JP5484892B2 - 風車回転翼 - Google Patents
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Description
前縁サンドイッチ材12と後縁サンドイッチ材14は、外皮材11と内皮材17をスキン材とし、PVC等の樹脂の発泡体や、バルサ等の木材をコア材とするサンドイッチ構造を有している。
なお、図6中の符号16は、スパーキャップ材13とシアウェブ15とを接続(連結)する接着剤である。
しかしその反面、後縁サンドイッチ材14の幅(コード方向(図6において左右方向)の長さ)が広くなり、エッジ方向の荷重に対する後縁サンドイッチ材14の座屈強度がますます低下してしまうといった問題点があった。
本発明に係る風車回転翼は、繊維強化プラスチックで形成された外皮材と、シアウェブと、後縁部を形成する後縁補強材とを有する風車回転翼であって、前記後縁補強材が、前記外皮材の後縁側の端部を収容する第1の凹所と、オーバーレイの後縁側を収容する第2の凹所とを備え、前記外皮材の後縁側の先端部には、前記オーバーレイの前縁側を収容する第3の凹所が設けられているとともに、前記外皮材の先端部は、接着剤を介して前記第1の凹所に固定されている。
また、外皮材の先端部が、第1の凹所内に収められて、接着剤を介して第1の凹所に固定されるとともに、外皮材の先端部と、後縁補強材とが、第2の凹所および第3の凹所内に積層されたオーバーレイにより強固に接続(連結)されることになるので、後縁補強材が外皮材の先端部から分離(離脱)してしまうことを防止することができ、翼自体の信頼性を向上させることができる。
また、外皮材の先端部と、後縁補強材とが、第1の凹所および第2の凹所内に積層されたオーバーレイにより強固に接続(連結)されることになるので、後縁補強材が外皮材の先端部から分離(離脱)してしまうことを防止することができ、翼自体の信頼性を向上させることができる。
図1は本実施形態に係る風車回転翼を具備した風力発電用風車を示す側面図、図2は本実施形態に係る風車回転翼の断面図、図3は図2の要部を拡大した断面図である。
ローターヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚(例えば、3枚)の風車回転翼5が取り付けられている。これにより、ローターヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼5に当たった風の力が、ローターヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
また、ナセル3は、支柱2を構成するユニットのうち、最上部に設けられるユニット上に設置されており、支柱2の上端に取り付けられるナセル台板(図示せず)と、このナセル台板を上方から覆うカバー6とを有している。
そして、このようなスパーキャップ構造では、主として、繊維強化プラスチックで形成されているスパーキャップ材13によって風車回転翼5のフラップ方向の曲げ強度が保たれ、前縁サンドイッチ材12および後縁サンドイッチ材14は、風車回転翼5の座屈強度を保つために補助的に使用されている。
図2または図3のいずれかに示すように、後縁補強材20は、風車回転翼5の翼長手方向(図2および図3において紙面に垂直な方向)に強化繊維(図示せず)が配向された繊維強化プラスチックを多層に積層して成形された部材であり、外皮材11の先端部(後縁側の端部)を収容する第1の凹所21と、オーバーレイ19の一側(後縁側)を収容する第2の凹所22とを備えている。第1の凹所21の深さは、常温で硬化する接着剤23を介して外皮材11の先端部を第1の凹所21に取り付けた(接続(連結)した)際に、外皮材11の表面11aと、第2の凹所22の底面22aとが、(略)滑らかな連続面をなすように設定されている。また、第2の凹所22の深さは、外皮材11と後縁補強材20とを結合(連結)するのに必要な厚みを有するオーバーレイ19を第2の凹所22および後述する第3の凹所24に取り付けた(接続(連結)した)際に、外側に露出する外皮材11の表面11aと、オーバーレイ19の表面19aと、後縁補強材20の外側に露出する表面20aとが、(略)滑らかな連続面をなすように設定されている。さらに、第2の凹所22の底面22aから後縁側、翼先端側、翼根側にそれぞれ延びる第2の凹所22の側面22bは、底面22aの側から表面20aに向かって所定の勾配(1/5〜1/20程度)を有している。
そして、その結果、後縁サンドイッチ材14の幅(コード方向(図2において左右方向)の長さ)が広くなっても、エッジ方向の荷重に対する後縁サンドイッチ材14の座屈強度の低下を防げるので、シアウェブ15のコード方向の間隔、すなわち、前縁側に位置するシアウェブ15と、後縁側に位置するシアウェブ15との間の距離を狭くすることができ、スパーキャップ材13の幅を狭くする(このとき、スパーキャップ材13の断面積は同等に維持しながら、スパーキャップ材13を厚くする)ことができて、フラップ方向の荷重に対するスパーキャップ材13の座屈強度を向上させることができる。
図4は本実施形態に係る風車回転翼の要部を拡大した断面図であって、図3と同様の図である。
本実施形態に係る風車回転翼30は、後縁補強材20の代わりに後縁補強材31を備えているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。
図5は本実施形態に係る風車回転翼の要部を拡大した断面図であって、図3と同様の図である。
本実施形態に係る風車回転翼40では、後縁サンドイッチ材14の後縁端よりも後縁18側に、後述するオーバーレイ41とともに後縁部を形成する後縁補強材42が設けられている(配置されている)。
そして、その結果、後縁サンドイッチ材14の幅(コード方向(図2において左右方向)の長さ)が広くなっても、エッジ方向の荷重に対する後縁サンドイッチ材14の座屈強度の低下を防げるので、シアウェブ15のコード方向の間隔、すなわち、前縁側に位置するシアウェブ15と、後縁側に位置するシアウェブ15との間の距離を狭くする(このとき、スパーキャップ材13の断面積は同等に維持しながら、スパーキャップ材13を厚くする)ことができ、スパーキャップ材13の幅を狭くすることができて、フラップ方向の荷重に対するスパーキャップ材13の座屈強度を向上させることができる。
例えば、後縁補強材20,31,42はいずれも、図1に示す構造を有する風車回転翼のみに適用され得るものではなく、ボックス構造のシアウェブを備えた風車回転翼等にも適用することができる。
2 支柱(タワー)
3 ナセル
4 ローターヘッド
5 風車回転翼
6 ナセルカバー
11 外皮材
11a 表面
12 前縁サンドイッチ材
13 スパーキャップ材(主強度材)
14 後縁サンドイッチ材
15 シアウェブ(桁材)
16 接着剤
17 内皮材
18 後縁
19 オーバーレイ
19a 表面
20 後縁補強材
20a 表面
21 第1の凹所
22 第2の凹所
22a 底面
22b 側面
23 接着剤
24 第3の凹所
24a 側面
30 風車回転翼
31 後縁補強材
32 軽量コア材
40 風車回転翼
41 オーバーレイ
41a 表面
42 後縁補強材
42a 表面
43 第1の凹所
43a 底面
43b 側面
45 第2の凹所
45a 底面
45b 側面
100 風車回転翼
B 基礎
Claims (5)
- 繊維強化プラスチックで形成された外皮材と、桁材と、後縁部を形成する後縁補強材とを有する風車回転翼であって、
前記後縁補強材が、前記外皮材の後縁側の端部を収容する第1の凹所と、オーバーレイの後縁側を収容する第2の凹所とを備え、
前記外皮材の後縁側の先端部には、前記オーバーレイの前縁側を収容する第3の凹所が設けられているとともに、
前記外皮材の先端部は、接着剤を介して前記第1の凹所に固定されていることを特徴とする風車回転翼。 - 繊維強化プラスチックで形成された外皮材と、桁材と、後縁部を形成する後縁補強材とを有する風車回転翼であって、
前記後縁補強材が、オーバーレイの後縁側を収容する第1の凹所を備え、
前記外皮材の後縁側の先端部には、前記オーバーレイの前縁側を収容する第2の凹所が設けられていることを特徴とする風車回転翼。 - 前記外皮材の外側に露出する表面と、前記オーバーレイの表面と、前記後縁補強材の外側に露出する表面とが、滑らかな連続面をなすようにして形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の風車回転翼。
- 前記後縁補強材の一部が、軽量コア材でできていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の風車回転翼。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の風車回転翼を備えてなることを特徴とする風力発電用風車。
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