JP2015194141A - 風車用ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化プラスチックにより外皮を形成した場合であっても、自重による変動荷重を抑え、風車に振動が生じ難い風車用ブレードを提供する。【解決手段】風車用ブレード１は、風車の回転軸に取付けられる取付け部１１と、取付け部１１から延在した羽根部１２とを備えている。羽根部１２および取付け部１１は、内部空間Ｓが形成されるように、強化繊維に合成樹脂が含浸された繊維強化プラスチックで一体的に成形された外皮１５を備えている。外皮１５は、外皮１５の厚さ方向に、繊維強化プラスチックからなる複数の繊維強化プラスチック層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが積層された構造である。羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａ側の繊維強化プラスチック層１５Ｃに含まれる強化繊維の密度は、羽根部１２の外皮１５の外壁面１２ｂ側の繊維強化プラスチック層１５Ｃの強化繊維の密度に比べて高い。【選択図】図４

Description

本発明は、風車の回転軸に取付けられる風車用ブレードであって、特に、繊維強化プラスチックを素材とした風車用ブレードに関する。

従来から、風力発電用などの風車には、回転軸に、複数の風車用ブレード（以下ブレードという）が取付けられている。各ブレードは、流線型の翼断面構造を有しており、ブレードに風が当たることにより、回転軸にブレードが取付けられた構造の風車が回転する。風力により効率的に風車を回転するためには、ブレードを軽量化することが望ましい。

このような点を鑑みて、例えば、特許文献１には、繊維強化プラスチックからなる外皮を備え、該外皮により形成された内部空間に、炭素繊維強化プラスチック層とガラス繊維強化プラスチック層とが交互に積層された桁材が配置されたブレードが提案されている。

このブレードによれば、繊維強化プラスチックでブレードを製造することにより、軽量化を図るとともに、桁材を炭素繊維強化プラスチック層とガラス繊維強化プラスチック層を積層した積層構造としたことにより、ブレードの曲げ疲労強度をも高めることができる。

また、特許文献２には、必要とされる部位の強度に応じて、外皮に複数の繊維強化シートを積層したブレードが提案されている。このブレードによれば、補強すべき箇所に複数の繊維強化シートが積層さているため、ブレードの曲げ強度などの機械的強度を高めることができる。

特開２００２−１３７３０７号公報 特開２０１１−１３７３８６号公報

しかしながら、特許文献１および２に示すように、繊維強化プラスチックからなる外皮でブレードを製造した場合には、確かに、ブレード自体の軽量化は図れるが、ブレードには、曲げ応力ばかりでなく、自重による回転毎の変動荷重（振れ回り）が発生し、風車に振動等が生じることがある。特に、繊維強化プラスチックなどの外皮を軽量化すればするほど、外皮のわずかな重量変化に起因して、このような現象が顕著なものとなる。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繊維強化プラスチックにより外皮を形成した場合であっても、自重による変動荷重の発生を抑え、風車に振動が生じ難い風車用ブレードを提供することにある。

発明者らは、前記課題を鑑みて鋭意検討を重ねた結果、同じ位置に重心を有したブレードであっても、回転するブレードの先端側からその基端側に沿った軸線側に、より重量（比重）の大きい材料を配置することにより、振れなどの変動荷重を低減でき、この結果、風車の回転時の振動を低減することができると考えた。

本発明は、このような発明者らの新たな考えに基づくものであり、本発明に係る風車用ブレード（以下、ブレードという）は、風車の回転軸に取付けられる取付け部と、該取付け部から延在した羽根部とを備えた風車用ブレードであって、前記羽根部および取付け部は、内部空間が形成されるように、強化繊維に合成樹脂が含浸された繊維強化プラスチックで一体的に成形された外皮を備え、前記外皮は、該外皮の厚さ方向に、前記繊維強化プラスチックからなる複数の繊維強化プラスチック層が積層された積層構造であり、前記羽根部の外皮の内壁面側の繊維強化プラスチック層に含まれる強化繊維の密度は、前記羽根部の外皮の外壁面側の繊維強化プラスチック層の強化繊維の密度に比べて高いことを特徴する。

本発明によれば、前記羽根部の外皮の内壁面側の繊維強化プラスチック層に含まれる強化繊維の密度は、前記羽根部の外皮の外壁面側の繊維強化プラスチック層の強化繊維の密度に比べて高いので、ブレードの軸線から離れた位置の繊維強化プラスチック層（外壁面側の層）の比重を、軸線により近い位置の繊維強化プラスチック層（内壁面側の層）よりも小さくすることができる。これにより、回転時のブレードの変動荷重が発生することを低減し、回転時の振動を低減することができる。

より好ましい態様としては、前記羽根部には、前記取付け部近傍において、前記取付け部側に進むに従って前記羽根部の幅および厚さが減少するように、絞られた絞り部が形成されており、前記絞り部の位置において、前記羽根部の外皮の内壁面と前記取付け部の外皮の内壁面とに亘って、前記羽根部および前記取付け部の外皮に含まれる強化繊維の密度よりも高い密度となるように強化繊維を含んだ繊維強化プラスチックからなる補強層が形成されている。

この態様によれば、前記羽根部の外皮の内壁面と前記取付け部の外皮の内壁面とに亘って、繊維強化プラスチックからなる補強層を設けることにより、ブレードを使用した際に、絞り部に応力集中が発生したとしても、補強層によりブレードの強度を確保することができる。

また、この態様によれば、外皮の内壁面側に補強層を設けたので、回転時の変動荷重を低減することができる。さらに、絞り部を形成する外皮の内壁面側にも、内部空間が形成されているため、所望の強度に応じた厚さの補強層を形成することができる。また、外皮に含まれる強化繊維の密度より、補強層の強化繊維の密度の方が高いので、より少ない層厚みで絞り部を補強することができる。

補強層を設けた場合の好ましい態様としては、前記補強層は、複数の補強用繊維強化プラスチック層が前記羽根部の外皮の内壁面と前記取付け部の外皮の内壁面を覆うように前記外皮の肉厚方向に積層された積層構造であり、前記複数の補強用繊維強化プラスチック層は、各補強用繊維強化プラスチック層の前記羽根部の先端側の端部の位置を、該補強層の厚さ方向に沿って前記羽根部の先端側から前記羽根部の基端側に順次ずらすように、積層されている。

この態様によれば、複数の補強用繊維強化プラスチック層が、各補強用繊維強化プラスチック層の羽根部の先端側の端部の位置を、補強層の厚さ方向に沿って羽根部の先端側から羽根部の基端側に順次ずらすように、積層しているので、羽根部の先端側の補強層の厚みは、羽根部の基端側の補強層の厚みよりも薄い。これにより、補強層を設けることによるブレードの重心位置が先端側に移動することを低減し、回転時にブレード（羽根部の絞り部）に作用する遠心力を低減することができる。

補強用繊維強化プラスチック層をずらすように積層した場合のより好ましい態様としては、前記複数の補強用繊維強化プラスチック層は、前記羽根部の外皮の内壁面に進むに従って、各補強用繊維強化プラスチック層の前記羽根部の先端側の端部の位置を、前記羽根部の先端側から前記羽根部の基端側に順次ずらすように、積層されている。

この態様によれば、ブレードの先端側からその基端側に沿った軸線から離れた位置に、より大きな補強用繊維強化プラスチック層が配置されることになるため、回転時の変動荷重を低減することができる。さらに、後述する桁部を設けた場合には、補強層と桁部との接触面積をより大きくすることができ、桁部を安定して固定することができる。

より好ましい態様としては、前記取付け部の外皮で囲われた内部空間には、前記外皮の繊維強化プラスチックよりも引張強度の高い繊維強化プラスチックからなる芯材が配置されている。

この態様によれば、取付け部に、外皮の繊維強化プラスチックよりも引張強度の高い繊維強化プラスチックからなる芯材を配置することにより、取付け部の取付け強度を高めることができる。

より好ましい態様としては、前記羽根部の外皮で囲われた内部空間には、前記羽根部の厚さ方向に対向する前記外皮の内壁面間に亘って、かつ、前記羽根部の先端から前記羽根部の基端まで、桁材が配置されており、該桁材と前記芯材とは連続して配置されている。

この態様によれば、桁材によりブレードの長手方向の剛性を高めることができるとともに、絞り部に位置する内部空間には、桁材と芯材とが一体的に連結された補強材が配置されることになるので、絞り部の機械的強度を高めることができる。

本発明によれば、繊維強化プラスチックにより外皮を形成した場合であっても、自重による変動荷重の発生を抑え、風車に振動が生じ難い。

本発明の本実施形態に係る風車用ブレードの模式的斜視図である。 （ａ）は、図１に示す風車用ブレードの正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２（ｂ）に示すＣ−Ｃ線矢視断面図である。 図３（ａ）のＤ部近傍の外皮および補強層の要部拡大断面図である。 製造時において、半割状態の外皮の内壁面に補強層を配置した状態を説明するための模式的斜視図。 製造時において、補強層上に桁材の芯材を配置した状態を説明するための模式的斜視図。 製造時において、芯材の表面に繊維強化プラスチックを被覆した状態を説明するための模式的斜視図。 半割状態の外皮同士を貼り合わせて、風車用ブレードを作製する前の状態を示した模式的斜視図。

以下に本発明の実施形態に係る風車用ブレードを好適に実施することができる成膜装置について説明する。

図１は、本発明の本実施形態に係る風車用ブレードの模式的斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す風車用ブレードの正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である。図４は、図２（ｂ）に示すＣ−Ｃ線矢視断面図である。図５は、図３（ａ）のＤ部近傍の外皮および補強層の要部拡大断面図である。

１．風車用ブレードの全体構造
図１に示すように、本実施形態に係る風車用ブレード１は、風車の回転軸に複数取付けられるブレードであり、風車の回転軸に取付けられる取付け部１１と、取付け部１１から延在した羽根部１２とを備えている。羽根部１２は、幅方向の一方側に尖った流線型の断面形状であり、羽根部１２の先端１２ｃから基端１２ｄまで、この断面形状を維持して捩じられている（たとえば図３（ｂ）参照）。

また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、羽根部１２は、その長手方向中央から基端１２ｄに向かって厚さが増加し、取付け部１１近傍において、取付け部１１側に進むに従って羽根部１２の幅および厚さが減少するように、絞られた絞り部１３が形成されている。取付け部１１には、風車の回転軸に取付けるための３つの貫通孔１９，１９，１９が形成されている。

図３（ａ），（ｂ）および図４に示すように、羽根部１２と取付け部１１は、内部空間Ｓが形成されるように、一体的に形成された外皮１５を備えている。外皮１５は、強化繊維に合成樹脂が含浸された繊維強化プラスチックからなる。

ここで、繊維強化プラスチックを構成する強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、塩化ビニル繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン繊維、アセテート繊維等の他の有機合成繊維を挙げることができる。

強化繊維に含浸される合成樹脂（マトリクス樹脂）としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂を挙げることができる。熱硬化性樹脂の場合には、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂などを挙げることができる。なお、本実施形態では、その一例として熱硬化性樹脂を用いている。

取付け部１１の外皮１５で囲われた内部空間Ｓには、芯材１８が配置されており、芯材１８は、外皮１５の繊維強化プラスチックよりも引張強度の高い繊維強化プラスチックからなる。たとえば、芯材１８を構成する強化繊維またはこれに含浸させる合成樹脂に、外皮１５のものよりも機械的な強度が高い材料を上述の例示した材料から選定することにより、このような引張強度の関係を満たすことができる。

このように、取付け部１１に、外皮の繊維強化プラスチックよりも引張強度の高い繊維強化プラスチックからなる芯材１８を配置することにより、取付け部１１の取付け強度を高めることができる。

羽根部１２の外皮１５で囲われた内部空間Ｓには、桁材１６が配置されている。より具体的には、桁材１６は、羽根部１２の厚さ方向に対向する外皮１５の内壁面１２ａ，１２ａ間に亘って内壁面１２ａ，１２ａ同士を繋ぐとともに（図３（ｂ）参照）、羽根部１２の先端１２ｃから羽根部１２の基端１２ｄまで、羽根部１２の長手方向に沿って配置されている（図４参照）。取付け部１１の芯材１８と桁材１６は当接しており、これらはブレード１の長手方向に沿って連続して配置されている。

ここで、桁材１６は、発泡樹脂からなる芯材１６ａを有しており、芯材１６ａには外皮１５と同様に繊維強化プラスチックからなる被覆層１６ｂが形成されている。芯材１６ａを構成する発泡樹脂としては、硬質発泡体が好ましく、硬質発泡体としては、例えば、アクリル樹脂発泡体、ポリウレタン樹脂発泡体、ポリスチレン樹脂発泡体、フェノール樹脂発泡体、ポリ塩化ビニル樹脂発泡体など挙げることができる。

このような構造の桁材１６を設けることにより、ブレード１（羽根部１２）の長手方向の剛性を高めることができるとともに、芯材１６ａを発泡樹脂とすることにより、ブレード１の軽量化を図ることができる。さらに、芯材１６ａの表面を被覆層１６ｂで覆うことにより、芯材１６ａを内部空間Ｓのより正確な位置に固定するとともに、桁材１６の曲げ剛性を高めることができる。さらに、取付け部１１の芯材１８と桁材１６を、ブレード１の長手方向に沿って連続して配置することにより、ブレード1の長手方向の剛性を高めることができる。

２．外皮１５の構造
図５に示すように、外皮１５は、外皮１５の厚さ方向に、繊維強化プラスチックからなる３層（複数）の繊維強化プラスチック層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが積層された積層構造である。羽根部１２の外壁面１２ｂ側に位置する繊維強化プラスチック層１５Ａは、最も繊維密度の低い繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸させた層である。繊維強化プラスチック層１５Ａよりも内壁面１２ａ側に位置する、繊維強化プラスチック層１５Ｂ，１５Ｃは、繊維強化プラスチック層１５Ａより繊維密度の高い繊維シートに、上述した熱硬化性樹脂を含浸させた層である。なお、外皮１５の外壁面１２ｂには、樹脂等の塗装層（図示せず）がさらに形成されている。

例えば、本実施形態では、繊維強化プラスチック層１５Ａの強化繊維に、２３０ｇ／ｍ^２の繊維密度の不織布のガラス繊維シートを用い、繊維強化プラスチック層１５Ｂ，１５Ｃの強化繊維に、３２０ｇ／ｍ^２の繊維密度の平織のガラス繊維シートを用いることにより、上述した繊維強化プラスチック層の密度の関係を満たすことができる。なお、このような繊維密度を用いた場合、後述する補強層１７の強化繊維に、これらの繊維密度よりも高い、たとえば５８０ｇ／ｍ^２の繊維密度の平織のガラス繊維シートを用いる。なお、ここでは、ガラス繊維シートのシート厚みは同程度である。

このように、繊維強化プラスチック層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの強化繊維の密度の関係を満たすことにより、一般的にマトリクス樹脂の比重よりも強化繊維の比重のほうが高いなどの理由から、ブレード１の軸線から離れた位置の繊維強化プラスチック層（外壁面側の層）１５Ａの比重を、軸線により近い位置の繊維強化プラスチック層（内壁面側の層）１５Ｂ，１５Ｃよりも小さくすることができる。これにより、回転時のブレード１の変動荷重が発生することを低減し、回転時の振動を低減することができる。

ところで、羽根部１２の絞り部１３には、回転時にブレード１の長手方向に沿って曲げ応力が発生する。このような場合、外皮１５の内壁面側に比べて外壁面１２ｂ側の方が大きいため、通常ならば外壁面側の強度を高めるように補強することが効率的である。しかしながら、このような補強をすると、外皮の外壁面側が重くなり、変動荷重が発生しやすい方向に重量が変化する。そこで、本実施形態では、以下に示す補強層１７を設けている。

３．補強層１７の構造
本実施形態では、補強層１７は、羽根部１２の絞り部１３の位置において、羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａと取付け部１１の外皮１５の内壁面１１ａとに亘って形成されている。補強層１７は、織物状の強化繊維シートに外皮１５の熱硬化性樹脂と同じ樹脂が含浸されており、上に例示した如く、外皮１５に含まれる強化繊維の密度よりも、補強層１７の強化繊維の密度の方が高い。

このように、羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａと取付け部１１の外皮１５の内壁面１１ａとに亘って、繊維強化プラスチックからなる補強層１７を設けることにより、ブレード１を使用した際に、絞り部１３に応力集中が発生したとしても、補強層１７によりブレード１の強度を確保することができる。さらに、外皮１５の内壁面１１ａ，１２ａに補強層１７を設けたので回転時の変動荷重が発生し難い。

さらに、絞り部１３を形成する外皮１５の内壁面１２ａ側には、内部空間Ｓが形成されているため、所望の強度に応じた厚さの補強層１７を形成することができる。また、外皮１５に含まれる強化繊維の密度より、補強層１７の強化繊維の密度の方が高いので、より少ない層厚みで絞り部１３を補強することができる。

ここで、補強層１７は、４つ（複数）の補強用繊維強化プラスチック層１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａと取付け部１１の外皮１５の内壁面１１ａを覆うように外皮１５の厚さ方向に積層された積層構造である。

４つの補強用繊維強化プラスチック層１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、各補強用繊維強化プラスチック層の羽根部１２の先端側の端部の位置を、補強層１７の厚さ方向に沿って羽根部１２の先端１２ｃ側から羽根部１２の基端１２ｄ側に順次ずらすように、積層されている。

より具体的には、４つの補強用繊維強化プラスチック層１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａに進むに従って、各補強用繊維強化プラスチック層の羽根部１２の先端１２ｃ側の端部の位置を、羽根部１２の先端１２ｃ側から羽根部の基端１２ｄ側に順次（１７Ｄ〜１７Ａの順に）ずらすように、積層されている。

本実施形態では、４つの補強用繊維強化プラスチック層１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを、羽根部１２の先端１２ｃ側から羽根部１２の基端１２ｄ側に順次ずらすように、積層したので、羽根部１２の先端１２ｃ側の補強層１７の厚みは、羽根部１２の基端１２ｄ側の補強層１７の厚みよりも薄い。これにより、補強層１７を設けることによるブレード１の重心位置が羽根部１２の先端側に移動することを低減し、回転時にブレード（羽根部の絞り部１３）に作用する遠心力を低減することができる。

特に、ブレード１の軸線から離れた位置に、より面積の大きい補強用繊維強化プラスチック層が配置されることになるため、回転時の変動荷重を低減することができる。特に、後述する図７に示すように、製造時に桁部１６の芯材１６ａを配置する際には、補強層１７と桁部１６（芯材１６ａ）との接触面積をより大きくすることができ、内部空間Ｓに桁部１６を安定的して固定することができる。

４．風車用ブレード１の製造方法
以下に風車用ブレード１の製造方法を説明する。図６は、製造時において、半割状態の外皮の内壁面に補強層を配置した状態を説明するための模式的斜視図である。図７は、製造時において、補強層上に桁材の芯材を配置した状態を説明するための模式的斜視図である。

図８は、製造時において、芯材の表面に繊維強化プラスチックを被覆した状態を説明するための模式的斜視図である。図９は、半割状態の外皮同士を貼り合わせて、風車用ブレードを作製する前の状態を示した模式的斜視図である。

本実施形態では、羽風車用ブレード１の形状に応じた一対の金型２１，２２を準備する（例えば図９参照）。まず、一対の金型の成形面に液状またはゲル状の塗装材を塗布し、成形面に空気が入らないように、ローラで伸ばす。

次に、図６に示すように、一方側の成形型２１に外皮１５を成形し、その後、補強層１７を成形する。本実施形態では、その一例としてハンドレイアップ成形法で外皮１５および補強層１７を成形する。具体的には、外皮１５構成する繊維強化プラスチック層１５Ａ（図５参照）を形成するべく、成形型２１内に強化繊維シート(たとえば２３０ｇ／ｍ^２の繊維密度の不織布のガラス繊維シート）を配置し、この強化繊維シートにマトリクス樹脂となる熱硬化性樹脂を含浸する。さらに、その上に、繊維強化プラスチック層１５Ｂ，１５Ｃを積層すべく、成形された繊維強化プラスチック層１５Ａに、強化繊維シート（たとえば３２０ｇ／ｍ^２の繊維密度の平織のガラス繊維シート）を配置し、同様に熱硬化性樹脂を含浸する工程を２回繰り返す。他方側の成形型２２に対しても、同様の作業を行う（後述する図９参照）。

なお、本実施形態では、熱硬化性樹脂は、常温で硬化する常温硬化タイプの熱硬化性樹脂を用いるが、成形時に樹脂を硬化させることができるのであれば、特にこれに限定されるものではない。

さらに、羽根部１２の外皮１５の内壁面１２ａと取付け部１１の外皮１５の内壁面１１ａの内面に亘って、強化繊維シート（たとえば５８０ｇ／ｍ^２の繊維密度の平織のガラス繊維シート）を配置し、これに同様の方法で熱硬化性樹脂を含浸する工程を４回繰り返す。この際、羽根部１２の先端１２ｃ側に向かって、織物状の強化繊維シートを順次ずらすように配置する。このようにして図５に示す、４つの補強用繊維強化プラスチック層が積層された補強層１７を成形することができる。

なお、本実施形態では、外皮１５および補強層１７は、強化繊維シートを一層ずつ敷設するたびに、熱硬化性樹脂を含浸していたが、強化繊維シートに空気が残存し難いのであれば、強化繊維シートを積層後、熱硬化性樹脂を含浸してもよい。

次に、図７に示すように、羽根部１２の先端１２ｃから羽根部１２の基端１２ｄまで、羽根部１２の長手方向に沿って、桁材１６の芯材１６ａを配置する。取付け部１１の内部空間に相当する凹部に、半割状態の芯材１８を配置する。

次に、図８に示すように、芯材１６ａを覆うように、強化繊維シート（たとえば２３０ｇ／ｍ^２の繊維密度の平織のガラス繊維シート）を配置し、熱硬化性樹脂を含浸する工程を２回繰り返す。これにより、繊維強化プラスチックからなる被覆層１６ｂが被覆された桁材１６が成形される。

最後に、図９に示すように、金型２１、２２に形成された外皮１５，１５の繋ぎ目部分（エッジ部分）および桁材１６の外皮１５の内面に接触する表面、芯材１８同士が接触する表面に、接着剤を塗布し、金型２１，２２同士を向かい合わせて、外皮１５，１５同士を圧着させながら接着する。これにより、図１に示す風車用ブレード１が成形される。

以上、本発明の実施の形態を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本考案に含まれるものである。

本実施形態では、４つの補強用繊維強化プラスチック層は、羽根部の外皮の内壁面に進むに従って、各補強用繊維強化プラスチック層の羽根部の先端側の端部の位置を、羽根部の先端側から羽根部の基端側に順次ずらすように、積層されているが、例えば、羽根部の外皮の内壁面に進むに従って、羽根部の基端側から羽根部の先端側に、各繊維強化プラスチック層の端部の位置を順次ずらしてもよい。

また、本実施形態では、外皮の繊維強化プラスチック層は３層であり、補強層の補強用繊維強化プラスチック層は４層であったが、上述した強化繊維の密度の関係および補強用繊維強化プラスチック層の配置の関係を満たせば、特にこれらの層数及び形状に限定されるものではない。

また、本実施形態では、強化繊維シートに、不織布または織物状の強化繊維からなるシートを用いたが、上述した強化繊維の密度の関係を満たすのであれば、強化繊維シートに含まれる強化繊維の形態は特に限定されるものではない。

１：風車用ブレード、１１：取付け部、１１ａ：取付け部の内壁面、１９：貫通孔、１２：羽根部、１２ａ：羽根部の内壁面、１２ｂ：羽根部の外壁面、１２ｃ：羽根部の先端、１２ｄ：羽根部の基端、１３：絞り部、１５：外皮、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ：繊維強化プラスチック層、１６：桁材、１６ａ：芯材、１６ｂ：被覆層、１７：補強層、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ：補強用繊維強化プラスチック層、Ｓ：内部空間

Claims (6)

1. 風車の回転軸に取付けられる取付け部と、該取付け部から延在した羽根部とを備えた風車用ブレードであって、
   前記羽根部および取付け部は、内部空間が形成されるように、強化繊維に合成樹脂が含浸された繊維強化プラスチックで一体的に成形された外皮を備え、
   前記外皮は、該外皮の厚さ方向に、前記繊維強化プラスチックからなる複数の繊維強化プラスチック層が積層された積層構造であり、
   前記羽根部の外皮の内壁面側の繊維強化プラスチック層に含まれる強化繊維の密度は、前記羽根部の外皮の外壁面側の繊維強化プラスチック層の強化繊維の密度に比べて高いことを特徴とする風車用ブレード。
2. 前記羽根部には、前記取付け部近傍において、前記取付け部側に進むに従って前記羽根部の幅および厚さが減少するように、絞られた絞り部が形成されており、
   前記絞り部の位置において、前記羽根部の外皮の内壁面と前記取付け部の外皮の内壁面とに亘って、前記羽根部および前記取付け部の外皮に含まれる強化繊維の密度よりも高い密度となるように強化繊維を含んだ繊維強化プラスチックからなる補強層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の風車用ブレード。
3. 前記補強層は、複数の補強用繊維強化プラスチック層が前記羽根部の外皮の内壁面と前記取付け部の外皮の内壁面を覆うように前記外皮の肉厚方向に積層された積層構造であり、
   前記複数の補強用繊維強化プラスチック層は、各補強用繊維強化プラスチック層の前記羽根部の先端側の端部の位置を、該補強層の厚さ方向に沿って前記羽根部の先端側から前記羽根部の基端側に順次ずらすように、積層されていることを特徴とする請求項２に記載の風車用ブレード。
4. 前記複数の補強用繊維強化プラスチック層は、前記羽根部の外皮の内壁面に進むに従って、各補強用繊維強化プラスチック層の前記羽根部の先端側の端部の位置を、前記羽根部の先端側から前記羽根部の基端側に順次ずらすように、積層されていることを特徴とする請求項３に記載の風車用ブレード。
5. 前記取付け部の外皮で囲われた内部空間には、前記外皮の繊維強化プラスチックよりも引張強度の高い繊維強化プラスチックからなる芯材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の風車用ブレード。
6. 前記羽根部の外皮で囲われた内部空間には、前記羽根部の厚さ方向に対向する前記外皮の内壁面間に亘って、かつ、前記羽根部の先端から前記羽根部の基端まで、桁材が配置されており、該桁材と前記芯材とは連続して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の風車用ブレード。

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