(57)【要約】海上等に係留された後において、船舶等でのアクセスが容易な浮体式風力発電装置を提供することを目的として、３つのコラム２２と、３つのコラム２２の間を接続する少なくとも２つのロワーハル２４と、を含む浮体２０と、３つのコラム２２の少なくとも一つの上面に設置された風力発電機１０と、を備えた浮体式風力発電装置１において、浮体２０は、内部にバラスト水を注水することで、ロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で水面に係留されるように構成されており、３つのコラム２２のうち、少なくとも一つのコラム２２の側面には、ロワーハル２４との接続箇所の上方に、コラム２２の内部へアクセスするためのエントランス４４が設けられている。
2013084546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのコラムと、該３つのコラムの間を接続する少なくとも２つのロワーハルと、を含む浮体と、
前記３つのコラムの少なくとも一つの上面に設置された風力発電機と、を備えた浮体式風力発電装置において、
前記浮体は、内部にバラスト水を注水することで、前記ロワーハルの上面よりも上方に喫水面が位置した状態で水面に係留されるように構成されており、
前記３つのコラムのうち、少なくとも一つのコラムの側面には、前記ロワーハルとの接続箇所の上方に、前記コラムの内部へアクセスするためのエントランスが設けられていることを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項２】
前記浮体の内部には、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項３】
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームに対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項４】
前記浮体の姿勢を検知する姿勢検知センサを備え、該姿勢検知センサの検出値に基づいて、前記複数のサブルームに貯留される各々のバラスト水量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項５】
前記浮体の内部には、前記３つのコラム間を連絡する連絡通路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項６】
前記３つのコラムには、夫々少なくとも一つの係留索が接続されており、該係留索は、前記ロワーハルと交差せず、且つ、前記ロワーハルから遠ざかる方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項７】
前記浮体は、前記エントランスの周囲に配置される可動式の防波壁を備えていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項８】
前記エントランスは、係留時に喫水面よりも上方に位置するように設けられ、該エントランスが設けられているコラムの側面には、鉛直方向に延びる一対の突起部が突設されており、
前記一対の突起部は、その間に前記コラムの側面に船首先端部が当接した状態の船舶の船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項９】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられた、潜水艇が接続可能に構成されたハッチであることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１０】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられるとともに、潜水艇が通過可能な大きさに形成され、
前記コラムの内部には、前記エントランスを通過した潜水艇を格納可能な格納ルームが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水面に浮かぶ浮体と、該浮体に設置された風力発電機とを備えた浮体式風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上等に風力発電装置を設置する場合、一般に水深が浅い領域では、水底に基礎を設置し、その上に風力発電機を設置する着底式の風力発電装置が採用される。しかしながら、水深が深い領域では、かかる着底式の風力発電装置は不経済となるため、浮体式の風力発電装置が採用される。【０００３】
かかる浮体式風力発電装置は、水面に浮かぶ浮体と、該浮体に設置された風力発電機とを備えており、その形式としては種々のものが提案されている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５２１８２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５０３２号公報
【特許文献３】特許第４７４３９５３号公報
【特許文献４】特許第２７７０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した浮体式風力発電装置は、海上等に係留された後も機器類の整備や交換等のメンテナンスを定期的に行う必要がある。このため、海洋条件等の影響を出来るだけ受けることなく船舶等でのアクセスが容易な浮体式風力発電装置が求められているが、上述した従来技術の浮体式風力発電装置では、海上等に係留された後のアクセス性については殆ど考慮されていない。【０００６】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような課題に鑑みなされたものであって、海上等に係留された後において、船舶等でのアクセスが容易な浮体式風力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
３つのコラムと、該３つのコラムの間を接続する少なくとも２つのロワーハルと、を含む浮体と、
前記３つのコラムの少なくとも一つの上面に設置された風力発電機と、を備えた浮体式風力発電装置において、
前記浮体は、内部にバラスト水を注水することで、前記ロワーハルの上面よりも上方に喫水面が位置した状態で水面に係留されるように構成されており、
前記３つのコラムのうち、少なくとも一つのコラムの側面には、前記ロワーハルとの接続箇所の上方に、前記コラムの内部へアクセスするためのエントランスが設けられていることを特徴とする。【０００８】
このように、ロワーハルの上面よりも上方に喫水面が位置した状態で水面に設置される浮体式風力発電装置では、ロワーハルの上方は他の箇所と比べて波の影響を受けにくい。このため、コラムの側面におけるロワーハルとの接続箇所の上方にエントランスを設けることで、船舶や潜水艇による浮体式風力発電装置へのアクセスが容易となる。【０００９】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体の内部に、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられている。【００１０】
このような貯水スペースが浮体の内部に設けられていれば、貯水スペースのバラスト水量を調整することによって、アクセスする船舶や潜水艇に適するように、エントランスの水面からの高さ又は深さを調整できる。【００１１】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームに対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成されている。【００１２】
このように、貯水スペースがロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されていれば、浮体の内部においてバラスト水が一方向に偏ってしまい、浮体の重心バランスが崩れて浮体が大きく傾いてしまうことを防ぐことが出来る。また、複数のサブルームに対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成されているため、各サブルームのバラスト水量を適宜調整することで、浮体の重心位置を制御することも可能となる。【００１３】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置は、
前記浮体の姿勢を検知する姿勢検知センサを備え、該姿勢検知センサの検出値に基づいて、前記複数のサブルームに貯留される各々のバラスト水量を制御するように構成されている。【００１４】
このように構成することで、姿勢検知センサの検出値に基づいて、より高い精度で浮体の姿勢を制御することができる。【００１５】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体の内部に、前記３つのコラム間を連絡する連絡通路が設けられている。【００１６】
このような連絡通路が浮体の内部に設けられていれば、ロワーハルが水没している状態であっても、コラム間における人や物の移動が可能となる。この連絡通路には、はしご、階段、エレベータのような昇降手段が含まれていてもよいし、クレーンなどの物の運搬を補助する手段が備えられていてもよい。【００１７】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記３つのコラムには、夫々少なくとも一つの係留索が接続されており、該係留索は、前記ロワーハルと交差せず、且つ、前記ロワーハルから遠ざかる方向に延在している。【００１８】
コラムに接続される係留索がこのような方向に延在していれば、アクセスする船舶や潜水艇にとって係留索の存在がアクセス上の障害とはならない。【００１９】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体は、前記エントランスの周囲に配置される可動式の防波壁を備えている。【００２０】
このような防波壁を備えていれば、エントランスにアクセスする船舶や潜水艇が周辺環境から受ける影響を軽減できる。防波壁は、船舶や潜水艇のアクセス時に障害にならないように可動式に構成される。【００２１】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記エントランスは、係留時に喫水面よりも上方に位置するように設けられ、該エントランスが設けられているコラムの側面には、鉛直方向に延びる一対の突起部が突設されており、
前記一対の突起部は、その間に前記コラムの側面に船首先端部が当接した状態の船舶の船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置される。【００２２】
このように、エントランスが設けられているコラムの側面に、船舶の船首部分が収容されるように互いに間隔を空けて配置される一対の突起部が突設されていれば、船舶を継続して推進させたままの状態で該突起部間に船首部分を突っ込んで接岸させることができるため、波浪等による船舶への影響を軽減し、エントランスへのアクセスが容易となる。【００２３】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられた、前記潜水艇が接続可能に構成されたハッチである。【００２４】
このようなハッチがコラムの側面に設けられていれば、潜水艇が潜航した状態のままエントランスにアクセスすることができる。潜水艇は波浪の影響等をあまり受けないため、荒天時において有利である。【００２５】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられるとともに、前記潜水艇が通過可能な大きさに形成され、
前記コラムの内部には、前記エントランスを通過した潜水艇を格納可能な格納ルームが形成されている。【００２６】
このように構成されていれば、潜水艇が潜航した状態のままエントランスにアクセスすることができるため、荒天時において有利であるとともに、格納ルームに潜水艇の全体を格納できるので、多くの人員や貨物等を簡単にコラムの内部に搬入することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、海上等に係留された後において、船舶等でのアクセスが容易な浮体式風力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置が海上に係留されている状態を示した斜視図である。
【図２】図１の浮体式風力発電装置を側方から視認した側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の係留索の配置を示した平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の浮体を示した平面図である。
【図５】図４をＡ−Ａ方向から視認した断面図である。
【図６】図５のａ部を拡大して示した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における連絡通路を示した断面図である。
【図８】本発明の一実施形態における一対の突起部を示した斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態における防波壁の配置を示した平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態における格納ルームを示した断面図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した正面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した上面図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態におけるストッパを示した断面図である。
【図１２Ｂ】楔部材の一実施形態を示した斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態におけるコラム上面の一部を示した断面図である。
【図１４】浮体式風力発電装置を曳航する状態を示した図である。
【図１５】アンカーを水底の所定位置に固定する工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置が海上に係留されている状態を示した斜視図である。図２は、図１の浮体式風力発電装置を側方から視認した側面図である。
図１および図２に示したように、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置１は、水面に浮かぶ浮体２０と、浮体２０に設置された風力発電機１０とを備えている。
【００３１】
風力発電機１０は、図１および図２に示したように、ナセル１０ａ、第１のコラム２２ａの上面に立設されているタワー１０ｂ、およびナセル１０ａに対して回転可能に取り付けられたブレード１０ｃと、を備えている。ナセル１０ａは、タワー１０ｂによってタワー１０ｂの軸方向を中心として旋回可能に支持されており、風向きに応じてブレード１０ｃを風上側へと配向する。そして、風を受けたブレード１０ｃの回転することで、不図示の発電機によって発電が行われる。
【００３２】
浮体２０は、図１に示したように、平面視において仮想三角形の頂点位置に配置された四角柱状の３つのコラム２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）を備えるとともに、第１のコラム２２ａと第２のコラム２２ｂとを接続する長尺状の第１のロワーハル２４ａ、および第１のコラム２２ａと第３のコラム２２ｃとを接続する長尺状の第２のロワーハル２４ｂとを備えている。そして、これら３つのコラム２２と２つのロワーハル２４によって、平面視において略Ｖ字状に形成されている。そして、平面視略Ｖ字状の真ん中に位置する第１のコラム２２ａの上面には、上述した風力発電機１０が設置されている。
【００３３】
本発明の一実施形態では、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとが直角に交わるとともに、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとの交角の二等分線に対して左右対称をなす仮想直角二等辺三角形の頂点位置に、上述した３つのコラム２２が配置される。
【００３４】
また、特に図示しないが、本発明の一実施形態において、第２のコラム２２ｂと第３のコラム２２ｃとを接続する第３のロワーハルが更に備えられても良い。また、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとが、補強用の梁部材によって連結されても良い。
【００３５】
また、浮体２０は、後述するように、その内部にバラスト水を貯留する貯水スペースが形成されている。そして、該貯水スペースにバラスト水が注水されることで、図２に示したように、ロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で水面に係留される。
【００３６】
また、浮体２０は、図１および図２に示したように、その上面に風力発電機１０が設置されている第１のコラム２２ａが主風向Ｗに対して風上側に位置するように配置される。一方、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃは、第１のコラム２２ａよりも主風向Ｗの風下側に位置するように配置される。このように、風力発電機１０が設置されている第１のコラム２２ａを主風向Ｗの風上側に位置するように配置することで、風荷重を受けて背面側に傾倒しようとする風力発電機１０の安定性を高めることが出来る。
【００３７】
また、浮体２０には、図２に示したように、水底Ｅに固定されたアンカー３２に連結された複数の係留索３４が、懸垂曲線を描くようにカテナリ状に接続されている。浮体２０は、これらアンカー３２および係留索３４によって、浮体２０に作用する漂流力や回転モーメントに抵抗して海上に係留される。
【００３８】
図３は、本発明の一実施形態にかかる浮体式風力発電装置の係留索の配置を示した平面図である。
図３に示したように、本発明の一実施形態では、第１のコラム２２ａには２つの係留索３４ａ、３４ｂが接続される。該２つの係留索３４ａ、３４ｂは、それぞれ第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの軸方向に沿った方向に延在している。また、第２のコラム２２ｂ、第３のコラム２２ｃには、それぞれ３つの係留索３４ｃ、３４ｄ、３４ｅおよび係留索３４ｆ、３４ｇ、３４ｈが接続される。そして、浮体２０全体では合計８本の係留索３４ａ〜３４ｈが接続されている。これら８つの係留索３４の各々は、平面視において互いに交差しないように浮体２０から放射状に延在して配置される。
【００３９】
本発明の一実施形態では、主風向Ｗの風上側に配置されている第１のコラム２２ａには、少なくとも２つの係留索３４が接続され、主風向Ｗの風下側に位置する第２のコラム２２ｂ、および第３のコラム２２ｃには、夫々少なくとも１つの係留索３４が接続される。このようにすれば、第１のコラム２２ａに接続される少なくとも２つの係留索３４が、浮体２０に作用する主風向Ｗの方向の漂流力Ｆに抵抗するとともに、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに夫々接続する少なくとも１つの係留索３４が、浮体２０に作用するその他の方向の漂流力Ｆ´および第１のコラム２２ａを中心とする回転モーメントＭ、Ｍ´に対して抵抗する構成となり、浮体２０に作用する漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対して浮体２０が安定して係留される。
【００４０】
また、本発明の一実施形態において、図３に示したように、上述した第２のコラム２２ｂに接続される少なくとも一つの係留索３４は、第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの交点における二等分線ａと、該二等分線ａと直交し、且つ第２のコラム２２ｂの中心を通過する直線ｂと、で画定された第１のコラム２２ａ側の領域αに向かって延在する係留索３４ｃ（回転防止係留索）を含んでいる。同様に、上述した第３のコラム２２ｃに接続される少なくとも一つの係留索３４は、二等分線ａと直交し、且つ第３のコラム２２ｃの中心を通過する直線ｃと、で画定された第１のコラム２２ａ側の領域βに向かって延在する係留索３４ｈ（回転防止係留索）を含んでいる。このようにすれば、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに接続される係留索３４（回転防止係留索）が、第１のコラム２２ａを中心とする回転モーメントＭ、Ｍ´に対して効果的に抵抗する方向に延在することから、浮体２０が安定して係留される。
【００４１】
またこの際、図３に示した係留索３４ｃおよび係留索３４ｈのように、上述した領域αおよび領域βに向かって延在する係留索３４（回転防止係留索）が、ロワーハル２４ａおよびロワーハル２４ｂの軸方向に対して直交する方向に延在していれば、浮体２０が第１のコラム２２ａを中心として回転しようとした場合に、その回転力の接線方向に対して１８０度反対の方向に係留索３４が延在することから、回転モーメントＭ、Ｍ´に対してより効果的に抵抗することができ、浮体２０がより安定した状態で係留される。
【００４２】
またこの際、図３に示したように、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに、それぞれ複数の係留索３４が接続することで、浮体２０に作用する漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対してより安定して浮体２０を係留することができるとともに、これら複数の係留索３４の一つが切断した場合であっても、直ちに浮体２０が漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´によって不安定な状態とはならない。
【００４３】
またこの際、上述したように、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに、それぞれ複数の係留索３４を接続する場合は、ロワーハル２４の軸方向に対して直交する方向に延在する係留索３４（３４ｃ、３４ｈ）の他に、ロワーハル２４の軸方向に沿って、第１のコラム２２ａとは反対側の領域α´、β´に向かって延在する係留索３４（３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ）を接続すると良い。このような係留索３４（３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ）を第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに接続すれば、特に主風向Ｗとは反対方向の漂流力Ｆ´に対して、浮体２０が安定して係留される。
【００４４】
図４は、本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の浮体を示した平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図６は、図５のａ部を拡大して示した断面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
上述したコラム２２およびロワーハル２４は、その断面形状が中空状に形成されており、図４および図５に示したように、コラム２２およびロワーハル２４の内部には、バラスト水を貯留する貯水スペースが形成されている。
【００４５】
本発明の一実施形態において、ロワーハル２４の内部に形成されている貯水スペースは、ロワーハル２４の長手方向において複数のサブルーム（貯水ルーム）２６に分割される。例えば、図４および図５に示したように、第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの内部には、それぞれ長手方向に３つのサブルーム（２６ａ〜２６ｃおよび２６ｄ〜２６ｆ）が形成されている。
【００４６】
また、図５に示したように、第３のコラム２２ｃの内部には、上下方向に分割された２つのサブルーム２６ｉ、２６ｈが形成されている。なお、図示しないが、第２のコラム２２ｂの内部にも同様に上下方向に分割された２つのサブルームが形成されている。
【００４７】
また、第１のコラム２２ａの内部には、貯水ルーム２６ｇの他に、ポンプ室２８が形成されている。そして、図６に示したように、ポンプ室２８にはポンプ５０が配置されている。ポンプ５０は、吐出管５０ａを介して貯水ルーム２６の各サブルーム２６と接続されている。そして、ポンプ５０を駆動することで、各サブルーム２６に貯留されているバラスト水をそれぞれ浮体２０の外部に排出するとともに、各サブルーム２６に貯留されているバラスト水を他のサブルーム２６に移動することができるようになっている。
【００４８】
また、図６に示したように、各サブルーム２６には、サブルーム２６と外部とを連通または閉止するゲート５２が設けられている。ゲート５２は、外部からバラスト水を容易に注水できるように、浮体２０が沈降する前の喫水面よりも下側の位置に設けられる。また、各サブルーム２６には、その上方の位置に空気弁５３が設けられている。そして、ゲート５２を開放すると、サブルーム２６内の空気が空気弁５３から排出されるとともに、サブルーム２６の内部にバラスト水が注水されるようになっている。
【００４９】
このように、本発明の一実施形態では、上述したポンプ５０、吐出管５０ａ、ゲート５２、および空気弁５３によって、貯水ルーム２６全体だけでなく、複数のサブルーム２６に対しても、夫々バラスト水を注入および排出可能に構成される。
【００５０】
このように、バラスト水の貯留量を調整可能な貯水ルーム２６が浮体２０の内部に設けられているため、バラスト水量を調整することによって浮体２０の沈み具合を変更し、漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対して浮体２０が安定するように適宜浮体２０の沈み具合を調整することが可能となる。
【００５１】
また、貯水スペース２６がロワーハル２４の長手方向において複数のサブルーム２６に分割されているため、浮体２０の内部においてバラスト水が一方向に大きく偏ってしまい、浮体２０の重心バランスが崩れて浮体２０が大きく傾いてしまうのを防ぐことが出来る。また、複数のサブルーム２６に対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成したことから、各サブルーム２６のバラスト水量を適宜調整することで、浮体の重心位置を制御することも可能となる。
【００５２】
ロワーハル２４が完全に水没した状態の浮体２０は、波浪等の外力が作用して一旦姿勢が傾くと、自然に元に戻るのが難しい。このため、ロワーハル２４内部の貯水ルーム２６を長手方向に複数のサブルーム２６に分割した本構成は、浮体２０の安定性を確保する上で効果的である。
【００５３】
また、本発明の一実施形態では、図６に示したように、タワー１０ｂの基部に設けられている電気室６０に、浮体２０の傾きを検知する姿勢検知センサ５６、および上述したポンプ５０の作動を制御する制御装置５８が配置されている。そして、姿勢検知センサ５６において浮体２０に所定以上の傾きを検知すると、ポンプ５０が作動し、浮体２０が水平に戻るように各サブルーム２６のバラスト水量が自動的に制御されるようになっている。
【００５４】
また、本発明の一実施形態では、図７に示したように、ロワーハル２４の内部に、バラスト水が貯留されるサブルーム２６と水密に仕切られた連絡通路５４が形成されている。該連絡通路５４は、パイプによって構成することができる。この連絡通路５４によって、サブルーム２６にバラスト水が貯留されている場合にも、コラム２２の間を人や物が移動できるようになっている。
【００５５】
また、図４および図５に示したように、コラム２２の上面には標識灯２３が設けられており、近くを通過する船舶等に対して、本施設の存在を知らしめる役割を果たしている。
【００５６】
また、本発明の一実施形態では、図４および図５に示したように、３つのコラム２２の側面に、コラム２２の内部にアクセスするためのエントランス４４が設けられている。海上等に係留されている浮体式風力発電装置１に人や物を搬送する場合は、例えば船舶４０ａや潜水艇４０ｂなどによって陸から浮体式風力発電装置１まで移動し、エントランス４４からコラム２２の内部へとアクセスする。
【００５７】
このエントランス４４は、コラム２２とロワーハル２４との接続箇所の上方の位置に設けられる。ロワーハル２４の上方は、他の箇所と比べて水面までの水深が浅く、波の影響を受けにくい。このため、コラム２２の側面におけるロワーハル２４との接続箇所の上方にエントランス４４を設けることで、船舶４０ａや潜水艇４０ｂによる浮体式風力発電装置１へのアクセスが容易となる。
【００５８】
また、上述した係留索３４は、図４に示したように、ロワーハル２４と交差せず、且つ、ロワーハル２４から遠ざかる方向に延在しているため、浮体式風力発電装置１のエントランス４４にアクセスする船舶４０ａや潜水艇４０ｂにとって、アクセス上の障害とはならない。
【００５９】
また、図５および図６に示したように、エントランス４４の上方位置におけるコラム２２の上面には、クレーン等の吊上げ装置４２が設けられている。このような吊り上げ装置４２がエントランス４４の上方に設けられていれば、船舶４０ａに積載した荷物をコラム２２の内部に運び込む搬入作業を容易に行うことが出来る。
【００６０】
また、本発明の一実施形態では、図５および図６に示したように、ロワーハル２４が完全に水没した状態の喫水面ＷＬよりも上方の位置に、エントランス４４ａが設けられている。このように、喫水面ＷＬよりも上方の位置にエントランス４４ａを設けることで、船舶４０ａによるコラム２２の内部へのアクセスが容易となる。
【００６１】
また、本発明の一実施形態では、図８に示したように、エントランス４４ａが設けられているコラム２２の側面から、鉛直方向に延びる一対の突起部６２、６２が突設している。この一対の突起部６２、６２は、その間にコラム２２の側面に船首先端部が当接した状態の船舶４０ａの船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置されている。船舶４０ａの船首部分には、例えばゴムなどの弾性部材４１が取り付けられ、船首部分を保護している。
【００６２】
このような一対の突起部６２がコラム２２の側面に設けられていれば、船舶４０ａを推進させた状態で突起部６２の間に船首部分を突っ込んで接岸させることができるため、波浪等による船舶４０ａへの影響が軽減され、エントランス４４ａへのアクセスが容易となる。
【００６３】
また、本発明の一実施形態では、図９に示したように、浮体２０のエントランス４４ａの周囲に、防波壁６４が配置される。防波壁６４は、船舶４０ａのアクセスの障害にならないように可動式に構成される。防波壁６４は、通常時は船舶４０ａのアクセスの障害とならない位置、例えばコラム２２の側面に沿って配置されており、船舶４０ａがコラム２２の側面に接岸した時に、エントランス４４ａを取り囲むように移動する。そして、波によって船舶４０ａが搖動するのを抑える役目を果たす。
【００６４】
また、本発明の一実施形態では、図５および図６に示したように、ロワーハル２４が完全に水没した状態の喫水面ＷＬよりも下方の位置に、エントランス４４ｂが設けられている。一実施形態において、エントランス４４ｂは、図６に示したように、潜水艇４０ｂが水密な状態で接続可能なハッチとして構成される。
【００６５】
このようなエントランス４４ｂがコラム２２の側面に設けられていれば、潜水艇４０ｂが潜航した状態のままエントランス４４ｂにアクセスすることができる。水中を潜行する潜水艇４０ｂは波浪の影響等をあまり受けないため、荒天時に浮体式風力発電装置１にアクセスする場合において有利である。
【００６６】
また、本発明の一実施形態では、図１０に示したように、エントランス４４ｂが、係留時の喫水面ＷＬより下方に位置するように設けられるとともに、潜水艇４０ｂが通過可能な大きさに形成されている。そして、コラム２２の内部には、エントランス４４ｂを通過した潜水艇４０ｂを格納可能な格納ルーム７０が形成されている。
【００６７】
格納ルーム７０は、エントランス４４ｂによって外部と仕切られる第１ルーム７２と、第１ルーム７２と止水ゲート７６によって仕切られる第２ルーム７４とから構成されている。潜水艇４０ｂがエントランス４４ｂを通過して第１ルーム７２に入ると、エントランス４４ｂが閉止される。そして、エントランス４４ｂを閉止した状態で止水ゲート７６が開放されることで、第２ルーム７４に形成されているプールに潜水艇４０ｂが進入することが出来るようになっている。
【００６８】
このような格納ルーム７０がコラム２２の内部に形成されていれば、潜水艇４０ｂが潜航した状態のままエントランス４４ｂにアクセスすることができるため、荒天時において有利であるとともに、格納ルーム７０に潜水艇４０ｂの全体を格納できるので、多くの人員や貨物等を簡単にコラム２２の内部に搬入することができる。
【００６９】
また、本発明の一実施形態では、図６に示したように、第１のコラム２２ａの側面に、係留索３４ａ、３４ｂを第１のコラム２２ａの側面に沿って鉛直方向に案内するガイド部８０が設けられる。また、ガイド部８０の上方には、ガイド部８０によって案内された係留索３４ａ、３４ｂが下方に落下するのを防止するストッパ９０が設けられる。そして、第１のコラム２２ａの上面には、係留索３４ａ、３４ｂを押し付けて固定する押付部６６が設けられる。これらガイド部８０、ストッパ９０、および押付部は、３つのコラム２２に夫々接続される各係留索３４に対応してそれぞれ一つずつ設けられている。
【００７０】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、本発明の一実施形態におけるガイド部を示した図であり、図１１Ａは側面図、図１１Ｂは正面図、図１１Ｃは上面図である。
図１１Ａ〜図１１Ｃに示したように、本発明の一実施形態におけるガイド部８０は、コラム２２の側面との間で係留索３４を挟むように配置されるフェアリード８０ａである。また、係留索３４は、複数の環状材３５が縦横順番に繋げられた鎖形状をなしている。
【００７１】
フェアリード８０ａは、コラム２２の側面から張り出すように設けられた一対の支持部材８２と、一対の支持部材８２の間に回転可能に支持される回転体８４を備えている。また、回転体８４の外周上には、環状材３５の長さに対応するピッチ、例えば図１１に示したように１つ分離れた環状材３５の中心間距離Ｐに対応するピッチで、複数の凸部８６が形成されている。この凸部８６には、図１１Ｂに示したように、正面視における中央部分にスリット８６ａが設けられており、該スリット８６ａに回転体８４に対して縦方向に配向される環状材３５が介挿される。また、図１１Ｃに示したように、回転体８４の外周上において隣接する凸部８６の間の平坦部８７には、回転体８４に対して横向きに配向される環状体３５が収容される。そして、凸部８６のスリット８６ａに環状材３５が介挿されることにより、係留索３４がコラム２２の側面に沿って鉛直方向に案内されるようになっている。
【００７２】
このように、上述したガイド部８０としてフェアリード８０ａを用いることで、アンカー３２からコラム２２の側面に向かってカテナリ状に斜めに延在している係留索３４が、コラム２２の側面に沿って鉛直方向に滑らかに案内される。また、フェアリード８０ａの回転体８４の外周上に形成される凸部８６のスリット８６ａに環状材３５が介挿されることにより、係留索３４がズレたりすることなく、係留索３４が確実に案内される。
【００７３】
図１２Ａは、本発明の一実施形態におけるストッパを示した断面図である。
図１２Ａに示したように、ストッパ９０は、コラム２２の側面から張り出すように設けられた張り出し部材９２と、楔形状をなした楔部材９６ａ、９６ｂとを含んでいる。
【００７４】
また、図１２Ａに示したように、張り出し部材９２には、上方に向かって次第に開口が大きくなる孔部９４が形成されており、孔部９４には係留索３４が挿通されている。そして、孔部９４に係留索３４が挿通された状態で、楔部材９６ａ、９６ｂを孔部９４の上方から嵌め込むことで、所謂くさび効果により、楔部材９６ａ、９６ｂと係留索３４との摩擦力によって係留索３４が固定され、係留索３４の下方への落下が防止されるようになっている。
【００７５】
本発明の一実施形態では、楔部材９６として、図１２Ｂに示したように、孔部９４に対して上方から嵌め込み可能に形成された形状を有する碗状部材を２分割した楔部材９６ａ、９６ｂが好適に用いられる。
【００７６】
図１３は、本発明の一実施形態におけるコラム上面の一部を示した断面図である。
図１３に示したように、コラム２２の上面には、コラム２２の上面との間で係留索３４を挟んだ状態で、ボルト６６ａによってコラム２２の上面に締結される押付部６６が設けられている。そして、該押付部６６によって、係留索３４がコラム２２の上面に対して所定の押付力Ｆで押し付けられる。このような押付部６６が設けられていれば、コラム２２の側面に沿って案内された係留索３４をコラム２２の上面に固定されるため、係留索３４の端部が自由に遊んでしまうのを防ぐことができる。
【００７７】
また、図１３に示したように、コラム２２の内部には、係留索３４を収納するための収納スペース６８が設けられている。収納スペース６８は、その開口がコラム２２の上面に形成されており、押付部６６で固定された係留索３４の端部側の余剰部分を収納する。
【００７８】
また、係留索３４のコラムに接続される側の端部にはロープ６７が接続されている。  このように、係留索３４の端部にロープ６７が接続されていれば、ガイド部８０を介して係留索３４をコラム２２の側面に沿って配置する場合などにおいて、係留索３４の取り扱いが容易となる。
【００７９】
次に、このように構成される浮体式風力発電装置１の係留方法について、図１４〜図１６を基に説明する。図１４は、浮体式風力発電装置を曳航する状態を示した図である。図１５は、アンカーを水底の所定位置に固定する工程を示した図である。図１６は、係留索と浮体とを接続する工程を示した図である。
【００８０】
本発明の少なくとも一実施形態における浮体式風力発電装置１の係留方法では、陸上または接岸した状態で浮体２０が組み立てられ、その上に風力発電機１０が設置される。そして、図１４に示したように、例えば４隻の曳航船１５によって、海上の係留予定箇所まで曳航される。
【００８１】
また、図１５（ａ）に示したように、浮体２０とは別の船舶、例えばクレーン船１６によって、上述した係留索３４に接続されたアンカー３２を水底の所定位置に沈降させる（沈降工程）。そして、図１５（ｂ）に示したように、クレーン船１６によって係留索３４を牽引し、沈降させたアンカー３２を水底に固定する（牽引工程）。
【００８２】
この牽引工程において、係留索３４を牽引する動力源の出力トルク、又は、牽引されている係留索３４の張力に基づいて、係留索３４の把駐力を測定することで、係留索３４の把駐力を簡単に測定することができ、アンカー３２が水底に適切に固定されているか否かを容易に確認することができる。
【００８３】
そして、上述した沈降工程および牽引工程を、複数の係留索３４に対して夫々繰り返すことで、複数の係留索３４のアンカー３２を水底の所定位置に固定する。この際、複数の係留索３４を互いに連結し、連結した複数の係留索３４をクレーン船１６でまとめて牽引することで、沈降させた複数のアンカー３２をまとめて水底に固定することができるため、牽引作業の回数を減らし、係留作業の効率化とコストダウンを図ることができる。
【００８４】
そして、クレーン船１６によってアンカー３２を水底に固定した後は、係留索３４の端部に接続されているロープ６７をブイに連結し、該ブイを係留予定箇所に浮かべておく。そして、係留予定箇所まで曳航した浮体２０からブイに連結されている係留索３４を回収し、回収した係留索３４をコラム２２に上述した図３に示したように接続する。そして最後に、浮体２０の内部の貯水スペースにバラスト水を注水することで、ロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で、浮体式風力発電装置１が海上等に係留される。
【００８５】
このような浮体式風力発電装置１の係留方法によれば、浮体２０自体にクレーンを搭載せずとも、アンカー３２を水底の所定位置に固定し、浮体２０とアンカー３２とを係留索３４によって接続することが可能となり、係留作業の効率化が図れるとともに、係留作業にかかるコストを削減することができる。
【００８６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、海上等に設置される浮体式風力発電装置に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１          浮体式風力発電装置
１０        風力発電機
１０ａ      ナセル
１０ｂ      タワー
１０ｃ      ブレード
１５        曳航船
１６        クレーン船
２０        浮体
２２        コラム
２３        標識灯
２４        ロワーハル
２６        貯水ルーム
２８        ポンプ室
３２        アンカー
３４        係留索
３５        環状材
４０ａ      船舶
４０ｂ      潜水艇
４１        弾性部材
４２        吊り上げ装置
４４        エントランス
５０        ポンプ
５０ａ      吐出管
５２        ゲート
５３        空気弁
５４        連絡通路
５６        姿勢検知センサ
５８        制御装置
６０        電気室
６２        突起部
６４        防波壁
６６        押付部
６７        ロープ
６８        収納スペース
７０        格納ルーム
７２        第１ルーム
７４        第２ルーム
７６        止水ゲート
８０        ガイド部
８０ａ      フェアリード
８２        支持部材
８４        回転体
８６        凸部
８６ａ      スリット
８７        平坦部
９０        ストッパ
９２        張り出し部材
９４        孔部
９６        楔部材
【図１】
2013084546.tif 000003
【図２】
2013084546.tif 000004
【図３】
2013084546.tif 000005
【図４】
2013084546.tif 000006
【図５】
2013084546.tif 000007
【図６】
2013084546.tif 000008
【図７】
2013084546.tif 000009
【図８】
2013084546.tif 000010
【図９】
2013084546.tif 000011
【図１０】
2013084546.tif 000012
【図１１Ａ】
2013084546.tif 000013
【図１１Ｂ】
2013084546.tif 000014
【図１１Ｃ】
2013084546.tif 000015
【図１２Ａ】
2013084546.tif 000016
【図１２Ｂ】
2013084546.tif 000017
【図１３】
2013084546.tif 000018
【図１４】
2013084546.tif 000019
【図１５】
2013084546.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月19日(2013.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのコラムと、該３つのコラムの間を接続する少なくとも２つのロワーハルと、を含む浮体と、
前記３つのコラムの少なくとも一つの上面に設置された風力発電機と、を備えた浮体式風力発電装置において、
前記浮体は、内部にバラスト水を注水することで、前記ロワーハルの上面よりも上方に喫水面が位置した状態で水面に係留されるように構成されており、
前記３つのコラムのうち、少なくとも一つのコラムの側面には、前記ロワーハルとの接続箇所の直上に、前記コラムの内部へアクセスするためのエントランスが設けられていることを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項２】
前記浮体の内部には、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項３】
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームに対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項４】
前記浮体の姿勢を検知する姿勢検知センサを備え、該姿勢検知センサの検出値に基づいて、前記複数のサブルームに貯留される各々のバラスト水量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項５】
前記浮体の内部には、前記３つのコラム間を連絡する連絡通路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項６】
前記３つのコラムには、夫々少なくとも一つの係留索が接続されており、該係留索は、前記ロワーハルと交差せず、且つ、前記ロワーハルから遠ざかる方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項７】
前記浮体は、前記エントランスの周囲に配置される可動式の防波壁を備えていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項８】
前記エントランスは、係留時に喫水面よりも上方に位置するように設けられ、該エントランスが設けられているコラムの側面には、鉛直方向に延びる一対の突起部が突設されており、
前記一対の突起部は、その間に前記コラムの側面に船首先端部が当接した状態の船舶の船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項９】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられた、潜水艇が接続可能に構成されたハッチであることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１０】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられるとともに、潜水艇が通過可能な大きさに形成され、
前記コラムの内部には、前記エントランスを通過した潜水艇を格納可能な格納ルームが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月19日(2014.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのコラムと、該３つのコラムの間を接続する少なくとも２つのロワーハルと、を含む浮体と、
前記３つのコラムの少なくとも一つの上面に設置された風力発電機と、を備えた浮体式風力発電装置において、
前記浮体は、内部にバラスト水を注水することで、前記ロワーハルの上面よりも上方に喫水面が位置した状態で水面に係留されるように構成されており、
前記３つのコラムのうち、少なくとも一つのコラムの側面には、前記ロワーハルとの接続箇所の直上に、前記ロワーハルの上面よりも上方に位置した状態にある船舶又は潜水艇から前記コラムの内部へアクセスするためのエントランスが設けられていることを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項２】
前記浮体の内部には、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項３】
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームに対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項４】
前記浮体の姿勢を検知する姿勢検知センサを備え、該姿勢検知センサの検出値に基づいて、前記複数のサブルームに貯留される各々のバラスト水量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項５】
前記浮体の内部には、前記３つのコラム間を連絡する連絡通路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項６】
前記３つのコラムには、夫々少なくとも一つの係留索が接続されており、該係留索は、前記ロワーハルと交差せず、且つ、前記ロワーハルから遠ざかる方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項７】
前記浮体は、前記エントランスの周囲に配置される可動式の防波壁を備えていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項８】
前記エントランスは、係留時に喫水面よりも上方に位置するように設けられ、該エントランスが設けられているコラムの側面には、鉛直方向に延びる一対の突起部が突設されており、
前記一対の突起部は、その間に前記コラムの側面に船首先端部が当接した状態の船舶の船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項９】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられた、潜水艇が接続可能に構成されたハッチであることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１０】
前記エントランスは、係留時に喫水面より下方に位置するように設けられるとともに、潜水艇が通過可能な大きさに形成され、
前記コラムの内部には、前記エントランスを通過した潜水艇を格納可能な格納ルームが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【国際調査報告】
2013084546.tif 000021
2013084546.tif 000022
2013084546.tif 000023
2013084546.tif 000024