JP6650932B2 - 風力タービン発電機組立体 - Google Patents

Description

本発明は、風力タービン発電機の組立体と、予備発電機の収容設備及び／又は予備発電機用の燃料供給源とに関する。

風力タービン発電機は、風のエネルギーを、商用電力網（mains electricity grid）に供給され得る電気に変換するように構成されている。各発電機は、安全システム等の補機類のための電力供給源を必要とし、通常は充電池から電力が供給される。この充電池は、風力タービン発電機自体の出力又は商用電力網のいずれかからの電力を用いて充電器によって充電される。

風力タービン発電機には、無風の場合及び／又は風力タービン発電機が商用電力網から接続が途絶えた場合に補機類及び／又は充電器に電力を供給するために、ディーゼル発電機等の予備発電機が備え付けられることが多い。

本発明は、このような風力タービン発電機の改良をもたらそうとするものである。

したがって、本発明の第１の態様によれば、
風力タービン発電機を支持するタワーであって、使用時は実質的に鉛直に向く外面を有する壁を備えるタワーと、
壁の外面に取り付けられる予備発電機であって、この予備発電機の重量は、実質的にタワーの壁のみによって支持されるように構成されている予備発電機と、
を備える組立体が提供される。

タワーを用いて予備発電機の重量を支持することにより、追加の支持構造の必要性が回避される。

さらに、予備発電機をタワーの外側の位置に設けることにより、次の技術的利点がもたらされる。（ａ）予備発電機は、保守作業員がタワーに入る必要なく容易にアクセスすることができ、（ｂ）予備発電機によって生じた熱は、より容易に放散することができ、（ｃ）発電機が発火した場合、より容易に消火することができる。

予備発電機は、１つ又は複数のボルトによってタワーの壁に取り付けられることが好ましい。なぜなら、そうすればタワーの内側からアクセスする必要がないからである。

好ましい一構成では、予備発電機は、キャビネット内に収容される。これにより、雨及び他の悪天候条件からの保護を提供する。

この場合、キャビネットは、１つ又は複数のボルトによってタワーの壁に取り付けられることが好ましい。このようにして、キャビネットは、タワーの内側からアクセスする必要がないようにタワーの壁に取り付けることができる。

予備発電機は、燃料、例えばディーゼル、ガソリン又は天然ガスによって動力を得ることが好都合である。これにより、燃料供給源と組み合わせた発電機は自給式であり、外部の電力供給源を必要としないものとすることができるという利点がもたらされる。好ましい実施形態では、予備発電機は、ディーゼル燃料によって動力を得る。

組立体は、使用時は予備発電機の下方の位置でタワーに取り付けられるプラットフォームを更に備えることが好ましい。これにより、予備発電機の保守又は修理の際、保守作業員にとって都合のよい支持面が提供される。プラットフォームは、タワーの外周全体の周りに延在しており、保守作業員がタワーの全ての側に都合よくアクセスすることができるようになっていることが好ましい。

好ましい実施形態では、プラットフォームと、使用時は予備発電機の上方にある上面との間に階段が配置され、上面のフットプリントと予備発電機のフットプリントとは、俯瞰すると重なり合う構成になっている。

上記上面はタワーに取り付けられており、その上面に立つ保守作業員の体重はタワーに伝達され、下からの追加の支持は必要とされないようになっていることが好ましい。

本明細書において、「フットプリント」という表現は、上面及び予備発電機が占める水平面積を指すことが意図されている。このような構成を用いれば、階段と予備発電機との機能をコンパクトな構成で組み合わせることができる。実際、予備発電機の全フットプリントが上面のフットプリント内に収まる好ましい構成では、予備発電機を設置するためのプラットフォームの追加面積は必要とされない。

予備発電機がキャビネット内に収容される場合、キャビネット自体が上面を備えてもよい。したがって、キャビネットがタワーに取り付けられている場合、その上面に立つ保守作業員の体重はタワーに伝達され、下からの追加の支持は必要とされない。

階段は、タワーに隣接して配置されることが有利である。「隣接」という語は、階段を上っている人員はタワーに対面しないことを意味することが意図されている。これにより、人員が、タワーの近くに留まりながら階段を上ることが可能になる。さらに、階段にガイドレールが設けられる場合、ガイドレールを階段のタワーから遠い側、すなわち階段の外側に配置するだけでよい。

本発明の更なる態様によれば、
風力タービン発電機を支持するタワーであって、使用時は実質的に鉛直に向く外面を有する壁を備えるタワーと、
壁の外面に取り付けられる、予備発電機用の燃料タンクであって、この燃料タンクの重量は、実質的にタワーの壁のみによって支持されるように構成されている燃料タンクと、
を備える組立体が提供される。

タワーを用いて燃料タンクの重量を支持することにより、追加の支持構造の必要性が回避される。

さらに、燃料タンクをタワーの外側の位置に設けることにより、燃料タンクは、保守作業員がタワーに入る必要なく容易にアクセスすることができる。

燃料タンクは、１つ又は複数のボルトによってタワーの壁に取り付けられることで、タワーの内側からアクセスする必要がないようにタワーの壁に取り付けることができるようになっていることが好ましい。

好ましい実施形態の特徴ではないが、雨及び他の悪天候条件からの更なる保護を提供するように、燃料タンクをキャビネット内に収容することが可能である。

風力タービンタワーの断面は、通常は円形である。本発明がそのような円形タワーに適用される場合、タワーの外面の輪郭に合致するように燃料タンクも湾曲し、それにより、燃料タンクのフットプリントを低減させることが好ましい。さらに、このようにして輪郭を合致させることにより、燃料タンクのタワーへの取付けがより容易になる。

上記の構成は、好都合に組み合わせることができる。したがって、組立体は、予備発電機用の燃料タンクを更に備えることが好ましく、燃料タンクは、タワーの外壁に取り付けられ、燃料タンクの重量が実質的にタワーの壁のみによって支持されるように構成されている。

燃料タンク及びプラットフォームの双方を備える実施形態では、プラットフォームは、人員が燃料タンクの前を自由に歩くことを可能にする延長領域を伴って形成されることが好ましい。

本発明は、上述の組立体のいずれかを備える風力タービン発電機に及ぶ。

本発明の更なる態様によれば、風力タービン発電機のタワーを設置する方法であって、タワーを設置する前に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の組立体を形成することを含む方法が提供される。

したがって、組立体は、製造プラント内等の好都合な場所で形成し、その後、その完成した組立体を風力タービン発電機の所望の場所に移送することができる。

本発明は、風力タービン発電機が洋上に配置される場合に特に有利であり、この場合、組立体は、所望の洋上の場所に移送及び設置する前に、陸上の場所で形成されることが好ましい。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を記載する。

本発明の好ましい一実施形態に係る、予備発電機、燃料タンク及び風力タービン発電機タワーの組立体を示す図である。 図１の組立体を異なる角度から示す図である。 予備発電機のドアが開いた状態の図１の構成の正面図である。 図１の組立体を設置する方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｈ）図１の組立体を設置する方法を示す図画である。

図１を参照すると、風力タービン発電機（不図示）を支持するタワー１が、洋上の場所に設置されている。タワー１にはプラットフォーム２が取り付けられており、プラットフォーム２は、人員が、タワー１の内側及び外側の双方から保守作業を行うことを可能にする。プラットフォーム２の外周部には、安全柵３が設けられている。

タワー１には、タワー１の内側からメンテナンス作業を行う際に保守作業員が使用するサイドドア４が設けられている。

サイドドア４は、プラットフォーム２から、上部プラットフォーム６に続く階段５を用いてアクセスされる。上部プラットフォーム６は、キャビネット７の上面で形成されている。キャビネット７は、商用電力網に接続できない場合及び／又はタービンに動力を与える風が無い場合に、風力タービン発電機内の補機に予備電力を供給するディーゼル式予備発電機（不図示）を収容する。階段５は、タワー１にすぐ隣接して配置され、階段５を上る方向に見た場合、階段５の左側に１本の手すり８が設けられている。上部プラットフォーム６の周囲には、安全柵９が設けられている。図面から見て取ることができるように、キャビネット７は、プラットフォーム２上で、キャビネット７の上面の側部を超えて延びない実質的に矩形のフットプリントを規定する。

キャビネット７及びディーゼル式予備発電機はどちらもボルト（不図示）によってタワー１に直接取り付けられ、キャビネット７及び予備発電機の双方が、プラットフォーム２ではなくタワー１によって完全に支持されるようになっている。

予備発電機から鉛直に排気管１０が延びており、発電機キャビネット７のはるかに上方の位置で排ガスを排出する。

発電機キャビネット７の壁には、稼働時の放熱を可能にするグリル１１が設けられている。

タワー１には、予備発電機用のディーゼル燃料を収容する湾曲した燃料タンク１２も取り付けられる。

同じ又は対応する特徴部を指すために同じ参照符号が用いられている図２を参照すると、燃料タンク１２は、ボルト１３を用いてタワー１の壁に取り付けられる。図面に見て取ることができるように、燃料タンク１２は、タワー１の壁と同じ輪郭に適合するように湾曲している。燃料管１４が、燃料タンク１２から発電機キャビネット７内のディーゼル式予備発電機にディーゼル燃料を送る。

プラットフォーム２は、保守作業員がタワー１の外周全体の周りを歩くことを可能にするように十分な大きさである。燃料タンク１２は、プラットフォーム２のかなりの面積を占めるので、プラットフォーム２は、保守作業員が燃料タンク１２の周りを自由に歩くことを可能にするように、延長領域２（図面では網掛け領域２’によって示す）を伴って形成されている。

同じ又は対応する特徴部を指すために同じ参照符号が再度用いられている図３を参照すると、発電機キャビネット７の前壁は、保守作業員が発電機キャビネット７内の予備発電機１６にアクセスすることを可能にするドア１５をなしている。

以下、図４及び図５（ａ）〜図５（ｈ）を参照しながら、組立体の設置方法を記載する。

図４のフローチャートを参照すると、ステップ１７において、ディーゼル式予備発電機を風力タービンタワーの外壁にボルト留めする。次に、ステップ１８において、予備発電機を収容するキャビネットを、発電機を覆うように配置し、外壁にボルト留めする。ステップ１９において、ディーゼル燃料タンクを風力タービン発電機タワーの外壁にボルト留めする。次に、ステップ２０において、結果として得られた組立体を所望の洋上の場所に移送する。最後に、ステップ２１において、組立体を所望の洋上の場所に設置する。

図５（ａ）〜図５（ｈ）を参照すると、まず、陸上の場所において、ディーゼル発電機用の支持ブラケット及びディーゼル燃料タンク用の支持ブラケットをタワーにボルト留めする（図５（ａ））。次に、ディーゼル発電機を、対応する支持ブラケットに載せ（図５（ｂ））、タワーの外面にボルト留めする。ディーゼル発電機を収容するように発電機キャビネット及び一体型の階段を配置し、次に、タワーにボルト留めする（図５（ｃ））。次に、ディーゼルタンクを、対応する支持ブラケット上の所定位置まで吊り上げ（図５（ｄ））、タワーの外面にボルト留めする。次に、結果として完成した組立体を、設置用船舶に搭載されたクレーンによってこの船舶に載せる（図５（ｅ））。所望の洋上の場所まで移送した後、組立体をクレーンによって設置用船舶から降ろし（図５（ｆ））、プラットフォームに向かって移動させる（図５（ｇ））。最後に、組立体をプラットフォーム上に設置する（図５（ｈ））。

上記では本発明の好ましい実施形態を記載したが、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく多数の変更を行うことができることが明らかであろう。

Claims (14)

1. 風力タービン発電機を支持するタワー（１）であって、上部、ベース及び使用時は実質的に鉛直に向く外面を有する壁を備えるタワー（１）と、
   前記壁の前記外面に前記ベースに近接し前記上部から離れて取り付けられる予備発電機（１６）であって、前記予備発電機は前記上部より前記ベースに近くなっており、前記予備発電機（１６）の重量は、実質的に前記タワー（１）の前記壁のみによって支持されるように構成されている予備発電機（１６）と、
   前記予備発電機の燃料タンクであって、前記燃料タンクは前記壁の前記外面に取り付けられており、該燃料タンク（１２）の重量は、実質的に前記タワー（１）の前記壁のみによって支持されるように構成されている燃料タンクと、
   を備える組立体。
2. 前記予備発電機（１６）は、１つ又は複数のボルトによって前記タワー（１）の前記壁に取り付けられる、請求項１に記載の組立体。
3. 前記予備発電機（１６）は、キャビネット（７）内に収容される、請求項１又は２に記載の組立体。
4. 前記キャビネット（７）は、１つ又は複数のボルトによって前記タワー（１）の前記壁に取り付けられる、請求項３に記載の組立体。
5. 前記予備発電機（１６）は、燃料によって動力を得る、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組立体。
6. 前記予備発電機（１６）は、ディーゼル発電機である、請求項５に記載の組立体。
7. 使用時は前記予備発電機（１６）の下方の位置で前記タワー（１）に取り付けられるプラットフォーム（２）を更に備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の組立体。
8. 風力タービン発電機を支持するタワー（１）であって、使用時は実質的に鉛直に向く外面を有する壁を備えるタワー（１）と、
   前記壁の前記外面に取り付けられる予備発電機（１６）であって、前記予備発電機（１６）の重量は、実質的に前記タワー（１）の前記壁のみによって支持されるように構成されている予備発電機（１６）と、
   使用時は前記予備発電機（１６）の下方の位置で前記タワー（１）に取り付けられるプラットフォームと、
   使用時は前記予備発電機（１６）の上方にある上面（６）と前記プラットフォームとの間に配置される階段（５）と、を備える組立体であって、
   俯瞰すると前記上面（６）は、前記予備発電機（１６）を覆う構成になっている組立体。
9. 前記予備発電機（１６）は、キャビネット（７）内に収容され、前記キャビネット（７）は、上面（６）を備える、請求項８に記載の組立体。
10. 前記階段（５）は、前記タワー（１）に隣接して配置される、請求項８又は９に記載の組立体。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組立体を備える風力タービン発電機。
12. 風力タービン発電機のタワーを設置する方法であって、前記タワーを設置する前に、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組立体を形成することを含む方法。
13. 前記タワーは、洋上の場所に設置されるものであり、前記方法は、陸上の場所において前記組立体を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記予備発電機（１６）は、前記風力タービン発電機に動作可能に接続されるように構成されたローターとは独立して動力を発生させるように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組立体。

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