(57)【要約】【課題】軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具、波力発電装置において、軸受を容易に交換可能とすることで作業性の向上を可能とする。【解決手段】ジンバルケーシング３１内で軸受５７により回転自在に支持されたフライホイール２２の軸端に軸受交換用治具１０１を連結する工程と、軸受５７を取外して軸受交換用治具１０１へ移動する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を配置する工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を解除する工程とを設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内で軸受により回転自在に支持された回転子の軸端に軸受取外用治具を連結する工程と、
前記軸受を取外して前記軸受取外用治具へ移動する工程と、
前記ケーシングと前記回転子との間に前記軸受に代えて支持部材を配置する工程と、
前記回転子に対する前記軸受取外用治具の連結を解除する工程と、
を有することを特徴とする軸受取外方法。
【請求項２】
前記軸受は、リング形状をなす軸受フォルダの内側に固定されており、前記軸受を前記軸受フォルダと共に前記軸受取外用治具へ移動して取外すことを特徴とする請求項１に記載の軸受取外方法。
【請求項３】
前記軸受フォルダは、外周部が前記ケーシングに嵌合しており、押上げボルトを前記軸受フォルダに螺合すると共に前記ケーシングに押し当てて前記ケーシングにおける前記軸受フォルダの嵌合を解除することを特徴とする請求項２に記載の軸受取外方法。
【請求項４】
前記支持部材を前記ケーシングと前記回転子における支持軸との間に介装することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の軸受取外方法。
【請求項５】
前記軸受取外用治具を回転しながら前進させることで、先端部を前記回転子の軸端に連結することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の軸受取外方法。
【請求項６】
前記軸受取外用治具へ移動した前記軸受を基台に仮固定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の軸受取外方法。
【請求項７】
ケーシング内で軸受により回転自在に支持された回転子の軸端に軸受交換用治具を連結する工程と、
前記軸受を取外して前記軸受交換用治具へ移動する工程と、
前記ケーシングと前記回転子との間に前記軸受に代えて支持部材を配置する工程と、
前記回転子に対する前記軸受交換用治具の連結を解除する工程と、
前記軸受交換用治具から前記軸受を取外して交換用軸受を装着する工程と、
前記回転子の軸端に前記軸受交換用治具を再連結する工程と、
前記ケーシングと前記回転子との間から前記支持部材を取外す工程と、
前記交換用軸受を前記軸受交換用治具から前記回転子へ移動させて取付ける工程と、
前記回転子に対する前記軸受交換用治具の連結を再解除する工程と、
を有することを特徴とする軸受交換方法。
【請求項８】
所定の位置に設置可能な基台と、
前記基台に水平方向に移動自在に支持されると共に軸受を保持可能な連結治具と、
前記連結治具の先端部を回転子の軸端に連結可能な連結部と、
を有することを特徴とする軸受交換用治具。
【請求項９】
前記連結治具は、前記基台に螺合支持されることを特徴とする請求項８に記載の軸受交換用治具。
【請求項１０】
前記連結治具に保持された前記軸受を前記基台に仮固定する仮固定具が設けられることを特徴とする請求項８または９に記載の軸受交換用治具。
【請求項１１】
浮体と、
前記浮体に鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、
前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により一対の軸受により回転自在に支持されるフライホイールと、
前記フライホイールの軸端部に設けられる軸受交換用治具連結部と、
前記フライホイールを回転可能なモータと、
前記ジンバルの回転により発電可能な発電機と、
を有することを特徴とする波力発電装置。
【請求項１２】
水平方向に対して鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、
前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により一対の軸受により回転自在に支持されるフライホイールと、
前記フライホイールの軸端部に設けられる軸受交換用治具連結部と、
前記フライホイールを回転可能なモータと、
を有することを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子が軸受によりケーシング内に回転自在に支持される回転機械にて、軸受を交換するための軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具、そして、この軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具を適用することができる波力発電装置及び回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、深刻化する地球環境問題やエネルギ不足の観点から波力発電が注目されている。この波力発電の一方式として、海上の浮体の揺れを受け止め、そのエネルギを利用して発電を行う波力発電装置が提案されている。
【０００３】
この波力発電装置は、発電機と、制御部と、ジンバル軸を有するジンバルと、このジンバル中にジンバル軸に対して直交するように配置されたスピン軸に取付けられるフライホイールと、このフライホイールを回転可能なスピンモータとを備えたものである。従って、波の運動エネルギにより浮体が揺動することでジンバルが回転し、ジンバル軸に増速機を介して接続された発電機が発電することができる。
【０００４】
このような波力発電装置としては、例えば、下記特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。この特許文献１の波力発電装置は、水平のホイール支持軸が中空のジンバルを貫通し、端部が軸受により回転自在に支持され、このホイール支持軸にフライホイールが固定されて構成されている。また、特許文献２の波力発電装置は、コントロールモーメントジャイロに水平なスピン軸を設け、このスピン軸にフライホイールが回転自在に支持されて構成されている。
【０００５】
上述した波力発電装置では、例えば、フライホイールは、軸方向における各端部がそれぞれ軸受によりジンバル内に回転自在に支持されており、モータにより回転可能となっている。このフライホイールは、発生するモーメントにより軸受に作用する荷重が大きいことから、所定の運転期間ごとに軸受の交換が必要となる。なお、軸受の交換装置としては、下記特許文献３に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９０７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７３３２号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
波力発電装置は、洋上に浮かべて波のエネルギを利用して発電を行うものであることから、軸受を交換する場合、浮体から波力発電装置本体を取外し、陸上で軸受を交換するのが一般的である。ところが、このような軸受の交換方法では、浮体からの波力発電装置本体の取外し作業や取付け作業に長時間を要してしまい、軸受交換作業の作業効率が良くない。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、軸受を容易に交換可能とすることで作業性の向上を可能とする軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具、波力発電装置及び回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の軸受取外方法は、ケーシング内で軸受により回転自在に支持された回転子の軸端に軸受取外用治具を連結する工程と、前記軸受を取外して前記軸受取外用治具へ移動する工程と、前記ケーシングと前記回転子との間に前記軸受に代えて支持部材を配置する工程と、前記回転子に対する前記軸受取外用治具の連結を解除する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、軸受取外用治具を回転子の軸端に連結し、軸受を取外して軸受取外用治具へ移動し、支持部材を配置して回転子を支持した状態で、回転子から軸受取外用治具を取外すこととなり、ケーシングに対して回転子の位置を保持したままで軸受を取外すことができ、軸受を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００１１】
本発明の軸受取外方法では、前記軸受は、リング形状をなす軸受フォルダの内側に固定されており、前記軸受を前記軸受フォルダと共に前記軸受取外用治具へ移動して取外すことを特徴としている。
【００１２】
従って、軸受が軸受フォルダの内側に固定されていることから、軸受を軸受フォルダと共に軸受取外用治具へ移動することで、この軸受を容易に取外すことができる。
【００１３】
本発明の軸受取外方法では、前記軸受フォルダは、外周部が前記ケーシングに嵌合しており、押上げボルトを前記軸受フォルダに螺合すると共に前記ケーシングに押し当てて前記ケーシングにおける前記軸受フォルダの嵌合を解除することを特徴としている。
【００１４】
従って、軸受フォルダがケーシングに嵌合していることから、押上げボルトを軸受フォルダに螺合してケーシングに押し当てることで、ケーシングから軸受フォルダと共に軸受を容易に取外すことができる。
【００１５】
本発明の軸受取外方法では、前記支持部材を前記ケーシングと前記回転子における支持軸との間に介装することを特徴としている。
【００１６】
従って、支持部材をケーシングと回転子における支持軸との間に介装することで、ケーシングに対して回転子の位置を保持したままで軸受を容易に取外すことができる。
【００１７】
本発明の軸受取外方法では、前記軸受取外用治具を回転しながら前進させることで、先端部を前記回転子の軸端に連結することを特徴としている。
【００１８】
従って、軸受取外用治具を回転しながら前進させることで、軸受取外用治具を高精度に回転子に連結することができる。
【００１９】
本発明の軸受取外方法では、前記軸受取外用治具へ移動した前記軸受を基台に仮固定することを特徴としている。
【００２０】
従って、取外された軸受は、軸受取外用治具へ移動して基台に仮固定されることで、軸受取外用治具の移動時における軸受の脱落を防止することができる。
【００２１】
また、本発明の軸受交換方法は、ケーシング内で軸受により回転自在に支持された回転子の軸端に軸受交換用治具を連結する工程と、前記軸受を取外して前記軸受交換用治具へ移動する工程と、前記ケーシングと前記回転子との間に前記軸受に代えて支持部材を配置する工程と、前記回転子に対する前記軸受交換用治具の連結を解除する工程と、前記軸受交換用治具から前記軸受を取外して交換用軸受を装着する工程と、前記回転子の軸端に前記軸受交換用治具を再連結する工程と、前記ケーシングと前記回転子との間から前記支持部材を取外す工程と、前記交換用軸受を前記軸受交換用治具から前記回転子へ移動させて取付ける工程と、前記回転子に対する前記軸受交換用治具の連結を再解除する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００２２】
従って、軸受交換用治具を回転子の軸端に連結し、軸受を取外して軸受交換用治具へ移動し、支持部材を配置して回転子を支持した状態で、回転子から軸受交換用治具を取外した後、回転子から軸受交換用治具を取外し、軸受交換用治具から軸受を取外して交換用軸受を装着し、軸受交換用治具を回転子の軸端に再連結し、支持部材を取外してから交換用軸受を回転子へ移動させて取付けることとなり、ケーシングに対して回転子の位置を保持したままで軸受を交換することができ、軸受を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００２３】
また、本発明の軸受交換用治具は、所定の位置に設置可能な基台と、前記基台に水平方向に移動自在に支持されると共に軸受を保持可能な連結治具と、前記連結治具の先端部を回転子の軸端に連結可能な連結部と、を有することを特徴とするものである。
【００２４】
従って、基台に対して連結治具を前進して連結部により回転子に連結し、この状態で、軸受を取外して連結治具に保持することとなり、ケーシングに対して回転子の位置を保持したままで軸受を交換することができ、軸受を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００２５】
本発明の軸受交換用治具では、前記連結治具は、前記基台に螺合支持されることを特徴としている。
【００２６】
従って、連結治具を回転することで、基台に対して前進または後退して軸受に接近離反することができ、連結治具と回転子とを容易に連結することができると共に、この連結状態を高精度に維持することができる。
【００２７】
本発明の軸受交換用治具では、前記連結治具に保持された前記軸受を前記基台に仮固定する仮固定具が設けられることを特徴としている。
【００２８】
従って、取外された軸受が基台に仮固定されることで、軸受取外用治具の移動時における軸受の脱落を防止することができる。
【００２９】
また、本発明の波力発電装置は、浮体に鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により一対の軸受により回転自在に支持されるフライホイールと、前記フライホイールの軸端部に設けられる軸受交換用治具連結部と、前記フライホイールを回転可能なモータと、前記ジンバルの回転により発電可能な発電機と、を有することを特徴とするものである。
【００３０】
従って、フライホイールの軸端部に軸受交換用治具連結部を設けることで、所定の運転期間を経過したとき、ジンバルを浮体から取外すことなく、容易に軸受を交換することができる。
【００３１】
また、本発明の回転機械は、水平方向に対して鉛直方向に沿う軸心により回転自在に支持されるジンバルと、前記ジンバル内に水平方向に沿う軸心により一対の軸受により回転自在に支持されるフライホイールと、前記フライホイールの軸端部に設けられる軸受交換用治具連結部と、前記フライホイールを回転可能なモータと、を有することを特徴とするものである。
【００３２】
従って、フライホイールの軸端部に軸受交換用治具連結部を設けることで、所定の運転期間を経過したとき、容易に軸受を交換することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の軸受取外方法、軸受交換方法、軸受交換用治具、波力発電装置及び回転機械によれば、軸受を容易に交換可能とすることで、作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る波力発電装置を表す縦断面図である。
【図２】図２は、波力発電装置の側面図である。
【図３】図３は、ジンバル及びフライホイールの断面図である。
【図４】図４は、本実施例の波力発電装置を表す全体構成図である。
【図５】図５は、本実施例の軸受交換用治具を表す斜視図である。
【図６】図６は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【図７】図７は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【図８】図８は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【図９】図９は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【図１０】図１０は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【図１１】図１１は、本実施例の軸受交換方法を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具、波力発電装置及び回転機械の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００３６】
図１は、本発明の一実施例に係る波力発電装置を表す縦断面図、図２は、波力発電装置の側面図、図３は、ジンバル及びフライホイールの断面図、図４は、本実施例の波力発電装置を表す全体構成図である。
【００３７】
本実施例の波力発電装置において、図４に示すように、浮体１１は、例えば、リング形状をなし、中央部に上部支持フレーム１２と下部支持フレーム１３が略平行をなして固定されており、上部支持フレーム１２と下部支持フレーム１３を上方から被覆するようにカバー１４が固定されている。波力発電装置本体１５は、浮体１１における上部支持フレーム１２の上部連結フレーム１６と下部支持フレーム１３の下部連結フレーム１７により支持されている。なお、本実施例では、浮体１１に２個の波力発電装置本体１５が支持されているが、１個でもよく、また、３個以上であってもよい。
【００３８】
波力発電装置本体１５は、図１から図３に示すように、ジンバル２１と、フライホイール２２と、モータ２３と、発電機２４とを有している。
【００３９】
この波力発電装置本体１５において、ジンバル２１は、浮体１１に対して鉛直方向に沿う軸心Ｏ１により回転自在に支持されている。ジンバル２１を構成するジンバルケーシング３１は、水平方向に沿う中空円筒形状をなし、内部が密閉されている。このジンバルケーシング３１は、左右一対の第１ケーシング３２と第２ケーシング３３が中央の第３ケーシング３４により連結されて構成されている。第１ケーシング３２は、円筒部の端部が略半球形状をなし、貫通孔に支持筒３５が固定されると共に、内側に支持筒３５から径方向に沿う補強リブ３７が周方向に所定間隔で複数固定されている。同様に、第２ケーシング３３においても、円筒部の端部が略半球形状をなし、貫通孔に支持筒３６が固定されると共に、内側に支持筒３６から径方向に沿う補強リブ３８が周方向に所定間隔で複数固定されている。第３ケーシング３４は、円筒形状をなし、第１ケーシング３２と第２ケーシング３３の間に配置されている。そして、第１ケーシング３２と第３ケーシング３４は、フランジ部３２ａとフランジ部３４ａが密着し、複数のボルト３９により締結される一方、第２ケーシング３３と第３ケーシング３４は、フランジ部３３ａとフランジ部３４ｂが密着し、複数のボルト４０により締結されている。
【００４０】
また、ジンバルケーシング３１は、上部にジンバル軸４１及び下部にジンバル軸４２がそれぞれ固定されている。上部のジンバル軸４１は、矩形状をなす基部４１ａがジンバルケーシング３１の上部にて、第３ケーシング３４のフランジ部３４ａとフランジ部３４ｂの間に嵌合し、ボルト３９及びボルト４０により固定されている。そして、ジンバル軸４１は、円筒ころ軸受４３を介して軸受フォルダ４４に回転自在に支持されている。この軸受フォルダ４４はリング形状をなし、上部連結フレーム１６に固定された支持プレート１８に複数のボルト４５により固定されている。一方、下部のジンバル軸４２は、矩形状をなす基部４２ａがジンバルケーシング３１の下部にて、第３ケーシング３４のフランジ部３４ａとフランジ部３４ｂの間に嵌合し、ボルト３９及びボルト４０により固定されている。そして、ジンバル軸４２は、円すいころ軸受４６を介して軸受フォルダ４７に回転自在に支持されている。この軸受フォルダ４７はリング形状をなし、下部連結フレーム１７に複数のボルト（図示略）により固定されている。そして、ジンバル軸４２は、端部にスリップリング４８が連結されている。なお、スリップリング４８は、下部連結フレーム１７に固定された支持プレート４９に支持されている。
【００４１】
フライホイール２２は、中空形状をなし、ジンバル２１内に水平方向に沿う軸心Ｏ２により回転自在に支持されている。なお、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２は、直交している。フライホイール２２は、円筒部５１における軸心方向の両端部にそれぞれ円板部５２と円板部５３が固定されることで、内部に中空部５４が形成されて構成されている。そのため、フライホイール２２は、軸心Ｏ２に沿った軸心部に中空部５４が設けられることとなる。
【００４２】
この場合、円板部５２及び円板部５３は、円筒部５１における内周部に嵌合して固定されている。そして、円板部５２及び円板部５３の厚さｔ２は、円筒部５１の厚さｔ１より薄く設定されている。
【００４３】
また、円板部５２は、その中心位置から一方の面側に突出して支持軸５５が設けられ、円板部５３は、その中心位置から一方の面側に突出して支持軸５６が設けられている。この支持軸５５及び支持軸５６は、軸心がフライホイール２２の軸心Ｏ２に一致している。支持軸５５は、円筒ころ軸受５７を介して軸受フォルダ５８に回転自在に支持されている。そして、軸受フォルダ５８は、支持筒３５内に嵌入してボルト５８ａにより固定され、外側から軸受カバー５９がボルト５９ａにより固定されている。一方、支持軸５６は、円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１を介して軸受フォルダ６２に回転自在に支持されている。そして、軸受フォルダ６２は、支持筒３６内に嵌入してボルト６２ａにより固定され、外側から軸受カバー６３がボルト６３ａにより固定されている。
【００４４】
そして、支持軸５５の軸端部には、軸受交換用治具連結部としてのねじ穴５５ａが形成されている。このねじ穴５５ａは、支持軸５５の軸端面に開口するように形成されている。また、支持軸５６の軸端部には、軸受交換用治具連結部としてのねじ穴５６ａが形成されている。このねじ穴５６ａは、支持軸５６の軸端面に開口するように形成されている。
【００４５】
このように、フライホイール２２は、ジンバル２１内に配置され、支持軸５５及び支持軸５６によりジンバルケーシング３１に回転自在に支持されている。この場合、中空部５４（円筒部５１）の外周面とジンバルケーシング３１の内周面との間には、軸心Ｏ２方向の所定長さにわたって一定隙間Ｓ１が設定されている。
【００４６】
モータ２３は、円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１より内側に配置されている。即ち、モータ２３は、フライホイール２２の円板部５３と円筒ころ軸受６０の間に配置されている。このモータ２３は、フライホイール２２の支持軸５６の外周部に固定されるロータ７１と、ジンバルケーシング３１の支持筒３６の内周部に固定されるステータ７２とから構成されている。なお、このモータ２３は、図示しない電源部に接続されている。
【００４７】
また、フライホイール２２は、ジンバルケーシング３１内で、支持軸５５側に所定量ずれて配置されている。そして、フライホイール２２は、支持軸５５より支持軸５６が長く形成され、支持軸５６側にモータ２３が配置されている。ジンバルケーシング３１は、第２ケーシング３３内に円板部５３に対向して仕切板７３が固定されている。この仕切板７３は、リング形状をなし、外周部が第２ケーシング３３の内周面に固定され、内周部が支持筒３６の端部に固定されている。
【００４８】
なお、ジンバルケーシング３１は、内部にフライホイール２２を収容した密閉空間を有しており、図示しない減圧機によりこの内部空間を減圧することで、フライホイール２２の回転抵抗を小さくしている。
【００４９】
増速機８１は、上部連結フレーム１６の取付ブラケット８２を介して固定された支持プレート８３に固定されており、発電機２４は、この増速機８１の上部に取付けられ、軸心がジンバル２１の軸心Ｏ１と一致している。そして、増速機８１は、出力軸８４がジンバル軸４１に連結されたスプライン継手８５に連結されている。なお、発電機２４は、図示しない電気系統または蓄電器が接続されている。
【００５０】
このように構成された波力発電装置本体１５は、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２が直交する構成となっている。この構成において、フライホイール２２がモータ２３の駆動により図１に示す方向に高速で回転している転状態で、ジンバル２１の軸心Ｏ１とフライホイール２２の軸心Ｏ２の両方に直交する軸心Ｏ３を中心に揺動してジンバル２１に傾きが発生すると、フライホイール２２にモーメントが発生し、ジンバル２１が回転する。
【００５１】
具体的に説明すると、図４に示すように、本実施例の波力発電装置を海水面上に浮かべた状態とし、ここで海水面に波が発生すると、この波力発電装置全体が揺動する。即ち、浮体１１を介して各波力発電装置本体１５が揺動する。
【００５２】
波力発電装置本体１５が揺動するとき、図１に示すように、ジンバル２１は、フライホイール２２の重心を通る軸心Ｏ３を中心に揺動することで、傾きが発生する。フライホイール２２が高速回転している状態でジンバル２１に傾きが発生すると、このフライホイール２２にモーメントが発生し、ジンバル２１がジンバル軸４１及びジンバル軸４２を支点として回転する。ここで、フライホイール２２は、波による傾きであることから傾き方向が変化し、その傾きの変化によりモーメントの方向も変化するため、ジンバル２１は回転運動する。このジンバル２１の回転運動は、増速機８１を介して発電機２４に伝達され、この発電機２４が駆動することで発電を行う。
【００５３】
このように構成された波力発電装置にて、フライホイール２２は、支持軸が軸受によりジンバルケーシング３１内に回転自在に支持されており、モータ２３により高速回転可能となっている。このフライホイール２２は、発生するモーメントにより軸受に作用する荷重が大きいことから、所定の運転期間ごとに軸受を交換する必要がある。
【００５４】
波力発電装置は、海水面上に浮かべた状態として波のエネルギを利用して発電を行うものであることから、軸受を交換する場合、浮体から波力発電装置本体を取外し、陸上でこの軸受を交換するのが一般的である。しかし、浮体からの波力発電装置本体の取外し作業や取付け作業に長時間を要してしまうことから、本実施例では、浮体１１から波力発電装置本体１５を取外すことなく、この浮体１１上で軸受を交換可能としている。
【００５５】
本実施例の軸受交換方法（軸受取外方法）は、軸受交換用治具（軸受取外用治具）を用いて行う。また、この軸受交換用治具について詳細に説明する。
【００５６】
図５に示すように、軸受交換用治具１０１は、基台を構成する支持板１０２及び支持柱１０３と、連結治具１０４とを有している。支持板１０２は、平板形状をなし、浮体１１（図６参照）上における所定の位置に設置して固定可能となっている。なお、支持板１０２は、平板形状に限るものではなく、例えば、平面視をＨ型形状やＩ型形状、Ｘ型形状などとしてもよい。また、支持板１０２の隅部にそれぞれ押上げボルトを装着し、軸受交換用治具１０１の水平度を調整可能に構成するとよい。支持柱１０３は、支持板１０２の中央部に立設するように固定されており、上端部に支持部１１１が設けられ、この支持部１１１に水平方向に貫通するねじ孔１１２が形成されている。
【００５７】
連結治具１０４は、棒状をなし、外周部に第１ねじ部１１３が形成されている。そして、連結治具１０４は、基端部に大径の操作部１１４が設けられる一方、先端部に連結部としての第２ねじ部１１５が設けられている。この第２ねじ部１１５は、第１ねじ部１１３より小径に形成されるものの、ねじピッチが同寸法に設定されている。この連結治具１０４は、第１ねじ部１１３が支持柱１０３における支持部１１１のねじ孔１１２に螺合することで支持される。作業者が操作部１１４の端部に設けられた図示しないレンチ穴にスパナを差し込んで操作部１１４を回転させることで、連結治具１０４を基台（支持板１０２、支持柱１０３）に対して水平方向に移動（前進または後退）可能となっている。
【００５８】
連結治具１０４は、その寸法がフライホイール２２をジンバル２１に回転自在に支持する円筒ころ軸受５７，円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１（図１参照）の寸法に合わせて設定されている。即ち、連結治具１０４は、第１ねじ部１１３の外径が円筒ころ軸受５７，円筒ころ軸受６０及び玉軸受６１の内径より小径となっており、第１ねじ部１１３が円筒ころ軸受５７，円筒ころ軸受６０，玉軸受６１を貫通して保持可能となっている。また、連結治具１０４は、第２ねじ部１１５がフライホイール２２の支持軸５５に形成されたねじ穴５５ａや支持軸５６に形成されたねじ穴５６ａと螺合して連結可能となっている。
【００５９】
また、軸受交換用治具１０１は、支持柱１０３の上部に水平方向に沿う貫通孔１１６が形成され、この貫通孔１１６に仮固定具としての係止ピン１１７が軸方向に移動自在に挿入されている。この係止ピン１１７は、連結治具１０４の第１ねじ部１１３に保持された軸受を支持柱１０３に仮固定するものである。
【００６０】
ここで、この軸受交換用治具１０１を用いた本実施例の軸受交換方法（軸受取外方法）を波力発電装置に適用して説明する。なお、以下の説明では、フライホイール２２の支持軸５５がジンバルケーシング３１に支持される円筒ころ軸受５７（以下、軸受５７と称する。）の交換方法について説明する。
【００６１】
軸受交換用治具１０１を用いた波力発電装置における軸受５７の軸受取外方法は、ジンバルケーシング（ケーシング）３１内で軸受５７により回転自在に支持されたフライホイール（回転子）２２の軸端に軸受交換用治具１０１を連結する工程と、軸受５７を取外して軸受交換用治具１０１へ移動する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を配置する工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を解除する工程とを有している。
【００６２】
また、軸受交換用治具１０１を用いた波力発電装置における軸受５７の軸受交換方法は、ジンバルケーシング（ケーシング）３１内で軸受５７により回転自在に支持されたフライホイール（回転子）２２の軸端に軸受交換用治具１０１を連結する工程と、軸受５７を取外して軸受交換用治具１０１へ移動する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を配置する工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を解除する工程と、軸受交換用治具１０１から軸受５７を取外して交換用軸受９１を装着する工程と、フライホイール２２の軸端に軸受交換用治具１０１を再連結する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間から支持部材１２２を取外す工程と、交換用軸受９１を軸受交換用治具１０１からフライホイール２２へ移動させて取付ける工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を再解除する工程とを有している。
【００６３】
以下、軸受交換用治具１０１を用いた波力発電装置における軸受５７の軸受交換方法について詳細に説明する。
【００６４】
図６に示すように、波力発電装置本体１５に対して、フライホイール２２の軸心方向における軸受５７側の浮体１１上に軸受交換用治具１０１を設置する。また、波力発電装置本体１５にて、ジンバル２１が回転しないように、図示しないロック装置によりジンバル２１を拘束する。この状態で、まず、複数のボルト５９ａを弛緩することでジンバルケーシング３１から軸受カバー５９を取外す。次に、図７に示すように、連結治具１０４を回転して前進させ、第２ねじ部１１５をフライホイール２２の支持軸５５に形成されたねじ穴５５ａに螺合することで、連結治具１０４をフライホイール２２に連結する。
【００６５】
連結治具１０４がフライホイール２２に連結されることで、軸受交換用治具１０１によりフライホイール２２が支持されることから、ここで、軸受５７を取外す。即ち、軸受フォルダ５８の外周部がジンバルケーシング３１の支持筒３５の内周部に嵌合していることから、押上げボルト１２１を軸受フォルダ５８のねじ孔５８ｂに螺合させ、この押上げボルト１２１を回転して前進させることで、先端部を支持筒３５の端面に押し当てて、支持筒３５から軸受フォルダ５８を抜き出して嵌合を解除する。この場合、軸受５７は、リング形状をなす軸受フォルダ５８の内側に固定されていることから、軸受フォルダ５８を支持筒３５から抜き取ることで、軸受５７をジンバルケーシング３１及びフライホイール２２から取外すことができる。
【００６６】
そして、支持筒３５に対する軸受フォルダ５８の嵌合が解除されたら、この軸受フォルダ５８を軸受５７と共に連結治具１０４側へ移動する。図８に示すように、軸受フォルダ５８と軸受５７を連結治具１０４側へ移動したら、係止ピン１１７を移動して先端部を軸受フォルダ５８の係止孔５８ｃに貫入することで、この軸受フォルダ５８を軸受交換用治具１０１の支持柱１０３に仮固定する。
【００６７】
軸受フォルダ５８と軸受５７が取外されて支持柱１０３に仮固定されたら、図９に示すように、ジンバルケーシング３１の支持筒３５とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を介装する。この支持部材１２２は、扇形状をなし、内周面１２２ａが支持軸５５の外周面に合致し、外周面１２２ｂが支持筒３５の内周面に合致する。そのため、フライホイール２２は、この支持部材１２２によりジンバルケーシング３１の支持筒３５に支持されることとなる。
【００６８】
フライホイール２２が支持部材１２２によりジンバルケーシング３１に支持されたら、図１０に示すように、連結治具１０４を前述とは逆に回転して後退させ、第２ねじ部１１５をフライホイール２２の支持軸５５に形成されたねじ穴５５ａから離脱させることで、連結治具１０４とフライホイール２２との連結を解除する。そして、係止ピン１１７を移動して軸受フォルダ５８の仮固定を解除した後、連結治具１０４から軸受フォルダ５８及び軸受５７を取外す。このようにして波力発電装置本体１５から軸受５７を取外すことができる。
【００６９】
波力発電装置本体１５から軸受５７が取外されたら、図１１に示すように、新しい交換用軸受９１が固定された軸受フォルダ９２を波力発電装置本体１５に取付ける。この波力発電装置本体１５に対する軸受９１の取付方法は、上述した軸受５７の軸受取外方法の逆の手順で行う。
【００７０】
まず、軸受交換用治具１０１の連結治具１０４に交換用軸受９１が固定された軸受フォルダ９２を装着し、次に、連結治具１０４を回転して前進させ、第２ねじ部１１５をフライホイール２２の支持軸５５に形成されたねじ穴５５ａに螺合することで、連結治具１０４をフライホイール２２に再連結する。そして、ジンバルケーシング３１の支持筒３５とフライホイール２２の支持軸５５との間から支持部材１２２を取外す。
【００７１】
続いて、軸受フォルダ９２を連結治具１０４からフライホイール２２側へ移動させ、軸受９１及び軸受フォルダ９２をジンバルケーシング３１の支持筒３５とフライホイール２２との間に挿入して取付ける。その後、軸受９１及び軸受フォルダ９２が取付けられたら、連結治具１０４を前述とは逆に回転して後退させ、第２ねじ部１１５をフライホイール２２の支持軸５５に形成されたねじ穴５５ａから離脱させることで、連結治具１０４とフライホイール２２との連結を再解除する。そして、軸受フォルダ９２に軸受カバー５９を固定して作業が終了する。
【００７２】
なお、ここでは、軸受交換用治具１０１を用いた波力発電装置における軸受５７の軸受交換方法について説明したが、軸受交換用治具１０１は、波力発電装置における円筒ころ軸受６０の軸受交換方法にも適用することができる。この場合、軸受カバー６３を取外した後、玉軸受６１を取外してから、軸受交換用治具１０１を用いて円筒ころ軸受６０の交換作業を行うこととなる。
【００７３】
このように本実施例の軸受取外方法にあっては、ジンバルケーシング３１内で軸受５７により回転自在に支持されたフライホイール２２の軸端に軸受交換用治具１０１を連結する工程と、軸受５７を取外して軸受交換用治具１０１へ移動する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を配置する工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を解除する工程とを設けている。
【００７４】
従って、軸受交換用治具１０１の連結治具１０４をフライホイール２２の支持軸５５に連結し、軸受５７を取外して連結治具１０４へ移動し、支持部材１２２を配置してフライホイール２２を支持した状態で、フライホイール２２から連結治具１０４を取外すこととなり、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２の位置を保持したままで軸受５７を取外すことができ、軸受５７を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００７５】
この場合、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２の位置を保持したままで軸受５７を取外すことができることから、軸受交換用治具１０１を浮体１１に設置して作業を行うことが可能となり、作業効率を向上することができる。
【００７６】
本実施例の軸受取外方法では、軸受５７は、リング形状をなす軸受フォルダ５８の内側に固定されており、この軸受５７を軸受フォルダ５８と共に連結治具１０４へ移動して取外すようにしている。従って、軸受５７が軸受フォルダ５８の内側に固定されていることから、軸受５７を軸受フォルダ５８と共に連結治具１０４へ移動することで、この軸受５７を容易に取外すことができる。
【００７７】
本実施例の軸受取外方法では、軸受フォルダ５８は、外周部がジンバルケーシング３１の支持筒３５に嵌合しており、押上げボルト１２１を軸受フォルダ５８に螺合すると共に支持筒３５の端面に押し当てて軸受フォルダ５８の嵌合を解除するようにしている。従って、軸受フォルダ５８が支持筒３５に嵌合していることから、押上げボルト１２１を軸受フォルダ５８に螺合して支持筒３５に押し当てることで、支持筒３５から軸受フォルダ５８と共に軸受５７を容易に取外すことができる。
【００７８】
本実施例の軸受取外方法では、支持部材１２２をジンバルケーシング３１の支持筒３５とフライホイール２２の支持軸５５との間に介装するようにしている。従って、支持部材１２２をジンバルケーシング３１の支持筒３５とフライホイール２２の支持軸５５との間に介装して軸受５７の代わりに使用することで、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２の位置を保持したままで軸受５７を容易に取外すことができる。
【００７９】
本実施例の軸受取外方法では、連結治具１０４を回転子ながら前進させることで、先端部をフライホイール２２の軸端に連結するようにしている。従って、連結治具１０４を高精度にフライホイール２２に連結することができる。
【００８０】
本実施例の軸受取外方法では、連結治具１０４へ移動した軸受５７を支持柱１０３に仮固定するようにしている。従って、取外された軸受５７は、連結治具１０４へ移動して支持柱１０３に仮固定されることで、その後、連結治具１０４の移動時における軸受５７の脱落を防止することができる。
【００８１】
また、本実施例の軸受交換方法にあっては、ジンバルケーシング３１内で軸受５７により回転自在に支持されたフライホイール２２の軸端に軸受交換用治具１０１を連結する工程と、軸受５７を取外して軸受交換用治具１０１へ移動する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間に軸受５７に代えて支持部材１２２を配置する工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を解除する工程と、軸受交換用治具１０１から軸受５７を取外して交換用軸受９１を装着する工程と、フライホイール２２の軸端に軸受交換用治具１０１を再連結する工程と、ジンバルケーシング３１とフライホイール２２との間から支持部材１２２を取外す工程と、交換用軸受９１を軸受交換用治具１０１からフライホイール２２へ移動させて取付ける工程と、フライホイール２２に対する軸受交換用治具１０１の連結を再解除する工程とを設けている。
【００８２】
従って、軸受交換用治具１０１の連結治具１０４をフライホイール２２の支持軸５５に連結し、軸受５７を取外して連結治具１０４へ移動し、支持部材１２２を配置してフライホイール２２を支持した状態で、フライホイール２２から連結治具１０４を取外し、連結治具１０４から軸受５７を取外して交換用軸受９１を装着し、連結治具１０４をフライホイール２２の軸端に再連結し、支持部材１２２を取外してから交換用軸受９１をフライホイール２２へ移動させて取付けることとなる。そのため、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２の位置を保持したままで軸受５７を交換用軸受９１に交換することができ、軸受５７を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００８３】
また、本実施例の軸受交換用治具１０１にあっては、所定の位置に設置可能な基台としての支持板１０２及び支持柱１０３と、支持柱１０３に水平方向に移動自在に支持されると共に軸受５７，９１を保持可能な連結治具１０４と、連結治具１０４の先端部をフライホイール２２の軸端に連結可能な第２ねじ部１１５とを設けている。
【００８４】
従って、連結治具１０４を前進して第２ねじ部１１５によりフライホイール２２に連結し、この状態で、軸受５７を取外して連結治具１０４に保持することとなり、ジンバルケーシング３１に対してフライホイール２２の位置を保持したままで軸受５７を交換することができ、軸受５７を容易に交換可能とすることで作業性を向上することができる。
【００８５】
本実施例の軸受交換用治具１０１では、連結治具１０４を支持柱１０３に螺合支持している。従って、連結治具１０４を回転することで、支持柱１０３に対して前進または後退して軸受５７に接近離反することができ、連結治具１０４とフライホイール２２とを容易に連結することができる。また、連結治具１０４が支持柱１０３に螺合していることから、連結治具１０４がフライホイール２２に連結した状態で、連結治具１０４が移動しにくくなり、この連結状態を高精度に維持することができる。
【００８６】
本実施例の軸受交換用治具１０１では、連結治具１０４に保持された軸受５７を支持柱１０３に仮固定する係止ピン１１７を設けている。従って、取外された軸受５７が支持柱１０３に仮固定されることで、その後、連結治具１０４を移動しても軸受５７の脱落を防止することができる。
【００８７】
また、本実施例の波力発電装置にあっては、浮体１１に鉛直方向に沿う軸心Ｏ１により回転自在に支持されるジンバル２１と、ジンバル２１内に水平方向に沿う軸心Ｏ２により一対の軸受５７，６０，６１により回転自在に支持されるフライホイール２２と、フライホイール２２の支持軸５５，５６に設けられるねじ孔５５ａ，５６ａと、フライホイール２２を回転可能なモータ２３と、ジンバル２１の回転により発電可能な発電機２４とを設けている。
【００８８】
従って、フライホイール２２の支持軸５５，５６にねじ孔５５ａ，５６ａを設けることで、所定の運転期間を経過したとき、ジンバル２１を浮体１１から取外すことなく、容易に軸受５７，６０，６１を交換することができる。
【００８９】
なお、上述した実施例では、軸受交換用治具１０１の連結治具１０４を支持柱１０３に螺合支持したが、この構成に限定されるものではない。例えば、連結治具１０４の第１ねじ部１１３と支持柱１０３のねじ孔１１２を設けずに、棒状の連結治具を支持柱の貫通孔に貫通支持することで軸方向に移動自在に支持し、支持柱に連結治具を拘束する拘束部材（例えば、固定ピンなど）を設けるようにしてもよい。
【００９０】
また、本発明の軸受取外方法及び軸受交換方法並びに軸受交換用治具は、上述した実施例の波力発電装置だけに適用するものではなく、他の構成を有する波力発電装置や回転機械に適用することができる。
【００９１】
また、上述した本実施例の波力発電装置は、ジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３と発電機２４が浮体１１に組付けられて構成されている。本発明の回転機械は、この構成を利用したものであり、ジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３とから構成されている。即ち、本発明の回転機械は、本実施例の波力発電装置に対して、発電機２４を除いた構成となっており、発電機能を有していない。本発明の回転機械は、上述したように、本実施例の波力発電装置におけるジンバル２１とフライホイール２２とモータ２３とから構成されていることから、これらの構成は、上述した本実施例の波力発電装置とほぼ同様の構成である。そのため、本発明の回転機械による詳細な説明は省略する。
【００９２】
従って、このような構成をした本発明の回転機械は、例えば、ボートや船舶等のフレームに組付けて搭載することで、波の揺れを低減させることが可能となる。例えば、特開平６−１２９４８４号公報に開示された回転揺れ制動装置に適用して効果的である。
【符号の説明】
【００９３】
１１  浮体
１２  上部支持フレーム
１３  下部支持フレーム
１５  波力発電装置本体
２１  ジンバル
２２  フライホイール（回転子）
２３  モータ
２４  発電機
３１  ジンバルケーシング（ケーシング）
４１，４２  ジンバル軸
５５，５６  支持軸
５５ａ，５６ａ  ねじ穴（軸受交換用治具連結部）
５７，６０  円筒ころ軸受
５８，６２，９２  軸受フォルダ
６１  玉軸受
９１  交換用軸受
１０１  軸受交換用治具（軸受取外用治具）
１０２  支持板（基台）
１０３  支持柱（基台）
１０４  連結治具
１１２  ねじ孔
１１３  第１ねじ部
１１５  第２ねじ部（連結部）
１１７  係止ピン（仮固定具）
【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】
2014185679.tif 000009
【図８】
2014185679.tif 000010
【図９】
2014185679.tif 000011
【図１０】
2014185679.tif 000012
【図１１】
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