JP6165682B2 - 風車の翼、および、風車の翼の修理方法 - Google Patents

Description

本開示は、雷保護を備える風車の翼（風車翼）の修理に関する。

風力発電設備に対する雷被害の中でも、風車翼への落雷による被害は、設備の長期間停止を引き起こすなど被害が大きい。

従来、風車翼（以下、単に「翼」ともいう。）の落雷対策としては、翼表面に複数個取り付けられたレセプタ（金属製受雷部）で電撃を受け止め、レセプタに接続された導通路（ダウンコンダクタ）により、雷電流を落雷点から大地（アース点）に導く構成が採用されている。

例えば、特許文献１（特に、図７〜９）では、ブレード先端に設けたレセプタで落雷を受け、ブレード内部に設けられた導電性ワイヤ、あるいは、ブレードに埋設されたメッシュ帯などを通してアースに導く構成が記載されている。

また、特許文献２（特に、図１）には、風車翼の先端部から翼根部まで長手方向に沿って連続的に延在する金属箔を含む耐雷システムを有した風車翼が開示されている。すなわち、風車翼の表面において、２本の金属箔が翼長手方向に実質的に平行に配置されており、等電位になるように互いに接続用金属箔によって翼の横方向に接続されている。この金属箔は、網目構造によって規定される開口を含んでおり、雷電流のダウンコンダクタの役割とともに、耐雷用のレセプタとしての役割も有している。

そして、このような導通路を含む風車翼に落雷が落ちた場合には、例えば、風車翼上の落雷点から導電性の導通路を通って、ナセル（風車本体）、タワー、大地の順に雷電流が流れる。

特開２００４−２４５１７４号公報 特表２０１４−５０１８６４号公報

ところで、このような導通路は、落雷時の焼損や経時劣化による亀裂（割れ）や傷などの損傷（以下、単に「損傷」ともいう。）を生じる場合がある。そして、こうした損傷により耐雷機能が低下した翼の運用を継続すると、重大事故に繋がる可能性がある。

しかしながら、特許文献１〜２には、このような導通路の損傷による耐雷機能の低下を回復させるための対策は何ら開示されていない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、金属などの導電性の導通路（ダウンコンダクタ）における損傷部によらず、翼の耐雷機能を確保できる風車の翼およびその修理方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車の翼は、
翼の根元を形成する翼根元部と、
翼の先端を形成する翼先端部と、
前記翼先端部と前記翼根元部の間で連続的に延びる雷電流を導くための導通路を形成する導電性の主メッシュと、
前記雷電流の流れを妨げる前記主メッシュの損傷部に対して配置され、前記主メッシュによって形成される前記導通路を補完するメッシュ片を含む補修メッシュと、
前記主メッシュと前記補修メッシュとを電気的に接続するための電気的接続部とを備える。

上記（１）の構成によれば、主メッシュの損傷部に対して補修メッシュを配置したので、主メッシュの損傷部の存在にかかわらず、補修メッシュにより耐雷機能を確保することができる。また、補修メッシュを用いれば、主メッシュを全て取り換えるようなことをせずに、主メッシュの損傷部の修理を部分的に行うことが可能であり、翼の耐雷機能を経済的・効率的に回復できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記電気的接続部は、半田、導電性接着剤、または、導電性テープのうちの少なくとも一つを含む。
上記（２）の構成によれば、主メッシュと補修メッシュの電気的接続を、損傷した部位、状況などに応じた適切な手段により行うことができ、経済性と効率性を満たす翼を提供することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記補修メッシュは、前記主メッシュのうちの前記損傷部のない領域と重なる領域であるオーバーラップ部を有するように配置されている。
上記（３）の構成によれば、主メッシュと補修メッシュの電気的接続がオーバーラップ部においてなされることで、主メッシュ−補修メッシュ間のより確実な電気的接続を確保することができ、翼の耐雷機能を経済的・効率的に回復できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、前記電気的接続部は、前記オーバーラップ部において前記補修メッシュのメッシュ目に沿って配置される少なくとも一本の線状半田部、または、前記オーバーラップ部において前記メッシュ目上に配置される複数の点状半田部の少なくとも一方を含む。
上記（４）の構成によれば、線状半田部又は点状半田部には、主としてメッシュ目の方向に沿った成分の引張・圧縮力が加わるようになり、補修メッシュによる翼の修理箇所の耐久性を向上させることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、前記電気的接続部は、前記オーバーラップ部に配置される少なくとも一本の線状半田部、または、前記メッシュ目上に配置される複数の点状半田部の少なくとも一方を含み、前記少なくとも一本の線状半田部又は前記複数の点状半田部は、翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下である。
一般的に、翼に風が作用すると、翼長手方向の引張応力又は圧縮応力が翼に設けられたメッシュに生じる。
この点、上記（５）の構成によれば、翼への風の作用に起因した翼長手方向の引張応力又は圧縮応力の半田部（線状半田部や点状半田部）への集中を回避することができる。これにより、補修メッシュによる翼の修理箇所の耐久性を向上させることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、前記少なくとも一本の線状半田部又は前記複数の点状半田部は、前記翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下の第１角度である第１方向に配列される第１部分と、該第１部分に交差するように、前記翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下の第２角度である第２方向に配列される第２部分と、を含む。
上記（６）の構成によれば、オーバーラップ部における重なりが十分に確保できていない場合にも、主メッシュと補修メッシュの電気的接続を確保することができる。また、線状又は点状半田部による主メッシュと補修メッシュの接合面積の増加により、再度の修理の必要性が生じにくく、経済性と効率性を満たす翼を提供することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、前記主メッシュの前記損傷部は、取り除かれているか、あるいは、表面の樹脂が削られている。
上記（７）の構成によれば、主メッシュと補修メッシュの電気的接続の確保が容易になり、再度の修理の必要性が生じにくく、経済性と効率性を満たす翼を提供することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（６）の構成において、前記導通路のうちの前記線状半田部、または、前記点状半田部により形成される導通路の断面積の合計は、前記導通路のうちの前記損傷部において前記雷電流の流れが妨げられた導通路の断面積の合計に近いか、あるいは、大きい。
上記（８）の構成によれば、雷電流が導通路を流れた際の半田部における温度上昇によって半田が溶融するリスクを、低減することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、前記補修メッシュのメッシュ目のサイズは、主メッシュのメッシュ目のサイズよりも小さい。
上記（９）の構成によれば、主メッシュのメッシュ目に、補修メッシュのより小さいメッシュ目が入り込むことで両者がより良く重なり、主メッシュと補修メッシュの電気的接続をより効果的に確保することができる。

（１０）また、本発明の少なくとも一実施形態に係る風車の翼の修理方法は、翼先端部と翼根元部の間で連続的に延びる雷電流を導くための導通路を形成する導電性の主メッシュが設けられた風車の翼の修理方法であって、
前記雷電流の流れを妨げる前記主メッシュの損傷部に対して、前記主メッシュによって形成される前記導通路を補完するメッシュ片を含む補修メッシュを配置する補修メッシュ配置ステップと、
前記損傷部に対して配置された前記補修メッシュを前記主メッシュに電気的に接続する電気的接続ステップと、を備える。
上記（１０）の構成によれば、翼の根元から先端に向けて伸びる主メッシュに生じた損傷部に対して、メッシュ片である補修メッシュを配置することにより、主メッシュの損傷部の存在にかかわらず、補修メッシュにより耐雷機能を確保することができる。また、補修メッシュを用いれば、主メッシュを全て取り換えるようなことをせずに、主メッシュの損傷部の修理を部分的に行うことが可能であり、翼の耐雷機能を経済的・効率的に回復できる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、前記電気的接続ステップでは、半田、導電性接着剤、または、導電性テープのうちの少なくとも一つを含む電気的接続部を介し、前記補修メッシュを前記主メッシュに電気的に接続する。
上記（１１）の構成によれば、主メッシュと補修メッシュの電気的接続を、損傷した部位、状況などに応じた適切な方法により行え、経済性と効率性を満たす翼の修理方法を提供することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の方法において、前記主メッシュの損傷部又は該損傷部の表面の樹脂を取り除いた後に、該主メッシュのうち前記電気的接続部が設けられる領域を洗浄する洗浄ステップをさらに備える。
上記（１２）の構成によれば、主メッシュと補修メッシュの電気的接続をより確実に行うことができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１１）又は（１２）の方法において、前記電気的接続ステップでは、前記主メッシュと前記補修メッシュが前記半田を介して電気的に導通するように、前記主メッシュ及び前記補修メッシュ間に前記半田を付与する。
上記（１３）の構成によれば、主メッシュ及び補修メッシュ間に半田を付与することにより、両者の電気的接続をより確実に行うことができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１３）の方法において、前記電気的接続ステップは、前記補修メッシュのメッシュ目に沿って少なくとも一本の所定の幅を持った線状半田部を付与し、または、該メッシュ目の上複数の点状半田部を付与することの少なくとも一方を含む。
上記（１４）の構成によれば、修理後において、翼が風を受けることにより生じる翼長手方向の引張や圧縮がメッシュに伝わり、これによって生じるメッシュ（主メッシュや補修メッシュ）への応力が半田部（線状半田部や点状半田部）に集中することを回避することができ、このようなメッシュに生じる応力による半田の損傷発生に対する耐性に優れた、経済性と効率性を満たす翼の修理方法を提供することができる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１４）の方法において、前記損傷部の発生前において、前記翼先端部と前記翼根元部の間の前記導通路の導電率を示す補修前情報を予め取得する基準情報取得ステップと、
前記電気的接続ステップの後、前記翼先端部と前記翼根元部の間の前記導通路の導電率を示す補修後情報を取得する補修後情報取得ステップと、
前記補修前情報と前記補修後情報との比較結果に基づき、前記補修メッシュによる前記主メッシュの補修の良否を評価する評価ステップと、を備える。
上記（１５）の構成によれば、修理後の導通路の機能を確認することで、修理後に再度修理をするといった事態を回避し、経済性と効率性を満たす翼の修理方法を提供することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、主メッシュの損傷部の存在にかかわらず、補修メッシュにより翼の耐雷機能を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る主メッシュを有する風車翼を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る主メッシュの損傷部に電気的接続部を介して補修メッシュが配置された様子を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るオーバーラップ部を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る主メッシュを翼長手方向で分断する補修メッシュを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る主メッシュを翼長手方向で分断する平行四辺形の形状をした補修メッシュを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る補修メッシュのメッシュ目に沿った線状半田部を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る複数の線状半田部によるジグザグ状を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るメッシュ目に沿っていない線状半田部を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る点状半田部を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る修理フローの概略を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係る主メッシュ２０を有する風車翼１０を概略的に示した図である。また、図２は、主メッシュ２０と補修メッシュ４０とを電気的に接続する電気的接続部６０を概略的に示した図である。

幾つかの実施形態において、風車翼１０は、図１に示すように、翼先端部１１と翼根元部１２とを有し、翼先端部１１と翼根元部１２との間で翼長手方向に沿って延在している。また、風車翼１０は、翼先端部１１と翼根元部１２の間で連続的に延びる主メッシュ２０を有し、主メッシュ２０によって雷電流のための導通路が風車翼１０に形成されている。また、風車翼１０では、雷電流の流れを妨げる主メッシュ２０の損傷部３０に対し、補修メッシュ４０が設けられている。そして、補修メッシュ４０と主メッシュ２０とは、電気的接続部６０を介して互いに電気的に接続されている。
以下、主メッシュ２０、補修メッシュ４０及び電気的接続部６０について、それぞれ、詳細な構成を説明する。

（主メッシュ２０について）
幾つかの実施形態では、主メッシュ２０は、風車翼１０の最外層又はその近傍に設けられる。これにより、主メッシュ２０の下層の風車翼１０の内部構造を直接の雷撃から保護できる。
なお、主メッシュ２０が風車翼１０の最外層に設けられる場合、例えば、風車翼１０の外皮上に配置された主メッシュ２０によって風車翼１０の最外層が形成されてもよい。また、主メッシュ２０が風車翼１０の最外層近傍に設けられる場合、例えば、風車翼１０の外皮上に配置された主メッシュ２０が保護層によって覆われており、かかる保護層が風車翼１０の最外層を形成していてもよい。
また、主メッシュ２０は、風車翼１０の強度部材（スパーキャップ）を覆うように配置されていてもよい。一実施形態では、導電性の複合材料（例えばＣＦＲＰ）によって形成されて翼長手方向に沿って延在する風車翼１０の強度部材（スパーキャップ）を雷撃から保護する目的で、該強度部材を覆うように主メッシュ２０が翼長手方向に沿って配置される。

そして、風車翼１０に落雷した場合には、例えば、風車翼１０上の落雷点から主メッシュ２０を通って、翼根元部１２側にある図示しないナセル、タワー、大地の順に雷電流が流れる。なお、雷の落雷点は、導電性を有するレセプタである場合もあれば、導電性を有する主メッシュ２０の場合もある。

幾つかの実施形態では、主メッシュ２０は、図１に示すように、翼長手方向に沿って延在するように隣り合って配置された少なくとも１本の第１主メッシュ（２１ａ、２１ｂ）を含む。
一実施形態では、図１に示すように、主メッシュ２０は、複数本の第１主メッシュ（２１ａ、２１ｂ）と、これら第１主メッシュ（２１ａ、２１ｂ）を互いに電気的に接続する少なくとも一本の第２主メッシュ（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）と、を含む。この場合、主メッシュ２０を構成する第１主メッシュ（２１ａ、２１ｂ）及び第２主メッシュ（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）によって、翼先端部１１と翼根元部１２との間で雷電流を導くための導通路が形成される。なお、第２主メッシュ（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）の設置は任意であり、第２主メッシュを設けず、複数本の第１主メッシュ（２１ａ、２１ｂ）が互いに電気的に独立していてもよい。
なお、図１に示す例示的な実施形態では、主メッシュ２０は、２本の第１主メッシュ２１ａ、２１ｂと、これら２本の第１主メッシュ２１ａ、２１ｂを互いに接続する３本の第２主メッシュ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを含んでいる。そして、翼幅方向に伸びた３本の第２主メッシュ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、翼長手方向においておおよそ等間隔に配置されており、翼長手方向に沿って延在する上記の２本の第１主メッシュ２１ａ、２１ｂの間を等電位に保つのに用いられている。

また、図１に示す例示的な実施形態では、主メッシュ２０は、翼先端部１１に設けられた少なくとも一つの雷撃捕捉用のレセプタ（図１に示す例示的な実施形態では３つの金属レセプタ５２、５３、５４）に電気的に接続されている。また、少なくとも一つのレセプタ（５２、５３、５４）は、翼先端部１１に設けられたベースプレート５１に取り付けられていてもよい。

なお、図１に示す主メッシュ２０は、風車翼１０の圧力面又は吸引面の一方、あるいは、風車翼１０の圧力面及び吸引面の両方に設けられていてもよい。

主メッシュ２０は、その網目（メッシュ）構造によって規定される複数のメッシュ目（開口）２３を有する。
幾つかの実施形態では、主メッシュ２０は、第３方向２５に沿って延在する複数の第３ライン２４と、第３方向２５に交差する第４方向２７に沿って延在する複数の第４ライン２６とを含んでおり、第３ライン２４と第４ライン２６とで囲まれた開口によりメッシュ目２３が規定される（図２参照）。この場合、メッシュ目（開口）２３を形成する第３ライン２４及び第４ライン２６の両方が翼長手方向と交差する結果、メッシュ目２３が翼長手方向に対して斜めに方向性を有していてもよい。
なお、第１主メッシュ２１ａ、２１ｂや第２主メッシュ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置や本数は任意である。また、主メッシュ２０のメッシュ目２３の形状や大きさは当業者が任意に設定できることも、勿論のことである。さらに、第３方向２５と第４方向２７とは互いに交差していればよく、両者間の角度は直角に限られず任意の大きさの角度であってもよい。

（補修メッシュ４０について）
主メッシュ２０には、落雷や経年劣化などによる損傷部３０が発生する場合がある。補修メッシュ４０は、このような場合に、主メッシュ２０が損傷した箇所である損傷部３０に対して設けられる。

補修メッシュ４０には、主メッシュ２０によって形成される導通路を補完するメッシュ片が含まれる。そして、補修メッシュ４０は、網目（メッシュ）構造によって規定されるメッシュ目４１（開口４１）を含んでおり、このようなメッシュ目４１が複数縦横に配列されている。

図２に示す例示的な実施形態では、補修メッシュ４０は、第１方向４５に沿って延在する複数の第１ライン４３と、第１方向４５に交差する第２方向４６に沿って延在する複数の第２ライン４４とを含んでおり、第１ライン４３と第２ライン４４とで囲まれた開口によりメッシュ目４１が規定される。
なお、第１方向４５と第２方向４６とは互いに交差していればよく、両者間の角度は直角に限られず任意の大きさの角度であってもよい。

そして、補修メッシュ４０のメッシュ目４１のサイズは、幾つかの実施形態では、主メッシュ２０のメッシュ目２３のサイズよりも小さい。このように補修メッシュ４０のメッシュ目４１を主メッシュ２０のメッシュ目２３よりも細かくすることで、主メッシュ２０と補修メッシュ４０の接続をより良好に確保することができる。例えば、電気的接続部６０が半田で構成される場合には、主メッシュ２０の１つのメッシュ目２３に複数の補修メッシュ４０のメッシュ目４１が重なることで、半田の回り込みが良くなるなど電気的接続と固定が確保できる。また、電気的接続部６０を導電性接着剤や導電性テープで構成する場合にも、同様に接続面積をより多くとることができ、電気的接続と固定をより良好に確保することができる。

補修メッシュ４０のメッシュ目４１の形状は、補修メッシュ４０に生じる応力（例えば、発電のために風車翼が受けた風が補修メッシュ４０に作用することなどにより発生する応力）に追従して変化することで、その応力を緩和することが可能な形状であってもよい。図２に示す例示的な実施形態では、補修メッシュ４０のメッシュ目４１は、おおよそひし形状の形状をしている。他の実施形態では、メッシュ目４１は半楕円形、半円形、波状などの形状を含んでいる。また、他の実施形態では、正方形などの四角形のメッシュ目４１の対角線が、翼長手方向と翼幅方向にそれぞれ向くように、補修メッシュ４０は主メッシュ２０上に配置されている。

また、幾つかの実施形態では、補修メッシュ４０は、補修メッシュ４０のうちの少なくとも一部に、主メッシュ２０のうちの損傷部３０のない領域と重なる領域となるオーバーラップ部７０を含むことができる。
図３Ａ〜図３Ｃに示す実施形態では、補修メッシュ４０は、補修メッシュ４０における主メッシュ２０の損傷部３０と重なる領域３２に加えて、オーバーラップ部７０を有する。また、図３Ａに例示されるように、翼長手方向におけるオーバーラップ部７０の幅Ｗｘは、該翼長手方向における損傷部３０の長さＬｘの１０〜３０％とされてもよい。１０％より小さいと電気的接続部６０を十分に設けることが難しい場合があり、逆に３０％より大きくなると補修メッシュ４０の大きさが修理作業に影響する場合があるためである。同様な理由から、翼幅方向におけるオーバーラップ部７０の幅Ｗｙも、翼幅方向における損傷部３０の長さＬｙの１０〜３０％とされてもよい。

なお、図１や図２に示す例示的な実施形態では、補修メッシュ４０の形状は四角形である。他の実施形態では、補修メッシュ４０は、損傷部をカバーすることが可能であれば形状・大きさは特に限定されず、平行四辺形や、３以上の角を有する多角形、円形、楕円形などの任意の形状・大きさであってもよい。例えば、補修メッシュ４０は、主メッシュ２０（図１の例では第１主メッシュ２１ｂ）を翼長手方向で分断する大きさ（主メッシュ２０の翼幅方向における全幅以上の長さＬｙ）を有していてもよい（図３Ｂ〜図３Ｃ参照）。

また、図１に示す例示的な実施形態では、１箇所の損傷部３０を１つの補修メッシュ４０によってカバーしているが、他の実施形態では、複数箇所において生じている損傷部３０を１つの補修メッシュ４０によってカバーするように、補修メッシュ４０の大きさを設定してもよい。

（電気的接続部６０について）
幾つかの実施形態では、上述の通り、電気的接続部６０により、主メッシュ２０と補修メッシュ４０とが互いに電気的に接続されると共に、固定されている。幾つかの実施形態では図２に例示されるように、電気的接続部６０は、主メッシュ２０と補修メッシュ４０の間に配置されている。このように、電気的接続部６０を介して補修メッシュ４０を経由するような主メッシュ２０の損傷部３０を迂回する導通路が、主メッシュ２０、電気的接続部６０及び補修メッシュ４０によって形成される。

また、電気的接続部６０は、主メッシュ２０に対する補修メッシュ４０の電気的接続及び固定を実現可能である限り任意の領域に設けることができる。例えば、図２に示す実施形態のように、補修メッシュ４０に対応する全領域にわたって電気的接続部６０を設けてもよい。他の実施形態では、補修メッシュ４０に対応する領域の一部のみに電気的接続部６０が設けられる。この場合、補修メッシュ４０は、補修メッシュ４０のオーバーラップ部７０と主メッシュ２０との間において、オーバーラップ部７０の少なくとも一部に対応した領域に配置されてもよい。

そして、電気的接続部６０は、半田部６１（線状半田部６１ａ、点状半田部６１ｂ）、導電性接着剤６２、または、導電性テープ６３のうちの少なくとも一つを含んでいてもよく、以下に、これらの電気的接続部６０についての詳細な構成をそれぞれ説明する。

（半田部６１による電気的接続部６０）
電気的接続部６０は、幾つかの実施形態では、半田により形成される（半田部６１）。

（線状半田部６１ａによる電気的接続部６０）
半田部６１による電気的接続部６０は、幾つかの実施形態では、図４Ａ〜図４Ｂに示すように、補修メッシュ４０のメッシュ目４１に沿って線状に配置された少なくとも一本の線状半田部６１ａによって構成されている。

図４Ａに例示される実施形態では、補修メッシュ４０は、翼長手方向に対して４５度の方向（第１方向４５）に配列される複数の第１ライン４３と、この第１ライン４３と交差するように配列された、翼長手方向に対して１３５度（鋭角で４５度）の方向（第２方向４６）に配列された複数の第２ライン４４で構成されている。
このような構成の補修メッシュ４０の場合、線状半田部６１ａは、図４Ａに例示される実施形態では、第２ライン４４の方向と同じ方向に伸びるように設けられている。そして、このような線状半田部６１ａにより、主メッシュ２０と補修メッシュ４０との電気的な接続と固定がなされている。

また、線状半田部６１ａは、幾つかの実施形態では、図４Ｂに示すように、補修メッシュ４０のメッシュ目４１に沿ってジグザグに設けられてもよい。つまり、このメッシュ目４１の第１ライン４３と第２ライン４４を交互に繰り返すようなラインに沿って複数の線状半田部６１ａが配置されてもよい。

図４Ｂに例示される実施形態では、補修メッシュ４０は、翼長手方向に対して、＋４５度の角度を有する複数の第１ライン４３と、＋１３５度（鋭角で４５度）の角度を有する複数の第２ライン４４で構成されている。
このような構成の補修メッシュ４０の場合、図４Ｂに例示される実施形態では、第２ライン４４に沿って伸びた線状半田部６１ａに、第１ライン４３に沿って伸びた別の線状半田部６１ａが接続されており、このような異なる角度を有するラインを交互に繰り返した複数本の線状半田部６１ａでジグザグ状を形成している。

この構成は、線状半田部６１ａがオーバーラップ部７０に設けられる場合において、オーバーラップ部７０の広さが十分に取れない場合など、線状半田部６１ａを形成する領域が十分でない場合に有利となる。
そして、線状半田部６１ａは、翼長手方向に対して鋭角で６０度以下、好ましくはおおよそ４５度以内（例えば４５度又は０度）の角度を有する補修メッシュ４０のメッシュ目４１に沿ってジグザグ状に配置されてもよい。

このように補修メッシュ４０のメッシュ目４１に沿って半田を付与することで、風車翼１０が受ける風などに起因して生じる線状半田部６１ａにかかる応力（例えば、図４ＡのＦ）は、主としてメッシュ方向成分（例えば、図４ＡのＦ１とＦ２）に作用することになる。これによって、応力集中により線状半田部６１ａが損傷する事態を回避することができる。すなわち、風車は風車翼１０で受ける風力を利用して発電するが、風の作用などによる引張応力又は圧縮応力（特に翼長手方向）が、翼に設けられた補修メッシュ４０に生じる。この際、メッシュ目４１の方向や翼長手方向とは無関係に付与された線状の半田が損傷する恐れのあることが本発明者らによる試験によって確認されており、メッシュ目４１の方向と無関係な方向（例えば、図４Ｃ）に線状の半田を施工し、長時間の繰り返し荷重を与えたときに、メッシュ目４１の方向や翼長手方向によっては半田に亀裂が生じるケースがあった。なお、メッシュ目４１の方向と無関係な方向を例示する図４Ｃでは、翼長手方向に対する角度は、第１ライン４３と第２ライン４４が共に鋭角で４５度であり、線状半田部６１ａは９０度である。そして、応力集中による半田損傷とは関係なしに、このメッシュ目４１の方向と無関係な方向について説明すると、これには、第１ライン４３と第２ライン４４に沿っていなければどのような角度でも含まれる。

また、図４Ａ〜図４Ｂに示される実施形態では、メッシュ目４１に沿った線状半田部６１ａは、メッシュ目４１の第１ライン４３や第２ライン４４に重なって形成されている。他の幾つかの実施形態では、少なくとも一部の線状半田部６１ａはメッシュ目４１に沿っていなくても良い。すなわち、線状半田部６１ａが翼長手方向に対してなす所定の角度は、メッシュ目４１を形成する第１ライン４３や第２ライン４４が翼長手方向に対してなす角度とは異なった角度を有していても良い。例えば、メッシュ目４１の第１ライン４３、第２ライン４４が翼長手方向に対してなす角が鋭角で６０度の場合において、線状半田部６１ａが翼長手方向に対してなす角は鋭角で４５度であってもよい。このように、線状半田部６１ａが翼長手方向に対してなす角度は、鋭角で６０度以下であってもよく、例えば鋭角で４０度以上６０度以下であってもよい。

ジグザグ形状についても、図４Ｂに例示される実施形態のように、各線状半田部６１ａがなす鋭角が全て同じである必要はなく、例えば＋４５度と＋０度の線状半田部６１ａを交互に繰り返すことにより形成しても良いし、全てが異なる角度で形成してもよい。この際、この際、線状半田部６１ａは、翼長手方向に対して鋭角で６０度以下となるのが良く、好ましくはおおよそ４５度又は０度の角度となる。

なお、図４Ａ〜図４Ｂでは、線状半田部６１ａは一本の第２ライン４４に重なって配置されている。他の幾つかの実施形態では、一本の線状半田部６１ａが、複数本の第２ライン４４に重なって配置される。言い換えると、線状半田部６１ａはある程度の幅を持っており、複数の第２ライン４４にまたがっている。一例では、線状半田部６１ａの幅はおおよそ２〜６ｍｍ以内の範囲であり、好ましくは３〜５ｍｍの範囲となる。
また、あらゆる長さの線状半田部６１ａを設けることができることは当然のことである。

このように、補修メッシュ４０のメッシュ目４１の方向に沿って線状半田部６１ａを設ける構成によれば、線状半田部６１ａへ印加される応力負荷が低減され、修理箇所（補修部）の寿命が向上する効果が得られる。

（点状半田部６１ｂによる電気的接続部６０）
半田部６１による電気的接続部６０は、幾つかの実施形態では図５に示すように、点状（ドット状）に半田を配置することにより形成された点状半田部６１ｂによって構成されている。この複数設けられた点状半田部６１ｂを介して、主メッシュ２０と補修メッシュ４０との間の電気的接続及び固定がなされる。

図５に例示される実施形態では、翼長手方向と翼幅方向に規則的に付与されるようなパターンを形成する複数の補修メッシュ４０が、損傷部３０の翼長手方向の両側に設けられることで、電気的接続部６０を構成している。

なお、図５では、それぞれの点状半田部６１ｂは、一本の第１ライン４３と一本の第２ライン４４との交点に重なるように配置されている。他の幾つかの実施形態では、一つの点状半田部６１ｂは、複数の交点に重なって配置される。言い換えると、点状半田部６１ｂはある程度の幅を持っており、一例では、おおよそ直径が２〜６ｍｍ以内の範囲であり、好ましくは３〜５ｍｍの範囲となる。また、点状半田部６１ｂは交点からずれて配置されてもよい。

このような点状半田部６１ｂの構成によれば、複数の点状半田部６１ｂによる複数箇所の結合により、半田に印加される上述の応力を複数の点状半田部６１ｂへ分散することができる。このため、個々の点状半田部６１ｂへ印加される応力負荷が低減され、修理箇所の寿命が向上する効果が得られる。なお、図５の点状半田のパターンは一例であり、点状半田部６１ｂがドット状に点在していれば、あらゆるパターンが取れるのは、当然のことである。

幾つかの実施形態では、線状半田部６１ａや点状半田部６１ｂを含む半田部６１により形成される導通路の合計面積が、雷電流の導通時に生じる温度上昇の予測値に基づいて設定され、その合計面積が確保されるように半田が付与されている。これは、落雷時の雷電流は、電気的接続部６０を通って主メッシュ２０と補修メッシュ４０の間を流れることになるが、この雷電流により発生する熱（ジュール熱）により、半田が溶融するリスクを軽減するためである。

一例では、半田が溶融するリスクは、半田部６１により形成される電気の導通路の断面積の合計が、主メッシュ２０の損傷部３０の損傷発生前の導通路の断面積の合計より小さい場合に予測される。このため、両者の断面積の合計が近い値となるように、半田の施工面積を確保する。半田部６１により形成される導通路の断面積の合計の方が、損傷部３０の損傷発生前の導通路の断面積の合計より大きくなるように半田の施工面積を確保してもよい。

このような構成によれば、落雷時の雷電流が流れた際の温度上昇による半田部６１の溶融リスクを軽減することができる。また、これによって、修理箇所（補修部）の寿命が向上する効果が得られる。

（導電性接着剤６２による電気的接続部６０）
電気的接続部６０は、幾つかの実施形態では、導電性接着剤６２により形成される。導電性接着剤６２とは、接着剤に導電性が付与されたものである。一例では、樹脂などの接着剤の中に導電性のフィラー（銀などの粒子）を混入されており、樹脂の中のフィラー間で電流が流れる経路が形成されることで電気伝導性を有している。そして、導電性接着剤６２によって、電気的な接続と接着剤による固定がなされる。また、樹脂を含む接着剤による弾力性が得られるため、疲労に対する強度も得ることができる。

導電性接着剤６２は、幾つかの実施形態では、図２の電気的接続部６０として例示されるように、補修メッシュ４０と主メッシュ２０の間に配置され、導電性接着剤６２が硬化することで電気的接続部６０が構成される。

幾つかの実施形態では、導電性接着剤６２は面状に配置されてもよい。一例では、図２の電気的接続部６０として例示されるように、導電性接着剤６２は補修メッシュ４０の主メッシュ２０と対向する面の全領域をカバーするように配置（施工）されている。面状に配置することによって、雷電流が流れることが可能な導通路が多く形成されることになり、導電面積を稼ぐことができる。

また、導電性接着剤６２の厚さは、接着効果が得られる厚さを有することを前提に、薄い厚さにすることができる。厚さを薄くすることで、導電についても高い性能を有するようになる。

このような導電性接着剤６２による電気的接続部６０を設ける構成によれば、高い性能の導電性が得られるとともに、樹脂などの接着剤に基づく弾力により修理箇所（補修部）の寿命が向上する効果が得られる。また、導電性接着剤６２により、修理作業がより簡易となる効果が得られる。

（導電性テープ６３による電気的接続部６０）
電気的接続部６０は、幾つかの実施形態では、導電性テープ６３により形成される。導電性テープとは、テープ内に導電性の粒子を混入させたものである。

導電性テープ６３は、幾つかの実施形態では、図２の電気的接続部６０として例示されるように、主メッシュ２０と補修メッシュ４０とを導電性テープ６３を介して接続した際には、導電性テープ６３の両面が有する粘着力により主メッシュ２０と補修メッシュ４０が固定される共に、電気的接続もなされる。そして、導電性テープ６３により、高い性能の導電性と弾力性が得られることは、導電性接着剤６２の場合と同様である。

これに加えて、導電性テープ６３は、補修メッシュ４０を導電性テープ６３と共に主メッシュ２０に配置すると、そのまま固定させることができる。このため、風車が設置された現場において修理作業を行う場合には、作業性が特に向上する。例えば、接着剤のように施工部分が硬化するまでの時間を管理する必要がなく、作業時間および労力を低減することもできる。

次に、落雷や経年劣化などにより、主メッシュ２０に損傷が生じた場合の修理を説明する。
上述したように、主メッシュ２０の損傷部３０の修理は、主メッシュ２０の損傷部３０の少なくとも一部をカバーするように補修メッシュ４０を主メッシュ２０に配置することで行う。また、配置の際には、主メッシュ２０と補修メッシュ４０との電気的接続および固定のための電気的接続部６０を形成する。
以下に、幾つかの実施形態における、修理の流れを説明する（図６参照）。

ステップ１において、損傷部３０に応じた大きさを有する補修メッシュ４０（例えば、ＥＣＦパッチ：Ｅｘｐａｎｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｆｏｉｌ）を用意する。このとき、補修メッシュ４０は、主メッシュ２０の損傷部３０と重なる領域３２に加えて、主メッシュ２０のうち損傷部３０がない領域と重なる領域を形成するオーバーラップ部７０を含んでいてもよい（図３Ａ〜図３Ｃ参照）。

ステップ２において、補修メッシュ４０が配置される主メッシュ２０上の位置を予め確認してもよい。なお、補修メッシュ４０が配置される主メッシュ２０上の位置を線等でマークしても良い（マーキング）。

ステップ３において、補修メッシュ４０による修理のための前処理がなされてもよい。
前処理として、溶けて黒くなるなどの導電性が妨げられている導通路の損傷箇所を磨くことや切除などにより、損傷部３０を取り除いてもよい。また、前処理として、研磨等の任意の手法により、主メッシュ２０のうち損傷部３０周辺の領域の上において翼の最上皮層を形成する樹脂等を除去してもよい。さらに、前処理として、前処理した箇所の少なくとも一部を例えばアセトン等で洗浄してもよい。
なお、補修メッシュ４０に対しても、電気的接続を行うために必要に応じて上記のような研磨、洗浄等の前処理をしてもよい。取り除かれた主メッシュ２０の部分は、補修メッシュ４０による雷電流の導通路が形成されるため、主メッシュ２０を再び補わなくてもよい。

また、風車翼１０に対して前処理を行ってもよい。例えば、翼のＧＦＲＰやＣＦＲＰの部分にまで損傷が達している場合には、修理に必要となる周辺領域も含めて翼の損傷した箇所を取り除いてもよい。そして、損傷したＧＦＲＰやＣＦＲＰを再積層（ハンドレイアップ）してもよく、また、再積層した表面を磨くことで平らにしてもよい。

ステップ４において、電気的接続部６０を形成する半田部６１（線状半田部６１ａ、点状半田部６１ｂ）や、導電性接着剤６２、導電性テープ６３などの部材（材料）を、主メッシュ２０と補修メッシュ４０との間に配置（付与）する。なお、半田部６１による電気的接続部６０を形成する場合には、主メッシュ２０又は補修メッシュ４０のうちの少なくとも一方に半田を仮付けしてもよい。

ステップ５において、主メッシュ２０に補修メッシュ４０を配置する。上述したマーキングに沿って補修メッシュ４０を配置してもよい。半田部６１により電気的接続部６０を形成する場合には、仮付けされた半田を加熱により溶融させること、及び／又は、半田がメッシュ間に染み込む様にしたり、主メッシュと補修メッシュ間を押し付けることで、主メッシュ２０と補修メッシュ４０の接続をより補強する様に形成してもよい。

ステップ６において、電気的接続部６０に対する後処理を必要に応じて行ってもよい。後処理としては、半田部６１を補修メッシュ４０のレベルに近くなるように半田部６１を研磨等の任意の手法により平坦にしてもよい。

ステップ７において、修理の評価を行ってもよい。幾つかの実施形態では、補修の前後における、主メッシュ２０、補修メッシュ４０及び電気的接続部６０によって形成される前記導通路の導電率を示す情報（補修前情報及び補修後情報）に基づいて修理の評価を行う。
評価のために用いられる情報としては、導通路の導電率自体だけでなく、導通路の導電率を示す任意の情報（例えば、導通路の抵抗値や電流値、電圧値など雷電流の導通路としての役割を評価することが可能なあらゆる情報）を挙げることができる。そして、導電率などの補修前情報と補修後情報の取得に際しては、翼先端部１１と翼根元部１２の間など翼全体として計測しても良く、例えば、主メッシュ２０の翼根元部１２をナセル側と結合する結合プレートと翼先端部１１のレセプタとの間で計測してもよい。
そして、補修前情報と補修後情報の偏差などの比較結果を、所定のクライテリアと比較することで、修理の良否を判定する。補修前情報は、ディスチャージリング取り付け前など損傷部３０の発生前において予め取得されている。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、点状半田部６１ｂと線状半田部６１ａを組み合わせることで電気的接続部６０を構成してもよい。導電性接着剤６２と導電性テープ６３を組み合わせることで電気的接続部６０を構成してもよい。

１０ 翼
１１ 翼先端部
１２ 翼根元部
２０ 主メッシュ
２１ａ、２１ｂ 第１主メッシュ（雷電流の導通路）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 第２主メッシュ（雷電流の導通路）
２３ 主メッシュ２０のメッシュ目（開口）
２４ 主メッシュ２０のメッシュ目２３を形成する第３ライン
２５ 第３ライン２４が延在する第３方向
２６ 主メッシュ２０のメッシュ目２３を形成する第４ライン
２７ 第４ライン２６が延在する第４方向
３０ 損傷部
３２ 損傷部３０と重なる補修メッシュ４０の領域
４０ 補修メッシュ
４１ 補修メッシュ４０のメッシュ目（開口）
４３ 補修メッシュのメッシュ目４１を形成する第１ライン
４４ 補修メッシュのメッシュ目４１を形成する第２ライン
４５ 第１ライン４３が延在する第１方向
４６ 第２ライン４４が延在する第２方向
６０ 電気的接続部
６１ 半田部
６１ａ 線状半田部
６１ｂ 点状半田部
６２ 導電性接着剤による電気的接続部
６３ 導電性テープによる電気的接続部

Claims (14)

1. 風車の翼であって、
   翼の根元を形成する翼根元部と、
   翼の先端を形成する翼先端部と、
   前記翼先端部と前記翼根元部の間で連続的に延びる雷電流を導くための導通路を形成する導電性の主メッシュと、
   前記雷電流の流れを妨げる前記主メッシュの損傷部に対して配置され、前記主メッシュによって形成される前記導通路を補完するメッシュ片を含む補修メッシュと、
   前記主メッシュと前記補修メッシュとを電気的に接続するための電気的接続部と、を備え、
   前記補修メッシュは、前記主メッシュのうちの前記損傷部のない領域と重なる領域であるオーバーラップ部を有するように配置されており、
   前記電気的接続部は、前記主メッシュと前記補修メッシュの前記オーバーラップ部との間に設けられる半田を含み、該半田を介して前記主メッシュと前記オーバーラップ部とを電気的に接続するよう構成されたことを特徴とする風車の翼。
2. 前記電気的接続部は、前記半田に加えて、導電性接着剤、または、導電性テープのうちの少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の風車の翼。
3. 前記電気的接続部は、前記オーバーラップ部と前記主メッシュとの間において、前記オーバーラップ部の少なくとも一部に対応した領域に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車の翼。
4. 前記電気的接続部は、前記オーバーラップ部において前記補修メッシュのメッシュ目に沿って配置される少なくとも一本の線状半田部、または、前記オーバーラップ部において前記メッシュ目上に配置される複数の点状半田部の少なくとも一方を含むことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の風車の翼。
5. 前記電気的接続部は、前記オーバーラップ部に配置される少なくとも一本の線状半田部、または、前記補修メッシュのメッシュ目上に配置される複数の点状半田部の少なくとも一方を含み、
   前記少なくとも一本の線状半田部又は前記複数の点状半田部によって形成される点状半田部列は、翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の風車の翼。
6. 前記少なくとも一本の線状半田部又は前記複数の点状半田部は、前記翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下の第１角度である第１方向に配列される第１部分と、該第１部分に交差するように、前記翼長手方向に対してなす鋭角が６０度以下の第２角度である第２方向に配列される第２部分と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の風車の翼。
7. 前記導通路のうちの前記線状半田部、または、前記点状半田部により形成される導通路の断面積の合計は、前記導通路のうちの前記損傷部において前記雷電流の流れが妨げられた導通路の断面積の合計に近いか、あるいは、大きいことを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の風車の翼。
8. 前記補修メッシュのメッシュ目のサイズは、前記主メッシュのメッシュ目のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車の翼。
9. 翼先端部と翼根元部の間で連続的に延びる雷電流を導くための導通路を形成する導電性の主メッシュが設けられた風車の翼の修理方法であって、
   前記雷電流の流れを妨げる前記主メッシュの損傷部に対して、前記主メッシュによって形成される前記導通路を補完するメッシュ片を含む補修メッシュを配置する補修メッシュ配置ステップと、
   前記損傷部に対して配置された前記補修メッシュを前記主メッシュに電気的に接続する電気的接続ステップと、を備え、
   前記補修メッシュ配置ステップでは、前記主メッシュのうちの前記損傷部のない領域と重なる領域であるオーバーラップ部を前記補修メッシュが有するように前記補修メッシュを配置し、
   前記電気的接続ステップでは、前記主メッシュと前記補修メッシュの前記オーバーラップ部との間に設けられる半田を含む電気的接続部を介して、前記主メッシュと前記オーバーラップ部とを電気的に接続することを特徴とする風車の翼の修理方法。
10. 前記電気的接続ステップでは、前記半田に加えて、導電性接着剤、または、導電性テープのうちの少なくとも一つを含む前記電気的接続部を介し、前記補修メッシュを前記主メッシュに電気的に接続することを特徴とする請求項９に記載の風車の翼の修理方法。
11. 前記主メッシュの損傷部又は該損傷部の表面の樹脂を取り除いた後に、該主メッシュのうち前記電気的接続部が設けられる領域を洗浄する洗浄ステップをさらに備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の風車の翼の修理方法。
12. 前記電気的接続ステップでは、前記主メッシュと前記補修メッシュが前記半田を介して電気的に導通するように、前記主メッシュ及び前記補修メッシュ間に前記半田を付与することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の風車の翼の修理方法。
13. 前記電気的接続ステップは、前記補修メッシュのメッシュ目に沿って少なくとも一本の所定の幅を持った線状半田部を付与し、または、該メッシュ目の上複数の点状半田部を付与することの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の風車の翼の修理方法。
14. 前記損傷部の発生前において、前記翼先端部と前記翼根元部の間の前記導通路の導電率を示す補修前情報を予め取得する基準情報取得ステップと、
    前記電気的接続ステップの後、前記翼先端部と前記翼根元部の間の前記導通路の導電率を示す補修後情報を取得する補修後情報取得ステップと、
    前記補修前情報と前記補修後情報との比較結果に基づき、前記補修メッシュによる前記主メッシュの補修の良否を評価する評価ステップと、を備えることを特徴とする請求項９乃至１３の何れか一項に記載の風車の翼の修理方法。

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