(57)【要約】      （修正有）【課題】風力発電装置のナセル内での可動範囲を任意に設定することができ、かつ、軽量でコンパクトな風力発電装置用の吊り上げ装置及び風力発電装置を提供する。【解決手段】風力発電装置のナセル30に設置される吊り上げ装置40は、吊り上げユニット41と、前記吊り上げユニット41を支持するためのビーム42と、前記ナセル30内に設置され、前記ビーム42の先端部が係合するように構成されたレール43と、前記ナセル30内に立設され、前記ビーム42の前記先端部が前記レール43に沿って移動するように前記ビーム42を旋回可能に支持するための支柱44とを備える。前記ビーム42は、前記支柱44に対して前記ビーム42の長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられる。【選択図】図２
2014190313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置のナセルに設置される吊り上げ装置であって、
吊り上げユニットと、
前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、
前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、
前記ナセル内に立設され、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを備え、
前記ビームは、前記支柱に対して前記ビームの長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられたことを特徴とする風力発電装置用の吊り上げ装置。
【請求項２】
前記レールの少なくとも一部は、前記ナセルの天井の縁に沿って配置される前記ナセルの上部フレームによって形成される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上げ装置。
【請求項３】
前記上部フレームは、少なくとも一つの隅を有し、
前記レールは、前記上部フレームの前記少なくとも一つの隅を除く部分と、各々の前記隅に設けられ、前記上部フレームの前記部分に繋がる湾曲フレームとを含む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上げ装置。
【請求項４】
前記ビームは、前記レールの少なくとも一部を形成するとともに前記ナセルの構造強度を受け持つナセルフレームによって支持されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の風力発電装置用の吊り上げ装置。
【請求項５】
前記支柱の先端に回動可能に取り付けられ、前記ビームに係合するように構成された第１部材と、
前記第１部材に設けられ、前記第１部材に対して前記ビームが前記長手方向にスライドするように前記ビームを案内するための第１ガイド部とをさらに備える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用の吊り上げ装置。
【請求項６】
前記第１部材と前記支柱の先端との間に設けられ、前記第１部材を回動可能に前記支柱に支持するための第１軸受と、
前記第１部材に設けられ、前記ビームの幅方向に沿った回転軸を中心として回転しながら前記ビームに当接するように構成された第１ローラとをさらに備え、
前記第１ガイド部は、前記ビームの両側面に当接するように該ビームの前記幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第１サイドローラ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上げ装置。
【請求項７】
前記ビームの前記先端部に回動可能に取り付けられ、前記レールに係合するように構成された第２部材と、
前記第２部材に設けられ、前記レールに沿って前記第２部材がスライドするように前記第２部材を案内するための第２ガイド部とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の風力発電装置用の吊り上げ装置。
【請求項８】
前記第２部材と前記ビームの前記先端部との間に設けられ、前記第２部材を回動可能に前記ビームに支持するための第２軸受と、
前記第２部材に設けられ、前記レールの幅方向に沿った回転軸を中心として回転しながら前記レールに当接するように構成された第２ローラとをさらに備え、
前記第２ガイド部は、前記レールの両側面に当接するように該レールの前記幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第２サイドローラを含むことを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置用の吊り上げ装置。
【請求項９】
前記吊り上げユニットは、ウィンチ、ホイスト又はクレーンを含む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吊り上げ装置。
【請求項１０】
前記ハブに形成したナセルと、
前記ナセル内に設置される吊り上げ装置とを備える風力発電装置であって、
前記吊り上げ装置は、
吊り上げユニットと、
前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、
前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、
前記ナセル内に立設され、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを備え、
前記ビームは、前記支柱に対して前記ビームの長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項１１】
少なくとも一本のブレードと、
各々の前記ブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブに連結されるメインシャフトと、
前記メインシャフトを前記ナセルに支持するための一対の主軸受とをさらに備え、
前記支柱は、前記一対の主軸受のうち前記ハブから遠い位置に設けられた後方軸受の軸受箱によって支持されることを特徴とする請求項１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
風力発電装置のナセルに設置された吊り上げ装置を用い、対象物を搬送する対象物搬送ステップを備える風力発電装置のメンテナンス方法であって、
前記吊り上げ装置は、前記対象物を吊り上げるための吊り上げユニットと、前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、前記ナセル内に立設され、前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを含み、
前記対象物搬送ステップでは、前記ビームが該ビームの長手方向に前記支柱に対してスライドすることを許容しながら、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記支柱を中心として前記ビームを旋回させて、前記吊り上げユニットを移動させることを特徴とする風力発電装置のメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記風力発電装置は、ヨー旋回座軸受を介して前記ナセルを支持するタワーを備え、
前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用い、前記ヨー旋回座軸受の内側を通して前記対象物を前記ナセルと前記タワーとの間で搬送することを特徴とする請求項１２に記載の風力発電装置のメンテナンス方法。
【請求項１４】
前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用い、前記ナセルの床面に設けられた開口を通して前記対象物を前記ナセルの内部空間と外部空間との間で搬送することを特徴とする請求項１２に記載の風力発電装置のメンテナンス方法。
【請求項１５】
前記対象物は、前記吊り上げ装置よりも吊り上げ重量が大きい仮設吊り上げ装置の構成部品であり、
前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用いて前記構成部品を前記ナセル内に搬入し、
前記対象物搬送ステップの後、前記構成部品を組み立てて前記仮設吊り上げ装置を前記ナセル内に設置する設置ステップと、
前記仮設吊り上げ装置を用い、前記ナセルの床面に設けられた開口を通して、前記対象物よりも重い重量物を前記ナセルの内部空間と外部空間との間で搬送する重量物搬送ステップとをさらに備えることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか一項に記載の風力発電装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、吊り上げ装置、これを備えた風力発電装置及びこれを用いた風力発電装置のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、再生エネルギーとしての風を利用して発電を行う風力発電装置の普及が進んでいる。風力発電装置は、一般に、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上又は洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電装置では、ブレードが風を受けてロータが回転し、ロータの回転がドライブトレインによってナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。
【０００３】
タワー上に設置されたナセルには各種部品が収納されており、風力発電装置の組立て時又はメンテナンス時にこれらの部品の搬送が必要となる。
メンテナンス対象部品等の搬送対象物はナセル内の様々な位置に存在するが、その搬送対象物をナセルとタワーとの間、ナセル内部空間とナセル外部空間との間で搬送するにあたり、クレーン等の吊り上げ装置が用いられている。
【０００４】
風力発電装置において用いられる吊り上げ装置として、特許文献１には、ジブクレーンを利用したナセル取り付け形メンテナンス装置が記載されている。ジブクレーンは、支柱と、支柱に取り付けられ支柱の周囲を旋回可能なジブ（腕）からなるクレーンであって、片持ち梁構造を持つ。ジブ先端に取り付けられたホイストやウィンチ等の巻き上げ装置により、荷物を昇降させる。
【０００５】
また、特許文献２には、風力発電装置のナセル内に設置されるクレーンであって、クレーンビームの後端部がナセル後部に固定され、その固定部をピボット軸として、主軸受に取り付けられた円弧状の固定レールに沿ってクレーンビームが回動可能なものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０５９７１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２４５７５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
風力発電装置のメンテナンスのためのクレーンには、クレーン装置及び風力発電装置の製造コストやメンテナンスコストの低減のため、構造を簡素にし、重量を極力小さくすることが望まれる。
【０００８】
しかし、特許文献１に記載されるジブクレーンは片持ち梁構造であり、吊荷は支柱から離れた位置にあるため支柱にモーメントが加わる。そのためポストの剛性を確保する必要があり、そうすると支柱の太さ等の寸法が大きくなり重量が大きくなる。
また、特許文献２に記載のクレーンでは、両持ち梁構造であるため、ジブクレーン等に比較して要求される剛性は小さいが、固定レールの形状が円弧状に限定されるため、巻き上げ装置の可動範囲が、クレーンビームが円弧状の固定レールに沿って回動できる範囲（扇形状の範囲）に限定される。
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、風力発電装置のナセル内での可動範囲を任意に設定することができ、かつ、軽量でコンパクトな風力発電装置用の吊り上げ装置及び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】
【００１０】
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上げ装置は、
風力発電装置のナセルに設置される吊り上げ装置であって、
吊り上げユニットと、
前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、
前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、
前記ナセル内に立設され、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを備え、
前記ビームは、前記支柱に対して前記ビームの長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられたことを特徴とする。
【００１１】
上記風力発電装置用の吊り上げ装置によれば、ビームが支柱に対してスライド可能な構成としているため、支柱とレールとの距離が一定でなくても、つまり、レールの形状が支柱を中心とした円弧状でなくても、ビームの先端部がレールに係合したままビームの回動が可能である。よって、任意の形状のレールが使用可能となる。すなわち、単一の曲率半径を有する円弧で形成されるレール形状のみならず、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を組み合わせたレール形状や、直線部分と湾曲部分とを組み合わせたレール形状などを採用することができる。また、レールと支柱とによってビームが支持される両持ち梁構造であるため、片持ち梁構造と比較してビームや支柱に求められる剛性が小さくなり、吊り上げ装置の軽量化及びコンパクト化が可能である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、前記レールの少なくとも一部は、前記ナセルの天井の縁に沿って配置される前記ナセルの上部フレームによって形成される。
このように、レールの少なくとも一部にナセルの上部フレームを利用することで、ナセル内の限られたスペースに吊り上げ装置を設置することが可能である。これにより、ナセル重量を軽減することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、前記上部フレームは、少なくとも一つの隅を有し、前記レールは、前記上部フレームの前記少なくとも一つの隅を除く部分と、各々の前記隅に設けられ、前記上部フレームの前記部分に繋がる湾曲フレームとを含む。
上部フレームが隅（コーナー）を有する場合であっても、ビームのスライドを妨げかねない上部フレームの隅を湾曲フレームで代替し、上部フレームのうち隅を除く部分のみをレールとして用いることで、レールに沿ったビームのスムーズなスライドが可能となる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、前記ビームは、前記レールの少なくとも一部を形成するとともに前記ナセルの構造強度を受け持つナセルフレームによって支持される。
このように、ナセルフレームによってビームを支持することで、ビームを確実に支持できる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、前記支柱の先端に回動可能に取り付けられ、前記ビームに係合するように構成された第１部材と、前記第１部材に設けられ、前記第１部材に対して前記ビームが前記長手方向にスライドするように前記ビームを案内するための第１ガイド部とをさらに備える。
ビームに係合した第１部材の回動により、ビームは支柱を中心として旋回可能となる。また、第１部材に設けられた第１ガイド部によって、第１部材に対してビームが長手方向にスライド可能となる。このようにビームが支柱に対してスライド可能な構成とすることにより、支柱とレールとの距離が一定でなくても、つまり、レールの形状が支柱を中心とした円弧状でなくても、ビームの先端部がレールに係合したままビームの回動が可能になる。よって、単一の曲率半径を有する円弧で形成される形状のみならず、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を組み合わせた形状や、直線部分と湾曲部分とを組み合わせた形状などの任意の形状のレールを採用することができる。また、レールと支柱とによってビームが支持される両持ち梁構造であるため、片持ち梁構造と比較してビームや支柱に求められる剛性が小さくなり、吊り上げ装置の軽量化及びコンパクト化が可能である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、前記第１部材と前記支柱の先端との間に設けられ、前記第１部材を回動可能に前記支柱に支持するための第１軸受と、前記第１部材に設けられ、前記ビームの幅方向に沿った回転軸を中心として回転しながら前記ビームに当接するように構成された第１ローラとをさらに備え、前記第１ガイド部は、前記ビームの両側面に当接するように該ビームの前記幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第１サイドローラを含む。
第１軸受の働きにより、第１部材の支柱に対する回動が容易になり、支柱を中心としたビームのスムーズな旋回が可能となる。また、第１ローラの働きにより、第１部材とビームとの間の摺動抵抗が小さくなり、第１部材に対するビームの長手方向のスライドがスムーズになる。さらに、ビームの幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第１サイドローラを含む第１ガイド部を用いることで、ガイド部とビームとの摺動抵抗が小さくなり、ビームの長手方向のスライドがより一層スムーズになる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、前記ビームの前記先端部に回動可能に取り付けられ、前記レールに係合するように構成された第２部材と、前記第２部材に設けられ、前記レールに沿って前記第２部材がスライドするように前記第２部材を案内するための第２ガイド部とをさらに備える。
レールに係合した第２部材の回動により、支柱を中心としたビームの旋回時において、ビームのレールに対してなす角度は可変になる。これにより、支柱を中心としたビームのスムーズな旋回が可能となる。また、第２部材に設けられた第２ガイド部によって、レールに沿って第２部材がスライド可能となる。これにより、ビームの先端部がレールに沿ってスムーズに移動可能になる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、前記第２部材と前記ビームの前記先端部との間に設けられ、前記第２部材を回動可能に前記ビームに支持するための第２軸受と、前記第２部材に設けられ、前記レールの幅方向に沿った回転軸を中心として回転しながら前記レールに当接するように構成された第２ローラとをさらに備え、前記第２ガイド部は、前記レールの両側面に当接するように該レールの前記幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第２サイドローラを含む。
第２軸受の働きにより、第２部材のビーム先端部に対する回動が容易になり、支柱を中心としたビームの旋回時におけるビームとレールとの間の角度が滑らかに変化可能となる。これにより、支柱を中心としたビームのより一層スムーズな旋回が可能となる。また、第２ローラの働きにより、第２部材とレールとの間の摺動抵抗が小さくなり、レールに沿った第２部材のスライドがスムーズになる。さらに、レール幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第２サイドローラを含む第２ガイド部を用いることで、第２ガイド部とレールとの摺動抵抗が小さくなり、ビームの先端部がレールに沿ってより一層スムーズに移動可能になる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、前記吊り上げユニットは、ウィンチ、ホイスト又はクレーンを含む。
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、
前記ハブに形成したナセルと、
前記ナセル内に設置される吊り上げ装置とを備える風力発電装置であって、
前記吊り上げ装置は、
吊り上げユニットと、
前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、
前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、
前記ナセル内に立設され、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを備え、
前記ビームは、前記支柱に対して前記ビームの長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられたことを特徴とする。
【００２１】
上記風力発電装置によれば、吊り上げ装置のビームが支柱に対してスライド可能な構成としているため、支柱とレールとの距離が一定でなくても、つまり、レールの形状が支柱を中心とした円弧状でなくても、ビームの先端部がレールに係合したままビームの回動が可能である。そのため、単一の曲率半径を有する円弧で形成される形状のみならず、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を組み合わせた形状や、直線部分と湾曲部分とを組み合わせた形状などを含む任意の形状のレールを採用することができる。また、レールと支柱とによってビームが支持される両持ち梁構造であるため、片持ち梁構造と比較してビームや支柱に求められる剛性が小さくなり、吊り上げ装置の軽量化、コンパクト化が可能である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、
少なくとも一本のブレードと、
各々の前記ブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブに連結されるメインシャフトと、
前記メインシャフトを前記ナセルに支持するための一対の主軸受とをさらに備え、
前記支柱は、前記一対の主軸受のうち前記ハブから遠い位置に設けられた後方軸受の軸受箱によって支持される。
主軸受の軸受箱は、一般に、ナセル台板と称される剛性が高い部材に固定される。そのため、主軸受（後方軸受）の軸受箱を利用して吊り上げ装置の支柱を支持することで、吊り上げ装置を確実に支持できる。
また、前方軸受からのオーバーハング量は軸系へのモーメント荷重に大きく影響するから、前方軸受をハブに近づけてオーバーハング量を小さくするのが通常である。このため、前方軸受はナセル前方に偏って配置されることが多い。これに対し、後方軸受は、前方軸受に比較してナセルの中央寄りに配置し、ナセル内部空間は種々の機器を収容するために後方軸受よりもさらに後方に拡がっているのが通常である。よって、ナセル中央付近に位置する後方軸受の軸受箱を利用して吊り上げ装置の支柱を支持することで、ナセル中央付近に支柱を配置することが可能になり、ナセル中央を中心とした広いエリアを吊り上げユニットの可動範囲とすることができる。
【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メンテナンス方法は、
風力発電装置のナセルに設置された吊り上げ装置を用い、対象物を搬送する対象物搬送ステップを備える風力発電装置のメンテナンス方法であって、
前記吊り上げ装置は、前記対象物を吊り上げるための吊り上げユニットと、前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、前記ナセル内に立設され、前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを含み、
前記対象物搬送ステップでは、前記ビームが該ビームの長手方向に前記支柱に対してスライドすることを許容しながら、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記支柱を中心として前記ビームを旋回させて、前記吊り上げユニットを移動させる。
【００２４】
上記風力発電装置のメンテナンス方法によれば、吊り上げ装置のビームが支柱に対してスライド可能な構成としているため、支柱とレールとの距離が一定でなくても、つまり、レールの形状が支柱を中心とした円弧状でなくても、ビームの先端部がレールに係合したままビームの回動が可能である。そのため、単一の曲率半径を有する円弧で形成される形状のみならず、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を組み合わせた形状や、直線部分と湾曲部分とを組み合わせた形状などを含む任意の形状のレールを採用することができる。また、レールと支柱とによってビームが支持される両持ち梁構造であるため、片持ち梁構造と比較してビームや支柱に求められる剛性が小さくなり、吊り上げ装置の軽量化、コンパクト化が可能である。
【００２５】
いくつかの実施形態では、前記風力発電装置は、ヨー旋回座軸受を介して前記ナセルを支持するタワーを備え、前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用い、前記ヨー旋回座軸受の内側を通して前記対象物を前記ナセルと前記タワーとの間で搬送する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用い、前記ナセルの床面に設けられた開口を通して前記対象物を前記ナセルの内部空間と外部空間との間で搬送する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、前記対象物は、前記吊り上げ装置よりも吊り上げ重量が大きい仮設吊り上げ装置の構成部品であり、前記対象物搬送ステップでは、前記吊り上げ装置を用いて前記構成部品を前記ナセル内に搬入し、前記対象物搬送ステップの後、前記構成部品を組み立てて前記仮設吊り上げ装置を前記ナセル内に設置する設置ステップと、前記仮設吊り上げ装置を用い、前記ナセルの床面に設けられた開口を通して、前記対象物よりも重い重量物を前記ナセルの内部空間と外部空間との間で搬送する重量物搬送ステップとをさらに備える。
このように、上述した構成を有する軽量でコンパクトな吊り上げ装置を常設とし、この常設の吊り上げ装置では吊り上げることが難しい重量物の搬送時には、より吊り上げ重量が大きな仮設吊り上げ装置を用いれば、風力発電装置の通常運転時にナセル内に存在する吊り上げ装置は上記常設の吊り上げ装置のみとなる。よって、吊り上げ装置が占有するナセル内の空間を小さくすることができ、ナセルの軽量化及びコンパクト化が可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、吊り上げ装置のビームが支柱に対してスライド可能な構成としているため、支柱とレールとの距離が一定でなくても、ビームの先端部がレールに係合したままビームの回動が可能である。そのため、単一の曲率半径を有する円弧で形成される形状のみならず、任意の形状のレールを採用することができる。また、レールと支柱とによってビームが支持される両持ち梁構造であるため、片持ち梁構造と比較してビームや支柱に求められる剛性が小さくなり、吊り上げ装置の軽量化及びコンパクト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】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】一実施形態に係る吊り上げ装置のナセル内部における構成例を示す斜視図である。
【図３】一実施形態に係る吊り上げ装置の構成の概略を示す図である。
【図４】図３のＡ方向から視た、一実施形態に係る吊り上げ装置の平面図である。
【図５】図４におけるＢ方向から視た、ビームと支柱との係合部の側面図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ線に沿ったビームとレールとの係合部の断面図である。
【図７】一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、対象物を搬送する様子を示す図である。
【図８】一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、対象物を搬送する様子を示す図である。
【図９】一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、仮設吊り上げ装置を用いて重量物を搬送する手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
以下、本発明の実施形態に係る吊り上げ装置及び風力発電装置について述べた後、その吊り上げ装置を用いた風力発電装置のメンテナンス方法について説明する。
【００３２】
図１は、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４で構成されるロータ３と、ハブ４に連結されるメインシャフト６と、電力を生成する発電機１６と、メインシャフト６の回転エネルギーを発電機１６に伝えるドライブトレイン１０とを備える。
なお、メインシャフト６を含む種々の機器は、水上又は地上に立設されたタワー８の上に設置されたナセル３０に収納され、ナセル３０のナセルカバー３０Ｂによって覆われていてもよい。また、ハブ４は、ハブカバー（スピナー）５によって覆われていてもよい。
また、タワー８は、ヨー旋回座軸受２３を介してナセル３０のナセル台板３０Ａを支持していてもよい。
【００３３】
ドライブトレイン１０は、油圧ポンプと、高圧油ラインと、低圧油ラインと、油圧モータとを含む油圧式ドライブトレインや、機械式（ギヤ式）の増速機であってもよい。
また、風力発電装置１は、ハブ４と発電機１６とがドライブトレイン１０を介さずに直接連結されたダイレクトドライブ方式の風力発電装置であってもよい。
【００３４】
図２は、一実施形態に係る吊り上げ装置のナセル内部における構成例を示す斜視図である。
図２に示す例示的な実施形態では、ナセル３０に設置される吊り上げ装置４０は、吊り上げユニット４１と、吊り上げユニット４１を支持するためのビーム４２と、ナセル３０内に設置されるレール４３と、ナセル３０内に立設される支柱４４とを備える。
レール４３は、ビーム４２の先端部がレール４３に係合するように構成される。レール４３の形状は特に限定されず、単一の曲率半径を有する円弧で形成されるレール形状のみならず、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を組み合わせたレール形状や、直線部分と湾曲部分とを組み合わせたレール形状などを採用することができる。図２に示す例示的な実施形態では、レール４３は、直線部分（後述する上部フレーム３１の隅を除く部分４３Ａ）と湾曲部分（後述する湾曲フレーム４３Ｂ）を組み合わせた略矩形状である。
支柱４４は、ビーム４２の先端部がレール４３に沿って移動するようにビーム４２を旋回可能に支持する。
ビーム４２は、支柱４４に対してビーム４２の長手方向にスライド可能に支柱４４に取り付けられる。
【００３５】
レール４３の少なくとも一部は、ナセル３０の天井の縁に沿って配置されるナセル３０の上部フレーム３１によって形成されていてもよい。図２においては、レール４３の直線部分がナセル３０の上部フレーム３１により形成されている。
【００３６】
上部フレーム３１は、少なくとも一つの隅（コーナー）３２を有し、レール４３は、上部フレーム３１の少なくとも一つの隅３２を除く部分４３Ａと、各々の隅３２に設けられ、上部フレーム３１の上記部分４３Ａに繋がる湾曲フレーム４３Ｂとを含んでもよい。図２においては、矩形状の上部フレーム３１は４つの隅（コーナー）３２を有し、レール４３は、上部フレーム３１の隅３２を除く４つの部分（直線部分）４３Ａと、各々の隅３２に設けられ、上部フレーム３１の隅３２を除く４つの部分４３Ａにつながる湾曲フレーム４３Ｂとを含み、レール４３全体の形状は略矩形となっている。
【００３７】
ビーム４２は、レール４３の少なくとも一部を形成するナセルフレーム３０Ｃによって支持されてもよい。ここでナセルフレーム３０Ｃは、ナセル３０内部に収納される収容物を囲うように設けられた、ナセル３０の構造強度を受け持つ構造物である。
なお、前述の上部フレーム３１は、上述のように、ナセル３０の天井の縁に沿って配置されるナセルフレーム３０Ｃの部位をいう。
【００３８】
図１に示すように、風力発電装置１は、メインシャフト６をナセル３０に支持するための一対の主軸受２０（２０Ａ，２０Ｂ）を備えていてもよく、吊り上げ装置４０の支柱４４は、一対の主軸受２０のうちハブ４から遠い位置に設けられた後方軸受２０Ｂの軸受箱２２によって支持されていてもよい。
また、支柱４４は、軸受箱２２に直接固定されるのではなく、支柱受け部４５（図２参照）を介して軸受箱２２によって支持されていてもよい。このような構成とすることで、支柱受け部４５の軸受箱２２からの延設量によってナセル３０内における支柱４４の位置を調整することができ、支柱４４がナセル３０の中央に位置するように調整することができる。よって、ナセル３０の中央を中心とした広いエリアを吊り上げユニット４１の可動範囲とすることができる。
【００３９】
図３は、一実施形態に係る吊り上げ装置の全体構成の概略を示す斜視図である。図４は、図３のＡ方向から視た吊り上げ装置の平面図である。なお、図３および図４においては、吊り上げユニット４１の図示を省略している。
図５は、図４におけるＢ方向から視た、ビームと支柱との係合部（第１係合部）の側面図である。図５では、ビームと支柱の係合部（第１係合部）の構成を一部断面で示している。
図６は、図４のＣ−Ｃ線に沿った、ビームの先端部とレールの係合部（第２係合部）の断面図である。
【００４０】
図４及び図５に示すように、吊り上げ装置４０は、ビーム４２と支柱４４との係合部（第１係合部）４６に、第１部材５１及び第１ガイド部５４が設けられていてもよい。
第１部材５１は、支柱４４の先端に回動可能に取り付けられ、ビーム４２に係合するように構成される。
第１ガイド部５４は、第１部材５１に設けられ、第１部材５１に対してビーム４２がビーム長手方向にスライドするようにビーム４２を案内する。
【００４１】
第１部材５１と支柱４４の先端との間には、第１部材５１がビーム幅方向に沿った回動軸Ｐを中心に回動可能となるように第１部材５１を支柱４４に支持するための第１軸受５３が設けられていてもよい。
図５に示す例示的な実施形態では、支柱４４は、本体部４４Ａと、本体部４４Ａにフランジ締結によって取り付けられる先端部４４Ｂとを含み、支柱４４の先端部４４Ｂには後述の第１軸受５３を介して第１部材５１が取り付けられる。こうして、第１軸受５３によって、第１部材５１が支柱４４に対して回動軸Ｐ周りに回動可能に支持される。
【００４２】
第１部材５１には、図４及び図５に示すように、ビーム４２の幅方向に沿った回転軸Ｏを中心として回転しながらビーム４２に当接するように構成された第１ローラ５２が設けられていてもよい。
幾つかの実施形態では、第１ローラ５２がビーム４２の下面４２Ｌに当接しているのに対し、第１部材５１の上面５１Ｕとビーム４２の下面４２Ｌとの間には間隙Ｆ（図５参照）が存在し、第１部材５１の上面５１Ｕはビーム４２の下面４２Ｌに接していない。この場合、第１部材５１の上面５１Ｕとビーム下面４２Ｌとの摩擦抵抗は存在しないから、ビーム４２が支柱４４に対してスムーズにスライド可能となる。
なお、図４及び図５に示す例示的な実施形態では、ビーム４３はＨ形鋼によって形成され、Ｈ形鋼の下側フランジ部４２Ｆの下面４２Ｌに第１ローラ５２が当接するようになっている。
【００４３】
また、第１ガイド部５４は、ビーム４２の両側面に当接するように該ビーム４２の幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第１サイドローラ５５であってもよい。
一実施形態では、少なくとも２つの第１サイドローラ５５は、ビーム４２の下側フランジ４２Ｆの両方の側端面に当接するように設けられる。図４及び図５に示す例示的な実施形態では、下側フランジ４２Ｆを挟むように配置される２個の第１サイドローラ５５を、ビーム長手方向における回動軸Ｐの両側に１組ずつ配置している。これにより、ビーム４２が回動する際に各第１サイドローラ５５にかかる荷重を軽減することができる。
【００４４】
また、図４及び図６に示すように、吊り上げ装置４０は、ビーム４２の先端部４２Ａとレール４３との係合部（第２係合部）４７に、第２部材６１及び第２ガイド部６４が設けられていてもよい。
第２部材６１は、ビーム４２の先端部４２Ａに回動可能に取り付けられ、レール４３に係合するように構成される。
第２ガイド部６４は、第２部材６１に設けられ、レール４３に沿って第２部材６１がスライドするように第２部材６１を案内する。
【００４５】
一実施形態では、レール４３はＨ形鋼で形成され、上側と下側にフランジが配置されている。図６では、レール４３の上側フランジ４３Ｆ周辺の構造を示しており、レール４３の下側フランジは省略している。
【００４６】
第２部材６１とビーム４２の先端部との間には、第２部材６１がレール４３の上面４３Ｕに直交する回動軸Ｒを中心に回動可能となるように、第２部材６１をビーム４２に支持するための第２軸受６３が設けられていてもよい。
また、第２部材６１には、レール４３の幅方向に沿った回転軸Ｑを中心として回転しながらレール４３に当接するように構成された第２ローラ６２が設けられていてもよい。
【００４７】
第２部材６１の内部には、第２ローラ６２を嵌め込むための凹部が設けられており、ここに第２ローラ６２が嵌め込まれる。第２部材６１には、図示するモータ６６のような動力源が取り付けられていてもよい。モータ６６は、回転シャフト６７を介して第２ローラ６２に動力を伝えるようになっている。第２ローラ６２の回転シャフト６７は、軸受６８を介して第２部材６１に取り付けられてもよい。
【００４８】
第２部材６１の下面６１Ｌはレール４３の上側フランジ４３Ｆの上面（以下において「レール上面」ともいう）４３Ｕに直接接していない。これに対し、軸受６８を介して第２部材６１に取り付けられる回転シャフト６７を有する第２ローラ６２はレール上面４３Ｕに接する。そのため、第２部材６１の下面６１Ｌとレール上面４３Ｕの間には、間隙Ｇが存在する。このような構成とすることで、第２部材の下面６１Ｌとレール上面４３Ｕとの摩擦抵抗が無くなり、ビーム４２の先端部４２Ａがレール４３に対してスムーズに移動可能となる。
【００４９】
また、第２ガイド部６４は、レール４２の両側面に当接するように該レール４２の幅方向における両側に設けられた少なくとも２つの第２サイドローラ６５を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、少なくとも２つの第２サイドローラ６２は、レール４３の上側フランジ４３Ａの側端面４３Ｓに当接するように設けられている。図４及び図６に示す例示的な実施形態では、図４に示すように、上側フランジ４３Ａを両側から挟む２個の第２サイドローラ６２のセットを、回動軸Ｒを挟んでレール長手方向の両側に１組ずつ配置している。これにより、ビーム４２が回動する際に各第２サイドローラ６２にかかる荷重を軽減することができる。
【００５０】
吊り上げユニット４１は、吊り荷を吊り上げることが可能な機材であればよく、ウィンチ、ホイスト又はクレーンであってもよい。
【００５１】
次に、本発明の実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法について説明する。
【００５２】
図７は、一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、対象物を搬送する様子を示す図である。
一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法は、図７に示すように、ナセル３０に設置された吊り上げ装置４０を用いて対象物１００を搬送する対象物搬送ステップを備える。具体的には、ナセル３０に設置された上述の吊り上げ装置４０を用い、ヨー旋回座軸受２３の内側を通して対象物１００をナセル３０とタワー８との間で搬送してもよい。ナセル台板３０Ａには、対象物１００を通せるように開口３３が設けられていてもよい。
【００５３】
図８は、他の実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、対象物を搬送する様子を示す。
本実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法においては、図８に示すように、対象物搬送ステップにおいて、ナセル３０に設置された上述の吊り上げ装置４０を用い、ナセル３０の床面に設けられた開口３４を通して対象物１００をナセル３０の内部空間７０と外部空間８０との間で搬送してもよい。
【００５４】
図９は、一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法において、仮設吊り上げ装置を用いて重量物を搬送する手順を示す。
本実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法においては、搬送対象物１００は、吊り上げ装置４０よりも吊り上げ重量が大きい仮設吊り上げ装置９０の構成部品９１である。対象物搬送ステップでは、図９（ａ）に示すように、上述した吊り上げ装置４０を用いて仮設吊り上げ装置９０の構成部品９１をナセル３０内に搬入する。図９（ａ）においては、構成部品９１を、ヨー旋回座軸受２３の内側を通してタワー８からナセル３０内に搬入する様子が図示されているが、ナセル３０の床面に設けられた開口３４を通してナセル３０の外部空間８０から内部空間７０へ構成部品９１を搬入してもよい。
その後、設置ステップにおいて、図９（ｂ）に図示するように、構成部品９１を組み立てて仮設吊り上げ装置９０をナセル３０内に設置する。仮設吊り上げ装置９０は、図示されるようにナセル台板３０Ａの上に設置してもよい。
そして、重量物搬送ステップにおいては、図９（ｃ）に示すように、仮設吊り上げ装置９０を用い、ナセル３０の床面に設けられた開口３４を通して、対象物１００よりも重い重量物１０１をナセル３０の内部空間７０と外部空間８０との間で搬送する。
【符号の説明】
【００５５】
１      風力発電装置
２      ブレード
３      ロータ
４      ハブ
５      ハブカバー
６      メインシャフト
８      タワー
１０    ドライブトレイン
１６    発電機
２０    主軸受
２０Ａ  前方軸受
２０Ｂ  後方軸受
２１    軸受箱
２２    軸受箱
２３    ヨー旋回座軸受
３０    ナセル
３０Ａ  ナセル台板
３０Ｂ  ナセルカバー
３０Ｃ  ナセルフレーム
３１    ナセル上部フレーム
３２    隅（コーナー）
３３    開口
３４    開口
４０    吊り上げ装置
４１    吊り上げユニット
４２    ビーム
４２Ａ  ビームの先端部
４２Ｌ  ビーム下面
４２Ｆ  ビームの下側フランジ
４３    レール
４３Ａ  上部フレームの隅を除く部分
４３Ｂ  湾曲フレーム
４３Ｕ  レール上面
４３Ｆ  レールの上側フランジ
４４    支柱
４５    支柱受け部
４６    ビーム取付部
４７    係合部
５１    第１部材
５１Ｕ  第１部材の上面
５２    第１ローラ
５３    第１軸受
５４    第１ガイド部
５５    第１サイドローラ
６１    第２部材
６１Ｌ  第２部材の下面
６２    第２ローラ
６３    第２軸受
６４    第２ガイド部
６５    第２サイドローラ
６６    モータ
６７    回転シャフト
７０    ナセルの内部空間
８０    ナセルの外部空間
９０    仮設吊り上げ装置
９１    仮設吊り上げ装置の構成部品
１００  対象物
１０１  重量物
Ｆ      間隙
Ｇ      間隙
Ｏ      第１ローラの回転軸
Ｐ      第１部材の回動軸
Ｑ      第２ローラの回転軸
Ｒ      第２部材の回動軸
【図１】
2014190313.tif 000003
【図２】
2014190313.tif 000004
【図３】
2014190313.tif 000005
【図４】
2014190313.tif 000006
【図５】
2014190313.tif 000007
【図６】
2014190313.tif 000008
【図７】
2014190313.tif 000009
【図８】
2014190313.tif 000010
【図９】
2014190313.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月7日(2014.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
ナセルと、
前記ナセル内に設置される吊り上げ装置とを備える風力発電装置であって、
前記吊り上げ装置は、
吊り上げユニットと、
前記吊り上げユニットを支持するためのビームと、
前記ナセル内に設置され、前記ビームの先端部が係合するように構成されたレールと、
前記ナセル内に立設され、前記ビームの前記先端部が前記レールに沿って移動するように前記ビームを旋回可能に支持するための支柱とを備え、
前記ビームは、前記支柱に対して前記ビームの長手方向にスライド可能に前記支柱に取り付けられたことを特徴とする風力発電装置。