JP2002227757A - Ｇｆｒｐブレード型風車用避雷設備 - Google Patents
Ｇｆｒｐブレード型風車用避雷設備Info
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- JP2002227757A JP2002227757A JP2001067815A JP2001067815A JP2002227757A JP 2002227757 A JP2002227757 A JP 2002227757A JP 2001067815 A JP2001067815 A JP 2001067815A JP 2001067815 A JP2001067815 A JP 2001067815A JP 2002227757 A JP2002227757 A JP 2002227757A
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- electrode plate
- wind turbine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/30—Lightning protection
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】落雷によるブレードの損傷が無くなり風車を効
率よく稼働させることが出来てメンテナンスの費用も大
幅に軽減できる風車用遊雷設備を提供すること。 【解決手段】ブレード６，７，８の先端から根元までの
間に、複数個乃至一つの電極板を取り付けて、落雷電流
を電極板から電極板へ、或いは電極板から直接ブレード
面の上を沿面放電させて、最後にハブ５で捕捉した雷電
流を、ハブからナセル４、ナセルからタワー３を経て地
中に導く方式である。本発明はブレードの刃のところに
落雷させないため、落雷を電極板で受けとめて、ブレー
ドの面へ均等に沿面放電させる。ブレードの面は高分子
の樹脂であるため沿面放電には十分耐えられるから、こ
の場合はブレードの焼損を完全に防止できる。
率よく稼働させることが出来てメンテナンスの費用も大
幅に軽減できる風車用遊雷設備を提供すること。 【解決手段】ブレード６，７，８の先端から根元までの
間に、複数個乃至一つの電極板を取り付けて、落雷電流
を電極板から電極板へ、或いは電極板から直接ブレード
面の上を沿面放電させて、最後にハブ５で捕捉した雷電
流を、ハブからナセル４、ナセルからタワー３を経て地
中に導く方式である。本発明はブレードの刃のところに
落雷させないため、落雷を電極板で受けとめて、ブレー
ドの面へ均等に沿面放電させる。ブレードの面は高分子
の樹脂であるため沿面放電には十分耐えられるから、こ
の場合はブレードの焼損を完全に防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】２１世紀に向けて石油需要急
増による国際的エネルギー需給逼迫の可能性も指摘さ
れ、また地球温暖化をはじめとする地球環境問題が顕在
化する今日、環境負荷の少ない石油代替エネルギーであ
る新エネルギーの導入促進が重要となってきている。新
エネルギーの中でも、自然エネルギーである風力エネル
ギーは、有力な再生可能エネルギーで、二酸化炭素、窒
素酸化物、硫黄酸化物などの大気汚染物質の排出を伴わ
ないクリーンなエネルギーであり、また経済的にも有望
であることから、その導入促進が期待されている。風力
発電設備を設置する場合の地形状の適地は、岬、小高い
丘、草原等のなるべく平坦で周囲に山や構造物のない風
通しの良い場所であることが要求されている。従って雷
の良い目標になりやすい。落雷でブレードが損傷した場
合は、高額なブレードの費用の他に、輸送費や交換時の
分解組立費用を含めると多大な費用となるが、修理のた
めに長期間運転を休止せざるを得ないので、その間の損
失を加えると計り知れない損害になる。本発明は、かか
る状況のもとで最も合理的で且つ経済的なＧＦＲＰブレ
ード型風車用避雷設備を提案するものである。ＧＦＲＰ
ブレード（以下省略して単に“ブレード”と呼ぶ）とは
ガラス繊維強化プラスチック製のブレードのことであ
る。
増による国際的エネルギー需給逼迫の可能性も指摘さ
れ、また地球温暖化をはじめとする地球環境問題が顕在
化する今日、環境負荷の少ない石油代替エネルギーであ
る新エネルギーの導入促進が重要となってきている。新
エネルギーの中でも、自然エネルギーである風力エネル
ギーは、有力な再生可能エネルギーで、二酸化炭素、窒
素酸化物、硫黄酸化物などの大気汚染物質の排出を伴わ
ないクリーンなエネルギーであり、また経済的にも有望
であることから、その導入促進が期待されている。風力
発電設備を設置する場合の地形状の適地は、岬、小高い
丘、草原等のなるべく平坦で周囲に山や構造物のない風
通しの良い場所であることが要求されている。従って雷
の良い目標になりやすい。落雷でブレードが損傷した場
合は、高額なブレードの費用の他に、輸送費や交換時の
分解組立費用を含めると多大な費用となるが、修理のた
めに長期間運転を休止せざるを得ないので、その間の損
失を加えると計り知れない損害になる。本発明は、かか
る状況のもとで最も合理的で且つ経済的なＧＦＲＰブレ
ード型風車用避雷設備を提案するものである。ＧＦＲＰ
ブレード（以下省略して単に“ブレード”と呼ぶ）とは
ガラス繊維強化プラスチック製のブレードのことであ
る。
【０００２】
【従来技術】従来からの方法は風車の側方に独立避雷針
を建てる方法と、風車のブレードの先端部付近に、金属
片を受雷部とした避雷針を、ブレード自身に取り付ける
“直付け避雷針”を設置する方法がある。即ち、 （１）独立避雷針 風車の側方に風車の高さよりも高く、避雷針の保護角度
内に風車全体が入る高さの避雷針を建てて、風車に直接
落雷することなく、避雷針に落雷させる方法である。し
かし、最近の学説では避雷針の保護角は高さが高くなる
ほど小さくなるといわれる。一例を挙げれば保護角６０
度が適用できるのは高さ２０ｍまで、保護角４５度は高
さ３０ｍまでであり、高さが６０ｍでは保護角は２５度
にまで狭くなる。このため、高さの高い風車を保護する
ために、高い独立避雷針を数多く建てなければならず極
めて不経済である。また、経済性を無視して建てた場合
でも、保護範囲については学説がわかれており、確率的
な危険性を避けることが出来ない。 （２）直付け避雷針 ブレード先端付近で、前面と後面の平坦な箇所に受雷部
（金属片または金属板）を取り付けて、その受雷部に接
続した引き下げ導線をブレードの内側に配線して、ブレ
ードの根元でハブに接続する。一方、接地極に接続した
導線をタワーに添わして立ち上げてナセルに接続する。
ハブとナセルの間は火花ギャップで落雷時には火花接続
する方式の“直付け避雷針”がある。しかし、雷は定め
られた受雷部に落雷せず、ブレードの刃の部分にも落雷
する場合がある。一般にブレードの刃は鋭角であり、高
電圧の電界の下では上向きのストリーマが発生しやすい
ためである。また、ブレードは樹脂製の板を整形してこ
しらえるため、刃の箇所が板の合わせ目になる。従って
刃の箇所が雷のアークに曝されると、熱膨張で割れ目が
生じることがある。
を建てる方法と、風車のブレードの先端部付近に、金属
片を受雷部とした避雷針を、ブレード自身に取り付ける
“直付け避雷針”を設置する方法がある。即ち、 （１）独立避雷針 風車の側方に風車の高さよりも高く、避雷針の保護角度
内に風車全体が入る高さの避雷針を建てて、風車に直接
落雷することなく、避雷針に落雷させる方法である。し
かし、最近の学説では避雷針の保護角は高さが高くなる
ほど小さくなるといわれる。一例を挙げれば保護角６０
度が適用できるのは高さ２０ｍまで、保護角４５度は高
さ３０ｍまでであり、高さが６０ｍでは保護角は２５度
にまで狭くなる。このため、高さの高い風車を保護する
ために、高い独立避雷針を数多く建てなければならず極
めて不経済である。また、経済性を無視して建てた場合
でも、保護範囲については学説がわかれており、確率的
な危険性を避けることが出来ない。 （２）直付け避雷針 ブレード先端付近で、前面と後面の平坦な箇所に受雷部
（金属片または金属板）を取り付けて、その受雷部に接
続した引き下げ導線をブレードの内側に配線して、ブレ
ードの根元でハブに接続する。一方、接地極に接続した
導線をタワーに添わして立ち上げてナセルに接続する。
ハブとナセルの間は火花ギャップで落雷時には火花接続
する方式の“直付け避雷針”がある。しかし、雷は定め
られた受雷部に落雷せず、ブレードの刃の部分にも落雷
する場合がある。一般にブレードの刃は鋭角であり、高
電圧の電界の下では上向きのストリーマが発生しやすい
ためである。また、ブレードは樹脂製の板を整形してこ
しらえるため、刃の箇所が板の合わせ目になる。従って
刃の箇所が雷のアークに曝されると、熱膨張で割れ目が
生じることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】同一場所に風車が多数
建設される場合は、独立避雷針で全部の風車を保護する
ことは、莫大な費用がかかるため到底不可能であり、個
別に“直付け避雷針”を取り付けた場合もブレードの刃
に落雷して、ブレードが焼損するという問題があり、そ
の解決方法に苦慮しているのが現状である。
建設される場合は、独立避雷針で全部の風車を保護する
ことは、莫大な費用がかかるため到底不可能であり、個
別に“直付け避雷針”を取り付けた場合もブレードの刃
に落雷して、ブレードが焼損するという問題があり、そ
の解決方法に苦慮しているのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の風車用避雷設備
では、ブレードの先端から根元までの間に、複数個乃至
一つの電極板を取り付けて、落雷電流を電極板から電極
板へ、或いは電極板から直接ブレード面の上を沿面放電
させて、最後にハブで捕捉した雷電流を、ハブからナセ
ル、ナセルからタワーを経て地中に導く方式である。本
発明はブレードの刃のところに落雷させないため、落雷
を電極板で受けとめて、ブレードの面へ均等に沿面放電
させる。ブレードの面は高分子の樹脂であるため沿面放
電には十分耐えられるから、この場合はブレードの焼損
を完全に防止できる。更に、ブレードに取り付ける複数
個乃至一つの電極板は、ブレードの表裏とも一体型で、
ブレードの裏側になる箇所だけ一つ乃至複数個の突起を
付加した電極板であり、ブレードの後方の面だけに沿面
放電させることができる。また、ナセルの上に取り付け
た早期ストリーマ発生型避雷針で、ブレード面の放電電
流を横取りして、ナセルからタワーを経て地中に導くこ
とで、雷電流をナセルからタワーへ容易に流すことが可
能である。また、ブレードの表と裏に接する面は、ほぼ
格子戸と相似形になるように長方形の穴を複数個あけ
て、その格子を縫うように“硝子の糸”を幾重にも巻き
付けて後、接着剤で取り付ける。
では、ブレードの先端から根元までの間に、複数個乃至
一つの電極板を取り付けて、落雷電流を電極板から電極
板へ、或いは電極板から直接ブレード面の上を沿面放電
させて、最後にハブで捕捉した雷電流を、ハブからナセ
ル、ナセルからタワーを経て地中に導く方式である。本
発明はブレードの刃のところに落雷させないため、落雷
を電極板で受けとめて、ブレードの面へ均等に沿面放電
させる。ブレードの面は高分子の樹脂であるため沿面放
電には十分耐えられるから、この場合はブレードの焼損
を完全に防止できる。更に、ブレードに取り付ける複数
個乃至一つの電極板は、ブレードの表裏とも一体型で、
ブレードの裏側になる箇所だけ一つ乃至複数個の突起を
付加した電極板であり、ブレードの後方の面だけに沿面
放電させることができる。また、ナセルの上に取り付け
た早期ストリーマ発生型避雷針で、ブレード面の放電電
流を横取りして、ナセルからタワーを経て地中に導くこ
とで、雷電流をナセルからタワーへ容易に流すことが可
能である。また、ブレードの表と裏に接する面は、ほぼ
格子戸と相似形になるように長方形の穴を複数個あけ
て、その格子を縫うように“硝子の糸”を幾重にも巻き
付けて後、接着剤で取り付ける。
【０００５】
【作 用】元来ブレードは絶縁体（高分子の樹脂）で構
成されているので、ブレード面上に雷電流が均等に沿面
放電すればブレードは焼損しない。例えば、上野寛永寺
五重之塔に避雷針が設置されたのは近年のことであり、
それ以前３００年以上もの長い間、雷災害を蒙らずに済
んだのは、塔の中心を貫いている１本の通し柱（硬質の
木材）の上を雷電流が、沿面放電していたためであると
本発明者は考えている。同様の原理で、雷火災を免れた
五重の塔や名城が数沢山ある（例えば、姫路城大天主で
は、東西二本の長大な通し柱を一階の床から五階の梁下
まで通し、この柱に各階が組固められている）。しかし
風車の場合は、前記したようにブレードの形状が特異な
ため、ブレードの刃のところが雷撃されやすく、放電電
流も、そこに集中することに加えて、その部分が合わせ
目になっているので、そこをアークに曝されると膨張し
て裂け目が出来てしまうのである。本発明の風車用避雷
設備では、電極板を各々のブレードの先端から根元まで
の間に複数箇所取り付ければ、刃の部分には落雷せず電
極板に落雷し、放電電流も刃の箇所には集中させず、ブ
レードの前後の平坦な面、または後の面だけ均等に流せ
るため、ブレードが損傷を蒙る恐れはなくなる。特に、
電極板に付加した突起板（ブレードの後面の位置）でブ
レードの後方面にだけ沿面放電させて、その放電電流を
ナセルの上に取り付けた早期ストリーマ発生型避雷針で
横取りして、ナセルからタワーを経て地中へ導く方式の
風車用避雷設備では、雷電流が増速器や発電機のボール
ベアリングに流れないので、それらのボールベアリング
を損傷しないので、風車の寿命を長く保つことが出来
る。
成されているので、ブレード面上に雷電流が均等に沿面
放電すればブレードは焼損しない。例えば、上野寛永寺
五重之塔に避雷針が設置されたのは近年のことであり、
それ以前３００年以上もの長い間、雷災害を蒙らずに済
んだのは、塔の中心を貫いている１本の通し柱（硬質の
木材）の上を雷電流が、沿面放電していたためであると
本発明者は考えている。同様の原理で、雷火災を免れた
五重の塔や名城が数沢山ある（例えば、姫路城大天主で
は、東西二本の長大な通し柱を一階の床から五階の梁下
まで通し、この柱に各階が組固められている）。しかし
風車の場合は、前記したようにブレードの形状が特異な
ため、ブレードの刃のところが雷撃されやすく、放電電
流も、そこに集中することに加えて、その部分が合わせ
目になっているので、そこをアークに曝されると膨張し
て裂け目が出来てしまうのである。本発明の風車用避雷
設備では、電極板を各々のブレードの先端から根元まで
の間に複数箇所取り付ければ、刃の部分には落雷せず電
極板に落雷し、放電電流も刃の箇所には集中させず、ブ
レードの前後の平坦な面、または後の面だけ均等に流せ
るため、ブレードが損傷を蒙る恐れはなくなる。特に、
電極板に付加した突起板（ブレードの後面の位置）でブ
レードの後方面にだけ沿面放電させて、その放電電流を
ナセルの上に取り付けた早期ストリーマ発生型避雷針で
横取りして、ナセルからタワーを経て地中へ導く方式の
風車用避雷設備では、雷電流が増速器や発電機のボール
ベアリングに流れないので、それらのボールベアリング
を損傷しないので、風車の寿命を長く保つことが出来
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１に示す。
１は地面、２は基礎、３はタワー、４はナセル、５はハ
ブ、６、７、８はブレード、９はブレードの先端部に取
り付ける電極板、１０はブレードの中間部に取り付ける
電極板である。１１は早期ストリーマ発生型の避雷針で
ある。また、１２は可撓性引下導線、１３、１３′は引
下導線接続箇所、１４は接地線接続箇所、１５は接地電
極である。図２はブレードの先端に取り付ける電極板８
の詳細である。２１はブレードの先端を挟むための金属
板で、仕上がりがブレードの先端の形状にほぼ合致する
ように設計されている。点線２２、２２′はブレードに
取り付けるために折り曲げる箇所である。２３は“硝子
の糸”２５を通すためにに開孔した窓であり、２４は
“硝子の糸”２５を保持する格子の部分である。２６と
２６′は“硝子の糸”２６の巻始めで２７と２７′は巻
止めである。また、２８、２８′は剣先形の突針であ
る。図３はブレードの根元付近に取り付ける電極板９の
詳細である。３１はブレードの根元付近を挟むための金
属板で、仕上がりがブレードの根元付近の形状にほぼ合
致するように設計されている。点線３２、３２′はブレ
ードに取り付けるために折り曲げる箇所である。３４は
“硝子の糸”３５を通すために開孔した窓であり、３４
は“硝子の糸”３５を保持する格子の部分である。３６
と３６′は“硝子の糸”３６の巻始めで、３７と３７′
は巻止めである。また、３８、３８′は剣先形の突針で
ある。上記した電極９及び１０は、それぞれ点線２２、
２２′および３２、３２′の位置で、ブレードの形状に
合わせて折り曲げ、“硝子の糸”２４、３４の表と裏に
十分接着剤を塗りこんで、ブレード６、７、８の所定の
位置に接着させる。勿論、接着効果をよくするために、
電極板取り付け前にヤスリで所定のブレード面に傷をつ
け、そのあと清掃しておくものとする。ナセル３の上に
は、早期ストリーマ発生型避雷針１０を設置する。一般
的に、早期ストリーマ発生型避雷針は図４ａで、電子回
路を収納する容器４０と、主針４１と集電電極４２と放
電電極４３から構成されている。図４ｂは、早期ストリ
ーマ発生型避雷針の動作原理を示すブロック図で、４
１、４２、４３は図４ａに示す主針４１、集電電極４
２、放電電極４３と同じである。また、主針４１に接続
される接地電極は図１に示す接地電極１５に相当する。
さらに４４、４５、４６も上記の容器４０内に収納され
ており、４４は電荷蓄積部、４５は電界変化検出部、４
６はトリガー回路、４７は昇圧トランスである。図面で
は、一枚のブレードに上下２箇所の電極板を取り付けて
いるが、ブレードの長さが長くなれば、電極板と電極板
との間でブレード直接雷撃する場合もあるので中間に電
極板を取り付ける必要がある。その長さは実施した結果
できめるがおおよそ５ｍ〜１０ｍである。
１は地面、２は基礎、３はタワー、４はナセル、５はハ
ブ、６、７、８はブレード、９はブレードの先端部に取
り付ける電極板、１０はブレードの中間部に取り付ける
電極板である。１１は早期ストリーマ発生型の避雷針で
ある。また、１２は可撓性引下導線、１３、１３′は引
下導線接続箇所、１４は接地線接続箇所、１５は接地電
極である。図２はブレードの先端に取り付ける電極板８
の詳細である。２１はブレードの先端を挟むための金属
板で、仕上がりがブレードの先端の形状にほぼ合致する
ように設計されている。点線２２、２２′はブレードに
取り付けるために折り曲げる箇所である。２３は“硝子
の糸”２５を通すためにに開孔した窓であり、２４は
“硝子の糸”２５を保持する格子の部分である。２６と
２６′は“硝子の糸”２６の巻始めで２７と２７′は巻
止めである。また、２８、２８′は剣先形の突針であ
る。図３はブレードの根元付近に取り付ける電極板９の
詳細である。３１はブレードの根元付近を挟むための金
属板で、仕上がりがブレードの根元付近の形状にほぼ合
致するように設計されている。点線３２、３２′はブレ
ードに取り付けるために折り曲げる箇所である。３４は
“硝子の糸”３５を通すために開孔した窓であり、３４
は“硝子の糸”３５を保持する格子の部分である。３６
と３６′は“硝子の糸”３６の巻始めで、３７と３７′
は巻止めである。また、３８、３８′は剣先形の突針で
ある。上記した電極９及び１０は、それぞれ点線２２、
２２′および３２、３２′の位置で、ブレードの形状に
合わせて折り曲げ、“硝子の糸”２４、３４の表と裏に
十分接着剤を塗りこんで、ブレード６、７、８の所定の
位置に接着させる。勿論、接着効果をよくするために、
電極板取り付け前にヤスリで所定のブレード面に傷をつ
け、そのあと清掃しておくものとする。ナセル３の上に
は、早期ストリーマ発生型避雷針１０を設置する。一般
的に、早期ストリーマ発生型避雷針は図４ａで、電子回
路を収納する容器４０と、主針４１と集電電極４２と放
電電極４３から構成されている。図４ｂは、早期ストリ
ーマ発生型避雷針の動作原理を示すブロック図で、４
１、４２、４３は図４ａに示す主針４１、集電電極４
２、放電電極４３と同じである。また、主針４１に接続
される接地電極は図１に示す接地電極１５に相当する。
さらに４４、４５、４６も上記の容器４０内に収納され
ており、４４は電荷蓄積部、４５は電界変化検出部、４
６はトリガー回路、４７は昇圧トランスである。図面で
は、一枚のブレードに上下２箇所の電極板を取り付けて
いるが、ブレードの長さが長くなれば、電極板と電極板
との間でブレード直接雷撃する場合もあるので中間に電
極板を取り付ける必要がある。その長さは実施した結果
できめるがおおよそ５ｍ〜１０ｍである。
【０００７】
【発明の効果】ナセルの上に設置された、早期ストリー
マ発生型避雷針の集電電極は、ブレードに表裏一体形で
非接地の電極が取り付いているために、ブレードの回転
には関係なく雷雲からの電荷を集めることも、トリガー
回路を動作させることも可能である。通常の避雷針で
は、確率的に避雷針ではなくハブに放電する場合もあ
る。早期ストリーマ発生型避雷針では、ハブのところか
ら上昇ストリーマが立ち上がるよりも、早期ストリーマ
避雷針からのストリーマの立ち上がりが早いので、ハブ
へ放電する確率は極めて少ない。ハブを経由してナセル
に雷電流が流れると、増速器や発電機の軸受のボールベ
アリングのボールの表面が損傷することもあるので、そ
の部分を火花ギャップで保護する。しかし、それぞれの
ブレードの先端と根元付近に、電極板（ブレードの裏側
に当たる面に複数の突起物を付加したもの）を取り付け
て、ナセルの上に、早期ストリーマ発生型避雷針を設置
すれば、上記したごとくブレードの合わせ目（刃の部
分）に放電電流が集中することなく安全に雷電流を大地
に逃がすことができる。本発明の風車用避雷設備は、新
設の風車は勿論のこと、既存の風車にも容易に設置する
ことが出来、費用も安価で経済的である。従って本発明
の風車用避雷設備により、落雷によるブレードの損傷が
無くなり、風車を効率よく稼働させることが出来る。そ
してメンテナンスの費用も大幅に軽減できるので誠に有
益な発明である。。
マ発生型避雷針の集電電極は、ブレードに表裏一体形で
非接地の電極が取り付いているために、ブレードの回転
には関係なく雷雲からの電荷を集めることも、トリガー
回路を動作させることも可能である。通常の避雷針で
は、確率的に避雷針ではなくハブに放電する場合もあ
る。早期ストリーマ発生型避雷針では、ハブのところか
ら上昇ストリーマが立ち上がるよりも、早期ストリーマ
避雷針からのストリーマの立ち上がりが早いので、ハブ
へ放電する確率は極めて少ない。ハブを経由してナセル
に雷電流が流れると、増速器や発電機の軸受のボールベ
アリングのボールの表面が損傷することもあるので、そ
の部分を火花ギャップで保護する。しかし、それぞれの
ブレードの先端と根元付近に、電極板（ブレードの裏側
に当たる面に複数の突起物を付加したもの）を取り付け
て、ナセルの上に、早期ストリーマ発生型避雷針を設置
すれば、上記したごとくブレードの合わせ目（刃の部
分）に放電電流が集中することなく安全に雷電流を大地
に逃がすことができる。本発明の風車用避雷設備は、新
設の風車は勿論のこと、既存の風車にも容易に設置する
ことが出来、費用も安価で経済的である。従って本発明
の風車用避雷設備により、落雷によるブレードの損傷が
無くなり、風車を効率よく稼働させることが出来る。そ
してメンテナンスの費用も大幅に軽減できるので誠に有
益な発明である。。
【図１】 本発明の風車用避雷設備
【図２】 先端部電極の詳細
【図３】 中間部電極の詳細
【図４ａ】 早期ストリーマ発生型避雷針の外観図
【図４ｂ】 同上避雷針の動作原理をしめすブロック図
１． 地面 ２． 基礎 ３． タワー ４． ナセル ５． ハブ ６．７．８． ブレード ９． 先端部電極 １０． 中間部電極 １１． 早期ストリーマ発生型避雷針 １２． 可撓性引下導線 １３．１３′ 引下導線接続箇所 １４． 接地線接続箇所 １５． 接地電極 ２１．３１． 金属板 ２２．２２′．３２．３２′．金属板の折り目 ２３．３３． 金属板の開孔部 ２４．３４． 金属板の格子 ２５．３５． 硝子の糸 ２６．２６′．３６．３６′ 同上糸の巻始め箇所 ２７．２７′．３７．３７′ 同上糸の巻止め箇所 ２８．３８．３８′剣先形突針 ４０． 早期ストリーマ発生型避雷針の容器 ４１． 同上主針 ４２． 集電電極 ４３． 放電電極 ４４． 電荷蓄積部
Claims (3)
- 【請求項１】風車のブレードの先端から根元までの間
に、ブレードの表面と裏面を１つの電極板で覆うことが
できる、表裏一体型の電極板を複数個乃至一つ取り付け
て、落雷電流を電極板から電極板へ或いは電極板から直
接、ブレード面の上に沿面放電させ、それをハブで捕捉
し、ハブからナセル、ナセルからタワーを経由して地中
へ導く方式のＧＦＲＰブレード型風車用避雷設備。 - 【請求項２】風車のブレードの先端から根元までの間
に、ブレードの表面と裏面を１つの電極板で覆うことが
できる、表裏一体型で、裏側にだけ一つ乃至複数の突起
を付加した電極板を複数個乃至一つ取り付けて、落雷電
流を上なる電極板の突起箇所より下なる電極板の突起箇
所へ、或いは上なる電極板より直接ブレード面の上に沿
面放電させ、それをナセルの上に取り付けた早期ストリ
ーマ発生型避雷針で捕捉し、ナセルからタワーを経由し
て地中へ導く方式のＧＦＲＰブレード型風車用避雷設
備。 - 【請求項３】風車のブレードに取り付ける電極板は、格
子戸と、ほぼ相似形となるように長方形の穴を複数個あ
けて、その格子を縫うように“硝子の糸”を幾重にも巻
き付けて後、接着剤で取り付けることを特長とした上記
請求項１及び２記載のＧＦＲＰブレード型風車用避雷設
備。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001067815A JP2002227757A (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Ｇｆｒｐブレード型風車用避雷設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001067815A JP2002227757A (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Ｇｆｒｐブレード型風車用避雷設備 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220805A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置 |
| JP2006052719A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Masahiro Hanai | 風力発電装置、及び、ブレード |
| WO2006028481A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Becerra Steven R | Light emitting diode array mounted within windmill wing tip |
| JP2007048896A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Rikogaku Shinkokai | 避雷システム、避雷システムに用いる避雷補助塗膜、避雷補助塗膜を形成する避雷補助塗料、及び避雷補助塗膜の形成方法 |
| JP2007100658A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Ebara Corp | 風車ブレードの誘雷方法及び誘雷装置、風力発電装置の避雷方法及び避雷装置 |
| US7377750B1 (en) | 2004-03-19 | 2008-05-27 | Northern Power Systems, Inc. | Lightning protection system for a wind turbine |
| DE102005045579B4 (de) * | 2005-09-23 | 2008-06-05 | Kanazawa Institute Of Technology | Windkraftanlage |
| WO2012002230A1 (ja) | 2010-06-30 | 2012-01-05 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電用ブレードの避雷構造 |
| US8734110B2 (en) | 2011-12-09 | 2014-05-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine blade |
| CN104950195A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-30 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 模拟风电机组桨叶引雷的试验装置及方法 |
| CN111668799A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-15 | 杭州如剑电子设备有限公司 | 一种双头接地避雷器底座 |
| US20200291926A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade |
| CN115788801A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-03-14 | 南京信息工程大学 | 一种风电机组扇叶防雷击设备 |
-
2001
- 2001-02-02 JP JP2001067815A patent/JP2002227757A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220805A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置 |
| JP4580169B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-11-10 | 富士重工業株式会社 | 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置 |
| US7377750B1 (en) | 2004-03-19 | 2008-05-27 | Northern Power Systems, Inc. | Lightning protection system for a wind turbine |
| JP2006052719A (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Masahiro Hanai | 風力発電装置、及び、ブレード |
| JP4587099B2 (ja) * | 2004-08-13 | 2010-11-24 | 正広 花井 | 風力発電装置、及び、ブレード |
| WO2006028481A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Becerra Steven R | Light emitting diode array mounted within windmill wing tip |
| JP2007048896A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Rikogaku Shinkokai | 避雷システム、避雷システムに用いる避雷補助塗膜、避雷補助塗膜を形成する避雷補助塗料、及び避雷補助塗膜の形成方法 |
| DE102005045579B4 (de) * | 2005-09-23 | 2008-06-05 | Kanazawa Institute Of Technology | Windkraftanlage |
| JP2007100658A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Ebara Corp | 風車ブレードの誘雷方法及び誘雷装置、風力発電装置の避雷方法及び避雷装置 |
| JP4695482B2 (ja) * | 2005-10-06 | 2011-06-08 | 株式会社荏原製作所 | 風車ブレードの誘雷方法及び誘雷装置、風力発電装置の避雷方法及び避雷装置 |
| WO2012002230A1 (ja) | 2010-06-30 | 2012-01-05 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電用ブレードの避雷構造 |
| US9136685B2 (en) | 2010-06-30 | 2015-09-15 | The Japan Steel Works, Ltd. | Lightning protection structure of blade for wind power generation |
| US8734110B2 (en) | 2011-12-09 | 2014-05-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine blade |
| CN104950195A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-30 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 模拟风电机组桨叶引雷的试验装置及方法 |
| US20200291926A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade |
| US11867155B2 (en) * | 2019-03-14 | 2024-01-09 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade |
| CN111668799A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-15 | 杭州如剑电子设备有限公司 | 一种双头接地避雷器底座 |
| CN111668799B (zh) * | 2020-06-15 | 2021-05-18 | 浙江精创电力科技有限公司 | 一种双头接地避雷器底座 |
| CN115788801A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-03-14 | 南京信息工程大学 | 一种风电机组扇叶防雷击设备 |
| CN115788801B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-08-18 | 南京信息工程大学 | 一种风电机组扇叶防雷击设备 |
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