JP2009002274A - 風力発電装置および風力発電装置の建設方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の風車回転翼が取り付けられ、複数の風車回転翼が受けた風力により回転駆動されるロータヘッドと、支柱の上に配置され、ロータヘッドが取り付けられるナセルを構成する前部分割体11と、前部分割体11に取り付けられ、ナセル3を構成する後部分割体21と、前部分割体11に設けられ、ロータヘッドおよび支柱との間で、ロータヘッドにかかる荷重を支持する前部フレーム12と、後部分割体21に設けられ、前部フレーム12に取り付けられる後部フレーム22と、前部分割体11の周囲を覆う前部カバー15と、後部分割体21の周囲を覆う後部カバー24と、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
このような変化に対応するため、風車を建設する際に用いられるクレーンも大型化し、建設費用が増大するという問題があった。
上述の方法によれば、建設に用いられるクレーンの大型化を抑制し、建設費用の増大を抑制できた。
"4つの新提案"、02:分解ナセルと分割翼、[online]、[平成18年10月05日検索]、インターネット<URL:http://www.fhi.co.jp/ecotechnology/wind/tech/index.html>
本発明の風力発電装置は、複数の風車回転翼が取り付けられ、該複数の風車回転翼が受けた風力により回転駆動されるロータヘッドと、支柱の上に配置され、前記ロータヘッドが取り付けられるナセルを構成する前部分割体と、該前部分割体に取り付けられ、前記ナセルを構成する後部分割体と、前記前部分割体に設けられ、前記ロータヘッドおよび前記支柱との間で、前記ロータヘッドにかかる荷重を支持する前部フレームと、前記後部分割体に設けられ、前記前部フレームに取り付けられる後部フレームと、前記前部分割体の周囲を覆う前部カバーと、前記後部分割体の周囲を覆う後部カバーと、が設けられていることを特徴とする。
例えば、上述の隙間が広くなっても狭くなっても、カバー接合部を上述の隙間の幅方向に対して交差する方向に移動させることにより、隙間を埋めることができる。さらに、前部カバーの面と後部カバーの面とが段差を構成する場合であっても、カバー接合部により上述の隙間を埋めることができる。
本発明の風力発電装置の建設方法によれば、支柱の上に前部分割体を取り付けた後に、後部分割体を取り付けることによりナセルを構成するため、特に大型の風力発電装置における建設費用の抑制を図ることができるという効果を奏する。
図1は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する図である。
風力発電装置1は、図1に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置1には、基礎B上に立設された支柱2と、支柱2の上端に設置されたナセル3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられたロータヘッド5と、ロータヘッド5を覆う頭部カプセル4と、ロータヘッド5の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼6と、ロータヘッド5の回転により発電を行う発電設備7と、が設けられている。
ナセル3は、図1および図2に示すように、ロータヘッド5を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド5の回転により発電を行う発電設備7が収納されている。
ナセル3は、前部モジュール(前部分割体)11、後部モジュール(後部分割体)21、および、旋回モジュール(旋回分割体)31の3つのモジュールから概略構成されている。
前部モジュール11は、旋回モジュール31の上に配置され、ロータヘッド5を回転可能に支持するものである。前部モジュール11の重量としては、2000kw級の風力発電装置1の場合には、例えば約60tを例示することができる。
前部モジュール11には、図3に示すように、ナセル台板(前部フレーム)12と、前部ウインチ用フレーム13と、増速機14と、前部カバー15と、が設けられている。
殼体12Bには、ロータヘッド5と対向する位置(図3の左端部)に第1開口部12H1が形成され、第1開口部12H1と対向する位置(図3の右端部)に第2開口部12H2が形成されている。
前部ウインチ用フレーム13には、ナセル台板12に固定される前部柱部材17と、前部柱部材17の上端に取り付けられた前部梁部材18が設けられている。
前部梁部材18は、ナセル3の縦方向(図3の左右方向)に延びて配置されている。この前部梁部材18は後部梁部材27とともに、ナセル3内に設けられたウインチガーダ7Wの縦行レールの役割も果たしている。
前部柱部材17と前部梁部材18との接続部には、前部ウインチ用フレーム13の構造強度の向上を図る筋交部材19が配置されている。
増速機14はナセル台板12の内部に配置され、第1開口部12H1を通してロータヘッド5と接続され、第2開口部12H2を通して発電設備7と接続されている。
前部カバー15は、ナセル台板12と後部フレーム22とが結合された際に、後部カバー24との間に隙間が形成される形状とされている。言い換えると、前部カバー15の後端は、ナセル台板12の後端よりもロータヘッド5側に配置されている。
さらに、前部カバー15における後端は開口端とされ、開口端の周囲には、図4に示すように、後述するカバー接合部51の第1接合部フランジ52と結合される前部フランジ15Fが形成されている。
前部フランジ15Fは、前部カバー15からナセル3の内部に向かって、ロータヘッド5側(図4の左側)に傾斜する斜面となっている。前部フランジ15Fには、ナセル3の内部に向かって延びる長孔(図示せず)が形成され、この長孔にはカバー接合部51との接合に用いられる接合ボルト55が挿通される。
後部モジュール21には、図3に示すように、後部フレーム22と、後部ウインチ用フレーム23と、後部カバー24と、が設けられている。
後部フレーム22の前端部(図3の左端部)には、ナセル台板12と結合される後部結合端(結合端)25が設けられ、後部フレーム22には、後部ウインチ用フレーム23の後部柱部材26が固定されている。
後部ウインチ用フレーム23には、後部フレーム22に固定される後部柱部材26と、後部柱部材26の上端を繋ぐ後部梁部材27と、が設けられている。
後部梁部材27は縦方向に延びるとともに、後部柱部材26の上端を繋いで配置されている。この後部梁部材27は前部梁部材18とともに、ナセル3内に設けられたウインチガーダ7W(図1参照)の縦行レールの役割も果たしている。
後部カバー24は、ナセル台板12と後部フレーム22とが結合された際に、前部カバー15との間に隙間が形成される形状とされている。
後部フランジ24Fは、後部カバー24からナセル3の内部に向かって、後側(図4の右側)に傾斜する斜面となっている。後部フランジ24Fには、ナセル3の内部に向かって延びる長孔(図示せず)が形成され、この長孔にはカバー接合部51との接合に用いられる接合ボルト55が挿通される。
カバー接合部51には、前部フランジ15Fと結合される第1接合部フランジ(前部フランジ部)52と、後述する後部フランジ24Fと結合される第2接合部フランジ(後部フランジ部)53と、第1および第2接合部フランジ53を繋ぐ接合部本体54と、が設けられている。
旋回モジュール31には、図3に示すように、上部円筒体32と、下部円筒体33と、旋回駆動部34と、旋回部カバー35と、が設けられている。
上部円筒体32には、旋回駆動部34の駆動部36などが設けられ、支柱2および下部円筒体33に対して、垂直軸線回りに回転可能に配置されている。一方、上部円筒体32は、ナセル台板12に対してはボルトなどの固定手段により固定されている。
下部円筒体33には後述する旋回駆動部34のギヤ部37が設けられ、上部円筒体32を垂直軸線回りに回転可能に支持している。一方、下部円筒体33は、支柱2に対してボルトなどの固定手段により固定されている。
旋回駆動部34には、上部円筒体32を旋回駆動する駆動部36およびギヤ部37が設けられている。駆動部36としては、回転軸にギヤ部37と噛み合わされるピニオンギヤが取り付けられた電動機などを例示することができ、上部円筒体32に設けられている。一方、ギヤ部37は、下部円筒体33と略同軸に取り付けられたリング板状のギヤであって、上述のピニオンギヤと噛み合わされるものである。
これにより、風車回転翼6にロータヘッド5の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼6にロータヘッド5を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ロータヘッド5が回転駆動される。
風力発電装置1においては、ロータヘッド5の回転軸線方向から風車回転翼6に当たった風の力が、ロータヘッド5を回転軸線回りに回転させる動力に変換される。
このロータヘッド5の回転は、増速機14に伝達される。増速機14はロータヘッド5から伝達された回転を増速して発電設備7に伝達する。発電設備7は発電機によりロータヘッド5の回転数に応じた電力を発電し、発電された電力はトランスにより電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が50Hzまたは60Hzの交流電力に変換される。
るため、適宜ナセル3を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド5は風上に向けられている。
なお、風力発電装置1における支柱2の設置方法や、ロータヘッド5などの取り付け方法については、公知の方法の用いることができ、特に限定するものではない。
まず、図5および図6に示すように、支柱2の先端に旋回モジュール31が設置される(旋回モジュール設置工程、S1)。具体的には、クレーンなどの重機により、旋回モジュール31が支柱2の先端まで引上げられ、下部円筒体33が支柱2の先端に固定される。
その後、図5および図7に示すように、前部モジュール11が旋回モジュール31の上に設置される(前部モジュール取付け工程(前部分割体取付け工程)、S2)。具体的には、前部モジュール11はクレーンにより旋回モジュール31の上まで引上げられ、ナセル台板12が上部円筒体32に固定される。
次に、図5および図8に示すように、後部モジュール21が前部モジュール11の後端に取り付けられる(後部モジュール取付け工程(後部分割体取付け工程)、S3)。具体的には、後部モジュール21はクレーンにより前部モジュール11の後端まで引上げられ、後部フレーム22がナセル台板12に固定される。
このようにすることで、重機により吊下げられ、姿勢が不安定な後部モジュール21の後部結合端25を、ナセル台板12の前部結合端16に正確に導くことができる。
前部結合端16と後部結合端25の上端が当接されると、図9に示すように、重機は後部モジュール21を徐々に下ろすことにより、前部結合端16と後部結合端25とを全面的に当接させる。全面的に当接された前部結合端16および後部結合端25は、ボルトなどの固定手段により固定され、ナセル台板12および後部フレーム22の固定が完了する。
フレーム接合部41は、前部ウインチ用フレーム13と後部ウインチ用フレーム23との間の隙間に配置され、前部ウインチ用フレーム13と後部ウインチ用フレーム23とともにウインチガーダ7Wの縦行レールを構成する。
前部モジュール11および後部モジュール21の個体差により、前部カバー15と後部カバー24との間の隙間が、予め設定した間隔よりも狭い場合には、図10の実線で示すように、カバー接合部51の配置位置をナセル3の外側に移動させることにより、広がった前部カバー15と後部カバー24との隙間が埋められる。
逆に、前部カバー15と後部カバー24との間の隙間が、図11に示すように、予め設定した間隔よりも広い場合には、カバー接合部51の配置位置をナセル3の内側に移動させることにより、狭くなった前部カバー15と後部カバー24との隙間が埋められる。
あるいは、前部カバー15の面の位置と、後部カバー24の面の位置とがずれている場合には、図12に示すように、第1接合部フランジ52および第2接合部フランジ53における取付け位置をずらすことで、前部カバー15と後部カバー24との隙間が埋められる。
つまり、上述のいずれの場合であっても、前部カバー15および後部カバー24に加工を追加することなく隙間を埋めることができる。
例えば、上述の隙間が広くなっても狭くなっても、カバー接合部51を上述の隙間の幅方向に対して交差する方向に移動させることにより、隙間を埋めることができる。さらに、前部カバー15の面と後部カバー24の面とが段差を構成する場合であっても、カバー接合部51により上述の隙間を埋めることができる。
このようにすることで、ナセルの輸送に汎用のトレーラ等を用いることができ、建設費用の増大を防止できる。
2 支柱
3 ナセル
4 ロータヘッド
6 風車回転翼
11 前部モジュール(前部分割体)
21 後部モジュール(後部分割体)
31 旋回モジュール(旋回分割体)
12 ナセル台板(前部フレーム)
16 前部結合端(結合端)
15 前部カバー
22 後部フレーム
25 後部結合端(結合端)
24 後部カバー
41 フレーム接合部
51 カバー接合部
52 第1接合部フランジ(前部フランジ部)
53 第2接合部フランジ(後部フランジ部)
S2 前部モジュール取付け工程(前部分割体取付け工程)
S3 後部モジュール取付け工程(後部分割体取付け工程)
S4 接合部配置工程
Claims (6)
- 複数の風車回転翼が取り付けられ、該複数の風車回転翼が受けた風力により回転駆動されるロータヘッドと、
支柱の上に配置され、前記ロータヘッドが取り付けられるナセルを構成する前部分割体と、
該前部分割体に取り付けられ、前記ナセルを構成する後部分割体と、
前記前部分割体に設けられ、前記ロータヘッドおよび前記支柱との間で、前記ロータヘッドにかかる荷重を支持する前部フレームと、
前記後部分割体に設けられ、前記前部フレームに取り付けられる後部フレームと、
前記前部分割体の周囲を覆う前部カバーと、
前記後部分割体の周囲を覆う後部カバーと、
が設けられていることを特徴とする風力発電装置。 - 前記前部フレームは鋳造により形成されていることを特徴とする請求項1記載の風力発電装置。
- 前記前部分割体と前記支柱の先端との間には、前記ナセルおよびロータヘッドを垂直軸線回りに回転可能とする旋回分割体が設けられていることを特徴とする請求項1記載の風力発電装置。
- 前記前部フレームおよび前記後部フレームの結合端は、前記ナセルの前記支柱側に配置され、
前記前部分割体および前記後部分割体の間における、少なくとも前記結合端に対して前記支柱から離れた位置には、前記前部フレームおよび前記後部フレームが結合された際に隙間が形成されるとともに、該隙間を埋める接合部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の風力発電装置。 - 前記接合部は、前記前部分割体を覆う前部カバーと、前記後部分割体を覆う後部カバーとの間を接合するカバー接合部であって、
該カバー接合部には、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記前部カバーと接合される前部フランジ部と、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記後部カバーと接合される後部フランジ部と、が設けられ、
前記前部フランジ部および前記後部フランジ部を構成する面が互いに交差する面であることを特徴とする請求項1記載の風力発電装置。 - 支柱の上に、複数の風車回転翼が取り付けられたロータヘッドが取り付けられる前部分割体を配置する前部分割体取付け工程と、
前記前部分割体とともにナセルを構成する後部分割体を、前記前部分割体に取り付ける後部分割体取り付け工程と、
前記前部分割体と前記後部分割体との間の隙間に、該隙間を埋める接合部を配置する接合部配置工程と、
を有することを特徴とする風力発電装置の建設方法。
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