JP5872061B2 - 風力発電装置の組立方法、及びそれに用いられるカウンターウェイト - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置の組立方法、及びそれに用いられるカウンターウェイトに関し、特に、風力発電装置の建設現場でロータハブに風車翼を取り付ける技術に関する。

風力発電装置の建設における主要な工程の一つは、風車ロータのナセルへの取り付けである。風車ロータのナセルへの取り付けは、典型的には、少なくとも一のクレーン（通常は複数のクレーン）で風車ロータを適切な位置まで吊り上げ、風車ロータを吊り上げた状態で風車ロータをナセルに連結することで行われる。例えば、特許文献１（米国特許出願公開２０１２／００２７５６１ Ａ１）は、複数のクレーンを用いて風車ロータをナセルに取り付ける技術を開示している。

近年の風力発電装置では、出力を増大させるために風車ロータの大型化が進んでいるが、大型の風車ロータの使用は、風力発電装置の建設、特に、風車ロータのナセルへの取り付け工程において様々な問題を引き起こす。まず、大型の風車ロータは、風力発電装置の建設サイトへ輸送することが困難である。更に、風力発電装置の建設サイトにおいて風車ロータを持ち上げ、ナセルに連結する作業が困難になる。このような問題は、特に、作業環境が良好ではない洋上の風力発電装置において深刻である。

このような観点から、大型の風車ロータを搭載する風力発電装置の建設においては、風車ロータの風車翼（wind
turbine blades）をロータハブに取り付けずに輸送し、建設サイトにおいて、ナセルに搭載されたロータハブに風車翼を順次に取り付ける手法を採用することがある。このような手法によれば、風車ロータの輸送の問題を軽減することができる。建設サイトで風車翼をロータハブに取り付ける技術は、例えば、特許文献２−９（国際公開ＷＯ ２０１１／０９５１６７ Ａ１、欧州特許出願公開２２２６５０２ Ａ１、国際公開ＷＯ ２００９／１２８７０８ Ａ２、欧州特許出願公開２１５９４１９ Ａ１、国際公開ＷＯ ２００８／１３２２２６ Ａ１、国際公開ＷＯ ２００８／０６１７９７ Ａ１、国際公開 ＷＯ ２００６／０５３５５４ Ａ２、国際公開ＷＯ ０３／１００２４９ Ａ１）に開示されている。

ナセルに搭載されたロータハブに風車翼を順次に取り付ける手法の一つの問題は、風車翼をロータハブに順次に取り付けられる工程の途中において、風車翼がロータハブに作用する力にアンバランスが生じ、ロータハブを回転させるトルクが発生することである。このトルクを、以下では、アンバランストルクという。例えば、３本の風車翼を搭載するように設計された風車ロータのロータハブに風車翼を取り付ける場合について考える。この場合、取り付け工程の途中において、１又は２本の風車翼のみがロータハブに連結された状態が起こり得る。１又は２本の風車翼のみがロータハブに連結された状態では、相当な大きさのアンバランストルクがロータハブを回転させるように発生する。

このようなアンバランストルクの発生は、風車翼をロータハブに順次に取り付けられる手順において問題になり得る。詳細には、アンバランストルクが発生すると、風車翼をロータハブに順次に取り付ける手順においてロータハブを所望の角度まで回転させる場合に、アンバランストルクに抗するトルクを発生してロータハブを回転させることが必要になるという問題を生じさせる。これは、大きなトルクをロータハブに作用させる機構を風力発電装置に搭載する必要があることを意味している。しかしながら、特定の構成の風力発電装置では、大きなトルクをロータハブに作用させる機構を風力発電装置に搭載することが困難な場合がある。

特許文献１０〜１２（日本国特許第４１７３０９５号、国際公開ＷＯ２００３／０１２２９１、米国特許第７１６５９４１号）は、このようなアンバランストルクを解消する又は低減するための一つの手法として、カウンターウェイトを用いる技術を開示している。特許文献１０に開示された技術では、地上において、予め３つのカウンターウェイトがロータハブに取り付けられる。続いて、カウンターウェイトの一つが横位置になるようにロータハブがロックされた後、３つのカウンターウェイトのうちの一つが取り外され、その代わりに、第１の風車翼がロータハブに組み込まれる。続いて、もう一つのカウンターウェイトが横位置になるようにロータハブが回転される。ロータハブがその位置でロックされた後、該カウンターウェイトが取り外され、その代わりに、第２の風車翼がロータハブに取り付けられる。続いて、最後のカウンターウェイトが横位置になるようにロータハブが回転される。ロータハブがその位置でロックされた後、最後のカウンターウェイトが取り外され、その代わりに、第３の風車翼がロータハブに取り付けられる。このような方法によれば、ロータハブに作用する合成トルクを常にゼロにすることができる。

しかしながら、発明者の検討によれば、上記の特許文献１０〜１２に開示された技術には、改良の余地がある。特に、特許文献１０〜１２に開示された技術では、３本の風車翼のロータハブの取り付けにおいて３つのカウンターウェイトが用いられるため、作業量が増大するという問題がある。

米国特許出願公開２０１２／００２７５６１ Ａ１ 国際公開ＷＯ ２０１１／０９５１６７ Ａ１ 欧州特許出願公開２２２６５０２ Ａ１ 国際公開ＷＯ ２００９／１２８７０８ Ａ２ 欧州特許出願公開２１５９４１９ Ａ１ 国際公開ＷＯ ２００８／１３２２２６ Ａ１ 国際公開ＷＯ ２００８／０６１７９７ Ａ１ 国際公開ＷＯ ２００６／０５３５５４ Ａ２ 国際公開ＷＯ ０３／１００２４９ Ａ１ 日本国特許第４１７３０９５号 国際公開ＷＯ２００３／０１２２９１ 米国特許第７１６５９４１号

したがって、本発明の目的は、ロータハブに作用するアンバランストルクを低減し、又は解消しながら、風車翼をロータハブに取り付ける工程における作業量を低減させるための技術を提供することにある。

本発明の一の観点では、風力発電装置の組立方法が、
（ａ）カウンターウェイトをロータハブの第１フランジに結合するステップと、
（ｂ）第１風車翼をロータハブの第２フランジに結合するステップと、
（ｃ）（ａ）ステップ及び（ｂ）ステップの後、ロータハブの第３フランジが所望の位置になるようにロータハブを回転させるステップと、
（ｄ）（ｃ）ステップの後、カウンターウェイトの重心位置をロータハブの円周方向に調節するステップと、
（ｅ）カウンターウェイトの重心位置を調節するステップの後、第３フランジに第２風車翼を結合するステップ
とを具備している。（ｃ）ステップにおいてロータハブが回転されるとき、カウンターウェイトの重心位置と第１風車翼の重心位置とは、ロータハブの回転軸に対して互いにほぼ対称な位置にあるように調節される。（ｄ）ステップでは、カウンターウェイトの重心位置と、第１風車翼の重心位置と、第２風車翼の重心位置とが、ロータハブの回転軸からの距離がほぼ同一であり、且つ、ロータハブの周りにほぼ同一の角度間隔に位置するように、カウンターウェイトの重心位置が調節される。

一実施形態では、カウンターウェイトは、ロータハブに結合される取付構造を備え、取付構造から特定の長さ方向に延伸する基部と、基部に連結された先端部とを具備している。基部と先端部とは、基部の長さ方向と先端部の長さ方向とが、基部の長さ方向に垂直な方向の回転軸の周りに相対的に回動可能に連結されている。先端部は、先端部の長さ方向に移動可能なおもりを備えている。カウンターウェイトの重心位置をロータハブの円周方向に調節するステップでは、基部の長さ方向と先端部の長さ方向の角度と、先端部の長さ方向におけるおもりの位置が調節される。

第１乃至第３フランジが、ロータハブの回転軸の周りに１２０°の角度間隔で配置されている場合、（ａ）ステップでは、カウンターウェイトが、基部の長さ方向と先端部の長さ方向とが１８０°よりも小さい角度をなす状態でロータハブの第１フランジに連結されることが好ましい。

一実施形態では、該風力発電装置の組立方法が、更に、
（ｆ）（ｅ）ステップの後、カウンターウェイトを第１フランジから取り外すステップと、
（ｇ）（ｆ）ステップの後、第３風車翼を第１フランジに連結するステップ
とを具備する。

上記の風力発電装置の組立方法では、第１風車翼をロータハブの第２フランジに結合する時、第１風車翼は、その翼長方向が略水平方向に向けられた状態で第２フランジに連結され、第２風車翼をロータハブの第３フランジに結合する時、第２風車翼は、その翼長方向が略水平方向に向けられた状態で第３フランジに連結されることが好ましい。

本発明の他の観点では、カウンターウェイトが、風力発電装置のロータハブに結合される取付構造を備え、取付構造から特定の長さ方向に延伸する基部と、基部に連結された先端部とを具備している。基部と先端部とは、基部の長さ方向と先端部の長さ方向とが、長さ方向に垂直な方向の回転軸の周りに相対的に回動可能に連結されている。先端部は、長さ方向に移動可能なおもりを備えている。

該カウンターウェイトは、更に、動力を受けて、基部と先端部の一方を駆動し、基部と先端部とを回動させる回動駆動機構を具備していてもよい。

また、一実施形態では、先端部が、更に、おもりを貫通するネジ部材と、ネジ部材を駆動する駆動機構とを具備していてもよい。この場合、先端部は、おもりの位置をネジを回転させることで移動可能に構成される。

本発明によれば、ロータハブに作用するアンバランストルクを低減し、又は解消しながら、風車翼をロータハブに取り付ける工程における作業量を低減させるための技術が提供される。

本発明の一実施形態における風力発電装置の構成の例を示す側面図である。 図１Ａの風力発電装置の構成を示す正面図である。 一実施形態における、ナセル内部に搭載された機器の構成を示す斜視図である。 一実施形態におけるカウンターウェイトの構造を示す側面図である。 一実施形態におけるカウンターウェイトの先端部の構造を示す部分展開図である。 一実施形態における風力発電装置の組立方法を示す概念図である。 一実施形態における風力発電装置の組立方法を示す概念図である。 一実施形態における風力発電装置の組立方法を示す概念図である。 一実施形態における風力発電装置の組立方法を示す概念図である。

以下では、本実施形態の風力発電装置の組立方法の概要を述べる。
本実施形態の風力発電装置の組立方法においては、カウンターウェイトが用いられる。当該カウンターウェイトは、ロータハブに取り付けられた時に、ロータハブの半径方向に重心の位置を移動可能であると共に、ロータハブの円周方向に重心位置が移動可能であるように構成されている。

一実施形態では、該カウンターウェイトは、ロータハブに取り付けられる取付構造を備えた基部と、基部と相対的に回動可能に（relatively rotatably）連結された先端部とを備えている。該先端部は、その長さ方向に移動可能な質量要素を備えている。該カウンターウェイトは、基部及び先端部の相対的な回動、及び、先端部における質量要素の移動により、その重心位置が移動可能であるように構成されている。本実施形態では、カウンターウェイトの重心位置の移動により、ロータハブに既に取り付けられた風車翼の数の増加による重心位置の移動に起因して新たに発生するアンバランストルクを低減し、又は、解消する。このような手法によれば、ロータハブに取り付けられるカウンターウェイトの数を低減することができ、風車翼をロータハブに取り付ける工程における作業量を低減させることができる。

以下、本実施形態の風力発電装置の組立方法について詳細に説明する。

図１Ａは、本発明の一実施形態の風力発電装置の組立方法が適用される風力発電装置１の構成の例を概略的に示す側面図であり、図１Ｂは正面図である。風力発電装置１は、基礎７に建てられたタワー２と、タワー２の上に搭載されたナセル３とを備えている。ナセル３には、風車ロータ４が回転可能に搭載されている。風車ロータ４は、ロータハブ５と、ロータハブ５のフランジ５ａに取り付けられた風車翼６とを備えている。本実施形態では、フランジ５ａが１２０°の角度間隔でロータハブ５に設けられており、３本の風車翼６が、１２０°の角度間隔で取り付けられる。図１Ａ、図１Ｂでは、地上に設けられた基礎７にタワー２が建てられた構成の風力発電装置１が図示されているが、風力発電装置１は、基礎７が海中に設けられた洋上風力発電装置であってもよい。

図２は、ナセル３の内部に搭載された機器の例を示す斜視図である。ナセル３には、主軸２１、油圧ポンプ２２、油圧モータ２３、及び、発電機２４が搭載されている。ロータハブ５は主軸２１に連結され、主軸２１は、油圧ポンプ２２の入力軸に連結されている。油圧ポンプ２２は、主軸２１、即ち、風車ロータ４から供給される回転エネルギーから油圧（hydraulic pressure）を発生し、発生した油圧を油圧モータ２３に供給する。油圧モータ２３は、それに供給された油圧により、その出力軸に接続された発電機２４のロータを駆動する。

図２のような構成の風力発電装置１の一つの問題は、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２３の設計によっては、小さなトルクでしかロータハブ５を駆動することができない場合があることである。発電機２４又は他の駆動装置によって油圧モータ２３の出力軸を逆に駆動すれば、油圧ポンプ２２の入力軸に接続された主軸２１、即ち、ロータハブ５を駆動することは、原理的には可能である。しかしながら、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２３の設計によっては、本来の操作とは異なる逆に駆動する操作となるため、ロータハブ５を駆動するトルクに制約が生じ得る。かかる構成の風力発電装置１においてナセル３に搭載されたロータハブ５に風車翼６を順次に取り付ける手法を採用する場合、ロータハブ５が１又は２本の風車翼６を取り付けられた状態になったとき、アンバランストルクに抗してロータハブ５を回転させることができないという問題が生じ得る。同様の問題は、風車ロータのハブが主軸を介して発電機に直結されている、いわゆるダイレクトドライブ型の風力発電装置でも生じ得る。

本実施形態では、カウンターウェイトを用いることにより、アンバランストルクに起因する問題が解消されている。図３Ａ、図３Ｂは、本実施形態で用いられるカウンターウェイト１０の構造の例を示している。図３Ａ、図３Ｂにおいては、ＸＹＺ直交座標系が定義されており、以下では、カウンターウェイト１０の構造を、このＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。

図３Ａは、カウンターウェイト１０の構造を示す側面図である。カウンターウェイト１０は、基部１１と、先端部１２とを備えている。基部１１は、Ｘ軸方向に延伸するように（即ち、基部１１の長さ方向がＸ軸方向であるように）設けられている。基部１１は、その一端に、ロータハブ５に取り付け可能な構造である取付構造１１ａを備えている。本実施形態では、取付構造１１ａは、ロータハブ５のフランジ５ａに螺合可能なボルト１１ｂを備えている。

基部１１と先端部１２とは、ヒンジ１３により、Ｙ軸方向の周りに（即ち、ＸＺ面内において）相対的に回動可能（relatively
rotatably）であるように連結されている。即ち、基部１１の長さ方向と、先端部１２の長さ方向とは、相対的に回動可能である。この結果、カウンターウェイト１０は、基部１１の長さ方向と先端部１２の長さ方向とが同一方向である状態と、先端部１２が基部１１に対して折り曲げられた状態（即ち、基部１１の長さ方向と先端部１２の長さ方向とが１８０°より小さい角度をなす状態）とをとることができる。

本実施形態のカウンターウェイト１０は、基部１１に対して先端部１２を回動させるための回動駆動機構として、シリンダー機構１４を備えている。シリンダー機構１４は、シリンダー１４ａとシリンダー１４ａに挿入されたロッド１４ｂとを備えている。シリンダー機構１４には電気的動力又は機械的動力（例えば、油圧）が供給されており、シリンダー機構１４は、供給された動力によってシリンダー１４ａからロッド１４ｂを繰り出し、又は、シリンダー１４ａにロッド１４ｂを引っ込めるように構成されている。シリンダー１４ａは、基部１１に接合されたプレート１１ｃに揺動可能に（swingably）接合されており、ロッド１４ｂは、先端部１２に接合されたプレート１２ａに揺動可能に接合されている。

シリンダー機構１４に供給された動力により、ロッド１４ｂがシリンダー１４ａに引き込まれると、基部１１に接合されたプレート１１ｃと、先端部１２に接合されたプレート１２ａとの間の距離が小さくなる。これにより、基部１１と先端部１２との間の角度が１８０°よりも小さくなり、カウンターウェイト１０が屈曲する。一方、シリンダー機構１４に供給された動力により、ロッド１４ｂがシリンダー１４ａから繰り出されると、基部１１に接合されたプレート１１ｃと、先端部１２に接合されたプレート１２ａとの間の距離が大きくなる。これにより、最終的には、基部１１と先端部１２の間の角度が１８０°になり、カウンターウェイト１０は、基部１１と先端部１２とが一直線上に配置された状態になる。なお、図３Ａにはシリンダー１４ａが基部１１に連結され、ロッド１４ｂが先端部１２に連結されている構成が図示されているが、シリンダー１４ａが先端部１２に連結され、ロッド１４ｂが基部１１に連結されてもよい。

図３Ｂは、先端部１２の内部構造を示している。先端部１２は、その内部に、おもり（質量要素）１５と、おもり１５を貫通するように設けられたネジ部材１６（例えば、ボールねじ）と、ネジ部材１６を駆動する駆動機構１７とを備えている。駆動機構１７がネジ部材１６を回転させると、おもり１５は、先端部１２の長さ方向に移動する。

このような構成のカウンターウェイト１０は、基部１１と先端部１２の間の角度と、先端部１２の長さ方向におけるおもり１５の位置を調節することで、おもり１５の位置をＸＺ面内で調節可能である。言い換えれば、カウンターウェイト１０は、おもり１５を移動させることで、その重心位置をＸＺ面内で調節可能である。このように構成されたカウンターウェイト１０は、ロータハブ５に取り付けられた場合に、その重心位置をロータハブ５の半径方向のみならず、円周方向にも調節可能である。

本実施形態の風力発電装置の組立方法では、このようなカウンターウェイト１０の特徴を生かし、風車翼６がロータハブ５に取り付けられる工程において、必要な作業量が低減される。より具体的には、単一のカウンターウェイト１０しか用いなくても、アンバランストルクを低減させ、又は解消しながら３本の風車翼６を取り付けることができる。以下、本実施形態の風力発電装置の組立方法について、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して説明する。

なお、図４Ａ乃至図４Ｄは、風上から風力発電装置１を見た図であり、カウンターウェイト１０の使用法を概略的に図示されている。図４Ａ乃至図４Ｄにおいて、垂直方向の１点鎖線（図４Ａにおいては符号４１）は、鉛直面を示しており、水平方向の１点鎖線（図４Ａにおいては符号４２）は、水平面を示している。ロータハブ５の回転軸の位置は、これらの１点鎖線の交点として図示されている。以下において、ロータハブ５の回転軸の円周方向の位置が、アジマス角として定義される。ここで、アジマス角は、ロータハブ５からナセル５を見た方向で時計回り方向が正の角度として定義している。具体的には、ロータハブ５の回転軸から上方向の位置が、０°の位置と定義され、上方向から時計回りに９０°の方向の位置が９０°の位置と定義される。同様に、ロータハブ５の回転軸から下方向の位置が、１８０°の位置と定義され、下方向から時計回りに９０°の方向の位置が２７０°の位置と定義される。また、カウンターウェイト１０の基部１１及び先端部１２を、それぞれ、線分で示している。また、符号１０ａは、カウンターウェイト１０の重心位置を示している。ここで、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａは、おもり１５の位置に依存するが、必ずしも、おもり１５の位置には一致しないことに留意されたい。

ステップＳ０１：
図４Ａに図示されているように、まず、ロータハブ５が、ロックピン５ｂ又は他の固定手段によって特定位置に固定される。この工程では、ロータハブ５は、３つのフランジ５ａのうちの一つが９０°の位置になるように固定される。後述されるように、風車翼６は、後の工程で、９０°の位置でロータハブ５に取り付けられることに留意されたい。この場合、他の２つのフランジ５ａは、それぞれ、２１０°の位置、３３０°の位置に位置することになる。

ステップＳ０２：
続いて、カウンターウェイト１０が、９０°の位置にあるフランジ５ａでない２つのフランジ５ａの一方に結合される。図４Ａでは、カウンターウェイト１０が、該２つのフランジ５ａのうちの上側の位置にあるフランジ５ａ（即ち、３３０°の位置にあるフランジ５ａ）に結合されている。詳細には、カウンターウェイト１０に吊り索３１が取り付けられると共に、ロータハブ５に、吊り索３２が取り付けられる。吊り索３１、３２は、吊上げ機構３３に連結されており、この吊上げ機構３３を吊り索３４によって吊り上げることで、カウンターウェイト１０を、ロータハブ５との距離を所望の距離に保ちながら吊り上げることができる。上述のように、カウンターウェイト１０の基部１１には、取付構造１１ａが設けられており、この取付構造１１ａにより、基部１１がフランジ５ａに取り付けられる。ロータハブ５はロックピン５ｂ又は他の固定手段によってロックされているので、カウンターウェイト１０がロータハブ５に取り付けられてもロータハブ５は回転しない。

このとき、カウンターウェイト１０の重心位置が、基部１１と先端部１２の間の角度、及び、先端部１２におけるおもり１５の位置により、ロータハブ５の回転軸からほぼ距離Ｒだけ離れ、且つ、２７０°の位置にあるようにほぼ調節され、これにより、ロータハブ５が回転可能な程度の小さなアンバランストルクしか生じないことに留意されたい。「ほぼ」（substantially）とは、大型の構造体が使用されるために不可避的に生じる誤差の範囲内であることを意味している。また、距離Ｒは、風車翼６がロータハブ５に取り付けられたときの風車翼６の重心位置からロータハブ５の回転軸の距離である。上述されているように、カウンターウェイト１０が３３０°の位置（又は２１０°の位置）にあるフランジ５ａに取り付けられているので、カウンターウェイト１０の重心位置をロータハブ５の回転軸から距離Ｒだけ離れ且つ２７０°の位置にあるように調節するために、カウンターウェイト１０は、基部１１と先端部１２とが屈曲された状態でロータハブ５に取り付けられることに留意されたい。

なお、ステップＳ０２においては、カウンターウェイト１０が、２７０°の位置（又は９０°の位置）で一のフランジ５ａに取り付けられた後、カウンターウェイト１０が取り付けられたフランジ５ａが３３０°の位置（又は２１０°の）になるようにロータハブ５が回転されてもよい。また、カウンターウェイト１０の重心位置の調節（即ち、基部１１と先端部１２の間の角度、及び、先端部１２におけるおもり１５の位置の調節）は、カウンターウェイト１０がロータハブ５に取り付けられる前に行われてもよいし、カウンターウェイト１０がロータハブ５に取り付けられた後に行われてもよい。

ステップＳ０３：
続いて、第１の風車翼６−１が、９０°の位置にあるフランジ５ａに取り付けられる。風車翼６−１は、その翼長方向が水平方向になるように保持された状態でフランジ５ａに取り付けられる。ここで、風車翼６−１の重心位置６−１ａと、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａが、互いにロータハブ５の回転軸に対して対称の位置にあることに留意されたい。これは、ロータハブ５、風車翼６−１及びカウンターウェイト１０で構成される構造体の全体としての重心が、ロータハブ５の回転軸に一致しており、アンバランストルクが発生しないことを意味している。

なお、ステップＳ０２（カウンターウェイト１０のロータハブ５への取り付け）とステップＳ０３（風車翼６−１のロータハブ５への取り付け）は、逆の順序で行われても良い。

ステップＳ０４：
続いて、図４Ｂに図示されているように、ロックピン５ｂ又は他の固定手段が解除されてロータハブ５が回転される。ステップＳ０４におけるロータハブ５の回転においては、ロータハブ５、風車翼６−１及びカウンターウェイト１０で構成される構造体の全体としての重心がロータハブ５の回転軸にほぼ位置しており、ロータハブ５を小さいトルクで回転できることに留意されたい。ロータハブ５は、風車翼６−１及びカウンターウェイト１０のいずれもが結合されていないフランジ５ａが９０°の位置になるまで回転される。

ステップＳ０５：
ロータハブ５が、風車翼６−１及びカウンターウェイト１０のいずれもが結合されていないフランジ５ａが９０°の位置になるまで回転された後、ロータハブ５がロックピン５ｂ又は他の固定手段によりロックされる。この結果、カウンターウェイト１０は、２１０°の位置に移動され、風車翼６−１は、３３０°の位置に移動されることになる。カウンターウェイト１０の重心位置１０ａは、ロータハブ５の回転軸に対して風車翼６−１の反対の位置、即ち、１５０°の位置に移動される。

ステップＳ０６：
更に、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａが、基部１１と先端部１２の間の角度、及び、先端部１２におけるおもり１５の位置により、ロータハブ５の回転軸から距離Ｒだけ離れ、且つ、２１０°の位置にあるように調節される。より具体的には、先端部１２が、基部１１と一直線上になるように回動されると共に、おもり１５がロータハブ５の回転軸に近づくように移動される。後述されるように、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａがロータハブ５の回転軸からほぼ距離Ｒだけ離れ、且つ、ほぼ２１０°の位置にあるように調節されるのは、９０°の位置にあるフランジ５ａにもう一つの風車翼６を結合したときに、アンバランストルクが発生することを防ぐためである。

ステップＳ０７：
続いて、図４Ｃに図示されているように、第２の風車翼６−２が、９０°の位置にあるフランジ５ａに取り付けられる。風車翼６−２は、その翼長方向が水平方向になるように保持された状態でフランジ５ａに取り付けられる。風車翼６−２を取り付けた後では、風車翼６−１の重心位置６−１ａと、風車翼６−２の重心位置６−２ａと、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａが、互いにロータハブ５の回転軸に対して１２０°の角度間隔で位置していることに留意されたい。これは、ロータハブ５、風車翼６−１、６−２及びカウンターウェイト１０で構成される構造体の全体としての重心が、ロータハブ５の回転軸に一致しており、ほぼアンバランストルクが発生しないぐらい小さいことを意味している。

ステップＳ０８：
続いて、ロックピン５ｂ又は他の固定手段が解除されてロータハブ５が回転される。ステップＳ０８におけるロータハブ５の回転においては、ロータハブ５、風車翼６−１、６−２及びカウンターウェイト１０で構成される構造体の全体としての重心がロータハブ５の回転軸にほぼ位置しており、ロータハブ５を小さいトルクで回転できることに留意されたい。ロータハブ５は、カウンターウェイト１０が結合されているフランジ５ａが９０°の位置になるまで回転される。

ステップＳ０９：
ロータハブ５が、カウンターウェイト１０が結合されているフランジ５ａが９０°の位置になるまで回転された後、ロータハブ５がロックピン５ｂ又は他の固定手段によりロックされる。この結果、カウンターウェイト１０は、９０°の位置に移動され、風車翼６−１は、２１０°の位置に移動され、風車翼６−２は、３３０°の位置に移動されることになる。

ステップＳ１０：
続いて、図４Ｄに示されているように、カウンターウェイト１０がロータハブ５のフランジ５ａから取り外される。ロータハブ５はロックピン５ｂ又は他の固定手段によってロックされているので、カウンターウェイト１０がロータハブ５から取り外されてもロータハブ５は回転しない。

ステップＳ１１：
更に、カウンターウェイト１０が取り外されたフランジ５ａに、第３の風車翼６−３が取り付けられる。風車翼６−３は、その翼長方向が水平方向になるように保持された状態でフランジ５ａに取り付けられる。これにより、風車ロータ４の組み立てが完了する。

ステップＳ１２：
更に、ロックピン５ｂ又は他の固定手段が解除されることにより、風車ロータ４は、稼動可能な状態になる。

以上の手順による風力発電装置の組み立て方法では、カウンターウェイト１０を用いることによってロータハブ５を回転させる際のアンバランストルクを解消し、小さなトルクでロータハブ５を回転させることができる。例えば、ステップＳ０４におけるロータハブ５の回転では、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａを、ロータハブ５の回転軸に対して風車翼６−１の重心位置６−１ａの反対の位置に調節することにより、アンバランストルクの発生が防がれている。また、ステップＳ０８におけるロータハブ５の回転では、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａと風車翼６−１、６−２の重心位置６−１ａ、６−２ａが、ロータハブ５の回転軸からの距離が同一で、且つ、ロータハブ５の回転軸の円周方向に１２０°間隔になるように、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａを調節することにより、アンバランストルクの発生が防がれている。

このとき、カウンターウェイト１０の重心位置１０ａをロータハブ５の円周方向で切り替えることにより（ステップＳ０６）、ステップＳ０４、Ｓ０８の両方におけるアンバランストルクの発生の防止を、単一のカウンターウェイト１０しか用いずに実現することができる。これは、カウンターウェイトをロータハブに取り付ける工程、及び、取り外す工程に要する作業量を低減することに寄与する。特許文献１０に開示されているような３本の風車翼のロータハブの取り付けにおいて３つのカウンターウェイトが用いられる技術と比較すれば、作業量の観点における、本実施形態の風力発電装置の組み立て方法の利点は明白であろう。

なお、以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定して解釈してはならない。本発明は、当業者には自明的な様々な変更と共に実施され得る。

例えば、上述の風力発電装置の組み立て方法では、風車翼６が取り付けられるべきフランジ５ａが９０°の位置にあるようにロータハブ５が回転された後、風車翼６が取り付けられているが、上述の風力発電装置の組み立て方法は、鉛直面４１を対称面とする鏡面対称の手順で実行されてもよい。この場合には、風車翼６が取り付けられるべきフランジ５ａが２７０°の位置にあるようにロータハブ５が回転された後、風車翼６が取り付けられることになる。

Claims (8)

1. （ａ）カウンターウェイトをロータハブの第１フランジに結合するステップと、
   （ｂ）第１風車翼を前記ロータハブの第２フランジに結合するステップと、
   （ｃ）前記（ａ）ステップ及び前記（ｂ）ステップの後、前記ロータハブの第３フランジが所望の位置になるように前記ロータハブを回転させるステップと、
   （ｄ）前記（ｃ）ステップの後、前記カウンターウェイトの重心位置を前記ロータハブの円周方向に調節するステップと、
   （ｅ）前記カウンターウェイトの重心位置を調節するステップの後、前記第３フランジに第２風車翼を結合するステップ
   とを具備し、
   前記（ｃ）ステップにおいて前記ロータハブが回転されるとき、前記カウンターウェイトの前記重心位置と前記第１風車翼の重心位置とは、前記ロータハブの回転軸に対して互いにほぼ対称な位置にあり、
   前記（ｄ）ステップでは、前記カウンターウェイトの重心位置と、前記第１風車翼の重心位置と、前記第２風車翼の重心位置とが、前記ロータハブの回転軸からの距離がほぼ同一であり、且つ、前記ロータハブの周りにほぼ同一の角度間隔に位置するように、前記カウンターウェイトの重心位置が調節される
   風力発電装置の組立方法。
2. 請求項１に記載の風力発電装置の組立方法であって、
   前記カウンターウェイトは、
   前記ロータハブに結合される取付構造を備え、前記取付構造から特定の長さ方向に延伸する基部と、
   前記基部に連結された先端部
   とを具備し、
   前記基部と前記先端部とは、前記基部の長さ方向と前記先端部の長さ方向とが、前記基部の長さ方向に垂直な方向の回転軸の周りに相対的に回動可能に連結されており、
   前記先端部は、前記先端部の長さ方向に移動可能なおもりを備えており、
   前記カウンターウェイトの重心位置を前記ロータハブの円周方向に調節するステップでは、前記基部の長さ方向と前記先端部の長さ方向の角度と、前記先端部の前記長さ方向における前記おもりの位置が調節される
   風力発電装置の組立方法。
3. 請求項２に記載の風力発電装置の組立方法であって、
   前記第１乃至第３フランジは、前記ロータハブの回転軸の周りに１２０°の角度間隔で配置されており、
   前記（ａ）ステップでは、前記カウンターウェイトが、前記基部の長さ方向と前記先端部の長さ方向とが１８０°よりも小さい角度をなす状態で前記ロータハブの前記第１フランジに連結される
   風力発電装置の組立方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の風力発電装置の組立方法であって、
   更に、
   （ｆ）前記（ｅ）ステップの後、前記カウンターウェイトを前記第１フランジから取り外すステップと、
   （ｇ）前記（ｆ）ステップの後、第３風車翼を前記第１フランジに連結するステップ
   とを具備する
   風力発電装置の組立方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の風力発電装置の組立方法であって、
   前記第１風車翼を前記ロータハブの前記第２フランジに結合する時、前記第１風車翼は、その翼長方向が略水平方向に向けられた状態で前記第２フランジに連結され、
   前記第２風車翼を前記ロータハブの第３フランジに結合する時、前記第２風車翼は、その翼長方向が略水平方向に向けられた状態で前記第３フランジに連結される
   風力発電装置の組立方法。
6. 風力発電装置のロータハブに結合される取付構造を備え、前記取付構造から特定の長さ方向に延伸する基部と、
   前記基部に連結された先端部
   とを具備し、
   前記基部と前記先端部とは、前記基部の長さ方向と前記先端部の長さ方向とが、前記長さ方向に垂直な方向の回転軸の周りに相対的に回動可能に連結されており、
   前記先端部は、前記長さ方向に移動可能なおもりを備えている
   カウンターウェイト。
7. 請求項６に記載のカウンターウェイトであって、
   更に、
   動力を受けて、前記基部と前記先端部の一方を駆動し、前記基部と前記先端部とを回動させる回動駆動機構
   を具備する
   カウンターウェイト。
8. 請求項６又は７に記載のカウンターウェイトであって、
   前記先端部は、更に、
   前記おもりを貫通するネジ部材と、
   前記ネジ部材を駆動する駆動機構
   とを具備し、
   前記先端部は、前記おもりの位置を前記ネジ部材を回転させることで移動可能に構成されている
   カウンターウェイト。

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