(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外皮の層間または内側に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼の製造方法であって、前記スパーキャップを外皮とは別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させることを特徴とする風車翼の製造方法。
【請求項２】
前記スパーキャップを翼幅方向に複数個に分けて別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させることを特徴とする請求項１の風車翼の製造方法。
【請求項３】
前記複数個のスパーキャップの間に網状のフローメディアを挿入し、前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させることを特徴とする請求項２の風車翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外皮層間に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼及び該風車翼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量性と高強度の要求を満たす風車翼として、スパーキャップと呼ばれる主強度部材を翼断面厚さ最大部近傍の外皮に限定的に配置するスパーキャップ構造の風車翼が利用されつつある。
図６（Ａ）にかかるスパーキャップ構造の風車翼の断面図を示す。図６（Ａ）において、翼１００は、背側及び腹側の全体を覆う外皮層１と、背側及び腹側のスパーキャップ２，２と、該外皮層１内の４箇所に挿入された軽量のコア材３，４とを有している。
前記背側及び腹側のスパーキャップ２，２の内側には該双方のスパーキャップ２，２間を連結するシアウェブ７，７の両端部が接着固定されている。
【０００３】
かかる翼１００は、図６（Ｂ）に示すように、外皮層１用のドライ繊維１ｓとサンドイッチコア材３ａ，４ａとスパーキャップのドライ繊維１ａを、型１０の上に積層した後、真空引きしながら樹脂を含浸させる。
そして、前記背側及び腹側のスパーキャップ２，２の内側には該双方のスパーキャップ２，２間を連結するシアウェブ７，７の両端部が接着固定され、前縁５と後縁６において背側と腹側とを接着し、最後に外皮層１の外周を仕上げる。
【０００４】
前記構成からなる風車翼の１例が、特許文献１（特開２００７−２５５３６６号公報）に示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５５３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記図６（Ａ）、（Ｂ）に示される風車翼１００は、外皮層１とスパーキャップ２の積層が並行工程とならず、同じ型の上で順番に行われる。
かかる積層作業は数１０メートル長さの複数枚のドライ繊維のシートについて行うため、積層作業に多くの時間を要する。
また、長尺の外皮層１とスパーキャップ２の積層は、曲面である型の内表面上で行われ、粘着性の無いドライ繊維のシートを重ねながら敷き詰める作業であるため、ずれなどの不具合が出易く、従って製品の精度がばらつき易い。
これを修正するには多くの時間を要する。
【０００６】
また、翼１００は、スパーキャップ２の積層を外皮層１用のドライ繊維１ｓとサンドイッチコア材３ａ，４ａとスパーキャップ２のドライ繊維１ａを、型１０の上に積層した後に真空引きしながら樹脂を含浸させるため、積層時の繊維のたるみが原因で、含浸終了時に繊維の皺などの製造欠陥が出易い。
また、検査段階で、かかる繊維の皺などの製造欠陥が発見された場合には、その修理に多くの時間と工数を要する。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、外皮の層間または内側にスパーキャップを介装した風車翼の製造時において、ずれや繊維の皺などの製造欠陥の発生を抑制し、かかる不具合の修正や積層作業の時間を短縮可能にした、風車翼及びこれの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、外皮の層間または内側に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼の製造方法であって、前記スパーキャップを外皮とは別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
そして、前記のように、スパーキャップを翼とは別体で成形した後に、樹脂を含浸させる風車翼の製造は、具体的には次のように構成される。
（１）前記スパーキャップを翼幅方向に複数個に分けて別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる。
（２）前記複数個のスパーキャップの間に網状のフローメディアを挿入し、前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる。
【００１０】
又、前記風車翼を、次のように構成することもできる。
外皮の内側に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼であって、前記スパーキャップを外皮とは別体で成形し、背側と腹側のスパーキャップ間を連結するシアウェブの両端部を前記スパーキャップの内側に接着剤で固定し、該各スパーキャップの外側を前記外皮の内側に接着剤で固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スパーキャップを翼とは別体で成形し、該スパーキャップを外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに真空引きしながら樹脂を含浸させるので、
該スパーキャップを不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等を用いた真空含浸あるいはプリプレグによって前記翼とは別体で成形した後、かかる単独で成形されたスパーキャップを外皮層用のガラス繊維、炭素繊維等のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに真空引きしながら樹脂を含浸する。
【００１２】
これにより、外皮層とスパーキャップの製造ラインが別個になって、複数の風車翼を連続的に製作する場合、外皮層とスパーキャップの製造が並行工程となり、風車翼製造のサイクルタイムが短縮される。
また、翼とは別体で成形したスパーキャップを、外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに真空引きしながら樹脂を含浸させるので、従来技術のように長尺の外皮層とスパーキャップの積層が同じ型の上で順番に行われる方法に比べて、ずれや繊維の皺などの製造欠陥の発生を抑制できる。
また、かかる不具合を修正するための時間を省略でき、即ち不具合の修正や積層作業の時間が短縮可能となり、風車翼製造のサイクルタイムを低減できる。
【００１３】
また、スパーキャップの出来具合の検査がし易く、製品の安定度が増す。また、外皮層とスパーキャップの製造ラインが別個となり、積層作業が単純化されるので、製造ラインを自動化しやすい。
【００１４】
また、前記スパーキャップを翼幅方向に複数個に分けて別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる場合や、複数個のスパーキャップの間に網状のフローメディアを挿入し、前記外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる場合、
重量大のスパーキャップを複数個に分けて別体で成形するので、ハンドリングが簡単であるとともに、樹脂を含浸させるときにスパーキャップが分割された隙間が樹脂の通り道となり、スパーキャップと接触する部分の外皮層側にも確実に樹脂が流れるので、未含浸部分が出難く品質が安定する。
また、複数個のスパーキャップの間に、網状のフローメディアや厚手のガラス繊維等を挿入することで、樹脂の含浸時の流れが均一化され、更なる品質の安定が可能となる。
【００１５】
また、外皮の内側に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼であって、前記スパーキャップを外皮とは別体で成形し、該スパーキャップを前記外皮の内側に接着剤で固定して、スパーキャップと外皮とを結合すれば、成形済みの外皮層に別体で成形したスパーキャップが接着剤で固定されることになる。
このようにすれば、スパーキャップの組み付けは接着という簡単な作業となる。
且つ、外皮層はあらかじめ単独で成形されるので、成形済スパーキャップを外皮の層間または内側に配置して含浸させるときのような、成形済スパーキャップにより樹脂の流れが阻害されるような問題が無く、外皮層側に未含浸部分が出難く品質が安定する。
【００１６】
また、前記風車翼を、外皮の内側に翼の主強度部材であるスパーキャップを介装した風車翼であって、前記スパーキャップを外皮とは別体で成形し、背側と腹側のスパーキャップ間を連結するシアウェブの両端部を前記スパーキャップの内側に接着剤で固定し、該各スパーキャップの外側を前記外皮層に接着剤で固定すれば、別体で成形したスパーキャップにシアウェブの両端部を接着剤で固定した後に、スパーキャップの外側を外皮の内側に接着剤で固定するので、スパーキャップとシアウェブの接着時に未接着が発見できて、未接着部分の修理が容易に出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
［実施例１］
【００１８】
図１は、本発明の第１実施例を示す風車翼の断面図である。
図２は別体で成形したスパーキャップを外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる際の要部断面図である。
図１〜２において、翼１００は、背側及び腹側の全体を覆う外皮層１と、後述する方法で形成される背側及び腹側のスパーキャップ２，２と、該外皮層１内の４箇所に挿入された軽量のサンドイッチコア材３，４とを有している。
前記背側及び腹側のスパーキャップ２，２の内側には該双方のスパーキャップ２，２間を連結するシアウェブ７，７の両端部が固定されている。
シアウェブ７，７の両端部を固定した後、前縁５と後縁６において背側と腹側とを接着し、最後に外皮層１の外周を仕上げる。
【００１９】
図２において、スパーキャップ２を、翼１００とは別体で、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等を用いた真空含浸あるいはプリプレグによって成形する。
そして、かかる単独で成形されたスパーキャップ２を，型１０の上に、外皮層１用のガラス繊維、炭素繊維等のドライ繊維及びサンドイッチコア材３ａ，４ａを積層し、真空引きしながら樹脂を含浸する。
【００２０】
従ってかかる実施例によれば、外皮層１とスパーキャップ２の製造ラインが別個になって、複数の風車翼を連続的に製作する場合、外皮層とスパーキャップの製造が並行工程となり、風車翼製造のサイクルタイムが短縮される。
また、翼１００とは別体で成形したスパーキャップ２を、外皮層１用のドライ繊維及びサンドイッチコア材３ａ，４ａとともに真空引きしながら樹脂を含浸させるので、従来技術のように長尺の外皮層１とスパーキャップ２の積層が同じ型の上で順番に行われる方法に比べて、ずれや繊維の皺などの製造欠陥の発生を抑制できる。
また、かかる不具合を修正するための時間を省略でき、即ち不具合の修正や積層作業の時間を短縮可能となり、風車翼製造のサイクルタイムを低減できる。
【００２１】
また、スパーキャップ２の出来具合の検査がし易く、製品の安定度が増す。
さらに、外皮層１とスパーキャップ２の製造ラインが別個となり、積層作業が単純化されるので、製造ラインを自動化がし易い。
［実施例２］
【００２２】
図３（Ａ）は、第２実施例を示す風車翼の真空引き時の要部断面図、（Ｂ）はスパーキャップ部の拡大図である。
この第２実施例においては、前記スパーキャップを第１実施例と同様に翼幅方向に複数個（この例では３個）に分けて別体で成形し、これらのスパーキャップ２ａ，２ｂ、２ｃを、外皮層１用のドライ繊維及びサンドイッチコア材３ｃ、４ｃとともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる。
【００２３】
そして、前記スパーキャップ２ａ，２ｂ、２ｃと外皮層１用のドライ繊維とサンドイッチコア材３ｃ、４ｃとの積層時に複数個（この例では３個）のスパーキャップ２ａ，２ｂ、２ｃの間に網状のフローメディア６を挿入する。
該フローメディア６は漁網や目の粗い厚手のガラス繊維等を用いる。
【００２４】
かかる第２実施例によれば、比較的重量大のスパーキャップ２を複数個２ａ，２ｂ、２ｃに分けて別体で成形するので、ハンドリングが簡単であるとともに、樹脂を含浸させるときにスパーキャップが分割された隙間が樹脂の通り道となり、スパーキャップと接触する部分の外皮層側にも確実に樹脂が流れるので、未含浸部分が出難く品質が安定する。
また、複数個のスパーキャップ２ａ，２ｂ、２ｃの間に、網状のフローメディアや厚手のガラス繊維等６を挿入することで、樹脂の含浸時の流れが均一化され、更なる品質の安定が可能となる。
その他の構成は、前記第１実施例と同様である。
［参考例１］
【００２５】
図４（Ａ）は、参考例１を示す風車翼の要部断面図、（Ｂ）は外皮層が単独で型の上で成形された後、別体で成形されたスパーキャップを所定の位置に接着固定する際の要部断面図である。
この参考例１においては、前記スパーキャップ２を、前記第１実施例を同様に、翼１００と別体で成形し、該スパーキャップ２を前記外皮層１の内側に接着剤８で固定して、スパーキャップ２と外皮層１と結合する。
このようにすれば、スパーキャップ２の組み付けは接着という簡単な作業となる。且つ、外皮層１はあらかじめ単独で成形されるので、成形済スパーキャップ２を外皮１の層間または内側に配置して含浸させるときのような、成形済スパーキャップ２により樹脂の流れが阻害されるような問題が無く、外皮層１側に未含浸部分が出難く品質が安定する。
その他の構成は、前記第１実施例と同様である。
［参考例２］
【００２６】
図５は、本発明の参考例２を示すシアウェブの取付部の部分断面図である。
この参考例２においては、各スパーキャップ２を翼１００とは別体で成形し、該双方のスパーキャップ２，２間を連結するシアウェブ７，７の両端部を前記スパーキャップ２，２の内側に接着剤９で固定し、次いで該各スパーキャップ２，２の外側を前記外皮層１，１に接着剤１０で固定している。
かかる参考例２によれば、各翼１００とは別体で成形したスパーキャップ２，２にシアウェブ７，７の両端部を接着剤９で固定した後に、スパーキャップ２，２の外側を外皮層１，１に接着剤１０で固定するので、スパーキャップ２，２とシアウェブ７，７の接着時に未接着が発見できて、未接着部分の修理が容易に出来る。
その他の構成は、前記第１実施例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、外皮層間にスパーキャップを介装した風車翼の製造時において、ずれや繊維の皺などの製造欠陥の発生を抑制し、かかる不具合の修正や積層作業の時間を短縮可能にした、風車翼及びこれの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例を示す風車翼の断面図である。
【図２】別体で成形したスパーキャップを外皮層用のドライ繊維及びサンドイッチコア材とともに型の上に配置して、真空引きしながら樹脂を含浸させる際の要部断面図である。
【図３】（Ａ）は、第２実施例を示す風車翼の真空引き時の要部断面図、（Ｂ）はスパーキャップ部の拡大図である。
【図４】（Ａ）は、参考例１を示す風車翼の要部断面図、（Ｂ）は外皮層が単独で型の上で成形された後、別体で成形されたスパーキャップを所定の位置に接着固定する際の要部断面図である。
【図５】本発明の参考例２を示すシアウェブの取付部の部分断面図である。
【図６】（Ａ）かかるスパーキャップ構造の風車翼の断面図、（Ｂ）は風車翼の真空含浸時の要部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  外皮層
２、２ａ，２ｂ、２ｃ  スパーキャップ
３  サンドイッチコア材
４  サンドイッチコア材
３ａ  サンドイッチコア材
４ａ  サンドイッチコア材
６  フローメディア
７  シアウェブ
８  接着剤
１０  型
１００  翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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