(57)【要約】【課題】ナセルの上架を大型クレーンを用いることなく行い、１００メートルを超える風力発電用タワーの建設を実現する。【解決手段】地上に配置したクレーンを用いて、ナセル上架構造物１０の設置に必要な資材、機材を吊り上げ、タワー１２の最上部に前記ナセル上架構造物を組み立て、ナセル上架構造物に設置した吊上台車１４から吊り治具１６を地上に降ろし、この吊治具１６にナセル５４を取り付け、吊上台車に設けた吊上装置によってナセル５４およびブレード６０を順次前記タワーの最上部のナセル上架構造物まで吊り上げる。吊り上げたナセル５４およびブレード６０をナセル上架構造物１０を利用して一体に組み立てる。ナセル上架構造物１０を解体し、資材、機材を前記クレーンを用いて地上に吊り降ろす。【選択図】図１
2008232071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーが完成した後に、前記タワーの最上部に発電機を収容したナセルを据え付ける上架方法であって、
地上に配置したクレーンを用いて、ナセル上架構造物の設置に必要な資材、機材を吊り上げ、前記タワーの最上部に前記ナセル上架構造物を組み立てる工程と、
前記ナセル上架構造物に設置した吊上装置から吊り治具を地上に降ろし、この吊治具に前記ナセルを取り付け、前記吊上装置によって前記ナセルおよびブレードを順次前記タワーの最上部のナセル上架構造物まで吊り上げる工程と、
前記吊り上げたナセルおよびブレードを前記ナセル上架構造物を利用して一体に組み立てる工程と、
前記ナセル上架構造物を解体し、資材、機材を前記クレーンを用いて地上に吊り降ろす工程と、
を含むことを特徴とする風力発電用タワーのナセル上架方法。
【請求項２】
前記ナセル上架構造物には、前後、左右方向に走行可能な台車を設置し、前記吊上装置を前記台車上に搭載することを特徴とする請求項１に記載の風力発電用タワーのナセル上架方法。
【請求項３】
前記ナセルは、予め複数の編成モジュールに分割し、これらの編成モジュールを順次吊り上げ、前記ナセル上架構造物で組み立てることを特徴とする請求項１に記載の風力発電用タワーのナセル上架方法。
【請求項４】
前記ブレードの上架は、ロータヘッドとブレードとを地上で一体に組み立て、前記ナセル上架構造物上の前記吊上装置で吊り上げる際に、補助クレーンでブレードを吊ることを特徴とする風力発電用タワーのナセル上架方法。
【請求項５】
タワーが完成した後に、前記タワーの最上部に発電機を収容したナセルおよびブレードを据え付けるために前記タワーの最上部に設置されるナセル上架装置であって、
前記タワーの最上部に設置されるナセル上架構造物と、
前記ナセル上架構造物の上を移動可能に設置され、吊り上げた前記ナセル、ブレードを搬送する吊上台車と、
前記吊上台車に設置され、前記ナセル、ブレードを地上から吊り上げる吊上装置と、
前記吊上装置からワイヤーを介して吊り下げられ、前記ナセル、ブレード、資材、機器等を吊るための吊り治具と、
前記吊上台車を前記ナセル上架構造物上で横移動させる横動駆動装置と、
を具備したことを特徴とする風力発電用タワーのナセル上架装置。
【請求項６】
前記上架構造物は、前記吊上台車が走行する横架フレームを有し、この横架フレームの下には、前記吊上治具で吊ったナセル、ブレードを取り込める空間が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の風力発電用タワーのナセル上架装置。
【請求項７】
前記吊上装置は、油圧式の吊上ジャッキおよび前記吊上ジャッキを制御する油圧システムからなることを特徴とする請求項５に記載の風力発電用タワーのナセル上架装置。
【請求項８】
前記横動駆動装置は、前記油圧システムを吊上ジャッキと共用する油圧式の横移動ジャッキからなることを特徴とする請求項５に記載の風力発電用タワーのナセル上架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電用タワーのナセル上架方法および装置に係り、特に、クレーンを使わずにナセルやブレードをタワーの最上部に上架する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油代替エネルギー供給システムとして、風力発電システムが注目されている。風力発電システムでは、開発コストに見合う発電量を確保するためには、良好な風況にあるロケーションを選定するとともに、発電設備を大型化することが必要とされる。最近では、７０〜８０ｍもの高さをもつ風力発電用タワーが建設されるようになってきている。
【０００３】
この種の大型風力発電用タワーの建設では、大型クレーンを使用して、タワー基部からタワーのモジュールを順次積み上げていき、最後に、ナセルおよびブレードを大型クレーンで吊り上げ、風車発電機をタワー最上部に取り付けている。
【０００４】
また、大型風力発電用タワーを建設する従来技術として、特許文献１は、大型クレーンを用いる替わりにクライミングクレーンを用いる工法を開示している。
【特許文献１】特開平１０−２０５４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の風力発電用タワーでは、タワーが高くなるにしたがって、クレーンの能力が問題となる。すなわち、タワーのモジュールやナセル、ブレードを吊り上げるクレーンには、より大きな能力が要求される。特に、ナセルは何１０トン、大型のものになると６０トンもの重さがあるため、タワーの最上部にナセルを上架するには、大型のクレーンが必要となり、莫大な費用がかかる。
【０００６】
しかも、近年のように、風力発電用タワーの高さが８０メートル近くにもなると、クレーンの能力の限界に近づき、それ以上の高さにナセルを上架することが困難になってきている。このため、現状の技術では、１００メートルの高さをもつ風力発電用タワーの建設では、クレーンの能力不足のため、重量のあるナセルを上架することができないことが大きな障害になっている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、ナセルの上架にクレーンを用いることなく行え、１００メートルを超える風力発電用タワーの建設の実現に寄与する風力発電用タワーのナセル上架方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、タワーが完成した後に、前記タワーの最上部に発電機を収容したナセルを据え付ける上架方法であって、地上に配置したクレーンを用いて、ナセル上架構造物の設置に必要な資材、機材を吊り上げ、前記タワーの最上部に前記ナセル上架構造物を組み立てる工程と、前記ナセル上架構造物に設置した吊上装置から吊り治具を地上に降ろし、この吊治具に前記ナセルを取り付け、前記吊上装置によって前記ナセルおよびブレードを順次前記タワーの最上部のナセル上架構造物まで吊り上げる工程と、前記吊り上げたナセルおよびブレードを前記ナセル上架構造物を利用して一体に組み立てる工程と、前記ナセル上架構造物を解体し、資材、機材を前記クレーンを用いて地上に吊り降ろす工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、タワーが完成した後に、前記タワーの最上部に発電機を収容したナセルおよびブレードを据え付けるために前記タワーの最上部に設置されるナセル上架装置であって、前記タワーの最上部に設置されるナセル上架構造物と、前記ナセル上架構造物の上を移動可能に設置され、吊り上げた前記ナセル、ブレードを搬送する吊上台車と、前記吊上台車に設置され、前記ナセル、ブレードを地上から吊り上げる吊上装置と、前記吊上装置からワイヤーを介して吊り下げられ、前記ナセル、ブレード、資材、機器等を吊るための吊り治具と、前記吊上台車を前記ナセル上架構造物上で横移動させる横動駆動装置と、を具備したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１００メートル以上の高さをもつ風力発電用タワーの建設であっても、従来のようにクレーンの能力不足という制約を受けずに、重量のあるナセルやブレードを比較的簡素な設備で上架することを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による風力発電用タワーのナセル上架方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、本発明の一実施形態によるナセル上架装置を示す正面図である。図２は、図１のナセル上架装置１０が設置された風力発電用タワーを示す。
【００１２】
施工の順序としては、風力発電用タワー１２を完成した後、風力発電用タワー１２の最上部に資材を吊り上げてナセル上架装置１０を組み立てる。そして、ナセル上架装置１０を使って、図中１点鎖線で示すようにナセル５４とブレード（図１ではロータヘッド６２が図示されている）を吊り上げ、風車発電機を組み立る。
【００１３】
図１において、ナセル上架装置１０は、風力発電用タワー１２の最上部に組み立てられるトラス構造の上架構造物を本体としている。この上架構造物には、吊上台車１４が設置されている。この吊上台車１４からは、ナセルやブレードを吊るための吊り治具１６が吊り下げられる。
【００１４】
まず、ナセル上架装置１０の上架構造物について説明する。  
図１において、参照番号１７は、風力発電用タワー１２の最上部を示す。この最上部１７には、上架構造物を設置するためのブラケット１８が取り付けられている。このブラケット１８には、ベース梁１９が固定される。上架構造物を構成する主要な部材には、横架フレーム２０がある。この横架フレーム２０は、ベース梁１９に基端部が連結されている複数本の支柱によって水平に支持されている。支柱には、斜め支柱２１、垂直支柱２２等がある。
【００１５】
図３は、横架フレーム２０の平面図である。  
横架フレーム２０は、四方を枠組みした長方形フレーム構造を有しており、長手方向には歩廊２３が設けられている。また、フレーム２０には吊上台車１４を案内する走行レール２４が長手方向に敷設されている。
【００１６】
図４は、上部構造物の右側面図である。この図４に示すように、横架フレーム２０を斜め支柱２１と垂直支柱２２を組み合わせて支持することにより、横架フレーム２０の下は、ナセルを引き込み収容することが可能なように大きく空間が形成されている。
【００１７】
次に、横架フレーム２０に設置される吊上台車１４について説明する。  
図１において、吊上台車１４は、コロ軸受２５により荷重を支持され、吊上台車１４は、このコロ軸受２５（商品名チルタンク）のコロが走行レール２４を転動しながら走行することができる。
【００１８】
この吊上台車１４には、吊上治具１６にナセル５４やブレードを吊り込み、この吊上治具１６を吊り上げるための吊上装置を構成する油圧式の吊上ジャッキ２６が設けられている。  
この実施形態では、吊上装置を構成する吊上ジャッキ２６は、吊上台車１４上で４カ所に設置されており、各吊上ジャッキ２６からは、ストランド２７が垂下されて、吊上治具１６を４点で支持するようになっている。吊上台車１４には、油圧ジャッキに圧油を送る油圧ポンプユニット２８が設置されている。この油圧ポンプユニット２８は、油圧タンク、油圧操作部等を備えており、油圧ジャッキ２６を制御する油圧システムそのものが吊上台車１４上に搭載されている。
【００１９】
このような吊上台車１４を横架フレーム２０上でその長手方向に横移動させる駆動装置として、横移動用ジャッキ３０が２台設けられている。この横移動用ジャッキ３０は、走行レール２４にそって吊上台車１４とともに移動しながら吊上台車１４を横移動させるジャッキで、この種の重量物の横移動に用いられる公知の横行ジャッキである。なお、油圧ポンプユニット２８は、横移動用ジャッキ３０にも圧油を供給し、この油圧ポンプユニット２８は、吊上ジャッキ２６と横移動用ジャッキ３０で共用するようになっている。
【００２０】
以下、風車発電機を据え付けるまでの一連の工程を順序を追って説明する。
【００２１】
まず、図５は、風力発電用タワー１２を組み立てる工程を示す。最初に脚部５０を建造しておき、タワーを構成する各モジュール５１を一段ずつクレーン５２で吊って積み上げていく。各モジュール５１の接合部はボルト接合になっている。
【００２２】
次に、図６は、風力発電用タワー１２が完成した後のナセル上架装置の組み立て工程を示す。  
ナセル上架装置１０は、風力発電用タワー１２の建設に使ったクレーン５２を用いて、ナセル上架装置１０を構成する上架構造物の組み立てに必要な資材、機材を吊り上げ、図６に示すように、タワーの最上部に設置される。このナセル上架装置１０の組み立てでは、一つ一つの資材、機材は、重量物ではないので、クレーン５２には、ブームは高くなるが、能力的には特別のものでなくても対応することが可能である。
【００２３】
図７は、ナセルを組み立てる工程を示す。この実施形態では、図７に示すように、ナセル５４は、３つの編成モジュール５４ａ、５４ｂ、５４ｃに分割されたものを、ナセル上架装置１０を使って吊り上げることになる。
【００２４】
図７では、ナセル編成モジュール５４ａをタワーの最上部に吊り上げた後、ナセル編成モジュール５４ｂを吊り込んだ吊上治具１６を途中まで吊り上げている状態が示されている。
【００２５】
ナセル編成モジュール５４ａ、５４ｂ、５４ｃを吊り上げる場合、吊上台車１４は、横架フレーム２０の後端にある。吊上台車１４は、この位置に停止した状態で、吊上ジャッキ２６が作動して、吊上治具１６に吊り込んだナセル編成モジュール５４ｂをゆっくりと吊り上げていく。
【００２６】
次に、図８は、ナセル編成モジュール５４ｂをタワーの最上部まで吊り上げた状態を示す。走行台車１４は、ナセル編成モジュール５４ｂを吊ったまま、図８において、横移動用ジャッキ３０が作動して右行し、このナセル編成モジュール５４ｂを、据付済みのナセル編成モジュール５４ａの上まで移動し、吊ったまま組み立て作業が行われる。組み立てる過程でのナセル編成モジュール５４ｂの位置の調整や、位置決めは、横移動用ジャッキ３０と、吊上ジャッキ２６を操作しながら行えばよい。
【００２７】
その後、残りのナセル編成モジュール５４ｃを吊り上げるため、走行台車１４は再び横架フレーム２０上を後端まで左行する。以後は、同様に吊上、組み立てが行われる。
【００２８】
次に、図９、図１０は、ブレードの吊上工程を示す。３枚のブレード６０は、ロータヘッド６２に取り付けた状態のまま、一度に吊り上げられる。
【００２９】
ブレード６０を吊り上げる位置は、ナセルを吊り上げる位置と異なり、横架フレーム２０の前端となる。走行台車１４は、横架フレーム２０の前端まで移動し、この位置から、吊上治具１６を地上まで降下する。
【００３０】
図９に示すように、ブレード６０を地上から吊り上げ始める初期段階では、補助クレーン６６で１枚のブレードを支えておくようにする。この補助クレーン６６は、補助的に支えるだけであるので、小型のクレーンで十分対応できる。なお、各ブレード６０には、揺れを防止するための控えワイヤー６７で規制しておく。
【００３１】
図１０は、ロータヘッド６２付きのブレード６０を走行台車１４の吊上ジャッキ２６で吊り上げた状態を示す。  
最終的には、図１０で１点鎖線で示すロータヘッド６２の位置まで、ブレード６０を引き上げて、既に据え付けてあるナセル５４に取り付けることになる。
【００３２】
こうして、ナセル上架装置１０を利用して、従来のように大型のクレーンを用いることなく、ナセル５４およびブレード６０を吊り上げて一体に組み立てることができる。この場合、１００メートル以上の高さをもつ風力発電用タワーの建設であっても、従来のようにクレーンの能力不足という制約を受けないため、重量のあるナセルやブレードを比較的簡素な設備で上架することが可能となる。
【００３３】
最後に、ナセル上架装置１０を解体し、資材、機材を図５で用いたクレーン５２により地上に吊り降ろす。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による風力発電用タワーのナセル上架装置を示す正面図。
【図２】同ナセル上架装置が設置された風力発電用タワーの正面図。
【図３】本発明の一実施形態による風力発電用タワーのナセル上架装置を示す平面図。
【図４】本発明の一実施形態による風力発電用タワーのナセル上架装置を示す右側面図。
【図５】風力発電用タワーをクレーンで積み上げる工程の説明図。
【図６】ナセル上架装置を風力発電用タワーの最上部に設置する工程の説明図。
【図７】ナセル上架装置によりナセルの編成モジュールを吊り上げる工程の説明図。
【図８】ナセル上架装置によりナセルの編成モジュールを組み立てる工程の説明図。
【図９】ナセル上架装置によりブレードを地上から吊り上げる工程の説明図。
【図１０】ナセル上架装置によりブレードを風力発電用タワーの最上部まで吊り上げる工程の説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ナセル上架装置
１２  風力発電用タワー
１４  吊上台車
１６  吊り治具
１７  タワー最上部
１９  ベース梁
２０  横架フレーム
２１  斜め支柱
２２  垂直支柱
２６  吊上ジャッキ
２８  油圧ポンプユニット
３０  横移動用ジャッキ
５４  ナセル
６０  ブレード
６２  ロータヘッド
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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