JP2009002206A - 風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼の取付け方法、および風力発電装置の建設方法 - Google Patents

風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼の取付け方法、および風力発電装置の建設方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数台の重機を用いることなく風車回転翼の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼の取り付け、および取り外しできる風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼の取付け方法、および風力発電装置の建設方法を提供する。
【解決手段】 風車回転翼６が取り付けられるロータヘッド４側から風車回転翼６側に吊下げワイヤ１７を導くとともに、ロータヘッド４の回転軸線に沿う方向に移動可能に配置された滑車１４と、風車回転翼６の取付け端側を保持するとともに、風車回転翼６の重心および吊下げワイヤ１７が繋がれる接続部を結ぶ線が、風車回転翼６の長手軸線に対して交差する保持部１５と、地上に配置され、吊下げワイヤ１７を牽引することにより、保持部１５を巻き上げ、または巻き下ろしするウインチ１２と、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、特に、風車回転翼を１翼ずつ取り付けおよび取り外しするのに好適な風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼の取付け方法、および風力発電装置の建設方法に関する。
従来、風力発電装置において、支柱の先端に据え付けられたナセル、ロータヘッド、風車回転翼、その他大物部品である増速器などに故障および損傷が発生し、これらの部品を交換する際には、大型クレーンが用いられていた。
あるいは、山岳地などのように、平地の確保が困難な場所における風力発電装置の建設の際には、風車回転翼を１翼ごとにロータヘッドに取り付けることが要求されていた。つまり、ロータヘッドへの風車回転翼の取り付けは平地で行う必要があるため、平地の確保が困難な場合には、支柱の先端に取り付けられたロータヘッドに風車回転翼を１翼ごとに取り付けることが要求されていた（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００５−５３１７０９号公報
上述の風力発電装置には、風車回転翼と支柱との干渉を避けるため、ロータヘッドなどの回転軸のチルト角や風車回転翼のコーン角が設けられている。
そのため、特許文献１に記載されているように風車回転翼を１翼ごとに吊り、風車回転翼を取付け、および、取り外しする場合には、風車回転翼の姿勢を上述のチルト角およびコーン角に合わせた角度だけ傾ける必要があった。具体的には、風車回転翼の先端をクレーンなどの重機で保持することにより、風車回転翼の姿勢を調整していた。
このように、風車回転翼を吊り上げ、および、吊り下ろしする重機の他に、風車回転翼の姿勢を調整するためのみに用いる重機が必要となるため、風車回転翼の据付費用がかさむという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複数台の重機を用いることなく風車回転翼の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼の取り付け、および取り外しを可能とすることができる風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼の取付け方法、および風力発電装置の建設方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風車回転翼の吊下げ装置は、風車回転翼が取り付けられるロータヘッド側から前記風車回転翼側に吊下げワイヤを導くとともに、前記ロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動可能に配置された滑車と、前記風車回転翼の取付け端側を保持するとともに、前記風車回転翼の重心および前記吊下げワイヤが繋がれる接続部を結ぶ線が、前記風車回転翼の長手軸線に対して交差する保持部と、前記ロータヘッド、前記ロータヘッドが取り付けられたナセル、または地上のいずれかに配置され、前記吊下げワイヤを牽引することにより、前記保持部を巻き上げ、または巻き下ろしするウインチと、が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、風車回転翼は、保持部を介して吊下げワイヤにより吊下げられる。このとき、風車回転翼は、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線が、鉛直方向に沿って延びる姿勢となる。つまり、風車回転翼は、鉛直方向に対して長手軸線が交差する姿勢で吊下げられる。
例えば、鉛直方向と上述の長手軸線方向との間のなす角が、ロータヘッドのチルト角および風車回転翼のコーン角を合わせた角度と略等しい場合には、吊下げられた風車回転翼の姿勢を調節することなく、ロータヘッドに対して風車回転翼を取付け、または取外しすることができる。そのため、風車回転翼の姿勢を調整する重機などを用いる必要がない。
滑車をロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動させることにより、風車回転翼はロータヘッドに対して上述の方向に相対的に移動される。すると、吊下げワイヤの巻上げまたは巻き下ろしに合わせて、滑車を移動させることにより、ロータヘッドに対して風車回転翼を上述の長手軸線方向に沿って接近または離間させることができる。
例えば、ロータヘッドと風車回転翼とが、上述の長手軸線方向に延びるボルトなどにより固定されている場合には、上述のボルトと当該ボルトが挿通される貫通孔との干渉を防止しつつ、ロータヘッドに対して風車回転翼を接近または離間させることができる。そのため、上述のボルトと貫通孔との干渉を防止するために、重機等を使用する必要がない。
保持部および保持部に保持された風車回転翼の巻上げ、または巻き下ろしは、ロータヘッド、ナセル、または地上に配置されたウインチにより行われるため、従来の風車回転翼の吊下げと比較して、用いられる重機の数を減らすことができる。
上記発明においては、前記保持部には、前記風車回転翼の取付け端に開口する開口部の内部に取り付けられる枠体が設けられ、該枠体に前記接続部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、上述の取付け端に開口する開口部に枠体を取り付け、枠体に設けられた接続部を介して風車回転翼を吊下げることができる。そのため、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線が、上述の開口部の内部を通る場合であっても、吊下げワイヤと風車回転翼との干渉を防止し、風車回転翼を安定して吊下げることができる。
例えば、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線と、風車回転翼の長手軸線とがなす角が小さい場合には、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線が、上述の開口部の内部を通る。このような場合であっても風車回転翼を安定して吊下げることができる。
上記発明においては、前記枠体には、前記接続部から前記滑車に向かって延びる前記吊下げワイヤが通される挿通部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、吊下げワイヤを挿通部に通すことにより、吊下げワイヤと保持部との相対的な位置関係が安定する。そのため、保持部を介して吊下げワイヤに吊下げられる風車回転翼の姿勢も安定する。
上記発明においては、前記保持部には、前記風車回転翼の径方向外側に配置された前記接続部から、前記風車回転翼に向かって前記取付け端側に傾斜して延びる傾斜部と、前記接続部から延びて前記風車回転翼の外周面に巻かれる保持用スリングと、が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、吊下げワイヤが接続された接続部は、傾斜部と保持用スリングとにより、風車回転翼の径方向外側に安定して配置される。そのため、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線が、上述の取付け端から径方向外側に飛び出す場合であっても、風車回転翼を安定して吊下げることができる。
例えば、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線と、風車回転翼の長手軸線とがなす角が大きい場合には、風車回転翼の重心と接続部とを結ぶ線が、上述の取付け端から径方向外側に飛び出す。このような場合であっても風車回転翼を安定して吊下げることができる。
上記発明においては、前記傾斜部は前記風車回転翼を挟むように延びる分岐し、前記傾斜部の端部から延び、前記風車回転翼における前記接続部と対向する外周面に巻かれる補助スリングが設けられていることが望ましい。
本発明によれば、傾斜部の端部から延びる補助スリングは、風車回転翼における接続部と対向する外周面に巻かれ、当該外周面を押圧する。そのため、補助スリングは、風車回転翼における重心回りの回転を抑え、風車回転翼の姿勢を安定させることができる。
本発明の風車回転翼の取付け方法は、地上に配置された風車回転翼および支柱の上に設置されたロータヘッドに請求項１から請求項５のいずれかに記載された風車回転翼の吊下げ装置を取り付けるとともに、前記風車回転翼の先端に吊下げ補助ブラケットを取り付ける準備工程と、前記保持部に取り付けられた前記吊下げワイヤ、および前記吊下げ補助ブラケットに取り付けられた吊下げ補助ワイヤを引上げて、前記風車回転翼を地上に配置された姿勢のまま吊り上げる吊り上げ工程と、前記風車回転翼を前記吊下げ装置によりさらに引き上げ、前記風車回転翼の姿勢を回転させる回転工程と、前記風車回転翼を前記ロータヘッドに取り付ける取付け工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、上記本発明の吊下げ装置および吊下げ補助ブラケットを用いて風車回転翼を地上からそのままの姿勢で引き上げ、その後に、保持部で風車回転翼を吊下げるため、風車回転翼の先端と地面との干渉を防止することにより、風車回転翼の破損を防止できる。
さらに、風車回転翼をロータヘッドに取り付ける際には、保持部で風車回転翼を吊下げるため、鉛直方向と上述の長手軸線方向との間のなす角を、ロータヘッドのチルト角および風車回転翼のコーン角を合わせた角度と略等しくできる。そのため、風車回転翼の姿勢を調整する重機などを用いる必要がない。
上記発明においては、前記取付け工程において、前記風車回転翼を引上げるとともに、前記ロータヘッドに取り付けられた前記滑車の位置を前記ロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動させることが望ましい。
本発明によれば、滑車をロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動させることにより、風車回転翼をロータヘッドに対して上述の方向に相対的に移動される。すると、吊下げワイヤの巻上げまたは巻き下ろしに合わせて、滑車を移動させることにより、ロータヘッドに対して風車回転翼を上述の長手軸線方向に沿って接近または離間させることができる。
本発明の風力発電装置の建設方法は、請求項６または請求項７に記載の風車回転翼の取付け方法を用いることを特徴とする。
本発明によれば、上記本発明の風車回転翼の取り付け方法を用いているため、複数台の重機を用いることなく風車回転翼をロータヘッドに取付け、および取り外しすることができる。さらに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼を取り付け、および取り外しすることができる。
本発明の風車回転翼の吊下げ装置、風車回転翼取付け方法、および風力発電装置の建設方法によれば、風車回転翼は、保持部を介して吊下げワイヤにより吊下げられることにより、鉛直方向に対して長手軸線が交差する姿勢で吊下げられ、複数台の重機を用いることなく風車回転翼の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼の取り付け、および取り外しできるという効果を奏する。
滑車をロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動させることにより、複数台の重機を用いることなく風車回転翼の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼の取り付け、および取り外しできるという効果を奏する。
保持部および保持部に保持された風車回転翼の巻上げ、または巻き下ろしは、ロータヘッド、ナセル、または地上に配置されたウインチにより行われるため、複数台の重機を用いることなく風車回転翼の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいても風車回転翼の取り付け、および取り外しできるという効果を奏する。
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る風力発電装置ついて図１から図１７を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する図である。
風力発電装置１は、図１に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４を覆う頭部カプセル５と、ロータヘッド４の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼６と、ロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７と、が設けられている。
なお、本実施形態では、３枚の風車回転翼６が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼６の数は３枚に限られることなく、２枚の場合や、３枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。
支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。
ナセル３は、図１に示すように、ロータヘッド４を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７が収納されている。
ロータヘッド４は、図１に示すように、回転軸線ＲＬが水平方向に対してチルト角ＡＴだけ上向きに傾いた姿勢でナセル３に取り付けられている。
ロータヘッド４には、その回転軸線ＲＬ回りに放射状にして複数枚の風車回転翼６が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル５により覆われている。風車回転翼６には、その先端に向かって、回転軸線ＲＬに対して垂直な面である回転面ＰＲから前方（図１の左側）に傾斜するコーン角ＡＣが設定されている。
頭部カプセル５は、図１に示すように、ロータヘッド４を覆い、風車回転翼６およびロータヘッド４とともに略水平な軸線回りに回転するものである。
発電設備７としては、例えば、図１に示すように、ロータヘッド４の回転駆動力が伝達され発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚの交流電力）に変換するトランスと、が設けられているものを挙げることができる。
次に、上記の構成からなる風力発電装置１における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置１においては、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼６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。
このロータヘッド４の回転は発電設備７に伝達され、発電設備７において、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力が発電される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させ
るため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド４は風上に向けられている。
次に、本発明の特徴である風力発電装置１における風車回転翼６の取り付け、および取外し方法について説明する。
図２は、図１の風車回転翼の取付け方法を説明するフローチャートである。図３は、図１の風車回転翼の取付けの際における、滑車およびウインチの配置を説明する模式図であり、図４は、風車回転翼に吊下げ治具、および補助ブラケットが取り付けられた状態を説明する模式図である。
なお、支柱２の設置、ナセル３、ロータヘッド４および頭部カプセル５の取付け方法は、公知の方法と同様であるので、その説明を省略する。
まず、図２および図３に示すように、吊下げ装置１１が取り付けられる（準備工程、Ｓ１）。ここで、吊下げ装置１１には、ウインチ１２と、プーリ１３と、滑車部（滑車）１４と、吊下げ治具（保持部）１５と、補助ブラケット１６と、が含まれている。
具体的には、地上にウインチ１２が設置され、頭部カプセル５およびナセル３内にプーリ１３および滑車部１４が取り付けられる。さらに、図４に示すように、風車回転翼６に吊下げ治具１５および補助ブラケット１６が取り付けられる。
ウインチ１２は、図３に示すように、吊下げワイヤ１７を巻き取り、または巻き出しすることにより、風車回転翼６を吊り上げ、または吊り下ろしするものである。吊下げワイヤ１７はウインチ１２からナセル３に向かって延び、プーリ１３および滑車部１４により、風車回転翼６に取り付けられた吊下げ治具１５に導かれている。
なお、ウインチ１２としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
図５は、図３のプーリおよび滑車の配置位置を説明する模式図である。
プーリ１３は、図５に示すように、ウインチ１２から延びてきた吊下げワイヤ１７を滑車部１４に導くものである。
ウインチ１２から延びてきた吊下げワイヤ１７は、ナセル３の後部に配置された後部プーリ１３Ａに巻かれて、ナセル３の前部に配置された前部プーリ１３Ｂに導かれている。前部プーリ１３Ｂに巻かれた吊下げワイヤ１７は、ロータヘッド４内に配置されたヘッド内プーリ１３Ｃに導かれ、ヘッド内プーリ１３Ｃから滑車部１４に導かれている。
このとき、吊下げワイヤ１７は、ロータヘッド４に形成された第１および第２メンテナンスホール４Ａ，４Ｂを通して配置されている。第１メンテナンスホール４Ａは、ロータヘッド４の側面に形成された開口部であり、第２メンテナンスホール４Ｂは、ロータヘッド４の前面に形成された開口部である。第１および第２メンテナンスホール４Ａ，４Ｂは、ロータヘッド４内に配置された機器、例えば風車回転翼６のピッチ駆動装置などのメンテナンスを行うときの出入り口として使用されるものである。
図６は、図３の滑車の構成を説明する部分斜視図である。
滑車部１４は、図５に示すように、ロータヘッド４の先端に着脱可能に配置され、プーリ１３により導かれてきた吊下げワイヤ１７を吊下げ治具１５に導くものである。
滑車部１４には、図６に示すように、ロータヘッド４に取り付けられるフレームガイド２１と、フレームガイド２１に取り付けられる滑車フレーム２２と、滑車フレーム２２内に配置され定滑車（滑車）２４を保持する滑車ガイド２３と、が設けられている。
これらフレームガイド２１、滑車フレーム２２、および滑車ガイド２３は、それぞれ分割可能に構成されている。
フレームガイド２１は、滑車フレーム２２および滑車ガイド２３をナセル３の左右方向（図６のＹ軸方向）に移動可能に支持するものである。フレームガイド２１にはＹ軸方向に延びる溝が設けられ、この溝に滑車フレーム２２が相対移動可能に嵌め合わされている。
滑車フレーム２２は、滑車ガイド２３をロータヘッド４の回転軸線ＲＬ方向、つまりナセル３の前後方向（図６のＸ軸方向）に移動可能に支持するものである。
滑車フレーム２２には、フレームガイド２１と相対移動可能に嵌め合わされるフレーム部２５と、内部に滑車ガイド２３を収め滑車ガイド２３をＸ軸方向に移動可能に支持するボックス部２６とが設けられている。
滑車ガイド２３は定滑車２４を内部に納めた箱状の構造物であって、滑車フレーム２２に対してＸ軸方向に相対移動可能に配置されている。本実施形態では、定滑車２４は、回転軸線がＸ軸方向と略平行な姿勢で滑車ガイド２３内に納められた構成に適用して説明する。
なお、定滑車２４の姿勢は、上述の姿勢に限られることなく、回転軸線がＹ軸方向と略平行な姿勢であってもよく、特に限定するものではない。
さらに、本実施形態では、滑車ガイド２３の内部に３つの定滑車２４が納められた構成に適用して説明するが、定滑車２４の数は、３つより少なくてもよいし、３つより多くてもよく、とくに限定するものではない。
なお、滑車部１４は、ウインチ１２の容量が低い場合には、吊下げ治具１５に動滑車を設けてもよく、特に限定するものではない。
図７は、図４の吊下げ治具の構成を説明する斜視図である。
吊下げ治具１５は、図７に示すように、風車回転翼６の取付け端６Ｅの近傍の外周面を保持するものである。
吊下げ治具１５には、接続プレート（接続部）３１と、治具本体（傾斜部）３２と、固定プレート３３と、固定ブロック３４と、保持用スリング３５と、補助スリング３６と、が設けられている。
接続プレート３１は板状の部材であって、シャックル３７を介して、吊下げワイヤ１７および保持用スリング３５が両端部に取り付けられている。また、接続プレート３１の略中央には、取付け端６Ｅに向かって延びる治具本体３２が固定されている。
なお、接続プレート３１とシャックル３７との連結部は、図７に示すように、直接連結されていてもよいし、動滑車と組み合わせて連結されていてもよく、特に限定するものではない。また、吊点は、図７に示すように、１点であってもよいし、２点で構成されていてもよく、特に限定するものではない。
治具本体３２は、接続プレート３１から取付け端６Ｅに向かって互いに離れる一対の棒状部材から構成されるものである。治具本体３２の先端には、一対の固定プレート３３がそれぞれ風車回転翼６の外周面に接するように設けられている。
図８は、図７の固定プレートおよび固定ブロックの構成を説明する模式図である。
固定プレート３３は板状の部材であって、固定ブロック３４および保持用スリング３５とともに吊下げ治具１５を風車回転翼６に取り付けるものである。
固定プレート３３は、図８に示すように、固定ブロック３４および風車回転翼６との間に形成された凹部４１に嵌め合わされるものである。固定プレート３３および固定ブロック３４の間には、固定ピン４３が挿通される貫通孔４２が形成されている。この固定ピン４３を貫通孔４２に挿通させることにより、固定プレート３３が固定ブロック３４および風車回転翼６の間に固定される。そのため、固定ブロック３４は風車回転翼６の長手軸線に沿う向きに働く力を支持する（図１０および図１１のＦ１参照。）
なお、上述のように、固定ピン４３および貫通孔４２を用いて、固定プレート３３を固定ブロック３４および風車回転翼６の間に固定してもよいし、固定ピン４３および貫通孔４２を用いずに固定プレート３３を固定ブロック３４および風車回転翼６の間に係合配置するだけであってもよく、特に限定するものではない。
固定ブロック３４は、図７に示すように、風車回転翼６の取付け端６Ｅの近傍に、等間隔に配置されたＴナット４５にボルト４６を用いて固定されるものである。固定ブロック３４には、図８に示すように、風車回転翼６とともに、固定プレート３３が配置される凹部４１を形成する凸部４４が形成されている。凸部４４には、固定ピン４３が挿通される貫通孔４２が形成されている。
なお、固定ブロック３４は、風車回転翼６の取付け、および取外し時のみに風車回転翼６に取り付けるものであってもよいし、常に風車回転翼６の外周面に取り付けられているものであってもよく、特に限定するものではない。
図９は、図８のＴナットの構成を説明する模式図である。
Ｔナット４５は、図９に示すように、略円柱状に形成された部材であり、その略中央にＴボルト４８がねじ込まれるネジ孔４７が形成されたものである。Ｔナット４５は、図７および図８に示すように、風車回転翼６のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなる壁面に周方向に、等間隔に並んで埋め込まれている。
Ｔナット４５に取り付けられるＴボルト４８は、風車回転翼６をロータヘッド４に固定するボルトである。Ｔボルト４８は、風車回転翼６の軸線に沿って延びるボルトであり、風車回転翼６の取付け端６Ｅから突出して配置されている。
保持用スリング３５は、図７に示すように、接続プレート３１とシャックル３７を介して取り付けられるスリングであって、風車回転翼６の外周面に巻かれるものである。
補助スリング３６は、一対の固定プレート３３に取り付けられ、風車回転翼６における接続プレート３１と対向する外周面に巻かれるものである。そのため、補助スリング３６は、風車回転翼６の径方向に沿う向きに働く力を支持する（図１０および図１１のＦ２参照。）
なお、上述のように、固定ブロック３４および補助スリング３６を用いて固定プレート３３を風車回転翼６に固定してもよいし、固定ブロック３４のみで固定プレート３３を風車回転翼６に固定してもよく、特に限定するものではない。この場合、固定ブロック３４は、図１０および図１１におけるＦ１およびＦ２で表されている力を支持する構成とされている。
補助ブラケット１６は、風車回転翼６の先端を保持するブラケットであり、吊下げ補助ワイヤ１８が取り付けられるものである。補助ブラケット１６を用いることで、風車回転翼６を吊り上げる際に、風車回転翼の破損を防止することができる。
吊下げ装置１１が取り付けられると、図２および図４に示すように、風車回転翼６の吊り上げが行われる（吊り上げ工程、Ｓ２）。
吊り上げは、吊下げ治具１５に取り付けられた吊下げワイヤ１７、および補助ブラケット１６に取り付けられた吊下げ補助ワイヤ１８を同時に巻き上げることにより行われる。具体的には、吊下げワイヤ１７は、滑車部１４およびプーリ１３を介して、地上に配置されたウインチ１２により巻き上げられる。一方、吊下げ補助ワイヤ１８は、重機（図示せず）により巻き上げられる。
このように、吊下げワイヤ１７および吊下げ補助ワイヤ１８を同時に巻き上げることにより、風車回転翼６は地上に配置された状態と同じ姿勢、つまり、風車回転翼６の長手軸線が略水平な姿勢で吊り上げられる。
風車回転翼６が水平な姿勢の場合には、吊下げ治具１５は、略保持用スリング３５のみで風車回転翼６を保持している。
図１０および図１１は、風車回転翼を吊り上げる際の風車回転翼の回転を説明する模式図である。
風車回転翼６が上方に吊り上げられると、図２、図１０および図１１に示すように、風車回転翼の回転が行われる（回転工程、Ｓ３）。
具体的には、風車回転翼６の先端が地面と干渉しない高さまで風車回転翼６が吊り上げられると、吊下げ補助ワイヤ１８の巻上げが停止され、吊下げワイヤ１７のみが巻き上げられる。すると、図１０に示すように、風車回転翼６の取付け端６Ｅが上方に吊り上げられ、風車回転翼６の姿勢が回転し始める。このとき、接続プレート３１および固定プレート３３に働く力の向きが、図中の矢印で表されている。
さらに、吊下げワイヤ１７が巻き上げられると、図１１に示すように、吊下げワイヤ１７および吊下げ治具１５のみで風車回転翼６が吊下げられる。このとき、補助ブラケット１６は、図１１に示すように、風車回転翼６の先端から取り外されていてもよいし、吊下げ補助ワイヤ１８にかかる荷重が完全にリリースされていれば、さらに後の工程で風車回転翼６の先端から取り外されていてもよく、特に限定するものではない。
図１１に示すように、吊下げワイヤ１７の延長線上には、風車回転翼６の重心が位置している。そのため、風車回転翼６は、長手軸線が鉛直方向に対して角度θだけ傾いた姿勢で安定する。
この角度θは、上述のチルト角ＡＴおよびコーン角ＡＣを合わせた角度と略等しくなるように設定されている。具体的には、吊下げ治具１５の治具本体３２の長さや、保持用スリング３５の長さや、補助スリング３６の長さが調整されている。
なお、説明を容易にするため、図１１においては、風車回転翼６の重心を先端近傍に位置させているが、実際には、取付け端６Ｅから風車回転翼６の全長の約１／３だけ先端側の位置に重心が位置する場合が多い。
図１２は、ロータヘッドへの風車回転翼の取り付けを説明する模式図である。
その後、図２および図１２に示すように、風車回転翼６がロータヘッド４に取り付けられる（取付け工程、Ｓ４）。
まず、滑車部１４の定滑車２４がロータヘッド４から離れた位置に配置された状態で、風車回転翼６が引上げられる。これにより、Ｔボルト４８の先端がロータヘッド４に形成されたＴボルト４８が挿通される取付け孔５１の開口部に差し込まれる。
Ｔボルト４８および取付け孔５１は、ともにコーン角ＡＣおよびチルト角ＡＴを合わせた角度だけ、鉛直方向から傾いた方向に延びている。そのため、Ｔボルト４８の先端が取付け孔５１の開口部に差し込まれた後は、風車回転翼６を引上げるとともに、定滑車２４をロータヘッド４に近づけ、取付け孔５１に沿ってＴボルト４８を挿入する。
風車回転翼６の取付け端６Ｅとロータヘッド４とが接触したら、Ｔボルト４８を用いて風車回転翼６をロータヘッド４に固定する。そして、吊下げ治具１５を風車回転翼６から取り外すとともに、滑車部１４をロータヘッド４から取り外す。
その後、次ぎの風車回転翼６をロータヘッド４に取り付けるため、ロータヘッド４を回転軸線ＲＬ周りに約１２０°回転させ、再び上述の風車回転翼の取付け工程を繰り返す。
なお、滑車部１４は、上述のように、ロータヘッド４に対して着脱させることにより、滑車部１４を回転軸線ＲＬ周りに約１２０°回転させてもよいし、滑車部１４に回転機能が設けられていれば、滑車部１４をロータヘッド４から取り外すことなく、滑車部１４を回転軸線ＲＬ周りに約１２０°回転させてもよく、特に限定するものではない。
ロータヘッド４に全ての風車回転翼６が取り付けられたら、滑車部１４およびプーリ１３を取外し、次ぎの風力発電装置１の建設工程に移る。
以後の風力発電装置１の建設工程は、公知の工程であるため、その説明を省略する。
また、風車回転翼６をロータヘッド４から取り外す場合は、上述の工程を逆の順序に行なわれる。
図１３は、ウインチの配置位置の別の実施例を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、地上にウインチ１２を配置してもよいし、図１３に示すように、ナセル３内であって、後部プーリ１３Ａおよび前部プーリ１３Ｂとの間に往復動ウインチ１２Ａを配置してもよい。この場合、往復動ウインチ１２Ａはナセル３内の構造物等に固定され、吊下げワイヤ１７を牽引する。一方、地上には吊下げワイヤ１７を巻き取るドラム（図示せず）が配置される。このドラムには風車回転翼６の吊下げによる荷重は働かない。
図１４は、ウインチの配置位置の更に別の実施例を説明する模式図である。
また、図１４に示すように、往復動ウインチ１２Ａがヘッド内プーリ１３Ｃおよび滑車部１４の間に配置されている。この場合も図１３の場合と同様に、地上に吊下げワイヤ１７を巻き取るドラム（図示せず）が配置されている。
図１５は、ウインチの配置位置の更に別の実施例を説明する模式図である。
さらに、図１５に示すように、ヘッド内プーリ１３Ｃをロータヘッド４の前方に配置してヘッド外プーリ１３Ｄとし、ヘッド外プーリ１３Ｄおよび滑車部１４の間に往復動ウインチ１２Ａを配置してもよく、特に限定するものではない。
図１６は、図８の固定ブロックの別の実施例を説明する模式図である。
上述の実施形態では、図８に示すように、固定ブロック３４をＴナット４５に固定する実施形態に適用して説明したが、図１６に示すように、取付け端６Ｅに取り付けるリング板状の固定ブロック３４Ａを用いてもよく、特に限定するものではない。
図１７は、図８の固定プレートの別の固定方法を説明する模式図である。
上述の実施形態では、図８に示すように、固定ブロック３４と風車回転翼６との間に固定プレート３３を挟む実施形態に適用して説明したが、図１７に示すように、固定プレート３３を直接Ｔナット４５に固定してもよく、特に限定するものではない。
上記の構成によれば、風車回転翼６は、吊下げ治具１５を介して吊下げワイヤ１７により吊下げられる。このとき、風車回転翼６は、風車回転翼６の重心と接続プレート３１とを結ぶ線が、鉛直方向に沿って延びる姿勢となる。つまり、風車回転翼６は、鉛直方向に対して長手軸線が交差する姿勢で吊下げられる。
具体的には、鉛直方向と上述の長手軸線方向との間のなす角θが、ロータヘッド４のチルト角ＡＴおよび風車回転翼６のコーン角ＡＣを合わせた角度と略等しい場合には、吊下げられた風車回転翼６の姿勢を調節することなく、ロータヘッド４に対して風車回転翼６を取付け、または取外しすることができる。そのため、風車回転翼６の姿勢を調整する重機などを用いる必要がない。
そのため、複数台の重機を用いることなくロータヘッド４の取付け、および取り外しを可能とするとともに、平地が少ない複雑な地形を有するサイトにおいてもロータヘッド４の取り付け、および取り外しを可能とすることができる。
定滑車２４をロータヘッド４の回転軸線ＲＬに沿う方向に移動させることにより、風車回転翼６をロータヘッド４に対して上述の方向に相対的に移動することができる。すると、吊下げワイヤ１７の巻上げまたは巻き下ろしに合わせて、定滑車２４を移動させることにより、ロータヘッド４に対して風車回転翼６を上述の長手軸線方向に沿って接近または離間させることができる。
具体的には、ロータヘッド４と風車回転翼６とが、上述の長手軸線方向に延びるＴボルト４８などにより固定されている場合には、Ｔボルト４８とＴボルト４８が挿通される取付け孔５１との干渉を防止しつつ、ロータヘッド４に対して風車回転翼６を接近または離間させることができる。そのため、Ｔボルト４８と取付け孔５１との干渉を防止するために、重機等を使用する必要がない。
吊下げ治具１５および吊下げ治具１５に保持された風車回転翼６の巻上げ、または巻き下ろしは、地上に配置されたウインチ１２により行われるため、または、ロータヘッド４、ナセル３などの内部に配置された往復動ウインチ１２Ａにより行われるため、従来の風車回転翼の吊下げと比較して、用いられる重機の数を減らすことができる。
吊下げワイヤ１７が接続された接続プレート３１は、治具本体３２と保持用スリング３５とにより、風車回転翼６の径方向外側に安定して配置される。そのため、風車回転翼６の重心と接続プレート３１とを結ぶ線が、取付け端６Ｅから径方向外側に飛び出す場合であっても、風車回転翼６を安定して吊下げることができる。
治具本体３２の端部から延びる補助スリング３６は、風車回転翼６における接続プレート３１と対向する外周面に巻かれ、当該外周面を押圧する。そのため、補助スリング３６は、風車回転翼６における重心回りの回転を抑え、風車回転翼６の姿勢を安定させることができる。
上記本実施形態の吊下げ装置１１および補助ブラケット１６を用いて風車回転翼６を地上からそのままの姿勢で引き上げた後に、吊下げ治具１５で風車回転翼６を吊下げるため、風車回転翼６の先端と地面との干渉を防止することにより、風車回転翼６の破損を防止できる。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る吊下げ装置ついて図１８から図２６を参照して説明する。
本実施形態の吊下げ装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、吊下げ治具の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１８から図２６を用いて吊下げ治具の構成を説明し、風力発電装置の構成等の説明を省略する。
図１８は、本実施形態の吊下げ装置におけるプーリおよび滑車の配置位置を説明する模式図であり、図１９は、本実施形態の吊下げ装置における吊下げ治具の取り付け状態を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態における吊下げ装置１１１は、図１８および図１９に示すように、ウインチ１２と、プーリ１１３と、滑車部（滑車）１１４と、吊下げ治具（保持部）１１５と、が含まれている（図２参照。）。
プーリ１１３は、図１８に示すように、ウインチ１２から延びてきた吊下げワイヤ１７を滑車部１１４に導くものである。
ウインチ１２から延びてきた吊下げワイヤ１７は、ナセル３の後部に配置された後部プーリ１１３Ａに巻かれて、ナセル３の前部に配置された前部プーリ１１３Ｂに導かれている。前部プーリ１１３Ｂに巻かれた吊下げワイヤ１７は、ロータヘッド４内に配置された滑車部１１４に導かれている。
滑車部１１４は、ロータヘッド４の内部に配置され、前部プーリ１１３Ｂにより導かれてきた吊下げワイヤ１７を吊下げ治具１１５に導くものである。
滑車部１１４の具体的構成は、第１の実施形態における滑車部１４の構成と略同様であるため、その説明を省略する。
図２０は、図１９の取付け治具の構成を説明する模式図である。
吊下げ治具１１５は、図１９に示すように、風車回転翼６の取付け端６Ｅに形成された開口部１０６の内部に取り付けられるものである。
吊下げ治具１１５には、図２０に示すように、吊下げワイヤ１７が取り付けられる接続プレート（接続部）１３１と、開口部１０６の内周面に取り付けられる上部枠体（枠体）１３２と、上部枠体１３２および接続プレート１３１とを繋ぐ下部枠体１３３と、接続プレート１３１から延びる吊下げワイヤ１７の姿勢を保持するセンターリング（挿通部）１３４および支持部１３５と、が設けられている。
なお、センターリング１３４および支持部１３５は、上部枠体１３２に対して着脱可能に構成されている。
上部枠体１３２は棒状の部材を三角状に接続した部材であり、三角形状における各頂点の外側には風車回転翼６に取り付ける際に用いられるアイプレート１３６が設けられている。各頂点の内側には、センターリング１３４を支持する支持部１３５が設けられている。さらに、上部枠体１３２の各頂点には、接続プレート１３１に向かって延びる下部枠体１３３が設けられている。
図２１は、図１９の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の構成を説明する模式図である。
上部枠体１３２のアイプレート１３６は、図２１に示すように、風車回転翼６に設けられたＴナット４５に対してボルト４６を用いて内周側から固定されている。
図２２は、図２０の下部枠体の構成を説明する模式図である。
下部枠体１３３は、接続プレート１３１と上部枠体１３２との間に配置される棒状の部材であり、その長さが調節可能とされたものである。
下部枠体１３３は、図２２に示すように、同軸に設けられた筒状の外側部材１３３Ａと、その内部に配置される内側部材１３３Ｂと、外側部材１３３Ａおよび内側部材１３３Ｂに形成された貫通孔１３３Ｃに挿通されるロックピン（図示せず）と、から構成されている。さらに、下部枠体１３３と上部枠体１３２との接続部、および下部枠体１３３と接続プレート１３１との接続部には、ヒンジなどが配置され、下部枠体１３３と上部枠体１３２との相対角度、および下部枠体１３３と接続プレート１３１との相対角度が変更可能に構成されている。
外側部材１３３Ａと内側部材１３３Ｂとを相対的にスライドさせることにより下部枠体１３３の長さが調節され、ロックピンを貫通孔１３３Ｃに挿通することにより、下部枠体１３３の長さが所定の長さに固定される。
このように、各下部枠体１３３についてその長さを調節することにより、上部枠体１３２に対する接続プレート１３１の相対位置が調節される。
なお、下部枠体１３３は、上述のように外側部材１３３Ａと内側部材１３３Ｂとをスライドさせることにより、その長さを調節する構成であってもよいし、ネジを用いて長さを調節する構成や、ピストンを用いて長さを調節する構成であってもよく、特に限定するものではない。
なお、下部枠体１３３は、上述のように長さが調節可能に構成されていてもよいし、所定の長さに固定された棒状の部材から構成されていてもよく、特に限定するものではない。
支持部１３５は、図２０に示すように、センターリング１３４を支持するものである。本実施形態においては、支持部１３５をターンバックルに適用して説明する。ターンバックルに適用した場合には、支持部１３５は引っ張り荷重を支持するものである。
なお、支持部１３５としてはターンバックルに適用したものに限られることなく、その他の長さ調整機能を有するものであってもよく、特に限定するものではない。また、支持部１３５は、引っ張り荷重のみならず圧縮荷重を支持するものであってもよい。
センターリング１３４は円環状の部材であって、その内部に吊下げワイヤ１７が挿通されるものである。センターリング１３４の外周側には支持部１３５が取り付けられている。
センターリング１３４と上部枠体１３２との相対位置は、各支持部１３５の長さを調節することにより行われる。
図２３は、図２０の吊下げ治具を用いて風車回転翼を吊下げた状態を説明する模式図である。図２４は、図２３の状態における吊下げ治具の構成を説明する上面視図である。
上述のように、上部枠体１３２に対する接続プレート１３１およびセンターリング１３４の相対位置を調節された吊下げ治具１１５を用いて風車回転翼６を吊下げた状態が、図２３に示されている。このとき風車回転翼６は、第１の実施形態と同様に、鉛直方向と風車回転翼６の長手軸線方向とのなす角θが、チルト角ＡＴおよびコーン角ＡＣとが合わされた角度と略等しい姿勢となる。
吊下げ治具１１５を上方から見ると、図２４に示すように、接続プレートとセンターリング１３４とが、吊下げワイヤ１７を鉛直方向に対して所定の角度で導く位置関係に配置されている。
上記の構成からなる吊下げ装置１１１を用いた風車回転翼６の取付け、および取外し方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
図２５は、図２１の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の別の構成を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、アイプレート１３６をＴナット４５に固定してもよいし、風車回転翼６に埋め込まれた円筒状のリングフランジ１４５にアイプレート１３６をボルト４６により固定してもよく、特に限定するものではない。
リングフランジ１４５は金属から形成された円筒状の部材であり、セグメント状に分割して構成されていてもよいし、一体に形成されていてもよく、特に限定するものではない。
図２６は、図２１の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の更に別の構成を説明する模式図である。
吊下げ治具１１５は、さらに、図２６に示すように、風車回転翼６の取付け端６Ｅに取り付けられたリング板状のフランジ１４５Ａの内面にボルト４６により固定されていてもよい。この構成の場合には、アイプレート１３６の先端は、フランジ１４５Ａの面に沿って折れ曲がった形状とされている。
上記の構成によれば、取付け端６Ｅに開口する開口部１０６に上部枠体１３２を取り付け、上部枠体１３２に設けられた接続プレート１３１を介して風車回転翼６を吊下げることができる。そのため、風車回転翼６の重心と接続プレート１３１とを結ぶ線が、開口部１０６の内部を通る場合であっても、吊下げワイヤ１７と風車回転翼６との干渉を防止し、風車回転翼６を安定して吊下げることができる。
吊下げワイヤ１７をセンターリング１３４に通すことにより、吊下げワイヤ１７と吊下げ治具１１５との相対的な位置関係が安定する。そのため、吊下げ治具１１５を介して吊下げワイヤ１７に吊下げられる風車回転翼６の姿勢も安定する。
本発明における第１の実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する図である。 図１の風車回転翼の取付け方法を説明するフローチャートである。 図１の風車回転翼の取付けの際における、滑車およびウインチの配置を説明する模式図である。 風車回転翼に吊下げ治具、および補助ブラケットが取り付けられた状態を説明する模式図である。 図３のプーリおよび滑車の配置位置を説明する模式図である。 図３の滑車の構成を説明する部分斜視図である。 図４の吊下げ治具の構成を説明する斜視図である。 図７の固定プレートおよび固定ブロックの構成を説明する模式図である。 図８のＴナットの構成を説明する模式図である。 風車回転翼を吊り上げる際の風車回転翼の回転を説明する模式図である。 風車回転翼を吊り上げる際の風車回転翼の回転を説明する模式図である。 ロータヘッドへの風車回転翼の取り付けを説明する模式図である。 ウインチの配置位置の別の実施例を説明する模式図である。 ウインチの配置位置の更に別の実施例を説明する模式図である。 ウインチの配置位置の更に別の実施例を説明する模式図である。 図８の固定ブロックの別の実施例を説明する模式図である。 図８の固定プレートの別の固定方法を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る吊下げ装置におけるプーリおよび滑車の配置位置を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る吊下げ装置における吊下げ治具の取り付け状態を説明する模式図である。 図１９の取付け治具の構成を説明する模式図である。 図１９の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の構成を説明する模式図である。 図２０の下部枠体の構成を説明する模式図である。 図２０の吊下げ治具を用いて風車回転翼を吊下げた状態を説明する模式図である。 図２３の状態における吊下げ治具の構成を説明する上面視図である。 図２１の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の別の構成を説明する模式図である。 図２１の風車回転翼と吊下げ治具との接続部の更に別の構成を説明する模式図である。
符号の説明
１ 風力発電装置
２ 支柱
３ ナセル
４ ロータヘッド
６ 風車回転翼
１１，１１１ 吊下げ装置
１２ ウインチ
１４，１１４ 滑車部（滑車）
１５，１１５ 吊下げ治具（保持部）
２４ 定滑車（滑車）
３１，１３１ 接続プレート（接続部）
３２ 治具本体（傾斜部）
３５ 保持用スリング
１７ 吊下げワイヤ
３６ 補助スリング
１８ 吊下げ補助ワイヤ
１３２ 上部枠体（枠体）
１３４ センターリング（挿通部）
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 吊り上げ工程
Ｓ３ 回転工程
Ｓ４ 取付け工程

Claims (8)

  1. 風車回転翼が取り付けられるロータヘッド側から前記風車回転翼側に吊下げワイヤを導くとともに、前記ロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動可能に配置された滑車と、
    前記風車回転翼の取付け端側を保持するとともに、前記風車回転翼の重心および前記吊下げワイヤが繋がれる接続部を結ぶ線が、前記風車回転翼の長手軸線に対して交差する保持部と、
    前記ロータヘッド、前記ロータヘッドが取り付けられたナセル、または地上のいずれかに配置され、前記吊下げワイヤを牽引することにより、前記保持部を巻き上げ、または巻き下ろしするウインチと、
    が設けられていることを特徴とする風車回転翼の吊下げ装置。
  2. 前記保持部には、前記風車回転翼の取付け端に開口する開口部の内部に取り付けられる枠体が設けられ、
    該枠体に前記接続部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の風車回転翼の吊下げ装置。
  3. 前記枠体には、前記接続部から前記滑車に向かって延びる前記吊下げワイヤが通される挿通部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の風車回転翼の吊下げ装置。
  4. 前記保持部には、前記風車回転翼の径方向外側に配置された前記接続部から、前記風車回転翼に向かって前記取付け端側に傾斜して延びる傾斜部と、前記接続部から延びて前記風車回転翼の外周面に巻かれる保持用スリングと、
    が設けられていることを特徴とする請求項１記載の風車回転翼の吊下げ装置。
  5. 前記傾斜部は前記風車回転翼を挟むように延びる分岐し、
    前記傾斜部の端部から延び、前記風車回転翼における前記接続部と対向する外周面に巻かれる補助スリングが設けられていることを特徴とする請求項４記載の風車回転翼の吊下げ装置。
  6. 地上に配置された風車回転翼および支柱の上に設置されたロータヘッドに請求項１から請求項５のいずれかに記載された風車回転翼の吊下げ装置を取り付けるとともに、前記風車回転翼の先端に吊下げ補助ブラケットを取り付ける準備工程と、
    前記保持部に取り付けられた前記吊下げワイヤ、および前記吊下げ補助ブラケットに取り付けられた吊下げ補助ワイヤを引上げて、前記風車回転翼を地上に配置された姿勢のまま吊り上げる吊り上げ工程と、
    前記風車回転翼を前記吊下げ装置によりさらに引き上げ、前記風車回転翼の姿勢を回転させる回転工程と、
    前記風車回転翼を前記ロータヘッドに取り付ける取付け工程と、
    を有することを特徴とする風車回転翼の取付け方法。
  7. 前記取付け工程において、前記風車回転翼を引上げるとともに、前記ロータヘッドに取り付けられた前記滑車の位置を前記ロータヘッドの回転軸線に沿う方向に移動させることを特徴とする請求項６記載の風車回転翼の取付け方法。
  8. 請求項６または請求項７に記載の風車回転翼の取付け方法を用いることを特徴とする風力発電装置の建設方法。
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