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
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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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