(57)【要約】【課題】  組立作業の安全性を高めることができることは勿論、作業時間の短縮が図れること。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明の風力発電設備の組立方法は、ハブとブレードから成るロータと、該ロータに前記ハブに接続された主軸を介して接続される発電機を少なくとも収納しているナセルと、該ナセルを頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎に固定され、かつ、複数に分割されたタワーとを備えた風力発電設備を組立てるに当たり、前記ナセルとタワーは、台車を使って横向きに組立てられ、この横向き状態の前記ナセルに前記ロータが固定されることを特徴とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブとブレードから成るロータと、該ロータに前記ハブに接続された主軸を介して接続される発電機を少なくとも収納しているナセルと、該ナセルを頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎に固定され、かつ、複数に分割されたタワーとを備えた風力発電設備を組立てるに当たり、
前記ナセルとタワーは、台車を使って横向きに組立てられ、この横向き状態の前記ナセルに前記ロータが固定されることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項２】
ハブとブレードから成るロータと、該ロータに前記ハブに接続された主軸を介して接続される発電機を少なくとも収納しているナセルと、該ナセルを頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎に固定され、かつ、複数に分割されたタワーとを備えた風力発電設備を組立てるに当たり、
複数に分割された前記タワーのそれぞれを横向きに台車に載せ、この状態で前記台車を移動して複数に分割されたそれぞれの前記タワーを連結固定することで前記タワーを横向きに組立てる工程と、前記ナセルを、該ナセルの軸方向が前記タワーの水平方向とは直角方向となるように台車に載せ、この状態で前記台車を移動することで前記ナセルを、横向き状態の前記タワーの最も頂部側のタワーに連結固定する工程と、前記ナセルに、上空から搬送される前記ロータを連結固定する工程とから成ることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記ロータは、前記ハブとブレードの組立を事前に行い、この組立が完了した状態でクレーンで吊上げて前記ナセルの上に移動させ、位置合わせをした後に前記ナセルと連結することを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の風力発電設備の組立方法において、
複数に分割された前記タワー同志及び前記ナセルと横向き状態の前記タワーの最も頂部側のタワーは、前記台車に備えられている位置決め機構により位置決めされた後に連結固定されることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項５】
請求項４に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記台車は車体と荷台からなり、かつ、前記位置決め機構は、前記荷台が車体に対し、ＸＹＺの３つの軸のうち少なくとも２つの軸の移動が可能であることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項６】
請求項４に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記台車は車体と荷台からなり、かつ、前記位置決め機構は、前記荷台が車体に対し、ＸＹＺの３つの軸のうち少なくとも２つの軸に対して回転可能であることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記台車の荷台には支え部が設けられ、該支え部で前記タワー又はナセルが台車の荷台に支持固定されることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記車体には継ぎ手メス部と継ぎ手オス部が設けられ、該継ぎ手メス部と継ぎ手オス部を結合することで前記台車同志が固定されることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれか１項に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記台車の荷台と車体の間に油圧装置が設置され、該油圧装置で、前記荷台の車体に対する高さ及び/又は角度が調整されることを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記油圧装置の下部に油圧モータとガイドが設置され、該油圧モータとガイドで、前記荷台が車体に対して平面の前後左右方向に移動することを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の風力発電設備の組立方法において、
前記油圧モータとガイドの下部の前記車体との間にバネ機構が設置され、該バネ機構で、前記台車の移動時の振動を吸収することを特徴とする風力発電設備の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電設備の組立方法に係り、特に、風力発電設備を構成する各部品を水平に組立てるものに好適な風力発電設備の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備は効率を上げるために年々大型化が進んでいる。特に、土地の面積や周りの状況に対する制約が少ない場所では、５ＭＷ以上の風力発電設備が開発されており、ブレードの長さで約１００ｍ、全体の長さで１５０ｍに近いサイズになってきている。
【０００３】
しかしながら、風力発電設備が大型化されるに伴い、それの運搬するトレーラー等の運搬手段や作業用のクレーン等も大型化され、その費用も増大している上、現地での作業期間が長くなるなど課題も多い。
【０００４】
このようなことから、風力発電設備を構成する各部品を水平に組立てること、即ち、風力発電設備を構成するタワー、ナセル、ハブ及びブレード等の各部品を、低所でクレーン等を用いて水平に組立てることが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、風力発電設備は地面に対し、下から垂直上方向に順々に組み立てるのが一般的であるが、大型の風車になると高さが１００ｍ近く（場合によっては１００ｍを超える）になるため、作業時の危険度が高く、かつ、作業費用が高くなる（高所作業の危険性と大型クレーンのレンタル費用、現地へのクレーン運搬費用、工事事務所の建設費用等作業費用高等）課題がある。また、上記した風力発電設備の組立方法では、現地でしか組立できないが、現地での作業は工場とは異なり、作業設備などの準備も不足しているため、工事期間が長くなる上、安全設備も不足するため、作業の危険度も高い。
【０００７】
しかしながら、上述した点を改善しようと、風力発電設備を構成する各部品を低所でクレーン等を用いて水平に組立作業を行う特許文献１では、各部品の全ての搬送にクレーンを使用していることから安全性に疑問があり、また、各部品を載置する作業台が必要であることから費用と時間がかかるため、この点の改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、組立作業の安全性を高めることができることは勿論、作業時間の短縮が図れる風力発電設備の組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の風力発電設備の組立方法は、上記目的を達成するために、ハブとブレードから成るロータと、該ロータに前記ハブに接続された主軸を介して接続される発電機を少なくとも収納しているナセルと、該ナセルを頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎に固定され、かつ、複数に分割されたタワーとを備えた風力発電設備を組立てるに当たり、前記ナセルとタワーは、台車を使って横向きに組立てられ、この横向き状態の前記ナセルに前記ロータが固定されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の風力発電設備の組立方法は、上記目的を達成するために、ハブとブレードから成るロータと、該ロータに前記ハブに接続された主軸を介して接続される発電機を少なくとも収納しているナセルと、該ナセルを頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎に固定され、かつ、複数に分割されたタワーとを備えた風力発電設備を組立てるに当たり、複数に分割された前記タワーのそれぞれを横向きに台車に載せ、この状態で前記台車を移動して複数に分割されたそれぞれの前記タワーを連結固定することで前記タワーを横向きに組立てる工程と、前記ナセルを、該ナセルの軸方向が前記タワーの水平方向とは直角方向となるように台車に載せ、この状態で前記台車を移動することで前記ナセルを、横向き状態の前記タワーの最も頂部側のタワーに連結固定する工程と、前記ナセルに、上空から搬送される前記ロータを連結固定する工程とから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、組立作業の安全性を高めることができることは勿論、作業時間の短縮が図れる効果があり、この種、風力発電設備を組立てるには非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の組立方法が適用される風力発電設備を示す図である。
【図２】本発明の風力発電設備の組立方法に用いられる台車でタワーを支持している状態を示す正面図と側面図である。
【図３】本発明の風力発電設備の組立方法に用いられる台車の位置決め機構の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の風力発電設備の組立方法に用いられる台車の全体構成を示す図である。
【図５】本発明の風力発電設備の組立方法におけるタワーの組立作業を説明するための図である。
【図６】図５の状態のタワーにナセルを組立てる作業を説明するための図である。
【図７】本発明の風力発電設備の組立方法を説明するフロー図である。
【図８】図６の状態のナセルにロータを組立てる作業を説明するための図である。
【図９】本発明の組立方法により風力発電設備の組立が全て完了した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の風力発電設備の組立方法について説明する。なお、符号は、各図において同一構成部品は同符号を使用する。
【実施例１】
【００１４】
まず、本発明の実施例を説明する前に、本発明の風力発電設備の組立方法が適用される風力発電設備について、図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示す如く、風力発電設備は、ハブ１とブレード２から成るロータ３と、このロータ３に、ハブ１に接続された主軸４を介して接続される増速器５及び発電機６を少なくとも収納しているナセル７と、このナセル７を頂部に支持し、その頂部とは反対側が基礎８に固定され、かつ、複数に分割されたタワー９（本実施例では、第１セクションタワー９Ａ、第２セクションタワー９Ｂ、第３セクションタワー９Ｃに３分割されている）とから概略構成されている。
【００１６】
そして、本実施例では、上記構成の風力発電設備を組立てるに当たり、ナセル７とタワー９は、後述する台車を使って横向きに組立てられ、この横向き状態のナセル７にロータ３が固定されることを特徴とする。
【００１７】
より具体的には、上記構成の風力発電設備を組立てるに当たり、複数に分割されたタワー９のそれぞれ（第１セクションタワー９Ａ、第２セクションタワー９Ｂ、第３セクションタワー９Ｃ）を横向きに台車に載せ、この状態で台車を移動して複数に分割されたそれぞれの第１セクションタワー９Ａ、第２セクションタワー９Ｂ、第３セクションタワー９Ｃを連結固定することでタワー９を横向きに組立てる工程と、ナセル７を、このナセル７の軸方向がタワー９の水平方向とは直角方向となるように台車に載せ、この状態で台車を移動することでナセル７を、横向き状態のタワー９の最も頂部側の第３セクションタワー９Ｃに連結固定する工程と、ナセル７に、上空から搬送されるロータ３を連結固定する工程とから成ることを特徴とするものである。
【００１８】
次に、本実施例の風力発電設備の組立方法に用いられる台車１０について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００１９】
図２の（ａ）及び（ｂ）は、第１セクションタワー９Ａが本発明の組立方法で用いられる第１の台車１０Ａに支持固定された状態を示す（詳細は後述する）。
【００２０】
上記した台車１０は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、荷台１１と車体１２に分けられ、荷台１１は車体１２に対し、ＸＹＺの３つに軸のうち少なくとも２軸以上（本実施例では、左右（Ｘ方向）、前後（Ｙ方向）、上下（Ｚ方向）の３方向）の移動が可能であると共に、ＸＹＺに３つの軸に対し、少なくとも２つ以上（本実施例では、図３の（ｃ）及び（ｄ）に示す矢印Ｒ方向）の軸に対して回転（角度変更）可能となって位置決め機構を構成している。
【００２１】
この位置決め機構により、車体１２が別の台車１０の車体１２と連結固定された後に、荷台１１に乗っている部品（例えば、タワー９）の位置を微調整できるようになっている。また、荷台１１には、部品を固定するための支え部１３があり、この支え部１３は、図３の（ａ）のように、レール（図示せず）上を左右（Ｘ方向）に移動するようになっており、部品（例えば、タワー９）の位置を微調整して支持固定することが可能になっている。
【００２２】
更に、図３の（ｅ）、（ｆ）に示すように、車体１２には、継ぎ手メス部１４と継ぎ手オス部１５を備えており、この継ぎ手メス部１４と継ぎ手オス部１５を結合することにより、隣接する台車１０間を固定できるようになっている。継ぎ手メス部１４には、図３の（ｆ）に示すように、継ぎ手オス部１５を固定するためのピン穴１６が複数設置されており、隣接する２台の台車１０に載せた部品（例えば、タワー９）の位置に合わせて固定することが可能となっている。また、荷台１１と車体１２の間には、図３の（ｄ）に示すように、バネ機構１７が設置されており、台車１０のまま移動させる際の振動による風力発電設備に荷重が加わることを軽減できるようになっている。
【００２３】
更に、台車１０は、図４に示すように、車体１２と荷台１１の間に油圧装置１８が設置されており、油圧装置１８の力により荷台１１を車体１２に対し、動かす仕組みとなっている。
【００２４】
本実施例では、油圧装置１８は荷台１１と車体１２の間に４箇所設置され、しかも、高さ方向に対し個別に動くようになっており、荷台１１の車体１２に対する高さ調整と角度調整を可能にしている。また、油圧装置１８の下部には、油圧モータ（図示せず）とガイド１９が設置され、荷台１１を車体１２に対して、平面の前後左右の４方向に移動可能になっている。また、油圧モータとガイド１９の下部の車体１２との間には、バネ機構１７が設置されており、このバネ機構１７により、車体１２の振動、衝撃が荷台１１に伝わる際の力を低減することが可能になっている。
【００２５】
次に、本実施例の風力発電設備の組立方法の作業手順を、図５乃至図９を用いて詳細に説明する。
【００２６】
先ず、第１の台車１０Ａに第１セクションタワー９Ａを横向き（円筒の軸方向が水平に近くなる方向）に固定（図７のステップ１）し、第２の台車１０Ｂに第２セクションタワー９Ｂを横向きに固定（図７のステップ２）する。この際には、図５の（ａ）のように、第１セクションタワー９Ａ又は第２セクションタワー９Ｂの一部が、第１の台車１０Ａ又は第２の台車１０Ｂの車体１２に対し外側に突出するように配置し、支え部１３にて左右から線で支え、自重により動かないように固定する。
【００２７】
次に、固定した第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂを載せたそれぞれの第１の台車１０Ａと第２の台車１０Ｂを移動し、図５の（ｂ）のように、第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂの接続部を向い合せたら、第１の台車１０Ａと第２の台車１０Ｂの位置決め機構で、第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂの位置を合わせ（図７のステップ３）、その上で、図５の（ｃ）のように、第１の台車１０Ａと第２の台車１０Ｂを連結固定（図７のステップ４）し、その後に、位置決め機構で荷台１１を動かし、第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂの位置の微調整を行った後、第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂを連結（図７のステップ５）する。
【００２８】
次に、第３の台車１０Ｃに第３セクションタワー９Ｃを横向きに固定（図７のステップ６）し、固定した第３セクションタワー９Ｃを載せた第３の台車１０Ｃを移動し、図５の（ｄ）のように、第２セクションタワー９Ｂと第３セクションタワー９Ｃの接続部を向い合せたら、第２の台車１０Ｂと第３の台車１０Ｃの位置決め機構で、第２セクションタワー９Ｂと第３セクションタワー９Ｃの位置を合わせ（図７のステップ７）、その上で、第２の台車１０Ｂと第３の台車１０Ｃを連結固定（図７のステップ８）し、その後に、位置決め機構で荷台１１を動かし、第２セクションタワー９Ｂと第３セクションタワー９Ｃの位置の微調整を行った後、第２セクションタワー９Ｂと第３セクションタワー９Ｃを連結（図７のステップ９）する。
【００２９】
このようにして、第１セクションタワー９Ａと第２セクションタワー９Ｂ及び第３セクションタワー９Ｃを連結して組立てたタワー９の状態を図５の（ｅ）に示す。
【００３０】
このようにタワー９を横向きで組立てることにより、大きなクレーンの占有時間を短縮できると共に、高所でのタワー９間の連結作業を地上で行うことが可能となり、作業時間短縮と共に作業の安全性を高めることが可能となる。
【００３１】
次に、図６の（ａ）のように、ナセル７は組立が完了した後、クレーン２０で吊られ、タワー９の近くに止めた第４の台車１０Ｄに、ナセル７の軸方向がタワー９の水平方向とは直角方向となるように載せ（図７のステップ１０）固定する。ナセル７を第４の台車１０Ｄに固定した後は、クレーン２０を外すこともできるが、転倒防止のため、そのまま使用することが望ましい。
【００３２】
次に、図６の（ｂ）のように、ナセル７を載せた第４の台車１０Ｄも同じく、ナセル７と第３セクションタワー９Ｃの位置を合わせ（図７のステップ１１）、両者の位置を合わせたら、ナセル７を固定している第４の台車１０Ｄと第３セクションタワー９Ｃを固定している第３の台車１０Ｃと連結固定（図７のステップ１２）する。その後に、荷台１１を動かし、位置の微調整を行った後、ナセル７を第３セクションタワー９Ｃと連結（図７のステップ１３）する。図６の（ｂ）に、ナセル７をタワー９に組立てた後の状態を示す。
【００３３】
このようにナセル７を横向きで組立てることにより、高所での連結作業を地上で行うことが可能となり、作業時間短縮と共に作業の安全性を高めることが可能となる。
【００３４】
次に、図６の（ｂ）の状態からロータ３を組立てる状況を図８に示す。ロータ３はハブ１とブレード２の組立を事前に行い、この組立が完了したら図８に示すように、ロータ３をクレーン２０で吊上げ、ナセル７の上に移動させ、ロータ３とナセル７の位置合わせ行い（図７のステップ１４）、その後にロータ３をナセル７と連結（図７のステップ１５）する。
【００３５】
なお、ハブ１を組立てた後、ブレード２を一枚ずつ組立てることも可能であるが、ブレード２を別々に組立てる際には、バランスを取るための対策や支え部材などが多く必要であるが、ブレード２が組立てられたハブ１を一度に載せることにより、バランス合わせや支え部材などの必要がなく、簡単に組立てるが可能となる。
【００３６】
最後に、図９のように、風力発電設備の組立が全て完了した後は、風力発電設備を構成する各部品が、連結された第１の台車１０Ａ、第２の台車１０Ｂ、第３の台車１０Ｃ、第４の台車１０Ｄのそれぞれに載せられたままで所定の場所まで移動（図７のステップ１６）できる。
【００３７】
また、風力発電設備の組立は、港付近にて実施した後、各部品を連結された第１の台車１０Ａ、第２の台車１０Ｂ、第３の台車１０Ｃ、第４の台車１０Ｄに載せたまま大型クレーンが設置された港まで運送し、船舶などに載せることも可能である。
【００３８】
更に、本実施例の風力発電設備は、ダウンウィンド型（風方向に対し、ブレード２がナセル７の背後に配置される風力発電設備）で、コーニング付（ブレードの撓み：風が強くなると風の流れ方向にブレード２が撓み風圧を受けることで風圧を下げる構造）であるため、ナセル７に対しブレード２が上に位置されることにより、地面やタワー９への接触の危険性が低くなり、より安全に運送を行うことが可能となる。
【００３９】
このような本実施例の組立方法とすることにより、風力発電設備の組立作業の安全性を高めることができることは勿論、作業時間の短縮が図れる効果がある。
【００４０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ハブ、２…ブレード、３…ロータ、４…主軸、５…増速器、６…発電機、７…ナセル、８…基礎、９…タワー、９Ａ…第１セクションタワー、９Ｂ…第２セクションタワー、９Ｃ…第３セクションタワー、１０…台車、１０Ａ…第１の台車、１０Ｂ…第２の台車、１０Ｃ…第３の台車、１０Ｄ…第４の台車、１１…荷台、１２…車体、１３…支え部、１４…継ぎ手メス部、１５…継ぎ手オス部、１６…ピン穴、１７…バネ機構、１８…油圧装置、１９…ガイド、２０…クレーン。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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