JP2003343417A - 風 車 - Google Patents
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- JP2003343417A JP2003343417A JP2002152411A JP2002152411A JP2003343417A JP 2003343417 A JP2003343417 A JP 2003343417A JP 2002152411 A JP2002152411 A JP 2002152411A JP 2002152411 A JP2002152411 A JP 2002152411A JP 2003343417 A JP2003343417 A JP 2003343417A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電機の冷却およびブレードの加温の双方を
きわめて簡単な構成で実現することができるとともに、
故障の蓋然性が少なくきわめて信頼性に優れる風車を提
供する。 【解決手段】 発電機５０と、中空部を有する主軸３０
と、主軸３０に取り付けられたブレード４２と、を備え
る風車１において、発電機５０は、外部の空気を流入さ
せる吸気口を備え、主軸３０は、発電機５０の内部の空
気を中空部へ流入させる通気口を備え、ブレード４２
は、主軸３０の中空部から流入する空気を翼端側へ通す
通路と、翼端に設けられ通路に連通する排気口と、を備
える。
きわめて簡単な構成で実現することができるとともに、
故障の蓋然性が少なくきわめて信頼性に優れる風車を提
供する。 【解決手段】 発電機５０と、中空部を有する主軸３０
と、主軸３０に取り付けられたブレード４２と、を備え
る風車１において、発電機５０は、外部の空気を流入さ
せる吸気口を備え、主軸３０は、発電機５０の内部の空
気を中空部へ流入させる通気口を備え、ブレード４２
は、主軸３０の中空部から流入する空気を翼端側へ通す
通路と、翼端に設けられ通路に連通する排気口と、を備
える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自然風から安定した電力を得る目
的で、風車が提案され、実用化されている。この風車
は、風のエネルギを回転運動に変換するブレードを有す
るロータと、このロータの回転運動のエネルギを電力に
変換する発電機と、を備えている。ロータを回転させて
発電機を高出力で連続運転させると、発電機の温度が上
昇して破損にいたる場合がある。このような発電機の温
度上昇を防止する目的で、発電機を冷却する方法が提案
され、実用化されている。 【０００３】発電機の冷却方法としては、水冷や空冷が
採用されている。水冷は、近年の風車の大型化、オフシ
ョア（洋上設置）化に伴って増加する傾向にあるが、現
段階では空冷が一般的である。空冷によって充分な冷却
効果を得るためには、ナセルに収納された発電機の近傍
にブロワを設けたり、ナセルに排出用ダクトを設けたり
する等、所定の冷却装置を装備する必要がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来は、発電機の冷却
のためにこのような冷却装置を要していたので、冷却装
置を駆動するための電力や制御装置が必要であり、風車
本体のコストの増加をもたらすことに加え、冷却装置の
点検や整備のための手間やコストがかかっていた。ま
た、冷却装置が故障した場合には風車の運転を停止させ
なければならず、信頼性の観点からも問題があった。 【０００５】一方、風車を寒冷地で使用する場合には、
ブレードに着氷や着雪が生じ、ブレード間の重量や空力
特性に不均衡が生じることがある。そして、かかる不均
衡に起因して風車全体に振動が発生することがあり、過
振動状態に達した場合には運転を停止させる必要があ
る。また、風車のブレードは複合材で製作されるため、
風車を極寒条件下で使用するとこのブレードが脆くなっ
て破損し易くなる。 【０００６】このようなブレードに生じる着氷や着雪を
防止するとともに、極寒条件下での使用によるブレード
の破損を防止する目的で、従来は、ブレードにヒータを
内蔵させることがあった。しかし、ブレード内のヒータ
を駆動させるための電力や制御装置のほか、スリップリ
ング等の部品が必要となるため、コストが増加する上
に、信頼性・耐久性に問題があった。また、ブレード内
のヒータは修理が困難であるため、故障が発生した場合
には長期にわたって風車の運転を停止させることとなっ
ていた。 【０００７】発電機の冷却装置やブレードのヒータが故
障した場合には、風車の運転を停止させる必要があるこ
とは前記したとおりであるが、特に風車を寒冷地で冬季
に使用する場合には、積雪でアクセスが困難となるなど
メンテナンスがきわめて困難であるため、これら冷却装
置やヒータが故障すると長期にわたって風車の運転が停
止してしまうこととなる。一般に、冬季の風力エネルギ
はきわめて大きいため、これら冷却装置やヒータの故障
により風車が長期にわたって運転を停止すると、この大
きい風力エネルギを得ることができず、損失は大きかっ
た。 【０００８】本発明の課題は、発電機の冷却およびブレ
ードの加温の双方をきわめて簡単な構成で実現すること
ができるとともに、故障の蓋然性が少なくきわめて信頼
性に優れる風車を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、発電機と、中空部を有す
る主軸と、前記主軸に取り付けられたブレードと、を備
える風車において、前記発電機は、外部の空気を流入さ
せる吸気口を備え、前記主軸は、前記発電機の内部の空
気を前記中空部へ流入させる通気口を備え、前記ブレー
ドは、前記主軸の前記中空部から流入する空気を翼端側
へ通す通路と、前記翼端に設けられ前記通路に連通する
排気口と、を備えることを特徴とする。 【００１０】請求項１記載の発明によれば、発電機の吸
気口と、主軸の通気口および中空部と、ブレード内の通
路および排気口と、から構成される外部空気の流入・流
出経路を備えるため、吸気口から発電機内部に空気を流
入させ、この空気に発電機の排熱を吸収させて発電機を
冷却することができる。また、発電機の排熱を吸収して
加温された空気を、主軸の中空部を介してブレード内部
に設けられた通路へと導いて、ブレードを加温すること
ができる。 【００１１】従って、発電機の冷却に従来要していた冷
却装置を設ける必要がなく、かつ、ブレード内部にヒー
タを設ける必要もない。このため、かかる冷却装置やヒ
ータを駆動するための電力や制御装置等が不要となる。
この結果、風車本体のコストを格段に低減させることが
できる。また、冷却装置やヒータの点検や整備に要する
手間やコストも不要となる。 【００１２】また、冷却装置やヒータの故障を憂慮する
必要がないので、きわめて信頼性に優れる。従って、風
車を寒冷地において冬季に連続的に運転させた場合で
も、故障によって運転を長期的に停止させることが少な
くなる。この結果、冬季の大きい風力エネルギを効率よ
く取得することが可能となる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。 【００１４】[第１の実施の形態]本実施の形態において
は、定格出力が１００ｋＷの水平軸型風車を例に挙げて
説明する。図１は、本実施の形態に係る水平軸型風車１
の発電機からブレードにいたる構成を説明するための説
明図である。水平軸型風車１は、タワー１０と、このタ
ワー１０の頂部に取り付けられたナセル２０と、このナ
セル２０に略水平方向に延在して軸支された主軸３０
と、この主軸３０に取り付けられたロータ４０と、を備
えている。 【００１５】ナセル２０は、タワー１０の頂部に回動自
在に取り付けられており、その内部には、発電機５０や
（図示されていない）ギアボックス、コントローラ等の
各種機器が搭載される。なお、図１には、ナセル２０を
構成する下部カバーの一部分のみを示しており、図示さ
れていないナセル２０の上部カバーには、外部の空気を
流入させる通気口が設けられている。 【００１６】図２は、ナセル２０に内蔵された発電機５
０の構成を説明するためのものであり、図１のII部分の
拡大図である。図２に示されるように、発電機５０は、
ケーシング５１と、ケーシング５１の内部に固定された
発電用固定子である巻線５２と、主軸３０の周面に固定
された発電用回転子である永久磁石５３と、を備えた巻
線型誘導発電機である。 【００１７】風力によってロータ４０が回転すると、こ
のロータ４０に取り付けられた主軸３０とともに永久磁
石５３が回転して巻線５２に誘導起電力を発生させるこ
とができる。なお、本実施の形態における発電機５０の
効率は９０％とされている。 【００１８】発電機５０のケーシング５１には、外部の
空気をケーシング５１内に流入させるための吸気口５１
ａが設けられている（図２参照）。ナセル２０の内部に
流入した外部の空気を、この吸気口５１ａから発電機５
０のケーシング５１内に流入させることができる。 【００１９】主軸３０は、空気を流通させることができ
る中空部３１を有するとともに、発電機５０のケーシン
グ５１内に収納された周面に、ケーシング５１内の空気
を中空部３１内へ流入させるための通気口３２を複数設
けている（図２参照）。ナセル２０の内部に流入した外
部の空気を、発電機５０のケーシング５１の吸気口５１
ａおよび主軸３０の通気口３２を介して、主軸３０の中
空部３１内に流入させることができる。 【００２０】なお、発電機５０のケーシング５１内の空
気を、主軸３０の通気口３２を介して中空部３１内に効
率よく流入させるために、ケーシング５１の吸気口５１
ａ以外の部分における気密性を確保するようにする。 【００２１】図３は、ロータ４０の構成を説明するため
のものであり、図１のIII部分の拡大図である。図３に
示されるように、ロータ４０は、ハブ４１および２枚の
ブレード４２を備えている。ハブ４１は、主軸３０の端
部に固定されるとともに、主軸３０の中空部３１に連通
するハブ内通路４１ａを有している。 【００２２】また、ブレード４２は、ハブ４１に取り付
けられるとともに、ハブ４１のハブ内通路４１ａに連通
するブレード内通路４２ａと、翼端に設けられた排気口
４２ｂと、を有している。なお、本実施の形態における
ブレード４２の重量は２枚合わせて約５００ｋｇとされ
ている。 【００２３】ロータ４０が回転すると、ブレード４２の
翼端に渦が発生し、翼端に設けられた排気口４２ｂ近傍
の圧力が低下する。このため、ブレード内通路４２ａに
存在するほぼ常圧の空気は翼端側へと流れ、排気口４２
ｂから外部へと排出される。そして、ハブ内通路４１
ａ、主軸３０の中空部３１および発電機５０のケーシン
グ５１の内部に存在する常圧の空気も、順次ブレード内
通路４２ａ側へと流れ、排気口４２ｂから外部へと排出
される。 【００２４】従って、ナセル２０の内部に流入した外部
の空気は、発電機５０のケーシング５１の吸気口５１
ａ、主軸３０の通気口３２、主軸３０の中空部３１、ハ
ブ内通路４１ａおよびブレード内通路４２ａを経由し
て、ブレード４２の翼端に設けられた排気口４２ｂから
外部へと流出することとなる。 【００２５】なお、主軸３０の中空部３１内の空気を、
ハブ内通路４１ａおよびブレード内通路４２ａを経由し
て、ブレード４２の翼端に設けられた排気口４２ｂから
効率よく排出させるために、ハブ４１の気密性と、ブレ
ード４２の排気口４２ｂを除く部分における気密性と、
を確保するようにする。 【００２６】次いで、本実施の形態に係る水平軸型風車
１の定格運転時における発電機５０の冷却作用およびブ
レード４２の加温作用について説明する。 【００２７】水平軸型風車１は、定格風速に達した風を
受けて定格運転を行う。この定格運転時において、ナセ
ル２０内に外部の空気を流入させ、この空気を、吸気口
５１ａを介して発電機５０のケーシング５１内に流入さ
せる。ここで、水平軸型風車１の定格運転時においては
１００ｋＷの出力が可能であるが、発電機５０の効率を
９０％と想定すると、発電機５０は１０ｋＷ分の排熱を
放出する。この排熱は、発電機５０のケーシング５１内
に流入した空気によって吸収されるため、発電機５０が
冷却される（発電機５０の冷却作用）。 【００２８】一方、発電機５０のケーシング５１内に流
入した空気は、発電機５０から放出された排熱によって
加温される。この加温された空気は、主軸３０の通気口
３２、主軸３０の中空部３１、ハブ内通路４１ａおよび
ブレード内通路４２ａを経由して、ブレード４２の翼端
に設けられた排気口４２ｂから外部へと流出する。この
際、加温された空気によってブレード４２が加温される
（ブレード４２の加温作用）。 【００２９】本実施の形態に係る水平軸型風車１は、発
電機５０のケーシング５１に設けた吸気口５１ａと、主
軸３０の通気口３２および中空部３１と、ハブ内通路４
１ａと、ブレード内通路４２ａおよび排気口４２ｂと、
から構成される外部空気の流入・流出経路を備える。こ
のため、吸気口５１ａから発電機５０のケーシング５１
内部に空気を流入させ、この空気に発電機５０の排熱を
吸収させて発電機５０を冷却することができる。また、
発電機５０の排熱を吸収して加温された空気を、主軸３
０の通気口３２および中空部３２を介してブレード内通
路４２ａへと導き、ブレード４２の翼端に設けられた排
気口４２ｂから排出することができる。発電機５０の排
熱を吸収して加温された空気は、ブレード内通路４２ａ
を通過する際に、ブレード４２を加温することができ
る。 【００３０】従って、発電機５０の冷却に従来要してい
た冷却装置を設ける必要がなく、かつ、ブレード４２内
部にヒータを設ける必要もない。このため、かかる冷却
装置やヒータを駆動するための電力や制御装置が不要と
なる。この結果、水平軸型風車１本体体のコストを格段
に低減させることができる。また、冷却装置やヒータの
点検や整備に要する手間やコストも不要となる。 【００３１】なお、本実施の形態においては、１０ｋＷ
分の排熱の（発電機５０より放出されてから空気を介し
てブレード内通路４２ａにいたるまでの）熱伝達効率を
１０％と想定すると、かかる熱伝達効率で伝達された熱
量は、ブレード４２の前縁部分（全重量の１０％に相当
する部分）を、１分間で１℃上昇させる程度の熱量に相
当する。従って、ブレード５２への着氷や着雪を効果的
に防止することができる。 【００３２】また、本実施の形態に係る水平軸型風車１
においては、冷却装置やヒータの故障を憂慮する必要が
ないので、きわめて信頼性に優れる。従って、水平軸型
風車１を寒冷地において冬季に連続的に運転させた場合
でも、故障によって運転を長期的に停止させることが少
なくなる。この結果、冬季の大きい風力エネルギを効率
よく取得することが可能となる。 【００３３】 【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発電機の
吸気口と、主軸の通気口および中空部と、ブレード内の
通路および排気口と、から構成される外部空気の流入・
流出経路を備えるため、発電機の吸気口から流入させた
空気によって発電機を冷却することができるとともに、
発電機の排熱を吸収して加温された空気をブレード内部
に設けられた通路へと導いてブレードを加温することが
できる。 【００３４】従って、発電機の冷却に従来要していた冷
却装置や、ブレードの加温に従来要していたヒータを設
ける必要がないので、これら冷却装置やヒータを駆動す
るための電力や制御装置等が不要となり、風車本体のコ
ストを格段に低減させることができる。また、冷却装置
やヒータの点検や整備に要する手間やコストも不要とな
る。さらに、冷却装置やヒータの故障を憂慮する必要が
ないため、きわめて信頼性に優れるので、寒冷地におけ
る冬季の連続的な運転に好適である。
的で、風車が提案され、実用化されている。この風車
は、風のエネルギを回転運動に変換するブレードを有す
るロータと、このロータの回転運動のエネルギを電力に
変換する発電機と、を備えている。ロータを回転させて
発電機を高出力で連続運転させると、発電機の温度が上
昇して破損にいたる場合がある。このような発電機の温
度上昇を防止する目的で、発電機を冷却する方法が提案
され、実用化されている。 【０００３】発電機の冷却方法としては、水冷や空冷が
採用されている。水冷は、近年の風車の大型化、オフシ
ョア（洋上設置）化に伴って増加する傾向にあるが、現
段階では空冷が一般的である。空冷によって充分な冷却
効果を得るためには、ナセルに収納された発電機の近傍
にブロワを設けたり、ナセルに排出用ダクトを設けたり
する等、所定の冷却装置を装備する必要がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来は、発電機の冷却
のためにこのような冷却装置を要していたので、冷却装
置を駆動するための電力や制御装置が必要であり、風車
本体のコストの増加をもたらすことに加え、冷却装置の
点検や整備のための手間やコストがかかっていた。ま
た、冷却装置が故障した場合には風車の運転を停止させ
なければならず、信頼性の観点からも問題があった。 【０００５】一方、風車を寒冷地で使用する場合には、
ブレードに着氷や着雪が生じ、ブレード間の重量や空力
特性に不均衡が生じることがある。そして、かかる不均
衡に起因して風車全体に振動が発生することがあり、過
振動状態に達した場合には運転を停止させる必要があ
る。また、風車のブレードは複合材で製作されるため、
風車を極寒条件下で使用するとこのブレードが脆くなっ
て破損し易くなる。 【０００６】このようなブレードに生じる着氷や着雪を
防止するとともに、極寒条件下での使用によるブレード
の破損を防止する目的で、従来は、ブレードにヒータを
内蔵させることがあった。しかし、ブレード内のヒータ
を駆動させるための電力や制御装置のほか、スリップリ
ング等の部品が必要となるため、コストが増加する上
に、信頼性・耐久性に問題があった。また、ブレード内
のヒータは修理が困難であるため、故障が発生した場合
には長期にわたって風車の運転を停止させることとなっ
ていた。 【０００７】発電機の冷却装置やブレードのヒータが故
障した場合には、風車の運転を停止させる必要があるこ
とは前記したとおりであるが、特に風車を寒冷地で冬季
に使用する場合には、積雪でアクセスが困難となるなど
メンテナンスがきわめて困難であるため、これら冷却装
置やヒータが故障すると長期にわたって風車の運転が停
止してしまうこととなる。一般に、冬季の風力エネルギ
はきわめて大きいため、これら冷却装置やヒータの故障
により風車が長期にわたって運転を停止すると、この大
きい風力エネルギを得ることができず、損失は大きかっ
た。 【０００８】本発明の課題は、発電機の冷却およびブレ
ードの加温の双方をきわめて簡単な構成で実現すること
ができるとともに、故障の蓋然性が少なくきわめて信頼
性に優れる風車を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、発電機と、中空部を有す
る主軸と、前記主軸に取り付けられたブレードと、を備
える風車において、前記発電機は、外部の空気を流入さ
せる吸気口を備え、前記主軸は、前記発電機の内部の空
気を前記中空部へ流入させる通気口を備え、前記ブレー
ドは、前記主軸の前記中空部から流入する空気を翼端側
へ通す通路と、前記翼端に設けられ前記通路に連通する
排気口と、を備えることを特徴とする。 【００１０】請求項１記載の発明によれば、発電機の吸
気口と、主軸の通気口および中空部と、ブレード内の通
路および排気口と、から構成される外部空気の流入・流
出経路を備えるため、吸気口から発電機内部に空気を流
入させ、この空気に発電機の排熱を吸収させて発電機を
冷却することができる。また、発電機の排熱を吸収して
加温された空気を、主軸の中空部を介してブレード内部
に設けられた通路へと導いて、ブレードを加温すること
ができる。 【００１１】従って、発電機の冷却に従来要していた冷
却装置を設ける必要がなく、かつ、ブレード内部にヒー
タを設ける必要もない。このため、かかる冷却装置やヒ
ータを駆動するための電力や制御装置等が不要となる。
この結果、風車本体のコストを格段に低減させることが
できる。また、冷却装置やヒータの点検や整備に要する
手間やコストも不要となる。 【００１２】また、冷却装置やヒータの故障を憂慮する
必要がないので、きわめて信頼性に優れる。従って、風
車を寒冷地において冬季に連続的に運転させた場合で
も、故障によって運転を長期的に停止させることが少な
くなる。この結果、冬季の大きい風力エネルギを効率よ
く取得することが可能となる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。 【００１４】[第１の実施の形態]本実施の形態において
は、定格出力が１００ｋＷの水平軸型風車を例に挙げて
説明する。図１は、本実施の形態に係る水平軸型風車１
の発電機からブレードにいたる構成を説明するための説
明図である。水平軸型風車１は、タワー１０と、このタ
ワー１０の頂部に取り付けられたナセル２０と、このナ
セル２０に略水平方向に延在して軸支された主軸３０
と、この主軸３０に取り付けられたロータ４０と、を備
えている。 【００１５】ナセル２０は、タワー１０の頂部に回動自
在に取り付けられており、その内部には、発電機５０や
（図示されていない）ギアボックス、コントローラ等の
各種機器が搭載される。なお、図１には、ナセル２０を
構成する下部カバーの一部分のみを示しており、図示さ
れていないナセル２０の上部カバーには、外部の空気を
流入させる通気口が設けられている。 【００１６】図２は、ナセル２０に内蔵された発電機５
０の構成を説明するためのものであり、図１のII部分の
拡大図である。図２に示されるように、発電機５０は、
ケーシング５１と、ケーシング５１の内部に固定された
発電用固定子である巻線５２と、主軸３０の周面に固定
された発電用回転子である永久磁石５３と、を備えた巻
線型誘導発電機である。 【００１７】風力によってロータ４０が回転すると、こ
のロータ４０に取り付けられた主軸３０とともに永久磁
石５３が回転して巻線５２に誘導起電力を発生させるこ
とができる。なお、本実施の形態における発電機５０の
効率は９０％とされている。 【００１８】発電機５０のケーシング５１には、外部の
空気をケーシング５１内に流入させるための吸気口５１
ａが設けられている（図２参照）。ナセル２０の内部に
流入した外部の空気を、この吸気口５１ａから発電機５
０のケーシング５１内に流入させることができる。 【００１９】主軸３０は、空気を流通させることができ
る中空部３１を有するとともに、発電機５０のケーシン
グ５１内に収納された周面に、ケーシング５１内の空気
を中空部３１内へ流入させるための通気口３２を複数設
けている（図２参照）。ナセル２０の内部に流入した外
部の空気を、発電機５０のケーシング５１の吸気口５１
ａおよび主軸３０の通気口３２を介して、主軸３０の中
空部３１内に流入させることができる。 【００２０】なお、発電機５０のケーシング５１内の空
気を、主軸３０の通気口３２を介して中空部３１内に効
率よく流入させるために、ケーシング５１の吸気口５１
ａ以外の部分における気密性を確保するようにする。 【００２１】図３は、ロータ４０の構成を説明するため
のものであり、図１のIII部分の拡大図である。図３に
示されるように、ロータ４０は、ハブ４１および２枚の
ブレード４２を備えている。ハブ４１は、主軸３０の端
部に固定されるとともに、主軸３０の中空部３１に連通
するハブ内通路４１ａを有している。 【００２２】また、ブレード４２は、ハブ４１に取り付
けられるとともに、ハブ４１のハブ内通路４１ａに連通
するブレード内通路４２ａと、翼端に設けられた排気口
４２ｂと、を有している。なお、本実施の形態における
ブレード４２の重量は２枚合わせて約５００ｋｇとされ
ている。 【００２３】ロータ４０が回転すると、ブレード４２の
翼端に渦が発生し、翼端に設けられた排気口４２ｂ近傍
の圧力が低下する。このため、ブレード内通路４２ａに
存在するほぼ常圧の空気は翼端側へと流れ、排気口４２
ｂから外部へと排出される。そして、ハブ内通路４１
ａ、主軸３０の中空部３１および発電機５０のケーシン
グ５１の内部に存在する常圧の空気も、順次ブレード内
通路４２ａ側へと流れ、排気口４２ｂから外部へと排出
される。 【００２４】従って、ナセル２０の内部に流入した外部
の空気は、発電機５０のケーシング５１の吸気口５１
ａ、主軸３０の通気口３２、主軸３０の中空部３１、ハ
ブ内通路４１ａおよびブレード内通路４２ａを経由し
て、ブレード４２の翼端に設けられた排気口４２ｂから
外部へと流出することとなる。 【００２５】なお、主軸３０の中空部３１内の空気を、
ハブ内通路４１ａおよびブレード内通路４２ａを経由し
て、ブレード４２の翼端に設けられた排気口４２ｂから
効率よく排出させるために、ハブ４１の気密性と、ブレ
ード４２の排気口４２ｂを除く部分における気密性と、
を確保するようにする。 【００２６】次いで、本実施の形態に係る水平軸型風車
１の定格運転時における発電機５０の冷却作用およびブ
レード４２の加温作用について説明する。 【００２７】水平軸型風車１は、定格風速に達した風を
受けて定格運転を行う。この定格運転時において、ナセ
ル２０内に外部の空気を流入させ、この空気を、吸気口
５１ａを介して発電機５０のケーシング５１内に流入さ
せる。ここで、水平軸型風車１の定格運転時においては
１００ｋＷの出力が可能であるが、発電機５０の効率を
９０％と想定すると、発電機５０は１０ｋＷ分の排熱を
放出する。この排熱は、発電機５０のケーシング５１内
に流入した空気によって吸収されるため、発電機５０が
冷却される（発電機５０の冷却作用）。 【００２８】一方、発電機５０のケーシング５１内に流
入した空気は、発電機５０から放出された排熱によって
加温される。この加温された空気は、主軸３０の通気口
３２、主軸３０の中空部３１、ハブ内通路４１ａおよび
ブレード内通路４２ａを経由して、ブレード４２の翼端
に設けられた排気口４２ｂから外部へと流出する。この
際、加温された空気によってブレード４２が加温される
（ブレード４２の加温作用）。 【００２９】本実施の形態に係る水平軸型風車１は、発
電機５０のケーシング５１に設けた吸気口５１ａと、主
軸３０の通気口３２および中空部３１と、ハブ内通路４
１ａと、ブレード内通路４２ａおよび排気口４２ｂと、
から構成される外部空気の流入・流出経路を備える。こ
のため、吸気口５１ａから発電機５０のケーシング５１
内部に空気を流入させ、この空気に発電機５０の排熱を
吸収させて発電機５０を冷却することができる。また、
発電機５０の排熱を吸収して加温された空気を、主軸３
０の通気口３２および中空部３２を介してブレード内通
路４２ａへと導き、ブレード４２の翼端に設けられた排
気口４２ｂから排出することができる。発電機５０の排
熱を吸収して加温された空気は、ブレード内通路４２ａ
を通過する際に、ブレード４２を加温することができ
る。 【００３０】従って、発電機５０の冷却に従来要してい
た冷却装置を設ける必要がなく、かつ、ブレード４２内
部にヒータを設ける必要もない。このため、かかる冷却
装置やヒータを駆動するための電力や制御装置が不要と
なる。この結果、水平軸型風車１本体体のコストを格段
に低減させることができる。また、冷却装置やヒータの
点検や整備に要する手間やコストも不要となる。 【００３１】なお、本実施の形態においては、１０ｋＷ
分の排熱の（発電機５０より放出されてから空気を介し
てブレード内通路４２ａにいたるまでの）熱伝達効率を
１０％と想定すると、かかる熱伝達効率で伝達された熱
量は、ブレード４２の前縁部分（全重量の１０％に相当
する部分）を、１分間で１℃上昇させる程度の熱量に相
当する。従って、ブレード５２への着氷や着雪を効果的
に防止することができる。 【００３２】また、本実施の形態に係る水平軸型風車１
においては、冷却装置やヒータの故障を憂慮する必要が
ないので、きわめて信頼性に優れる。従って、水平軸型
風車１を寒冷地において冬季に連続的に運転させた場合
でも、故障によって運転を長期的に停止させることが少
なくなる。この結果、冬季の大きい風力エネルギを効率
よく取得することが可能となる。 【００３３】 【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発電機の
吸気口と、主軸の通気口および中空部と、ブレード内の
通路および排気口と、から構成される外部空気の流入・
流出経路を備えるため、発電機の吸気口から流入させた
空気によって発電機を冷却することができるとともに、
発電機の排熱を吸収して加温された空気をブレード内部
に設けられた通路へと導いてブレードを加温することが
できる。 【００３４】従って、発電機の冷却に従来要していた冷
却装置や、ブレードの加温に従来要していたヒータを設
ける必要がないので、これら冷却装置やヒータを駆動す
るための電力や制御装置等が不要となり、風車本体のコ
ストを格段に低減させることができる。また、冷却装置
やヒータの点検や整備に要する手間やコストも不要とな
る。さらに、冷却装置やヒータの故障を憂慮する必要が
ないため、きわめて信頼性に優れるので、寒冷地におけ
る冬季の連続的な運転に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る水平軸型風車の発電
機からブレードにいたる構成を説明するための説明図で
ある。 【図２】図１のII部分の拡大図である。 【図３】図１のIII部分の拡大図である。 【符号の説明】 １ 水平軸型風車 １０ タワー ２０ ナセル ３０ 主軸 ３１ 中空部 ３２ 通気口 ４０ ロータ ４１ ハブ ４１ａ ハブ内通路 ４２ ブレード ４２ａ ブレード内通路 ４２ｂ 排気口 ５０ 発電機 ５１ ケーシング ５１ａ 吸気口 ５２ 巻線 ５３ 永久磁石
機からブレードにいたる構成を説明するための説明図で
ある。 【図２】図１のII部分の拡大図である。 【図３】図１のIII部分の拡大図である。 【符号の説明】 １ 水平軸型風車 １０ タワー ２０ ナセル ３０ 主軸 ３１ 中空部 ３２ 通気口 ４０ ロータ ４１ ハブ ４１ａ ハブ内通路 ４２ ブレード ４２ａ ブレード内通路 ４２ｂ 排気口 ５０ 発電機 ５１ ケーシング ５１ａ 吸気口 ５２ 巻線 ５３ 永久磁石
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】発電機と、中空部を有する主軸と、前記主
軸に取り付けられたブレードと、を備える風車におい
て、 前記発電機は、 外部の空気を流入させる吸気口を備え、 前記主軸は、 前記発電機の内部の空気を前記中空部へ流入させる通気
口を備え、 前記ブレードは、 前記主軸の前記中空部から流入する空気を翼端側へ通す
通路と、 前記翼端に設けられ前記通路に連通する排気口と、を備
えることを特徴とする風車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002152411A JP2003343417A (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | 風 車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002152411A JP2003343417A (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | 風 車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003343417A true JP2003343417A (ja) | 2003-12-03 |
Family
ID=29769751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002152411A Pending JP2003343417A (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | 風 車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003343417A (ja) |
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- 2002-05-27 JP JP2002152411A patent/JP2003343417A/ja active Pending
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