JP6129221B2 - 風力発電装置 - Google Patents

Description

風力発電装置は、通常、タワーと、（発電）機械ハウジングと、ジェネレータと、ロータとを有し、ロータは風力発電装置のロータブレードを受承する。ここでロータは発電装置の回転部であり、ロータは通常、ロータブレードの他にハブも有し、ジェネレータの回転子ないし回転部と結合されている。

この種の風力発電装置は定期的にメンテナンスも受けなければならず、そのために、保守要員は風力発電装置の内部に赴かなければならない。このことは保守要員が、風力発電装置の静止部が設けられている風力発電装置の部分にまだ留まっている限り、つまり例えば保守要員がタワー内、またはジェネレータのステータが設けられていて、対応の制御装置ならびに回路キャビネット、整流器などが設けられているタワーの上方の（発電）機械ハウジング内に留まっている限りほとんど問題がない。

しかし保守要員が風力発電装置の回転部に赴く必要がある場合、通常の場合、風力発電装置の回転部は制動および／または固定され、それにより保守要員は風力発電装置のその部分に赴き、そこでメンテナンス作業またはサービス作業を実施することができる。

従来技術として、一般的に特許文献１が挙げられる。

米国特許出願公開第２０１０／０２３２９７８号

本発明の課題は、メンテナンス作業をより安全なものにし、風力発電装置のメンテナンス時の事故を回避することである。

本発明によれば、この課題は請求項１の特徴を備えた風力発電装置によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。すなわち、以下のとおりである。
本発明の第１の視点によれば、タワーと、風力発電装置の機械ハウジングを実質的に収容するナセルとを備えた風力発電装置であって、前記ナセルは前記風力発電装置の静止部も回転部も収容し、前記風力発電装置の前記静止部からジェネレータの前記静止部にアクセス可能であり、前記風力発電装置の前記回転部は空力的なロータによって前記ジェネレータの回転子およびハブを実質的に形成し、前記風力発電装置の前記ナセルの前記静止部から前記回転部への入口としてドアが形成されており、前記ドアは、前記ナセル内に設けられているが、前記ジェネレータの近傍では当該ジェネレータに対して側方に間隔を空けて設けられている風力発電装置が提供される。（形態１）
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明によれば、風力発電装置の回転部と静止部との間にドアまたは入口が配置されており、このドアまたは入口は、風力発電装置の回転部が確実に固定されるまで閉鎖および施錠（ロック）されていることが提案される。したがって、ドアを解錠または開放できるようになるまでには、風力発電装置の回転部を確実に静止させなければならない。
本発明において、以下の展開形態が可能である。
（形態２）台が前記ドアの下方に設けられていることが好ましい。
（形態３）前記ドアは、金属薄板製の壁に嵌め込まれていることが好ましい。
（形態４）前記形態１から３のいずれか一に記載の風力発電装置の静止部と回転部との間に配置されているドアの開口部の施錠を制御するための装置であって、前記回転部の固定ないしロック用の手段が形成されており、前記ドアは前記風力発電装置の前記回転部と前記静止部との間に施錠機構を有し、前記施錠機構は、前記固定ないしロック用の手段が前記風力発電装置の前記回転部を停止または固定した場合には、前記ドアの解錠を可能にし、その後、前記ドアの開放を可能にする装置が好ましい。

これによって、メンテナンス作業およびサービス作業のために風力発電装置の回転部がある領域に赴く保守要員およびサービス要員がその領域に安全に到達することができ、そこで安全に自分のメンテナンス作業およびサービス作業も実施することもできる。また、メンテナンス作業およびサービス作業が終了し、ドアを閉鎖および施錠した後には、固定装置を再び初期位置へ移動させ、それにより風力発電装置の回転部を再び解放し、風力発電装置を運転することができる。

以下では本発明を図面に示した実施例に基づき説明する。
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による液圧システムを示す。 本発明による風力発電装置を概略的に示す。 本発明による風力発電装置を概略的に示す。 本発明による風力発電装置を概略的に示す。 本発明による風力発電装置を概略的に示す。 本発明による風力発電装置の静止部および回転部の原理図を示す。

図１から図１１には、一方では固定装置を制御し、他方ではドアの施錠装置をも制御する液圧系が示されている。

システム全体を電気的に実施することも問題なく可能である。

図１における本発明による装置の構造はポンプ１を示し、このポンプ１を用いて作動液、例えばオイル等をポンピングすることができる。ポンプは機械的に駆動させることができるが、ポンプを手動で駆動すること、すなわちサービス要員自身によって駆動することもできる。ポンプの下流には、２つの位置に調整可能な方向制御弁（ないし方向弁）２が後置されている。

図２は、風力発電装置の回転部を固定するため、すなわちロックするために、方向制御弁がどのように調節されるかを示す。

図示の実施例において、ロック装置は６つの個別の固定装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆから構成されており、それぞれ２つの固定装置が１つのペアを形成する。固定装置３自体はピストン４から構成されており、このピストン４はシリンダ５内を移動可能である。またこのピストン４においてはピストンロッド６が、ロック位置に移動しているときに弁７と最終的に共同作用する部分である。弁７は、ピストン４がまだ完全には移動し終わっておらず、したがって風力発電装置のロータがまだ確実に固定されていない限りは閉じられている。

図面には、ポンプから作動液が流れる管路が破線で示されており、それらの管路内にはとりわけやや高めの正圧が生じており、それに対し破線で示されていない管路（実線）内には比較的低い圧力が生じており、再びポンプへ戻る作動液が流れる。

図示されている弁７ａ、７ｂ、７ｃ（開放器ないし開閉器）は有利には制御弁、すなわち、弁が所定の状態にあるときに、作動液の一方向のみの通流を許容する弁である。

図２ではまだ弁が閉じられている。図２から、作動液がまずシリンダ５の部分８へ流入することが分かる。その部分の容積はロック装置のピストン４によって決定される。シリンダ５のこの部分８に作動液をポンピングすることによって、図３に示すように、ピストンロッドが弁７（７ａ、７ｂ、７ｃ）を切り替えるまで、または弁７を開くまで、ピストン４が移動され、したがってピストンロッド６も前方へ移動される。それによって、ピストン４がそれ以上前進することができないので、作動液は弁７を通って別のシリンダ９（図示の上部室）へ流れることができる。この別のシリンダ９も同様にピストンロッド１１を備えたピストン１０を収容しており、ピストンロッド１１がドアの一部、例えばヒンジ１７に挿入されることによって、このピストンロッド１１によってドア１２はしっかり施錠され、開放できなくなっている。

ここでさらに、シリンダのその部分に作動液が流入すると、作動液はピストン１０をピストンロッドとともに（図面の下方）に押し戻し、したがってドアの施錠装置が解放される（図４）。

図５には、どのようにしてドア１２が開放されるか、したがってサービス要員が風力発電装置の静止部から、風力発電装置の本来の回転部であって、ここでは確実に固定されている前方部分に到達でき、そこでサービス作業を実施できるかが示されている。

図６はドアを施錠するための準備作業を示す。

このためにまず一度、方向制御弁２が旋回され、それにより再びポンピングされると、ドア用のシリンダ内でピストンがその施錠位置の方向に移動される。しかしドアがまだ開かれている限り（間）は（図７参照）、ピストンの完全な移動は不可能である。さらに図から分かるように、ドアの施錠機構にも同様に弁１３（開放器）が割り当てられているが、この弁１３はピストンが所定の位置を取っていない限り、すなわち、施錠位置に移動していない限りは閉じられている。

ここでドアが閉鎖されると（図８参照）、ピストンは作動液の相応の圧力（この圧力はポンプによってもたらされる）によってさらに前方に移動することができ、ヒンジ１７に突入することによってドアが施錠される（図９参照）。続いて、シリンダ９内のピストン１０が所定の位置、例えば最終位置に到達すると、ドア施錠装置に割り当てられている弁１３が開かれ、それにより作動液がロック部３のシリンダ５の空間１４に達し、ピストン４を押し戻し（図１０参照）、それによって弁７（開放器）が再び閉じられる。

図１１は、システムが再び初期位置を取った状態を示す。すなわち、風力発電装置の回転部が解放されており、ロータは回転することができ、風力発電装置を運転することができる。それと同時にドアは静止部と回転部との間で確実に、特に機械的に施錠されており、ドアを開放することはできず、人間は風力発電装置の回転部に到達することはできない。

ドア施錠装置のための図示の実施形態を電磁的に、または純粋に電気的に実現することもできる。例えば、回転部を固定するためのロック装置を電気モータまたはソレノイドによって実現することができる。この場合、電気モータによって前進される固定ボルトが固定位置に達すると、電気機械的な施錠装置に電気エネルギーが供給され、ドアが解除される。

液圧システムの利点は、ポンプの手動運転が可能なことである。したがって回転部の固定もドアの開放も手動で行うことができる。このことは、電源電圧が喪失しており、したがって電気エネルギーをもはや供給できない場合でも、ドアの開放、また閉鎖のための手動での駆動（手動運転）が依然として可能であることも意味している。

風力発電装置の回転部と静止部との間のドアは、ステータの開口部（例えば直径５０〜７０ｃｍ）と、ジェネレータのロータの対応する開口部とが一直線に並んで一致することによって形成される開口部（いわゆるマンホール）を閉鎖することができる。

しかしまた、ドア（または入口）が風力発電装置のナセルカバー１８内でジェネレータの近傍に設けられていると（これは図１２から１４に示されている）特に有利であるが、これは上記の実施形態からは完全に独立した発明の態様である。ここでは見易くするために、前方部分におけるナセルカバーは図示していない。図面ではドアの下に台１９が設けられており、保守要員はこの台１９の上を歩くことができる。ドア自体は、例えば金属薄板から成る壁２０に嵌め込まれている。図示の実施例において、部分１５は風力発電装置の（風力発電）機械のハウジングの静止部ないしナセルの静止部にも割り当てられている部分であり、保守要員がドア１２を開放すると、風力発電装置の回転部、すなわちジェネレータのロータ、ハブ、ならび回転子２１なども設けられている部分である部分１６に到達することができる。図１２から１４の実施形態の利点は、特に、風力発電装置の静止部から回転部への入口を非常に簡単に構成することができ、保守要員が先ずジェネレータの回転部の開口部と静止部とが一直線に並ぶように一致させ、その開口部を苦労して強引に通過する必要はないということである。

特に、保守要員は真っ直ぐ立ったままドア１２を通過することができ、また工具などを風力発電装置の回転部としての前方部分に容易に運搬することができる。風力発電装置の回転部はスピナとも称され、ナセル全体と同様にハウジングに収容されている。

図１５は、風力発電装置２２を示す。

図１６は、風力発電装置の回転部１６および静止部１５の原理図を示す。上述のように、風力発電装置の回転部はジェネレータに関しては回転子またはロータであり、静止部１５はステータである。上に説明したように、施錠装置は風力発電装置の静止部に形成されており、シリンダ５のピストン４のピストンロッド６は液圧式に回転部の孔２５へ前進することができ、それにより回転部を停止させる。

図１から１１の液圧管路、方向制御弁のポンプ、全ての弁、ドアおよび施錠機構ならびにロック装置も風力発電装置の静止部に配置されている。

最も簡単な実施例では、ポンプはピストンポンプ（複動ポンプ）であると想定される。その場合、ピストンはポンプを２つの領域に区分し、例えばポンプ１のピストン（図１参照）が下方（↓）に移動すると、作動液はポンプの下側の出口（図２において破線で示されている）を介して押し出され、一方それと同時に、システムから帰還して流れてきた作動液はポンプの上側領域において上側の入口（図２において実線で示されている）を介して流れることができる。

ピストンの移動方向が反対（↑）の場合には異なる挙動を示す。

１ ポンプ
２ 方向制御弁
３ ロック装置
６ ボルト、ロッド
７ 開放器
１１、１７ 施錠装置
１２ ドア
１３ 弁
１５ 風力発電装置の静止部
１６ 風力発電装置の回転部
１９ 台
２２ 風力発電装置

Claims (3)

1. タワーと、風力発電装置（２２）の機械ハウジングを収容するナセルとを備えた風力発電装置であって、
   前記ナセルは前記風力発電装置の静止部（１５）も回転部（１６）も収容し、
   前記風力発電装置の前記静止部からジェネレータの前記静止部にアクセス可能であり、前記風力発電装置の前記回転部は空力的なロータによって前記ジェネレータの回転子およびハブを形成し、
   前記風力発電装置の前記ナセルの前記静止部（１５）から前記回転部（１６）への入口としてドアが形成されており、
   前記ドア（１２）は、前記ナセル内に設けられているが、前記ジェネレータの近傍では当該ジェネレータに対して側方に間隔を空けて設けられていることを特徴とする、風力発電装置。
2. 台（１９）が前記ドア（１２）の下方に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置。
3. 前記ドアは、金属薄板製の壁に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１または２に記載の風力発電装置。

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