JP2006118434A

JP2006118434A - 軽量風車翼の製造方法

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Publication number: JP2006118434A
Application number: JP2004307134A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Inoue; 俊也井上
Original assignee: OOTAKE SPECIAL KK; OTAKE SPECIAL KK; Nippon Koki Kogyo Co Ltd
Current assignee: OOTAKE SPECIAL KK; OTAKE SPECIAL KK; Nippon Koki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JP4302610B2

Abstract

【課題】軽量化が図れ、耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れかつ円運動によって発生する力により翼本体の結合部が破損するのを防止可能な風車翼を提供すること。
【解決手段】風車翼表面層の第１半割り翼及び第２半割り翼を、風車翼翼内に所定空間が形成されるように、所定繊維材に硬化剤を混合した積層用樹脂材を含浸させて積層形成し、翼内で厚み方向を支持する翼内支持層を所定繊維材に樹脂材を含浸させて弾性力を有する円筒形状部材の円周表面上に積層形成し、翼内支持層が第１半割り翼及び第２半割り翼とそれぞれ一体化成形されるように、円筒形状部材を翼内で翼内支持層が第１半割り翼及び第２半割り翼それぞれに弾性力によって圧着すべく翼内の翼長手方向の所定位置に配置して第１半割り翼及び第２半割り翼をカップリングし所定時間放置することにより、硬化剤の硬化作用によって第１半割り翼と第２半割り翼と翼内支持層とが全て一体化成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、山間や離島等の僻地以外にも市街地等にも設置され、風の力で風車をまわして発電する垂直軸型風力発電装置に係り、詳しくは、軽量化が図れると共に、耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れ、かつ、円運動によって発生する力により翼本体の結合部が破損するのを未然に防ぐことができるようにした軽量風車翼の製造方法に関するものである。

従来、風向きに対して垂直方向に設けた回転軸を利用するダリウス型風車などの垂直軸型風車を採用した垂直軸型風力発電装置が知られている（特許文献１参照）。ところで、この垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼は、軽量化を図る目的で、素材としてアルミニウムを使用しているのが一般的である。

ところが、そのようなアルミニウム構成では、例えば、離島等の海岸地帯に設置して使用した場合、塩害に対する耐候性という点で問題がある。

そこで、従来、耐候性を考慮して、図１３にその断面を示すように、中身の詰まった樹脂成形の風車翼が考えられる。ところが、この構成では、重量が嵩むのでそのまま採用するのは難しい。

そこで、他の方法として、図１４にその断面を示すように、中に一部空間が形成されるように、翼内に幾つかのリブを位置決めして設け、硬化した樹脂成形の半割りの下側翼と、半割りの上側翼とを接着剤等でカップリングするものが考えられる。
特開２００２−２２１１４３号公報

上述の如く、従来の風車翼にあっては、耐候性及び軽量化を考慮して図１３に示すような風車翼が考案されているが、この場合、硬化した樹脂成形の半割りの下側翼と半割りの上側翼とを接着剤等で接着させてカップリングしているため、実際の使用に応じて風車翼が回転した時の風車翼に加わる遠心力および求心力により、上述の接着剤でカップリングした半割りの下側翼と半割りの上側翼とが接着する繋ぎ目に剥離現象が生じるという問題があった。

また、上述のアルミニウム構成においても同じ様な事が言え、例えば、ナットやボルト等の結合器具が遠心力および求心力により緩み、カップリングした半割れの翼が外れるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、軽量化が図られると共に、耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れ、かつ、円運動によって発生する力により翼本体の結合部が破損するのを未然に防ぐことができる風車翼を提供することにある。

本請求項１に係る発明は、垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼であって、風車翼の表面層となる第１の半割り翼及び第２の半割り翼を、当該風車翼の翼内に所定の空間が形成されるように、所定の繊維材に硬化剤を混合した樹脂材を含浸させて積層形成し、前記翼内で厚み方向を支持する翼内支持層を、所定の繊維材に硬化剤が混合した樹脂材を含浸させて円筒形状弾性部材の円周表面上に積層形成し、前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼とそれぞれ一体化成形されるように、前記翼内支持層が積層形成された円筒形状部材を、前記翼内で前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼それぞれに弾性力によって圧着すべく前記翼内の翼長手方向の所定位置に配置して前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼をカップリングし所定時間放置することにより、前記硬化剤の硬化作用によって前記第１の半割り翼と前記第２の半割り翼と前記翼内支持層とが全て一体化成形したことによって、上記目的を達成するものである。

また、本請求項２に係る発明は、垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼の製造方法であって、前記風車翼を製造する為の第１の半割れ翼型と第２の半割れ翼型のそれぞれの型内表面全体に、製造した風車翼をそれら各半割れ型から剥がす為の離型処理を施す離型処理工程と、前記離型処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に硬化剤を混合した樹脂材を塗装処理する樹脂材塗装処理工程と、前記樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に所定の繊維材を配置し、該繊維材に積層用樹脂材を含浸させて積層処理する積層処理工程と、前記積層処理工程と同様の方法で積層処理した翼内支持層が円筒形状部材の円周表面に形成され、前記翼内支持層が前記各型にそれぞれ積層された被製造風車翼の第１の半割れ翼の表面層及び第２の半割れ翼の表面層と一体化成形されるように前記翼内支持層を前記第１の半割れ翼及び前記第２の半割れ翼の各表面層に弾性力によって圧着させる前記円筒形状部材を、前記積層処理工程により積層処理を施した一方の型の長手方向で型内表面所定位置に配置し、前記各型をカップリング処理するカップリング処理工程と、前記カップリング処理後、前記硬化剤の硬化作用により前記各表面層と前記翼内支持層とが全て一体化成形するまで所定時間寝かせ処理する寝かせ処理工程と、前記寝かせ処理後、前記各型から前記一体化成形して製造された風車翼を取り出し、パーティングライン周辺の仕上げ処理を行う仕上げ処理工程とを具備することによって、上記目的を達成するものである。

また、本請求項３に係る発明は、本請求項２の発明の各処理工程に加えて、前記樹脂材として、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材を用い、前記繊維材として、カーボン繊維材、ガラス繊維材を用い、前記積層処理工程においては、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理することによって、上記目的を達成するものである。

また、本請求項４に係る発明は、本請求項２又は３の発明の各処理工程に加えて、前記円筒形状部材として、発泡ポリエチレンパイプを用い、前記発泡ポリエチレンパイプの外表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理して前記翼内支持層を形成することによって、上記目的を達成するものである。

本請求項１に係る発明によれば、垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼であって、風車翼の表面層となる第１の半割り翼及び第２の半割り翼を、当該風車翼の翼内に所定の空間が形成されるように、所定の繊維材に硬化剤を混合した樹脂材を含浸させて積層形成し、前記翼内で厚み方向を支持する翼内支持層を、所定の繊維材に硬化剤が混合した樹脂材を含浸させて円筒形状弾性部材の円周表面上に積層形成し、前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼とそれぞれ一体化成形されるように、前記翼内支持層が積層形成された円筒形状部材を、前記翼内で前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼それぞれに前記弾性力によって圧着すべく前記翼内の翼長手方向の所定位置に配置して前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼をカップリングし所定時間放置することにより、前記硬化剤の硬化作用によって前記第１の半割り翼と前記第２の半割り翼と前記翼内支持層とが全て一体化成形したことによって、翼内に所定の空間が形成されることで軽量化が図れ、かつ、樹脂材にて表面層を成型することで耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れ、また、その樹脂材の表面層を繋ぎ目の無い一体化成型することで円運動によって発生する力により翼本体の結合部が破損するのを未然に防ぐことができるようにした風車翼を製造することができる。

また、本請求項２の発明によれば、垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼の製造方法であって、前記風車翼を製造する為の第１の半割れ翼型と第２の半割れ翼型のそれぞれの型内表面全体に、製造した風車翼をそれら各半割れ型から剥がす為の離型処理を施す離型処理工程と、前記離型処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に硬化剤を混合した樹脂材を塗装処理する樹脂材塗装処理工程と、前記樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に所定の繊維材を配置し、該繊維材に積層用樹脂材を含浸させて積層処理する積層処理工程と、前記積層処理工程と同様の方法で積層処理した翼内支持層が円筒形状部材の円周表面に形成され、前記翼内支持層が前記各型にそれぞれ積層された被製造風車翼の第１の半割れ翼の表面層及び第２の半割れ翼の表面層と一体化成形されるように前記翼内支持層を前記第１の半割れ翼及び前記第２の半割れ翼の各表面層に弾性力によって圧着させる前記円筒形状部材を、前記積層処理工程により積層処理を施した一方の型の長手方向で型内表面所定位置に配置し、前記各型をカップリング処理するカップリング処理工程と、前記カップリング処理後、前記硬化剤の硬化作用により前記各表面層と前記翼内支持層とが全て一体化成形するまで所定時間寝かせ処理する寝かせ処理工程と、前記寝かせ処理後、前記各型から前記一体化成形して製造された風車翼を取り出し、パーティングライン周辺の仕上げ処理を行う仕上げ処理工程とを具備することによって、翼内に所定の空間が形成されることで軽量化が図れ、かつ、樹脂材にて表面層を成型することで耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れ、また、その樹脂材の表面層を繋ぎ目の無い一体化成型することで円運動によって発生する力により翼本体の結合部が破損するのを未然に防ぐことができるようにした風車翼を再現性良く製造することができる。

また、本請求項３の発明によれば、本請求項２の発明が奏する効果に加えて、前記樹脂材は、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材であり、前記繊維材は、カーボン繊維材、ガラス繊維材から成り、前記積層処理工程においては、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理することによって、より耐衝撃性に優れた表面層を有する風車翼を製造することができる。

また、本請求項４に係る発明は、本請求項２又は３の発明が奏する効果に加えて、前記円筒形状部材は、発泡ポリエチレンパイプであり、前記発泡ポリエチレンパイプの外表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理して前記翼内支持層を形成することによって、従来のリブなどの支持部材を配置する為の緻密な型や、その支持部材を位置決めする為の厳密な位置決め治具などを必要とせず、製造工程を簡略化し、製造コストを大幅に削減することができる。

以下、実施の形態である一実施例を図１乃至図１１に基づいて説明する。

図１は、垂直軸型風力発電装置１の一構成例を示す図である。なお、図１（ａ）が、垂直軸型風力発電装置１を設置した場合に上方から見た上面図を示し、図１（ｂ）が、垂直軸型風力発電装置１を設置した場合に横から見た側面図を示している。

図１において、この垂直軸型風力発電装置１は、風向きに対して垂直方向に設けた回転軸２ｂを利用するダリウス型風車などの垂直軸型風車を採用している。この垂直軸型風力発電装置１は、風車部２と発電装置部３とが筐体部Ａに支持されて構成される。そして、この垂直軸型風力発電装置１は、発電装置部３内の発電機と連結し、風向きに対して垂直方向に設けた回転軸２ｂに、その回転軸２ｂと平行（風向きに対して垂直方向）となるように複数の風車翼２ａを翼上端部と翼下端部とで支持アーム部２ｃを介して設けている。

この垂直軸型風力発電装置１は、複数の風車翼２ａが風を受けると、それら複数の風車翼２ａのそれぞれの揚力で回転軸２ｂが回転し、この回転軸２ｂの回転により発電を行う。

次に、上記図１に示した垂直軸型風力発電装置１に用いる風車翼２ａの製造方法について図２乃至図１２を参照して説明する。

図２は、風車翼２ａの製造工程を示すフローチャートである。図２において、まず、風車翼２ａを製造する型４（下側半割り翼型４ａ及び上側半割り翼型４ｂ）を用意する（図３参照）。そして、それら両方の型（４ａ，４ｂ）の型内表面に、製造した風車翼２ａを型（４ａ，４ｂ）から剥がす為の離型処理を施す（ステップＳ１）。なお、具体的に離型処理としては、離型用のワックス５を両方の型（４ａ，４ｂ）の型内表面に塗布する（図４参照）。

ついで、離型処理された両方の型（４ａ，４ｂ）の表面に、ゲルコート（登録商標）６と呼ばれる樹脂材をスプレーガンにより塗装する（ステップＳ２）（図５参照）。なお、ここで言うゲルコート（登録商標）６とは、不飽和ポリエステル樹脂に硬化剤を混合したものであり、後述の処理により積層される繊維材と一体化して製造される風車翼の表面層を形成するものである。なお、ゲルコート（登録商標）６は、製品表面を着色する事を目的としており、トナーなどにより所望の色に着色されている。

ついで、両方の型（４ａ，４ｂ）のゲルコート（登録商標）塗装の上に満遍無く、例えば、シート状のカーボン繊維材７を敷き詰め、ウールローラ、筆等を使ってそのカーボン繊維材７に積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させる。次に、両方の型（４ａ，４ｂ）において、積層用不飽和ポリエステル樹脂材が含浸されたカーボン繊維材７の上からシート状のガラス繊維材８を敷き詰め、同じようにウールローラ、筆等を使ってそのガラス繊維材８にカーボン繊維材７経由で積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させる積層処理を行う（図６参照）。また、この積層処理においては、翼内に配置するカーボンパイプ９ａを作成する（図７参照）。具体的には、市販の発泡ポリエチレンパイプ９の円周表面全体にシート状のカーボン繊維材７、シート状のガラス繊維材８の順番で巻きつけ、上述の図６の方法と同様に、ウールローラや筆等を使ってそれら各繊維材に積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて翼内支持層を形成してカーボンパイプ９ａを作成する（ステップＳ３）。このカーボンパイプ９ａは、製造される風車翼の内側で翼の厚み方向を支持すると共に、後述するように風車翼の内表面層と一体化成型する為のものである。なお、上述の不飽和ポリエステル樹脂に混合する硬化剤の量を調節することで、樹脂が硬化するまでの時間をある程度コントロールする。すなわち、これにより、作業員の作業時間などを考慮して、後述の下側半割り翼型４ａで積層される風車翼の下半割り表面層と、上側半割り翼型４ｂで積層される風車翼の上半割り表面層と、発泡ポリエチレンパイプ９の円周表面上に積層される翼内支持層とをそれぞれ最適なタイミングで硬化させることが可能である。その結果、より良い状態で一体化成型した風車翼２ａを製造することができる。

ついで、積層が完了した下側半割り翼型４ａの型内表面上に、上記カーボンパイプ９ａ、翼端部パーツ１０、前縁パーツ１１を所定位置に配置する。なお、カーボンパイプ９ａは、風車翼２ａの厚み方向を支持すべく風車翼２ａのそり線を考慮して最適な位置に配置する。また、ここで言う翼端部パーツ１０は、上述の図１に示した垂直軸型風力発電装置１に風車翼２ａを取り付ける際、支持アーム部２ｃに連結する連結部材である。また、前縁パーツ１１は、風車翼２ａの幅方向の前部分の厚み方向を支持する支持部材である。なお、翼端部パーツ１０や前縁パーツ１１の素材としては、例えば、軽量化を図る目的でＦＲＰなどを用いる。そして、配置後に上下の接着面となる箇所に、樹脂に充填剤を混入した樹脂パテ１２を塗装する（図８参照）。なお、接着面としては、カーボンパイプ９ａと上述の風車翼の下半割り層及び風車翼の上半割り層のそれぞれが接触する面や、前縁パーツ１１と風車翼の下半割り表面層及び風車翼の上半割り表面層とが接触する面や、風車翼の幅方向（短手方向）で、上記前縁パーツ１１と反対側となる端部分の風車翼の下半割り表面層と風車翼の上半割り表面層とが接触する面等がある。その後、下側半割り翼型４ａに上側半割り翼型４ｂをかぶせ合せて両方の型をカップリングする（図９参照）。なお、図９（ｄ）は、両方の型をカップリングした場合の断面図を示している。この図９（ｄ）に示すように、製造される風車翼の表面層は、下側半割り翼型４ａで積層された風車翼の下半割り表面層２ａ−１と、上側半割り翼型４ｂで積層された風車翼の上半割り表面層２ａ−２とから成型される。そして、風車翼内では、カーボンパイプ９ａに形成された翼内支持層９ａ−１が上記下半割表面層２ａ−１と上記上半割表面層２ａ−２と一体化成型されるべく連接している。その後、そのカップリングした型をクランプ１３等により適正圧に締め付ける（図１０参照）。なお、この図１０に示す丸いパイプ製のハシゴ状の物は、型の形状維持と剛性確保の為の骨格で、下側半割り翼型４ａおよび上側半割り翼型４ｂそれぞれの型と一体になっており安定して作業する為の足も兼ねている。また、図１０に示す場合には、中心にある発泡ポリエチレンパイプ９は適当な反発力があり、カップリングした２つの型内で発泡ポリエチレンパイプ９の円周表面上に積層形成された翼内支持層９ａ−１部分を、風車翼２ａの下半割り表面層２ａ−１と風車翼の上半割り表面層２ａ−２のそれぞれに圧着させる作用がある［図９の（ｄ）参照］。なお、図９及び図１０に示した状態では、風車翼２ａの下半割り表面層２ａ−１と、風車翼の上半割り表面層２ａ−２と、翼内支持層９ａ−１とがまだ硬化していない状態である（ステップＳ４）。

ついで、カップリングが完了したら、上記図１０に示す状態で、例えば１２時間室温で放置するという寝かせ処理を行う（ステップＳ５）。すなわち、この時、硬化剤の作用により、風車翼の下半割り表面層２ａ−１と、風車翼の上半割り表面層２ａ−２と、カーボンパイプ９ａの翼内支持層９ａ−１とが硬化するので、それら全ての層（２ａ−１、２ａ−２，９ａ−１）が結び付いて一体化成型される。

ついで、上記寝かせ処理により、一体化成型された風車翼２ａを両方の型（４ａ，４ｂ）から取り出す。そして、所定の翼弦長にトリミング処理を施し、カップリングの際にできた紙のように薄い樹脂のバリ１４を取り除き、サンドペーパなどでパーティングライン（型と型とを合せた合わせ目）周辺（図１１参照）を仕上げるという仕上げ処理を行う（ステップＳ６）。これにより、図１２に示すような製品としての風車翼２ａが完成する。

そして、このようにして製造した風車翼２ａを上述の図１に示した垂直軸型風力発電装置１に採用する。

すなわち、上述のような製造方法及びその製造方法によって製造される風車翼は、垂直軸型風力発電装置のような大型のシステムにとっては大変有効なものである。それは、製品が大きくなればなる程、重力に応じて風車翼に加わる力は大きくなり、それに連れて風車翼本体に破損が生じる虞があるのだが、本実施例の風車翼によれば、そのような心配は無い。特に、従来では、大型で製造される風車翼は、軽量化を考慮して内部にリブなどの支持部材を設けるような構成にすると、２つの型で成型した２つの半割れ製品を接着剤などで接着して合せる手法以外考えられなかったものの、本発明では、翼内で風車翼を形成する２つの表面層それぞれと一体化成型されると共に、一体化成型するために弾性力によって圧着させる作用を有する円筒形状のカーボンパイプを設ける点に着目したことにより、従来の製造方法より、製造工程を簡略化でき、かつ、大幅に製造コストを削減することができるので本発明の製造方法は大変有効なものとなる。

上記実施例の構成によると、軽量化が図られると共に、耐候性、耐食性及び耐衝撃性に優れ、かつ、円運動によって発生する遠心力及び求心力により翼本体の結合部が破損するのを未然に防ぐことが可能な風車翼を製造して提供することができる。また、この風車翼を用いることで、発電効率が良く、風車翼本体に破損が生じない製品信頼度の高い垂直軸型風力発電装置を提供することができる。

また、風車翼の下半割り表面層２ａ−１と、風車翼の上半割り表面層２ａ−２と、カーボンパイプ９ａの翼内支持層９ａ−１とが硬化前に結びつけられ、そのまま硬化するまで寝かされることにより、完成した風車翼２ａは、繋ぎ目の無い一体化成型された表面層となる。この為、従来のように、単体で硬化させた２つの半割り翼を接着剤にて二次接着した場合に比べ、結びつき度（接着強度）が高くなる。これにより、回転により発生する遠心力及び求心力によって風車翼の繋ぎ目等に剥離現象が発生していた事を未然に防止することができる。

さらに、上述のようなカーボンパイプ９ａを採用する構成によると、従来のように、翼内に設けるリブなどの支持部材を単体で用意する場合と比べ製造工程が簡単になると共に、製造コストを大幅に削減することができる。具体的には、従来の、風車翼の厚み方向を支持する支持部材を部品単体として成型していた場合では、その支持部材を配置する為の緻密な型を成型する必要があり、かつ、厳密な位置決め治具を必要としていたが、本実施例の構成では、従来のような支持部材を配置する為の緻密な型ではなく、風車翼の表面層を成型できるだけの単純な型と、弾性力のある円筒形状のパイプとを用意するだけで良いので、製造工程を簡略化し、製造コストを大幅に削減することができる。

なお、上記実施例では、樹脂パテを用いてからカップリングする形態を示したが、本発明は、これに限定されず、多少接着強度が落ちるが樹脂パテを用いずにカップリングしても良い。

また、上記実施例では、図６に示すように、積層処理において、カーボン繊維材７に積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させ、その後に、ガラス繊維材８に積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸するよう手順を示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、カーボン繊維材７を敷き詰め、その上にガラス繊維材８を敷き詰めてからウールローラや筆等で積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させるようにしても良い。さらに、上記実施例では、カーボン繊維材７及びガラス繊維材８をシート状であると説明したが、これ以外の形状であっても良い。

本発明に係る垂直軸型風力発電装置の一構成例を示す図。本発明に係る風車翼の製造工程を示すフローチャート。図２に示す製造工程を説明する為の図。図２に示す製造工程における離型処理を示す図。図２に示す製造工程におけるゲルコート（登録商標）塗装処理を示す図。図２に示す製造工程における積層処理を示す図。図２に示す製造工程における積層処理を示す図。図２に示す製造工程におけるカップリング処理を示す図。図２に示す製造工程におけるカップリング処理を示す図。図２に示す製造工程におけるカップリング処理及び寝かせ処理を示す図。図２に示す製造工程における仕上げ処理を示す図。図２に示す製造工程における仕上げ処理を示す図。従来の風車翼の構造を示す第１の図。従来の風車翼の構造を示す第２の図。

符号の説明

１・・・垂直軸型風力発電装置
Ａ・・・筐体部
２・・・風車部
２ａ・・・風車翼
２ａ−１・・・風車翼の下半割り表面層
２ａ−２・・・風車翼の上半割り表面層
２ｂ・・・回転軸
２ｃ・・・支持アーム部
３・・・発電装置部
４ａ・・・下側半割り翼型
４ｂ・・・上側半割り翼型
５・・・ワックス
６・・・ゲルコート（登録商標）
７・・・カーボン繊維材
８・・・ガラス繊維材
９・・・発泡ポリエチレンパイプ
９ａ・・・カーボンパイプ
９ａ−１・・・翼内支持層
１０・・・翼端部パーツ
１１・・・前縁パーツ
１２・・・樹脂パテ材
１３・・・クランプ
１４・・・バリ

Claims

垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼であって、
風車翼の表面層となる第１の半割り翼及び第２の半割り翼を、当該風車翼の翼内に所定の空間が形成されるように、所定の繊維材に硬化剤を混合した樹脂材を含浸させて積層形成し、
前記翼内で厚み方向を支持する翼内支持層を、所定の繊維材に硬化剤が混合した樹脂材を含浸させて円筒形状弾性部材の円周表面上に積層形成し、
前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼とそれぞれ一体化成形されるように、前記翼内支持層が積層形成された円筒形状弾性部材を、前記翼内で前記翼内支持層が前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼それぞれに弾性力によって圧着すべく前記翼内の翼長手方向の所定位置に配置して前記第１の半割り翼及び前記第２の半割り翼をカップリングし所定時間放置することにより、前記硬化剤の硬化作用によって前記第１の半割り翼と前記第２の半割り翼と前記翼内支持層とが全て一体化成形したこと
を特徴とする風車翼。
垂直軸型風力発電装置に用いられる風車翼の製造方法であって、
前記風車翼を製造する為の第１の半割れ翼型と第２の半割れ翼型のそれぞれの型内表面全体に、製造した風車翼をそれら各半割れ型から剥がす為の離型処理を施す離型処理工程と、
前記離型処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に硬化剤を混合した樹脂材を塗装処理する樹脂材塗装処理工程と、
前記樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に所定の繊維材を配置し、該繊維材に積層用樹脂材を含浸させて積層処理する積層処理工程と、
前記積層処理工程と同様の方法で積層処理した翼内支持層が円筒形状部材の円周表面に形成され、前記翼内支持層が前記各型にそれぞれ積層された被製造風車翼の第１の半割れ翼の表面層及び第２の半割れ翼の表面層と一体化成形されるように前記翼内支持層を前記第１の半割れ翼及び前記第２の半割れ翼の各表面層に弾性力によって圧着させる前記円筒形状部材を、前記積層処理工程により積層処理を施した一方の型の長手方向で型内表面所定位置に配置し、前記各型をカップリング処理するカップリング処理工程と、
前記カップリング処理後、前記硬化剤の硬化作用により前記各表面層と前記翼内支持層とが全て一体化成形するまで所定時間寝かせ処理する寝かせ処理工程と、
前記寝かせ処理後、前記各型から前記一体化成形して製造された風車翼を取り出し、パーティングライン周辺の仕上げ処理を行う仕上げ処理工程とを具備すること
を特徴とする風車翼の製造方法。
前記樹脂材は、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材であり、
前記繊維材は、カーボン繊維材、ガラス繊維材から成り、
前記積層処理工程においては、前記硬化剤が混合した不飽和ポリエステル樹脂材の塗装処理を施した前記各型のそれぞれの型内表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理すること
を特徴とする請求項２記載の風車翼の製造方法。
前記円筒形状部材は、発泡ポリエチレンパイプであり、
前記発泡ポリエチレンパイプの外表面全体に、前記カーボン繊維材を配置し、次いで、前記ガラス繊維材を配置して、それら各繊維材に硬化剤が混合した積層用不飽和ポリエステル樹脂材を含浸させて積層処理して前記翼内支持層を形成すること
を特徴とする請求項２又は３記載の風車翼の製造方法。