(57)【要約】      （修正有）【課題】ブレードの着脱時にブレードを適正な姿勢に維持でき、且つ、ハブに対してブレードを安定して着脱し得る風車用のブレード着脱方法及びブレード着脱装置を提供する。【解決手段】ナセル１３が取り付けられたタワー１５とを含む風車におけるブレード着脱方法は、ブレード２を翼根部が上方を向くように吊った状態で、翼長方向の互いに異なる位置で複数のサポートによってブレードから水平方向の支持荷重を受けて、前記翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢に保持する保持ステップと、前記第１姿勢に保持されたブレードをハブ３の略鉛直方向下方に位置する翼取付け部に対して着脱する着脱ステップと、前記複数のサポートの少なくとも一つの水平方向支持位置を変化させることにより、前記第１姿勢と、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が前記第１姿勢とは異なる第２姿勢との間で前記ブレード姿勢を調節する姿勢調節ステップとを備える。【選択図】図３Ａ
2015075037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一本のブレードと、前記ブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを回転自在に支持するナセルと、前記ナセルが上端に取り付けられたタワーとを含む風車におけるブレード着脱方法であって、
前記ブレードの翼根部が上方を向くように前記ブレードを吊った状態で、前記ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で複数のサポートによって前記ブレードから水平方向の支持荷重を受けて、前記ブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢に保持する保持ステップと、
前記第１姿勢に保持された前記ブレードを前記ハブの略鉛直方向下方に位置する翼取付け部に対して着脱する着脱ステップと、
前記複数のサポートの少なくとも一つの水平方向支持位置を変化させることによって、前記第１姿勢と、前記ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が前記第１姿勢とは異なる第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節する姿勢調節ステップとを備えることを特徴とする風車用のブレード着脱方法。
【請求項２】
前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートを含み、
前記保持ステップでは、前記第１サポートによって前記ブレードの前記翼根部からの水平方向の支持荷重を受けることを特徴とする請求項１に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項３】
前記第１サポートが、前記ブレードの翼根部外周面のうち少なくとも前記タワー側の第１領域に当接するように設けられており、
前記複数のサポートが、前記ブレードの重心位置よりも翼先端部側に当接する第２サポートを含み、
前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの水平方向支持位置を変化させることによって前記ブレードの姿勢を調節することを特徴とする請求項２に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項４】
前記第１サポートが、前記ブレードの翼根部外周面のうち少なくともタワーとは反対側の第２領域に当接するように設けられており、
前記複数のサポートが、前記ブレードの重心位置よりも翼根部側に当接する第２サポートを含み、
前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの水平方向支持位置を変化させることによって前記ブレードの姿勢を調節することを特徴とする請求項２に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項５】
ウィンチ又はクレーンを含む昇降機構を用いて前記ブレードを前記タワーに沿って昇降させる昇降ステップ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車用のブレード着脱方法。
【請求項６】
前記昇降ステップは、翼長方向が略鉛直方向に沿った前記第２姿勢に前記ブレードを維持した状態で該ブレードを昇降させる鉛直昇降ステップと、翼長方向が水平方向に沿った第３姿勢に前記ブレードを維持した状態で該ブレードを昇降させる水平昇降ステップと、前記鉛直昇降ステップと前記水平昇降ステップとの間で前記ブレードを回転させる回転ステップとを含み、
前記昇降ステップにおいて、前記タワーの上方では前記鉛直昇降ステップで前記ブレードを昇降させ、前記タワーの下方では前記水平昇降ステップで前記ブレードを昇降させることを特徴とする請求項５に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項７】
前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部外周面の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートと、前記第１サポートよりも翼先端部側に設けられ、前記水平方向の支持荷重を受けるとともに前記昇降機構によって吊られた状態の前記ブレードの水平方向への揺れを規制するための第２サポートとを含み、
前記昇降ステップにおける前記ブレードの前記タワーに沿った動きに合わせて前記第２サポートを移動させる移動ステップをさらに備え、
前記移動ステップでは、前記第２サポート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第２サポートを移動させることを特徴とする請求項５又は６に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項８】
前記回転ステップでは、前記第２サポートを前記ブレードの回転とともに回転させることを特徴とする請求項７に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項９】
前記第２サポートが、前記タワーとの水平方向における距離を調節する水平方向調節機構を含み、
前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの前記水平方向調節機構によって前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節することを特徴とする請求項７又は８に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項１０】
前記第２サポートは、洋上に浮かぶ構造物若しくは船上又は陸上に設置されたクレーン又はウィンチのワイヤに接続されており、
前記姿勢調節ステップでは、前記ワイヤの長さを調節することによって前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節することを特徴とする請求項７又は８に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項１１】
前記回転ステップでは、前記ハブ又は前記ナセルに設けられた前記昇降機構によって、２本のワイヤを介して前記ブレードを翼根部側及び翼先端部側の２点で吊りながら、該２本のワイヤの長さをそれぞれ調節することによって前記ブレードを回転することを特徴とする請求項７又は８に記載の風車用のブレード着脱方法。
【請求項１２】
少なくとも一本のブレードと、前記ブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを回転自在に支持するナセルと、前記ナセルが上端に取り付けられたタワーとを含む風車におけるブレード着脱装置であって、
前記ブレードの翼根部が上方を向くように前記ブレードを吊った状態で昇降させるための昇降機構と、
前記昇降機構によって前記ブレードを吊った状態で、前記ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で該ブレードの水平方向の支持荷重をそれぞれ受ける複数のサポートとを備え、
前記複数のサポートの一つが、前記ブレードの水平方向支持位置を変化させることによって、鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢と、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が前記第１姿勢とは異なる第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節可能に構成されたことを特徴とする風車用のブレード着脱装置。
【請求項１３】
前記ブレードの翼根部が取り付けられる第１旋回輪と前記ハブに取り付けられて前記第１旋回輪と相対的に回動可能な第２旋回輪とを含む軸受を介して前記ブレードが前記ハブに取り付けられ、
前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部の少なくとも一部に当接するように前記第２旋回輪に取り付けられた第１サポートを含むことを特徴とする請求項１２に記載の風車用のブレード着脱装置。
【請求項１４】
前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部外周面の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートと、前記第１ブレードよりも翼先端部側に設けられ、前記水平方向の支持荷重を受けるとともに前記昇降機構によって吊られた状態の前記ブレードの水平方向への揺れを規制するための第２サポートとを含み、
前記昇降機構による前記ブレードの前記タワーに沿った動きに合わせて前記第２サポート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第２サポートが移動するように前記第２サポートを案内するためのガイド部とをさらに備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の風車用のブレード着脱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風車用のブレード着脱方法及びブレード着脱装置に係り、例えば、風車の施工時、保守時あるいは解体時等において、ハブの翼取付け部に対してブレードを着脱するための風車用のブレード着脱方法及びブレード着脱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風車の普及が進んでいる。発電設備としての風車は、ハブ及び該ハブに取り付けられた複数のブレードを含むロータと、ロータを回転自在に支持するナセルと、ナセルが上端に取り付けられたタワーとを有している。そして、ブレードが風力を受けることによってロータが回転し、ロータに連結されたメインシャフトを介して発電機に回転エネルギーが入力され、発電を行うようになっている。
【０００３】
このような風車では、施工時、保守時あるいは解体時等にブレードを着脱することがある。ブレードの着脱方法として、クレーンやウィンチ等の昇降機構を用いて、タワー上部の高所に位置するハブに対してブレードを１枚ずつ着脱する方法が知られている。
例えば、特許文献１及び２には、略鉛直姿勢のブレードをハブから吊下げた状態で、ハブの鉛直方向下方に位置する翼取付け部に対してブレードを取り付ける方法が開示されている。
【０００４】
ところで、一般的な風車においては、ブレードとタワーとの干渉を避けるため、ロータ回転軸線のチルト角やブレードのコーン角が設けられている。ここで、チルト角は、ロータ回転軸が水平方向に対して上向きに傾斜した角度であり、コーン角は、ブレードがロータの回転面から前方に傾斜した角度である。ブレードをハブに取り付ける際には、ブレードの翼根部とハブの翼取付け部とを正確に対向させる必要があり、したがってハブに対するブレードの着脱時にチルト角やコーン角を考慮してブレードの姿勢を調整しなければならない。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、ハブの内部に設けられた姿勢調節機構によって、ハブの翼取付け部に取り付けられた第２ヨークに対してブレードの翼根部に取り付けられた第１ヨークを位置調整する構成が記載されている。この構成によりハブの翼取付け部に対してブレードの姿勢を調節するようになっている。また、特許文献２には、ブレードの翼根部側方にワイヤが取り付けられるように構成された吊下げ治具を介して、ワイヤに吊り下げた状態のブレードをハブに取り付ける方法が記載されている。この方法では、ブレードが鉛直方向に対して所定角度傾斜した状態においてブレードの重心がワイヤの鉛直線上に位置するように吊下げ治具によってブレードを吊下げる。これによりブレード着脱時におけるブレードの姿勢をハブの角度に対応した姿勢に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／１２８７０８号
【特許文献２】欧州特許出願公開第２１５９４１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されるように、ハブに設けられた姿勢調節機構を用いてブレードの姿勢を調節する場合、長尺なブレードの一端である翼根部に対してブレードの姿勢を変化させ得る程度の力を与える必要があり、翼根部に過大な荷重が加わる可能性がある。特に、近年は風車の大型化に伴いブレードが長尺化し、重量も増加する傾向にあり、ブレードの翼根部に加わる荷重は大きなものとなる。さらに吊り点に対してブレードの重心位置を変化させるような姿勢調節機構も大掛かりな装置構成が必要となる。
一方、特許文献１に記載される方法では、吊下げ治具によって傾斜させた状態のブレードの重心位置を吊り点の鉛直線上に位置させることで翼根部へ過大な荷重が加わることを抑制できる。しかし、吊下げ治具のみでブレードの翼根部とハブの翼取付け部とを正確に対向させることは難しい。また、一般的に風車は風が強い環境下に設置されることが多いためブレードの姿勢は不安定となりやすい。そのため、ブレードの着脱時に、ブレードの姿勢を適正に維持してハブの翼取付け部へ近づけることは困難であった。
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ブレードの着脱時にブレードを適正な姿勢に維持でき、且つ、ハブに対してブレードを安定して着脱し得る風車用のブレード着脱方法及びブレード着脱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車用のブレード着脱方法は、
少なくとも一本のブレードと、前記ブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを回転自在に支持するナセルと、前記ナセルが上端に取り付けられたタワーとを含む風車におけるブレード着脱方法であって、
前記ブレードの翼根部が上方を向くように前記ブレードを吊った状態で、前記ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で複数のサポートによって前記ブレードから水平方向の支持荷重を受けて、前記ブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢に保持する保持ステップと、
前記第１姿勢に保持された前記ブレードを前記ハブの略鉛直方向下方に位置する翼取付け部に対して着脱する着脱ステップと、
前記複数のサポートの少なくとも一つの水平方向支持位置を変化させることによって、前記第１姿勢と、前記ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が前記第１姿勢とは異なる第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節する姿勢調節ステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記風車用のブレード着脱方法によれば、ハブの翼取付け部に対してブレードを着脱する際に、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢に保持した状態で着脱する。この第１姿勢を、ブレードの翼根部がハブの翼取付け部に対して正確に対向する姿勢とすれば、ハブに対してブレードを適正な姿勢で着脱できる。ここで、第１姿勢はブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した姿勢であり、ブレードの吊り点とブレードの重心位置とは同一の鉛直線上に位置しない。そのため、ブレードには自重に起因したモーメントが発生する。上記風車用のブレード着脱方法では、このモーメントの水平方向成分（水平方向の支持荷重）を、ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で複数のサポートによって受けるようにしている。これにより、ブレードを第１姿勢に安定して保持できるとともに、ブレードに対して局所的に過大な荷重が加わることを防止できる。また、複数のサポートの少なくとも一つの水平方向支持位置を変化させることによって、第１姿勢と第２姿勢との間でブレードの姿勢を調節するようにしている。ここで第２姿勢とは、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が第１姿勢とは異なる姿勢であり、例えば、ブレードの翼長方向が鉛直方向に沿った姿勢である。これにより、ハブから離れた位置においてはブレードを第２姿勢に保持することによって適正な姿勢でブレードを吊り上げ又は吊り下ろすことができる。
【００１１】
幾つかの実施形態において、前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートを含み、前記保持ステップでは、前記第１サポートによって前記ブレードの前記翼根部からの水平方向の支持荷重を受ける。
ハブに対してブレードを着脱する際には、少なくともハブの翼取付け部近傍においてブレードの翼根部がハブの翼取付け部に正確に対向する必要がある。そのため、ブレードを第１姿勢に保持するための第１サポートを翼取付け部に設けることにより、ブレードが翼取付け部の近傍に位置する時に精度よくブレードを第１姿勢に保持することができる。また、ブレードの取り付け時においては、第１サポートによってブレードの翼根部をハブの翼取付け部に正確に導くことができる。さらに、ハブへ取り付けられるブレードの翼根部は他の部位よりも一般的に高強度に形成されることが多い。そのため、第１サポートからブレードの翼根部へ加わる支持荷重に対する耐久性を高くすることができる。
【００１２】
一実施形態において、前記第１サポートが、前記ブレードの翼根部外周面のうち少なくとも前記タワー側の第１領域に当接するように設けられており、前記複数のサポートが、前記ブレードの重心位置よりも翼先端部側に当接する第２サポートを含み、前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの水平方向支持位置を変化させることによって前記ブレードの姿勢を調節する。
上記実施形態では、第２サポートが重心位置よりも翼先端部側に当接するように構成されているので、翼根部をタワー側に向かわせるモーメントがブレードに作用する。そのため、第１サポートはタワー側の第１領域に当接するように構成することで、第１サポート及び第２サポートを含む少なくとも２点でブレードの水平方向の支持荷重を受けることができ、ブレードを安定して第１姿勢に保持できる。また、第２サポートの水平方向支持位置を変化させることで、ブレードの吊り点又は第１サポートを支点として容易にブレードを回動でき、ブレードを所望の姿勢に調節することができる。
【００１３】
他の実施形態において、前記第１サポートが、前記ブレードの翼根部外周面のうち少なくともタワーとは反対側の第２領域に当接するように設けられており、前記複数のサポートが、前記ブレードの重心位置よりも翼根部側に当接する第２サポートを含み、前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの水平方向支持位置を変化させることによって前記ブレードの姿勢を調節する。
上記実施形態では、第２サポートが重心位置よりも翼根部側に当接するように構成されているので、翼根部をタワーとは反対側に向かわせるモーメントがブレードに作用する。そのため、第１サポートはタワーとは反対側の第２領域に当接するように構成することで、第１サポート及び第２サポートを含む少なくとも２点でブレードの水平方向の支持荷重を受けることができ、ブレードを安定して第１姿勢に保持できる。また、第２サポートの水平方向支持位置を変化させることで、ブレードの吊り点又は第１サポートを支点として容易にブレードを回動でき、ブレードを所望の姿勢に調節することができる。
【００１４】
幾つかの実施形態において、ウィンチ又はクレーンを含む昇降機構を用いて前記ブレードを前記タワーに沿って昇降させる昇降ステップをさらに備える。
これにより、ブレードを円滑に吊り上げ又は吊り下ろすことができる。
【００１５】
一実施形態において、前記昇降ステップは、翼長方向が略鉛直方向に沿った前記第２姿勢に前記ブレードを維持した状態で該ブレードを昇降させる鉛直昇降ステップと、翼長方向が水平方向に沿った第３姿勢に前記ブレードを維持した状態で該ブレードを昇降させる水平昇降ステップと、前記鉛直昇降ステップと前記水平昇降ステップとの間で前記ブレードを回転させる回転ステップとを含み、前記昇降ステップにおいて、前記タワーの上方では前記鉛直昇降ステップで前記ブレードを昇降させ、前記タワーの下方では前記水平昇降ステップで前記ブレードを昇降させる。
ブレードの取り付け時、タワーが立設されるプラットフォーム上に水平に載置されたブレードを、翼長方向が水平方向に沿った第３姿勢で吊り上げた後、翼長方向が略鉛直方向に沿った第２姿勢までブレードを回転させてもよい。そして、ブレードを第２姿勢でハブ近くまで吊り上げた後、第１姿勢に姿勢調節してハブへブレードを取り付けてもよい。一方、ブレードの取り外し時、第１姿勢を維持したハブから取り外したブレードを第２姿勢に姿勢調節し、第２姿勢でブレードを吊り下ろした後、第３姿勢まで回転させてもよい。そして、第３姿勢を維持してプラットフォーム上にブレードを水平に載置してもよい。これにより、ブレードの端部とプラットフォームとの接触を防止しながらブレードの姿勢を変化させ、ハブに対してブレードを着脱することができる。
【００１６】
一実施形態において、前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部外周面の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートと、前記第１サポートよりも翼先端部側に設けられ、前記水平方向の支持荷重を受けるとともに前記昇降機構によって吊られた状態の前記ブレードの水平方向への揺れを規制するための第２サポートとを含み、前記昇降ステップにおける前記ブレードの前記タワーに沿った動きに合わせて前記第２サポートを移動させる移動ステップをさらに備え、前記移動ステップでは、前記第２サポート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第２サポートを移動させる。
上記実施形態では、第２サポートによって、ブレードからの水平方向の支持荷重を受けるとともに、安定してブレードを昇降させるためにブレードの水平方向の揺れを規制するようになっている。この第２サポートは、ブレード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、ブレードの高さ位置に関わらず、ブレードが昇降する間中、ブレードの揺動を抑制できる。また、第２サポートは、昇降機構によって吊られた状態におけるブレードの揺れを規制するように構成されている。そのため、ブレードの重力荷重を主として受けるのは昇降機構であり、第２サポートは重力荷重を積極的に受ける必要がない。したがって、第２サポート、及び第２サポート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。
【００１７】
一実施形態において、前記回転ステップでは、前記第２サポートを前記ブレードの回転とともに回転させる。
このように、ブレードの回転に追従して第２サポートを回転させることによって、ブレードの自重が許容範囲を超えて第２サポートに加わらないようにすることができる。したがって、第２サポートを設置した状態でブレードの姿勢調整が可能になり、ブレードの吊り上げ又は吊り下ろし作業を容易に行うことができる。
【００１８】
一実施形態において、前記第２サポートが、前記タワーとの水平方向における距離を調節する水平方向調節機構を含み、前記姿勢調節ステップでは、前記第２サポートの前記水平方向調節機構によって前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節する。
これにより、第１姿勢と第２姿勢との間でブレードの姿勢を容易に且つ適正に調節することができる。
【００１９】
他の実施形態において、前記第２サポートは、洋上に浮かぶ構造物若しくは船上又は陸上に設置されたクレーン又はウィンチのワイヤに接続されており、前記姿勢調節ステップでは、前記ワイヤの長さを調節することによって前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節する。
これにより、簡単な装置構成で以って、第１姿勢と第２姿勢との間でブレードの姿勢を調節することができる。
【００２０】
一実施形態において、前記回転ステップでは、前記ハブ又は前記ナセルに設けられた前記昇降機構によって、２本のワイヤを介して前記ブレードを翼根部側及び翼先端部側の２点で吊りながら、該２本のワイヤの長さをそれぞれ調節することによって前記ブレードを回転する。
これにより、簡単な装置構成で以って、ブレードを回転させることができる。
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風車用のブレード着脱装置は、
少なくとも一本のブレードと、前記ブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを回転自在に支持するナセルと、前記ナセルが上端に取り付けられたタワーとを含む風車におけるブレード着脱装置であって、
前記ブレードの翼根部が上方を向くように前記ブレードを吊った状態で昇降させるための昇降機構と、
前記昇降機構によって前記ブレードを吊った状態で、前記ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で該ブレードの水平方向の支持荷重をそれぞれ受ける複数のサポートとを備え、
前記複数のサポートの一つが、前記ブレードの水平方向支持位置を変化させることによって、鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢と、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対してなす角度が前記第１姿勢とは異なる第２姿勢との間で前記ブレードの姿勢を調節可能に構成されたことを特徴とする。
【００２２】
上記風車用のブレード着脱装置によれば、複数のサポートによって、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢にブレードを保持した状態でブレードを着脱することにより、ハブに対してブレードを適正な姿勢で着脱できる。また、複数のサポートは、ブレードからの水平方向の支持荷重をブレードの翼長方向において互いに異なる位置で受けるようにしているので、ブレードを第１姿勢に安定して保持できるとともに、ブレードに対して部分的に過大な荷重が加わることを防止できる。さらに、複数のサポートの一つが、ブレードの水平方向支持位置を変化させることによって、第１姿勢とは異なる第２姿勢との間でブレードの姿勢を調節可能に構成されているので、ハブから離れた位置においてはブレードを第２姿勢に保持することによって適正な姿勢でブレードを吊り上げ又は吊り下ろすことができる。
【００２３】
幾つかの実施形態において、前記ブレードの翼根部が取り付けられる第１旋回輪と前記ハブに取り付けられて前記第１旋回輪と相対的に回動可能な第２旋回輪とを含む軸受を介して前記ブレードが前記ハブに取り付けられ、前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部の少なくとも一部に当接するように前記第２旋回輪に取り付けられた第１サポートを含む。
このように、ブレードを第１姿勢に保持するための第１サポートを有することにより、ブレードが翼取付け部の近傍に位置する時に精度よくブレードを第１姿勢に保持することができる。また、ブレードの取り付け時においては、第２旋回輪に取り付けられた第１サポートによってブレードの翼根部を第１旋回輪に正確に導くことができる。さらに、ハブへ取り付けられるブレードの翼根部は他の部位よりも一般的に高強度に形成されることが多い。そのため、第１サポートからブレードの翼根部へ加わる荷重に対する耐久性を高くすることができる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、前記複数のサポートが、前記ブレードの翼根部外周面の少なくとも一部に当接するように前記翼取付け部に設けられた第１サポートと、前記第１ブレードよりも翼先端部側に設けられ、前記水平方向の支持荷重を受けるとともに前記昇降機構によって吊られた状態の前記ブレードの水平方向への揺れを規制するための第２サポートとを含み、前記昇降機構による前記ブレードの前記タワーに沿った動きに合わせて前記第２サポート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第２サポートが移動するように前記第２サポートを案内するためのガイド部とをさらに備える。
上記実施形態は、ブレードのタワーに沿った動きに追従して移動し、ブレードからの水平方向の支持荷重を受けるとともに、ブレードの水平方向の揺れを規制するための第２サポートを有する。これにより、ブレードを適正な姿勢に保持可能であるとともに、ブレードの高さ位置に関わらず、ブレードが昇降する間中、ブレードの揺動を抑制でき、安定してブレードを昇降させることができる。また、第２サポートは重力荷重を積極的に受ける必要がないため、第２サポート、及び第２サポート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】
【００２５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ハブに対するブレードの着脱時に、ブレードの翼長方向が鉛直方向に対して傾斜した第１姿勢にブレードを保持した状態でブレードを着脱することによって、ハブに対してブレードを適正な姿勢で着脱できる。また、ブレードを第１姿勢に保持する際、ブレードからの水平方向の支持荷重を、ブレードの翼長方向において互いに異なる位置で複数のサポートによって受けるようにしている。これにより、ブレードを第１姿勢に安定して保持できるとともに、ブレードに対して部分的に過大な荷重が加わることを防止できる。さらに、ハブから離れた位置においては、第１姿勢とは異なる第２姿勢にブレードを保持することによって適正な姿勢でブレードを吊り上げ又は吊り下ろすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】風力発電装置の構成例を示す図である。
【図２】一実施形態におけるハブに対する着脱中のブレードの翼根部周辺を示す斜視図である。
【図３Ａ】一実施形態におけるブレード着脱方法の保持ステップを説明する図である。
【図３Ｂ】一実施形態におけるブレード着脱方法のブレード着脱ステップを説明する図である。
【図３Ｃ】一実施形態におけるブレード着脱方法の姿勢調節ステップを説明する図である。
【図４】他の実施形態におけるブレード着脱方法の保持ステップを説明する図である。
【図５】第１サポートの構成例を示す斜視図である。
【図６Ａ】第１サポートが装着された翼旋回輪にブレードが取り付けられた状態を示す断面図である。
【図６Ｂ】第１サポートが装着された翼旋回輪からブレードを取り外した状態を示す断面図である。
【図７】第２サポートの構成例を示す側面図である。
【図８】第２サポートの構成例を示す斜視図である。
【図９】第２サポートによる姿勢調節ステップを説明する図である。
【図１０】一実施形態におけるブレード着脱方法の昇降ステップを説明する図である。
【図１１】回動機構を備える第２サポートの構成例を示す側面図である。
【図１２】一実施形態における回動機構を用いた第２サポート５２の回動手順を説明する図である。
【図１３】他の構成例における第２サポートの構成例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
まず、図１を参照して、実施形態に係るブレード着脱装置が適用される風車の一例としての風力発電装置について説明する。
図１は、風力発電装置の構成例を示す図である。図１に示すように、風力発電装置１は、基礎１６上に立設されている。基礎１６の上部には、ブレード２の着脱作業をはじめとして各種の作業を行うプラットフォーム１７が設けられている。なお、本実施形態に係る風力発電装置１は、海面上に設置される洋上風力発電装置であってもよいし、陸上に設置された陸上風力発電装置であってもよい。
【００２９】
風力発電装置１は、主として、少なくとも一枚のブレード２と、ブレード２が取り付けられるハブ３と、ハブ３に連結されるメインシャフト７と、メインシャフト７のトルクを伝達するためのドライブトレイン８と、ドライブトレイン８を介してメインシャフト７のトルクが入力される発電機１２とを備える。また、風力発電装置１は、メインシャフト７、ドライブトレイン８、発電機１２等の各種機器を収容するためのナセル１３と、ナセル１３を支持するタワー１５とを備える。なお、ハブ３は、スピナ（ハブカバー）４によって覆われていてもよい。
【００３０】
幾つかの実施形態では、ハブ３には複数のブレード２が放射状に等間隔で取り付けられる。ブレード２の枚数は特に限定されないが、例えば２枚又は３枚のブレード２がハブ３に取り付けられていてもよい。これらのブレード２とハブ３によりロータ５が構成される。
メインシャフト７はナセル１３に回転自在に支持されていることから、メインシャフト７に連結されたハブ３はメインシャフト７とともに回転可能である。そのため、ブレード２が受けた風の力によってロータ５が回転するようになっている。さらに、ロータ５は、ターニング装置（不図示）によって風の力に頼らずに回転させることもできる。
【００３１】
なお、ロータ５を回転させるためのターニング装置は、例えば、ブレード２の着脱作業等にロータ５を所望の角度位置（アジマス角）に回転させることを目的として設けられる。一実施形態では、ターニング装置は、メインシャフト７又はこれと共に回転する部材に一端がヒンジを介して連結され、ナセル１３に他端がヒンジを介して連結された駆動シリンダ（油圧シリンダ、空圧シリンダ、電動シリンダ等のアクチュエータ）を含む。この場合、駆動シリンダを伸縮させることで、メインシャフト７を回動させることができる。
【００３２】
また、ハブ３は、ロータ５の回転軸線Ｃが水平方向から風上側（図１の左側）に向かって上方（図１の上側）に傾斜するチルト角αを有するように配置されている。一方、ブレード２は、ロータ５の回転軸線Ｃに直交する面Ｌに対してブレード２の先端が風上側に向かって傾斜するコーン角βを有するようにハブ３に取り付けられる。
したがって、ハブ３の鉛直方向下方において、ブレード２の翼長方向が、チルト角及びコーン角を合計した角度θ（＝α＋β）だけ鉛直方向に対して傾斜するように、ブレード２はハブ３に取り付けられる。すなわち、ブレード２の翼先端部２３側が翼根部２０側よりも前方に位置するようにブレード２が鉛直方向Ｖに対して傾斜してハブ３に取り付けられる。ここで、風力発電装置１の前後方向とは、基本的にはメインシャフト７に沿った水平方向であり、風向に応じてナセル１３が旋回するヨー旋回機能を有する風力発電装置１の場合には風車翼２の着脱作業時における風向（例えば主風向）に沿った水平方向である。これに対し、メインシャフト７に直交する水平方向を風力発電装置１の横方向と称する。
【００３３】
図２は、一実施形態におけるハブ３に対する着脱中のブレード２の翼根部２０周辺を示す斜視図である。
ハブ３には各々のブレード２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）に対応する翼取付け部３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）が設けられている。幾つかの実施形態では、各々の翼取付け部３０には、図２に示すように、各ブレード２の翼根部２０が連結される翼旋回輪３２が設けられている。ここで、一実施形態に係る翼旋回輪３２の構成例を図６Ａ及び図６Ｂに示す。なお、図６Ａは第１サポートが装着された翼旋回輪にブレードが取り付けられた状態を示す断面図で、図６Ｂは第１サポートが装着された翼旋回輪からブレードを取り外した状態を示す断面図である。一実施形態では、翼旋回輪３２のうち、各ブレード２の翼根部２０が取り付けられる第１旋回輪はピッチ軸受の内輪３２Ａであり、ハブ３に固定される第２旋回輪はピッチ軸受の外輪３２Ｂである。なお、翼旋回輪３２は、第１旋回輪が外輪３２Ｂで第２旋回輪が内輪３２Ａである構成としてもよい。図２、図６Ａ及び図６Ｂに示す各ブレード２の翼根部２０と各翼取付け部３０の翼旋回輪３２とは、例えば、スタッド３４及びナット２３を用いたＴ−ボルト締結によって互いに連結されてもよい。この場合、スタッド３４による締結箇所に対応して翼根部２０に埋め込まれた複数のナット２３に、翼旋回輪３２に設けられた穴３３に挿通された締結ボルト３４を螺着して、翼旋回輪３２に対する翼根部２０の固定が行われる。
【００３４】
以下、図３Ａ〜図３Ｃを参照して、翼取付け部３０Ａに対するブレード着脱方法について説明する。なお、図３Ａは一実施形態におけるブレード着脱方法の保持ステップを説明する図で、図３Ｂは一実施形態におけるブレード着脱方法のブレード着脱ステップを説明する図で、図３Ｃは一実施形態におけるブレード着脱方法の姿勢調節ステップを説明する図である。
【００３５】
幾つかの実施形態に係るブレード着脱方法は、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Ｖに対して傾斜した第１姿勢にブレード２を保持する保持ステップと、ブレード２をハブ３の翼取付け部３０に対して着脱する着脱ステップと、ブレード２の姿勢を調節する姿勢調節ステップとを有する。
【００３６】
一実施形態において、図３Ａに示す保持ステップで、ブレード２は、翼根部２０が上方を向くように昇降機構４０によってハブ３に吊られた状態となっている。昇降機構４０として、ウィンチやクレーン等を用いてもよい。例えば、昇降機構４０は、巻取り機４１と、滑車４２と、ワイヤ４３と、フック４４とを含む。巻取り機４１はワイヤ４１を巻き上げ又は巻き下げることによって、ブレード２を吊り上げ又は吊り下ろすように構成される。巻取り機４１はナセル１３、ハブ３又はタワー１５に設置されてもよい。
図示した例では、ナセル１３内に巻取り機４１が設置され、ハブ３内に滑車４１が設置されている。ワイヤ４３は、ナセル１３内の巻取り機４１からハブ１３内の滑車４２を介して延在し、滑車４２から翼取付け部３０へ向けて垂下している。ワイヤ４２の先端側には、ブレード２を吊り下げるためのフック４３が接続されている。ワイヤ４２に吊り下げられるブレード２の吊り点Ｓはハブ４３内に位置していてもよい。なお、昇降機構４０の巻取り機４１は、ハブ３、ナセル１３、タワー１５又はプラットフォーム１７の何れに設けられてもよい。
【００３７】
また、保持ステップでは、ブレード２の翼長方向Ｐにおいて互いに異なる位置で複数のサポートによってブレード２から水平方向の支持荷重を受けて、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Ｖに対して傾斜した第１姿勢になるようにブレード２を保持する。一実施形態では、複数のサポートは、ハブ３の翼取付け部３０に設けられた第１サポート５０と、第１サポート５０よりも翼先端部２３（図１参照）側に設けられた第２サポート５２とを含む。
【００３８】
上述したように、ロータ５の回転軸線Ｃのチルト角αやブレード２のコーン角βによって、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Ｖに対して角度θ（＝α＋β）だけ傾斜するように、ブレード２はハブ３に取り付けられる。したがって、ハブ３に対するブレード２の着脱時、ブレード２の翼根部２０をハブ３の翼取付け部３０に正確に対向させるためには、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Ｖに対して角度θだけ傾斜した第１姿勢にブレード２を保持する必要がある。ところが、ブレード２を第１姿勢に保持しようとした場合、ブレード２の吊り点Ｓよりブレード２の重心位置Ｄが前方に位置するため、ブレード２には自重に起因したモーメントＭ（タワー１５側へ向かうモーメント）が発生する。そこで、第１サポート５０及び第２サポート５２によって、モーメントＭの水平方向成分である水平方向の支持荷重を受ける。これにより、ハブ３の翼取付け部３０に対してブレード２の翼根部２０を、ブレード２の着脱に適した姿勢に保持することができる。また、第１サポート５０及び第２サポート５２を含む複数のサポートによってブレード２からの水平方向の支持荷重を受けるようにしているので、ブレード２を第１姿勢に安定して保持できるとともに、ブレード２に対して部分的に過大な荷重が加わることを防止できる。
【００３９】
さらに、図３Ａに示すように、第２サポート５２が、ブレード２の重心位置Ｄよりも翼先端部２３（図１参照）側に当接するように構成される場合、第１サポート５０は、ブレード２の翼根部外周面のうち少なくともタワー１５側の第１領域に当接するように設けてもよい。第２サポート５２が重心位置Ｄよりも翼先端部２３側に当接するように構成される場合、ブレード２に作用するモーメントＭに起因したタワー１５側へ向かう水平方向荷重が翼根部２０に加わる。そのため、第１サポート５０はタワー１５側の第１領域に当接するように構成することで、第１サポート５０及び第２サポート５２を含む少なくとも２点でブレード２の水平方向の支持荷重を受けることができ、ブレード２を安定して第１姿勢に保持できる。
【００４０】
一実施形態において、図３Ｂに示す着脱ステップでは、保持ステップにて第１姿勢に保持されたブレード２を、ハブ３の略鉛直方向下方に位置する翼取付け部３０に対して着脱する。例えば、ブレード２の取り外し時、ブレード２を第１姿勢に保持した状態で、翼根部２０を翼取付け部３０から取り外した後、昇降機構４０によってブレード２を僅かに下方に吊り下ろす。これにより、ハブ３からブレード２が取り外される。また、ブレード２の取り付け時、ブレード２を第１姿勢に保持した状態で、昇降機構４０によってブレード２を吊り上げて翼根部２０を翼取付け部３０に近づけ、翼根部２０を翼取付け部３０に取り付ける。これにより、ハブ３にブレード２が取り付けられる。
【００４１】
一実施形態において、図３Ｃに示す姿勢調節ステップでは、複数のサポートの少なくとも一つの水平方向支持位置を変化させることによって、第１姿勢と第２姿勢との間でブレード２の姿勢を調節する。ここで第２姿勢とは、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Vに対してなす角度が第１姿勢とは異なる姿勢である。昇降機構４０のみがブレード２の自重を支持した状態でブレード２を吊り上げ又は吊り下ろす場合、第２姿勢は、ブレード２に対して水平方向の支持荷重を加えない状態において、ブレード２の吊り点Ｓとブレード２の重心位置Ｄとが同一の鉛直線上に位置するような姿勢としてもよい。例えば第２姿勢は、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Vに沿った姿勢である。なお、第２姿勢は、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Vに対してなす角度が０°より大きく且つ第１姿勢の角度θよりも小さくなるような姿勢であってもよい。図に示す例では、第２サポート５２の水平方向支持位置を変化させることによってブレード２の姿勢を調節している。このように、姿勢調節ステップにて、ハブ３から離れた位置においてはブレード２を第２姿勢に保持することによって適正な姿勢でブレード２を吊り上げ又は吊り下ろすことができる。また、第２サポート５２の水平方向支持位置を変化させることで、ブレード２の吊り点Ｓ又は第１サポート５０を支点として容易にブレード２を回動でき、ブレード２を所望の姿勢に調節することができる。
【００４２】
他の実施形態において、保持ステップは、図４に示すように第２サポート５２がブレード２の重心位置Ｄよりも翼根部２０側に当接する場合、第１サポート５１は、ブレード２の翼根部外周面のうち少なくともタワー１５とは反対側の第２領域に当接するように設けてもよい。なお、図４は他の実施形態におけるブレード着脱方法の保持ステップを説明する図である。第２サポート５２が重心位置Ｄよりも翼根部２０側に当接するように構成される場合、翼根部２０にはタワー１５とは反対側へ向かうモーメントが発生する。そのため、第１サポート５１はタワー１５とは反対側の第２領域に当接するように構成することで、第１サポート５１及び第２サポート５２を含む少なくとも２点でブレード２の水平方向の支持荷重を支持することができ、ブレード２を安定して第１姿勢に保持できる。
【００４３】
ここで、第１サポート５０（５１）の構成について詳細に説明する。図５は第１サポートの構成例を示す斜視図である。図６Ａ及び図６Ｂは翼旋回輪に装着された第１サポートを示す断面図である。
図５、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１サポート５０（５１）は、第１旋回輪（図６Ａ及び図６Ｂでは内輪３２Ａ）に取り付けられるブラケット本体５０１と、ブラケット本体５０１のうちブレード２に面する側に設けられる摺動パッド５０２とを含む。
一実施形態では、ブラケット本体５０１は第１サポート５０（５１）のうちブレード２に当接しない部分を形成し、摺動パッド５０２は第１サポート５０（５１）のうちブレード２に当接する部分を形成する。この場合、摺動パッド５０２は、翼根部２０の外周面の少なくとも一部に当接するように、ブレード２の翼根部２０の半径方向に沿った断面形状が湾曲した当接面５０２Ｂを有していてもよい。例えば、摺動パッド５０２の当接面５０２Ｂは、ブレード２の翼根部２０の外形の半径と同等又はこれよりも大きな曲率半径を有していてもよい。なお、摺動パッド５０２は、翼根部２０の外周面の全周に当接面５０２Ｂが当接するように断面が円環状に形成されてもよい。
また、ブラケット本体５０１は、第１姿勢に保持したブレード２からの水平方向の支持荷重を受けることができるように高い剛性を有していてもよく、例えば鋼材等の金属材料で構成される。摺動パッド５０２は、翼根部２０が第１サポート５０（５１）に当接した状態でブレード２を吊り上げ又は吊り下ろした時、翼根部２０が円滑に移動可能なように、摺動性に優れた材料で形成される。例えば、摺動パッド５０２は低摩擦係数で耐摩耗性が高く、且つ滑り特性が高い材料（例えば、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ等の樹脂やエラストマ）で形成される。他の構成例では、摺動パッド５０２に替えて、ブラケット本体５０１の内面側（翼根部２０側）に、転動可能なコロを設けてもよい。
さらに、摺動パッド５０２は、ブラケット本体５０１の外周側に向けて拡径したテーパ面５０２Ａを当接面５０２Ｂの下方に有していてもよい。これにより、ブレード２の翼根部２０を第１サポート５０（５１）に近づけたり第１サポート５０（５１）から遠ざけたりする際、第１サポート５０（５１）の下部の縁が翼根部２０に接触して翼根部２０が損傷することを防止できる。なお、摺動パッド５０２のテーパ面５０２Ａは、ベンド部（湾曲部又は屈曲部）を介して当接面５０２Ｂに接続されていてもよい。
【００４４】
また、ブラケット本体５０１のうち第２旋回輪（図６Ａ及び図６Ｂでは外輪３２Ｂ）に取り付けられる端部には、ボルト穴５０４が設けられている。一方、第２旋回輪にもボルト穴（不図示）が設けられている。そして、ブラケット本体５０１のボルト穴５０４及び第２旋回輪のボルト穴に装着ボルト５１０を挿入して締結することにより、第１サポート５０（５１）が第２旋回輪に取り付けられるようになっている。ブラケット本体５０１には、ボルト穴５０４に隣接して空間５０３が形成されている。この空間５０３は、ブラケット本体５０１の外周面に設けられた作業用穴５０５を介してブラケット本体５０１の外周側と連通している。この作業用穴５０５を介して工具が挿入可能となっており、第１サポート５０（５１）を第２旋回輪に当接させた状態で、ブラケット本体５０１の外周側から作業用穴５０５を介して装着ボルト５１０の締結作業を行うことができる。
【００４５】
上記構成を有する第１サポート５０（５１）は、翼根部２０からの水平方向の支持荷重を受けるようになっている。一実施形態において、図６Ａには、外輪３２Ｂに第１サポート５０（５１）が装着され、内輪３２Ａにブレード２の翼根部２０が取り付けられた状態を示している。図６Ｂには、内輪３２Ａからブレード２の翼根部２０を取り外した状態を示している。ハブ３からブレード２を取り外す時、第１サポート５０（５１）及び第２サポート５２によってブレード２を第１姿勢に保持した状態で、締結ボルト３４を内輪３２Ａ及び翼根部２０から抜き取り、昇降機構４０によってブレード２を僅かに下方に吊り下ろす。これにより、翼根部２０が第１サポート５０（５１）に案内されて、第１姿勢を保持した状態で翼取付け部３０から翼根部２０を離すことができる。ブレード２をハブ３に取り付ける時は、上記手順を逆の順番で行う。なお、ここでは内輪３２Ａにブレード２が取り付けられ、外輪３２Ｂに第１サポート５０（５１）が装着される場合を例示したが、内輪３２Ｂにブレード２が取り付けられ、外輪３２Ａに第１サポート５０（５１）が装着されてもよい。また、第１サポート５０（５１）を、第１旋回輪の円周方向に互いに離間させて複数設けてもよい。
【００４６】
次に、図７、図８及び図９を参照して、第２サポート５２の構成について詳細に説明する。なお、図７は第２サポートの構成例を示す側面図で、図８は第２サポートの構成例を示す斜視図で、図９は第２サポートによる姿勢調節ステップを説明する図である。
幾つかの実施形態において、図７及び図８に示す第２サポート５２は、昇降機構４０によって吊られた状態のブレード２から水平方向の支持荷重を受けるとともに、ブレード２の水平方向の揺動を抑制するように構成されている。一実施形態において、第２サポート５２は、少なくともブレード２とタワー１５の間に配置されるフレーム５２０を含む。フレーム５２０は、吊られた状態のブレード２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（直角のコーナーを有するＵ字形状）に構成されてもよい。
【００４７】
また、第２サポート５２は、昇降機構４０によるブレード２のタワー１５に沿った動きに合わせてフレーム５２０を移動させるための移動機構５３０と、フレーム５２０をタワー１５に沿って案内するためのガイド部５４０とを有していてもよい。
例えば、移動機構５３０は、フレーム５２０に取り付けられたウィンチ５３１と、ウィンチ５３１に巻回されるフレーム昇降用ワイヤ５３２とを含む。そして、ウィンチ５３１のワイヤの巻き取り量を調節することによりフレーム５２０の鉛直方向位置を調整するように構成される。また、図８に示すように、フレーム５２０を吊下げる滑車天秤５３４を設けて、滑車天秤５３４に吊りワイヤ５３５を接続し、ウィンチ５３１によって滑車天秤５３４ごとフレーム５２０を昇降させるようにしてもよい。なお、滑車天秤５３４は、吊りワイヤ５３５を介してナセル１３、ハブ３又はタワー１５上端に固定される。
【００４８】
例えば、ガイド部５４０は、タワー１５に取り付けられた複数の係合部５４１と、第２サポート５２のフレーム５２０に取り付けられた少なくとも一つのガイドレール５４２とを含む。係合部５４１は、タワー１５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５４１は、ガイドレール５４２に当接することによってフレーム５２０のタワー外周面に沿った昇降を案内する。ガイドレール５４２は、タワー１５に沿ったフレーム５２０の移動時に複数の係合部５４１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５４２は、フレーム５２０の移動時に、上下方向に隣り合う２つの係合部５４１の間で受け渡されることによってタワー１５の外周面に沿った昇降が案内されるようになっている。
【００４９】
図７及び図９に示すように、幾つかの実施形態において、第２サポート５２は、ブレード２を吊り点Ｓ周りに回動させて第１姿勢と第２姿勢との間で姿勢調節するために、ブレード２に当接した支持部５４５を水平方向に移動させるアクチュエータ５４６をさらに有している。ブレード２の取り外し時、ハブ３から翼根部２０を取り外した直後はブレード２が第１姿勢に保持されているため、図９（Ａ）に示すようにブレード２の重心位置Ｄが吊り点Ｓの鉛直方向下方からずれており、ブレード２には吊り点Ｓ周りのモーメントＭが加わる。そこで、支持部５４５でブレード１のモーメントＭを支持した状態で、図９（Ｂ）に示すように、吊り点Ｓの鉛直下方に重心位置Ｄが位置する第２姿勢となるように、アクチュエータ５４６を図中Ｘ方向に動かす。これにより、ブレード２は、ブレード２の重心位置Ｄが吊り点Ｓの鉛直方向下方に位置する第２姿勢で安定となる。一方、ブレード２の取り付け時には、上記操作を逆の手順で行えばよい。
【００５０】
上述のように、ブレード２へのモーメントＭを支持部５４５で受けながらアクチュエータ５４６によって支持部５４５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２を緩やかに回動させ、ブレード２の重心位置Ｄやブレード２の姿勢を安定して調節できる。また、支持部５４５はブレード２へのモーメントＭを受ける構成であるに過ぎず、ブレード２の自重はあくまでブレード２を吊る昇降機構４０（図７参照）によって支持される。そのため、第２サポート５２へ過大な荷重が加わることを防ぐことができる。なお、図７〜図９には、
【００５１】
幾つかの実施形態において、ブレード着脱方法は、ハブ３又はナセル１３に設けられた昇降機構４０を用いてブレード２をタワー１５に沿って昇降させる昇降ステップをさらに備えている。
一実施形態において、図１０に示すように、昇降ステップは、鉛直昇降ステップと、水平昇降ステップと、回転ステップとを含む。なお、図１０は一実施形態におけるブレード着脱方法の昇降ステップを説明する図であり、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）はブレード２の吊り下ろし時の手順を示している。図１０では、回転ステップにて、補助ウィンチ６１と補助ワイヤ６２と翼端保持具６３とを含む回転機構６０を用いてブレード２の回転を行う場合を例示している。補助ウィンチ６１は、ハブ３、ナセル１３又はタワー１５上部の何れかの側方に設けられ、補助ワイヤ６２を巻き上げ又は巻き下げる構成となっている。翼端保持具６３は、ブレード２の翼先端部２２側に設けられ、補助ワイヤ６２が取り付けられる。そして、翼端保持具６３を介してブレード２の翼先端部２２側に取り付けられた補助ワイヤ６２を、補助ウィンチ６１によって巻き上げ又は巻き下げることによって、翼先端部２２の高さ位置を調節可能となっている。
【００５２】
図１０Ａに示す鉛直昇降ステップは、翼長方向Ｐが略鉛直方向Ｖに沿った第２姿勢にブレード２を保持した状態で、昇降装置４０（図３Ａ〜図３Ｃ参照）によってブレード２を吊り下ろす。図１０Ｂに示す回転ステップは、ブレード２を、第２姿勢から翼長方向Ｐが水平方向に沿った第３姿勢に回転させる。このとき、ブレード２がタワー１５に緩衝しないように、ロータ５の回転軸線Ｃに直交する面Ｌ（図１参照）内で回転させてもよい。例えば、回転ステップでは、昇降装置４０によりワイヤ４３の長さを調節するとともに、補助ウィンチ６１により補助ワイヤ６２の長さを調節し、翼根部２０及び翼先端部２２の相対的な高さ位置を変化させることによってブレード２を回転させる。図１０Ｃに示す水平昇降ステップでは、翼根部２０及び翼先端部２２の高さ位置を略一致させて、ブレード２の翼長方向Ｐが略水平方向に沿った第３姿勢でブレード２を吊り下ろす。なお、ブレード２の吊り上げ時は、上記操作の逆の手順でブレード２を吊り上げる。これにより、ブレード２の端部とプラットフォームとの接触を防止しながらブレード２の姿勢を変化させ、ハブ３に対してブレード２を着脱することができる。
【００５３】
また、図７〜図９で説明した第２サポート５２を用いる場合、回転ステップでは、ブレード２の回転に追従させて、図１１及び図１２に示す回動機構５５０によって第２サポート５２を回動させてもよい。なお、図１１は回動機構を備える第２サポートの構成例を示す側面図で、図１２は回動機構を用いた第２サポート５２の回動手順を説明する図である。
【００５４】
図１１に示すように、幾つかの実施形態では、第２サポート５２は、フレーム５２０を水平方向に沿った回動軸５５１周りに回動させるための回動機構５５０をさらに備える。回動機構５５０は、フレーム５２０とガイド部１１０との間に設けられ、ガイド部１１０に対してフレーム５２０を水平方向に沿った回動軸５５１周りに回動させる構成となっている。
【００５５】
一実施形態において、回動機構５５０は、ガイドレール５４２に固定されたフレーム取付部５５２に取り付られた回動ディスク５５３と、回動ディスク５５３を回動させるためのターニングモータ５５４とを含む。
回動ディスク５５３は、フレーム取付部５５２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。ターニングモータ５５４には回動ギヤ（ピニオンギヤ）５５５が連結されており、この回動ギヤ５５５は回動ディスク５５３のギヤと噛合している。そして、ターニングモータ５５４が駆動されることによって回動ギヤ５５５が回転し、回動ギヤ５５５に噛合した回動ディスク５５３が回動軸５５１周りに回動されるようになっている。
【００５６】
なお、図１１に示す構成例では、タワー１５の径方向においてブレード２を挟んで一側に一対の支持部５４５ａ１，５４５ａ２及び一対のアクチュエータ５４６ａ１，５４６ａ２が配置され、他側に一対の支持部５４５ｂ１，５４５ｂ２及び一対のアクチュエータ５４６ｂ１，５４６ｂ２が配置されている。これらの支持部５４５ａ１，５４５ａ２，５４５ｂ１，５４５ｂ２及びアクチュエータ５４６ａ１，５４６ａ２，５４６ｂ１，５４６ｂ２はフレーム５２０に取り付けられている。アクチュエータ５４６ａ１，５４６ａ２の伸縮量及びアクチュエータ５４６ｂ１，５４６ｂ２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２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２を吊り点Ｓ周りに徐々に回動させることができる。
【００５７】
ここで、図１２を参照して、ブレード２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１２（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２は、ハブ３の鉛直方向下方に位置する翼取付け部３０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１５の上部に待機していたフレーム５２０内に挿入される。あるいは、ハブ３の鉛直方向下方に位置する翼取付け部３０に取り付けられたブレード２がフレーム５２０内に挿入されるように、タワー１５に沿ってフレーム５２０を上昇させてもよい。そして、図１２（Ａ）に示すように、ブレード２がフレーム５２０に挿入された状態で、昇降装置４０（図１参照）によりブレード２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５４５によって受けながら、支持部５４５をアクチュエータ５４６によって水平方向に移動させて、ブレード２の姿勢を調節してもよい。なお、昇降装置４０のよるブレード２の吊り下し時、ブレード２の吊り下ろしに追従させて、移動機構５３０によりフレーム５２０を吊り下ろす。このとき、フレーム５２０に取り付けられたガイドレール５４２が、係合部５４１に順次当接することによって、フレーム５２０はタワー１５の外周面に沿って昇降するように案内される。
【００５８】
タワー１５の途中までブレード２及びフレーム５２０が吊り下ろされたら、ブレード２及びフレーム５２０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５５０によってブレード２の回動に追従するようにフレーム５２０を回動させる。図１２（Ｂ）に示すように、回動機構５５０は、ターニングモータ５５４を駆動して回動ディスク５５３を回動させ、回動軸５５１によって回動ディスク５５３に連結されたフレーム５２０を回動させる。そして、図１２（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２に合わせて、鉛直方向に対して略９０°回動されたフレーム５２０は、回動された状態のままブレード２に追従してさらに吊り下ろされる。こうして、ブレード２は水平姿勢でプラットフォーム上に載置される。このように、ガイドレール５４２に対してフレーム５２０を水平方向に沿った回動軸５５１周りに回動させるための回動機構５５０を設ければ、ブレード２の姿勢変化に追従してフレーム５２０を回動させて、ブレード２の自重が許容範囲を超えてフレーム５２０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５２０を設置した状態でブレード２の姿勢調整が可能になり、ブレード２の搬送作業を容易に行うことができる。
【００５９】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、ハブ３に対するブレード２の着脱時に、ブレード２の翼長方向Ｐが鉛直方向Ｖに対して傾斜した第１姿勢にブレード２を保持した状態でブレード２を着脱することによって、ハブ３に対してブレード２を適正な姿勢で着脱できる。また、ブレード２を第１姿勢に保持する際、ブレード２からの水平方向の支持荷重を、ブレード２の翼長方向Ｐにおいて互いに異なる位置で複数のサポート（例えば第１サポート５０，５１及び第２サポート５２）によって受けるようにしている。これにより、ブレード２を第１姿勢に安定して保持できるとともに、ブレード２に対して部分的に過大な荷重が加わることを防止できる。さらに、ハブ３から離れた位置においては、第１姿勢とは異なる第２姿勢にブレード２を保持することによって適正な姿勢でブレード２を吊り上げ又は吊り下ろすことができる。
【００６０】
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。
例えば、図５及び図６Ａ及び図６Ｂには、翼根部２０に当接するブラケットタイプの第１サポート５０（５１）を例示したが、第１サポートの構成はこれに限定されるものではない。
【００６１】
また、図７〜図１２には、アクチュエータを用いて姿勢調節を行う第２サポート５２の構成を例示したが、第２サポートの構成はこれに限定されるものではない。例えば、図１３に示すように、第２サポート７０は、第１サポート５１よりも翼先端部２２側のブレード２に取り付けられたワイヤ係止部７１を含む。洋上に浮かぶ構造物若しくは船上又は陸上にはウィンチ（又はクレーン）７５が設置される。このウィンチ７５に巻回される第２ワイヤ７６は、ワイヤ係止部７１を介して一端側がナセル１３、ハブ３又はタワー１５上部に接続される。そして、姿勢調節ステップにおいて、ウィンチ７５によって第２ワイヤ７６の長さを調節することによって、ワイヤ係止部７１からブレード２に対して水平方向の力Ｆを与えて、第１姿勢と第２姿勢との間でブレード２の姿勢を調節する。これにより、簡単な装置構成で以って、第１姿勢と第２姿勢との間でブレード２の姿勢を調節することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１        風力発電装置
２        ブレード
３        ハブ
４        スピナ
５        ロータ
７        メインシャフト
８        ドライブトレイン
１２      発電機
１３      ナセル
１５      タワー
１６      洋上基礎
１７      プラットフォーム
２０      翼根部
２２      翼先端部
３０      翼取付け部
３２      翼旋回輪
３２Ａ    内輪
３２Ｂ    外輪
３３      ボルト穴
３４      締結ボルト
４０      昇降機構
４１      巻取り機
４２      滑車
４３      ワイヤ
５０，５１    第１サポート
５２，７０    第２サポート
６０      補助ウィンチ
６１      補助ワイヤ
６２      翼端保持具
７１      ワイヤ係止部
７５      ウィンチ
７６      第２ワイヤ
５０１    ブラケット本体
５０２    摺動パッド
５０２Ａ  テーパ面
５０２Ｂ  当接面
５０３    空間
５０４    ボルト穴
５０５    作業用穴
５０７    フランジ
５１０    装着ボルト
５２０    フレーム
５３０    移動機構
５３１    ウィンチ
５３２    フレーム昇降用
５３４    滑車天秤
５３５    吊りワイヤ
５４０    ガイド部
５４１    係合部
５４２    ガイドレール
５４５    支持部
５４６    アクチュエータ
５５０    回動機構
５５１    回動軸
５５２    フレーム取付部
５５３    回動ディスク
５５４    ターニングモータ
５５５    回動ギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１３】
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