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公開番号2024038684
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-21
出願番号2022142894
出願日2022-09-08
発明の名称風力発電設備の点検方法および無人航空機
出願人関西電力株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類F03D 17/00 20160101AFI20240313BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】洋上など遠距離にある風力発電設備を、自律飛行する無人航空機によって点検する方法、およびこの点検方法に利用する無人航空機の構成を提供する。
【解決手段】無人航空機に設けられたコントローラが、第1の時点における風車のブレードの回転軸の方向を取得する。コントローラが、第1の時点における風車のブレードの回転軸と同一方向の中心軸を有し、風車のタワーに対してブレードと同じ側にある少なくとも1つの表側の円の円周に沿って、無人航空機を移動させながら、無人航空機に搭載されたカメラに、風車のブレードを撮影させる。コントローラが、第1の時点における風車のブレードの回転軸と同一の方向の中心軸を有し、風車のタワーに対してブレードと反対側にある少なくとも1つの裏側の円の円周に沿って、無人航空機を移動させながら、無人航空機に搭載されたカメラに、風車のブレードを撮影させる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
風力発電設備の点検方法であって、
無人航空機に設けられたコントローラが、第１の時点における風車のブレードの回転軸の方向を取得するステップと、
前記コントローラが、前記第１の時点における前記風車のブレードの回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと同じ側にある少なくとも１つの表側の円の円周に沿って、前記無人航空機を移動させながら、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードを撮影させるステップと、
前記コントローラが、前記第１の時点における前記風車のブレードの回転軸と同一の方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと反対側にある少なくとも１つの裏側の円の円周に沿って、前記無人航空機を移動させながら、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードを撮影させるステップと、備えた風力発電設備の点検方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記中心軸の鉛直方向の位置は、前記回転軸の鉛直方向の位置と同じである、請求項１記載の風力発電設備の点検方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの表側の円は、２つの円を含み、前記少なくとも１つの裏側の側の円は、２つの円を含む、請求項１記載の風力発電設備の点検方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの表側の円は、第１の円および第２の円であり、
前記第１の円の中心と前記第２の円の中心とを結ぶ線分の中点を前記回転軸が通り、
前記少なくとも１つの裏側の円は、第３の円および第４の円であり、
前記第３の円の中心と前記第４の円の中心とを結ぶ線分の中点を前記回転軸が通る、請求項３記載の風力発電設備の点検方法。
【請求項５】
風力発電設備の点検方法であって、
無人航空機に設けられたコントローラが、第１の時点において、風車のブレードの回転軸の方向を取得するステップと、
前記コントローラが、前記第１の時点における前記回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと同じ側にある第１の円の周囲に沿って前記無人航空機を移動させ、前記無人航空機の前記移動中に、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードの点検用画像を撮影させるステップと、
前記無人航空機に設けられたコントローラが、第２の時点において、前記風車のブレードの回転軸の方向を取得するステップと、
前記コントローラが、前記第２の時点における前記回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと同じ側にある第２の円の周囲に沿って前記無人航空機を移動させ、前記無人航空機の前記移動中に、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードの点検用画像を撮影させるステップと、
前記無人航空機に設けられたコントローラが、第３の時点において、前記風車のブレードの回転軸の方向を取得するステップと、
前記コントローラが、前記第３の時点における前記回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと反対側にある第３の円の周囲に沿って前記無人航空機を移動させ、前記無人航空機の前記移動中に、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードの点検用画像を撮影させるステップと、
前記無人航空機に設けられたコントローラが、第４の時点において、前記風車のブレードの回転軸の方向を取得するステップと、
前記コントローラが、前記第４の時点における前記回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと反対側にある第４の円の周囲に沿って前記無人航空機を移動させ、前記無人航空機の前記移動中に、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードの点検用画像を撮影させるステップと、を備えた、風力発電設備の点検方法。
【請求項６】
前記風車のブレードは回転可能であり、
前記風車の緊急停止の時点において、風車のコントローラが、風の方向と前記ブレードの風受け面とが平行になるように前記ブレードのピッチ角を調整するステップを備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の風力発電設備の点検方法。
【請求項７】
前記風車は、洋上に設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の風力発電設備の点検方法。
【請求項８】
無人航空機であって、
前記無人航空機を推進および空中停止させる推進機構と、
カメラと、
前記推進機構および前記カメラを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
風車のブレードの回転軸の方向を取得し、
前記風車のブレードの回転軸と同一方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと同じ側にある少なくとも１つの表側の円の周囲に沿って、前記無人航空機を移動させ、前記風車のブレードの回転軸と同一の方向の中心軸を有し、前記風車のタワーに対して前記ブレードと反対側にある少なくとも１つの裏側の円の周囲に沿って、前記無人航空機を移動させ、
前記無人航空機の前記移動中に、前記無人航空機に搭載されたカメラに、前記風車のブレードの点検用画像を撮影させる、無人航空機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力発電設備の点検方法および無人航空機に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
洋上風力発電の導入拡大およびコスト低減は、世界的に急速に進んでいる。特に、陸上風力発電の導入可能な適地が限定的である日本において、洋上風力発電の導入拡大は不可欠である。
【０００３】
洋上風力発電設備のライフサイクルコストにおいて、建設後の運用費および維持管理費の構成比率は無視できない。近年、タービンおよび構造物などの建設に関係するコストの低減に伴い、運用・維持管理費の割合は、建設に関係するコストの割合に匹敵しつつある。したがって、定期点検および緊急発電停止後の臨時点検などに要する時間およびコストを低減することは、風力発電設備の稼働率を高め、発電コストを低減するために極めて重要である。
【０００４】
従来、風力発電設備における風車のブレードを点検する際には、ハブから垂下させたロープを利用して作業員がブレードに沿って移動しながら、目視等で損傷の有無を確認していた。このため、点検作業に多くの時間を要していた。
【０００５】
そこで、作業員の負担を減らし、点検時間およびコストを低減するために、ドローンなどの無人航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）を利用して、風力発電設備を点検する方法が種々提案されている（たとえば、特開２０１９－７３９９９号公報（特許文献１）を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－７３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
洋上風力発電設備において洋上の風車が落雷等を受けたために設備が緊急停止した場合、運転再開のためには臨時で設備の外観点検を行う必要がある。従来、外観点検のために船舶で洋上の設備まで向かう必要があり、この移動にも時間を要していた。さらに、波浪の程度によっては、洋上の設備に船舶で近付けない場合もあった。
【０００８】
船舶による移動に代えて、陸上の拠点施設と洋上の風力発電設備との間でＵＡＶを往復させて、ＵＡＶによって風車を点検することは、原理的には可能であるが、実際上は多くの課題を有している。課題の１つは、風力発電設備をＵＡＶの自律飛行によって点検する具体的手順が明らかでないという点である。自律飛行ではなく、陸上の拠点施設から洋上のＵＡＶをリアルタイムで遠隔制御しようとすると、通信遅延により制御にタイムラグが生じる。このため、制御指令がＵＡＶに到達した時点でＵＡＶの周囲の状況が変化している場合には、ＵＡＶを意図した通りに遠隔制御できない。
【０００９】
同様の課題は、山岳地域などの陸上の僻地に設けられた風力発電設備の点検の場合にも生じ得る。従来技術は、風車の目視が容易な近距離地点からＵＡＶを遠隔制御する場合を想定しており、上記の課題を解決するものではない。
【００１０】
したがって、本開示の目的の１つは、洋上など目視が困難なほど遠距離にある風力発電設備を、自律飛行する無人航空機によって点検する方法、およびこの点検方法に利用する無人航空機の構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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