JP3530261B2 - 風車翼 - Google Patents

風車翼

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JP3530261B2
JP3530261B2 JP07563495A JP7563495A JP3530261B2 JP 3530261 B2 JP3530261 B2 JP 3530261B2 JP 07563495 A JP07563495 A JP 07563495A JP 7563495 A JP7563495 A JP 7563495A JP 3530261 B2 JP3530261 B2 JP 3530261B2
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川節  望
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、風力発電などに適用さ
れる風車の風車翼に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図2は風力発電などに使用されている従
来の風車の翼の説明図である。図において、従来の風車
の翼は翼形状を形成するGFRP製の外皮1、主として
強度部材となるGFRP製の主桁2、発泡ウレタンによ
る中間充填材5,6などから構成されており、翼を風車
翼本体に取付けるために翼根部に多数のナット11が埋
め込まれている。このナット11は主桁2の製造時に1
本づつ所定の位置を決めて固定され、その隙間にハンド
レイアップによりガラス繊維と樹脂とが積層されてい
る。翼はこの埋め込まれたナット11と図示しないボル
トとにより風車翼本体に取付けられる。図における符号
9は前縁(リーディングングエッジ)、10は後縁(ト
レーリングングエッジ)である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】従来、風力発電用に商
品化され量産されている風車は200〜300KW級のも
のが主流で、翼の長さは約10〜12m、翼の重量は約
1,000kg程度であるが、風力発電はクリーンなエネ
ルギー源として注目されており、発電効率の向上の意味
から風車の大型化が強く要求されている。しかしなが
ら、例えば400〜500KW級風車の場合には翼の長さ
は約18〜20m程度になり、重量は2,000kgを越
える。このように翼が大型化すると、常に繰り返し荷重
を支え10年以上の耐久性と信頼性が必要な翼根部の構
造を如何に効率良く安価に、精度良く作るかが問題であ
る。耐久性と信頼性の点では従来の風車の翼の翼根部に
ナット11を埋め込む構造でも十分であるが、従来の風
車の翼の構造は主桁2の製造時に埋め込む多数のナット
11を1本づつそれぞれ位置決めをして固定し、そのナ
ット11間の僅かな隙間を埋めるようにハンドレイアッ
プによりガラス繊維と樹脂とを積層する必要があるため
に作業性が悪く、時間が多くかかると同時に積層材の未
充填部が発生するなど製造むらが大きく信頼性に欠ける
面がある。この信頼性を確保するために翼根部の肉厚が
必要以上に厚くなって翼の重量が増大し、また製造時間
を要するために製造コストがかなり高くなっている。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明に係る風車翼は上
記課題の解決を目的としており、翼が主桁の翼根部に埋
め込まれた固定用部材を介して風車翼本体に取付けられ
る風車翼において、上記固定用部材が上記主桁と別に製
作されて上記主桁に装着される翼根ブロックに埋め込ま
れた構成を特徴とする。 【0005】 【作用】即ち、本発明に係る風車翼においては、翼が主
桁の翼根部に埋め込まれた固定用部材を介して風車翼本
体に取付けられる風車翼における固定用部材が主桁と別
に製作されて主桁に装着される翼根ブロックに埋め込ま
れており、このように翼の構造を固定用金具が埋め込ま
れた翼根ブロックを主桁に装着して一体化する構造にす
ることにより、従来最も製造時間が費かっている翼根部
にナットを1本づつ埋め込みハンドレイアップによりガ
ラス繊維と樹脂とを積層する複雑な構造の主桁を作る必
要がなく、主桁を単なる円筒体の製造法で作ることがで
きる。また、主桁とは別に製作する翼根ブロックも固定
用金具を埋め込む比較的単純で同一形状の製品となるこ
とにより、ハンドレイアップではなく金型とプレス機と
を用いて量産することができ、この翼根ブロックを主桁
に装着して一体化するだけでよい。 【0006】 【実施例】図1は本発明の一実施例に係る風車の翼の説
明図である。図において、本実施例に係る風車の翼は風
力発電などに使用される風車の翼で、図に示すように翼
形状を形成するGFRP製の外皮1、主として強度部材
となるGFRP製の主桁2、発泡ウレタンによる中間充
填材などから構成されており、翼を風車翼本体に取付け
るために翼根部に多数の固定用ナット4が埋め込まれて
いる。翼はこの埋め込まれた固定用ナット4と図示しな
いボルトとにより風車翼本体に取付けられる。 【0007】本風車の翼は信頼性ならびに量産性に優
れ、低コスト化が可能で大型の風車にも対応することが
できるように、翼根部の構造を図に示すようにFRP内
に1本、或いは数本の固定用ナット4などの金具を予め
埋め込んだ翼根FRPブロック3を主桁2とは別に製作
し、この翼根FRPブロック3を主桁2に接着して一体
化する構造にしている。このように、主桁2の翼根部の
構造をFRP内に1本、或いは数本の固定用ナット4な
どの金具が予め埋め込まれている翼根FRPブロック3
を別に製作し、この翼根FRPブロック3を主桁2に接
着して一体化する構造にすることにより、主桁2を従来
最も製造時間が費かっている翼根部にナットを1本づつ
埋め込みハンドレイアップによりガラス繊維と樹脂とを
積層する複雑な構造の主桁を作る必要がなく、主桁2を
単なる円筒体の製造法で作ることができる。また、主桁
2とは別に製作する翼根FRPブロック3もFRP内に
1本、或いは数本の固定用ナット4などの金具を埋め込
む比較的単純で同一形状の製品となることにより、ハン
ドレイアップではなく金型とプレス機とを用いて連続成
形、量産することができる。また、、最終的に翼根FR
Pブロック3を主桁2に接着して一体化するだけでよ
く、その接着も単純な形状であるために容易である。 【0008】従来の翼根部の構造を有する風車の翼と本
風車の翼とを実際に製造し、250KW風車用の翼(長さ
12m)について比較試験を実施した。従来の風車の翼
の翼根部は直径50mm、長さ250mmのナットを24本
埋め込む構造となっている。また、本風車の翼の翼根部
はFRP内に2本の固定用ナット4などの金具を予め埋
め込んだ翼根FRPブロック3を予め別に1本分の12
個を製作しておき、出来上がった主桁2と接着して組み
合わせた。これらの翼を製造した後、強度確認をするた
めにFRPにナットが埋め込まれている翼根部のサンプ
ルを1本づつ部分的に切り出し、引き抜き引張り試験を
実施した結果、従来の翼根部に埋め込んだナット11は
約50ton の荷重で翼根部からナット自体が引き抜け
た。また、本風車の翼の場合は約60ton で引き抜け
た。この引張り試験の結果から本風車の翼の翼根部の構
造は、従来の風車の翼の翼根部の構造と比較して強度的
に同等以上であることが確認できた。また、この比較試
験を行った従来の翼根部の構造を有する風車の翼と、本
風車の翼根部の構造を有する風車の翼との製造時間を比
較して表1に示す。表1に示すように、従来の風車の翼
は主桁の製造に非常に多くの時間が費かるが、本風車の
翼は製造時間が大幅に短縮できて製造コストの低減が可
能であることが確認できた。 【0009】 【表1】【0010】従来、風力発電用に商品化され量産されて
いる風車は200〜300KW級のものが主流で、翼の長
さは約10〜12m、翼の重量は約1,000kg程度で
あるが、風力発電はクリーンなエネルギー源として注目
されており、発電効率の向上の意味から風車の大型化が
強く要求されている。しかしながら、例えば400〜5
00KW級風車の場合には翼の長さは約18〜20m程度
になり、重量は2,000kgを越える。このように翼が
大型化すると、常に繰り返し荷重を支え、10年以上の
耐久性と信頼性が必要な翼根部の構造を如何に効率良く
安価に、精度良く作るかが問題である。耐久性と信頼性
の点では従来の風車の翼の翼根部にナットを埋め込む構
造でも十分であるが、従来の風車の翼の構造は主桁の製
造時に埋め込む多数のナットを1本づつそれぞれ位置決
めをして固定し、そのナット間の僅かな隙間を埋めるよ
うにハンドレイアップによりガラス繊維と樹脂とを積層
する必要があるために作業性が悪く、時間が多くかかる
と同時に積層材の未充填部が発生するなど製造むらが大
きく信頼性に欠ける面がある。この信頼性を確保するた
めに翼根の肉厚が必要以上に厚くなって翼の重量が増大
し、また製造時間を要するために製造コストがかなり高
くなっている。これに対し、本風車翼においてはこのよ
うな問題点を解決し、信頼性ならびに量産性に優れ、低
コスト化が可能で大型の風車にも対応することができる
ように翼根部の構造をFRP内に1本、或いは数本の固
定用ナット4などの金具を予め埋め込んだ翼根FRPブ
ロック3を別に製作し、この翼根FRPブロック3を主
桁2に接着して一体化する構造にしており、このように
主桁2の翼根部の構造をFRP内に1本、或いは数本の
固定用ナット4などの金具を予め埋め込んだ翼根FRP
ブロック3を別に製作して主桁2に接着して一体化する
構造とすることにより、主桁2を従来最も製造時間が費
かっている翼根部にナットを1本づつ埋め込みハンドレ
イアップによりガラス繊維と樹脂とを積層する複雑な構
造の主桁を作る必要がなく、主桁2を単なる円筒体の製
造法で作ることができて製造時間が大幅に短縮されると
ともに製品の信頼性も向上する。また、主桁2とは別に
製作する翼根FRPブロック3もFRP内に1本、或い
は数本の固定用ナット4などの金具を埋め込む比較的単
純で同一形状の製品となることにより、ハンドレイアッ
プではなく金型とプレス機とを用いて連続成形、量産す
ることができ、寸法精度と品質とが確保されて十分な信
頼性が得られる。また、最終的に翼根FRPブロック3
を主桁2に接着して一体化するだけでよく、その接着も
単純な形状であるために容易である。従って、寸法精度
と品質とが確保されて総合的に製品の十分な信頼性が得
られ、信頼性と製造時間の短縮化による低コスト化とが
同時に達成される。 【0011】 【発明の効果】本発明に係る風車翼は前記のように構成
されており、主桁を単なる円筒体の製造法で作ることが
でき、また主桁とは別に製作する翼根ブロックも金型と
プレス機とを用いて量産することができ、この翼根ブロ
ックを主桁に装着して一体化するだけでよいので、製品
の十分な信頼性と製造時間の短縮による低コスト化とが
同時に達成される。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1(a)は本発明の一実施例に係る風車の翼
の正面図、同図(b)はその翼根部の断面図、同図
(c)は側面図である。 【図2】図2(a)は従来の風車翼の正面図、同図
(b)は断面図、同図(c)はその翼根部の断面図、同
図(d)は側面図である。 【符号の説明】 1 外皮 2 主桁 3 翼根FRPブロック 4 固定用ナット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−15669(JP,A) 実開 平4−103263(JP,U) 実開 平4−6574(JP,U) 実開 平3−47470(JP,U) 実開 平2−122179(JP,U) 実開 平1−145985(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F03D 11/00 F03D 1/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 翼が主桁の翼根部に埋め込まれた固定用
    部材を介して風車翼本体に取付けられる風車翼におい
    て、上記固定用部材が上記主桁と別に製作されて上記主
    桁に装着される翼根ブロックに埋め込まれたことを特徴
    とする風車翼。
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