JP2007263077A - Marine wind power generating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、洋上に浮かぶ浮体にタワーを設けて、同タワー上に大規模の風力発電用風車を装着できるようにした洋上風力発電設備に関する。 The present invention relates to an offshore wind power generation facility in which a tower is provided on a floating body floating on the ocean so that a large-scale wind turbine for wind power generation can be mounted on the tower.
従来、浮体上に複数の小型風力発電機を装着して、同浮体の移動および係留により、複雑な海岸地形であっても、また、遠浅でない海底を有する水域でも、容易に設置できるようにした洋上風力発電装置が開発されている。
しかしながら、風車の直径が120mにも及ぶ大規模な洋上風力発電設備では、同風車を強風時に待避させる際に、同風車を支持するタワー付き浮体を移動させることは容易ではない。
However, in a large-scale offshore wind power generation facility with a windmill having a diameter of 120 m, it is not easy to move the floating body with a tower that supports the windmill when the windmill is retracted in a strong wind.
本発明は、浮体上において、発電用の風車を支持するタワーを昇降可能に設けることにより、強風時には同タワーの主要部を水中へ降下させて、上記風車の強風時の待避を容易に行えるようにした洋上風力発電設備を提供することを課題とする。 In the present invention, by providing a tower that supports a wind turbine for power generation on a floating body so that the wind turbine can be moved up and down, the main part of the tower can be lowered into water during a strong wind so that the wind turbine can be easily retracted during a strong wind. It is an object to provide an offshore wind power generation facility.
本発明の洋上風力発電設備は、水面に沿って浮かぶ浮体と、同浮体に立設されたタワーと、同タワーの頂部に配設された発電機と、同発電機の入力軸の前端部に装着された風車とを備え、同風車を強風時には上記タワーと共に下降させるべく、上記浮体に上記タワーの昇降を案内しうる案内機構が設けられるとともに、同タワーの昇降駆動手段が設けられたことを特徴としている。 The offshore wind power generation facility of the present invention includes a floating body floating along the water surface, a tower standing on the floating body, a generator disposed on the top of the tower, and a front end portion of the input shaft of the generator. In order to lower the wind turbine together with the tower in a strong wind, a guide mechanism capable of guiding the lifting and lowering of the tower is provided in the floating body, and a lifting drive means for the tower is provided. It is a feature.
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記昇降駆動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンクとして上記タワーの下端に装着され、同浮力タンクの少なくとも下部が没水状態に保たれていることを特徴としている。 Further, in the offshore wind power generation facility of the present invention, the lifting drive means is mounted at the lower end of the tower as a floating and sinking type buoyancy tank capable of pouring and draining control, and at least the lower part of the buoyancy tank is maintained in a submerged state. It is characterized by.
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記案内機構が、上記浮体に形成された上下貫通型の竪孔の内側に設けられたことを特徴としている。 Furthermore, the offshore wind power generation facility of the present invention is characterized in that the guide mechanism is provided inside a vertically penetrating fistula formed in the floating body.
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記タワーが截頭円錐状に形成されるとともに、同タワーの外周を取り囲むように同タワーに装着された上下方向の複数の第1レールを備え、上記案内機構が、上記第1レールに係合して上記タワーの昇降を案内すべくガイドローラーとして設けられたことを特徴としている。 In addition, the offshore wind power generation facility of the present invention includes a plurality of vertical first rails mounted on the tower so as to surround the outer periphery of the tower, and the tower is formed in a truncated cone shape. A guide mechanism is provided as a guide roller to engage with the first rail and guide the raising and lowering of the tower.
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記第1レールは上記タワーの外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構を介し装着されて、上記風車の作動時には上記伸縮機構の収縮作動により上記第1レールが上記タワーの外面に沿い格納されるように構成されていることを特徴としている。 In the offshore wind power generation facility according to the present invention, the first rail is attached to the outer periphery of the tower via a plurality of expansion / contraction mechanisms arranged in multiple stages, and the expansion / contraction mechanism contracts when the windmill operates. The first rail is configured to be stored along the outer surface of the tower.
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記浮力タンクの上部が、上記タワーの下降状態から上昇状態への移行の際に上記竪孔に進入すべく、上記ガイドローラーに係合して案内される上下方向の第2レールを備えるとともに、上記浮力ンクの下部が上記浮体の下面へ係合しうるタンク張り出し部を備えていることを特徴としている。 In the offshore wind power generation facility of the present invention, the upper part of the buoyancy tank is guided by being engaged with the guide roller so that the upper part of the buoyancy tank enters the fistula when the tower moves from the lowered state to the raised state. And a tank overhanging portion that can engage with the lower surface of the floating body.
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記浮体に、上記タワーを固定するためのストッパーが設けられるとともに、上記タワーの下降状態で上記風車のブレードを支持するための支持台が設けられたことを特徴としている。 Further, in the offshore wind power generation facility of the present invention, the floating body is provided with a stopper for fixing the tower, and a support base for supporting the blade of the windmill in the lowered state of the tower. It is characterized by.
本発明の洋上風力発電設備では、水面に沿って浮かぶ浮体に立設されたタワーの頂部の発電機に風車が装着されているが、同タワーは上記浮体に対し案内機構および昇降駆動手段を介して容易に昇降できるように設けられているので、強風時には上記タワーを上記風車と共に降下させることにより、上記風車を上空の強い風から的確に保護することができる。そして、強風が納まった状態では、再び上記タワーを上昇位置に戻すことにより、上記発電用の風車を直ちに使用可能の状態に復帰させることができる。 In the offshore wind power generation facility of the present invention, a windmill is mounted on the generator at the top of the tower standing on a floating body that floats along the water surface. The tower is connected to the floating body via a guide mechanism and a lifting drive means. Since the tower is lowered together with the windmill in a strong wind, the windmill can be accurately protected from a strong wind in the sky. And in the state where the strong wind was settled, the said windmill for electric power generation can be immediately returned to the state which can be used by returning the said tower to a raise position again.
また、上記昇降移動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンクとして上記タワーの下端に装着され、同浮力タンクの少なくとも下部が没水状態に保たれていると、常時は上記タワーの上昇位置での保持が安定よく行われるとともに、強風時には上記浮力タンクへの注水により上記のタワーおよび風車の下降が容易に行われて、強風からの待避が迅速に行われるほか、上記浮力タンクからの排水により上記のタワーおよび風車の使用状態への復帰も迅速に行われるようになる。 In addition, when the elevating / lowering means is attached to the lower end of the tower as a floating buoyancy tank capable of pouring and draining control, and at least the lower part of the buoyancy tank is kept in a submerged state, it is always in the raised position of the tower. The tower and wind turbine can be easily lowered by pouring water into the buoyancy tank in a strong wind, and the evacuation from the buoyancy tank can be performed quickly. The return of the tower and the wind turbine to the use state can be quickly performed.
さらに、上記浮体に対する上記タワーの案内機構が、上記浮体に形成された上下貫通型の竪孔の内側に設けられていると、同竪孔に挿通された上記タワーの昇降が適切に且つ円滑に行われるようになる。 Furthermore, when the guide mechanism of the tower with respect to the floating body is provided inside a vertically penetrating hole formed in the floating body, the tower inserted through the hole is lifted up and down appropriately and smoothly. To be done.
また、上記タワーが截頭円錐状に形成されて、同タワーの外周を取り囲むように同タワーに装着された上下方向の複数の第1レールが、前記の竪孔内側における案内機構としてのガイドローラーにより案内されるようにして、上記タワーの昇降が行われるように構成されていると、同タワーが截頭円錐形であるにも拘わらず、上記の上下方向の第1レールを介して同タワーの昇降が円滑に行われるようになる。 The tower is formed in a truncated cone shape, and a plurality of vertical first rails mounted on the tower so as to surround the outer periphery of the tower are guide rollers as a guide mechanism inside the fistula. When the tower is lifted and lowered by being guided by the above-mentioned tower, the tower is connected via the first rail in the vertical direction even though the tower has a truncated cone shape. Ascending and descending smoothly.
そして、上記第1レールが、上記タワーの外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構を介し装着されていると、上記風車の使用時には上記伸縮機構の収縮作動により上記第1レールを上記タワーの外周に沿わせるように格納して、上記風車の作動時の妨げ(空気抵抗)にならないように配慮することが可能になる。 When the first rail is attached to the outer periphery of the tower via a number of expansion / contraction mechanisms arranged in a multi-stage shape, the first rail is moved by the contraction operation of the expansion / contraction mechanism when the wind turbine is used. It is possible to take care so that the wind turbine is not hindered (air resistance) by storing it along the outer periphery of the tower.
さらに、上記浮力タンクからの排水に伴い上記タワーが下降状態から上昇状態へ移行する際に、上記浮力タンクの上部が、上記竪孔内へ円滑に進入できるように上記ガイドローラーに係合して案内される上下方向の第2レールを備えるとともに、上記浮力タンクの下部が、上記浮体の下面へ係合しうるタンク張り出し部を備えていると、上記浮力タンクの浮力による上記浮体への一体化が的確に行われるようになる。 Further, when the tower shifts from the lowered state to the raised state due to the drainage from the buoyancy tank, the upper part of the buoyancy tank is engaged with the guide roller so that it can smoothly enter the fistula. When the lower part of the buoyancy tank is provided with a tank overhanging portion that can be engaged with the lower surface of the floating body, it is integrated into the floating body by the buoyancy of the buoyancy tank. Will be done accurately.
また、上記浮体に、上記タワーを固定するためのストッパーが設けられるとともに、上記タワーの下降状態で前記風車のブレードを支持するための支持台が設けられていると、上記浮体における上記タワーの起立状態での固定が上記ストッパーにより強固に行われるとともに、強風時に同ストッパーを解放して上記タワーを下降させる際には、上記風車のブレードを上記支持台に受け止めた状態として、上記ストッパーを再び作動させることにより、上記のタワーおよび風車の保持が確実に行われるようになる。 In addition, when the floating body is provided with a stopper for fixing the tower and a support base for supporting the blade of the windmill in the lowered state of the tower, the tower stands up in the floating body. When the wind turbine blade is lowered by releasing the stopper in a strong wind and lowering the tower, the wind turbine blade is received by the support base and the stopper is actuated again. By doing so, the above-described tower and windmill are reliably held.
図1は本発明の一実施例としての洋上風力発電設備の要部を示す側面図、図2は図1のA部の構造を示す縦断面図、図3は図1の洋上風力発電設備の強風時における風車降下待避状態を示す正面図である。 1 is a side view showing the main part of an offshore wind power generation facility as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of part A of FIG. 1, and FIG. 3 is the offshore wind power generation facility of FIG. It is a front view which shows the windmill fall avoidance state at the time of a strong wind.
図1に示すように、水面Wに沿って浮かぶ深さ10〜20m程度の浮体1において、截頭円錐状の高さ70〜80m程度のタワー2が起立できるように設けられており、同タワー2の頂部におけるナセル3の内部には発電機4が設けられて、同発電機4のほぼ水平な入力軸(回転軸)の前端部には2翼型の半径60m程度の風車5が装着されている。
As shown in FIG. 1, in a floating
そして、風車5の風力による回転に伴い発電機4で発電された電力は、図示しない送電ラインを介して浮体1におけるバッテリーに蓄電されるか、または図示しない海底ケーブルを介して陸上の変電所などへ送られるようになっている。
なお、ナセル3は、図示しない風向計からの信号に応じて、制御機構および駆動機構を介し風車5が風上に向くように回動調整される。
また、浮体1の固定は複数のアンカーを用いた海底への係留手段により行われるが、陸側から延在する桟橋への係留により行われるようにしてもよい。
And the electric power generated with the
The
Moreover, although the
本実施例では、タワー2の下端に、筒状の浮力タンク上部6aおよびタンク張り出し部6f付き浮力タンク下部6bからなる注排水制御可能の浮沈式浮力タンク6が固着されていて、本設備の稼働時におけるタワー2の上昇状態では、タンク張り出し部6fは浮体1の下面へ衝撃吸収板6eを介して係合できるように形成されている。
In this embodiment, a floating
すなわち、浮体1には上下貫通型の竪孔7が形成されており、常時は図1に示すように浮力タンク上部6aが竪孔7内に進入しているが、強風時に風車5を下降待避させる際や、風車5およびナセル3内の機器の整備の際には、図3に示すように、浮力タンク6への注水によりタワー2の大部分を浮体1の竪孔7を通じて水面Wの下方へ沈降させるように構成されている。
That is, the floating
このため、タワー2の外周を取り囲むように同タワー2に装着された上下方向の複数(本実施例では4本)の第1レール8を案内しうるガイドローラー9が、浮体1の竪孔7の内周部にダンパバネを介して装着されている。そして、ガイドローラー9は、図1に示すごとく、浮力タンク上部6aが竪孔7内に進入する際にも、同浮力タンク上部6aに設けられた上下方向の第2レール11を介して同浮力タンク上部6aを案内できるように構成されている。
For this reason, the
本実施例では、タワー2が截頭円錐状に形成されているため、同タワー2の浮体1上に起立した稼働状態では、上下方向の第1レール8をタワー2の外周面へ引き寄せて添わせることができるように、同第1レール8は、図1に示すごとくレール下端部を浮力タンク上部6aの上面にピボット8aを介し枢着されるとともに、図1および図2に示すごとくレール中間部をタワー2の外周部に多段状の伸縮機構としての油圧シリンダ10を介して装着されている。
In the present embodiment, since the
そして、図2に示すように油圧シリンダ10の基端10aはタワー2の凹部2a内に枢着され、同油圧シリンダ10のロッド先端10bはレール8にピボット8bを介して枢着されている。このようにして、油圧シリンダ10の収縮作動により各第1レール8はタワー2の外面に沿い格納されるように構成される。
また、第1レール8の形状は、タワー2の外面に引き寄せられた格納状態でも気流を乱さないように、凸弯曲状の外面を具えている。
As shown in FIG. 2, the
Further, the shape of the
さらに、図3に示すごとくタワー2を降下させた状態で同タワー2を浮力タンク6と共に浮体1に固定するための複数の油圧式ストッパー12,12aが、浮体1に設置されるほか、タワー2の下降状態で風車5のブレードを支持するための支持台13が、浮体1上に装備されている。なお、支持台13は、風車5のブレードの向きに拘わらず同ブレードを支持できるように、複数の支柱13aで浮体1に支えられたリング状の浮け部13bを有するものとして装備されることが望ましい。
Further, as shown in FIG. 3, a plurality of
本実施例の洋上風力発電設備では、水面Wに沿って浮かぶ浮体1に立設されたタワー2の頂部の発電機4に風車5が装着されているが、同タワー2は浮体1に対し案内機構としての第1レール8およびガイドローラー9と、昇降駆動手段としての浮沈式浮力タンク6とを介して、容易に昇降できるように設けられているので、強風時にはタワー2を風車5と共に降下させることにより、風車5を上空の強い風から的確に保護することができる。そして、強風が納まった状態では、再びタワー2を上昇位置に戻すことにより、発電用の風車5を直ちに使用可能の状態に復帰させることができる。
In the offshore wind power generation facility of this embodiment, the
また、上記昇降移動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンク6としてタワー2の下端に装着され、同浮力タンク6の少なくとも下部6bが没水状態に保たれているので、常時はタワー2の上昇位置での保持が安定よく行われるとともに、強風時には浮力タンク6への注水によりタワー2および風車5の下降が容易に行われて、強風からの待避が迅速に行われるほか、浮力タンク6からの排水によりタワー2および風車5の使用状態への復帰も迅速に行われるようになる。
In addition, the lifting / lowering means is mounted on the lower end of the
さらに、浮体1に対するタワー2の案内機構が、浮体1に形成された上下貫通型の竪孔7の内側に設けられているので、同竪孔7に挿通されたタワー2の昇降が適切に且つ円滑に行われるようになる。
Further, since the guide mechanism of the
また、タワー2が截頭円錐状に形成されて、同タワー2の外周を取り囲むように同タワー2に装着された上下方向の複数の第1レール8が、竪孔7の内側における案内機構としてのガイドローラー9により案内されるようにして、タワー2の昇降が行われるように構成されているので、同タワー2が截頭円錐形であるにも拘わらず、上下方向の第1レール8を介して同タワー2の昇降が円滑に行われるようになる。
Moreover, the
そして、第1レール8が、タワー2の外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構としての油圧シリンダ10を介し装着されているので、風車5の使用時には油圧シリンダ10の収縮作動により第1レール8をタワー2の外周に沿わせるように格納して、風車5の作動時の妨げ(空気抵抗)にならないように配慮することが可能になる。
Since the
さらに、浮力タンク6からの排水に伴いタワー2が下降状態から上昇状態へ移行する際に、浮力タンク6のタンク上部6aが、竪孔7内へ円滑に進入できるようにガイドローラー9に係合して案内される上下方向の第2レール11を備えるとともに、浮力タンク6の下部が、浮体1の下面へ係合しうるタンク張り出し部6fを備えているので、浮力タンク6の浮力による浮体1への一体化が的確に行われるようになる。
Furthermore, when the
また、浮体1に、タワー2を固定するためのストッパー12,12aが設けられるとともに、タワー2の下降状態で風車5のブレードを支持するための支持台13が設けられているので、浮体1におけるタワー2の起立状態での固定がストッパー12,12aにより強固に行われるとともに、強風時に同ストッパー12,12aを解放してタワー2を下降させる際には、風車5のブレードを2ブレード型では水平にしてから支持台13に受け止めた状態として、ストッパー12,12aを再び作動させることにより、タワー2および風車5の保持が確実に行われるようになる。
In addition, the floating
1 浮体
2 タワー
3 ナセル
4 発電機
5 風車
6 浮力タンク
6a 浮力タンク上部
6b 浮力タンク下部
6e 衝撃吸収板
6f タンク張り出し部
7 竪孔
8 第1レール
8a,8b ピボット
9 ガイドローラー
10 油圧シリンダ
10a 油圧シリンダ基端
10b ロッド先端
11 第2レール
12,12a 油圧式ストッパー
13 支持台
13a 支柱
13b リング状受け部
W 水面
DESCRIPTION OF
10 Hydraulic cylinder
10a Hydraulic cylinder base end
10b Rod end
11 Second rail
12, 12a Hydraulic stopper
13 Support base
13a prop
13b Ring-shaped receiving part W Water surface
Claims (7)
The floating body is provided with a stopper for fixing the tower, and a support base for supporting the blade of the windmill in a lowered state of the tower. The offshore wind power generation facility according to any one of the above.
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