浮体式洋上風力発電装置
【課題】係留索の張力調整作業が容易で、浮体の安定性の向上を図ることができる浮体式洋上風力発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置２と、該発電装置を支持する浮体３と、該浮体を係留するシンカー４と、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドン５とでなる浮体式洋上風力発電装置１において、前記浮体３は、前記発電装置を支持する中央コラム３ａと該中央コラムに連結部材３ｃを介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部３ｂとで構成され、前記テンドン５の浮体側における繋着構造が、前記張出し部３ｂから前記連結部材３ｃに沿って前記中央コラム３ａの上部に集約されて繋着されている浮体式洋上風力発電装置１とするものである。
【解決手段】発電装置２と、該発電装置を支持する浮体３と、該浮体を係留するシンカー４と、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドン５とでなる浮体式洋上風力発電装置１において、前記浮体３は、前記発電装置を支持する中央コラム３ａと該中央コラムに連結部材３ｃを介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部３ｂとで構成され、前記テンドン５の浮体側における繋着構造が、前記張出し部３ｂから前記連結部材３ｃに沿って前記中央コラム３ａの上部に集約されて繋着されている浮体式洋上風力発電装置１とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式洋上風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、洋上の海域は、陸上や浅海域に比べて風況が良好であるため、風力発電の立地に適している。そのような洋上に設置される風力発電装置は、経済性等の観点から実績のある着底式よりも浮体式の構造形式の方が有利である。前記浮体式の風力発電施設は、発電時のブレード回転に伴って作用する大きな水平力や転倒モーメントに対して十分な安定性を保持するとともに、発電効率が低下しないように浮体の動揺量を極力抑えるようにしている。このような浮体式風力発電施設としては、図３に示すように、テンションレグ式があり、風車２ａを支持する浮体３を構成する中央コラム３ａと張出し部３ｂ、それを係留するテンドン（係留索、以下同じ）５と、大型のシンカー（錘）４とから構成されている（特許文献１参照）ものが知られている。
【０００３】
前記テンションレグ式の浮体式洋上風力発電施設１ｃは、浮体３とシンカー４にあらかじめ大きな初期張力を鉛直方向に作用させた状態で係留する方式なので、緩係留方式よりも浮体の動揺量を低減でき、且つ、比較的占有面積を小さくできる等の利点がある。前記中央以下の張出し部３ｂは、天端高を低く、若しくはコラムを構築しない方が経済性、景観性の観点から有利である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８１２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−６４６４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の浮体式洋上風力発電装置における特許文献１では、例えば、初期張力を作用させる設備が水中部となるため、止水の問題がある。また、特許文献２では、各テンドン（係留索）と連結する張出し部３ｂは水面上に張り出しているため、経済性，景観性には劣るものの初期張力の調整を水面上で行うことが可能である。よって、初期張力を個別に調整することは比較的容易であるが、各コラムが孤立した状態となるため、洋上でのテンドン（係留索）同士の張力調整が困難となりやすい。
【０００６】
また、特許文献３では、補助設備を用いることで各コラムの厳密な張力調整ができる可能性があるが、この補助設備は大型施設が必要となって経済性に劣るとともに作業時の安全性が低下するという課題がある。更に、風車稼働中にシンカーが沈下した場合に、張力の再調整を迅速に行う必要がある場合や、定期的な微調整などの作業が生じた時において、機械設備の設置に時間を要するという課題がある。本発明に係る浮体式洋上風力発電装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、発電装置と、該発電装置を支持する浮体と、該浮体を係留するシンカーと、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドン（係留索）とでなる浮体式洋上風力発電装置において、前記浮体は、前記発電装置を支持する中央コラムと該中央コラムに連結部材を介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部とで構成され、前記テンドン（係留索）の浮体側における繋着構造が、前記張出し部から前記連結部材に沿って前記中央コラムの上部に集約されて繋着されていることである。
【０００８】
また、前記中央コラムの水面上にある天端部に、テンドン（係留索）の張力調整・固定装置が設けられていることを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の浮体式洋上風力発電装置によれば、テンドン（係留索）の浮体側の端部が中央コラムに集約されているので、張力の調整作業が容易となる。更に、風車稼働中に生じた張力の変動や、定期的な張力調整も容易にできる。浮体の揺れに対して張出し部を通ってシンカーで押さえるので、抵抗モーメントが大きくなって、テンドン（係留索）の緊張力が小さくて負荷が軽減され、浮体の安定性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１の側面図（Ａ），平面図（Ｂ），第１実施例に係る一部断面図（Ｃ），第２実施例に係る一部断面図（Ｄ）である。
【図２】同本発明に係る第３実施例の浮体式洋上風力発電装置１ｂの側面図（Ａ），平面図（ｂ），一部側面図（Ｃ），一部断面図（Ｄ）である。
【図３】従来例に係る浮体式洋上風力発電装置１ｃの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、浮体式洋上風力発電装置１の姿勢を安定させるテンドン（係留索）の、浮体側の繋着部の位置を、中央コラムに集約させてなるものである。
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、発電装置２と、該発電装置２を支持する浮体３と、該浮体３を係留するシンカー４と、前記浮体３に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体３の位置及び姿勢を安定させるテンドン（係留索）５とでなる。
【００１３】
前記浮体式洋上風力発電装置１において、前記浮体３は、前記発電装置２を支持する中央コラム３ａと該中央コラム３ａに連結部材３ｃを介して前記中央コラム３ａの周囲に配設（３カ所若しくは４カ所程度、数は任意）される張出し部３ｂとで構成される。
【００１４】
そして、前記テンドン（係留索）５の浮体３側における繋着構造が、前記張出し部３ｂから前記連結部材３ｃに沿って前記中央コラム３ａの上部に集約されて繋着されている。このテンドン（係留索）５の浮体３側の定着部において、テンドン（係留索）５を緊張調節させるための張力調整・固定装置６が設けられている。
【００１５】
また、前記張力調整・固定装置６は、前記中央コラム３ａの水面上にある天端部に設けられている。緊張作業を、水面上で行えるようにするものである。この調節機構は、例えば、緊張時にジャッキが設置され、円錐空間部にクサビを設けた楔型のフレシネ（登録商標）構造とすることができる。
【実施例２】
【００１６】
前記テンドン（係留索）５の、張出し部３ｂから海中へ出ていくときの取付位置は、図１（Ｃ）に示すように、張出し部３ｂの中央から海中へ、若しくは、第２実施例として図１（Ｄ）に示すように、張出し部３ｂの内側部から海中へと通過させるものである。
【実施例３】
【００１７】
更に、第３実施例として、図２に示すように、前記連結部材３ｃの外側に、例えば、フック８又はガイド管の様なものを設置して、外ケーブルのように架設して中央コラム３ａに、テンドン（係留索）５の繋着部を集約するものである。このようなテンドン（係留索）５の架設方法であれば、前記張出し部３ｂの天端が水面上にある場合の構造にも適用できるものである。
【００１８】
以上のようにして、浮体式洋上風力発電装置１，１ａ，１ｂによれば、テンドン（係留索）５の調整を中央コラム３ａの上で且つ水面上にて集中して行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、従来の浮体式洋上風力発電装置に容易に適用できるものである。
【符号の説明】
【００２０】
１ 浮体式洋上風力発電装置、
１ａ，１ｂ 他の実施例の浮体式洋上風力発電装置
１ｃ 従来の浮体式洋上風力発電装置、
２ 発電装置、
３ 浮体、 ３ａ 中央浮体、
３ｂ 張出し部、 ３ｃ 連結部材、
４ シンカー、
５ テンドン（係留索）、
６ 張力調整・固定装置、
７ 海底、
８ フック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式洋上風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、洋上の海域は、陸上や浅海域に比べて風況が良好であるため、風力発電の立地に適している。そのような洋上に設置される風力発電装置は、経済性等の観点から実績のある着底式よりも浮体式の構造形式の方が有利である。前記浮体式の風力発電施設は、発電時のブレード回転に伴って作用する大きな水平力や転倒モーメントに対して十分な安定性を保持するとともに、発電効率が低下しないように浮体の動揺量を極力抑えるようにしている。このような浮体式風力発電施設としては、図３に示すように、テンションレグ式があり、風車２ａを支持する浮体３を構成する中央コラム３ａと張出し部３ｂ、それを係留するテンドン（係留索、以下同じ）５と、大型のシンカー（錘）４とから構成されている（特許文献１参照）ものが知られている。
【０００３】
前記テンションレグ式の浮体式洋上風力発電施設１ｃは、浮体３とシンカー４にあらかじめ大きな初期張力を鉛直方向に作用させた状態で係留する方式なので、緩係留方式よりも浮体の動揺量を低減でき、且つ、比較的占有面積を小さくできる等の利点がある。前記中央以下の張出し部３ｂは、天端高を低く、若しくはコラムを構築しない方が経済性、景観性の観点から有利である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８１２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−６４６４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の浮体式洋上風力発電装置における特許文献１では、例えば、初期張力を作用させる設備が水中部となるため、止水の問題がある。また、特許文献２では、各テンドン（係留索）と連結する張出し部３ｂは水面上に張り出しているため、経済性，景観性には劣るものの初期張力の調整を水面上で行うことが可能である。よって、初期張力を個別に調整することは比較的容易であるが、各コラムが孤立した状態となるため、洋上でのテンドン（係留索）同士の張力調整が困難となりやすい。
【０００６】
また、特許文献３では、補助設備を用いることで各コラムの厳密な張力調整ができる可能性があるが、この補助設備は大型施設が必要となって経済性に劣るとともに作業時の安全性が低下するという課題がある。更に、風車稼働中にシンカーが沈下した場合に、張力の再調整を迅速に行う必要がある場合や、定期的な微調整などの作業が生じた時において、機械設備の設置に時間を要するという課題がある。本発明に係る浮体式洋上風力発電装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、発電装置と、該発電装置を支持する浮体と、該浮体を係留するシンカーと、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドン（係留索）とでなる浮体式洋上風力発電装置において、前記浮体は、前記発電装置を支持する中央コラムと該中央コラムに連結部材を介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部とで構成され、前記テンドン（係留索）の浮体側における繋着構造が、前記張出し部から前記連結部材に沿って前記中央コラムの上部に集約されて繋着されていることである。
【０００８】
また、前記中央コラムの水面上にある天端部に、テンドン（係留索）の張力調整・固定装置が設けられていることを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の浮体式洋上風力発電装置によれば、テンドン（係留索）の浮体側の端部が中央コラムに集約されているので、張力の調整作業が容易となる。更に、風車稼働中に生じた張力の変動や、定期的な張力調整も容易にできる。浮体の揺れに対して張出し部を通ってシンカーで押さえるので、抵抗モーメントが大きくなって、テンドン（係留索）の緊張力が小さくて負荷が軽減され、浮体の安定性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１の側面図（Ａ），平面図（Ｂ），第１実施例に係る一部断面図（Ｃ），第２実施例に係る一部断面図（Ｄ）である。
【図２】同本発明に係る第３実施例の浮体式洋上風力発電装置１ｂの側面図（Ａ），平面図（ｂ），一部側面図（Ｃ），一部断面図（Ｄ）である。
【図３】従来例に係る浮体式洋上風力発電装置１ｃの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、浮体式洋上風力発電装置１の姿勢を安定させるテンドン（係留索）の、浮体側の繋着部の位置を、中央コラムに集約させてなるものである。
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、発電装置２と、該発電装置２を支持する浮体３と、該浮体３を係留するシンカー４と、前記浮体３に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体３の位置及び姿勢を安定させるテンドン（係留索）５とでなる。
【００１３】
前記浮体式洋上風力発電装置１において、前記浮体３は、前記発電装置２を支持する中央コラム３ａと該中央コラム３ａに連結部材３ｃを介して前記中央コラム３ａの周囲に配設（３カ所若しくは４カ所程度、数は任意）される張出し部３ｂとで構成される。
【００１４】
そして、前記テンドン（係留索）５の浮体３側における繋着構造が、前記張出し部３ｂから前記連結部材３ｃに沿って前記中央コラム３ａの上部に集約されて繋着されている。このテンドン（係留索）５の浮体３側の定着部において、テンドン（係留索）５を緊張調節させるための張力調整・固定装置６が設けられている。
【００１５】
また、前記張力調整・固定装置６は、前記中央コラム３ａの水面上にある天端部に設けられている。緊張作業を、水面上で行えるようにするものである。この調節機構は、例えば、緊張時にジャッキが設置され、円錐空間部にクサビを設けた楔型のフレシネ（登録商標）構造とすることができる。
【実施例２】
【００１６】
前記テンドン（係留索）５の、張出し部３ｂから海中へ出ていくときの取付位置は、図１（Ｃ）に示すように、張出し部３ｂの中央から海中へ、若しくは、第２実施例として図１（Ｄ）に示すように、張出し部３ｂの内側部から海中へと通過させるものである。
【実施例３】
【００１７】
更に、第３実施例として、図２に示すように、前記連結部材３ｃの外側に、例えば、フック８又はガイド管の様なものを設置して、外ケーブルのように架設して中央コラム３ａに、テンドン（係留索）５の繋着部を集約するものである。このようなテンドン（係留索）５の架設方法であれば、前記張出し部３ｂの天端が水面上にある場合の構造にも適用できるものである。
【００１８】
以上のようにして、浮体式洋上風力発電装置１，１ａ，１ｂによれば、テンドン（係留索）５の調整を中央コラム３ａの上で且つ水面上にて集中して行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明に係る浮体式洋上風力発電装置１は、従来の浮体式洋上風力発電装置に容易に適用できるものである。
【符号の説明】
【００２０】
１ 浮体式洋上風力発電装置、
１ａ，１ｂ 他の実施例の浮体式洋上風力発電装置
１ｃ 従来の浮体式洋上風力発電装置、
２ 発電装置、
３ 浮体、 ３ａ 中央浮体、
３ｂ 張出し部、 ３ｃ 連結部材、
４ シンカー、
５ テンドン（係留索）、
６ 張力調整・固定装置、
７ 海底、
８ フック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、該発電装置を支持する浮体と、該浮体を係留するシンカーと、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドンとでなる浮体式洋上風力発電装置において、
前記浮体は、前記発電装置を支持する中央コラムと該中央コラムに連結部材を介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部とで構成され、
前記テンドンの浮体側における繋着構造が、前記張出し部から前記連結部材に沿って前記中央コラムの上部に集約されて繋着されていること、
を特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項２】
中央コラムの水面上にある天端部に、テンドンの張力調整・固定装置が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の浮体式洋上風力発電装置。
【請求項１】
発電装置と、該発電装置を支持する浮体と、該浮体を係留するシンカーと、前記浮体に一端部が繋着され他端部が前記シンカーに繋着され緊張・張設されて前記浮体の位置及び姿勢を安定させるテンドンとでなる浮体式洋上風力発電装置において、
前記浮体は、前記発電装置を支持する中央コラムと該中央コラムに連結部材を介して前記中央コラムの周囲に配設される張出し部とで構成され、
前記テンドンの浮体側における繋着構造が、前記張出し部から前記連結部材に沿って前記中央コラムの上部に集約されて繋着されていること、
を特徴とする浮体式洋上風力発電装置。
【請求項２】
中央コラムの水面上にある天端部に、テンドンの張力調整・固定装置が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の浮体式洋上風力発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０１１９２（Ｐ２０１２−２０１１９２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６８６４（Ｐ２０１１−６６８６４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１６６６２７）五洋建設株式会社 (364)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
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