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公開番号2024049717
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-10
出願番号2022156119
出願日2022-09-29
発明の名称洋上風力発電装置の基礎構造
出願人中村物産有限会社
代理人個人,個人
主分類E02D 27/32 20060101AFI20240403BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】
作業船と洋上風力発電装置とにおいて作業員および機材が安全かつ速やかに行き来することを可能とするとともに、無用に作業船の停泊期間が延びることを防止することが可能な洋上風力発電装置の基礎構造を提供する。
【解決手段】
タワー部220と風車部とを備える洋上風力発電装置200の基礎構造100は、タワー部220を直接または間接に支持する筒状本体10を備え、筒状本体10は、上端11が海面900またはその近傍に位置するとともに下端12が海底910に直接または間接に支持され、筒状本体10の上下方向2分の1の高さh1以上の位置において、筒状本体10の外周面を周方向に延在する拡径部20が設けられており、拡径部20は、筒状本体10の外周面から最も離れた先端部22から、筒状本体10の外周面側である基端側に向けて上下方向において測定される厚みが増大するよう構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
タワー部と風車部とを備える洋上風力発電装置の基礎構造であって、
前記タワー部を直接または間接に支持する筒状本体を備え、
前記筒状本体は、上端が海面またはその近傍に位置するとともに下端が海底に直接または間接に支持され、
当該筒状本体の上下方向２分の１の高さ以上の位置において、当該筒状本体の外周面を周方向に延在する拡径部が設けられており、
前記拡径部は、前記筒状本体の外周面から最も離れた先端部から、前記筒状本体の外周面側である基端側に向けて上下方向において測定される厚みが増大していることを特徴とする洋上風力発電装置の基礎構造。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記拡径部の、前記筒状本体の外周面から最も離れた箇所を先端部とし、前記先端部から前記筒状本体に対し当該筒状本体の軸方向に直交する方向に伸長する線を基準線としたとき、
前記拡径部の外周面において、前記基準線より上側に位置する拡径部上面の面積は、前記基準線より下側に位置する拡径部下面の面積よりも小さい請求項１に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項３】
前記拡径部の、前記筒状本体の外周面から最も離れた箇所を先端部とし、前記先端部から前記筒状本体に対し当該筒状本体の軸方向に直交する方向に伸長する線を基準線としたとき、
前記拡径部の外周面において、前記基準線より上側に位置する拡径部上面および前記基準線より下側に位置する拡径部下面は、それぞれ外方向に凸の湾曲部分を有し、
前記拡径部上面における前記湾曲部分のＲ値が、前記拡径部下面における前記湾曲部分のＲ値よりも小さい請求項１に記載する洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項４】
前記筒状本体の上端と前記拡径部との間において、
前記筒状本体の外周面を周方向に延在する制水部が設けられており、
前記制水部は、当該制水部の取付位置における前記筒状本体の外径よりも大きい外径を有する所定高さのリングと、前記リングの内周面と当該内周面に対向する対向面との間を亘る区画壁を周方向に複数備え、
前記区画壁によって、前記リングの内周面と前記対向面との間のスペースが周方向に区画されてなる貫通路を複数備える請求項１に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項５】
前記リングは、前記リングの上端から前記リングの下端に向けて前記筒状本体側に下り傾斜している請求項４に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項６】
前記リングが、同心円状に複数設けられており、
内側の第一のリングと、前記第一のリングの外側において隣り合う第二のリングとを有し、
前記第一のリングの上端が前記第二のリングの上端よりも高く位置する請求項４に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項７】
上面視において、前記筒状本体の上端部を周回するフロート付きロープが海面に配置されている請求項１に記載の洋上風力発電の基礎構造。
【請求項８】
前記筒状本体の内部を前記タワー部を支持するモノパイルが貫通している請求項１～７のいずれか一項に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。
【請求項９】
前記筒状本体の上端側に前記タワー部を結合するためのタワー結合部を備える請求項１～７のいずれか一項に記載の洋上風力発電装置の基礎構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置の基礎構造に関し、詳しくは洋上において風力発電を行う洋上風力発電装置の海底設置式の基礎構造に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化をはじめとする地球環境問題に関心が高まっている。これに対し、風力発電は、二酸化炭素などの環境汚染物質を排出せず、かつ無尽蔵な自然エネルギーを産生可能なため、開発および実施に対する期待が高まっている。
【０００３】
従来、洋上風力発電装置は、洋上に浮かせアンカーで係留する浮体式、およびモノパイル基礎に代表される海底に設置して支持される海底設置式が主流である。
【０００４】
浮体式の洋上風力発電装置の例としては、例えば特許文献１に示されるように浮体物の上部において風力発電装置のタワーが支持されるとともに、当該浮体物がアンカーで所定域に係留されるタイプが知られる。
しかしながら、浮体式の洋上風力発電装置は、アンカーで所定域に洋上風力発電装置を係留することができるものの、完全に設置姿勢が固定されるものではなく、また安全な固定方法として検証が不十分である。したがって、浮体式の基礎構造で係留された洋上風力発電装置に強風や波等が当たると、浮体物が揺れて発電装置自体も設置姿勢が変動する。そのため、洋上風力発電装置に設けられたブレードは風を完全には受け止められない場合がある。その結果、浮体式の洋上風力発電装置は、風量に対する発電量が低下し発電効率が悪くなるという問題があった。
【０００５】
これに対し、海底設置式の洋上風力発電装置の例としては、例えば特許文献２に示されるように海底に打設された杭の上端と風力発電装置のタワー部の下端とが連結されて支持されるタイプが知られる。また特許文献３に示されるように、海面付近に存在する上端側にタワー結合部を有するとともに下端側が海底またはその近傍に位置する筒状本体を備えた海底設置式の基礎構造が知られる。
かかる海底設置式の基礎構造は、上述する浮体式の基礎構造に比べ、洋上風力発電装置の設置姿勢を安定させることができ、その結果、風量に対し良好な発電効率が示され得る点で望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１０－２１６２７３号公報
特開２０１７－１１５３７３号公報
特開２０２０－０２０２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、洋上に設置された風力発電装置によって発電を行う場合、定期的に装置の点検を行い、また不具合が生じた場合には修理等を行う必要がある。このような点検や修理を行う場合には、作業員および機材（以下、作業員等という場合がある）を乗せた作業船を風力発電装置の近傍に停泊させ、当該作業員等を風力発電装置に移動させる必要がある。
【０００８】
上述するとおり、浮体式の洋上風力発電装置は設置姿勢が変動しやすい。そのため、作業船と浮体式の洋上風力発電装置とにおける作業員等の移動の際には、危険が伴う場合があった。
【０００９】
これに対し、設置式の洋上風力発電装置は装置の設置姿勢が安定するため、浮体式の装置に比べて作業員等の移動の安全性が高いと考えられるものの、洋上風力発電装置における作業の実施に関し以下の問題があった。
即ち、洋上風力発電装置の風下側などの相対的に波高が低い領域に作業船を停泊させ、かつ波高が所定高さ以下（たとえば１ｍ以下）である場合に、作業員等が作業船と風力発電装置との間を移動することを認めるとするルールを設ける等して対応することが一般的である。そのようなルールを設けずに波高が高い状態で作業員等を移動させることは非常に危険である。
【００１０】
しかしながら、沖合は日常的に波高が高いことが多く、その上、モノパイルなど基礎構造に海水が衝突することでさらに波高が高くなる傾向にある。しかも、風力発電装置の基礎構造に対する海水の衝突による波高の増大は、海水が衝突した側である上流側で生じるだけでなく、上流側で発生した高い波が下流側に流れるため、結果として基礎構造の下流側でも波高が高くなる傾向にあり、作業船の停泊の領域として風下側を選択したとしても、実際には、波高が所定高さ以下になるまで、長時間、待機しなければならないという問題があった。
また作業船と洋上風力発電装置とにおいて作業員等を移動させるために望ましい波高となるまで、当該作業船を洋上風力発電装置の近傍に待機させることで、実質的な作業期間よりも作業船の停泊期間が長くなってしまう場合がある。また波高が低くなる見通しが立たない場合には作業着手を見合わせて一端作業船を引き揚げざるを得ない場合もある。洋上風力発電装置の作業船の運航には非常にコストがかかるところ、このように予定どおりに作業が進まない場合、作業船にかかる費用が増大するという問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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