JP5836606B2 - 風車 - Google Patents

Description

本発明は、風車であって、タワーに回転可能に配置されたナセルが設けられており、このナセルは第１のキャビティを有しており、第２のキャビティを有する、ナセルの上流に配置された発電機収容部が設けられており、第３のキャビティを有する、ロータ翼が取り付けられた、発電機収容部の上流に配置されたハブが設けられており、第１のキャビティと、第２のキャビティと、第３のキャビティとが互いに連通しており、持上げ及び／又は搬送のための手段を有する少なくとも１つのレールエレメントを含むレールシステムが設けられており、持上げ及び／又は搬送のための手段がレールシステムに沿って可動である形式のものに関する。

風力を利用して電力を発生するために風車を使用することは、再生可能エネルギを混合エネルギに組み込むことの本質的な部分を表す。典型的な風車は米国特許第７４３１５６７号明細書から公知であり、この風車は、第１のキャビティを備えるタワーと、第２のキャビティを備える、タワーに回動可能に取り付けられたタレットと、第３のキャビティを備えた、タレットに取り付けられたスピンドルと、第４のキャビティを備えた、スピンドルに回転可能に取り付けられた風力ロータハブとを有しており、平均的な大きさの人間がキャビティ内を移動できるようにキャビティは互いに連通している。

このような風車のメンテナンスは、あらゆる計画の総コスト及び労力に関する大きな要因である。ヨーモータ、液圧構成部品、又はブレーキ構成部品等の風車の重い構成部品は、通常、取り扱われ、又は例えば故障若しくは寿命により交換される。従って、風車を保守点検若しくは修理する場合には、外部クレーン及びホイスト機構が使用される。このようなクレーンは大型であり、風車のナセルフレームから部品を降ろし、部品を再びナセルフレームへ持ち上げるためには、十分に効率的ではない。その他に、これらのクレーンは高価であるので、取り扱われる部品を有するそれぞれの風車のために、僅かな数のクレーンしか利用できない。

ナセルフレームの内部に固定又は取外し可能に設置されたクレーンを提供することにより、このような問題を解決しようとする試みが提案されてきた。

欧州特許出願公開第１２９１５２１号明細書には、ナセルにオーバーヘッドフレームと、ナセルの底部におけるドアとが設けられていて、オーバーヘッドフレームから発電機が懸吊されるようになっている風車が記載されている。

欧州特許出願公開第１１０１９３４号明細書には、荷重受け部を有する取付部に可動搭載型クレーンを有する風車が示されている。取付部は、機械ケーシングに沿って移動することができ、例えば発電機又は伝動装置を支持している。タワーから半径方向に突出した機械ケーシング部の底部には開口が設けられている。

米国特許第２００７／０２００１０３号明細書には、ナセルフレームと、車輪又はレールを使用することによってナセルフレームに沿って可動な、フレームに永久に取り付けられた第１のホイストとを備えた、風車が示されている。第１のホイストは、第２の、よりパワフルなホイスト及びクレーンをフレームに持ち上げるようになっており、第２のホイスト及びクレーンも、ナセルフレームに取外し可能に取り付けられている。さらに、第２のホイスト及びクレーンを使用することによって、ウィンチがフレームに持ち上げられ、フレームに取外し可能に取り付けられる。

従来技術より公知のシステムは、ナセル内又は概して風車の上側部分内の重い構成部材の移動の自由度の観点から柔軟ではないか、又はこれら構成部材の組立に関して比較的複雑である。

米国特許第７４３１５６７号明細書 欧州特許出願公開第１２９１５２１号明細書 欧州特許出願公開第１１０１９３４号明細書 米国特許第２００７／０２００１０３号明細書

本発明の課題は、単純な構成を有する風車ハウジング内の広い範囲に亘って重い構成部材を容易に移動させることができる風車を提供することである。

これは、レールシステムが少なくとも２つの互いに隣接するキャビティを通って延びている上記形式の風車によって達成される。

本発明による風車は、持上げ及び／又は搬送のための手段を有する少なくとも１つのレールエレメントを含むレールシステムを使用することによって、互いに連通した少なくとも２つの隣接するキャビティを通って重い構成部材を移動させることを容易にする。ナセルの第１のキャビティと、ナセルの上流に配置された、発電機収容部の第２のキャビティとは、レールシステムを有することができる。これにより、重い構成部材は、第１のキャビティから第２のキャビティへ、又はその逆に容易にかつ迅速に移動可能である。同様に、レールシステムは、第２のキャビティから、発電機収容部の上流に配置されたハブの第３のキャビティまで延びていることができる。これにより、重い構成部材は、第２のキャビティから第３のキャビティへ、又はその逆に搬送されてよい。レールシステムは、キャビティのうちの一方又は両方を部分的に又は完全に通って延びていてよい。

レールシステムは少なくとも１つのレールエレメントを含む。レールエレメントは、持上げ及び／又は搬送のための手段を支持するように適応されている。持上げ及び／又は搬送のための手段は、レールシステムに取外し可能に取り付けられており、風車が作動するときの迅速かつ容易な取外し、及び保守及び修理の場合のように必要な場合のさらなる設置を提供する。さらに、持上げ及び／又は搬送のための種々異なる手段をこのような形式で容易に切り換えることができる。レールシステムに沿った持上げ及び／又は搬送のための手段の移動は、手動で、又は例えば車輪又は歯車を有するモータ等のエンジン駆動式駆動手段によって行われてよい。レールエレメントは、例えば適切な鉄ベース材料から形成されていてよく、対応するキャビティにしっかりと取り付けられている。

構成部材の搬送のためのより長い距離が必要な場合、レールシステムが第１のキャビティから第２のキャビティを通って第３のキャビティまで、すなわち全てのキャビティを通って延びており、これにより、重い構成部材を最大距離に亘って移動させることができることが好ましい。同様に、レールシステムは、キャビティを部分的に又は完全に通って延びていてよいが、レールシステムは、この好適な実施形態においては第２のキャビティ、すなわち中央のキャビティを完全に貫通して延びていることが理解される。

レールシステムの長さは、別のレールエレメントを追加することによって及び／又はテレスコープ式機構によって延長可能であってよい。従って、レールシステムの長さの延長は、レールシステムを形成する複数のレールエレメントを組み立てることによって達成されてよい。従って、レールシステムの長さは、基本的に、レールシステム内に組み込まれるレールエレメントの長さによって決定される。レールエレメントの長さは、異なっていても、同じ寸法であってもよい。レールエレメントは、ロッキングエレメントによって結合される又は結合可能であり、重い荷重の場合にも安定した結合を提供する。付加的に又は択一的に、レールシステムをテレスコープ式機構によって延長することができる。テレスコープ式機構は、１つのレールエレメントが別のレールエレメントから滑り出されるようになっており、これにより、レールシステムを休止若しくは収縮状態から延出状態へ延長させることができる。

好適には、少なくとも１つの積載開口が、ナセル及び／又は発電機収容部及び／又はハブに配置されている。積載開口は、積載開口がどこに配置されているかに応じて、風車の重い構成部材をナセル、発電機収容部又はハブ内のそれぞれに配置することを容易又は可能にする。好適には、風車は、ナセル、発電機収容部及びハブのための少なくとも１つの積載開口を有している。積載開口は、異なる位置又は同じ位置に位置決めされていてよい。積載開口の寸法は異なっていてよいが、積載開口の寸法は、風車の全ての関連する構成部材を風車の対応する部分に挿入することを可能にすることが理解される。

レールシステムが、ナセルの積載開口及び／又はハブの積載開口を通って風車の外部へ延長可能であるか又は延長している場合、有利である。開放された積載開口を備えるこのような形式において、構成部材は、風車の外部から、すなわち例えばナセルの外部からナセルの第１のキャビティを通って発電機収容部の第２のキャビティへ、必要であればさらにハブの第３のキャビティ、さらにハブの外部へ、又はその逆に、レールシステムに沿って搬送されてよい。従って、重い構成部材は、風車の外部の一方の端部から、風車の外部の反対側の端部まで所定の距離に亘って移動させられてよく、この距離は、これらの部材の極めて長い移動距離を表している。

全ての積載開口は好適にはハッチによって閉鎖可能である。従って、積載開口は、風車が運転していない時にのみ開放させられ、これにより、風車内の望ましくない気流は回避される。ハッチは、手動で、又は自動の、例えば遠隔制御式の閉鎖及び／又はロッキング手段によって閉鎖可能又はロック可能であってよい。

レールシステムは、その長さに沿って少なくとも２つの異なる傾斜部を有していてよい。その結果、レールシステムの傾斜部は、その長さに沿って変化してよい。例えば、レールシステムの第１の傾斜部には、ハブから発電機収容部の端部まで延びたレールシステムが設けられていてよい。レールシステムの第１の傾斜部とは異なる第２の傾斜部は、ナセルに設けられていてよい。レールシステムの様々な傾斜部は、様々なセクション又はレールシステムのそれぞれに沿った構成部材の単純な物理的な加速又は減速を提供する。例えばナセルから出発して、負の傾斜、すなわちレールシステムの下降は、ハブに向かって重い構成部材の加速及び容易な移動を提供する。従って、レールシステムのこのような負の傾斜は、ハブからナセルに向かう方向での移動を妨害する。レールシステムの傾斜が正である場合、すなわちレールシステムがレールシステムの終端に向かって上昇している場合、これにより、構成部材がレールシステムから滑り出たり、又は必要ならば風車又は外部装置の他の部材に対して摺動することを回避するので、有利である。

好適には、持上げ及び／又は搬送のための手段は収縮可能である。従って、持上げ及び／又は搬送のための手段は不要の際には収縮され、これにより、風車内のスペースの最適な利用を実現する。保守及び修理の際には、持上げ及び／又は搬送のための手段は、収縮された状態ではなく、完全に使用される。

持上げ及び／又は搬送のための手段は、ホイスト及び／又はクレーンであってよい。ホイスト及び／又はクレーンは、全ての重い構成部材を持ち上げ、これらの構成部材を初期位置から所望の最終位置まで安全確実に搬送する。

以下では図面を参照しながら発明を詳細に説明する。

発明の典型的な実施形態における風車の概略図である。 発明の典型的な実施形態における風車の上側部分の拡大された主要な断面を示す図である。 発明の別の典型的な実施形態における風車の上側部分の拡大された主要な断面を示す図である。 発明の典型的な実施形態における風車の上側部分の拡大された主要な断面を示す図である。

図１は、発明の典型的な実施形態による風車１の概略図を示している。風車１は、特にギヤボックスを有していないので、より少数の構成部材、ひいてはより複雑でない構成を有する直接駆動風車である。直接駆動風車は、風車ロータハブ８と発電機（図示せず）との間の直接的な機械的連結を有しており、これにより、風車は、風車ロータ翼２と発電機内のロータとを一緒にユニットとして駆動する。

風車１は、タワー４に回転可能に配置されたナセル３を有している。ナセル３は第１のキャビティ５を有している。風車１は、第２のキャビティ７を有する、ナセル３の上流に配置された発電機収容部６、及び第３のキャビティ９を有する、ロータ翼２が取り付けられた、発電機収容部６の上流に配置されたハブ８を有している。第１のキャビティ５と、第２のキャビティ７と、第３のキャビティ９とは、互いに連通している。レールエレメント１１（点線で示されている）を有するレールシステム１０（点線で示されている）は、部分的にナセル３の第１のキャビティ５から、適切な高さの内部ダクト状構造を構成している発電機収容部６の第２のキャビティ７まで延びている。点線は、レールシステム等が風車１の上側部分の内部に配置されていることを示している。レールシステム１０は、発電機収容部６を通って延びる、ナセル３内のフレーム状構造（図示せず）に取り付けられている。ナセル３の後側（左側）の端部には、ハッチ１４が配置されている。

レールシステム１０又はレールエレメント１１にはそれぞれ、クレーンの形式の持上げ及び／又は搬送のための手段１２が取り付けられており、この手段は、レールシステム１０に沿って軸方向に可動である。持上げ及び／又は搬送のための手段１２は、取外し可能に取り付けられていてよい。持上げ及び／又は搬送のための手段１２の取付けは、風車１のメンテナンスの際にのみ必要とされてよい。風車１の運転中は、持上げ及び搬送のための手段１２は取り外されてよく、風車１の上側部分内のスペースの最適な利用を提供する。これは、風車１の運転にとって必須の構成部材のみがこれらの時に設置されることを意味する。

図２は、発明の典型的な実施形態による風車１の上側部分の拡大された主要な断面を示している。レールシステム１０、すなわちレールエレメント１１がほぼナセル３の後側（左側）の終端において始まり、第１のキャビティ５を通って発電機収容部６の隣接する第２のキャビティ７まで延びていることが示されている。ナセル３の後側端部には積載開口１３が配置されており、この積載開口１３は、回動可能なハッチ１４によって閉鎖されるようになっている。

図２は、メンテナンス、例えば保守又は修理作業が行われる場合の風車１を示している。この場合、元々ハブ８に配置されていたピッチアクチュエータ１５が取り外される。ピッチアクチュエータ１５は、持上げ及び／又は搬送のための手段１２によって代表されるクレーンによって、既に持ち上げられており、持上げ及び／又は搬送のための手段１２によってレールシステム１０に沿って取外し位置からナセル３の後側の終端に向かって自由に移動又は運搬される。持上げ及び／又は搬送のための手段１２は、電気モータ（図示せず）によって駆動される。構成部材の取外し又は据付けの間、ピッチアクチュエータ１５又はあらゆるその他の構成部材を搬送するための手作業の持上げは不要である。

レールシステム１０は、その長さに沿って様々な傾斜部を有していることが認識できる。特に、レールシステム１０の後側（左側）の端部は、レールシステム１０の他の部分よりも大きな傾斜を有しており、右から左への、すなわち発電機収容部６からナセル３の後側の終端に向かってのピッチアクチュエータ１５の移動の間に減速効果を提供する。従って、持上げ及び／又は搬送のための手段１２によって持ち上げられているピッチアクチュエータ１５又はあらゆるその他の構成部材がナセル３の後側端部に向かって摺動する場合にも、ナセル３の後側（左側）の終端に向かってレールシステム１０が上昇していることにより、摺動する構成部材の減速が達成される。

持上げ及び／又は搬送のための手段１２は、収縮可能である。その結果、持上げ及び／又は搬送のための手段１２は、風車１の運転中は収縮した状態にあり、メンテナンス作業等の間は非収縮状態にある。

図３は、発明の別の典型的な実施形態による風車１の上側部分の拡大した主要な断面を示している。図２と比較して、レールシステム１０は３つのレールエレメント１１，１６，１７を有しており、レールシステム１０の長さの延長を提供するようになっている。レールシステム１０は、全てのキャビティ５，７，９を通って延びており、すなわち、構成部材をナセル３から発電機収容部６を通ってハブ８へ移動させることができる。ナセル３の後側（左側）の端部については、レールエレメント１６はさらに風車１の外部へ延びている。この場合はハッチ１４が開放、すなわち上方位置へ回動させられなければならないことが分かる。

択一的な積載開口（図示せず）がハブ８の自由端部にも配置されていて、風車１の上側部分の一方の端部の外部からハブ８と、発電機収容部６と、ナセル３とを通って風車１の反対側の端部までレールシステム１０を延長させることもできる。

レールシステム１０の長さの延長は、テレスコープ式機構によって達成される。このテレスコープ式機構は、レールエレメント１６を、レールエレメント１１内の休止位置からナセル３の後側端部及びさらにナセル３の外部へ、最終的な延長した状態に達するまで摺動させる（矢印２３参照）。ハブ８内へのレールシステム１０の長さの延長は、レールエレメント１７をレールエレメント１１に取り付けて安定した結合を形成することによって達成される。ねじ又は溶接は、レールエレメント１１，１７の確実な結合を保証することができる。

図４は、発明の別の典型的な実施形態による風車１の上側部分の拡大した主要な断面を示している。図１、図２及び図３と比較して、付加的なクレーン及びホイストシステム１８がナセル３の外面に配置されており、発電機収容部６はレールシステム１０に結合可能である。クレーン及びホイストシステム１８は、積載開口２０の上方で、持上げ及び／又は搬送のための手段１２と連通していてよく、これにより、巻き上げられた又は持ち上げられた構成部材の移動方向等の自由度を高めている。クレーン及びホイストシステム１８は、風車１、すなわちナセル３及び発電機収容部６の外面におけるクレーン及びホイストシステム１８の軸方向移動（矢印２２）を許容するレールシステム１９に取外し可能に取り付けられていてよい。その結果、クレーン及びホイストシステム１８を風車１のメンテナンスの場合にだけ取り付けることができる。積載開口１３はハッチ１４によって閉鎖可能であるのに対し、積載開口２０は、回動可能なハッチ２１によって閉鎖可能である。

１ 風車、 ２ ロータ翼、 ３ ナセル、 ４ タワー、 ５ 第１のキャビティ、 ６ 発電機収容部、 ７ 第２のキャビティ、 ８ ロータハブ、 ９ 第３のキャビティ、 １０ レールシステム、 １１ レールエレメント、 １２ 持上げ及び／又は搬送のための手段、 １３ 積載開口、 １４ ハッチ、 １５ ピッチアクチュエータ、 １６ レールエレメント、 １７ レールエレメント、 １８ クレーン及びホイストシステム、 １９ レールシステム、 ２０ 積載開口、 ２１ ハッチ

Claims (10)

1. 風車において、タワー（４）に回転可能に配置されたナセル（３）が設けられており、該ナセル（３）が第１のキャビティ（５）を有しており、第２のキャビティ（７）を有する、ナセル（３）の上流に配置された発電機収容部（６）が設けられており、第３のキャビティ（９）を有する、ロータ翼（２）が取り付けられた、発電機収容部の上流に配置されたハブが設けられており、
   第１のキャビティ（５）と、第２のキャビティ（７）と、第３のキャビティ（９）とが、互いに連通しており、
   持上げ及び／又は搬送のための手段（１２）を有する少なくとも１つのレールエレメント（１１）を含むレールシステム（１０）が設けられており、持上げ及び／又は搬送のための手段（１２）がレールシステム（１０）に沿って可動であり、レールシステム（１０）が少なくとも部分的に、少なくとも２つの互いに隣接するキャビティ（５−７，７−９）を通って延びており、レールシステム（１０）の長さが、別のレールエレメント（１７）の追加及びテレスコープ式機構の少なくともいずれかによって延長可能であることを特徴とする、風車。
2. 持上げ及び／又は搬送のための手段（１２）がレールシステム（１０）に取外し可能に取り付けられている、請求項１記載の風車。
3. レールシステム（１０）が、第１のキャビティ（５）と、第２のキャビティ（７）と、第３のキャビティ（９）とを通って延びている、請求項１又は２記載の風車。
4. 少なくとも１つの積載開口（１３，２０）が、ナセル（３）、発電機収容部（６）及びハブ（８）の少なくともいずれかに配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の風車。
5. レールシステム（１０）が、ナセル（３）の積載開口（１３）及びハブ（８）の積載開口の少なくともいずれかを通って風車（１）外部へ延長可能である又は延長している、請求項１から４までのいずれか１項記載の風車。
6. 積載開口（１３，２０）が、ハッチ（１４，２１）によって閉鎖可能である、請求項４又は５記載の風車。
7. レールシステム（１０）が、少なくとも２つの異なる傾斜部を有しており、第１の傾斜部はハブに向かって下降しており、第２の傾斜部はナセル（３）の後側の終端に向かって上昇している、請求項１から６までのいずれか１項記載の風車。
8. 風車が直接駆動風車である、請求項１から７までのいずれか１項記載の風車。
9. 持上げ及び／又は搬送のための手段（１２）がホイスト及びクレーンの少なくともいずれかである、請求項１から８までのいずれか１項記載の風車。
10. 少なくとも１つのクレーン及びホイストシステム（１８）の少なくともいずれかが、ナセル（３）及び発電機収容部（６）の少なくともいずれかの外面に配置されたレールシステム（１９）に軸方向移動可能に結合可能である又は結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の風車。

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