(57)【要約】【課題】コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することが可能な風車タワーを提供する。【解決手段】風車タワーは、基礎構造と、前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、前記基礎構造は、前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、を含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含むことを特徴とする風車タワー。
【請求項２】
前記補剛板の下方において前記上下方向に沿って延在し、前記筒状体の前記内壁面から前記径方向内側に向かって突出するように設けられた第１リブをさらに備え、
前記補剛板の下面と前記第１リブの上端部とが接合されている
ことを特徴とする請求項１に記載の風車タワー。
【請求項３】
前記タワー本体は、前記タワー本体の前記基部の下端において前記タワー本体の周方向に沿って設けられたタワー本体側フランジを含み、
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側かつ前記タワー本体と前記補剛板との間において、前記上下方向に沿って設けられた管状部材と、
前記管状部材の上端部において、前記管状部材の周方向に沿って設けられ、前記タワー本体側フランジと接合された基礎構造側フランジと、を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車タワー。
【請求項４】
前記荷重伝達部は、前記タワー本体と前記補剛板との間において前記上下方向に延在するように、前記管状部材の内壁面又は外壁面の少なくとも一方に設けられた第２リブをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の風車タワー。
【請求項５】
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側において、前記タワー本体と前記補剛板との間に打設されたコンクリートと、
前記タワー本体の荷重を前記コンクリートに伝えるためのアンカーボルトと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車タワー。
【請求項６】
前記荷重伝達部は、前記コンクリートから前記筒状体へ前記荷重を伝達するためのシアキーをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の風車タワー。
【請求項７】
前記基礎構造は、前記筒状体の頂部を被覆する被覆材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の風車タワー。
【請求項８】
前記基礎構造は、前記筒状体の前記頂部から前記筒状体の径方向外側に張り出すように設けられ、前記被覆材と一体的に形成された鍔部をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の風車タワー。
【請求項９】
前記荷重伝達部は、前記筒状体の軸方向に沿って設けられた空間を有し、
前記筒状体の前記補剛板よりも下方の内部空間と、前記タワー本体の内部空間とは、前記空間を介して連通している
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風車タワー。
【請求項１０】
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車タワー。
【請求項１１】
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルと前記タワー本体との間に設けられたトランジションピースであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車タワー。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の風車タワーと、
前記風車タワーに支持される風車ロータと、
を備えることを特徴とする風車。
【請求項１３】
基礎構造と、タワー本体と、を含む風車タワーの組立方法であって、
前記基礎構造は、前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、前記筒状体の内壁面に設けられた補剛板と、を含み、
前記基礎構造を地面又は海底に少なくとも部分的に埋設させる埋設ステップと、
前記筒状体と前記タワー本体の下端部とを接続して前記基礎構造に前記タワー本体を立設するステップと、
前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部を、前記補剛板と前記タワー本体の前記基部の間に形成するステップと、
を備えることを特徴とする風車タワーの組立方法。
【請求項１４】
前記埋設ステップの前に、前記荷重伝達部の少なくとも一部を前記筒状体の内側に形成することを特徴とする請求項１３に記載の風車タワーの組立方法。
【請求項１５】
前記埋設ステップでは、前記筒状体の頂部を打撃することにより前記筒状体を埋設させ、
前記組立方法は、打撃された前記筒状体の前記頂部を被覆材で被覆するステップをさらに備える
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の風車タワーの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は風車タワー及び風車並びに風車タワーの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車のタワーを支持する基礎構造として、筒状の杭を用いたモノパイル式の基礎構造が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、海底に打設されたモノパイルと、該モノパイルによって支持されるタワーと、を含む風車が開示されている。これらの風車においては、モノパイルの上端部に設けられたフランジにタワーの下端部が接続されることによって、タワーがモノパイルの上に立設されている。
【０００４】
また、例えば特許文献３には、海底に打設されたモノパイルの上端に取り付けたトランジションピースの上にタワーが設置された風車が記載されている。この風車では、モノパイルとタワーとがトランジションピースを介して固定されており、トランジションピースによってタワーの鉛直度が調整されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１８９３６７号
【特許文献２】欧州特許出願公開第１７７０２７６号明細書
【特許文献３】特開２０１１−１８３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、モノパイル式の基礎構造を用いる場合、通常、タワー（タワー本体）とモノパイルとの接続部、あるいはタワーとトランジションピースとの接続部において、接続部材同士の径を合わせる必要がある。
一方、通常、風車が大型化するとタワーも大径化する。また、通常、風車の設置場所の水深が深くなるに従い、モノパイルやトランジションピース（モノパイル等）も大径化する。このような場合、大径化するタワー又はモノパイル等に合わせて、それらの接続相手（モノパイル等又はタワー）の直径を変更するのでは、コストが増大する可能性がある。
そこで、風車が大型化したり、風車設置場所の水深が増大したりする場合であっても、コストの増大を抑制しながら、風車タワーの荷重を確実に受けることが可能な構造が望まれる。
この点、特許文献１〜３には、コストの増大を抑制しながらタワーの荷重を確実に受けてタワーを確実に支持するための具体的な構成は開示されていない。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することが可能な風車タワー及び風車並びに風車タワーの組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車タワーは、
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含む。
【０００９】
上記（１）の構成では、タワー本体の基部の荷重を受ける筒状体は、タワー本体の基部（タワー基部）の外径よりも大きな内径を有する。よって、タワー基部の外径以下の内径を有する場合に比べて、筒状体の肉厚を薄くしながら強度を維持することができ、これによりコストの増大が抑制可能である。また、上記（１）の構成では、タワー基部の荷重は、荷重伝達部を介して筒状体に伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。よって、上記（１）の構成によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記補剛板の下方において前記上下方向に沿って延在し、前記筒状体の内壁面から前記径方向内側に向かって突出するように設けられた第１リブをさらに備え、
前記補剛板の下面と前記第１リブの上端部とが接合されている。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、補剛板の下方において上下方向に沿って延在し、筒状体の内壁面から径方向内側に向かって突出するように第１リブが設けられているので、荷重伝達部で受けたタワー基部の荷重を、第１リブを介して筒状体に円滑に伝達することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記タワー本体は、前記タワー本体の前記基部の下端において前記タワー本体の周方向に沿って設けられたタワー本体側フランジを含み、
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側かつ前記タワー本体と前記補剛板との間において、上下方向に沿って設けられた管状部材と、
前記管状部材の上端部において、前記管状部材の周方向に沿って設けられ、前記タワー本体側フランジと接合された基礎構造側フランジと、を含む。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、タワー本体と補剛板との間に設けられた管状部材の上端部に設けられた基礎構造側フランジとタワー本体側フランジとが接合された簡素な構成で、タワー本体と基礎構造とを接続するとともに、基礎構造側フランジで受けるタワー基部の荷重を、管状部材を介して筒状体に伝達させることができる。よって、タワー基部の荷重をより確実に筒状体に伝達することができ、タワー本体をより確実に支持することができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記荷重伝達部は、前記タワー本体と前記補剛板との間において前記上下方向に延在するように、前記管状部材の内壁面又は外壁面の少なくとも一方に設けられた第２リブをさらに備える。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、タワー本体と補剛板との間に上下方向に延在する第２リブが設けられているので、タワー基部の荷重を、管状部材及び第２リブを介して筒状体に伝達させることができる。よって、タワー基部の荷重をより確実に筒状体に伝達することができ、タワー本体をより確実に支持することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側において、前記タワー本体と前記補剛板との間に打設されたコンクリートと、
前記タワー本体の荷重を前記コンクリートに伝えるためのアンカーボルトと、
をさらに含む。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、アンカーボルト及びタワー本体と補剛板との間に打設されたコンクリートを介して、タワー基部の荷重を筒状体に伝達させることができる。よって、タワー基部の荷重をより確実に筒状体に伝達することができ、タワー本体をより確実に支持することができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記荷重伝達部は、前記コンクリートから前記筒状体へ前記荷重を伝達するためのシアキーをさらに含む。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、タワー基部の荷重は、シアキーを介してコンクリートから筒状体へ伝達される。よって、タワー基部の荷重をより確実に筒状体に伝達することができ、タワー本体をより確実に支持することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記基礎構造は、前記筒状体の頂部を被覆する被覆材をさらに備える。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、筒状体の頂部は被覆材で被覆されているので、筒状体の頂部を腐食から保護することができる。
また、筒状体の頂部は、地面又は海底への打設時に打撃されることにより変形する場合がある。この点上記（７）の構成によれば、筒状体の頂部を被覆材で被覆して、形状を整えることができる。これにより、筒状体の頂部の形状（例えば突起）により、基礎構造の上での作業が影響を受けることがなくなる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記基礎構造は、前記筒状体の前記頂部から前記筒状体の径方向外側に張り出すように設けられ、前記被覆材と一体的に形成された鍔部をさらに有する。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、筒状体の頂部から筒状体の径方向外側に張り出すように鍔部が形成されているので、この鍔部を基礎構造上の作業用スペースとして用いることができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記荷重伝達部は、前記筒状体の軸方向に沿って設けられた空間  を有し、
前記筒状体の前記補剛板よりも下方の内部空間と、前記タワー本体の内部空間とは、前記空間を介して連通している。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、荷重伝達部に設けられた空間を介して、筒状体の補剛板よりも下方の内部空間と、タワー本体の内部空間とが連通している。よって、タワー本体の内部と、筒状体の補剛板よりも下方の内部空間との間に、機器や部品を配置したり移動させたりすることができる。例えば、タワー内の空間から基礎構造の下方の空間にわたって、電源ケーブルや通信ケーブルを配置することができる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルである。
【００２７】
上記（１０）の構成では、タワー本体の基部の荷重を受けるモノパイルは、タワー本体の基部（タワー基部）の外径よりも大きな内径を有する。よって、タワー基部の外径以下の内径を有する場合に比べて、モノパイルの肉厚を薄くしながら強度を維持することができ、これによりコストの増大が抑制可能である。また、上記（１０）の構成によれば、タワー基部の荷重は、荷重伝達部を介してモノパイルに伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。よって、上記（１０）の構成によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することができる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルと前記タワー本体との間に設けられたトランジションピースである。
【００２９】
上記（１１）の構成では、タワー本体の基部の荷重を受けるトランジションピースは、タワー本体の基部（タワー基部）の外径よりも大きな内径を有する。よって、タワー基部の外径以下の内径を有する場合に比べて、トランジションピースの肉厚を薄くしながら強度を維持することができ、これによりコストの増大が抑制可能である。また、上記（１１）の構成によれば、タワー基部の荷重は、荷重伝達部を介してトランジションピースに伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。よって、上記（１１）の構成によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することができる。
【００３０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車は、
上記（１）乃至（１１）の何れかに記載の風車タワーと、
前記風車タワーに支持される風車ロータと、
を備える。
【００３１】
上記（１２）の構成では、タワー本体の基部の荷重を受ける筒状体は、タワー本体の基部（タワー基部）の外径よりも大きな内径を有する。よって、タワー基部の外径以下の内径を有する場合に比べて、筒状体の肉厚を薄くしながら強度を維持することができ、これによりコストの増大が抑制可能である。また、上記（１２）の構成では、タワー基部の荷重は、荷重伝達部を介して筒状体に伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。よって、上記（１２）の構成によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することができる。
【００３２】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車タワーの組立方法は、
基礎構造と、タワー本体と、を含む風車タワーの組立方法であって、
前記基礎構造は、前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、前記筒状体の内壁面に設けられた補剛板と、を含み、
前記基礎構造を地面又は海底に少なくとも部分的に埋設させる埋設ステップと、
前記筒状体と前記タワー本体の下端部とを接続して前記基礎構造に前記タワー本体を立設するステップと、
前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部を、前記補剛板と前記タワー本体の前記基部の間に形成するステップと、
を備える。
【００３３】
上記（１３）の方法では、タワー本体の基部の荷重を受ける筒状体は、タワー本体の基部（タワー基部）の外径よりも大きな内径を有する。よって、タワー基部の外径以下の内径を有する場合に比べて、筒状体の肉厚を薄くしながら強度を維持することができ、これによりコストの増大が抑制可能である。また、上記（１３）の方法では、タワー基部の荷重は、荷重伝達部を介して筒状体に伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。よって、上記（１３）の方法によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することができる。
【００３４】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）の方法において、
前記埋設ステップの前に、前記荷重伝達部の少なくとも一部を前記筒状体の内側に形成する。
【００３５】
上記（１４）の方法によれば、基礎構造を地面又は海底に埋設させる埋設ステップの前に、荷重伝達部の少なくとも一部を筒状体の内側に予め形成する。よって、荷重伝達部の上記一部を筒状体の内側に形成する作業を、例えば、筒状体の製造工場で行うことができ、該作業を風車の設置現場で行う必要がなくなる。よって、効率良く風車を組み立てることができる。
【００３６】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１３）又は（１４）の方法において、
前記埋設ステップでは、前記筒状体の頂部を打撃することにより前記筒状体を埋設させ、
前記組立方法は、打撃された前記筒状体の前記頂部を被覆材で被覆するステップをさらに備える。
【００３７】
上記（１５）の方法によれば、筒状体の頂部を被覆材で被覆するので、筒状体の頂部を腐食から保護することができる。
また、筒状体の頂部は、地面又は海底への打設時に打撃されることにより変形する場合がある。この点上記（１５）の構成によれば、筒状体の頂部を被覆材で被覆して、形状を整えることができる。これにより、筒状体の頂部の形状（例えば突起）により、基礎構造の上での作業が影響を受けることがなくなる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体を確実に支持することが可能な風車タワー及び風車並びに風車タワーの組立方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態に係る風車タワーを備える風車の構成例を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る風車タワーを備える風車の構成例を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係る風車タワーにおける、タワー本体と筒状体との接続部分周辺を示す断面図である。
【図４】図３に示す風車タワーのＩＶ‐ＩＶ断面図である。
【図５】一実施形態に係る風車タワーにおける、タワー本体と筒状体との接続部分周辺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００４１】
まず、幾つかの実施形態に係る風車タワーについて説明した後、幾つかの実施形態に係る風車タワーの組立方法について説明する。
【００４２】
図１及び図２は、それぞれ、一実施形態に係る風車タワーを備える風車の構成例を示す概略図である。図及び図２に示すように、風車１は、風車タワー２と、風車タワー２により支持されるナセル６と、ナセル６に支持される風車ロータ３と、を備える。すなわち、風車ロータ３は、ナセル６を介して風車タワー２に支持されている。風車ロータ３は、ハブ４と、ハブ４に取付けられる少なくとも一本のブレード５と、により構成される。
【００４３】
なお、風車１は風力発電装置を構成するものであってもよい。この場合、ナセル６には、風車ロータ３の回転エネルギーにより駆動される発電機や、風車ロータ３の回転エネルギーを該発電機に伝えるためのドライブトレイン等が収容されていてもよい。
【００４４】
風車タワー２は、基礎構造８と、基礎構造８に立設されるタワー本体７と、を備える。図１及び図２に示す実施形態において、基礎構造８は、部分的に海底１８に埋設されている。また、タワー本体７は、水面１６上において、基礎構造８の上方において上下方向に沿って延びるように設けられ、基礎構造８によって支持されている。
なお、幾つかの実施形態では、基礎構造８は、部分的に地面に埋設されており、陸上に設けられるタワー本体７を支持するようになっていてもよい。
【００４５】
幾つかの実施形態では、基礎構造８は、上下方向に沿って設けられた筒状体１０を有する。
図１に示す例示的な実施形態では、筒状体１０は、海底１８に部分的に埋設されたモノパイル１２である。また、図２に示す例示的な実施形態では、筒状体１０は、海底１８に部分的に埋設されたモノパイル１２とタワー本体７との間に設けられたトランジションピース１４である。図２に示す実施形態において、タワー本体７は、トランジションピース１４を介してモノパイル１２に接続されている。
【００４６】
以下、図３〜図５を参照して、幾つかの実施形態に係る風車タワー２についてより詳細に説明する。以下において、実施形態に係る風車タワー２の一例として、図１に示したような、基礎構造８の筒状体１０としてモノパイル１２を採用した風車タワー２について説明するが、筒状体１０として他の部材（例えば上述のトランジションピース１４）を用いた場合にも、同様の説明が適用可能である。
図３及び図５は、それぞれ、一実施形態に係る風車タワー２における、タワー本体７とモノパイル１２（筒状体１０）との接続部分周辺を示す断面図である。図４は、図３に示す風車タワー２のＩＶ‐ＩＶ断面図である。
【００４７】
図３〜図４及び図５に示すように、幾つかの実施形態において、基礎構造８は、モノパイル１２と、モノパイル１２の内壁面１２ａに取付けられた底板（補剛板）２０と、上下方向において底板２０とタワー本体７の基部９との間に位置する荷重伝達部３０と、を含む。
【００４８】
底板２０は、モノパイル１２の径方向内側に向かって延在するように、モノパイル１２の内壁面１２ａに取付けられている。また、底板２０は、中央部に開口２１が設けられたドーナツ型の形状を有している。
また、底板２０は、上下方向において、モノパイル１２の上部に設けられている。モノパイル１２の上部とは、モノパイル１２のうち、長さ方向においてタワー本体７に近い側の一部のことであり、例えば、モノパイル１２のタワー本体７側端部から２５％の範囲のことであってもよい。
【００４９】
荷重伝達部３０は、タワー本体７の基部９の荷重をモノパイル１２に伝達するように構成されている。なお、図３及び図５に示す各実施形態における荷重伝達部３０の具体的構成については後述する。
【００５０】
ここで、モノパイル１２の内径ＤＦは、タワー本体７の基部９の外径ＤＴよりも大きく構成されている。
【００５１】
このように、タワー本体７の基部９の荷重を受けるモノパイル１２は、タワー本体７の基部９（タワー基部９）の外径ＤＴよりも大きな内径ＤＦを有する。よって、タワー基部９の外径ＤＴ以下の内径を有する場合に比べて、モノパイル１２の肉厚を薄くしながら強度を維持することができる。したがって、コストの増大を抑制することができる。
また、上述の実施形態では、タワー基部９の荷重は、荷重伝達部３０を介してモノパイル１２に伝達されるので、タワー本体７を確実に支持することができる。よって、上述の実施形態によれば、コストの増大を抑制しながらタワー本体７を確実に支持することができる。
【００５２】
図３〜図４に示す例示的な実施形態では、荷重伝達部３０は、モノパイル１２の内周側かつタワー本体７と底板２０との間において、上下方向に沿って設けられた管状部材３２を含む。管状部材３２は、鋼材により構成された鋼管であってもよい。底板２０の上面２０ｂと管状部材３２の下端部３２ｃとは溶接により接続されていてもよい。
また、タワー本体７は、タワー基部９の下端においてタワー本体７の周方向に沿って設けられたタワー本体側フランジ２４を含み、荷重伝達部３０は、管状部材３２の上端部において、管状部材３２の周方向に沿って設けられ、タワー本体側フランジ２４と接合された基礎構造側フランジ２６と、を含む。
【００５３】
この場合、タワー本体７と底板２０との間に設けられた管状部材３２の上端部に設けられた基礎構造側フランジ２６とタワー本体側フランジ２４とが接合された簡素な構成で、タワー本体７と基礎構造８とを接続するとともに、基礎構造側フランジ２６で受けるタワー基部９の荷重を、管状部材３２を介してモノパイル１２に伝達させることができる。よって、タワー基部９の荷重をより確実にモノパイル１２に伝達することができ、タワー本体７をより確実に支持することができる。
【００５４】
なお、図３に示す例では、タワー本体側フランジ２４と基礎構造側フランジ２６とは、ボルト２８によって接続されている。
タワー本体側フランジ２４及び基礎構造側フランジ２６は、タワー基部９の下端又はモノパイル１２の上端部において、タワー本体７又は管状部材３２の径方向の外向き及び内向きに突出するように設けられたＴ字型のフランジであってもよい。
また、タワー本体側フランジ２４と基礎構造側フランジ２６とを接続するボルト２８は、タワー本体７及びモノパイル１２の周方向に沿って複数設けられていてもよい。
【００５５】
図３〜図４に示す例示的な実施形態において、荷重伝達部３０は、タワー本体７と底板２０との間において上下方向に延在するように、管状部材３２の内壁面３２ａ又は外壁面３２ｂの少なくとも一方に設けられた第２リブをさらに備える。
図３〜図４に示す実施形態では、管状部材３２の内壁面３２ａに設けられた第２リブ３４、及び、管状部材３２の外壁面３２ｂに設けられた第２リブ３６を備えている。
図４に示されるように、第２リブ３４，３６は、それぞれ、モノパイル１２の中心軸Ｏの周囲にモノパイル１２の径方向に沿って放射状に延在するように複数設けられていてもよい。
【００５６】
このように、タワー本体７と底板２０との間に上下方向に延在する第２リブ３４又は３６が設けられていれば、タワー基部９の荷重を、管状部材３２及び第２リブ３４又は３６を介してモノパイル１２に伝達させることができる。よって、タワー基部９の荷重をより確実にモノパイル１２に伝達することができ、タワー本体７をより確実に支持することができる。
【００５７】
図３〜図４に示す例示的な実施形態では、荷重伝達部３０は、さらに、上下方向において底板２０とタワー基部９との間に位置し、モノパイル１２の径方向内側に向かって延在するようにモノパイル１２の内壁面１２ａに取付けられた上側補剛板３８を有していてもよい。図３〜図４に示す上側補剛板３８は、中央部に開口３９が設けられたドーナツ型の形状を有している。また、上述の第２リブ３４，３６の上端部は、上側補剛板３８の下面に溶接等により接合されていてもよい。
【００５８】
また、荷重伝達部３０は、モノパイル１２の内周側においてモノパイル１２の軸方向に沿って設けられる筒状壁２７を有していてもよい。筒状壁２７は、底板２０と上側補剛板３８の間に延びるように設けられていてもよい。
【００５９】
荷重伝達部３０は、さらに、上側補剛板３８の上方において上下方向に沿って延在し、モノパイル１２の内壁面１２ａから径方向内側に向かって突出するように設けられた第３リブ４０を有していてもよい。第３リブ４０の下端部は、上側補剛板３８の上面に溶接等により接合されていてもよい。第３リブ４０は、モノパイル１２の中心軸Ｏの周囲にモノパイル１２の径方向に沿って放射状に延在するように複数設けられていてもよい。
【００６０】
このように、荷重伝達部３０が上側補剛板３８、筒状壁２７、又は第３リブ４０を有することにより、基礎構造８の剛性を高めることができ、タワー本体７をより確実に支持することができる。
【００６１】
図５に示す例示的な実施形態では、荷重伝達部３０は、モノパイル１２の内周側において、タワー本体７と底板２０との間に打設されたコンクリート４２と、タワー本体７の荷重をコンクリート４２に伝えるためのアンカーボルト４４と、を含む。
【００６２】
この場合、アンカーボルト４４及びタワー本体７と底板２０との間に打設されたコンクリート４２を介して、タワー基部９の荷重をモノパイル１２に伝達させることができる。よって、タワー基部９の荷重を確実にモノパイル１２に伝達することができ、タワー本体７を確実に支持することができる。
【００６３】
タワー本体７と底板２０との間に打設されるコンクリート４２は、例えば、鉄筋コンクリート又は繊維強化コンクリートであってもよい。
コンクリート４２は、タワー本体７よりも下方において、モノパイル１２の内壁面１２ａと、底板２０と、モノパイル１２の内周側においてモノパイル１２の軸方向に沿って設けられる筒状壁２９とによって囲まれる空間に設けられていてもよい。
【００６４】
また、図５に示す実施形態において、荷重伝達部３０は、コンクリート４２からモノパイル１２へ荷重を伝達するためのシアキーをさらに含む。
図５に示す実施形態では、シアキーとして、スタッドジベル４８及びリブプレート４３が用いられている。
スタッドジベル４８は、モノパイル１２の内壁面１２ａから径方向内側に延在するように設けられており、モノパイル１２の内壁面１２ａに対して溶接によって接合されている。
リブプレート４３は、Ｌ時形状を有し、モノパイル１２の中心軸Ｏの周囲にモノパイル１２の径方向に沿って放射状に延在するように設けられている。図５に示すように、リブプレート４３には、鉄筋を通すための穴４７が設けられていてもよい。
【００６５】
このように、荷重伝達部３０がスタッドジベル４８又はリブプレート４３のようなシアキーを含む場合、これらのシアキーを介してタワー基部９の荷重がコンクリート４２からモノパイル１２へ伝達される。よって、タワー基部９の荷重をより確実にモノパイル１２に伝達することができ、タワー本体７をより確実に支持することができる。
【００６６】
なお、図５に示す実施形態において、上下方向において、タワー本体側フランジ４５と底板２０との間には、モノパイル１２の周方向に沿ってアンカープレート４９が設けられている。また、タワー本体７には、タワー基部９の下端においてタワー本体７の周方向に沿って設けられたタワー本体側フランジ４５が設けられており、タワー本体側フランジ４５とアンカープレート４９とは、アンカーボルト４４によって接続されている。
このようなアンカープレート４９をコンクリート４２の打設前に設けることにより、コンクリート４２打設時のアンカーボルト４４の位置決めを適切に行うことができる。
【００６７】
以上に説明した荷重伝達部３０を介して、タワー基部９の荷重がモノパイル１２に確実に伝達されるので、タワー本体を確実に支持することができる。
【００６８】
図３〜図４及び図５に示す例示的な実施形態では、基礎構造８は、底板２０の下方において上下方向に沿って延在し、モノパイル１２の内壁面１２ａから径方向内側に向かって突出するように設けられた第１リブ２２をさらに備えている。そして、底板２０の下面２０ａと第１リブ２２の上端部２２ａとが接合されている。
【００６９】
なお、基礎構造８は、モノパイル１２の中心軸Ｏの周囲にモノパイル１２の径方向に沿って放射状に延在するように設けられた複数の第１リブ２２を有していてもよい。
また、底板２０の下面２０ａと第１リブ２２の上端部２２ａとは、溶接により接合されていてもよい。
【００７０】
このような第１リブ２２により、荷重伝達部３０で受けたタワー基部９の荷重を、第１リブ２２を介してモノパイル１２に円滑に伝達することができる。
【００７１】
図３〜図４及び図５に示す実施形態では、基礎構造８は、モノパイル１２の頂部５０を被覆する被覆材５２をさらに備える。
モノパイル１２の頂部５０を被覆材５２で被覆することにより、モノパイルの頂部５０を腐食から保護することができる。
また、モノパイル１２の頂部５０は、モノパイル１２の地面又は海底への打設時に打撃されることにより変形する場合がある。この点、上述の実施形態では、モノパイル１２の頂部５０が被覆材５２で被覆されているので、モノパイル１２の頂部５０付近の形状を整えることができる。これにより、モノパイル１２の頂部５０の形状（例えば、突起）による影響を受けずに、基礎構造８の上での作業を行うことができる。
【００７２】
被覆材５２は、例えば、モルタル、コンクリート、又は、繊維補強コンクリート等により構成されていてもよい。
【００７３】
図３〜図４及び図５に示す実施形態において、基礎構造８は、モノパイル１２の頂部５０からモノパイル１２の径方向外側に張り出すように設けられ、被覆材５２と一体的に形成された鍔部５４をさらに有する。
鍔部５４は、モノパイル１２の外壁面１２ｂから径方向外側に張り出すように設けられた型枠５６により形成される空間にモルタル、コンクリート、又は、繊維補強コンクリート等を打設することによって形成されていてもよい。
また、該鍔部５４は、モノパイル１２の径方向外向きに放射状に延在するように設けられたリブ５８によって補強されていてもよい。
【００７４】
このように、モノパイル１２の頂部５０からモノパイル１２の径方向外側に張り出すように鍔部５４が形成されていることにより、この鍔部５４を基礎構造８上の作業用スペースとして用いることができる。
【００７５】
図３〜図４及び図５に示す実施形態において、荷重伝達部３０は、モノパイル１２の軸方向に沿って設けられた空間６０を有する。そして、モノパイル１２の底板２０よりも下方の内部空間６２と、タワー本体７の内部空間６４とは、空間６０を介して連通している。
【００７６】
このように、荷重伝達部３０に設けられた空間６０を介して、モノパイル１２の底板２０よりも下方の内部空間６２と、タワー本体７の内部空間６４とが連通していれば、タワー本体７の内部と、モノパイル１２の底板２０よりも下方の内部空間６２との間に、機器や部品を配置したり移動させたりすることができる。例えば、タワー内の空間６４から基礎構造８の下方の空間にわたって、電源ケーブルや通信ケーブルを配置することができる。
【００７７】
次に、上述した構成の風車タワー２の組立方法について説明する。
幾つかの実施形態に係る風車タワー２の組立方法は、基礎構造８（モノパイル１２）を地面又は海底に少なくとも部分的に埋設させる埋設ステップと、モノパイル１２とタワー本体７の下端部とを接続して基礎構造８にタワー本体７を立設するステップと、タワー本体７の基部９の荷重をモノパイル１２に伝達するための荷重伝達部３０を、底板２０とタワー本体７の基部９の間に形成するステップと、を備える。
【００７８】
埋設ステップでは、モノパイル１２の頂部５０をハンマー等で打撃することにより、モノパイル１２を地面又は海底に少なくとも部分的に埋設させてもよい。
【００７９】
一実施形態では、基礎構造８にタワー本体７を立設するステップにおいて、図３〜図４に示すように、タワー本体側フランジ２４と、基礎構造側フランジ２６とを、ボルト２８により接続して、基礎構造８にタワー本体７を立設してもよい。
あるいは、一実施形態では、基礎構造８にタワー本体７を立設するステップにおいて、図５に示す実施形態のように、上下方向において、タワー本体側フランジ４５と底板２０との間に、モノパイル１２の周方向に沿ってアンカープレート４９を設け、アンカープレート４９にアンカーボルト４４を設置してから、モノパイル１２の内周側において、タワー本体７と底板２０との間にコンクリート４２を打設してもよい。そして、タワー基部９の下端においてタワー本体７の周方向に沿ってタワー本体７に設けられたタワー本体側フランジ４５とアンカープレート４９とをアンカーボルト４４によって接続して、基礎構造８にタワー本体７を立設してもよい。この際、タワー本体７の立設後、タワー基部９とコンクリート４２との間にグラウト６６を施工し、グラウト６６の硬化後にアンカーボルト４４を締付ける。
なお、アンカープレート４９及びアンカーボルト４４は、予め地上で組んだものを底板２０の上に設置してもよい。
また、コンクリート４２を打設する場合、その前に、タワー本体７と底板２０との間に鉄筋（不図示）を適宜配置するようにしてもよい。
【００８０】
一実施形態では、埋設ステップの前に、荷重伝達部３０の少なくとも一部をモノパイル１２の内側に形成してもよい。すなわち、埋設ステップを行う前に、荷重伝達部３０を形成するステップの少なくとも一部を行ってもよい。
【００８１】
この場合、基礎構造８を地面又は海底に埋設させる埋設ステップの前に、荷重伝達部３０の少なくとも一部（例えば、底板２０や、図３〜図４に示す管状部材３２及び第２リブ３４，３６等）をモノパイル１２の内側に予め形成する。よって、荷重伝達部３０の上記一部をモノパイル１２の内側に形成する作業を、例えば、モノパイル１２の製造工場で行うことができ、該作業を風車１の設置現場で行う必要がなくなる。よって、効率良く風車１を組み立てることができる。
【００８２】
一実施形態では、埋設ステップにおいて、モノパイル１２の頂部５０を打撃することによりモノパイル１２を埋設させ、その後、打撃されたモノパイル１２の頂部５０を被覆材５２で被覆するステップをさらに備える。
被覆材５２は、例えば、モルタル、コンクリート、又は、繊維補強コンクリート等により構成されていてもよい。
【００８３】
このように、モノパイル１２の頂部５０を被覆材５２で被覆することにより、モノパイルの頂部５０を腐食から保護することができる。
また、モノパイル１２の頂部５０は、モノパイル１２の地面又は海底への打設時に打撃されることにより変形する場合がある。この点、上述の実施形態では、モノパイル１２の頂部５０を被覆材５２で被覆するので、モノパイル１２の頂部５０付近の形状を整えることができる。これにより、モノパイル１２の頂部５０の形状（例えば、突起）による影響を受けずに、基礎構造８の上での作業を行うことができる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８５】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００８６】
１      風車
２      風車タワー
３      風車ロータ
４      ハブ
５      ブレード
６      ナセル
７      タワー本体
８      基礎構造
９      基部
１０    筒状体
１２    モノパイル
１２ａ  内壁面
１２ｂ  外壁面
１４    トランジションピース
１６    水面
１８    海底
２０    底板（補剛板）
２０ａ  下面
２０ｂ  上面
２１    開口
２２    第１リブ
２２ａ  上端部
２４    タワー本体側フランジ
２６    基礎構造側フランジ
２７    筒状壁
２８    ボルト
２９    筒状壁
３０    荷重伝達部
３２    管状部材
３２ａ  内壁面
３２ｂ  外壁面
３２ｃ  下端部
３４    第２リブ
３６    第２リブ
３８    上側補剛板
３９    開口
４０    第３リブ
４２    コンクリート
４３    リブプレート
４４    アンカーボルト
４５    タワー本体側フランジ
４７    穴
４８    スタッドジベル
４９    アンカープレート
５０    頂部
５２    被覆材
５４    鍔部
５６    型枠
５８    リブ
６０    空間
６２    内部空間
６４    内部空間
Ｏ      中心軸
【図１】
2018035768.tif 000003
【図２】
2018035768.tif 000004
【図３】
2018035768.tif 000005
【図４】
2018035768.tif 000006
【図５】
2018035768.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月4日(2018.1.4)
【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】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記荷重伝達部は、
前記補剛板の上面に接続される下端部と、前記タワー本体の下端部に接続される上端部と、を有する管状部材
を含む
ことを特徴とする風車タワー。
【請求項２】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記補剛板の下方において前記上下方向に沿って延在し、前記筒状体の前記内壁面から前記径方向内側に向かって突出するように設けられた第１リブをさらに備え、
前記補剛板の下面と前記第１リブの上端部とが接合されている
ことを特徴とする風車タワー。
【請求項３】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記タワー本体は、前記タワー本体の前記基部の下端において前記タワー本体の周方向に沿って設けられたタワー本体側フランジを含み、
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側かつ前記タワー本体と前記補剛板との間において、前記上下方向に沿って設けられた管状部材と、
前記管状部材の上端部において、前記管状部材の周方向に沿って設けられ、前記タワー本体側フランジと接合された基礎構造側フランジと、を含む
ことを特徴とする風車タワー。
【請求項４】
前記荷重伝達部は、前記タワー本体と前記補剛板との間において前記上下方向に延在するように、前記管状部材の内壁面又は外壁面の少なくとも一方に設けられた第２リブをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の風車タワー。
【請求項５】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記荷重伝達部は、
前記筒状体の内周側において、前記タワー本体と前記補剛板との間に打設されたコンクリートと、
前記タワー本体の荷重を前記コンクリートに伝えるためのアンカーボルトと、
をさらに含むことを特徴とする風車タワー。
【請求項６】
前記荷重伝達部は、前記コンクリートから前記筒状体へ前記荷重を伝達するためのシアキーをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の風車タワー。
【請求項７】
前記基礎構造は、前記筒状体の頂部を被覆する被覆材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の風車タワー。
【請求項８】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記基礎構造は、前記筒状体の頂部を被覆する被覆材をさらに備え、
前記基礎構造は、前記筒状体の前記頂部から前記筒状体の径方向外側に張り出すように設けられ、前記被覆材と一体的に形成された鍔部をさらに有することを特徴とする風車タワー。
【請求項９】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記荷重伝達部は、前記筒状体の軸方向に沿って設けられた空間を有し、
前記筒状体の前記補剛板よりも下方の内部空間と、前記タワー本体の内部空間とは、前記空間を介して連通している
ことを特徴とする風車タワー。
【請求項１０】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルであることを特徴とする風車タワー。
【請求項１１】
基礎構造と、
前記基礎構造に立設されるタワー本体と、を備え、
前記基礎構造は、
前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、
前記筒状体の径方向内側に向かって延在するように前記筒状体の内壁面に取付けられた補剛板と、
前記補剛板と前記タワー本体の前記基部との間に位置し、前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部と、
を含み、
前記筒状体は、地面又は海底に少なくとも部分的に埋設されたモノパイルと前記タワー本体との間に設けられたトランジションピースであることを特徴とする風車タワー。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の風車タワーと、
前記風車タワーに支持される風車ロータと、
を備えることを特徴とする風車。
【請求項１３】
基礎構造と、タワー本体と、を含む風車タワーの組立方法であって、
前記基礎構造は、前記タワー本体の基部の外径よりも大きな内径を有し、上下方向に沿って設けられた筒状体と、前記筒状体の内壁面に設けられた補剛板と、を含み、
前記基礎構造を地面又は海底に少なくとも部分的に埋設させる埋設ステップと、
前記筒状体と前記タワー本体の下端部とを接続して前記基礎構造に前記タワー本体を立設するステップと、
前記タワー本体の前記基部の荷重を前記筒状体に伝達するための荷重伝達部を、前記補剛板と前記タワー本体の前記基部の間に形成するステップと、
を備えることを特徴とする風車タワーの組立方法。
【請求項１４】
前記埋設ステップの前に、前記荷重伝達部の少なくとも一部を前記筒状体の内側に形成することを特徴とする請求項１３に記載の風車タワーの組立方法。
【請求項１５】
前記埋設ステップでは、前記筒状体の頂部を打撃することにより前記筒状体を埋設させ、
前記組立方法は、打撃された前記筒状体の前記頂部を被覆材で被覆するステップをさらに備える
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の風車タワーの組立方法。