(57)【要約】【課題】簡易な方法で風車翼の損傷を補修する方法を提供する。【解決手段】風車翼の補修方法は、風車翼の補修方法は、落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、所定の平板形状に成形して固化した補修部材を予め作成するステップと、損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、風車翼を点検して損傷部が損傷判定範囲内である場合に補修部材を接着するステップと、を備えている。補修部材を作成するステップでは、ガラス繊維材を積層して前記補修部材を作成してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、
所定の平板形状に成形して固化した補修部材を予め作成するステップと、
前記損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、
前記風車翼を点検して前記損傷部が前記損傷判定範囲内である場合に前記補修部材を接着するステップと、を備える
ことを特徴とする風車翼の補修方法。
【請求項２】
前記補修部材を作成するステップでは、ガラス繊維材を積層して前記補修部材を作成することを特徴とする請求項１に記載の風車翼の補修方法。
【請求項３】
前記補修部材は、前記損傷判定範囲を包含し得る大きさに形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車翼の補修方法。
【請求項４】
前記損傷判定範囲は直径ｄの円形で定義される
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項５】
前記補修部材は前記直径ｄに対して２倍以上の直径Ｄを有する円形で定義される
ことを特徴とする請求項４に記載の風車翼の補修方法。
【請求項６】
前記補修部材を構成する前記ガラス繊維材は、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側の場合に前記外側の前記ガラス繊維材の直径が前記内側のガラス繊維材の直径よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項７】
前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側である場合、
前記補修部材を作成するステップでは前記外側の前記ガラス繊維材の表面にさらにゲルコートを含む塗料を予め塗布し、
前記補修部材を接着するステップでは前記内側の面を前記損傷部に接着する
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項８】
前記補修部材は、板厚が３ｍｍ以下、直径φが２００ｍｍ以下の円形であり、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側とした場合に前記外側に向けて曲率半径３００ｍｍ以上の凸形状に形成される
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項９】
前記風車翼の翼先端から前記損傷部までの距離ｌを計測するステップをさらに備え、
前記距離ｌが前記風車翼の翼長Ｌの２０％以下である場合に、前記補修部材を前記損傷部に接着する
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１０】
前記補修部材を接着した後における前記補修部材の前記風車翼の外皮からの膨出高さが５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１１】
前記補修部材を接着するステップの後、前記補修部材と前記風車翼の外皮との境界部の段差をサンディングするとともにゲルコートを含む塗料を塗布することで平滑化するステップをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１２】
前記平滑化するステップでは、前記補修部材と翼外皮との境界部の段差が２００μｍ以下になるように平滑化する
ことを特徴とする請求項１０に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１３】
前記損傷部から亀裂又は孔部を含む損傷を確認可能な範囲のゲルコート層を除去するステップと、
前記損傷部の前記損傷の寸法を計測し、該寸法が前記損傷判定範囲より狭いことを確認するステップと、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１４】
前記補修部材を接着するステップでは、
前記補修部材の前記内側面に前記接着剤を塗布し、
亀裂又は孔部を含む損傷に前記接着材を注入すると共に前記損傷部に前記接着材を塗布し、
前記損傷部に前記補修部材を押し付けて周囲から前記接着材を溢れさせ、
前記接着材が硬化するまで固定する
ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は風車翼の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、雷撃等による風車翼の損傷への対応措置として、必要に応じて風車翼を補修又は補強する対応がとられている。
【０００３】
風車翼の補修等に関し、例えば特許文献１には、風車翼の翼根部の内周又は外周に、該翼根部の周方向に沿って補強する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０９３２５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、風力発電設備においては、損傷位置における検査対象構造物の構造を考慮して短期間に適切な補修を行うことにより、補修に要する期間やコストの低減を図ることが好ましい。このため、比較的小さな損傷については簡易な方法で短時間に補修することが望まれる。しかし、上記従来の技術では、比較的小さな損傷に対しても大掛かりな補修となるため、補修に要する作業負荷や工期が増大して好ましくないという問題があった。
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、簡易な方法で風車翼の損傷を補修する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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の補修方法は、
落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、
所定の平板形状に成形して固化した補修部材を予め作成するステップと、
前記損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、
前記風車翼を点検して前記損傷部が前記損傷判定範囲内である場合に前記補修部材を接着するステップと、を備えている。
【０００８】
落雷による風車翼の損傷には様々な程度があるが、頻度としては亀裂や小孔など比較的小さな損傷であることが多い。このため、落雷による全ての損傷部に対して本格的に大掛かりな補修を行うことは作業負荷やコストの面でも好ましくない。一方で、強度が必要な部分や大規模な損傷に対しては強度を担保し得るように本格的な補修が行われるべきである。この点、上記（１）の方法によれば、損傷部に関して予め損傷判定範囲を定義することにより、補修を簡易な方法で済ませるか大規模修繕とするかを容易に判定することができる。また、補修部材を予め作成しておき、損傷部が損傷判定範囲内である場合には該補修部材を接着するという簡易な方法で雷撃による風車翼の損傷を適切に補修することができる。これにより、比較的程度の軽い損傷部に対しては本開示による簡易な方法で補修を行うことができるため、工期の短縮とコスト低減とを図ることができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記補修部材を作成するステップでは、ガラス繊維材を積層して前記補修部材を作成してもよい。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、補修部材はガラス繊維材を積層することで形成される。すなわち、多くの風車翼に風車翼表面の母材として好適に用いられるガラス繊維材と同等の部材で補修部材を作成するため、補修によって必要な強度を適切に補うことができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、
前記補修部材は、前記損傷判定範囲を包含し得る大きさに形成されてもよい。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、補修部材は損傷判定範囲を包含し得る大きさに形成されるから、損傷判定範囲内の損傷部については該補修部材を接着することにより、簡易な方法で適切に補修することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の方法において、
前記損傷判定範囲は直径ｄの円形で定義されてもよい。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、直径ｄの円形で損傷判定範囲が定義されるから、損傷部が損傷判定範囲内であるか否かを判断する際に、直径ｄの円形内に収まるか否かを判断基準として適切に判定することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の方法において、
前記補修部材は前記直径ｄに対して２倍以上の直径Ｄを有する円形で定義されてもよい。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、補修部材が、直径ｄの円形で定義される損傷判定範囲の２倍の直径を有する円形に形成されるから、損傷判定範囲内の損傷部の補修に際して該損傷部を適切に補修して強度を担保することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（５）の何れか一つに記載の方法において、
前記補修部材を構成する前記ガラス繊維材は、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側の場合に前記外側の前記ガラス繊維材の直径が前記内側のガラス繊維材の直径よりも大きくてもよい。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、補修部材を形成するべく積層される複数のガラス繊維層のうち、外側のガラス繊維材が内側のガラス繊維材よりも大径のものが用いられる。よって、損傷部を直接的に塞ぐガラス繊維材を、外側からさらに大きな直径を有するガラス繊維材で覆うことができるので、より確実に損傷部を塞いで補修することができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（６）の何れか一つに記載の方法において、
前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側である場合、
前記補修部材を作成するステップでは前記外側の前記ガラス繊維材の表面にさらにゲルコートを含む塗料を予め塗布し、
前記補修部材を接着するステップでは前記内側の面を前記損傷部に接着してもよい。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、該補修部材を予め作成する段階において、補修部材を構成するガラス繊維材の表面にゲルコートを含む塗料を塗布することにより、補修後に補修部材の表面にゲルコートを塗布する負担を軽減できるから、補修作業自体をさらに簡易にすることが可能となる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか一つに記載の方法において、
前記補修部材は、板厚が３ｍｍ以下、直径φが２００ｍｍ以下の円形であり、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側とした場合に前記外側に向けて曲率半径３００ｍｍ以上の凸形状に形成されてもよい。
【００２２】
上記（８）の方法によれば、補強部材が風車翼の外側に向けて凸形状を有することにより、風車翼の翼型により適切に合致した状態で補修部材を張り付けることができる。このため、補修後には、風車翼の曲げや捩じり等の応力に対してより適切に強度を保つことが可能となる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の方法において、
前記風車翼の翼先端から前記損傷部までの距離ｌを計測するステップをさらに備え、
前記距離ｌが前記風車翼の翼長Ｌの２０％以下である場合に、前記補修部材を前記損傷部に接着してもよい。
【００２４】
一般に、雷撃による風車翼の損傷部は翼先端部に集中する傾向にあり、大小の損傷が含まれ得る。ここで、比較的小さな損傷部であっても、風車翼の内部に対する雨滴などの侵入経路になり得るため放置することは強度上好ましくない。さらに、小さな損傷部でも、補修せずに放置した場合は次の落雷を誘発する原因になり得る。このため、雷撃を受けやすい翼先端に形成された損傷部を補修する際の判定基準を定めておくことは重要である。
この点、上記（９）の方法によれば、翼先端からの距離が翼長Ｌの２０％以下の範囲内に損傷部が形成された場合に簡易な方法で補修を行うことを予め定めておくことにより、条件に適合する損傷を逐次補修するための判断を適切に行うことができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか一つに記載の方法において、
前記補修部材を接着した後における前記補修部材の前記風車翼の外皮からの膨出高さが５ｍｍ以下であってもよい。
【００２６】
上記（１０）の方法によれば、風車翼の外皮からの補修部材の膨出高さが５ｍｍ以下とすることで、補修後の運転時において、風車翼の表面の凹凸や段差に起因した風切り音を低減することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態において、上記（１）乃至（１０）の何れか一つに記載の方法は、
前記補修部材を接着するステップの後、前記補修部材と前記風車翼の外皮との境界部の段差をサンディングするとともにゲルコートを含む塗料を塗布することで平滑化するステップをさらに備えていてもよい。
【００２８】
上記（１１）の方法によれば、平滑化により、補修部材を接着した後における補修部材と風車翼の外皮との境界部の段差を低減することができる。よって、風車翼の表面と補修部材とのをより滑らか一体化させることができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の方法において、
前記平滑化するステップでは、前記補修部材と翼外皮との境界部の段差が２００μｍ以下になるように平滑化してもよい。
【００３０】
上記（１２）の方法によれば、補修部座と翼外皮との境界部を、段差がより薄くなるように平滑化することができる。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態において、上記（１）乃至（１２）の何れか一つに記載の方法は、
前記損傷部から亀裂又は孔部を含む損傷を確認可能な範囲のゲルコート層を除去するステップと、
前記損傷部の前記損傷の寸法を計測し、該寸法が前記損傷判定範囲より狭いことを確認するステップと、をさらに含んでもよい。
【００３２】
上記（１３）の方法によれば、ゲルコート層を除去することで損傷部をより鮮明に表出させることができ、これによって、損傷部の寸法をより正確に判定することができる。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載の方法において、
前記補修部材を接着するステップでは、
前記補修部材の前記内側面に前記接着剤を塗布し、
亀裂又は孔部を含む損傷に前記接着材を注入すると共に前記損傷部に前記接着材を塗布し、
前記損傷部に前記補修部材を押し付けて周囲から前記接着材を溢れさせ、
前記接着材が硬化するまで固定してもよい。
【００３４】
上記（１４）の方法によれば、損傷部と補修部材の両方に接着剤を塗布し、互いを押し付けて溢れさせ、接着剤が固化するまで固定することで、補修部材を風車翼の表面により確実に固定することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の幾つかの実施形態によれば、簡易な方法で風車翼の損傷を補修する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態に係る風車翼の補修方法が適用される風力発電設備を示す概略図である。
【図２】一実施形態における風車翼の全体を示す斜視図である。
【図３】一実施形態に係る風車翼の補修方法による処理を示すフローチャートである。
【図４】一実施形態に係る風車翼の補修方法が適用される風車翼の損傷部を示す図である。
【図５】一実施形態に係る風車翼の補修方法を適用して風車翼に補修部材が張り付けられた状態を示す図である。
【図６】幾つかの実施形態における補修部材を示す側断面図である。
【図７】幾つかの実施形態における補修部材を示す側断面図である。
【図８】幾つかの実施形態における損傷判定範囲を示す説明図である。
【図９】幾つかの実施形態における損傷判定範囲を示す説明図である。
【図１０】幾つかの実施形態における補修部材を構成するガラス繊維層を示す説明図である。
【図１１】幾つかの実施形態における補修部材を構成するガラス繊維層を示す説明図である。
【図１２】他の実施形態に係る風車翼の補修方法による処理を示すフローチャートである。
【図１３】一実施形態に係る風車翼の補修方法による処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】幾つかの実施形態に係る風車翼の補修方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３８】
図１は、一実施形態に係る風車翼の補修方法が適用される風力発電設備を示す概略図であり、図２は、一実施形態における風車翼の全体を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態における風力発電設備（以下、風車１とする）は、複数（図１に示す例では３枚）の風車翼２及び該風車翼２が取り付けられるハブ３で構成されるロータ４と、ロータ４を図示しない主軸及び主軸受を介して回転自在に支持するナセル５と、ナセル５を水平旋回可能に支持するタワー６と、タワー６が設置されるベース７と、備える。なお、風車翼２は、３枚より多くてもよいし少なくても良い。
【００３９】
図２に示すように、幾つかの実施形態において、風車翼２は、翼根部２Ａから翼先端部２Ｂに亘って長手方向（翼長方向）に延在する翼本体２Ｃを備える。
翼本体２Ｃは、風車１のハブ３に取り付けられる翼根部２Ａと、ハブ３から最も遠くに位置する翼先端部２Ｂと、翼根部２Ａ及び翼先端部２Ｂの間で翼長方向に延在する翼型部２Ｄと、を含む。また、翼本体２Ｃは、翼根部２Ａから翼先端部２Ｂにかけて、前縁８Ａと後縁８Ｂとを有する。そして、翼本体２Ｃの外形は、背面１０（負圧面）と、背面１０に対向する腹面１２（正圧面）とによって形成される。
なお、本明細書において、「翼長方向」とは、翼根部２Ａと翼先端部２Ｂとを結ぶ方向であり、「コード方向（翼コード方向）」とは、翼本体２Ｃの前縁８Ａと後縁８Ｂとを結ぶ線（コード）に沿った方向である。また、「翼根部」とは、風車翼２において断面が概ね円形となる円筒状の部分であり、風車翼２の翼本体２Ｃにおける翼根側の端面を基準として例えば５ｍの翼長方向範囲（典型的には、前記端面から１〜３ｍの範囲）である。
【００４０】
図３は、一実施形態に係る風車翼の補修方法による処理を示すフローチャートである。図４は、一実施形態に係る風車翼の補修方法が適用される風車翼の損傷部を示す図である。図５は、一実施形態に係る風車翼の補修方法を適用して風車翼に補修部材が張り付けられた状態を示す図である。
図１〜図５に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の補修方法は、落雷による損傷部９に関する風車翼２の補修方法であって、所定の平板形状に成形して固化した補修部材１１を予め作成する工程（ステップＳ１０）と、損傷部９に関して予め定義した損傷判定範囲２０を定める工程（ステップＳ２０）と、風車翼２を点検して損傷部９が損傷判定範囲２０内である場合に補修部材１１を接着する工程（ステップＳ３０）と、を備えている。
【００４１】
補修部材１１を予め作成する工程（ステップＳ１０）は、例えば、工場などで事前に補修部材１１を製作することで実現される。この補修部材１１は、雷撃等によって風車翼２の表皮に形成された亀裂や小孔等の損傷部９を覆って塞ぐためのものである。
損傷判定範囲２０を定める工程（ステップＳ２０）では、補修部材１１による補修が適用可能な亀裂又は小孔等の損傷部９の大きさを定める。このステップＳ２０で定めた損傷判定範囲２０内の大きさの亀裂又は小孔は、風車１の設置現場で行われる本開示の幾つかの実施形態を適用した比較的簡易な風車翼の補修方法の適用対象となり得る。一方、損傷判定範囲２０を超える大きさの亀裂又は小孔は、例えば、ドリルでの穿孔、樹脂注入及び超音波探傷検査（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｔｅｓｔｉｎｇ：ＵＴ）等を用いたより大規模な補修の対象となる。
補修部材１１を接着する工程（ステップＳ３０）は、風車１の設置現場において、例えば、ロータ４から取り外された風車翼２の表皮を点検し、ステップＳ２０で定めた損傷判定範囲２０以内のサイズの損傷部９が存在する場合（図４参照）に、接着剤２６（図１０参照）を用いて、予め作成された補修部材１１を損傷部９に張り付ける工程である。このようにして損傷部９に補修部材１１が張り付けられる（図２及び図５参照）。
【００４２】
落雷による風車翼２の損傷には様々な程度があり、亀裂や小孔など比較的小さな損傷も含まれ得る。このため、落雷による全ての損傷部９に対して本格的に大掛かりな補修を行うことは作業負荷やコストの面でも好ましくない。一方で、強度が必要な部分や大規模な損傷に対しては強度を担保し得るように本格的な補修が行われるべきである。この点、上記の方法によれば、損傷部９に関して予め損傷判定範囲２０を定義することにより、補修を簡易な方法で済ませるか大規模修繕とするかを容易に判定することができる。また、補修部材１１を予め作成しておき、損傷部９が損傷判定範囲２０内である場合には該補修部材１１を接着するという簡易な方法で雷撃による風車翼２の損傷を適切に補修することができる。これにより、比較的程度の軽い損傷部９に対しては本開示による簡易な方法で補修を行うことができるため、風車翼２の強度を保ちつつ工期の短縮とコスト低減とを図ることができる。
【００４３】
図６は、幾つかの実施形態における補修部材を示す側断面図である。
図６に示すように、幾つかの実施形態において、補修部材１１を作成する際（ステップ１０）には、ガラス繊維層１４を積層して補修部材１１を作成してもよい。ガラス繊維層１４は、例えば、ＤＢＭ（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｉａｓ  ｍａｔ）やＵＤ（ｕｎｉ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）等のガラス繊維材を積層して樹脂を含浸させ、硬化させたもの、つまり、ガラス繊維強化プラスチック（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＧＦＲＰ）であってもよい。この方法によれば、補修部材１１はガラス繊維層１４を積層することで形成される。すなわち、多くの風車翼２に風車翼２表面の母材として好適に用いられるガラス繊維材と同等の部材で補修部材１１を作成するため、補修によって必要な強度を適切に補うことができる。
【００４４】
図７は、幾つかの実施形態における補修部材を示す側断面図である。
図７に示すように、幾つかの実施形態において、補修部材１１は、損傷判定範囲２０を包含し得る大きさに形成されてもよい。この方法によれば、補修部材１１は損傷判定範囲２０を包含し得る大きさに形成されるから、損傷判定範囲２０内のサイズの損傷部９については該補修部材１１を接着することにより、簡易な方法で適切に補修することができる。
【００４５】
図８及び図９は、それぞれ幾つかの実施形態における損傷判定範囲を示す説明図である。
幾つかの実施形態において、損傷判定範囲２０は直径ｄの円形で定義されてもよい（例えば、図４及び図８参照）。このようにすれば、直径ｄの円形で損傷判定範囲２０が定義されるから、損傷部９が損傷判定範囲２０内であるか否かを判断する際に、直径ｄの円形内に収まるか否かを判断基準として適切に判定することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態において、補修部材１１は直径ｄに対して２倍以上の直径Ｄを有する円形で定義されてもよい（例えば、図９参照）。このようにすれば、補修部材１１が、直径ｄの円形で定義される損傷判定範囲２０の２倍以上の直径を有する円形に形成されるから、損傷判定範囲２０内の損傷部の補修に際して該損傷部９を適切に補修して強度を担保することができる。
【００４７】
図１０及び図１１は、それぞれ幾つかの実施形態における補修部材を構成するガラス繊維層を示す説明図であり、図１０は風車翼２に補修部材１１を張り付けた状態を示す側断面図、図１１は補修部材１１を予め形成する際の過程を示す側断面図である。
幾つかの実施形態において、補修部材１１を構成するガラス繊維層１４は、風車翼２への張り付け方向が風車翼２の外側から内側の場合に外側のガラス繊維層１４の直径が内側のガラス繊維層１４の直径よりも大きくてもよい（例えば、図１０参照）。このようにすれば、補修部材１１を形成するべく積層される複数のガラス繊維層１４のうち、外側のガラス繊維層１４が内側のガラス繊維層１４よりも大径のものが用いられる。よって、損傷部９を直接的に塞ぐガラス繊維層１４を、外側からさらに大きな直径を有するガラス繊維層１４で覆うことができるので、より確実に損傷部９を塞いで補修することができる。各ガラス繊維層１４の直径は、例えば、外側のガラス繊維層１４の直径をφ８０ｍｍ、内側のガラス繊維層１４の直径をφ５０ｍｍ等に設定してもよい。
【００４８】
幾つかの実施形態において、風車翼２への張り付け方向が風車翼２の外側から内側である場合、補修部材１１を作成する際（ステップＳ１０）には外側のガラス繊維層１４の表面にさらにゲルコートを含む塗料（ゲルコート層１６）を予め塗布し（例えば図１１参照）、補修部材１１を接着する際（ステップＳ２０）には内側の面を損傷部９に接着してもよい。このようにすれば、該補修部材１１を予め作成する段階において、補修部材１１を構成するガラス繊維層１４の表面にゲルコートを含む塗料を塗布することにより、補修後に補修部材１１の表面にゲルコート層１６を塗布する負担を軽減できるから、風車１の設置現場で行われる補修作業自体をさらに簡易にすることが可能となる。また、ガラス繊維層１４及びゲルコート層１６を積層してなる補修部材１１のうち、ゲルコート層１６と反対側の面（風車翼２の損傷部９に張り付けられる面）は、損傷部９への貼り付け前に予め粗化してもよい。このようにすれば、接着剤２６による補修部材１１と風車翼２との接着性を向上させることができる。
【００４９】
幾つかの実施形態において、補修部材１１は、板厚が３ｍｍ以下、直径φが２００ｍｍ以下の円形であり、風車翼２への張り付け方向が風車翼２の外側から内側とした場合に外側に向けて曲率半径３００ｍｍ以上の凸形状に形成されてもよい（例えば図１０、図１１参照）。このようにすれば、補修部材１１風車翼２の外側に向けて凸形状を有することにより、風車翼２の翼型により適切に合致した状態で補修部材１１を張り付けることができる。このため、補修後には、風車翼２の曲げや捩じり等の応力に対してより適切に強度を保つことが可能となる。幾つかの実施形態では、補修部材１１の板厚を１〜２ｍｍ、直径φを８０ｍｍ、曲率半径を４００ｍｍ程度としてもよい。
【００５０】
図１２は、他の実施形態に係る風車翼の補修方法による処理を示すフローチャートである。
幾つかの実施形態では、例えば、図１２に非限定的に例示するように、風車翼の補修方法は、風車翼２の翼先端から損傷部９までの距離ｌ（図１参照）を計測する工程（ステップＳ２５）をさらに備え、距離ｌが風車翼２の翼長Ｌの２０％以下である場合に、補修部材１１を損傷部に接着してもよい。
雷撃による風車翼２の損傷部９は翼先端部に集中する傾向にあり、大小の損傷が含まれ得る。ここで、比較的小さな損傷部９であっても、風車翼２の内部に対する雨滴などの侵入経路になり得るため放置することは強度上好ましくない。さらに、小さな損傷部９でも、補修せずに放置した場合は次の落雷を誘発する原因になり得る。このため、雷撃を受けやすい翼先端部２Ｂ側に形成された損傷部９を補修する際の判定基準を定めておくことは重要である。
この点、上記の方法によれば、翼先端部２Ｂからの距離が翼長Ｌの２０％以下（ｌ≦０．２Ｌ）の範囲内に損傷部９が形成された場合に簡易な方法で補修を行うことを予め定めておくことにより、条件に適合する損傷を逐次補修するための判断を適切に行うことができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、補修部材１１を接着した後における補修部材１１の風車翼外皮からの膨出高さＨが５ｍｍ以下であってもよい（図１０参照）。このようにすれば、補修後における風車１の運転時において、出力に与える空力的な影響を極力低く抑えることができるとともに、風車翼２の表面の凹凸や段差に起因した風切り音を低減することができる。幾つかの実施形態では、上記膨出高さＨを例えば２〜３ｍｍとしてもよい。
【００５２】
図１２は、他の実施形態に係る風車翼の補修方法による処理を示すフローチャートである。
図１２に示すように、幾つかの実施形態では、補修部材１１を接着する工程（ステップＳ３０）の後、補修部材１１と風車翼２の外皮との境界部２８（図１４（Ｉ）、図１４（Ｊ）参照）の段差をサンディングするとともにゲルコートを含む塗料を塗布することで平滑化する工程（ステップＳ４０）をさらに備えていてもよい。
【００５３】
このようにすれば、平滑化により、補修部材１１を接着した後における補修部材１１と風車翼２の外皮との境界部２８の段差を低減することができる。よって、風車翼２の表面と補修部材１１とのをより滑らか一体化させることができる。
【００５４】
幾つかの実施形態において、平滑化する際には、補修部材１１と風車翼２の外皮との境界部の段差２８が２００μｍ以下になるように平滑化してもよい。このようにすれば、補修部材１１と風車翼２の外皮との境界部２８を、段差がより薄くなるように平滑化することができる（例えば図１４（Ｉ）及び図１４（Ｊ）参照）。
【００５５】
幾つかの実施形態では、例えば図１２に例示するように、損傷部９から亀裂又は孔部を含む損傷を確認可能な範囲のゲルコート層１６を除去する工程（ステップＳ２６）と、損傷部９の損傷の寸法を計測し、該寸法が損傷判定範囲２０より狭いことを確認する工程（ステップＳ２７）と、をさらに含んでもよい。
このようにすれば、ゲルコート層１６を除去することで損傷部９をより鮮明に表出させることができ、これによって、損傷部９の寸法をより正確に判定することができる。
【００５６】
図１３は、一実施形態に係る風車翼の補修方法による処理の詳細を示すフローチャートである。
幾つかの実施形態では、例えば、図１３に非限定的に例示するように、補修部材１１を接着する際（ステップＳ３０）に、補修部材１１の内側面に接着剤を塗布し（ステップＳ３１）、亀裂又は孔部を含む損傷に接着剤２６を注入すると共に損傷部９に接着剤２６を塗布し（ステップＳ３２）、損傷部９に補修部材１１を押し付けて周囲から接着剤２６を溢れさせ（ステップＳ３３）、補修部材１１の内側の面を損傷部９に接着し（ステップＳ３４）、接着剤２６が硬化するまで固定してもよい（ステップＳ３５）。
【００５７】
上記の方法によれば、損傷部９と補修部材１１の両方に接着剤２６を塗布し、互いを押し付けて溢れさせ、接着剤２６が固化するまで固定することで、補修部材１１を風車翼２の表面により確実に固定することができる。
【００５８】
以上述べた風車翼２の補修方法を用いて風車翼２の損傷部９を補修する例について説明する。
まず、工場にて、例えばφ８０ｍｍの円板状の補修部材１１を事前に製作する。その際、皿状のテンプレート３０の凹部（曲面部）に離型材及びゲルコート層１６を順に塗布し、その上に２枚のガラス繊維層１４（例えばＤＢＭ）を積層する。１枚目としてφ８０ｍｍのガラス繊維層１４をゲルコート層１６上に載置し、その上に２枚目としてφ５０ｍｍのガラス繊維層１４を積層する。ＤＢＭの積層時にはマット面を型面側（ゲルコート層１６側）に向けて配置する。そして、硬化した後に離型し、周囲のバリを除去して円形（φ８０）の補修部材１１を得る。製作された補修部材１１の一方の面（表面）にはゲルコート層１６が塗布された状態となる。ゲルコート層１６には保護のためにマスキングテープ２２を貼付してもよく、補修部材１１の外周に合わせてマスキングテープ２２を円形に切りとってもよい。補修部材１１の他方の面（風車翼２への接着面）は粗化してもよい。
図１４（（Ａ）〜（Ｊ））は、幾つかの実施形態に係る風車翼の補修方法を説明するための説明図である。なお、説明の便宜上、一部の構成について図示を省略しているが、図１４に示す例ではロータ４から取り外された風車翼２の表面に対して補修部材１１による補修が行われるものとする。補修部材１１は、ガラス繊維層１４を積層して固化することで予め作成されているものとする。
風車翼２を点検し、該風車翼２の表面に損傷部９が存在する場合（図１４（Ａ）参照）、該損傷部９の寸法を測定するとともに翼先端部２Ｂからの距離ｌを測定する。
本開示による風車翼の補修方法を適用する場合、例えば、以下の項目（１）〜（３）を条件としてもよい。
（１）損傷部９が翼先端部２Ｂから５．５ｍ（概ね翼長Ｌに対して０．２Ｌ）の範囲にあること。
（２）損傷部９の径（又は最長部の長さ）が３ｍｍ以下であること。
（３）風車翼２の表面からゲルコート層１６を除去した後の黒く炭化した部分（剥離した範囲を含む）がφ３０ｍｍ以下であること。
なお、（１）〜（３）の条件を満たさない場合は、従来の雷痕補修を行ってもよい。
損傷部９を中心にマスキングテープ２２（例えば５０ｍｍ幅）を突き合わせて平行に２枚張り付ける（図１４（Ｂ）参照）。その後、サークルカッター等を用いることにより、損傷部９を中心に所定範囲（例えばφ８５ｍｍ）のマスキングテープ２２を切り取って風車翼２及び損傷部９を露出させる（図１４（Ｃ）参照）。その後、円形に露出した範囲の風車翼２の表面をサンディングしてゲルコート層を除去する（図１４（Ｄ）参照）。続いて、補修部材１１の仮合わせを行う。ゲルコート層が除かれてＧＦＲＰ層が露出した円形の範囲内に、予め作成済みの補修部材１１を当て、当接面の密着性を考慮しつつ仮の位置決めを行い、補修部材１１及び周囲のマスキングテープ２２上に複数のマーキング２４を施す。この段階で、補修部材１１及びＧＦＲＰ層の何れかを削って当接面を調整してもよい。また、接着部の保護のため、損傷部９を中心に、すでに貼付済みのマスキングテープ２２に垂直にさらにマスキングテープ２２を貼付してもよい。この場合、下層となるマスキングテープ２２の円形の切り抜きに合わせて上層のマスキングテープ２２を円形に切りとる。
続いて、損傷部９に接着剤２６を注入して該損傷部９を塞ぐとともに、周囲の円形の領域に接着剤２６を塗布する（図１４（Ｆ）参照）。補修部材１１の接着面に接着剤２６を塗布する。その際、円板状の補修部材１１接着面のうち、縁から約５ｍｍを除いた部分に中央が山になるように塗布する。接着剤の内部には気泡が混入しないように留意する。
次に、マーキング２４が合致するようにして補修部材１１を風車翼２に張り付ける（図１４（Ｇ）参照）。その際、風車翼２の表面に対して補修部材１１を押圧し、該補修部材１１の周囲から接着剤２６が均等に溢れるようにする。溢れた接着剤２６は、ヘラで形状を整えながら除去する。そして、張り付けた補修部材１１の表面を上からテープ等によって抑えつけ、接着剤２６が固化するまで固定する（図１４（Ｈ）参照）。
接着剤２６が硬化した後、マーキング２４の位置にずれがないことを確認し、テープ２２を取り外す。風車翼２の表面と補修部材１１との境界部２８に隙間がないことを確認した後、補修部材１１の周囲をサンディングして余剰の接着剤２６を除去する。その際、境界部２８（図１４（Ｉ）参照）の段差を可能な限り薄く平滑化してもよい（図１４（Ｊ）参照）。その後、補修部材１１及びその周囲の風車翼２の表面にゲルコートを塗布し、硬化した後、表面を研磨して仕上げてもよい。
【００５９】
以上述べた方法によれば、簡易な方法で風車翼２の損傷を補修する方法を提供することができる。
【００６０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００６１】
１  風車（風力発電設備）
２  風車翼
３  ハブ
４  ロータ
５  ナセル
６  タワー
７  ベース
８Ａ  前縁
８Ｂ  後縁
９  損傷部
１０  背面（負圧面）
１１  補修部材
１２  腹面（正圧面）
１４  ガラス繊維層（ガラス繊維材／ＧＦＲＰ）
１６  ゲルコート層（ゲルコート）
２０  損傷判定範囲
２２  マスキングテープ
２４  マーキング
２６  接着剤
２８  境界部
３０  テンプレート
【図１】
2019073998.tif 000003
【図２】
2019073998.tif 000004
【図３】
2019073998.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019073998.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019073998.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月25日(2018.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、
前記損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、
前記風車翼を点検して前記損傷部が前記損傷判定範囲内である場合に、所定の平板形状に成形及び固化されることで予め作製された補修部材を接着するステップと、を備え、
前記補修部材は、円形であり、
前記補修部材を接着するステップの前に、前記風車翼の表面のうち、前記損傷部を含み、かつ、前記補修部材の前記円形に対応した円形状の領域をサンディングし、該領域において前記風車翼のＧＦＲＰ層を露出させるステップをさらに備え、
前記補修部材は、前記サンディングにより露出した前記風車翼の前記ＧＦＲＰ層に対して接着する
ことを特徴とする風車翼の補修方法。
【請求項２】
前記補修部材を作成するステップでは、ガラス繊維材を積層して前記補修部材を作成することを特徴とする請求項１に記載の風車翼の補修方法。
【請求項３】
前記補修部材は、前記損傷判定範囲を包含し得る大きさに形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車翼の補修方法。
【請求項４】
前記損傷判定範囲は直径ｄの円形で定義される
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項５】
前記補修部材は前記直径ｄに対して２倍以上の直径Ｄを有する円形で定義される
ことを特徴とする請求項４に記載の風車翼の補修方法。
【請求項６】
前記補修部材を構成するガラス繊維材は、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側の場合に前記外側の前記ガラス繊維材の直径が前記内側のガラス繊維材の直径よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項７】
前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側である場合、
前記補修部材を作成するステップでは前記外側の前記補修部材の表面にさらにゲルコートを含む塗料を予め塗布し、
前記補修部材を接着するステップでは前記内側の面を前記損傷部に接着する
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項８】
前記補修部材は、板厚が３ｍｍ以下、直径φが２００ｍｍ以下の円形であり、前記風車翼への張り付け方向が前記風車翼の外側から内側とした場合に前記外側に向けて曲率半径３００ｍｍ以上の凸形状に形成される
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項９】
落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、
前記損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、
前記風車翼を点検して前記損傷部が前記損傷判定範囲内である場合に、所定の平板形状に成形及び固化されることで予め作製された補修部材を接着するステップと、
前記風車翼の翼先端から前記損傷部までの距離ｌを計測するステップと、備え、
前記距離ｌが前記風車翼の翼長Ｌの２０％以下である場合に、前記補修部材を前記損傷部に接着する
ことを特徴とする風車翼の補修方法。
【請求項１０】
前記補修部材を接着した後における前記補修部材の前記風車翼の外皮からの膨出高さが５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１１】
前記補修部材を接着するステップの後、前記補修部材と前記風車翼の外皮との境界部の段差をサンディングするとともにゲルコートを含む塗料を塗布することで平滑化するステップをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１２】
前記平滑化するステップでは、前記補修部材と翼外皮との境界部の段差が２００μｍ以下になるように平滑化する
ことを特徴とする請求項１１に記載の風車翼の補修方法。
【請求項１３】
落雷による損傷部に関する風車翼の補修方法であって、
前記損傷部に関して予め定義した損傷判定範囲を定めるステップと、
前記風車翼を点検して前記損傷部が前記損傷判定範囲内である場合に、所定の平板形状に成形及び固化されることで予め作製された補修部材を接着するステップと、
前記損傷部から亀裂又は孔部を含む損傷を確認可能な範囲のゲルコート層を除去するステップと、
前記損傷部の前記損傷の寸法を計測し、該寸法が前記損傷判定範囲より狭いことを確認するステップと、を備える
ことを特徴とする風車翼の補修方法。
【請求項１４】
前記補修部材を接着するステップでは、
前記補修部材の前記風車翼の内側の面に前記接着剤を塗布し、
亀裂又は孔部を含む損傷に前記接着材を注入すると共に前記損傷部に前記接着材を塗布し、
前記損傷部に前記補修部材を押し付けて周囲から前記接着材を溢れさせ、
前記接着材が硬化するまで固定する
ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の風車翼の補修方法。