JP2014173441A

JP2014173441A - ブレード

Info

Publication number: JP2014173441A
Application number: JP2013044345A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kono; 重行河野; Hiroshi Tojo; 洋東條; Kazumitsu Takanashi; 和光高梨; Yuji Yamashita; 裕司山下
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】ひび割れの防止、又は伸展を抑制することで、ブレードの機能を保持することができるとともに、メンテナンスを軽減することができる。
【解決手段】回転軸部を中心に径方向に沿って放射状に延びる発電設備用のブレード１であって、ブレード本体１Ａの外面１ａの全体は、イソシアネートと、アミンからなる硬化剤と、の化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物からなる耐衝撃性を有する樹脂塗膜４Ａで被覆され、ブレード本体１Ａの内面１ｂの全体が樹脂塗膜４Ｂで被覆された構成のブレード１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、風力発電設備、波力発電設備等で使用されるブレードに関する。

この種のブレードとして、従来、下記特許文献１に示されるように、風力発電に用いられ、支柱に回転自在に支持され、風力を受けて回転し、その回転力に基づいて電力を発生させるものが知られている。
このように用いられるブレードは、径方向の長さが１０〜３０ｍにも及ぶ大きなものであり、台風などの強風時でも折損しないように金属製の硬質な材質により製造されている。

特開２００５−３０３７５号公報

しかしながら、従来のブレードでは、以下のような問題があった。
すなわち、風力発電設備、波力発電設備等で用いられるブレードでは、強風時の風力や波力に対する剛性の強化のみでは不十分であり、落雷や浮遊物の衝突等によるひび割れが問題となっている。このようなひび割れが伸展すると、ブレードが破損に至るおそれがあるが、現状では定期的にブレードを点検し、ひび割れ等の補修を行う対策が行われている。
このような発電設備に用いられる大型のブレードの場合には、メンテナンスが煩雑となることから、効果的な方法が求められており、その点で改善の余地があった。そのうえ、補修時にはブレードの運転を停止する必要があるので、発電に伴う電気量の低下が生じるという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ひび割れの防止、又は伸展を抑制することで、ブレードの機能を保持することができるとともに、メンテナンスを軽減することができるブレードを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るブレードでは、回転軸部を中心に径方向に沿って放射状に延びる発電設備用のブレードであって、外面の全体は、イソシアネートと、アミンからなる硬化剤と、の化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物からなる耐衝撃性を有する樹脂塗膜で被覆されていることを特徴としている。

本発明では、樹脂塗膜が優れた耐衝撃性を有することから、ブレードが落雷の衝撃や、風や波などによって流されてくる浮遊物の衝撃を受けるとき、そのブレードの外面を被覆する樹脂塗膜がクッションとなることから、浮遊物がブレードの外面に直接衝突しないようになる。つまり、ブレードの外面全体に前記樹脂塗膜を被覆することで、ブレードのひび割れを防止することができ、ブレードの表面（外面）の被覆状態が維持される。

そして、樹脂塗膜はイソシアネートと、アミンからなる硬化剤と、の化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物からなり、せん断付着力が高く、曲げ引張強度が高く、かつ伸び性能が高い力学的特性（強度、伸び）に優れた合成樹脂であり、ラッピング効果を有することから、ブレード内部にひび割れが生じた場合でも、樹脂塗膜が伸びることはあっても破断することはなく、ひび割れの伸展を抑制し、ブレードの機能を保持することができる。そのため、破断や破壊によるブレードの逸散を防止することができ、形状を保持することができる利点がある。
また、樹脂塗膜自体も高い擦り減り抵抗性と耐候性を持つため、設備の共用期間での塗り替えの必要性を少なくすることができる。

このようにブレードの機能を長期化させることが可能となるので、点検の頻度を減らすことが可能となるとともに、従来ではその点検や補修ごとに運転を停止して補修を行っていたが、点検回数を減らした分だけ運転を継続することが可能となり、電気量収入の減少を防止することができ、さらにブレードのメンテナンスを軽減でき、維持管理コストの低減を図ることができる。

また、本発明のブレードによれば、樹脂塗膜を表面に吹き付けや塗布することによって容易に形成することができるので、施工のコストダウンを図ることができ、また既設のブレードに対しても樹脂塗膜を容易に被覆することができる。

また、本発明に係るブレードでは、ブレードは、内部に空洞部を有する筒形状をなし、その内面の全体が前記樹脂塗膜で被覆されていることがより好ましい。

本発明によれば、ブレードの外面を樹脂塗膜で被覆するだけではなく、ブレードの内面も樹脂塗膜で被覆されているので、前述のラッピング効果をより一層高めることができ、ブレードの形状保持を向上させることができる。

本発明のブレードによれば、ひび割れの防止、又は伸展を抑制することで、ブレードの機能を保持することができるとともに、メンテナンスを軽減することができる。

本発明の実施の形態によるブレードを使用した風車を正面から見た立面図である。図１に示すブレードの一部破断斜視図である。図２に示すＸ１−Ｘ１線断面図であって、ブレードの部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態によるブレードについて、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態によるブレード１は、風力発電設備の風車２に設けられた一例である。風車２は、プロペラ状に形成された一般的な構造のものであり、回転軸部Ｏを中心に径方向に沿って放射状に延びていて風を受けて回転する複数本（ここでは３本）の前記ブレード１と、ブレード１に一体的に設けられるとともにブレード１の回転を電気エネルギーに変換する発電機（図示省略）と、ブレード１及び前記発電機を支持する垂直に延びる略円柱状の支柱３と、を備えている。
このように構成される風車２は、３本のブレード１が風を受けると、風向きがどの方向であってもそれらブレード１が回転軸部Ｏを中心に回転し、この回転が発電機によって電気エネルギーに変換される。

図２及び図３に示すように、ブレード１は、鋼製で内部に空洞部１１が形成された筒形状のブレード本体１Ａを有し、ブレード本体１Ａの外面１ａの全体が耐衝撃性を有する樹脂塗膜４（４Ａ）で被覆されている。好ましくは、ブレード本体１Ａの内面１ｂの全体も、樹脂塗膜４（４Ｂ）で被覆されている。

ブレード１の外面１ａ及び内面１ｂに塗布される上記した樹脂塗膜４（４Ａ、４Ｂ）は、吹き付けやローラーなどで塗布される樹脂製の塗膜であって、例えば、イソシアネートとアミンとの化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物であるポリウレア樹脂を用いることができる。ポリウレア樹脂としては、例えば「スワエールＡＲ−１００（登録商標：三井化学産資株式会社製）」が用いられる。なお、樹脂塗膜４の厚さ寸法は、例えば２ｍｍ程度に設定される。

ここで、ブレード１の外面１ａや内面１ｂに樹脂塗膜４を被覆する施工方法としては、塗布するブレード１の外面１ａや内面１ｂの表面を十分に清掃して塵等を取り除いた後、プライマーを塗布し、その後、樹脂塗膜材料をブレード１の前記表面に所定厚さだけ塗布する。これにより、ブレード１の表面に樹脂塗膜４が形成される。なお、プライマーの塗布は省略することも可能である。

次に、上述したブレード１の作用について、詳細に説明する。
本実施の形態では、図２に示すように、樹脂塗膜４が優れた耐衝撃性を有することから、ブレード１が落雷の衝撃や、風や波などによって流されてくる浮遊物の衝撃を受けるとき、そのブレード１の外面１ａを被覆する樹脂塗膜４Ａがクッションとなることから、浮遊物がブレード１の外面１ａに直接衝突しないようになる。つまり、ブレード１の外面１ａ全体に前記樹脂塗膜４Ａを被覆することで、ブレード１（ブレード本体１Ａ）のひび割れを防止することができ、ブレード１の表面（外面１ａ）の被覆状態が維持される。

そして、樹脂塗膜４はイソシアネートと、アミンからなる硬化剤と、の化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物からなり、せん断付着力が高く、曲げ引張強度が高く、かつ伸び性能が高い力学的特性（強度、伸び）に優れた合成樹脂であり、ラッピング効果を有することから、ブレード１内部にひび割れが生じた場合でも、樹脂塗膜４が伸びることはあっても破断することはなく、ひび割れの伸展を抑制し、ブレード１の機能を保持することができる。そのため、破断や破壊によるブレード１の逸散を防止することができ、形状を保持することができる利点がある。
また、樹脂塗膜４自体も高い擦り減り抵抗性と耐候性を持つため、設備の共用期間での塗り替えの必要性を少なくすることができる。

このようにブレード１の機能を長期化させることが可能となるので、点検の頻度を減らすことが可能となるとともに、従来ではその点検や補修ごとに運転を停止して補修を行っていたが、点検回数を減らした分だけ運転を継続することが可能となり、電気量収入の減少を防止することができ、さらにブレード１のメンテナンスを軽減でき、維持管理コストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態のブレード１によれば、樹脂塗膜４を表面に吹き付けや塗布することによって容易に形成することができるので、施工のコストダウンを図ることができ、また既設のブレードに対しても樹脂塗膜を容易に被覆することができる。

また、本実施の形態では、ブレード本体１Ａの外面１ａを樹脂塗膜４Ａで被覆するだけではなく、ブレード本体１Ａの内面１ｂも樹脂塗膜４Ｂで被覆されているので、前述のラッピング効果をより一層高めることができ、ブレード１の形状保持を向上させることができる。

上述のように本実施の形態によるブレードでは、ひび割れの防止、又は伸展を抑制することで、ブレード１の機能を保持することができるとともに、メンテナンスを軽減することができる。

以上、本発明によるブレードの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、風車２に使用される３本のブレード１を適用対象としているが、ブレード１の形状や数は特に限定されるものではなく、用途や目的に応じて適宜設定される。

さらに、本発明は、樹脂塗膜４において、例えばガラス片やガラス繊維、ガラスフリット等を分散させてなる不燃性を有する混入材を、ポリウレア樹脂に混入させることも可能である。あるいは混入材として、例えばコンクリート、煉瓦、瓦、石綿スレート、鉄鋼、アルミニウム、モルタル、漆喰等のガラス以外の不燃材料であっても良い。

さらにまた、本発明は、上記の実施の形態のようにブレード１の外面１ａを、内面１ｂを被覆する樹脂塗膜４と同一の樹脂からなる樹脂塗膜で被覆してもよいし、異なる種類の樹脂塗膜を使用することも可能である。
また、本発明は、ブレード１の内面１ｂが樹脂塗膜４で被覆されていない構成にすることも可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ブレード
１Ａブレード本体
１ａ外面
１ｂ内面
２風車
３支柱
４、４Ａ、４Ｂ樹脂塗膜
１１空胴部
Ｏ回転軸部

Claims

回転軸部を中心に径方向に沿って放射状に延びる発電設備用のブレードであって、
外面の全体は、イソシアネートと、アミンからなる硬化剤と、の化学反応により形成されるウレア結合が主体となった化合物からなる耐衝撃性を有する樹脂塗膜で被覆されていることを特徴とするブレード。
前記ブレードは、内部に空洞部を有する筒形状をなし、
その内面の全体が前記樹脂塗膜で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のブレード。