(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能であり、且つ、設置スペースの確保が容易な風力発電機用のメンテナンス装置及びメンテナンス方法を提供する。【解決手段】ハブ3と、ナセル18と、ハブ側を前方としナセル側を後方としたときより前方に配置されるメンテナンスの対象機器10とを備えた風力発電機用のメンテナンス装置は、前記ハブの前方において前記対象機器を昇降させるための昇降用ワイヤ56と、前記昇降用ワイヤを案内するための滑車54と、先端部側に前記滑車が取り付けられ、前記回転軸を含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように基部側が前記ハブに取り付けられる少なくとも一本のジブ52と、前記ジブの前記先端部側に取り付けられる支持ワイヤ58と、を備え、前記支持ワイヤは、前記対象機器の前記ハブの前方における昇降時、前記基部に対して前記先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢で前記ジブを支持するように構成される。【選択図】図１
2015151989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２本の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、前記ハブの回転軸に沿った方向において前記ハブ側を前方とし前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方に配置されるメンテナンスの対象機器とを備えた風力発電機用のメンテナンス装置であって、
前記ハブの前方において前記対象機器を昇降させるための昇降用ワイヤと、
前記昇降用ワイヤを案内するための滑車と、
先端部側に前記滑車が取り付けられ、前記回転軸を含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように基部側が前記ハブに取り付けられる少なくとも一本のジブと、
前記ナセル側から延出して前記ジブの前記先端部側に取り付けられる支持ワイヤと、を備え、
前記支持ワイヤは、前記対象機器の前記ハブの前方における昇降時、前記基部に対して前記先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢で前記ジブを支持するように構成されたことを特徴とする風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項２】
前記支持ワイヤの長さを調節することにより、前記ジブを前記支軸周りに回動させて前記ジブを起倒させ、前記ジブの角度を調節するように構成された第１巻上げ機をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項３】
前記支持ワイヤの長さを調節するための第１巻上げ機、又は、前記昇降用ワイヤの長さを調節するための第２巻上げ機の少なくとも一方が、前記ナセルの内部、又は、該ナセルが支持されるタワーの内部の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項４】
前記少なくとも一本のジブは、前方から視たときに、隣り合う２本の前記ブレードの間に配置される一本の前記ジブを含み、
前記一本のジブは、前記先端部が前記隣り合う２本の前記ブレードの間を通過するように、前記回転軸を含む鉛直面内において回動自在に構成された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機用のメンテナンス装置。
【請求項５】
前記ハブには、３本の前記ブレードが放射状に取り付けられ、
前記一本のジブは、前記隣り合う２本の前記ブレードを除く１本のブレードの前記ハブからの延在方向とは逆向きに延びるように前記ハブに設けられ、前方から視たときに、前記隣り合う２本の前記ブレードの間において、前記１本のブレードの延在方向に対して傾斜して配置されることを特徴とする請求項４に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項６】
前記ジブは、前方から視たときに、前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側に前記先端部が位置するようにそれぞれ配置された２本の支柱部を含む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機用のメンテナンス装置。
【請求項７】
前記ジブは、前記２本の支柱部間又は前記支柱部と前記ハブとの間に架設される補強ロッド部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項８】
前記ハブの前方に設けられ、前記ジブを前記ハブの回転方向に回動させるためのターニング装置をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項９】
前記２本の支柱部が前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側を通過するように、前記ナセル側と前記ハブ側との間で前記２本の支柱部をスライド移動させるためのレールをさらに備えることを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の風力発電機用のメンテナンス装置。
【請求項１０】
少なくとも２本の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、前記ハブの回転軸に沿った方向において前記ハブ側を前方とし前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方に配置されるメンテナンスの対象機器とを備えた風力発電機のメンテナンス方法であって、
少なくとも一本のジブを吊り上げるジブ吊上げステップと、
前記回転軸を含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように、前記ジブを前記ハブに取り付けるジブ取付けステップと、
前記ナセル側から延出して前記ジブの先端部に取り付けられた支持ワイヤによって、前記基部に対して前記先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢で前記ジブの姿勢を保持する姿勢保持ステップと、
前記ジブの姿勢を保持した状態で、前記ジブの先端部に設けられた滑車を通って延在する昇降用ワイヤに前記対象機器を吊下げて、前記対象機器を前記ハブより前方で昇降させる機器昇降ステップと、を備えることを特徴とする風力発電機のメンテナンス方法。
【請求項１１】
前記支持ワイヤの長さ調節、又は、前記ジブと前記ハブとの間に配置されたアクチュエータの操作によって、前記ジブを前記支軸周りに回動させて前記ジブを起倒させ、前記ジブの角度を調節する角度調節ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の風力発電機のメンテナンス方法。
【請求項１２】
前記ジブ取付けステップの後、前記ジブが前記ナセル側へ傾斜した後傾姿勢で、前記滑車に前記昇降用ワイヤを取り付けるワイヤ取付けステップと、
前記ワイヤ取付けステップの後、前記ジブの前記先端部が前記隣り合う２本の前記ブレードの間を通過するように、前記回転軸を含む鉛直面内において前記ジブを回動させて、前記ジブを前記後傾姿勢から前記前傾姿勢に移行させる姿勢移行ステップと、を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の風力発電機のメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記ジブは、前記基部から前記先端部へ向けて延びる２本の支柱部と、前記２本の支柱部の間に架設される補強ロッド部とを含み、
前記ジブ吊上げステップにて前記ハブの下方から該ハブの高さまで吊り上げた前記ジブを、前記２本の支柱部の基部側が前記ハブに仮固定された状態で、前記ハブの回転方向に回転させるジブ回転ステップをさらに備え、
前記ジブ取付けステップでは、前方から視たときに、前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側に前記先端部が位置するように前記２本の支柱部を前記ハブに取り付けることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の風力発電機のメンテナンス方法。
【請求項１４】
前記ジブは、前記基部から前記先端部へ向けて延びる２本の支柱部を含み、
前記ジブ吊上げステップにて前記ナセルまで吊り上げた前記２本の支柱部を、前後方向に沿うように前記ハブに設置されたレールによって、前記ナセル側から前記ハブ側へスライド移動させるジブ移動ステップをさらに備え、
前記ジブ移動ステップでは、前記ジブをスライド移動させながら、前記支持ワイヤの長さを調節することにより前記ジブを立て起こすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の風力発電機のメンテナンス方法。
【請求項１５】
前記ジブ吊上げステップでは、複数に分割された前記ジブの部品のうち前記基部側の部品を吊り上げた後、他の部品を吊り上げ、
前記ジブ取付けステップでは、前記基部側の部品を前記ハブに取り付けた後、前記他の部品を前記基部側の部品に組み付けること特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の風力発電機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、風力を受けて発電を行うように構成された風力発電機用のメンテナンス装置及びメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電機が注目されている。風力発電機は、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。この種の風力発電機では、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】
このような風力発電機においては、ナセルの小型化及び軽量化を目的として、従来はナセル内に配置されていた機器をハブの前方に配置した構成が知られている。例えば、特許文献１には、ハブの前方に発電機を配置した構成が記載されている。また、特許文献２には、ハブの前方に増速機を配置した構成が記載されている。
【０００４】
このようにハブの前方に配置される機器のメンテナンスを行う際、クレーンやウィンチ等の昇降装置を用いてハブの前方においてこれらの機器を昇降させることが考えられる。
例えば、上述した特許文献２には、ハブの前方に配置される増速機を、ナセルに設置されたクレーンによって昇降させる方法が記載されている。また、特許文献３には、ハブからハブ前方に水平方向に延出するジブと、ジブに沿って水平移動するトロリーとを有する機器の移送装置によって、ハブの前方において油圧アクチュエータを昇降させる方法が開示されている。
【０００５】
なお、ハブ前方において機器を昇降させるための方法ではないが、特許文献４には、ハブのピッチベアリングに取り付けられたクレーンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８１９８７４９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０２９４７２０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２７３１５４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／０２００４３５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、上述したように風力発電機には小型化及び軽量化の要望があり、昇降装置の設置スペースを削減することが望まれる。特に、重量物を搬送する際には、大型の昇降装置が必要となり、昇降装置の設置スペースの確保がより一層困難となる。
特許文献２及び３に記載される昇降装置は、ナセル又はハブから水平方向に延びるジブを有しており、重量物の搬送に用いる場合、ジブの剛性を高くする必要があり、ジブ自体が大型化して設置が困難となる。
【０００８】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、上述の事情に鑑み、昇降装置の小型化が可能であり、且つ、昇降装置の設置スペースの確保が容易な風力発電機用のメンテナンス装置及びメンテナンス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】
【０００９】
本発明の幾つかの実施形態に係る風力発電機用のメンテナンス装置は、
少なくとも２本の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、前記ハブの回転軸に沿った方向において前記ハブ側を前方とし前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方に配置されるメンテナンスの対象機器とを備えた風力発電機用のメンテナンス装置であって、
前記ハブの前方において前記対象機器を昇降させるための昇降用ワイヤと、
前記昇降用ワイヤを案内するための滑車と、
先端部側に前記滑車が取り付けられ、前記回転軸を含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように基部側が前記ハブに取り付けられる少なくとも一本のジブと、
前記ナセル側から延出して前記ジブの前記先端部側に取り付けられる支持ワイヤと、を備え、
前記支持ワイヤは、前記対象機器の前記ハブの前方における昇降時、前記基部に対して前記先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢で前記ジブを支持するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
上記風力発電機用のメンテナンス装置によれば、ジブがハブに取り付けられているので、ジブがナセルに取り付けられている場合に比べて、ジブに作用する荷重を低減できる。すなわち、昇降用ワイヤに吊られた対象機器の重量による荷重は、滑車を介してジブの先端部に加わる。このとき、ジブは、ハブに取り付けられた基部に対して先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢となっているため、ジブの先端部に作用する支軸回りのモーメントは、鉛直方向に対するジブの傾斜角度に依存する。つまり、前傾姿勢のジブの傾斜角度が大きい程（ジブが水平姿勢に近づく程）、ジブの先端部に作用する支軸回りのモーメントが大きくなる。そのため、ジブの基部を対象機器に近づけることによってジブの傾斜角度を小さくでき、ジブの先端部に作用する支軸回りのモーメントを小さくすることができる。よって、ジブに要求される剛性等の構造上の条件を緩和できる。
また、ジブを支持するための支持ワイヤがナセル側から延びているので、支持ワイヤに加わる張力が小さくてもジブを所定角度に維持することができる。よって、支持ワイヤを細くできるとともに、支持ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための動力源を小型化できる。
このように、タワーより上方の制約されたスペース内において、ジブ、昇降用ワイヤ及び支持ワイヤを上述のごとく効果的に配置することによって、ジブへ作用する荷重を低減し、且つ、昇降用ワイヤ及び支持ワイヤの動力源の小型化が達成できる。
【００１１】
幾つかの実施形態において、前記支持ワイヤの長さを調節することにより、前記ジブを前記支軸周りに回動させて前記ジブを起倒させ、前記ジブの角度を調節するように構成された第１巻上げ機をさらに備える。
このように、第１巻上げ機による支持ワイヤの長さ調節によってジブの角度を調節可能としたので、ハブ前方の対象機器の位置に昇降用ワイヤを適正に合わせることができる。また、ジブの角度調節と昇降用ワイヤの長さ調節とを併せて行うことで、対象機器を水平方向へ移動させることも可能となる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記支持ワイヤの長さを調節するための第１巻上げ機、又は、前記昇降用ワイヤの長さを調節するための第２巻上げ機の少なくとも一方が、前記ナセルの内部、又は、該ナセルが支持されるタワーの内部の少なくとも一方に設置される。
【００１３】
幾つかの実施形態において、前記少なくとも一本のジブは、前方から視たときに、隣り合う２本の前記ブレードの間に配置される一本の前記ジブを含み、
前記一本のジブは、前記先端部が前記隣り合う２本の前記ブレードの間を通過するように、前記回転軸を含む鉛直面内において回動自在に構成される。
これにより、ジブを支軸周りに回動させる際に、ジブがブレードと接触することを回避できる。よって、ジブの回動範囲が広がり、メンテナンス装置の運用が容易になる。
【００１４】
一実施形態において、前記ハブには、３本の前記ブレードが放射状に取り付けられ、
前記一本のジブは、前記隣り合う２本の前記ブレードを除く１本のブレードの前記ハブからの延在方向とは逆向きに延びるように前記ハブに設けられ、前方から視たときに、前記隣り合う２本の前記ブレードの間において、前記１本のブレードの延在方向に対して傾斜して配置される。
隣り合う２本のブレードを除く１本のブレードの延長線上にジブが配置される場合、ブレードがＹ字状に位置したとき、ジブによって吊られる対象機器が、隣り合う２本のブレードを除く１本のブレードに接触してしまう可能性がある。そこで、前方から視たときに、隣り合う２本のブレードの間において１本のブレードの延在方向（延長線）に対してジブが傾斜して配置されることにより、ブレードを避けて対象機器を昇降できる。
【００１５】
幾つかの実施形態において、前記ジブは、前方から視たときに、前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側に前記先端部が位置するようにそれぞれ配置された２本の支柱部を含む。
このように、２本の支柱部によって昇降用ワイヤを支持することにより、安定して対象機器を昇降できる。
【００１６】
一実施形態において、前記ジブは、前記２本の支柱部間又は前記支柱部と前記ハブとの間に架設される補強ロッド部をさらに備える。
このように補強ロッドを備えることにより、２本の支柱部の強度向上が図れる。
【００１７】
一実施形態では、前記ハブの前方に設けられ、前記ジブを前記ハブの回転方向に回動させるためのターニング装置をさらに備える。
これにより、ジブを適切な位置に容易に移動できる。例えば、２本の支柱を含むジブをハブ前方において吊り上げて、ハブの下方に仮に取り付けた後、ハブ上方の位置まで上記ターニング装置によりジブを回動させてもよい。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記２本の支柱部が前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側を通過するように、前記ナセル側と前記ハブ側との間で前記２本の支柱部をスライド移動させるためのレールをさらに備える。
これにより、ジブをナセル側から簡単にハブ側へ移動することができる。さらに、ナセル側にてジブを吊り上げることが可能となるため、例えばナセルに設置された常設クレーンを用いてジブを吊り上げることもできる。
【００１９】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風力発電機のメンテナンス方法は、
少なくとも２本の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、前記ハブの回転軸に沿った方向において前記ハブ側を前方とし前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方に配置されるメンテナンスの対象機器とを備えた風力発電機のメンテナンス方法であって、
少なくとも一本のジブを吊り上げるジブ吊上げステップと、
前記回転軸を含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように、前記ジブを前記ハブに取り付けるジブ取付けステップと、
前記ナセル側から延出して前記ジブの先端部に取り付けられた支持ワイヤによって、前記基部に対して前記先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢で前記ジブの姿勢を保持する姿勢保持ステップと、
前記ジブの姿勢を保持した状態で、前記ジブの先端部に設けられた滑車を通って延在する昇降用ワイヤに前記対象機器を吊下げて、前記対象機器を前記ハブより前方で昇降させる機器昇降ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記風力発電機のメンテナンス方法によれば、ジブがハブに取り付けられているので、ジブがナセルに取り付けられている場合に比べて、ジブに作用する荷重を低減できる。すなわち、対象機器が昇降用ワイヤに吊られた状態で、対象機器の重量による荷重は滑車を介してジブの先端部に加わる。このとき、ジブは、ハブに取り付けられた基部に対して先端部が前方且つ上方に位置する前傾姿勢となっているため、対象機器からジブの先端部に作用する基部回りのモーメントは、鉛直方向に対するジブの傾斜角度に依存する。つまり、前傾状態のジブの傾斜角度が大きい程、ジブの先端部に作用する基部回りのモーメントが大きくなるから、ジブの基部を対象機器に近づけることによってジブの傾斜角度を小さくでき、ジブの先端部に作用する基部回りのモーメントを小さくすることができる。よって、ジブに要求される剛性等の構造上の条件を緩和できる。
また、ジブを支持するための支持ワイヤがナセル側から延びているので、支持ワイヤに加わる張力が小さくてもジブを所定角度に維持することができる。よって、支持ワイヤを細くできるとともに、支持ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための駆動装置を小型化できる。
【００２１】
幾つかの実施形態において、前記支持ワイヤの長さ調節、又は、前記ジブと前記ハブとの間に配置されたアクチュエータの操作によって、前記ジブを前記支軸周りに回動させて前記ジブを起倒させ、前記ジブの角度を調節する角度調節ステップをさらに備える。
このように、支持ワイヤの長さ調節によってジブの角度を調節可能としたので、対象機器をハブ前方の対象機器の位置に昇降用ワイヤを適切に合わせることができる。また、ジブの角度調節と昇降用ワイヤの長さ調節とを併せて行うことで、対象機器を水平方向へ移動させることも可能となる。
【００２２】
幾つかの実施形態において、前記ジブ取付けステップの後、前記ジブが前記ナセル側へ傾斜した後傾姿勢で、前記滑車に前記昇降用ワイヤを取り付けるワイヤ取付けステップと、
前記ワイヤ取付けステップの後、前記ジブの前記先端部が前記隣り合う２本の前記ブレードの間を通過するように、前記回転軸を含む鉛直面内において前記ジブを回動させて、前記ジブを前記後傾姿勢から前記前傾姿勢に移行させる姿勢移行ステップと、を備える。
このように、ナセル側に倒した状態でワイヤを取り付けることにより、ナセル側から作業員が容易にワイヤを取り付けることができる。
【００２３】
幾つかの実施形態において、前記ジブは、前記基部から前記先端部へ向けて延びる２本の支柱部と、前記２本の支柱部の間に架設される補強ロッド部とを含み、
前記ジブ吊上げステップにて前記ハブの下方から該ハブの高さまで吊り上げた前記ジブを、前記２本の支柱部の基部側が前記ハブに仮固定された状態で、前記ハブの回転方向に回転させるジブ回転ステップをさらに備え、
前記ジブ取付けステップでは、前方から視たときに、前記ハブから上向きに延びる前記ブレードの両側に前記先端部が位置するように前記２本の支柱部を前記ハブに取り付ける。
これにより、ジブを適切な位置に容易に移動できる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、前記ジブは、前記基部から前記先端部へ向けて延びる２本の支柱部を含み、
前記ジブ吊上げステップにて前記ナセルまで吊り上げた前記２本の支柱部を、前後方向に沿うように前記ハブに設置されたレールによって、前記ナセル側から前記ハブ側へスライド移動させるジブ移動ステップをさらに備え、
前記ジブ移動ステップでは、前記ジブをスライド移動させながら、前記支持ワイヤの長さを調節することにより前記ジブを立て起こす。
これにより、ジブをナセル側から簡単にハブ側へ移動することができる。
【００２５】
幾つかの実施形態において、前記ジブ吊上げステップでは、複数に分割された前記ジブの部品のうち前記基部側の部品を吊り上げた後、他の部品を吊り上げ、
前記ジブ取付けステップでは、前記基部側の部品を前記ハブに取り付けた後、前記他の部品を前記基部側の部品に組み付ける。
これにより、作業スペースの確保が困難なタワーより上方の領域においても、効率よくジブをハブに組み付けることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、タワーより上方の制約されたスペース内において、ジブ、昇降用ワイヤ及び支持ワイヤを上述のごとく効果的に配置することによって、ハブの前方で対象機器を円滑に昇降可能としながら、ジブへ作用する荷重を低減し、且つ、昇降用ワイヤ及び支持ワイヤの駆動装置の小型化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る風力発電機及びメンテナンス装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】第１実施形態に係る風力発電機の油圧ポンプ及びハブの構成例を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る風力発電機及びメンテナンス装置の概略構成を示す正面図である。
【図４】図３に示すメンテナンス装置のハブへの取付け部周辺を示す拡大図である。
【図５】第１実施形態に係るメンテナンス装置の斜視図である。
【図６】ジブの角度とジブの先端部に作用するモーメントとの関係を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。
【図８】第２実施形態に係るメンテナンス装置の斜視図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、第２実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
最初に、図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態に係るメンテナンス装置５０及びメンテナンス方法が適用される風力発電機１の構成例について説明する。なお、図１は、第１実施形態に係る風力発電機１及びメンテナンス装置５０の概略構成を示す側面図である。図２は、第１実施形態に係る風力発電機１の油圧ポンプ１０及びハブ３の構成例を示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る風力発電機１及びメンテナンス装置５０の概略構成を示す正面図である。図４は、図３に示すメンテナンス装置５０のハブへの取付け部周辺を示す拡大図である。
【００３０】
図１乃至図４に示すように、幾つかの実施形態に係る風力発電機１は、主として、少なくとも２本のブレード２と、ブレード２が取り付けられるハブ３と、ハブ３を回転自在に支持するナセル１８と、ナセル１８が先端に取り付けられるタワー２０と、ハブ３より前方に配置されるメンテナンスの対象機器１０とを備える。
なお、本明細書における“前方”とは、ハブ３の回転軸Ｏの方向に対してハブ３側を前方とし、ハブ３が支持されるナセル１８側を後方とした前後方向における前方のことである。ただし、この前後方向は必ずしも回転軸Ｏに平行な方向でなくともよい。また、上記した「前後方向」に関する定義は、アップウィンド型の風力発電機１のみならずダウンウィンド型の風力発電機にも適用されるものである。
【００３１】
一実施形態に係る風力発電機１の具体的な構成例について説明する。
少なくとも２本のブレード２及びハブ３を含むロータ４は、風力エネルギーによって回転するように構成されている。ハブ３は、鋳物で一体的に構成されていてもよく、ブレード２の取り付け部を有している。図３に示す例では、風力発電機１は、３本のブレード２が放射状にハブ３に取り付けられた構成となっている。また、風力発電機１は、ロータ４の回転エネルギーを用いて発電を行うように構成された発電機１６を備えている。発電機１６は、ドライブトレインを介してロータ４の回転エネルギーが伝達されるように構成されていてもよい。この場合、ドライブトレインとして、油圧トランスミッション１２を用いた構成（図１及び図２参照）であってもよいし、ギヤ式の増速機を用いた構成であってもよい。また、ドライブトレインを設けずに、ハブ３と発電機１６とを直結させた構成であってもよい。
【００３２】
図１乃至図４に示すように、タワー２０は洋上又は陸上に立設される。ナセル１８は、タワー２０の上端部に取り付けられるナセル台板１８ａと、ナセル台板１８ａによって支持され、ナセル１８の内部空間に配置される機器を覆うように構成されたナセルカバー１８ｂと、ナセル台板１８ａに連結されるナセルフレーム１８ｃを含む。タワー２０とナセル１８との間にはヨー旋回座軸受２２が設けられていてもよく、その場合、ナセル１８はタワー２０に対してヨー方向に旋回するようになっている。
【００３３】
図２に示す支持軸６は、一端側がナセル台板１８ａに取り付けられ、他端側がハブ３を貫通するようにハブ３の回転軸Ｏに沿って延在している。具体的な構成例において、支持軸６は、ハブ３の回転軸Ｏに沿って延在した直線部６ａと、該直線部６ａから湾曲して鉛直方向に延びるエルボ状の湾曲部６ｂとを含んでいる。この湾曲部６ｂがナセル台板１８ａによって支持されている。支持軸６は、ナセル台板１８ａと一体成形された鋳物で構成されていてもよい。
【００３４】
対象機器１０は、ハブ３より前方において支持軸６によって支持される。例えば、図１及び図２に示す油圧トランスミッション１２を備えた風力発電機１において、対象機器１０は油圧ポンプ１０（図１及び図２参照）である。他の実施形態において、対象機器１０は発電機１６であってもよいし、あるいは、ドライブトレインがギヤ式増速機である場合には、対象機器１０がギヤ式増速機であってもよい。また、対象機器１０はドライブトレインの構成部品に限定されるものではなく、他にも冷却装置や配電盤やスリップリング等の他の機器であってもよい。
上記実施形態に係る風力発電機１によれば、ハブ３より前方に対象機器１０が配置されているので、ナセル内部に当該対象機器１０の設置スペースを設ける必要がなく、ナセル１８を小型化してナセル重量を軽減できる。
【００３５】
図２に示す風力発電機１において、支持軸６は、回転軸Ｏに沿って延在する直線部６ａと、一端が直線部６ａの端部に接続され、他端がナセル台板１８ａに支持された湾曲部６ｂとを含んでいる。直線部６ａ及び湾曲部６ｂは共に円筒状に形成されている。支持軸６は、ナセル台板１８ａと一体成形された鋳物で構成されていてもよい。ハブ３は、主軸受２７，２７を介して、支持軸６の直線部６ａに回転自在に支持されている。主軸受２７，２７は、例えば、前方と後方に１つずつ設けられる。
【００３６】
一実施形態において、図２に示す風力発電機１は、油圧トランスミッション１２をさらに備えている。
油圧トランスミッション１２は、ハブ３の回転によって駆動される油圧ポンプ（対象機器）１０と、油圧ポンプ１０で生成される圧油によって駆動される油圧モータ１４と、油圧ポンプ１０と油圧モータ１４との間に設けられる油配管（高圧油配管２８及び低圧油配管２９）とを含む。そして、ハブ３の前方に対象機器である油圧ポンプ１０が配置された構成となっている。
【００３７】
高圧油配管２８及び低圧油配管２９は、支持軸６の内部空間に延在している。具体的に、支持軸６の直線部６ａの内部空間には、高圧油配管２８及び低圧油配管２９が収容されている。直線部６ａに接続された湾曲部６ｂは一部が切り欠かれており、この切り欠かれた部位にて湾曲部６ｂの内部空間は外部空間に連通している。そして、高圧油配管２８の一方の端部は油圧ポンプ１０の高圧油流路に接続され、他方の端部は、湾曲部６ｂの切り欠かれた部位から外部へ延出し、油圧モータ１４に接続されている。同様に、低圧油配管２９の一方の端部は油圧ポンプ１０の低圧油流路に接続され、他方の端部は、湾曲部６ｂの切り欠かれた部位から外部へ延出し、油圧モータ１４に接続されている。
【００３８】
油圧ポンプ１０は、ハブ３に固定されるロータ部２３と、支持軸６に固定されるステータ部２４とを含む。
ロータ部２３は、ハブ３の油圧ポンプ１０側の端部に固定され、該端部を起点としてハブ３から離れる方向に支持軸６の軸方向に沿って延在するように構成されている。ステータ部２４は、ロータ部２３の内周側に配置され、支持軸６に支持されるように構成されている。ステータ部２４とロータ部２３により圧油生成機構３０が収容される油圧ポンプ１０の内部空間が形成される。ステータ部２４とロータ部２３との間には、ポンプ軸受２５，２６が配置されており、これらのポンプ軸受２５，２６を介してステータ部２４とロータ部２３とが相対的に回転可能に構成されている。
【００３９】
一実施形態において、圧油生成機構３０は、リングカム、シリンダ、ピストン、低圧弁及び高圧弁を含んでいる。風を受けてブレード２が回転すると、ブレード２が取り付けられたハブ３も回転する。ハブ３の回転により、ハブ３に取り付けられた油圧ポンプ１０のロータ部２３が回転する。ロータ部２３の回転により、ロータ部２３の内周面に取り付けられたリングカムが回転する。そして、リングカムが回転することにより、リングカムの多数の凹凸（ローブ）によってピストンがシリンダの軸方向に往復運動を繰り返す。このピストンの往復運動により、ピストンとシリンダとによって画成される作動室の容積が周期的に変化する。作動室の容積が減少するとき、作動室の中の作動油が加圧され、加圧された作動油が高圧油になって、高圧油配管２８に吐出される（加圧工程）。作動室の容積が増大するとき、作動室の中に作動油が吸入される（吸入工程）。支持軸６の内部を貫通するように配設された高圧油配管２８に高圧油が吐出されると、高圧油は高圧油配管２８を介して、油圧モータ１４に供給される。高圧油の油圧により油圧モータ１４が駆動されて、油圧モータ１４の出力軸は回転する。油圧モータ１４の出力軸の回転が発電機１６の回転シャフトに伝達され、発電機１６の回転シャフトが回転する。発電機１６は回転シャフトの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を生成する。
高圧油は油圧モータ１４に対して仕事をすると、油圧が低下し低圧油となる。低圧油は支持軸６の内部を貫通するように配設された低圧油配管２９を介して、油圧モータ１４から油圧ポンプ１０に供給される。油圧ポンプ１０に供給された低圧油は油圧ポンプ１０により、再度油圧が高められ、高圧油となって、再び油圧モータ１４に供給される。
【００４０】
また、図２に示す風力発電機１のように、ハブ３又は油圧ポンプ１０の少なくとも一方が、スピナー８によって覆われていてもよい。一実施形態では、スピナー８は、ハブ３及び油圧ポンプ１０を覆うように設けられ、ハブ３とともに回転するように構成されている。
具体的な構成例として、スピナー８は、油圧ポンプ１０を覆うように配置されたフェアリングカバー３２と、フェアリングカバー３２を支持するためのサポート部３４と、ハブ３の外周側に設けられたロータヘッドカバー３６とを備える。フェアリングカバー３２、サポート部３４又はロータヘッドカバー３６はＦＲＰ材料で形成されていてもよい。
【００４１】
フェアリングカバー３２は、油圧ポンプ１０が配置されるハブ前方の機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成される。すなわち、フェアリングカバー３２は、半球状に形成されて、油圧ポンプ１０の前方側を覆うように構成されている。また、フェアリングカバー３２は、油圧ポンプ１０から漏出したオイルを受け止めるオイルパンの機能を兼ね備えていてもよい。
ロータヘッドカバー３６は、フェアリングカバー３２の後方においてハブ３の外周側に設けられ、支持部３８によってハブ３に支持されている。
サポート部３４は、ハブ３の前方に取り付けられ、フェアリングカバー３２をハブ３に支持するように構成されている。サポート部３４及びフェアリングカバー３２のそれぞれにフランジ３２ａ，３４ａを設けて、サポート部３４とフェアリングカバー３２とをフランジ接合してもよい。さらにサポート部３４は、フェアリングカバー３２の端部から回転軸Ｏの径方向内側に延出するように構成されてもよい。なお、「径方向内側に延出」とは、サポート部３４が回転軸Ｏに対して垂直であってもよいし、サポート部３４が回転軸Ｏに対して傾斜したテーパ状であってもよい。
【００４２】
図３に示す風力発電機１のように、ブレード２にはプリベントが設けられていてもよい。プリベントとは、風荷重等を受けてブレード２が撓んだ場合であっても、ブレード２とタワー２０とのクリアランスを適切に維持するように、ブレード２の先端部２ａ又は中間部を湾曲させた構成をいう。一般的なプリベントは、アップウィンド型の風力発電機１の場合、ブレード２がファインの状態でブレード２の先端部２ａが風上側に反るように湾曲している。図３に示す例は、風力発電機１の運転停止中でありブレード２がフェザーの状態を示しているので、ブレード２の先端部２ａが、ロータ４の回転方向へ湾曲した状態となっている。さらに、ブレード２とタワー２０との干渉を回避する目的で、図１に示すようにブレード２には、チルト角Ｔ又はコーン角（図示略）の少なくとも一方が設けられていてもよい。ここで、チルト角Ｔは、回転軸Ｏが水平方向Ｈ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４の回転面から前方に傾斜した角度である。
【００４３】
次に、図１、図３乃至図６を参照して、第１実施形態に係るメンテナンス装置５０について、以下に詳述する。ここで、図５は、第１実施形態に係るメンテナンス装置の斜視図である。図６は、ジブの角度とジブの先端部に作用するモーメントとの関係を説明するための図である。
【００４４】
第１実施形態に係るメンテナンス装置５０は、少なくとも一本のジブ５２と、ジブ５２の先端部５２ａ側に取り付けられた滑車５４と、滑車５４によって案内される昇降用ワイヤ５６と、ジブ５２の先端部５２ａ側に取り付けられる支持ワイヤ５８と、を備える。そして、メンテナンス装置５０は、主として、ハブ３の前方において対象機器１０を昇降させるために用いられる。
【００４５】
ジブ５２は、風力発電機１が停止した状態で、ハブ３の外周面のうち上方に取り付けられる。具体的に、ジブ５２は、基部５２ｂ側に支軸５２ｃを有しており、回転軸Ｏを含む鉛直面内において支軸５２ｃ周りに回動自在となるように基部５２ｂ側がハブ３に取り付けられる。すなわち、ジブ５２は、ハブ３に取り付けられた状態で、支軸５２ｃを中心として、図１に示す矢印Ａ方向に回動自在となっている。ジブ５２は、支柱状構造を有していてもよいし、トラス構造を有していてもよい。また、搬送性を向上させる目的から、ジブ５２は複数のセクションに分割可能な構成であってもよい。
ジブ５２の先端部５２ａ側には、昇降用ワイヤ５６を案内するための滑車５４が取り付けられている。昇降用ワイヤ５６は、一方の端部に対象機器１０を吊り下げるためのフックが取り付けられている。これに対応して、対象機器１０には、フックが係合するための吊り金具が設けられていてもよい。図１に示す構成例では、昇降用ワイヤ５６の他方の端部側は、タワー２０内に設置された第２巻上げ機６０に巻回されている。なお、第２巻上げ機６０は、ナセル１８内に設置されていてもよい。あるいは、第２巻上げ機６０は、タワー２０の下部又はタワー２０の外部に設置されていてもよい。
【００４６】
また、ジブ５２の先端部５２ａ側には、支持ワイヤ５８を取り付けるためのワイヤ取付け部５７が設けられている。支持ワイヤ５８は、ナセル１８側から延出し、一方の端部がワイヤ取付け部５７に取り付けられる。そして、支持ワイヤ５８は、対象機器１０のハブ３の前方における昇降時、基部５２ｂに対して先端部５２ａが前方且つ上方に位置する前傾姿勢でジブ５２を支持するようになっている。図１に示す構成例では、支持ワイヤ５８の他方の端部側は、ナセル１８内に設置された第１巻上げ機６２に巻回されている。第１巻上げ機６２は、支持ワイヤ５８の長さを調節することにより、ジブ５２を支軸５２ｃ周りに回動させてジブ５２を起倒させ、ジブ５２の角度を調節するように構成されている。すなわち、第１巻上げ機６２による支持ワイヤ５８の長さ調節によって、ジブ５２の鉛直方向に対する角度α（図６参照）を調節可能となっている。この場合、支持ワイヤ５８は、対象機器１０を昇降させる時、ジブ５２を前傾姿勢で固定するための１つ目の機能と、ジブ５２の角度αを調節するための２つ目の機能を有することとなる。このように、第１巻上げ機６２による支持ワイヤ５８の長さ調節によってジブ５２の角度αを調節可能としたので、ハブ前方の対象機器１０の位置に昇降用ワイヤ５６を適正に合わせることができる。また、ジブ５２の角度調節と昇降用ワイヤ５６の長さ調節とを併せて行うことで、対象機器１０を水平方向へ移動させることも可能となる。例えば、図５に示す風力発電機１において、対象機器（油圧ポンプ）１０は、回転軸Ｏ方向にハブ３側へ突出したトルクアーム１１ａを有しており、対象機器１０の取付け時、トルクアーム１１ａとハブ３が回転軸Ｏ方向において嵌合する構造となっている。そのため、対象機器１０をハブ３から取り外す際には、少なくともトルクアーム１１ａの長さ分、対象機器１０をハブ３から水平方向に移動させる必要がある。その際、対象機器１０を昇降用ワイヤ５６に吊った状態で、昇降用ワイヤ５６を巻き取りながら、支持ワイヤ５８を巻き下げてジブ５２の角度αを大きくする（すなわちジブ５２の延在方向を水平方向に近づける）ことによって、対象機器１０を同一高さで水平方向に移動させることができる。
【００４７】
上記風力発電機用のメンテナンス装置５０によれば、ジブ５２がハブ３に取り付けられているので、ジブ５２がナセル１８に取り付けられている場合に比べて、ジブ５２に作用する荷重を低減できる。すなわち、図６に示すように、昇降用ワイヤ５６に吊られた対象機器１０の重量による荷重Ｍは、滑車５４（図１参照）を介してジブ５２の先端部５２ａに加わる。このとき、ジブ５２は、ハブ３に取り付けられた基部５２ｂに対して先端部５２ａが前方且つ上方に位置する前傾姿勢となっているため、ジブ５２の先端部５２ａに作用する支軸５２ｃ回りのモーメントは、鉛直方向に対するジブ５２の傾斜角度に依存する。すなわち、本実施形態においてハブ３に取り付けられたジブ５２の先端部５２ａに作用する支軸５２ｃ回りのモーメントＭ１は、Ｍｓｉｎαで表される。これに対して、例えばナセル１８側に基部が取り付けられたジブ５２’の場合、その先端部に作用する支軸回りのモーメントＭ２は、Ｍｓｉｎα’で表される。その場合、ジブ５２の傾斜角度αはジブ５２’の傾斜角度α’より小さいため、ジブ５２の先端部５２ａに作用する支軸５２ｃ回りのモーメントＭ１は、ジブ５２’の先端部に作用する支軸回りのモーメントＭ２よりも小さくなる。よって、本実施形態に係るメンテナンス装置５０によれば、ジブ５２に要求される剛性等の構造上の条件を緩和でき、例えばジブ５２の軽量化や構造又は材料の条件緩和が図れる。
【００４８】
また、ジブ５２を支持するための支持ワイヤ５８がナセル１８側から延びているので、ジブ５２の延在方向に対する支持ワイヤ５８の角度βを大きくすることができ、支持ワイヤ５８に加わる張力が小さくてもジブ５２を所定角度に維持することが可能となる。よって、支持ワイヤ５８を細くできるとともに、支持ワイヤ５８を巻き上げ又は巻き下げるための動力源（例えば第１巻上げ機６２）を小型化できる。
このように、タワー２０より上方の制約されたスペース内において、ジブ５２、昇降用ワイヤ５６及び支持ワイヤ５８を上述のごとく効果的に配置することによって、ジブ５２へ作用する荷重を低減し、且つ、昇降用ワイヤ５６及び支持ワイヤ５８の動力源の小型化が達成できる。
【００４９】
一実施形態において、少なくとも一本のジブ５２は、前方から視たときに隣り合う２本のブレード２の間に配置される。この場合、ハブ３の外周面のうち、隣り合う２本のブレード２の間の領域が上方に位置する状態で、その領域にジブ５２が設置される。そして、ジブ５２は、隣り合う２本のブレード２の間を先端部５２ａが通過するように、回転軸Ｏを含む鉛直面内において回動自在に構成される。これにより、ジブ５２を支軸５２ｃ周りに回動させる際に、ジブ５２がブレード２と接触することを回避できる。よって、ジブ５２の回動範囲が広がり、メンテナンス装置５０の運用が容易になる。
【００５０】
図３及び図４に示す構成例では、風力発電機１のハブ３には、３本のブレード２（２Ａ〜２Ｃが放射状に取り付けられている。風力発電機１が停止した状態で、隣り合う２本のブレード２Ａ，２Ｂがハブ３の上部側（先端部が回転軸Ｏより上方）に位置し、２本のブレード２Ａ，２Ｂを除く１本のブレード２Ｃがハブ３の下部側（先端部が回転軸Ｏより下方）に位置している。そして、ジブ５２は、前記２本のブレード２Ａ，２Ｂの間に設けられ、前記１本のブレード２Ｃのハブ３からの延在方向とは逆向きに延びるように配置される。その際、ジブ５２は、前方から視たときに、隣り合う２本のブレード２Ａ，２Ｂの間においてブレード２Ｃの延在方向（翼軸線）Ｌに対して傾斜して配置される。すなわち、ジブ５２の延在方向Ｍと、ブレード２Ｃの延在方向Ｌとがなす角度θが０°以上である。例えば、前方から視たときに、１本のブレード２Ｃが下向きに延びるように位置する場合、隣り合う２本のブレード２Ａ，２Ｂの間に配置されるジブ５２は、上向きに延びるように配置され、且つ、１本のブレード２Ｃの延在方向Ｌと、ジブ５２の延在方向Ｍとが傾斜するようにジブ５２が配置される。このとき、ジブ５２は、ハブ３に対してブラケット５１を介して取り付けられてもよい。ブラケット５１はハブ３に装着されており、このブラケット５１に対してボルト５３によってジブ５２が取り付けられる。このとき、ボルト５３が支軸５２ｃとなるように構成されてもよい。また、ブラケット５１は、ハブ３に対して着脱自在に構成されてもよい。さらに、ブラケット５１の取付け面５１ａは、該ブラケット５１に取り付けられるジブ５２の延在方向Ｍの垂直面に対して傾斜している。通常、ブラケット５１の取付け面５１ａは、ブレード２Ｃの延在方向Ｌに対して概ね垂直であるため、ハブ３に装着されたブラケット５１にジブ５２を取り付けると、ジブ５２の延在方向Ｍは、ブレード２Ｃの延在方向Ｌに対して傾斜することとなる。なお、ブラケット５１の取付け面５１ａは曲面であってもよく、その場合、ロータ４の回転面内におけるブラケット５１の両端部を含む面が、ジブ５２の延在方向Ｍの垂直面に対して傾斜していればよい。
【００５１】
隣り合う２本のブレード２Ａ，２Ｂを除く１本のブレード２Ｃの延長線上に（すなわち、１本のブレード２Ｃのハブ３からの延在方向とは逆向きに延びるように）ジブ５２が配置される場合、ブレード２Ａ〜２ＣがＹ字状に位置したとき、ジブ５２によって吊られる対象機器１０が、ブレード２Ｃに接触してしまう可能性がある。そこで、上記構成のように、前方から視たときに、隣り合う２本のブレード２Ａ，２Ｂの間において１本のブレード２Ｃの延在方向Ｌに対してジブ５２の延在方向Ｍが傾斜して配置されることにより、ブレード２を避けて対象機器１０を昇降できる。この場合、対象機器１０の昇降時にジブ５２の延在方向Ｍが鉛直方向に沿うように、３本のブレード２Ａ〜２Ｃのアジマス角を調節してもよい。すなわち、ブレード２Ｃの延在方向Ｌが鉛直方向に対して角度θだけ傾斜するようなアジマス角とすることで、ハブ３に取り付けた状態のジブ５２を鉛直姿勢とすることができる。また、図３に示すようにブレード２にプリベントが設けられている場合、先端部２ａが沿った方向に対してブレード２Ｃを傾斜させてもよい。これにより、ブレード２Ｃと対象機器１０との干渉をより確実に回避できる。
【００５２】
一実施形態に係る風力発電機１は、図５に示すように、ナセル内クレーン７０を備えていてもよい。ナセル内クレーン７０は、先端部７０ａにワイヤ７２が取り付けられ、基部７０ｂがナセル１８内に軸支されている。ワイヤ７２には、機器を吊り下げるためのフック７４が設けられている。ナセル内クレーン７０は、図５の矢印Ｂ方向に伸縮自在に構成されてもよい。また、ナセル内クレーン７０は、基部７０ｂを中心として先端部７０ａが図５の矢印Ｃ方向に回動するように構成されてもよい。さらに、ナセル内クレーン７０は、ナセル１８に対して着脱自在であってもよく、その場合、使用時に、ナセルカバー１８ｂの上部を開放した状態で、ナセル内クレーン７０をナセル１８に設置する。例えば、ナセル内クレーン７０は、第２巻上げ機６０（図１参照）よりも小型の巻上げ機（不図示）を有しており、ナセル１８内に設置される比較的軽量（対象機器１０よりも軽量）な機器のナセル１８内における移動や、ナセル１８内とナセル１８外部との間の移動に用いられる。また、後述するように、ナセル内クレーン７０は、メンテナンス装置５０の設置時に、ジブ５２等を搬送する際にも用いることができる。
【００５３】
以下、図７を参照して、第１実施形態に係るメンテナンス方法について詳述する。ここで、図７（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。なお、以下の説明では、メンテナンスを目的として対象機器１０を取り外す手順を例示している。その際、風力発電機１は停止しており、３本のブレード２は全て取り付けられ、略Ｙ字状（図３及び図４参照）の姿勢で維持された状態となっている。また、メンテナンス装置５０は、複数のセクションに分割可能な構成となっており、設置時には、各セクションを順次吊上げて、ハブ３への取付け時に組み立てるようになっている。
【００５４】
まず、図７（ａ）に示すように、ジブ吊上ステップにおいて、ジブ５２をハブ３の高さまで吊り上げる。具体的に、ナセルカバー１８の蓋１８ｄをスライドしてナセルカバー１８の上部を開放し、開口１８ｅからナセル内クレーン７０をナセル１８内に設置する。そして、ナセル内クレーン７０によって、ナセル１８の側方からジブ５２の基部５２ｂ側のセクション５２Ａを吊り上げる。
次いで、図７（ｂ）に示すように、ジブ取付けステップにおいて、ジブ５２をハブ３に取り付ける。その際、ジブ５２は、回転軸Ｏを含む鉛直面内において支軸５２ｃ周りに回動自在となるように、ハブ３の外周面のうち上方領域に取り付けられる。さらに、図７（ｃ）に示すように、ジブ吊上ステップにてジブ５２の他のセクション５２Ｂをナセル内クレーン７０によって吊り上げた後、ジブ取付けステップにて他のセクション５２Ｂを、ハブ３に取り付けられたセクション５２Ａに組み付ける。このとき、最初にハブ３に取り付けたセクション５２Ａは、先端部側がナセル１８側に傾斜した姿勢とすることによって、ナセル１８側から組み付け作業を行うことができ、作業性を向上することができる。
【００５５】
図７（ｄ）に示すように、ジブ５２の取付けが完了したら、ワイヤ取付けステップにおいて、ジブ５２の先端部側がナセル１８側に傾斜した姿勢のまま、昇降用ワイヤ５６及び支持ワイヤ５８をジブ５２に取り付ける。なお、滑車５４は、ジブ５２の吊り上げ前にジブ５２に取り付けておいてもよいし、ワイヤ取付けステップでジブ５２に取り付けてもよい。
続いて、図７（ｅ）に示すように、姿勢移行ステップにおいて、滑車５４、昇降用ワイヤ５６及び支持ワイヤ５８が取り付けられたジブ５２を、ジブ５２の先端部が隣り合う２本のブレード２の間を通過するように、回転軸Ｏを含む鉛直面内においてジブ５２を回動させる。このとき、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータをジブ５２とハブ３との間に設置し、このアクチュエータを用いて後傾姿勢から前傾姿勢へジブ５２を回動させてもよい。
ジブ５２が前傾姿勢となるまで回動したら、角度調節ステップにおいて、支持ワイヤ５８の長さを調節することによって、ジブ５２を支軸周りに回動させてジブ５２を起倒させ、ジブ５２の角度を調節し、昇降用ワイヤ５６と対象機器１０の水平方向の位置合わせを行う。なお、角度調節ステップは、アクチュエータによって行ってもよい。
位置合わせ後、姿勢保持ステップにおいて、支持ワイヤ５８の長さを一定に保つことによって、所定の前傾姿勢でジブ５２の姿勢を保持する。
【００５６】
そして、図７（ｆ）に示すように、機器昇降ステップにおいて、対象機器１０を覆うフェアリングカバー３２を取り外した状態で、昇降用ワイヤ５６に対象機器１０を吊下げて、対象機器１０をハブ３より前方で吊り下ろす。機器昇降ステップでは、対象機器１０に設けられた吊り金具を介して昇降用ワイヤ５６に対象機器１０を吊下げてもよい。また、機器昇降ステップの前に、昇降用ワイヤ５６に吊下げるための吊り金具が設けられたケースを対象機器１０に取り付けておいてもよく、その場合、ケースに収容された状態の対象機器１０を昇降用ワイヤ５６によって昇降させる。なお、フェアリングカバー３２内に対象機器１０から漏出したオイルが溜まっている場合には、オイルを排出した後にフェアリングカバー３２を取り外し、対象機器１０を乾燥させた状態として昇降させてもよい。
【００５７】
上記風力発電機のメンテナンス方法によれば、ジブ５２がハブ３に取り付けられているので、ジブ５２がナセル１８に取り付けられている場合に比べて、ジブ５２に作用する荷重を低減できる。また、ジブ５２を支持するための支持ワイヤ５８がナセル１８側から延びているので、支持ワイヤ５８に加わる張力が小さくてもジブ５２を所定角度に維持することができる。よって、支持ワイヤ５８を細くできるとともに、支持ワイヤ５８を巻き上げ又は巻き下げるための駆動装置（例えば第１巻上げ機６２）を小型化できる。なお、上述の説明では、対象機器１０の吊り下ろし手順について説明したが、対象機器１０を吊り上げる際には、上記と同様にメンテナンス装置５０を設置した後、該メンテナンス装置５０によって対象機器１０を吊り上げればよい。
【００５８】
以下、本発明の第２実施形態及び第３実施形態について説明する。なお、第２実施形態及び第３実施形態が適用される風力発電機１の構成は第１実施形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
図８は、第２実施形態に係るメンテナンス装置８０の斜視図である。図９（ａ）〜（ｆ）は、第２実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。
第２実施形態において、図８に示すメンテナンス装置８０は、ジブ８２と、ジブ８２の先端部側に取り付けられた滑車８３ａ，８３ｂと、滑車８３ａ，８３ｂによって案内される昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂと、ジブ８２の先端部側に取り付けられる支持ワイヤ８６ａ，８６ｂと、を備える。このメンテナンス装置８０は、主として、ハブ３の前方において対象機器１０を昇降させるために用いられる。
【００６０】
第２実施形態において、ジブ８２は、風力発電機１が停止した状態で、ハブ３の外周面のうち上方に取り付けられる。具体的に、ジブ８２は、前方から視たときに、ハブ３から上向きに延びるブレード２の両側に先端部が位置するようにそれぞれ配置された２本の支柱部８２ａ，８２ｂと、２本の支柱部８２ａ，８２ｂ間に架設される補強ロッド部８２ｃとを含み、門型の形状を有している。また、ジブ８２は、分割可能な複数のセクションによって構成されてもよいし、一つのセクションによって構成されてもよい。補強ロッド部８２ｃは、図示されるように２本の支柱部８２ａ，８２ｂの先端部同士を連結するように取り付けられてもよいし、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの中間部同士あるいは基部同士を連結するように取り付けられてもよい。また、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの間に架設される補強ロッド部は２本以上であってもよい。その場合、少なくとも２本の補強ロッド部が交差するように、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの間に補強ロッド部が設けられてもよい。他の構成例として、補強ロッド部は、２本の支柱部８２ａ，８２ｂと、ハブ３とをそれぞれ連結するように設けられてもよい。２本の支柱部８２ａ，８２ｂの先端側には、それぞれ、滑車８３ａ，８３ｂが取り付けられる。各滑車８３ａ，８３ｂには、昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂが取り付けられ、これら２本の昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂによって対象機器１０を昇降させるようになっている。
このように、ジブ８２が２本の支柱部８２ａ，８２ｂ及び補強ロッド部８２ｃを含んで構成されることによって、安定して対象機器１０を昇降できるとともに、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの強度向上が図れる。
【００６１】
また、第１実施形態と同様に、ジブ８２は、各支柱部８２ａ，８２ｂの基部側に支軸を有しており、回転軸Ｏを含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように基部側がハブ３に取り付けられる。昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂは、それぞれ、一方の端部に対象機器１０を吊り下げるためのフックが取り付けられ、他方の端部は、ナセル１８内（図１参照）又はタワー２０内に設けられる第２巻上げ機６０（図１参照）に巻回されている。そして、第２巻上げ機６０によって昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂの長さが調節されるようになっている。支持ワイヤ８６ａ，８６ｂは、それぞれ、一方の端部が支柱部８２ａ，８２ｂの先端側に取り付けられ、他方の端部がナセル１８（図１参照）内又はタワー２０内に設けられる第１巻上げ機６２（図１参照）に巻回されている。そして、支持ワイヤ８６ａ，８６ｂは、対象機器１０のハブ３の前方における昇降時、前傾姿勢のジブ８２を支持するようになっている。
【００６２】
次に、第２実施形態に係るメンテナンス方法について説明する。なお、以下の説明では、メンテナンスを目的として対象機器１０を取り外す手順を例示している。その際、風力発電機１は停止しており、３本のブレード２は全て取り付けられ、略逆Ｙ字状の姿勢（一本のブレード２が鉛直上向きに延在する姿勢）で維持された状態となっている。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、ジブ吊上ステップにおいて、ジブ８２をハブ３の高さまで吊り上げる。具体的に、ハブ３の前方において、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの基部側をワイヤで吊り上げて、ジブ８２をハブ３の下方からハブ３の高さまで吊り上げる。
次いで、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの基部がハブ３まで到達したら、基部をハブ３に仮固定する。なお、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すメンテナンス装置８０及び風力発電機１を側面側から視た図である。
そして、図９（ｄ）に示すように、回転ステップにおいて、２本の支柱部８２ａ，８２ｂの基部が仮固定された状態で、ジブ８２をハブ３の回転方向に回転させる（図中、矢印Ｄ方向）。この回転の際にジブ８２がブレード２に当たらない様に、ブレード２を回避させておいてもよい。また、ジブ８２を回転させるためのターニング装置８８を用いてもよい。ターニング装置８８は、ハブ３の前方に設けられ、ジブ８２をハブの回転方向に回動させる構成を有している。例えば、ターニング装置８８は、予めハブ３の前方に一周のギヤを設けておき、ジブ８２の基部に仮固定された先端ギヤ付ターニングモータを回転させることで、ジブ８２をハブ３の下部からハブ３の上部へ移動させる。このようなターニング装置８８を用いれば、ジブ８２を適切な位置に容易に移動できる。
【００６４】
図９（ｅ）に示すように、ジブ８２の取付けが完了したら、ワイヤ取付けステップにおいて、昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂ及び支持ワイヤ８６ａ，８６ｂをジブ５２に取り付ける。なお、滑車８３ａ，８３ｂは、ジブ吊上げステップの前にジブ８２に取り付けておいてもよいし、ワイヤ取付けステップでジブ８２に取り付けてもよい。
続いて、角度調節ステップにおいて、支持ワイヤ８６ａ，８６ｂの長さを調節することによって、ジブ８２を支軸周りに回動させてジブ８２を起倒させ、ジブ８２の角度を調節し、昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂと対象機器１０の水平方向の位置合わせを行う。なお、角度調節ステップは、アクチュエータによって行ってもよい。
位置合わせ後、姿勢保持ステップにおいて、支持ワイヤ８６ａ，８６ｂの長さを一定に保つことによって、所定の前傾姿勢でジブ８２の姿勢を保持する。
そして、図９（ｆ）に示すように、昇降用ワイヤ８４ａ，８４ｂに対象機器１０を吊下げて、対象機器１０をハブ３より前方で吊り下ろす。なお、上述の説明では、対象機器１０の吊り下ろし手順について説明したが、対象機器１０を吊り上げる際には、上記と同様にメンテナンス装置８０を設置した後、該メンテナンス装置８０によって対象機器１０を吊り上げればよい。
【００６５】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係るメンテナンス方法における作業手順を示す図である。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すメンテナンス装置９０は、ジブ９２と、ジブ９２の先端部側に取り付けられた滑車９３ａ，９３ｂと、滑車９３ａ，９３ｂによって案内される昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂと、ジブ９２の先端部側に取り付けられる支持ワイヤ９６ａ，９６ｂと、を備える。このメンテナンス装置９０は、主として、ハブ３の前方において対象機器１０を昇降させるために用いられる。
【００６６】
第３実施形態において、ジブ９２は、風力発電機１が停止した状態で、ハブ３の外周面のうち上方に取り付けられる。具体的に、ジブ９２は、前方から視たときに、ハブ３から上向きに延びるブレード２の両側に先端部が位置するようにそれぞれ配置された２本の支柱部９２ａ，９２ｂを含む。各支柱部９２ａ，９２ｂは、支柱状構造を有していてもよいし、トラス構造を有していてもよい。これに加えて、ジブ９２は、２本の支柱部９２ａ，９２ｂと、ハブ３との間にそれぞれ架設される補強ロッド部（不図示）を含んでいてもよい。例えば、２本の支柱部９２ａ，９２ｂは、前方から視たとき、１本のブレード２を挟むように、それぞれが、隣り合う２本のブレード２の間に配置される。補強ロッド部が設けられる場合、補強ロッド部は２本の支柱部９２ａ，９２ｂのそれぞれに設けられてもよい。その場合、各支柱部９２ａ，９２ｂに各補強ロッド部の一端側が取り付けられ、ハブ３に各補強ロッド部の他端側が取り付けられる。このとき、各支柱部９２ａ，９２ｂの延在方向と各補強ロッド部の延在方向とが傾斜するように各補強ロッド部が設けられることにより、支柱部９２ａ，９２ｂの強度向上が図れる。他の構成例として、補強ロッド部は、２本の支柱部９２ａ，９２ｂの間に架設されるように設けられてもよい。その場合、２本の支柱部９２ａ，９２ｂの先端部同士を補強ロッド部で連結してもよいし、２本の支柱部９２ａ，９２ｂの中間部同士あるいは基部側同士を補強ロッド部で連結してもよい。このような構成によっても支柱部９２ａ，９２ｂの強度を向上できる。また、２本の支柱部９２ａ，９２ｂの間に架設される補強ロッド部は２本以上であってもよい。その場合、少なくとも２本の補強ロッド部が交差するように、２本の支柱部９２ａ，９２ｂの間に補強ロッド部が設けられてもよい。また、各支柱部９２ａ，９２ｂは、それぞれ、分割可能な複数のセクションによって構成されてもよいし、一つのセクションによって構成されてもよい。２本の支柱部９２ａ，９２ｂの先端側には、それぞれ、滑車９３ａ，９３ｂが取り付けられる。各滑車９３ａ，９３ｂには、昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂが取り付けられ、これら２本の昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂによって対象機器１０を昇降させるようになっている。このように、ジブ９２が２本の支柱部９２ａ，９２ｂを含んで構成されることによって、安定して対象機器１０を昇降できる。
【００６７】
また、第３実施形態に係るメンテナンス装置９０は、２本の支柱部９２ａ，９２ｂがハブ３から上向きに延びるブレード２の両側を通過するように、ナセル１８（図１参照）側とハブ３側との間で２本の支柱部９２ａ，９２ｂをスライド移動させるためのレール９８ａ，９８ｂをさらに備える。例えば、レール９８ａ，９８ｂは、上向きに延びる１本のブレード２を挟んでそれぞれが前後方向に延在するようにハブ３に配置される。これにより、ジブ９２の２本の支柱部９２ａ，９２ｂをナセル１８側から簡単にハブ３側へ移動することができる。さらに、ナセル１８側にてジブ９２を吊り上げることが可能となるため、ナセル１８に設置された常設クレーン（例えば図５に示すナセル内クレーン７０）を用いてジブ９２を吊り上げることもできる。
【００６８】
また、第１実施形態と同様に、ジブ９２は、各支柱部９２ａ，９２ｂの基部側に支軸を有しており、回転軸Ｏを含む鉛直面内において支軸周りに回動自在となるように基部側がハブ３に取り付けられる。昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂは、それぞれ、一方の端部に対象機器１０を吊り下げるためのフックが取り付けられ、他方の端部は、ナセル１８内（図１参照）又はタワー２０内に設けられる第２巻上げ機６０（図１参照）に巻回されている。そして、第２巻上げ機６０によって昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂの長さが調節されるようになっている。支持ワイヤ９６ａ，９６ｂは、それぞれ、一方の端部が支柱部９２ａ，９２ｂの先端側に取り付けられ、他方の端部がナセル１８（図１参照）内又はタワー２０内に設けられる第１巻上げ機６２（図１参照）に巻回されている。そして、支持ワイヤ９６ａ，９６ｂは、対象機器１０のハブ３の前方における昇降時、前傾姿勢のジブ９２を支持するようになっている。
【００６９】
次に、第３実施形態に係るメンテナンス方法について説明する。なお、以下の説明では、メンテナンスを目的として対象機器１０を取り外す手順を例示している。その際、風力発電機１は停止しており、３本のブレード２は全て取り付けられ、略逆Ｙ字状の姿勢（一本のブレード２が鉛直上向きに延在する姿勢）で維持された状態となっている。
【００７０】
まず、図１０（ａ）に示すように、２本のレール９８ａ，９８ｂをハブ３に設置する。２本のレール９８ａ，９８ｂは、上向きに延びる１本のブレード２を挟んで前後方向に延在するように設置される。
続いて、第１実施形態と同様に、ジブ吊上ステップにおいて、ナセル内クレーン７０（図７（ａ）参照）によって一本の支柱部９２ａをハブ３の高さまで吊り上げる。吊上げた支柱部９２ａには、ワイヤ取付けステップにおいて昇降用ワイヤ９４ａ及び支持ワイヤ９６ａが取り付けられる。なお、滑車９３ａは、ジブ吊上げステップの前に支柱部９２ａに取り付けておいてもよいし、ワイヤ取付けステップで支柱部９２ａに取り付けてもよい。そして、支柱部９２ａがレール９８ａ上に載置された状態で、支柱部９２ａをナセル１８側からハブ３側までスライド移動する。このとき、支持ワイヤ９６ａの長さを調節することによって、支柱部９２ａを前傾姿勢に移行していってもよい。具体的には、支柱部９２ａの基部側はレール９８ａから離れないようにレール９８ａ上をスライド移動させ、支柱部９２ａの先端部側は支持ワイヤ９６ａの張力によってレール９８ａから離間させ、徐々に先端部側を起こしていく。これにより、ハブ３側まで到達したとき、支柱部９２ａは前傾姿勢となる。そして、ジブ取付けステップにおいて、ハブ３に支柱部９２ａの基部を固定する。同様の手順により、他の一本の支柱部９２ｂも、ハブ３に対して前傾姿勢で取り付ける。
【００７１】
図９（ｃ）に示すように、ジブ８２の取付けが完了したら、角度調節ステップにおいて、支持ワイヤ９６ａ，９６ｂの長さを調節することによって、支柱部９２ａ，９２ｂを支軸周りに回動させて支柱部９２ａ，９２ｂを起倒させ、支柱部９２ａ，９２ｂの角度を調節し、昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂと対象機器１０の水平方向の位置合わせを行う。なお、角度調節ステップは、アクチュエータによって行ってもよい。
位置合わせ後、姿勢保持ステップにおいて、支持ワイヤ９６ａ，９６ｂの長さを一定に保つことによって、所定の前傾姿勢で支柱部９２ａ，９２ｂの姿勢を保持する。
そして、機器昇降ステップにおいて、昇降用ワイヤ９４ａ，９４ｂに対象機器１０を吊下げて、対象機器１０をハブ３より前方で吊り下ろす。なお、上述の説明では、対象機器１０の吊り下ろし手順について説明したが、対象機器１０を吊り上げる際には、上記と同様にメンテナンス装置９０を設置した後、該メンテナンス装置９０によって対象機器１０を吊り上げればよい。
【００７２】
以上説明したように、上述の実施形態に係るメンテナンス装置５０，８０，９０及びメンテナンス方法によれば、タワー２０より上方の制約されたスペース内において、ジブ５２，８２，９２、昇降用ワイヤ５６，８４ａ，８４ｂ，９４ａ，９４ｂ及び支持ワイヤ５８，８６ａ，８６ｂ，９６ａ，９６ｂを上述のごとく効果的に配置することによって、ジブ５２，８２，９２へ作用する荷重を低減し、且つ、昇降用ワイヤ５６，８４ａ，８４ｂ，９４ａ，９４ｂ及び支持ワイヤ５８，８６ａ，８６ｂ，９６ａ，９６ｂの動力源の小型化が達成できる。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１              風力発電機
２，２Ａ〜２Ｃ  ブレード
２ａ            先端部
３              ハブ
４              ロータ
６              支持軸
８              スピナー
１０            対象機器
１１            油圧ポンプ
１１ａ          トルクアーム
１２            油圧トランスミッション
１４            油圧ポンプ
１６            発電機
１８            ナセル
２０            タワー
２２            ヨー旋回座軸受
２３            ロータ部
２４            ステータ部
２５，２６      ポンプ軸受
２７            主軸受
２８            高圧油配管
２９            低圧油配管
３０            圧油生成機構
３２            フェアリングカバー
３４            サポート部
３６            ロータヘッドカバー
３８            支持部
５０，８０，９０    メンテナンス装置
５１            ブラケット
５２，８２，９２    ジブ
５４，８３ａ，８３ｂ，９３ａ，９３ｂ    滑車
５６，８４ａ，８４ｂ，９４ａ，９４ｂ    昇降用ワイヤ
５７            ワイヤ取付け部
５８，８６ａ，８６ｂ，９６ａ，９６ｂ    支持ワイヤ
６０            第２巻上げ機
６２            第１巻上げ機
７０            ナセル内クレーン
７２            ワイヤ
７４            フック
８２            ジブ
８２ａ，８２ｂ，９２ａ，９２ｂ    支柱部
８２ｃ          補強部
８８            ターニング装置
９８ａ，９８ｂ  レール
Ｏ              回転軸
【図１】
2015151989.tif 000003
【図２】
2015151989.tif 000004
【図３】
2015151989.tif 000005
【図４】
2015151989.tif 000006
【図５】
2015151989.tif 000007
【図６】
2015151989.tif 000008
【図７】
2015151989.tif 000009
【図８】
2015151989.tif 000010
【図９】
2015151989.tif 000011
【図１０】
2015151989.tif 000012