專利名稱：風力發電裝置及風車用塔架施工方法
技術領域：
本發明涉及在風車用塔架的上部設置機艙以進行發電的風力發電裝置及風車用塔架施工方法。
背景技術：
風力發電裝置是如下的裝置，即具有風車翼的旋轉體頭受到風力而旋轉，利用增速器將該旋轉增速等，利用由此被驅動的發電機進行發電。
上述旋轉體頭設置于風車用塔架(以下稱為“塔架”)上并安裝于能夠偏轉旋轉的機艙端部，該旋轉體頭被支承為能夠繞大致水平的橫向旋轉軸線旋轉。通常，上述風車用塔架多采用使用了圓筒形狀的塔架外殼的鋼制單柱式塔架，并構成將設置于塔架外殼的下端部的底板用錨栓固定于鋼筋混凝土的根基的結構，或者構成將外殼直接埋入根基的結構。另外，上述塔架外殼使用將使鐵板彎曲成筒狀的端部彼此焊接而成的外殼。在下述專利文獻I中公開有例如如風力發電裝置用塔架結構體那樣，適用于柱式
塔架結構體的根基結構。在該情況下，在根基與塔架結構體之間的接合部，等待混凝土凝固后進入下一步驟。專利文獻I :美國專利申請公開第2006/0185279號說明書近年來，由于風力發電裝置存在大功率化的趨勢，因此需要使塔架大型化及高層化。如上所述的塔架的大型化及高層化通常伴隨著塔架直徑的擴大和壁厚的增大。另一方面，通常的風力發電裝置的塔架構成為，在工廠沿長度方向等進行分割而制作多個部件，并將各部件運送到現場進行組裝而制成。因此，在將各部件自工廠運送至現場時，塔架的大型化及高層化受到公路等所規定的運送限度的制約。因此，因上述運送限度的制約，故塔架的大型化和高層化自然而然存在限度。
發明內容
本發明是鑒于上述狀況而作出的，其目的在于提供一種具有在避開運送限度的制約的同時能夠應對大型化和高層化的塔架構造的風力發電裝置及風車用塔架施工方法。本發明為了解決上述課題而采用了下述方案。本發明的風力發電裝置在連結有筒形塔架外殼的單柱式風車用塔架的上部設置機艙以進行發電，該風力發電裝置的特征在于，所述風車用塔架至少在塔架下端部側具有雙重管構造部。根據如上所述的風力發電裝置，由于風車用塔架至少在塔架下端部側具有雙重管構造部，因此，可以提高風車用塔架的剛性來應對高層化和大徑化。在該情況下，所述雙重管構造部優選將所述塔架外殼作為內筒并以將該內筒的外周包圍的方式設置外筒，并且，將所述內筒和所述外筒之間連結。另外，所述外筒可以構成上端部側與所述內筒的外周面連結并且越到下端部側而逐漸擴徑的圓錐臺形狀。在上述發明中，所述外筒能夠沿周向分割為多個且能夠與所述內筒分開搬運。S卩，在風車塔架大徑化時，優選將外筒與內筒設為分體結構，更優選的外筒結構為沿周向分割為多個并能夠搬運至現場，并且能夠現場組裝。在上述發明中，所述雙重管構造部優選具有在內筒和外筒之間填充有混凝土的混凝土填充層，由此，能夠進一步提高剛性。在該情況下，優選具有自所述內筒及所述外筒的壁面突出到所述混凝土填充層的突起部。 在本發明的風力發電裝置的風車用塔架施工方法中，該風力發電裝置在連結有筒形塔架外殼的單柱式風車用塔架的上部設置機艙以進行發電，所述風力發電裝置的風車用塔架施工方法的特征在于，所述風車用塔架至少在塔架下端部側具有在內筒及外筒之間填充有混凝土的雙重管構造部，所述風車用塔架施工方法同時實施將所述塔架外殼向所述雙重管構造部的上方連結的塔架外殼連結步驟和在所述雙重管構造部填充混凝土的混凝土澆注步驟。由于如上所述的風力發電裝置的風車用塔架施工方法同時實施將塔架外殼向雙重管構造部上方連結的塔架外殼連結步驟和在雙重管構造部填充混凝土的混凝土澆注步驟，因此，可以利用與現有結構大致相同的工期使風車用塔架高剛性化。根據本發明的風力發電裝置，由于可以使風車用塔架高剛性化，因此，在避開運送限度的制約的同時能夠應對大型化和高層化。另外，根據本發明的風力發電裝置的風車用塔架施工方法，即便是通過實施混凝土澆注步驟而能夠進一步實現高剛性化的風車用塔架，也能夠利用與以往大致相同的工期進行施工。
圖I是對于本發明的風力發電裝置的風車用塔架，表示雙重管構造部的一實施方式的簡略立體圖。圖2是表示圖I的雙重管構造部的縱剖面圖。圖3是表示形成有混凝土填充層的雙重管構造部的縱剖面圖。圖4是具有突出到混凝土填充層的突起部的雙重管構造部的局部放大剖面圖。圖5是作為雙重管構造部的第一變形例，將外筒形成為矩形截面的簡略立體圖。圖6是作為雙重管構造部的第二變形例，將外筒形成為六邊形截面的簡略立體圖。圖7是作為外筒的分割構造例而表示螺栓接合結構的剖面圖。圖8是作為外筒的分割構造例而表示焊接結構的剖面圖。圖9是作為雙重管構造部的第三變形例，將外筒形成為圓錐臺形狀的簡略立體圖。圖10是表示風力發電裝置的概要的側視圖。附圖標記說明I風力發電裝置
2風車用塔架(塔架)2a塔架外殼(內筒)3 機艙10 底板20、20A雙重管構造部21、21A 21C 外筒30混凝土填充層 31暗榫(突起部)
具體實施例方式以下，對于本發明的風力發電裝置及風車用塔架施工方法，參照
一實施方式。圖10所示的風力發電裝置I具有在根基B上豎立設置的風車用塔架(以下稱為“塔架”)2、設置于塔架2上端的機艙3、繞大致水平的橫向旋轉軸線可旋轉地被支承且設置于機艙3的前端部側的旋轉體頭4。在旋轉體頭4上，繞其旋轉軸線呈放射狀地安裝有多片(例如3片)風車翼5。由此，自旋轉體頭4的旋轉軸線方向碰到風車翼5的風力，變換為使旋轉體頭4繞旋轉軸線旋轉的動力。上述風力發電裝置I的塔架2構成將多個圓筒形狀的塔架外殼連結的單柱式塔架，例如如圖I及圖2所示，至少在塔架下端部側具有雙重管構造部20。雙重管構造部20以塔架2的塔架外殼2a為內筒，并以包圍塔架外殼2a外周的方式設置有外筒21。在塔架外殼2a和外筒21之間，在適當部位設置有肋22和凸緣23等連結部件，并通過焊接或螺栓接合等一體地連結。在圖2所示的構成例中，最下層的塔架外殼2a和外筒21固定于共用的底板10上，但特別是當塔架直徑較大時，優選如下結構，即設為各自采用獨自的底板的分體結構并在現場組裝外筒21。將錨栓12穿過設置于底板10的多個螺栓孔11，并且將螺母13擰緊在錨栓12上，從而將如上所述構成的雙重管構造部20固定于根基B。在圖示的構成例中，在塔架外殼2a及外筒21的內外兩側設置有螺栓孔11，但并不限于此。另外，圖中的附圖標記2b是用于連結塔架外殼2a的凸緣部，附圖標記14是灌漿層(9々卜層)。上述雙重管構造部20構成為與比塔架外殼2a的直徑大的外筒21連結而能夠傳遞力，因此，在塔架2的下端部側，雙重管構造部20使截面積增大，塔架外殼2a及外筒21作為一體的強度部件來應對輸入，故塔架2的剛性提高。如上所述的塔架2的高剛性化,使應對伴隨風力發電裝置I的大功率化的塔架2的高層化和大徑化變得容易。另外，與利用雙重管構造部20所帶來的高剛性化相應地，因塔架2的高剛性化而可以使塔架外殼2a小徑化和薄壁化。特別是，若設為在現場安裝外筒21的分體結構，則在運送限度的制約范圍內制作自工廠搬運到現場的塔架外殼2a，并在現場最終安裝外筒21，從而可以確保必要的剛性。此時的外筒21例如如圖7所示的外筒21'那樣，繞圓筒形狀的周向分割為多個(在圖示的例子中為分割為四部分)并搬運到現場，并優選采用由螺栓/螺母24將凸緣部21a接合的螺栓接合結構。或者，例如如圖8所示的外筒21"那樣，可以采用如下的焊接結構，即在矩形截面的拐角部利用焊接部25在現場將部件的端部彼此接合并構成筒狀的焊接結構。S卩，直徑比塔架外殼2a大的外筒21通過采用繞周向分割并能夠在現場進行組裝的構造，從而可以容易地避開搬運限度的制約，因此，上述雙重管構造部20能夠對應于塔架2的大徑化而增加剛性。作為直徑比圓筒形狀的塔架外殼2a大的圓筒形狀而說明了上述外筒21，但例如作為第一變形例，也可以采用圖5所示的矩形截面的外筒 21A，或者作為第二變形例，也可以采用圖6所示的六邊形截面的外筒21B，外筒的截面形狀并未特別限定。另外，圖9所示的第三變形例的外筒21C構成為如下的圓錐臺形狀，即該外筒21C的上端部側與構成內筒的塔架外殼2a的外周面連結且朝向構成根基B側的下端部側逐漸擴徑。這種圓錐臺形狀的外筒21C與高度方向的截面形狀同一的外筒相比，即便是高度低的圓錐臺形狀的外筒，也可以使塔架剛性增加至同等的剛性。上述雙重管構造部20優選例如如圖3所示的雙重管構造部20A那樣，具有在構成內筒的塔架外殼2a和外筒21之間填充有混凝土的混凝土填充層30。即，具有混凝土填充層30的雙重管構造部20A與未填充混凝土而形成空隙的雙重管構造部20相比，特別是根據混凝土的特性而使應對壓縮應力的強度增加，因此，可以進一步實現高剛性化。上述混凝土層30例如如圖4所示，優選具有自塔架外殼2a的外壁面及外筒21的內壁面突出到混凝土填充層30的暗榫31那樣的突起部。由于這種暗榫31將塔架外殼2a及外筒21與混凝土填充層30之間牢固地接合并構成一體，因此，可以進一步實現高剛性化。另外，這種混凝土填充層30也可以形成在上述各變形例的外筒21A 21C與塔架外殼2a之間。具有上述雙重管構造部20A的風力發電裝置I的塔架2利用下述的施工方法進行施工。S卩，風車用塔架至少在塔架下端部側具有在塔架外殼2a及外筒21之間填充混凝土而形成混凝土填充層30的雙重管構造部20A，在所述風車用塔架的施工方法中，同時實施將塔架外殼2a向雙重管構造部20A上方連結的塔架外殼連結步驟和在雙重管構造部20A填充混凝土的混凝土澆注步驟。由于在混凝土填充層30被澆注的混凝土的凝固狀況不影響塔架外殼連結步驟，因此可以采用上述的風車用塔架施工方法。其結果是，將塔架外殼2a向雙重管構造部20A上方連結的塔架外殼連結步驟，幾乎不受混凝土凝固需要時間的雙重管構造部20A的混凝土澆注步驟的影響，可以與所述混凝土澆注步驟同時實施，因此，幾乎不會導致工期延長。因此，可以利用與不具有雙重管構造部20A的現有結構大致相同的工期，對如下結構的高剛性化的塔架2進行施工，該塔架2構成設置有能夠實現良好的高剛性化的雙重管構造部20A的結構。這樣，根據上述實施方式的風力發電裝置1，能夠利用雙重管構造部20、20A使塔架2高剛性化，因此，在避開運送限度的制約的同時能夠應對風力發電裝置I的大型化和塔架2的高層化。另外，通過采用上述實施方式的風車用塔架施工方法，即便是具有通過實施混凝土澆注步驟而能夠進一步實現高剛性化的雙重管構造部20A的塔架2，也能夠利用與以往大致相同的工期進行施工。 另外，本發明并不限于上述實施方式，在不脫離本發明的主旨的范圍內能夠適當變更。
權利要求
1.一種風力發電裝置，其在連結有筒形塔架外殼的單柱式風車用塔架的上部設置機艙以進行發電，該風力發電裝置的特征在于， 所述風車用塔架至少在塔架下端部側具有雙重管構造部。
2.如權利要求I所述的風力發電裝置，其特征在于， 所述雙重管構造部將所述塔架外殼作為內筒并以將該內筒的外周包圍的方式設置外筒，并且，所述內筒和所述外筒之間連結在一起。
3.如權利要求2所述的風力發電裝置，其特征在于， 所述外筒是上端部側與所述內筒的外周面連結并且越到下端部側而逐漸擴徑的圓錐臺形狀。
4.如權利要求2所述的風力發電裝置，其特征在于， 所述外筒能夠沿周向分割為多個且能夠與所述內筒分開搬運。
5.如權利要求2所述的風力發電裝置，其特征在于， 所述雙重管構造部具有在內筒與外筒之間填充有混凝土的混凝土填充層。
6.如權利要求5所述的風力發電裝置，其特征在于， 具有自所述內筒及所述外筒的壁面突出到所述混凝土填充層的突起部。
7.一種風力發電裝置的風車用塔架施工方法，該風力發電裝置在連結有筒形塔架外殼的單柱式風車用塔架的上部設置機艙以進行發電，所述風力發電裝置的風車用塔架施工方法的特征在于， 所述風車用塔架至少在塔架下端部側具有在內筒及外筒之間填充有混凝土的雙重管構造部， 所述風車用塔架施工方法同時實施將所述塔架外殼向所述雙重管構造部的上方連結的塔架外殼連結步驟和在所述雙重管構造部填充混凝土的混凝土澆注步驟。
全文摘要
本發明提供一種在避開運送限度的制約的同時能夠應對大型化和高層化的塔架構造的風力發電裝置。該風力發電裝置在連結有圓筒形狀的塔架外殼(2a)的單柱式塔架上部設置機艙以進行發電，在所述風力發電裝置中，塔架(2)至少在塔架下端部側具有雙重管構造部(20)。
文檔編號F03D11/04GK102713277SQ201080002748
公開日2012年10月3日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者吉村光弘, 堀江裕 申請人:三菱重工業株式會社