JP5536197B2

JP5536197B2 - タワー内装品ブラケット構造及び風力発電装置

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Publication number: JP5536197B2
Application number: JP2012507503A
Authority: JP
Inventors: 博昭横山; 佳祐伊東; 稔川端; 剛原口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2014-07-02
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Description

本発明は、風力発電装置用モノポール式鋼製タワー等に適用されるタワー内装品ブラケット構造、及びこのタワー内装品ブラケット構造を備えた風力発電装置に関する。

風力発電装置は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転を利用して駆動される発電機により発電する装置である。
上述したロータヘッドは、風車用タワー（以下、「タワー」と呼ぶ）上に設置されてヨー旋回可能なナセルの端部に取り付けられ、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能となるように支持されている。

一般的に、上述した風車用のタワーは、円筒形状のシェルを用いた鋼製モノポール式を採用する場合が多く、タワーシェルの下端部に設けたベースプレートを鉄筋コンクリートの基礎にアンカーボルトで固定する構造となっている。このようなタワーの内部には、たとえばエレベータ、ラダー、ケーブル及びステージ等の付属品が設置されており、従って、これらのタワー内付属品を支持するため、タワーシェルの内壁面に溶接したタワー内装品ブラケット（以下、「ブラケット」と呼ぶ）が設けられている。

図１６は、従来の鋼製モノポール式タワーについて、タワーシェル１０の内部構造例を示す部分断面図である。
図示のタワーシェル１０は、複数の円筒状シェル１１を連結して所望の高さを得る構造となっている。このため、各円筒状シェル１１の両端には突合わせ溶接ＢＷによりフランジ１２が取り付けられ、各円筒状シェル１１は、隣接する円筒状シェル１１のフランジ１２を接合してボルト・ナット１３により結合されている。なお、円筒状シェル１１については、板材を円筒形状に成形した先端部が突合わせ溶接により接合されている。

また、円筒状シェル１１の内壁面適所には、たとえば図示のブラケット１４ａ，１４ｂ，１４ｃのように、隅肉溶接ＦＷによりブラケット１４が取り付けられている。なお、図中の符号１５ａ，１５ｂはタワー内装品を示している。

他のブラケット支持構造としては、たとえば下記の特許文献に開示されているように、磁石や接着剤を使用するなどして、円筒状のシェル内壁に隅肉溶接を行わないようにしたものが知られている。

米国特許出願公開第２０１０／０１２２５０８号明細書米国特許出願公開第２００３／０１４７７５３号明細書米国特許出願公開第２００７／０１２５０３７号明細書

ところで、上述した鋼製タワーにおいては、タワーシェル１０の内壁面に対して隅肉溶接ＦＷでブラケット１４等を取り付けると、タワーシェル１０の疲労強度に悪影響を受けることが知られている。

タワーシェル１０は、隅肉溶接ＦＷにより取り付けられたブラケット１４を備えている場合、ブラケット高さｈ（図１６参照）を５０ｍｍ未満にすることにより、ヨーロッパで適用されている疲労強度区分（等級）であるＤＣ８０（EC3 Table8.4,Detail 1）を満たすことができる。

一方、タワーシェル１０における突合わせ溶接ＢＷでは、所定の非破壊検査（ＮＤＴ）を行うことにより、ＤＣ８０（EC3 Table8.3,Detail 11）の疲労強度区分を満たすことができる。さらに、タワーシェル１０の突合わせ溶接ＢＷでは、溶接形状を追加加工して滑らかな形状とする処理を施すことにより、ＤＣ１１２（EC3 Table8.3,Detail 1）まで疲労強度区分を向上させることが可能である。なお、一般的なタワーシェル１０の母材としては、たとえばＳＭ，ＥＮ，ＡＳＴＭ材等が使用され、その疲労強度区分はＤＣ１６０である。

このような背景から、風力発電装置の鋼製タワーにおいては、タワー内装品を支持するブラケット類を備えたタワーシェルの疲労強度を増すため、隅肉溶接をしないですむブラケットの取付構造が求められる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、突合わせ溶接以上の疲労強度区分を確保できる溶接構造、あるいは、溶接を不要としたタワー内装品ブラケット構造、及びこのタワー内装品ブラケット構造を備えた風力発電装置を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る第１参考例のタワー内装品ブラケット構造は、円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、前記シェルを軸方向に分割した分割部でシェル板厚決定時に座屈強度より疲労強度が支配的となる領域に、タワー内部に向けた凸部を有するリング形状部材を突合わせ溶接により介在させ、前記凸部を前記タワー内装品のブラケット部材支持部としたことを特徴とするものである。

たとえば、このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、シェルを軸方向に分割した分割部でシェル板厚決定時に座屈強度より疲労強度が支配的となる領域に、タワー内部に向けた凸部を有するリング形状部材を突合わせ溶接により介在させ、凸部をタワー内装品のブラケット部材支持部としたので、疲労強度区分の低い隅肉溶接を用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。
この場合のリング形状部材は、疲労強度が支配的となる領域、すなわち、タワー軸方向の基部側となる１／３〜１／２の範囲を上限にして介在させることが望ましい。なお、タワー上部については、疲労強度の影響が少ないため、ブラケットの取付が容易になる隅肉溶接を用いればよい。

本発明に係る第２参考例のタワー内装品ブラケット構造は、円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、前記シェルの周方向分割部に、タワー内部に向けた凸部を有する断面形状の棒状部材を突合わせ溶接により介在させて円筒形状とし、前記凸部を前記タワー内装品のブラケット支持部とし、前記棒状部材が略Ｔ字状断面を有する部材であることを特徴とするものである。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、シェルの周方向分割部に、タワー内部に向けた凸部を有する断面形状の棒状部材を突合わせ溶接により介在させて円筒形状とし、凸部をタワー内装品のブラケット支持部とし、棒状部材を略Ｔ字状断面を有する部材としたので、疲労強度区分の低い隅肉溶接を用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。このような棒状部材は、タワーの曲げ応力を増す縦リブとしても機能する。

上述した第１参考例のタワー内装品ブラケット構造において、前記リング状部材は、略Ｔ字状断面を有する部材であることが好ましい。
この場合、棒状部材及びリング状部材に好適な略Ｔ字状断面の部材としては、たとえばＨ形鋼をウェブ中心で２つに切断したＣＴ形鋼のような部材がある。

本発明に係る第３参考例のタワー内装品ブラケット構造は、円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、前記シェルの内壁面より小径のリング状ブラケットと、該リング状ブラケットを放射状に貫通して螺合する複数本の締込ボルトとを備え、前記締込ボルトを締め込んでボルト先端部を前記内壁面に密着させることにより、前記リング状ブラケットを周方向に圧縮された状態にして固定することを特徴とするものである。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、シェルの内壁面より小径のリング状ブラケットと、該リング状ブラケットを放射状に貫通して螺合する複数本の締込ボルトとを備えており、締込ボルトを締め込んでボルト先端部を内壁面に密着させることにより、リング状ブラケットを周方向に圧縮された状態にして固定するので、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。
この場合、ボルト先端部と内壁面との間に、たとえばゴムマットのような弾性摩擦部材を介在させることにより、摩擦力を増して密着性が向上するとともに、振動に対する安定性も向上する。

本発明に係る第１態様のタワー内装品ブラケット構造は、円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、前記シェルの内壁面より小径のリング状ブラケットを周方向に分割した複数のブラケット要素間を、両端部側に逆ネジを形成して締込部を設けた連結ボルトを螺合させて連結し、前記連結ボルトを操作して前記リング状ブラケットを周方向に拡大させた状態とすることで、前記リング状ブラケットの外周面を前記内壁面に密着した状態にして固定することを特徴とするものである。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、シェルの内壁面より小径のリング状ブラケットを周方向に分割した複数のブラケット要素間を、両端部側に逆ネジを形成して締込部を設けた連結ボルトを螺合させて連結し、連結ボルトを操作してリング状ブラケットを周方向に拡大させた状態とすることで、リング状ブラケットの外周面を内壁面に密着した状態にして固定するので、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。
この場合、リング状ブラケットの外周面と内壁面との間に、たとえばゴムマットのような弾性摩擦部材を介在させることにより、摩擦力を増して密着性が向上するとともに、振動に対する安定性も向上する。

本発明に係る第３参考例のタワー内装品ブラケット構造は、円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、前記シェルの内壁面に段差部を形成して前記タワー内装品のブラケット部材支持部とし、前記段差部が、軸方向に分割された前記シェルの突合わせ溶接部に板厚差を設けて形成されていることを特徴とするものである。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、シェルの内壁面に段差部を形成してタワー内装品のブラケット部材支持部とし、この場合の段差部は、軸方向に分割されたシェルの突合わせ溶接部に板厚差を設けて形成されているので、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。

本発明の第４参考例に係る風力発電装置は、ナセルの端部に取り付けられて風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転することで発電機を駆動する風力発電装置であって、前記ナセルが、上記第１態様に記載のタワー内装品ブラケット構造を備えたタワー上に設置されていることを特徴とするものである。

このような風力発電装置によれば、ナセルが、上記第１態様に記載のタワー内装品ブラケット構造を備えたタワー上に設置されているので、溶接を不要としたタワー内装品ブラケット構造のタワーにより、風力発電装置の信頼性や耐久性を向上させることが可能になる。

上述した本発明及び参考例によれば、溶接等級が突合わせ溶接の上限（ＤＣ９３）以上に向上したブラケット取付構造、あるいは、溶接をしないブラケットの取付構造となるため、タワー内装品を支持するブラケット類を備えたタワーシェルの疲労強度を増し、風力発電装置の信頼性や耐久性を向上させることが可能になる。

本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第１参考例を示す要部断面斜視図である。図１に示した第１参考例のタワー内装品ブラケット構造について、タワー内装品の設置例を示す縦断面図である。図２に示したタワー内装品の設置例について、ステージレベルの断面を示す横断面図である。図２に示したタワー内装品の設置例について、一般部の断面を示す横断面図である。略Ｔ字状断面を有する部材の一例として、ＣＴ形鋼の断面形状を示す断面図である。第１参考例のブラケット部材支持部として図５に示したＣＴ形鋼を用いた風車用タワーの要部を示す縦断面図である。本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第２参考例を示す横断面図である。本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第３参考例及び第１態様について、ブラケットの概要を示す要部の斜視図である。本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第３参考例について、構造及び設置方法を示す説明図である。本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第１態様について、構造及び設置方法を示す説明図である。本発明に係るタワー内装品ブラケット構造の第４参考例について、段差部の構造を示す要部の縦断面図である。図１１の段差部に関する第１変形例を示す要部の縦断面図である。図１１の段差部に関する第２変形例を示すタワー要部の縦断面図である。縦軸をタワー高さとして、横軸に疲労強度、座屈強度及びタワー板厚分布を示した説明図である。一般的な風力発電装置の概要を示す正面図である。タワー内装品ブラケット構造の従来例として、風車用タワーの内部構造例を示す要部の縦断面図である。

以下、本発明に係るタワー内装品ブラケット構造及び風力発電装置について、その一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１５に示すアップウインド型の風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設される風車用タワー（以下では「タワー」と呼ぶ）２と、タワー２の上端に設置されるナセル３と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３の一端に設けられるロータヘッド４とを有している。
ロータヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（たとえば３枚）の風車翼５が取り付けられている。これにより、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車翼５に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
また、ナセル３の外周面適所（たとえば上部等）には、周辺の風速値を測定する風速計や、風向を測定する風向計等が設置されている。

すなわち、風力発電装置１は、風車翼５に風力を受けて略水平な回転軸線周りに回転するロータヘッド４がナセル３の内部に設置された発電機（不図示）を駆動して発電するとともに、ナセル３が鉄筋コンクリート製の基礎Ｂ上に立設されたタワー２の上端部に設置されて、ヨー旋回可能に支持されている。この場合、タワー２は鋼製のモノポール式とされ、高さ方向に複数に分割したそれぞれのタワーセクションの端部に設けたフランジ（不図示）を接続することにより、必要な長さ（高さ）を確保した円筒タワーとなる。

＜第１の参考例＞
上述したタワー２のタワーシェル１０は、たとえば図１に示すように、鋼板を円筒形状に成形して端部どうしを突合わせ溶接した円筒シェル１１を一つのタワーセクションとし、複数の円筒シェル１１を軸方向に連結して所望の高さを得る構造となっている。隣接する円筒シェル１１の連結は、両端部に突合わせ溶接ＢＷで取り付けたフランジ１２どうしを接合し、両フランジ１２のボルト穴１２ａを貫通するボルト・ナット（不図示）により結合されている。

このような円筒シェル１１を用いた鋼製ポール式のタワー内部には、たとえばラダー、ステージ、ケーブル等のように、各種のタワー内装品が設置される。このため、タワー２の内部には、タワー内装品を固定支持するためのタワー内装品ブラケットが必要となる。
そこで、本参考例の態様では、円筒シェル１１を所望の位置で軸方向に分割した分割部に、タワー内部に向けた凸部２１を有するリング形状部材２０を突合わせ溶接により結合して介在させている。

リング形状部材２０は、たとえば図５に示すように、略Ｔ字状断面を有する部材をリング状に成形して使用する。この場合、リング形状部材２０として好適な略Ｔ字状断面の部材は、たとえばＨ形鋼をウェブ中心で２つに切断したＣＴ形鋼がある。
このようなリング形状部材２０は、たとえば図６に示すように、円筒シェル１１の内側に向けて凸部２１を突出させた状態にして、上下の両端部が円筒シェル１１の分割部端部と突合わせ溶接ＢＷにより結合されている。この場合、リング形状部材２０を介在させる軸方向位置については、すなわち、タワー２の高さ方向位置については、フランジ１２の接合位置と干渉しないようにするとともに、凸部２１がタワー内装品を支持するのに適した位置を適宜選択すればよい。

この結果、タワー２の内部には、リング形状部材２０の凸部２１が全周にわたって存在することとなり、この凸部２１をタワー内装品のブラケット部材支持部として利用できる。
図１及び図３に示す具体例では、全断面をカバーするステージ（タワー内装品）３０を支持するブラケット３１の端部３１ａが凸部２１の上面に載置されている。この場合、ブラケット３１は、円形断面のタワー内部を横断する梁として機能するように複数本（図示の例では４本）が配置され、各ブラケット３１の端部３１ａは、凸部２１に対して適当な機械的手段を用いて位置ずれしないよう固定されている。従って、ステージ３０は、ブラケット３１の上面に載置して固定支持することが可能となる。

また、図２及び図４には、ラダー３２を支持する具体的な構造例が示されている。
この具体例では、ブラケット３１の上面に、たとえば略１／４円形状の開口部３３ａを形成したラダーステージ３３を裁置し、ブラケット３１及び／またはラダーステージ３３の適所にラダー３２を固定している。この場合の固定には、ブラケット３１及びラダーステージ３３がタワー２の強度部在でないことから、ボルト・ナットや溶接の利用が可能である。

さらに、ラダー３２が長い場合の固定支持は、たとえばラダーステージ３３のない中間レベル等において、図２に示すように、リング形状部材２０の凸部２１を利用して設けたブラケット３１′を利用すればよい。この場合においても、ブラケット３１′はタワー２の強度部在でないことから、ボルト・ナットや溶接によりラダー３２を固定することができる。
なお、図示は省略したが、発電した電力用ケーブルや制御用ケーブル等のタワー内装品についても、ステージ３０やラダー３２と同様の構造を利用して固定支持することができる。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、円筒シェル１１を所望の位置で軸方向に分割した分割部に、タワー内部に向けた凸部２１を有するリング形状部材２０を突合わせ溶接ＢＷにより介在させ、凸部２１をタワー内装品のブラケット部材支持部としたので、疲労強度区分の低い隅肉溶接を用いることなく、タワー内部にタワー内装品用のブラケット３１，３１′を設けることができる。

ところで、図１４に示すように、風力発電装置１のタワー２は、その板厚決定に疲労強度（破線表示）及び座屈強度（一点鎖線表示）が影響し、円筒シェル１１の板厚は下端部側ほど厚くなっている。
全高がＨｔのタワー２において、一般的には、下端部側では座屈強度より疲労強度の影響が大きいため、タワー板厚は疲労強度を満足するように決定され、板厚変化も大きくなっている。

しかし、上述した疲労強度は、タワー高さが高くなるにつれて接近し、やがてタワー高さがＨａの地点で逆転する。このように、タワーの板厚決定を左右する疲労強度及び座屈強度が逆転するタワー高さＨａは、全高Ｈｔのタワー下端部側から１／３〜１／２の範囲（Ｈａ＝１／３Ｈｔ〜１／２Ｈｔ）となる。
従って、リング形状部材２０は、タワー２の高さ方向において疲労強度が支配的となる領域、すなわち、タワー軸方向の基部側となる１／３〜１／２の範囲を上限にして下端部側に介在させることが望ましい。換言すれば、上述したリング形状部材２０によりブラケット部材支持部を形成する構成は、タワー２の下端部側となる１／３〜１／２の範囲を適用の上限とし、この適用範囲より上端部側のブラケット支持部材については、疲労強度の影響が少ないため、隅肉溶接により円筒シェル１１の内壁にブラケットを取り付けてもよい。

＜第２の参考例＞
次に、本発明の第２参考例に係るタワー内装品ブラケット構造を図７に基づいて説明する。なお、上述した実施形態や参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７に示すタワー内装品ブラケット構造では、円筒シェル１１Ａの周方向分割部に、タワー内部に向けた凸部２１を有する断面形状の棒状部材２０Ａを突合わせ溶接により介在させて円筒形状とし、凸部２１をタワー内装品のブラケット支持部とするものである。なお、このような棒状部材２０Ａは、必要に応じて円筒シェル１１Ａの周方向に複数設けることも可能である。

すなわち、本参考例の円筒シェル１１Ａは、図５に示したＣＴ形鋼等の略Ｔ字状断面部材を棒状のまま縦使いし、この棒状部材２０Ａを略円筒形状に成形した板状シェル部材の両端部間に介在させて突合わせ溶接ＢＷにより結合することで、タワー２を構成するリング状部材となる。
この結果、円筒シェル１１Ａの内部には、タワー軸中心方向へ突出する凸部２１がタワー２の上下方向に延在することになる。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、疲労強度区分の低い隅肉溶接ＦＷを用いることなくタワー内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。具体的には、凸部２１の上端部をブラケット設置面として利用する構造や、凸部２１を両端から挟持する構造等により、タワー内壁面への隅肉溶接ＦＷを実施しなくてもタワー内装品用のブラケットを取り付けることが可能になる。
また、上述した棒状部材２０Ａが存在する円筒シェル１１Ａは、特に、棒状部材２０Ａが凸部２１を有していることから、凸部２１がタワー２の曲げ応力を増す縦リブとしても機能するという利点もある。

＜第３の参考例＞
次に、本発明の第３参考例に係るタワー内装品ブラケット構造を図８及び図９に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図８に示すタワー内装品ブラケット構造は、リング状ブラケット４０をタワー２の構成部材である円筒シェル１１の内壁面に密着させることにより、溶接を行うことなく固定するものである。

以下、具体的な密着構造を図９に基づいて説明する。
図示の構成例では、円筒シェル１１の内壁面より小径のリング状ブラケット４０と、このリング状ブラケット４０を放射状に貫通して螺合する複数本の締込ボルト４１とを備えている。そして、リング状ブラケット４０を半径方向に貫通するネジ穴４２に対し、締込ボルト４１を軸中心側から外向きに挿入して螺合させた後、締込ボルト４１を締め込んでボルト先端部４１ａを内壁面に押し付けて密着させる。このとき、リング状ブラケット４０は、完全に固定されるまで、所望のレベル位置で水平の状態に保持されている。
なお、複数本の締込ボルト４１は、周方向に等ピッチ（図示の例では９０度ピッチに４本）に配設されることが望ましい。

このようにして、円筒シェル１１の内壁に固定されるリング状ブラケット４０には、締込ボルト４１を締め込んでいくことにより、軸中心方向へ移動する方向の力が作用する。そして、締込ボルト４１が内壁からの反力を受けるのと同時に、リング状ブラケット４０は、周方向に圧縮するフープ力を生じさせてバランスをとる。

すなわち、この場合の具体例は、放射方向外向きに複数本の締込ボルト４１を締め込み、ボルト先端部４１ａを内壁面に密着させることで、リング状ブラケット４０を円筒シェル１１の内壁に固定する構造となる。
この場合、たとえばタワー内装品の荷重など鉛直方向に作用する力については、締込ボルト４１のボルト軸と円筒シェル１１の内壁面との摩擦により伝達されるので、リング状ブラケット４０による支持が可能となる。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、リング状ブラケット４０を周方向に圧縮された状態にして固定することで、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いることなく、タワー２の内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。
なお、タワー内装品の支持構造は、リング状ブラケット４０にボルト・ナット等を用いて直接支持させてもよいし、あるいは、リング状ブラケット４０に溶接した別部材のブラケットを用いる構造としてもよい。

この場合、ボルト先端部４１ａと円筒シェル１１の内壁面との間には、たとえばゴムマット４３のような弾性摩擦部材を介在させることが望ましい。このような弾性摩擦部材は、摩擦力を増して密着性を向上させるとともに、振動に対する安定性を向上させることができる。また、締込ボルト４１の締め込みにより、円筒シェル１１の内壁面に傷が生じることを防止できる。

＜第１の実施形態（第１態様）＞
次に、本発明の第１態様に係るタワー内装品ブラケット構造を図８及び図１０に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態は、図８に示すように、リング状ブラケット４０をタワー２の構成部材である円筒シェル１１の内壁面に密着させて、溶接を行うことなく固定するものであり、上述した第３態様の変形例となる。

図１０に示す具体的な密着構造の構成例では、円筒シェル１１の内壁面より小径のリング状ブラケット５０を周方向に分割した複数のブラケット要素５１間を、両端部側に逆ネジを形成して締込部５２ａを設けた連結ボルト５２を螺合させて連結している。すなわち、リング状ブラケット５０は、隣接するブラケット要素５１の間に適当な間隙を設け、この間隙部分に配設した連結ボルト５２により連結してリング状となる。

連結ボルト５２は、隣接するブラケット要素５１の対向する壁面に螺合することで、回転方向に応じて隙間部分の面間距離Ｌを変化させることができるように、両端部に逆ネジが設けられている。すなわち、連結ボルト５２が同一方向に回転することにより、たとえば締込部５２ａとして機能するナットを回転させることにより、ボルト両端がブラケット要素５１の対向する壁面に入り込んで面間距離Ｌを縮め、あるいは、ボルト両端がブラケット要素５１の対向する壁面から出て面間距離Ｌを広げるように構成されている。

このようにして連結ボルト５２を操作し、面間距離Ｌを広げてリング状ブラケット５０を周方向に拡大させた状態とすれば、リング状ブラケット５０の径が拡大する方向に変形しようとするため、外周面が円筒シェル１１の内壁面に密着した状態となって固定される。すなわち、この実施形態は、リング状ブラケット５０の外周面を円筒シェル１１の内壁面に直接押圧して密着させるものであり、この点が上述した第３参考例と異なっている。

従って、この実施形態の構造を採用しても、リング状ブラケット５０の外周面が円筒シェル１１の内壁面に密着した状態で固定されるので、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いることなく、タワー２の内部にタワー内装品用のブラケットを設けることができる。
また、本実施形態においては、リング状ブラケット５０の外周面と円筒シェル１１の内壁面との間に、たとえばゴムマット５３のような弾性摩擦部材を介在させることが望ましい。このような弾性摩擦部材は、摩擦力を増して密着性を向上させるとともに、振動に対する安定性を向上させることができる。また、リング状ブラケット５０の密着により、円筒シェル１１の内壁面に傷が生じることを防止できる。

＜第４の参考例＞
次に、本発明の第４参考例に係るタワー内装品ブラケット構造を図１１〜図１３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態や参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この参考例では、たとえば図１１に示すように、円筒シェル１１の内壁面に段差部６０を形成してタワー内装品のブラケット部材支持部とするものである。

図１１に示す段差部６０は、突合わせ溶接ＢＷにより結合される円筒シェル１１Ａ，１１Ｂの端部間に板厚差を設けたものである。
具体的には、下端部側となる円筒シェル１１Ａの上端部側板厚ｔａが、上端部側となる円筒シェル１１Ｂの下端部側板厚ｔｂより大（ｔａ＞ｔｂ）とされ、外周側の面を合わせて溶接することで、タワー２の内側全周にわたって突出する段差部６０の面が形成される。従って、この段差部６０を利用すれば、溶接をしなくても全周にわたるリング状のブラケット６１を支持させることが可能になる。

この場合のブラケット６１は、タワー２の強度部材でないから、タワー内装品の支持構造は、ブラケット６１にボルト・ナット等を用いて直接支持させてもよいし、あるいは、ブラケット６１に直接または間接的に溶接して支持させることも可能である。
また、上述した段差部６０は、たとえば図１４に示すように、タワー２のシェル板厚がタワー高さ方向において下端部側から上端部側へ段階的に薄くなることを利用してもよい。

また、図１２に示す第１変形例のように、円筒シェル１１の内壁面に形成した凹部６２を段差部６０Ａとしてもよい。この凹部６２は、たとえば機械加工により全周にわたって形成した溝部である。
また、図１３に示す第２変形例のように、円筒シェル１１を略円錐形状に変形させた小径部６３に段差部６０Ｂを形成してもよい。なお、図１３に示す小径部６３は、図示の都合上から誇張されているが、実際にはリング状のブラケット６１を係止できる程度の直径差があればよい。

このようなタワー内装品ブラケット構造によれば、円筒シェル１１を変形させるなどして、タワーシェル１０の内壁面に段差部６０，６０Ａ，６０Ｂを形成したので、この段差部６０，６０Ａ，６０Ｂがタワー内装品を支持するブラケット６１のブラケット部材支持部となる。従って、疲労強度区分の低い隅肉溶接のような溶接を用いなくても、タワー２の内部にタワー内装品用のブラケット６１を設けることができる。

上述した実施形態、参考例及び変形例のタワー内装品ブラケット構造を備えたタワー２は、突合わせ溶接以上の疲労強度区分を確保できる溶接構造のタワー内装品ブラケット構造、あるいは、溶接を不要としたタワー内装品ブラケット構造となるので、このタワー２を備えた風力発電装置１は、その信頼性や耐久性を向上させることができる。
すなわち、溶接等級の疲労強度区分が突合わせ溶接の上限（ＤＣ９３）以上に向上したブラケット取付構造、あるいは、溶接をしないため母材の疲労強度区分をそのまま使用できるブラケットの取付構造となるため、タワー内装品を支持するブラケット類を備えたタワーシェル１０の疲労強度を増し、風力発電装置の信頼性や耐久性を向上させることが可能になる。

ところで、上述した風力発電装置１は、タワー２を基礎上に固定設置するものとして説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえば海上等に設置した浮体上にタワーを固定設置して発電する洋上風力発電装置にも適用可能である。
また、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえばアップウインド型及びダウンウインド型のいずれにも適用可能であるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１風力発電装置
２風車用タワー（タワー）
３ナセル
４ロータヘッド
５風車翼
１０タワーシェル
１１円筒シェル
１２フランジ
２０リング形状部材
２１凸部
３１，３１′，６１ブラケット
４０，５０リング状ブラケット
４１締込ボルト
４３，５３ゴムマット（弾性摩擦部材）
５１ブラケット要素
５２連結ボルト
５２ａ締込部
６０，６０Ａ，６０Ｂ段差部

Claims

円筒形状のシェルを用いた鋼製ポール式のタワー内部に設けられてタワー内装品を支持するタワー内装品ブラケット構造であって、
前記シェルの内壁面より小径のリング状ブラケットを周方向に分割した複数のブラケット要素間を、両端部側に逆ネジを形成して締込部を設けた連結ボルトを螺合させて連結し、
前記連結ボルトを操作して前記リング状ブラケットを周方向に拡大させた状態とすることで、前記リング状ブラケットの外周面を前記内壁面に密着した状態にして固定することを特徴とするタワー内装品ブラケット構造。
前記リング状ブラケットの外周面と前記内壁面との間に弾性摩擦部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載のタワー内装品ブラケット構造。
ナセルの端部に取り付けられて風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転することで発電機を駆動する風力発電装置であって、
前記ナセルが、請求項１または２に記載のタワー内装品ブラケット構造を備えたタワー上に設置されていることを特徴とする風力発電装置。