JP2023032926A - 翼の補修方法及び翼 - Google Patents

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Abstract

【課題】損傷に対して適切に補修を行うことが可能な翼の補修方法及び翼を提供する。【解決手段】翼の補修方法は、翼本体を形成する翼部材と、翼本体の前縁部において翼部材の表面を覆う前縁プロテクタとを備える翼における損傷部位を特定する特定ステップと、損傷部位の損傷状態に応じて翼の切削範囲及び補修態様を設定する設定ステップと、設定した切削範囲及び補修態様に基づいて、翼を切削して補修する補修ステップとを含む。【選択図】図３

Description

本開示は、翼の補修方法及び翼に関する。
風力発電装置に用いられる風車等に設けられる翼は、前縁部に対して雨滴や砂塵等が繰り返し衝突することによってエロージョン損傷が生じる。このようなエロージョン損傷を抑制するため、翼の前縁部に前縁プロテクタが配置された構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１８／２１９５２４号
上記のように前縁プロテクタが配置された翼は、例えば落雷等により損傷を受ける場合がある。このような場合、適切に補修を行うことが可能な技術が求められている。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、損傷に対して適切に補修を行うことが可能な翼の補修方法及び翼を提供することを目的とする。
本開示に係る翼の補修方法は、翼本体を形成する翼部材と、前記翼本体の前縁部において前記翼部材の表面を覆う前縁プロテクタとを備える翼における損傷部位を特定する特定ステップと、前記損傷部位の損傷状態に応じて前記翼の切削範囲及び補修態様を設定する設定ステップと、設定した前記切削範囲及び前記補修態様に基づいて、前記翼を切削して補修する補修ステップとを含む。
本開示に係る翼は、翼本体を形成する中空状の翼部材と、前記翼本体の前縁部において前記翼部材の表面を覆う前縁プロテクタと、前記前縁プロテクタ及び前記翼部材を貫通して配置される貫通部材と、前記翼本体の少なくとも中空状の部分に配置されて前記翼本体に支持され、前記貫通部材を保持する充填材とを備える。
本開示によれば、損傷に対して適切に補修を行うことが可能な翼の補修方法及び翼を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る翼が用いられる風力発電装置の一例を示す図である。 図２は、翼の構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る翼の補修方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、設定ステップにおいて、補修態様を設定するための判断の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、補修態様の一例（第１態様）を示す図である。 図６は、補修態様の一例（第２態様）を示す図である。 図７は、補修態様の他の例（第２態様）を示す図である。 図８は、補修態様の他の例（第２態様）を示す図である。 図９は、補修態様の一例（第３態様）を示す図である。 図１０は、補修態様の一例（第４態様）を示す図である。 図１１は、補修態様の一例（第５態様）を示す図である。 図１２は、補修態様の他の例（第５態様）を示す図である。 図１３は、補修態様の他の例（第５態様）を示す図である。
以下、本開示に係る翼及び翼の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本実施形態において、風力発電装置に用いられる翼を例に挙げて説明するが、これに限定されない。別の実施形態においては、航空機の翼やヘリコプターの翼（回転翼）であってもよい。また別の実施形態においては、エンジン、ガスタービンまたは蒸気タービンの動翼であってもよい。また別の実施形態においては、発電プラントや化学ブラント等の送風機などに使用される翼であってもよい。
図１は、本実施形態に係る翼３１が用いられる風力発電装置１００の一例を示す図である。図１に示すように、風力発電装置１００は、タワー１０と、発電機２０と、風車３０とを備える。タワー１０は、例えば地上等に設置され、頂部に発電機２０を支持する。発電機２０は、回転軸２１を有する。風車３０は、発電機２０の回転軸に取り付けられる。風車３０は、翼３１と、ハブ３２と、ロータ３３とを備える。翼３１は、少なくとも１本設けられ、ハブ３２に取り付けられる。ハブ３２は、ロータ３３に固定される。ロータ３３は、回転軸２１の回転中心軸を中心として回転可能に支持される。風力発電装置１００は、翼３１が風を受けることでロータ３３が回転し、ロータ３３の回転により発電機２０を駆動することで、風車３０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
図２は、翼３１の構成を示す模式図である。図２に示すように、翼３１は、翼本体３４を有する。翼本体３４は、翼長方向の両端に翼根部３４ａ及び翼先端部３４ｂを有し、翼コード方向の両端に前縁部３４ｃ及び後縁部３４ｄを有する。翼３１は、翼部材４１と、前縁プロテクタ４２とを備える。
翼部材４１は、翼本体３４を構成する。翼部材４１は、例えばガラス繊維強化プラスチック、カーボン繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック等を用いて形成される。翼部材４１は、翼本体３４の背側及び腹側に中空空間３５を形成するように互いに対向して配置され、前縁部３４ｃ及び後縁部３４ｄにおいて互いに接続される。
翼部材４１の中空空間３５には、ダウンコンダクタ３６が配置される。ダウンコンダクタ３６は、導電性材料を用いて形成される。ダウンコンダクタ３６は、翼３１が落雷を受けた際に、翼３１に生じる雷電流が流れる電路の少なくとも一部を構成する。ダウンコンダクタ３６は、中空空間３５の内部に翼長方向に沿って配置される。ダウンコンダクタ３６は、一端が翼先端部３４ｂに配置されたチップレセプタ３７に接続され、他端が翼根部３４ａ側に設けられる不図示のアース線に接続される。
前縁プロテクタ４２は、翼本体３４の前縁部３４ｃにおいて翼部材４１の表面４１ａを覆う。前縁プロテクタ４２は、前縁部３４ｃを覆うことにより、前縁部３４ｃを雨滴、砂塵等から保護し、翼本体３４のエロ－ジョン損傷を抑制する。前縁プロテクタ４２は、例えばチタン等の金属材料を用いて形成される。
次に、上記の翼３１の補修方法を説明する。図３は、本実施形態に係る翼３１の補修方法の一例を示すフローチャートである。上記のように前縁プロテクタ４２が配置された翼３１は、例えば落雷等により損傷を受ける場合がある。本実施形態に係る翼３１の補修方法は、図３に示すように、特定ステップ（ステップＳ１０）と、設定ステップ（ステップＳ２０）と、補修ステップ（ステップＳ３０）とを含む。
特定ステップＳ１０は、翼３１における損傷部位を特定する。特定ステップＳ１０では、翼３１の翼部材４１及び前縁プロテクタ４２のうち損傷を受けた損傷部位を特定する。設定ステップＳ２０は、損傷部位の損傷状態に応じて翼３１の切削範囲及び補修態様を設定する。補修ステップＳ３０は、設定した切削範囲及び補修態様に基づいて、翼３１を切削して補修する。
設定ステップＳ２０では、例えば損傷部位が導電性機能を要するか否かを判断する。翼３１が落雷を受けた際、前縁プロテクタ４２からチップレセプタ３７を介してダウンコンダクタ３６に雷電流を流すことで、雷電流をアース線に流すことができる（導電性機能）。前縁プロテクタ４２が損傷を受けて所定の導電性機能を有しない状態となった場合には、ダウンコンダクタ３６に雷電流を流すことが困難になる。このため、損傷部位が導電性機能を要するか否かを判断し、損傷部位が導電性機能を要すると判断した場合には、後述するように導電性機能を回復可能な補修態様で補修を行うようにする。
また、設定ステップＳ２０では、損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断する。翼３１では、前縁部３４ｃに前縁プロテクタ４２が配置されることにより、雨滴や砂塵等が前縁部３４ｃに直接衝突することを回避し、エロ－ジョン損傷を抑制している（耐エロージョン機能）。前縁プロテクタ４２が損傷を受けて例えば下層の翼部材４１が露出した場合、雨滴や砂塵等が翼部材４１に衝突することになり、耐エロージョン機能が低下又は損なわれてしまう。このため、損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断し、損傷部位が耐エロージョン機能を要すると判断した場合には、後述するように耐エロージョン機能を回復可能な補修態様で補修を行うようにする。なお、雨滴や砂塵等が翼部材４１に衝突することにより、耐エロージョン機能だけでなく空力性能も損なわれてしまう場合がある。これに対して、耐エロージョン機能を回復可能な補修態様で補修を行うことにより、空力性能についても回復させることができる。
また、設定ステップＳ２０では、翼部材４１のうち前縁プロテクタ４２で覆われた被覆部分に損傷部位が存在するか否かを判断する。損傷が前縁プロテクタ４２を貫通して翼部材４１に到達する場合、前縁プロテクタ４２と翼部材４１とに亘って補修を行う必要がある。このため、翼部材４１の被覆部分に損傷部位が存在するか否かを判断し、損傷部位が存在すると判断した場合には、後述するように前縁プロテクタ４２と翼部材４１とに亘る補修態様で補修を行うようにする。
また、設定ステップＳ２０では、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断する。本実施形態において、所定の鋲螺部材は、損傷部位の補修に用いられる鋲螺部材であり、例えばネジ、ボルト、ブラインドファスナ、ピン、リベット、釘等の金属製の鋲螺部材を含む。損傷部位の損傷面積がこれらの鋲螺部材の断面積に収まる場合、これらの鋲螺部材を損傷部位に対して抜けないように固定することが可能である。このため、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断し、鋲螺部材の断面積に収まると判断した場合には、後述するように当該鋲螺部材を用いた補修態様で補修を行うようにする。また、鋲螺部材の断面積に収まらないと判断した場合には、後述するように鋲螺部材とは異なる補修態様で補修を行うようにする。
図４は、設定ステップＳ２０において、補修態様を設定するための判断の流れの一例を示すフローチャートである。図４に示すように、設定ステップＳ２０では、まず、損傷部位が導電性機能を要するか否かを判断する（ステップＳ２１）。損傷部位が導電性機能を要すると判断した場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、導電性を有する充填材を用いた補修態様を設定する（ステップＳ２２）。また、損傷部位が導電性機能を要しないと判断した場合（ステップＳ２１のＮｏ）、導電性を有する充填材を用いない補修態様を設定する（ステップＳ２３）。
次に、損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断する（ステップＳ２４）。損傷部位が耐エロージョン機能を要すると判断した場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断する（ステップＳ２５）。損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まると判断した場合（ステップＳ２５のＹｅｓ）、鋲螺部材の断面積に応じて切削範囲を設定し、切削した部分に鋲螺部材を挿入する補修を第１態様として設定する。また、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まらないと判断した場合（ステップＳ２５のＮｏ）、損傷部位を含む範囲を切削範囲として設定し、切削した部分に充填材を充填し当該充填材の表面に金属層を配置する補修を第２態様として設定する。第２態様では、損傷面積に応じて異なる手法を設定することができる。第２態様については、後述する。
一方、ステップＳ２４において、損傷部位が耐エロージョン機能を要しないと判断した場合（ステップＳ２４のＮｏ）、翼部材４１の被覆部分に損傷部位が存在するか否かを判断する（ステップＳ２６）。翼部材４１の被覆部分に損傷部位が存在しないと判定した場合（ステップＳ２６のＮｏ）、前縁プロテクタ４２の損傷部位を含む部分を切削範囲として設定し、切削した部分に充填材を充填する補修を第３態様として設定する。第３態様については、後述する。翼部材４１の被覆部分に損傷部位が存在する判定した場合（ステップＳ２６のＹｅｓ）、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断する（ステップＳ２７）。損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まると判断した場合（ステップＳ２７のＹｅｓ）、鋲螺部材の断面積に応じて切削範囲を設定し、切削した部分に鋲螺部材を挿入する補修を第４態様として設定する。第４態様については、後述する。また、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まらないと判断した場合（ステップＳ２７のＮｏ）、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の損傷部分を含む範囲を切削範囲として設定し、切削した部分に繊維強化プラスチックを充填する補修を第５態様として設定する。第５態様では、損傷面積に応じて異なる手法を設定することができる。第５態様については、後述する。
次に、第１態様について説明する。第１態様は、損傷部位が耐エロージョン機能を要し、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まる場合の補修態様である。図５は、補修態様の一例（第１態様）を示す図である。図５に示すように、第１態様は、例えば翼３１の前縁プロテクタ４２に損傷部位５２が存在する場合の補修態様である。
第１態様では、前縁プロテクタ４２の損傷部位５２を含む切削範囲６２を設定する。切削範囲６２は、切削範囲６２ａ及び切削範囲６２ｂを合わせた範囲である。切削範囲６２ａは、使用する鋲螺部材の断面積に応じた径となる円筒状の範囲である。切削範囲６２ａは、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒを貫通するように設定する。切削範囲６２ｂは、切削範囲６２ａに対して、前縁プロテクタ４２側の径を拡径した範囲に設定する。実際に補修を行う場合、切削範囲６２ａを切削した後、切削範囲６２ｂを切削することで、切削範囲６２全体を切削することができる。切削範囲６２を設定した後、切削部分に鋲螺部材（貫通部材）８２を挿入する態様を設定する。なお、鋲螺部材８２の挿入に先立ち、樹脂等の充填材７２を切削部分に流し込み、鋲螺部材８２の挿入方向の先端部分に翼部材４１に支持された状態で配置されるようにする。この状態で鋲螺部材８２を挿入することで、鋲螺部材８２が翼部材４１及び前縁プロテクタ４２を貫通して配置され、鋲螺部材８２の先端が充填材７２に埋まった状態となる。充填材７２が固化することで、鋲螺部材８２が充填材７２に保持され、鋲螺部材８２の抜けが抑制される。鋲螺部材８２を挿入した後、前縁プロテクタ４２の表面が滑らかになるように鋲螺部材８２を形成してもよい。例えば、鋲螺部材８２のヘッド部８２ａを切除することで、当該ヘッド部８２ａが切除された鋲螺部材８２の切除面を含む前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにすることができる。
次に、第２態様について説明する。第２態様は、損傷部位が耐エロージョン機能を要し、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まらない場合の補修態様である。図６は、補修態様の一例（第２態様）を示す図である。図６に示すように、まず、前縁プロテクタ４２の損傷部位５５を含む切削範囲６５を設定する。このとき、前縁プロテクタ４２の切削面６５ａが深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲６５を設定することができる。このような形状として、例えば、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて広がるテーパ状、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて段階的に広がる段状（図６の切削範囲６５Ｂ参照）等が挙げられる。切削範囲６５を設定した後、切削部分に樹脂等の材料を用いた充填材７５を充填し、充填材７５の表面に金属層８５を配置する態様を設定する。金属層８５は、例えば溶射により形成してもよいし、メッキ法により形成してもよい。また、充填材７５を充填する際に溶融した状態とし、薄膜を貼付することで金属層８５を形成してもよい。金属層８５に用いられる金属材料としては、例えばチタン等が挙げられる。切削面６５ａが上記のようなテーパ状となるように切削範囲６５が設定されるため、充填材７５を充填した場合に、当該充填材７５が前縁プロテクタ４２の表面側に脱落することを抑制できる。形成された金属層８５の表面が前縁プロテクタ４２に対して出っ張る場合には、当該金属層８５の表面の出っ張り部分を切除することで前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにしてもよい。
図７は、補修態様の他の例（第２態様）を示す図である。図７に示す例では、充填材７５に埋め込まれる網状部８６ａを有する金属部材８６を充填材７５の表面に配置することで金属部材８６を金属層８５とする補修態様である。まず、前縁プロテクタ４２の損傷部位５６を含む切削範囲６６を設定する。このとき、前縁プロテクタ４２の切削面６６ａが深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲６６を設定することができる。このような形状として、例えば、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて広がるテーパ状（図７参照）、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて段階的に広がる段状等が挙げられる。切削範囲６６を設定した後、切削部分に樹脂等の材料を用いた充填材７６を充填し、充填材７６が固化する前に網状部８６ａを充填材７６に埋めるように金属部材８６を配置する。この状態で充填材７６が固化することで、充填材７６を網状部８６ａに係止させることができ、金属部材８６の抜けを抑制できる。また、前縁プロテクタ４２の切削面６６ａが深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となっているため、充填材７６の剥離を抑制できる。
図８は、補修態様の他の例（第２態様）を示す図である。図８に示す例では、充填材７５に埋め込まれる網状部８７ａを有する金属部材８７を充填材７７の表面に配置することで金属部材８７を金属層８５とする補修態様である。まず、前縁プロテクタ４２の損傷部位５７を含む切削範囲６７を設定する。切削範囲６７は、切削範囲６７ａ及び切削範囲６７ｂを合わせた範囲である。切削範囲６７ａは、前縁プロテクタ４２の切削面６７ｃが深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲６７を設定することができる。このような形状として、例えば、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて広がるテーパ状（図８参照）、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて段階的に広がる段状等が挙げられる。切削範囲６７ｂは、翼部材４１の切削面６７ｄが深さ方向の前縁プロテクタ４２側から底部側に向けて広がるテーパ状となるように設定する。切削範囲６７を設定した後、切削部分に樹脂等の材料を用いた充填材７７を充填し、充填材７７が固化する前に網状部８７ａを充填材７７に埋めるように金属部材８７を配置する。この状態で充填材７７が固化することで、充填材７７を網状部８７ａに係止させることができ、金属部材８７の抜けを抑制できる。また、翼部材４１の切削面６７ｄが深さ方向の前縁プロテクタ４２側から底部側に向けて広がるテーパ状となっているため、充填材７７の剥離を抑制できる。更に、前縁プロテクタ４２の切削面６７ｃが深さ方向の翼部材４１側から前縁プロテクタ４２の表面側に向けて広がるテーパ状となっているため、金属部材８７が摩耗する場合、下層側の前縁プロテクタ４２の切削面６７ｃが露出することになり、耐エロージョン性が確保される。配置した金属部材８７の表面が前縁プロテクタ４２に対して出っ張る場合には、当該金属部材８７の表面の出っ張り部分を切除することで前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにしてもよい。
次に、第３態様について説明する。第３態様は、損傷部位が耐エロージョン機能を要さず、翼部材４１に損傷がない場合の補修態様である。図９は、補修態様の一例（第３態様）を示す図である。図９に示すように、まず、前縁プロテクタ４２の損傷部位５１を含む切削範囲６１を設定する。このとき、前縁プロテクタ４２の切削面６１ａが深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲６１を設定することができる。このような形状として、例えば、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて広がるテーパ状（図９参照）、深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて段階的に広がる段状等が挙げられる。切削範囲６１を設定した後、切削部分に樹脂等の材料を用いた充填材７１を充填する態様を設定する。切削面６１ａが上記のようなテーパ状となるように切削範囲６１が設定されるため、充填材７１を充填した場合に、当該充填材７１が前縁プロテクタ４２の表面側に脱落することを抑制できる。
次に、第４態様について説明する。第４態様は、損傷部位が耐エロージョン機能を要さず、損傷部位が前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒに存在し、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まる場合の補修態様である。図１０は、補修態様の一例（第４態様及び第１態様）を示す図である。第４態様では、前縁プロテクタ４２及び被覆部分４１ｒの損傷部位５４を含む切削範囲６４を設定する。切削範囲６４は、切削範囲６４ａ及び切削範囲６４ｂを合わせた範囲である。切削範囲６４ａは、使用する鋲螺部材の断面積に応じた径となる円筒状の範囲である。切削範囲６４ａは、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒを貫通するように設定する。切削範囲６４ｂは、切削範囲６４ａに対して、前縁プロテクタ４２側の径を拡径した範囲に設定する。切削範囲６４は、上記した切削範囲６２と同様の範囲となる。切削範囲６４を設定した後については、第１態様と同様に、切削部分に前縁プロテクタ４２及び翼部材４１を貫通するように鋲螺部材（貫通部材）８４を挿入する態様を設定する。また、鋲螺部材８４の挿入に先立ち、樹脂等の充填材７４を切削部分に流し込み、翼部材４１に支持された状態で鋲螺部材８４の挿入方向の先端部分を保持するように配置してもよいし、鋲螺部材８４を挿入した後、前縁プロテクタ４２の表面が滑らかになるように鋲螺部材８４を形成してもよい。例えば、鋲螺部材８４のヘッド部８４ａを切除することで、当該ヘッド部８４ａが切除された鋲螺部材８４の切除面を含む前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにすることができる。
次に、第５態様について説明する。第５態様は、損傷部位が耐エロージョン機能を要さず、損傷部位が前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒに存在し、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まらない場合の補修態様である。図１１は、補修態様の一例（第５態様）を示す図である。図１１に示す例は、一般的なホールソー等を用いて後述の切削範囲６３を形成可能な場合に適用することができる。
第５態様では、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒの損傷部位５３を含む切削範囲６３を設定する。切削範囲６３は、損傷部位５３を含む円筒状の範囲である。切削範囲６３は、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒを貫通するように設定する。切削範囲６３を設定した後、切削部分に繊維強化プラスチックを用いて形成される挿入部材（貫通部材）８３を挿入する態様を設定する。挿入部材８３は、例えば切削部分を貫通して翼部材４１の内部に突出する寸法に形成される。挿入部材８３のうち翼本体３４の内部に突出する部分には、段部８３ｄが形成される。第５態様では、挿入部材８３の挿入に先立ち、切削部分から翼本体３４の内部に発泡材９１を流し込み、発泡材９１のうち切削部分の周囲に挿入部材８３に接し、翼部材４１に支持された状態となるように樹脂等の充填材９２を配置する。この状態で、挿入部材８３を挿入することにより、挿入部材８３の段部８３ｄが充填材９２に埋まった状態となる。充填材９２が固化することで、挿入部材８３が充填材９２に保持され、挿入部材８３の抜けが抑制される。挿入部材８３を挿入した後、挿入部材８３の表面を研磨することで、当該挿入部材８３の表面を含む前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにすることができる。
図１２は、補修態様の他の例（第５態様）を示す図である。図１２に示す例は、一般的なホールソー等を用いて切削範囲を形成できないほどに損傷部位５３Ａの損傷面積が大きい場合に適用することができる。図１２に示す例では、一般的なホールソーとは異なる切削工具等を用いて形成可能な切削範囲６３Ａを設定する。切削範囲６３Ａとしては、例えば前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒを貫通し、前縁プロテクタ４２の表面側から翼本体３４の内部側にかけて徐々に縮径するテーパ状の範囲を設定することができる。切削範囲６３Ａを設定した後、切削部分に繊維強化プラスチックを用いて形成される挿入部材８３Ａを配置する態様を設定する。この場合、挿入部材８３Ａを配置することに先立ち、切削部分から翼本体３４の内部に発泡材９１を流し込み、発泡材９１のうち切削部分の周囲に挿入部材８３Ａに接し、翼部材４１に支持された状態となるように樹脂等の充填材９２を配置する。この状態で、例えば繊維強化プラスチックを溶融させた状態で流し込み、硬化させることで挿入部材８３Ａを形成可能である。挿入部材８３Ａを硬化させた後、表面を研磨して滑らかにする。この場合、挿入部材８３Ａの表面を研磨することで、当該挿入部材８３Ａの表面を含む前縁プロテクタ４２の表面を滑らかにすることができる。
図１３は、補修態様の他の例（第５態様）を示す図である。図１３に示す例は、第５態様において、損傷部位５３Ｂの損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まらない場合であれば適用することができる。図１３に示す例では、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の被覆部分４１ｒの損傷部位５３Ｂを含む切削範囲６３Ｂを設定する。切削範囲６３Ｂは、切削範囲６３ｃ及び切削範囲６３ｄを合わせた範囲である。切削範囲６３ｃは、前縁プロテクタ４２の切削面６３ｅが翼部材４１側から前縁プロテクタ４２の表面側に向けて広がるテーパ状となるように設定する。切削範囲６３ｄは、翼部材４１の切削面６３ｆが深さ方向の底部側から前縁プロテクタ４２側に向けて広がるテーパ状となるように設定する。切削範囲６３Ｂを設定した後、切削部分に樹脂等の材料を用いた充填材７３を充填する態様を設定する。切削面６３ｅが上記のようなテーパ状となるように切削範囲６１が設定されるため、充填材７３の一部が剥離する場合においても前縁プロテクタ４２の切削面６３ｅが露出することになり、耐エロージョン性が確保される。なお、図１３に示す補修態様は、第３態様として図５に示す態様に代えて設定してもよい。補修ステップＳ３０では、上記のように設定した第３態様から第２態様に沿って切削範囲を切削し、切削部分を補修する。
以上のように、本実施形態に係る翼３１の補修方法は、翼本体３４を形成する翼部材４１と、翼本体３４の前縁部３４ｃにおいて翼部材４１の表面を覆う前縁プロテクタ４２とを備える翼３１における損傷部位を特定する特定ステップと、損傷部位の損傷状態に応じて翼３１の切削範囲及び補修態様を設定する設定ステップと、設定した切削範囲及び補修態様に基づいて、翼３１を切削して補修する補修ステップとを含む。
この構成によれば、翼３１における損傷部位を特定し、損傷部位の損傷状態に応じて翼３１の切削範囲及び補修態様を設定するため、翼部材４１の表面を前縁プロテクタ４２が覆う翼３１が損傷した場合、損傷に対して適切に補修を行うことが可能となる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、損傷部位が導電性機能を要するか否かを判断し、特定ステップにおいて損傷部位が導電性機能を要すると判断された場合、導電性を有する充填材を用いた補修を補修態様として設定する。したがって、損傷部位が導電性機能を要する場合には、導電性機能を適切に回復させることができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材８２の断面積に収まるか否かを判断し、損傷部位の面積が断面積に収まると判断された場合には、鋲螺部材８２の断面積に応じて切削範囲を設定し、切削した部分に鋲螺部材８２を挿入する補修を補修態様として設定する。したがって、損傷部位の面積が断面積に収まる場合、鋲螺部材８２を切削部分に挿入することで、損傷部位を容易に補修することができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、鋲螺部材８２を挿入する補修では、鋲螺部材８２の挿入方向の先端部分に充填材７２を配置することを含む。したがって、鋲螺部材８２の先端部分に充填材７２を係止させることができるため、鋲螺部材８２の抜けを抑制できる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、鋲螺部材８２を挿入する補修では、鋲螺部材８２を挿入した後、鋲螺部材８２のうち前縁プロテクタ４２に露出する部分の一部を削除することを含む。したがって、鋲螺部材８２と前縁プロテクタ４２との境界を滑らかにすることができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、翼部材４１のうち前縁プロテクタ４２で覆われた被覆部分４１ｒに損傷部位が存在するか否かを判断し、被覆部分４１ｒに損傷部位が存在しないと判断された場合、前縁プロテクタ４２の損傷部位を含む部分を切削範囲として設定し、被覆部分４１ｒに損傷部位が存在すると判断された場合、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１の損傷部位を含む部分を切削範囲として設定し、切削した部分に充填材を充填する補修を補修態様として設定する。したがって、翼部材４１の被覆部分４１ｒの損傷部位が存在する場合及び存在しない場合のそれぞれにおいて、切削部分に充填材を充填することで、損傷部位を容易かつ適切に補修することができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、前縁プロテクタ４２の切削面が深さ方向の表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲を設定する。したがって、切削面が深さ方向の表面側から翼部材４１側に向けて広くなる形状であるため、充填材の抜けを抑制できる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、前縁プロテクタ４２の切削面が深さ方向の翼部材４１側よりも表面側の方が広くなる形状となるように切削範囲を設定する。したがって、前縁プロテクタ４２の切削面が深さ方向の翼部材４１側から表面側に向けて広くなる形状であるため、充填材が剥離又は摩耗する場合に下層側の前縁プロテクタ４２の切削面を露出させることができる。このため、耐エロージョン機能を確保できる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、被覆部分４１ｒを切削範囲に含める場合、被覆部分４１ｒのうち前縁プロテクタ４２側の端面の切削範囲が前縁プロテクタ４２のうち翼部材４１側の端面の切削範囲よりも広くなるように切削範囲を設定する。したがって、被覆部分４１ｒに充填される充填材が前縁プロテクタ４２に係止されるため、充填材の抜けを抑制できる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断し、損傷部位が耐エロージョン機能を要すると判断された場合には、翼３１のうち損傷部位を含む範囲を切削範囲として設定し、切削した部分に充填材を充填し当該充填材の表面に金属層を配置する補修を補修態様として設定する。したがって、耐エロージョン機能が回復するように損傷部位を適切に補修することができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、メッキ、溶射、又は金属箔の接着により金属層を形成するように補修態様を設定する。したがって、耐エロージョン機能が回複する損傷部位の補修を容易に行うことができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、充填材に埋め込まれる網状部を有する金属部材を充填材の表面に配置することで金属部材を金属層とするように補修態様を設定する。したがって、金属層の剥離又は脱落を抑制しつつ、耐エロージョン機能が回複する損傷部位の補修を容易に行うことができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、前縁プロテクタ４２の切削面が深さ方向表面側よりも翼部材４１側の方が広くなる形状となるように切削範囲を設定する。したがって、前縁プロテクタ４２の切削面が深さ方向の翼部材４１側から表面側に向けて広がるテーパ状であるため、金属部材が剥離又は摩耗する場合に下層側の前縁プロテクタ４２の切削面を露出させることができる。このため、耐エロージョン機能を確保できる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、設定ステップでは、損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断し、損傷部位が耐エロージョン機能を要しないと判断された場合には翼部材４１に損傷部位が存在するか否かを判断し、翼部材４１に損傷部位が存在すると判断された場合には損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材８２の断面積に収まるか否かを判断し、損傷部位の面積が断面積に収まらないと判断された場合、損傷部分を含む範囲を切削範囲として設定し、切削した部分に繊維強化プラスチックを用いて形成される挿入部材８３、８３Ａを挿入する補修を補修態様として設定する。したがって、翼部材４１の損傷部位を容易かつ適切に補修することができる。
本実施形態に係る翼３１の補修方法において、翼本体３４は、中空状であり、設定ステップでは、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１を貫通する部分に切削範囲を設定し、挿入部材８３、８３Ａの挿入に先立って翼本体３４の内部に挿入部材８３、８３Ａに接するように充填材９２を配置することを補修態様に含める。したがって、挿入部材８３、８３Ａの抜けを抑制できる。
本実施形態に係る翼３１は、翼本体３４を形成する中空状の翼部材４１と、翼本体３４の前縁部３４ｃにおいて翼部材４１の表面を覆う前縁プロテクタ４２と、前縁プロテクタ４２及び翼部材４１を貫通して配置される貫通部材（鋲螺部材８２、８４、挿入部材８３、８３Ａ）と、翼本体３４の少なくとも中空状の部分に貫通部材に接するように配置された充填材７２、７４、９２とを備える。この構成によれば、貫通部材により適切に補修された翼３１を得ることができる。また、充填材７２、７４、９２により、貫通部材の抜けを抑制できる。
本実施形態に係る翼３１において、貫通部材は、前縁プロテクタ４２の表面が滑らかになるように形成された鋲螺部材８２、８４である。この構成によれば、鋲螺部材８２、８４により適切に補修された翼３１を得ることができる。
本実施形態に係る翼３１において、貫通部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成され、前縁プロテクタ４２の表面が滑らかになるように形成された挿入部材８３、８３Ａである。この構成によれば、挿入部材８３、８３Ａにより適切に補修された翼３１を得ることができる。
本実施形態に係る翼３１において、充填材９２は、挿入部材８３の一部が埋まるように配置され、挿入部材８３は、充填材９２に埋まる部分に段部８３ｄを有する。この構成によれば、段部８３ｄが充填材９２に係止されることにより、挿入部材８３の抜けを抑制できる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、風力発電装置１００に用いられる翼３１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。上記実施形態の説明は、例えば航空機の翼又はヘリコプターのプロペラに用いられる翼（回転翼）、エンジン、ガスタービンまたは蒸気タービンの動翼、発電プラントや化学ブラント等の送風機などに使用される翼等、他の翼に対しても適用可能である。
１０ タワー
２０ 発電機
２１ 回転軸
３０ 風車
３１ 翼
３２ ハブ
３３ ロータ
３４ 翼本体
３４ａ 翼根部
３４ｂ 翼先端部
３４ｃ 前縁部
３４ｄ 後縁部
３５ 中空空間
３６ ダウンコンダクタ
３７ チップレセプタ
４１ 翼部材
４１ａ 表面
４１ｒ 被覆部分
４２ 前縁プロテクタ
５１，５２，５３，５３Ｂ，５４，５５，５６，５７ 損傷部位
６１，６２，６２ａ，６２ｂ，６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６４，６４ａ，６４ｂ，６５，６５ｃ，６５ｄ，６６，６７，６７ａ，６７ｂ 切削範囲
６１ａ，６３ｅ，６３ｆ，６６ａ，６７ｃ，６７ｄ 切削面
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，９２ 充填材
８２，８４ 鋲螺部材
８２ａ，８４ａ ヘッド部
８３，８３Ａ 挿入部材
８３ｄ 段部
８５ 金属層
８６，８７ 金属部材
８６ａ，８７ａ 網状部
９１ 発泡材
１００ 風力発電装置

Claims (19)

  1. 翼本体を形成する翼部材と、前記翼本体の前縁部において前記翼部材の表面を覆う前縁プロテクタとを備える翼における損傷部位を特定する特定ステップと、
    前記損傷部位の損傷状態に応じて前記翼の切削範囲及び補修態様を設定する設定ステップと、
    設定した前記切削範囲及び前記補修態様に基づいて、前記翼を切削して補修する補修ステップと
    を含む翼の補修方法。
  2. 前記設定ステップでは、
    前記損傷部位が導電性機能を要するか否かを判断し、
    前記特定ステップにおいて前記損傷部位が導電性機能を要すると判断された場合、導電性を有する充填材を用いた補修を前記補修態様として設定する
    請求項１に記載の翼の補修方法。
  3. 前記設定ステップでは、
    前記損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断し、
    前記損傷部位の面積が前記断面積に収まると判断された場合には、前記鋲螺部材の断面積に応じて前記切削範囲を設定し、切削した部分に前記鋲螺部材を挿入する補修を前記補修態様として設定する
    請求項１又は請求項２に記載の翼の補修方法。
  4. 前記鋲螺部材を挿入する補修では、前記鋲螺部材の挿入方向の先端部分に充填材を配置することを含む
    請求項３に記載の翼の補修方法。
  5. 前記鋲螺部材を挿入する補修では、前記鋲螺部材を挿入した後、前記鋲螺部材のうち前記前縁プロテクタに露出する部分の一部を削除することを含む
    請求項３又は請求項４に記載の翼の補修方法。
  6. 前記設定ステップでは、
    前記翼部材のうち前記前縁プロテクタで覆われた被覆部分に前記損傷部位が存在するか否かを判断し、
    前記被覆部分に前記損傷部位が存在しないと判断された場合、前記前縁プロテクタの前記損傷部位を含む部分を前記切削範囲として設定し、
    前記被覆部分に前記損傷部位が存在すると判断された場合、前記前縁プロテクタ及び前記翼部材の前記損傷部位を含む部分を前記切削範囲として設定し、
    切削した部分に充填材を充填する補修を前記補修態様として設定する
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の翼の補修方法。
  7. 前記設定ステップでは、前記前縁プロテクタの切削面が深さ方向の表面側よりも前記翼部材側の方が広くなる形状となるように前記切削範囲を設定する
    請求項６に記載の翼の補修方法。
  8. 前記設定ステップでは、前記前縁プロテクタの切削面が深さ方向の前記翼部材側よりも表面側の方が広くなる形状となるように前記切削範囲を設定する
    請求項６に記載の翼の補修方法。
  9. 前記設定ステップでは、前記被覆部分を前記切削範囲に含める場合、前記被覆部分のうち前記前縁プロテクタ側の端面の前記切削範囲が前記前縁プロテクタのうち前記翼部材側の端面の前記切削範囲よりも広くなるように前記切削範囲を設定する
    請求項８に記載の翼の補修方法。
  10. 前記設定ステップでは、
    前記損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断し、
    前記損傷部位が耐エロージョン機能を要すると判断された場合には、前記翼のうち前記損傷部位を含む範囲を前記切削範囲として設定し、切削した部分に充填材を充填し当該充填材の表面に金属層を配置する補修を前記補修態様として設定する
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の翼の補修方法。
  11. 前記設定ステップでは、メッキ、溶射、又は金属箔の接着により前記金属層を形成するように前記補修態様を設定する
    請求項１０に記載の翼の補修方法。
  12. 前記設定ステップでは、前記充填材に埋め込まれる網状部を有する金属部材を前記充填材の表面に配置することで前記金属部材を前記金属層とするように前記補修態様を設定する
    請求項１０に記載の翼の補修方法。
  13. 前記設定ステップでは、前記前縁プロテクタの切削面が深さ方向の表面側よりも前記翼部材側の方が広くなる形状となるように前記切削範囲を設定する
    請求項１２に記載の翼の補修方法。
  14. 前記設定ステップでは、
    前記損傷部位が耐エロージョン機能を要するか否かを判断し、
    前記損傷部位が耐エロージョン機能を要しないと判断された場合には前記翼部材に前記損傷部位が存在するか否かを判断し、
    前記翼部材に前記損傷部位が存在すると判断された場合には前記損傷部位の損傷面積が所定の鋲螺部材の断面積に収まるか否かを判断し、
    前記損傷部位の面積が前記断面積に収まらないと判断された場合、前記損傷部分を含む範囲を前記切削範囲として設定し、切削した部分に繊維強化プラスチックを用いて形成される挿入部材を挿入する補修を前記補修態様として設定する
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の翼の補修方法。
  15. 前記翼本体は、中空状であり、
    前記設定ステップでは、前記前縁プロテクタ及び前記翼部材を貫通する部分に前記切削範囲を設定し、前記挿入部材の挿入に先立って前記翼本体の内部に前記挿入部材に接するように充填材を配置することを前記補修態様に含める
    請求項１４に記載の翼の補修方法。
  16. 翼本体を形成する中空状の翼部材と、
    前記翼本体の前縁部において前記翼部材の表面を覆う前縁プロテクタと、
    前記前縁プロテクタ及び前記翼部材を貫通して配置される貫通部材と、
    前記翼本体の少なくとも中空状の部分に配置され、前記翼部材に支持されて前記貫通部材を保持する充填材と
    を備える翼。
  17. 前記貫通部材は、前記前縁プロテクタの表面が滑らかになるように形成された鋲螺部材である
    請求項１６に記載の翼。
  18. 前記貫通部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成され、前記前縁プロテクタの表面が滑らかになるように形成された挿入部材である
    請求項１６に記載の翼。
  19. 前記充填材は、前記挿入部材の一部が埋まるように配置され、
    前記挿入部材は、前記充填材に埋まる部分に段部を有する
    請求項１８に記載の翼。
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