(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部に風車及び発電機を備えた長柱状の風力発電タワーにおいて、
短尺の同一寸法のプレキャストコンクリート中空筒体を積重しポストテンション方式で緊張したプレストレストコンクリート製タワー本体と、
横断面がフランジとウエブとから成るＴ字形で、ウエブ長さがタワーの下底部において最も長く、タワーの下底部から上方に向って順次短い形状のプレテンション方式のプレストレストコンクリート結合部材であって、該タワー本体の基底部側の外周に沿ってウエブがタワーから放射状に、フランジがタワーと同心円状にウエブ長さがタワー本体の基底部側が高くなるように配設し、基礎及びタワー本体に結合固着した結合部材と
から成ることを特徴とする風力発電タワー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風力発電タワーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自然エネルギーを利用して発電を行う技術が用いられ、海岸近傍や山地の風がよく吹く地域において風力発電を行う例が増加している。風力発電には、基礎上に立設された長尺円柱の頂部に風車及び発電機を備えた風力発電タワーが用いられる。このような風力発電タワーは、従来、鋼管等によって構築される例が多かったが、海岸地区等塩害のある環境下では鋼製材料は耐食性に難点があるという問題があった。
【０００３】
この点に鑑み、風力発電タワーをプレストレストコンクリート構造とし、耐食性の問題を解決した高強度構造が研究されている。ポストテンション方式のプレストレストコンクリート部材を用いる構造では、プレキャスト方式で製造された短尺のコンクリート中空筒体を積重し、その長手方向をポストテンション方式でＰＣ鋼材を用いて緊張することによって好適な風力発電タワーを建設することができる。この場合に、中空筒体の下端を大径寸法とし上端に向かって順次断面積が減少するような形状とすれば力学的に合理的な構造となり、好ましいが、次の問題がある。
【０００４】
（ａ）直径の異なる多数種類のコンクリート型枠が必要となる。
【０００５】
（ｂ）縦締めＰＣ鋼材がコンクリート肉厚中心を通るように配置するには、柱本体が段付となることは好ましくない。
【０００６】
（ｃ）コンクリート部材の自重が増大すると、地震時に、タワーの基部での曲げモーメントが大きくなり、断面の増大、鋼材量の増大を招来し設計が困難になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決した技術を提供することを目的とする。現状では風力発電タワーは高さ（基礎上面から発電機下端までの長さ）が、発電規模６００ｋＷ、１．５ＭＷに対応してそれぞれ４５ｍ及び６０ｍに設定されている。本発明は短尺の多数の同一寸法のコンクリート中空筒体を用いて、風力発電タワーのタワー本体を構築することによって、一種類又は少数種類の型枠でタワー本体全体の部材を製造することができるようにする。そして構築されたタワー本体の基底部側に適切な結合部材を添設することによって、同一の型枠で製造した高さが異なる風力発電タワーであっても、結合部材との組み合わせによって、それぞれ力学的に合理的に構成し、簡易安価に風力発電タワーを製造可能にする技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その技術手段は、頂部に風車及び発電機を備えた長柱状の風力発電タワーにおいて、
短尺の同一寸法のプレキャストコンクリート中空筒体を積重しポストテンション方式で緊張したプレストレストコンクリート製タワー本体と、
横断面がフランジとウエブとから成るＴ字形で、ウエブ長さがタワーの下底部において最も長く、タワーの下底部から上方に向って順次短い形状のプレテンション方式のプレストレストコンクリート結合部材であって、該タワー本体の基底部側の外周に沿ってウエブがタワーから放射状に、フランジがタワーと同心円状にウエブ長さがタワー本体の基底部側が高くなるように配設し、基礎及びタワー本体に結合固着した結合部材と
から成ることを特徴とする風力発電タワーである。
【０００９】
本発明の風力発電タワーはプレストレストコンクリート部材から成り、例えば最小内径を２ｍとした同一寸法の短尺の多数のコンクリート中空筒体を積重したタワー本体と、タワー本体の基部の曲げモーメントに抵抗する結合部材とから成っており、力学的に合理的な構造であると共に、型枠の数が最小限で、安価に製造することができ、また、耐食性等に関しても問題のない優れた構造物である。
【００１０】
本発明に用いるコンクリート製の結合部材は、横断面がＴ字形をなす長尺の部材であって、タワー本体の周囲に沿って多数本（例えば８本）を並べて中空筒体を囲繞するように外周に沿って固定する。この結合部材は横断面がＴ字形をなし、プレテンション方式のプレストレストコンクリート部材からなり、外力に抵抗する応力を導入されている。結合部材のフランジ（Ｔ字の頂部を形成する部分）は、タワー本体周囲をほぼ同心円状に取り巻き、Ｔ字形のウエブ（Ｔ字の縦の部分）はウエブの下端がタワー本体の外面に接してウエブが放射状になるように配置される。この結合部材のウエブの長さは、タワーの下底部において最も長くタワーの下底部から上方に向かって順次短くなっている。そして、ウエブの下端には長手方向に沿ってタワー本体の壁に固定する多数のＰＣ鋼材もしくはハイテンションボルトを突出させておき、このＰＣ鋼材もしくはハイテンションボルトをタワー本体の壁体を貫通してタワー本体内面にナットをかけて固定し、結合部材と中空筒体とを力学的に一体化させる。また結合部材の下端はポストテンションのＰＣ鋼材及び鉄筋鉄骨コンクリートにより基礎に固着する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は実施例の風力発電タワー１０の縦断面を示す側面図である。風力発電タワー１０は多数の短尺のコンクリート中空筒体１１を積重して形成したタワー本体１２を備え、タワー本体１２の基底部は基礎３０に固定され、タワー本体１２の頂部に風力発電機１００を備えている。風力発電機１００は翼１０１を備え、その回転によって発電する発電部１０２を備えている。発電部１０２はタワー最上部の支持部１０３によって支持されている。鋼製の支持部１０３は風向きに応じて翼１０１を方向変換させる機能を備えている。
【００１２】
図２は実施例の風力発電タワー１０の基底部の側面図である。風力発電タワー１０のタワー本体１２の基底部は、基礎３０にＰＣ鋼材からなるアンカーボルト１３によって固定されている。風力発電タワー１０の基底部にはプレテンション方式によって製造されたプレストレストコンクリート結合部材２０が取り付けられている。この結合部材２０はタワー本体１２の周囲を囲繞して設けられ、基底部を基礎３０に固定すると共に、長手方向の多数個をタワー本体１２に固定している。図２のＡ−Ａ矢視図及びＢ−Ｂ矢視図をそれぞれ図３の右半分及び左半分に半分ずつ示した。また、図２の結合部材のＡ矢視図、Ｃ矢視図、Ｂ矢視図をそれぞれ図４、５、６に示した。結合部材２０はフランジ２１とウエブ２２とからなるＴ字状の断面を有するプレテンション方式プレストレストコンクリート部材であり、フランジ２１の寸法は一定で、ウエブ２２はタワー本体１２の基底部が最長で順次上方に行くに従って短くなっている。図３，図４に示すように、フランジ２１の基底部はＰＣ鋼材２３で基礎３０に連結すると共に、結合部材２０は基底部に基礎取付座２５を張り出して設け、ＰＣ鋼材を用いたアンカーボルト２６をこの座２５に取付け、基礎３０に固定する。基底部では各結合部材２０の間の隙間には鉄筋入りの間詰めコンクリート２７が打設されている。なお、結合部材２０の基底部に、例えば高さ１〜２ｍに亘って、結合部材の側面に鉄筋２９を突出させておき、これを互いに接合し間詰めコンクリートを打設して、結合部材２０の下端部をリング状の一体の構造物とすると好適である。結合部材２０は風圧、地震力、カルマン渦によって生ずる振動荷重その他によるタワー本体基底部の曲げ荷重に対して有効に対抗する。また、この結合部材２０は、そのウエブ２２の下端から突出した多数のＰＣ鋼材もしくはハイテンションボルト２４をタワー本体１２の壁面を貫通してタワー本体の内面にナットで固定し、結合部材２０とタワー本体１２とが一体化するように組み立てられている。タワー本体１２内には昇降階段が設けられ、この固定のために作業員が昇降自在となっている。
【００１３】
図７は結合部材２０の基礎３０への取付けを示す説明図である。取付座２５を通って基礎中に設けられたアンカーボルト２６をジャッキ２８を用いて緊張し、固定する。
【００１４】
図８は別の実施例の側面図である。この実施例は、高さ６０ｍの風力発電タワー１０の例であって、結合部材２０は、タワーの下底部から高さ約４０ｍの高さを有する。従って、複数本の結合部材を長手方向に接続して使用する。図９は、このような結合部材の継ぎ目４１を示す詳細図である。フランジ２１とウエブ２２に接する別の張出フランジ４２を設け、この張出フランジ４２にＰＣ鋼材４３を挿通して緊張し、ナット４４で固定する。
【００１５】
なお実施例ではタワー本体の全長がコンクリート製のものを示したが、タワー本体の上部に部分的に鋼部材を用いることとしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、風力発電タワーの全長に亘って、タワーの高さが異なっても、同一寸法の短尺の多数のコンクリート中空筒体を用いてタワー本体を構築することができ、一種類の型枠を用いてタワー本体全体を製造することができる。そして、タワー本体の基底部側にそれぞれ適切な結合部材を添設することによって、力学的に合理的な風力発電タワーを、耐食性に富むプレストレストコンクリートを用いて、安価に、容易に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の風力発電タワーの側面図である。
【図２】  実施例の風力発電タワーの基底部の側面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ矢視図（右半分）及びＢ−Ｂ矢視図（左半分）である。
【図４】  図２の結合部材のＡ矢視図である。
【図５】  図２の結合部材のＣ矢視図である。
【図６】  図２の結合部材のＢ矢視図である。
【図７】  結合部材の基礎への取付を示す説明図である。
【図８】  別の実施例の側面図である。
【図９】  結合部材の継ぎ目の詳細図である。
【符号の説明】
１０    風力発電タワー
１１    コンクリート中空筒体
１２    タワー本体
１３    アンカーボルト
２０    結合部材
２１    フランジ
２２    ウエブ
２３    ＰＣ鋼材
２４    固定ボルト
２５    取付座
２６    アンカーボルト
２７    間詰めコンクリート
２８    ジャッキ
２９    鉄筋
３０    基礎
４１    継ぎ目
４２    フランジ
４３    ＰＣ鋼棒
４４    ナット
１００    風力発電機
１０１    翼
１０２    発電部
１０３    支持部（タワー最上部）
【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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