(57)【要約】省スペース化を図りながら、油圧トランスミッションよりも前段のロータにブレーキ機構を取り付けた再生エネルギー型発電装置及びその回転翼脱着方法を提供することを目的とする。再生エネルギー型発電装置１は、回転翼２Ａが取り付けられたハブ２Ｂおよび該ハブ２Ｂに連結された主軸２Ｃを有するロータ２と、ロータ２側からトルクが入力されて電力を生成する発電機６と、ロータ２から発電機６に前記トルクを伝達する油圧トランスミッション４とを備える。ブレーキディスク３０が、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締めにより、ロータ２に固定される。また、ブレーキディスク３０にブレーキパッド３５を押し付けて、ロータ２に制動力を付与するブレーキキャリパー３４が設けられる。
2013042251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が取り付けられたハブおよび該ハブに連結された主軸を有するロータと、
前記ロータ側からトルクが入力されて電力を生成する発電機と、
前記ロータから前記発電機に前記トルクを伝達する油圧トランスミッションと、
前記ハブ及び前記主軸との共締めにより、前記ロータに固定されたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けて、前記ロータに制動力を付与するブレーキキャリパーとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項２】
前記ブレーキキャリパーは、前記ブレーキディスクの外周側に設けられる複数の外周側キャリパーと、前記ブレーキディスクの内周側に設けられる複数の内周側キャリパーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
少なくとも前記主軸を収納するナセルと、
前記主軸を回転自在に前記ナセル側に支持する主軸軸受と、
該主軸軸受を収納する軸受箱とをさらに備え、
前記ブレーキディスクは、前記ハブ及び前記主軸との共締め位置から前記軸受箱に向かって延びており、
前記ブレーキキャリパーは、少なくとも一つが、前記軸受箱に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
タワーと、
前記タワーに支持され、少なくとも前記主軸を収納するナセルとをさらに備え、
前記ナセルは、前記タワーに旋回自在に取り付けられるナセル台板と、該ナセル台板を覆うナセルカバーとを有し、
前記ブレーキキャリパーは、少なくとも一つが、前記ナセル台板の前記ハブに近い側の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記主軸は、前記ハブ及び前記ブレーキディスクとともに共締めされるフランジを有し、
前記ブレーキディスクは、前記フランジと前記ハブとの共締め位置から前記主軸の径方向外方に広がるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
少なくとも前記主軸を収納するナセルと、
一端が前記ナセル側に固定され、他端が前記ブレーキディスクに取り付けられる油圧シリンダとをさらに備え、
前記油圧シリンダのストロークを変化させることで、前記ブレーキディスクとともに前記ロータを回転させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項７】
前記ナセルは、前記タワーに旋回自在に取り付けられるナセル台板と、該ナセル台板を覆うカバーとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブレーキディスクの両側にそれぞれ設けられ、
各油圧シリンダは、前記ナセル台板に立設され、ブラケットを介して前記ブレーキディスクに取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項８】
前記ロータを所望の角度位置に固定するロック機構をさらに備え、
前記ブレーキディスクには周方向に複数の第１穴が形成されており、
前記ロック機構は、前記第１穴のいずれか一つと前記ナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項９】
再生エネルギーとしての風により前記ロータを回転させ、前記油圧トランスミッションを介して前記ロータから前記発電機に前記トルクを入力する風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
回転翼が取り付けられたハブおよび該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータ側からトルクが入力されて電力を生成する発電機と、前記ロータから前記発電機に前記トルクを伝達する油圧トランスミッションと、前記ハブ及び前記主軸との共締めにより、前記ロータに固定されたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けて、前記ロータに制動力を付与するブレーキキャリパーとを備える再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法であって、
油圧アクチュエータにより前記ロータを所望の角度位置まで回転させるステップと、
前記ブレーキディスク及び前記ブレーキキャリパーによって、前記所望の角度位置において前記ロータを保持するステップと、
前記ロータを前記所望の角度位置において固定するステップと、
前記ロータが固定された状態で、前記ハブに対する前記回転翼の脱着を行うステップとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１１】
前記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルを備え、
前記油圧アクチュエータは、一端が前記ナセル側に固定され、他端が前記ブレーキディスクに取り付けられる油圧シリンダであり、
前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧シリンダによって前記ブレーキディスクを回転させることで、前記ロータを前記所望の角度位置まで回転させることを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１２】
前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧シリンダの前記他端を前記ブレーキディスクに連結して該油圧シリンダのストロークを変化させた後、前記油圧シリンダの前記他端を前記ブレーキディスクから切り離して前記油圧シリンダのストロークを元に戻す操作を繰り返し、前記ロータを間欠的に回転させることを特徴とする請求項１１に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１３】
前記ロータを固定するステップでは、前記油圧シリンダのストロークを固定することで、前記ロータを固定することを特徴とする請求項１１に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１４】
前記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルを備え、
前記ブレーキディスクには、周方向に複数の第１穴が形成されており、
前記ロータを固定するステップでは、前記ブレーキディスクの前記第１穴のいずれか一つと、前記ナセル側に設けられた第２穴とにロックピンを挿入して前記ロータを固定することを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法。
【請求項１５】
前記所望の角度位置は、複数の前記回転翼のそれぞれについて規定されており、
前記ブレーキディスクの前記第１穴と前記ナセル側の前記第２穴とは、各回転翼について規定された前記所望の角度位置に前記ロータが停止したときに前記第１穴及び前記第２穴の位置が一致するように形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１６】
前記油圧トランスミッションは、前記主軸とともに回転して圧油を生成する油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される前記圧油によって前記発電機を駆動する油圧モータとを含み、
前記ロータを回転させるステップでは、圧油源から供給された圧油によって前記油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプを前記油圧アクチュエータとして用いて前記ロータを前記所望の角度位置まで回転させることを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１７】
前記ロータを回転させるステップの前に、前記ハブにダミー翼を取り付けるステップをさらに備え、
前記ロータを回転させるステップでは、前記ハブに前記ダミー翼を取り付けた状態で前記ロータを回転させることを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【請求項１８】
前記ダミー翼は、前記ハブに固定される筒状部材と、該筒状部材の内部に支持された可動式ウェイトを有し、
前記ダミー翼を取り付けるステップの後、前記ロータの中心軸まわりのモーメントが小さくなるように前記可動式ウェイトの位置を調節するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置の回転翼着脱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、油圧ポンプ及び油圧モータを介してロータの回転エネルギーを発電機に伝達して発電を行う再生エネルギー型発電装置及びその回転翼着脱方法に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。【０００３】
再生エネルギー型発電装置では、ロータの回転数が発電機の定格回転数に比べて小さいため、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機を設けるのが一般的である。これにより、ロータの回転数は増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力される。【０００４】
また、上述の増速機と発電機との間には、通常、ブレーキ機構（ブレーキディスク及びブレーキキャリパー）が設けられる。このブレーキ機構は、ロータを制動したり、停止状態のロータが動かないように保持したりする目的で使用される。ここで、ブレーキディスクが増速機と発電機との間に設けられるのは、増速機と発電機との間の高速で回転する回転軸（増速機出力軸又は発電機入力軸）は、増速機よりも前段の回転軸（主軸）に比べて例えば１／１００倍程度の低トルクであるためである。
なお、特許文献１（Ｆｉｇ．３参照）には、発電機のケーシングの内部にブレーキディスク及びブレーキキャリパーを収納する技術が開示されている。【０００５】
一方、近年、重量及びコスト削減の障壁となっていた増速機に替えて、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置の開発が進められている（例えば、特許文献２及び３参照）。【０００６】
なお、ブレーキ機構に関するものではないが、特許文献４には、風力発電装置の主軸と増速機とを連結するストレインワッシャに取り付けたアダプタディスクを介して、油圧シリンダによって主軸を回転させるようにしたターニング装置が記載されている。この種のターニング装置は、回転翼の脱着作業等にロータを所望の角度位置に回転させる際に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７８８４４９３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／００４０４７０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０１９６２８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２及び３のような油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置では、油圧モータと発電機との間の高速で回転する回転軸は、油圧トランスミッションよりも前段のロータに繋がっていない。そのため、従来のようにブレーキ機構を発電機入力軸や発電機ケーシングの内部に設けても、このブレーキ機構によってロータを制動したり、停止状態のロータが動かないように保持したりすることはできない。よって、ブレーキ機構は、油圧トランスミッションよりも前段のロータに直接取り付けることになる。【０００９】
ところが、油圧トランスミッションよりも前段の低速（すなわち高トルク）で回転するロータにブレーキ機構を取り付ける場合、ロータに十分な制動力を与えるためには、従来に比べてブレーキ機構を大型化せざるを得ない。そのため、油圧トランスミッションよりも前段のロータ周辺の限られたスペースを如何に有効活用して、大型のブレーキ機構をロータに取り付けるかが重要である。
この点、いずれの特許文献にも、油圧トランスミッションよりも前段のロータにブレーキ機構を取り付ける構成は何ら記載されていない。【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、省スペース化を図りながら、油圧トランスミッションよりも前段のロータにブレーキ機構を取り付けた再生エネルギー型発電装置及びその回転翼脱着方法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】
【００１１】
本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、回転翼が取り付けられたハブおよび該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータ側からトルクが入力されて電力を生成する発電機と、前記ロータから前記発電機に前記トルクを伝達する油圧トランスミッションと、前記ハブ及び前記主軸との共締めにより、前記ロータに固定されたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けて、前記ロータに制動力を付与するブレーキキャリパーとを備えることを特徴とする。【００１２】
この再生エネルギー型発電装置では、従来に比べて大型化せざるを得ないブレーキディスクをハブ及び主軸との共締めにより固定するようにしたので、省スペース化を図ることができる。
すなわち、ブレーキディスクを主軸に取り付ける場合、ブレーキディスク取付用のフランジを主軸に設けて、該フランジにブレーキディスクを締結するのが通常であるが、このような手法で大型のブレーキディスクを取り付けるとスペース上の問題が生じる。そこで、上記再生エネルギー型発電装置では、必要不可欠であるハブと主軸との締結部を利用し、ハブ及び主軸との共締めによってブレーキディスクをロータに固定しているため、ブレーキディスク取付用のフランジを別途設ける必要がなく、省スペース化を図ることができる。【００１３】
前記ブレーキキャリパーは、前記ブレーキディスクの外周側に設けられる複数の外周側キャリパーと、前記ブレーキディスクの内周側に設けられる複数の内周側キャリパーとを含んでいてもよい。
上記再生エネルギー型発電装置では、油圧トランスミッションよりも前段の低速で回転するロータにブレーキディスクを固定するため、十分な制動力をロータに付与するにはブレーキキャリパーを複数設ける必要がある。しかし、ブレーキディスクの外周側だけでは、ロータに十分な制動力を付与するために必要な個数のブレーキキャリパーを設けることが難しいことがある。そこで、ブレーキディスクの外周側及び内周側に、それぞれ、複数のブレーキキャリパー（外周側キャリパー及び内周側キャリパー）を設けることで、ロータに十分な制動力を付与できる。【００１４】
上記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルと、前記主軸を回転自在に前記ナセル側に支持する主軸軸受と、該主軸軸受を収納する軸受箱とをさらに備え、前記ブレーキディスクは、前記ハブ及び前記主軸との共締め位置から前記軸受箱に向かって延びており、前記ブレーキキャリパーは、少なくとも一つが、前記軸受箱に取り付けられていてもよい。
ハブ及び主軸との共締め位置から軸受箱に向かってブレーキディスクを延在させることで、ブレーキキャリパーによる摩擦力が加わる位置を、主軸の支点である主軸軸受に近づけることができる。これにより、全てのブレーキキャリパーによる摩擦力の合力が主軸径方向の成分を有していても、摩擦力の合力の主軸径方向に沿った成分に起因して主軸に作用するモーメント荷重（主軸軸受まわりのモーメント荷重）を軽減することができる。同様に、ブレーキディスクにターニング装置を取り付けてロータを回転させる場合にも、ターニング装置により付与される外力の主軸径方向の成分に起因して生じる主軸へのモーメント荷重を軽減することもできる。
また、ブレーキキャリパーの少なくとも一つを軸受箱に直接又は間接的に取り付けることで、ブレーキキャリパーによる摩擦力が加わる位置を主軸軸受に近づけることができるとともに、ブレーキキャリパーを支持するための構造をコンパクトにして省スペース化を図ることができる。特に、ブレーキディスクの内周側のスペースはナセル内壁面やナセル台板からの支持部材のアクセスが難しいため内周側キャリパーを如何にして支持するかが問題になるが、ブレーキキャリパーを軸受箱に取り付けるようにすれば、内周側キャリパーであっても容易に支持することができる。【００１５】
また、上記再生エネルギー型発電装置は、タワーと、前記タワーに支持され、少なくとも前記主軸を収納するナセルとをさらに備え、前記ナセルは、前記タワーに旋回自在に取り付けられるナセル台板と、該ナセル台板を覆うナセルカバーとを有し、前記ブレーキキャリパーは、少なくとも一つが、前記ナセル台板の前記ハブに近い側の端部に取り付けられていてもよい。
ナセル台板のハブに近い側の端部にブレーキキャリパーの少なくとも一つを取り付けることで、ブレーキキャリパーを支持するための構造をコンパクトにして省スペース化を図ることができる。【００１６】
また、前記主軸は、前記ハブ及び前記ブレーキディスクとともに共締めされるフランジを有し、前記ブレーキディスクは、前記フランジと前記ハブとの共締め位置から前記主軸の径方向外方に広がるように設けられていてもよい。
このように、主軸のフランジとハブとの共締め位置から主軸の径方向外方に広がるようにブレーキディスクを設けることで、ブレーキディスクを大径に形成することができ（つまり、レバー比を大きくすることができ）、大きな制動力をロータに付与することができる。【００１７】
また、上記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルと、一端が前記ナセル側に固定され、他端が前記ブレーキディスクに取り付けられる油圧シリンダとをさらに備え、前記油圧シリンダのストロークを変化させることで、前記ブレーキディスクとともに前記ロータを回転させるようにしてもよい。
これにより、油圧シリンダによるロータのターニング操作が可能になる。また、比較的大径のブレーキディスクに油圧シリンダを取り付けることで、回転翼の脱着作業時等のロータの荷重がアンバランスなときであっても、ロータを回転させることができる。
また、ブレーキディスクは、通常、回転中のロータを制動して停止させる際の大きな反力を受けることができるように、十分な強度を持つように設計される。よって、回転翼の脱着作業時等のロータの荷重がアンバランスな状態で、ブレーキディスクを介して油圧シリンダからロータに大きなトルクを入力してターニング操作を行う場合であっても、ブレーキディスクは十分に耐えることができる。【００１８】
また、油圧シリンダによってブレーキディスクとともにロータを回転させる場合、前記ナセルは、前記タワーに旋回自在に取り付けられるナセル台板と、該ナセル台板を覆うカバーとを有し、前記油圧シリンダは、前記ブレーキディスクの両側にそれぞれ設けられ、各油圧シリンダは、前記ナセル台板に立設され、ブラケットを介して前記ブレーキディスクに取り付けられていてもよい。
このように、油圧シリンダをブレーキディスクの両側にそれぞれ設けることで、ブレーキディスクを介してより大きなトルクをロータに伝えることができるので、回転翼の脱着作業時等のロータの荷重がアンバランスな状態でもロータのターニング操作を容易に行うことができる。また、ナセル台板から油圧シリンダを立設することで、油圧シリンダからの反力をナセル台板で受けることができる。【００１９】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータを所望の角度位置に固定するロック機構をさらに備え、前記ブレーキディスクには周方向に複数の第１穴が形成されており、前記ロック機構は、前記第１穴のいずれか一つと前記ナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであってもよい。
このように、ブレーキディスクの第１穴とナセル側の第２穴とにロックピンを挿入することで、ロックピンによるロータの固定という目的でも、ブレーキディスクを活用することができる。また、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー発電装置では、油圧トランスミッションよりも前段のロータにロック機構を設ける必要があるが、ロック機構設置のために利用できるロータ周辺のスペースは限られている。よって、ブレーキディスクを、ロックピンによるロータの固定という目的でも活用することで、省スペース化を図ることができる。【００２０】
なお、上記再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーとしての風により前記ロータを回転させ、前記油圧トランスミッションを介して前記ロータから前記発電機に前記トルクを入力する風力発電装置であってもよい。【００２１】
本発明に係る再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法は、回転翼が取り付けられたハブおよび該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータ側からトルクが入力されて電力を生成する発電機と、前記ロータから前記発電機に前記トルクを伝達する油圧トランスミッションと、前記ハブ及び前記主軸との共締めにより、前記ロータに固定されたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けて、前記ロータに制動力を付与するブレーキキャリパーとを備える再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法であって、油圧アクチュエータにより前記ロータを所望の角度位置まで回転させるステップと、前記ブレーキディスク及び前記ブレーキキャリパーによって、前記所望の角度位置において前記ロータを保持するステップと、前記ロータを前記所望の角度位置において固定するステップと、前記ロータが固定された状態で、前記ハブに対する前記回転翼の脱着を行うステップとを備えることを特徴とする。【００２２】
この再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法では、油圧アクチュエータによってロータを所望の角度位置まで回転させた後、ハブ及び主軸との共締めにより固定したブレーキディスクと、ブレーキキャリパーとを用いて、ロータを前記所望の角度位置で保持する。そして、ロータが固定された状態で、ハブに対する回転翼の脱着を行う。
このように、ハブ及び主軸との共締めによりロータに固定したブレーキディスクを用いるようにしたので、省スペース化を図ることができ、スペース上の制約を受けにくいから、制動力の大きなブレーキディスクを採用できる。そのため、回転翼の脱着作業時におけるロータの荷重がアンバランスなときであっても、ロータを所望の角度位置に確実に保持することができ、回転翼の脱着作業を効率的に行うことができる。【００２３】
上記再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法において、前記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルを備え、前記油圧アクチュエータは、一端が前記ナセル側に固定され、他端が前記ブレーキディスクに取り付けられる油圧シリンダであり、前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧シリンダによって前記ブレーキディスクを回転させることで、前記ロータを前記所望の角度位置まで回転させてもよい。
これにより、油圧シリンダを用いたロータのターニング操作によって、ロータを所望の角度位置まで回転させることができる。また、比較的大径のブレーキディスクに油圧シリンダを取り付けることで、回転翼の脱着作業時のロータの荷重がアンバランスなときであっても、ロータを回転させることができる。
また、ブレーキディスクは、通常、回転中のロータを制動して停止させる際の大きな反力を受けることができるように、十分な強度を持つように設計される。よって、回転翼の脱着作業時等のロータの荷重がアンバランスな状態で、ブレーキディスクを介して油圧シリンダからロータに大きなトルクを入力してターニング操作を行う場合であっても、ブレーキディスクは十分に耐えることができる。【００２４】
また、前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧シリンダの前記他端を前記ブレーキディスクに連結して該油圧シリンダのストロークを変化させた後、前記油圧シリンダの前記他端を前記ブレーキディスクから切り離して前記油圧シリンダのストロークを元に戻す操作を繰り返し、前記ロータを間欠的に回転させてもよい。
このように、油圧シリンダによって間欠的にロータを回転させることで、前記所望の角度位置までロータを確実に回転させることができる。
また、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置では、油圧トランスミッションよりも前段の低速で回転するロータにブレーキディスクを固定するため、十分な制動力をロータに付与するにはブレーキキャリパーを複数設ける必要がある。そのため、ブレーキキャリパーはブレーキディスクの周方向の広いエリアに亘って設ける必要があり、油圧シリンダとブレーキキャリパーとの干渉が問題になりやすい。そこで、間欠的にロータを回転させることで、一回当たりの油圧シリンダのストローク量を小さくして、油圧シリンダとブレーキキャリパーとの干渉を防止できる。【００２５】
また、前記ロータを固定するステップでは、前記油圧シリンダのストロークを固定することで、前記ロータを固定してもよい。
なお、油圧シリンダのストロークを固定する具体的手法は、例えば、油圧シリンダのピストンを機械的にラッチして不動にしてもよいし、油圧シリンダの油圧室を密閉することで油圧ロック状態にしてピストンを不動にしてもよい。【００２６】
また、上記再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法において、前記再生エネルギー型発電装置は、少なくとも前記主軸を収納するナセルを備え、前記ブレーキディスクには、周方向に複数の第１穴が形成されており、前記ロータを固定するステップでは、前記ブレーキディスクの前記第１穴のいずれか一つと、前記ナセル側に設けられた第２穴とにロックピンを挿入して前記ロータを固定してもよい。
このように、ブレーキディスクの第１穴とナセル側の第２穴とにロックピンを挿入することで、ロックピンによるロータの固定という目的でも、ブレーキディスクを活用することができる。また、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー発電装置では、油圧トランスミッションよりも前段のロータにロック機構を設ける必要があるが、ロック機構設置のために利用できるロータ周辺のスペースは限られている。よって、ブレーキディスクを、ロックピンによるロータの固定という目的でも活用することで、省スペース化を図ることができる。【００２７】
また、ブレーキディスクの第１穴とナセル側の第２穴とにロックピンを挿入してロータを固定する場合、前記所望の角度位置は、複数の前記回転翼のそれぞれについて規定されており、前記ブレーキディスクの前記第１穴と前記ナセル側の前記第２穴とは、各回転翼について規定された前記所望の角度位置に前記ロータが停止したときに前記第１穴及び前記第２穴の位置が一致するように形成されていてもよい。
このように、複数の回転翼の脱着作業を行うのに適したロータの所望の角度位置が各回転翼について規定されている場合、各回転翼に対応する前記所望の角度位置にロータが停止したときに互いの位置が一致するように第１穴及び第２穴を形成することで、各回転翼に適した前記所望の角度位置にロータを固定することができる。よって、回転翼の脱着作業を効率的に行うことができる。【００２８】
上記再生エネルギー型発電装置の回転翼脱着方法において、前記油圧トランスミッションは、前記主軸とともに回転して圧油を生成する油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される前記圧油によって前記発電機を駆動する油圧モータとを含み、前記ロータを回転させるステップでは、圧油源から供給された圧油によって前記油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプを前記油圧アクチュエータとして用いて前記ロータを前記所望の角度位置まで回転させてもよい。
このように、圧油源から油圧ポンプに圧油を供給し、該圧油によって油圧ポンプを駆動することで、油圧アクチュエータを別途設けることなく、油圧トランスミッションの油圧ポンプを利用して、ロータを所望の角度位置まで回転させることができる。【００２９】
また、上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータを回転させるステップの前に、前記ハブにダミー翼を取り付けるステップをさらに備え、前記ロータを回転させるステップでは、前記ハブに前記ダミー翼を取り付けた状態で前記ロータを回転させてもよい。
このようにダミー翼をハブに取り付けることで、回転翼の脱着時におけるロータの荷重のアンバランス（ロータの回転中心軸まわりのモーメント）を低減し、小さなトルクでロータを所望の角度位置まで回転させることができる。よって、油圧アクチュエータを小型化できる。【００３０】
また、ハブにダミー翼を取り付けてロータを回転させる場合、前記ダミー翼は、前記ハブに固定される筒状部材と、該筒状部材の内部に支持された可動式ウェイトを有し、前記ダミー翼を取り付けるステップの後、前記ロータの中心軸まわりのモーメントが小さくなるように前記可動式ウェイトの位置を調節するステップをさらに備えてもよい。
このように可動式ウェイトの位置の調節により、ロータの中心軸まわりのモーメントを小さくすることで、より小さなトルクでロータを所望の角度位置まで回転させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、必要不可欠であるハブと主軸との締結部を利用し、ハブ及び主軸との共締めによってブレーキディスクをロータに固定するようにしたので、ブレーキディスク取付用のフランジを省略し、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。
【図２】風力発電装置のナセル内部の構造を示す断面図である。
【図３】ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。
【図４】主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。
【図５】ロータターニング操作用の油圧シリンダをブレーキディスクに取り付けた様子を示す図である。
【図６】ブレーキディスクの取付け穴を利用したロータロック機構の構成例を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る風力発電装置の油圧ポンプ周辺の油圧回路の構成例を示す図である。
【図８】ターニング操作時に用いるダミー翼の構成例を示す図である。
【図９】ダミー翼を用いて回転翼の取付け作業を行う手順を示す図である。
【図１０】ダミー翼を用いて回転翼の取外し作業を行う手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り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。
【００３４】
以下の実施形態では、再生エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
【００３５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。図２は、風力発電装置のナセル内部の構造を示す断面図である。図３は、ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。図４は、主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。図５は、ロータターニング操作用の油圧シリンダをブレーキディスクに取り付けた様子を示す図である。
【００３６】
図１に示すように、風力発電装置１は、主として、風を受けて回転するロータ２と、ロータ２の回転を増速する油圧トランスミッション４と、電力を生成する発電機６とを備える。
【００３７】
ロータ２は、回転翼２Ａと、回転翼２Ａが取り付けられるハブ２Ｂと、ハブ２Ｂに連結された主軸２Ｃとで構成される。これにより、回転翼２Ａが受けた風の力によってロータ２全体が回転し、主軸２Ｃから油圧トランスミッション４に回転が入力される。
ここで、ロータ２の主軸２Ｃは、タワー７に旋回自在に支持されたナセル８に収納されている。なお、主軸２Ｃは、主軸軸受３によって回転自在にナセル８側に支持される。この主軸軸受３は一つであってもよいし、複数であってもよい。
【００３８】
油圧トランスミッション４は、主軸２Ｃの回転によって駆動される油圧ポンプ２０と、発電機６に連結された油圧モータ２２と、油圧ポンプ２０と油圧モータ２２との間に設けられた高圧油ライン２４及び低圧油ライン２６を有する。
油圧ポンプ２０の吐出側は、高圧油ライン２４によって油圧モータ２２の吸込側に接続されており、油圧ポンプ２０の吸込側は、低圧油ライン２６によって油圧モータ２２の吐出側に接続されている。油圧ポンプ２０から吐出された作動油（高圧油）は、高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入し、油圧モータ２２を駆動する。これにより、油圧モータ２２に連結された発電機６において、電力が生成される。
また、油圧モータ２２で仕事を行った後の作動油（低圧油）は、低圧油ライン２６を介して油圧ポンプ２０に流入して、油圧ポンプ２０で昇圧された後、再び高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入する。
なお、図１には油圧トランスミッション４及び発電機６がナセル８に収納された例を示したが、油圧トランスミッション４の及び発電機６の一部又は全部をタワー７の内部に収納してもよい。例えば、油圧トランスミッション４のうち油圧ポンプ２０はナセル８に収納し、油圧モータ２２及び発電機６をナセル８内に収納してもよい。
【００３９】
ここで、図２を用いて、ロータ２の主軸２Ｃの周辺構造について具体的に説明する。
主軸２Ｃは、図２に示すように、ハブ２Ｂに近い側に位置する前方部１０と、ハブ２Ｂから遠い側に位置する後方部１２とを有する。前方部１０と後方部１２との間には、段差１３が設けられており、前方部１０は後方部１２よりも大径に形成されている。
また、図２に示す例では、主軸２Ｃを軸支する一対の主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。すなわち、前方の主軸軸受３Ａが主軸２Ｃの前方部１０を軸支するとともに、後方の主軸軸受３Ｂが主軸２Ｃの後方部１２を軸支している。主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）は、それぞれ、軸受箱１６に収納されている。そして、各軸受箱１６は、ロータ２の曲げ荷重等に対する剛性を向上させる観点から、連結フレーム１７及びナセル８によって連結されている。
また、各軸受箱１６はナセル８側に支持される。例えば、ナセル８が、タワー７に旋回自在に支持されるナセル台板８Ａと、ナセル台板８Ａを覆うナセルカバー８Ｂとで構成される場合、各軸受箱１６は、ナセル台板８Ａに支持されてもよいし、ナセルカバー８Ｂに支持されてもよい。なお、ナセルカバー８Ｂは、ナセル台板８Ａやナセル８の強度部材（骨格）によって支持される。
【００４０】
主軸２Ｃの前方部１０は、図２及び３に示すように、ハブ２Ｂに近い側の端部が、主軸２Ｃの径方向外方に張り出してフランジ１１を形成している。前方部１０のフランジ１１は、ボルト１４によってハブ２Ｂと締結される。このとき、ロータ２を制動するためのブレーキディスク３０が、フランジ１１及びハブ２Ｂとともに共締めされる。なお、ブレーキディスク３０の詳細構造については後述する。
【００４１】
主軸２Ｃの後方部１２には、図２に示すように、後方の主軸軸受３Ｂ及び油圧ポンプ２０が設けられる。なお、図２には油圧ポンプ２０は主軸軸受３Ｂの後方に設ける例を示しているが、油圧ポンプ２０は主軸軸受３Ａ，３Ｂ間に配置してもよいし、主軸軸受３Ｂと一体化してもよい（すなわち、主軸軸受３Ｂを油圧ポンプ２０のポンプ軸受として兼用してもよい）。
油圧ポンプ２０の構成は特に限定されないが、油圧ポンプ２０は、例えば、図２に示すように、主軸２Ｃの後方部１２の外周に設けられ、主軸２Ｃの回転によって上下動する複数のピストン４４によって作動油を昇圧する構成であってもよい。具体的には、油圧ポンプ２０は、円筒部材４０、リングカム４２、複数のピストン４４、ケーシング４６及びポンプ軸受４８により構成してもよい。ここで、円筒部材４０は、主軸２Ｃの後方部１２の外周に固定される。リングカム４２は、円筒部材４０の外周に固定される環状の部材であり、ピストン４４を上下動させるための波状の凹凸（カムプロファイル）が表面に設けられている。ピストン４４は、周方向に複数配列された一群のピストンが、主軸２Ｃの長手方向に複数列（図２に示す例では３列）設けられている。これら複数のピストン４４は、ケーシング４６に収納される。ケーシング４６と円筒部材４０との間には、ポンプ軸受４８が設けられる。
【００４２】
ブレーキディスク３０は、図３に示すように、ボルト１４によってハブ２Ｂ及びフランジ１１との共締めにより締結される被締結部３１と、この被締結部３１から屈曲して主軸軸受３Ａの軸受箱１６に向かって延在する中間部３２と、中間部３２の端部に設けられたディスク部３３とを有する。
【００４３】
被締結部３１は、主軸２Ｃのフランジ１１に沿って主軸２Ｃの径方向に延在しており、円環状に形成されている。中間部３２は、前方部１０のフランジ１１とハブ２Ｂとの共締め位置（すなわち、ボルト１４の位置）から主軸２の径方向外方に向かって広がりながら、主軸軸受３Ａの軸受箱１６に向かって延びている。また、中間部３２の軸受箱１６側の端部には、外周側と内周側のそれぞれにディスク部３３（３３Ａ，３３Ｂ）が設けられている。外周側のディスク部３３Ａは主軸２Ｃの径方向外方に延在しており、内周側のディスク部３３Ｂは主軸２Ｃの径方向内方に延在している。
【００４４】
上記構成のブレーキディスク３０では、主軸２Ｃのフランジ１１とハブ２Ｂとの共締め位置から主軸２Ｃの径方向外方に広がるようにブレーキディスク３０の中間部３２を設けているので、レバー比が大きくなり、大きな制動力をロータ２に付与することができる。すなわち、径方向外方に広がる中間部３２を設けることで、後述のブレーキキャリパー３４による摩擦力が付与されるディスク部３３の位置が、主軸２Ｃの軸中心から径方向外方により一層離れることになり、ブレーキキャリパー３４による摩擦力自体が小さくても、ロータ２に大きな制動力を付与できる。
また、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締め位置から主軸軸受３Ａの軸受箱１６に向かって延在する中間部３２を設けたので、後述のブレーキキャリパー３４による摩擦力が付与されるディスク部３３の位置を、主軸２Ｃの支点である主軸軸受３Ａに近づけることができる。すなわち、主軸２Ｃの軸方向における、ディスク部３３と主軸軸受３Ａとの距離を小さくできる。これにより、全てのブレーキキャリパー３４による摩擦力の合力が主軸２Ｃの径方向成分を有していても、摩擦力の合力の径方向成分に起因して主軸２Ｃに作用するモーメント荷重を軽減することができる。
【００４５】
ブレーキキャリパー３４（３４Ａ，３４Ｂ）は、図３及び４に示すように、ディスク部３３（３３Ａ，３３Ｂ）を跨ぐように設けられている。ブレーキキャリパー３４には、ブレーキディスク３０の外周側のディスク部３３Ａに対応して設けられる複数の外周側キャリパー３４Ａと、ブレーキディスク３０の内周側のディスク部３３Ｂに対応して設けられる複数の内周側キャリパー３４Ｂとがある。
このように、ブレーキディスク３０の外周側及び内周側に、それぞれ、複数のブレーキキャリパー３４（外周側キャリパー３４Ａ及び内周側キャリパー３４Ｂ）を設けることで、ロータ２に十分な制動力を付与できる。
【００４６】
各ブレーキキャリパー３４（３４Ａ，３４Ｂ）は、油圧によりブレーキパッド３５をブレーキディスクのディスク部３３（３３Ａ，３３Ｂ）に押し付けて、ロータ２に制動力を付与するようになっている。ブレーキキャリパー３４は、前方の主軸軸受３Ａの軸受箱１６又はナセル台板８Ａに直接又は間接的に支持される。
【００４７】
例えば、図２及び４に示すように、ブレーキディスク３０の上部に位置する外周側キャリパー３４Ａはサポート部材３６を介して主軸軸受３Ａの軸受箱１６に固定し、ブレーキディスク３０の下部に位置する外周側キャリパー３４Ａはナセル台板８Ａのハブ２Ｂに近い側の端部（すなわち、ナセル台板８Ａの床面に立設された側壁の前方部分）に直接固定してもよい。一方、内周側キャリパー３４Ｂは、全て、主軸軸受３Ａの軸受箱１６に直接又は間接的に固定してもよい。
このように、ブレーキキャリパー３４（外周側キャリパー３４Ａの一部及び内周側キャリパー３４Ｂ）を軸受箱１６に直接又は間接的に取り付けることで、ブレーキキャリパー３４による摩擦力が加わる位置を主軸軸受３Ａに近づけることができるとともに、ブレーキキャリパー３４の支持構造をコンパクト化できる。特に、ブレーキディスク３０の内周側のスペースは、中間部３２（図３参照）に覆われており、ナセルカバー８Ｂの壁面やナセル台板８Ａからの支持部材のアクセスが難しいので、内周側キャリパー３４Ｂを軸受箱１６に固定することで、内周側キャリパー３４Ｂの支持構造を簡素化できる。
一方、ブレーキキャリパー３４（ブレーキディスク３０の下部に位置する外周側キャリパー３４Ａ）をナセル台板８Ａのハブ２Ｂに近い側の端部に取り付けることで、ブレーキキャリパー３４の支持構造をコンパクト化できる。
【００４８】
また、ブレーキディスク３０に油圧シリンダを取り付けて、該油圧シリンダによってロータ２のターニング操作を行えるようにしてもよい。
例えば、図４及び５に示すように、ブラケット５２を介して油圧シリンダ５０をブレーキディスク３０に取り付けてもよい。油圧シリンダ５０は、ナセル台板８Ａ上に立設されており、一端がナセル台板８Ａに固定され、他端がブラケット５２を介してブレーキディスク３０に取り付けられている。ブラケット５２は、ブレーキディスク３０の外周側のディスク部３３Ａの全周にわたって形成された複数の取付け穴５４を利用して、ブレーキディスク３０に締結されている。なお、ブラケット５２は、外周側のディスク部３３Ａのうち、外側キャリパー３４Ａを設けていない領域に取り付けられる。
【００４９】
また、油圧シリンダ５０は、ナセル台板８Ａとの連結部５１、および、ブラケット５２との連結部５３において回動自在に取り付けられており、ブレーキディスク３０の回転量に応じて、上述の２つの連結部５１，５３を回動中心として回動するようになっている。図５における２点鎖線は、油圧シリンダ５０が連結部５１，５３を回動中心として回動した様子を示している。
【００５０】
このように、ブレーキディスク３０に油圧シリンダ５０を取り付けることで、油圧シリンダ５０がそのピストンを進退させてストロークを変化させると、ブレーキディスク３０とともにロータ２が回転するので、ロータ２のターニング操作が可能になる。また、ブレーキディスク３０（具体的には、外周側のディスク部３３Ａ）は比較的大径であるから、回転翼２Ａの脱着作業時等のロータ２の荷重がアンバランスなときであっても、ロータ２を容易に回転させることができる。
また、ブレーキディスク３０は、通常、回転中のロータ２を制動して停止させる際の大きな反力を受けることができるように、十分な強度を持つように設計される。よって、回転翼２Ａの脱着作業時等のロータ２の荷重がアンバランスな状態で、ブレーキディスク３０を介して油圧シリンダ５０からロータ２に大きなトルクを入力してターニング操作を行う場合であっても、ブレーキディスク３０は十分に耐えることができる。
【００５１】
また、油圧シリンダ５０は、図４及び５に示すように、ブレーキディスク３０の両側にそれぞれ設けることが好ましい。この場合、各油圧シリンダ５０は、図５に示すように、そのピストンを互いに逆方向に動かすことで、ブレーキディスク３０を回動する。つまり、一方の油圧シリンダ５０が鉛直方向上側の押圧力をブレーキディスク３０に付与すると、他方の油圧シリンダ５０は鉛直方向下側の押圧力をブレーキディスク３０に付与する。そのため、各油圧シリンダ５０による押圧力の主軸２Ｃの径方向成分の大部分は互いにキャンセルされ、油圧シリンダ５０の押圧力の合力の主軸２Ｃの径方向成分に起因して生じる主軸２Ｃへのモーメント荷重を低減できる。
【００５２】
このように、油圧シリンダ５０をブレーキディスク３０の両側にそれぞれ設けることで、ブレーキディスク３０を介してより大きなトルクをロータ２に伝えることができるので、回転翼２Ａの脱着作業時等のロータ２の荷重がアンバランスな状態でもロータ２のターニング操作を容易に行うことができる。また、ナセル台板８Ａから油圧シリンダ５０を立設することで、油圧シリンダ５０からの反力をナセル台板で受けることができる。
【００５３】
なお、ロータ２への制動力を大きくする観点から外周側キャリパー３４Ａは外周側のディスク部３３Ａの周方向の広いエリアに亘って設ける必要がある。よって、油圧シリンダ５０及びブラケット５２と外周側キャリパー３４Ａとの干渉が懸念されることから、油圧シリンダ５０のストローク量を大きくすることは難しい。
そこで、油圧シリンダ５０を用いて、ロータ２の間欠的なターニング操作を繰り返してもよい。すなわち、ブラケット５２を介して油圧シリンダ５０をブレーキディスク３０に取り付け、油圧シリンダ５０のストロークを変化させて、ロータ２を所定の角度だけ回転させる。この後、ブラケット５２をブレーキディスク３０から取り外して、油圧シリンダ５０をブレーキディスク３０から切り離し、油圧シリンダ５０のストロークを元に戻す。そして、ブラケット５２を介して油圧シリンダ５０を再びブレーキディスク３０に取り付けて、油圧シリンダ５０のストロークを変化させ、ロータ２を所定の角度だけ回転させる。このような一連の操作を繰り返すことで、ロータ２を間欠的に回転させることができる。
【００５４】
また、ブレーキディスク３０の取付け穴５４を利用して、ロータ２のロック機構を設けてもよい。
図６は、ブレーキディスク３０の取付け穴５４を利用したロータロック機構の構成例を示す図である。同図に示すように、ロック機構６０は、ロックピン６１を含んでいる。ロックピン６１は、ブレーキディスク３０に形成された第１穴（取付け穴）５４のいずれか一つと、ナセル８側に固定される静止部材６２に形成された第２穴６３とに挿入可能に構成されている。静止部材６２は、ナセル台板８Ａ、ナセルカバー８Ｂ、主軸軸受３Ａの軸受箱１６等に固定される。
ブレーキディスク３０の第１穴（取付け穴）５４とナセル８側の第２穴６３とにロックピン６１を挿入することで、ロックピン６１によるロータ２の固定という目的でも、ブレーキディスク３０を活用して、省スペース化を図ることができる。
【００５５】
なお、図６に示すように、ロックピン６１の先端面の角部６４およびブレーキディスク３０の第１穴（取付け穴）５４の開口端面の角部６５に面取り加工を施して、ロックピン６１の挿入をスムーズに行えるようにしてもよい。角部６４，６５の面取り加工は、角を切り落として例えば約４５度の傾斜面とするＣ面取りであってもよいし、角を丸めるＲ面取りであってもよい。
また、第１穴５４及び第２穴６３へのロックピン６１の挿入作業は自動化してもよい。例えば、ロータ２の回転変位（角度位置）をロータリエンコーダにて検出し、その検出結果に基づいて第１穴５４及び第２穴６３の位置が一致したか否かを判定し、第１穴５４及び第２穴６３の位置が一致したとの判定結果が得られたら、任意のアクチュエータによりロックピン６１を第１穴５４及び第２穴６３に自動的に挿入してもよい。
【００５６】
次に、上記構成の風力発電装置１における回転翼２Ａの脱着方法について説明する。
回転翼２Ａが複数設けられた風力発電装置１では、各回転翼２Ａの脱着操作に適した角度位置（「所望の角度位置」）にロータ２を固定する必要がある。例えば、回転翼２Ａの取付けは、回転翼２Ａをハブ２Ｂの近傍までクレーンで吊り上げて、回転翼２Ａの姿勢を鉛直又は水平にした状態で、該回転翼２Ａの翼根部とハブ２Ｂの翼取付け穴（図２における符号２Ｄ参照）との位置が一致するような角度位置にロータ２を固定する必要がある。
そこで、本実施形態では、油圧シリンダ５０を用いてロータ２を所望の角度位置まで回転させ、該角度位置においてロータ２をロック機構６０により固定する。以下、各回転翼２Ａの脱着操作に適した角度位置にロータ２を固定するまでの手順について詳述する。
【００５７】
はじめに、ブレーキディスク３０及びブレーキキャリパー３４によるブレーキを解除した状態で、油圧シリンダ５０を用いて、ブレーキディスク３０とともにロータ２を所望の角度位置まで回転させる。このとき、上述した一連の操作（油圧シリンダ５０のブレーキディスク３０への取付け→油圧シリンダ５０のストローク変化→油圧シリンダ５０のブレーキディスク３０からの切り離し→油圧シリンダ５０のストロークを元に戻す）を繰り返すことで、ロータ２を間欠的に回転させてもよい。
【００５８】
ロータ２が所望の角度位置まで回転したら、ブレーキディスク３０及びブレーキキャリパー３４を用いてロータ２に制動力を付与して、ロータ２を前記所望の角度位置で保持する。具体的には、ブレーキキャリパー３４に油圧を供給し、該油圧によってブレーキパッド３５をブレーキディスク３０のディスク部３３に押し付けることでロータ２に制動力を付与し、ロータ２を前記所望の角度位置に保持する。
【００５９】
そして、ブレーキディスク３０の第１穴（取付け穴）５４及び静止部材６２の第２穴６３にロックピン６１を挿入して、ロータ２を前記所望の角度位置に固定し、ロータ２が回転方向について不動とする。なお、ロータ２が所望の角度位置に保持された状態において、ブレーキディスク３０の第１穴（取付け穴５４）と静止部材６２の第２穴６３との位置が一致するように、第１穴５４及び第２穴６３が形成されている。さらに、各回転翼２Ａに対応するロータ２の所望の角度位置がそれぞれ異なる場合、各回転翼２Ａについて規定された所望の角度位置までロータ２が回転したとき、第１穴５４及び第２穴６３の位置が一致するように、ブレーキディスク３０には複数の第１穴（取付け穴）５４を設けることが好ましい。
【００６０】
なお、ロータ２を前記所望の角度位置に保持したり、固定したりする目的で、油圧シリンダ５０のストロークを固定してもよい。油圧シリンダ５０のストロークを固定するには、例えば、油圧シリンダ５０のピストンを機械的にラッチして不動にしてもよいし、油圧シリンダ５０の油圧室を密閉することで油圧ロック状態にしてピストンを不動にしてもよい。
【００６１】
ロータ２を前記所望の角度位置に固定したら、ハブ２Ｂに対する回転翼２Ａの脱着作業を行う。例えば、回転翼２Ａをハブ２Ｂに取り付ける場合、ロータ２を前記所望の角度位置に固定した状態で、ハブ２Ｂの翼取付け穴２Ｄに回転翼２Ａの翼根部を締結して回転翼２Ａをハブ２Ｂに取り付ける。
【００６２】
以上説明したように本実施形態の風力発電装置１は、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締めによりロータ２に固定されたブレーキディスク３０と、ブレーキディスク３０のディスク部３３にブレーキパッド３５を押し付けて、ロータ２に制動力を付与するブレーキキャリパー３４とを備えている。
風力発電装置１によれば、必要不可欠であるハブ２Ｂと主軸２Ｃとの締結部を利用し、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締めによってブレーキディスク３０をロータ２に固定しているため、ブレーキディスク取付用のフランジを別途設ける必要がなく、省スペース化を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、風力発電装置１の回転翼２Ａの脱着作業を行うに当たって、油圧シリンダ５０によってロータ２を所望の角度位置まで回転させた後、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締めにより固定したブレーキディスク３０と、ブレーキキャリパー３４とを用いて、ロータ２を前記所望の角度位置で保持する。そして、ロータ２が固定された状態で、ハブ２Ｂに対する回転翼２Ａの脱着を行う。
このように、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締めによりロータ２に固定したブレーキディスク３０を用いるようにしたので、省スペース化を図ることができ、スペース上の制約を受けにくいから、制動力の大きなブレーキディスク３０を採用できる。そのため、回転翼２Ａの脱着作業時におけるロータ２の荷重がアンバランスなときであっても、ロータ２を所望の角度位置に確実に保持することができ、回転翼２Ａの脱着作業を効率的に行うことができる。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る風力発電装置及びその回転翼脱着方法について説明する。本実施形態の風力発電装置は、ロータ２のターニング操作を行うために、油圧シリンダ５０を用いずに、油圧ポンプ２０にモータ動作をさせるようにした点を除けば、第１実施形態の風力発電装置１と同様である。よって、以下では第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態に係る風力発電装置の油圧ポンプ周辺の油圧回路の構成例を示す図である。
同図に示すように、ロータ２の主軸２Ｃには、第１実施形態と同様な構成の油圧ポンプ２０が取り付けられている。すなわち、主軸２Ｃの外周に、円筒部材４０を介してリングカム４２が取り付けられている。リングカム４２には、複数のピストン４４ｉ（ｉ＝１〜ｍ）が主軸２Ｃの周方向に配列されている。ピストン４４ｉ及びこれを収納するシリンダによって、複数の油圧室４５ｉ（ｉ＝１〜ｍ）が形成されている。
【００６６】
各油圧室４５ｉは、高圧弁７０及び低圧弁７２を介して、高圧油ライン２４と低圧油ライン２６に接続されている。高圧弁７０及び低圧弁７２は、リングカム４２の動きに合わせて開閉される。これにより、低圧油ライン２６から低圧弁７２を介して油圧室４５ｉに供給される作動油を、ピストン４４ｉにより昇圧して、油圧室４５ｉから高圧弁７０を介して高圧油ライン２４に吐出するようになっている。
なお、図７には、高圧弁７０は油圧室４５ｉから高圧油ライン２４に向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁であり、低圧弁７２はノーマルオープン式の電磁弁である例を示したが、高圧弁７０及び低圧弁７２の具体的構成はこの例に限定されない。
【００６７】
低圧油ライン２６には、作動油中の不純物を除去するオイルフィルタ７３と、作動油を冷却するオイルクーラ７４が設けられている。また、低圧油ライン２６には、補充ライン８２及び返送ライン８８を介してオイルタンク８０が接続されている。
オイルタンク８０には、補充用の作動油が貯留されている。オイルタンク８０に貯留された作動油は、補充ライン８２に設けられたブーストポンプ８４によって汲み上げられて、低圧油ライン２６に供給されるようになっている。このとき、低圧油ライン２６に供給される作動油は、補充ライン８２に設けたオイルフィルタ８６によって不純物が除去される。このようにして低圧油ライン２６への作動油の補充を行うことで、作動油の漏れが生じても、油圧トランスミッション４内を循環する作動油の量を維持できる。なお、低圧油ライン２６とオイルタンク８０との間の返送ライン８８にはリリーフ弁８９が設けられており、低圧油ライン２６内の圧力をリリーフ弁８９の設定圧力近傍に保持するようになっている。
【００６８】
また、高圧油ライン２４と低圧油ライン２６との間には、油圧モータ２２をバイパスするバイパス流路７６が設けられている。バイパス流路７６には、高圧油ライン２４内の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁７８が設けられている。そのため、高圧油ライン２４内における作動油の圧力がリリーフ弁７８の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁７８が自動的に開いて、バイパス流路７６を介して低圧油ライン２６に高圧油が逃げるようになっている。
【００６９】
本実施形態では、油圧ポンプ２０の通常動作（すなわち低圧油ライン２６から供給される作動油を昇圧して高圧油ライン２４に吐出するポンプ動作）とは別に、油圧ポンプ２０のモータ動作を行うための圧油の供給路９２を設ける。
【００７０】
図７に示すように、圧油の供給路９２は、低圧油が貯留されているオイルタンク８０と油圧室４５１及び４５ｋとの間に設けられている。供給路９２のソレノイドバルブ９３よりも上流側には、「圧油源」としてのポンプ９５が設けられている。ポンプ９５によってオイルタンク８０から汲み上げられた作動油は、ソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を介して、「圧油」として油圧室４５１及び４５ｋに供給される。
なお、図７には、補充ライン８２に設けられたブーストポンプ８４とは別に「圧油源」としてのポンプ９５を設ける例を示したが、ブーストポンプ８４を「圧油源」として兼用してもよい。
【００７１】
ポンプ９５からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるには、ピストン４４の往復運動の周期にタイミングを合わせてソレノイドバルブ９３及び低圧弁７２を開閉制御する。
具体的には、ピストン４４が上死点から下死点に向かう期間では、ソレノイドバルブ９３を開き、低圧弁７２を閉じる。これにより、ポンプ（圧油源）９５からの圧油が油圧室４５に供給され、該圧油によってピストン４４が押し下げられてリングカム４２が回動する（モータ工程）。一方、ピストン４４が下死点から上死点に向かう期間では、ソレノイドバルブ９３を閉じ、低圧弁７２を開く。これにより、油圧室４５内においてピストン４４を押し下げた後の圧油は、低圧弁７２を介して低圧油ライン２６に排出される。
【００７２】
ところで、油圧ポンプ２０は、脈動防止や押しのけ容積ＤＰの細やかな制御を目的として、複数のピストン４４ｉの往復運動周期の位相を互いにずらすように設計されるのが一般的である。また、往復運動周期の位相が同一である２以上のピストン４４ｉからなるグループを複数設け、何れかのピストン４４に不具合が生じても、前記不具合が生じたピストン４４と同一のグループに属する他のピストン４４が動き続けることによって、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を維持できるように設計するのが通常である。図７に示す例では、ピストン４４１とこのピストン４４１の反対側に位置するピストン４４ｋとは、同一の位相で往復運動を繰り返すようにリングカム４２の形状が決定されている。このように、ｎ個（この例ではｎ＝２）のピストン４４の往復運動周期の位相が同一である場合、リダンダンシーがｎであるという。
そして、同一のグループに属するピストン４４１，４４ｋに対して、共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４が設けられている。リングカム４２の動きにタイミングを合わせて、共通のソレノイドバルブ９３を開閉制御すれば、油圧ポンプ２０のモータ動作を実現できる。また、ピストン４４１，４４ｋに対応するソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を共通化することで、バルブ（９３，９４）の個数を削減できる。
【００７３】
なお、図７では油圧室４５１，４５ｋに対する圧油の供給路９２だけを示しているが、実際には他の油圧室４５にも圧油の供給路９２が接続されている。例えば、全油圧室４５ｉ（ｉ＝１〜ｍ）のうち、ｊ個の油圧室４５に供給路９２を接続してもよい。リダンダンシーがｎであれば、前記ｊ個の油圧室４５のピストン４４の往復運動周期はｊ／ｎ種類存在する。つまり、互いに異なる往復運動周期で動くピストン４４がｊ／ｎ組存在するから、各組のピストン４４に対して共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を設ければよい。
【００７４】
次に、本実施形態における風力発電装置の回転翼脱着方法について説明する。
【００７５】
はじめに、ブレーキディスク３０及びブレーキキャリパー３４によるブレーキを解除した状態で、油圧の供給路９２を介してポンプ９５から油圧室４５に圧油を供給し、リングカム４２を介して主軸２Ｃ（ロータ２）を所望の角度位置まで回転させる。すなわち、「圧油源」としてのポンプ９５から油圧ポンプ２０に圧油を供給し、該圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、ロータ２を所望の角度位置まで回転させる。
なお、ロータリエンコーダ２９によりロータ２の角度位置を検出し、この検出結果に基づいて、バルブ制御部によってソレノイドバルブ９３及び低圧弁７２の開閉制御を行ってもよい。例えば、ロータ２の所望の角度位置と、ロータリエンコーダ２９により検出された角度位置との偏差に基づいて、油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせる時間を調節してもよい。
【００７６】
ロータ２が所望の角度位置まで回転したら、第１実施形態と同様に、ブレーキディスク３０及びブレーキキャリパー３４を用いてロータ２に制動力を付与して、ロータ２を前記所望の角度位置で保持する。そして、ブレーキディスク３０の第１穴（取付け穴）５４及び静止部材６２の第２穴６３にロックピン６１を挿入して、ロータ２を前記所望の角度位置に固定し、ロータ２が回転方向について不動とする。このとき、ロータリエンコーダ２９の検出結果から第１穴（取付け穴）５４及び第２穴６３の位置が一致したか否かを判定し、第１穴５４及び第２穴６３の位置が一致したとの判定結果が得られたら自動的にロックピン６１を第１穴５４及び第２穴６３に挿入するようにしてもよい。
【００７７】
なお、ロータ２を前記所望の角度位置に保持したり、固定したりする目的で、油圧ポンプ２０の高圧弁７０及び低圧弁７２を閉じた状態を維持し、油圧室４５内に作動油を密閉することで油圧ロック状態にしてもよい。
【００７８】
ロータ２を前記所望の角度位置に固定したら、ハブ２Ｂに対する回転翼２Ａの脱着作業を行う。例えば、回転翼２Ａをハブ２Ｂに取り付ける場合、ロータ２を前記所望の角度位置に固定した状態で、ハブ２Ｂの翼取付け穴２Ｄに回転翼２Ａの翼根部を締結して回転翼２Ａをハブ２Ｂに取り付ける。
【００７９】
本実施形態では、ポンプ（圧油源）９５から油圧ポンプ２０に圧油を供給し、該圧油によって油圧ポンプ２０を駆動するようにしたので、ロータ２を回転させるための油圧アクチュエータを別途設けることなく、油圧トランスミッション４の油圧ポンプ２０を利用して、ロータ２を所望の角度位置まで回転させることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
例えば、上述の実施形態では、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によってロータ２のターニング操作を行う例について説明したが、ターニング操作時にダミー翼を用いて、ロータ２を小さなトルクで回転させることができるようにしてもよい。
【００８２】
図８は、ターニング操作時に用いるダミー翼の構成例を示す図である。図９は、ダミー翼を用いて回転翼の取付け作業を行う手順を示す図である。図１０は、ダミー翼を用いて回転翼の取外し作業を行う手順を示す図である。
【００８３】
図８に示すように、ダミー翼１００は、ハブ２Ｂに取り付けられる円筒部材１０２と、円筒部材１０２内に収納されるウェイト１０４と、ウェイト１０４の円筒部材１０２内における位置を調節するウェイト位置調節機構１０６とで構成される。
【００８４】
円筒部材１０２の根元部は、ボルト１０３によって、ハブ２Ｂの翼取付け穴２Ｄに締結されるようになっている。このボルト１０３の本数は、ダミー翼１００の脱着作業を簡素化する観点から、回転翼２Ａをハブ２Ｂの翼取付け穴２Ｄに締結する際に用いるボルトの本数に比べて少なくてもよい。回転翼２Ａとは異なり、ダミー翼１００は、風力発電装置の通常運転を行うときに用いられるものではないため、ロータ２の回転に起因する大きな遠心力をダミー翼１００とハブ２Ｂとの締結部で受ける必要がない。よって、ボルト１０３の本数は比較的少なくても足りる。
【００８５】
また、円筒部材１０２は、ウェイト１０４の位置変更によるダミー翼１００の重心位置の調節代を大きくする観点から、ウェイト１０４に比べて軽量にすることが好ましい。例えば、ウェイト１０４を鋼材で形成し、円筒部材１０２をＦＲＰで形成することで、円筒部材１０２をウェイト１０４に比べて軽量にしてもよい。
【００８６】
ウェイト位置調節機構１０６は、ウェイト１０４の両端に連結されるロープ１０７と、ロープ１０７を巻き取る巻取り機１０８とを有する。これにより、巻取り機１０８によってロープ１０７を巻き取ることでウェイト１０４の位置を調節することができる。また、ロープ１０７に張力を付与するテンショナー（不図示）が設けられており、ロープ１０７の緩みを防止するようになっている。
【００８７】
なお、巻取り機１０８は遠隔からの操作が可能になっている。これにより、ダミー翼１００がハブ２Ｂに取り付けられた状態で、作業員が地上やナセル等に居ながらにして、巻取り機１０８を操作してダミー翼１００の重心位置を調節できる。
【００８８】
上記構成のダミー翼１００を用いてハブ２Ｂへの回転翼２Ａの取り付け作業を行う手順は、図９（ａ）〜（ｋ）に示したとおりである。なお、同図において、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４がハブ２Ｂに最も近接した位置に存在するときのダミー翼には、符号１００Ｓを付している。一方、同図において、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４がハブ２Ｂから遠い位置に存在するときのダミー翼には、符号１００Ｌを付している。
【００８９】
まず、ハブ２Ｂの一の翼取付け穴２Ｄにダミー翼１００Ｓを取り付け（図９（ａ）参照）、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し（図９（ｂ）参照）、ハブ２Ｂの別の翼取付け穴２Ｄにダミー翼１００Ｓを取り付ける（図９（ｃ）参照）。そして、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させロック機構６０でロータ２を固定し（図９（ｄ）参照）、ハブ２Ｂの最後に残った翼取付け穴２Ｄに回転翼２Ａを取り付ける（図９（ｅ）参照）。
【００９０】
この後、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４をハブ２Ｂから遠い側に動かして、ロータ２の中心軸まわりのモーメントを小さくする（図９（ｆ）参照）。このとき、ロータ２の中心軸まわりのモーメントが略ゼロになるような位置までウェイト１０４を動かすことが好ましい。
このように、ロータ２の中心軸まわりのモーメントが小さくなるように、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４の位置を調節することで、次工程におけるロータ２のターニング操作（図９（ｇ）参照）を容易に行うことができる。
【００９１】
次に、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し、一のダミー翼１００Ｌをハブ２Ｂから取り外す（図９（ｇ）参照）。そして、ハブ２Ｂに別の回転翼２Ａを取り付ける（図９（ｈ）参照）。
【００９２】
この後、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し（図９（ｉ）参照）、ダミー翼１００Ｌをハブ２Ｂから取り外し（図９（ｊ）参照）、ハブ２Ｂに回転翼２Ａを取り付ける（図９（ｋ）参照）。
【００９３】
このようにして、ダミー翼１００Ｌによって、回転翼２Ａのハブ２Ｂへの取付け時におけるロータ２の荷重のアンバランス（ロータ２の中心軸まわりのモーメント）を低減し、小さなトルクでロータ２を所望の角度位置まで回転させることができる。すなわち、図９（ｇ）及び図９（ｉ）に示した工程におけるロータ２のターニング操作を容易に行うことができる。
【００９４】
また、上記構成のダミー翼１００を用いてハブ２Ｂからの回転翼２Ａの取り外し作業を行う手順は、図１０（ａ）〜（ｊ）に示したとおりである。
すなわち、最初に、一の回転翼２Ａをハブ２Ｂから取り外し（図１０（ａ）参照）、代わりにダミー翼１００Ｌを取り付ける（図１０（ｂ）参照）。ダミー翼１００Ｌは、ロータ２の中心軸まわりのモーメントが小さくなるようにウェイト１０４の位置がウェイト位置調節機構１０６によって予め調節されている。そのため、次工程におけるロータ２のターニング操作（図１０（ｃ）参照）を容易に行うことができる。
【００９５】
ダミー翼１００Ｌをハブ２Ｂに取り付けた後、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し、ハブ２Ｂから別の回転翼２Ａを取り外す（図１０（ｃ）参照）。そして、ロータ２にダミー翼１００Ｌを取り付けた後（図１０（ｄ）参照）、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し、ハブ２Ｂから最後に残った回転翼２Ａを取り外す（図１０（ｅ）参照）。
【００９６】
次に、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４の位置をハブ２Ｂに近い側に動かして（図１０（ｆ）参照）、ダミー翼の重心位置をハブ２Ｂ側に近づける（図１０（ｇ）参照）。そして、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し、ハブ２Ｂからダミー翼１００Ｓを取り外す（図１０（ｈ）参照）。この後、油圧シリンダ５０又は油圧ポンプ２０のモータ動作によりロータ２を１２０度回転させてロック機構６０でロータ２を固定し（図１０（ｉ）参照）、最後に残ったダミー翼１００Ｓをハブ２Ｂから取り外す（図１０（ｊ）参照）。
【００９７】
なお、図９及び１０では、ウェイト位置調節機構１０６によってウェイト１０４の位置を調節する操作を行う例を示したが、ウェイト位置調節機構１０６を備えないダミー翼１００を用いても、ロータ２の中心軸まわりのモーメントを小さくする効果はある程度得られる。
【００９８】
また、図９及び１０には、各回転翼２Ａの脱着作業に適した「所望の角度位置」が、回転翼２Ａの脱着が行われる翼取付け穴２Ｄが鉛直方向下側を向くようなロータ２の角度位置である例について説明した。すなわち、上述の例では、回転翼２Ａの脱着は、作業対象とする翼取付け穴２Ｄが鉛直方向下側を向いたときに行うようになっている。
しかし、各回転翼２Ａの脱着作業に適した「所望の角度位置」は、上記例に限定されず、各回転翼２Ａの脱着作業に適した「所望の角度位置」は、回転翼２Ａの脱着が行われる翼取付け穴２Ｄが水平方向を向くようなロータ２の角度位置であってもよい。この場合、回転翼２Ａの脱着は、作業対象とする翼取付け穴２Ｄが水平方向を向いたときに行えばよい。
【符号の説明】
【００９９】
１  風力発電装置
２  ロータ
２Ａ  回転翼
２Ｂ  ハブ
２Ｃ  主軸
２Ｄ  翼取付け穴
３  主軸軸受
４  油圧トランスミッション
６  発電機
７  タワー
８  ナセル
１０  前方部
１１  フランジ
１２  後方部
１３  段差部
１４  ボルト
１６  軸受箱
１７  連結フレーム
２０  油圧ポンプ
２２  油圧モータ
２４  高圧油ライン
２６  低圧油ライン
２９  ロータリエンコーダ
３０  ブレーキディスク
３１  被締結部
３２  中間部
３３  ディスク部
３４Ａ  外周側キャリパー
３４Ｂ  内周側キャリパー
３５  ブレーキパッド
３６  サポート部材
４０  円筒部材
４２  リングカム
４４  ピストン
４５  油圧室
４６  ケーシング
４８  ポンプ軸受
５０  油圧シリンダ
５１  連結部
５２  ブラケット
５３  連結部
５４  取付け穴（第１穴）
６０  ロック機構
６１  ロックピン
６２  静止部材
６３  第２穴
６４  角部
６５  角部
７０  高圧弁
７２  低圧弁
７３  オイルフィルタ
７４  オイルクーラ
７６  バイパス流路
７８  リリーフ弁
８０  オイルタンク
８２  補充ライン
８４  ポンプ
８６  オイルフィルタ
８８  返送ライン
８９  リリーフ弁
９２  供給路
９３  ソレノイドバルブ
９４  逆止弁
９５  ポンプ（圧油源）
１００  ダミー翼
１０２  円筒部材
１０３  ボルト
１０４  ウェイト
１０６  ウェイト位置調節機構
１０７  ロープ
１０８  巻取り機
【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】
2013042251.tif 000009
【図８】
2013042251.tif 000010
【図９】
2013042251.tif 000011
【図１０】
2013042251.tif 000012
【国際調査報告】
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2013042251.tif 000014
2013042251.tif 000015
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