JP2009019550A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 遠隔地や山間などの立地条件に恵まれない場所であっても現場作業を少なくして短期間でかつ効率良く設置することができるとともに、防錆などのメンテナンスも必要としない剛性の高い風力発電装置を提供することである。
【解決手段】 風力発電装置１は、地盤２に設置された基礎板３の上に筒形のプレキャストコンクリートブロック４を複数積み重ねた支柱５が立設され、これらのプレキャストコンクリートブロック４がそれに配線された緊張材１１で所定のプレストレスを付与されて接合され、前記の支柱５にはナセル１３と、ロータヘッド１４と、該ロータヘッド１４に取り付けられたブレード１５とからなる風力発電機６が設置されてなる。
【選択図】図１

Description

本願発明は風力発電装置に関するものである。

近年、環境保護の面からクリーンなエネルギーとして風を利用した風力発電装置が多く設置されている。この風力発電装置は風力を回転に変換するブレード（回転翼）と、このブレードの回転を電力に変換する発電機とを備え、大型なほど発電効率が優れているといわれている。そのため最近は直径が１００ｍを超えるブレードを備えた風力発電装置が各地に設置されている。このような大型の風力発電装置は、図９に示すように、鋼管の支柱３３の頂部にナセル３４が設置され、このナセル３４にローターヘッド３５が回転自在に設置され、このローターヘッド３５に直径１００ｍものブレード３６が取り付けられている。またその他の風力発電装置として、例えば、特開２００７−８５２７１号公報の発明が開示されている。
特開２００７−８５２７１号公報

しかし、上記の風力発電装置は大型であるため、台風などの強風を受けても倒壊・転倒しないようにするには、土台や支柱を堅牢化または大型化する必要があるため費用が嵩む他、遠隔地や山間などに設置するのが困難であった。また支柱が鋼管であるため防錆を施す必要があり、そのメンテナンスも容易ではなかった。

本願発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠隔地や山間などの立地条件に恵まれない場所であっても、現場作業を少なくして短期間でかつ効率良く設置することができるとともに、防錆などのメンテナンスも必要としない、剛性の高い風力発電装置を提供することである。

以上の課題を解決するための風力発電装置は、地盤に設置された基礎板の上に筒形のプレキャストコンクリートブロックを複数積み重ねた支柱が立設され、これらのプレキャストコンクリートブロックがそれに配線された緊張材で所定のプレストレスを付与されて接合され、前記の支柱にはナセルと、ロータヘッドと、該ロータヘッドに取り付けられたブレードとからなる風力発電機が設置されたことを特徴とする。またプレキャストコンクリートブロックは半割のコンクリートユニットが合わさって構成されたことを含む。また風力発電機は支柱の頂部および支柱の中途部に設置されたことを含む。また支柱にはソラーパネルが設置されたことを含む。また支柱内に配線した緊張材が避雷針を兼ねることを含むものである。

支柱をプレキャストコンクリートブロックで形成したことにより、遠隔地や山間などの立地条件に恵まれない場所であっても現場作業を少なくして短期間でかつ効率良く設置することができる。また防錆などのメンテナンスも必要としない剛性の高い風力発電装置を提供することができる。また鋼管の支柱に比べて剛性を大きくできるとともに、耐久年数を大幅に伸ばすことができる。また台風などの強風時において変形を小さくすることができるので、ブレードの防振効果を上げることができる。また風力発電と太陽光発電とを併用することができるので、発電能力当たりの風力発電装置の建設コストを低減することができる。また支柱を高くすることができるので、風力発電機を高い箇所に設置することができる。また複数の風力発電装置を設置することができるので、風力発電装置の一基当たりのコストの低減を図ることができる。また支柱内に配線した緊張材が避雷針を兼ねることにより、風力発電装置の落雷時における損傷を防ぐことができる。

以下、本願発明の風力発電装置の実施の形態について説明する。各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１〜図４は第１の実施の形態の風力発電装置１である。この風力発電装置１は、地盤２に設置された基礎板３の上面にプレキャストコンクリートブロック（以下ＰＣブロックという）４からなる支柱５が立設され、この支柱５に複数の風力発電機６が設置されて構成されている。基礎板３は適宜厚さのコンクリートプレートであり、ここから引張材７が地盤アンカー８に打設されて所定の力で緊張されることにより、基礎板３を地盤２に強固に固定している。

一方、支柱５は、図２に示すように、複数のＰＣブロック４が積み重ねられて、上部に向かって漸次小径に形成されている。そして、これらのＰＣブロック４の長さ方向にＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒などからなる緊張材１１が配線され、この緊張材１１の下端部が基礎板３に設置され、かつその上端部が所定の力で緊張されて支柱頂部に定着されることにより、支柱全長にプレストレスが付与されている。また緊張材１１の上部が支柱５の頂部から僅かに突出して避雷針を兼用し、緊張材１１の下端部と地盤アンカー８とが連結線２７で接続されている。したがって、風力発電装置１に落雷があった場合には、これが避雷針を兼ねた緊張材１１によって地盤に流れるようになっている。また支柱５内には電線を配線した配線管５ａが設置されている。なお、上記の緊張材１１による緊張はプレテンションまたはポストテンションであっても良い。

このＰＣブロック４は適宜厚さの円筒体であり、図３の（１）に示すように上端部の係合突起９が、上側のＰＣブロック４の係合凹部１０に嵌合され、下端部の係合凹部１０に下側のＰＣブロック４の係合突起９が嵌合されて上下に積み重ねられている。

またＰＣ鋼より線１２は、図３の（３）に示すように、合成樹脂被覆層２８で被覆された芯線２９の周囲に、合成樹脂被覆層２８で被覆された複数の側線３０がより合わされたものであり、これらの芯線２９と側線３０とが合成樹脂外筒層３１で被覆されている。

このようにＰＣブロック４を適宜積み重ねることによって任意の高さの支柱５を組立形成することができるので、現場における簡単な組立作業で大きな支柱５を立設することができる。またＰＣブロック４は運搬も容易なので、立地条件に恵まれない現場にも搬入可能で、かつ組立も簡単にできる。なお、このＰＣブロック４は円筒形に限らず、平面角形の筒体であってもよい。

また支柱５の頂部および中途部には風力発電機６が設置されている。この風力発電機６はナセル１３と、該ナセル１３に設置されたローターヘッド１４と、このロータヘッド１４に設置されたブレード１５とから構成されている。そして、この風力発電機６は風の向きを捉える方向に回転できるようになっている。

また中途部の風力発電機６は嵌合溝１６に設置された回転リング１７に取り付けられ、この回転リング１７が嵌合溝１６との間に設置されたベアリング１８によって回転自在になっている。したがって、この中途部の風力発電機６も風の向きを捉える方向に回転できるようになっている。このように支柱５の頂部だけではなく、支柱５の中途部にも風力発電機６が設置されている。なお、上記の風力発電機６は支柱５の頂部にのみ設置することもできる。

また、図５は第２の実施の形態の風力発電装置１９である。この風力発電装置１９は、支柱５にソーラーパネル２０を設置した風力発電と太陽光発電との合体であり、これ以外は上記の第１の実施の形態の風力発電装置１と同じ構成である。

このソーラーパネル２０は、どの位置からでも太陽光を集めることができるように支柱５の外周面に設置されている。このように風力発電と太陽光発電との合体により効率的な発電ができるので風力発電装置１９の一基当たりのコストの低減を図ることができる。

また図６および図７は第３の実施の形態の風力発電装置２１である。この風力発電装置２１は支柱２２が、半割のコンクリートユニット２４を合体させたＰＣブロック２３で構成されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の風力発電装置１と同じ構成である。

このコンクリートユニット２４は、両端に接合用鍔片２５が形成され、かつ上下に補強片３２を設けた平面半円形のものであり、このコンクリートユニット２４を合体させて接合用鍔片２５をボルト２６で接着することにより筒形が形成される。

そして、これを上下に積み重ねて長さ方向に配線された緊張材１１を所定の力で緊張すると、図６に示すように、上部に向かって漸次小径な支柱２２が形成される。この支柱は接合用鍔片２５によって強度が大きくなるので肉厚を薄くすることができる。

一方、風力発電機６も上記と同じように支柱２２の頂部に設置される他、図８に示すように、回転リング１７によって支柱２２の中途部にも取り付けられる。

第１の実施の形態の風力発電装置の正面図である。 基礎板と支柱の断面図である。 （１）は支柱の要部の断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図、（３）は緊張材の断面図である。 （１）は嵌合溝に設置された回転リングの水平方向の断面図、（２）は回転リングの縦方向の断面図である。 第２の実施の形態の風力発電装置であり、（１）は正面図、（２）は（１）のＢ−Ｂ線断面図である。 第３の実施の形態の風力発電装置の正面図である。 （１）は支柱の要部の断面図、（２）は（１）のＣ−Ｃ線断面図である。 （１）は嵌合溝に設置された回転リングの水平方向の断面図、（２）は回転リングの縦方向の断面図である。 従来の風力発電装置の断面図である。

符号の説明

１、１９、２１ 風力発電装置
２ 地盤
３ 基礎板
４ ＰＣブロック
５、３３ 支柱
５ａ 配線管
６ 風力発電機
７ 引張材
８ 地盤アンカー
９ 係合突起
１０ 係合凹部
１１ 緊張材
１２ ＰＣ鋼より線
１３、３４ ナセル
１４、３５ ロータヘッド
１５、３６ ブレード
１６ 嵌合溝
１７ 回転リング
１８ ベアリング
２０ ソーラーパネル
２１ 支柱
２３ ＰＣブロック
２４ コンクリートユニット
２５ 接合用鍔片
２６ ボルト
２８ 合成樹脂被膜層
２９ 芯線
３０ 側線
３１ 合成樹脂外筒層

Claims (5)

1. 地盤に設置された基礎板の上に筒形のプレキャストコンクリートブロックを複数積み重ねた支柱が立設され、これらのプレキャストコンクリートブロックがそれに配線された緊張材で所定のプレストレスを付与されて接合され、前記の支柱にはナセルと、ロータヘッドと、該ロータヘッドに取り付けられたブレードとからなる風力発電機が設置されたことを特徴とする風力発電装置。
2. プレキャストコンクリートブロックは半割のコンクリートユニットが合わさって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
3. 風力発電機は支柱の頂部および支柱の中途部に設置された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。
4. 支柱にはソラーパネルが設置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置。
5. 支柱内に配線した緊張材が避雷針を兼ねることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の風力発電装置。

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