JP5615165B2 - 複合材パネル構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、強化繊維を含む複合材パネルにより形成され、例えば風車ナセルカバー、航空機、自動車、船舶、鉄道車両等の部材として用いられ、耐雷機能を有する複合材パネル構造体及びその製造方法に関する。
近年、強化繊維を含む樹脂系複合材（以下、単に「複合材」という。）は、軽量化メリットが大きいことから、風車ナセルカバー、航空機、自動車、船舶、鉄道車両等の部材への適用が急速に進みつつある。
複合材の製造方法として、積層された複数枚のプリプレグ材にバッグフィルムを被せて真空吸引により加圧成形し、オートクレーブでさらに加圧するとともに加熱硬化するオートクレーブ成形法が知られている。
例えば特許文献１（特開平７−２１４６８０号公報）には、繊維強化樹脂複合材料の製造方法が開示されている。この製造方法は、プリプレグに熱可塑性樹脂フィルムを積層し、加圧下で加熱して樹脂を硬化させた後、熱可塑性樹脂フィルムを剥離して表面に粗化面を形成するようになっている。また、プリプレグの内層部分に他の素材、例えば金属箔、金属板等を積層する構成も記載されている。
例えば特許文献１（特開平７−２１４６８０号公報）には、繊維強化樹脂複合材料の製造方法が開示されている。この製造方法は、プリプレグに熱可塑性樹脂フィルムを積層し、加圧下で加熱して樹脂を硬化させた後、熱可塑性樹脂フィルムを剥離して表面に粗化面を形成するようになっている。また、プリプレグの内層部分に他の素材、例えば金属箔、金属板等を積層する構成も記載されている。
ところが、オートクレーブ成形法は、オートクレーブにより加圧しながら焼き固めるため強靭な複合材が得られるものの、オートクレーブという大掛かりな設備が必要であり、コスト高となり量産には向かない。
そこで、複合材の製造方法として、大掛かりな設備を必要としない真空含浸工法（ＶａＲＴＭ：Vacuum assisted Resin Transfer Molding）が脚光を浴びている。
そこで、複合材の製造方法として、大掛かりな設備を必要としない真空含浸工法（ＶａＲＴＭ：Vacuum assisted Resin Transfer Molding）が脚光を浴びている。
従来の一般的な真空含浸工法を説明する。
まず最初に、図８（Ａ）に示すように成形型１０１に載置した強化繊維基材１０２上に離型フィルム１０３を配置し、次いで離型フィルム１０３上にメッシュシート（フローメディア）１０４を配置し、これらをバッグフィルム１０５で覆う。バッグフィルム１０５の端部はシール部材１０６によって密閉する。そして、図８（Ｂ）に示すようにバッグフィルム１０５の内側を真空吸引し、バッグフィルム１０５の内部に液状樹脂を注入して硬化させる。樹脂が硬化した後、離型フィルム１０３を剥離してメッシュシート１０４とバッグフィルム１０５とを除去する。図８（Ｃ）は上記工法により得られる複合材パネル１０８であり、樹脂が含浸された強化繊維基材からなる。
まず最初に、図８（Ａ）に示すように成形型１０１に載置した強化繊維基材１０２上に離型フィルム１０３を配置し、次いで離型フィルム１０３上にメッシュシート（フローメディア）１０４を配置し、これらをバッグフィルム１０５で覆う。バッグフィルム１０５の端部はシール部材１０６によって密閉する。そして、図８（Ｂ）に示すようにバッグフィルム１０５の内側を真空吸引し、バッグフィルム１０５の内部に液状樹脂を注入して硬化させる。樹脂が硬化した後、離型フィルム１０３を剥離してメッシュシート１０４とバッグフィルム１０５とを除去する。図８（Ｃ）は上記工法により得られる複合材パネル１０８であり、樹脂が含浸された強化繊維基材からなる。
このような複合材パネルを複数連結し、屋外に設置される大型構造物のカバーや外壁の部品として用いる場合、落雷によって内部機器にまで被害が及ぶおそれがあるため、落雷対策を講じる必要がある。
例えば風車ナセルカバーにおいては、図９に示すような耐雷構造を有している。同図において、ナセルカバー１１０は複数の上記複合材パネル１１１が連結されて構成されている。複合材パネル１１１は一般に非導電性であるため、ナセルカバー１１０の内側にシールド線１１２が配置されている。そして、雷１２０が落ちた際にはシールド線１１２を介して地面に電流を逃がすようになっている。
例えば風車ナセルカバーにおいては、図９に示すような耐雷構造を有している。同図において、ナセルカバー１１０は複数の上記複合材パネル１１１が連結されて構成されている。複合材パネル１１１は一般に非導電性であるため、ナセルカバー１１０の内側にシールド線１１２が配置されている。そして、雷１２０が落ちた際にはシールド線１１２を介して地面に電流を逃がすようになっている。
しかしながら、図９に示す風車ナセルカバーの耐雷構造においては、複合材パネル構造体の組み立て後に新たにシールド線を設置する必要があり、設置に手間がかかりコストも増大する。
このように従来の複合材パネル構造体においては、複合材パネルが非導電性であるため耐雷構造を新たに設置する必要があり、手間やコストが増大するという問題があった。
一方、特許文献１においては、プリプレグの内層部分に金属箔や金属板等を積層する構成が開示されており、これにより複合材が導電性を有することもあるが、これは耐雷構造を目的としたものではなく、複合材パネルごとにそれぞれ電気的に独立しているため雷の電流を逃がすことはできない。また、金属箔や金属板を積層させると複合材パネルの重量が大きくなり、大型構造物には適していない。
このように従来の複合材パネル構造体においては、複合材パネルが非導電性であるため耐雷構造を新たに設置する必要があり、手間やコストが増大するという問題があった。
一方、特許文献１においては、プリプレグの内層部分に金属箔や金属板等を積層する構成が開示されており、これにより複合材が導電性を有することもあるが、これは耐雷構造を目的としたものではなく、複合材パネルごとにそれぞれ電気的に独立しているため雷の電流を逃がすことはできない。また、金属箔や金属板を積層させると複合材パネルの重量が大きくなり、大型構造物には適していない。
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、複合材パネル構造体に対して新たに耐雷構造を設けることなく耐雷機能を実現可能な複合材パネル構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係る複合材パネル構造体は、強化繊維を含む複合材パネルにより形成される複合材パネル構造体において、前記複合材パネルは、マトリックス樹脂が含浸された強化繊維基材と、前記強化繊維基材の一面側に配置された導電性メッシュシートと、前記導電性メッシュシートを挟んで前記強化繊維基材の前記一面側に配置されたバッグフィルムとを含み、複数の前記複合材パネルの前記導電性メッシュシートが互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、複合材パネルが導電性メッシュシートを含み、且つ複数の複合材パネルの導電性メッシュシートが互いに電気的に接続されていることにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。これにより、新たにシールド線等の耐雷構造を設ける必要がなくなり設備コストの低減が可能となる。
また、導電性メッシュシートは、複合材パネル構造体において雷電流路の形成に用いられるとともに、複合体パネルの製造工程において強化繊維基材への液体樹脂の拡散、浸透にも用いることができ、製造時及び製造後の両方において導電性メッシュシートを有効に利用することが可能となる。さらに、この複合材パネル構造体においては、製造時液体樹脂が拡散する際に導電性メッシュシートの網目の間にマトリックス樹脂が充填され強化繊維基材と導電性メッシュシートとが十分に接合されるため、複合材パネル構造体からメッシュシートが外れるおそれがない。さらにまた、導電性メッシュシートは網目状であるから軽量で広面積に設置することができ、複合材パネル構造体を軽量化することが可能である。
なお、上記複合材パネル構造体において、「強化繊維基材」は、樹脂が含浸されていないドライな繊維からなる基材であってもよいし、樹脂が繊維に含浸されたプリプレグであってもよい。また、「導電性メッシュシート」は、一部コーティングされていてもよいし、又は予め樹脂が含浸されていてもよい。
また、前記複合材パネルは、前記導電性メッシュシートの端部が露出した導電性接続端を有し、隣接する前記複合材パネルの前記導電性接続端同士が接触していることが好ましい。
このように、隣接する複合材パネルの導電性接続端同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート同士を電気的に接続することが可能となる。
このように、隣接する複合材パネルの導電性接続端同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート同士を電気的に接続することが可能となる。
また、前記複合材パネルは、前記導電性メッシュシートの端部が露出して形成される導電性接続端を有し、複数の前記複合材パネルの前記導電性接続端が導電性部材を介して電気的に接続されていることが好ましい。
このように、複数の複合材パネルの導電性接続端が導電性部材を介して電気的に接続された構成とすることにより、複合材パネル間が離れている場合であっても導電性部材を用いてこれらを電気的に接続できる。
このように、複数の複合材パネルの導電性接続端が導電性部材を介して電気的に接続された構成とすることにより、複合材パネル間が離れている場合であっても導電性部材を用いてこれらを電気的に接続できる。
さらに、前記導電性部材が、複数の前記複合材パネルを連結する連結具であることが好ましい。
このように、導電性部材が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
このように、導電性部材が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
さらにまた、本発明の風力発電装置によれば、上記の複合材パネル構造体からなるナセルカバーを備えることを特徴とする。
風車ナセルカバーは、例えば地面から高さ数十ｍの高所に設置されるため、雷の影響を受けやすい。したがって、本発明の構成を風車ナセルカバーに適用することによって、耐雷機能を有して軽量で且つ低コストの風車ナセルカバーを提供することが可能となる。
風車ナセルカバーは、例えば地面から高さ数十ｍの高所に設置されるため、雷の影響を受けやすい。したがって、本発明の構成を風車ナセルカバーに適用することによって、耐雷機能を有して軽量で且つ低コストの風車ナセルカバーを提供することが可能となる。
本発明に係る複合材パネル構造体の製造方法は、強化繊維を含む複合材パネルにより形成される複合材パネル構造体の製造方法において、成形型に強化繊維基材を載置し、該強化繊維基材の上面に導電性メッシュシートを配置する積層工程と、前記強化繊維基材と前記導電性メッシュシートとをバッグフィルムで覆う被覆工程と、前記成形型と前記バッグフィルムとの間に形成された成形空間内を減圧する減圧工程と、減圧された前記成形空間内でマトリックス樹脂を流動させる流動工程と、前記マトリックス樹脂を固化させる固化工程と、前記マトリックス樹脂が固化した後に、前記強化繊維基材と前記導電性メッシュシートと前記バッグフィルムとが一体化された複合材パネルを前記成形型から脱型する脱型工程と、複数の前記複合材パネルの前記導電性メッシュシートを互いに電気的に接続する接続工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、真空含浸工法を用いた製造方法において、積層工程で強化繊維基材の上面に導電性メッシュシートを配置している。この導電性メッシュシートにより、流動工程で液体樹脂を強化繊維基材に拡散、浸透させることができる。
また、本発明では、積層工程で強化繊維基材の上面に離型フィルムを配置せず、脱型工程にて、強化繊維基材と導電性メッシュシートとバッグフィルムとを一体化して成形型から脱型し、複合材パネル内に導電性メッシュシートを残存させている。さらに、接続工程で、残存した複数の導電性メッシュシートを互いに電気的に接続している。これにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。さらにまた、構造体製造方法の工程として新たにシールド線等の耐雷構造を設ける工程が不要となり、コストの低減が可能となる。
また、本発明では、積層工程で強化繊維基材の上面に離型フィルムを配置せず、脱型工程にて、強化繊維基材と導電性メッシュシートとバッグフィルムとを一体化して成形型から脱型し、複合材パネル内に導電性メッシュシートを残存させている。さらに、接続工程で、残存した複数の導電性メッシュシートを互いに電気的に接続している。これにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。さらにまた、構造体製造方法の工程として新たにシールド線等の耐雷構造を設ける工程が不要となり、コストの低減が可能となる。
以上記載のように本発明によれば、複合材パネルが導電性メッシュシートを含み、且つ複数の複合材パネルの導電性メッシュシートが互いに電気的に接続されていることにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。これにより、新たにシールド線等の耐雷構造を設ける必要がなくなり設備コストの低減が可能となる。
また、導電性メッシュシートは、複合材パネル構造体において雷電流路の形成に用いられるとともに、複合体パネルの製造工程において強化繊維基材への液体樹脂の拡散、浸透にも用いることができ、製造時及び製造後の両方において導電性メッシュシートを有効に利用することが可能となる。さらに導電性メッシュシートは網目状であるから軽量で広面積に設置することができ、複合材パネル構造体を軽量化することが可能である。
また、導電性メッシュシートは、複合材パネル構造体において雷電流路の形成に用いられるとともに、複合体パネルの製造工程において強化繊維基材への液体樹脂の拡散、浸透にも用いることができ、製造時及び製造後の両方において導電性メッシュシートを有効に利用することが可能となる。さらに導電性メッシュシートは網目状であるから軽量で広面積に設置することができ、複合材パネル構造体を軽量化することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係る複合材パネル構造体は、強化繊維を含む複合材パネルにより形成され、耐雷機能を有するものである。この複合材パネル構造体は、例えば風車ナセルカバー、航空機、自動車、船舶、鉄道車両等の部材として用いられる。
本発明の実施形態に係る複合材パネル構造体は、強化繊維を含む複合材パネルにより形成され、耐雷機能を有するものである。この複合材パネル構造体は、例えば風車ナセルカバー、航空機、自動車、船舶、鉄道車両等の部材として用いられる。
図１（Ｃ）に示すように、本発明の実施形態に係る複合材パネル構造体は、強化繊維を含む複合材パネル１０により形成される。
複合材パネル１０は、マトリックス樹脂が含浸された強化繊維基材８と、強化繊維基材８の一面側に配置された導電性メッシュシート３と、導電性メッシュシート（フローメディア）３を挟んで強化繊維基材８の一面側に配置されたバッグフィルム４とを含む。なお、強化繊維基材８は、樹脂が含浸されていないドライな繊維からなる基材であってもよいし、樹脂が繊維に含浸されたプリプレグであってもよい。また、導電性メッシュシート３の材料は、銅、アルミ、鋼、カーボン等が用いられる。さらにまた、導電性メッシュシート３は、一部コーティングされていてもよいし、又は予め樹脂が含浸されていてもよい。ここで、導電性メッシュシート３を鋼製とした場合には、複合材パネル１０の強度向上に寄与する。
さらに、例えば図２に示すように、複合材パネル構造体は、複数の複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性メッシュシート３ａ、３ｂが互いに電気的に接続されることにより耐雷機能を実現するものである。
複合材パネル１０は、マトリックス樹脂が含浸された強化繊維基材８と、強化繊維基材８の一面側に配置された導電性メッシュシート３と、導電性メッシュシート（フローメディア）３を挟んで強化繊維基材８の一面側に配置されたバッグフィルム４とを含む。なお、強化繊維基材８は、樹脂が含浸されていないドライな繊維からなる基材であってもよいし、樹脂が繊維に含浸されたプリプレグであってもよい。また、導電性メッシュシート３の材料は、銅、アルミ、鋼、カーボン等が用いられる。さらにまた、導電性メッシュシート３は、一部コーティングされていてもよいし、又は予め樹脂が含浸されていてもよい。ここで、導電性メッシュシート３を鋼製とした場合には、複合材パネル１０の強度向上に寄与する。
さらに、例えば図２に示すように、複合材パネル構造体は、複数の複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性メッシュシート３ａ、３ｂが互いに電気的に接続されることにより耐雷機能を実現するものである。
ここで、図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本発明の実施形態に係る複合材パネル構造体の製造方法を説明する。
最初に、図１（Ａ）に示すように、積層工程において、強化繊維基材２を成形型１上に載置し、強化繊維基材２の上面に導電性メッシュシート３を配置する。この導電性メッシュシート３により、後述する流動工程で液体樹脂を強化繊維基材２に拡散、浸透させることができる。強化繊維基材２を構成する繊維には、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の公知の繊維を用いることができる。
最初に、図１（Ａ）に示すように、積層工程において、強化繊維基材２を成形型１上に載置し、強化繊維基材２の上面に導電性メッシュシート３を配置する。この導電性メッシュシート３により、後述する流動工程で液体樹脂を強化繊維基材２に拡散、浸透させることができる。強化繊維基材２を構成する繊維には、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の公知の繊維を用いることができる。
次いで、被覆工程において、強化繊維基材２と導電性メッシュシート３とをバッグフィルム４で覆う。具体的には、吸引口５及び注入口６が設けられたバッグフィルム４を強化繊維基材２に被せ、シール部材７によって、バッグフィルム４と成形型１とで囲まれる空間（成形空間）を密封する。
そして、図１（ｃ）に示すように、減圧工程において、吸引口５に真空ポンプが接続され、この真空ポンプにより成形空間内が減圧される。
そして、図１（ｃ）に示すように、減圧工程において、吸引口５に真空ポンプが接続され、この真空ポンプにより成形空間内が減圧される。
さらに、流動工程において、注入口７を介して減圧下の成形空間内に液状のマトリックス樹脂が注入される。なお、マトリックス樹脂は、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であってもよいし、ポリブチレンテレフタレートに代表される熱可塑性樹脂であってもよい。なお、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、マトリックス樹脂を溶融させて、成形空間内に注入して強化繊維基材２に浸透させる。
続いて、固化工程において、マトリックス樹脂が含浸された強化繊維基材８を固化する。具体的には、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であれば、加熱条件下または室温条件下で反応によりマトリックス樹脂を硬化させる。一方、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であれば、溶融したマトリックス樹脂を冷却固化する。
この後、図１（ｃ）に示すように、脱型工程において、強化繊維基材８と導電性メッシュシート３とバッグフィルム４とが一体化された複合材パネル１０が成形型１から取り外される。
この後、図１（ｃ）に示すように、脱型工程において、強化繊維基材８と導電性メッシュシート３とバッグフィルム４とが一体化された複合材パネル１０が成形型１から取り外される。
さらに、接続工程において、複数の複合材パネル１０の導電性メッシュシート３を互いに電気的に接続する。
本実施形態に係る複合材パネル構造体の製造方法では、積層工程で強化繊維基材２の上面に離型フィルムを配置せず、脱型工程にて、強化繊維基材３２と導電性メッシュシート３とバッグフィルム４とを一体化して脱型し、複合材パネル１０内に導電性メッシュシート３を残存させている。さらに、接続工程で、残存した複数の導電性メッシュシート３を互いに電気的に接続している。これにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。さらにまた、構造体製造方法の工程として新たにシールド線等の耐雷構造を設ける工程が不要となり、コストの低減が可能となる。
本実施形態に係る複合材パネル構造体の製造方法では、積層工程で強化繊維基材２の上面に離型フィルムを配置せず、脱型工程にて、強化繊維基材３２と導電性メッシュシート３とバッグフィルム４とを一体化して脱型し、複合材パネル１０内に導電性メッシュシート３を残存させている。さらに、接続工程で、残存した複数の導電性メッシュシート３を互いに電気的に接続している。これにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。さらにまた、構造体製造方法の工程として新たにシールド線等の耐雷構造を設ける工程が不要となり、コストの低減が可能となる。
図２乃至図５に、本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の構成例を示す。
図２は、本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は複合材パネル構造体の拡大断面図で、（Ｂ）は複合材パネル構造体の斜視図である。
第１構成例において、複合材パネル１０ａ、１０ｂは、導電性メッシュシート３ａ、３ｂの端部が露出した導電性接続端３０ａ、３０ｂを有し、隣接する複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士が接触している。
図２は、本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は複合材パネル構造体の拡大断面図で、（Ｂ）は複合材パネル構造体の斜視図である。
第１構成例において、複合材パネル１０ａ、１０ｂは、導電性メッシュシート３ａ、３ｂの端部が露出した導電性接続端３０ａ、３０ｂを有し、隣接する複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士が接触している。
具体的には、隣接する一側の複合材パネル１０ａは、導電性メッシュシート３ａの端部が露出した導電性接続端３０ａと、マトリックス樹脂を含浸した強化繊維基材８ａとが剥離されている。この導電性接続端３０ａと強化繊維基材８ａとの間に、隣接する他側の複合材パネル１０ｂが挟み込まれている。このとき、導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士が直接接触した状態とする。さらに、上記構成により積層された導電性接続端３０ａと、導電性接続端３０ｂと、強化繊維基材８ａと、強化繊維基材８ｂとが一体に固定されるように、これらがボルト２１及びナット２２により締結されている。このとき、図２（Ｂ）に示すように、導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士の接触性を高くするため、粘着性樹脂シート２３により導電性接続端３０ａ、３０ｂを粘着固定してもよいし、ボルト頭部と導電性接続端３０ａとの間に、導電性接続端３０ａ、３０ｂを押圧固定する平板状の押さえ板（図示略）を配置してもよい。なお、図２（Ｂ）において、ボルト２１及びナット２２は省略している。
ここで、複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性メッシュシート３ａ、３ｂを露出させる方法としては、複合材パネルの成形後に、複合材パネル１０ａ、１０ｂの最外層を形成するバッグフィルム４ａ、４ｂを除去して導電性接続端３０ａ、３０ｂを形成してもよい。また、複合材パネルの成形時に、強化繊維基材８ａ、８ｂと導電性メッシュシート３ａ、３ｂの端部との間に、部分的に離型フィルムを介装しておき、成形後にこの離型フィルムを除去して導電性接続端３０ａ、３０ｂを形成してもよい。
このように、隣接する複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート３ａ、３ｂ同士を電気的に接続することが可能となる。
このように、隣接する複合材パネル１０ａ、１０ｂの導電性接続端３０ａ、３０ｂ同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート３ａ、３ｂ同士を電気的に接続することが可能となる。
図３は、本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の第２構成例を示す拡大断面図である。
第２構成例において、複合材パネル１０ｃ、１０ｄは、導電性メッシュシート３ｃ、３ｄの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｃ、３０ｄを有し、複数の複合材パネル１０ｃ、１０ｄの導電性接続端３０ｃ、３０ｄが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続されている。
第２構成例において、複合材パネル１０ｃ、１０ｄは、導電性メッシュシート３ｃ、３ｄの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｃ、３０ｄを有し、複数の複合材パネル１０ｃ、１０ｄの導電性接続端３０ｃ、３０ｄが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続されている。
具体的には、一の複合材パネル１０ｃの導電性接続端３０ｃに鋼アングル２５が固定され、他の複合材パネル１０ｄの導電性接続端３０ｄに鋼アングル２６が固定されている。これらの鋼アングル２５、２６同士が、ボルト２７及びナット２８により締結されている。この構成により、複合材パネル１０ｃ、１０ｄ同士が連結されるとともに、導電性接続端３０ｃ、３０ｄ同士も電気的に接続される。なお、ここでは連結具として鋼アングルを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
このように、複数の複合材パネル１０ｃ、１０ｄの導電性接続端３０ｃ、３０ｄが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続された構成とすることにより、複合材パネル１０ｃ、１０ｄ間が離れている場合であっても導電性部材２５、２６を用いてこれらを電気的に接続できる。
また、導電性部材２５、２６が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル１０ｃ、１０ｄ同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
また、導電性部材２５、２６が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル１０ｃ、１０ｄ同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
図４は、本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の第３構成例を示す拡大断面図である。
第３構成例において、複合材パネル１０ｅ、１０ｆは第２構成例と同様に、導電性メッシュシート３ｅ、３ｆの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｅ、３０ｆを有し、複数の複合材パネル１０ｅ、１０ｅの導電性接続端３０ｅ、３０ｆが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続されている。
第３構成例において、複合材パネル１０ｅ、１０ｆは第２構成例と同様に、導電性メッシュシート３ｅ、３ｆの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｅ、３０ｆを有し、複数の複合材パネル１０ｅ、１０ｅの導電性接続端３０ｅ、３０ｆが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続されている。
具体的には、複合材パネル１０ｅ、１０ｆの端部から導電性メッシュシート３ｅ、３ｆの端部が突出して導電性接続端３０ｅ、３０ｆが形成されている。これらの導電性接続端３０ｅ、３０ｆがそれぞれバッグフィルム４ｅ、４ｆを挟んで折り返されている。
この折り返された導電性接続端３０ｅ、３０ｆにそれぞれ鋼アングル２５、２６が固定されている。これらの鋼アングル２５、２６同士が、ボルト２７及びナット２８により締結されている。この構成により、複合材パネル１０ｅ、１０ｆ同士が連結されるとともに、導電性接続端３０ｅ、３０ｆ同士も電気的に接続される。
この折り返された導電性接続端３０ｅ、３０ｆにそれぞれ鋼アングル２５、２６が固定されている。これらの鋼アングル２５、２６同士が、ボルト２７及びナット２８により締結されている。この構成により、複合材パネル１０ｅ、１０ｆ同士が連結されるとともに、導電性接続端３０ｅ、３０ｆ同士も電気的に接続される。
このように、複数の複合材パネル１０ｅ、１０ｆの導電性接続端３０ｅ、３０ｆが導電性部材２５、２６を介して電気的に接続された構成とすることにより、複合材パネル１０ｅ、１０ｆ間が離れている場合であっても導電性部材２５、２６を用いてこれらを電気的に接続できる。
また、導電性部材２５、２６が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル１０ｅ、１０ｆ同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
また、導電性部材２５、２６が電気的なコネクタとして用いられるとともに、複合材パネル１０ｅ、１０ｆ同士を連結する連結具として用いられる構成とすることにより、複合材パネル構造体の部品点数を削減することができる。
図５は本実施形態における導電性メッシュシートの接続構造の第４構成例を示す図であり、（Ａ）は複合材パネル構造体の拡大断面図で、（Ｂ）は複合材パネル構造体の斜視図である。
第４構成例において、複合材パネル１０ｇ、１０ｈは第１構成例と同様に、導電性メッシュシート３ｇ、３ｈの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｇ、３０ｈを有し、これらの導電性接続端３０ｇ、３０ｈが直接接触することにより電気的に接続されている。
第４構成例において、複合材パネル１０ｇ、１０ｈは第１構成例と同様に、導電性メッシュシート３ｇ、３ｈの端部が露出して形成される導電性接続端３０ｇ、３０ｈを有し、これらの導電性接続端３０ｇ、３０ｈが直接接触することにより電気的に接続されている。
具体的には、複合材パネル１０ｇ、１０ｈの端部から導電性メッシュシート３ｇ、３ｈの端部が突出して導電性接続端３０ｇ、３０ｈが形成されている。これらの導電性接続端３０ｇ、３０ｈがそれぞれ直角に屈曲されて相互に面接触し、この接触部位を鋼アングル２５、２６により挟み込んでボルト２７及びナット２８で締結している。なお、本構成例においては、連結具は導電性材料でなくてもよい。
このように、隣接する複合材パネル１０ｇ、１０ｈの導電性接続端３０ｇ、３０ｈ同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート３ｇ、３ｈ同士を電気的に接続することが可能となる。
このように、隣接する複合材パネル１０ｇ、１０ｈの導電性接続端３０ｇ、３０ｈ同士を直接接触させることにより、簡単な構成で導電性メッシュシート３ｇ、３ｈ同士を電気的に接続することが可能となる。
上記したように本実施形態に係る複合材パネル構造体によれば、複合材パネルが導電性メッシュシートを含み、且つ複数の複合材パネルの導電性メッシュシートが互いに電気的に接続されていることにより、複合材パネル構造体に雷電流路を形成することができ、複合材パネル自体により耐雷機能を実現することが可能となる。これにより、新たにシールド線等の耐雷構造を設ける必要がなくなり設備コストの低減が可能となる。
また、導電性メッシュシートは、複合材パネル構造体において雷電流路の形成に用いられるとともに、複合体パネルの製造工程において強化繊維基材への液体樹脂の拡散、浸透にも用いることができ、製造時及び製造後の両方において導電性メッシュシートを有効に利用することが可能となる。さらに、この複合材パネル構造体においては、製造時液体樹脂が拡散する際に導電性メッシュシートの網目の間にマトリックス樹脂が充填され強化繊維基材と導電性メッシュシートとが十分に接合されるため、複合材パネル構造体からメッシュシートが外れるおそれがない。さらにまた、導電性メッシュシートは網目状であるから軽量で広面積に設置することができ、複合材パネル構造体を軽量化することが可能である。
図６は、本実施形態に係る複合材パネル構造体を示す平面図である。
同図に示すように、本実施形態に係る複合材パネル構造体においては、図５に示す耐雷機能を有する複合材パネル１０ｇ、１０ｈを構造体全体に用いなくてもよい。この場合、耐雷機能を有する複合材パネル１０ｇ、１０ｈを、所定のシールド間隔以下となるように配置し、その他の部分は従来用いられている非導電性の複合材パネル５０ａ〜５０ｄを配置する。所定のシールド間隔は、落雷による人災防止に必要な間隔であり、例えば５ｍ×５ｍである。
同図に示すように、本実施形態に係る複合材パネル構造体においては、図５に示す耐雷機能を有する複合材パネル１０ｇ、１０ｈを構造体全体に用いなくてもよい。この場合、耐雷機能を有する複合材パネル１０ｇ、１０ｈを、所定のシールド間隔以下となるように配置し、その他の部分は従来用いられている非導電性の複合材パネル５０ａ〜５０ｄを配置する。所定のシールド間隔は、落雷による人災防止に必要な間隔であり、例えば５ｍ×５ｍである。
図７は、本実施形態の適用先の一例である風車ナセルカバーを示す図であり、（Ａ）は斜視図で、（Ｂ）は分解斜視図である。
一般に、風車は、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、ロータヘッドを介して回転翼の回転が入力される発電機を収納したナセルと、ナセルを軸方向に旋回可能に支持するタワーとを備えている。このナセルの外殻を形成する風車ナセルカバーは、例えば地面から高さ数十ｍの高所に設置されるため、雷の影響を受けやすい。したがって、本実施形態に係る複合材パネル構造体を風車ナセルカバーに適用することによって、耐雷機能を有して軽量で且つ低コストの風車ナセルカバーを提供することが可能となる。
一般に、風車は、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、ロータヘッドを介して回転翼の回転が入力される発電機を収納したナセルと、ナセルを軸方向に旋回可能に支持するタワーとを備えている。このナセルの外殻を形成する風車ナセルカバーは、例えば地面から高さ数十ｍの高所に設置されるため、雷の影響を受けやすい。したがって、本実施形態に係る複合材パネル構造体を風車ナセルカバーに適用することによって、耐雷機能を有して軽量で且つ低コストの風車ナセルカバーを提供することが可能となる。
１ 成形型
２ 強化繊維基材
３、３ａ〜３ｈ 導電性メッシュシート
４、４ａ〜４ｈ バッグフィルム
８、８ａ〜８ｈ 強化繊維基材（樹脂含浸）
１０、１０ａ〜１０ｈ 複合材パネル
２１、２７ ボルト
２２、２８ ナット
２５、２６ 鋼アングル（導電性部材）
３０、３０ａ〜３０ｈ 導電性接続端
５０ａ〜５０ｄ 非導電性複合材パネル
８０ 風車ナセルカバー
２ 強化繊維基材
３、３ａ〜３ｈ 導電性メッシュシート
４、４ａ〜４ｈ バッグフィルム
８、８ａ〜８ｈ 強化繊維基材（樹脂含浸）
１０、１０ａ〜１０ｈ 複合材パネル
２１、２７ ボルト
２２、２８ ナット
２５、２６ 鋼アングル（導電性部材）
３０、３０ａ〜３０ｈ 導電性接続端
５０ａ〜５０ｄ 非導電性複合材パネル
８０ 風車ナセルカバー
Claims (6)
- 強化繊維を含む複合材パネルにより形成される複合材パネル構造体において、
前記複合材パネルは、
マトリックス樹脂が含浸された強化繊維基材と、
前記強化繊維基材の一面側に配置された導電性メッシュシートと、
前記導電性メッシュシートを挟んで前記強化繊維基材の前記一面側に配置されたバッグフィルムとを含み、
複数の前記複合材パネルの前記導電性メッシュシートが互いに電気的に接続されていることを特徴とする複合材パネル構造体。 - 前記複合材パネルは、前記導電性メッシュシートの端部が露出した導電性接続端を有し、
隣接する前記複合材パネルの前記導電性接続端同士が接触していることを特徴とする請求項１に記載の複合材パネル構造体。 - 前記複合材パネルは、前記導電性メッシュシートの端部が露出して形成される導電性接続端を有し、
複数の前記複合材パネルの前記導電性接続端が導電性部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の複合材パネル構造体。 - 前記導電性部材が、複数の前記複合材パネルを連結する連結具であることを特徴とする請求項３に記載の複合材パネル構造体。
- 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複合材パネル構造体からなるナセルカバーを備えることを特徴とする風力発電装置。
- 強化繊維を含む複合材パネルにより形成される複合材パネル構造体の製造方法において、
成形型に強化繊維基材を載置し、該強化繊維基材の上面に導電性メッシュシートを配置する積層工程と、
前記強化繊維基材と前記導電性メッシュシートとをバッグフィルムで覆う被覆工程と、
前記成形型と前記バッグフィルムとの間に形成された成形空間内を減圧する減圧工程と、
減圧された前記成形空間内でマトリックス樹脂を流動させる流動工程と、
前記マトリックス樹脂を固化させる固化工程と、
前記マトリックス樹脂が固化した後に、前記強化繊維基材と前記導電性メッシュシートと前記バッグフィルムとが一体化された複合材パネルを前記成形型から脱型する脱型工程と、
複数の前記複合材パネルの前記導電性メッシュシートを互いに電気的に接続する接続工程とを備えることを特徴とする複合材パネル構造体の製造方法。
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