(57)【要約】【課題】本発明は、洋上に浮かぶ浮体上において、発電用の風車を支持するタワーを昇降可能に設けることにより、強風時には同タワーの主要部を水中へ降下させて、上記風車の強風時の待避を容易に行えるようにした洋上風力発電設備を提供することを課題とする。【解決手段】浮体１に対しタワー２が昇降可能に設けられて、同タワー２の頂部に発電用風車５が装着されており、強風時やメンテナンスの際には、風車５のブレードの姿勢を２ブレード型では水平にした状態で、タワー２の下端の浮力タンク６に注水することにより、同タワー２の主要部を水中へ没入させるとともに、上記ブレードを降下させて浮体１上の支持台で受けるように構成される。【選択図】  図１
2007263077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に沿って浮かぶ浮体と、同浮体に立設されたタワーと、同タワーの頂部に配設された発電機と、同発電機の入力軸の前端部に装着された風車とを備え、同風車を強風時には上記タワーと共に下降させるべく、上記浮体に上記タワーの昇降を案内しうる案内機構が設けられるとともに、同タワーの昇降駆動手段が設けられたことを特徴とする、洋上風力発電設備。
【請求項２】
上記昇降駆動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンクとして上記タワーの下端に装着され、同浮力タンクの少なくとも下部が没水状態に保たれていることを特徴とする、請求項１に記載の洋上風力発電設備。
【請求項３】
上記案内機構が、上記浮体に形成された上下貫通型の竪孔の内側に設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載の洋上風力発電設備。
【請求項４】
上記タワーが截頭円錐状に形成されるとともに、同タワーの外周を取り囲むように同タワーに装着された上下方向の複数の第１レールを備え、上記案内機構が、上記第１レールに係合して上記タワーの昇降を案内すべくガイドローラーとして設けられたことを特徴とする、請求項３に記載の洋上風力発電設備。
【請求項５】
上記第１レールは上記タワーの外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構を介し装着されて、上記風車の作動時には上記伸縮機構の収縮作動により上記第１レールが上記タワーの外面に沿い格納されるように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の洋上風力発電設備。
【請求項６】
上記浮力タンクの上部が、上記タワーの下降状態から上昇状態への移行の際に上記竪孔に進入すべく、上記ガイドローラーに係合して案内される上下方向の第２レールを備えるとともに、上記浮力タンクの下部が上記浮体の下面へ係合しうるタンク張り出し部を備えていることを特徴とする、請求項４または５に記載の洋上風力発電設備。
【請求項７】
上記浮体に、上記タワーを固定するためのストッパーが設けられるとともに、上記タワーの下降状態で上記風車のブレードを支持するための支持台が設けられたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の洋上風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上に浮かぶ浮体にタワーを設けて、同タワー上に大規模の風力発電用風車を装着できるようにした洋上風力発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浮体上に複数の小型風力発電機を装着して、同浮体の移動および係留により、複雑な海岸地形であっても、また、遠浅でない海底を有する水域でも、容易に設置できるようにした洋上風力発電装置が開発されている。
しかしながら、風車の直径が１２０ｍにも及ぶ大規模な洋上風力発電設備では、同風車を強風時に待避させる際に、同風車を支持するタワー付き浮体を移動させることは容易ではない。
【特許文献１】特開２００２−１３０１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、浮体上において、発電用の風車を支持するタワーを昇降可能に設けることにより、強風時には同タワーの主要部を水中へ降下させて、上記風車の強風時の待避を容易に行えるようにした洋上風力発電設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の洋上風力発電設備は、水面に沿って浮かぶ浮体と、同浮体に立設されたタワーと、同タワーの頂部に配設された発電機と、同発電機の入力軸の前端部に装着された風車とを備え、同風車を強風時には上記タワーと共に下降させるべく、上記浮体に上記タワーの昇降を案内しうる案内機構が設けられるとともに、同タワーの昇降駆動手段が設けられたことを特徴としている。
【０００５】
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記昇降駆動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンクとして上記タワーの下端に装着され、同浮力タンクの少なくとも下部が没水状態に保たれていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記案内機構が、上記浮体に形成された上下貫通型の竪孔の内側に設けられたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記タワーが截頭円錐状に形成されるとともに、同タワーの外周を取り囲むように同タワーに装着された上下方向の複数の第１レールを備え、上記案内機構が、上記第１レールに係合して上記タワーの昇降を案内すべくガイドローラーとして設けられたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記第１レールは上記タワーの外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構を介し装着されて、上記風車の作動時には上記伸縮機構の収縮作動により上記第１レールが上記タワーの外面に沿い格納されるように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の洋上風力発電設備は、上記浮力タンクの上部が、上記タワーの下降状態から上昇状態への移行の際に上記竪孔に進入すべく、上記ガイドローラーに係合して案内される上下方向の第２レールを備えるとともに、上記浮力ンクの下部が上記浮体の下面へ係合しうるタンク張り出し部を備えていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の洋上風力発電設備は、上記浮体に、上記タワーを固定するためのストッパーが設けられるとともに、上記タワーの下降状態で上記風車のブレードを支持するための支持台が設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の洋上風力発電設備では、水面に沿って浮かぶ浮体に立設されたタワーの頂部の発電機に風車が装着されているが、同タワーは上記浮体に対し案内機構および昇降駆動手段を介して容易に昇降できるように設けられているので、強風時には上記タワーを上記風車と共に降下させることにより、上記風車を上空の強い風から的確に保護することができる。そして、強風が納まった状態では、再び上記タワーを上昇位置に戻すことにより、上記発電用の風車を直ちに使用可能の状態に復帰させることができる。
【００１２】
また、上記昇降移動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンクとして上記タワーの下端に装着され、同浮力タンクの少なくとも下部が没水状態に保たれていると、常時は上記タワーの上昇位置での保持が安定よく行われるとともに、強風時には上記浮力タンクへの注水により上記のタワーおよび風車の下降が容易に行われて、強風からの待避が迅速に行われるほか、上記浮力タンクからの排水により上記のタワーおよび風車の使用状態への復帰も迅速に行われるようになる。
【００１３】
さらに、上記浮体に対する上記タワーの案内機構が、上記浮体に形成された上下貫通型の竪孔の内側に設けられていると、同竪孔に挿通された上記タワーの昇降が適切に且つ円滑に行われるようになる。
【００１４】
また、上記タワーが截頭円錐状に形成されて、同タワーの外周を取り囲むように同タワーに装着された上下方向の複数の第１レールが、前記の竪孔内側における案内機構としてのガイドローラーにより案内されるようにして、上記タワーの昇降が行われるように構成されていると、同タワーが截頭円錐形であるにも拘わらず、上記の上下方向の第１レールを介して同タワーの昇降が円滑に行われるようになる。
【００１５】
そして、上記第１レールが、上記タワーの外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構を介し装着されていると、上記風車の使用時には上記伸縮機構の収縮作動により上記第１レールを上記タワーの外周に沿わせるように格納して、上記風車の作動時の妨げ（空気抵抗）にならないように配慮することが可能になる。
【００１６】
さらに、上記浮力タンクからの排水に伴い上記タワーが下降状態から上昇状態へ移行する際に、上記浮力タンクの上部が、上記竪孔内へ円滑に進入できるように上記ガイドローラーに係合して案内される上下方向の第２レールを備えるとともに、上記浮力タンクの下部が、上記浮体の下面へ係合しうるタンク張り出し部を備えていると、上記浮力タンクの浮力による上記浮体への一体化が的確に行われるようになる。
【００１７】
また、上記浮体に、上記タワーを固定するためのストッパーが設けられるとともに、上記タワーの下降状態で前記風車のブレードを支持するための支持台が設けられていると、上記浮体における上記タワーの起立状態での固定が上記ストッパーにより強固に行われるとともに、強風時に同ストッパーを解放して上記タワーを下降させる際には、上記風車のブレードを上記支持台に受け止めた状態として、上記ストッパーを再び作動させることにより、上記のタワーおよび風車の保持が確実に行われるようになる。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明の一実施例としての洋上風力発電設備の要部を示す側面図、図２は図１のＡ部の構造を示す縦断面図、図３は図１の洋上風力発電設備の強風時における風車降下待避状態を示す正面図である。
【００１９】
図１に示すように、水面Ｗに沿って浮かぶ深さ１０〜２０ｍ程度の浮体１において、截頭円錐状の高さ７０〜８０ｍ程度のタワー２が起立できるように設けられており、同タワー２の頂部におけるナセル３の内部には発電機４が設けられて、同発電機４のほぼ水平な入力軸（回転軸）の前端部には２翼型の半径６０ｍ程度の風車５が装着されている。
【００２０】
そして、風車５の風力による回転に伴い発電機４で発電された電力は、図示しない送電ラインを介して浮体１におけるバッテリーに蓄電されるか、または図示しない海底ケーブルを介して陸上の変電所などへ送られるようになっている。
なお、ナセル３は、図示しない風向計からの信号に応じて、制御機構および駆動機構を介し風車５が風上に向くように回動調整される。
また、浮体１の固定は複数のアンカーを用いた海底への係留手段により行われるが、陸側から延在する桟橋への係留により行われるようにしてもよい。
【００２１】
本実施例では、タワー２の下端に、筒状の浮力タンク上部６ａおよびタンク張り出し部６ｆ付き浮力タンク下部６ｂからなる注排水制御可能の浮沈式浮力タンク６が固着されていて、本設備の稼働時におけるタワー２の上昇状態では、タンク張り出し部６ｆは浮体１の下面へ衝撃吸収板６ｅを介して係合できるように形成されている。
【００２２】
すなわち、浮体１には上下貫通型の竪孔７が形成されており、常時は図１に示すように浮力タンク上部６ａが竪孔７内に進入しているが、強風時に風車５を下降待避させる際や、風車５およびナセル３内の機器の整備の際には、図３に示すように、浮力タンク６への注水によりタワー２の大部分を浮体１の竪孔７を通じて水面Ｗの下方へ沈降させるように構成されている。
【００２３】
このため、タワー２の外周を取り囲むように同タワー２に装着された上下方向の複数（本実施例では４本）の第１レール８を案内しうるガイドローラー９が、浮体１の竪孔７の内周部にダンパバネを介して装着されている。そして、ガイドローラー９は、図１に示すごとく、浮力タンク上部６ａが竪孔７内に進入する際にも、同浮力タンク上部６ａに設けられた上下方向の第２レール11を介して同浮力タンク上部６ａを案内できるように構成されている。
【００２４】
本実施例では、タワー２が截頭円錐状に形成されているため、同タワー２の浮体１上に起立した稼働状態では、上下方向の第１レール８をタワー２の外周面へ引き寄せて添わせることができるように、同第１レール８は、図１に示すごとくレール下端部を浮力タンク上部６ａの上面にピボット８ａを介し枢着されるとともに、図１および図２に示すごとくレール中間部をタワー２の外周部に多段状の伸縮機構としての油圧シリンダ10を介して装着されている。
【００２５】
そして、図２に示すように油圧シリンダ10の基端10ａはタワー２の凹部２ａ内に枢着され、同油圧シリンダ10のロッド先端10ｂはレール８にピボット８ｂを介して枢着されている。このようにして、油圧シリンダ10の収縮作動により各第１レール８はタワー２の外面に沿い格納されるように構成される。
また、第１レール８の形状は、タワー２の外面に引き寄せられた格納状態でも気流を乱さないように、凸弯曲状の外面を具えている。
【００２６】
さらに、図３に示すごとくタワー２を降下させた状態で同タワー２を浮力タンク６と共に浮体１に固定するための複数の油圧式ストッパー12，12ａが、浮体１に設置されるほか、タワー２の下降状態で風車５のブレードを支持するための支持台13が、浮体１上に装備されている。なお、支持台13は、風車５のブレードの向きに拘わらず同ブレードを支持できるように、複数の支柱13ａで浮体１に支えられたリング状の浮け部13ｂを有するものとして装備されることが望ましい。
【００２７】
本実施例の洋上風力発電設備では、水面Ｗに沿って浮かぶ浮体１に立設されたタワー２の頂部の発電機４に風車５が装着されているが、同タワー２は浮体１に対し案内機構としての第１レール８およびガイドローラー９と、昇降駆動手段としての浮沈式浮力タンク６とを介して、容易に昇降できるように設けられているので、強風時にはタワー２を風車５と共に降下させることにより、風車５を上空の強い風から的確に保護することができる。そして、強風が納まった状態では、再びタワー２を上昇位置に戻すことにより、発電用の風車５を直ちに使用可能の状態に復帰させることができる。
【００２８】
また、上記昇降移動手段が注排水制御可能の浮沈式浮力タンク６としてタワー２の下端に装着され、同浮力タンク６の少なくとも下部６ｂが没水状態に保たれているので、常時はタワー２の上昇位置での保持が安定よく行われるとともに、強風時には浮力タンク６への注水によりタワー２および風車５の下降が容易に行われて、強風からの待避が迅速に行われるほか、浮力タンク６からの排水によりタワー２および風車５の使用状態への復帰も迅速に行われるようになる。
【００２９】
さらに、浮体１に対するタワー２の案内機構が、浮体１に形成された上下貫通型の竪孔７の内側に設けられているので、同竪孔７に挿通されたタワー２の昇降が適切に且つ円滑に行われるようになる。
【００３０】
また、タワー２が截頭円錐状に形成されて、同タワー２の外周を取り囲むように同タワー２に装着された上下方向の複数の第１レール８が、竪孔７の内側における案内機構としてのガイドローラー９により案内されるようにして、タワー２の昇降が行われるように構成されているので、同タワー２が截頭円錐形であるにも拘わらず、上下方向の第１レール８を介して同タワー２の昇降が円滑に行われるようになる。
【００３１】
そして、第１レール８が、タワー２の外周部に多段状に配設された多数の伸縮機構としての油圧シリンダ10を介し装着されているので、風車５の使用時には油圧シリンダ10の収縮作動により第１レール８をタワー２の外周に沿わせるように格納して、風車５の作動時の妨げ（空気抵抗）にならないように配慮することが可能になる。
【００３２】
さらに、浮力タンク６からの排水に伴いタワー２が下降状態から上昇状態へ移行する際に、浮力タンク６のタンク上部６ａが、竪孔７内へ円滑に進入できるようにガイドローラー９に係合して案内される上下方向の第２レール11を備えるとともに、浮力タンク６の下部が、浮体１の下面へ係合しうるタンク張り出し部６ｆを備えているので、浮力タンク６の浮力による浮体１への一体化が的確に行われるようになる。
【００３３】
また、浮体１に、タワー２を固定するためのストッパー12，12ａが設けられるとともに、タワー２の下降状態で風車５のブレードを支持するための支持台13が設けられているので、浮体１におけるタワー２の起立状態での固定がストッパー12，12ａにより強固に行われるとともに、強風時に同ストッパー12，12ａを解放してタワー２を下降させる際には、風車５のブレードを２ブレード型では水平にしてから支持台13に受け止めた状態として、ストッパー12，12ａを再び作動させることにより、タワー２および風車５の保持が確実に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例としての洋上風力発電設備の要部を示す側面図である。
【図２】図１のＡ部の構造を示す縦断面図である。
【図３】図１の洋上風力発電設備の強風時における風車降下待避状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  浮体
２  タワー
３  ナセル
４  発電機
５  風車
６  浮力タンク
６ａ  浮力タンク上部
６ｂ  浮力タンク下部
６ｅ  衝撃吸収板
６ｆ  タンク張り出し部
７  竪孔
８  第１レール
８ａ，８ｂ  ピボット
９  ガイドローラー
10  油圧シリンダ
10ａ  油圧シリンダ基端
10ｂ  ロッド先端
11  第２レール
12，12ａ  油圧式ストッパー
13  支持台
13ａ  支柱
13ｂ  リング状受け部
Ｗ  水面
【図１】
2007263077.tif 000003
【図２】
2007263077.tif 000004
【図３】
2007263077.tif 000005