CN102753822A - 风力发电装置 - Google Patents

Abstract

提供一种确保塔架强度并确保吸排气用的大的开口面积且具有充分的冷却性能的风力发电装置。一种风力发电装置，由风车翼接受风力进行旋转的旋翼头对设置在机舱的内部的发电机进行驱动而使所述发电机发电，机舱设置在竖立设置于地基上的塔架（2）的上端部，并且从设置在塔架（2）的表面上的塔架开口（20）向塔架内部导入外部气体而对内部空间进行冷却，其中，具有从塔架开口（20）向塔架内侧延伸的凹部的筒形形状部（21），能够经由设置在构成筒形形状部（21）的面的一部分或全部上的压损要素而进行通气，并且设有压损要素的有效开口面积比塔架开口（20）的实际开口面积大。

Description

风力发电装置

技术领域

本发明涉及通过外部气体的导入而对运转时的设备损失引起的发热进行冷却的风力发电装置，尤其是涉及将导入外部气体的开口设置在塔架上的风力发电装置。

背景技术

风力发电装置（以下也称为“风车”）是如下所述的装置：具备风车翼的旋翼头接受风力而旋转，该旋转由增速器进行增速等并通过被驱动的发电机进行发电。

上述的旋翼头设置在风车用塔架（以下，称为“塔架”）上且安装在可偏航回转的机舱的端部，被支承为能够绕着大致水平的横向的旋转轴线旋转。

通常，上述的风车用的塔架多采用使用了圆筒形状的壳体的钢制单极式，成为将在塔架壳体的下端部设置的底座通过地脚螺栓固定在钢筋混凝土的地基上的结构。

由于这种风力发电装置具备转换器等电气设备，因此为了使稳定的运转持续，而需要对作为发热体的电气设备等进行冷却。即，风力发电装置产生与运转相伴的设备损失的发热，因此为了将设备类的温度上升抑制在规定值以内而需要适当的冷却。

图18所示的现有例是从塔架开口部导入外部气体并利用该外部气体对与风力发电装置的设备损失相伴的发热进行冷却的冷却结构的概念图。在图中，标号中，1是风力发电装置，2是塔架，3是机舱，4是旋翼头，10是门用开口部，图中的箭头表示外部气体的流动。

这种情况下，电气设备等的冷却对象是设置在机舱3内的机舱内设备3a，使换气风扇3b运转而从设置在门用开口部10的适当部位上的吸气口（未图示）向塔架2的内部导入外部气体，该外部气体通过机舱3的内部而进行换气及冷却。需要说明的是，将机舱内设备3a冷却后的外部气体由换气风扇3b向大气排出。

另外，作为机舱内设备3a的冷却结构，除了通过在机舱3内循环的外部气体进行直接冷却的结构之外，还有使用在机舱内设备3a及冷却用热交换器中循环的冷却介质（水、油等）并在冷却介质用热交换器中通过由外部气体吸热后的冷却介质来间接地进行冷却的结构、以及并用直接及间接的冷却而进行冷却的结构。

除此之外，在以往的风力发电装置中，由于对电气设备等发热体进行冷却，因此例如作为使冷却介质循环而进行冷却的冷却装置，存在有具备在塔架的外部设置的热交换器的冷却装置。这种情况下，向塔架外部的热交换器导入的冷却介质由于与通过热交换器的外部气体进行热交换而被冷却。（例如，参照专利文献1）

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】美国专利第7168251号说明书

发明内容

然而，在向风力发电装置的塔架内导入外部气体而进行冷却的情况下，为了向塔架内导入外部气体，需要在塔架的表面上设置作为吸排气口的开口部。在这种吸排气口设有百叶窗、过滤器、除盐过滤器等压损要素，以便于处理空气中的液滴、灰尘及盐分等。

因此，当为了确保塔架强度而减小开口时，通过开口时的流速增加，因此压损要素中的压力损失（与流速的平方成比例）增大。因此，在进行自然换气时，难以确保充分的换气风量，结果是具有塔架内部的温度上升这样的问题。

另外，在利用换气风扇进行强制换气时，由于压力损失大而使用的风扇的动力也增大，结果是消耗内部动力，不优选。

而且，相对于塔架的开口面积，冷却及塔架强度成为权衡的关系，但相对于风车输出的增加量而言，塔径的增加量极小。即，伴随着近年来的风车大型化（输出增加），设备损失（发热量）增加而需要的冷却空气流量也增大，因此相对于不希望那样大的增加的塔径而言，难以确保塔架强度，且难以在吸排气口确保大的开口面积。因此，上述的冷却及塔架强度的权衡的关系在风力发电装置越大型化时变得越严峻。

本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种确保塔架强度并确保吸排气用的大的开口面积且具有充分的冷却性能的风力发电装置。

本发明为了解决上述的课题，而采用下述的方法。

本发明的风力发电装置中，由风车翼接受风力进行旋转的旋翼头对设置在机舱的内部的发电机进行驱动而使所述发电机发电，所述机舱设置在竖立设置于地基上的塔架的上端部，并且从在所述塔架的表面设置的塔架开口向塔架内部导入外部气体而对内部空间进行冷却，所述风力发电装置的特征在于，具有从所述塔架开口向塔架内侧延伸的凹部或从所述塔架开口向塔架外侧延伸的凸部，构成为能够经由设置在构成所述凹部或所述凸部的面的一部分或全部上的压损要素而进行通气，并且设置有所述压损要素的有效开口面积比所述塔架开口的实际开口面积大。

这种风力发电装置具有从塔架开口向塔架内侧延伸的凹部或从塔架开口向塔架外侧延伸的凸部，构成为能够经由设置在构成凹部或凸部的面的一部分或全部上的压损要素而进行通气，并且设有压损要素的有效开口面积比塔架开口的实际开口面积大，因此能够将塔架开口抑制成最小限度且确保塔架强度，并减少通过设置在大的有效开口面积的压损要素的外部气体的流速。尤其是从塔架开口向塔架内侧延伸的凹部的设置压损要素的部位位于比塔架外表面更进深的位置，因此粉尘、雨水等异物难以到达压损要素。

需要说明的是，本发明的凹部或凸部包含圆形截面、矩形截面的筒状形、内部为中空的箱形、台阶状箱形等。

在上述的发明中，优选的是，所述塔架开口利用了设置有用于出入塔架内部的门的门用开口部的至少一部分。由此，有效地利用塔架必须需要的门用开口部，能够容易地形成比塔架开口的实际开口面积大的有效开口面积。

在上述的发明中，优选的是，所述凹部或所述凸部在其构成面的任一个位置具备可开闭的出入口。

在上述的发明中，优选的是，所述凹部或所述凸部从所述塔架开口逐渐扩展地形成。由此，大的有效开口面积的确保变得容易。

优选的是，所述凹部从所述塔架开口朝着塔架轴中心方向向上倾斜。由此，异物（粉尘、雨水等）难以到达压损要素。

在上述的发明中，优选的是，所述凹部或所述凸部的截面形状包含直线部。由此，通道等的连接及设置变得容易。这种情况下，作为包含直线部的优选的形状，有正方形、长方形及大致椭圆形等，尤其是若将开口部形成为纵长的形状，则与圆形、正方形的方形形状相比，塔架强度的确保变得容易。

在上述的发明中，优选的是，所述凸部为从所述门用开口部的周围突出的外箱，在该外箱的露出面确保所述有效开口面积。由此，能够容易地确保大的有效开口面积。另外，在外箱中，也可以形成上升到作为塔架入口的门用开口部为止的台阶。

另外，在上述的发明中，也可以是，所述凹部或凸部是从所述门用开口部的下端部侧突出的台阶状外箱，将所述门用开口部的下端部侧设为所述实际开口面积，且在所述台阶状外箱的构成面的全部或一部分确保所述有效开口面积。

在上述的发明中，也可以是，在所述外箱或所述台阶状外箱的底面与地面之间形成有空间，在所述底面确保所述有效开口面积。由此，能够抑制粉尘、雨水等的异物侵入。

在上述的发明中，也可以是，在所述外箱或所述台阶状外箱的内部形成有具备独立的外部气体循环流路的设备设置空间。

在上述的发明中，优选的是，在确保了大面积的所述有效开口面积上安装低压力损失的过滤器。

另外，在上述的发明中，也可以是，在所述有效开口面积下游侧的所述塔架内设置间隔而设置外部气体吸引用的风扇。由此，能够防止风扇出入口的径直连接（short circuit）并取入外部气体。

另外，在上述的发明中，也可以是，在形成所述有效开口面积的面的内侧设置有外部气体吸引用的风扇。由此，能够积极地取入外部气体。

在上述的发明中，也可以是，设置从所述有效开口面积的面分支而与大气连通的外部气体的旁通流路，在该旁通流路内设有通过与外部气体的热交换而对冷却介质进行冷却的热交换器。由此，能够不使热交换器的废热向塔架内径直地导入外部气体。

这种情况下，优选的是，在所述旁通流路内安装有吸声材料。由此，能够减少在热交换器的工作时产生的热交换器风扇的运转噪音。

此外，也可以使所述旁通流路的出口侧延长并朝向地面开口。由此，能够抑制在热交换器的工作时产生的热交换器风扇的运转噪音向周围扩散的情况。

【发明效果】

根据上述的本发明的风力发电装置，能够确保相对于在塔架的表面开口的塔架开口的实际开口面积具有大的面积比的有效开口面积，因此能够确保塔架强度并确保吸排气用的大的开口面积。

附图说明

图1是表示本发明的风力发电装置的第一实施方式的图，（a）是表示设置在塔架表面上的塔架开口的实际开口面积及有效开口面积的立体图，（b）是（a）的A-A剖视图。

图2是表示风力发电装置的概要的侧视图。

图3是表示塔架开口的设置例的图2的B部放大图。

图4是表示图1所示的实际开口面积及有效开口面积的变形例的图，（a）是表示第一变形例的纵向剖视图，（b）是表示第二变形例的水平剖视图。

图5是表示设置在塔架表面上的塔架开口的实际开口面积的形状例的主视图，（a）是正方形，（b）是纵长的长方形，（c）是大致椭圆形状。

图6是表示作为本发明的风力发电装置的第二实施方式，具备换气风扇的实际开口面积及有效开口面积的结构例的纵向剖视图。

图7是表示图6所示的结构例的第一变形例的纵向剖视图。

图8是表示作为本发明的风力发电装置的第三实施方式，具备热交换器的结构例的纵向剖视图。

图9是表示图8所示的结构例的第一变形例的纵向剖视图，（a）是纵向剖视图，（b）是（a）的C-C剖视图。

图10是表示图8所示的结构例的第二变形例的纵向剖视图。

图11是表示本发明的风力发电装置的第四实施方式的图，（a）是表示设置在塔架表面上的塔架开口的实际开口面积及有效开口面积的立体图，（b）是（a）的D-D剖视图。

图12是表示图11所示的第四实施方式的第一变形例的图，（a）是表示实际开口面积及有效开口面积的立体图，（b）是（a）的E-E剖视图。

图13是表示图11所示的第四实施方式的第二变形例的图，（a）是表示实际开口面积及有效开口面积的立体图，（b）是（a）的F-F剖视图。

图14是表示图11所示的第四实施方式的第三变形例的图，（a）是表示实际开口面积及有效开口面积的侧视图，（b）是（a）的立体图。

图15是表示图11所示的第四实施方式的第四变形例的图，（a）是表示实际开口面积及有效开口面积的立体图，（b）是（a）的侧视图。

图16是表示图11所示的第四实施方式的第五变形例的侧视图。

图17是表示图11所示的第四实施方式的第六变形例的侧视图。

图18是在以往的风力发电装置中，利用从塔架开口部导入的外部气体的循环对设备损失进行冷却的概念图。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的风力发电装置的一实施方式。

图2所示的风力发电装置1具有：竖立设置在地基B上的风车用塔架（以下称为“塔架”）2；在塔架2的上端设置的机舱3；及被支承为能够绕着大致水平的横向的旋转轴线旋转且设置在机舱3的前端部侧的旋翼头4。

在旋翼头4绕其旋转轴线呈放射状地安装有多片（例如3片）风车翼5。由此，将从旋翼头4的旋转轴线方向吹到风车翼5上的风力转换成使旋翼头4绕着旋转轴线旋转的动力。

在塔架2的下端部附近设有用于出入塔架内的门6。

在机舱3的外周面适当部位（例如上部等）设置有测定周边的风速值的风速计7、测定风向的风向计8等。

即，风力发电装置1中，由风车翼5接受风力而绕着大致水平的旋转轴线旋转的旋翼头4对设置在机舱3的内部的发电机（未图示）进行驱动而使其发电，并且机舱3设置在塔架2的上端部且能够偏航回转，所述塔架2竖立设置在钢筋混凝土制的地基B上。

需要说明的是，图示的塔架2为钢制的单极式，通过将分割成多个的塔架部分的凸缘（未图示）连接，而成为确保了必要的长度（高度）的圆筒塔架。

<第一实施方式>

上述的风力发电装置1中，例如图1所示，从设置在塔架2的表面上的塔架开口20将外部气体导入到塔架内部，对因伴随着设备损失的发热而温度上升了的内部空气进行冷却。作为这种情况下的伴随着设备损失的发热，例如具有转换器等电气设备类、增速器等旋转设备类引起的运转时的发热，这些发热设备类通常设置在塔架2、机舱3的内部。

在本实施方式中，为了进行上述的设备损失的冷却，而形成作为从塔架开口20向塔架内侧延伸的凹部的筒形形状部21，并确保构成筒形形状部21的面的一部分或全部作为压损要素设置用的有效开口面积Se。该有效开口面积Se构成为能够经由所设置的压损要素进行通气，设有压损要素的有效开口面积Se比塔架开口20的实际开口面积S大（Se>S）。即，在本实施方式中，以成为有效开口面积Se的周面积比实际开口面积S大（Se>S）的方式，形成从塔架开口20向塔架内部引入而进入（凹陷）的筒形形状部21。构成该筒形形状部21的周面21a及塔架内端面21b的全部或一部分被作为有效开口面积Se使用。需要说明的是，图中的筒形形状部21中的虚线表示的部分是通过压损要素的设置而能够进行外部气体的流通的区域。

具体说明的话，图1所示的筒形形状部21形成为从在塔架2的塔架外表面开口的塔架开口20朝向塔架内部延伸的圆筒形状。在图示的结构例中，将筒形形状部21形成为朝向塔架2的轴中心方向的圆筒形状，但筒截面形状、延伸方向并未限定于此。

另外，上述的筒形形状部21是将例如骨架构件（未图示）组合成格子状而形成筒形形状，使所述筒形形状部21的周面及两端面开口。如此形成的筒形形状部21的开口可以除去作为塔架开口20的塔架外的圆筒端面（塔架外端面）而使用周面21a及塔架内端面21b的全部或一部分作为实际开口面积Se，被利用在作为压损要素的百叶窗、过滤器及除盐过滤器等的设置中。需要说明的是，压损要素的固定支承例如使用上述的骨架构件而能够容易地实施。

其结果是，与塔架开口20的开口面积大体一致的筒形形状部21的塔架外端面的面积成为实际开口面积S，因此，这种情况下的有效开口面积Se大致比实际开口面积S大出周面21a的面积量。在图示的结构例中，塔架内端面21b的面积也成为实际开口面积Se，但在不能使用塔架内端面21b的面积作为实际开口面积Se时，从周面21a的面积减去实际开口面积S而得到的面积成为有效开口面积Se。这种筒形形状部21的周面21a能够变更轴向长度、直径而适当调整面积。

需要说明的是，筒形形状部21的有效开口面积Se严格来说减少骨架构件的量，但由骨架构件闭塞的面积通常比周面21a的面积充分小。

这种塔架开口20及筒形形状部21只要设置在塔架2的适当部位即可，但例如图3所示，也可以利用用于设置门6的门用开口部10进行设置。由于在维护作业等的目的下需要出入塔架2的内部的门6，因此该门用开口部10通常是必须设置于塔架2的开口部。因此，能够有效地利用门用开口部10的至少一部分，从而能够容易地形成比塔架开口20的实际开口面积S大的有效开口面积Se。在图示的结构例中，门用开口部10为纵长的大致椭圆形状，利用残留在门6的上部的大致半椭圆形状的空间来配置塔架开口20。

另外，关于作为出入塔架2内的出入口的门6，可以利用作为从塔架开口20向塔架内侧延伸的凹部的筒形形状部21的构成面进行设置，只要在构成面的任一个上安装可开闭的门6即可。

如上所述，本实施方式的风力发电装置1形成作为从塔架开口20向塔架内侧延伸的凹部的筒形形状部21，并使用筒形形状部21的构成面来确保比塔架开口20的实际开口面积S大的压损要素设置用的有效开口面积Se，因此能够将塔架开口20的面积抑制成最小限度而确保塔架强度，并减少通过设置于大的有效开口面积Se的压损要素而流动的外部气体的流速。如此，从塔架开口20成为凹陷的筒形形状部21中，设置压损要素的部位位于比塔架2的外表面向内侧进深的位置，因此成为粉尘、雨水等异物难以到达压损要素的构造。

然而，上述的实施方式的实际开口面积S及有效开口面积Se也可以为图4（a）所示的第一变形例及图4（b）所示的第二变形例那样的筒形形状部21A、21B。

图4（a）所示的第一变形例的筒形形状部21A以成为从塔架2的开口向塔架轴中心方向向上倾斜的凹部的方式形成。即，第一变形例的筒形形状部21A成为圆筒形状，该圆筒形状以从在塔架2的外表面开口的塔架开口20朝向塔架2的内部向斜上方倾斜并引入（凹陷）的方式形成。

这种筒型形状部21A除了设置压损要素的部位位于比塔架2的外表面向内侧的进深位置之外，还由于形成从塔架开口20向上的倾斜面，因此成为异物难以到达压损要素的构造。

另外，图4（b）所示的第二变形例的筒形形状部21B以成为从塔架2的塔架开口20向塔架轴中心方向逐渐扩展的凹部的方式形成。如此，与圆筒形状相比，能够在塔架2的内部确保大的周面积，因此大的有效开口面积Se的确保变得容易。

需要说明的是，这种情况下的逐渐扩展优选成为向塔架内侧扩径的圆锥台形状，但也可以仅向水平方向或铅垂方向中的任一方逐渐扩展。

另外，上述的筒形形状部21优选在截面形状中含有直线部。即，塔架开口20也可以形成为与圆筒形状的筒形形状部21对应的圆形，但优选形成为含有直线部的形状。成为实际开口面积的塔架开口20的具体的形状例例如图5（a）~（c）所示具有正方形20A、长方形20B及大致椭圆形状20C等。具备这些塔架开口的筒形形状部以与各塔架开口相同的截面形状形成凹部即可。

另外，在作为实际开口面积的塔架开***有直线部时，形成筒形形状部的一般的通道等的设置变得容易。尤其是若如长方形20B、大致椭圆形状20C等那样，在塔架开口20采用纵长的形状，则与同面积的圆形、正方形的方形形状开口的情况相比，通过纵长比的调整，与塔径相对的开口径的比例减小，因此使塔架强度下降的要因减小，因此在塔架强度的确保方面有效。

<第二实施方式>

以下，关于本发明的风力发电装置1，如图6所示说明第二实施方式。需要说明的是，对与上述的实施方式同样的部分标注相同标号，省略其详细的说明。

在本实施方式中，在比有效开口面积Se靠下游侧的塔架2的内部设置分隔构件2a而进行上下分隔，在分隔构件2a上设置外部气体吸引用的风扇30。当该风扇30运转时，外部气体被从塔架开口20吸引而通过筒形形状部21的压损构件。该外部气体进而通过风扇30及塔架2的内部而向机舱3的内部供给。

若如此构成，则由于分隔构件2a，通过塔架2内而到达机舱3的外部气体流路被风扇30限定，因此在风扇30的出入口，能够防止外部气体的流动径直流入的情况。因此，从塔架开口20能够有效地取入外部气体，从而能够可靠地进行基于外部气体的冷却及换气。

另外，例如图7所示的第一变形例那样，也可以在形成有效开口面积Se的面的内侧（塔架2的空间侧）设置外部气体吸引用的风扇30，而积极地取入外部气体。即，相对于筒形形状部21的周面21a，在成为塔架2的内侧（机舱3侧）的位置上直接设置风扇30，因此无需新设置分隔构件2a。

<第三实施方式>

以下，关于本发明的风力发电装置1，如图8所示说明第三实施方式。需要说明的是，对于与上述的实施方式同样的部分标注相同标号，省略其详细的说明。

在本实施方式中，设置从有效开口面积Se的面分支而与大气连通的外部气体的旁通流路40，在该旁通流路40内设置热交换器50，该热交换器50通过与外部气体的热交换来对冷却介质进行冷却。即，形成从筒形形状部21的周面21a分支而与外部气体连通的旁通流路40，在该旁通流路40内设置从冷却介质吸热而进行冷却的热交换器50。需要说明的是，从筒形形状部21的周面21a分支而与外部气体连通的旁通流路40的入口也可以没有压损要素。

上述的热交换器50利用外部气体对在冷却对象设备中循环的油、水等冷却介质进行冷却。即，从塔架开口20导入到筒形形状部21内的低温的外部气体的一部分向旁通流路40分支流动，在通过热交换器50时从冷却介质吸热。其结果是，将冷却对象设备冷却而温度上升了的冷却介质向外部气体散热而温度下降，因此对于冷却对象设备始终供给低温的冷却介质的冷却成为可能。

另外，由于将该热交换器50设置于旁通流路40，因此在热交换器50中吸热后的高温的外部气体从旁通出口41向大气流出。因此，热交换器50的排热不会向塔架2的内部径直流入，所以从塔架开口20导入到筒形形状部21内的低温的外部气体除了向旁通流路40流出的一部分之外，还通过压损要素而被导入到机舱3。

如此，由于不需要防止灰尘、雨水等的异物侵入，因此关于无需通过压损要素的外部气体，设置从朝向机舱3的外部气体的流动分支的其他***的旁通流路40而向热交换器50引导，因此能够减少作为冷却用而导入的外部气体整体的压力损失。

这种情况下，例如图9所示的第一变形例那样，优选在旁通流路40的内部安装吸声材料42。这种吸声材料42在减少热交换器50的工作时产生的热交换器风扇51的运转噪音方面有效。需要说明的是，热交换器风扇51a是用于从筒形形状部21向旁通流路40内导入外部气体的一部分并使所述气体通过热交换器51的风扇，与热交换器51的上游侧或下游侧相邻设置。

另外，如图10所示的第二变形例那样，若使旁通流路40的出口侧向下延长并使旁通出口41朝向地面开口，则能够抑制热交换器50工作时产生的热交换器风扇51的运转噪音向周围扩散的情况。

<第四实施方式>

以下，关于本发明的风力发电装置1，如图11所示说明第四实施方式。需要说明的是，对与上述的实施方式同样的部分标注相同标号，省略其详细的说明。

在本实施方式中，形成从塔架开口20向塔架外侧延伸的凸部的筒形形状部21A，使用构成筒形形状部21A的周面21a及塔架外端面21c的一部分或全部，而确保作为比塔架开口20的实际开口面积S大的压损要素设置用的有效开口面积Se。即，在本实施方式中，以作为有效开口面积Se的凸部构成面比实际开口面积S大（Se>S）的方式形成突出的凸状的筒形形状部21A，该突出的凸状的筒形形状部21A从塔架开口20向塔架外部突出。

具体说明的话，图11所示的筒形形状部21A是从在塔架2的塔架外表面开口的塔架开口20朝向塔架外部突出的圆筒形状。需要说明的是，关于筒形形状部21A的筒截面形状、突出方向，并未特别限定。

另外，上述的筒形形状部21A例如将骨架构件（未图示）组合成格子状而形成筒形形状，并使所述筒形形状部的周面及两端面开口。如此形成的筒形形状部21A的开口中除去作为塔架开口20的塔架侧的圆筒端面（塔架侧端面），而周面21a及塔架外端面21c能够作为实际开口面积Se使用，被利用在压损要素的设置中。

其结果是，与塔架开口20的开口面积大体一致的筒形形状部21A的塔架侧端面的面积成为实际开口面积S，因此，这种情况下的有效开口面积Se大致比实际开口面积S大出周面21a的面积量。在图示的结构例中，将塔架外端面21c的面积从实际开口面积Se排除，但在能够使用塔架外端面21c的面积作为实际开口面积Se时，与上述的实施方式同样地，周面21a的面积成为有效开口面积Se。这种筒形形状部21A的周面21a能够变更轴向长度、直径而适当调整面积。

这种塔架开口20及筒形形状部21A只要设置在塔架2的适当部位即可，例如图3所示，也可以利用用于设置门6的门用开口部10而进行设置。

如上所述，本实施方式的风力发电装置1形成作为从塔架开口20向塔架外侧延伸的凸部的筒形形状部21A，并确保构成筒形形状部21A的面的一部分或全部作为比塔架开口20的实际开口面积S大的压损要素设置用的有效开口面积Se，因此能够将塔架开口20抑制成最小限度而确保塔架强度，并减小通过设置在大的有效开口面积Se的压损要素而流动的外部气体的流速。

另外，在图12所示的本实施方式的第一变形例中，上述的筒形形状部21A作为从门用开口部10的周围向外突出的外箱22，在外箱22的露出面确保有效开口面积Se。即，外箱22包围门用开口部10而向塔架外侧延伸。对于这种情况下的露出面，由于将外箱22形成为大致棱柱形状，形成为从地面朝向门用开口部10呈直线性地倾斜的配置，因此能够利用包含底面的周围的4面作为有效开口面积Se。因此，门用开口部10与规定的实际开口面积S相比，能够容易确保更大的有效开口面积Se。

需要说明的是，外箱22的倾斜配置并未限定为图示的直线性的倾斜，例如也可以形成为在中途具有水平部的多阶段的倾斜。

这种情况下，在外箱22的作为地面设置侧的端面22a上安装门（未图示），门用开口部10作为外部气体通路而始终敞开。并且，在外箱22中，即在外箱22的空间内，也可以形成上升至作为塔架入口的门用开口部10为止的台阶。

需要说明的是，外箱22的形状并未限定为大致棱柱形状，也可以是例如具有与门用开口部10相同的截面形状的筒形形状。

另外，在图13所示的本实施方式的第二变形例中，上述的筒形形状部21A成为从门用开口部10的下端部侧突出的台阶状外箱23，将门用开口部10的下端部侧作为实际开口面积S，并在台阶状外箱23的两侧面确保有效开口面积Se。即，台阶状外箱23是在上表面形成有台阶（舷梯）23a的中空的箱状构件，两侧面23b成为压损要素的设置面。

这种情况下，将门用开口部10的上部区域10a作为门设置面而关闭，比台阶23a靠下方的下部区域10b作为供外部气体通过的流路而始终开口。

另外，在图14所示的本实施方式的第三变形例中，也可以在外箱22A的底面22b与地面之间形成可供外部气体流通的空间，并在底面22b确保有效开口面积Se而设置压损要素24。

同样地，在图15所示的本实施方式的第四变形例中，也可以在台阶状外箱23A的底面23c与地面之间形成可供外部气体流通的空间，并在底面23c确保有效开口面积Se而设置压损要素24。

如此，若在外箱22A的底面22b、台阶状外箱23A的底面23c确保有效开口面积Se而设置压损要素24，则成为粉尘、雨水等异物难以到达压损要素24的构造。

另外，也可以如图16所示的第五变形例及图17所示的第六变形例那样，成为如下构造，即在外箱22B或台阶状外箱23B的内部具备形成图中箭头所示的独立的外部气体循环流路25的设备设置空间26，例如在设备设置空间26内设置热交换器50。这种情况下，设备设置空间26通过分隔构件27从向塔架2的门用开口部10引导外部气体的空间分离，在地面设置侧端面的适当部位、台阶23a的适当部位等上设置通过与热交换器50的热交换而温度上升了的外部气体的出口。

若形成为这种结构，能够防止热交换器50的废热向塔架2内径直地流入的情况。

另外，在上述的各实施方式及其变形例中，能够确保大的有效开口面积Se，因此即使安装低压力损失的过滤器作为压损要素也能够得到充分的过滤能力。

如此，根据上述的各实施方式及其变形例，相对于在塔架2的表面上开设的塔架开口20的实际开口面积S而能够确保具有大的面积比的有效开口面积Se，能够确保塔架强度并确保吸排气用的大的开口面积。

需要说明的是，本发明并未限定为上述的实施方式，而可以将例如在凹的筒形形状中说明的实施方式或变形例适用于凸的筒形形状等，在不脱离其宗旨的范围内能够适当进行变更。

【标号说明】

1  风力发电装置

2  风车用塔架

2a 分隔构件

3  机舱

4  旋翼头

5  风车翼

6  门

10  门用开口部

20、20A~20C  塔架开口

21、21′、21A、21B  筒形形状部

22、22A、22B  外箱

23、23A、23B  台阶状外箱

30  风扇

40  旁通流路

41  旁通出口

42  吸声材料

50  热交换器

Claims (16)

1.一种风力发电装置，由风车翼接受风力进行旋转的旋翼头对设置在机舱的内部的发电机进行驱动而使所述发电机发电，所述机舱设置在竖立设置于地基上的塔架的上端部，并且从在所述塔架的表面设置的塔架开口向塔架内部导入外部气体而对内部空间进行冷却，其中，

具有从所述塔架开口向塔架内侧延伸的凹部或从所述塔架开口向塔架外侧延伸的凸部，

构成为能够经由设置在构成所述凹部或所述凸部的面的一部分或全部上的压损要素而进行通气，并且设置有所述压损要素的有效开口面积比所述塔架开口的实际开口面积大。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其中，

所述塔架开口利用了设置有用于出入塔架内部的门的门用开口部的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电装置，其中，

所述凹部或所述凸部在其构成面的任一个位置具备可开闭的出入口。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的风力发电装置，其中，

所述凹部或所述凸部从所述塔架开口逐渐扩展地形成。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的风力发电装置，其中，

所述凹部从所述塔架开口朝着塔架轴中心方向向上倾斜。

6.根据权利要求1所述的风力发电装置，其中，

所述凹部或所述凸部的截面形状包含直线部。

7.根据权利要求2所述的风力发电装置，其中，

所述凸部为从所述门用开口部的周围突出的外箱，在该外箱的露出面确保所述有效开口面积。

8.根据权利要求2所述的风力发电装置，其中，

所述凹部或凸部是从所述门用开口部的下端部侧突出的台阶状外箱，将所述门用开口部的下端部侧设为所述实际开口面积，且在所述台阶状外箱的构成面的全部或一部分确保所述有效开口面积。

9.根据权利要求7或8所述的风力发电装置，其中，

在所述外箱或所述台阶状外箱的底面与地面之间形成有空间，在所述底面确保所述有效开口面积。

10.根据权利要求7~9中任一项所述的风力发电装置，其中，

在所述外箱或所述台阶状外箱的内部形成有具备独立的外部气体循环流路的设备设置空间。

11.根据权利要求1~10中任一项所述的风力发电装置，其中，

在所述有效开口面积上安装低压力损失的过滤器。

12.根据权利要求1~11中任一项所述的风力发电装置，其中，

在所述有效开口面积下游侧的所述塔架内设置间隔而设置外部气体吸引用的风扇。

13.根据权利要求1~11中任一项所述的风力发电装置，其中，

在形成所述有效开口面积的面的内侧设置有外部气体吸引用的风扇。

14.根据权利要求1~12中任一项所述的风力发电装置，其中，

设置从所述有效开口面积的面分支而与大气连通的外部气体的旁通流路，在该旁通流路内设有通过与外部气体的热交换而对冷却介质进行冷却的热交换器。

15.根据权利要求14所述的风力发电装置，其中，

在所述旁通流路内安装有吸声材料。

16.根据权利要求14或15所述的风力发电装置，其中，

使所述旁通流路的出口侧延长并朝向地面开口。

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