JP2005264865A

JP2005264865A - 風車装置

Info

Publication number: JP2005264865A
Application number: JP2004080612A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Honda; 明弘本田; Shinkichi Tanigaki; 信吉谷垣
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP4638163B2

Abstract

【課題】風車装置において風車装置全体のヨー制御を可能として支柱とナセルとの連結部におけるヨー制御を不要とするとともに、浮体振動による支柱及び該支柱とナセルとの連結部の荷重を低減して風車装置の耐久性を向上し、さらには、支柱と翼との干渉を回避しつつ翼の大径高出力化を可能とした風車装置を提供する。
【解決手段】洋上の浮体上に支柱を立設し、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される回転装置を収納したナセルを支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記浮体の底部に取り付けられて該浮体を推進させる推進器と、該推進器を操向して浮体の向きを変化せしめる操向装置と、前記空気流（風）の風向きにより操向装置を制御する制御装置とを備え、制御装置は風向きにより操向装置を制御して浮体の向きを風向きに追従して変化せしめるように構成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風車発電装置等の風車装置全般に適用され、洋上に浮設された浮体の基礎面上あるいは地上の基礎面上に支柱を立設し、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを前記支柱の上部に支持するように構成された風車装置に関する。

風車発電装置等に適用される風車装置においては、近年、急激に大出力化が進行しているが、陸上（地上）での設置には設置面積や高風速を得るための設置場所に制限があるため、洋上へと展開しつつある。ヨーロッパでは着定式の洋上風車が設置されているが、日本のように水深が急激に深くなる沿岸域での着底使用上風車の設置可能エリアは十分ではないため、浮体式の洋上風車が検討されている。
前記洋上風車装置は、陸上（地上）設置の風車装置に比べて高風速が得られるので風車発電の発電量が多くなること、時間的な帯によっての風速変動が少ないため同一風速では陸上風車装置に比べて設備の利用率が高く、疲労強度に与える影響も小さいこと、騒音や景観等において住環４境面での問題がきわめて少ないこと、等の多くの利点がある。

かかる洋上風車装置の一例として、特許文献１（特開２００３−２５２２８８号公報）の技術が提供されている。
特許文献１の技術においては、風車発電装置を洋上で立支持する浮体式の基礎構造物を備え、該基礎構造物は前記風車発電装置は、鉛直方向に長い主浮体と該主浮体を囲んでトラス状に該主浮体と一体的に設けられた複数の従浮体とを備えるとともに、前記主浮体の喫水線以下の喫水部分に主浮体の横断面よりも大径の平板を水平に設置して、水深の影響を受けず、洋上風速が増加する沖合いでも波浪外力や風外力等の影響に起因する装置全体の同様を抑制可能としている。

特開２００３−２５２２８８号公報

大出力化を目的として設けられた洋上風車装置にあっては、翼の外径を大きく構成するため、風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルも大型で大重量となる。このため、かかる大型で大重量の翼及びナセルを風向きに追従制御するヨー制御の駆動力は必然的に大きな駆動力を必要とし、ヨー制御の駆動システムが大型、高コストとなる。
また、前記ヨー制御にあたっては、長尺の支柱の上端と大重量のナセルとの連結部を相対回動させるので、該連結部に掛かる操作力が大きくなって、連結部において過大荷重による破損発生の恐れがある。

また、かかる従来の洋上風車装置にあっては、浮体上に垂直に支柱を立設し該支柱の上部にヨー制御システムが設けられた連結部を介してナセルを連結する構成となっているため、浮体に作用する垂直方向の振動が、前記支柱を介して直接前記ナセル側に作用し、かかる振動によっても前記連結部の破損が発生し易い。
さらには、かかる従来の洋上風車装置にあっては、大出力を得るため翼の外径を大きく構成することとなるが、浮体上に垂直に支柱を立設しているため、大径、大重量に形成された翼の撓みによって先端部が支柱に干渉し易くなり、かかる干渉を防止する目的で前記翼のナセルからのオーバーハング量を大きくすると、風車上部（ナセル装着部）の全長が長くなって風車が大型化するとともに、翼のナセルからのオーバーハング量が大きくなることにより、前記連結部の曲げ荷重が過大となって該連結部の破損を誘発し易くなる。
等の問題点を有している。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、洋上風車装置において風車装置全体のヨー制御を可能として支柱とナセルとの連結部におけるヨー制御を不要とするとともに、浮体振動による支柱及び該支柱とナセルとの連結部の荷重を低減して風車装置の耐久性を向上し、さらには、支柱と翼との干渉を回避しつつ翼の大径高出力化を可能とした風車装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、洋上に浮設された浮体上に支柱を立設し、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを前記支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記浮体の底部に取り付けられて該浮体を推進させる推進器と、該推進器を操向して前記浮体の向きを変化せしめる操向装置と、前記翼に作用する空気流（風）の風向きにより前記操向装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記風向きにより操向装置を制御して前記浮体の向きを前記風向きに追従して変化せしめるように構成されてなることを特徴とする。

かかる発明によれば、浮体上に支柱を立設し回転装置を収納したナセルを支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記浮体の底部に複数個の推進器を取り付けて、該推進器によって浮体及び風車装置を一体的に推進可能に構成し、前記推進器を操向装置によって操向して前記浮体の向きを変化せしめるようにし、さらに制御装置により翼に作用する空気流（風）の風向きに追従して浮体の向きを変化せしめるようにしたことにより、浮体及び浮体上に載置された風車装置全体を、風向きに追従したヨー制御を行うことができる。

従ってかかる発明によれば、操向装置によって複数の推進器を操向して洋上に浮上している浮体の向きを風向きに追従させてヨー制御を行うことが出来るので、翼の外径が大きくなって風車装置を大出力化しても、格別に大きな駆動力を必要とせずに容易にヨー制御を行うことができ、従来技術のように風車装置にヨー制御の駆動システムを設けることが不要となって風車装置の大型、高コスト化を抑制できるとともに、従来技術のように長尺の支柱の上端と大重量のナセルとの連結部にヨー制御機構を設ける必要がないので過大荷重による該連結部の破損を回避できて、風車装置の耐久性、信頼性が向上する。

かかる発明において好ましくは、前記翼に作用する空気流（風）の風向きを計測して前記制御装置に入力する風向計を備え、前記制御装置は、予め設定された風向きに対する前記操向装置の操向方向の目標値と前記風向計からの風向きの計測値とを比較してこの比較結果に基づき前記操向装置を制御して、前記風車装置を前記浮体を介して前記風向き計測値に対応する方向に調整するように構成される。
このように構成すれば、風向計による風向きの計測値を用いて操向装置を制御するので、浮体及び風車装置を風向きに正確に追従して操向させることができ、浮体及び風車装置のヨー制御の制御精度を高めることができる。

また、かかる発明において好ましくは、前記推進器は推進速度を制御する可変速の駆動装置を備え、前記制御装置は駆動装置の速度制御と前記風向きによる操向装置の操向制御とを併せ行うように構成される。
このように構成すれば、制御装置により、風向きの計測値を用いての操向制御と同時に複数の推進器の速度制御を行うことができて、複数の推進器の速度を自在に変化させることによって操向制御性をさらに向上できる。

また本発明は、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを、基礎面上に立設された支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、空気流（風）による前記支柱の横方向荷重を抑制する方向の揚力を発生せしめる補助翼を前記支柱の空気流（風）下流側に取り付けるとともに、該補助翼を駆動してその向きを変化せしめる補助翼駆動装置を設けたことを特徴とする。
かかる発明において、前記補助翼を、前記支柱に１個または該支柱の長手方向に複数個設けられるとともに、前記補助翼駆動装置に連結された補助翼駆動軸に取り付けられて該補助翼駆動軸回りに可逆的に回動されてその向きを変化可能に構成するのが好ましい。
また、かかる発明において、前記支柱に作用する空気流（風）の風向きを計測する風向計と、該風向計から前記風向きの計測値が入力され、前記風向きの計測値に従い前記補助翼駆動装置を介して前記補助翼の向きを制御する補助翼コントローラとを備える。

かかる発明によれば、支柱の空気流（風）下流側に補助翼を補助翼駆動軸を介して、１個または該支柱の長手方向に複数個取り付けて、風向計から空気流（風）の風向きの計測値を用いての補助翼コントローラの制御によって、該補助翼の向きを、前記空気流（風）によって支柱に作用する曲げ荷重を抑制する方向の揚力を発生せしめるように調整することにより、空気流（風）による支柱の曲げ荷重を含む横方向からの荷重を低減できる。さらに風車に作用する荷重は、係留力により支持しているため、想定外の横方向からの荷重に対してその荷重を小さくすることは、係留装置に作用する荷重、もしくは推進機に必要とされる出力も低減できる。
これにより、支柱の断面係数を小さくして支柱の重量を低減できるとともに、浮体全体を支持する係留装置の仕様を抑えることが可能となる。空気流（風）による支柱の抵抗を低減できて操向性能が向上する。

かかる発明において、前記支柱の長手方向に複数個設けられた前記補助翼を、同一形状のプロフィールに形成することができる。
このように構成すれば、複数個の補助翼を同一形状のプロフィールに形成することにより、補助翼の製作コストを低減できる。

また、かかる発明において、前記支柱の長手方向に複数個設けられた前記補助翼を、各補助翼が異なる形状のプロフィールに形成することもできる。
このように構成すれば、補助翼の大きさを支柱の長手方向において変化させることにより、空気流（風）により補助翼に発生する揚力を調整して、支柱に作用する曲げ荷重、さらには係留力、もしくは推進機の出力を最小値に抑制可能となる。

また本発明は、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを、基礎面上に立設された支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記支柱を、上部側よりも下部側が空気流（風）の下流に位置するように鉛直線に対して傾斜させて前記基礎面上に立設したことを特徴とする。
かかる発明において、前記支柱を、直状に傾斜させるとともにその傾斜角を５°〜２０°に形成するのが好ましい。

かかる発明によれば、支柱を、上部側よりも下部側が空気流（風）の下流に位置するように鉛直線に対して傾斜させることにより、翼の撓みを傾斜による支柱との接触を柔軟性で回避できるとともに、浮体等からの鉛直振動を傾斜した支柱のばね作用による弾性支持によって減衰させ、該鉛直振動を低減することが可能となり、かかる鉛直振動によるナセル側の破損を回避できる。
また、翼に対して支柱が空気流（風）の下流側に傾斜して該翼から離れるようになっているので、翼の外径を大きくしても、翼の撓みによって翼先端部が支柱に接触することがなく、翼の外径を大きく構成することによる風車の大出力化が容易に可能となる。

また、かかる発明において、前記支柱を、高さ方向中間部が下流方向に湾曲した凹曲状支柱に構成することができる。
このように構成すれば、鉛直振動に対する曲げの柔軟性が大きくなって支柱の固有振動数が低くなり、支柱のばね作用による減衰効果が大きくなり、該鉛直振動のナセル側への伝達がさらに抑制される。

また、かかる発明において、前記支柱を、高さ方向中間部が上流方向に湾曲した凸曲状支柱に構成することもできる。
このように構成すれば、凹曲状支柱にくらべて鉛直振動に対する剛性が大きくなり、ナセル側が大重量であっても凸曲状支柱により強固に支持できるとともに、必要な固有振動数に応じた設定が可能となる。

本発明によれば、操向装置によって複数の推進器を操向して洋上に浮上している浮体の向きを風向きに追従させてヨー制御を行うことが出来るので、翼の外径が大きくなって風車装置を大出力化しても、格別に大きな駆動力を必要とせずに容易にヨー制御を行うことができ、従来技術のように風車装置にヨー制御の駆動システムを設けることが不要となって風車装置の大型、高コスト化を抑制できるとともに、従来技術のように長尺の支柱の上端と大重量のナセルとの連結部にヨー制御機構を設ける必要がないので過大荷重による該連結部の破損を回避できて、風車装置の耐久性、信頼性が向上する。

また本発明によれば、支柱の空気流（風）下流側に補助翼を補助翼駆動軸を介して、１個または該支柱の長手方向に複数個取り付けて、補助翼駆動装置によって該補助翼の向きを、
風向計から空気流（風）の風向きの計測値を用いての補助翼コントローラの制御によって、前記空気流（風）によって支柱に作用する曲げ荷重を抑制する方向の揚力を発生せしめるように調整することにより、空気流（風）による支柱の曲げ荷重、および浮体の係留力、もしくは推進機の出力を低減できる。
これにより、支柱の断面係数を小さくして支柱の重量を低減できるとともに、空気流（風）による支柱の抵抗を低減できて操向性能が向上する。

また本発明によれば、支柱を、鉛直線に対して傾斜させることにより、翼の撓みを傾斜した支柱の柔軟性で吸収できるとともに、浮体等からの鉛直振動を傾斜した支柱のばね作用による弾性支持によって減衰させ、ナセル側に伝達されるのを抑制可能となり、かかる鉛直振動によるナセル側の破損を回避できる。
また、翼に対して支柱が空気流（風）の下流側に傾斜して該翼から離れるようになっているので、翼の外径を大きくしても、翼の撓みによって翼先端部が支柱に接触することがなく、翼の外径を大きく構成することによる風車の大出力化が容易に可能となる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の第１実施例に係る洋上風車装置の全体構造を示す概略側面図である。図２は前記第１実施例における制御ブロック図である。図３は第２実施例を示す図１対応図である。図４は図３のＺ部拡大図、図５は図３のＡ−Ａ線断面図である。図６は第３実施例を示す風車装置の概略側面図、図７は第４実施例を示す風車装置の概略側面図である。

本発明の第１実施例を示す図１において、１０３は洋上（１０４は海面）に浮設された浮体で、該浮体１０３の基礎面には支柱１が立設されている。１００は複数の翼１０１に作用する風力により回転力を発生させる風車、１０２は該風車１００により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルである。該風車１００の構造は公知であるので、詳細な構造説明は省略する。
前記支柱１の上部には前記風車１００のナセル１０２が固定されている。この場合、前記支柱１の上部とナセル１０２との間には、従来の風車装置のようにヨー制御装置は介装されてなく、両者は直接固定されている。

前記支柱１は、前記ナセル１０２に連結される上部側よりも前記浮体１０３に取り付けられる下部側が空気流（風）の下流に位置するように鉛直線に対して一定の傾斜角αで直状に傾斜させて前記浮体１０３の基礎面上に立設されている。前記傾斜角αは後述する根拠から、５°〜２０°が好適である。尚、この実施例では、前記支柱１は従来のものと同様に浮体１０３の基礎面に垂直に立設してもよい。

２は前記浮体１０３を推進する複数の推進器で、該浮体１０３の底部の外周寄りの４箇所（複数箇所であればよい）に取り付けられている。該推進器２は、推進器駆動モータ３に直結駆動されるプロペラ４の回転によって前記浮体１０３を推進させるようになっている。
５は推進器操向装置で、前記推進器２毎に設けられており、下部に前記推進器２が取り付けられている。そして、該推進器操向装置５を回転させることにより、前記推進器２の向きを変化させ、さらには浮体１０３の向きを変化させるようになっている。
７は前記翼１０１に作用する空気流（風）の風向きを計測する風向計である。６は推進器コントローラで、該風向計７から入力される風向き計測値により後述する演算を行って、前記推進器操向装置５及び推進器駆動モータ３を制御して、前記浮体１０３及び風車１００の向きを前記風向きに追従して変化せしめるものである。

次に、図２に基づきかかる第１実施例の動作を説明する。
前記風向計７からの、翼１０１への空気流（風）の風向きの計測値は推進器コントローラ６の風向算出部６１に入力される。６２は操向方向設定部で、翼１０１への空気流（風）の風向きと複数（この例では４個）の推進器２の操向方向との関係、即ち風向きに対する目標操向方向及び前記複数の推進器２における推進器駆動モータ３の回転数が設定されている。
前記風向算出部６１においては、前記風向計７からの風向きの計測値と前記目標操向方向及びモータ回転数とを突き合わせて、風向きの計測値に対応する各推進器２の操向方向及び各推進器２におけるモータ回転数とを算出し、操向装置制御部６４及びモータ回転制御部６３に入力する。

操向装置制御部６４においては、前記風向算出部６１からの操向方向算出値つまり操向角度算出値に基づき各推進器２の現状操向方向からの修正操作量を求め、前記推進器操向装置５に出力する。またモータ回転制御部６３においては、前記風向算出部６１からのモータ回転数算出値に基づき各推進器２のモータ回転数の現状値からの修正量を求め、前記推進器駆動モータ３に出力する。
これにより、前記推進器操向装置５は各推進器２の操向方向を前記修正操作量だけ修正し、また各推進器駆動モータ３の回転数は前記回転数修正量だけ修正される。従って、各推進器２は前記風向きの計測値に対応する操向方向及びモータ回転数で運転されることとなり、前記浮体１０３は各推進器２の前記操作によって前記風向きに追従した方向に向きを制御され、風車１００の向きは前記風向きに適応した向きに調整される。

かかる第１実施例によれば、前記浮体１０３の底部に複数個の推進器２を取り付けて、該推進器２によって浮体１０３及び風車１００を一体的に推進可能に構成し、前記推進器２を推進器操向装置５によって操向して前記浮体１０３の向きを変化せしめるようにし、さらに推進器コントローラ６により翼１０１に作用する空気流（風）の風向きに追従して浮体１０３の向きを変化せしめるように制御することにより、浮体１０３及び該浮体１０３上に載置された風車装置全体を、風向きに追従したヨー制御を行うことができる。

従ってかかる第１実施例によれば、推進器操向装置５によって複数の推進器２を操向して洋上に浮上している浮体１０３の向きを風向きに追従させてヨー制御を行うことが出来るので、翼１０１の外径が大きくなって風車１００を大出力化しても、格別に大きな駆動力を必要とせずに容易にヨー制御を行うことができ、従来技術のように風車１００にヨー制御の駆動システムを設けることが不要となる。
これにより、風車１００の大型、高コスト化を抑制できるとともに、従来技術のように長尺の支柱の上端と大重量のナセルとの連結部にヨー制御機構を設ける必要がないので、過大荷重による該連結部の破損を回避できる。

また、風向計７による風向きの計測値を用いて推進器操向装置５を制御するので、浮体１０３及び風車１００を風向きに正確に追従して操向させることができ、該浮体１０３及び風車１００のヨー制御の制御精度を高めることができる。
さらには、前記推進器コントローラ６により、風向きの計測値を用いての操向制御と同時に複数の推進器２のモータ回転数制御を行うことができるので、複数の推進器２の速度を自在に変化させることによって操向制御性のさらなる向上が実現できる。

図３ないし図６に示される第２実施例において、前記支柱１は、前記ナセル１０２に連結される上部側よりも前記浮体１０３に取り付けられる下部側が空気流（風）の下流に位置するように，上流面１ａが鉛直線に対して一定の傾斜角αになるように、該上流面１ａ及び下流面１ｂを直状に傾斜させて前記浮体１０３の基礎面上に立設されている。前記傾斜角αは後述する根拠から、５°〜２０°が好適である。
前記傾斜角αが５°未満では、翼１０１の撓みが大きくなった際に翼１０１と支柱１とが干渉する恐れがあり、また前記傾斜角αが２０°を超えると支柱１に傾斜による曲げが発生して該支柱１の支持剛性が低下する。
前記のように、支柱１を、上部側よりも下部側が空気流（風）の下流に位置するように鉛直線に対して傾斜角αで直状に傾斜させることにより、翼１０１の撓みを支柱１の傾斜による該支柱１との接触を柔軟性で回避できるとともに、浮体１０３からの鉛直振動を傾斜した支柱１のばね作用による弾性支持によって減衰させ、該鉛直振動による動揺を吸収することが可能となり、かかる鉛直振動によるナセル１０２側の破損を回避できる。
また、翼１０１に対して支柱１が空気流（風）の下流側に傾斜して該翼１０１から離れるようになっているので、翼１０１の外径を大きくしても、該翼１０１の撓みによって翼先端部が支柱１に接触することがなく、翼１０１を大きく構成することによる風車１００の高出力化が容易に可能となる。

１１は補助翼で、前記支柱１に該支柱１の長手方向に沿って３個（１個または複数個でよい）設けられている。該補助翼１１は、前記支柱１の空気流（風）下流側に該支柱１と平行に延設された補助翼駆動軸１１に固定されている。該支柱１及び補助翼１１の断面形状は、図５に示されるように、空気流によって揚力Ｆを発生せしめるような翼状のプロフィール、つまり空気流（風）による前記支柱１の曲げ荷重を含む横方向荷重を抑制する方向の揚力Ｆを発生せしめるようなプロフィールに形成されている。
また、前記補助翼１１は、前記補助翼駆動軸１２の回転によって該補助翼駆動軸１２廻りに回動角θにて可逆的に回動されてその向きを変化可能に構成されている。１２ａは前記補助翼駆動軸１２の上部軸受で、該上部軸受１２ａにより該補助翼駆動軸１２の上部を支柱１に回転自在に支持している。

図４は前記補助翼駆動軸１２の駆動部及び下部支持構造を示し、２３は前記補助翼駆動軸１２の下部を前記支柱１に回転自在に支持する下部軸受である。２１は前記補助翼駆動軸１２を回転駆動する補助翼駆動モータで可逆式のステッピングモータにて構成される。２２は歯車減速区装置であり、前記駆動モータ２１の可逆回動を該歯車減速区装置２２により減速して前記補助翼駆動軸１２に伝達するようになっている。

７は前記翼１０１に作用する空気流（風）の風向きを計測する風向計である。１０は補助翼コントローラで、前記風向計７から前記風向きの計測値が入力され、風向きの計測値に従い補助翼駆動装置を構成する前記補助翼駆動モータ２１によって前記補助翼１１の向きを制御するものである。
即ち、前記風向計７により空気流（風）の風向きの計測値が補助翼コントローラ１０に入力されると、該補助翼コントローラ１０においては、前記風向きに対応する補助翼駆動軸１２及び補助翼１１の回動角θを算出して、前記補助翼駆動モータ２１を前記補助翼駆動軸１２及び補助翼１１が該回動角θになるように、図５の鎖線位置まで駆動せしめる。
これにより、例えば図５のように、空気流が支柱１の斜め下方から入る場合には前記補助翼１１の鎖線位置までの該回動角θの駆動によって、前記補助翼１１の図５上部側の空気流速の低下による揚力Ｆが発生し、前記支柱１の空気流による曲げ荷重を含む横方向荷重を一定量キャンセルする。

従って、かかる第２実施例によれば、支柱１の空気流（風）下流側に補助翼１１を補助翼駆動軸１２を介して、１個または該支柱１の長手方向に複数個取り付けて、風向計７から空気流（風）の風向きの計測値を用いての補助翼コントローラ１０の制御によって、該補助翼１１の向きを、前記空気流（風）によって支柱１に作用する曲げ荷重を含む横方向荷重を抑制する方向の揚力Ｆを発生せしめるように調整することにより、空気流（風）による支柱１の曲げ荷重を含む横方向荷重を低減できることとなる。
これにより、空気流（風）による支柱１の抵抗を低減できて操向性能が向上するとともに、支柱１の曲げ応力を低減、係留力の低減、推進出力の低減が可能となる。

前記第２実施例において、前記支柱１の長手方向に複数個設けられた前記補助翼１１を、同一形状のプロフィールに形成すれば、複数個の補助翼１１を同一部材で構成でき、該補助翼１１の製作コストを低減できる。
また、複数個の前記補助翼１１を、各補助翼１１が異なる形状のプロフィールに形成すれば、該補助翼１１の大きさを支柱１の長手方向において変化させることにより、空気流（風）により補助翼１１に発生する揚力Ｆを調整して、支柱１に作用する曲げ荷重を含む横方向荷重を最小値に抑制可能となる。

尚、第２実施例においては、２は前記浮体１０３を推進する複数の推進器で、該浮体１０３の底部の外周寄りの４箇所（複数箇所であればよい）に取り付けられている。該推進器２は、推進器駆動モータ３に直結駆動されるプロペラ４の回転によって前記浮体１０３を推進させるようになっている。
５は推進器操向装置で、前記推進器２毎に設けられており、下部に前記推進器２が取り付けられている。そして、該推進器操向装置５を回転させることにより、前記推進器２の向きを変化させ、さらには浮体１０３の向きを変化させるようになっている。
以上に示す推進器２及び推進器操向装置５の構成は、前記第１実施例と同様である。

図６に示される第３実施例においては、前記支柱１を、高さ方向中間部の上流面１ａ及び下流面１ｂが空気流の下流方向に湾曲した（上流面１ａの上部と下部との間がＡだけずれた）上流側に凹曲状の支柱に構成している。
このように構成すれば、鉛直振動に対する曲げの柔軟性が大きくなって鉛直方向の動揺を吸収でき、前記第２実施例よりも該鉛直振動のナセル１０２側への伝達がさらに抑制される。

図７に示される第４実施例においては、前記支柱１を、高さ方向中間部の上流面１ａ及び下流面１ｂが空気流の上流方向に湾曲した（上流面１ａの上部と下部との間がＡだけずれた）上流側に凸曲状の支柱に構成している。
このように構成すれば、鉛直振動に対する剛性が大きくなり、ナセル１０２側が大重量であっても凸曲状支柱により強固に支持できる。
図６〜７において、前記第１〜２実施例と同様の部材は同一の符号で示す。
尚、前記第２〜第４実施例は陸上設置の風車装置にも適用できる。

本発明の第１実施例に係る洋上風車装置の全体構造を示す概略側面図である。前記第１実施例における制御ブロック図である第２実施例を示す図１対応図である。図３のＺ部拡大図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。第３実施例を示す風車装置の概略側面図である。第４実施例を示す風車装置の概略側面図である。

符号の説明

１支柱
２推進器
３推進器駆動モータ
５推進器操向装置
６推進器コントローラ
７風向計
１０補助翼コントローラ
１１補助翼
１２補助翼駆動軸
２１補助翼駆動モータ
１００風車
１０１翼
１０２ナセル
１０３浮体

Claims

洋上に浮設された浮体上に支柱を立設し、複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを前記支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記浮体の底部に取り付けられて該浮体を推進させる推進器と、該推進器を操向して前記浮体の向きを変化せしめる操向装置と、前記翼に作用する空気流の風向きにより前記操向装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記風向きにより操向装置を制御して前記浮体の向きを前記風向きに追従して変化せしめるように構成されてなることを特徴とする風車装置。
前記翼に作用する空気流の風向きを計測して前記制御装置に入力する風向計を備え、前記制御装置は、予め設定された風向きに対する前記操向装置の操向方向の目標値と前記風向計からの風向きの計測値とを比較してこの比較結果に基づき前記操向装置を制御して、前記風車を前記浮体を介して前記風向き計測値に対応する方向に調整するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の風車装置。
前記推進器は推進速度を制御する可変速の駆動装置を備え、前記制御装置は駆動装置の速度制御と前記風向きによる操向装置の操向制御とを併せ行うように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の風車装置。
複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを、基礎面上に立設された支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、空気流による前記支柱の横方向荷重を抑制する方向の揚力を発生せしめる補助翼を前記支柱の空気流下流側に取り付けるとともに、該補助翼を駆動してその向きを変化せしめる補助翼駆動装置を設けたことを特徴とする風車装置。
前記補助翼は、前記支柱に１個または該支柱の長手方向に複数個設けられるとともに、前記補助翼駆動装置に連結された補助翼駆動軸に取り付けられて該補助翼駆動軸回りに可逆的に回動されてその向きを変化可能に構成されたことを特徴とする請求項４記載の風車装置。
前記支柱の長手方向に複数個設けられた前記補助翼は、同一形状のプロフィールに形成されたことを特徴とする請求項５記載の風車装置。
前記支柱の長手方向に複数個設けられた前記補助翼は、各補助翼が異なる形状のプロフィールに形成されたことを特徴とする請求項５記載の風車装置。
前記支柱に作用する空気流の風向きを計測する風向計と、該風向計から前記風向きの計測値が入力され、前記風向きの計測値に従い前記補助翼駆動装置を介して前記補助翼の向きを制御する補助翼コントローラとを備えたことを特徴とする請求項４記載の風車装置。
複数の翼に作用する風力により回転力を発生させる風車及び該風車により回転駆動される発電機等の回転装置を収納したナセルを、基礎面上に立設された支柱の上部に支持するように構成された風車装置において、前記支柱を、上部側よりも下部側が空気流の下流に位置するように鉛直線に対して傾斜させて前記基礎面上に立設したことを特徴とする風車装置。
前記支柱を、直状に傾斜させるとともにその傾斜角を５°〜２０°に形成したことを特徴とする請求項９記載の風車装置。
前記支柱を、高さ方向中間部が下流方向に湾曲した凹曲状支柱に構成したことを特徴とする請求項９記載の風車装置。
前記支柱を、高さ方向中間部が上流方向に湾曲した凸曲状支柱に構成したことを特徴とする請求項９記載の風車装置。