JP6633675B2 - 風力発電設備の改造方法 - Google Patents

Description

本開示は、風力発電設備の改造方法に関する。

従来、風力発電設備においては、風車翼をハブに取り付けたり、ハブから風車翼を取り外したりするために昇降装置が用いられている。

例えば、特許文献１には、ナセルに固定されたクレーンや地上に配置されたウインチによって、ハブや風車翼を昇降させる技術が開示されている。

国際特許出願第２００８／０７１８２８号明細書

ところで、風力発電設備では、定期又は不定期に補修、補強又は改造（以下、補修等ともいう）などが行われ、風車翼、ハブ又はナセルの内部においても補修等を要する場合が生じる。その際、ハブやナセルの内部に据え付けられた部材の中には当該ハブやナセルを分解することなしに外部に取り出せない部材もある。このような部材の交換にはハブ等を分解する必要があり、結局、作業が大掛かりになって大型クレーン（例えば１００ｔ以上）を配置するためのスペースやコスト等が問題になり得る。
この点、上記特許文献１には、ハブやナセルの内部に配置された部材の補修等についての具体的な構成や方法は何ら開示されていない。

本開示の少なくとも幾つかの実施形態は、補強対象物を風力発電設備から搬出することなく補強することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の改造方法は、
風力発電設備内部の補強対象物より小寸法の開口部であってハブの内部と前記風力発電設備前方側の外部とを連通する前記開口部を通じて前記開口部より小寸法の補強部材を前記ハブ内に搬入する搬入ステップと、
前記補強対象物を前記ハブの内部において加工し、搬入された前記補強部材を用いて前記補強対象物を補強する補強ステップと、
を備えている。

上記（１）の方法によれば、補強対象物より小寸法の開口部を通じて、当該開口部よりも小寸法、すなわち補強対象物より小寸法の補強部材をハブ内に搬入し、ハブの内部で加工作業を行うことで補強対象物の補強作業を完結することができる。つまり、風力発電設備の補強乃至改造に際して、風力発電設備の内部に配置され且つハブの開口部よりも寸法の大きな補強対象物を風力発電設備の外部に搬出する必要がない。そして、ハブの開口部を通じて搬入可能な補強部材を用いてハブの内部で加工作業を行うという簡易な方法により、大きな補強対象物を風力発電設備から搬出することなく補強することができる。加えて、作業負担及びコストを大幅に低減することができるとともに、工期を大幅に短縮することができる。

（２）いくつかの実施形態では、上記（１）に記載の方法において、
少なくとも前記開口部から前記ハブの内部に亘って延在するレールと前記レールに支持され前記補強部材を昇降するための滑車とを、前記滑車の少なくとも一部が前記開口部の外側に配置されるようにして、前記レールの少なくとも一部を前記ハブの内部に設置する設置ステップをさらに備え、
前記搬入ステップでは、前記レールと前記滑車とを用いて前記ハブ内に前記補強部材を搬入してもよい。

上記（２）の方法によれば、開口部を通じて該開口部よりも小寸法の補強部材を搬出入する際に、少なくとも一部が開口部の外側に配置された滑車を用いて補強部材を昇降させることができるから、滑車を用いない場合に比べて作業負荷を大幅に軽減することができ、搬出入作業を容易、迅速かつ安全に行うことができる。

（３）いくつかの実施形態では、上記（２）に記載の方法において、
前記設置ステップでは、複数の前記風車翼を支持する前記ハブの内部において前記風車翼の翼根間に前記レールを設置してもよい。

上記（３）の方法によれば、レールがハブ内の翼根間に配置されるので、補強部材の搬入に際して、レールがハブ内で下方側に位置するようにアジマス角を合わせた際に、該レール及び滑車の下方に風車翼が存在することがない。つまり、レール及び滑車を用いた補強部材の搬入に際して風車翼と補強部材との干渉を防止することができる。よって、搬入作業における作業性の向上を図ることができる。

（４）いくつかの実施形態では、上記（３）に記載の方法において、
複数の前記風車翼のピッチ角を連動させるための動力伝達部の少なくとも一部を取り外すステップをさらに備え、
前記設置ステップでは、取り外した前記動力伝達部に換えて、前記レールの少なくとも一部を前記ハブ内の前記翼根間に固定するための支持部材を設置してもよい。

滑車を支持するレールをハブ内に固定する支持部材には圧縮力のほか引張力も作用する。従って、支持部材はハブの内部に堅牢に固定されることが望ましい。
この点、上記（４）の方法によれば、レールの少なくとも一部をハブ内に固定する支持部材が、風車翼のピッチ角を連動させる既存の動力伝達部に換えてハブ内に設置される。つまり、支持部材をハブの内部に固定するための被固定部等をハブ内に新たに設ける必要がなく、ハブの内部でレールの支持に寄与し得る既存の構造を有効に活用することができるから、ハブ内の作業スペースを可能な限り広く確保することができる。また、上記動力伝達部の取り外しを要する補強乃至改造の場合には作業過程に無駄がなく、効率的に補強乃至改造を行うことができる。

（５）いくつかの実施形態では、上記（２）〜（４）の何れか一つに記載の方法において、
前記滑車は、前記レールに沿って少なくとも一部が移動可能な支持機構を介して前記レールに支持され、
前記設置ステップでは、
前記支持機構の前記少なくとも一部を前記レールに沿って移動させて固定することにより、前記滑車を前記開口部の外側に配置してもよい。

上記（５）の方法によれば、滑車を開口部の外側に設置するための構成を、支持機構を用いた簡易な構成で実現することができる。つまり、開口部を通過可能な大きさに収まる状態で支持機構の少なくとも一部をレールに沿って移動させ、滑車が開口部の外側に配置されてから支持機構の少なくとも一部をレールに固定することにより、滑車を開口部の外側に円滑に設置できるとともに、補強部材の荷重に耐え得る構成を得ることができる。

（６）いくつかの実施形態では、上記（２）〜（５）の何れか一つに記載の方法において、
前記搬入ステップでは、前記滑車に通されたワイヤに接続されたウインチを用いて前記補強部材を昇降してもよい。

上記（６）の方法によれば、滑車に通されたワイヤを介して、ハブの開口部を通過し得る補強部材を昇降するための動力をウインチから得ることができる。従って、風力発電設備の補強乃至改造に供される補強部材を搬出入する際の昇降作業において、作業員の負荷を大幅に軽減できることに加え、大型のクレーンを用いる必要がないから、該クレーンの設置スペース及びコストを大幅に低減することができる。

（７）いくつかの実施形態では、上記（６）に記載の方法において、
前記風力発電設備は、前記風車翼及び前記ハブを含むロータを回転可能に支持するナセルと、該ナセルを旋回可能に支持するタワーとを含み、
前記搬入ステップでは、前記タワーの下部又は前記ナセルの上部に設置された前記ウインチを用いて前記補強部材を昇降してもよい。

上記（７）の方法によれば、ハブの開口部の外側に少なくとも一部が配置された滑車から離れた位置にウインチを設置することできる。このように設置することで、開口部周辺の作業スペースを広く確保することができるとともに、部品の昇降に伴いウインチに作用する反力に耐え得る場所にウインチを設置することができる。

（８）いくつかの実施形態では、上記（２）〜（７）の何れか一つに記載の方法において、
前記レールは、当該レールの長手方向と垂直且つ水平な方向に沿って互いに平行に配置された複数のローラを含み、
前記搬入ステップでは、前記開口部から前記ローラ上に前記補強部材を載置して搬入してもよい。

上記（８）の方法によれば、レールに設けられた複数のローラを用い、該ローラに補強部材を載置して移動させることにより、開口部とハブの内部との間で補強部材を容易に移動させることができる。

（９）いくつかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れか一つに記載の方法において、
前記補強対象物は、前記ハブの内部で各々の前記風車翼の翼根と接続される天板を含み、
前記補強部材は、各々の前記天板にピッチ角変更用のトルクを伝達するための連結軸と前記天板との間に配置され、前記天板に締結される前記連結軸のフランジ部よりも大径かつ前記天板より小径である環状の補強板を含み、
前記補強ステップでは、前記補強板を前記天板に取り付けるためのボルト位置を示す複数の貫通穴を有するテンプレートを用いて、前記補強板を取り付けるためのボルト穴を前記天板に穿設してもよい。

上記（９）の方法によれば、テンプレートを用いることにより、補強板を天板に取り付けるためのボルト穴を天板に容易に形成することができる。また、天板に対してボルト穴を正確な位置に形成することができるほか、作業時間を大幅に短縮することができる。

（１０）いくつかの実施形態では、上記（８）に記載の方法において、
前記テンプレートは、
前記連結軸と前記天板とを締結するボルトが挿通される既設のボルト穴に対応する内周側の前記貫通穴と、
前記補強板を前記天板に取り付けるための外周側の前記貫通穴と、を含んでもよい。

上記（１０）の方法によれば、連結軸と天板とを締結するための既設のボルト穴に対応する内周側の貫通穴を介してテンプレートを天板に取り付け、この状態で外周側の貫通穴を介して天板にボルト穴を穿設することができるから、既存のボルト穴に対して新たなボルト穴を正確な位置に穿設することができる。またその穿設作業を容易且つ短時間に行うことができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載の方法において、
前記補強ステップでは、前記ハブの内部で磁力により前記天板に取り付け可能なマグネットボール盤を用いて前記天板に前記ボルト穴を穿設してもよい。

上記（１１）の方法によれば、マグネットボール盤を用いることでボルト穴の穿設作業を容易に行うことができることに加え、マグネットボール盤が磁力によって天板に取り付け可能であることにより、天板に対する該マグネットボール盤の位置決めを容易に行うことができる。よって、ハブ内における補強作業を大幅に短縮することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（１１）の何れか一つに記載の方法において、
前記ハブの内部で分解された前記動力伝達部を、前記レール及び前記滑車を用いて前記ハブの外部に搬出する搬出ステップをさらに備えていてもよい。

上記（１２）の方法によれば、ハブの内部で分解された動力伝達部をハブ外に搬出することにより、ハブ内で補強対象物の補強作業を行う際における当該ハブ内の作業スペースを広く確保することができる。よって作業性の向上が図られる。

（１３）いくつかの実施形態では、上記（１２）に記載の方法において、
前記搬出ステップでは、５００ｋｇ以下に分解された前記動力伝達部を搬出してもよい。

上記（１３）の方法によれば、動力伝達部は５００ｋｇ以下に分解されてハブの開口部を介して搬出入される。つまり、風力発電設備の補強乃至改造の際に搬出入が必要な部品の多くを開口部から搬出入することができるから、例えば開口部から滑車及びウインチを用いて部品を搬出入する場合は、動力伝達部の搬出に際しても大型のクレーンを必要とせず、該クレーンのための設置スペースやコストを大幅に低減することができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１１）の何れか一つに記載の方法において、
前記搬入ステップ又は前記補強ステップでは、前記補強部材の支持、方向転換又は移動に際して、前記ハブ内に設置された少なくとも一のチェーンブロックを用いる。

上記（１４）の方法によれば、ハブ内に設置されたチェーンブロックを用いて、ハブ内における補強部材の支持、方向転換又は移動を行うことができるから、補強作業における作業員の負荷をさらに軽減することができるとともに、作業の安全性及び迅速性を確保することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、補強対象物を風力発電設備から搬出することなく補強することができる。

一実施形態における風力発電設備を示す概略図である。 一実施形態における風車翼の全体を示す斜視図である。 一実施形態におけるハブ及びその周囲の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示す概略図である。 一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示す概略図である。 一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示す概略図である。 一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態における風力発電設備を示す概略図であり、図２は、一実施形態における風車翼の全体を示す斜視図であり、図３は、一実施形態におけるハブ及びその周囲の構成を示す概略図であり、図４は、一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示すフローチャートである。
図１に示すように、本発明の少なくとも一実施形態における風力発電設備（以下、風車１とする）は、複数（図１に示す例では３枚）の風車翼２、該風車翼２が取り付けられるハブ３及び該ハブ３に連結された主軸５を含むロータ４と、主軸受（不図示）を介してロータ４を回転可能に支持するナセル７と、ナセル７を水平旋回可能に支持するタワー８と、タワー８が設置されるベース９と、備えており、主軸５を含むドライブトレイン５Ａを介して伝達されたロータ４の回転力を受け、発電機６で発電するようになっている。

図２に非限定的に例示するように、風車翼２の翼本体２Ｃは、風車１のハブ３に取り付けられる略円筒状の翼根部２Ａと、ハブ３から最も遠くに位置する翼先端部２Ｂと、を含み、翼根部２Ａから翼先端部２Ｂに亘って長手方向（翼長方向）に延在している。
ハブ３は、その周囲を覆うカバー（頭部カプセル）３０によって囲繞されていてもよい。この場合、ハブ３の内部空間は、その前部が開口部３Ａを介してカバー３０内の空間と連通するとともに、後部がナセル７内の空間と連通していてもよく、ナセル７内、ハブ３内及びカバー３０内を作業員が自由に移動できるよう構成され得る。
カバー３０の前部には開口部３１が設けられ、該開口部３１は図示しない扉により開閉可能に構成されていてもよい。

そして、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の改造方法は、例えば、図３及び図４に非限定的に例示するように、風車１内部の補強対象物２４より小寸法の開口部３１であってハブ３の内部と風車１前方側の外部とを連通する開口部３１を通じて開口部３１より小寸法の補強部材４０（図６、図７及び図８参照）をハブ３内に搬入する搬入ステップ（ステップＳ１０）と、補強対象物２４をハブ３の内部において加工し、搬入された補強部材４０を用いて補強対象物２４を補強する補強ステップ（ステップＳ２０）と、を備えている。
搬入ステップＳ１０では、扉を開けて開放された開口部３１を通じてカバー３０の外部（即ち風車１の外部）から内部に補強部材４０が搬入され得る。補強部材４０の形状は特に制限されず、また、補強部材４０の寸法は開口部３１を通過可能な大きさであればよい。なお、幾つかの実施形態では、ハブ３に対してカバー３０自体が開閉可能に構成されていてもよく、その場合は、ハブ３前部の開口部３Ａを通じて搬入可能な補強部材４０を用いて補強対象物２４の補強が行われ得る。
補強ステップＳ２０では、ハブ３内に搬入された補強部材４０を用いた作業員の補強（又は補修）作業により、ハブ３の内部において補強対象物２４が補強される。
補強対象物２４は、ハブ３内に設置された部材に限らず、例えば、開口部３１からアクセス可能なカバー３０内、ナセル７内又は該ナセル７内からアクセス可能なタワー８内（例えばタワー８上部）に設置された部材であってもよく、総じて風車１内部に設置され、開口部３１よりも寸法が大きく、且つ、開口部３１よりも小寸法の部材を用いて補強可能な補強対象物２４に対して本開示の改造方法を適用し得る。

上記の方法によれば、補強対象物２４より小寸法の開口部３１を通じて、当該開口部３１よりも小寸法、すなわち補強対象物２４より小寸法の補強部材４０をハブ３内に搬入し、ハブ３の内部で加工作業を行うことで補強対象物２４の補強作業を完結することができる。つまり、風車１の補強乃至改造に際して、風車１の内部に配置され且つハブ３の開口部３１よりも寸法の大きな補強対象物２４を風車１の外部に搬出する必要がない。そして、開口部３１を通じて搬入可能な補強部材４０を用いてハブ３の内部で加工作業を行うという簡易な方法により、大きな補強対象物２４を風車１から搬出することなく補強することができる。加えて、作業負担及びコストを大幅に低減することができるとともに、工期を大幅に短縮することができる。

図５は、他の実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示すフローチャートである。図６は、一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を示す概略図である。
図３、図５及び図６に非限定的に例示するように、いくつかの実施形態では、上記の方法において、少なくとも開口部３１からハブ３の内部に亘って延在するレール５０とレール５０に支持され補強部材４０を昇降するための滑車５５とを、滑車５５の少なくとも一部が開口部３１の外側に配置されるようにして、レール５０の少なくとも一部をハブ３の内部に設置する設置ステップ（ステップＳ５）をさらに備えていてもよい。そして、搬入ステップＳ１０では、レール５０と滑車５５とを用いてハブ３内に補強部材４０を搬入してもよい（図６参照）。
レール５０は、ハブ３（カバー３０が付設されている場合はハブ３及びカバー３０）の内部に前後方向に沿って配設され得る。レール５０の一端（前端）は、カバー３０の開口部３１（又はハブ３の開口部３Ａ）から外側に突出するように延設されていてもよい。なお、レール５０は、少なくとも一本あればよく、２本以上の複数本で構成されていてもよい。複数本のレール５０を含む場合、各レール５０が互いに平行に配置されていてもよい。
また、レール５０は、前後方向において水平に配置されていてもよいし、前方から後方にかけて下降する傾斜を有していてもよく、例えば主軸５の軸線方向と平行に配置されていてもよい。
複数本のレール５０を含む場合、例えば、各レール５０の間の少なくとも一部に補強部材４０を昇降するためのスペース（つまり構成部材が何もない領域）を設けてもよい。
滑車５５は補強部材４０の荷重に耐え得る強度を備えていればよく、該滑車５５には、例えばワイヤ７２（又はロープ）等が掛け渡され、該ワイヤ７２を昇降させることでワイヤ７２の一端に吊るされた補強部材４０が開口部３１からハブ３内に搬入され得る。

上記の方法によれば、開口部３１を通じて該開口部３１よりも小寸法の補強部材４０を搬出入する際に、少なくとも一部が開口部３１の外側に配置された滑車５５を用いて補強部材４０を昇降させることができるから、滑車５５を用いない場合に比べて作業負荷を大幅に軽減することができ、搬出入作業を容易、迅速かつ安全に行うことができる。

いくつかの実施形態では、上記の方法において、設置ステップＳ５では、複数の風車翼２を支持するハブ３の内部において風車翼２の翼根部２Ａ間にレール５０を設置してもよい（図４及び図７参照）。
例えば、３枚の風車翼２を備えた風車１の場合、ハブ３内において、風車１の正面視にて概ね１２０°ごとに配置された各風車翼２の翼根部２Ａの間の位置にレール５０が配置され得る。また、複数本のレール５０を含む場合、各レール５０を含む面の法線が、風車１の正面視にて当該レール５０の両側に配置される２枚の風車翼２の各々の翼長方向とは異なるアジマス角を向くように構成されてもよい。

上記の方法によれば、レール５０がハブ３内の翼根部２Ａ間に配置されるので、補強部材４０の搬入に際して、レール５０がハブ３内で下方側に位置するように風車翼２のアジマス角を合わせた際に、レール５０及び滑車５５の下方に風車翼２が存在することがない。つまり、レール５０及び滑車５５を用いた補強部材４０の搬入に際して風車翼２と補強部材４０との干渉を防止することができる。よって、搬入作業における視界の確保及び作業性の向上を図ることができる。

いくつかの実施形態では、上記の方法において、複数の風車翼２のピッチ角を連動させるための動力伝達部２０（図８（ａ）参照）の少なくとも一部を取り外すステップ（ステップＳ４）をさらに備えていてもよい。そして、設置ステップＳ５では、取り外した動力伝達部２０に換えて、レール５０の少なくとも一部をハブ３内の翼根部２Ａ間に固定するための支持部材５１を設置してもよい（図４〜図７参照）。
動力伝達部２０は、モータ又は油圧シリンダ等を含むピッチアクチュエータと、ピッチアクチュエータの動力を伝達するリンク機構２１と、リンク機構２１をハブ３内に支持するサポート部材としてのブラケット２２と、リンク機構２１を介して伝達された動力を風車翼２の翼根部２Ａに伝達するための連結軸２３とを含む。
上記連結軸２３は、一端のフランジ部２３Ａを介して翼根部２Ａへの取付板である天板２４Ａに該天板２４Ａと同心に固定され得る。一実施形態では、締結部材（例えば、ボルト２５を含む）により連結軸２３と天板２４Ａとが固定されてもよい。
上記ブラケット２２は、一の風車翼２の翼根部２Ａと他の風車翼２の翼根部２Ａとの間に配置され（例えば図８（ａ）参照）、締結部材（例えば、ボルトを含む）によりハブ３内に固定されていてもよい。幾つかの実施形態では、このブラケット２２が取り外され、該ブラケット２２に換えてレール５０の支持部材５１が設置され得る。

滑車５５を支持するレール５０をハブ３内に固定する支持部材５１には圧縮力のほか引張力も作用する。従って、支持部材５１はハブ３の内部に堅牢に固定されることが望ましい。
この点、上記の方法によれば、レール５０の少なくとも一部をハブ３内に固定する支持部材５１が、風車翼２のピッチ角を連動させる既存の動力伝達部２０に換えてハブ３内に設置される。つまり、支持部材５１をハブ３の内部に固定するための被固定部等をハブ３内に新たに設ける必要がなく、ハブ３の内部でレール５０の支持に寄与し得る既存の構造を有効に活用することができるから、ハブ３内の作業スペースを可能な限り広く確保することができる。また、上記動力伝達部２０の取り外しを要する補強乃至改造の場合には作業過程に無駄がなく、効率的に補強乃至改造を行うことができる。

いくつかの実施形態では、上記の何れかの実施形態に記載の方法において、滑車５５は、レール５０に沿って少なくとも一部が移動可能な支持機構５２を介してレール５０に支持されていてもよい（図３、図５及び図６参照）。そして、設置ステップＳ５では、支持機構５２の少なくとも一部をレール５０に沿って移動させて固定することにより、滑車５５を開口部３１の外側に配置してもよい。
支持機構５２は、例えば、前方側に配置された前方側支持部材５２Ａと後方側に配置された後方側支持部材５２Ｂとが、前後方向と垂直且つ水平方向に沿う軸を中心に互いが回動自在に連結される。そして、少なくとも後方側支持部材５２Ｂの後端部をレール５０に対して前後方向にスライド可能に構成するとともに、前方側支持部材５２Ａと後方側支持部材５２Ｂとが屈曲した状態で前方側支持部材５２Ａの前端部と後方側支持部材５２Ｂの後端部とをレール５０に対して固定（例えば、不図示のストッパ等により）することにより、開口部３１の外側に滑車５５を配置し得る。
なお、前方側支持部材５２Ａと後方側支持部材５２Ｂの何れもがレール５０に対して前後方向にスライド可能な構成を採用してもよい。この場合も、支持機構５２の設置又は収納の過程で該支持機構５２と開口部３１との干渉を回避可能に構成してもよい。

上記の方法によれば、滑車５５を開口部３１の外側に設置するための構成を、支持機構５２を用いた簡易な構成で実現することができる。つまり、開口部３１を通過可能な大きさに収まる状態で支持機構５２の少なくとも一部をレール５０に沿って移動させ、滑車５５が開口部３１の外側に配置されてから支持機構５２の少なくとも一部をレール５０に固定することにより、滑車５５を開口部３１の外側に円滑に設置できるとともに、補強部材４０の荷重に耐え得る構成を得ることができる。

いくつかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の方法において、搬入ステップＳ１０では、滑車５５に通されたワイヤ７２に接続されたウインチ７０を用いて補強部材４０を昇降してもよい（例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。

上記の方法によれば、滑車５５に通されたワイヤ７２を介して、ハブ３の開口部３１を通過し得る補強部材４０を昇降するための動力をウインチ７０から得ることができる。従って、風車１の補強乃至改造に供される補強部材４０を搬出入する際の昇降作業において、作業員の負荷を大幅に軽減できることに加え、大型のクレーンを用いる必要がないから、該クレーンの設置スペース及びコストを大幅に低減することができる。

いくつかの実施形態では、上記の方法において、風車１は、風車翼２及びハブ３を含むロータ４を回転可能に支持するナセル７と、該ナセル７を旋回可能に支持するタワー８とを含んでもよい。そして、搬入ステップＳ１０では、タワー８の下部又はナセル７の上部に設置されたウインチ７０を用いて補強部材４０を昇降してもよい（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。例えば、図９（ａ）にはタワー８の下部にウインチ７０を設置した様子を示す。また、図９（ｂ）にはナセル７の上部にウインチ７０を設置した様子を示す。

上記の方法によれば、ハブ３の開口部３１の外側に少なくとも一部が配置された滑車５５から離れた位置にウインチ７０を設置することできる。このように設置することで、開口部３１周辺の作業スペースを広く確保することができるとともに、補強部材４０の昇降に伴いウインチ７０に作用する反力に耐え得る場所にウインチ７０を設置することができる。

いくつかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の方法において、レール５０は、当該レール５０の長手方向と垂直且つ水平な方向に沿って互いに平行に配置された複数のローラ５３を含んでもよい。そして、搬入ステップＳ１０では、開口部３１からローラ５３上に補強部材４０を載置して搬入してもよい（図６参照）。

上記の方法によれば、レール５０に設けられた複数のローラ５３を用い、該ローラ５３に補強部材４０を載置して移動させることにより、開口部３１とハブ３の内部との間で補強部材４０を容易に移動させることができる。

いくつかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の方法において、補強対象物２４は、ハブ３の内部で各々の風車翼２の翼根部２Ａと接続される天板２４Ａを含み、補強部材４０は、各々の天板２４Ａにピッチ角変更用のトルクを伝達するための連結軸２３と天板２４Ａとの間に配置され、天板２４Ａに締結される連結軸２３のフランジ部２３Ａよりも大径かつ天板２４Ａより小径である環状の補強板４０Ａを含んでもよい。
天板２４は、例えば、翼根部２Ａと実質的に同径の円板状に形成され得る。
そして、補強ステップＳ２０では、補強板４０Ａを天板２４Ａに取り付けるためのボルト位置を示す複数の貫通穴４２を有するテンプレート６０を用いて、補強板４０Ａを取り付けるためのボルト穴２５を天板２４Ａに穿設してもよい（例えば、図７参照）。

上記の方法によれば、テンプレート６０を用いることにより、補強板４０Ａを天板２４Ａに取り付けるためのボルト穴２５を天板２４Ａに容易に形成することができる。また、天板２４Ａに対してボルト穴２５を正確な位置に形成することができるほか、作業時間を大幅に短縮することができる。

いくつかの実施形態では、上記の方法において、テンプレート６０は、連結軸２３と天板２４Ａとを締結するボルトが挿通される既設のボルト穴２５に対応する内周側の貫通穴４２と、補強板４０Ａを天板２４Ａに取り付けるための外周側の貫通穴４２と、を含んでもよい（図７参照）。

上記の方法によれば、連結軸２３と天板２４Ａとを締結するための既設のボルト穴２５に対応する内周側の貫通穴４２を介してテンプレート６０を天板２４Ａに取り付け、この状態で外周側の貫通穴４２を介して天板２４Ａにボルト穴２５を穿設することができるから、既存のボルト穴２５に対して新たなボルト穴２５を正確な位置に穿設することができる。またその穿設作業を容易且つ短時間に行うことができる。

幾つかの実施形態では、上記の方法において、補強ステップＳ２０では、ハブ３の内部で磁力により天板２４Ａに取り付け可能なマグネットボール盤９０を用いて天板２４Ａにボルト穴２５を穿設してもよい（図７参照）。

上記の方法によれば、マグネットボール盤９０を用いることでボルト穴２５の穿設作業を容易に行うことができることに加え、マグネットボール盤９０が磁力によって天板２４Ａに取り付け可能であることにより、天板２４Ａに対する該マグネットボール盤９０の位置決めを容易に行うことができる。よって、ハブ３内における補強作業を大幅に短縮することができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の方法において、ハブ３の内部で分解された動力伝達部２０を、レール５０及び滑車５５を用いてハブ３の外部に搬出する搬出ステップＳ６をさらに備えていてもよい（図５参照）。

上記の方法によれば、ハブ３の内部で分解された動力伝達部２０をハブ３外に搬出することにより、ハブ３内で補強対象物２４の補強作業を行う際における当該ハブ３内の作業スペースを広く確保することができる。よって作業性の向上が図られる。

いくつかの実施形態では、上記の方法において、搬出ステップＳ６では、５００ｋｇ以下に分解された動力伝達部２０を搬出してもよい。

上記の方法によれば、動力伝達部２０は５００ｋｇ以下に分解されてハブ３の開口部３１を介して搬出され得る。つまり、風車１の補強乃至改造の際に搬出入が必要な部品の多くを開口部３１から搬出入することができるから、例えば開口部３１から滑車５５及びウインチ７０を用いて部品を搬出入する場合は、動力伝達部２０の搬出に際しても大型のクレーンを必要とせず、該クレーンのための設置スペースやコストを大幅に低減することができる。

幾つかの実施形態では、上記何れかの実施形態に記載の方法において、搬入ステップＳ１０又は補強ステップＳ２０では、補強部材４０の支持、方向転換又は移動に際して、ハブ３内に設置された少なくとも一のチェーンブロック８０を用いてもよい（図６参照）。

上記の方法によれば、ハブ３内に設置されたチェーンブロック８０を用いて、ハブ３内における補強部材４０の支持、方向転換又は移動を行うことができるから、補強作業における作業員の負荷をさらに軽減することができるとともに、作業の安全性及び迅速性を確保することができる。

以上の開示に基づき、本開示の一実施形態に係る風力発電設備の改造方法を用いた補強対象物２４の補強作業について説明する。
まず、ハブ３内の動力伝達部２０を分解し、少なくとも一つのブラケット２２を取り外す。なお、他の実施形態では、ブラケット２２を残した状態のまま、該ブラケット２２を用いて支持部材５１を固定するようにしてもよい。
次に、ハブ３（及びカバー３０）内にクレーンレス交換冶具としてのレール５０を設置する。その際、レール５０の少なくとも一部として該レール５０の後端部側を支持する支持部材５１を、支持部材５１が取り除かれたハブ３の内部に設置する。なお、レール５０の前端部側を支持する支持部材５１は、例えばハブ３又はカバー３０の内部の前部側に配置されたプラットフォーム３２に固定されてもよい。プラットフォーム３２は、一の翼根部２Ａと他の翼根部２Ａとの間に配置されていてもよく、作業に応じて設置されてもよいし、常設されていてもよい。この段階で、支持機構５２の前方側支持部材５２Ａと後方側支持部材５２Ｂとを前方に移動させ、滑車５５が開口部３１の外側に配置された状態で支持機構５２を固定してもよいし、補強部材４０の搬入タイミングに合わせて追って設置してもよい。
続いて、ハブ３内で動力伝達部２０を構成するピッチアクチュエータ、リンク機構２１及び連結軸２３を取り外し、補強対象物２４としての天板２４Ａを露出させる。
続いて、天板２４Ａと同心にテンプレート６０を取り付け（例えば、天板２４Ａ側の既設のボルト穴２５にテンプレート６０の内周側のボルト穴を合致させることで取り付けてもよい）、テンプレート６０の外周側のボルト穴２５を介して天板２４Ａにボルト位置をポンチ打刻する。
続いて、天板２４Ａに補強部材４０としての補強板４０Ａを取り付けるためのボルト穴２５を穿設する。ボルト穴２５には、例えば、マグネットボール盤９０を用いてもよい。
続いて、開口部３１を通じてハブ３内に補強板４０Ａを搬入する。その際、風車１のタワー８下部又はナセル７上部に設けたウインチ７０を動力として、滑車５５に通されたワイヤ７２を用いて補強板４０Ａを搬入する。例えば、２本のレール５０の間に補強板４０Ａを吊り上げた状態で、該補強板４０Ａに、カバー３０内の上部に設けたチェーンブロック８０を用いてスリングを取り付ける。そして、チェーンブロック８０を巻くことで補強板４０Ａを後方側に移動させ、レール５０のローラ５３上に載置する。その際、複数のチェーンブロック８０を用いたりすることで、補強板４０Ａをローラ５３上に横置きしてもよい。ローラ５３上に載置された補強板４０Ａは、複数のチェーンブロック８０を用いる等してローラ５３の後端側に移動され、ハブ３内に搬入される。
続いて、ハブ３内に設けられたチェーンブロック８０を用いて補強板４０Ａを吊り上げ、補強対象である天板２４Ａの中心部に該天板２４Ａと同心に配置され、ボルト穴２５の位置合わせを経て外周側貫通穴４２にボルトを挿通し、締結することで位置決めされる。
このようにして、補強が必要な全ての天板２４Ａに対して補強板４０Ａの取付けが終了した後、連結軸２３、リンク機構２１、ピッチアクチュエータ等の動力伝達部２０が取り付けられる。
なお、作業の全体を通じ、開口部３１からの部材の搬入又は搬出を要する場合は、レール５０、滑車５５、ウインチ７０等を用いて適宜、搬出され得る。

以上述べたように、本開示に示した幾つかの実施形態によれば、大きな補強対象物２４を風車１から搬出することなく補強することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ 風車（風力発電設備）
２ 風車翼
２Ａ 翼根部
２Ｂ 翼先端部
２Ｃ 翼本体
３ ハブ
３Ａ 開口部
４ ロータ
５ 主軸
５Ａ ドライブトレイン
６ 発電機
７ ナセル
８ タワー
９ ベース
２０ 動力伝達部
２１ リンク機構
２２ ブラケット（サポート部材）
２３ 連結軸
２３Ａ フランジ部
２４ 補強対象物
２４Ａ 天板（取付板）
２５ ボルト穴
３０ カバー（頭部カプセル）
３１ 開口部
３２ プラットフォーム
４０ 補強部材
４０Ａ 補強板
４２ 貫通穴
５０ レール
５１ 支持部材
５２ 支持機構
５３ ローラ
５５ 滑車
６０ テンプレート
７０ ウインチ
７２ ワイヤ
８０ チェーンブロック
９０ マグネットボール盤

Claims (14)

1. 風力発電設備内部の補強対象物より小寸法の開口部であってハブの内部と前記風力発電設備前方側の外部とを連通する前記開口部を通じて前記開口部より小寸法の補強部材を前記ハブ内に搬入する搬入ステップと、
   前記補強対象物を前記ハブの内部において加工し、搬入された前記補強部材を用いて前記補強対象物を補強する補強ステップと、
   を備え、
   前記補強ステップでは、前記ハブの内部において、ボール盤を用いて、前記補強対象物に対して前記補強部材を取り付けるためのボルト穴を穿設する
   風力発電設備の改造方法。
2. 風力発電設備内部の補強対象物より小寸法の開口部であってハブの内部と前記風力発電設備前方側の外部とを連通する前記開口部を通じて前記開口部より小寸法の補強部材を前記ハブ内に搬入する搬入ステップと、
   前記補強対象物を前記ハブの内部において加工し、搬入された前記補強部材を用いて前記補強対象物を補強する補強ステップと、
   を備え、
   少なくとも前記開口部から前記ハブの内部に亘って延在するレールと前記レールに支持され前記補強部材を昇降するための滑車とを、前記滑車の少なくとも一部が前記開口部の外側に配置されるようにして、前記レールの少なくとも一部を前記ハブの内部に設置する設置ステップをさらに備え、
   前記搬入ステップでは、前記レールと前記滑車とを用いて前記ハブ内に前記補強部材を搬入する
   ことを特徴とする風力発電設備の改造方法。
3. 前記設置ステップでは、複数の風車翼を支持する前記ハブの内部において前記風車翼の翼根間に前記レールを設置する
   ことを特徴とする請求項２に記載の風力発電設備の改造方法。
4. 複数の前記風車翼のピッチ角を連動させるための動力伝達部の少なくとも一部を取り外すステップをさらに備え、
   前記設置ステップでは、取り外した前記動力伝達部に換えて、前記レールの少なくとも一部を前記ハブ内の前記翼根間に固定するための支持部材を設置する
   ことを特徴とする請求項３に記載の風力発電設備の改造方法。
5. 前記滑車は、前記レールに沿って少なくとも一部が移動可能な支持機構を介して前記レールに支持され、
   前記設置ステップでは、
   前記支持機構の前記少なくとも一部を前記レールに沿って移動させて固定することにより、前記滑車を前記開口部の外側に配置する
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の風力発電設備の改造方法。
6. 前記搬入ステップでは、前記滑車に通されたワイヤに接続されたウインチを用いて前記補強部材を昇降する
   ことを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の風力発電設備の改造方法。
7. 前記風力発電設備は、風車翼及び前記ハブを含むロータを回転可能に支持するナセルと、該ナセルを旋回可能に支持するタワーとを含み、
   前記搬入ステップでは、前記タワーの下部又は前記ナセルの上部に設置された前記ウインチを用いて前記補強部材を昇降する
   ことを特徴とする請求項６に記載の風力発電設備の改造方法。
8. 前記レールは、当該レールの長手方向と垂直且つ水平な方向に沿って互いに平行に配置された複数のローラを含み、
   前記搬入ステップでは、前記開口部から前記ローラ上に前記補強部材を載置して搬入する
   ことを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の風力発電設備の改造方法。
9. 風力発電設備内部の補強対象物より小寸法の開口部であってハブの内部と前記風力発電設備前方側の外部とを連通する前記開口部を通じて前記開口部より小寸法の補強部材を前記ハブ内に搬入する搬入ステップと、
   前記補強対象物を前記ハブの内部において加工し、搬入された前記補強部材を用いて前記補強対象物を補強する補強ステップと、
   を備え、
   前記補強対象物は、前記ハブの内部で各々の風車翼の翼根と接続される天板を含み、
   前記補強部材は、各々の前記天板にピッチ角変更用のトルクを伝達するための連結軸と前記天板との間に配置され、前記天板に締結される前記連結軸のフランジ部よりも大径かつ前記天板より小径である環状の補強板を含み、
   前記補強ステップでは、前記補強板を前記天板に取り付けるためのボルト位置を示す複数の貫通穴を有するテンプレートを用いて、前記補強板を取り付けるためのボルト穴を前記天板に穿設する
   ことを特徴とする風力発電設備の改造方法。
10. 前記テンプレートは、
    前記連結軸と前記天板とを締結するボルトが挿通される既設のボルト穴に対応する内周側の前記貫通穴と、
    前記補強板を前記天板に取り付けるための外周側の前記貫通穴と、を含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の風力発電設備の改造方法。
11. 前記補強ステップでは、前記ハブの内部で磁力により前記天板に取り付け可能なマグネットボール盤を用いて前記天板に前記ボルト穴を穿設する
    ことを特徴とする請求項９に記載の風力発電設備の改造方法。
12. 前記風力発電設備は、複数の風車翼のピッチ角を連動させるための動力伝達部を含み、
    前記ハブの内部で分解された前記動力伝達部を、前記レール及び前記滑車を用いて前記ハブの外部に搬出する搬出ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項２〜８の何れか一項に記載の風力発電設備の改造方法。
13. 前記搬出ステップでは、５００ｋｇ以下に分解された前記動力伝達部を搬出する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の風力発電設備の改造方法。
14. 前記搬入ステップ又は前記補強ステップでは、前記補強部材の支持、方向転換又は移動に際して、前記ハブ内に設置された少なくとも一のチェーンブロックを用いる
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の風力発電設備の改造方法。