(57)【要約】【課題】風力発電装置の避雷性を簡便、迅速かつ低コストに検査する方法を提供する。【解決手段】風力発電装置の避雷性検査方法であって、前記風力発電装置が、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであり、前記ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電することを特徴とする風力発電装置の避雷性検査方法である。【選択図】図３
2019138261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置の避雷性検査方法であって、
前記風力発電装置が、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであり、
前記ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電すること
を特徴とする風力発電装置の避雷性検査方法。
【請求項２】
前記遠隔操縦式無人飛行体がドローンである請求項１に記載の風力発電装置の避雷性検査方法。
【請求項３】
前記接触子が金属板、金属網または金属製ブラシからなる接触部を有するものである請求項１または請求項２に記載の風力発電装置の避雷性検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置の避雷性検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護意識の向上に伴って、温室効果ガス等を発生することなく発電可能な大型風力発電装置が急速に普及しつつある。
大型風力発電設備を構成する風車は、障害物のない平坦地や海上において地表面や海面よりも高い位置に設置されるため、落雷を受ける可能性を考慮して避雷対策を施す必要がある。
例えば、大型風力発電設備においては、風車のハブの高さが１００ｍ、風車ブレード半径が６０ｍを超えるものも開発されており、上記避雷対策を十分に施す必要がある。
【０００３】
風力発電設備全体が金属等の避雷性の高い素材により構成されている場合には、落雷した場合においても大地または海面へ放電することができるが、通常、特に風車のブレード（羽根）は軽量で腐食等を生じ難い繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等によって構成され、導電性が低いために、係るブレードに落雷した場合には、破損を避け難くなる。
【０００４】
このため、上記風車のブレードにレセプタ（受雷器）やダウンコンダクター（雷電流導電線）などを取付けて、風車ブレードに雷撃があった際に、レセプタで受雷し、ダウンコンダクター等を通じて風車タワー内の接地線へ雷撃電流を導く方法が開発されるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１は、従来の風力発電装置の全体構造の一例を示す断面図である。図１に示す風力発電装置１０においては、タワー１１の上部にナセル１２が設置されており、ナセル１２内にはロータ軸１３が回転自在に支持され、ナセル１２の外部に設置された風車ブレード１４の回転が伝達される。ナセル１２内には発電機１５が配置され、その回転子にロータ軸１３の回転が伝達されて発電が行われる。さらに、ナセル１２内には発電機制御装置１６等の電力設備や電子機器が設置されている。発電機１５により発電された電力は、タワー１１の内部を通る電力線２０により外部へ供給される。
【０００６】
ブレード１４は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等によって構成されており、当該ブレードにはレセプタ（受雷器）１７としてその一部がブレードの外部に露出する金属チップが設けられている。
ブレード１４内には、レセプタに電気的に接続するダウンコンダクターがブレードの長さ方向に設けられ、当該ダウンコンダクターはナセル１２とタワー１１を介してタワー下部の接地線１９に電気的に接続し、係る接地線１９の端部から大地への接地が行われている。
【０００７】
ブレード１４に落雷した場合、雷撃電流は、レセプタ１７からブレード１４内に設けられたダウンコンダクターおよびタワー１１の壁面を流れた後、接地線１９の端部から大地へ放電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−０９２０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した風力発電装置のダウンコンダクター（雷電流導電線）が断線等を生じて損傷している場合には、上記レセプタで受雷しても、接地線１９を通じて大地へ放電し難くなるため、定期的に導電性を検査する必要がある。
【００１０】
この場合、検査対象となるブレード１４を真下に向けた状態で、ナセル１２から真下に垂らしたロープを伝って作業者がロープワークでブレード１４の長さ方向に沿って下降し、レセプタ１７（金属チップ）に通電して導電性を確認する作業を行っており、作業者は高所において各ブレード毎に下降作業を行う必要がある。
【００１１】
上記検査は高所作業車で行うことも可能であるが、風力発電装置の大型化に伴って使用し得る高所作業車が限定されてしまい、検査費用の高額化を招いたり、検査スケジュールの柔軟な設定が行い難くなっている。
【００１２】
特に、上記ロープワークによる検査は、高所での作業になることからロープ等の検査用具の設置や撤去に時間がかかり、天候の回復や急変に対応した迅速な対応を行い難いばかりか、作業者の作業負担も大きく作業時間が長時間に及んでしまうため、簡便な検査業務を行い難かった。
【００１３】
このような状況下、本発明は、風力発電装置の避雷性を簡便、迅速かつ低コストに検査する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記技術課題を解決するために本発明者等が鋭意検討したところ、風力発電装置の避雷性検査方法であって、前記風力発電装置が、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであり、前記ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電することにより、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
（１）風力発電装置の避雷性検査方法であって、
前記風力発電装置が、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであり、
前記ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電すること
を特徴とする風力発電装置の避雷性検査方法、
（２）前記遠隔操縦式無人飛行体がドローンである上記（１）に記載の風力発電装置の避雷性検査方法および
（３）前記接触子が金属板、金属網または金属製ブラシからなる接触部を有するものである上記（１）または（２）に記載の風力発電装置の避雷性検査方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、風力発電装置の避雷性を簡便、迅速かつ低コストに検査する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】検査対象となる風力発電装置の全体構造の一例を示す断面図である。
【図２】レセプタを備えたブレードの一例を示す図である。
【図３】本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法における実施形態の概念図である。
【図４】全体が金属板からなる接触子の形態例を示す図である。
【図５】全体が金属板からなる接触子のブレード上（レセプタ上）への配置例を示す図である。
【図６】接触部が金属板からなる接触子の形態例を示す図である。
【図７】全体が金属板からなる接触子のブレード上（レセプタ上）への配置例を示す図である。
【図８】遠隔操縦式無人飛行体に取り付けられたガイドフレームの側面に金属網からなる接触子を取り付けた形態例を示す図（左図が正面図、右図が上面図）である。
【図９】遠隔操縦式無人飛行体に取り付けられたガイドフレームの側面に金属網からなる接触子を取り付けた形態例を示す図（左図が正面図、右図が上面図）である。
【図１０】遠隔操縦式無人飛行体に取り付けられたガイドフレームから延びる支柱の先端に接触子として導電体を取り付けた形態例を示す図（左図が正面図、右図が上面図）である。
【図１１】接触子である導電体が金属ブラシである場合の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法は、風力発電装置の避雷性を検査する方法であって、前記風力発電装置が、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであり、前記ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、検査対象となる風力発電装置としては、風を受けて回転するブレードと、当該ブレードを支持するナセルと、当該ナセルを回転可能に支持するタワーとを有するとともに、前記ブレードの表面に少なくともその一部が露出するレセプタが設けられ、前記ブレードの長さ方向に前記レセプタと電気的に接続するダウンコンダクターが設けられてなるものであれば特に制限されない。
【００２０】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、検査対象となる風力発電装置としては、例えば、図１に例示する風力発電装置１０を挙げることができる。
図１に示す風力発電装置１０においては、タワー１１の上部にナセル１２が設置されており、ナセル１２にはロータ軸１３が回転自在に支持され、ナセル１２の外部に設置されたブレード１４の回転が伝達される。ナセル１２内には発電機１５が配置され、その回転子にロータ軸１３の回転が伝達されて発電が行われる。さらに、ナセル１２内には発電機制御装置１６等の電力設備や電子機器が設置されており、発電機１５により発電された電力は、タワー１１の内部を通る電力線２０により外部へ供給される。
【００２１】
ナセル１２はロータ軸１３を介してブレード１４を回転自在に支持するともに、ナセル１２もタワー１１に回転可能に支持されており、風向きの変化に応じて風が吹き付ける方角に向かって自在に回転することができるように設計されている。
【００２２】
図１に示す風力発電装置１０においては、ブレード１４の表面に少なくともその一部が露出するレセプタ１７が設けられ、ブレードの長さ方向に上記レセプタ１７と電気的に接続するダウンコンダクターが設けられている。
【００２３】
レセプタ１７は、通常導電性を有する金属により構成されており、例えば、銅、アルミニウム等の金属により構成されていることが好ましい。
【００２４】
ブレード１４は、通常、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等によって構成されている。
【００２５】
風力発電装置１０において、ブレード１４には、ブレード１４の表面に少なくともその一部が露出するレセプタ１７が設けられている。
【００２６】
図２は、風力発電装置１０において採用し得るレセプタ１７を備えたブレード１４の一例を示すものである。
【００２７】
レセプタ１７は、少なくともその一部がブレード１４の表面に露出するものであればその設置位置は特に制限されず、図２に示すようにブレード１４の先端部において、少なくともその一部がブレード１４の表面に露出するように設けられてなるものを挙げることができる。
また、レセプタ１７は、ブレード１４の複数箇所に設けられていてもよく、
レセプタ１７がブレード１４の複数箇所に設けられていることにより、ブレード１４に受雷したときに効果的に通電してブレード１４の破損をより一層抑制し易くなる。
【００２８】
図２に例示するように、ブレード１４には、レセプタ１７とともに、ブレードの長さ方向に上記レセプタ１７と電気的に接続するダウンコンダクター１８が設けられている。
ダウンコンダクターとしては、通常使用される導電線であれば特に制限されず、例えば、銅線等を挙げることができる。
【００２９】
上記ダウンコンダクターはナセル１２とタワー１１を介してタワー下部の接地線１９に電気的に接続し、係る接地線１９の端部から大地への接地が行われている。
上記接地線１９としても、通常使用される導電線であれば特に制限されず、例えば、銅線等を挙げることができる。
【００３０】
ブレード１４に落雷した場合、雷撃電流は、レセプタ１７からブレード１４内に設けられたダウンコンダクター１８およびタワー１１の壁面を流れた後、接地線１９の端部から大地へ放電される。
【００３１】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法においては、ブレードに設けられたレセプタに対し、遠隔操縦式無人飛行体により接触子を運搬し接触させて、通電する。
【００３２】
図３は、本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、その実施形態の概念図を示すものである。
【００３３】
図３に示すように、本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、ブレード１４に設けられたレセプタ１７に対し、遠隔操縦式無人飛行体４０により接触子４１を運搬し接触させる。
【００３４】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、遠隔操縦式無人飛行体４０としては、少なくとも、プロペラと、プロペラに接続された駆動用モーターと、無線通信ユニットとを有するものであれば特に制限されず、ジャイロセンサを有し機体制御を自在に行い得るコントローラを備えたものが好ましく、具体的には、例えばドローン等を挙げることができる。
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法においては、遠隔操縦式無人飛行体を遠隔操作することにより、接触子を所望位置に容易に運搬、配置することができる。
【００３５】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、接触子４１としては、導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば、金属板、金属網または金属ブラシからなる接触部を有するものを挙げることができる。
接触子４１が金属板からなる接触部を有するものである場合、当該接触部は複数の穿孔を有するパンチングメタル状のものが好ましく、このように複数の穿孔を有することにより接触子の軽量化を図ることができる。
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、接触子が金属網または金属ブラシからなるものである場合には、避雷性の検査時にブレードまたはレセプタに接触子が接触する際の衝撃を緩和して、ブレードまたはレセプタの破損を効果的に抑制することができる。
【００３６】
金属板、金属網または金属ブラシからなる接触部を構成する金属は、導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば銅、アルミニウム等を挙げることができ、接触部全体または接触部の接触面が上記導電性の金属により構成されていればよい。
【００３７】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法において、接触子４１としては、例えば図３に例示するように、全体が金属網からなる接触子４１を挙げることができる。
図３に示す形態においては、接触子４１をブレード１４に設置されたレセプタ１７まで運搬して、レセプタ１７上に配置したり巻き付ける等して接触させる。
【００３８】
図４〜図１１は、上記接触子の具体的形態および接触子の運搬、配置形態例を示すものである。
【００３９】
図４は、全体が金属板（パンチングメタル）からなる接触子４１の形態例を示すものであって、図４に示す形態例において、接触子４１は、可撓部５１、５１を有し、ブレード１４上（レセプタ上）に配置したときに容易かつ安定に配置し得るように設計されている。
図４に示す例においては、可撓部５１には配置時に容易に配置し得るように予め着色等することにより目印を設けておくことが好ましい。
図４に示す例においては、接触子４１の長さ方向端部には、錘５２，５２が固定されており、ブレード１４上（レセプタ上）に接触子４１を配置したときに安定して配置し得るように設計されている。
また、図４に示す例においては、接触子４１の配置時にブレード１４の回転軸側に位置する外縁部に、ゴム部材、シリコン製部材等から構成される滑り止め５３が設けられており、ブレード１４上（レセプタ上）に接触子４１を配置したときに安定して配置し得るように設計されている。
【００４０】
図５は、図４に示す全体が金属板（パンチングメタル）からなる接触子４１のブレード１４上（レセプタ上）への配置例を示す図である。
図５（ａ）に示すように、遠隔操縦式無人飛行体４０を用いて、接触子４１をブレード１４を構成する一方の長手方向外縁部に接近させた後、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように順次可撓部を可撓させ、図５（ｄ）に示すように、ブレード１４上（レセプタ上）に接触子４１をコの字型に安定して配置することができる。
【００４１】
図５に示す例においては、接触子４１を吊りロープ５４により遠隔操縦式無人飛行体４０から吊り下げており、吊りロープ５４としては、絶縁性を有するものが好ましく、接触子４１を安定して吊り下げ可能な十分な長さを有するものが好ましい。
【００４２】
図６は、少なくとも接触部が金属板（パンチングメタル）からなる接触子４１の他の形態例を示すものであって、図６に示す形態例において、接触子４１は、可撓部ｂ、ｂを有し、ブレード１４上（レセプタ上）に配置したときに容易かつ安定に配置し得るように設計されている。
図６に示す形態例において、接触子４１は、図４、図５に示す接触子４１と同様に可撓部ｂ、ｂを有する点において共通している。
図４に示す形態例との関係において、図６に示す形態例においては、接触子４１を吊り下げる吊り下げ孔ｈが４箇所に設けられており、接触子４１を予めコの字形に可撓させた状態で運搬、配置し得る点において異なっている。
図６に示す例において、コの字形に可撓して垂直下方に配向する接触子の端片ｂは、緩衝材により構成されていてもよく、緩衝材としては、例えば、ゴム部材、シリコン製部材等を挙げることができる。
【００４３】
図７は、図６に示す少なくとも接触部が金属板からなる接触子４１のブレード１４上（レセプタ上）への配置例を示す図である。
図７（ａ）に示すように、遠隔操縦式無人飛行体４０を用いて、接触子４１を予めコの字形に変形させた状態で運搬し、ブレード１４上空に安定して配置した後、図７（ｂ）に示すようにブレード１４に対し、スペーサーＳを介して導電線４２の端部がブレード１４（レセプタ）に接触し得るように適宜長さを調整しつつ容易に接触させ、通電させることができる。
【００４４】
図７に示す例においても、接触子４１を吊りロープ５４により遠隔操縦式無人飛行体４０から吊り下げており、吊りロープ５４としては、絶縁性を有するものが好ましく、接触子４１を安定して吊り下げ可能な十分な長さを有するものが好ましい。
【００４５】
図４〜図７に示す態様においては、接触子４１の接触部が金属板（パンチングメタル）からなるものを例示しているが、接触子４１の接触部は金属板ではなく金属網製のものであってもよい。
【００４６】
図８及び図９は、遠隔操縦式無人飛行体に取り付けられたガイドフレームｇの側面の少なくとも一部に金属網からなる接触子４１を取り付けた形態例を示すものであって、図８の左図が正面図、右図が上面図であり、図９も左図が正面図、右図が上面図である。
図８および図９に示す態様においては、接触子４１を吊り下げロープを介することなく遠隔操縦式無人飛行体４０と一体として運搬し得るため、ブレードに設けられたレセプタに容易に接触させ得るように設計されている。
ガイドフレームｇは、遠隔操縦式無人飛行体のブレード１４への衝突を防止する衝突防止ガイドを兼ねたものであってもよい。
ガイドフレームｇの構成材料としては、特に制限されないが、軽量かつ軟質なものが好ましく、ポリカーボネート等の各種プラスチック等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
図８に例示するように、金属網からなる接触子４１は、ガイドフレームｇの側面の一部に取り付けていてもよいし、ガイドフレームｇの側面全体に取り付けたものであってもよい。
ガイドフレームｇの形態は特に制限されず、例えば、図８の右図（平面図）に例示するように、上面視したときに外枠が概略円形状を有するものであってもよいし、図９の右図（平面図）に例示するように、上面視したときに外枠が概略四角形状を有するものであってもよい。
【００４７】
図１０は、遠隔操縦式無人飛行体に取り付けられたガイドフレームｇから延びる支柱ｐの先端に接触子として導電体ｄを取り付けた形態例を示すものであり、上記導電体ｄを遠隔操縦式無人飛行体４０と一体として運搬し得るため、ブレード１４に設けられたレセプタに容易に接触させ得るように設計されている。
導電体ｄとしては図１１に例示するような接触部が金属ブラシからなる導電体ｅを挙げることができる。
接触部が金属ブラシからなるものであることにより、所望の導電性と衝撃緩和性を容易に発揮することができる。
図１０に示す態様においても、ガイドフレームｇは、遠隔操縦式無人飛行体のブレード１４への衝突を防止する衝突防止ガイドを兼ねたものであってもよく、ガイドフレームｇの構成材料としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
【００４８】
本発明に係る風力発電装置の避雷性検査方法においては、遠隔操縦式無人飛行体により運搬した接触子をレセプタに接触させた状態で、通電する。
図３〜図１０に示す態様においては、接触子に電気的に接続する導電線４２が固定されており、当該導電線４２の他端は例えば図３に示すように外部に設けた電源装置ｂに電気的に接続されている。図３に例示するように、電源装置ｂには、一端が接地線１９の端部に電気的に接続された状態で固定されるとともに、他端が電源装置ｂに電気的に接続するように固定された導電線４３も設けられている。
電源装置ｂは、直流電源であってもよいし、定電流高圧パルス電源等であってもよい。
図３等に示す例においては、電源装置ｂから通電された電気が、導電線４２、接触子４１、レセプタ１７、ダウンコンダクター１８、タワー１１の壁面、接地線１９および導電線４３を介して導通されるか否かを確認することにより、ダウンコンダクター１８等の断線、破損の有無、すなわち風力発電装置の避雷性を簡便、迅速かつ低コストに検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、風力発電装置の避雷性を簡便、迅速かつ低コストに検査する方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  風力発電装置
１１  タワー
１２  ナセル
１３  ロータ軸
１４  ブレード
１５  発電機
１６  発電機制御装置
１７  レセプタ
１８  ダウンコンダクター
１９  接地線
２０  電力線
４０  遠隔操縦式無人飛行体
４１  接触子
４２、４３  導電線
５１  目印
５２  錘
ｂ    緩衝材
ｈ    吊り下げ孔
ｇ    ガイドフレーム
ｄ    導電体
ｓ    スペーサ
【図１】
2019138261.tif 000003
【図２】
2019138261.tif 000004
【図３】
2019138261.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019138261.tif 000008
【図７】
2019138261.tif 000009
【図８】
2019138261.tif 000010
【図９】
2019138261.tif 000011
【図１０】
2019138261.tif 000012
【図１１】
2019138261.tif 000013