(57)【要約】【課題】狭小なスペース内に設置可能で、かつ、安価に製作可能な制振装置及びこの制振装置を備えた風力発電装置並びに制振方法を提供する。【解決手段】制振装置７は、逆振り子状の第１振動系１０と、第１振動系１０の両側に設けられ、逆振り子状の第２振動系２０と、第１振動系１０を構成する第１重錘１１と第２振動系２０を構成する第２重錘２１とを拘束する拘束手段３０と、第１重錘１１及び第２重錘２１の振動を減衰するためのダンパー４０と、を備え、複数のフロア８のうち、上段のフロア８ａ上に設置されている。
2012144066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の制振装置であって、
第１重錘と、前記第１重錘を前記構造物上に支持すべく前記構造物に立設された支持棒と、前記支持棒の下端を前記構造物に接続する下側自在継手と、前記支持棒の上端を前記第１重錘に接続する上側自在継手とを有する第１振動系と、
前記構造物に立設された弾性部材と、前記弾性部材の上に設けられた第２重錘とを有する第２振動系と、
前記第１重錘と前記第２重錘とが同一水平面内における同方向に振れ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れるように、前記第１重錘を前記第２重錘に拘束する拘束手段と、
を備えることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記拘束手段は、
前記第１重錘を囲うように設けられた枠部材と、
前記第１重錘の外周と前記枠部材の内周との間に設けられた複数の摺動部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記第１重錘及び前記第２重錘のうち少なくとも一方はそれぞれが脱着可能な複数の重錘片から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項４】
前記構造物は、風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項５】
前記風力発電装置の支柱内に設置される請求項４に記載の制振装置であって、
前記第１振動系に対して前記支柱の周方向両隣に一対の前記第２振動系が設けられ、
一対の前記第２振動系間に、前記第２重錘と一体的に形成されて、前記第１重錘を囲うように設けられた枠部材と、前記第１重錘と前記枠部材の間に設けられた複数の摺動部材と、が設けられていることを特徴とする制振装置。
【請求項６】
前記第１重錘と前記第２重錘との合計重量を一定のままで、前記第１重錘と前記第２重錘との重量比を変化させることにより装置本体の周期を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項７】
一端が前記構造物に接続され、他端が前記第１重錘又は前記第２重錘に接続されたダンパーを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項８】
前記ダンパーは、水平に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の制振装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうち何れか一項に記載の制振装置を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１０】
前記制振装置は、前記風力発電装置の支柱の上段フロアに設置されることを特徴とする請求項９に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
構造物の制振方法であって、
両端に自在継手を接続された支持棒と、前記支持棒の一端に前記自在継手を介して接続された第１重錘とを有する第１振動系を、前記支持棒の他端を前記構造物に接続して前記構造物上に立設し、
弾性部材と、前記弾性部材の一端に接続された第２重錘とを有する第２振動系を、前記弾性部材の他端を前記構造物に接続して前記構造物に立設し、
前記第１重錘を前記第２重錘に拘束手段で拘束し、
前記構造物の振動時に、前記第１重錘と前記第２重錘とを同一水平面内における同方向に振れさせ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れさせることを特徴とする制振方法。
【請求項１２】
前記第１重錘及び前記第２重錘のうち少なくとも一方はそれぞれが脱着可能な複数の重錘片から構成されており、
前記第１重錘及び前記第２重錘の少なくとも一方を構成する前記重錘片の個数を変更して、前記第１重錘と前記第２重錘との重量比を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の制振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を減衰させるための制振装置及び制振方法並びに風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物の振動を減衰させるために制振装置が用いられている。例えば、特許文献１には、逆振り子状の減衰手段を備えた制振装置が開示されている。この制振装置は、重錘と、重錘を逆振り子状に支持するために立設されたロッドと、ロッドの中間部を逆振り子の支点となるように支持する支持部と、ロッドの下端を所望の方向へ移動させるための駆動部と、一端がロッドに他端が制振対象物に接続されたばねと、を備えている。【０００３】
また、例えば、特許文献２には、振り子状の減衰手段及び逆振り子状の減衰手段を備えた制振装置が開示されている。この制振装置は、制振対象物の上部から第１重錘が吊り下げられた振り子状の減衰手段と、制振対象物の下面に立設されたロッドで第２重錘を支持する逆振り子状の減衰手段と、第１重錘と第２重錘とが垂直方向に移動自在で、かつ水平方向には連動するように第１重錘と第２重錘を連結する連結部と、を備えている。【０００４】
また、例えば、特許文献３には、逆振り子状の減衰手段及び回転慣性を利用した減衰手段を備えた制振装置が開示されている。この制振装置は、制振対象物の下面に立設された多段の積層ゴムで重錘を支持する逆振り子状の減衰手段と、複数の重錘が連結された重錘部の移動と連動して水平方向へ移動しながら回転するシャフトとシャフトに巻き付けられたケーブルとケーブルの両端がそれぞれリニアガイドを介して接続されたケーブル架台とから構成された回転減衰手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−８９４４号公報
【特許文献２】特開平１１−３７２１２号公報
【特許文献３】特開２０００−３１０２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、風力発電装置は、発電効率の向上の観点から風力発電装置の大型化が進み、ハブ高さ（地面からハブ中心までの高さ）が１００ｍを超えるものが出現しつつある。そして、風力発電装置の大型化に伴って、支柱（タワー）の一次固有振動数が長周期化し、ロータの回転に伴う共振域と合致して、支柱の疲労荷重が大幅に増加しうるため、風力発電装置にも制振装置を適用する必要性が生じつつある。
ところが、風力発電装置の支柱内には、支柱上に設けられるナセルのメンテナンスを行う際に作業者が昇降する昇降路が設置されていたり、各種配管及び配線用ケーブルが設けられており、制振装置を設置するためのスペースは限られている。【０００７】
この点、上述した特許文献１及び特許文献２に記載された制振装置は、大きな設置スペースを必要とするため、風力発電装置の支柱内に設置することは難しい。
また、特許文献３に記載された制振装置では、狭小のスペース内に設置できる程度に従来の制振装置よりも高さを低減しうるが、重錘部やシャフトがスムーズに回転するように高精度の機械加工が必要となるため、制振装置の作製に要するコストが嵩んでしまう。【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、狭小なスペース内に設置可能で、かつ、安価に製作可能な制振装置及びこの制振装置を備えた風力発電装置並びに制振方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する本発明に係る構造物の制振装置は、第１重錘と、前記第１重錘を前記構造物上に支持すべく前記構造物に立設された支持棒と、前記支持棒の下端を前記構造物に接続する下側自在継手と、前記支持棒の上端を前記第１重錘に接続する上側自在継手とを有する第１振動系と、
前記構造物に立設された弾性部材と、前記弾性部材の上に設けられた第２重錘とを有する第２振動系と、
前記第１重錘と前記第２重錘とが同一水平面内における同方向に振れ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れるように、前記第１重錘を前記第２重錘に拘束する拘束手段と、を備えることを特徴とする。【００１０】
上記構造物の制振装置によれば、第１重錘及び第２重錘をそれぞれ支持棒、弾性部材で下から支持しているため、構造物から吊り材を介して重錘が吊り下げられている振り子状の減衰手段及び他の重錘を支持棒で支持する逆振り子状の減衰手段を備えた従来の制振装置と比べて、組み合わせ構造としたことにより高さを抑制することができる。
さらに、第１振動系、第２振動系及び拘束手段には特殊な材料を用いることなく、また、一般的な部品を用いることによりそれぞれを製作できるので、制振装置を安価に製作できる。そして、一般的な部品を用いているため、メンテナンス時等における代替品の入手性に優れている。【００１１】
また、上記構造物の制振装置では、第１振動系及び第２振動系が同一水平面内における同方向に振れ、かつ、第１振動系が第２振動系に対して鉛直方向に相対的に移動可能に構成されている。すなわち、鉛直方向の自由度は拘束せずに水平方向の自由度のみを拘束するように第１振動系と第２振動系とが一体化されている。このように、鉛直方向は自由なので第１重錘と第２重錘との重量比を変化させることで制振装置の周期調整が容易となる。【００１２】
また、前記拘束手段において、前記第１重錘を囲うように設けられた枠部材と、前記第１重錘の外周と前記枠部材の内周との間に設けられた複数の摺動部材と、を備えていてもよい。
上記拘束手段によれば、第２重錘の枠部材と第１重錘との間には摺動部材が設けられているので、第２重錘は第１重錘に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動することができる。また、第２重錘の枠部材は第１重錘を囲うように設けられているので、第２重錘と第１重錘とが同一水平面内における同方向に連動して振れることができる。これらより、第１重錘と第２重錘とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れることができる。【００１３】
また、前記第１重錘及び前記第２重錘のうち少なくとも一方はそれぞれが脱着可能な複数の重錘片から構成されていてもよい。
第１重錘及び第２重錘のうち少なくとも一方は脱着可能な複数の重錘片から構成されているので、第１重錘及び第２重錘の少なくとも一方を構成する重錘片の個数を変更して、第１重錘と第２重錘との重量比を変化させることで、制振装置の固有振動数を調整することができる。
上記制振装置では、鉛直方向の自由度は拘束せずに水平方向の自由度のみを拘束するように第１振動系と第２振動系とを一体化している。このように、鉛直方向へは自由度を有しているため、第１重錘と第２重錘との重量比を変化させることで周期調整が容易となる。
例えば、構造物の低層部分の構築段階、中層部分の構築段階、高層部分の構築段階等で生じる一次固有振動数がそれぞれ異なる場合でも、制振装置の固有振動数を調整することができるので、構造物の建築中に制振装置を設置しておくことにより、それぞれの段階で生じる振動を効率良く減衰させることができる。特に、風力発電装置の場合には、支柱の構築中に制振装置を設置することにより、例えば、支柱を構築した段階、支柱にナセルを設置した段階等に有効である。
さらに、第１重錘及び第２重錘のうち少なくとも一方はそれぞれが脱着可能な複数の重錘片から構成されているため、第１重錘及び第２重錘の少なくとも一方を構成する重錘片の個数を変更して周期を調整する作業は容易であり、一般の作業員が特殊な工具を使用することなく行うことができる。したがって、周期調整のために、技術を有する職人を配置したり、特殊な工具を準備する必要がない。【００１４】
また、前記構造物は、風力発電装置であってもよい。
構造物を風力発電装置とすることにより、風力発電装置の回転翼の回転に伴う支柱の一次固有振動を減衰させることができる。したがって、支柱の重量増加や支柱厚の増加を回避しながら、これまでと同じような支柱の外観や内部構造のままで、ハブ高さが１００ｍを超える風力発電装置を容易に実現することができる。【００１５】
また、前記構造物が風力発電装置である場合に、この風力発電装置の支柱内に設置される制振装置には、
前記第１振動系に対して前記支柱の周方向両隣に一対の前記第２振動系が設けられ、
一対の前記第２振動系間に、前記第２重錘と一体的に形成されて、前記第１重錘を囲うように設けられた枠部材と、前記第１重錘と前記枠部材の間に設けられた複数の摺動部材と、が設けられていてもよい。
上記制振装置によれば、第１振動系に対して支柱の周方向両隣に一対の第２振動系が設けられているので、全体として支柱内壁面に沿った略円弧形状であり、一般に支柱の中央に設けられる昇降路の外周と支柱の内壁面との間の狭小なスペースに設置できる。【００１６】
また、前記第１重錘と前記第２重錘との合計重量を一定のままで、前記第１重錘と前記第２重錘との重量比を変化させることにより装置本体の周期を調整可能であることとしてもよい。
このように、上記第１重錘と上記第２重錘との合計重量を一定のままで、装置本体の周期を変更することができるので、周期を変更する際に新たな錘を追加しなくてもよい。【００１７】
また、前記制振装置において、一端が前記構造物に接続され、他端が前記第１重錘又は前記第２重錘に接続されたダンパーを更に備えていてもよい。
上記ダンパーによれば、一端が構造物に接続され、他端が第１重錘又は第２重錘に接続されているので、第１重錘及び第２重錘の振動の減衰効果を増大させることができる。【００１８】
また、前記ダンパーは、水平に設けられることが好ましい。
上記ダンパーによれば、水平に設けられるので、水平方向の振動の減衰効果を増大させることができる。【００１９】
また、本発明に係る風力発電装置は、上述した制振装置を備えることを特徴とする。
上記風力発電装置によれば、上述の制振装置を備えているので、風力発電装置の回転翼の回転に伴う支柱の一次固有振動を減衰させることができる。したがって、支柱の重量増加を回避しながら、ハブ高さが１００ｍを超える風力発電装置を容易に実現することができる。【００２０】
また、前記制振装置は、風力発電装置の支柱の上段フロアに設置されることが好ましい。
上記制振装置によれば、風力発電装置の支柱の上段フロアに設置されるので、支柱の中段や下段に設置する場合に比べて、支柱の一次固有振動の減衰効果を増大させることができる。【００２１】
また、本発明に係る構造物の制振方法は、両端に自在継手を接続された支持棒と、前記支持棒の一端に前記自在継手を介して接続された第１重錘とを有する第１振動系を、前記支持棒の他端を前記構造物に接続して前記構造物上に立設し、
弾性部材と、前記弾性部材の一端に接続された第２重錘とを有する第２振動系を、前記弾性部材の他端を前記構造物に接続して前記構造物に立設し、
前記第１重錘を前記第２重錘に拘束手段で拘束し、
前記構造物の振動時に、前記第１重錘と前記第２重錘とを同一水平面内における同方向に振れさせ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れさせることを特徴とする。【００２２】
上記制振方法によれば、構造物上に第１振動系及び第２振動系が立設されて、これらの振動系を構成する第１重錘と第２重錘とが同一水平面内における同方向に振れ、かつ、第１重錘が第２重錘に対して鉛直方向に相対的に振れるので、構造物の一次固有振動の減衰効果を増大させることができる。【００２３】
また、前記第１重錘及び前記第２重錘において、少なくとも一方はそれぞれが脱着可能な複数の重錘片から構成されており、
前記第１重錘及び前記第２重錘の少なくとも一方を構成する前記重錘片の個数を変更して、前記第１重錘と前記第２重錘との重量比を変化させてもよい。
このように、第１重錘及び／又は第２重錘を構成する重錘片の個数を変更して、第１重錘と第２重錘との重量比を変化させることで、第１振動系及び第２振動系からなる制振装置全体としての固有振動数を調整できる。よって、例えば、構造物の低層部分の構築段階、中層部分の構築段階、高層部分の構築段階等によってそれぞれ異なる一次固有振動数に対応して構造物の振動を減衰させることができる。特に、風力発電装置の場合には、支柱の構築中に制振装置を設置することにより、例えば、支柱を構築した段階、支柱にナセルを設置した段階、ナセルにロータを取り付けた段階等で一次固有振動数が変化する場合に有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１重錘及び第２重錘をそれぞれ支持棒、弾性部材で下から支持しているので、制振装置の高さを短くし、かつ、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る風力発電装置を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３（ａ）】図２の制振装置付近を拡大した図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）のＤで示した領域の拡大図である。
【図４】図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視図であり、図中左側は側面図で、図中右側は断面図である。
【図５】図３（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】本実施形態に係る制振装置の作動状態を示す図である。
【図７】第１重錘の重量及び第２重錘の重量と、制振装置の固有振動数との関係の一例を示す図である。
【図８（ａ）】本発明の第二実施形態に係る制振装置の平面図である。
【図８（ｂ）】図８（ａ）のＥで示した領域の拡大図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る制振装置の平面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る制振装置の側面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る制振装置の平面図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係る制振装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る制振装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、制振装置を風力発電装置に適用した事例について説明するが、風力発電装置に限定されるものではなく、ビル、プラント、橋梁、塔、クレーン等の制振機能を必要とされる構造物であれば、本発明に係る制振装置を適用可能である。また、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
図１は、本発明の第一実施形態に係る風力発電装置１を示す側面図である。
図１に示すように、風力発電装置１は、基礎２上に設けられた支柱３と、支柱３の上端に設けられたナセル４と、ハブ５Ａに放射状に取り付けられた複数枚のブレード５Ｂとからなるロータ５と、支柱３内の複数のフロア８のうち、上段のフロア８ａに設置された制振装置７と、を備えている。
上段のフロア８ａの中央部には開口９が設けられている。この開口９内にはナセル４内の発電機及び関連装置に対して電源及び制御信号を供給するためのケーブル５３Ａ、発電機から電力網に電力を供給するためのケーブル５３Ｂ及び梯子５２が挿通されている。そして、上段のフロア８ａから基礎２までの区間において、これらのケーブル５３Ａ、５３Ｂ及び梯子５２は、支柱３の内壁面に沿うように配置されている。
【００２８】
風力発電装置１は、ブレード５Ｂにあたった風の力が、ロータ５を回転軸周りに回転させる動力に変換される。係る場合に、支柱３の一次固有振動数とロータ５の回転に伴う振動数とが合致し、共振してしまう場合がある。そこで、本実施形態では、仮にロータ５と支柱３との共振が起きても、支柱３の揺れが許容振幅範囲内に収まるように、支柱３の振動を本発明に係る制振装置７で減衰する。
【００２９】
図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。また、図３（ａ）は、図２の制振装置付近を拡大した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤで示した領域の拡大図である。さらに、図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視図であり、図中左側は側面図で、図中右側は断面図である。そして、図５は、図３（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
図２〜図５に示すように、制振装置７は、第１振動系１０と、一対の第２振動系２０と、拘束手段３０と、一対のダンパー４０と、を備えている。
【００３０】
第１振動系１０は、上段のフロア８ａの上面に自在継手１２を介して立設された支持棒１３と、支持棒１３の上端に自在継手１２を介して接続された第１重錘１１と、を備えている。
支持棒１３の両端が自在継手を介してそれぞれ上段のフロア８ａ、第１重錘１１に接続されているため、第１振動系１０は逆振り子状となり、自立できず不安定である。
【００３１】
支持棒１３は、静止した状態で鉛直方向に沿って延びる棒状の部材（例えば、中空円筒状の鋼管やＨ型管等）である。
支持棒１３の上端に接続された第１重錘１１は、第１容器１５と、第１容器１５内に積層されて収容される複数の重錘片１４とから構成されている。この第１容器１５は、断面が四角形状の筒体と、当該筒体の下端側の穴を塞ぐように取り付けられた底板とから形成されている。
また、重錘片１４は、板状の形状を有し、第１容器１５の内周の水平断面と同じ形状を有している。なお、重錘片１４同士を連結具（図示しない）で連結することにより重錘片１４同士が相対的に移動しないように固定してもよい。
【００３２】
一対の第２振動系２０は、支柱３の周方向に沿って第１振動系１０の両側（例えば、図３（ａ）の左右側）にそれぞれ設けられている。
各第２振動系２０は、第２重錘２１と、上段のフロア８ａの上面に設けられて第２重錘２１を支持する一対の弾性部材２２と、を備えている。なお、一対の弾性部材２２は、連結部材１００によって連結されている。第２重錘２１は連結部材１００で連結された一対の弾性部材２２で支持されているため、第２振動系２０は逆振り子状となるが、自立可能で安定している。
安定な第２振動系２０と、不安定な第１振動系１０とを合わせた構造とすることで、制振装置７を安定な振動系の構造としている。
【００３３】
各弾性部材２２は、複数の円柱状のゴム２４を積み重ねて形成された積層ゴムであり、所望の周期で第１重錘１１及び第２重錘２１を振動させることができるように、支持面積及びゴム厚等が設定されている。ここで、支持面積とは、上下に積層されたゴム２４同士が重なり部分の面積をいう。
【００３４】
第２重錘２１は、断面形状が略矩形の柱状体で、下端に底を有する第２容器１６と、第２容器１６内に積層されて収容される複数の重錘片２５と、から構成されている。
各第２容器１６の第１重錘１１寄りの角部には、周方向に沿って延設された延長部１７が設けられている。
この重錘片２５は、第１重錘１１を構成する上記重錘片１４を含んで構成されており、本実施形態では、同一平面内に４枚並べられた、重錘片１４及びこの重錘片１４とは水平断面形状が異なる重錘片２５Ａ、２５Ｂから構成されている。連結された状態の重錘片２５は、第２容器１６の内周の水平断面と同じ形状を有している。重錘片２５Ａ、２５Ｂは、その上面及び下面にそれぞれ他の重錘片２５Ａ、２５Ｂと連結するための上記連結具（図示しない）を有していることとしてもよい。
なお、本実施形態では、板状の重錘片１４、重錘片２５Ａ、２５Ｂを用いた場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、角柱形等でもよい。
【００３５】
ここで、重錘片１４は、第１重錘１１及び第２重錘２１に用いることができるので、第２重錘２１の重錘片１４と第１重錘１１の重錘片１４とを互いに入れ替えることができる。したがって、例えば、第１重錘１１及び第２重錘２１のうち、一方の重錘１１、２１を構成する重錘片１４を他方の重錘１１、２１に移動させて、第１重錘１１と第２重錘２１との重量比を変更することができる。これによって、制振装置７の固有振動数を変更することができる（詳細は後述する）。
【００３６】
拘束手段３０は、第１重錘１１の外周を囲うように設けられた筒状の枠部材３５と、第１重錘１１と枠部材３５との間に設けられた複数の摺動部材３８と、を備えている。
【００３７】
枠部材３５は、第２容器１６の第１重錘１１寄りの側板１８と、第２容器１６の延長部１７と、一対の第２振動系２０の延長部１７同士を連結する板状の接続材２３と、から構成されており、第２重錘２１と一体的に形成されている。延長部１７と接続材２３とはボルト３６にて接続されている。
なお、本実施形態では、第２容器１６の側板１８と延長部１７と接続材２３とを利用して枠部材３５を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、四角形の筒体を用いて枠部材３５を形成してもよい。かかる場合には、四角形の筒体の側面のうち、対向する位置に配置された一対の側面をそれぞれ第２容器１６の側板１８にボルト等にて固定して第２重錘２１と一体化する。
【００３８】
拘束手段３０を構成する板状の摺動部材３８は、その側面が第１容器１５の外周及び枠部材３５の内周にそれぞれ当接するように設けられている。
摺動部材３８として、本実施形態では、直動軸受であるリニアガイドを用いる。
リニアガイドは、ガイド３１と摺動体３２とから構成されており、ガイド３１は鉛直方向に沿って第１重錘１１の外周面に取り付けられ、摺動体３２は枠部材３５の内周面に取り付けられている。ガイド３１は、角形棒状で、対向する位置の一対の側面にそれぞれ長手方向に沿って形成された一対の溝４６を有する。摺動体３２は、その一対の溝４６にそれぞれ係合可能な一対の凸部４７を有し、一対の溝４６に凸部４７がそれぞれ係合した状態でガイド３１に沿って摺動可能である。
したがって、ガイド３１が取り付けられている第１重錘１１は、摺動体３２が取り付けられている枠部材３５に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動する。
なお、ガイド３１として、ガイド本体の摺動体３２側の端部内に、長手方向に沿って球状の転動体が回転可能に複数埋め込まれたリニアボールガイドやオイレスプレート等の摩擦低減板を用いてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、ガイド３１を第１重錘１１に、摺動体３２を第２重錘２１に取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ガイド３１を第２重錘２１に、摺動体３２を第１重錘１１に取り付けてもよい。
【００４０】
上述したように、第１重錘１１の周囲に摺動部材３８を設けるとともに、これらを更に第２重錘２１に一体的に形成される枠部材３５で囲っているので、第２重錘２１と第１重錘１１とが同一水平面内における同方向に連動して振れる。
また、第１重錘１１と枠部材３５との間には摺動部材３８が設けられているので、第１重錘１１は、枠部材３５と一体的に形成されている第２重錘２１に対して相対的に鉛直方向に摺動する。
すなわち、鉛直方向の自由度は拘束せずに水平方向の自由度のみを拘束するように第１振動系１０と第２振動系２０とが一体化されている。
したがって、図６に示すように、第１重錘１１と第２重錘２１とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘１１が第２重錘２１に対して鉛直方向に相対的にへ振れる。
【００４１】
また、制振装置７の構成部材である一対のダンパー４０は、その一端が支柱３の内壁面にブラケット４１を介して接続され、他端が第２重錘２１の上端にブラケット４１を介して接続されている。
また、ダンパー４０は、互いに直交するように配置されており、水平方向の全方位に対して減衰効果を増大させることができる。ダンパー４０としては、オイルダンパー、粘弾性ダンパー等を用いる。
なお、本実施形態では、ダンパー４０を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、摺動部材３８であるリニアガイドの摩擦抵抗を大きくして、その摩擦によって振動のエネルギーを吸収することとしてもよい。
【００４２】
ところで、上述したように、本実施形態に係る制振装置７によれば、第１重錘１１と第２重錘２１との重量比を変更する方法として、例えば、第１重錘１１を構成する重錘片１４を取り外したり、第２重錘２１を構成する重錘片１４、２５Ａ、２５Ｂを取り外したり、第１重錘１１を構成する重錘片１４を取り外して第２重錘２１に取り付けたり、第２重錘２１を構成する重錘片１４を取り外して第１重錘１１に取り付けたりすることができる。第１重錘１１と第２重錘２１との重量比を変更することで、制振装置７の固有振動数を調整することができるという効果を有するが、その固有振動数の調整について検討した結果を次に示す。
【００４３】
本発明に係る制振装置７の固有振動数は、次式（１）より算出される。
【数１】
2012144066.tif 000003
ここで、ｆ：固有振動数（Ｈｚ）、ｋ：弾性部材２２のばね定数（Ｎ／ｍ）、Ｌ（リットル）：上側の自在継手１２の回転中心と下側の自在継手１２の回転中心との距離（ｍ）、ｍ１：第１重錘１１の重量（ｋｇ）、ｍ２：第２重錘２１の重量（ｋｇ）である。
【００４４】
第１重錘１１の重量と第２重錘２１の重量とを合計した全体重量（１００００ｋｇ）を一定にして、第１重錘１１の重量を１０００ｋｇずつ少なくしつつ、第２重錘２１の重量を１０００ｋｇずつ多くした場合の固有振動数を上記（１）式にて算出した。算出した結果を以下の図７にて示す。
【００４５】
図７は、第１重錘１１の重量及び第２重錘２１の重量と、制振装置７の固有振動数との関係の一例を示す図である。
図７に示すように、第１重錘１１の重量を１００００ｋｇ、第２重錘２１の重量を０（ゼロ）ｋｇとした場合は、制振装置７の固有振動数は１．０００Ｈｚとなった。
【００４６】
そして、第１重錘１１の重量を少しずつ減少させて、その減少させた分だけ第２重錘２１の重量を増加させると（例えば、第１重錘１１の重錘片１４を徐々に取り外して、その取り外した分の重錘片１４を第２重錘２１に取り付けると）、制振装置７の固有振動数は次第に小さくなっている。
最後に、第１重錘１１の重量を１０００ｋｇ、第２重錘２１の重量を９０００ｋｇとした場合は、制振装置７の固有振動数は０．７４３Ｈｚとなった。
【００４７】
これらの結果より、第１重錘１１の重量を少しずつ減少させながら、第２重錘２１の重量を少しずつ増加させて、第１重錘１１と第２重錘２１との重量比を変更すると、制振装置７の周期は長周期化することが確認できた。
【００４８】
上述した各実施形態における制振装置７によれば、第１重錘１１及び第２重錘２１をそれぞれ支持棒１３、弾性部材２２で下から支持しているため、背景技術の欄で説明した構造物から吊り材を介して重錘が吊り下げられている振り子状の減衰手段及び他の重錘を支持棒で支持する逆振り子状の減衰手段を備えた従来の制振装置と比べて、組み合わせ構造としたことにより高さを抑制することができる。
また、第１振動系１０、第２振動系２０及び拘束手段３０には特殊な材料を用いることなく、また、一般的な部品を用いてそれぞれを製作できるので、制振装置７を安価に製作できる。
【００４９】
そして、制振装置７を風力発電装置１に設置することにより、風力発電装置１のロータ５の回転に伴う支柱３の一次固有振動を減衰させることができる。したがって、支柱３の重量増加や支柱厚の増加を回避しながら、ハブ５Ａの高さが１００ｍを超える風力発電装置１を容易に実現することができる。
【００５０】
また、第２重錘２１の枠部材３５と第１重錘１１との間には摺動部材３８が設けられているので、第２重錘２１は第１重錘１１に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動することができる。また、第２重錘２１の枠部材３５は第１重錘１１を囲うように設けられているので、第２重錘２１と第１重錘１１とが同一水平面内における同方向に連動して振れることができる。これらより、第１重錘１１と第２重錘２１とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘１１が第２重錘に２１対して鉛直方向に相対的に振れることができる。
【００５１】
また、第１重錘１１及び第２重錘２１のうち少なくとも一方は脱着可能な複数の重錘片１４、２５Ａ、２５Ｂから構成されているので、例えば、一方の重錘の重錘片１４を他方の重錘に移動させて第１重錘１１と第２重錘２１との重量比を変更することで、制振装置７の固有振動数を調整することができる。
【００５２】
また、例えば、支柱３を構築した段階や支柱３にナセル４を設置した段階等で生じる一次固有振動数がそれぞれ異なる状態でも、制振装置７は固有振動数を調整することができるので、支柱３を構築する段階から制振装置７を設置しておくことにより、それぞれの段階で生じる振動を効率良く減衰させることができる。
【００５３】
さらに、第１振動系１０に対して支柱３の周方向両隣に一対の第２振動系２０が設けられることによって制振装置７が円弧の形状を有しており、支柱３の中央に設けられている開口９の外周と支柱３の内壁面との間に設置できる。
【００５４】
また、一端が支柱３に接続され、他端が第２重錘２１に接続されているダンパー４０を備えることにより、第１重錘１１及び第２重錘２１の振動の減衰効果を増大させることができる。さらに、ダンパー４０は水平に設けられているので、水平方向の振動の減衰効果を促進させることができる。
【００５５】
そして、制振装置７は、支柱３の上段のフロア８ａに設けられているので、制振装置７を支柱３の中段や下段のフロア８に設置する場合よりも、支柱３の一次固有振動を効率良く減衰させることができる。
【００５６】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５７】
図８（ａ）は、本発明の第二実施形態に係る制振装置２７の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＥで示した領域の拡大図である。
図８に示すように、本発明の第二実施形態に係る制振装置２７は、第一実施形態の制振装置７とは異なる拘束手段３３を備えている。
【００５８】
拘束手段３３は、枠部材３５と、複数の摺動部材３９とを備えている。この摺動部材３９は、第１重錘１１の外周及び枠部材３５の内周に当接するように設けられており、本実施形態では、フッ素樹脂からなるオイレスプレートを用いる。オイレスプレートは、ボルト３４で第１重錘１１の外周側面に固定されている。このオイレスプレートは、摺動性能に優れた特殊焼結体と鋼製裏金とを結合した含油焼結合金であり、含有されている潤滑油が摺動に伴って摺動面全体に供給される。
なお、本実施形態では、フッ素樹脂からなるオイレスプレートを用いる場合について説明したが、この材質に限定されるものではなく、ポリイミド樹脂からなるプレート等を用いてもよい。
また、本実施形態においては、オイレスプレートを第１重錘１１に取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、オイレスプレートを第２重錘２１に取り付けてもよい。
【００５９】
上述した構成からなる制振装置２７によれば、第１重錘１１の周囲に摺動部材３９を設けるとともに、これらを更に第２重錘２１に一体的に形成される枠部材３５で囲っているので、第２重錘２１と第１重錘１１とが同一水平面内における同方向に連動して振れる。また、摺動部材３９が取り付けられている第１重錘１１は、第２重錘２１に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動する。したがって、第１重錘１１と第２重錘２１とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘１１が第２重錘２１に対して鉛直方向に相対的に振れる。
【００６０】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
【００６１】
図９及び図１０は、それぞれ本発明の第三実施形態に係る制振装置３７の平面図、側面図である。
図９及び図１０に示すように、本発明の第三実施形態に係る制振装置３７は、第一及び第二実施形態の制振装置７、２７のとは異なる第２振動系２６及び拘束手段４３を備えている。
【００６２】
第２振動系２６は、第１の重錘１１を囲うように設けられた第２重錘２９と、第２重錘２９を支持する複数の弾性部材２２と、を備えている。
【００６３】
第２重錘２９は、第３容器４８と、第３容器４８内に積層されて収容される複数の重錘片２８と、から構成されている。
また、第３容器４８は、四角形の外筒４９と、当該外筒４９内に設けられた四角形の内筒５０と、外筒４９と内筒５０との間に形成される隙間の下端を塞ぐように設けられた底板とからなり、その隙間内に重錘片２８を収容する。
重錘片２８は、第３容器４８の内周の水平断面と同じ形状を有している。この重錘片２８は、第１重錘１１を構成する上記重錘片１４を含んで構成されており、本実施形態では、同一平面内に並べられた、４枚の重錘片１４及びこの重錘片１４とは水平断面形状が異なる重錘片５１から構成されている。第２重錘２９の重錘片１４と第１重錘１１の重錘片１４とを互いに入れ替えることができる。
【００６４】
拘束手段４３は、第１重錘１１を囲うように設けられた枠部材４４と、複数の摺動部材３８と、を備えている。
枠部材４４として、本実施形態では、第２重錘２９の内筒５０を利用する。なお、新たに四角形の筒体を用いて枠部材４４を形成してもよい。かかる場合には、枠部材４４を構成する外周面をそれぞれ第２重錘２９の内筒５０の内周面にボルト等にて固定して第２重錘２９と一体化する。
【００６５】
上述した構成からなる制振装置３７によれば、第１重錘１１の周囲に摺動部材３８を設けるとともに、これらを更に第２重錘２９で囲っているので、第２重錘２９と第１重錘１１とが同一水平面内における同方向に連動して振れる。また、摺動部材３８が取り付けられている第１重錘１１は、第２重錘２９に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動する。したがって、第１重錘１１と第２重錘２９とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘１１が第２重錘２９に対して鉛直方向に相対的に振れる。
【００６６】
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
【００６７】
図１１及び図１２は、それぞれ本発明の第四実施形態に係る制振装置４７の平面図、側面図である。
図１１及び図１２に示すように、本発明の第四実施形態に係る制振装置４７は、第三実施形態の制振装置３７と異なる拘束手段４５を備えている。
拘束手段４５は、枠部材４４と、第１重錘１１と枠部材４４との間に設けられた複数の摺動部材３９と、を備えている。
摺動部材３９は、第２実施形態と同様に、オイレスプレートを用いた。オイレスプレートは、ボルト３４で第１重錘１１の外周側面に固定されている。
上述した構成からなる制振装置４７によれば、第１重錘１１の周囲に摺動部材３９を設けるとともに、これらを更に第２重錘２９で囲っているので、第２重錘２９と第１重錘１１とが同一水平面内における同方向に連動して振れる。また、摺動部材３９が取り付けられている第１重錘１１は、第２重錘２９に対して相対的に鉛直方向にスムーズに摺動する。したがって、第１重錘１１と第２重錘２９とが同一水平面内における同方向に連動して振れ、かつ、第１重錘１１が第２重錘２９に対して鉛直方向に相対的に振れる。
【００６８】
なお、上述した各実施形態においては、第１重錘１１の形状が四角柱の場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、三角柱状、五角柱状などの多角柱であってもよく、また、円柱状、楕円柱状であってもよい。係る場合には、枠部材３５、４４を、第１重錘１１の外周に沿った多角形や円形の筒状体とすればよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  風力発電装置
２  基礎
３  支柱
４  ナセル
５  ロータ
５Ａ  ハブ
５Ｂ  ブレード
７、２７、３７、４７  制振装置
８  フロア
８ａ  上段のフロア
９  開口
１０  第１振動系
１１  第１重錘
１２  自在継手
１３  支持棒
１４  重錘片
１５  第１容器
１６  第２容器
１７  延長部
１８  側板
２０、２６  第２振動系
２１、２９  第２重錘
２２  弾性部材
２３  接続材
２４  ゴム
２５、２８  重錘片
２５Ａ、２５Ｂ  重錘片
３０、３３、４３、４５  拘束手段
３１  ガイド
３２  摺動体
３４、３６  ボルト
３５、４４  枠部材
３８、３９  摺動部材
４０  ダンパー
４１  ブラケット
４６  溝
４７  凸部
４８  第３容器
４９  外筒
５０  内筒
５１  重錘片
５２  梯子
５３Ａ、５３Ｂ  ケーブル
１００  連結部材
【図１】
2012144066.tif 000004
【図２】
2012144066.tif 000005
【図３（ａ）】
2012144066.tif 000006
【図３（ｂ）】
2012144066.tif 000007
【図４】
2012144066.tif 000008
【図５】
2012144066.tif 000009
【図６】
2012144066.tif 000010
【図７】
2012144066.tif 000011
【図８（ａ）】
2012144066.tif 000012
【図８（ｂ）】
2012144066.tif 000013
【図９】
2012144066.tif 000014
【図１０】
2012144066.tif 000015
【図１１】
2012144066.tif 000016
【図１２】
2012144066.tif 000017
【国際調査報告】
2012144066.tif 000018
2012144066.tif 000019
2012144066.tif 000020
2012144066.tif 000021