特許 7615081 風力ブレード点検装置

(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】2025-01-07

(45)【発行日】2025-01-16

(54)【発明の名称】風力ブレード点検装置

(51)【国際特許分類】

   F03D 80/50 20160101AFI20250108BHJP

   F03D 13/20 20160101ALI20250108BHJP

   E04G 3/30 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

F03D80/50

F03D13/20

E04G3/30 303H

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022069236

(22)【出願日】2022-04-20

(65)【公開番号】P2023159523

(43)【公開日】2023-11-01

【審査請求日】2023-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000220893

【氏名又は名称】東光鉄工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110537

【弁理士】

【氏名又は名称】熊谷 繁

(72)【発明者】

【氏名】虻川 東雄

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／００５６８０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７１１３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８２０９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０４３９４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２８８８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１２６８６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／２０４６２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０２５６４６（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円柱状のタワーと、該タワーの上に搭載したナセルと、該ナセルに回転自在に設けたブレードと、からなる水平軸型風力発電装置において、前記ナセルの背上面に固定された巻上げ機構は、下面をナセルの背上面の形状に合わせて固定されたラック案内筒部材と、該ラック案内筒部材の上面に固定された巻上げ機および巻上げドラムと、前記ラック案内筒部材内に嵌合挿入される伸縮ガイド棒と、該伸縮ガイド棒の上面に形成されたラックに噛み合うピニオンと、該ピニオンを駆動する油圧モーターと、からなり、前記巻上げ機構のブレード側に伸縮自在に設けた伸縮ガイド棒の先端に設けた一対の滑車と、前記巻上げ機構の巻上げドラムから前記滑車間を介してブレード側に吊下げられた牽引ロープと、該牽引ロープの先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラと、を備えることを特徴とする風力ブレード点検装置。

【請求項2】

前記メンテナンス用ゴンドラは、矩形の網状のゴンドラ駕籠で、タワー側の左右両側に揺れ止め伸縮棹を設けて、該揺れ止め伸縮棹の先端にブレードの円弧に沿うように先端揺動する吸引キャップを設け、伸縮シリンダーにより前記揺れ止め伸縮棹を伸縮自在とすることを特徴とする請求項１記載の風力ブレード点検装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力発電装置のブレードの外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を行うことができる風力ブレード点検装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、風力発電装置は、風を受けるブレードとハブを組み合わせたローターと、このローターの回転を受ける装置が入ったナセルと、このナセルを支持する垂直に高いタワー等で構成されている。
風力発電装置のメンテナンスは、機器の状態を正常に保つために不可欠な作業であり、このメンテナンス作業には日常的に行う点検や実施時期を決めて行う定期点検、損傷や故障・劣化などが確認された際に行う修理・補修などがある。
風力発電装置のエネルギー源である風を直接受けるブレードは、その特質上、日射や風雨に曝されるため、他の部品に比べて劣化しやすく、その補修等が特に重要になる。

【0003】

そこで、風力発電装置の円柱形状のタワーの上部に配置したナセルから、メンテナンス用のゴンドラを吊下げてブレードを保守点検することが考えられている。
円柱形状の鉄塔（タワー）の上部に配置しているナセルの近傍にフレーム本体を固定し、このフレーム本体にワイヤーを介して円形ゴンドラを吊設することにより、極めて画一的な作業を実現して、作業時間の短縮、作業労力の削減を図った水平軸型発電システムに用いられる円柱形状の鉄塔のメンテナンス用ゴンドラ吊り機構が知られている（特許文献１を参照）。

【0004】

この公知技術は、ナセル本体の壁面に孔を設けてワイヤー等の吊り機構を配置することにより、ナセルに吊設されたフレーム本体と、このフレーム本体に吊設されたゴンドラと、から成ることから、鉄塔にゴンドラを配置する際に極めて画一的な作業を実現して、作業時間の短縮、作業労力の削減を図ることができる。

【0005】

また、昇降機と牽引ロープのみでゴンドラを昇降させるブレードメンテナンス用のゴンドラ装置が開発されている（特許文献２を参照）。
この公知技術は、ナセルから吊り下げた三本の牽引ロープで吊下げられたゴンドラ装置が、この牽引ロープを巻き付けたゴンドラ装置の昇降機を介して、地上の位置から上方の位置まで昇降させ、ブレードの外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を行うものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－１２０２８６号公報

【文献】特開２０１７－１２５３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、風力発電装置のブレードの外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を行うことができる風力ブレード点検装置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】

本発明の風力ブレード点検装置は、円柱状のタワーと、該タワーの上に搭載したナセルと、該ナセルに回転自在に設けたブレードと、からなる水平軸型風力発電装置において、前記ナセルの背上面に固定された巻上げ機構と、該巻上げ機構の伸縮ガイド棒の先端に設けた一対の滑車と、前記巻上げ機構の巻上げドラムから前記滑車間を介して吊下げられた牽引ロープと、該牽引ロープの先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラと、から構成される。
前記巻上げ機構は、ナセルの背上面の形状に合わせて固定されたラック案内筒部材と、該ラック案内筒部材の上面に固定された巻上げ機および巻上げドラムと、前記ラック案内筒部材内に嵌合挿入される伸縮ガイド棒と、該伸縮ガイド棒の上面に形成されたラックに噛み合うピニオンと、該ピニオンを駆動する油圧モーターと、から構成される。
前記メンテナンス用ゴンドラは、矩形の網状のゴンドラ駕籠で、タワー側の左右両側に揺れ止め伸縮棹を設けて、該揺れ止め伸縮棹の先端にブレードの円弧に沿うように先端揺動する吸引キャップを設け、伸縮シリンダーにより前記揺れ止め伸縮棹を伸縮自在とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の風力ブレード点検装置は、ナセルの背上面に固定された巻上げ機構と、該巻上げ機構の伸縮ガイド棒の先端に設けた一対の滑車と、前記巻上げ機構の巻上げドラムから前記滑車間を介して吊下げられた牽引ロープと、該牽引ロープの先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラと、から構成されるため、風力発電装置のブレードの外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を簡易な構造で短時間に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例１の風力ブレード点検装置の拡大省略右側面図である。

【図2】本発明の実施例１の風力ブレード点検装置の拡大省略平面図である。

【図3】本発明の実施例１の風力ブレード点検装置の拡大省略正面図である。

【図4】本発明の実施例２の風力ブレード点検装置の拡大省略右側面図である。

【図5】本発明の実施例２の風力ブレード点検装置の拡大省略正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の風力ブレード点検装置の実施例１を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の拡大省略右側面図に示すように、円柱状のタワー１と、該タワー１の上に搭載したナセル２と、該ナセル２に回転自在に設けたブレード３と、からなる水平軸型風力発電装置において、本発明の風力ブレード点検装置は、前記ナセル２の背上面に固定された巻上げ機構４と、該巻上げ機構４の伸縮ガイド棒５の先端に設けた一対の滑車６と、前記巻上げ機構４の巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた牽引ロープ８と、該牽引ロープ８の先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラ９と、から構成される。

【0012】

前記巻上げ機構４は、図２の拡大省略平面図に示すように、前記ナセル２の背上面の形状に合わせ、上面を平坦としたラック案内筒部材１０と、該ラック案内筒部材１０の上面に固定された巻上げ機１１と、該巻上げ機１１の回転軸に固定された傘歯車１２と、該傘歯車１２を介して駆動される巻上げドラム７とから構成される。
図１の番号１３は、前記ナセル２にラック案内筒部材１０を固定するための取付金具である。

【0013】

前記伸縮ガイド棒５は、前記ラック案内筒部材１０内に嵌合挿入され、該ラック案内筒部材１０の上面に固定された油圧源１４から油圧モーター１５を介してピニオン１６を回転し、前記伸縮ガイド棒５の上面に形成されたラック１７に前記ピニオン１６が噛み合い、前記伸縮ガイド棒５が伸縮する。

【0014】

前記一対の滑車６は、前記ラック案内筒部材１０内を伸縮する伸縮ガイド棒５の先端に設けられ、互いに対向するように配置し、前記牽引ロープ８が両者間を通るように設けられる。

【0015】

前記牽引ロープ８は、図３の拡大省略正面図に示すように、前記巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた牽引ロープ８の主ロープ１８と、該主ロープ１８の先端に連結された支えロープ１９とからなり、該支えロープ１９は、メンテナンス用ゴンドラ９の四隅にそれぞれ固定されてゴンドラ駕籠２０を安定的に支える。

【0016】

前記メンテナンス用ゴンドラ９は、図１に示すように、矩形の網状のゴンドラ駕籠２０で、ブレード３側の左右両側に揺れ止め伸縮棹２１を設けて、該揺れ止め伸縮棹２１の先端にブレード３の円弧に沿うように先端揺動する吸引キャップ２２を設け、伸縮シリンダー２３により前記揺れ止め伸縮棹２１を伸縮自在とする。
また、ゴンドラ駕籠２０内部には、空圧制御装置２４を配置し、前記伸縮シリンダー２３の駆動を制御する。

【0017】

次に、本発明の風力ブレード点検装置の実施例１の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
通常時の風力発電装置の運転時には、牽引ロープ８を地上まで引き延ばして主ロープ１８から支えロープ１９を外して、メンテナンス用ゴンドラ９は地上に設置又は保管しておく。
一方、図２に示す巻上げドラム７により主ロープ１８を一対の滑車６まで巻上げ、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を後退させて一対の滑車６がブレード３の回転の妨げにならない位置まで後退させて置く。

【0018】

メンテナンス作業時には、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を前進させて一対の滑車６がブレード３の点検可能位置まで前進させ、巻上げドラム７を回転させて一対の滑車６を介して主ロープ１８を巻き戻して吊下げ、地上付近まで主ロープ１８を吊下げる。
地上に設置又は保管しておいたゴンドラ駕籠２０の四隅に設けた支えロープ１９を主ロープ１８の先端に連結し、巻上げドラム７を回転させてブレード３の点検位置まで上昇させる。
ブレード点検位置では、前記ゴンドラ駕籠２０に設けた伸縮シリンダー２３により前記揺れ止め伸縮棹２１を伸ばしてブレード３の円弧面に接合させ、吸引カップ２２を円弧面に吸着させてゴンドラ駕籠２０の揺れを防止する。

【0019】

ブレード点検が終わる度に、吸引カップ２２の吸引を止め、揺れ止め伸縮棹２１を縮め、巻上げドラム７を回転させて上方のブレード３の点検位置まで上昇させる。
この動作を繰り返してブレード３の点検を行うが、ブレード３は３枚あるので、１枚が終わると、ゴンドラ駕籠２０を地上まで降ろして、牽引ロープ８の主ロープ１８から支えロープ１９を外して、巻上げドラム７により主ロープ１８を一対の滑車６まで巻上げ、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を後退させて一対の滑車６がブレード３の回転の妨げにならない位置まで後退させる。

【0020】

その後、ブレード３を回転させて新たなブレード３を垂直姿勢の状態にし、以下同様にして、新たなメンテナンス作業に入る。
このように、本発明の風力ブレード点検装置は、ナセル２の背上面に固定された巻上げ機構４と、該巻上げ機構４の伸縮ガイド棒５の先端に設けた一対の滑車６と、前記巻上げ機１１の巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた牽引ロープ８と、該牽引ロープ８の先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラ９と、から構成されるため、風力発電装置のブレード３の外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を簡易な構造で短時間に行うことができる。

【0021】

つぎに、本発明の風力ブレード点検装置の実施例２を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図４の拡大省略右側面図に示すように、円柱状のタワー１と、該タワー１の上に搭載したナセル２と、該ナセル２に回転自在に設けたブレード３と、からなる水平軸型風力発電装置において、本発明のメンテナンス用ゴンドラ巻上げ機構は、前記ナセル２の背上面に固定された巻上げ機構４と、該巻上げ機構４の伸縮ガイド棒５の先端に設けた一対の滑車６と、前記巻上げ機構４の巻上げ機１１の巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた牽引ロープ８と、該牽引ロープ８の先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラ９と、から構成される。

【0022】

前記巻上げ機構４は、下面をナセル２の背上面の形状に合わせ、上面を平坦とした調整台座２５と、該調整台座２５に固定された取付部材２６と、該取付部材２６に固定されたラック案内筒部材１０と、該ラック案内筒部材１０の上面に固定された巻上げドラム７およびピニオン１６と、から構成される。
番号１４は、前記取付部材２６に固定されたピニオン１６を回転させる油圧モーター１５を駆動する油圧源で、番号２７は、各部品を固定する取付ボルトである。

【0023】

前記一対の滑車６は、前記ラック案内筒部材１０内を伸縮する伸縮ガイド棒５の先端に設けられ、互いに対向するように配置し、前記牽引ロープ８が両者間を通るように設けられる。
前記伸縮ガイド棒５の上面にラック１７が形成され、該ラック１７に前記ギピニオン１６が噛み合い伸縮ガイド棒５が伸縮する。

【0024】

前記牽引ロープ８は、図５の拡大省略正面図に示すように、巻上げ機構４の巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた１本の主ロープ１８と、該主ロープ１８の先端に連結された４本の支えロープ１９とからなり、該支えロープ１９は、メンテナンス用ゴンドラ９の四隅にそれぞれ固定されてゴンドラ駕籠２０を安定的に支える。

【0025】

前記メンテナンス用ゴンドラ９は、矩形の網状のゴンドラ駕籠２０で、タワー１側の左右両側に揺れ止め伸縮棹２１を設けて、該揺れ止め伸縮棹２１の先端にタワー１の円弧に沿うように先端揺動する吸引キャップ２２を設け、伸縮シリンダー２３により前記揺れ止め伸縮棹２１を伸縮自在とする。
また、ゴンドラ駕籠２０内部には、空圧制御装置２４を配置し、前記伸縮シリンダー２３の駆動を制御する。

【0026】

次に、本発明の風力ブレード点検装置の実施例２の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
通常時の風力発電装置の運転時には、牽引ロープ８の主ロープ１８から支えロープ１９を外して、メンテナンス用ゴンドラ９は地上に設置又は保管しておく。
一方、巻上げドラム７により主ロープ１８を一対の滑車６まで巻上げ、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を後退させて一対の滑車６がブレード３の回転の妨げにならない位置まで後退させる。

【0027】

メンテナンス作業時には、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を前進させて一対の滑車６がブレード３の点検可能位置まで前進させ、巻上げドラム７を回転させて一対の滑車６を介して主ロープ１８を巻き戻して吊下げ、地上付近まで主ロープ１８を吊下げる。
地上に設置又は保管されていたゴンドラ駕籠２０の四隅の支えロープ１９を主ロープ１８の先端に連結し、巻上げドラム７を回転させてブレード３の点検位置まで上昇させる。
ブレード点検位置では、伸縮シリンダー２３により前記揺れ止め伸縮棹２１を伸ばしてタワー１の円弧面に接合させ、吸引カップ２２を円弧面に吸着させてゴンドラ駕籠２０の揺れを防止する。

【0028】

ブレード点検が終わる度に、吸引カップ２２の吸引を止め、揺れ止め伸縮棹２１を縮め、巻上げ機７を回転させて上方のブレード３の点検位置まで上昇させる。
この動作を繰り返してブレード３の点検を行うが、ブレード３は３枚あるので、１枚が終わると、ゴンドラ駕籠２０を地上まで降ろして、牽引ロープ８の主ロープ１８から支えロープ１９を外して、巻上げ機７により主ロープ１８を一対の滑車６まで巻上げ、ピニオン１６を回転して伸縮ガイド棒５を後退させて一対の滑車６がブレード３の回転の妨げにならない位置まで後退させる。

【0029】

その後、ブレード３を回転させて新たなブレード３を垂直姿勢の状態にし、以下同様にして、新たなメンテナンス作業に入る。
このように、本発明の風力ブレード点検装置は、ナセル２の背上面に固定された巻上げ機構４と、該巻上げ機構４の伸縮ガイド棒５の先端に設けた一対の滑車６と、前記巻上げ機構４の巻上げドラム７から前記滑車６間を介して吊下げられた牽引ロープ８と、該牽引ロープ８の先端に固定されたメンテナンス用ゴンドラ９と、から構成されるため、風力発電装置のブレード３の外周面の塗装、修理等のメンテナンス作業を簡易な構造で短時間に行うことができる。

【符号の説明】

【0030】

１ タワー
２ ナセル
３ ブレード
４ 巻上げ機構
５ 伸縮ガイド棒
６ 滑車
７ 巻上げドラム
８ 牽引ロープ
９ メンテナンス用ゴンドラ
１０ ラック案内筒部材
１１ 巻上げ機
１２ 傘歯車
１３ 取付金具
１４ 油圧源
１５ 油圧モーター
１６ ピニオン
１７ ラック
１８ 主ロープ
１９ 支えロープ
２０ ゴンドラ駕籠
２１ 揺れ止め伸縮棹
２２ 吸引キャップ
２３ 伸縮シリンダー
２４ 空圧制御装置
２５ 調整台座
２６ 取付部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】