JP2010019257A - 風力タービンタワー用のケーブルブリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】風力タービンを提供する。
【解決手段】本風力タービン（２）は、少なくとも１つの接合部（２０）を有するタワー（４）と、少なくとも１つの接合部（２０）を横切って延びる少なくとも１つのケーブル（２４）と、少なくとも１つの接合部（２０）を越えて少なくとも１つのケーブル（２４）を支持するようになったケーブルブリッジ（５０）とを含む。
【選択図】 図３

Description

本明細書に記載した主題は、総括的には風力タービンに関し、より具体的には、風力タービンタワー用のケーブルブリッジに関する。

風力タービンは、風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するための機械である。水を汲み上げる又は小麦を挽くなどのために、機械で直接機械的エネルギーを用いる場合には、風力タービンは、風車と呼ぶことができる。同様に機械的エネルギーを電気に変換する場合には、機械はまた、風力発電機又は風力発電プラントと呼ぶことができる。

風力タービンは一般的に、その周りでブレードが回転する垂直又は水平軸によって分類される。図１には、１つのいわゆる水平軸風力発電機を概略的に示しており、これは、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。風力タービン２用のこの特定の構成は、動力伝達装置８を囲むナセル６を支持したタワー４を含む。ハブ上にブレード１０を配置して、ナセル６外部の動力伝達装置８の一端部に「ロータ」を形成する。回転ブレード１０は、制御システム１６と共にナセル６内部に配置された動力伝達装置８の他端部において発電機１４に連結されたギヤボックス１２を駆動し、制御システム１６は風速計１８から入力を受ける。

風力タービンタワー４は一般的に、弓形鋼板を丸めかつそれら鋼板の端部を互いに固定して閉リングを形成することによって構成される。リングは次に、互いに積み重ねられてタワーの全長を形成する。これらリングは一般的に、タワーの先端に向かって板が薄くなった状態での異なる厚さを有する。リングはまた、タワーの上方に移動するにつれて円筒形から円錐形に変化するような異なる形状を有することができる。完成タワー４の大型寸法のためにまたそのような大型構造体を輸送することに対する運搬上の制約のために、設置場所に輸送する前にタワー４全体を組立てることは非現実的である。従って、本出願と同一出願人の同時係属米国特許出願第１１／９６９，４６３号（代理人ドケット番号第２２９５２４号）「風力タービンタワー接合部」に記述しているように、複数の事前製作リング状タワー壁セクションを輸送し、次にタワー４の壁内の様々な接合部２０において互いに溶接しかつ／又はフランジ止めするようにすることが多い。

図２に示すタワー４の部分内面図に示すように、タワー４内部には、様々な設置、運転及び保守作業を行う間にその上に作業員が立つプラットフォーム２２を配置することができる。例えば、ボルト止めフランジを設けた接合部２０の場合には、これらボルトは、定期的に検査しかつ／又は締付けなければならない。しかしながら、タワー４の壁内のこれらボルト接合部２０の幾つかの部分へのアクセスは、該タワーの壁に沿って延びる１つ又はそれ以上のケーブル２４によって妨げられるおそれがある。ケーブル２４は一般的に、タワー４の内壁に取付けられたケーブルトレイ又は配線管にタイ又はクリートで固定して、タワーに対する該ケーブルの移動を最小にしている。

タワー４の内部にフランジを備えた接合部２０は、ケーブル２４の経路を妨害する。また、タワー壁セクション間の接合部２０においてこれらフランジ継手を補修整備する必要性のために、接合部付近のケーブル２４は、該ケーブル背後のフランジボルトへのアクセスを可能にすることになるような方法で支持しなければならない。これらケーブル２４を一時的に配置し直すことは、タワー４の壁に取付けられたケーブルトレイ又は配線管に対してほとんど緩みがない状態でケーブルが縛り付けられる又は他の方法で固定されるという事実によってさらに困難になることが多い。さらに、事前据付けケーブル２４は、回路を完成させるための接続部を必要とする可能性がある。これら接続部は一般的に、接続箱のような電気容器内部に精巧に作らなければならず、これが、回路を完成させること及び／又はケーブル２４を配置し直すことに関連する時間及び費用を増大させる。

米国特許出願第１１／９６９，４６３号公報

そのような従来型の解決法に関連するこれらの及びその他の欠点は、本明細書で様々な実施形態として風力タービンを提供することによって解決され、本風力タービンは、少なくとも１つの接合部を有するタワーと、少なくとも１つの接合部を横切って延びる少なくとも１つのケーブルと、少なくとも１つの接合部を越えて少なくとも１つのケーブルを支持するようになったケーブルブリッジとを含む。

次に以下の図（「図１、・・・」）を参照して、本技術の様々な態様を説明することにするが、これら図は、必ずしも縮尺通りに描いてないが、幾つかの図の各々を通して同じ参照符号を使用して対応する部品を示している。

従来型の風力発電機の概略側面図。 図１に示す風力タービンタワーの部分内面図。 風力タービンタワー内部のケーブルブリッジの斜視図。 図３の風力タービンタワーで用いるケーブルブリッジの別の実施形態の斜視図。

図３及び図４は、図１に示す風力タービン２又はあらゆるその他の風力タービンで使用するケーブルブリッジ５０の２つの非限定的な実施形態の斜視図である。あらゆる風力タービンタワー４において、複数ケーブルブリッジ５０を設けることができる。本明細書に示す特定の実施例は、接合部２０を越えてケーブル２４の少なくとも１つを支持するようになったケーブルブリッジ５０を示しているが、ケーブルブリッジはまた、接合部に近接しない領域においてタワー４の壁からケーブルを離して配置するように用いることもできる。ケーブルブリッジ５０はまた、タワー４のその他の構成及び／又はその他の領域においてケーブル２４を支持するために用いることもできる。例えば、ケーブルブリッジ５０は、図には示していない様々な非垂直方向位置で傾斜配置することができる。

図３及び図４において、ケーブルブリッジ５０は、１対の多関節アーム５２と、アーム間で延びてケーブルを担持するようになった少なくとも１つの支持体とを含む。しかしながら、ケーブルブリッジ５０にはまた、タワー４の壁から延びる、単一アーム５２から延びる又は２つ以上のアーム間で延びる支持体を配置することもできる。本明細書では、アーム５２は、ケーブル２４にほぼ平行にＣ字形の形態で配置されかつほぼ垂直方向に延びるものとして図示しているが、ケーブル及び／又はタワー４に対するその他の配向もまた用いることができる。例えば、アームは、逆Ｃ字形、Ｖ及び逆Ｖ字形、Ｌ及び逆Ｌ字形、Ｉ字形、Ｘ字形、並びに半円形及び楕円形のような様々な湾曲形状の形態で配置することができる。アーム５２はまた、必ずしも互いに平行に配置することを必要としない。

この図示した実施例では、アーム５２の端部は、ケーブルブリッジ５０の各端部に配置されたケーブルトレイ又は配線管のチャネル内に嵌合するようなブレードとして構成される。アーム５２の端部におけるブレードは次に、タワー４の壁上のケーブルトレイ又は配線管に対してボルト止めされる。しかしながら、ケーブルブリッジは、ケーブルトレイ又は配線管及び／或いはタワー４の壁に対してその他の方法で固定することができる。

この図示した平行アーム５２の各々は、タワー４の壁に対して対応するアームを関節動させるようになった少なくとも１つのヒンジ５６を有する。しかしながら、さらに付加的ヒンジを設けて、ケーブルブリッジ５０の配置を改善するようにすることができる。例えば、２つ又はそれ以上のヒンジを設けて、ヒンジ５６間のアーム５２の異なるセクションが実質的に独立して関節動するのを可能にすることができる。この図示した実施例におけるアーム５２の各々は、平行な水平軸線の周りで回転する４つのヒンジ５６を含む。４つのヒンジ５６により、ヒンジ５６の２つの間で延びる各アーム５２の少なくとも１つのセクションは、ケーブル２４とタワー４の壁との間の間隙を増大させるために該タワー４の壁に対して実質的に平行に又は接線方向に配置することができる。

ヒンジはまた、非水平軸線を含むその他の軸線の周りで回転するように配置することができ、またヒンジ５６の回転軸線は、必ずしもあらゆる単一アーム又は１対のアームの場合に互いに平行である必要はなく、或いは１対のアーム間で同一線上である必要はない。ヒンジ５６はまた、他の軸線の周りで回転する及び／又は部分的に回転するように付加的自由度を備えることができる。アーム５２はまた、例えば望遠鏡のように伸縮可能とすることができる。

この図示した実施例では、ヒンジ５６の端部は、ヒンジ間のアーム５２の直線セクションのチャネル内に嵌合するようなブレードとして構成される。ヒンジ５６の端部におけるブレードは次に、アーム５２に対してボルト止めされる。しかしながら、ヒンジ５６は、アーム５２の直線セクションと連続的に形成する及び／或いはその他の方法で締結又は固定することができる。

本明細書に示すこの実施例では、少なくとも１つの支持体は、ヒンジ間におけるアームの各セクション間で延びる幾つかの横桟５４として構成される。各アームセクションは、ヒンジ５６から延びるブレードを受けるようになったチャネルとして構成される。しかしながら、ブレード及びチャネルは、逆にすることができ、またブレードは、その他の形態としてチャネルに対して締結又は他の方法で固定することができる。

次に、ケーブル２４の１つ又はそれ以上が、例えばケーブルタイ又はケーブルクリートの使用によるようなあらゆる従来通りの方法で１つ又はそれ以上の横桟５４に固定される。ケーブル２４は、ケーブルブリッジ５０の両側面上に支持することができる。例えば、ケーブル２４の一部又は全ては、アーム５２の異なるセクションにおける横桟５４の異なる側面上に配置することができる。しかしながら、ケーブル２４はまた、固定しない状態で横桟５４の１つ又はそれ以上に単にもたせ掛ける及び／或いはケーブルタイ又はケーブルクリートに加えてその他の方法を用いて横桟５４に固定することができる。

横桟５４に加えて、ケーブル２４用の支持体は、ケーブル２４の１つ又はそれ以上を支持しかつ／又は固定するようになったプレート、トレイ、ネット、メッシュ又はチャネルとして構成することができる。例えば、ケーブル２４を担持するようになったあらゆるそのようなプレート、トレイ、ネット、メッシュ又はチャネルは、ケーブル２４を単に支持体内に又は支持体上に載置した状態で、横桟５４に対して固定することができまた／又はアーム５２に対して固定することができる。ケーブル２４はまた、アーム５２に対して直接固定することもできる。横桟５４はまた、アーム５２間で延びるＵ字又はＶ字形として形成することができる。

図４に示すように、ケーブルブリッジ５０にはまた、アーム５２間で延びてケーブル２４の一部又は全てを遮蔽するようになった１つ又はそれ以上のカバー６０を設けることができる。例えば、カバー６０は、非導電性又は電気抵抗性プラスチック材料で形成することができる。図４は、タワー４の壁と対向したケーブルブリッジ５０の側面上に配置されたカバー６０を示しているが、カバーはまた、ケーブルブリッジの反対側側面上に配置することもできる。さらに、ケーブルブリッジ５０の両側面上に２つのカバー６０を設けることができる。カバー６０はまた、アーム５２に対して着脱可能に及び／又はヒンジ式に固定して、カバー背後に配置されたケーブル及び／又はあらゆるケーブルコネクタに容易にアクセス可能にすることができる。図３に示す実施形態の場合には、さらにカバー６０を設けることができる。

上記の技術は、従来型の解決法に勝る様々な利点をもたらす。例えば、ケーブルブリッジ５０で支持した時には、ケーブル２４は、運転時にタワー４の運動が発生するおそれがある場合にタワー接合部２０との接触による摩耗に受けない。ケーブルブリッジ５０はまた、タワー４内での人的行為に起因する損傷からケーブルを保護する。加えて、ケーブルブリッジ５０は、スプライス、コネクタ、開閉装置及び／又はその他の電気装置を配置する安全な場所を提供し、これら装置はさらに、電気キャビネット、接続箱又はその他の保護バリア／囲いを必要とせずにカバー６０によって保護することができる。従って、本ケーブルブリッジはまた、タワーを組立てるのにかかる時間を短縮する。例えば、アーム５２内の様々なヒンジ５６によって、ケーブルブリッジ５０は、様々なタワー及びケーブルトレイ／配電管構成に適応するように容易に構成することが可能になる。

上記の実施形態、特にあらゆる「好ましい」実施形態は、本技術の様々な態様を明確に理解するために本明細書に説明した様々な実施形態の単なる実例に過ぎないことを強調しておきたい。当業者は、特許請求の範囲の適正な解釈のみによって定まる保護範囲から実質的に逸脱することなく、これら実施形態の多くに変更を加えることができるであろう。

２ 風力タービン
４ タワー
６ ナセル
８ 動力伝達装置
１０ ブレード
１２ ギヤボックス
１４ 発電機
１６ 制御システム
１８ 風速計
２０ 接合部
２２ プラットフォーム
２４ ケーブル
５０ ケーブルブリッジ
５２ アーム
５４ 横桟
５６ ヒンジ
６０ カバー

Claims (15)

1. 少なくとも１つの接合部（２０）を有するタワー（４）と、
   前記少なくとも１つの接合部（２０）を横切って延びる少なくとも１つのケーブル（２４）と、
   前記少なくとも１つの接合部（２０）を越えて前記少なくとも１つのケーブル（２４）を支持するようになったケーブルブリッジ（５０）と、
   を含む、風力タービン。
2. 前記ケーブルブリッジ（５０）が、
   １対の多関節アーム（５２）と、
   前記アーム（５２）間で延びて前記少なくとも１つのケーブル（２４）を担持するようになった少なくとも１つの支持体（５４）と、を含む、
   請求項１記載の風力タービン。
3. 前記少なくとも１つの支持体が、前記アーム（５２）間で延びる複数の横桟（５４）を含む、請求項２記載の風力タービン。
4. 前記ケーブルブリッジ（５０）が、前記アーム（５２）間で延びて前記少なくとも１つのケーブル（２４）を遮蔽するようになったカバー（６０）を含む、請求項１乃至３のいずれか１項記載の風力タービン。
5. 前記ケーブルブリッジが、前記少なくとも１つのケーブル（２４）を遮蔽するようになったカバー（６０）を含む、請求項２又は３記載の風力タービン。
6. 前記カバー（６０）が、前記少なくとも１つの接合部（２０）と対向した前記ケーブルブリッジ（５０）のアーム（５２）間で延びる、請求項５記載の風力タービン。
7. 少なくとも１つの接合部（２０）を有するタワー（４）と、
   前記タワー（４）の内壁に固定されかつ前記少なくとも１つの接合部（２０）を横切って延びる少なくとも１つのケーブル（２４）と、
   前記少なくとも１つ接合部を越えて前記少なくとも１つのケーブル（２４）を支持するようになったケーブルブリッジ（５０）と、
   を含み、前記ケーブルブリッジが、
   前記少なくとも１つのケーブル（２４）にほぼ平行に配置された１対のアーム（５２）と、
   前記アーム（５２）間で延びて前記少なくとも１つのケーブル（２４）を担持するようになった少なくとも１つ支持体（５４）と、を含み、
   各アーム（５２）が、前記壁に対して該対応するアームを関節動させるようになった少なくとも２つのヒンジ（５６）を有する、
   風力タービン。
8. 前記少なくとも２つのヒンジ（５６）が、少なくとも４つのヒンジ（５６）を含む、請求項７記載の風力タービン。
9. 前記アーム（５２）が、ほぼ垂直方向平面内で関節動する、請求項７又は８記載の風力タービン。
10. 各アーム（５２）が、その各々が前記ヒンジ（５６）の２つの間で延びる状態になった複数のセクションを含み、
    前記各アーム（５２）の少なくとも１つのセクションが、前記タワー（４）の壁にほぼ平行に配置される、
    請求項８記載の風力タービン。
11. 前記支持体が、前記アーム（５２）間で延びる複数の横桟（５４）を含む、請求項１０記載の風力タービン。
12. 前記ケーブルブリッジが、前記少なくとも１つのケーブル（２４）を遮蔽するようになったカバー（６０）をさらに含む、請求項１１記載の風力タービン。
13. 前記カバー（６０）が、前記少なくとも１つの接合部（２０）と対向した前記ケーブルブリッジ（５０）の側面上において前記アーム（５２）間で延びる、請求項１２記載の風力タービン。
14. 風力タービンタワーを迅速に組立てる方法であって、
    第２のタワーセクションに対して第１のタワーセクションを配置して接合部（２０）を形成するステップと、
    前記接合部（２０）にケーブルブリッジ（５０）を設けるステップと、を含む、
    方法。
15. 前記接合部（２０）が、前記第１のタワーセクションを前記第２のタワーセクションに結合する、請求項１４記載の方法。

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