JP2004225590A - ハニカムウイング構造体及びこの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハニカムブロック体からハニカムウイング構造体を形成する場合に、常に所望の形状に形成できるハニカムウイング構造体の製造方法及びこの製造方法で製造されたハニカムウイング構造体を提供する。
【解決手段】予め未展張ブロック状態のハニカムブロック１０を用意し、当該ハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロック１１に切削加工し、ハニカムウイングブロック１１全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体１２を形成し、ハニカムウイング展張体を乾燥させ、熱硬化性樹脂を塗布し、熱硬化性樹脂を塗布したハニカムウイング展張体に形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体１とする。
【選択図】 図２
【解決手段】予め未展張ブロック状態のハニカムブロック１０を用意し、当該ハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロック１１に切削加工し、ハニカムウイングブロック１１全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体１２を形成し、ハニカムウイング展張体を乾燥させ、熱硬化性樹脂を塗布し、熱硬化性樹脂を塗布したハニカムウイング展張体に形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体１とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば風力発電等の羽根に使用される軽量化したハニカムウイング構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば風力発電等においては、ブレードと呼ばれる羽根が発電機の風車に取り付られている。この様な羽根は一般的に慣性重量を少なくするために軽量化され、例えば羽根の外形を構成する表皮の間をウレタン発泡体等で充填した中実構造のブレードが用いられている。しかしながら、ウレタン発泡体は１次発泡によってブレード状に形状が形成された後に経時的にいわゆる２次発泡を生じて形状が更に変化する場合がある。この様な２次発泡の発生によって全体的な形状が変化すると、例えばブレード表面や端部が波打ったりして本来の設計通りのブレード形状からかなりずれ、ブレードの回転中に揚力が局所的に作用することによる応力集中が生じ、ブレードが破損する場合がある。
【０００３】
この様なウレタン発泡体の２次発泡に起因する問題を解決ために、例えば紙でできたハニカム構造の構造体をブレード状に形成する技術が考えられている。
【０００４】
なお、このようなハニカム構造を備えた羽根状の構造体を有する関連技術も公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２９０４９７号公報（第２頁、図２）
【発明が解決しようとする課題】
かかるハニカム構造のブレードを作ろうとすると、未展張ブロック状のハニカムブロックを例えばＮＣ旋盤で断面が翼の断面状を備えたウイング状ハニカムブロックに削り出し、これをハニカムの展張方向に所定長さだけ展張させてウイング状ハニカム展張体を形成する形成方法が考えられる。しかしながら、この様なウイング状ハニカム展張体を形成する方法では以下の問題が生じる。
【０００６】
例えば、ハニカムブロック状態においてはハニカムを構成する隣接するセル同士がそれぞれ付着しており、各セル同士の付着力の強弱によってこれらが展張時に均一に伸ばされるとは限らない。即ち、一部のセルは極端に展張するが残りのセルは余り展張しないというような各セルの展張のばらつきが生じる場合がある。ハニカムブロックがこの様に不均一に展張すると、ハニカムブロックを展張方向に沿わせて展張させる特殊なガイド治具に載せてこのハニカムブロック両端を引っ張ってウイング状ハニカム展張体を形成したとしても、このウイング状ハニカム展張体の前端部と後端部が波打ってしまうことがある。この様な波打った状態で、ウイング状ハニカム展張体の外側上面及び下面にスキンを接着すると、スキンとハニカム部分との間に隙間が生じてしまう。これによって、ブレードの設計通りの特性が得られなくなったり、ハニカムウイング構造体の一部に揚力等の応力集中が生じてハニカムウイング構造体が破損し易くなったりすることがある。
【０００７】
なお、上述した先行特許文献１は羽根の一部を構成するハニカムが頑強なステンレス鋼板でできた船舶等の羽根部材に関するものであり、本発明の課題となっているハニカム展張時に生じる問題点とは無関係の内容で、本発明の課題は全く有しないものである。
【０００８】
本発明の目的は、ハニカムブロック体からハニカムウイング構造体を形成する場合に、常に所望の形状に形成できるハニカムウイング構造体の製造方法及びこの製造方法で製造されたハニカムウイング構造体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、予め未展張ブロック状態のハニカムブロックを用意し、当該ハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、前記ハニカムウイング展張体を乾燥させ、熱硬化性樹脂を塗布し、熱硬化性樹脂を塗布したハニカムウイング展張体に形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体とするハニカムウイング構造体の製造方法であって、少なくとも前記ハニカムウイング展張体に含浸した水分の乾燥時においてハニカムウイング展張体の展張方向に少なくとも１本の芯棒を挿通していることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のハニカムウイング構造体は、未展張ブロック状態のハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、前記ハニカムウイング展張体を乾燥させて熱硬化性樹脂を塗布し、形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体であって、ハニカムの展張方向に少なくとも１本の芯棒が挿通されていることを特徴としている。
【００１１】
水分を含んだハニカムウイング展張体が乾燥する際にハニカムウイング展張体の展張方向に芯棒が挿通されているので、ハニカムの局部的な収縮を阻止してハニカムウイング展張体が全体的に均等に収縮し、乾燥時に伴う形状の変形を防止する。
【００１２】
好ましくは、ハニカムウイングブロックの展張時に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイングブロックの各セルが均一に展張され、結果的にハニカムウイングブロック全体が均一に展張され、ハニカムウイング展張体の端部に波打ち現象が生じるのを阻止する。
【００１３】
また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後に熱硬化性樹脂を塗布することで形状を保持すると同時に成形品の耐水性能を向上させるのが良い。
【００１４】
また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後にもハニカムウイング展張体に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイング展張体を載せたガイド治具から当該展張体を別の場所にハンドリングする際に芯棒が挿通されているおかげでハニカムウイング展張体の全体形状が崩れることなく、また端部が波打ったりすることもない。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、請求項１に記載のハニカムウイング構造体の製造方法において、前記芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時に挿通され、前記挿通される芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時にはステンレスの芯棒が用いられ、前記ハニカムウイングブロックを少なくともある程度展張させた後に前記ステンレスの芯棒を抜き去り、当該ステンレスの芯棒の代わりに紙製の芯棒を挿通することを特徴としている。
【００１６】
ハニカムウイングブロックの展張時にステンレスの芯棒を用いることで紙製の芯棒を入れた場合に較べてハニカムウイングブロックの展張をより滑らかに行う。これは、紙の芯棒とハニカムブロックの各セルとの間に働く摩擦力に較べて、ステンレスの芯棒とハニカムブロックの各セル間の摩擦力の方が非常に低いためである。
【００１７】
また、ハニカムウイングブロックを一旦展張すれば、ステンレスの芯棒を抜き去ってその代わりに重量の軽い紙の芯棒をハニカムウイング展張体に無理なく挿通することが可能である。従って、完成品としてのハニカムウイング構造体の重量を軽量化する上でも展張後にステンレスの芯棒を抜き去り、紙のパイプをその場所に新たに挿通するのが好ましい。また、紙の芯棒を入れることでハニカムウイング展張体が乾燥する際の形状維持とハニカムウイング展張体が乾燥した後、ハンドリングの際の形状維持に貢献する。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載のハニカムウイング構造体は、請求項２に記載のハニカムウイング構造体において、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒は紙製の芯棒からなることを特徴としている。
【００１９】
紙でできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載のハニカムウイング構造体は、請求項２に記載のハニカムウイング構造体において、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒はアルミニウムの芯棒からなることを特徴としている。
【００２１】
アルミニウムでできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００２２】
また、アルミニウムは金属なのでハニカムウイングブロック展張時に発生する摩擦力が紙の芯棒に比べて小さくて済む。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させても、当該ブロックを抵抗無く展張させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載のハニカムウイング構造体は、ハニカムウイング構造体を構成するハニカムの展張率は７０％乃至９０％であることを特徴としている。
【００２４】
この範囲の展張率でハニカムを展張させると必要な座屈強度を維持しつつ十分な大きさのハニカムウイング構造体を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体について図面に基づいて説明する。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体１は、図１ないし図４に示すように全体がウイング状に形成されたハニカムウイング展張体１２と、これを被覆するスキン５１，５２との複合構造体である。
【００２７】
すなわち、ハニカムウイング展張体１２はハニカムブロック１０（図７（ａ）参照）を断面がウイング状になるようにＮＣ旋盤ＮＣＭで切削加工し、その切削加工したハニカムウイングブロック１１（図７（ｂ）参照）をハニカムウイングブロック１１の展張方向（図７（ｂ）中矢印Ｘ方向）に展張させた構造を有している。
【００２８】
なお、本実施形態で用いているハニカムは例えば商品名ハニコームＰ（登録商標）等の紙製のハニカムである。ハニコームＰとはクラフト紙、クラフトライナー紙等からなる六角筒の集合体を蜂の巣状に成形したものであり、紙製でありながら構造的に十分な強度を有し、構造体の中心材として適したものである。また、その特性として展張に対して直角方向には７７〜７８％の収縮率を有し、展張率は６０倍である
そして、このように展張させたハニカムウイング展張体１２には、図２に示すように紙管（芯棒）２１，２２がハニカムウイング展張体１２の展張方向に一定間隔隔てて平行に挿通されている。そして、ハニカムウイング展張体１２の上面と下面には第１のスキン５１と第２のスキン５２とが後述する面材及び接着剤を介して被覆されている。
【００２９】
第１のスキン５１と第２のスキン５２とはハニカムウイング構造体１の前端部に折曲部５１ａ，５２ａをそれぞれ有し、その折曲部５１ａ，５２ａで接着剤Ｇ１によって合掌合わせ状に接着されている。
【００３０】
また、ハニカムウイング構造体１の後端部５１ｂ，５２ｂでは第１のスキン５１と第２のスキン５２とがそのまま延在して互いに当接し合い、その当接面が接着剤Ｇ２で接着されている。ここで言う接着剤Ｇ１，Ｇ２には熱硬化性樹脂が用いられており、常温で硬化するようになっている。なお、第１のスキン５１、第２のスキン５２、及びこれらに塗布された接着剤等で形状維持部材を構成している。
【００３１】
スキン５１，５２は、１平方メートル当たり２７０グラムのガラスクロスＧＣ（ＧＦＲＰ：ガラスファイバ補強プラスチック）と１平方メートル当たり３００グラムのガラスマットＧＭ（ＧＦＲＰ）の間に１平方メートル当たり２００グラムのカーボンクロスＣＣ（ＣＦＲＰ：カーボンファイバ補強プラスチック）を介在させたサンドイッチ構造を有している。また、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２上下面との間は面材４９を介して日本ユピカ株式会社製の商品名ハイリゾン（登録商標）という熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ４，Ｇ５が塗布され、これによってしっかりと接合されている（図１４参照）。この熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ４，Ｇ５は不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等で、その注型板は次の性能を有している。
▲１▼ 煮沸性能：１００°Ｃ、３００時間で加水分解を生じない。
▲２▼ 未硬化樹脂粘度：５０〜３００ｍＰａ・ｓである。
▲３▼ 硬化時間：０°Ｃ〜６０°Ｃの温度範囲で５分〜９０分である。
▲４▼ 塗布量：１５０ｇ／ｍ３〜４５０ｇ／ｍ３である。
【００３２】
なお、上側スキン５１と下側スキン５２のハニカムウイング構造体前方方向の接着面の形状は図４（ａ）に示す合掌状の接着構造ではなく、図４（ｂ）、図５、又は図６に示すような上側スキン５１’（５１”）の内面側に下側スキン５２’（５２”）の延在部を合致させ、この間を接着させるような構造であっても良い。
【００３３】
又、ハニカムウイング展張体１２に挿通された紙管３１，３２の代わりにアルミニウム管を挿通しても良い。なお、ハニカムの展張率は７０％から９０％であるのが好ましい。なぜならば、展張率を１００％にすると、ハニカムの座屈強度がかなり低下してしまい、ハニカムウイング構造体の強度上問題が生ずるからである。なお、座屈強度との関係で最も好ましいのは展張率８３．３％である。従って、必要な座屈強度を確保しつつ十分な大きさのハニカムウイング展張体を形成するには、上述の範囲の展張率が好ましい。
【００３４】
続いて、本実施形態にかかるハニカムウイング構造体１の製造方法について説明する。
【００３５】
本実施形態にかかるハニカムウイング構造体１の製造方法は、図７（ａ）に示すように最初に展張前のハニカムブロック１０（ＣＵＥ ＢＬＯＣＫ：コア・アンエクスパンデッド・ブロック）をＣＡＤデータに基きＮＣ旋盤ＮＣＭ（エンドミル部のみ図示）で加工する。この場合にＮＣ旋盤ＮＣＭで未展張のハニカムブロック１０の外周をＮＣ加工するに当たって、加工基準孔としての貫通孔１５，１６を先ず穿設する。この貫通孔１５，１６を利用して未展張のハニカムブロック１０をセットし、ＮＣ加工を開始し、未展張ブロック断面がいわゆる羽根の断面となるように未展張ブロック全体を圧縮したウイング状に切削加工する。
【００３６】
なお、この貫通孔１５，１６が後述するようにハニカムブロック展張時、ハンドリング時、型セット時に役立つ芯棒（紙管３１，３２）の挿通孔となる。
【００３７】
このようにしてできたハニカムウイングブロック１１（図７（ｂ）参照）を水に浸してブロック全体に水分を十分に含浸させる。
【００３８】
続いて、ハニカムウイングブロック１１の両側面に図８に示すようにプレート４１，４２を接着する。プレート４１，４２の材質はハニカムサンドイッチパネルとアルミ樹脂複合パネル、ＦＲＰ材等である。なお、このプレート４１，４２もハニカムウイング展張体１２を展張させる前にその両端部に付けておいても良い。このプレート４１，４２の役割はハニカムウイング展張体１２の端部が展張前に戻ろうとするのを防ぐためのものである。なお、ハニカムウイングブロック１１を展張する際に水に十分浸してあるとプレート４１の必要性は無くなるが、含浸した水が不十分であるとプレート４１，４２が無い場合、展張後にハニカムウイング展張体１２の側面が変形するので（図９の矢印Ｙ参照）、プレート４１，４２とハニカムウイングブロック１１の側面との接着を十分に行い、当該側面が部分的に引っ張られて剥離が生じるのを防止するのが好ましい。
【００３９】
なお、プレート４１，４２とハニカムウイング展張体側面の接着は、それぞれの加工基準孔２箇所にロケートとしてホットメルト又は両面テープにより面固定することにより行うのが良い。
【００４０】
そして、ハニカムウイングブロック１１を若干展張させたのちにこの貫通孔１５，１６に紙管３１，３２を挿通する。
【００４１】
ここで、ハニカムウイングブロック１１を若干展張させる理由は、ハニカムウイングブロック１１を全く展張させない状態で紙管３１，３２を挿通すると、ハニカムウイングブロック１１と紙管３１，３２との間に働く摩擦力が大きく、紙管３１，３２が挿入し難いことと、その後の展張作業がやり難くなるからである。
【００４２】
なお、紙管３１，３２の代わりに芯棒として後述するアルミニウム管、又はステンレス管を入れても良い。これらの金属管は表面が滑らかでハニカムウイングブロック１１を展張し易いというメリットを有している。
【００４３】
以下に紙管３１，３２の挿通作業とこれに続く、ハニカムウイングブロック１１の展張作業について説明する。
【００４４】
まず、上述したようにハニカムウイングブロック１１を多少展張させた状態で紙管３１，３２を各貫通孔１５，１６に挿通する。図７（ｂ）は前述の工程のＮＣ旋盤によってハニカムブロック１０が完全にウイング状に切削加工されてハニカムウイングブロック１１を形成した状態を示している。このような状態からハニカムウイングブロック１１の貫通孔１５，１６に紙管３１，３２を硬めに差し込む。紙管３１，３２の長さは予め規定された展張寸法に対応する長さに対応して切断してある。
【００４５】
なお、上述ではハニカムウイングブロック１１の段階で水分を含有させたが、この段階で行わなくても少なくとも展張直前にはハニカムウイングブロック１１全体に水分を含浸させて展張し易くしておくことが必要である。
【００４６】
そして、この紙管３１，３２を差し込んだ後に図示しないガイド治具にハニカムウイングブロック１１を載せた後、ハニカムウイングブロック１１を展張方向に引っ張って展張させる。紙管３１，３２の両端部にはストッパ６１，６２を取り付けておき、プレート４１，４２がストッパ６１，６２まで当接するように展張する。これによって所定の展張長さを確保できる。なお、図１０は、紙管３１，３２とストッパ６１，６２を示した図であり、図１１はハニカムウイングブロック１１を完全に展張させた状態を示した図である。
【００４７】
なお、全く展張させない状態のハニカムウイングブロック１１に管（芯棒）を挿入する場合、上述したように芯棒としてアルミニウムの管又はステンレスの管を使用する。これは金属製の管であれば管の表面とハニカムとの間での摩擦力（フィクション）が少なく、ハニカムウイングブロック１１に挿入し易いからである。
【００４８】
なお、展張時に使用するガイド治具はハニカムウイング展張体１２に合致した形状を備え、ハニカムウイング展張体１２の端部やハニカムウイング展張体１２の下面が波打たないように展張させるための治具である。このガイド治具を用いて展張させると、紙管３１，３２の全体に亘ってハニカムウイングブロック１１の各セルと紙管３１，３２との間に生ずる摩擦力をより均等に作用させることができ、ハニカムウイングブロック１１を構成する各セルが均一に展張するようになる。
【００４９】
これによって、従来問題となっていたハニカムウイングブロック１１の不均一な展張が防止され、ハニカムウイング展張体１２の端部の波打ちが生じなくなり、ハニカムウイング展張体１２の表面全体も一定の均一な曲面を形成するようになる。
【００５０】
その後、展張したハニカムウイング展張体１２が乾燥する際に芯棒が無いと乾燥時に局部的な収縮等が生じて均一な形状が維持できなくなるが、ハニカムウイング展張体１２を展張させて水が未だ含浸した状態において２本の芯棒（紙管３１，３２）がしっかり挿通されているので、水分が乾燥する際にハニカムウイング展張体１２の不均一な収縮が起こる恐れがない。その結果、乾燥過程においてハニカムウイング展張体１２を一定形状に維持することができる。
【００５１】
その後、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２を接着する前処理としてハニカムウイング展張体１２の表面に接着剤Ｇ５を介して面材４９を接着する（図１２参照）。なお、面材４９は、紙又は紙にガラス繊維を混ぜたもの（王子製紙株式会社製の商品名グラスパー（登録商標））や、プラスチックフィルムと紙のラミネート品からなり、接着剤は熱硬化性樹脂（日本ユピカ株式会社製の商品名ハイリゾン（登録商標））からなる。この際、ハニカムウイング展張体１２側にはその全体にスプレーで接着剤Ｇ５を吹き付ける。なお、熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ５の性能は上述した通りである。
【００５２】
なお、ハニカムウイング展張体１２とスキン５１，５２との接着においてはハニカムウイング展張体１２とスキン５１，５２との接点を接着剤が盛り上がるようにして接着面積を大きくすることが大切である。このフィレットの形成と同じ効果を発泡性の樹脂を用いてスピーディーな反応硬化で実現させる。
【００５３】
続いて、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２の接着について詳しく説明する。まず、図１３（ａ）に示すようにロールコート１００によってスキン５１，５２に接着剤Ｇ４を塗布する。なお、接着剤Ｇ４にも上述の熱硬化性樹脂である接着剤Ｇ５と同等の接着剤を使用する。そして、図１３（ｂ）に示すコーティングされたスキン５１，５２でハニカムウイング展張体１２を包み込む（図１４の一部断面図参照）。
【００５４】
続いて、図１５に示すようにハニカムウイング展張体１２を下型１０１にセットし、ロケートピン１０２，１０３を差し込む。このロケートピン１０２，１０３は位置決め用のピンで、ハニカムウイング展張体１２の芯棒内穴に当該ピン１０２，１０３が差し込まれるようにして位置決めが行われる。
【００５５】
続いて、図１６に示すように上型１０４を閉めてキュア（反応）を行う。この反応は室温で放置することによって熱硬化性樹脂が硬化するのを待つ。熱硬化性樹脂は過熱させることなく常温（０°Ｃ〜５０°Ｃ）で簡単に硬化するので硬化作業を容易に行なうことができる。
【００５６】
そして、型開きしてハニカムウイング展張体１２の上下面にスキン５１，５２が被着したハニカムウイング構造体１を最後に取り出す。
【００５７】
なお、上型１０４、下型１０１の構成で型締めする理由は接着剤の発泡圧でハニカムウイング展張体１２の外形形状が崩れるのを防ぐため、又は再度のロケート（位置決め）は翼型の場合、型に対して簡単にずれ落ちるので、その予防として必要であるためである（図１６の実線１に対してずれを生じた場合を二点鎖線１’で図示）。
【００５８】
以上説明した実施形態の変形例として、上述したように予めウイング状に切削加工したハニカムウイングブロック１１にステンレスの芯棒を差し込み、このステンレスの芯棒とハニカムウイングブロック１１との間のフリクションの低さを利用してハニカムウイングブロック１１を抵抗なく展張させ、その展張後にこのステンレスの芯棒を抜き去り、この代わりに紙の芯棒を差し込んでも良い。これによって、最初から紙の芯棒を差し込んでハニカムウイングブロック１２を展張させるよりもハニカムウイングブロック１２を容易に展張させ、作業効率を向上させることができる。
【００５９】
また、芯棒はアルミニウムの管であっても良い。アルミニウムは金属なのでステンレスの芯棒と同様にハニカムウイングブロックとの間の摩擦力が紙の芯棒に比べて小さい。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させることができる。また、アルミニウムは軽量なのでステンレスの芯棒の場合と異なり、その後に紙管と取り替える必要はない。
【００６０】
また、上述の実施形態においては、芯棒（紙管３１，３２）は互いに離間して２本設けていたが、この本数に限定されることなく例えば３本であっても良い。
【００６１】
また、ハニカムウイングブロックの前後方向に細長い異型断面形状を備えた芯棒であれば、ハニカムを前後ほぼ平行に展張できるので、１本挿通しただけでも良い。
【００６２】
【発明の効果】
上述の課題を解決するために、請求項１及び請求項２に記載のハニカムウイング構造体及びこの製造方法によると、水分を含んだハニカムウイング展張体が乾燥する際にハニカムウイング展張体の展張方向に芯棒が挿通されているので、ハニカムの局部的な収縮を阻止してハニカムウイング展張体が全体的に均等に収縮し、乾燥時に伴う形状の変形を防止することが可能である。
【００６３】
好ましくは、ハニカムウイングブロックの展張時に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイングブロックの各セルが均一に展張され、結果的にハニカムウイングブロック全体が均一に展張され、ハニカムウイング展張体の端部に波打ち現象が生じるのを阻止することが可能である。
【００６４】
また、好ましくは、ハニカムウイング展張体の乾燥後に熱硬化性樹脂を塗布することで形状を保持すると同時に成形品の耐水性能を向上させることができる。また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後にもハニカムウイング展張体に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイング展張体を載せたガイド治具から当該展張体を別の場所にハンドリングする際に芯棒が挿通されているおかげでハニカムウイング展張体の全体形状が崩れることなく、また端部が波打ったりすることもない。
【００６５】
また、本発明の請求項３に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、ハニカムウイングブロックの展張時にステンレスの芯棒を用いることで紙製の芯棒を入れた場合に較べてハニカムウイングブロックの展張をより滑らかに行う。これは、紙の芯棒とハニカムブロックの各セルとの間に働く摩擦力に較べて、ステンレスの芯棒とハニカムブロック表面間の摩擦力の方が非常に低いためである。
【００６６】
また、ハニカムウイングブロックを一旦展張すれば、ステンレスの芯棒を抜き去ってその代わりに重量の軽い紙の芯棒をハニカムウイング展張体に無理なく挿通することが可能である。従って、完成品としてのハニカムウイング構造体の重量を軽量化する上でも展張後にステンレスの芯棒を抜き去り、紙のパイプをその場所に新たに挿通するのが好ましい。また、紙の芯棒を入れることでハニカムウイング展張体が乾燥する際の形状維持とハニカムウイング展張体が乾燥した後、ハンドリングの際の形状維持に貢献する。
【００６７】
また、本発明の請求項４に記載のハニカムウイング構造体は、紙でできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００６８】
また、本発明の請求項５に記載のハニカムウイング構造体は、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒はアルミニウムの芯棒からなることを特徴としている。
【００６９】
アルミニウムでできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００７０】
また、アルミニウムは金属なのでハニカムウイングブロック展張時に発生する摩擦力が紙の芯棒に比べて小さくて済む。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させても、当該ブロックを抵抗無く展張させることができる。
【００７１】
また、本発明の請求項６に記載のハニカムウイング構造体は、この範囲の展張率でハニカムを展張させると必要な座屈強度を維持しつつ十分な大きさのハニカムウイング構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体の一部外観斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１のハニカムウイング構造体を一部破断して示す平面図である。
【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図（図４（ａ））及びこの変形例の断面図（図４（ｂ））である。
【図５】図２の変形例を示す断面図である。
【図６】図２の更なる変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体の製造工程を示した斜視図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した斜視図である。
【図９】図８に関連してプレート及びハニカムウイング展張体の一部を示した図である。
【図１０】紙管とストッパのみを示した斜視図である。
【図１１】ハニカムウイングブロックを完全に展張してハニカムウイング展張体を形成した状態を示す平面図である。
【図１２】ハニカムウイング展張体に面材を接着させた状態の断面図である。
【図１３】スキンに接着剤を塗布する工程を示した図（図１３（ａ））及び接着剤を塗布したスキンの斜視図（図１３（ｂ））である。
【図１４】図１２の面材にスキンを接着させた状態の断面図である。
【図１５】ハニカムウイング展張体にスキンを被せて接着剤を硬化させる工程を示した斜視図である。
【図１６】図１５に続く製造工程を示した斜視図である。
【図１７】図１６に関連した不具合を説明した図である。
【符号の説明】
１ ハニカムウイング構造体
１０ ハニカムブロック
１１ ハニカムウイングブロック
１２ ハニカムウイング展張体
２１，２２ 紙管（芯棒）
３１，３２ 紙管
４１，４２ プレート
４９ 面材
５１ 第１のスキン
５２ 第２のスキン
５１ａ，５２ａ 折曲部
５１ｂ，５２ｂ 後端部
１００ ロールコート
１０１ 下型
１０２，１０３ ピン
１０４ 上型
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５ 接着剤
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば風力発電等の羽根に使用される軽量化したハニカムウイング構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば風力発電等においては、ブレードと呼ばれる羽根が発電機の風車に取り付られている。この様な羽根は一般的に慣性重量を少なくするために軽量化され、例えば羽根の外形を構成する表皮の間をウレタン発泡体等で充填した中実構造のブレードが用いられている。しかしながら、ウレタン発泡体は１次発泡によってブレード状に形状が形成された後に経時的にいわゆる２次発泡を生じて形状が更に変化する場合がある。この様な２次発泡の発生によって全体的な形状が変化すると、例えばブレード表面や端部が波打ったりして本来の設計通りのブレード形状からかなりずれ、ブレードの回転中に揚力が局所的に作用することによる応力集中が生じ、ブレードが破損する場合がある。
【０００３】
この様なウレタン発泡体の２次発泡に起因する問題を解決ために、例えば紙でできたハニカム構造の構造体をブレード状に形成する技術が考えられている。
【０００４】
なお、このようなハニカム構造を備えた羽根状の構造体を有する関連技術も公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２９０４９７号公報（第２頁、図２）
【発明が解決しようとする課題】
かかるハニカム構造のブレードを作ろうとすると、未展張ブロック状のハニカムブロックを例えばＮＣ旋盤で断面が翼の断面状を備えたウイング状ハニカムブロックに削り出し、これをハニカムの展張方向に所定長さだけ展張させてウイング状ハニカム展張体を形成する形成方法が考えられる。しかしながら、この様なウイング状ハニカム展張体を形成する方法では以下の問題が生じる。
【０００６】
例えば、ハニカムブロック状態においてはハニカムを構成する隣接するセル同士がそれぞれ付着しており、各セル同士の付着力の強弱によってこれらが展張時に均一に伸ばされるとは限らない。即ち、一部のセルは極端に展張するが残りのセルは余り展張しないというような各セルの展張のばらつきが生じる場合がある。ハニカムブロックがこの様に不均一に展張すると、ハニカムブロックを展張方向に沿わせて展張させる特殊なガイド治具に載せてこのハニカムブロック両端を引っ張ってウイング状ハニカム展張体を形成したとしても、このウイング状ハニカム展張体の前端部と後端部が波打ってしまうことがある。この様な波打った状態で、ウイング状ハニカム展張体の外側上面及び下面にスキンを接着すると、スキンとハニカム部分との間に隙間が生じてしまう。これによって、ブレードの設計通りの特性が得られなくなったり、ハニカムウイング構造体の一部に揚力等の応力集中が生じてハニカムウイング構造体が破損し易くなったりすることがある。
【０００７】
なお、上述した先行特許文献１は羽根の一部を構成するハニカムが頑強なステンレス鋼板でできた船舶等の羽根部材に関するものであり、本発明の課題となっているハニカム展張時に生じる問題点とは無関係の内容で、本発明の課題は全く有しないものである。
【０００８】
本発明の目的は、ハニカムブロック体からハニカムウイング構造体を形成する場合に、常に所望の形状に形成できるハニカムウイング構造体の製造方法及びこの製造方法で製造されたハニカムウイング構造体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、予め未展張ブロック状態のハニカムブロックを用意し、当該ハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、前記ハニカムウイング展張体を乾燥させ、熱硬化性樹脂を塗布し、熱硬化性樹脂を塗布したハニカムウイング展張体に形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体とするハニカムウイング構造体の製造方法であって、少なくとも前記ハニカムウイング展張体に含浸した水分の乾燥時においてハニカムウイング展張体の展張方向に少なくとも１本の芯棒を挿通していることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のハニカムウイング構造体は、未展張ブロック状態のハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、前記ハニカムウイング展張体を乾燥させて熱硬化性樹脂を塗布し、形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体であって、ハニカムの展張方向に少なくとも１本の芯棒が挿通されていることを特徴としている。
【００１１】
水分を含んだハニカムウイング展張体が乾燥する際にハニカムウイング展張体の展張方向に芯棒が挿通されているので、ハニカムの局部的な収縮を阻止してハニカムウイング展張体が全体的に均等に収縮し、乾燥時に伴う形状の変形を防止する。
【００１２】
好ましくは、ハニカムウイングブロックの展張時に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイングブロックの各セルが均一に展張され、結果的にハニカムウイングブロック全体が均一に展張され、ハニカムウイング展張体の端部に波打ち現象が生じるのを阻止する。
【００１３】
また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後に熱硬化性樹脂を塗布することで形状を保持すると同時に成形品の耐水性能を向上させるのが良い。
【００１４】
また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後にもハニカムウイング展張体に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイング展張体を載せたガイド治具から当該展張体を別の場所にハンドリングする際に芯棒が挿通されているおかげでハニカムウイング展張体の全体形状が崩れることなく、また端部が波打ったりすることもない。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、請求項１に記載のハニカムウイング構造体の製造方法において、前記芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時に挿通され、前記挿通される芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時にはステンレスの芯棒が用いられ、前記ハニカムウイングブロックを少なくともある程度展張させた後に前記ステンレスの芯棒を抜き去り、当該ステンレスの芯棒の代わりに紙製の芯棒を挿通することを特徴としている。
【００１６】
ハニカムウイングブロックの展張時にステンレスの芯棒を用いることで紙製の芯棒を入れた場合に較べてハニカムウイングブロックの展張をより滑らかに行う。これは、紙の芯棒とハニカムブロックの各セルとの間に働く摩擦力に較べて、ステンレスの芯棒とハニカムブロックの各セル間の摩擦力の方が非常に低いためである。
【００１７】
また、ハニカムウイングブロックを一旦展張すれば、ステンレスの芯棒を抜き去ってその代わりに重量の軽い紙の芯棒をハニカムウイング展張体に無理なく挿通することが可能である。従って、完成品としてのハニカムウイング構造体の重量を軽量化する上でも展張後にステンレスの芯棒を抜き去り、紙のパイプをその場所に新たに挿通するのが好ましい。また、紙の芯棒を入れることでハニカムウイング展張体が乾燥する際の形状維持とハニカムウイング展張体が乾燥した後、ハンドリングの際の形状維持に貢献する。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載のハニカムウイング構造体は、請求項２に記載のハニカムウイング構造体において、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒は紙製の芯棒からなることを特徴としている。
【００１９】
紙でできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載のハニカムウイング構造体は、請求項２に記載のハニカムウイング構造体において、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒はアルミニウムの芯棒からなることを特徴としている。
【００２１】
アルミニウムでできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００２２】
また、アルミニウムは金属なのでハニカムウイングブロック展張時に発生する摩擦力が紙の芯棒に比べて小さくて済む。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させても、当該ブロックを抵抗無く展張させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載のハニカムウイング構造体は、ハニカムウイング構造体を構成するハニカムの展張率は７０％乃至９０％であることを特徴としている。
【００２４】
この範囲の展張率でハニカムを展張させると必要な座屈強度を維持しつつ十分な大きさのハニカムウイング構造体を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体について図面に基づいて説明する。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体１は、図１ないし図４に示すように全体がウイング状に形成されたハニカムウイング展張体１２と、これを被覆するスキン５１，５２との複合構造体である。
【００２７】
すなわち、ハニカムウイング展張体１２はハニカムブロック１０（図７（ａ）参照）を断面がウイング状になるようにＮＣ旋盤ＮＣＭで切削加工し、その切削加工したハニカムウイングブロック１１（図７（ｂ）参照）をハニカムウイングブロック１１の展張方向（図７（ｂ）中矢印Ｘ方向）に展張させた構造を有している。
【００２８】
なお、本実施形態で用いているハニカムは例えば商品名ハニコームＰ（登録商標）等の紙製のハニカムである。ハニコームＰとはクラフト紙、クラフトライナー紙等からなる六角筒の集合体を蜂の巣状に成形したものであり、紙製でありながら構造的に十分な強度を有し、構造体の中心材として適したものである。また、その特性として展張に対して直角方向には７７〜７８％の収縮率を有し、展張率は６０倍である
そして、このように展張させたハニカムウイング展張体１２には、図２に示すように紙管（芯棒）２１，２２がハニカムウイング展張体１２の展張方向に一定間隔隔てて平行に挿通されている。そして、ハニカムウイング展張体１２の上面と下面には第１のスキン５１と第２のスキン５２とが後述する面材及び接着剤を介して被覆されている。
【００２９】
第１のスキン５１と第２のスキン５２とはハニカムウイング構造体１の前端部に折曲部５１ａ，５２ａをそれぞれ有し、その折曲部５１ａ，５２ａで接着剤Ｇ１によって合掌合わせ状に接着されている。
【００３０】
また、ハニカムウイング構造体１の後端部５１ｂ，５２ｂでは第１のスキン５１と第２のスキン５２とがそのまま延在して互いに当接し合い、その当接面が接着剤Ｇ２で接着されている。ここで言う接着剤Ｇ１，Ｇ２には熱硬化性樹脂が用いられており、常温で硬化するようになっている。なお、第１のスキン５１、第２のスキン５２、及びこれらに塗布された接着剤等で形状維持部材を構成している。
【００３１】
スキン５１，５２は、１平方メートル当たり２７０グラムのガラスクロスＧＣ（ＧＦＲＰ：ガラスファイバ補強プラスチック）と１平方メートル当たり３００グラムのガラスマットＧＭ（ＧＦＲＰ）の間に１平方メートル当たり２００グラムのカーボンクロスＣＣ（ＣＦＲＰ：カーボンファイバ補強プラスチック）を介在させたサンドイッチ構造を有している。また、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２上下面との間は面材４９を介して日本ユピカ株式会社製の商品名ハイリゾン（登録商標）という熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ４，Ｇ５が塗布され、これによってしっかりと接合されている（図１４参照）。この熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ４，Ｇ５は不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂等で、その注型板は次の性能を有している。
▲１▼ 煮沸性能：１００°Ｃ、３００時間で加水分解を生じない。
▲２▼ 未硬化樹脂粘度：５０〜３００ｍＰａ・ｓである。
▲３▼ 硬化時間：０°Ｃ〜６０°Ｃの温度範囲で５分〜９０分である。
▲４▼ 塗布量：１５０ｇ／ｍ３〜４５０ｇ／ｍ３である。
【００３２】
なお、上側スキン５１と下側スキン５２のハニカムウイング構造体前方方向の接着面の形状は図４（ａ）に示す合掌状の接着構造ではなく、図４（ｂ）、図５、又は図６に示すような上側スキン５１’（５１”）の内面側に下側スキン５２’（５２”）の延在部を合致させ、この間を接着させるような構造であっても良い。
【００３３】
又、ハニカムウイング展張体１２に挿通された紙管３１，３２の代わりにアルミニウム管を挿通しても良い。なお、ハニカムの展張率は７０％から９０％であるのが好ましい。なぜならば、展張率を１００％にすると、ハニカムの座屈強度がかなり低下してしまい、ハニカムウイング構造体の強度上問題が生ずるからである。なお、座屈強度との関係で最も好ましいのは展張率８３．３％である。従って、必要な座屈強度を確保しつつ十分な大きさのハニカムウイング展張体を形成するには、上述の範囲の展張率が好ましい。
【００３４】
続いて、本実施形態にかかるハニカムウイング構造体１の製造方法について説明する。
【００３５】
本実施形態にかかるハニカムウイング構造体１の製造方法は、図７（ａ）に示すように最初に展張前のハニカムブロック１０（ＣＵＥ ＢＬＯＣＫ：コア・アンエクスパンデッド・ブロック）をＣＡＤデータに基きＮＣ旋盤ＮＣＭ（エンドミル部のみ図示）で加工する。この場合にＮＣ旋盤ＮＣＭで未展張のハニカムブロック１０の外周をＮＣ加工するに当たって、加工基準孔としての貫通孔１５，１６を先ず穿設する。この貫通孔１５，１６を利用して未展張のハニカムブロック１０をセットし、ＮＣ加工を開始し、未展張ブロック断面がいわゆる羽根の断面となるように未展張ブロック全体を圧縮したウイング状に切削加工する。
【００３６】
なお、この貫通孔１５，１６が後述するようにハニカムブロック展張時、ハンドリング時、型セット時に役立つ芯棒（紙管３１，３２）の挿通孔となる。
【００３７】
このようにしてできたハニカムウイングブロック１１（図７（ｂ）参照）を水に浸してブロック全体に水分を十分に含浸させる。
【００３８】
続いて、ハニカムウイングブロック１１の両側面に図８に示すようにプレート４１，４２を接着する。プレート４１，４２の材質はハニカムサンドイッチパネルとアルミ樹脂複合パネル、ＦＲＰ材等である。なお、このプレート４１，４２もハニカムウイング展張体１２を展張させる前にその両端部に付けておいても良い。このプレート４１，４２の役割はハニカムウイング展張体１２の端部が展張前に戻ろうとするのを防ぐためのものである。なお、ハニカムウイングブロック１１を展張する際に水に十分浸してあるとプレート４１の必要性は無くなるが、含浸した水が不十分であるとプレート４１，４２が無い場合、展張後にハニカムウイング展張体１２の側面が変形するので（図９の矢印Ｙ参照）、プレート４１，４２とハニカムウイングブロック１１の側面との接着を十分に行い、当該側面が部分的に引っ張られて剥離が生じるのを防止するのが好ましい。
【００３９】
なお、プレート４１，４２とハニカムウイング展張体側面の接着は、それぞれの加工基準孔２箇所にロケートとしてホットメルト又は両面テープにより面固定することにより行うのが良い。
【００４０】
そして、ハニカムウイングブロック１１を若干展張させたのちにこの貫通孔１５，１６に紙管３１，３２を挿通する。
【００４１】
ここで、ハニカムウイングブロック１１を若干展張させる理由は、ハニカムウイングブロック１１を全く展張させない状態で紙管３１，３２を挿通すると、ハニカムウイングブロック１１と紙管３１，３２との間に働く摩擦力が大きく、紙管３１，３２が挿入し難いことと、その後の展張作業がやり難くなるからである。
【００４２】
なお、紙管３１，３２の代わりに芯棒として後述するアルミニウム管、又はステンレス管を入れても良い。これらの金属管は表面が滑らかでハニカムウイングブロック１１を展張し易いというメリットを有している。
【００４３】
以下に紙管３１，３２の挿通作業とこれに続く、ハニカムウイングブロック１１の展張作業について説明する。
【００４４】
まず、上述したようにハニカムウイングブロック１１を多少展張させた状態で紙管３１，３２を各貫通孔１５，１６に挿通する。図７（ｂ）は前述の工程のＮＣ旋盤によってハニカムブロック１０が完全にウイング状に切削加工されてハニカムウイングブロック１１を形成した状態を示している。このような状態からハニカムウイングブロック１１の貫通孔１５，１６に紙管３１，３２を硬めに差し込む。紙管３１，３２の長さは予め規定された展張寸法に対応する長さに対応して切断してある。
【００４５】
なお、上述ではハニカムウイングブロック１１の段階で水分を含有させたが、この段階で行わなくても少なくとも展張直前にはハニカムウイングブロック１１全体に水分を含浸させて展張し易くしておくことが必要である。
【００４６】
そして、この紙管３１，３２を差し込んだ後に図示しないガイド治具にハニカムウイングブロック１１を載せた後、ハニカムウイングブロック１１を展張方向に引っ張って展張させる。紙管３１，３２の両端部にはストッパ６１，６２を取り付けておき、プレート４１，４２がストッパ６１，６２まで当接するように展張する。これによって所定の展張長さを確保できる。なお、図１０は、紙管３１，３２とストッパ６１，６２を示した図であり、図１１はハニカムウイングブロック１１を完全に展張させた状態を示した図である。
【００４７】
なお、全く展張させない状態のハニカムウイングブロック１１に管（芯棒）を挿入する場合、上述したように芯棒としてアルミニウムの管又はステンレスの管を使用する。これは金属製の管であれば管の表面とハニカムとの間での摩擦力（フィクション）が少なく、ハニカムウイングブロック１１に挿入し易いからである。
【００４８】
なお、展張時に使用するガイド治具はハニカムウイング展張体１２に合致した形状を備え、ハニカムウイング展張体１２の端部やハニカムウイング展張体１２の下面が波打たないように展張させるための治具である。このガイド治具を用いて展張させると、紙管３１，３２の全体に亘ってハニカムウイングブロック１１の各セルと紙管３１，３２との間に生ずる摩擦力をより均等に作用させることができ、ハニカムウイングブロック１１を構成する各セルが均一に展張するようになる。
【００４９】
これによって、従来問題となっていたハニカムウイングブロック１１の不均一な展張が防止され、ハニカムウイング展張体１２の端部の波打ちが生じなくなり、ハニカムウイング展張体１２の表面全体も一定の均一な曲面を形成するようになる。
【００５０】
その後、展張したハニカムウイング展張体１２が乾燥する際に芯棒が無いと乾燥時に局部的な収縮等が生じて均一な形状が維持できなくなるが、ハニカムウイング展張体１２を展張させて水が未だ含浸した状態において２本の芯棒（紙管３１，３２）がしっかり挿通されているので、水分が乾燥する際にハニカムウイング展張体１２の不均一な収縮が起こる恐れがない。その結果、乾燥過程においてハニカムウイング展張体１２を一定形状に維持することができる。
【００５１】
その後、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２を接着する前処理としてハニカムウイング展張体１２の表面に接着剤Ｇ５を介して面材４９を接着する（図１２参照）。なお、面材４９は、紙又は紙にガラス繊維を混ぜたもの（王子製紙株式会社製の商品名グラスパー（登録商標））や、プラスチックフィルムと紙のラミネート品からなり、接着剤は熱硬化性樹脂（日本ユピカ株式会社製の商品名ハイリゾン（登録商標））からなる。この際、ハニカムウイング展張体１２側にはその全体にスプレーで接着剤Ｇ５を吹き付ける。なお、熱硬化性樹脂の接着剤Ｇ５の性能は上述した通りである。
【００５２】
なお、ハニカムウイング展張体１２とスキン５１，５２との接着においてはハニカムウイング展張体１２とスキン５１，５２との接点を接着剤が盛り上がるようにして接着面積を大きくすることが大切である。このフィレットの形成と同じ効果を発泡性の樹脂を用いてスピーディーな反応硬化で実現させる。
【００５３】
続いて、スキン５１，５２とハニカムウイング展張体１２の接着について詳しく説明する。まず、図１３（ａ）に示すようにロールコート１００によってスキン５１，５２に接着剤Ｇ４を塗布する。なお、接着剤Ｇ４にも上述の熱硬化性樹脂である接着剤Ｇ５と同等の接着剤を使用する。そして、図１３（ｂ）に示すコーティングされたスキン５１，５２でハニカムウイング展張体１２を包み込む（図１４の一部断面図参照）。
【００５４】
続いて、図１５に示すようにハニカムウイング展張体１２を下型１０１にセットし、ロケートピン１０２，１０３を差し込む。このロケートピン１０２，１０３は位置決め用のピンで、ハニカムウイング展張体１２の芯棒内穴に当該ピン１０２，１０３が差し込まれるようにして位置決めが行われる。
【００５５】
続いて、図１６に示すように上型１０４を閉めてキュア（反応）を行う。この反応は室温で放置することによって熱硬化性樹脂が硬化するのを待つ。熱硬化性樹脂は過熱させることなく常温（０°Ｃ〜５０°Ｃ）で簡単に硬化するので硬化作業を容易に行なうことができる。
【００５６】
そして、型開きしてハニカムウイング展張体１２の上下面にスキン５１，５２が被着したハニカムウイング構造体１を最後に取り出す。
【００５７】
なお、上型１０４、下型１０１の構成で型締めする理由は接着剤の発泡圧でハニカムウイング展張体１２の外形形状が崩れるのを防ぐため、又は再度のロケート（位置決め）は翼型の場合、型に対して簡単にずれ落ちるので、その予防として必要であるためである（図１６の実線１に対してずれを生じた場合を二点鎖線１’で図示）。
【００５８】
以上説明した実施形態の変形例として、上述したように予めウイング状に切削加工したハニカムウイングブロック１１にステンレスの芯棒を差し込み、このステンレスの芯棒とハニカムウイングブロック１１との間のフリクションの低さを利用してハニカムウイングブロック１１を抵抗なく展張させ、その展張後にこのステンレスの芯棒を抜き去り、この代わりに紙の芯棒を差し込んでも良い。これによって、最初から紙の芯棒を差し込んでハニカムウイングブロック１２を展張させるよりもハニカムウイングブロック１２を容易に展張させ、作業効率を向上させることができる。
【００５９】
また、芯棒はアルミニウムの管であっても良い。アルミニウムは金属なのでステンレスの芯棒と同様にハニカムウイングブロックとの間の摩擦力が紙の芯棒に比べて小さい。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させることができる。また、アルミニウムは軽量なのでステンレスの芯棒の場合と異なり、その後に紙管と取り替える必要はない。
【００６０】
また、上述の実施形態においては、芯棒（紙管３１，３２）は互いに離間して２本設けていたが、この本数に限定されることなく例えば３本であっても良い。
【００６１】
また、ハニカムウイングブロックの前後方向に細長い異型断面形状を備えた芯棒であれば、ハニカムを前後ほぼ平行に展張できるので、１本挿通しただけでも良い。
【００６２】
【発明の効果】
上述の課題を解決するために、請求項１及び請求項２に記載のハニカムウイング構造体及びこの製造方法によると、水分を含んだハニカムウイング展張体が乾燥する際にハニカムウイング展張体の展張方向に芯棒が挿通されているので、ハニカムの局部的な収縮を阻止してハニカムウイング展張体が全体的に均等に収縮し、乾燥時に伴う形状の変形を防止することが可能である。
【００６３】
好ましくは、ハニカムウイングブロックの展張時に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイングブロックの各セルが均一に展張され、結果的にハニカムウイングブロック全体が均一に展張され、ハニカムウイング展張体の端部に波打ち現象が生じるのを阻止することが可能である。
【００６４】
また、好ましくは、ハニカムウイング展張体の乾燥後に熱硬化性樹脂を塗布することで形状を保持すると同時に成形品の耐水性能を向上させることができる。また、好ましくはハニカムウイング展張体の乾燥後にもハニカムウイング展張体に芯棒を挿通しているのが良く、これによってハニカムウイング展張体を載せたガイド治具から当該展張体を別の場所にハンドリングする際に芯棒が挿通されているおかげでハニカムウイング展張体の全体形状が崩れることなく、また端部が波打ったりすることもない。
【００６５】
また、本発明の請求項３に記載のハニカムウイング構造体の製造方法は、ハニカムウイングブロックの展張時にステンレスの芯棒を用いることで紙製の芯棒を入れた場合に較べてハニカムウイングブロックの展張をより滑らかに行う。これは、紙の芯棒とハニカムブロックの各セルとの間に働く摩擦力に較べて、ステンレスの芯棒とハニカムブロック表面間の摩擦力の方が非常に低いためである。
【００６６】
また、ハニカムウイングブロックを一旦展張すれば、ステンレスの芯棒を抜き去ってその代わりに重量の軽い紙の芯棒をハニカムウイング展張体に無理なく挿通することが可能である。従って、完成品としてのハニカムウイング構造体の重量を軽量化する上でも展張後にステンレスの芯棒を抜き去り、紙のパイプをその場所に新たに挿通するのが好ましい。また、紙の芯棒を入れることでハニカムウイング展張体が乾燥する際の形状維持とハニカムウイング展張体が乾燥した後、ハンドリングの際の形状維持に貢献する。
【００６７】
また、本発明の請求項４に記載のハニカムウイング構造体は、紙でできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００６８】
また、本発明の請求項５に記載のハニカムウイング構造体は、前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒はアルミニウムの芯棒からなることを特徴としている。
【００６９】
アルミニウムでできているゆえに軽量の芯棒であり、ハニカムウイング構造体の一部構成要素をなしても全体の軽量化に貢献することができる。
【００７０】
また、アルミニウムは金属なのでハニカムウイングブロック展張時に発生する摩擦力が紙の芯棒に比べて小さくて済む。それによって、ハニカムウイングブロックを全く展張させない状態でアルミニウムの芯棒を挿通してハニカムウイングブロックを展張させても、当該ブロックを抵抗無く展張させることができる。
【００７１】
また、本発明の請求項６に記載のハニカムウイング構造体は、この範囲の展張率でハニカムを展張させると必要な座屈強度を維持しつつ十分な大きさのハニカムウイング構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体の一部外観斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１のハニカムウイング構造体を一部破断して示す平面図である。
【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図（図４（ａ））及びこの変形例の断面図（図４（ｂ））である。
【図５】図２の変形例を示す断面図である。
【図６】図２の更なる変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるハニカムウイング構造体の製造工程を示した斜視図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した斜視図である。
【図９】図８に関連してプレート及びハニカムウイング展張体の一部を示した図である。
【図１０】紙管とストッパのみを示した斜視図である。
【図１１】ハニカムウイングブロックを完全に展張してハニカムウイング展張体を形成した状態を示す平面図である。
【図１２】ハニカムウイング展張体に面材を接着させた状態の断面図である。
【図１３】スキンに接着剤を塗布する工程を示した図（図１３（ａ））及び接着剤を塗布したスキンの斜視図（図１３（ｂ））である。
【図１４】図１２の面材にスキンを接着させた状態の断面図である。
【図１５】ハニカムウイング展張体にスキンを被せて接着剤を硬化させる工程を示した斜視図である。
【図１６】図１５に続く製造工程を示した斜視図である。
【図１７】図１６に関連した不具合を説明した図である。
【符号の説明】
１ ハニカムウイング構造体
１０ ハニカムブロック
１１ ハニカムウイングブロック
１２ ハニカムウイング展張体
２１，２２ 紙管（芯棒）
３１，３２ 紙管
４１，４２ プレート
４９ 面材
５１ 第１のスキン
５２ 第２のスキン
５１ａ，５２ａ 折曲部
５１ｂ，５２ｂ 後端部
１００ ロールコート
１０１ 下型
１０２，１０３ ピン
１０４ 上型
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５ 接着剤
Claims (6)
- 予め未展張ブロック状態のハニカムブロックを用意し、当該ハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、
前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、
前記ハニカムウイング展張体を乾燥させ、熱硬化性樹脂を塗布し、
熱硬化性樹脂を塗布したハニカムウイング展張体に形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体とするハニカムウイング構造体の製造方法であって、
少なくとも前記ハニカムウイング展張体に含浸した水分の乾燥時においてハニカムウイング展張体の展張方向に少なくとも１本の芯棒を挿通していることを特徴とするハニカムウイング構造体の製造方法。 - 未展張ブロック状態のハニカムブロックを展張方向と直交する断面が翼の断面をなすハニカムウイングブロックに切削加工し、前記ハニカムウイングブロック全体に水分を含浸させた状態で展張させてハニカムウイング展張体を形成し、前記ハニカムウイング展張体を乾燥させて熱硬化性樹脂を塗布し、形状維持部材を備えることで一定形状を維持したハニカムウイング構造体であって、
ハニカムの展張方向に少なくとも１本の芯棒が挿通されていることを特徴とするハニカムウイング構造体。 - 前記芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時に挿通され、
前記挿通される芯棒は前記ハニカムウイングブロックの展張時にはステンレスの芯棒が用いられ、
前記ハニカムウイングブロックを少なくともある程度展張させた後に前記ステンレスの芯棒を抜き去り、当該ステンレスの芯棒の代わりに紙製の芯棒を挿通することを特徴とする、請求項１に記載のハニカムウイング構造体の製造方法。 - 前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒は紙製の芯棒からなることを特徴とする、請求項２に記載のハニカムウイング構造体。
- 前記ハニカムウイング構造体に挿通された芯棒はアルミニウムの芯棒からなることを特徴とする、請求項２に記載のハニカムウイング構造体。
- ハニカムウイング構造体を構成するハニカムの展張率は７０％ないし９０％であることを特徴とする、請求項２に記載のハニカムウイング構造体。
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Cited By (5)
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| CN102312797A (zh) * | 2011-07-22 | 2012-01-11 | 上海庆华蜂巢建材有限公司 | 蜂巢板风力发电机风轮叶片 |
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| CN106526213A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 徐玉炜 | 一种水文测流悬杆 |
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-
2003
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4533991B1 (ja) * | 2009-09-11 | 2010-09-01 | 学校法人文理学園 | 小型プロペラ風車 |
| JP2011058483A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Bunri Gakuen | 小型プロペラ風車 |
| CN102312797A (zh) * | 2011-07-22 | 2012-01-11 | 上海庆华蜂巢建材有限公司 | 蜂巢板风力发电机风轮叶片 |
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| CN106526213A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 徐玉炜 | 一种水文测流悬杆 |
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