JP3243003U - ブレード及び風力発電用の風車 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ブレードの回転時に発生する騒音をより小さくすることが可能な風力発電用の風車のブレード及び風力発電用の風車を提供する。【解決手段】 風力発電用の風車10のブレード1であって、ブレード本体1Mと、ブレード本体1Mを覆う被覆材1Nと、を備え、被覆材1Nは、ブレード本体1Mを覆う所定の強化繊維1fを強化材1Fとして含む繊維強化プラスチックからなり、その表面1aには強化繊維1fに起因した凹凸が現れている。【選択図】図2
Description
本考案は風力発電用の風車とそのブレードに関する。
風力発電装置の風車には、ブレードの回転時に発生する騒音の問題がある。特許文献1は、その騒音に係る問題をブレードの形状の工夫により低減する技術を開示している。しかしながら、ブレードの回転時に発生する騒音はより小さいことが望ましい。
本考案の課題は、ブレードの回転時に発生する騒音をより小さくすることが可能な風力発電用の風車のブレード及び風力発電用の風車を提供することにある。
上記課題を解決するために、本考案のブレードは、
回転軸の軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを回転する風力発電用の風車のブレードであって、
ブレード本体と、
前記ブレード本体を覆う被覆材と、
を備え、前記被覆材は、前記ブレード本体を覆う所定の強化繊維を強化材として含む繊維強化プラスチックからなり、その表面には前記強化繊維に起因した凹凸が現れている。
回転軸の軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを回転する風力発電用の風車のブレードであって、
ブレード本体と、
前記ブレード本体を覆う被覆材と、
を備え、前記被覆材は、前記ブレード本体を覆う所定の強化繊維を強化材として含む繊維強化プラスチックからなり、その表面には前記強化繊維に起因した凹凸が現れている。
上記構成によれば、ブレード本体に対しその表面を覆うようにして繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)からなる被覆材(被覆層)が固定されるとともに、その被覆材の表面には基材(強化材)である強化繊維に起因した凹凸(例えば網目状の強化繊維に起因した網目状の凹凸)が現れる。このブレードを用いることにより、ブレード回転時の風切り音が従来よりも軽減されることが試験により確認された。ブレード本体が繊維強化プラスチックで覆われることで、ブレードの風圧荷重に対する強度及び耐久性も増す。
前記強化繊維はガラス繊維であり、前記繊維強化プラスチックはガラス繊維強化プラスチックとすることができる。上記構成によれば、ブレード回転時の風切り音を軽減する際の重量増を軽減できる。
前記前記強化材は前記強化繊維からなる帯状の部材であり、前記ブレード本体に対しその基端から先端に向かって該ブレード本体の延出軸線を取り巻く形で、かつ該延出軸線の方向に隣接するもの同士が重なるようにして配置できる。上記構成によれば、高速回転するブレード本体であっても被覆材が剥がれにくい。また、強化材の重なりが段差を形成し、その段差も被覆材の凹凸になるから、風切り音の更なる軽減も見込める。
前記繊維強化プラスチックは、前記強化繊維からなる帯状のクロスないしマットとして前記ブレード本体を覆う強化材と、その強化材に含侵された所定の溶剤が硬化した樹脂製の母材と、を有し、硬化した前記母材の表面には前記強化繊維に起因した凹凸が現れるようにすることができる。上記構成によれば、被覆材は、様々なブレード本体の形状に対応して形成できる。
上記課題を解決するために、本考案の風力発電用の風車は
上記ブレードを、回転軸がその軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを一定回転方向に回転するよう、該回転軸周りに複数備える。
この風車によれば、ブレード回転時の風切り音が従来よりも軽減できる。
上記ブレードを、回転軸がその軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを一定回転方向に回転するよう、該回転軸周りに複数備える。
この風車によれば、ブレード回転時の風切り音が従来よりも軽減できる。
以下、本考案の実施例を説明する。
本考案は、図1に示すような風力発電用の風車10と、そのブレード1である。本実施例の風車10は、定格出力が1~50kW未満となる風力発電装置用の小型の風車であり、ブレード1は全長が約3mもしくはそれ以下で、回転軸5の周りに複数設けられる。各ブレード1は、回転軸5の軸線方向Xからの風力を受けることにより、回転軸5をその軸線X周りにおいて一定回転方向Rに回転させる。風車10は、それらのブレード1と共に、ハブ2、ナセル3、支柱4(タワー)を備える。ブレード1はハブ2に対し複数(ここでは3)取り付けられる。各ブレード1が風力を受けることによりハブ2が回転し、その回転がハブ2を取り付けているナセル3内の回転軸5へと伝達される。回転軸5の回転は、ナセル3内において増速機やカップリングを介して発電機(図示なし)に伝達され、電気へと変換される。発電した電気は、電力ケーブルを介して支柱4の下部まで送電される。なお、本考案の風車は、定格出力が上記以上となる風力発電装置用の風車でもよいし、ブレード1の全長も上記以上のものでもよい。
ナセル3は、回転軸5、増速機、カップリング、発電機等(図示なし)を内部に格納する。また、ナセル3は、その下部にて支柱4に対しその軸線Z(垂直軸)の周りを回転自在となるよう接続される。ナセル3の外部には、風向フィン3Fが一体形成されており、風力を受けたとき、その風に対しナセル3が常に正対するようナセル3が支柱4に対し軸線Zの周りを回転する。これにより、ブレード1の受風方向Wが常に回転軸5の軸線Xの方向と一致するようになる。
ハブ2は、回転軸5に対し一体回転可能となるよう取り付けられる。各ブレード1は、ブレード基端部1Cにてハブ2と連結し、ハブ2と一体回転する。各ブレード1は、互いに同形状をなし、ハブ2に対し回転軸5の軸線方向Xから径方向の外側へ延びるよう軸線Xの周りを所定間隔おきに配置される。各ブレード1は、図2に示すように、ブレード基端部1Cから先が、基端側ほど厚みが増し、先端側ほど受風面1wの面幅sw(図6参照)が減少する先細りの全体形状を有する。
ブレード1は、全長約2m程度であり、正面視(図6)及び背面視(図4)において、回転軸5に対しその径方向を外側に向けて直線状に延出するブレード主部1Bと、その外側から滑らかに連続して続く形で一定回転方向Rとは逆側へと弧状に湾曲して延出するブレード先端部1Aと、を備え、回転に対し先端側が尾を引くような形状を有する。このブレード先端部1Aの一定回転方向Rとは逆側への湾曲形状により、ブレード1の回転時に発生する音(風切り音)の抑制が可能になる。図2の軸線1xはブレード1の軸線を示しており、ブレードの形状通り、直線状に延びた先で湾曲するように延びる。
また、ブレード1は、上記した一定回転方向R側を上側、一定回転方向Rとは逆側を下側とした場合、上面視(図3)及び下面視(図5)において、ブレード主部1Bに対しブレード先端部1Aが受風面1w側(受風方向Wとは逆向き)に曲がった形状をなす。このブレード先端部1Aの受風面1w側への屈曲形状により、ブレード1は、その屈曲部分において風を受け止めやすくなっており、効率的な回転が可能になっている。
なお、本考案におけるブレードは、上記のような湾曲・屈曲形状であるものに限るものではない。
ブレード1は、図7(d)に示すように、ブレード本体1Mと、ブレード本体を覆う被覆材1Nと、を備える。
ブレード本体1Mは、繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRP)からなる樹脂成形体である。ここでのブレード本体1Mは、金型を用いた射出成形により形成された射出成形体であり、強化材としてガラス繊維を用いたガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics:GFRP)である。
被覆材1Nは、ブレード本体1Mの外表面を被う所定の強化繊維1fを強化材1F(強化繊維シート・強化繊維材)として含む繊維強化プラスチックであり、金型を用いない非射出成形体である。繊維強化プラスチックは、強化繊維1fからなる帯状のクロスないしマット(ガラス繊維クロスやガラス繊維マット)としてブレード本体1Mを被う強化材1Fと、その強化材1Fに含侵された所定の溶剤1n’(主剤及び硬化剤を含む混合液:図7(c)参照)が硬化した樹脂製の母材1n(マトリクス樹脂・母組織)と、を有し、硬化した母材の表面には強化繊維1fに起因した凹凸が現れている。
ここでの強化材1Fは、強化繊維1fとしてガラス繊維を用いた帯状のマット(周知のガラス繊維マット)である。母材1nは、主剤として周知の不飽和ポリエステル樹脂を含む溶剤1n’(FRP溶剤:図7(c)参照)がそれに添加された硬化剤により硬化したものである。
また、ブレード1は、ブレード本体1Mをそれほど厚みのない略一定厚さ(ここでは厚さ1mm程度)の被覆材1Nで覆ったものである。図7は、ブレード本体1M上に被覆材1Nを形成する手順を簡略的に示した模式図であるが、ブレード本体1Mや被覆材1N等の厚みや形状は実際のものとは異なっている。
本考案における被覆材1Nの形成方法について図7を用いて説明する。
まずは、強化繊維1fからなる帯状の強化材1F(ガラス繊維マット)を、ブレード本体1Mに対しその基端から先端に向かって該ブレード本体1Mの延出軸線1x(図2参照)を取り巻く形で配置する(図7(a)→図7(b))。ここでは、延出軸線1xの方向に隣接する強化材1F同士が重なるようにして配置される(図7(b)参照)。
ここでの強化材1Fは、図2~図6に示すように、ブレード本体1Mに対し、ハブ2との連結部をなすブレード基端部1Cを除いた表面のうち、少なくとも先端側から8割以上(実際には9割以上)の部分を被うように配置される。その被覆部分では、ブレード本体1Mの表面が露出しないよう完全に被覆されており(図7(b)参照)、被覆されていない基端側(ブレード基端部1Cの近接領域)でのみブレード本体1Mの表面が露出している。
なお、ここでいう完全に被覆されているとは、強化材1Fであるガラス繊維マットがブレード本体1Mの表面を露出させないように配置されていることを意味するのであって、ガラス繊維マットを構成するガラス繊維間のわずかな隙間からのブレード本体1Mの表面が露出することについては許容する(完全被覆に含む)ものとする。
次に、ブレード本体1Mを取り巻いた強化材1Fに対し、その表面から溶剤1n’を含侵させる(図7(b)→図7(c))。この溶剤1n’は、ここでは硬化剤の添加を行った不飽和ポリエステル樹脂である。溶剤1n’は、ブレード本体1Mを取り巻いた強化材1Fの表面に塗布され、その表面上でローラーを転がすことにより気泡を除きながら強化材1Fに浸透させていく。その後、この溶剤1n’が硬化して母材1nが形成される(図7(c)→図7(d))。母材1nは硬化によってブレード本体1Mに固着し、被覆材1Nを備えるブレード1が完成する(図7(d))。
このようにして、ブレード1には、母材1nに強化材1F(強化繊維1f)を内包した被覆材1N(被覆層、繊維強化プラスチック層)が形成される。ブレード本体1Mのうち、強化材1Fが配置された部分(図7(b)参照)に被覆材1Nが形成される。母材1nは硬化時に収縮しており、硬化した被覆材1Nの表面1aには、溶剤1n’を含侵させる際に行ったローラーの転がしにより、網目状の強化繊維1fに起因した凹凸(図7(d)参照)が現れており、近くで見るとそれが繊維方向に沿ったライン状(例えば図2の拡大部分のようなクロスライン状)に視認できる。硬化後の被覆材1Nには、表面1aの凹凸を増減するような処理がされることなく、その凹凸によるざらざらな手触りを有した表面1aのまま残される。一方、硬化後の被覆材1Nにおいて強化材1Fである帯状のガラス繊維マットは、巻き付け時の重なりによる段差として、遠目からでも視認できる。
なお、図2の拡大部分は、被覆材1Nの表面1aの一部を拡大して簡略的に示したものであり、実際のものとは異なる。その拡大部分において、クロスする多数のラインが強化繊維1fを示している。
このように形成されたブレード1は、最表面(表面1a)に凹凸が形成されており、その凹凸によってブレード回転時の風切り音を従来よりも軽減することが試験により確認されている。
以上、本考案の一実施例を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本考案はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、追加及び省略等の種々の変更が可能である。
例えば、上記実施例の被覆材1Nはガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics:GFRP)であるが、これを強化材1Fとして炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastics:CFRP)等の他の繊維強化プラスチックを用いてもよい。母材1nについても、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等)といった他の材料を用いてもよい。ブレード本体1Mについても、他の繊維強化プラスチックや金属等の他の材料で形成されてもよい。
10 風力発電用の風車
1 ブレード
1M ブレード本体
1N 被覆材
1F 強化材
1f 強化繊維
1n 母材
1A ブレード先端部
1B ブレード主部
1x ブレードの軸線(延出軸線)、軸線方向
2 ハブ
3 ナセル
4 支柱4(タワー)
5 回転軸
X 回転軸の軸線、軸線方向
R 一定回転方向
W 受風方向
1 ブレード
1M ブレード本体
1N 被覆材
1F 強化材
1f 強化繊維
1n 母材
1A ブレード先端部
1B ブレード主部
1x ブレードの軸線(延出軸線)、軸線方向
2 ハブ
3 ナセル
4 支柱4(タワー)
5 回転軸
X 回転軸の軸線、軸線方向
R 一定回転方向
W 受風方向
Claims (5)
- 回転軸の軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを回転する風力発電用の風車のブレードであって、
ブレード本体と、
前記ブレード本体を覆う被覆材と、
を備え、前記被覆材は、前記ブレード本体を覆う所定の強化繊維を強化材として含む繊維強化プラスチックからなり、その表面には前記強化繊維に起因した凹凸が現れているブレード。 - 前記強化繊維はガラス繊維である請求項1に記載のブレード。
- 前記強化材は前記強化繊維からなる帯状の部材であり、前記ブレード本体に対しその基端から先端に向かって該ブレード本体の延出軸線を取り巻く形で、かつ該延出軸線の方向に隣接するもの同士が重なるようにして配置されている請求項1に記載のブレード。
- 前記繊維強化プラスチックは、前記強化繊維からなる帯状のクロスないしマットとして前記ブレード本体を覆う強化材と、その強化材に含侵された所定の溶剤が硬化した樹脂製の母材と、を有し、硬化した前記母材の表面には前記強化繊維に起因した凹凸が現れている請求項1に記載のブレード。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のブレードを、回転軸がその軸線方向からの風力を受けて該軸線周りを一定回転方向に回転するよう、該回転軸周りに複数備える風力発電用の風車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023001868U JP3243003U (ja) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | ブレード及び風力発電用の風車 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2023001868U JP3243003U (ja) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | ブレード及び風力発電用の風車 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP3243003U true JP3243003U (ja) | 2023-07-28 |
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Family Applications (1)
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JP2023001868U Active JP3243003U (ja) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | ブレード及び風力発電用の風車 |
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2023
- 2023-05-31 JP JP2023001868U patent/JP3243003U/ja active Active
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Legal Events
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