JP4796391B2 - 風力発電装置の設置機構及び設置方法 - Google Patents

Description

この発明は、タワー頂部に中型クレーンにより設置される回転式吊上装置を用いて風力発電装置の重量部材を吊り上げる風力発電装置の設置機構及び設置方法に関する。

タワー頂部に風車とナセルと一般に呼ばれる発電機を直結して設置される風力発電装置は、従来まずタワーを建設してその頂部に大型クレーン又はタワーに沿って風車とナセルとを吊り上げる吊上装置を用いて設置される。その一例として、特許文献１の風力発電機構築用クライミング装置および風力発電機の構築方法が知られている。このクライミング装置は、ガイドタワーを囲みガイドタワーに沿って昇降するコの字形フレーム、このフレームの上に設けた門形フレーム、及び持ち上げ手段を横行台車に取り付け、門形フレームにブロック塔体構造物、発電機を乗せて持ち上げ横行台車で横方向に搬入し、順次塔体構造物、発電機を組み立て、次に下降した門形フレームに風車を載せて吊り上げ、横行き台車で横方向に搬入して発電機に風車を組み付け、その後横行台車をガイドタワーの外側に後退させるというものである。

もう１つの例として、特許文献２では、同じくタワーに沿って昇降するサポート台に、台車で運ばれてきた風車と発電機（ナセル）とを回転軸の軸心が垂直の状態で組み立てて移載して乗せ、タワー頂部まで上昇するとそこで回転軸の軸心が水平となるようにサポート台の反転板を９０度回転させ、反転板が水平の状態となると反転板からタワー頂部へ風車とナセルを移動させてタワー頂部に固定する形式の移動吊り上げ装置が記載されている。サポート台の昇降は、タワーが設置されている地面にウインチを設置し、このウインチから繰り出されるワイヤをタワー頂部に設けられている引き上げ用ローラを経由して地上に近い位置で待機しているサポート台に連結し、ウインチを駆動することによりサポート台を引き上げるようになっている。

ところで、風車の建設適地は山間部や海岸沿いのような、風車を設置しようとする位置に至る道路が十分整備されていない場所とされることが多く、それぞれの地形や環境条件、あるいは建設コスト等の制約から開発が進んでいない地域が多い。このような制約の多い場所に風力発電装置を設置する場合、大型クレーンを搬入できないため道路整備工事をすることとなり、このような工事をすれば風車建設費用を増大させることとなる。従って、タワーを建設する場合も同じであるが、風車建設費用を増大させることなく風車を建設するためには、タワーの頂部に風車とナセルを設置する時に、この工事に適し、かつ輸送可能な吊上装置と頂部に固定するための特別の装置を必要とする。

しかし、上記特許文献１のクライミング装置はタワーフレームに沿って横行き台車を昇降させ、その上に載置した門形フレーム上に塔体構造物及び風車と発電機を載せてタワー頂部まで吊り上げた後門形フレームを横行き台車上でタワー頂部に移動させ、固定するという方式であるため、タワーフレームの構造そのものを横行き台車の昇降に適する形状とする必要があり、かつ横行き台車と門形フレームを二重に設ける必要があり、このため全体の構造が極めて複雑である。又、横行き台車の上に塔体構造物及び風車と発電機を乗せる際に、横行き台車は所定の高さに設定しておき、その状態でこれらの各部材を載置する作業を必要とし、従って装置のコストが掛り、かつ地上からタワーの頂部まで引き上げる作業は極めて複雑で、多くの労力を必要とし、結局建設費用が増大する。

特許文献2のサポート台を用いて風車とナセルを持ち上げる場合も同様に、サポート台に風車とナセルを組み立てて乗せ、サポート台をタワーのガイドレールに沿って引き上げるとタワー頂部で反転板を回転させて水平状にし、反転板からタワー頂部に移動させるという方法を採用しているため、構造が複雑であり、装置のコストや建設費用の増大を招くという問題がある。従って、風車やナセル等の重量物をタワー頂部まで引上げかつタワー頂部に設置する手段の構造を簡素化すると共に、タワー頂部までの引き揚げ作業や設置作業を省力化し、風車の建設費用を極力経済的とする風車の設置機構及び設置方法が望まれている。
特開2003−187430号公報 アメリカ合衆国特許公報第6,505,785号

この発明は、上記の問題に留意して、風力発電装置の重量部材をタワー頂部まで吊り上げて設置する手段の構造を簡素化した設置機構と、大型クレーンを用いるのではなく道路整備がされていない山間地でも走行できる中型のクレーンによりこの設置機構をタワー頂部に設置する際に風力発電装置の重量部材引き上げ作業と設置作業を省力化し、経済的な建設費用で風力発電装置をタワー頂部に設置する方法を提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、風力発電装置を設置するタワー頂部の対向する側面に沿って設置される基板に対して回転自在に設けられる一対の枠部材を互いに連結部材で平行状に連結した設置枠を形成し、枠部材の上端、下端、及び連結部材の所定位置に複数の滑車を設け、連結部材に設けた滑車を通るワイヤを介してタワー頂部付近まで吊り上げられた風力発電装置用の重量部材を、上記設置枠を所定角度回転させることにより引上位置からタワー頂部に移動させてこの頂部上に設置し得るように構成した風力発電設備の設置機構としたものである。

上記の構成としたこの発明の風力発電設備の設置機構では、この設置機構をタワー頂部に設置して風力発電装置用の重量部を所定の滑車を通るワイヤを介して引き上げ、設置枠を回転することによりきわめて省力化された労力と少ない建設費用で風力発電設備を設置することができる。上記設置機構は、予め建設されたタワー頂部に中型クレーンで吊り上げて設置される。この中型クレーンは、大型クレーンが搬入出来ないような山間地にも自走して入ることができる幅のクレーン車であり、大型クレーンを搬入するための道路を整備することなく搬入される。又、設置機構はこのクレーン車とは別途のトラックにより運搬される。

上記中型クレーンを用いてこの設置機構をタワー頂部に設置し、風力発電装置用の重量部を所定の滑車を通るワイヤを介して引き上げる。上記設置機構は設置枠が水平状に設定されており、設置枠の滑車を通る引上用のワイヤをウインチから繰り出し、その下端をナセルのような重量物に連結してウインチの動力で引き上げる。この場合、上記一対の枠部材を複数の型枠部材を用いて全体として逆台形状に形成し、上方の型枠部材の一端と下方の型枠部材の他端にそれぞれ滑車を設け、上方の型枠部材の滑車を通るワイヤを介して上記一端を引き下げる力と、下方の型枠部材の滑車を通るワイヤを介して上記他端を引き下げる力とを制御ウインチにより制御して設置枠を少しずつ所定角度まで回転可能に構成することができる。

また、上記構成の風力発電装置の設置機構を設置する方法として、中型クレーンを用いてこの設置機構をタワーＴｗ頂部に設置し、設置機構の連結部材に設けられた滑車にワイヤＷを通して風力発電用重量部材にその一端を連結し、他端を吊上用ウインチで巻き込んで風力発電用重量部材を吊り上げ、地上からタワー頂部まで吊り上げるとその位置で、設置機構を所定角度回転させてタワー頂部に移動させタワー頂部に設置、固定する風力発電装置の設置方法とすることができる。

このような構成の設置機構及び設置方法を用いて重量物がタワー頂部付近まで引き上げられると、設置機構の設置状態を所定角度回転させて傾斜させ、風力発電用重量物をタワー頂部に移動させてこのタワー頂部に設置、固定する。この場合、上方の型枠部材の滑車を通るワイヤを介して上記一端を引き下げる力と、下方の型枠部材の滑車を通るワイヤを介して上記他端を引き下げる力とを制御ウインチにより制御して設置枠を少しずつ所定角度まで回転させるようにする。ナセルの吊り上げは引上用ワイヤにより行われるが、ナセルを地上からタワーの頂部まで吊り上げる際に、設置機構を支持する制御ワイヤは、タワーが鉛直、かつ設置機構が水平の状態を保つように制御ウインチで予め制御用ワイヤの張力を調整して固定する。

ナセルの引き上げを開始すると、引上用ワイヤでナセルを引き上げることによりナセルの重量が設置機構を介して制御ワイヤに及ぼす張力の影響に十分対応できるように制御ウインチのブレーキにより制御ワイヤの張力状態を予め設定する。引上用ワイヤによる引き上げを開始すると、ナセルを地面から完全に離れた位置に引き上げた状態では、ナセルの重量でナセルの引き上げ側の制御ワイヤの張力は緩み、反対側の制御ワイヤに対してはナセルの重量から引上用ワイヤによる引上力を差し引いた差重量に相当する張力が制御ワイヤに必然的に作用して制御ワイヤはさらに緊張する。従って、その差重量の張力が作用しても他端側の制御ワイヤが緩むことがない状態となるように制御可能な最小張力を制御ワイヤに掛けて制御ウインチにより固定する。以上のように制御ワイヤに対する張力設定を行った状態で、引上用ワイヤによるナセルの引き上げを開始する。

ナセルをタワー頂部の所定高さまで引き上げた後は制御ワイヤの張力を制御して設置機構を回転させナセルを移動させる。この時、設置機構の設定状態を制御する制御ワイヤに掛ける張力の大きさを少しずつ変化させると共に、タワーの鉛直状態を保持（タワーの傾斜角数度以内で、タワーの設計上想定される傾きの範囲内）しながら設置機構を回転させる。この場合、ナセルの吊り上げをする他端側の制御ワイヤは、ナセルの吊り上げ時と同様に設置機構を制御可能な最小張力を維持するように設置機構の回転角度に応じて制御ウインチから繰り出す。

一端側の制御ワイヤには、次のような張力即ち、設置機構Ａを回転させる際にナセルを支持している支持点が移動すると共にこの支持点が設置機構の回転に伴って上昇することによりナセルをその支持半径の高さの差分に応じてさらに持ち上げるに必要な力による作動モーメントＭａを、設置機構の自重、ナセルの重量、制御ワイヤの張力を緩めながら繰り出す際に残るブレーキ力、及び設置機構を回転させようとすると回転中心に生じる摩擦抵抗を含めた力に相当する抵抗モーメントＭｒより少しだけ大きく設定し、上記作動モーメントＭａが生じるように制御ワイヤに必要な張力を制御ウインチにより導入して制御ワイヤを引き込む。このように、制御ワイヤの張力を制御することにより、上記モーメントの関係が成り立つように制御が行われる。

この発明の風力発電装置の設置機構は、風力発電装置を設置するタワー頂部に設置される基板に対して回転自在な一対の枠部材を連結部材で連結して設置枠を形成し、枠部材の上端、下端、及び連結部材の所定位置に複数の滑車を設け、連結部材に設けた滑車を通るワイヤを介してタワー頂部付近まで吊り上げられた風力発電装置用の重量部材を、上記設置枠を所定角度回転させることにより引上位置からタワー頂部に移動させてこの頂部上に設置し得るようにし、この設置機構を用いて風力発電装置の設置機構に接続される制御ワイヤにより発電装置の重量部をタワー頂部に設置する設置方法を採用したから、きわめてシンプルな構成の設置機構と設置方法により大型クレーンを用いるのではなく道路整備がされていない山間地でも走行できる中型のクレーンによりこの設置機構をタワー頂部に設置する際に風力発電装置の重量部材引き上げ作業と設置作業を省力化し、経済的な建設費用で風力発電装置をタワー頂部に設置することが出来るという顕著な効果が得られる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1はこの実施形態の風力発電装置の設置機構を含むタワー頂部の外観側面図である。図示のように、この風力発電装置の設置機構Ａは、タワーＴｗの頂部に設置され、後述するように、ナセル（発電機）と風車Ｐの搭載に使用される。設置機構Ａは、タワーの頂部付近に基板１を取り付け、この基板１に設けたフランジ部材１ａに取り付けた軸部１ｘに回転自在な基部接続板２ｔを設け、基部接続板２ｔに対して固定される一対の枠部材２から成る設置枠２Ａを備えている。１ｂはタワー頂部に固定座を取り付けるためのブラケットである。枠部材２は、図示のように、水平な2つの型枠２ａ、２ｂ、垂直な２つの型枠２ｃ、２ｃ、傾斜状（４５°）の2つの型枠２ｄ、２ｅをそれぞれ接続板で接続し、全体として逆台形状のフレーム構造として形成している。

又、上記枠部材２は、図３に示すように、一対を互いに平行にかつ所定距離を置いて２列に設けられ、互いを連結する複数の連結ロッド３ａ、３ｂ、３ｃで平行状に設けられ、これにより設置枠２Ａを形成している。２つの連結ロッド３ａ、３ｂは、一対の枠部材２の側面視（図１）で上端両隅位置に、連結ロッド３ｃは側面視で下端中央位置に設けられている。そして、上記２つの連結ロッド３ａ、３ｂの平面視（図３）で中央位置にナセル等重量物の吊上用の滑車４ａが一端側（図1の左側）に、滑車４ｂ、４ｃが他端側（図１の右側）に取り付けられており、さらに一方の連結ロッド３ａの両端で両枠部材2が連結される位置には、後述する風力発電装置の設置機構Ａを所定角度回転させる作業をするための滑車５_Ｌ、５_Ｒが設けられている。

さらに、２つの枠部材2の下方の水平な型枠２ｂ、２ｂの他端の連結ロッド３ｂ側寄り位置にも、風力発電装置の設置機構Ａを所定角度回転させるための滑車６_Ｌ、６_Ｒがそれぞれ下向きに設けられている。上記滑車５_Ｌ、５_Ｒと６_Ｌ、６_Ｒは、それぞれの滑車に掛け廻されるワイヤをウインチで引き合いをして風力発電装置の設置機構Ａの設定状態を必要な角度位置に設定するのに用いられる。なお、後述するように、ナセルＮを最高位置まで引上用ワイヤＷ１で引き上げた後、タワーＴｗの頂部に移動させて基盤１に固定して設置すると、その後最終的にはナセルの回転軸Ｎｘに風車Ｐの中心部Ｐｂがフランジ継手Ｐｃを介して連結される。

上記の構成としたこの実施形態の風力発電装置の設置機構Ａは図４以下の手順によりタワーの頂部に設置される。図４に示すように、予め建設されたタワーＴｗの頂部に中型クレーン車Ｃを用いて風力発電装置の設置機構Ａを搭載する。図示の例では、タワーＴｗの高さは４４ｍ弱であり、図示していないが、このタワーＴｗは大型クレーン車が走行できない山間地に建設されているものとする。中型クレーン車Ｃは６０ｔラフタークレーンと呼ばれ、最長４４ｍまで延長できる伸縮式のブームＢｍの先端に２つの延長ジブＢａ、Ｂａ’のいずれかを接続した状態で使用されるクレーン車である。長い延長ジブＢａは１２．７ｍ、短い延長ジブＢａ’は８．０ｍである。それぞれの延長ジブＢａ、Ｂａ’を備えた時のクレーン車Ｃの使用状態は次の通りである。

４４．０ｍブーム＋８．０ｍジブ ４４．０ｍブーム＋１２．７ｍジブ
ブーム角度＝７４° ブーム角度＝７４°
ジブ角度＝５° ジブ角度＝５°
作業半径＝１５．０ｍ 作業半径＝１５．０ｍ
定格荷重＝３．５ｔ 定格荷重＝２．５ｔ
つり荷重＝２．２ｔ 定格荷重＝１．４ｔ

なお、上記延長ジブＢａ、Ｂａ’は、Ｂａの方が長いため、設置機構Ａの中央を吊り下げることができるから、安定して吊り上げることができるが、Ｂａ’の短い方であっても基板１上で作業員の操作によって設置することができる。又、上記中型クレーン車Ｃとは別に、風力発電装置の設置機構Ａや風車Ｐ，ナセルＮなどの重量物を搬送するトラック（図示せず）が用いられる。このトラックは１０トン程の積載重量であり、クレーン車、トラックのいずれも幅４ｍ以内であり、山間地内を十分走行できる大きさである。さらに、図示のタワー頂部に搭載される風力発電装置は、1台当たり３００ｋｗの発電量を有する発電機が設置されるものとする。上記の使用状態に設定された中型クレーン車Ｃにより予め地上で組み立てられた風力発電装置の設置機構Ａを吊り上げて、図1の状態に設置する。

この設置作業では、中型クレーンＣでタワー頂部より少し上の位置まで吊り上げた設置機構ＡをタワーＴｗの頂部に移動させて降ろし、基板１を頂部に固定する作業を行う。この固定作業は、図示しない固定用ボルト等により基板１をタワー頂部に対して固定する。なお、設置機構Ａは、地上で予め基板１を含めて組み立てられているものとする。次に、図５に示すように、重量物であるナセルＮを地上からタワーＴｗの頂部まで引き上げる作業を、ウインチＷｎ１を用いて行う。ウインチＷｎ１のドラムＤ１から繰り出される引上用ワイヤＷ１は風車の設置機構Ａの滑車４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを経由してナセルＮに連結された状態でドラムＤ１に巻き取られてナセルＮが引き上げられる。引上用ワイヤＷ１は、図７の（ａ）図及び図８に示すように、連結ロッド３ｂ上の滑車４ｂ、４ｃとナセルに連結された滑車４ｄ間を複数回経由することにより一本の引上用ワイヤＷ１に作用する荷重を減少させるようにしている。

図６の（ａ）図に示すように、ナセルＮをタワーＴｗの頂部まで引き上げると、その後風力発電装置の設置機構Ａの枠部材２の一端と他端をそれぞれ制御用ワイヤＷ２とＷ３とを用いて所定角度（図示の例では４５°）まで少しずつ傾けて行く。一端側の制御用ワイヤＷ２は、図７の（ｂ）図及び図８に示すように、地上に設置された制御用のウインチである第2のウインチＷｎ２のドラムＤ２から繰り出されて一端側の滑車５_Ｌ、５_Ｒを経由して地上側の滑車５_Ｌ’、５_Ｒ’、５_ＬＤとの間を往復するように設けられる。地上側の滑車５_Ｌ’、５_Ｒ’は、一端側の滑車５_Ｌ、５_Ｒの間隔と同じ距離に対応して設けられている。

他端側の制御用ワイヤＷ３は、地上に設置された制御用のウインチである第3のウインチＷｎ３のドラムＤ３から繰り出されて他端側の滑車６_Ｌ、６_Ｒを経由して地上側の滑車６_Ｌ’、６_Ｒ’との間を往復するように設けられる。この場合も、地上側の滑車６_Ｌ’、６_Ｒ’は、他端側の滑車６_Ｌ、６_Ｒの間隔と同じ距離に対応して設けられている。そして、この他端側の制御用ウインチと一端側の制御用ウインチとを制御して、一端側の制御用ワイヤＷ２を引くと他端側の制御用ワイヤＷ３を緩め、この作業を少しずつ交互に繰り返して枠部材2を所定角度まで傾斜させる。

こうして枠部材2を所定角度まで傾斜させると、図１の頂部付近まで引き上げた位置から矢印Ｆ１で示すように、滑車４ｂ、４ｃによる支持点の、型枠２ｄが４５°傾斜状から垂直状に変化することにより上昇する高さと位置の変化のため、ナセルＮがタワー頂部より少しだけ高い位置に移動し、その後引上用ワイヤＷ１を緩めて矢印Ｆ２のように下降させるとナセルＮはタワー頂部に設置される。なお、上記説明ではナセルの引き上げ、設置について説明したが、同様な作業により本装置を使用して風車Ｐの羽根（ブレード）を取付けることもできる。この場合の具体的方法として、風車Ｐの羽根(ブレード）３枚のうち２枚を地上で組み立てた状態で引き上げて中心部Ｐｂを図１に示すようにナセルＮの回転軸Ｎｘに連結してタワー頂部に設置することができる。３枚目の羽根は、中心部ＰｂをナセルＮに取り付ける前、又は取り付け後にクレーンで持ち上げて装着する。また、設置機構ＡはナセルＮと風車Ｐなどの風力発電装置に必要な機器の取り付けが終了した後は、タワーＴｗの頂部から取り外される。

以上がナセルＮの設置方法の大略であるが、上記設置機構Ａの回転を制御してナセルＮを設置する方法についてさらに詳しく以下に説明する。図７に示すように、ナセルＮの吊り上げは引上用ワイヤＷ１により行われるが、ナセルＮを地上からタワーＴｗの頂部まで吊り上げる際に、設置機構Ａを支持する制御ワイヤＷ２とＷ３は、タワーＴｗが鉛直、かつ設置機構Ａが水平の状態を保つように制御ウインチＷｎ２、Ｗｎ３で予め制御用ワイヤＷ２、Ｗ３の張力を調整して固定する。ナセルＮの引き上げを開始すると、引上用ワイヤＷ１でナセルＮを引き上げることによりナセルＮの重量が設置機構Ａを介して制御ワイヤＷ２とＷ３に及ぼす張力の影響に十分対応できるように制御ウインチＷｎ２、Ｗｎ３のブレーキにより制御ワイヤＷ２、Ｗ３の張力状態を設定しておく。その理由は次の通りである。

今、仮に設置機構Ａが回転しないように、制御ワイヤＷ２、Ｗ３に対して左右同等な一定の初期張力を設定したとしても、引上用ワイヤＷ１による引き上げを開始すると、ナセルＮを地面から完全に離れた位置に引き上げた状態では、ナセルＮの重量でナセルＮの引き上げ側の制御ワイヤＷ３の張力は緩み、反対側の制御ワイヤＷ２に対してはナセルＮの重量ｎＧから引上用ワイヤＷ１による引上力Ｇを差し引いた差重量（ｎ−１）Ｇに相当する張力が制御ワイヤＷ２に必然的に作用して制御ワイヤＷ２はさらに緊張する。但し、ｎはナセルＮの引き上げ側の引上用ワイヤＷ１の往復本数（図示の例ではｎ＝６）である。

従って、その差重量の張力が作用しても他端側の制御ワイヤＷ３が緩むことがない状態となるように制御可能な最小張力を制御ワイヤＷ３に掛けて制御ウインチＷｎ３により固定する。但し、上記制御ワイヤＷ３を制御可能な最小張力で制御するとは、制御ワイヤＷ３に垂みがなく、力を伝達する際に時間的な遅れがない状態で、かつ御述するテンションメータＴによる張力の計測が可能な最小限の張力状態に制御ウインチＷｎ３で引き付けて停止させた状態を言う。そして、一端側の制御ワイヤＷ２は、上記ナセルＮの重量ｎＧと引上用ワイヤＷ１の張力Ｇの差重量に相当する張力で、かつ設置機構ＡがナセルＮの引き上げ操作中は回転しない程の張力を掛けた状態でブレーキ力を作用させて制御ウインチＷｎ２で固定する。

ただし、上記説明はナセルＮが地面から完全に離れた状態以降の張力状態であり、ナセルＮが地上にある状態から地上を離れるまでの過渡的な張力変化に対しては、引き上げ開始後その張力状態の変化を計測することにより複数段の張力状態を想定して段階的に対応するように設定するか、又は引き上げ開始後直ちに、ナセルＮが地上を離れた後の状態に相当する張力を制御ワイヤＷ２、Ｗ３に掛けて各制御ウインチＷｎ２，Ｗｎ３のブレーキＢによる固定を行ってもよい。以上のように制御ワイヤＷ２，Ｗ３に対する張力設定を行った状態で、引上用ワイヤＷ１によるナセルＮの引き上げを開始する。

ナセルＮをタワーＴｗ頂部の所定高さまで引き上げた後、引上用ワイヤＷ１のウインチＷｎ１を停止させ、その後は制御ワイヤＷ２、Ｗ３の張力を制御して設置機構Ａを回転させナセルＮを移動させる。この時、設置機構Ａの設定状態を制御する制御ワイヤＷ２，Ｗ３に掛ける張力の大きさを少しずつ変化させると共に、タワーＴｗの鉛直状態を保持（タワーの傾斜角数度以内で、タワーの設計上想定される傾きの範囲内）しながら設置機構Ａを回転させる。この場合、ナセルＮの吊り上げをする他端側の制御ワイヤＷ３は、ナセルＮの吊り上げ時と同様に設置機構Ａを制御可能な最小張力を維持するように設置機構Ａの回転角度に応じて制御ウインチＷｎ３から繰り出す。

一方、一端側の制御ワイヤＷ２には、次のような張力を導入する。即ち、設置機構Ａを回転させる際にナセルＮを支持している滑車４ｂの支持点が滑車４ｃへ移動すると共にこの支持点が設置機構Ａの回転に伴って上昇することによりナセルＮをその支持半径の高さの差分に応じてさらに持ち上げるに必要な力による作動モーメントＭａを、設置機構Ａの自重、ナセルＮの重量、制御ワイヤＷ３の張力を緩めながら繰り出す際に残るブレーキ力、及び設置機構Ａを回転させようとすると回転中心の軸部１ｘに生じる摩擦抵抗を含めた力に相当する抵抗モーメントＭｒより少しだけ大きく設定し、上記作動モーメントＭａが生じるように制御ワイヤＷ２に必要な張力を制御ウインチＷｎ２により導入して制御ワイヤＷ２を引き込む。

上記作動モーメントＭａと抵抗モーメントＭｒの関係は次のように記すことが出来る。 Ｍａ＝Ｍｒ＋α
但し、上記作動モーメントＭａと抵抗モーメントＭｒの大きさは、それぞれ設置機構Ａの回転角度に応じて変化し、一定ではない。従って、上記αの値も回転角度の変化にあわせて調整する必要がある。その理由として、滑車４ｂ、４ｃの支持点の位置が高さ方向及び水平方向に変化すると、設置機構ＡやナセルＮの重心点も高さ方向と水平方向に移動して軸部１ｘの中心に近づき、従って抵抗モーメントＭｒの値が小さくなり、それに伴って作動モーメントＭａも小さく制御する必要があるからである。このように、制御ワイヤＷ２と制御ワイヤＷ３の張力を制御することにより、上記モーメントの関係式が成り立つように制御が行われる。

以上のように、作動モーメントＭａと抵抗モーメントＭｒが変化する状態に合わせて制御ワイヤＷ２、制御ワイヤＷ３の張力を制御するために、図７の（ｂ）図に示すように、地上側の滑車５_Ｒ’、６_Ｌ’にはそれぞれテンションメータｔが取り付けられており、その計測信号により制御ワイヤＷ２、Ｗ３の張力を計測する。そして、その計測値を参照しながら制御ワイヤＷ２と制御ワイヤＷ３の張力を調整する。この調整では、上記テンションメータＴの計測信号を地上に設置した携帯用パソコン等のモニター装置へ入力し、そのモニター画面上に上記計測信号を制御ワイヤＷ２、Ｗ３の張力に相当する値に変換してそのモニター画面上に表示し、それぞれの張力状態を画面上で確認しながら制御ワイヤＷ２，Ｗ３の張力状態を、例えば段階的に変化させるステップ制御により変化させる。

上記制御ワイヤＷ２，Ｗ３のステップ制御をする場合、制御ワイヤＷ２への張力付与が大きく、かつ速過ぎると、設置機構Ａが急激に回転することとなるため、回転速度が速過ぎない範囲でかつ必要な値の張力を、例えば回転角４５°を１０〜２０等分した角度ずつ程度の回転角となるように制御ワイヤＷ２へ張力を掛けてウインチＷｎ２により引き込み、これに対応して制御ワイヤＷ３は制御ウインチＷｎ３から繰り出されるが、それぞれのステップ段階では、上記作動モーメントＭａと抵抗モーメントＭｒの関係式が成立するように制御することが必要である。なお、制御ワイヤＷ２，Ｗ３の張力制御はステップ制御に限定されず、例えばウインチＷｎ１、Ｗｎ２，Ｗｎ３をそれぞれトルク制御型のウインチ、あるいは変位制御型のウインチとして連続的に変化するように自動制御してもよい。

この発明の風力発電装置用の設置機構、及び設置方法は中型クレーンを用いて山間地に建設されたタワー上に設置されるから、大型クレーンが搬入できないような山間地であっても広く風力発電装置を設置するのに利用できる。

実施形態の風力発電装置の設置機構の外観正面図 同上の設置機構の拡大詳細図 同上の平面図 風力発電装置の設置機構の設置方法の説明図 ナセルの引き上げ方法の説明図（下方位置） ナセルの（ａ）引き上げ方法（上方位置）の説明図、（ｂ）設置方法の説明図 （ａ）引上用ワイヤの導設状態の模式図、（ｂ）枠部材の一端側のワイヤと他端側のワイヤによる傾斜設定方法の説明図 引き上げ用ワイヤ、一端側のワイヤ、及び他端側のワイヤによるワイヤシステムの全体布設状態説明図

符号の説明

１ 基板
１ａ フランジ部材
１ｂ ブラケット
１ｘ 軸部
２ 枠部材
２ａ、２ｂ 型枠
３ａ、３ｂ、３ｃ 連結ロッド
４ａ、４ｂ、４ｃ 滑車
５_Ｌ、５_Ｒ 滑車
６_Ｌ、６_Ｒ 滑車
Ａ 風力発電装置の設置機構
Ｂｍ ブーム
Ｂａ、Ｂａ’ 延長ジブ
Ｃ 中型クレーン車
Ｎ ナセル
Ｎｘ 回転軸
Ｐ 風車

Claims (4)

1. 風力発電設備用のタワーＴｗ頂部の対向する側面に沿って挿入設置される基板１に対して回転自在に設けられる一対の枠部材２を互いに連結部材３で平行状に連結した設置枠２Ａを形成し、枠部材２の上端、下端、及び連結部材３に複数の滑車４、５、６を設け、連結部材３の滑車４ａ、４ｂ、４ｃを通るワイヤＷ１を介してタワーＴｗ頂部付近まで吊り上げられた風力発電用重量部材を、上記設置枠２Ａを所定角度回転させることにより引上位置からタワーＴｗ頂部に移動させてこの頂部上に設置し得るように構成した風力発電装置の設置機構。
2. 前記一対の枠部材２Ｌ、２Ｒを複数の型枠部材２ａ、２ｂ、２ｃを用いて全体として逆台形状に形成し、上方の型枠部材２ａの一端と下方の型枠部材２ｂの他端にそれぞれ滑車５Ｌ、５Ｒ、６Ｌ、６Ｒを設け、上方の型枠部材２ａの滑車５Ｌ、５Ｒを通るワイヤＷ２を介して上記一端を引き下げる力と、下方の型枠部材２ｂの滑車６Ｌ、６Ｒを通るワイヤＷ３を介して上記他端を引き下げる力とを制御ウインチにより制御して設置枠２Ａを少しずつ所定角度まで回転可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置の設置機構。
3. 前記請求項１又は２に記載の風力発電設備の設置機構を、中小型クレーンを用いてタワーＴｗ頂部に設置し、この設置機構の連結部材３ａ、３ｂに設けられた滑車４ａ、４ｂ、４ｃにワイヤＷ１を通して風力発電用重量部材にその一端を連結し、他端を吊上用ウインチで巻き込んで風力発電用重量部材を吊り上げ、地上からタワーＴｗ頂部まで吊り上げるとその位置で、設置機構を所定角度回転させてタワーＴｗ頂部に移動させタワーＴｗ頂部に設置、固定するようにした風力発電装置の設置方法。
4. 前記上方の型枠部材２ａの滑車５Ｌ、５Ｒを通るワイヤＷ２を介して上記一端を引き下げる力と、下方の型枠部材２ｂの滑車６Ｌ、６Ｒを通るワイヤｗ３を介して上記他端を引き下げる力とを制御ウインチにより制御して設置枠２Ａを少しずつ所定角度まで回転させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置の設置方法。

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