JP2003214324A

JP2003214324A - 風力発電装置の消火方法

Info

Publication number: JP2003214324A
Application number: JP2002018717A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hirata; 和也平田; Masanori Goto; 正典後藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】装置全体のコストアップをできるだけ抑えつ
つ、火災が発生した際に迅速かつ確実に消火処理をおこ
ない、火災による二次災害を未然に防止する風力発電装
置の消火方法を提供する。【解決手段】風力によって回転する風車と、回転エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、風車によ
る回転を発電機に伝える回転軸と、回転軸の回転を停止
させる回転停止手段と、を内包するナセルと、風車およ
び前記ナセルを支える支柱と、を備えた風力発電装置の
消火方法において、ナセルまたは支柱内における火炎の
発生に対して、ナセルまたは支柱内に不活性ガスを充満
させることによって火炎の消火をおこなうため、風力発
電装置において、火災が発生した際に火点周辺の酸素を
遮断する窒息効果によって鎮火する。

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、風力発電装置の
消火方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、風力発電装置にあっては、ナセル
あるいは支柱内に回転軸、ブレーキ、増速機、発電機な
どを備えているため、熱が発生しやすく出火する可能性
があり、火災発生を防止するための多数の対策を講じて
いる。たとえば、過負荷を防止するために、減速機を設
けたり、ブレードの角度を変更したりしている。また、
テフロン（登録商標）などの難燃性の材料を用いたり、
振動熱による発火を防止したり、落雷による火災発生を
防止するための避雷針を設けたりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
風力発電装置にあっては、上記のような対策を講じてい
るにも関わらず、異常気象によりあるいは異常気象と他
の悪条件と重なり合って発生した火災に対しては、一旦
火災が発生してしまうとその火災を消火するための有効
な手段を備えているものはなかった。

【０００４】また、あらたに消火施設を設けることは、
風力発電装置全体のコストアップにつながってしまうと
いう問題点があった。特に火災発生を起こす可能性があ
るナセル部分は地上から数十メートルの高さにあり、そ
の高さにおける消火施設を設けるためには、多大な費用
がかかってしまうという問題点があった。今後も風力発
電装置は大型化の傾向があり、上記問題は顕著となる。

【０００５】また通常、風力発電装置は、民家より離れ
た地域に設置される場合が多く、火災の発見が遅れるば
かりでなく、消火活動のために人手を要する消火活動を
迅速におこなうことができないという問題点があった。

【０００６】この発明は上記従来技術による問題を解決
するため、火災が発生した際に、迅速かつ確実に消火処
理をおこない、火災による二次災害を未然に防止するこ
とが可能な風力発電装置の消火方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる風
力発電装置の消火方法は、風力によって回転する風車
と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機
と、前記風車による回転を前記発電機に伝える回転軸
と、前記回転軸の回転を停止させる回転停止手段と、を
内包するナセルと、前記風車および前記ナセルを支える
支柱と、を備えた風力発電装置の消火方法において、前
記ナセル内における火炎の発生に対して、前記ナセル内
に不活性ガスを充満させることによって前記火炎の消火
をおこなうことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明にかかる風力
発電装置の消火方法は、風力によって回転する風車と、
前記風車を支える支柱と、を備え、前記支柱内に、回転
エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、前記
風車による回転を前記発電機に伝える回転軸と、前記回
転軸の回転を停止させる回転停止手段と、を有する風力
発電装置の消火方法において、前記支柱内における火炎
の発生に対して、前記支柱内に不活性ガスを充満させる
ことによって前記火炎の消火をおこなうことを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる風力発電装置の消火方法の好適な実施の形
態を詳細に説明する。

【００１０】（風力発電装置の構成）風力発電装置には
大きく分けて、回転軸が地面に水平な水平軸風車と回転
軸が地面に垂直な垂直軸風車の２種類がある。図１およ
び図２は、水平軸風車の一例としてのプロペラ形風車の
風力発電装置の外観を示す正面図および横面図である。
図１および図２に示すように、水平軸風車の一例として
のプロペラ形風車の風力発電装置において、１は風車を
構成するブレードであり、２はナセルであり、３は、ブ
レード１およびナセル２を支えるための支柱である。

【００１１】また、図３は、ナセル２の内配置を示す説
明図である。図３において、１０は主軸であり、１１は
その主軸１０を受ける主軸受であり、１２は主軸１０の
回転速度を変更する増速機（ギアボックス）であり、１
３は増速機１２に接続された第２の軸２０の回転を停止
するブレーキであり、１４は第２の軸２０の回転によっ
て電気エネルギーを生成する発電機であり、１５はナセ
ルを開閉するナセル開閉部であり、１６はメンテナンス
用のクレーンであり、１７は、ナセル２全体あるいは発
電機１４を冷却する冷却機（ラジエータ）であり、１８
は、ナセル２内で火炎が発生した場合にそれを検知する
火炎発生検知部であり、１９は、ナセル２内において発
生した火炎を消火する消火部である。

【００１２】さらに図示を省略するが、火炎発生検知部
１８による検知に基づいて所定の連絡先、たとえば管理
センタ、消防署、警察などへ火炎発生情報を通知する通
知部を備える。通知部は、たとえば無線発信装置などに
よって構成され、火炎発生を示す信号を自動的に発信す
る。また、同様に図示を省略するが、火炎発生検知部１
８による検知に基づいて自装置の周辺地域へ火炎発生を
示す警報音（サイレン）または警報音声（たとえば『危
険ですから、この地域から速やかに避難してください』
という音声）を出力する警報出力部（スピーカ）が設置
されている。警報出力部の設置場所は、たとえば支柱３
のいずれかの高さの位置に設置するとよい。

【００１３】かかる構成において、ブレード１の回転が
主軸１０に伝わり、その回転の速度を増速機１２によっ
て変更（加速）する。その加速された回転によって発電
機１４が発電する。また、ブレーキ１３は、ディスク型
ブレーキを採用し、必要に応じて第２の軸２０の回転を
停止させる。これによって、主軸１０の回転も停止し、
よって、ブレード１の回転は停止する。

【００１４】また、火炎発生検知部１８は、ナセル２内
に配設され、温度センサ、煙センサ、紫外線センサなど
によって構成される。いずれも所定の値を超えた場合に
火炎が発生したと判断することができる。また、発電機
１４の電流または電圧値測定器、風速測定器、主軸１０
または第２の軸２０の回転数測定器などによって構成さ
れていてもよい。この場合直接火炎の発生を検知するわ
けではないが、火炎が発生しやすい異常な状況になった
と判断して、消火あるいは停止動作を開始するとよい。
また、火炎発生検知部１８が上記各測定器である場合は
必ずしもナセル２内に配設されている必要はない。さら
に、火炎発生検知部１８は、上記各センサの組合せ、あ
るいは上記各センサのいずれかと上記各測定器との組合
せであってもよい。これによって、より正確に火炎の発
生を検知することができる。

【００１５】また、消火部１９も、同様にナセル２内に
配設され、火炎発生検知部１８による検知に基づいて消
火処理を実行する。したがって、消火部１９を作動させ
るために、管理者が遠隔によって消火部１９を操作する
必要はなく、これによって迅速に消火がおこなわれるこ
とになる。消火方法についての詳細な説明は後述する。

【００１６】なお、図３において、消火部１９はナセル
２内に１箇所のみ設けたが、これに限定されるものでは
なく、複数箇所に設けるようにしてもよい。その際、各
構成部（増速機１２、ブレーキ１３、発電機１４）のそ
れぞれに対応するようにして別々に設けるようにすると
よい。さらに、各構成部の特性（たとえば増速機１２で
あるギアボックスでは油を多く使うなど）に応じて、消
火部１９の消火方法もそれぞれ異なるようにするとより
効果的である。

【００１７】図４は、垂直軸風車の一例としてのダリウ
ス形風車の風力発電装置の外観を示す外観図である。図
４に示すように、垂直軸風車の一例としてのダリウス形
風車の風力発電装置において、３１は風車を構成するブ
レードであり、３２はブレード３１を支えるための支柱
である。

【００１８】また、図５は、支柱３２の内配置を示す説
明図である。図５において、３３は主軸であり、３４は
その主軸３３を受ける主軸受（ベアリング）であり、３
５は主軸３３の回転によって電気エネルギーを生成する
発電機であり、３６は主軸３３の回転を停止するブレー
キであり、３７は火炎発生検知部であり、３８は消火部
である。

【００１９】また、図１〜３に示したプロペラ形風車の
風力発電装置と同様に火炎発生検知部３７による検知に
基づいて所定の連絡先、たとえば管理センタ、消防署、
警察などへ火炎発生情報を通知する通知部、および火炎
発生検知部３７による検知に基づいて自装置の周辺地域
へ火炎発生を示す警報音（サイレン）または警報音声を
出力する警報出力部（スピーカ）を備えている。上記各
構成部については、図１〜３に示したプロペラ形風車の
風力発電装置と同様であるので、その説明は省略する。

【００２０】（消火方法の内容）つぎに、消火部１９お
よび３８による消火方法について説明する。一般に火炎
の消火方法として以下の３つが挙げられ、以下のいずれ
か一つを達成すれば消火は可能である。第１に、火炎と
燃焼している可燃物とを引き離し遠ざける。第２に、火
点周りの可燃物が、火炎からのエネルギーを受け液化・
気化して、可燃性ガスへ相変化するのを防ぐ（冷却効
果）。第３に、火点周りの酸素を遮断する（窒息効
果）。

【００２１】一般に火災の際、火炎周りの可燃物は火炎
からエネルギーを受け、液化・気化し可燃性ガスとなり
引火・燃焼し火炎が持続する。この時の可燃物が液化・
気化し可燃性ガスとなる際必要なエネルギーを活性化エ
ネルギーという。火災時に、火炎に放水をおこない消火
を試みるのは、火点周りで水を蒸発させ、水の蒸発潜熱
によって火炎の熱エネルギーを奪い、該エネルギーを活
性化エネルギー以下にして、火炎周辺の可燃物のガス化
を防止する効果を狙ったものである（冷却効果）。

【００２２】この効果を考慮して、消火部１９，３８の
別の消火方法として、ナセル２内または支柱３２内にお
ける火炎の発生に対して、ナセル２内または支柱３２内
に不活性ガスを充満させることによって上記火炎の消火
をおこなう。具体的には、消火部１９，３８として、不
活性ガスを圧縮して封入したボンベをナセル２内または
支柱３２内に配設し、上記ボンベに図示を省略する電磁
バルブを装着する。

【００２３】火炎発生検知部１８，３７によって火炎を
検知した場合、上記電磁バルブを解放する。電磁バルブ
を解放したことによって、ボンベ内に圧縮されていた不
活性ガスが吹き出し、ナセル２内または支柱３２内に不
活性ガスが充満する。これによって、火点周辺の酸素を
遮断する窒息効果によって鎮火を達成する。ここで、窒
息効果をより効果的にするため、電磁バルブを解放する
際に、ナセル２または支柱３２を密閉するための蓋部材
などを設け、その蓋部材を閉じることによって密閉性を
高めるようにするとよい。

【００２４】また、ナセル２内が不活性ガスで過度に高
圧になるのを防ぐために、ナセル２の所定の箇所に逃が
し弁などを設けてナセル２内の気圧を調整するとよい。
なお、ナセル２内または支柱３２内は、風車運転中は人
が存在することはなく、ナセル２内または支柱３２内に
不活性ガスを充満させることによって人的被害がおよぶ
ことはない。

【００２５】（消火処理の内容）つぎに、この発明の本
実施の形態にかかる消火処理の内容について説明する。
図７は、本実施の形態にかかる消火処理の手順を示すフ
ローチャートである。図７のフローチャートにおいて、
まず、規定値（たとえば温度）を超えたか否かを判断す
る（ステップＳ１）。ここで、規定値を超えるのを待っ
て、規定値を超えた場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）は、
つぎに、電源系統を切断する（ステップＳ２）。これ
は、ショートなどの二次災害を防ぐためである。

【００２６】つぎに、風車の回転を停止させる（ステッ
プＳ３）。風車が回転した状態で火災が起きた場合であ
っても、風車は回転し続けることになる。これによっ
て、ブレード１または３１と主軸１０または３３との連
結が消失によりはずれ、風車自体が勢いよく飛び出して
しまうことが予想される。また、風車が回転し続けるこ
とで、発電機１４，３５における火災を助長してしまう
ことになる。したがって、このような危険な状態を回避
するために、風車の回転を迅速かつ確実に停止させるこ
とはきわめて重要である。

【００２７】具体的には、ブレーキ１３，３６によって
第２の軸２０または主軸３３の回転を停止することによ
っておこなわれる。また、発電機１４または３５に反対
方向の電流を流すことによって第２の軸２０または主軸
３３の回転を停止するようにしてもよく、ブレーキ１
３，３６との併用によって停止するようにしてもよい。
さらに、ブレード１の全体または先端の一部の角度を調
整することによって回転速度を減速させることも併用す
るとよい。いずれにせよ、より迅速にかつ安全に風車の
回転を停止させることができればよい。

【００２８】つぎに、風車の回転の停止によって、上記
規定値以下となったか否かを判断する（ステップＳ
４）。そして、規定値以下とならず（ステップＳ４：：
Ｎｏ）その状態において所定時間が経過した場合（ステ
ップＳ５：Ｙｅｓ）は、消火処理を実行する（ステップ
Ｓ６）とともに、管理センタなどに警報を送信し（ステ
ップＳ７）、さらに警報をスピーカを用いて出力する
（ステップＳ８）。

【００２９】風車の回転を停止させた後に消火処理をお
こなった第１の理由としては、たとえば、消化剤が拡散
することによって、ブレーキ１３，３６が正常に作動し
なくなることが考えられるからである。したがって、ま
ず風車の回転を停止させることを優先させる。ただし、
消火剤がブレーキ１３，１６におよぼす影響が少ない場
合は、必ずしも風車の回転停止を優先させる必要はな
い。

【００３０】風車の回転を停止させた後に消火処理をお
こなった第２の理由として、風車の回転を停止すること
によって温度上昇が下がる場合が考えられる。この場合
は、はじめから火災ではないかあるいはすぐに鎮火した
ことが考えられる。このような場合にも、消火処理を実
施してしまうと、消化剤などによって無用な機器の破損
などが生じ、風力発電装置の修理費が無用に高くなって
しまうからである。

【００３１】したがって、所定の時間内に規定値以下に
なった場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）は、消火処理をお
こなわずに、電源系統の切断および風車の回転の停止に
ついてのみ管理センタなどに通報し（ステップＳ９）、
一連の処理を終了させればよい。

【００３２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、風力によって回転する風車と、回転エネルギーを電
気エネルギーに変換する発電機と、風車による回転を発
電機に伝える回転軸と、回転軸の回転を停止させる回転
停止手段と、を内包するナセルと、風車および前記ナセ
ルを支える支柱と、を備えた風力発電装置の消火方法に
おいて、ナセル内における火炎の発生に対して、ナセル
内に不活性ガスを充満させることによって前記火炎の消
火をおこなうため、プロペラ形風車の風力発電装置にお
いて、火災が発生した際に火点周辺の酸素を遮断する窒
息効果によって鎮火することができる。

【００３３】また、本実施の形態によれば、風力によっ
て回転する風車と、風車を支える支柱と、を備え、支柱
内に、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電
機と、風車による回転を発電機に伝える回転軸と、回転
軸の回転を停止させる回転停止手段と、を有する風力発
電装置の消火方法において、支柱内における火炎の発生
に対して、支柱内に不活性ガスを充満させることによっ
て火炎の消火をおこなうため、ダリウス形風車の風力発
電装置において、火災が発生した際に火点周辺の酸素を
遮断する窒息効果によって鎮火することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、装置全体のコストアップをできるだけ抑えつつ、火
災が発生した際に迅速かつ確実に消火処理をおこない、
火災による二次災害を未然に防止することが可能な風力
発電装置の消火方法が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平軸風車の一例としてのプロペラ形風車の風
力発電装置の外観を示す正面図である。

【図２】水平軸風車の一例としてのプロペラ形風車の風
力発電装置の外観を示す横面図である。

【図３】この発明の本実施の形態にかかる風力発電装置
のナセルの内配置を示す説明図である。

【図４】垂直軸風車の一例としてのダリウス形風車の風
力発電装置の外観を示す外観図である。

【図５】この発明の本実施の形態にかかる風力発電装置
の支柱の内配置を示す説明図である。

【図６】この発明の本実施の形態にかかる風力発電装置
の消火処理の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１，３１ブレード２ナセル３，３２支柱１０，３３主軸１１主軸受１２増速機（ギアボックス）１３，３６ブレーキ１４，３５発電機（ジェネレータ）１８，３７火炎発生検知部１９，３８消火部２０第２の軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】風力によって回転する風車と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、
前記風車による回転を前記発電機に伝える回転軸と、前
記回転軸の回転を停止させる回転停止手段と、を内包す
るナセルと、前記風車および前記ナセルを支える支柱と、を備えた風力発電装置の消火方法において、前記ナセル内における火炎の発生に対して、前記ナセル
内に不活性ガスを充満させることによって前記火炎の消
火をおこなうことを特徴とする風力発電装置の消火方
法。
【請求項２】風力によって回転する風車と、前記風車
を支える支柱と、を備え、前記支柱内に、回転エネルギーを電気エネルギーに変換
する発電機と、前記風車による回転を前記発電機に伝え
る回転軸と、前記回転軸の回転を停止させる回転停止手
段と、を有する風力発電装置の消火方法において、前記支柱内における火炎の発生に対して、前記支柱内に
不活性ガスを充満させることによって前記火炎の消火を
おこなうことを特徴とする風力発電装置の消火方法。