JP4959439B2 - 風力発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置に関する。

近年、風力発電装置における出力の増大等を目的として、風車の大型化が図られている。風車が大型化されると、それに伴い風車のハブまでの高さが高くなり、同時に、ナセルの重量も増加していた。
このような変化に対応するため、風車を建設する際に用いられるクレーンも大型化し、建設費用が増大するという問題があった。

このような問題を解決するため、風車の回転翼や、ナセル等を分割して風車を建設する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
上述の方法によれば、建設に用いられるクレーンの大型化を抑制し、建設費用の増大を抑制できた。
"４つの新提案"、０２：分解ナセルと分割翼、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１８年１０月０５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｅｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｗｉｎｄ／ｔｅｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＞

上述の方法では、ナセルを架構部、伝達機構部、および、ハブ部の３つに分割することにより、これらを支柱の先端に引上げるクレーンの大型化を抑制していた。この方法では、まず、架構部を支柱の先端に配置し、その後に、伝達機構部等を上方から架構部に配置していた。そのため、架構部の上面は、伝達機構部等が配置できるように開放されていた。

すると、建設の最中に雨などが、開放された上面から架構部内に侵入する恐れがあるため、小雨程度の天候であっても、風車の建設に支障が発生する恐れがあった。

さらに、ハブ部の回転を伝達する伝達機構部を、発電機等が設けられた架構部に据付けるため、両者の間のアライメントが大きくずれる恐れもあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特に大型の風力発電装置における建設費用の抑制を図るとともに、天候による建設時の制限を緩和することができる風力発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風力発電装置は、複数の風車回転翼が取り付けられ、該複数の風車回転翼が受けた風力により回転駆動されるロータヘッドと、支柱の上に配置され、前記ロータヘッドが取り付けられるナセルを構成する前部分割体と、該前部分割体に取り付けられ、前記ナセルを構成する後部分割体と、前記前部分割体に設けられ、前記ロータヘッドおよび前記支柱との間で、前記ロータヘッドにかかる荷重を支持する前部フレームと、前記後部分割体に設けられ、前記前部フレームに取り付けられる後部フレームと、前記前部分割体の周囲を覆う前部カバーと、前記後部分割体の周囲を覆う後部カバーと、が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ナセルが前部分割体と後部分割体とから構成されているため、一体型のナセルと比較して、風力発電装置を建設する際に必要とされるクレーンの小型化を図ることができる。さらに、前部分割体および後部分割体を運搬する車両は、一体型のナセルを運搬する車両と比較して小型の車両を用いることができる。このように、大型のクレーンや車両を用いる必要がないため、建設費用の増大を防止できる。

前部分割体および後部分割体は、それぞれ、前部カバーおよび後部カバーに覆われているため、風力発電装置を建設する際に、天候の影響を受けにくくなる。例えば、雨天等であっても前部および後部分割体の内部への雨水の浸入を防止できる。

上記発明においては、前記前部フレームは鋳造により形成されていることが望ましい。

本発明によれば、前部フレームの形状の自由度が高くなるため、前部フレームをロータヘッドにかかる荷重を支持するのに適した形状に形成することができる。そのため、前部フレームの重量増加を防止でき、風力発電装置の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

上記発明においては、前記前部分割体と前記支柱の先端との間には、前記ナセルおよびロータヘッドを垂直軸線回りに回転可能とする旋回分割体が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、前部分割体からナセルおよびロータヘッドを回転させる機構を旋回分割体として分離することにより、前部分割体の小型化および軽量化を図ることができる。そのため、風力発電装置の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

さらに、旋回分割体を設けることにより、前部分割体の前部フレームの形状を、ロータヘッドにかかる荷重を支持するのにより適した形状に形成することができる。そのため、前部フレームの重量増加をより効果的に防止でき、風力発電装置の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

上記発明においては、前記前部フレームおよび前記後部フレームの結合端は、前記ナセルの前記支柱側に配置され、前記前部分割体および前記後部分割体の間における、少なくとも前記結合端に対して前記支柱から離れた位置には、前記前部フレームおよび前記後部フレームが結合された際に隙間が形成されるとともに、該隙間を埋める接合部が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、前部分割体と後部分割体とは、前部フレームと後部フレームの結合端を結合することにより結合される。このとき、前部分割体および後部分割体には、上述の隙間が形成されているため、結合端における支柱側の端部、つまり下側の端部を離間させるとともに、支柱から離れた端部、つまり上側の端部を接触させることができる。そのため、後部分割体をクレーンで吊り上げ、前部分割体に接続させる際に、後部分割体の位置合わせを行いやすくなり、上空での前部分割体と後部分割体との結合作業が行いやすくなる。

さらに、前部分割体と後部分割体とが結合された後は、上述の隙間は接合部により埋められるため、ナセル内への雨水等の浸入が防止される。

上記発明においては、前記接合部は、前記前部分割体を覆う前部カバーと、前記後部分割体を覆う後部カバーとの間を接合するカバー接合部であって、該カバー接合部には、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記前部カバーと接合される前部フランジ部と、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記後部カバーと接合される後部フランジ部と、が設けられ、前記前部フランジ部および前記後部フランジ部を構成する面が互いに交差する面であることが望ましい。

本発明によれば、前部フランジ部および後部フランジ部をそれぞれ構成する面は、互いに交差しているため、前部カバーおよび後部カバーの相対位置が一定でなくとも、カバー接合部を用いて前部カバーおよび後部カバーの隙間を埋めることができる。
例えば、上述の隙間が広くなっても狭くなっても、カバー接合部を上述の隙間の幅方向に対して交差する方向に移動させることにより、隙間を埋めることができる。さらに、前部カバーの面と後部カバーの面とが段差を構成する場合であっても、カバー接合部により上述の隙間を埋めることができる。

そのため、前部カバーまたは後部カバーに対して追加的に加工を行うことなく、両カバーの接合を行うことができる。さらに、前部カバーと後部カバーとの間からのナセル内への雨漏りを防止することができる。

本発明の風力発電装置によれば、ナセルが前部分割体と後部分割体とから構成されているため、特に大型の風力発電装置における建設費用の抑制を図ることができるという効果を奏する。さらに、前部分割体および後部分割体は、それぞれ、前部カバーおよび後部カバーに覆われているため天候による建設時の制限を緩和することができるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係る風力発電装置について、図１から図１２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する図である。
風力発電装置１は、図１に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたロータヘッド５と、ロータヘッド５を覆う頭部カプセル４と、ロータヘッド５の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼６と、ロータヘッド５の回転により発電を行う発電設備７と、が設けられている。

なお、本実施形態では、３枚の風車回転翼６が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼６の数は３枚に限られることなく、２枚の場合や、３枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。

支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。

図２は、図１のナセルの構造を説明する部分拡大図である。
ナセル３は、図１および図２に示すように、ロータヘッド５を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド５の回転により発電を行う発電設備７が収納されている。
ナセル３は、前部モジュール（前部分割体）１１、後部モジュール（後部分割体）２１、および、旋回モジュール（旋回分割体）３１の３つのモジュールから概略構成されている。

図３は、図２のナセルにおける各モジュールの構成を説明する模式図である。（分割された図）
前部モジュール１１は、旋回モジュール３１の上に配置され、ロータヘッド５を回転可能に支持するものである。前部モジュール１１の重量としては、２０００ｋｗ級の風力発電装置１の場合には、例えば約６０ｔを例示することができる。
前部モジュール１１には、図３に示すように、ナセル台板（前部フレーム）１２と、前部ウインチ用フレーム１３と、増速機１４と、前部カバー１５と、が設けられている。

ナセル台板１２は、図３に示すように、旋回モジュール３１の上端に略水平にして取り付けられる床部１２Ａと、床部１２Ａを上方から覆う殼体１２Ｂと、が一体に構成された鋳物の構造物である。
殼体１２Ｂには、ロータヘッド５と対向する位置（図３の左端部）に第１開口部１２Ｈ１が形成され、第１開口部１２Ｈ１と対向する位置（図３の右端部）に第２開口部１２Ｈ２が形成されている。

ナセル台板１２の床部１２Ａの後側端部（図３の右端部）には、下部フレーム１２が固定される前部結合端（結合端）１６が設けられ、床部１２Ａおよび殼体１２Ｂには前部ウインチ用フレーム１３の前部柱部材１７が固定されている。

前部ウインチ用フレーム１３は、後述する後部ウインチ用フレーム２３と、フレーム接合部４１とともにウインチ用フレームを構成するものである。前部ウインチ用フレーム１３は、ナセル台板１２の上方であって、前部カバー１５の内部に配置された棒状部材を組み合わせたものである。
前部ウインチ用フレーム１３には、ナセル台板１２に固定される前部柱部材１７と、前部柱部材１７の上端に取り付けられた前部梁部材１８が設けられている。

前部柱部材１７は、ナセル台板１２の両側面に、前部柱部材１７とともにナセル３の縦方向に並んで配置されている。
前部梁部材１８は、ナセル３の縦方向（図３の左右方向）に延びて配置されている。この前部梁部材１８は後部梁部材２７とともに、ナセル３内に設けられたウインチガーダ７Ｗの縦行レールの役割も果たしている。
前部柱部材１７と前部梁部材１８との接続部には、前部ウインチ用フレーム１３の構造強度の向上を図る筋交部材１９が配置されている。

増速機１４は、ロータヘッド５の回転を発電設備７に増速して伝達するものである。
増速機１４はナセル台板１２の内部に配置され、第１開口部１２Ｈ１を通してロータヘッド５と接続され、第２開口部１２Ｈ２を通して発電設備７と接続されている。

前部カバー１５は、前部モジュール１１を覆うカバーであって、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）から形成されたものである。
前部カバー１５は、ナセル台板１２と後部フレーム２２とが結合された際に、後部カバー２４との間に隙間が形成される形状とされている。言い換えると、前部カバー１５の後端は、ナセル台板１２の後端よりもロータヘッド５側に配置されている。

図４は、図３の前部カバー、カバー接合部、および、後部カバーとの結合部の構成を説明する模式図である。
さらに、前部カバー１５における後端は開口端とされ、開口端の周囲には、図４に示すように、後述するカバー接合部５１の第１接合部フランジ５２と結合される前部フランジ１５Ｆが形成されている。
前部フランジ１５Ｆは、前部カバー１５からナセル３の内部に向かって、ロータヘッド５側（図４の左側）に傾斜する斜面となっている。前部フランジ１５Ｆには、ナセル３の内部に向かって延びる長孔（図示せず）が形成され、この長孔にはカバー接合部５１との接合に用いられる接合ボルト５５が挿通される。

後部モジュール２１は、前部モジュール１１の後端（図３の右側端）に取り付けられ、内部に発電設備７が配置されているものである。後部モジュール２１の重量としては、１０００ｋｗ級の風力発電装置１の場合には、例えば約３０ｔを例示することができる。
後部モジュール２１には、図３に示すように、後部フレーム２２と、後部ウインチ用フレーム２３と、後部カバー２４と、が設けられている。

後部フレーム２２は、図３に示すように、その上面に発電設備７が配置される溶接構造物である。後部フレーム２２は、ナセル台板１２から後方（図３の右方向）に延びるように配置されている。
後部フレーム２２の前端部（図３の左端部）には、ナセル台板１２と結合される後部結合端（結合端）２５が設けられ、後部フレーム２２には、後部ウインチ用フレーム２３の後部柱部材２６が固定されている。

後部ウインチ用フレーム２３は、前述した前部ウインチ用フレーム１３と、フレーム接合部４１とともに、ウインチ用フレームを構成するものである。後部ウインチ用フレーム２３は、後部フレーム２２の上方であって、後部カバー２４の内部に配置された棒状部材を組み合わせた構造物である。
後部ウインチ用フレーム２３には、後部フレーム２２に固定される後部柱部材２６と、後部柱部材２６の上端を繋ぐ後部梁部材２７と、が設けられている。

後部柱部材２６は、後部フレーム２２の両側面に、前部柱部材１７とともにナセル３の縦方向に並んで配置されている。
後部梁部材２７は縦方向に延びるとともに、後部柱部材２６の上端を繋いで配置されている。この後部梁部材２７は前部梁部材１８とともに、ナセル３内に設けられたウインチガーダ７Ｗ（図１参照）の縦行レールの役割も果たしている。

後部カバー２４は後部モジュール２１を覆うカバーであって、前部カバー１５と同様に、例えばＦＲＰから形成されたものである。
後部カバー２４は、ナセル台板１２と後部フレーム２２とが結合された際に、前部カバー１５との間に隙間が形成される形状とされている。

さらに、後部カバー２４における前端は開口端とされ、開口端の周囲には、図４に示すように、後述するカバー接合部５１の第２接合部フランジ５３と結合される後部フランジ２４Ｆが形成されている。
後部フランジ２４Ｆは、後部カバー２４からナセル３の内部に向かって、後側（図４の右側）に傾斜する斜面となっている。後部フランジ２４Ｆには、ナセル３の内部に向かって延びる長孔（図示せず）が形成され、この長孔にはカバー接合部５１との接合に用いられる接合ボルト５５が挿通される。

フレーム接合部４１は、前部ウインチ用フレーム１３と後部ウインチ用フレーム２３との間を埋めるものであって、前部ウインチ用フレーム１３および後部ウインチ用フレーム２３とともに、ナセル３内に設けられたウインチガーダ７Ｗの縦行レールの役割も果たしている。

カバー接合部５１は、図４に示すように、前部カバー１５と後部カバー２４との間の隙間を埋めるものであって、例えばＦＲＰから形成されたものである。
カバー接合部５１には、前部フランジ１５Ｆと結合される第１接合部フランジ（前部フランジ部）５２と、後述する後部フランジ２４Ｆと結合される第２接合部フランジ（後部フランジ部）５３と、第１および第２接合部フランジ５３を繋ぐ接合部本体５４と、が設けられている。

第１接合部フランジ５２は、接合部本体５４からナセル３の内部に向かって延びるとともに、前部カバー１５側に傾斜する面である。一方、第２接合部フランジ５３は、接合部本体５４からナセル３の内部に向かって延びるとともに、後部カバー２４側に傾斜する面である。第１および第２接合部フランジ５２，５３には、接合ボルト５５が挿通される貫通孔（図示せず）が形成されている。

なお、上述のように、前部フランジ１５Ｆおよび後部フランジ２４Ｆに長孔を形成し、第１および第２接合部フランジ５２，５３に貫通孔を形成してもよいし、逆に、前部フランジ１５Ｆおよび後部フランジ２４Ｆに貫通孔を形成し、第１および第２接合部フランジ５２，５３に長孔を形成しても良く、特に限定するものではない。

旋回モジュール３１は、支柱２と前部モジュール１１との間に配置され、ナセル３、ロータヘッド５等を垂直軸線回りに旋回させるものである。
旋回モジュール３１には、図３に示すように、上部円筒体３２と、下部円筒体３３と、旋回駆動部３４と、旋回部カバー３５と、が設けられている。

上部円筒体３２は、下部円筒体３３とナセル台板１２との間に配置される円筒状の構造体である。
上部円筒体３２には、旋回駆動部３４の駆動部３６などが設けられ、支柱２および下部円筒体３３に対して、垂直軸線回りに回転可能に配置されている。一方、上部円筒体３２は、ナセル台板１２に対してはボルトなどの固定手段により固定されている。

下部円筒体３３は、支柱２と上部円筒体３２との間に配置される円筒状の構造体である。
下部円筒体３３には後述する旋回駆動部３４のギヤ部３７が設けられ、上部円筒体３２を垂直軸線回りに回転可能に支持している。一方、下部円筒体３３は、支柱２に対してボルトなどの固定手段により固定されている。

旋回駆動部３４は、下部円筒体３３に対して上部円筒体３２を垂直軸線回りに旋回駆動するものであって、上部円筒体３２を旋回することにより、ナセル３やロータヘッド５なども旋回駆動するものである。
旋回駆動部３４には、上部円筒体３２を旋回駆動する駆動部３６およびギヤ部３７が設けられている。駆動部３６としては、回転軸にギヤ部３７と噛み合わされるピニオンギヤが取り付けられた電動機などを例示することができ、上部円筒体３２に設けられている。一方、ギヤ部３７は、下部円筒体３３と略同軸に取り付けられたリング板状のギヤであって、上述のピニオンギヤと噛み合わされるものである。

旋回部カバー３５は、上部円筒体３２、下部円筒体３３、および、旋回駆動部３４を覆うカバーであって、例えばＦＲＰから形成されたものである。

ロータヘッド５には、図１および図２に示すように、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車回転翼６が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル４により覆われている。

ロータヘッド５には、風車回転翼６の軸線回りに風車回転翼６を回転させて、風車回転翼６のピッチ角を変更するピッチ制御部（図示せず。）が設けられている。
これにより、風車回転翼６にロータヘッド５の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼６にロータヘッド５を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ロータヘッド５が回転駆動される。

発電設備７としては、例えば、図１に示すように、ロータヘッド５の回転駆動力が伝達され発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚの交流電力）に変換するトランスと、が設けられているものを挙げることができる。

次に、上記の構成からなる風力発電装置１における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置１においては、ロータヘッド５の回転軸線方向から風車回転翼６に当たった風の力が、ロータヘッド５を回転軸線回りに回転させる動力に変換される。
このロータヘッド５の回転は、増速機１４に伝達される。増速機１４はロータヘッド５から伝達された回転を増速して発電設備７に伝達する。発電設備７は発電機によりロータヘッド５の回転数に応じた電力を発電し、発電された電力はトランスにより電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換される。

ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させ
るため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド５は風上に向けられている。

次に、本実施形態の特徴である風力発電装置１におけるナセル３の建設方法について説明する。
なお、風力発電装置１における支柱２の設置方法や、ロータヘッド５などの取り付け方法については、公知の方法の用いることができ、特に限定するものではない。

図５は、図１の風力発電装置におけるナセルの建設方法を説明するフローチャートであり、図６は、図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。
まず、図５および図６に示すように、支柱２の先端に旋回モジュール３１が設置される（旋回モジュール設置工程、Ｓ１）。具体的には、クレーンなどの重機により、旋回モジュール３１が支柱２の先端まで引上げられ、下部円筒体３３が支柱２の先端に固定される。

なお、旋回モジュール３１、前部モジュール１１、および、後部モジュール２１は、工場などで製造され、トレーラなどの車両により風力発電装置１の建設現場に搬入されている。

図７は、図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。
その後、図５および図７に示すように、前部モジュール１１が旋回モジュール３１の上に設置される（前部モジュール取付け工程（前部分割体取付け工程）、Ｓ２）。具体的には、前部モジュール１１はクレーンにより旋回モジュール３１の上まで引上げられ、ナセル台板１２が上部円筒体３２に固定される。

図８は、図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。
次に、図５および図８に示すように、後部モジュール２１が前部モジュール１１の後端に取り付けられる（後部モジュール取付け工程（後部分割体取付け工程）、Ｓ３）。具体的には、後部モジュール２１はクレーンにより前部モジュール１１の後端まで引上げられ、後部フレーム２２がナセル台板１２に固定される。

後部フレーム２２をナセル台板１２に固定する際には、最初に、前部結合端１６と後部結合端２５の上端のみが当接され、下端は隙間が空けられている。前部結合端１６と後部結合端２５が当接させるとき、ガイド棒２５Ａは後部モジュール側の結合端２５上部に設けられた棒状の部材であって、水平面に対して鉛直方向下方に向かって延びるように取り付けられている。ガイド棒２５Ａは、後部フレーム２２をナセル台板１２に固定する際に、ナセル台板１２の結合端１６上面に設けられたガイド孔（図示せず）に誘導され、ガイド孔に挿通される。
このようにすることで、重機により吊下げられ、姿勢が不安定な後部モジュール２１の後部結合端２５を、ナセル台板１２の前部結合端１６に正確に導くことができる。

図９は、図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。
前部結合端１６と後部結合端２５の上端が当接されると、図９に示すように、重機は後部モジュール２１を徐々に下ろすことにより、前部結合端１６と後部結合端２５とを全面的に当接させる。全面的に当接された前部結合端１６および後部結合端２５は、ボルトなどの固定手段により固定され、ナセル台板１２および後部フレーム２２の固定が完了する。

その後、前部モジュール１１と後部モジュール２１との間に、フレーム接合部４１およびカバー接合部５１を配置することにより、前部モジュール１１および後部モジュール２１の間の隙間が埋められる（接合部配置工程、Ｓ４）。
フレーム接合部４１は、前部ウインチ用フレーム１３と後部ウインチ用フレーム２３との間の隙間に配置され、前部ウインチ用フレーム１３と後部ウインチ用フレーム２３とともにウインチガーダ７Ｗの縦行レールを構成する。

一方、カバー接合部５１は、図４に示すように、前部カバー１５と後部カバー２４との間の隙間に配置される。カバー接合部５１の第１接合部フランジ５２は、前部カバー１５の前部フランジ１５Ｆに接合ボルト５５により固定され、第２接合部フランジ５３は、後部カバー２４の後部フランジ２４Ｆに接合ボルト５５により固定される。

図１０は、前部カバーと後部カバーとの間の間隔が狭い場合の構成を説明する図である。
前部モジュール１１および後部モジュール２１の個体差により、前部カバー１５と後部カバー２４との間の隙間が、予め設定した間隔よりも狭い場合には、図１０の実線で示すように、カバー接合部５１の配置位置をナセル３の外側に移動させることにより、広がった前部カバー１５と後部カバー２４との隙間が埋められる。

図１１は、前部カバーと後部カバーとの間の間隔が広い場合の構成を説明する図である。
逆に、前部カバー１５と後部カバー２４との間の隙間が、図１１に示すように、予め設定した間隔よりも広い場合には、カバー接合部５１の配置位置をナセル３の内側に移動させることにより、狭くなった前部カバー１５と後部カバー２４との隙間が埋められる。

図１２は、前部カバーの面の位置と、後部カバーの面の位置とがずれている場合の構成を説明する図である。
あるいは、前部カバー１５の面の位置と、後部カバー２４の面の位置とがずれている場合には、図１２に示すように、第１接合部フランジ５２および第２接合部フランジ５３における取付け位置をずらすことで、前部カバー１５と後部カバー２４との隙間が埋められる。
つまり、上述のいずれの場合であっても、前部カバー１５および後部カバー２４に加工を追加することなく隙間を埋めることができる。

以後の風力発電装置１の建設方法は、公知の建設方法と同様であるので、その説明を省略する。

上記の構成によれば、ナセル３が前部モジュール１１と後部モジュール２１とから構成されているため、一体型のナセルと比較して、風力発電装置１を建設する際に必要とされるクレーンの小型化を図ることができる。さらに、前部モジュール１１および後部モジュール２１を運搬する車両は、一体型のナセルを運搬する車両と比較して小型の車両を用いることができる。このように、大型のクレーンや車両を用いる必要がないため、建設費用の増大を防止できる。

前部モジュール１１および後部モジュール２１は、それぞれ、前部カバー１５および後部カバー２４に覆われているため、風力発電装置１を建設する際に、天候の影響を受けにくくなる。例えば、雨天等であっても前部モジュール１１および後部モジュール２１の内部への雨水の浸入を防止できる。

ナセル台板１２と後部フレーム２２とを切り離すことにより、鋳物構造物であるナセル台板１２の形状の自由度が高くなるため、ナセル台板１２をロータヘッド５にかかる荷重を支持するのに適した形状に形成することができる。そのため、ナセル台板１２の重量増加を防止でき、風力発電装置１の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

前部モジュール１１からナセル３およびロータヘッド５を回転させる機構を旋回モジュール３１として分離することにより、前部モジュール１１の小型化および軽量化を図ることができる。そのため、風力発電装置１の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

さらに、旋回モジュール３１を設けることにより、前部モジュール１１のナセル台板１２の形状を、ロータヘッド５にかかる荷重を支持するのにより適した形状に形成することができる。そのため、鋳物構造物であるナセル台板１２の重量増加をより効果的に防止でき、風力発電装置１の建設に用いるクレーンや車両などの大型化を防止できる。

前部モジュール１１と後部モジュール２１とは、ナセル台板１２の前部結合端１６と後部フレーム２２の後部結合端２５を結合することにより結合される。このとき、前部モジュール１１および後部モジュール２１との間、つまり前部ウインチ用フレーム１３と後部ウインチ用フレーム２３との間、および、前部カバー１５と後部カバー２４との間には、隙間が形成されているため、前部結合端１６および後部結合端２５における支柱２側の端部、つまり下側の端部を離間させるとともに、支柱２から離れた端部、つまり上側の端部を接触させることができる。そのため、後部モジュール２１をクレーンで吊り上げ、前部モジュール１１に取り付ける際に、後部モジュール２１の位置合わせを行いやすくなり、上空での前部モジュール１１と後部モジュール２１との結合作業が行いやすくなる。

さらに、前部モジュール１１と後部モジュール２１とが結合された後は、上述の隙間はフレーム接合部４１およびカバー接合部５１により埋められるため、ナセル３内への雨水等の浸入が防止される。

第１接合部フランジ５２および第２接合部フランジ５３をそれぞれ構成する面は、互いに交差しているため、前部カバー１５および後部カバー２４の相対位置が一定でなくとも、カバー接合部５１を用いて前部カバー１５および後部カバー２４の隙間を埋めることができる。
例えば、上述の隙間が広くなっても狭くなっても、カバー接合部５１を上述の隙間の幅方向に対して交差する方向に移動させることにより、隙間を埋めることができる。さらに、前部カバー１５の面と後部カバー２４の面とが段差を構成する場合であっても、カバー接合部５１により上述の隙間を埋めることができる。

そのため、前部カバー１５または後部カバー２４に対して追加的に加工を行うことなく、前部カバー１５および後部カバー２４の接合を行うことができる。さらに、前部カバー１５と後部カバー２４との間からのナセル３内への雨漏りを防止することができる。

なお、上述のように、上空で前後モジュールを組み合わせてもよいし、建設の際に、地上で前後モジュールをドッキングさせ、タワートップに据付けてもよく、特に限定するものではない。
このようにすることで、ナセルの輸送に汎用のトレーラ等を用いることができ、建設費用の増大を防止できる。

本発明の一実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する図である。 図１のナセルの構造を説明する部分拡大図である。 図２のナセルにおける各モジュールの構成を説明する模式図である。（分割された図） 図３の前部カバー、カバー接合部、および、後部カバーとの結合部の構成を説明する模式図である。 図１の風力発電装置におけるナセルの建設方法を説明するフローチャートである。 図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。 図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。 図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。 図１のナセルの建設方法を説明する模式図である。 前部カバーと後部カバーとの間の間隔が狭い場合の構成を説明する図である。 前部カバーと後部カバーとの間の間隔が広い場合の構成を説明する図である。 前部カバーの面の位置と、後部カバーの面の位置とがずれている場合の構成を説明する図である。

符号の説明

１ 風力発電装置
２ 支柱
３ ナセル
４ ロータヘッド
６ 風車回転翼
１１ 前部モジュール（前部分割体）
１２ ナセル台板（前部フレーム）
１５ 前部カバー
１６ 前部結合端（結合端）
２１ 後部モジュール（後部分割体）
２２ 後部フレーム
２４ 後部カバー
２５ 後部結合端（結合端）
３１ 旋回モジュール（旋回分割体）
４１ フレーム接合部
５１ カバー接合部
５２ 第１接合部フランジ（前部フランジ部）
５３ 第２接合部フランジ（後部フランジ部）

Claims (5)

1. 複数の風車回転翼が取り付けられ、該複数の風車回転翼が受けた風力により回転駆動されるロータヘッドと、
   支柱の上に配置され、前記ロータヘッドが取り付けられるナセルを構成する前部分割体と、
   該前部分割体に取り付けられ、前記ナセルを構成する後部分割体と、
   前記前部分割体に設けられ、前記ロータヘッドおよび前記支柱との間で、前記ロータヘッドにかかる荷重を支持する前部フレームと、
   前記後部分割体に設けられ、前記前部フレームに取り付けられる後部フレームと、
   前記前部分割体の周囲を覆う前部カバーと、
   前記後部分割体の周囲を覆う後部カバーと、
   が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
2. 前記前部フレームは鋳造により形成されていることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
3. 前記前部分割体と前記支柱の先端との間には、前記ナセルおよびロータヘッドを垂直軸線回りに回転可能とする旋回分割体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
4. 前記前部フレームおよび前記後部フレームの結合端は、前記ナセルの前記支柱側に配置され、
   前記前部分割体および前記後部分割体の間における、少なくとも前記結合端に対して前記支柱から離れた位置には、前記前部フレームおよび前記後部フレームが結合された際に隙間が形成されるとともに、該隙間を埋める接合部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
5. 前記接合部は、前記前部分割体を覆う前部カバーと、前記後部分割体を覆う後部カバーとの間を接合するカバー接合部であって、
   該カバー接合部には、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記前部カバーと接合される前部フランジ部と、前記ナセルの内部に向かって延びるとともに前記後部カバーと接合される後部フランジ部と、が設けられ、
   前記前部フランジ部および前記後部フランジ部を構成する面が互いに交差する面であることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。

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