(57)【要約】【課題】高所作業を必要とせず、より安全に検査を行うことができ、検査にかかるコストを低減すること。【解決手段】風力発電設備（１０）の検査装置（２０）であって、風力発電設備（１０）に接触させる接触部（５４）を有する飛行体（５）と、接触部（５４）が風力発電設備（１０）に接触して取得した情報を用いて風力発電設備（１０）を検査する検査体（６）と、を備える。【選択図】図１
2019027413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電設備の検査装置であって、
前記風力発電設備に接触させる接触部を有する飛行体と、
前記接触部が前記風力発電設備に接触して取得した情報を用いて前記風力発電設備を検査する検査体と、
を備えることを特徴とする風力発電設備の検査装置。
【請求項２】
前記接触部は、導電性を有し、
前記検査体は、前記風力発電設備の導通を検査する導通テスターであることを特徴とする請求項１に記載の風力発電設備の検査装置。
【請求項３】
前記風力発電設備は、落雷による電流を大地もしくは水中に逃がす避雷装置を備え、
前記導通テスターは、一端が前記飛行体の前記接触部に通電可能に接続され、他端が前記避雷装置に通電可能に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電設備の検査装置。
【請求項４】
前記風力発電設備は、大地もしくは水域に立設された支柱と、前記支柱に設けられ、軸回りに回転する風車とを備え、
前記避雷装置は、前記風車のブレードに露出するように設けられた受雷部と、前記受雷部と大地もしくは水中とを通電可能に接続する導体と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の風力発電設備の検査装置。
【請求項５】
前記受雷部は、前記ブレードの先端部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の風力発電設備の検査装置。
【請求項６】
前記支柱は、導電性を有し、
前記導体は、前記支柱に通電可能に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の風力発電設備の検査装置。
【請求項７】
風力発電設備の検査方法であって、
飛行体を前記風力発電設備に接触させて前記風力発電設備に関する情報を取得するステップと、
取得した情報を用いて前記風力発電設備を検査するステップと、
を有することを特徴とする風力発電設備の検査方法。
【請求項８】
前記風力発電設備は、落雷による電流を大地もしくは水中に逃がす避雷装置を備え、
前記飛行体は、導電性を有すると共に前記風力発電設備に接触させる接触部を備え、
前記風力発電設備の導通を検査する検査体の一端を前記接触部に通電可能に接続し、他端を前記避雷装置に通電可能に接続するステップと、
前記飛行体を浮上させて前記接触部を前記避雷装置に接触させて閉回路を形成するステップと、
前記閉回路内に電流が流れているか否かを判定するステップと、  
を有することを特徴とする請求項７に記載の風力発電設備の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備の検査装置及び風力発電設備の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然環境にやさしい発電方式として、風力発電の需要が高まっている。風力発電設備は、風力を受けた風車が回転し、風車の回転力を風力タービンに伝達することで風力タービンを回転させて発電することができる。
風力発電設備は、落雷による損傷を防ぐため、落雷による電流を大地もしくは海等の水中に逃がすことができるように構成されている。具体的には、風車のブレードの先端には、導電性を有する受雷部が設けられており、この受雷部に導電性を有する導体が接続されている（例えば、特許文献１参照）。導体はブレード内に通されており、風車を支持するナセルを通って、大地もしくは海等の水域に立設され、導電性を有する支柱に接続されている。
【０００３】
風力発電の需要の高まりに伴い、風力発電設備も大きくなってきており、風力発電設備の損傷による被害も大きくなるので、風力発電設備の定期的な検査が義務付けられている（例えば、特許文献２参照）。この検査においては、例えば、落雷による損傷対策として、落雷により風力発電設備に流れる電流を大地もしくは水中等に流せるか否かを検査する導通検査が検査項目の一つとして課されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５００４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、風力発電設備は上記のように構成されているので、導通検査の際には、風車のブレードの先端に設けられている受雷部にテスターを接触させる必要がある。この場合、クレーン車のゴンドラに作業者を乗せてブレードの先端までゴンドラを上昇させ、作業者が受雷部にテスターの一端を接触させる、あるいは、作業者がナセルからロープにてブレードの先端がある位置まで下降し、作業者が受雷部にテスターの一端を接触させる。
いずれの場合にしても、ブレードの先端での作業は高所作業になるため、作業者の安全確保のための措置や、大型クレーンや熟練したロープワークの作業者が必要となり、検査にかかるコストが嵩むという問題があった。なお、この問題は、導通検査に限られたものではなく、ブレードの表面の検査等でも同じ問題を抱えており、改善が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高所作業を必要とせず、より安全に検査を行うことができ、検査にかかるコストを低減することができる風力発電設備の検査装置及び風力発電設備の検査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】
上記課題を解決するため、本発明は、風力発電設備の検査装置であって、前記風力発電設備に接触させる接触部を有する飛行体と、前記接触部が前記風力発電設備に接触して取得した情報を用いて前記風力発電設備を検査する検査体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記接触部は、導電性を有し、前記検査体は、前記風力発電設備の導通を検査する導通テスターであることが好ましい。
【０００９】
また、前記風力発電設備は、落雷による電流を大地もしくは水中に逃がす避雷装置を備え、前記導通テスターは、一端が前記飛行体の前記接触部に通電可能に接続され、他端が前記避雷装置に通電可能に接続されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記風力発電設備は、大地もしくは水域に立設された支柱と、前記支柱に設けられ、軸回りに回転する風車とを備え、前記避雷装置は、前記風車のブレードに露出するように設けられた受雷部と、前記受雷部と大地もしくは水中とを通電可能に接続する導体と、を備えることが好ましい。
【００１１】
また、前記受雷部は、前記ブレードの先端部に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記支柱は、導電性を有し、前記導体は、前記支柱に通電可能に接続されていることが好ましい。
【００１３】
本発明は、風力発電設備の検査方法であって、飛行体を前記風力発電設備に接触させて前記風力発電設備に関する情報を取得するステップと、取得した情報を用いて前記風力発電設備を検査するステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記風力発電設備は、落雷による電流を大地もしくは水中に逃がす避雷装置を備え、前記飛行体は、導電性を有すると共に前記風力発電設備に接触させる接触部を備え、前記風力発電設備の導通を検査する検査体の一端を前記接触部に通電可能に接続し、他端を前記避雷装置に通電可能に接続するステップと、前記飛行体を浮上させて前記接触部を前記避雷装置に接触させて閉回路を形成するステップと、前記閉回路内に電流が流れているか否かを判定するステップと、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高所作業を必要とせず、より安全に検査を行うことができ、検査にかかるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】地表で検査を行う場合における風力発電設備及びその検査装置の概要を示す図である。
【図２】検査装置の飛行体の概要を示す斜視図である。
【図３】検査装置の飛行体の概要を示す側面図である。
【図４】ナセル内で検査を行う場合における風力発電設備及びその検査装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。以下では、検査対象となる風力発電設備について説明した後、風力発電設備の検査を行う検査装置及び検査方法について説明する。
【００１８】
＜風力発電設備＞
風力発電設備１０は、周囲に高層建造物がなく、風況のよい場所（山頂、沿岸、洋上等）に設けられている。
図１に示すように、風力発電設備１０は、支柱１と、ナセル２と、風車３と、避雷装置４と、を備えている。
【００１９】
支柱１は、地面又は海等の水域に設けられた基礎に立設されている。支柱１は、内部に空洞が形成されており、作業者が保守や点検のために支柱１内を移動できるようになっている。支柱１は、例えば、十分な強度を有する導電性材料から形成されており、支柱１に流れる電流を、接地線１１を介して大地もしくは水中（海底、水底を含む）に逃がすことができる。支柱１の基端部には、大地もしくは水中に接地する接地線１１が通電可能（電気的）に接続されている。すなわち、支柱１及び接地線１１は、避雷装置４の一部としても機能する。
【００２０】
ナセル２は、支柱１の上端部に設けられている。ナセル２は、内部に空洞が形成されており、作業者が保守や点検のためにナセル２内を移動できるようになっている。ナセル２内には、風車３の軸３１から伝達された回転力を電気に変換する発電機、発電機の発電効率を高めるために風車３の軸３１の回転速度を増加させる増速機、強風時の風車３の回転を停止させるブレーキ装置等が設けられている。
【００２１】
風車３は、回転軸となる軸３１と、軸３１に所定間隔をあけて設けられたブレード３２と、を備えている。軸３１の一部は、ナセル２内に収容されており、増速機に連結されている。ブレード３２は、例えば、軸３１に対して互いに等間隔となるように合計３枚設けられている。
【００２２】
避雷装置４は、落雷による電流を大地もしくは水中に逃がすものである。避雷装置４は、受雷部４１と、導体４２と、を備えている。
受雷部４１は、導電性材料から形成されており、ブレード３２の先端部又は先端部近傍に設けられている。受雷部４１は、一端がブレード３２の表面に露出するように、ブレード３２に設けられている。
導体４２は、導電性材料から形成されており、ブレード３２の内部に設けられている。導体４２は、ブレード３２の長手方向（延在方向）に沿って設けられており、一端が受雷部４１に通電可能に接続され、他端が支柱１の上端部に通電可能に接続されている。
【００２３】
＜風力発電設備の検査装置＞
風力発電設備１０の検査装置２０について説明する。
検査装置２０は、風力発電設備１０の導通を検査するものである。これは、風力発電設備１０のうち、特に、ブレード３２には落雷により大きな電流が流れることがあるため、その電流を大地もしくは水中へ逃がすために導通が確保されていることが風力発電設備１０の損傷を防止するために必要だからである。
図１〜図３に示すように、風力発電設備１０の検査装置２０は、飛行体５と、検査体６と、電源７と、を備えている。
【００２４】
飛行体５は、遠隔操作により空中を飛行することができるものである。飛行体５は、本体部５１と、駆動部５２と、翼部５３と、接触部５４と、制御部５５と、を備えている。
本体部５１は、飛行体５のフレームをなすものであり、各部５２〜５５を支持する。
駆動部５２は、翼部５３を回転させるものであり、例えば、モータから構成されている。駆動部５２は、翼部５３毎に設けられており、図２、図３においては、４つ設けられている。
翼部５３は、各駆動部５２の駆動軸に設けられており、駆動部５２の駆動によって回転する回転翼である。
接触部５４は、ブレード３２に設けられている受雷部４１に接触させるものである。接触部５４は、導電性材料から形成されており、本体部５１から外側に突出した位置に設けられている。接触部５４の先端部は、多少の位置ズレがあった場合でも受雷部４１に接触しやすくするため、受雷部４１よりも大きな接触面を有するように形成されている。接触部５４は、通電可能な状態で支持部５４ａに支持されている。支持部５４ａは、導電性材料から形成されており、検査体６の一方のリード６１に通電可能に接続されている。
制御部５５は、本体部５１内に設けられており、各駆動部５２の駆動を独立して制御する。制御部５５は、各駆動部５２の駆動を独立して制御することで、各翼部５３の回転速度を調節することができる。すなわち、制御部５５は、各翼部５３の回転速度に差をつけることによって、飛行体５の上昇、下降、前進、後退、水平方向への回転を自在に行わせることができる。
【００２５】
検査体６は、風力発電設備１０に電流を流して導通の状態を検査する導通テスターであり、２つのリード６１，６２を備えている。
一方のリード６１は、飛行体５の支持部５４ａに通電可能に接続されている。他方のリード６２は、風力発電設備１０の接地線１１に通電可能に接続されている。
これにより、支持部５４ａに設けられた接触部５４が受雷部４１に接触することで、閉回路が形成されて電流が流れるので、電流が流れるか否かの情報に基づいて風力発電設備１０の導通検査の判定を行うことができる。
【００２６】
電源７は、飛行体５に電力を供給するものである。電源７は、地上に設けられており、ケーブル７１により、飛行体５の制御部５５に通電可能に接続されている。
【００２７】
＜風力発電設備の検査方法＞
検査装置２０を用いた風力発電設備１０の検査方法について説明する。以下では、風力発電設備１０の導通検査方法について説明する。
検査体６のリード６１を支持部５４ａに接続すると共に、リード６２を接地線１１に接続した後、操縦者は、飛行体５を操縦し、ブレード３２の先端部近傍まで飛行体５を浮上させる。操縦者は、飛行体５に備え付けられたカメラで撮像した映像や、地上からの望遠鏡での確認により、接触部５４が受雷部４１に対向するように飛行体５の位置を調節する。
飛行体５の位置を決めた後、操縦者は、飛行体５をブレード３２に接近させて接触部５４を受雷部４１に接触させる。このとき、受雷部４１及び導体４２が断線していなければ、検査体６から出力された電流は、リード６１、支持部５４ａ、接触部５４、受雷部４１、導体４２、支柱１、接地線１１及びリード６２によって形成される閉回路内を流れ続ける。この閉回路内に電流が流れるか否かを判定することにより、風力発電設備１０の導通検査を行うことができる。
なお、導通が確認された場合には、検査体６からブザー音が鳴る等、検査体６に報知部を設けておくことで、作業者は容易に導通の判定結果を知ることができる。
【００２８】
以上のように、風力発電設備１０の検査装置２０及び検査方法によれば、飛行体５に導電性を有する接触部５４を設け、検査体６を接触部５４と接地線１１とに通電可能に接続し、飛行体５を浮上させて高所にあるブレード３２の受雷部４１に接触部５４を接触させる。これにより、風力発電設備１０の避雷装置４と検査装置２０の飛行体５及び検査体（導電テスター）６とで閉回路が形成されるので、この閉回路内に検査体６から供給される電流が流れるか否かの情報に基づいて導通を判定することにより、導通検査を行うことができる。
したがって、作業者は、ブレード３２のある高所まで行かなくても、地上から飛行体５を遠隔操作し、接触部５４と受雷部４１とを接触させて風力発電設備１０の導通検査を行うことができる。よって、作業者の安全確保のための措置や、大型クレーンや熟練したロープワークの作業者を必要とせず、従来よりも安全に検査を行うことができ、検査にかかるコストを低減することができる。ここで、飛行体５を風力発電設備１０に接触させることは、通常、墜落の恐れや、飛行体５の姿勢の保持等の観点から考えられないが、それを敢えて風力発電設備１０に接触させることで風力発電設備１０の導通検査をより安全かつ低コストで行うことができる。
また、支柱１を導電性材料から形成することにより、支柱１を導体４２の一部として用いることができ、導体４２を支柱１の上端から接地線１１まで設ける必要がなくなる。
また、受雷部４１をブレード３２の先端部に設けることにより、多くの落雷による電流を受雷部４１から導体４２に導くことができ、落雷によるブレード３２の損傷を抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではない。
飛行体５の操縦者は、地上から操縦する場合に限らず、例えば、図４に示すように、ナセル２の内部から飛行体５を操縦してもよい。この場合、検査体６及び電源７は、ナセル２内に配置し、検査体６のリード６１を飛行体５の支持部５４ａに通電可能に接続し、リード６２をナセル２近傍の導体４２に通電可能に接続すればよい。この手法では、ブレード３２のみに焦点を当てた導通検査を行うことができるので、支柱１や接地線１１に導通を遮断するような状況があったとしても、落雷の被害を直接受けやすいブレード３２を的確に検査することができる。  
【００３０】
また、受雷部４１は、ブレード３２の先端部に一端が露出するように設けられるものに限らず、ブレード３２の先端部を受雷部４１で構成してもよい。この場合、受雷部４１がブレード３２の一部となる。
また、導体４２は、支柱１の上端部に接続される場合に限らず、支柱１の基端部まで延ばし、大地もしくは水中に接地させてもよい。この場合には、支柱１は、導電性材料から形成されていなくてもよい。
また、図２、図３において、本体部５１は、箱状に形成されているが、このような形状に限定されることはなく、飛行体５の各機能を実現できるようであれば自由に変更可能である。
また、翼部５３の形状、数量、配置についても、飛行体５としての機能を実現できる範囲内で自由に変更可能である。
また、飛行体５の電源７は、地上や風力発電設備１０内に設けられる場合に限らず、飛行体５に内蔵させてもよい。
また、検査体６のリード６１は、支持部５４ａに通電可能に接続されたケーブルで代用してもよい。
また、上記の実施の形態においては、検査装置２０により風力発電設備１０の導通検査を行ったが、検査の対象は導通に限られず、例えば、飛行体５にハンマーを取り付けてハンマーをブレード３２に接触させ、その打音によりブレード３２の状態を検査してもよいし、飛行体５に非破壊検査装置を取り付けて非破壊検査装置をブレード３２に接触させ、その探傷試験結果によりブレード３２の状態を検査してもよい。
また、検査装置２０による検査の後、飛行体５に取り付けた補修装置や塗装装置を用いてブレード３２の補修や塗装を行わせてもよい。
また、接触部５４は、飛行体５をブレード３２に接近させた後、静電吸着の原理を利用して、受雷部４１に接触させてもよい。
また、受雷部４１が磁性体で構成されている場合、あるいは、受雷部４１近傍のブレード３２に磁性体を設けた場合には、電磁石を利用して飛行体５の接触部５４を受雷部４１に接触させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  支柱
２  ナセル
３  風車
４  避雷装置
５  飛行体
６  検査体
７  電源
１０  風力発電設備
１１  接地線
２０  検査装置
３１  軸
３２  ブレード
４１  受雷部
４２  導体
５１  本体部
５２  駆動部
５３  翼部
５４  接触部
５４ａ  支持部
５５  制御部
６１  リード
６２  リード
７１  ケーブル
【図１】
2019027413.tif 000003
【図２】
2019027413.tif 000004
【図３】
2019027413.tif 000005
【図４】
2019027413.tif 000006