JP5250156B1 - ナセルを持ち上げる方法、ナセル持ち上げ機構、タワー、及び、風力発電装置 - Google Patents

Abstract

タワーに搭載されたナセルを持ち上げる方法が提供される。該方法は、タワーの部材に設けられた貫通孔にテーパーブッシング機構を取り付ける工程と、テーパーブッシング機構に押上げボルトを装着する工程と、押上げボルトをナセルに設けられた部材に押し当てながら押上げボルトを上昇させる工程とを具備する。テーパーブッシング機構は、テーパーブッシング内筒とテーパーブッシング外筒とを備える。テーパーブッシング内筒は、テーパーブッシング内筒の端に向かって外径が大きくなる第１テーパー部を有すると共に、内面に第１ネジ山が形成されている。テーパーブッシング外筒は、テーパーブッシング外筒の端に向かって内径が小さくなる第２テーパー部を有している。貫通孔にテーパーブッシング機構を取り付ける工程は、テーパーブッシング内筒の上記端が上に位置し、テーパーブッシング外筒の上記端が下に位置し、第１テーパー部の外周面と第２テーパー部の内面とが接触され、且つ、テーパーブッシング外筒の外周面が前記貫通孔に接触されるように貫通孔に前記テーパーブッシング機構を挿入する工程と、貫通孔にテーパーブッシング機構が挿入された状態でテーパーブッシング外筒を上方に押し上げる工程とを含む。押上げボルトを上昇させる工程は、第１ネジ山に押上げボルトを螺合させた状態で押上げボルトを回転する工程を含む。

Description

本発明は、ナセルを持ち上げてナセルをタワーから分離する方法及びそれに使用されるナセル持ち上げ機構に関する。

風力発電装置の保守作業には、ナセルとタワーとを分離して行われるものがある。このような保守作業としては、例えば、ヨー旋回軸受又は軸受シールの交換、タワートップフランジに取り付けられるシムの調整、ヨー旋回軸受の外輪の塗装、ナセルカバーの下部の補修が挙げられる。

ナセルとタワーとを分離して保守作業を行う場合、一般的には、大型クレーンを用いてナセルをタワーから取り外して地上に降ろした後、所望の保守作業が行われる。しかしながら、このような保守作業の手順には、２つの問題がある。第１に、大型クレーンを使用してナセルを地上に下ろすためには、多くの機材、人員が必要になり、また、法的な準備（例えば、道路使用許可等）が必要になる。これは、保守作業に多くの費用と期間が必要であることを意味している。第２に、ナセルや風車ロータを置くための広い敷地が必要になる。保守作業に必要な敷地は、数十メートル四方に及ぶこともある。これは、保守作業の自由度を下げてしまう。大型クレーンを用いずにナセルとタワーとを分離する保守作業を実施できれば、保守作業の簡素化によるコストの低減と、保守作業の自由度の向上におけるメリットが大きい。

特許第４６９９５７１号公報は、大型クレーンを用いずにナセルを持ち上げることでナセルとタワーとを分離する技術を開示している。この公報に記載の技術では、タワーの上端の近傍に受台が取り付けられ、その受台にジャッキが設置される。このジャッキを用いてナセルが持ち上げられる。しかしながら、タワーの上端の近くで受台を取り付ける作業は、必ずしも容易なものではない。例えば、溶接によって受台をタワーに取り付ける場合、高所での溶接作業の困難性のために作業時間が長くなる。また、当該公報に開示されているような、タワートップフランジをタッピングすることで雌ネジを形成し、当該雌ネジにボルトを螺合することで受台を取り付ける方法も、長い作業時間を必要とする。

このように、より少ない労力で大型クレーンを用いずにナセルとタワーとを分離する保守作業を実施することには、技術的なニーズが存在する。

日本国特許第４６９９５７１号公報

したがって、本発明の目的は、より少ない労力で、大型クレーンを用いずにナセルとタワーを分離する保守作業を実施可能にするための技術を提供することにある。

本発明の一の観点では、タワーに搭載されたナセルを持ち上げる方法が、タワーの部材に設けられた貫通孔にテーパーブッシング機構を取り付ける工程と、テーパーブッシング機構に押上げボルトを装着する工程と、押上げボルトをナセルに設けられた第１部材に押し当てながら押上げボルトを上昇させる工程とを具備する。テーパーブッシング機構は、テーパーブッシング内筒とテーパーブッシング外筒とを備えている。テーパーブッシング内筒は、テーパーブッシング内筒の端に向かって外径が大きくなる第１テーパー部を有すると共に、内面に第１ネジ山が形成されている。テーパーブッシング外筒は、テーパーブッシング外筒の端に向かって内径が小さくなる第２テーパー部を有している。貫通孔にテーパーブッシング機構を取り付ける工程は、テーパーブッシング内筒の端が上に位置し、テーパーブッシング外筒の端が下に位置し、第１テーパー部の外周面と第２テーパー部の内面とが接触され、且つ、テーパーブッシング外筒の外周面が貫通孔に接触されるように貫通孔にテーパーブッシング機構を挿入する工程と、貫通孔にテーパーブッシング機構が挿入された状態でテーパーブッシング内筒を下方に引き下げる工程とを含む。押上げボルトを上昇させる工程は、第１ネジ山に押上げボルトを螺合させた状態で押上げボルトを回転する工程を含む。

好適な実施形態では、貫通孔が、タワーの上端に取り付けられたタワートップフランジに形成される。

当該方法は、更に、貫通孔を通して第１部材に設けられたネジ穴に螺合された、第１部材をタワーに結合するボルトを取り外す工程と、ネジ穴にプラグを挿入する工程とを具備していてもよい。この場合、押上げボルトを上昇させる工程では、押上げボルトがプラグに押し当てられる。

一実施形態では、該第１部材が、ナセルをタワーに旋回可能に結合するヨー旋回軸受を含む。

テーパーブッシング内筒を下方に引き下げる工程は、テーパーブッシング外筒に締付けナットを押し当てた状態で締付けナットをテーパーブッシング内筒の外周面に設けられた第２ネジ山に締め付ける工程を含むことが好ましい。

テーパーブッシング内筒は、更に、第１テーパー部に結合され、該第２ネジ山が形成されたネジ部を具備し、ネジ部は、２つの互いに平行な平面である受け面を有していてもよい。この場合、締付けナットを第２ネジ山に締めつけるときに受け面が工具によって挟まれることでテーパーブッシング内筒が支持されることが好ましい。

テーパーブッシング外筒には、テーパーブッシング外筒の長さ方向に延伸するスリットが設けられることが好ましい。この場合、テーパーブッシング外筒には、更に、スリットの端においてスリットに連通し、且つ、テーパーブッシング外筒の内面と外面の間で貫通する貫通孔が設けられることが好ましい。

本発明の他の観点では、タワーの部材に設けられた貫通孔に取り付けられるナセル持ち上げ機構が提供される。該ナセル持ち上げ機構は、テーパーブッシング内筒と、テーパーブッシング外筒と、ナセルに設けられた部材に押し当てられる押上げボルトとを具備する。テーパーブッシング内筒は、テーパーブッシング内筒の端に向かって外径が大きくなる第１テーパー部を有すると共に、内面に押上げボルトに螺合される第１ネジ山が形成されている。テーパーブッシング外筒は、テーパーブッシング外筒の端に向かって内径が小さくなる第２テーパー部を有すると共に、貫通孔に押し当てられる外周面を有している。ここで、第２テーパー部は、第１テーパー部の外周面の形状に適合する形状の内面を有している。該ナセル持ち上げ機構は、第１ネジ山に押上げボルトを螺合させた状態で押上げボルトが回転されると、押上げボルトがテーパーブッシング内筒の長さ方向に移動するように構成されている。

好適な一実施形態では、該ナセル持ち上げ機構が、更に、テーパーブッシング外筒に押し当てられる締付けナットを具備し、テーパーブッシング内筒は、更に、第１テーパー部に結合されたネジ部を有し、該ネジ部の外周面には、締付けナットに螺合される第２ネジ山が形成されている。

本発明によれば、より少ない労力で、大型クレーンを用いずにナセルとタワーとを分離する保守作業を実施することが可能になる。

本発明の一実施形態の保守方法が適用される風力発電装置の構造を示す部分断面図である。 図１ＡのＡ部の構造を示す断面図である。 本実施形態におけるテーパーブッシング機構の構造を示す部分断面図である。 本実施形態におけるプラグの構造を示す正面図である。 図３ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるプラグの構造を示す断面図である。 本実施形態におけるテーパーブッシング内筒の構造を示す正面図である。 図４Ａのテーパーブッシング内筒の構造を示す断面図である。 図４Ａ、図４ＢのＩＶ−IＶ断面におけるテーパーブッシング内筒の構造を示す断面図である。 本実施形態におけるテーパーブッシング外筒の構造を示す正面図である。 図５ＡのＶ−Ｖ断面におけるテーパーブッシング外筒の構造を示す断面図である。 図５ＡのＶＩ−ＶＩ断面におけるテーパーブッシング外筒の構造を示す断面図である。 本実施形態において、ナセルを持ち上げる手順を示す部分断面図である。 本実施形態において、ナセルを持ち上げる手順を示す部分断面図である。 本実施形態において、ナセルを持ち上げる手順を示す部分断面図である。 本実施形態において、ナセルを持ち上げる手順を示す部分断面図である。 本実施形態において、ナセルを持ち上げる手順を示す部分断面図である。 テーパーブッシング機構からタワートップフランジのボルト穴に作用する力を図示する概念図である。 テーパーブッシング機構を用いて重量物を持ち上げる方法を示す部分断面図である。 支持台と重量物とを連結した状態を示す断面図である。 テーパーブッシング機構を用いて重量物を持ち上げる方法を示す部分断面図である。 テーパーブッシング機構を用いて重量物を持ち上げる方法を示す部分断面図である。

図１Ａは、本発明の一実施形態の保守方法が適用される風力発電装置の構造を示す部分断面図である。まず、風力発電装置１の構成の概要を説明する。風力発電装置１は、タワー２と、タワー２の上に搭載されるナセル３と、ナセル３に対して回転可能に取り付けられた風車ロータ４とを備えている。風車ロータ４は、ロータヘッド５と翼６とを備えている。図１Ａには翼６は１枚しか図示されていないが、実際には、複数の翼６（典型的には３枚の翼６）がロータヘッド５に取り付けられる。

ナセル３とタワー２の間にヨー旋回軸受７が設けられており、ナセル３は、ヨー旋回軸受７によってタワー２に対して旋回可能に取り付けられている。詳細には、図１Ｂに図示されているように、タワー２の最上部には、タワートップフランジ２ａが設けられている。一方、ヨー旋回軸受７は、内輪１１と、外輪１２と、それらの間に挿入された転動体１３（本実施形態では鋼球）とを備えている。内輪１１にはネジ穴１１ａが設けられている。ブレーキディスク８が内輪１１とタワートップフランジ２ａとに挟まれている。ブレーキディスク８には貫通孔８ａが設けられ、タワートップフランジ２ａには、ボルト穴２ｂが設けられている。ボルト１４が貫通孔８ａとボルト穴２ｂを貫通してネジ穴１１ａに螺合され、これにより、内輪１１がタワー２の最上部に設けられたタワートップフランジ２ａに取り付けられている。ここで、ボルト穴２ｂには、ネジ山が形成されていないことに留意されたい。一方、ヨー旋回軸受７の外輪１２は、ナセル３のナセル台座３ａにボルト３ｂによって取り付けられている。

図１を再度に参照して、ナセル３の下部にはヨー旋回機構が設けられる。ヨー旋回機構は、ヨー旋回のための駆動力を発生するヨーモータ９と、ブレーキディスク８を挟んでナセル３の旋回を制動するヨーブレーキキャリパー１０とを備えている。

以下では、このような構成の風力発電装置１について、ナセル３とタワー２とを分離して保守作業を行う方法について説明する。本実施形態においては、タワー２にナセル３を持ち上げるためのナセル持ち上げ機構を取り付けることでナセル３とタワー２とを分離する。これは、ナセル３を吊り下げられるような大型クレーンを用いずにナセル３とタワー２とを分離することを可能にし、作業労力の低減に寄与する。

一つの問題は、ナセル持ち上げ機構をタワー２に取り付ける方法である。最も簡便にはナセル持ち上げ機構をボルトによってタワー２に取り付けることが考えられる。しかしながら、既設の風力発電装置では、ナセル持ち上げ機構を取り付けるのに十分な強度を有するネジ山が形成されている構造がタワー２に設けられているとは限らない。その一方で、タワー２にネジ山を形成する加工を施すことは、特に既設の風力発電装置においては高所における作業が必要になるため、作業時間が長くなる。また、溶接によってナセル持ち上げ機構を溶接によってタワー２に取り付ける方法でも、既設の風力発電装置では、高所における作業が必要になり得る点は同様である。

本実施形態では、タワー２にネジ山が形成されていない貫通孔が形成されている場合があることに着目し、該貫通孔を利用してタワー２にナセル持ち上げ機構を取り付ける手法を採用する。より具体的には、図２に図示されているように、本実施形態では、タワートップフランジ２ａに設けられた、ヨー旋回軸受７をタワートップフランジ２ａに取り付けるボルト１４を通すボルト穴２ｂにテーパーブッシング機構３０が取り付けられる。ボルト穴２ｂにはネジ山が形成されていないことに留意されたい。このテーパーブッシング機構３０と、プラグ２１と、押上げボルト３４とを用いてナセル３を持ち上げることでナセル３がタワー２から分離される。テーパーブッシング機構３０は、重力方向に荷重がかかった場合にボルト穴２ｂの内面にフープ力を作用するような構造を有しており、このフープ力によってボルト穴２ｂの表面において大きな摩擦力を発生させることで、ナセル３を支持する構造を有している。以下では、ナセル３を持ち上げるために使用されるプラグ２１、テーパーブッシング機構３０、及び、押上げボルト３４について詳細に説明する。

プラグ２１は、内輪１１のネジ穴１１ａに挿入され、押上げボルト３４が押し当てられる受け部材（receptor
member）として用いられる。プラグ２１は、金属で形成されており、例えば、一般的な鋼材で形成される。内輪１１のネジ穴１１ａの入口にはネジ山１１ｂが形成される一方で、端部１１ｃにはネジ山１１ｂが形成されていない。プラグ２１は、その先端がネジ穴１１ａの端部１１ｃに押し当てられて使用される。プラグ２１には、弾性体で形成されたＯリング２２が取り付けられる。プラグ２１はＯリング２２に通されており、Ｏリング２２はプラグ２１の外周面を取り囲むように装着される。Ｏリング２２がその弾性によってプラグ２１の半径外側方向にネジ穴１１ａに応力を作用することで、プラグ２１はネジ穴１１ａから抜けないように仮に固定される。

図３Ａは、プラグ２１の構造を示す正面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるプラグ２１の構造を示す断面図である。プラグ２１は、本体部分２３と受け部２４とを備えている。ここで、本体部分２３はネジ穴１１ａの端部１１ｃに押し当てられる部分であり、受け部２４は、後述されるように、押上げボルト３４が押し当てられる部分である。受け部２４の外周にはＯリング溝２４ａが設けられており、Ｏリング２２はそのＯリング溝２４ａに装着される。更に、受け部２４の端にネジ穴２４ｂが設けられる。ネジ穴２４ｂは、プラグ２１をネジ穴１１ａから取り出す時に使用される。雄ネジが形成された治具をネジ穴２４ｂに螺合し、その治具を引っ張ることで、プラグ２１をネジ穴１１ａから引き抜くことができる。

図２に戻り、テーパーブッシング機構３０は、タワートップフランジ２ａに設けられたボルト穴２ｂに取り付けられて使用される。テーパーブッシング機構３０は、テーパーブッシング内筒３１とテーパーブッシング外筒３２と締付けナット３３とを備えている。テーパーブッシング内筒３１はテーパーブッシング外筒３２に挿入され、テーパーブッシング外筒３２の外面がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂに押し当てられる。後述されるように、締付けナット３３は、テーパーブッシング内筒３１とテーパーブッシング外筒３２とを締めつける役割を有している。テーパーブッシング内筒３１とテーパーブッシング外筒３２と締付けナット３３とは、いずれも、金属で形成されている。テーパーブッシング内筒３１とテーパーブッシング外筒３２とは、例えば、クロムモリブデン鋼で形成され、締付けナット３３は、例えば、炭素鋼で形成される。以下、テーパーブッシング内筒３１とテーパーブッシング外筒３２の構造を詳細に説明する。

図４Ａは、テーパーブッシング内筒３１の構造を示す正面図であり、図４Ｂは、テーパーブッシング内筒３１の構造を示す断面図であり、図４Ｃは、図４Ａ、図４ＢのＩＶ−ＩＶ断面におけるテーパーブッシング内筒３１の構造を示す断面図である。図４Ｂに図示されているように、テーパーブッシング内筒３１は、その長手方向に貫通する穴が設けられた中空の部材であり、後述されるように、テーパーブッシング内筒３１の内部には押上げボルト３４が通される。

図４Ａに図示されているように、テーパーブッシング内筒３１は、テーパー部４１とネジ部４２とを備えている。テーパー部４１の外周面４１ａにはテーパーが形成されており、テーパー部４１の外径は、ネジ部４２から離れるほど増大する。一方、テーパー部４１の内面には、図４Ｂに図示されているように、ネジ部４２と反対の端の位置にネジ山４１ｂが形成される。後述されるように、ネジ山４１ｂと螺合されている状態で押上げボルト３４が回転されることにより、押上げボルト３４に押し当てられたプラグ２１を押し上げる力が発生される。

図４Ａに戻り、ネジ部４２の外周面には、ネジ山４２ａが形成されている。後述されるように、ネジ山４２ａは締付けナット３３に螺合される。ネジ部４２には、更に、２つの受け面４２ｂが形成されている。図４Ｃに図示されているように、２つの受け面４２ｂは、互いに平行である平面である。受け面４２ｂは、締付けナット３３をネジ山４２ａに螺合する際の作業効率の向上のために設けられている。締付けナット３３をネジ山４２ａに螺合する作業を行う際には、テーパーブッシング内筒３１を締付けナット３３と共に回転させる力が働く。２つの受け面４２ｂを工具（例えば、スパナ）で挟んだ状態で締付けナット３３を回転させれば、テーパーブッシング内筒３１が締付けナット３３と共に回転することを防ぐことができ、作業効率を向上できる。

図５Ａは、テーパーブッシング外筒３２の構造を示す正面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＶ−Ｖ断面におけるテーパーブッシング内筒３１の構造を示す断面図であり、図５Ｃは、ＶＩ−ＶＩ断面における構造を示す断面図である。図５Ａに図示されているように、テーパーブッシング外筒３２は、その長手方向に貫通する穴が設けられた中空の部材であり、後述されるように、テーパーブッシング外筒３２の内部にはテーパーブッシング内筒３１が通される。テーパーブッシング外筒３２の外形は略円筒形であり、その外径は略一定である。

テーパーブッシング外筒３２は、テーパー部４３と本体部分４４とを備えている。本体部分４４は、その内径が一定である一方、テーパー部４３の内面４３ａにはテーパーが形成されている。テーパー部４３の内径は、本体部分４４から離れるほど増大する。後述されるように、テーパーブッシング外筒３２のテーパー部４３の内面４３ａは、テーパーブッシング内筒３１のテーパー部４１の外周面４１ａの形状に適合した形状を有しており、後述されるように、テーパー部４３の内面４３ａがテーパー部４１の外周面４１ａに押し当てられる。テーパーブッシング外筒３２の外周面は、粗く表面加工される。これにより、テーパーブッシング外筒３２の外周面とボルト穴２ｂが押し当てられたときの摩擦力が増大される。

テーパーブッシング外筒３２の本体部分４４には、内面から外周面に貫通する貫通孔４６が形成されている。テーパーブッシング外筒３２には、更に、テーパー部４３の端から延伸して貫通孔４６に到達するスリット４５が形成されている。スリット４５は、その端において貫通孔４６に連通している。図５Ｂ、図５Ｃに図示されているように、４つのスリット４５がテーパーブッシング外筒３２の周方向に等間隔に形成されており、更に、４つの貫通孔４６が周方向に等間隔に形成されている。スリット４５が形成されていることにより、テーパーブッシング外筒３２は、弾性的に変形可能である。

スリット４５には、２つの機能がある。第１に、スリット４５は、テーパーブッシング内筒３１をテーパーブッシング外筒３２から取り外すことを容易にする。スリット４５が形成されていることにより、テーパーブッシング外筒３２の内径は微小に拡大可能であり、よってテーパーブッシング内筒３１が取り外しやすくなる。第２に、スリット４５は、テーパーブッシング外筒３２の外周面がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂに押し当てられるときに、該外周面とボルト穴２ｂとの密着性を向上させる。ボルト穴２ｂは、必ずしも加工精度が良好でなく、その形状が歪んでいる場合があり得る。ボルト穴２ｂの形状が歪んでいる場合でも、スリット４５が形成されていることにより、テーパーブッシング外筒３２が弾性変形してテーパーブッシング外筒３２の外周面とボルト穴２ｂとの接触面積を増大させることができる。

貫通孔４６にも、２つの機能がある。第１に、貫通孔４６は、テーパーブッシング外筒３２が使用されている間にスリット４５が長手方向に延伸してテーパーブッシング外筒３２が割れることを防ぐ止め穴として機能する。第２に、貫通孔４６は、テーパーブッシング外筒３２がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂに焼き付いた場合に、テーパーブッシング外筒３２を引く抜く力を作用させることを可能にする。テーパーブッシング外筒３２には、その外周面がボルト穴２ｂに強い圧力で押し当てられている状態で軸方向に大きな力が作用するので、テーパーブッシング外筒３２はボルト穴２ｂに焼き付くことがある。索条又は治具を貫通孔４６に通し、該索条又は治具を引っ張ることで、テーパーブッシング外筒３２をボルト穴２ｂから引き抜くことができる。

図２に戻り、押上げボルト３４は、テーパーブッシング内筒３１に挿入され、更に、プラグ２１に押し当てられて使用される。後述されるように、押上げボルト３４からプラグ２１に力が作用され、これによってヨー旋回軸受７及びナセル３が持ち上げられる。押上げボルト３４としては、例えば、クロムモリブデン鋼で形成された一般的な六角穴付きボルトが使用され得る。

図６Ａ乃至図６Ｅは、プラグ２１とテーパーブッシング機構３０と押上げボルト３４とを用いてナセル３を持ち上げる手順を示す図である。図６Ａに図示されているように、まず、ヨー旋回軸受７の内輪１１をタワートップフランジ２ａに締結しているボルト１４が緩められて取り外される。

続いて、図６Ｂに図示されているように、プラグ２１が、タワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂ及びブレーキディスク８の貫通孔８ａを通して内輪１１のネジ穴１１ａに挿入される。プラグ２１が挿入される際にはプラグ２１にＯリング２２が装着され、Ｏリング２２の弾性によってプラグ２１がネジ穴１１ａに仮に固定される。

続いて、図６Ｃに図示されているように、テーパーブッシング機構３０がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂに装着される。詳細には、図７に図示されているように、テーパーブッシング内筒３１のテーパー部４１の外周面にテーパーブッシング外筒３２のテーパー部４３の内面が押し当てられた状態で、テーパーブッシング内筒３１及びテーパーブッシング外筒３２がボルト穴２ｂに挿入される。このとき、テーパーブッシング内筒３１は、外径が大きい端が上に位置するように向けられ、テーパーブッシング外筒３２は、内径が小さい端が下に位置するように向けられている。初期的には、テーパーブッシング外筒３２の外径は、ボルト穴２ｂの内径よりも微小に小さいことに留意されたい。

更に、締付けナット３３をテーパーブッシング外筒３２の端に押し当てた状態で、締付けナット３３がテーパーブッシング内筒３１のネジ部４２に形成されたネジ山４２ａに螺合されて締めつけられる。これにより、テーパーブッシング内筒３１が下方に引き下げられる。テーパーブッシング内筒３１のテーパー部４１は上端に近付くほど外径が大きいので、テーパーブッシング内筒３１が下方に引き下げられると、テーパーブッシング外筒３２はボルト穴２ｂに押し付けられる、即ち、テーパーブッシング外筒３２からボルト穴２ｂにフープ力が作用する。このフープ力によってテーパーブッシング外筒３２とボルト穴２ｂとの間に大きな静摩擦力が発生し、テーパーブッシング機構３０がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂに固定される。

テーパーブッシング内筒３１のネジ部４２に設けられている受け面４２ｂは、締付けナット３３を締めつける作業を効率化する。締付けナット３３を締めつけるために回転させると、テーパーブッシング内筒３１が締付けナット３３と共に回転することがある。このような場合、２つの受け面４２ｂを工具で挟んでテーパーブッシング内筒３１を固定すれば、テーパーブッシング内筒３１が締付けナット３３と共に回転することを防ぐことができ、作業効率を向上させることができる。

本実施形態では、テーパーブッシング内筒３１の下端に向けてテーパーブッシング内筒３１を引き下げるために締付けナット３３が用いられているが、他の機械的機構（例えば、ハンマー等）によってテーパーブッシング内筒３１を引き下げる力が作用されてもよい。ただし、本実施形態のように、テーパーブッシング内筒３１のネジ部４２に形成されたネジ山４２ａと締付けナット３３とを用いてテーパーブッシング内筒３１を引き下げる手法は、簡便な構造でありながら大きな力でテーパーブッシング内筒３１を引き下げることが可能であり、好適である。

続いて、図６Ｄに図示されているように、押上げボルト３４がテーパーブッシング内筒３１の内面に設けられているネジ山４１ｂ（図４Ｂ参照）に螺合され、これにより、押上げボルト３４がテーパーブッシング機構３０に取り付けられる。

図６Ａ〜図６Ｄに図示されている手順が所望回数だけ繰り返され、これにより、複数のプラグ２１が内輪１１のネジ穴１１ａに取り付けられ、複数のテーパーブッシング機構３０がタワートップフランジ２ａの複数のボルト穴２ｂに装着され、複数の押上げボルト３４が複数のテーパーブッシング機構３０に取り付けられる。

続いて、図６Ｅに図示されているように、テーパーブッシング機構３０に取り付けられた押上げボルト３４が特定方向（最も典型的には、時計回り方向）に回転される。これにより、押上げボルト３４がテーパーブッシング内筒３１の長さ方向に沿って移動して上昇し、プラグ２１及びヨー旋回軸受７の内輪１１が上方に押し上げられる。このとき、各テーパーブッシング機構３０の脱落を防ぐために、押上げボルト３４に作用する荷重に大きなバラツキがないように押上げボルト３４が操作される。

押上げボルト３４によってヨー旋回軸受７が上方に押し上げられることで、ナセル３がタワー２から分離される。ブレーキディスク８がヨー旋回軸受７の内輪１１に固定されている場合には、図６Ｅに図示されているように、ブレーキディスク８も内輪１１と共に持ち上げられる。ただし、ブレーキディスク８がタワートップフランジ２ａに固定されている場合は、ブレーキディスク８はタワートップフランジ２ａに残される。

押上げボルト３４によってヨー旋回軸受７が上方に押し上げられると、反作用によりテーパーブッシング機構３０を下方に押し下げる力が作用する。本実施形態のテーパーブッシング機構３０は、それを下方に押し下げる力が作用してもボルト穴２ｂから脱落しにくいような構成を有している。図７から理解されるように、本実施形態では、テーパーブッシング内筒３１のテーパー部４１の外径が上端に近い程大きくなっており、テーパーブッシング外筒３２のテーパー部４３の内径が下端に近い程小さくなっているので、押上げボルト３４からテーパーブッシング内筒３１に下方に押し下げる力が作用すると、テーパーブッシング外筒３２を外側に広げようとする力が作用する。即ち、押上げボルト３４によってナセル３が持ち上げられると、テーパーブッシング外筒３２からボルト穴２ｂに作用するフープ力が強くなる。このため、本実施形態のテーパーブッシング機構３０では、ナセル３を持ち上げる際にテーパーブッシング機構３０を下方に押し下げる力が作用しても、テーパーブッシング機構３０がボルト穴２ｂから離脱しにくい。

ナセル３がタワー２から分離された状態で、所望の保守作業が行われる。ナセル３をタワー２から分離して行われる保守作業としては、例えば、ヨー旋回軸受７の交換、ヨー旋回軸受７のシールの交換、外輪１２の塗装、タワートップフランジ２ａの平面度確保のための調整（例えば、シムの調整）、ナセル３の底部の補修等が挙げられる。

所望の保守作業が完了した後、図６Ａ〜図６Ｅに図示されている手順と逆の手順を行うことで、内輪１１をタワートップフランジ２ａに取り付けることができる。まず、押上げボルト３４を回転させることでプラグ２１及び内輪１１が下方に下ろされ、内輪１１及びブレーキディスク８がタワートップフランジ２ａの上に載せられる。更に、押上げボルト３４が除去された後、テーパーブッシング機構３０がタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂから外される。まず、締付けナット３３がテーパーブッシング内筒３１から外された後、テーパーブッシング内筒３１及びテーパーブッシング外筒３２がボルト穴２ｂから外される。ここで、テーパーブッシング外筒３２がボルト穴２ｂに焼き付いて外れにくい場合には、テーパーブッシング外筒３２の貫通孔４６に索条又は治具を通し、該索条又は治具を引っ張ることで、テーパーブッシング外筒３２をボルト穴２ｂから引き抜いてもよい。また、テーパーブッシング外筒３２がテーパーブッシング内筒３１から外れにくい場合にも、テーパーブッシング外筒３２の貫通孔４６に索条又は治具を通し、該索条又は治具を引っ張ることで、テーパーブッシング外筒３２をテーパーブッシング内筒３１から外してもよい。

更に、ボルト１４をタワートップフランジ２ａのボルト穴２ｂを通して内輪１１のネジ穴１１ａに螺合させ、これにより、ヨー旋回軸受７がタワートップフランジ２ａに取り付けられる。これにより、ナセル３は、再び、タワー２に旋回可能に取り付けられる。

上述されたような手順によりナセル３とタワー２とを分離する方法は、様々な利点がある。第１に、上述の手順は、大型クレーンを用いずにナセル３とタワー２とを分離することを可能にし、作業労力の低減に寄与する。加えて、上述の手順では、タワー２に対して溶接やタッピング加工を行うことなくナセル３を持ち上げる機構をタワー２に取り付け可能であり、この点も作業労力の低減に有効である。また、ボルト穴２ｂの形状は、テーパーブッシング機構３０を取り付ける作業によっては実質的に変形しないため、再び、内輪１１をタワートップフランジ２ａに取り付けるために使用可能である。更に、上述のテーパーブッシング機構３０は、テーパーブッシング内筒３１に下向きの力が作用すると、テーパーブッシング外筒３２からボルト穴２ｂに作用するフープ力が大きくなるように構成されており、ナセル３を持ち上げるときにボルト穴２ｂから離脱しにくい。

以上には、本発明の実施形態が具体的に説明されているが、本発明は、様々な変更と共に実施され得ることは当業者には自明的であろう。

例えば、上述の実施形態では、外輪１２がナセル３に、内輪１１がタワートップフランジ２ａに結合されているが、外輪１２がタワートップフランジ２ａに、内輪１１がナセル３に結合されてもよい。この場合、外輪１２に設けられたネジ穴とボルトによって外輪１２がタワートップフランジ２ａに結合され、プラグ２１が外輪１２に設けられたネジ穴にされる。

また、プラグ２１は、押上げボルト３４の受け部材として機能するものであり、ナセル３を持ち上げるために必須の部品ではない。ただし、プラグ２１を使用することには下記の２つの利点がある。第１に、本実施形態のように、ネジ山１１ｂを形成されたネジ穴１１ａに押上げボルト３４が挿入される場合に、ネジ山１１ｂを保護する役割がある。第２に、押上げボルト３４のうちテーパーブッシング内筒３１から突出している部分の長さを短くし、押上げボルト３４の座屈を防ぐ。したがって、プラグ２１の使用は好ましい。

更に、上述の実施形態では、タワートップフランジ２ａに設けられたボルト穴２ｂにテーパーブッシング機構３０が取り付けられるが、タワー２の他の部材に設けられた貫通孔にテーパーブッシング機構３０が取り付けられてもよい。また、押上げボルト３４が押し当てられる部材は、内輪１１に限定されない。十分な強度が確保される条件の下であれば、ナセル３に設けられた他の部材に押上げボルト３４が押し当てられてナセル３が持ち上げられ得る。

上述の実施形態で述べられているような、テーパーブッシング機構３０及び押上げボルト３４は、一般的に、重量物を持ち上げるために使用することも可能である。特に、ナセル３に搭載されている重量物のように、高所に設けられる重量物については、可能であればクレーンを用いずに持ち上げられることが望ましい。上述のテーパーブッシング機構３０及び押上げボルト３４を用いて重量物を持ち上げる手法は、クレーンを不要化する点で好ましい。

図８は、支持台５１に載せられた重量物５２を持ち上げる例を示す図である。支持台５１にはボルト穴５１ａが設けられると共に、重量物５２の下部にネジ穴５２ａが設けられている。ネジ穴５２ａの入口にはネジ山５２ｂが形成される一方で、端部５２ｃにはネジ山５２ｂが形成されていない。ネジ穴５２ａは、ボルト穴５１ａを通してボルトをネジ山５２ｂに螺合することで重量物５２を支持台５１に固定するために使用される。

重量物５２の持ち上げは、以下に述べられるような手順で行われる。ネジ穴５２ａに螺合されていたボルトをネジ穴５２ａから外した後、プラグ２１がネジ穴５２ａに挿入される。更に、テーパーブッシング機構３０がボルト穴５１ａに取り付けられた後、押上げボルト３４がテーパーブッシング機構３０のテーパーブッシング内筒３１に取り付けられる。更に、押上げボルト３４を回転させることでプラグ２１が押し上げられ、これにより、重量物５２が持ち上げられる。

上述の手順では、支持台５１に対してタッピング加工を行うことなく重量物５２を持ち上げる機構を支持台５１に取り付け可能であり、これは、作業労力の低減に有効である。また、支持台５１のボルト穴５１ａの形状は、テーパーブッシング機構３０を取り付ける作業によっては実質的に変形しないため、再び、重量物５２を支持台５１に取り付けるために使用可能である。更に、上述のテーパーブッシング機構３０は、テーパーブッシング内筒３１に下向きの力が作用すると、テーパーブッシング外筒３２からボルト穴５１ａに作用するフープ力が大きくなるように構成されており、重量物５２を持ち上げるときにボルト穴５１ａから離脱しにくい。

図９Ａ乃至図９Ｃは、支持台５１に載せられた重量物５３を持ち上げる他の例を示す図である。以下では、図９Ａに図示されているように、支持台５１及び重量物５３に貫通孔が設けられ、該貫通孔に通されたボルト５４とナット５５とで支持台５１と重量物５３とが締結されている例について説明する。

まず、図９Ｂに図示されているように、テーパーブッシング機構３０が支持台５１の貫通孔に装着されると共にテーパーブッシング機構６０が重量物５３の貫通孔に装着される。テーパーブッシング機構３０は、上述されているような構造のテーパーブッシング内筒３１、テーパーブッシング外筒３２及び締付けナット３３を備えている。テーパーブッシング内筒３１は、外径が大きい端が上に位置するように向けられ、テーパーブッシング外筒３２は、内径が小さい端が下に位置するように向けられている。締付けナット３３は、テーパーブッシング内筒３１のネジ部４２に形成されたネジ山４２ａに螺合されて締めつけられる。これにより、テーパーブッシング内筒３１が下方に引き下げられ、テーパーブッシング機構３０が支持台５１の貫通孔に装着される。

一方、テーパーブッシング機構６０は、テーパーブッシング内側部材６１、テーパーブッシング外筒６２及び締付けナット６３を備えている。テーパーブッシング内側部材６１は、テーパーブッシング内筒３１と類似した構造を有しているが、押上げボルトを通す貫通孔が設けられていない点でテーパーブッシング内筒３１とは異なるように構成されている。テーパーブッシング内側部材６１は、後述されるように、押上げボルト３４が押し当てられる受け部材として使用される。テーパーブッシング外筒６２及び締付けナット６３は、それぞれ、テーパーブッシング外筒３２及び締付けナット３３と同一の構成を有している。テーパーブッシング内側部材６１は、外径が大きい端が下に位置するように向けられ、テーパーブッシング外筒６２は、内径が小さい端が上に位置するように向けられている。締付けナット６３は、テーパーブッシング内側部材６１に形成されたネジ山に螺合されて締めつけられる。これにより、テーパーブッシング内側部材６１が上方に押し上げられ、テーパーブッシング機構６０が重量物５３の貫通孔に装着される。

更に、押上げボルト３４がテーパーブッシング内筒３１の内面に設けられているネジ山４１ｂ（図４Ｂ参照）に螺合され、これにより、押上げボルト３４がテーパーブッシング機構３０に取り付けられる。押上げボルト３４は、テーパーブッシング機構６０のテーパーブッシング内側部材６１に押し当てられる。

以上の手順が所望回数だけ繰り返され、これにより、必要個数のテーパーブッシング機構３０、６０が支持台５１及び重量物５３の貫通孔に装着され、必要個数の押上げボルト３４がテーパーブッシング機構３０に取り付けられる。

続いて、図９Ｃに図示されているように、テーパーブッシング機構３０に取り付けられた押上げボルト３４が回転され、これにより、テーパーブッシング機構６０及び重量物５３が上方に押し上げられる。このとき、各テーパーブッシング機構３０の脱落を防ぐために、押上げボルト３４に作用する荷重に大きなバラツキがないように押上げボルト３４が操作される。

上述の手順では、支持台５１及び重量物５３に対してタッピング加工を行うことなく重量物５３を持ち上げる機構を支持台５１及び重量物５３に取り付け可能であり、これは、作業労力の低減に有効である。また、支持台５１及び重量物５３の貫通孔の形状は、テーパーブッシング機構３０、６０を取り付ける作業によっては実質的に変形しないため、再び、重量物５３を支持台５１に取り付けるために使用可能である。更に、上述のテーパーブッシング機構３０は、テーパーブッシング内筒３１に下向きの力が作用すると、テーパーブッシング外筒３２から支持台５１の貫通孔に作用するフープ力が大きくなるように構成されており、重量物５３を持ち上げるときに該貫通孔から離脱しにくい。同様に、テーパーブッシング機構６０は、重量物５３を持ち上げる際にテーパーブッシング内側部材６１に上向きの力が作用すると、テーパーブッシング外筒６２から重量物５３の貫通孔に作用するフープ力が大きくなるように構成されており、重量物５３を持ち上げるときに該貫通孔から離脱しにくい。

１：風力発電装置
２：タワー
２ａ：タワートップフランジ
２ｂ：ボルト穴
３：ナセル
４：風車ロータ
５：ロータヘッド
６：翼
７：ヨー旋回軸受
８：ブレーキディスク
９：ヨーモータ
１０：ヨーブレーキキャリパー
１１：内輪
１１ａ：ネジ穴
１１ｂ：ネジ山
１１ｃ：
１２：外輪
１３：転動体
１４：ボルト
２１：プラグ
２２：Ｏリング
２３：本体部分
２４：受け部
２４ａ：Ｏリング溝
２４ｂ：ネジ穴
３０：テーパーブッシング機構
３１：テーパーブッシング内筒
３２：テーパーブッシング外筒
３３：締付けナット
３４：押上げボルト
４１：テーパー部
４１ａ：外周面
４１ｂ：ネジ山
４２：ネジ部
４２ａ：ネジ山
４２ｂ：受け面
４３：テーパー部
４４：本体部分
４５：スリット
４６：貫通孔
５１：支持台
５１ａ：ボルト穴
５２、５３：重量物
５２ａ：ネジ穴
５２ｂ：ネジ山
５２ｃ：端部
５４：ボルト
５５：ナット

Claims (15)

1. タワーに搭載されたナセルを持ち上げる方法であって、
   タワーの部材に設けられた貫通孔にテーパーブッシング機構を取り付ける工程と、
   前記テーパーブッシング機構に押上げボルトを装着する工程と、
   前記押上げボルトをナセルに設けられた第１部材に押し当てながら前記押上げボルトを上昇させる工程
   とを具備し、
   前記テーパーブッシング機構は、テーパーブッシング内筒とテーパーブッシング外筒とを備え、
   前記テーパーブッシング内筒は、前記テーパーブッシング内筒の端に向かって外径が大きくなる第１テーパー部を有すると共に、内面に第１ネジ山が形成され、
   前記テーパーブッシング外筒は、前記テーパーブッシング外筒の端に向かって内径が小さくなる第２テーパー部を有し、
   前記貫通孔に前記テーパーブッシング機構を取り付ける工程は、
   前記テーパーブッシング内筒の前記端が上に位置し、前記テーパーブッシング外筒の前記端が下に位置し、前記第１テーパー部の外周面と前記第２テーパー部の内面とが接触され、且つ、前記テーパーブッシング外筒の外周面が前記貫通孔に接触されるように前記貫通孔に前記テーパーブッシング機構を挿入する工程と、
   前記貫通孔に前記テーパーブッシング機構が挿入された状態で前記テーパーブッシング内筒を下方に引き下げる工程
   とを含み、
   前記押上げボルトを上昇させる工程は、前記第１ネジ山に前記押上げボルトを螺合させた状態で前記押上げボルトを回転する工程を含む
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記貫通孔が、前記タワーの上端に取り付けられたタワートップフランジに形成されている
   方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   更に、
   前記貫通孔を通して前記第１部材に設けられたネジ穴に螺合された、前記第１部材を前記タワーに結合するボルトを取り外す工程と、
   前記ネジ穴にプラグを挿入する工程
   とを具備し、
   前記押上げボルトを上昇させる工程では、前記押上げボルトが前記プラグに押し当てられる
   方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記第１部材が、前記ナセルを前記タワーに旋回可能に結合するヨー旋回軸受を含む
   方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記テーパーブッシング内筒を下方に引き下げる工程は、前記テーパーブッシング外筒に締付けナットを押し当てた状態で前記締付けナットを前記テーパーブッシング内筒の外周面に設けられた第２ネジ山に締め付ける工程を含む
   方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記テーパーブッシング内筒は、更に、前記第１テーパー部に結合され、前記第２ネジ山が形成されたネジ部を具備し、
   前記ネジ部は、２つの互いに平行な平面である受け面を有しており、
   前記締付けナットを前記第２ネジ山に締めつけるときに前記受け面が工具によって挟まれることで前記テーパーブッシング内筒が支持される
   方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記テーパーブッシング外筒には、前記テーパーブッシング外筒の長さ方向に延伸するスリットが設けられた
   方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記テーパーブッシング外筒には、更に、前記スリットの端において前記スリットに連通し、且つ、前記テーパーブッシング外筒の内面と外面の間で貫通する貫通孔が設けられた
   方法。
9. タワーの部材に設けられた貫通孔に取り付けられるナセル持ち上げ機構であって、
   テーパーブッシング内筒と、
   テーパーブッシング外筒と、
   ナセルに設けられた部材に押し当てられる押上げボルト
   とを具備し、
   前記テーパーブッシング内筒は、前記テーパーブッシング内筒の端に向かって外径が大きくなる第１テーパー部を有すると共に、内面に前記押上げボルトに螺合される第１ネジ山が形成され、
   前記テーパーブッシング外筒は、前記テーパーブッシング外筒の端に向かって内径が小さくなる第２テーパー部を有すると共に、前記貫通孔に押し当てられる外周面を有し、
   前記第２テーパー部は、前記第１テーパー部の外周面の形状に適合する形状の内面を有しており、
   前記第１ネジ山に前記押上げボルトを螺合させた状態で前記押上げボルトが回転されると、前記押上げボルトが前記テーパーブッシング内筒の長さ方向に移動する
   ナセル持ち上げ機構。
10. 請求項９に記載のナセル持ち上げ機構であって、
    更に、
    前記テーパーブッシング内筒と前記テーパーブッシング外筒とを締め付ける締付けナットを具備し、
    前記テーパーブッシング内筒は、更に、前記第１テーパー部に結合されたネジ部を具備し、
    前記ネジ部の外周面には、前記締付けナットに螺合される第２ネジ山が形成されている
    ナセル持ち上げ機構。
11. 請求項９に記載のナセル持ち上げ機構であって、
    前記テーパーブッシング外筒には、前記テーパーブッシング外筒の長さ方向に延伸するスリットが設けられた
    ナセル持ち上げ機構。
12. 請求項１１に記載のナセル持ち上げ機構であって、
    前記テーパーブッシング外筒には、更に、前記スリットの端に連通し、且つ、前記テーパーブッシング外筒の内面と外面の間で貫通する貫通孔が設けられた
    ナセル持ち上げ機構。
13. 請求項９に記載のナセル持ち上げ機構であって、
    更に、
    前記テーパーブッシング外筒に押し当てられる締付けナットを具備し、
    前記テーパーブッシング内筒は、更に、前記第１テーパー部に結合されたネジ部を具備し、
    前記ネジ部の外周面には、前記締付けナットに螺合される第２ネジ山が形成され、
    前記ネジ部は、２つの互いに平行な平面である受け面を有している
    ナセル持ち上げ機構。
14. 請求項９に記載のナセル持ち上げ機構を備えた
    タワー。
15. 請求項９に記載のナセル持ち上げ機構を備えた
    風力発電装置。
    

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