(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維強化プラスチックの予備成形シートを主桁型上に積層し、前記予備成形シートにより主桁の形状に形成されたプリプレグ材の外面側を真空フィルムで被包して、密閉された空間部を形成したのち、前記空間部を真空吸引することにより、前記プリプレグ材を形成する積層された前記予備成形シート相互の密着性を高めて前記主桁を形成すると共に、
ガラス繊維強化プラスチックの予備成形シートを外皮型上に積層し、固体発泡体を前記主桁が配置される位置の翼弦方向の前後に配置し、前記固体発泡体の上方および前記固体発泡体が積層されてない前記予備成形シートの上方にさらに予備成形シートを積層したのち、前記予備成形シート及び前記固体発泡体により前記外皮の形状に形成されたプリプレグ材の外面側を真空フィルムで被包して、密閉された空間部を形成したのち、前記空間部を真空吸引することにより、前記プリプレグ材を形成する積層された前記予備成形シートおよび前記固体発泡体相互の密着性を高めて前記外皮を形成した後、
前記主桁と前記外皮とを接合して風力発電翼を製造することを特徴とする風力発電翼の製造方法。
【請求項２】
８０℃以上の温風が導入される加熱保温室内に前記空間部を設け、前記加熱保温室内に導入される温風により密閉された前記空間部内の前記プリプレグ材を加熱しながら、前記空間部を真空吸引することにより、前記プリプレグ材の硬化を促進させることを特徴とする請求項１に記載の風力発電翼の製造方法。
【請求項３】
前記空間部が形成される主桁枠または外皮枠と、前記主桁枠または外皮枠を所定位置に保持するフレームと、前記主桁枠または外皮枠の底面に設置されたヒータとからなる前記主桁型または外皮型を形成し、前記主桁枠または外皮枠に、前記予備成形シートを積層して前記プリプレグ材を成形したのち、前記ヒータにより前記プリプレグ材を加熱しながら、前記空間部を真空吸引することにより前記プリプレグ材の硬化を促進させることを特徴とする請求項１に記載の風力発電翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス繊維の織布にエポキシ樹脂をあらかじめ含浸させてシート状に成形したもの（以下予備成形シートという）を使用して製造された風力発電用風車の風力発電翼および風力発電翼の製造方法、特に、風力発電翼の主要構成部品である主桁および外皮の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の風力発電用風車に使用されている風力発電翼（以下単に翼という）の構造およびその製造方法を図１７に基づいて説明する。
図において、０１は主桁で、翼０７の中央部を翼幅方向に延長され翼０７の主要部品を構成する。
この主桁０１の製造は次の要領で行う。
まず、主桁０１の内表面形状が外表面に形成された主桁成形用の金型、すなわち、主桁型の表面をアセトンで洗浄したのち離型剤を塗る。
【０００３】
次に、この主桁型の表面にガラス繊維からなるガラスマットとロービングクロスとを、交互にポリエステル樹脂を含浸させながら積層していく。
この際含浸させる樹脂が不足する部分には樹脂を追加し、ガラスマットとロービングクロスに十分に含浸させて積層した後、ローラで積層外面を押圧し、含浸させた余分な樹脂を脱脂するとともに、積層部内の脱泡を行い、硬化させる。
この後、主桁型から油圧ジャッキ等を用いて、積層、硬化した主桁０１を抜型して主桁０１が製作される。
【０００４】
また、図において、０２は翼０７の外表面を形成する外皮で、主桁０１と同じく翼０７の主要部品を構成し、次の要領で製造される。
まず、外皮０２の外表面形状が外表面に凹設された外皮成形用の金型、すなわち、外皮型の外表面を主桁０１の製造時と同様にアセトンで洗浄したのち、離型剤を塗る。
次に、この離型剤の表面に塗料をスプレイガンで吹き付けた後、この塗料塗膜上に主桁０１の製造時と同様にガラスマットとロービングクロスを、交互にポリエステル樹脂を含浸させながら積層していく。
【０００５】
この際、樹脂不足の部分には樹脂を追加し、樹脂十分に含浸させて積層した後、ローラで積層外面を押圧し、脱脂、脱泡して硬化させる点は、主桁０１の製造時と同様にして行う。
なお、外皮０２は１体の翼０７に対して背側を形成する外皮と腹側を形成する外皮との２枚が製造される。
また、外皮０２の製造においては、脱脂、脱泡し、硬化させた時点では、外皮０２はまだ外皮型から外さず一体のままにしておく。
【０００６】
次いで、主桁０１と外皮型と一体化されている翼０７の腹側に設けられる外皮０２の接着部に、接着剤０３としてガラスマットにポリエステル樹脂を含浸させたものを、隙間分だけ外皮０２の内面側に積層する。
次いで、上述のように主桁枠から抜型された主桁０１を腹側の外皮０２上に積層された接着剤０３の上方に載せる。
つぎに、主桁０１の背側に、腹側の外皮０２の内周面に積層した接着剤０３と同様にして、主桁０１と背側の外皮０２の組立時に生じる隙間分の厚さに接着剤０３を積層したのち、翼０７の背側に設けられる外皮０２を外皮型ごと主桁０１に積層した接着剤０３の上方にかぶせて接着し、硬化させる。
【０００７】
次いで、接着剤０３が積層されて接着されている主桁０１が内設されている部分を除く、腹側の外皮０２と背側の外皮０２との間に形成される空間にウレタンフォーム０４を注入し、このウレタンフォーム０４を充分養生、硬化させてから外皮型より腹側および背側の外皮０２を抜型する。
【０００８】
このようにして成形された翼０７は、最後に仕上げを次の要領で行う。
まず、翼０７の前縁０５、後縁０６、および翼根部を研磨し、アセトンで研磨時に生じる微粉等を完全に除去し、翼根部と翼前縁および翼後縁部の腹側の外皮０２と背側の外皮０２とのつなぎ目にそれぞれ、さらにガラスマットとロービングクロスを交互にポリエステル樹脂を含浸させながら所定厚さの積層を行い翼根部の成形および腹側と背側の外皮０２の接合を行う。
このように、主桁０１と外皮０２とを接合して１体化された翼０７は、全体外表面を成形研磨した後塗料を塗布し、風力発電装置との接続を行う翼根部の端面加工を行って翼０７の製造が完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
（１）上述の従来の風力発電翼においては、翼の大型化に対しては、上述した従来から使用されている材料では材料強度上限界があり、これを補うために肉厚を増加させてやる必要があり、これにより翼の重量が増加する。
【００１０】
（２）また、上述した材料、すなわち、ガラス繊維からなるガラスマットとロービングクロスとから材料では、積層する際にポリエステル樹脂を充分含浸させて積層する必要があるが、このポリエステル樹脂には、人体に有害な有機溶剤スチレンが含まれており、作業員は防護マスクが必要である等、作業上の制約により作業効率の低下を来す。
【００１１】
（３）風力発電翼の背側と腹側とにそれぞれ配置される外皮を接着する際、エッジ部の研磨が必要であるが、この作業時には粉塵が多量に発生する等、作業環境の悪い状態での製造作業となる。
【００１２】
（４）ガラス繊維にポリエステル樹脂を含浸させて積層する従来の材料の積層は、湿式積層でなされるので、ローラによる脱脂、脱泡作業が非常に重要なものとなる。
さらに、この脱脂、脱泡作業によっては、成形品である主桁、外皮の強度および寸法に与える影響が大きく、作業者の技術力によっては製造された風力発電翼の重量、寸法、材料強度にばらつきを生じることがある。
【００１３】
（５）主桁配置部以外の外皮の間に充填するウレタンフォームは、材料自体には何も問題はなく、軽量であり、適度の強度もあり理想的な材料であるが、ウレタンフォームの発泡に使用しているフロンガスは、オゾン層破壊の原因となることから２０２０年に使用禁止となることが決定しており使用できず、現在、代替フロンが使用されているが、この代替フロンにも使用禁止の規制が設けられようと現在論議されている。
このため、外皮の間にこれまで充填していた発泡ウレタンフォームに代わる素材を充填する構造の風力発電翼にする場合には、ウレタンフォームに代る材料の開発が必要である。
【００１４】
（６）ガラスマットとロービングクロスを交互にポリエステル樹脂を含浸させながら積層して形成された外皮および主桁の硬化は、必ずしも加熱して行う必要はないが、この場合硬化に時間がかかるとともに、ポリエステル樹脂の硬化に未反応分が残ることがあり、外皮および主桁の硬化が均等に行われないことがあり、材料強度上、特に、風力発電翼全体の強度分布に問題が生じることがある。
【００１５】
（７）また、風力発電翼の製造にあたって、硬化時間を短くして作業時間を短縮し、均等な強度分布を持ち、しかも、高強度の風力発電翼を製作するために、加熱を行うようにした場合には、風力発電翼の長さ以上の加熱保温装置を準備する必要がある。
特に、近年の風力発電翼のように大型化した風力発電翼を、主桁型、外皮型ごとに挿入して加熱、硬化して製造するようにした場合には、これらを収容できる大容積の加熱保温装置が必要となるとともに、加熱保温装置の大容積化に伴い、加熱用に大容量のエネルギ（熱源）が必要となる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の風力発電翼の製造方法において生じている課題を解決するために、以下の各手段を以って図る。
【００２１】
（１）本発明は、風力発電翼の主要部品である主桁および外皮からなる風力発電翼の製造方法として、
ガラス繊維強化プラスチックの予備成形シートを主桁型上に積層し、予備成形シートにより主桁の形状に形成されたプリプレグ材の外面側を真空フィルムで被包して、主桁型上のプリプレグ材の外周部に密閉された空間部を形成したのち、この空間部を真空吸引することにより、プリプレグ材を形成する積層された予備成形シートの密着性を高めて主桁を形成すると共に、
ガラス繊維強化プラスチックの予備成形シートを外皮型上に積層し、固体発泡体を主桁が配置される位置の翼弦方向の前後に配置し、固体発泡体の上方および固体発泡体が積層されてない予備成形シートの上方にさらに予備成形シートを積層したのち、予備成形シート及び固体発泡体により外皮の形状に形成されたプリプレグ材の外面側を真空フィルムで被包して、外皮型上のプリプレグ材の外周部に密閉された空間部を形成したのち、空間部を真空吸引することにより、プリプレグ材を形成する積層された予備成形シートおよび固体発泡体相互の密着性を高めて外皮を形成した後、
形成された主桁と外皮とを接合して風力発電翼を製造することを特徴とする風力発電翼の製造方法を提供する。
（ａ）これにより、本発明の風力発電翼の製造方法によれば、上述（１）の手段の採用により成形作業が容易で、しかも、積層してプリプレグ材を形成する予備成形シートの積層間の密着性に秀れるものにできるとともに、予備成形シートが均等に、しかも強力に密着したプリプレグ材による主桁、外皮の製作ができるので、これにより軽量かつ高強度の風力発電翼を製作することができる。
【００２２】
（２）また、上述（１）の手段の採用に加え、８０℃以上の温風が導入される加熱保温室内に、プリプレグ材の外周を密閉するようにした空間部、すなわち、予備成形シートを積層して主桁または外皮形状のプリプレグ材を形成し、このプリプレグ材を被包するように真空フィルムで覆った主桁型または外皮型を設け、加熱保温室内に導入される温風により、この空間部内に密閉されたプリプレグ材を加熱しながら、空間部内を真空吸引することにより、積層した予備成形シートで主桁および外皮等の形状に形成されたプリプレグ材の硬化を促進させることを特徴とする風力発電翼の製造方法を提供する。
（ｂ）本発明の風力発電翼の製造方法によれば、上述（２）の手段を採用したので上述（ａ）に加え、積層した予備成形シートで形成されたプリプレグ材の硬化が促進され、風力発電翼の製作期間を短縮することができる。さらに、エポキシ樹脂内の硬化剤が加熱により反応が促進されるとともに、硬化未反応分の残留がなくなり、また気泡等が残ることが少くなるため、主桁、外皮を主要部品とする風力発電翼は、より軽量化され、かつより耐熱、耐圧性に秀れ、圧縮、曲げ、引張り座屈に対して秀れた強度を有する風力発電翼にすることができる。
【００２３】
（３）また、上述（１）の手段の採用に加え、予備成形シートを積層してプリプレグ材が成形されるとともに、真空吸引されるプリプレグ材を密閉できるようにした空間部が形成される主桁枠または外皮枠と、主桁枠または外皮枠を所定位置に保持できるようにしたフレームと、主桁枠または外皮枠のそれぞれの底面に設置された空間部を加熱するヒータとにより主桁型または外皮型を形成したのち、ヒータにより主桁枠または外皮枠で成形されたプリプレグ材を８０℃以上に加熱しながら、空間部を真空吸引することによりプリプレグ材の硬化を促進させることを特徴とする風力発電翼の製造方法を提供する。
（ｃ）本発明の風力発電翼の製造方法によれば、上述（３）の手段を採用したので上述（ａ）に加え、上述（ｂ）と同様の作用・効果が得られる。さらに、本発明では空間部の加熱が主桁枠または外皮枠の底面に設置されたヒータにより行われるので、一体成形された長大な風力発電翼を主桁枠および外皮枠とともに収容できる大容積の加熱保温室等の加熱保温装置が不要になるとともに、加熱硬化用に必要とするエネルギーを小容量のものとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の風車発電翼及び風車発電翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。
図１は本発明の風車発電翼の実施の第１形態を示す主桁を一体成形した場合の風力発電翼の横断面図である。
【００２５】
図において、１は主桁で図の上側が風力発電翼５の背側、下側が腹側をそれぞれ示す。
２は外皮で、背側外皮２１と腹側外皮２２の２枚からなり、上下から主桁１をはさんで組み合わされるとともに、背側外皮２１と腹側外皮２２とは前縁１０４および後縁１０５で接合されている。
３は接着剤で、主桁１と外皮２との接合部に積層されて主桁１と外皮２とを接着し、主要部品である主桁１と外皮２とが強力に接合され、一体成形された風力発電翼５を形成する。
４は外皮２内に配設された主桁１の翼弦方向前後の外皮２の内周面に介装した固形発泡体で、塩ビ発泡体（例えば鐘淵化学工業（株）製の商品名クレゲセル）等が使用可能である。
【００２６】
図２は本発明の風力発電翼の実施の第２形態を示す主桁を前縁側主桁と後縁側主桁に２分割成形した場合の風力発電翼の横断面図である。
【００２７】
図に示すように、本実施の形態の風力発電翼５は、主桁１が前縁側主桁１１と後縁側主桁１２に分割、成形されるとともに、両主桁１１，１２は、背側外皮２１と腹側外皮２２との間に、翼弦方向に離隔して配置されるようにしている。
実施の第１形態と同様にして、接着剤３で主桁１と外皮２とが接着されて一体成形され風力発電翼５を形成する。
【００２８】
次に、図３から図１２により本発明にかかる風力発電翼の製造方法の実施の第１形態を説明する。
図３及び図４は、主桁１を２分割して成形する場合を示す図で、２分割成形用主桁型１にガラス繊維強化プラスチックからなる織布にエポキシ樹脂をあらかじめ含浸させてシート状に成形したもの、いわゆる、予備成形シートを１０〜３０層積層して、２分割された主桁１の一方を形成する、ガラス繊維強化プラスチック材料の中間基材である成形材料、いわゆるプリプレグ材を製作する。
【００２９】
なお、後述する説明から明らかになるように、２分型成形用主桁型６１で製作されるプリプレグ材は、必ずしも、図２に示すように、前縁側主桁１１又は後縁側主桁１２を形成するものでなくても良く、分割面を接合して、図１に示すような一体成形された主桁１を形成することもできるものである。
また、図５は主桁１を一体で成形する場合を示す図、筒状主桁型６２の外周にエポキシ樹脂をあらかじめ含浸させた予備成形シートを巻き付け積層し、一体に成形された主桁１のプリプレグ材を成形する。
【００３０】
図６及び図７は、腹側外皮２２の成形を外皮型７で行う場合を示す図である。
まず、腹側外皮２２の外面形状にされた外皮型７の上面に予備成形シートＳ１を４〜６層積層する。
次に、塩ビ発泡体からなる固体発泡体４を風力発電翼５の前縁側と後縁側、すなわち、主桁１が配置される位置の翼弦方向の前後に配置、積層された予備成形シートの２個所内周面側に、それぞれ成形された状態で積層する。
この上に、さらに固体発泡体４の上方および固体発泡体４が積層されてない予備成形シートＳ１の積層体の上方に、予備成形シートＳ２を４〜６層積層して腹側外皮２２の形状にされたプリプレグ材を成形する。
【００３１】
そして、風力発電翼５の腹側外皮２２を製作するプリプレグ材と背側外皮２１を製作するプリプレグ材との２枚のプリプレグ材を成形する。
すなわち、腹側外皮２２および背側外皮２１は主桁１が配設される部分以外の内周面の殆んど部分には固体発泡体４を積層するようにしている。
【００３２】
次に、図８に示すように、外皮型７上に形成された腹側外皮２２の形状に成形されたプリプレグ材の上方を真空フィルム８１で覆う。
このために、外皮型７の腹側外皮２２が成形されない部分と真空フィルム８１との間には、真空破壊防止用の真空シールテープ８２を全周に設け、外皮型７上に形成された腹側外皮２２のプリプレグ材の外周囲には、プリプレグ材を被包した空間部が形成される。
また、この真空フィルム８１には空間部を真空状態にするための真空吸引用の管８３が貫通して設けられ、この管８３によって空間部を真空引きすることにより、積層した前記予備成形シートおよび固体発泡体４からなる外皮形状に成形されたプリプレグ材を外皮型６１に密着させるとともに、積層された予備成形シートが相互に強力に密着されたものにする、いわゆる、真空パックという工程が行われる（背側外皮２１も同様）。
【００３３】
次に、図９に示すように、真空パックされた外皮形状のプリプレグ材をプリプレグ材が成形されている外皮型７ごと加熱保温室９１に移送して、ダクト９２から温風を導入することにより、加熱してプリプレグ材を硬化させ外皮２が製作される。
この温風による加熱温度は８０℃、加熱時間は２時間程度でよいが、この加熱温度を、さらに高くすることにより、加熱時間はより短くすることができる。
この温風による加熱を行っている間、さらに、管８３で空間部の真空引きすることにより、真空フィルム８が硬化中のプリプレグ材に密着して、予備成形シートと固体発泡体とにできる気泡を取り除き、予備成形シートと固体発泡体４との機密性を高め、さらには、積層された予備成形シートの積層面の結合力を高め、外皮２をより強度の大きいものとすることができる。
【００３４】
また、エポキシ樹脂の硬化も、この加熱により反応が促進され、外皮２全体が均等に硬化し、上述した気泡が除去されることと相俟って、外皮２の強度はより大きいものとすることができる。
外皮２の形状に成形されたプリプレグ材に行われる上述の真空パック及び加熱は、前述した主桁１の形状に成形されたプリプレグ材についても同様にして行われる。
【００３５】
次に主桁の組立を次のようにして行う。
まず、主桁形状に成形されたプリプレグ材に、真空バック及び加熱が行われ、硬化した図３又は図５に示す主桁１を、主桁型６１又は６２から取り外す。
【００３６】
図１０〜図１１は、図３，図４に示す２分割成形用主桁６１により２分割成形された主桁２の組立の場合を示すもので、図１０に示すように主桁翼根部１０１の接着部１０２で２分割成形された主桁２と接合して接着し一体化する。
この２分割成形された主桁２を接合する翼根部１０１の外周には、図１２に示すような翼支持用のボルト１０３を等間隔に複数本配置した後、ボルト１０３の間及びボルト１０３の外周を順次積層して翼根部１０を円筒形に仕上げる。
【００３７】
次に、主桁１と外皮２とを組み立てる。
この組立てにおいては、先ず腹側外皮２２と主桁１とを接着剤で接着し、次いで、腹側外皮２２が接着された側と反対側の主桁１に背側外皮２１をかぶせて接着剤で主桁１と背側外皮２１、及び腹側外皮２２と背側外皮２１とを同時に接着剤で接着する。
最後に仕上げを行うが、これは従来から行われている前述した仕上げ方法とほぼ同様の要領で行い、これにより、軽量かつ高強度の風力発電翼の製造が完了する。
【００３８】
次に、図１３〜図１６により本発明にかかる風力発電翼の製造方法の実施の第２形態を説明する。
本実施の形態では、上述した実施の第１形態における風力発電翼５の製造に当っては、プリプレグ材の硬化時に風力発電翼５の長さ以上の加熱保温室９１を準備する必要があり、近年の風力発電翼５の大型化に対しては主桁型６および外皮型７ごと挿入できる大容積の加熱保温室９１が必要とされると共に、大容積の加熱保温室９１内で真空引きしながら主桁１および外皮２を成形したプリプレグ材を加熱する為には大容積のエネルギ（熱源）が必要となる不具合があり、これを解消しようとしたものである。
【００３９】
図１３及び図１４は、本実施の形態の風力発電翼５の製造方法に使用される主桁型６および外皮型７を示す図である。
すなわち、図１３に示すように主桁型６はフレーム６４に主桁１の外面形状が上面に形成された主桁枠６３を取り付けて構成するようにしている。
同様に、図１４に示すように外皮型７は、（外皮）フレーム７２に外皮２の外皮２の外面形状が上面に形成された外皮枠７１を取り付けて構成するようにしている。
【００４０】
この主桁枠６３及び外皮枠７１は、鋼板あるいは、ガラス繊維強化プラスチックで製作され、軽量のものにされている。
また、主桁枠６３および外皮枠７１の底面には、図１５、図１６に示すようにヒータ１１１が取り付けられるようになっている。
【００４１】
本実施の形態の風力発電翼の製造方法に使用される主桁枠６および外皮枠７は、上述のように構成されているので、主桁枠６３及び外皮枠７２にガラス繊維強化プラスチックからなる織布にエポキシ樹脂をあらかじめ含浸させてシート状に成形した、いわゆる予備成形シートを積層して、主桁１および外皮２の形状にされたプリプレグ材を成形する。
【００４２】
次に図１５に示すように、外皮枠７１上に形成された外皮２を製作するプリプレグ材を真空フィルム８１で覆う。
この真空フィルム８１でプリプレグ材を覆うときには、外皮枠７１と真空フィルム８１との間には真空破壊防止用の真空シールテープ８２を全周に設け、プリプレグ材の外周には真空状態にし、保持できる空間部が前述した製造方法の実施の第１形態と同様に形成される。
また、真空フィルム８１には真空吸引用の管８３が貫通して設けられ、この管８３から空間部を真空引きすることにより積層して外皮形状に成形されたプリプレグ材を外皮枠７１に密着させる、いわゆる真空バックを行う。
【００４３】
この真空バックをした状態で、さらに管８３から真空引きする事により真空フィルム８１を密着させ予備成形シートと固体発泡体４にできる気泡を取り除き、予備成形シートと固体発泡体４との機密性を高め、接合力を増大させることができる。
この状態で予備成形シートを積層して成形された外皮２形状にされたプリプレグ材を硬化させる為にはプリプレグ材を８０℃以上で２時間加熱保持し、プリプレグ材が硬化された外皮２を製作することができる。
これは、主桁１のプリプレグ材を硬化するときも、同様であり、さらには実施の第１形態と同様である。
【００４４】
しかし、図９に示すように、主枠型６および外皮型７ごと加熱保温室９１内に入れねばならない為、実施の第１形態の場合には、大容積の加熱保温室９１を必要とし、大容積による上に、熱容量の大きい主桁型６および外皮型７も加熱する事となるので大容量のエネルギー（熱源）が必要であった。
【００４５】
これに対して、本実施の形態で使用するようにした主枠６および外皮枠７では、図１５，図１６に示すように外皮枠７１の下方に電熱ヒータ等からなるヒータ１１１を貼りつける等して、外皮枠７１をヒータ１１１で直接加熱することにより、硬化されて外皮２となる予備成形シートを積層して外皮２に成形されたプリプレグ材を直接加熱するようにした加熱時に、プリプレグ材から放出する熱量を無駄に廃棄しないように断熱材１１２を真空フィルム８１の上に載せて保温する構造とした。
【００４６】
このようにすることにより、大容積の加熱保温室９１が不要になるとともに、主桁型６、外皮型７が熱容量の小さい主桁枠６３、フレーム６４および外皮枠７１，フレーム７２からなり、さらに加熱保温室９１を加熱する必要がないことから、エポキシ樹脂をあらかじめ含浸させた予備成形シートを積層して、主桁１および外皮２の形状に成形されたプリプレグ材を硬化・成形させる為に、８０℃以上に加熱させる必要がある場合においても、電熱ヒータ１１１で加熱して、断熱材１１２で保温して、主桁１、外皮２を硬化させて製作でき、次いで主桁１と硬化させて製作でき、次いで主桁１と外皮２とを実施の第１形態同様に接着する事によって風力発電翼５の製造が完了する。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の風力発電翼の製造方法により製造された風力発電翼は、予備成形シートを積層して形成された主桁と外皮とを主要部品として構成される。
【００４８】
これにより、風力発電翼の大型化に対しても、ガラス繊維強化プラスチックからなる予備成形シートを積層して形成するので、材料強度を大きくすることができ、また肉厚を薄くして軽量にでき、軽量かつ高強度の風力発電翼とすることができる。
また、外皮の間にウレタンフォームの充填が必要ないので、ウレタンフォームの発泡に必要となる代替フロンに代る発泡材又はウレタンフォームに代る充填材の開発が不要になる。
【００４９】
また、本発明の風力発電翼の製造方法により製造された風力発電翼は、風力発電翼を構成する主桁と外皮とを形成する予備成形シートがガラス繊維強化プラスチックからなる繊維の織布にエポキシ樹脂を含浸させたものとなる。
【００５０】
これにより、プリプレグ材の成形が人体に有害な有機溶剤スチレンを含んでいるポリエステル樹脂に代え、エポキシ樹脂で良くなり、積層作業時の防護マスクの着用が不要になる等作業環境を大幅に改善することができる。
また、予備成形シートの積層は、乾式積層方式であり、積層作業が簡単で、しかも脱脂、脱泡作業が不要で、風力発電翼の強度及び寸法に与える影響が小さくでき、また製作者の技術力によって生じる重量、寸法、材料強度にばらつきを少なくすることができる。
さらに、含浸されるエポキシ樹脂は一定で、しかも真空脱気で行うので、風力発電翼の背側と腹側とにそれぞれ配置される外皮を接着する際エッジ部の研磨が少なくでき、この作業時の粉塵の発生を低減できる作業環境が悪くなるのを防止できる。
【００５１】
さらに、本発明の風力発電翼の製造方法により製造された風力発電翼は、外皮の内面側に固形発泡体が介装されている。
【００５２】
これにより、風力発電翼、特に外皮に負荷される荷重の大きい部分を適宜補強することができ、耐熱、耐圧性に秀れ、圧縮、曲げ、引張り座屈に対して秀れた強度を有する風力発電翼にすることができる。
【００５３】
さらに、本発明の風力発電翼の製造方法により製造された風力発電翼は、主桁が一体成形または複数個に分割成形されたものとすることができる。
【００５４】
これにより、主桁の成形が主桁の大きさに応じて容易にできるとともに、風力発電翼のサイズに応じて一体成形、分割成形のものを使い分けすることにより、圧縮、曲げ、引張り座屈に対して秀れた強度を有する風力発電翼にすることができる。
【００５５】
即ち、本発明の風力発電翼の製造方法は、主要部品である主桁および外皮の成形方法として、予備成形シートを主桁型または外皮型上に積層し、更に、外皮の場合は固体発泡体を主桁が配置される位置の翼弦方向の前後に配置して、主桁型または外皮型に形成されたプリプレグ材の外面を真空フィルムで被包して、密閉された空間部を形成し、この空間部を真空吸引することにより積層された予備成形シートの密着性を高めて風力発電翼を製造するものとした。
【００５６】
これにより、成形作業が容易で、しかも積層してプリプレグ材を形成する予備成形シート間の密着性に秀れ、軽量かつ高強度の風力発電翼を製作することができる。
【００５７】
また、本発明の風力発電翼の製造方法は、８０℃以上の温風が導入される加熱保温室内に密閉された空間部を設け、加熱保温室内に導入される温風により、空間部内のプリプレグ材を加熱しながら、空間部内を真空吸引し、積層した予備成形シートで形成されたプリプレグ材の硬化を促進させるものとした。
【００５８】
これにより、積層した予備成形シートで形成されたプリプレグ材の硬化が促進され、風力発電翼の製作期間を短縮することができ、さらに、硬化剤が加熱により反応が促進され、未反応分として残留することがなくなり、主桁、外皮からなる風力発電翼は、より軽量化され、より耐熱、耐圧性に秀れ、圧縮、曲げ、引張り座屈に対して秀れた強度を有する風力発電翼にすることができる。
【００５９】
また、本発明の風力発電翼の製造方法は、空間部が形成される主桁枠または外皮枠と、主桁枠または外皮枠を所定位置に保持するフレームと、主桁枠または外皮枠の底面に設置されたヒータとにより主桁型または外皮型を形成し、予備成形シートを積層してプリプレグ材を成形したのち、ヒータによりプリプレグ材を加熱しながら、空間部を真空吸引することによりプリプレグ材の硬化を促進させるものとした。
【００６０】
これにより、空間部の加熱が主桁枠または外皮枠の底面に設置されたヒータにより行われるで一体成形された長大な風力発電翼を主桁枠および外皮枠とともに収容できる大容積の加熱保温室が不要になるとともに、加熱用に必要な大容量のエネルギーが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る風力発電翼を示す横断面図で、主桁が一体成形された場合を示すものである。
【図２】本発明の実施の形態に係る風力発電翼を示す横断面図で、主桁が２分割成形された場合を示すものである。
【図３】主桁を２分割成形する本発明の製造方法の実施の第１形態における主桁型への積層工程を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】主桁を一体成形する本発明製造方法の実施の第１形態における主桁型への積層工程を示す斜視図である。
【図６】外皮を成形する本発明の製造方法の実施の第１形態における外皮型への積層工程を示す斜視図である。
【図７】図６のＢ部拡大図である。
【図８】図６に示す外皮型の真空バック工程を行っている説明図である。
【図９】図６に示す外皮型の加熱工程を行っている説明図である。
【図１０】主桁の組立工程を示す斜視図である。
【図１１】翼根部の正面図である。
【図１２】ボルトの形状を示す斜視図である。
【図１３】主桁を２分割成形する製造方法の実施の第２形態における主桁型への積層工程を示す斜視図である。
【図１４】外皮を成形する本発明の製造方法の実施の第２形態における外皮型への積層工程を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す外皮型の真空バック工程を行っている説明図である。
【図１６】図１４に示す外皮型の加熱工程を行っている説明図。
【図１７】従来の風力発電翼の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１      主桁
１１    前縁側主桁
１２    後縁側主桁
２      外皮
２１    背側外皮
２２    腹側外皮
３      接着剤
４      固体発泡体
５      風力発電翼
６      主桁型
６１    ２分割成形用主桁型
６２    筒状主桁型
６３    主桁枠
６４    （主桁）フレーム
７      外皮型
７１    外皮枠
７２    （外皮）フレーム
８１    真空フィルム
８２    真空シールテープ
８３    管
９１    加熱保温室
９２    ダクト
１０１  翼根部
１０２  接着部
１０３  ボルト
１０４  前縁
１０５  後縁
１１１  ヒータ
１１２  断熱材
【図１】
0003930200.tif 000002
【図２】
0003930200.tif 000003
【図３】
0003930200.tif 000004
【図４】
0003930200.tif 000005
【図５】
0003930200.tif 000006
【図６】
0003930200.tif 000007
【図７】
0003930200.tif 000008
【図８】
0003930200.tif 000009
【図９】
0003930200.tif 000010
【図１０】
0003930200.tif 000011
【図１１】
0003930200.tif 000012
【図１２】
0003930200.tif 000013
【図１３】
0003930200.tif 000014
【図１４】
0003930200.tif 000015
【図１５】
0003930200.tif 000016
【図１６】
0003930200.tif 000017
【図１７】
0003930200.tif 000018