JP2017145714A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転ブレードを備えた風力発電機に関し、特に、施工が容易で低コストを実現したタービンタワーを備えた風力発電機に関する。 The present invention relates to a wind power generator including a rotating blade, and more particularly to a wind power generator including a turbine tower that is easy to construct and realizes low cost.
風力タービンとも称する風力発電機は、再生可能な電気エネルギーを生成するための有力な手段となっている。既知の風力タービンは、風を受けて回転するブレード(3枚が多い)、ブレードの基部を発電機に繋がるローター軸に連結するハブ、発電機などを収納するナセル、及びブレード、ハブ、ナセルを支えると共に、電力ケーブルやセンサーケーブル、電話線や制御ケーブルなどの通り道となるタービンタワー(単にタワーとも称する)で構成される。 Wind power generators, also called wind turbines, have become a powerful means for generating renewable electrical energy. Known wind turbines have blades that rotate in response to wind (many of them are three), a hub that connects the base of the blade to a rotor shaft that connects to the generator, a nacelle that houses the generator, and a blade, hub, and nacelle. In addition to supporting, it is composed of a turbine tower (also simply referred to as a tower) that serves as a path for power cables, sensor cables, telephone lines, control cables, and the like.
前記タワーは、その頂上にナセルが設置される。ナセルには、前記発電機、必要に応じて設けられる増速機(ギアボックス)、配線集束器(トップボックス)、ヨー軸制御・ピッチ制御装置などの機器な収納され、重量も数十トンから百トン前後にもなる。また、ブレードも3枚羽とハブを含めて数十トンにも及ぶ。このようなナセルとブレードを高所に保持するタワーには極めて堅牢で耐震・耐候な構造が要求される。 The tower is provided with a nacelle on the top. The nacelle houses the generators, gearboxes (gearboxes), wiring concentrators (topboxes), yaw axis control / pitch control devices, etc. provided as necessary, and weighs from several tens of tons. It will be around 100 tons. In addition, the blades are several tens of tons including three blades and a hub. Such a tower that holds the nacelle and blades in a high place is required to have a very robust and earthquake- and weather-resistant structure.
このタワーの高さは数十メートルを超えるものが普通で、ウインドファーム(設置地域)の風況によっては百数十メートルに達する高さに達する。このようなタワーは工場からウインドファームに運搬することがきわめて困難であることから、湖上で複数に分割して運搬し、これをウインドファームで組立てる手法を採るのが一般的である。タワーの躯体材料としては、軸長が数メートルのものから20メートル程度(長尺運搬用のトレーラートラックなどの台車のサイズを考慮)のサイズで、通常は円柱状の鉄缶(鋼管)あるいはコンクリート缶(管)からなるセグメント(本発明におけるブロックに相当)で形成され、これをウインドファームに運び、継ぎ足し固定して直立した一本のタワーに組立てる。 The height of this tower usually exceeds several tens of meters. Depending on the wind conditions of the wind farm (installation area), the height can reach several hundreds of meters. Since it is extremely difficult to transport such a tower from a factory to a wind farm, it is a general practice to divide the tower into a plurality of parts on a lake and assemble them in a wind farm. The tower frame material has a shaft length of several meters to 20 meters (considering the size of a truck such as a long trailer truck), and is usually a cylindrical iron can (steel pipe) or concrete It is formed of segments (corresponding to blocks in the present invention) consisting of cans (tubes), which are transported to a wind farm, assembled and fixed into an upright tower.
しかしながら、前記した耐震性、耐候性と共に、台風などの強風にも十分に耐える堅牢さが要求されるため、その継ぎ足し固定手段には特別の配慮が必要である。たとえば、特許文献1には、一方のセグメントの接合部に突条を形成した雄部を、他方のセグメントの接合部には上記突条を受け入れる溝からなる雌部との間にアクリル系発泡接着剤などを介して嵌合し、溶接しない接合とすることで、強度を確保すると共に、耐疲労特性と音響及び振動減衰特性を向上させたタワーが開示されている。上記の接着剤組成物は粘弾性特性を有し、振動エネルギーを吸収して音響及び振動減衰させる特性と共に、高強度及び耐疲労性を備える。
However, in addition to the above-mentioned seismic resistance and weather resistance, it is required to be robust enough to withstand strong winds such as typhoons. Therefore, special consideration is required for the additional fixing means. For example,
また、特許文献2は、鋼板からなる内管と外管の間にコンクリートを充填して鋼管の板厚を低減して全断面溶接に起因する靱性の低下を抑制すると共に、内管の接合位置と外管の接合位置を軸方向で交互にずらすことにより座屈強度を向上させたタワー構造を開示する。 Further, Patent Document 2 is a method in which concrete is filled between an inner pipe and an outer pipe made of a steel plate to reduce the plate thickness of the steel pipe, thereby suppressing a decrease in toughness due to full cross-section welding, and a joining position of the inner pipe. A tower structure in which the buckling strength is improved by alternately shifting the joining position of the outer tube and the outer tube in the axial direction is disclosed.
さらに、特許文献3には、PCコンクリートとRCコンクリートを用いて運搬に好適なサイズとしたブロックをプレファブ化し、ウインドファームで高張力ボルトを用いて組立てるタワーが開示されている。また、コンクリートで分割ブロックをプレファブ化してウインドファーム組立てするものとして特許文献4も挙げることができる。 Further, Patent Document 3 discloses a tower in which a block having a size suitable for transportation using PC concrete and RC concrete is prefabricated and assembled using high tension bolts in a wind farm. Further, Patent Document 4 can also be cited as an example of prefabricating a divided block with concrete and assembling a wind farm.
タワーをブロック化し、ウインドファームに運搬して現場組立てができれば、長尺なタワーの輸送が不要となる。しかしながら、ウインドファームでの施工において、複数ブロックを接続し、所定高さのタワーとするための溶接などの接合作業やその他の機械的結合方法は、ウインドファームの地理的条件、施工時の気候条件、あるいは作業員のスキルに影響されるため、組み立てたタワーの対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを所定範囲に維持することは困難である。 If the tower is made into a block and transported to a wind farm and assembled on-site, it will not be necessary to transport a long tower. However, in wind farm construction, joining work such as welding to connect multiple blocks to form a tower with a predetermined height and other mechanical coupling methods depend on the wind farm's geographical conditions and climatic conditions during construction. Or, since it is affected by the skill of the worker, it is difficult to maintain the external force strength, weather resistance, low noise, durability, etc. of the assembled tower within a predetermined range.
本発明の目的は、タワーを構成するための主要躯体をウインドファームまでの運搬が容易なサイズのブロックとし、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを用いて構成した風力発電機を提供することにある。 The purpose of the present invention is to make the main frame for constructing the tower a block of a size that can be easily transported to the wind farm, and to connect the unit block itself and the block to the external force strength, weather resistance, low noise, durability, etc. The object is to provide a wind power generator constructed using a tower with improved performance.
上記目的を達成するため、本発明は、タワーを構成するためのブロックをウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割した複数のブロックとする。そして、複数のブロックの単位ブロック自体の構造を、形状が異なる複数の異種ピースの粘弾性接合構造とする。また、ブロック間の接合を異種ピース間突合せ構造として、その接合部を上記と同様の粘弾性接合構造とする。さらに、複数ブロックを接合して一本のタワーとし、その外表面を覆って特殊塗料の塗膜を施すことで対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などの要求される特性を満たしたタワーを構築する。こうして得られたタワーの最上部に風力タービンと発電機などを収納したナセルの構造体を搭載して風力発電機とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the blocks constituting the tower are divided into a plurality of blocks divided into sizes that can be easily transported to the wind farm. And the structure of the unit block itself of a some block is made into the viscoelastic joining structure of the several different piece from which a shape differs. Moreover, the joining between blocks is made into the butt | matching structure between different pieces, and the joining part is made into the viscoelastic joining structure similar to the above. In addition, by joining multiple blocks into a single tower and covering the outer surface with a special paint coating, the required characteristics such as external force strength, weather resistance, low noise, and durability are satisfied. Build a tower. A nacelle structure containing a wind turbine and a generator is mounted on the top of the tower thus obtained to obtain a wind generator.
本発明の代表的な構成を記述すれば次のとおりである。すなわち、
(1)ウインドファームに直立したタワーと、前記タワーの上部に搭載した風力タービンと発電機を含む発電構造体を収納したナセルを有する風力発電機であって、
前記タワーは、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズの複数に分割された円筒状のブロックの接合で粘弾性接合構造に構成され、
前記ブロックは、複数の異種ピースの側壁を円形に接合して円筒状に形成されていることを特徴とする。
(2)(1)における前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされていることを特徴とする。
(3)(1)における前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされ、前記異種ピースの前記ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差を有し、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士が接していることを特徴とする。
(4)(1)における前記異種ピースの側壁及び前記段差同士はピース間接着剤とジョイントピンとで粘弾性接合構造で接続されていることを特徴とする。
(5)(1)における前記ブロック間の上下接合は、ブロック間接着剤とジョイントピンで接続されていることを特徴とする。
(6)(5)における前記ブロック間の上下接合では、下側ブロックの一つのピースの上面に対向する上側ブロックの他のピースの下面を円周方向にずらせていることを特徴とする。
(7)(1)における前記複数に分割された円筒状のブロックの接合で構成されたタワーの外表面を覆って特殊塗料の塗膜を有することを特徴とする。
A typical configuration of the present invention will be described as follows. That is,
(1) A wind generator having a tower standing upright on a wind farm, and a nacelle containing a power generation structure including a wind turbine and a generator mounted on the top of the tower,
The tower is configured in a viscoelastic joint structure by joining cylindrical blocks divided into a plurality of sizes that are easy to transport to a wind farm,
The block is formed in a cylindrical shape by joining the side walls of a plurality of different pieces in a circular shape.
(2) The shape of the upper surface side of one block of the different pieces in (1) is larger than the lower surface area, and the upper surface side area of another different piece adjacent to the one of the different pieces is narrower than the lower surface area. It is said that it is said.
(3) The shape of the upper surface side of one block of the different pieces in (1) is larger than the lower surface area, and the upper surface area of another different piece adjacent to the one of the different pieces is smaller than the lower surface area. And having a step for making the upper surface side area and the lower surface side area different in the middle in the axial direction of the block of the different piece, the side wall of the adjacent different piece and the step are in contact with each other Features.
(4) The side walls of the different pieces and the steps in (1) are connected by an adhesive between the pieces and a joint pin with a viscoelastic bonding structure.
(5) The vertical joint between the blocks in (1) is connected by an adhesive between the blocks and a joint pin.
(6) In the vertical joint between the blocks in (5), the lower surface of the other piece of the upper block facing the upper surface of one piece of the lower block is shifted in the circumferential direction.
(7) A coating film of a special paint is provided so as to cover the outer surface of the tower formed by joining the cylindrical blocks divided into a plurality of parts in (1).
上記したように、本発明は、単位ブロック自体の構造を、形状が異なる複数の異種ピースの粘弾性接合構造とし、ブロック間の接合を異種ピース突合せ構造として、接合部を上記と同様の粘弾性接合構造とし、さらに表面を覆って特殊塗料の塗膜を施した。 As described above, according to the present invention, the structure of the unit block itself is a viscoelastic bonding structure of a plurality of different pieces having different shapes, the bonding between the blocks is a different piece butting structure, and the bonding portion is the same viscoelasticity as described above. A bonded structure was applied, and a special paint film was applied to cover the surface.
なお、一般的に受ける風及び温度条件に耐えることができるタワーを構成するようにブロック同士を互いに連結する手段に、特許文献1に開示されたような接着剤組成物を利用することが望ましい。
In addition, it is desirable to use an adhesive composition as disclosed in
本発明は、上記の構成及び後述する実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described configuration and the configuration described in the embodiments described later, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.
本発明によれば、タワーを構成するためのブロックを船積みやトラック輸送が容易なサイズ(〜数メータ、トレーラの荷台の長さサイズ、等)ウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、組み立て手段をジョイントピンと接着剤を用いるものであるため、現場組み立ての作業員のスキルに依存し難いため、組み立て品質が均一化できる。 According to the present invention, the blocks for constructing the tower are divided into sizes that are easy to ship and truck (e.g., a few meters, the length of the trailer loading platform, etc.) and are easily transported to the wind farm, Since the assembly means uses joint pins and an adhesive, it is difficult to depend on the skills of the on-site assembly workers, so the assembly quality can be made uniform.
これにより、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することが可能となる。 This makes it possible to configure a tower with improved external force strength, weather resistance, low noise, durability, etc. by joining the unit block itself and the block. By using this tower, a low-cost and easy-to-maintain wind power generator can be constructed. It becomes possible to provide.
図1は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1を説明する模式図である。本実施例のタワー100は、基礎101の上に構築したタワーベース102に積層した下部構造104と上部構造105で構成される。基礎101は設置場所(建設現場、ウインドファーム)の地耐力(長期許容応力度)に対応した処理で作られている。この基礎にタワーベース102が現場打ちで政策されている。本実施例では、タワーベース102の直径は約5メートル、高さ(タワーの軸方向長さ:長さ)は8メートルとしてある。なお、図示しないが、タワー100の内部には、タワーベース102からナセルを載せる最上部までタワーの長手方向に沿って延びるシャフト(ロボットレール)を持ち、発電機の部品などの運搬と自動交換機能、メンテナンス作業員の昇降等の荷役機能を提供する多機能自動装置(ロボット)が設置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a first embodiment of a turbine tower of a wind power generator according to the present invention. The
タワーベース102の上にタワー本体103が積み上げされる。このタワー本体103の長さは、下部構造104が60メートル、上部構造105が40メートルである。したがって、グラウンドレベルGLからの全体高さは108メートルとなる。上部構造105の最上部であるタワー上端部107にブレード構造やナセルが載置される。
A tower
下部構造104は、外径が5メートルで長さが3メートルの下部ブロック108を20個積み上げており、上部構造105は4メートルで長さが4メートルの上部ブロック112を10個積み上げて構成される。なお、下部構造104の最上部と上部構造105の最下部を結合する上下接続構造106は後述する。上下接続構造106は後述するブロック113で構成される。
The
図2は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1を構成する下部ブロックの構成説明例を示す斜視図で、(a)は上方から見た斜視図、(b)は下方から見た図である。また、図3は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1を構成する下部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、(a)は上側ブロック、(b)は下側ブロックである。そして、図4は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の下部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。 FIG. 2: is a perspective view which shows the structural explanatory example of the lower block which comprises Example 1 of the turbine tower of the wind power generator concerning this invention, (a) is the perspective view seen from upper direction, (b) is from the downward direction FIG. Moreover, FIG. 3 is a perspective view which shows the connection structural example of the lower blocks which comprise Example 1 of the turbine tower of the wind power generator concerning this invention, (a) is an upper block, (b) is a lower block It is. FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the pieces constituting the lower block of the first embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention.
下部ブロック108は、長さ方向に分割された4個のAピースとこのAピースの間に2個のBピースを挟んで円筒状に接合してなる。Aピースは側面からみた形状がT字形で、Bピースは同じくL字形と左右反転L字形とを背中合わせにしてAピースと隣接Aピースの間に嵌装して図2の(a)(b)に示した円筒形としている。本実施例では、下部ブロック108はコンクリート(RC、PCを含む)、高張力鋼板、カーボンファイバーやグラスファイバーを用いたFRP、その他の高強度、高耐候性素材で形成され、その外径d1は5メートル、内径d2は3メートル、高さ(軸方向長さ)h1は3メートルである。
The
この構造としてブロック間を結合する際に、下部ブロックの上側ブロック108(n+1)を水平方向に矢印Y(又はその反対方向)の方向に回転させることで、図3に示したように、下部ブロックの下側ブロック108(n)のAピースの上面に設けたピン穴110が下部ブロックの上側ブロック108(n+1)のBピースの下面に設けたピン穴110に跨って対向した位置になり、これら上下のピン穴110にジョイントピン109を挿通することでAピースとBピースは、ブロック間での上下の相互の結合が強固になる。なお、上側ブロック108(n+1)の下面と下側ブロック108(n)の上面の間には後述する接着剤が介在している。
As shown in FIG. 3, the upper block 108 (n + 1) of the lower block is rotated in the horizontal direction in the direction of the arrow Y (or the opposite direction) when connecting the blocks as this structure. The pin holes 110 provided on the upper surface of the A piece of the lower block 108 (n) of the lower block 108 (n) are opposed to the pin holes 110 provided on the lower surface of the B piece of the upper block 108 (n + 1) of the lower block. By inserting the
図4は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の下部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。図では、分かりやすくするために隠れ線も実線で示した部分もある。この下部ブロック108を構成するAピース108AとBピース108Bは、前記した形状すなわちAピース108Aは側面からみた形状がT字形、Bピース108BはL字形と左右反転L字形とを背中合わせ(図4ではBピース108BとしてL字形の一個のみを示す)した形状となっている。そして、Aピース108AとBピース108Bが接合する部分、すなわちこれらの各ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差116Aと116Bを有している。これらの段差を互いに係合させ、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士を接合している。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the structure of pieces constituting the lower block of the first embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention. In the figure, there are some hidden lines and solid lines for easy understanding. The
Aピース108Aの上面には4個のピン穴110が、下面には2個のピン穴110が設けられている。また、Bピース108Bと結合する面にも各2個のピン穴110が設けられている。Bピース108Bの上面には1個のピン穴110が、下面には2個のピン穴110が設けられている。また、Aピース108Aと結合する面にも前記Aピース108Aのピン穴110に対応する各2個のピン穴110が設けられている。前記Bピース108BのL字形の前記左右反転L字形と接合する面(背面)には2個のピン穴110が設けられ、前記左右反転L字形の前記L字形の背面にも前記左右反転L字形と接合する面(背面)に有する2個のピン穴110と対応する個のピン穴110が設けられている。
Four pin holes 110 are provided on the upper surface of the
Aピース108Aの前記各ピン穴110と対向する前記Bピース108Bのピン穴110の全てにジョイントピン109を通してAピース108AとBピース108Bを結合する。このとき、Aピース108AとBピース108Bの接合面に前記と同様の特殊接着剤を介在させるのが望ましい。また、Bピース108BのL字形のピースと左右反転L字形のピースも同様に接合される。この実施例では、ジョイントピン109は、直径Dが5cm、長さLが15cmとした。従って、ピン穴110の大きさはこのジョイントピン109を挿入・嵌合できるサイズとされる。
The
図5は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1を構成する上部ブロックの構成説明例を示す斜視図である。また、図6は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1を構成する上部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、(a)は上側ブロック、(b)は下側ブロックである。そして、図7は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の上部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of the upper block constituting the first embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention. Moreover, FIG. 6 is a perspective view which shows the example of a connection structure of the upper blocks which comprise Example 1 of the turbine tower of the wind power generator concerning this invention, (a) is an upper block, (b) is a lower block It is. FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the pieces constituting the upper block of the turbine tower of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention.
上部ブロック112は長さ方向に分割された4個のCピースとこのCピースの間に2個のDピースを挟んで円筒状に接合してなる。Cピースは側面からみた形状がT字形で、Dピースは同じくL字形と左右反転L字形とを背中合わせにしてCピースと隣接Cピースの間に嵌装して図5に示した円筒形としている。本実施例では、上部ブロック112も下部ブロック108と同様のコンクリート(RC、PCを含む)、高張力鋼板、カーボンファイバーやグラスファイバーを用いたFRP、その他の高強度、高耐候性素材で形成され、その外径d3は4メートル、内径d4は3メートル(下部ブロックと同じサイズ)、高さ(軸方向長さ)h2は4メートルである。図7は内部を中空としたピースを想定している。
The
この構造としてブロック間を結合する際に、上部ブロックの上側ブロック112(n+1)を水平方向に矢印Y(又はその反対方向)の方向に回転させることで、図6に示したように、上部ブロックの下側ブロック112(m)のAピースの上面に設けたピン穴111が上部ブロックの上側ブロック112(m+1)のBピースの下面に設けたピン穴111’に跨って対向した位置になり、これら上下のピン穴110と111’にジョイントピン109を挿通することでAピースとBピースは、ブロック間での上下の相互の結合が強固になる。なお、上側ブロック112(m+1)の下面と下側ブロック112(m)の上面の間には特殊接着剤が介在している。特殊接着剤としては、アクリル系やエポキシ系接着剤などが好適であるが、粘弾性特性、耐疲労性、振動減衰特性を具備する特性の接着剤であればこれに限るものではない。
As shown in FIG. 6, the upper block 112 (n + 1) of the upper block is rotated in the horizontal direction in the direction of the arrow Y (or the opposite direction) when connecting the blocks as this structure. The
図7は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の上部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。図では、分かりやすくするために隠れ線も実線で示した部分もある。この上部ブロック112を構成するAピース112AとBピース112Bは、前記した形状すなわちAピース112Aは側面からみた形状がT字形、Bピース112BはL字形と左右反転L字形とを背中合わせ(図7ではBピース112BとしてL字形の一個のみを示す)した形状となっている。そして、Aピース112AとBピース112Bが接合する部分、すなわちこれらの各ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差117Aと117Bを有している。これらの段差を互いに係合させ、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士を接合させている。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of the structure of a piece constituting the upper block of the turbine tower of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention. In the figure, there are some hidden lines and solid lines for easy understanding. The A piece 112A and the B piece 112B constituting the
Aピース112Aの上面には4個のピン穴111が、下面には2個のピン穴111が設けられている。また、Bピース112Bと結合する面にも各2個のピン穴110が設けられている。Bピース112Bの上面には1個のピン穴111が、下面には2個のピン穴111が設けられている。また、Aピース112Aと結合する面にも前記Aピース112Aのピン穴110に対応する各2個のピン穴111が設けられている。前記Bピース112BのL字形の前記左右反転L字形と接合する面(背面)には2個のピン穴111が設けられ、前記左右反転L字形の前記L字形の背面にも前記左右反転L字形と接合する面(背面)に有する2個のピン穴110と対応する個のピン穴111が設けられている。
Four pin holes 111 are provided on the upper surface of the A piece 112A, and two
Aピース112Aの前記各ピン穴111と対向する前記Bピース112Bのピン穴111の全てにジョイントピン109を通してAピース112AとBピース112Bを結合する。このとき、Aピース112AとBピース112Bの接合面に特殊接着剤115を介在させるのが望ましい。また、Bピース112BのL字形のピースと左右反転L字形のピースも同様に接合される。この実施例では、ジョイントピン109は、直径Dが5cm、長さLが15cmとした。従って、ピン穴111の大きさはこのジョイントピン109を挿入・嵌合できるサイズとされる。
The A piece 112A and the B piece 112B are coupled to all the pin holes 111 of the B piece 112B facing the respective pin holes 111 of the A piece 112A through the joint pins 109. At this time, it is desirable to interpose the
図8は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。図9は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例1の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を構成する接続ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。 FIG. 8 is an exploded perspective view showing a vertical connection structure for joining the lower block and the upper block of the first embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention. FIG. 9 is a developed perspective view showing a structure example of pieces constituting a connection block constituting a vertical connection structure for joining a lower block and an upper block of the first embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention.
下部ブロック108と上部ブロック112は接続ブロック113で接続される。この接続ブロック113の基本構造は前記した下部ブロック108と同様で、図4の108Aは113A(Eピース)に、108Bは113B(Fピース)に相当する。そして、上部ブロック108との違いは、その上面に設けたピン穴110’の位置を前記した上部ブロック112の下面に設けられているピン穴111’に合わせてある点である。接続ブロック113の上面に設けたピン穴110’は上部ブロック112の下面に設けられているピン穴111’に合致するように図9の[X1>X2]のように内側に寄っている。
The
外径が5メートルで内径が3メートルの下部ブロック108の上に外径が4メートルで内径が3メートルの上部ブロック112を結合するものでは、図9に示したように、上面に設けるピン穴110’をX1=0.75メートル、X2=0.25メートルの位置に設けられる。接続ブロック113は、その他の構造において下部ブロック108と同様である。
In the case where the
ピース組み立て、ブロック間接合に用いるジョイントピンはチタン合金を好適とするが、他の機械的強度、耐久性が同等な材料であればこれに限らない。また、接着剤にはGL−Wind認証に適合する組成物が好適である。 The joint pin used for piece assembly and inter-block joining is preferably a titanium alloy, but is not limited to this as long as it has other mechanical strength and durability equivalent materials. Moreover, the composition suitable for GL-Wind certification | authentication is suitable for an adhesive agent.
上記したように、本実施例では、図8で説明した接続ブロック113で下部ブロックと上部ブロックを結合し、後述するような特殊塗料を外面にコーティングすることで、対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the lower block and the upper block are coupled by the connection block 113 described with reference to FIG. 8, and a special paint as described later is coated on the outer surface. A tower with improved noise and durability can be constructed. By using this tower, it is possible to provide a wind power generator that is inexpensive and easy to maintain.
なお、下部構造と上部構造の上下接続構造には、その下部構造の上面に上部構造との外径の差の分だけの段差(肩)が存在する。この段差には塵埃や雪氷が残存することが予想される。上部構造と下部構造の接合部分には特殊接着剤が充填されているので、上記段差から雨水や塵埃がタワー内部に入り込むことはないので、そのままとして置いてもよい。しかし、段差がタワーの景観の点からは、この段差部分に覆い、例えば横視が台形となるようなカバーを設けたものが実施例2である。実施例2は図面を用いての説明は省略する。このカバーは耐候性がある素材であれば、適宜の材料で製作できる。こうすることで、見栄えに問題のないタワーが得られる In the upper and lower connection structures of the lower structure and the upper structure, there is a step (shoulder) on the upper surface of the lower structure corresponding to the difference in outer diameter with the upper structure. Dust and snow and ice are expected to remain at this level difference. Since the joint portion between the upper structure and the lower structure is filled with a special adhesive, rainwater and dust do not enter the tower from the step, and may be left as they are. However, from the viewpoint of the landscape of the tower, the second embodiment covers the step portion and is provided with a cover that has a trapezoidal shape when viewed from the side, for example. Embodiment 2 will not be described with reference to the drawings. The cover can be made of an appropriate material as long as it is a weather-resistant material. By doing this, you can get a tower that looks fine.
実施例3は、図2示した下部ブロック108の下側のピン穴110の位置を図8と図9で説明した上側のピン穴110’と同様に上部ブロック112のピン穴111’と同じ位置に形成したものである。こうすることで、下部ブロック108と上部ブロック112の2種ルイのブロックのみでタワーを組み立てることが可能となる。本実施例により、ブロックを構成する各ピースの製造コストを低減することができると共に、タワーの組み立て作業に特別のスキルを必要としない、等の利点がある。
In the third embodiment, the position of the
図10は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例4を説明する模式図である。実施例1乃至3と同様に、タワー100の内部には、その長手方向に延びる多機能自動装置が設置されている。また、図11は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例4の下部構造と上部構造を結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。本実施例が実施例1乃至実施例3と異なる点は、下部構造104と上部構造105を接合する上下接続構造106の構造にある。その他の構成は実施例1と同様である。
FIG. 10 is a schematic view for explaining a fourth embodiment of the turbine tower of the wind power generator according to the present invention. As in the first to third embodiments, a multi-function automatic device extending in the longitudinal direction is installed inside the
図11において、下部構造108と上部構造112の構成は実施例1で説明したものと同じである。本実施例では、下部構造108と上部構造112を接続するための上下接続構造106を構成する接続ブロック113を横視が台形状にしたものである。すなわち、接続ブロック113の下側の外径は下部ブロック108の上側の外径と同じで、上側の外径は上部ブロック112の下側の外径と同じである。なお、内径はすべてのブロックで同じである。
In FIG. 11, the structures of the
本実施例によれば、下部ブロック108と上部ブロック112の何れもそれぞれのピースを使用でき、接続ブロック113を1個のみ追加することで、実施例2で説明したカバーなどを要しないで段差のない、かつ見栄えのよいタワーを得ることができる。
According to the present embodiment, each of the
図12は、タワーの建設方法の一例を説明する概念図である。この建設方法(組み立て方法)は、プレファブ工場からウインドファームに搬入したブロックを積み上げロボット(自動クレーン))あるいは人間が操作するクレーンなどで一個ずつ積み上げて行く方法です。下部ブロック108を所定数積み上げた後、その上に逗子しない上部ブロックを積み上げる。図12は下部ブロックの積み上げのみを示す。
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an example of a tower construction method. This construction method (assembly method) is a method in which the blocks brought into the wind farm from the prefab factory are stacked one by one using a robot (automatic crane) or a crane operated by a human. After a predetermined number of
図13は、タワーの建設方法の他の例を説明する概念図である。図13では、ウインドファームに搬入したブロックの複数(ここでは5個)を接合してプレアセンブルドブロック118とする(図13(a))。これを大型のクレーン131でタワーに組み立てる。図(図13(b))。図13には下部構造104の組み立てのみを示してあるが、この上に積み上げる上部構造105も同様のプレアセンブルドブロックとして積み上げる。なお、図13には図示していないが、タワーとなるブロックの中心部には多機能自動装置すなわちロボットの主要部を構成するシャフト状のレールが設置される。このレールの回りに下部構造104のブロックと上部構造105のブロックが積み重ねられる。図13で説明した方法で下部ブロックと上部ブロックを積み上げてタワー基体を構成した後、タワー外表面に特殊塗料をコーティングする。
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating another example of a tower construction method. In FIG. 13, a plurality of blocks (here, 5) carried into the wind farm are joined to form a pre-assembled block 118 (FIG. 13A). This is assembled into a tower with a
図14は、タワーのソーラと表面に特殊塗料をコーティングする様子を説明する模式図で、(a)はタワーに設置した塗装マシンを示し、同図(b)は塗装マシンによる特殊塗料の塗布作業動作の説明図である。塗装マシン(塗装ロボットとも称する)121は塗料をスプレーするためのノズル部122を1または複数個持ち、昇降・回転機構部123を有する。
14A and 14B are schematic diagrams for explaining a state where the tower solar and the surface are coated with the special paint. FIG. 14A shows the painting machine installed on the tower, and FIG. 14B shows the application of the special paint by the painting machine. It is explanatory drawing of operation | movement. A painting machine (also referred to as a painting robot) 121 has one or a plurality of
この塗装マシンをタワー100の外面に取り付け、タワー100の周囲を矢印Rのように回転しながら特殊塗料をコーティングする。そして、このコーティングをしながら順次タワーに沿って矢印Vのように上昇する。コーティング作業は、必要に応じて上昇と下降を繰り返して特殊塗料を所要の厚さ、所要の仕上げ品質の塗膜を形成する。図14は塗装マシン121でタワーの下部構造104をコーティングする場面を示すが、上部構造のコーティングも同様に行う。
This painting machine is attached to the outer surface of the
図15は、特殊塗料をコーティングしたブロックの断面構造の説明図である。このブロックはタワーの下部構造104を構成する下部ブロック108(n−1)と108(n)と接続部分の模式断面で、本実施例では中空であるが、説明を簡素かするため、全て斜線で示した。また、ジョイントピンも図示を省略した。図中、108(n)bは下部ブロック108(n)の下面(下周面)、108(n−1)uは下部ブロック108(n−1)の上面(上周面)である。また、108(n)sは上部ブロックの側壁、108(n−1)sはじょう下部ブロックの側壁である。下部ブロック108(n−1)の上面108(n−1)uと上部ブロック108(n)の下面108(n)bの間には特殊接着剤124が介在している。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of a block coated with a special paint. This block is a schematic cross section of the connecting portion of the lower blocks 108 (n-1) and 108 (n) constituting the
特殊接着剤124とジョイントピンで接続された下部ブロック108(n−1)と108(n)の外面には図14で説明した特殊コーティング125が施されている。上部ブロック112の接続部分も同様である。このコーティングを施すことで、ブロックの接続部分の表面はスムーズになり、タワーの強度も向上する。この特殊コーティング125は、耐衝撃、耐摩耗性、防錆、防食、防爆性、防塩性等を備えた塗料(フッ素系、シリコン系ウレタン系等)を用いるのが望ましい。
The
図16は、本発明に係る風力発電機の全体形状の説明図で、同図(a)は正面を、同図(b)は側面を示す。この風力発電機は前記したタワー100の最上部に3枚のブレード1とナセル50が搭載されている。ブレード1はハブ30に取り付けられて、タワー100の軸線(垂直線)に対してθ度(例えば4度)の仰角を持って回転するように取り付けられる。
FIG. 16 is an explanatory view of the overall shape of the wind power generator according to the present invention, where FIG. 16 (a) shows the front and FIG. 16 (b) shows the side. In this wind power generator, three
本実施例のタワー本体103の高さは10メートルで木曽101とタワーベースを含めた全体の高さは約108メートルで、ブレードの回転半径は60メートルである。ナセル50には、発電機や必要に応じてギアボックス、制御ボックス、昇降機等が収納されている。
In this embodiment, the height of the tower
タワーの内部には、その長手方向に沿って基礎部分からナセルに達するシャフトを含んで、部品などの自動交換、メンテナンス作業員の運搬、荷役機能を提供する多機能自動装置(ロボット)が設置されている。発電機で発電された電力はこのシャフト内部を通して基礎部に取り出される。 Inside the tower is a multi-function automatic device (robot) that includes a shaft that reaches the nacelle from the foundation part along the longitudinal direction, and provides automatic replacement of parts, transportation of maintenance workers, and cargo handling functions. ing. The electric power generated by the generator is taken out to the foundation through the shaft.
以上説明したように、本発明によれば、タワーを構成するためのブロックを船積みやトラック輸送が容易なサイズ、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、組み立て手段をジョイントピンと接着剤を用いるものであるため、現場組み立ての作業員のスキルに依存し難いため、組み立て品質が均一化でき、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the blocks constituting the tower are divided into sizes that can be easily loaded and transported by truck, and those that can be easily transported to the wind farm. Because it is used, it is difficult to depend on the skills of the on-site assembly workers, so the assembly quality can be made uniform, and the unit block itself and the connection between the blocks improve external force strength, weather resistance, low noise, durability, etc. The tower can be configured, and by using this tower, it is possible to provide a low-cost and easy-to-maintain wind power generator.
1:ブレード
30:ハブ
50:ナセル
100:タワー
101:基礎
102:タワーベース
103:タワー本体
104:タワーベースに積層した下部構造
105:タワーベースに積層した上部構造
106:上下接続構造
107:タワー上端部
108:下部ブロック
109:ジョイントピン
110、111:ピン穴
112:上部ブロック
113:接続ブロック
115:特殊接着剤
116A、116B:段差
117A、117B:段差
118:プレアセンブルドブロック
121:塗装マシン
122:塗料をスプレーするためのノズル部
123:昇降・回転機構部
124:特殊接着剤
125:特殊コーティング
1: Blade 30: Hub 50: Nacelle 100: Tower 101: Foundation 102: Tower base 103: Tower main body 104: Lower structure laminated on the tower base 105: Upper structure laminated on the tower base 106: Vertical connection structure 107: Upper end of the tower Portion 108: Lower block 109:
Claims (7)
前記タワーは、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズの複数に分割された円筒状のブロックの接合で粘弾性接合構造に構成され、
前記ブロックは、複数の異種ピースの側壁を円形に接合して円筒状に形成されていることを特徴とする風力発電機。 A wind generator having a tower standing upright on a wind farm and a nacelle containing a power generation structure including a wind turbine and a generator mounted on the top of the tower,
The tower is configured in a viscoelastic joint structure by joining cylindrical blocks divided into a plurality of sizes that are easy to transport to a wind farm,
The block is formed in a cylindrical shape by joining the side walls of a plurality of different pieces in a circular shape.
前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされていることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The upper surface side area of the block of one of the different pieces is larger than the lower surface area, and the upper surface area of another different piece adjacent to the one of the different pieces is narrower than the lower surface area. Wind power generator.
前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされ、前記異種ピースの前記ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差を有し、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士が接していることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The upper surface side area of one block of the different piece is larger than the lower surface area, and the upper surface side area of another different piece adjacent to the one of the different pieces is narrower than the lower surface side area. A wind power generator comprising a step for making the upper surface side area different from the lower surface side area in the axial direction middle of the block, wherein the side walls of adjacent different pieces and the steps are in contact with each other.
前記異種ピースの側壁及び前記段差同士はピース間接着剤とジョイントピンとで粘弾性接合構造で接続されていることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator according to claim 1, wherein the side walls of the different pieces and the steps are connected to each other by a viscoelastic bonding structure with an adhesive between the pieces and a joint pin.
前記ブロック間の上下接合は、ブロック間接着剤とジョイントピンで接続されていることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
The wind power generator is characterized in that the upper and lower joints between the blocks are connected by an adhesive between the blocks and a joint pin.
前記ブロック間の上下接合では、下側ブロックの一つのピースの上面に対向する上側ブロックの他のピースの下面を円周方向にずらせていることを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 5,
In the vertical joint between the blocks, the lower surface of the other piece of the upper block facing the upper surface of one piece of the lower block is shifted in the circumferential direction.
前記複数に分割された円筒状のブロックの接合で構成されたタワーの外表面を覆って特殊塗料の塗膜を有することを特徴とする風力発電機。 The wind power generator according to claim 1,
A wind power generator characterized by having a coating film of a special paint covering an outer surface of a tower configured by joining cylindrical blocks divided into a plurality.
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