JP5041424B2 - ブレード雷撃監視装置および風力発電設備 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電設備のブレード雷撃を監視するブレード雷撃監視装置、および、このブレード雷撃監視装置が設置された風力発電設備に関するものである。

風力発電設備は、クリーンエネルギーを得られることから近年では普及の途にあり、各地に設置され、又、設置計画も進められている。このような風力発電設備は、風況が良い箇所（強い風が長時間吹く状況にある箇所）に設置されるのが一般的である。

我が国ではこのような風況の良い箇所は、周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所である。このような箇所に敷設される多くの風力発電設備は、地勢の制約・気象条件に起因し、雷撃を受ける危険に曝されやすい。

さらに風力発電設備は、その性質上、強風にも耐え得るように金属材料を用いた堅牢な構造が採用される。加えて近年の風車の大型化に伴い、その高さも非常に高くなっている。このため、雷雲が発生すると風力発電設備は、巨大な避雷針として機能して直撃雷に見舞われる頻度が高い。そこで、雷撃に対する監視が重要である。

このような雷撃監視について、風力発電設備の概略構造とともに図を参照しつつ説明する。図１７は風力発電設備の構造図、図１８は風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図、図１９は風力発電設備の設置例の説明図である。風力発電設備５００は、図１７で示すように、塔体５１０、頂部収容箱５２０、回転翼５３０、風向風速計５４０、避雷針５５０、基礎５６０を備える。

塔体５１０は、高さが例えば数十ｍに達する。このような大型の塔体５１０を一体に形成することは、製造技術や輸送の観点から難しく、実際は複数（図１７に示す従来技術では３本）の鋼管５１１，５１２，５１３を搬入し、これら鋼管５１１，５１２，５１３の開口周縁のフランジ部に設けられている挿通孔にボルトおよびナットを用いて連結部５１４，５１５を形成することで構成している。このような構造は、多くの塔体で採用されている。

頂部収容箱５２０は、塔体５１０の回動支持部（ＹＡＷ回動機構部）５１６に取り付けられて風向きに応じて回動するように支持され、その内部には図示しない増速器・発電機等が収容されている。
回転翼５３０は、ブレード（Ａ）５３１、ブレード（Ｂ）５３２、ブレード（Ｃ）５３３（図１参照）、ロータヘッド５３４、ロータ軸５３５を備え、これら３枚のブレードを保持するロータヘッド５３４はロータ軸５３５により一軸として形成され、ロータ軸５３５は図示しない軸受けにより回動自在に支持されている。回転翼５３０は、風力に応じて回動し、その回動がロータ軸５３５に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機に伝達されて、発電される。

風向風速計５４０は、頂部収容箱５２０の上に設備されている。風向風速計５４０は風向・風速に関する信号を出力し、この信号は風に対する制御（例えば塔体５１０に対する頂部収容箱５２０の方位を決定する回動制御）に用いられる。この風に対する制御も、風力発電設備５００における様々な制御のうちの一つである。

避雷針５５０は、風向風速計５４０の保護のため、この風向風速計５４０の付近に設備されている。現状では、避雷針５５０は頂部収容箱５２０に電気的に直接接続され、頂部収容箱５２０および塔体５１０を介し、塔体５１０に電気的に接続された導線が、大地に埋設された接地極（図示せず）に接続されて接地を行っている。
基礎５６０は、通常鉄筋コンクリート構造の杭基礎・直接基礎などであり、堅牢な構造を有している。塔体５１０はこの基礎５６０上に設けられる。

このような風力発電設備５００の例えばブレード（Ａ）５３１に落雷があった場合、雷電流はブレード（Ａ）５３１→ロータヘッド５３４→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アースという経路を通過することが多い。そこで、図１８で示すように、塔体５１０と基礎５６０との境目付近となる塔体５１０の根元に円環状電流センサであるロゴウスキーコイル５７０を配置する。塔体５１０からアースへ雷電流が流れてロゴウスキーコイル５７０を通過したときはこのロゴウスキーコイル５７０に誘起電流が発生する。そしてこの誘起電流を計測装置５８０が入力して各種の計測処理を行うことで雷撃を監視している。このような風力発電設備５００は、例えば図１９で示すような風況の良い箇所（周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所）に多数設置されて稼働される。
従来技術の風力発電設備５００および雷撃監視はこのようなものである。

本出願人は、このような風力発電設備の雷撃監視について長年にわたり開発を行っており、耐雷設計や耐量設計の指針とするべく雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状を正確に計測できる雷撃電流観測装置に係る発明を特許出願した。そして、この特許出願は、特許文献１（特開２００５−０６２０８０号公報）に示すように、すでに出願公開されている。

この特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、鉄塔等の塔体に供する大口径のロゴウスキーコイルを用いて、容易に設置可能とし、ロゴウスキーコイルから取り込んだ雷撃電流を演算処理し、観測端末盤から携帯電話回線を介して遠隔地にあるセンター装置へ正確な雷撃電流データを送信するというものである。

また、他の特許文献２（特開２００５−３０２３９９号公報）には、特に、ブレードの羽が最も高い箇所に位置し、雷撃を受けやすいこともあり、風力発電設備のブレードに対する耐雷保護効果を高めると共に、劣化する耐雷保護効果を回復させるためのメンテナンスを簡便容易に行えるようにする風力発電設備の耐雷保護に係る発明が記載されている。

また、風力発電設備では各種の計測もなされている。このような従来技術が例えば特許文献３（特開２００１−１８３１１４号公報）に開示されている。特許文献３に記載の従来技術では、回転体の歪みが計測される。

また、風力発電設備に係るものではないが、他の自然力を利用する発電に係る従来技術として、例えば特許文献４（特開２００７−２７７８号公報）に開示されている。特許文献４に記載の従来技術では、波力による発電装置に関するものである。

特開２００５−６２０８０号公報（［００２３］〜［００３５］，図１、図４〜図７等） 特開２００５−３０２３９９号公報（［００１２］，図１〜図３等） 特開２００１−１８３１１４号公報（図１） 特開２００７−２７７８号公報（図１）

特に、雷雲の雲底が３００ｍ〜５００ｍと非常に低い、いわゆる冬季雷や、４０ｍ秒〜５０ｍ秒の間隔で襲来する、いわゆる多重雷の多発地域においては、多くの風力発電設備は、３枚構成ブレードを備えているので、ブレード全体で風車１回転につき３回頂点に位置して直撃雷チャンスが訪れることになり、耐雷無防備なブレード先端部が雷撃を受け易い。それと、ブレードは避雷、耐雷保護手段を手当し難い事情もあり、十分に落雷被害を回避出来ない事態、例えば、受雷後にブレードの目視確認の際に、直付け避雷針ブレードの先端付近前面と後面との刃の板合わせ目箇所にアーク熱膨張で生じた微かな割れ目を見逃し、その後徐々に回転風圧によりブレード先端から亀裂に拡大し、突風や風向きの集中が引き金になって、保守点検前にブレード破壊に至るような不測の事態も懸念される。

むしろ、直撃雷で瞬時に破壊されたブレード以外のブレードに対し、目視点検で見逃し易い落雷痕有無を判定出来る計測記録データをとりこみ、受雷発生箇所のブレードを瞬時に検知して特定することで、クラックや受雷様相の早期確認や保守点検の用に供して、落雷被害を最小限に留める方が得策であり、必要に応じて、雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状の計測記録データ等多くの落雷データを集積すれば、耐雷対策も確立出来る。

先に説明した特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、個々のブレードについて落雷を計測するというものではなかった。
また、特許文献２に記載された耐雷保護装置は、チタン合金やカーボンファイバー等高価格材料を加工して特殊形状に成形された避雷突出針、放電球体、導電性放電環その他の部品を多用すると共に、それらを電気的接続処理や避雷導線を通じた接地処理を施してブレード、ハブ、ナセルへの対向配置や着脱自在な装着構成を備える必要があるため、風車自体の価格が嵩み、更に、同一場所（サイト全体）に風車が多数建設される場合、全ての風車に対して耐雷保護手当てを施すことは、莫大な建設コストと保守点検費用を要し、費用が嵩む割に雷撃に対するブレードの十分な保護効果を得られるとも限らず、その解決方法に苦慮しているのが現状である。

この種の雷撃電流観測装置乃至は計測装置では、装置をより一層普及させるために更なる小形化、低価格化が求められており、風力発電設備に対する受雷様相の早期の確認や保守点検のため、落雷情報のうち、雷撃事実あるいは雷撃を受けたブレードを特定するだけの計測記録データ種類を絞り込むことで機能や構成を簡素化させ、これによってコストを低減させたいという要請も強くなっている。
また、通常の雷撃電流監視に加えブレード特定もできるようにして、より詳細な計測ができるようにしたいという要請も強くなっている。

また、計測用の装置構成の多様化を図りたいという要請もあった。従来技術では電源が取れないため、特許文献３のようにブレード内に光ファイバケーブルを敷設したりして電源を不要としているが、ブレード破損時に光ファイバケーブルを再度取り付ける場合には手間を要したり、また光信号を用いるため光電変換なども必要となって通信システムの利用が困難であり構成が限定されるなどの問題があった。

例えば特許文献４に記載のように、コイルと永久磁石とを用いる電磁誘導により発電して電池のように取り替える必要性をなくし、通信の電源については長期間にわたり保守を不要にしたいという要請があった。

一般的に装置をローターヘッドと呼ばれる回転体に取り付けられるため、ナセル制御盤など外部から電源を供給することは困難であり、電池駆動方式を採用すると電池寿命が問題になる。ローターヘッドの回転力を利用した発電方式と組み合わせることで、電池交換サイクルをより長くしたいという要請があった。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定する計測機能を長期間にわたり持たせ、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することにある。
さらに、このようなブレード落雷検知装置を搭載して保守性に優れた風力発電設備を提供することにある。

本発明の請求項１に係るブレード落雷検知装置は、
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
を備え、
前記バッテリー装置の前記発電部は、筒部と、筒部周囲に形成されるコイルと、筒部内に移動可能に配置される永久磁石と、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転により重力または遠心力を受けて筒部内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るブレード落雷検知装置は、
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
を備え、
前記バッテリー装置の前記発電部は、楕円状の部材であってブレードまたはロータヘッドとともに回転するカムと、カムの移動に応じて移動するロッドと、ロッドとともに移動する永久磁石と、永久磁石が内部を通過するコイルと、内部に永久磁石が配置されるとともに外部にコイルが配置されるケースと、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転によりケース内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係るブレード雷撃監視装置は、
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
を備え、
前記バッテリー装置の前記発電部は、楕円状または三角状のガイド溝が形成されるガイド板と、ガイド溝内に配置されて摺動するようになされてブレードまたはロータヘッドの回転とともに移動するピンと、ピンの移動に応じて移動するロッドと、ロッドとともに移動する永久磁石と、永久磁石が内部を通過するコイルと、内部に永久磁石が配置されるとともに外部にコイルが配置されるケースと、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転によりケース内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は一個であって複数の前記センサが接続され、
前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は前記センサ毎に複数個備えて一個の前記センサに一個の前記検出装置が接続され、
前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記センサは、ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着されるロゴウスキーコイルであることを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る風力発電設備は、
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置を備えることを特徴とする。

このような本発明のブレード雷撃監視装置によれば、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定する計測機能を長期間にわたり持たせ、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することができる。
さらに、このようなブレード落雷検知装置を搭載して保守性に優れた風力発電設備を提供することができる。

本発明のブレード雷撃監視装置を実施するための最良の形態について図に基づき説明する。図１，図２は風力発電設備のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。図３は本形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。
ブレード雷撃監視装置１は、先に図１７，図１８，図１９に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。

ブレード雷撃監視装置１は、図１，図２，図３（ａ）で示すように、検出部（Ａ）１０、検出部（Ｂ）１１、検出部（Ｃ）１２、監視装置１３を備えている。
検出部（Ａ）１０は、さらに図３（ｂ）で示すように、センサ（Ａ）１０１、検出装置１０２を備え、この検出装置１０２は、受雷判定部１０３、無線通信モジュール１０４、バッテリー装置１０５を備える。バッテリー装置１０５は受雷判定部１０３および無線通信モジュール１０４に電源を供給している。
監視装置１３は、さらに図３（ａ）で示すように、無線通信モジュール１３１、出力装置１３２を備えている。

ここに検出部（Ｂ）１１および検出部（Ｃ）１２の構成は、検出部（Ａ）１０の構成と同じであるため、検出部（Ａ）１０のみ説明し、検出部（Ｂ）１１および検出部（Ｃ）１２の重複する説明を省略する。

本形態のブレード雷撃監視装置１では、図１で示すように、ブレード（Ａ）５３１、ブレード（Ｂ）５３２、ブレード（Ｃ）５３３の中にそれぞれ検出部（Ａ）１０、検出部（Ｂ）１１、検出部（Ｃ）１２を収容する。また、監視装置１３を頂部収容箱５２０内に配置している。検出部（Ａ）１０、検出部（Ｂ）１１、または検出部（Ｃ）１２から監視装置１３へは、それぞれが無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。

続いて各部について説明する。先に述べたが検出部（Ａ）１０のみ説明し、検出部（Ｂ）１１、検出部（Ｃ）１２は同じ構成であるとして、重複する説明を省略する。
センサ（Ａ）１０１は、図２で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）１０１は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）１０１に誘起電流が発生する。

図３（ｂ）で示すように、検出装置１０２の受雷判定部１０３がセンサ（Ａ）１０１から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求めるというものである。

この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定データは、受雷判定部１０３に予め登録されているものとする。落雷データは無線通信モジュール１０４に送信される。無線通信モジュール１０４は、落雷データを無線信号に変換し、無線通信により監視装置１３へ送信する。

監視装置１３の無線通信モジュール１３１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置１３２へ送信する。
出力装置１３２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にある表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。

このようなブレード雷撃監視装置１は、ブレード（Ａ）５３１の落雷検出用の検出部（Ａ）１０、ブレード（Ｂ）５３２の落雷検出用の検出部（Ｂ）１１、ブレード（Ｃ）５３３の落雷検出用の検出部（Ｃ）１２、をそれぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。また、検出装置は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。

続いて本発明の特徴をなすバッテリー装置１０５について図を参照しつつ説明する。図４はバッテリー装置の説明図である。バッテリー装置１０５は、図４で示すように、発電部１０６、電力制御部１０７、充電部１０８を備えている。
発電部１０６は、外側端部１０６ａ、筒部１０６ｂ、コイル１０６ｃ、永久磁石１０６ｄ、内側端部１０６ｅを備える。電力制御部１０７は、整流ダイオード１０７ａ、キャパシタ１０７ｂ、電圧監視部１０７ｃを備える。

筒部１０６ｂは、外側端部１０６ａと内側端部１０６ｅとで両端が塞がれた中空筒状の容器である。この筒内に永久磁石１０６ｄが入れられるため、永久磁石１０６ｄの外側部と筒部１０６ｂの内側部とが摺動可能な形状となっている。外側端部１０６ａと内側端部１０６ｅは、永久磁石１０６ｄの機械的保護と反発力をはかるため、弾性体、例えば、ゴム、プラスチック、スプリング等で形成している。あるいは、永久磁石１０６ｄの両端にそれぞれ金属や硬質プラスチック等で構成された比較的柔らかいスプリングを介在させてもよい。

コイル１０６ｃは筒部１０６ｂの外側面に形成される。図４で示すように永久磁石１０６ｄが一方の端部に位置するときにコイル１０６ｃの一方の端部へ到達し、また、永久磁石１０６ｄが他方の端部に位置するときにコイル１０６ｃの他方の端部へ到達する。

永久磁石１０６ｄは、筒部１０６ｂの一方の端部に面してＮ極が、他方の端部に面してＳ極が、それぞれ形成される。永久磁石１０６ｄが筒部１０６ｂ内を摺動すると、コイル１０６ｃ内の磁束を変化させ、周知のファラデーの法則である電磁誘導によりコイル１０６ｃに電流が流れて発電する。

整流ダイオード１０７ａは、発電部１０６からの出力電圧信号を半波整流または全波整流して整流電圧信号を出力する。
キャパシタ１０７ｂは、整流電圧信号を平滑化して平滑化電圧信号として出力する。
電圧監視部１０７ｃは、この平滑化電圧信号をさらに安定化してこれを直流出力電圧信号として受雷判定部１０３や無線通信モジュール１０４に出力する。

充電部１０８は、電圧監視部１０７ｃに接続されており、直流出力電圧信号を受けて充電する。これにより電圧監視部１０７ｃは、発電部１０６からの発電が途切れる場合であっても充電部１０８からの出力により受雷判定部１０３や無線通信モジュール１０４へは一定の電源供給を行う。

続いて、電源供給について図を参照しつつ説明する。図５は、ロータヘッドの回転位置による発電部の位置・角度の状態を説明する説明図である。風力発電設備５００が風を受け、ブレード５３１，５３２，５３３やロータヘッド５３４が回転する状態である。この場合、図５で示すように鉛直面上においてロータヘッド５３４のロータ軸５３５を中心にブレード５３１，５３２，５３３、ロータヘッド５３４も等速円運動をしている。ロータ軸５３５は強風でも、２０（回転／分）程度と一定回転数となるように制御されている。

発電部１０６の筒部１０６ｂの中心軸は、ロータ軸５３５の回転軸と直角方向に交差するように配置されている。のぞましくは中心軸と回転軸とで交わる位置とする。永久磁石１０６ｄは、このような筒部１０６ｂ内を回転位置に応じて往復動することとなる。

ここで、力学的法則に裏付けられ、日常経験則からも認識できるように、例えば、バケツに水を入れ、鉛直面内最高点で一定以上の速度で振りまわせば、水がこぼれない現象、或いは、ジェットコースターが円軌道になっている宙返り部分のコースを一定以上に与えられる速度で突入すれば、コース上に沿って宙返りする現象、つまり、ある物質は、鉛直面で円運動する場合、一定速度を超えるとその物質の質量に作用する重力に抗して落下しないが、換言すれば、一定速度に満たないとその物質の質量に作用する重力により鉛直方向に落下する。

この速度について検討する。質量ｍの物質が鉛直面内で半径ｒの円周上を等速円運動をする場合の速度Ｖは角速度ωを用いると次式のように表される。

そして単位時間当たりＮ回転とすると、角速度ω＝２πＮの関係があるため、さらに次式のように展開される。

一方、永久磁石の質量ｍ、重力加速度Ｇとすると、図５の最高点Ａにおいて永久磁石に下側に加わる力である重力はｍＧであり、また、永久磁石に上側に加わる力である遠心力はｍＶ^２／ｒである。ｍＶ^２／ｒ（遠心力）＜ｍＧ（重力）であるならば永久磁石は質量ｍの大小に拘わらず下側へ落下する。具体的には次式の関係を満たす場合である。

上記式から発電可能な回転数Ｎ・半径ｒを設定することが可能となる。風力発電設備では回転数が一定に制御されるため、取付位置となる半径ｒで決定される

上記関係を満たすとき発電可能となる。このようにロータヘッド５３４の回転が遅いことと、筒部１０６ｂがロータ軸５３５と直角方向に短距離に位置していることで、ロータヘッド５３４の回転に伴い、筒部１０６ｂも内側端部１０６ｅをロータヘッド５３４・ロータ軸５３５に向けながら回転し、筒部１０６ｂに内蔵されている永久磁石１０６ｄは、自重に対し作用する重力により、内側端部１０６ｅと外側端部１０６ａとの間を往復する。永久磁石１０６ｄは、Ａ点で矢印の内側方向へ移動して内側端部１０６ｅへ到達し、また、Ｃ点で矢印の外側方向へ移動して外側端部１０６ａへ到達する。なお、Ｂ点、Ｄ点では遠心力により外側端部１０６ａへ到達している可能性が高い。

このようにロータヘッド５３４の回転に応じて、永久磁石１０６ｄが筒部１０６ｂ内を周期的に往復通過して磁束鎖交変化させ、コイル１０６ｃに交流起電力が誘導される。
なお、永久磁石１０６ｄは、筒部１０６ｂとの摩擦や抗力を無視して適宜質量と形状をもって、筒部１０６ｂとロータ軸５３５との直角方向距離を任意に設定すればよい。

上記の交流起電力は整流ダイオード１０７ａを介してキャパシタ１０７ｂを充電する。電圧監視部１０７ｃでは、上記した機能に加えて、キャパシタ１０７ｂの充電状態の監視も行っており、ローターヘッド５３４の回転時であれば、受雷判定部１０３や無線通信モジュール１０４に対してキャパシタ１０７ｂから電源供給し、また、充電部１０８へ充電を行う。これにより、発電部１０６から電圧信号が出力され、上記のように発電がなされる。

このような本発明のブレード雷撃監視装置１ではバッテリー装置１０５が発電機能を有しているため、充電部１０８の消耗を抑えることになって従来技術のように電池切れによる電池交換作業をなくし、通信の電源については長期間にわたり保守を不要にすることができる。

続いて他の形態のブレード雷撃監視装置について、図に基づき説明する。図６，図７は風力発電設備の他のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。図８は他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図８（ａ）はブロック構成図、図８（ｂ）は検出装置の説明図である。

ブレード雷撃監視装置２は、先に図１７，図１８，図１９に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。

先に説明した形態と比較すると、先の形態ではブレード（Ａ）５３１、ブレード（Ｂ）５３２、ブレード（Ｃ）５３３にそれぞれ検出部（Ａ）１０、検出部（Ｂ）１１、検出部（Ｃ）１２が埋め込まれた構成であったが、本形態では図６，図７でも明らかなように検出部（Ａ）１０、検出部（Ｂ）１１、検出部（Ｃ）１２をロータヘッド５３４内に配置した点が相違する。他は先の説明と同じ構成であり、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。この場合、センサ（Ａ）１０１は、図７でも示すように、ロータヘッド５３４内に引き回されるブレード接地線５３１ａを通過するように配置される。このように構成しても本発明の実施は可能である。

続いて他の形態のブレード雷撃監視装置について、図に基づき説明する。図９，図１０は風力発電設備の他の形態のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図、図１１は他のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図１１（ａ）はブロック構成図、図１１（ｂ）は検出装置の説明図である。
ブレード雷撃監視装置２は、先に図１７，図１８，図１９に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。

ブレード雷撃監視装置２は、図９，図１０，図１１（ａ）で示すように、センサ（Ａ）２０、センサ（Ｂ）２１、センサ（Ｃ）２２、通信線（Ａ）２３、通信線（Ｂ）２４、通信線（Ｃ）２５、検出装置２６、監視装置２７を備えている。
検出装置２６は、さらに図１１（ｂ）で示すように、受雷判定部２６１、無線通信モジュール２６２、バッテリー装置１０５を備えている。バッテリー装置１０５は受雷判定部２６１および無線通信モジュール２６２に電源を供給している。なお、このバッテリー装置１０５は先に図４を用いて説明したバッテリー装置１０５であり、重複する説明を省略する。
監視装置２７は、さらに図１１（ａ）で示すように、無線通信モジュール２７１、出力装置２７２を備えている。

本形態のブレード雷撃監視装置２では、図９で示すように、ロータヘッド５３４の中にセンサ（Ａ）２０、センサ（Ｂ）２１、センサ（Ｃ）２２、通信線（Ａ）２３、通信線（Ｂ）２４、通信線（Ｃ）２５、検出装置２６を収容する。また、監視装置２７を頂部収容箱５２０内に配置している。検出装置２６から監視装置２７へは、無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。

続いて各部について説明する。
ここにセンサ（Ａ）２０および通信線（Ａ）２３の構成は、センサ（Ｂ）２１および通信線（Ｂ）２４の構成や、センサ（Ｃ）２２および通信線（Ｃ）２５の構成と同じであるため、センサ（Ａ）２０および通信線（Ａ）２３のみ説明し、センサ（Ｂ）２１、センサ（Ｃ）２２、通信線（Ｂ）２４、通信線（Ｃ）２５の説明を省略する。

センサ（Ａ）２０は、図１０で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）２０は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）２０に誘起電流が発生する。
通信線（Ａ）２３は、誘起電流を検出装置２６へ流す。

検出装置２６は、通信線（Ａ）２３に加え、通信線（Ｂ）２４や通信線（Ｃ）２５とも接続されており、ブレード別に雷撃監視できるようにしている。
検出装置２６の受雷判定部２６１が通信線（Ａ）２３から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求める、というものである。

この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定は、検出装置２６の通信線（Ａ）２３、通信線（Ｂ）２４、通信線（Ｃ）２５という三つの入力部のうちどの入力部に誘起電流が入力されたかを判断すれば容易に求めることができる。落雷データは受雷判定部２６１から無線通信モジュール２６２に送信される。無線通信モジュール２６２は、落雷データを無線信号に変換し、図１１（ａ）で示すように、無線通信により監視装置２７へ送信する。

監視装置２７の無線通信モジュール２７１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置２７２へ送信する。
出力装置２７２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にあるスピーカや表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。

このようなブレード雷撃監視装置２では、ブレード（Ａ）５３１に落雷検出用のセンサ（Ａ）２０を、ブレード（Ｂ）５３２に落雷検出用のセンサ（Ｂ）２１を、ブレード（Ｃ）５３３に落雷検出用のセンサ（Ｃ）２２を、それぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。
また、ロータヘッド５３４内にセンサ（Ａ）２０、センサ（Ｂ）２１、センサ（Ｃ）２２および検出装置２６を収納し、さらに検出装置２６は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。

このような本発明のブレード雷撃監視装置２では上記したようなバッテリー装置１０５が発電機能を有しているため、電池のように取り替える必要性をなくし、通信の電源については長期間にわたり保守を不要にすることができる。

続いて他の形態について説明する。本形態では特にバッテリー装置１０５のみ他の形態としたものである。これ以外は、先に図１，図６，図９で示した風力発電設備５００で用いるブレード雷撃監視装置１，２で適用できるものであるが説明を具体化するため図１で表した風力発電設備５００であるとして以下説明する。本形態ではバッテリー装置１０５のみについて詳述し、他は先の説明と同じであるとして重複する説明を省略する。

続いて本発明の特徴をなすバッテリー装置１０５について図を参照しつつ説明する。図１２は他のバッテリー装置の説明図である。バッテリー装置１０５は、図１２，図１３で示すように、カム機構部１０９、ソレノイド１１０、電力制御部１１１、充電部１１２を備えている。カム機構部１０９、ソレノイド１１０で本発明の発電部をなす。
カム機構部１０９は、楕円カム１０９ａ、カム用支軸１０９ｂ、連結ピン１０９ｃ、錘１０９ｄを備える。ソレノイド１１０は、ロッド１１０ａ、コイル１１０ｂ、永久磁石１１０ｃ、スプリング１１０ｄ、ケース１１０ｅを備える。電力制御部１１１は、整流ダイオード１１１ａ、キャパシタ１１１ｂ、電圧監視部１１１ｃを備える。

楕円カム１０９ａは、図１３（ｃ）の正面図に示すように、楕円形状を有している。
カム用支軸１０９ｂは、図１３（ｂ）の側面図に示すように、楕円カム１０９ａを回転自在に軸支する。このような楕円カム１０９ａは、ロータ軸５３５の中心軸に対して鉛直面上を回動することができる。なお、回転軸が中心からずれた円形のカムを採用してもよい。
錘１０９ｄは、楕円形、略三角形等変則距離を形成する外周形状を備えており、連結ピン１０９ｃにより楕円カム１０９ａに固定される。図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図や図１３（ｄ）の片側の錘１０９ｄを取り去った図で示すように楕円カム１０９ａの両面に二個の錘１０９ｄが固定される。楕円カム１０９ａと錘１０９ｄとは一体に固定され、錘１０９ｄが常に下側にあるようになされる。なお、図１４で示すカム機構部は、図１３（ｄ）の片側の錘１０９ｄを取り去った図で表している。

ソレノイド１１０は、ロッド１１０ａと永久磁石１１０ｃとが固定されてケース１１０ｅ内に収容されており、永久磁石１１０ｃの下側からスプリング１１０ｄにより付勢されている。コイル１１０ｂはケース１１０ｅの外側面に固定されている。ロッド１１０ａの先端は、楕円カム１０９ａの外周に接している。ロッド１１０ａは楕円カム１０９ａの接触位置によって移動する。
永久磁石１１０ｃがケース１１０ｅ内を摺動すると、コイル１１０ｂ内の磁束を変化させ、周知の電磁誘導によりコイル１１０ｂに電流を流して発電する。

整流ダイオード１１１ａは、ソレノイド１１０からの出力電圧信号を半波整流または全波整流して整流電圧信号を出力する。
キャパシタ１１１ｂは、整流電圧信号を平滑化して平滑化電圧信号として出力する。
電圧監視部１１１ｃは、この平滑化電圧信号をさらに安定化してこれを直流出力電圧信号として受雷判定部２６１や無線通信モジュール２６２に出力する。

充電部１１２は、電圧監視部１１１ｃに接続されており、直流出力電圧信号を受けて充電する。これにより電圧監視部１１１ｃは、ソレノイド１１０からの発電が途切れる場合であっても充電部１１２からの出力により受雷判定部２６１や無線通信モジュール２６２へは一定の電源供給を行う。また、電圧監視部１１１ｃでは、上記した機能に加えて、キャパシタ１１１ｂの充電状態の監視も行っており、ローターヘッド５３４の回転時であれば、受雷判定部２６１や無線通信モジュール２６２に対してキャパシタ１１１ｂから電源供給し、また、充電部１１２へ充電を行う。

続いて、電源供給について図を参照しつつ説明する。図１４は、ロータヘッドの回転位置による発電部の位置・角度の状態を説明する説明図である。風力発電設備が風を受け、ブレード５３１，５３２，５３３やロータヘッド５３４が回転する状態である。この場合、図１４で示すように鉛直面に対しロータヘッド５３４のロータ軸５３５を中心にブレード５３１，５３２，５３３、ロータヘッド５３４も等速円運動をしている。ロータ軸５３５は強風でも、２０（回転／分）程度と一定回転数となるように制御されている。

カム機構部１０９では、楕円カム１０９ａの一箇所に錘１０９ｄが連結されており、カム回転軸と錘重心とを結ぶ線は、自重により常に鉛直方向となり、ロータヘッド５３４の回転によるロータ軸方向にかかわらず、楕円カム１０９ａは、常に錘１０９ｄが下側にあるように相対的に形状方向が一定に保持される。なお、錘１０９ｄでなくても、楕円カム１０９ａ自体は、形状や材料選定により、重心点がカム回転軸より下方鉛直方向に形成されれば、錘が不要となる。

そしてソレノイド１１０のロッド１１０ａの先端部が、図１４で示すように、楕円カム１０９ａの外周と当接し、また、ロッド１１０ａの他端部が永久磁石１１０ｃと連結されており、楕円カム１０９ａの位置により、永久磁石１１０ｃも移動する。
ソレノイド１１０のケース１１０ｅの中心軸は、ロータ軸５３５の回転軸と直角方向に交差するように配置されている。のぞましくは中心軸と回転軸とで交わる位置とする。永久磁石１１０ｃは、このようなケース１１０ｅ内を回転位置に応じて往復動することとなる。

ロータヘッド５３４の回転に伴い、楕円カム１０９ａが移動することで楕円カム１０９ａに当接するロッド１１０ａの移動とともに押さえる力と、スプリング１１０ｄの付勢力と、により挟まれる永久磁石１１０ｃは、内側と外側との間を往復する。永久磁石１１０ｃは、図１４からも明らかなように、Ａ点，Ｃ点で（長軸と楕円との交点）で内側方向に移動して内側へ到達し、また、Ｂ点，Ｄ点（短軸と楕円との交点）で外側方向に移動して外側へ到達する。

このようにロータヘッド５３４の回転に応じて、永久磁石１１０ｃがケース１１０ｅ内を周期的に往復通過して磁束鎖交変化させ、コイル１１０ｂに交流起電力が誘導される。
なお、永久磁石１１０ｃは、ケース１１０ｅとの摩擦や抗力を無視して適宜質量と形状をもって、ケース１１０ｅとロータ軸５３５との直角方向距離を任意に設定すればよい。
これにより、ソレノイド１１０から電圧信号が電力制御部１１１へ出力され、上記のように発電がなされる。このようなバッテリー装置１０５としても本発明の実施は可能である。

続いて他の形態のブレード雷撃監視装置について、図に基づき説明する。図１５は他の形態のブレード雷撃監視装置のうち発電部の説明図であり、図１５（ａ）は側断面から見た構成図、図１５（ｂ）は正面から見た構成図である。なお、図１５（ｂ）ではロータヘッドの図示を省略している。この発電部は、例えば前記のブレード雷撃監視装置１，２のバッテリー装置１０５の発電部のみ変更した構成である。ここにブレード雷撃監視装置１，２およびそのバッテリー装置１０５の発電部以外の他の構成については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。

発電部は、ソレノイド１１３、ガイド板１１４を備えている。
ソレノイド１１３は、スプリング１１３ａ、コイル１１３ｂ、永久磁石１１３ｃ、ケース１１３ｄ、ロッド１１３ｅ、摺動ピン１１３ｆを備える。ガイド板１１４は、板体１１４ａ、ロータ軸挿通孔１１４ｂ、ガイド溝１１４ｃを備える。

ソレノイド１１３は、ブレード（Ａ）５３１に固定されており、ブレード（Ａ）５３１とともに回転するようになされている。ロッド１１３ｅと永久磁石１１３ｃとが固定されてケース１１３ｄ内に収容されており、永久磁石１１３ｃの上側からスプリング１１３ａにより付勢されている。コイル１１３ｂはケース１１３ｄの外側面に固定されている。ロッド１１３ｅの先端には摺動ピン１１３ｆが設けられている。

ガイド板１１４は、板体１１４ａが例えば頂部収容箱５２０など他の固定部品と係止するなど適宜固定保持されて回転しないようになされ、ロータ軸５３５に対して直角方向の鉛直面に配置される。一方ロータ軸５３５は、ロータ軸挿通孔１１４ｂを貫通するように配置されている。ガイド溝１１４ｃは板体１１４ａにロータ軸５３５を中心として図１５（ｂ）のように楕円形や、図示しないが略三角形等変則距離の溝により形成される。このガイド溝１１４ｃ内にはロッド１１３ｅの先端の摺動ピン１１３ｆが配置されている。

ブレード（Ａ）５３１が回転するとともにソレノイド１１３も回転すると、ガイド溝１１４ｃ内の摺動ピン１１３ｆが強制的にガイド溝１１４ｃに導かれながらロッド１１３ｅが移動する。すると、ロッド１１３ｅが移動することで発生する力と、スプリング１１３ａの付勢力と、により挟まれる永久磁石１１３ｃは、コイル１１３ｂ内を周期的に往復通過するように移動して内側と外側との間を往復する。この場合の永久磁石１１３ｃは、図１６で示すように、Ａ点，Ｃ点（長軸と楕円との交点）で外側方向に移動して外側へ到達し、また、Ｂ点，Ｄ点（短軸と楕円との交点）で内側方向に移動して内側へ到達する。

以下の電力制御部、充電部における処理は先の説明と同様であり、重複する説明を省略する。このような発電部であっても本発明のブレード雷撃監視装置１，２の実施が可能になる。

以上本発明のブレード雷撃監視装置１，２およびこのブレード雷撃監視装置１，２を内蔵する風力発電設備５００について説明した。ロータヘッドやブレードに発電機能を有するブレード雷撃監視装置１，２が搭載されるため、電池交換などを不要として計測機能を長期間にわたり持たせ、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置とすることが可能になった。

風力発電設備のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 風力発電設備のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 本発明を実施するための最良の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。 風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 ロータヘッドの回転位置による発電部の位置・角度の状態を説明する説明図である。 風力発電設備の他のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 風力発電設備の他のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図８（ａ）はブロック構成図、図８（ｂ）は検出装置の説明図である。 風力発電設備の他のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 風力発電設備の他のブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。 他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図１１（ａ）はブロック構成図、図１１（ｂ）は検出装置の説明図である。 他のバッテリー装置の説明図である。 カム機構部の説明図である。 ロータヘッドの回転位置による発電部の位置・角度の状態を説明する説明図である。 他の形態のブレード雷撃監視装置のうち発電部の説明図であり、図１５（ａ）は側断面から見た構成図、図１５（ｂ）は正面から見た構成図である。 ロータヘッドの回転位置による発電部の位置・角度の状態を説明する説明図である。 風力発電設備の構造図である。 風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図である。 風力発電設備の設置例の説明図である。

符号の説明

５００：風力発電設備
５１０：塔体
５２０：頂部収容箱
５３０：回転翼
５３１：ブレード（Ａ）
５３２：ブレード（Ｂ）
５３３：ブレード（Ｃ）
５４０：風向風速計
５５０：避雷針
５６０：基礎
１，２：ブレード雷撃監視装置
１０：検出部（Ａ）
１０１：センサ（Ａ）
１０２：検出装置
１０３：受雷判定部
１０４：無線通信モジュール
１０５：バッテリー装置
１０６：発電部
１０６ａ：外側端部
１０６ｂ：筒部
１０６ｃ：コイル
１０６ｄ：永久磁石
１０６ｅ：内側端部
１０７：電力制御部
１０７ａ：整流ダイオード
１０７ｂ：キャパシタ
１０７ｃ：電圧監視部
１０８：充電部
１０９：カム機構部
１０９ａ：楕円カム
１０９ｂ：カム用支軸
１０９ｃ：連結ピン
１０９ｄ：錘
１１０：ソレノイド
１１０ａ：ロッド
１１０ｂ：コイル
１１０ｃ：永久磁石
１１０ｄ：スプリング
１１０ｅ：ケース
１１１：電力制御部
１１１ａ：整流ダイオード
１１１ｂ：キャパシタ
１１１ｃ：電圧監視部
１１２：充電部
１１３：ソレノイド
１１３ａ：スプリング
１１３ｂ：コイル
１１３ｃ：永久磁石
１１３ｄ：ケース
１１３ｅ：ロッド
１１３ｆ：摺動ピン
１１４：ガイド板
１１４ａ：板体
１１４ｂ：ロータ軸挿通孔
１１４ｃ：ガイド溝
１１：検出部（Ｂ）
１２：検出部（Ｃ）
１３：監視装置
１３１：無線通信モジュール
１３２：出力装置
２：ブレード雷撃監視装置
２０：センサ（Ａ）
２１：センサ（Ｂ）
２２：センサ（Ｃ）
２３：通信線（Ａ）
２４：通信線（Ｂ）
２５：通信線（Ｃ）
２６：検出装置
２６１：受雷判定部
２６２：無線通信モジュール
２７：監視装置
２７１：無線通信モジュール
２７２：出力装置

Claims (9)

1. 風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
   ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
   ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
   検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
   を備え、
   前記バッテリー装置の前記発電部は、筒部と、筒部周囲に形成されるコイルと、筒部内に移動可能に配置される永久磁石と、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転により重力または遠心力を受けて筒部内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とするブレード雷撃監視装置。
2. 風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
   ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
   ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
   検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
   を備え、
   前記バッテリー装置の前記発電部は、楕円状の部材であってブレードまたはロータヘッドとともに回転するカムと、カムの移動に応じて移動するロッドと、ロッドとともに移動する永久磁石と、永久磁石が内部を通過するコイルと、内部に永久磁石が配置されるとともに外部にコイルが配置されるケースと、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転によりケース内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とするブレード雷撃監視装置。
3. 風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
   ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路から誘起電流を検出するセンサと、
   ブレードまたはロータヘッドの回転により発電する発電部と、発電部により発電された電力を制御する電力制御部と、発電された電力を充電する充電部と、を有するバッテリー装置から電源供給されており、センサから出力される誘起電流を取り込んで演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを無線信号に変換して無線送信する検出装置と、
   検出装置から無線送信された無線信号を落雷データに復元して出力する監視装置と、
   を備え、
   前記バッテリー装置の前記発電部は、楕円状または三角状のガイド溝が形成されるガイド板と、ガイド溝内に配置されて摺動するようになされてブレードまたはロータヘッドの回転とともに移動するピンと、ピンの移動に応じて移動するロッドと、ロッドとともに移動する永久磁石と、永久磁石が内部を通過するコイルと、内部に永久磁石が配置されるとともに外部にコイルが配置されるケースと、を有し、永久磁石は、ブレードまたはロータヘッドの回転によりケース内を移動してコイル内の磁束を変化させ、電磁誘導によりコイルに電流を流して発電することを特徴とするブレード雷撃監視装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
   前記センサはブレード毎に複数備え、
   前記検出装置は一個であって複数の前記センサが接続され、
   前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
5. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
   前記センサはブレード毎に複数備え、
   前記検出装置は前記センサ毎に複数個備えて一個の前記センサに一個の前記検出装置が接続され、
   前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
   前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
7. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
   前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
8. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
   前記センサは、ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着されるロゴウスキーコイルであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
9. 請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置を備えることを特徴とする風力発電設備。

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