JP7154165B2 - wind turbine blades - Google Patents

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Description

本発明は風車用ブレードに関し、芯材と、該芯材を覆う繊維強化樹脂層とを備えた樹脂複合体で構成されている風車用ブレードに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind turbine blade, and more particularly to a wind turbine blade made of a resin composite including a core material and a fiber-reinforced resin layer covering the core material.

従来、樹脂発泡体で構成された芯材と、樹脂及び繊維を含む繊維強化樹脂層とを備え、該繊維強化樹脂層によって前記芯材が覆われている樹脂複合体が各種の用途に用いられている。
この種の樹脂複合体は、軽量でありながら優れた強度を有しており、例えば、下記特許文献１においては、風車用のブレードとして利用することが記載されている。 Conventionally, a resin composite comprising a core material made of a resin foam and a fiber-reinforced resin layer containing a resin and fibers, wherein the core material is covered with the fiber-reinforced resin layer, has been used for various purposes. ing.
This type of resin composite has excellent strength while being lightweight.

特開２０１７－１７７７０４号公報JP 2017-177704 A

風車用ブレードは、通常、複数本が一組となって１台の風車に装着される。
そして、風車では、回転軸方向が水平方向となる一般的な風車に限らず、回転軸方向を垂直方向とした垂直軸風車であっても、複数のブレードは、回転軸を周回する方向に等間隔となって配置される。
そのため、風車は、複数のブレードの内の一ブレードと他ブレードとの間で質量を異ならせると当該ブレードの回転によって回転軸に加えられる遠心力に不均衡が生じることになる。 A plurality of blades for wind turbines are usually attached to one wind turbine as a set.
Wind turbines are not limited to general wind turbines in which the direction of the rotation axis is horizontal. They are arranged at intervals.
Therefore, in a wind turbine, if one blade and the other blades among a plurality of blades have different masses, an imbalance will occur in the centrifugal force applied to the rotating shaft due to the rotation of the blade.

ここで本発明者が検討したところによれば、樹脂発泡体は、同じ原材料と同じ成形型とを使って繰り返し作製しても、同じ見掛け密度になるとは限らず、見掛け密度を異ならせる場合がある。
そのため樹脂発泡体を芯材として利用した風車用ブレードにおいては、上記のような遠心力の不均衡といった問題が生じるおそれがある。
そして、このような点については従来着目がされていないため、特にそのような問題を解決するための手段も確立されていない。
本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので、回転時に遠心力の不均衡を生じさせ難い風車用ブレードを提供することを課題としている。 Here, according to the inventor's study, even if the resin foam is repeatedly produced using the same raw material and the same molding die, the apparent density may not always be the same, and the apparent density may be different. be.
Therefore, in a wind turbine blade using a resin foam as a core material, there is a possibility that the above-described problem of centrifugal force imbalance may occur.
Moreover, since attention has not been paid to such points in the past, means for solving such problems have not been established.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a wind turbine blade that is less likely to cause imbalance in centrifugal force during rotation.

上記課題を解決すべく本発明は、芯材と、該芯材を覆う繊維強化樹脂層とを備えた樹脂複合体で構成されている風車用ブレードであって、前記芯材が複数の樹脂発泡体で構成されており、複数の前記樹脂発泡体には、第１樹脂発泡体と、該第１樹脂発泡体とは見掛け密度が異なる第２樹脂発泡体とが含まれている風車用ブレードを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a wind turbine blade composed of a resin composite including a core material and a fiber-reinforced resin layer covering the core material, wherein the core material comprises a plurality of resin foams. and the plurality of resin foams include a first resin foam and a second resin foam having an apparent density different from that of the first resin foam. offer.

本発明によれば、前記芯材を複数の樹脂発泡体で構成する。
しかも、本発明では、見掛け密度が異なる複数の樹脂発泡体で芯材を形成させるため、風車用ブレードを作製する際に樹脂発泡体の組み合わせによって合計質量を調整し易く、複数の風車用ブレードを作製する際に質量バラツキが生じることを抑制することが容易である。

したがって、本発明によれば回転時に遠心力の不均衡を生じさせ難い風車用ブレードが提供され得る。 According to the present invention, the core material is composed of a plurality of resin foams.
Moreover, in the present invention, since the core material is formed of a plurality of resin foams having different apparent densities, it is easy to adjust the total mass by combining the resin foams when manufacturing the wind turbine blade. It is easy to suppress the occurrence of mass variations during production.

Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a wind turbine blade that is less likely to cause imbalance in centrifugal force during rotation.

一実施形態における風車用ブレードを備えた風車を示す概略斜視図。1 is a schematic perspective view showing a wind turbine having wind turbine blades according to one embodiment; FIG. 一実施形態に係る風車用ブレードを示した斜視図。1 is a perspective view showing a wind turbine blade according to one embodiment; FIG. 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図。A cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図３における破線Ｘ部を拡大して示した概略断面図。The schematic sectional drawing which expanded and showed the broken-line X part in FIG. 他の実施形態に係る風車用ブレードを示した概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a wind turbine blade according to another embodiment; 他の実施形態に係る風車用ブレードを示した概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a wind turbine blade according to another embodiment;

以下に、図を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、垂直軸風車の風車本体部１００を示した図であり、図２は、風車本体部１００に複数が一組となって風車に利用される風車用ブレード３０（以下、単に「ブレード３０」ともいう）を示したものである。
図にも示されているように前記風車本体部１００は、垂直方向Ｈに延びる回転軸１０と、該回転軸１０の上端部から径方向外向きに放射状に延びる棒状の支持具２０と、該支持具２０の先端部に固定された前記ブレード３０とを備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a wind turbine main body 100 of a vertical axis wind turbine, and FIG. 2 shows wind turbine blades 30 (hereinafter simply referred to as “blades 30”).
As shown in the figure, the wind turbine main body 100 includes a rotating shaft 10 extending in the vertical direction H, rod-shaped supports 20 extending radially outward from the upper end of the rotating shaft 10, and the The blade 30 fixed to the tip of the support 20 is provided.

風車本体部１００は、回転軸１０の延在する方向とは交差する方向から前記ブレード３０が風Ｗを受けた際に当該ブレード３０が風力によって回転軸１０の周りを周回運動すべく構成されている。
該垂直軸風車は、ブレード３０が回転軸１０の周りを周回する方向Ｒ（以下「周方向Ｒ」ともいう）に移動することで該ブレード３０に支持具２０を介して連結されている回転軸１０が軸周りに回転し、該回転軸１０の回転運動が図示していないジェネレータの駆動に利用されて発電を行うべく構成されている。 The wind turbine body 100 is configured such that when the blades 30 receive the wind W from a direction intersecting with the direction in which the rotating shaft 10 extends, the blades 30 revolve around the rotating shaft 10 by the wind force. there is
The vertical axis wind turbine is a rotary shaft connected to the blades 30 via the support 20 by moving the blades 30 in a direction R (hereinafter also referred to as "circumferential direction R") in which the blades 30 revolve around the rotary shaft 10. 10 rotates about its axis, and the rotational motion of the rotating shaft 10 is used to drive a generator (not shown) to generate power.

本実施形態の風車本体部１００は、複数のブレード３０を備え、前記回転軸１０の軸方向視において複数の前記ブレード３０が前記回転軸１０を中心とした同一円周上に配され、且つ、周方向Ｒにおいて略等間隔となるように配されている。 The wind turbine main body 100 of the present embodiment includes a plurality of blades 30, the plurality of blades 30 are arranged on the same circumference around the rotation shaft 10 when viewed in the axial direction of the rotation shaft 10, and They are arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction R.

本実施形態のブレード３０は、長板状であり、回転軸と並行するように配されている。
本実施形態のブレード３０は、長さ方向Ｘ（長手方向）が垂直方向Ｈとなり、幅方向Ｙ（短手方向）が周方向Ｒとなり、厚さ方向Ｚが径方向Ｄとなるように風車本体部１００に配されている。
本実施形態のブレード３０は、長手方向（垂直方向Ｈ）の中央部において前記支持具２０と連結されている。 The blade 30 of this embodiment has a long plate shape and is arranged in parallel with the rotation axis.
The blade 30 of the present embodiment is arranged such that the length direction X (longitudinal direction) is the vertical direction H, the width direction Y (lateral direction) is the circumferential direction R, and the thickness direction Z is the radial direction D. It is arranged in the section 100 .
The blade 30 of this embodiment is connected to the support 20 at the central portion in the longitudinal direction (vertical direction H).

図２、図３に示すように本実施形態のブレード３０は、樹脂複合体１によって構成されている。
本実施形態において前記ブレード３０として用いられる前記樹脂複合体１は、コアとなる芯材２と、該芯材２を覆う外殻となる繊維強化樹脂層３とを備えている。
本実施形態における前記樹脂複合体１は、前記芯材２が複数の樹脂発泡体で構成されている。
前記芯材２を構成する複数の前記樹脂発泡体として、本実施形態では、第１樹脂発泡体２１と、該第１樹脂発泡体２１とは見掛け密度が異なる第２樹脂発泡体２２とが備えられている。
本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体２１よりも前記第２樹脂発泡体２２の方が見掛け密度が高くなっている。
言い換えると、本実施形態においては、より発泡度が高い樹脂発泡体が前記第１樹脂発泡体２１として備えられている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the blade 30 of this embodiment is composed of the resin composite 1. As shown in FIG.
The resin composite 1 used as the blade 30 in this embodiment includes a core material 2 as a core and a fiber-reinforced resin layer 3 as an outer shell covering the core material 2 .
In the resin composite 1 of this embodiment, the core material 2 is composed of a plurality of resin foams.
As the plurality of resin foams constituting the core material 2, in this embodiment, a first resin foam 21 and a second resin foam 22 having an apparent density different from that of the first resin foam 21 are provided. It is
In this embodiment, the apparent density of the second resin foam 22 is higher than that of the first resin foam 21 .
In other words, in the present embodiment, a resin foam having a higher foaming degree is provided as the first resin foam 21 .

本実施形態における前記樹脂複合体１は、幅方向Ｙでの一端部１ａが風車で回転する際の回転方向先端側となり、幅方向Ｙでの他端部１ｂが回転方向末端側となるように構成されている。
本実施形態における前記樹脂複合体１は、厚さ方向Ｚに風を受けるように風車に装着される。
即ち、前記樹脂複合体１は、風を受ける第１表面１ｆと、第１表面１ｆとは反対面となる第２表面１ｈとを備えている。 The resin composite 1 in the present embodiment is arranged so that one end 1a in the width direction Y is on the leading end in the rotation direction when the windmill rotates, and the other end 1b in the width direction Y is on the end in the rotation direction. It is configured.
The resin composite 1 in this embodiment is mounted on a windmill so as to receive wind in the thickness direction Z. As shown in FIG.
That is, the resin composite 1 has a first surface 1f that receives wind and a second surface 1h opposite to the first surface 1f.

本実施形態の前記芯材２では、前記第１樹脂発泡体２１と、前記第２樹脂発泡体２２とが樹脂複合体１の厚さ方向Ｚに積層されている。
即ち、前記芯材２は、厚さ方向Ｚにおける中央部に前記第１樹脂発泡体２１と、前記第２樹脂発泡体２２との接着面を有している。 In the core material 2 of the present embodiment, the first resin foam 21 and the second resin foam 22 are laminated in the thickness direction Z of the resin composite 1 .
That is, the core material 2 has a bonding surface for the first resin foam 21 and the second resin foam 22 at the central portion in the thickness direction Z. As shown in FIG.

本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体２１が前記第１表面１ｆの側に配され、前記第２樹脂発泡体２２が前記第２表面１ｈの側に配されている。
従って、前記第１樹脂発泡体２１は、風を受ける方向において背面側に前記第２樹脂発泡体２２との接着に利用される接着面２１ａを有し、前記第２樹脂発泡体２２は前面側に前記第１樹脂発泡体２１との接着に利用される接着面２２ａを有している。
従って、本実施形態における前記芯材２の表面には、風車における回転方向での先端側と末端側との両方に前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との境界線２ｘが形成されている。 In this embodiment, the first resin foam 21 is arranged on the first surface 1f side, and the second resin foam 22 is arranged on the second surface 1h side.
Therefore, the first resin foam 21 has an adhesive surface 21a used for bonding with the second resin foam 22 on the back side in the direction of receiving the wind, and the second resin foam 22 has an adhesive surface 21a on the front side. has an adhesive surface 22 a that is used for bonding with the first resin foam 21 .
Therefore, on the surface of the core material 2 in this embodiment, boundary lines 2x between the first resin foam 21 and the second resin foam 22 are formed on both the front end side and the end side in the rotation direction of the wind turbine. is formed.

本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との接着に接着剤が用いられており、前記芯材２は、厳密に言えば、前記第１樹脂発泡体２１と、前記第２樹脂発泡体２２と、これらの間に設けられた接着剤層２３とで構成されている。
前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２とは、外周縁部に至るまで十分接着されており、前記接着面２１ａ，２２ａの外周縁（接着剤層２３の外周縁）が前記境界線２ｘとなっている。 In the present embodiment, an adhesive is used for bonding the first resin foam 21 and the second resin foam 22, and strictly speaking, the core material 2 is the first resin foam 21, the second resin foam 22, and an adhesive layer 23 provided therebetween.
The first resin foam 21 and the second resin foam 22 are sufficiently bonded up to the outer peripheral edge, and the outer peripheral edge of the adhesive surfaces 21a and 22a (the outer peripheral edge of the adhesive layer 23) is The boundary line is 2x.

風車用ブレード３０は、強い風を受けた際には長さ方向Ｘに湾曲して風力を僅かに逃してしまい易いが、本実施形態の芯材２は、幅方向両端部に境界線２ｘを形成させており風を受ける方向（厚さ方向）に対向するように前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との接着面が形成されていることから前記接着剤層２３による補強効果を期待でき上記のような湾曲を抑制する効果を期待することができる。 When the wind turbine blade 30 receives a strong wind, it tends to bend in the length direction X and slightly escape the wind force. Since the adhesive surfaces of the first resin foam 21 and the second resin foam 22 are formed so as to face the direction (thickness direction) in which the wind is formed, the adhesive layer 23 A reinforcing effect can be expected, and an effect of suppressing the above curvature can be expected.

本実施形態において前記芯材２を構成する前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２とは、特にその形成方法や材質が限定されない。
前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２は、例えば、押出発泡成形体であってもよく、ビーズ発泡成形体などであってもよい。
前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２は、ビーズ発泡成形体であることが好ましい。 In the present embodiment, the first resin foam 21 and the second resin foam 22 forming the core 2 are not particularly limited in their forming method or material.
The first resin foam 21 and the second resin foam 22 may be, for example, extrusion foam moldings, bead foam moldings, or the like.
The first resin foam 21 and the second resin foam 22 are preferably foamed beads.

前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２は、例えば、ポリエチレン樹脂発泡体、ポリプロピレン樹脂発泡体などのポリオレフィン樹脂発泡体；汎用ポリスチレン樹脂（ＧＰＰＳ）発泡体、ハイインパクトポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）発泡体などのポリスチレン樹脂発泡体；ポリアミド１２発泡体、ポリアミド６発泡体、ポリアミド６６発泡体などのポリアミド樹脂発泡体；ポリ乳酸樹脂発泡体、ポリブチレンサクシネート樹脂発泡体、ポリエチレンテレフタレート樹脂発泡体、ポリブチレンテレフタレート樹脂発泡体などのポリエステル樹脂発泡体；ポリカーボネート樹脂発泡体；アクリル樹脂発泡体などとすることができる。 The first resin foam 21 and the second resin foam 22 are, for example, polyolefin resin foam such as polyethylene resin foam and polypropylene resin foam; general-purpose polystyrene resin (GPPS) foam, high impact polystyrene resin (HIPS) ) polystyrene resin foam such as foam; polyamide resin foam such as polyamide 12 foam, polyamide 6 foam, polyamide 66 foam; polylactic acid resin foam, polybutylene succinate resin foam, polyethylene terephthalate resin foam , polyester resin foam such as polybutylene terephthalate resin foam; polycarbonate resin foam; acrylic resin foam;

前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２は、高い強度の風車用ブレードを形成させる上において、ポリエチレンテレフタレート樹脂発泡体、ポリカーボネート樹脂発泡体、又は、アクリル樹脂発泡体のいずれかであることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート樹脂発泡体であることが特に好ましい。 The first resin foam 21 and the second resin foam 22 are either polyethylene terephthalate resin foam, polycarbonate resin foam, or acrylic resin foam in order to form a high-strength wind turbine blade. It is preferably a polyethylene terephthalate resin foam, particularly preferably a polyethylene terephthalate resin foam.

前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２は、例えば、５０ｋｇ／ｍ３以上７００ｋｇ／ｍ３以下の見掛け密度を有する樹脂発泡体を採用することができる。 For the first resin foam 21 and the second resin foam 22, for example, a resin foam having an apparent density of 50 kg/m 3 or more and 700 kg/m 3 or less can be adopted.

前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との見掛け密度の違いは、見掛け密度の高い側での見掛け密度を１００質量％としたときに１質量％以上であることが好ましく、２質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましい。
見掛け密度の違いは、２０質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましい。 The difference in apparent density between the first resin foam 21 and the second resin foam 22 is preferably 1% by mass or more when the apparent density on the side with the higher apparent density is 100% by mass. It is more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 5% by mass or more.
The difference in apparent density is preferably 20% by mass or less, more preferably 18% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less.

前記第１樹脂発泡体２１及び前記第２樹脂発泡体２２の見掛け密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム－見掛け密度の求め方」記載の方法で測定することができる。
即ち、見掛け密度は、原則的には次のようにして求めることができる。
（見掛け密度測定方法）
１００ｃｍ３以上の試験片を材料の元のセル構造をできるだけ変えない様に切断し、その質量を測定し、次式により算出することができる。

見掛け密度（ｇ／ｃｍ３）＝試験片質量（ｇ）／試験片体積（ｃｍ３）

尚、測定用試験片は、原則的に成形が施された後、７２時間以上経過した試料から切り取り、温度２３±２℃、湿度５０±５％の雰囲気条件に１６時間以上放置したものとする。
なお、試料の寸法測定には、例えば、（株）ミツトヨ製「ＤＩＧＩＭＡＴＩＣ」ＣＤ－１５タイプを用いることができる。 The apparent densities of the first resin foam 21 and the second resin foam 22 can be measured by the method described in JIS K7222:2005 "Foamed plastics and rubbers-Determination of apparent density".
That is, in principle, the apparent density can be obtained as follows.
(Apparent density measurement method)
A test piece of 100 cm 3 or more is cut so as not to change the original cell structure of the material as much as possible, and the mass is measured and calculated by the following formula.

Apparent density (g/cm 3 ) = test piece mass (g)/test piece volume (cm 3 )

In principle, the test piece for measurement shall be cut from a sample that has been molded for 72 hours or more and left for 16 hours or more in an atmosphere with a temperature of 23 ± 2 ° C and a humidity of 50 ± 5%. .
For the dimensional measurement of the sample, for example, "DIGIMATIC" CD-15 type manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. can be used.

本実施形態のブレード３０は、風車に利用される全てのブレード３０の質量が全てのブレードの平均質量に対して±２０％の範囲内に収まることが好ましく、±１５％の範囲内に収まることがより好ましく、±１０％の範囲内に収まることが特に好ましい。
従って、前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２とは、風車に利用される全てのブレード３０の芯材２から算出した平均質量に対して±２０％の範囲内に収まる見掛け密度であることが好ましく、±１５％の範囲内に収まる見掛け密度であることがより好ましく、±１０％の範囲内に収まる見掛け密度であることが特に好ましい。 In the blades 30 of this embodiment, the mass of all blades 30 used in the wind turbine is preferably within ±20% of the average mass of all blades, and within ±15%. is more preferable, and it is particularly preferable to fall within the range of ±10%.
Therefore, the first resin foam 21 and the second resin foam 22 appear to be within ±20% of the average mass calculated from the core material 2 of all the blades 30 used in the wind turbine. The density is preferably within the range of ±15%, more preferably within the range of ±15%, and particularly preferably within the range of ±10%.

前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との接着は、単なる感圧接着剤ではなく、反応硬化型接着剤によって行われることが好ましい。
前記反応硬化型接着剤としては、熱硬化型であっても常温硬化型であってもよい。
但し、芯材２の中心部には、外部より効率良く熱を加えることが難しいため、前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２との接着は、常温硬化型接着剤によって実施することが好ましい。
該常温硬化型接着剤としては、例えば、シリコン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。
前記常温硬化型接着剤としては、エポキシ系接着剤が好適である。
前記エポキシ系接着剤としては、主剤と硬化剤とを使用直前に混合する２液混合タイプであることが好ましい。 The bonding between the first resin foam 21 and the second resin foam 22 is preferably performed with a reactive curing adhesive instead of a simple pressure-sensitive adhesive.
The reaction-curable adhesive may be a thermosetting adhesive or a room-temperature-curable adhesive.
However, since it is difficult to efficiently apply heat to the central part of the core material 2 from the outside, the adhesion between the first resin foam 21 and the second resin foam 22 is performed with a room temperature curing adhesive. preferably.
Examples of the room-temperature-curable adhesives include silicone-based adhesives, acrylic-based adhesives, and epoxy-based adhesives.
An epoxy-based adhesive is suitable as the room-temperature-curable adhesive.
The epoxy adhesive is preferably of a two-liquid mixing type in which a main agent and a curing agent are mixed immediately before use.

本実施形態においては、相対的に見掛け密度の高い第２樹脂発泡体２２が回転軸の近くに位置することで回転時におけるモーメントを小さくすることができる。
複数のブレードを風車に配置する際は、見掛け密度の高い樹脂発泡体と見掛け密度の低い樹脂発泡体との位置関係が互いに共通するように配置することが好ましい。
尚、見掛け密度の高い樹脂発泡体と見掛け密度の低い樹脂発泡体とを風を受ける方向に積層し、これらの位置関係を複数のブレードの間で共通させることなど、芯材に関する公的な態様については、垂直軸風車、水平軸風車のいずれにも該当する。 In this embodiment, the second resin foam 22, which has a relatively high apparent density, is positioned near the rotation axis, so that the moment during rotation can be reduced.
When arranging a plurality of blades in the wind turbine, it is preferable to arrange them so that the resin foam having a high apparent density and the resin foam having a low apparent density have the same positional relationship.
In addition, a public aspect related to the core material, such as laminating a resin foam with a high apparent density and a resin foam with a low apparent density in the direction of receiving the wind, and making the positional relationship of these common among a plurality of blades applies to both vertical axis wind turbines and horizontal axis wind turbines.

該芯材２の表面を覆う前記繊維強化樹脂層３は、本実施形態においては、２枚のシート状の繊維強化樹脂材によって形成されている。
前記繊維強化樹脂材の一方は前記第１樹脂発泡体２１に積層されており、他方は前記第２樹脂発泡体２２に積層されている。
即ち、本実施形態の繊維強化樹脂層３は、前記第１樹脂発泡体２１に積層された前記繊維強化樹脂材で構成されている第１の部位（以下「第１繊維強化樹脂層３１」ともいう）と、前記第２樹脂発泡体２２に積層された前記繊維強化樹脂材で構成されている第２の部位（以下「第２繊維強化樹脂層３２」ともいう）とを備えている。 The fiber-reinforced resin layer 3 covering the surface of the core material 2 is formed of two sheet-like fiber-reinforced resin materials in this embodiment.
One of the fiber-reinforced resin materials is laminated on the first resin foam 21 and the other is laminated on the second resin foam 22 .
That is, the fiber reinforced resin layer 3 of the present embodiment is a first portion (hereinafter also referred to as "first fiber reinforced resin layer 31") made of the fiber reinforced resin material laminated on the first resin foam 21. ) and a second portion (hereinafter also referred to as “second fiber reinforced resin layer 32 ”) made of the fiber reinforced resin material laminated on the second resin foam 22 .

図４に示すように前記第１繊維強化樹脂層３１は、シート状の繊維基材３１ａと、該繊維基材３１ａに含浸されて繊維基材３１ａに担持されている樹脂３１ｂとで構成されている。
前記第２繊維強化樹脂層３２も、繊維材で構成された繊維基材３２ａと、該繊維基材３２ａに含浸されて繊維基材３２ａに担持されている樹脂３１ｂとで構成されている。
即ち、本実施形態における繊維強化樹脂層３は、前記第１樹脂発泡体２１に積層された第１の繊維基材３１ａ（以下「第１繊維基材３１ａ」ともいう）と前記第２樹脂発泡体２２に積層された第２の繊維基材３２ａ（以下「第２繊維基材３２ａ」ともいう）とを含む複数の繊維基材が繊維強化樹脂層３の形成に用いられている。 As shown in FIG. 4, the first fiber reinforced resin layer 31 is composed of a sheet-like fiber base material 31a and a resin 31b impregnated in the fiber base material 31a and carried by the fiber base material 31a. there is
The second fiber-reinforced resin layer 32 is also composed of a fiber base material 32a made of a fibrous material and a resin 31b impregnated in the fiber base material 32a and carried by the fiber base material 32a.
That is, the fiber-reinforced resin layer 3 in the present embodiment includes the first fiber base material 31a (hereinafter also referred to as "first fiber base material 31a") laminated on the first resin foam 21 and the second resin foam. A plurality of fiber base materials including a second fiber base material 32 a laminated on the body 22 (hereinafter also referred to as “second fiber base material 32 a”) are used to form the fiber reinforced resin layer 3 .

上記のように本実施形態の繊維強化樹脂層３は、一領域の形成に用いられている第１繊維基材３１ａと前記一領域とは異なる他領域の形成に用いられている第２繊維基材３２ａとを含む複数の繊維基材を有する。 As described above, the fiber-reinforced resin layer 3 of the present embodiment includes the first fiber base material 31a used to form one region and the second fiber base material used to form another region different from the one region. It has a plurality of fibrous substrates including material 32a.

前記第１繊維基材３１ａと前記第２繊維基材３２ａとは、本実施形態においては前記芯材２の前記境界線２ｘを互いに重なり合って覆っている。
即ち、本実施形態においては、前記繊維強化樹脂層３がシート状の繊維基材３１ａ，３２ａと該繊維基材３１ａ，３２ａに含浸された樹脂３１ｂ，３２ｂとを含み、前記芯材２の表面では、前記第１樹脂発泡体２１を覆っている前記第１繊維基材３１ａが前記境界線２ｘを越えて前記第２樹脂発泡体２２に及び、前記第２樹脂発泡体２２を覆っている前記第２繊維基材３２ａが前記境界線２ｘを越えて前記第１樹脂発泡体２１に及んでおり、前記境界線２ｘでは、前記第１樹脂発泡体２１を覆っている前記第１繊維基材３１ａと前記第２樹脂発泡体２２を覆っている前記第２繊維基材３２ａとが重なりあって前記芯材２を覆っている。 In the present embodiment, the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a overlap each other and cover the boundary line 2x of the core material 2. As shown in FIG.
That is, in the present embodiment, the fiber-reinforced resin layer 3 includes sheet-like fiber base materials 31a and 32a and resins 31b and 32b impregnated in the fiber base materials 31a and 32a, and the surface of the core material 2 is Then, the first fiber base material 31a covering the first resin foam 21 reaches the second resin foam 22 beyond the boundary line 2x, and the second resin foam 22 is covered. The second fiber base material 32a reaches the first resin foam 21 beyond the boundary line 2x, and the first fiber base material 31a covers the first resin foam 21 at the boundary line 2x. and the second fiber base material 32 a covering the second resin foam 22 overlap each other to cover the core material 2 .

前記第１繊維基材３１ａと前記第２繊維基材３２ａとが重なりあって部分の幅ＷＤ（外側の繊維基材の表面に沿って測定される幅）は、該重なり合いが形成されている全域での平均値（以下「平均ラップ幅」ともいう）が１ｍｍ以上であることが好ましい。
前記平均ラップ幅は、２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることが特に好ましい。
前記幅ＷＤは、通常、最大でも２５ｍｍ以下とされ、前記平均ラップ幅も、通常、２５ｍｍ以下とされる。 The width WD of the portion where the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a overlap (the width measured along the surface of the outer fiber base material) is the entire area where the overlap is formed. (hereinafter also referred to as "average wrap width") is preferably 1 mm or more.
The average wrap width is more preferably 2 mm or more, particularly preferably 3 mm or more.
The width WD is usually 25 mm or less at maximum, and the average wrap width is also usually 25 mm or less.

本実施形態においては、この繊維基材の重なり合いは、前記接着剤層２３の外周縁に沿って帯状に延在する。
従って、本実施形態においては、前記接着剤層２３と、繊維基材の重なり合いとによって形成される補強構造がＨ鋼のような状態となっており、ブレード３０に対して高い補強効果を発揮する。 In this embodiment, the overlap of the fiber base material extends in a strip shape along the outer peripheral edge of the adhesive layer 23 .
Therefore, in this embodiment, the reinforcing structure formed by the adhesive layer 23 and the overlapping of the fiber base materials is in a state like H steel, and exhibits a high reinforcing effect for the blade 30. .

上記のような効果は、図５に示すように第１繊維基材３１ａと第２繊維基材３２ａとの少なくとも一方が境界線２ｘを越えて芯材２を覆っていれば発揮され得る。
即ち、前記第１樹脂発泡体２１を覆っている前記第１繊維基材３１ａと前記第２樹脂発泡体２２を覆っている前記第２繊維基材３２ａとの少なくとも一方が前記境界線２ｘを越えて他方の繊維基材と重なり合って前記芯材２を覆っており、前記芯材２の前記境界線２ｘに隣接する領域が重なり合った前記繊維基材（３１ａ，３２ａ）で覆われていると、前記接着剤層２３とによって形成される補強構造がＬ字アングルのような状態となって形成されるため、図４に示す態様と同様の効果が発揮され得る。
この場合に形成させる重なり合いの幅ＷＤ’やその平均値（平均ラップ幅）については、図４に示す態様と同様とすることができる。 The above effect can be exhibited if at least one of the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a covers the core material 2 beyond the boundary line 2x as shown in FIG.
That is, at least one of the first fiber base material 31a covering the first resin foam 21 and the second fiber base material 32a covering the second resin foam 22 crosses the boundary line 2x. When the core material 2 is covered by overlapping the other fiber base material, and the area adjacent to the boundary line 2x of the core material 2 is covered with the overlapping fiber base materials (31a, 32a), Since the reinforcing structure formed by the adhesive layer 23 is formed in a state like an L-shaped angle, the same effect as the embodiment shown in FIG. 4 can be exhibited.
The width WD' of the overlap formed in this case and its average value (average wrap width) can be the same as in the embodiment shown in FIG.

尚、本実施形態のブレード３０を構成する樹脂複合体１を作製する際には、加圧方向が当該樹脂複合体１の厚さ方向となるようなプレス方法が採用されることになるが、前記第１繊維基材３１ａと前記第２繊維基材３２ａとがこのプレス方向に行き違いになっていることでプレス時には前記第１繊維基材３１ａと前記第２繊維基材３２ａとが前記平均ラップ幅を増大させる方向に適宜スライドすることができ、芯材２の表面形状に対する良好な追従性を示してシワなどが生じ難くなる。
即ち、本実施形態の樹脂複合体１は、幅方向Ｙの端部において繊維基材どうしが重なり合っていることで、高い補強効果が発揮させるばかりでなく、外観美麗ともなり得る。 In addition, when producing the resin composite 1 that constitutes the blade 30 of the present embodiment, a pressing method is adopted in which the pressing direction is the thickness direction of the resin composite 1. Since the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a cross each other in the pressing direction, the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a are separated from each other during pressing. It can be slid appropriately in the direction of increasing the width, exhibits good conformability to the surface shape of the core material 2, and wrinkles and the like are less likely to occur.
That is, in the resin composite 1 of the present embodiment, since the fiber base materials overlap each other at the ends in the width direction Y, not only can a high reinforcing effect be exhibited, but also the appearance can be beautiful.

前記繊維強化樹脂層３の形成に用いられる繊維基材（３１ａ，３２ａ）は、例えば、平織物、綾織物、繻子織物など織布であっても、不織布であってもよい。
前記繊維基材（３１ａ，３２ａ）は、編布であってもよい。 The fiber base material (31a, 32a) used for forming the fiber-reinforced resin layer 3 may be, for example, a woven fabric such as a plain weave, a twill weave, or a satin weave, or may be a nonwoven fabric.
The fiber base material (31a, 32a) may be a knitted fabric.

前記繊維基材（３１ａ，３２ａ）を構成する繊維は、特に限定されず、例えば、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、アセテート繊維などの有機繊維や、カーボン繊維、ガラス繊維、金属繊維、などの無機繊維を挙げることができる。 The fibers constituting the fiber base materials (31a, 32a) are not particularly limited, and examples thereof include aramid fibers, polyvinyl alcohol fibers, vinyl chloride fibers, acrylic fibers, polyester fibers, polyurethane fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, and polystyrene fibers. , organic fibers such as acetate fibers, and inorganic fibers such as carbon fibers, glass fibers, and metal fibers.

繊維基材（３１ａ，３２ａ）に含浸される前記樹脂（３１ｂ，３２ｂ）としては、熱可塑性樹脂、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。 The resins (31b, 32b) with which the fiber base materials (31a, 32a) are impregnated may be thermoplastic resins or thermosetting resins.
Examples of thermoplastic resins include thermoplastic resins such as polyethylene resins, polypropylene resins, polystyrene resins, polybutadiene resins, styrene-butadiene resins, polyacetal resins, polyamide resins, and polycarbonate resins.
In the case of thermosetting resins, unsaturated polyester resins, acrylic resins, vinyl ester resins, epoxy resins, urethane resins, phenol resins, silicon resins, etc. can be used.

前記繊維強化樹脂層３は、通常、繊維基材が重なっている部分以外での平均厚さが０．０５ｍｍ以上２０ｍｍ以下のとなるように形成させることができ、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の平均厚さとなるように形成されることが好ましい。
該平均厚さは、樹脂複合体１において無作為に選択した複数箇所（例えば、１０箇所）での測定による算術平均値を計算して求めることができる。 The fiber reinforced resin layer 3 can usually be formed so that the average thickness other than the portion where the fiber base material overlaps is 0.05 mm or more and 20 mm or less, and the average thickness is 0.1 mm or more and 10 mm or less. It is preferably formed to have a thickness.
The average thickness can be obtained by calculating the arithmetic mean value of measurements at randomly selected multiple locations (eg, 10 locations) in the resin composite 1 .

尚、前記繊維基材（３１ａ，３２ａ）は、第１繊維基材３１ａと第２繊維基材３２ａとで厚さや材質などが共通している必要はなく、これらが異なっていてもよい。
また、前記第１繊維基材３１ａに担持されて前記第１繊維強化樹脂層３１の形成材料となっている前記樹脂３１ｂと、前記第２繊維基材３２ａに担持されて前記第２繊維強化樹脂層３２の形成材料となっている前記樹脂３２ｂとは材質などが共通している必要はなく、異なっていてもよい。
従って、前記第１繊維強化樹脂層３１と前記第２繊維強化樹脂層３２とは平均厚さが異なっていてもよい。 In addition, the first fiber base material 31a and the second fiber base material 32a of the fiber base materials (31a, 32a) do not need to have the same thickness, material, etc., and they may be different.
In addition, the resin 31b supported by the first fiber base material 31a and serving as a forming material of the first fiber reinforced resin layer 31 and the second fiber reinforced resin supported by the second fiber base material 32a The resin 32b, which is the material for forming the layer 32, does not need to have the same material, and may be different.
Therefore, the first fiber reinforced resin layer 31 and the second fiber reinforced resin layer 32 may have different average thicknesses.

前記第１繊維強化樹脂層３１と前記第２繊維強化樹脂層３２とは、それぞれ繊維基材（３１ａ，３２ａ）が１枚ずつである必要はなく、何れか一方又は両方に複数の繊維基材が厚さ方向に積層された状態で備えられていてもよい。
その場合、図６に示すように第１繊維強化樹脂層３１に備えられた繊維基材３１ａと第２繊維強化樹脂層３２に備えられた繊維基材３２ａとは、前記境界線２ｘの形成地点において交互に積層されて前記芯材２を覆うことが好ましい。
また、前記第１繊維強化樹脂層３１や前記第２繊維強化樹脂層３２に複数枚の繊維基材が備えられる場合、全ての繊維基材が前記境界線２ｘの形成地点において重なり合うようにしなくてもよい。
さらには、本実施形態においては、優れた補強効果を発揮させる上において繊維基材の重なり合いを形成させているが、要すれば、繊維基材を重ね合わせるようにしなくてもよい。 Each of the first fiber reinforced resin layer 31 and the second fiber reinforced resin layer 32 does not need to have one fiber base material (31a, 32a). may be provided in a state of being laminated in the thickness direction.
In that case, as shown in FIG. 6, the fiber base material 31a provided in the first fiber reinforced resin layer 31 and the fiber base material 32a provided in the second fiber reinforced resin layer 32 are located at the formation point of the boundary line 2x. It is preferable to cover the core material 2 by alternately stacking the layers.
In addition, when a plurality of fiber base materials are provided in the first fiber reinforced resin layer 31 and the second fiber reinforced resin layer 32, all the fiber base materials should be overlapped at the formation point of the boundary line 2x. good too.
Furthermore, in the present embodiment, the fibrous base materials are overlapped in order to exhibit an excellent reinforcing effect, but if necessary, the fibrous base materials do not have to be overlapped.

本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体２１と前記第２樹脂発泡体２２とにそれぞれ繊維基材を積層しているが、要すれば、芯材全体を１枚の繊維基材で覆うようにしてもよい。
即ち、本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体を覆う前記繊維基材と前記第２樹脂発泡体を覆う前記繊維基材とが連続した１枚の繊維基材であってもよい。 In this embodiment, the fiber base material is laminated on the first resin foam 21 and the second resin foam 22, respectively, but if necessary, the entire core material is covered with one fiber base material. You may do so.
That is, in the present embodiment, the fiber base material covering the first resin foam and the fiber base material covering the second resin foam may be one continuous fiber base material.

連続した１枚の繊維基材で芯材２を覆う場合、前記ブレード３０を構成する前記樹脂複合体１は、風車で前記ブレード３０が回転する際の回転方向先端側となる前記一端部１ａにおいて繊維基材を重ね合わせることが好ましい。
即ち、本実施形態において風車用のブレード３０を構成する前記樹脂複合体１は、前記第１樹脂発泡体２１を覆う前記繊維基材と前記第２樹脂発泡体２２を覆う前記繊維基材とが連続した１枚の繊維基材であり、該繊維基材が、その両端部の内の一端部と他端部とが風車用のブレード３０の回転方向における前記先端側の前記境界線２ｘ、又は、該境界線２ｘに隣接する領域で重なり合い、且つ、前記一端部と前記他端部との間の中間部で前記末端側（幅方向Ｙでの他端部１ｂ）の前記境界線２ｘを覆うように配されていることが好ましい。 When the core material 2 is covered with one continuous fiber base material, the resin composite 1 constituting the blade 30 is at the one end 1a that is the tip side in the rotation direction when the blade 30 rotates in the windmill. It is preferred to overlap the fibrous substrates.
That is, in the present embodiment, the resin composite 1 constituting the wind turbine blade 30 is composed of the fiber base covering the first resin foam 21 and the fiber base covering the second resin foam 22. One continuous fiber base material, the boundary line 2x on the tip side in the rotation direction of the wind turbine blade 30 at one end and the other end of both ends of the fiber base, or , overlap in a region adjacent to the boundary line 2x, and cover the boundary line 2x on the terminal side (the other end 1b in the width direction Y) at an intermediate portion between the one end and the other end. are preferably arranged in such a way that

風車の回転方向先端側は、鳥類や風に乗って飛来する飛来物などが衝突し易く、この部分が重なり合った繊維基材によって補強されることで樹脂複合体１の風車用ブレードとしての耐用期間を長期化させることができる。 Birds and flying objects flying on the wind tend to collide with the tip side of the windmill in the rotation direction, and this portion is reinforced by the overlapping fiber base material, so that the resin composite 1 has a useful life as a windmill blade. can be prolonged.

また、本実施形態においては、前記第１樹脂発泡体２１や前記第２樹脂発泡体２２の一方又は両方を複数の領域に分けて一領域を覆う繊維基材を他領域を覆う繊維基材と別体のものとしてもよい。 Further, in the present embodiment, one or both of the first resin foam 21 and the second resin foam 22 are divided into a plurality of regions, and a fiber base covering one region is used as a fiber base covering the other region. It may be a separate one.

尚、本実施形態においては、前記芯材２を２つの樹脂発泡体で構成させる態様を例示しているが、前記芯材２の構成には３以上の樹脂発泡体を用いてもよい。
さらに、２つの樹脂発泡体はブレードの厚さ方向に積層させる必要はない。
以上のように本実施形態においては樹脂複合体１や該樹脂複合体１をブレード３０として採用する風車について上記のような例示を行っているが、本発明は上記例示に何等限定されるものではない。 In this embodiment, the core material 2 is composed of two resin foams, but three or more resin foams may be used for the core material 2 .
Furthermore, the two resin foams need not be laminated through the thickness of the blade.
As described above, in the present embodiment, the resin composite 1 and the wind turbine employing the resin composite 1 as the blades 30 are exemplified as described above, but the present invention is not limited to the above exemplification. do not have.

１：樹脂複合体、２：芯材、２ｘ：境界線、３：繊維強化樹脂層、２１：第１樹脂発泡体、２２：第２樹脂発泡体、３０：風車用ブレード、３１：第１繊維強化樹脂層、３１ａ：第１繊維基材、３２：第２繊維強化樹脂層、３２ａ：第２繊維基材 1: Resin composite, 2: Core material, 2x: Boundary line, 3: Fiber reinforced resin layer, 21: First resin foam, 22: Second resin foam, 30: Windmill blade, 31: First fiber Reinforced resin layer 31a: first fiber base material 32: second fiber reinforced resin layer 32a: second fiber base material

Claims (4)

芯材と、該芯材を覆う繊維強化樹脂層とを備えた樹脂複合体で構成されている風車用ブレードであって、
前記芯材が複数の樹脂発泡体で構成されており、複数の前記樹脂発泡体には、第１樹脂発泡体と、該第１樹脂発泡体とは見掛け密度が異なる第２樹脂発泡体とが含まれ、
前記芯材の厚さ方向に風を受けて回転するよう構成され、
前記第１樹脂発泡体と、前記第２樹脂発泡体とが前記厚さ方向に積層されており、
前記芯材の表面には、前記回転する方向の先端側と末端側との両方に前記第１樹脂発泡体と前記第２樹脂発泡体との境界線が形成されている風車用ブレード。 A wind turbine blade composed of a resin composite including a core material and a fiber-reinforced resin layer covering the core material,
The core material is composed of a plurality of resin foams, and the plurality of resin foams includes a first resin foam and a second resin foam having an apparent density different from that of the first resin foam. included,
It is configured to receive wind in the thickness direction of the core material and rotate,
The first resin foam and the second resin foam are laminated in the thickness direction,
A wind turbine blade, wherein a boundary line between the first resin foam and the second resin foam is formed on the surface of the core material on both the tip end side and the end side in the direction of rotation. 前記繊維強化樹脂層がシート状の繊維基材と該繊維基材に含浸された樹脂とを含み、
前記先端側及び前記末端側の少なくとも一方においては、
前記第１樹脂発泡体を覆っている前記繊維基材と前記第２樹脂発泡体を覆っている前記繊維基材との少なくとも一方が前記境界線を越えて他方に重なり合って前記芯材を覆っており、
前記芯材は、前記境界線、又は、前記境界線に隣接する領域が重なり合った前記繊維基材で覆われている請求項１記載の風車用ブレード。 The fiber-reinforced resin layer includes a sheet-like fiber base material and a resin impregnated in the fiber base material,
At least one of the distal end side and the distal end side,
At least one of the fiber base material covering the first resin foam and the fiber base material covering the second resin foam crosses the boundary line and overlaps the other to cover the core material. cage,
2. The wind turbine blade according to claim 1, wherein the core material is covered with the fiber base material in which the boundary line or a region adjacent to the boundary line is overlapped. 前記第１樹脂発泡体を覆う前記繊維基材と前記第２樹脂発泡体を覆う前記繊維基材とが連続した１枚の繊維基材であり、
該繊維基材は、両端部の内の一端部と他端部とが前記先端側の前記境界線、又は、該境界線に隣接する領域で重なり合い、且つ、前記一端部と前記他端部との間の中間部で前記末端側の前記境界線を覆うように配されている請求項２記載の風車用ブレード。 The fiber base covering the first resin foam and the fiber base covering the second resin foam are a continuous fiber base,
In the fiber base material, one end and the other end of both ends overlap at the boundary line on the tip side or a region adjacent to the boundary line, and the one end and the other end overlap each other. 3. The wind turbine blade according to claim 2, which is arranged so as to cover the boundary line on the terminal side at an intermediate portion between the. 前記第１樹脂発泡体と前記第２樹脂発泡体とが常温硬化型接着剤で接着されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の風車用ブレード。 The wind turbine blade according to any one of claims 1 to 3, wherein the first resin foam and the second resin foam are adhered with a room temperature curing adhesive.
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