(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの型を準備する工程と、
少なくとも１つの芯材（１００）を有する積層繊維複合物を前記少なくとも１つの型内に配置する工程と、
樹脂を供給する工程と、を含み、
前記芯材は、第１溝部（１１０）を有する上面（１０１）、及び第２溝部（１２０）を有する下面（１０２）を有し、
前記第１溝部（１１０）と前記第２溝部（１２０）とは、前記第１溝部（１１０）と前記第２溝部（１２０）の重複領域に接続部（１３０）が形成されるように、芯材（１００）の長さに沿って互い違いになっており、
前記積層繊維複合物が十分に満たされるまで、前記第１溝部（１１０）及び／又は前記第２溝部（１２０）を通じて、樹脂を供給することを特徴とする、風力発電設備のロータブレードを製造する方法。
【請求項２】
樹脂の供給は真空注入法で行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１面（１０１）及び第２面（１０２）を有する少なくとも１つの芯材（１００）と、
前記第１面（１０１）に設けられた少なくとも１つの第１溝部（１１０）と、
前記第２面（１０２）に設けられた少なくとも１つの第２溝部（１２０）と、を備え、
前記第１溝部（１１０）と前記第２溝部（１２０）とは、前記第１溝部（１１０）と前記第２溝部（１２０）との重複領域に少なくとも１つの接続部（１３０）が形成されるように、前記芯材（１００）の長さ方向に沿って互い違いとなっていることを特徴とする風力発電設備のロータブレード。
【請求項４】
前記第１溝部（１１０）及び前記第２溝部（１２０）は、前記芯材（１００）に切除加工で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のロータブレード。
【請求項５】
前記芯材（１００）は堅固な板であることを特徴とする請求項３又は４に記載のロータブレード。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの風力発電設備ロータブレードを有することを特徴とする風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備のロータブレードの製造方法及び風力発電設備のロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合、繊維複合部材の形態をとる風力発電設備のロータブレードは、何年もの間定期的に雨風に曝され、極端な天候状況に曝されることもあるので、それらに耐えることができなければならない。これは、一方ではロータブレードの設計事項である。他方では、ロータブレードは、実際に適切な材料特性を有しなければならない。このことは、負荷に耐えることができ、かつ長寿命な構成部材を製造することを可能にする、まさに繊維複合構造であるという事実からすでに明らかになっている。したがって、風力発電設備用のローラーブレードは、一般的には、真空注入方法で製造される。この場合、芯材（コアーないし中子型）としての樹脂発泡体又はバルサ材に加えてガラス繊維マットをローラーブレード用の型内に置き、真空下でポンプ及びホースシステムによってガラス繊維マットに樹脂を浸み込ませる。したがって、ローラーブレードは、芯材要素、及び芯材の両側にサンドウィッチ構造のガラス繊維強化エポキシ樹脂を備える。
【０００３】
この場合、樹脂は、一般的に、真空導入又は真空注入法で導入ないし注入される。この場合、薄膜を設けて、薄膜下を真空にすることができる。真空は、樹脂の拡がり流動を促進することができるので、特に有利である。通常、積層構造の芯材と他の層との間には流動補助剤がおかれる。流動補助剤は、ロータブレードの材料が均一に満たされるように、樹脂が迅速に拡がって流れることができるようにする。
【０００４】
特許文献１は、ロータブレードの製造方法を開示する。これは、一方又は両方の面に複数の溝を有する芯材を使用することを包含する。芯材の溝は、芯材を曲げやすくすることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／００３４７７Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、一律に高品質で、より経済的な製造を可能にする複合繊維部材の製造方法を提供することであり、特に、風力発電設備用のロータブレードの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１に記載の方法及び請求項３に記載の風力発電設備のロータブレードによって達成される。
【０００８】
本発明の第１視点によれば、少なくとも１つの型を準備する工程と、少なくとも１つの芯材を有する積層繊維複合物を少なくとも１つの型内に配置する工程と、樹脂を供給する工程と、を含む風力発電設備のロータブレード、を製造する方法が提供される。芯材は、第１溝部を有する上面、第２溝部を有する下面を有する。第１溝部と第２溝部とは、第１溝部と第２溝部の重複領域に接続部が形成されるように、芯材の長さに沿って互い違いになっている。積層繊維複合物が十分に満たされるまで、特に第１溝部及び／又は第２溝部を通じて、樹脂を供給する。
【０００９】
本発明の第２視点によれば、第１面及び第２面を有する少なくとも１つの芯材と、第１面に設けられた少なくとも１つの第１溝部と、第２面に設けられた少なくとも１つの第２溝部と、を備える風力発電設備のロータブレードが提供される。第１溝部と第２溝部とは、第１溝部と第２溝部との重複領域に少なくとも１つの接続部が形成されるように、芯材の長さ方向に沿って互い違いとなっている。
【００１０】
一視点において、風力発電設備のロータブレード又は繊維複合構成部材の製造方法が提供される。この場合、少なくとも１つの型が準備され、少なくとも１つの芯材を有する積層繊維複合物が当該少なくとも１つの型（外型）内に置かれる。芯材は、第１溝部（複数）を有する上面及び第２溝部（複数）を有する下面、並びに第１溝部及び第２溝部間の接続部を有する。第１溝部と第２溝部は互い違いとなっている。樹脂は、積層繊維複合物が十分に満たされる（含浸される）まで、特に第１溝部及び／又は第２溝部を通じて供給することができる。
【００１１】
また、本発明は、他の視点において、第１面及び第２面を有する少なくとも１つの芯材を有する風力発電設備のロータブレード又は繊維複合構成部材に関する。第１面に少なくとも１つの第１溝部（複数）が設けられ、第２面に少なくとも１つの第２溝部（複数）が設けられる。第１溝部と第２溝部の境界領域に接続部も存在する。
【００１２】
本発明のさらなる構成は、従属請求項の内容である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一視点において、流動補助剤を必要としない風力発電設備のロータブレードの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る風力発電設備のロータブレードの芯材要素の概略斜視図。
【図２】芯材要素の簡易平面図。
【図３】本発明の風力発電設備の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一視点において、樹脂の供給は真空注入法で実施される。
【００１６】
本発明の一視点において、第１溝部及び第２溝部は、芯材（コアー）の長さ方向に沿って互い違いになっている。
【００１７】
本発明のさらなる視点において、第１溝部及び第２溝部は、芯材に切除（溝切り）ミリング加工で形成される。
【００１８】
特許請求の範囲及び以下の説明に付記した図面参照符号は発明の理解のために付記しているものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１９】
本発明は、風力発電設備のロータブレード又は繊維複合構成部材の芯材（コアーないし中子型）又は芯材材料に少なくとも１つの溝部（ないしチャンネルKanal）を設けるという概念に関する。この場合、少なくとも１つの溝部は、上面に少なくとも部分的に設けられ、少なくとも１つの溝部は、下面に少なくとも部分的に設けられ、上面の溝部と下面の溝部との間に接続部が存在する。これは、例えば、上面の溝部と下面の溝部が重複する領域に貫通孔を設けることによって実施することができる。しかしながら、これは、例えば、溝部の深さの調節によっても実施することができる。溝部の深さが材料の厚さの半分よりいくらか深く設定された場合、貫通開口、すなわち両溝部間の連絡路、が上面の溝部と下面の溝部の重複領域に自動的に形成される。樹脂は、１つの溝部又は複数の溝部に供給することができる。樹脂は、上面の溝部と下面の溝部が重複する接続部を通じて、溝部の長さ全体にわたって、そして、芯材材料全体ないしは積層繊維複合物全体に沿って均一に拡がり流動することができる。
【００２０】
注入部（Anguss）、すなわち樹脂を供給する接続部、は、樹脂を供給するために、上面及び下面の両方に設けることができる。この場合、複数の注入部を、例えば、溝部の外端に設けることができる。
【００２１】
繊維複合構成部材に溝部を有する芯材が複数存在する場合、溝部が相互に導通する路を設けるために、芯材間の接合（当接）部に横断方向の切除加工部（溝部）を設けてもよい。
【００２２】
本発明の一視点において、溝部は、芯材に切除（溝切り）加工（Fraesen）によって形成される。このようにして、公知でありかつ信頼性のある管理及び試行試験された作業手順で溝部を形成することができる。芯材が、完成した半製品の形態で型内に装入できるように、溝部を芯材の製造時に予め形成することができる。
【００２３】
また、脱気された樹脂を使用すれば、例えば空気の包含等による気泡を取り除いた樹脂によって、高強度を有するロータを実現することができる。
【実施例】
【００２４】
本発明の実施例による利点及び形態は、図面を参照して詳細に以下に説明される。
【００２５】
図１は、例えば第１例に係る風力発電設備のロータブレード等の繊維複合部材の芯材の概略斜視図である。芯材１００は、上面（第１面）１０１及び下面（第２面）１０２を有する。複数の第１溝部１１０は、上面１０１に、例えばミリング（溝切り）加工によって、形成されており、複数の第２溝部１２０は、下面１０２に、例えばミリング加工によって、形成されている。接続部１３０は、例えば貫通孔１３０の形態で、第１溝部１１０と第２溝部１２０との間の交叉領域ないし重複領域に設けることができる。このようにして、第１溝部１１０、第２溝部１２０及び接続部１３０を有する連続的な溝部（チャンネル）が存在する。第１溝部１１０及び第２溝部１２０が材料の厚さの半分よりもいくらか深い場合には、第１溝部１１０と第２溝部１２０の重複領域において接続が自動的に形成される。芯材は、堅い板の形態であってもよい。
【００２６】
溝部は上面１０１に一部延在すると共に、下面１０２に一部延在する。特に、溝部は、上面１０１と下面１０２とを交互に延在するが、接続部１３０によって連続的な構成とすることもできる。例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂等の樹脂は、真空注入法を使用して溝部に導入することができ、芯材要素が所定の厚さの樹脂で完全に覆われるまで、樹脂は溝部からさらに拡がり流動する。
【００２７】
本発明の繊維複合部材、特に風力発電設備のロータブレードを完成するために、芯材又は芯材要素１００及び例えばガラス繊維マットは、例えば二重シェルの片方（half-shell）のような型内に置くことができる。樹脂は、真空注入法によって溝部１１０，１２０に供給することができ、樹脂はまず溝部に充満し、その後、芯材要素１００の上下の積層繊維複合物ないし不織布様のファイバ層（Gelege）に均一に分布される。この場合、樹脂の量は、積層繊維複合物が十分に含浸されるような量とする。
【００２８】
このように、第１溝部１１０及び第２溝部１２０を有する溝部（チャンネルKanal）は、エポキシ樹脂の移動に使用することができる。エポキシ樹脂は、本発明の溝部を通じて迅速かつ均一に型内に拡がり、積層繊維複合物を完全に満たすために、上面及び下面の第１溝部１１０及び第２溝部１２０の端部にある注入口を介して供給することができる。
【００２９】
エポキシ樹脂は、上面及び下面の両方にある注入口を介して直接的に供給してもよいし、溝部を介して間接的に供給してもよい。
【００３０】
ロータブレードに複数の芯材が設けられる場合、各芯材の溝部間を接続し、繊維複合部材全体又は型全体に樹脂を拡げやすくするために、横方向の切除加工部（複数）又は横方向の溝部ないしチャンネル（複数）を接合部に設けることができる。
【００３１】
図２は、例えば風力発電設備のロータブレード等の繊維複合部材用の本発明の芯材又は芯材要素１００の一部の概略斜視図であり、樹脂５００は、例えば真空注入法で供給される。図２に示すように、樹脂５００はすでに部分的に拡がっている。図２によれば、樹脂は、溝部１１０，１２０，１３０に沿って拡がっている。図２に示されている樹脂の拡がり前線は、略して樹脂前線５１０と表すが、一様な樹脂の拡がりを示し、積層繊維複合物も一様に満たされていることを示す。
【００３２】
風力発電設備のロータブレードの製造時間は、繊維複合部材又は風力発電設備のロータブレードの製造のための本発明の方法によって短縮することができる。加えて、流動促進剤がもはや不要となる。
【００３３】
単一の部材からなるロータブレードの製造は、風力発電設備のロータブレードの製造のための本発明の方法によって簡略化することができる。
【００３４】
本発明の風力発電設備のロータブレードは、例えばサンドウィッチ法で製造することができる。この場合、例えば、ＰＶＣフォーム、バルサ材等のサンドウィッチ材料がロータブレードの芯材（コアーKern）として使用される。溝部は上述のように芯材に切除加工（ミリング加工）で形成することができる。樹脂の移動は、溝部によって、可能となるかないしは促進することができる。上面及び下面の切除（切欠）凹部間に接続箇所ないし研削空（凹）所を設けることは、樹脂ないしは（樹脂）複合材（マトリックス）が溝部全体に拡がることができることを意味する。樹脂の供給は、上面もしくは下面上の注入口によって直接的に行うことができ、又は構成部材もしくは芯材の溝部によって間接的に行うこともできる。芯材が複数の部材から成る場合、溝部の接続を確保するために、各部材間の接合部に横方向の切除（溝）部を設けてもよい。
【００３５】
樹脂は、溝部外部よりも溝部内部のほうがより速く拡散することができる。したがって、樹脂溝部を使用する場合、流動補助剤を省略することが可能となる。樹脂溝部は、好ましくは、樹脂が長手方向に沿って樹脂溝部を通って迅速に拡がることができ、またさらに溝部の外に拡がることができるように、芯材要素の長手方向（軸方向）に向かって設けられる。これにより、樹脂の拡散が溝部外部よりも溝部内部においてより速く起こるので、より均一な樹脂の拡散を実現することができる。
【００３６】
図３は、本発明の風力発電設備の概略図を示す。風力発電設備１は、パイロン（支柱）１０と、パイロン１０の上端に設けられたゴンドラ（ポッド）２０と、を有する。例えば、３つのロータブレード３０がポッド２０に配設される。ロータブレード３０は、ロータブレード先端部３２及びロータブレード根元部３１を有する。ロータブレード３０は、例えば、ロータブレード根元部３１でロータハブ２１に固定される。ロータブレード３０のピッチ角は、実際の風速にしたがって制御可能とすると好ましい。
【００３７】
図３に示す風力発電設備のロータブレード３０は、第１実施例によって製造することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１          風力発電設備
１０        パイロン
２０        ゴンドラ
２１        ロータハブ
３０        ロータブレード
３１        ロータブレード根元部
３２        ロータブレード先端部
１００      芯材（コアー、中子型）
１０１      上面（第１面）
１０２      下面（第２面）
１１０      第１溝部
１２０      第２溝部
１３０      接続部
５００      樹脂
５１０      樹脂前線
【図１】
0005484596.tif 000002
【図２】
0005484596.tif 000003
【図３】
0005484596.tif 000004