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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6358805
(24)【登録日】2018年6月29日
(45)【発行日】2018年7月18日
(54)【発明の名称】風力発電装置及びそのメンテナンス方法
(51)【国際特許分類】
F03D 80/50 20160101AFI20180709BHJP
F03D 80/80 20160101ALI20180709BHJP
F03D 1/06 20060101ALI20180709BHJP
【ＦＩ】
F03D80/50
F03D80/80
F03D1/06 A
【請求項の数】15
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2014-15389(P2014-15389)
(22)【出願日】2014年1月30日
(65)【公開番号】特開2015-140768(P2015-140768A)
(43)【公開日】2015年8月3日
【審査請求日】2017年1月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】上林 正和
(72)【発明者】
【氏名】関 誠太
(72)【発明者】
【氏名】沼尻 智裕
(72)【発明者】
【氏名】藤岡 義弘
【審査官】
岩田 健一
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０２９４７２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０１３４８４０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／０３０２１７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１１／０９９１３４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０３Ｄ ８０／５０
Ｆ０３Ｄ ８０／８０
Ｆ０３Ｄ １／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナセルと、
少なくとも２本のブレードと、
前記少なくとも２本のブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブを貫通するように、前記ハブの回転中心軸に沿って延在する支持軸と、
前記回転中心軸の軸方向に関して前記ハブ側を前方とし、前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方において前記支持軸によって支持される機器と、
前記ハブ及び前記機器を覆うように設けられ、前記ハブとともに回転するように構成されたスピナーと、を備え、
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、
前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間には、前記ハブ側から前記機器側にアクセスするためのアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間は、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在していることを特徴とする風力発電装置。
少なくとも２本のブレードと、
前記少なくとも２本のブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブを貫通するように、前記ハブの回転中心軸に沿って延在する支持軸と、
前記回転中心軸の軸方向に関して前記ハブ側を前方とし、前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方において前記支持軸によって支持される機器と、
前記ハブ及び前記機器を覆うように設けられ、前記ハブとともに回転するように構成されたスピナーと、を備え、
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、
前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間には、前記ハブ側から前記機器側にアクセスするためのアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間は、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項2】
前記スピナーは、
前記機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーと、
前記フェアリングカバーの後方において前記ハブの外周側に設けられ、該ハブに取り付けられたロータヘッドカバーと、を含み、
前記突出部は、少なくとも前記ロータヘッドカバーに設けられ、
前記風力発電装置は、前記ハブの前方に取り付けられ、前記フェアリングカバーを前記ハブに支持するための第１サポート部をさらに備え、
前記第１サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が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。
前記機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーと、
前記フェアリングカバーの後方において前記ハブの外周側に設けられ、該ハブに取り付けられたロータヘッドカバーと、を含み、
前記突出部は、少なくとも前記ロータヘッドカバーに設けられ、
前記風力発電装置は、前記ハブの前方に取り付けられ、前記フェアリングカバーを前記ハブに支持するための第１サポート部をさらに備え、
前記第１サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が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。
【請求項3】
前記第１サポート部は、前記ハブの前方の取付け部から径方向外側に延在し、前記ロータヘッドカバーの内部空間と前記機器収容空間との間の仕切り壁を形成するフランジ部を含み、
前記仕切り壁は、前記アプローチ通路空間と前記機器収容空間とを連通する第１開口を有することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
前記仕切り壁は、前記アプローチ通路空間と前記機器収容空間とを連通する第１開口を有することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項4】
前記ロータヘッドカバーは、前方側が前記第１サポート部を介して前記ハブに支持されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の風力発電装置。
【請求項5】
前記ハブの後方に取り付けられ、前記ロータヘッドカバーを前記ハブに支持するための第２サポート部をさらに備え、
前記第２サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の風力発電装置。
前記第２サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項6】
前記ハブの後方に位置し、前記支持軸を支持するためのナセルをさらに備え、
前記ナセルの前方側の壁面には第２開口が形成されており、
前記第２開口は、前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置に前記ハブが停止されたとき、前記アプローチ通路空間と前記ナセルの内部空間とを連通するように設けられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
前記ナセルの前方側の壁面には第２開口が形成されており、
前記第２開口は、前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置に前記ハブが停止されたとき、前記アプローチ通路空間と前記ナセルの内部空間とを連通するように設けられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項7】
前記ハブには、前記アプローチ通路空間と前記ハブの内部空間とを連通する第３開口が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項8】
前記ハブの内部空間に設けられ、前記スピナーの内部空間を冷却するための冷却装置をさらに備え、
前記冷却装置は、前記アプローチ通路空間を介してアプローチ可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風力発電装置。
前記冷却装置は、前記アプローチ通路空間を介してアプローチ可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項9】
前記フェアリングカバーの内部空間に設けられ、前記アプローチ通路空間から侵入した作業員の昇降用構造体をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項10】
前記機器は、発電機、油圧ポンプ、増速機、又はスリップリングの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項11】
前記アプローチ通路空間は、前記ブレードと同数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項12】
前記フェアリングカバーは、前記機器から漏出したオイルを受けるためのオイル貯留空間を形成するように構成されており、
前記フェアリングカバーに設けられ、前記オイル貯留空間内に貯留された前記オイルを排出するためのポンプをさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
前記フェアリングカバーに設けられ、前記オイル貯留空間内に貯留された前記オイルを排出するためのポンプをさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項13】
前記機器は、前記ハブの前方部に接続されるロータ部を含み、
前記スピナーは、前記ハブの前記前方部と前記ロータ部との接続部を覆うように該接続部の外周側に設けられることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風力発電装置。
前記スピナーは、前記ハブの前記前方部と前記ロータ部との接続部を覆うように該接続部の外周側に設けられることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項14】
ナセルと、少なくとも２本のブレードと、前記少なくとも２本のブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを貫通するように、前記ハブの回転中心軸に沿って延在する支持軸と、前記回転中心軸の軸方向に関して前記ハブ側を前方とし、前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方において前記支持軸によって支持される機器と、前記ハブ及び前記機器を覆うように設けられ、前記ハブとともに回転するように構成されたスピナーと、を備えた風力発電装置のメンテナンス方法であって、
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在するアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置で前記ハブを停止するハブ停止ステップと、
前記ハブが前記角度位置に停止された状態で、前記ハブの上方の前記アプローチ通路空間を通って前記ハブ側から前記機器にアクセスするアクセスステップと、
前記機器をメンテナンスするメンテナンスステップと、を備えることを特徴とする風力発電装置のメンテナンス方法。
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在するアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置で前記ハブを停止するハブ停止ステップと、
前記ハブが前記角度位置に停止された状態で、前記ハブの上方の前記アプローチ通路空間を通って前記ハブ側から前記機器にアクセスするアクセスステップと、
前記機器をメンテナンスするメンテナンスステップと、を備えることを特徴とする風力発電装置のメンテナンス方法。
【請求項15】
前記スピナーは、
前記機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーと、
前記フェアリングカバーの後方において前記ハブの外周側に設けられ、該ハブに取り付けられたロータヘッドカバーと、を含み、
前記メンテナンスステップでは、前記フェアリングカバーの少なくとも一部を開放して前記機器収容空間と外部空間との間で前記機器を搬送することを特徴とする請求項１４に記載の風力発電装置のメンテナンス方法。
前記機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーと、
前記フェアリングカバーの後方において前記ハブの外周側に設けられ、該ハブに取り付けられたロータヘッドカバーと、を含み、
前記メンテナンスステップでは、前記フェアリングカバーの少なくとも一部を開放して前記機器収容空間と外部空間との間で前記機器を搬送することを特徴とする請求項１４に記載の風力発電装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、風力を受けて発電を行うように構成された風力発電装置及びそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置が注目されている。風力発電装置は、一般に、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上又は洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電装置では、ブレードが風を受けてロータが回転し、ロータの回転がナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。
【0003】
このような風力発電装置においては、ナセルの小型化を図るために、従来はナセル内に配置されていた機器をハブの前方に配置した構成が知られている。例えば、特許文献１には、ハブの前方に増速機を配置した構成が記載されている。また、特許文献２には、ハブの前方に発電機を配置した構成が記載されている。
【0004】
また、風力発電装置においては、主に防風雨や雷等からハブ周辺機器を保護したり、ハブ周辺機器のメンテナンス用のスペースを確保したりする目的から、ハブやハブ周辺機器を覆うカバーが設けられることが多い。例えば、特許文献３には、ハブ全体を覆うスピナー（カバー）を設けた風力発電装置の構成が記載されている。さらに、上述の特許文献１及び２においても、ハブ前方に設けられた機器を覆うようにカバーが設けられた構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０２９４７２０号明細書
【特許文献2】米国特許第８１９８７４９号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第２０１１／０１５８８１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述したようにハブの前方に機器を配置した場合、機器のメンテナンスが困難になるという問題があった。特に、大型の風力発電装置では、ハブが高所に位置するため風力発電装置の外部からハブ前方の機器にアクセスする場合、大型のクレーンやヘリコプター等から機器へ接近する必要があり、大掛かりな作業となってしまう。また、ナセル内空間から機器にアクセスする場合、風力発電装置の外側から機器へアプローチする必要があるため、作業員が通るための足場を組む必要があり、やはり作業の煩雑化は避けられない。この点、特許文献１〜３には、ハブの前方に配置された機器の具体的なメンテナンス方法については記載されていない。
【0007】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑み、ハブの前方に配置された機器へ容易にアクセス可能とし、メンテナンス性を向上し得る風力発電装置及びそのメンテナンス方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、ナセルと、
少なくとも２本のブレードと、
前記少なくとも２本のブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブを貫通するように、前記ハブの回転中心軸に沿って延在する支持軸と、
前記回転中心軸の軸方向に関して前記ハブ側を前方とし、前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方において前記支持軸によって支持される機器と、
前記ハブ及び前記機器を覆うように設けられ、前記ハブとともに回転するように構成されたスピナーと、を備え、
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、
前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間には、前記ハブ側から前記機器側にアクセスするためのアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間は、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在していることを特徴とする。
なお、本明細書における“前方”又は“前後”とは、ハブの回転中心軸の方向に対してハブ側を前方とし、ナセル側を後方とした前後方向における前方又は前後のことである。ただし、この前後方向は必ずしも回転中心軸に平行な方向でなくともよい。
【0009】
上記風力発電装置は、ハブ及び機器を覆うように設けられたスピナーが径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブとの間に、回転中心軸に沿って前後に延在するアプローチ通路空間が設けられている。そのため、このアプローチ通路空間を介してハブの前方に配置された機器へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、アプローチ通路空間を形成するための突出部により、スピナーの構造強度及び剛性の向上も図れる。また、スピナーに設けられた突出部にアプローチ通路空間が配置されているので、アプローチ通路空間を確保しながらもスピナーの大型化を抑制できる。すなわち、アプローチ通路空間を確保可能な程度にスピナーの径を全体的に大きくするとスピナーの大型化は避けられないが、上記実施形態ではスピナーに設けられた突出部にアプローチ通路空間を形成したので、スピナーの小型化が図れる。
【0010】
幾つかの実施形態において、前記スピナーは、前記機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーと、前記フェアリングカバーの後方において前記ハブの外周側に設けられ、該ハブに取り付けられたロータヘッドカバーと、を含み、前記突出部は、少なくとも前記ロータヘッドカバーに設けられ、前記風力発電装置は、前記ハブの前方に取り付けられ、前記フェアリングカバーを前記ハブに支持するための第１サポート部をさらに備え、前記第１サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が設けられている。上記実施形態では、機器が収容される機器収容空間と、大気側の外部空間とを仕切るように構成されたフェアリングカバーを設けたので、機器を風雨から保護することができる。このフェアリングカバーは、ハブの前方に取り付けられた第１サポート部によって支持されるので、第１サポート部によってフェアリングカバーの構造強度及び剛性を向上できる。さらに、ハブの外周側に設けられたロータヘッドカバーによって、ハブ及びその周辺機器も風雨から保護することができる。さらに、第１サポート部には、アプローチ通路空間から前記機器収容空間へのアクセスを許容するように通路が設けられているので、ロータヘッドカバーに設けられたアプローチ通路空間からフェアリングカバー内側の機器収容空間へ容易にアクセスできる。
【0011】
一実施形態において、前記第１サポート部は、前記ハブの前方の取付け部から径方向外側に延在し、前記ロータヘッドカバーの内部空間と前記機器収容空間との間の仕切り壁を形成するフランジ部を含み、前記仕切り壁は、前記アプローチ通路空間と前記機器収容空間とを連通する第１開口を有する。上記実施形態では、第１サポート部が、ハブ前方の取付け部から径方向外側に延在し、ロータヘッドカバーの内部空間と機器収容空間との間の仕切り壁を形成するように構成されている。そのため、この第１サポート部によって、機器収容空間内に発生した漏出オイルや固形ごみがハブ側の空間に侵入することを防止できる。
【0012】
一実施形態において、前記ロータヘッドカバーは、前方側が前記第１サポート部を介して前記ハブに支持されている。第１サポート部は、フェアリングカバーをハブに支持するとともに、ロータヘッドカバーもハブへ支持するように構成されているので、フェアリングカバー及びロータヘッドカバーの支持構造を共通化することができる。その結果、フェアリングカバー及びロータヘッドカバーの支持構造の簡素化及び軽量化が図れるとともに、ロータヘッドカバーの構造強度の向上にも貢献できる。
【0013】
一実施形態に係る風力発電装置は、前記ハブの後方に取り付けられ、前記ロータヘッドカバーを前記ハブに支持するための第２サポート部をさらに備え、前記第２サポート部には、前記アプローチ通路空間から前記機器収容空間への通路が設けられている。これにより、アプローチ通路空間を介した機器へのアクセスを妨げることなく、第１サポート部及び第２サポート部によってロータヘッドカバーを安定してハブへ固定することができる。
【0014】
一実施形態に係る風力発電装置は、前記ハブの後方に位置し、前記支持軸を支持するためのナセルをさらに備え、前記ナセルの前方側の壁面には第２開口が形成されており、前記第２開口は、前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置に前記ハブが停止されたとき、前記アプローチ通路空間と前記ナセルの内部空間とを連通するように設けられる。このように、ナセルの前方側の壁面に形成された第２開口によって、ナセルの内部空間からアプローチ通路空間を介した機器へのアクセスが可能となる。なお、アプローチ通路空間はハブとともに回転するため、第２開口は、メンテナンス時にアプローチ通路空間とナセルの内部空間とを連通するように設けられている。
【0015】
幾つかの実施形態において、前記ハブには、前記アプローチ通路空間と前記ハブの内部空間とを連通する第３開口が形成されている。これにより、ハブの内部空間に配置された機器に対しても、第３開口によってアプローチ通路空間を介したアクセスが可能となる。
【0016】
幾つかの実施形態では、前記ハブの内部空間に設けられ、前記スピナーの内部空間を冷却するための冷却装置をさらに備え、前記冷却装置は、前記アプローチ通路空間を介してアプローチ可能に構成される。
これにより、ハブの内部空間に配置された冷却装置に対しても、アプローチ通路空間を介したアクセスが可能となる。
【0017】
一実施形態に係る風力発電装置は、前記フェアリングカバーの内部空間に設けられ、前記アプローチ通路空間から侵入した作業員の昇降用構造体をさらに備える。このように、フェアリングカバーの内部空間に昇降用構造体を設けることにより、作業員の鉛直方向の移動も容易となり、機器のメンテナンス性の更なる向上が可能となる。
【0018】
幾つかの実施形態において、前記機器は、発電機、油圧ポンプ、増速機、又はスリップリングの少なくとも何れかを含む。
【0019】
一実施形態において、前記アプローチ通路空間は、前記ブレードと同数設けられている。これにより、メンテナンスを行う際に、ハブを回転させてアプローチ通路空間を作業員が通過可能な位置（例えばハブ上方）に移動させるための位置合わせが容易となる。すなわち、ハブを大きく回転させることなく、アプローチ通路空間の位置合わせを行うことができる。
【0020】
幾つかの実施形態において、前記フェアリングカバーは、前記機器から漏出したオイルを受けるためのオイル貯留空間を形成するように構成されており、前記フェアリングカバーに設けられ、前記オイル貯留空間内に貯留された前記オイルを排出するためのポンプをさらに備える。このように、フェアリングカバーがオイル貯留空間を形成するように構成されているので、機器から漏出したオイルが外部へ排出されることを防止できる。また、フェアリングカバーにポンプを設けることによって、フェアリングカバー内に溜まったオイルを外部へ排出することができる。
【0021】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置のメンテナンス方法は、ナセルと、少なくとも２本のブレードと、前記少なくとも２本のブレードが取り付けられるハブと、前記ハブを貫通するように、前記ハブの回転中心軸に沿って延在する支持軸と、前記回転中心軸の軸方向に関して前記ハブ側を前方とし、前記ナセル側を後方としたとき、前記ハブより前方において前記支持軸によって支持される機器と、前記ハブ及び前記機器を覆うように設けられ、前記ハブとともに回転するように構成されたスピナーと、を備えた風力発電装置のメンテナンス方法であって、
前記スピナーは、前記少なくとも２本のブレードのうち隣り合うブレードの間に、前記回転中心軸を中心とした径方向外側に突出した突出部を有し、前記突出部の内周面と前記ハブとの間に前記回転中心軸に沿って前後に延在するアプローチ通路空間が形成されており、
前記アプローチ通路空間が前記ハブの上方に位置するような角度位置で前記ハブを停止するハブ停止ステップと、
前記ハブが前記角度位置に停止された状態で、前記ハブの上方の前記アプローチ通路空間を通って前記ハブ側から前記機器にアクセスするアクセスステップと、
前記機器をメンテナンスするメンテナンスステップと、を備えることを特徴とする。
【0022】
上記風力発電装置のメンテナンス方法によれば、アプローチ通路空間を介してハブの前方に配置された機器へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【0023】
一実施形態において、前記メンテナンスステップでは、前記フェアリングカバーの少なくとも一部を開放して前記機器収容空間と外部空間との間で前記機器を搬送する。このように、フェアリングカバーの少なくとも一部を開放して、例えばクレーン等によって機器収容空間と外部空間との間で機器を搬送することによって、大型の機器でも容易にメンテナンスできる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ハブ及び機器を覆うように設けられたスピナーが径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブとの間に、回転中心軸に沿って前後に延在するアプローチ通路空間が設けられている。そのため、このアプローチ通路空間を介してハブの前方に配置された機器へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、アプローチ通路空間を形成するための突出部により、スピナーの構造強度及び剛性の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】一実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】一実施形態に係る風力発電装置の油圧ポンプとスピナーの構成例を示す断面図である。
【図4】一実施形態に係る風力発電装置のスピナー及びその周辺構造を示す斜視図である。
【図5A】一構成例におけるスピナーの構造を説明するための図である。
【図5B】他の構成例におけるスピナーの構造を説明するための図である。
【図6】一実施形態に係る風力発電装置のスピナー及びハブを後方側から視た斜視図である。
【図7A】複数のセクションからなるサポート部の構成例を示す図である。
【図7B】複数のセクションからなるフェアリングカバーの構成例を示す図である。
【図8A】フェアリングカバーのセクション同士の連結部の一例を示す断面図である。
【図8B】サポート部とフェアリングカバーの連結部の一例を示す断面図である。
【図9A】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第１変形例を示す側面図である。
【図9B】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第２変形例を示す側面図である。
【図9C】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第３変形例を示す側面図である。
【図9D】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第４変形例を示す側面図である。
【図9E】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第５変形例を示す側面図である。
【図9F】一実施形態に係る風力発電装置のスピナーの第６変形例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載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、特定的な記載がない限り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。
【0027】
図１は、一実施形態に係る風力発電装置１の全体構成の概略を示す図である。同図に示すように、一実施形態に係る風力発電装置１は、主として、少なくとも２本のブレード２と、ハブ４と、支持軸６と、ハブ４より前方に配置される機器７と、ハブ４及び機器７を覆うように設けられたスピナー５１とを備える。
【0028】
これに加えて、風力発電装置１は、支持軸６が取り付けられるナセル８と、ナセル８を支持するタワー９とをさらに備えていてもよい。タワー９は洋上又は陸上に立設される。ナセル８は、タワー９の上端部に取り付けられるナセル台板８ａと、ナセル台板８ａによって支持され、ナセル８の内部空間に配置される機器を覆うように構成されたナセルカバー８ｂとを含む。タワー９とナセル８との間にはヨー旋回座軸受１０が設けられていてもよく、その場合、ナセル８はタワー９に対してヨー方向に旋回するようになっている。なお、本明細書における“前方”とは、ハブ４の回転中心軸Ｏの方向に対してハブ４側を前方とし、ナセル８側を後方とした前後方向における前方のことである。ただし、この前後方向は必ずしも回転中心軸Ｏに平行な方向でなくともよい。また、上記した「前後方向」に関する定義は、アップウィンド型の風力発電装置１のみならずダウンウィンド型の風力発電装置にも適用されるものである。
【0029】
また、風力発電装置１は、ブレード２及びハブ４を含むロータの回転エネルギーを用いて発電を行うように構成された発電機１２を備えている。発電機１２は、ドライブトレイン１１を介してロータの回転エネルギーが伝達されるように構成されていてもよい。この場合、ドライブトレイン１１として、油圧トランスミッション２０を用いた構成（図２及び図３参照）であってもよいし、ギヤ式の増速機を用いた構成であってもよい。また、ドライブトレイン１１を設けずに、ハブ４と発電機１２とを主軸で直結させた構成であってもよい。
【0030】
上記風力発電装置１における各部位の詳細な構成について説明する。なお、スピナー５１の構成については後述する。
【0031】
少なくとも一本のブレード２はハブ４に取り付けられている。風力発電装置１が複数のブレード２（例えば３枚）を有する場合、複数のブレード２はハブ４に対して放射状に取り付けられる。ブレード２及びハブ４を含むロータは風力エネルギーによって回転するように構成されている。ハブ４は、鋳物で一体的に構成されていてもよく、ブレード２の取り付け部を有している。
【0032】
支持軸６は、ハブ４を貫通するように、ハブ４の回転中心軸Ｏに沿って延在している。具体的な構成例において、支持軸６は、ハブ４の回転中心軸Ｏに沿って延在した直線部６ａと、該直線部６ａから湾曲して鉛直方向に延びるエルボ状の湾曲部６ｂとを含んでいる。この湾曲部６ｂはナセル台板８ａによって支持される。支持軸６は、ナセル台板８ａと一体成形された鋳物で構成されていてもよい。
【0033】
機器７は、ハブ４より前方において支持軸６によって支持される。例えば機器としては、発電機１２又はスリップリングであってもよいし、ドライブトレイン１１が油圧トランスミッションである場合には油圧ポンプ２１（図２及び図３参照）であってもよいし、ドライブトレイン１１が増速機である場合には増速機自体であってもよい。また、機器はドライブトレイン１１の構成部品に限定されるものではなく、他にも冷却装置や配電盤等の他の機器であってもよい。このように、上記実施形態では、ハブ４より前方に機器７を配置したので、ナセル内部に当該機器７の設置スペースを設ける必要がなく、ナセル８を小型化してナセル重量を軽減できる。
【0034】
ここで、一実施形態として、図２及び図３に示すように油圧トランスミッション２０を備えた風力発電装置１の構成例について説明する。この風力発電装置１は、ハブ４の前方に油圧ポンプ２１（機器７の一例）が配置された構成となっている。なお、図２は一実施形態に係る風力発電装置１の油圧ポンプ２１とスピナー５１の構成例を示す断面図である。図３は図２に示す風力発電装置１の油圧ポンプ２１の軸方向に沿った油圧ポンプ２１周辺の断面図である。
【0035】
図２及び図３に示すように、一実施形態に係る風力発電装置１において、支持軸６は、回転中心軸Ｏに沿って延在する直線部６ａと、一端が直線部６ａの端部に接続され、他端がナセル台板８ａに支持された湾曲部６ｂとを含んでいる。直線部６ａ及び湾曲部６ｂは共に円筒状に形成されている。ハブ４は、主軸受１３，１３を介して、支持軸６の直線部６ａに回転自在に支持されている。主軸受１３，１３は、例えば、前方と後方に１つずつ設けられる。
【0036】
また、一実施形態に係る風力発電装置１は、油圧トランスミッション２０をさらに備えている。油圧トランスミッション２０は、ハブ４の回転によって駆動される油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１で生成される圧油によって駆動される油圧モータ２２と、油圧ポンプ２１と油圧モータ２２との間に設けられる油配管（高圧油配管２８及び低圧油配管２９）とを含む。
【0037】
高圧油配管２８及び低圧油配管２９は、支持軸６の内部空間に延在している。具体的に、支持軸６の直線部６ａの内部空間には、高圧油配管２８及び低圧油配管２９が収容されている。直線部６ａに接続された湾曲部６ｂは一部が切り欠かれており、この切り欠かれた部位にて湾曲部６ｂの内部空間は外部空間に連通している。そして、高圧油配管２８の一方の端部は油圧ポンプ２１の高圧油流路４０に接続され、他方の端部は、湾曲部６ｂの切り欠かれた部位から外部へ延出し、油圧モータ２２に接続されている。同様に、低圧油配管２９の一方の端部は油圧ポンプ２１の低圧油流路３７に接続され、他方の端部は、湾曲部６ｂの切り欠かれた部位から外部へ延出し、油圧モータ２２に接続されている。
【0038】
油圧ポンプ２１は、ハブ４に固定されるロータ部２３と、支持軸６に固定されるステータ部２４とを含む。ロータ部２３は、ハブ４の油圧ポンプ２１側の端部に固定され、該端部を起点としてハブ４から離れる方向に支持軸６の軸方向に沿って延在するように構成されている。ステータ部２４は、ロータ部２３の内周側に配置され、支持軸６に支持されるように構成されている。ステータ部２４とロータ部２３により圧油生成機構が収容される油圧ポンプ２１の内部空間が形成される。ステータ部２４とロータ部２３との間には、ポンプ軸受２５，２６が配置されており、これらのポンプ軸受２５，２６を介してステータ部２４とロータ部２３とが相対的に回転可能に構成されている。また、圧油生成機構から外部へ作動油が漏れ出ることを防止するために、ステータ部２４とロータ部２３との間には、一対のシール部４２，４２が配置されている。
【0039】
一実施形態において、圧油生成機構は、リングカム３９、シリンダ３０、ピストン３２、低圧弁及び高圧弁（共に不図示）を含む。リングカム３９は周方向に並ぶ多数の凹凸（ローブ）を有し、ロータ部２３の内周面上に設けられてロータ部２３とともに回転するように構成されている。シリンダ３０はステータ部２４のシリンダブロック３１に設けられ、リングカム３９の内周側に放射状に配置されている。ピストン３２はリングカム３９の凹凸によって駆動されて各シリンダ３０内を摺動するように構成されている。シリンダ３０とピストン３２により作動室３４（油圧室）が画定されている。そして、この作動室３４に対して作動油を供給および排出するための低圧弁及び高圧弁が作動室３４に連通可能に設けられている。各作動室３４は、シリンダブロック３１の内部に設けられた高圧油流路４０を介して高圧油配管２８に接続されるとともに、シリンダブロック３１の外周に設けられた低圧油流路３７を介して低圧油配管２９に接続されている。
【0040】
上記構成を有する風力発電装置１においては、風を受けてブレード２が回転すると、ブレード２が取り付けられたハブ４も回転する。ハブ４の回転により、ハブ４に取り付けられた油圧ポンプ２１のロータ部２３が回転する。ロータ部２３の回転により、ロータ部２３の内周面に取り付けられたリングカム３９が回転する。そして、リングカム３９が回転することにより、リングカム３９の多数の凹凸（ローブ）によってピストン３２がシリンダ３０の軸方向に往復運動を繰り返す。このピストン３２の往復運動により作動室３４の容積が周期的に変化する。作動室３４の容積が減少するとき、作動室３４の中の作動油が圧縮され、圧縮された作動油が高圧油になって、高圧油配管２８に吐出される（圧縮工程）。作動室３４の容積が増大するとき、作動室３４の中に作動油が吸入される（吸入工程）。
【0041】
支持軸６の内部を貫通するように配設された高圧油配管２８に高圧油が吐出されると、高圧油は高圧油配管２８を介して、油圧モータ２２に供給される。高圧油の油圧により油圧モータ２２が駆動されて、油圧モータ２２の出力軸は回転する。油圧モータ２２の出力軸の回転が発電機１２の回転シャフトに伝達され、発電機１２の回転シャフトが回転する。発電機１２は回転シャフトの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を生成する。
【0042】
高圧油は油圧モータ２２に対して仕事をすると、油圧が低下し低圧油となる。低圧油は支持軸６の内部を貫通するように配設された低圧油配管２９を介して、油圧モータ２２から油圧ポンプ２１に供給される。油圧ポンプ２１に供給された低圧油は油圧ポンプ２１により、再度油圧が高められ、高圧油となって、再び油圧モータ２２に供給される。
【0043】
次いで、図４を参照して、スピナー５１の詳細な構成について説明する。なお、図４は一実施形態に係る風力発電装置のスピナー５１及びその周辺構造を示す斜視図である。一実施形態において、スピナー５１は、ハブ４及び機器７を覆うように設けられ、ハブ４とともに回転するように構成されている。このスピナー５１は、少なくとも２本のブレード２のうち隣り合うブレード２の間に、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部５１ａを有している。そして、少なくとも２本のブレード２のうち隣り合うブレード２の間には、ハブ４側から機器７側にアクセスするためのアプローチ通路空間１００が形成されている。このアプローチ通路空間１００は、突出部５１ａの内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在している。アプローチ通路空間１００は、例えばメンテナンス時に作業員１２０が通って機器７にアクセスしたり、機器７を搬送したりするために用いられる。
【0044】
このような構成により、アプローチ通路空間１００を介してハブ４の前方に配置された機器７へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置１のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、アプローチ通路空間１００を形成するための突出部５１ａにより、スピナー５１の構造強度及び剛性の向上も図れる。また、スピナー５１に設けられた突出部５１ａにアプローチ通路空間１００が配置されているので、アプローチ通路空間１００を確保しながらもスピナー５１の大型化を抑制できる。
【0045】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、スピナー５１の具体的な構成例について説明する。なお、図５Ａは一構成例におけるスピナー５１の構造を説明するための図である。図５Ｂは他の構成例におけるスピナー５１の構造を説明するための図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すスピナー５１は、いずれも回転中心軸Ｏに直交する平面で切断した断面図を示すものである。
【0046】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、一実施形態において、スピナー５１は、回転中心軸Ｏを中心軸とした円筒部５１ｂと、隣り合うブレード２（図４参照）の間に設けられ、径方向外側に突出した突出部５１ａとを有している。なお、円筒部５１ｂ及び突出部５１ａの前方側は湾曲した半球状に形成されている。
【0047】
図５Ａに示す構成例では、スピナー５１が突出部５１ａを有しており、回転中心軸Ｏの方向に前方からスピナー５１を視たとき、スピナー５１は花弁形状となっている。なお、この場合、第１サポート部５３も花弁形状となる。回転中心軸Ｏに直交する平面内において、回転中心軸Ｏから突出部５１ａの端部までの距離Ｄ１は、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２よりも大きい。また、回転中心軸Ｏを中心とし、突出部５１ａの基部を通る円を仮想円Ｓとしたとき、回転中心軸Ｏから突出部５１ａの端部までの距離Ｄ１は、仮想円Ｓの半径（すなわち回転中心軸Ｏから仮想円Ｓまでの距離）Ｄよりも大きく、且つ、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２は、仮想円Ｓの半径Ｄよりも小さい。なお、アプローチ通路空間１００は、ハブ４とスピナー５１との間に設けられるため、アプローチ通路空間１００を形成可能な高さは、回転中心軸Ｏから突出部５１ａの端部までの距離Ｄ１とハブ４の径ｄとの差になる。距離Ｄ１とハブ４の径ｄとの差は、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２とハブ４の径ｄとの差よりも大きくなるため、アプローチ通路空間１００を広く確保しながらも、スピナー５１の大径化を防ぐことができ、よってスピナー５１の軽量化が図れる。
【0048】
図５Ｂに示す構成例では、スピナー５１が突出部５１ａを有しており、回転中心軸Ｏの方向に前方からスピナー５１を視たとき、スピナー５１は略三角形状となっている。なお、この場合、第１サポート部５３も略三角形状となる。回転中心軸Ｏに直交する平面内において、回転中心軸Ｏから突出部５１ａの端部までの距離Ｄ１は、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２よりも大きい。また、回転中心軸Ｏを中心とし、突出部５１ａを通る円を仮想円Ｓとしたとき、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２は、仮想円Ｓの半径（すなわち回転中心軸Ｏから仮想円Ｓまでの距離）Ｄよりも小さい。そして、距離Ｄ１とハブ４の径ｄとの差は、回転中心軸Ｏから円筒部５１ｂの外縁までの距離Ｄ２とハブ４の径ｄとの差よりも大きくなるため、本構成においても、アプローチ通路空間１００を広く確保しながらも、スピナー５１の大径化を防ぐことができ、よってスピナー５１の軽量化が図れる。
【0049】
また、図４に示すアプローチ通路空間１００は、ブレード２と同数設けられていてもよい。これにより、メンテナンスを行う際に、ハブ４を回転させてアプローチ通路空間１００を作業員１２０が通過可能な位置（例えばハブ４の上方）に移動させるための位置合わせが容易となる。すなわち、ハブ４を大きく回転させることなく、アプローチ通路空間１００の位置合わせを行うことができる。
【0050】
更なる具体的な構成例として、スピナー５１は、機器７を覆うように配置されたフェアリングカバー５２と、フェアリングカバー５２を支持するための第１サポート部５３と、ハブ４の外周側に設けられたロータヘッドカバー５４とを備える。フェアリングカバー５２、第１サポート部５３又はロータヘッドカバー５４はＦＲＰ材料で形成されていてもよい。
【0051】
フェアリングカバー５２は、機器７が収容される機器収容空間１１０と、大気側の外部空間１１２とを仕切るように構成される。ロータヘッドカバー５４は、フェアリングカバー５２の後方においてハブ４の外周側に設けられ、該ハブ４に取り付けられている。そして、ロータヘッドカバー５４には、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部５４ａが設けられている。
第１サポート部５３は、ハブ４の前方に取り付けられ、フェアリングカバー５２をハブ４に支持するように構成されている。さらに第１サポート部５３は、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１１０へのアクセスを許容するように構成されている。すなわち、第１サポート部５３には、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１１０への通路が設けられている。
【0052】
上記実施形態では、機器７が収容される機器収容空間１１０と、大気側の外部空間１１２とを仕切るように構成されたフェアリングカバー５２を設けたので、機器７を風雨から保護することができる。このフェアリングカバー５２は、ハブ４の前方に取り付けられた第１サポート部５３によって支持されるので、第１サポート部５３によってフェアリングカバー５２の構造強度を向上できる。さらに、ハブ４の外周側に設けられたロータヘッドカバー５４によって、ハブ４及びその周辺機器も風雨から保護することができる。さらに、第１サポート部５３は、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１１０へのアクセスを許容するように通路が設けられているので、ロータヘッドカバー５４に設けられたアプローチ通路空間１００からフェアリングカバー５２内側の機器収容空間１１０へ容易にアクセスできる。
【0053】
また、第１サポート部５３は、ハブ４の前方の取付け部４ａ（図２参照）から径方向外側に延在し、ロータヘッドカバー５４の内部空間と機器収容空間１１０との間の仕切り壁を形成するフランジ部を含んでいてもよい。このフランジ部は、例えば、支持軸６（図２参照）の周囲に配置された円盤状の円盤部５３ａと、円盤部５３ａの外周縁に設けられた突出部５３ｂとを含んでいる。突出部５３ｂは、ロータヘッドカバー５４の突出部５４ａに対応した形状となっている。このように、第１サポート部５３が、ロータヘッドカバー５４の内部空間と機器収容空間１１０との間の仕切り壁を形成するように構成されることにより、機器収容空間１１０内に発生した漏出オイルや固形ごみがハブ４側の空間に侵入することを防止できる。なお、ここでいう漏出オイルとはグリース等を含むものである。
【0054】
また、ロータヘッドカバー５４は、前方側が第１サポート部５３を介してハブ４に支持されていてもよい。第１サポート部５３は、フェアリングカバー５２をハブ４に支持するとともに、ロータヘッドカバー５４もハブ４へ支持するように構成することで、フェアリングカバー５２及びロータヘッドカバー５４の支持構造を共通化することができる。その結果、フェアリングカバー５２及びロータヘッドカバー５２の支持構造の簡素化及び軽量化が図れるとともに、ロータヘッドカバー５４の構造強度の向上にも貢献できる。
【0055】
また、第１サポート部５３の突出部５３ｂに対応して、フェアリングカバー５２にも径方向外方に突出した突出部５２ｄを設けてもよい。突出部５３ｂは、所定間隔を有して複数設けられていてもよい。例えば、風力発電装置１が、放射状に設けられた３本のブレード２を有する場合、突出部５３ｂは隣り合うブレード２の間にそれぞれ１つずつ設けられ、全体として３つの突出部５３ｂが設けられる。各突出部５３ｂは、隣り合うブレード２の略中間位置に設けられてもよい。上記第１サポート部５３には、通常、運転時や台風等の強風時にロータが受ける風荷重、ロータ回転中のハブ変位に起因した変形荷重、あるいは、漏出オイル又は固形ごみが溜まった状態におけるオイルパン５０の重力荷重などの各種の荷重が加わる。そこで、第１サポート部５３の外周縁に突出部５３ｂを複数設けることによって、第１サポート部５３の構造強度や剛性を向上でき、第１サポート部５３を各種の荷重に耐え得る構成とすることができる。
【0056】
さらに、第１サポート部５３の突出部５３ｂには、フェアリングカバー５２内の機器収容空間１０２と、ロータヘッドカバー５２の内部空間１０８とを連通する第１開口５３ｃが形成されていてもよい。これにより、メンテナンス時に機器収容空間１０２と内部空間１０８とを移動することが可能となる。
【0057】
また、第１サポート部５３又はフェアリングカバー５２は、アルミを含む材料によって一体成型されていてもよい。アルミを含む材料とは、アルミ合金を含む。これにより、第１サポート部５３又はフェアリングカバー５２を高強度で且つ軽量に形成できるとともに、成形性を向上でき、複雑な形状であっても容易に作製できる。
【0058】
また、ナセル８の前方側の壁面に第２開口８１が形成されていてもよい。この第２開口８１は、アプローチ通路空間１００がハブ４の上方に位置するような角度位置にハブ４が停止されたとき、アプローチ通路空間１００とナセルの内部空間１１６とを連通するように設けられる。このように、ナセル８の前方側の壁面に形成された第２開口８１によって、ナセル８の内部空間１１６からアプローチ通路空間１００を介した機器７へのアクセスが可能となる。なお、アプローチ通路空間１００はハブ４とともに回転するため、第２開口８１は、メンテナンス時にアプローチ通路空間１００とナセル８の内部空間１１６とを連通するように設けられている。
【0059】
図６は一実施形態に係る風力発電装置のスピナー及びハブを後方側から視た斜視図である。同図に示すように、一実施形態に係る風力発電装置１は、ハブ４の後方に取り付けられ、ロータヘッドカバー５４をハブ４に支持するための第２サポート部８０をさらに備えてもよい。その場合、この第２サポート部８０は、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１００へのアクセスを許容するように構成される。すなわち、第２サポート部８０には、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１００への通路が設けられている。例えば、第２サポート部８０は、ハブ４とロータヘッドカバー５４との間に介装された複数の棒状部材を含む。複数の棒状部材は、ハブ４からロータヘッドカバー５４に向けて放射状に配置され、ロータヘッドカバー５４をハブ４へ支持するようになっている。複数の棒状部材は互いに離間して配置され、隣り合う２つの棒状部材の間にアプローチ通路空間１００が位置している。
これにより、アプローチ通路空間１００を介した機器７へのアクセスを妨げることなく、第１サポート部５３及び第２サポート部８０によってロータヘッドカバー５４を安定してハブ４へ固定することができる。
【0060】
また、ハブ４には、アプローチ通路空間１００とハブ４の内部空間とを連通する第３開口８２が形成されていてもよい。アプローチ通路空間１００が複数設けられている場合、このアプローチ通路空間１００に位置に対応して第３開口８２も複数設けられる。これにより、ハブ４の内部空間１１８に配置された機器に対しても、第３開口８２によってアプローチ通路空間１００を介したアクセスが可能となる。
【0061】
より具体的には、ハブ４の内部空間１１８に、スピナー５１の内部空間を冷却するための冷却装置（不図示）が設けられていてもよい。そして、冷却装置は、アプローチ通路空間１００から第３開口８２を介してアプローチ可能となっている。これにより、ハブ４の内部空間１１８に配置された冷却装置に対しても、アプローチ通路空間１００を介したアクセスが可能となる。
【0062】
また、フェアリングカバー５２の内部空間、すなわち機器収容空間１００を含む空間には、作業員の昇降用構造体が設けられていてもよい。これにより、アプローチ通路空間１００から機器収容空間１００に侵入した作業員の鉛直方向の移動も容易となり、機器７のメンテナンス性の更なる向上が可能となる。
【0063】
一実施形態に係る風力発電装置１は、図２に示すように、機器７からの漏出オイルを受けるためのオイル貯留空間１１１を形成するように構成されていてもよい。このように、フェアリングカバー５２がオイル貯留空間１１１を形成するように構成することで、機器７から漏出したオイルが外部へ排出されることを防止できる。
【0064】
具体的構成例として、オイル貯留空間１１１の少なくとも一部は、オイルパン５０によって形成されてもよい。オイルパン５０は、機器７からの漏出オイルを受けるとともに、ハブ４に支持されて該ハブ４とともに回転するように構成される。オイルパン５０はフェアリングカバー５２によって構成されてもよいし、フェアリングカバー５２とは別にオイルパンを設けてもよい。例えば、オイルパン５０は、機器７の外周を覆う円筒部５０ａと、円筒部５０ａの両端部から径方向内側に延出した一対の隔壁部５０ｂ，５０ｃと含んでいる。円筒部５０ａは、円筒形状に形成されており、ハブ４の回転中心軸Ｏが円筒の中心軸と一致するように、機器７の外周側に配置されている。一対の隔壁部５０ｂ，５０ｃは、円筒部５０ａの前方側端部から径方向内側に延出した隔壁部５０ｂと、円筒部５０ａの後方側（ハブ４側）端部から径方向内側に延出した隔壁部５０ｃとを含んでいる。なお、円筒部５０ａ及び一対の隔壁部５０ｂ，５０ｃのうち少なくともいずれか２つの部位は、例えば一体成形等によって同一部材で構成されてもよいし、異なる部材で構成されてもよい。そして、上記構成を有するオイルパン５０によって、機器７からの漏出オイルを保持するためのオイル貯留空間１１１の少なくとも一部が形成される。このような構成によって、機器７から漏出オイルが排出した場合であっても、漏出オイルはオイルパン５０で受け止められ、オイル貯留空間１１１内に保持されるため、風力発電装置１の外部へ飛散することを防止できる。すなわち、機器７の下方に、少なくとも凹形状のオイルパン５０で囲まれたオイル貯留空間１１１が存在しているため、機器７からの漏出オイルはこのオイル貯留空間１１１内に留まり、外部へ漏れ出ることを阻止できる。このオイルパン５０では、漏出オイルの他に、機器７から排出された固形ごみを受けてもよい。
【0065】
また、一対の隔壁部５０ｂ，５０ｃのうち少なくとも一方の隔壁部とハブ４との間に設けられるシール部５５が設けられてもよい。シール部５５としては、例えば、パッキン、シリコンゴム、又は液状シール等のシール材が用いられる。
【0066】
一構成例として、オイルパン５０は、油圧ポンプ２１が収容される機器収容空間１０２とオイル貯留空間１１１とを含む内部空間１０４と、大気側の外部空間１０６とを仕切るように構成されたフェアリングカバー５２で構成されてもよい。このフェアリングカバー５２は、円筒部５０ａと、円筒部５０ａの両端から径方向内側に延出した一対の隔壁部５０ｂ，５０ｄを有する。そして、オイル貯留空間１１１は、フェアリングカバー５２と、回転部３としての第１サポート部５３とによって形成されることになる。他の構成例として、オイルパン５０は、フェアリングカバー５２及び第１サポート部５３によって構成されてもよい。その場合、円筒部５０ａ及び前方の隔壁部５０ｂはフェアリングカバー５２によって形成され、後方の隔壁部５０ｃは第１サポート部５３によって形成される。そして、オイル貯留空間１１１は、フェアリングカバー５２と第１サポート部５３とによって形成されることになる。
【0067】
更なる具体的構成例として、フェアリングカバー５２は、油圧ポンプ２１の外周側から前面までを覆うように設けられた半球状のカバー部５２ａと、カバー部５２ａの端部から径方向内側に延出した接続フランジ部５２ｂとを備える。そして、カバー部５２ａによってオイルパン５０の円筒部５０ａ及び隔壁部５０ｂが形成され、接続フランジ部５２ｂによって隔壁部５０ｄが形成される。接続フランジ部５２ｂは、回転中心軸Ｏの直交平面に沿って形成されてもよい。このフェアリングカバー５２によって、機器収容空間１０２及びオイル貯留空間１１１を含む内部空間１０４と、大気側の外部空間１０６とが仕切られるようになっている。このような構成とすることにより、フェアリングカバー５２が、漏出オイルを保持するためのオイルパン５０として機能するとともに、機器収容空間１０２及びオイル貯留空間１１１を含む内部空間１０４と大気側の外部空間１０６との仕切りとしても機能するように構成されていることから、フェアリングカバー５２によって油圧ポンプ２１を風雨等の周囲環境から保護することもできる。また、フェアリングカバー５２の内側に、構造強度及び剛性の向上を目的とした強度フランジ部５２ｃを設けてもよい。
【0068】
ロータヘッドカバー５４は、ハブ４の外周側に位置し、第１サポート部５３を介してハブ４に支持されている。このロータヘッドカバー５４によって風雨等の周囲環境からハブ４を保護することができる。さらにロータヘッドカバー５４の内部空間１０８とオイル貯留空間１１１とが第１サポート部５３によって隔離されていてもよい。これにより、オイル貯留空間１１１内に溜まった漏出オイルがロータヘッドカバー５４側の内部空間１０８に流入することを防止できる。なお、ロータヘッドカバー５４の内部空間１０８とオイルパン５０のオイル貯留空間１１１とが、ハブ４側の隔壁部５０ｃ（又は５０ｄ）によって仕切られていてもよい。
【0069】
第１サポート部５３は、ロータヘッドカバー５４の内部空間１０８とオイル貯留空間１１１との間の仕切り壁を形成するように、ハブ４の前方の取付け部４ａから径方向外側に延在した構成となっている。これにより、第１サポート部５３によってロータヘッドカバー５４の内部空間１０８とオイル貯留空間１１１とを隔離できる。また、フェアリングカバー５２は、第１サポート部５３を介してハブ４に支持される構成としてもよい。これにより、フェアリングカバー５２で構成されるフェアリングカバー５２を着脱自在な構成とすることもでき、例えばメンテナンス時にフェアリングカバー５２の少なくとも一部を取り外して油圧ポンプ２１に容易にアクセス可能となる。
【0070】
また、風力発電装置１は、フェアリングカバー５２に設けられ、オイル貯留空間１１１内に貯留された漏出オイルを検出するためのオイル検出部と、この漏出オイルを排出するためのポンプ（不図示）と、を更に備えていてもよい。ポンプの起動に際しては、オイル貯留空間１１１の漏出オイルの貯留量をオイル検出部で検出し、その貯留量が予め設定されたしきい値を超えたときにポンプを起動してもよいし、オイル検出部で漏出オイルの存在が検出されたときにポンプを起動してもよい。また、フェアリングカバー５２にポンプを設けることによって、フェアリングカバー５２内に溜まったオイルを外部へ排出することができる。
【0071】
さらに、第１サポート部５３は、円盤部５３ａ及び突出部５３ｂ（図４及び図５参照）の端部から前方に屈曲した接続フランジ部５３ｇを有していてもよい。接続フランジ部５３ｇは、回転中心軸Ｏの直交平面に沿って形成される。この第１サポート部５３の接続フランジ部５３ｇと、フェアリングカバー５２の接続フランジ部５２ｂとが当接した状態で互いに締結されることによって、フェアリングカバー５２が第１サポート部５３に支持されてもよい。
【0072】
図７Ａ又は図７Ｂに示すように、一実施形態における第１サポート部５３又はフェアリングカバー５２が分割構造を有していてもよい。なお、図６Ａは複数のセクション５３ｅ，５３ｆからなる第１サポート部５３の構成例を示す図である。図６Ｂは複数のセクション５２ｆ，５２ｇからなるフェアリングカバー５２の構成例を示す図である。
【0073】
図７Ａに示すように、第１サポート部５３は、回転中心軸Ｏを中心として放射状に延びる分割線５３ｄによって、ハブ４（図２参照）の周方向に配置される複数のセクション５３ｅ，５３ｆに分割された構成となっている。このとき、第１サポート部５３は、回転中心軸Ｏを含む平面に沿った複数の分割線５３ｄにより複数のセクション５３ｅ，５３ｆに分割された構成であってもよい。さらに第１サポート部５３は、少なくとも２以上の同一形状のセクション５３ｅ，５３ｆを含んでいてもよい。図示の例においては、突出部５３ｂを含む３つのセクション５３ｅと、突出部５３ｂを含まない３つのセクション５３ｆとから第１サポート部５３が構成されている。これにより、成形用の型の種類を少なくすることができるため、製造コストの削減が可能となる。図７Ｂに示すように、フェアリングカバー５２は、回転中心軸Ｏを中心として放射状に延びる分割線５２ｅによって、ハブ４（図２参照）の周方向に配置される複数のセクション５２ｆ，５２ｇに分割された構成となっている。さらにフェアリングカバー５２は、少なくとも２以上の同一形状のセクション５２ｆ，５２ｇを含んでいてもよい。図示の例においては、突出部５２ｄを含む６つのセクション５２ｆと、突出部５２ｄを含まない３つのセクション５２ｇとからフェアリングカバー５２が構成されている。これにより、成形用の型の種類を少なくすることができるため、製造コストの削減が可能となる。
このような構成とすることにより、大型の風力発電装置１であっても、第１サポート部５３の各セクション５３ｅ，５３ｆ又はフェアリングカバー５２の各セクション５２ｆ，５２ｇを小型化できるので、第１サポート部５３又はフェアリングカバー５２の製作性及び輸送性の向上が図れる。
【0074】
次いで、各部位の連結部について説明する。図８Ａはフェアリングカバー５２のセクション５２ｆ，５２ｇ同士の連結部の一例を示す断面図である。
同図に示すように、フェアリングカバー５２のセクション５２ｆの端部には断面Ｌ字型のブラケット５７が接続されている。具体的には、セクション５２ｆ及びブラケット５７には、セクション５２ｆの端部とブラケット５７の一方の端部とを重ね合わせた状態で貫通するボルト孔６１が設けられており、このボルト孔６１に挿入されたボルト６２によってセクション５２ｆとブラケット５７とが締結されるようになっている。そして、セクション５２ｆとブラケット５７とが重なって互いに締結されている領域を覆うように第１シール部６０が設けられている。例えば、第１シール部６０は、ボルト６２の端部を覆うように設けられたシール部材６３と、このシール部材６３を表面を覆うように設けられたＦＲＰ層６４とを含む。ＦＲＰ層は、複数積層された強化繊維シートが樹脂により固化されたものである。この接続部はオーバーレイ工法によって施工されてもよい。同様に、隣接するセクション５２ｇ（図６参照）の端部には断面Ｌ字型のブラケット５８の一方の端部が接続されており、セクション５２ｇとブラケット５８との接続部も上記と同様の構成を有している。
また、これらのブラケット５７，５８の他方の端部には、互いに当接した状態で貫通するボルト孔６６が設けられており、このボルト孔６６に挿入されたボルト６７によってセクション５２ｆとブラケット５７とが締結されるようになっている。そして、ブラケット５７とブラケット５８との間をシールするための第２シール部６８が設けられている。第２シール部６８としては、例えば、パッキン、シリコンゴム、又は液状シール等のシール材が用いられる。
【0075】
図８Ａに示した構成は、第１サポート部５３とフェアリングカバー５２との間の接続部にも適用することができる。すなわち、一実施形態に係る風力発電装置１においては、第１サポート部５３とフェアリングカバー５２とを連結するための連結部を備える。そして、連結部は、第１サポート部５３及びフェアリングカバー５２のそれぞれの端部に接続された一対のブラケット（ブラケット５７，５８に相当）と、第１サポート部５３及びオイルパンの各々と、一対のブラケットの各々との接続部を覆うように設けられた第１シール部（第１シール部６０に相当）と、一対のブラケットの間をシールするための第２シール部（第２シール部６８に相当）とを含む。このように、第１サポート部５３とフェアリングカバー５２とを連結するための連結部がフェアリングカバー５２のそれぞれの端部に接続された一対のブラケットを含むことにより、第１サポート部５３とフェアリングカバー５２との連結強度を向上できるとともに、第１サポート部５３及びフェアリングカバー５２それぞれの構造強度や剛性の向上にも寄与する。さらに、これら一対のブラケット部の接続部を覆うように設けられた第１シール部と、一対のブラケットの間をシールするための第２シール部とが設けられているため、これらによってシール性の向上が図れる。
【0076】
図８Ｂは第１サポート部５３とフェアリングカバー５２の連結部の一例を示す断面図である。同図に示すように、フェアリングカバー５２と第１サポート部５３とは、断面Ｌ字型のブラケット５９によって接続されている。具体的には、フェアリングカバー５２の端部とブラケット５９の一方の端部とを重ね合わせた状態で貫通するボルト孔７１が設けられており、このボルト孔７１に挿入されたボルト７２によってフェアリングカバー５２とブラケット５９とが締結される。同様に、第１サポート部５３の端部とブラケット５９の他方の端部とを重ね合わせた状態で貫通するボルト孔７６が設けられており、このボルト孔７６に挿入されたボルト７７によって第１サポート部５３とブラケット５９とが締結される。
そして、フェアリングカバー５２とブラケット５９とが重なって互いに締結されている領域を覆うように第３シール部７０が設けられており、第１サポート部５３とブラケット５９とが重なって互いに締結されている領域を覆うように第４シール部７５が設けられている。例えば、第３シール部７０は、ボルト７２の端部を覆うように設けられたシール部材７３と、このシール部材７３を表面を覆うように設けられたＦＲＰ層７４とを含む。同様に、第４シール部７５は、ボルト７７の端部を覆うように設けられたシール部材７８と、このシール部材７８を表面を覆うように設けられたＦＲＰ層７９とを含む。
なお、図８Ａ及び図８Ｂに示したブラケット５７，５８，５９としては、例えば、鋼製、アルミ合金製等が用いられる。
【0077】
また、図８Ａ及び図８Ｂに示したブラケット５７，５８，５９の少なくとも何れかが、導電性材料で形成された導電性ブラケットであってもよい。この導電性ブラケットは、雷電流を導くように構成されたアース用電流経路（不図示）に接続されている。アース用電流経路は、風力発電装置１の被雷によって生じた雷電流をアースするために設けられている。このように、ブラケット５７，５８，５９の少なくとも何れかを導電性材料で形成することによって、この導電性ブラケットにレセプタの役割を担わせることができる。
【0078】
以下、本実施形態に係る風力発電装置１のメンテナンス方法について説明する。図１及び図４に示すように、風力発電装置１のメンテナンス時、まず、ハブ停止ステップにおいて、アプローチ通路空間１００がハブ４の上方に位置するような角度位置でハブ４を停止する。
続いて、アクセスステップにおいて、ハブ４が前記角度位置に停止された状態で、ハブ４の上方のアプローチ通路空間１００を通ってハブ４側から機器７にアクセスする。例えば、作業員１２０は、ナセル８の内部空間１１６から第２開口８２を通ってアプローチ通路空間１００に入る。そして、アプローチ通路空間１００を通ってハブ４の前方側まで移動し、第１開口５３ｃを通って機器収容空間１１０に侵入する。
次いで、メンテナンスステップにおいて、機器７をメンテナンスする。このメンテナンスステップでは、フェアリングカバー５４の少なくとも一部を開放して、クレーン等の昇降機構を用いて、機器収容空間１００と外部空間１１２との間で機器を搬送してもよい。
【0079】
上記風力発電装置のメンテナンス方法によれば、アプローチ通路空間１００を介してハブ４の前方に配置された機器７へ容易にアクセス可能であり、よって風力発電装置１のメンテナンス性を向上させることができる。また、フェアリングカバー５２の少なくとも一部を開放して、例えばクレーン等によって機器収容空間１１０と外部空間１１２との間で機器７を搬送することによって、大型の機器７でも容易にメンテナンスできる。
【0080】
以上説明したように、上記風力発電装置１では、ハブ４及び機器７を覆うように設けられたスピナー５１が径方向外側に突出した突出部５１ａを有しており、この突出部５１ａの内周面とハブ４との間に、回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が設けられている。そのため、このアプローチ通路空間１００を介してハブ４の前方に配置された機器７へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置１のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、アプローチ通路空間１００を形成するための突出部５１ａにより、スピナー５１の構造強度の向上も図れる。また、スピナー５１に設けられた突出部５１ａにアプローチ通路空間１００が配置されているので、アプローチ通路空間１００を確保しながらもスピナー５１の大型化を抑制できる。
【0081】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
【0082】
例えば、風力発電装置１のスピナー５１として、図９Ａ〜図９Ｆに示す第１変形例〜第４変形例を採用してもよい。図９Ａに示す第１変形例においては、スピナー５１Ａは、機器７を覆うように設けられたフェアリングカバー５２Ａと、ハブ４を覆うように設けられたロータヘッドカバー５４Ａとを含む。ロータヘッドカバー５４Ａは、前方側に設けられた第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。ロータヘッドカバー５４Ａは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に、回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
また、図８Ａに示すように、フェアリングカバー５２Ａの内周面に防火層９０が設けられていてもよい。防火層９０は、例えば、添加材を入れた樹脂を用いた不燃性の塗料を、フェアリングカバー５２Ａの内周面に施工することで形成される。これにより、ハブ４の前方の機器７が収容される機器収容空間１１０で発火が起こっても、その影響を最小限にとどめることが可能になる。
【0083】
図９Ｂに示す第２変形例においては、スピナー５１Ｂは、機器７を覆うように設けられたフェアリングカバー５２Ｂと、フェアリングカバー５２Ｂをハブ４に支持するための第１サポート部５３Ｂと、ハブ４を覆うように設けられたロータヘッドカバー５４Ｂとを含む。ロータヘッドカバー５４Ｂは、前方側に設けられた第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。すなわち、ロータヘッドカバー５４Ｂの前方側は、第１サポート部５３Ｂ及び第３サポート部８６の２種類の支持機構を有する。ロータヘッドカバー５４Ｂは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
【0084】
図９Ｃに示す第３変形例においては、スピナー５１Ｃは、機器７及びハブ４を覆うように設けられたロータヘッドカバー５５Ｃと、ロータヘッドカバー５５Ｃ内に設けられ、機器７を覆うように配置された機器カバー５６Ｃとを含む。ロータヘッドカバー５５Ｃは、前方側の第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。ロータヘッドカバー５５Ｃは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
【0085】
図９Ｄに示す第４変形例においては、スピナー５１Ｄは、機器７及びハブ４を覆うように設けられたロータヘッドカバー５５Ｄと、ロータヘッドカバー５５Ｄ内に設けられ、機器７を覆うように配置された機器カバー５６Ｄとを含む。ロータヘッドカバー５５Ｄは、前方側の第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。ロータヘッドカバー５５Ｄは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
【0086】
図９Ｅに示す第５変形例においては、スピナー５１Ｅは、機器７を覆うように設けられたロータヘッドカバー５５Ｅと、ロータヘッドカバー５５Ｅ内の前端に接続され、機器７の前方に配置された機器カバー５６Ｅとを含む。ロータヘッドカバー５５Ｅは、前方側の第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。ロータヘッドカバー５５Ｅは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
【0087】
図９Ｆに示す第６変形例においては、スピナー５１Ｆは、機器７及びハブ４を覆うように設けられたロータヘッドカバー５５Ｆと、ロータヘッドカバー５５Ｆ内に設けられ、機器７の前方に配置された機器カバー５７Ｆとを含む。ロータヘッドカバー５５Ｆは、前方側の第３サポート部８６と後方側の第２サポート部８０とによってハブ４に支持される。ロータヘッドカバー５５Ｆは、回転中心軸Ｏを中心とした径方向外側に突出した突出部を有しており、この突出部の内周面とハブ４との間に回転中心軸Ｏに沿って前後に延在するアプローチ通路空間１００が形成されている。
【0088】
上記のいずれの変形例においても、アプローチ通路空間１００を介してハブ４の前方に配置された機器７へ容易にアクセス可能となり、よって風力発電装置１のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、アプローチ通路空間１００を形成するための突出部により、スピナー５１Ａ〜５１Ｆの構造強度の向上も図れる。
【符号の説明】
【0089】
１ 風力発電装置２ ブレード
３ 回転部
４ ハブ
４ａ 取付け部
５ 静止部
６ 支持軸
６ａ 円筒部
６ｂ 湾曲部
７ 機器
８ ナセル
８ａ ナセル台板
８ｂ ナセルカバー
９ タワー
１０ ヨー旋回座軸受
１１ ドライブトレイン
１２ 発電機
１３ 軸受
２０ 油圧トランスミッション
２１ 油圧ポンプ
２２ 油圧モータ
２３ ロータ部
２４ ステータ部
２５，２６ ポンプ軸受
２８ 高圧油配管
２９ 低圧油配管
３０ シリンダ
３１ シリンダブロック
３２ ピストン
３４ 作動室
３７ 低圧油流路
３９ リングカム
４０ 高圧油流路
４２，５５ シール部
５０ オイルパン
５０ａ 円筒部
５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 隔壁部
５１ スピナー
５１ａ 突出部
５１ｂ 円筒部
５２ フェアリングカバー
５２ａ カバー部
５２ｂ，５３ｇ 接続フランジ部
５２ｃ 強度フランジ部
５２ｄ 突出部
５２ｅ，５３ｄ 分割線
５２ｆ，５２ｇ， ５３ｅ，５３ｆ セクション
５３ 第１サポート部
５３ａ 円盤部
５３ｂ 突出部
５３ｃ 第１開口
５４ ロータヘッドカバー
５４ａ 突出部
５７，５８，５９ ブラケット
６０ 第１シール部
６１，６６，７１，７６ ボルト孔
６２，６７，７２，７７ ボルト
６４，７４，７９ ＦＲＰ層
６５，６８ 第２シール部
７０ 第３シール部
７３，７８ シール部材
７５ 第４シール部
８０ 第２サポート部
８１ 第２開口
８２ 第３開口
８６ 前方支持部
９０ 防火層
１００ アプローチ通路空間
１１０ 機器収容空間
１１１ オイル貯留空間
１１２ 外部空間
１１６ ナセルの内部空間
１１８ ハブの内部空間
１２０ 作業員
Ｏ 回転中心軸
Ｓ 仮想円