(57)【要約】【課題】風力発電装置のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と地上又は水面付近の低所との間で吊り荷を昇降させる際における吊り荷の揺動を抑制可能な風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置及び吊り荷昇降方法、並びに風力発電装置を提供する。【解決手段】  昇降機構により吊り荷を風力発電装置のタワーに沿って昇降させる際に、前記吊り荷の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置は、前記昇降機構によって吊られた状態における前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部と、前記昇降機構による前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて前記揺動規制部を移動させるための移動機構と、前記移動機構により前記タワーに沿って前記揺動規制部が移動するように前記揺動規制部を案内するためのガイド部とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降機構により吊り荷を風力発電装置のタワーに沿って昇降させる際に、前記吊り荷の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置であって、
前記昇降機構によって吊られた状態における前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部と、
前記昇降機構による前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて前記揺動規制部を移動させるための移動機構と、
前記移動機構により前記タワーに沿って前記揺動規制部が移動するように前記揺動規制部を案内するためのガイド部とを備えることを特徴とする風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項２】
前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、
前記ガイド部は、前記タワーの外周面又は前記フレームの一方に取り付けられるガイドレールと、前記タワーの前記外周面又は前記フレームの他方に取り付けられるとともに前記ガイドレールに係合する係合部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項３】
前記ガイドレールは、前記フレームに取り付けられており、
前記係合部は、前記タワーの前記外周面に取り付けられ、互いに離間するように複数配置されており、
前記ガイドレールは、前記タワーに沿った前記フレームの移動時に複数の前記係合部に順次当接するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項４】
前記ガイドレールは、前記フレームの上下方向移動範囲内のいずれの位置に前記フレームがあっても、上下方向に隣り合う少なくとも２つの前記係合部に当接するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項５】
前記ガイドレールは、前記タワーの前記外周面に取り付けられており、
前記係合部は、前記フレームとともに前記ガイドレールに沿って移動するように前記フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項６】
前記移動機構は、前記ガイドレールに形成されたラックに噛合する前記係合部としてのピニオンギヤを回動させるモータを含むことを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項７】
前記ガイド部は、前記タワーの外周面に取り付けられるチェーンを含み、
前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、
前記移動機構は、前記チェーンに噛合するスプロケットと、前記スプロケットを回動させるためのモータとを含み、
前記スプロケットの回転軸又は前記チェーンの一方が前記タワーに固定され、前記スプロケットの回転軸又は前記チェーンの他方が前記フレームに連結されており、前記フレームが、前記スプロケットの回転に伴って前記タワーに沿って移動するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項８】
前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、
前記ガイド部は、前記タワーの外周面の複数箇所に当接するように前記フレームに回転可能に支持される複数のローラと、各々の前記ローラを前記タワーの前記外周面に押し付けるための押圧部材とを含み、
前記フレームは、前記タワーに押し付けられる前記複数のローラによって、前記タワーに支持されるとともに前記タワーに沿って案内されるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項９】
前記ガイド部は、前記ガイドレール又は前記係合部の一方に回動自在に取り付けられたローラを含み、
前記ローラは、前記ガイドレール又は前記係合部の他方に当接するように構成されたことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１０】
前記ガイドレール又は前記係合部の一方は、鍛造により前記タワーと一体成形されたブラケットを介して前記タワーに取り付けられていることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１１】
前記揺動規制部は、前記フレームの前記吊り荷側に設けられた緩衝材をさらに含み、
前記緩衝材がエアバッグであり、前記エアバッグ内の空気量を増減することにより該エアバッグの表面と前記吊り荷との距離を調節可能に構成されたことを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１２】
前記揺動規制部に対する前記吊り荷の相対位置を検出するための検出部と、
前記検出部で検出された前記相対位置に基づいて前記移動機構を制御するための制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１３】
前記移動機構は、ワイヤの巻き取り量を調節することにより前記揺動規制部の位置を調整するように構成されたウィンチを含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１４】
前記揺動規制部は、前記フレームと前記タワーとの水平方向における距離を調節する水平距離調節機構をさらに含むことを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１５】
前記吊り荷は、前記風力発電装置のブレードであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１６】
前記揺動規制部は、前記昇降機構によって吊られた前記ブレードに当接して、前記昇降機構による前記ブレードの吊り点周りの前記ブレードへのモーメント荷重を受けるための支持部を含み、
前記吊り荷揺動抑制装置は、前記ブレードが前記吊り点周りに回動するように、前記ブレードに当接した前記支持部を水平方向に移動させるためのアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１７】
前記揺動規制部と前記ガイド部との間に設けられ、前記ガイド部に対して前記揺動規制部を水平方向に沿った回動軸周りに回動させるための回動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１８】
前記風力発電装置は、水面に浮かぶ浮体上に前記タワーが立設された浮体式風力発電装置であることを特徴とする請求項１乃至１７に記載の風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置。
【請求項１９】
ブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブと共に回転するメインシャフトと、
前記ハブ及び前記メインシャフトを含むロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルが取り付けられるタワーと、
前記タワーに沿って吊り荷を昇降させる昇降機構と、
前記吊り荷の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置とを備え、
前記吊り荷揺動抑制装置は、
前記昇降機構によって吊られた状態における前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部と、
前記昇降機構による前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて前記揺動規制部を移動させるための移動機構と、
前記移動機構により前記タワーに沿って前記揺動規制部が移動するように前記揺動規制部を案内するためのガイド部とを有することを特徴とする風力発電装置。
【請求項２０】
昇降機構により吊り荷を風力発電装置のタワーに沿って昇降させる昇降ステップと、
前記昇降機構によって吊られた状態の前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部を、前記昇降ステップにおける前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて移動させる移動ステップとを備え、
前記移動ステップでは、前記揺動規制部をガイド部によって案内しながら、前記タワーに沿って前記揺動規制部を移動させることを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力発電装置のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と地上又は水面付近の低所との間で吊り荷を昇降させる際における吊り荷の揺動を抑制するための風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置及び吊り荷昇降方法、並びに風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。近年は、発電効率の向上に有利な大型の風力発電装置を洋上や湖上等の水上に設置する計画も様々な場所で進められている。例えば特許文献１〜３には、水面に浮かぶ浮体上に風力発電装置を設置した浮体式風力発電装置が開示されている。
【０００３】
一般に、風力発電装置は、陸上又は洋上に立設されたタワーの上部にナセルが設けられた構成を有する。ナセルには、ハブを介してブレードが回転自在に支持されている。そして、ハブ及びブレードを含むロータの回転エネルギを用いて発電を行うようになっている。
【０００４】
このような風力発電装置においては、メンテナンス時や据え付け・解体時等において、タワー上部、ナセル又はハブのような高所に設置される部品を地上又は水面付近の低所まで吊り下ろす必要が生じる。例えば、特許文献１〜３に開示される浮体式風力発電装置では、部品を吊り下ろす際に、ナセル又はハブに設けられたウィンチやクレーンを用いて部品を吊り荷として水面付近まで吊り下ろし、部品搬送船に移送するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８５５７号明細書
【特許文献２】国際公開第２００９／０４８８３０号
【特許文献３】特表２０１１−５２１８２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、風力発電装置の高所から部品（吊り荷）を吊った状態で昇降させる場合、風等の影響を受けて吊り荷が揺動することがある。一般に、単振り子の原理から、吊り荷の固有振動数は吊り荷を吊下げる吊り下げワイヤの長さと重力加速度のみで決定される。そのため、吊り荷を吊り下ろす過程で吊り下げワイヤがある長さに達した時、例えば風から吊り荷に与えられる加振力の周波数が吊り荷の固有振動数に一致して、吊り荷の揺動が増幅してしまうことが起こりうる。また、浮体式風力発電装置においては、風力発電装置が設置される浮体は水上に浮かんだ状態にあるので、波浪や潮流などの影響によって浮体が揺動し、その僅かな揺動で風力発電装置のタワー上方が大きく変位する。そのため、例えばウィンチやクレーンを用いてナセルから部品を吊り下ろす際に、部品がタワーに干渉してしまう可能性があり、また、部品をプラットホーム上に確実に載置するには高度な技術が必要となる。
【０００７】
こういった点で、従来から風力発電装置における吊り荷の昇降に関しては揺動に起因した問題を抱えていたものの、特許文献１〜３にはこれらの問題を解決するための具体的手法については何ら開示されていない。
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、風力発電装置のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と地上又は水面付近の低所との間で吊り荷を昇降させる際における吊り荷の揺動を抑制可能な風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置及び吊り荷昇降方法、並びに風力発電装置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用の吊り荷揺動抑制装置は、
昇降機構により吊り荷を風力発電装置のタワーに沿って昇降させる際に、前記吊り荷の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置であって、
前記昇降機構によって吊られた状態における前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部と、
前記昇降機構による前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて前記揺動規制部を移動させるための移動機構と、
前記移動機構により前記タワーに沿って前記揺動規制部が移動するように前記揺動規制部を案内するためのガイド部とを備える。
【００１０】
上記風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置は、吊り荷の揺動を抑制し、安定して吊り荷を昇降させるために、吊り荷の水平方向の揺れを規制する揺動規制部を備えている。この揺動規制部は、移動機構によって吊り荷のタワーに沿った動きに追従して移動するようになっているので、吊り荷の高さ位置に関わらず、吊り荷が昇降する間中、吊り荷の揺動を抑制できる。また、揺動規制部は、昇降機構によって吊られた状態における吊り荷の揺れを規制するように構成されている。そのため、吊り荷の重力荷重を主として受けるのは昇降機構であり、揺動規制部は重力荷重を積極的に受ける必要がない。したがって、揺動規制部、及び揺動規制部を案内するためのガイド部の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
なお、「タワーに沿って」とは、タワーに対して幾何学的な意味で厳密に平行である状態のみを指すものではなく、タワーに対してある程度の角度（例えば３０度以内の角度）をなす状態をも包含する。
【００１１】
幾つかの実施形態において、前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、前記ガイド部は、前記タワーの外周面又は前記フレームの一方に取り付けられるガイドレールと、前記タワーの前記外周面又は前記フレームの他方に取り付けられるとともに前記ガイドレールに係合する係合部とを含む。
このように、揺動規制部が少なくとも吊り荷とタワーの間に配置されるフレームを含むことにより、吊り荷がタワーと干渉することを確実に防止できる。また、タワーの外周面又はフレームの一方に取り付けられるガイドレールに沿ってフレームが移動するように構成されているので、タワーに沿って揺動規制部のフレームを円滑に移動させることができる。
【００１２】
幾つかの実施形態において、前記ガイドレールは、前記フレームに取り付けられており、前記係合部は、前記タワーの前記外周面に取り付けられ、互いに離間するように複数配置されており、前記ガイドレールは、前記タワーに沿った前記フレームの移動時に複数の前記係合部に順次当接するように構成される。
上記実施形態では、ガイドレールがフレームに取り付けられ、ガイドレールに係合する係合部がタワーの外周面に取り付けられている。係合部は互いに離間するようにタワーの外周面に複数配置される。ガイドレールは、フレームの移動時に、上下方向に隣り合う２つの係合部の間で受け渡されることによって、タワーの外周面に沿った昇降を案内されるようになっている。そのため、タワー外周面にガイドレールを取り付け、フレームに係合部を取り付ける場合に比べ、ガイドレールを短くすることができる。また、タワーに常時設置される係合部は、タワーの外周面に点在するように配置されるため、風等の周囲環境による影響を受けにくい構造とすることができる。
【００１３】
一実施形態において、前記ガイドレールは、前記フレームの上下方向移動範囲内のいずれの位置に前記フレームがあっても、上下方向に隣り合う少なくとも２つの前記係合部に当接するように構成される。なお、本明細書において「上下方向」との用語は、必ずしも鉛直方向のみを示すものではなく、例えば鉛直方向に対して３０度以内の角度で傾斜した方向をも包含する。
例えば、フレームの移動時にガイドレールが１つの係合部のみによって１点支持される場合、ガイドレールの姿勢が定まらず次に当接すべき係合部にガイドレールが円滑に導かれない可能性がある。そこで、上記実施形態のように、ガイドレールが必ず２つ以上の係合部に当接するように構成することでガイドレールの姿勢を安定させることができ、次に当接すべき係合部へガイドレールが円滑に導かれる。
【００１４】
幾つかの実施形態において、前記ガイドレールは、前記タワーの前記外周面に取り付けられており、前記係合部は、前記フレームとともに前記ガイドレールに沿って移動するように前記フレームに取り付けられている。
上記実施形態では、ガイドレールがタワーの外周面に取り付けられ、ガイドレールに係合する係合部がフレームに取り付けられている。これにより、フレームの軽量化が図れ、フレームを移動させるため移動機構を簡素化できる。
【００１５】
一実施形態において、前記移動機構は、前記ガイドレールに形成されたラックに噛合する前記係合部としてのピニオンギヤを回動させるモータを含む。
これにより、ガイドレールに沿って確実に吊り荷を案内することができる。
【００１６】
一実施形態において、前記ガイド部は、前記タワーの外周面に取り付けられるチェーンを含み、前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、前記移動機構は、前記チェーンに噛合するスプロケットと、前記スプロケットを回動させるためのモータとを含み、前記スプロケットの回転軸及び前記チェーンの一方が前記タワーに固定され、前記スプロケットの回転軸及び前記チェーンの他方が前記フレームに連結されており、前記フレームが、前記スプロケットの回転に伴って前記タワーに沿って移動するように構成される。
これにより、タワーに沿って確実に吊り荷を案内することができる。
【００１７】
一実施形態において、前記揺動規制部は、少なくとも前記吊り荷と前記タワーの間に配置されるフレームを含み、前記ガイド部は、前記タワーの外周面の複数箇所に当接するように前記フレームに回転可能に支持される複数のローラと、各々の前記ローラを前記タワーの前記外周面に押し付けるための押圧部材とを含み、前記フレームは、前記タワーに押し付けられる前記複数のローラによって、前記タワーに支持されるとともに前記タワーに沿って案内されるように構成される。
上記実施形態では、フレームを案内するガイド部が、押圧部材によってタワー外周面にローラを押し付けることでタワーに支持されるようになっている。そのため、タワーに沿ってガイド部を延在させる必要がなく、吊り荷揺動抑制装置のより一層の軽量化及びコンパクト化が可能となる。また、上記実施形態では、タワー外周面の複数箇所に当接するローラと、ローラをタワー外周面に押し付ける押圧部材とで揺動規制部のガイド部を構成するため、タワー外周面に取り付けられるガイドレールを含むガイド部を採用する場合とは異なり、風力発電装置のタワーに対するガイド部の設置工事は基本的には不要である。したがって、揺動規制部のガイド部として機能しうる部位（例えばガイドレール）を有しない既存の風力発電装置に対しても吊り荷揺動抑制装置を適用できる。
【００１８】
幾つかの実施形態において、前記ガイド部は、前記ガイドレール又は前記係合部の一方に回動自在に取り付けられたローラを含み、前記ローラは、前記ガイドレール又は前記係合部の他方に当接するように構成される。
【００１９】
一実施形態において、前記ガイドレール又は前記係合部の一方は、鍛造により前記タワーと一体成形されたブラケットを介して前記タワーに取り付けられている。
これにより、溶接によってガイドレール又は係合部の一方をタワーに取り付ける場合に比べて、タワーへの取り付け時におけるタワーの強度低下を抑制できる。
【００２０】
一実施形態において、前記揺動規制部は、前記フレームの前記吊り荷側に設けられた緩衝材をさらに含み、前記緩衝材がエアバッグであり、前記エアバッグ内の空気量を増減することにより該エアバッグの表面と前記吊り荷との距離を調節可能に構成される。
このように緩衝材を設けることによって、吊り荷とフレームが接触した際の衝撃を緩和することができ、昇降時における吊り荷の損傷を防止できる。また、緩衝材がエアバッグであることから、揺動規制部をより一層軽量化できる。さらに、エアバッグ内の空気量によってエアバッグの表面と吊り荷との距離を調節可能なため、吊り荷の形状や大きさに関わらず、確実に吊り荷の揺動を抑制できる。また、エアバッグは内部の空気量を調節可能であるため、揺動規制部内に吊り荷を配置する時には、エアバッグの空気量を低減することにより吊り荷をエアバッグで囲まれる空間に配置しやすく、一方、吊り荷の昇降時にはエアバッグの空気量を増大することによって、エアバッグの衝撃吸収機能を向上できる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、風力発電装置用の吊り荷揺動抑制装置は、前記揺動規制部に対する前記吊り荷の相対位置を検出するための検出部と、前記検出部で検出された前記相対位置に基づいて前記移動機構を制御するための制御部とをさらに備える。
このように、検出部により吊り荷の相対位置を検出し、相対位置に基づいて移動機構を制御してフレームを移動させることによって、吊り荷に対して正確にフレームを追従させることができる。
【００２２】
一実施形態において、前記移動機構は、前記揺動規制部に取り付けられたウィンチであり、前記ウィンチのワイヤの巻き取り量を調節することにより前記揺動規制部の位置を調整するように構成される。
このように、揺動規制部に取り付けられたウィンチの巻き取り量を調整することによって、簡単な装置構成で揺動規制部の位置を調整可能となる。
【００２３】
幾つかの実施形態において、前記揺動規制部は、前記フレームと前記タワーとの水平方向における距離を調節する水平距離調節機構をさらに含む。
通常、タワーは上部から下部に向かって拡径する構造を有しているので、吊り荷の高さ位置によってタワー外周面と吊り荷との距離が変化する。そこで、上記実施形態のように、水平距離調節機構によってフレームとタワーとの水平方向における距離を調節可能とすることにより、吊り荷に対するフレームの水平方向位置を適正に調節できる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、前記吊り荷は、前記風力発電装置のブレードである。
これにより、ブレードを昇降させる際に、ブレードの揺動を抑制して安定してブレードの昇降させることができる。
【００２５】
一実施形態において、前記揺動規制部は、前記昇降機構によって吊られた前記ブレードに当接して、前記昇降機構による前記ブレードの吊り点周りの前記ブレードへのモーメント荷重を受けるための支持部を含み、前記吊り荷揺動抑制装置は、前記ブレードが前記吊り点周りに回動するように、前記ブレードに当接した前記支持部を水平方向に移動させるためのアクチュエータをさらに備える。
このように、ブレードへのモーメント荷重を支持部で受けながらアクチュエータによって支持部を水平方向に移動させることによって、吊り点周りにブレードを回動させ、ブレードの重心位置やブレードの姿勢を安定して調節できる。また、支持部はブレードへのモーメント荷重を受ける構成であるに過ぎず、ブレードの自重はあくまでブレードを吊る昇降機構によって支持される。そのため、揺動規制部（支持部）へ過大な荷重が加わることを防ぐことができる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、上記風力発電装置の吊り荷揺動抑制装置は、前記揺動規制部と前記ガイド部との間に設けられ、前記ガイド部に対して前記揺動規制部を水平方向に沿った回動軸周りに回動させるための回動機構をさらに備える。なお、本明細書において「水平方向に沿った」との用語は、水平方向に対して幾何学的な意味で厳密に平行である状態のみを指すものではなく、水平方向に対してある程度の角度（例えば３０度以内の角度）をなす状態をも包含する。
昇降装置によって吊り荷を搬送する際、昇降装置によって吊られた状態の吊り荷の姿勢を調整する場合がある。例えば、ハブに対するブレードの着脱時にハブとプラットホームとの間で吊り荷としてのブレードを昇降装置により搬送する場合、昇降装置によって吊られたブレードの姿勢をハブ近くでは鉛直姿勢としプラットホーム近くでは水平姿勢とすることがある。このように昇降装置で吊られた状態の吊り荷の姿勢を変更する際、揺動規制部と吊り荷との衝突に起因して、吊り荷の自重が揺動規制部に加わる可能性がある。揺動規制部は吊り荷の自重を支えることを前提とせずに設計されることがあり、この場合には、吊り荷の自重を受けることによって揺動規制部が損傷してしまうおそれがある。
そこで、上述の実施形態のように、ガイド部に対して揺動規制部を水平方向に沿った回動軸周りに回動させるための回動機構を設ければ、吊り荷の姿勢変化に追従して揺動規制部を回動させて、吊り荷の自重が許容範囲を超えて揺動規制部に加わらないようにすることができる。したがって、揺動規制部を設置した状態で吊り荷の姿勢調整が可能になり、吊り荷の搬送作業を容易に行うことができる。
【００２７】
幾つかの実施形態において、前記風力発電装置は、水面に浮かぶ浮体上に前記タワーが立設された浮体式風力発電装置である。
これにより、波浪や潮流などの影響によって浮体が揺動しやすい浮体式風力発電装置においても、安定して吊り荷を昇降させることができる。
【００２８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、
ブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブと共に回転するメインシャフトと、
前記ハブ及び前記メインシャフトを含むロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルが取り付けられるタワーと、
前記タワーに沿って吊り荷を昇降させる昇降機構と、
前記吊り荷の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置とを備え、
前記吊り荷揺動抑制装置は、
前記昇降機構によって吊られた状態における前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部と、
前記昇降機構による前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて前記揺動規制部を移動させるための移動機構と、
前記移動機構により前記タワーに沿って前記揺動規制部が移動するように前記揺動規制部を案内するためのガイド部とを有する。
【００２９】
上記風力発電装置によれば、吊り荷の水平方向の揺れを規制する揺動規制部を備えているので、安定して吊り荷を昇降できる。また、揺動規制部は、移動機構によって吊り荷のタワーに沿った動きに追従して移動するようになっているので、吊り荷の高さ位置に関わらず、吊り荷が昇降する間中、吊り荷の揺動を抑制できる。さらに、揺動規制部は、昇降機構によって吊られた状態における吊り荷の揺れを規制するように構成されている。そのため、吊り荷の重力荷重を主として受けるのは昇降機構であり、揺動規制部は重力荷重を積極的に受ける必要がない。よって、揺動規制部、及び揺動規制部を案内するためのガイド部の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
【００３０】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置用の吊り荷昇降方法は、
昇降機構により吊り荷を風力発電装置のタワーに沿って昇降させる昇降ステップと、
前記昇降機構によって吊られた状態の前記吊り荷の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部を、前記昇降ステップにおける前記吊り荷の前記タワーに沿った動きに合わせて移動させる移動ステップとを備え、
前記移動ステップでは、前記揺動規制部をガイド部によって案内しながら、前記タワーに沿って前記揺動規制部を移動させる。
【００３１】
上記風力発電装置用の吊り荷昇降方法によれば、揺動規制部によって吊り荷の水平方向の揺れを規制するようにしたので、安定して吊り荷を昇降できる。また、揺動規制部は、移動機構によって吊り荷のタワーに沿った動きに追従して移動するようになっているので、吊り荷の高さ位置に関わらず、吊り荷が昇降する間中、吊り荷の揺動を抑制できる。さらに、揺動規制部は、昇降機構によって吊られた状態における吊り荷の揺れを規制するように構成されている。すなわち、吊り荷の重力荷重を主として受けるのは昇降機構であり、揺動規制部は重力荷重を積極的に受ける必要がない。よって、揺動規制部、及び揺動規制部を案内するためのガイド部の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、揺動規制部によって吊り荷の水平方向の揺れを規制するようにしたので、安定して吊り荷を昇降できる。また、揺動規制部は、移動機構によって吊り荷のタワーに沿った動きに追従して移動するようになっているので、吊り荷の高さ位置に関わらず、吊り荷が昇降する間中、吊り荷の揺動を抑制できる。さらに、揺動規制部は、昇降機構によって吊られた状態における吊り荷の揺れを規制するように構成されている。すなわち、吊り荷の重力荷重を主として受けるのは昇降機構であり、揺動規制部は重力荷重を積極的に受ける必要がない。よって、揺動規制部、及び揺動規制部を案内するためのガイド部の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る浮体式風力発電装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における吊り荷揺動抑制装置を備えた風力発電装置の側面図である。
【図３】第１実施形態における吊り荷揺動抑制装置の斜視図である。
【図４】図２の風力発電装置を示す横断面図である。
【図５】図２のフランジ部を示すＡ部拡大図である。
【図６】（Ａ）は鍛造により形成されたブラケットの斜視図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】溶接により取り付けられたブラケットの斜視図である。
【図８】水平距離調節機構を備えた吊り荷揺動抑制装置の動作を説明するための側面図である。
【図９】エアバッグが設けられた揺動規制部の側面図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、一実施形態における吊り荷の吊り下ろし手順を示す図である。
【図１１】第１実施形態におけるローラ押圧式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
【図１２】第１実施形態におけるラックアンドピニオン式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
【図１３Ａ】第１実施形態におけるチェーンスプロケット式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
【図１３Ｂ】第１実施形態におけるチェーンスプロケット式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
【図１４】第２実施形態における吊り荷揺動抑制装置を備えた風力発電装置の側面図である。
【図１５】図１４のＢ方向から視た吊り荷揺動抑制装置の正面図である。
【図１６】係合部の構成例を示す斜視図である。
【図１７】（Ａ）は図１４に示した吊り荷揺動抑制装置の構成例を示す水平断面図で、（Ｂ）は図１４に示した吊り荷揺動抑制装置の他の構成例を示す水平断面図である。
【図１８】第２実施形態の変形例における吊り荷揺動抑制装置の斜視図である。
【図１９】第２実施形態の他の変形例における吊り荷揺動抑制装置の斜視図である。
【図２０】（Ａ）は図１９に示した吊り荷揺動抑制装置の構成例を示す水平断面図で、（Ｂ）は図１９に示した吊り荷揺動抑制装置の他の構成例を示す水平断面図である。
【図２１】ブレードを昇降させる状態を示した風力発電装置の側面図である。
【図２２】（Ａ）はアクチュエータの動作を説明するために、ブレードを傾斜姿勢に支持した状態を示す図で、（Ｂ）はブレードを鉛直姿勢に支持した状態を示す図である。
【図２３】アクチュエータ、回動機構及びその周辺構造を示す側面図である。
【図２４】回動機構の構成例を示す斜視図である。
【図２５】図２５（Ａ）〜（Ｃ）はブレード及びフレームの回転手順を示す図である。
【図２６】ガイドワイヤを用いた吊り荷揺動抑制装置の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
以下の説明では、風力発電装置の一例として浮体式風力発電装置について述べるが、本発明の実施形態に係る風力発電装置は陸上に設置される風力発電装置にも適用できる。
【００３６】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る浮体式風力発電装置の構成例を示す斜視図である。図２は第１実施形態における吊り荷揺動抑制装置を備えた風力発電装置の側面図である。
図１及び図２を参照して、一実施形態において浮体式風力発電装置１は、水面に浮かぶ浮体２と、浮体２上に立設されたタワー４と、タワー４の上部に支持されたナセル６と、ナセル６に回転自在に取り付けられたハブ８と、ハブ８に対して放射状に取り付けられたブレード１０とを有している。タワー４は、円筒形状のセクション４ａが鉛直方向に複数連結されることによって構成されてもよい。その場合、各セクション４ａの上下端にはフランジ４ｂが設けられており、隣り合うセクション４ａのフランジ４ｂ同士がボルト締結により連結されてもよい。また、ナセル６はタワー４に対してヨー旋回可能であってもよく、典型的なアップウィンド風車の場合、風向きに応じてブレード１０が風上側へ配向されるようにナセル６が旋回するようになっている。そして、風を受けたブレード１０及びハブ８が回転することで、発電機によって発電が行われる。ナセル６内の具体的な構成例については後述する。
【００３７】
一実施形態において、浮体２は、平面視において仮想三角形の頂点位置に配置された柱状の３つのコラム２１，２２，２３を有する。また、浮体２は、第１コラム２１及び第２コラム２２を接続する長尺状の第１ロワーハル２５と、第１コラム２１及び第３コラム２３を接続する長尺状の第２ロワーハル２６とを有する。そして、これら３つのコラム２１，２２，２３と２つのロワーハル２５，２６とによって、平面視において浮体２は略Ｖ字状に形成されている。そして、平面視略Ｖ字状の真ん中に位置する第１コラム２１の上面にはプラットホーム２８が設けられ、プラットホーム２８上に、上述した風力発電装置１が設置されている。
【００３８】
また、第１ロワーハル２５と第２ロワーハル２６とが直角に交わるとともに、第１ロワーハル２５と第２ロワーハル２６との交角の二等分線に対して左右対称をなす仮想直角二等辺三角形の頂点位置に、上述した３つのコラム２１，２２，２３が配置されていてもよい。さらに、特に図示しないが、第２コラム２２と第３コラム２３とを接続する第３のロワーハルを更に有してもよい。さらにまた、第１ロワーハル２５と第２ロワーハル２６とが、補強用の梁部材によって連結されていてもよい。
なお、上記実施形態では、第１コラム２１及び第２コラム２２、第１コラム２１及び第３コラム２３をそれぞれ接続する連結部としてロワーハル２５，２６を例示したが、連結部はこれに限定されるものではない。
【００３９】
また、図１に示すように、浮体２は、その上面にタワー４が設置される第１コラム２１が主風向Ｗに対して風上側に位置するように配置されてもよい。その場合、第２コラム２２及び第３コラム２３は、第１コラム２１よりも主風向Ｗの風下側に位置するように配置される。このように、タワー４が設置されている第１コラム２１を主風向Ｗの風上側に位置するように配置することで、風荷重を受けて背面側に傾倒しようとするタワー４の安定性を高めることが出来る。
【００４０】
図２に示すように、一実施形態において、風力発電装置１は、ハブ８に連結された回転シャフト１１と、電力を生成する発電機１２と、回転シャフト１１の回転エネルギーを発電機１２に伝えるドライブトレイン１３とを含んでいる。なお、同図では一例としてドライブトレイン１３及び発電機１２がナセル６内に配置される場合を示しているが、これらの少なくとも何れかがタワー４側に配置されてもよい。
【００４１】
回転シャフト１１は、ブレード１０及びハブ８から構成されるロータ５と共に回転する。なお、ハブ８はハブカバー（スピナー）で覆われていてもよい。また、回転シャフト１１は、一対の軸受（不図示）を介して回転自在にナセル６に支持されている。
ドライブトレイン１３は、回転シャフト１１に取り付けられた油圧ポンプ１４と、高圧油ライン１６及び低圧油ライン１７を介して油圧ポンプ１４に接続される油圧モータ１５とを含んで構成される。油圧ポンプ１４は、回転シャフト１１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１４で生成された圧油は高圧油ライン１６を介して油圧モータ１５に供給され、この圧油によって油圧モータ１５が駆動される。油圧モータ１５で仕事をした後の低圧の作動油は、低圧油ライン１７を経由して油圧ポンプ１４に再び戻される。また、油圧モータ１５の出力軸は発電機１２の入力軸に接続されており、油圧モータ１５の回転が発電機１２に入力されるようになっている。なお、同図ではドライブトレイン１３として油圧トランスミッションを用いた構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、ギヤ式増速機等の他のドライブトレインを用いてもよいし、ドライブトレイン１３を設けずに、ハブ８又は回転シャフト１１と発電機１２とを直結させた構成であってもよい。
【００４２】
一実施形態において、風力発電装置１は、メンテナンス時や据え付け・解体時等において、上記したような風力発電装置１の種々の構成部品（吊り荷１８）をタワー４に沿って移動させるための昇降機構３０を有している。ナセル６内空間又はハブ８内空間と外部との間で吊り荷１８を移動させるために、ナセル６又はハブ８の底面、側面又は上面に開閉部（不図示）が設けられていてもよい。図２には、一例としてウィンチ３４を用いた昇降装置３０を示している。この昇降装置３０は、吊り荷１８を吊下げるための吊下げワイヤ３２と、吊下げワイヤ３２が巻回されたウィンチ３４と、ウィンチ３４を駆動するための不図示のモータ（ウィンチ駆動モータ）とを有する。例えば、ウィンチ３４及びウィンチ駆動モータは、ナセル６内空間に設置される。そして、吊下げワイヤ３２に吊り荷１８が吊られた状態で、ウィンチ駆動モータによりウィンチ３４を駆動し、吊下げワイヤ３２をウィンチ３４に巻き上げ又は巻き下げることによって、吊り荷１８を鉛直方向に移動させることができる。そのため、吊り荷１８の昇降時、吊り荷１８の重力荷重は主に昇降装置３０が受けることとなる。なお、ウィンチ３４及びウィンチ駆動モータは、タワー４内に設置されてもよい。その場合、ナセル６内に滑車を設け、この滑車により吊下げワイヤ３２をタワー４内のウィンチ３４からナセル６を通してタワー４の外側へ導くようにする。また、ウィンチ３４及びウィンチ駆動モータはナセル６の外側に設けられてもよいし、ハブ８側に設けられてもよい。昇降装置３０の別の構成例として、ナセル６の内部若しくは外部、又はハブ８に設けられたクレーンによって吊り荷１８を昇降させてもよい。なお、ウィンチ３４やクレーン等の昇降装置３０はタワー４上部に設けられてもよい。上記したウィンチ３４やクレーン等の昇降装置３０は、風力発電装置１に常設されていてもよいし、吊り荷１８の昇降時のみ設置（仮設）されてもよい。
【００４３】
本実施形態における昇降装置３０によって昇降される部品（吊り荷１８）としては、例えば、上記したようにナセル６内空間に配置されるドライブトレイン１３の各部品（油圧ポンプ１４、油圧モータ１５等）や発電機１２の他に、ブレード１０、ナセル６を構成する各部品、変圧器、制御盤等の電気機器などの各種の部品が挙げられる。勿論、タワー４の上方空間に配置される各種の部品であってもよい。また、メンテナンス時に用いられる部品も含まれる。
【００４４】
次に、図２〜図５を参照して、第１実施形態における吊り荷揺動抑制装置２０について詳細に説明する。なお、図３は第１実施形態における吊り荷揺動抑制装置の斜視図で、図４は図２の風力発電装置を示す横断面図で、図５は図２のフランジ部を示すＡ部拡大図である。
【００４５】
幾つかの実施形態において、吊り荷揺動抑制装置２０は、昇降機構３０によって吊られた状態における吊り荷１８の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部４２と、揺動規制部４２を移動させるための移動機構５０と、揺動規制部４２を案内するためのガイド部６０とを備える。
【００４６】
一実施形態において、揺動規制部４２は、少なくとも吊られた状態の吊り荷１８とタワー４の間に配置されるフレーム４４を含む。フレーム４４は、吊られた状態の吊り荷１８の周囲を囲むように構成されてもよいし、一部が開放したコの字状に構成されてもよい。また、フレーム４４は、底面を有していてもよいが、吊り荷１８の重力荷重を積極的に受けないような構造とする。例えば、作業者が同乗する際の作業用床としてフレーム４４の一部にのみ底面を設けてもよい。フレーム４４の上面は、吊り荷１８をフレーム４４内に収容するために、少なくとも一部が開放している。
このように、揺動規制部４２が少なくとも吊り荷１８とタワー４の間に配置されるフレーム４４を含むことにより、吊り荷１８がタワー４と干渉することを確実に防止できる。
【００４７】
一実施形態において、移動機構５０は、昇降機構３０による吊り荷１８のタワー４に沿った動きに合わせて揺動規制部４２（フレーム４４）を移動させるように構成される。例えば移動機構５０は、図２及び図３に示すように、フレーム４４に取り付けられたウィンチ５２と、ウィンチ５２に巻回されるフレーム昇降用ワイヤ５４とを有する。そして、ウィンチ５２のワイヤの巻き取り量を調節することによりフレーム４４の鉛直方向位置を調整するように構成される。このように、フレーム４４に取り付けられたウィンチ５２の巻き取り量を調整することによって、簡単な装置構成でフレーム４４の鉛直方向位置を調整可能となる。また、図３に示すように、フレーム４４を吊下げる滑車天秤５６を設けて、滑車天秤５６に吊りワイヤ５５を接続し、ナセル６、ハブ８又はタワー４側に設けたウィンチ５３（図１０参照）によって滑車天秤５６ごとフレーム４４を昇降させるようにしてもよい。なお、滑車天秤５６は、吊り金具１９によって吊られた吊りワイヤ５５を介してナセル４、ハブ８又はタワー４に固定される。
【００４８】
幾つかの実施形態において、図２に示すように、吊り荷揺動抑制装置４０は、揺動規制部４２（フレーム４４）に対する吊り荷１８の相対位置を検出するための検出部５８と、検出部５８で検出された相対位置に基づいて移動機構５０を制御するための制御部５９とをさらに備える。具体的に、検出部５８は、フレーム４４に設けられて、フレーム４４に対する吊り荷１８の相対位置を検出する構成であってもよい。また、検出部５８は、フレーム４４及び吊り荷１８の両方に設けられて、フレーム４４及び吊り荷１８の各位置を検出し、これらの位置信号に基づいてフレーム４４に対する吊り荷１８の相対位置を算出してもよい。さらに、吊り荷１８を昇降させるためのウィンチ３４及びフレーム４４を昇降させるためのウィンチ５２のそれぞれに、検出部５８としてのロータリエンコーダを設けて、これらのロータリエンコーダの検出結果に基づいて吊り荷１８と揺動規制部４２（フレーム４４）とのタワー４に沿った移動距離が一致するように、制御部５９によってフレーム４４を昇降させるためのウィンチ５２の回転を制御してもよい。さらにまた、フレーム４４の底部に検出部５８としてのスイッチ（例えばリミットスイッチ）を設けて、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、制御部５９によりウィンチ５２を制御し、フレーム４４の高さ位置を調節してもよい。例えば、吊り荷１８を吊下げる時、吊り荷１８の下降速度の方がフレーム４の下降速度よりも速いと、吊り荷１８がフレーム４４の底部に達してスイッチが押される。このとき、スイッチのＯＮ信号を受けた制御部５９は、フレーム４４の下降速度を大きくする。これにより、フレーム４４を吊り荷１８の動きに合わせて正確に追従させることができる。
【００４９】
また、フレーム４４の高さ位置を検出する第２の検出部（不図示）を設けてもよい。第２の検出部は、少なくともフレーム４４の上方制限位置と下方制限位置とを検出可能に構成される。例えば、ナセル６に近い上方制限位置又はプラットホーム２８に近い下方制限位置までフレーム４４が到達したら、制御部５９から停止指令が出力される。
【００５０】
一実施形態において、ガイド部６０は、タワー４の外周面に取り付けられるガイドレール６２と、フレーム４４に取り付けられるとともにガイドレール６２に係合するローラ６５とを含む。例えば、ガイドレール６２は、フレーム４４の幅に合わせて２本設置される。また、図４に示すように、各ガイドレール６２は、断面Ｈ形状であってもよく、断面Ｈ形状の少なくとも一方の凹部にローラ６５が係合するようになっている。勿論、断面Ｈ形状の両側の凹部に一対のローラ６５が係合し、これらの一対のローラ６５によって各ガイドレール６２を挟むように構成してもよい。なお、ローラ６５の替わりに、ガイドレール６２と摺動する摺動部を設けてもよい。このように、タワー４の外周面に取り付けられるガイドレール６２に沿ってフレーム４４が移動するように構成することで、タワー４に沿ってフレーム４４を円滑に移動させることができる。なお、ガイドレール６２は、タワー４の外周面に鉛直方向に沿って取り付けられてもよい。
【００５１】
図４に示すように、タワー４の外周面にブラケット６４を設けて、ブラケット６４を介してガイドレール６２をタワー４に取り付けてもよい。図５に示すように、タワー４のセクション４ａ同士の接合強度向上を目的として、タワー４の外周側に張り出した外フランジ４ｂ１と、タワー４の内周側に張り出した内フランジ４ｂ２とによって、タワー４のセクション４ａ同士を接合する場合、外フランジ４ｂ１にブラケット６８を取り付けてもよい（図３参照）。これにより、タワー４の強度低下を招くことなくガイドレール６２をタワー４に取り付けることができる。
【００５２】
上記のような外フランジ４ｂ１を有しない場合、あるいは、上下方向において隣り合う外フランジ４ｂ１間の距離が長い場合、図６及び図７に示すように、セクション４ａの外周面にブラケット６６，６８を取り付けてもよい。ここで、図６（Ａ）は鍛造により形成されたブラケットの斜視図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。図７は溶接により取り付けられたブラケットの斜視図である。
【００５３】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す構成例では、タワー４のセクション４ａの外表面に、鍛造によりブラケット６６が形成されている。ブラケット６６は、セクション４ａの他の外周面よりタワー４外周側に突出した形状を有し、ガイドレール６２を取り付けるための複数のボルト穴６６ａが設けられている。このように、鍛造によりタワー４のセクション４ａと一体成形されたブラケット６６を介してガイドレール６２をタワー４に取り付けることにより、ガイドレール６２をタワー４に取り付ける際におけるタワー４の強度低下を抑制できる。
【００５４】
図７に示す構成例では、タワー４のセクション４ａに対して、溶接によりブラケット６８を取り付けている。ブラケット６８には、ガイドレール６２を取り付けるためのボルト穴６８ａが設けられている。このように、溶接によりタワー４のセクション４ａにブラケット６８を接合することにより、ブラケット６８の取り付け作業を簡素化できる。また、ブラケット６とタワー４との溶接部６９は容易に補修可能であるため、メンテナンス作業性に優れた構造とすることができる。
【００５５】
図８は水平距離調節機構を備えた吊り荷揺動抑制装置の動作を説明するための側面図である。一実施形態において、吊り荷揺動抑制装置２０の揺動規制部４２は、フレーム４４とタワー４との水平方向における距離を調節するための水平距離調節機構を備えている。例えば、水平距離調節機構は、ガイドレール６２に係合するローラ６５とフレーム４４との間に伸縮自在に設けられるアーム７０と、アーム７０を伸縮させてフレーム４４とタワー４との水平方向における距離を調節するためのアクチュエータ７１とを含む。通常、タワー４は上部から下部に向かって拡径する構造を有しているので、吊り荷１８の高さ位置によってタワー４外周面と吊り荷１８との距離が変化する。例えば、図８の実線で示す位置から二点鎖線で示す位置まで吊り荷１８を吊り下ろす場合、吊り荷１８は鉛直方向下方に移動するのに対して、タワー４外周面に沿って傾斜したガイドレール６２上をフレーム４４は移動するので、吊り荷１８とフレーム４４との相対位置は変化する。
そこで、上記構成のように、水平距離調節機構によってフレーム４４とタワー４との水平方向における距離を調節可能とすることにより、吊り荷１８に対するフレーム４４の水平方向位置を適正に調節できる。すなわち、吊り荷１８の高さとともに変化する吊り荷１８とタワー４との水平方向における距離に応じて、フレーム４４の水平方向位置を調節することによって、吊り荷１８とフレーム４４との相対位置を一定に保持できる。なお、図８において、移動後の各部品には、それぞれ、移動前の各部品に対応した符号（吊り荷１８’、揺動規制部４２’、フレーム４４’、ローラ６５’、アーム７０’、アクチュエータ７１’）を付している。
【００５６】
また、図２、図４及び図８に示すように、揺動規制部４２は、フレーム４４の吊り荷１８側に設けられた緩衝材４６をさらに含んでもよい。緩衝材４６は衝撃吸収機能を有し、例えばウレタンやゴム等の弾性部材で形成されてもよいし、発泡スチロールや気泡緩衝材等のエアを含有した部材で形成されてもよい。このように緩衝材４６を設けることによって、吊り荷１８とフレーム４４が接触した際の衝撃を緩和することができ、昇降時における吊り荷１８の損傷を防止できる。
【００５７】
さらに、図９に示すように、緩衝材としてエアバッグ４８を用いてもよい。なお、図９はエアバッグが設けられた揺動規制部の側面図である。エアバッグ４８は、フレーム４４の内周面、すなわちフレーム４４の吊り荷１８側の面に配置される。エアバッグ４８は、内部の空気量を調節可能となっている。したがって、フレーム４４内に吊り荷１８を配置する時には、エアバッグ４８の空気量を低減することにより吊り荷１８をエアバッグ４８で囲まれる空間に配置しやすく、一方、吊り荷１８の昇降時にはエアバッグ４８の空気量を増大することによって、エアバッグ４８の衝撃吸収機能を向上できる。また、エアバッグ４８内の空気量を増減することにより、エアバッグ４８の表面と吊り荷１８との距離を調節してもよい。すなわち、吊り荷１８の大きさや形状に応じてエアバッグ４８に注入する空気量を調節することによって、エアバッグ４８の表面と吊り荷１８との距離を適切に保つことができ、高い衝撃吸収機能を得ることができる。このとき、吊り荷１８に接触するまでエアバッグ４８を膨らませて吊り荷１８を固定してもよい。これにより、吊り荷１８の揺動を効果的に防止できる。
【００５８】
以下、一実施形態に係る風力発電装置用の昇降方法について詳述する。図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、一実施形態における吊り荷の吊り下ろし手順を示す図である。
【００５９】
幾つかの実施形態では、昇降機構３０により吊り荷１８を風力発電装置１のタワー４に沿って昇降させる昇降ステップと、昇降ステップにおける吊り荷１８のタワー４に沿った動きに合わせて揺動規制部４２を移動させる移動ステップとを備える。移動ステップでは、揺動規制部４２をガイド部６０によって案内しながら、タワー４に沿って揺動規制部４２を移動させる。なお、昇降ステップと移動ステップとは同時に実行される。
【００６０】
例えば、風力発電装置１のナセル６内の部品（吊り荷１８）を吊り下ろす場合、以下の手順を行う。最初に、図１０（Ａ）に示すように、ナセル６、タワー４の上部又はハブ４に設置された仮設ウィンチ５３を駆動して吊りワイヤ５５を巻き取り、滑車天秤５６をタワー４の上部まで移動させる。この後、図１０（Ｂ）に示すように、吊りワイヤ５５の先端のフックを吊り金具１９に仮設ウィンチ５３からナセル６内に固定された吊り金具１９に付け替える。そして、ウィンチ５２を駆動してフレーム昇降用ワイヤ５４を巻き取り、フレーム４４をタワー４の上部まで移動させる。こうして、滑車天秤５６及びフレーム４４の重力荷重は、主にナセル６によって支持される。次いで、図１０（Ｃ）に示すように、ナセル６内に配置されたクレーン３６を用いて、吊下げワイヤ３２に吊られた状態の吊り荷１８をフレーム４４の高さまで吊り下ろし、フレーム４４内に収容する。そして、図１０（Ｄ）に示すように、吊下げワイヤ３２に吊られた状態の吊り荷１８をクレーン３６で降下させながら、ウィンチ５２によってフレーム４４も吊り荷１８に追従させて下降させる。図１０（Ｅ）に示すように、フレーム４４及び吊り荷１８がプラットホーム２８上まで到達したら、今度はプラットホーム２８上に設置されたクレーン７５によって吊り荷１８を部品搬送船（不図示）に移送する。
なお、ここでは吊り荷１８を吊り下ろす際の手順について説明したが、吊り荷１８を吊り上げる際も同様の手順にて行うことができる。
【００６１】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、揺動規制部４２（例えばフレーム４４）によって吊り荷１８の水平方向の揺れを規制するようにしたので、安定して吊り荷１８を昇降できる。また、揺動規制部４２は、移動機構５０（例えばウィンチ５２）によって吊り荷１８のタワー４に沿った動きに追従して移動するようになっているので、吊り荷１８の高さ位置に関わらず、吊り荷１８が昇降する間中、吊り荷１８の揺動を抑制できる。さらに、揺動規制部４２は、昇降機構３０（例えばウィンチ３４）によって吊られた状態における吊り荷１８の揺れを規制するように構成されている。すなわち、吊り荷１８の重力荷重を主として受けるのは昇降機構３０であり、揺動規制部４２は重力荷重を積極的に受ける必要がない。よって、揺動規制部４２、及び揺動規制部４２を案内するためのガイド部６０（例えばガイドレール６２）の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
【００６２】
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。
【００６３】
例えば、図１〜図１０に示す実施形態では、フレーム４４を案内するガイド部６０としてガイドレール６２を用いた吊り荷揺動抑制装置４０を例示して説明したが、図１１〜図１４に示すように、他の構成のガイド部６０を用いてもよい。
【００６４】
図１１は、一実施形態におけるローラ押圧式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。なお、図１１においてフレーム４４を移動させるための移動機構は図示を省略している。
一実施形態において、図１１に示すガイド部８０は、タワー４の外周面の複数箇所に当接するようにフレーム４４に回転可能に支持される複数のローラ８２と、各々のローラ８２をタワー４の外周面に押し付けるためのバネ８４とを含む。フレーム４４はタワー４の周囲を囲むように配置されてもよく、その場合、タワー４の周方向に複数のローラ８２を配置する。そして、フレーム４４を案内するガイド部８０が、バネ８４によってタワー４の外周面にローラ８２を押し付けることでタワー４に支持されるようになっている。そのため、タワーに沿ってガイド部を延在させる必要がなく、吊り荷揺動抑制装置のより一層の軽量化及びコンパクト化が可能となる。また、上記実施形態では、タワー４の外周面の複数箇所に当接するローラ８２と、ローラ８２をタワー４の外周面に押し付けるバネ８４とでガイド部８０を構成するため、タワー４の外周面に取り付けられるガイドレールを含むガイド部を採用する場合とは異なり、風力発電装置１のタワー４に対するガイド部８０の設置工事は基本的には不要である。したがって、ガイド部８０として機能しうる部位（例えばガイドレール）を有しない既存の風力発電装置１に対しても吊り荷揺動抑制装置４０を適用できる。なお、バネ８４の替わりに他の押圧部材を用いてもよい。
【００６５】
図１２は、一実施形態におけるラックアンドピニオン式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
一実施形態における吊り荷揺動抑制装置４０は、ガイド部８５として、タワー４の外周面に取り付けられ、ラック８６ａが形成されたガイドレール８６と、フレーム４４に支持されてガイドレール８６のラック８６ａに噛合するピニオンギヤ８８とを含む。なお、ガイドレール８６は、タワー４の外周面に鉛直方向に沿って取り付けられていてもよい。また、移動機構５０は、ピニオンギヤ８８を回動させるモータ（図示略）を含む。この吊り荷揺動抑制装置４０は、モータを駆動してピニオンギヤ８８を回動させることによって、ピニオンギヤ８８がガイドレール８６に沿って移動するようになっている。この構成により、ガイドレール８６に沿って確実に吊り荷１８を案内することができる。
【００６６】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、チェーンスプロケット式のガイド部を用いた吊り荷揺動抑制装置の側面図である。
一実施形態において、図１３Ａに示す吊り荷揺動抑制装置４０のガイド部９０は、タワー４の外周面に取り付けられるチェーン９２と、フレーム４４に回転自在に支持され、チェーン９２に噛合するスプロケット９４とを含む。チェーン９２の上端及び下端は、タワー４、ナセル６、ハブ８又はプラットホーム２８に固定され、チェーン９２の位置は固定されている。なお、チェーン９２は、タワー４の外周面に鉛直方向に沿って取り付けられていてもよい。吊り荷揺動抑制装置４０の移動機構は、スプロケット９４を回転させるためのモータを含む。そして、モータによって回転するスプロケット９４は、チェーン９２に噛合しているのでタワー４に沿って移動し、スプロケット９４に連結されたフレーム４４も同時にタワー４に沿って移動する。これにより、タワー４に沿って確実に吊り荷１８を案内することができる。
【００６７】
他の実施形態において、図１３Ｂに示す吊り荷揺動抑制装置４０のガイド部９５は、タワー４の外周面の上部及び下部に配置された一対のスプロケット９６，９６と、一対のスプロケット９６，９６間に架け渡されて、タワー４の外周面に回転自在に取り付けられる環状のチェーン９７とを含む。チェーン９７の任意の部位にはフレーム４４が連結されている。なお、チェーン９７は、タワー４の外周面に鉛直方向に沿って取り付けられていてもよい。吊り荷揺動抑制装置４０の移動機構は、スプロケット９６を回転させるためのモータを含む。そして、モータによって回転するスプロケット９４によってチェーン９７が回転し、チェーン９７に連結されたフレーム４４も同時にタワー４に沿って移動する。これにより、タワー４に沿って確実に吊り荷１８を案内することができる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の構成について説明する。本第２実施形態の基本構成は、上述の第１実施形態とは異なるガイド部を採用したことを除けば、既に説明した第１実施形態と同様である。したがって、ここでは、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
図１４は第２実施形態における吊り荷揺動抑制装置を備えた風力発電装置の側面図である。図１５は図１４のＢ方向から視た吊り荷揺動抑制装置の正面図である。図１６は係合部の構成例を示す斜視図である。図１７（Ａ）は図１４に示した吊り荷揺動抑制装置の構成例を示す水平断面図で、図１７（Ｂ）は図１４に示した吊り荷揺動抑制装置の他の構成例を示す水平断面図である。
【００７０】
図１４に示す風力発電装置１は、メンテナンス時や据え付け・解体時等において、昇降機構３０により吊り荷１８をタワー４に沿って昇降させる際に、吊り荷１８の揺動を抑制するための吊り荷揺動抑制装置１００を備えている。
【００７１】
吊り荷揺動抑制装置１００は、昇降機構３０によって吊られた状態における吊り荷１８の水平方向への揺れを規制するための揺動規制部４２と、揺動規制部４２を移動させるための移動機構５０と、揺動規制部４２を案内するためのガイド部１１０とを備える。なお、昇降機構３０、揺動規制部４２及び移動機構５０の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、図１４及び図１５に示す移動機構５０において、フレーム昇降用ワイヤ５４を巻き取るためのウィンチは図示を省略している。
【００７２】
幾つかの実施形態において、図１４，図１５及び図１７（Ａ）に示すガイド部１１０は、タワー４に取り付けられた複数の係合部１１２と、揺動規制部４２のフレーム４４に取り付けられた少なくとも一つのガイドレール１２０とを含む。
【００７３】
図１４〜図１７（Ａ）に示す係合部１１２は、タワー４の外周面に取り付けられ、離間するように複数配置されている。各係合部１１２は、ガイドレール１２０に当接することによってフレーム４４のタワー外周面に沿った昇降を案内する。
一実施形態において、図１４，図１５及び図１７（Ａ）には、上下方向に配列された複数の係合部１１２からなる係合部列が、タワー４の周方向にずれて２列設けられた構成を例示している。係合部列の各々を構成する複数の係合部１１２は、ガイドレール１２０の移動経路（タワー４の上端側と下端側の間を昇降するための経路）に沿って並んでいる。係合部１１２の配列を２列あるいは３列以上とすることで、水平方向においてフレーム４４を複数点で支持する構成となり、フレーム４４を安定して支持可能となる。また、図１５に示す各係合部列において、複数の係合部１１２は一定のピッチＰ１で配置されてもよい。また、２つの係合部列が同一のピッチＰ１を有してもよい。その場合、２つの係合部列における複数の係合部１１２の各高さ方向位置が一致するように複数の係合部１１２をそれぞれ配置してもよい。すなわち、２つの係合部列において同一高さに位置する一対の係合部１１２，１１２のグループが、一定のピッチで複数設けられていてもよい。
【００７４】
図１６及び図１７（Ａ）に示すように、係合部１１２は、断面Ｕの字形（Ｕ字の隅が丸みを帯びていてもよいし、Ｕ字の隅が丸みを帯びていなくてもよい。）に形成されてもよい。その場合、断面矩形状のガイドレール１２０の３つの側面が係合部１１２の内側の３面に当接することによって、ガイドレール１２０の水平方向の移動が規制され、ガイドレール１２０がタワー４の外周面に沿って上下方向に円滑に導かれるようになっている。タワー４の周方向にずれて２列の係合部列が設けられている場合、２列の係合部列のうち一方の係合部列における各係合部１１２は、断面Ｕの字形の開放した面１１２ｃが、他方の係合部列が位置する方向とは反対側に向くように配置されてもよい。また、断面Ｕの字形の係合部１１２は、鉛直方向の中央部から上端１１２ａ側に向けて拡径したテーパ形状を有していてもよい。同様に、係合部１１２は、鉛直方向の中央部から下端１１２ｂ側に向けて拡径したテーパ形状を有していてもよい。このように、係合部１１２の上端１１２ａ又は下端１１２ｂの少なくとも一方が拡径していることにより、フレーム４４の移動時、ガイドレール１２０が係合部１１２へスムーズに挿入される。なお、図示では断面Ｕの字形の場合を例示したが、断面Ｃ字形、断面Ｌ字形等の他の断面形状を有してもよい。
【００７５】
係合部１１２は、それぞれ取付部１１４によってタワー４の外周面に支持される。取付部１１４は、溶接によってタワー４の外周面に取り付けられてもよいし、鍛造によりタワー４と一体成形されたブラケット（不図示）を介してタワー４の外周面に取り付けられてもよい。また、取付部１１４は、タワー４の２つのセクション４ａ，４ａ（図１４参照）同士を接合するフランジにボルト締結によって取り付けてられてもよい。なお、各係合部１１２は、ガイドレール１２０を案内する目的で取り付けられるものであり、ガイドレール１２０及びフレーム４４の自重や吊り荷１８の自重を受けるものではないため、タワー４の大幅な強度低下を招く程の大掛かりな取付構造は必要としない。
タワー４の上下方向に配列された複数の係合部１１２において、取付部１１４の長さ、すなわちタワー４の外周面から係合部１１２までの長さは、タワー４の外周面の傾斜に応じて変化させてもよい。通常、タワー４の外周面は、下方から上方に向けて縮径するように傾斜している。そこで、同一の係合部列に属する係合部１１２を鉛直方向に配置するために、タワー４の外周面の傾斜に応じて、下方の取付部１１４は短くし、上方に向かうにつれて取付部１１４の長さが長くなるようにしてもよい。また別の構成として、取付部１１４の長さは、全ての係合部１１２において略同一としてもよい。
【００７６】
図１４及び図１５に示すガイドレール１２０は、フレーム４４に取り付けられている。一実施形態では、少なくとも一つのガイドレール１２０は、タワー４の周方向に並ぶ一対のガイドレール１２０を含む。ガイドレール１２０は、断面矩形状で長尺に形成される。なお、ガイドレール１２０の形状は、断面矩形状に限定されるものではなく、例えば断面円形状のように他の形状であってもよい。
【００７７】
フレーム４４には、移動機構５０のフレーム昇降用ワイヤ５４が取り付けられている。例えば移動機構５０は、揺動規制部４２（フレーム４４）を昇降させる際に吊り点として用いられる滑車天秤５６と、滑車天秤５６に取り付けられた定滑車５７ａと、フレーム４４に取り付けられた動滑車５７ｂとを含んでいる。滑車天秤５６は、タワー４の外周面に沿って上下方向に昇降自在であり、タワー４の上部位置でタワー４又はナセル６に固定可能に構成される。フレーム４４を昇降させる際、まず滑車天秤５６がタワー４の上方位置にて固定される。次いでフレーム昇降用ワイヤ５４の一端が滑車天秤５６（又はタワー４の上部若しくはナセル６）に取り付けられ、他端側は動滑車５７ｂ、定滑車５７ａの順に経由してウィンチ（不図示）に取り付けられる。そして、ウィンチ（不図示）によりフレーム昇降用ワイヤ５４を巻き上げ又は巻き下げることによって、動滑車５７ｂに取り付けられたフレーム４４がタワー４の外周面に沿って昇降するようになっている。なお、フレーム昇降用ワイヤ５４は、ガイドレール１２０に取り付けられていてもよい。
【００７８】
上述のように構成されたガイドレール１２０は、タワー４に沿ったフレーム４４の移動時に複数の係合部１１２に順次当接するように構成される。すなわち、ガイドレール１２０は、フレーム４４の移動時に、上下方向に隣り合う２つの係合部１１２の間で受け渡されることによってタワー４の外周面に沿った昇降が案内されるようになっている。そのため、タワー４の外周面にガイドレール１２０を取り付け、フレーム４４に係合部１１２を取り付ける場合に比べ、ガイドレール１２０を短くすることができる。また、タワー４に常時設置される係合部１１２は、タワー４の外周面に点在するように配置されるため、風等の周囲環境による影響を受けにくい構造とすることができる。
【００７９】
一実施形態において、ガイドレール１２０は、フレーム４４の上下方向移動範囲内のいずれの位置にフレーム４４があっても、上下方向に隣り合う少なくとも２つの係合部１１２に当接するように構成される。
一実施形態では、図１５に示すように、上下方向に並ぶ複数の係合部１１２が所定のピッチＰ１で配列されている場合、ガイドレール１２０の長さＬは、係合部１１２のピッチＰ１の２倍の距離、即ち２つ分のピッチＰ２の距離よりも長い（Ｌ＞２Ｐ１）。これにより、フレーム４４の移動時、１本のガイドレール１２０は必ず２つ以上の係合部１１２に当接する。
例えば、フレーム４４の移動時にガイドレール１２０が１つの係合部１１２のみによって１点支持される場合、ガイドレール１２０の姿勢が定まらず次に当接すべき係合部１１２にガイドレール１２０が円滑に導かれない可能性がある。そこで、上述のように、ガイドレール１２０が必ず２つ以上の係合部１１２に当接するように構成することでガイドレール１２０の姿勢を安定させることができ、次に当接すべき係合部１１２へガイドレール１２０が円滑に導かれる。
【００８０】
また、図１４〜図１７（Ａ）に示す構成例では、ガイド部１１０によって、タワー４の外周面に沿ったフレーム４４の昇降が案内される構成となっているのは上述した通りであるが、これと同様に、フレーム４４を吊下げるための滑車天秤５６もタワー４の外周面に沿って案内される構成を有している。なお、上述の第１実施形態においても以下の構成を適用できる。
具体的に、滑車天秤５６は、それぞれ、タワー４の外周面に沿って上下方向に延在する一対の天秤レール５６ａ，５６ａと、一対の天秤レール５６ａ，５６ａに架け渡されたレール連結部５６ｂとを含んでいる。滑車天秤５６は、一対の天秤レール５６ａ，５６ａがレール連結部５６ｂで互いに連結されることによって一体的に動くように構成されている。
タワー４の外周面には、天秤レール５６ａに当接することによって、タワー４の外周面に沿った滑車天秤５６の昇降を案内するための天秤係合部１１３が設けられている。天秤係合部１１３は、断面Ｕの字形（Ｕ字の隅が丸みを帯びていてもよいし、Ｕ字の隅が丸みを帯びていなくてもよい。）に形成されてもよい。その場合、断面矩形状の天秤レール５６ａの３つの側面が天秤係合部１１３の内側の３面に当接することによって、天秤レール５６ａの水平方向の移動が規制され、天秤レール５６ａがタワー４の外周面に沿って円滑に導かれるようになっている。なお、図示では断面Ｕの字形の場合を例示したが、断面Ｃ字形、断面Ｌ字形等の他の断面形状を有してもよい。
【００８１】
図示した構成例では、滑車天秤５６を案内するための天秤係合部１１３が、フレーム４４を案内するための係合部１１２と一体的に設けられた場合を示している。すなわち、取付部１１４によってタワー４の外周面に取り付けられた係合部１１２に対して、接続部１１５を介して天秤係合部１１３が接続されている。さらに、図示のようにタワー４の周方向にずれて２列の係合部列が設けられる場合、２列の係合部列のうち一方の係合部列における各天秤係合部１１３は、断面Ｕの字形の開放した面１１３ｃが、他方の係合部列が位置する方向に向くように配置されている。すなわち、天秤係合部１１３の開放した面１１３ｃと、係合部１１２の開放下面１１２ｃは、互いに離れて位置するように構成される。
【００８２】
また、各天秤レール５６ａは、その上端５６ａ１又は下端５６ａ２の少なくとも一方が、端部に向けて断面積が減少する（縮径する）テーパ状に形成されてもよい。これにより、滑車天秤５６の移動時、天秤レール５６ａの天秤係合部１１３への挿入を一層円滑にできる。さらに、上下方向に並ぶ複数の天秤係合部１１３（又は係合部１１２）が所定のピッチＰ１で配列されている場合、天秤レール５６ａの長さは、天秤係合部１１３のピッチＰ１の２倍の距離、すなわち２つ分のピッチＰ２の距離よりも長くなるように構成してもよい。これにより、滑車天秤５６の移動時、１本の天秤レール５６ａは必ず２つ以上の天秤係合部１１３に当接し、天秤レール５６ａの姿勢を安定させた状態で上下方向に案内することができる。
【００８３】
一実施形態において、図１７（Ａ）に示す係合部１１２は、断面Ｕの字形に形成された一対の係合部１１２，１１２の内面に、ガイドレール１２０との当接面における摺動性を向上させるための摺動部材１１６が設けられている。摺動部材１１６は、シート状の摺動部材１１６を係合部１１２の内面に貼り付けてもよいし、液状又はスラリ状の摺動部材１１６を塗布してこれを固化させることで形成してもよい。例えば摺動部材１１６には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂等のエンジニアリングプラスチックなどを用いることができる。このように、係合部１１２の内面に摺動部材１１６を設けることにより、ガイドレール１２０と係合部１１２との摺動性を向上させ、ガイドレール１２０の円滑な移動を可能とする。また、係合部１１２の内側にガイドレール１２０を係合させる構成を採用し、摺動部材１１６を係合部１１２の内面に設けることで、紫外線による摺動部材１１６の劣化を抑制できる。なお、摺動部材１１６は、係合部１１２とガイドレール１２０との摺動部に位置していれば係合部１１２に設ける必要はなく、ガイドレール１２０側に設けられてもよい。
【００８４】
他の実施形態において、図１７（Ｂ）に示す係合部１１２’は、断面Ｕの字形に形成された一対の係合部１１２’，１１２’の内面にローラ１１８，１１８が設けられた構成を有する。各ローラ１１８は、係合部１１２’の内面とガイドレール１２０の側面との間に位置し、転動自在に係合部１１２’に取り付けられている。そして、フレーム４４の移動時、ガイドレール１２０はローラ１１８に当接してタワー４の外周面に沿って昇降する。ローラ１１８は転動しながらガイドレール１２０を上下方向に導く。このように、係合部１１２の内面にローラ１１８を設けることにより、ガイドレール１２０の円滑な移動を可能とする。また、紫外線に弱い材質でローラ１１８を形成する場合であっても、ローラ１１８が係合部１１２の内面に設けられることで、紫外線によるローラ１１８の劣化を抑制できる。なお、ローラ１１８は、ガイドレール１２０側に設けられてもよい。すなわち、ガイドレール１２０のうち係合部１１２と当接する面に複数のローラが所定のピッチで設けられてもよい。
【００８５】
図１８は第２実施形態の変形例における吊り荷揺動抑制装置の斜視図である。
本変形例に係る吊り荷揺動抑制装置１００において、タワー４の周方向に並べられた一対の係合部１１２，１１２は、互いに対向する側が開放された断面Ｕの字形に形成されてもよい。この場合、一方の係合部１１２は、タワー４の周方向に隣接する他方の係合部１１２に対向する側が開放されているため、この方向へのガイドレール１２０の動きは前記一方の係合部１１２によって規制されることにはならない。しかし、２本のガイドレール１１２同士がフレーム１１４を介して連結される等によって一体になっていれば、前記他方の係合部１１２によって上記方向への２本のガイドレール１２０の移動が規制されることになる。これにより、水平方向のいずれの方向に対してもガイドレール１２０が揺動することを防ぎ、安定してガイドレール１２０を案内できる。なお、図示では断面Ｕの字形の場合を例示したが、断面Ｃ字形、断面Ｌ字形等の他の断面形状を有してもよい。
また、一対のガイドレール１２０によって形成されるレールアセンブリは、ガイドレール中央部における幅Ｗ１に比べて少なくとも一方のガイドレール端部における幅Ｗ２の方が小さくなるように構成されてもよい。これにより、フレーム４４の移動時、ガイドレール１２０が係合部１１２へスムーズに挿入される。レールアセンブリの幅を上述した関係（Ｗ１＞Ｗ２）にするためには、例えば、ガイドレール１２０は、その上端１２０ａ側又は下端１２０ｂ側の少なくとも一方が、端部に向けて断面積が減少する（縮径する）テーパ状に形成されてもよい。また、レールアセンブリの幅を上述した関係（Ｗ１＞Ｗ２）にするために、一対のガイドレール１２０は、それぞれ、その上端１２０ａ側又は下端１２０ｂ側の少なくとも一方が、これに対向する他方のガイドレール１２０に向けて湾曲した形状を有していてもよい。これにより、フレーム４４の移動時、ガイドレール１２０の係合部１１２への挿入を一層円滑にできる
【００８６】
次に、図１９及び図２０を参照して、上述の第２実施形態の他の変形例における吊り荷揺動抑制装置の構成について説明する。なお、図１９は第２実施形態の他の変形例における吊り荷揺動抑制装置の斜視図である。図２０（Ａ）は図１９に示した吊り荷揺動抑制装置の構成例を示す水平断面図で、図２０（Ｂ）は図１９に示した吊り荷揺動抑制装置の他の構成例を示す水平断面図である。
【００８７】
一実施形態において、図１９及び図２０（Ａ）に示す吊り荷揺動抑制装置１２０が有するガイド部１２２は、１本のガイドレール１２６と、複数の係合部１２４とを含む。
ガイドレール１２６は、フレーム４４に取り付けられる。例えば、ガイドレール１２６は、断面Ｉ字形で長尺に形成される。このガイドレール１２６は、断面Ｉ字形の一方の端部にフレーム４４が取り付けられ、他方の端部が係合部１２４に係合するようになっている。図２０に示す例示的な実施形態では、断面Ｉ字形の一方の端部にフレーム取付面１２６ａが設けられ、他方の端部に係合部当接面１２６ｂが設けられている。
係合部１２４は、タワー４の外周面に取り付けられ、互いに離間するように複数配置される。複数の係合部１２４は、タワー４の周方向に並ぶ一対の係合部１２４，１２４からなるグループが、タワー４の外周面に上下方向に複数配列された構成としてもよい。各係合部１２４は、例えば断面Ｌ字形に形成されてもよく、一対の係合部１２４，１２４を有する場合、互いに対向する方向へ端部が突出するように構成される。
また、図２０（Ｂ）に示すガイド部１２２’のように、ガイドレール１２８は断面Ｔ字形で長尺に形成されてもよい。このガイドレール１２８は、断面Ｔ字形の端面にフレーム取付面１２８ａが設けられ、他方の端部にローラ１２９が取り付けられている。そして、フレーム４４の移動時、ガイドレール１２８に当接してローラ１２９が転動することによって、ガイドレール１２８のタワー４外周面に沿った昇降が案内される。
上記構成を有するガイド部１２０によれば、ガイドレール１２６を１本にできるので、装置構成を簡素化できる。
【００８８】
図２１は、吊り荷揺動抑制装置を用いてブレードを昇降させる状態を示した側面図である。なお、ここでは一例として、吊り荷揺動抑制装置１３０は、図１８で説明したガイド部１１０を具備した場合を示している。
一実施形態において、昇降装置３０による吊り下ろし対象又は吊り上げ対象である吊り荷１８は、風力発電装置１のブレード１０である。この場合、ハブ８の内部に設けられたウィンチ３４によって吊下げワイヤ３２を巻き下ろし又は巻き上げて、ブレード１０を昇降させる。なお、ブレード１０を昇降させるためのウィンチ３４は、ハブ８の周囲、ナセル６の内部又は周囲、タワー４の内部又は周囲、あるいは、プラットホーム上のいずれの位置に配置されてもよい。ただし、吊下げワイヤ３２を介してウィンチ３４側に支持されるブレード１０の吊り点Ｓは、ブレード１０より上方に存在する。
【００８９】
ブレード１０の鉛直方向に沿った移動時、ブレード１０の軸線が鉛直方向に沿った姿勢で該ブレード１０の一部を揺動規制部４２のフレーム４４内に挿入する。そして、ブレード１０の一部を収容したフレーム４４を、ブレード１０の昇降に追従させて昇降させる。このとき、フレーム４４が取り付けられたガイドレール１２０は、タワー４の外周面に取り付けられた係合部１１２に順次当接する。これにより、ブレード１０の鉛直方向の移動に追従して、フレーム４４をタワー４の外周面に沿って昇降させることができる。
上記実施形態によれば、ブレード１０を昇降させる際に、ブレード１０の揺動を抑制して安定してブレード１０の昇降させることができる。
【００９０】
図２２（Ａ）はアクチュエータの動作を説明するために、ブレードを傾斜姿勢に支持した状態を示す図で、図２２（Ｂ）はブレードを鉛直姿勢に支持した状態を示す図である。
一実施形態において、図２２（Ａ），（Ｂ）に示す吊り荷揺動抑制装置１３０は、揺動規制部４２と、ガイド部１１０と、アクチュエータ１３４とを備えている。
揺動規制部４２は、上述したフレーム４４の他に、フレーム４４に取り付けられた少なくとも一つの支持部１３２を有している。
支持部１３２は、昇降機構３０によって吊られた状態のブレード１０に当接して、ブレード１０の吊り点Ｓ周りのブレード１０へのモーメント荷重Ｍを受けるように構成されている。ここで、図２１に示すブレード１０の吊り点Ｓとは、ブレード１０が吊下げられた吊下げワイヤ３２の風力発電装置１側の支点である。少なくとも一つの支持部１３２は、例えば、ブレード１０を挟むようにタワー４の径方向に配置される少なくとも一対の支持部１３２を含む。ブレード１０は吊り点Ｓを中心として回動するように略水平方向に移動するので、支持部１３２は、ブレード１０の外表面の角度変化に応じて支持面の角度が調整可能に構成されてもよい。また、支持部１３２がブレード１０の自重の影響を大きく受けないように、支持部１３２には、ブレード１０の外周面との当接面に摺動部材（不図示）が設けられてもよい。摺動部材によって、支持部１３２とブレード１０の外周面との摩擦は小さくなり、支持部１３２はブレード１０の自重を殆ど受けない構成とすることができる。さらに、ブレード１０の損傷防止を目的として、支持部１３２は、ブレード１０の外周面との当接面に緩衝材が設けられてもよい。
【００９１】
また、一実施形態において、吊り荷揺動抑制装置１３０は、ブレード１０が吊り点Ｓ周りに回動するように、ブレード１０に当接した支持部１３２を水平方向に移動させるためのアクチュエータ１３４をさらに備えている。
ブレード１０は、ブレード１０の重心Ｃが吊り点Ｓの鉛直方向下方に位置する姿勢で安定となる。図２２（Ａ）に示すようにブレード１０の重心Ｃが吊り点Ｓの鉛直方向下方からずれている場合、ブレード１０には、吊り点Ｓ周りのモーメント荷重Ｍが加わり、ブレード１０を前述の姿勢に移行してブレード１０が大きく揺動してしまう。そこで、支持部１３２でブレード１０のモーメント荷重Ｍを支持した状態で、図２２（Ｂ）に示すように、吊り点Ｓの鉛直下方に重心Ｃが位置するように、アクチュエータ１３４を図中Ｘ方向に動かす。なお、吊り点Ｓから支持部１３２までの距離は十分に大きいため、支持部１３２から見ればブレード１０はモーメントＭにより略水平方向に移動しようとする。そのため、支持部１３２は、ブレード１０の動きに合わせて略水平方向に移動させればよい。
【００９２】
上述のように、ブレード１０へのモーメント荷重を支持部１３２で受けながらアクチュエータ１３４によって支持部１３２を水平方向（矢印Ｘ方向）に移動させることによって、吊り点Ｓ周りにブレード１０を緩やかに回動させ、ブレード１０の重心位置Ｃやブレード１０の姿勢を安定して調節できる。また、支持部１３２はブレード１０へのモーメント荷重を受ける構成であるに過ぎず、ブレード１０の自重はあくまでブレード１０を吊る昇降機構３０によって支持される。そのため、揺動規制部４２（支持部１３２）へ過大な荷重が加わることを防ぐことができる。
【００９３】
なお、ブレード１０とハブ８によって構成されるロータ７は、鉛直方向に対してロータ回転面が５〜１０°程度のチルト角をなすように構成されることがある。この場合、ハブ８の鉛直方向下方に位置する翼取付け部に取り付けられた略鉛直姿勢のブレード１０は、鉛直方向に対してチルト角だけ傾斜している。そのため、ハブ８の鉛直方向下方に位置する翼取付け部に対するブレード１０の着脱時、ブレード１０の姿勢が、一時的に、ブレード１０の重心Ｃが吊り点Ｓの鉛直方向下方からずれた不安定な姿勢になってしまうことがある。例えば、ハブ８からブレード１０を取り外した直後ではブレード１０は鉛直方向に対してチルト角だけ傾斜しており、ブレード１０の重心Ｃは吊り点Ｓの鉛直方向下方からずれている。同様に、ハブ８にブレード１０を取り付ける直前では鉛直方向に対してチルト角だけ傾斜させる必要があり、ブレード１０の重心Ｃは吊り点Ｓの鉛直方向下方からずれている。
このような場合であっても、上述のように、ブレード１０へのモーメント荷重を支持部１３２で受けながらアクチュエータ１３４で支持部１３２を動かして吊り点Ｓ周りにブレード１０を緩やかに回動させれば、ブレード１０の姿勢を安定して調整でき、揺動規制部４２（支持部１３２）へ過大な荷重が加わることを防止しながら、ブレード１０の揺動を抑制できる。
【００９４】
図２３はアクチュエータ、回動機構及びその周辺構造を示す側面図である。
他の実施形態では図２３に示すように、タワー４の径方向においてブレード１０を挟んで一側に一対の支持部１３２ａ１，１３２ａ２及び一対のアクチュエータ１３４ａ１，１３４ａ２が配置され、他側に一対の支持部１３２ｂ１，１３２ｂ２及び一対のアクチュエータ１３４ｂ１，１３４ｂ２が配置されてもよい。これらの支持部１３２ａ１，１３２ａ２，１３２ｂ１，１３２ｂ２及びアクチュエータ１３４ａ１，１３４ａ２，１３４ｂ１，１３４ｂ２はフレーム４４に取り付けられている。アクチュエータ１３４ａ１，１３４ａ２の伸縮量及びアクチュエータ１３４ｂ１，１３４ｂ２の伸縮量をそれぞれ独立して調節することによって、ブレード１０の鉛直方向に対する角度を調節可能となる。これにより、ブレード１０を吊り点Ｓ周りに徐々に回動させることができる。
【００９５】
幾つかの実施形態では、吊り荷揺動抑制装置１３０は、揺動規制部４２を水平方向に沿った回動軸１３６周りに回動させるための回動機構１４０をさらに備える。
図２４は回動機構の構成例を示す斜視図である。
図２３及び図２４に示すように、回動機構１４０は、揺動規制部４２とガイド部１１０との間に設けられ、ガイド部１１０に対して揺動規制部４２を水平方向に沿った回動軸１３６周りに回動させる構成となっている。
【００９６】
一実施形態において、回動機構１４０は、ガイドレール１２０に固定されたフレーム取付部４５に取り付られた回動ディスク１４２と、回動ディスク１４２を回動させるためのターニングモータ１４４とを含む。
回動ディスク１４２は、フレーム取付部４５に対して複数のディスク支持部１４３によって回動自在に取り付けられている。ディスク支持部１４３は、回動ディスク１４２の外周に沿って複数配置され、例えばフレーム取付部４５にボルト止めされている。回動ディスク１４２の外周にはギヤが形成されている。なお、図２４に示す例示的な実施形態では、回動ディスク１４２の外周のうち、ディスク支持部１４３に接触しない領域にギヤが形成されている。ターニングモータ１４４には回動ギヤ（ピニオンギヤ）１４６が連結されており、この回動ギヤ１４６は回動ディスク１４２のギヤと噛合している。そして、ターニングモータ１４４が駆動されることによって回動ギヤ１４６が回転し、回転ギヤ１４６に噛合した回動ディスク１４２が回動軸１３６周りに回動されるようになっている。
【００９７】
ここで、図２５を参照して、ブレード１０の吊り下ろし作業におけるブレードの回転手順について説明する。なお、図２５（Ａ）〜（Ｃ）はブレード及びフレームの回転手順を示す図である。
ブレード１０は、ハブ８の鉛直方向下方に位置する翼取付け部から取り外された後、鉛直方向に沿って吊り下ろされ、タワー４の上部に待機していたフレーム４４内に挿入される。あるいは、ハブ８の鉛直方向下方に位置する翼取付け部に取り付けられたブレード１０がフレーム４４内に挿入されるように、タワー４に沿ってフレーム４４を上昇させてもよい。そして、図２５（Ａ）に示すように、ブレード１０がフレーム４４に挿入された状態で、昇降装置３０によりブレード１０を吊り下ろす。このとき、吊り点Ｓ周りのモーメント荷重Ｍを支持部１３２によって受けながら、支持部１３２をアクチュエータ１３４によって水平方向に移動させて、ブレード１０の姿勢を調節してもよい。なお、昇降装置３０のよるブレードの吊り下し時、ブレード１０の吊り下ろしに追従させて、移動機構５０によりフレーム４４を吊り下ろす。このとき、フレーム４４に取り付けられたガイドレール１２０が、係合部１１２に順次当接することによって、フレーム４４はタワー４の外周面に沿って昇降するように案内される。
【００９８】
タワー４の途中までブレード１０及びフレーム４４が吊り下ろされたら、ブレード１０及びフレーム４４の鉛直方向への移動を一旦停止して回動作業に移る。回動作業では、回動機構１４０によってブレード１０の回動に追従するようにフレーム４４を回動させる。図２５（Ｂ）に示すように、回動機構１４０は、ターニングモータ１４４を駆動して回動ディスク１４２を回動させ、回動軸１３６によって回動ディスク１４２に連結されたフレーム４４を回動させる。なお、回動機構１４０はブレード１０を回動させるためのものではなく、ブレード１０の回動に追従してフレーム４４を回動させるためのものである。そのため、ブレード１０を回動させるためには、フレーム４４の回動機構１４０とは別に設けられたブレード回動機構（不図示）が用いられる。例えば回動作業では、昇降機構３０によって吊られたブレード１０に取り付けられたワイヤをクレーンで引っ張ることによりブレード１０の姿勢が調整される。例えば、ブレード１０は鉛直姿勢から水平姿勢となるように略９０°回動される。そして、図２５（Ｃ）に示すように、水平姿勢となるように略９０°回動されたブレード１０に合わせて、鉛直方向に対して略９０°回動されたフレーム４４は、回動された状態のままブレード１０に追従してさらに吊り下ろされる。こうして、ブレード１０は水平姿勢でプラットホーム２８上に載置される。
このように、ガイドレール１２０に対してフレーム４４を水平方向に沿った回動軸３６周りに回動させるための回動機構１４０を設ければ、ブレード１０の姿勢変化に追従してフレーム４４を回動させて、ブレード１０の自重が許容範囲を超えてフレーム４４に加わらないようにすることができる。したがって、フレーム４４を設置した状態でブレード１０の姿勢調整が可能になり、ブレード１０の搬送作業を容易に行うことができる。
なお、上述したアクチュエータ１３４（１３４ａ１，１３４ａ２，１３４ｂ１，１３４ｂ２）及び回動機構１４０は、第１実施形態にも適用可能である。
【００９９】
さらに別の実施形態では、図２６に示す吊り荷揺動抑制装置４０’は、吊り荷１８を吊下げるための吊下げワイヤ３２とは別に、風力発電装置１のナセル６とプラットホーム２８（図１及び図２参照）との間に張設された２本のガイドワイヤ４９を備える。そして、吊下げワイヤ３２で重力荷重を支持しながらガイドワイヤ４９に沿って吊り荷１８を昇降させるようになっている。これにより、吊り荷１８の水平方向の揺動を抑制でき、安定して吊り荷１８を昇降できる。また、吊り荷１８の重力荷重を主として受けるのは吊下げワイヤ３２であり、ガイドワイヤ４９は重力荷重を積極的に受ける必要がない。そのため、吊り荷揺動抑制装置４０’の強度設計を緩和でき、コンパクト化及び軽量化が可能となる。
【０１００】
なお、上述の実施形態を説明する際に用いた「沿って」との用語は、基準となる方向又は物に対して幾何学的な意味で厳密に平行である状態のみを指すものではなく、基準となる方向又は物に対してある程度の角度（例えば３０度以内の角度）をなす状態をも包含する。
【符号の説明】
【０１０１】
１          風力発電装置
２          浮体
４          タワー
６          ナセル
７          ロータ
８          ハブ
１０        ブレード
１１        回転シャフト
１２        発電機
１３        ドライブトレイン
１４        油圧ポンプ
１５        油圧モータ
１６        高圧油ライン
１７        低圧油ライン
１８        吊り荷
１９        吊り金具
２１        第１コラム
２２        第２コラム
２３        第３コラム
２５        第１ロワーハル
２６        第２ロワーハル
２８        プラットホーム
３０        昇降機構
３２        吊下げワイヤ
３４        ウィンチ
３６        クレーン
４０，１００，１３０  吊り荷揺動抑制装置
４２        揺動規制部
４４        フレーム
４５        フレーム取付部
４６        緩衝材
４８        エアバッグ
５０        移動機構
５２，５３    ウィンチ
５４        フレーム昇降用ワイヤ
５５        吊りワイヤ
５６        滑車天秤
５６ａ，    天秤レール
５６ｂ      レール連結部
５８，５８’  検出部
５９        制御部
６０，８０，８５，９０，９５，１１０，１２２  ガイド部
６２，８６，１２０，１２６，１２８    ガイドレール
６４，６６，６８  ブラケット
６５，８２    ローラ
６６ａ，６８ａ    ボルト穴
６９        溶接部
７０        アーム
７１，７１’  アクチュエータ
７５        クレーン
８４        バネ
８６ａ      ラック
８８        ピニオンギヤ
９２，９７    チェーン
９４，９６    スプロケット
１１２，１２４    係合部
１１３      天秤係合部
１１４      取付部
１１５      接続部
１１６      摺動部
１１８      ローラ部
１２６ａ    フレーム取付面
１２６ｂ    係合部当接面
１２８ａ    フレーム取付面
１２８ｂ    ローラ取付部
１２９      ローラ
１３２，１３２ａ１，１３２ａ２，１３２ｂ１，１３２ｂ２  支持部
１３４，１３４ａ１，１３４ａ２，１３４ｂ１，１３４ｂ２  アクチュエータ
１３６      回動軸
１４０      回動機構
１４２      回動ディスク
１４３      ディスク支持部
１４４      ターニングモータ
１４６      回動ギヤ
Ｃ          ブレード重心
Ｓ          ブレード吊り点
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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