JP2010150985A

JP2010150985A - 筒状構造物及び風力発電装置

Info

Publication number: JP2010150985A
Application number: JP2008328624A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishino; 宏西野; Hisao Miyake; 寿生三宅
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】筒状構造物の壁面を伝わる振動の波に起因する騒音を低減すること。
【解決手段】支柱１１０は、振動源であるナセルが連結される支柱１１０であって、ナセル側に配置される第１部分１３０と、第１部分１３０と角度を有して連結される第２部分１４０と、を含んで構成される。これにより、支柱１１０は、第１部分１３０の基部側端部１３２ｂが、ナセルから伝わる波の少なくとも一部をナセル側に反射させる。結果として、支柱１１０は、支柱１１０の壁面を伝わる振動の波に起因する騒音を低減できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、壁面を伝わる振動を抑制できる筒状構造物及び風力発電装置に関する。

従来、振動源が連結される筒状構造物がある。このような筒状構造物として、例えば、特許文献１には、増速機や発電機などを含んで構成されるナセルを備える風車タワーが開示されている。

特許第３３４２１４８号公報

ここで、振動源が連結される筒状構造物は、振動源での振動が筒状構造物の壁面に波として伝えられる。これによって、前記壁面が振動板となって騒音が生じるおそれがある。

特許文献１に開示されている技術は、筒状構造物に複数のブロッキングマスを設けることによってこの騒音を低減する。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、振動源での振動の周波数によっては、騒音の低減が不十分となる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筒状構造物の壁面を伝わる振動の波に起因する騒音を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筒状構造物は、振動源が連結される筒状構造物であって、前記振動源側に配置される第１部分と、前記第１部分と角度を有して連結される第２部分と、を含んで構成されることを特徴とする。

振動源から伝わる振動の波は、波が伝播する面と交差する方向に伝わりにくい。筒状構造物は、上記構成のように、第１部分と第２部分とが角度を有して連結される。よって、波は、第１部分から第２部分へ伝わりにくい。

より具体的には、上記構成により、筒状構造物は、振動源から伝わる振動の波の少なくとも一部を第１部分の端部で振動源側に反射する。よって、筒状構造物は、反射部よりも波の伝播方向の先、つまり、第１部分の端部を境に振動源の反対側に伝わる波を低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第１部分と前記第２部分とが成す角度は、７０度以上１１０度以下角度であることを特徴とする。

第１部分と第２部分とが成す角度が９０度に近いほど、波は、第１部分から第２部分へ伝わりにくくなる。筒状構造物は、上記構成のように、第１部分と第２部分とが成す角度が７０度から１１０度の間の角度であれば、第１部分から第２部分へ伝わる波の振幅を許容できる大きさまで低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第１部分と前記第２部分とが成す角度は、９０度であることが望ましい。

上述のように、第１部分と第２部分とが成す角度が９０度に近いほど、波は、第１部分から第２部分へ伝わりにくくなる。筒状構造物は、上記構成のように、第１部分と第２部分とが成す角度が９０度であるため、第１部分から第２部分へ伝わる波をより好適に低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第１部分は、前記筒状構造物の中心軸に対して斜めに形成される斜面部を含んで構成されることが望ましい。

上記構成により、筒状構造物は、第１部分の少なくとも一部が筒状構造物の径方向外側へ広がる、または、径方向内側にくびれるように形成される。これにより、第１部分を伝わる波の進行方向が、斜面部に沿って中心軸に対して斜め方向に変えられる。上述のように、波は、波が伝播する面と交差する方向に伝わりにくい。よって、筒状構造物は、第１部分を伝わる波が、筒状構造物の中心軸方向に伝わりにくくなる。

本発明の好ましい態様としては、前記第１部分の端部のうち前記振動源とは反対側の端部は、前記振動源から伝わる振動の波の一部を前記振動源側に反射させる反射部であり、前記第１部分の前記波の伝わる経路の長さは、前記反射部に向かって前記第１部分を伝わる所定の波長の前記波と、前記反射部で反射した波であって前記振動源側に向かって前記第１部分を伝わる反射波とが、逆位相となる長さに設定されることが望ましい。

上記構成により、筒状構造物は、反射部で反射して第１部分を伝わる反射波が、反射部に向かって第１部分を伝わる波と干渉した際に、前記反射波と前記波とが打ち消しあって、前記反射波と前記波との合成波が前記波よりも小さくなる。これによって、筒状構造物は、壁面を伝わる波を低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第１部分に設けられて、前記第１部分を伝わる波を吸収する制振材を備えることが望ましい。

上記構成により、筒状構造物は、制振材が波を吸収するため、壁面を伝わる波を低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第２部分に設けられるブロッキングマスを備えることが望ましい。

上記構成により、筒状構造物は、ブロッキングマスによってブロッキングマスが設けられる部分の質量が増加する。これにより、筒状構造物は、ブロッキングマスが波を反射するため、ブロッキングマスよりも波の伝播方向の先、つまり、ブロッキングマスを境に振動源の反対側に伝わる波を低減できる。結果として、筒状構造物は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る風力発電装置は、回転可能に支持される羽根と、前記羽根の回転が入力される発電機とを含んで構成されるナセルを支持する筒状の支柱を備える風力発電装置であって、前記支柱は、前記ナセル側に配置される第１部分と、前記第１部分と角度を有して連結される第２部分と、を含んで構成されることを特徴とする。

上記構成により、風力発電装置は、ナセルから伝わる振動の波の少なくとも一部を反射部で振動源側に反射する。よって、風力発電装置は、反射部よりも波の伝播方向の先、つまり、反射部を境に振動源の反対側に伝わる波を低減できる。結果として、風力発電装置は、壁面を伝わる波に起因する騒音を低減できる。

本発明は、筒状構造物の壁面を伝わる振動の波に起因する騒音を低減できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

（実施形態）
図１は、支柱の中心軸を含む面で風力発電装置を切って構成を示す断面図である。筒状構造物は、振動源が連結される筒状の構造物であり、例えば、風力発電装置の支柱や、水力発電のポンプが連結される配管である。本実施形態では、筒状構造物が風力発電装置の支柱である場合を説明する。

図１に示すように、風力発電装置１００は、筒状構造物としての支柱１１０と、振動源であるナセル１８０と、羽根１９０とを含んで構成される。支柱１１０は、例えば、支柱１１０の中心軸ＣＬが地面ＧＮＤに垂直になるように直立して設置される。支柱１１０は、一方の端部である基礎側端部１１１が地面ＧＮＤの基礎に固定される。また、支柱１１０は、他方の端部であるナセル側端部１１２にナセル台１１３が取り付けられる。ナセル台１１３には、ナセル１８０が、例えば、ボルトによって固定される。

ナセル１８０は、ナセル台１１３に取り付けられる。ナセル１８０は、回転軸１８１と、変速機１８２と、発電機１８３とを含んで構成される。回転軸１８１は、軸受を介して回転可能にナセル１８０のケースに支持される。回転軸１８１は、一方の端部が羽根１９０に連結され、他方の端部が変速機１８２に連結される。

変速機１８２は、複数の歯車を含んで構成されて入力された回転の回転角速度を変化させて出力軸１８２ａに伝える。変速機１８２は、出力軸１８２ａが発電機１８３の入力軸１８３ａに連結される。

上記構成により、風力発電装置１００は、羽根１９０が風を受けると羽根１９０と共に回転軸１８１が回転する。変速機１８２に入力された回転は、変速機１８２によって回転角速度が増加させられて発電機１８３に入力される。これにより、風力発電装置１００は、発電機１８３によって発電する。

ここで、風力発電装置１００は、例えば、変速機１８２の歯車が切り替えられる際にナセル１８０が振動する。この振動が、波としてナセル台１１３を介して支柱１１０に伝わる。これにより、風力発電装置１００は、前記波がナセル側端部１１２から基礎側端部１１１に向かって支柱１１０の壁面１１４を伝わる際に、壁面１１４が振動板となって音が生じるおそれがある。なお、以下、ナセル１８０から支柱１１０に伝わる振動の波を単に波という。

そこで、本実施形態では、ナセル側端部１１２から基礎側端部１１１に向かって伝播しようとする波を低減する制振部１２０が支柱１１０に含まれて構成される。なお、ここでは、波の振幅を小さくすることを、波を低減するという。以下、支柱１１０の構成、特に制振部１２０の構成を説明する。

図２は、支柱の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。図２に示すように、支柱１１０は、筒状に形成される。図２及び図３に示すように、支柱１１０は、制振部１２０を含んで構成される。制振部１２０は、支柱１１０の周方向の一部分ではなく、図２に示すように、支柱１１０の周方向全域に設けられる。

図３に示すように、支柱１１０は、制振部１２０と、基部１７０とを含んで構成される。制振部１２０は、基部１７０よりもナセル台１１３側に配置される。制振部１２０は、第１部分１３０と、第２部分１４０と、制振材１５０と、ブロッキングマス１６０とを含んで構成される。第１部分１３０は、第２部分１４０よりもナセル台１１３側に配置される。

第１部分１３０は、例えば、直管部１３１と、斜面部１３２とが組み合わされて形成される。直管部１３１は、一方の端部がナセル台１１３と例えば溶接によって接合され、他方の端部が斜面部１３２と例えば溶接によって接合される。なお、直管部１３１の一方の端部は、ナセル側端部１１２である。

ここで、直管とは、例えば、故意的に加工を施されていない筒状構造物の部分、例えば、フランジや斜面が形成されていない部分をいう。なお、風力発電装置１００の支柱１１０は、通常、図１に示すように、地面ＧＮＤ側に近づくほど径が大きくなる。つまり、支柱１１０は、中心軸ＣＬに対して壁面がわずかに斜めに形成される。本実施形態では、このような中心軸ＣＬに対して壁面がわずかに斜めに形成される部分も直管部として取り扱う。

また、直管部１３１は、ナセル台１１３及び斜面部１３２と溶接によって接合されると説明したが、支柱１１０を構成する部材同士の連結方法は溶接による接合に限定されない。支柱１１０は、例えば、支柱１１０を構成する部材のうち、一方の部材に形成される嵌合部と、他方の部材に形成される嵌合部とが互いに嵌合することで互いに連結されてもよい。

斜面部１３２は、図２に示すように、傘状に形成される。具体的には、斜面部１３２は、図３に示すように、ナセル台１１３から離れるほど、壁面から中心軸ＣＬまでの距離が大きくなる斜面である。つまり、斜面部１３２は、ナセル台１１３から離れるほど支柱１１０の径方向外側に広がるように形成される。斜面部１３２は、一方側の端部であるナセル側端部１３２ａが直管部１３１と接合される。また、斜面部１３２は、他方の端部である基部側端部１３２ｂに第２部分１４０が接合される。

第２部分１４０は、連結部１４１と、制振部材側フランジ１４２とを含んで構成される。連結部１４１は、第１部分１３０と制振部材側フランジ１４２との連結部分である。連結部１４１は、斜面部１３２に対して角度を有して接合される。具体的には、連結部１４１は、例えば直角に斜面部１３２に接合される。制振部材側フランジ１４２は、基部１７０との連結部分である。制振部材側フランジ１４２は、例えば、支柱１１０の径方向内側に張り出して形成される。

基部１７０は、第２部分１４０側の端部に基部側フランジ１７１が形成される。基部側フランジ１７１は、例えば、支柱１１０の径方向内側に張り出して形成される。支柱１１０は、制振部材側フランジ１４２と基部側フランジ１７１とが、例えばボルトで締結されることによって第２部分１４０と基部１７０とが連結される。

制振材１５０は、設けられる部分の振動を吸収して、前記部分を伝播する波を低減する部材である。制振材１５０は、例えば、エポキシ樹脂や、コンクリートである。制振材１５０は、斜面部１３２の例えば中心軸ＣＬ側の内壁面に貼り付けられて設けられる。

本実施形態では、制振材１５０は、斜面部１３２の全域に設けられるが、制振材１５０は、斜面部１３２の一部でもよいし、直管部１３１に設けられてもよい。斜面部１３２の一部に制振材１５０が設けられる場合、用いる制振材１５０の材質や量、斜面部１３２の総面積によっても変化するが、制振材１５０は、斜面部１３２の総面積のおよそ６０％〜１００％に設けられると、斜面部１３２を伝播する波を十分に低減できる。

ブロッキングマス１６０は、設けられる部分に伝わってきた波が、前記部分よりも波の伝播方向の先に伝わることを抑制する「重し」である。媒質を伝わる波は、媒質の質量が増加するほど、伝わりにくくなる。ブロッキングマス１６０は、この作用を用いて、前記部分を境にナセル台１１３とは反対側に伝わる波を低減する。

ブロッキングマス１６０は、例えば、制振部材側フランジ１４２に設けられる。本実施形態では、ブロッキングマス１６０は、制振部材側フランジ１４２の形状に合わせてドーナツ状に形成されて、制振部材側フランジ１４２に取り付けられる。これにより、ブロッキングマス１６０は、制振部材側フランジ１４２の質量を増加させて、制振部材側フランジ１４２から基部側フランジ１７１に伝わる波を低減する。

以上が、支柱１１０の構成である。次に、図１に示すナセル１８０で振動が発生し、図３に示すナセル台１１３から支柱１１０に伝わる波がどのようにして制振部１２０で低減されるかを説明する。

図４は、支柱を伝わる波の様子を示す概念図である。図４では、振動源であるナセルが設置されるナセル台１１３から遠ざかる方向に向かって伝わる波を実線で示し、ナセル台１１３に近づく方向に向かって伝わる波を破線で示す。

図４に示すように、ナセル台１１３から直管部１３１に伝わる波は、斜面部１３２に向かって直管部１３１を伝わる。波は、斜面部１３２に至ると、斜面部１３２に沿って中心軸ＣＬに対して斜め方向に方向が変わる。波は、第２部分１４０に向かって斜面部１３２を伝わりながら、斜面部１３２に設けられる制振材１５０に吸収される。これにより、波は、斜面部１３２で振幅が小さくなる。つまり、波は、斜面部１３２で減衰する。

次に、波は、斜面部１３２の基部側端部１３２ｂに至ると基部側端部１３２ｂで少なくとも一部が反射する。つまり、波の少なくとも一部は、図４に破線で示すように、基部側端部１３２ｂでナセル台１１３側に折りかえす。これは、媒質を伝わる波は、波が伝播する面と直交する方向に伝わりにくいためである。なお、波の少なくとも一部とは、波の振幅の少なくとも一部である。

本実施形態では、支柱１１０は、斜面部１３２と連結部１４１とが直角に接合されている。よって、波は、斜面部１３２から連結部１４１へ伝わりにくい。これにより、波は、基部側端部１３２ｂで反射してナセル台１１３に向かって斜面部１３２を伝わる。

ここで、斜面部１３２と連結部１４１とが成す角度は９０度に限定されず、例えば、斜面部１３２と連結部１４１とが成す角度が７０度から１１０度の間の角度であれば、支柱１１０は、第１部分１３０から第２部分１４０へ伝わる波を許容できる大きさまで低減できる。但し、斜面部１３２と連結部１４１とが成す角度が９０度に形成される方が、支柱１１０は、第１部分１３０から第２部分１４０へ伝わる波をより好適に低減できる。

基部側端部１３２ｂで反射した反射波は、ナセル台１１３に向かう方向に伝わりながら、制振材１５０によって吸収される。これにより、支柱１１０は、第１部分１３０の振動を抑制できる。さらに、斜面部１３２から連結部１４１に伝わる波も、制振部材側フランジ１４２に設けられるブロッキングマス１６０によって反射される。結果として、支柱１１０は、制振部１２０から基部１７０に伝わる波を低減できる。

ここで、本実施形態の支柱１１０は、波がナセル台１１３から基部側端部１３２ｂに伝わるまでの経路の長さにも特徴がある。

図３及び図４に示すように、波がナセル台１１３から基部側端部１３２ｂに伝わるまでの経路の長さを経路長Ｌとする。経路長Ｌは、中心軸ＣＬを含む面で制振部１２０を切った断面で、直管部１３１の長さと斜面部１３２の長さの合計である。また、ナセル台１１３から伝わる波の波長を波長λとする。経路長Ｌは、波長λの整数倍に形成される。

これにより、図４に破線で示すように、基部側端部１３２ｂで反射した反射波は、ナセル台１１３から基部側端部１３２ｂに向かって伝わる波と逆位相となり得る。これにより、支柱１１０は、基部側端部１３２ｂで反射した反射波と、ナセル台１１３から基部側端部１３２ｂに向かって伝わる波とが干渉して、前記反射波と前記波との合成波が低減される。結果として、支柱１１０は、第１部分１３０の振動をさらに好適に抑制できる。

ここで、波長λの算出方法を説明する。制振部１２０で抑制しようとする振動の周波数をｆとする。直管部１３１及び斜面部１３２を構成する部材の縦弾性係数をＥとする。直管部１３１及び斜面部１３２の径方向の寸法、つまり板厚をｈとする。直管部１３１及び斜面部１３２のポアソン比をνとする。直管部１３１及び斜面部１３２の密度をρとする。波長λは、例えば、以下の式（１）（２）（３）で算出される。

Ｂ＝Ｅｈ³／１２／（１−ν²）・・・（１）
Ｃ＝［Ｂ／（ρｈ）］^1/4・（２πｆ）^1/2 ・・・（２）
λ＝Ｃ／ｆ・・・（３）

ここで、波の周波数が２ｋＨｚ以上である場合、面外波に対して面内波の寄与度が増大する。部材のせん断面に面内波が入射すると曲波が反射波として励起する場合がある。これにより、付加的な曲波が発生して支柱から生じる音の低減量が低下する場合が考えられる。

一方、波の周波数が２ｋＨｚ以下である場合、制振部１２０に導かれる波は、面内波よりも面外波が支配的となる。これにより、制振部１２０は、曲波が反射波として励起するおそれを抑制でき、支柱から生じる音をより好適に抑制できる。制振部１２０が、支柱から生じる音を好適に抑制できる波の周波数としては、例えば、５０Ｈｚ〜１００Ｈｚである。

このように、支柱１１０は、ナセル台１１３から基部１７０に向かって伝わる波を制振材１５０が吸収する。また、支柱１１０は、前記波が斜面部１３２の基部側端部１３２ｂで反射する。支柱１１０は、基部側端部１３２ｂで反射した反射波を制振材１５０が吸収する。

さらに、支柱１１０は、基部側端部１３２ｂで反射した反射波と、基部側端部１３２ｂに向かう波とが逆位相となり得る。これにより、支柱１１０は、前記反射波と前記波とが干渉して、前記反射波と前記波との合成波が低減される。

また、支柱１１０は、斜面部１３２から連結部１４１に伝わる波もブロッキングマス１６０が斜面部１３２側に反射する。以上により、支柱１１０は、支柱１１０の壁面を伝わる波の振幅を低減すると共に波が伝わる面積を低減して、前記壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

ここで、支柱１１０は、基部側端部１３２ｂまでの経路が短いほど、波の伝わる面積を低減できる。そこで、支柱１１０は、例えば、直管部１３１を備えずに、斜面部１３２が直接ナセル台１１３に接合される構成でもよい。この場合、経路長Ｌは、斜面部１３２とナセル台１１３との接合部分から、基部側端部１３２ｂまでの波の経路となる。

（変形例１）
図５は、変形例１の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。図５に示す支柱２１０は、斜面部１３２と第２部分２４０とが接合される位置が図３に示す支柱１１０と異なる。

図５に示す支柱２１０は、制振部２２０の第２部分２４０の連結部２４１が斜面部１３２の基部側端部１３２ｂから離れた部分に接合される。この場合、経路長Ｌは、ナセル台１１３から連結部２４１と斜面部１３２との接合部までの波の経路ではなく、ナセル台１１３から基部側端部１３２ｂまでの波の経路である。

支柱２１０は、基部側端部１３２ｂに向かって斜面部１３２を伝わる波が、基部側端部１３２ｂでナセル台１１３側に反射する。これにより、支柱２１０は、基部側端部１３２ｂに向かって斜面部１３２を伝わる波と、基部側端部１３２ｂで反射した反射波とが干渉して第１部分１３０を伝わる波を低減できる。

また、第２部分２４０は、斜面部１３２に対して直交するように接合されている。上述のように、媒質を伝わる波は、波が伝播する面と直交する方向に伝わりにくい。よって、支柱２１０は、斜面部１３２から第２部分２４０に伝わる波を低減できる。以上により、支柱２１０は、支柱１１０の壁面を伝わる波を低減して、前記壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

（変形例２）
図６は、変形例２の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。支柱は、斜面部と連結部との接合部以外の接合部は、曲面を含んで滑らかに形成されてもよい。以下に斜面部と連結部との接合部以外の接合部が、曲面を含んで滑らかに形成される一例を示す。図６に示す支柱３１０は、第１部分３３０及び第２部分３４０の形状が図３に示す支柱１１０の第１部分１３０及び第２部分１４０の形状と異なる。

支柱３１０は、制振部３２０の第２部分３４０の連結部３４１が、第１部分３３０の斜面部３３２と直交するように斜面部３３２に接合される。また、支柱３１０は、例えば、直管部３３１と斜面部３３２とが曲面状に滑らかに接合される。または、支柱３１０は、例えば、深絞り加工によって直管部３３１と斜面部３３２とが一体に形状される。

また、図３に示す支柱１１０は、制振部材側フランジ１４２と、基部側フランジ１７１とが締結されることによって、制振部１２０と基部１７０とが連結されるが、図６に示す支柱３１０は、第２部分３４０が基部１７０と曲面状に滑らかに接合される。このように、本実施形態の支柱は、制振部と基部とがフランジを介して連結される構成に限定されず、例えば、溶接によって制振部と基部とが接合されてもよい。

この場合、支柱３１０は、第２部分３４０の内壁面に、支柱３１０の径方向内側に向かって張り出す台座３４２が形成される。支柱３１０は、台座３４２にブロッキングマス１６０が取り付けられる。

上記構成により、支柱３１０は、ナセル台１１３から基部１７０に向かって伝わる波を、斜面部３３２に設けられる制振材１５０が吸収する。また、支柱３１０は、前記波が斜面部３３２の基部側端部３３２ｂで反射する。支柱３１０は、基部側端部３３２ｂで反射した反射波を制振材１５０が吸収する。さらに、支柱３１０は、基部側端部３３２ｂで反射した反射波と、基部側端部３３２ｂに向かう波とが干渉して、前記反射波と前記波との合成波が低減される。

また、支柱３１０は、斜面部３３２から連結部３４１に伝わる波もブロッキングマス１６０が斜面部３３２側に反射する。以上により、支柱３１０は、支柱３１０の壁面を伝わる波の振幅を低減すると共に波が伝わる面積を低減して、前記壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

（変形例３）
図７は、変形例３の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。図３に示す支柱１１０は、ナセル台１１３から離れるほど斜面部１３２から中心軸ＣＬまでの距離が大きくなるように斜面部１３２が形成されるが、図７に示す支柱４１０は、ナセル台１１３から離れるほど第１部分４３０の斜面部４３２から中心軸ＣＬまでの距離が小さくなるように形成される点で異なる。

制振部４２０の斜面部４３２は、上述のように、ナセル台１１３から離れるほど斜面部４３２から中心軸ＣＬまでの距離が小さくなるように形成される。第２部分４４０は、連結部４４１が斜面部４３２の外壁面側に直交するように接合される。

支柱４１０は、制振部４２０が支柱４１０の径方向内側に括れる形状となる。ここで、支柱４１０は、径方向内側に括れている部分を覆うカバー４５１が支柱４１０の側部に取り付けられる。

カバー４５１は、一方の端部が制振材１５２を介して直管部１３１に取り付けられ、他方の端部が制振材１５２を介して制振部材側フランジ４４２に取り付けられる。なお、制振材１５２は、カバー４５１を介して直管部１３１から制振部材側フランジ４４２に伝わる波を低減する部材である。制振材１５２は、例えば、ゴムである。

支柱４１０は、この径方向内側に絞られる空間、つまり、斜面部４３２の外壁面と第２部分４４０の外壁面とカバー４５１とで囲まれる空間に、制振材１５０と、ブロッキングマス１６０とが配置される。具体的には、支柱４１０は、例えば、ブロッキングマス１６０が制振部材側フランジ４４２に設けられ、制振材１５０が、前記空間の全域に満たされる。

上記構成により、支柱４１０は、ナセル台１１３から基部１７０に向かって伝わる波を、斜面部４３２及び第２部分４４０に満たされる制振材１５０が吸収する。また、支柱４１０は、前記波が斜面部４３２の基部側端部４３２ｂで反射する。支柱４１０は、基部側端部４３２ｂで反射した反射波を制振材１５０が吸収する。

さらに、支柱４１０は、基部側端部４３２ｂで反射した反射波と、基部側端部４３２ｂに向かう波とが干渉して、前記反射波と前記波との合成波が低減される。また、支柱４１０は、斜面部４３２から連結部４４１に伝わる波もブロッキングマス１６０が斜面部４３２側に反射する。以上により、支柱４１０は、支柱４１０の壁面を伝わる波の振幅を低減すると共に波が伝わる面積を低減して、前記壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

（変形例４）
図８は、変形例４の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。図３、図５、図６、図７に示す支柱は、第１部分が中心軸ＣＬに対して斜めに形成される斜面部を含んで構成されるが、図８に示す支柱５１０は、第１部分５３０が中心軸ＣＬに沿う直管部分のみで構成される点に特徴がある。

制振部５２０の第１部分５３０は、上述のように、中心軸ＣＬに沿うように直管状に形成される。第２部分５４０は、第１部分５３０に対して直交するように第１部分５３０に接合される。結果として、本変形例では、第２部分５４０は、支柱５１０の径方向に第１部分５３０の内壁面から張り出すように設けられる。

第２部分５４０は、基部側フランジ１７１と共に、例えば、ボルトによって締結される。これにより、支柱５１０は、制振部５２０と基部１７０とが連結される。このように、本変形例では、第２部分５４０がフランジの機能も実現する。また、本変形例では、制振材１５０は、第１部分５３０の内壁面の例えば全域に設けられる。また、ブロッキングマス１６０は、第２部分５４０に設けられる。

上記構成により、支柱５１０は、ナセル台１１３から基部１７０に向かって第１部分５３０を伝わる波を、制振材１５０が吸収する。また、支柱５１０は、前記波が第１部分５３０の基部側端部５３２ｂで反射する。これは、第２部分５４０が第１部分５３０に対して直交するように接合されており、第１部分５３０を伝わる波が第２部分５４０に伝わりにくいためである。加えて、第２部分５４０にはブロッキングマス１６０も設置されているため、第１部分５３０を伝わる波はさらに第２部分５４０に伝わりにくい。

以上により、支柱５１０は、第１部分５３０から第２部分５４０に伝わる波を低減できる。結果として、支柱５１０は、第２部分５４０から基部１７０に伝わる波を低減できる。よって、支柱５１０は、支柱５１０の壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

（変形例５）
図９は、変形例５の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。図９に示す支柱６１０は、図８に示す支柱５１０と同様の構成であるが、第１部分６３０の基部側端部６３２ｂが、基部１７０に接触しない点で支柱５１０と異なる。

図８に示す支柱５１０は、基部側端部５３２ｂが基部１７０の直管部１７２の端部１７２ａに接触すると、第１部分５３０を伝わる波が第２部分５４０を介さずに直接、基部側端部５３２ｂから基部１７０の端部１７２ａへ伝わることが考えられる。よって、支柱５１０は、例えば、第２部分５４０と基部側フランジ１７１との間に制振材が介在される。

しかしながら、第２部分５４０及び基部側フランジ１７１は、制振部５２０と基部１７０との連結部であるため、十分な制振材を設置できない場合がある。よって、この場合、制振材を介して基部側端部５３２ｂから基部１７０の端部１７２ａへ波が伝わるおそれがある。

そこで、図９に示す支柱６１０は、制振部６２０の第１部分６３０の基部側端部６３２ｂが、基部１７０の端部１７２ａが形成される位置から支柱６１０の径方向にずれた位置に配置される。具体的には、支柱６１０は、第１部分６３０の径が第２部分５４０の径よりも大きく形成される。これにより、端部１７２ａは、第１部分６３０の基部側端部６３２ｂではなく、第２部分５４０と接触する。よって、支柱６１０は、第１部分６３０を伝わる波が、基部側端部６３２ｂから第２部分５４０を介さずに直接、基部１７０の端部１７２ａへ伝わるおそれを抑制できる。

以上により、支柱６１０は、第１部分６３０から第２部分５４０に伝わる波を低減できる。結果として、支柱６１０は、第２部分５４０から基部１７０に伝わる波を低減できる。よって、支柱６１０は、支柱６１０の壁面が振動板となることによって生じる騒音を低減できる。

なお、以上の実施形態及び変形例では、支柱は制振部を一つ備える構成を説明したが、支柱は複数の制振部を備えてもよい。この場合、制振部は、それぞれ経路長Ｌの異なる制振部を複数備えるとよい。支柱は、例えば、第１の制振部が第１の波長の波を低減し、第２の制振部が第２の波長の波を低減するようにそれぞれの経路長Ｌが設定される。これにより、支柱は、複数の波長、すなわち複数の周波数の波を低減できる。

また、支柱は、制振部の経路長Ｌが、第１の波長と第２の波長との公倍数に整数を乗算した長さに設定されてもよい。この場合、支柱は、一つの制振部で第１の波長の波と、第２の波長の波とを低減できる。

以上のように、本実施形態に係る筒状構造物は、風力発電装置の支柱に有用であり、特に、騒音を抑制できる風力発電装置の支柱に適している。

支柱の中心軸を含む面で風力発電装置を切って構成を示す断面図である。支柱の外観を模式的に示す斜視図である。制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。支柱を伝わる波の様子を示す概念図である。変形例１の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。変形例２の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。変形例３の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。変形例４の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。変形例５の制振部を支柱の中心軸を含む面で切って示す断面図である。

符号の説明

１００風力発電装置
１１０−６１０支柱
１１１基礎側端部
１１２ナセル側端部
１１３ナセル台
１１４壁面
１２０−６２０制振部
１３０−６３０第１部分
１３１直管部
１３２斜面部
１３２ａナセル側端部
１３２ｂ−６３２ｂ基部側端部
１４０−５４０第２部分
１４１連結部
１４２制振部材側フランジ
１５０制振材
１５２制振材
１６０ブロッキングマス
１７０基部
１７１基部側フランジ
１７２ａ端部
１８０ナセル
１８１回転軸
１８２変速機
１８２ａ出力軸
１８３発電機
１８３ａ入力軸
１９０羽根
ＣＬ中心軸
ＧＮＤ地面
Ｌ経路長

Claims

振動源が連結される筒状構造物であって、
前記振動源側に配置される第１部分と、
前記第１部分と角度を有して連結される第２部分と、
を含んで構成されることを特徴とする筒状構造物。
前記第１部分と前記第２部分とが成す角度は、７０度以上１１０度以下角度であることを特徴とする請求項１に記載の筒状構造物。
前記第１部分と前記第２部分とが成す角度は、９０度であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の筒状構造物。
前記第１部分は、前記筒状構造物の中心軸に対して斜めに形成される斜面部を含んで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の筒状構造物。
前記第１部分の端部のうち前記振動源とは反対側の端部は、前記振動源から伝わる振動の波の一部を前記振動源側に反射させる反射部であり、
前記第１部分の前記波の伝わる経路の長さは、
前記反射部に向かって前記第１部分を伝わる所定の波長の前記波と、前記反射部で反射した波であって前記振動源側に向かって前記第１部分を伝わる反射波とが、逆位相となる長さに設定されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の筒状構造物。
前記第１部分に設けられて、前記第１部分を伝わる波を吸収する制振材を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の筒状構造物。
前記第２部分に設けられるブロッキングマスを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の筒状構造物。
回転可能に支持される羽根と、前記羽根の回転が入力される発電機とを含んで構成されるナセルを支持する筒状の支柱を備える風力発電装置であって、
前記支柱は、
前記ナセル側に配置される第１部分と、
前記第１部分と角度を有して連結される第２部分と、
を含んで構成されることを特徴とする風力発電装置。