特許 7593555 風力発電機の組立方法及び組立システム

(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】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】風力発電機の組立方法及び組立システム

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/10 20160101AFI20241126BHJP

【ＦＩ】

F03D13/10

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022208058

(22)【出願日】2022-12-26

(65)【公開番号】P2024092259

(43)【公開日】2024-07-08

【審査請求日】2024-06-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000182030

【氏名又は名称】若築建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000153605

【氏名又は名称】株式会社巴技研

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】中山 久之

(72)【発明者】

【氏名】松坂 昇

(72)【発明者】

【氏名】五十畑 登

(72)【発明者】

【氏名】矢ノ目 祥

(72)【発明者】

【氏名】南木 太智

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７８６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４１２６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力発電機のタワーの周囲に設置される支柱と、
前記支柱に設置されて前記支柱に沿って昇降する昇降装置と、
前記昇降装置に設置されて、前記タワーと接近、離間する水平方向に移動する門型フレームと、
を備える組立システムを用いる風力発電機の組立方法であって、
前記風力発電機のナセルを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記ナセルを前記先端部の直上まで移動させて、前記ナセルを前記タワーに接続するナセル設置ステップと、
前記風力発電機のハブを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの前記先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記ハブを前記ナセルとの対向位置まで移動させて、前記ハブを前記ナセルに接続するハブ設置ステップと、
前記ハブの前記風力発電機の複数のブレードとの接続部が前記ブレードの基端部と対向する位置となるよう、前記ナセルを前記タワーの中心軸まわりに回転するナセル回転ステップと、
前記風力発電機の複数のブレードのうち１枚のブレードを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの前記先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記１枚のブレードを前記ハブとの対向位置まで移動させて、前記１枚のブレードを前記ハブに接続し、前記複数のブレードの残りも同様に１枚ずつ前記昇降装置、前記門型フレームを利用して前記ハブに接続するブレード設置ステップと、
を含む風力発電機の組立方法。

【請求項2】

前記支柱は、前記タワーの周囲に立設される四本の柱材と、隣接する前記柱材を連結する梁材とを有し、前記中心軸まわりに、前記柱材が角、前記梁材が辺となる四角形状に設置され、
前記昇降装置は、前記支柱の前記四角形状の一組の対辺に沿って水平方向に延在して配置され、前記門型フレームが移動可能に設置される一対のクライミングビームと、前記支柱の前記四本の柱材のうちの二本に連結され、前記二本の柱材に沿って昇降可能な一対の尺取装置と、を有し、
前記クライミングビームは、基端側が前記尺取装置と接続され、先端側が前記支柱から離間する側に延在する第１ビームと、前記第１ビームの前記基端側または前記先端側に前記第１ビームと同一方向に延在するよう連結される第２ビームと、を有し、前記ハブ設置ステップまでは、前記第２ビームは前記第１ビームの前記基端側に連結されており、
前記ハブ設置ステップと前記ブレード設置ステップとの間で、前記クライミングビームの前記第２ビームを前記第１ビームの前記基端側から取り外して、前記第１ビームの前記先端側に連結し直し、前記クライミングビームを前記支柱から離れる方向に延伸する延伸ステップ、
を含む、請求項１に記載の風力発電機の組立方法。

【請求項3】

前記組立システムは、前記門型フレームに吊り下げられ、前記ブレードを吊り下げて支持するブレード吊ビームをさらに備え、
前記ブレード吊ビームは、長手方向が前記ブレードの延在方向と一致するよう前記ブレードを支持し、かつ、前記長手方向の両端の二箇所にて前記ブレードを支持し、二箇所の支持部のうち一方に前記ブレードの軸心まわりの回転角を調整するに回転角調整装置を有し、他方に前記ブレードの水平方向に対する傾斜角を調整する傾斜角調整装置を有し、
前記ブレード設置ステップは、
前記延伸ステップにて取り付け直された前記第２ビーム上に前記門型フレームを移動する移動ステップと、
前記門型フレームに前記ブレード吊ビームを設置する吊りビーム設置ステップと、
前記門型フレームを移動させて前記ブレードを前記ハブの前記接続部に接近させる接近ステップと、
前記回転角調整装置により前記接続部に対する前記ブレードの前記回転角を調整する回転角調整ステップと、
前記傾斜角調整装置により前記接続部に対する前記ブレードの前記傾斜角を調整する傾斜角調整ステップと、
を含む、請求項２に記載の風力発電機の組立方法。

【請求項4】

前記門型フレームは、前記一対のクライミングビームからそれぞれ上方に延在する一対の柱材と、前記一対の柱材の上端同士を連結する梁材と、を有し、
前記門型フレームの前記梁材は、前記梁材の中間部分で連結、分離可能な第１梁材と第２梁材とを有し、前記第１梁材は前記一対の柱材の一方に回動可能に連結され、前記第２梁材は前記一対の柱材の他方に回動可能に連結され、
前記ブレード設置ステップは、
前記複数のブレードの一つを前記ハブに接続した後に、前記門型フレームの前記第１梁材及び前記第２梁材を回動させて前記ブレードの上方から回避させる回避ステップと、
前記回避ステップの後に前記昇降装置を下降させる下降ステップと、
前記下降ステップにより前記門型フレームの上端部が前記設置されたブレードより下方まで下降した後に、前記門型フレームの前記第１梁材及び前記第２梁材を回動させて前記一対の柱材の間で連結させる連結ステップと、
を含む、請求項３に記載の風力発電機の組立方法。

【請求項5】

風力発電機のタワーの周囲に設置される支柱と、
前記支柱に設置されて前記支柱に沿って昇降し、前記風力発電機のナセル、ハブ、及び複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に前記タワーの先端部まで上昇させる昇降装置と、
前記昇降装置に設置されて、前記タワーと接近、離間する水平方向に移動可能であり、前記ナセル、前記ハブ、及び前記複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に吊り下げ可能であり、前記昇降装置により上昇された前記ナセル、前記ハブ、及び前記複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に前記風力発電機の他部品との接続部まで水平移動させる門型フレームと、
を備え、
前記門型フレームは、前記ナセルが前記タワーに接続され、前記ハブが前記ナセルに接続され、前記ハブの前記複数のブレードとの接続部が前記ブレードの基端部と対向する位置となるよう、前記ナセルが前記タワーの中心軸まわりに回転された後に、前記複数のブレードのうち１枚のブレードを前記ハブとの対向位置まで水平移動させて、前記１枚のブレードを前記ハブに接続し、
前記複数のブレードの残りも同様に１枚ずつ前記昇降装置、前記門型フレームを利用して前記ハブに接続される、
風力発電機の組立システム。

【請求項6】

前記支柱は、前記タワーの周囲に立設される四本の柱材と、隣接する前記柱材を連結する梁材とを有し、前記タワーの中心軸まわりに、前記柱材が角、前記梁材が辺となる四角形状に設置され、
前記昇降装置は、前記支柱の前記四角形状の一組の対辺に沿って水平方向に延在して配置され、前記門型フレームが移動可能に設置される一対のクライミングビームと、前記支柱の前記四本の柱材のうちの二本に連結され、前記二本の柱材に沿って昇降可能な一対の尺取装置と、を有し、
前記クライミングビームは、基端側が前記尺取装置と接続され、先端側が前記支柱から離間する側に延在する第１ビームと、前記第１ビームの前記基端側または前記先端側に前記第１ビームと同一方向に延在するよう連結される第２ビームと、を有し、
前記第２ビームは、
前記ナセル及び前記ハブを取り付ける際には、前記第１ビームの前記基端側に連結され、
前記ブレードを取り付ける際には、前記第１ビームの前記基端側から取り外され、前記第１ビームの前記先端側に連結し直され、前記クライミングビームが前記支柱から離れる方向に延伸される、
請求項５に記載の風力発電機の組立システム。

【請求項7】

前記門型フレームに吊り下げられ、前記ブレードを吊り下げて支持するブレード吊ビームをさらに備え、
前記ブレード吊ビームは、長手方向が前記ブレードの延在方向と一致するよう前記ブレードを支持し、かつ、前記長手方向の両端の二箇所にて前記ブレードを支持し、二箇所の支持部のうち一方に前記ブレードの軸心まわりの回転角を調整するに回転角調整装置を有し、他方に前記ブレードの水平方向に対する傾斜角を調整する傾斜角調整装置を有する、
請求項６に記載の風力発電機の組立システム。

【請求項8】

前記門型フレームは、前記一対のクライミングビームからそれぞれ上方に延在する一対の柱材と、前記一対の柱材の上端同士を連結する梁材と、を有し、
前記門型フレームの前記梁材は、前記梁材の中間部分で連結、分離可能な第１梁材と第２梁材とを有し、前記第１梁材は前記一対の柱材の一方に回動可能に連結され、前記第２梁材は前記一対の柱材の他方に回動可能に連結され、
前記門型フレームは、前記梁材の前記第１梁材と前記第２梁材とを開き前記一対の柱材が分離されたときに前記一対の柱材が倒れることを防止するための倒れ止めを有する、
請求項７に記載の風力発電機の組立システム。

【請求項9】

前記梁材は、前記ナセル、前記ハブ、及び前記複数のブレードの１枚ずつを吊り下げる位置を、前記梁材の延在方向に沿って移動可能なスライド機構を有する、
請求項８に記載の風力発電機の組立システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、風力発電機の組立方法及び組立システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、風力発電事業が再生可能エネルギを利用した発電事業の一つとして注目されており、発電効率を高めるために風力発電機を大型化するニーズがある。

【0003】

従来、風力発電機の施工にはクレーンが用いられ、風力発電機のタワーの組み立てや、タワー上端部へのナセルやハブなどの設置の際には、クレーンにより各部品が吊り下げられて設置場所まで持ち上げられる（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１４５７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の風力発電機の組立工法では、風力発電機が大型化すると、施工に用いられるクレーンも大型化する必要が生じる。クレーンの大型化に伴い、クレーンの設置場所の面積も増大するので、施工に必要な地面領域が増大する問題がある。また、風力発電機やクレーンの大型化によって、強風時の施工性が悪化する問題もある。

【0006】

本開示は、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる風力発電機の組立方法及び組立システム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】

【0007】

本発明の実施形態の一観点に係る風力発電機の組立方法は、風力発電機のタワーの周囲に設置される支柱と、前記支柱に設置されて前記支柱に沿って昇降する昇降装置と、前記昇降装置に設置されて、前記タワーと接近、離間する水平方向に移動する門型フレームと、を備える組立システムを用いる風力発電機の組立方法であって、前記風力発電機のナセルを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記ナセルを前記先端部の直上まで移動させて、前記ナセルを前記タワーに接続するナセル設置ステップと、前記風力発電機のハブを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの前記先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記ハブを前記ナセルとの対向位置まで移動させて、前記ハブを前記ナセルに接続するハブ設置ステップと、前記ハブの前記風力発電機の複数のブレードとの接続部が前記ブレードの基端部と対向する位置となるよう、前記ナセルを前記タワーの中心軸まわりに回転するナセル回転ステップと、前記風力発電機の複数のブレードのうち１枚のブレードを前記門型フレームに吊り下げて前記昇降装置により前記タワーの前記先端部まで上昇させ、前記門型フレームを水平移動して前記１枚のブレードを前記ハブとの対向位置まで移動させて、前記１枚のブレードを前記ハブに接続し、前記複数のブレードの残りも同様に１枚ずつ前記昇降装置、前記門型フレームを利用して前記ハブに接続するブレード設置ステップと、を含む。

【0008】

同様に、本発明の実施形態の一観点に係る風力発電機の組立システムは、風力発電機のタワーの周囲に設置される支柱と、前記支柱に設置されて前記支柱に沿って昇降し、前記風力発電機のナセル、ハブ、及び複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に前記タワーの先端部まで上昇させる昇降装置と、前記昇降装置に設置されて、前記タワーと接近、離間する水平方向に移動可能であり、前記ナセル、前記ハブ、及び前記複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に吊り下げ可能であり、前記昇降装置により上昇された前記ナセル、前記ハブ、及び前記複数のブレードの１枚ずつをそれぞれ個別に前記風力発電機の他部品との接続部まで水平移動させる門型フレームと、を備え、前記門型フレームは、前記ナセルが前記タワーに接続され、前記ハブが前記ナセルに接続され、前記ハブの前記複数のブレードとの接続部が前記ブレードの基端部と対向する位置となるよう、前記ナセルが前記タワーの中心軸まわりに回転された後に、前記複数のブレードのうち１枚のブレードを前記ハブとの対向位置まで水平移動させて、前記１枚のブレードを前記ハブに接続し、前記複数のブレードの残りも同様に１枚ずつ前記昇降装置、前記門型フレームを利用して前記ハブに接続される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる風力発電機の組立方法及び組立システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る風力発電機の概略構成を示す図

【図2】実施形態に係る風力発電機の組立システムの概略構成を示す図

【図3】リフトアップ装置の側面図

【図4】リフトアップ装置の平面図

【図5】門型フレームの正面図

【図6】門型フレームの側面図

【図7】門型フレームの平面図

【図8】門型フレームにブレード吊ビームを設置した状態を示す正面図

【図9】門型フレームにブレード吊ビームを設置した状態を示す側面図

【図10】門型フレームにブレード吊ビームを設置した状態を示す平面図

【図11】風力発電機の組立手順の第１段階を示す側面図

【図12】風力発電機の組立手順の第２段階を示す側面図

【図13】風力発電機の組立手順の第３段階を示す側面図

【図14】風力発電機の組立手順の第４段階を示す側面図

【図15】風力発電機の組立手順の第５段階を示す側面図

【図16】風力発電機の組立手順の第６段階を示す側面図

【図17】風力発電機の組立手順の第７段階を示す側面図

【図18】図１７に示す第７段階の平面図

【図19】風力発電機の組立手順の第８段階を示す側面図

【図20】図１９に示す第８段階の平面図

【図21】風力発電機の組立手順の第９段階を示す側面図

【図22】図２１に示す第９段階の平面図

【図23】風力発電機の組立手順の第１０段階を示す側面図

【図24】風力発電機の組立手順の第１１段階を示す側面図

【図25】図２４に示す第１１段階の平面図

【図26】風力発電機の組立手順の第１２段階を示す側面図

【図27】風力発電機の組立手順の第１３段階を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0012】

なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は、門型フレーム３０の移動方向であり、Ｘ正方向側が支柱１０への接近方向であり、Ｘ負方向側が離間方向である。Ｙ方向は、リフトアップ装置２０の一対のクライミングビーム２３、２４の対向方向であり、Ｙ正方向側が一方のクライミングビーム２３の側であり、Ｙ負方向側が他方のクライミングビーム２４の側である。また、以下では説明の便宜上、Ｚ正方向側を上側、Ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。

【0013】

＜風力発電機の概略構成＞
図１は、実施形態に係る風力発電機１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、風力発電機１００は、タワー１０１と、ナセル１０２と、ハブ１０３と、複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃとを備える。

【0014】

タワー１０１は、基礎の上に設置されて上方に立設される。タワー１０１は例えば円柱形状である。タワー１０１は、施工性を考慮してＺ方向に沿って複数の部材に区分されて、施工現場で下方から順に組み立てられる。図１の例では、下方から順にボトムタワー１０１Ａ、第２タワー１０１Ｂ、第３タワー１０１Ｃ、第４タワー１０１Ｄ、トップタワー１０１Ｅの五部材で構成されるが、部材数はこれに限られない。なお、図１では、ボトムタワー１０１Ａの下端より上方の位置に水平方向に一点鎖線が描かれているが、この一点鎖線は施工現場の地表面を表している。図１１以降の図面でも同様である。

【0015】

ナセル１０２は、タワー１０１の上端部に取り付けられる。ナセル１０２は、例えばタワーの中心軸Ｃ１まわりに回転可能に設置される。

【0016】

ハブ１０３は、ナセル１０２の一端（図１ではＸ負方向側の端部）に取り付けられる。ハブ１０３は、ナセル１０２に対して、ナセル１０２の長手方向に沿う回転軸Ｃ２まわりに回転可能に設置される。

【0017】

複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃは、ハブ１０３の回転軸Ｃ２に対して径方向外側に延在する長尺状の部材であり、それぞれの基端部がハブ１０３の３つの接続部１０３Ａ～１０３Ｃのそれぞれに接続される。複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃは、回転軸Ｃ２まわりの周方向に略等間隔で設置されるのが好ましい。図１の例では、第１ブレード１０４Ａ、第２ブレード１０４Ｂ、第３ブレード１０４Ｃの３枚のブレードを有する構成であり、各ブレード１０４Ａ～１０４Ｃは回転軸Ｃ２まわりに約１２０度ずつの間隔で配置されている。同様に、各ブレード１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃが接続されるハブ１０３の接続部１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃも、回転軸Ｃ２まわりに約１２０度ずつの間隔で設けられる。

【0018】

風力発電機１００では、ハブ１０３とブレード１０４Ａ～１０４Ｃとが回転体として一体的に回転し、ナセル１０２にて回転体の回転を受けて発電が行われる。

【0019】

＜風力発電機の組立システム１の概略構成＞
図２～図１０を参照して、本実施形態に係る風力発電機の組立システム１の構成について説明する。図２は、実施形態に係る風力発電機の組立システム１の概略構成を示す図である。図２に示す風力発電機の組立システム１（以下では単に「組立システム１」とも表記する場合がある）は、図１に示した風力発電機１００を組み立てるためのシステムである。

【0020】

図２に示すように、組立システム１は、支柱１０と、リフトアップ装置２０（昇降装置）と、門型フレーム３０と、を備える。

【0021】

支柱１０は、風力発電機１００のタワー１０１の周囲に設置される。支柱１０は、タワー１０１の周囲に立設される四本の柱材１１、１２、１３、１４と、隣接する柱材を連結する複数の梁材１５とを有する。支柱１０は、タワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに、柱材１１、１２、１３、１４が角、梁材１５が辺となる四角形状に設置される。梁材１５は、例えば図２に示すように、それぞれ水平方向に延在し、Ｚ方向に沿って略等間隔に複数本が配置されている。

【0022】

リフトアップ装置２０は、支柱１０に設置されて、支柱１０に沿って図２に矢印Ａで示す上下方向に昇降する。リフトアップ装置２０は、風力発電機１００のナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレードの１枚ずつ（第１ブレード１０４Ａ、第２ブレード１０４Ｂ、第３ブレード１０４Ｃ）をそれぞれ個別にタワー１０１の先端部まで上昇させる。

【0023】

リフトアップ装置２０は、一対のクライミングビーム２３、２４と、一対の尺取装置２１、２２と、を有する。一対のクライミングビーム２３、２４は、支柱１０の四角形状の一組の対辺に沿って水平方向に延在して配置され、門型フレーム３０が移動可能に設置される。一対の尺取装置２１、２２は、支柱１０の四本の柱材のうちの二本（図２の例ではＸ負方向側に配置される二本の柱材１１、１２）に連結され、二本の柱材１１、１２に沿って昇降可能な装置である。尺取装置２１、２２は、例えば油圧シリンダであり、上部に連結されるクライミングビーム２３、２４をジャッキアップする。

【0024】

門型フレーム３０は、リフトアップ装置２０に設置されて、図２に矢印Ｂで示すタワー１０１と接近、離間する水平方向に移動する。門型フレーム３０は、風力発電機１００のナセル１０２、ハブ１０３、第１ブレード１０４Ａ、第２ブレード１０４Ｂ、第３ブレード１０４Ｃをそれぞれ個別に吊り下げ可能であり、リフトアップ装置２０により上昇されたナセル１０２、ハブ１０３、第１ブレード１０４Ａ、第２ブレード１０４Ｂ、第３ブレード１０４Ｃをそれぞれ個別に風力発電機１００の他部品との接続部まで水平移動させる。

【0025】

門型フレーム３０は、リフトアップ装置２０の一対のクライミングビーム２３、２４からそれぞれ上方に延在する一対の柱材３３、３４と、一対の柱材３３、３４の上端同士を連結する梁材３５と、を有する。また、梁材３５の中央には、風力発電機１００の各部品を門型フレーム３０に吊り下げるための吊下装置３８が設けられる。吊下装置３８は、例えばワイヤ３９（図５、図８など参照）を介して部品を吊り下げて門型フレーム３０に対して所定の高さ位置に保持することができる。

【0026】

図３は、リフトアップ装置２０の側面図である。図４は、リフトアップ装置２０の平面図である。図３、図４に示すように、リフトアップ装置２０のクライミングビーム２３、２４は、それぞれ第１ビーム２３Ａ、２４Ａと、第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂの二部材で構成される。

【0027】

第１ビーム２３Ａ、２４Ａは、基端側（Ｘ正方向側）がそれぞれ尺取装置２１、２２と接続され、先端側（Ｘ負方向側）が支柱１０から離間する側に延在する。第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端部は、尺取装置２１、２２の上端部に固定される。また、図３に示すように、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの先端側下部には、それぞれ尺取装置２１、２２の下部と連結する束材２６が設けられる。

【0028】

第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂは、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側または先端側に選択的に連結され、第１ビーム２３Ａ、２４Ａと同一方向に延在するよう連結される。第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂは、ナセル１０２及びハブ１０３を取り付ける際には、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側に連結される。図３、図４ではこの状態を実線で図示している。第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂが第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側に連結される状態では、図３に示すように、第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂの先端側（Ｘ正方向側）下部には、それぞれ尺取装置２１、２２の下部と連結する束材２６が設けられる。

【0029】

特に本実施形態では、図４に点線で示すように、第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂは、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを取り付ける際には、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側から取り外され、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの先端側に連結し直される。これにより、クライミングビーム２３、２４が支柱１０から離れる方向（Ｘ負方向）に延伸される。

【0030】

また、一対のクライミングビーム２３、２４は、Ｙ方向に延在するつなぎ梁２５によって連結されている。つなぎ梁２５は、例えば図４に示すように、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側と先端側に一本ずつ、第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂの先端側に一本ずつ設置することができる。なお、つなぎ梁２５の配置や数は図４などの例に限られない。

【0031】

また、図４に示すように、組立システム１の支柱１０の各柱材１１～１４と、風力発電機１００のタワー１０１との間には、複数の支持機構１６が設けられる。各支持機構１６を介して、タワー１０１は支柱１０に支持される。また、支持機構１６は、例えば各柱材１１～１４の同一の高さ位置に設置される４つで一組を構成し、各組がタワー１０１を支柱１０の同一高さの四方向から支持することができる。支持機構１６の各組は、上下方向に離間して支柱１０に設けられる。支持機構１６は、例えば各柱材１１～１４とタワー１０１の中心Ｃ１とを結ぶ一方向へ伸縮可能な油圧アクチュエータであり、タワー１０１の外周面を各柱材１１～１４から押圧することによって、各組がタワー１０１を支持することができる。

【0032】

図５は、門型フレーム３０の正面図である。図６は、門型フレーム３０の側面図である。図７は、門型フレーム３０の平面図である。

【0033】

図５～図７に示すように、門型フレーム３０は一対の移動ベース３１、３２を有する。移動ベース３１、３２は、それぞれ複数の車輪３１Ａ、３２Ａを有し、車輪３１Ａ、３２Ａによってそれぞれクライミングビーム２３、２４上を移動可能に設置される。車輪３１Ａ、３２Ａは、例えば移動ベース３１、３２内に設置されるモータなどの駆動源によって駆動力が付与されて回転駆動することができる。

【0034】

なお、門型フレーム３０の車輪３１Ａ、３２Ａの移動方向をＸ方向により安定化するために、クライミングビーム２３、２４の上面に車輪３１Ａ、３２Ａを誘導するためのレールなどの誘導部材を設置してもよい。また、移動ベース３１、３２は、少なくとも門型フレーム３０をＸ方向に移動可能であればよく、例えばベアリングなど車輪３１Ａ、３２Ａ以外の要素を適用してもよい。

【0035】

門型フレーム３０の一対の柱材３３、３４は、それぞれ移動ベース３１、３２から上方に延在するよう設置される。

【0036】

梁材３５の略中央の位置には、吊下装置３８が設置される。吊下装置３８は、ワイヤ３９などを介して、タワー１０１の各ブロック１０１Ａ～１０１Ｅや、ナセル１０２、ハブ１０３などの部品を吊り下げることができる。吊下装置３８は、例えばウインチ装置などを用いて、梁材３５と各部品との間に介在するワイヤ３９の長さを調整する機能を有する構成でもよい。これにより、門型フレーム３０に吊り下げられた風力発電機１００の各部品のＺ方向の位置を任意に調整できるので、他部品との接続時の位置決め精度を向上でき、作業効率を向上できる。

【0037】

一対の柱材３３、３４を連結する梁材３５は、風力発電機１００の各部品を吊り下げる位置を、梁材３５の延在方向（Ｙ方向）に沿って移動可能なスライド機構を有する構成でもよい。このようなスライド機構を設けることにより、門型フレーム３０に吊り下げられた風力発電機１００の各部品のＹ方向の位置を任意に調整できるので、他部品との接続時の位置決め精度を向上でき、作業効率を向上できる。また、このスライド機構を吊下装置３８のＺ方向のワイヤ調整機構と併用すれば、門型フレーム３０に吊り下げられた風力発電機１００の各部品のＺ方向及びＹ方向の二方向の位置を任意に調整できるので、他部品との接続時の位置決め精度をさらに向上でき、作業効率をさらに向上できる。

【0038】

図５、図７に示すように、門型フレーム３０の梁材３５は、梁材３５の延在方向の中間部分で連結、分離可能な第１梁材３６と第２梁材３７とを有する。第１梁材３６は、一対の柱材のうち一方の柱材３３に回動可能に連結され、第２梁材３７は、他方の柱材３４に回動可能に連結される。図５～図７の例では、第１梁材３６が第２梁材３７に対して長く形成され、両者が一直線状に連結した状態では梁材３５の中央部分が第１梁材３６の先端部になるように構成されている。したがって、梁材３５の中央に設置される吊下装置３８は、第１梁材３６の先端部に設置されている。

【0039】

また、図７に矢印Ｃで示すように、第１梁材３６はＸ正方向側に回動するように設置される。また、図７に矢印Ｄで示すように、第２梁材３７はＸ負方向側に回動するよう設置される。このように第１梁材３６と第２梁材３７との回動方向を設定する理由は、本実施形態ではブレード１０４Ａ～１０４Ｃを設置する際にブレード１０４Ａ～１０４Ｃの基端側がＹ負方向側に傾斜するため（図２２など参照）、設置後のブレード１０４Ａ～１０４Ｃとの干渉を避けるのに適した方向であるためである。

【0040】

なお、図２、図５、図８に示すように、門型フレーム３０は、一対の移動ベース３１、３２の間を連結する倒れ止め５３を有する。倒れ止め５３は、例えば略水平方向に延在する梁状部材である。このように門型フレーム３０に倒れ止め５３を設けることにより、梁材３５の第１梁材３６と第２梁材３７とを開き、一対の柱材３３、３４が分離されたときに、一対の柱材３３、３４が倒れることを防止することができる。なお、倒れ止め５３は、門型フレーム３０が吊り下げる風力発電機１００の各要素の下端より下方に配置されればよく、一対の柱材３３、３４の間を連結する構成でもよい。倒れ止め５３は、常設でもよいし、梁材３５の第１梁材３６と第２梁材３７とを開く作業を行う前に逐次設置される構成でもよい。

【0041】

図８は、門型フレーム３０にブレード吊ビーム４０を設置した状態を示す正面図である。図９は、門型フレーム３０にブレード吊ビーム４０を設置した状態を示す側面図である。図１０は、門型フレーム３０にブレード吊ビーム４０を設置した状態を示す平面図である。

【0042】

図８～図１０に示すように、組立システム１はブレード吊ビーム４０をさらに備える。ブレード吊ビーム４０は、門型フレーム３０に吊り下げられ、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを吊り下げて支持するための要素である。図８～図１０では、ブレード吊ビーム４０により吊下げられた状態のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの模式的は外形を点線で図示している。

【0043】

ブレード吊ビーム４０は、長手方向がブレード１０４Ａ～１０４Ｃの延在方向と一致するようブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持し、かつ、長手方向の両端の二箇所４１Ａ、４１Ｂにてブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持する。二箇所の支持部のうち一方の端部４１Ａ側の支持部には、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの軸心Ｃ３まわりの回転角θを調整するに回転角調整装置５１を有し、他方の端部４１Ｂ側の支持部には、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの水平方向に対する傾斜角αを調整する傾斜角調整装置５２を有する。

【0044】

ブレード吊ビーム４０は、メインフレーム４１と先端フレーム４２とを有する。メインフレーム４１は、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの長手方向に延在する。先端フレーム４２は、メインフレーム４１に直交する相対的に短いフレームであり、メインフレーム４１の一方の端部４１Ａに設けられる。

【0045】

メインフレーム４１の上面には、延在方向に沿って所定間隔をとって２つの吊りフック４３が設けられる。門型フレーム３０の吊下装置３８に連結されるワイヤ３９は、これらの２つの吊りフック４３に係止され、これによりブレード吊ビーム４０が門型フレーム３０に吊り下げられる。

【0046】

先端フレーム４２の両端には、一対のキャプスタン４４が内蔵されている。キャプスタン４４は、回転軸がメインフレーム４１の延在方向と同方向となるように設置される。図８に示すように、一対のキャプスタン４４には環状のワイヤ４７が掛けまわされる。このワイヤ４７は吊り下げ対象のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの下方にも掛けまわされる。さらに、一対のキャプスタン４４の少なくとも一方にはモータ４５などの駆動源が連結され、モータ４５から伝達される駆動力によって図８に矢印Ｅで示すようにキャプスタン４４が回転駆動し、これによりワイヤ４７もキャプスタン４４やブレード１０４Ａ～１０４Ｃに対する環状方向の相対的な位置が移動する。この結果、吊下げられているブレード１０４Ａ～１０４Ｃを軸心Ｃ３まわりに回転させ、回転角θを調整することができる。

【0047】

すなわち、本実施形態では、一対のキャプスタン４４と、モータ４５と、ワイヤ４７とが、回転角調整装置５１を構成し、回転角調整装置５１の機能を実現する。

【0048】

図９、図１０に示すように、メインフレーム４１の他方の端部４１Ｂにはウインチ４６が設置される。ウインチ４６は、ドラム４６Ａとモータ４６Ｂとを有する。ドラム４６Ａには、滑車ワイヤ４８の上方側の端部が巻回されている。滑車ワイヤ４８の下部滑車には環状のワイヤ４９が接続され、このワイヤ４９はブレード１０４Ａ～１０４Ｃの下方に掛けまわされる。

【0049】

モータ４６Ｂが駆動すると駆動力がドラム４６Ａに伝達されてドラム４６Ａが回転駆動する。ドラム４６Ａには滑車ワイヤ４８の端部が巻き付けられているので、ドラム４６Ａの回転方向に応じて、図９に矢印Ｆで示すように、滑車ワイヤ４８が上下方向に移動できる。これにより、滑車ワイヤ４８及びワイヤ４９を介して、吊下げられているブレード１０４Ａ～１０４Ｃもワイヤ４９による巻回箇所が上下方向に移動する。この結果、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの重心位置にあるＹ方向に沿った軸心Ｃ４を中心として、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの水平方向に対する傾斜角αを調整することができる。

【0050】

すなわち、本実施形態では、ウインチ４６と、滑車ワイヤ４８と、ワイヤ４９とが、傾斜角調整装置５２を構成し、傾斜角調整装置５２の機能を実現する。

【0051】

なお、ブレード吊ビーム４０は、例えば図９に示すように、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを両端部４１Ａ、４１Ｂで支持しているときに、門型フレーム３０の柱材３３、３４のＸ方向の位置にブレード１０４Ａ～１０４Ｃの重心を配置でき、これによりブレード１０４Ａ～１０４Ｃの姿勢が水平に保持しやすくできるのが好ましい。この構成は、例えばブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持する各ワイヤ３９、４７、４８、４９の長さや、２つの吊りフック４３の位置を調整することで実現できる。また、この構成の場合、図９に示すように重心を通り、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを軸心Ｃ３と直交する回転軸Ｃ４まわりに、傾斜角調整装置５２はブレード１０４Ａ～１０４Ｃの傾斜角αを調整できる。

【0052】

また、図９に示すように、ブレード吊ビーム４０は発電機５０を備える構成でもよい。発電機５０は、回転角調整装置５１のモータ４５と、傾斜角調整装置５２のモータ４６Ｂに電力を供給する。発電機５０は、重心位置への影響を考慮すると、例えばメインフレーム４１の２つの吊りフック４３の中間位置に設置されるのが好ましい。

【0053】

なお、組立システム１の各要素である支柱１０、リフトアップ装置２０、門型フレーム３０、ブレード吊ビーム４０の各部品は、強度や耐久性を考慮すると金属製であるのが好ましい。

【0054】

次に、本実施形態に係る風力発電機の組立システム１の効果を説明する。本実施形態の組立システム１は、風力発電機１００のタワー１０１の周囲に設置される支柱１０と、支柱１０に設置されて支柱１０に沿って昇降し、風力発電機１００のナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの１枚ずつをそれぞれ個別にタワー１０１の先端部まで上昇させるリフトアップ装置２０と、リフトアップ装置２０に設置されて、タワー１０１と接近、離間する水平方向に移動可能であり、ナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの１枚ずつをそれぞれ個別に吊り下げ可能であり、リフトアップ装置２０により上昇されたナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの１枚ずつをそれぞれ個別に風力発電機１００の他部品との接続部まで水平移動させる門型フレーム３０と、を備える。

【0055】

この構成により、風力発電機１００の各部品をリフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用してタワー１０１上端の他部品との接続位置まで搬送することができるので、リフトアップ装置２０が支柱１０の下端の所定位置まで下降している状態で、風力発電機１００の各部品を門型フレーム３０に吊り下げる作業を行うことができる。つまり、風力発電機１００の各部品を、クレーンを用いてタワー１０１上端の他部品との接続位置まで持ち上げる必要がなく、各部品を持ち上げる高さを従来手法より低く抑えることができるので、風力発電機１００の各部品の運搬に用いるクレーンを従来手法より小型化できる。クレーンを小型化できると、クレーンの設置場所の面積も低減できる。また、クレーンの重量も軽量になるので、設置場所の地盤の強度の条件も緩和できる。さらに、風力発電機１００が大型化しても、クレーンによる各部品を門型フレーム３０に吊り下げる高さ位置は変わらず、組立システム１の支柱１０の高さと、リフトアップ装置２０の上昇距離が伸びるだけなので、例えば強風時などの悪条件下でも施工性が悪化する影響を受けずに済むことができ、施工性を向上できる。

【0056】

ところで、従来手法では、風力発電機が大型化し、クレーンによる各部品の持ち上げだけでは組立作業性が悪化する場合には、例えば地上やタワーの下方位置にてハブ１０３にブレード１０４Ａ～１０４Ｃを接続して予め回転体を組み立てて、その後にタワー上端の設置位置まで組み立て後の回転体を持ち上げる手法も提案されている。このような従来手法の場合、施工に必要な地面領域として、回転体の直径、すなわちブレードの長径の約１．５倍程度の幅（本実施形態の場合Ｙ方向の長さ）が必要となると考えられる。これに対して本実施形態の組立システム１では、風力発電機１００のナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの１枚ずつをそれぞれ個別に、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用してタワー１０１上端の他部品との接続位置まで搬送することができる。これにより、各部品の搬送時にＹ方向の寸法を門型フレーム３０の幅に収めることができるので、従来手法に対して風力発電機１００の施工に必要な地面領域をさらに縮小できる。この結果、本実施形態に係る風力発電機の組立システム１は、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる。

【0057】

また、本実施形態の組立システム１において、支柱１０は、タワー１０１の周囲に立設される四本の柱材１１～１４と、隣接する柱材１１～１４を連結する梁材１５とを有し、タワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに、柱材１１～１４が角、梁材１５が辺となる四角形状に設置される。リフトアップ装置２０は、支柱１０の四角形状の一組の対辺に沿って水平方向に延在して配置され、門型フレーム３０が移動可能に設置される一対のクライミングビーム２３、２４と、支柱１０の四本の柱材１１～１４のうちの二本（本実施形態で柱材１１、１２の二本）に連結され、二本の柱材１１、１２に沿って昇降可能な一対の尺取装置２１、２２と、を有する。クライミングビーム２３、２４は、基端側が尺取装置２１、２２と接続され、先端側が支柱１０から離間する側に延在する第１ビーム２３Ａ、２４Ａと、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側または先端側に第１ビーム２３Ａ、２４Ａと同一方向に延在するよう連結される第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂと、を有する。第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂは、ナセル１０２及びハブ１０３を取り付ける際には、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側に連結され、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを取り付ける際には、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側から取り外され、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの先端側に連結し直され、クライミングビーム２３、２４が支柱１０から離れる方向に延伸される。

【0058】

この構成により、ナセル１０２やハブ１０３に対して長尺のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを門型フレーム３０に吊り下げるために、門型フレーム３０の位置を支柱１０に対して離すことが可能となる。これにより、リフトアップ装置２０の支柱１０に対する設置位置を二本の柱材１１、１２から変更しなくても、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの基端部が支柱１０やタワー１０１に接触することを回避して門型フレーム３０に吊り下げることが可能となる。これにより、作業効率をさらに向上できる。

【0059】

また、本実施形態の組立システム１は、門型フレーム３０に吊り下げられ、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃを吊り下げて支持するブレード吊ビーム４０をさらに備える。ブレード吊ビーム４０は、長手方向がブレード１０４Ａ～１０４Ｃの延在方向と一致するようブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持し、かつ、長手方向の両端４１Ａ、４１Ｂの二箇所にてブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持する。二箇所の支持部のうち一方４１Ａにブレード１０４Ａ～１０４Ｃの軸心Ｃ３まわりの回転角θを調整するに回転角調整装置５１を有し、他方４１Ｂにブレード１０４Ａ～１０４Ｃの水平方向に対する傾斜角αを調整する傾斜角調整装置５２を有する。

【0060】

この構成により、ナセル１０２やハブ１０３に対して長尺のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを門型フレーム３０に吊り下げる際に、長手方向がブレード１０４Ａ～１０４Ｃの延在方向と一致するようブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持する長尺状のブレード吊ビーム４０を用いることができる。これにより、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃをより安定して支持することができる。また、ブレード吊ビーム４０に吊った状態で、回転角調整装置５１や傾斜角調整装置５２により接続部１０３Ａ～１０３Ｃに対するブレード１０４Ａ～１０４Ｃの回転角θや傾斜角αを調整することもできる。これにより、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃをハブ１０３に接続する工程の作業効率や作業精度を向上できる。

【0061】

また、本実施形態の組立システム１では、門型フレーム３０は、一対のクライミングビーム２３、２４からそれぞれ上方に延在する一対の柱材３３、３４と、一対の柱材３３、３４の上端同士を連結する梁材３５と、を有する。門型フレーム３０の梁材３５は、梁材３５の中間部分で連結、分離可能な第１梁材３６と第２梁材３７とを有し、第１梁材３６は一対の柱材の一方３３に回動可能に連結され、第２梁材３７は一対の柱材の他方３４に回動可能に連結される。

【0062】

この構成により、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用して、風力発電機１００の複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを個別にハブ１０３に接続しても、ハブ１０３に接続した後のブレードより上方に配置される梁材３５の第１梁材３６と第２梁材３７とを分離して柱材３３、３４側に回動させて、当該ブレードの上方から回避させることができる。これにより、ハブ１０３に接続した後のブレードに阻害されることなく、リフトアップ装置２０を下降させることが可能となる。この結果、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を備える組立システム１を利用でき、かつ、風力発電機１００の各部品を個別にタワー上端に搬送して順次接続して組み立てる工法を実施できるので、より確実に、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる。

【0063】

＜風力発電機の組立方法＞
図１１～図２７を参照して、本実施形態に係る組立システム１を用いる風力発電機の組立方法について説明する。

【0064】

図１１は、風力発電機１００の組立手順の第１段階を示す側面図である。図１１の第１段階の前段階として、ボトムタワー１０１Ａ、第２タワー１０１Ｂ、第３タワー１０１Ｃ、第４タワー１０１Ｄ、トップタワー１０１Ｅが連結されて風力発電機１００のタワー１０１が組み立て済であり、タワー１０１の周囲に支柱１０が設置済である。支柱１０は、例えばタワー１０１の各段の設置に応じて上方にせり上げられ、せり上げられた下端部と設置面との間に追加支柱が引き込まれて連結される。この過程が繰り返されて、支柱１０は段階的に上方に延伸され、最終的に図１１に示す状態となる。

【0065】

図１１に示す第１段階では、リフトアップ装置２０が支柱１０の下方の所定位置に配置され、クレーン等を用いて門型フレーム３０にワイヤ３９を介してナセル１０２が吊り下げられる。ナセル１０２の吊下げが完了すると、矢印Ａ１で示すようにリフトアップ装置２０が上方に移動する（ナセル設置ステップ）。

【0066】

図１２は、風力発電機１００の組立手順の第２段階を示す側面図である。リフトアップ装置２０は支柱１０の上端の所定位置まで上昇する。その後、矢印Ｂ１で示すように門型フレーム３０が支柱１０側へ移動し、これにより門型フレーム３０に吊り下げられているナセル１０２がタワー１０１の上端部の連結位置まで移動する（ナセル設置ステップ）。

【0067】

図１３は、風力発電機１００の組立手順の第３段階を示す側面図である。門型フレーム３０が支柱１０上の位置まで移動して、門型フレーム３０に吊り下げられているナセル１０２がタワー１０１の上端部の連結位置まで移動すると、ナセル１０２がタワー１０１の上端部に連結される（ナセル設置ステップ）。このとき、ナセル１０２の回転軸の位置が、タワー１０１の軸心Ｃ１の位置と揃うように調整されながらナセル１０２がタワー１０１の上端部に接近される。これにより、ナセル１０２が回転軸Ｃ１まわりに回転可能にタワー１０１に接続される。

【0068】

また、図８などに示すように、門型フレーム３０の下方は解放されており、さらに、支柱１０はタワー１０１の外周側に配置されているので、図１３に示す第３段階の状態では、ナセル１０２とタワー１０１との間に他部材が介在しない。このため、例えば門型フレーム３０の吊下装置３８によってワイヤ３９を下方に伸ばしてナセル１０２の高さ位置を下げることにより、ナセル１０２とタワー１０１との接続部分を容易に対向位置まで接近させて、両者を接続することができる。

【0069】

図１４は、風力発電機１００の組立手順の第４段階を示す側面図である。タワー１０１に取り付けられたナセル１０２は、矢印Ｇで示すようにタワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに１８０度回転され、これによりナセル１０２のハブ１０３との接続部がＸ負方向側を向く状態となる。また、リフトアップ装置２０は支柱１０の下端の所定位置まで下降され、クレーン等を用いて門型フレーム３０にワイヤ３９を介してハブ１０３が吊り下げられる。ハブ１０３の吊下げが完了すると、矢印Ａ２で示すようにリフトアップ装置２０が上方に移動する（ハブ設置ステップ）。

【0070】

図１５は、風力発電機１００の組立手順の第５段階を示す側面図である。リフトアップ装置２０は支柱１０の上端の所定位置まで上昇する。その後、矢印Ｂ２で示すように門型フレーム３０が支柱１０側へ移動し、これにより門型フレーム３０に吊り下げられているハブ１０３がナセル１０２の連結位置まで移動すると、ハブ１０３がナセル１０２に連結される（ハブ設置ステップ）。このとき、ハブ１０３の回転軸の位置が、ナセル１０２の軸心Ｃ２の位置と揃うように調整されながらハブ１０３がナセル１０２に接近される。これにより、ハブ１０３が回転軸Ｃ２まわりに回転可能にナセル１０２に接続される。

【0071】

図１６は、風力発電機１００の組立手順の第６段階を示す側面図である。リフトアップ装置２０は支柱１０の下端の所定位置まで下降される。ここで、クライミングビーム２３、２４の第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂが、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側から先端側に移設され、クライミングビーム２３、２４を支柱１０から離れる方向に延伸する（延伸ステップ）。矢印Ｂ３で示すように、門型フレーム３０が、移設された第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂの位置まで支柱１０から離れる方向に移動する（移動ステップ）。さらに、門型フレーム３０にブレード吊ビーム４０が設置される（吊りビーム設置ステップ）。

【0072】

図１７は、風力発電機１００の組立手順の第７段階を示す側面図である。図１８は、図１７に示す第７段階の平面図である。図１７、図１８に矢印Ｈで示すように、ハブ１０３の各ブレード１０４Ａ～１０４Ｃとの接続部１０３Ａ～１０３Ｃが各ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの基端部と対向する位置となるよう、ナセル１０２をタワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに回転する（ナセル回転ステップ）。具体的には、ナセル１０２は、ハブ１０３の先端部がナセル１０２に対してＹ負方向側を向くように中心軸Ｃ１まわりに約７５度回転される。この結果、図１８に示すように、ハブ１０３の回転軸Ｃ２の方向がＹ方向に対して約１５度傾斜した状態となる。また、ハブ１０３の３つのブレードとの接続部１０３Ａ～１０３Ｃのうちの１つの接続部１０３Ａが第１ブレード１０４Ａと対向するように、ハブ１０３の回転軸Ｃ２まわりの位置が調整される。例えば接続部１０３Ａが水平方向（Ｘ負方向側）を向くように調整される。

【0073】

また、第７段階では、図１７に示すように、クレーン等を用いてブレード吊ビーム４０にワイヤ４７～４９を介して第１ブレード１０４Ａが吊り下げられる。また、図１８に示すように、第１ブレード１０４Ａは、基端部の長手方向（例えば図８に示す軸心Ｃ３の方向）がハブ１０３の回転軸Ｃ２と直交するように、Ｘ方向に対して傾斜して設置される。このとき、ブレード吊ビーム４０は、門型フレーム３０の一対の柱材３３、３４の間に収まるように配置されている。第１ブレード１０４Ａの吊下げが完了すると、矢印Ａ３で示すようにリフトアップ装置２０が上方に移動する（ブレード設置ステップ）。

【0074】

図１９は、風力発電機１００の組立手順の第８段階を示す側面図である。図２０は、図１９に示す第８段階の平面図である。リフトアップ装置２０は支柱１０の上端の所定位置まで上昇する。その後、矢印Ｂ４で示すように門型フレーム３０が支柱１０側へ移動し、これにより門型フレーム３０に吊り下げられている第１ブレード１０４Ａがハブ１０３の接続部１０３Ａとの対向位置まで接近すると（接近ステップ）、第１ブレード１０４Ａの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ａに接続される（ブレード設置ステップ）。このとき、第１ブレード１０４Ａの軸心Ｃ３の回転角θや、回転軸Ｃ４まわりの傾斜角αが、第１ブレード１０４Ａの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ａと正対するように調整されながら第１ブレード１０４Ａがハブ１０３に接近される。回転角調整装置５１により、接続部１０３Ａに対する回転角θが調整され（回転角調整ステップ）、傾斜角調整装置５２により、接続部１０３Ａに対する傾斜角αが調整される（傾斜角調整ステップ）。このとき、ブレード吊ビーム４０は、門型フレーム３０の一対の柱材３３、３４の間に収まるように配置されている。

【0075】

図２１は、風力発電機１００の組立手順の第９段階を示す側面図である。図２２は、図２１に示す第９段階の平面図である。図２２に示すように、門型フレーム３０の梁材３５を構成する第１梁材３６と第２梁材３７との連結が解除される。第１梁材３６は、ブレード吊ビーム４０を吊り下げた状態で、矢印Ｃで示すようにＸ正方向側へ回動し、ブレード吊ビーム４０と共に、ハブ１０３に設置済の第１ブレード１０４Ａの上方から回避する。第２梁材３７は、矢印Ｄで示すようにＸ負方向側へ回動し、ハブ１０３に設置済の第１ブレード１０４Ａの上方から回避する。

【0076】

第１ブレード１０４Ａがハブ１０３に取り付けられた後に、門型フレーム３０の梁材３５と、リフトアップ装置２０との間に取り付けた第１ブレード１０４Ａが介在して、そのままリフトアップ装置２０を下げようとすると、門型フレーム３０の梁材３５の下方への移動が第１ブレード１０４Ａにより阻害される。この状況を回避するために、第１ブレード１０４Ａをハブ１０３に接続した後に、門型フレーム３０の第１梁材３６と第２梁材３７を回動させて、梁材３５を第１ブレード１０４Ａの上方から回避させる（回避ステップ）。これによりリフトアップ装置２０を下降可能となる。

【0077】

ハブ１０３に設置済の第１ブレード１０４Ａは、Ｘ方向に対して基端部がＹ負方向側に傾斜している姿勢のため、第１梁材３６、第２梁材３７、ブレード吊ビーム４０のすべてがより確実に第１ブレード１０４Ａの上方から回避しやすいように、第１梁材３６と第２梁材３７がそれぞれ矢印Ｃ、Ｄの方向に回動される。

【0078】

このように第１梁材３６と第２梁材３７とが回動され、梁材３５が第１ブレード１０４Ａの上方から回避された後に、図２１に矢印Ａ４で示すようにリフトアップ装置２０が支柱１０の下端の所定位置まで下降する（下降ステップ）。門型フレーム３０の上端部が第１ブレード１０４Ａより下方まで下降した後のタイミングで、門型フレーム３０の第１梁材３６及び第２梁材３７をそれぞれ矢印Ｃ、Ｄと逆方向に回動させて、第１梁材３６と第２梁材３７とが一対の柱材３３、３４の間で再び連結状態に戻される（連結ステップ）。

【0079】

図２３は、風力発電機１００の組立手順の第１０段階を示す側面図である。矢印Ｉで示すように、ハブ１０３が回転軸Ｃ２まわりに１２０度回転し、第１ブレード１０４ＡがＸ正方向側へ回動する。これにより、ハブ１０３の３つのブレードとの接続部１０３Ａ～１０３Ｃのうちの１つの接続部１０３Ｂが第２ブレード１０４Ｂと対向するように、ハブ１０３の回転軸Ｃ２まわりの位置が調整される。例えば接続部１０３Ｂが水平方向（Ｘ負方向側）を向くように調整される。

【0080】

第１０段階では、クレーン等を用いてブレード吊ビーム４０にワイヤ４７～４９を介して第２ブレード１０４Ｂが吊り下げられる。第２ブレード１０４Ｂも、図１８に示した第１ブレード１０４Ａと同様に、基端部の長手方向がハブ１０３の回転軸Ｃ２と直交するように、Ｘ方向に対して傾斜して設置される（図２５参照）。その後、矢印Ａ５で示すようにリフトアップ装置２０が上昇する（ブレード設置ステップ）。

【0081】

図２４は、風力発電機１００の組立手順の第１１段階を示す側面図である。図２５は、図２４に示す第１１段階の平面図である。リフトアップ装置２０は支柱１０の上端の所定位置まで上昇する。その後、矢印Ｂ５で示すように門型フレーム３０が支柱１０側へ移動し、これにより門型フレーム３０に吊り下げられている第２ブレード１０４Ｂがハブ１０３の接続部１０３Ｂとの対向位置まで接近すると（接近ステップ）、第２ブレード１０４Ｂの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ｂに接続される（ブレード設置ステップ）。このとき、第２ブレード１０４Ｂの軸心Ｃ３の回転角θや、回転軸Ｃ４まわりの傾斜角αが、第２ブレード１０４Ｂの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ｂと正対するように調整されながら第２ブレード１０４Ｂがハブ１０３に接近される。回転角調整装置５１により、接続部１０３Ｂに対する回転角θが調整され（回転角調整ステップ）、傾斜角調整装置５２により、接続部１０３Ｂに対する傾斜角αが調整される（傾斜角調整ステップ）。

【0082】

第１１段階の後は、図２１、図２２に示した第９段階と同様に、門型フレーム３０の梁材３５を構成する第１梁材３６と第２梁材３７との連結を解除して回動させ、ハブ１０３に設置済の第２ブレード１０４Ｂの上方から梁材３５を回避する（回避ステップ）。その後にリフトアップ装置２０が支柱１０の下端の所定位置まで下降する（下降ステップ）。第１梁材３６と第２梁材３７とは、門型フレーム３０が第２ブレード１０４Ｂより下方まで下降した後のタイミングで再び連結状態に戻される（連結ステップ）。

【0083】

図２６は、風力発電機１００の組立手順の第１２段階を示す側面図である。矢印Ｊで示すように、ハブ１０３が回転軸Ｃ２まわりに１２０度回転し、第２ブレード１０４ＢがＸ正方向側へ回動する。これにより、ハブ１０３の３つのブレードとの接続部１０３Ａ～１０３Ｃのうちの１つの接続部１０３Ｃが第３ブレード１０４Ｃと対向するように、ハブ１０３の回転軸Ｃ２まわりの位置が調整される。例えば接続部１０３Ｃが水平方向（Ｘ負方向側）を向くように調整される。

【0084】

第１２段階では、まず、クレーン等を用いてブレード吊ビーム４０にワイヤ４７～４９を介して第３ブレード１０４Ｃが吊り下げられる。第３ブレード１０４Ｃも、図１８に示した第１ブレード１０４Ａと同様に、基端部の長手方向がハブ１０３の回転軸Ｃ２と直交するように、Ｘ方向に対して傾斜して設置される。

【0085】

その後、図２６に示すように、リフトアップ装置２０が上端の所定位置まで上昇する。続いて矢印Ｂ６で示すように門型フレーム３０が支柱１０側へ移動し、これにより門型フレーム３０に吊り下げられている第３ブレード１０４Ｃがハブ１０３の接続部１０３Ｃとの対向位置まで接近すると（接近ステップ）、第３ブレード１０４Ｃの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ｃに接続される（ブレード設置ステップ）。このとき、第３ブレード１０４Ｃの軸心Ｃ３の回転角θや、回転軸Ｃ４まわりの傾斜角αが、第３ブレード１０４Ｃの基端部がハブ１０３の接続部１０３Ｃと正対するように調整されながら第３ブレード１０４Ｃがハブ１０３に接近される。回転角調整装置５１により、接続部１０３Ｃに対する回転角θが調整され（回転角調整ステップ）、傾斜角調整装置５２により、接続部１０３Ｃに対する傾斜角αが調整される（傾斜角調整ステップ）。

【0086】

図２７は、風力発電機１００の組立手順の第１３段階を示す側面図である。門型フレーム３０の梁材３５を構成する第１梁材３６と第２梁材３７との連結を解除して回動させ、ハブ１０３に設置済の第３ブレード１０４Ｃの上方から梁材３５を回避する（回避ステップ）。その後にリフトアップ装置２０が矢印Ａ６で示すように支柱１０の下端の所定位置まで下降する（下降ステップ）。リフトアップ装置２０が下降した後に、矢印Ｋで示すように、ナセル１０２がタワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに９０度回転し、ハブ１０３がＸ負方向側を向く姿勢に遷移する。この結果、風力発電機１００の組み立てが完了する。

【0087】

第１３段階の後、組立システム１の各装置が風力発電機１００の周囲から取り外されて、最終的に図１に示すような風力発電機１００の完成状態となる。

【0088】

次に、本実施形態に係る風力発電機組立方法の効果を説明する。本実施形態に係る風力発電機組立方法は、ナセル設置ステップ（図１１の第１段階から図１３の第３段階までの工程）と、ハブ設置ステップ（図１４の第４段階から図１５の第５段階までの工程）と、ブレード設置ステップ（図１６の第６段階から図２７の第１３段階までの工程）と、を含む。ナセル設置ステップでは、風力発電機１００のナセル１０２を門型フレーム３０に吊り下げてリフトアップ装置２０によりタワー１０１の先端部まで上昇させ、門型フレーム３０を水平移動してナセル１０２をタワー１０１の先端部の直上まで移動させて、ナセル１０２をタワー１０１に接続する。ハブ設置ステップでは、風力発電機１００のハブ１０３を門型フレーム３０に吊り下げてリフトアップ装置２０によりタワー１０１の先端部まで上昇させ、門型フレーム３０を水平移動してハブ１０３をナセル１０２との対向位置まで移動させて、ハブ１０３をナセル１０２に接続する。ブレード設置ステップでは、風力発電機１００の複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃのうち１枚のブレードを門型フレーム３０に吊り下げてリフトアップ装置２０によりタワー１０１の先端部まで上昇させ、門型フレーム３０を水平移動して持ち上げた１枚のブレードをハブ１０３との対向位置まで移動させて、この１枚のブレードをハブ１０３に接続し、複数のブレードの残りも同様に１枚ずつリフトアップ装置２０、門型フレーム３０を利用してハブ１０３に接続する。

【0089】

この構成により、風力発電機１００の各部品をリフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用してタワー１０１上端の他部品との接続位置まで搬送することができるので、リフトアップ装置２０が支柱１０の下端の所定位置まで下降している状態で、風力発電機１００の各部品を門型フレーム３０に吊り下げる作業を行うことができる。つまり、風力発電機１００の各部品を、クレーンを用いてタワー１０１上端の他部品との接続位置まで持ち上げる必要がなく、各部品を持ち上げる高さを従来手法より低く抑えることができるので、風力発電機１００の各部品の運搬に用いるクレーンを従来手法より小型化できる。クレーンを小型化できると、クレーンの設置場所の面積も低減できる。また、クレーンの重量も軽量になるので、設置場所の地盤の強度の条件も緩和できる。さらに、風力発電機１００が大型化しても、クレーンによる各部品を門型フレーム３０に吊り下げる高さ位置は変わらず、組立システム１の支柱１０の高さと、リフトアップ装置２０の上昇距離が伸びるだけなので、例えば強風時などの悪条件下でも施工性が悪化する影響を受けずに済むことができ、施工性を向上できる。

【0090】

ところで、従来手法では、風力発電機が大型化し、クレーンによる各部品の持ち上げだけでは組立作業性が悪化する場合には、例えば地上やタワーの下方位置にてハブ１０３にブレード１０４Ａ～１０４Ｃを接続して予め回転体を組み立てて、その後にタワー上端の設置位置まで組み立て後の回転体を持ち上げる手法も提案されている。このような従来手法の場合、施工に必要な地面領域として、回転体の直径、すなわちブレードの長径の約１．５倍程度の幅（本実施形態の場合Ｙ方向の長さ）が必要となると考えられる。これに対して本実施形態では、上記のナセル設置ステップ、ハブ設置ステップ、及びブレード設置ステップにより、風力発電機１００のナセル１０２、ハブ１０３、及び複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの１枚ずつをそれぞれ個別に、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用してタワー１０１上端の他部品との接続位置まで搬送することができる。これにより、各部品の搬送時にＹ方向の寸法を門型フレーム３０の幅に収めることができるので、従来手法に対して風力発電機１００の施工に必要な地面領域をさらに縮小できる。この結果、本実施形態に係る風力発電機組立方法は、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる。

【0091】

また、本実施形態に係る風力発電機組立方法は、ハブ設置ステップの後に、ハブ１０３のブレード１０４Ａ～１０４Ｃとの接続部１０３Ａ～１０３Ｃがブレード１０４Ａ～１０４Ｃの基端部と対向する位置となるよう、ナセル１０２をタワー１０１の中心軸Ｃ１まわりに回転するナセル回転ステップ（図１７、図１８の第７段階）を含む。

【0092】

この構成により、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃをハブ１０３に設置するために門型フレーム３０により水平移動する方向を、ナセル１０２をタワー１０１に設置するときと、ハブ１０３をナセル１０２に設置するときの方向と同一方向にできる。これにより、ナセル設置ステップとハブ設置ステップの後に、組立システム１のリフトアップ装置２０の支柱１０に対する設置位置を変更することなくブレード設置ステップを実施できるので、作業効率を向上できる。

【0093】

また、本実施形態に係る風力発電機組立方法は、ハブ設置ステップとブレード設置ステップとの間で、リフトアップ装置２０のクライミングビーム２３、２４の第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂを第１ビーム２３Ａ、２４Ａの基端側から取り外して、第１ビーム２３Ａ、２４Ａの先端側に連結し直し、クライミングビーム２３、２４を支柱１０から離れる方向に延伸する延伸ステップ（図１６の第６段階）を含む。

【0094】

この構成により、ナセル１０２やハブ１０３に対して長尺のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを門型フレーム３０に吊り下げるために、門型フレーム３０の位置を支柱１０に対して離すことが可能となる。これにより、リフトアップ装置２０の支柱１０に対する設置位置を変更しなくても、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃの基端部が支柱１０やタワー１０１に接触することを回避して門型フレーム３０に吊り下げることが可能となる。これにより、作業効率をさらに向上できる。

【0095】

また、本実施形態に係る風力発電機組立方法では、ブレード設置ステップは、延伸ステップにて取り付け直された第２ビーム２３Ｂ、２４Ｂ上に門型フレーム３０を移動する移動ステップと、門型フレーム３０にブレード吊ビーム４０を設置する吊りビーム設置ステップと（以上、図１６の第６段階）、門型フレーム３０を移動させてブレード１０４Ａ～１０４Ｃをハブ１０３の接続部１０３Ａ～１０３Ｃに接近させる接近ステップと、回転角調整装置５１により接続部１０３Ａ～１０３Ｃに対するブレード１０４Ａ～１０４Ｃの回転角θを調整する回転角調整ステップと、傾斜角調整装置５２により接続部１０３Ａ～１０３Ｃに対するブレード１０４Ａ～１０４Ｃの傾斜角αを調整する傾斜角調整ステップと、（以上、図１９、図２０の第８段階、図２４、図２５の第１１段階、図２６の第１２段階）を含む。

【0096】

この構成により、ナセル１０２やハブ１０３に対して長尺のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを門型フレーム３０に吊り下げる際に、長手方向がブレード１０４Ａ～１０４Ｃの延在方向と一致するようブレード１０４Ａ～１０４Ｃを支持する長尺状のブレード吊ビーム４０を用いることができる。これにより、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃをより安定して支持することができる。また、ブレード吊ビーム４０に吊った状態で、回転角調整装置５１や傾斜角調整装置５２により接続部１０３Ａ～１０３Ｃに対するブレード１０４Ａ～１０４Ｃの回転角θや傾斜角αを調整することもできる。これにより、ブレード１０４Ａ～１０４Ｃをハブ１０３に接続する工程の作業効率や作業精度を向上できる。

【0097】

また、本実施形態に係る風力発電機組立方法では、ブレード設置ステップは、複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃの一つをハブ１０３に接続した後に、門型フレーム３０の第１梁材３６及び第２梁材３７を回動させてブレード１０４Ａ～１０４Ｃの上方から回避させる回避ステップと、回避ステップの後にリフトアップ装置２０を下降させる下降ステップと、下降ステップにより門型フレーム３０の上端部が設置されたブレードより下方まで下降した後に、門型フレーム３０の第１梁材３６及び第２梁材３７を回動させて一対の柱材３３、３４の間で連結させる連結ステップと（図２１、図２２の第９段階、図２４、図２５の第１１段階の後、図２７の第１３段階）、を含む。

【0098】

この構成により、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を利用して、風力発電機１００の複数のブレード１０４Ａ～１０４Ｃを個別にハブ１０３に接続しても、ハブ１０３に接続した後のブレードに阻害されることなく、リフトアップ装置２０を下降させることが可能となる。これにより、リフトアップ装置２０及び門型フレーム３０を備える組立システム１を利用でき、かつ、風力発電機１００の各部品を個別にタワー上端に搬送して順次接続して組み立てる工法を実施できるので、より確実に、風力発電機の施工に必要な地面領域を縮小でき、かつ施工性を向上できる。

【0099】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【0100】

上記実施形態では、本実施形態に係る風力発電機１００の組み立てシステム１を、地上の風力発電設備の施工に適用する構成を例示したが、洋上風力発電設備の施工にも適用可能である。

【符号の説明】

【0101】

１ 風力発電機の組立システム
１０ 支柱
１１、１２、１３、１４ 柱材
１５ 梁材
２０ リフトアップ装置（昇降装置）
２１、２２ 尺取装置
２３、２４ クライミングビーム
２３Ａ、２４Ａ 第１ビーム
２３Ｂ、２４Ｂ 第２ビーム
３０ 門型フレーム
３３、３４ 柱材
３５ 梁材
３６ 第１梁材
３７ 第２梁材
３８ 吊下装置
５３ 門型フレームの倒れ止め
４０ ブレード吊ビーム
５１ 回転角調整装置
５２ 傾斜角調整装置
１００ 風力発電機
１０１ タワー
１０２ ナセル
１０３ ハブ
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ 接続部
１０４Ａ 第１ブレード
１０４Ｂ 第２ブレード
１０４Ｃ 第３ブレード
Ｃ１ タワーの中心軸、ナセルの回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】