(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または海水を収容した貯水槽を備える主基台と
前記貯水槽内に浮かせた浮体と、
この浮体上に設けた支持基体と、
この支持基体に支持された筒状の風洞体と、
この風洞体の中心に設けたナセルに装着した風車と
からなる風力発電装置であって、
前記支持基体は、水平方向に延伸させた水平基体と、この水平基体の両端にそれぞれ立設した第１支柱と第２支柱を有し、
この第１支柱と第２支柱を介して前記風洞体を支持する風力発電装置。
【請求項２】
前記風洞体は、前記ナセルを支持する第１支持体と、第２支持体と、第３支持体を有し、
前記第１支持体は鉛直方向に沿って前記ナセルの上方に設けるとともに、前記第２支持体と前記第３支持体はそれぞれ前記第１支持体と１２０°の角度をなして設け、
前記第２支持体と前記風洞体の接続部分に設けた接続体を介して前記第１支柱に接続し、
前記第３支持体と前記風洞体の接続部分に設けた接続体を介して前記第２支柱に接続した
ことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記風車は、第１ブレードと、第２ブレードと、第３ブレードを有し、所定の風速を越える強風時には、前記の各ブレードを前記の各支持体の風上側に位置させて、前記支持体でそれぞれ支持された状態で前記風車の回転を禁止させることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記風洞体には、外周面に起倒自在のフランジ片を設けたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記風洞体には、最頂部に避雷針を設けたことを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記主基台には、前記支持基体または前記浮体と電気的に接続して前記避雷針への落雷による電流を前記主基台に設けたアースに導く導通手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記主基台には、前記浮体を拘束する拘束手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記拘束手段は、先端に当接体を設けたロッドと、このロッドを進退操作する操作部とを備え、前記当接体には減衰ゴムを張設したことを特徴とする請求項７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。
【背景技術】
【０００２】
昨今、環境に優しい発電システムとして風力発電が見直されている。特に、技術革新にともなってブレードの大型化が可能となったことにより、風力発電装置ではロータ径の大型化が図られ、発電効率が向上することにより有望な電力供給源と見なされ始めている。
【０００３】
さらに、昨今では、このような風力発電装置を洋上に設けることも検討されており、デンマークなどでは実際に洋上風力発電が利用されている。
【０００４】
特に、風力発電装置を洋上に設けた場合には、騒音や景観の問題が生じにくくなるため、今後は積極的に洋上風力発電が利用される方向にある。
【０００５】
しかも、洋上に風力発電装置を設けた場合には、風力発電装置を浮体構造物の上に形成することによって水深の影響を受けることなく、しかも潮流阻害を減少させながら設置可能であって、そのうえ、浮体構造物を魚礁として利用することもでき、海洋生物・環境保全の面でも効果的な風力発電装置を設置することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５２２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の風力発電装置は１本の主脚の頂部にナセルを設けた構造としているため、風力による転倒モーメントに対して片持支持構造であるので、ナセルを含めて安定性が悪い傾向にあり、安定性を高めるために主脚を大型化すると構造重量が増大し、この主脚を支える浮体も大型化する必要があり、大型の風力発電装置を形成する際に、大型化にともなって製造コストが急激に増大するという問題があった。
【０００７】
本発明者は、このような現状に鑑み、安定性の高い大型の風力発電装置を低コストで製造可能とすべく研究開発を行って本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の風力発電装置では、水または海水を収容した貯水槽を備える主基台と、貯水槽内に浮かせた浮体と、この浮体上に設けた支持基体と、この支持基体に支持された筒状の風洞体と、この風洞体の中心に設けたナセルに装着した風車とからなる風力発電装置であって、支持基体は、水平方向に延伸させた水平基体と、この水平基体の両端にそれぞれ立設した第１支柱と第２支柱を有し、この第１支柱と第２支柱を介して風洞体を支持することとした。
【０００９】
さらに、本発明の風力発電装置では、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）風洞体は、ナセルを支持する第１支持体と第２支持体と第３支持体を有し、第１支持体は鉛直方向に沿ってナセルの上方に設けるとともに、第２支持体と第３支持体はそれぞれ第１支持体と１２０°の角度をなして設け、第２支持体と風洞体の接続部分に設けた接続体を介して第１支柱に接続し、第３支持体と風洞体の接続部分に設けた接続体を介して第２支柱に接続したこと。
（２）風車は、第１ブレードと、第２ブレードと、第３ブレードを有し、所定の風速を越える強風時には、各ブレードを各支持体の風上側に位置させて支持体でそれぞれ支持された状態で風車の回転を禁止させること。
（３）風洞体には、外周面に起倒自在のフランジ片を設けたこと。
（４）風洞体には、最頂部に避雷針を設けたこと。
（５）主基台には、支持基体または浮体と電気的に接続して避雷針への落雷による電流を主基台に設けたアースに導く導通手段を設けたこと。
（６）主基台には、浮体を拘束する拘束手段を設けたこと。
（７）拘束手段は、先端に当接体を設けたロッドと、このロッドを進退操作する操作部とを備え、当接体には減衰ゴムを張設したこと。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の風力発電装置では、水または海水を収容した貯水槽を備える主基台と、貯水槽内に浮かせた浮体と、この浮体上に設けた支持基体と、この支持基体に支持された筒状の風洞体と、この風洞体の中心に設けたナセルに装着した風車とからなる風力発電装置であって、支持基体は、水平方向に延伸させた水平基体と、この水平基体の両端にそれぞれ立設した第１支柱と第２支柱を有し、この第１支柱と第２支柱を介して風洞体を支持することによって、風車を安定的に支持できるとともに、大型化にともなって増大する重量を分散させ易くして、より大型の風力発電装置を建設し易くすることができる。
【００１１】
また、風洞体には、ナセルを支持する第１支持体と第２支持体と第３支持体を設けるとともに、第１支持体は鉛直方向に沿ってナセルの上方に設けるとともに、第２支持体と第３支持体はそれぞれ第１支持体と１２０°の角度をなして設け、第２支持体と風洞体の接続部分に設けた接続体を介して第１支柱に接続し、第３支持体と風洞体の接続部分に設けた接続体を介して第２支柱に接続した場合には、巨大となる風洞体を安定的に支持できる。
【００１２】
また、第１ブレード第２ブレードと第３ブレードを有する風車において、所定の風速を越える強風時に、各ブレードを各支持体の風上側に位置させて支持体でそれぞれ支持された状態で回転を禁止させる場合には、各支持体を風圧を受ける各ブレードの支持補強体とすることができるので、各ブレードに破損が生じたり、各ブレードに作用する力によりナセルとの接合部分に破損が生じたりすることを抑制できる。
【００１３】
また、風洞体の外周面に起倒自在のフランジ片を設けた場合には、このフランジ片を起立させることにより風洞体の外周面にフランジ片を突設した状態として風洞体をいわゆる風レンズとすることができ、風洞体の内側における風速をいわゆる風レンズ原理で増速させることができるので、発電効率の向上を図ることができる。さらに、強風時には、フランジ片を傾倒させることにより、風によるフランジ片の破損を防止できるとともに、風に対する抵抗を軽減して風力発電装置自体を傾倒させる力やモーメントを軽減させて、強風下での安定性を向上させることができる。
【００１４】
また、風洞体の最頂部に避雷針を設けた場合には、風車のブレードへの落雷を防止できるので、落雷によるナセルやブレードの破損を防止できる。特に、本発明の風力発電装置では、避雷針を介して風洞体に落雷させるとともに、落雷にともなう電流を風洞体に沿って第１支柱または第２支柱に導くことができるので、ナセルやブレードの破損を確実に防止できる。
【００１５】
特に、主基台には、ブラシ方式や非接触導電方式などの通電手段を設けて支持基体または浮体と電気的な接続回路を構成し、避雷針への落雷による電流を主基台に設けたアースに導くことにより、支持基体や浮体に達した落雷による電流を確実にアースに導くことができる。
【００１６】
また、浮体を拘束する拘束手段を主基台に設けた場合には、貯水槽に浮いている浮体を拘束することにより揺動を抑制して、揺動にともなう繰り返し応力が生じることを防止して、繰り返し応力の作用によって構造的な疲労が蓄積されることを抑制できる。
【００１７】
また、拘束手段は、先端に当接体を設けたロッドと、このロッドを進退操作する油圧ジャッキなどの操作部とし、当接体には高減衰ゴムや超高減衰ゴムなどの減衰ゴムを張設したことによって、高減衰ゴムや超高減衰ゴムなどの減衰ゴムによってエネルギーを吸収する減衰効果で地震などのエネルギーをカットすることができ、貯水槽における水の介在とともに浮体の免震性を向上させることができる。特に、直下型の地震などによって激しい上下動の揺れが発生した場合にも、貯水槽の水や海水による減衰効果と、高減衰ゴムや超高減衰ゴムなどの減衰ゴムによる減衰効果によって地震に対する免震性を著しく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の風力発電装置は、水または海水を収容した貯水槽を備える主基台と、貯水槽内に浮かせた浮体と、この浮体上に設けた支持基体と、この支持基体に支持された筒状の風洞体と、この風洞体の中心に設けたナセルに装着した風車とからなる風力発電装置としているものである。
【００１９】
特に、支持基体は、水平方向に延伸させた水平基体と、この水平基体の両端にそれぞれ立設した第１支柱と第２支柱を有し、この第１支柱と第２支柱を介して風洞体を支持している。
【００２０】
したがって、本発明の風力発電装置では、第１支柱と第２支柱によって風洞体を介して風車を安定的に支持できるとともに、大型化にともなって増大する重量を第１支柱と第２支柱に分散させて支持するとともに、浮体の浮力で風力発電装置の重量を相殺して風車のヨー回転を容易にすることができ、風車をより大型化して発電効率の向上を図ることができる。
【００２１】
すなわち、図１に示すように、本発明の実施形態に係る風力発電装置では、洋上に浮揚させて設けた主基台10の所定位置に、海水で満たされる円柱状の貯水槽11を設けるとともに、この貯水槽11内に円筒状の浮体20を浮かせて設け、この浮体20に支持基体30を立設して風車40を配設し、発電可能としているものである。
【００２２】
主基台10は、いわゆるメガフロートと呼ばれる巨大な浮体式構造物（いわゆる母浮体）であって、大型化すればするほど波浪に対する安定性を向上させて、一般の陸地と同様に利用可能な構造物となっている。
【００２３】
なお、主基台10の形成にあたっては、浮体式構造物（母浮体）における既知の技術を用いて形成することがでる。特に、主基台10の形成において、繊維強化プラスチックロッドを補強筋として用いたコンクリート構造物を利用して浮体式構造物（母浮体）とすることにより、浮体式構造物（母浮体）の耐候性を著しく向上させることができ、しかも、繊維強化プラスチックロッドにプレストレスを加えておくことにより、より高強度化した合理的な浮体式構造物（母浮体）とすることができ、高強度化した分だけ軽量化を図ることができる。
【００２４】
主基台10に形成する貯水槽11は、本実施形態では円柱状としており、図２及び図３に示すように、底部を開口状態として貯水槽11内に海水を導入している。貯水槽11は必ずしも円柱状とする必要はないが、後述するように貯水槽11内に設けた浮体20を回転させるために、円柱状としておくことが望ましい。
【００２５】
浮体20は、所要の浮力を得るために中空部を設けた円筒状のコンクリート構造物としており、本実施形態では、上面および底面を閉塞することにより中空部を有する円筒状として、貯水槽11内に配設可能としている。なお、浮体20は、円筒状に限定するものではないが、後述するように貯水槽11内で浮体20を回転させるので、浮体20は円筒形状であることが望ましい。
【００２６】
浮体20も繊維強化プラスチックロッドを補強筋として用いたコンクリート構造物として耐候性を向上させることが望ましく、特に、繊維強化プラスチックロッドにはプレストレスを加えてコンクリート構造物の高強度化して、高強度化した分だけ軽量化を図ってもよい。
【００２７】
また、浮体20には、内部に複数の隔壁（図示せず）を設け、仮に浸水が生じても直ちには影響が生じないようにしている。
【００２８】
支持基体30は、水平方向に延伸させた水平基体33と、この水平基体33の両端にそれぞれ立設した第１支柱31と第２支柱32とで構成している。本実施形態では、水平基体33、第１支柱31、第２支柱32は、それぞれ所定形状のプレキャストブロックを用いて構成している。特に、各プレキャストブロックは、繊維強化プラスチックロッドを補強筋として用いたプレキャストコンクリートブロックとしており、繊維強化プラスチックロッドにはプレストレスを加えておくことにより高強度のプレキャストブロックとすることができるとともに、高強度化した分だけプレキャストブロックを軽量化することができる。なお、第１支柱31及び第２支柱32はそれぞれトラスとし、水平トラスを組み入れて、全体として補強することも考えられる。
【００２９】
第１支柱31及び第２支柱32は、中心軸を水平方向に向けた筒状の風洞体50に設けた所定形状の接続体35を介してそれぞれ接続し、支持している。
【００３０】
風洞体50は、所定の直径を有する筒状体としており、図２に示すように、半径方向に第１支持体51と、第２支持体52と、第３支持体53の３つの支持体51,52,53を設け、風洞体50の中心軸部分に配置したナセル54を３つの支持体51,52,53で支持している。
【００３１】
特に、本実施形態では、第１支持体51は鉛直方向に沿ってナセル54の上方に設け、第２支持体52と第３支持体53はそれぞれ第１支持体51と１２０°の角度をなして設けて、風洞体50の周方向に３つの支持体51,52,53を等間隔に配設している。
【００３２】
さらに、第２支持体52は風洞体50に設けた接続体35に一端を接続し、第３支持体53も風洞体50に設けた接続体35に一端を接続して、接続体35を介して第２支持体52と第１支柱31を連結するとともに、接続体35を介して第３支持体53と第２支柱32を連結している。したがって、風洞体50における構造的に強度の大きい接続体35の部分を介して風洞体50を第１支柱31と第２支柱32で支持することができ、第１支柱31と第２支柱32で風洞体50を安定的に支持できる。支持体51,52,53は横断面の外形形状を流線型状として、風の抵抗を受けにくくしておくことが望ましい。
【００３３】
ナセル54には、図３の一部切欠側面図に示すように、各支持体51,52,53の風下側に位置させて第１ブレード41と、第２ブレード42と、第３ブレード43を備えた風車40を装着し、風洞体50の内側に導かれた風によって風車40を回転させて発電可能としている。各ブレード41,42,43は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）製としてもよいし、プレストレスを加えた複数の繊維強化プラスチックロッドを合成樹脂で所定形状に一体化したプラスチックパネル製としてもよい。
【００３４】
各ブレード41,42,43は、周方向に約１２０°の等間隔で設けており、所定の風速を越える強風時には、後述するように、各ブレード41,42,43を風洞体50の各支持体51,52,53の風上側に位置させて、強風によって風下側に撓んだ各ブレード41,42,43の一部分を支持体51,52,53でそれぞれ支持した状態で風車の回転を禁止させることとしている。
【００３５】
したがって、各支持体51,52,53は、各ブレード41,42,43の風荷重に対する支持補強体となり、各ブレード41,42,43をナセルと各支持体51,52,53とで少なくとも２点支持状態とすることができるので、強風によってブレード41,42,43に破損が生じることを抑制できる。
【００３６】
このように、風力発電装置では、第１支柱31と第２支柱32で支持した風洞体50に風車40を装着していることにより、２本の支柱31,32で風車40を支持していることとなり、風車40を安定的に支持できるとともに、大型化にともなって増大する重量を分散させ易く、かつ浮体20の浮力で風力発電装置の重量を相殺して風車40のヨー回転を容易とするなどして、風力発電装置をより大型化し易くすることができる。
【００３７】
特に、ナセル54を支持する３つの支持体51,52,53のうち、第２支持体52と第１支柱31とを接続体35を介して接続するとともに、第３支持体53と第２支柱32とを接続体35を介して接続することにより、それぞれの接続部を強固に構成し易く、巨大となる風洞体を安定的に支持し易くすることができる。
【００３８】
しかも、風車40は、貯水槽11に浮かせた浮体20上に設けたので、風力発電装置の重量を浮力を利用して支えることができ、風車40を大型として重量が増大したとしても、風車40を風上に向けるべく回転させる際に、極めて容易に回転させることができる。
【００３９】
特に、風洞体50を設けるとともに、この風洞体50を第１支柱31と第２支柱32とで支持しているので、風洞体50に作用する風力によって風力発電装置を風上に向ける回転力を生じさせることもでき、風車40を小さな油圧装置などを用いて構成した回転機構による回転力で極めて容易に所定の方向に向けることができる。このとき、風車40の回転機構は、主基台10や浮体20などの低い位置に設けることができるので、風車40の向きの回転操作だけでなく、回転機構のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、回転機構としては、例えば、浮体20の周面には複数の係合用突部を設け、主基台10には、前記係合用突部と係合するギヤを設けて、このギヤを適宜の油圧モータなどを用いて回転させることにより、浮体20を回転させることができる。
【００４１】
図２及び図３中、12は主基台10に設けた油圧シリンダであって、この油圧シリンダ12は浮体20に向けてロッド13を進退可能としており、このロッド13の先端には、高減衰ゴムや超高減衰ゴムなどの減衰ゴムを張設した当接板14を設けている。
【００４２】
油圧シリンダ12は、ロッド13を進退操作する操作部であって、ロッド13を浮体20に向けて前進させて当接板14を浮体20の側面に当接可能としている。
【００４３】
特に、本実施形態では、図２〜４に示すように、ロッド13に当接板14がそれぞれ配設された２台の油圧シリンダ12を１セットとして、それぞれ浮体20を挟んで対向させて配置している。
【００４４】
このように対向させて配置した油圧シリンダ12において、それぞれロッド13を前進させて当接板14を浮体20の側面に当接させて浮体20を挟持することにより、貯水槽11内で浮遊している浮体20を安定的に拘束することができる。
【００４５】
このように、浮体20を拘束する拘束手段を設けることによって、風力発電装置を拘束手段を介して主基台10に固定できるので、風力発電装置に風や波による微振動などの揺動が生じることを抑制でき、揺動にともなう繰り返し応力が生じることを防止して、繰り返し応力の作用による構造材料的な疲労を抑制できる。
【００４６】
特に、当接板14には既知の高減衰ゴムや超高減衰ゴムなどを張設しておくことにより、この高減衰ゴムや超高減衰ゴムによって振動エネルギーを吸収することができる。したがって、風や波によって生じる振動だけでなく、地震などによって生じる比較的大きな振動エネルギーを吸収し易く、しかも、本実施形態では、貯水槽11内の海水による減衰効果が期待できることによって、地震、特に直下型の地震に対する免震性を著しく向上させ、耐震性を高めることができる。
【００４７】
また、台風などの所定の風速を越える強風時には、浮体20を回転させて風洞体50の各支持体51,52,53を風車40の各ブレード41,42,43よりも風下側に位置させることにより、各支持体51,52,53の風上側に各ブレード41,42,43を位置させて浮体20の回転を拘束することにより、強風により風下側に撓んだ各ブレード41,42,43を各支持体51,52,53でそれぞれ支持することができる。したがって、各支持体51,52,53が各ブレード41,42,43の風圧に対する支持補強体となることにより、各ブレード41,42,43に破損が生じたり、各ブレード41,42,43に作用する力によりナセル54との接合部分に破損が生じたりすることを防止できる。
【００４８】
風洞体50の外周面には、図２に示すように、周方向に沿って所定の大きさとした複数の板状のフランジ片56を設けるとともに、周方向に所定間隔でフランジ片56を支持するための複数のフランジ片支持柱55を放射線方向に立設している。フランジ片56は、起倒自在としており、起立状態となったフランジ片56の起立姿勢をフランジ片支持柱55で支持可能としている。全てのフランジ片56が起立状態となることにより、風洞体50の外周面に周方向に連なったフランジを形成している。
【００４９】
このように、風洞体50にはフランジ片56からなるフランジを設けることにより、いわゆる風レンズの効果を生じさせて、風洞体50の内側の風速を増大させることができ、発電効率の向上を図ることができる。
【００５０】
フランジ片支持柱55は、本実施形態では、発電時には風下側で、強風にともなう非発電時には風上側となる風洞体50の一方の端部側に設けている。
【００５１】
フランジ片支持柱55の風洞体50側には、図５及び図６に示すように、風洞体50の軸方向に沿って略直角三角形状の補強用リブ兼ガイド体兼ガイド体57を設け、フランジ片56の起倒の動きをガイドする役割を果たすとともに、多大な負荷が作用するフランジ片支持柱55を安定的に支持可能としている。補強用リブ兼ガイド体57には、軽量化及び空気抵抗を考慮して適宜の開口を設けたり、あるいはトラス状としたりしてもよい。
【００５２】
風洞体50における３つの支持体51,52,53、風洞体50の円周状の胴部、フランジ片支持柱55、補強用リブ兼ガイド体57は、適宜の材料で形成でき、例えばＦＲＰ製として軽量かつ高強度に形成することができる。あるいは、プレストレスを加えた複数の繊維強化プラスチックロッドを合成樹脂で所定形状に一体化したプラスチックパネルを用いて形成してもよい。
【００５３】
本実施形態では、フランジ片56は、弾性を有する合成樹脂製として、基端部をフランジ片支持柱55の基端部分に接合しており、特に、基端部分が高変形性を有するようにして、風の力を利用して起立または傾倒させるようにしている。そして、図６に示すように、フランジ片支持柱55には、所定位置に電磁石m1を設けるとともに、フランジ片56の電磁石m1との当接部分に磁石（図示せず）を設け、この磁石で電磁石m1を吸着することによりフランジ片56をフランジ片支持柱55によって起立状態に安定的に支持可能としている。
【００５４】
一方、フランジ片56を傾倒させる場合には、風車40の向きを反転させてフランジ片56の起立方向とは逆向きの風を生じさせるとともに、フランジ片支持柱55に設けた電磁石m1に、フランジ片56の磁石との間に反発力が作用する磁力を生じさせ、フランジ片56をフランジ片支持柱55から離反させるとともに風圧でフランジ片支持柱55を傾倒させている。さらに、補強用リブ兼ガイド体57ｍの下端には、傾倒したフランジ片56を固定する電磁石による開閉式ロックm2を設けており、この開閉式ロックm2でフランジ片56を傾倒状態に保持可能としている。このようにフランジ片56を傾倒状態とすることにより、図７に示すように、フランジが存在しない状態として風に対する抵抗を軽減し、風圧の影響を低減できるので、強風によって風力発電装置自体が傾倒することを防止できる。例えば、直径が１００〜１５０ｍ程度となる巨大風車の場合には、傾倒自在のフランジ片においてフランジ片を傾倒状態とすることにより、転倒モーメント（基部）を２０分の1以下とすることができ、風速８０m/secに対しても十分な安全性を確保した設計とすることができる。
【００５５】
また、このとき、前述したように風洞体50の各支持体51,52,53を各ブレード41,42,43よりも風下側に位置させることにより、強風により風下側に撓んだ各ブレード41,42,43を各支持体51,52,53に当接させて支持することができる。この場合、各支持体51,52,53は各ブレード41,42,43の支持補強体となって、通常ではナセル54により片持支持状態となっている各ブレード41,42,43を、ナセル54と各支持体51,52,53とによって少なくとも２点で支持された状態とすることができるので、各ブレード41,42,43に破損が生じたり、各ブレード41,42,43に作用する力によりナセル54との接合部分に破損が生じたりすることを防止できる。
【００５６】
また、このように構成した風力発電装置には、風洞体50の最頂部に避雷針58を設けている。したがって、落雷が生じた場合には、ブレード41,42,43ではなく避雷針58に落雷が生じるので、ナセル54や各ブレード41,42,43が落雷によって破損することを防止できる。
【００５７】
特に、落雷にともなうサージ電流は、できるだけ最短の経路に沿って流れるため、避雷針58から風洞体50を通って第１支柱31または第２支柱32に達し、第１支柱31または第２支柱32から水平基体23を通って主基台10に達することとなる。したがって、サージ電流がナセル54及び各ブレード41,42,43を流れることを防止できるので、ナセル54及び各ブレード41,42,43に破損が生じることを確実に防止できる。
【００５８】
風洞体50、第１支柱31、第２支柱32、水平基体23、主基台10、あるいは浮体20には、それぞれあらかじめサージ電流を通電させる通電路を設けておき、図８に示すように、主基台10に設けた通電路を海底などに接地させたアース15に接続し、水平基体23と主基台10との間に適宜の通電手段を設けて通電させることにより、安全にサージ電流をアース15に導くことができる。
【００５９】
本実施形態では、水平基体23と主基台10との間に設ける通電手段として、水平基体23と主基台10との間に適宜の配線59を設けて導通させている。この配線59は、水平基体23を浮体20とともに主基台10に対してヨー回転させる場合には、接続を一旦解除し、風車40の向きを所定の向きとし、前述した油圧シリンダ12、ロッド13、当接板14による拘束手段によって浮体20を拘束した後、配線59の再接続を行っている。
【００６０】
なお、水平基体23と主基台10との間に設ける通電手段、あるいは浮体20と主基台10との間に設ける通電手段としては、このような配線59による接続に限定するものではなく、例えば、浮体20とともに回転する水平基体23の回転が高速でないことを考えて、水平基体23を円盤状とし、その周面に金属製の導通用ブラシを設け、この導通用ブラシと対向した主基台10に、導通用ブラシと接触する電極を設けて導通させてもよい。あるいは、磁気結合させた一次側磁気ユニットと二次側磁気ユニットを用い、一方の磁気ユニットから他方の磁気ユニットに電力伝送を行わせる非接触導電方式を用いて導通させてもよい。
【００６１】
なお、ナセル54で発電された電力は、サージ電流の通電路とは別に設けた通電路を介して送電可能としている。
【００６２】
上述した風力発電装置は、主基台10を浮体式構造物（母浮体）としているが、主基台10は浮体式構造物（母浮体）に限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、主基台10'は海中に立設した所定の杭状の主軸16上に設けてもよく、あるいは、図１０に示すように、陸上に主基台10"を設けて、主基台10"によって浮体20を浮かべる貯水槽11"を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る風力発電装置の概略正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る風力発電装置の一部切欠概略側面図である。
【図４】浮体を拘束する拘束手段の説明図である。
【図５】風洞体の外周面に設けたフランジ片の説明図である。
【図６】風洞体の外周面に設けたフランジ片の説明図である。
【図７】強風時下における風力発電装置の概略背面図である。
【図８】落雷におけるサージ電流の通電経路の説明図である。
【図９】他の実施形態の風力発電装置の説明図である。
【図１０】他の実施形態の風力発電装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
10  主基台
11  貯水槽
12  油圧シリンダ
13  ロッド
14  当接板
20  浮体
30  支持基体
31  第１支柱
32  第２支柱
33  水平基体
35  接続体
40  風車
41  第１ブレード
42  第２ブレード
43  第３ブレード
50  風洞体
51  第１支持体
52  第２支持体
53  第３支持体
54  ナセル
55  フランジ片支持柱
56  フランジ片
57  補強用リブ兼ガイド体
58  避雷針
59  配線
m1  電磁石
m2  開閉式ロック
【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】
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