JP2007071097A - 風力発電タワーの構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナセル及びローターブレード等の風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ〜３０ｍ程度の比較的低所で行うことにより、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材を一切不要とし、それでいて４０〜１２０ｍ程度の大型化した風力発電タワーを構築することができる、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れた風力発電タワーの構築方法を提供する。
【解決手段】 上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた２体の塔体１、２を入れ子式に構築し、外側の塔体２を基礎３に固定し、内側の塔体１の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付けるステップと、前記内側の塔体１を、前記外側の塔体２に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体１の下端部１１を前記外側の塔体２の上端部２０ａに緊結するステップにより風力発電タワーを構築する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、風力発電タワーの構築方法の技術分野に属し、更に云えば、４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さを有する大型化した風力発電タワーの構築方法に関する。

電気エネルギー源としての風力発電は、地球温暖化や酸性雨の原因となるガスを排出しないクリーンエネルギー源として社会的要求が高くなってきている。近年では、風の強さは高度が高くなる程強くなり、ひいては利用するエネルギーが増大することから、風力発電タワーの大型化（高層化）が要請されている。

従来、風力発電タワーの構築方法に関する技術は、下記する特許文献１〜３のように種々開示されている。

特許文献１には、プレキャストコンクリート部材を下方から順次上方に向かって積み上げてタワーを構築した後、大型クレーンでナセル（発電機本体）、ローターブレード等の風力発電機器を吊り上げ、前記タワーの最頂部に据え付ける技術が開示されている。

特許文献２には、大型クレーンを使用しないで、仮設したせり上げ装置を利用して風力発電タワーを構築する技術が開示されている。

特許文献３には、小型のトラッククレーンを使用して、ブロック分けした塔体構造物およびナセル、ローターブレード等の風力発電機器を持ち上げて組み立てることに至便のクライミング装置と、これを利用して風力発電タワーを構築する技術が開示されている。

特開２００４−１１２１０号公報 特開２００１−２５４６６８号公報 特開２００３−１８４７３０号公報

上記特許文献１に係る技術を用いて大型化した風力発電タワーを構築するには、以下のような問題があった。
１）タワーの最頂部に据え付けるナセルは大重量であるが故に、これを４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さまで吊り上げるには、大型のクレーンが不可欠となる。このような大型クレーンは台数が非常に少なく、また大型クレーンを安定して設置するための地盤改良工事や地盤補強工事などに多大な労力と時間が必要になり経済性が悪いという問題があった。
２）大型クレーンによるローターブレードのナセルへの据付に際し、風が強いとローターブレードが風の影響を受け易いために、多大な時間を要したり、作業を中止することが多かった。特に、風力発電タワーを設置する場所は、山岳地帯や離島などの強風地帯であり、これら強風地帯で、４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さまでローターブレードを吊り上げ、且つナセルへの据え付け作業を行うことは大変至難であり、作業に長期間を有するという問題があった。
３）大型クレーンの使用は、建設費が嵩むだけでなく、建設現場までの搬入が困難という問題がある。特に、風力発電タワーを設置する場所は、山岳地帯や離島などの交通アクセスの不便な場所が多く、この問題は顕著である。

特許文献２に係る技術は、大型クレーンを使用しないで実施できる点は注目できるとしても、４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さを有する大型化した風力発電タワーを構築するには、同等高さの大掛かりなせり上げ装置（仮設部材）を構築しなければならず、工期が長期化する上にコストが膨大に嵩むという問題がある。また、大掛かりなせり上げ装置は、風力発電タワーを構築した後は解体・撤去して大量の建設廃棄物となるので、環境的にも問題がある。

特許文献３に係る技術は、小型のトラッククレーンを使用して、ブロック分けした塔体構造物およびナセル、ローターブレード等の風力発電機器を持ち上げて組み立てることを内容とする技術であるから、４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さを有する大型化した風力発電タワーの構築に適用可能な技術とは到底認めがたい。

本発明の目的は、ナセル及びローターブレード等の風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ〜３０ｍ程度の比較的低所で行うことにより、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材を一切不要とし、それでいて４０〜１２０ｍ程度の大型化した風力発電タワーを構築することができる、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れた風力発電タワーの構築方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る風力発電タワーの構築方法は、図１Ａ〜Ｄに示したように、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた２体の塔体１、２を入れ子式に構築し、外側の塔体２を基礎３に固定し、内側の塔体１の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付けるステップと、
前記内側の塔体１を、前記外側の塔体２に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体１の下端部１１を前記外側の塔体２の上端部２０ａに緊結するステップにより風力発電タワーを構築することを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る風力発電タワーの構築方法は、図９〜図１４に示したように、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた複数の塔体３０、４０、５０を入れ子式に構築し、最も外側の塔体５０を基礎３に固定し、最も内側の塔体３０の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付けるステップと、
最も内側の塔体３０を、その外側に隣接する塔体４０に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体３０の下端部３０ａをその外側に隣接する塔体４０の上端部４０ｂに緊結し、次いで前記外側の塔体４０を更に外側の塔体５０に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記外側の塔体４０の下端部４０ａを更に外側の塔体５０の上端部５０ｂに緊結する工程を、最も外側の塔体５０の内側に隣接する塔体４０を上昇させるまで順次行うステップにより風力発電タワーを構築することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した風力発電タワーの構築方法において、塔体１を上昇させる手段は、その外側に隣接する塔体自体を反力架台としてリフトアップ、又はプッシュアップすることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法において、上昇する塔体の外側面と、その外側に隣接する塔体の内側面のいずれか一方にガイドを鉛直方向に設け、他方に前記ガイドに沿ってスライド可能なレールを鉛直方向に設けることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法において、塔体を上昇させる際のバランス制御は、塔体周辺に設置したウィンチにより行うことを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法において、塔体は、プレキャストコンクリート部材を鉛直方向に積み上げて構築することを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法において、塔体の外形は、寸胴形状、又はテーパー形状とし、水平断面形状は、円形状、又は多角形状とすることを特徴とする。

請求項１〜７に記載した発明に係る風力発電タワーの構築方法によれば、風力発電タワーの構成要素である塔体を、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた入れ子式に構築するので、ナセル及びローターブレード等の風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ〜３０ｍ程度の比較的低所で行うことができ、それでいて４０ｍ〜１２０ｍ程度の高さを有する大型化した風力発電タワーを構築することができる。また、前記風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ〜３０ｍ程度の比較的低所で行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材が一切不要となり、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。さらに、仮設部材等に起因する建設廃棄物も極力少なくして実施できるので、環境性にも優れている。

また、前記風力発電機器が劣化等して取り替える必要が生じたときは、構築時と逆の工程を行い、風力発電機器の取り替え作業をやはり、地上２０ｍ〜３０ｍ程度の比較的低所でスムーズに行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材は必要とせず、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。

本発明に係る風力発電タワーの構築方法は、上述した発明の効果を奏するべく、以下のように実施される。

図１Ａ〜Ｄは、請求項１に記載した発明に係る風力発電タワーの構築方法の実施例を段階的に示している。

この実施例１に係る風力発電タワーの構築方法は、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた２体の塔体１、２を入れ子式に構築し（図１Ｂ参照）、外側の塔体２を基礎３に固定し、内側の塔体１の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付ける（図１Ｃ参照）。次に、前記内側の塔体１を、前記外側の塔体２に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体１の下端部１１を前記外側の塔体２の上端部２０ａに緊結して風力発電タワーを構築する（請求項１記載の発明）。

具体的に、前記風力発電タワーの構築方法は、先ず、図１Ａに示したように、山岳地帯や離島などの強風地帯における風力発電タワーを設置するのに好適な場所に基礎３を構築し、当該基礎３上に、前記内側の塔体（以下適宜、トップタワーと云う。）１を構築する。

前記トップタワー１は、現場近辺の工場で製作した１体当たり高さ３．０ｍ、外径２．５ｍ、重量１５０ｋＮ程度の円筒形のプレキャストコンクリート部材（以下、ＰＣａ部材と云う。）１０を複数体（図示例では７体）用意し、１２００ｋＮ級程度のトラッククレーンを使用して鉛直方向に積み上げて構築している（請求項６記載の発明）。

前記ＰＣａ部材１０同士の接合方式としては種々考えられるが、この実施例１では、図２Ａ、Ｂに示したような、重ね継ぎ手方式（上下方向に鉄筋１０ａをラップさせて接合する方式）を採用し、ＰＣａ部材１０と鉄筋１０ａとの隙間には、高強度モルタル等のグラウト材（図示省略）を充填して実施している。また、前記トップタワー１の最も下位に位置するＰＣａ部材１０の下端部には、リフトアップ用のコンクリート製（或いは鋼製）のベース部材１１（外径３．０６ｍ）を同心円配置で取り付けている。前記ベース部材１１は、リフトアップ時の荷重を均等に分散させる作用を奏する。なお、前記ベース部材１１は、前記トップタワー１の下端部を閉塞する円盤状で実施しているが、これに限定されず、前記トップタワー１の下端部の外側に沿ってリング状に設けて実施してもよい。

以上のようにして構築したトップタワー１は、２０ｍ程度の高さを有し、アンカーボルト等の仮固定部材（図示省略）を利用して、前記基礎３に仮固定する。

なお、前記トップタワー１（ＰＣａ部材１０）は、寸胴形状で実施しているが、上方に向かって漸次先細状のテーパー形状で実施することもできる。また、水平断面形状は、円形状で実施しているが、多角形状で実施することもできる（請求項７記載の発明）。

次に、図１Ｂと図３に示したように、前記内側の塔体（トップタワー）１を取り囲む形態で、外側の塔体（以下適宜、ボトムタワーと云う。）２を、平面方向から見て前記ベース部材１１の外周面に沿って同心円配置で構築する。

前記ボトムタワー２は、現場近辺の工場で製作した１体当たり高さ２．５ｍ、外径３．８ｍ、重量１５０ｋＮ程度の円筒形のＰＣａ部材２０を複数体（図示例では８体）用意し、１２００ｋＮ級程度のトラッククレーンを使用して、前記重ね継ぎ手方式により、鉛直方向に積み上げて構築している。また、前記ボトムタワー２（高さ２０ｍ程度）の最も下位に位置するＰＣａ部材２０の下端部は、所謂ＰＣ圧着方式により、基礎３と緊結して固定している。さらに、前記ボトムタワー２の最も上位に位置するＰＣａ部材２０の上端部には、その内周面に、リフトアップ用の油圧ジャッキ６を設置するための突出部（架台）２０ａが、ほぼ等間隔にバランス良く３箇所設けられている。この実施例１に係る前記突出部２０ａは、予めＰＣａ部材２０と一体成形され、前記トップタワー１の外周面に届く程度の水平長さを有する。なお、前記突出部２０ａは、３箇所に限定されるものではなく、４箇所以上にバランス良く設けて実施することもできるし、前記ＰＣａ部材２０の内周面全面にリング状に設けて実施することもできる。

かくして、前記トップタワー１と前記ボトムタワー２は、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた入れ子式に構築されると共に、前記トップタワー１の下端部に設けたベース部材１１と、前記ボトムタワー２の上端部に設けた突出部２０ａとがガイド的な働きをして水平変位を拘束し、安定した状態でトップタワー１を上昇させることができる構造となるのである。

次に、図１Ｃに示したように、前記ボトムタワー２の突出部２０ａの上面にリフトアップ用の油圧ジャッキ（センターホールジャッキ）６をバランスよく所要の台数（本実施例では３台）設置する。そして、各油圧ジャッキ６…と、リフトアップするトップタワー１のベース部材１１とを、前記トップタワー１の外周面とボトムタワー２の内周面との間に鉛直方向に吊り下げされたワイヤロープ、ＰＣ鋼より線、ロッド等の揚重用連結材７で繋ぐ。

前記揚重用連結材７は、その上端部を、前記突出部２０ａに予め設けた通し孔及び前記油圧ジャッキ６へ通し当該油圧ジャッキ６を利用して固定し、その下端部を前記ベース部材１１に予め設けた通し孔へ鉛直方向に通し、定着ナット等の掛け止め部材を利用して前記ベース部材１１に固定する。

次に、図１Ｃに示したように、前記トップタワー１の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器をクレーン（図示省略）を利用して据え付ける。

この実施例１によると、通常、１０００ｋＮは超える大重量の風力発電機器を、前記トップタワー１の高さ、即ち２０ｍ程度の高さ揚重すれば足りるので、大型のクレーンを使用する必要は一切ない。ちなみに、前記ローターブレード５の１枚当たりのブレード長は、構築する風力発電タワーの高さの１／２程度が好適とされ、この実施例１では、２０ｍの長さのブレードが使用されている。図１Ｃに示した状態でローターブレード５を仮固定すると、前記ブレード長の鉛直高さは１０ｍ（２０ｍ×ｃｏｓ６０°）程度となり、少なくとも地上１０ｍ以上の高さで据付ける必要がある。一方、前記トップタワー１の高さは２０ｍ程度である。よって、前記ローターブレード５は、地面に衝突する等の支障もなく安全に据え付けることができるのである。

以下に、前記トップタワー１を上昇させる工程を説明する。

前記ナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付け、入れ子式に構築したトップタワー１及びボトムタワー２について、図１Ｄに示したように、前記トップタワー１を、前記ボトムタワー２の突出部２０ａ上に設置した油圧ジャッキ６を利用して、所定の高さまでリフトアップする作業を開始する（請求項３記載の発明）。

ここで、前記風力発電機器を据え付けたトップタワー１の重心位置は、構築する風力発電タワーの重心位置とは一致せず、リフトアップ時に偏心荷重が生じる。この偏心荷重を相殺してリフトアップをスムーズに行うために、バランス制御用のステーワイヤー８を使用することが安全上好ましい。このステーワイヤー８は、ウィンチ９を用い、リフトアップ用の油圧ジャッキ６と連動させながら制御する。また、前記ウィンチ９（ステーワイヤー８）は、必要に応じて１箇所から複数箇所設置して実施する（請求項５記載の発明）。

かくして、前記突出部２０ａ上の油圧ジャッキ６を作動させて、前記揚重用連結材７及びこれに吊り支持されたベース部材１１を徐々に上昇移動（リフトアップ）させて前記トップタワー１を上昇させる。前記トップタワー１は、ガイド的な働きをし水平変位を拘束する前記ベース部材１１及び前記突出部２０ａと、バランス制御する前記ステーワイヤー８及び前記ウィンチ９により、安定した状態で徐々に上昇させることができる。

また、前記トップタワー１を更に安定した状態で（特には、無回転のまま）上昇させるべく、図４に示したように、前記トップタワー１の外側面に、水平断面がコ字形状のガイド１ａを鉛直方向に設け、前記ボトムタワー２の内側面に前記ガイド１ａに沿ってスライド可能なレール２ａを鉛直方向に設けて実施することが好ましい。勿論、前記トップタワー１の外側面にレール２ａを設け、前記ボトムタワー２の内側面にガイド１を設けて実施することもできる。なお、前記ガイド１ａ及びレール２ａの水平断面形状は図示例に限定されるものではなく、前記トップタワー１を無回転のままボトムタワー２に沿って上昇させることができる形状であればよい（請求項４記載の発明）。

前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業は、前記トップタワー１のベース部材１１の上面が、前記ボトムタワー２の突出部２０ａの下面に当接するまで行う。前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業が終了した後は、図５Ａ、Ｂに示したように、前記油圧ジャッキ６から緊結用鋼材１２へ徐々にトップタワー１の荷重を盛り替え、前記トップタワー１のベース部材１１とボトムタワー２の突出部２０ａとの緊結作業を行い、かくして、高さが４０ｍ程度の風力発電タワーの構築作業を完了する。

具体的に、この実施例１に係る緊結作業は、前記突出部２０ａとベース部材１１に予め穿設しておいた鉛直方向のボルト孔を一致させ、当該ボルト孔に高力ボルト１２ａを挿入し、ナット１２ｂで締め付け固定し、必要に応じて、底面部の前記ベース部材１１と側面部の前記ＰＣａ部材２０とが形成する凹部にコンクリートを打設することにより、前記トップタワー１とボトムタワー２とを構造的に一体化している。ちなみに、前記突出部２０ａ及びベース部材１１に設けた前記ボルト孔の一部は、前記揚重用連結材７の通し孔として使用される。

前記緊結手段は勿論これに限定されず、前記トップタワー１とボトムタワー２とを構造的に一体化できる方法であればよい。例えば、図６Ａ、Ｂに示したように、前記ベース部材１１と突出部２０ａの双方に埋め込まれた縦筋１３ａと前記突出部２０ａを貫通する横筋１３ｂとから成る緊結用鉄筋１３にコンクリートを打設して、前記トップタワー１とボトムタワー２とを構造的に一体化して実施してもよい。また、図７に示したように、前記突出部２０ａに水平方向に貫通するＩ形鋼（又はＨ形鋼）１４を設け、前記ベース部材１１に立設する鋼管１５と溶接及びボルト等の接合手段で一体化して実施してもよい。さらに、図８に示したように、前記ベース部材１１と前記ＰＣａ部材２０に予め、ベース部材１１の上面が、前記ボトムタワー２の突出部２０ａの下面に当接する際に一致するボルト孔１６を水平方向に穿設しておき、前記ボルト孔１６に鋼材（図示省略）を挿入してロックする態様で緊結し、必要に応じて、底面部の前記ベース部材１１と側面部の前記ＰＣａ部材２０とが形成する凹部にコンクリートを打設することにより、前記トップタワー１とボトムタワー２とを構造的に一体化して実施してもよい。

以上説明したように、上記実施例１によれば、風力発電タワーの構成要素である塔体（トップタワー１及びボトムタワー２）を、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた入れ子式に構築するので、ナセル４及びローターブレード５等の風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ程度の比較的低所で行うことができ、それでいて４０ｍ程度の高さを有する風力発電タワーを構築することができる。また、前記風力発電機器の据え付け作業を地上２０ｍ程度の比較的低所で行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材が一切不要となり、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。さらに、仮設部材等に起因する建設廃棄物も極力少なくして実施できるので、環境性にも優れている。

また、前記風力発電機器が劣化等して取り替える必要が生じたときは、構築時と逆の工程を行う。即ち、前記ベース部材１１とＰＣａ部材２０との緊結状態を解除し、前記トップタワー１を地上に到達するまで下降させた後に取り替え作業を行う。よって、風力発電機器の取り替え作業は、やはり地上２０ｍ程度の比較的低所で行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材は必要とせず、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。

なお、この実施例１では、前記トップタワー１を、前記ボトムタワー２の上端部に反力をとりリフトアップする手段で上昇させているが、これに限定されず、前記ベース部材１１の下面部の外周縁部に油圧ジャッキを設置し、前記ボトムタワー２の内側面に設けた反力ピースを利用してプッシュアップする手段で上昇させることもできる（請求項３記載の発明）。また、前記トップタワー１及びボトムタワー２はコンクリート製で実施しているが、これに限定されず、鉄筋コンクリート製、鉄骨コンクリート製、コンクリート充填鋼管などタワーを構築できるものであれば、材質は特に限定されない。さらに、前記トップタワー１及びボトムタワー２は所謂めくら壁で実施しているが、開口部を設けて実施することも勿論できる。以下の実施例２についても同様の技術的思想とする。

図９Ａ〜Ｃは、請求項２に記載した発明に係る風力発電タワーの構築方法の実施例を段階的に示している。請求項２に係る風力発電タワーの構築方法は、上記した請求項１と比して、風力発電タワーの構成要素である塔体を複数（具体的には３体以上）用いて実施することが主に相違する。

すなわち、この実施例２に係る風力発電タワーの構築方法は、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた複数（この実施例では３体）の塔体３０、４０、５０を入れ子式に構築し（図９Ａ参照）、最も外側の塔体５０を基礎３に固定し、最も内側の塔体３０の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付ける（図９Ａ参照）。次に、前記最も内側の塔体３０を、その外側に隣接する塔体４０に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体３０の下端部３０ａをその外側に隣接する塔体４０の上端部４０ｂに緊結し、次いで前記外側の塔体４０を更に外側の塔体５０に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記外側の塔体４０の下端部４０ａを更に外側の塔体５０の上端部５０ｂに緊結する工程を、最も外側の塔体５０の内側に隣接する塔体４０を上昇させるまで順次行うことにより、風力発電タワーを構築する。なお、この実施例２では３体の塔体で実施しているが、勿論４体以上で実施することもできる。（請求項２記載の発明）。

具体的に、前記風力発電タワーの構築方法は、先ず、図９Ａに示したように、山岳地帯や離島などの強風地帯における風力発電タワーを設置するのに好適な場所に基礎３を構築し、当該基礎３上に、前記最も内側の塔体（以下適宜、トップタワーと云う。）３０を構築する。

前記トップタワー３０は、現場近辺の工場で製作した１体当たり高さ３．０ｍ、外径２．５ｍ、重量１５０ｋＮ程度の円筒形のＰＣａ部材を複数体（本実施例では１０体）用意し、１２００ｋＮ級程度のトラッククレーンを使用して鉛直方向に積み上げて構築している（請求項６記載の発明）。前記ＰＣａ部材同士の接合方式としては種々考えられるが、この実施例２では、上記実施例１と同様に、重ね継ぎ手方式を採用し、ＰＣａ部材と鉄筋との隙間には、高強度モルタル等のグラウト材を充填して実施している。また、前記トップタワー３０の最も下位に位置するＰＣａ部材の下端部には、図１０Ａに示したように、上記実施例１と同様に、ベース部材３０ａ（外径３．０６ｍ）を同心円配置で取り付けている。なお、前記ベース部材３０ａは、前記トップタワー３０の下端部を閉塞する円盤状で実施しているが、これに限定されず、前記トップタワー３０の下端部の外側に沿ってリング状に設けて実施してもよい。

このようにして構築したトップタワー３０は、３０ｍ程度の高さを有し、アンカーボルト等の仮固定部材（図示省略）を利用して、前記基礎３に仮固定する。

次に、図１０Ａ、Ｂに示したように、前記最も内側の塔体（トップタワー）３０を取り囲む形態で、外側の塔体（以下適宜、ミドルタワーと云う。）４０を、平面方向から見て前記トップタワー３０のベース部材３０ａの外周面に沿って同心円配置で構築する。

前記ミドルタワー４０は、現場近辺の工場で製作した１体当たり高さ３．０ｍ、外径３．８ｍ程度の円筒形のＰＣａ部材を複数体（本実施例では１０体）用意し、１２００ｋＮ級のトラッククレーンを使用して、前記重ね継ぎ手方式により、鉛直方向に積み上げて構築している（請求項５記載の発明）。また、前記ミドルタワー４０の最も下位に位置するＰＣａ部材の下端部には、図１０Ａに示したように、その外側に沿って、リング状のベース部材４０ａを同心円配置で取り付けている。さらに、前記ミドルタワー４０の最も上位に位置するＰＣａ部材２０の上端部には、上記実施例１と同様に、図１０Ａに示したように、その内周面に、リフトアップ用の油圧ジャッキ６を設置するための突出部（架台）４０ｂが、ほぼ等間隔にバランス良く３箇所設けられている（図３も参照）。前記突出部４０ｂは、予めＰＣａ部材と一体成形され、前記トップタワー３０の外周面に届く程度の水平長さを有する。なお、前記突出部４０ｂは、３箇所に限定されるものではなく、４箇所以上設けて実施することもできるし、ＰＣａ部材の内周面全面にリング状に設けて実施することもできる。

このようにして構築したミドルタワー４０は、３０ｍ程度の高さを有し、アンカーボルト等の仮固定部材（図示省略）を利用して、前記基礎３に仮固定する。

次に、図１０Ａ、Ｂに示したように、前記ミドルタワー４０を取り囲む形態で、外側の塔体（以下適宜、ボトムタワーと云う。）５０を、平面方向から見て前記ミドルタワー４０のベース部材４０ａの外周面に沿って同心円配置で構築する。

前記ボトムタワー５０は、現場近辺の工場で製作した１体当たり高さ３．０ｍ、外径５．１ｍ程度の円筒形のＰＣａ部材を複数体（本実施例では１０体）用意し、１２００ｋＮ級程度のトラッククレーンを使用して、前記重ね継ぎ手方式により、鉛直方向に積み上げて構築している（請求項６記載の発明）。また、前記ボトムタワー５０の最も下位に位置するＰＣａ部材の下端部は、所謂ＰＣ圧着方式により、基礎３と緊結して固定している。さらに、前記ボトムタワー５０の最も上位に位置するＰＣａ部材の上端部には、図１０Ａに示したように、その内周面に沿って、リフトアップ用の油圧ジャッキを設置するための突出部（架台）５０ｂが、ほぼ等間隔にバランス良く３箇所設けられている（図３も参照）。前記突出部５０ｂは、予めＰＣａ部材と一体成形され、前記ミドルタワー４０の外周面に届く程度の水平長さを有する。なお、前記突出部５０ｂは、３箇所に限定されるものではなく、４箇所以上設けて実施することもできるし、ＰＣａ部材２０の内周面全面にリング状に設けて実施することもできる。

かくして、前記トップタワー３０とミドルタワー４０とボトムタワー５０は、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた入れ子式に構築されると共に、前記ベース部材３０ａ、４０ａと、突出部４０ｂ、５０ｂとが、ガイド的な働きをして水平変位を拘束し、安定した状態でトップタワー３０及びミドルタワー４０を上昇させることができる構造となるのである。なお、前記トップタワー３０とミドルタワー４０とボトムタワー５０はそれぞれ、寸胴形状で実施しているが、上方に向かって漸次先細状のテーパー形状で実施することもできるし、水平断面形状は、円形状で実施しているが、多角形状で実施することもできる（請求項７記載の発明）。

次に、図１０Ａに示したように、前記ミドルタワー４０の突出部４０ｂの上面にリフトアップ用の油圧ジャッキ（センターホールジャッキ）６を、上記実施例１と同様に、バランスよく所要の台数（本実施例では３台）設置する。そして、各油圧ジャッキ６…と、リフトアップするトップタワー３０のベース部材３０ａとを、前記トップタワー３０の外周面とミドルタワー４０の内周面との間に鉛直方向に吊り下げされたワイヤロープ、ＰＣ鋼より線、ロッド等の揚重用連結材７で繋ぐ。

前記揚重用連結材７は、その上端部を前記突出部４０ｂに予め設けた通し孔及び前記油圧ジャッキ６へ通し当該油圧ジャッキ６を利用して固定し、その下端部を前記ベース部材３０ａへ予め設けた通し孔へ鉛直方向に通し、定着ナット等の掛け止め部材を利用して前記ベース部材３０ａに固定する。

次に、前記トップタワー３０の頭部にナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器をクレーン（図示省略）を利用して据え付ける。

この実施例２によると、通常、１０００ｋＮは超える大重量の風力発電機器を、前記トップタワー３０の高さ、即ち３０ｍ程度の高さ揚重すれば足りるので、大型のクレーンを使用する必要は一切ない。ちなみに、前記ローターブレード５の１枚当たりのブレード長は、構築する風力発電タワーの高さの１／２程度が好適とされ、この実施例２では、４５ｍの長さのブレードが使用されている。図９に示した状態でローターブレード５を仮固定すると、前記ブレード長の鉛直高さは２２．５ｍ（４５ｍ×ｃｏｓ６０°）程度となり、少なくとも地上２２．５ｍ以上の高さで据付ける必要がある。一方、前記トップタワー３０の高さは３０ｍ程度である。よって、前記ローターブレード５は、地面に衝突する等の支障もなく安全に据え付けることができるのである。

以下に、前記トップタワー３０とミドルタワー４０を上昇させる工程を順に説明する。

前記ナセル４、ローターブレード５等の風力発電機器を据え付け、入れ子式に構築したトップタワー３０及びミドルタワー４０並びにボトムタワー５０について、図１１に示したように、前記トップタワー３０を、前記ミドルタワー４０の突出部４０ｂ上に設置した油圧ジャッキ６を利用して、所定の高さまでリフトアップする作業を開始する（請求項３記載の発明）。

ここで、バランス制御用のステーワイヤー８とウィンチ９を使用することは、上記実施例１で説明した通りである（請求項５記載の発明）。

かくして、前記突出部４０ｂ上の油圧ジャッキ６を作動させて、前記揚重用連結材７及びこれに吊り支持されたベース部材３０ａを徐々に上昇移動（リフトアップ）させて前記トップタワー３０を上昇させる。前記トップタワー３０は、ガイド的な働きをし水平変位を拘束する前記ベース部材３０ａ及び突出部４０ｂと、バランス制御する前記ステーワイヤー８及び前記ウィンチ９により、安定した状態で徐々に上昇させることができる。

また、前記トップタワー３０を安定した状態で（特には、無回転のまま）上昇させるべく、前記トップタワー３０の外側面にガイド１ａを鉛直方向に設け、前記ミドルタワー４０の内側面に前記ガイド１ａに沿ってスライド可能なレール２ａを鉛直方向に設けて実施することが好ましいのは、上記実施例１で説明した通りである（図４参照、請求項４記載の発明）。

前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業は、前記トップタワー３０のベース部材３０ａの上面が、前記ミドルタワー４０の突出部４０ｂの下面に当接するまで行う。前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業が終了した後は、図１２に示したように、上記実施例１で種々説明した手段（図５〜図８参照）で、前記トップタワー３０のベース部材３０ａとミドルタワー４０の突出部４０ｂとの緊結作業を行う。

次に、図１３に示したように、前記ミドルタワー４０を、前記ボトムタワー５０の突出部５０ｂ上に設置した油圧ジャッキ６を利用して、所定の高さまでリフトアップする作業を開始する（請求項３記載の発明）。

前記油圧ジャッキ６は、前記ボトムタワー５０の突出部５０ｂの上面に、上記実施例１と同様に、バランスよく所要の台数（本実施例では３台）設置する。そして、各油圧ジャッキ６…と、リフトアップするミドルタワー４０のベース部材４０ａとを、前記ミドルタワー４０の外周面とボトムタワー５０の内周面との間に鉛直方向に吊り下げされたワイヤロープ、ＰＣ鋼より線、ロッド等の揚重用連結材７で繋ぐ。

前記揚重用連結材７は、その上端部を前記突出部５０ｂに予め設けた通し孔及び前記油圧ジャッキ６へ通し当該油圧ジャッキ６を利用して固定し、その下端部を前記ベース部材４０ａへ予め設けた通し孔へ鉛直方向に通し、定着ナット等の掛け止め部材を利用して前記ベース部材４０ａに固定する。

バランス制御用のステーワイヤー８とウィンチ９を使用することは、上記実施例１で説明した通りである（請求項５記載の発明）。

かくして、前記突出部５０ｂ上の油圧ジャッキ６を作動させて、前記揚重用連結材７及びこれに吊り支持されたベース部材４０ａを徐々に上昇移動（リフトアップ）させて前記ミドルタワー４０を上昇させる。前記ミドルタワー４０は、ガイド的な働きをし水平変位を拘束する前記ベース部材４０ａ及び突出部５０ｂと、バランス制御する前記ステーワイヤー８及び前記ウィンチ９により、安定した状態で徐々に上昇させることができる。

また、前記ミドルタワー４０を安定した状態で（特には、無回転のまま）上昇させるべく、前記ミドルタワー４０の外側面にガイド１ａを鉛直方向に設け、前記ボトムタワー５０の内側面に前記ガイド１ａに沿ってスライド可能なレール２ａを鉛直方向に設けて実施することが好ましいのは、上記実施例１で説明した通りである（図４参照、請求項４記載の発明）。

前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業は、前記ミドルタワー４０のベース部材４０ａの上面が、前記ボトムタワー５０の突出部５０ｂの下面に当接するまで行う。前記油圧ジャッキ６によるリフトアップ作業が終了した後は、図１４に示したように、上記実施例１で種々説明した手段（図５〜図８参照）で、前記ミドルタワー４０のベース部材４０ａとボトムタワー５０の突出部５０ｂとの緊結作業を行い、かくして、高さが９０ｍ程度の風力発電タワーの構築作業を完了する。

以上説明したように、上記実施例２によれば、風力発電タワーの構成要素である塔体（トップタワー３０及びミドルタワー４０並びにボトムタワー５０）を、上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた入れ子式に構築するので、ナセル４及びローターブレード５等の風力発電機器の据え付け作業を地上３０ｍ程度の比較的低所で行うことができ、それでいて９０ｍ程度の高さを有する風力発電タワーを構築することができる。また、前記風力発電機器の据え付け作業を地上３０ｍ程度の比較的低所で行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材が一切不要となり、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。さらに、仮設部材等に起因する建設廃棄物も極力少なくして実施できるので、環境性にも優れている。

また、前記風力発電機器が劣化等して取り替える必要が生じたときは、構築時と逆の工程を行う。即ち、前記ミドルタワー４０のベース部材４０ａとボトムタワー５０の突出部５０ｂとの緊結状態を解除し、当該ミドルタワー４０を地上に到達するまで下降させ、次いで前記トップタワー３０のベース部材３０ａとミドルタワー４０の突出部４０ｂとの緊結状態を解除し、当該トップタワー３０を地上に到達するまで下降させた後に取り替え作業を行う。よって、風力発電機器の取り替え作業は、やはり地上３０ｍ程度の比較的低所で行うことができるので、大型クレーンおよび大掛かりな仮設部材は必要とせず、工期も短縮でき、施工性及び安全性並びに経済性に非常に優れている。

以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

例えば、１２０ｍ程度の高さの風力発電タワーを構築する場合には、高さ３０ｍ程度の塔体を４体、入れ子式に構築し、上記説明したように、内側の塔体を、外側に隣接する塔体に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体の下端部をその外側に隣接する塔体の上端部に緊結する工程を、最も内側の塔体から最も外側の塔体へ順次行うのである。前記塔体の高さは１体当たり２０ｍ〜３０ｍ程度が好ましいがこれに限定されるものではなく、塔体の個数も５体以上でも実施することができる。

また、ローターブレード５の地上高さが、１体の塔体（トップタワー）の高さより高い場合、例えば、ローターブレード５の長さが５０ｍで、地上高さが２５ｍ（５０ｍ×ｃｏｓ６０°）の場合に、トップタワーの高さが２０ｍの場合には、当該トップタワーを据え付けに必要な高さ（２５ｍ程度）までリフトアップ又はプッシュアップして据え付け作業を行い、しかる後、風力発電タワーの構築を進めるのである。

Ａ〜Ｄは、請求項１に係る風力発電タワーの構築方法を段階的に示した概略図である。 Ａ、Ｂは、塔体の構築方法を示した説明図である。 トップタワーとボトムタワーの構造を概略的に示した平面図である。 ガイドとレールの取り付け構造を概略的に示した平面図である。 Ａは、トップタワーとボトムタワーとを緊結する方法を概略的に示した縦断面図であり、Ｂは、同平面図である。 Ａは、トップタワーとボトムタワーとを緊結するその他の方法を概略的に示した縦断面図であり、Ｂは、同平面図である。 トップタワーとボトムタワーとを緊結するその他の方法を概略的に示した縦断面図である。 トップタワーとボトムタワーとを緊結するその他の方法を概略的に示した縦断面図である。 Ａ〜Ｃは、請求項２に係る風力発電タワーの構築方法を段階的に示した概略図である。 Ａは、請求項２に係る風力発電タワーの構築方法の初期状態を概略的に示した縦断面図であり、Ｂは、同平面図である。 トップタワーを上昇させる段階を概略的に示した縦断面図である。 トップタワーとミドルタワーを緊結した状態を概略的に示した縦断面図である。 ミドルタワーを上昇させる段階を概略的に示した縦断面図である。 ミドルタワーとボトムタワーを緊結し、請求項２に係る風力発電タワーの構築を完了した段階を概略的に示した縦断面図である。

符号の説明

１ トップタワー
１ａ ガイド
２ ボトムタワー
２ａ レール
３ 基礎
４ ナセル（発電機本体）
５ ローターブレード
６ 油圧ジャッキ（センターホールジャッキ）
７ 揚重用連結材
８ ステーワイヤー
９ ウィンチ
１０ プレキャストコンクリート部材（ＰＣａ部材）
１０ａ 鉄筋
１１ ベース部材
１２ 緊結用鋼材
１２ａ 高力ボルト
１２ｂ ナット
１３ 緊結用鉄筋
１３ａ 縦筋
１３ｂ 横筋
１４ Ｉ形鋼
１５ 鋼管
１６ ボルト孔
２０ プレキャストコンクリート部材（ＰＣａ部材）
２０ａ 突出部
３０ トップタワー
４０ ミドルタワー
５０ ボトムタワー
３０ａ ベース部材
４０ａ ベース部材
４０ｂ 突出部
５０ｂ 突出部

Claims (7)

1. 上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた２体の塔体を入れ子式に構築し、外側の塔体を基礎に固定し、内側の塔体の頭部にナセル、ローターブレード等の風力発電機器を据え付けるステップと、
   前記内側の塔体を、前記外側の塔体に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体の下端部を前記外側の塔体の上端部に緊結するステップにより風力発電タワーを構築することを特徴とする、風力発電タワーの構築方法。
2. 上下方向にスライド可能に内外に組み合わせた複数の塔体を入れ子式に構築し、最も外側の塔体を基礎に固定し、最も内側の塔体の頭部にナセル、ローターブレード等の風力発電機器を据え付けるステップと、
   最も内側の塔体を、その外側に隣接する塔体に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記内側の塔体の下端部をその外側に隣接する塔体の上端部に緊結し、次いで前記外側の塔体を更に外側の塔体に反力をとって上昇させ、上昇限度に到達した段階で、前記外側の塔体の下端部を更に外側の塔体の上端部に緊結する工程を、最も外側の塔体の内側に隣接する塔体を上昇させるまで順次行うステップにより風力発電タワーを構築することを特徴とする、風力発電タワーの構築方法。
3. 塔体を上昇させる手段は、その外側に隣接する塔体自体を反力架台としてリフトアップ、又はプッシュアップすることを特徴とする、請求項１又は２に記載した風力発電タワーの構築方法。
4. 上昇する塔体の外側面と、その外側に隣接する塔体の内側面のいずれか一方にガイドを鉛直方向に設け、他方に前記ガイドに沿ってスライド可能なレールを鉛直方向に設けることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法。
5. 塔体を上昇させる際のバランス制御は、塔体周辺に設置したウィンチにより行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法。
6. 塔体は、プレキャストコンクリート部材を鉛直方向に積み上げて構築することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法。
7. 塔体の外形は、寸胴形状、又はテーパー形状とし、水平断面形状は、円形状、又は多角形状とすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載した風力発電タワーの構築方法。

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