JP6885168B2 - ブレード - Google Patents

Description

本開示は、リーディングエッジおよびトレーリングエッジを有するブレードに関する。

近年、海洋における海水の運動エネルギーによって発電する海洋発電の研究が進められている。海洋発電には、潮の満ち引きを利用する潮流発電の他に、海流を利用する海流発電がある。海流発電では、定常的な海流を利用することで、昼夜や季節を問わず、長期的かつ安定的な発電を実現する可能性がある。

例えば、特許文献１には、回転型の翼が記載されている。翼本体には、コードライン方向の幅が最大となる幅広部が形成される。翼本体のリーディングエッジは、先端部（回転中心の反対側の端部）から幅広部まで樹脂層(もしくは複合材料層)で覆われている。

特開２００７−１７０３２８号公報

翼本体は、２つの分割体を接合して形成される場合がある。翼本体に荷重が作用すると、接合部に応力が作用するため、接合部の強度を向上する技術の開発が希求される。

本開示は、このような課題に鑑み、翼本体の接合の強度を向上することができるブレードを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るブレードは、第１本体部材および第２本体部材が接合部で接合された翼本体と、翼本体の基端側と接続された接続部材と、接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、翼本体のリーディングエッジ側の接合部を覆う第１補強部材と、接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、翼本体のトレーリングエッジ側の接合部を覆う第２補強部材と、を備え、第１補強部材と第２補強部材とは、翼本体の周方向に離隔して配置され、第１補強部材は、第２補強部材よりも翼本体の先端側まで延在する。

翼本体のリーディングエッジは、ピークを備え、第１補強部材は、ピークを越えて延伸してもよい。

接合部は、第１補強部材より翼本体の先端側に延在してもよい。

リーディングエッジ側の接合部の広さは、第１補強部材に覆われた位置において最小となってもよい。

接合部は、第２補強部材より翼本体の先端側に延在してもよい。

トレーリングエッジ側の接合部の広さは、第２補強部材より翼本体の先端側に延在する位置において最大となってもよい。

翼本体は、繊維強化複合材料が積層されたものであり、接合部は、翼本体の内面側から外面側に向かい積層された断面同士が接合されていてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る他のブレードは、第１本体部材および第２本体部材が接合部で接合された翼本体と、翼本体のリーディングエッジおよびトレーリングエッジの双方に形成されたピークと、翼本体のリーディングエッジのピークよりも、翼本体の先端側から基端側まで、翼本体のリーディングエッジ側の接合部の外側を覆う第１補強部材と、翼本体のトレーリングエッジのピークよりも、翼本体の先端側から基端側まで、翼本体のトレーリングエッジ側の接合部の外側を覆う第２補強部材と、を備え、第１補強部材と第２補強部材とは、翼本体の周方向に離隔して配置され、第１補強部材は、第２補強部材よりも翼本体の先端側まで延在する。

本開示によれば、翼本体の接合の強度を向上することが可能となる。

海流発電装置の斜視図である。 図２（ａ）は、ブレードをロータの回転軸方向、つまり、ブレードを挟んで発電機と反対側から見た場合の正面図である。図２（ｂ）は、ブレードの上面図である。図２（ｃ）は、ブレードの側面図である。 図３（ａ）は、ブレードの斜視図である。図３（ｂ）は、ブレードの分解斜視図である。 図２（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。 図６（ａ）は、図２（ａ）のＶＩａ−ＶＩａ断面図である。図６（ｂ）は、図２（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面図である。図６（ｃ）は、図２（ａ）のＶＩｃ−ＶＩｃ断面図である。図６（ｄ）は、図２（ａ）のＶＩｄ−ＶＩｄ断面図である。 図６（ｃ）のうち、第１補強部材近傍の抽出図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本開示の一実施形態である海流発電装置１の斜視図である。図１に示すように、本実施形態の海流発電装置１は、一対のポッド２を備える。一対のポッド２は、連結ビーム３によって連結されている。ポッド２それぞれの内部には、発電機４が配されている。発電機４は、ポッド２それぞれの先端側に設けられたタービン５に連結される。タービン５は、ロータ６と、複数（例えば、２つ）のブレード１０を有する。ロータ６は、ポッド２に対し、回転自在に軸支される。ブレード１０は、ロータ６の外周面から径方向外側に突出する。

なお、発電機４は、連結ビーム３に配されてもよい。この場合、発電機４は、例えば、油圧回路を介してタービン５から回転動力を受ける。油圧回路を介する場合、発電機４は、２つのタービン５に対して１つのみ設けられてもよい。

ここでは図示を省略するが、海流発電装置１は、例えば、海中に設置され、海底に設置されたシンカーやアンカーに取り付けられた係留索が連結される。タービン５が海流によって回転することで、発電機４が発電する。

図２（ａ）は、ブレード１０をロータ６の回転軸方向、つまり、ブレード１０を挟んで発電機４と反対側から見た場合の正面図である。図２（ｂ）は、ブレード１０の上面図である。図２（ｃ）は、ブレード１０の側面図である。図２（ａ）に示すように、ブレード１０には、リーディングエッジＬＥ（前縁）およびトレーリングエッジＴＥが形成される。リーディングエッジＬＥは、ブレード１０のうち、ブレード１０をロータ６の回転軸方向から見たとき（つまり、ブレード１０を挟んで発電機４と反対側からロータ６の回転軸方向に垂直な平面に投影したとき）の、ブレード１０の回転方向の前方側の縁である。トレーリングエッジＴＥは、ブレード１０をロータ６の回転軸方向から見たときのブレード１０の回転方向の後方側の縁である。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、ブレード１０は、例えば、ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastics）製の翼本体１１を備える。翼本体１１は、ロータ６側に位置する基端側（図２（ａ）、図２（ｂ）中、右側）から先端１２側（図２（ａ）、図２（ｂ）中、左側、ロータ６から離隔する側）に、トレーリングエッジＴＥとリーディングエッジＬＥとの距離（コード長）よりも長く延在している。すなわち、翼本体１１は、基端から先端１２に向かう方向が長手方向、トレーリングエッジＴＥからリーディングエッジＬＥに向かう方向が短手方向となっている。

また、翼本体１１は、トレーリングエッジＴＥとリーディングエッジＬＥとの間に翼面１１ａを有する。翼面１１ａは、図２（ｂ）に示すように、翼本体１１に２面形成され、それぞれ、大凡扁平形状となっている。

翼本体１１には、リーディングエッジＬＥとトレーリングエッジＴＥとを結ぶコードラインの延在方向（図２（ａ）中、上下方向、以下、コードライン方向と称す）の幅が最大となる幅広部１３が形成される。幅広部１３は、翼本体１１の基端側に形成されている。すなわち、幅広部１３は、翼本体１１のうち、先端１２より基端に近い。幅広部１３は、リーディングエッジＬＥ側よりもトレーリングエッジＴＥ側に膨らんだ形状となっている。翼本体１１のうち、コードライン方向の幅は、基端から幅広部１３に向かって徐々に拡大し、幅広部１３から先端１２に向かって徐々に縮小する。すなわち、翼本体１１は、基端から幅広部１３に向かって、後述する中心軸Ｏに垂直な断面における断面積が大きくなる。翼本体１１は、幅広部１３から先端１２に向かって、後述する中心軸Ｏに垂直な断面における断面積が小さくなる。

ブレード１０のうち、リーディングエッジＬＥ側には、第１補強部材３０（補強部材）が設けられる。第１補強部材３０は、例えば、ＦＲＰ製である。第１補強部材３０は、翼本体１１のうち、図２（ａ）中、上側の端部（縁）に沿って延在する。第１補強部材３０は、翼本体１１のうち、リーディングエッジＬＥ側の端部を覆う。ブレード１０のうち、トレーリングエッジＴＥ側には、第２補強部材３２（補強部材）が設けられる。第２補強部材３２は、例えば、ＦＲＰ製である。第２補強部材３２は、翼本体１１のうち、図２（ａ）中、下側の端部（縁）に沿って延在する。第２補強部材３２は、翼本体１１のうち、トレーリングエッジＴＥ側の端部を覆う。

第１補強部材３０および第２補強部材３２は、翼本体１１のうち、幅広部１３よりも先端１２側に、先端１２より手前側まで延在する。第１補強部材３０は、第２補強部材３２よりも先端１２側まで延在する。幅広部１３のうち、第１補強部材３０および第２補強部材３２で覆われた部位に、ブレード１０が最大翼幅となる位置がある。

翼本体１１のうち、基端側の基部１４には、接続部材４０が設けられる。接続部材４０は、例えば、金属製である。接続部材４０は、円筒形状の本体４１を有する。本体４１には、図２（ｃ）に示すように、挿通孔４１ａが形成されている。挿通孔４１ａには、翼本体１１の基部１４が挿通される。すなわち、本体４１のうち、挿通孔４１ａが形成される外壁部４２は、基部１４の少なくとも一部を覆う。第１補強部材３０および第２補強部材３２は、基部１４とともに挿通孔４１ａに挿通されている。すなわち、第１補強部材３０、第２補強部材３２は、翼本体１１の基端側に、接続部材４０に径方向に対向する位置まで延在する。第１補強部材３０および第２補強部材３２は、翼本体１１と接続部材４０に挟持される。翼本体１１は、第１補強部材３０および第２補強部材３２に挟持される。

図３（ａ）は、ブレード１０の斜視図である。図３（ｂ）は、ブレード１０の分解斜視図である。図３（ｂ）に示すように、翼本体１１は、第１本体部材１５および第２本体部材１６を含んで構成される。第１本体部材１５は、コードライン方向に直交する直交方向（以下、単に直交方向という）の一方向側（図３（ａ）、図３（ｂ）中、矢印ａで示す）に位置する。第２本体部材１６は、直交方向の他方向側（図３（ａ）、図３（ｂ）中、矢印ｂで示す）に位置する。すなわち、翼本体１１には割断線があり、第１本体部材１５および第２本体部材１６は、割断線を重ね合わせて接合され、翼本体１１を成している。あるいは、翼本体１１の断面のうち、扁平な方向に２つの分割点があり、当該分割点により第１本体部材１５および第２本体部材１６が分離されているともいえる。

第１本体部材１５は、基端１５ａにおけるコードライン方向の中心部１５ｂが第２本体部材１６から離隔する方向に窪んでいる。第１本体部材１５のうち、第２本体部材１６との対向面１５ｃ（接合部）は、中心部１５ｂを除いて、第１本体部材１５の周縁に形成される。第１本体部材１５のうち、対向面１５ｃの内側（コードライン方向の中心側）は、第２本体部材１６から離隔する方向に窪んでいる。第２本体部材１６は、対向面１５ｃを挟んで、第１本体部材１５と大凡面対称な形状となっている。

第１本体部材１５の対向面１５ｃと第２本体部材１６の対向面１６ｃ（接合部）は、互いに接合される接合部となっている。翼本体１１は、第１本体部材１５と第２本体部材１６が接合されて形成される。第１補強部材３０、第２補強部材３２は、対向面１５ｃ、１６ｃの一部を、翼本体１１の外側から覆う。リーディングエッジＬＥおよびトレーリングエッジＴＥの一部は、第１補強部材３０、第２補強部材３２によって形成される。すなわち、リーディングエッジＬＥおよびトレーリングエッジＴＥには、翼本体１１から第１補強部材３０、第２補強部材３２に接続する接続部がある。

本実施形態においては、後述する中心軸Ｏと接合部とが、同一平面内に含まれている。すなわち、翼本体１１は、後述する中心軸Ｏを含む断面において、リーディングエッジＬＥ側の基端からトレーリングエッジＴＥ側の基端まで延在する断面を備える。当該断面において、中心軸Ｏにより分割されるリーディングエッジＬＥ側の接合部と、トレーリングエッジＴＥ側の接合部は、それぞれ、後述する中心軸Ｏからの径方向の離間が最大となるリーディングエッジＬＥ側の第１のピークＰ１（ピーク、図２（ａ）参照）と、トレーリングエッジＴＥ側の第２のピークＰ２（ピーク、図２（ａ）参照）とを備える。本実施形態において、幅広部１３の中心軸Ｏに対する軸方向位置は、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２の間に位置する。

なお、本実施形態においては、後述する中心軸Ｏと接合部とが、同一平面内に含まれているが、これに限られない。例えば、接合部が中心軸Ｏを含む断面内に収まらない場合(接合部が中心軸Ｏを含む断面を通過して延伸する場合)であっても、中心軸Ｏ周りの径方向の離間が最大となるリーディングエッジＬＥ側の第１のピークＰ１と、トレーリングエッジＴＥ側の第２のピークＰ２を備える。

本実施形態において、第１補強部材３０は、第１のピークＰ１を含み、第１のピークＰ１から接合部の延伸方向の両側に延在して、接合部を覆っている。あるいは、第１補強部材３０は翼本体１１の先端１２側から延伸し、第１のピークＰ１を越え、基端側まで延伸しているともいえる。つまり、第１のピークＰ１は第１補強部材３０で覆われている。

同様に、第２補強部材３２は第２のピークＰ２を含み、第２のピークＰ２から接合部の延伸方向の両側に延在して、接合部を覆っている。あるいは、第２補強部材３２は翼本体１１の先端１２側から延伸し、第２のピークＰ２を越え、基端側まで延伸しているともいえる。つまり、第２のピークＰ２は第２補強部材３０で覆われている。

第１補強部材３０、第２補強部材３２は、基部１４の接合部（対向面１５ｃ、１６ｃ）の外側を覆う。すなわち、第１補強部材３０、第２補強部材３２は、挿通孔４１ａ内で上記の割断線を覆う。第１補強部材３０、第２補強部材３２は、基部１４から翼本体１１の先端１２側に延伸している。ここでは、第１補強部材３０、第２補強部材３２は、基部１４の接合部の外側を覆う場合について説明した。ただし、第１補強部材３０、第２補強部材３２は、接合部を、少なくとも幅広部１３よりも翼本体１１の基端側（基部１４側）まで覆えばよい。この場合、第１補強部材３０、第２補強部材３２が、接合部を、幅広部１３までしか覆わない場合に比べ、接合部の強度を向上することができる。

上記のように、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、翼本体１１のうち、幅広部１３よりも先端１２側に、先端１２より手前側まで延在する。すなわち、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接合部を、幅広部１３よりも先端１２側まで覆う。第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接合部を、先端１２より手前側まで覆う。接合部は、第１補強部材３０および第２補強部材３２より翼本体１１の先端１２側に延在する。

第１補強部材３０は、第２補強部材３２よりも先端１２側まで延在する。第１補強部材３０は、翼本体１１の基端から先端１２までの長手方向の長さに対して、例えば、９０％以上の長さとなっている。

また、リーディングエッジＬＥおよびトレーリングエッジＴＥは、翼本体１１のうち、対向面１５ｃ、１６ｃの外面側のうち、第１補強部材３０、第２補強部材３２で覆われていない部位によっても形成されている。

図４は、図２（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。すなわち、図４は、後述する中心軸Ｏを含む面によるブレード１０の断面図である。図４に示すように、翼本体１１の基部１４は、大凡筒形状となっている。上記のように、基部１４は、接続部材４０の挿通孔４１ａに、本体４１の一端４１ｂ側から挿通されている。挿通孔４１ａの内周面４３には、径方向内側に突出する底面部４４が形成されている。すなわち、翼本体１１の一部が本体４１に囲まれており、翼本体１１の本体４１に囲まれた部分より一端側は、本体４１から露出している。底面部４４は、内周面４３のうち、本体４１の他端４１ｃ側に形成されている。底面部４４は、周方向に延在している。挿通孔４１ａのうち、翼本体１１（基部１４）の基端１５ａ（第１本体部材１５の基端１５ａ）は、底面部４４に当接する。

本体４１の外周面４５のうち、底面部４４の径方向外側には、フランジ部４６が形成されている。フランジ部４６は、外周面４５から径方向外側に突出している。また、フランジ部４６は、周方向に延在している。フランジ部４６は、本体４１の径方向の幅（肉厚）が、底面部４４よりも大きい。フランジ部４６は、外周面４５のうち、本体４１の他端４１ｃまで延在している。フランジ部４６は、他端４１ｃ側の端面４６ａが不図示の旋回座に当接した状態で、不図示のボルトなどの締結部材が本体４１の中心軸Ｏ方向に挿通されて旋回座に締結される。旋回座は、不図示のモータなどによって中心軸Ｏ周りに回転可能となっている。そのため、ブレード１０の傾きは、可変となっている。

本体４１の外周面４５には、一端４１ｂ側に向かって外径が縮小するテーパ部４７が形成されている。本体４１のうち、フランジ部４６とテーパ部４７との中心軸Ｏ方向の間には、内周面４３から外周面４５まで貫通する貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、本体４１の周方向に離隔して複数形成されている。

貫通孔４８には、小径部４８ａ、大径部４８ｂ、および、座面４８ｃが形成されている。貫通孔４８のうち、内周面４３側が小径部４８ａ、外周面４５側が小径部４８ａよりも内径が大きい大径部４８ｂとなっている。座面４８ｃは、小径部４８ａと大径部４８ｂを繋ぐ面であり、貫通孔４８の径方向に延在する。

翼本体１１の基部１４には、貫通孔４８と対向する位置に対向孔１７が形成されている。対向孔１７は、基部１４のうち、内周面１８から外周面１９まで貫通する。対向孔１７は、貫通孔４８と同様、基部１４の周方向に離隔して複数形成されている。対向孔１７の内径は、小径部４８ａの内径と大凡等しい。

締結部材５０は、例えば、ボルトで構成され、貫通孔４８および対向孔１７に、径方向外側から挿通される。締結部材５０の頭部５１は、貫通孔４８の小径部４８ａよりも大きく、小径部４８ａに進入しない。頭部５１は、貫通孔４８の大径部４８ｂの内部まで進入し、座面４８ｃに当接している。締結部材５０のうち、対向孔１７から基部１４の内周面１８側に突出した突出部５２に、不図示のナットが締結される。こうして、基部１４と接続部材４０が締結される。

また、本体４１の外周面４５には、リブ４９が形成されている。リブ４９は、外周面４５のうち、テーパ部４７よりも他端４１ｃ側に位置する。リブ４９は、フランジ部４６と一体となっている。リブ４９は、締結部材５０と周方向の位置を異にして、周方向に複数形成されている。リブ４９には、一端４１ｂ側に向かって本体４１の径方向内側に傾斜するテーパ部４９ａが形成されている。

図５は、図２（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。つまり、図５は、中心軸Ｏと直交する面による断面である。当該断面は、外周面４５と翼本体１１を含んでいる。図５では、コードライン方向が水平に位置し、直交方向が垂直に位置する向きに示す。図５に示すように、基部１４のうち、コードライン方向の中央部分には、本体４１に沿って延在する円弧部２０が形成されている。円弧部２０と本体４１の内周面４３との間に接着剤が介在し、円弧部２０と本体４１の内周面４３とが接着剤によって接合される。

基部１４のうち、コードライン方向の両端部分には、本体４１の内周面４３から径方向内側に離隔する扁平部２１が形成されている。扁平部２１は、基部１４のうちの他の部位に比べて曲率半径が大きい。扁平部２１は、翼本体１１の翼面１１ａ（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）と向きが異なる。例えば、翼面１１ａは、リーディングエッジＬＥとトレーリングエッジＴＥとの間に形成され、大凡コードライン方向（図５中、大凡左右方向）に延在する。一方、扁平部２１は、大凡直交方向（図５中、大凡上下方向）に延在する。このように、基部１４のうち、扁平部２１は、翼本体１１の翼面１１ａの扁平方向と異なる向きに扁平となっている。扁平部２１は、翼本体１１の翼面１１ａに対して、大凡直交する方向に延在する。

扁平部２１と本体４１との隙間には、リーディングエッジＬＥ側（図５中、左側）に第１補強部材３０が配され、トレーリングエッジＴＥ側（図５中、右側）に第２補強部材３２が配される。扁平部２１は、第１補強部材３０、第２補強部材３２に接着剤などで接合される。第１補強部材３０、第２補強部材３２は、本体４１に接着剤などが介在し接合される。

第１本体部材１５と第２本体部材１６の接合部（対向面１５ｃ、１６ｃ）は、扁平部２１に位置している。第１補強部材３０および第２補強部材３２は、挿通孔４１ａ（外壁部４２）の内部において、第１本体部材１５と第２本体部材１６の接合部（対向面１５ｃ、１６ｃ）の外側に設けられる。すなわち、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接続部材４０と翼本体１１の基部１４との隙間に介在する。言い換えれば、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接続部材４０と基部１４に挟まれる。

接続部材４０の本体４１は、上記の通り、円筒形状である。扁平部２１は、第１補強部材３０、第２補強部材３２の肉厚分、円弧部２０よりも径方向内側に位置している。扁平部２１は、コードライン方向の外周面１９間の距離Ｌａが、直交方向の外周面１９間の距離Ｌｂよりも短い。すなわち、距離Ｌｂは、距離Ｌａよりも長く、基部１４は、直交方向に膨らんだ扁平形状となっている。第１補強部材３０、第２補強部材３２の内面（翼本体１１側の面）は、外面（本体４１側の面）に向って窪んだ形状である。第１補強部材３０の内面は、曲率中心が第１補強部材３０より基部１４側に位置する円弧形状となっている。第２補強部材３２の内面は、曲率中心が第２補強部材３２より基部１４側に位置する円弧形状となっている。

あるいは、本開示の実施形態の第１補強部材３０、第２補強部材３２は、中心軸Ｏを中心とした内面と外面の径方向間隔が、周方向両端の間の位置で一つのピークを持っている。なお、本開示の実施形態では、補強部材（第１補強部材３０、第２補強部材３２）の内面の中心軸Ｏに直交する面での断面形状が円弧形状である場合について説明した。ただし、補強部材の内面の断面形状は、これに限られない。断面形状において、補強部材の内面の曲率の平均(曲線長さあたりの平均)と比べ、補強部材の外面の曲率の平均が大きくてもよい。

また、第１補強部材３０の内面に対する曲率中心が描く曲線の重心位置(曲線長さを重量に見立てた場合の重心)と、第１補強部材３０の内面を成す曲線の重心位置の間の長さを第１所定幅とする。第１補強部材３０の内面に対する曲率中心が描く曲線の重心位置と、第２補強部材３２の内面を成す曲線の重心位置の間の長さを第２所定幅とする。このとき、第１所定幅より第２所定幅の方が短くてもよい。さらにいえば、断面において翼本体１１の補強部材に対向しない部分のおける翼本体１１の外面の曲率の平均と比べ、補強部材の内面の曲率の平均が小さくてもよい。

海流によってブレード１０が回転するとき、翼本体１１の基部１４には、海流による荷重が作用する。この荷重は、基部１４に対して直交方向に作用する。ここでは、直交方向の基部１４の幅（距離Ｌｂ）が、コードライン方向の基部１４の幅（距離Ｌａ）よりも大きいため、直交方向に作用する荷重に対する基部１４の強度が向上する。

図６（ａ）は、図２（ａ）のＶＩａ−ＶＩａ断面図である。図６（ｂ）は、図２（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面図である。図６（ｃ）は、図２（ａ）のＶＩｃ−ＶＩｃ断面図である。図６（ｄ）は、図２（ａ）のＶＩｄ−ＶＩｄ断面図である。つまり、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）は、中心軸Ｏと直交する断面における翼本体１１の断面図であり、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）の順番で基端側から離れている。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、中心軸Ｏの軸方向において基端側に位置する断面(図６（ｃ）、または、図６（ｄ）)においては、第１補強部材３０と、第２補強部材３２のいずれもが含まれている。他方、翼本体１１の先端１２側に位置する断面(図６（ｂ）)においては、第２補強部材３２は含まれない。つまり、第１補強部材３０は、第２補強部材３２よりも翼本体１１の先端１２側まで延在している。上記のように、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、リーディングエッジＬＥおよびトレーリングエッジＴＥを形成している。つまり、ブレード１０のリーディングエッジＬＥは、翼本体１１の先端１２側から延在し、第１補強部材３０を介して基端側まで延在している。あるいは、リーディングエッジＬＥは、翼本体１１を構成する部材と第１補強部材３０との接続部を越えて延在しているともいえる。

リーディングエッジＬＥの形状は、海流の流れに対する影響が大きい。リーディングエッジＬＥを第１補強部材３０で形成することで、仮に、対向面１５ｃ、１６ｃの位置ずれがあったとしても、リーディングエッジＬＥで対向面１５ｃ、１６ｃの外面が覆われていることから、性能低下が抑制される。

図６（ｂ）に示すように、先端１２側におけるトレーリングエッジＴＥ側は、第１本体部材１５、第２本体部材１６の対向面１５ｃ、１６ｃの外面が第２補強部材３２で覆われていない。すなわち、本実施形態では、第２補強部材３２は、第１補強部材３０よりも短く形成されている。つまり、第１補強部材３０は、第２補強部材３２より先端側に延在している。また、本実施形態の第１本体部材１５および第２本体部材１６は、繊維強化樹脂材料で構成される。

本実施形態の第１本体部材１５は、シート状の繊維の層が積層されて構成される。当該シート状の繊維の層は、対向面１５ｃに向かい延伸し、対向面１５ｃにおいて端部となっている(対向面１５ｃの表面に樹脂の層が形成されているなら、シート状の繊維の層は、当該樹脂の層の背面で端部となっている)。つまり、対向面１５ｃにおいて、繊維の終端が露出している(対向面１５ｃ表面に樹脂の層が形成されているなら、当該樹脂の層の背面で繊維の終端が露出している)。あるいは、対向面１５ｃは、シート状の繊維の層が積層された断面となっている。

同様に、本実施形態の第２本体部材１６は、シート状の繊維の層が積層されて構成される。当該シート状の繊維の層は対向面１６ｃに向かい延伸し、対向面１６ｃにおいて端部となっている(対向面１６ｃの表面に樹脂の層が形成されているなら、シート状の繊維の層は、当該樹脂の層の背面で端部となっている)。つまり、対向面１６ｃにおいて、繊維の終端が露出している(対向面１６ｃ表面に樹脂の層が形成されているなら、当該樹脂の層の背面で繊維の終端が露出している)。あるいは、対向面１６ｃは、シート状の繊維の層が積層された断面となっている。

つまり、接合部はシート状の繊維の層が積層された第１本体部材１５および第２本体部材１６の端部同士が接合されている。あるいは、接合部は、翼本体１１の内面側から外面側に向かい積層された断面を持つともいえる。

当該構成であるため、本実施形態のトレーリングエッジＴＥは、海流の下流側に向かって鋭角に尖った形状である。

第１本体部材１５、第２本体部材１６の対向面１５ｃ、１６ｃのうち、外面が第２補強部材３２で覆われていない部位は、第１補強部材３０、第２補強部材３２で覆われている部位よりも面積が大きい(対向面１５ｃ、１６ｃの幅が広い)。すなわち、第１本体部材１５、第２本体部材１６の対向面１５ｃ、１６ｃのうち、外面が第２補強部材３２で覆われていない部位は、翼本体１１の基端側の部位よりも面積が大きい(対向面１５ｃ、１６ｃの幅が広い)。対向面１５ｃ、１６ｃのうち、トレーリングエッジＴＥ側は、リーディングエッジＬＥ側よりも面積が大きい(対向面１５ｃ、１６ｃの幅が広い)。

さらにいえば、中心軸Ｏと直交し第２のピークＰ２を含む断面における、トレーリングエッジＴＥ側の接続部の幅は、中心軸Ｏと直交し第２のピークＰ２より先端１１側のトレーリングエッジＴＥの第２補強部材３２に覆われていない位置を含む断面におけるトレーリングエッジＴＥ側の対向面の幅より小さい。あるいは、トレーリングエッジＴＥ側の対向面１５ｃ、１６ｃは、第２補強部材３２の先端側から翼本体１１の基端部の間で幅が最小となる。さらに、レーリングエッジＴＥ側の対向面１５ｃ、１６ｃは、第２補強部材３２より先端側に延在する位置で幅(翼本体１１の接合部の幅)が最大となる。トレーリングエッジＴＥ側の接合部の広さは、第２補強部材３２より翼本体１１の先端１２側に延在する位置において最大となる。

また、図６（ａ）に示すように、本実施例の翼本体１１の先端１２側は、リーディングエッジＬＥ側の第１補強部材３０に覆われていない。すなわち、翼本体１１の先端１２側において翼本体１１が露出している。当該翼本体１１の先端１２側においては、リーディングエッジＬＥ側の接合部も、翼本体１１の基端側の部位よりも面積が大きい(対向面１５ｃ、１６ｃの幅が広い)。リーディングエッジＬＥ側の接合部（対向面１５ｃ、１６ｃ）の広さは、第１補強部材３０に覆われた位置において最小となる。

対向面１５ｃ、１６ｃは、第２補強部材３２で補強する代わりに、対向面１５ｃ、１６ｃの面積を大きくすることで、接合力が向上している。

図６（ｄ）は、幅広部１３よりも翼本体１１の基端側（基部１４側）の断面である。上記のように、第１補強部材３０、第２補強部材３２は、接合部を、少なくとも幅広部１３よりも翼本体１１の先端１２側から基端側（基部１４側）まで覆う。

図７は、図６（ｃ）のうち、第１補強部材３０近傍の抽出図である。図７に示すように、第１補強部材３０のうち、翼本体１１側の内面３０ａは、中心軸Ｏに垂直な断面形状が曲面となっている。そのため、第１補強部材３０の内面３０ａと接着剤との接触面積を大きく確保できる。

また、第１補強部材３０は、厚肉部３０ｂを有する。厚肉部３０ｂは、肉厚（例えば、内面３０ａの法線方向の厚み、または、コードライン方向の厚み）が最大となる。厚肉部３０ｂは、第１本体部材１５、第２本体部材１６の対向方向（図７中、上下方向、直交方向）の中心近傍（対向面１５ｃ、１６ｃ近傍）に位置する。第１補強部材３０の肉厚は、厚肉部３０ｂから内面３０ａの両端３０ｃ、３０ｄに向って漸減する。すなわち、第１補強部材３０は、厚肉部３０ｂから両端３０ｃ、３０ｄに向って徐々に薄くなっている。また、中心軸Ｏに垂直な断面において、第１補強部材３０の外周面の曲率の平均は、第１補強部材３０の内周面の曲率の平均と比べ大きい。さらに、当該断面において、第１補強部材３０の外周面の曲率の最大は、第１補強部材３０の内周面の曲率の最大より大きい。第１補強部材３０は、両端３０ｃ、３０ｄ近傍において、翼本体１１の外表面と滑らかに連続する形状となっている。

また、翼本体１１の内面側に第１補強部材３０、第２補強部材３２を設ける場合、まず、例えば、第１本体部材１５の内面に第１補強部材３０、第２補強部材３２を接合する。そして、第１補強部材３０、第２補強部材３２に接着剤を塗布した後、第２本体部材１６を、図７中、下方向に移動させて第１本体部材１５に近接させながら、第１補強部材３０、第２補強部材３２に接合する。第２本体部材１６を第１本体部材１５に近接させるとき、第１補強部材３０、第２補強部材３２に塗布された接着剤が削げ落ちてしまう。翼本体１１の外面側に第１補強部材３０、第２補強部材３２を設けることで、接着剤が削げ落ちる事態を回避できる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、第２補強部材３２が設けられる場合について説明した。しかし、第２補強部材３２は必須構成ではない。ただし、第２補強部材３２を設けることで強度の向上が図られる。

また、上述した実施形態では、第１補強部材３０は、第２補強部材３２よりも翼本体１１の先端１２側まで延在する場合について説明した。この場合、例えば、リーディングエッジＬＥを第１補強部材３０で形成することで、上記のように、対向面１５ｃ、１６ｃの位置ずれによる性能低下が抑制される。

また、第２補強部材３２が、第１補強部材３０よりも先端１２側まで延在してもよいし、第１補強部材３０、第２補強部材３２が同程度に延在してもよい。この場合、第１本体部材１５と第２本体部材１６で形成されるトレーリングエッジＴＥと同様、第２補強部材３２の外面を鋭角に形成する必要がある。第２補強部材３２がＦＲＰ製の場合、鋭角形状とするには、強度上の限界がある。そこで、トレーリングエッジＴＥには、例えば、鋭角形状の金属部材を設けてもよい。また、第２補強部材３２のうち、トレーリングエッジＴＥとなる部位を鋸刃（セレーション）形状としてもよい。この場合、騒音抑制によりエネルギー損失を低減することが可能となる。

また、上述した実施形態では、翼本体１１、第１補強部材３０、第２補強部材３２がＦＲＰ製である場合について説明した。しかし、翼本体１１、第１補強部材３０、第２補強部材３２はＦＲＰ製に限られない。

また、上述した実施形態では、第１補強部材３０および第２補強部材３２が、基部１４とともに挿通孔４１ａに挿通されている場合について説明した。しかし、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接合部を、少なくとも幅広部１３よりも翼本体１１の先端１２側から基端側（基部１４側）まで覆えばよい。

例えば、第１補強部材３０および第２補強部材３２のうち、基部１４側の端部が、接続部材４０の手前までしか延在していない場合、第１補強部材３０および第２補強部材３２の端部近傍に応力が作用してしまう。第１補強部材３０および第２補強部材３２が、接続部材４０の挿通孔４１ａの内部まで連続して延在する場合、このような応力が抑制される。また、第１補強部材３０および第２補強部材３２によって、作用する曲げモーメントが大きい基部１４の接合部の強度を向上することができる。ここで、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、翼本体１１の基端側に、接続部材４０に径方向に対向する位置まで延在していればよい。すなわち、第１補強部材３０および第２補強部材３２は、接続部材４０の外周面４５の外側に延在してもよい。

また、上述した実施形態では、接合部は、第１補強部材３０、第２補強部材３２より翼本体１１の先端１２側に延在する場合について説明した。すなわち、接合部のうち、翼本体１１の先端１２側の一部は、第１補強部材３０、第２補強部材３２で覆われていない場合について説明した。しかし、接合部は、翼本体１１の先端１２まで第１補強部材３０または第２補強部材３２で覆われていてもよい。ただし、接合部のうち、翼本体１１の先端１２側の一部が、第１補強部材３０、第２補強部材３２で覆われていない場合、ブレード１０の先端を薄く形成し易い。そのため、騒音抑制によりエネルギー損失を低減することが可能となる。

本開示は、リーディングエッジおよびトレーリングエッジを有するブレードに利用することができる。

１０ ブレード
１１ 翼本体
１２ 先端
１４ 基部
１５ 第１本体部材
１５ｃ 対向面（接合部）
１６ 第２本体部材
１６ｃ 対向面（接合部）
３０ 第１補強部材
３２ 第２補強部材
４０ 接続部材
ＬＥ リーディングエッジ
ＴＥ トレーリングエッジ
Ｐ１ 第１のピーク（ピーク）
Ｐ２ 第２のピーク（ピーク）

Claims (8)

1. 第１本体部材および第２本体部材が接合部で接合された翼本体と、
   前記翼本体の基端側と接続された接続部材と、
   前記接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、前記翼本体のリーディングエッジ側の前記接合部を覆う第１補強部材と、
   前記接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、前記翼本体のトレーリングエッジ側の前記接合部を覆う第２補強部材と、
   を備え、
   前記第１補強部材と前記第２補強部材とは、前記翼本体の周方向に離隔して配置され、
   前記第１補強部材は、前記第２補強部材よりも前記翼本体の先端側まで延在するブレード。
2. 前記翼本体の前記リーディングエッジは、ピークを備え、
   前記第１補強部材は、前記ピークを越えて延伸している請求項１に記載のブレード。
3. 前記接合部は、前記第１補強部材より前記翼本体の先端側に延在する請求項１または２に記載のブレード。
4. 前記リーディングエッジ側の前記接合部の広さは、前記第１補強部材に覆われた位置において最小となる請求項３に記載のブレード。
5. 前記接合部は、前記第２補強部材より前記翼本体の先端側に延在する請求項１から４のいずれか１項に記載のブレード。
6. 前記トレーリングエッジ側の前記接合部の広さは、前記第２補強部材より前記翼本体の先端側に延在する位置において最大となる請求項５に記載のブレード。
7. 前記翼本体は、繊維強化複合材料が積層されたものであり、
   前記接合部は、前記翼本体の内面側から外面側に向かい積層された断面同士が接合されている請求項１から６のいずれか１項に記載のブレード。
8. 第１本体部材および第２本体部材が接合部で接合された翼本体と、
   前記翼本体のリーディングエッジおよびトレーリングエッジの双方に形成されたピークと、
   前記翼本体の前記リーディングエッジの前記ピークよりも、前記翼本体の先端側から基端側まで、前記翼本体の前記リーディングエッジ側の前記接合部の外側を覆う第１補強部材と、
   前記翼本体の前記トレーリングエッジの前記ピークよりも、前記翼本体の先端側から基端側まで、前記翼本体の前記トレーリングエッジ側の前記接合部の外側を覆う第２補強部材と、
   を備え、
   前記第１補強部材と前記第２補強部材とは、前記翼本体の周方向に離隔して配置され、
   前記第１補強部材は、前記第２補強部材よりも前記翼本体の先端側まで延在するブレード。

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