(57)【要約】【課題】資材の運搬及び組立工事を能率的に行うことができる風力発電施設用主塔を提供すること。【解決手段】周方向に分割されたコンクリート要素と、長手方向に分割されたコンクリート要素をそれぞれ組み合わせて構成したので、主塔径が大きくなっても設置現場への運搬及び組立工事を能率的に行うことができる。【選択図】　図１
2004011210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に分割されたコンクリート要素と、長手方向に分割されたコンクリート要素をそれぞれ組み合わせて構成したことを特徴とする風力発電施設用主塔。
【請求項２】
前記主塔は、断面形状が円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電施設用主塔。
【請求項３】
前記主塔は、断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電施設用主塔。
【請求項４】
前記周方向に分割されたコンクリート要素は、端面に立設された剪断爪と、これと嵌合する係合凹部とによって連結されることを特徴とする請求項２または３に記載の風力発電施設用主塔。
【請求項５】
前記周方向に分割されたコンクリート要素は、該コンクリート要素内部に埋設されたシース内に挿通された鋼材で緊張されることを特徴とする請求項２〜４の何れか１に記載の風力発電施設用主塔。
【請求項６】
前記長手方向に分割されたコンクリート要素を接続する際に、上に継ぎ足すコンクリート要素の下端部を下のコンクリート要素の上端に挿入するソケット構造とし、前記挿入する長さをコンクリート要素の径以上としたことを特徴とする請求項２〜５の何れか１に記載の風力発電施設用主塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電等に使用される風力発電施設用主塔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題を考慮する中で、クリーンエネルギーとしての風力発電が注目されている。この風力発電施設を高所に支えるための主塔は、鋼製でありその剛性や耐久性に問題があった。
そこで、コンクリート製の主塔が要望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリート製の主塔を風力発電を行う現場で構築する場合、現場に大掛かりな施工設備を建設しなければならず、環境破壊が問題となっている。また、建設工事の工期の延長や工事費用が嵩むと云う問題が存在した。
そこで、工場で主塔を約１０ｍ程度の長さの各パーツに分けて製造し、建築現場に搬入する方法が考えられている。
しかし、主塔の高さが３０ｍ級の場合、主塔の基端部の径が大きくなってトラック等による搬送が困難であった。また、風力発電を行う現場は、道路が整備されていない場所が多く、その意味でも搬送が困難であった。
【０００４】
本発明は、前記実情に鑑み提案されたもので、運搬、施工できる最大長の範囲で周方向或るいは長手方向に分割して搬送し、現場で組み立てることのできる風力発電施設用主塔を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、周方向に分割されたコンクリート要素と、長手方向に分割されたコンクリート要素をそれぞれ組み合わせて構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、主塔の断面形状を円筒状としたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明において、前記主塔を断面形状が多角形としたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明において、前記周方向に分割されたコンクリート要素は、端面に立設された剪断爪と、これと嵌合する係合凹部とによって連結されることを特徴するものである。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明において、前記周方向に分割されたコンクリート要素は、該コンクリート要素内部に埋設されたシース内に挿通された鋼材で緊張されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明において、前記長手方向に分割されたコンクリート要素を接続する際に、上に継ぎ足すコンクリート要素の下端部を下のコンクリート要素の上端に挿入するソケット構造とし、前記挿入する長さをコンクリート要素の径以上としたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る風力発電施設用主塔の使用状態を示す側面図である。本発明の風力発電施設用主塔１０は、周方向に分割されたコンクリート要素１０ａと、長手方向に分割されたコンクリート要素１０ｂをそれぞれ組み合わせて構成されており、基礎１３の上に立設される。風力発電施設用主塔１０の頂部には、発電機を内蔵したナセル１１及びローター１２を搭載する。
【００１２】
図２は、本発明の風力発電施設用主塔の一実施の形態を示す縦断面図である。本実施の形態において、風力発電施設用主塔２０は、長手方向に第１の筒体２０ａ、第２の筒体２０ｂ、第３の筒体２０ｃの３個に分割されている。本実施の形態において、塔体の横断面形状は、図３に示すように円筒形である。先ず、基礎２１の上に第１の筒体２０ａを載置し、アンカーボルト２２で固定する。それぞれの筒体は、ソケット方式で接続される。ソケット部は、図４に示すように第１の筒体２０ａの頂部内周に段部２３が形成されている。また、第２の筒体２０ｂの下端外周には、段部２４が形成されており、第１の筒体２０ａの頂部に装着した場合に第１の筒体２０ａの上端と当接する。同様に、第２の筒体２０ｂの下端と段部２３が当接する。更に、接続の際には無収縮グラウト剤２５を注入する。また、ソケットの挿入部の長さＬは、筒体の径Ｒ以上の寸法とする。このようにして、第１の筒体２０ａ、第２の筒体２０ｂ、第３の筒体２０ｃを接続する。
【００１３】
なお、第１の筒体２０ａ、第２の筒体２０ｂ等についても適宜周方向に分割することができる。図５は、風力発電施設用主塔１０の柱脚部２６の横断面図である。柱脚部２６の下端外周は、正方形をしておりアンカーボルト挿通用の孔２７が形成されている。
【００１４】
図６〜図８は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、塔体が八角形の筒状に形成されている。本実施の形態において、風力発電施設用主塔３０は、長手方向に第１の筒体３０ａ、第２の筒体３０ｂ、第３の筒体３０ｃの３個に分割されている。本実施の形態において、塔体の横断面形状は、図７に示すように八角筒形であり、上の筒体になるに従って外側寸法が小さくなっている。
【００１５】
先ず、基礎３１の上に第１の筒体３０ａを載置し、アンカーボルト３２で固定する。また、その上の第２の筒体３０ｂを載置した後、カプラー方式で接続する。カプラー部は、図８に示すように第１の筒体３０ａの上端部に肉厚部３３が形成されている。また、第２の筒体３０ｂの下端にも肉厚部３４が形成されており、この肉厚部３４に形成された凹溝３５内に第２の筒体３０ｂの肉厚内に挿通されたＰＣ鋼材３６の端部が露出している。また、肉厚部３３にもＰＣ鋼材３７が挿通されており、下端部はナット３８で固着されている。更に、ＰＣ鋼材３６とＰＣ鋼材３７は、カプラー３９によって連結される。このようにして、第１の筒体３０ａ、第２の筒体３０ｂ、第３の筒体３０ｃをＰＣ鋼材及びカプラー３９により順次接続する。また、第１の筒体３０ａ、第２の筒体３０ｂ、第３の筒体３０ｃの接合面には、それぞれ無収縮モルタル４０を充填する。
【００１６】
図９は、風力発電施設用主塔３０の柱脚部４１の横断面図である。柱脚部４１の下端外周は、正方形をしておりアンカーボルト挿通用の孔４２が形成されている。
【００１７】
図１０は、本発明の風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合を示す平面図である。主塔の径が大きい場合に工場から設置場所まで運搬するのが困難であるため、周方向に分割する。本実施の形態では、三分割している。筒体５０の肉厚内には、シース５１が内蔵されており、ＰＣ鋼材５２を挿通できる構造となっている。また、シース５１の一部が筒体５０の内壁に分岐筒５１ａで連通しており、ここからＰＣ鋼材５２を引き出して、結束することができる。
【００１８】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、同風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合の接続部を示す説明図である。図１１（ａ）に示す実施の形態では、周方向に分割されたコンクリート要素６０の端面に立設された剪断爪６１と、これと嵌合する係合凹部６２とによって連結される。
以上のように構成した場合、目地の厚さを０とすることができる。
【００１９】
図１１（ｂ）に示す例では、コンクリート要素７０の肉厚内には、シース７１が内蔵されており、ＰＣケーブル７２を挿通できる構造となっている。また、シース７１の一部がコンクリート要素７０の内壁に分岐筒で連通しており、ここからＰＣケーブル７２を引き出して、結束することができる。また、コンクリート要素７０の接続面には、接着剤７３が塗布されている。以上のように構成した場合、周方向に分割したコンクリート要素７０を強固に結合することができる。
また、コンクリート要素７０の接続面に無収縮モルタルを充填してもよい。以上のように構成した場合、周方向に分割したコンクリート要素７０を強固に結合することができる。
【００２０】
図１１（ｃ）に示す例では、コンクリート要素８０の肉厚内には、ＰＣ鋼材８１が内蔵されている。また、コンクリート要素８０の接続面に無収縮モルタル８２を充填する。以上のように構成した場合、周方向に分割したコンクリート要素８０を強固に結合することができる。
【００２１】
図１２は、第２の実施の形態における風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合を示す平面図である。本実施の形態において、コンクリート要素９０は、正八角形であり、４分割されている。分割されたコンクリート要素９０の肉厚内には、シース９１が円弧状に内蔵されている。また、シース９１は、コンクリート要素９０の内壁に開口した分岐管９１ａを有している。分岐管９１ａは、切断面９２を跨ぐように配設されている。したがって、シース９１に挿通したＰＣケーブルをこの分岐管９１ａから引き出すことによって、各コンクリート要素を接続することができる。
【００２２】
以上のように、多角形の塔体であっても周方向に分割することができる。したがって、設置現場までの運搬が容易であると共に、組立作業が容易である。
【００２３】
図１３〜図１６は、本発明の風力発電施設用主塔の施工手順を示す説明図である。先ず、図１３に示すように設置現場に穴１００を掘削し型枠１０１を組んでミキサー車からコンクリートポンプ車を介して、基礎用コンクリートを打設する。型枠１０１内には、鉄筋を配筋すると共にＰＣ鋼棒１０２をセットする。打設したコンクリートが硬化後、掘削した土砂を埋め戻す。
【００２４】
次に、図１４に示すように基礎１０３のレベル出し後、第１の筒体１０４ａをクレーンで吊って設置する。また、図１５に示すように柱脚グラウトを行うと共に、第２の筒体１０４ｂ、第３の筒体１０４ｃをクレーンで吊って架設する。各ジョイント部には、無収縮モルタルを充填する。最後に、図１６に示すように柱脚緊張を行い、プレストレスを導入する。以上のようにして、風力発電施設用主塔を組立ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００２６】
請求項１に記載の発明では、周方向に分割されたコンクリート要素と、長手方向に分割されたコンクリート要素をそれぞれ組み合わせて構成したものである。
【００２７】
このような構成としたことによって、本発明の風力発電施設用主塔は、大口径の筒体であっても工場で製造して設置場所へ容易に運搬できる。また、設置場所でも容易に組み付けることができる。したがって、工期を短縮することができる。
【００２８】
また、請求項２に記載の発明において、主塔の断面形状を円筒状としたので、位置合わせ等が容易であり、施工能率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、請求項３に記載の発明において、前記主塔を断面形状が多角形としたので、風の影響を受け難くすることができる。また、分割施工も容易にすることができる。
【００３０】
また、請求項４に記載の発明において、前記周方向に分割されたコンクリート要素は、端面に立設された剪断爪と、これと嵌合する係合凹部とによって連結されるため、周方向に分割した場合であっても強固に結合することができる。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明において、前記周方向に分割されたコンクリート要素は、該コンクリート要素内部に埋設されたシース内に挿通された鋼材で緊張されるので、周方向応力に対応した方向に鋼材を配置でき、強固な結合ができる。
【００３２】
また、請求項６に記載の発明において、前記長手方向に分割されたコンクリート要素を接続する際に、上に継ぎ足すコンクリート要素の下端部を下のコンクリート要素の上端に挿入するソケット構造とし、前記挿入する長さをコンクリート要素の径以上としたので、各コンクリート要素の接続をより安全なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る風力発電施設用主塔の使用状態を示す側面図である。
【図２】図２は、同風力発電施設用主塔の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した状態を示す要部端面図である。
【図５】図５は、図２における柱脚部の横断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態における主塔の縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態における塔体部の横断面図である。
【図８】図８は、同第２の実施の形態における接続部を縦に切断した状態を示す要部端面図である。
【図９】図９は、同第２の実施の形態における柱脚部の横断面図である。
【図１０】図１０は、同風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、同風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合の接続部を示す説明図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態における風力発電施設用主塔を周方向に分割する場合を示す平面図である。
【図１３】図１３は、同風力発電施設用主塔の施工手順を示す説明図である。
【図１４】図１４は、同風力発電施設用主塔の施工手順を示す説明図である。
【図１５】図１５は、同風力発電施設用主塔の施工手順を示す説明図である。
【図１６】図１６は、同風力発電施設用主塔の施工手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　　風力発電施設用主塔
１１　　　ナセル
１２　　　ローター
１３　　　基礎
２０　　　風力発電施設用主塔
２１　　　基礎
２２　　　アンカーボルト
２３、２４　段部
２５　　　無収縮グラウト剤
２６　　　柱脚部
２７　　　孔
３０　　　風力発電施設用主塔
３１　　　基礎
３２　　　アンカーボルト
３３　　　肉厚部
３４　　　肉厚部
３５　　　凹溝
３６　　　ＰＣ鋼材
３７　　　ＰＣ鋼材
３８　　　ナット
３９　　　カプラー
４０　　　無収縮モルタル
５０　　　風力発電施設用主塔
５１　　　シース
５１ａ　　分岐筒
５２　　　ＰＣ鋼材
６０　　　コンクリート要素
６１　　　剪断爪
６２　　　係合凹部
【図１】
2004011210.tif 000003
【図２】
2004011210.tif 000004
【図３】
2004011210.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004011210.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004011210.tif 000009
【図８】
2004011210.tif 000010
【図９】
2004011210.tif 000011
【図１０】
2004011210.tif 000012
【図１１】
2004011210.tif 000013
【図１２】
2004011210.tif 000014
【図１３】
2004011210.tif 000015
【図１４】
2004011210.tif 000016
【図１５】
2004011210.tif 000017
【図１６】
2004011210.tif 000018