WO2013084634A1 - 風車翼および風力発電装置 - Google Patents

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秀康 藤岡
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a wind turbine blade and a wind power generator having a lightning resistance function.
  • a wind power generator has a configuration in which a nacelle is supported on an upper portion of a tower, and a rotor blade attached to a hub is rotatably supported by the nacelle.
  • the kinetic energy of the wind is converted into rotational energy of the wind turbine blade (more precisely, the entire rotor including the wind turbine blade), and this rotational energy is converted into electric power by a generator.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose wind turbine blades in which a lightning current is guided to a blade root through a down conductor from a massive receptor constituting a tip portion of a wind power generator.
  • Patent Documents 4 to 8 disclose various configurations of a wind turbine blade having a lightning resistance function.
  • Patent Documents 4 to 6 disclose wind turbine blades in which a lightning current is guided from a receptor provided at the tip of the blade to a blade root through a sheet-like or mesh-like down conductor.
  • Patent Document 7 discloses a wind turbine blade in which a lightning current is guided to a blade root through a down conductor from a receptor fixed to an anchor block provided in an internal space of the blade tip.
  • Patent Document 8 discloses a wind turbine blade in which a lightning current is guided to a blade root through a down conductor from a conductive or semiconductive receptor provided inside the blade tip.
  • Patent Documents 1 to 8 disclose nothing about measures for improving the connection strength between the receptor and the blade body forming the blade tip and the reliability of the electrical connection between the receptor and the down conductor. Not disclosed.
  • An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a wind turbine blade capable of improving the connection strength between a receptor and a blade body forming a blade tip and the reliability of an electrical connection between the receptor and a down conductor. And providing a wind turbine generator.
  • a wind turbine blade is connected to a blade body extending along the blade length direction from a blade root, and an end portion of the blade body opposite to the blade root, A metal receptor to be formed, and extending along the blade length direction from the connecting portion between the metal receptor and the end portion of the blade body toward the blade root, and a lightning current from the metal receptor
  • a metal foil configured to be guided to the blade root side, and at the connection portion, the fiber in a state where at least a fiber reinforced plastic constituting at least a part of the blade body and the metal receptor are stacked.
  • a reinforced plastic is fastened to the metal receptor, and an end of the metal foil is electrically connected to the metal receptor.
  • the fiber reinforced plastic is fastened to the metal receptor in a state where at least a fiber reinforced plastic constituting at least a part of the blade body and a metal receptor forming the blade tip are overlapped.
  • the state in which the fiber reinforced plastic and the metal receptor are at least stacked includes a state in which other members are further stacked in addition to the fiber reinforced plastic and the metal receptor. Since fiber reinforced plastic has high strength, the connection strength between the metal receptor that forms the blade tip and the blade body is secured by fastening the fiber reinforced plastic and the metal receptor at least in a stacked state. Can be improved.
  • the contact surface along the blade length direction of both members in the connecting portion can be secured in a large area and received by the wind turbine blade.
  • High connection strength that can withstand the bending moment of the wind turbine blade caused by wind load or the like can be maintained.
  • the end of the metal foil is electrically connected to the metal receptor at the connection between the metal receptor and the wing body, the electrical connection between the metal foil functioning as a down conductor and the metal receptor is performed. The reliability of the general connection can be improved.
  • the metal foil and the end of the metal foil are overlapped with the end of the metal foil and the end of the metal foil on the opposite side of the metal receptor across the metal foil.
  • the second metal plate is interposed between the metal foil and the metal receptor at the connection portion, and is fastened together with the metal receptor together with the first metal plate and the metal foil. May be further provided. In this manner, by fastening the first metal plate, the second metal plate, the metal foil, and the metal receptor together with at least a part of the metal foil sandwiched between the first metal plate and the second metal plate.
  • the metal foil can be stably fixed and the electrical connection between the metal foil and the metal receptor can be secured via the second metal plate.
  • the first metal plate and the second metal plate extend from the connection part to a position in the middle of the wing body, and the fiber reinforced plastic is
  • the metal foil, the first metal plate, and the second metal plate may be fastened together with the metal receptor. As described above, by extending the first metal plate and the second metal plate, which are fastened together with the metal receptor, to the middle of the blade body, the stress generated in the connection portion can be relieved and the connection strength is improved. .
  • bolt fastening may be used to fasten the metal receptor, the fiber reinforced plastic, the metal foil, the first metal plate, and the second metal plate.
  • the metal receptor, the fiber reinforced plastic, the metal foil, the first metal plate and the second metal plate can be easily fastened with bolts, and can be easily removed, so that each member can be easily replaced and repaired. Can be done.
  • a first recess and a second recess that is provided adjacent to the first recess through a step and shallower than the first recess are formed at an end of the metal receptor.
  • the fiber-reinforced plastic is engaged with the first recess together with the metal foil, the first metal plate, and the second metal plate, and is fastened to the metal receptor in the first recess.
  • the metal foil may be engaged with the second recess together with the first metal plate and the second metal plate, and may be fastened to the metal receptor in the second recess. Accordingly, it is possible to realize appropriate contact between each member and the metal receptor at the connection portion while improving connection strength and ensuring electrical connection.
  • the fiber-reinforced plastic, the metal foil, the first metal plate, and the second metal plate are brought into engagement with the first recess, and are fastened together to bring the fiber-reinforced plastic into surface contact with the metal receptor. And high connection strength can be secured.
  • the second metal plate can be brought into surface contact with the metal receptor by fastening them together with the first metal plate, the metal foil, and the second metal plate engaged with the second recess. The electrical connection between the metal foil and the metal receptor via the second metal plate can be ensured.
  • an elastic adhesive filled between the first recess and the fiber reinforced plastic may be further included.
  • the connection strength between the fiber reinforced plastic and the metal receptor can be further improved, and the elastic function can suppress the occurrence of cracks due to fatigue in the metal receptor, the fiber reinforced plastic and its peripheral members in the connection portion. .
  • At least one first drain hole may be formed in an end portion of the wing body near the connection portion.
  • the drain accumulated in the blade body moves to the blade tip side by the centrifugal force accompanying the rotation of the wind turbine blade. Therefore, by providing the first drain hole at the end of the blade body, the drain can be smoothly discharged from the first drain hole.
  • the metal receptor may include a halved suction side portion and a pressure side portion, and the suction side portion and the pressure side portion may be fastened together.
  • a metal plate, a metal foil or the like can be easily attached to the metal receptor.
  • the metal receptor has a cavity portion between the suction side portion and the pressure side portion, and at least one second drain hole communicating with the cavity portion is provided in the cavity. It is good also as a structure formed in the front-end
  • the metal receptor may have a surface coated with an insulating material so that the tip is exposed. As a result, lightning can be easily applied to the tip of the metal receptor, and lightning to the wing body can be avoided.
  • At least one of the metal receptor and the metal foil may be formed of copper or a copper alloy.
  • the lightning current can be smoothly supplied to the blade root side.
  • the fiber reinforced plastic is provided on each of a suction surface side and a pressure surface side of the wing body, and the wing body includes the fiber reinforced plastic and the pressure surface on the suction surface side.
  • a shear web provided between the fiber reinforced plastics on the side and extending along the blade length direction to the connection portion, and the end surface of the metal receptor on the blade main body side is a tip surface of the shear web It is good also as a structure which has contact
  • the wing body may be covered with a protective layer formed from fiber reinforced plastic. Thereby, damage to the wing body can be suppressed.
  • a wind turbine generator provided with the wind turbine blade is provided.
  • the fiber reinforced plastic is applied to the metal receptor in a state in which the fiber reinforced plastic constituting at least a part of the wing body and the metal receptor forming the wing tip are at least stacked.
  • the connection strength between the metal receptor and the wing body can be improved since it is fastened.
  • the end of the metal foil is electrically connected to the metal receptor at the connection between the metal receptor and the wing body, the electrical connection between the metal foil functioning as a down conductor and the metal receptor is performed. The reliability of the general connection can be improved.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of a wind power generator. It is a perspective view which shows the windmill blade which concerns on one Embodiment.
  • (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and (B) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wind turbine generator.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a wind turbine blade according to an embodiment.
  • 3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing the tip side of the wind turbine blade according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the tip side of the wind turbine blade according to the embodiment.
  • the wind turbine generator 1 includes at least one wind turbine blade 2, a hub 3 to which the wind turbine blade 2 is attached, a nacelle 4 that supports a rotor including the wind turbine blade 2 and the hub 3, and a nacelle 4. And a tower 5 that rotatably supports the.
  • the rotation of the rotor is input to a generator (not shown), and electric power is generated in the generator.
  • the tower 5 is erected on a foundation provided on the ground.
  • the wind turbine blade 2 includes a blade body 20 that extends from the blade root 2 ⁇ / b> A along the blade length direction, and a metal that is connected to the end of the blade body 20 and forms the blade tip 2 ⁇ / b> B. And a receptor 50 made of the same.
  • the wing body 20 is at least partially made of fiber reinforced plastic.
  • the wind turbine blade 2 includes a metal foil 32 extending along the blade length direction from the connecting portion 10 between the metal receptor 50 and the end of the blade body 20 toward the blade root 2A.
  • the metal foil 32 is configured to guide the lightning current from the metal receptor 50 to the blade root 2A side, and has a function as a down conductor.
  • the metal foil 32 is electrically connected to other down conductors passing through the blade root 2 ⁇ / b> A, the hub 3, the nacelle 4, and the tower 5.
  • the metal receptor 50 strikes, the lightning current from the metal receptor 50 is guided from the metal foil 32 to the ground terminal attached to the tower 5 via another down conductor.
  • the wind turbine blade 2 in the blade root 2A, includes, in order from the inner side in the thickness direction, the inner blade root reinforcing material 22, the airfoil forming material 24, the spar cap 26, and the insulating layer. 28, an outer blade root reinforcing material 30, a metal foil 32, and a protective layer 34.
  • the wind turbine blade 2 in the blade center portion (airfoil portion), is formed in order from the inner side in the thickness direction, the airfoil forming material 24, the spar cap 26, and the insulating layer. 28, a metal foil 32, and a protective layer 34.
  • the thickness and size of each member are different from those of an actual wind turbine blade.
  • the inner blade root reinforcing material 22 extends from the blade root 2A to the middle of the blade body 20, and includes, for example, a glass fiber reinforced plastic layer.
  • the spur cap 26 mainly functions as a main strength material for withstanding a bending moment applied to the wind turbine blade 2, and extends in the longitudinal direction of the wind turbine blade 2 from the blade root 2 ⁇ / b> A to the end of the blade body 20 along the shear web 36. (See FIG. 2).
  • two spar caps 26 are provided on each of the suction side and the pressure side (four in total) corresponding to the two shear webs 36 provided on the front edge side and the rear edge side.
  • the spar cap 26 is made of, for example, carbon fiber reinforced plastic.
  • blade main body 20 is an edge part of the wing
  • the sheer web 36 is disposed between the suction-side spar cap 26 and the pressure-side spar cap 26 facing each other, and extends in the blade length direction from the blade root 2A side to the end of the blade body 20.
  • the shear web 36 may be composed of a main shear web that extends from the blade root 2 ⁇ / b> A side to the middle of the blade body 20 and a tip-side shear web that extends near the end of the blade body 20.
  • the shear web 36 may be continuous from the blade root 2 ⁇ / b> A to the vicinity of the end of the blade body 20.
  • the shear web 36 may be continuous from the blade root 2 ⁇ / b> A to the vicinity of the end of the blade body 20.
  • the airfoil forming material 24 is disposed in the same layer as the spar cap 26, and is made of, for example, a lightweight core material made of resin foam such as wood such as balsa or polymethacrylamide (PMI), or fiber reinforced plastic material such as glass fiber reinforced plastic It is comprised including.
  • the airfoil forming member 24 has a fiber reinforced plastic mainly disposed on the inner layer side on the blade root 2A side, and a light-weight core material disposed mainly on the outer layer side. Further, as shown in FIG. 4, on the blade tip 2B side, fiber reinforced plastic 24A is disposed on the front edge side and the rear edge side, and a lightweight core material 24B is disposed therebetween.
  • the fiber reinforced plastic 24A includes a glass fiber reinforced plastic in which fibers are arranged in the blade length direction, and is continuous from the blade root 2A to the blade tip 2B side.
  • the lightweight core material 24B and the spar cap 26 are interrupted on the blade root 2A side from the end of the wing body 20, and a fiber reinforced plastic 24A is disposed near the end of the wing body 20 (see FIG. 5).
  • the insulating layer 28 is interposed between the spar cap 26 and the metal foil 32 to insulate the metal foil 32 and the spar cap 26.
  • the metal foil 32 extends along the blade length direction from the connecting portion 10 between the metal receptor 50 and the end of the blade body 20 toward the blade root 2A.
  • the metal foil 32 may be a sheet shape or a mesh shape, and may be formed of copper or a copper alloy.
  • the protective layer 34 is disposed so as to cover the entire wing body 20 from the blade root 2 ⁇ / b> A to the end of the wing body 20 in order to prevent damage to the surface of the wing body 20.
  • the protective layer 34 is made of glass fiber reinforced plastic.
  • the configuration of the connecting portion 10 between the blade body 20 and the metal receptor 50 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the fiber reinforced plastic 24A is fastened to the metal receptor 50 in a state where the fiber reinforced plastic 24A and the metal receptor 50 are at least stacked, and The end of the metal foil 32 is electrically connected to the metal receptor 50.
  • FIG. 6 is a perspective view of a metal receptor.
  • 1st recessed part 54A, 54B and 2nd recessed part 56A, 56B are provided in the edge part outer surface of the metal receptors 50.
  • the first recesses 54A, 54B and the second recesses 56A, 56B are provided adjacent to each other in the blade length direction via steps 55A, 55B, and the first recesses 54A, 54B are located on the blade root 2A side, 56A and 56B are located on the tip 2B side.
  • the first recesses 54A and 54B are formed shallower than the second recesses 56A and 56B.
  • Bolt holes 57A1 and 57B1 are provided in the first recess, and bolt holes 57A2 and 57B2 are provided in the second recess.
  • first recesses 54A and 54B and the second recesses 56A and 56B are provided adjacent to each other in the blade length direction
  • the configuration of the recesses is not limited thereto, and for example, the first recess 54A, 54B and the second recesses 56A and 56B may be provided adjacent to each other in the blade width direction.
  • the metal foil 32 is sandwiched between the first metal plate 40 and the second metal plate 42 in the connection portion 10.
  • the first metal plate 40 and the second metal plate 42 may extend from the connecting portion 10 to a position in the middle of the blade body 20.
  • the first recesses 54A and 54B are engaged with the fiber reinforced plastic 24A, the second metal plate 42, the metal foil 32, and the first metal plate 40 that form the end of the wing body 20, and the bolt holes 57A1, These members are fastened together by bolts 46 screwed to 57B1. Thereby, the wing body 20 and the metal receptor 50 are connected.
  • the fiber reinforced plastic 24 ⁇ / b> A and the metal receptor 50 that are fastened to each other are at least overlapped, a large contact area between the two members in the connecting portion 10 can be secured, and wind load received by the wind turbine blade 2, etc. It is possible to maintain a high connection strength that can withstand the bending moment of the wind turbine blade 2 caused by the above. Furthermore, the first recesses 54A, 54B and the fiber reinforced plastic 24A can be brought into surface contact, and high connection strength between the blade body 20 and the metal receptor 50 can be secured.
  • the second metal plate 42, the metal foil 32, and the first metal plate 40 are engaged with the second recesses 56A and 56B, and these members are shared by the bolts 48 screwed into the bolt holes 57A2 and 57B2. It is tightened. As a result, the metal foil 32 is connected to the metal receptor 50 via the second metal plate 42. Therefore, the metal foil 32 functioning as a down conductor and the metal receptor 50 are electrically connected. At this time, since the metal foil 32 is fastened in a state of being overlapped with the metal receptor 50 via the second metal plate 42, a large electrical connection area between the metal foil 32 and the metal receptor 50 is taken. The lightning current received by the metal receptor 50 can be smoothly passed through the metal foil 32. Further, the second recesses 56A and 56B and the second metal plate 42 can be brought into surface contact, and electrical connection between the metal foil 32 and the metal receptor 50 via the second metal plate 42 can be ensured.
  • an elastic adhesive (not shown) may be filled between the first recesses 54A and 54B and the glass fiber reinforced plastic 25A.
  • the connection strength between the glass fiber reinforced plastic 25A and the metal receptor 50 can be further improved, and the elastic function of the elastic adhesive allows the metal receptor 50, the fiber reinforced plastic 24A and the peripheral members in the connection portion 10 to be connected. Generation of cracks due to fatigue can be suppressed.
  • the metal receptor 50 may include a suction side portion 52 ⁇ / b> A and a pressure side portion 52 ⁇ / b> B having a halved shape.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the inside of the metal receptor. Since the suction side portion 52A of the metal receptor 50 has a shape that is substantially symmetrical to the pressure side portion 52B, only the halved pressure side portion 52B is shown in FIG. The suction side portion 52A has its mating surface 53A butted against the mating surface 53B of the pressure side portion 52B and is fastened to the pressure side portion 52B.
  • a plurality of bolt holes 58A are formed on the mating surface 53A of the suction side portion 52A, and a plurality of bolt holes (not shown) are formed on the mating surface 53B of the pressure side portion 52B at positions corresponding to the bolt holes 58A. .
  • the suction side portion 52A and the pressure side portion 52B are bolted together with the mating surfaces 53A and 53B being abutted.
  • the metal receptor 50 in a halved shape, the metal plates 40, 42, the metal foil 32, and the like can be easily attached to the metal receptor 50.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the tip side of the wind turbine blade.
  • the metal receptor 50 has a coating layer 64 in which the surface of the metal receptor 50 is coated with an insulating material, leaving an exposed portion 62 where the metal receptor 50 is exposed on the tip side. You may have. Thereby, it is possible to make lightning strike easily on the exposed portion 62 on the tip side of the metal receptor 50, and lightning strike on the wing body 20 can be avoided.
  • the wind turbine blade 2 may selectively have the following drain discharge function.
  • at least one first drain hole 60 is provided at the end of the blade body 20 near the connection portion 10.
  • the drain accumulated in the blade body 20 moves to the blade tip side by the centrifugal force accompanying the rotation of the wind turbine blade 2. Therefore, by providing the first drain hole 60 at the end of the blade body 20, the drain can be smoothly discharged from the first drain hole 60.
  • FIGS. 6 and 7 when the mating surfaces 53A and 53B of the suction side portion 52A and the pressure side portion 52B of the metal receptor 50 are provided at least at the respective edge portions, the mating surfaces 53A and 53B are provided. It is good also as a structure which is not sealed between. Thereby, when drain accumulates in metal receptor 50, drain can be discharged from mating surfaces 53A and 53B.
  • the pressure side portion 52 ⁇ / b> B is provided with a recess 51 that forms a cavity inside the metal receptor 50 together with the recess of the suction side portion 52 ⁇ / b> A in a state of being in contact with the suction side portion 52 ⁇ / b> A.
  • at least one second drain hole 59B communicating with the recess 51 may be provided.
  • the second drain hole 59 ⁇ / b> B is disposed at the tip of the metal receptor 50.
  • the recessed part 51 is divided
  • the suction side portion 52A may have the same configuration as the pressure side portion 52B.
  • the fiber reinforced plastic 24A is formed in a state in which the fiber reinforced plastic 24A constituting at least a part of the wing body 20 and the metal receptor 50 forming the wing tip are overlapped. Since the metal receptor 50 is fastened, the connection strength between the metal receptor 50 and the blade body 20 can be improved. In addition, since the end of the metal foil 32 is electrically connected to the metal receptor 50 at the connection between the metal receptor 50 and the blade body 20, the metal foil 32 functioning as a down conductor and the metal receptor The reliability of the electrical connection with 50 can be improved.
  • the configuration in which the metal foil 32 is sandwiched between the first metal plate 40 and the second metal plate 42 and fastened to the metal receptor 50 is illustrated.
  • FIG. It is good also as a structure which does not provide a metal plate between the metal receptor 50 and a metal plate.
  • a metal plate 44 disposed on the opposite side (outer layer side) from the metal receptor 50 with the metal foil 32 interposed therebetween is provided, and the metal receptor 50, the metal foil 32, and the metal plate 44 are fastened together.
  • the metal foil 32 is pressed against the metal receptor 50 by the metal plate 44, so that the metal foil 32 can be stably fixed and the electrical connection between the metal foil 32 and the metal receptor 50 via the metal plate 44. Connection can be secured. Further, although not shown in the figure, it is possible to adopt a configuration in which only the metal foil 32 is fastened to the metal receptor 50 without providing both the first metal plate 40 and the second metal plate 42 shown in FIG.
  • the first recesses 74A and 74B and the second recesses 76A and 76B may be provided on the inner surface of the end portion of the metal receptor 70 through the steps 75A and 75B.
  • the metal receptor 70 includes a suction side portion 72A and a pressure side portion 72B.
  • the first recesses 74A and 74B are adjacent to the second recesses 76A and 76B via the steps 75A and 75B, and are formed shallower than the second recesses 76A and 76B. In this case, the first recess is formed more inside the metal receptor 70 than the second recess.
  • the fiber reinforced plastic 24A is engaged with the first recesses 74A and 74B, and the fiber reinforced plastic 24A is fastened to the metal receptor 70 by the bolt 46.
  • the fiber reinforced plastic 24 ⁇ / b> A and the metal foil 32 sandwiched between the first metal plate 40 and the second metal plate 42 are engaged with the second recesses 76 ⁇ / b> A and 76 ⁇ / b> B, and these members are connected to the metal receptor 70 by the bolts 48.
  • the outer surface of the metal receptor 70 and the outer surface of the first metal plate 40 may be configured to form substantially the same surface.
  • the first metal plate 40 is provided with a step corresponding to the thickness of the metal receptor 70 in the second recesses 76A and 76B.
  • the surface on the one end side of the first metal plate 40 engages with the second recesses 76A and 76B, and the surface on the other end side of the first plate 40 is substantially flush with the metal receptor 70 via the step.
  • portions corresponding to the second recesses 76A and 76B of the metal receptor 70 may be extended to the end of the blade body 20 so that the entire first metal plate 40 is covered. . Thereby, the surface of the wing

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Abstract

　翼根から翼長方向に沿って延在する翼本体と、前記翼本体の前記翼根とは反対側の端部に接続され、翼先端を形成する金属製レセプタと、前記金属製レセプタと前記翼本体の前記端部との接続部から前記翼根に向かって前記翼長方向に沿って延在し、前記金属製レセプタからの雷電流を前記翼根側に導くように構成された金属箔とを備え、前記接続部では、前記翼本体の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチックと前記金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態で前記繊維強化プラスチックが前記金属製レセプタに対して締結され、且つ、前記金属箔の端部が前記金属製レセプタに電気的に接続されていることを特徴とする。

Description

風車翼および風力発電装置
　本開示は、耐雷機能を有する風車翼および風力発電装置に関する。
　一般に、風力発電装置は、タワーの上部にナセルが支持され、ハブに取り付けられた回転翼が、ナセルに回転自在に支持された構成を有する。そして、風の運動エネルギーを風車翼（正確には風車翼を含むロータ全体）の回転エネルギーに変換し、さらにこの回転エネルギーを発電機にて電力に変換するようになっている。
　このような風力発電装置では、近年、発電効率向上の観点から大型化が進められており、ロータ直径が百数十ｍを超える巨大な風力発電装置も実用化されつつある。ロータ直径が大きな風力発電装置では、ロータの回転に伴って風車翼の先端が地表から大きく離れた位置（高所）を通過するから、風車翼の耐雷設計が重要である。
　耐雷機能を有する風車翼として、翼先端部を形成する塊状のレセプタ（受雷部）と、レセプタから雷電流を翼根に導くダウンコンダクタとを備えたものが知られている。
　例えば、特許文献１～３には、風力発電装置の先端部を構成する塊状のレセプタからダウンコンダクタを介して雷電流を翼根に導くようにした風車翼が開示されている。
　なお、翼根を形成する塊状のレセプタを備えた風車翼に関するものではないが、特許文献４～８には耐雷機能を備えた風車翼の種々の構成が開示されている。
　例えば、特許文献４～６には、翼先端部に設けたレセプタからシート状またはメッシュ状のダウンコンダクタを介して翼根に雷電流を導くようにした風車翼が開示されている。また、特許文献７には、翼先端部の内部空間に設けられたアンカーブロックに固定されたレセプタからダウンコンダクタを介して翼根に雷電流を導くようにした風車翼が開示されている。さらに、特許文献８には、翼先端部の内部に設けられた導電性又は半導電性のレセプタからダウンコンダクタを介して翼根に雷電流を導くようにした風車翼が開示されている。
特許第４１９２７４４号公報 国際公開第２００５／０３１１５８号 特開２０１１－１６３１３２号公報 米国特許出願公開第２００８／１４５２２９号明細書 米国特許第７８８３３２１号公報 米国特許出願公開第２０１０／０３２９８６５号明細書 米国特許第６９７９１７９号公報 米国特許出願公開第２０１０／０３２９８８１号明細書
　しかしながら、近年、風力発電装置の大型化に伴って風車翼の長翼化が進められており、風車翼の耐雷機能のさらなる向上のために、レセプタとダウンコンダクタとの電気的接続の信頼性を向上させることが望まれる。また、風車翼の長翼化に伴って風車翼の耐久性の向上が求められているから、翼先端部を形成するレセプタと翼本体との接続強度に優れた風車翼の開発が望まれている。
　この点、特許文献１～８には、翼先端部を形成するレセプタと翼本体との接続強度、および、レセプタとダウンコンダクタとの間の電気的接続の信頼性を向上させるための対策は何ら開示されていない。
　本発明の少なくとも一実施形態の目的は、翼先端部を形成するレセプタと翼本体との接続強度、および、レセプタとダウンコンダクタとの間の電気的接続の信頼性を向上させることができる風車翼および風力発電装置を提供することである。
　本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼は、翼根から翼長方向に沿って延在する翼本体と、前記翼本体の前記翼根とは反対側の端部に接続され、翼先端を形成する金属製レセプタと、前記金属製レセプタと前記翼本体の前記端部との接続部から前記翼根に向かって前記翼長方向に沿って延在し、前記金属製レセプタからの雷電流を前記翼根側に導くように構成された金属箔とを備え、前記接続部では、前記翼本体の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチックと前記金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態で前記繊維強化プラスチックが前記金属製レセプタに対して締結され、且つ、前記金属箔の端部が前記金属製レセプタに電気的に接続されていることを特徴とする。
　上記風車翼では、翼本体の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチックと、翼先端を形成する金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態で、繊維強化プラスチックが金属製レセプタに対して締結される。なお、繊維強化プラスチックと金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態とは、繊維強化プラスチックおよび金属製レセプタに加えて他の部材がさらに重ねられた状態をも含む。繊維強化プラスチックは高強度であるから、この繊維強化プラスチックと金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態でこれらが締結されることによって、翼先端部を形成する金属製レセプタと翼本体との接続強度を向上させることができる。特に、互いに締結される繊維強化プラスチックと金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態であることから、接続部における両部材の翼長方向に沿った接触面を大面積で確保でき、風車翼で受ける風荷重等により生じる風車翼の曲げモーメントにも耐え得る高い接続強度を保持できる。
　また、金属製レセプタと翼本体との接続部において金属箔の端部が金属製レセプタに電気的に接続されるようにしたので、ダウンコンダクタとして機能する金属箔と金属製レセプタとの間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
　幾つかの実施形態では、前記金属箔を挟んで前記金属製レセプタとは反対側において前記金属箔の前記端部および前記金属製レセプタに重ねられた状態で前記金属箔の前記端部とともに前記金属製レセプタに共締めされる第１金属プレートをさらに備えてもよい。
　これにより、金属箔が第１金属プレートによって金属製レセプタ側に押さえ付けられた状態でこれらが締結されるので、金属箔がレセプタに対して確実に接触した状態で固定される。そのため、金属箔と金属製レセプタとの電気的接続の信頼性をより一層向上させることができる。
　幾つかの実施形態では、前記接続部において、前記金属箔と前記金属製レセプタとの間に介在し、前記第１金属プレートおよび前記金属箔とともに前記金属製レセプタに共締めされる第２金属プレートをさらに備えてもよい。
　このように、金属箔の少なくとも一部が第１金属プレートおよび第２金属プレートにより挟み込まれた状態で、第１金属プレートおよび第２金属プレートと金属箔と金属製レセプタとを共締めすることによって、金属箔を安定して固定できるとともに第２金属プレートを介して金属箔と金属製レセプタとの間の電気的接続を確保できる。
　幾つかの実施形態では、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートは、前記接続部から前記翼本体の途中の位置まで延在しており、前記接続部では、前記繊維強化プラスチックは、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記金属製レセプタに共締めされていてもよい。
　このように、金属製レセプタに共締めされる第１金属プレートおよび第２金属プレートを翼本体の途中まで延在させることによって、接続部に発生する応力を緩和でき、接続強度の向上に寄与する。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタ、前記繊維強化プラスチック、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートの共締めにはボルト締結が用いられてもよい。
　これにより、金属製レセプタ、繊維強化プラスチック、金属箔、第１金属プレートおよび第２金属プレートをボルトによって簡単に締結することができ、また取り外しも容易であることから各部材の交換や補修も簡単に行うことができる。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタの端部には、第１凹部と、段差を介して前記第１凹部に隣接して設けられ、前記第１凹部よりも浅い第２凹部とが形成されており、前記繊維強化プラスチックは、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記第１凹部に係合し、該第１凹部において前記金属製レセプタに対して共締めされており、前記金属箔は、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記第２凹部に係合し、該第２凹部において前記金属製レセプタに共締めされていてもよい。
　これにより、接続強度の向上および電気的接続の確保を可能としながら接続部における各部材と金属製レセプタとの適切な接触を実現できる。すなわち、繊維強化プラスチック、金属箔、第１金属プレートおよび第２金属プレートを第１凹部に係合させた状態でこれらを共締めすることで、金属製レセプタに対して繊維強化プラスチックを面接触させることができ、高い接続強度を確保できる。また、第１金属プレート、金属箔および第２金属プレートを第２凹部に係合させた状態でこれらを共締めすることで、金属製レセプタに対して第２金属プレートを面接触させることができ、第２金属プレートを介した金属箔と金属製レセプタとの電気的な接続を確保できる。
　幾つかの実施形態では、前記第１凹部と前記繊維強化プラスチックとの間に充填された弾性接着剤をさらに備えてもよい。
　これにより、繊維強化プラスチックと金属製レセプタとの接続強度をより一層向上できるとともに、その弾性機能によって、接続部における金属製レセプタ、繊維強化プラスチックおよびその周辺部材に疲労によるクラックが生じることを抑制できる。
　幾つかの実施形態では、前記接続部寄りの前記翼本体の端部には、少なくとも一つの第１ドレン穴が形成された構成としてもよい。
　翼本体の内部に溜まったドレンは風車翼の回転に伴う遠心力によって翼先端側に移動する。そこで、翼本体の端部に第１ドレン穴を設けることによって、ドレンを第１ドレン穴から円滑に排出することができる。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタは、半割形状の吸引側部位と圧力側部位とを含み、前記吸引側部位と前記圧力側部位とが締結されている構成としてもよい。
　このように金属製レセプタを半割形状に形成することにより、金属プレートや金属箔等を金属製レセプタに容易に取り付けることができる。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタは、前記吸引側部位と前記圧力側部位との間には空洞部が設けられており、該空洞部に連通する少なくとも一つの第２ドレン穴が前記金属製レセプタの先端に形成された構成としてもよい。
　これにより、金属製レセプタの内部に溜まったドレンを空洞部から第２ドレン穴を通じて円滑に排出することができる。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタは、先端部が露出するようにして表面に絶縁剤がコーティングされていてもよい。
　これにより金属製レセプタの先端部に着雷しやすくすることができ、翼本体への着雷を回避できる。
　幾つかの実施形態では、前記金属製レセプタおよび前記金属箔の少なくとも一つが銅または銅合金で形成された構成としてもよい。
　このように導電性の高い銅または銅合金によって金属製レセプタおよび金属箔の少なくとも一つを形成することにより、雷電流を円滑に翼根側へ円滑に流すことができる。
　幾つかの実施形態では、前記繊維強化プラスチックは、前記翼本体の吸引面側と圧力面側とにそれぞれ設けられており、前記翼本体は、前記吸引面側の前記繊維強化プラスチックと前記圧力面側の前記繊維強化プラスチックの間に設けられ、前記接続部まで翼長方向に沿って延在するシアウェブをさらに有し、前記金属製レセプタの前記翼本体側の端面は、前記シアウェブの先端面に当接している構成としてもよい。
　このように、翼本体の吸引面側と圧力面側とにそれぞれ設けられる繊維強化プラスチックの間にシアウェブを設けることにより、金属製レセプタによる荷重増加をシアウェブによって支持することができる。
　幾つかの実施形態では、前記翼本体は、繊維強化プラスチックから形成される保護層によって被覆されていてもよい。
　これにより翼本体が損傷することを抑制できる。
　幾つかの実施形態では、前記風車翼を備えたことを特徴とする風力発電装置を提供する。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、翼本体の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチックと、翼先端を形成する金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態で、繊維強化プラスチックが金属製レセプタに対して締結されるようにしたので、金属製レセプタと翼本体との接続強度を向上させることができる。
　また、金属製レセプタと翼本体との接続部において金属箔の端部が金属製レセプタに電気的に接続されるようにしたので、ダウンコンダクタとして機能する金属箔と金属製レセプタとの間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
風力発電装置の構成例を示す図である。 一実施形態に係る風車翼を示す斜視図である。 （Ａ）は図２のＡ－Ａ線断面図で、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ線断面図である。 一実施形態に係る風車翼の先端側を示す平面図である。 一実施形態に係る風車翼の先端側を示す断面図である。 金属製レセプタの斜視図である。 金属製レセプタの内部を示す斜視図である。 一実施形態に係る風車翼の先端側を示す斜視図である。 他の一実施形態に係る風車翼の先端側を示す断面図である。 他の一実施形態に係る風車翼の先端側を示す断面図である。
　以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は風力発電装置の構成例を示す図である。図２は一実施形態に係る風車翼を示す斜視図である。図３（Ａ）は図２のＡ－Ａ線断面図で、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ線断面図である。図４は一実施形態に係る風車翼の先端側を示す平面図である。図５は一実施形態に係る風車翼の先端側を示す断面図である。
　図１に示すように、風力発電装置１は、少なくとも一枚の風車翼２と、風車翼２が取り付けられるハブ３と、風車翼２およびハブ３を含むロータを支持するナセル４と、ナセル４を旋回自在に支持するタワー５とを備える。なお、ロータの回転は不図示の発電機に入力されて、該発電機において電力が生成されるようになっている。
　タワー５は、洋上風力発電装置の場合は洋上に、陸上風力発電装置の場合は陸上に設けられた基礎上に立設される。
　図１および図２に示すように、風車翼２は、翼根２Ａから翼長方向に沿って延在する翼本体２０と、翼本体２０の端部に接続され、翼先端２Ｂを形成する金属製レセプタ５０とを有する。翼本体２０は、少なくとも一部が繊維強化プラスチックで構成される。また、風車翼２は、金属製レセプタ５０と翼本体２０の端部との接続部１０から翼根２Ａに向かって翼長方向に沿って延在する金属箔３２を有する。金属箔３２は、金属製レセプタ５０からの雷電流を翼根２Ａ側に導くように構成されており、ダウンコンダクタとしての機能を有する。一実施形態では、金属箔３２は、翼根２Ａ、ハブ３、ナセル４、タワー５を通る他のダウンコンダクタと電気的に接続される。そして、金属製レセプタ５０が着雷した場合に、金属製レセプタ５０からの雷電流を金属箔３２から他のダウンコンダクタを介してタワー５に取り付けられたアース端子まで導くようになっている。
　図３および図４を参照して、風車翼２の構成例について詳細に説明する。
　一実施形態では、図３（Ａ）に示すように翼根２Ａにおいて、風車翼２は、厚さ方向内側から順に、内側翼根補強材２２、翼型形成材２４およびスパーキャップ２６、絶縁層２８、外側翼根補強材３０、金属箔３２、保護層３４から構成される。また、一実施形態では、図３（Ｂ）に示すように翼中央部（翼型部）において、風車翼２は、厚さ方向内側から順に、翼型形成材２４およびスパーキャップ２６、絶縁層２８、金属箔３２、保護層３４から構成される。
　なお、図３（Ａ）および（Ｂ）では、説明の便宜上、各部材の厚さやサイズを実際の風車翼とは異ならせている。
　内側翼根補強材２２は、翼根２Ａから翼本体２０の途中まで延在し、例えばガラス繊維強化プラスチックの層を含んで構成される。
　スパーキャップ２６は、主として風車翼２に加わる曲げモーメントに耐えるための主強度材として機能し、シアウェブ３６に沿って翼根２Ａから翼本体２０の端部まで風車翼２の長手方向に延在する（図２参照）。具体的には、前縁側と後縁側に２つ設けられるシアウェブ３６に対応して、スパーキャップ２６は吸引側および圧力側のそれぞれに２つずつ（計４つ）設けられる。また、スパーキャップ２６は、例えば炭素繊維強化プラスチックから構成される。なお、翼本体２０の端部とは、先端部２Ｂ側の翼本体２０の端部であり、金属製レセプタ５０が接続される部分である。
　シアウェブ（桁材）３６は、互いに対向する吸引側のスパーキャップ２６と圧力側のスパーキャップ２６との間に配置され、翼根２Ａ側から翼本体２０の端部まで翼長方向に延在する。なお、シアウェブ３６は、翼根２Ａ側から翼本体２０の途中まで延在する主シアウェブと、翼本体２０の端部近傍に延在する先端側シアウェブとから構成されてもよい。あるいは、シアウェブ３６は、翼根２Ａから翼本体２０の端部近傍まで連続していてもよい。このように、翼本体２０の先端側にもシアウェブ３６を設けることにより、金属製レセプタ５０による荷重増加をシアウェブ３６によって支持することができる。
　翼型形成材２４は、スパーキャップ２６と同一層に配置され、例えばバルサ等の木材やポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）等の樹脂発泡体からなる軽量コア材、ガラス繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック材を含んで構成される。例示的な実施形態では、翼型形成材２４は、翼根２Ａ側では内層側に主に繊維強化プラスチックが配置され、外層側に主に軽量コア材が配置される。また、図４に示すように翼先端２Ｂ側では前縁側および後縁側に繊維強化プラスチック２４Ａが配置され、その間に軽量コア材２４Ｂが配置される。一実施形態では、繊維強化プラスチック２４Ａは、翼長方向に繊維が並んだガラス繊維強化プラスチックを含んで構成され、翼根２Ａから翼先端２Ｂ側まで連続している。軽量コア材２４Ｂおよびスパーキャップ２６は翼本体２０の端部より翼根２Ａ側で途切れており、翼本体２０の端部近傍においては繊維強化プラスチック２４Ａが配置される（図５参照）。
　幾つかの実施形態では、絶縁層２８は、スパーキャップ２６と金属箔３２との間に介装され、金属箔３２とスパーキャップ２６とを絶縁する。これにより、金属製レセプタ５０に着雷した場合に、金属箔３２からの大きな雷電流がスパーキャップ２６に流れてスパーキャップ２６が破損することを防止できる。
　金属箔３２は、上述したように、金属製レセプタ５０と翼本体２０の端部との接続部１０から翼根２Ａに向かって翼長方向に沿って延在する。例えば金属箔３２は、シート状またはメッシュ状であってもよく、さらに銅または銅合金で形成されてもよい。また、図２および図３には、吸引側および圧力側のそれぞれに配置される各２つのスパーキャップ２６の両方を覆うように１枚の金属箔３２を配置した場合を例示したが、金属箔３２の配置はこれに限定されず、例えば吸引側および圧力側のそれぞれにおいて、各２つのスパーキャップ２６に対応して２枚の金属箔３２を配置してもよい。その場合、２枚の金属箔３２は金属製レセプタ６０との接続部１０において重なり合って配置される。
　保護層３４は、翼本体２０の表面の損傷を防止する目的で、翼根２Ａから翼本体２０の端部まで翼本体２０の全体を覆うように配置される。例えば保護層３４は、ガラス繊維強化プラスチックで形成される。
　以下、図４および図５を参照して、翼本体２０と金属製レセプタ５０との接続部１０の構成について詳細に説明する。
　翼本体２０と金属製レセプタ５０との接続部１０では、繊維強化プラスチック２４Ａと金属製レセプタ５０とが少なくとも重ねられた状態で、繊維強化プラスチック２４Ａが金属製レセプタ５０に対して締結され、且つ、金属箔３２の端部が金属製レセプタ５０に電気的に接続されている。
　ここで、金属製レセプタ５０の構成例について図５および図６を参照して説明する。なお、図６は金属製レセプタの斜視図である。
　金属製レセプタ５０の端部外面には、第１凹部５４Ａ、５４Ｂと、第２凹部５６Ａ、５６Ｂとが設けられている。第１凹部５４Ａ、５４Ｂと第２凹部５６Ａ、５６Ｂとは段差５５Ａ、５５Ｂを介して翼長方向に隣接して設けられ、第１凹部５４Ａ、５４Ｂが翼根２Ａ側に位置し、第２凹部５６Ａ、５６Ｂが先端部２Ｂ側に位置している。第１凹部５４Ａ、５４Ｂは、第２凹部５６Ａ、５６Ｂよりも浅く形成される。そして、第１凹部にはボルト穴５７Ａ１、５７Ｂ１が設けられ、第２凹部にはボルト穴５７Ａ２、５７Ｂ２が設けられている。なお、ここでは第１凹部５４Ａ、５４Ｂおよび第２凹部５６Ａ、５６Ｂが翼長方向に隣接して設けられた構成を例示したが、凹部の構成はこれに限定されず、例えば第１凹部５４Ａ、５４Ｂおよび第２凹部５６Ａ、５６Ｂが翼幅方向に隣接して設けられてもよい。
　図４および図５に戻り、接続部１０において金属箔３２は第１金属プレート４０および第２金属プレート４２に挟まれた構成となっている。第１金属プレート４０および第２金属プレート４２は、接続部１０から翼本体２０の途中の位置まで延在してもよい。
　そして、第１凹部５４Ａ、５４Ｂには、翼本体２０の端部を形成する繊維強化プラスチック２４Ａ、第２金属プレート４２、金属箔３２および第１金属プレート４０が係合して、ボルト穴５７Ａ１、５７Ｂ１に螺着されるボルト４６によってこれらの部材が共締めされている。これにより翼本体２０と金属製レセプタ５０とが接続される。このとき、互いに締結される繊維強化プラスチック２４Ａと金属製レセプタ５０とが少なくとも重ねられた状態であることから、接続部１０における両部材の接触面積を大きく確保でき、風車翼２で受ける風荷重等により生じる風車翼２の曲げモーメントにも耐え得る高い接続強度を保持できる。さらに、第１凹部５４Ａ、５４Ｂと繊維強化プラスチック２４Ａとを面接触させることができ、翼本体２０と金属製レセプタ５０との高い接続強度を確保できる。
　また、第２凹部５６Ａ、５６Ｂには、第２金属プレート４２、金属箔３２および第１金属プレート４０が係合して、ボルト穴５７Ａ２、５７Ｂ２に螺着されるボルト４８によってこれらの部材が共締めされている。これにより金属箔３２が第２金属プレート４２を介して金属製レセプタ５０に接続される。そのため、ダウンコンダクタとして機能する金属箔３２と金属製レセプタ５０とが電気的に接続される。このとき、金属箔３２が第２金属プレート４２を介して金属製レセプタ５０と重ねられた状態で締結されていることから、金属箔３２と金属製レセプタ５０との電気的な接続面積を大きく取ることができ、金属製レセプタ５０で受けた雷電流を円滑に金属箔３２に流すことができる。さらに、第２凹部５６Ａ、５６Ｂと第２金属プレート４２とを面接触させることができ、第２金属プレート４２を介した金属箔３２と金属製レセプタ５０との電気的な接続を確保できる。
　一実施形態では、第１凹部５４Ａ、５４Ｂとガラス繊維強化プラスチック２５Ａとの間に弾性接着剤（不図示）を充填させてもよい。
　これにより、ガラス繊維強化プラスチック２５Ａと金属製レセプタ５０との接続強度をより一層向上できるとともに、弾性接着剤の弾性機能によって、接続部１０における金属製レセプタ５０、繊維強化プラスチック２４Ａおよびその周辺部材に疲労によるクラックが生じることを抑制できる。
　図６および図７に示すように、一実施形態では、金属製レセプタ５０が、半割形状の吸引側部位５２Ａと圧力側部位５２Ｂとを含んでいてもよい。なお、図７は金属製レセプタの内部を示す斜視図である。金属レセプタ５０の吸引側部位５２Ａは圧力側部位５２Ｂと略対称の形状を有するから、図７では半割形状の圧力側部位５２Ｂのみを示している。
　吸引側部位５２Ａは、その合わせ面５３Ａが圧力側部位５２Ｂの合わせ面５３Ｂに突き合わされ、圧力側部位５２Ｂと締結されるようになっている。吸引側部位５２Ａの合わせ面５３Ａには複数のボルト穴５８Ａが形成され、圧力側部位５２Ｂの合わせ面５３Ｂにはボルト穴５８Ａに対応する位置に複数のボルト穴（不図示）が形成されている。こうして、吸引側部位５２Ａおよび圧力側部位５２Ｂは、合わせ面５３Ａ、５３Ｂが突き合わされた状態でボルト締結される。このように金属製レセプタ５０を半割形状に形成することにより、金属プレート４０、４２や金属箔３２等を金属製レセプタ５０に容易に取り付けることができる。
　図８は風車翼の先端側を示す斜視図である。
　図８に示すように、一実施形態において金属製レセプタ５０は、先端側に金属製レセプタ５０が露出した露出部６２を残して、金属製レセプタ５０の表面が絶縁剤によってコーティングされたコーティング層６４を有していてもよい。これにより金属製レセプタ５０の先端側の露出部６２に着雷しやすくすることができ、翼本体２０への着雷を回避できる。
　一実施形態において、風車翼２は以下のドレン排出機能を選択的に有していてもよい。
　例えば、図８に示すように、接続部１０寄りの翼本体２０の端部に、少なくとも一つの第１ドレン穴６０を設ける。翼本体２０の内部に溜まったドレンは風車翼２の回転に伴う遠心力によって翼先端側に移動する。そこで、翼本２０体の端部に第１ドレン穴６０を設けることによって、ドレンを第１ドレン穴６０から円滑に排出することができる。
　また、図６および図７に示すように、金属製レセプタ５０の吸引側部位５２Ａおよび圧力側部位５２Ｂの合わせ面５３Ａ、５３Ｂが少なくともそれぞれの縁部に設けられている場合、合わせ面５３Ａ、５３Ｂの間はシールされていない構成としてもよい。これにより、金属製レセプタ５０内にドレンが溜まった場合に、合わせ面５３Ａ、５３Ｂからドレンを排出することができる。
　図７に示すように、例えば、圧力側部位５２Ｂには、吸引側部位５２Ａと突き合わせた状態で吸引側部位５２Ａの凹部とともに金属製レセプタ５０内部に空洞を形成する凹部５１が設けられる。また、この凹部５１に連通する少なくとも一つの第２ドレン穴５９Ｂを設けてもよい。第２ドレン穴５９Ｂは金属製レセプタ５０の先端に配置される。凹部５１が合わせ面５３Ｂによって複数に分割されている場合には、合わせ面５３Ｂに溝６１Ｂを設けて、複数の凹部５１間を連通してもよい。
　このような構成とすることにより、金属製レセプタ５０の内部に溜まったドレンを凹部５１によって形成される空洞部から第２ドレン穴５９Ｂを通じて円滑に排出することができる。
　なお、吸引側部位５２Ａも圧力側部位５２Ｂと同様の構成を有してもよい。
　上述したように本実施形態によれば、翼本体２０の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチック２４Ａと、翼先端を形成する金属製レセプタ５０とが少なくとも重ねられた状態で、繊維強化プラスチック２４Ａが金属製レセプタ５０に対して締結されるようにしたので、金属製レセプタ５０と翼本体２０との接続強度を向上させることができる。
　また、金属製レセプタ５０と翼本体２０との接続部において金属箔３２の端部が金属製レセプタ５０に電気的に接続されるようにしたので、ダウンコンダクタとして機能する金属箔３２と金属製レセプタ５０との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
　例えば、上述の実施形態では金属箔３２が第１金属プレート４０および第２金属プレート４２に挟まれて金属製レセプタ５０に締結される構成を例示したが、図９に示すように、金属箔３２と金属製レセプタ５０との間には金属プレートを設けない構成としてもよい。この場合、金属箔３２を挟んで金属製レセプタ５０とは反対側（外層側）に配置される金属プレート４４を設けて、金属製レセプタ５０、金属箔３２および金属プレート４４を共締めする。これにより、金属プレート４４によって金属箔３２が金属製レセプタ５０に押し付けられるので、金属箔３２を安定して固定できるとともに金属プレート４４を介して金属箔３２と金属製レセプタ５０との間の電気的接続を確保できる。また、図示は省略するが、図５に示した第１金属プレート４０および第２金属プレート４２を両方とも設けずに、金属箔３２のみが金属製レセプタ５０に締結される構成としてもよい。
　また、図１０に示すように、金属製レセプタ７０の端部内面に、段差７５Ａ、７５Ｂを介して第１凹部７４Ａ、７４Ｂおよび第２凹部７６Ａ、７６Ｂが設けられていてもよい。なお、金属製レセプタ７０は、吸引側部位７２Ａと圧力側部位７２Ｂとから構成されている。第１凹部７４Ａ、７４Ｂは、段差７５Ａ、７５Ｂを介して第２凹部７６Ａ、７６Ｂに隣接しており、第２凹部７６Ａ、７６Ｂよりも浅く形成される。この場合、第１凹部の方が第２凹部より金属製レセプタ７０内側に形成されている。そして、第１凹部７４Ａ、７４Ｂには繊維強化プラスチック２４Ａが係合され、繊維強化プラスチック２４Ａがボルト４６によって金属製レセプタ７０に締結される。第２凹部７６Ａ、７６Ｂには、繊維強化プラスチック２４Ａと、第１金属プレート４０および第２金属プレート４２に挟まれた金属箔３２とが係合され、これらの部材がボルト４８によって金属製レセプタ７０に締結される。さらに、風車翼２の表面における空力抵抗を低減する観点から、金属製レセプタ７０の外表面と、第１金属プレート４０の外表面とが略同一面を形成するように構成してもよい。具体的な構成例として、第２凹部７６Ａ、７６Ｂにおける金属製レセプタ７０の厚さに対応した段差を第１金属プレート４０に設ける。この段差によって、第１金属プレート４０の一端側の面が第２凹部７６Ａ、７６Ｂに係合するとともに、段差を介して第１プレート４０の他端側の面が金属製レセプタ７０と略同一面を形成する。また、別の構成例として、金属製レセプタ７０の第２凹部７６Ａ、７６Ｂに対応する部位を、第１金属プレート４０の全体が覆われるように翼本体２０の端部まで延在させてもよい。これにより翼本体２０の表面を平滑に形成でき、空力抵抗を低減することができる。
　１　　　　　　　風力発電装置
　２　　　　　　　風車翼
　２Ａ　　　　　　翼根
　２Ｂ　　　　　　先端部
　３　　　　　　　ハブ
　４　　　　　　　ナセル
　５　　　　　　　タワー
　８　　　　　　　ダウンコンダクタ
　１０　　　　　　接続部
　２０　　　　　　翼本体
　２２　　　　　　内側翼根補強材
　２４　　　　　　翼型形成材
　２４Ａ　　　　　繊維強化プラスチック
　２４Ｂ　　　　　軽量コア材
　２６　　　　　　スパーキャップ
　２８　　　　　　絶縁層
　３０　　　　　　外側翼根補強材
　３２　　　　　　金属箔
　３４　　　　　　保護層
　３６　　　　　　シアウェブ
　４０　　　　　　第１金属プレート
　４２　　　　　　第２金属プレート
　４４　　　　　　金属プレート
　４６，４８　　　ボルト
　５０，７０　　　金属製レセプタ
　５１　　　　　　凹部
　５２Ａ，７２Ａ　吸引側部位
　５２Ｂ，７２Ｂ　圧力側部位
　５３Ａ，５３Ｂ　合わせ面
　５４Ａ，５４Ｂ，７４Ａ，７４Ｂ　第１凹部
　５５Ａ，５５Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ　段差
　５６Ａ，５６Ｂ，７６Ａ，７６Ｂ　第２凹部
　５７Ａ１，５７Ａ２，５７Ｂ１，５７Ｂ２　ボルト穴
　５８Ａ，５８Ｂ　ボルト穴
　５９Ａ，５９Ｂ，６０　ドレン穴
　６１Ｂ　　　　　溝
　６２　　　　　　露出部
　６４　　　　　　コーティング層

Claims (15)

  1. 　翼根から翼長方向に沿って延在する翼本体と、
    　前記翼本体の前記翼根とは反対側の端部に接続され、翼先端を形成する金属製レセプタと、
    　前記金属製レセプタと前記翼本体の前記端部との接続部から前記翼根に向かって前記翼長方向に沿って延在し、前記金属製レセプタからの雷電流を前記翼根側に導くように構成された金属箔とを備え、
    　前記接続部では、前記翼本体の少なくとも一部を構成する繊維強化プラスチックと前記金属製レセプタとが少なくとも重ねられた状態で前記繊維強化プラスチックが前記金属製レセプタに対して締結され、且つ、前記金属箔の端部が前記金属製レセプタに電気的に接続されていることを特徴とする風車翼。
  2. 　前記金属箔を挟んで前記金属製レセプタとは反対側において前記金属箔の前記端部および前記金属製レセプタに重ねられた状態で前記金属箔の前記端部とともに前記金属製レセプタに共締めされる第１金属プレートをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風車翼。
  3. 　前記接続部において、前記金属箔と前記金属製レセプタとの間に介在し、前記第１金属プレートおよび前記金属箔とともに前記金属製レセプタに共締めされる第２金属プレートをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の風車翼。
  4. 　前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートは、前記接続部から前記翼本体の途中の位置まで延在しており、
    　前記接続部では、前記繊維強化プラスチックは、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記金属製レセプタに共締めされていることを特徴とする請求項３に記載の風車翼。
  5. 　前記金属製レセプタ、前記繊維強化プラスチック、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートの共締めにはボルト締結が用いられることを特徴とする請求項４に記載の風車翼。
  6. 　前記金属製レセプタの端部には、第１凹部と、段差を介して前記第１凹部に隣接して設けられ、前記第１凹部よりも浅い第２凹部とが形成されており、
    　前記繊維強化プラスチックは、前記金属箔、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記第１凹部に係合し、該第１凹部において前記金属製レセプタに対して共締めされており、
    　前記金属箔は、前記第１金属プレートおよび前記第２金属プレートとともに前記第２凹部に係合し、該第２凹部において前記金属製レセプタに共締めされていることを特徴とする請求項４又は５に記載の風車翼。
  7. 　前記第１凹部と前記繊維強化プラスチックとの間に充填された弾性接着剤をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の風車翼。
  8. 　前記接続部寄りの前記翼本体の端部には、少なくとも一つの第１ドレン穴が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の風車翼。
  9. 　前記金属製レセプタは、半割形状の吸引側部位と圧力側部位とを含み、
    　前記吸引側部位と前記圧力側部位とが締結されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の風車翼。
  10. 　前記金属製レセプタは、前記吸引側部位と前記圧力側部位との間には空洞部が設けられており、該空洞部に連通する少なくとも一つの第２ドレン穴が前記金属製レセプタの先端に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の風車翼。
  11. 　前記金属製レセプタは、先端部が露出するようにして表面に絶縁剤がコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の風車翼。
  12. 　前記金属製レセプタおよび前記金属箔の少なくとも一つが銅または銅合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の風車翼。
  13. 　前記繊維強化プラスチックは、前記翼本体の吸引面側と圧力面側とにそれぞれ設けられており、
    　前記翼本体は、前記吸引面側の前記繊維強化プラスチックと前記圧力面側の前記繊維強化プラスチックの間に設けられ、前記接続部まで翼長方向に沿って延在するシアウェブをさらに有し、
    　前記金属製レセプタの前記翼本体側の端面は、前記シアウェブの先端面に当接していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の風車翼。
  14. 　前記翼本体は、繊維強化プラスチックから形成される保護層によって被覆されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の風車翼。
  15. 　前記風車翼を備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の風力発電装置。
     
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