(57)【要約】【課題】ナセルの容積、及び重量を軽減し、メンテナンス作業を軽減し、コストが減少する風車装置を提供することを目的とする。【解決手段】風の力を受けて回転するブレード１を保持し、ブレードの回転軸を風の方向に向けるナセル３と、ナセルを支持する柱状のタワー５と、タワーに取り付けられた第１部分６Ａと、ナセルに取り付けられた第２部分６Ｂとを有し、ナセル３に消火用流体を供給する配管と、第１部分と第２部分との間の捻れ角を吸収すると共に第１部分と第２部分とを繋ぐ自在継手８とを備える風車装置１０１とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風の力を受けて回転するブレードを保持し、前記ブレードの回転軸を前記風の方向に向けるナセルと；
前記ナセルを支持する柱状のタワーと；
前記タワーに取り付けられた第１部分と、前記ナセルに取り付けられた第２部分とを有し、前記ナセルに消火用流体を供給する配管と；
前記第１部分と前記第２部分との間の捻れ角を吸収すると共に前記第１部分と前記第２部分とを繋ぐ自在継手とを備える；
風車装置。
【請求項２】
前記第１部分の一端に接続され、前記第１部分に前記消火用流体を供給する消火栓を備える；
請求項１に記載の風車装置。
【請求項３】
前記第１部分に設置され、前記第１部分に供給された消火用流体を加圧する加圧装置を備える；
請求項１に記載の風車装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の風車装置と；
前記ブレードによって駆動され、発電を行う発電機とを備える；
風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火用配管を備えた風車装置、当該風車装置を備えた風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在日本国内に設置されている風力発電装置では、消火設備が搭載されているものは、数が少ないが、例えば東京都内に設置されている風力発電装置では、消火設備が搭載されている。
【０００３】
消火設備が搭載されていない風力発電装置があるのは、消防法および消防法施行令では、消火設備の設置は要求されていないからである。消防法および消防法施行令では、警報設備の設置も要求されていない。都内の風力発電装置に、消火設備が設置されているのは、東京都の都条例で、変電設備、発電設備のある場所には消火器具（消火器）をもうけること（第３６条）が規定されているからである。都条例では、さらに全出力１０００ｋＷ以上の発電設備のある場所には、二酸化炭素、ハロゲン化物消火設備または粉末消火設備を設けること（第４０条）が規定されている。今後国内で風力発電装置を普及させていくためには、消防法等の規定にかかわらず安全対策として消火設備を備えることが必要不可欠となることが考えられる。消火設備を備える風力発電装置では、消火設備はナセル内に設置されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、消火設備をナセル内に備えると、消火液を貯めておくタンク、または消火用気体が充填されたボンベ、さらに消火液の場合は消火液を加圧するポンプを、発電機等が収納されたナセル内に搭載することになり、ナセルの容積、重量が増加し、メンテナンス作業が増加し、コストが増加する。
【０００５】
そこで本発明は、ナセルの容積、及び重量を軽減し、メンテナンス作業を軽減し、コストが減少する風車装置、当該風車装置を備えた風力発電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による風車装置は、例えば図１に示すように、風の力を受けて回転するブレード１を保持し、ブレード１の回転軸を前記風の方向に向けるナセル３と；ナセル３を支持する柱状のタワー５と；タワー５に取り付けられた第１部分６Ａと、ナセル３に取り付けられた第２部分６Ｂとを有し、ナセル３に消火用流体を供給する配管６と；第１部分６Ａと第２部分６Ｂとの間の捻れ角を吸収すると共に第１部分６Ａと第２部分６Ｂとを繋ぐ自在継手８とを備える。
【０００７】
このように構成すると、第１部分６Ａと第２部分６Ｂとを有する配管６と、自在継手８とを備えるので、第１部分６Ａに消火用流体を供給して、第２部分６Ｂからナセル３に消火用流体を供給し、ナセル３に発生した火災を消すことができ、さらにナセル３のタワー５に対する回転による第１部分６Ａと第２部分６Ｂとの間の捻れ角を自在継手８によって吸収することができ、当該回転により配管に捻りモーメントを発生させないようにすることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明による風車装置１０１は、請求項１に記載の風車装置において、例えば図１に示すように、前記第１部分の一端に接続され、前記第１部分に前記消火用流体を供給する消火栓を備える。
【０００９】
このように構成すると、消火栓７をさらに備えるので、例えば消火用流体を貯えるタンクと、消火用流体を加圧するポンプ等とを備える加圧流体供給装置を消火栓７に接続し、消火栓７を介して第１部分６Ａに消火用流体を供給することにより、第２部分６Ｂからナセル３に消火用流体を供給し、ナセル３に発生した火災を消すことができる。
【００１０】
請求項３に係る発明による風車装置１０１は、請求項１に記載の風車装置において、例えば図４に示すように、第１部分６Ａに設置され、第１部分６Ａに供給された消火用流体を加圧する加圧装置３１を備える。
【００１１】
このように構成すると、加圧装置３１（例えば、加圧ポンプ、加圧ブロワ等）を備えるので、例えば消火用流体を貯えるタンク、水道管等を第１部分６Ａに接続して、消火用流体を第１部分６Ａに供給し、さらに加圧装置３１によって加圧し、第２部分６Ｂからナセル３に消火用流体を供給して、ナセル３に発生した火災を消すことができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明による風力発電装置１０１は、例えば図１に示すように、  請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の風車装置１０１と；ブレード１によって駆動され、発電を行う発電機１４とを備える。
【００１３】
このように構成すると、風車装置１０１と発電機１４とを備えるので、風力によってブレード１を回転させ、ブレード１によって発電機１４を駆動し、発電機１４に発電をさせて電力を得ることができ、さらにナセル３に火災が発生したときには、第１部分６Ａに消火用流体を供給し、第２部分６Ｂからナセル３に消火用流体を供給して、ナセル３に発生した火災を消すことができ、火災の発生による影響を最小限とし、安定して電力を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る風力発電装置について、図１および図２を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る風車装置としての風力発電装置１０１の構成を模式的に示すブロック図、図２は、ナセル３内の配置を示す部分断面図である。
【００１５】
風力発電装置１０１は、風車を構成し、風の力を受けて水平な回転軸の回りに回転する３本のブレード１と、ブレード１を支え、ブレード１と一体に回転するハブ２と、翼車（ブレード１およびハブ２）が取り付けられたナセル３と、翼車の回転軸を風の方向（風向）に向けるためのヨーシステム４と、翼車、ナセル３を支持し、鉛直方向に伸びる柱状のタワー５と、ナセル３に消火用流体としての消火液（水、消火剤）を供給する消火装置１９とを含んで構成される。ナセル３は、例えば地上から６０ｍ〜７０ｍの高さに設置されている。
【００１６】
図に示すように、風力発電装置１０１は、ナセル３内に配置された以下の構成部品をさらに備える。すなわち風力発電装置１０１は、ハブ２（ナセル３外に配置）に接続され、翼車と一体に回転する主軸１０と、主軸１０を支える主軸受１１と、主軸１０の回転速度を増速する増速機１２（ギヤボックス）と、増速機１２の高速回転側に接続された高速軸２０と、高速軸２０に取り付けられたブレーキ板１３Ａを有し高速軸２０の回転を停止するブレーキ１３と、高速軸２０に接続され、高速軸２０の回転によって電気エネルギを生成する発電機１４と、メンテナンス用クレーン１６と、ナセル３全体あるいは発電機１４を冷却する冷却器（ラジエータ）１７と、火災の発生を検知する火災発生検知部１８とを備える。
【００１７】
消火装置１９は、地上に設置された消火栓７と、ナセル３内に設置されたスプリンクラ９（図１中、２個のみ表示）と、消火栓７とスプリンクラ９とを接続し、タワー５内とナセル３内とを通る配管６と、タワー５内であって、タワー５の中心軸線上の位置に、鉛直方向に伸びる配管６上に設置された自在継手８とを含んで構成される。
【００１８】
スプリンクラ９は、主軸受１１の真上に設置されたスプリンクラ９Ａと、増速機１２の真上に設置されたスプリンクラ９Ｂと、ブレーキ１３の真上に設置されたスプリンクラ９Ｃと、発電機１４の真上に設置されたスプリンクラ９Ｄから構成される。配管６は、消火栓７と自在継手８とを結ぶ第１部分としての第１配管６Ａと、自在継手８と各スプリンクラ９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ（以下９Ａ〜Ｄ）とを結ぶ第２部分としての第２配管６Ｂから構成される。自在継手８は、第１配管６Ａと第２配管６Ｂとを繋いでいる。第１配管６Ａは主としてタワー５内に固定して設置され、第２配管６Ｂは主としてナセル３内に固定して設置されている。
【００１９】
なお、消火栓７は本実施の形態では、タワー５の根元に配置されているが、タワー５の根元から離れたところに設置してもよい。こうすることにより、火災が発生しているナセル３から落ちて来る火の粉を、消火液を供給する配管を消火栓７に接続するときに、降りかからないようにすることができる。
【００２０】
スプリンクラ９Ａ〜Ｄは、主軸受１１、増速機１２、ブレーキ１３、発電機１４（以下、主要機器１１〜１４と呼ぶ）のそれぞれ真上に設置されているとしたが、主要機器１１〜１４に火災が発生したときに各主要機器１１〜１４に消火液が降りかかるようにして適切に消火を行うことができるよう、ナセル３内の適切な位置に適切な個数を設置するとよい。また、他に火災から適切に保護する必要がある機器（不図示）があれば、これらの機器に対して、消火液を供給できるようにさらにスプリンクラ（追加分は不図示）を追加して設置するとよい。
【００２１】
第１配管６Ａは、消火栓７からタワー５内の内壁面５Ａに沿って略垂直に上昇し、ヨーシステム４の近傍において、９０度方向を変えタワー５の中心軸線まで水平に移動し、タワー５の中心軸でさらに９０度方向を変えて垂直に上昇する。第１配管６Ａは、垂直に少し上昇したところで自在継手８に接続される。自在継手８は、タワー５の中心軸上に垂直方向に配置される。
【００２２】
次に、図３を参照して第１配管６Ａと、第２配管６Ｂとが接続する自在継手８の構成を説明する。自在継手８は、継手本体３２と、２個の円環状のパッキン３３と、パッキン押さえ部品３４とを含んで構成される。継手本体３２は、中空円環部３２Ａと、中空円環部３２Ａの一端に一体に取り付けられ、円形の貫通口３２Ｂが形成された壁部３２Ｃとを有する。第１配管６Ａは、貫通口３２Ｂに挿入され壁部３２Ｃに接続される。中空円環部３２Ａ内には、パッキン３３が収納され、第２配管６Ｂは、このパッキン３３に挿入されて接続される。パッキン押さえ部品３４は、中空円環部３２Ａに挿入されてパッキン３３を押さえ付け、さらに継手本体３２にボルトによって取り付けられている。この構成により、第１配管６Ａと第２配管６Ｂとが消火液が漏れることなく接続され、第１配管６Ａと第２配管６Ｂとの間の捻れ角が吸収される。
【００２３】
図１、図２に戻って説明を続ける。自在継手８に接続された第２配管６Ｂはタワー５の中心軸線に沿って僅かに垂直に上昇した後、９０度方向を変えて水平に移動してタワー５内の内壁面５Ａにぶつかり、９０度方向を変えて内壁面５Ａに沿って上昇する。第２配管６Ｂは、ヨーシステム４を干渉せずに通過し、ナセル３内に入り、各スプリンクラ９Ａ〜Ｄに接続される。
【００２４】
ナセル３が、ヨーシステム４により翼車の回転軸を風向に一致させるために回転したときに、第２配管６Ｂの自在継手８に接続される部分は、タワー５の中心軸線上に配置されているため、当該中心軸線で回転する。よって、自在継手８に接続されている第１配管６Ａと、自在継手８に接続されている第２配管６Ｂとの間に、タワー５の中心軸線回りの捻れ角（捻れによる角度変位）が発生し、自在継手８がこの捻れ角を吸収し、配管６に捻りモーメントを発生させない。
【００２５】
さらに、風力発電装置１０１は、火災発生検知部１８による検知に基づいて所定の連絡先、例えば消防庁等へ火災発生を連絡する火災発生情報を通知する通知部（不図示）を備える。通知部は、例えば無線発信装置（不図示）等によって構成され、火災発生を示す信号を自動的に発信する。また、火災発生検知部１８による検知に基づいてウィンドファームの周辺地域へ火災発生を示す警報音（サイレン）または警報音声を出力する警報出力部（スピーカ）（不図示）が設置されている。警報出力部の設置場所は、例えば警報音、警報音声が地域住民に届くようタワー５の適当な高さの所とする。
【００２６】
また、火災発生検知部１８は、ナセル３内に配置された、熱感知器（不図示）、煙感知器（不図示）、炎感知器（赤外線、または紫外線）（不図示）等によって構成される。いずれも実験的に決められた所定の値を超えた場合に火災が発生したと判断するように設定することができる。また、火災発生検知部１８を、ナセル３内に設置された、発電機１４の電流または電圧値測定器（不図示）によって構成して、電流値あるいは電圧値の急激な異常低下を検出し、あるいはナセル３に設置された風速測定器（不図示）によって構成し、風速値の急激な異常低下を検出し、あるいはナセル３内に設置された主軸１０または高速軸２０の回転数測定器（不図示）によって構成し、主軸１０または高速軸２０の回転数の異常な異常を検出し、火災発生とみなすようにしてもよい。さらに、火災発生検知部１８は、上記各感知器（熱感知器、煙感知器、炎感知器（赤外線、または紫外線））の組合せ、あるいは上記センサのいずれかと上記各測定器（電流または電圧値測定器、風速測定器、回転数測定器）との組合せであってもよい。こうすることにより、より正確に火災の発生を検知することができる。
【００２７】
次に、本実施の形態の風力発電装置１０１の作用を説明する。
風の力によりブレード１が回転する。ブレード１は、ハブ２を介して主軸１０を回転させ、主軸１０の回転は増速機１２により増速され、高速軸２０に伝達され、高速軸２０の回転により発電機１４が駆動され、発電機１４により発電が行なわれる。ナセル３はヨーシステム４によって、翼車（ブレード１およびハブ２）の回転軸が風の向きに一致するよう水平面内で回転するよう制御される。ブレード１の回転を停止するときには、ブレーキ１３によって行う。ナセル３内に火災が発生したときには、消火栓７に加圧した水を供給し、ナセル３内の主要機器１１〜１４に水を供給し、消火することができる。
【００２８】
ナセル３の前述の回転は、第２配管６Ｂの第１配管６Ａに対する捻れ角を発生させるが、自在継手８がこの捻れ角を吸収する。よって、当該回転により配管６に捻りモーメントを発生させないようにすることができる。
【００２９】
前述のように本第１の実施の形態に係る風力発電装置１０１によれば、スプリンクラ９をナセル３内に設け、消火栓７をタワー５の根元に設け、スプリンクラ９と消火栓７とを繋ぐ配管６を設けたので、火災が発生したときに、例えば給液タンクと加圧ポンプを有する加圧流体供給装置としての消防車（不図示）を消火栓７に接続し、消防車の給液タンクから加圧した水を消火栓７に供給し、消火栓７から配管６を介してナセル３に供給することができるので、ナセル３に給液タンク、給液加圧ポンプを設置する必要がなく、ナセル３の容積および重量を軽減し、メンテナンス作業を軽減し、コストが減少した風力発電装置１０１とすることができる。
【００３０】
配管６は、スプリンクラ９と消火栓７とを繋ぎ、タワー５に取り付けられる第１配管６Ａと、ナセル３に取り付けられた第２配管６Ｂとを有する。ナセル３の回転により第１配管６Ａと第２配管６Ｂとの間に捻れ角を生じるが、第１配管６Ａと第２配管６Ｂとを繋ぐ自在継手８をタワー５の中心軸線上に設置することで自在継手８によって第１配管６Ａと第２配管６Ｂの捻れ角を吸収し、第１配管６Ａと第２配管６Ｂとの間に作用する捻りモーメントを発生させないようにすることができる。
【００３１】
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態に係る風車装置としての風力発電装置１０２について説明する。
【００３２】
図は、風力発電装置１０２の構成を模式的に示すブロック図である。以下、図１の風力発電装置１０１との構造上、作用上の相違点のみ説明する。風力発電装置１０２の消火装置３９は、消火栓７の直下流部に加圧装置としての加圧ポンプ３１と、加圧ポンプ３１と消火栓７の間に設置された仕切弁４２と、仕切弁４２と加圧ポンプ３１とをバイパスする玉型弁４３とを備える。
【００３３】
消火栓７に、例えば給液タンク（不図示）を接続すれば、加圧ポンプ３１によって消火栓７を介して給液タンクから消火液を吸引し、加圧ポンプ３１で加圧して、ナセル３内の主要機器１１〜１４に消火液を供給し、消火することができる。このとき仕切弁４２は開とし、玉型弁４３は閉とする。加圧ポンプを備えた消防車が消火栓７に接続される場合は、仕切弁４２を閉とし、玉型弁４３を開とし、消火栓７に供給された消火液は加圧ポンプ３１をバイパスして、ナセル３内の主要機器１１〜１４に供給され、消火することができる。
【００３４】
本第２の実施の形態の風力発電装置１０１によれば、消火装置３９に加圧ポンプ３１を設けたので、火災が発生したときに、加圧ポンプを備えていない消火液の供給源、または加圧ポンプを備えていても供給圧力が十分でない消火液の供給源（例えば、水道水）を消火栓７に接続し、加圧ポンプ３１によって加圧し、ナセル３に消火液を供給し、消火することができる。よって、ナセル３に給液タンク、給液加圧ポンプを設置する必要がなく、ナセル３の容積および重量を軽減し、メンテナンス作業を軽減し、コストが減少した風力発電装置１０２とすることができる。
【００３５】
以上、消火用流体は、消火液であるとして説明したが、消火用流体は、消火用気体（炭酸ガス、窒素ガス、ハロゲン化ガス等）であってもよい。この場合、消火用気体を加圧する加圧装置として、例えばブロワが使用される。また、スプリンクラの代わりにノズル、もしくはヘッドが使用される。
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１部分と第２部分配管とを有する配管と、自在継手とを設けたので、第１部分に消火用流体を供給して、第２部分からナセルに消火用流体を供給し、ナセルに発生した火災を消すことができ、さらにナセルのタワーに対する回転に基づく第１部分と第２部分との間の捻れ角を吸収し、当該回転により配管に捻りモーメントを発生させないようにすることができる。よって、例えば消火用流体を貯えるタンクと消火流体を加圧する加圧装置とをナセルに設ける必要がなく、ナセルの容積、及び重量を軽減し、メンテナンス作業を軽減し、コストが減少する風車装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る風力発電装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１のナセル内の配置を示す部分断面図である。
【図３】自在継手の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る風力発電装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ブレード
２  ハブ
３  ナセル
４  ヨーシステム
５  タワー
６  配管
６Ａ  第１配管（第１部分）
６Ｂ  第２配管（第２部分）
７  消火栓
８  自在継手
９、９Ａ〜Ｄ  スプリンクラー
１０  主軸
１１  主軸受
１２  増速機
１３  ブレーキ
１３Ａ  ブレーキデスク
１４  発電機
１６  メンテナンス用クレーン
１７  冷却器
１８  火災発生検知部
１９、３９  消火装置
２０  高速軸
３１  加圧ポンプ（加圧装置）
１０１、１０２  風力発電装置（風車装置）
【図１】
2004285984.tif 000003
【図２】
2004285984.tif 000004
【図３】
2004285984.tif 000005
【図４】
2004285984.tif 000006