JP6309565B2 - 風力発電装置用の吊り荷昇降装置及び吊り荷昇降方法 - Google Patents

風力発電装置用の吊り荷昇降装置及び吊り荷昇降方法 Download PDF

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Description

本開示は、風力発電装置用の吊り荷昇降装置及び吊り荷昇降方法に関する。
風力発電装置のメンテナンス等の際に、風力発電装置のタワーの上部や、タワー上方に設けられたナセル又はハブ等から風力発電装置の部品等を吊った状態で、該部品等を昇降させることがある。このような高所から吊った状態で部品などの吊り荷を昇降させる場合、風等の影響を受けて吊り荷が揺動することがある。吊り荷が揺動すると、吊り荷がタワーに接触して、吊り荷又はタワーの破損が生じる可能性がある。
特許文献1には、このような吊り荷の揺動を抑制するために揺動規制装置を用いることが記載されている。この揺動規制装置は、吊り荷とタワーとの間に配置されるフレームを有する。該フレームは、タワーの外周面に取付けられたガイドレールに係合部を介して係合されているとともに、フレームにはウィンチが取り付けられており、該ウィンチによるワイヤ巻取り量を調節することにより、フレームの上下方向位置を調節できるようになっている。そして、高所から吊られた吊り荷をフレームで囲い、昇降装置により昇降される吊り荷の動きに合わせて、ガイドレールに沿ってフレームが上下方向に移動するようになっている。
特開2014−208989号公報
特許文献1に記載の揺動規制装置によれば、吊り荷は、吊り荷とタワーとの間に配置されるフレームで囲われるとともに、該フレームのタワーに沿った動きに合わせて昇降されるので、風などによる吊り荷の揺動を抑制することができる。
このような吊り荷の昇降の際に、より簡素な構成で吊り荷の揺動を抑制することが望まれる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、吊り荷を昇降させる際の吊り荷の揺動を抑制可能な風力発電装置用の吊り荷昇降装置及び吊り荷昇降方法を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置用の吊り荷昇降装置は、
吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
前記吊り荷台車は、前記吊り荷とともに前記昇降機構によって昇降されるように構成さる。
上記(1)の構成によれば、吊り荷が固定される吊り荷台車は、タワーに取付けられたガイドレールに案内されてタワーに沿って上下動する。よって、吊り荷が昇降機構により昇降されるとき、吊り荷は、吊り荷台車とともにタワーに沿って上下動するので、吊り荷の揺動を抑制することができる。また、吊り荷台車は、該吊り荷台車に固定された吊り荷とともに昇降機構によって昇降されるので、吊り荷を昇降させるための昇降機構とは別に吊り荷台車を昇降させるための昇降機構を別途設ける必要がない。このため、上記(1)の構成によれば、簡素な構成で吊り荷を昇降させる際の吊り荷の揺動を抑制することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記タワーは、互いに連結される複数のタワーセクションを含み、
前記ガイドレールは、前記タワーセクションの連結部であるフランジ部をよけて前記タワーの外周面から離れて設置される。
上記(2)の構成によれば、吊り荷台車を案内するガイドレールは、タワーセクションの連結部であるフランジ部をよけてタワーの外周面から離れて設置されるので、フランジよりも上方とフランジよりも下方との間でガイドレールを連続して設置することができる。これにより、フランジの取付位置においても、吊り荷台車がガイドレールに案内されて連続的に上下方向に移動可能となり、吊り荷のスムーズな昇降が可能となる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記昇降機構は、
前記吊り荷に接続されるワイヤと、
前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
を含む。
上記(3)の構成によれば、ウィンチによるワイヤの巻取り量を調節することにより、簡素な構成で吊り荷を昇降させることができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)の構成において、
前記吊り荷及び前記吊り荷台車の昇降時、前記ワイヤは、少なくとも前記吊り荷との接続端側において、下方に向かうにつれて前記タワーの中心から離れるように鉛直方向に対して斜めになっている。
上記(4)の構成によれば、吊り荷及び吊り荷台車の昇降時、ワイヤは少なくとも吊り荷との接続端側において、下方に向かうにつれてタワーの中心から離れるように鉛直方向に対して斜めになっているので、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分(吊り荷からタワーに向かう方向の分力)により、吊り荷に対して該吊り荷をタワーに押し付ける力を作用させることができる。これにより、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(3)又は(4)の構成において、前記吊り荷昇降装置は、
前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるためのワイヤ角調節部をさらに備える。
上記(5)の構成によれば、ワイヤ角調節部により、ワイヤの吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を適切に変化させることで、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分を適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷に対して作用させることができる。これにより、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記吊り荷台車は、
前記ガイドレールによって案内される台車本体と、
水平方向に移動可能に前記台車本体に設けられ、前記吊り荷が載置される荷台部と、
を含み、
前記ワイヤ角調節部は、前記荷台部を前記水平方向に移動させるように構成される。
上記(6)の構成によれば、ワイヤ角調節部により、吊り荷台車の荷台部をタワーの中心から離れるように水平方向に移動させることにより、ワイヤの吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を適切に変化させることができる。これにより、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分を適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷に対して作用させることができ、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)の構成において、
前記ワイヤ角調節部は、前記ワイヤの前記接続端よりも上方の部位を前記タワー側に動かすように構成される。
上記(7)の構成によれば、ワイヤ角調節部により、ワイヤの接続端よりも上方の部位をタワー側に動かすことにより、ワイヤの吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を適切に変化させることができる。これにより、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分を適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷に対して作用させることができ、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(5)乃至(7)の何れかの構成において、
前記ワイヤ角調節部は、前記吊り荷台車から前記タワーに向かう方向に前記ウィンチを動かすように構成される。
上記(8)の構成によれば、ワイヤ角調節部により、吊り荷台車からタワーに向かう方向にウィンチを動かすことにより、ワイヤの吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を適切に変化させることができる。これにより、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分を適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷に対して作用させることができ、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(3)乃至(8)の何れかの構成において、
前記ウィンチは、前記風力発電装置のナセル内又は前記タワーの下部に設置される。
上記(9)の構成によれば、風力発電装置のナセル内又はタワーの下部に設置されたウィンチによりワイヤの巻取り量を調節することにより、吊り荷を昇降させることができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(9)の何れかの構成において、前記吊り荷昇降装置は、
前記吊り荷台車に対して上方に位置し、前記吊り荷台車と連結可能に構成された駆動台車と、
前記駆動台車に搭載され、前記駆動台車を上下に駆動するための駆動源と、
をさらに備える。
上記(10)の構成によれば、吊り荷台車は、駆動源により駆動される駆動台車と連結可能である。これにより、吊り荷が吊り荷台車に固定されていない状態であっても、駆動源により生成される駆動力により、駆動台車とともに吊り荷台車を上下方向に移動させることができる。例えば、吊り荷の昇降に用いるための空の吊り荷台車を、駆動源の駆動力によりタワーの下部から上部まで移動させることができる。
また、上記(10)の構成によれば、吊り荷台車は、吊り荷台車に対して上方に位置する駆動台車に連結される。このため、駆動台車と吊り荷台車との連結を切り離した時に、吊り荷台車が意図せず落下してしまった場合であっても、吊り荷台車が駆動台車にぶつかることを防止することができる。
(11)本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置用の吊り荷昇降方法は、
風力発電装置用の吊り荷昇降方法であって、
吊り荷を昇降機構に吊り下げる吊下げステップと、
前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷を吊り荷台車に固定する吊り荷固定ステップと、
前記風力発電装置のタワーに取り付けられたガイドレールによって、前記吊り荷が固定された前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように案内しながら、前記昇降機構によって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を昇降させる吊り荷昇降ステップと、
を備える。
上記(11)の方法によれば、吊り荷が固定される吊り荷台車は、タワーに取付けられたガイドレールに案内されてタワーに沿って上下動する。よって、吊り荷が昇降機構により昇降されるとき、吊り荷は、吊り荷台車とともにタワーに沿って上下動するので、吊り荷の揺動を抑制することができる。また、吊り荷台車は、該吊り荷台車に固定された吊り荷とともに昇降機構によって昇降されるので、吊り荷を昇降させるための昇降機構とは別に吊り荷台車を昇降させるための昇降機構を別途設ける必要がない。このため、上記(11)の方法によれば、簡素な構成で吊り荷を昇降させる際の吊り荷の揺動を抑制することができる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(11)の吊り荷昇降方法は、
前記吊り荷固定ステップの前において、駆動源を有する駆動台車を前記吊り荷台車に連結した状態で、前記駆動源によって前記駆動台車および前記吊り荷台車を前記タワーに沿って前記タワーの上部まで上昇させる台車上昇ステップと、
前記駆動台車から前記吊り荷台車を切り離す台車切離しステップと、をさらに備える。
上記(12)の方法によれば、駆動源により生成される駆動力により、吊り荷台車を該吊り荷台車に連結された駆動台車とともにタワーの上部まで上昇させることができる。また、上記(12)の方法によれば、駆動台車から吊り荷台車を切り離すことにより、昇降機構によって吊り荷及び吊り荷台車を昇降させることができる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(12)の方法において、
前記吊り荷固定ステップでは、前記タワーの上部まで前記吊り荷台車が上昇した状態で、前記風力発電装置のナセル内の前記吊り荷を前記吊り荷台車に載置して前記吊り荷を前記吊り荷台車に固定し、
前記吊り荷昇降ステップでは、前記台車切離しステップの後に、前記昇降機構によって、前記タワーの上部から前記タワーの下部に向かって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を降下させる。
上記(13)の方法によれば、タワーの上部まで吊り荷台車が上昇した状態で、風力発電装置の上部に位置するナセル内の吊り荷を吊り荷台車に載置するとともに吊り荷台車に固定することができる。また、吊り荷台車を駆動台車から切り離した後、昇降機構によって、タワーの上部からタワーの下部に向かって吊り荷とともに吊り荷台車を降下させることができる。
(14)幾つかの実施形態では、上記(12)又は(13)の方法において、
前記昇降機構のウィンチのワイヤを前記吊り荷台車に固定するワイヤ固定ステップと、
前記ワイヤ固定ステップ及び前記台車切離しステップの後、前記ガイドレールによって前記吊り荷台車が前記タワーに沿って移動するように案内しながら、前記ウィンチから前記ワイヤを繰り出して、前記ワイヤとともに前記吊り荷台車を前記タワーの下部まで降下させるワイヤ降下ステップと、
前記ワイヤ降下ステップの後、前記ワイヤを前記吊り荷台車から取り外し、該ワイヤを前記タワーの下部にある前記吊り荷に取り付けるワイヤ取付けステップと、をさらに備え、
前記吊り荷固定ステップでは、前記タワーの下部にある前記吊り荷を前記吊り荷台車に載置して前記吊り荷を前記吊り荷台車に固定し、
前記吊り荷昇降ステップでは、前記ワイヤ取付けステップ及び前記吊り荷固定ステップの後、前記昇降機構によって、前記タワーの下部から前記タワーの上部に向かって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を上昇させる。
上記(14)の方法によれば、昇降機構のウィンチのワイヤをタワー上部からタワー下部まで降下させて、タワー下部にて吊り荷台車に固定された吊り荷にワイヤを取り付けて、タワーの下部からタワーの上部に向かって、タワーの下部にある吊り荷を吊り荷台車とともに上昇させることができる。
(15)幾つかの実施形態では、上記(11)乃至(14)の何れかの方法において、
前記昇降機構は、
前記吊り荷に接続されるワイヤと、
前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
を含み、
前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるワイヤ角調節ステップをさらに備える。
上記(15)の方法によれば、ワイヤ角調節ステップにおいて、ワイヤの吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を適切に変化させることで、ワイヤが吊り荷を引っ張る張力の水平方向成分を適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷に対して作用させることができる。これにより、吊り荷の揺動を効果的に抑制することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、吊り荷を昇降させる際の吊り荷の揺動を抑制可能な風力発電装置用の吊り荷昇降装置及び吊り荷昇降方法が提供される。
一実施形態に係る吊り荷昇降装置が設置された風力発電装置の概略構成図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の斜視図である。 図2に示す吊り荷昇降装置の平面図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の概略図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降方法の一例を説明するための図である。 一実施形態に係る吊り荷昇降方法の一例を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
まず、図1を参照して、幾つかの実施形態に係る吊り荷昇降装置が適用される風力発電装置の全体構成の一例について説明する。図1は、一実施形態に係る吊り荷昇降装置が設置された風力発電装置の概略構成図である。
図1に示すように、風力発電装置1は、少なくとも一本のブレード10と、ブレード10が放射状に取付けられるハブ8とを含むロータ7と、ロータ7を回転可能に支持するナセル6と、ナセル6を支持するためのタワー4と、を有している。タワー4は、陸上又は水上に立設され、該タワー4の上部にナセル6が支持されている。
タワー4は、円筒形状のタワーセクション4aが鉛直方向に複数連結されることによって構成されてもよい。その場合、各タワーセクション4aの上下端にはフランジ4bが設けられており、隣り合うタワーセクション4aのフランジ4b同士がボルト締結により連結されてもよい(図2参照)。
図1に示す風力発電装置1は、ハブ8に連結された回転シャフト11と、電力を生成する発電機12と、回転シャフト11の回転エネルギーを発電機12に伝えるドライブトレイン13とを含んでいる。なお、同図では一例としてドライブトレイン13及び発電機12がナセル6内に配置される場合を示しているが、これらの少なくとも何れかがタワー4側に配置されてもよい。
ブレード10が風を受けると、ブレード10及びハブ8を含むロータ7とともに、回転シャフト11が回転する。そして、回転シャフト11の回転エネルギーがドライブトレイン13によって発電機12に伝えられ、発電機12によって発電が行われる。
回転シャフト11は、ブレード10及びハブ8から構成されるロータ7と共に回転する。なお、ハブ8はハブカバー(スピナー)で覆われていてもよい。また、回転シャフト11は、一対の軸受(不図示)を介して回転自在にナセル6に支持されている。
ドライブトレイン13は、回転シャフト11に取り付けられた油圧ポンプ14と、高圧油ライン16及び低圧油ライン17を介して油圧ポンプ14に接続される油圧モータ15とを含んで構成される。油圧ポンプ14は、回転シャフト11によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油(圧油)を生成する。油圧ポンプ14で生成された圧油は高圧油ライン16を介して油圧モータ15に供給され、この圧油によって油圧モータ15が駆動される。油圧モータ15で仕事をした後の低圧の作動油は、低圧油ライン17を経由して油圧ポンプ14に再び戻される。また、油圧モータ15の出力軸は発電機12の入力軸に接続されており、油圧モータ15の回転が発電機12に入力されるようになっている。
なお、図1ではドライブトレイン13として油圧トランスミッションを用いた構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、ギヤ式増速機等の他のドライブトレインを用いてもよいし、ドライブトレイン13を設けずに、ハブ8又は回転シャフト11と発電機12とを直結させた構成であってもよい。
以下、幾つかの実施形態に係る吊り荷昇降装置、及び、該吊り荷昇降装置を用いた風力発電装置の吊り荷昇降方法について説明する。
図1に示す吊り荷昇降装置100は、吊り荷2を昇降させるための昇降機構20と、昇降機構20に吊り下げられた吊り荷2が固定される吊り荷台車30と、風力発電装置1のタワー4に取付けられたガイドレール40と、を備える。吊り荷台車30は、ガイドレール40に案内されてタワー4に沿って上下動可能になっている。また、吊り荷台車30には、固定具39を用いて吊り荷2が固定されるようになっていてもよい。
吊り荷2は、例えば、ナセル6の内部に設置される風力発電装置1の部品であってもよい。例えば、ドライブトレイン13として、上述した油圧ポンプ14及び油圧モータ15を含む油圧トランスミッションを採用した風力発電装置1の場合、吊り荷2は、油圧ポンプ14又は油圧モータ15であってもよい。
昇降機構20は、吊り荷2に接続されるワイヤ22と、ワイヤ22を巻き上げるウィンチ24と、を含む。この昇降機構20では、ウィンチ24によるワイヤ22の巻取り量を調節することによって、ワイヤ22に接続された吊り荷2を昇降させることができる。
そして、図1に示す吊り荷昇降装置100では、昇降機構20によって吊り荷2を昇降させる際、吊り荷2に固定された吊り荷台車30が、吊り荷2とともに昇降機構20によって昇降されるようになっている。
なお、図1に示す例では、昇降機構20のウィンチ24は風力発電装置1のナセル6の内部に設置されている。他の実施形態では、昇降機構20のウィンチ24は、風力発電装置1のタワー4の下部に設置されていてもよい。
また、ガイドレール40は、取付け治具43及びレール架設板46を介して、タワー4に取付けられていてもよい。
上述の吊り荷昇降装置100では、吊り荷2が固定される吊り荷台車30は、タワー4に取付けられたガイドレール40に案内されてタワー4に沿って上下動する。よって、吊り荷2が昇降機構20により昇降されるとき、吊り荷2は、吊り荷台車30とともにタワー4に沿って上下動するので、吊り荷2の揺動を抑制することができる。また、吊り荷台車30は、該吊り荷台車30に固定された吊り荷2とともに昇降機構20によって昇降されるので、吊り荷2を昇降させるための昇降機構20とは別に吊り荷台車30を昇降させるための昇降機構を別途設ける必要がない。このため、上述の吊り荷昇降装置100では、簡素な構成で吊り荷を昇降させる際の吊り荷2の揺動を抑制することができる。
なお、風力発電装置1は、水上に設けられた浮体に立設された浮体式風力発電装置であってもよい。この場合、上述の吊り荷昇降装置100を用いることで、波浪や潮流などの影響によって浮体が揺動しやすい浮体式風力発電装置において、安定して吊り荷2を昇降させることができる。
また、図1に示す吊り荷昇降装置100は、吊り荷台車30に対して上方に位置する駆動台車50と、駆動台車50に搭載され、駆動台車50を上下に駆動するための駆動源(不図示)とをさらに備えている。駆動台車50は、吊り荷台車30と連結可能(及び連結の切り離し可能)に構成されている。駆動源は、例えば、電気モータ又は内燃機関であってもよい。また、駆動台車50と吊り荷台車30とは、ロープなどの連結部56によって連結されるようになっていてもよい。
このように、吊り荷台車30が、駆動源により駆動される駆動台車50と連結可能でれば、吊り荷2が吊り荷台車30に固定されていない状態であっても、駆動源により生成される駆動力により、駆動台車50とともに吊り荷台車30を上下方向に移動させることができる。例えば、吊り荷2の昇降に用いるための空の吊り荷台車30を、駆動源の駆動力によりタワー4の下部から上部まで移動させることができる。
また、上述のように、吊り荷台車30が、吊り荷台車30に対して上方に位置する駆動台車50に連結されているので、駆動台車50と吊り荷台車30との連結を切り離した時に、吊り荷台車30が意図せず落下してしまった場合であっても、吊り荷台車30が駆動台車50にぶつかることを防止することができる。
なお、駆動台車50には、作業者3が乗車して各種作業を行うことができる。
例えば、駆動台車50を用いて、ガイドレール40の組立作業を行うことができる。この場合、例えば、ガイドレール40が上下方向に複数に分割されたレール部のうち、最下部のレール部をタワー4の最下部にて取り付けたあと、該最下部のレール部に駆動台車50を取り付ける。そして、駆動台車50に乗車した作業者3が、既にタワー4に取付けられたレール部に沿って駆動台車50で上昇しながら、該レール部の上方に接続されるレール部を順次取り付けていく。このようにして、駆動台車50を用いてガイドレール40の組立作業を行うことができる。
吊り荷昇降装置100は、ナセル6又はハブ8に取付けられた固定具98に一端が接続され、駆動台車50に乗車した作業者3に他端が接続されるアンカーワイヤ96を備えていてもよい。アンカーワイヤ96で作業者3をナセル6又はハブ8に接続することにより、作業者3の駆動台車50からの落下を防止することができる。
図2は、一実施形態に係る吊り荷昇降装置の斜視図であり、図3は、図2に示す吊り荷昇降装置の平面図であり、図4は、一実施形態に係る吊り荷昇降装置の概略図である。なお、図2においては、駆動台車50の図示は省略されている。また、図3には、吊り荷昇降装置とともに、風力発電装置1のタワー4の横断面図が示されている。
図2及び図3に示す例示的な実施形態では、ガイドレール40は、取付け治具43及びレール架設板46を介して、タワー4に取付けられている。
図2及び図3に示す例では、取付け治具43は、磁力によりタワー4の外周面に接着されるマグネット42と、マグネット42に固定され、マグネット42にレール架設板46を取り付けるためのブラケット44と、を含む。
複数のレール架設板46が、上下方向に間隔をあけて、それぞれ取付け治具43を介してタワー4の外周面に取り付けられており、ガイドレール40は、ブラケット48を介して複数のレール架設板46に取付けられる。このようにして、ガイドレール40がタワー4に取付けられる。
また、図2及び図3に示す例示的な実施形態では、吊り荷台車30は、吊り荷2が載置される台車本体32と、ガイドレール40を走行するように設けられた複数のローラ36と、ローラ36を台車本体32に取付けるための取付け部34と、を有する。この吊り荷台車30では、一対のローラ36がガイドレール40を挟み込みながら回動するように設けられている。これにより、吊り荷台車30は、ガイドレール40に対する姿勢を維持しながら、ガイドレール40に沿って上下方向に移動できるようになっている。
なお、図1に示す駆動台車50は、吊り荷台車30を案内するためのガイドレール40に案内されてタワー4に沿って上下方向に移動可能になっていてもよいし(例えば図4参照)、あるいは、ガイドレール40とは別に設けられたレールに案内されて、タワー4に沿って上下方向に移動可能になっていてもよい(例えば図2及び図3参照)。
例えば、図2及び図3に示す例では、ガイドレール40とは別に設けられた駆動台車用レール60がタワー4に取付けられている。駆動台車用レール60は、ブラケット64を介してレール架設板46に取付けられていてもよい。そして、駆動台車用レール60にはラック62が取り付けられており、駆動台車50に取付けられたピニオンギアがラック62に噛み合うようになっている。これにより、駆動台車50が駆動台車用レール60に案内されて、駆動源により生成される駆動力によってタワー4に沿って上下方向に移動することができる。
また、例えば、図4に示す例では、駆動台車50と吊り荷台車30とは、共通のガイドレール40’によって、タワーに沿って上下方向に案内されるようになっている。
図4に示すガイドレール40’は、レール架設板46を介してタワーに取付けられたラックギアレールである。この場合、駆動台車50の荷台52及び吊り荷台車30の台車本体32には、ガイドレール40’(ラックギアレール)に噛合するようにピニオンギア54及びピニオンギア38がそれぞれ取り付けられている。これにより、駆動台車50及び吊り荷台車30が、タワー4に沿って上下方向に移動するようにガイドレール40’に案内される。
なお、図4に示す例において、レール架設板46は、図2及び図3に示したような取付け治具43を介してタワー4の外周面に取付けられていてもよい。
幾つかの実施形態では、図2に示すように、ガイドレール40は、タワーセクション4aの連結部であるフランジ4bの部分をよけて、タワー4の外周面から離れて設置される。
この場合、フランジ4bよりも上方とフランジ4bよりも下方との間でガイドレール40を連続して設置することができる。これにより、フランジ4bの取付位置においても、吊り荷台車30がガイドレール40に案内されて連続的に上下方向に移動可能となり、吊り荷2のスムーズな昇降が可能となる。
ここで、図5は、一実施形態に係る吊り荷昇降装置100の構成を示す概略図である。
幾つかの実施形態では、吊り荷2及び吊り荷台車30の昇降時、昇降機構20のワイヤ22は、少なくとも吊り荷2との接続端22a側において、下方に向かうにつれてタワー4の中心から離れるように鉛直方向に対して斜めになっている。
例えば、一例では、図5に示すように、タワー4の最上部付近に吊り荷台車30’が位置するときには、ウィンチ24から吊り荷2を吊り下ろすワイヤ22はほぼ鉛直方向に沿って延在する。図5に示すようにタワー4が下方に近づくにしたがい大径となる形状を有する場合、吊り荷2及び吊り荷台車30の昇降時には(すなわち、吊り荷台車がタワー4の比較的下方に位置する場合)、ワイヤ22は、下方に向かうにつれてタワー4の中心から離れるように鉛直方向(直線Lvの方向)に対して斜めになる(すなわち、鉛直方向(直線Lv)に対してワイヤ22のなす角度(ワイヤ角度)αがα>0となる)。
この場合、ワイヤ22が吊り荷2を引っ張る張力の水平方向成分(吊り荷2からタワー4に向かう方向の分力)により、吊り荷2に対して該吊り荷2をタワー4に押し付ける力を作用させることができる。これにより、吊り荷2の揺動を効果的に抑制することができる。
図6〜図8は、それぞれ、一実施形態に係る吊り荷昇降装置100の構成を示す概略図である。図6〜図8の(A)は、タワー4の上部において吊り荷2を吊り荷台車30に載置する状態を示し、図6〜図8の(B)は、昇降機構20によって、吊り荷2を昇降させている状態を示す。
幾つかの実施形態では、吊り荷昇降装置100は、ワイヤ22の吊り荷2との接続端22a側の部位が鉛直方向(直線Lvの方向)に対してなす角度(ワイヤ角度α)を変化させるためのワイヤ角調節部70(70A〜70C)をさらに備える。
ワイヤ角調節部70により、ワイヤ22の吊り荷2との接続端22a側の部位が鉛直方向(直線Lvの方向)に対してなす角度(ワイヤ角度)αを適切に変化させることで、ワイヤ22が吊り荷2を引っ張る張力Tの水平方向成分Thを適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷2に対して作用させることができる。これにより、吊り荷2の揺動を効果的に抑制することができる。
例えば、図6に示す例示的な実施形態では、吊り荷台車30は、ガイドレール40によって案内される台車本体32と、水平方向に沿って移動可能に台車本体32に設けられ、吊り荷が載置される荷台部72と、を含む。ワイヤ角調節部70Aは油圧シリンダ74を含み、油圧シリンダ74を作動させることによって、荷台部72を水平方向に移動できるようになっている。
図6の(A)のように、タワー4の上部付近においては、ワイヤ22は鉛直方向に延在するため、ワイヤ22の張力Tの水平方向成分はほとんど得られない。
ここで、図6の(B)に示すように、ワイヤ角調節部70Aに油圧シリンダ74を作動させて、水平方向にタワー4の中心から離れる方向に荷台部72を移動させると、ワイヤ22の吊り荷2との接続端22a側の部位が鉛直方向(直線Lvの方向)に対してなす角度(ワイヤ角度)αを増加させることができる。これにより、ワイヤ22の張力Tの水平方向成分Thを適切な大きさにして、水平方向にタワー4に向かう方向の適切な押付け力を吊り荷2に対して作用させることができ、吊り荷2の揺動を効果的に抑制することができる。
また、例えば、図7に示す例示的な実施形態では、ワイヤ角調節部70Bは、ナセル6内に設置されたワイヤ釣り具75と、滑車76と、タワー4側(例えば駆動台車50)に設けられたウィンチ78と、ワイヤ77と、を含む。図7の(A)及び(B)に示すように、ワイヤ77は、滑車76を経由するように設けられており、一端側においてワイヤ釣り具75に接続されるとともに、他端側においてタワー4側のウィンチ78によって巻き取られるようになっている。このウィンチ78によってワイヤ77の巻取り量を調節することにより、滑車76をタワー4側に引き寄せて、ワイヤ22の接続端22aよりも上方の部位をタワー4側に動かすようになっている。
また、例えば、図8の(A)及び(B)に示す例示的な実施形態では、ワイヤ角調節部70Cは、吊り荷台車30からタワー4に向かう方向にウィンチ24を動かすように構成される。ワイヤ角調節部70Cは、例えば、ウィンチ24を吊り荷台車30からタワー4に向かう方向に動かすように設けられた油圧シリンダであってもよい。
図6〜図8の(B)に示すように、ワイヤ角調節部70A〜70Cにより、ワイヤ22の吊り荷2との接続端22a側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度αを適切に変化させることができる。これにより、ワイヤ22が吊り荷2を引っ張る張力Tの水平方向成分Thを適切な大きさにして、適切な押付け力を吊り荷2に対して作用させることができ、吊り荷2の揺動を効果的に抑制することができる。
なお、上述したワイヤ角調節部70A,70B及び70Cは、それぞれ単独で用いてもよいし、ワイヤ角調節部70A,70B,70Cのうち2つ以上を組み合わせて用いることにより、ワイヤ22の吊り荷2との接続端22a側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度αを調節するようにしてもよい。
図9及び図10は、それぞれ、上述した吊り荷昇降装置100を用いた吊り荷昇降方法の一例を説明するための図である。このうち図9は、ナセル6内の吊り荷2を下降させる方法の一例を示す図であり、図10は、タワー4の下部から吊り荷2を上昇させる方法の一例を示す図である。
まず、図9を参照して、ナセル6内の吊り荷2を下降させる方法の一例について説明する。
図9に示す方法では、まず、駆動源を有する駆動台車50を、例えば連結部56によって吊り荷台車30に連結した状態で、駆動源によって駆動台車50および吊り荷台車30をタワー4に沿ってタワー4上部まで上昇させる(台車上昇ステップ)とともに、ナセル6内の吊り荷2を昇降機構20に吊り下げる(吊下げステップ)(図9の(A))。台車上昇ステップでは、ガイドレール40によって、吊り荷台車30の上方向への移動が案内されるようになっていてもよい。また、吊り下げステップでは、ナセル6に設けられた開口部6aを介して、吊り荷2を昇降機構20に吊り下げてもよい。
次に、タワー4の上部まで吊り荷台車30が上昇した状態で、昇降機構20に吊り下げられた吊り荷2を、吊り荷台車30に載置して、例えば固定具39を用いて吊り荷台車30に固定する(吊り荷固定ステップ;図9の(B))。
次に、駆動台車50から吊り荷台車30を切り離す(台車切離しステップ;図9の(C))。この際、駆動台車50及び吊り荷台車30の一方から連結部56を取り外すことによって、駆動台車50から吊り荷台車30を切り離すようにしてもよい。
そして、風力発電装置1のタワー4に取り付けられたガイドレール40によって、吊り荷2が固定された吊り荷台車30がタワー4に沿って上下動するように案内しながら、昇降機構20によって吊り荷2とともに吊り荷台車30を降下させる(吊り荷昇降ステップ;図9の(D))。より具体的には、昇降機構20のウィンチ24からワイヤ22を繰出すことによって、タワー4の上部からタワー4の下部に向かって、吊り荷2とともに吊り荷台車30を降下させる。
次に、図10を参照して、タワー4の下部から吊り荷2を上昇させる方法の一例について説明する。
図10に示す方法では、まず、例えば連結部56によって、駆動源を有する駆動台車50を吊り荷台車30に連結した状態で、駆動源によって駆動台車50および吊り荷台車30をタワー4に沿ってタワー4の上部まで上昇させる(台車上昇ステップ;図10の(A))。
次に、昇降機構20のウィンチ24のワイヤ22を吊り荷台車30に固定する(ワイヤ固定ステップ;図10の(B))。この際、ワイヤ22の下端部に設けられたフック94を吊り荷台車30に設けられた吊下げ用金具37に取付けることによって、ワイヤ22を吊り荷台車30に固定してもよい。
次に、駆動台車50から吊り荷台車30を切り離す(台車切離しステップ;図10の(C))。この際、駆動台車50及び吊り荷台車30の一方から連結部56を取り外すことによって、駆動台車50から吊り荷台車30を切り離すようにしてもよい。
そして、ガイドレール40によって吊り荷台車30がタワー4に沿って移動するように案内しながら、ウィンチ24からワイヤ22を繰り出して、ワイヤ22とともに吊り荷台車30をタワー4の下部まで降下させる(ワイヤ降下ステップ;図10の(D))。
次に、ワイヤ22を吊り荷台車30から取り外し、該ワイヤ22をタワー4の下部にある吊り荷2に取り付ける(ワイヤ取付けステップ)とともに、タワー4の下部にある吊り荷2を吊り荷台車30に載置して、例えば固定具39を用いて、吊り荷2を吊り荷台車30に固定する(吊り荷固定ステップ)(図10の(E))。なお、ワイヤ取付けステップと吊り荷固定ステップは、何れのステップを先に行ってもよい。
そして、風力発電装置1のタワー4に取り付けられたガイドレール40によって、吊り荷2が固定された吊り荷台車30がタワー4に沿って上昇するように案内しながら、昇降機構20によって、タワー4の下部からタワー4の上部に向かって、吊り荷2とともに吊り荷台車30を上昇させる。
上述した方法によれば、吊り荷2が固定される吊り荷台車30は、タワー4に取付けられたガイドレール40に案内されてタワー4に沿って上下動する。よって、吊り荷2が昇降機構20により昇降されるとき、吊り荷2は、吊り荷台車30とともにタワー4に沿って上下動するので、吊り荷2の揺動を抑制することができる。また、吊り荷台車30は、該吊り荷台車30に固定された吊り荷2とともに昇降機構20によって昇降されるので、吊り荷2を昇降させるための昇降機構20とは別に吊り荷台車30を昇降させるための昇降機構を別途設ける必要がない。このため、上述した方法によれば、簡素な構成で吊り荷2を昇降させる際の吊り荷2の揺動を抑制することができる。
また、上記した方法によれば、駆動源により生成される駆動力により、吊り荷台車30を該吊り荷台車30に連結された駆動台車50とともにタワー4の上部まで上昇させることができる。また、上述した方法によれば、駆動台車50から吊り荷台車30を切り離すことにより、昇降機構20によって吊り荷2及び吊り荷台車30を昇降させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1 風力発電装置
2 吊り荷
3 作業者
4 タワー
4a タワーセクション
4b フランジ
6 ナセル
6a 開口部
7 ロータ
8 ハブ
10 ブレード
11 回転シャフト
12 発電機
13 ドライブトレイン
14 油圧ポンプ
15 油圧モータ
16 高圧油ライン
17 低圧油ライン
20 昇降機構
22 ワイヤ
22a 接続端
24 ウィンチ
30 吊り荷台車
32 台車本体
34 取付け部
36 ローラ
37 吊下げ用金具
38 ピニオンギア
39 固定具
40 ガイドレール
42 マグネット
43 取付け治具
44 ブラケット
46 レール架設板
48 ブラケット
50 駆動台車
52 荷台
54 ピニオンギア
56 連結部
60 駆動台車用レール
62 ラック
64 ブラケット
70(70A〜70C) ワイヤ角調節部
72 荷台部
74 油圧シリンダ
75 ワイヤ釣り具
76 滑車
77 ワイヤ
78 ウィンチ
94 フック
96 アンカーワイヤ
98 固定具
100 吊り荷昇降装置

Claims (15)

  1. 風力発電装置用の吊り荷昇降装置であって、
    吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
    前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
    前記吊り荷台車は、前記吊り荷に固定された状態で、前記吊り荷が吊り下げられた前記昇降機構によって前記吊り荷とともに昇降されるように構成されたことを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  2. 前記タワーは、互いに連結される複数のタワーセクションを含み、
    前記ガイドレールは、前記タワーセクションの連結部であるフランジ部をよけて前記タワーの外周面から離れて設置されることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  3. 前記昇降機構は、
    前記吊り荷に接続されるワイヤと、
    前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
    を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  4. 前記吊り荷及び前記吊り荷台車の昇降時、前記ワイヤは、少なくとも前記吊り荷との接続端側において、下方に向かうにつれて前記タワーの中心から離れるように鉛直方向に対して斜めになっていることを特徴とする請求項3に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  5. 前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるためのワイヤ角調節部をさらに備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  6. 風力発電装置用の吊り荷昇降装置であって、
    吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
    前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
    前記吊り荷台車は、前記吊り荷とともに前記昇降機構によって昇降されるように構成され、
    前記昇降機構は、
    前記吊り荷に接続されるワイヤと、
    前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
    を含み、
    前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるためのワイヤ角調節部をさらに備え、
    前記吊り荷台車は、
    前記ガイドレールによって案内される台車本体と、
    水平方向に移動可能に前記台車本体に設けられ、前記吊り荷が載置される荷台部と、
    を含み、
    前記ワイヤ角調節部は、前記荷台部を前記水平方向に移動させるように構成されたことを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  7. 風力発電装置用の吊り荷昇降装置であって、
    吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
    前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
    前記吊り荷台車は、前記吊り荷とともに前記昇降機構によって昇降されるように構成され、
    前記昇降機構は、
    前記吊り荷に接続されるワイヤと、
    前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
    を含み、
    前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるためのワイヤ角調節部をさらに備え、
    前記ワイヤ角調節部は、前記ワイヤの前記接続端よりも上方の部位を前記タワー側に動かすように構成されたことを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  8. 風力発電装置用の吊り荷昇降装置であって、
    吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
    前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
    前記吊り荷台車は、前記吊り荷とともに前記昇降機構によって昇降されるように構成され、
    前記昇降機構は、
    前記吊り荷に接続されるワイヤと、
    前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
    を含み、
    前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるためのワイヤ角調節部をさらに備え、
    前記ワイヤ角調節部は、前記吊り荷台車から前記タワーに向かう方向に前記ウィンチを動かすように構成されたことを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  9. 前記ウィンチは、前記風力発電装置のナセル内又は前記タワーの下部に設置されたことを特徴とする請求項3乃至8の何れか一項に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  10. 風力発電装置用の吊り荷昇降装置であって、
    吊り荷を昇降させるための昇降機構と、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷が固定され、前記風力発電装置のタワーに沿って移動可能に構成された吊り荷台車と、
    前記タワーに取り付けられ、前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように前記吊り荷台車を案内するガイドレールと、を備え、
    前記吊り荷台車は、前記吊り荷とともに前記昇降機構によって昇降されるように構成され、
    前記吊り荷台車に対して上方に位置し、前記吊り荷台車と連結可能に構成された駆動台車と、
    前記駆動台車に搭載され、前記駆動台車を上下に駆動するための駆動源と、
    をさらに備えることを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降装置。
  11. 風力発電装置用の吊り荷昇降方法であって、
    吊り荷を昇降機構に吊り下げる吊下げステップと、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷を吊り荷台車に固定する吊り荷固定ステップと、
    前記風力発電装置のタワーに取り付けられたガイドレールによって、前記吊り荷が固定された前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように案内しながら、前記吊り荷が吊り下げられた前記昇降機構によって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を昇降させる吊り荷昇降ステップと、
    を備えることを特徴とする風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
  12. 風力発電装置用の吊り荷昇降方法であって、
    吊り荷を昇降機構に吊り下げる吊下げステップと、
    前記昇降機構に吊り下げられた前記吊り荷を吊り荷台車に固定する吊り荷固定ステップと、
    前記風力発電装置のタワーに取り付けられたガイドレールによって、前記吊り荷が固定された前記吊り荷台車が前記タワーに沿って上下動するように案内しながら、前記昇降機構によって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を昇降させる吊り荷昇降ステップと、
    を備え、
    前記吊り荷固定ステップの前において、駆動源を有する駆動台車を前記吊り荷台車に連結した状態で、前記駆動源によって前記駆動台車および前記吊り荷台車を前記タワーに沿って前記タワーの上部まで上昇させる台車上昇ステップと、
    前記駆動台車から前記吊り荷台車を切り離す台車切離しステップと、をさらに備える風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
  13. 前記吊り荷固定ステップでは、前記タワーの上部まで前記吊り荷台車が上昇した状態で、前記風力発電装置のナセル内の前記吊り荷を前記吊り荷台車に載置して前記吊り荷を前記吊り荷台車に固定し、
    前記吊り荷昇降ステップでは、前記台車切離しステップの後に、前記昇降機構によって、前記タワーの上部から前記タワーの下部に向かって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を降下させることを特徴とする請求項12に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
  14. 前記昇降機構のウィンチのワイヤを前記吊り荷台車に固定するワイヤ固定ステップと、
    前記ワイヤ固定ステップ及び前記台車切離しステップの後、前記ガイドレールによって前記吊り荷台車が前記タワーに沿って移動するように案内しながら、前記ウィンチから前記ワイヤを繰り出して、前記ワイヤとともに前記吊り荷台車を前記タワーの下部まで降下させるワイヤ降下ステップと、
    前記ワイヤ降下ステップの後、前記ワイヤを前記吊り荷台車から取り外し、該ワイヤを前記タワーの下部にある前記吊り荷に取り付けるワイヤ取付けステップと、をさらに備え、
    前記吊り荷固定ステップでは、前記タワーの下部にある前記吊り荷を前記吊り荷台車に載置して前記吊り荷を前記吊り荷台車に固定し、
    前記吊り荷昇降ステップでは、前記ワイヤ取付けステップ及び前記吊り荷固定ステップの後、前記昇降機構によって、前記タワーの下部から前記タワーの上部に向かって前記吊り荷とともに前記吊り荷台車を上昇させることを特徴とする請求項12又は13に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
  15. 前記昇降機構は、
    前記吊り荷に接続されるワイヤと、
    前記ワイヤを巻き上げるウィンチと、
    を含み、
    前記ワイヤの前記吊り荷との接続端側の部位が鉛直方向に対してなすワイヤ角度を変化させるワイヤ角調節ステップをさらに備えることを特徴とする請求項11乃至14の何れか一項に記載の風力発電装置用の吊り荷昇降方法。
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