JP2009114977A

JP2009114977A - 風力発電装置

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Publication number: JP2009114977A
Application number: JP2007289240A
Authority: JP
Inventors: Akira Shiozaki; 明塩崎; Tetsuyuki Kimura; 哲行木村; Kyoji Murakishi; 恭次村岸; Hiroki Kataoka; 弘樹片岡; Hiroaki Nishiono; 寛明西小野
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: JP5067128B2

Abstract

【課題】複数の風車ブレードを備えた抗力形または揚力形の垂直軸形風力発電装置に生じるアンバランス振動やトルク変動による振動を効果的に抑制でき、かつ製造コストが安い簡易な制振構造を備えた風力発電装置を提供することである。
【解決手段】複数の翼２ａを備え、この翼２ａに作用する風によってトルクを発生させる垂直軸形の風車２と、風車２を下端側から支持するポール８と、ポール８の上端部またはポール８の上部に取り付けられた動吸振器７とを備えた風力発電装置１である。動吸振器７は、筒状錘部７ａと、当該錘部に取り付けられた防振ゴム７ｂからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、風力エネルギーを回転運動エネルギーに変換し、この回転運動エネルギーを用いて発電を行う風力発電装置に関し、特に風車および発電機を支持する支持体の振動を抑制する制振機能を備えた風力発電装置に関する。

従来、自然エネルギーを運動エネルギーに変換し、この運動エネルギーを用いて発電を行う装置として、風力エネルギーを利用した風力発電装置が広く知られている。この風力発電装置は、一般的に、風力によって回転する風車をポールの頂部に取り付け、この風車の回転力を駆動源として発電機を回し発電するように構成されている。

一般的に、風力発電装置は、水平軸形と垂直軸形の２種類に大別される。水平軸形とは風車の回転軸が水平、すなわち風の向きと風車の回転軸が略平行であるものを示し、主にプロペラ形、セイルウィング形、オランダ風車などが該当する。また、垂直軸形とは風車の回転軸が垂直、すなわち風の向きと風車の回転軸が略直交しているものを示し、主にパドル形、ダリウス形、ジャイロミル形、サボニウス形などが該当する。

さらに、風力発電装置は、抗力形と揚力形に大別される。抗力形とは主に風によって風車ブレードに作用する抗力を利用したものであり、風車は風車ブレードに作用する風の速度以下の周速度で回転する。一方、揚力形は主に翼断面形などの風車ブレードに作用する揚力を利用したものであり、風車は風速の数倍以上の高い周速度で回転することができる。このため、抗力形の風力発電は構成を簡易にできるため安価であり、また、揚力形の風力発電装置は、同じ風速でも抗力形に比べて風車の回転数が高いため、効率が抗力形よりも高いといった特徴がある。

ここで、風力発電装置では、風力を受けて回転する風車が加振源となり、加振周波数が風力発電装置の固有振動数ｆ_０と一致した場合に、共振により風力発電装置が振動する場合がある。特に垂直軸形風車では、風車のアンバランスによる振動と、トルク変動による振動が問題となる。

まず、風車のアンバランスによる振動は、水平軸形と垂直軸形の風力発電装置に共通して発生する問題である。この場合、風車の回転周波数ｆ_Ｗが加振周波数となる。そのため、アンバランス振動の低減対策としては、通常、風車の重心を回転軸中心に近づけるバランス調整により、加振力をできるだけ小さくする方法が取られている。さらに、ポールの径や肉厚を大きくしたり、リブやワイヤ支持するなどによってポールの剛性を高めることにより、風力発電装置の固有振動数ｆ_０を、風車の最大回転周波数ｆ_ＷＭＡＸよりも高くする事が望ましい。しかしながら、出荷時にバランス調整を行っていても、風車ブレードにゴミや雪などの異物が付着してバランスが崩れることがあるため、アンバランスによる加振力をゼロにすることは不可能である。また、ポール径を大きくしたり、リブなどにより剛性を高くする対策は、重量増や部品点数増となって製造コストアップにつながり、またデザイン性にも劣るものとなる。

なお、風力発電装置のアンバランス振動低減対策に関する技術としては、たとえば、下記のような技術が開示されている。従来、アンバランス振動低減対策として、液体が通過可能な網目状または多孔質の仕切り部材を内部に設置した構造を有する液体槽（制振装置）をタワーの頂部に設置した風力発電装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の風力発電装置では、ブレードの回転または風力によるタワーの振動に同調させて液体槽内に貯留された液体を揺動させ、液体が仕切り部材を通過する際の流動抵抗によってタワーの振動を減衰させることができる、と称している。

また、風車部を支持する支持部の上部に配置した重量物体と、この重量物体を支持部（支持ポール）に対して弾性結合する弾性部とを具備する制御手段を備えた風力発電装置も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の制御手段における重量物体は、風車部であり、特許文献２に記載の風力発電装置は、この風車部と支持ポールとを弾性部を介して結合させたところに特徴があり、これにより、風車部から支持ポールへの振動伝達を小さくしようとするものである。

特開２００３−１７６７７４号公報特開２００７−４０１４６号公報

しかしながら、複数の風車ブレードを備えた垂直軸形の風力発電装置では、アンバランス振動の他に、特許文献１または２では開示されていないトルク変動による振動が問題となる。すなわち、垂直軸形の風車は、風の作用によって抗力または揚力を発生させて回転軸にトルクを伝達するが、複数の風車ブレードの中で、最も大きなトルクを回転軸に伝達できるのが風向に対して所定の位置に回転してきた１枚だけであるため、風車が一回転する間に風車ブレードの本数ｎと同じ回数だけトルク変動を生じる。そのため、風車は「風車ブレード本数ｎ×実際の回転周波数ｆ_Ｗ」を加振周波数とし、全ての風車ブレードに作用する抗力または揚力の合力の方向を略加振方向に持つ振動を発生する。なお、このトルク変動による振動は、風車のバランス調整の有無によらず発生し、また、風向や風車の回転角度によって常に振動の方向と大きさが変化するという特徴を持つ。

したがって、たとえばアンバランス振動の影響を軽減するために、風力発電装置の固有振動数ｆ_０を風車の最大回転周波数ｆ_ＷＭＡＸより高く設定できていても、トルク変動による振動がｎ×ｆ_Ｗで発生するため、ｆ_Ｗ＜ｆ_ＷＭＡＸ＜ｎ×ｆ_Ｗ＝ｆ_０となりうる。すなわち、ｆ_０／ｎの回転周波数で風力発電装置が共振する。なお、トルク変動による加振力の方向が風向や風車の回転角度によって常に変化するため、たとえば特許文献１のように特定方向の減衰力を大きくしただけでは、トルク変動による振動対策としては不十分である。また、たとえば特許文献２のように風車から支持体への振動伝達を小さくするだけでは、アンバランスと、特にトルク変動による加振力をゼロにすることができないため、風力発電装置の共振を抑えることは困難である。さらに、特許文献２では、トルク変動による風車部そのものの振動は軽減されないため、風車部の疲労強度が不十分となり、安全面に影響を及ぼす恐れがある。

また、特に垂直軸形風力発電装置の場合、トルク変動による加振力の方向が、風力発電装置のポールを曲げやすい方向と一致しているため、風力発電装置全体を大きく揺らすこととなる。さらに、風力発電装置は常に最大回転周波数ｆ_ＷＭＡＸで動作するのではなく、むしろｆ_０／ｎの回転周波数で動作することが多い。そのため、共振によって風力発電装置の疲労強度が不十分となり安全面に影響を及ぼすだけでなく、見る者に絶えず不安感を与えるといった問題が生じる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の風車ブレードを備えた抗力形または揚力形の垂直軸形風力発電装置に生じるアンバランス振動やトルク変動による振動を効果的に抑制でき、かつ製造コストが安い簡易な制振構造を備えた風力発電装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、複数の風車ブレードを備え、風車ブレードに作用する風によってトルクを発生させる垂直軸形の風車と、前記風車を下端側から支持する支持体と、前記支持体の上端部または支持体の上部に取り付けられた一または複数の動吸振器とを備え、前記動吸振器は、錘部と、当該錘部に取り付けられた弾性部からなることを特徴とする風力発電装置である。
ここで、風車ブレードとは、抗力形または揚力形風車の羽根を表す。また、支持体の上端部とは、支持体の略中央、すなわち風力発電装置の振動モードにおける２次モードの腹の位置から支持体の上端までをいい、さらに、支持体の上部とは、当該風力発電装置における支持体の上端より上側をいう。

本発明の構成によれば、トルク変動によって常に加振力の向きや大きさが変化した場合でも、風力発電装置の振動を、どの方向にも運動可能な動吸振器の錘部の振動に変換することができるので、動吸振器が支持体の上端部に取り付けられている場合には、トルク変動によって生じた風力発電装置の１次または２次モードの揺れを低減することができる。また、支持体の上部に取り付けられている場合には、トルク変動による風力発電装置の１次モードの揺れをより低減することができる。さらに、モードごとに調整された複数の動吸振器を用いることにより、１次または２次など、複数のモードの振動をそれぞれ低減することもできる。
したがって、風車によって発生するアンバランス振動やトルク変動による振動や、または急激な風速の変動等による励振を、支持体または風車に取り付けられた動吸振器により低減できるので、製造コストが安い簡易な制振構造を備えた風力発電装置を提供することができる。

また好適には、前記動吸振器は、どの振動方向に対しても略同じ固有振動数を持つことを特徴とする。

この構成によると、風力発電装置が略同じ固有振動数でどの振動方向に振動した場合でも、動吸振器もまた、どの振動方向に対しても動吸振器の固有振動数が略同じであるため、トルク変動による風力発電装置の振動を低減することができる。

さらに好適には、前記動吸振器は、前記錘部の重心が、前記支持体の中心軸に略一致することを特徴とする。

この構成によると、動吸振器の錘部の重心が、支持体中心軸に略一致しているので、動吸振器が支持体へ不要なモーメントを作用させることがない。そのため、略一致していない場合に比べて振動低減効果が向上する。なお、たとえば中空部を有する支持体内部に動吸振器を設置すれば、支持体中心軸と錘部の重心を一致させやすくなり、また、動吸振器を外部に露出させずに済む。

さらに好適には、前記錘部は、水平断面形状が環状であることを特徴とする。
なお、水平断面形状が環状とは、中空部を有する略円形または多角形状であり、輪が閉じているもの、または閉じていないものをいう。

この構成によると、錘部が環状であるので、発電機からの電力線や、風車のブレーキ用ケーブルなどの風力発電装置に必要な各ケーブルを動吸振器に貫装させることができるため、各ケーブルによって動作を妨げられることなく、風車によって発生する振動を動吸振器により低減することができる。

さらに好適には、前記弾性部は、一または複数の防振ゴムからなり、前記錘部を、上端側または下端側から支持することを特徴とする。

この構成によると、防振ゴムはばね定数だけでなく内部減衰も備えているため、動吸振器の固有振動数と減衰を、防振ゴムの個数によって容易に調整できる。また、錘部を上端側または下端側から支持することにより、動吸振器の設計自由度が増し、風力発電装置へ取り付けやすい形状とすることができる。

さらに好適には、前記弾性部は、一または複数のワイヤからなり、前記錘部を、上端側から吊下げ支持または下端側から支持することを特徴とする。

この構成によると、ワイヤによって錘部を上端側から吊下げ支持した場合には、動吸振器は振り子構造となる。なお、ワイヤは、材質や、より線の数によって内部減衰が異なる。そのため、ワイヤの長さを変えることによって動吸振器の固有振動数を調整でき、また、ワイヤの材質や、より線の数や、ワイヤの本数を変えることによって動吸振器の減衰を調整できる。また、ワイヤによって錘部を下端側から支持した場合には、ワイヤが、ばねとして作用するため、ワイヤの長さ、本数、材質、より線の数を変えることにより固有振動数と減衰を調整できる。したがって、調整が容易な、かつ、安価に動吸振器を構成することができ、製造コストを低く抑えた風力発電装置とすることができる。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、直線翼垂直軸形風車（直線翼ダリウス形風車）を用いた風力発電装置の場合の実施形態について説明するが、本発明に係る技術は、抗力形または揚力形の垂直軸形風力発電装置に広く適用できる技術である。すなわち、前述したパドル形、ダリウス形、ジャイロミル形、サボニウス形など公知の風車や、たとえばダリウス＋サボニウス形などの複合形風車にも適用可能である。

（第１実施形態）
まず、本発明に係る風力発電装置の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る風力発電装置１を示す図であり、図１（ａ）は、風力発電装置１の側面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＺ方向から風力発電装置１を鳥瞰した図である。図２は、図１に示すＡ部の詳細斜視図である。また図３は、図２に示すＢ部の一部切り欠き側面図である。

図１に風力発電装置１の全体を、図２および図３に風力発電装置１に設けられた動吸振器７まわりの詳細を示すように、本実施形態の風力発電装置１は、風力によって回転する風車２と、風車２に接続し風車２の回転力を駆動源とする発電機４と、鉛直方向に立設され風車２を所定高さに支持する支持体であるポール８と、ポール８に取り付けられた動吸振器７とを備えている。

まず、風車２は、図１に示したように、回転方向において等間隔に配置された３枚の翼２ａ（風車ブレード）と、各翼２ａを支持する複数のアーム２ｂと、３枚の翼２ａの回転中心に配置されたロータ２ｃとを備えている。翼２ａは、その水平断面が翼形状であって鉛直方向には直線状のブレードとなっている。そして各翼２ａは、それぞれ、斜め上向き、水平、斜め下向き、のアーム２ｂで風力に耐え得るよう支持されている。

発電機４は、図１に風力発電装置１全体における位置を、図２に詳細を示すように、風車２の鉛直方向下であってポール８の上方で風車２に対して連結されている。そして発電機４の下にはブレーキ５が取り付けられ、ブレーキ５は、必要に応じて風車２の回転を停止させ得るように構成されている。

次に、ポール８は、中空部を有する筒状の管体であり、その上下端にはフランジが取り付けられている。なお、本実施形態のポール８は断面が円形のパイプであるが、この形態に限られることはなく、例えば断面が矩形のものであってもよい。そして、図３において詳細に示すように、ポール８の上端には中央に貫通孔が設けられた円形の平板１５がフランジに固定され、平板１５上に動吸振器７が取り付けられている。図２、３に示すように、動吸振器７は、水平断面形状が環状の筒状錘部７ａと、筒状錘部７ａの下面に取り付けられた弾性部である３個の防振ゴム７ｂとからなる。３個の各防振ゴム７ｂは、筒状錘部７ａ底面の外周に沿って同心円上に等間隔に取り付けられている。動吸振器の設計要素である質量については、筒状錘部７ａの例えば高さを変更することで調整可能であり、動吸振器の減衰、バネ定数については、防振ゴム７ｂの仕様や数量を調整することで調整可能である。ここで、動吸振器７は、その固有振動数が動吸振器７を除く部分の風力発電装置１全体の固有振動数と略等しく、かつ、その減衰比が公知の動吸振器設計法における最適減衰比と略等しくなるよう、筒状錘部７ａの質量および防振ゴム７ｂの本数とばね定数が調整、決定される。なお、防振ゴム７ｂの数量は、所望のばね定数と減衰比が得られれば１個または複数個でも良い。

そして、動吸振器７は、鉛直方向においては、図１に示すように風車２の支持部であるロータ２ｃに近い位置のポール８上部に、また水平方向においては、図２、３に示すように、動吸振器７が水平になるよう、かつ動吸振器７がポール８の軸心に略一致するよう取り付けられている。これにより、動吸振器７は、風力発電装置１のうち、振動振幅が大きいポール８の上部に配置されることになり、風力発電装置１の振動を効果的に低減することができる。
なお、動吸振器７が取り付けられる位置は、風車２の支持部に近い位置であるポール８の上部が好ましいが、これに限られることはなく、発電機４の内部であっても良いし、ポール８内部であっても良い。または、図示していない風車２と発電機４の連結軸を中空構造とし、その内部にポール８と結合し、かつロータ２ｃを貫通し風車２の回転の影響を受けない支柱を設け、その先端、すなわち風車２の上端面に動吸振器７を取り付けても良い。
さらに、動吸振器７の半径方向の取り付け位置についても、ポール８の軸心に略一致していることがより好ましいが、これに限られることはなく、発電機４やポール８の外側に取り付けられていても良い。

また、動吸振器７が取り付けられた平板１５の貫通孔には筒状体２０が貫装されている。そして、筒状体２０は、動吸振器７の筒状錘部７ａと同心に筒状錘部７ａの内側に配置され、また、筒状錘部７ａに対して、筒状錘部７ａが振動したとしても筒状錘部７ａに接触しないだけの間隔をあけて配置されている。そして、筒状体２０には、発電機４からの出力線１３、および風車２のブレーキ用ケーブル１４がポール８内へ向かって挿入されている。筒状体２０は、出力線１３やブレーキ用ケーブル１４などの配線が必要な各ケーブルが筒状錘部７ａと接触しないよう保護するためのものである。上記各ケーブルを、ポール８および動吸振器７内に貫装することにより、動吸振器７の動作を妨げずに済むだけでなく、各ケーブルを外部に露出させずにすみケーブルを保護できると共に外観上も優れる。

そして、図２に示すように、発電機４、ブレーキ５、および動吸振器７は、円形の平板１５、１６、１７、および、平板１５と平板１６を連結するケース１９などで、それぞれ鉛直方向に位置決めされ１つのユニットとして一体化されている。そしてそのユニット周囲は、筒状の保護カバー３（図１では実線で、図２では二点鎖線で示している）で覆われている。防振ゴム７ｂは、保護カバー３で保護されているため、紫外線、雨などを直接受けることはなく劣化しにくい。

図１に戻り、ポール８の下端には、ポール８の断面よりも大きな断面を有する断面形状が矩形の角ポール１０が接続されている。角ポール１０内には、風力発電装置１の制御装置（不図示）が収容され、扉１２を開けて操作できるようになっている。そして、角ポール１０は基礎に対してアンカーで強固に固定されている。この角ポール１０と、ポール８と、発電機４および動吸振器７などで構成された上記ユニットとで、風車２を強固に支持している。

次に、風力発電装置１に設けられた動吸振器７の制振機能についてその概要を説明する。風を受けて風車２が回転すると、風車２が一回転する間に、翼２ａの枚数分すなわち３回分のトルク変動が風車２の半径方向の加振力として発生し、ロータ２ｃ部に伝わる。このとき、翼２ａの枚数３(枚)と風車２の回転周波数ｆ_Ｗ(Hz)に対し、加振周波数は３×ｆ_Ｗ(Hz)である。一方、たとえば風力発電装置１の固有振動数ｆ_０＝６Hzの場合、アンバランスによる共振は風車２の回転周波数が６Hz(＝３６０rpm)で発生し、トルク変動による共振は回転周波数が６Hz÷３枚＝２Hz(＝１２０rpm)で発生する。このとき、動吸振器７は、筒状錘部７ａが、共振する風力発電装置１と略逆位相に振動することにより、風力発電装置１の振動を抑制する。すなわち、本実施形態に係る動吸振器７により、アンバランスによる共振とトルク変動による共振を抑制することができる。
なお、風車２の翼２ａがたとえば４枚の場合、アンバランスによる共振は、翼２ａが３枚のときと同様に回転周波数が６Hzで発生し、トルク変動による共振は回転周波数が６Hz÷４枚＝１．５Hz(＝９０rpm)で発生する。しかしながら、本実施形態に係る動吸振器７により、いずれの回転周波数のときの振動も抑えることができる。したがって、翼２ａの枚数は３枚の場合に限られるものではない。

また、本実施形態の風力発電装置１は、小型の風力発電装置に分類され、特にこのような小型の風力発電装置では製造コストの低減が望まれている。本実施形態によると、風車２の回転や直接の風力によるポール８の振動を、このポール８に取り付けられた上述のような簡易な構造の動吸振器７により低く抑えることができる。すなわち、本発明によると製造コストを低く抑えることが可能となる簡易な制振構造を備えた風力発電装置を提供することができる。

（第１実施形態の変形例）
図４は、図２に示す動吸振器７の変形例を示すための斜視図である。なお、図４に基く説明においては、図２に示す構成部材と同一の構成部材については、同一の符号を付しその説明を省略する（以下説明する他の実施形態においても同様）。

図４に示すように、図２に示す動吸振器７の変形例である動吸振器７’は、その筒状錘部７’ａが、鉛直方向に所定の厚みを有する１つの部材からなる筒状錘部７１と、筒状錘部７１の上面に載置され、ボルトなどを用いて取り付けられる少なくとも１枚の環状の平板７２とからなる。このように環状の平板７２を用いることで、動吸振器の設計要素である質量を条件に応じて容易に変更することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る風力発電装置の第２実施形態について説明する。図５は、風力発電装置に取り付けられる動吸振器の他の実施形態を示す斜視図である。また、図６は、図５に示す動吸振器の断面図である。なお、図５、６は、ポール８上部を示す図であり、風力発電装置全体においては、図１のＡ部付近を示す図である。

図５および図６に示すように、本実施形態の風力発電装置に取り付けられた動吸振器２７は、ポール８の中空部（内部）に取り付けられている。平板１５の貫通孔に挿入してポール８と同心にさせ、ポール８の内部に取り付けられた筒状体２０’に、フランジ状の固定手段２１が取り付けられている。この固定手段２１の上面周囲に、筒状錘部２７ａの下面に取り付けられた３個の防振ゴム２７ｂの先端を貫通させて取り付けている。また、筒状体２０’は、筒状錘部２７ａの内側に配置され、また、筒状錘部２７ａに対して、筒状錘部２７ａが振動したとしても筒状錘部２７ａに接触しないだけの間隔をあけて配置されている。前記の第１実施形態と同様に、筒状体２０’の内部には、出力線１３やブレーキ用ケーブル１４などの各ケーブルが挿入され、筒状錘部２７ａと接触しないようにこれら各ケーブルは筒状体２０’により保護される。本実施形態によると、ポール８の内部空間を有効活用でき、紫外線、雨などから動吸振器２７を保護することができると共に、動吸振器２７を外部に露出させずにすむので外観上も優れる。なお、防振ゴム２７ｂを筒状錘部２７ａの上面に取り付けて、筒状錘部２７ａを吊り下げるような形態をとってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、本発明に係る風力発電装置の動吸振器は、下記のような形態でもよい。

（動吸振器の他の実施形態）
図７は、風力発電装置に取り付けられる動吸振器の他の実施形態を示す模式図である。なお、図７（ａ）〜（ｃ）の動吸振器（３７、４７、５７）には、第１、２実施形態と同様の防振ゴム（７ｂ、２７ｂ）を用いているがその図示を省略している。図７（ａ）〜（ｃ）は、動吸振器（３７、４７、５７）の平断面図であり、図７（ｄ）は、動吸振器６７の側面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、動吸振器３７の錘部としては、中実の円柱状錘部３７ａとすることができる。円柱状錘部３７ａの直径および高さを適宜決定することにより、ポール８の内部に出力線１３およびブレーキ用ケーブル１４を配置することができ、これらケーブル類を外部に露出させずにすむ。また、図７（ｂ）に示すように、円柱状錘部の側面を鉛直方向にわたって一部切り欠いた、水平断面の形状が三日月状の錘部４７ａとしてもよい。さらに図７（ｃ）に示すように、水平断面の形状がＣ字状の錘部５７ａとしてもよい。このような形状とすることで、動吸振器の動作を妨げずに済むだけでなく、出力線１３やブレーキ用ケーブル１４などの各ケーブルを外部に露出させずにすみ、ケーブルを保護できると共に外観上も優れる。

さらに、図７（ｄ）に示すような動吸振器６７としてもよい。この動吸振器６７は、水平断面の形状が矩形の角柱状錘部６７ａと、角柱状錘部６７ａの上端に取り付けられた弾性部であるワイヤ６７ｂとからなる。ワイヤ６７ｂは、例えば、角柱状錘部６７ａの上端側面に鋼板で挟みこんでボルトなどにより固定される。ここで、動吸振器６７の固有振動数は、角柱状錘部６７ａが振り子となって水平方向に振られる周期により決まる（固有振動数は、１／２π√ｇ／ｌで表される。ｇ：重力加速度、ｌ：ワイヤ６７ｂの長さ）。また、動吸振器６７の減衰は、ワイヤ６７ｂの本数や、より線の本数や、ねじり具合により調整される。一般的に安価なワイヤ（鋼製ワイヤ）を用いることで風力発電装置の製造コスト低減に寄与することとなる。なお、角柱状錘部６７ａを筒状にすれば、動吸振器６７を、第１実施形態に示したように、ポール８の軸心部であってかつ風車２の支持部により近いポール８の上端部に取り付けることもできるし、第２実施形態に示したようにポール８の内部に取り付けることもできる。また、角柱状錘部６７ａの形状を円柱状としてもよい。

本発明の第１実施形態に係る風力発電装置を示す図である。図１に示すＡ部の詳細斜視図である。図２に示すＢ部の一部切り欠き側面図である。図２に示す動吸振器の変形例を示すための斜視図である。風力発電装置に取り付けられる動吸振器の他の実施形態を示すための斜視図である。図５に示す動吸振器の断面図である。風力発電装置に取り付けられる動吸振器の他の実施形態を示す模式図である。

符号の説明

１：風力発電装置
２：風車
２ａ：翼（風車ブレード）
４：発電機
７：動吸振器
７ａ：筒状錘部
７ｂ：防振ゴム（弾性部）
８：ポール

Claims

複数の風車ブレードを備え、風車ブレードに作用する風によってトルクを発生させる垂直軸形の風車と、
前記風車を下端側から支持する支持体と、
前記支持体の上端部または支持体の上部に取り付けられた一または複数の動吸振器とを備え、
前記動吸振器は、錘部と、当該錘部に取り付けられた弾性部からなることを特徴とする風力発電装置。
前記動吸振器は、どの振動方向に対しても略同じ固有振動数を持つことを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置。
前記動吸振器は、前記錘部の重心が、前記支持体の中心軸に略一致することを特徴とする、請求項２に記載の風力発電装置。
前記錘部は、水平断面形状が環状であることを特徴とする、請求項２または３に記載の風力発電装置。
前記弾性部は、一または複数の防振ゴムからなり、
前記錘部を、上端側または下端側から支持することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置。
前記弾性部は、一または複数のワイヤからなり、
前記錘部を、上端側から吊下げ支持または下端側から支持することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置。