(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022170148
(43)【公開日】2022-11-10
(54)【発明の名称】風力発電装置の風車翼の検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 29/04 20060101AFI20221102BHJP
F03D 17/00 20160101ALI20221102BHJP
【ＦＩ】
G01N29/04
F03D17/00
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021076067
(22)【出願日】2021-04-28
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】木村 保貴
(72)【発明者】
【氏名】安達 大陸
(72)【発明者】
【氏名】近藤 一海
【テーマコード（参考）】
2G047
3H178
【Ｆターム（参考）】
2G047AA05
2G047AC05
2G047BA03
2G047BC07
2G047EA11
2G047GA13
2G047GF16
2G047GF26
2G047GG47
3H178AA03
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB56
3H178BB79
3H178CC02
3H178DD51X
(57)【要約】
【課題】風力発電装置において風車翼の欠陥に関するデータを適切に送受信できる風力発電装置の風車翼の検査方法を提供する。
【解決手段】本開示の検査方法は、超音波プローブを取付けるステップと、パルサレシーバを取付けるステップと、超音波プローブから超音波を発信させるステップと、超音波が風車翼に反射した反射波を超音波プローブが受信するステップと、反射波のデータをパルサレシーバが取得するステップと、パルサレシーバが反射波のデータを無線伝送するステップと、少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された反射波のデータを受信するステップと、少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって反射波のデータが情報処理されるステップとを含んでいる。
【選択図】図５
【解決手段】本開示の検査方法は、超音波プローブを取付けるステップと、パルサレシーバを取付けるステップと、超音波プローブから超音波を発信させるステップと、超音波が風車翼に反射した反射波を超音波プローブが受信するステップと、反射波のデータをパルサレシーバが取得するステップと、パルサレシーバが反射波のデータを無線伝送するステップと、少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された反射波のデータを受信するステップと、少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって反射波のデータが情報処理されるステップとを含んでいる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力発電装置の風車翼の検査方法であって、
前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、
前記検査方法は、
前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるようにパルサレシーバを取付けるステップと、
前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、
前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含む検査方法。
前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、
前記検査方法は、
前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるようにパルサレシーバを取付けるステップと、
前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、
前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含む検査方法。
【請求項2】
前記少なくとも２つのアンテナは、前記風車翼の回転方向に沿って異なる位置に設けられている、請求項１に記載の検査方法。
【請求項3】
前記情報処理機器は、前記少なくとも２つのアンテナのうち、前記反射波のデータの受信強度が最も大きいアンテナが受信した前記反射波のデータを情報処理する、請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項4】
前記情報処理機器は前記ナセル内に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項5】
前記複数のグループのうち複数の超音波プローブを含むグループにおいて、前記パルサレシーバは、前記複数の超音波プローブに順番に前記風車翼に前記超音波を発信させ、前記複数の超音波プローブから順番に、前記超音波が前記風車翼によって反射された反射波のデータを取得する、請求項１～４のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項6】
前記情報処理機器は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する、請求項１～５のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項7】
前記反射波のデータが情報処理されるステップは、
前記風車翼の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む、請求項６に記載の検査方法。
前記風車翼の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む、請求項６に記載の検査方法。
【請求項8】
前記反射波のデータが情報処理された結果を無線送信して、予め指定された記憶部に記憶させるステップと、
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の検査方法。
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項9】
前記風車翼の内部にシェアウェブが設けられ、前記パルサレシーバは前記シェアウェブに固定されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、風力発電装置の風車翼の検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、風車翼の翼根部に取り付けられている超音波プローブが受信した信号をコントロールユニットに無線伝送し、コントロールユニットは、無線伝送された信号を受信して、受信した信号に基づいて、翼根部に生じる欠陥を検査する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／０１８６７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、風車翼に取り付けられた超音波プローブから風車翼の欠陥に関するデータの信号を無線伝送すると、風車翼が回転しているときには、信号を無線伝送する発信体と無線伝送された信号を受信するアンテナ等の受信体との位置関係によっては、コントロールユニットが信号を適切に受信できない可能性がある。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、風力発電装置において風車翼の欠陥に関するデータを適切に送受信できる風力発電装置の風車翼の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示に係る検査方法は、風力発電装置の風車翼の検査方法であって、前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、前記検査方法は、前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるようにパルサレシーバを取付けるステップと、前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップとを含む。
【発明の効果】
【0007】
本開示の検査方法によれば、パルサレシーバから無線伝送された反射波のデータをいずれかのアンテナが受信することができるので、風力発電装置において風車翼の欠陥に関するデータを適切に送受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一実施形態に係る検査方法が適用される風力発電装置の構成図である。
【図2】本開示の一実施形態に係る検査方法で使用される情報処理機器の構成模式図である。
【図3】本開示の一実施形態に係る検査方法が適用される風力発電装置の風車翼の内部の構成を示す図である。
【図4】本開示の一実施形態に係る検査方法で使用されるパルサレシーバの構成模式図である。
【図5】本開示の一実施形態に係る検査方法のフローチャートである。
【図6】本開示の一実施形態に係る検査方法において、超音波プローブが超音波を発信すること及び超音波の反射波を受信する動作を説明するための断面図である。
【図7】本開示の一実施形態に係る検査方法において、超音波プローブが受信した反射波の波形の一例を模式的に示した図である。
【図8】本開示の一実施形態に係る検査方法において、温度に基づくバックエコーの強度の補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施形態による風力発電装置の風車翼の検査方法について、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【0010】
＜本開示の一実施形態に係る検査方法が適用される風力発電装置の構成＞
図１に示されるように、風力発電装置１は、基礎２上に設けられるタワー３と、タワー３の上端に設けられるナセル４と、ナセル４の前端部側に回転可能に支持されるロータヘッド５とを備えている。ロータヘッド５には、その回転軸線周りに放射状に複数の風車翼６が取り付けられている。尚、ロータヘッド５に取り付けられる風車翼６の個数は任意である。
図１に示されるように、風力発電装置１は、基礎２上に設けられるタワー３と、タワー３の上端に設けられるナセル４と、ナセル４の前端部側に回転可能に支持されるロータヘッド５とを備えている。ロータヘッド５には、その回転軸線周りに放射状に複数の風車翼６が取り付けられている。尚、ロータヘッド５に取り付けられる風車翼６の個数は任意である。
【0011】
ナセル４の外部、例えばナセル４の外面に２つのアンテナ７ａ，７ｂが設けられている。アンテナ７ａ，７ｂのそれぞれがナセル４の外面において設けられる位置は特に限定はしないが、風車翼６の回転方向に沿って異なる位置に設けられることが好ましい。この形態の具体例の１つとして、図１には、ナセル４の外面において鉛直方向に最も高い位置に、すなわちナセル４の外面から鉛直方向上方に延びるようにアンテナ７ａが設けられ、ナセル４の外面において鉛直方向に最も低い位置に、すなわちナセル４の外面から鉛直方向下方に延びるようにアンテナ７ｂが設けられる形態が図示されている。
【0012】
尚、以下では、２つのアンテナ７ａ，７ｂが設けられる形態で説明するが、３つ以上のアンテナが設けられていてもよい。この形態でも、各アンテナは風車翼６の回転方向に沿って異なる位置に設けられることが好ましい。また、２つ以上のアンテナのそれぞれが設けられる位置は、ナセル４の外面に限定するものではなく、タワー３や基礎２の外面に設けられてもよく、風力発電装置１とは別の風力発電装置のナセル、タワー、基礎のいずれかの外面に設けられてもよく、地上に設けられた建屋の屋根等に設けられてもよい。後述するが、アンテナ７ａ，７ｂは、ナセル４内に設けられる情報処理機器１０（図２参照）と有線接続されており、この情報処理機器１０と有線接続が可能であれば、どこに設けられていてもよい。
【0013】
図２に示されるように、後述する動作でアンテナ７ａ，７ｂが受信した信号（反射波のデータ）を情報処理する情報処理機器１０がナセル４内に設けられている。情報処理機器１０は、アンテナ７ａ，７ｂのそれぞれと有線接続された無線親機１１と、無線親機１１に有線接続されたコンピュータ１２と、コンピュータ１２をインターネット接続させるためのＷｉ－Ｆｉルータ１３とを備えている。無線親機１１及びコンピュータ１２のそれぞれは、ナセル４内に設けられた制御盤１４から給電されるように構成されている。
【0014】
図３に示されるように、各風車翼６の内部の空間を画定する内周面６ａに超音波プローブ２０が設けられている。超音波プローブ２０は、風車翼６の内周面６ａに向かって超音波を発信するとともに、その超音波が風車翼６の内周面６ａで反射した反射波及び風車翼６の内周面６ａを透過して風車翼６の外周面６ｂで反射した反射波（後者の反射波をバックエコーという）を受信するように構成されている。各風車翼６の内部の空間に設けられる超音波プローブ２０の個数は任意であり、１つでも２つ以上でもよい。
【0015】
各風車翼６の内部の空間にはシェアウェブ８が設けられており、シェアウェブ８には、風車翼６の内部の空間に設けられた超音波プローブ２０の全てと有線接続された１つのパルサレシーバ３０が固定されている。パルサレシーバ３０は、予め設定したインターバルで各超音波プローブ２０から超音波を発信させるとともに、各超音波プローブ２０が受信した反射波のデータを電気信号として無線伝送するように構成されている。無線伝送された電気信号は、前述したアンテナ７ａ，７ｂ（図２参照）によって受信される。
【0016】
以下では、各風車翼６に１つのパルサレシーバ３０が設けられる構成で説明するが、この形態に限定するものではない。各風車翼６の内部の空間に複数の超音波プローブ２０が設けられている場合には、複数の超音波プローブ２０を、少なくとも１つの超音波プローブを含むように２つ以上のグループにグループ分けし、各グループに１つのパルサレシーバ３０を設けるように、すなわち、各グループの全ての超音波プローブ２０が１つの同じパルサレシーバ３０に有線接続されるように構成してもよい。尚、上述した図３の構成では、各風車翼６に設けられた全ての超音波プローブ２０が１つのグループを構成することになる。
【0017】
図４に示されるように、パルサレシーバ３０は、超音波パルス発生回路３１と、超音波パルス受信回路（アナログ回路）３２と、デジタル回路３３と、制御回路３４と、通信回路３５と、電源回路３６と、スイッチング回路３７とを備えている。
【0018】
超音波パルス受信回路３２は、マルチプレクサ４１とアンプ４２とを備えている。マルチプレクサ４１とアンプ４２とは互いに電気的に接続されている。マルチプレクサ４１には、超音波パルス発生回路３１と、パルサレシーバ３０に対応するグループに属する超音波プローブ２０の全てとが電気的に接続されている。
【0019】
デジタル回路３３は、ＡＤ変換器４３とデジタル処理ＩＣ（ＦＰＧＡ）４４とを備えている。ＡＤ変換器４３とＦＰＧＡ４４とは互いに電気的に接続されている。ＡＤ変換器４３はアンプ４２と電気的に接続され、ＦＰＧＡ４４は超音波パルス発生回路３１と電気的に接続されている。
【0020】
制御回路３４は、処理装置（ＣＰＵ）４５とメモリ４６とを備えている。ＣＰＵ４５はＦＰＧＡ４４及びメモリ４６のそれぞれと電気的に接続されている。尚、本開示の検査方法を実施する上での必須の構成ではないが、各風車翼６（図３参照）には、その内部の空間の温度を測定するための温度センサ２１を設けることができる。温度センサ２１が設けられる構成では、制御回路３４は、ＣＰＵ４５と電気的に接続される温度センサＩＣ４７をさらに備え、温度センサ２１は温度センサＩＣ４７と電気的に接続されている。尚、温度センサ内蔵のパルサレシーバも市販されており、このようなパルサレシーバを使用することで、パルサレシーバ３０とは別に温度センサ２１を風車翼６の内部の空間内に設ける手間を省くことができる。
【0021】
通信回路３５は、無線通信モジュール４８と有線通信モジュール（ＵＳＢ端子）４９とを備えている。無線通信モジュール４８とＵＳＢ端子４９とはそれぞれ、ＣＰＵ４５と電気的に接続されている。
【0022】
電源回路３６は、電池３８が電気的に接続され、スイッチング回路３７を介して超音波パルス発生回路３１、超音波パルス受信回路３２、デジタル回路３３、制御回路３４、通信回路３５のそれぞれと電気的に接続されている。電源回路３６は、電池３８からの電力を超音波パルス発生回路３１、超音波パルス受信回路３２、デジタル回路３３、制御回路３４、通信回路３５のそれぞれに供給するように構成されている。スイッチング回路３７は、制御回路３４の処理内容に応じて超音波パルス発生回路３１、超音波パルス受信回路３２、デジタル回路３３、制御回路３４、通信回路３５それぞれへの電力の供給を遮断可能なスイッチ５１，５２，５３，５４，５５を備えている。
【0023】
＜本開示の一実施形態に係る検査方法＞
図１に示されるように、本開示の一実施形態に係る検査方法は、風車翼６が回転しているときでも、風車翼６が回転していないときでも実施可能である。まず、この検査方法の概要を説明すると、この検査方法は、図５に示されるように、超音波プローブ２０を取付けるステップＳ１と、パルサレシーバ３０を取付けるステップＳ２と、超音波プローブ２０から超音波を発信させるステップＳ３と、超音波が風車翼６に反射した反射波を超音波プローブ２０が受信するステップＳ４と、反射波のデータをパルサレシーバ３０が取得するステップＳ５と、パルサレシーバ３０が反射波のデータを無線伝送するステップＳ６と、アンテナ７ａ，７ｂのうちの少なくとも１つが、無線伝送された反射波のデータを受信するステップＳ７と、アンテナ７ａ，７ｂに電気的に接続された情報処理機器１０によって反射波のデータが情報処理されるステップＳ８とを含んでいる。
図１に示されるように、本開示の一実施形態に係る検査方法は、風車翼６が回転しているときでも、風車翼６が回転していないときでも実施可能である。まず、この検査方法の概要を説明すると、この検査方法は、図５に示されるように、超音波プローブ２０を取付けるステップＳ１と、パルサレシーバ３０を取付けるステップＳ２と、超音波プローブ２０から超音波を発信させるステップＳ３と、超音波が風車翼６に反射した反射波を超音波プローブ２０が受信するステップＳ４と、反射波のデータをパルサレシーバ３０が取得するステップＳ５と、パルサレシーバ３０が反射波のデータを無線伝送するステップＳ６と、アンテナ７ａ，７ｂのうちの少なくとも１つが、無線伝送された反射波のデータを受信するステップＳ７と、アンテナ７ａ，７ｂに電気的に接続された情報処理機器１０によって反射波のデータが情報処理されるステップＳ８とを含んでいる。
【0024】
ステップＳ１及びＳ２については、図３を参照しながら上述したように、１つのグループを構成する少なくとも１つの超音波プローブ２０と、１つのグループを構成する全ての超音波プローブ２０と有線接続された１つのパルサレシーバ３０とを、風車翼６の内部の空間に取付ける。尚、超音波プローブ２０及びパルサレシーバ３０を一旦取付けた後は、これらのメンテナンス又は交換若しくは超音波プローブ２０の取付け位置の変更を行うとき以外は、ステップＳ１及びＳ２を省略して、ステップＳ３からこの検査方法を繰り返すことができる。したがって、この検査方法において、ステップＳ１及びＳ２とステップＳ３との間に、時間的な間隔が存在していてもよい。
【0025】
ステップＳ３では、パルサレシーバ３０が各超音波プローブ２０から風車翼６の内周面６ａに向けて超音波を予め決められた期間ごとに発信させる。１つのグループに複数の超音波プローブ２０が属する場合、パルサレシーバ３０は、予め決められた期間ごとに複数の超音波プローブ２０のそれぞれから順番に超音波を発信させる。予め決められた期間は例えば、毎分、１０分ごと、１時間ごと、６時間ごと、１２時間ごと、１日ごとのように任意に設定可能である。
【0026】
パルサレシーバ３０がいずれかの超音波プローブ２０から超音波を発信させるタイミングとなったら、図４に示されるように、超音波パルス発生回路３１は、マルチプレクサ４１に対してパルス状の電圧を出力する。マルチプレクサ４１は、チャンネル１に設定し、超音波パルス発生回路３１から出力されたパルス状の電圧を、チャンネル１に対応する超音波プローブ２０の発信器に出力する。これにより、チャンネル１に対応する超音波プローブ２０の発信器から超音波が発信される。尚、超音波を発信させるタイミングの制御は制御回路３４により行われる。
【0027】
図６に示されるように、チャンネル１に対応する超音波プローブ２０の発信器から風車翼６の内周面６ａに向けて発信された超音波は、一部が内周面６ａで反射されて１次反射波となり、一部が内周面６ａを透過して風車翼６の外周面６ｂで反射されて２次反射波となる。図６には、２次反射波ＲＷ２（バックエコー）が図示されている。ステップＳ４では、チャンネル１に対応する超音波プローブ２０の受信器がこのような反射波を受信する。
【0028】
図４に示されるように、ステップＳ５において、マルチプレクサ４１は、超音波プローブ２０の受信器が受信した反射波を電気信号として変換して受信する。マルチプレクサ４１からの電気信号をアンプ４２が増幅する。ＡＤ変換器４３は、アンプ４２からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＦＰＧＡ４４は、デジタル信号から送信用測定データを生成し、送信用測定データを時間に対する波形として制御回路３４に出力する。ＣＰＵ４５は、ＦＰＧＡ４４からの送信用測定データをメモリ４６に保存し、温度センサ２１及び温度センサＩＣ４７が設けられている場合は、温度センサ２１による検出値のデータもメモリ４６に保存する。
【0029】
ステップＳ６において、通信回路３５は、ＦＰＧＡ４４からの送信用測定データ及び温度センサ２１による検出値のデータ又はメモリ４６に保存されたデータを外部に無線伝送する。
【0030】
１つのグループに複数の超音波プローブ２０が属している場合には、ステップＳ３～ステップＳ６を行った後、マルチプレクサ４１は、チャンネル１からチャンネル２に切り替えて、チャンネル２に対応する超音波プローブ２０に対して超音波の発信及び反射波の受信を行わせ、すなわちステップＳ３及びステップＳ４を行い、続いて、ステップＳ５及びステップＳ６を行う。１つのグループに３つ以上の超音波プローブ２０が属している場合には、マルチプレクサ４１はさらに、チャンネル３、チャンネル４のようにチャンネルを順次切り替えて、ステップＳ３～ステップＳ６を繰り返す。
【0031】
ステップＳ７において、通信回路３５から無線伝送された信号は、図２に示されるように、アンテナ７ａ，７ｂの少なくとも一方に受信される。アンテナ７ａ，７ｂの少なくとも一方に受信された信号は、無線親機１１に伝送され、コンピュータ１２によって取得される。
【0032】
ここで例えば、アンテナ７ａしか設けられていない場合、風車翼６の回転位置によっては、パルサレシーバ３０から無線伝送された信号をアンテナ７ａが受信できない可能性がある。しかし、本実施形態に係る検査方法では、風車翼６の回転方向に沿って異なる位置に２つのアンテナ７ａ，７ｂが設けられているので、風車翼６の回転位置がどこであっても、アンテナ７ａ，７ｂのいずれかがパルサレシーバ３０から無線伝送された信号を受信することができるので、パルサレシーバ３０から無線伝送された信号を適切に受信することができる。
【0033】
ステップＳ８において、コンピュータ１２は取得した信号の情報処理を行う。パルサレシーバ３０から無線伝送される信号に関し、風車翼６の回転位置によっては、アンテナ７ａ，７ｂが受信する信号の受信強度が異なる可能性が高い。そこで、アンテナ７ａ，７ｂのそれぞれによって受信された信号を、無線親機１１を経由してコンピュータ１２が取得した後、コンピュータ１２は、それぞれの信号の受信強度を比較し、受信強度の大きい信号を情報処理に使用するようにしてもよい。ここで、受信強度の大きい信号とは、アンテナ７ａ，７ｂのいずれか一方によって受信された信号であり得るし、アンテナ７ａ，７ｂのそれぞれによって受信された信号を適切な時間間隔で交互に採用したものでもあり得る。これにより、情報処理機器１０は、適切に送受信された信号を情報処理できるので、風車翼６の検査精度を向上することができる。
【0034】
図６に示されるように、超音波プローブ２０から発信された超音波が風車翼６に反射されて生成した反射波には１次反射波及び２次反射波があることを上述したが、実際にはこれらの他に、２次反射波が内周面６ａで反射されてさらに外周面６ｂで反射された３次反射波、３次反射波がさらに同様の反射によって生成された第４反射波といった無数の反射波が存在し得る。図７は、超音波プローブ２０が受信する反射波の波形の一例を模式的に示している。図７には、１次反射波ＲＷ１～５次反射波ＲＷ５が図示されているが、隣り合う反射波間の時間間隔Ｔ１～Ｔ４はそれぞれ、原理的には内周面６ａから外周面６ｂまでの距離に応じた同じ時間となる。
【0035】
このような原理に基づいてコンピュータ１２（図２参照）は、取得した信号からバックエコーすなわち２次反射波ＲＷ２のデータを取出し、バックエコーの強度の経時変化のグラフを作成する。超音波プローブ２０（図６参照）ごと、すなわちパルサレシーバ３０（図６参照）のチャンネルごとにこのようなバックエコーの経時変化のグラフを作成すれば、バックエコーの位置ごとに強度の経時変化を得ることができる。
【0036】
このようにして得られたバックエコーの位置ごとの強度の経時変化を用いて風車翼６（図６参照）に欠陥等があるか否かを判断してもよいが、バックエコーの強度は温度によって変動するため、風車翼６の内部の空間の温度に基づいてバックエコーの強度を補正することが好ましい。このような補正をすることにより、測定時の温度の違いによるバックエコーの強度の変動を補正できるので、風車翼６の検査精度を向上することができる。
【0037】
バックエコーの強度の温度による補正は、例示的に次のように行うことができる。コンピュータ１２は、バックエコーの強度の経時変化を、温度センサ２１（図４参照）が検出した風車翼６の内部の空間の温度に基づいて補正する。すなわち、図８において実線で例示的に表されるように風車翼６の内部の空間の温度が変動すると、バックエコーの強度に本来は変動がなかったとしても、図８において点線で例示的に表されるように、バックエコーの強度が風車翼６の内部の空間の温度に応じて変動してしまう。このため、コンピュータ１２は、バックエコーの強度を、予め設定された補正値に基づいて補正する。すると、図８において一点鎖線で例示的に表されるように、バックエコーの強度の経時変化から、風車翼６の内部の空間の温度の変動による影響が取り除かれる。尚、温度による補正のための補正値は、事前に実験やシミュレーション等により、風車翼６の内部の空間の温度に基づいた補正前のバックエコーの強度と補正後のバックエコーの強度との偏差から算出しておくことが好ましい。
【0038】
このようにして情報処理された結果に基づいて、ナセル４（図１参照）内でコンピュータ１２を使用して風車翼６の検査を行うことができるが、このようにして情報処理された結果を、Ｗｉ－Ｆｉルータ１３（図２参照）を介して無線送信し、クラウド上の予め指定されたフォルダ（記憶部）に保存することにより、風車翼６の検査を行う者が、常勤するオフィス又は自宅のコンピュータ若しくは携帯するタブレット等からクラウド上に保存された結果にアクセスできるようになる。これにより、風力発電装置１が設けられている現場に出向かなくても、常時どこでも風車翼６の検査を行うことができる。
【0039】
風車翼６の検査は、バックエコーの位置ごとの強度の経時変化に基づいて行うことができる。例えば、あるチャンネルのバックエコーが大きく低下したり消滅したりした場合、その後数日その現象が続くかどうかを監視する。そのような現象が続いていることを確認した場合は、現場に出向いて実地調査を行い、剥離や損傷が見つかれば、適当なタイミングで補修作業が行われる。
【0040】
この実施形態のように、複数のアンテナの位置を風車翼６の回転方向に沿って異なるようにすれば、風車翼６が回転していても信号を適切に送受信することができるが、複数のアンテナを隣り合うようにほぼ同じ位置に設けることもできる。このような場合は、上述した実施形態から得らえる作用効果は得にくいものの、いずれかのアンテナが故障したとしても、他のアンテナが信号を受信できるので、信号を適切に送受信できるといった作用効果を奏することができる。
【0041】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0042】
［１］一の態様に係る検査方法は、
風力発電装置（１）の風車翼（６）の検査方法であって、
前記風力発電装置（１）は、前記風車翼（６）を含むロータヘッド（５）を回転可能に支持するナセル（４）を備え、
前記検査方法は、
前記風車翼（６）の内部の異なる位置に複数の超音波プローブ（２０）を取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブ（２０）を少なくとも１つの超音波プローブ（２０）を含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバ（３０）であって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）と電気的に接続されるようにパルサレシーバ（３０）を取付けるステップと、
前記パルサレシーバ（３０）が、前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）から前記風車翼（６）に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼（６）に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）が受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）が受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）に電気的に接続された前記パルサレシーバ（３０）が取得するステップと、
前記パルサレシーバ（３０）が前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセル（４）の外部に設けられた少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）のうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）に電気的に接続された情報処理機器（１０）によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含む。
風力発電装置（１）の風車翼（６）の検査方法であって、
前記風力発電装置（１）は、前記風車翼（６）を含むロータヘッド（５）を回転可能に支持するナセル（４）を備え、
前記検査方法は、
前記風車翼（６）の内部の異なる位置に複数の超音波プローブ（２０）を取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブ（２０）を少なくとも１つの超音波プローブ（２０）を含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバ（３０）であって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）と電気的に接続されるようにパルサレシーバ（３０）を取付けるステップと、
前記パルサレシーバ（３０）が、前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）から前記風車翼（６）に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼（６）に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）が受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）が受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブ（２０）に電気的に接続された前記パルサレシーバ（３０）が取得するステップと、
前記パルサレシーバ（３０）が前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセル（４）の外部に設けられた少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）のうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）に電気的に接続された情報処理機器（１０）によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含む。
【0043】
本開示の検査方法によれば、パルサレシーバから無線伝送された反射波のデータをいずれかのアンテナが受信することができるので、風力発電装置において風車翼の欠陥に関するデータを適切に送受信することができる。
【0044】
［２］別の態様に係る検査方法は、［１］の検査方法であって、
前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）は、前記風車翼（６）の回転方向に沿って異なる位置に設けられている。
前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）は、前記風車翼（６）の回転方向に沿って異なる位置に設けられている。
【0045】
このような検査方法によれば、風車翼の回転によってパルサレシーバがどの位置にあっても、パルサレシーバから無線伝送された反射波のデータをいずれかのアンテナが受信することができるので、風力発電装置において風車翼が回転していても、風車翼の欠陥に関するデータを適切に送受信することができる。
【0046】
［３］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］または［２］の検査方法であって、
前記情報処理機器（１０）は、前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）のうち、前記反射波のデータの受信強度が最も大きいアンテナが受信した前記反射波のデータを情報処理する。
前記情報処理機器（１０）は、前記少なくとも２つのアンテナ（７ａ，７ｂ）のうち、前記反射波のデータの受信強度が最も大きいアンテナが受信した前記反射波のデータを情報処理する。
【0047】
このような検査方法によれば、情報処理機器は、適切に送受信された反射波のデータを情報処理できるので、風車翼の検査精度を向上することができる。
【0048】
［４］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］～［３］のいずれかの検査方法であって、
前記情報処理機器（１０）は前記ナセル（４）内に設けられている。
前記情報処理機器（１０）は前記ナセル（４）内に設けられている。
【0049】
このような構成によれば、アンテナをナセルの外壁に配置することにより、アンテナと情報処理機器との配線距離を短くすることができる。
【0050】
［５］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］～［４］のいずれかの検査方法であって、
前記複数のグループのうち複数の超音波プローブ（２０）を含むグループにおいて、前記パルサレシーバ（３０）は、前記複数の超音波プローブ（２０）に順番に前記風車翼（６）に前記超音波を発信させ、前記複数の超音波プローブ（２０）から順番に、前記超音波が前記風車翼（６）によって反射された反射波のデータを取得する。
前記複数のグループのうち複数の超音波プローブ（２０）を含むグループにおいて、前記パルサレシーバ（３０）は、前記複数の超音波プローブ（２０）に順番に前記風車翼（６）に前記超音波を発信させ、前記複数の超音波プローブ（２０）から順番に、前記超音波が前記風車翼（６）によって反射された反射波のデータを取得する。
【0051】
このような構成によれば、複数の超音波プローブを含むグループであっても１つのパルサレシーバによって各超音波プローブから反射波のデータを取得できるので、設置するパルサレシーバの個数を減らし、検査コストを低減することができる。
【0052】
［６］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］～［５］のいずれかの検査方法であって、
前記情報処理機器（１０）は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する。
前記情報処理機器（１０）は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する。
【0053】
このような構成によれば、反射波のデータから検出したバックエコーの位置及び強度の変化に基づいて、風車翼に欠陥が生じた可能性を検知することができる。
【0054】
［７］さらに別の態様に係る検査方法は、［６］の検査方法であって、
前記反射波のデータが情報処理されるステップは、
前記風車翼（６）の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む。
前記反射波のデータが情報処理されるステップは、
前記風車翼（６）の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む。
【0055】
温度によってバックエコーの強度は変動するが、このような構成によれば、測定時の温度の違いによるバックエコーの強度の変動を補正できるので、風車翼の検査精度を向上することができる。
【0056】
［８］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］～［７］のいずれかの検査方法であって、
前記反射波のデータが情報処理された結果を無線送信して、予め指定された記憶部に記憶させるステップと、
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む。
前記反射波のデータが情報処理された結果を無線送信して、予め指定された記憶部に記憶させるステップと、
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む。
【0057】
このような構成によれば、風力発電装置から離れた場所で、反射波のデータを情報処理した結果を得ることができるので、常時どこでも風車翼の検査を行うことができる。
【0058】
［９］さらに別の態様に係る検査方法は、［１］～［８］のいずれかの検査方法であって、
前記風車翼（６）の内部にシェアウェブ（８）が設けられ、前記パルサレシーバ（３０）は前記シェアウェブ（８）に固定されている。
前記風車翼（６）の内部にシェアウェブ（８）が設けられ、前記パルサレシーバ（３０）は前記シェアウェブ（８）に固定されている。
【0059】
このような構成によれば、既存の部品にパルサレシーバを設置できるので、検査コストを低減することができる。
【符号の説明】
【0060】
１ 風力発電装置
４ ナセル
５ ロータヘッド
６ 風車翼
７ａ アンテナ
７ｂ アンテナ
８ シェアウェブ
１０ 情報処理機器
２０ 超音波プローブ
３０ パルサレシーバ
４ ナセル
５ ロータヘッド
６ 風車翼
７ａ アンテナ
７ｂ アンテナ
８ シェアウェブ
１０ 情報処理機器
２０ 超音波プローブ
３０ パルサレシーバ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力発電装置の風車翼の検査方法であって、
前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、
前記検査方法は、
前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるように前記風車翼の内部にパルサレシーバを取付けるステップと、
前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、
前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含み、
前記情報処理機器は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する検査方法。
前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、
前記検査方法は、
前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、
前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるように前記風車翼の内部にパルサレシーバを取付けるステップと、
前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、
前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、
前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、
前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、
前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、
前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップと
を含み、
前記情報処理機器は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する検査方法。
【請求項2】
前記少なくとも２つのアンテナは、前記風車翼の回転方向に沿って異なる位置に設けられている、請求項１に記載の検査方法。
【請求項3】
前記情報処理機器は、前記少なくとも２つのアンテナのうち、前記反射波のデータの受信強度が最も大きいアンテナが受信した前記反射波のデータを情報処理する、請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項4】
前記情報処理機器は前記ナセル内に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項5】
前記複数のグループのうち複数の超音波プローブを含むグループにおいて、前記パルサレシーバは、前記複数の超音波プローブに順番に前記風車翼に前記超音波を発信させ、前記複数の超音波プローブから順番に、前記超音波が前記風車翼によって反射された反射波のデータを取得する、請求項１～４のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項6】
前記反射波のデータが情報処理されるステップは、
前記風車翼の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の検査方法。
前記風車翼の内部の温度を測定するステップと、
前記バックエコーの強度を前記温度に基づいて補正するステップと
を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項7】
前記反射波のデータが情報処理された結果を無線送信して、予め指定された記憶部に記憶させるステップと、
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の検査方法。
前記記憶部にアクセスして、前記結果を取得するステップと
をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項8】
前記風車翼の内部にシェアウェブが設けられ、前記パルサレシーバは前記シェアウェブに固定されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の検査方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示に係る検査方法は、風力発電装置の風車翼の検査方法であって、前記風力発電装置は、前記風車翼を含むロータヘッドを回転可能に支持するナセルを備え、前記検査方法は、前記風車翼の内部の異なる位置に複数の超音波プローブを取付けるステップと、前記複数の超音波プローブを少なくとも１つの超音波プローブを含むように分けた複数のグループのそれぞれに対して１つずつ設けられたパルサレシーバであって、前記複数のグループのそれぞれに属する前記少なくとも１つの超音波プローブと電気的に接続されるように前記風車翼の内部にパルサレシーバを取付けるステップと、前記パルサレシーバが、前記少なくとも１つの超音波プローブから前記風車翼に超音波を発信させるステップと、前記超音波が前記風車翼に反射した反射波を前記少なくとも１つの超音波プローブが受信するステップと、前記少なくとも１つの超音波プローブが受信した反射波のデータを、前記少なくとも１つの超音波プローブに電気的に接続された前記パルサレシーバが取得するステップと、前記パルサレシーバが前記反射波のデータを無線伝送するステップと、前記ナセルの外部に設けられた少なくとも２つのアンテナのうちの少なくとも１つが、無線伝送された前記反射波のデータを受信するステップと、前記少なくとも２つのアンテナに電気的に接続された情報処理機器によって前記反射波のデータが情報処理されるステップとを含み、前記情報処理機器は、前記反射波のデータから、バックエコーの位置及び強度を検出する。