JP4210540B2

JP4210540B2 - Windmill and wind power generator with easy blade maintenance

Info

Publication number: JP4210540B2
Application number: JP2003088150A
Authority: JP
Inventors: 裕岡崎; 淳平山; 純夫斉藤; 健一佐藤; 智関塚
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004293455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車に関し、特に、ブレードのメンテナンスを容易にした風車及び風力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風車は、風の強い気象的に厳しい場所に設置され、紫外線や落雷にさらされながら長期間使用される。このような状況にありながら、風車のブレードは高所に設置されるため、そのメンテナンス（点検及び補修を言う。以下、同じ。）には、大型クレーンや高所作業車が必要となり、これらの作業は容易ではない。特に、近年は風車が大型化しており、使用されるクレーン等も大型化してきており、その困難さは顕著になってきている。
【０００３】
ブレードと同様に高所に設置される航空障害灯では、タワー内の航空障害灯取り付け位置付近に設けたウィンチを用いて、地上からロープで引き上げ、そのままタワー壁の取り付け位置に設けた穴に挿入して固定することにより、修理取り付けを容易にする方法が、提案されている。（特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２７９８０２号公報（図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブレードは航空障害灯とは異なり、重量も重く、且つ、長さも長いので、ロープで簡単に引き上げたり、下ろしたりすることはできない。そこで、本発明は、ブレードのメンテナンスが容易な風車を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る風車は、例えば図１に示すように、柱状のタワー１１と、タワー１１の頂部に取り付けられたナセル２１と、ナセル２１の水平端に回転可能に取り付けられたハブ３１と、鉛直軸に対して傾斜した面内を回転するように、ハブ３１に取り付けられたブレード３２と、ブレード３２の面に沿って昇降可能なゴンドラ４５を備えている。
このように構成すると、ブレードに沿ってゴンドラが昇降するので、ゴンドラに乗った作業者によりブレードのメンテナンスを容易に行うことができる。
【０００７】
さらに、請求項１に記載の発明に係る風車は、例えば図３に示すように、ゴンドラ５５が、タワー１１に沿って固定されたレール５２と、レール５２上を移動する走行機５３と、走行機５３に付設された腕５４により支持されている。
このように構成すると、走行機がレール上を移動することにより、ゴンドラは昇降し、腕により支持されたゴンドラは腕の長さを変えることによりブレードに沿って昇降するので、作業者は安定した状態でメンテナンスを行うことができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る風力発電装置は、例えば図８に示すように、請求項１に記載の風車と、風車により駆動される発電機９５とを備えている。
【０００９】
このように構成すると、ブレードのメンテナンスが容易であるので、メンテナンスが容易な風力発電装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の第１の態様の風車は、例えば図１に示すように、ゴンドラ４５を案内する、鉛直軸に対する角度が可変であるガイド４７を備えていてもよい。
【００１１】
このように構成すると、角度が可変であるガイドがあるため、ゴンドラはブレードに沿って昇降するので、作業者は安定した状態でメンテナンスを行うことができる。
【００１２】
前記の目的を達成するため、本発明の第２の態様の風車は、例えば図４に示すように、柱状のタワー１１と、タワー１１の頂部に取り付けられたナセル２１と、ナセル２１の水平端に取り付けられたハブ３１と、ハブ３１に、取り外し可能に取り付けられたブレード３２と、ブレード３２がハブ３１から取り外されるときに、ブレード３２を昇降するために同時に使用される第１の昇降装置６１、６２、６３と第１の昇降装置６１、６２、６３とは別の第２の昇降装置７１、７２、７３を備えていてもよい。
【００１３】
このように構成すると、風車に設置された２基の昇降装置によって、ハブから取り外したブレードを、地上に下ろすことができるので、地上でメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１４】
更に、本発明の第３の態様の風車は、例えば図４に示すように、ブレード３２上のハブ２１との取り付け箇所付近に第１の昇降装置６１、６２、６３を連結するための吊具３３と、ブレード３２の重心位置を挟んで、吊具３３と反対側のブレード表面に第２の昇降装置７１、７２、７３と連結するための吊具３４を有していてもよい。
【００１５】
このように構成すると、２基の昇降装置で傾きを調整しながらブレードを昇降することができるので、ブレードを水平に保って、地上に下ろすことができる。
【００１６】
また、本発明の第４の態様の風車は、例えば図７に示すように、ブレード３２のハブ３１との取り付け箇所付近にブレードの長手方向に垂直な突出部３６と、突出部３６に第１の昇降装置６１、６２、６３又は第２の昇降装置７１、７２、７３を連結するための吊具３７を有していてもよい。
【００１７】
このように構成すると、ブレードをハブに取り付けるときに、２箇所の吊具の吊り方により、取り付け角度を調節できるので、取り付けやすい。
【００１８】
また、本発明の第５の態様の風力発電装置は、例えば図８に示すように、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１の態様の風車と、風車により駆動される発電機９５とを備えていてもよい。
【００１９】
このように構成すると、ブレードのメンテナンスが容易であるので、メンテナンスが容易な風力発電装置が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材には同一符号又は類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態である風車の一部断面側面図である。タワー１１は円柱状または角柱状の形状をしており、地上から上方へ立設されている。タワー１１の下端は、地上に固定されている。あるいは、海上で、船の上に固定されていてもよい。タワー１１の頂部には、ヨーシステム１２が設置されている。このヨーシステム１２は、ブレード３２を風向きに合わせるために用いられる。
【００２２】
ヨーシステム１２の上には、ヨーシステム１２により水平方向に旋回できるナセル２１が設置されている。ナセル２１には、不図示の増速機、発電機、制御装置等が格納されている。あるいは、ポンプ用風車などの動力風車では、クランク軸などを格納し、この場合には、ヨーシステムを備えていないこともある。
【００２３】
ナセル２１の水平端には、水平に対して下記のチルト角だけ傾いた軸回りに回転するハブ３１が設置されている。ハブ３１は、前述の増速機等と連接され、ハブ３１の回転が増速機を介して発電機に伝えられる。
【００２４】
ハブ３１の周りに、等間隔で３本のブレード３２が放射状に設置されている。風力をブレード３２がハブを回転する力に変換する。ここで、ブレード３２が回転することにより描く円を含む平面を、下部でタワー１１から離れる方向に少し傾斜するように、ハブ３１の軸を設定している。この角度は、チルト角と呼ばれるもので、運転中に、風力によりブレード３２が変形しても、タワー１１に接触しないようにするためのものである。
【００２５】
ナセル２１内には、ウィンチ４１が設置されている。ウィンチ４１にはワイヤーロープ４３が巻き付いており、ワイヤーロープ４３はナセル２１の内面上部に設置された滑車４２を経由して、ナセル下部の床を抜けて、ゴンドラ４５に繋がっている。
【００２６】
ゴンドラ４５は、ガイドレール４７に沿った移動ができる。ガイドレール４７は、タワー１１の上部に付設したブラケット４６ａによりその上端を支えられている。ガイドレール４７はタワー１１の上部からブレード３２の下端に至るまでの長さを有している。なお、下端は、地上まで達していてもよい。
【００２７】
ガイドレール４７の下端付近には、ブラケット４７ａが付設されている。ブラケット４７ａには、ピストン４８ｂの一端が接続され、ピストン４８ｂはシリンダ４８ａと組み合わされて伸縮できる。シリンダ４８ａは、タワー１１に付設したブラケット４６ｂに支持されている。シリンダ４８ａとピストン４８ｂは、水平斜め方向に設置されており、伸縮することにより、ブラケット４７ａとブラケット４６ｂの水平距離が変わり、結果として、ガイドレール４７の傾き（鉛直軸に対する角度）が変わる。なお、シリンダ４８ａとピストン４８ｂは、不図示の油圧装置により伸縮する。
【００２８】
ウィンチ４１でワイヤーロープ４３を巻き上げたり、緩めたりすることにより、ゴンドラ４５はガイドレール４７に沿って昇降する。そして、シリンダ４８ａとピストン４８ｂを伸縮することにより、ガイドレール４７の傾きを変え、ブレード３２に近づけたり遠ざけたり調整できる。前述の通りに、ブレード３２は下部でタワー１１から離れるように鉛直軸に対して傾斜を有して取り付けられており、ガイドレール４７が傾くことにより、ゴンドラ４５がブレード３２に沿って昇降する。
【００２９】
そこで、作業者がゴンドラ４５に乗り、シリンダ４８ａとピストン４８ｂを伸縮してガイドレール４７の傾きを変えながら、ブレード３２に沿うようにゴンドラ４５を昇降させる。すると、作業者は、ゴンドラ４５からブレード３２のメンテナンスを行うことができる。ブレード３２は、ハブ３１に取り付けたまま、ブレードの長手方向軸回りにさせることができるので、ゴンドラ４５からの作業によりブレード３２全面のメンテナンスを行うことができる。ブレード３２の長手方向軸回りの回転可能量（可変ピッチ角）は、１８０度以上とするのが好ましい。なお、ブレードの長手方向とは、ブレードのハブとの取り付け箇所断面の中心と先端とを結ぶ方向を言う。
【００３０】
なお、風車の運転中は、ブレード３２との接触を避けるため、ゴンドラ４５はガイドレール４７から外して、別の場所に保管し、ガイドレール４７はタワー１１に近づけておく。ゴンドラ４５は、ウィンチ４１で巻き上げて、ナセル２１の内部へ収納するのがよい。また、ガイドレール４７の下端が地上まで達している場合には、ゴンドラ４５を地上に降ろして、別の場所に保管することもできる。そのときにも、ワイヤーロープ４３はウィンチ４１でナセル２１内に巻き上げておく。
【００３１】
また、図２の一部断面側面図に示すように、ガイドレールではなく、ナセル２１から下げたガイドロープ４９でゴンドラ４５の水平方向の位置を定めるようにしてもよい。すなわち、ゴンドラ４５に設置したリングにガイドロープ４９を通すことにより、ゴンドラ４５がガイドロープ４９に案内される。ゴンドラ４５の揺れを抑えるために、２個以上のリングにガイドロープ４９を通すのがよい。ガイドロープ４９の下端は、ブレード３２の下端より下の位置で、タワーから張り出した腕４９ａで固定し、ガイドロープ４９に張力をかけて、たわまないようにする。ガイドロープ４９の下端の固定は、ゴンドラ４５がブレードに沿うように、ゴンドラの高さに応じて腕４９ａ上での位置を変える。
【００３２】
あるいは、ガイドロープ４９の下端は、地上に設けた固定点で固定してもよい。その場合には、ブレード３２のメンテナンスに加え、ナセル２１を回転させつつ、タワー１１の周囲に設けた地上の固定点にガイドロープ４９の下端を固定することにより、ゴンドラ４５を用いて、タワーのメンテナンスを行うこともできる。
【００３３】
なお、風車の運転中には、ゴンドラ４５を取り外した後に、ガイドロープ４９を腕４９ａから取り外し、ナセル２１内に収納することができるので、ブレード３２がガイドロープ４９に接触することはない。
【００３４】
続いて、図３の側面図を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。レール５２がタワー１１に付設された複数のブラケット５１により、タワー１１に沿って固定される。レール５２は、タワー１１の上部から地上近くまで設置される。
【００３５】
レール５２には、自走式の走行車５３が取り付いている。図示はしていないが、走行車５３は、レール５２の上部から下げたロープを走行車内のウィンチで巻き上げたり、緩めたりすることで、レール５２上を昇降する。あるいは、レール５２に沿って敷設されたラック上で、走行車５３に設置した歯車を回すことにより、レール５２上を昇降してもよい。なお、走行車の安定性のために、レール５２を２本設置し、２本のレールで走行車５３を支えるのがよい。
【００３６】
走行車５３には、伸縮する腕５４が２本又は４本設置される。腕５４には、おねじが切ってあり、走行車５３が有するめねじと噛み合っている。走行車５３のめねじが回転することにより腕５４が伸縮し、ゴンドラ５５が水平方向に移動する。あるいは、図３（ｂ）の部分図に示すように、レイジトング（伸縮腕）とした腕５４ｂが伸縮することにより、ゴンドラ５５が水平方向に移動する構成としてもよい。
【００３７】
走行車５３が、レール５２に沿って昇降し、且つ、腕５４を伸縮させることにより、ゴンドラ５５がブレード３２に沿って移動する。したがって、ゴンドラ５５に乗ることにより、作業者は、ゴンドラ５５からブレード３２のメンテナンスを行うことができる。ブレード３２は、ハブ３１に取り付けたまま、ブレードの長手方向軸回りに回転させることができるので、ゴンドラ５５からの作業によりブレード３２全面のメンテナンスを行うことができる。ブレード３２の長手方向軸回りの回転可能量（可変ピッチ角）は、１８０度以上とするのが好ましい。
【００３８】
レール５２は、タワー１１に沿って設置されるので、風車の運転中にもブレード３２と接触することは無く、運転の障害にはならない。また、ゴンドラ５５は、ブレード３２の下端より下の位置に下げておけば、風車の運転の障害にはならない。また、走行車５３が自走するため、ナセル２１内にウィンチを設置する必要が無く、ナセル２１内の機器数の増加による構造の煩雑化や重量の増加を防げる。
【００３９】
続いて、図４（ａ）の一部断面正面図及び図４（ｂ）の一部断面側面図を参照して、本発明の第３の実施の形態である風車について説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、１枚のブレード３２をメンテナンスのために地上に下ろしている風車を表している。
【００４０】
ナセル２１の中に２基のウィンチ６１、７１が設置されている。各々のウィンチ６１、７１からは、ハブ３１内の滑車を経て、ハブ３１の下部を通って、ワイヤーロープ６２、７２が、ハブ３１の下に出ている。ワイヤーロープ６２、７２には、フック６３、７３が付けられており、ワイヤーロープの先端は、ハブ３１内で固定されている。ウィンチ６１、７１は、ナセル２１内ではなく、ハブ３１内に設置してもよい。あるいは、地上に設置し、ハブ３１内の滑車を使って、ハブ３１からワイヤーロープ６２、７２を下げるようにしてもよい。なお、ワイヤーロープ６２、７２は、風車の運転中には、ウィンチ６１、７１に巻き取り、運転の邪魔にはならないようにする。また、ハブ３１内には、ハブ３１内での作業を行うための足場（不図示）が設けてある。
【００４１】
ハブ３１からブレード３２を取り外す際に、ブレード３２のハブ３１との取り付け箇所付近に付設された２箇所の吊具３３にロープ３３ａを渡し、ロープ３３ａをフック６３に掛ける。なお、吊具３３を１箇所だけ備えてロープ３３ａを輪にしてもよいし、ロープ３３ａではなく、直接吊具３３をフック６３に掛けてもよい。そして、ブレード３２をハブ３１から取り外す。ブレード３２のハブ３１からの取り外しは、ハブ３１中から作業員が行う。ブレード３２はハブ３１から取り外されると、その先端を下向きにしてフック６３により吊られる。その状態のまま、先端が地上近くになるまで、ウィンチ６１の操作により下げる。ところが、このまま下ろし続けるとブレード３２の先端が地面に当ってしまい、損傷を受けてしまう。
【００４２】
そこで、ブレード３２の先端近くの吊具３４にロープ３４ａを掛け、ロープ３４ａをフック７３に掛ける。吊具３４に直接フック７３を掛けないのは、フック７３がブレード３２に当たることにより、ブレード３２の表面が損傷を受けるのを避けるためである。そして、ウィンチ７１でワイヤーロープ７２を巻き上げてフック７３を上げ、ウィンチ６１でワイヤーロープ６２を緩めフック６３を下げる。すると、ブレード３２を吊る吊具３３と吊具３４とは、ブレード３２の重心を挟んで反対側にあるので、ブレード３２は、図４（ａ）の破線で示したように、吊具３３と吊具３４を結ぶ線上で水平になる。ブレード３２を水平に吊るすと、ワイヤーロープ７２が左右に広がるため、ハブ３１内の滑車はハブ３１の軸に対して直角方向の荷重も受けられる構造とする。その水平を保ったまま２基のウィンチ６１、７１の操作により、ブレード３２を下げることにより、ブレード３２の先端も損傷を受けることなく、且つ、他の重機を使うことなく、ブレード３２を地上に下ろす。地上に下ろされたブレード３２のメンテナンスは、容易に行うことができる。なお、ブレード３２を完全に地上に下ろさなくても、作業できる高さに吊るしておくことにより、地上から容易にメンテナンスを行うことができる。この場合には、地上にブレード３２を載せるための鞍も不要となり、更に、洋上風車のように地上にブレード３２を下ろすことができない場合にも、メンテナンスを行うことができる。
【００４３】
なお、図５の一部断面側面図に示すように、ブレード３２を下ろすときに１個のフック６３で吊っている間は、ブレードが風により大きく揺れ易いので、ガイドロープ６６をハブ３１から地上に張り、ブレード３２に付設したリングに通して、大きな揺れを防止することが好ましい。特に、ブレード３２は、軽量化のために繊維強化プラスティック（ＦＲＰ）製であることが多く、揺れてタワー１１にぶつかると、損傷を受けやすい。
【００４４】
ブレード３２の先端近くをフック７３で吊るための吊具３４は、風車の運転中には、ブレードの回転に伴い、速い速度で回転する。つまり、吊具３４が、大きな空気抵抗を受けるような形状をしていると、風車の効率を下げ、また、大きな音を発して騒音の基になる。そこで、好ましくは、ブレード３２に金属製のめねじを埋め込み、メンテナンスのために吊り下ろす時にのみ、そのめねじにアイボルトを締結し、吊具３４とする。そして、その他のときには、蓋をして、めねじの穴をふさいでおく。このよう構成すると、運転中には、ブレード３２の表面には突起が出ないので、空気抵抗を受けることも騒音を発することもない。なお、ブレードが金属製の場合には、ブレードに直接めねじを切ってもよい。
【００４５】
若しくは、ロ−プあるいはベルトでブレード７３の吊ろうとする位置での断面外周より少し大きめの輪を作り、その輪をブレードに掛け、その輪に付けた吊具をフック７３に引っ掛けることにより、ブレード３２の先端部を吊ることもできる。ただし、輪のロープとブレード３２が擦れることにより、ブレード表面を傷つけ易い。
【００４６】
あるいは、図６（ａ）の一部断面図に示すように、ブレード３２の先端付近の断面形状と一致した形状の穴が形成された吊りプレート７６を用いてもよい。吊りプレート７６のブレード３２との接触部分である穴の内面には、ゴムシートを貼るなどして、ブレード３２を吊り上げる際に、ブレード表面を傷つけないための保護材を設けておくことが好ましい。ブレード３２はFRP製であることが多く、局所的な荷重により損傷を受け易いからである。穴の形状がブレードの断面形状と一致していることにより、吊りプレート７６でブレード３２を吊る時に、吊りプレート７６からブレード３２が外れにくく、安定した状態で吊ることができる。また、吊りプレート７６には、その４辺それぞれに、フック７３を掛けるためのブラケット７６ａ〜ｄを形成するのがよい。そうすると、ブレード３２の向きに拘らずに、吊りプレート７６にフック７３を掛けることができる。
【００４７】
吊りプレートは、図６（ａ）に例示している形状以外であってもよい。すなわち、形成する穴の形状はブレード３２を下から支える部分がブレード形状と一致していればよく、外形は任意の形状でよく、また、ブラケットは１箇所でもよく、もしくは、ブラケットを形成せずに、フック７３を掛けるためのロープを有していてもよい。上記のような吊りプレートは、軽量で、製作が容易である。
【００４８】
また、図６（ｂ）の断面図に示すように、空気抵抗を受けにくい吊具７７をブレード３２の表面に付設してもよい。空気抵抗を受けにくければ、風車の効率に及ぼす影響は少なく、また、騒音も発生しにくい。
【００４９】
ブレード断面は、通常、凸状の表面と凹状の表面とを表裏に有している。これは、翼理論により、表面での空気の流速の速くなる凸状の表面の圧力が、表面での流速の遅い凹状の表面の圧力より低くなり、その圧力の差が、ブレード３２を回転する力になるからである。そこで、吊具７７は、空気の流速の遅くなるブレード３２の凹状の表面に設置するのがよい。流速の遅いところに空気の流れの障害物が存在し、更に流速が遅くなっても、ブレード３２を回転する力の発生に大きな悪影響を与えないからである。
【００５０】
これまでは、ハブ３１から取り外した後に、ブレード３２を吊り下ろす場合について記載してきた。ここで、ブレード３２をハブ３１に取り付け、及び取り外す場合について説明する。地上にて、メンテナンスを終えたブレード３２は、前述の２基のウィンチ６１、７１を用いて、ハブ３１に取り付ける。先ず、地上に横置きされたブレード３２を水平にしたまま吊り上げるのは、前述の水平に保ったままブレード３２を地上に下ろすときと同じ方法であり、２個のフック６３、７３でブレード３２を水平に吊り上げる。ブレード３２を鉛直向きにしても、その先端が地面に当たらなくなる高さで、ブレード先端側のフック７３を下げ、フック６３だけでブレード３２を鉛直方向にして吊り上げる。
【００５１】
ブレード３２のハブ３１との取り付け箇所付近に付設された２箇所の吊具３３を使ってフック６３により、ブレード３２をハブ３１の位置まで吊り上げる。ところが、前述の通り、風車においては、風力を受けたときにブレードが風に押されて変形してもタワーに接触しないように、チルト角θを設けるのが一般的である。すなわち、ハブの中心軸は、水平よりチルト角θだけ上向きに設置されている。なお、チルト角θは、５度程度である。すなわち、ブレード３２のハブ側端部の吊具３３だけを使ってハブ３１に取り付けようとしても、チルト角θの分だけ、ブレード３２の端面とハブ３１の面とで開きを生ずる。
【００５２】
そこで、図７の部分断面図に示すように、ブレード３２のハブ３１との取り付け箇所付近にブレード３２の長手方向に垂直な突出部３６を形成する。ここで、ブレード３２の長手方向に垂直な突出部は、ブレードのハブとの取り付け箇所断面の中心と先端とを結ぶ方向（長手方向）に対して角度を持って突出していればよく、長手方向への突出が、長手方向に垂直な方向への突出より大きな形状であってもよい。但し、長手方向に実質的に垂直方向へ、すなわちブレード３２のハブ３１との取り付け面に沿って突出するのが、効果的である。
【００５３】
風車の運転中には、突出部３６もハブ３１及びブレード３２と一緒に回転する。そこで、運転中の空気抵抗を軽減するため、突出部３６は、ハブ３１に取り付け後に、ハブ３１の面上で滑らかな形状を有していることが好ましい。更に、ハブ３１と突出部３６との間の空気の流れにより、騒音を発生しないために、突出部３６は、ハブ３１との間に隙間を有さない一体となる形状とすることが好ましい。このためには、突出部３６のハブ３１との接触面に弾性材料を貼付し、ブレード３２をハブ３１へ取り付けると、該弾性材料が変形することによりハブ３１との隙間がなくなるようにするのがよい。但し、取り付け後もハブ３１の表面上とならない位置に、風車の運転に支障を来たさないような突出部３６を形成してもよい。あるいは、突出部３６を取り付け後にハブ３１（詳しくは、ハブカバー）の内部に収まるようにしてもよいし、突出部３６を取り外し式としてもよい。
【００５４】
突出部３６には、フック７３を掛けるための吊具３７が付設されている。吊具３７は、輪にしたロープであってもよいし、フック７３を掛けることができる他の構造であってもよい。ここで、ブレード３２は、２基の昇降装置の内、前述の通りに、ウィンチ６１、フック６３を備える昇降装置で吊られており、ブレード先端を吊っていた、ウィンチ７１、フック７３を備える昇降装置は、ブレード３２が高く吊り上げられた後はブレード３２を吊るためには使用されていないので、ここで突出部３６を吊るために用いることができる。
【００５５】
ハブ内には、ハブ３１の先端寄りの位置で、ウィンチ７１からのワイヤーロープ７２を懸架するための滑車７８が設置される。すなわち、ブレード３２が地上付近にある時に使用していたものとは別の滑車７８に、ワイヤーロープ７２を架け替える。この作業は、ハブ３１内に作業員が入って行う。滑車７８からのワイヤーロープ７２は、ハブ３１上の突出部３６との接続箇所に形成された穴を貫通して、フック７３を吊り下げている。
【００５６】
ブレード３２をハブ３１に取り付ける時に、ウィンチ６１にてフック６３を、ブレード３２本体がハブ３１に取り付ける高さまで上昇させ、その後あるいは同時に、ウィンチ７１にてフック７３を、ブレード３２のハブ３１との取り付け面が所定の角度になるまで上昇させる。このように、２基の昇降装置を用いることにより、チルト角θだけ水平面より上方向きに設置されたハブ３１に対しても、ブレード３２を取り付けることができる。この取り付け方法は、メンテナンス時だけではなく、建設時にも使うと、ブレード３２のハブ３１への取り付けが容易になる。また、以上では、ブレード３２をハブ３１に取り付ける場合について説明したが、取り外す場合にも、突出部３６に付設された吊具３７をフック７３で吊りながら外すことにより、チルト角θだけ水平面より上向きに設置されたハブ３２からブレード３１を容易に取り外すことができる。なお、図７には、取り付けようとしているブレード３２を運転時とは逆向きに示しているが、ハブ３１に取り付け後、ブレード３２は長手方向軸回りに回転できるので、ハブ３１に取り付け後に所定の向きに固定する。
【００５７】
続いて、図８の一部断面側面図を参照して、本発明の第４の実施の形態である、風車と発電機とを備える風力発電装置について説明する。ナセル２１内において、ハブ３１と同軸に固定された主軸９２が、主軸受９１に回転自由に支持されている。主軸９２の他端は、増速機９３に接続されている。増速機９３では、ハブ３１により回転された主軸９２の回転速度を増加させる。この回転速度の増加は、後述の発電機９５の運転回転速度に合わせるためのものである。増速機９３で主軸９２の回転速度が増加され、動力軸９４へと伝達される。動力軸９４は、発電機９５の回転子（図示せず）に接続され、動力軸９４により回転子が回転させられる。
【００５８】
風のエネルギは、ブレード３２によりハブ３１を回転する力に変換され、ハブ３１が回転することにより、主軸９２、動力軸９４が回転し、その結果、発電機９５の回転子が回転するので、発電機９５で発電が行われる。
【００５９】
風車が、ブレード３２の面に沿って昇降可能なゴンドラ４５を備えているので、前述のようにブレードのメンテナンスが行いやすく、風力発電装置のメンテナンスは容易となる。
【００６０】
また、図９は、本発明の第５の実施の形態を表す、風車と発電機を備える風力発電装置の一部断面側面図である。前記と同様にナセル２１内に、ハブ３１と同軸に固定された主軸９２、主軸９２を支持する主軸受９１、主軸９２の回転速度を増加する増速機９３、増速機９３により増加された回転速度を伝達される動力軸９４及び動力軸９４により回転子が回転させられる発電機９５が設置されている。
【００６１】
風車が２基の昇降装置６１、６２、６３、７１、７２、７３を備え、ハブ３１から取り外したブレード３２を地上に下ろし、地上にてブレード３２のメンテナンスをすることができるので、風力発電装置のメンテナンスは容易となる。
【００６２】
なお、上記いずれの風力発電装置においても、発電機９５は、ナセル内ではなく、地上に置いてもよい。その際には、ハブ３１及び主軸９２の回転を、鎖歯車などにより、地上の発電機の回転子に伝達する。重量の大きな発電機を地上に設置することにより、ナセル２１を小形軽量化することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブレードに沿って昇降するゴンドラを備えることにより、ゴンドラに乗った作業者がブレードのメンテナンスを行うことができるので、風車のメンテナンスは容易となる。あるいは、２基の昇降装置を備え、ハブからブレードを取り外して地上に下ろすことにより、地上でブレードのメンテナンスを行うことができるので、風車のメンテナンスは容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を表す一部断面側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例を表す一部断面側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を表す側面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を表す一部断面正面図、及び一部断面側面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の変形例を表す一部断面側面図である。
【図６】ブレードの先端部付近の吊具を説明する一部断面図である。
【図７】ブレードのハブへの取り付け方を説明する部分断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態を表す一部断面側面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態を表す一部断面側面図である。
【符号の説明】
１１タワー
２１ナセル
３１ハブ
３２ブレード
３３、３４、３７吊具
３６突出部
４１ウィンチ
４５、５５ゴンドラ
４７ガイドレール
４９ガイドロープ
５２レール
５３走行機
５４腕
６１、７１昇降装置
６２、７２ワイヤーロープ
６３、７３フック
６６ガイドロープ
７７吊具
９５発電機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a windmill, and more particularly, to a windmill and a wind power generator that facilitate blade maintenance.
[0002]
[Prior art]
The windmill is installed in a windy and severe weather place and is used for a long time while being exposed to ultraviolet rays and lightning. Despite this situation, the blades of windmills are installed at high places, so a large crane or an aerial work vehicle is required for maintenance (referring to inspection and repair; the same shall apply hereinafter). The work is not easy. In particular, in recent years, wind turbines have become larger, and cranes and the like used have also become larger, and the difficulty has become remarkable.
[0003]
In the case of an aviation obstacle light installed at a high place like a blade, it is pulled up from the ground with a rope using a winch near the aviation obstacle light installation position in the tower and inserted directly into the hole provided at the attachment position of the tower wall. Thus, a method has been proposed that facilitates repair installation by fixing. (See Patent Document 1)
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-279802 A (FIGS. 1 and 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, unlike an aircraft warning light, the blade is heavy and long, so it cannot be easily lifted or lowered by a rope. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a windmill with easy blade maintenance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a wind turbine according to the invention described in claim 1 includes, for example, a columnar tower 11, a nacelle 21 attached to the top of the tower 11, A hub 31 rotatably attached to the horizontal end, a blade 32 attached to the hub 31 so as to rotate in a plane inclined with respect to the vertical axis, and a gondola 45 capable of moving up and down along the surface of the blade 32 It has.
  If comprised in this way, since a gondola raises / lowers along a braid | blade, the maintenance of a braid | blade can be easily performed by the operator who got on the gondola.
[0007]
  Further, in the windmill according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 3, for example, a gondola 55 includes a rail 52 fixed along the tower 11, a traveling machine 53 that moves on the rail 52, and a traveling It is supported by an arm 54 attached to the machine 53.
With this configuration, the traveling machine moves on the rail, the gondola moves up and down, and the gondola supported by the arm moves up and down along the blade by changing the length of the arm, so that the operator is stable Maintenance can be performed in the state.
[0008]
  Moreover, the wind power generator concerning the invention of Claim 2 is provided with the windmill of Claim 1, and the generator 95 driven by a windmill, for example, as shown in FIG.
[0009]
  If comprised in this way, since the maintenance of a braid | blade is easy, the wind power generator which is easy to maintain is provided.
[0010]
  Further, the windmill according to the first aspect of the present invention may include a guide 47 that guides the gondola 45 and has a variable angle with respect to the vertical axis, as shown in FIG.
[0011]
  With such a configuration, since there is a guide whose angle is variable, the gondola moves up and down along the blade, so that the operator can perform maintenance in a stable state.
[0012]
  To achieve the above purpose,Of the second aspect of the inventionFor example, as shown in FIG. 4, the windmill is detachably attached to the columnar tower 11, the nacelle 21 attached to the top of the tower 11, the hub 31 attached to the horizontal end of the nacelle 21, and the hub 31. Blades 32, first lifting devices 61, 62, 63 and first lifting devices 61, 62, 63 used simultaneously to lift and lower the blades 32 when the blades 32 are removed from the hub 31. Has another second lifting device 71, 72, 73May be.
[0013]
If comprised in this way, since the braid | blade removed from the hub can be lowered | hung with the two raising / lowering apparatuses installed in the windmill, a maintenance can be easily performed on the ground.
[0014]
  Furthermore,Of the third aspect of the inventionFor example, as shown in FIG. 4, the windmill sandwiches the position of the center of gravity of the blade 32 and the hanging tool 33 for connecting the first lifting and lowering devices 61, 62, 63 near the hub 21 on the blade 32. In the blade surface opposite to the hanging tool 33, the second lifting device 71, 72, 73 has a hanging tool 34 for connection.May be.
[0015]
If comprised in this way, since a braid | blade can be raised / lowered, adjusting inclination with two raising / lowering apparatuses, a braid | blade can be kept horizontal and can be lowered | hung to the ground.
[0016]
  Also,Of the fourth aspect of the present inventionFor example, as shown in FIG. 7, the windmill has a protrusion 36 perpendicular to the longitudinal direction of the blade in the vicinity of the attachment position of the blade 32 to the hub 31, and a first lifting device 61, 62, 63 or A lifting device 37 for connecting the two lifting devices 71, 72, 73May be.
[0017]
If comprised in this way, when attaching a braid | blade to a hub, since an attachment angle can be adjusted with how to suspend two hanging tools, it is easy to attach.
[0018]
  Also,Of the fifth aspect of the present inventionFor example, as shown in FIG., Any one of the first to fourth aspectsA windmill and a generator 95 driven by the windmill;May be.
[0019]
If comprised in this way, since the maintenance of a braid | blade is easy, the wind power generator which is easy to maintain is provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol or a similar code | symbol is attached | subjected to the member which is mutually the same or corresponds, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0021]
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a wind turbine according to a first embodiment of the present invention. The tower 11 has a columnar or prismatic shape, and is erected upward from the ground. The lower end of the tower 11 is fixed on the ground. Alternatively, it may be fixed on the ship at sea. A yaw system 12 is installed on the top of the tower 11. The yaw system 12 is used to adjust the blade 32 to the wind direction.
[0022]
A nacelle 21 that can turn in the horizontal direction by the yaw system 12 is installed on the yaw system 12. The nacelle 21 stores a speed increaser, a generator, a control device, and the like (not shown). Alternatively, a power wind turbine such as a pump wind turbine stores a crankshaft and the like, and in this case, the yaw system may not be provided.
[0023]
At the horizontal end of the nacelle 21 is installed a hub 31 that rotates about an axis inclined by the following tilt angle with respect to the horizontal. The hub 31 is connected to the aforementioned speed increaser or the like, and the rotation of the hub 31 is transmitted to the generator via the speed increaser.
[0024]
Around the hub 31, three blades 32 are radially arranged at equal intervals. The wind force is converted into a force by which the blade 32 rotates the hub. Here, the axis of the hub 31 is set so that the plane including the circle drawn by the rotation of the blade 32 is slightly inclined in the direction away from the tower 11 at the lower part. This angle is called a tilt angle, and is intended to prevent contact with the tower 11 even if the blade 32 is deformed by wind force during operation.
[0025]
A winch 41 is installed in the nacelle 21. A wire rope 43 is wound around the winch 41, and the wire rope 43 is connected to a gondola 45 through a pulley 42 installed at the upper part of the inner surface of the nacelle 21, passing through the floor below the nacelle.
[0026]
The gondola 45 can move along the guide rail 47. The upper end of the guide rail 47 is supported by a bracket 46 a attached to the upper portion of the tower 11. The guide rail 47 has a length from the top of the tower 11 to the lower end of the blade 32. Note that the lower end may reach the ground.
[0027]
A bracket 47 a is attached near the lower end of the guide rail 47. One end of a piston 48b is connected to the bracket 47a, and the piston 48b can expand and contract in combination with the cylinder 48a. The cylinder 48 a is supported by a bracket 46 b attached to the tower 11. The cylinder 48a and the piston 48b are installed in a horizontal oblique direction, and the horizontal distance between the bracket 47a and the bracket 46b is changed by extending and contracting, and as a result, the inclination (angle with respect to the vertical axis) of the guide rail 47 is changed. The cylinder 48a and the piston 48b are expanded and contracted by a hydraulic device (not shown).
[0028]
The gondola 45 moves up and down along the guide rail 47 by winding or loosening the wire rope 43 with the winch 41. Then, by extending and contracting the cylinder 48a and the piston 48b, the inclination of the guide rail 47 can be changed and adjusted to approach or move away from the blade 32. As described above, the blade 32 is attached with an inclination with respect to the vertical axis so as to be separated from the tower 11 at the lower portion, and the gondola 45 is moved up and down along the blade 32 when the guide rail 47 is inclined.
[0029]
Therefore, an operator rides on the gondola 45 and raises and lowers the gondola 45 along the blade 32 while changing the inclination of the guide rail 47 by extending and contracting the cylinder 48a and the piston 48b. Then, the operator can perform maintenance of the blade 32 from the gondola 45. Since the blade 32 can be rotated around the longitudinal axis of the blade while being attached to the hub 31, the entire surface of the blade 32 can be maintained by the work from the gondola 45. The rotatable amount (variable pitch angle) around the longitudinal axis of the blade 32 is preferably 180 degrees or more. The longitudinal direction of the blade refers to a direction connecting the center and the tip of the cross section of the attachment portion of the blade with the hub.
[0030]
During operation of the windmill, in order to avoid contact with the blades 32, the gondola 45 is removed from the guide rail 47 and stored in another place, and the guide rail 47 is kept close to the tower 11. The gondola 45 is preferably wound up by the winch 41 and stored in the nacelle 21. Further, when the lower end of the guide rail 47 reaches the ground, the gondola 45 can be lowered to the ground and stored in another place. Also at that time, the wire rope 43 is wound up in the nacelle 21 by the winch 41.
[0031]
2, the horizontal position of the gondola 45 may be determined by a guide rope 49 lowered from the nacelle 21 instead of the guide rail. That is, the gondola 45 is guided to the guide rope 49 by passing the guide rope 49 through the ring installed on the gondola 45. In order to suppress the swing of the gondola 45, it is preferable to pass the guide rope 49 through two or more rings. The lower end of the guide rope 49 is fixed by an arm 49a protruding from the tower at a position below the lower end of the blade 32, and tension is applied to the guide rope 49 so as not to bend. Fixing the lower end of the guide rope 49 changes the position on the arm 49a according to the height of the gondola so that the gondola 45 follows the blade.
[0032]
Alternatively, the lower end of the guide rope 49 may be fixed at a fixed point provided on the ground. In that case, in addition to the maintenance of the blade 32, the lower end of the guide rope 49 is fixed to a fixed point on the ground provided around the tower 11 while the nacelle 21 is rotated. Maintenance can also be performed.
[0033]
During operation of the windmill, since the guide rope 49 can be detached from the arm 49 a and stored in the nacelle 21 after the gondola 45 is removed, the blade 32 does not contact the guide rope 49.
[0034]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the side view of FIG. The rail 52 is fixed along the tower 11 by a plurality of brackets 51 attached to the tower 11. The rail 52 is installed from the upper part of the tower 11 to near the ground.
[0035]
A self-propelled traveling vehicle 53 is attached to the rail 52. Although not shown, the traveling vehicle 53 moves up and down on the rail 52 by winding up or loosening a rope lowered from the upper part of the rail 52 with a winch in the traveling vehicle. Alternatively, the rail 52 may be moved up and down by turning a gear installed on the traveling vehicle 53 on a rack laid along the rail 52. For the stability of the traveling vehicle, it is preferable to install two rails 52 and support the traveling vehicle 53 with the two rails.
[0036]
The traveling vehicle 53 is provided with two or four arms 54 that extend and contract. The arm 54 is threaded and meshes with a female screw of the traveling vehicle 53. As the female screw of the traveling vehicle 53 rotates, the arm 54 expands and contracts, and the gondola 55 moves in the horizontal direction. Alternatively, as shown in the partial view of FIG. 3B, the gondola 55 may be moved in the horizontal direction by expanding and contracting an arm 54 b that is a raging tong (extensible arm).
[0037]
The gondola 55 moves along the blade 32 by the traveling vehicle 53 moving up and down along the rail 52 and expanding and contracting the arm 54. Therefore, by getting on the gondola 55, the operator can perform maintenance of the blade 32 from the gondola 55. Since the blade 32 can be rotated around the longitudinal axis of the blade while being attached to the hub 31, maintenance of the entire surface of the blade 32 can be performed by work from the gondola 55. The rotatable amount (variable pitch angle) around the longitudinal axis of the blade 32 is preferably 180 degrees or more.
[0038]
Since the rail 52 is installed along the tower 11, it does not come into contact with the blades 32 even during the operation of the windmill, and does not hinder the operation. Further, if the gondola 55 is lowered to a position below the lower end of the blade 32, it does not hinder the operation of the windmill. Moreover, since the traveling vehicle 53 is self-propelled, it is not necessary to install a winch in the nacelle 21, and it is possible to prevent a complicated structure and an increase in weight due to an increase in the number of devices in the nacelle 21.
[0039]
Next, a wind turbine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to a partial sectional front view of FIG. 4A and a partial sectional side view of FIG. 4A and 4B show a windmill in which one blade 32 is lowered to the ground for maintenance.
[0040]
Two winches 61 and 71 are installed in the nacelle 21. From each winch 61, 71, a wire rope 62, 72 protrudes under the hub 31 through a pulley in the hub 31 and through a lower portion of the hub 31. Hooks 63 and 73 are attached to the wire ropes 62 and 72, and the tips of the wire ropes are fixed inside the hub 31. The winches 61 and 71 may be installed not in the nacelle 21 but in the hub 31. Alternatively, the wire ropes 62 and 72 may be lowered from the hub 31 by installing on the ground and using a pulley in the hub 31. The wire ropes 62 and 72 are wound around the winches 61 and 71 during the operation of the windmill so as not to obstruct the operation. In addition, a scaffold (not shown) for performing work in the hub 31 is provided in the hub 31.
[0041]
When the blade 32 is removed from the hub 31, the rope 33 a is passed to the two hanging tools 33 provided near the portion where the blade 32 is attached to the hub 31, and the rope 33 a is hung on the hook 63. In addition, the rope 33a may be provided with only one hanging tool 33 and the rope 33a may be hung directly on the hook 63 instead of the rope 33a. Then, the blade 32 is removed from the hub 31. The operator removes the blade 32 from the hub 31 from inside the hub 31. When the blade 32 is removed from the hub 31, the blade 32 is suspended by a hook 63 with its tip facing downward. In this state, the winch 61 is lowered until the tip is near the ground. However, if it continues to be lowered as it is, the tip of the blade 32 hits the ground and is damaged.
[0042]
Therefore, the rope 34 a is hung on the hanging tool 34 near the tip of the blade 32, and the rope 34 a is hung on the hook 73. The reason for not hooking the hook 73 directly on the hanger 34 is to avoid damaging the surface of the blade 32 due to the hook 73 hitting the blade 32. Then, the wire rope 72 is wound up by the winch 71 to raise the hook 73, the wire rope 62 is loosened by the winch 61, and the hook 63 is lowered. Then, since the hanging tool 33 and the hanging tool 34 for hanging the blade 32 are on opposite sides of the center of gravity of the blade 32, the blade 32 is connected to the hanging tool 33 as shown by the broken line in FIG. It becomes horizontal on the line connecting the hanging tools 34. When the blade 32 is hung horizontally, the wire rope 72 spreads left and right, so that the pulley in the hub 31 can receive a load in a direction perpendicular to the axis of the hub 31. By lowering the blade 32 by operating the two winches 61 and 71 while maintaining the level, the tip of the blade 32 is not damaged, and the blade 32 is brought to the ground without using other heavy equipment. Lower. Maintenance of the blade 32 lowered to the ground can be easily performed. Even if the blade 32 is not completely lowered onto the ground, the maintenance can be easily performed from the ground by suspending the blade 32 at a height at which the blade 32 can be operated. In this case, a gutter for placing the blade 32 on the ground becomes unnecessary, and maintenance can be performed even when the blade 32 cannot be lowered on the ground like an offshore windmill.
[0043]
As shown in the partial cross-sectional side view of FIG. 5, while the blade 32 is suspended by one hook 63, the blade is easily shaken by the wind. It is preferable to prevent the large shaking from passing through a ring attached to the blade 32. In particular, the blade 32 is often made of fiber reinforced plastic (FRP) for weight reduction, and is easily damaged when it sways and hits the tower 11.
[0044]
The hanging tool 34 for hanging the vicinity of the tip of the blade 32 with the hook 73 rotates at a high speed with the rotation of the blade during operation of the windmill. In other words, if the hanger 34 is shaped to receive a large air resistance, the efficiency of the windmill is lowered, and a loud sound is generated as a basis for noise. Therefore, preferably, a metal female screw is embedded in the blade 32, and an eyebolt is fastened to the female screw only when the blade 32 is suspended for maintenance, and the hanging tool 34 is obtained. At other times, the lid is closed and the hole of the female screw is blocked. With this configuration, no protrusions are projected on the surface of the blade 32 during operation, so that neither air resistance nor noise is generated. When the blade is made of metal, a female screw may be cut directly on the blade.
[0045]
Alternatively, by forming a ring slightly larger than the outer periphery of the cross section at the position where the blade 73 is to be suspended with a rope or a belt, the ring is hung on the blade, and the hanging tool attached to the ring is hooked on the hook 73 to It is also possible to suspend the tip of 32. However, the surface of the blade is easily damaged by rubbing the ring rope and the blade 32.
[0046]
Alternatively, as shown in the partial cross-sectional view of FIG. 6A, a suspension plate 76 in which a hole having a shape that matches the cross-sectional shape near the tip of the blade 32 may be used. It is preferable to provide a protective material for preventing the blade surface from being damaged when the blade 32 is lifted by attaching a rubber sheet or the like to the inner surface of the hole which is a contact portion of the suspension plate 76 with the blade 32. This is because the blade 32 is often made of FRP and is easily damaged by a local load. Since the shape of the hole matches the cross-sectional shape of the blade, when the blade 32 is suspended by the suspension plate 76, the blade 32 is not easily detached from the suspension plate 76, and can be suspended in a stable state. The suspension plate 76 is preferably formed with brackets 76a to 76d for hooking the hook 73 on each of its four sides. Then, the hook 73 can be hung on the suspension plate 76 regardless of the direction of the blade 32.
[0047]
The shape of the suspension plate may be other than the shape illustrated in FIG. That is, the shape of the hole to be formed only needs to match the blade shape with the portion supporting the blade 32 from below, the outer shape may be any shape, and the bracket may be one place, or the bracket is not formed. Further, a rope for hooking the hook 73 may be provided. The suspension plate as described above is lightweight and easy to manufacture.
[0048]
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6B, a hanging tool 77 that is less susceptible to air resistance may be provided on the surface of the blade 32. If it is difficult to receive the air resistance, the effect on the efficiency of the windmill is small, and noise is hardly generated.
[0049]
The blade cross-section usually has a convex surface and a concave surface on the front and back. This is because, according to the blade theory, the pressure on the convex surface where the flow velocity of air on the surface is high is lower than the pressure on the concave surface where the flow velocity on the surface is slow, and the pressure difference causes the blade 32 to rotate. Because it becomes power. Therefore, the hanging tool 77 is preferably installed on the concave surface of the blade 32 where the flow velocity of air becomes slow. This is because there is an obstruction in the air flow where the flow velocity is low, and even if the flow velocity is further reduced, the generation of the force that rotates the blade 32 is not adversely affected.
[0050]
So far, the case where the blade 32 is suspended after being removed from the hub 31 has been described. Here, the case where the blade 32 is attached to and removed from the hub 31 will be described. The blade 32 that has been maintained on the ground is attached to the hub 31 using the two winches 61 and 71 described above. First, the blade 32 horizontally placed on the ground is lifted while being horizontal, in the same manner as when the blade 32 is lowered to the ground while being kept horizontal, and the blade 32 is moved by the two hooks 63 and 73. Lift horizontally. Even when the blade 32 is oriented vertically, the hook 73 on the blade tip side is lowered at a height at which the tip does not hit the ground, and the blade 32 is lifted up with the hook 63 alone in the vertical direction.
[0051]
The blade 32 is lifted up to the position of the hub 31 by the hook 63 using the two lifting tools 33 provided near the attachment position of the blade 32 to the hub 31. However, as described above, in a windmill, it is common to provide a tilt angle θ so that the blade does not come into contact with the tower even if the blade is pushed by the wind and deforms when receiving wind power. That is, the central axis of the hub is installed upward by a tilt angle θ from the horizontal. The tilt angle θ is about 5 degrees. That is, even if it is attempted to attach to the hub 31 using only the hanging tool 33 at the end portion on the hub side of the blade 32, the end face of the blade 32 and the surface of the hub 31 are opened by the tilt angle θ.
[0052]
Therefore, as shown in the partial cross-sectional view of FIG. 7, a protrusion 36 perpendicular to the longitudinal direction of the blade 32 is formed in the vicinity of the attachment location of the blade 32 with the hub 31. Here, the protrusion perpendicular to the longitudinal direction of the blade 32 only has to protrude at an angle with respect to the direction (longitudinal direction) connecting the center and the tip of the section where the blade is attached to the hub. The protrusion may be larger than the protrusion in the direction perpendicular to the longitudinal direction. However, it is effective to project in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction, that is, along the attachment surface of the blade 32 with the hub 31.
[0053]
During operation of the windmill, the protrusion 36 also rotates together with the hub 31 and the blade 32. Therefore, in order to reduce air resistance during operation, it is preferable that the protrusion 36 has a smooth shape on the surface of the hub 31 after being attached to the hub 31. Furthermore, in order not to generate noise due to the air flow between the hub 31 and the protruding portion 36, it is preferable that the protruding portion 36 has an integral shape with no gap between the hub 31 and the hub 31. For this purpose, when an elastic material is applied to the contact surface of the protruding portion 36 with the hub 31 and the blade 32 is attached to the hub 31, the elastic material is deformed so that there is no gap between the hub 31 and the hub 31. Is good. However, a protrusion 36 that does not hinder the operation of the wind turbine may be formed at a position that does not become on the surface of the hub 31 after attachment. Alternatively, the protrusion 36 may be fitted in the hub 31 (specifically, the hub cover) after the protrusion 36 is attached, or the protrusion 36 may be removable.
[0054]
A hanging tool 37 for attaching a hook 73 is attached to the protruding portion 36. The hanging tool 37 may be a looped rope, or may have another structure on which the hook 73 can be hung. Here, as described above, the blade 32 is hung by the lifting device including the winch 61 and the hook 63 out of the two lifting devices, and the lifting and lowering including the winch 71 and the hook 73 that suspends the blade tip. Since the device is not used to suspend the blade 32 after the blade 32 has been lifted high, it can now be used to suspend the protrusion 36.
[0055]
A pulley 78 for suspending the wire rope 72 from the winch 71 is installed in the hub near the tip of the hub 31. That is, the wire rope 72 is replaced with a pulley 78 different from that used when the blade 32 is near the ground. This work is performed by a worker entering the hub 31. The wire rope 72 from the pulley 78 passes through a hole formed at a connection portion with the protruding portion 36 on the hub 31 and suspends the hook 73.
[0056]
When the blade 32 is attached to the hub 31, the hook 63 is raised to the height at which the blade 32 body is attached to the hub 31 by the winch 61, and thereafter or simultaneously, the hook 73 is attached to the hub 31 of the blade 32 by the winch 71. Raise until the surface is at a predetermined angle. In this manner, by using two lifting devices, the blade 32 can be attached to the hub 31 installed upward from the horizontal plane by the tilt angle θ. When this attachment method is used not only during maintenance but also during construction, attachment of the blade 32 to the hub 31 is facilitated. Further, the case where the blade 32 is attached to the hub 31 has been described above. However, even when the blade 32 is detached, the lifting tool 37 attached to the protruding portion 36 is removed while being suspended by the hook 73, so that the tilt angle θ is raised upward from the horizontal plane. The blade 31 can be easily removed from the hub 32 installed in the. In FIG. 7, the blade 32 to be attached is shown in a direction opposite to that during operation. However, since the blade 32 can be rotated around the longitudinal axis after being attached to the hub 31, a predetermined value is obtained after being attached to the hub 31. Fix in the direction.
[0057]
Then, with reference to the partial cross section side view of FIG. 8, the wind power generator provided with the windmill and the generator which is the 4th Embodiment of this invention is demonstrated. In the nacelle 21, a main shaft 92 fixed coaxially with the hub 31 is rotatably supported by the main bearing 91. The other end of the main shaft 92 is connected to a speed increasing device 93. The speed increaser 93 increases the rotational speed of the main shaft 92 rotated by the hub 31. The increase in the rotational speed is for adjusting to the operation rotational speed of the generator 95 described later. The rotational speed of the main shaft 92 is increased by the speed increaser 93 and transmitted to the power shaft 94. The power shaft 94 is connected to a rotor (not shown) of the generator 95, and the rotor is rotated by the power shaft 94.
[0058]
The wind energy is converted into a force for rotating the hub 31 by the blade 32, and when the hub 31 rotates, the main shaft 92 and the power shaft 94 rotate. As a result, the rotor of the generator 95 rotates. Electric power is generated by the generator 95.
[0059]
Since the windmill includes the gondola 45 that can move up and down along the surface of the blade 32, the maintenance of the blade can be easily performed as described above, and the maintenance of the wind turbine generator is facilitated.
[0060]
FIG. 9 is a partial cross-sectional side view of a wind turbine generator including a windmill and a generator, which represents a fifth embodiment of the present invention. In the same manner as above, the main shaft 92 fixed coaxially with the hub 31, the main bearing 91 that supports the main shaft 92, the speed increasing device 93 that increases the rotational speed of the main shaft 92, and the speed increasing device 93 are increased. A power shaft 94 to which the rotation speed is transmitted and a generator 95 in which the rotor is rotated by the power shaft 94 are installed.
[0061]
Since the windmill includes two lifting devices 61, 62, 63, 71, 72, and 73, the blade 32 removed from the hub 31 can be lowered to the ground, and the blade 32 can be maintained on the ground. Maintenance is easy.
[0062]
In any of the wind power generators described above, the generator 95 may be placed on the ground instead of in the nacelle. At that time, the rotation of the hub 31 and the main shaft 92 is transmitted to the rotor of the generator on the ground by a chain gear or the like. By installing a heavy generator on the ground, the nacelle 21 can be reduced in size and weight.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the provision of the gondola that moves up and down along the blades allows the operator on the gondola to perform maintenance of the blades, so that maintenance of the windmill is facilitated. Alternatively, the maintenance of the blade can be performed on the ground by providing two lifting devices and removing the blade from the hub and lowering it to the ground, so that the windmill can be maintained easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional side view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional side view illustrating a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view showing a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are a partially sectional front view and a partially sectional side view showing a third embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 5 is a partial cross-sectional side view showing a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a hanger near the tip of a blade.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view for explaining how to attach the blade to the hub.
FIG. 8 is a partial cross-sectional side view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial sectional side view showing a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Tower
21 Nasser
31 hub
32 blades
33, 34, 37
36 Projection
41 Winch
45, 55 Gondola
47 Guide rail
49 Guide rope
52 rails
53 traveling machine
54 arms
61, 71 Lifting device
62, 72 wire rope
63, 73 hook
66 Guide rope
77 Suspension
95 Generator

Claims

A columnar tower;
A nacelle attached to the top of the tower;
A hub rotatably mounted on a horizontal end of the nacelle;
A blade attached to the hub for rotation in a plane inclined with respect to a vertical axis;
A gondola that can be raised and lowered along the surface of the blade;
The gondola is supported by a rail fixed along the tower, a traveling machine moving on the rail, and an arm attached to the traveling machine;
Windmill.

A windmill according to claim 1;
A generator driven by the windmill;
Wind power generator.