特許 6388712 風力発電装置−タワーおよび風力発電装置−タワーの設置方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6388712

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】風力発電装置−タワーおよび風力発電装置−タワーの設置方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/20 20160101AFI20180903BHJP

【ＦＩ】

   F03D13/20

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-513353(P2017-513353)

(86)(22)【出願日】2015年5月26日

(65)【公表番号】特表2017-516952(P2017-516952A)

(43)【公表日】2017年6月22日

(86)【国際出願番号】EP2015061515

(87)【国際公開番号】WO2015177377

(87)【国際公開日】20151126

【審査請求日】2017年1月20日

(31)【優先権主張番号】102014209857.2

(32)【優先日】2014年5月23日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512197272

【氏名又は名称】ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＷＯＢＢＥＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(74)【代理人】

【識別番号】100119415

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 充

(72)【発明者】

【氏名】ホルン、ギュンター

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 独国実用新案第２０２０１０００１３３７（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】 特表２００５−５１５３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０１８７４７６１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１１５９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国実用新案第２０１４０１２９４（ＣＮ，Ｙ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タワー（１０２）を形成するために重ねて配置される複数のタワーセグメント（１０２ａ）を備える風力発電装置−タワーであって、
下部タワーセグメント（１０２ａ）は、下方端面側（１０２ｄ）を有しており、さらに下部タワーセグメントの下部領域には複数の空洞部（１０２ｂ）を、下部タワーセグメント（１０２ａ）の下方端面側（１０２ｄ）と空洞部（１０２ｂ）の底部（１０２ｅ）との間には複数の貫通孔部（１０２ｃ）を有しており、
前記複数の空洞部は、風力発電装置タワーのタワーセグメントの内側に向かって開放しており、
前記下部タワーセグメントはコンクリートタワーセグメントであり、
前記空洞部（１０２ｂ）は、下部タワーセグメント（１０２ａ）を基礎部の上でレベル調整するためのレベル調整ユニット（３００）を受け入れるように構成されている、風力発電装置−タワー。

【請求項2】

さらに空洞部（１０２ｂ）に配置された複数のレベル調整ユニット（３００）を有しており、
該レベル調整ユニット（３００）は、貫通孔部（１０２ｃ）を通して空洞部（１０２ｂ）に導入された支持脚部（３５０）および／またはロッド（３３０）を有しており、
該レベル調整ユニット（３００）は、前記ロッド（３３０）の長さを最下部タワーセグメント（１０２ａ）のレベル調整のために調整するように構成されている、請求項１に記載の風力発電装置−タワー。

【請求項3】

前記レベル調整ユニット（３００）は、下部タワーセグメント（１０２ａ）のレベル調整のためのロッド（３３０）の長さを調整するために液圧ユニット（３２０）を有している、請求項１または２に記載の風力発電装置−タワー。

【請求項4】

前記レベル調整ユニット（３００）は、２つの側壁（３１０ｄ、３１０ａ）、底部（３１０ｃ）、天井（３１０ｂ）および中間床（３１１）を備える支持フレーム（３１０）を有しており、
底部（３１０ｃ）と中間床（３１１）はそれぞれ１つの切欠部を有しており、これによりロッド（３３０）が貫通孔部（１０２ｃ）を通って空洞部（１０２ｂ）に導入されると前記支持フレームは空洞部（１０２ｂ）に導入可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の風力発電装置−タワー。

【請求項5】

ナット（３４０）がロッド（３３０）にねじ留めされており、
下部タワーセグメント（１０２ａ）のレベル調整をロックするために、該ナット（３４０）が中間床（３１１）の下方に当接するように当該ナットは前記ロッド（３３０，３５０）にねじ留めされる、請求項４に記載の風力発電装置−タワー。

【請求項6】

前記支持脚部（３５０）とロッド（３３０）は、１つの部材または２つの部材として構成されている、請求項２に記載の風力発電装置−タワー。

【請求項7】

下部タワーセグメント（１０２ａ）の下部領域に複数の空洞部（１０２ｂ）を備える当該下部タワーセグメント（１０２ａ）を有する風力発電装置−タワーの設置方法であって、
前記下部タワーセグメント（１０２ａ）はさらに、該下部タワーセグメント（１０２ａ）の下方端面側（１０２ｄ）と空洞部（１０２ｂ）の底部（１０２ｅ）との間に複数の貫通孔部（１０２ｃ）を有しており、当該設置方法は、
支持脚部（３５０）の一方の端部を前記貫通孔部（１０２ｃ）を通して導入する工程、
レベル調整ユニット（３００）を前記複数の空洞部（１０２ｂ）の中に配置する工程、ただし前記複数の空洞部は、風力発電装置タワーのタワーセグメントの内側に向かって開放しており、
前記下部タワーセグメント（１０２ａ）を複数のレベル調整ユニット（３００）によって、空洞部（１０２ｂ）の底部（１０２ｅ）に対する支持脚部（３５０）の下方端部の間隔を調整することによって配向およびレベル調整する工程、を有する設置方法。

【請求項8】

貫通孔部（１０２ｃ）に導入された複数の支持脚部（３５０）を備える下部タワーセグメント（１０２ａ）を基礎部（１０）の上に配置し、該基礎部の上側と下部タワーセグメント（１０２ａ）の下方端面側（１０２ｄ）との間の隙間に注入材料を充填し、硬化させる、請求項７に記載の風力発電装置−タワーの設置方法。

【請求項9】

請求項１から５のいずれか一項に記載の風力発電装置−タワーを備える風力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は風力発電装置−タワーおよび風力発電装置−タワーの設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

とりわけ風力発電装置のタワーに対しては持続的に安定した、かつ平坦な基礎部が非常に重要である。風力発電装置の基礎部は、まず基礎部ベッド（Fundamentbett）にいわゆる基盤層（Sauberkeitsschicht）、すなわち可及的に平坦かつ水平に延在するセメント層またはコンクリート層を設置することにより設置される。その後、基礎部セグメント、すなわち複数のセグメントから形成されるタワーの下方セグメントに支持ロッドが取り付けられ、この支持ロッドにより基礎部セグメントが基盤層の上に設置される。基盤層の非平坦性を調整し、基礎部セグメントを可及的に水平に配向するために、支持ロッドは種々異なる距離で基礎部セグメントの下側にねじ留めされる。そのために支持ロッドはネジロッドを有している。

【0003】

特許文献１は、複数のセグメントから形成される風力発電装置のタワーの基礎部の設置方法を記述する。そのために基礎部ベッドが掘り出され、安定した実質的に平坦かつ水平に延在する基盤層が設置される。風力発電装置の基礎部セグメントは基盤層の上に載置される。ここで基礎部セグメントには高さ調整可能な少なくとも３つの支持ロッドが、支持ロッドの端部に取り付けられた支持脚部によって、支持ロッドだけが基盤層の所定の支持点上に設置されるように分散して取り付けられている。引き続き補強部が基盤層の上に形成され、残りの基礎部は例えばコンクリートのような基礎部材料によって、基礎部セグメントの下方縁部を越えるまで充填される。

【0004】

優先権の基礎となるドイツ特許出願においてドイツ特許商標庁は以下の刊行物を調査した：DE 102 26 996 A1, DE 20 2010 001 337 U1, US 2013/0129525 A1 および WO 2012/168467 A2。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】DE 102 26 996 A1

【特許文献2】DE 20 2010 001 337 U1

【特許文献3】US 2013/0129525 A1

【特許文献4】WO 2012/168467 A2

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、下部タワーセグメントの簡単で正確な配向ないしレベル調整を可能にする風力発電装置−タワーおよび風力発電装置のタワーの設置方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、請求項１による風力発電装置−タワーにより、並びに請求項７による風力発電装置−タワーの設置方法により解決される。
本発明の風力発電装置−タワーによれば、タワーを形成するために重ねて配置される複数のタワーセグメントを備える風力発電装置−タワーであって、下部タワーセグメントは、下方端面側を有しており、さらに下部タワーセグメントの下部領域には複数の空洞部を、下部タワーセグメントの下方端面側と空洞部の底部との間には複数の貫通孔部を有しており、前記複数の空洞部は、風力発電装置タワーのタワーセグメントの内側に向かって開放しており、前記下部タワーセグメントはコンクリートタワーセグメントであり、前記空洞部は、下部タワーセグメントを基礎部の上でレベル調整するためのレベル調整ユニットを受け入れるように構成されている。本発明の風力発電装置−タワーの設置方法によれば、下部タワーセグメントの下部領域に複数の空洞部を備える当該下部タワーセグメントを有する風力発電装置−タワーの設置方法であって、前記下部タワーセグメントはさらに、該下部タワーセグメントの下方端面側と空洞部の底部との間に複数の貫通孔部を有しており、当該設置方法は、支持脚部の一方の端部を前記貫通孔部を通して導入する工程、レベル調整ユニットを前記複数の空洞部の中に配置する工程、ただし前記複数の空洞部は、風力発電装置タワーのタワーセグメントの内側に向かって開放しており、前記下部タワーセグメントを複数のレベル調整ユニットによって、空洞部の底部に対する支持脚部の下方端部の間隔を調整することによって配向およびレベル調整する工程、を有する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

したがって風力発電装置−タワーには複数のタワーセグメントが設けられ、これらのタワーセグメントは、タワーを形成するために重ねて配置される。下部タワーセグメントは下方端面側を有し、下部タワーセグメントの下部領域ないし下方端面側の領域には複数の空洞部を、下部タワーセグメントの下方端面側と空洞部の底部との間には複数の貫通孔部を有する。空洞部は、下部タワーセグメントをレベル調整するためのレベル調整ユニットを受け入れるように構成されている。空洞部は好ましくは下部タワーセグメントの内側に設けられており、レベル調整ユニットを受け入れる効率的な可能性を提供する。

【0009】

本発明の一側面によれば、複数のレベル調整ユニットが複数の空洞部に夫々配置されている。各レベル調整ユニットは、貫通孔部を通して空洞部に導入することのできる支持脚部および／またはロッドを有している。レベル調整ユニットは、ロッドの長さ、あるいは支持脚部の下方端部と空洞部の底部との間隔を、下部タワーセグメントのレベル調整のために調整するように構成されている。

【0010】

本発明のさらなる一側面によれば、レベル調整ユニットは、下部タワーセグメントのレベル調整のためにロッドの長さを調整する液圧ユニットを有する。

【0011】

したがって下部タワーセグメントのレベル調整は液圧ユニットによって、とりわけ自動的かつ非常に正確に行うことができる。

【0012】

本発明のさらなる一側面によれば、レベル調整ユニットは、２つの側壁、底部および天井並びに中間床を備える支持フレームを有する。底部と中間床はそれぞれ１つの切欠部（ないし開口部）を有しており、したがってロッドおよび／または支持脚部が貫通孔部を通って空洞部に導入されている場合、支持アームを空洞部に導入することができる。

【0013】

本発明のさらなる一側面によれば、ナットがロッドにねじ留め（螺合）されている。下部タワーセグメントのレベル調整をロックするために、ナットが中間床の下方（下側）に当接するように該ナットはロッドにねじ留め（ねじ込み）されている。

【0014】

本発明のさらなる一側面によれば、支持脚部と（ネジ）ロッドは１つの部材として、または２分割式に構成されている。

【0015】

本発明は同様に、下部領域に複数の空洞部を備える下部タワーセグメントを有する風力発電装置−タワーの設置方法に関する。さらに下部タワーセグメントは、下部タワーセグメントの下方端面側と空洞部の底部との間に複数の貫通孔部を有する。支持脚部および／またはロッドの端部は、貫通孔部を通して導入される。レベル調整ユニットは空洞部内に配置され、下部タワーセグメントはレベル調整ユニットにより、支持脚部の下方端部と空洞部の底部ないし空洞部との間の間隔を調整することによって配向ないしレベル調整される。

【0016】

本発明は、風力発電装置のタワーの最下位のタワーセグメントの下部領域内およびタワーの内側に複数の空洞部を設け、これらの空洞部は内側に向かって開放しており、最下位のタワーセグメントの下側（底面）に向かってそれぞれ１つの貫通孔部を有するという技術思想に関する。この空洞部にはレベル調整ユニットが嵌め込まれ、その際に脚部を備える（ネジ）ロッドが下方から貫通孔部に挿入され、したがってタワーセグメントは複数の脚部の上に載置される。

【0017】

（レベル調整）脚部の高さないし長さは、任意選択で液圧式に調整することができる。そして本発明による複数の空洞部とレベル調整ユニットが下部タワーセグメントの周囲に沿って設けられていれば、液圧系統の制御によってそれぞれのレベル調整ユニットのレベル調整脚部の高さを、下部タワーセグメントが水平にレベル調整されるよう調整することができる。水平のレベル調整を検査するために、例えばレーザ等のような光学的測定ユニットを使用することができる。

【0018】

本発明のレベル調整ユニットは、（ネジ）ロッドを備える（レベル調整）脚部を有しており、該ロッドは貫通孔部を貫通して最下位のタワーセグメントの下方端面側と空洞部の底部との間に設けられている。ネジロッドの上方端部にはナットが設けられる。続いて（例えば支持フレームの形の）レベル調整フレームを空洞部に導入することができる。レベル調整台は、それぞれ1つの切欠部（開口部）を備える底部と中間床を有する。したがって貫通孔部を通してネジロッドを導入した後、レベル調整台を空洞部に導入することができる。そしてレベル調整台の中間床はナットの上方に存在する。ナットの作動によりこれを上方にねじ込むことができ、これによりナットは中間床の下側に当接する。この場合、下方セグメントが基礎部に及ぼす負荷を、中間床、ナットおよびネジロッドを介してレベル調整脚部に伝達することができる。

【0019】

本発明によれば複数の空洞部ないし切欠部が下部タワーセグメントの内側および下部領域に設けられる。空洞部と下部タワーセグメントの下方端面側との間には貫通孔部が設けられる。空洞部と貫通孔部は、後から下部タワーセグメントに穿孔またはフライス加工することができる。その代わりに典型的にはコンクリートセグメントであるタワーセグメントの製造時に空洞部および貫通孔部を残して（形成して）おくこともできる。

【0020】

本発明のさらなる構成は従属請求項の対象である。

【0021】

本発明の利点および実施例を、以下、図面を参照して詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明による一風力発電装置の概略図である。

【図2A】第１実施例による一風力発電装置の一タワーの一下部タワーセグメントの概略図である。

【図2B】第１実施例による一下部タワーセグメントの概略断面図である。

【図3】第２実施例による一風力発電装置の一タワーの一下方セグメントをレベル調整するための一レベル調整ユニットの概略図である。

【図4】図３のレベル調整ユニットの概略平面図である。

【図5】図３のレベル調整ユニットの概略側面図である。

【図6】第２実施例によるレベル調整ユニットの一ネジロッドの概略図である。

【図7】第２実施例による一レベル調整ユニットの一ナットを示す図である。

【図8A】図７のナットのＡ−Ａの断面図である。

【図8B】図７のナットのＢ−Ｂの断面図である。

【実施例】

【0023】

図１は、本発明の一風力発電装置を概略的に示す。風力発電装置１００は、タワー１０２と、このタワーの上のナセル１０４を有する。タワー１０２は複数のタワーセグメント１０２ａを有し、これらのタワーセグメントは、タワー１０２を形成するために基礎部１０の上に重ねて配置されている。ナセル１０４には、３つのロータブレード２００とスピナ１１０を備える空気力学的ロータ１０６が設けられている。空気力学的ロータ１０６は風力発電装置の稼働時に風によって回転運動され、これにより空気力学的ロータ１０６と直接または間接的に結合された発電機のロータまたは回転子も回転する。発電機はナセル１０４内に配置されており、電気エネルギーを生成する。ロータブレード２００のピッチ角は、それぞれのロータブレード２００のロータブレード根元にあるピッチモータによって変更することができる。

【0024】

図２Ａは、第１実施例による一風力発電装置の一タワーの一下部タワーセグメントの一部を概略的に示す。下部タワーセグメント１０２ａには複数の空洞部１０２ｂが設けられている。下部タワーセグメント１０２ａは（下方）端面側１０２ｄを有する。下部タワーセグメント１０２ａには複数の貫通穴ないし貫通孔部１０２ｃが設けられており、これらの貫通孔部は下方端面側１０２ｄと空洞部１０２ｂの底部１０２ｅとの間に延在している。空洞部１０２ｂにはレベル調整ユニット３００が設けられている。レベル調整ユニット３００は、支持アーム３１０、中間床３１１、液圧ユニット３２０、ネジロッド３３０および支持脚部３５０を有する。支持脚部３５０の下方端部にはレベル調整脚部３６０が設けられている。支持脚部３５０とレベル調整脚部３６０は、１つの構成部材として構成することができる。ネジロッド３３０と支持脚部３５０は、（上部にネジロッド、下部に支持脚部を備える）１つの構成部材として、または別個の構成部材として構成することができる。ネジロッド３３０の上方端部の上にナット３４０がねじ留めされる。レベル調整脚部３６０を備える支持脚部３５０は貫通孔部１０２ｃに導入される。続いてネジロッド３３０を支持脚部に固定することができ（例えばねじ留め）、ナット３４０はネジロッド３３０にねじ留めすることができる。その後、レベル調整ユニット３００の支持フレーム３１０が空洞部１０２ｂに導入される。さらに底部３１０ｃと中間床３１１はそれぞれ１つの切欠部を有し、これによりフレーム３１０は空洞部１０２ｂに挿入され、支持脚部３５０は２つの切欠部に受け入れられる。レベル調整ユニット３００も同様に液圧接続部３２１を備える液圧ユニット３２０を有する。液圧ホース３２１を液圧接続部３２１に接続することができ、したがって液圧ユニット３２０を制御することができる。液圧ユニット３２０が制御されると、これがネジロッド３３０の上方端部を押圧することができるので、これにより下部タワーセグメント１０２ａは上昇または降下することができる。

【0025】

図２Ｂは、第１実施例による一下部タワーセグメントの概略断面図である。下部タワーセグメント１０２ａは、下方端面側１０２ｄと複数の空洞部１０２ｂを有する。好ましくは空洞部１０２ｂは、タワーセグメントの内側に向かって開放するよう構成されている。空洞部１０２は底部１０２ｅを有している。空洞部１０２ｂの底部１０２ｅと下部タワーセグメントの端面側１０２ｄとの間には貫通孔部１０２ｃが設けられている。この貫通孔部１０２ｃには支持脚部３５０を（下方から）導入することができる。支持脚部３５０はレベル調整脚部３６０を有することができる。任意選択で支持脚部３５０とレベル調整脚部３６０は、１つの構成部材として構成することができる。支持脚部３５０を貫通孔部１０２ｃに導入した後、下部タワーセグメントを風力発電装置の基礎部１０の上に配置することができる。任意選択的に凹部１１を基礎部１０の上面部に設けることができる。支持脚部３５０と下部タワーセグメントないし下部タワーセグメントの下方端面側１０２ｄは、凹部１１の領域に配置することができる。下部タワーセグメント１０２ａが本発明のレベル調整ユニット３００によって配向された後、凹部１１にパゲル（商品名）材料ないし硬化可能な注入材料を充填することができる。このことは、これにより下部タワーセグメントおよびさらなるタワーセグメントの重量、最終的にはナセルとロータの重量が、支持脚部３５０に伝達されるのではなく、パゲル材料２０を介して分散して伝達されるので有利である。

【0026】

図３は、第２実施例によるレベル調整ユニットの概略図である。レベル調整ユニット３００は、２つの側壁３１０ａ、３１０ｄ、天井３１０ｂ、底部３１０ｃおよび中間床３１１を備える（支持）フレーム３１０を有する。底部３１０ｃと中間床３１１は、それぞれ１つの長手の切欠部を有することができる。レベル調整ユニット３００はさらにネジロッド３３０、支持脚部３５０および支持脚部３５０の一方の端部にあるレベル調整脚部３６０を有する。ネジロッドの他方の端部の上からナット３４０がねじ留め（ねじ込み）される。ネジロッド３３０の第２の端部（上端部）は、組み立てられた状態で中間床３１１を越えて突き出ている。支持脚部とネジロッド３３０は、別個の構成部材としてまたは１つの部材として構成することができる。

【0027】

図４は、図３のレベル調整ユニットの概略的断面図である。レベル調整ユニットは、２つの側壁３１０ｄ、３１０ａを備える支持フレームを有する。さらにレベル調整ユニットは、中間床３１１と底部３１０ｃを有する。底部３１０ｃには切欠部３１２が設けられている。相応のことが中間床３１１に対して当てはまる。切欠部３１２は、ネジロッド３３０の受け入れに用いられる。

【0028】

レベル調整ユニットはさらにネジロッド３３０とナット３４０を有する。

【0029】

図５は、第２実施例によるレベル調整ユニットの概略的側面図である。レベル調整ユニット３００は、（レベル調整）脚部３６０を備える支持脚部３５０を有する。レベル調整ユニット３００はさらに、底部３１０ｃ、天井３１０ｂ、２つの側壁３１０ａ、３１０ｄおよび中間床３１１を備える支持フレーム３１０を有する。中間床３１１と底部３１０ｃはそれぞれ１つの切欠部を有し、ネジロッドをこの切欠部に受け入れることができる。

【0030】

図６は、ネジロッド３３０の概略図である。

【0031】

図７は、ナット３４０の概略図である。ナット３４０は、複数の穴部３４１と任意選択的に１つの内ネジを有する。

【0032】

図８Ａと８Ｂは、図７のナットのＡ−ＡとＢ−Ｂに沿った断面をそれぞれ示す。ナット３４０は、複数の（ナット回転用）穴部３４１をその外側に有する。

【符号の説明】

【0033】

１０ 基礎部
１１ 凹部
２０ パゲル材料
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０２ａ （下部）（最下部）タワーセグメント
１０２ｂ 空洞部
１０２ｃ 貫通孔部
１０２ｄ 下方端面側
１０２ｅ 底部
１０４ ナセル
１０６ 空気力学的ロータ
１１０ スピナ
２００ ロータブレード
３００ レベル調整ユニット
３１０ 支持アーム（フレーム）
３１０ａ，３１０ｄ 側壁
３１０ｂ 天井
３１０ｃ 底部
３１１ 中間床
３１２ 切欠部
３２０ 液圧ユニット
３２１ 液圧接続部（液圧ホース）
３３０ ネジロッド
３４０ ナット
３４１ 穴部
３５０ 支持脚部
３６０ レベル調整脚部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】