CN102094763A - 海洋风车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海洋风车，其利用塔架内的循环空气以密闭式进行水冷。本发明的海洋风车具有：由塔架及其基座构成的塔架构造体；支撑在塔架的顶部的叶轮；通过叶轮的旋转而发电的发电机；以及电力变换装置，其对发电机的输出电力进行变换，在塔架内及基座内形成空腔，由塔架内的空腔及基座内的空腔构成的塔架构造体的内部空间，由分隔壁划分为上室和下室，电力变换装置设置在上室中，分隔壁形成第1通气孔和第2通气孔，具有使空气进行下述循环的空气循环通路及送风装置(例如为排气风扇)，即，空气从电力变换装置通过第1通气孔至下室，然后从下室通过第2通气孔至电力变换装置。将吸气口配置在排气孔的下方，或者在吸气口和排气口之间设置分隔部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋风车，特别涉及对电力变换装置的冷却。
背景技术
众所周知，为了进行风力发电而开发了设置在海洋上的风车。
对于海洋风车，除了使基端着床于水底的着床式海洋风车之外，还存在浮体式海洋风车，其利用设置于基端的浮体的浮力，以在海洋上浮起的方式被支撑。
专利文献1中所记载的风车，为了对舱室(nacelle)内的发电机及设置于塔架底部的整流器、变压器进行冷却，采用下述的冷却***，即，使塔架成为双层壁构造，在外壁与内壁之间形成连接舱室内和塔架底部的循环冷却通路，在该冷却通路中循环的空气从发电机、整流器及变压器吸热，另一方面，经由外壁与大气进行热交换，从而进行散热。
专利文献1：日本特表2003-504562号公报
发明内容
虽然认为上述专利文献1记载的风车内的冷却***在海洋上有效，但是其并不是特别针对海洋风车的技术，其冷却原理是利用塔架内的循环空气与大气进行热交换，并不是以水冷作为原理。
本发明就是鉴于上述现有技术中的问题而提出的，其课题在于提供一种海洋风车，其可以利用塔架内的循环空气而以密闭式进行水冷。
用于解决以上课题的技术方案1所述的发明是一种海洋风车，其具有：塔架构造体，其由塔架及其基座构成；
叶轮，其支撑在上述塔架的顶部；
发电机，其通过上述叶轮的旋转而发电；以及
电力变换装置，其对上述发电机的输出电力进行变换，
在上述塔架内及上述基座内形成空腔，
由上述塔架内的空腔及上述基座内的空腔构成的上述塔架构造体的内部空间，在上述塔架和上述基座之间的边界、或上述塔架内、或上述基座内由分隔壁划分为上室和下室，
上述电力变换装置设置在上述上室中，
在上述分隔壁上形成第1通气孔和第2通气孔，
具有空气循环通路及送风装置，该空气循环通路及送风装置使空气从上述电力变换装置通过上述第1通气孔至上述下室，然后从上述下室通过上述第2通气孔至上述电力变换装置而进行循环。
技术方案2所述的发明是技术方案1所述的海洋风车，其具有吸气导管，该吸气导管从上述下室吸气而向上述第2通气孔导入空气，
上述吸气导管在上述下室内开口的吸气口，配置在上述空气循环通路中的向上述下室排气的排气口的下方。
技术方案3所述的发明是技术方案1所述的海洋风车，其在所述下室中设置分隔部件，该分隔部件将上述空气循环通路中的向上述下室排气的排气口和从上述下室吸气的吸气口之间进行分隔，使得从上述排气口侧至上述吸气口侧的通气从上述排气口及上述吸气口的下方迂回。
技术方案4所述的发明是技术方案1至技术方案3中任意一项所述的海洋风车，其具有导管，该导管将来自上述电力变换装置的排气通过上述第1通气孔向上述下室引导。
此外，使上述基座着床于水底，或者为浮体。
发明的效果
根据本发明，由塔架内的空腔及其基座内的空腔构成的塔架构造体的内部空间，在塔架和基座的边界、或塔架内、或基座内，利用分隔壁划分为上室和下室，将电力变换装置设置在上室中，在分隔壁上形成第1通气孔和第2通气孔，具有空气循环通路及送风装置，该空气循环通路及送风装置使空气从上述电力变换装置通过上述第1通气孔至上述下室，然后从上述下室通过上述第2通气孔至上述电力变换装置而进行循环，因此，通过将从电力变换装置吸热后的空气向下室引导，使该空气经由外壁与主要为水的下室外部之间进行热交换而散热冷却，将由此冷却后的空气向电力变换装置循环，从而实现下述效果，即，利用塔架构造体内的循环空气，可以以密闭式对该电力变换装置进行水冷。
因此，优选下室整体或下方的一部分配置在水面下。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的海洋风车的部分透视侧面示意图。
图2是本发明的第2实施方式所涉及的海洋风车的部分透视侧面示意图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。以下仅为本发明的一个实施方式，并不限定本发明。
【第1实施方式】
首先，参照图1对本发明的第1实施方式进行说明。
如图1所示，该海洋风车1具有风车的叶轮2、舱室3、由塔架4及其基座5构成的塔架构造体6、电力变换装置7、排气风扇8、排气导管9和吸气导管10。
舱室3可自由水平旋转地支撑在塔架4的顶部。叶轮2可自由旋转地支撑在舱室3上。叶轮2的主轴可自由旋转地支撑在舱室3上，叶轮2的主轴与增速机、发电机相连结。增速机、发电机设置于舱室3内。
如果叶轮2承受风W而进行旋转，则经由增速机使发电机旋转，进行发电。电力变换装置7将发电机的输出转换为规定电压、频率的电力。作为电力变换装置，包括逆变器及变压器。
在塔架4内及基座5内形成空腔。基座5是浮体或是着床于水底的基座，但在任一种基座中都以遮蔽水及空气的方式形成密闭的空腔。基座5的上部位于海水面S以上，另一方面，下部浸入海水面S以下。
塔架4竖直设置在基座5上，塔架4的下端毫无间隙地与基座5的上端接合，以防止水及空气侵入塔架4内。塔架4的上端经由使舱室3自由旋转的轴承与舱室3连接。
在本实施方式中，利用基座5的上端壁即分隔壁5a，将由塔架4内的空腔及基座5内的空腔构成的塔架构造体6的内部空间，根据塔架4和基座5之间的边界划分为上室A和下室B。因此，塔架4内的空腔等同于上室A，基座5内的空腔等同于下室B。
并不限定于此，也可以将塔架4内的空腔和基座5内的空腔相连接，将划分上室和下室的分隔壁设置在塔架4内或基座5内。
电力变换装置7设置于上室A的下部。如果考虑维护操作性，则优选电力变换装置7配置于水面上方。在本实施方式中，基座5的上端壁5a和下室B的上部位于水面上方。
在分隔壁5a上形成第1通气孔5b和第2通气孔5c。
在上述构造中，构成空气循环通路及送风装置，该空气循环通路及送风装置使空气从电力变换装置7通过第1通气孔5b至下室B，然后从下室B通过第2通气孔5c至电力变换装置7而进行循环。
因此，在本实施方式中，在电力变换装置7上添加设置有排气风扇8作为上述送风装置，其将电力变换装置7内部的空气排出。该送风装置的设置位置当然可以是上述空气循环通路上的任意位置。另外，当然也可以在排气风扇8的基础上，添加设置于吸气导管10上的吸气风扇等其他送风装置。
并且，在第1通气孔5b中，***上端与排气风扇8的排气口连接的排气导管9。排气导管9的下端在下室B中开口。因此，排气导管9将来自电力变换装置7的排气通过第1通气孔5b向下室B引导。在该下室B中开口的排气导管9的下端开口，成为上述空气循环通路中的向下室B排气的排气口9a。
另一方面，在第2通气孔中，***从下室B吸气而向第2通气孔5c引导空气的吸气导管10。吸气导管10的在下室B内开口的吸气口10a配置于排气口9a的下方。吸气导管10的上端部分***第2通气孔5c而与第2通气孔5c连接。吸气导管10只要将空气引导至第2通气孔5c即可，然后，只要将所引导的空气引导至上室A即可。因此，只要使吸气导管10的上端开口与第2通气孔5c连接即可。并不限定于此，也可以使吸气导管10在上室A中凸出，也可以将吸气导管10与电力变换装置7的吸气口连接。
根据具有上述结构的本实施方式的海洋风车1，如果使排气风扇8动作，则在电力变换装置7内被加热的空气由排气导管9引导而向下室B排放。被排放至下室B中的高温空气H，如箭头T所示，向基座5周围的海水散热而进行冷却。利用该散热而低温化的空气下降至下室B内的低位。
下降至下室B内的低位的空气从吸气口10a进入吸气导管10内，在吸气导管10内上升，在上室A中排放冷气C。
在上室A中排放的冷气C通过排气风扇8的吸引力而进入电力变换装置7内，对电力变换装置7进行冷却。在电力变换装置7内被加热的空气重复以上循环。
这样，将从电力变换装置7吸热后的空气向下室B引导，使该空气经由基座5的外壁，与主要为水的下室B外部之间进行热交换而散热冷却，并使该被散热冷却后的空气向电力变换装置7循环。由此，可以利用塔架构造体6内的循环空气而以密闭式对电力变换装置7进行水冷。由于是密闭式，所以可以防止盐分、水等侵入该风车1内部。
【第2实施方式】
下面，参照附图2对本发明的第2实施方式进行说明。
在上述第1实施方式中，通过使吸气导管10的在下室B内开口的吸气口10a配置在向下室B排气的排气口9a的下方，从而在下室B内被冷却的空气从吸气口10a被吸入。与此相对，本实施方式的海洋风车20通过设置分隔部件12，将向下室B排气的排气口9a和从下室B吸气的吸气口11a之间分隔，从而得到相同的作用效果。
如图2所示，本实施方式的吸气导管11与上述第1实施方式的吸气导管10不同，下端变短，吸气导管11的下端吸气口11a配置为与排气导管9的下端排气口9a具有相同高度。
分隔部件12配置在排气口9a和吸气口11a之间。
分隔部件12的上边与分隔壁5a接合，分隔部件12的两侧边与下室B的内侧壁接合。分隔部件12的下边与下室B的内底面B1分离。
因此，从分隔部件12的排气口9a侧至分隔部件12的吸气口11a侧的通气通过分隔部件12的下边和下室B的内底面B1之间，从排气口9a及吸气口11a的下方进行迂回。
在图2中，排气口9a和吸气口11a配置为相同高度，但也可以配置为不同高度，也可以略去吸气导管10而保留第2通气孔5c，由此，将第2通气孔5c的至下室B的下端开口作为从下室B吸气的吸气口。无论是什么结构，都只要利用分隔部件12，直至排气口9a及吸气口11a更低的位置为止将下室B分隔为排气口9a侧和吸气口11a侧即可。这是由于，这样可以使通气从排气口9a及吸气口11a的下方迂回。
由于只要使通气从排气口9a及吸气口11a的下方迂回即可，所以也可以在将分隔部件的下边安装在下室B的内底面B1的基础上，在分隔部件的低于排气口9a及吸气口11a的部位处设置通气孔。
但是，优选在尽可能低的低位进行迂回。因此，将从排气口9a侧至吸气口11a侧的通气部(在本实施方式中，为分隔部件12的下边和内底面B1之间)配置在下室B内的底部空间处。
对于除了以上说明的结构之外，本发明的海洋风车20具有与上述第1实施方式的海洋风车1相同的结构，相同的结构以相同的标号表示。
根据具有上述结构的本实施方式的海洋风车20，如果使排气风扇8动作，则在电力变换装置7内被加热的空气，由排气导管9引导而向下室B排放。被排放至下室B中的高温空气H一边沿着分隔板12向下方迂回，一边如箭头T所示，向基座5周围的海水散热而进行冷却。利用该散热而低温化的空气，在下室B内至少下降至比存在分隔板12位置更低的位置处。
下降至比分隔板12更低位的空气，借助于来自吸气口11a的吸引力，绕过分隔板12的下部而上升，从吸气口11a进入吸气导管11内，在吸气导管11内上升，在上室A中排放冷气C。
在上室A中排放的冷气C通过排气风扇8的吸引力而进入电力变换装置7内，对电力变换装置7进行冷却。在电力变换装置7内被加热的空气重复以上循环。
根据本实施方式，也可以将从电力变换装置7吸热后的空气向下室B引导，使该空气经由基座5的外壁，与主要为水的下室B外部之间进行热交换，从而散热冷却，并使该被散热冷却后的空气向电力变换装置7循环。由此，可以利用塔架构造体6内的循环空气而以密闭式对电力变换装置7进行水冷。由于是密闭式，所以可以防止盐分、水等侵入该风车20内部。
Claims (4)
1.一种海洋风车，其具有：
塔架构造体，其由塔架及其基座构成；
叶轮，其支撑在上述塔架的顶部；
发电机，其通过上述叶轮的旋转而发电；以及
电力变换装置，其对上述发电机的输出电力进行变换，
其特征在于，
在上述塔架内及上述基座内形成空腔，
由上述塔架内的空腔及上述基座内的空腔构成的上述塔架构造体的内部空间，在上述塔架和上述基座之间的边界、或上述塔架内、或上述基座内由分隔壁划分为上室和下室，
上述电力变换装置设置在上述上室中，
在上述分隔壁上形成第1通气孔和第2通气孔，
具有空气循环通路及送风装置，该空气循环通路及送风装置使空气从上述电力变换装置通过上述第1通气孔至上述下室，然后从上述下室通过上述第2通气孔至上述电力变换装置而进行循环。
2.根据权利要求1所述的海洋风车，其特征在于，
具有吸气导管，该吸气导管从上述下室吸气而向上述第2通气孔导入空气，
上述吸气导管的在上述下室内开口的吸气口，配置在上述空气循环通路中的向上述下室排气的排气口的下方。
3.根据权利要求1所述的海洋风车，其特征在于，
在所述下室中设置分隔部件，该分隔部件将上述空气循环通路中的向上述下室排气的排气口和从上述下室吸气的吸气口之间进行分隔，使得从上述排气口侧向上述吸气口侧的通气从上述排气口及上述吸气口的下方迂回。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的海洋风车，其特征在于，
具有导管，该导管将来自上述电力变换装置的排气通过上述第1通气孔向上述下室引导。
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