(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の風力発電装置と、
前記複数の風力発電装置において得られるデータを遠隔の監視サーバへ無線により送信するための送信装置とを備え、
前記複数の風力発電装置の各々は、
風力を回転力に変換するブレードと、
前記回転力を電力に変換するための変換装置を格納するナセルと、
前記ブレードおよび前記ナセルを高所において回動自在に支持する支柱と、
前記ナセル内に設けられ、当該風力発電装置に設けられる軸受の状態を監視するための軸受監視装置と、
隣接する他の風力発電装置と無線通信するための通信装置とを含み、
前記複数の風力発電装置の各々が、当該風力発電装置の軸受監視装置において得られるデータおよび隣接の他の風力発電装置から前記通信装置により受信した他の風力発電装置の軸受監視装置のデータをさらに他の風力発電装置へ前記通信装置により送信することによって、前記複数の風力発電装置の各々における軸受監視装置のデータが前記送信装置に収集され、
前記送信装置は、その収集されたデータを前記監視サーバへ無線により送信し、
前記送信装置は、前記複数の風力発電装置のうち前記監視サーバに最も近い風力発電装置のナセル内に配設され、
前記送信装置は、
前記収集されたデータを前記監視サーバへ送信するための指向性アンテナと、
前記指向性アンテナの通信方向を前記監視サーバの方向に維持するように、前記ナセルの回動に応じて回転する回転テーブルとを含む、風力発電所の監視システム。
【請求項２】
複数の風力発電装置と、
前記複数の風力発電装置において得られるデータを遠隔の監視サーバへ無線により送信するための送信装置とを備え、
前記複数の風力発電装置の各々は、
風力を回転力に変換するブレードと、
前記回転力を電力に変換するための変換装置を格納するナセルと、
前記ブレードおよび前記ナセルを高所において回動自在に支持する支柱と、
前記ナセル内に設けられ、当該風力発電装置に設けられる軸受の状態を監視するための軸受監視装置と、
隣接する他の風力発電装置と無線通信するための通信装置とを含み、
前記複数の風力発電装置の各々が、当該風力発電装置の軸受監視装置において得られるデータおよび隣接の他の風力発電装置から前記通信装置により受信した他の風力発電装置の軸受監視装置のデータをさらに他の風力発電装置へ前記通信装置により送信することによって、前記複数の風力発電装置の各々における軸受監視装置のデータが前記送信装置に収集され、
前記送信装置は、その収集されたデータを前記監視サーバへ無線により送信し、
前記送信装置は、前記複数の風力発電装置のうち前記監視サーバに最も近い風力発電装置のナセル内に配設され、
前記送信装置は、前記収集されたデータを前記監視サーバへ送信するための複数の指向性アンテナを含み、
前記複数の指向性アンテナは、前記ナセルが回動しても前記複数の指向性アンテナの少なくとも１つから前記収集されたデータが前記監視サーバへ送信されるように、互いに異なる通信方向に配設される、風力発電所の監視システム。
【請求項３】
前記通信装置は、無指向性アンテナを含む、請求項１または請求項２に記載の風力発電所の監視システム。
【請求項４】
前記無指向性アンテナは、当該風力発電装置のナセル内に配設される、請求項３に記載の風力発電所の監視システム。
【請求項５】
前記無指向性アンテナは、当該風力発電装置のナセル直下における支柱に配設される、請求項３に記載の風力発電所の監視システム。
【請求項６】
前記複数の風力発電装置の各々は、前記軸受の状態を検出するためのセンサをさらに含み、
前記軸受監視装置は、前記センサの検出データに基づいて前記軸受の状態判定を行なうための演算を実行し、
前記通信装置は、前記軸受監視装置における演算結果を隣接する他の風力発電装置へ送信する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の風力発電所の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風力発電所の監視システムに関し、特に、複数の風力発電装置が立設される風力発電所の監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した発電設備として、複数の風力発電装置が立設された風力発電所（以下「ウィンドファーム」とも称する。）が注目されている。各風力発電装置においては、風力を回転力に変換するブレードおよびその回転力を電力に変換するための変換装置を格納するナセルが支柱上の高所（たとえば地上数十メートル）に配設される。ナセルは、支柱上において回動自在に支持され、風向きに応じて回動するように構成されている。
【０００３】
各風力発電装置には、主軸や増速機、発電機、ブレード等において複数の軸受が設けられている。そして、軸受が破損すると、風力発電装置としての機能が停止し得る。そこで、軸受の状態を監視する軸受監視装置が知られている。たとえば、特開２００６−１０５９５６号公報（特許文献１）には、軸受等の回転部品が組み込まれた装置を分解することなく、軸受等の回転部品の異常を診断する異常診断装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０５９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
軸受監視装置をナセルに配設して、地上に設けられる遠隔の監視サーバへデータを送信する場合、上述のように、風力発電装置においてはナセルが支柱上の高所に配設されるので、支柱内に信号線を配線するよりも無線によるデータ伝送が有効である。
【０００６】
無線によるデータ伝送には、無線ＬＡＮの利用が安価かつ簡便である。しかしながら、無線ＬＡＮによるデータ伝送距離はそれ程大きくなく、数百メートルの間隔で多数の風力発電装置が設置される広域のウィンドファームでは、各風力発電装置から地上の監視サーバへデータを伝送できない可能性がある。
【０００７】
また、データ伝送に使用するアンテナには、データ伝送距離が長く安価な指向性アンテナが望ましい。しかしながら、上述のように、ナセルは風向きによって支柱上で回動するため、ナセルの回動に応じて指向性アンテナの通信方向が変化することにより地上の監視サーバやデータ中継地等へデータを伝送できなくなるという問題もある。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の風力発電装置を備えるウィンドファームにおいて、各風力発電装置のナセルに設けられる軸受監視装置のデータを遠隔の監視サーバへ無線により安定的に伝送することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、監視システムは、ウィンドファームの監視システムであって、複数の風力発電装置と、送信装置とを備える。送信装置は、複数の風力発電装置において得られるデータを遠隔の監視サーバへ無線により送信するためのものである。各風力発電装置は、ブレードと、ナセルと、支柱と、軸受監視装置と、通信装置とを含む。ブレードは、風力を回転力に変換する。ナセルは、回転力を電力に変換するための変換装置を格納する。支柱は、ブレードおよびナセルを高所において回動自在に支持する。軸受監視装置は、ナセル内に設けられ、当該風力発電装置に設けられる軸受の状態を監視するためのものである。通信装置は、隣接する他の風力発電装置と無線通信するためのものである。各風力発電装置が、当該風力発電装置の軸受監視装置において得られるデータおよび隣接の他の風力発電装置から通信装置により受信した他の風力発電装置の軸受監視装置のデータをさらに他の風力発電装置へ通信装置により送信することによって、各風力発電装置における軸受監視装置のデータが送信装置に収集される。そして、送信装置は、その収集されたデータを監視サーバへ無線により送信する。
【００１０】
好ましくは、送信装置は、複数の風力発電装置のうち監視サーバに最も近い風力発電装置のナセル内に配設される。
【００１１】
さらに好ましくは、送信装置は、指向性アンテナと、回転テーブルとを含む。指向性アンテナは、収集されたデータを監視サーバへ送信するためのものである。回転テーブルは、指向性アンテナの通信方向を監視サーバの方向に維持するように、ナセルの回動に応じて回転する。
【００１２】
また、好ましくは、送信装置は、収集されたデータを監視サーバへ送信するための複数の指向性アンテナを含む。そして、複数の指向性アンテナは、ナセルが回動しても複数の指向性アンテナの少なくとも１つから収集されたデータが監視サーバへ送信されるように、互いに異なる通信方向に配設される。
【００１３】
また、好ましくは、送信装置は、無線電話網に接続するためのアンテナを含む。そして、収集されたデータは、アンテナから無線電話網を介して監視サーバへ送信される。
【００１４】
好ましくは、ウィンドファームの監視システムは、もう１つの支柱をさらに備える。もう１つの支柱は、複数の風力発電装置のいずれかに隣接して配置され、その隣接する風力発電装置と同等の高さを有する。そして、送信装置は、そのもう１つの支柱上に配設される。
【００１５】
また、好ましくは、送信装置は、複数の風力発電装置のうち監視サーバに最も近い風力発電装置のナセル直下における支柱に配設される。
【００１６】
さらに好ましくは、送信装置は、収集されたデータを監視サーバへ送信するための指向性アンテナを含む。
【００１７】
また、好ましくは、送信装置は、無線電話網に接続するためのアンテナを含む。そして、収集されたデータは、アンテナから無線電話網を介して監視サーバへ送信される。
【００１８】
好ましくは、通信装置は、無指向性アンテナを含む。
さらに好ましくは、無指向性アンテナは、当該風力発電装置のナセル内に配設される。
【００１９】
また、好ましくは、無指向性アンテナは、当該風力発電装置のナセル直下における支柱に配設される。
【００２０】
好ましくは、通信装置は、指向性アンテナと、回転テーブルとを含む。指向性アンテナは、隣接する他の風力発電装置と通信するためのものである。回転テーブルは、指向性アンテナの通信方向を隣接する他の風力発電装置の方向に維持するように、ナセルの回動に応じて回転する。
【００２１】
好ましくは、各風力発電装置は、軸受の状態を検出するためのセンサをさらに含む。軸受監視装置は、センサの検出データに基づいて軸受の状態判定を行なうための演算を実行する。そして、通信装置は、軸受監視装置における演算結果を隣接する他の風力発電装置へ送信する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明においては、各風力発電装置が、当該風力発電装置の軸受監視装置において得られるデータ、および隣接の他の風力発電装置から無線により受信した他の風力発電装置における軸受監視装置のデータをさらに他の風力発電装置へ無線により送信することによって、各風力発電装置における軸受監視装置のデータが送信装置に収集される。そして、その収集されたデータが送信装置によって監視サーバへ無線により送信される。
【００２３】
したがって、この発明によれば、複数の風力発電装置を備えるウィンドファームにおいて、各風力発電装置のナセルに設けられる軸受監視装置のデータを遠隔の監視サーバへ無線により安定的に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。
【図２】図１に示す風力発電装置の構成を示した図である。
【図３】図２に示す送信装置の構成を概略的に示した図である。
【図４】図３に示す回転テーブルの動作を説明するための第１の図である。
【図５】図３に示す回転テーブルの動作を説明するための第２の図である。
【図６】図３に示す回転制御部の機能ブロック図である。
【図７】図１に示す風力発電装置１１における軸受監視のデータ処理に関する機能ブロック図である。
【図８】図１に示す風力発電装置１０における軸受監視のデータ処理に関する機能ブロック図である。
【図９】実施の形態２における風力発電装置の構成を概略的に示した図である。
【図１０】ナセルが回動したときのデータ伝送を説明するための図である。
【図１１】実施の形態３における風力発電装置の構成を概略的に示した図である。
【図１２】実施の形態４による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。
【図１３】実施の形態５による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。
【図１４】実施の形態６による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。
【図１５】ナセル直下におけるタワーに通信装置が設置された図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。図１を参照して、ウィンドファーム１は、複数の風力発電装置１０，１１を備える。各風力発電装置１０，１１は、風力を用いて発電する。風力発電装置１１は、ウィンドファーム１に設けられる複数の風力発電装置のうち、遠隔の監視サーバ１２（後述）に最も近いものであり、監視サーバ１２へデータ送信を送信する送信装置を備えている点を除いて、他の風力発電装置１０の構成と同じである。
【００２７】
各風力発電装置１０，１１の高さは同等であり、ウィンドファーム１内において、各風力発電装置１０，１１は、隣接の風力発電装置とたとえば数百メートルの間隔をあけて配設される。
【００２８】
各風力発電装置１０，１１において、風力を回転力に変換するブレード、およびその回転力を電力に変換するための増速機や発電機等を格納するナセルは、タワー（支柱）上の高所（たとえば地上数十メートル）に設置される。ブレードおよびナセルは、タワー上に回動自在に支持され、風向きに応じてヨー角が制御される。
【００２９】
各風力発電装置１０，１１には、ブレードから回転力を受ける主軸や増速機、発電機等において、複数の軸受（たとえば転がり軸受）が設けられている。そして、各風力発電装置１０，１１のナセル内には、主軸等の軸受の状態を検出するためのセンサ（振動センサや温度センサ等）が設置されるとともに、センサからの検出値に基づいて軸受の状態を監視するための軸受監視装置が設置される。
【００３０】
また、各風力発電装置１０，１１には、隣接する他の風力発電装置と無線ＬＡＮにより通信するための通信装置がさらに設けられる。無線ＬＡＮの通信規格としては、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａや１１ｂ，１１ｇ等が用いられる。上述のように、各風力発電装置１０，１１は、隣接の風力発電装置とたとえば数百メートルの間隔をあけて配置されるので、各風力発電装置１０，１１は、ウィンドファーム１全域の通信はできないけれども、隣接する風力発電装置とは通信可能である。そして、このウィンドファーム１においては、各風力発電装置１０において得られる軸受監視用のデータが隣接の風力発電装置を次々と介して風力発電装置１１に収集される。
【００３１】
風力発電装置１１は、ウィンドファーム１に立設された複数の風力発電装置の中で監視サーバ１２に最も近いものである。風力発電装置１１には、地上に設けられる遠隔の監視サーバ１２へ無線によりデータを送信するための送信装置が設けられる。そして、風力発電装置１１は、収集された各風力発電装置１０のデータおよび風力発電装置１１において得られるデータを監視サーバ１２へ無線により送信する。
【００３２】
図２は、図１に示した風力発電装置１１の構成を示した図である。なお、図１に示した各風力発電装置１０の構成は、風力発電装置１１が送信装置８４（後述）を備えている点を除いて風力発電装置１１と同じであるので、以下では、風力発電装置１１の構成について説明する。
【００３３】
図２を参照して、風力発電装置１１は、主軸２０と、ブレード３０と、増速機４０と、発電機５０と、主軸用軸受（以下、単に「軸受」と称する。）６０と、振動センサ７０と、軸受監視装置８０と、通信装置８２と、送信装置８４とを含む。主軸２０の一部、増速機４０、発電機５０、軸受６０、振動センサ７０、軸受監視装置８０、通信装置８２および送信装置８４は、ナセル９０に格納され、ナセル９０は、タワー１００上に回動自在に支持される。
【００３４】
主軸２０は、ナセル９０内に進入して増速機４０の入力軸に接続され、軸受６０によって回転自在に支持される。主軸２０は、ブレード３０が風力を受けることによって発生する回転力を増速機４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は、主軸２０の先端に設けられ、風力を回転力に変換して主軸２０に伝達する。
【００３５】
軸受６０は、ナセル９０内において固設され、主軸２０を回転自在に支持する。軸受６０は、転がり軸受によって構成され、たとえば、自動調心ころ軸受や円すいころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等によって構成される。なお、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。振動センサ７０は、軸受６０に固設される。振動センサ７０は、軸受６０の振動を検出し、その検出値を軸受監視装置８０へ出力する。振動センサ７０は、たとえば、圧電素子を用いた加速度センサによって構成される。
【００３６】
増速機４０は、主軸２０と発電機５０との間に設けられ、主軸２０の回転速度を増速して発電機５０へ出力する。一例として、増速機４０は、遊星ギヤや中間軸、高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。なお、特に図示しないが、この増速機４０内にも、複数の軸を回転自在に支持する複数の軸受が設けられている。発電機５０は、増速機４０の出力軸に接続され、増速機４０から受ける回転力によって発電する。発電機５０は、たとえば、誘導発電機によって構成される。なお、この発電機５０内にも、ロータを回転自在に支持する軸受が設けられている。
【００３７】
軸受監視装置８０は、ナセル９０内に設けられ、軸受６０の振動の検出値を振動センサ７０から受ける。そして、軸受監視装置８０は、その受けた検出値に基づいて軸受６０の状態を判定する。たとえば、軸受監視装置８０は、軸受６０の振動波形の実効値算出や振動波形の周波数分析等を行ない、それらの演算結果の大きさや推移等に基づいて軸受６０の状態を判定する。そして、軸受監視装置８０は、軸受６０の状態の判定結果を送信装置８４へ出力する。
【００３８】
通信装置８２は、隣接する風力発電装置１０のナセル内に設けられる通信装置と無線ＬＡＮにより通信するための装置である。この通信装置８２は、通信方向が特定されない無指向性アンテナを含む。なお、通信装置８２は、特定の平面のみにおいて無指向性のパターンをもつ、いわゆる全方向性アンテナであってもよい。これにより、各風力発電装置１０，１１は、風向きに応じてナセル９０が回動しても、隣接する風力発電装置と通信することができる。そして、通信装置８２は、隣接する少なくとも１つの風力発電装置１０から送信される、各風力発電装置１０における軸受６０の状態の判定結果を受信し、受信したデータを送信装置８４へ出力する。なお、通信装置８２から送信装置８４への通信は、有線でも無線でもよい。
【００３９】
送信装置８４は、通信装置８２によって受信された各風力発電装置１０のデータ、および軸受監視装置８０から受ける風力発電装置１１自体のデータを、地上に設けられる遠隔の監視サーバ１２（図１）へ無線により送信する。送信装置８４は、風力発電装置１１から遠隔の監視サーバ１２へデータを送信するために、データ伝送距離が長い指向性アンテナを含む。また、タワー１００上に設けられるナセル９０と地上の監視サーバ１２との間には高度差があるので、上記指向性アンテナは、監視サーバ１２の受信アンテナと対向するように傾けられる。
【００４０】
ここで、上述のように、ナセル９０は風向きに応じて回動するところ、送信装置８４には、ナセル９０が回動しても指向性アンテナを監視サーバ１２へ向けさせるための回転機構が設けられる。
【００４１】
図３は、図２に示した送信装置８４の構成を概略的に示した図である。図３を参照して、送信装置８４は、指向性アンテナ９１と、回転テーブル９２と、回転制御部９３とを含む。指向性アンテナ９１は、回転テーブル９２上に設けられる。そして、上述のように、この送信装置８４が設けられるナセル９０と監視サーバ１２（図１）との間には高度差があるので、指向性アンテナ９１は、地上の監視サーバ１２の受信アンテナと対向するように傾けられる。
【００４２】
回転テーブル９２は、回転制御部９３上に回転自在に設けられ、回転制御部９３によって駆動される。回転制御部９３は、ナセル９０が回動しても指向性アンテナ９１が監視サーバ１２の受信アンテナと対向してデータ通信が可能となるように、ナセル９０のヨー角に応じて回転テーブル９２の回転角を制御する。
【００４３】
図４，図５は、図３に示した回転テーブル９２の動作を説明するための図である。図４を参照して、ナセル９０の後方（ブレード３０をナセル９０の前方とする。）に監視サーバ１２が位置するようにナセル９０のヨー角が制御されているものとする。この状態においては、送信装置８４の指向性アンテナ９１が監視サーバ１２の受信アンテナ１３に対向するように、指向性アンテナ９１がナセル９０の後方に傾く回転位置に回転テーブル９２の回転角が制御される。
【００４４】
図５を参照して、風向きが変わったことにより、ナセル９０の向きが反転したものとする。そうすると、ナセル９０のヨー角に応じて送信装置８４の回転テーブル９２も回転し、指向性アンテナ９１がナセル９０の前方に傾く回転位置に回転テーブル９２の回転角が制御される。このように、ナセル９０が回動しても、送信装置８４の指向性アンテナ９１が監視サーバ１２の受信アンテナ１３に常時対向するように、ナセル９０のヨー角に応じて回転テーブル９２の回転角が制御される。
【００４５】
図６は、図３に示した回転制御部９３の機能ブロック図である。図６を参照して、回転制御部９３は、回転角演算部１１０と、駆動制御部１２０とを含む。回転角演算部１１０は、送信装置８４の指向性アンテナ９１（図３）が監視サーバ１２の受信アンテナ１３と常時対向するようにナセル９０のヨー角と回転テーブル９２（図３）の回転角とが対応付けられたマップ等を用いて、ナセル９０のヨー角を制御するヨー制御部１３０において用いられるヨー角指令値θに基づいて回転テーブル９２の回転角指令値を算出する。なお、ヨー角がセンサ等により検出される場合には、そのセンサからの信号に基づいて回転テーブル９２の回転角指令値を算出してもよい。
【００４６】
駆動制御部１２０は、回転角演算部１１０により算出された回転テーブル９２の回転角指令値に回転テーブル９２の回転角が一致するように、回転テーブル９２を駆動するための指令を生成する。そして、この駆動制御部１２０により生成された駆動指令に基づいて回転テーブル９２が駆動される。
【００４７】
図７は、図１に示した風力発電装置１１における軸受監視のデータ処理に関する機能ブロック図である。図７を参照して、軸受監視装置８０は、信号処理部１４０と、判定部１５０とを含む。信号処理部１４０は、軸受６０の振動の検出値を振動センサ７０から受け、その検出値に基づいて軸受の状態を判定するための信号処理を実行する。一例として、信号処理部１４０は、軸受６０の振動波形の実効値を算出したり、振動波形の周波数分析を行なうためのＦＦＴ演算処理を実行したりする。
【００４８】
判定部１５０は、信号処理部１４０によって信号処理されたデータに基づいて、軸受６０の状態を判定する。一例として、判定部１５０は、信号処理部１４０から受けるデータを予め定められたしきい値と比較し、信号処理部１４０から受けるデータがしきい値を超えている場合には、軸受６０に異常が発生しているものと判定する。そして、判定部１５０は、軸受６０の状態を示す判定結果を送信装置８４へ出力する。
【００４９】
送信装置８４は、この風力発電装置１１における軸受６０の状態の判定結果を判定部１５０から受け、その受けた判定結果を遠隔の監視サーバ１２（図１）へ無線により送信する。また、送信装置８４は、通信装置８２によって受信された他の各風力発電装置１０における軸受状態の判定結果も通信装置８２から受け、その受けた判定結果を監視サーバ１２へ送信する。
【００５０】
なお、上述のように、図１に示した各風力発電装置１０の構成は、風力発電装置１１が備える送信装置８４を備えていない点を除いて風力発電装置１１と同じである。
【００５１】
図８は、図１に示した各風力発電装置１０における軸受監視に関する機能ブロック図である。図８を参照して、各風力発電装置１０においては、判定部１５０は、軸受６０の状態を示す判定結果を通信装置８２へ出力する。そして、通信装置８２は、この風力発電装置１０における軸受６０の状態の判定結果を判定部１５０から受け、その受けた判定結果を隣接の他の風力発電装置１０へ無線により送信する。また、通信装置８２は、他の各風力発電装置１０における軸受状態の判定結果を他の風力発電装置１０から受信し、その受信した判定結果をさらに他の風力発電装置１０へ送信する。
【００５２】
以上のように、この実施の形態１においては、各風力発電装置１０，１１に通信装置８２が設けられる。そして、各風力発電装置１０が、当該風力発電装置１０の軸受監視装置８０において得られるデータ、および隣接の他の風力発電装置１０から受信した他の風力発電装置１０における軸受監視装置８０のデータをさらに他の風力発電装置１０へ次々と送信することによって、各風力発電装置１０における軸受監視装置８０のデータが風力発電装置１１に収集される。風力発電装置１１には、地上に設けられる遠隔の監視サーバ１２へデータを送信するための送信装置８４が設けられる。そして、風力発電装置１１に収集された各風力発電装置１０のデータ、および風力発電装置１１の軸受監視装置８０において得られるデータが送信装置８４から遠隔の監視サーバ１２へ無線により送信される。
【００５３】
したがって、この実施の形態１によれば、複数の風力発電装置１０，１１を備えるウィンドファーム１において、各風力発電装置１０，１１のナセル９０に設けられる軸受監視装置８０のデータを遠隔の監視サーバ１２へ無線により安定的に伝送することができる。
【００５４】
また、この実施の形態１においては、風力発電装置１１のナセル９０に設けられる送信装置８４から地上に設けられる遠隔の監視サーバ１２へ指向性アンテナ９１を用いてデータが送信される。そして、送信装置８４に回転テーブル９２および回転制御部９３が設けられることにより、ナセル９０が回動しても指向性アンテナ９１と監視サーバ１２の受信アンテナ１３との対向が維持される。したがって、この実施の形態１によれば、ナセル９０が回動しても風力発電装置１１から監視サーバ１２へ安定してデータを伝送することができる。
【００５５】
［実施の形態２］
上述のように、風力発電装置１１から遠隔の監視サーバ１２へのデータ伝送には、長距離伝送可能な指向性アンテナが用いられる。そして、上記の実施の形態１では、風力発電装置１１のナセル９０が回動しても風力発電装置１１から監視サーバ１２へのデータ伝送を可能とするために、ナセル９０の回動に応じて回転する回転テーブル９２が設けられ、回転テーブル９２上に指向性アンテナ９１を設けるものとした。
【００５６】
この実施の形態２では、風力発電装置１１のナセル９０が回動しても監視サーバ１２へのデータ伝送を可能とするために、回転テーブル９２に代えて複数の指向性アンテナが設けられる。
【００５７】
図９は、実施の形態２における風力発電装置の構成を概略的に示した図である。なお、この図９では、風力発電装置１１のナセル９０の内部をナセル９０の上方から見た図が示される。図９を参照して、風力発電装置１１のナセル９０内には、複数の指向性アンテナ９１−１〜９１−４が設けられる。この指向性アンテナ９１−１〜９１−４は、風力発電装置１１から監視サーバ１２へのデータの送信を行なう送信装置を構成するものであり、この図９では、一例として４つの指向性アンテナ９１−１〜９１−４が設けられているが、指向性アンテナの数はこれに限られるものではない。
【００５８】
各指向性アンテナ９１−１〜９１−４は、データの送信方向がナセル９０の外部を向くようにナセル９０内において固設される。この図９では、ナセル９０の右側に監視サーバ１２が位置しており、ナセル９０の右側に配設された指向性アンテナ９１−１，９１−２から監視サーバ１２へデータが送信される。
【００５９】
また、図１０に示すように、ナセル９０が回動してナセル９０の左側に監視サーバ１２が位置する場合には、ナセル９０の左側に配設された指向性アンテナ９１−３，９１−４から監視サーバ１２へデータが送信される。
【００６０】
なお、特に説明は行なわないが、この実施の形態２における風力発電装置１１のその他の構成は、図２に示した実施の形態１における風力発電装置１１の送信装置８４を除く部分と同じである。
【００６１】
以上のように、この実施の形態２においては、風力発電装置１１から遠隔の監視サーバ１２へデータを送信するための指向性アンテナが複数設けられる。したがって、この実施の形態２によれば、風力発電装置１１のナセル９０が風向きによって回動しても、複数設けられた指向性アンテナ９１−１〜９１−４のいずれかから監視サーバ１２へ安定してデータを送信することができる。
【００６２】
［実施の形態３］
実施の形態１，２では、風力発電装置１１から遠隔の監視サーバ１２へデータを送信する送信装置は、風力発電装置１１のナセル９０内に設けられるものとしたが、この実施の形態３では、風力発電装置１１のナセル９０の直下におけるタワー１００に送信装置が配設される。
【００６３】
図１１は、実施の形態３における風力発電装置の構成を概略的に示した図である。なお、この図１１では、風力発電装置１１をナセル９０の側方から見た図が示される。図１１を参照して、実施の形態３における風力発電装置１１は、図２に示した風力発電装置１１の構成において、送信装置８４に代えて送信装置８４Ａを含む。
【００６４】
送信装置８４Ａは、ナセル９０の直下におけるタワー１００に設けられる。たとえば、タワー１００のナセル９０直下にテーブル１０２が設けられ、テーブル１０２上に送信装置８４Ａが設置される。ナセル９０から送信装置８４Ａへのデータ伝送は、信号線９４を介して行なわれるものとするが、ここのデータ伝送にも無線通信を用いてもよい。
【００６５】
送信装置８４Ａは、指向性アンテナ９１を含む。送信装置８４Ａは、回動しないタワー１００に設けられるので、この送信装置８４Ａは、図３に示した送信装置８４における回転テーブル９２および回転制御部９３を備えていない。そして、指向性アンテナ９１は、監視サーバ１２の受信アンテナ１３と対向するようにタワー１００に固設される。
【００６６】
以上のように、この実施の形態３によれば、回動しないタワー１００に送信装置８４Ａを設置したので、送信装置８４Ａの指向性アンテナ９１をナセル９０の回動に応じて回転させる回転機構を備えたり、複数の指向性アンテナを備えたりする必要がない。
【００６７】
［実施の形態４］
上記の各実施の形態１〜３では、風力発電装置１１にデータ送信用の指向性アンテナが設けられ、風力発電装置１１から地上の監視サーバ１２へ直接データが送信される。この実施の形態４では、風力発電装置１１から監視サーバ１２へのデータ伝送に無線電話網（携帯電話網や衛星電話網等）が用いられる。
【００６８】
図１２は、実施の形態４による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。図１２を参照して、ウィンドファーム１Ａは、図１に示したウィンドファーム１の構成において、風力発電装置１１に代えて風力発電装置１１Ａを備える。風力発電装置１１Ａは、携帯電話網２００のアクセスポイント２１０へアクセスするための図示されないアンテナを含む。
【００６９】
そして、風力発電装置１１Ａは、携帯電話網２００のアクセスポイント２１０へアクセスし、風力発電装置１１Ａに収集された各風力発電装置１０の軸受監視データおよび風力発電装置１１Ａにおいて得られる軸受監視データが携帯電話網２００を介して監視サーバ１２へ送信される。
【００７０】
なお、上記においては、携帯電話網２００を介して風力発電装置１１Ａから監視サーバ１２へデータが伝送されるものとしたが、携帯電話網２００に代えて図示されない衛星電話網を介して風力発電装置１１Ａから監視サーバ１２へデータを伝送してもよい。
【００７１】
以上のように、この実施の形態４によれば、指向性アンテナを用いて風力発電装置１１Ａから監視サーバ１２へデータを送信できないほどウィンドファーム１Ａと監視サーバ１２との間に距離があっても、風力発電装置１１Ａから監視サーバ１２へデータを伝送することができる。
【００７２】
［実施の形態５］
図１３は、実施の形態５による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。図１３を参照して、ウィンドファーム１Ｂは、図１に示したウィンドファーム１の構成において、風力発電装置１１に代えて風力発電装置１０を備え、タワー１００Ａおよび送信装置８４Ｂをさらに備える。
【００７３】
タワー１００Ａは、ウィンドファーム１Ｂに設けられる複数の風力発電装置１０の中で監視サーバ１２に最も近いものに隣接して立設される。タワー１００Ａの高さは、隣接する風力発電装置１０と同等である。そして、タワー１００Ａの上部に送信装置８４Ｂが固設される。
【００７４】
送信装置８４Ｂは、各風力発電装置１０のデータを隣接の風力発電装置１０から受信し、その受信したデータを地上の監視サーバ１２へ送信する。送信装置８４Ｂは、タワー１００Ａの上部に設けられることにより隣接の風力発電装置１０のナセル９０に近接して配置されるので、隣接の風力発電装置１０からデータを受信するための受信アンテナには無指向性アンテナを用いることができる。
【００７５】
また、送信装置８４Ｂは、回動しないタワー１００Ａに設けられるので、監視サーバ１２へデータを送信するための指向性アンテナをナセルの回動に応じて回転させる回転機構を備えたり、複数の指向性アンテナを備えたりする必要はなく、地上の監視サーバ１２に対向するように指向性アンテナを１つ有していればよい。
【００７６】
以上のように、この実施の形態５によっても、ナセル９０の回動を考慮することなく、各風力発電装置１０において得られる軸受監視データを監視サーバ１２へ安定して送信することができる。
【００７７】
［実施の形態６］
この実施の形態６では、実施の形態５と同様にタワー上に送信装置が別途設けられ、送信装置から遠隔の監視サーバ１２へのデータ伝送に無線電話網が用いられる。
【００７８】
図１４は、実施の形態６による監視システムが適用されるウィンドファームの全体図である。図１４を参照して、ウィンドファーム１Ｃは、図１３に示したウィンドファーム１Ｂの構成において、送信装置８４Ｂに代えて送信装置８４Ｃを備える。
【００７９】
送信装置８４Ｃは、携帯電話網２００のアクセスポイント２１０へアクセスするための図示されないアンテナを含む。そして、送信装置８４Ｃは、携帯電話網２００のアクセスポイント２１０へアクセスし、隣接の風力発電装置１０から受信した各風力発電装置１０の軸受監視データが携帯電話網２００を介して監視サーバ１２へ送信される。
【００８０】
なお、上述のように、携帯電話網２００に代えて図示されない衛星電話網を介して送信装置８４Ｃから監視サーバ１２へデータを伝送してもよい。
【００８１】
以上のように、この実施の形態６によっても、各風力発電装置１０において得られる軸受監視データを監視サーバ１２へ安定して送信することができる。
【００８２】
なお、上記の各実施の形態１〜６においては、各風力発電装置１０のナセル９０内に通信装置８２が設けられるものとしたが、図１５に示すように、ナセル９０の直下におけるタワー１００に通信装置８２を設置してもよい。また、この場合においては、タワー１００は回動しないので、通信装置８２において指向性アンテナを用いることも可能である。なお、ナセル９０と通信装置８２とのデータ伝送は、信号線９５を介して行なわれるものとするが、ここのデータ伝送にも無線通信を用いてもよい。
【００８３】
また、上記の各実施の形態においては、主軸２０の軸受６０に振動センサ７０を設置し、軸受監視装置８０は、軸受６０の状態を監視するものとしたが、増速機や発電機等に用いられるその他の軸受の状態を軸受監視装置８０によって監視してもよい。また、振動センサ７０とともに、または振動センサ７０に代えて、温度センサや、潤滑油やグリース中の鉄粉量を計測するセンサ、ＡＥセンサ（アコースティックエミッションセンサ）等、各種センサを軸受に設置し、これらのセンサからの検出値を用いて軸受監視装置８０により軸受の状態を監視してもよい。
【００８４】
なお、上記において、タワー１００は、この発明における「支柱」の一実施例に対応し、タワー１００Ａは、この発明における「もう１つの支柱」の一実施例に対応する。
【００８５】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ〜１Ｃ  ウィンドファーム、１０，１１，１１Ａ  風力発電装置、１２  監視サーバ、１３  受信アンテナ、２０  主軸、３０  ブレード、４０  増速機、５０  発電機、６０  軸受、７０  振動センサ、８０  軸受監視装置、８２  通信装置、８４，８４Ａ〜８４Ｃ  送信装置、９０  ナセル、９１，９１−１〜９１−４  指向性アンテナ、９２  回転テーブル、９３  回転制御部、９４，９５  信号線、１００，１００Ａ  タワー、１０２  テーブル、１１０  回転角演算部、１２０  駆動制御部、１３０  ヨー制御部、１４０  信号処理部、１５０  判定部、２００  携帯電話網、２１０  アクセスポイント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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