JP6145056B2 - 風力発電装置用タワー及び風力発電装置 - Google Patents
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Description
この風力発電装置に用いられるタワーは、風力タービン(ロータ)自体の重量と、タービンブレード及びタワー自体に加わる風荷重によって生じるトルクとの両方から生じる応力に耐えるように構成する必要がある。この応力は特にタワーとタワーを支持部する支持部との境界付近に集中しやすく、特許文献1には、この応力に耐えるためにタワーの底部を溶接によって固定することが望ましい旨が記載されている。
すなわち、特許文献1に記載のようにタワーの底部を溶接によって固定しても、タワーと支持部との境界部分が上記応力に耐えることが困難となる状況が増えつつある。
筒状のタワー本体と、
前記タワー本体を支持する支持部から前記タワー本体の高さ方向に沿って延在するように前記タワー本体の内周面に設けられる複数の補強部材と、を備え、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の周方向に間隔を空けて配置される。
前記複数の補強部材の上端部を連結するように前記タワー本体の内周面に設けられたリング状部材を更に有する。
前記複数の補強部材の各々と前記リング状部材と前記タワー本体の三つが一点で接触しないように、前記複数の補強部材の各々の上端部のうち前記タワー本体の径方向における外側端部には、切欠き部が設けられている。
前記タワー本体は、複数の筒状部材の端部同士を連結することによって構成され、
前記リング状部材は、前記複数の筒状部材の端部同士を連結するためのフランジを兼ねる。
前記複数の補強部材の各々における上端部のうち前記タワー本体の径方向における内側端部には、前記複数の補強部材の各々の前記タワー本体の径方向における幅が前記上端部から下方に向かうにつれて大きくなるように切欠き部が設けられている。
前記タワー本体には、ドア用開口部が設けられており、
前記ドア用開口部は、前記タワー本体の周方向において前記複数の補強部材の何れか隣合う二つの間に配置される。
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の径方向に沿って放射状に配置される第1補強部材群と、前記支持部内に立設された複数のリブの延設方向に沿って前記複数のリブの上方にそれぞれ配置される第2補強部材群と、を含む。
上記(7)に記載の風力発電装置用タワーによれば、複数の補強部材は、タワー本体の径方向に沿って放射状に配置される第1補強部材群と、支持部内に立設された複数のリブの延設方向に沿って複数のリブの上方にそれぞれ配置される第2補強部材群と、を含むため、風車が受けた荷重がタワー本体を介して支持部に伝達される際に、支持部内に立設された複数のリブを効果的に機能させつつ、放射状に配置された第1補強部材群によって荷重を支持部に効果的に分散することができる。これにより、タワー本体と支持部との境界での応力集中が低減され、タワー本体及び支持部の破損を効果的に抑制することができる。
少なくとも一つのブレードを含むロータと、
ロータの回転エネルギーが伝達されて駆動される発電機と
上記(1)〜(7)の何れか1項に記載の風力発電装置用タワーと、を備える。
図1に示すように、風力発電装置1は、水面に浮かぶ浮体20と、浮体20に設置された風力発電機10からなる。
また、3つのコラム22A,22B,22Cには、係留索26がそれぞれ連結されている。係留索26には水底に固定された不図示のアンカーが連結されており、これにより、漂流力や回転モーメントに抵抗して浮体20が海上に係留される。
これにより、タワー本体28から複数の補強部材30へ荷重が伝達される際に、リング状部材34を介することによって該荷重が効果的に分散されるため、タワー本体28と支持部32との境界での応力集中の低減効果を効果的に高めることができる。
複数の補強部材30の各々とリング状部材34とタワー本体28の三つが一点で接触する場合、該一点に応力が集中しその周囲が破損しやすい。そこで、上述のように切欠き部30A1を設けることにより、該破損を効果的に抑制することができる。
タワー本体のドア用開口部35の周囲には、特に応力が集中しやすいためコーミング等による補強が必要になりやすい。この点、上述の複数の補強部材30の何れか隣合う二つの間にドア用開口部35を配置することにより、ドア用開口部35の周囲に生じる応力を低減することができる。これにより、タワー本体28の破損を抑制しつつ、コーミング等のドア用開口部35のための補強構成を簡素化することができる。
タワー本体のダクト用開口部37の周囲には、応力が集中しやすいため、上述の複数の補強部材30の何れか隣合う二つの間にダクト用開口部37を配置することにより、ダクト用開口部37の周囲に生じる応力を低減することができる。これにより、タワー本体28の破損を抑制することができる。
なお、風荷重に対する強度確保の観点から、図2及び図3に示す第2補強部材群G2及びリブ36は、主風向(基本的にはその地点における最も頻度の高い風向)に沿った方向(好ましくは一致する方向)に延設することが望ましく、図1に示すような浮体式の風力発電装置1においては浮体20のピッチ方向(前後揺動方向)に一致する方向(好ましくは一致する方向)に延設することが望ましい。
図4に示す構成のうち図1〜図3を用いて説明した構成と同じ構成については、共通の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。
複数の筒状部材の端部同士を連結するためのフランジ38を上記リング状部材34として利用することにより、リング状部材34をフランジ38とは別に新たに設けることなく簡易な構成で、タワー本体28及び支持部32の破損を効果的に抑制することができる。なお、図4に示すタワー6と支持部32との境界部分Pの内部構造は、上述したフランジ38,39に関する構成以外は、図2及び図3に示した構成と共通であるため、該共通部分の説明は省略する。
図5に示す構成のうち図1〜図4を用いて説明した構成と同じ構成については、共通の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。
複数の補強部材30の各々とタワー本体28との境界のうち、複数の補強部材30の各々における上端部30Aとタワー本体28との境界には、特に応力集中が発生しやすい。したがって補強部材30の各々における上記内側端部に切欠き部30A2を設けることにより、タワー本体28と補強部材30の上端部30Aとの境界での応力集中が低減され、タワー本体28及び補強部材30の破損を効果的に抑制することができる。
例えば、図1には風力発電装置1として浮体式のものを例示したが、着底式の洋上風力発電装置であってもよいし、陸上風力発電装置であってもよい。すなわち、いずれの方式の風力発電装置であっても、風力発電装置用タワーと該タワーを支持する支持部(基礎)との境界部分に図2〜図5を用いて例示した応力集中低減のための構造を適用することが可能である。
2 ブレード
3 ロータ
4 ハブ
5 ナセル
6 タワー
9 発電機
10 風力発電機
20 浮体
22A センターコラム
22B レフトコラム
22C ライトコラム
24A 第1ロワーハル
24B 第2ロワーハル
26 係留索
28 タワー本体
28a 内周面
28A,28B 筒状部材
30 補強部材
30A1,30A2 切欠き部
30A 上端部
32 支持部
32A 天板
34 リング状部材
35 ドア用開口部
36 リブ
37 ダクト用開口部
38 フランジ
39 フランジ
G1 第1補強部材群
G2 第2補強部材群
P 境界部分
Claims (8)
- 風力発電装置用タワーであって、
円形断面形状を有し、周方向に連続する筒状のタワー本体と、
前記タワー本体を支持する支持部から前記タワー本体の高さ方向に沿って延在するように前記タワー本体の内周面に設けられる複数の補強部材と、を備え、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の周方向に間隔を空けて配置され、
前記タワー本体には、ドア用開口部が設けられており、
前記ドア用開口部は、前記タワー本体の周方向において前記複数の補強部材の何れか隣合う二つの間に配置される風力発電装置用タワー。 - 前記複数の補強部材の上端部を連結するように前記タワー本体の内周面に設けられたリング状部材を更に有する請求項1に記載の風力発電装置用タワー。
- 風力発電装置用タワーであって、
筒状のタワー本体と、
前記タワー本体を支持する支持部から前記タワー本体の高さ方向に沿って延在するように前記タワー本体の内周面に設けられる複数の補強部材と、
前記複数の補強部材の上端部を連結するように前記タワー本体の内周面に設けられたリング状部材と、備え、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の周方向に間隔を空けて配置され、
前記タワー本体には、ドア用開口部が設けられており、
前記ドア用開口部は、前記タワー本体の周方向において前記複数の補強部材の何れか隣合う二つの間に配置され、
前記複数の補強部材の各々と前記リング状部材と前記タワー本体の三つが一点で接触しないように、前記複数の補強部材の各々の上端部のうち前記タワー本体の径方向における外側端部には、切欠き部が設けられている風力発電装置用タワー。 - 前記タワー本体は、複数の筒状部材の端部同士を連結することによって構成され、
前記リング状部材は、前記複数の筒状部材の端部同士を連結するためのフランジを兼ねる請求項2又は3に記載の風力発電装置用タワー。 - 風力発電装置用タワーであって、
筒状のタワー本体と、
前記タワー本体を支持する支持部から前記タワー本体の高さ方向に沿って延在するように前記タワー本体の内周面に設けられる複数の補強部材と、を備え、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の周方向に間隔を空けて配置され、
前記タワー本体には、ドア用開口部が設けられており、
前記ドア用開口部は、前記タワー本体の周方向において前記複数の補強部材の何れか隣合う二つの間に配置され、
前記複数の補強部材の各々における上端部のうち前記タワー本体の径方向における内側端部には、前記複数の補強部材の各々の前記タワー本体の径方向における幅が前記上端部から下方に向かうにつれて大きくなるように切欠き部が設けられている風力発電装置用タワー。 - 風力発電装置用タワーであって、
筒状のタワー本体と、
前記タワー本体を支持する支持部から前記タワー本体の高さ方向に沿って延在するように前記タワー本体の内周面に設けられる複数の補強部材と、を備え、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の周方向に間隔を空けて配置され、
前記タワー本体には、ドア用開口部が設けられており、
前記ドア用開口部は、前記タワー本体の周方向において前記複数の補強部材の何れか隣合う二つの間に配置され、
前記複数の補強部材は、前記タワー本体の径方向に沿って放射状に配置される第1補強部材群と、前記支持部内に立設された複数のリブの延設方向に沿って前記複数のリブの上方にそれぞれ配置される第2補強部材群と、を含む風力発電装置用タワー。 - 前記複数の補強部材は、それぞれ、前記周方向における複数の位置において前記タワー本体の径方向に沿って放射状に配置された第1補強部材群を含む請求項1乃至6の何れか一項に記載の風力発電装置用タワー。
- 少なくとも一つのブレードを含むロータと、
前記ロータの回転エネルギーが伝達されて駆動される発電機と
請求項1〜7の何れか1項に記載の風力発電装置用タワーと、を備える風力発電装置。
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