JP2002137307A

JP2002137307A - 繊維強化樹脂製風車ブレード構造体

Info

Publication number: JP2002137307A
Application number: JP2000335657A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Onishi; 博大西; Toshihiro Ito; 俊弘伊藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来以上の高い曲げ疲労疲労強度を有した状
態でより一層軽量なブレード構造体を提供する。【解決手段】補強繊維と樹脂とからなるＦＲＰ製の風
車ブレード構造体１であって、幅Ｗのブレード１におい
て、桁材のフランジ部１０がブレード１の断面重心位置
３、４を中心に、０．２〜０．５Ｗの範囲内の幅Ｗｆを
有し、かつ炭素繊維強化樹脂層１４と高伸度繊維強化樹
脂層１５とが交互に積層されている。この場合複合層１
７の上下のフランジ部１０に占める総厚み２Ｔｆは、ブ
レードの厚みＴの１０〜３０％の範囲内のものである。
上記複合層１７は、その体積の少なくとも７０％以上
が、ブレードの長手方向に配向された１層の厚みが１〜
６ｍｍである炭素繊維強化樹脂層と、ガラス繊維強化樹
脂層の厚みが０．２〜１．５ｍｍのものとの積層体であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電に用いら
れる風車ブレード構造体の改良に関するものであり、詳
しくは高い曲げ疲労疲労強度を有しながらも軽量なブレ
ード構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、風力発電用の風車ブレード
は、流線型の翼断面構造を有し、要求される性能として
は回転体のために軽量性が重要であり、適用材質として
は金属よりも比強度・比弾性率の高い繊維強化樹脂（以
下、ＦＲＰという）製のブレードが実用化されている。

【０００３】ところで、ＦＲＰ製の風車ブレードは、通
常、ＦＲＰ製のシート状物を複数層積み重ねて形成され
るため、ブレードの断面は層構造を有し、層中の補強繊
維は主にブレードの長手方向に配列されている。そして
風力によりブレードの長手方向に曲げモーメントが発生
するため、ブレードの長手方向に多くの繊維を配列させ
（例えば、特開平６−６６２４４号公報）、ブレードの
曲げ疲労による寿命の低下を防止する設計がとられてい
る。さらにブレードには遠心力、自重による一回転毎の
変動荷重、振動等により、圧縮やねじり、剪断等が複雑
に作用しており、それらの影響を定量化するにはかなり
の労力が必要であるため、従来はブレードの長手方向に
配列する繊維に加え、長手方向と±４５度乃至９０度の
方向に繊維を配列させた、等方性に近い疑似等方性の積
層構成をとって対応していた。例えば、特開平３−２７
１５６６号公報では繊維の配向角が１０度乃至５０度の
構成のブレードが、特開平６−６６２４４号公報には長
手方向の一方向ロービング上にガラスクロスとガラスマ
ットとが包帯状に積層された構成のブレードが開示され
ている。さらに、特開平１１−３１１１０１号公報には
曲げ疲労寿命を向上させるために、ブレードの長手方向
に配列する繊維に加え、長手方向と±５０度乃至７０度
の方向に繊維を配列した構成のものが開示されている。

【０００４】しかしながら、これら積層構造の従来ブレ
ードは、いずれも補強繊維の積層数の増大に伴い、風車
全体が大型化して風車の発電効率は向上するが、重量や
耐久性の点から見れば、いづれも軽量化、疲労寿命の向
上に限界があるという問題があった。特にブレード長さ
が増大するとブレードの重量も長さの２．５〜３乗に比
例して増大し、回転機構に与える負荷が大きくなり重量
限界が存在する。また、ブレード重量が重いと面内の発
生応力増の問題がある他、生産、輸送、マウント時のハ
ンドリング性が悪くなる。従って、より軽量で曲げ疲労
強度および曲げ剛性の高いブレードが必要である。

【０００５】よって、従来のブレード構造体は、ＦＲＰ
の最大の利点である軽量効果を必ずしも生かしきった補
強繊維の積層構成になっておらず、産業界はブレード構
造体に、より適する積層構成を必要としていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みてなされたもので、ＦＲＰ製風車用ブ
レードにおいて、補強繊維の積層構成を最適化すること
により、従来以上の高い曲げ疲労疲労強度を有し、かつ
軽量なブレード構造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、水平方向の幅（Ｗ）と垂直方向の厚み
（Ｔ）を有する繊維強化樹脂製の中空翼形状断面のブレ
ードの内部に、桁材であるフランジ部が設けられた風車
用ブレード構造体において、前記フランジ部は、（Ａ）
前記ブレードの断面の重心位置を中心に、水平方向に
０．２〜０．５（Ｗ）の範囲内の幅（Ｗｆ）を有すると
ともに、（Ｂ）前炭素繊維強化樹脂層と、伸度が２〜６
％の範囲内の高伸度繊維強化樹脂層とが交互に積層され
てなる複合層で構成されており、かつ（Ｃ）該複合層の
総厚み（２Ｔｆ）が、前記ブレードの厚み（Ｔ）の１０
〜３０％の範囲内であることを特徴とする繊維強化樹脂
製風車ブレード構造体を要旨とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の風車ブレード構造体を図
１〜３に示す一実施例の図面に基づいて説明する。図１
は、本発明にかかるブレード構造体の軸、および補強繊
維の配列角の定義を示すものである。本発明におけるブ
レード１の長手軸２は、ブレードの付け根部分の断面重
心３とブレード長さの１／２の位置における断面重心４
を結ぶ直線で定義する。なお、ブレードの長さは１０〜
５０ｍ程度である。

【０００９】図２は、図１のブレード１の中央部４位置
における長手軸２に直角な面の横断面図で厚みがＴ（最
大翼厚の垂直距離）の流線形をしている。ブレード１の
断面は、前縁部５と後縁部６を結ぶ上スキン７と下スキ
ン８と呼ばれる外板からなり、上スキン７と下スキン８
の間には、ブレードの長手方向に亘り、層構造を有する
スパー９と呼ばれる水平幅がＷfで垂直方向の厚みがＴf
のボックス状の桁材が入っている。さらにスパー９は、
スキン７、８の内周面と接触しているフランジ部１０
と、ブレードの上と下のフランジ部をつなぐウエブ部１
１とで構成されている。なお、上記スパー９は、ボック
ス状の他、Ｃの字状、Ｉの字状、または板状のものであ
ってもよい。なお、上下スキンは軽量化および耐食性の
理由により繊維強化樹脂製であることが好ましい。

【００１０】図３は、図２のフランジ部１０の断面図で
ある。フランジ部１０は、図に示すように、炭素繊維層
１４、ガラス繊維層１５、接着層１６とで複合層１７を
構成し、これらが一体に積層されて垂直方向の厚みがＴ
ｆとなっている。炭素繊維層１４は、後述する補強繊維
１２にマトリクス樹脂１３が含浸されたもの、ガラス繊
維層１５は、ガラス繊維にマトリクス樹脂が含浸された
もの、炭素繊維層１６は、炭素繊維にマトリックス樹脂
が含浸されたものである。

【００１１】ところでブレード１の曲げ剛性に最も影響
するのは図３に示す、フランジ部１０の強度、弾性率、
繊維体積含有率などの特性であり、フランジ部１０の上
記幅Ｗｆは、断面重心位置３、４を中心に、ブレード幅
Ｗに対して水平方向に０．２〜０．５Ｗの範囲内の幅を
有していることが必要である。フランジ部１０の幅がこ
れより広くなっても狭くなっても平均の断面高さが低く
なり、ブレード全体の曲げ剛性が低下するからである。
さらに、ブレード重量あたりの曲げ剛性は、フランジ部
１０の複合層１７の厚みＴｆを増加させると低下する。
従って、フランジ部の幅Ｗｆはブレード幅Ｗに対して
０．２〜０．５Ｗの幅を有し、フランジ部１０の複合層
１７の厚みＴｆは、ブレードの厚みＴの１０〜３０％の
範囲内であることが好ましい。

【００１２】ブレードの厚みＴを一定にした場合に、フ
ランジ部の幅Ｗfを横軸にとって、フランジ部の複合層
１７の厚みを変化させた時の、ブレードの重量を縦軸に
とったグラフを図４に示す。この図４は、図から分かる
ように、フランジ部１０の幅Ｔｆが０．３〜０．４Ｗの
幅を有し、フランジ部１０の複合層１７の厚みＴｆが、
ブレードの厚みＴの１５〜２５％の範囲内であると、ブ
レード１の全重量が最適化されて低下しており、曲げ剛
性と曲げ疲労強度とを確保した状態でより軽量化されこ
とを示している。

【００１３】ブレード１の曲げ疲労寿命に最も影響する
のは、図３に示すフランジ部１０の複合層１７の曲げ疲
労特性である。優れた曲げ疲労特性を得るには、複合層
１７は少なくともブレード１の長手軸２方向に対し、±
９度以内の角度で配列する炭素繊維を有する層１４と、
高伸度のマトリックス樹脂をガラス繊維層１５とが交互
に連続した構造を有していることが好ましい。また、必
要によりブレードの捻り剛性を向上させるために、例え
ば炭素繊維からなる配向角度±４５゜の炭素繊維層１６
を積層しても良い。

【００１４】層１４は、主としてブレード１の長手軸２
方向の剛性および強度を担うものであり、好ましい補強
繊維の配列角度は、＋９度〜−９度の範囲内であること
が好ましい。ブレードの長さが大きいほどブレードの変
形量が大きくなるので、配列角度は上記範囲より０度方
向に近い方がブレードの剛性が高くなりたわみが小さく
なるのでより好ましい。

【００１５】層１５は、層１４と連続することで層１４
の曲げ疲労寿命を向上させる役割を果たすものであり、
その結果、ブレードの曲げ寿命は著しく向上する。すな
わち、層１５は３〜１０％の伸びを持つ高伸度のマトリ
ックス樹脂を用いているので破壊伸度が大きくなり、層
間剪断強度が大きくなって、層１４に生じる歪みを局部
的に緩和し、層１４の破壊を抑制する効果を有し、さら
に、層１４と連続するため、曲げ疲労時に層１４が破壊
することを妨げ、層１４の圧縮荷重の負担能力を増加さ
せる作用、効果を有する。層１５での補強繊維の配列角
θは、層１４と同じ範囲内にあると上記の効果の他に、
それ自身の圧縮強度が高いため、全体の圧縮強度を増加
させる効果がありより好ましい。なお、層１５の補強繊
維の配列角θは、特開平１１−３１１１０１号公報に記
載されているように曲げ疲労寿命を向上させるために、
長手方向と±５０度乃至７０度の範囲内の方向に繊維を
配列せても良いし、±４５度あるいは０／９０度の範囲
内であっても良い。なお、本発明において、「層が連続
している」とは、例えば、層の間に他の繊維強化樹脂等
が挟まれずに隣接した状態にあることを指す。層１５の
厚みは、層１４と、層１５の厚み比率が１：０．０５〜
１：０．３の範囲内にあることが好ましい。本範囲より
小さいと、曲げ疲労寿命の向上効果が十分ではなく、大
きいと長手方向の剛性が十分ではなくなり易い。より好
ましくは１：０．０５〜１：０．２の範囲内である。す
なわち、フランジ部１０の複合層１７の体積の少なくと
も７０％以上が、炭素繊維強化樹脂層からなっているこ
とが好ましい。より好ましくは８０％以上であるとより
ブレードは軽量化され、曲げ剛性、曲げ疲労寿命も向上
する。

【００１６】ブレード１の曲げ剛性を維持して、曲げ疲
労寿命を向上させようとする場合には、層１４は層１５
で挟み込むことが好ましい。この場合、効果がより高く
なり、ブレードの曲げ疲労寿命は飛躍的に向上する。層
１５を複数層配することで効果をさらに高めることがで
きる。この際、ブレードの長手方向の剛性を極端に低下
させないためには、層１５の１層の厚みを薄くして、全
体厚みは増加させずに、層の数を増加させることが極め
て効果的である。中でも、層１４に対し、層１５からな
る層が鏡面対称に設けられていると、層１４の面外変形
が少なくなり好ましい。面外変形は、ブレード構造体の
厚みが薄いほど、また、ブレード構造体が大きいほど顕
著となるので、ブレードの長さが２０ｍ〜５０ｍ程度の
ものであれば、層１４の厚みは１ｍｍ〜６ｍｍ程度の範
囲内であることが好ましい。

【００１７】本発明の層１４、１５の補強繊維としては
それぞれ炭素繊維、ガラス繊維を使用するのが好まし
い。

【００１８】ここで、炭素繊維とは、ポリアクリルニト
リル繊維やピッチを原料として、耐炎化、炭化／黒鉛化
工程等を経て製造されるいわゆる炭素繊維のことで、単
繊維の直径は５〜１０μｍで、高強度タイプのものと、
高弾性率タイプのものが市販されている。本発明におい
ては、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）系、ピッチ系の
いずれでもかまわないが、中でもＰＡＮ系の炭素繊維は
上記弾性率、伸度以外に径方向の強度も高いので、ブレ
ードの厚み方向の強度を向上させ、しいては曲げ疲労を
向上させるので特に好ましい。また、軽量化には炭素繊
維を使用することが好ましい。一般に、炭素繊維は、単
繊維（モノフィラメント）を数千〜数十万本単位に束ね
たストランド形態で使用するが、本発明においては、繰
り返し曲げ荷重を受けた際の炭素繊維強化樹脂内部のス
トランド間のスプリッティングを低減する意味で、スト
ランド間隔の大きい、２４０００本以上の単繊維からな
る炭素繊維束が好ましい。中でも、プロセス（生産）性
向上を考慮すると、４８０００本〜２０００００本の間
のトウ（太束）炭素繊維がより好ましい。ブレード１の
剛性が小さいと、ブレードの変形が大きくなり、本発明
が問題としている曲げモードでの変形歪み量が大きくな
り、曲げ疲労し易くなるので、ブレードは高剛性である
ことが好ましいので、層１４に使用する炭素繊維は、弾
性率が２３０〜６００ＧＰａの範囲内であることが好ま
しい。また、この範囲の炭素繊維を使用することで、ブ
レードのねじり剛性が向上してブレードの空力学的特性
を維持できるというメリットも有する。繰り返し曲げ特
性を向上させるためには、ブレードの曲げ強度も高い方
が好ましく、炭素繊維の強度は３ＧＰａ〜１０ＧＰａの
ものが好ましい。尚、炭素繊維の弾性率と強度は、ＪＩ
ＳＲ７６０１により測定することができる。ガラス繊
維は、圧縮／引張の強度バランスが良く（圧縮強度と引
張強度がほぼ等しい）、また伸度が大きいので曲げ特性
に優れ、本発明において好ましい補強繊維の一つであ
る。ガラス繊維とは、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を主成分
とするいわゆるＥガラス、Ｃガラス、Ｓガラスなどの繊
維状ガラスのことで、繊維径は５〜２０μｍ程度のもの
である。また、炭素繊維と比較して安価にできるという
特長を有する。ブレードは高強度であることが好ましい
ので、層Ｂに使用するガラス繊維は、伸度が２〜６％の
ものが好ましい。

【００１９】補強繊維の形態としては、連続繊維あるい
は長繊維状であることが好ましく、あらかじめ連続繊維
に樹脂を含浸させてシート状にしたプリプレグ、連続繊
維織物に樹脂を含浸させた織物プリプレグを積層した
り、ストランド、ロービング、織物、マット状の補強繊
維に樹脂を含浸させながら層構造を形成しても差し支え
ない。強度および剛性上の観点から好ましいのは、ヤー
ン、ストランドあるいは、ロービング形態である。

【００２０】次に、層１４、１５を構成する樹脂は、エ
ポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。中でもエポキシ
樹脂は、伸度が大きく、繊維強度の利用率が高いので耐
疲労特性上最好ましい。また、エポキシ樹脂は、ブレー
ドの振動減衰（ダンピング）性能上も好ましい樹脂であ
る。エポキシ樹脂以外に好ましい樹脂としては、ポリエ
ステル樹脂が耐候性、耐環境性に優れていて耐久性上好
ましい。また、ビニルエステル樹脂も耐衝撃性に優れて
いて好ましい。また、体積固有抵抗が１×１０¹²〜１×
１０¹⁶Ω・cmの範囲にある樹脂は、落雷などによる通電
による損傷を低減するので安全上好ましい。

【００２１】曲げ疲労においては、樹脂の伸度が影響す
るので、好ましくは、樹脂の伸度は２〜１０％の範囲内
であることが好ましい。２％以下であると繊維より先に
樹脂自体が疲労する可能性があり、１０％以上であると
クリープする可能性があるからである。尚、樹脂の伸度
はＪＩＳ−Ｋ７１１３により求める。

【００２２】伸度を上記範囲にする手段として、エポキ
シ樹脂系の熱硬化樹脂において、硬化剤を柔軟な構造の
ものにしたり硬化温度を低下させるなどして、架橋点間
距離を大きくしたり架橋密度を小さくしたりすることが
有効である。また、ＦＲＰ中のボイド量を５％以下に抑
えることでも繊維強化樹脂層の伸度が増大して、曲げ疲
労寿命が向上するので好ましい。ボイド量が３％以下に
なるとさらに伸度が向上して、より好ましい。尚、ボイ
ド量はＪＩＳ−Ｋ７０５３またはＪＩＳ−Ｋ７０７５に
より求められる。尚、熱応力を低減する必要がある場合
には、室温（１０℃〜４０℃）硬化タイプの樹脂が好ま
しい。層Ａ、層Ｂの樹脂に対する補強繊維の体積含有率
は、４０％以上８０％未満であることが好ましい。体積
含有率はＪＩＳ−Ｋ７０５２またはＪＩＳ−Ｋ７０７５
により測定できる。

【００２３】次に、本発明のＦＲＰ製ブレード構造体の
製造方法としては、プリプレグ法、レジントランスファ
ーモールディング（ＲＴＭ）法、引抜き法、フィラメン
トワインド法、ハンドレイアップ法等の公知のあらゆる
成形技術を用いることができる。中でも、補強繊維の強
度を発現させ、曲げ疲労特性を向上させるためには、プ
リプレグ法、ＲＴＭ法および引抜き法が好ましい。プリ
プレグ法というのは、補強繊維に樹脂を含浸させたシー
ト状のプリプレグ（中間基材）を積層（層状に積み重ね
る）して、加熱または非加熱で樹脂を硬化させる成形法
である。通常、硬化あるいは積層時に圧力を負荷する。
ＲＴＭ法とは、プリフォームと呼ばれる織物やマット状
物などの補強繊維からなる基材を所定の型内にセット
し、未硬化の樹脂を流し込んで、加熱又は非加熱で賦形
／硬化させる成形法である。引抜き法とは、補強繊維を
引揃え、樹脂を含侵させた後、型に引込み賦形／硬化さ
せ連続的に成形する方法である。本発明の炭素繊維強化
樹脂層を引抜き法で成形した板、ロッド状の成形体を埋
込、ＲＴＭ法、ハンドレイアップ法等の成形法と組み合
わせて、形成しても良い。その際、板厚は２ｍｍ〜６ｍ
ｍ、幅は１０ｍｍ〜１００ｍｍが成形上好ましい。

【００２４】

【実施例】図1〜３のブレード１において、ブレード全
長（Ｗ）を２６３ｍｍ、ブレード厚み（Ｔ）を５６ｍｍ
とし、スパー９として、ＰＡＮ系の炭素繊維（強度４９
０ＭＰａ、弾性率２３５ＧＰａ、ねじり弾性率２５ＧＰ
ａ、伸度２％、比重１．８）とエポキシ樹脂（樹脂伸度
４％、体積固有抵抗５．７×１０¹⁵Ω・cm）からなるプ
リプレグ（炭素繊維の体積含有率６０％）、およびガラ
ス繊維（強度１６０ＭＰａ、弾性率７５ＧＰａ、伸度
２．１％、比重２．５）プリプレグ（繊維体積含有率５
５％）を積層して、長さ３ｍのボックス断面形状のもの
を得た。

【００２５】本スパー９の上下フランジ部１０は、とも
に厚み（Ｔｆ）が５ｍｍ、幅（Ｗｆ）が１００ｍｍ、ウ
エブ部１１の厚みが５ｍｍ、全高さを５０ｍｍとした
（よって、Ｗｆ／Ｗは０．３８、２Ｔｆ／Ｔは０．１８
である。）。

【００２６】フランジ部１０の積層構成は、下スキン８
側より、厚み０．５ｍｍ、ガラス繊維の配列角度０度の
層１５と、連続して厚み３ｍｍ、炭素繊維の配列角度０
度の層１４に相当）、連続して厚み０．５ｍｍ、ガラス
繊維の配列角度０度の層１５と、さらに連続して厚み１
ｍｍ、炭素繊維の配列角度±４５度の層１６とした。

【００２７】本スパー９を静的強度の７０％のたわみ量
で３点曲げ疲労試験（測定法：ＪＩＳＫ７１１８、Ｋ
７０８２に準拠、測定スパン：２．５ｍ）をしたとこ
ろ、サイクル数１０⁶回後も曲げ剛性の低下はみられな
かった。また、上下フランジ１０とも１４層と１５層の
間に剥離などの異常は認められなかった。

【００２８】ガラス繊維強化樹脂で、３ｍｍの厚みとな
るように、別途積層成形した外皮（前縁部５、およびス
キン７、８）に、上記の構成で成形したスパー９を接着
剤により一体化し２３ｍ長さのブレードを製作したとこ
ろ全ガラス繊維製ブレードより３４％の軽量化が達成で
きた。

【００２９】比較例実施例１において、層１５のガラス繊維の配列角度を９
０度として、実施例と全く同様にして曲げ疲労試験した
ところ、サイクル数１０⁵回で下部フランジ（引張側）
の層１５中にクラックが認められ、１０⁶回後には曲げ
剛性が９０％に低下した。その原因は高伸度繊維強化樹
脂層による応力緩和の効果が発現しないためであると考
えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の繊維強化
樹脂製風車ブレード構造体は、ブレード全体の長さと厚
みに対して、フランジ部の幅およびフランジ部の炭素繊
維強化樹脂層の厚みを適正な範囲内に規定したので、ブ
レード重量の最適化を達成でき、その結果、曲げ剛性と
曲げ疲労強度を確保した状態でより一層の軽量なブレー
ド構造体が得られる。さらに、フランジ部の炭素繊維強
化樹脂層とガラス繊維強化樹脂層を交互に積層して一体
化することにより、ブレード構造体の曲げ強度および曲
げ疲労寿命が大幅に向上し、長寿命の風車ブレード構造
体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化樹脂製風車ブレード構造体の
一例を示す斜視図である。

【図２】本発明の繊維強化樹脂製風車ブレード構造体の
ブレード長方軸に直角な方向における横断面図である。

【図３】図２の上フランジ部の部分断面図である。

【図４】本発明において、ブレードの厚みを一定にした
場合に、フランジ部の幅を横軸にとり、フランジ部の複
合層の厚みを変化させたときのブレードの重量を縦軸に
とったグラフである。

【符号の説明】

１：ブレード２：ブレードの長手軸３：ブレードの付け根部の断面重心４：ブレード長さの１／２における断面重心５：前縁部６：後縁部７：上スキン８：下スキン９：スパー１０：フランジ部１１：ウェブ部１２：補強繊維１３：樹脂１４：炭素繊維層層１５：ガラス繊維層１６：炭素繊維層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｃ 67/14 ＵＦターム(参考） 3H078 BB12 CC02 4F072 AA07 AB09 AB10 AD08 AD23 AD38 AG03 AH02 AL09 4F205 AA39 AA41 AA43 AG09 AG26 AG27 AH04 HA19 HA33 HA35 HA45 HB01 HC16 HC17 HL13 HL14 HT02 HT26 HW02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平方向の幅（Ｗ）と垂直方向の厚み
（Ｔ）を有する繊維強化樹脂製の中空翼形状断面のブレ
ードの内部に、桁材であるフランジ部が設けられた風車
用ブレード構造体において、前記フランジ部は、（Ａ）前記ブレードの断面の重心位置を中心に、水平方
向に０．２〜０．５（Ｗ）の範囲内の幅（Ｗｆ）を有す
るとともに、（Ｂ）前炭素繊維強化樹脂層と、伸度が２〜６％の範囲
内の高伸度繊維強化樹脂層とが交互に積層されてなる複
合層で構成されており、かつ（Ｃ）該複合層の総厚み（２Ｔｆ）が、前記ブレードの
厚み（Ｔ）の１０〜３０％の範囲内であることを特徴と
する繊維強化樹脂製風車ブレード構造体。
【請求項２】前記複合層は、その体積の少なくとも７
０％以上がブレードの長手方向に配向された炭素繊維強
化樹脂層であって、該炭素繊維強化樹脂層の１層の厚み
が１〜６ｍｍの範囲内にあり、かつ高伸度繊維強化樹脂
層の１層の厚みが０．２〜１．５ｍｍの範囲内にあるこ
とを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂製風車ブ
レード構造体。
【請求項３】前記複合層のマトリックス樹脂の伸度
は、３％以上、１０％未満であることを特徴とする請求
項１または２に記載の繊維強化樹脂製ブレード構造体。
【請求項４】前記フランジ部は、前記ブレードの縦断
面の形状がボックス状、Ｃの字状、Ｉの字状、または板
状の繊維強化樹脂よりなる桁材であり、前記ブレードの
長手軸方向に設けられていることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂製風車ブレード構
造体。