(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーと、
前記タワーの上端部の外周面に沿って開口が形成され、該開口の周りに凹部が設けられた底を有するナセルと、
前記ナセルを旋回自在に前記タワーに支持するためのヨー旋回座軸受と、
前記ヨー旋回座軸受の下端面と前記タワーの上端面との間に設けられるブレーキディスクと、
前記ヨー旋回座軸受の下部、又は、前記ブレーキディスクに取り付けられて、前記ナセルの前記底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材とを備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記ナセルの前記底は、前記凹部を形成する開口側側面の上部に前記開口側縁部が位置するように構成され、
前記第１シール部材は、前記開口側縁部に対して上方から当接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記開口側縁部と前記第１シール部材とがオーバーラップする領域の少なくとも一部において、前記開口側縁部は前記タワーの半径方向外方に向かって下る斜面を有することを特徴とする請求項１又は、２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記第１シール部材は、前記開口側縁部に対向する前記第１シール部材の表面に設けられて、耐摩耗コーティングが施された少なくとも一つの突起部を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項の風力発電装置。
【請求項５】
前記ナセルの前記底は、前記凹部に設けられる少なくとも一つのリブを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記ヨー旋回座軸受の前記下部、又は、前記ブレーキディスクに前記第１シール部材を取り付けるための少なくとも一本のボルトと、
前記少なくとも一本のボルトの頭部を被覆する少なくとも一つの第２シール部材とをさらに備えることを特徴とする１乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記ブレーキディスクと、該ブレーキディスクに取り付けられた前記第１シール部材との間をシールするための第３シール部材をさらに備え、前記第３シール部材は、前記ブレーキディスクの全周に亘って設けられることを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記第１シール部材は、内周側と外周側との周長差を吸収するための複数のスリットが前記内周側に設けられ、前記内周側から前記外周側に向けて傾斜したテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記第１シール部材は、前記ヨー旋回座軸受の外輪と前記タワーの上端面との間に設けられた前記ブレーキディスクに取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記ブレーキディスクの上面のうち前記外輪によって覆われていない領域に取り付けられた前記第１シール部材を上方から前記ブレーキディスクに向けて押さえつけるための環状の押え板をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
前記ヨー旋回座軸受の外輪に設けられた外歯と噛み合うピニオンギア、および、該ピニオンギアを駆動するための駆動部を含むヨー駆動機構をさらに備え、
前記第１シール部材は、前記外輪の外周面のうち前記外歯よりも下方の領域に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
前記ナセルは、前記ヨー旋回座軸受に取り付けられるナセル台板と、前記ナセル台板に取り付けられたナセルフレームと、前記ナセルフレームに取り付けられるナセルカバーとを含み、
前記ナセルカバーは、前記ナセルの内部空間を形成するためのナセルカバー本体と、前記ナセルカバー本体の下面に取り付けられる前記底とを含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記第１シール部材は、前記開口側縁部に覆い被さるように設けられた弾性部材を含むことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
タワーと、前記タワーの上端部の外周面に沿って開口が形成され、該開口の周りに凹部が設けられた底を有するナセルと、前記ナセルを旋回自在に前記タワーに支持するためのヨー旋回座軸受と、前記ヨー旋回座軸受の下端面と前記タワーの上端面との間に設けられるブレーキディスクと、前記ヨー旋回座軸受の下部、又は、前記ブレーキディスクに取り付けられて、前記ナセルの前記底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材とを備える風力発電装置の建設方法であって、
前記ナセルと、前記ヨー旋回座軸受と、前記ブレーキディスクと、前記第１シール部材とを含むナセルユニットを形成するナセルユニット形成ステップと、
前記タワーを設置するタワー設置ステップと、
前記タワー設置ステップの後、前記タワー上に前記ナセルユニットを設置するナセルユニット設置ステップとを備えることを特徴とする風力発電装置の建設方法。
【請求項１５】
前記ナセルユニット形成ステップでは、
長手方向に沿った一辺に複数のスリットを有する矩形の弾性部材を変形させて前記弾性部材の両端を突き合わせ、前記一辺が内周側に位置して前記一辺に対向する辺が外周側に位置する環状体を作り、
前記環状体を前記ブレーキディスクの上面に取り付けて前記シール部材を得ることを特徴とする請求項１４に記載の風力発電装置の建設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タワーに対してヨー旋回自在に支持されるナセルを備えた風力発電装置及びその建設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から風力発電装置の普及が進んでいる。風力発電装置では、風を受けて回転するブレードの回転エネルギーが、ハブ及びメインシャフトを介して発電機に入力され、電力が生成される。【０００３】
一般的に、ブレードはハブを介して回転自在にナセルに取り付けられるので、風向に応じてブレードの回転面の向きを調整するために、ナセルはヨー旋回自在にタワーに支持される。例えば特許文献１及び２には、タワーの上端部に設けられたヨー軸受を介して、ナセルがヨー旋回する構成が開示されている。【０００４】
ナセル内には、ヨー軸受を回転させるヨーモータ、ギア式増速機や油圧トランスミッション等のドライブトレイン、又は、メインシャフトを支持する主軸受等の各種機器が配置される。これらの機器には、例えばヨーモータとヨー軸受の間に介装されるギア、ドライブトレインに組み込まれる軸受、又は、メインシャフトを支持する主軸受等のようにオイルやグリース等の潤滑剤が用いられるものがある。また、油圧トランスミッション等のように作動油としてオイルが用いられたり、冷却材としてオイルが用いられるものもある。こういったオイル（グリースを含む）使用機器からオイルがリークした場合、リークオイルが風力発電装置の外部に漏れ出る可能性がある。【０００５】
そこで、リークオイルの外部への漏出を防止するために、特許文献３には、ナセルに接続可能な潤滑油収集部が設けられた風力発電装置の構成が開示されている。この潤滑油収集部は溝部を含み、溝部は可撓性の側方部を介してタワーに押し付けられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２１９６６６８号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２３１７１３７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１１／０６４００２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、特許文献３に記載される風力発電装置においては、ナセル内で発生したリークオイル（グリースを含む）の外部への漏出を防止するために、潤滑油収集部を設けた構成としている。しかし、ナセルはタワーに対してヨー旋回するため、ヨー軸受近傍からリークオイルが風力発電装置の外部へ漏れ出るおそれがある。この点、特許文献３には、潤滑油収集部の溝部に設けられた可撓性の側方部によってヨー旋回時におけるリークオイルの外部流出を防止する構成としているが、側方部からの押圧のみではヨー旋回時に摺動部に異物が侵入した場合に隙間が形成されてしまい、リークオイルの外部流出を防止できないことがある。【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ナセル内で発生したリークオイルの外部への漏出を確実に防止できる風力発電装置及びその建設方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、タワーと、前記タワーの上端部の外周面に沿って開口が形成され、該開口の周りに凹部が設けられた底を有するナセルと、前記ナセルを旋回自在に前記タワーに支持するためのヨー旋回座軸受と、前記ヨー旋回座軸受の下端面と前記タワーの上端面との間に設けられるブレーキディスクと、前記ヨー旋回座軸受の下部、又は、前記ブレーキディスクに取り付けられて、前記ナセルの前記底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材とを備える。【００１０】
上記風力発電装置によれば、タワーの上端部の外周に沿ってナセルの底を配置し、ナセルの底に凹部を設けたので、ナセル内の各種機器から漏出したリークオイルをこの凹部に溜めることができ、風力発電装置の外部へ漏れ出ることを防止できる。また、ヨー旋回座軸受の下部、又は、ブレーキディスクに取り付けられて、ナセルの底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材を備えることにより、ナセルがタワーに対してヨー旋回しても、第１シール部材によって、ナセルとタワーとの間からリークオイルが漏れ出ることを防げる。なお、本明細書において、リークオイルは、潤滑油、作動油又は冷却材等として用いられるオイルの他に、潤滑剤として用いられるグリースを含む。
また、ブレーキディスク又はヨー旋回座軸受の下部に第１シール部材を取り付けるようにしたので、ナセルを製造する工場側で第１シール部材の取り付けを完結させることができる。すなわち、通常、ナセルを製造する工場において、ナセル台板、ブレーキディスク及びナセルカバーを含むナセルユニットを製造する場合、ブレーキディスク又はヨー旋回座軸受の下部に第１シール部材を取り付けるようにすれば、このナセルユニットに第１シール部材を含めることができる。これにより、現地における風力発電装置の組立作業は、タワー上端部にナセルユニットを搭載するのみでよく、タワー最上部という高所でのシール取り付け作業が不要となり、作業性が向上する。また、タワー上端部に予めシール部材と油を溜めるための凹部を有するナセルの底を設けておくことも考えられるが、この場合、シール部材とナセルの底との位置精度が低い。これに対して上記したようにナセル側にシール部材及び凹部を取り付ける構成とすることで、シール部材とナセルの底との位置精度を良好に保持し、リークオイルの外部への漏出を確実に防止可能となる。【００１１】
幾つかの実施形態では、前記ナセルの前記底は、前記凹部を形成する開口側側面の上部に前記開口側縁部が位置するように構成され、前記第１シール部材は、前記開口側縁部に対して上方から当接するように配置されている。
このように、第１シール部材がナセルの底の開口側縁部に対して上方から当接するように配置されることによって、ナセル内で発生したリークオイルを確実にナセルの底の凹部に導くことができる。【００１２】
幾つかの実施形態では、前記開口側縁部と前記第１シール部材とがオーバーラップする領域の少なくとも一部において、前記開口側縁部は前記タワーの半径方向外方に向かって下る斜面を有する。
これにより、開口側縁部がタワーの半径方向外方に向かって下る斜面を有することにより、ナセル内で発生するリークオイルが斜面を伝って確実にナセルの底の凹部に導かれる。【００１３】
幾つかの実施形態では、前記第１シール部材は、前記開口側縁部に対向する前記第１シール部材の表面に設けられて、耐摩耗コーティングが施された少なくとも一つの突起部を含む。
ヨー旋回座軸受の下部又はブレーキディスクに取り付けられる第１シール部材は、ナセルのヨー旋回時に、ナセルの底の開口側縁部に対して摺動する。そのため、第１シール部材に突起部を設けることによって、ナセルの底の開口側縁部に対する第１シール部材の押し付け力を大きくすることができ、より一層確実にリークオイルの漏出を防止できる。また、突起部は耐摩耗コーティングされているので、第１シール部材とナセルの底の開口側縁部とが摺動しても摩耗し難い構造とすることができる。【００１４】
幾つかの実施形態では、前記ナセルの前記底は、前記凹部に設けられる少なくとも一つのリブを含む。
このように、ナセルの底の凹部にリブを設けることによって、ナセルの底の強度を向上させることができ、凹部に溜まったリークオイルによる重量増加にも耐え得る構造とすることができる。【００１５】
幾つかの実施形態では、前記ヨー旋回座軸受の前記下部、又は、前記ブレーキディスクに前記第１シール部材を取り付けるための少なくとも一本のボルトと、前記少なくとも一本のボルトの頭部を被覆する少なくとも一つの第２シール部材とをさらに備える。
このように、少なくとも一本のボルトによって、ヨー旋回座軸受の下部又はブレーキディスクに第１シール部材を取り付け、ボルトの頭部を第２シール部材によって被覆するようにしたので、ボルト穴からリークオイルが風力発電装置の外部へ漏れ出ることを防止できる。【００１６】
一実施形態では、前記ブレーキディスクと、該ブレーキディスクに取り付けられた前記第１シール部材との間をシールするための第３シール部材をさらに備え、前記第３シール部材は、前記ブレーキディスクの全周に亘って設けられる。
少なくとも一本のボルトによって、ヨー旋回座軸受の下部又はブレーキディスクに第１シール部材を取り付ける場合、隣り合う２つのボルト間における第１シール部材の押し付け力が低くなるので、第３シール部材によって、ブレーキディスクの全周に亘ってブレーキディスクと第１シール部材との間をシールすることによって、リークオイルの漏出をより一層確実に防止できる。【００１７】
幾つかの実施形態では、前記第１シール部材は、内周側と外周側との周長差を吸収するための複数のスリットが前記内周側に設けられ、前記内周側から前記外周側に向けて傾斜したテーパ状に形成されている。
これにより、第１シール部材を簡単に製造することができ、部品コストの低廉化が図れる。【００１８】
幾つかの実施形態では、前記第１シール部材は、前記ヨー旋回座軸受の外輪と前記タワーの上端面との間に設けられた前記ブレーキディスクに取り付けられる。
これにより、第１シール部材の取り付け作業の容易化が図れる。【００１９】
一実施形態では、前記ブレーキディスクの上面のうち前記外輪によって覆われていない領域に取り付けられた前記第１シール部材を上方から前記ブレーキディスクに向けて押さえつけるための環状の押え板をさらに備える。
これにより、ブレーキディスクを軽量化することができる。【００２０】
幾つかの実施形態では、前記ヨー旋回座軸受の外輪に設けられた外歯と噛み合うピニオンギア、および、該ピニオンギアを駆動するための駆動部を含むヨー駆動機構をさらに備え、前記第１シール部材は、前記外輪の外周面のうち前記外歯よりも下方の領域に取り付けられる。【００２１】
幾つかの実施形態では、前記ナセルは、前記ヨー旋回座軸受に取り付けられるナセル台板と、前記ナセル台板に取り付けられたナセルフレームと、前記ナセルフレームに取り付けられるナセルカバーとを含み、前記ナセルカバーは、前記ナセルの内部空間を形成するためのナセルカバー本体と、前記ナセルカバー本体の下面に取り付けられる前記底とを含む。【００２２】
一実施形態では、前記第１シール部材は、前記開口側縁部に覆い被さるように設けられた弾性部材を含む。
第１シール部材は、ナセルの底の開口側縁部に覆い被さるように設けられるので、ナセル内又はその周辺で発生する漏出油を確実にナセルの底の凹部に導くことができる。また、第１シール部材は弾性部材を含むことにより、ナセルがヨー旋回しても、ナセルとタワーとの隙間を確実にシールすることができる。【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置の建設方法は、タワーと、前記タワーの上端部の外周面に沿って開口が形成され、該開口の周りに凹部が設けられた底を有するナセルと、前記ナセルを旋回自在に前記タワーに支持するためのヨー旋回座軸受と、前記ヨー旋回座軸受の下端面と前記タワーの上端面との間に設けられるブレーキディスクと、前記ヨー旋回座軸受の下部、又は、前記ブレーキディスクに取り付けられて、前記ナセルの前記底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材とを備える風力発電装置の建設方法であって、前記ナセルと、前記ヨー旋回座軸受と、前記ブレーキディスクと、前記第１シール部材とを含むナセルユニットを形成するナセルユニット形成ステップと、前記タワーを設置するタワー設置ステップと、前記タワー設置ステップの後、前記タワー上に前記ナセルユニットを設置するナセルユニット設置ステップとを備える。【００２４】
上記風力発電装置によれば、タワーの上端部の外周に沿ってナセルの底を配置したので、風力発電装置内に設けられた潤滑油ユニット等の各種機器から漏出したリークオイルは、ナセルの底の凹部に溜められて風力発電装置の外部へ漏れ出ることを防止できる。また、ヨー旋回座軸受の下部、又は、ブレーキディスクに取り付けられて、ナセルの底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材を備えることにより、ナセルがタワーに対してヨー旋回しても、第１シール部材によって、ナセルの底とタワーとの間からリークオイルが漏れ出ることを防げる。
また、ブレーキディスク又はヨー旋回座軸受の下部に第１シール部材を取り付けるようにしたので、ナセルを製造する工場側で第１シール部材の取り付けを完結させることができる。【００２５】
一実施形態では、前記ナセルユニット形成ステップでは、長手方向に沿った一辺に複数のスリットを有する矩形の弾性部材を変形させて前記弾性部材の両端を突き合わせ、前記一辺が内周側に位置して前記一辺に対向する辺が外周側に位置する環状体を作り、前記環状体を前記ブレーキディスクの上面に取り付けて前記シール部材を得る。
これにより、矩形の弾性部材を用いることができるので製造コストを安価にできるとともに、矩形の弾性部材にスリットを設けて環状に形成することで、外周側から内周側に向けて傾斜ができ、リークオイルをナセルの底の凹部へ導きやすくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、タワーの上端部の外周に沿ってナセルの底を配置し、ナセルの底に凹部を設けたので、ナセル内の各種機器から漏出したリークオイルをこの凹部に溜めることができ、風力発電装置の外部へ漏れ出ることを防止できる。また、ヨー旋回座軸受の下部、又は、ブレーキディスクに取り付けられて、ナセルの底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材を備えることにより、ナセルがタワーに対してヨー旋回しても、第１シール部材によって、ナセルとタワーとの間からリークオイルが漏れ出ることを防げる。
また、ブレーキディスク又はヨー旋回座軸受の下部に第１シール部材を取り付けるようにしたので、ナセルを製造する工場側で第１シール部材の取り付けを完結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る風力発電装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるナセル及びタワーの連結部を示す断面図である。
【図３】図２のヨー旋回座軸受及びその周辺構造を拡大した断面図である。
【図４】図３のシール部材及びその周辺構造を拡大した断面図である。
【図５】ブレーキディスクを示す底面図である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるナセル及びタワーの連結部を示す断面図である。
【図７】図６のヨー旋回座軸受及びその周辺構造を拡大した断面図である。
【図８】本発明の一実施形態におけるナセルを示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるナセルの底を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、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。
【００２９】
図１は本発明の一実施形態に係る風力発電装置の全体構成の概略を示す図である。図２は本発明の一実施形態におけるナセル及びタワーの連結部を示す断面図である。図３は図２のヨー旋回座軸受及びその周辺構造を拡大した断面図である。図４は図３のシール部材及びその周辺構造を拡大した断面図である。
【００３０】
図１に示すように、風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード２及びハブ３で構成されるロータ４と、ハブ３に連結されるメインシャフト５と、電力を生成する発電機１０と、メインシャフト５の回転エネルギーを発電機１０に伝えるドライブトレイン６とを備える。
なお、メインシャフト５を含む種々の機器は、水上又は地上に立設されたタワー１１の上端部１１ａに設置されたナセル２０に収納され、ナセル２０のナセルカバーによって覆われていてもよい。ここで、ナセルカバーは、ナセル２０に収容された機器を覆うナセルカバー本体２２と、タワー１１の周囲に配置される底２３とから構成される。また、ハブ３は、ハブカバー３ａによって覆われていてもよい。
【００３１】
幾つかの実施形態では、ドライブトレイン６は、図１に示すように、メインシャフト５に取り付けられた油圧ポンプ７と、高圧油ライン９ａ及び低圧油ライン９ｂを介して油圧ポンプ７に接続される油圧モータ８とを含んで構成される。油圧ポンプ７は、メインシャフト５によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成する。油圧ポンプ７の出口は、高圧油ライン９ａを介して油圧モータ８の入口に接続されている。そのため、油圧ポンプ７で生成された圧油は高圧油ライン９ａを介して油圧モータ８に供給され、この圧油によって油圧モータ８が駆動される。油圧モータ８で仕事をした後の低圧の作動油は、油圧モータ８の出口と油圧ポンプ７の入口との間に設けられた低圧油ライン９ｂを経由して、油圧ポンプ７に再び戻される。また、油圧モータ８の出力軸は発電機１０の回転シャフトに接続されており、油圧モータ８の回転が発電機１０に入力されるようになっている。ドライブトレイン６において、油圧ポンプ７、油圧モータ８及び発電機１０の個数は特に限定されず、それぞれ、少なくとも一つあればよい。
なお、図１にはドライブトレイン６として油圧トランスミッションを例示したが、ギア式増速機を用いてもよいし、メインシャフト５を発電機１０に直結したダイレクトドライブを採用してもよい。
【００３２】
幾つかの実施形態において、ドライブトレイン６及び発電機１０は、ナセル２０内に設置される。
一実施形態では、ナセル２０は、メインシャフト５を支持する軸受（不図示）が設けられるナセル台板２１と、ナセル台板２１上に載置された各種機器を覆うナセルカバー本体２２と、タワー上端部１１ａの外周に沿って設けられた底２３を有している。
具体的に、ナセル台板２１は、例えば球状黒鉛鋳鉄や強靭鋳鉄等の鋳造鋼（ｃａｓｔ  ｓｔｅｅｌ）で構成される。ナセルカバー本体２２は、ナセル台板２１に組み付けられたフレーム（不図示）に取り付けられて、ナセル台板２１上に載置された各種機器（例えばドライブトレイン６及び発電機１０等）を覆うように構成される。底２３の構成については後に詳述する。
【００３３】
ナセル２０は、タワー１１に対してヨー旋回するように構成されている。
すなわち、風力発電装置１は、ヨー旋回機構として、ナセル２０を旋回自在にタワー１１に支持するためのヨー旋回座軸受１２と、ヨー旋回座軸受１２を駆動するためのヨー駆動機構１５とを有している。
図１及び図２に示すように、一実施形態において、ヨー旋回座軸受１２は、ナセル台板２１に固定される内輪１２ａと、タワー上端部１１ａに固定される外輪１２ｂと、内輪１２ａ及び外輪１２ｂとの間に介装されるボールベアリング１２ｃとを含む。外輪１２ｂの外周側には外歯１３が設けられている。一方、ヨー駆動機構１５は、外歯１３と噛み合うピニオンギア１５ｂと、ピニオンギア１５ｂを駆動するための駆動部（ヨーモータ）１５ａを含む。なお、内輪１２ａのナセル台板２１への固定、又は、外輪１２ｂのタワー上端部１１ａへの固定は、ボルト締結であってもよい。
【００３４】
上記構成を有するヨー旋回機構において、ナセル２０側に支持されたピニオンギア１５ｂは、タワー１１側に支持された外歯１３と噛み合うように配置されているので、駆動部１５ａによってピニオンギア１５ｂを回転させると、ナセル２０及びナセル２０に支持された内輪１２ａと共にピニオンギア１５ｂは、タワー１１の中心軸周りに旋回する。このとき、タワー１１側に支持された外輪１２ｂと、ナセル２０側に支持された内輪１２ａとは、ボールベアリング１２ｃを介して相対的に回転する。こうして、ヨー駆動機構１５を駆動することによって、タワー１１に対してナセル２０をタワー１１の中心軸周りに旋回させることができる。
【００３５】
また、風力発電装置１は、ヨー旋回機構によってヨー旋回するナセル２０に制動力を付与するためのブレーキ機構を有している。
図２及び図３に示すように、一実施形態において、ブレーキ機構は、タワー上端部１１ａに固定されたブレーキディスク１６と、ナセル台板２１に固定されたブレーキキャリパ１７及びブレーキパッド１８とを含む。ブレーキディスク１６は、ヨー旋回座軸受１２の下端面とタワー１１の上端面との間に設けられる。また、ブレーキディスク１６は、図５に示すように、タワー上端部１１ａからタワー内周側に向けて延在する環状に形成されてもよい。なお、図５はブレーキディスクを示す底面図である。ブレーキキャリパ１７は、ブレーキディスク１６の両面にブレーキパッド１８を押し付けて、摩擦力を発生させることによってブレーキディスク１６とブレーキキャリパ１７との相対的な回転を停止させる。これにより、ブレーキキャリパ１７が取り付けられたナセル２０に対して、タワー１１に取り付けられたブレーキディスク１６によって制動力が付与される。なお、ブレーキキャリパ１７及びブレーキパッド１８は、ブレーキディスク１６の円周方向に所定間隔で複数設けられていてもよい。
【００３６】
上記構成を有する風力発電装置１は、風力発電装置１の外部へのリークオイルの漏出を防止する目的で、以下の構成をさらに備えている。なお、本明細書において、リークオイルは、潤滑油、作動油又は冷却材等として用いられるオイルの他に、潤滑剤として用いられるグリースを含む。
図２に示すように、一実施形態において、風力発電装置１の内部で発生したリークオイルを溜めるために、ナセル２０の底２３に凹部２３ａが設けられている。また、ナセル２０の底２３にはタワー上端部１１ａの外周面に沿って開口２３ｃが形成されており、凹部２３ａはこの開口２３ｃの周りに設けられている。凹部２３ａの開口側縁部２３ｂは、タワー１１の外周に沿って配置される。
【００３７】
さらに、図３及び図４に示すように、ヨー旋回座軸受１２の下部のブレーキディスク１６に取り付けられて、ナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂに当接するように構成された第１シール部材３０を備える。第１シール部材３０は、例えば弾性部材で構成される。また、第１シール部材３０は環状に形成され、ブレーキディスク１６の外周側と底２３の開口側縁部２３ｂと間に架け渡されるように設けられる。環状に形成された第１シール部材３０の内周側はブレーキディスク１６の外周側の上面に当接され、第１シール部材３０の内周側は、底２３の開口側縁部２３ｂに当接されてもよい。このように、第１シール部材３０がナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂに対して上方から当接するように配置されることによって、ナセル２０内又はその周辺で発生する漏出油を確実にナセル２０の底２３の凹部２３ａに導くことができる。なお、第１シール部材３０は、ヨー旋回座軸受１２の外輪１２ｂとタワー１１の上端面との間に設けられたブレーキディスク１６に取り付けられてもよい。また、第１シール部材３０は、外輪１２ｂの外周面のうち外歯１３よりも下方の領域に取り付けられてもよい。
【００３８】
また、ナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂと第１シール部材３０とがオーバーラップする領域の少なくとも一部において、開口側縁部は前記タワーの半径方向外方に向かって下る斜面を有する。
このように、開口側縁部２３ｂがタワー１１の半径方向外方に向かって下る斜面を有することにより、ナセル２０内又はその周辺で発生する漏出油が斜面を伝って確実にナセル２０の底２３の凹部２３ａに導くことができる。
【００３９】
さらに、図４及び図５に示すように、第１シール部材３０は、ナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂと第１シール部材３０とに当接する環状の本体部３０ａと、開口側縁部２３ｂに対向する第１シール部材３０の本体部３０ａの表面に設けられた少なくとも一つの突起部３０ｂとを含んでいてもよい。この場合、突起部３０ｂは、耐摩耗コーティングが施されている。
ヨー旋回座軸受１２の下部又はブレーキディスク１６に取り付けられる第１シール部材３０は、ナセル２０のヨー旋回時に、ナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂに対して摺動する。そのため、第１シール部材３０に突起部３０ｂを設けることによって、第１シール部材３０とナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂとが面接触よりも点接触又は線接触することで確実にリークオイルの漏出を防止できる。突起部２３ｂは耐摩耗コーティングされているので、第１シール部材３０とナセル２０の底２３の開口側縁部２３ｂとが摺動しても摩耗し難い構造とすることができる。
【００４０】
さらにまた、第１シール部材３０は、ブレーキディスク１６に対して少なくとも一本のボルト３１によって取り付けられてもよい。例えば、第１シール部材３０は、ブレーキディスク１６の外周に沿って、所定間隔で配置される複数のボルト３１によってブレーキディスク１６に取り付けられる。
その場合、ボルト３１の頭部は第２シール部材３２によって被覆されてもよい。
前記少なくとも一本のボルトの頭部を被覆する少なくとも一つの第２シール部材とをさらに備える。
このように、少なくとも一本のボルト３１によって、ブレーキディスク１６に第１シール部材３０を取り付け、ボルト３１の頭部を第２シール部材３２によって被覆するようにしたので、ボルト穴からリークオイルが風力発電装置１の外部へ漏れ出ることを防止できる。
【００４１】
上記したように、少なくとも一本のボルト３１によって、ブレーキディスク１６に第１シール部材３０を取り付ける場合、ブレーキディスク１６と、ブレーキディスク１６に取り付けられた第１シール部材３０との間をシールするための第３シール部材３３をさらに備えていてもよい。この第３シール部材３３は、ブレーキディスク１６の全周に亘って環状に設けられる。これは、隣り合う２つのボルト３１，３１間における第１シール部材３０の押し付け力が低くなるので、第３シール部材３２によって、ブレーキディスク１６の全周に亘ってブレーキディスク１６と第１シール部材３０との間をシールすることによって、リークオイルの漏出をより一層確実に防止できる。
【００４２】
幾つかの実施形態において、図８に示すように、ナセル２０の底２３は、凹部２３ａに設けられる少なくとも一つのリブ２３ｄを含む。なお、図８は本発明の一実施形態におけるナセルを示す斜視図である。このように、ナセル２０の底２３の凹部２３ａにリブ２３ｄを設けることによって、ナセル２０の底２３の強度を向上させることができる。また、大型の風力発電装置１の場合、ナセルカバー本体２２を複数の部材から構成することが多い。例えば、ナセルカバー本体２２は、メインシャフト５の軸方向に複数に分割された部材２２ａから構成される。複数の部材２２ａは、ナセルカバー本体２２の内側に突出したフランジを有しており、隣り合う部材２２ａのフランジ同士をボルト締結することによってナセルカバー本体２２が組み立てられる。その場合、このフランジに対応して、ナセル２０の底２３にリブ２３ｄを設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、幾つかの実施形態において、図９に示すように、第１シール部材３０は、内周側と外周側との周長差を吸収するための複数のスリット３０ａが内周側に設けられ、この内周側から外周側に向けて傾斜したテーパ状に形成されている。なお、図９は本発明の一実施形態におけるナセルの底を示す斜視図である。このとき、第１シール部材３０は、長手方向に沿った一辺に複数のスリット３０ａを有する矩形の弾性部材を変形させて弾性部材の両端を突き合わせ、一辺が内周側に位置して一辺に対向する辺が外周側に位置する環状体を作ってこれを第１シール部材３０としてもよい。
【００４４】
一実施形態において、ブレーキディスク１６の上面のうち外輪１２ｂによって覆われていない領域に取り付けられた第１シール部材３０を上方からブレーキディスク１６に向けて押さえつけるための環状の押え板をさらに備えてもよい。これにより、ブレーキディスクを軽量化することができる。
【００４５】
ここで、図６及び図７を参照して、他の実施形態に係る風力発電装置１の構成について説明する。図６は本発明の他の実施形態におけるナセル及びタワーの連結部を示す断面図である。図７は図６のヨー旋回座軸受及びその周辺構造を拡大した断面図である。なお、図６及び図７に示す風力発電装置１において、上述した図２〜図４に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図６及び図７に示すように、風力発電装置１は、ナセル２０をヨー旋回させるヨー旋回機構を備えている。ヨー旋回機構は以下の構成を有している。
ナセル台板２１とタワー１１との間には、ヨー旋回座軸受１２が設けられている。ヨー旋回座軸受１２は、ナセル台板２１に固定される内輪１２ａと、タワー上端部１１ａに固定される外輪１２ｂと、内輪１２ａ及び外輪１２ｂの間に介装されるボールベアリング１２ｃとを含む。外輪１２ｂの外周側には外歯１３が設けられている。外歯１３は、ヨー旋回機構のピニオンギア（不図示）と噛み合うように配置される。そして、ヨー旋回機構によってナセル２０がタワー１１に対してヨー旋回するようになっている。
【００４７】
また、風力発電装置１は、ヨー旋回するナセル２０に制動力を付与するためのブレーキ機構を備えている。ブレーキ機構は以下の構成を有している。
タワー上端部１１ａにはブレーキディスク１６が固定されている。ブレーキディスク１６は、タワー上端部１１ａの外周面より外方に突出している。ナセル台板２１には、ブレーキキャリパ１７及びブレーキパッド１８が固定されている。そして、ブレーキキャリパ１７によってブレーキディスク１６の上下面にブレーキパッド１８を押し付けることにより、ナセル２０に制動力を付与するようになっている。
【００４８】
ナセル２０は、ナセル台板２１と、ナセルカバー本体２２と、底２５とを有する。
底２５には、タワー上端部１１ａの外周面に沿って開口２５ｃが形成され、この開口２５ｃの周りに凹部２５ａが設けられている。凹部２５ａの開口側縁部２５ｂは、タワー１１の外周に沿って配置される。
【００４９】
さらに、風力発電装置１は、ブレーキディスク１６に取り付けられて、ナセル２０の底２５の開口側縁部２５ｂに当接するように構成された第１シール部材３０を備える。第１シール部材４０は環状に形成されている。
この実施形態において、ブレーキディスク１６はタワー上端部１１ａの外周面より外方に突出して設けられているので、第１シール部材４０は、ブレーキディスク１６の外周面にボルト４１によって固定される。第１シール部材４０の外周側はナセル２０の底２５の開口側縁部２５ｂに当接している。これにより、ナセル２０がヨー旋回した時に、第１シール部材４０は開口側縁部２５ｂに摺動しながら回転し、ナセル２０とタワー１１との隙間からリークオイルが漏れ出ることを防止できる。
【００５０】
以下、図１及び図２を参照して、一実施形態に係る風力発電装置の建設方法について説明する。
まず、ナセル２０と、ヨー旋回座軸受１２と、ブレーキディスク１６と、第１シール部材３０とを含むナセルユニットを形成する。このナセルユニットの形成は、例えばナセル組立工場等のように、風力発電装置１の設置場所とは離れた場所で実施される。
【００５１】
次いで、風力発電装置１の設置場所に、タワー１１を設置する。タワー１１は、複数の円筒状のシェルが溶接されたタワーセクションを複数接続して構成されてもよい。その場合、タワーセクションを風力発電装置１の設置場所まで運搬し、タワーセクションの上下端に設けられたフランジ同士をボルト締結することによって鉛直方向にタワーセクションを積み重ねる。
タワー１１が設置されたら、風力発電装置１の設置場所に運搬されたナセルユニットを、タワー上端部１１ａに設置する。
【００５２】
また、上記風力発電装置１の建設方法において、上述したように、第１シール部材３０は、長手方向に沿った一辺に複数のスリット３０ａを有する矩形の弾性部材を変形させて弾性部材の両端を突き合わせ、一辺が内周側に位置して一辺に対向する辺が外周側に位置する環状体を作ってこれを第１シール部材３０としてもよい。
【００５３】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、タワー１１の上端部の外周に沿ってナセル２０の底を配置し、ナセル２０の底２３，２５に凹部２３ａ，２５ａを設けたので、ナセル２０内の各種機器から漏出したリークオイルをこの凹部に溜めることができ、風力発電装置１の外部へ漏れ出ることを防止できる。また、ヨー旋回座軸受１２の下部、又は、ブレーキディスク１６に取り付けられて、ナセル２０の底２３，２５の開口側縁部２３ｂ，２５ｂに当接するように構成された第１シール部材３０，４０を備えることにより、ナセル２０がタワー１１に対してヨー旋回しても、第１シール部材３０，４０によって、ナセル２０とタワー１１との間からリークオイルが漏れ出ることを防げる。
また、ブレーキディスク１６又はヨー旋回座軸受１２の下部に第１シール部材３０，４０を取り付けるようにしたので、ナセル２０を製造する工場側で第１シール部材３０，４０の取り付けを完結させることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１              風力発電装置
２              ブレード
３              ハブ
３ａ            ハブカバー
４              ロータ
５              メインシャフト
６              ドライブトレイン
７              油圧ポンプ
８              油圧モータ
９ａ            高圧油ライン
９ｂ            低圧油ライン
１０            発電機
１１            タワー
１１ａ          タワー上端部
１２            ヨー旋回座軸受
１２ａ          内輪
１２ｂ          外輪
１２ｃ          ボールベアリング
１３            外歯
１５            ヨー旋回機構
１５ａ          駆動部
１５ｂ          ピニオンギア
１６            ブレーキディスク
１７            ブレーキキャリパ
１８            ブレーキパッド
２０            ナセル
２１            ナセル台板
２２            ナセルカバー本体
２３，２５      底
２３ａ，２５ａ  凹部
２３ｂ，２５ｂ  開口側縁部
２３ｃ，２５ｃ  開口
３０，４０      第１シール部材
３０ａ          本体部
３０ｂ          突起部
３１，４１      ボルト
３２            第２シール部材
３３            第３シール部材
【要約】
風力発電装置は、タワーと、前記タワーの上端部の外周面に沿って開口が形成され、該開口の周りに凹部が設けられた底を有するナセルと、前記ナセルを旋回自在に前記タワーに支持するためのヨー旋回座軸受と、前記ヨー旋回座軸受の下端面と前記タワーの上端面との間に設けられるブレーキディスクと、前記ヨー旋回座軸受の下部、又は、前記ブレーキディスクに取り付けられて、前記ナセルの前記底の開口側縁部に当接するように構成された第１シール部材とを備える。【図１】
0005614605.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005614605.tif 000008
【図８】
0005614605.tif 000009
【図９】
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