JP2002013467A - 風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構造で装置内の温度を規格値以下に下
げる冷却構造を有する風力発電装置を提供する。 【解決手段】 風を受けるための３本のブレード３を等
間隔で放射状に固定するハブ４が整流効果を有する紡錘
状のボス１２内に収容されている。ボス１２の風下側に
は発電機の外周面と外気とを仕切る円筒状のフレーム２
２が設けられている。ブレード３と共に回転するボス１
２の外表面とフレーム２２の外周面とは連続面を構成し
ている。フレーム２２の外周面には当該フレーム２２の
半径方向外方に突出しかつ当該フレーム２２の軸線方向
に延在する複数のフィン２３が当該フレーム２２の周方
向に等間隔に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷却構造を有す
る風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、風力発電装置では、装置内に設
置された発電機から発生する熱を効率よく機外に放出
し、装置内温度を規格値以下に下げて機器の信頼性を保
つ必要がある。このため、従来の風力発電装置では、全
密閉型の発電機を設置した装置内において、風力を受け
るブレードを固定した水平軸に送風ファンを取り付け、
この送風ファンにより吸気口から外気を取り入れて発熱
体である発電機を冷却していた。
【０００３】上記のような冷却構造を有する従来の風力
発電装置の一例を以下に説明する。図３０は特開昭５８
−６５９７７号公報に記載された従来の風力発電装置の
構成を示す断面図であり、図３１は図３０に示した風力
発電装置の冷却構造の要部を拡大して示す断面図であ
る。図において１は例えば地形上の高所、島、岬等の風
の強い地面、風況のよい沿岸やオフショアと呼ばれる沖
合いに垂直に立設されるポールである。ポール１の上部
には後述の発電機を内蔵するナセル２が固定されてい
る。ナセル２の先端部（風上側）には複数のブレード３
を放射状に固定したハブ４が配され、このハブ４は密閉
型発電機５のロータ（図示せず）を回転駆動する回転軸
である水平軸６の先端部に取り付けられている。この水
平軸６にはブレード３の回転速度を増速して上記ロータ
（図示せず）に伝達する増速機７及び水平軸６の回転を
停止させるブレーキ８が取り付けられている。さらに、
水平軸６の先端側にはナセル２内を強制換気して上記密
閉型発電機５を冷却する送風ファン９が取り付けられて
いる。ナセル２の底部には密閉型発電機５の近傍に外気
をナセル２内に導入するための吸気口１０が形成され、
また上記送風ファン９の近傍であってナセル２の天井部
及び底部には密閉型発電機５から発生する熱を外部に排
出するための排気口１１が形成されている。排気口１１
は図３１に示すようにラビリンス構造になっており、熱
流Ｈが外部に排出される。
【０００４】このような冷却構造では、水平軸６に設置
された送風ファン９により、強制的にナセル２内の換気
を行い、密閉型発電機５から発生する熱を外気に排出し
て、ナセル２内に残留する熱による性能低下を防止する
とされ、また、吸気口１０および排気口１１が上述のよ
うな構造であるので、降雨や降雪に対し、雨や雪のナセ
ル２内への浸入を防ぐことができるため、内蔵機器類の
腐食を防止するとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、クリーンで資源
量として極めて大きい風力を用いた風力発電に対する期
待が高まっており、需要増大に伴い、より高出力、高効
率及びメンテナンス性の良い風力発電装置が求められて
いる。
【０００６】しかしながら、従来の冷却構造を有する風
力発電装置では、送風ファン９がブレード３で得た風力
に基づく駆動力の一部を消費してしまうため、風力発電
装置の発電効率が低下するという課題があった。
【０００７】また、従来の冷却構造を有する風力発電装
置では、吸気口１０及び排気口１１の構造を工夫しただ
けでは、ナセル２内に取り込まれる外気に含まれる水分
及び塩分等を外気から容易に分離できないため、ナセル
２内の機器類の腐食を完全には防止できず、そのため、
密閉型発電機５以外の内蔵機器類にも防食措置を施さな
ければならないという課題があった。
【０００８】さらに、従来の冷却構造を有する風力発電
装置では、水分及び塩分等を外気から除去するために、
吸気口１０にフィルタ等を設置した場合には、フィルタ
交換などのメンテナンス作業が増えるほか、排気口１１
をラビリンス構造にするためにナセル２の構造が複雑に
なるという課題があった。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、簡便な構造で装置内の温度を規格
値以下に下げる冷却構造を有する風力発電装置を得るこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る風力発電
装置は、垂直に立設されたポールの上部に風上に向かっ
て配される水平軸と、該水平軸の風下側に固定されたロ
ータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電
機と、前記水平軸の風上側に固定されかつ風力で回転す
るブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレ
ードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前
記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出
する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る
円筒状のフレームに設けたことを特徴とするものであ
る。
【００１１】この発明に係る風力発電装置は、放熱部を
フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸
線方向に延在するフィンとしたことを特徴とするもので
ある。
【００１２】この発明に係る風力発電装置は、フィンの
少なくとも風上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角
をなすようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】この発明に係る風力発電装置は、フィンを
フレームの軸線方向に複数に分割し、該分割した複数の
フィンのうち前記フレームの軸線方向で隣接するフィン
同士を前記フレームの周方向に位置ずれしていることを
特徴とするものである。
【００１４】この発明に係る風力発電装置は、複数のフ
ィンのうち少なくとも風上側の分割フィンをブレードの
回転方向と鋭角をなすようにしたことを特徴とするもの
である。
【００１５】この発明に係る風力発電装置は、発電機の
ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側ク
ランパと風下側クランパとを含み、前記風上側クランパ
の上面を前記フレームの外周面と面一に形成し、かつフ
ィンを前記風下側クランパの上部より前記フレームの半
径方向外方に突出したことを特徴とするものである。
【００１６】この発明に係る風力発電装置は、発電機の
ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側ク
ランパと風下側クランパとを含み、前記風上側クランパ
の上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと
面一に形成したことを特徴とするものである。
【００１７】この発明に係る風力発電装置は、発電機の
ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側ク
ランパと風下側クランパとを含み、前記風上側クランパ
の上部及び前記風下側クランパの上部を前記フレームよ
り該フレームの半径方向外方に突出させ、かつフィンを
前記風上側クランパの上部及び前記風下側クランパの上
部より前記フレームの半径方向外方に突出させたことを
特徴とするものである。
【００１８】この発明に係る風力発電装置は、放熱部を
フレームの半径方向外方に突出する突起物としたことを
特徴とするものである。
【００１９】この発明に係る風力発電装置は、フィンを
日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポールの影
響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に小さなピ
ッチで設置したことを特徴とするものである。
【００２０】この発明に係る風力発電装置は、フィンの
高さをフレームの周方向に不均一としたことを特徴とす
るものである。
【００２１】この発明に係る風力発電装置は、放熱部を
フレームの周方向に延在する外周壁としたことを特徴と
するものである。
【００２２】この発明に係る風力発電装置は、垂直に立
設されたポールの上部に風上に向かって配される水平軸
と、該水平軸の風下側に固定されたロータ及び該ロータ
の外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸
の風上側に固定されかつ風力で回転するブレードとを備
えた風力発電装置において、少なくとも前記発電機のス
テータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆い、かつ
前記ブレードを介して前記発電機のロータに回転力を与
えた風を前記フレーム近傍に導くカバーを含むことを特
徴とするものである。
【００２３】この発明に係る風力発電装置は、カバーの
風上側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレ
ーム近傍にかけて徐々に短くなるように構成したことを
特徴とするものである。
【００２４】この発明に係る風力発電装置は、カバーの
風下側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレ
ーム近傍にかけて徐々に長くなるように構成したことを
特徴とするものである。
【００２５】この発明に係る風力発電装置は、発電機の
ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側ク
ランパと風下側クランパとを含み、前記風上側クランパ
の上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと
面一に形成したことを特徴とするものである。
【００２６】この発明に係る風力発電装置は、支柱をフ
レームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線
方向に延在するフィンとし、かつ該フィンの上部にカバ
ーを取り付けたことを特徴とするものである。
【００２７】この発明に係る風力発電装置は、発電機の
ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側ク
ランパと風下側クランパとを含み、前記風上側クランパ
の上部及び前記風下側クランパの上部を前記フレームよ
り該フレームの半径方向外方に突出させたことを特徴と
するものである。
【００２８】この発明に係る風力発電装置は、支柱をフ
レームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線
方向に延在するフィンとしたことを特徴とするものであ
る。
【００２９】この発明に係る風力発電装置は、カバー
を、日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポール
の影響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に設置
したことを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの実施の形態１に係る風力発電
装置の正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図
であり、図３は図２に示した風力発電装置の放熱部を拡
大して示す断面図であり、図４は図３の放熱部の作用を
説明するための斜視図である。なお、この実施の形態１
の構成要素のうち図３０及び図３１に示した従来の風力
発電装置の構成要素と共通するものについては同一符号
を付し、その部分の説明を省略する（以下、各実施の形
態において同じ）。
【００３１】この実施の形態１に係る風力発電装置は図
３０及び図３１に示した従来の風力発電装置とは異な
り、増速機７を有しないタイプであるが、この発明は増
速機を設けたタイプの風力発電装置にも適用できること
は言うまでもない。
【００３２】この実施の形態１では、風を受けるための
３本のブレード３を等間隔で放射状に固定するハブ４が
整流効果を有する紡錘状のボス１２内に収容されてい
る。ハブ４は水平軸６の先端部（風上側）に固定されて
いる。この水平軸６は風向風速計（図示せず）及びこれ
に連動した方位制御機構（図示せず）により常に風向に
向かって配置されるように構成されている。この水平軸
６は軸受け４０を介して、ポール１の上部に固定された
固定軸１３に回転可能に取り付けられている。水平軸６
には発電機５のロータ１４が固定されており、このロー
タ１４の外側には一定の隙間１５をもってステータ１６
が配されている。ロータ１４とステータ１６とは上記発
電機５を構成している。ステータ１６は積層状に積まれ
た珪素鋼板からなるステータコア１７とこれに巻回され
たステータコイル１８とを含むもので、風上側クランパ
１９および風下側クランパ２０により挟まれた状態でス
テイ２１を介して上記固定軸１３に固定されている。
【００３３】ナセル２は、ポール１の上部、固定軸１３
及びステイ２１の外壁を構成しており、その内部を密閉
している。このナセル２の風上側には発電機５が配置さ
れており、発電機５のステータコア１７の外側にはステ
ータ１６と外気とを仕切る円筒状のフレーム２２が設け
られている。この実施の形態１では、風上側クランパ１
９の上面とフレーム２２の外周面とが面一に形成されて
おり、ブレード３と共に回転するボス１２の外表面とフ
レーム２２の外周面とは連続面を構成している。このよ
うなフレーム２２の外周面には当該フレーム２２の半径
方向外方に突出しかつ当該フレーム２２の軸線方向に延
在する複数のフィン（放熱部）２３が当該フレーム２２
の周方向に等間隔に設けられている。各フィン２３は風
向に沿って配置された矩形状の壁構造であって、その上
面は風下側クランパ２０の上面よりも若干低く設定され
ている。
【００３４】次に動作について説明する。まず、ブレー
ド３が風力の大きい外気２４を受けて所定方向Ａに回転
すると、水平軸６を介して発電機５のロータ１４がステ
ータ１６の内側で回転し、その運動エネルギが電気エネ
ルギに変換されることで発電が開始される。この発電に
伴って発電機５から発生する熱はステータコア１７を介
してフレーム２２及びフィン２３に伝わり、外気２４に
放出される。
【００３５】一方、ブレード３を回転させた風力の大き
い外気２４は回転するブレード３間を通過し、ボス１２
の外表面に沿って流れ、フレーム２２及びフィン２３近
傍に到達するが、図３に示すように、その外気２４の流
れにはその粘性のため境界層２５が発達する。この境界
層２５には、ボス１２の外表面及びフレーム２２の外周
面により外気２４が押し退けられるためにフレーム２２
の外周面から或る距離だけ離れた位置に主流より速度の
大きい極大値Ｍが存在する。ボス１２の外表面に沿って
境界層２５が発達するため、フレーム２２の外周面では
境界層２５が厚くなる。この境界層２５を形成する外気
２４をフレーム２２の外周面から突出したフィン２３に
接触させることで、フィン２３から熱を効率よく奪う。
これによりステータコア１７を含むステータ１６から隙
間１５、フレーム２２及びフィン２３への熱流Ｈ及びス
テータ１６、隙間１５、フレーム２２及びフィン２３か
ら風下側クランパ２０への熱流Ｈを効率よく発生させ、
フレーム２２の他、フィン２３及び風下側クランパ２０
の外表面から効率よく外気２４に放熱させる。
【００３６】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、フレーム２２上にフィン２３を設けたことにより外
気２４への放熱面積を拡大することができるので、フレ
ーム２２にフィン２３を設けない場合よりも格段に冷却
性能を向上させることができる。
【００３７】この実施の形態１では、フィン２３よりも
高く設定した風下側クランパ２０に、フィン２３間を通
過してきた外気２４を衝突させることにより風下側クラ
ンパ２０の外表面からの放熱を促進することができる。
【００３８】この実施の形態１では、ブレード３を回転
させない程度の風力の小さい外気２４がフィン２３に接
触した場合でも、フィン２３を冷却することでフレーム
２２を通じて発電機５内を常に冷却しておくことができ
るので、発電機５内の各機器を低温で保持しておくこと
ができ、熱による機器の性能低下を防止することができ
る。
【００３９】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
この実施の形態２の特徴は、フレーム２２の軸線方向
（風向）に配設された放熱部としてのフィン２３を複数
列（この実施の形態２では３列）に分割し、フレーム２
２の軸線方向に隣接する分割フィンを風向に対する重な
りを避けるためにフレーム２２の周方向にずらした点に
ある。この実施の形態２では、風上側から３列の分割フ
ィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃがフレーム２２の外周面に
形成されており、２列目の分割フィン２３ｂは１列目の
分割フィン２３ａ及び３列目の分割フィン２３ｃと風力
の大きい外気２４の流れに対して重ならないように、１
列目の分割フィン２３ａ間または３列目の分割フィン２
３ｃ間に配置されている。
【００４０】次に動作について説明する。図５に示すよ
うに、風上側から１列目の分割フィン２３ａの先端には
直接外気２４の主流が衝突するため、先端及び先端周辺
の分割フィン２３ａの側面では境界層２５が薄いので高
い熱伝達率が得られる。しかし、外気２４が分割フィン
２３ａの側面に沿って流れる間に境界層２５が厚くな
り、熱伝達率が低下する。この実施の形態２では、実施
の形態１におけるフィン２３が途中で分割され、風下側
の２列目の分割フィン２３ｂが１列目の分割フィン２３
ａに対してフレーム２２の周方向にずれて設置されてい
るため、上記１列目の分割フィン２３ａと同様に、２列
目の分割フィン２３ｂの先端に直接外気２４の主流が衝
突する。このため、分割フィン２３ａの場合と同様に、
その先端及び先端周辺の分割フィン２３ｂの側面では境
界層２５が薄い状態となり、高い熱伝達率が得られる。
このような物体先端で高い熱伝達率が得られることを境
界層更新効果と呼ぶ。３列目の分割フィン２３ｃについ
ても同様に境界層更新効果が得られる。
【００４１】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、外気２４の流れ方向に分割し、かつその流れ方向に
交差する方向であるフレーム２２の周方向にずらした分
割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃを設置することによ
り、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気２４の流
れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇
所を複数得ることができ、これにより高い冷却性能を得
ることができる。
【００４２】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
この実施の形態３の特徴は、実施の形態２における放熱
部としての分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃに代え
て、突起物、例えば円柱状のピン（放熱部）２６ａ，２
６ｂ，２６ｃをフレーム２２の外周面に設け、これら３
列のピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃを風力の大きい外気２
４の流れに対して重ならないように、千鳥格子状に分散
配置した点にある。
【００４３】次に動作について説明する。図６に示すよ
うに、風上側の１列目のピン２６ａの先端には直接外気
２４の主流が衝突するため、その先端及び先端周辺のピ
ン２６ａの外周面では境界層２５が薄くなり、高い熱伝
達率が得られる。２列目以降のピン２６ｂ，２６ｃで
も、境界層更新効果により高い熱伝達率が得られる。
【００４４】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、突起状のピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃをフレーム２
２の外表面に設置することにより、放熱面積が拡大する
効果だけでなく、外気２４の流れ方向に沿って境界層更
新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ
ること、各ピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃの風下側で発生
する気流の渦により２列目以降のピン２６ｂ，２６ｃ間
を流れる外気２４の乱れ度が増大し、風下側のピン２６
ｂ，２６ｃにおける熱伝達率が増加することにより、高
い冷却性能が得られる。
【００４５】この実施の形態３では、外気２４の流れ方
向とピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃ設置方向の位置関係に
関係なく、前述の効果が得られる。
【００４６】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、
図８は図７に示した放熱部の作用を説明するための斜視
図である。この実施の形態４の特徴は、実施の形態１に
おけるフィン２３がフレーム２２の軸線方向からフレー
ム２２の周方向に傾いて設置される構成となっている点
にある。
【００４７】次に風力発電装置の外表面における外気の
流れについて説明する。図８に示すように、ボス１２の
外表面付近では、ボス１２の外表面の回転速度と空気の
粘性によりその周方向の境界層２７が発達する。この周
方向の境界層２７はボス１２の外表面でボス１２の回転
周速に一致し、そのボス１２の外表面から離れるに従い
急速に減速する。一方、軸線方向の境界層２５はボス１
２の外表面付近で速度が０ｍ／ｓになる。外気２４の流
れはこれら境界層２５，２７を合成したものであるか
ら、周方向に傾くことになる。ボス１２の端面の風下側
に接近した位置に放熱面であるフレーム２２が設けられ
ている場合には、外気２４の流れは軸線方向からある角
度を持って流入する。
【００４８】次に動作について説明する。図７に示すよ
うに、各フィン２３が角度を持ってフレーム２２の外周
面に設置されている場合には、各フィン２３の入り口で
外気２４がフィン２３に沿って流入するため、入り口で
の損失が減少し、各フィン２３間を流れる流量が増大す
る。また、外気２４の速度は、周速度分だけ増速されて
いるので、フィン２３の側面では周速分だけ速い流速と
なる。
【００４９】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、フィン２３をボス１２あるいはブレード３の回転方
向Ａとの角度が鋭角になるように設置することにより、
放熱面積増大の効果だけでなく、フィン２３の入り口で
の損失低減によるフィン２３間への流量増大と、周速成
分を含んだ外気２４がフィン２３の側面を流れることに
より、フィン２３の外表面で高い熱伝達が得られるの
で、冷却性能を改善することができる。
【００５０】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
この実施の形態５の特徴は、各フィン２３の先端部を周
方向に傾け、徐々に軸線方向に湾曲する構成した点にあ
る。
【００５１】次に動作について説明する。図９に示すよ
うに、フィン２３の入り口で外気２４が各フィン２３に
沿って流入するため、入り口での損失が減少する。ま
た、フィン２３が軸線方向に湾曲しているので、外気２
４が遠心力によりフィン２３側面に沿って流れる。
【００５２】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、フィン２３を回転方向から徐々に軸線方向に湾曲し
た形状としたことにより、放熱面積増大の効果だけでな
く、入り口での損失減少によりフィン２３間の流量が増
大すること、フィン２３側面に沿って周速成分による増
速した外気が流れるため高い熱伝達率が得られるので、
冷却性能を改善することができる。
【００５３】実施の形態６．図１０はこの発明の実施の
形態６に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であ
り、図１１は図１０の放熱部を示す平面図である。この
実施の形態６の特徴は、フレーム２２の軸線方向に３列
に分割された分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃが、フ
レーム２２の軸線方向からボス１２またはブレード３の
回転方向Ａに傾けて設置した点にある。
【００５４】次に動作について説明する。図１１に示す
ように、１列目の分割フィン２３ａでは、外気２４が分
割フィン２３ａに沿って流入する。２列目の分割フィン
２３ｂが分割フィン２３ａと異なった角度で設置されて
いるため、外気２４は分割フィン２３ｂの先端及び側面
３０に衝突する。３列目の分割フィン２３ｃも同様に分
割フィン２３ｂと異なる角度で設置されているため、分
割フィン２３ｂと同様に外気の流れ２２が衝突する側面
３０が発生する。これら側面３０ではフィン先端と同様
に境界層２５が薄いため高い熱伝達率が得られる。
【００５５】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、フレーム２２の軸線方向に複数列に分割された分割
フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃをブレード３またはボス
１２の回転方向に角度を付けて設置することにより、放
熱面積増大の効果だけでなく、２列目以降の分割フィン
２３ｂ，２３ｃの各側面３０に外気２４が衝突すること
により境界層２５が薄いために高い熱伝達効率の箇所が
側面３０の広範囲で得られるので、冷却性能を改善する
ことができる。
【００５６】実施の形態７．図１２はこの発明の実施の
形態７に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であ
り、図１３は図１２に示した風力発電装置の運転時にお
ける放熱部を示す側面図であり、図１４は図１２に示し
た風力発電装置の運転停止時における放熱部を示す側面
図である。
【００５７】この実施の形態７の特徴は、フレーム２２
の外周面に当該フレーム２２の周方向に延在する複数列
の外周壁（放熱部）３１を設けた点にある。
【００５８】次に動作について説明する。発電機運転中
には、発電機５内で発生する熱によりフレーム２２の外
周面の温度が上昇する。フレーム２２が高温になると熱
伝導によりフレーム２２付近の外気も温度が上昇するた
め、周囲の温度の低い外気との間に生じる温度差によっ
て自然対流３２が発生する。このとき、フレーム２２の
側面においては、フレーム２２の周方向に延在する外周
壁３１に沿って上昇気流が発達する。
【００５９】また、発電機５の運転停止時においてもフ
レーム２２が温度上昇すると自然対流３２が発生し、外
周壁３１に沿って上昇気流が発達する。
【００６０】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、フレーム２２の外周面に周方向に延在する外周壁３
１を設置することにより、放熱面積が拡大すると共に、
上昇気流の発達により自然対流３２による放熱が促進さ
れて、冷却性能を改善することができる。また、この実
施の形態７では、図１４に示すように、風力発電機停止
時の日射による温度上昇を抑制する場合にも同様の効果
がある。
【００６１】実施の形態８．図１５はこの発明の実施の
形態８に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であ
る。この実施の形態８の特徴は、実施の形態１における
放熱部としてのフィン２３が風下側クランパ２０より外
周側に突出した構成とした点にある。
【００６２】次に動作について説明する。風下側クラン
パ２０よりも風上側に位置するフィン２３の風下側で
は、外気２４の流れが風下側クランパ２０により邪魔さ
れて急激に減速し、放熱性能が低下する。これに対し
て、風下側クランパ２０より外周側に突出した部分３３
では、風下側クランパ２０が風下側に存在しないため、
外気２４の流れがフィン２３の風下側まで急激に減速さ
れずに通過する。
【００６３】以上のように、この実施の形態８によれ
ば、フィン２３に、風下側クランパ２０より外周側に突
出させた部分３３を設けたことにより、フィン２３の風
下側においても放熱性能を向上させることができるの
で、フィン２３が全長にわたって良好な放熱性能を発揮
し、発電機５に対する十分な冷却性能が得られる。
【００６４】図１６はこの発明の実施の形態８に係る風
力発電装置の放熱部の変形例を示す断面図である。この
変形例では、図１６に示すように、風下側クランパ２０
の上面をフレーム２２の外周面と面一とし、そのフレー
ム２２の外周面にフィン２３を設置している。この場合
にも、外気２４の流れがフィン２３の風下側まで急激に
減速されずに通過するので、フィン２３が全長にわたっ
て良好な放熱面となるため、発電機５に対する十分な冷
却性能を得ることができる。
【００６５】実施の形態９．図１７はこの発明の実施の
形態９に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であ
る。この実施の形態９の特徴は、風上側クランパ１９の
外径及び風下側クランパ２０の外径がフレーム２２の外
径より大きい、即ち風上側クランパ１９の上面及び風下
側クランパ２０の上面がフレーム２２の外周面より当該
フレーム２２の半径方向外方に突出し、かつフィン２３
が風上側クランパ１９および風下側クランパ２０より当
該フレーム２２の半径方向外方に突出している構成を採
用した点にある。
【００６６】次に動作について説明する。風上側クラン
パ１９の風下側端部で外気２４の流れが剥離するため、
フレーム２２の外周面上には気流の渦が発生する。この
気流の渦によりフレーム２２の外周面からの放熱能力が
著しく低下する。フィン２３を設置することにより、風
上側クランパ１９よりも当該フレーム２２の半径方向外
方に突出する部分３４では、フィン２３に外気２４が直
接衝突し、風下側クランパ２０より当該フレーム２２の
半径方向外方に突出する部分３３では、外気２４の流れ
がフィン２３の風下側まで急激に減速されずに通過す
る。
【００６７】以上のように、この実施の形態９によれ
ば、フィン２３の突出部分３４に外気２４が直接衝突す
ることにより高い熱伝達率が得られ、フィン２３の突出
部分３３では風下側クランパ２０が風下側に存在しない
ため、フィン２３が全長にわたって有効な放熱面となる
ため、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることがで
きる。
【００６８】実施の形態１０．図１８はこの発明の実施
の形態１０に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図で
ある。この実施の形態１０の特徴は、実施の形態１から
実施の形態９までのようにフレーム２２の外周面全体に
等間隔でフィン２３が均等配置されているのとは異な
り、フィン２３を不等ピッチで配置し、かつフレーム２
２の外周面の位置によってフィン２３の形状、寸法を変
えた点にある。即ち、フレーム２２の外周面のうち上側
であって、直達日射による入熱により熱負荷が高い領域
３５にはフィン２３を小さいピッチで設置して放熱面積
を拡大している。また、フレーム２２の外周面のうち下
側であって、ポール１の影響によりフレーム２２周辺の
流速が減少する領域３６には高いフィン２３を小さいピ
ッチで設置して放熱面積を大幅に拡大している。さら
に、フレーム２２の外周面のうち両側であって、日射や
ポール１の影響が小さい領域３７では大きいピッチでフ
ィン２３を設置した構成となっている。
【００６９】次に動作について説明する。熱負荷の高い
フレーム２２の外周面の上側の領域３５では、風力の大
きい外気２４がフレーム２２の両側よりも多いフィン２
３の風上側の先端に衝突することにより、他の領域より
も放熱効率を向上させる。また、外気２４の流れが遅い
フレーム２２の外周面の下側の領域３６では、外気２４
が大きなフィン２３の先端に衝突し、その両側面に接触
することにより放熱効率を向上させる。
【００７０】以上のように、この実施の形態１０によれ
ば、熱負荷の高い領域３５及び外気の流れの遅い領域３
６においてもフィン２３を適切に配置したことにより、
発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００７１】この実施の形態１０では、フィン２３を、
異なった形状や不等ピッチでフレーム２２の外周面に設
置することにより、発電機５内の温度分布を、設計者の
意図に応じて、自由に制御することができる。
【００７２】実施の形態１１．図１９はこの発明の実施
の形態１１に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図で
あり、図２０は図１９に示した風力発電装置の正面図で
ある。この実施の形態１１の特徴は、フレーム２２の外
周面に周方向に等間隔に複数の支柱３８を立設し、これ
ら支柱３８の上部にフレーム２２の外周面を覆う円筒状
のカバー３９を取り付けた点にある。風上側クランパ１
９の上面はフレーム２２の外周面よりも若干突出してお
り、風下側クランパ２０の上面はフレーム２２の外周面
よりも大きく突出している。支柱３８の高さは風下側ク
ランパ２０の上面よりも高く設定されており、このた
め、支柱３８に支持されたカバー３９と風下側クランパ
２０の上面との間には大きなスペースが確保されてい
る。カバー３９は風上側及び風下側において同一径を有
しており、日射を反射する材料で形成されている。
【００７３】次に動作について説明する。図１９に示す
ように、カバー３９の先端部（風上側）に衝突した外気
２４の一部はカバー３９とフレーム２２とのスペースに
流入し、フレーム２２の外周面上での気流の流速が増加
する。カバー３９よりも下側に流入し、流速が増した外
気２４が支柱３８の先端部（風上側）や風下側クランパ
２０に衝突することにより、放熱が促進されると共に、
カバー３９と風下側クランパ２０の上面との間のスペー
スを通過することで減速されずにカバー３９の下側のス
ペースから抜け出る。
【００７４】以上のように、この実施の形態１１によれ
ば、フレーム２２の外周面での流速増加により熱伝達率
が増加し、十分な冷却性能が得られる。さらに、カバー
３９が日射を反射する材料で形成されているため、日射
が直接風力発電装置に入射することが妨げられ、直達日
射による熱負荷の増大を抑えることができる。
【００７５】図２１はこの発明の実施の形態１１に係る
風力発電装置の放熱部の変形例１を示す断面図である。
この変形例１では、図２１に示すように、風上側のカバ
ー３９の外径を大きくし、その風上側から支柱３８まで
徐々に外径を小さくしている。このため、広範囲の外気
２４をフレーム２２の外周面に向けて取り込むことがで
きるため、フレーム２２の外周面の近傍の風速を増大さ
せることができるので、十分な冷却性能を得ることがで
きる。また、この変形例１では、風上側クランパ１９の
上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム２２の外
周面と面一に形成しているので、カバー３９の下側に流
入してくる外気２４の流れを減速させずに円滑に通過さ
せることができる。
【００７６】図２２はこの発明の実施の形態１１に係る
風力発電装置の放熱部の変形例２を示す断面図である。
この変形例２では、図２２に示すように、カバー３９の
外径を支柱３８で支持された箇所において最小とし、支
柱３８から風上側へ及び風下側へそれぞれ徐々にカバー
３９の外径を大きくしている。この場合、フレーム２２
の外周面上で加速された外気２４の流れが徐々に減速さ
れてカバー３９の端部出口から吹き出す。このとき、出
口の開口面積が大きくなっているため、出口での流速が
小さくなり、カバー３９の出口での圧力損失が低減さ
れ、フレーム２２外周面に導入できる外気２４の流速を
増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。また、
図１９で示した構成と同様に、風上側クランパ１９の上
面はフレーム２２の外周面よりも若干突出しており、風
下側クランパ２０の上面はフレーム２２の外周面よりも
大きく突出している。このため、カバー３９の下側空間
に流入されて流速を増した外気２４が支柱３８の先端部
（風上側）や風下側クランパ２０に衝突することによ
り、放熱が促進される。
【００７７】図２３はこの発明の実施の形態１１に係る
風力発電装置の放熱部の変形例３を示す断面図である。
この変形例３では、図２３に示すように、変形例１の構
成に加えて、カバー３９の外径を支柱３８から風下側に
徐々に大きくしている。この場合、フレーム２２の外周
面上で加速された外気２４の流れが徐々に減速されてカ
バー３９の端部出口から吹き出す。このとき、出口の開
口面積が大きくなっているため、出口での流速が小さく
なり、カバー３９の出口での圧力損失が低減され、フレ
ーム２２外周面に導入できる外気２４の流速を増大さ
せ、十分な冷却性能を得ることができる。
【００７８】また、この変形例３では、風上側クランパ
１９の上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム２
２の外周面と面一に形成しているので、カバー３９の下
側に流入してくる外気２４の流れを減速させずに円滑に
通過させることができる。
【００７９】図２４はこの発明の実施の形態１１に係る
風力発電装置の放熱部の変形例４を示す断面図である。
この変形例４では、図２４に示すように、カバー３９を
固定する支柱３８をフレーム２２の軸線方向に延在する
フィン形状とすることにより、支柱３８からの放熱が促
進され、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることが
できる。また、図１９及び図２２で示した構成と同様
に、風上側クランパ１９の上面はフレーム２２の外周面
よりも若干突出しており、風下側クランパ２０の上面は
フレーム２２の外周面よりも大きく突出している。この
ため、カバー３９の下側空間に流入されて流速を増した
外気２４が支柱３８の先端部（風上側）や風下側クラン
パ２０に衝突することにより、放熱が促進される。
【００８０】なお、この変形例４では、カバー３９をフ
レーム２２の外周面に平行に構成したが、カバー３９の
構成を図２１及び図２３に示した構成としてもよい。こ
の場合には、外気２４を効率よくカバー３９とフレーム
２２とのスペース内に導きかつ排出することができるの
で、フレーム２２等からの放熱を更に促進することがで
きる。
【００８１】図２５はこの発明の実施の形態１１に係る
風力発電装置の放熱部の変形例５を示す断面図である。
この変形例５では、図２５に示すように、図１９に示し
た構成よりも短くした支柱３８をフレーム２２よりも風
下側のナセル２上に立設している。この変形例５におけ
るカバー３９は、フレーム２２上は勿論、支柱３８が立
設する風下側のナセル２上も覆っており、図１９に示し
た構成よりも幅が広くなっている。このため、カバー３
９の先端部（風上側）に衝突した外気２４の一部はカバ
ー３９とフレーム２２とのスペースに流入し、フレーム
２２の外周面上での気流の流速が増加して風下側クラン
パ２０に衝突し、その流速が増した急流の一部はカバー
３９とナセル２とのスペースを通過する際に更に速度が
増加する。これにより、フレーム２２又は風下側クラン
パ２０からの放熱を更に促進することができる。
【００８２】実施の形態１２．図２６はこの発明の実施
の形態１２に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図で
あり、図２７は図２６に示した風力発電装置の正面図で
ある。この実施の形態１２の特徴は、カバー３９の風下
側の端面をフレーム２２の外周面に対向させ、そのカバ
ー３９の風下側の端面を支柱３８により支持し、カバー
３９の外径を風上側から風下側まで徐々に小さくしてい
る。また、風上側クランパ１９の上面及び風下側クラン
パ２０の上面がフレーム２２の外周面より当該フレーム
２２の半径方向外方に突出している。カバー３９の風下
側の端面とフレーム２２の外周面との間には支柱３８を
除いて外気２４が通過するスペースが形成されている。
【００８３】次に動作について説明する。カバー３９の
先端部（風上側）に衝突した外気２４の一部はフレーム
２２との空間に流入する。このとき、外気２４はカバー
３９に沿ってフレーム２２に対向する方向に偏向される
ため、外気２４が風上側クランパ１９及び風下側クラン
パ２０に囲まれたフレーム２２の外周面に沿って流れ
る。このとき、風上側クランパ１９の風下側の端部での
剥離による気流の渦が発生しない。外気２４は風下側ク
ランパ２０に衝突することで熱交換してカバー３９の風
下側に抜け出る。
【００８４】以上のように、この実施の形態１２によれ
ば、外気２４をフレーム２２の外周面に沿って流すこと
ができるので、高い熱伝達効率を得ることができ、発電
機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００８５】実施の形態１３．図２８はこの発明の実施
の形態１３に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図で
ある。この実施の形態１３の特徴は、フレーム２２の外
周面のうち上側であって、直達日射による入熱により熱
負荷が高い領域３５に図１９に示した円筒状のカバー３
９を設置し、フレーム２２の外周面のうち下側であっ
て、ポール１の影響によりフレーム２２周辺の流速が減
少する領域３６に図２１から図２３に示した風上側から
支柱３８にかけて開口面積の大きいカバー３９を設置
し、フレーム２２の外周面のうち両側であって、日射や
ポール１の影響が小さい領域３７にカバー３９を設置し
ない構成とした点にある。
【００８６】次に動作について説明する。領域３５に設
置されたカバー３９により直達日射による入熱を遮り、
フレーム２２の温度上昇を抑制する。領域３６に設置さ
れたカバー３９により広範囲の外気２４をフレーム２２
の外周面とカバー３９との間のスペースに取り込むこと
でフレーム２２の温度上昇を抑制する。
【００８７】以上のように、この実施の形態１３によれ
ば、領域３５への熱負荷をカバー３９により低減し、流
速の小さい領域３６の放熱性能を向上させることがで
き、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができ
る。
【００８８】この実施の形態１３では、カバー３９を風
力発電装置の外周面に配置するときに、設置位置によっ
て形状を変えたり、設置位置を状況に合わせて選択する
ことにより、発電機５内の温度分布を設計者の意図に応
じて自由に制御することができる。
【００８９】実施の形態１４．図２９はこの発明の実施
の形態１４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図で
ある。この実施の形態１４の特徴は、図２４で示した構
成と同様に、フレーム２２の外周面に立設されたフィン
２３と円筒状のカバー３９とを一体化し、風上側クラン
パ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム
２２の外周面と面一に形成した点にある。
【００９０】次に動作について説明する。図２９に示す
ように、外気２４がフレーム２２、フィン２３及びカバ
ー３９で囲まれたダクト状の空間に風上側から取り込ま
れる。このとき、フィン２３とカバー３９とが一体化し
ているため、発電機５内で発生した熱がフィン２３から
カバー３９へと伝わり、カバー３９の内周側および外周
側から外気に放熱される。
【００９１】以上のように、この実施の形態１４によれ
ば、カバー３９等により構成されたダクト状の空間に外
気２４を取り込むことにより当該空間内での外気２４の
流速を増大させることができる。また、カバー３９の内
周面及び外周面の両方が放熱面として機能するので、発
電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００９２】なお、この実施の形態１４では、カバー３
９をフレーム２２の外周面に平行に構成したが、カバー
３９の構成を図２１及び図２３に示した構成としてもよ
い。この場合には、外気２４を効率よくカバー３９とフ
レーム２２とのスペース内に導きかつ排出することがで
きるので、フレーム２２等からの放熱を更に促進するこ
とができる。
【００９３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対
し、ロータの回転により発電機から発生した熱を放出す
る放熱部を、発電機のステータと外気とを仕切る円筒状
のフレームに設けたことにより、発電機内の熱の外気へ
の放出性能を向上させることができ、これにより発電機
内の温度を規定値以下に維持することができる。また、
この発明によれば、従来の風力発電装置と異なり、吸気
口、排気口および冷却用ファンが必要ないため、簡易な
構造で、放熱効率の高い風力発電装置を得ることができ
る。さらに、この発明によれば、風で回転するブレード
と一体に回転するロータを備えた発電機から発生する熱
を当該風により冷却するようにしたので、合理的で無駄
がなく、冷却に要するエネルギも皆無である。
【００９４】この発明によれば、フレーム上に放熱部と
してのフィンを設けたことにより外気への放熱面積を拡
大することができるので、フレームにフィンを設けない
場合よりも格段に冷却性能を向上させることができる。
【００９５】この発明によれば、フィンの少なくとも風
上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角をなすように
構成したことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、
フィンの入り口での損失低減によるフィン間への流量増
大と、周速成分を含んだ外気をフィンの側面に流せるの
で、フィンの外表面で高い熱伝達効率が得られ、発電機
に対する冷却性能を改善することができる。
【００９６】この発明によれば、フィンをフレームの軸
線方向に複数に分割し、該分割した複数のフィンのうち
フレームの軸線方向で隣接するフィン同士をフレームの
周方向に位置ずれしたことにより、放熱面積が拡大する
効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境界層更新効
果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ、こ
れにより高い冷却性能を得ることができる。
【００９７】この発明によれば、複数のフィンのうち少
なくとも風上側の分割フィンをブレードの回転方向と鋭
角をなすように構成したことにより、放熱面積増大の効
果だけでなく、２列目以降の分割フィンの各側面に外気
が衝突することで境界層が薄くなり高い熱伝達効率の箇
所がフィンの側面の広範囲で得られるので、冷却性能を
改善することができる。
【００９８】この発明によれば、風上側クランパの上面
をフレームの外周面と面一に形成し、かつフィンを風下
側クランパの上部よりフレームの半径方向外方に突出し
たことにより、フィンの風下側においても放熱性能を向
上させることができるので、フィンが全長にわたって良
好な放熱性能を発揮し、発電機に対する十分な冷却性能
を得ることができる。
【００９９】この発明によれば、風上側クランパの上面
及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に
形成したことにより、外気の流れがフィンの風下側まで
急激に減速されずに通過するので、フィンが全長にわた
って良好な放熱面となるため、発電機に対する十分な冷
却性能を得ることができる。
【０１００】この発明によれば、風上側クランパの上部
及び風下側クランパの上部をフレームより該フレームの
半径方向外方に突出させ、フィンを風上側クランパの上
部及び風下側クランパの上部より前記フレームの半径方
向外方に突出させたことにより、フィンの突出部分に外
気が直接衝突するため高い熱伝達率が得られ、フィンの
突出部分では風下側クランパが風下側に存在しないた
め、フィンが全長にわたって有効な放熱面となるため、
発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０１】この発明によれば、放熱部をフレームの半
径方向外方に突出するピンとしたことにより、放熱面積
が拡大する効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境
界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ること
ができる。また、この発明によれば、ピンの風下側で発
生する気流の渦により２列目以降のピン間を流れる外気
の乱れ度が増大し、風下側のピンにおける熱伝達率が増
加し、高い冷却性能を得ることができる。
【０１０２】この発明によれば、フィンを日射の影響を
受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフ
レームの下部の少なくとも一方に小さなピッチで適切に
設置したことにより、発電機に対する十分な冷却性能を
得ることができると共に、機内温度の周方向分布を任意
の形にコントロールすることができる。
【０１０３】この発明によれば、フィンの高さをフレー
ムの周方向に不均一としたことにより、発電機に対する
十分な冷却性能を得ることができると共に、機内温度の
周方向分布を任意の形にコントロールすることができ
る。
【０１０４】この発明によれば、放熱部をフレームの周
方向に延在する外周壁としたことにより、放熱面積が拡
大すると共に、上昇気流の発達により自然対流による放
熱が促進されて、冷却性能を改善することができる。
【０１０５】この発明によれば、少なくとも発電機のス
テータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆いかつブ
レードを介して発電機のロータに回転力を与えた風をフ
レーム近傍に導くカバーを設けたことにより、フレーム
上の気流の速度が増大し、冷却性能の向上を図ることが
できると共に、発電機の外壁面に日射が直達することを
防ぐことができるので、直達日射の入熱による機内温度
上昇を抑制し、冷却性能の高い風力発電装置を得ること
ができる。
【０１０６】この発明によれば、カバーの風上側の部分
をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にか
けて徐々に短くなるように構成したことにより、フレー
ムの外周面の近傍での風速を増大させることができるの
で、十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０７】この発明によれば、カバーの風下側の部分
をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にか
けて徐々に長くなるように構成したことにより、外気の
出口での開口面積を大きくすることができるので、出口
での流速を小さくでき、カバーの出口での圧力損失が低
減され、フレームの外周面に導入できる外気の流速を増
大させ、十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０８】この発明によれば、風上側クランパの上面
及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に
形成したことにより、カバーの下側に流入してくる外気
の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【０１０９】この発明によれば、カバーを支持する支柱
をフレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの
軸線方向に延在するフィンとし、このフィンの上部にカ
バーを取り付けたことにより、カバー及びカバーで構成
されたダクト状の空間に取り込む外気の流速を増大させ
ることができる。また、この発明によれば、フィンと一
体化したカバーの内周面及び外周面の両方を放熱面とし
て機能させることができるので、発電機に対する十分な
冷却性能を得ることができる。
【０１１０】この発明によれば、フレームにカバーを設
けた場合において、風上側クランパの上部及び風下側ク
ランパの上部をフレームより該フレームの半径方向外方
に突出させたことにより、カバーの下側空間に流入され
て流速を増した外気を風下側クランパ等に衝突させるこ
とにより、放熱を促進することができるので、発電機に
対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１１１】この発明によれば、フレームにカバーを設
けた場合において、カバーを支持する支柱をフレームの
半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延
在するフィンとしたことにより、フィン形状の支柱から
の放熱を促進することができるので、発電機に対する十
分な冷却性能を得ることができる。
【０１１２】この発明によれば、カバーを日射の影響を
受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフ
レームの下部の少なくとも一方に設置したことにより、
フレームの上部での熱負荷を低減し、フレームの下部で
の放熱性能を向上させることができるので、発電機に対
する十分な冷却性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この実施の形態１に係る風力発電装置の正面
図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】 図２に示した風力発電装置の放熱部を拡大し
て示す断面図である。
【図４】 図３の放熱部の作用を説明するための斜視図
である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る風力発電装置
の放熱部を示す斜視図である。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る風力発電装置
の放熱部を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態４に係る風力発電装置
の放熱部を示す斜視図である。
【図８】 図７に示した放熱部の作用を説明するための
斜視図である。
【図９】 この発明の実施の形態５に係る風力発電装置
の放熱部を示す斜視図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６に係る風力発電装
置の放熱部を示す斜視図である。
【図１１】 図１０の放熱部を示す平面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態７に係る風力発電装
置の放熱部を示す斜視図である。
【図１３】 図１２に示した風力発電装置の運転時にお
ける放熱部を示す側面図である。
【図１４】 図１２に示した風力発電装置の運転停止時
における放熱部を示す側面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態８に係る風力発電装
置の放熱部を示す断面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態８に係る風力発電装
置の放熱部の変形例を示す断面図である。
【図１７】 この発明の実施の形態９に係る風力発電装
置の放熱部を示す断面図である。
【図１８】 この発明の実施の形態１０に係る風力発電
装置の放熱部を示す正面図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部を示す断面図である。
【図２０】 図１９に示した風力発電装置の正面図であ
る。
【図２１】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部の変形例１を示す断面図である。
【図２２】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部の変形例２を示す断面図である。
【図２３】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部の変形例３を示す断面図である。
【図２４】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部の変形例４を示す断面図である。
【図２５】 この発明の実施の形態１１に係る風力発電
装置の放熱部の変形例５を示す断面図である。
【図２６】 この発明の実施の形態１２に係る風力発電
装置の放熱部を示す断面図である。
【図２７】 図２６に示した風力発電装置の正面図であ
る。
【図２８】 この発明の実施の形態１３に係る風力発電
装置の放熱部を示す正面図である。
【図２９】 この発明の実施の形態１４に係る風力発電
装置の放熱部を示す斜視図である。
【図３０】 従来の風力発電装置の冷却構造を示す断面
図である。
【図３１】 図３０の要部を拡大して示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１ ポール、２ ナセル、３ ブレード、４ ハブ、５
密閉型発電機、６水平軸、７ 増速機、８ ブレー
キ、９ 送風ファン、１０ 吸気口、１１ 排気口、１
２ ボス、１３ 固定軸、１４ ロータ、１５ 隙間、
１６ ステータ、１７ ステータコア、１８ ステータ
コイル、１９ 風上側クランパ、２０風下側クランパ、
２１ ステイ、２２ フレーム、２３ フィン（放熱
部）、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ フィン（放熱部）、２
４ 外気、２５ 境界層（軸線方向）、２６ａ，２６
ｂ，２６ｃ ピン（放熱部）、２７ 境界層（周方
向）、３０ 側面、３１ 外周壁（放熱部）、３２ 自
然対流、３３，３４ 突出部分、３５ 領域（上側）、
３６ 領域（下側）、３７ 領域（両側）、３８ 支
柱、３９ カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷 良二 東京都港区三田三丁目13番16号 ティーエ ムエイエレクトリック株式会社内 (72)発明者 古藤 悟 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 CC02 CC22 CC47 CC78 5H605 AA01 BB01 CC01 DD12 5H607 AA02 BB02 BB14 CC05 DD19 FF26 KK10 5H609 BB01 BB12 PP02 PP06 PP08 PP09 QQ02 QQ12 QQ23 RR63 RR71 RR73

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 垂直に立設されたポールの上部に風上に
    向かって配される水平軸と、該水平軸の風下側に固定さ
    れたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含
    む発電機と、前記水平軸の風上側に固定されかつ風力で
    回転するブレードとを備えた風力発電装置において、 前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に
    対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した
    熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気と
    を仕切る円筒状のフレームに設けたことを特徴とする風
    力発電装置。
  2. 【請求項２】 放熱部はフレームの半径方向外方に突出
    しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンである
    ことを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
  3. 【請求項３】 フィンの少なくとも風上側の先端部はブ
    レードの回転方向と鋭角をなしていることを特徴とする
    請求項２記載の風力発電装置。
  4. 【請求項４】 フィンはフレームの軸線方向に複数に分
    割され、該分割された複数のフィンのうち前記フレーム
    の軸線方向で隣接するフィン同士は前記フレームの周方
    向に位置ずれしていることを特徴とする請求項２記載の
    風力発電装置。
  5. 【請求項５】 複数のフィンのうち少なくとも風上側の
    分割フィンはブレードの回転方向と鋭角をなしているこ
    とを特徴とする請求項４記載の風力発電装置。
  6. 【請求項６】 発電機のステータをフレームの軸線方向
    の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパとを含
    み、前記風上側クランパの上面は前記フレームの外周面
    と面一に形成され、かつフィンは前記風下側クランパの
    上部より前記フレームの半径方向外方に突出しているこ
    とを特徴とする請求項２記載の風力発電装置。
  7. 【請求項７】 発電機のステータをフレームの軸線方向
    の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパとを含
    み、前記風上側クランパの上面及び前記風下側クランパ
    の上面は前記フレームと面一に形成されていることを特
    徴とする請求項２記載の風力発電装置。
  8. 【請求項８】 発電機のステータをフレームの軸線方向
    の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパとを含
    み、前記風上側クランパの上部及び前記風下側クランパ
    の上部は前記フレームより該フレームの半径方向外方に
    突出しており、かつフィンは前記風上側クランパの上部
    及び前記風下側クランパの上部より前記フレームの半径
    方向外方に突出していることを特徴とする請求項２記載
    の風力発電装置。
  9. 【請求項９】 放熱部はフレームの半径方向外方に突出
    する突起物であることを特徴とする請求項１記載の風力
    発電装置。
  10. 【請求項１０】 フィンは日射の影響を受けるフレーム
    の上部及びポールの影響を受けるフレームの下部の少な
    くとも一方に小さなピッチで設置されていることを特徴
    とする請求項２から請求項９のうちのいずれか１項記載
    の風力発電装置。
  11. 【請求項１１】 フィンの高さはフレームの周方向に不
    均一であることを特徴とする請求項２から請求項１０の
    うちのいずれか１項記載の風力発電装置。
  12. 【請求項１２】 放熱部はフレームの周方向に延在する
    外周壁であることを特徴とする請求項１記載の風力発電
    装置。
  13. 【請求項１３】 垂直に立設されたポールの上部に風上
    に向かって配される水平軸と、該水平軸の風下側に固定
    されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを
    含む発電機と、前記水平軸の風上側に固定されかつ風力
    で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、 少なくとも前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒
    状のフレームを覆い、かつ前記ブレードを介して前記発
    電機のロータに回転力を与えた風を前記フレーム近傍に
    導くカバーを含むことを特徴とする風力発電装置。
  14. 【請求項１４】 カバーの風上側の部分はフレームとの
    離間距離が風上側からフレーム近傍にかけて徐々に短く
    なるように構成されたことを特徴とする請求項１３記載
    の風力発電装置。
  15. 【請求項１５】 カバーの風下側の部分はフレームとの
    離間距離がフレーム近傍から風下側にかけて徐々に長く
    なるように構成されたことを特徴とする請求項１３また
    は請求項１４記載の風力発電装置。
  16. 【請求項１６】 発電機のステータをフレームの軸線方
    向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパとを
    含み、前記風上側クランパの上面及び前記風下側クラン
    パの上面は前記フレームと面一に形成されていることを
    特徴とする請求項１３から請求項１５のうちいずれか1
    項記載の風力発電装置。
  17. 【請求項１７】 カバーを支持する支柱はフレームの半
    径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在
    するフィンであり、かつ該フィンの上部にカバーが取り
    付けられたことを特徴とする請求項１６記載の風力発電
    装置。
  18. 【請求項１８】 発電機のステータをフレームの軸線方
    向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパとを
    含み、前記風上側クランパの上部及び前記風下側クラン
    パの上部は前記フレームより該フレームの半径方向外方
    に突出していることを特徴とする請求項１３から請求項
    １５のうちいずれか１項記載の風力発電装置。
  19. 【請求項１９】 カバーを支持する支柱はフレームの半
    径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在
    するフィンであることを特徴とする請求項１８記載の風
    力発電装置。
  20. 【請求項２０】 カバーは日射の影響を受けるフレーム
    の上部若しくはポールの影響を受けるフレームの下部の
    少なくとも一方に設置されていることを特徴とする請求
    項１３から請求項１９のうちいずれか１項記載の風力発
    電装置。
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