5に記載された風車翼。 前記請求項1から請求項6に記載された風車翼を用いて発電を行う風力発電装置。 |
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说明书全文 | 本発明は、風車翼およびこれを用いて発電を行う風力発電装置に関する。 風力発電装置に用いられる風車翼としては、軽量、高強度、製作容易性を求められており、たとえば、特許文献1に示されるように複合構造でこれらのニーズに対応している。 従来、コア材として用いられる固形発泡体としては、機械的強度の強い塩ビ発泡体(たとえば、鐘淵化学工業(株)製の商品名クレゲセル(登録商標))が用いられている。 ところで、塩ビ発泡体は、その強度を十分とするためには、比較的高密度とする必要があり、重くなるし、コストが高く、風車の性能および製造価格に大きな影響を及ぼす。 本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、強度を保持しつつ軽量でかつ安価なコア材を用いた風車翼およびこれを用いた風力発電装置を提供することにある。 本発明は、前記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。 本態様にかかる風車翼によれば、コア材は、繊維層に樹脂が充填された形で外皮のサンドイッチ構造体部分に用いられるので、繊維層は繊維強化樹脂層を形成する。 前記態様では、前記サンドイッチ構造体部分は、対向して配置される前記外皮間に掛け渡されている主桁に設けられていることが好ましい。 前記態様では、前記サンドイッチ構造体部分は、前記外皮に設けられていることが好ましい。 前記態様では、前記コア材は、用いられる場所の形状に形成されることが好ましい。 前記態様では、前記コア材は、複数のユニットとされ、このユニットで用いられる場所の形状に組み立てられる構成とすることが好ましい。 前記構成では、前記ユニットは、直方体形状とされ、用いられる場所の形状に形成するために形状補正用の補正ユニットを用いることが好ましい。 本発明の第二態様によれば、強度を十分に確保でき、軽量(低密度)で安価なコア材を使用した風車翼を用いている風力発電装置を提供する。 本発明によれば、コア材の厚さ方向に貫通する繊維層は繊維強化樹脂層を形成してコア材の強度を十分に確保することができる。 1 風力発電装置 9 風車翼 13 外皮 15 主桁 17 主桁 19 中央サンドイッチ構造体部分 25 前縁側サンドイッチ構造体部分 27 後縁側サンドイッチ構造体部分 29 コア材 31 コア材 33 コア材 35 コアユニット 37 補正コアユニット 39 コア材 49 コア材 55 繊維層 57 発泡プラスチック体 以下、本発明の一実施形態にかかる風力発電装置1を図面に基づいて説明する。 ナセル5の外周面適所(たとえば上部等)には、いずれも図示を省略しているが、周辺の風速値を測定する風速計と、風向を測定する風向計と、避雷針とが備えられている。 図2は、風車翼9の横断面図である。 風車翼9には、翼形状を画成する外皮13と、外皮13の強度を補強する主桁(サンドイッチ構造体部分)15、17とが備えられている。 腹側外皮13aおよび背側外皮13bの内面には、それぞれ風車翼9の長手方向に延在する中央サンドイッチ構造体部分(サンドイッチ構造体部分)19a,19bと、中央サンドイッチ構造体部分19a,19bの前縁側に位置する前縁側ガーダ(繊維肉厚部)21a,21bと、中央サンドイッチ構造体部分19a,19bの後縁側に位置する後縁側ガーダ(繊維肉厚部)23a,23bと、前縁側ガーダ21a,21bの前縁側に位置する前縁側サンドイッチ構造体部分(サンドイッチ構造体部分)25a,25bと、後縁側ガーダ23a,23bの後縁側に位置する後縁側サンドイッチ構造体部分(サンドイッチ構造体部分)27a,27bとが備えられている。 中央サンドイッチ構造体部分19a,19bの内部には、コア材29a,29bが挟みこまれている。 前縁側サンドイッチ構造体部分25a,25bの内部には、コア材31a,31bが挟みこまれている。 後縁側サンドイッチ構造体部分27a,27bの内部には、コア材33a,33bが挟みこまれている。 この場合、高さが変化しない部分は、直方体形状のコアユニット(ユニット)35で形成し、漸減部分は、三角柱形状の補正コアユニット(補正ユニット)37で形成するようにしてもよい。 補正コアユニット37は部分的に用いられるので、従来の固形発泡体あるいはバルサで形成されてもよい。 これは、後述するようにコアユニット35は厚さ方向(高さ方向)に繊維層が存在しており、これをきれいに切断する等が難しく、また、繊維層が少なくなってその効果が十分発揮されない可能性があるからである。 たとえば、中央サンドイッチ構造体部分19aは、その高さが風車翼9の長手方向に変化するように形成されているので、コア材29aも図5に示されるようにその高さが長手方向に変化するように形成されている。 主桁15は、面部が前縁側ガーダ21aと前縁側ガーダ21bとの間に、風車翼9の長手方向に根元から先端近傍まで延在するように設置されている。 主桁17は、面部が後縁側ガーダ23aと後縁側ガーダ23bとの間に、風車翼9の長手方向に根元から先端近傍まで延在するように設置されている。 コア材39,49は、コア材29aと同様に、コアユニット35を組み立てて形成されている。 次に、コアユニット35の構成について図6に基づいて説明する。 複数の繊維層55は、縦方向(たとえば、風車翼9の長手方向)と横方向(たとえば、風車翼9の幅方向)とに交差するように格子状に配置されている。 繊維層55の配置は、格子状に限定されるものではなく、たとえば、図7に示されるように、一方向の繊維層55を隣り合う列で互い違いになるようにしてもよい。 主桁15,17および外皮13を成型する成型装置59には、下型61と、上カバー63と、上カバー63に貫通するように取り付けられた図示しない真空ポンプに接続された吸引配管67と、樹脂を供給する樹脂供給配管65とが備えられている。 下型61と上カバー63との間は、閉鎖時シールされる。 次に、風車翼9の製造方法について図2、図4、図5、図6、図8および図9を参照して説明する。 これらのコアユニット35および補正コアユニット37を組み合わせ、コア材29、31、33、39、49を形成する。 図8は、成型装置59が主桁15を成型する状態を示す断面図である。 下型61の上にその形状に沿ってガラス繊維を重ねて置く。 この重ね量は、前縁側構造材41が所要の厚さが得られるまでである。 この状態で真空ポンプを作動し、型内の空気を吸引する。 この状態で、樹脂供給配管67によって、たとえば、液状のエポキシ樹脂を供給する。 エポキシ樹脂は、前縁側構造材41および後縁側構造材43のガラス繊維、ならびに、コア材39の繊維層55に充填される。 図9は、成型装置59が腹側外皮13aを成型する状態を示す断面図である。 下型61の上にその形状に沿って腹側外皮13aの外側部分が所要の厚さが得られるまでガラス繊維を重ねて置く。 背側外皮13bを内側になる方を上にして設置し、前縁側ガーダ21bの所定位置に主桁15の一端を、後縁側ガーダ23bの所定位置に主桁17の一端を接着する。 このように、コア材29、31、33、39、49は、繊維層55に樹脂、たとえばエポキシ樹脂が充填されるので、繊維層55は繊維強化樹脂層となる。 繊維層55に充填されるエポキシ樹脂がコア材29、31、33、39、49と、コア材を覆うサンドイッチ構造体の表面、裏面の繊維層との接着機能を有するので、これらとコア材29、31、33、39、49とが一体となり、耐久性を向上させることができる。 なお、本実施形態では、主桁15,17、中央サンドイッチ構造体部分19、前縁側サンドイッチ構造体部分25および後縁側サンドイッチ構造体部分27にコア材29、31、33、39、49を用いているが、必要な強度が得られるのであれば、あるいはコストが見合うようであれば、いずれか1箇所のみに用いるようにしてもよい。 なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。 |