WINDERA S 取扱説明書 - PDF 1 MB

エネラ
新時代のためのエネルギー
製品マニュアル
ウィンデラ S
小型風力発電システム
目次
製品マニュアル
目次
1. エネラ社について ..................................................................................................................................... 4
1. 1. 小型風力発電システムについて ................................................................................................................ 4
1.2 . ウィンデラ S について ................................................................................................................................ 4
2. 小型風力発電システムの利点 .................................................................................................................. 5
3. 安全性に関する重要な指示 ...................................................................................................................... 6
4. 基準への適合宣言 ..................................................................................................................................... 8
4. 1. タービン関連の基準 .................................................................................................................................... 8
4. 2 . コンバータ関連の基準............................................................................................................................... 8
5. 保証
13
5.1. 保証には何が含まれますか? 13
5.2. 保証に含まれない事項は何ですか? 13
5.3. 制限および除外 13
5.4. お客様の責任 14
6. システムに関するご説明 ........................................................................................................................ 15
6.1. 小型風力タービン部品 .............................................................................................................................. 15
6.1.1 フロントコーン ....................................................................................................................................... 16
6.1.2 ローター ................................................................................................................................................... 17
6.1.2.1 技術仕様書 .............................................................................................................................. 18
6.1.3 ハブ ........................................................................................................................................................... 19
6.1.4 発電機 ....................................................................................................................................................... 20
6.1.4.1. 技術仕様書 ............................................................................................................................. 20
6.1.5 遠心ブレーキ ........................................................................................................................................... 21
6.1.6 尾翼 ........................................................................................................................................................... 22
6.1.7 ヨー・システム ....................................................................................................................................... 23
6.1.8 タワー ....................................................................................................................................................... 24
6.1.8.1. 技術仕様書 ........................................................................................................................... 24
6.1.9 コンバータ ............................................................................................................................................... 25
2
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
目次
製品マニュアル
6.1.9.1. 技術仕様書 .................................................................................................... 26
6.1.10. 監視と連絡 ............................................................................................................................................. 27
6.1.10. 1. 財務情報 ...................................................................................................... 27
6.1.10. 2. 気象情報 ...................................................................................................... 27
6.1.10. 3. 技術および環境情報 .................................................................................. 28
6.2. 操作 29
6.2.1. 緊急停止 .................................................................................................................................. 30
6.2.2. 制御停止 .................................................................................................................................. 31
6.3. ウィンデラ S 一般仕様書 ........................................................................................................................... 31
7. 競争優位と革新 ....................................................................................................................................... 32
7.1. 競争優位 ...................................................................................................................................................... 32
7.2. 革新 .............................................................................................................................................................. 32
8. 点検およびメンテナンス ........................................................................................................................ 33
8.1. 目視検査 ...................................................................................................................................................... 33
8.2. 騒音点検 ...................................................................................................................................................... 34
8.3. メンテナンス .............................................................................................................................................. 34
9. トラブルシューティング ........................................................................................................................ 35
10 . よくある質問 36
10.1. 一般的な質問 36
10.2. 技術関連の質問 36
11. リサイクル ............................................................................................................................................. 37
12. 添付 38
12.1. 電気接続図 ................................................................................................................................................ 38
12.2. 総寸法図 .................................................................................................................................................... 39
3
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
エネラについて
製品マニュアル
1.
エネラ社について
エネラは、鉄道システム機器および部品の設計、製造、メンテナンスおよび供給を専門とする上場民間企業である CAF
グループの再生可能エネルギーおよび持続可能なモビリティの子会社です。
エネラの基本的な特徴は、エコロジカルな視点からの最大の投資効果を保証する再生可能エネルギーおよび持続可能
なモビリティ・ソリューションの提供の経験にあります。
•
エネラは専門的な事業会社です。
•
カスタマイズされたソリューションの提供において幅広い経験を蓄積しています。
•
エネラは、細心の注意を払って選定された認証設置業者やサプライヤーと協力しております。
•
エネラは、小型再生可能エネルギーシステムおよび持続的モビリティにおいて、芸術的なまでのレベルの技
術的ソリューションを開発し、お客様の要求にお応えします。
•
エネラは、最先端かつ最高品質の製品を提供するため、研究開発に投資しております。
•
エネラは、環境への影響をできるかぎりなくすことで環境への配慮を示しております。
1.1. 小型風力発電システムについて
風力発電では、風によって生み出される機械的エネルギーを、永久磁石を搭載したローターにより電力へと変換しま
す。
風は無料かつ無尽蔵の資源であると考え、ウィンデラ S・ソリューションは風という資源から最大限の効果を得るた
め、地形利用を活用しています。
小型風力システムには主に次の要素が含まれています。
•
特許申請済みの画期的な設計による風力タワー
•
発電機.
•
対応するコンバータによる電力系統への接続
•
監視システム
•
緊急ブレーキシステム
ウィンデラに採用されている幾何学的デザインは、風速 4～10 m/s で騒音を最小限に抑えつつ最大のエネルギー収率
を得られるように設計されています。
使われている機器は複雑かつ大型ですが、エネラでは安全かつ効率的な設置、操作およびメンテナンスを保証いたし
ます。
1.2. ウィンデラ S について
•
このウィンデラ製品について：
当製品モデルは、生み出されたエネルギーの自家消費が可能になっています。また、生み出される全エネルギーをご
家庭または事業所の電力系統に供給するよう設置の際に接続することも可能です。
ウィンデラ S
小型風力発電システム
小型風力タービ
ンの特長
製品マニュアル
2.
小型風力発電システムの利点
風力は、経済的に有利であることに加えて、クリーンかつ環境への負荷が小さいことから、環境の面でも非常にすぐ
れているといえます。
これらの小型風力タービンからは放射線は発生せず、互いの設定を妨害することもありません。風力タービンから発
生する騒音は、人間と動物の両方に対して、静寂や休息を妨げるものではありません。
従って、ウィンデラは、電力自給における利点を保持すると同時に地球の持続可能性と共生する画期的な技術的・環
境的ソリューションである、と結論づけられます。
基礎から 12m の高さに設置された場合、年間平均風速 5 m/s の条件下では、ウィンデラ S 小型風力タービンは、公称
電力が 3.2 kW の場合、年間 3 トンの CO2 の排出を削減することができます。
ウィンデラ S
小型風力発電システム
安全性に関する
重要な指示
製品マニュアル
3.
安全性に関する重要な指示
ウィンデラのシステムは、お客様の安全性を考慮した設計となっています。エネラのチームは、機械的・電気的特徴
の両方においてこのタイプの機器に適用される全ての安全規制を遵守するよう、ウィンデラの小型風力タービンの設
計に特別力を注いできました。
当システムには、小型風力タービンが最大回転数を超過しないように、故障および異常を早期に検出するための 50
の警報の他、過速度保護が搭載されています。これらの警報は深刻さに応じて分類されており、タービンを安全な操
作へと回復させます。また、警報はメンテナンス業務を行う遠隔監視センターに通知されます。IEC 61400-2 基準では、
クラス III 小型風力タービンは、最大 52.5 m/s までの風速に耐えるとされます。
それでも、いかなる電気機器や機械装置も、危険が全くないということはありません。常に、電気・機械の両面での
危険性およびブレードの回転に起因する危険について忘れず、以下の点に注意を払う必要があります。
ローターに近づく際は、緊急停止状態となっている必要があります。
小型風力タービン内部の取り扱いは技術職員のみが行うようにしてください。
タワーが接地されており、接地が LV マニュアルの要件を遵守していることを確認してください。
•
機械関連の危険：
ブレードの回転は非常に深刻な機械関連の危険の原因となる可能性があります。ローターのブレードの速度は
最大 280 rpm に達する可能性もあり、深刻な怪我や損害が生じることもあります。
タービン運転時はローターに近づかないでください。
•
電気関連の危険:
コンバータは、低電圧環境で運転する電気機器です。以下の電気関連の危険に注意する必要があります。
ウィンデラ S
小型風力発電システム
安全性に関する
重要な指示
製品マニュアル
マーク
意味
危険なレベルの電圧に関する警告
インバータが高電圧で運転しています。インバータでのすべての電気関連の作業は有資格の電気設備技術者に
よって行われる必要があります。
表面の高温化に関する警告
インバータは運転中に熱くなる可能性があります。運転中はインバータに触れないようにしてください。
インバータに同封の書類の内容をすべて守るようにしてください。
低電圧での電気関連の危険は、以下の要素により引き起こされる恐れがあります。
•
2 つの能動的導体（位相間または位相・中立間）は短絡し、レシーバ接続となる可能性があります。
•
能動的導体との直接的接触、または、隔離が不十分であることから通電状態の物体を通した間接的接触によって、
能動的および接地導体はジャンプする可能性があります。
•
直接的接触とは、電気を通すよう設計された機器（ケーブル、プラグ、バスバー、ソケット等）の能動的部分と
の接触のことです。
•
間接的接触は、通常電気を通すよう設計されたものではないが、何らかの欠陥により帯電しうる特定の部分（機
器または付属品の金属部品または物体）との接触が原因となって起こります。
•
物体には、２つの物体間の電力の差、または電気を通す部品との間の電圧の差が生じる可能性があります。
間接的感電に対する保護を確実にするため、コンバータが接地されていることを確
認してください。
7
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
基準への適合宣
言
製品マニュアル
4.
基準への適合宣言
4.1. タービン関連の基準
•
IEC61400-2、風力タービン。第２部：小型風力タービンの設計要求事項。
•
国際基準である IEC61400-2 は、特定の屋外環境における設計、設置、メンテナンスおよび操作を含む小型風力タ
ービンの品質保証機能と特定の安全要求事項を対象としています。
•
英国風力エネルギー協会：小型風力タービンのパフォーマンスおよび安全基準（2008 年 2 月 29 日）。
•
MCS （マイクロ発電認証スキーム）風力タービン試験。 www. microgeneration certification.org.
•
ユーロコード 3。鋼構造の設計 DS/ENV1993-1-1。
4.2. コンバータ関連の基準
•
CE マーク– MQ 指令:

•
•
•
電気系統への接続：

技術勧告 G83。型式試験済みの小型発電機（１相当たり 16A まで）の接続に関する低圧配電系統に並
行した勧告。ENA (Energy Networks Association)。

VDE 0126-1-1：発電機と公共低圧配電線網間の自動解列装置。

UNE-EN-50438：公共低圧配電線網に伴うマイクロ発電機の接続要求事項
CE マーク– EMC 指令：

EN 61000-6-2: 電磁気適合性 (EMC)、第 6-2 部：共通基準。工業環境における耐性。

EN 61000-6-3: 電磁気適合性 (EMC)、第 6-3 部：共通基準。放出基準。住宅地、商業地および軽工業
環境における放出量。

EN 61000-3-2：電磁気適合性 (EMC)、第 3-2 部：制限値。高調波電流の放射制限値（機器への流入電
流 <=１相当たり 16A まで）

EN 61000-3-3：電磁気適合性 (EMC)、第 3-3 部：制限値。定格電流を１相当たり 16A までとし、条件
付きの接続を対象としない機器における公共低圧配電線網での電圧の変化、電圧の変動およびフリッ
カーの制限値。
CE マーク – 低電圧指令:

•
IEC-61400-2、風力タービン。第２部：小型風力タービンの設計要求事項。
EN 50178：電力施設において使用する電子機器
ラベル：
風力タービンの騒音および効率水準の測定にはいくつかのラベルが存在しており、他の風力タービンとの比較を
容易に行なうことが可能です。
第１のラベルは、小型風力タービンのパフォーマンスおよび安全性の基準である BWEA（英国風力エネルギー協
会）に対応しております。
8
製品 Manual
小型風力発電システム
ウィンデラ S
基準への適合宣
言
製品マニュアル
騒音レベル
タービン製造者:
モデル:
発生した騒音のレベル
騒音
傾斜
Sd0
(dB/m/s)
ハブでの風速(m/s)
音
強さ
I-Wd,8m/S
ノイズペナルティ
ハブからの直線距離 (m)
騒音放射マップ
（適応されるノイズペナルティを含む）
図表 1. BWEA ラベル: 騒音レベル.
上のグラフは対象からの距離およびハブで記録された風速と騒音レベルの関係を示しています。グラフから、認知される騒音の大
きさが対象からの距離に反比例していることが分かります。緑色の部分は、40 dB(A)未満の騒音レベルを表しています。
最大騒音放射に関する基準は、概して地域の当局によって設定されているため、場所によって基準が異なります。一般的には、上の
グラフで赤い色で示される場所への設置が許可される可能性は低いです。緑色の部分の要件を満たす場所では許可されます。黄色
の地域での設置が許可されるかどうかは、地域または国の規制など様々な要件によって変わります。
このマップに示される騒音の参照値は、40 dBA および 45 dBA となっていますが、これは風力発電プロジェクトの立案において一般
的に重大なレベルであるためです。以下の表では、様々な日常的活動に関わる騒音レベルを示しています。
9
製品 Manual
ウィンデラ S
基準への適合宣
言
小型風力発電システム
製品マニュアル
デシベ
decibels
Jet Airplane
Industrial
Noise
Pneumatic Drill
Inside Car
Stereo
Home
Office
Bedroom
Falling Leaves
Music
Wind Tuitine *
Whispering
図表 2.日常生活での騒音レベル
出所: AWEA （米国風力エネルギー協会, www.awea.org）
一方、BWEA は年間エネルギー生産におけるラベルを開発しており、そのラベルでは年間平均風速を 5 m/s とする場合の
エネルギーを示しています。
10
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
基準への適合宣
言
製品マニュアル
認証機関
BWEA 小型風力タービン
基準, 2008
参照
年間
エネルギー
6000
KWh
年間平均風速 5 m/s (11 mph).
図表 3. BWEA ラベル: エネルギー認定書.
更に、国際エネルギー機関 (IEA)は、スウェーデン、アイルランド、スペインその他の国の専門家グループにより作成さ
れる、推奨される慣行および業務に関するガイドを提案しています。従って、ラベルは、特定の国々にのみ適用可能な
新基準を作成するのではなく、世界的に受け入れられている既存の IEC 基準に基づいて作成されています。このラベル
では、騒音放射、パフォーマンスおよび安全設計に関する情報が提供されており、独立しているために比較し易くなっ
ています。
11
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
基準への適合宣
言
製品マニュアル
風力タービンの独立検査
<製造者>
製造モデル
<モデル>
最も騒音が少ない
最も騒音が大きい
平均風速 5 m/s 時のエネルギー生
産(kWh/yr)
実際の生産量はタービンの制御方法および設
置個所により異なります。
右の風速 (平均秒速 m/s)時の持続期
間
ハブの高さでの風速
<事務局ロゴ>
より詳しい情報は、下記ウェブサイトの製品
パンフレットおよび試験報告書をご覧くださ
い <ラベル機関ウェブサイトリンク>
IEA
の勧告による慣行
独立的試験の責任機関：独立機関»
図表 4. IEA ラベル：騒音放射、パフォーマンスおよび安全設計
12
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
保証
保証
5.
お客様のウィンデラ S の設置は最高の品質基準を満たしています。保証期間は、保証契約の定める条件および指示を遵守しま
す。
本項目に示される保証条件は、説明のためのものです。総合的な保証条件については、保証契約に関す
る協議を必要とします。
5.1. 保証には何が含まれますか?
•
すべての部品を含め、設置の際は製造および設置時の欠陥がないものとします。万一欠陥がある場合は、エネラは欠陥の
ある部品をユーザーに対し無料で交換いたします。当社の技術者または許可を受けたサービスセンターによって、欠陥の
ある部品を特定します。
•
通常の運転条件のもとでは、また、マニュアルに記載された推奨されるメンテナンスを実施している場合、出力曲線は、
保証契約に記載された水準を下回らないことが保証されています。
•
エネラは、いずれの部品に関しても、必要があると決定した場合には交換または変更を行なう権利を留保します。
•
設備の監視サービスへのアクセス。
5.2. 保証に含まれない事項は何ですか?
•
雷による損害。
•
極めて強い風による損害。極めて強い風とは、IEC 61400-2 に従いクラス III ハブにより固定された高さにおいて毎秒 52.5m
を超える風をさします。原則として、ハブの高さでの平均風速 7.5 m/s のクラス III 環境では、このような突風は過去 50 年
間では稀な現象です(IEC 61400-2)。
•
EN50438 において通常の電力系統の故障と考えられる範囲外の系統関連の故障。
•
本体以外の物体との接触によるブレードへの損害。
•
設備または製品の不適切な使用により生じた損害。
•
取扱いのミスによる破損および改ざんが認められる機器。
5.3. 制限および除外
13
•
いかなる人も、本保証内容を変更する権利を与えられることはありません。
•
エネラ製品に適用される全ての保証は、保証書に記載される期間および条件に限定されます。
•
本保証内容は初回の購入者に適用され、保証を別の人に移転することはできません。
製品 Manual
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小型風力発電システム
保証
5.4. お客様の責任
全てのエネラ製品は、ユーザーおよび製品・設置者マニュアルに従って、また、地域の技術コードに従って設置され取扱
いを受ける必要があります。万一タービンの設計がいずれかの方法により変更された場合、保証は自動的に無効となり、
製品の安全性は損なわれます。
エネラでは、購入日の証明として、購入者が送り状または支払済み小切手の写しを一部保管するよう推奨します。
エネラでは、監視およびメンテナンス・サービスの利用を含め、ユーザーが当社の提供する完全なサービスのメリットを
受け続けられるよう、保証期間終了の際に保証の延長を行うよう推奨いたします。保証期間を延長することによって、耐
用年数の全期間を通して当製品から最大の利益を得る事ができます。
14
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.
システムに関するご説明
6.1. 小型風力タービン部品
図表 5. ウィンデラ小型風力タービン.
15
製品 Manual
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小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.1
フロントコーン
フロントコーンは、ハブおよびブレードの基礎に組み合わせられたシェル（外板）です。フロントコーンは、悪天候から
ハブおよびブレードの幹剤を保護し、各ブレードの基礎部分に風をスムーズに流入させる役割を負っています。
図表 6. フロントコーン.
16
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.2. ローター
ローター・システムは、手作業によるシート処理により製造された複合素材から成る 3 つのブレードから形成されてい
ます。具体的には、ブレードはポリスチレン製の芯とグラスファイバー、炭素繊維およびエポキシ樹脂製の外部シート
により形成されています。処理方法と素材の両面によって、かつてないほど非常に耐性のある軽量なブレードを実現し
ています。
ブレードによって、風の力は回転エネルギーに変換され発電機のシャフトに伝えられます。風力発電のブレードは、飛
行機の羽根と同様の空気力学の原則を利用しています。風は空気力学的プロファイルに沿って通り、ブレードの下部に
は高い圧力が生み出され、ブレードの上部には低い圧力が生み出されます。この二つの圧力の差が、ローターに伝わる
力に加えて、回転トルクを生み出します。
図表 7. ローター.
17
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
ウィンデラ S のブレードにおける空気力学による設計は、穏やかな風速範囲での運転時に生み出される電力を最適化する
ため、このサイズのブレードの運転変数に沿って特別に適用された空気力学のプロファイルと、ブレードの幾何学を組み
合わせたものです。この結果、風穴試験および屋外での試験の両方において、極めて効率的なブレードであることが証明
されました。
更に、電力のロスを抑えるため、ローターのブレードの先端（ウィングレット）は、空気力学からヒントを得て作られて
います。これによって、ブレードの直径を大型化することなく、生み出される電力を増加することが可能になりました。
ブレードのウィングレットは飛行機の羽根のものと似ているので容易に見分けることができます。
ブレードは、ハブによって発電機のシャフトにしっかりと装着されています。3 つのブレードの各セットは、ローターを
完全な均衡状態で維持し、ウィンデラ S 小型風力タービンの最適な運転を保証するため、注意深く製造されております。
6.1.2.1 技術仕様書
•
設定 ............................................................................................................................................ アップウィンド型
•
ピッチ ............................................................................................................................................................... 固定
•
オリエンテーション ................................................................. 流線型の尾翼によって動かされるフリーヨー
•
ブレード直径 .................................................................................................................................................4.36 m
•
受風面積 ....................................................................................................................................................... 14.9 m2
•
材質 .................................................................................... 炭素繊維、グラスファイバーおよびエポキシ樹脂
•
処理 ............................................................................................................................... 手作業によるシート処理
•
スタートアップ風速 ....................................................................................................................................3.5 m/s
•
カットアウト風速 ........................................................................................................................................2.5 m/s
•
最大風速 .........................................................................................................................................................25 m/s
風速が 25 m/s を超える場合、ウィンデラは制御された安全停止状態に移行します。
18
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.3. ハブ
ハブは、ブレードが挿入されているローター・システムの一部を成しています。風力タービンの前面に設置されるハブ
は、3 つのブレードを支持する役割を担っています。ギアボックスを搭載していないため、ハブは直接接続されており、
ブレードを通して、風の作り出す風のトルクを発電機のシャフトまで伝えます。
アルミニウム製のハブは非常に軽量ですが、風の極端な条件下でも運転できるよう厳密に計算されています。
図表 8. ハブ.
19
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.4. 発電機
発電機はローター・システムにより生み出される回転エネルギーを電力に変換します。
エネルギー変換の効率性は発電機に左右されるため、発電機は、ウィンデラ S が効率的かつ効果的に運転するために極
めて重要な部分です。発電機の設計により、高い電気的パフォーマンスと短時間の開始トルクがもたらされます。
これは、最適化されたポール・スロット設定および低摩擦性のボール軸受を使用した永久磁石発電機の設計によりすべ
て実現されました。磁石の数は、ポールが常に交流磁界となるよう、偶数個とされ、円形に均等に動きます
発電機は、最大のエネルギー量が生み出されるよう設計されています。抵抗を最小限に抑えたスムーズなスタート時の
運転により、風力タービンは低風速時にも電気を生み出し続けることができます。永久磁石発電機には、ローター・シ
ステムの回転時は、回転速度の低さに関わらず、いつでもエネルギーを作り出せるという利点があります。
低風速時にも電気を生み出せることから、ウィンデラ S には、ブレード-ハブ・ユニットの回転を増加させるギアボック
スの搭載が不要となっています。一方、回転速度の遅さによって、機械的な負荷および騒音放射が低減されています。
加えて、本発電機は、風速が大きすぎる場合は、コンバータにより有効化されることで、自らブレーキ力を出すことが
できます。このブレーキはクロウバー・ブレーキと呼ばれます。
最後に、ステータ製造時の処理によって、完璧な冷却特性が備えられており、ウィンデラ S の性能を一層高めておりま
す。
図表 9. 発電機.
6.1.4.1
20
技術仕様書
•
通常の温度範囲 ................................................................................................... -10ºC ～ +45ºC（ナセル内）
•
定格速度 ................................................................................................................................................... 230 rpm
•
ブレーキトルク........................................................................................................................ （約）2.5 x Tnom
•
最大速度 ................................................................................................................................................... 280 rpm
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.5. 遠心ブレーキ
遠心ブレーキは、緊急時に風力タービンを停止させる、付加的な安全機器です。ブレーキの動作は、速度が最大となる
時にドラムに加圧するフェロードブレーキパッドの遠心力により行われます。この摩擦により、システムがロックされ、
風力タービンが停止されます。タービンが一旦停止した後は、パッドは初期の位置に戻り、風力タービンはクロウバー
によりブレーキがかけられるようになります。
ブレーキは、電気系統の故障またはその他のシステムの異常な緊急状態の際に有効化される可能性があります。通常の
運転時には、クロウバーが風力タービンを自ら停止させることが可能なので、遠心ブレーキは付加的な速度保護となり
ます。非常に風速が大きい場合のシステムの故障、またはクロウバー・システムの故障によって遠心ブレーキが有効化
される可能性があります。通常の運転時には、風力タービンは電気ブレーキにより停止されます。電気ブレーキがター
ビンにブレーキをかけられないような風の状況下では、遠心（機械的）ブレーキが最大設計速度の超過を防止し、ター
ビンを停止させます。
図表 10. 遠心ブレーキ.
21
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.6. 尾翼
尾翼は、タービンを風に向かわせる部品です。発電機のシェルにしっかりと装着された 1 つの部品から成っています。
水平軸の風力タービンの大半がそうであるように、風に直面するように軸受の周りを回転します。方向軸は軸受の中心
を通る垂直のラインで、タワーのシャフトと一致します。
風力タービンが小型サイズであるため、ローターを風に直面させるメカニズムおよび電気モーターを搭載するスペース
はありません。これが、風がブレードを前面から（風に逆らって）推進するよう、ウィンデラ S の方向システムに尾翼
を採用する理由です。これは、ガスケット、ボルトやナットを不要とし、空気力学プロパティーを全体として増強させ
る画期的な単一部品設計です。
尾翼はロッドの後端に配置され、風は、風に直面するように水平力を伝えタービンを回します。尾翼に影響を与えるモ
ーメントは、単純にロッドの長さによって増幅された水平力です。水平力は、尾翼の表面積と風速をかけることで得ら
れます。
図表 11. 尾翼
22
製品 Manual
小型風力発電システム
ウィンデラ S
システムに関す
るご説明
製品マニュアル
6.1.7. ヨー・システム
ヨー・ユニットは、ナセルを風に直面するよう、ナセルがタワーのシャフトを中心とした回転を可能にする部品を含む
システムです。回転システム（ヨー）は全ての風力タービンに見られるものです。ただし、大型の風力タービンがギア
や油圧システムという複雑なシステムを搭載しているのに対し、小型タービンは一般的にパッシブ・システムを搭載し
ています。ウィンデラ S では、後者が当てはまります。
ヨー・システムおよび尾翼によって、揺れを最小限に抑えるよう風力タービンが自ら位置を調整し、ローターが風から
最大の出力を引き出せるようになるため、これらは効率を最大化するために重要な要素です。
ヨー・システムには次の部品が含まれます。
•
ヨー・シャフト
•
ヨー・シャーシ
•
ヨー軸受セット
•
スリップリング集電装置
•
サイレントブロック一式
スリップリング集電装置には、単純な設計の 4 つのリングと 8 つのブラシのセットが含まれます。ヨーの運転速度が遅
いことから、低接触抵抗の銀グラファイト製ブラシの使用が可能となり、また、使用期間中の劣化も抑制されています。
ヨー・シャーシによって、定期的なメンテナンス業務中に集電装置にアクセスし劣化状況を確認することが可能となっ
ています。
ヨーは、サイレントブロックのセットにより隔離されたボルト接合によりタワーに装着されています。サイレントブロ
ックは、支持構造をナセル内の振動から隔離するため、機械音の抑制に役立ちます。
図表 12. ヨー・システム.
23
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6.1.8. タワー
タワーは、タービンを支える構造体です。タワーの高さは 12m で、風の極端な条件化でも耐えることができます。本タ
ワーは、61400-2 中の負荷基準および支持構造に関するユーロコード中のガイドラインに準拠して設計されています。本
タワーはメッキ鋼の部品で構成され、見た目が美しいだけでなく、悪天候に対して内部を保護します。
タワーには 4 つの部分があり、組み立て後の全長は 12 メートルになります。部品はクレーンや外部機器を使用せずに 2
～3 人で運搬することが可能です。各部品は下の部品に上の部品を重ね、部品同士の接触圧力を利用し、下の部品が上
の部品に完全に挿入されているか確認しながら取り付けていきます。基礎部分には、組み立て、解体またはメンテナン
ス時の風力タービン降下用の案内システムも備えています。昇降システムは、クレーンを使用せずに設置、撤去および
メンテナンスするためにタワー内に搭載することも可能です。これによって、お客様の設置費用が大きく削減され、利
益率が増加し、アクセス困難な地域での組立が可能となります。
図表 13. タワー.
6.1.8.1.
24
技術仕様書
•
高さ ............................................................................................................................................................... 12 m
•
材質 ................................................................................................................................................................... 鋼
•
構成 ............................................................................................................................................ 複数部分による
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6.1.9. コンバータ
発電機（交流）内の電力は、系統への直接流入に適合する仕様となってはいません。従って、周波数コンバータによっ
て消費パラメータに変換する必要があります。エネラでは、発電機からの電力を系統条件（230V および 50 Hz）に適合
させるコンバータの設計・開発を行いました。発電機の設計であるコンバータ・ユニットは、運転プロセス中の生産を
最適化します。変圧器を不要としたことで性能の改善が実現しました。これによって、発生しうる故障の能動的な監視
による無人化、直流成分の系統への流入の最小限度までの抑制、系統連系に適用される規制の遵守が保証されます。
コンバータには、生産および負荷にとって常に最適なブレードの回転速度を確保する精密な制御ソフトウェアが含まれ
ます。また、この設計によって、非常に遅い回転速度での電力生産の開始が可能となっており、また、電力生産には大
きすぎる風速を検知するようになっています。これらの全てが、風速計または回転速度センサーの搭載なしに実現して
います。
風力タービンの設計上、振動や高温を避けるためにコンバータはタービンの足元に配置されており、これによってコン
バータの耐用年数が長くなっています。
コンバータは、タービンの操作を制御するだけでなく、故障レジストリを保存し、監視センターを通してユーザーおよ
び設置者に必要な情報を伝達します。
25
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図表 14. コンバータの構造および組み立て.
6.1.9.1. 技術仕様書
26
•
温度範囲 ........................................................................................................................................................ -10°C ～ +45°C
•
公称電力 .................................................................................................................................................................... 3.6 kW
•
定格電圧 ...................................................................................................................................................................... 230 V
•
定格周波数 .................................................................................................................................................. 50 Hz; THD < 2%
•
最大収率 ........................................................................................................................................................................ 95%
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6.1.10. 監視と連絡
監視・連絡システムは、本設備の操作の中心です。本システムは、お客様に本設備の運転情報へのアクセスを常時確保す
ることを目的としています。これらの全ての情報は、GPRS プロトコルを使用して、コンバータ内のモデムによってコン
バータ・アンテナ経由でパスワードによって保護されたウェブサイトに送信されます。
監視センターでの情報には次の 3 つの主要な分野があります。
•
財務情報
•
気象情報
•
技術および環境情報
財務情報
6.1.10.1.
財務情報は毎日、毎週、毎月、毎年ベースで設定でき、初めから情報を累積することができます。お客様が見ることの
できるデータは次の通りです。
•
ユーロ建ての累積節約額：お客様は、毎年の節約の金額（自家消費またはネットメータリング）および収入（FIT）
を見ることができます。
•
累積払戻額：グラフにより、初期費用のうち償却済みの金額の比率（%）が表示されます。
気象情報
6.1.10.2.
監視・連絡アプリケーションによって、数日先までの天気予報が示されます。表示される情報は次のとおりです。
27
•
平均風速.
•
風向き
•
温度（摂氏）
•
日射量
•
雲量
•
降水量
•
気圧
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6.1.10.3.
技術および環境情報
6.1.10.3.1.
技術情報
お客様にご提供される技術情報は次の通りです。
•
風力タービン情報（名称、型番、設置日、設備容量、保証期間等）
•
生み出された電力：この情報は、監視センターのデータベース（kWh 表示）より入手することができ、さ
まざまな期間での累積量を見ることができます。参考として、ご家庭や事業所での平均消費量も表示さ
れます。
•
エネルギー自給率
•
運転：グラフにより、監視センターで記録されるさまざまな運転モードが示されます。
6.1.10.3.2.
環境情報
最後に、お客様は必要な環境情報をいつでもご覧いただけます。
28
•
毎日、毎週、毎月、毎年の CO2 の累積削減量
•
自動車の運転距離への換算（km）
•
樹木の本数への換算：お客様は、「自分の」山に木を植えることができ、お客様の地域にある山の絵の
中で、植えられた木がだんだん増えてくるというものです。
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6.2. 操作
風力発電では、ブレードに当たる風の力から生まれる機械的エネルギーから電力を取り出します。
ウィンデラ小型風力タービンは、永久磁石付きのローターに組み合わされたブレードのシステムです。風の力がかかる時、
ブレードはローターと一体化して回転し、機械的な動きを生み出します。そして、磁石により作り出される磁場との相互
作用により、その動きは電力を生産します。この機能に示されるように、本システムは発電と呼ばれます。
本設備は電気系統に接続されているため、コンバータは作り出された電力の特性を系統に合わせる必要があります。本設
備には、GPRS 通信によって情報をウェブサイトに送信するためのアンテナも備えられています。
ウィンデラ S システムのおかげで、作り出されたエネルギーは系統を通してユーザーの家または会社まで送られます。下
の図は、ウィンデラの運用について示しています。
図表 15. ウィンデラ S のシステム操作
お客様の利便性のため、この小型風力タービンは施設の効率的な管理と監視を提供する監視システムを備えています。エネラのオ
ペレーターはウェブ環境を通してシステムにアクセスできますので、部品の状況やメンテナンス業務の必要性を常時把握すること
ができます。
加えて、本システムは、材質への損害や怪我を防ぐためにローターのブレードを安全に停止させる、緊急ブレーキシステムを備えて
います。
29
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6.2.1
緊急停止
過速度保護によって、強風の条件下でも小型風力タービンが最大回転速度を超過しないようになっています。このよう
な条件は、クラス III 小型風力タービンに関する IEC 61400-2 基準に特定されています。
（ハブの高さでの参照風速：37.5 m/s および 50 年に一度の突風レベルの 52.5 m/s ）
3 つのレベルでの緊急ブレーキ作業：
•
突風の場合：制御によって速度を調整し、ブレードの回転速度および空気力学トルクを落とします。
•
発電には風速が大きすぎる場合：制御によりタービンの回転数を制御します。回転速度が落ちた後は、電気
ブレーキが作動し、小型風力タービンを、風負荷に安全に耐えられるアイドリング状態の速度にします。
•
電気系統の故障またはその他のシステム状況の異常の場合：電気的ブレーキと特許申請済みの機械遠
心ブレーキシステムから成る付加的な速度保護が発動されます。まず、電気ブレーキが発動します。電気ブレーキ
ではタービンを停止させられない程の強風の場合、遠心ブレーキが発動します。これによって、タービンが最大回
転速度を超過することを防止し、安全な状態で停止することができます。
図表 16. 制御停止および緊急停止
30
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6.2.2
制御停止
制御停止は、ウィンデラ S のいずれの部品にも過剰な負荷をかけることなく風力タービンをスムーズかつ安全に停止
させることを目的としています。タービンに適用される回転速度の減速率は、10 rpm/s です。事実上停止するまで、風
力タービンの速度は徐々に落ちていきます。この時に、タービンを完全に停止させるため、またはアイドリング状態の
速度で回転しその状態を維持するため、電気ブレーキが発動（発電機の短絡）されます。
図表 17. 制御停止の押ボタン
6.3. ウィンデラ S 一般仕様書
31
•
タイプ ............................................................................................................................. 系統に接続されたアップウィンド型
•
発電機 ................................................................................................................................................................. 高効率永久磁石
•
回転速度範囲 ..............................................................................................................................................................50-280 rpm
•
系統連系 ...................................................................................................................................................単相 AC 230 V ～ 50 Hz
•
公称風速での出力 ............................................................................................................................................................. 3.2 kW
•
温度範囲 ................................................................................................................................................................ -15°C ～ +45°C
•
スタートアップ速度 ........................................................................................................................................................ 3.5 m/s
•
カットアウト速度 ............................................................................................................................................................. 25 m/s
•
公称風速 .......................................................................................................................................................................... 10.5 m/s
•
最大運転速度 ..................................................................................................................................................................... 25 m/s
•
緊急ブレーキシステム ........................................................................................................................ 電気的・遠心ブレーキ
•
ブレード ...................................................................... 炭素繊維、グラスファイバー、エポキシ樹脂製の３つのブレード
•
タワー .................................................................................................................................................................................... 12 m
•
ローター直径 ..................................................................................................................................................................... 4.36 m
•
オリエンテーション・システム ................................................................................................. 尾翼によるパッシブ制御式
•
回転速度制御 ............................................................................................................................. 電気制御による変速制御方式
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7.
競争優位および革新
7.1. 競争優位
近年の風力発電市場の発展によって、作り出された電力当たりのコスト削減とともに、風力タービンの性能は改善されて
きました。ウィンデラ小型風力タービンは、他社製品と比較して以下のメリットをご提供いたします。
•
ウィンデラ小型風力タービンは、エネラのオペレーターによりウェブ経由で監視されるため、非常にメンテナンス
の必要性が少なくなっています。従って、中断することなく長期間運転することができます。
•
ウィンデラ小型風力タービンの画期的な設計によって、他の小型風力タービン騒音放射が少なくなっています。
•
ウィンデラシステムは、利用可能な風の力から最適な収率を得るために、400 のパラメータを設定することができま
す。
7.2. 革新
•
効率を高めるため、ブレードの設計には航空業界で採用されている技術を活用しています。
•
ローター・ブレードのウィングレットが空気力学上の抵抗を低減するため、利用可能な風の力を増やします。
•
風の力を最大限利用するための最適な制御
•
ウィンデラの監視システムは、ウィンデラ S の運転状況の表示・管理し、また、作り出されたエネルギー量を常時把
握するために利用できます。
•
お客様は、オンライン・アプリケーションを通して、現在および過去について全種類の変数値を見ることができま
す。
故障や異常の早期検出のために 50 の警報が設定されています。
32
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8.
点検およびメンテナンス
必要なメンテナンス業務を実施するため、小型風力タービンはエネラのオペレーターによってウェブ経由で常時監視され
ていますが、システムの定期点検によって、信頼性と特性を向上することができます。
詳しい情報は、設置およびメンテナンス・マニュアルをご参照ください。
点検を実施する前に、以下の安全策について考慮する必要があります。
故障の際も、小型風力タービンの構造体を操作しないでください。
問題が検知された時は、技術サービスにご連絡ください。
悪天候の時または風速が 25 KPH を超える時は点検を実施しないでください。
点検を実施する前に、小型風力タービンに関して最も発生しやすい問題についてまとめた表 1 をご参
照ください。
8.2. 目視検査
目視検査が必要とされる場合は、以下のステップを実行してください。
1.
小型風力タービンをシャットダウンする。
2.
ブレードやウィングレットに深刻な欠けや割れがないかどうか、目視検査を行う。
疑わしい割れや欠けがある場合は、タービンの深刻な損壊や故障を引きおこす恐れ
があります。ブレードに破損のある時は、カスタマーサービスまでご連絡くださ
い。
3.
構造的な損害や部品のゆるみがないかどうか、小型風力タービンのタワーおよび構造を点検してください。
小型風力タービンの構造体が破損している時は、カスタマーサービスまでご連絡く
ださい。
4.
33
小型風力タービンの稼働を再び開始してください。
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8.2. 騒音点検
1.
小型風力タービンを公称速度で運転し、ガンガン、カタカタといった金属的な機械音が出ていかどうか確認して
ください。
2.
いずれの部品にも著しい振動が見られないかどうか確認してください。タービンはスムーズに運転し、何の乱れ
もない状態でなくてはなりません。
聞きなれない騒音や強い振動が見つかった場合は、小型風力タービンをシャ
ットダウンしてカスタマーサービスまでご連絡ください。
8.3. メンテナンス
使用期間中のメンテナンス業務を最小に抑えるため、ウィンデラ S 風力タービンの設計には、シンプルで強靭な部品が
含まれます。それでも、環境および電気的な状況は設置個所により大きく異なる可能性があります。このことから、エ
ネラは本設備の利益率を最大化するため、積極的なプロセスを構築しました。第 1 段階には、設備を訪問するオペレー
ターによる定期点検が含まれ、これは保証に含まれています。更に、監視センターまたはユーザーによって状況の悪さ
が検知され、設備に点検が必要とされる場合は、技術チームがユーザーに連絡をとり、メンテナンス契約に従って修理
の日程を決めます。
タービンの状態を常時把握し、記録された警報の過去ログにアクセスするため、風力タービンの操作は、監視センター
に監視されます。当社の技術者は、通信モジュールを使用して遠隔操作により設備にアクセスし、状態を分析し必要な
修正策を準備します。このプロセスによって、防止的メンテナンスを利用することで運転コストが最小化され、故障が
低減し、また、早期遠隔分析を利用して修理の回数が低減することで、電力生産期間が最大化されます。
20 年もの耐用年数を持つ製品では、正しいメンテナンスが必要不可欠です。メンテナンスの間隔は設置個所の条件によ
り異なります。
エネラのウェブサイト（www.ennera.com）では、ウィンデラ S のメンテナンスに関するより詳し
い情報を提供しています。ご質問またはご提案については、お気軽にエネラにお電話または、Ｅ
メールでご連絡ください。電話番号（通話料無料）： 900 700 034
Ｅメー
ル：[email protected]
メンテナンスに対する勧告に関するより詳しい情報は、設置およびメンテナンス・マニュアルを
ご覧ください。
34
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TROUBLESHOOTING
製品マニュアル
9.
トラブルシューティング
何らかの具体的なトラブルシューティング策を実施される前に、以下の諸注意をお読みください。
いかなる状況でも、小型風力タービンの構造体を操作しないでください。問題が検
知された時は、技術サービスにご連絡ください。
下記の表は、小型風力タービンに関して最も発生しやすい問題および原因と解決法を示すものです。
表1
検知された問題
考えられる原因
下記の理由により緊急ブレーキが発動され
ています。
風が吹いているのに、小型風力タービンが
作動しない。
•
一時的な悪天候
•
電気系統の故障またはシステム状
解決法
天気が回復するまで待ち、小型風力タービ
ンのブレードが再度回転し始めるか確認し
てください。
況の異常
小型風力タービンが時々、機械音を出す。
部品同士の摩擦または軸受の破損によって
振動や過剰な負荷がもたらされる可能性が
あります。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡くださ
い。
小型風力タービンから、ヒューヒューまた
はブンブンなど、いつもと違う音が聞こえ
る。
ローターのブレードが破損しています。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡くださ
い。
ローターがバランスを失い、タービンが少
し前後に揺れている。
ブレードが破損しています。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡ください
タービンが回転中、特に低速時にカタカタ
という音がする。
ローターの回転が非常に遅い。
ローターが回らない。
35
•
軸受が破損しています。
•
ローターの位置がずれています。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡ください
ブレードに氷が蓄積しています。
天気が回復するまでお待ちください。
系統の故障またはその他のシステム状況の
異常により、短絡ブレーキが発動されてい
ます。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡ください
強風のため、短絡ブレーキが発動されてい
ます。
風速が落ちるまで待ち、風力タービンのブ
レードが再度回転し始めるか確認してくだ
さい。
交流発電機の機械的故障です。
6.2.2 節に従ってコンバータの制御停止を行
い、カスタマーサービスにご連絡ください
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よくある質問
製品マニュアル
10. よくある質問
10.1. 一般的な質問
•
小型風力タービンを無人で放置することは可能ですか？
はい、可能です。本小型風力タービンは、ユーザーによる修正なしに運転するよう設計されています。万一システム
に何等かの問題が検出された場合は、自動的にシャットダウンします。
•
小型風力タービンには騒音がありますか？
ウィンデラ S 小型風力タービンは、公称回転速度が 50～230 rpm であることから、騒音は許容範囲内に抑えられて
います。
•
小型風力タービンとは、どれくらいの期間電気を生み出すのですか？
選択された設置場所、平均風速および風がどの程度一定かにより大きく異なります。
適切な設置個所では、小型風力タービンは総時間の 75%の時間電気を生み出しますが、常に公称電力のレベルであ
るわけではありません。通常の年では、公称電力でノンストップで運転した場合に生み出される電気の 20%から 30%
が生み出されます。
•
小型風力タービンの寿命は？
ウィンデラ小型風力タービンは、20 年間以上使用できるよう設計されています。これを可能とするのは頑強な設計、
材質の品質、耐錆処理、そして、湿気および塵のシステム侵入を防止する完全に sealed 密閉された設計です。
•
小型風力タービンには鳥が飛び込む可能性がありますか？
渡り鳥の群れは移動中により高く飛ぶため、ウィンデラ小型風力タービンのブレードに鳥が飛び込む可能性は非常
に低いです。
10.2. 技術関連の質問
•
小型風力タービンの仕組みは？
ブレードが、風に力を利用して発電機内に機械的トルクを発生させ、それにより、回転速度およびブレードによって
シャフトに加えられる力により、三相の電気が発生します。生み出された電気はコンバータに送られ、低圧配電環境
下の電気系統への流入が可能となるよう、単相の電気に変換されます。
•
小型タービンとコンバータの間には保護を設置する必要がありますか？
いいえ、全くありません。コンバータは必要な保護機能を全て実行することができます。万一、小型タービンとコン
バータの間に保護策が設置され、電気接続の切断の原因となった場合、タービンはノーロード・モードで運転し続
け、小型風力タービンに修復不能な損害が生じることになります。
•
小型風力タービンから電力が届けられていることは、どのようにして確認することができますか？
監視用ウェブ環境にアクセスしていただくことで、風力タービンから電力が届けられていることを確認することが
できます。
•
小型風力タービンが耐えることのできる最大風速とは？嵐の時はシステムをシャットダウンするべきですか？
ウィンデラ S の小型風力タービンは、制御システムおよび過速度保護のおかげで、嵐の状態でも無人で運転できる
よう設計されてます。
36
製品 Manual
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添付
製品マニュアル
11. リサイクル
エネラは、ウィンデラ S の耐用年数の間中、必要な修理を行います。万一、いずれかの部
品に交換が必要となった場合、当社の技術者が古い部品を回収し、適切に廃棄されるよう
確認します。
電気および電子機器廃棄物に関する欧州指令 2002/96/CE およびそのスペイン法での適用
に従って、使用された電気機器は、環境に配慮した方法で分別回収され、リサイクルさ
れる必要があります。従って、廃棄の際は、廃棄物の適切な廃棄方法に関して責任を持
つ地方自治体に連絡して、タービン全体が正しく廃棄されるよう確認してください。
ウィンデラ S は、欧州指令 2002/95/ CE (RoHS)指令に従い設計・製造されていますので、
有害物質は含まれておりません。
指令 2002/95/CE (RoHS)は、鉛、水銀、カドミウム、６価クロム、PBB
（ポリ臭化ビフェニル）、PBDE（ポリ臭化ジフェニルエーテル）の使
用を禁止しています。
本製品を適切に廃棄することによって、環境および健康上の発生し得る危険を防止しま
しょう。資材のリサイクルは、天然資源の保全に役立ちます。
37
製品 Manual
ウィンデラ S
小型風力発電システム
添付
製品マニュアル
12. 添付
12.1. 電気接続図
図表 18. 電気単線結線図
38
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添付
製品マニュアル
12.2. 総寸法図
図表 19. 総寸法（mm）
39
製品 Manual

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