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公開番号2024155567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023070382
出願日2023-04-21
発明の名称情報生成装置、及び情報生成方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 29/04 20060101AFI20241024BHJP(測定;試験)
要約【課題】内部欠陥の状態を評価可能な情報生成装置、及び情報生成方法を提供する。
【解決手段】本実施形態によれば、繊維強化プラスチックが構造部材に使用された風車ブレードに関する情報生成装置は、取得部と、衝撃情報生成部と、内部欠陥評価部と、を備える。取得部は、風車ブレードの複数の位置に配され、風車ブレードの表層に対する衝撃に応じた強度の計測信号を出力する複数のセンサそれぞれから、複数の第1計測信号を取得する。衝撃情報生成部は、複数の第1計測信号に基づき、風車ブレードの面外衝撃の発生した衝撃発生位置を少なくとも生成する。欠陥情報生成部は、衝撃発生位置に基づき、繊維強化プラスチックの構造部材に発生する内部欠陥の発生領域を含む情報を生成する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
繊維強化プラスチックが構造部材に使用された風車ブレードに関する情報生成装置であって、
前記風車ブレードの複数の位置に配され、風車ブレードの表層に対する衝撃に応じた強度の計測信号を出力する複数のセンサそれぞれから、複数の第１計測信号を取得する取得部と、
前記複数の第１計測信号に基づき、前記風車ブレードの面外衝撃の発生した衝撃発生位置の情報を少なくとも生成する衝撃情報生成部と、
前記衝撃発生位置に基づき、前記繊維強化プラスチックの構造部材に発生する内部欠陥の発生領域を含む情報を生成する欠陥情報生成部と、
を備える、情報生成装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記衝撃情報生成部は、前記複数の第１計測信号の少なくともいずれかが所定の大きさを示すときに、風車ブレードの表層に面外衝撃が発生したことを検知する、請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項３】
前記衝撃情報生成部は、前記所定の大きさを超える計測信号が前記複数のセンサで発生した検知時刻に基づき、前記衝撃発生位置を生成する、請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項４】
前記衝撃情報生成部は、前記複数のセンサの中において、前記検知時刻が１番最初であるセンサから最も近い位置を衝撃発生位置として生成する、請求項３に記載の情報生成装置。
【請求項５】
前記衝撃情報生成部は、前記複数のセンサで発生した検知時刻に基づき、前記面外衝撃が生じた時刻を生成する、請求項２に記載の情報生成装置。
【請求項６】
前記風車ブレードは、同等形状の複数の風車ブレードを有する風車の中の一つの風車ブレードであり、各風車ブレードの同等の位置に前記複数のセンサが配置され、
前記衝撃情報生成部は、前記複数の風車ブレードのなかの前記風車ブレードと異なる風車ブレード中の対応するセンサの第２計測信号を前記第１計測信号から減じた信号を情報生成処理に用いる、請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項７】
前記衝撃情報生成部は、前記所定の大きさを超える第１計測信号の値の積算値に基づき、衝撃値を生成する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報生成装置。
【請求項８】
前記欠陥情報生成部は、前記衝撃発生位置、及び前記衝撃値に基づき、更に欠陥発生量の情報を生成する、請求項７に記載の情報生成装置。
【請求項９】
前記欠陥情報生成部は、前記衝撃値の大きさ、前記衝撃発生位置から所定の距離範囲の前記ＦＲＰの構造部材の構造、及び材料の情報を用いて、前記内部欠陥の範囲、及び前記欠陥発生量の情報を生成する、請求項８に記載の情報生成装置。
【請求項１０】
前記欠陥発生量は、層間剥離の場合は、層間剥離のサイズに相関する量であり、トランスバースクラックの場合は、トランスバースクラックの発生数、或いは、トランスバースクラックの発生密度に相関する量である、請求項９に記載の情報生成装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、情報生成装置、及び情報生成方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
複合材料の一種である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、プラスチックに高強度な繊維材料を混ぜた軽量かつ高強度な素材である。一般的に耐候性も高いことから、航空機や船舶、風車などの構造部材としても幅広く採用されている。風力発電用の風車においては、発電量を増加させるために風車ブレードを大型化する必要があるが、大型化に伴い重量が増加し発生する遠心力も大きくなる。そのため、ブレード素材には、軽量かつ高剛性、高強度な素材が求められ、ここにガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が採用されている。
【０００３】
一方で、風車ブレードは、バードストライクや飛来物との接触、落雷等によって衝撃を受けるケースがあり、ブレード構造部材にも内部欠陥が発生する。しかしながら、衝撃によって内部欠陥が発生し、進展しても早期発見が難しく、欠陥が認識されないまま更に内部欠陥が進展してしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、発明が解決しようとする課題は、内部欠陥の発生領域を含む情報を生成可能な情報生成装置、及び情報生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、繊維強化プラスチックが構造部材に使用された風車ブレードに関する情報生成装置は、取得部と、衝撃情報生成部と、内部欠陥評価部と、を備える。取得部は、風車ブレードの複数の位置に配され、風車ブレードの表層に対する衝撃に応じた強度の計測信号を出力する複数のセンサそれぞれから、複数の第１計測信号を取得する。衝撃情報生成部は、複数の第１計測信号に基づき、風車ブレードの面外衝撃の発生した衝撃発生位置を少なくとも生成する。欠陥情報生成部は、衝撃発生位置に基づき、繊維強化プラスチックの構造部材に発生する内部欠陥の発生領域を含む情報を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＦＲＰの構造部材に発生する内部欠陥の発生領域を含む情報を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
風力発電システムの構成例を示す模式図。
図１の風車ブレードにおけるＡＡ‘断面の模式図。
図２のＡ領域の拡大図。
繊維強化プラスチックを用いたシェルの構成例を示す図。
面外衝撃があった際の内部における内部欠陥例を模式的に示す図。
本実施形態に係る情報生成装置の構成例を示すブロック図。
図２のＢＢ‘断面図。
データ取得部の動作を示すフローチャート。
マトリクス式に構成した検知位置データ例を示す表。
衝撃検知部の動作例を示すフローチャート。
内部欠陥評価部の処理例を示すフローチャート。
剛性評価部の処理例を示すフローチャート。
内部欠陥進展量評価部の生成した欠陥発生量の時系列変化を示す図。
補正を加えた欠陥発生量の時系列変化を示す図。
内部欠陥進展評価部の処理例を示すフローチャート。
損傷リスク評価部が用いる損傷リスクのマトリクス表。
マトリクス表の生成、及び処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る情報生成装置、情報生成方法、及び風力発電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００１０】
（第１実施形態）
図１乃至図４を用いて、本実施の形態における情報生成装置５を有する風力発電システム１の風車側の構成について説明する。ここではまず、図１を用いて、本実施の形態における風車発電システム１の構成例について説明する。図１は、風力発電システム１の構成例を示す模式図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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