JP2012013006A5 - - Google Patents

Description

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
即ち、本発明に係る風力発電装置は、風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、タワー先端に支持されたナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電を行う風力発電装置において、前記ロータヘッドは、前記風車翼をピッチ方向に回動自在に支持するロータハブと、前記ロータハブを覆うハブカバーとを備え、前記風車翼は、前記ロータハブと前記ハブカバーとの間の内部空間と風車翼の内部空間とを連通するように設けられた連通口と、風車翼の内部空間と外部とを連通する排気口とを備え、さらに、前記連通口と前記排気口とを連通させるロータヘッド冷却通気路と、前記ロータヘッド冷却通気路に外気を流入させる冷却空気導入部とを備え、前記ロータヘッド冷却通気路は、前記冷却空気導入部を経て、前記ナセル内部の冷却を行うナセル内部通気路に連通し、前記ナセル内部通気路は、前記ナセルを構成する外壁と、この外壁の内側に間隔を介して設けられた内壁との間に形成され、前記ナセル内部通気路を通った冷却空気が前記ロータヘッド冷却通気路を抜けて外部に排気されるようにしたことを特徴とする。

このような風力発電装置によれば、風車翼が回転することによって排気口に負圧が作用し、この負圧によりロータヘッド冷却通気路内の空気が吸引されて排気口から排気される。これにより、冷却空気導入部からロータヘッド冷却通気路内に新たに冷却空気が導入され、ロータハブの内部に設置された発熱機器が冷却される。冷却に供された空気は風車翼の排気口から外部に排気される。このような簡素な構成により、発熱機器（ロータハブ）を密閉構造としながら良好に冷却することができ、発熱機器を外気に直接触れさせないようにして、腐食、汚損等から保護することができる。
しかも、ナセル内部とロータヘッド内部とを総合的に冷却することができ、風力発電装置全体の冷却構造を簡素化することができる。

本発明の各実施形態を適用可能な風力発電装置の一例を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図３のIV-IV線に沿う縦断面図である。 本発明の第１参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る風車翼の概略的な縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係る風車翼の概略的な縦断面図である。

（第１参考実施形態）
図５は、本発明の第１参考実施形態に係る風力発電装置１Ｃの概略的な縦断面図である。この風力発電装置１Ｃは冷却構造Ｃを備えている。この冷却構造Ｃにおいて、第１実施形態の冷却構造Ａと異なる点は、ロータヘッド６の内部に設けられたロータヘッド冷却通気路２３がナセル５の内部空間Ｓ１とは隔絶されている点である。ロータヘッド６の内部空間２３ａと、風車翼９の内部空間２３ｂとが、風車翼９の基端部に形成された連通口２３ｃを介して互いに連通してロータヘッド冷却通気路２３が構成されている点と、風車翼９の先端付近に排気口２５が設けられている点は冷却構造Ａと同様である。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る風力発電装置１Ｄの概略的な縦断面図である。この風力発電装置１Ｄは冷却構造Ｄを備えている。この風力発電装置１Ｄ（冷却構造Ｄ）において、タワー４を構成する壁体４１は、外壁４１ａと、この外壁４１ａの内側に間隔を介して設けられた内壁４１ｂとを備えた二重壁構造となっており、内壁４１ｂの内側が内側空間Ｓ２とされ、外壁４１ａと内壁４１ｂとの間の空間がタワー内部通気路４２とされている。

そして、例えば地表面２に近い外壁４１ａの周面に１箇所、あるいは複数箇所の外風導入口４３が設けられ、ここからタワー内部通気路４２内に外気が冷却空気として導入されるようになっている。一方、ナセル５の内部には、先の第１、第２実施形態の冷却構造Ａ，Ｂと同様なナセル内部通気路１８が形成されている。しかし、このナセル内部通気路１８には冷却構造Ａ，Ｂのような外風導入口２１が設けられておらず、ナセル内部通気路１８は連通部４４を介してタワー内部通気路４２に連通している。なお、ナセル内部通気路１８が冷却空気導入部２４を介してロータヘッド冷却通気路２３に連通し、冷却空気導入部２４に送風ファン２７が設けられている構成等は冷却構造Ａ，Ｂと同様である。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る風車翼９の概略的な縦断面図である。この風車翼９は、第１、第２、第３実施形態および第１参考実施形態の風力発電装置１Ａ〜１Ｄに適用することができ、冷却構造Ｅを備えている。この冷却構造Ｅでは、風車翼９の内部に形成されたロータヘッド冷却通気路２３（２３ｂ）の排気口が、風車翼９の、風向きに対して風下側に形成されている。つまり、例えば風車翼９の後縁位置に排気口２５ａを設ける、あるいは側面位置に排気口２５ｂを設ける。要するに、風車翼９に当たる風によって負圧が作用する場所に排気口２５ａ，２５ｂを設けるのが好ましい。

（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る風車翼９の概略的な縦断面図である。この風車翼９は、第１、第２、第３実施形態および第１参考実施形態の風力発電装置１Ａ〜１Ｄに適用することができ、冷却構造Ｆを備えている。この冷却構造Ｆでは、風車翼９の内部に形成されたロータヘッド冷却通気路２３（２３ｂ）の排気口２５ｃが、風車翼９の根本付近に形成されている。具体的には、風車翼９の根本から遠くとも０．５ｍ位の範囲に排気口２５ｃを形成する。しかし極端に根元に近づけて排気口２５ｃを設けるのは風車翼９の強度上、好ましくない。なお、ここでも排気口２５ｃは風向きに対して風下側に形成するのが望ましい。また、風車翼９の後縁位置に排気口２５ｃを設ける代わりに、風車翼９の側面位置に排気口２５ｄを設けてもよい。

なお、本発明は、上述した第１〜第５実施形態および第１参考実施形態の態様のみに限定されないことは言うまでもない。例えば、各実施形態の構成を適宜組み合わせるといった変更を加えることが考えられる。

１，１Ａ〜１Ｄ 風力発電装置
４ タワー
５ ナセル
６ ロータヘッド
９ 風車翼
１１ 発電機
１４ ロータハブ（発熱機器）
１４ａ ハブカバー
１７ 壁体
１７ａ 外壁
１７ｂ 内壁
１８ ナセル内部通気路
２３ ロータヘッド冷却通気路
２３ａ，２３ｂ 内部空間
２３ｃ 連通口
２４，３５ 冷却空気導入部
２５ 排気口
２７，３６ 送風ファン（送気手段）
３１ ヒートパイプ（放熱補助手段）
３２ 放熱フィン（放熱補助手段）
４２ タワー内部通気路
Ａ〜Ｆ 冷却構造

Claims (6)

1. 風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、タワー先端に支持されたナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電を行う風力発電装置において、
   前記ロータヘッドは、前記風車翼をピッチ方向に回動自在に支持するロータハブと、前記ロータハブを覆うハブカバーとを備え、
   前記風車翼は、前記ロータハブと前記ハブカバーとの間の内部空間と風車翼の内部空間とを連通するように設けられた連通口と、風車翼の内部空間と外部とを連通する排気口とを備え、
   さらに、前記連通口と前記排気口とを連通させるロータヘッド冷却通気路と、前記ロータヘッド冷却通気路に外気を流入させる冷却空気導入部とを備え、
   前記ロータヘッド冷却通気路は、前記冷却空気導入部を経て、前記ナセル内部の冷却を行うナセル内部通気路に連通し、
   前記ナセル内部通気路は、前記ナセルを構成する外壁と、この外壁の内側に間隔を介して設けられた内壁との間に形成され、
   前記ナセル内部通気路を通った冷却空気が前記ロータヘッド冷却通気路を抜けて外部に排気されるようにしたことを特徴とする風力発電装置。
2. 前記ロータヘッド冷却通気路に冷却空気を送気する送気手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
3. 前記ロータハブの外表面に、該ロータハブの熱が前記ロータヘッド冷却通気路を流れる冷却空気に放熱されることを補助する放熱補助手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
4. 前記排気口を、前記風車翼の、風向きに対して風下側に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置。
5. 前記排気口を、前記風車翼の根本付近に形成したことを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
6. 前記ロータヘッド冷却通気路は、前記ナセル内部の冷却を行うナセル内部通気路と、前記ナセルが上端部に設置されるタワーの内部の冷却を行うタワー内部通気路とに連通し、前記タワー内部通気路と前記ナセル内部通気路を通った冷却空気が前記ロータヘッド冷却通気路を抜けて外部に排気されるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の風力発電装置。