JP2016148286A

JP2016148286A - 風力発電装置

Info

Publication number: JP2016148286A
Application number: JP2015025560A
Authority: JP
Inventors: 山田　清; Kiyoshi Yamada; 清山田
Original assignee: SANKEI KANAGATA KOGYO CO Ltd
Current assignee: SANKEI KANAGATA KOGYO CO Ltd
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18

Abstract

【課題】荒天時の暴風や雷による直接的な影響、及び、その影響を避けるための構造によって破損したり、故障したりする恐れの少ない風力発電装置を提供すること。【解決手段】地面を掘削し、掘削した空間に上部が開口した囲い壁を設けることで形成した収納スペースと、収納スペースの開口を封止する蓋と、によって形成された略密閉空間に収納することが可能な風力発電装置であって、水平軸風車部と、水平軸風車部を支持すると共に下部に重量部を有するタワー部と、土台部と、回動装置部と、からなり、土台部は、第一回動軸を有し、第一回動軸は、タワー部を、軸支しており、回動装置部のタワー部を回動させようとする力とタワー部の重量部のバランスによって、タワー部及び水平軸風車部が第一回動軸を軸として、一つの鉛直面内で円周に沿って回動することを特徴とする、風力発電装置。【選択図】図１

Description

本発明は、荒天時の影響で破損したり、故障したりすることがない風力発電装置に関するものである。

現在普及している大型の風力発電装置は、水平軸三枚翼風車が主流である。しかしながら、水平軸型風車は、荒天時の強風や雷などの影響を受けて破損したり、故障したりする問題が従来からあった。そのため、近年では下記特許文献に記載されるような風力発電装置の暴風対策構造が提案されている。

特許文献１では、風力発電装置の支持部材に可動部と呼ばれる折れ曲がる構造を持たせると共に、油圧シリンダの伸縮する力だけによって風力発電装置を折り曲げて、風力発電装置の翼部をカバーに収納することが可能な風力発電装置の暴風対策構造が提案されている。

特開２００６−２９１９４３号公報

しかしながら、前記特許文献１で提案されるような風力発電装置の暴風対策構造では、折れ曲がる部分である可動部や油圧シリンダへの負荷が大きく破損しやすいし、荒天時の影響による風力発電装置の翼部以外の破損や故障対策としては脆弱である問題があった。

本発明は上記実情を考慮したもので、その解決課題は、荒天時の暴風や雷による直接的な影響、及び、その影響を避けるための構造によって破損したり、故障したりする恐れの少ない風力発電装置を提供することである。

前記の課題を解決するための本発明は、地面を掘削し、掘削した空間に上部が開口した囲い壁を設けることで形成した収納スペースと、収納スペースの開口を封止する蓋と、によって形成された略密閉空間に収納することが可能な風力発電装置であって、水平軸風車部と、水平軸風車部を支持すると共に、下部に重量部を有するタワー部と、土台部と、回動装置部と、からなり、土台部は、第一回動軸を有し、第一回動軸は、タワー部を、軸支しており、回動装置部は、タワー部に機械的に連繋しており、回動装置部のタワー部を回動させようとする力とタワー部の重量部のバランスによって、タワー部及びタワー部に支持された水平軸風車部が第一回動軸を軸として、一つの鉛直面内で円周に沿って回動することを特徴とする。

本発明のような構成であれば、荒天時には、略密閉空間に風力発電装置全体を収納することができるため、暴風や雷による影響で翼以外の部位も含めて破損したり、故障したりする恐れはないし、暴風や雷による影響を避けるために設けた構造でかえって負荷がかかって破損や故障したりする箇所もないため、従来のものに比べて格段に優れた実用性の高いものとなる。

（イ）、（ロ）図は、本発明による風力発電装置の使用状態を示す概念図であって、（イ）図は、発電する際の風力発電装置を示す概念図、（ロ）図は、荒天時に風力発電装置のタワー部を横倒しにして収納する状態を示す概念図である。（イ）、（ロ）図は、本発明による風力発電装置の構造を示す概念図であって、（イ）図は、発電している際の風力発電装置の構造を示す概念図、（ロ）図は、荒天時に風力発電装置のタワー部を横倒しにして収納する状態の構造を示す概念図である。（イ）、（ロ）、（ハ）図は、本発明による風力発電装置における水平軸風車部の翼を示す正面図であって、（イ）図は、三枚翼の正面図、（ロ）図は、八枚翼の正面図、（ハ）図は、十二枚翼の正面図である。（イ）、（ロ）図は、本発明による風力発電装置の他の実施形態例を示す概念図である。（イ）、（ロ）図は、本発明による風力発電装置における回動装置部の他の実施形態例を示す概念図である。

以下、この発明の実施の形態を図１から図５を参照して詳細に説明する。まず、本発明による風力発電装置１０は、図１（イ）、（ロ）に示すように、地面１００を掘削し、掘削した空間に上部が開口した囲い壁４１を設けることで形成した収納スペース４０と、収納スペース４０の開口を封止する蓋５０と、によって形成された略密閉空間に収納することが可能な風力発電装置１０である。そして、囲い壁４１は、例えばコンクリート等で製作されたものであって、この囲い壁４１と、金属等で製作された蓋５０に囲まれた略密閉空間の収納スペース４０は、図１（ロ）に示すように、本発明の風力発電装置１０が横倒した状態ですっぽり収納できるだけの体積を有している。なお、この収納スペース４０は、図１（イ）、（ロ）に示すように平らな地平面を有する地面１００に設けてもよいし、図４（イ）に示すように、盛り土をした地面１００に設けても問題ない。

そして、本発明による風力発電装置１０は、図２（イ）、（ロ）に示すように、水平軸風車部１１と、タワー部１５と、土台部２０と、回動装置部３０と、からなる。

水平軸風車部１１は、風を受けて回る翼１２と、ナセル１４のローター軸に翼１２を連結するためのハブ１３と、増速機や発電機、ブレーキ装置、ローター軸、発電機軸、インバーター、変圧器等が格納されるナセル１４と、からなると共に、後述するタワー部１５によって支持されるものである。そして、水平軸風車部１１は発電時には翼１２の回転軸が絶えず変化する風向きに対し平行であるためと、荒天時に収納するために、図示しない動力を使って能動的に方位を制御する方位制御手段を有している。なお、この水平軸風車部１１の翼１２は、図３（イ）に示すような三枚翼のものが現在主流であるが、図３（ロ）、（ハ）に示すような、より風の力を受けやすい八枚翼や十二枚翼のものであっても問題ないし、そのような多翼型の翼１２であれば、その直径も小さいものであってよい。

タワー部１５は、翼１２と、ハブ１３と、ナセル１４からなる水平軸風車部１１を支え、図示しない各種のケーブルの通り道にもなる中空の鋼鉄製支持物であって、その上端はナセル１４に連結している。そして、前記した方位制御手段は、このタワー部１５とナセル１４の連結部に備えられていてもよい。そして、タワー部１５の下部には、重りとなる重量部１７が備えられていると共に、後述する回動装置部３０に機械的に連繋する連繋部１６を備えている。そして、タワー部１５は、図２（イ）、（ロ）に示すように、後述する土台部２０の第一回動軸２１によって軸支されており、図１（ロ）、図２（ロ）に示すように、一つの鉛直面内で円周に沿って回動することが可能である。

土台部２０は、図２（イ）、（ロ）に示すように、第一回動軸２１を備えており、回動装置部３０が、動力シリンダ部３０である場合は第二回動軸２２を備えることも可能なものである。第一回動軸２１は、タワー部１５を軸支し、第二回動軸２２は、後述する動力シリンダ部３０を軸支している。なお、この土台部２０の第一回動軸２１周辺の形状は、重心位置が下部にあり、且つ、タワー部１５とタワー部１５に支持される水平軸風車部１１を横倒しして収納する際に邪魔にならない形状、例えば略台形形状であることが望ましい。また、第一回動軸２１の位置は、土台部２０の上部付近であることが望ましく、且つ、タワー部１５が回動する際に、特にタワー部１５下部に備えられた重量部１７が底面等に引っかからないような位置であることが望ましい。また、第二回動軸２２は、タワー部１５が直立した際に、後述する動力シリンダ部３０の位置が水平になる位置、言い換えるならば、後述する動力シリンダ部３０のプランジャ３１が水平に往復運動可能な位置に備えられていることが望ましい。

そして、回動装置部３０である動力シリンダ部３０は、油圧式、又は電動式のものであって、往復運動可能なプランジャ３１を備えている。そして、プランジャ３１は前記したように、タワー部１５の連繋部１６に機械的に連繋しており、プランジャ３１の往復運動によってタワー部１５の回動が引き起こされるようになっている。そして、動力シリンダ部３０は、土台部２０の第二回動軸２２に回動自在な状態で軸支されており、プランジャ３１の往復運動の力が、タワー部１５及びタワー部１５に支持された水平軸風車部１１の一つの鉛直面内で円周に沿って回動する力にスムーズに変換され、余計な負荷がかからないようになっている。

以上のような本発明による風力発電装置１０は、発電する際には、図１（イ）、図２（イ）に示すように、タワー部１５の重量部１７の重さと、動力シリンダ部３０のプランジャ３１の突出によって直立状態を保っている。そして、荒天時の暴風や雷による影響によって、破損や故障する可能性がある場合には、図１（ロ）、図２（ロ）に示すように、水平軸風車部１１の翼１２の向きを方位制御手段によって調整する、より詳しく述べるならば、水平軸風車部１１の翼１２の向きを、タワー部１５の回動する鉛直面と直交する向きにすると共に、動力シリンダ部３０のプランジャ３１の埋没と、タワー部１５の重量部１７の重さによって、タワー部１５及びタワー部１５に支持された水平軸風車部１１は、第一回動軸２１を軸として一つの鉛直面内で円周に沿って回動する。なお、タワー部１５の回動の際には、動力シリンダ部３０もその動きに連動して回動し、プランジャ３１を含め動力シリンダ部３０に、極度の負荷がかからないようになっている。そして、本発明による風力発電装置１０は、直立状態から９０度回転した状態で収納されることがスペース的には望ましいが、その際には、図４（ロ）に示すように水平軸風車部１１の翼１２を上向きの状態で収納してもよい。

なお、本発明の風力発電装置１０は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、タワー部１５を上下動させるような機能を付加してもよいし、複数の風力発電装置１０を同時に回動させるような機構を設ける構成でもよい。また、一つの収納スペース４０に複数の風力発電装置１０を収納させてもよい。そして、回動装置部３０として、図５（イ）、（ロ）に示すように、歯車を用いたり、ウォームギアを用いたりしてもよいし、風力発電装置１０を収納スペース４０の収納する際に蓋５０を閉めなくてもよい。

１０風力発電装置
１１水平軸風車部
１２翼
１３ハブ
１４ナセル
１５タワー部
１６連繋部
１７重量部
２０土台部
２１第一回動軸
２２第二回動軸
３０回動装置部（動力シリンダ部）
３１プランジャ
４０収納スペース
４１囲い壁
５０蓋
１００地面

Claims

地面を掘削し、掘削した空間に上部が開口した囲い壁を設けることで形成した収納スペースと、収納スペースの開口を封止する蓋と、によって形成された略密閉空間に収納することが可能な風力発電装置であって、
水平軸風車部と、水平軸風車部を支持すると共に下部に重量部を有するタワー部と、土台部と、回動装置部と、からなり、
土台部は、第一回動軸を有し、
第一回動軸は、タワー部を、軸支しており、
回動装置部は、タワー部に機械的に連繋しており、回動装置部のタワー部を回動させようとする力とタワー部の重量部のバランスによって、タワー部及びタワー部に支持された水平軸風車部が第一回動軸を軸として、一つの鉛直面内で円周に沿って回動することを特徴とする、風力発電装置。