(57)【要約】  タワー（２）とナセルとを繋ぐ軸受に生じる諸問題を解消して風力発電装置の大型化を容易にする。タワー（２）の上部に設置されたナセルがヨー滑り軸受（３０）を介して旋回可能に支持される風力発電装置において、ヨー滑り軸受（３０）の滑り軸受材（３３）をタワー（２）の内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、滑り軸受材（３３）の側面部長さ（Ｈ）は、滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）の少なくとも２倍に設定されている。
2010146654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワー上に設置されるナセルをヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持する風力発電装置であって、
前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備えると共に、前記滑り軸受材の側面部長さ（Ｈ）は、滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）の少なくとも２倍に設定されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材を前記タワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、前記滑り軸受材が前記タワー側に固定されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材を前記タワーの内周側及び外周側の両方に備え、前記滑り軸受材が前記ナセル側に固定されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項４】
前記滑り軸受材の水平方向接触面は、前記タワーの軸線上に中心を有する曲面または傾斜面であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記滑り軸受材を接触面方向に付勢する弾性部材を設け、前記弾性部材のベース部材がピボット支持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力を受けて回転する主軸が発電機を駆動して発電する風力発電装置に係り、特に、風力発電装置のヨー（ＹＡＷ）旋回輪軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転を増速機により増速して発電機を駆動することにより発電する装置である。また、風車翼を備えたロータヘッドは、タワー（支柱）の上部に設置されたナセル内の増速機及び発電機と連結されているので、ロータヘッドの向きを常に変動する風向きに合わせるため、ナセルをタワー上で旋回させるためのヨー旋回装置が必要となる。【０００３】
図１８は、従来のヨー旋回装置の構成例を示している。
図１８に示すヨー旋回装置１０は、タワー上を旋回するナセル側のベース部材（ナセル台板）１１に固定された内輪１２ａと、不動のタワー側に固定された外輪１２ｂとの間に、球状ベアリング１２ｃ等を介在させた転がり軸受１２が採用されている。すなわち、図示のヨー旋回装置１０では、ヨー旋回輪軸受として転がり軸受１２が採用されている。【０００４】
この場合のヨー旋回装置１０は、外輪１２ｂの外周面に形成された固定歯車１３と、ナセル側に固定設置されたヨーモータ１４により回動する駆動歯車１５とを備えている。そして、駆動歯車１５を固定歯車１３と噛合させることにより、駆動歯車１５がヨーモータ１４の回転方向に応じて固定歯車１３の廻りを旋回移動するので、ベース部材１１及びヨーモータ１４は、駆動歯車１５と一体に不動のタワーに対して時計回りまたは反時計回りに旋回する。
なお、図中の符号１６はブレーキディスク、１７はブレーキパッド、１８はブレーキブラケットである。【０００５】
また、従来の風力発電装置においては、上述したヨー旋回輪軸受として、滑り軸受を採用したものがある。（たとえば、特許文献１参照）
この場合の滑り軸受は、主としてタワー上部に形成された上面及び下面の平面部でモーメント荷重を受け持つものであり、この平面部と接触する滑り軸受材は、ナセル側に固定されている。なお、この場合の平面部は、タワーの内側または外側のいずれか一方にのみ形成されている。
【特許文献１】特表２００３−５１８５９４号公報
【発明の開示】
【０００６】
近年、風力発電装置は益々大型化する傾向にあり、大型化に伴って下記のような問題が指摘されている。
すなわち、風力発電装置の大型化は、必然的にタワーとナセルとを繋ぐ軸受の大型化を伴うものとなる。このため、特にヨー旋回輪軸受に転がり軸受を採用する場合、軸受径や軸受玉径の大型化により特注品となるので、軸受のコストアップが問題となる。また、転がり軸受を採用する場合には、軸受自体を分割した搬送が困難であり、従って、軸受の大型化に伴って陸送可能限界を超える問題や、陸送費用の問題が生じてくる。
【０００７】
一方、ヨー旋回輪軸受に滑り軸受を採用した場合、調心性（偏摩耗）の問題が生じてくる。すなわち、風荷重により、風力発電装置には、風力発電装置を転倒させる方向のモーメントが作用するため、滑り軸受を用いた従来のヨー旋回輪軸受では、平面支持のため片当たりによる偏摩耗発生の恐れがあり、偏摩耗が発生すると、タワートップのガタとなり、タワートップ部分が不安定になるという問題を有している。
【０００８】
また、風力発電装置の大型化に伴い、現地における組立簡易性の問題も生じてくる。すなわち、タワーが高くなるとともに回転翼やナセル等も大型化するので、使用するクレーンの大型化によりクレーンコスト（建設費）も増加する。しかも、従来はナセルをクレーンで吊った状態で、タワー側とナセル側との間に軸受を接続するため、工数がかかり、建設コスト増加の原因となっている。
【０００９】
また、ヨー旋回輪軸受とタワー上部とを結合するボルト、ヨー旋回輪軸受とナセルとを繋ぐボルトは、前述の転倒方向モーメントのために、鉛直方向に配置されて引張または圧縮荷重を担持する。そして、このボルト強度の点からボルト本数が決定され、さらにボルト本数（配置）によりタワー上部の径が決定されるので、風力発電装置を大型化しようとすると、タワー上部の径が大きくなるとともに、タワー上部の径によりナセル台板のサイズが決定されるため、ナセル台板の重量も増大する。
【００１０】
このような背景から、風力発電装置の大型化に伴って、タワーとナセルとを繋ぐ軸受に生じる諸問題を解消して風力発電装置の大型化を容易にすることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タワーとナセルとを繋ぐ軸受に生じる諸問題を解消して大型化を容易にした風力発電装置を提供することにある。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に係る風力発電装置は、タワー上に設置されるナセルをヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持する風力発電装置であって、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備えると共に、前記滑り軸受材の側面部長さ（Ｈ）は、滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）の少なくとも２倍に設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
このような請求項１に記載の風力発電装置によれば、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備えているので、分割構造が可能な滑り軸受構造を採用し、タワー上部からナセル側摺動部分を差し込む作業により容易に組立できるようになる。また、前記滑り軸受材の側面部長さ（Ｈ）は、滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）の少なくとも２倍に設定されているので、自重と比較して大幅に大きくなるタワーの転倒方向モーメント荷重を確実に受け持つことができる。
【００１３】
請求項２に係る風力発電装置は、タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材を前記タワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、前記滑り軸受材が前記タワー側に固定されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このような請求項２に記載の風力発電装置によれば、タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、滑り軸受材がタワー側に固定されているので、分割構造が可能な滑り軸受構造を採用することができる。
特に、ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、滑り軸受材がタワー側に固定されているので、風力発電装置に組み付けられたヨー滑り軸受に対し、タワーの内側からアクセスできるようになり、良好なメンテナンス性を得ることができる。
【００１５】
請求項３に係る風力発電装置は、タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、前記ヨー滑り軸受の滑り軸受材を前記タワーの内周側及び外周側の両方に備え、前記滑り軸受材が前記ナセル側に固定されていることを特徴とするものである。
【００１６】
このような請求項３に記載の風力発電装置によれば、タワー上に設置されたナセルが、主として上下の平面部で転倒方向モーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受を介して旋回可能に支持され、ヨー滑り軸受の滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の両方に備え、滑り軸受材をナセル側に固定しているので、分割構造が可能な滑り軸受構造を採用し、タワー上部の径を小さくすることができる。
すなわち、タワー上部をＴ字状として滑り軸受材をタワーの内周側及び外周側の両方に配置すれば、タワー上部とヨー滑り軸受、またナセルとヨー滑り軸受とを繋ぐボルトを、タワー２の壁面を挟んでタワー内周側と外周側とに対称に配置することが可能になる。このため、ボルト一本当たりに作用する荷重を小さくすることができる。従って、タワー内周側当たり、外周側当たりのボルト本数を低減してタワー上部の径を小さくすることができる。
【００１７】
上述した請求項１から３のいずれかに記載の風力発電装置において、前記滑り軸受材の水平方向接触面は、前記タワーの軸線上に中心を有する曲面または傾斜面であることが好ましく、これにより、良好な調心性を得ることができる。
【００１８】
上述した請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置において、前記滑り軸受材を接触面方向に付勢する弾性部材を設け、前記弾性部材のベース部材はピボット支持されていることが好ましく、これにより、良好な調心性を得ることができる。
【００１９】
本発明の風力発電装置によれば、タワーとナセルとを繋ぐ軸受に分割可能な構造のヨー滑り軸受に採用し、大型化に伴って旋回軸受に生じる諸問題を解決して風力発電装置の大型化を容易にするという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る風力発電装置について、第１の実施形態としてナセルの旋回を支持するヨー滑り軸受構造の要部を示す縦断面図である。
【図２Ａ】図１に示したヨー滑り軸受構造の概要を示す縦断面図である。
【図２Ｂ】図１に示したヨー滑り軸受構造の概要を示す平面図である。
【図３】風力発電装置の概要を示す側面図である。
【図４】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第１変形例を示す縦断面図である。
【図５】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第２変形例を示す縦断面図である。
【図６】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第３変形例を示す縦断面図である。
【図７】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第４変形例を示す縦断面図である。
【図８】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第５変形例を示す縦断面図である。
【図９】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第６変形例を示す縦断面図である。
【図１０】図２Ａのヨー滑り軸受構造について、第７変形例を示す縦断面図である。
【図１１Ａ】ヨー滑り軸受構造における滑り軸受材の支持構造を示す要部断面図であり、バネによる付勢を与える構造例を示している。
【図１１Ｂ】ヨー滑り軸受構造における滑り軸受材の支持構造を示す要部断面図であり、バネの付勢とピボット支持とを組み合わせた構造例を示している。
【図１２】本発明に係る風力発電装置について、第２の実施形態としてナセルの旋回を支持するヨー滑り軸受構造の概要を示す縦断面図である。
【図１３】図１２のヨー滑り軸受構造について、第１変形例を示す縦断面図である。
【図１４】図１２のヨー滑り軸受構造について、第２変形例を示す縦断面図である。
【図１５】本発明に係る風力発電装置について、第３の実施形態としてナセルの旋回を支持するヨー滑り軸受構造の概要を示す縦断面図である。
【図１６】本発明に係る風力発電装置について、第４の実施形態としてナセルの旋回を支持するヨー滑り軸受構造の概要を示す縦断面図である。
【図１７Ａ】本発明に係る風力発電装置について、第５の実施形態としてナセルの旋回を支持するヨー滑り軸受構造の概要を示す縦断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａのヨー滑り軸受構造に適用される滑り軸受材の支持構造を示す断面図である。
【図１８】風力発電装置の従来構造として、ナセルの旋回を支持するヨー転がり軸受構造の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    風力発電装置
２    タワー（支柱）
２ａ    円筒部材
２ａ′    二重円筒部材
２ｂ    タワー本体
２ｃ    フランジ部
３    ナセル
２０    ヨー旋回装置
２１    固定歯車
２２    ベース部材（ナセル台板）
２３    ヨーモータ
２４    駆動歯車
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ    ヨー滑り軸受
３１，３１Ａ，３１Ｂ    固定部
３２，３２Ａ，３２Ｂ    旋回部
３３，３３Ａ    鉛直滑り軸受材（鉛直軸受材）
３４    水平滑り軸部材（水平軸受材）
３５    傾斜軸受材
３６    曲面軸受材
３７    弾性部材
３８    押さえ板
３８ａ    凸部
３９    水平対向板
４０    水平フランジ部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図１から図４を参照して説明する。
図３に示す風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設されるタワー（「支柱」ともいう。）２と、タワー２の上端に設置されるナセル３と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３に設けられるロータヘッド４とを有している。
ロータヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（たとえば３枚）の風車回転翼５が取り付けられている。これにより、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼５に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。【００２３】
＜第１の実施形態＞
上述した風力発電装置１は、ロータヘッド４の向きを常に変動する風向きに合わせるため、タワー２の上端部に設置されているナセル３を旋回させるためのヨー旋回装置２０を備えている。
このヨー旋回装置２０は、タワー２の上端部に設置されたナセル３を旋回可能に支持するため、主として上下方向の側面部でタワー２の転倒方向モーメント荷重（以下、「モーメント荷重」と呼ぶ）を受け持つヨー滑り軸受３０を備えている。【００２４】
この場合のヨー旋回装置２０は、たとえば図１に示すように、タワー２の上端部外周面に形成された固定歯車２１と、ナセル側のベース部材（ナセル台板）２２に固定設置されたヨーモータ２３により回動する駆動歯車２４とを備えている。そして、駆動歯車２４を固定歯車２１と噛合させることにより、駆動歯車２４がヨーモータ２３の回転方向に応じて固定歯車２１の廻りを旋回移動するので、ベース部材２２及びヨーモータ２３は、ヨー滑り軸受３０を介して支持する不動のタワー２に対して、時計回りまたは反時計回りに旋回する。【００２５】
上述したヨー旋回装置２０のヨー滑り軸受３０は、図１及び図２Ａ，２Ｂに示すように、タワー２の上端部に形成された固定部３１と、ベース部材２２の下面に垂下された旋回部３２との間に、主たる滑り軸受材として、上下方向の摺動面を形成する鉛直滑り軸受材（以下、「鉛直軸受材」と呼ぶ）３３を配置した構成とされる。
また、図示の構成例では、タワー２の上端部とベース部材２２の下面との間にも水平滑り軸受材（以下、「水平軸受材」と呼ぶ）３４を備えており、従って、鉛直方向及び水平方向の２面を支持する構成となっている。【００２６】
固定部３１は、タワー２の上端に固定した円筒部材２ａの内周面であり、円筒部材２ａの外周面には固定歯車２１が形成されている。この円筒部材２ａは、内周面を鉛直軸受材３３の摺動面と接する面に仕上げるだけでなく、外周面に固定歯車２１を形成するため、通常は下部のタワー本体２ｂと別体の部材となる。
旋回部３２は、ベース部材２２の下面に固定された略Ｌ字状断面の部材であり、固定部３１の円周方向を複数に分割して等ピッチに配置されている。すなわち、図示の構成例では、たとえば図２Ｂに示すように、１２個の旋回部３２が３０度ピッチに配置されており、各旋回部３２には、上下方向の鉛直軸受材３３と左右方向の水平軸受材３４とが固定されている。【００２７】
上述したように、本実施形態の風力発電装置１は、タワー２の上部に設置されたナセル３が、主として上下方向の側面部に配置した鉛直軸受材３３でモーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受３０を介して旋回可能に支持されており、ヨー滑り軸受３０の鉛直軸受材３３は、タワー２の内周側に配置されている。このため、周方向を複数に分割可能な滑り軸受構造を採用し、タワー２の上部からクレーン等により吊り上げたナセル３側の摺動部分である旋回部３２を差し込む作業によって、ナセル３をタワー２に容易に取り付けて組立できるようになる。すなわち、立設したタワー２の上端部に固定されている円筒部材２ａの内部に対し、下面に旋回部３２が固定されているナセル３を吊り上げて上方から挿入することにより、旋回部３２に固定された鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４が固定部３１に対して摺動可能に連結されるので、ヨー滑り軸受３０の組立はナセル３の組付と同時に完了する。【００２８】
このような滑り軸受３０を採用すると、ナセル３の旋回時には、固定部３１と鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４との接触面には、転がり軸受を採用した従来構造よりも大きな摩擦力が生じることとなる。このため、滑り軸受３０はナセル３の回転に必要なトルクを増加させるので、ヨーモータ２３の出力を大きくする必要がある。【００２９】
しかし、滑り軸受３０は、モータ出力を増す原因の摩擦力と、出力を増したヨーモータ２３の負荷とをブレーキ力として使用することもできる。このため、ヨー滑り軸受３０を備えたヨー旋回装置２０では、ナセル３の旋回停止に必要なブレーキ機構（図１８に示すブレーキディスク１６やブレーキパッド１７等）が不要となり、従って、ナセル３の軽量化やコストダウンに有効となる。また、ブレーキ機構の動作に必要な油圧回路も不要になるので、油圧ポンプの配管やバルブ類を低減して簡素化することができる。【００３０】
また、上述した滑り軸受３０の採用は、鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４を分割する構造が可能であるから、軸受の大型化に伴う軸受コストの増加を抑制し、かつ、輸送時の部品サイズを小型化して輸送限界の問題を解消することができる。【００３１】
ところで、本実施形態のヨー滑り軸受３０は、上述した構成に限定されることはなく、以下に説明するような種々の変形例が可能である。なお、以下の変形例では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。【００３２】
図４に示す第１変形例は、タワー２の上端部に形成された固定部３１と、ベース部材２２の下面に垂下された旋回部３２との間に、主たる滑り軸受材として、上下方向の摺動面を形成する鉛直軸受材３３を配置した構成とされる。この場合の固定部３１は、タワー２の上端に固定した円筒部材２ａの外周面であり、垂直軸受材３３を固定した旋回部３２はタワー２の外側に配置されている。
また、図示の構成例では、タワー２の上端部とベース部材２２の下面との間にも水平軸受材３４を備えており、従って、上述した実施形態と同様に、鉛直方向及び水平方向の２面を支持する構成となっている。【００３３】
このような第１変形例の構成では、ヨー滑り軸受３０の鉛直軸受材３３が旋回部３２に固定されてタワー２の外周側に配置されており、従って、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、この場合のヨーモータ（不図示）は、たとえばタワー２の適所に固定設置されて駆動歯車（不図示）を回動させ、この駆動歯車と噛合する固定歯車（不図示）が円筒部材２ａの内周面に形成されている。【００３４】
図５に示す第２変形例は、タワー２の上端部に形成された固定部３１と、ベース部材２２の下面に垂下された内外一対の旋回部３２との間に、主たる滑り軸受材として、上下方向の摺動面を形成する内外の鉛直軸受材３３を配置した構成とされる。この場合の固定部３１は、タワー２の上端に固定した円筒部材２ａの内周面及び外周面であり、垂直軸受材３３を固定した旋回部３２はタワー２の内側及び外側に配置されている。
また、図示の構成例では、タワー２の上端部とベース部材２２の下面との間にも水平軸受材３４を備えており、従って、上述した実施形態と同様に、鉛直方向の内外２面及び水平方向の３面を支持する構成となっている。【００３５】
このような第２変形例の構成では、ヨー滑り軸受３０の鉛直軸受材３３が旋回部３２に固定されてタワー２の内周側及び外周側に配置されており、従って、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、この場合のヨーモータ（不図示）については、たとえばタワー２の内部など適所に設置すればよい。【００３６】
図６に示す第３変形例は、垂直軸受材３３を旋回部３２側に固定したこれまでの実施形態及び変形例と異なり、垂直軸受材３３が固定部３１側に固定されている。
図示の構成例では、タワー２の上端部にタワー本体２ｂより小径の円筒部材２ａを固定して取り付け、この円筒部材２ａを固定部３１として外周面に垂直軸受材３３を固定している。すなわち、ヨー滑り軸受３０の鉛直軸受材３３は、固定部３１に固定されてタワー２の内周側に配置されている。この場合の円筒部材２ａは、下端部に形成したフランジ部２ｃを介してタワー本体２ｂの上端部に固定されている。【００３７】
また、図示の構成例では、上述した鉛直軸受材３３に加えて、タワー本体２の上端部（具体的にはフランジ部２ｃの上面）と旋回部３２の下端面との間にも水平軸受材３４を備えている。
従って、図６に示す第３変形例は、上述した図１及び図２Ａ，２Ｂの実施形態と同様に、鉛直方向のタワー内面及び水平方向の２面を支持する構成となっているので、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。【００３８】
図７に示す第４変形例は、上述した第３変形例と同様に、垂直軸受材３３が固定部３１側に固定されている。
図示の構成例は、タワー２の上端部にタワー本体２ｂより大径の円筒部材２ａを固定して取り付け、この円筒部材２ａを固定部３１として内周面に垂直軸受材３３を固定している。すなわち、第４変形例の鉛直軸受材３３は、タワー２の内周側に配置した第３変形例とは異なり、固定部３１に固定されてタワー２の外周側に配置されている。この場合の円筒部材２ａは、下端部に形成したフランジ部２ｃを介してタワー本体２ｂの上端部に固定されている。【００３９】
また、図示の構成例では、上述した鉛直軸受材３３に加えて、タワー本体２の上端部（具体的にはフランジ部２ｃの上面）と旋回部３２の下端面との間にも水平軸受材３４を備えている。
従って、図７に示す第４変形例は、上述した図４の第１変形例と同様に、鉛直方向のタワー外面及び水平方向の２面を支持する構成となるので、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。【００４０】
図８に示す第５変形例は、上述した第３変形例及び第４変形例と同様に、垂直軸受材３３が固定部３１側に固定されている。
図示の構成例は、タワー２の上端部にタワー本体２ｂより小径及び大径の二重円筒部材２ａ′を固定して取り付け、この二重円筒部材２ａ′を固定部３１として二重円筒の対向面に垂直軸受材３３を固定している。すなわち、第５変形例の鉛直軸受材３３は、タワー２の内周側に配置した第３変形例及びタワー２の外周側に配置した第４変形例を組み合わせた構成となり、固定部３１に固定されてタワー２の内周側及び外周側に配置されている。この場合の二重円筒部材２ａ′は、下端部に形成したフランジ部２ｃを介してタワー本体２ｂの上端部に固定されている。【００４１】
また、図示の構成例では、上述した鉛直軸受材３３に加えて、タワー本体２の上端部（具体的にはフランジ部２ｃの上面）と旋回部３２の下端面との間にも水平軸受材３４を備えている。
従って、図８に示す第５変形例は、上述した図５の第２変形例と同様に、鉛直方向の内外２面及び水平方向の３面を支持する構成となっているので、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。【００４２】
このように、上述した本実施形態の風力発電装置１は、タワー２の上部に設置されたナセル３が、主として上下方向の側面部に配置した鉛直軸受材３３でモーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受３０を介して旋回可能に支持され、ヨー滑り軸受３０の鉛直軸受材３３をタワー２の内周側及び外周側の少なくとも一方に備えているので、分割構造が可能なヨー滑り軸受３０を採用し、タワー２の上部からナセル３側の摺動部分を差し込む作業により、容易に組立できるようになる。【００４３】
ところで、上述した実施形態及び各変形例の滑り軸受３０は、鉛直軸受材３３の側面部長さ（Ｈ）について、主として平面部でモーメント荷重を受け持つ滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）の少なくとも２倍に設定されていることが好ましい。この場合の側面部長さ（Ｈ）は、固定部３１の面と接して摺動する鉛直軸受材３３の上下方向長さ（図２Ａ参照）であり、滑り軸受材水平方向長さ（Ｌ）は、図２Ａ及び第２の実施形態として図１２等に基づいて後述する滑り軸受３０Ａのように、主として平面部でモーメント荷重を受け持つ水平軸受材３４左右方向長さ（図１２参照）である。【００４４】
このように、鉛直軸受材３３の側面部長さ（Ｈ）を十分に確保した滑り軸受３０は、ナセル３側からの入力がナセル３の自重と比較して大幅に大きくなるモーメント荷重を確実に受け持つことができる。すなわち、鉛直軸受材３３の側面部長さ（Ｈ）を十分に確保することにより摺動面の面積を増し、ナセル３側から大きなモーメント荷重が作用しても面圧を抑制してスムーズな旋回を可能にする。【００４５】
また、上述した実施形態及びその変形例においては、たとえば図９に示す第６変形例や図１０に示す第７変形例のように、滑り軸受材の水平方向接触面を傾斜面や曲面とすることが望ましい。
図９に示す第６変形例では、鉛直軸受材３３の上端部に傾斜軸受材３５が設けられている。この傾斜軸受材３５は、上述した水平軸受材３４を傾斜面にしたものであり、タワー２の外周側からナセル３の旋回中心方向へ向けて下がる傾斜面にしたものである。このような傾斜面を有する傾斜軸受材３５は、主としてナセル３の自重を受ける水平軸受材３４の機能に加え、モーメント荷重を受けることもできる。このため、この変形例に示した傾斜軸受材３５は、主としてモーメント荷重を受ける鉛直軸受材３３の機能を助けるものとなる。すなわち、傾斜軸受材３５は、モーメント荷重を傾斜面で受けることができるため、タワー２の側面部に入るモーメント荷重を減少させることができる。【００４６】
さらに、上述した傾斜軸受材３５は、ナセル３の旋回中心をタワー２の軸中心に合わせる調心性を有している。すなわち、ナセル３の旋回中心をタワー２側の軸中心方向へ動かす力が働くため、ナセル３の旋回中心とタワー２の軸中心とのずれが少なくなり、噛合する固定・駆動歯車間のバックラッシを一定に保つことができる。
このため、平面支持を行う従来の滑り軸受で問題となっていた片当たりが生じにくくなり、滑り軸受材に生じる偏摩耗を防止または抑制できる。従って、タワー２の上端部にガタが生じないため、タワー２の上端部に設置されているナセル３の旋回動作は安定したものとなる。
なお、傾斜軸受面３５と接する円筒部材２ａの上端部についても、傾斜軸受面３５に合わせた傾斜面とすることは言うまでもない。【００４７】
また、図１０に示す第７変形例のように、上述した傾斜軸受材３５に代えて曲面軸受材３６を採用してもよい。この曲面軸受材３６は、上述した水平軸受材３４を曲面にしたものであり、タワー２の外周側から軸中心側へ向かう下向きの傾斜面を凹曲面に形成したものである。このような凹曲面を有する曲面軸受材３６は、主としてナセル３の自重を受ける水平軸受材３４の機能に加え、モーメント荷重を受けることもできる。このため、曲面軸受材３６は、主としてモーメント荷重を受ける鉛直軸受材３３の機能を助けるものとなる。【００４８】
さらに、上述した曲面軸受材３６は、上述した傾斜軸受材３５と同様に、旋回軸をタワー２の軸中心に合わせる調心性を有しているので、滑り軸受材に生じる偏摩耗を防止または抑制し、タワー２の上端部に設置されるナセル３の旋回動作を安定させることができる。
なお、曲面軸受面３６と接する円筒部材２ａの上端部についても、曲面軸受面３６に合わせた傾斜面（凸曲面）とすることは言うまでもない。【００４９】
また、上述した傾斜軸受材３５及び曲面軸受材３６は、いずれもタワー２の軸中心側へ向けて下がるものであるが、タワー２の軸中心側から外周面側へ向けて下がる逆方向の傾斜面または曲面としても同様の作用効果を得ることができる。
また、曲面軸受材３６は、上述した凹曲面に限定されることはなく、たとえば凸曲面としてもよい。【００５０】
ところで、上述した実施形態及びその変形例においては、たとえば図１１Ａに示すように、鉛直軸受材３３を接触面方向に付勢するコイルバネ等の弾性部材３７を設けることにより、面圧の均一化を図ったバネ予圧構造例が示されている。
この構成例において、図中の符号３３ａは鉛直軸受材３３のベース部材であり、たとえば鉛直軸受材３３を固定する旋回部３２に凹部３２ａを設けておき、鉛直軸受材３３及び弾性部材３７を所定位置に設置した後、反対側の開口部に凸部３８ａを有する蓋状の押さえ板３８をボルト止めしている。【００５１】
そして、本発明では、たとえば図１１Ｂに示すように、上述した弾性部材３７の反対側端部を支持する板状の保持部材３７ａを設け、この保持部材３７ａに対してピボット部３７ｂを形成してある。この結果、弾性部材３７の保持部材３７ａは、鉛直軸受材３３及び弾性部材３７が凹部３２ａ内の所定位置に収納設置された状態において、押さえ板３８の凸部３８ａに対してピボット支持されている。【００５２】
この結果、タワー２に対するナセル３の傾き量が、弾性部材３７の吸収可能範囲を超えて鉛直軸受材３３と片当たりする恐れがある場合であっても、鉛直軸受材３３による側面部の押さえをピボット支持により調整して接触面圧を均一にすることができる。従って、片当たりをより一層確実に防止できるようになり、滑り軸受材に生じる偏摩耗を防止または抑制してナセル３の旋回動作を安定させることができる。【００５３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る風力発電装置について、第２の実施形態を図１２から図１４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、図１２に示す実施形態のように、タワー２の上部に設置されたナセル３が、主として上下の平面部でモーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受３０Ａを介して旋回可能に支持されている。【００５４】
図示のヨー滑り軸受３０Ａは、水平軸受材３４がタワー２の内周側に配置されている。この水平軸受材３４は、同じくタワー２の内周側に配置された鉛直軸受材３３とともに、タワー２側の固定部３１Ａに固定されている。
この場合の固定部３１Ａは、円筒部材２ａの内周側に設けた上下一対の水平対向板３９が利用され、両水平対向板３９の対向面に上下一対の水平軸受材３４が固定されている。また、円筒部材２ａの内周面には、鉛直軸受材３３が固定されている。【００５５】
一方、ナセル３側の旋回部３２Ａは、台板２２の下面から垂下された部材がタワー２の外周方向へ折曲されて水平フランジ部４０を形成する略Ｌ字状の断面形状を有している。この水平フランジ部４０は、上下両面が上述した水平軸受材３４に接し、かつ、外周側先端部が上述した鉛直軸受材３３に接した状態で摺動する。
このように構成されたヨー滑り軸受３０Ａを備えているので、分割構造が可能な滑り軸受構造を採用し、大型化に伴うコストや陸送問題を解決することができる。【００５６】
図１３に示すヨー滑り軸受３０Ａの第１変形例は、上述した実施形態と異なり、水平軸受材３４がタワー２の外周側に配置されている。この水平軸受材３４は、同じくタワー２の外周側に配置された鉛直軸受材３３とともに、タワー２側の固定部３１Ａに固定されている。
この場合の固定部３１Ａは、円筒部材２ａの外周側に設けた上下一対の水平対向板３９が利用され、両水平対向板３９の対向面に上下一対の水平軸受材３４が固定されている。また、円筒部材２ａの外周面には、鉛直軸受材３３が固定されている。【００５７】
一方、ナセル３側の旋回部３２Ａは、台板２２の下面から垂下された部材がタワー２の軸中心方向へ折曲されて水平フランジ部４０を有する略Ｌ字状の断面形状とされ、水平フランジ部４０の上下両面が上述した水平軸受材３４に接し、かつ、内周側先端部が上述した鉛直軸受材３３に接した状態で摺動する。
このような構成のヨー滑り軸受３０Ａは、上述した図１２の実施形態と同様に、分割構造が可能な滑り軸受構造であり、大型化に伴うコストや陸送問題を解決することができる。【００５８】
図１４に示すヨー滑り軸受３０Ａの第２変形例は、上述した実施形態と異なり、水平軸受材３４がタワー２の内周側及び外周側の両方に配置されている。この水平軸受材３４は、同じくタワー２の内周側及び外周側に配置された鉛直軸受材３３とともに、タワー２側の固定部３１Ａに固定されている。
この場合の固定部３１Ａは、二重円筒部材２ａ′に設けた上下一対の水平対向板３９が利用され、両水平対向板３９の対向面には、タワー２の内外にわたって上下一対の水平軸受材３４が固定されている。また、二重円筒部材２ａ′の内周面には、一対の鉛直軸受材３３が対向して固定されている。【００５９】
一方、ナセル３側の旋回部３２Ａは、台板２２の下面から垂下された部材が水平フランジ部４０を有する略Ｔ字状の断面形状とされ、水平フランジ部４０の上下両面が上述した水平軸受材３４に接し、かつ、内周側及び外周側の先端部が上述した鉛直軸受材３３に接した状態で摺動する。
このような構成のヨー滑り軸受３０Ａは、上述した図１２の実施形態と同様に、分割構造が可能な滑り軸受構造であり、大型化に伴うコストや陸送問題を解決することができる。【００６０】
このように、本実施形態では、ヨー滑り軸受３０Ａの鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４をタワー２の内周側及び外周側の少なくとも一方に備え、しかも、鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４がタワー２側に固定されているので、風力発電装置１に組み付けられたヨー滑り軸受３０Ａに対して、特に、タワー２の内側からアクセスできるという利点がある。このため、本実施形態のヨー滑り軸受３０Ａについては、良好なメンテナンス性を得ることができる。【００６１】
具体的に説明すると、図１２，図１３及び図１４に示したヨー滑り軸受３０Ａは、図２Ｂに示すヨー滑り軸受３０と同様に、周方向を複数に分割して配置されている。このため、図１２の内周配置では、タワー２の内部から水平軸受材３４、鉛直軸受材３３にアクセスしてのメンテナンスが可能である。なお、水平軸受材３４の上部側及び奥の鉛直軸受材３３は、隣のヨー滑り軸受３０Ａとの隙間からアクセス可能である。
また、図１３の構造においても、メンテナンス時には、タワー２の内部から隣り合うヨー滑り軸受３０Ａの隙間を利用して、対象箇所にアクセスすることが可能である。
また、図１４の構造においても、メンテナンス時には同様にタワー２の内部から対象箇所にアクセス可能である。さらに、図１４の構成では、タワー２の両サイドに軸受け材があるので、結合ボルトへの転倒モーメントが緩和され、最終的にタワー径をより小さくできるメリットがある。【００６２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る風力発電装置について、第３の実施形態を図１５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、タワー２の上部に設置されたナセル３が、主として上下の平面部でモーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受３０Ｂを介して旋回可能に支持されている。図１５に示すヨー旋回滑り軸受３０Ｂは、水平軸受材３４がタワー２の内周側及び外周側の両方に設けられている。この水平軸受材３４は、鉛直軸受材３３とともにナセル３側に固定されている。【００６３】
具体的には、タワー２の上部に設けた固定部３１ＢがＴ字状とされ、固定部３１Ｂを囲むように配設した旋回部３２Ｂの内周面に鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４を固定することにより、鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４がタワー２の内周側及び外周側の両方に配置されている。
このようなヨー滑り軸受３０Ｂを備えた風力発電装置１は、分割構造が可能な滑り軸受構造を採用するとともに、タワー２の上部径を小さくすることが可能になる。【００６４】
すなわち、タワー２の上部にＴ字状の固定部３１Ｂを設け、旋回部３２Ｂの内周面に鉛直軸受材３３及び水平軸受材３４を固定してタワー２の内周側及び外周側の両方に配置すれば、タワー２の上部とナセル３とを繋ぐボルトを左右対称に配置することが可能になる。従って、ボルトに作用する曲げモーメントが小さくなって引き抜き力を低減できるので、ボルト本数を少なくしてタワー２の上部径を小さくすることができる。【００６５】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る風力発電装置について、第４の実施形態を図１６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、タワー２の上部に設置されたナセル３が、主として上下の平面部でモーメント荷重を受け持つヨー滑り軸受３０Ｃを介して旋回可能に支持されている。図１６に示すヨー旋回滑り軸受３０Ｃは、水平軸受材３４がタワー２の内周側に配置されている。この水平軸受材３４は、鉛直軸受材３３とともにナセル３側の旋回部３２Ｃに固定されている。【００６６】
図示の実施形態では、固定部３１Ｃ及び水平軸受材３４を曲面形状とし、ヨー滑り軸受３０Ｃに調心性を持たせている。図示の曲面はタワー２の軸中心方向へ下がる凹曲面とされるが、凸曲面や傾斜面を採用してもよい。
このようにして調心性を有するヨー滑り軸受３０Ｃは、ナセル３の旋回時に滑り軸受部分が片当たりすることによる偏摩耗を防止または抑制できるため、ナセル３の旋回動作を安定させることができる。【００６７】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係る風力発電装置について、第５の実施形態を図１７Ａ，１７Ｂに基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
本実施形態のヨー滑り軸受３０Ｄには、バネ予圧構造を備えた凸曲面の鉛直軸受材３３Ａが採用されている。図示のヨー滑り軸受３０Ｄは、ナセル３側の旋回部３２に固定され、タワー２側の固定部３１Ａには凸曲面の鉛直軸受材３３Ａと接する凹曲面部が形成されている。【００６８】
鉛直軸受材３３Ａのバネ予圧機構は、上述した図１１Ａ，１１Ｂのバネ予圧構造と実質的に同じであり、図中の符号３２ａが凹部、３３ａがベース部材、３７が弾性部材、３８が押さえ板、３８ａが凸部、３３ｂが鉛直軸受材３３Ａを凸曲面に保持する凸部基材である。
このようなバネ予圧機構を採用すると、上述したピボット支持と略同様の作用効果が得られ、タワー２に対するナセル３の傾き量が弾性部材３７の吸収可能範囲を超えても、接触面圧を均一に調整して片当たりを防止することができる。従って、片当たりを確実に防止する調芯性が得られるので、滑り軸受材に生じる偏摩耗を防止または抑制してナセル３の旋回動作を安定させることができる。【００６９】
このように、上述した本発明の風力発電装置１は、タワー２とナセル３とを繋ぐ軸受に分割可能な構造のヨー滑り軸受を採用することにより、大型化に伴って旋回軸受に生じてくる諸問題、すなわち、軸受コストの問題、陸送問題、偏摩耗の問題、組立性の問題及びボルト強度の問題について、少なくとも１つを解決して容易に大型化することができる。【００７０】
また上述した各実施形態及びその変形例については、図示に基づいて説明したものに限定されることはなく、たとえばバネ予圧機構を水平軸受材３４に採用するなど、適宜組み合わせた構成が可能である。
また、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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