JP2004036407A - 風力発電タワ−の構築法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電タワ−の建設費を抑えて風力発電の普及に貢献する。
【解決手段】従来より大規模の風力発電タワ−は工場で分割生産されているが、この分割されたブロック部材３、３ａ…に昇降揚レ−ル８を設けてつなぐようにし、この昇降レ−ル８に、ブロック部材３を把持してリフトする昇降装置９を走らさせる。この昇降装置９にはブロック部材３を把持して略９０°正逆転する把持装置１０を設けているので、風力発電のプロペラ径を大きくし出力を大にすることによりタワ−を高くしても、大形のクレ−ンを必要とせず、そのための道路・トンネルを必要とせず土木工事費を抑えることができる。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電タワ−の構築法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、電気エネルギ−源としての風力は、地球温暖化や酸性雨の原因となるガスを排出しないクリ−ンエネルギ−源として期待が強くなってきた。
【０００３】
この風力を利用する風車の種類は、風車回転軸の方向で分類すると、水平軸形と垂直軸形とに大別され、また、風車の作動原理から分類すると、風車の羽根に生じる揚力を利用するものと、抗力を利用するものとに大別できるが、この揚力形風車は風速の数倍以上の風速度で回転することができ、高速風車と呼ばれるプロペラ形風車（アップウィンド形とダウンウィンド形に分類）が代表例となっている。
【０００４】
一方、風力発電システムは、独立電源としてのシステム、太陽光発電などとの組合せによるハイブリッドシステム、更には、風車の出力を商用配電網と接続する系統連係システムなどに大別でき、定格出力１００ｋｗ以上の大規模な風力発電システムは系統連係システムが殆どである、といわれている。
【０００５】
かかる風車は平均風速の高い、すなわちエネルギ−ポテンシヤルの高い場所に設置することが利用するエネルギ−の増大になる、とされ、更に、プロペラの直径に比例して発電出力が増大する、とされている。
【０００６】
ところで、強風地帯である山間部の風車設置現場では、設置費、特に据付工事費が風車建設コストを押上げ、風力発電の経済性を阻害している。
【０００７】
例えば、一基の大規模の風力発電タワ−は複数のブロック部材に分割されており、各ブロック部材は生産工場で加工・塗装および内部品（昇降設備や電源管等）が取付けられ、これらを搬入した風車設置現場において、タワ−の基礎上に積み木のごとく積上げられてタワ−完成後、頂部のナセルやプロペラ（回転翼）を組み立てることから、殊に、前記のように風の強さは高度が高くなる程強くなり、ひいては利用するエネルギ−が増大することから、プロペラ形風車からなる大規模な風力発電システムでは釣上げないし持上げ荷役（これを本明細書ではリフトともいう）を大きくする揚重機が必要となる。その結果、据付工事費が風力発電の経済性を阻害している。
【０００８】
更に具体的に述べると、本来、日本は国土の大部分が山岳であり、風力発電に適した風況が得られる場所は、騒音の問題もない高地などの山間部に多いだけに、大形の揚重機を風車設置現場へ進入させるためには、搬入路の造成や既設のトンネル等の改造や、更には設置場所における十分な作業エリアが必要となる。
【０００９】
したがって、国土の狭い日本において、風力発電に好ましい山間部では風力発電タワ−の設置に著しい制約が生じ、その結果、風力発電の普及を阻害している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
かかる問題を添付図面にしたがって、更に述べる。
【００１１】
図９は従来の風力発電タワ−の組立を示す模式図であるが、１０１は風力発電タワ−であって、山間部等の風車設置現場の基礎１０２上に構築される。
【００１２】
その分割されたブロック部材１０３は大形トラック１０４で搬入され、大形の自走式クレ−ン（揚重機、例えば全長約１０ｍ以上のトラッククレ−ン）１０５によって釣上げられて順次構築される。
【００１３】
各ブロック部材１０３の端部にはＡ部に示すように組立用のフランジ１０６が形成されていて、ボルト１０７によって接合される。
【００１４】
したがって、かかる自走クレ−ン１０５を山間部へ進入させるので、搬入路の造成等によって土木工事費が高騰するし、更に、風力発電現場における作業エリアを広くする、という問題があった。
【００１５】
そこで本発明は、かかる問題を解決することを主たる目的とすると共に、大形の自走クレ−ンによる作業エリアを可及的に狭小化して環境破壊を回避することを副たる目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、１）分割された複数のタワ−用ブロック部材を下方から順次積上げて風力発電タワ−を構築するに際し、載置すべきブロック部材を、その直下の既設のブロック部材に設けた昇降装置によってリフトさせて構築することにより、大形揚重機を用いないことを特徴とする風力発電タワ−の構築法にあり、また、２）前記昇降装置を用いて回転翼付ナセルをリフトさせて構築する請求項１に記載の風力発電タワ−の構築法にあり、また、３）前記ブロック部材の外側にレ−ルを設け、該レ−ル上で前記昇降装置が昇降する請求項１または２に記載の風力発電タワ−の構築法を用いた風力発電タワ−装置にあり、また、４）前記昇降装置に前記ブロック部材を把持する把持装置を突設した請求項３に記載の風力発電タワ−装置にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を添付図面に示す実施例により詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の構築法およびその装置の完成状態の実施例を示す模式図、図２は図１の実施例方法の初期状態の実施例装置を示す模式図、図３は図１の実施例方法の第１の中間状態を示す模式図、図４は図１の実施例方法の第２の中間状態を示す模式図、図５は同第３の中間状態を示す模式図、図６は同第４の中間状態を示す模式図、図７は本実施例装置の作動説明図、図８は図７の要部詳細説明図である。
【００１９】
本実施例の風力発電タワ−の構築法およびその装置は、山間部等交通の不便な場所、または狭小な風車設置場所に好都合に適用される大規模の揚力利用の水平軸形、つまり大形のプロペラ形風車（例えばプロペラ径５０ｍの風車）に関するものである。
【００２０】
先ず、本実施例の風力発電タワ−の構築法を概説する。
【００２１】
図１において、風力発電タワ−１は、大径のプロペラ径（例えば５０ｍ）と略同一長さに相当する高さに、風車設置現場の基礎２上で若干頂部を絞った円柱状に構築される。
【００２２】
すなわち、図２ないし図４において、略均等重量化され、かつ、略円錐台状になったブロック部材３、３ａ…の１個ないし２個の若干の個数を風車設置現場へ大形トラック４により順次搬入する。
【００２３】
したがって、この大形トラック４の搬入路は特別に造成する必要がないか、もし造成しても土木工事費を最小に抑えることができる。
【００２４】
この大形トラック４に積載した第１のブロック部材３は、図２に示すように、釣上げ揚程からみて中また小形のトラッククレ−ン（揚重機、すなわち、初期作業用揚重機という）５によって基礎２上に下ろされ構築される。
【００２５】
したがって、このトラッククレ−ン５の釣上げ能力は、１個のブロック部材の重量程度でよく、特に、その揚程は１５ｍ程度でよい。
【００２６】
次いで、この現場に搬入した第２のブロック部材３ａは、このトラッククレ−ン５によって、前記第１のブロック部材３の片側に下ろされる。したがって、この実施例の構築法では揚重機を最初の作業に用いる程度のものにしている。
【００２７】
そして、これらの第１、第２、第３…ブロック部材３、３ａ、３ｂ…には、その同一片側に、互に連結できる昇降用レ−ル８が上下方向に固設されていて、このレ−ル８上に跨設する後記詳細の荷役用昇降装置（揚重設備）９が昇降する。したがって、これらのブロック部材は昇降装置９が単独で装備できる大きさになっており、きわめて好都合となる。
【００２８】
この昇降装置９には、ブロックおよびナセル把持装置（以下、単に把持装置という）１０および、これらの把持物回転装置１１が設けられている。勿論、この把持装置１０は、図２に示すようにブロック部材３ａの方に予め装着していてもよい。
【００２９】
したがって、この第１のブロック部材３に設けたレ−ル８に、この昇降装置９を跨設させた後、トラッククレ−ン５によって第２のブロック部材３ａをこの昇降装置９の把持装置１０に取付ける（図３▲１▼）。
【００３０】
次いで、この昇降装置９を作動すると、この第２のブロック部材３ａは、図３の▲２▼の矢印のようにリフト上昇して第１のブロック部材３の上端コ−ナにくると、把持物回転装置１１によって図３▲３▼から同図▲５▼の各矢印のように略９０°回転する。
【００３１】
その結果、図３▲６▼のように第２のブロック部材３ａは第１のブロック部材３の上面に載置できるので、従来技術と同様、フランジをボルト締めして固定する。
【００３２】
したがって、載置すべきブロック部材（例えば３ａ）は、載置されるその直下の既設のブロック部材（例えば３）に設けたレ−ル８の上端で略９０°回転できるように、予めその姿勢を整えてから昇降装置９に取付ける。
【００３３】
また、これらのブロック部材３、３ａ…の重量は、少なくとも昇降装置９の釣上げ（リフト）能力以下に規制された重量に略均等に分割している。
【００３４】
次に、これらの第１および第２のブロック部材３、３ａを図３▲６▼のように構築した後、これと同様の構築法で以下第４、第５…のブロック部材３ｂ、３ｃ…を構築する。
【００３５】
すなわち、図４▲１▼に示すように第３のブロック部材３ｂは、第１、第２のブロック部材３、３ａ、特に第１のブロック部材３の片側に位置する昇降装置９に取付けて持上げ、第２のブロック部材３ａの上面に構築する。その後、この昇降装置９を第１のブロック部材３の片側に下降させる。
【００３６】
同様に、図４▲２▼に示すように第ｎのブロック部材３ｎは、第１のブロック部材３の片側に下降して位置する昇降装置９に取付け持上げる。そして、これを繰り返すことにより構築していく。
【００３７】
また同様に、図４▲３▼の終期状態に示すように、最上部（頂部）のブロック部材３ｚを構築する。
【００３８】
以上のようにして頂部が若干先細り円柱状の風力発電タワ−１を構築すると、ナセル１３および回転翼（プロペラ）１４を地上において、前記トラッククレ−ン５を用いながら、昇降装置９に取付ける。
【００３９】
すなわち、図５および図６において、円筒状のナセル１３をその軸方向を縦にして、その胴側部を前記把持装置１０に取付ける。そのとき、ナセル１３は回転翼取付部１５を上向きにして取付ける（図５）。
【００４０】
次いで、この回転翼取付部１５に、水平状にした回転翼１４を図６鎖線のように取付け、次いで、昇降装置９を矢印ａのように上昇させ、最上部のブロック部材３ｚの上端コ−ナで矢印ｂのように回転させると、前記図１のａ矢印のように最上部のブロック部材３ｚ、すなわち、風力発電タワ−１の最上部の上面にナセル１３が略水平状に載置でき、その結果、回転翼１４は垂直状になる。
【００４１】
そして、所定のフランジをボルト締め等固定をすると、風力発電タワ−１にナセル１３および回転翼１４が組立てられる。この組立て後、レ−ル８上を昇降装置９は下降し、他の風力発電タワ−１やメンテナンスに利用する。
【００４２】
したがって、この昇降装置９、特に把持装置１０は、長尺の回転翼１４を水平状態で上昇させるので、その回転翼１４の上昇に支障のないように突出し、したがって、タワ−本体を揚重機の一部に構成している。
【００４３】
次に、前記昇降装置９の一例を概説する。
【００４４】
図７および図８において、前記のように、この昇降装置９には、例えば、強力吸着開放能力をもつ把持装置１０が突設しているが、この昇降装置９は、往復動型油圧シリンダ−、つまり尺取りジャッキ１６が内蔵された、ブレ−キ付の昇降装置本体１７と、この昇降装置本体１７に連結して、これを支持するブレ−キ装置１８と、前記把持装置１０を支持し、かつ、この把持装置１０を略９０°正逆転させる４点リンク機構（把持装置１０も４点リンクの１つを構成している）１９と、から大略構成されている。
【００４５】
この４点リンク機構１９には、前記のように把持装置１０を略９０°正逆転させるため、昇降装置本体１７から突設した往復動型油圧シリンダ−、つまり、回転ジャッキ２０が連結している。
【００４６】
したがって、尺取りジャッキ１６を用いたので、その作動方向と昇降方向とが同一になり、ひいては、その出力を把持物に直接伝え、誤作動を防止し、しかも目視でも制御できるようになっている。
【００４７】
そして、これらの尺取りジャッキ１６、ブレ−キ装置１８および回転ジャッキ２０等には自動的に制動・開放できる制動装置、例えば複数の電磁弁を組込んでいるので、高所人的作業を回避して地上より安全に遠隔操作ができる。しかも、油圧を高めることで高出力が得られ制御も容易にできる。
【００４８】
また、この昇降装置９は、前記レ−ル８に跨設して昇降するようになっているが、レ−ル８にラックを配置しているので、ブレ−キ装置１８はラック式ブレ−キとなり、したがって、鉛直方向の荷重を分担して受けることができる。
【００４９】
次に、この昇降装置９の作用、すなわち、例えば第２のブロック部材３ａをリフトして構築する場合について説明する。
【００５０】
図３において、先ず、ブレ−キ装置１８はレ−ル８にブレ−キ固定していると共に、把持装置１０は第２のブロック部材３ａを載置できるように上向きの初期状態になっている。
【００５１】
そこで、この把持装置１０に第２のブロック部材３ａを載置して取付け、尺取りジャッキ１６（図７参照）に伸び作動させて把持装置１０を上昇させる。
【００５２】
次いで、昇降装置本体１７をブレ−キ固定した後、ブレ−キ装置１８のブレ−キを解除して尺取りジャッキ１６に縮み作動させると、ブレ−キ装置１８は上昇する。
【００５３】
そこで、再びブレ−キ装置１８をレ−ル８上にブレ−キ固定すれば初期状態に戻るので、再び把持装置１０を上昇させることができる（図３▲３▼）。
【００５４】
そして、昇降装置本体１７の上端が第１のブロック部材３の上端コ−ナ近傍にくると昇降装置本体１７をレ−ル８に固定する。次に、回転ジャッキ２０を伸び作動させると（図３▲４▼〜▲５▼）、把持装置１０は略９０°回転して、第２のブロック部材３ａは第１のブロック部材３の上面に載置できる（図３▲６▼）。そのとき、把持装置１０を若干水平移動させる作動により第１のブロック部材３の上面で適切な位置に配置調節する。
【００５５】
ここで、この昇降装置９は、これらの尺取りジャッキ１６や回転ジャッキ２０等を複数個並設してユニット化しているので、ブロック部材３や回転翼付ナセル１３等の重量物のリフトには、その能力を充分発揮させることができる。
【００５６】
次に、図面に示す昇降装置９を詳細に説明する。
【００５７】
図７および図８において、把持装置１０、昇降装置本体１７およびブレ−キ装置１８はそれぞれ枠体状に構成され、把持装置１０の一側および下側に、前記４点リンク機構１９の１対の左右リンク２１、２２がピン結合されて、しかも把持装置１０自体が４点リンク機構１９の頂リンクを構成している。
【００５８】
この４点リンク機構１９はピン結合されて構成しており、また、その底リンク２３の中間位置に回転ジャッキ２０がピン結合して連結している。
【００５９】
この回転ジャッキ２０は昇降装置本体１７にブラケット２４を介してピン結合している。したがって、これらの４点リンク機構１９等は強固に構成できながらコンパクトで安価に提供できる。
【００６０】
なお、図中２５、２５は並設された把持装置１０、またはブレ−キ装置１８をそれぞれユニット化するため互に連結する連結部材を示す。
【００６１】
また、２６、２７はこの把持装置１０を回転翼付ナセル１３を把持するときに用いる部材を示す。
【００６２】
また、枠体状に構成されている昇降装置本体１７とブレ−キ装置１８とは、その下側および上側をピン結合して連結しているので、この昇降装置本体１７はブレ−キ装置１８によって強固に支持されると共に、略９０°正逆転できるようになっている。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によると、前記の諸問題を解決する効果を奏することができ、発電出力を増大するプロペラ形風車に好適であるのは勿論、殊に、従来技術を略踏襲したプレハブ状に分割したタワ−ブロック部材を、該タワ−ブロック部材の直下のもので自立可能に構成して昇降する昇降装置により、順次積上げ構築するので、風力発電タワ−を構築するための大形の揚重機を用いず、ひいては、据付土木工事費を節減することができる。
【００６４】
よって、化石燃料や原子力を用いないクリ−ンエネルギ−たる風力発電の普及に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構築法およびその装置の実施例を示す模式図である。
【図２】図１の実施例の初期状態を示す模式図である。
【図３】図１の実施例の第１の中間状態を示す模式図である。
【図４】図１の実施例の第２の中間状態を示す模式図である。
【図５】同第３の中間状態を示す模式図である。
【図６】同第４の中間状態を示す模式図である。
【図７】本実施例装置の作動説明図である。
【図８】図７の要部詳細説明図である。
【図９】従来例である。
【符号の説明】
１…風力発電タワ−、３…ブロック部材、８…レ−ル、９…昇降装置

Claims (4)

1. 分割された複数のタワ−用ブロック部材を下方から順次積上げて風力発電タワ−を構築するに際し、載置すべきブロック部材を、その直下の既設のブロック部材に設けた昇降装置によってリフトさせて構築することにより、大形揚重機を用いないことを特徴とする風力発電タワ−の構築法。
2. 前記昇降装置を用いて回転翼付ナセルをリフトさせて構築する請求項１に記載の風力発電タワ−の構築法。
3. 前記ブロック部材の外側にレ−ルを設け、該レ−ル上で前記昇降装置が昇降する請求項１または２に記載の風力発電タワ−の構築法を用いた風力発電タワ−装置。
4. 前記昇降装置に前記ブロック部材を把持する把持装置を突設した請求項３に記載の風力発電タワ−装置。

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