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公開番号2025048799
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2024161622
出願日2024-09-19
発明の名称風車翼及び風車翼の設計方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F03D 1/06 20060101AFI20250326BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】保護層の形成におけるコストを抑制することができるとともに、施工及び補修の作業性を改善することができる風車翼を提供する。
【解決手段】風車翼は、風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼5であって、翼長方向L1に延びたブレード本体5aと、ブレード本体5aに設けられ、金属材料によって形成された先端部12と、先端部を含む第1領域R1よりもハブ側に位置するブレード本体5aの第2領域R2の前縁部16を覆う第2領域保護層30aと、第2領域R2よりもハブ側に位置するブレード本体5aの第3領域R3の前縁部16を覆う第3領域保護層30bと、を備え、第2領域保護層30aを形成する材料の硬度は、第3領域保護層30bを形成する材料の硬度よりも大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼であって、
翼長方向に延びたブレード本体と、
前記ブレード本体に設けられ、金属材料によって形成された先端部と、
前記先端部を含む第１領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第２領域の前縁部を覆う第２領域保護層と、
前記第２領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第３領域の前縁部を覆う第３領域保護層と、
を備え、
前記第２領域保護層を形成する材料の硬度は、前記第３領域保護層を形成する材料の硬度よりも大きい
風車翼。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２領域保護層は、前記前縁部の周速が第１閾値以上となる前記翼長方向の範囲に形成され、
前記第３領域保護層は、前記前縁部の周速が前記第１閾値未満かつ前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上となる前記翼長方向の範囲に形成される
請求項１に記載の風車翼。
【請求項３】
前記第２領域保護層の各位置における層の厚さは、前記第２領域内の各位置における周速に応じて設定され、
前記第３領域保護層の各位置における層の厚さは、前記第３領域内の各位置における周速に応じて設定される
請求項１に記載の風車翼。
【請求項４】
風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼であって、
翼長方向に延びたブレード本体と、
前記ブレード本体に設けられ、金属材料によって形成された先端部と、
前記先端部を含む第１領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第２領域の前縁部を覆う第２領域保護層と、
前記第２領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第３領域の前縁部を覆う第３領域保護層と、
を備え、
前記第２領域保護層及び前記第３領域保護層は同一の材料で形成され、前記第２領域保護層の厚さは、前記第３領域保護層の厚さより大きい
風車翼。
【請求項５】
風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼の設計方法であって、
前記風車翼は、
翼長方向に延びたブレード本体と、
前記ブレード本体に設けられ、金属材料によって形成された先端部と、
前記先端部を含む第１領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第２領域の前縁部を覆う第２領域保護層と、
前記第２領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第３領域の前縁部を覆う第３領域保護層と、
を備え、
前記前縁部の周速が第１閾値以上となる前記翼長方向の範囲を前記第２領域として、
前記前縁部の周速が前記第１閾値未満かつ前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上となる前記翼長方向の範囲を前記第３領域として、
前記第２領域保護層を形成する材料の硬度を前記第３領域保護層を形成する材料の硬度よりも大きいものとする、及び／又は、前記第２領域保護層を形成する材料の厚さを前記第３領域保護層を形成する材料の厚さよりも大きいものとする
風車翼の設計方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、風車翼及び風車翼の設計方法に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
風車ローターの回転に伴い、風車翼が空気中の異物（例えば雨滴や塵埃等）と衝突して浸食されることにより、風車翼の前縁部にエロージョンが発生する。このエロージョンから風車翼を保護するために、風車翼の当該前縁部に耐エロージョン用の保護層を形成することが知られている（特許文献１参照）。
また、風車翼の構成に関して、風車翼の少なくとも一部の領域に電気抵抗率が小さい金属層を設けることにより、風車翼が落雷を受けた際に落雷電流を速やかに逃がす構成が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７５８３０号公報
特許第６８３８１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の風車（例えば、洋上風車）では、大型化に伴いローター径が大径化して、風車翼の先端側における周速が高速化する傾向にある。そのため、先端側のエロージョンを防止するために、回転数を下げて周速を下げることや耐エロージョン用の保護層の範囲を翼長方向に拡張する等の対策が必要とされる。
特許文献２では、最先端部にあるエロージョン耐性が高く主に誘雷を目的とした金属製（例えば、銅）のレセプタに続くハブ側の領域に、エロージョン耐性を有し翼本体を保護する層（例えば、溶射膜）を設けている。しかしながら、金属製の溶射膜を一様に形成することから、コストや施工時及び補修時の作業負担を過度に必要としていた。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、保護層の形成におけるコストを抑制することができるとともに、施工及び補修の作業性を改善することができる風車翼及び風車翼の設計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】
【０００６】
本開示の一態様に係る風車翼は、風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼であって、ブレード本体と、前記ブレード本体に設けられ、金属材料によって形成された先端部と、前記先端部を含む第１領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第２領域の前縁部を覆う第２領域保護層と、前記第２領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第３領域の前縁部を覆う第３領域保護層と、を備え、前記第２領域保護層を形成する材料の硬度は、前記第３領域保護層を形成する材料の硬度よりも大きい。
【０００７】
本開示の一態様に係る風車翼の設計方法は、風力発電装置のハブに取り付けられる風車翼の設計方法であって、前記風車翼は、翼長方向に延びたブレード本体と、前記ブレード本体に設けられ、金属材料によって形成された先端部と、前記先端部を含む第１領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第２領域の前縁部を覆う第２領域保護層と、前記第２領域よりも前記ハブ側に位置する前記ブレード本体の第３領域の前縁部を覆う第３領域保護層と、を備え、前記前縁部の周速が第１閾値以上となる前記翼長方向の範囲を前記第２領域として、前記前縁部の周速が前記第１閾値未満かつ前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上となる前記翼長方向の範囲を前記第３領域として、前記第２領域保護層を形成する材料の硬度を前記第３領域保護層を形成する材料の硬度よりも大きいものとする、及び／又は、前記第２領域保護層を形成する材料の厚さを前記第３領域保護層を形成する材料の厚さよりも大きいものとする。
【発明の効果】
【０００８】
保護層の形成におけるコストを抑制することができるとともに、施工及び補修の作業性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る風車翼を用いた風力発電装置を示した概略構成図である。
風車翼の概形を示した平面図である。
風車翼の第２領域における積層方向の断面図である。
風車翼の第３領域における積層方向の断面図である。
図２に示した風車翼の横断面図である。
陸上で用いる風車翼の、翼長方向の位置と周速との関係を示したグラフである。
洋上で用いる風車翼の、翼長方向の位置と周速との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（風車翼の構成）
以下に、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、風力発電装置１は、設置面Ｂ上に立設されたタワー３と、タワー３の上端に設置されたナセル６と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル６に設けられたローターヘッド４（ハブ４）とを有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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