(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電設備におけるロータブレードの先端部に、該先端部を跨ぐように着雷導電性帯が固着され、該着雷導線性帯には複数本の放電・犠牲電極が固着され、該着雷導電性帯と該ロータブレード先端近傍に取り付けられた結合素子とを電気的に接続し、該結合素子に接続されたダウンコンダクタを経由して該ロータブレードの軸受け基部で接地線に接続してロータブレードの雷害を防止する手段において、前記複数本の放電・犠牲電極をトレイリングエッジ側にのみ設けかつ該放電・犠牲電極の先端部をロータブレードの回転方向の風下側方向に向けたことを特徴とするロータブレード雷害防止構造
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願発明は、風力発電設備のロータブレードに着雷した場合のロータブレードの損傷を最小限にするための雷害防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  世界の化石燃料枯渇不安から燃料費の高騰に加え、東日本大震災による原子力エネルギーの利用の制約等から、自然エネルギー利用への機運がいっそう高まり、中でも最も期待されているのが風力発電であることには異論のないところであり、国内においても相当数の設置実績に加えて、より多数のしかも大型の風力発電設備の導入が進められている。【０００３】  しかしながら、風力発電設備のなかでも大型の風力発電設備ともなるとロータブレードの長さが優に４５ｍ近くになるため、その最高部は地上高さ１００ｍにも達することとなり、当然落雷に伴う雷害対策が急務でありかつ重要である。【０００４】  しかも、一般的に風力発電設備は高所いわゆる山頂部又は海浜近くの山岳頂部など風況上有利な場所に設けられるため、最も落雷しやすい自然環境に曝されることは周知の事実である。近年、各種の避雷対策を講じた風力発電設備においてもロータブレードに落雷しその損傷が絶えない状況において、取得可能なエネルギー損失はもとよりその修復費用の膨大さに抜本的な雷害防止対策技術が求められている。【０００５】  先行技術を見ると、ロータブレード全体を導電性の樹脂又は全面を電気導体で覆うことが提唱されている（特許文献１及び特許文献２）が、導電性を機能させるのであればＧ‐ＦＲＰとすることで解決できる。しかし、全面を導電性とすることにより新たに電波障害が起こり得ること、また重量的にも問題があることも考えられるので実用的とは言い難い。【０００６】  また、ロータブレードの先端に耐熱性材の避雷突出針を設け、落雷した際突出針が溶融することでそのエネルギーを吸収させるとの提案（特許文献３）がされているが、特にエネルギー量の大きい冬期雷では、近くに避雷針等が存在してもロータブレードに落雷し、損傷を与える事例が多々あることを念頭に置く必要がある。【０００７】  前記の如く、風力発電装置のロータブレードへの落雷被害に対する種々の対応策やその構造が提案され、また他の手法として円板結合器方式、翼先端金属翼、放電ピン付き翼のほか、風力発電装置の近傍に該風力発電装置の最上部よりも構造的に高い金属性のタワー（独立避雷針）を建設し、そのタワーへの落雷、誘雷を優先させてロータブレードへの落雷損傷を防止しようとの試みもあるが、何れも目的を達成できていない。しかも金属製避雷タワーの建設費は極めて高価である。【０００８】
【特許文献１】  特許第３９４８４６９号公開公報
【特許文献２】  特開２００４−２４５１７４号公開公報
【特許文献３】  特開２００５−３０２３９９号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  発明者は、これまで山頂付近に施設される無線中継所や遠隔地にあるモニタリングポストの機器等を直撃雷サージから保護するための対策並びに該設備設置工事を通じ、絶大なる効果をもたらす避雷装置並びにその施工方法を数多く手掛けてきた実績に基づき、風力発電装置のロータブレードに対する効果的な落雷被害防止構造を提案するものである。
本願発明の効果は、風力発電設備のロータブレードの先端部に落雷が集中していること、損傷も該先端部付近が最も損害が激しいことに着目し、微少時間内に効率よく雷エネルギーを放電減衰させ、併せて対地電圧に同位させるための構造に関して提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  請求項１に記載の本願発明は、風力発電設備におけるロータブレードの先端部に、該先端部を跨ぐように着雷導電性帯が固着され、該着雷導線性帯には複数本の放電・犠牲電極（航空機の翼の後方部位に固着されスタティックディスチャージャーと呼ばれている電極棒に代表される電極であり以下「放電・犠牲電極」と表記する）が固着され、該着雷導電性帯と該ロータブレード先端近傍に取り付けられた結合素子と電気的に接続され、該結合素子に接続されたダウンコンダクタを経由して該ロータブレードの軸受け基部で接地線に接続してロータブレードの雷害を防止する手段において、前記複数本の放電・犠牲電極をトレイリングエッジ側にのみ設けかつ該放電・犠牲電極の先端部をロータブレードの回転方向の風下側方向に向けたことを特徴とするロータブレード雷害防止構造に関するものである。
【発明の効果】
【００１１】  本願発明の構造においては、ロータブレードの先端部に集中する雷害による該ロータブレードの損傷を防止するため、前記放電・犠牲電極をトレイリングエッジ側に設けかつロータブレードの回転方向の風下側方向に向けて固着したことにより、着雷に際して該放電・犠牲電極に着雷エネルギーを集中させ微少時間内に空中に放電・減衰させ、併せて着雷エネルギーをロータブレード先端近傍に取り付けられた結合素子と、該結合素子に接続されたダウンコンダクタを経由して該ロータブレードの軸受け基部で接地線を通じて対地電圧に同位させることを可能としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  請求項１について図１及び図２を用いて説明する。
図１（Ａ）は本願発明の基本形の斜視図であり、（Ｂ）は該ロータブレード１先端部の拡大図である。
風力発電装置のロータブレード１の先端部に該先端部をリーディングエッジ２からトレイリングエッジ３に跨って、その厚さが１〜１０ｍｍ、幅が３０〜１００ｍｍ、長さが３００〜１，０００ｍｍの導電性の着雷導電性帯４が該ロータブレード１の表面に固着されたロータブレード１において、更に該着雷導電性帯４には該ロータブレード１の先端部よりトレイリングエンジ３側の位置に太さ５〜２０ｍｍ、長さ５０〜３００ｍｍの放電・犠牲電極５を適当な間隔を保持して複数本（３〜５本が最適）固着させる構造とする。【００１３】  本願発明の構造において、複数本の前記放電・犠牲電極５の固着位置とその方向が最大の特徴である。
即ち、複数本の該放電・犠牲電極５はロータブレード１先端部のトレイリングエッジ２側にのみ設けられ、かつ該放電・犠牲電極５の先端部をロータブレード１の回転方向の風下側方向に向けてそれぞれを同じ方向に平行するように固着することにある。
なお、図２（Ａ）は本願発明の他の実施例の斜視図であり、（Ｂ）は該ロータブレード１先端部の拡大図である。【００１４】本願発明の構造において、前記複数本の放電・犠牲電極５に用いる素材は、高速度となるロータブレード１の先端部に取り付けられるものであることに鑑み、導電性を保有することに加え、風切りに伴う揺動に対する耐久性を有する素材であれば良く、本願発明においてはその素材について特定しない。
また、該複数本の放電・犠牲電極５を着雷導電性帯４に固着する方法はリベット止めやネジ止めのほか接着方法等を用いることで可能であるが、堅固に固着する方法であれば良く、本願発明においてはその方法を特定しない。【００１５】  前記に基づき、ロータブレード１の先端部に固着された着雷導電性帯４は。既設として取り付けられている結合素子６に高導電性の導線７を用いて電気的に接続し、該結合素子６に接続されダウンコンダクタ１０（接地導体）を経由して。ロータブレード１の軸受け基部９において大地に接続された接地線（図示せず）へと電気的に接続を行わせる構造となっている。【００１６】  なお、本願発明は風力発電設備の新規製作時は勿論のこと、既設の設備における雷害防止構造と併用することにより、より一層雷撃サージによるロータブレード１の損壊防止や損傷の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明の基本形のロータブレード雷害防止構造であり（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はロータブレードの先端部拡大図
【図２】本願発明の他の実施例のロータブレード雷害防止構造であり（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はロータブレードの先端部拡大図
【符号の説明】
【００１８】１  ロータブレード
２  リーディングエッジ
３  トレイリングエッジ
４  着雷導電性帯
５  放電電極
６  受雷部（レセプター）
７  導線
８  導電性帯
９  軸受け基部
１０  ダウンコンダクタ
【図１】
0005246506.tif 000002
【図２】
0005246506.tif 000003