JP4885071B2 - 風車用設備の交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、風車のナセル内に配置された大型設備の交換に用いて好適な風車用設備の交換方法に関する。

通常、発電用風車のナセル内に設けられたメンテナンス用クレーンおよびウインチは、ナセル内の軽量部品の交換のみを可能とした容量しか持たず、定期点検の際に使用するために設計されている。
よって、発電機やトランス等の大型設備に重大トラブルが発生した際に、これらの大型設備の交換作業には大型重機が用いられていた。これらの大型設備の重大トラブル発生のリスク頻度はそれほど高くはないが、大型設備の重大トラブルが発生した場合、大型重機を使用することによるコストインパクトが大きくなるという問題があった。

上述の問題を回避するため、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能とする種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。
欧州特許第１１０１９３４号明細書 欧州特許出願公開第１２９１５２１号明細書

上述の特許文献１には、クレーンアームをナセル内に設けるとともに、ウインチを地上に配置することで、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能としている。
しかしながら、大型のクレーンアームを設ける必要があるとともに、クレーンアームをナセル内に設けるため、ナセルが大型化することから、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。
さらに、大型設備の吊り上げ、吊り下ろしが可能な大容量のウインチを使用するため、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。

上述の特許文献２には、ナセル内に移動可能な滑車を設けるとともに、ウインチを地上に配置することで、大型重機を使用しなくても大型設備の交換を可能としている。
しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術と同様に、大型設備の吊り上げ、吊り下ろしが可能な大容量のウインチを使用するため、大型設備の交換作業にかかるコストが増大するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ナセル内の大型設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができる風車用設備の交換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風車用設備の交換方法は、支柱上に設置されたナセル内を移動するガーダに設けられた常設ウインチにより、前記ナセル内に設置された風車用設備の交換に使用する往復動ウインチおよび前記風車用設備を支持する天秤を前記ナセルに引上げるウインチ引上げ工程と、前記風車用設備の交換に用いるワイヤを、地上に設置されたドラムから前記ナセルに引上げるワイヤ引上げ工程と、前記常設ウインチを前記ガーダから取り外し、前記交換用ウインチを前記ガーダに取り付けるウインチ交換工程と、前記引上げたワイヤを、前記往復動ウインチおよび前記天秤および前記ガーダの間に設けられた動滑車に配置するワイヤ配置工程と、が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤを巻き取るドラムを有する常設ウインチから、ドラムを持たない往復動ウインチに交換するとともに、風車用設備の交換に用いるワイヤを地上に設置したドラムから供給することにより、使用するワイヤ長が長くなる動滑車を用いることができる。これにより、往復動ウインチに求められる能力または容量を、動滑車を用いない場合と比較して小さくできるため、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。さらに、大型重機などを用いることなく風車用設備の交換を行えるため、交換作業がより容易となり、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。

風車用設備を交換する際に、地上に設置したドラムから風車用設備の交換に用いるワイヤを引上げることにより、ナセル内にドラムを設置する空間を確保する必要がなくなる。特に、動滑車を用いる場合には必要となるワイヤ長が長くなり、当該ワイヤを巻き取るドラムが大型化しやすくなる。このような場合でも、ドラムを地上に設置することでナセルの大型化を抑制でき、風車用設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができる。

本発明の風車用設備の交換方法によれば、ワイヤを巻き取るドラムを有する常設ウインチから、ドラムを持たない往復動ウインチに交換するとともに、風車用設備の交換に用いるワイヤを地上に設置したドラムから供給するため、ナセル内の大型設備である風車用設備の交換作業に要するコストの低減を図ることができるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係る風車について、図１から図１４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風車の概略構成を説明する模式図である。
風車１は、図１に示すように、風力発電を行うものである。風車１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたローターヘッド４と、ローターヘッド４の回転により発電を行う発電設備（風車用設備）５と、が設けられている。

ローターヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車回転翼６が取り付けられている。これにより、風車回転翼６にローターヘッド４の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼６にローターヘッド４を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ローターヘッド４が回転駆動される。

支柱２は、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。

図２は、図１のナセルの構成を説明する側面視図である。図３は、図１のナセルの構成を説明する上面視図である。
ナセル３は、図２および図３に示すように、ローターヘッド４を回転可能に支持するとともに、内部に発電設備５を収納するものである。
ナセル３には、支柱２の上端に取り付けられたナセル台板１１と、ナセル台板１１に固定された下部フレーム１２と、ナセル台板１１および下部フレーム１２とに固定された上部フレーム１３と、上部フレーム１３の上に配置されたガーダ部（ガーダ）１４と、発電設備５などを上方から覆うナセルカバー１５と、が設けられている。

ナセル台板１１は、支柱２に対して鉛直軸周りに回転可能、言い換えると、水平面上で回転可能に設けられており、ナセル台板１１を駆動装置（図示せず）によって鉛直軸周りに回転駆動することによって、ナセル３の向きが変えられる。

ナセル台板１１は、図２に示すように、支柱２の上端に略水平にして取り付けられる床部１１Ａと、床部１１Ａを上方から覆う殼体１１Ｂと、が一体に構成された構造物であって、例えば鋳物として一体に形成されている。
殼体１１Ｂには、ローターヘッド４と対向する位置（図２の左端部）に第１開口部１１Ｈ１が形成され、第１開口部１１Ｈ１と対向する位置（図２の右端部）に第２開口部１１Ｈ２が形成されている。

ナセル台板１１の床部１１Ａの後側端部（図２の右端部）には下部フレーム１２が固定され、床部１１Ａおよび殼体１１Ｂには上部フレーム１３の柱部材１７が固定されている。
さらに、ナセル台板１１の内部には、ローターヘッド４の回転駆動力を後述する発電機７１に伝達する変速機１６が設けられている。変速機１６は、第１開口部１１Ｈ１を通してローターヘッド４と接続され、第２開口部１１Ｈ２を通して発電機７１と接続されている。

下部フレーム１２は、図２および図３に示すように、その上面に発電設備５が配置される支持部材である。下部フレーム１２は、ナセル台板１１に固定され、ナセル台板１１から後方（図２の右方向）に延びるように配置されている。
下部フレーム１２には、発電設備５などの搬入や搬出を行う開口部（図示せず）が設けられ、上部フレーム１３の柱部材１７が固定されている。

上部フレーム１３は、図２および図３に示すように、ナセル台板１１および下部フレーム１２の上方であって、ナセルカバー１５の内部に配置された棒状部材を組み合わせた構造物である。
上部フレーム１３には、ナセル台板１１および下部フレーム１２に固定される柱部材１７と、柱部材１７の上端を繋ぐ梁部材１８と、が設けられている。

柱部材１７は、ナセル台板１１および下部フレーム１２の両側面に、それぞれ３本縦方向（図２および図３の左右方向）に並んで配置されている。
梁部材１８は、縦方向に延びるとともに、３本並んだ柱部材１７の上端を繋いで配置されている。この梁部材１８は後述する縦行ウインチガーダ２１の縦行レールの役割も果たしている。
ローターヘッド４側に配置された柱部材１７と梁部材１８との接続部には、上部フレーム１３の構造強度の向上を図る筋交部材１９が配置されている。

ガーダ部１４は、風車１のメンテナンスに用いられる機器や、潤滑油などの消耗品等の比較的軽量な物品の搬入や搬出に用いられるとともに、それらより重量の大きな発電設備５の搬入や搬出に用いられるものである。このガーダ部１４は、上部フレーム１３の梁部材１８の上に配置されている。

ガーダ部１４には、図２および図３に示すように、上部フレーム１３の上を縦行する縦行ウインチガーダ２１と、縦行ウインチガーダの上を横行する横行ウインチガーダ２２と、が設けられている。

縦行ウインチガーダ２１には、ナセル３の幅方向（図３の上下方向）に延び、一対の梁部材１８の間にわたって配置される一対の横行用レール２３と、両横行用レール２３を繋ぐ一対の縦行フレーム２４と、梁部材１８と横行用レール２３または縦行フレーム２４との間に配置された縦行ローラ２５と、が設けられている。縦行ウインチガーダ２１は、これらの横行用レール２３および縦行フレーム２４により略矩形の構成となっている。

横行ウインチガーダ２２は、横行用レール２３の上を横行するものであって、後述する常設ウインチ３１および往復動ウインチ４１が交換可能に取り付けられるものである。まず、常設ウインチ３１が取り付けられた状態の図を用いて横行ウインチガーダ２２の構成を説明する。

図４は、図３の横行ウインチガーダにおいて、常設ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。図５は、図４の横行ウインチガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。
横行ウインチガーダ２２には、図４に示すように、ナセル３の縦方向（図４の左右方向）に延び、一対の横行用レール２３の間にわたって配置される一対の支持フレーム２６と、両支持フレーム２６を繋ぐ一対の横行フレーム２７と、横行用レール２３の上面と支持フレーム２６または横行フレーム２７との間に配置された横行ローラ２８と、横行用レール２３の側面と支持フレーム２６との間に配置されたサイドローラ２９（図５参照）と、が設けられている。横行ウインチガーダ２２は、図４に示すように、これらの支持フレーム２６および横行フレーム２７により略矩形の構成となっている。
さらに、往復動ウインチ４１を取り付ける際に用いられる一対の強度部材３０が、一対の支持フレーム２６の間にわたって設けられている。

常設ウインチ３１は、風車１のメンテナンスに用いられる機器や、潤滑油などの消耗品等の物品の搬入や搬出に用いられるウインチであり、横行ウインチガーダ２２に交換可能に取り付けられるものである。風車１が稼動しているときには、この常設ウインチ３１が横行ウインチガーダ２２に取り付けられている。
本実施形態では５００ｋｇ未満の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量（能力）を有する常設ウインチ３１に適用して説明するが、５００ｋｇから１０００ｋｇ程度の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量（能力）を有する常設ウインチ３１であってもよく、特に限定するものではない。

常設ウインチ３１には、ワイヤが巻かれる内蔵ドラム部３２と、内蔵ドラム部３２を回転駆動してワイヤを巻き上げおよび巻き降ろしするモータ部３３と、が設けられている。ワイヤの先端には物品の搬入や搬出に用いられるフック３４が取り付けられている。

常設ウインチ３１と横行ウインチガーダ２２の支持フレーム２６との間には、一対の支持フレーム２６にわたって延びる一対の低荷重用取付けフレーム３５と、常設ウインチ３１と低荷重用取付けフレーム３５との間に配置された矩形状のブラケット３６と、が設けられている。
低荷重用取付けフレーム３５は、支持フレーム２６に対して着脱可能に、例えば、ボルトおよびナットを用いて固定され、ブラケット３６を支持している。ブラケット３６は、常設ウインチ３１を支持している。

次に、横行ウインチガーダ２２に、常設ウインチ３１の代わりに往復動ウインチ４１が取り付けられた構成について説明する。
図６は、図３の横行ウインチガーダにおいて、往復動ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。
往復動ウインチ４１は、発電設備５の発電機７１やトランス７２などの搬入や搬出に用いられ、横行ウインチガーダ２２に交換可能に取り付けられるものである。往復動ウインチ４１は、発電機７１等の交換する際のみに、常設ウインチ３１を取り外して横行ウインチガーダ２２に取り付けられる。

往復動ウインチ４１には、図６に示すように、筐体４２と、筐体４２に設けられた一対のワイヤの出入口（図示せず）と、筐体４２内でワイヤを牽引する牽引部４３と、が設けられている。このような構成により、一方の出入口を介して牽引部４３に導かれたワイヤは、牽引された後、他方の出入口を介して筐体４２の外部に導かれている。
横行ウインチガーダ２２には、２台の往復動ウインチ、つまり、第１往復動ウインチ（往復動ウインチ）４１Ａおよび第２往復動ウインチ（往復動ウインチ）４１Ｂが、ナセル３の幅方向（図６の上下方向）に並んで取り付けられている。

本実施形態では、１０００ｋｇ程度の物品を巻き上げや巻き下ろしができる容量（能力）を有する往復動ウインチ４１に適用して説明する。
さらに、本実施形態では、２台の往復動ウインチ４１を横行ウインチガーダ２２に取り付ける例に適用して説明するが、往復動ウインチ４１の数は、１台であってもよいし、３台以上であってもよく、特に限定するものではない。

第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂと、支持フレーム２６との間には、一対の支持フレーム２６にわたって延びる一対の高荷重用取付けフレーム４４が設けられ、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂが高荷重用取付けフレーム４４に取り付けられている。
第１往復動ウインチ４１Ａは、ワイヤの出入口がナセル３の後方（図６の右方向）に向いて配置され、第２往復動ウインチ４１Ｂは、ワイヤの出入口がナセル３の前方（図６の左方向）に向いて配置されている。

高荷重用取付けフレーム４４は強度部材３０（図４参照。）の上に着脱可能に、例えば、ボルトおよびナットを用いて固定されるものである。
強度部材３０は、横行フレーム２７とともに、発電機７１等の交換時に、後述する第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢにかかる荷重を支えるものである。

横行ウインチガーダ２２には、図６に示すように、ワイヤを第１往復動ウインチ４１Ａに導く第１ガイド部４５Ａと、ワイヤを第２往復動ウインチ４１Ｂに導く第２ガイド部４５Ｂ、第１プーリ部４６および第２プーリ４７と、動滑車４８を構成する第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢと、ワイヤを第２往復動ウインチ４１Ｂから第２上部滑車部４８ＵＢに導く第３プーリ４９と、がさらに設けられている。

図７は、図６の横行ガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。
第１および第２ガイド部４５Ａ，４５Ｂは、図６および図７に示すように、ナセル３の後方から導かれたワイヤをそれぞれ第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂに導くものであって、一対の対向配置されたガイドローラの組から構成されたものである。
第１および第２ガイド部４５Ａ，４５Ｂは、ナセル３の後方側の横行フレーム２７に、ナセル３の幅方向に並んで着脱可能に配置されている。具体的には、第１ガイド部４５Ａは第１往復動ウインチ４１Ａと対向する位置に配置され、第２ガイド部４５Ｂは、第２往復動ウインチ４１Ｂと対向する位置に配置されている。

第１ガイド部４５Ａに導かれたワイヤは、第１往復動ウインチ４１Ａを介して第１上部滑車部４８ＵＡに導かれ、第２ガイド部４５Ｂに導かれたワイヤは、第１プーリ部４６に導かれている。

図８は、図６の横行ガーダの構成を説明するＡ−Ａ断面視図である。
第１プーリ部４６は、図６および図８に示すように、第１ガイド部４５Ａに導かれたワイヤを、第２往復動ウインチ４１Ｂの下側（図８の下側）に導くものである。
第１プーリ部４６は、ナセル３の後方側の横行フレーム２７と強度部材３０との間であって、第２往復動ウインチ４１Ｂと隣接する位置に着脱可能に配置されている。

第１プーリ部４６には、ワイヤを誘導する複数の第１小ローラ４６Ｓが設けられている。第１小ローラ４６Ｓは、上方に凸な円弧および下方に凸な円弧から構成された滑らかな曲線上に並んで配置されている。
本実施形態では第１小ローラ４６Ｓを８個用いた例に適用して説明するが、第１小ローラ４６Ｓの数は８個よりも多くても少なくてもよく、特に限定するものではない。

第２プーリ４７は、第１プーリ部４６および第２往復動ウインチ４１Ｂの間のワイヤが巻かれ、ワイヤの導かれる方向をナセル３の後方に変えるとともに、第２往復動ウインチ４１Ｂの下方に導かれたワイヤを第２往復動ウインチ４１Ｂと同じ高さに導くものである。
第２プーリ４７は、ナセル３の前方側の横行フレーム２７と強度部材３０との間であって、第２往復動ウインチ４１Ｂと隣接する位置に着脱可能に配置されている。

第３プーリ４９は、第２往復動ウインチ４１Ｂおよび第２上部滑車部４８ＵＢの間のワイヤが巻かれ、第２往復動ウインチ４１Ｂからナセル３の前方に延びるワイヤの向きをナセル３の後方に変えるものである。
第３プーリ４９は、ナセル３の前方側の横行フレーム２７における第２往復動ウインチ４１Ｂと隣接する位置に着脱可能に配置されている。

図９は、図６の横行ガーダの構成を説明するＢ−Ｂ断面視図である。
第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢは、図６および図９に示すように、それぞれ後述する天秤６１の第１および第２下部滑車部４８ＤＡ，４８ＤＢと対になって動滑車４８を構成するものである。
第１上部滑車部４８ＵＡは、ナセル３の後方側の横行フレーム２７および強度部材３０の間であって、第１往復動ウインチ４１Ａと隣接する位置に着脱可能に配置されている。第２上部滑車部４８ＵＢは、ナセル３の前方側の横行フレーム２７および強度部材３０の間であって、第１往復動ウインチ４１Ａと隣接する位置に着脱可能に配置されている。

第１上部滑車部４８ＵＡには、図９に示すように、複数の第２小ローラ５１Ｓと、２つの上部プーリ５２と、ワイヤの端部を固定する固定部５３と、が設けられている。第１上部滑車部４８ＵＡでは、第２小ローラ５１Ｓおよび２つの上部プーリ５２は、第１往復動ウインチ４１Ａ側から第２往復動ウインチ４１Ｂ側に向かって、第２小ローラ５１Ｓ、上部プーリ５２および上部プーリ５２の順に並んで配置されている。

複数の第２小ローラ５１Ｓは、第１往復動ウインチ４１Ａと第１下部滑車部４８ＤＡとの間のワイヤが巻かれるものである。本実施形態では６個の第２小ローラ５１Ｓを用いる例に適用して説明するが、第２小ローラ５１Ｓの数は、６個よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。

第１上部滑車部４８ＵＡでは、複数の第２小ローラ５１Ｓは、上部プーリ５２と略同一の半径を持つ円弧に沿って、約１／４周にわたって並んで配置されている。最も上側に配置された第２小ローラ５１Ｓは、第１往復動ウインチ４１Ａの出入口と略同じ高さに配置され、残りの第２小ローラ５１Ｓは第１往復動ウインチ４１Ａから離れるとともに下方に向かって、円弧に沿って略等間隔に配置されている。

２つの上部プーリ５２は、第１下部滑車部４８ＤＡの下部プーリ６５との間でワイヤが巻かれるものである。２つの上部プーリ５２は、同軸に配置されているとともに、複数の第２小ローラ５１Ｓと比較して上方に配置されている。

固定部５３は、ワイヤの端部が固定される部材であり、第１上部滑車部４８ＵＡの下面に設けられている。具体的には、第１上部滑車部４８ＵＡおよび第１下部滑車部４８ＤＡの間を巻かれたワイヤの端部が固定部５３に固定されている。

第２上部滑車部４８ＵＢには、第１上部滑車部４８ＵＡと同様に、複数の第３小ローラ５４Ｓと、２つの上部プーリ５２と、ワイヤの端部を固定する固定部５３と、が設けられている。第２上部滑車部４８ＵＢでは、第３小ローラ５４Ｓおよび２つの上部プーリ５２は、第１往復動ウインチ４１Ａ側から第２往復動ウインチ４１Ｂ側に向かって、上部プーリ５２、上部プーリ５２および第２小ローラ５１Ｓの順に並んで配置されている。

複数の第３小ローラ５４Ｓは、第２往復動ウインチ４１Ｂと第２下部滑車部４８ＤＢとの間のワイヤが巻かれるものである。本実施形態では６個の第２小ローラ５１Ｓを用いる例に適用して説明するが、第２小ローラ５１Ｓの数は、６個よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。

第２上部滑車部４８ＵＢでは、複数の第３小ローラ５４Ｓは、上部プーリ５２と略同一の半径を持つ円弧に沿って、約１／４周にわたって並んで配置されている。最も上側に配置された第２小ローラ５１Ｓは、第３プーリ４９と略同じ高さに配置され、残りの第３小ローラ５４Ｓは第３プーリ４９から離れるとともに下方に向かって、円弧に沿って略等間隔に配置されている。

２つの上部プーリ５２は、第２下部滑車部４８ＤＢの下部プーリ６５との間でワイヤが巻かれるものである。２つの上部プーリ５２は、同軸に配置されているとともに、複数の第３小ローラ５４Ｓと比較して上方に配置されている。

固定部５３は、ワイヤの端部が固定される部材であり、第２上部滑車部４８ＵＢの下面に設けられている。具体的には、第２上部滑車部４８ＵＢおよび第２下部滑車部４８ＤＢの間を巻かれたワイヤの端部が固定部５３に固定されている。

横行ウインチガーダ２２には、図７および図９に示されるように、交換される発電機７１を支持する天秤６１がさらに設けられている。
天秤６１には、交換される発電機７１等を支持する支持体６２と、第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢとともに動滑車４８を構成する第１および第２下部滑車部４８ＤＡ，４８ＤＢと、が設けられている。

支持体６２は、ナセル３の前後方向（図９の左右方向）に延びる部材である。
支持体６２の下面には、発電機７１等と係合される係合部６４が４箇所に設けられている。支持体６２には、第１および第２下部滑車部４８ＤＡ，４８ＤＢがそれぞれ第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢと対向する位置に配置されている。

第１および第２下部滑車部４８ＤＡ，４８ＤＢには、３つの下部プーリ６５が設けられ、３つの下部プーリ６５は、ナセル３の幅方向に並んで同軸に配置されている。

発電設備５には、図３に示すように、ローターヘッド４の回転駆動力が伝達され、発電を行う発電機７１と、発電機７１により発電された電力を所定の周波数の交流電力（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚの交流電力）に変換するトランス７２と、が設けられている。これにより、ローターヘッド４の回転が所定の電力に変換される。
発電機７１およびトランス７２は、ナセル３内における下部フレーム１２の上に、ナセル３の幅方向（図３の左右方向）に並んで配置されている。発電機７１は、変速機１６と回転駆動力を伝達するシャフトを介して接続され、トランス７２と発電された電力を導く配線を介して接続されている。

次に、上記の構成からなる風車１における発電方法についてその概略を説明する。
風車１においては、ローターヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼６に当たった風の力が、ローターヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。
このローターヘッド４の回転は、変速機１６に伝達される。変速機１６はローターヘッド４から伝達された回転を増速して発電機７１に伝達する。発電機７１は伝達された回転により回転数に応じた電力を発電する。発電された電力はトランス７２に入力され、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換される。

ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させ
るため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ローターヘッド４は風上に向けられている。

ここで、本実施形態の特徴である発電設備の交換方法について説明する。
図１０は、図１の風車における発電設備の交換作業の流れを説明するフローチャートである。図１１は、図１の風車における第１および第２往復動ウインチ引き上げを説明する模式図である。
風車１において、発電機７１やトランス７２などの発電設備５を交換する場合には、まず、図１０および図１１に示すように、常設ウインチ３１を用いて第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂや、第１および第２ガイド部４５Ａ，４５Ｂや、第１プーリ部４６、第２プーリ４７および第３プーリ４９や、第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢや、天秤６１などがナセル３内に引上げられる（ウインチ引上げ工程、Ｓ１）。なお、図１１では、説明を簡単にするために、第１および第２ガイド部４５Ａ，４５Ｂのみが記載されている。

図１２は、図１の風車におけるワイヤの引き上げを説明する模式図である。
次に、常設ウインチ３１のワイヤを、図１０および図１２に示すように、ナセル３の後部から下方に下ろし、地上に設置された２台のドラム７１に巻かれた発電設備５の交換用のワイヤをそれぞれナセル３に引上げる（ワイヤ引き上げ工程、Ｓ２）。
具体的には、上部フレーム１３の後端に設置された誘導プーリ１３Ｐを介して常設ウインチ３１のワイヤが下方に下ろされる。ナセル３に引上げられた交換用のワイヤは誘導プーリ１３Ｐを介してナセル３内に一時的に仮止めされる。

本実施形態においては、ドラム７１に巻かれた交換用のワイヤの全長は、少なくとも地上からナセル３までの高さ（長さ）の約７倍の長さである。そのため、地上に設置したドラム７１からナセル３までワイヤを供給するとともに、ワイヤが３往復する動滑車４８を用いて発電設備５を地上とナセル３との間で搬入や搬出を行うことができる。

図１３は、図１の風車におけるウインチの交換を説明する模式図である。
交換用のワイヤが引上げられると、次に、図１０および図１３に示されるように、常設ウインチ３１と第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂとの交換作業が行われる（ウインチ交換工程、Ｓ３）。
具体的には、まず、横行ウインチガーダ２２から常設ウインチ３１、ブラケット３６および低荷重用取付けフレーム３５が取り外される（図４参照。）。その後、横行ウインチガーダ２２に、高荷重用取付けフレーム４４、第１および第２ガイド部４５Ａ，４５Ｂ、第１プーリ部４６、第２プーリ４７、第３プーリ４９、第１および第２上部滑車部４８ＵＡ，４８ＵＢ、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂが取り付けられる（図６参照。）。
取り外された常設ウインチ３１、ブラケット３６および低荷重用取付けフレーム３５は、ナセル３内の空きスペースに保管される。

第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂが横行ウインチガーダ２２に取り付けられると、次に、ナセル３内に仮止めされた交換用のワイヤを、それぞれ第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂや、動滑車４８に配置する作業が行われる（ワイヤ配置工程、Ｓ４）。

具体的には、図６に示すように、一方の交換用のワイヤは、第１ガイド部４５Ａに通された後に、第１往復動ウインチ４１Ａの一方の出入口に通され、牽引部４３に巻かれてから他方の出入口か引き出される。
第１往復動ウインチ４１Ａから引き出されたワイヤは、第１上部滑車部４８ＵＡの複数の第２小ローラ５１Ｓに巻かれ、第１下部滑車部４８ＤＡにおける第１往復動ウインチ４１Ａ側の下部プーリ６５に巻かれる（図９参照。）。そして、ワイヤは、第１上部滑車部４８ＵＡの中央の上部プーリ５２、第１下部滑車部４８ＤＡの中央の下部プーリ６５、第１上部滑車部４８ＵＡの第２往復動ウインチ４１Ｂ側の上部プーリ５２、第１下部滑車部４８ＤＡの第２往復動ウインチ４１Ｂ側の下部プーリ６５に巻かれる。
最後に、ワイヤは第１上部滑車部４８ＵＡの固定部５３に固定される。

一方、他方の交換用のワイヤは、第２ガイド部４５Ｂから第１プーリ部４６、第２プーリ４７、第２往復動ウインチ４１Ｂの順に通される。第２往復動ウインチ４１Ｂにおけるワイヤの通し方は第１往復動ウインチ４１Ａと同様である。
第２往復動ウインチ４１Ｂから引き出されたワイヤは、第２上部滑車部４８ＵＢの複数の第３小ローラ５４Ｓに巻かれ、第２下部滑車部４８ＤＢにおける第２往復動ウインチ４１Ｂ側の下部プーリ６５に巻かれる（図９参照。）。そして、ワイヤは、第２上部滑車部４８ＵＢの中央の上部プーリ５２、第２下部滑車部４８ＤＢの中央の下部プーリ６５、第２上部滑車部４８ＵＢの第１往復動ウインチ４１Ａ側の上部プーリ５２、第２下部滑車部４８ＤＢの第１往復動ウインチ４１Ａ側の下部プーリ６５に巻かれる。
最後に、ワイヤは第２上部滑車部４８ＵＢの固定部５３に固定される。

以上により、発電設備５の交換の準備作業が完了し、発電設備５の交換作業（発電設備交換工程、Ｓ５）が開始される。

図１４は、図１の風車において発電設備の搬入または搬出を行っている状態を説明する模式図である。
まず、発電設備５の搬出作業について説明する。搬出作業は、まず、図１０および図１４に示すように、天秤６１を搬出する発電設備５、例えば発電機７１に取り付ける作業が行われる。具体的には、天秤６１の係合部６４を発電機７１の上部に設けられた吊り下げ部（図示せず）に係合させる。
その後、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂによりワイヤを巻き上げることにより、発電機７１を下部フレーム１２から持ち上げる。そして、縦行ウインチガーダ２１および横行ウインチガーダ２２を移動させることにより、発電機７１を下部フレーム１２の開口部（図示せず）の上方に移動させる。

次に、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂによりワイヤを巻き下げることにより発電機７１をナセル３から地上に下ろすことにより搬出作業が完了する。
このとき、発電機７１の重量は、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂなどにより支持され、ドラム７１は支持していない。

発電設備５の搬入作業については、上述の搬出作業と同様の作業を逆の順番で行うことにより行われる。

上記の構成によれば、内蔵ドラム部３２を有する常設ウインチ３１から、ドラムを持たない第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂに交換するとともに、発電設備５の交換に用いる交換用のワイヤを地上に設置したドラム７１から供給することにより、使用するワイヤ長が長くなる動滑車４８を用いることができる。これにより、第１および第２往復動ウインチ４１Ａ，４１Ｂに求められる能力または容量を、動滑車４８を用いない場合と比較して小さくできるため、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。さらに、大型重機などを用いることなく発電設備５の交換を行えるため、交換作業がより容易となり、交換作業に要するコストの低減を図ることができる。

発電設備５を交換する際に、地上に設置したドラム７１から交換用のワイヤを引上げることにより、ナセル３内にドラム７１を設置する空間を確保する必要がなくなる。特に、動滑車４８を用いる場合には必要となるワイヤ長が長くなり、当該ワイヤを巻き取るドラム７１が大型化しやすくなる。このような場合でも、ドラム７１を地上に設置することでナセル３の大型化を抑制でき、発電設備５の交換作業に要するコストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る風車の概略構成を説明する模式図である。 図１のナセルの構成を説明する側面視図である。 図１のナセルの構成を説明する上面視図である。 図３の横行ウインチガーダにおいて、常設ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。 図４の横行ウインチガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。 図３の横行ウインチガーダにおいて、往復動ウインチが取り付けられた状態の構成を説明する部分拡大上面視図である。 図６の横行ガーダの構成を説明する部分拡大側面視図である。 図６の横行ガーダの構成を説明するＡ−Ａ断面視図である。 図６の横行ガーダの構成を説明するＢ−Ｂ断面視図である。 図１の風車における発電設備の交換作業の流れを説明するフローチャートである。 図１の風車における第１および第２往復動ウインチ引き上げを説明する模式図である。 図１の風車におけるワイヤの引き上げを説明する模式図である。 図１の風車におけるウインチの交換を説明する模式図である。 図１の風車において発電設備の搬入または搬出を行っている状態を説明する模式図である。

符号の説明

支柱２
ナセル３
発電設備（風車用設備）５
ガーダ部（ガーダ）１４
常設ウインチ３１
往復動ウインチ４１
第１往復動ウインチ（往復動ウインチ）４１Ａ
第２往復動ウインチ（往復動ウインチ）４１Ｂ
天秤６１
動滑車４８
ドラム７１

Claims (1)

1. 支柱上に設置されたナセル内を移動するガーダに設けられた常設ウインチにより、前記ナセル内に設置された風車用設備の交換に使用する往復動ウインチおよび前記風車用設備を支持する天秤を前記ナセルに引上げるウインチ引上げ工程と、
   前記風車用設備の交換に用いるワイヤを、地上に設置されたドラムから前記ナセルに引上げるワイヤ引上げ工程と、
   前記常設ウインチを前記ガーダから取り外し、前記交換用ウインチを前記ガーダに取り付けるウインチ交換工程と、
   前記引上げたワイヤを、前記往復動ウインチおよび前記天秤および前記ガーダの間に設けられた動滑車に配置するワイヤ配置工程と、
   が設けられていることを特徴とする風車用設備の交換方法。

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