(57)【要約】【課題】支持部材が落下したとき、支持部材や支持部材に設置された風車部の翼が、タワー部や他の風車部の翼と接触することを目的とする。【解決手段】風力発電装置は、タワー部２と、ロータと、ロータに設けられた翼と、ロータの回転力によって発電する発電機とをそれぞれ有する複数の風車部４と、タワー部２と接続され、風車部４を支持する支持部材３と、一端がタワー部２と接続され、他端が支持部材３と接続されているバックアップワイヤ２１とを備える。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワー部と、
ロータと、前記ロータに設けられた翼と、前記ロータの回転力によって発電する発電機とをそれぞれ有する複数の風車部と、
前記タワー部と接続され、前記風車部を支持する支持部材と、
一端が前記タワー部と接続され、他端が前記支持部材と接続されているワイヤからなる補助部材と、
を備える風力発電装置。
【請求項２】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、
一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、
一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第１ワイヤ部材と、
を備え、
前記補助部材は、前記長尺状部材の落下を抑制するように構成された請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記第１連結部材と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されている請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記タワー部に対して一側に配置された前記支持部材と接続され、他端が前記タワー部を中心にして反対の他側に配置された別の前記支持部材と接続されている請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記補助部材は、剛性を有する構造体であり、一端が前記タワー部と接続され、他端が前記支持部材の下方から離隔して配置されている請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、
前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が上側に配置された前記支持部材と接続され、他端が下側に配置された別の前記支持部材と接続されている請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、
上側に配置された前記支持部材の前記タワー部に対する着脱を検知可能である検知部と、
前記検知部において前記支持部材が前記タワー部から外れたことが検知されたとき、上側及び／又は下側に配置された前記支持部材を前記タワー部の周りに回転させる回転駆動部と、
を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、
前記接続部に設置され、前記長尺状部材とは異なる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、
一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第２ワイヤ部材と、
を備え、
前記補助部材は、前記長尺状部材の前後方向の揺動を抑制するように構成された請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記第２連結部材と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されている第１補助ワイヤ部材を有する請求項８に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記接続部と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されている第２補助ワイヤ部材を有し、
前記第２補助ワイヤ部材は、前記長尺状部材を基準として、前記第１補助ワイヤ部材の反対側に配置される請求項９に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
前記支持部材の下方において前記タワー部から突出して設けられ、上面が前記風車部の前方又は後方に傾斜しているガイド部材と、
を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、
前記ガイド部材が、各前記支持部材の下方に設けられ、
上側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向と、下側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向は、逆方向である請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記支持部材が、前記タワー部を中心にして両側に配置されており、
前記ガイド部材が、各前記支持部材の下方に設けられ、
一側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向と、前記タワー部を中心にして反対の他側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向は、逆方向である請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
前記ガイド部材の前記上面には緩衝材が設置されている請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１５】
前記ガイド部材の傾斜した前記上面は、下部の角度が上部に比べて緩やかである請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１６】
前記ガイド部材の傾斜した前記上面は、下部の摩擦係数が上部に比べて高い請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１７】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、
一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、
一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第１ワイヤ部材と、
を備える請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１８】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、
前記接続部に設置され、前記長尺状部材とは異なる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、
一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第２ワイヤ部材と、
を備える請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１９】
前記支持部材を前記タワー部の周囲にて回動可能とする支持部材回動手段と、
前記支持部材回動手段によって回動する前記支持部材を追従するように前記ガイド部材を前記タワー部の周囲にて回動可能とするガイド部材回動手段と、
を備える請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項２０】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持し、水平方向に対して略平行に配置された長尺状部材と、
一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、
一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状のワイヤ部材と、
を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項２１】
前記支持部材は、
前記タワー部と接続される接続部と、
一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する第１長尺状部材と、
前記タワー部に対して前記第１長尺状部材とは１８０°反対側に一端側が接続され、他端側において前記風車部を支持する第２長尺状部材と、
前記接続部に設置され、前記第１長尺状部材及び前記第２長尺状部材に対してなす角が９０°となる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、
一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記第１長尺状部材の前記他端と接続された線状の第１ワイヤ部材と、
一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記第２長尺状部材の前記他端と接続された線状の第２ワイヤ部材と、
を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項２２】
前記接続部は、水平面内において前記タワー部の周囲にて回動可能な構成を有している請求項２０又は２１に記載の風力発電装置。
【請求項２３】
前記支持部材は、トラス構造を有する請求項２０又は２１に記載の風力発電装置。
【請求項２４】
前記タワー部は、複数の柱部材と、前記柱部材と剛接合された連結部とを有する請求項２０又は２１に記載の風力発電装置。
【請求項２５】
前記タワー部の柱部材の断面形状は、流線形形状を有する請求項２０又は２１に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、一つのタワー部に対して一つのみの風車部が設置された構成が一般的である。風車部は、翼、ロータ軸、発電機及びナセルなどから構成される。また、一つのタワー部に対して複数の風車部が設置された、いわゆるマルチロータ式風力発電装置も知られている。マルチロータ式風力発電装置では、風車部の合計受風面積が大きくなり、一つのタワー部から得られる発電電力量（出力）が大きくなる。
【０００３】
下記の特許文献１〜３には、マルチロータ式風力発電装置に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１０８０５７号
【特許文献２】独国特許発明第１０２０１２０２００５２号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１７／００８８１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マルチロータ式風力発電装置では、タワー部に複数の支持部材（アーム）が設けられ、各支持部材に風車部が設置される。
【０００６】
支持部材は、圧縮力を主に負担する長尺状部材と、圧縮力又は引張力を負担するワイヤ部材から構成される場合がある。長尺状部材は、軸方向が水平方向又は傾斜した方向に延設される。長尺状部材は、例えば、断面が円などの管状部材、又は、複数の部材が組み合わされたトラス構造を有する部材である。
【０００７】
鉛直方向の荷重を支持するワイヤ部材が破断されるなどの理由によって、風車部が設置された左右の支持部材のうち少なくとも一方の支持部材が、タワー部から落下すると、支持部材や風車部がタワー部に衝突するおそれや、反対側の支持部材に設置された風車部の翼と接触するおそれがある。また、上下方向に複数段にわたって風車部が設置される場合、上段の支持部材がタワー部から落下すると、上段の風車部の翼が下段の風車部の翼と接触するおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、支持部材が落下したとき、支持部材や支持部材に設置された風車部の翼が、タワー部や他の風車部の翼と接触することを回避できる風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る風力発電装置は、タワー部と、ロータと、前記ロータに設けられた翼と、前記ロータの回転力によって発電する発電機とをそれぞれ有する複数の風車部と、前記タワー部と接続され、前記風車部を支持する支持部材と、一端が前記タワー部と接続され、他端が前記支持部材と接続されているワイヤからなる補助部材とを備える。
【００１０】
この構成によれば、支持部材がタワー部から外れたとき、線状のワイヤである補助部材を介してタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
補助部材は、支持部材がタワー部から外れたとき、支持部材の落下、又は、支持部材の前後方向の揺動を抑制するように構成されており、支持部材がタワー部から外れたとき、支持部材や支持部材に設置された風車部の翼が、タワー部や他の風車部の翼と接触することを回避できる。
【００１１】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第１ワイヤ部材とを備え、前記補助部材は、前記長尺状部材の落下を抑制するように構成されてもよい。
【００１２】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、長尺状部材の一端側が接続部と接続され、長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第１連結部材は、一端側が長尺状部材の一端側と接続され、他端側が長尺状部材よりも上方に設けられる。ワイヤ部材は、一端が第１連結部材の他端側と接続され、他端が長尺状部材の他端側と接続されることから、ワイヤ部材は、水平方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する鉛直方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。例えば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、補助部材によって、長尺状部材の落下が抑制される。
【００１３】
上記発明において、前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記第１連結部材と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されてもよい。
【００１４】
この構成によれば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、線状のワイヤである補助部材を介して他方の支持部材やタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
【００１５】
上記発明において、前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記タワー部に対して一側に配置された前記支持部材と接続され、他端が前記タワー部を中心にして反対の他側に配置された別の前記支持部材と接続されてもよい。
【００１６】
この構成によれば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、線状のワイヤである補助部材を介して他方の支持部材やタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
【００１７】
上記発明において、前記補助部材は、剛性を有する構造体であり、一端が前記タワー部と接続され、他端が前記支持部材の下方から離隔して配置されてもよい。
【００１８】
この構成によれば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、支持構造を介してタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
【００１９】
上記発明において、前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が上側に配置された前記支持部材と接続され、他端が下側に配置された別の前記支持部材と接続されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、下側の支持部材のワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、線状のワイヤである補助部材を介して上側の支持部材及びタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
【００２１】
上記発明において、前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、上側に配置された前記支持部材の前記タワー部に対する着脱を検知可能である検知部と、前記検知部において前記支持部材が前記タワー部から外れたことが検知されたとき、上側及び／又は下側に配置された前記支持部材を前記タワー部の周りに回転させる回転駆動部とを備えてもよい。
【００２２】
この構成によれば、検知部が、上側に配置された支持部材のタワー部に対する着脱を検知可能であり、検知部において支持部材がタワー部から外れたことが検知されたとき、回転駆動部が、上側及び／又は下側に配置された支持部材をタワー部の周りに回転させる。その結果、上段の風車部と下段の風車部の平面的な位置関係について角度を持たせることができ、上段の翼と下段の翼の接触を回避できる。
【００２３】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、前記接続部に設置され、前記長尺状部材とは異なる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第２ワイヤ部材とを備え、前記補助部材は、前記長尺状部材の前後方向の揺動を抑制するように構成されてもよい。
【００２４】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、長尺状部材の一端側が接続部と接続され、長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第２連結部材は、接続部から突出して設けられ、ワイヤ部材は、一端が第２連結部材の先端側と接続され、他端が長尺状部材の他端側と接続されることから、ワイヤ部材は、長尺状部材の軸方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する水平方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。例えば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、補助部材によって、長尺状部材の前後方向の揺動が抑制される。
【００２５】
上記発明において、前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記第２連結部材と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されている第１補助ワイヤ部材を有してもよい。
【００２６】
この構成によれば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、線状のワイヤである第１補助ワイヤ部材を介して他方の支持部材やタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。
【００２７】
上記発明において、前記補助部材は、線状のワイヤであり、一端が前記接続部と接続され、他端が前記長尺状部材と接続されている第２補助ワイヤ部材を有し、前記第２補助ワイヤ部材は、前記長尺状部材を基準として、前記第１補助ワイヤ部材の反対側に配置されてもよい。
【００２８】
この構成によれば、ワイヤ部材が破断されたりして外れたとき、線状のワイヤである第２補助ワイヤ部材を介して他方の支持部材やタワー部が支持部材及び風車部の荷重を支持する。第２補助ワイヤ部材は、長尺部材を基準として第１補助ワイヤ部材の反対側に配置されているので、第１補助ワイヤ部材が風車部の荷重を支持する方向と、反対方向の荷重に対しても支持することができる。
【００２９】
上記発明において、前記支持部材の下方において前記タワー部から突出して設けられ、上面が前記風車部の前方又は後方に傾斜しているガイド部材とを備えてもよい。
【００３０】
この構成によれば、ガイド部材が、支持部材の下方においてタワー部から突出して設けられており、ガイド部材の上面は、風車部の前方又は後方に傾斜していることから、支持部材が落下すると、支持部材がガイド部材に衝突する。そして、ガイド部材の上面が風車部の前方又は後方に傾斜していることによって、支持部材は、傾斜したガイド部材の上面に沿って移動する。ガイド部材は、落下する支持部材を予め規定された方向に案内する。
【００３１】
上記発明において、前記支持部材が、上下方向に複数段配置されており、前記ガイド部材が、各前記支持部材の下方に設けられ、上側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向と、下側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向は、逆方向でもよい。
【００３２】
この構成によれば、上段と下段の両方の支持部材が落下したとき、上段の支持部材がガイド部材の上面に沿って移動する方向と、下段の支持部材がガイド部材の上面に沿って移動する方向が逆方向になる。したがって、落下した状態の上段の支持部材と下段の支持部材を確実に離すことができ、上段の支持部材及び風車部が、下段の支持部材及び風車部と衝突する可能性を低減できる。
【００３３】
上記発明において、前記支持部材が、前記タワー部を中心にして両側に配置されており、前記ガイド部材が、各前記支持部材の下方に設けられ、一側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向と、前記タワー部を中心にして反対の他側に配置された前記ガイド部材の前記上面の傾斜方向は、逆方向でもよい。
【００３４】
この構成によれば、左右の両方の支持部材が落下したとき、一側の支持部材がガイド部材の上面に沿って移動する方向と、他側の支持部材がガイド部材の上面に沿って移動する方向が逆方向になる。したがって、一側の支持部材及び風車部と、他側の支持部材及び風車部とがタワー部の正面で衝突することを防止できる。
【００３５】
上記発明において、前記ガイド部材の前記上面には緩衝材が設置されてもよい。
この構成によれば、落下時に生じる衝撃荷重を低減でき、支持部材の更なる損傷の発生を抑制できる。
【００３６】
上記発明において、前記ガイド部材の傾斜した前記上面は、下部の角度が上部に比べて緩やかでもよい。
この構成によれば、支持部材の落下速度を徐々に減少させ、かつ、落下速度によっては支持部材の移動を停止できる。
【００３７】
上記発明において、前記ガイド部材の傾斜した前記上面は、下部の摩擦係数が上部に比べて高くてもよい。
この構成によれば、支持部材の落下速度を徐々に減少させ、かつ、落下速度によっては支持部材の移動を停止できる。
【００３８】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第１ワイヤ部材とを備えてもよい。
【００３９】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、長尺状部材の一端側が接続部と接続され、長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第１連結部材は、一端側が長尺状部材の一端側と接続され、他端側が長尺状部材よりも上方に設けられる。ワイヤ部材は、一端が第１連結部材の他端側と接続され、他端が長尺状部材の他端側と接続されることから、ワイヤ部材は、水平方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する鉛直方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。
【００４０】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する長尺状部材と、前記接続部に設置され、前記長尺状部材とは異なる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状の第２ワイヤ部材とを備えてもよい。
【００４１】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、長尺状部材の一端側が接続部と接続され、長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第２連結部材は、接続部から突出して設けられ、ワイヤ部材は、一端が第２連結部材の先端側と接続され、他端が長尺状部材の他端側と接続されることから、ワイヤ部材は、長尺状部材の軸方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する水平方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。
【００４２】
上記発明において、前記支持部材を前記タワー部の周囲にて回動可能とする支持部材回動手段と、前記支持部材回動手段によって回動する前記支持部材を追従するように前記ガイド部材を前記タワー部の周囲にて回動可能とするガイド部材回動手段とを備えてもよい。
【００４３】
この構成によれば、支持部材がタワー部の周囲にて回動した場合であっても、ガイド部材回動手段によって、ガイド部材が支持部材の下方の位置を維持することができる。これにより、支持部材がタワー部の周囲にて回動しても、ガイド部材が、落下する支持部材を予め規定された方向に案内することができる。
【００４４】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持し、水平方向に対して略平行に配置された長尺状部材と、一端側が前記長尺状部材の前記一端側と接続され、他端側が前記長尺状部材よりも上方に設けられた第１連結部材と、一端が前記第１連結部材の前記他端側と接続され、他端が前記長尺状部材の前記他端側と接続された線状のワイヤ部材とを備えてもよい。
【００４５】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、長尺状部材が、水平方向に対して略平行に配置され、長尺状部材の一端側が接続部と接続され、長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第１連結部材は、一端側が長尺状部材の一端側と接続され、他端側が長尺状部材よりも上方に設けられる。ワイヤ部材は、一端が第１連結部材の他端側と接続され、他端が長尺状部材の他端側と接続されることから、ワイヤ部材は、水平方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する鉛直方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。
【００４６】
上記発明において、前記支持部材は、前記タワー部と接続される接続部と、一端側が前記接続部と接続され、他端側において前記風車部を支持する第１長尺状部材と、前記タワー部に対して前記第１長尺状部材とは１８０°反対側に一端側が接続され、他端側において前記風車部を支持する第２長尺状部材と、前記接続部に設置され、前記第１長尺状部材及び前記第２長尺状部材に対してなす角が９０°となる方向に前記接続部から突出して設けられた第２連結部材と、一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記第１長尺状部材の前記他端と接続された線状の第１ワイヤ部材と、一端が前記第２連結部材の先端側と接続され、他端が前記第２長尺状部材の前記他端と接続された線状の第２ワイヤ部材とを備えてもよい。
【００４７】
この構成によれば、支持部材は、支持部材の接続部を介してタワー部と接続され、第１及び第２長尺状部材の一端側が接続部と接続され、第１及び第２長尺状部材の他端側において風車部を支持する。第１長尺状材料と第２長尺状材料は、タワー部を中心にして１８０°反対側に設置され、左右対称に配置される。
第２連結部材は、接続部に設置され、第１及び第２長尺状部材に対してなす角が９０°となる方向に接続部から突出して設けられ、第１及び第２ワイヤ部材は、一端が第２連結部材の先端側と接続され、他端が第１及び第２長尺状部材の他端側と接続されることから、第１及び第２ワイヤ部材は、長尺状部材の軸方向に対して傾斜した方向に設置される。
これにより、風車部に作用する水平方向の荷重に関し、長尺状部材は圧縮力を負担し、ワイヤ部材は引張力を負担する。
【００４８】
上記発明において、前記接続部は、水平面内において前記タワー部の周囲にて回動可能な構成を有してもよい。
【００４９】
この構成によれば、接続部は、水平面内においてタワー部の周囲にて回動可能であるため、接続部と接続された長尺状部材、又は、第１及び第２長尺状部材に支持された風車部も、水平面内においてタワー部の周囲にて回動し、風車部はヨー（yaw）旋回が可能である。
【００５０】
上記発明において、前記支持部材は、トラス構造を有してもよい。
【００５１】
上記発明において、前記タワー部は、複数の柱部材と、前記柱部材と剛接合された連結部とを有してもよい。
【００５２】
上記発明において、前記タワー部の柱部材の断面形状は、流線形形状を有してもよい。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、支持部材が落下したとき、支持部材や支持部材に設置された風車部の翼が、タワー部や他の風車部の翼と接触することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る風力発電装置を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材の変形例を示す正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材の変形例を示す縦断面図であり、図４のV−V線矢視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材のうち鉛直方向に生じる荷重を負担する部材の模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の支持部材のうち水平方向に生じる荷重を負担する部材の模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す正面図である。
【図９】図８のタワー部を模式的に示した平面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す正面図である。
【図１１】図１０の変形例を示す正面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す正面図である。
【図１３】図１２の変形例を示す正面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置のタワー部の変形例を示す横断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第１実施例を示す正面図である。
【図２２】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第２実施例を示す正面図である。
【図２３】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第３実施例を示す正面図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第４実施例を示す正面図である。
【図２５】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す平面図である。
【図２６】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す正面図である。
【図２７】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す平面図である。
【図２８】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す正面図である。
【図２９】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す平面図である。
【図３０】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す平面図である。
【図３１】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第５実施例を示す平面図である。
【図３２】本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の第６実施例を示す平面図である。
【図３３】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す全体正面図である。
【図３４】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す正面図である。
【図３５】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す平面図である。
【図３６】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す側面図である。
【図３７】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す側面図である。
【図３８】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す平面図である。
【図３９】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置のガイド部材を示す側面図であり、図３８のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４０】本発明の一実施形態に係る風力発電装置のガイド部材を示す側面図であり、図３８のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４１】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置を示す平面図である。
【図４２】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す側面図である。
【図４３】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す側面図である。
【図４４】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置のガイド部材の変形例を示す側面図である。
【図４５】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置のガイド部材の変形例を示す側面図である。
【図４６】本発明の第３実施形態に係る風力発電装置のガイド部材の変形例を示す側面図と摩擦係数の分布を示す分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態に係る風力発電装置１について、図面を参照して説明する。
【００５６】
マルチロータ式風力発電装置では、タワー部に複数の支持部材（アーム）が設けられ、各支持部材に風車部が設置される。
従来、支持部材は、例えば、円柱状等の長尺状部材や、複数の部材が組み合わされたトラス構造を有する部材であり、また、上記特許文献１では、支持部材が、圧縮力を主に負担する長尺状部材と、圧縮力又は引張力を負担する２本のワイヤ部材から構成されることが開示されている。
【００５７】
風車部の自重や風車部が受ける風荷重等を支持する構造において、上記特許文献２のように、ワイヤ部材をタワー部の塔頂部に接続することによって、タワー部に鉛直方向の荷重を負担させると、タワー部に生じる圧縮力を考慮してタワー部の構造体を大きくする必要がある。また、特許文献２の支持構造は、水平方向の荷重についても長尺状部材が負担しているため、タワー部と支持部材の接続部材を強固にする必要があり大掛かりな構造となる。
【００５８】
さらに、特許文献１及び３では、鉛直方向の荷重に関し、長尺状部材が斜め方向に配置され、ワイヤ部材が水平方向に配置されている。長尺状部材において水平方向に対してなす角度が小さくなるほど、負担する圧縮力が大きくなる。長尺状部材は、前記圧縮力による座屈に耐え得るように長尺状部材を強固に設計・製造する必要があるため、部材断面が大型化し、重量増加を招く。またさらに、特許文献１では、タワー部材に対して両側に設置されたワイヤが一方はタワー前方に水平に配置され、もう一方はタワー後方側に傾斜して配置されている。水平力が作用した場合には、後者には圧縮力が作用するが、ワイヤには自重により初期張力が作用するため、張力抜けを起こさない構造としている。しかしながら、想定外の水平荷重が作用した場合には、張力抜けを生じ、構造不安定となる恐れがある。
【００５９】
本実施形態は、このような事情に鑑みてなされたものであって、風車部から受ける荷重を負担する長尺状部材にかかる圧縮軸力を低減し、かつ、座屈しにくくすることが可能な風力発電装置を提供することを目的とする。
【００６０】
本実施形態に係る風力発電装置１は、図１に示すように、１つのタワー部２と、タワー部２に接続された複数の支持部材３と、各支持部材３に設置された風車部４などを備える。風力発電装置１は、発生した電力を電力系統へ送電するために系統連系されており、陸上又は洋上に設置される。
【００６１】
タワー部２は、一方向に長い構造を有し、軸方向が設置面に対して垂直方向となるようにタワー部２の基礎部５が設置面に設けられる。タワー部２は、例えば１本の円柱状部材でもよいし、複数の長尺状部材が組み合わされて構成されてもよい。
【００６２】
支持部材３は、例えば一方向に長い部材であり、一端側である基部がタワー部２と接続され、他端側である先端側において風車部４を支持する。１本の支持部材３に、１台の風車部４が設置される場合、風車部４と同数の支持部材３がタワー部２に接続される。支持部材３は、後述するとおり、圧縮力を主に負担する第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３と、引張力を負担するワイヤ部材１６，１７などから構成される。
【００６３】
各支持部材３に設置された風車部４は、ナセル６と、ナセル６に収容されるロータ軸及び発電機と、ロータ軸の先端に設置されたハブ７と、ハブ７に設けられた複数枚（例えば３枚）の翼８などを有する。
【００６４】
ナセル６は、支持部材３の上部又は下部に設置され、内部にロータ軸や、増速機、発電機などを備える。ナセル６の一端側には、ハブ７が設けられる。ロータ軸は、ほぼ水平な軸線周りに回転可能である。ロータ軸の一端側は、ハブ７に接続され、ロータ軸の他端側は、例えば直接的に発電機に接続され、又は、増速機若しくは油圧ポンプ・油圧モータを介して発電機に接続される。発電機は、ロータ軸が軸周りに回転することによって生じる回転力によって駆動し発電する。
【００６５】
翼８は、ハブ７において、放射状に複数枚取り付けられる。複数枚の翼８は、風を受けることによって、ロータ軸を中心にして回転する。翼８は、ピッチ制御用の旋回輪軸受を介してハブ７に接続され、翼長方向に延在する翼軸周りに回動可能である。これにより、翼８のピッチ角が調整される。
【００６６】
ナセル６は、支持部材３に対して略水平面上で旋回して、ハブ７の方向を風向きに合わせ、翼８の回転面を風向きに正対させる。ナセル６が略水平面上で旋回することをヨー（yaw）旋回という。ナセル６は、ナセル６と支持部材３に接続されたヨー旋回輪軸受を介して旋回する（第１ヨー旋回）。
【００６７】
本実施形態によれば、複数の風車部４は、ロータ軸と、ロータ軸に設けられた翼８と、ロータ軸の回転力によって発電する発電機をそれぞれ有し、各風車部４は、タワー部２と接続された支持部材３によって支持される。これにより、タワー部２には、支持部材３を介して複数の風車部４が設置される。そのため、各風車部４は、比較的風の状況が近い環境（風況）下に配置され、同一方向の風を受けて回転し発電する。
【００６８】
次に、本実施形態に係る支持部材３について説明する。
図１〜図３に示すように、支持部材３は、接続部１１と、第１長尺状部材１２と、第２長尺状部材１３と、第１連結部材１４と、第２連結部材１５と、鉛直方向荷重の引張力を負担するワイヤ部材１６と、水平方向荷重の引張力を負担するワイヤ部材１７と、テンション調整機構１８などを有する。
【００６９】
接続部１１は、タワー部２の周囲に設けられ、タワー部２と接続される。接続部１１は、例えばリング形状を有する。支持部材３は、支持部材３の接続部１１を介してタワー部２と接続される。タワー部２は、接続部１１を介してのみ支持部材３から伝達される荷重を受け、他の部分では、支持部材３から伝達される荷重を受けない。また、接続部１１は、軸受構造（支持部材回動手段）などを備えて、略水平面内においてタワー部２の周囲にて回動可能な構成を有している。
【００７０】
これにより、接続部１１は、略水平面内においてタワー部２の周囲にて回動可能であるため、接続部１１と接続された第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３に支持された各風車部４も、水平面内においてタワー部２の周囲にて回動し、風車部４はヨー（yaw）旋回が可能である（第２ヨー旋回）。
【００７１】
風車部４のヨー旋回は、ナセル６が支持部材３に対して略水平面上で旋回することによって実施してもよいし（第１ヨー旋回）、支持部材３の接続部１１がタワー部２に対して略水平面内で旋回することによって実施してもよい（第２ヨー旋回）。なお、本実施形態は、第１ヨー旋回と第２ヨー旋回のいずれもが可能な構成を有する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、第１ヨー旋回と第２ヨー旋回のいずれか一方のみが可能な構成を有してもよい。
【００７２】
第１長尺状部材１２は、一端（基端）側が接続部１１と接続され、他端（先端）側において風車部４を支持する。第２長尺状部材１３は、タワー部２に対して第１長尺状部材１２とは１８０°反対側に一端（基端）側が接続され、他端（先端）側において風車部４を支持する。第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３は、水平方向に対して略平行に配置される。
【００７３】
第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３は、円柱状等の長尺状部材でもよいし、複数の部材が組み合わされたトラス構造を有する部材でもよい。第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３がトラス構造を有する場合、複数の部材（例えば型鋼）によって必要断面性能を満たす。図４及び図５に示すように、トラス構造を有する第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は、例えば、４本の管状の水平材４１と、水平材４１同士を連結する垂直材４２と、水平材４１及び／又は垂直材４２間を連結する斜材４３などから構成される。これにより、一つの円管部材又は角管部材によって第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３を構成する場合に比べて、重量の低減化を図ることができる。また、トラス構造が複数の部材から構成されることによって、各部材の座屈長が短くなり、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３において座屈が生じにくくなる。
【００７４】
第１連結部材１４は、一端（下端）側が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の一端側付近で接続され、他端（上端）側が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３よりも上方に設けられる。第１連結部材１４は、例えば管状部材１９であり、管状部材１９は、軸方向がタワー部２の軸方向に対して平行方向又は傾斜した方向となるように、タワー部２の外周面に沿って設置される。
【００７５】
第１連結部材１４は、上述した管状部材１９の上端に接続された接続部材２０を有してもよい。接続部材２０は、例えばタワー部２を囲むように配置され、リング形状を有する。管状部材１９は、接続部材２０を介して互いに連結される。また、第１連結部材１４の上部には、ワイヤ部材１６のテンションを調整することが可能なテンション調整機構１８が設置される。
【００７６】
第２連結部材１５は、接続部１１に設置され、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３に対してなす角が９０°となる方向、かつ、風を受ける側に接続部１１から突出して設けられる。すなわち、第２連結部材１５は、風車部４の翼８が風を受ける側と同一となるように接続部１１から突出して設けられる。
【００７７】
ワイヤ部材１６は、線状部材であり、一端が第１連結部材１４の他端（上端）側と接続され、他端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の他端側と接続される。これにより、ワイヤ部材１６は、水平方向に対して傾斜した方向に設置される。
【００７８】
ワイヤ部材１７は、線状部材であり、一端が第２連結部材１５の先端側と接続され、他端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の他端と接続される。これにより、ワイヤ部材１７は、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の軸方向に対して傾斜した方向に設置される。なお、ワイヤ部材１７は、第１ワイヤ部材及び第２ワイヤ部材の一例である。
【００７９】
次に、支持部材３が鉛直方向に生じる荷重を負担する構成について説明する。図１及び図２に示すように、支持部材３は、上述した接続部１１と、第１長尺状部材１２と、第２長尺状部材１３と、第１連結部材１４と、ワイヤ部材１６によって、鉛直方向に生じる荷重を負担する。それぞれの構成要素は、基本的にピン結合によって互いに接続される。
【００８０】
図６に示すように、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３は、風車部４の自重など鉛直方向に生じる荷重に対して軸圧縮で抵抗し、圧縮力を負担する。ワイヤ部材１６は、鉛直方向の荷重に対して軸引張で抵抗し、引張力を負担する。なお、図６では、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とワイヤ部材１７のなす角度がθの場合について示している。
【００８１】
これにより、ワイヤ部材がなく、長尺状部材のみが部材の曲げによって、鉛直方向に生じる荷重を負担する場合と異なり、本実施形態は、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３と、ワイヤ部材１６によって、部材の軸力で荷重を負担することから、構造重量を低減できる。
【００８２】
また、本実施形態では、鉛直方向の荷重に関し、上記の特許文献１及び３で開示された構成のように、長尺状部材が斜め方向に配置され、ワイヤ部材が水平方向に配置される場合に比べて、上方から吊られたワイヤ部材１６に対して、更に多くの引張軸力を負担させることができ、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３に作用する圧縮軸力を小さくできる。さらに、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が略水平方向に配置されるため、長尺状部材が斜め方向に配置される場合に比べて、タワー部２から風車部４までの距離を同一とした場合、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の長さが短くてよい。その結果、座屈長が短縮し、座屈しづらい構成とすることができる。その結果、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の必要断面積を低減でき、重量を軽減化できる。
【００８３】
さらに、本実施形態に係る支持部材３は、鉛直方向に生じる荷重について、タワー部２に負担させることなく、支持部材３のみで力の流れを完結する構成とされている。すなわち、第１連結部材１４に対して、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３と、ワイヤ部材１６が接続され、第１連結部材１４が圧縮力を負担している。したがって、特許文献２のようにワイヤ部材をタワー部の塔頂部に接続することによって、タワー部に鉛直方向の荷重を負担させる場合と異なり、タワー部２の構造体をその分大きくする必要がなく、タワー部２の重量を軽減化できる。また、支持部材３の構成は、構造設計上、成立すれば、タワー部２の高さ方向に複数段連続して設けることができる。
【００８４】
次に、支持部材３が水平方向に生じる荷重（例えば風車部４が風から受けて発生するスラスト力）を負担する構成について説明する。図１及び図３に示すように、支持部材３は、上述した接続部１１と、第１長尺状部材１２と、第２長尺状部材１３と、第２連結部材１５と、ワイヤ部材１７によって、水平方向に生じる荷重を負担する。それぞれの構成要素は、ピン結合によって互いに接続される。
【００８５】
図７に示すように、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３は、風車部４が風から受ける風荷重など水平方向に生じる荷重に対して軸圧縮で抵抗し、圧縮力を負担する。ワイヤ部材１７は、水平方向の荷重に対して軸引張で抵抗し、引張力を負担する。なお、図７では、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とワイヤ部材１７のなす角度がφの場合について示している。
【００８６】
これにより、ワイヤ部材がなく、長尺状部材のみが部材の曲げによって、水平方向に生じる荷重を負担する場合と異なり、本実施形態は、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３と、ワイヤ部材１７によって、部材の軸力で荷重を負担することから、部材断面を簡素化でき、構造重量を低減できる。
【００８７】
また、本実施形態では、水平方向の荷重に関し、上記の特許文献１で開示された構成のように、長尺状部材が斜め方向に配置され、ワイヤ部材が一直線上に配置される場合に比べて、斜め方向に配置されたワイヤ部材１７に対して、更に多くの引張軸力を負担させることができ、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３に作用する圧縮軸力を小さくできる。さらに、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が略一直線上に配置されるため、長尺状部材が斜め方向に配置される場合に比べて、タワー部２から風車部４までの距離を同一とした場合、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の長さが短くてよい。その結果、座屈長が短縮し、座屈しづらい構成とすることができる。その結果、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の必要断面積を低減でき、重量を軽減化できる。
【００８８】
さらに、本実施形態に係る支持部材３は、水平方向に生じる荷重について、タワー部２に負担させることなく、支持部材３のみで力の流れを完結する構成とされている。すなわち、第２連結部材１５に対して、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３と、ワイヤ部材１７が接続され、第２連結部材１５が圧縮力を負担している。したがって、特許文献２のように長尺状部材をタワー部に接続することによって、タワー部に水平方向の荷重を負担させる場合と異なり、タワー部２と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とを接続する接続部１１をその分強固にする必要がなく、タワー部２との接続構造を簡略化できる。また、支持部材３の構成は、構造設計上、成立すれば、タワー部２の高さ方向に複数段連続して設けることができる。
【００８９】
次に、本実施形態に係るタワー部２について説明する。タワー部２は、上述したとおり、例えば１本の円柱状部材でもよいし、複数の長尺状の柱部材が組み合わされて構成されてもよい。
以下では、図８及び図９を参照して、複数の長尺状の柱部材が組み合わされて構成されるタワー部２について更に説明する。
【００９０】
タワー部２は、図９に示すように、４本の柱部材４４と、４本の柱部材４４を略同一の高さ位置で連結する連結部４５とを有する。４本の柱部材４４は、それぞれ、略垂直方向に延びる。また、４本の柱部材４４は、平面視で正方形の頂点部分に位置するようにそれぞれ配置される。すなわち、隣接する柱部材４４同士が等間隔となるように配置されている。
【００９１】
連結部４５は、隣接する柱部材４４の間に設置され柱部材４４と剛接合される。連結部４５は、それぞれ、略水平方向に延びていて、隣接する柱部材同士を連結している。すなわち、連結部４５は、平面視で正方形の辺部分にそれぞれ配置されている。
連結部４５は、柱部材４４の長手方向（すなわち、高さ方向）に沿って、複数設けられている。複数の連結部４５は、柱部材４４の長手方向の略全域に亘って、所定の間隔を空けて配置されている。
【００９２】
このように、タワー部２は、複数の柱部材４４と連結部４５とによって構成されるいわゆるマルチコラムとなっている。また、柱部材４４と剛接合された連結部４５が設置されることから、タワー部２は、柱部材４４と連結部４５によるいわゆるラーメン構造で構成されている。これにより、タワー部２に対して負荷が作用した場合、複数の柱部材４４が一体でタワー部２の曲げ挙動に抵抗する。したがって、タワー部２の剛性を高めることができる。
【００９３】
また、風力発電装置１は、設置環境等で想定外の荷重が作用する場合がある。タワー部２をトラス構造で構成した場合、想定外の荷重がタワー部２に作用した際に、トラス構造のブレースが座屈変形し、タワー部２の構造が不安定となる可能性がある。本実施形態では、比較的単純な構成である、柱部材４４と連結部４５とによるラーメン構造でタワー部２を構成しているので、想定外の荷重に対してもトラスのような不安定挙動は発生せず安定した変形挙動とすることができる。
【００９４】
また、複数の柱部材４４と連結部４５によるラーメン構造で構成することにより、タワー部２の剛性を高めているので、１本の柱部材のみで同等の剛性を得る構造と比較して、タワー部２を軽量化することができる。
【００９５】
また、柱部材４４及び連結部４５の数は、４本に限定されない。例えば、６本の柱部材と６本の連結部とによってタワー部２を構成してもよい。この場合には、平面視したときに、正六角形の頂点部分に柱部材がそれぞれ配置され、正六角形の辺部分に連結部がそれぞれ配置される。
【００９６】
また、風力発電装置１は、通常、タワー部２の下端部分が地盤に埋め込まれた状態にあるので、風力発電装置１を設置する際には、タワー部２の下端部分が埋設可能な大きさのピットを地盤に形成する。タワー部２を１本の柱部材で構成した場合、地盤に対して、１本の柱部材の外形が埋設可能な大径のピットを掘削する必要があり、掘削の際のコストが増大する可能性があった。本実施形態では、複数の柱部材４４で構成されているので、各々の柱部材４４の直径は、１本の柱部材のみで同等の剛性を得る構造と比較して、小径となる。これにより、柱部材４４を埋設するピットも小径なものとすることができるので、柱部材４４を設置する際の掘削量を低減することができ、掘削作業を容易化することができるとともに、掘削の際のコストを低減することができる。よって、設置する際の作業を容易化するとともに、風力発電装置１の設置コストを低減することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、タワー部２の全体をマルチコラムとなるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、タワー部２のうち、曲げ荷重が大きくなる基部のみをマルチコラムとしてもよい。また、柱部材４４の本数や連結部４５の設置個数も上述した例に限定されず、他の構成でもよい。
【００９８】
また、タワー部２は、図１０に示すように、粘性系ダンパ（第１ダンパ）４６を有している。粘性系ダンパ４６とは例えばオイルダンパである。粘性系ダンパ４６は、マルチコラム型のタワー部２の柱部材４４及び連結部４５で構成される空間に斜めに配置される。詳細には、側方を柱部材４４で規定され、上方及び下方を連結部４５によって規定された矩形の空間に配置される。粘性系ダンパ４６の一端は、一の柱部材４４と一の連結部４５との連結部分近傍に接続される。また、粘性系ダンパ４６の他端は、他の柱部材４４（すなわち、一の柱部材４４以外の柱部材４４）と他の連結部４５（すなわち、一の連結部４５以外の連結部４５）との連結部分近傍に接続される。すなわち、粘性系ダンパ４６は、矩形の空間に対角線状に配置されている。粘性系ダンパ４６の一端及び他端は、柱部材４４または連結部４５のどちらに接続されていてもよい。図１０では、粘性系ダンパ４６を複数設けている。
【００９９】
このように、一の柱部材４４または一の連結部４５と、他の柱部材４４または他の連結部４５とを連結する粘性系ダンパ４６を有する。これにより、タワー部２の構造減衰を増加させた構造とすることができる。すなわち、タワー部２に風や地震などの外力が入力し、タワー部２が振動した際には、タワー部２にせん断、曲げ変形が生じる。本実施形態では、タワー部２が振動すると、粘性系ダンパ４６が変形することより減衰を付加する。これにより、タワー部２の振動を低減することができる。また、このように構造減衰を増加させることができるので、タワー部２における渦励振などの発生を抑制することができる。また、剛性を有さない粘性系ダンパ４６を採用しているので、ダンパが座屈変形等することがなく、タワー部２を安定した構造とすることができる。
【０１００】
なお、適用するダンパはこれに限定されない。例えば、粘弾性ダンパを用いてもよい。また、例えば、粘性系ダンパ４６の代わりに、鋼材の弾塑性特性を利用した鋼材系ダンパ、あるいは摩擦ダンパ、ビンガム流体を利用したビンガムダンパなどを用いてもよい。このようなダンパを用いることで、より大きな減衰を付加することができ、地震に対しては、地震応答低減効果を増加させることが可能となる。
【０１０１】
また、図１１に示すように、斜めに配置した粘性系ダンパ４６ではなく、柱部材４４と隣接する柱部材４４とを連結するように、せん断変形に対して減衰を付加できる減衰機構（第１ダンパ）４７を設けている。図１１に記載の例では、減衰機構４７を複数設けている。このような減衰機構４７を設けることで、上記の斜めに配置した粘性系ダンパ４６と同様の効果を得ることができる。なお、減衰機構４７と、上記の斜めに配置した粘性系ダンパ４６とを組み合わせたタワー部２の構造としてもよい。
【０１０２】
また、図１２に示すように、タワー部２は、４本の柱部材４４に囲まれ、かつ、複数の柱部材４４から離間するように配置された内柱４８と、柱部材４４あるいは連結部４５と内柱４８との間に設けられた減衰部（第２ダンパ）４９と、を有する。
内柱４８は、平面視で正方形の頂点部分に配置された柱部材４４に対して、この正方形
の中心部近傍に配置されている。内柱４８は、独立して立設していて、柱部材４４と略同
一の高さに形成される。内柱４８の固有周期は、複数の柱部材４４及び複数の連結部４５からなる構成の固有周期と異なる固有周期に設定されている。なお、内柱４８の固有周期は、内柱４８自体の固有周期にて設定してもよく、また、内柱４８と柱部材４４または連結部４５とを繋ぐバネ要素（図示省略）を設置することによって固有周期を調整することで設定してもよい。減衰部４９は、柱部材４４の外周面あるいは連結部４５と、内柱４８の外周面と接触するように設けられている。本実施形態では、複数（４つ）の減衰部４９が設けられている。
【０１０３】
図１２に記載のタワー部２は、４本の柱部材４４に囲まれ、かつ、４本の柱部材４４から離間するように内柱４８が配置され、柱部材４４あるいは連結部４５と内柱４８との間に減衰部４９が設けられている。また、内柱４８の固有周期と柱部材４４等からなる構造物の固有周期とは、離調するように設定されている。これにより、タワー部２に振動が生じた際に、柱部材４４等からなる構造物と内柱４８とに相対変位が生じる。相対変位が生じると、柱部材４４あるいは連結部４５と内柱４８との間に設けられた減衰部４９が押し引きを受ける。減衰部４９が押し引きを受けると、減衰部４９が変形し、この変形により減衰が付加される。これにより、タワー部２の振動を抑制することができる。したがって、風力発電装置１の耐風性及び耐震性を向上させることができる。また、内柱４８は４本の柱部材４４に囲まれて配置されているので、内柱４８を複数の柱部材４４の外側に設ける場合と比較して、タワー部２を小型化することができるとともに、単純な外形とすることができる。
【０１０４】
また、図１３に示すようにタワー部２は、４本の柱部材４４に囲まれ、かつ、４本の柱部材４４から離間するように配置された吊下げ部材５３と、柱部材４４と吊下げ部材５３との間に設けられた減衰部（第２ダンパ）５４と、を有している。吊下げ部材５３は、最上部に配置された連結部４５に吊り下げられている円柱状または円筒状の部材である。吊下げ部材５３の固有周期は、複数の柱部材４４及び複数の連結部４５からなる構成の固有周期と略同一に設定されている。なお、吊下げ部材５３の固有周期は、吊下げ部材５３自体の固有周期にて設定してもよく、また、吊下げ部材５３と柱部材４４または連結部４５とを繋ぐバネ要素（図示省略）を設置することによって固有周期を調整することで設定してもよい。また、吊下げ部材５３は、所定重量を有するように形成される。所定の重量とは、後述する応答低減効果を発揮する程度の重量である。吊下げ部材５３は、柱部材４４に吊下げられていてもよい。減衰部５４は、柱部材４４の外周面と、吊下げ部材５３の外周面と接触するように設けられている。図１３では、複数（２つ）の減衰部５４が設けられている。
【０１０５】
図１３に示すタワー部２は、柱部材４４に吊下げ部材５３が吊り下げられ、柱部材４４と吊下げ部材５３との間には、減衰部５４が設けられている。また、吊下げ部材５３の固有周期を、柱部材４４の固有周期と略同一として、吊下げ部材５３がタワー部２と共振するように設定されている。これにより、タワー部２が振動した際に、柱部材４４が振動することにより、吊下げ部材５３が共振する。吊下げ部材５３が共振すると、吊下げ部材５３がＴＭＤ（Tuned  Mass  Damper）の役割を果たし、構造全体としての減衰性能が向上し、これにより、タワー部２の振動を抑制することができる。したがって、風力発電装置の耐風性及び耐震性を向上させることができる。また、吊下げ部材５３は複数の柱部材４４に囲まれて配置されているので、吊下げ部材５３を複数の柱部材４４の外側に設ける場合と比較して、タワー部２を小型化することができるとともに、単純な外形とすることができる。
【０１０６】
また、図１４に示すように、タワー部２を構成する柱部材は、断面形状が円形状である場合に限定されず、流線形形状を有してもよい。特に、風力発電装置１が洋上に設置される場合、波浪や津波から受ける荷重を低減できる。流線形形状を有するタワー部２は、例えば流線形断面の長手方向が波の進行方向（沿岸線の法線方向）に対して平行になるようにして配置される。これにより、タワー部２が波浪や津波に対して抵抗する力が低減される。本実施形態は、タワー部２が１本の柱部材で構成される場合と、複数の柱部材が組み合わされて構成される場合のいずれにも適用できる。
【０１０７】
［第２実施形態］
以下に、本発明の第２実施形態に係る風力発電装置１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る風力発電装置１は、図１に示すように、１つのタワー部２と、タワー部２に接続された複数の支持部材３と、各支持部材３に設置された風車部４などを備える。風力発電装置１は、発生した電力を電力系統へ送電するために系統連系されており、陸上又は洋上に設置される。また、本実施形態に係る風力発電装置１は、図１５以降に示すように、支持部材３がタワー部２から外れたとき、支持部材３の落下又は前後方向の揺動を防止するバックアップワイヤ２１などの補助部材を備える。
【０１０８】
なお、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３のなす角が１８０°である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３のなす角は、風車部４の翼８が風を受ける側において１８０°未満となるように、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が設けられてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が、水平方向に対して略平行に配置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の先端側が基端側よりも高い位置となるように、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の軸方向が斜めに設けられてもよい。
【０１１０】
本実施形態は、第１実施形態と異なり、補助部材（バックアップ部材）を更に備える。以下では、第１実施形態と重複する構成要素について説明を省略する。
【０１１１】
＜補助部材（バックアップ部材）＞
次に、本実施形態に係る風力発電装置１に設けられる補助部材（バックアップ部材）について説明する。補助部材は、支持部材３が風車部４を正常に支持できなくなったとき、支持部材３の落下、又は、前後方向の揺動を抑制する。
【０１１２】
まず、図１５〜図２４を参照して、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態において適用される補助部材について説明する。
【０１１３】
ここで、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下する場合とは、例えば、上述した鉛直方向荷重を引張力によって負担するワイヤ部材１６が破断したときなどに生じる。この場合、第１連結部材１４と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は、ピン結合によって接続されているため、ピン結合部分を支点にして第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が回動し、先端側が下方へ落下する。
【０１１４】
［第１実施例］
図１５〜図２１に示すバックアップワイヤ２１は、補助部材の一例である。バックアップワイヤ２１は、一端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３よりも上方において第１連結部材１４上端側付近で接続され、他端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の先端側と接続されている。
【０１１５】
バックアップワイヤ２１は、風力発電装置１が正常な状態では、張力が付与されないように設置されている。バックアップワイヤ２１は、例えば図１５に示すように、ワイヤ部材１６に沿ってたわました状態で設置される。バックアップワイヤ２１の両端の支持点は、ワイヤ部材１６の支持点と同一又はその近傍である。この場合、バックアップワイヤ２１の長さは、張力が付与されないようにワイヤ部材１６よりも長い。
【０１１６】
バックアップワイヤ２１は、ワイヤ部材１６が破断したとき所定の張力を伝達できる諸元（例えばワイヤ径、ワイヤ種など）を有する。支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態において、バックアップワイヤ２１は、他方の支持部材３やタワー部２をベースにして、支持部材３及び風車部４の荷重を支持して落下を抑制する。
【０１１７】
バックアップワイヤ２１は、中間点において、ワイヤ部材１６にクリップ等で留められてもよい。この場合、ワイヤ部材１６に張力が伝達されないようにバックアップワイヤ２１を留める。これにより、バックアップワイヤ２１の風等による揺動幅を低減できる。
【０１１８】
また、バックアップワイヤ２１は、ワイヤ部材１６に沿って設置される場合に限られず、図１６〜図２１に示すように、ワイヤ部材１６と異なる位置に設けられてもよい。ワイヤ部材１６に沿ってバックアップワイヤ２１が設置されると、何らかの飛来物など外的要因によってワイヤ部材１６が破断される状態では、ワイヤ部材１６に沿って設置されたバックアップワイヤ２１も同時に破断されるおそれがある。バックアップワイヤ２１がワイヤ部材１６と異なる位置に設置されることで、ワイヤ部材１６とバックアップワイヤ２１が同時に損傷するリスクを低減できる。
【０１１９】
例えば、図１６及び図１７に示すように、バックアップワイヤ２１は、一端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３よりも上方において第１連結部材１４の上端側付近で接続され、他端が第１長尺状部材１２の中間部又は第２長尺状部材１３の中間部と接続される。また、図１８及び図１９に示すように、バックアップワイヤ２１は、一端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３よりも上方において第１連結部材１４の中間部と接続され、他端が第１長尺状部材１２の中間部又は第２長尺状部材１３の中間部と接続される。
【０１２０】
バックアップワイヤ２１は、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３に対して、図１６に示すように、１本のみ設置されてもよいし、図１７〜図１９に示すように、２本以上設置されてもよい。バックアップワイヤ２１が複数本設置される場合において、バックアップワイヤ２１の端部は、複数本を同一位置又は近傍で固定してもよいし（図１７及び図１９参照）、それぞれ別の位置で固定してもよい（図１７〜図１９参照）。
【０１２１】
上述したとおり、本実施形態に係る支持部材３は、接続部１１を介してタワー部２に接続されているため、図１５〜図１９に示すように、バックアップワイヤ２１の一端側の支持点を第１連結部材１４および第１連結部材１４上端側付近とすることができる。図示していないが、第１連結部材１４の中間部にバックアップワイヤ２１を接続する場合については、必要な荷重に対して第１連結部材１４に補強部材などを設置することは言うまでもない。
なお、本発明はこの例に限定されず、バックアップワイヤ２１の一端側の支持点をタワー部２としてもよい。この場合、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態において、タワー部２がバックアップワイヤ２１を介して荷重を支持する。図２０には、バックアップワイヤ２１は、一端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３よりも上方においてタワー部２と接続され、他端が第１長尺状部材１２の中間部又は第２長尺状部材１３の中間部と接続される場合について示している。なお、接続部１１は、正常時、略水平面内においてタワー部２の周囲にて回動可能であるため（上述した第２ヨー旋回）、タワー部２の接続部にもヨー旋回機構を取り付ければよいが、バックアップワイヤ２１の一端側の支持点は、第１連結部材１４および第１連結部材１４上端側付近であるほうが望ましい。
【０１２２】
また、バックアップワイヤ２１は、両端の支持点のみで支持されるだけでなく、図２１に示すように、中間点において滑車機構などの別機構によって支持されてもよい。滑車機構の滑車３０は、例えば、接続部１１の近傍で第１連結部材１４に固定され、バックアップワイヤ２１は、第１連結部材１４上端側付近と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の長手方向に沿って設けられる。これにより、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とワイヤ部材１６との間の空間を開けた状態とすることができ、バックアップワイヤ２１を設置する場合に比べて風による抵抗を低減したり、バックアップワイヤ２１の個材振動の発生を抑制したりすることができる。
【０１２３】
［第２実施例］
図２２に示すバックアップワイヤ２２，２３は、補助部材の一例である。バックアップワイヤ２２は、一端が第１長尺状部材１２と接続され、他端が第２長尺状部材１３と接続されている。
【０１２４】
バックアップワイヤ２２，２３は、風力発電装置１が正常な状態では、張力が付与されないように設置されている。バックアップワイヤ２２，２３は、例えば図２２に示すように、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３に沿ってたわました状態で設置される。
【０１２５】
バックアップワイヤ２２，２３は、ワイヤ部材１６が破断したとき所定の張力を伝達できる諸元（例えばワイヤ径、ワイヤ種など）を有する。バックアップワイヤ２２，２３は、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態において、支持部材３及び風車部４の荷重を支持して落下を抑制する。
【０１２６】
バックアップワイヤ２２は、両端の支持点のみで支持されるだけでなく、中間点において滑車などを有するワイヤリービング機構によって支持されてもよい。図２２に示すように、滑車２４，２５，２６は、例えば、接続部１１に固定される。例えば、滑車２４は、タワー部２の中心に設置され、滑車２５，２６は、それぞれ第１長尺状部材１２側、第２長尺状部材１３側に設置される。また、滑車２５，２６は、滑車２４よりも高い位置であり、かつ、第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３の上面よりも高い位置に設けられる。
【０１２７】
バックアップワイヤ２２は、一端が第１長尺状部材１２の上面に接続され、第１長尺状部材１２側から第２長尺状部材１３側へ向けて滑車２５、滑車２４、滑車２６の順に引き回され、他端が第２長尺状部材１３の上面に接続される。
【０１２８】
バックアップワイヤ２３は、２本設置され、一端が第１長尺状部材１２の下面又は第２長尺状部材１３の下面に接続され、他端が接続部１１に接続される。
【０１２９】
左右一方の支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態にあるとき、バックアップワイヤ２２，２３は、他方の支持部材３に力を伝達し、他方の支持部材３をベースにして支持部材３及び風車部４の荷重を支持して落下を抑制する。このとき、バックアップワイヤ２２によって他方の支持部材３は上向きの力が作用する。下側にバックアップワイヤ２３が設置されていることによって、バックアップワイヤ２３にも張力が作用し、他方の支持部材３の上向きへの移動を抑制できる。
【０１３０】
また、両方の支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態にあるとき、バックアップワイヤ２２，２３は、両方の支持部材３及び風車部４の荷重をバランスして落下を抑制する。
【０１３１】
バックアップワイヤ２２，２３は、１本のみ設置されてもよいし、２本以上が平行して設置されてもよい。
【０１３２】
上述したとおり、本実施形態に係る支持部材３は、接続部１１を介してタワー部２に接続されているため、滑車２４，２５，２６の取付位置やバックアップワイヤ２３の他端側の支持点を接続部１１とすることができる。なお、本発明はこの例に限定されず、滑車２４，２５，２６の数や取付位置などは力の伝達などが可能な範囲であれば変化してもよいことは言うまでもない。
【０１３３】
また、本実施形態によれば、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とワイヤ部材１６との間の空間を開けた状態とすることができる。さらに、バックアップワイヤ２２，２３が第１長尺状部材１２及び第２長尺状部材１３に沿って設けられることから、バックアップワイヤ２２，２３の個材振動の発生を抑制できる。
【０１３４】
［第３実施例］
図２３に示す支持構造２７は、補助部材の一例である。支持構造２７は、剛性を有する構造体であり、例えば、角柱等の鋼管部材などである。支持構造２７は、一端がタワー部２と接続され、タワー部２の軸方向に対して斜め上方向に向かって延設される。支持構造２７は、風力発電装置１が正常な状態において、他端が支持部材３の第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の下方から離隔して配置されている。支持部材３の第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の下面と支持構造２７の上面との間の隙間は、風などによって上下振動が発生した場合でも、支持構造２７が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３を拘束しない距離とする。
【０１３５】
支持構造２７は、ワイヤ部材１６が破断したとき所定の圧縮力を伝達できる諸元（例えば断面積、圧縮強度など）を有する。支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下するおそれがある状態において、支持構造２７は、タワー部２に荷重を伝達して、支持部材３及び風車部４の荷重（自重）を下方から支持して落下を抑制する。
【０１３６】
支持構造２７は、落下した第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が接触する上面において例えばゴム製の緩衝材２８が設置されてもよい。これにより、落下時に生じる衝撃荷重を低減でき、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の更なる損傷の発生を抑制できる。なお、図では平面的な構成を示しているが、風車部が第２ヨー旋回する構成となっている場合には、支持構造２７のタワー部２の接合箇所にはヨー旋回に合わせて回転する機構が取り付けられる。
【０１３７】
［第４実施例］
図２４に示すバックアップワイヤ２９は、支持部材３や風車部４が、上下方向に複数段配置されているとき、一端が上側に配置された支持部材３と接続され、他端が下側に配置された別の支持部材３と接続されている。
【０１３８】
バックアップワイヤ２９は、風力発電装置１が正常な状態では、張力が付与されないように設置されている。バックアップワイヤ２９は、ワイヤ部材１６が破断したとき所定の張力を伝達できる諸元（例えばワイヤ径、ワイヤ種など）を有する。下段の支持部材３が風車部４を支持できなくなり、下段の支持部材３が落下するおそれがある状態において、バックアップワイヤ２９は、上段の支持部材３に力を伝達し、上段の支持部材３をベースにして下段の支持部材３及び風車部４の荷重を支持して落下を抑制する。
なお、上段の支持部材３について、上述した補助部材の実施例と組み合わせて設置しておくことで、下段だけでなく上段の支持部材３が損傷した場合でも、構造の安定性を確保できる。
【０１３９】
［第５実施例］
次に、図２５〜図３１を参照して、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が前後方向に揺動するおそれがある状態において適用される補助部材について説明する。
【０１４０】
ここで、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が前後方向に揺動するおそれがある状態とは、例えば、上述した水平方向荷重を引張力によって負担するワイヤ部材１７が破断したときなどである。この場合、接続部１１と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は、ピン結合によって接続されているため、ピン結合部分を支点にして第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が回動し、風車部４が設けられた先端側が前後方向へ揺動する。
【０１４１】
図２５及び図２６に示すバックアップワイヤ（第１補助ワイヤ部材）３１は、補助部材の一例である。バックアップワイヤ３１は、一端が第２連結部材１５と接続され、他端が第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の先端側と接続されている。
【０１４２】
バックアップワイヤ３１は、風力発電装置１が正常な状態では、張力が付与されないように設置されている。バックアップワイヤ３１は、例えば図２５及び図２６に示すように、ワイヤ部材１７が張られた方向に沿って、たわました状態で設置される。バックアップワイヤ３１の両端の支持点は、ワイヤ部材１７の支持点と同一又はその近傍である。この場合、バックアップワイヤ３１の長さは、張力が付与されないようにワイヤ部材１６よりも長い。
【０１４３】
バックアップワイヤ３１は、ワイヤ部材１７が破断したとき、スラスト力に対応する所定の張力を伝達できる諸元（例えばワイヤ径、ワイヤ種など）を有する。支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が前後方向に揺動するおそれがある状態において、バックアップワイヤ３１は、他方の支持部材３やタワー部２をベースにして、支持部材３及び風車部４の荷重を支持して前後方向の揺動を抑制する。
【０１４４】
バックアップワイヤ３１は、中間点において、ワイヤ部材１７にクリップ等で留められてもよい。この場合、ワイヤ部材１７に張力が伝達されないようにバックアップワイヤ３１を留める。これにより、バックアップワイヤ３１の風等による揺動幅を低減できる。
【０１４５】
また、バックアップワイヤ３１は、ワイヤ部材１７に沿って設置される場合に限られず、図２７〜図３０に示すように、ワイヤ部材１７と異なる位置に設けられてもよい。ワイヤ部材１７に沿ってバックアップワイヤ３１が設置されると、何らかの飛来物など外的要因によってワイヤ部材１７が破断される状態では、ワイヤ部材１７に沿って設置されたバックアップワイヤ３１も同時に破断されるおそれがある。バックアップワイヤ３１がワイヤ部材１７と異なる位置に設置されることで、ワイヤ部材１７とバックアップワイヤ３１が同時に損傷するリスクを低減できる。
【０１４６】
例えば、図２７〜図２９に示すように、バックアップワイヤ３１は、一端が第２連結部材１５と接続され、他端が第１長尺状部材１２の中間部又は第２長尺状部材１３の中間部と接続される。
バックアップワイヤ３１は、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３に対して、図２７及び図２８に示すように、１本のみ設置されてもよいし、図２９に示すように、２本以上設置されてもよい。
【０１４７】
また、バックアップワイヤ３１は、両端の支持点のみで支持されるだけでなく、図３０に示すように、中間点において滑車機構などの別機構によって支持されてもよい。滑車機構の滑車３２は、例えば、接続部１１の近傍で第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３に固定され、バックアップワイヤ３１は、第２連結部材１５と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の長手方向に沿って設けられる。これにより、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３とワイヤ部材１７との間の空間を開けた状態とすることができ、バックアップワイヤ３１を設置する場合に比べて風による抵抗を低減したり、バックアップワイヤ３１の個材振動の発生を抑制したりすることができる。
【０１４８】
また、これらのバックアップワイヤ３１については、風車部４が受けるスラスト力に対して抵抗するバックアップ構造として示したが、風況などによっては風車部４がスラスト力を受ける方向のみでなく、逆方向に揺動する可能性がある。その場合には、図３１に示すように、バックアップワイヤ３１の設置面とは反対の面に、第１長尺状部材１２および第２長尺状部材１３の先端あるいは中間部と、接続部１１とを接続するバックアップワイヤ（第２補助ワイヤ部材）３３を設置してもよい。バックアップワイヤ３３を設けることで、風車部４がスラスト力を受ける方向と逆方向に揺動した場合であっても、より好適に、他方の支持部材３やタワー部２をベースにして、支持部材３及び風車部４の荷重を支持して前後方向の揺動を抑制することが可能となる。
【０１４９】
［第６実施例］
次に、図３２を参照して、支持部材３のヨー角制御によって損傷を防止する方法について説明する。
支持部材３や風車部４が、上下方向に複数段配置され、上述した補助部材の実施例を設置した場合でも、上段の支持部材３が風車部４を支持できなくなったとき、支持部材３の落下は防止できるが、支持部材３が僅かであるが下方向へ移動する。この場合、上段の翼８と下段の翼８のクリアランスによっては、翼８同士が接触し損傷するおそれがある。
【０１５０】
そこで、風力発電装置１は、センサー（検知部）と、回転駆動部を更に備えてもよい。
センサーは、上段に配置された支持部材３のタワー部２に対する着脱（例えば、ワイヤ部材１６の破断、又は、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の落下など）を検知する。回転駆動部は、センサーにおいて支持部材３がタワー部２から外れたことが検知されたとき、上側及び／又は下側に配置された支持部材３をタワー部２の周りに回転させヨー旋回させる。
【０１５１】
これにより、例えばワイヤ部材１６の破断がセンサーによって検知されたとき、回転駆動部によって支持部材３のヨー角を強制的に変化させる。その結果、図３２に示すように、上段の風車部４と下段の風車部４の平面的な位置関係について角度を持たせることができる。したがって、上段の支持部材３が下方向へ移動したとしても、上段の翼８と下段の翼８の接触を回避できる。
【０１５２】
なお、上述した支持部材３の強制的なヨー旋回は、上段又は下段の一方のみ行ってもよいし、上段と下段の両方で行ってもよい。上段の旋回方向と下段の旋回方向を逆方向にすることによって、上段の風車部４と下段の風車部４の平面的な位置関係が所定の角度に至るまでの時間を短縮（例えば約１／２）することができる。その結果、より安全性を向上させることができる。本例では２段の例を示したが３段以上の複数段になった場合でも、同様のセンサー、制御を適用することで同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１５３】
［第３実施形態］
以下に、本発明の第３実施形態に係る風力発電装置１について、図面を参照して説明する。
【０１５４】
従来、スラスト方向の力に抵抗するワイヤ部材が破断されるなどの理由によって、支持部材がタワー部との接続部分を支点にして前後へ動くと、支持部材がタワー部の周囲に設置された部材と接触するおそれがある。
【０１５５】
本実施形態は、このような事情に鑑みてなされたものであって、支持部材がタワー部から外れたとき、支持部材や支持部材に設置された風車部の翼が、タワー部や他の風車部の翼と接触することを回避できる風力発電装置を提供することを目的とする。
【０１５６】
本実施形態に係る風力発電装置１は、図３３に示すように、１つのタワー部２と、タワー部２に接続された複数の支持部材３と、各支持部材３に設置された風車部４と、支持部材３が落下したとき支持部材３の落下方向を規定するガイド部材５１などを備える。風力発電装置１は、発生した電力を電力系統へ送電するために系統連系されており、陸上又は洋上に設置される。
【０１５７】
なお、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３のなす角が１８０°である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３のなす角は、風車部４の翼８が風を受ける側において１８０°未満となるように、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が設けられてもよい。
【０１５８】
また、本実施形態では、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３が、水平方向に対して略平行に配置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の先端側が基端側よりも高い位置となるように、第１長尺状部材１２と第２長尺状部材１３の軸方向が斜めに設けられてもよい。
【０１５９】
本実施形態は、第１実施形態と異なり、ガイド部材を更に備える。以下では、第１実施形態と重複する構成要素について説明を省略する。
【０１６０】
＜ガイド部材＞
次に、本実施形態に係る風力発電装置１に設けられるガイド部材５１について説明する。ガイド部材５１は、支持部材３が風車部４を正常に支持できなくなったとき、落下する支持部材３を予め規定された方向に案内する。
【０１６１】
ここで、支持部材３が風車部４を支持できなくなり、支持部材３が落下する場合とは、例えば、上述した鉛直方向荷重を引張力によって負担するワイヤ部材１６が破断したときなどに生じる。この場合、第１連結部材１４と第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は、ピン結合によって接続されているため、ピン結合部分を支点にして第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が回動し、先端側が下方へ落下する。
【０１６２】
図３３〜図３６に示すように、ガイド部材５１は、支持部材３の下方、すなわち、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の下方においてタワー部２から突出して設けられる。ガイド部材５１は、上面５１ａが風車部４の前方又は後方に傾斜している。図３６に示す例では、上段のガイド部材５１の上面５１ａは、風車部４の後方に傾斜し、下段のガイド部材５１の上面５１ａは、風車部４の前方に傾斜している。また、ガイド部材５１の側面視形状は、図３６の例では三角形である。
【０１６３】
第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の下方にガイド部材５１が設置されているため、例えばワイヤ部材１６が破断して、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３がピン結合部分を支点にして回動すると、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３がガイド部材５１に衝突する。
【０１６４】
そして、接続部１１と第１長尺状部材１２、又は、接続部１１と第２長尺状部材１３の結合部分は、ピン結合であるため、すべての方向に回転フリーの構造である。そのため、ガイド部材５１の上面５１ａが風車部４の前方又は後方に傾斜していることによって、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は、傾斜したガイド部材５１の上面５１ａに沿って移動する。例えば、ガイド部材５１の上面５１ａが風車部４の後方に傾斜している場合は、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３は後方へ案内される。
【０１６５】
これにより、支持部材３が落下したとき、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３がタワー部２へ向かう移動を防止でき、支持部材３又は風車部４が、タワー部２と衝突することを回避できる。また、上下方向に複数段の支持部材３及び風車部４が設置されている場合、上側の支持部材３が落下したとき、上側の支持部材３及び風車部４が、下側の支持部材３及び風車部４へ向かう移動を防止でき、上側と下側の支持部材３及び風車部４が衝突することを回避できる。
【０１６６】
上下方向に複数段の支持部材３及び風車部４が設置されている場合、図３６及び図３７に示すように、各段において、ガイド部材５１が支持部材３の下方に設けられてもよい。この場合において、上段に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向と、下段に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向は、逆方向であるとよい。図３６に示す例では、支持部材３及び風車部４が２段設置されている場合を示し、図３７に示す例では、支持部材３及び風車部４が３段設置されている場合を示す。これにより、上段と下段の両方の支持部材３が落下したとき、上段の第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が上面５１ａに沿って移動する方向と、下段の第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が上面５１ａに沿って移動する方向が逆方向になる。したがって、落下した状態の上段の支持部材３と下段の支持部材３を確実に離すことができ、上段の支持部材３及び風車部４が、下段の支持部材３及び風車部４と衝突する可能性を低減できる。
【０１６７】
本実施形態では、タワー部２を中心にして左右の両側に支持部材３及び風車部４が設置されている。そこで、図３８〜図４０に示すように、正面視したときの左側（一側）に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向と、右側（他側）に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向は、逆方向であるとよい。なお、図３９は、図３８のＡ−Ａ線矢視図であり、図４０は、図３８のＢ−Ｂ線矢視図である。これにより、左右の両方の支持部材３が落下したとき、第１長尺状部材１２が上面５１ａに沿って移動する方向と、第２長尺状部材１３が上面５１ａに沿って移動する方向が逆方向になる。したがって、左側の支持部材３及び風車部４と、右側の支持部材３及び風車部４とがタワー部２の正面で衝突することを防止できる。
【０１６８】
なお、上下方向に複数段の支持部材３及び風車部４が設置されている場合、図３８を用いて説明した実施例と、図３８〜図４０を用いて説明した実施例とを組み合わせてもよい。すなわち、上側に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向と、下側に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向を、逆方向としつつ、かつ、正面視したときの左側（一側）に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向と、右側（他側）に配置されたガイド部材５１の上面５１ａの傾斜方向を、逆方向とする。その結果、図４１に示すように、それぞれの支持部材３及び風車部４同士の衝突をより確実に防止できる。
【０１６９】
図４２に示すように、ガイド部材５１の上面５１ａには、例えばゴム製の緩衝材５２が設置されてもよい。これにより、落下時に生じる衝撃荷重を低減でき、第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３の更なる損傷の発生を抑制できる。また、緩衝材５２によって支持部材３の落下速度を減少でき、タワー部２にかかる衝突荷重を低減できる。
【０１７０】
また、ガイド部材５１の上面５１ａは、傾斜角度が一定の斜面である場合に限定されない。例えば、図４３〜図４５に示すように、上面５１ａの傾斜角度について、下部の角度が上部に比べて緩やかになるようにしてもよい。これにより、支持部材３の落下速度を徐々に減少させていくことができる。
【０１７１】
図４４に示す例では、上面５１ａの傾斜角度が上面５１ａの最下部において０°となる場合を示している。また、図４５に示す例では、上面５１ａの下部の端部側において、最上部から下部にかけての落下時に第１長尺状部材１２又は第２長尺状部材１３が移動する斜面の角度とは反対の角度（負の角度）に傾斜を設けている。これらにより、支持部材３の落下速度を徐々に減少させ、かつ、落下速度によっては支持部材３の移動を停止できる。
【０１７２】
さらに、図４６に示すように、ガイド部材５１の上面５１ａは、下部の摩擦係数が上部に比べて高くなるようにしてもよい。この場合も、支持部材３の落下速度を徐々に減少させていくことができる。上面５１ａは、例えば摩擦係数を高める材料を設置したり、表面処理を施したりすることによって、高さによる摩擦係数の違いを設ける。これにより、例えば、上面５１ａの傾斜角度を負の角度にする場合と同様に、支持部材３の落下速度を徐々に減少させ、かつ、落下速度によっては支持部材３の移動を停止できる。
【０１７３】
また、ガイド部材５１とタワー部２との接続部分には、略水平面においてタワー部２の周囲にてガイド部材５１を回動可能とする図示しないガイド部材回動機構（ガイド部材回動手段）を設けてもよい。ガイド部材回動機構は、支持部材３の第２ヨー旋回に追従するように、ガイド部材５１をタワー部２の周囲にて回動させる。すなわち、ガイド部材回動手段は、風車部４が第２ヨー旋回した場合に、ガイド部材５１が支持部材３の略鉛直下方の位置を維持するように、ガイド部材５１を回動させる。
ガイド部材回動機構を設けることで、風車部４が第２ヨー旋回した場合であっても、ガイド部材５１によって、落下する支持部材３を予め規定された方向に案内することができる。
【符号の説明】
【０１７４】
１      ：風力発電装置
２      ：タワー部
３      ：支持部材
４      ：風車部
５      ：基礎部
６      ：ナセル
７      ：ハブ
８      ：翼
１１    ：接続部
１２    ：第１長尺状部材
１３    ：第２長尺状部材
１４    ：第１連結部材
１５    ：第２連結部材
１６    ：ワイヤ部材
１７    ：ワイヤ部材
１８    ：テンション調整機構
１９    ：管状部材
２０    ：接続部材
２１    ：バックアップワイヤ
２２    ：バックアップワイヤ
２３    ：バックアップワイヤ
２４    ：滑車
２５    ：滑車
２６    ：滑車
２７    ：支持構造
２８    ：緩衝材
２９    ：バックアップワイヤ
３０    ：滑車
３１    ：バックアップワイヤ
３２    ：滑車
３３    ：バックアップワイヤ
４１    ：水平材
４２    ：垂直材
４３    ：斜材
４４    ：柱部材
４５    ：連結部
５１    ：ガイド部材
５１ａ  ：上面
５２    ：緩衝材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019074079.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019074079.tif 000014
【図１３】
2019074079.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2019074079.tif 000017
【図１６】
2019074079.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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