(57)【要約】【課題】ロータブレードにおける氷付着の問題に対する解決策を提案する。【解決手段】風力発電装置（１００）のロータブレード（２）であって、当該ロータブレードは、ロータブレードノーズ（４）と、ロータブレード後縁（６）と、ロータブレード（２）を風力発電装置（１００）のハブに固定するためのロータブレード根元領域（２８）と、ロータブレード先端（４０）と、を有しており、前記ロータブレード（２）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から長手方向に沿って前記ロータブレード先端（４０）まで延伸しており、前記ロータブレード（２）は内部に、前記ロータブレードノーズ（４）を指向する少なくとも１つの第１の中空空間（１８）と前記ロータブレード後縁（６）を指向する少なくとも１つの第２の中空空間（２０）とを有しており、前記ロータブレードノーズ（４）ないし前記ロータブレード後縁（６）を加熱するために、前記第１の中空空間（１８）は第１の加熱手段（３０）により加熱され、前記第２の中空空間（２０）は第２の加熱手段（３０）により加熱される。【選択図】図４
2016514803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置（１００）のロータブレード（２）であって、当該ロータブレードは、
ロータブレードノーズ（４）と、
ロータブレード後縁（６）と、
ロータブレード（２）を風力発電装置（１００）のハブに固定するためのロータブレード根元領域（２８）と、
ロータブレード先端（４０）と、を有しており、
前記ロータブレード（２）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から長手方向に沿って前記ロータブレード先端（４０）まで延伸しており、
前記ロータブレード（２）は内部に、前記ロータブレードノーズ（４）を指向する少なくとも１つの第１の中空空間（１８）と前記ロータブレード後縁（６）を指向する少なくとも１つの第２の中空空間（２０）とを有しており、
前記ロータブレードノーズ（４）ないし前記ロータブレード後縁（６）を加熱するために、前記第１の中空空間（１８）は第１の加熱手段（３０）により加熱され、前記第２の中空空間（２０）は第２の加熱手段（３０）により加熱される、ロータブレード。
【請求項２】
前記第１と第２の加熱手段（３０）は、前記ロータブレード根元（２８）の領域に配置されており、暖めるためにそれぞれ空気を加熱し、前記第１ないし第２の中空空間（１８，２０）に送風する、ことを特徴とする請求項１に記載のロータブレード（２）。
【請求項３】
前記第１と前記第２の中空空間（１８，２０）の間には中央中空空間（２２）が配置されており、
加熱のための空気が、前記第１および第２の中空空間（１８，２０）を通りロータブレード根元領域（２８）からロータブレード先端（４０）の方向に規定どおりに供給され、
前記中央中空空間（２２）を介して共にロータブレード根元領域（２８）にフィードバックされる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータブレード（２）。
【請求項４】
共にフィードバックされた空気が前記加熱手段により新たに加熱され、前記第１ないし第２の中空空間（１８，２０）に送風され、これにより循環路が形成される、ことを特徴とする請求項３に記載のロータブレード（２）。
【請求項５】
前記加熱手段（３０）は、互いに別個に稼働するよう設けられている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータブレード（２）。
【請求項６】
前記ロータブレード（２）の内部は補強隔壁（２４）によって前記中空空間（１８，２０，２２）に分割されており、とりわけ中央中空空間（２２）は前記２つの補強隔壁（２４）の間に配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロータブレード（２）。
【請求項７】
風力発電装置（１００）のロータブレード（２）であって、当該ロータブレードは、
ロータブレードノーズ（４）と、
ロータブレード後縁（６）と、
ロータブレード（２）を風力発電装置（１００）のハブに固定するためのロータブレード根元領域（２８）と、
ロータブレード先端（４０）と、を有しており、
前記ロータブレード（２）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から長手方向に沿って前記ロータブレード先端（４０）まで延伸しており、
さらに前記ロータブレード後縁（６）の領域に根元領域（２８）に向かって配置された後縁セグメント（５４）を有しており、
前記後縁セグメント（５４）は、少なくとも２つのセグメント部分（５６，５８）により多分割式に構成されている、ロータブレード。
【請求項８】
前記後縁セグメント（５４）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から、ロータブレード（２）の全長を基準にして長手方向に４０％超、とりわけ４５％超の長さで前記ブレード先端（４０）に向かって延伸している、ことを特徴とする請求項７に記載のロータブレード（２）。
【請求項９】
当該ロータブレード（２）はロータブレード本体部分（５２）を有し、
前記後縁セグメント（５４）は、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定するための別個の構成部材として設けられており、
前記後縁セグメント（５４）は、ロータブレード本体部分（５２）に固定するためのベース部分（５６）と、当該ベース部分（５６）に固定するためのエッジ部分（５８）とを有する、ことを特徴とする請求項７または８に記載のロータブレード（２）。
【請求項１０】
前記ベース部分（５６）および／または前記エッジ部分（５８）は、それぞれ多分割式に構成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のロータブレード（２）。
【請求項１１】
後縁セグメント（５４）が多分割式に構成されているロータブレード（２）の後縁セグメント（５４）。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一項に記載のロータブレード（２）で使用するように構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の後縁セグメント（５４）。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれか一項に記載のロータブレード（２）を有する風力発電装置（１００）。
【請求項１４】
ロータブレード本体部分（５２）を作製する工程と、
後縁セグメント（５４）のベース部分（５６）を作製する工程と、
前記後縁セグメント（５４）のエッジ部分（５８）を作製する工程と、
前記ベース部分（５６）を前記ロータブレード本体部分（５２）に固定する工程と、
前記エッジ部分（５８）を、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定されたベース部分（５６）に固定する工程と、
を含むロータブレード（２）の製作方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのロータブレード（２）を有する風力発電装置（１００）を設置箇所に設置する方法であって、
前記ロータブレード（２）のロータブレード本体部分（５２）を作製する工程と、
前記ロータブレード（２）の後縁セグメント（５４）のベース部分（５６）を作製する工程と、
前記後縁セグメント（５４）のエッジ部分（５８）を作製する工程と、
前記ベース部分（５６）を前記ロータブレード本体部分（５２）に固定する工程と、
前記エッジ部分（５８）と、前記ベース部分（５２）の固定された前記ロータブレード本体部分（５２）とを風力発電装置（１００）の設置箇所に搬送する工程と、
前記エッジ部分（５８）を、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定されたベース部分（５６）に設置箇所で固定する工程と、
を含む設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置のロータブレードおよび風力発電装置に関する。さらに本発明は、ロータブレードの製作方法および風力発電装置の設置方法に関する。さらに本発明は、風力発電装置のロータブレードの後縁セグメント（Hinterkantensegment）に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は一般的に公知であり、図１は一風力発電装置を概略的に示す。風力発電装置の重要な構成部材はロータブレードである。ロータブレードは、風からの運動エネルギーを、発電機を駆動するための運動エネルギーに変換する。
【０００３】
風力発電装置の効率を向上するために、ロータブレードはますます大型に構成される。このことは、さらに大型のロータブレードの開発と設計にも繋がる。ここで大型のロータブレードは、道路上で搬送することがしばしば問題となる。これは一方では、ロータブレードの長さに関わることであるが、他方では、いずれにしろロータブレードの根元の領域に最大の幅を有する現代のロータブレードについては、その根元領域でのロータブレードの幅にも関わることでもあり得る。ここで現代のロータブレードは５ｍ以上の幅を有することがある。
【０００４】
稼働時にロータブレードは風に相応に曝されており、風の温度および空気湿度によってはそれぞれのロータブレードが氷結することがある。ここでは氷層がロータブレード上に形成され、ないしロータブレードのいくつかの領域にだけ部分的に形成される。この氷結は風力発電装置の最適の稼働を損なう。とりわけこのような氷結は、氷落下による危険性を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１９５２８８６２Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００８０４５５７８Ａ１
【特許文献３】ＤＥ２００１４２３８Ｕ１
【特許文献４】ＵＳ４２９５７９０Ａ
【特許文献５】ＥＰ１９６５０７４Ａ２
【特許文献６】ＥＰ２６０２４５５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって氷付着の場合は風力発電装置が、安全性の理由からしばしば停止される。ロータブレードの加熱により氷付着を阻止し、またはすでにロータブレードに付着した氷を除氷することがすでに提案されている。
【０００７】
しかしこのようなロータブレードの加熱は手間が掛かり、その結果も不確実である。ロータブレードのどの領域に氷付着が発生しているのか、またはそもそも氷付着が発生しているのか否かが正確に分からないという問題も生じ得る。
【０００８】
ドイツ商標特許庁は、優先権出願において以下の従来技術を調査した。ＤＥ１９５２８８６２Ａ１、ＤＥ１０２００８０４５５７８Ａ１、ＤＥ２００１４２３８Ｕ１、ＵＳ４２９５７９０Ａ、ＥＰ１９６５０７４Ａ２、ＥＰ２６０２４５５Ａ１。
【０００９】
したがって本発明の基礎とする課題は、上記問題の少なくとも１つに対処することである。とりわけ、ロータブレードの製作と搬送を改善する解決策の提案が望まれる。さらにまたはその代わりに、ロータブレードにおける氷付着の問題に対する解決策を提案することが望まれる。少なくとも代わりの解決策を提案することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、請求項１によるロータブレードが提案される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
風力発電装置のこのようなロータブレードは、ロータブレードノーズとロータブレード後縁を含む。ロータブレードノーズは、ロータブレードが規定どおりに運動する際に、ロータブレードすなわち風力発電装置の空気力学的ロータの運動方向、すなわち回転方向に実質的に向けられている。ロータブレード後縁は、反対の方向に向けられている。
【００１２】
さらにロータブレードはロータブレード根元領域を有し、この根元領域ではロータブレードが風力発電装置のハブに固定される。さらにロータブレード先端が設けられており、このロータブレード先端は基本的に根元領域の反対側である。ロータブレードがその任務を遂行すべき風力発電装置のロータを基準にして、ロータブレード根元領域はハブに向かって内に向けられており、ロータブレード先端はハブに対して反対の側に向かって外に向けられている。したがってロータブレードは長手方向に、ロータブレード根元領域から長手方向に沿ってロータブレード先端に延伸する。
【００１３】
ロータブレードは内部に、ロータブレードノーズを指向する少なくとも１つの第１の中空空間を有する。すなわちこれは、ロータブレードの内部でロータブレードノーズの領域に配置されている。さらにロータブレードは内部に、ロータブレード後縁を指向する第２の中空空間を有する。すなわちこれは、ロータブレードの内部でロータブレード後縁の領域に配置されている。
【００１４】
第１の中空空間と第２の中空空間は第１ないし第２の加熱手段により加熱され、これによりロータブレードノーズないしロータブレード後縁を加熱する。すなわち第１の中空空間によりロータブレードノーズが加熱され、第２の中空空間によりロータブレード後縁が加熱される。
【００１５】
したがって別個の加熱手段が設けられており、これらは一方ではロータブレードノーズもロータブレード後縁も加熱することができるが、しかし他方では意図する制御に応じて所期のように細分化してロータブレードを加熱することもできる。すなわち選択的にロータブレードノーズだけを、またはロータブレード後縁だけを加熱することができる。異なる加熱程度または加熱持続時間を設けることもできる。ただ１つの加熱手段を使用する場合とは異なり、前記の細分化した加熱を行うことができるだけでなく、全体として高い加熱出力を、これが常に要求される訳でないにしても、達成することができる。
【００１６】
ただ１つの加熱手段が使用される場合には、往々にして１つの領域だけしか加熱することができない。１つの熱流が複数の領域に巡回される場合には、この熱流は複数の領域に達することができるが、しかしその際に冷却され、この巡回により後から初めて達する領域は、そのように冷却された空気流によりほとんど加熱することができない。このような問題は、２つの加熱手段の使用により回避される。
【００１７】
好ましくは２つの加熱手段は、ロータブレード根元の領域に配置されており、これらは空気を加熱し、この空気をそれぞれの中空空間に送風する。このような加熱手段は、とりわけ温風送風機等として構成することができ、加熱された空気を第１の中空空間にロータブレードノーズの加熱のために、第２の中空空間にロータブレード後縁の加熱のために送風することができる。ここではそれぞれ少なくとも１つの加熱手段、すなわちそれぞれ例として述べた温風送風機が前記各中空空間に対して使用される。
【００１８】
好ましくは第１と第２の中空空間の間には中央中空空間が配置されている。後縁からロータブレードの運動方向で見て、ロータブレードはロータブレード後縁を加熱するための第２の中空空間をまず有し、それから中央中空空間を有し、そしてこれに続いてロータブレードノーズの実質的に後方に存在する第１の中空空間を有する。
【００１９】
そしてこれに関して、加熱のための空気を、第１の中空空間を通しても第２の中空空間を通しても、ロータブレード根元からロータブレード先端の方向に供給することが提案される。このことは、加熱のための空気が必ずロータブレード先端にも達することを意味するのではなく、空気が先ずこの方向に導かれることを意味する。しかしながらロータブレードは、加熱された空気流（複数）の少なくとも一方がロータブレード先端に達するように構成することもできる。さらに空気のフィードバック、すなわち少なくとも２つの空気流を共に中央中空空間を介して根元領域に戻すことが提案される。対応してこの中央中空空間を通って冷えた空気または少なくとも冷却された空気が根元領域に還流する。
【００２０】
好ましくはこのようにフィードバックされた空気は少なくとも２つの加熱手段により新たに加熱され、加熱のために第１ないし第２の中空空間に送風される。これによりロータブレードを加熱するための所望の循環路が形成される。ここでは純粋に念のため、フィードバックされた空気はもちろん、一部だけが一方の加熱手段により加熱され、一部が他方の加熱手段により加熱され、さらに加熱のために使用されることを述べる。
【００２１】
好ましくはこれらの加熱手段は互いに各別に運転される。とりわけこれに関して、これらは各別に制御できることが提案される。このような制御は、風力発電装置の中央制御ユニットを介して行うことができる。そのために風力発電装置は、例えばロータブレードのどの領域に氷結が存在しているか、または存在を少なくとも想定すべきかについての評価を行うことができる。例えばロータブレードノーズの一領域にだけ氷結が検出される場合、意図どおりにそこだけを加熱することができる。
【００２２】
一実施形態によれば、ロータブレードは内部で、少なくとも一部分において、補強隔壁により少なくとも２つまたは３つの中空空間に分割されている。とりわけ少なくとも２つの補強隔壁が設けられており、これらの補強隔壁は実質的に互いに平行にロータブレード根元領域からロータブレード先端の方向に延在し、それらの間に中央中空空間を形成する。これらの補強隔壁は、直接ロータブレード根元まで達している必要はなく、これらはロータブレード先端にまで達している必要もないが、そこに達しても良い。この提案された実施形態により、ロータブレードの補強ストラットを巧妙に、ロータブレードを加熱するための空気流の案内に使用することができる。ロータブレードの前記細分化された加熱が、これにより比較的簡単に実現可能である。
【００２３】
さらに請求項７による風力発電装置のロータブレードが提案される。
【００２４】
このロータブレードは、ロータブレードの根元領域に向いたロータブレード後縁の領域に後縁セグメントを有する。したがってこのような後縁セグメントはロータブレード後縁の領域に配置されており、ないしはロータブレードの一部分でロータブレード後縁を形成する。さらにこの後縁セグメントはロータブレードハブに向かって配置されている。すなわち、風力発電装置の空気力学的ロータを基準にしてこれは内側（根元側）に配置されている。そしてこの後縁セグメントに対しては、これが多分割式に構成されていることが提案される。この多分割構成は、複数の、すなわち少なくとも２つのセグメント部分が設けられていることに関連する。したがって多分割構成は、ネジのような種々の固定手段を設けることに関するのではなく、後縁セグメントそのものに関するものである。
【００２５】
これによりとりわけ、種々の作製工程および設置工程ないし状況に対して、このセグメントを設けることを達成することができる。ロータブレードは、先ずこの後縁セグメント無しで作製することができる。例えばロータブレードの第１の重要な製作工程は、ここでは一例としてだけ挙げるが、巻き上げボディの作製、とりわけガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）の巻き上げボディの作製とすることができる。次に後縁セグメントの第１の部分ないし第１のセクション、すなわち第１のセグメント部分を固定することができる。これにより第１のさらなる形状付与を行うことができる。後縁セグメントのさらなる部分は、後で、とりわけロータブレードを設置箇所に搬送した後で完成することができる。設置箇所では第２のまたはさらなるセグメント部分（単数ないし複数）をロータブレードに固定することができ、これにより最終的にロータブレードの最終形状が製作される。
【００２６】
好ましくは後縁セグメントに対しては、これがロータブレード根元領域からロータブレードの長さの少なくとも４０％まで、好ましくは４５％超まで、とりわけ約５０％だけロータブレード先端に向かって延伸することが提案される。これにより、後縁領域ではこの長さでロータブレードを成型することが達成できる。したがってロータブレードの残りの部分はこれとは別個に製作される。とりわけ、ハブに向いた、すなわちロータブレードの根元領域に向いたロータブレードの領域では、ロータブレードに大きな幅を付与することができ、この大きな幅は後縁セグメントによって実現される。
【００２７】
好ましくはロータブレードは、ロータブレード本体部分と後縁セグメントを有し、ここで後縁セグメントは別個の構成部材として設けられており、別個の構成部材として本体部分ないしロータブレード本体部分に固定される。ここで簡単に本体部分と称することのできるロータブレード本体部分は、ロータブレードの安定性をその全長にわたり保証する。したがってロータブレード本体部分は、ロータブレードの支持構造も形成する。ここではそのようなロータブレード本体部分を中央の安定エレメントとして使用すれば十分であり、ハブ近傍の領域であってもロータブレードの安定性を達成するためにフルサイズの幅は必要ないことが認識された。したがって後縁セグメントを非常に大きな長さで、すなわちブレード長の４０％超または４５％超で、とりわけ長さの約半分で設けることが提案され、したがってこの領域ではロータブレード本体部分の相応の幅を省略することができる。
【００２８】
好ましくは後縁セグメントは、本体部分に固定するためのベース部分と、このベース部分に固定するためのエッジ部分に分割されている。これらの部分は、製造の種々異なる時点で、製作場所ないし組立場所が種々異なってもブレードに固定することができる。好ましくはベース部分の固定は、ロータブレードの搬送前に行われ、エッジ部分の固定は設置箇所への搬送後に行われる。
【００２９】
好ましくはベース部分およびさらに、またはこれに替えてエッジ部分自体は、さらに少なくとも２つ以上の部分に分割されている。これにより据え付け、すなわち本体部分ないしベース部分に対する固定を簡素化することができる。
【００３０】
とりわけエッジ部分の分割は、設置箇所におけるベース部分へのその固定を簡素化する。すなわち設置箇所には、通常は製造ホールの場合とは異なる工具が存在している。このような後縁セグメントを、提案された分割およびサブ分割によってこれに適合することができる。
【００３１】
好ましくはロータブレードは、後縁セグメントが単にケーシングとしてロータブレード本体部分に固定されているように構成されており、ロータブレード本体部分はロータブレードの支持構造を形成する。したがって後縁セグメントは、支持構造には寄与しない。後縁セグメントまたはその一部は、例えばロータブレード本体部分に接着することができる。ロータブレードの多分割構成は負荷の低減を達成することができ、これによりクラック形成を低減することができる。組み立ても最適化することができる。
【００３２】
好ましくはロータブレード本体部分は、根元領域から、とりわけロータブレードフランジから長手方向に直線状に、とりわけロータブレードの中央領域まで直線状に、すなわちこの領域では先細にならずに延在する。この直線状の経過は、４０％超、とりわけ４５％超、好ましくはロータブレードの約半分まで設けることができる。
【００３３】
一部分において実質的に直線状のロータブレード本体部分を設けることにより、幾何学的非定常性（一定でないこと）および／または湾曲をロータブレードの領域に、すなわち、風力発電装置のロータを基準にしてハブに向いたロータブレードの内側の領域に達成することができる。
【００３４】
この構成により格別の重量軽減が達成される。
【００３５】
したがって本発明によりロータブレードの後縁セグメントも多分割式に構成されていることが提案される。これについてはロータブレードのいくつかの実施形態に関連して説明した。
【００３６】
好ましくはこのような後縁セグメントは、上記実施形態の少なくとも１つによるロータブレードに使用されるように構成されている。とりわけ後縁セグメントは、ロータブレードのそれぞれ１つの実施形態に関連して後縁セグメントについてそれぞれ記載した特徴を有する。
【００３７】
さらに本発明によれば、前記実施形態の１つによるロータブレードを備える風力発電装置が提案される。
【００３８】
さらにロータブレードの製作方法が提案される。ここでは、先ずロータブレード本体部分を作製することが提案される。さらに後縁セグメントのベース部分が作製される。さらに後縁セグメントのエッジ部分が作製される。さらなる工程として、ベース部分がロータブレード本体部分に固定され、最後にエッジ部分が、すでにロータブレード本体部分に固定されているベース部分に固定される。
【００３９】
さらに風力発電装置の設置方法が提案され、この風力発電装置は少なくとも１つのロータブレードを有する。この設置方法は、風力発電装置のロータブレードないし各ロータブレードを上記のように作製することを提案する。しかしこの設置方法では、ロータブレード本体部分が固定されたベース部分と共に風力発電装置の設置箇所に搬送されることが提案される。エッジ部分は別個に設置箇所に搬送され、少なくともエッジ部分はベース部分に固定されない状態で風力発電装置の設置箇所に搬送される。設置箇所で初めてエッジ部分はベース部分に固定される。風力発電装置を設置するためのさらなる工程は、当業者には通常のように行われる。
【００４０】
ロータブレードに関して、長い後縁セグメントの利点は、ロータブレード本体部分での安定した固定が達成できることであり、あるいはとりわけ安定性と持続性に関して、短い後縁ボックス（Hinterkantenkaesten）ないし後縁セグメントよりも固定を改善できることである。
【００４１】
好ましくは、ロータブレードがそのロータブレードノーズに浸食保護キャップを有することが提案される。これによりロータブレードノーズを、とりわけ風力発電装置の稼働時にロータブレードを備えるロータの回転運動により発生し得る浸食に対して保護することができる。このような浸食保護キャップは、別個の構成部材として設けられており、ロータブレード、とりわけロータブレード本体部分に固定される。したがってロータブレードの重要な構成部材、すなわちロータブレード本体部分は独立して、とりわけロータブレードの小さな重量と高い安定性の観点で製作することができる。保護されたロータブレードノーズと特別のロータブレード後縁とは、それぞれ別個の部材または複数の別個の部材により継ぎ合わせることができる。これによりロータブレードの柔軟性をその製作および構成において達成することができる。
【００４２】
以下本発明を実施形態に基づき、添付図面を参照して例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】風力発電装置の斜視図である。
【図２】ロータブレード長手軸に対して横断方向の断面で示すロータブレードの概略断面図である。
【図３】ロータブレード内の可能な空気流を示すための、ロータブレード根元部分の半透明斜視図である。
【図４】２つの加熱手段を備えるロータブレード根元の半透明斜視図である。
【図５】空気流を案内する複数の中空空間を示すためにロータブレード根元領域を軸方向で見たロータブレードの概略図である。
【図６】加熱手段の斜視図である。
【図７】種々の作製状態におけるロータブレードの平面図である。
【図８】種々の作製状態におけるロータブレードの平面図である。
【図９】種々の作製状態におけるロータブレードの平面図である。
【実施例】
【００４４】
図１は、タワー１０２とナセル１０４を備える風力発電装置１００を示す。ナセル１０４には、ロータブレード１０８とスピナ１１０を備えるロータ１０６が配置されている。ロータ１０６は稼働時に風により回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００４５】
図２は、ロータブレードノーズ４とロータブレード後縁６を備えるロータブレード２の横断面を示す。図示の横断面は、ロータブレード長手方向を基準にしてロータブレードのほぼ中央領域におけるロータブレード２のプロフィールを示す。なおこのプロフィールは、吸引側８と圧力側１０を有する。外側シェル１２を補強するために、とりわけ第１と第２の補強隔壁１４ないし１６が設けられている。２つの補強隔壁１４と１６はハッチングされており、したがって断面エレメントとして図示されている。これらの補強隔壁は連続する壁を形成し、ロータブレード２を少なくとも図示の領域では、ロータブレードノーズ４を指向する第１の中空空間１８と、ロータブレード後縁６を指向する第２の中空空間２０と、２つの補強隔壁１４と１６の間に配置された中央中空空間２２とに分割する。
【００４６】
第２の中空空間２０の領域には補強ストラット２４が図示されている。しかしこの補強ストラットは長手方向に連続しておらず、その点で第２の中空空間２０を２つの中空空間に分離しない。外側シェル１２も、図２の分かり易さを向上するためにハッチングせずに図示されている。実際には図２による外側シェル１２も断面であり、したがって連続する外側シェルとしてロータブレードの長手方向に延在する。
【００４７】
図２に示されたロータブレードについては、第１と第２の中空空間１８と２０に対してそれぞれ熱空気流の別個の導入部を設けることが提案される。そしてこれらの熱空気流ないし温空気流は、これらがロータブレードのそれぞれの部分を加熱することにより冷却されたときに、共に中央中空空間２２を通してフィードバックすることができる。
【００４８】
図３は、部分的に図示されたロータブレードの第１の中空空間１８にある第１の温空気流２６の可能性を示す。ここで図３の斜視図は、ロータブレード２のうちロータブレード本体部分だけを示す。したがって後縁セグメントは図示されていない。
【００４９】
図３は、第１の温空気流２６が、２つの補強隔壁１４と１６の間の中央中空空間２２内でロータブレード根元２８に向かい還流３６として還流できることを示す。そこで空気は加熱手段３０により新たに吸引され、加熱され、そして第１の中空空間１８へ送風される。
【００５０】
図２から９の参照符号は、対応の関連性を明らかにするため、類似のエレメント、しかし場合により同一ではないエレメントに対して同じに選択されている。
【００５１】
中空空間１８，２０および２２は、ロータブレード根元２８の領域では端部カバープレート３２により閉鎖することができる。ここで端部カバープレート３２は意図どおりの開口部を有することができる。これにより対応の空気流、すなわちとりわけ順流（送り風）を第１および第２の中空空間１８，２０にガイドし、還流（戻り風）を中央中空空間２２にガイドする。
【００５２】
図４は、２つの加熱手段３０の使用を示し、それらの一方は空気を加熱し、第１の中空空間１８に送風し、そこで第１の温空気流２６になる。さらなる加熱手段３０は空気を加熱し、それを第２の中空空間２０に送風し、これにより第２の温空気流３４が生じる。第１と第２の中空区間ないし中央中空空間は、第１と第２の中空室ないし中央中空室と称することもできる。したがって第２の温空気流３４は、第２の中空空間ないし第２の中空室に流れ、第１の温空気流２６および第２の温空気流３４の空気は共に還流３６として中央中空空間２２ないし中央中空室を通り根元領域２８にフィードバックされる。そこで還流（単数ないし複数）は、２つの加熱手段３０の吸引によって２つの部分流３８に分けられる。これらの部分流は対応して再び第１の温空気流２６または第２の温空気流３４に供給され、これにより循環路が達成される。
【００５３】
図５のブレード根元領域２８の図は、第１、第２および中央中空空間１８，２０および２２を示す。後方にはロータブレード先端４０が示されている。ここで中央中空空間２２は、実質的に２つの補強隔壁２４により形成され、外側シェル１２により支持されている。
【００５４】
図６は、加熱手段３０の拡大図である。この加熱手段は、実質的に駆動モータ４４および熱調整器４６を含む送風機４２を有する。この送風機は冷えた空気を吸引し、これを熱調整器４６に導く。したがって熱調整器４６では空気が加熱され、第１ないし第２の中空空間に送風される。
【００５５】
さらに加熱手段３０は閉鎖部分４８を有する。この閉鎖部分は、該当する中空空間、すなわち第１の中空空間１８または第２の中空空間２０を、送風された温風がそこで漏れないようにロータブレード根元側で閉鎖する。さらなる固定突起５０が設けられており、この固定突起により加熱手段３０を内側からロータブレードの外側シェルに宛がい、そこで固定することができる。熱調整器は好ましくは、１０ｋＷから７５ｋＷの範囲の熱出力を定格出力として有する。送風機の容量は、２１００ｍ３／ｈから５０００ｍ３／ｈの範囲とすることができる。
【００５６】
図７から９はそれぞれ、ロータブレードノーズ４とロータブレード後縁６を備えるロータブレード２を示す。ロータブレード２は、ロータブレード根元領域２８からロータブレード先端４０へ延伸している。ここでロータブレード２は、実質的にロータブレード本体部分５２と後縁セグメント５４を含む。ここで後縁セグメント５４は、ベース部分５６とエッジ部分５８に分割されている。ベース部分５６は、ロータブレード本体部分５２に固定される。ベース部分５６に固定されるエッジ部分５８も、同様に（複数）セグメントブロック６０に分割されている。３つのセグメントブロック６０の具体的形状は異なっているが、分かり易くするため同じ参照符号が付してある。エッジ部分５８、とりわけロータブレード根元領域２８を指向するセグメントブロック６０は、後方に向かって平坦化されたプロフィールを有する。このことは、ロータブレード根元２８の領域におけるロータブレードの特別の流れ状態を考慮したものである。
【００５７】
ロータブレード本体部分５２は、そのブレード根元２８から中央領域６２（ロータブレード根元２８とロータブレード先端４０の間のほぼ半分の所に図示されている）まではほとんど変化しない幅を有することが図７から分かる。ロータブレード本体部分は、ここでは好ましくは巻き上げボディ（Wickelkoerper）として、ないし巻回された本体として作製されている。少なくともロータブレード本体部分は、その基本構造として巻回されたベース体を有する。この巻き上げボディはここでは実質的に、すなわち数学的な意味で円筒状である。このような巻き上げボディは、繊維強化材料、とりわけガラス繊維強化ないし炭素繊維強化プラスチックから作製されており、とりわけ種々の繊維方向ないし繊維配向で多層に巻回されている。パイプ状の、すなわち断面が円形の本体を巻回することができる。あるいは楕円形または丸められた角を有する多角形を巻回することができる。しかし実質的に、この巻き上げボディの断面、すなわち実質的にロータブレード本体部分５２の断面は、ロータブレード根元２８からほぼ中央領域６２までほぼ同じ形状および大きさに留まるべきである。
【００５８】
このような本体、とりわけ巻回された本体により、スリムで安定しており、ひいては比較的軽量のブレード構造を達成できることが認識された。空気力学的観点のためにやや異なる形状を補充することができる。ここで比較的に小さな形状を本体部分５２の製作工程において、とりわけロータブレード本体を繊維強化材料のための相応の製造型枠で作製することにより、成形することができる。ここで後縁領域に対して、後縁セグメント５４を設けることが提案される。この後縁セグメントは、ロータブレード根元領域２８からロータブレード２の中央領域６２まで延伸する。この全体構造により従来の構造と比較して格段の重量軽減を達成することができる。ここで提案された解決策は、基本的に付加形状エレメント（単数ないし複数）としてロータブレード本体部分に固定、例えば接着された非常に長い後縁セグメント５４を含む。
【００５９】
さらに図７から９は、ロータブレード２を作製および取り付けるための種々の製作工程ないし組み立て工程を示す。これによれば図７のロータブレード本体部分５２は、先ず別個の構成部材として作製される。同様に後縁セグメント５４も、ロータブレード本体部分５２とは別に作製される。
【００６０】
次に図８によれば、ロータブレード２の出荷状態が示されている。すなわちこのようにしてロータブレード２は設置箇所への搬送のために準備される。ここでベース部分５６はロータブレード本体部分５２にすでに固定されている。ここで後縁セグメント５４は、取り付けられた、ないし固定された状態でも、そこまで部分的に組み立てられたロータブレード２の搬送サイズが大きく拡大しないように構成されている。図８に示すように、３つのセグメントブロック６０を備える後縁セグメント５４は、まだ取り付けないし固定されていない。
【００６１】
エッジ部分５８も、ロータブレード２を該当する風力発電装置の設置箇所に搬送した後に初めてベース部分５６に、すなわちロータブレード本体部分５２に固定される。そしてロータブレード２は、道路上での搬送にほとんど適しない構造サイズを有する。図９は、この組み立てられた状態を示す。
【００６２】
さらに図には、ロータブレードノーズ４からロータブレード先端４０に向かう領域内に浸食保護キャップ６４が配置されていることが示されている。この浸食保護キャップは、とりわけロータブレード２の領域、すなわち中央領域６２からロータブレード先端４０までの領域内でロータブレードノーズ４に配置されている。このエレメントも後で取り付けることが提案され、したがってロータブレード本体部分５２はこれに関係なく作製することができる。
【００６３】
好ましくは、前記実施形態の１つの各ロータブレード２に対して提案されるロータブレード端部エッジは、ロータブレードの外側領域に、すなわち後縁６の領域において中央領域６２からロータブレード先端４０までの領域に設けることが有利である。このようなロータブレード端部エッジ６６は、３次元のガラス繊維強化エレメントとして、および／またはロータブレード本体部分５２と同じ材料から作製されるエレメントとして設けることができる。この点で３次元の端部エッジ６６としての構成は、この端部エッジ６６が３次元で設計され、構成されることを提案する。したがって端部エッジ６６の奥行、幅および高さが重要である。とりわけ、ここではジグザグ形の後縁を使用することが提案される。
【符号の説明】
【００６４】
１００  風力発電装置
１０２  タワー
１０４  ナセル
１０６  ロータ
１０８  ロータブレード
１１０  スピナ
２  ロータブレード
４  ロータブレードノーズ
６  ロータブレード後縁
８  吸引側
１０  圧力側
１２  外側シェル
１４，１６  補強隔壁
１８，２０  中空空間
２２  中央中空空間
２４  補強ストラット
２６  第１の温空気流
２８  ロータブレード根元領域
３０  加熱手段
３２  端部カバープレート
３４  第２の温空気流
３６  還流
３８  部分流
４０  ロータブレード先端
４２  送風機
４４  駆動モータ
４６  熱調整器
４８  閉鎖部分
５０  固定突起
５２  ロータブレード本体部分
５４  後縁セグメント
５６  ベース部分
５８  エッジ部分
６０  セグメントブロック
６２  中央領域
６４  浸食保護キャップ
６６  ロータブレード端部エッジ
【図１】
2016514803.tif 000003
【図２】
2016514803.tif 000004
【図３】
2016514803.tif 000005
【図４】
2016514803.tif 000006
【図５】
2016514803.tif 000007
【図６】
2016514803.tif 000008
【図７】
2016514803.tif 000009
【図８】
2016514803.tif 000010
【図９】
2016514803.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月27日(2015.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置（１００）のロータブレード（２）であって、当該ロータブレードは、
ロータブレードノーズ（４）と、
ロータブレード後縁（６）と、
ロータブレード（２）を風力発電装置（１００）のハブに固定するためのロータブレード根元領域（２８）と、
ロータブレード先端（４０）と、を有しており、
前記ロータブレード（２）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から長手方向に沿って前記ロータブレード先端（４０）まで延伸しており、
前記ロータブレード（２）は内部に、前記ロータブレードノーズ（４）を指向する少なくとも１つの第１の中空空間（１８）と前記ロータブレード後縁（６）を指向する少なくとも１つの第２の中空空間（２０）とを有しており、
前記第１の中空空間（１８）を加熱するための第１の加熱手段（３０）と、前記第２の中空空間（２０）を加熱するための第２の加熱手段（３０）が、前記ロータブレードノーズ（４）ないし前記ロータブレード後縁（６）を加熱するために設けられている、ロータブレード。
【請求項２】
前記第１と第２の加熱手段（３０）は、前記ロータブレード根元（２８）の領域に配置されており、当該第１と第２の加熱手段（３０）は、暖めるためにそれぞれ空気を加熱し、前記第１ないし第２の中空空間（１８，２０）に送風するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のロータブレード（２）。
【請求項３】
前記第１と前記第２の中空空間（１８，２０）の間には中央中空空間（２２）が配置されており、
前記第１と第２の中空空間（１８，２０）および前記中央中空空間（２２）は、加熱のための空気が、前記第１および第２の中空空間（１８，２０）を通りロータブレード根元領域（２８）からロータブレード先端（４０）の方向に供給され、
前記中央中空空間（２２）を介して共にロータブレード根元領域（２８）にフィードバックされるように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータブレード（２）。
【請求項４】
前記第１と第２の中空空間（１８，２０）および前記中央中空空間（２２）は、共にフィードバックされた空気が前記加熱手段により新たに加熱され、前記第１ないし第２の中空空間（１８，２０）に送風され、これにより循環路が形成されるように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のロータブレード（２）。
【請求項５】
前記加熱手段（３０）は、互いに別個に稼働するよう設けられている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータブレード（２）。
【請求項６】
前記ロータブレード（２）の内部は補強隔壁（２４）によって前記中空空間（１８，２０，２２）に分割されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロータブレード（２）。
【請求項７】
風力発電装置（１００）のロータブレード（２）であって、当該ロータブレードは、
ロータブレードノーズ（４）と、
ロータブレード後縁（６）と、
ロータブレード（２）を風力発電装置（１００）のハブに固定するためのロータブレード根元領域（２８）と、
ロータブレード先端（４０）と、を有しており、
前記ロータブレード（２）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から長手方向に沿って前記ロータブレード先端（４０）まで延伸しており、
さらに前記ロータブレード後縁（６）の領域に根元領域（２８）に向かって配置された後縁セグメント（５４）を有しており、
前記後縁セグメント（５４）は、少なくとも２つのセグメント部分（５６，５８）により多分割式に構成されている、ロータブレード。
【請求項８】
前記後縁セグメント（５４）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から、ロータブレード（２）の全長を基準にして長手方向に４０％超の長さで前記ブレード先端（４０）に向かって延伸している、ことを特徴とする請求項７に記載のロータブレード（２）。
【請求項９】
当該ロータブレード（２）はロータブレード本体部分（５２）を有し、
前記後縁セグメント（５４）は、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定するための別個の構成部材として設けられており、
前記後縁セグメント（５４）は、ロータブレード本体部分（５２）に固定するためのベース部分（５６）と、当該ベース部分（５６）に固定するためのエッジ部分（５８）とを有する、ことを特徴とする請求項７または８に記載のロータブレード（２）。
【請求項１０】
前記ベース部分（５６）および／または前記エッジ部分（５８）は、それぞれ多分割式に構成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のロータブレード（２）。
【請求項１１】
後縁セグメント（５４）が多分割式に構成されているロータブレード（２）の後縁セグメント（５４）。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一項に記載のロータブレード（２）で使用するように構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の後縁セグメント（５４）。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれか一項に記載のロータブレード（２）を有する風力発電装置（１００）。
【請求項１４】
ロータブレード本体部分（５２）を作製する工程と、
後縁セグメント（５４）のベース部分（５６）を作製する工程と、
前記後縁セグメント（５４）のエッジ部分（５８）を作製する工程と、
前記ベース部分（５６）を前記ロータブレード本体部分（５２）に固定する工程と、
前記エッジ部分（５８）を、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定されたベース部分（５６）に固定する工程と、
を含むロータブレード（２）の製作方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのロータブレード（２）を有する風力発電装置（１００）を設置箇所に設置する方法であって、
前記ロータブレード（２）のロータブレード本体部分（５２）を作製する工程と、
前記ロータブレード（２）の後縁セグメント（５４）のベース部分（５６）を作製する工程と、
前記後縁セグメント（５４）のエッジ部分（５８）を作製する工程と、
前記ベース部分（５６）を前記ロータブレード本体部分（５２）に固定する工程と、
前記エッジ部分（５８）と、前記ベース部分（５２）の固定された前記ロータブレード本体部分（５２）とを風力発電装置（１００）の設置箇所に搬送する工程と、
前記エッジ部分（５８）を、前記ロータブレード本体部分（５２）に固定されたベース部分（５６）に設置箇所で固定する工程と、
を含む設置方法。
【請求項１６】
前記後縁セグメント（５４）は、前記ロータブレード根元領域（２８）から、ロータブレード（２）の全長を基準にして長手方向に４５％超の長さで前記ブレード先端（４０）に向かって延伸している、ことを特徴とする請求項８に記載のロータブレード（２）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、請求項１によるロータブレードが提案される。
本発明によれば以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置のロータブレードであって、当該ロータブレードは、ロータブレードノーズと、ロータブレード後縁と、ロータブレードを風力発電装置のハブに固定するためのロータブレード根元領域と、ロータブレード先端と、を有しており、前記ロータブレードは、前記ロータブレード根元領域から長手方向に沿って前記ロータブレード先端まで延伸しており、前記ロータブレードは内部に、前記ロータブレードノーズを指向する少なくとも１つの第１の中空空間と前記ロータブレード後縁を指向する少なくとも１つの第２の中空空間とを有しており、前記ロータブレードノーズないし前記ロータブレード後縁を加熱するために、前記第１の中空空間は第１の加熱手段により加熱され、前記第２の中空空間は第２の加熱手段により加熱される、ロータブレードが提供される。
（形態２）前記第１と第２の加熱手段は、前記ロータブレード根元の領域に配置されており、暖めるためにそれぞれ空気を加熱し、前記第１ないし第２の中空空間に送風することが好ましい。
（形態３）前記第１と前記第２の中空空間の間には中央中空空間が配置されており、加熱のための空気が、前記第１および第２の中空空間を通りロータブレード根元領域からロータブレード先端の方向に規定どおりに供給され、前記中央中空空間を介して共にロータブレード根元領域にフィードバックされることが好ましい。
（形態４）共にフィードバックされた空気が前記加熱手段により新たに加熱され、前記第１ないし第２の中空空間に送風され、これにより循環路が形成されることが好ましい。
（形態５）前記加熱手段は、互いに別個に稼働するよう設けられていることが好ましい。
（形態６）前記ロータブレードの内部は補強隔壁によって前記中空空間に分割されており、とりわけ中央中空空間は前記２つの補強隔壁の間に配置されていることが好ましい。
（形態７）風力発電装置のロータブレードであって、当該ロータブレードは、ロータブレードノーズと、ロータブレード後縁と、ロータブレードを風力発電装置のハブに固定するためのロータブレード根元領域と、ロータブレード先端と、を有しており、前記ロータブレードは、前記ロータブレード根元領域から長手方向に沿って前記ロータブレード先端まで延伸しており、さらに前記ロータブレード後縁の領域に根元領域に向かって配置された後縁セグメントを有しており、前記後縁セグメントは、少なくとも２つのセグメント部分により多分割式に構成されている、ロータブレードが提供される。
（形態８）前記後縁セグメントは、前記ロータブレード根元領域から、ロータブレードの全長を基準にして長手方向に４０％超、とりわけ４５％超の長さで前記ブレード先端に向かって延伸していることが好ましい。
（形態９）当該ロータブレードはロータブレード本体部分を有し、前記後縁セグメントは、前記ロータブレード本体部分に固定するための別個の構成部材として設けられており、前記後縁セグメントは、ロータブレード本体部分に固定するためのベース部分と、当該ベース部分に固定するためのエッジ部分とを有することが好ましい。
（形態１０）前記ベース部分および／または前記エッジ部分は、それぞれ多分割式に構成されていることが好ましい。
（形態１１）後縁セグメントが多分割式に構成されているロータブレードの後縁セグメントが提供される。
（形態１２）  形態１から９のいずれか一に記載のロータブレードで使用するように構成されていることが好ましい。
（形態１３）形態１から９のいずれか一に記載のロータブレードを有する風力発電装置が提供される。
（形態１４）ロータブレード本体部分を作製する工程と、後縁セグメントのベース部分を作製する工程と、前記後縁セグメントのエッジ部分を作製する工程と、前記ベース部分を前記ロータブレード本体部分に固定する工程と、前記エッジ部分を、前記ロータブレード本体部分に固定されたベース部分に固定する工程と、を含むロータブレードの製作方法が提供される。
（形態１５）少なくとも１つのロータブレードを有する風力発電装置を設置箇所に設置する方法であって、前記ロータブレードのロータブレード本体部分を作製する工程と、前記ロータブレードの後縁セグメントのベース部分を作製する工程と、前記後縁セグメントのエッジ部分を作製する工程と、前記ベース部分を前記ロータブレード本体部分に固定する工程と、前記エッジ部分と、前記ベース部分の固定された前記ロータブレード本体部分とを風力発電装置の設置箇所に搬送する工程と、前記エッジ部を、前記ロータブレード本体部分に固定されたベース部分に設置箇所で固定する工程と、を含む設置方法が提供される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【国際調査報告】
2016514803.tif 000012
2016514803.tif 000013
2016514803.tif 000014
2016514803.tif 000015
2016514803.tif 000016
2016514803.tif 000017
2016514803.tif 000018
2016514803.tif 000019
2016514803.tif 000020
2016514803.tif 000021
2016514803.tif 000022
2016514803.tif 000023