JP2000272581A - 水上風力発電装置 - Google Patents

水上風力発電装置

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JP2000272581A
JP2000272581A JP11076981A JP7698199A JP2000272581A JP 2000272581 A JP2000272581 A JP 2000272581A JP 11076981 A JP11076981 A JP 11076981A JP 7698199 A JP7698199 A JP 7698199A JP 2000272581 A JP2000272581 A JP 2000272581A
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Japan
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floating
wind power
water
floating body
divided
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Application number
JP11076981A
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English (en)
Inventor
Mitsunori Murakami
光功 村上
Michio Ota
三千雄 太田
Tetsuo Furukawa
哲郎 古川
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水上に安定的に浮かばせてメンテナンスを容
易に行うこと。 【解決手段】 周縁部に配置した複数の浮体1を介して
水面W.Lに浮かばせた構造体2上に風力発電本体3が
配置された水上風力発電装置であって、前記複数の浮体
1がそれぞれ独立して変位可能なように独立変位支持機
構4を介して前記構造体2に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば20m以上
の深水域の洋上で風力発電を行うための水上風力発電装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば20m以上の深水域の洋上
では風力が強く風力発電に適していることから、その洋
上に浮体を介して浮かばせた構造体上に風力発電本体を
配置することが考えられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
波の影響を浮体及び構造体を介して風力発電本体が直接
的に受けることから、その風力発電本体が揺動されて不
安定であり、発電効率が低い。また、浮体の下部が常時
水面下に位置していることから、藻などが付着しやす
く、メンテナンスに手間と時間とがかかる。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑み、水上に安定
的に浮かばせてメンテナンスを容易に行うことができる
水上風力発電装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、周縁部に均等間隔で配置し
た複数の浮体を介して水面に浮かばせた構造体上に風力
発電本体が配置された水上風力発電装置であって、前記
複数の浮体がそれぞれ独立して変位可能なように独立変
位支持機構を介して前記構造体に取り付けられているこ
とを特徴としている。上記構成によれば、どの方向から
波/風の強制力を受けても、構造体の周縁部に配置した
複数の浮体とその独立変位支持機構により、波/風によ
る負荷や揺動が吸収されて保持され、波浪荷重による構
造体の破壊が防止されて、構造体上の風力発電本体を安
定させることができる。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記各浮体が柱状に形成され、前記独立変
位支持機構が、前記柱状浮体の中心孔に回転可能に挿通
された支軸を支持する支持枠と、この支持枠の中央部及
び両端部に回動可能に連結された複数の立上り杆とを有
し、その中央部の立上り杆の上部が第1付勢手段を介し
て前記構造体に連結され、両端部の立上り杆が前記構造
体に昇降可能且つ水平移動可能に連結され、前記柱状浮
体を水平に保持するための第2付勢手段が設けられてい
ることを特徴としている。上記構成によれば、各柱状浮
体の全体が波により上下に揺動されると、その揺動が主
として中央部の立上り杆の上部と構造体との間に介在さ
せた第1付勢手段により吸収され、また、各柱状浮体の
端部が波により上下に揺動されると、その揺動が主とし
て第2付勢手段により吸収されるようになっており、比
較的簡単な構成で各浮体の揺動を確実に吸収することが
できる。
【0007】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記構造体に太陽電池パネルが配
置されていることを特徴としている。上記構成によれ
ば、風力発電本体用の構造体に太陽電池パネルを配置す
ることにより、風力だけでなく太陽光によっても発電す
ることができる。
【0008】請求項4記載の発明は、請求項2または3
記載の発明において、前記各柱状浮体が周方向に沿って
複数に分割され、その各分割浮体内に対して給排水する
ための給排水機構と給排気するための給排気機構とが設
けられていることを特徴としている。上記構成によれ
ば、メンテナンス時に、水面下の分割浮体内から排水す
ると共に、他の分割浮体内に給水し、柱状浮体を回転さ
せて水面下に位置していた分割浮体を水面上に露出させ
るようしているから、メンテナンスを容易に行うことが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1及び図2は本発明の第1の実
施の形態である水上風力発電装置を示すものであって、
周縁部に配置した複数の浮体1を介して水面W.Lに浮
かばせた構造体2上に、支柱3aと、該支柱3aの上端
に固定した発電機3bと、該発電機3bの回転軸に固着
したプロペラ型風車3cとからなる風力発電本体3が配
置され、各浮体1がそれぞれ独立して変位可能なように
独立変位支持機構4を介して構造体2に取り付けられて
いる。なお、構造体2の係留はアンカーチェンにより行
われている。
【0010】前記各浮体1は、円形(または多角形)の
中空柱状に形成されており、水上に浮かばせたときに、
その喫水が中心より下方に位置するように設定して、構
造体2が水面W.Lに接触しないようにしている。前記
独立変位支持機構4は、図3及び図4に示すように、各
浮体1の中心孔に回転可能に挿通した支軸6の両端を軸
受7を介して支持する略コ字状の支持枠8と、該支持枠
8の中央部及び両端部にヒンジ9〜11を介して回動可
能に連結された複数(この実施の形態では3本)の立上
り杆12〜14とを有し、その中央部の立上り杆13が
構造体2に固着したガイド筒15にボールベアリング1
6を介して挿通されると共に、その立上り杆13の上部
が第1の付勢手段であるばね17を介して構造体2に固
着した水平杆18に連結され、その水平杆18の両端部
に左右一対のスライダー19,20がスライド可能に外
嵌され、両端部の立上り杆12,14の上部が各スライ
ダー19,20に昇降可能に連結され、中央部の立上り
杆13から両側方に延びる横杆21の両端部と支持枠8
との間に第2の付勢手段である一対のばね22,23が
介在されている。
【0011】上記構成において、図5(a)に示すよう
に、各浮体1の全体が波により上下方向a,bに揺動さ
れると、該各浮体1を支持する支持枠8も昇降されて、
中央部の立上り杆13と水平杆18との間のばね17が
伸縮されることにより、その揺動が吸収され、また、図
5(b)に示すように、各浮体1の端部が矢印c,d方
向の入射波により上下に揺動されると、横杆21の両端
部と支持枠8との間に介在させた一対のばね22,23
が伸縮されて、その揺動が吸収される。
【0012】この場合、各浮体1が波/風により揺動さ
れても、その揺動が独立変位支持機構4により吸収され
て構造体2や風力発電本体3に伝達されないので、波浪
負荷により破壊されることがなく、構造強度上、安全と
なる。図1及び図2に示すように、構造体2に太陽電池
パネル25が配置されており、この太陽電池パネル25
と風力発電本体3とのハイブリッド型で、風力だけでな
く太陽光によっても発電することができる。
【0013】図6及び図7に示すように、各柱状浮体1
が周方向に沿って複数に分割(この実施の形態では3分
割)され、該各分割浮体1A〜1Cと支軸6との間及び
各分割浮体1A〜1C間にガイドブッシュ26が介在さ
れ、各分割浮体1A〜1Cどうしが連結具27により互
いに連結され、各分割浮体1A〜1Cの外周面に多数の
回転操作用レバー28が突設され、各分割浮体1A〜1
C内に対して給排水するための給排水機構29と給排気
するための給排気機構30とが設けられている。
【0014】前記給排水機構29は、一方の軸受7内に
組み込んだロータリージョイントを介して各分割浮体1
A〜1C内を水中につなぐ配管29aと、該配管29a
の各分割浮体1A〜1C側に設けた手動バルブ29b
と、その配管29aの水中側に設けたポンプ29cとを
有し、また、前記給排気機構30は、他方の軸受7内に
組み込んだロータリージョイントを介して各分割浮体1
A〜1C内を空気中につなぐ配管30aと、該配管30
aの分割浮体1A〜1C側に設けた手動バルブ30bと
を有している。
【0015】上記構成において、図6は分割浮体1Aに
連通する手動バルブ29b,30bを開放しポンプ29
cを駆動して該分割浮体1A内に給水することにより、
その分割浮体1Aを水面W.L下に位置させた状態を示
しており、この状態から各分割浮体1A〜1Cの位置を
例えば矢印e方向に変更する場合には、分割浮体1Aに
連通する手動バルブ29b,30bを開放しポンプ29
cを駆動して分割浮体1A内から排水すると共に、分割
浮体1Bに連通する手動バルブ29b,30bを開放し
ポンプ29cを駆動して該分割浮体1B内に給水し、浮
体1を矢印e方向に回転させればよい。これによって、
分割浮体1Aを水面W.L上に露出させると共に、分割
浮体1Bを水面W.L下に位置させることができる。同
様の手順で、分割浮体1A内から排水すると共に、分割
浮体1C内に給水し、浮体1を矢印f方向に回転させる
ことにより、分割浮体1Aを水面W.L上に露出させる
と共に、分割浮体1Cを水面W.L下に位置させること
ができる。
【0016】上記構成によれば、メンテナンス時に、水
面W.L下の分割浮体1A内から排水すると共に、他の
分割浮体1B(または1C)内に給水し、柱状浮体1を
回転させて水面W.L下に位置していた分割浮体1Aを
水面W.L上に露出させるようにしているから、メンテ
ナンスを容易に行うことができる。
【0017】上記の第1の実施の形態では、プロペラ型
風車3cを有する風力発電本体3を示したが、これに限
定されるわけではなく、例えば図8に示すように、垂直
軸3dを中心に回転するジャイロ型風車3eを有する風
力発電本体3にも適用することができる(第2の実施の
形態)。
【0018】図9に示すように、入射波の方向gが海岸
線などの地形を考慮して特定できる場合には、その入射
波の方向gに沿って各浮体1を配置すればよい。これに
よって、波の抵抗を減少させて構造体2及び風力発電本
体3を安定させることができる(第3の実施の形態)。
【0019】図10に示すように、水上風力発電装置を
複数用いてもよい。これによって、発電量を増加させる
ことができる。なお、32は各構造体2を連結する連結
ロッドで、中間部に上下方向にのみ折り曲げ自在なジョ
イント(図示せず)が介在され、波浪による上下の揺動
に対して各構造体2が拘束されることがない(第4の実
施の形態)。
【0020】また、前記第1、第2の付勢手段としてば
ね17,22,23を用いたが、これに限定されるわけ
ではなく、例えばエアダンパーなどを用いてもよい。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、どの方向
から波/風の強制力を受けても、構造体の周縁部に配置
した複数の浮体とその独立変位支持機構により、波/風
による負荷や揺動が吸収されて保持され、波浪荷重によ
る構造体の破壊が防止されて、構造体上の風力発電本体
を安定させることができる。
【0022】請求項2記載の発明によれば、各柱状浮体
の全体が波により上下に揺動されると、その揺動が主と
して中央部の立上り杆の上部と構造体との間に介在させ
た第1付勢手段により吸収され、また、各柱状浮体の端
部が波により上下に揺動されると、その揺動が主として
第2付勢手段により吸収されるようになっており、比較
的簡単な構成で各浮体の揺動を確実に吸収することがで
きる。
【0023】請求項3記載の発明によれば、風力発電本
体用の構造体に太陽電池パネルを配置することにより、
風力だけでなく太陽光によっても発電することができ
る。
【0024】請求項4記載の発明によれば、メンテナン
ス時に、水面下の分割浮体内から排水すると共に、他の
分割浮体内に給水し、柱状浮体を回転させて水面下に位
置していた分割浮体を水面上に露出させるようしている
から、メンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態である水上風力発
電装置を示す側面図である。
【図2】 同平面図である。
【図3】 同独立変位支持機構の縦断面図である。
【図4】 同一部切欠き正面図である。
【図5】 (a)は浮体全体を上下方向に揺動させた状
態を示す正面図、(b)は浮体の端部を上下方向に揺動
させた状態を示す正面図である。
【図6】 同浮体の縦断面図である。
【図7】 同浮体の横断面図である。
【図8】 本発明の第2の実施の形態である水上風力発
電装置を示す側面図である。
【図9】 本発明の第3の実施の形態である水上風力発
電装置を示す平面図である。
【図10】 本発明の第4の実施の形態である水上風力
発電装置を示す平面図である。
【符号の説明】
1 浮体 1A〜1C 分割浮体 2 構造体 3 風力発電本体 4 独立変位支持機構 6 支軸 8 支持枠 9〜11 ヒンジ 12〜14 立上り杆 17 ばね(第1の付勢手段) 21 横杆 22,23 ばね(第2の付勢手段) 25 太陽電池パネル 29 給排水機構 30 給排気機構 W.L 水面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 哲郎 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3H078 AA02 AA11 AA26 AA34 BB17 CC22 CC47

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周縁部に均等間隔で配置した複数の浮体
    を介して水面に浮かばせた構造体上に風力発電本体が配
    置された水上風力発電装置であって、前記複数の浮体が
    それぞれ独立して変位可能なように独立変位支持機構を
    介して前記構造体に取り付けられていることを特徴とす
    る水上風力発電装置。
  2. 【請求項2】 前記各浮体が柱状に形成され、前記独立
    変位支持機構が、前記柱状浮体の中心孔に回転可能に挿
    通された支軸を支持する支持枠と、この支持枠の中央部
    及び両端部に回動可能に連結された複数の立上り杆とを
    有し、その中央部の立上り杆の上部が第1付勢手段を介
    して前記構造体に連結され、両端部の立上り杆が前記構
    造体に昇降可能且つ水平移動可能に連結され、前記柱状
    浮体を水平に保持するための第2付勢手段が設けられて
    いることを特徴とする請求項1記載の水上風力発電装
    置。
  3. 【請求項3】 前記構造体に太陽電池パネルが配置され
    ていることを特徴とする請求項1または2記載の水上風
    力発電装置。
  4. 【請求項4】 前記各柱状浮体が周方向に沿って複数に
    分割され、その各分割浮体内に対して給排水するための
    給排水機構と給排気するための給排気機構とが設けられ
    ていることを特徴とする請求項2または3記載の水上風
    力発電装置。
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