(57)【要約】【課題】タワーを構成するためのブロックをウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを用いて構成した風力発電機を提供する。【解決手段】ウインドファームまでの運搬が容易なサイズの複数に分割された円筒状のブロック１０８の接合で粘弾性接合構造に構成する。ブロック１０８は複数の異種ピースＡ，Ｂの側壁を円形に接合して円筒状に形成し、ピースＡの上面側面積が下面側面積より広く、ピースＢの上面側面積が下面側面積より狭い形状とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドファームに直立したタワーと、前記タワーの上部に搭載した風力タービンと発電機を含む発電構造体を収納したナセルを有する風力発電機であって、
前記タワーは、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズの複数に分割された円筒状のブロックの接合で粘弾性接合構造に構成され、
前記ブロックは、複数の異種ピースの側壁を円形に接合して円筒状に形成されていることを特徴とする風力発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電機であって、
前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされていることを特徴とする風力発電機。
【請求項３】
請求項１に記載の風力発電機であって、
前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされ、前記異種ピースの前記ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差を有し、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士が接していることを特徴とする風力発電機。
【請求項４】
請求項１に記載の風力発電機であって、
前記異種ピースの側壁及び前記段差同士はピース間接着剤とジョイントピンとで粘弾性接合構造で接続されていることを特徴とする風力発電機。
【請求項５】
請求項１に記載の風力発電機であって、
前記ブロック間の上下接合は、ブロック間接着剤とジョイントピンで接続されていることを特徴とする風力発電機。
【請求項６】
請求項５に記載の風力発電機であって、
前記ブロック間の上下接合では、下側ブロックの一つのピースの上面に対向する上側ブロックの他のピースの下面を円周方向にずらせていることを特徴とする風力発電機。
【請求項７】
請求項１に記載の風力発電機であって、
前記複数に分割された円筒状のブロックの接合で構成されたタワーの外表面を覆って特殊塗料の塗膜を有することを特徴とする風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ブレードを備えた風力発電機に関し、特に、施工が容易で低コストを実現したタービンタワーを備えた風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンとも称する風力発電機は、再生可能な電気エネルギーを生成するための有力な手段となっている。既知の風力タービンは、風を受けて回転するブレード（３枚が多い）、ブレードの基部を発電機に繋がるローター軸に連結するハブ、発電機などを収納するナセル、及びブレード、ハブ、ナセルを支えると共に、電力ケーブルやセンサーケーブル、電話線や制御ケーブルなどの通り道となるタービンタワー（単にタワーとも称する）で構成される。
【０００３】
前記タワーは、その頂上にナセルが設置される。ナセルには、前記発電機、必要に応じて設けられる増速機（ギアボックス）、配線集束器（トップボックス）、ヨー軸制御・ピッチ制御装置などの機器な収納され、重量も数十トンから百トン前後にもなる。また、ブレードも３枚羽とハブを含めて数十トンにも及ぶ。このようなナセルとブレードを高所に保持するタワーには極めて堅牢で耐震・耐候な構造が要求される。
【０００４】
このタワーの高さは数十メートルを超えるものが普通で、ウインドファーム（設置地域）の風況によっては百数十メートルに達する高さに達する。このようなタワーは工場からウインドファームに運搬することがきわめて困難であることから、湖上で複数に分割して運搬し、これをウインドファームで組立てる手法を採るのが一般的である。タワーの躯体材料としては、軸長が数メートルのものから２０メートル程度（長尺運搬用のトレーラートラックなどの台車のサイズを考慮）のサイズで、通常は円柱状の鉄缶（鋼管）あるいはコンクリート缶（管）からなるセグメント（本発明におけるブロックに相当）で形成され、これをウインドファームに運び、継ぎ足し固定して直立した一本のタワーに組立てる。
【０００５】
しかしながら、前記した耐震性、耐候性と共に、台風などの強風にも十分に耐える堅牢さが要求されるため、その継ぎ足し固定手段には特別の配慮が必要である。たとえば、特許文献１には、一方のセグメントの接合部に突条を形成した雄部を、他方のセグメントの接合部には上記突条を受け入れる溝からなる雌部との間にアクリル系発泡接着剤などを介して嵌合し、溶接しない接合とすることで、強度を確保すると共に、耐疲労特性と音響及び振動減衰特性を向上させたタワーが開示されている。上記の接着剤組成物は粘弾性特性を有し、振動エネルギーを吸収して音響及び振動減衰させる特性と共に、高強度及び耐疲労性を備える。
【０００６】
また、特許文献２は、鋼板からなる内管と外管の間にコンクリートを充填して鋼管の板厚を低減して全断面溶接に起因する靱性の低下を抑制すると共に、内管の接合位置と外管の接合位置を軸方向で交互にずらすことにより座屈強度を向上させたタワー構造を開示する。
【０００７】
さらに、特許文献３には、ＰＣコンクリートとＲＣコンクリートを用いて運搬に好適なサイズとしたブロックをプレファブ化し、ウインドファームで高張力ボルトを用いて組立てるタワーが開示されている。また、コンクリートで分割ブロックをプレファブ化してウインドファーム組立てするものとして特許文献４も挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−９２０６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−８３０７０号公報
【特許文献３】特開２００５−２２０７１５号公報
【特許文献４】特開２００５−５１７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
タワーをブロック化し、ウインドファームに運搬して現場組立てができれば、長尺なタワーの輸送が不要となる。しかしながら、ウインドファームでの施工において、複数ブロックを接続し、所定高さのタワーとするための溶接などの接合作業やその他の機械的結合方法は、ウインドファームの地理的条件、施工時の気候条件、あるいは作業員のスキルに影響されるため、組み立てたタワーの対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを所定範囲に維持することは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、タワーを構成するための主要躯体をウインドファームまでの運搬が容易なサイズのブロックとし、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを用いて構成した風力発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、タワーを構成するためのブロックをウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割した複数のブロックとする。そして、複数のブロックの単位ブロック自体の構造を、形状が異なる複数の異種ピースの粘弾性接合構造とする。また、ブロック間の接合を異種ピース間突合せ構造として、その接合部を上記と同様の粘弾性接合構造とする。さらに、複数ブロックを接合して一本のタワーとし、その外表面を覆って特殊塗料の塗膜を施すことで対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などの要求される特性を満たしたタワーを構築する。こうして得られたタワーの最上部に風力タービンと発電機などを収納したナセルの構造体を搭載して風力発電機とする。
【００１２】
本発明の代表的な構成を記述すれば次のとおりである。すなわち、
（１）ウインドファームに直立したタワーと、前記タワーの上部に搭載した風力タービンと発電機を含む発電構造体を収納したナセルを有する風力発電機であって、
前記タワーは、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズの複数に分割された円筒状のブロックの接合で粘弾性接合構造に構成され、
前記ブロックは、複数の異種ピースの側壁を円形に接合して円筒状に形成されていることを特徴とする。
（２）（１）における前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされていることを特徴とする。
（３）（１）における前記異種ピースの一つの前記ブロックの上面側面積が下面側面積より広く、前記異種ピースの前記一つと隣接する他の異種ピースの上面側面積が下面側面積より狭い形状とされ、前記異種ピースの前記ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差を有し、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士が接していることを特徴とする。
（４）（１）における前記異種ピースの側壁及び前記段差同士はピース間接着剤とジョイントピンとで粘弾性接合構造で接続されていることを特徴とする。
（５）（１）における前記ブロック間の上下接合は、ブロック間接着剤とジョイントピンで接続されていることを特徴とする。
（６）（５）における前記ブロック間の上下接合では、下側ブロックの一つのピースの上面に対向する上側ブロックの他のピースの下面を円周方向にずらせていることを特徴とする。
（７）（１）における前記複数に分割された円筒状のブロックの接合で構成されたタワーの外表面を覆って特殊塗料の塗膜を有することを特徴とする。
【００１３】
上記したように、本発明は、単位ブロック自体の構造を、形状が異なる複数の異種ピースの粘弾性接合構造とし、ブロック間の接合を異種ピース突合せ構造として、接合部を上記と同様の粘弾性接合構造とし、さらに表面を覆って特殊塗料の塗膜を施した。
【００１４】
なお、一般的に受ける風及び温度条件に耐えることができるタワーを構成するようにブロック同士を互いに連結する手段に、特許文献１に開示されたような接着剤組成物を利用することが望ましい。
【００１５】
本発明は、上記の構成及び後述する実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、タワーを構成するためのブロックを船積みやトラック輸送が容易なサイズ（〜数メータ、トレーラの荷台の長さサイズ、等）ウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、組み立て手段をジョイントピンと接着剤を用いるものであるため、現場組み立ての作業員のスキルに依存し難いため、組み立て品質が均一化できる。
【００１７】
これにより、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を説明する模式図である。
【図２】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する下部ブロックの構成説明例を示す斜視図で、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た図である。
【図３】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する下部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、（ａ）は上側ブロック、（ｂ）は下側ブロックである。
【図４】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【図５】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する上部ブロックの構成説明例を示す斜視図で、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た図である。
【図６】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する上部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、（ａ）は上側ブロック、（ｂ）は下側ブロックである。
【図７】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の上部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【図８】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。
【図９】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を構成する接続ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【図１０】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例２を説明する模式図である。
【図１１】本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例２の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。
【図１２】タワーの建設方法の一例を説明する概念図である。
【図１３】タワーの建設方法の他の例を説明する概念図である。
【図１４】タワーのソーラと表面に特殊塗料をコーティングする様子を説明する模式図で、（ａ）はタワーに設置した塗装マシンを示し、同図（ｂ）は塗装マシンによる特殊塗料の塗布状態の説明図である。
【図１５】特殊塗料をコーティングしたブロックの断面構造の説明図である。
【図１６】本発明に係る風力発電機の全体形状の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を説明する模式図である。本実施例のタワー１００は、基礎１０１の上に構築したタワーベース１０２に積層した下部構造１０４と上部構造１０５で構成される。基礎１０１は設置場所（建設現場、ウインドファーム）の地耐力（長期許容応力度）に対応した処理で作られている。この基礎にタワーベース１０２が現場打ちで政策されている。本実施例では、タワーベース１０２の直径は約５メートル、高さ（タワーの軸方向長さ：長さ）は８メートルとしてある。なお、図示しないが、タワー１００の内部には、タワーベース１０２からナセルを載せる最上部までタワーの長手方向に沿って延びるシャフト（ロボットレール）を持ち、発電機の部品などの運搬と自動交換機能、メンテナンス作業員の昇降等の荷役機能を提供する多機能自動装置（ロボット）が設置されている。
【００２０】
タワーベース１０２の上にタワー本体１０３が積み上げされる。このタワー本体１０３の長さは、下部構造１０４が６０メートル、上部構造１０５が４０メートルである。したがって、グラウンドレベルＧＬからの全体高さは１０８メートルとなる。上部構造１０５の最上部であるタワー上端部１０７にブレード構造やナセルが載置される。
【００２１】
下部構造１０４は、外径が５メートルで長さが３メートルの下部ブロック１０８を２０個積み上げており、上部構造１０５は４メートルで長さが４メートルの上部ブロック１１２を１０個積み上げて構成される。なお、下部構造１０４の最上部と上部構造１０５の最下部を結合する上下接続構造１０６は後述する。上下接続構造１０６は後述するブロック１１３で構成される。
【００２２】
図２は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する下部ブロックの構成説明例を示す斜視図で、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た図である。また、図３は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する下部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、（ａ）は上側ブロック、（ｂ）は下側ブロックである。そして、図４は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【００２３】
下部ブロック１０８は、長さ方向に分割された４個のＡピースとこのＡピースの間に２個のＢピースを挟んで円筒状に接合してなる。Ａピースは側面からみた形状がＴ字形で、Ｂピースは同じくＬ字形と左右反転Ｌ字形とを背中合わせにしてＡピースと隣接Ａピースの間に嵌装して図２の（ａ）（ｂ）に示した円筒形としている。本実施例では、下部ブロック１０８はコンクリート（ＲＣ、ＰＣを含む）、高張力鋼板、カーボンファイバーやグラスファイバーを用いたＦＲＰ、その他の高強度、高耐候性素材で形成され、その外径ｄ１は５メートル、内径ｄ２は３メートル、高さ（軸方向長さ）ｈ１は３メートルである。
【００２４】
この構造としてブロック間を結合する際に、下部ブロックの上側ブロック１０８（ｎ＋１）を水平方向に矢印Ｙ（又はその反対方向）の方向に回転させることで、図３に示したように、下部ブロックの下側ブロック１０８（ｎ）のＡピースの上面に設けたピン穴１１０が下部ブロックの上側ブロック１０８（ｎ＋１）のＢピースの下面に設けたピン穴１１０に跨って対向した位置になり、これら上下のピン穴１１０にジョイントピン１０９を挿通することでＡピースとＢピースは、ブロック間での上下の相互の結合が強固になる。なお、上側ブロック１０８（ｎ＋１）の下面と下側ブロック１０８（ｎ）の上面の間には後述する接着剤が介在している。
【００２５】
図４は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。図では、分かりやすくするために隠れ線も実線で示した部分もある。この下部ブロック１０８を構成するＡピース１０８ＡとＢピース１０８Ｂは、前記した形状すなわちＡピース１０８Ａは側面からみた形状がＴ字形、Ｂピース１０８ＢはＬ字形と左右反転Ｌ字形とを背中合わせ（図４ではＢピース１０８ＢとしてＬ字形の一個のみを示す）した形状となっている。そして、Ａピース１０８ＡとＢピース１０８Ｂが接合する部分、すなわちこれらの各ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差１１６Ａと１１６Ｂを有している。これらの段差を互いに係合させ、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士を接合している。
【００２６】
Ａピース１０８Ａの上面には４個のピン穴１１０が、下面には２個のピン穴１１０が設けられている。また、Ｂピース１０８Ｂと結合する面にも各２個のピン穴１１０が設けられている。Ｂピース１０８Ｂの上面には１個のピン穴１１０が、下面には２個のピン穴１１０が設けられている。また、Ａピース１０８Ａと結合する面にも前記Ａピース１０８Ａのピン穴１１０に対応する各２個のピン穴１１０が設けられている。前記Ｂピース１０８ＢのＬ字形の前記左右反転Ｌ字形と接合する面（背面）には２個のピン穴１１０が設けられ、前記左右反転Ｌ字形の前記Ｌ字形の背面にも前記左右反転Ｌ字形と接合する面（背面）に有する２個のピン穴１１０と対応する個のピン穴１１０が設けられている。
【００２７】
Ａピース１０８Ａの前記各ピン穴１１０と対向する前記Ｂピース１０８Ｂのピン穴１１０の全てにジョイントピン１０９を通してＡピース１０８ＡとＢピース１０８Ｂを結合する。このとき、Ａピース１０８ＡとＢピース１０８Ｂの接合面に前記と同様の特殊接着剤を介在させるのが望ましい。また、Ｂピース１０８ＢのＬ字形のピースと左右反転Ｌ字形のピースも同様に接合される。この実施例では、ジョイントピン１０９は、直径Ｄが５ｃｍ、長さＬが１５ｃｍとした。従って、ピン穴１１０の大きさはこのジョイントピン１０９を挿入・嵌合できるサイズとされる。
【００２８】
図５は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する上部ブロックの構成説明例を示す斜視図である。また、図６は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１を構成する上部ブロック同士の接続構造例を示す斜視図で、（ａ）は上側ブロック、（ｂ）は下側ブロックである。そして、図７は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の上部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【００２９】
上部ブロック１１２は長さ方向に分割された４個のＣピースとこのＣピースの間に２個のＤピースを挟んで円筒状に接合してなる。Ｃピースは側面からみた形状がＴ字形で、Ｄピースは同じくＬ字形と左右反転Ｌ字形とを背中合わせにしてＣピースと隣接Ｃピースの間に嵌装して図５に示した円筒形としている。本実施例では、上部ブロック１１２も下部ブロック１０８と同様のコンクリート（ＲＣ、ＰＣを含む）、高張力鋼板、カーボンファイバーやグラスファイバーを用いたＦＲＰ、その他の高強度、高耐候性素材で形成され、その外径ｄ３は４メートル、内径ｄ４は３メートル（下部ブロックと同じサイズ）、高さ（軸方向長さ）ｈ２は４メートルである。図７は内部を中空としたピースを想定している。
【００３０】
この構造としてブロック間を結合する際に、上部ブロックの上側ブロック１１２（ｎ＋１）を水平方向に矢印Ｙ（又はその反対方向）の方向に回転させることで、図６に示したように、上部ブロックの下側ブロック１１２（ｍ）のＡピースの上面に設けたピン穴１１１が上部ブロックの上側ブロック１１２（ｍ＋１）のＢピースの下面に設けたピン穴１１１’に跨って対向した位置になり、これら上下のピン穴１１０と１１１’にジョイントピン１０９を挿通することでＡピースとＢピースは、ブロック間での上下の相互の結合が強固になる。なお、上側ブロック１１２（ｍ＋１）の下面と下側ブロック１１２（ｍ）の上面の間には特殊接着剤が介在している。特殊接着剤としては、アクリル系やエポキシ系接着剤などが好適であるが、粘弾性特性、耐疲労性、振動減衰特性を具備する特性の接着剤であればこれに限るものではない。
【００３１】
図７は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の上部ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。図では、分かりやすくするために隠れ線も実線で示した部分もある。この上部ブロック１１２を構成するＡピース１１２ＡとＢピース１１２Ｂは、前記した形状すなわちＡピース１１２Ａは側面からみた形状がＴ字形、Ｂピース１１２ＢはＬ字形と左右反転Ｌ字形とを背中合わせ（図７ではＢピース１１２ＢとしてＬ字形の一個のみを示す）した形状となっている。そして、Ａピース１１２ＡとＢピース１１２Ｂが接合する部分、すなわちこれらの各ブロックの軸方向中間に前記上面側面積と前記下面側面積を異なわせるための段差１１７Ａと１１７Ｂを有している。これらの段差を互いに係合させ、隣接する異種ピースの側壁及び前記段差同士を接合させている。
【００３２】
Ａピース１１２Ａの上面には４個のピン穴１１１が、下面には２個のピン穴１１１が設けられている。また、Ｂピース１１２Ｂと結合する面にも各２個のピン穴１１０が設けられている。Ｂピース１１２Ｂの上面には１個のピン穴１１１が、下面には２個のピン穴１１１が設けられている。また、Ａピース１１２Ａと結合する面にも前記Ａピース１１２Ａのピン穴１１０に対応する各２個のピン穴１１１が設けられている。前記Ｂピース１１２ＢのＬ字形の前記左右反転Ｌ字形と接合する面（背面）には２個のピン穴１１１が設けられ、前記左右反転Ｌ字形の前記Ｌ字形の背面にも前記左右反転Ｌ字形と接合する面（背面）に有する２個のピン穴１１０と対応する個のピン穴１１１が設けられている。
【００３３】
Ａピース１１２Ａの前記各ピン穴１１１と対向する前記Ｂピース１１２Ｂのピン穴１１１の全てにジョイントピン１０９を通してＡピース１１２ＡとＢピース１１２Ｂを結合する。このとき、Ａピース１１２ＡとＢピース１１２Ｂの接合面に特殊接着剤１１５を介在させるのが望ましい。また、Ｂピース１１２ＢのＬ字形のピースと左右反転Ｌ字形のピースも同様に接合される。この実施例では、ジョイントピン１０９は、直径Ｄが５ｃｍ、長さＬが１５ｃｍとした。従って、ピン穴１１１の大きさはこのジョイントピン１０９を挿入・嵌合できるサイズとされる。
【００３４】
図８は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。図９は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例１の下部ブロックと上部ブロックを結合する上下接続構造を構成する接続ブロックを構成するピースの構造例を示す展開斜視図である。
【００３５】
下部ブロック１０８と上部ブロック１１２は接続ブロック１１３で接続される。この接続ブロック１１３の基本構造は前記した下部ブロック１０８と同様で、図４の１０８Ａは１１３Ａ（Ｅピース）に、１０８Ｂは１１３Ｂ（Ｆピース）に相当する。そして、上部ブロック１０８との違いは、その上面に設けたピン穴１１０’の位置を前記した上部ブロック１１２の下面に設けられているピン穴１１１’に合わせてある点である。接続ブロック１１３の上面に設けたピン穴１１０’は上部ブロック１１２の下面に設けられているピン穴１１１’に合致するように図９の［Ｘ１＞Ｘ２］のように内側に寄っている。
【００３６】
外径が５メートルで内径が３メートルの下部ブロック１０８の上に外径が４メートルで内径が３メートルの上部ブロック１１２を結合するものでは、図９に示したように、上面に設けるピン穴１１０’をＸ１＝０．７５メートル、Ｘ２＝０．２５メートルの位置に設けられる。接続ブロック１１３は、その他の構造において下部ブロック１０８と同様である。
【００３７】
ピース組み立て、ブロック間接合に用いるジョイントピンはチタン合金を好適とするが、他の機械的強度、耐久性が同等な材料であればこれに限らない。また、接着剤にはＧＬ−Ｗｉｎｄ認証に適合する組成物が好適である。
【００３８】
上記したように、本実施例では、図８で説明した接続ブロック１１３で下部ブロックと上部ブロックを結合し、後述するような特殊塗料を外面にコーティングすることで、対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００３９】
なお、下部構造と上部構造の上下接続構造には、その下部構造の上面に上部構造との外径の差の分だけの段差（肩）が存在する。この段差には塵埃や雪氷が残存することが予想される。上部構造と下部構造の接合部分には特殊接着剤が充填されているので、上記段差から雨水や塵埃がタワー内部に入り込むことはないので、そのままとして置いてもよい。しかし、段差がタワーの景観の点からは、この段差部分に覆い、例えば横視が台形となるようなカバーを設けたものが実施例２である。実施例２は図面を用いての説明は省略する。このカバーは耐候性がある素材であれば、適宜の材料で製作できる。こうすることで、見栄えに問題のないタワーが得られる
【実施例３】
【００４０】
実施例３は、図２示した下部ブロック１０８の下側のピン穴１１０の位置を図８と図９で説明した上側のピン穴１１０’と同様に上部ブロック１１２のピン穴１１１’と同じ位置に形成したものである。こうすることで、下部ブロック１０８と上部ブロック１１２の２種ルイのブロックのみでタワーを組み立てることが可能となる。本実施例により、ブロックを構成する各ピースの製造コストを低減することができると共に、タワーの組み立て作業に特別のスキルを必要としない、等の利点がある。
【実施例４】
【００４１】
図１０は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例４を説明する模式図である。実施例１乃至３と同様に、タワー１００の内部には、その長手方向に延びる多機能自動装置が設置されている。また、図１１は、本発明に係る風力発電機のタービンタワーの実施例４の下部構造と上部構造を結合する上下接続構造を示す展開斜視図である。本実施例が実施例１乃至実施例３と異なる点は、下部構造１０４と上部構造１０５を接合する上下接続構造１０６の構造にある。その他の構成は実施例１と同様である。
【００４２】
図１１において、下部構造１０８と上部構造１１２の構成は実施例１で説明したものと同じである。本実施例では、下部構造１０８と上部構造１１２を接続するための上下接続構造１０６を構成する接続ブロック１１３を横視が台形状にしたものである。すなわち、接続ブロック１１３の下側の外径は下部ブロック１０８の上側の外径と同じで、上側の外径は上部ブロック１１２の下側の外径と同じである。なお、内径はすべてのブロックで同じである。
【００４３】
本実施例によれば、下部ブロック１０８と上部ブロック１１２の何れもそれぞれのピースを使用でき、接続ブロック１１３を１個のみ追加することで、実施例２で説明したカバーなどを要しないで段差のない、かつ見栄えのよいタワーを得ることができる。
【００４４】
図１２は、タワーの建設方法の一例を説明する概念図である。この建設方法（組み立て方法）は、プレファブ工場からウインドファームに搬入したブロックを積み上げロボット（自動クレーン））あるいは人間が操作するクレーンなどで一個ずつ積み上げて行く方法です。下部ブロック１０８を所定数積み上げた後、その上に逗子しない上部ブロックを積み上げる。図１２は下部ブロックの積み上げのみを示す。
【００４５】
図１３は、タワーの建設方法の他の例を説明する概念図である。図１３では、ウインドファームに搬入したブロックの複数（ここでは５個）を接合してプレアセンブルドブロック１１８とする（図１３（ａ））。これを大型のクレーン１３１でタワーに組み立てる。図（図１３（ｂ））。図１３には下部構造１０４の組み立てのみを示してあるが、この上に積み上げる上部構造１０５も同様のプレアセンブルドブロックとして積み上げる。なお、図１３には図示していないが、タワーとなるブロックの中心部には多機能自動装置すなわちロボットの主要部を構成するシャフト状のレールが設置される。このレールの回りに下部構造１０４のブロックと上部構造１０５のブロックが積み重ねられる。図１３で説明した方法で下部ブロックと上部ブロックを積み上げてタワー基体を構成した後、タワー外表面に特殊塗料をコーティングする。
【００４６】
図１４は、タワーのソーラと表面に特殊塗料をコーティングする様子を説明する模式図で、（ａ）はタワーに設置した塗装マシンを示し、同図（ｂ）は塗装マシンによる特殊塗料の塗布作業動作の説明図である。塗装マシン（塗装ロボットとも称する）１２１は塗料をスプレーするためのノズル部１２２を１または複数個持ち、昇降・回転機構部１２３を有する。
【００４７】
この塗装マシンをタワー１００の外面に取り付け、タワー１００の周囲を矢印Ｒのように回転しながら特殊塗料をコーティングする。そして、このコーティングをしながら順次タワーに沿って矢印Ｖのように上昇する。コーティング作業は、必要に応じて上昇と下降を繰り返して特殊塗料を所要の厚さ、所要の仕上げ品質の塗膜を形成する。図１４は塗装マシン１２１でタワーの下部構造１０４をコーティングする場面を示すが、上部構造のコーティングも同様に行う。
【００４８】
図１５は、特殊塗料をコーティングしたブロックの断面構造の説明図である。このブロックはタワーの下部構造１０４を構成する下部ブロック１０８（ｎ−１）と１０８（ｎ）と接続部分の模式断面で、本実施例では中空であるが、説明を簡素かするため、全て斜線で示した。また、ジョイントピンも図示を省略した。図中、１０８（ｎ）ｂは下部ブロック１０８（ｎ）の下面（下周面）、１０８（ｎ−１）ｕは下部ブロック１０８（ｎ−１）の上面（上周面）である。また、１０８（ｎ）ｓは上部ブロックの側壁、１０８（ｎ−１）ｓはじょう下部ブロックの側壁である。下部ブロック１０８（ｎ−１）の上面１０８（ｎ−１）ｕと上部ブロック１０８（ｎ）の下面１０８（ｎ）ｂの間には特殊接着剤１２４が介在している。
【００４９】
特殊接着剤１２４とジョイントピンで接続された下部ブロック１０８（ｎ−１）と１０８（ｎ）の外面には図１４で説明した特殊コーティング１２５が施されている。上部ブロック１１２の接続部分も同様である。このコーティングを施すことで、ブロックの接続部分の表面はスムーズになり、タワーの強度も向上する。この特殊コーティング１２５は、耐衝撃、耐摩耗性、防錆、防食、防爆性、防塩性等を備えた塗料（フッ素系、シリコン系ウレタン系等）を用いるのが望ましい。
【００５０】
図１６は、本発明に係る風力発電機の全体形状の説明図で、同図（a）は正面を、同図（ｂ）は側面を示す。この風力発電機は前記したタワー１００の最上部に３枚のブレード１とナセル５０が搭載されている。ブレード１はハブ３０に取り付けられて、タワー１００の軸線（垂直線）に対してθ度（例えば４度）の仰角を持って回転するように取り付けられる。
【００５１】
本実施例のタワー本体１０３の高さは１０メートルで木曽１０１とタワーベースを含めた全体の高さは約１０８メートルで、ブレードの回転半径は６０メートルである。ナセル５０には、発電機や必要に応じてギアボックス、制御ボックス、昇降機等が収納されている。
【００５２】
タワーの内部には、その長手方向に沿って基礎部分からナセルに達するシャフトを含んで、部品などの自動交換、メンテナンス作業員の運搬、荷役機能を提供する多機能自動装置（ロボット）が設置されている。発電機で発電された電力はこのシャフト内部を通して基礎部に取り出される。
【００５３】
以上説明したように、本発明によれば、タワーを構成するためのブロックを船積みやトラック輸送が容易なサイズ、ウインドファームまでの運搬が容易なサイズに分割し、組み立て手段をジョイントピンと接着剤を用いるものであるため、現場組み立ての作業員のスキルに依存し難いため、組み立て品質が均一化でき、単位ブロック自体とブロック間の接合を対外力強度、耐候性、低騒音、耐久性などを向上したタワーを構成でき、このタワーを用いることで低コストでメンテナンスが容易な風力発電機を提供することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１：ブレード
３０：ハブ
５０：ナセル
１００：タワー
１０１：基礎
１０２：タワーベース
１０３：タワー本体
１０４：タワーベースに積層した下部構造
１０５：タワーベースに積層した上部構造
１０６：上下接続構造
１０７：タワー上端部
１０８：下部ブロック
１０９：ジョイントピン
１１０、１１１：ピン穴
１１２：上部ブロック
１１３：接続ブロック
１１５：特殊接着剤
１１６Ａ、１１６Ｂ：段差
１１７Ａ、１１７Ｂ：段差
１１８：プレアセンブルドブロック
１２１：塗装マシン
１２２：塗料をスプレーするためのノズル部
１２３：昇降・回転機構部
１２４：特殊接着剤
１２５：特殊コーティング
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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