(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体（２）の上端位置において該塔本体（２）の鉛直軸心（Ｃ）周りに回動可能な機械室（１）を備えた風力発電機の機械室回動固定装置であって、機械室固定時に上記塔本体（２）の上端の平面状被当接面（３）を押圧して該機械室の回動を抑止し機械室回動時に該被当接面（３）への押圧を解除する押圧手段（４）を備え、かつ、上記押圧手段（４）は、上記被当接面（３）に当接する摩擦部材（７）と、該摩擦部材（７）を該被当接面（３）側に弾発部材（９）により押圧するピストン部材（８）と、該弾発部材（９）の弾発力に抗して該ピストン部材（８）を移動させ該摩擦部材（７）を該被当接面（３）から離間させる推力発生手段（10）と、を備え、上記ピストン部材（８）は球面摺接部（11ａ）及び平面摺接部（11ｂ）を介して上記摩擦部材（７）を押圧するよう構成したことを特徴とする風力発電機の機械室回動固定装置。
【請求項２】
塔本体（２）の上端位置において該塔本体（２）の鉛直軸心（Ｃ）周りに回動可能な機械室（１）を備えた風力発電機の機械室回動固定装置であって、上記塔本体（２）の上端に上記鉛直軸心（Ｃ）を中心とした大径歯車（５）を固着し、機械室固定時に該大径歯車（５）の上平面部の被当接面（３）を押圧して該機械室の回動を抑止し機械室回動時に該被当接面（３）への押圧を解除する押圧手段（４）を備え、かつ、上記押圧手段（４）は、上記被当接面（３）に当接する摩擦部材（７）と、該摩擦部材（７）を該被当接面（３）側に弾発部材（９）により押圧するピストン部材（８）と、該弾発部材（９）の弾発力に抗して該ピストン部材（８）を移動させ該摩擦部材（７）を該被当接面（３）から離間させる推力発生手段（10）と、を備え、上記ピストン部材（８）は球面摺接部（11ａ）及び平面摺接部（11ｂ）を介して上記摩擦部材（７）を押圧するよう構成したことを特徴とする風力発電機の機械室回動固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電機の機械室回動固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電機は、塔本体の上端位置（最上端）において、風車と風車の回転軸に連結された発電機とを備えた機械室（ナセル）が配設されている。この機械室は風車を常に風上に向けるために鉛直軸心廻りに回動可能となっており、風向計等によって風向きを感知して、風向きが一定の角度を越える変化をしたときは回動手段（モーター）により自動的に機械室全体を回動させている。また、機械室が勝手に（不要に）回動しないよう回動固定手段により機械室が所定の向きに位置保持されている。
【０００３】
回動手段は、塔本体の上端に鉛直軸心を中心とした大径の歯車を固着し、その大径歯車に噛み合う機械室側の鉛直軸ピニオンをモーターによって回転駆動させて、機械室を鉛直軸心廻りに回動させている。
また、従来の回動固定手段は回動する機械室側に取着されている。この回動固定は、機械室床部下面側に設けたスプリングにより摩擦部材が、大径歯車の側面である水平面を常時強く押圧し、摩擦部材の摩擦力により回動を抑制することにより行っている。従って、回動手段が作動（機械室が回動）している時も、この回動固定手段による押圧力は常に作用しており、ブレーキがかかった状態において強制的に回動手段により機械室を回動させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回動手段（モーター）は、常時制動力（ブレーキ力）を受けながら強制的に駆動するため、大径歯車の被当接面（側面）と摩擦部材との間でスキット現象が生じ、これが振動・騒音を発生させる。この騒音は、機械室内や空洞である塔本体の内部でさらに増幅され、大きな騒音を発生させることとなる。従って、風力発電機設置場所周辺の広範囲の地域に渡ってその騒音が響きわたり、人に不快感を与え、人体及び牧畜等の周辺で行われている産業にも多大な悪影響を与え、周辺環境を著しく悪化させるおそれがある。また、回動手段の歯車の破損や、無駄に大きな駆動力（モーター）が必要であり、機械的に問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、機械室を、塔本体に対して確実かつ安全に位置保持させると共に、機械室を回動させる際にはスムーズに機械室を回動させる状態を得ることができる風力発電機の機械室回動固定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る風力発電機の機械室回動固定装置は、塔本体の上端位置において該塔本体の鉛直軸心周りに回動可能な機械室を備えた風力発電機の機械室回動固定装置であって、機械室固定時に上記塔本体の上端の平面状被当接面を押圧して該機械室の回動を抑止し機械室回動時に該被当接面への押圧を解除する押圧手段を備え、かつ、上記押圧手段は、上記被当接面に当接する摩擦部材と、該摩擦部材を該被当接面側に弾発部材により押圧するピストン部材と、該弾発部材の弾発力に抗して該ピストン部材を移動させ該摩擦部材を該被当接面から離間させる推力発生手段と、を備え、上記ピストン部材は球面摺接部及び平面摺接部を介して上記摩擦部材を押圧するよう構成したものである。
【０００７】
また、塔本体の上端位置において該塔本体の鉛直軸心周りに回動可能な機械室を備えた風力発電機の機械室回動固定装置であって、上記塔本体の上端に上記鉛直軸心を中心とした大径歯車を固着し、機械室固定時に該大径歯車の上平面部の被当接面を押圧して該機械室の回動を抑止し機械室回動時に該被当接面への押圧を解除する押圧手段を備え、かつ、上記押圧手段は、上記被当接面に当接する摩擦部材と、該摩擦部材を該被当接面側に弾発部材により押圧するピストン部材と、該弾発部材の弾発力に抗して該ピストン部材を移動させ該摩擦部材を該被当接面から離間させる推力発生手段と、を備え、上記ピストン部材は球面摺接部及び平面摺接部を介して上記摩擦部材を押圧するよう構成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００９】
図１は、本発明の風力発電機全体の側面図を示したものであり、地面から鉛直状に立設した塔本体２の上端位置（最上端部）において、風車12（翼）と風車12の回転軸に連結（直結）された発電機13とを備えた機械室１（ナセル）が配設されている。図２は、機械室１の一部断面の側面図であり、この機械室１は、風車12を常に風上に向けるために塔本体２の鉛直軸心Ｃ廻りに回動可能となっており、機械室１の上部位置に配設した風向計14によって風向きを検知し、風向きが一定の角度を越える変化をしたときに、図２の機械室１に備えた回動手段15により自動的に機械室１全体を回動させている。また、機械室１を回動させないときは、機械室１が不要に回動しないよう機械室回動固定装置（押圧手段４）により、機械室１を所定の向きに位置保持させている。
なお、機械室１は機械室１と塔本体２との間に設けた図示省略のガイド部材により、塔本体２の天端に回動可能に保持されている。
【００１０】
図３は、機械室１及び塔本体２の天端部を示す平面図である。回動手段15は次のように構成されている。塔本体２の上端（水平面部）に鉛直軸心Ｃを中心とした大径歯車５を固着する。機械室１の床部17は、この大径歯車５の側面に対面するように支持されている。そして、床部17には、鉛直軸心Ｃ方向に回転軸心を有する軸受部材（図示省略）を備え、この軸受部材により回動自在に支持されるとともに床部17を上下に貫通する回動軸（図示省略）が配設されている。回動軸の一端（下部側）に、大径歯車５に噛み合う小径歯車６を配設し、他端（上部側）に、減速機（図示省略）及びモーター16を連結させる。即ち、床部17を挟んで機械室１の内部にモーター16を配設し、機械室１の外部に小径歯車６が配設されている。
【００１１】
そして、小径歯車６を機械室１内に設けたモーター16によって回転駆動させることにより、小径歯車６が大径歯車５の外周を（遊星）回転して、モーター16と小径歯車６と共に機械室１が鉛直軸心Ｃ廻りに回動している。
なお、モーター16の回転は、正逆方向自在で、その運転は風向計14の信号により、図示省略の機械室１内の制御装置により制御され、風向きに対応させて機械室１を左右に回動させる。
【００１２】
図４は、機械室回動固定装置の押圧手段４の正面図であり、この押圧手段４は、図２と図３と図４に示すように、大径歯車５の上面（側面）に対応するよう円周方向に複数台、機械室１の床部17にボルト・ナット等の締結手段18により取着されている。即ち、大径歯車５上面側に水平面部を形成して被当接面３とし、この被当接面３を押圧可能とするよう押圧手段４が機械室１の床部17に一部貫通状に取着されている。
なお、押圧手段４の配設位置（被当接面３）は、図３に示すように、大径歯車５の歯部近傍の側面部に対応する位置が好ましい。
【００１３】
押圧手段４について詳しく説明する。図５は機械室固定時（摩擦部材７の押圧時）の押圧手段４の側部断面図であって、押圧手段４の摩擦部材７が、大径歯車５の上平面部の被当接面３を押圧して、機械室１の回動を抑止した状態である。また、図６は機械室回動時（摩擦部材７の離間時）の押圧手段４の側部断面図であって、押圧手段４の摩擦部材７が被当接面３への押圧を解除した状態を示している。
【００１４】
押圧手段４は、機械室１の床部17に締結手段18により取着されたベース部材19と、ベース部材19から上方に４本のタイロッド20…を介在させて所定間隔を設けて配設したトッププレート21と、ベース部材19に内挿され鉛直方向に移動可能なピストン部材８と、ピストン部材８を弾発付勢して大径歯車５の被当接面３側（下方）に押圧力を生じさせる圧縮コイルバネ等の弾発部材９と、を備えている。
さらに、押圧手段４は、大径歯車５の被当接面３に当接する摩擦部材（パッド）７と、摩擦部材７の上部側を保持する保持体（パッドシュー）22と、保持体22の上面側の水平面に載置され水平方向摺動可能な球面座11と、を備えている。そして、ピストン部材８の下端面は、球面座11の上面側である球面摺接部11ａに面接触されており、摩擦部材７と保持体22と球面座11とピストン部材８とは連結され、これらは共に上下に昇降することができる。
【００１５】
そして、図５に示すように、通常時（機械室固定時）には、弾発部材９によりピストン部材８が被当接面３側に弾発付勢され、その弾発力により、摩擦部材７は被当接面３を押圧し、機械室１の回動をその摩擦力により抑止している。
【００１６】
さらに、ピストン部材８とベース部材19とは流体（油圧）シリンダー装置としており、ピストン部材８の上半分がピストンヘッド８ａ、下半分がピストンロッド８ｂを構成し、ベース部材19がシリンダーチューブを構成している。そして、ピストン部材８とベース部材19とは、密嵌状に挿着されており、ピストン部材８のヘッド８ａ下面と、ベース部材19のチューブ凹孔の上面19ａとの間に空間部23を形成している。そして、この空間部23に流体（作動油）を充填・加圧させ、ピストン部材８を鉛直上向きに移動させる推力発生手段10を有している。推力発生手段10は、機械室１内に配設し油圧を発生させる図示省略の油圧ユニットと油圧配管を有し、油圧配管の下流側がベース部材19に接続され、空間部23に流体を供給し、空間部23の高さ方向の高さを拡大させる。
【００１７】
ピストン部材８とベース部材19との側方摺接面には、推力発生手段10による流体をシールする部材等が備えられている。具体的に説明するとベース部材19には上部位置から環状の溝を４条設け、Ｏリング等の第１パッキン24、第２パッキン25、ウェアリング26、ダストシール27が装着されている。
【００１８】
従って、弾発部材９により摩擦部材７が被当接面３を押圧している状態から、図６に示すように、推力発生手段10により、弾発部材９の弾発力に抗してピストン部材８を上方へ移動させ、摩擦部材７を被当接面３から離間させることができる。即ち、機械室回動時には、ピストン部材８を上方へ移動させることにより、摩擦部材７の被当接面３への押圧を解除することができる。
機械室固定時、ピストン部材８の上端面とトッププレート21の下端面との間に図５に示すような所定間隔ｅを設けているが、押圧解除の際に、ピストン部材８の上端面がトッププレート21の下端面に当接する。即ち、トッププレート21がストッパーの役割を有し、ピストン部材８のストロークを制御できる。
【００１９】
次に、図７に押圧手段４の摩擦部材７部の詳細図を示す。
摩擦部材７と保持体22と球面座11とピストン部材８とは、シューボルト28と弾性材29により上下方向に連結されている。また、保持体22はベース部材19の下半分の筒状ガイド部19ｂに挿入されガイドされている。そして、ピストン部材８は、球面座11の上面側の球面摺接部11ａに面接触して、球面座11と保持体22を介して摩擦部材７を押圧している。従って、図７に示すように、水平面の被当接面３（大径歯車５）を押圧する平板状の摩擦部材７の鉛直軸心Ｉとピストン部材８の軸心Ｊとは、撓み角を有することができる（可撓機構）。
【００２０】
さらに、球面座11の下面側は平面摺接部11ｂを形成し、保持体22の上面側と水平方向摺動可能に接触している。そして、球面座11の側面と保持体22の筒状の脱落防止壁22ｂとの間に隙間ｄを備えている。これにより、摩擦部材７は（保持体22と共に）ピストン部材８に対して軸心ズレを有することができる。即ち、摩擦部材７がピストン部材８に対して、水平方向移動できるよう（夫々の軸心Ｉ，Ｊが非同一線上配置可能に）構成されている（スライド機構）。
【００２１】
これら可撓機構とスライド機構は、機械室固定時において、機械室１に生ずる外力の影響を押圧手段４内部に及ぼさないものである。即ち、機械室固定時には、機械室１に、風車12の回転による振動や機械室１自体が受ける風力により回動方向左右に揺動しようとする力（外力）が繰り返し作用する。この時、機械室１に対して摩擦部材７が剛結されていると、摩擦部材７の摩擦力が強く、この外力がピストン部材８とベース部材19の接触面にそのまま負荷される。しかし、本発明の構成によれば、球面座11の球面及び水平面で摺動させることによりその力を逃がすことができる。そして、機械室固定時において図７に示すように、ピストン部材８は摩擦部材７に対して傾いた姿勢でも押圧することができ、過大な外力をピストン部材８に与えることがない。従って、ピストン部材８とベース部材19との間に無理な力を作用させることがなく、上記のシール部材等を傷つけたりすることがない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２３】
（請求項１によれば）押圧手段４の進退動作により、押圧手段４と塔本体２側の被当接面３との間に振動・騒音を発生させることがなく、風力発電機設置場所周辺の環境を悪化させることがない。
機械室１の位置保持（回動固定）を適切に行うことができ、さらに、被当接面３への当接を解除することで機械室１の回動をスムーズにし、駆動系統を構成する歯車等に過負荷や有害な振動を与えず、これらの破損を防ぐことが可能である。
また、動力を与えることなく、弾発部材９により摩擦部材７を塔本体２側の被当接面３に押圧して機械室１を位置保持させることができる。さらに、推力発生手段10により容易にその押圧を解除させることができ、これら構成・操作は極めて簡単である。
また、機械室固定時において、風車12の回転による振動や風圧による力が機械室１に繰り返し作用し、被当接面３に当接する摩擦部材７とピストン部材８の軸心が撓み角を有するような力等が発生しても、球面摺接部11ａ及び平面摺接部11ｂによりその力を逃がし、押圧手段４の押圧力を被当接面３に作用させることができる。従って、ピストン部材８の関係部材（ピストン部材８のシール材など）に、過度の力を及ぼすことがないため、構成部品を破損させることがない。
【００２４】
（請求項２によれば）押圧手段４の進退動作により、押圧手段４と塔本体２側の被当接面３との間に振動・騒音を発生させることがなく、風力発電機設置場所周辺の環境を悪化させることがない。
機械室１の位置保持（回動固定）を適切に行うことができ、さらに、被当接面３への当接を解除することで機械室１の回動をスムーズにし、駆動系統を構成する歯車等に過負荷や有害な振動を与えず、これらの破損を防ぐことが可能である。
また、動力を与えることなく、弾発部材９により摩擦部材７を塔本体２側の被当接面３に押圧して機械室１を位置保持させることができる。さらに、推力発生手段10により容易にその押圧を解除させることができ、これら構成・操作は極めて簡単である。
また、機械室固定時において、風車12の回転による振動や風圧による力が機械室１に繰り返し作用し、被当接面３に当接する摩擦部材７とピストン部材８の軸心が撓み角を有するような力等が発生しても、球面摺接部11ａ及び平面摺接部11ｂによりその力を逃がし、押圧手段４の押圧力を被当接面３に作用させることができる。従って、ピストン部材８の関係部材（ピストン部材８のシール材など）に、過度の力を及ぼすことがないため、構成部品を破損させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の風力発電機の実施の一形態を示す側面図である。
【図２】  機械室を示す一部断面側面図である。
【図３】  機械室及び塔本体天端の平面断面図である
【図４】  押圧手段の実施の一形態を示す正面図である。
【図５】  押圧手段の側部断面図である。
【図６】  他の状態にある押圧手段の側部断面図である。
【図７】  押圧手段の要部を示す側部断面図である。
【符号の説明】
１  機械室
２  塔本体
３  被当接面
４  押圧手段
５  大径歯車
７  摩擦部材
８  ピストン部材
９  弾発部材
10  推力発生手段
11ａ  球面摺接部
11ｂ  平面摺接部
Ｃ  鉛直軸心
【図１】
0003660619.tif 000002
【図２】
0003660619.tif 000003
【図３】
0003660619.tif 000004
【図４】
0003660619.tif 000005
【図５】
0003660619.tif 000006
【図６】
0003660619.tif 000007
【図７】
0003660619.tif 000008