JP2015078642A

JP2015078642A - 風車用の機器昇降装置及びその設置方法

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Publication number: JP2015078642A
Application number: JP2013216089A
Authority: JP
Inventors: 智裕沼尻; Tomohiro Numajiri; 義弘藤岡; Yoshihiro Fujioka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23
Also published as: EP2865891B1; EP2865891A1

Abstract

【課題】ナセルの小型化、軽量化を図りながら大型の機器も搬送し得る風車用の機器昇降装置及びその設置方法を提供する。【解決手段】風車のタワーの上端に取り付けられたナセル内に設置される機器を昇降するための風車用の機器昇降装置は、前記機器を吊るためのワイヤと、前記ワイヤを案内するための少なくとも一つの滑車を含む滑車部と、ナセル内部空間に着脱自在に設置され、前記滑車部を支持するためのアーム部と、タワー内部空間に設置され、前記ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための第１巻取り機とを含み、前記ナセル内部空間と前記タワー内部空間との間を連通する第１開口を通過可能なように前記アーム部が複数のセクションに分割可能に構成されており、前記ワイヤが、前記第１開口を介して前記ナセル内部空間の前記アーム部と前記タワー内部空間の前記第１巻取り機との間に延在する。【選択図】図１

Description

本開示は、風車用の機器昇降装置及びその設置方法に関する。

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、一般的に、ハブに複数のブレードが取り付けられたロータと、ロータと共に回転するメインシャフトとを有している。そして、ブレードが風を受けることでロータが回転し、その回転エネルギーがメインシャフトを介して発電機に入力され、発電するようになっている。

通常、ロータ及びメインシャフトは、地上又は洋上に立設されたタワーの上端に設けられたナセルに回転自在に支持される。このナセルの内部空間には各種の機器が設置される。風車の施工時、保守時あるいは解体時等において、ナセル内部空間に設置される機器やこれらの機器の保守等に用いられる器具を搬送する際には、一般的にクレーンやウィンチ等の昇降装置を用いて、高所に位置するナセル内部空間とタワー下部との間で昇降させる方法が採られている。例えば、特許文献１〜３には、ナセルに取り付けられた昇降装置を用いて機器を昇降させる方法が開示されている。

ところで、風車は、発電効率向上の観点から大型化が進んでおり、タワーに作用する荷重はますます増加する傾向にある。そのため、タワーの上端に設けられるナセルの小型化、軽量化が求められている。一方、風車の大型化に伴い、ナセルの内部空間に設置される機器（例えば発電機やドライブトレイン等）の重量増加が避けられない。通常、ナセルの内部空間には、ナセル内部空間における機器の搬送を目的として、常設の昇降装置（ウィンチやクレーン等）が設置されることが多い。しかし、大重量の機器を搬送するための定格荷重が大きい大型の昇降装置をナセル内部空間に設置した場合、ナセル軽量化を阻害してしまう。そこで、特許文献１には、タワーの内部空間に巻取り機を設置した構成が開示されており、この構成によってナセルの軽量化が図れるものと考えられる。

欧州特許出願公開第１１０１９３４号明細書欧州特許出願公開第１６７７００７号明細書

しかしながら、ナセルの小型化、軽量化を図ろうとした場合、限られたナセル内部空間内に、大型の機器も搬送可能な昇降装置を設置するスペースを常時確保しておくことは困難であった。
この点、特許文献１及び２には、ナセルの天井を開放してスペースを確保した上でクレーンを設置するようにした構成が開示されているが、クレーン設置のためにナセルの天井を開放する作業は風車が大型化する程大掛かりとなり、また悪天候時には作業が中断されてしまうという問題もあった。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、ナセルの小型化及び軽量化を図りながら大型の機器も搬送し得る風車用の機器昇降装置及びその設置方法を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係る風車用の機器昇降装置は、
風車のタワーの上端に取り付けられたナセル内に設置される機器を昇降するための風車用の機器昇降装置であって、
前記機器を吊るためのワイヤと、
前記ワイヤを案内するための少なくとも一つの滑車を含む滑車部と、
ナセル内部空間に着脱自在に設置され、前記滑車部を支持するためのアーム部と、
タワー内部空間に設置され、前記ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための第１巻取り機とを含み、
前記ナセル内部空間と前記タワー内部空間との間を連通する第１開口を通過可能なように前記アーム部が複数のセクションに分割可能に構成されており、
前記ワイヤが、前記第１開口を介して前記ナセル内部空間の前記アーム部と前記タワー内部空間の前記第１巻取り機との間に延在することを特徴とする。

上記風車用の機器昇降装置によれば、アーム部がナセルに着脱自在に取り付けられる構成となっているため、風車の施工時、保守時あるいは解体時等に必要に応じて風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に取り付けることができる。したがって、風車運転時には機器昇降装置を取り外しておくこともでき、ナセル内部空間の有効利用が図れる。また、上記風車用の機器昇降装置は、ナセルの軽量化を目的として、機器を昇降させるための第１巻取り機をタワー内部空間に設置している。そして、ナセル内部空間とタワー内部空間との間を連通する第１開口を介して、ナセル内部空間のアーム部とタワー内部空間の第１巻取り機との間にワイヤを延在させている。さらに、この第１開口を通過可能なようにアーム部が複数のセクションに分割可能に構成されている。これにより、長尺なアーム部であっても複数のセクションに分割して第１開口を搬送することが可能となる。そのため、風車の外部を通らずにナセル内部空間とタワー内部空間との間で風車用の機器昇降装置の各部品を搬送することができ、悪天候時においても風車用の機器昇降装置の取り付け又は取り外しを行うことが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記第１開口は、前記風車のメインシャフトの少なくとも一方の側方に設けられた開口である。
これにより、第１開口を介して風車用の機器昇降装置の各部品を搬送する際に、各部品とメインシャフトとの干渉を防止できる。また、一般的に、メインシャフトは回転部材であるためその周囲にスペースを設けて配置されることが多く、このスペースを利用すれば、第１開口を介したタワー内部空間とナセル内部空間との間における風車用の機器昇降装置の各部品の搬送を円滑に行うことができる。

幾つかの実施形態において、前記滑車部又は前記複数のセクションは、前記ナセルの内部空間に設置され前記機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置によって、前記第１開口を介して前記タワー内部空間から前記ナセル内部空間へ搬入可能に構成される。
このように、風車の機器昇降装置の各部品（滑車部、ブラケット部又は複数のセクション）をナセル内部空間とタワー内部空間との間で搬送するための搬送装置として、機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置を用いる構成としたので、ナセルの重量増加及び大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態に係る風車用の機器昇降装置は、前記ナセルに対して前記アーム部を支持するための少なくとも２つのブラケットをさらに備え、前記少なくとも２つのブラケットは、前記タワーの上端に取り付けられたナセル台板に直接又は間接的に取り付けられる。
このように、少なくとも２つのブラケットによってアーム部を支持するようにしたので、風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に安定して固定できる。また、一般的にナセル台板は構造的に高強度に形成されるため、このナセル台板に少なくとも２つのブラケットを取り付けることによって、重量の大きい機器であっても安定した搬送が可能となる。

一実施形態において、前記少なくとも２つのブラケットは、前記ナセル台板若しくは該ナセル台板に接続されたナセルフレーム、又は、前記風車のメインシャフトを軸支する主軸受のハウジングに取り付けられる。
これにより、風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に安定して固定できるとともに、風車用の機器昇降装置によって重量の大きい機器であっても安定した搬送が可能となる。

幾つかの実施形態において、前記ナセル内部空間は、前記風車のメインシャフトの両側にそれぞれ位置する第１領域と第２領域とを含み、前記第１開口は、前記ナセル内部空間のうち前記第１領域内において前記メインシャフトの側方に位置し、前記アーム部は、前記メインシャフトを軸支する主軸受のハウジングに支持され、前記ハウジングから前記第２領域内の前記機器の設置場所に向かって延びており、前記ワイヤは、前記第１領域内の前記第１開口から、前記ハウジング及び前記メインシャフトを跨ぐように前記機器の前記設置場所に向かって前記アーム部に沿って延在している。
これにより、風車用の機器昇降装置を構造的に高強度な主軸受のハウジングに取り付けることができるとともに、第１開口から機器の設置場所に向けてワイヤを直線上に延在させることもでき、ワイヤの緩みや荷重の偏りの発生を抑制できる。

一実施形態では、前記第１領域内の前記機器及び前記第２領域内の前記機器の両方に対応可能なように、前記アーム部及び前記滑車部は前記メインシャフトの中心軸を通る平面に対して対称に設置可能に構成される。
これにより、メインシャフトの中心軸を通る平面に対して両サイドに設置される機器の何れについても、一台の風車用の機器昇降装置で搬送することが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記アーム部の先端は、前記機器昇降装置によって前記機器を前記ナセル内部空間とナセル外部空間との間で移動させるために前記ナセルの底面に形成された第２開口の上方に位置する。
これにより、第２開口を介して、ナセル内部空間とナセル外部空間との間で、機器を円滑に吊り上げ又は吊り下ろすことが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記滑車部は、前記第１開口の上方に位置し、前記巻取り機から前記ワイヤを前記ナセル内部空間に引き込む第１滑車と、前記機器の設置場所の上方に位置し、前記機器を前記ワイヤで吊下げる吊り点となる第２滑車と、前記第１滑車及び前記第２滑車の間に配置される第３滑車とを含む。
このように、第１巻取り機からワイヤをナセル内部空間に引き込む第１滑車を第１開口の上方に設け、且つ、機器をワイヤで吊下げる吊り点となる第２滑車を機器の設置場所の上方に設けることで、ワイヤがナセル底面（第１開口の周縁）や他の機器に接触することを防止できる。また、第１滑車と第２滑車の間に第３滑車を設けることで、第１滑車と第２滑車の間でワイヤを円滑に導くことができる。

幾つかの実施形態において、前記滑車部は、前記アームに軸支された固定滑車と、前記ワイヤによって支持された動滑車とを含み、前記ナセル内部空間に設置された前記滑車部まで前記ワイヤを引き込むためのワイヤ引き込み機構をさらに備え、前記ワイヤ引き込み機構は、前記ナセル内部空間に設けられる第２巻取り機と、前記ワイヤの端部に接続され、前記第２巻取り機によって巻き上げられる補助ワイヤと、前記補助ワイヤによる前記ワイヤの引き込み時に前記動滑車を固定するための仮固定部材とを含む。
上記構成のワイヤ引き込み機構を用いれば、例えば、次の手順で滑車部にワイヤを取り付けることができる。まず、仮固定部材によって動滑車を固定した状態で、ワイヤが接続された補助ワイヤを第２巻取り機によって巻き上げる。そして、ワイヤ端部がその固定部位まで到達したら、ワイヤ端部を固定部位に固定した後、仮固定部材を取り外す。こうして、固定滑車と動滑車を含む滑車部にワイヤが取り付けられる。
このように、上記構成のワイヤ引き込み機構を設けることで、タワー内部空間に設置された第１巻取り機からナセル内部空間に設置された動滑車まで、限られた空間内でワイヤを容易に引き上げることができる。

幾つかの実施形態において、前記風車は、前記ナセルの底面に形成された第２開口の上方の第１空間に位置するときに第１機器を支持するように構成された支持フレームを備え、前記支持フレームは、前記第１空間から少なくとも水平方向に移動して前記第１空間とは異なる第２空間に退避可能に構成され、前記アーム部は、前記支持フレームが前記第２空間に退避した状態で、前記支持フレームと前記第１機器との干渉を防ぎながら前記第１空間及び前記第２開口を介して前記ナセル内部空間とナセル外部空間との間で前記第１機器を搬送可能に構成される。
第１機器を支持するように構成された支持フレームが、第２開口の上方の第１空間から第２空間へ退避可能に構成されている。この第２空間は、水平方向に第１空間からずれた位置に設けられている。そして、アーム部は、支持フレームが第１空間から第２空間に退避した状態で、第１空間及び第２開口を介してナセル内部空間とナセル外部空間との間で第１機器を搬送するようになっている。これにより、第１機器が支持フレームと干渉することなく第１機器を吊り上げ又は吊り下ろすことができる。

本発明の少なくとも一実施形態に係る風車用の機器昇降装置の設置方法は、
風車のタワーの上端に取り付けられたナセル内に設置される機器を昇降するための風車用の機器昇降装置の設置方法であって、
前記機器昇降装置が、前記機器を吊るためのワイヤと、前記ワイヤを案内するためのアーム部と、前記ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための第１巻取り機とを含み、
タワー内部空間とナセル内部空間とを連通する第１開口を介して、前記アーム部が前記第１開口より小さく分割された複数のセクションを前記ナセル内部空間に搬入する搬入ステップと、
前記搬入ステップで搬入された前記複数のセクションを用いて前記ナセル内部空間で前記アーム部を組み立てる組立ステップと、
前記組立ステップで前記アーム部を組み立てた後に、前記タワー内部空間に設置された前記第１巻取り機から前記ナセル内部空間に設置された前記アーム部に前記第１開口を介して前記ワイヤを引き込むワイヤ引き込みステップとを備えることを特徴とする。

上記風車用の機器昇降装置の設置方法によれば、風車の施工時、保守時あるいは解体時等に必要に応じて風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に設置することができる。また、風車の外部を通らずにナセル内部空間とタワー内部空間との間で風車用の機器昇降装置の各部品を搬送することができ、悪天候時においても風車用の機器昇降装置の取り付け又は取り外しを行うことが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記搬入ステップでは、前記ナセルの内部空間に設置され前記機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置によって、前記滑車部又は前記複数のセクションを、前記第１開口を介して前記タワー内部空間から前記ナセル内部空間へ搬入する。
このように、風車の機器昇降装置の各部品（滑車部又は複数のセクション）をナセル内部空間とタワー内部空間との間で搬送するための搬送装置として、機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置を用いるようにしたので、ナセルの重量増加及び大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態において、前記滑車部は、前記アーム部に軸支された固定滑車と、前記ワイヤによって支持された動滑車とを含み、前記ワイヤ引き込みステップでは、前記動滑車を仮固定部材によって固定した後、前記ワイヤの端部に接続された補助ワイヤを前記ナセル内部空間に設けられた第２巻取り機で巻き上げることによって前記ワイヤを前記滑車部まで引き上げて前記ワイヤの前記端部を前記ナセル側に固定した後、前記仮固定部材を前記動滑車から取り外す。
これにより、タワー内部空間に設置された第１巻取り機からナセル内部空間に設置された動滑車まで、限られた空間内でワイヤを容易に引き上げることができる。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、風車の施工時、保守時あるいは解体時等に必要に応じて風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に取り付けることができ、ナセル内部空間の有効利用が図れる。また、風車の外部を通らずにナセル内部空間とタワー内部空間との間で風車用の機器昇降装置の各部品を搬送することができ、悪天候時においても風車用の機器昇降装置の取り付け又は取り外しを行うことが可能となる。

一実施形態に係る風車の全体構成の概略を示す図である。一実施形態に係る風車に取り付けられた機器昇降装置の構成例を示す斜視図である。一実施形態に係る機器昇降装置の構成例を示す平面図である。図３のＡ方向から視た機器昇降装置の側面図である。機器昇降装置の設置方法を示す図で、各セクションをナセル内へ搬入する状態を示す図である。機器昇降装置の設置方法の一例を示す図で、各セクションを組み立てる状態を示す図である。機器昇降装置の設置方法の一例を示す図で、ワイヤを引き込む状態を状態を示す図である。機器昇降装置の設置方法の一例を示す図で、機器昇降装置が設置された状態を示す図である。機器昇降装置を用いた機器昇降方法の一例を説明する図である。一実施形態に係る支持フレームの構成例（機器設置時）を示す斜視図である。一実施形態に係る支持フレームの構成例（退避時）を示す斜視図である。

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。

以下、本発明の実施形態に係る風車及び風車用の機器昇降装置について述べた後、風車用の機器昇降装置の設置方法について説明する。

図１は、一実施形態に係る風車の全体構成の概略を示す図である。図２は一実施形態に係る風車に取り付けられた機器昇降装置の構成例を示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、風車１は、少なくとも一本のブレード２及びハブ４で構成されるロータ３と、ハブ４に連結されるメインシャフト６と、電力を生成する発電機１６と、メインシャフト６の回転エネルギーを発電機１６に伝えるドライブトレイン１１と、メインシャフト６を含む種々の機器を収容するナセル２０と、ナセル２０が取り付けられるタワー１８とを備える。

幾つかの実施形態において、ナセル２０は、ナセル台板２１と、ナセル台板２１に取り付けられたナセルフレーム２２と、ナセル内部空間２４を形成するように設けられたナセルカバー２３とを含む。本明細書では、ナセルカバー２３によって外部空間から仕切られたナセルカバー２３の内側の空間をナセル内部空間２４と呼ぶ。また本実施形態では、ナセル内部空間２４においてメインシャフト６の軸方向にハブ４に近い側を前方、ハブ４から遠い側を後方と呼ぶ。ナセルフレーム２２は、ナセル台板２１の後方の端部に接続され、メインシャフト６の軸方向に沿って延在するように設けられている。ナセルフレーム２２は、メインシャフト６を挟んで互いに平行に２本設けられていてもよい。なお、本実施形態では、一部のナセルフレーム２２のみを例示しており、ナセルフレームの他の部分は省略しているが、ナセルフレームの他の部分は、ナセル２０内の各種機器を載置するためのプレートやナセルカバー２３を支持するように設けられていてもよい。
タワー１８は、陸上又は洋上に設けられた基礎に立設される。本明細書では、タワー１８の外壁の内部をタワー内部空間１９と呼ぶ。タワー１８の上端には、ヨー旋回輪軸受１７を介してナセル台板２１が取り付けられてもよい。メインシャフト６は、前方軸受７及び後方軸受８を含む一対の主軸受を介してナセル２０に取り付けられてもよい。前方軸受７はハブ４に近い側に位置し、後方軸受８はハブ４から遠い側に位置する。前方軸受７のハウジング９及び後方軸受８のハウジング１０は、それぞれ、ナセル台板２１によって支持されてもよい。

また、ナセル台板２１には、ナセル内部空間２４とタワー内部空間１９との間を連通するように、ヨー旋回輪軸受１７の内側に第１開口２９が設けられている。第１開口２９は、風車１のメインシャフト６の少なくとも一方の側方に設けられている。幾つかの実施形態では、風車１のメインシャフト６の両側にそれぞれ第１開口２９が設けられる。他の実施形態では、風車１のメインシャフト６の片側から他側にかけてメインシャフト６の軸方向に直交する方向（軸直交方向）に連続的に延在する１個の第１開口２９が設けられる。なお、図３に示す例示的な実施形態では、１個の第１開口２９が、メインシャフト６の片側から他側に軸直交方向に延在している。
さらに、ナセルカバー２３の底面には、ナセル内部空間２４とナセル外部空間とを連通するように第２開口２５が設けられている。第２開口２５は、後述する機器昇降装置３０によって搬送される機器の下方に設けられていてもよい。例えば、図２では、後述する油圧モータ１４の下方に第２開口２５が設けられている。第２開口２５は、ナセル内部空間２４をナセル外部空間から隔離して略気密状態に保持可能なように、蓋２３ａによって開閉可能に構成されてもよい。

一実施形態において、ドライブトレイン１１は、メインシャフト６に取り付けられた油圧ポンプ１２と、高圧油ライン１３及び低圧油ライン１５を介して油圧ポンプ１２に接続される油圧モータ１４とを含んで構成される。油圧ポンプ１２は、トルクアーム（ポンプ支持部）２６を介してナセル台板２１に支持される。トルクアーム２６は油圧ポンプ１２の振動やトルクを吸収するように構成されている。また、油圧ポンプ１２は、メインシャフト６によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成する。油圧ポンプ１２の出口は、高圧油ライン１３を介して油圧モータ１４の入口に接続されている。油圧モータ１４は、支持フレーム２７，２８（図２参照）を介してナセルフレーム２２に支持される。

上記ドライブトレイン１１において、油圧ポンプ１２で生成された圧油は高圧油ライン１３を介して油圧モータ１４に供給され、この圧油によって油圧モータ１４が駆動される。油圧モータ１４で仕事をした後の低圧の作動油は、油圧モータ１４の出口と油圧ポンプ１２の入口との間に設けられた低圧油ライン１５を経由して、油圧ポンプ１２に再び戻される。また、油圧モータ１４の出力軸は発電機１６のメインシャフト６に接続されており、油圧モータ１４の回転が発電機１６に入力されるようになっている。油圧ポンプ１２、油圧モータ１４及び発電機１６の個数は特に限定されず、それぞれ、少なくとも一つあればよい。
なお、図１では油圧トランスミッションを用いた場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、ギヤ式の増速機を介してメインシャフト６のトルクを発電機１２に伝える構成のドライブトレインを採用してもよい。また、ドライブトレイン８を設けずに、メインシャフト６と発電機１２とを直結させた構成であってもよい。

ナセル内部空間２４には、ナセル内部空間２４における機器の搬送を目的として、常設昇降装置４０が設けられていてもよい。常設昇降装置４０は、後述する機器昇降装置３０よりも定格荷重が小さい。一例として、図１に示す常設昇降装置４０は、ナセル内部空間２４の上部に設けられたレール４３と、レール４３に沿って水平面内を移動可能に構成された第２巻取り機４１と、第２巻取り機４１によって巻き上げ又は巻き下げられるワイヤ４２とを有する。ワイヤ４２の先端には、機器を吊下げるためのフックが取り付けられていてもよい。例えば、レール４３は、ナセル２０の天井の縁に沿って配置されるナセルフレームによって形成されていてもよい。なお、図１に示す例示的な実施形態では、常設昇降装置４０として常時設置される昇降装置を例示したが、機器昇降装置３０よりも定格荷重が小さい昇降装置であれば着脱自在な昇降装置であってもよい。また、図１に示す例示的な実施形態には、第２巻取り機４１がレール４３に沿って走行するタイプの常設昇降装置４０を示したが、このタイプとは異なる常設昇降装置４０が設けられていてもよい。例えば、ナセル台板２１やナセルフレーム等に取り付けられるクレーン又はウィンチであってもよい。

ここで、上述の図１及び図２に加えて図３及び図４を参照して、本実施形態に係る機器昇降装置３０について説明する。なお、図３は一実施形態に係る機器昇降装置の構成例を示す平面図である。図４は図３のＡ方向から視た機器昇降装置の側面図である。

幾つかの実施形態において、機器昇降装置３０は、タワー内部空間１９に設置される第１巻取り機３１と、ナセル内部空間２４に設置される機器を吊るためのワイヤ３２と、ナセル内部空間２４に設置されるアーム部３３、ブラケット部３４及び滑車部３５とを有する。

以下、機器昇降装置３０を構成する各部品の構成例を詳細に説明する。
図１に示すように、第１巻取り機３１は、ワイヤ３２を巻き上げ又は巻き下げる構成となっており、例えば、ワイヤ３２が巻き取られる回転ドラムと、回転ドラムを回転させる動力源としてのモータとを含む。この第１巻取り機３１は、タワー内部空間１９であればどこに設置されてもよい。
ワイヤ３２は、第１開口２９を介してナセル内部空間２４のアーム部３３とタワー内部空間１９の第１巻取り機３１との間に延在する。
図２乃至図４に示すように、アーム部３３は、滑車部３４をナセル２０に支持する構成となっている。また、アーム部３３は、第１開口２９を通過可能なように複数のセクションに分割されている。図２乃至図４では、一例としてアーム部３３が、ハウジング１０に取り付けられる第１アーム３３ａと、第１アーム３３ａに隣接してハウジング１０に取り付けられる第２アーム３３ｂと、トルクアーム２６に取り付けられる第３アーム３３ｃと、第２アーム３３ｂ及び第３アーム３３ｃに接続される第４アーム３３ｄとに分割された構成を示している。
アーム部３３は、ブラケット部３４を介してナセル２０に取り付けられる。ブラケット部３４を設けることで、アーム部３３をナセル２０に対して着脱可能に構成することができる。図２乃至図４では、一例としてブラケット部３４は、第１アーム３３ａをハウジング１０に取り付けるための第１ブラケット３４ａと、第２アーム３３ｂをハウジング１０に取り付けるための第２ブラケット３４ｂと、第３アーム３３ｃをトルクアーム２６に取り付けるための第３ブラケット３４ｃとを含む。ブラケット部３４は、主軸受１０又はトルクアーム２６に対してボルト固定され、アーム部３３はブラケット部３４に対してフランジを介してボルト固定されてもよい。なお、第２アーム３３ｂ及び第３アーム３３ｃと、第４アーム３３ｄとの接続もフランジを介したボルト固定であってもよい。このように、少なくとも２つ（図３及び図４では３つ）のブラケット３３ａ〜３３ｃによってアーム部３３の各セクションを支持することによって、機器昇降装置３０をナセル内部空間２４に安定して立設できる。また、ナセル台板２１に直接又は間接的（図３では主軸受１０、トルクアーム２６）にブラケット部３４を取り付けることによって、重量の大きい機器であっても安定した搬送が可能となる。なお、他の実施形態では、ブラケット部３４を介さずに、アーム部３３をナセル２０（例えばナセル台板２１、トルクアーム２６又はナセルフレーム２２）に直接取り付ける。

滑車部３５は、アーム部３３に支持され、ワイヤ３２を案内するように構成されている。図２乃至図４において、一例として滑車部３５は、アーム部３３に軸支された定滑車である第１滑車３５ａ、第２滑車３５ｂ及び第３滑車３５ｃと、ワイヤ３２に支持される動滑車である第４滑車３５ｄとを含む。第１滑車３５ａは、第１開口２９の上方に位置し、第１巻取り機３１からナセル内部空間２４へワイヤ３２を引き込むように構成される。第１滑車３５ａは第１アーム３３ａに軸支されてもよい。第２滑車３５ｂは、機器の設置場所、すなわち第２開口２５の上方に位置し、機器（例えば油圧モータ１４）をワイヤ３２で吊下げる吊り点となる。第２滑車３５ｂは第４アーム３３ｄに軸支されてもよい。第３滑車３５ｃは、第１滑車３５ａ及び第２滑車３５ｂの間に配置される。第３滑車３５ｃは第２アーム３５ｂに軸支されてもよい。第４滑車３５ｄは、第２滑車３５ｂと機器を吊下げるためのフック３７との間に配置される。このような滑車部３５によれば、第１滑車３５ａ及び第２滑車３５ｂによってワイヤ３２がナセル底面（第１開口２９又は第２開口２５の周縁）や他の機器に接触することを防止できるとともに、第１滑車３５ａと第２滑車３５ｂの間で第２滑車３５ｃによってワイヤ３２を円滑に導くことができる。さらに、より低い定格荷重の第１巻取り機３１を採用可能なように、第２滑車（定滑車）３５ｂ及び第４滑車（動滑車）３５ｄは、それぞれ、滑車が２つ隣接して配置された２連滑車としてもよい。

上記機器昇降装置３０によれば、ブラケット部３４によってアーム部３３がナセル２０に着脱自在に取り付けられる構成となっているため、風車１の施工時、保守時あるいは解体時等に必要に応じて機器昇降装置３０をナセル内部空間２４に取り付けることができる。したがって、風車運転時には機器昇降装置３０を取り外しておくこともでき、ナセル内部空間２４の有効利用が図れる。また、上記機器昇降装置３０は、ナセル２０の軽量化を目的として、機器を昇降させるための第１巻取り機３１をタワー内部空間２４に設置している。そして、ナセル内部空間２４とタワー内部空間１９との間を連通する第１開口２９を介して、ナセル内部空間２４のアーム部３３とタワー内部空間１９の第１巻取り機３１との間にワイヤ３２を延在させている。さらに、この第１開口２９を通過可能なようにアーム部３３が複数のセクション（第１アーム３３ａ、第２アーム３３ｂ、第３アーム３３ｃ、第４アーム３３ｄ）に分割可能に構成されている。これにより、長尺なアーム部３３であっても複数のセクションに分割して第１開口２９を搬送することが可能となる。そのため、風車１の外部を通らずにナセル内部空間２４とタワー内部空間１９との間で機器昇降装置３０の各部品を搬送することができ、悪天候時においても機器昇降装置３０の取り付け又は取り外しを行うことが可能となる。

一実施形態では、アーム部３３の各セクション、ブラケット部３４及び滑車部３５は、常設昇降装置４０によって、第１開口２９を介してタワー内部空間１９からナセル内部空間２４へ搬入可能に構成される。これにより、ナセル２０の重量増加及び大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図３に示すように、メインシャフト６の少なくとも一方の側方に設けられた第１開口６を介して機器昇降装置３０の各部品の搬送を行うようにしてもよく、これにより各部品とメインシャフト６との干渉を防止できる。
一実施形態では、図３に示すように、ナセル内部空間２４のうちメインシャフト６の一方の側に第１領域２４ａが位置し、第１領域２４ａ内に第１開口２９が設けられる。また、ナセル内部空間２４のうちメインシャフト６の他方の側に第２領域２４ｂが位置し、搬送対象である機器の設置場所、すなわち第２開口２５が位置する。この場合、第２アーム３３ｂは第２ブラケット３４ｂによってハウジング１０に支持され、第４アーム３３ｄはハウジング１０からナセル内部空間２４のうちメインシャフト６の一方の側に位置する第２領域内の機器の設置場所に向かって延びるように第２アーム３３ｂに接続される。そして、ワイヤ３２は、第１領域２４ａ内の第１開口２９から、ハウジング１０及びメインシャフト６を跨ぐように機器の設置場所に向かって第２アーム３３ｂ及び第４アーム３３ｄに沿って延在する。
このような構成とすることにより、機器昇降装置１を構造的に高強度な主軸受のハウジング１０に取り付けることができるとともに、第１開口２９から機器の設置場所に向けてワイヤ３２を直線上に延在させることもでき、ワイヤ３２の緩みや荷重の偏りの発生を抑制できる。
なお、アーム部３３は、第１領域２４ａの第１開口２９の上方に位置する第１滑車３５ａと、第２両機２４ｂの第２開口２５の上方に位置する第３滑車３５ｃとの間においてメインシャフト６の軸方向に交差する方向に延在するように、ナセル２０に対して不動に固定されてもよい。他の実施形態では、アーム部３３の先端（フック３７が設けられる部位）がナセル内部空間２４において移動するように旋回可能に構成される。

また、第１領域２４ａ内の機器及び第２領域２４ｂ内の機器の両方に対応可能なように、アーム部３３及び滑車部３５はメインシャフト６の中心軸Ｌを通る鉛直平面に対して対称に設置可能に構成されてもよい。具体的に、図３では第１領域２４ａに第１アーム３３ａ及び第１滑車３５ａが配置され、第２領域２４ｂに第２アーム３３ｂ、第３アーム３３ｃ及び第４アーム３３ｄと、第２滑車３５ｂ、第３滑車３５ｃ及び第４滑車３５ｄが配置された構成となっている。ここで、第２領域２４ｂの機器を搬送した後、第１領域２４ａの機器も搬送する場合には、ブラケット部を全て取り外して、設置されていた領域とは異なる領域の対称位置（中心軸Ｌを通る鉛直平面に対する対称位置）に付け替える。すなわち、第２領域２４ｂに第１アーム３３ａ及び第１滑車３５ａが配置され、第１領域２４ａに第２アーム３３ｂ、第３アーム３３ｃ及び第４アーム３３ｄと、第２滑車３５ｂ、第３滑車３５ｃ及び第４滑車３５ｄが配置されることとなる。このような構成とすることにより、メインシャフト６の中心軸Ｌを通る平面に対して両サイドに設置される機器を一台の機器昇降装置３０で順次搬送することが可能となる。

次に、図５Ａ〜図５Ｄを参照して、一実施形態に係る機器昇降装置の設置方法について詳述する。なお、図５Ａは各セクションをナセル内へ搬入する状態を示す図で、図５Ｂは各セクションを組み立てる状態を示す図で、図５Ｃは機器昇降装置の設置方法の一例を示す図で、ワイヤを引き込む状態を示す図で、図５Ｄは機器昇降装置の設置方法の一例を示す図で、機器昇降装置が設置された状態を示す図である。

幾つかの実施形態では、図５Ａに示すように、タワー内部空間１９には機器昇降装置３０を構成する各部品が設置されている。これらの部品は、第１開口２９を通過可能な程度に分解されている。例えば、アーム部３３は、第１アーム３３ａ、第２アーム３３ｂ、第３アーム３３ｃ及び第４アーム３３ｄに分解されている。搬送ステップにおいて、常設昇降装置４０を用いて、各部品を第１開口２９を介してタワー内部空間１９からナセル内部空間２４に搬入する。搬入された部品は、ナセル内部空間２４内の空きスペースに一時保管しておく。次いで、図５Ｂに示す組立ステップにおいて、搬入ステップで搬入された各部品をナセル２０に取り付ける。例えば、第１アーム３３ａを第１ブラケット３４ａによってハウジング１０にボルト固定し、第２アーム３３ｂを第２ブラケット３４ｂによってハウジング１０にボルト固定し、第３アーム３３ｃを第３ブラケット３４ｃによってトルクアーム２６にボルト固定し、さらに第２アーム３３ｂ及び第３アーム３３ｃに第４アーム３３ｄをボルト固定する。

そして、図５Ｃに示すワイヤ引き込みステップにおいて、タワー内部空間１９に設置された第１巻取り機３１からナセル内部空間２４に設置されたアーム部３３及び滑車部３４に第１開口２９を介してワイヤ３２を引き込む。ワイヤ引き込みステップでは、機器昇降装置３０の設置時に第１巻取り機３１から滑車部３５までワイヤ３２を引き込むためのワイヤ引き込み機構４５を用いてもよい。例えば、ワイヤ引き込み機構４５は、ナセル内部空間２４に設けられる第２巻取り機４１と、ワイヤ３２の端部に接続され、第２巻取り機４１によって巻き上げられる補助ワイヤ４６と、補助ワイヤ４６によるワイヤ３２の引き込み時に第４滑車（動滑車）３５ｄを固定するための仮固定部材４７とを含む。仮固定部材４７は、固定部位（例えば第４アーム３３ｄ）に対して第４滑車３５ｄを固定するものである。図５Ｃに示す例示的な実施形態では、第４滑車３５ｄと固定部位とを接続する長尺なプレートで構成される。なお、ここでは一例として第２巻取り機４１として常設昇降装置４０の巻取り機を用いているが、これとは別に設けられたワイヤ引き込み用の巻取り機を用いてもよい。ワイヤ引き込み機構４５は、仮固定部材４７によって第４滑車３５ｄを固定した状態で、接続部４８においてワイヤ３２が接続された補助ワイヤ４６を第２巻取り機４１によって巻き上げる。ワイヤ３２の端部が固定部位（例えば第４アーム３３ｄ）まで到達したら、図５Ｄに示すようにワイヤ３２の端部を固定部位に固定した後、仮固定部材４７を取り外す。これにより、タワー内部空間１９に設置された第１巻取り機３１からナセル内部空間２４に設置された第４滑車３５ｄまで、限られた空間内でワイヤ３２を容易に引き上げることができる。

ここで、上述のようにして設置された機器昇降装置３０を用いた機器昇降方法を補足的に説明する。図６は機器昇降装置を用いた機器昇降方法の一例を説明する図であり、油圧モータ１４を吊り下ろす場合を示している。図７Ａは一実施形態に係る支持フレームの構成例（機器設置時）を示す斜視図で、図７Ｂは一実施形態に係る支持フレームの構成例（退避時）を示す斜視図である。
図６に示すように、まず、搬送対象である油圧モータ１４の下部に設けられたナセルカバー２３の蓋２３ａを開ける。次いで、第４滑車３３ｄに取り付けられたフック３７に油圧モータ１４を吊下げ、第１巻取り機３１を駆動して油圧モータ１４を浮かせる。このとき、油圧モータ１４は、油圧モータ１４が載置された機器台５０ごと持ち上げてもよい。油圧モータ１４を浮かせた状態で、油圧モータ１４とその下方の第２開口２５との間に位置する他の機器を移動させる。例えば、油圧モータ１４をナセル２０側に支持するための支持フレーム２７，２８を移動させる。

図７Ａ及び図７Ｂには、メインシャフト６の軸方向において異なる位置にそれぞれ設けられた一対の支持フレーム２７，２８を有する構成を例示している。支持フレーム２７，２８は、ナセルフレーム２２に対して回動自在又はスライド自在に取り付けられ、第２開口２５の上方の第１空間に位置するときに油圧モータ１４（機器台５０）をナセルフレーム２２側に支持するように構成されている。なお、機器台５０は、通常時、油圧モータ１４が載置された状態で支持フレーム２７，２８に支持されている。また、図７Ａに示すように、支持フレーム２７，２８は第２開口２５の上方の第１空間に位置するときに油圧モータ１４を支持するように構成されている。支持フレーム２７，２８は、ナセルフレーム２２に対して一端側のみが取り付けられた片持ち状に設けられてもよい。また、支持フレーム２７，２８は、第１空間に位置するとき、水平面内においてメインシャフト６の軸方向に対して略垂直（すなわちナセル２０の幅方向）となるように設けられている。さらにまた、図７Ｂに示すように、支持フレーム２７，２８は、第１空間から少なくとも水平方向に移動して第１空間とは異なる第２空間に退避可能に構成されている。例えば、前方の支持フレーム２７は回動することによって第１空間から第２空間に退避可能となっている。この場合、支持フレーム２７を回動するための回動軸がナセルフレーム２２に取り付けられていてもよい。なお、支持フレーム２７の回動後又は回動前に支持フレーム２７をスライドさせてもよく、２つ以上の動きによって第１空間から第２空間に退避してもよい。後方の支持フレーム２８はスライドすることによって第１空間から第２空間に退避可能となっている。例えば、ナセルフレーム２２から水平面内において略垂直方向に延出する他のナセルフレーム５２が設けられている場合、支持フレーム２８のスライドを案内するための溝５３をナセルフレーム５２に設けておいてもよい。そして、アーム部３３は、支持フレーム２７，２８が第１空間から第２空間に退避した状態で、第１空間及び第２開口を介してナセル内部空間２４とナセル外部空間との間で油圧モータ１４を搬送する。これにより、油圧モータ１４等の搬送機器が支持フレーム２７，２８と干渉することなく油圧モータ１４を吊り上げ又は吊り下ろすことができる。

以上説明したように、上述の実施形態によれば、風車の施工時、保守時あるいは解体時等に必要に応じて風車用の機器昇降装置をナセル内部空間に取り付けることができ、ナセル内部空間の有効利用が図れる。また、風車の外部を通らずにナセル内部空間とタワー内部空間との間で風車用の機器昇降装置の各部品を搬送することができ、悪天候時においても風車用の機器昇降装置の取り付け又は取り外しを行うことが可能となる。

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。

１風車
２ブレード
３ロータ
４ハブ
５ハブカバー
６メインシャフト
７前方軸受
８後方軸受
９，１０ハウジング
１１ドライブトレイン
１２油圧ポンプ
１３高圧油ライン
１４油圧モータ
１５低圧油ライン
１６発電機
１７ヨー旋回輪
１８タワー
１９タワー内部空間
２０ナセル
２１ナセル台板
２２ナセルフレーム
２３ナセルカバー
２３ａ蓋
２４ナセル内部空間
２５第２開口
２６トルクアーム
２７，２８支持フレーム
２９第１開口
３０機器昇降装置
３１第１巻取り機
３２ワイヤ
３３アーム部
３３ａ第１アーム
３３ｂ第２アーム
３３ｃ第３アーム
３３ｄ第４アーム
３４ブラケット部
３４ａ第１ブラケット
３４ｂ第２ブラケット
３４ｃ第３ブラケット
３５滑車部
３５ａ第１滑車（定滑車）
３５ｂ第２滑車（定滑車）
３５ｃ第３滑車（定滑車）
３５ｄ第４滑車（動滑車）
３７フック
４０常設昇降装置
４１第２巻取り機
４２ワイヤ
４３レール
４５ワイヤ引き込み機構
４６補助ワイヤ
４７仮固定部材
４８ワイヤ接続部

Claims

風車のタワーの上端に取り付けられたナセル内に設置される機器を昇降するための風車用の機器昇降装置であって、
前記機器を吊るためのワイヤと、
前記ワイヤを案内するための少なくとも一つの滑車を含む滑車部と、
ナセル内部空間に着脱自在に設置され、前記滑車部を支持するためのアーム部と、
タワー内部空間に設置され、前記ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための第１巻取り機とを含み、
前記ナセル内部空間と前記タワー内部空間との間を連通する第１開口を通過可能なように前記アーム部が複数のセクションに分割可能に構成されており、
前記ワイヤが、前記第１開口を介して前記ナセル内部空間の前記アーム部と前記タワー内部空間の前記第１巻取り機との間に延在することを特徴とする風車用の機器昇降装置。
前記第１開口は、前記風車のメインシャフトの少なくとも一方の側方に設けられた開口であることを特徴とする請求項１に記載の風車用の機器昇降装置。
前記滑車部又は前記複数のセクションは、前記ナセルの内部空間に設置され前記機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置によって、前記第１開口を介して前記タワー内部空間から前記ナセル内部空間へ搬入可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風車用の機器昇降装置。
前記ナセルに対して前記アーム部を支持するための少なくとも２つのブラケットをさらに備え、
前記少なくとも２つのブラケットは、前記タワーの上端に取り付けられたナセル台板に直接又は間接的に取り付けられる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車用の機器昇降装置。
前記少なくとも２つのブラケットは、前記ナセル台板若しくは該ナセル台板に接続されたナセルフレーム、又は、前記風車のメインシャフトを軸支する主軸受のハウジングに取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の風車用の機器昇降装置。
前記ナセル内部空間は、前記風車のメインシャフトの両側にそれぞれ位置する第１領域と第２領域とを含み、
前記第１開口は、前記ナセル内部空間のうち前記第１領域内において前記メインシャフトの側方に位置し、
前記アーム部は、前記メインシャフトを軸支する主軸受のハウジングに支持され、前記ハウジングから前記第２領域内の前記機器の設置場所に向かって延びており、
前記ワイヤは、前記第１領域内の前記第１開口から、前記ハウジング及び前記メインシャフトを跨ぐように前記機器の前記設置場所に向かって前記アーム部に沿って延在していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風車用の機器昇降装置。
前記第１領域内の前記機器及び前記第２領域内の前記機器の両方に対応可能なように、前記アーム部及び前記滑車部は前記メインシャフトの中心軸を通る平面に対して対称に設置可能に構成されたことを特徴とする請求項６に記載の風車用の機器昇降装置。
前記アーム部の先端は、前記機器昇降装置によって前記機器を前記ナセル内部空間とナセル外部空間との間で移動させるために前記ナセルの底面に形成された第２開口の上方に位置することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車用の機器昇降装置。
前記滑車部は、
前記第１開口の上方に位置し、前記第１巻取り機から前記ワイヤを前記ナセル内部空間に引き込む第１滑車と、
前記機器の設置場所の上方に位置し、前記機器を前記ワイヤで吊下げる吊り点となる第２滑車と、
前記第１滑車及び前記第２滑車の間に配置される第３滑車と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風車用の機器昇降装置。
前記滑車部は、前記アームに軸支された固定滑車と、前記ワイヤによって支持された動滑車とを含み、
前記ナセル内部空間に設置された前記滑車部まで前記ワイヤを引き込むためのワイヤ引き込み機構をさらに備え、
前記ワイヤ引き込み機構は、前記ナセル内部空間に設けられる第２巻取り機と、前記ワイヤの端部に接続され、前記第２巻取り機によって巻き上げられる補助ワイヤと、前記補助ワイヤによる前記ワイヤの引き込み時に前記動滑車を固定するための仮固定部材とを含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車用の機器昇降装置。
前記風車は、前記ナセルの底面に形成された第２開口の上方の第１空間に位置するときに第１機器を支持するように構成された支持フレームを備え、
前記支持フレームは、前記第１空間から少なくとも水平方向に移動して前記第１空間とは異なる第２空間に退避可能に構成され、
前記アーム部は、前記支持フレームが前記第２空間に退避した状態で、前記支持フレームと前記第１機器との干渉を防ぎながら前記第１空間及び前記第２開口を介して前記ナセル内部空間とナセル外部空間との間で前記第１機器を搬送可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風車用の機器昇降装置。
風車のタワーの上端に取り付けられたナセル内に設置される機器を昇降するための風車用の機器昇降装置の設置方法であって、
前記機器昇降装置が、前記機器を吊るためのワイヤと、前記ワイヤを案内するためのアーム部と、前記ワイヤを巻き上げ又は巻き下げるための第１巻取り機とを含み、
タワー内部空間とナセル内部空間とを連通する第１開口を介して、前記アーム部が前記第１開口より小さく分割された複数のセクションを前記ナセル内部空間に搬入する搬入ステップと、
前記搬入ステップで搬入された前記複数のセクションを用いて前記ナセル内部空間で前記アーム部を組み立てる組立ステップと、
前記組立ステップで前記アーム部を組み立てた後に、前記タワー内部空間に設置された前記第１巻取り機から前記ナセル内部空間に設置された前記アーム部に前記第１開口を介して前記ワイヤを引き込むワイヤ引き込みステップとを備えることを特徴とする風車用の機器昇降装置の設置方法。
前記搬入ステップでは、前記ナセルの内部空間に設置され前記機器昇降装置よりも定格荷重が小さい昇降装置によって、前記滑車部又は前記複数のセクションを、前記第１開口を介して前記タワー内部空間から前記ナセル内部空間へ搬入することを特徴とする請求項１２に記載の風車用の機器昇降装置の設置方法。
前記滑車部は、前記アーム部に軸支された固定滑車と、前記ワイヤによって支持された動滑車とを含み、
前記ワイヤ引き込みステップでは、前記動滑車を仮固定部材によって固定した後、前記ワイヤの端部に接続された補助ワイヤを前記ナセル内部空間に設けられた第２巻取り機で巻き上げることによって前記ワイヤを前記滑車部まで引き上げて前記ワイヤの前記端部を前記ナセル側に固定した後、前記仮固定部材を前記動滑車から取り外すことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の風車用の機器昇降装置の設置方法。