JP2011220218A - Windmill and its control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a windmill which can reduce effect of low frequency sound, and a control method of the same.SOLUTION: The windmill 1 is a horizontal axis windmill supported by a nacelle, which is provided on the top of a tower vertically arranged on the ground. The windmill 1 has blades and receives wind to rotate. The windmill 1 includes: a rotation speed detector 2 detecting rotation speed of the windmill 1; and a rotation speed control device 3 controlling the rotation speed of the windmill 1. The rotation speed control device 3 controls the rotation speed of the windmill 1, when the rotation speed of the windmill 1 detected by the rotation speed detector 2 continues at a fixed time or more within a predetermined range.

Description

本発明は、ブレードを有し、風を受けて回転する風車およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a windmill having blades and rotating by receiving wind and a control method thereof.

近年、CO2の削減といった観点から、風力などの自然エネルギーを利用することが注目されている。 In recent years, the use of natural energy such as wind power has attracted attention from the viewpoint of CO 2 reduction.

例えば非特許文献1、2には、風力発電に関する技術が記載されている。風力発電は、風の力で風車のブレードを回し、その回転運動を発電機に伝えて発電するものである。つまり、風力エネルギーを回転エネルギーに変換して、電気エネルギーとして取り出す。風力発電システムは、塔の上部にナセルを設置し、このナセルに水平軸風車(風の方向に対して回転軸がほぼ平行な風車)を取り付けた構造が一般的である。ナセルには、風車の回転軸の回転数を増速して出力する増速機と、増速機の出力によって駆動される発電機とが格納されている。増速機は、風車の回転数を発電機の回転数まで高める(例えば1:100)ものであり、ギアボックスが組み込まれている。   For example, Non-Patent Documents 1 and 2 describe technologies relating to wind power generation. In wind power generation, wind turbine blades are rotated by wind power, and the rotational motion is transmitted to a generator to generate power. That is, wind energy is converted into rotational energy and extracted as electrical energy. A wind power generation system generally has a structure in which a nacelle is installed at the top of a tower, and a horizontal axis wind turbine (a wind turbine whose rotation axis is substantially parallel to the wind direction) is attached to the nacelle. The nacelle stores a speed increaser that speeds up and outputs the rotational speed of the rotating shaft of the windmill, and a generator that is driven by the output of the speed increaser. The speed increaser increases the number of rotations of the wind turbine to the number of rotations of the generator (for example, 1: 100), and a gear box is incorporated.

また、風力発電システムの風車は、通常、ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備え、定格回転速度で回転するように、風速の変動に応じてブレードのピッチ角を調整し、風車の回転速度を制御するピッチ制御が行われている。   In addition, wind turbines of wind power generation systems usually have a variable pitch mechanism that adjusts the pitch angle of the blades, and adjust the pitch angle of the blades according to fluctuations in the wind speed so that they rotate at the rated rotational speed. Pitch control is performed to control the speed.

最近では、発電コストを下げるため、風車を大型化する傾向があり、風車の直径が80m以上、出力が2MWクラスの大型風力発電システムが開発されている。大型風力発電システムの風車の場合は、一般に、ブレードの枚数が1〜3枚(主に3枚)であり、定格回転速度が10〜60rpm程度の範囲内に設定されている。   Recently, there is a tendency to increase the size of wind turbines in order to reduce power generation costs, and large wind power generation systems with a wind turbine diameter of 80 m or more and an output of 2 MW class have been developed. In the case of a wind turbine of a large wind power generation system, generally, the number of blades is 1 to 3 (mainly 3), and the rated rotational speed is set within a range of about 10 to 60 rpm.

“風力発電(01‐05‐01‐05)”、[online]、原子力百科辞典ATOMICA、[平成22年3月31日検索]、インターネット<URL:http://www.rist.or.jp/atomica/>“Wind Power Generation (01-05-01-05)”, [online], Atomic Encyclopedia ATOMICA, [Search on March 31, 2010], Internet <URL: http://www.rist.or.jp/ atomica /> “スバル風力発電システム SUBARU WIND TURBINE”、[online]、富士重工業株式会社、[平成22年3月31日検索]、インターネット<URL:http://www.subaru-windturbine.jp/windturbine/>“Subaru wind power generation system SUBARU WIND TURBINE”, [online], Fuji Heavy Industries, Ltd., [March 31, 2010 search], Internet <URL: http://www.subaru-windturbine.jp/windturbine/> “特集 低周波音問題について”、[online]、[平成22年3月31日検索]、インターネット<URL:http://www.soumu.go.jp/kouchoi/substance/chosei/pdf/028/teisyhaaon.pdf>“Special issue on low frequency sound problems”, [online], [Search on March 31, 2010], Internet <URL: http://www.soumu.go.jp/kouchoi/substance/chosei/pdf/028/ teisyhaaon.pdf> “諸外国における風力発電施設から発生する騒音・低周波音に係る基準等の状況について(暫定版)”、[online]、[平成22年3月31日検索]、インターネット<URL:http://www.env.go.jp/press/file_view.php?serial=13184&hou_id=10905>“Status of standards, etc. related to noise and low-frequency sound generated from wind power generation facilities in foreign countries (provisional version)”, [online], [searched on March 31, 2010], Internet <URL: http: / /www.env.go.jp/press/file_view.php?serial=13184&hou_id=10905>

ところで、風力発電の普及に伴い、風車から発生する低周波音問題が取り上げられつつある(例えば、非特許文献3、4参照)。低周波音は、概ね100Hz以下の音波のことであり(特に、20Hz以下の音波を超低周波音と呼ぶ)、低周波音の影響としては、建具などをガタつかせる物的影響や、頭痛、耳鳴り、吐き気、睡眠妨害などの人的影響がある。風車から発生する低周波音の基本周波数fは、回転速度をR(rpm)、ブレードの枚数をZ(枚)とすると、f=RZ/60(Hz)で与えられる。特に、大型風力発電システムの風車の場合は、ブレードの枚数が少なく、回転速度も小さいため、運転風速範囲での正常運転でも低周波音が発生し、また、その音圧レベルも高いことから、低周波音の影響が大きいと想定される。   By the way, with the spread of wind power generation, the problem of low frequency sound generated from windmills is being taken up (for example, see Non-Patent Documents 3 and 4). Low-frequency sound is sound waves of approximately 100Hz or less (especially, sound waves of 20Hz or less are called ultra-low-frequency sounds). The effects of low-frequency sound include physical effects such as rattling of furniture and headaches. There are human effects such as tinnitus, nausea and sleep disturbance. The basic frequency f of the low frequency sound generated from the windmill is given by f = RZ / 60 (Hz) where R (rpm) and the number of blades are Z (sheets). In particular, in the case of a wind turbine of a large wind power generation system, since the number of blades is small and the rotation speed is low, low frequency sound is generated even during normal operation in the operating wind speed range, and the sound pressure level is also high, It is assumed that the influence of low frequency sound is great.

しかし、今までのところ、風車から発生する低周波音に対する有効な低減対策は見出されていない。   However, so far, no effective reduction measures have been found for low-frequency sound generated from windmills.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、低周波音の影響を低減できる風車およびその制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a windmill capable of reducing the influence of low-frequency sound and a control method thereof.

本発明者は、低周波音の影響について次のように考えた。風車は、風速に応じた回転速度の制御が行われ、設定された定格回転速度で回転するように設計されている。また、地形や時間帯によっては、安定した風が吹くこともある。そのため、ある程度の時間、風車からほぼ一定周波数の低周波音が連続して発生することがある。その結果、低周波音の周波数が建具などの固有振動数と一致する場合、建具などのガタつきが発生し続けたり、ほぼ一定周波数の低周波音に曝され続けることで、人が不快感を強く感じると推測される。   The inventor considered the influence of low-frequency sound as follows. The wind turbine is designed to rotate at a set rated rotational speed by controlling the rotational speed according to the wind speed. Also, depending on the terrain and time zone, a steady wind may blow. Therefore, low-frequency sound having a substantially constant frequency may be continuously generated from the windmill for a certain period of time. As a result, if the frequency of the low frequency sound matches the natural frequency of the joinery, etc., the rattling of the joinery will continue to occur, or the person will feel uncomfortable by continuing to be exposed to the low frequency sound of a substantially constant frequency. Presumed to feel strong.

そして、本発明者は、風車がほぼ一定の回転速度で一定時間回転し続ける場合は、風車の回転速度を制御することで、長時間に亘ってほぼ一定周波数の低周波音が発生することを防止でき、低周波音の影響を低減できると考え、この考えに基づき、本発明を完成するに至った。   Then, the present inventor has found that when the windmill continues to rotate at a substantially constant rotational speed for a certain period of time, by controlling the rotational speed of the windmill, low frequency sound having a substantially constant frequency is generated over a long period of time. Based on this idea, the present invention has been completed.

本発明の風車は、ブレードを有し、風を受けて回転する風車であり、風車の回転速度を検出する回転速度検出器と、風車の回転速度を制御する回転速度制御装置と、を備える。そして、回転速度制御装置は、回転速度検出器が検出する風車の回転速度が所定の範囲内で一定時間以上連続する場合、風車の回転速度を制御することを特徴とする。   The windmill of the present invention is a windmill that has blades and rotates by receiving wind, and includes a rotational speed detector that detects the rotational speed of the windmill, and a rotational speed control device that controls the rotational speed of the windmill. The rotational speed control device controls the rotational speed of the windmill when the rotational speed of the windmill detected by the rotational speed detector continues within a predetermined range for a predetermined time or more.

一方、本発明の風車の制御方法は、ブレードを有し、風を受けて回転する風車の制御方法であり、風車が、所定の範囲内の回転速度で一定時間以上連続して回転する場合、風車の回転速度を制御することを特徴とする。   On the other hand, the wind turbine control method of the present invention is a wind turbine control method that has blades and rotates by receiving wind, and when the wind turbine rotates continuously at a rotational speed within a predetermined range for a predetermined time or more, It is characterized by controlling the rotational speed of the windmill.

本発明の風車および風車の制御方法によれば、運転風速範囲(カットイン風速からカットアウト風速の間)において風車がほぼ一定の回転速度で一定時間回転し続ける場合は、風車の回転速度を積極的に制御することで、長時間に亘ってほぼ一定周波数の低周波音が発生することを防止できる。その結果、低周波音の影響を低減できる。   According to the wind turbine and the wind turbine control method of the present invention, when the wind turbine continues to rotate at a substantially constant rotational speed for a certain time in the operating wind speed range (between cut-in wind speed and cut-out wind speed), the rotational speed of the wind turbine is positively increased. By performing the control, it is possible to prevent the low frequency sound having a substantially constant frequency from being generated over a long period of time. As a result, the influence of low frequency sound can be reduced.

本発明において、所定の範囲内は、適宜設定することができ、例えば回転速度の変化が10%未満と設定することが挙げられる。例えば、回転速度が10%未満の変化である場合は、回転速度のばらつきとみなし、風車が一定の回転速度で回転していると判断する。そして、風車の回転速度を制御するときは、制御前のある一定の回転速度から10%以上変更されるように制御する。また、本発明において、一定時間は、適宜設定することができ、例えば10分、好ましくは5分と設定することが挙げられる。   In the present invention, the predetermined range can be set as appropriate. For example, the change in rotational speed is set to be less than 10%. For example, when the rotational speed is less than 10%, it is considered that the rotational speed varies and it is determined that the windmill is rotating at a constant rotational speed. And when controlling the rotational speed of a windmill, it controls so that it may change 10% or more from a certain fixed rotational speed before control. In the present invention, the fixed time can be set as appropriate, for example, 10 minutes, preferably 5 minutes.

本発明の風車の一形態としては、ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備え、回転速度制御装置が、可変ピッチ機構により、ブレードのピッチ角を調整することで、風車の回転速度を制御することが挙げられる。   As one form of the windmill of the present invention, a variable pitch mechanism for adjusting the pitch angle of the blade is provided, and the rotational speed control device controls the rotational speed of the windmill by adjusting the pitch angle of the blade by the variable pitch mechanism. To do.

この構成によれば、従来の風車に特に大きな変更を加えることなく、制御システムを変更するのみで対応することが可能である。   According to this configuration, it is possible to cope with the conventional windmill only by changing the control system without making a particularly large change.

本発明の風車の一形態としては、風車に連動して回転する回転軸と、回転軸に支持された回転体と、回転体の回転に伴い回転磁界を発生するコイルと、コイルに電流を通電する電源と、回転磁界の磁束による誘導電流が流れる導体と、を備える。そして、回転速度制御装置が、電源からコイルへの通電電流を制御して、導体に流れる誘導電流により発生する回転体の回転を停止させる方向のトルクを調整することで、風車の回転速度を制御することが挙げられる。   As one form of the windmill of the present invention, a rotating shaft that rotates in conjunction with the windmill, a rotating body that is supported by the rotating shaft, a coil that generates a rotating magnetic field in accordance with the rotation of the rotating body, and an electric current supplied to the coil And a conductor through which an induced current caused by the magnetic flux of the rotating magnetic field flows. The rotational speed control device controls the rotational speed of the windmill by controlling the current flowing from the power source to the coil and adjusting the torque in the direction to stop the rotation of the rotating body generated by the induced current flowing in the conductor. To do.

この構成によれば、コイルにより、回転体に回転磁界を発生させ、この回転磁界の磁束による誘導電流が導体に流れることで、この誘導電流によって、回転中の回転体を停止させる方向のトルク(制動トルク)が発生する。制動トルクは導体に発生する誘導電流に比例し、この誘導電流は導体に囲まれた空間内を貫通する回転磁界の磁束の変化に比例するので、回転磁界を発生するコイルへの通電電流を調整することで、制動トルクを調整することが可能である。   According to this configuration, a rotating magnetic field is generated in the rotating body by the coil, and an induced current caused by the magnetic flux of the rotating magnetic field flows through the conductor. Braking torque). Since the braking torque is proportional to the induced current generated in the conductor, and this induced current is proportional to the change in the magnetic flux of the rotating magnetic field that penetrates the space surrounded by the conductor, the current applied to the coil that generates the rotating magnetic field is adjusted. By doing so, it is possible to adjust the braking torque.

本発明の風車およびその制御方法は、風車がほぼ一定の回転速度で一定時間回転し続ける場合は、風車の回転速度を積極的に制御することで、低周波音の影響を低減できる。   The windmill and the control method thereof according to the present invention can reduce the influence of low-frequency sound by positively controlling the rotational speed of the windmill when the windmill continues to rotate at a substantially constant rotational speed for a certain period of time.

本発明に係る風車の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the windmill which concerns on this invention. 本発明に係る風車の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the windmill which concerns on this invention. 本発明に係る風車において、回転速度制御装置が風車の回転速度を制御するか否かの判断手順の一例を示すフローチャートである。In the windmill concerning the present invention, it is a flow chart which shows an example of a judgment procedure whether a rotation speed control device controls the rotation speed of a windmill. 本発明に係る風車の回転速度を制御する具体的手段の第2の構成例を示す概略図であり、(A)は、回転軸側から見た正面図であり、(B)は、回転軸の軸方向に沿って切断した側面半断面図である。It is the schematic which shows the 2nd structural example of the specific means which controls the rotational speed of the windmill which concerns on this invention, (A) is the front view seen from the rotating shaft side, (B) is a rotating shaft. It is the side half sectional view cut | disconnected along the axial direction. 本発明に係る風車の回転速度を制御する具体的手段の第2の構成例を示す概略図であり、一部分を分解した要部拡大斜視図である。It is the schematic which shows the 2nd structural example of the specific means which controls the rotational speed of the windmill concerning this invention, and is the principal part expansion perspective view which decomposed | disassembled one part. 本発明に係る風車の回転速度を制御する具体的手段の第2の構成例において、回転体が回転したときの磁性体凸部と磁性体突起部との間に発生する磁場(磁束密度)Tの時間的変化を示す模式図である。In the second configuration example of the specific means for controlling the rotational speed of the windmill according to the present invention, the magnetic field (magnetic flux density) T generated between the magnetic projection and the magnetic projection when the rotating body rotates. It is a schematic diagram which shows the time change of. 本発明に係る風車の回転速度を制御する具体的手段の第2の構成例を示す概略図であり、回転体が回転中の一状態を示す正面図である。It is the schematic which shows the 2nd structural example of the specific means which controls the rotational speed of the windmill which concerns on this invention, and is a front view which shows one state in which a rotary body is rotating. 本発明に係る風車の回転速度を制御する具体的手段の第2の構成例を備える風車を利用した発電システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the electric power generation system using a windmill provided with the 2nd structural example of the specific means which controls the rotational speed of the windmill which concerns on this invention.

本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

(実施の形態)
図1に示す本発明に係る風車1は、地上に立設された塔201の上部にナセル202が設置され、そのナセル202に支持された水平軸風車である。この風車1は、3枚のブレード10を有し、回転軸11の先端に固定されたハブ12に各ブレード10が放射状に取り付けられている。また、ナセル202には、風向風速計203が取り付けられている。
(Embodiment)
A wind turbine 1 according to the present invention shown in FIG. 1 is a horizontal axis wind turbine in which a nacelle 202 is installed on an upper portion of a tower 201 standing on the ground and supported by the nacelle 202. This windmill 1 has three blades 10, and each blade 10 is radially attached to a hub 12 fixed to the tip of a rotating shaft 11. Further, an anemometer 203 is attached to the nacelle 202.

風車1は、図2に示すように、回転速度検出器2と、回転速度制御装置3とを備える。   As shown in FIG. 2, the windmill 1 includes a rotational speed detector 2 and a rotational speed control device 3.

回転速度検出器2は、風車1の回転速度を検出する機器である。回転速度は、回転数を時間で割って求めることができる。回転速度検出器2には、ロータリエンコーダなどの市販の回転速度計を用いることができ、例えば風車1に連動して回転する回転軸11に回転速度計を設けることが挙げられる。回転速度検出器2は、検出した風車1の回転速度を回転速度制御装置3に出力する。   The rotational speed detector 2 is a device that detects the rotational speed of the windmill 1. The rotation speed can be obtained by dividing the number of rotations by time. As the rotational speed detector 2, a commercially available rotational speed meter such as a rotary encoder can be used. For example, a rotational speed meter is provided on the rotating shaft 11 that rotates in conjunction with the windmill 1. The rotation speed detector 2 outputs the detected rotation speed of the windmill 1 to the rotation speed control device 3.

回転速度制御装置3は、風車1の回転速度を制御する装置である。この回転速度制御装置3には、回転速度検出器2により検出された風車1の回転速度が入力される。なお、風車の回転速度を制御する具体的手段については後述する。   The rotational speed control device 3 is a device that controls the rotational speed of the windmill 1. The rotational speed control device 3 receives the rotational speed of the windmill 1 detected by the rotational speed detector 2. Specific means for controlling the rotational speed of the windmill will be described later.

回転速度制御装置3は、回転速度検出器2から入力された風車1の回転速度が所定の範囲内で一定時間以上連続すると判断した場合、風車1の回転速度を制御する。ここで、回転速度制御装置3の風車1の回転速度を制御するか否かの判断手順の一例を、図3を用いて説明する。   The rotational speed control device 3 controls the rotational speed of the windmill 1 when it is determined that the rotational speed of the windmill 1 input from the rotational speed detector 2 continues for a certain period of time within a predetermined range. Here, an example of a procedure for determining whether or not to control the rotational speed of the windmill 1 of the rotational speed control device 3 will be described with reference to FIG.

≪ステップS1:初期化≫
タイマtの初期化と、基準となる回転速度R0の初期化が行われる。ここでは、先に回転速度検出器から入力された回転速度の値を回転速度R0に設定する。
≪Step S1: Initialization≫
Initialization of the timer t and initialization of the reference rotation speed R 0 are performed. Here, the rotational speed value input from the rotational speed detector earlier is set to the rotational speed R0 .

≪ステップS2:回転速度R1の取得≫
回転速度検出器から入力された現時点の回転速度を取得し、この値を回転速度R1の値に設定する。
«Step S2: Obtaining rotational speed R
Get the rotational speed of the current input from the rotational speed detector, set this value to the value of the rotational speed R 1.

≪ステップS3:回転速度R1が所定の範囲内にあるかの判定≫
回転速度R1が所定の範囲内にあるか否かを判定する。ここでは、所定の範囲内を、基準となる回転速度R0に対する回転速度R1の変化が10%未満と設定する。基準となる回転速度R0に対して回転速度R1が10%未満の変化である場合は、風車が一定の回転速度で回転しているとみなし、次のステップS4に進む。一方、基準となる回転速度R0に対して回転速度R1が10%以上の変化である場合は、ステップS1に戻り、タイマtの初期化と、基準となる回転速度R0の値を回転速度R1の値に変更する。
«Step S3: if the rotational speed R 1 is within a predetermined range determination»
Rotational speed R 1 determines whether within a predetermined range. Here, the change in the rotational speed R 1 with respect to the reference rotational speed R 0 is set to be less than 10% within a predetermined range. When the rotational speed R 1 is less than 10% of the reference rotational speed R 0 , it is considered that the windmill is rotating at a constant rotational speed, and the process proceeds to the next step S4. On the other hand, when the rotation speed R 1 with respect to the rotational speed R 0 as a reference is a change in the 10% or more, the process returns to step S1, and initializing a timer t, the value of the rotational speed R 0 as the reference rotation changing the value of the speed R 1.

≪ステップS4:一定の回転速度R0で一定時間回転し続けているかの判定≫
タイマtの値が予め設定した時間T0以上経過したか否かを判定する。時間T0以上経過していない場合は、ステップS2に戻る。一方、時間T0以上経過した場合は、風車が一定の回転速度で一定時間回転し続けていると判断し、次のステップ5に進む。
≪Step S4: Judgment whether or not it continues to rotate at a constant rotation speed R 0 for a certain period of time≫
It is determined whether or not the value of timer t has exceeded a preset time T 0 . If the time T 0 or more has not elapsed, the process returns to step S2. On the other hand, when the time T 0 or more has elapsed, it is determined that the windmill continues to rotate at a constant rotation speed for a certain time, and the process proceeds to the next step 5.

≪ステップS5:回転速度の制御≫
風車の回転速度を制御する。ここでは、回転速度を制御するときは、制御前の回転速度R0から10%以上変更されるように制御する。回転速度の制御後、ステップS1に戻る。
≪Step S5: Rotational speed control≫
Control the rotation speed of the windmill. Here, when the rotation speed is controlled, the rotation speed is controlled so that it is changed by 10% or more from the rotation speed R 0 before the control. After controlling the rotation speed, the process returns to step S1.

次に、風車の回転速度を制御する具体的手段について説明する。   Next, specific means for controlling the rotational speed of the windmill will be described.

(例1)
風車の回転速度を制御する具体的手段の第1の構成例としては、ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備える構成が挙げられる。従来の可変ピッチ機構を備える風車の場合、運転風速範囲(カットイン風速からカットアウト風速の間)において回転速度を一定に保つようにピッチ制御を行っている。本発明では、回転速度制御装置3(図2参照)が、回転速度検出器2から入力された風車1の回転速度が所定の範囲内で一定時間以上連続すると判断した場合、回転速度制御装置3から可変ピッチ機構に信号を送り、ブレードのピッチ角を調整する。なお、可変ピッチ機構は、風車1のハブ12(図1参照)に組み込まれている。
(Example 1)
As a first configuration example of specific means for controlling the rotational speed of the windmill, there is a configuration including a variable pitch mechanism for adjusting the pitch angle of the blade. In the case of a wind turbine having a conventional variable pitch mechanism, pitch control is performed so as to keep the rotation speed constant in the operating wind speed range (between cut-in wind speed and cut-out wind speed). In the present invention, when the rotational speed control device 3 (see FIG. 2) determines that the rotational speed of the windmill 1 input from the rotational speed detector 2 continues within a predetermined range for a certain time or more, the rotational speed control device 3 Sends a signal to the variable pitch mechanism to adjust the blade pitch angle. The variable pitch mechanism is incorporated in the hub 12 (see FIG. 1) of the wind turbine 1.

上記した第1の構成例を備える風車において、回転速度を制御するときは、例えば、風速に対し回転方向のトルクが小さくなるようにブレードのピッチ角(傾き)を風向に対して小さくして、回転速度を落とすことができる。また、既に、回転速度制御装置により風速に対し回転速度を落としている場合は、ブレードのピッチ角を更に小さくして回転速度を落とす他、風速に対し回転方向のトルクが大きくなるようにブレードのピッチ角(傾き)を風向に対して大きくして、回転速度を上げることができる。したがって、上記構成により、ブレードのピッチ角を調整することで、風車の回転速度を制御することができる。   In the wind turbine provided with the above first configuration example, when controlling the rotational speed, for example, the pitch angle (tilt) of the blade is made small with respect to the wind direction so that the torque in the rotational direction becomes small with respect to the wind speed, The rotation speed can be reduced. If the rotational speed has already been reduced with respect to the wind speed by the rotational speed control device, the blade pitch angle is further reduced to reduce the rotational speed, and the rotational speed of the blade is increased so that the rotational torque increases with respect to the wind speed. The pitch angle (tilt) can be increased with respect to the wind direction to increase the rotation speed. Therefore, the rotational speed of the windmill can be controlled by adjusting the pitch angle of the blades with the above configuration.

(例2)
具体的手段の第2の構成例としては、誘導電流を利用して風車の回転速度を制御することが挙げられる。例えば図4、5に示すように、回転体31と、ヨーク32と、コイル33と、導体34とを備える構成とする。なお、図4においては、導体のみ断面で示している。
(Example 2)
As a second configuration example of the specific means, it is possible to control the rotational speed of the windmill using an induced current. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the rotating body 31, the yoke 32, the coil 33, and the conductor 34 are provided. In FIG. 4, only the conductor is shown in cross section.

回転体31は、風車の回転軸11のハブ側とは反対側でナセルに格納され、回転軸11に支持された円筒状の部材である。この例では、回転体31が回転軸11から放射状に延びる支持部材315を介して回転軸11に支持されている。回転体31の外周面には、回転体31の遠心方向に突出し、回転体31の軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部311,312が一体に設けられている。また、軸方向に並ぶ一対の磁性体凸部311,312を一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数(この場合、18組)並設されている。この回転体31は、磁性体凸部311,312を含めて磁性材料で形成されており、使用する磁性材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ケイ素鋼、パーマロイ、及びフェライトなどが挙げられる。なお、ここでは、風車がハブ側から見て反時計回りに回転し、回転体31が回転軸11側から見て反時計回りに回転する(図4(A)中の矢印は回転方向を示す)。   The rotating body 31 is a cylindrical member that is stored in the nacelle on the side opposite to the hub side of the rotating shaft 11 of the windmill and supported by the rotating shaft 11. In this example, the rotating body 31 is supported on the rotating shaft 11 via support members 315 extending radially from the rotating shaft 11. On the outer peripheral surface of the rotator 31, a pair of magnetic projections 311 and 312 that protrude in the centrifugal direction of the rotator 31 and are aligned in the axial direction of the rotator 31 are integrally provided. In addition, a pair of magnetic convex portions 311 and 312 arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality (18 sets in this case) of these are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction. The rotating body 31 is made of a magnetic material including the magnetic convex portions 311, 312. Examples of the magnetic material to be used include iron, nickel, cobalt, silicon steel, permalloy, and ferrite. Here, the windmill rotates counterclockwise when viewed from the hub side, and the rotating body 31 rotates counterclockwise when viewed from the rotating shaft 11 side (the arrow in FIG. 4A indicates the direction of rotation). ).

ヨーク32は、回転体31の外周側に回転体31と所定間隔をあけて配置された円筒状の部材である。ヨーク32の内周面には、上記した回転体11に設けられた磁性体凸部311,312に対応するように、回転体31側に突出し、回転体31の軸方向に並ぶ一対の磁性体突起部321,322が一体に設けられている。この例では、軸方向に並ぶ一対の磁性体突起部321,322を一組として、これが周方向に等間隔をあけて複数(この場合、18組)並設されている。また、このヨーク32は、回転体31と同様、磁性体突起部321,322を含めて磁性材料で形成されている。ここでは、ヨーク32が回転しないように固定されている。   The yoke 32 is a cylindrical member disposed on the outer peripheral side of the rotating body 31 with a predetermined distance from the rotating body 31. On the inner peripheral surface of the yoke 32, a pair of magnetic protrusions projecting toward the rotating body 31 and aligned in the axial direction of the rotating body 31 so as to correspond to the magnetic protrusions 311 and 312 provided on the rotating body 11 described above. 321,322 are provided integrally. In this example, a pair of magnetic projections 321 and 322 arranged in the axial direction is set as a set, and a plurality (18 sets in this case) are arranged in parallel in the circumferential direction. Further, the yoke 32 is formed of a magnetic material including the magnetic protrusions 321 and 322, as with the rotating body 31. Here, the yoke 32 is fixed so as not to rotate.

コイル33は、一対の磁性体凸部311,312と一対の磁性体突起部321,322とが互いに対向するとき、回転体31、一対の磁性体凸部311,312、一対の磁性体突起部321,322、及びヨーク32で囲まれる空間内を通るように巻回されている。この例では、コイル33が、回転体31とヨーク32との間の環状空間に配置され、回転体31と間隔をあけてヨーク32側に固定されている。また、このコイル33は、常電導の銅コイルであり、図示しない直流電源に接続されている。ここでは、コイル33に通電する直流電流の向きを、回転体11の回転方向と同じ方向とする(図5中の矢印は電流が流れる方向を示す)。   The coil 33 includes a rotating body 31, a pair of magnetic projections 311, 312, a pair of magnetic projections 321, 322, and a yoke 32 when the pair of magnetic projections 311, 312 and the pair of magnetic projections 321, 322 face each other. It is wound to pass through the enclosed space. In this example, the coil 33 is disposed in an annular space between the rotary body 31 and the yoke 32, and is fixed to the yoke 32 side with a gap from the rotary body 31. The coil 33 is a normal conducting copper coil and is connected to a DC power source (not shown). Here, the direction of the direct current supplied to the coil 33 is the same as the direction of rotation of the rotating body 11 (the arrow in FIG. 5 indicates the direction in which the current flows).

この例では、コイル33が常電導コイルである場合を例に説明したが、コイル33が超電導コイルであってもよい。コイルに直流電流を通電し、磁界を発生させる場合、超電導コイルであれば、電気抵抗がゼロであり、大電流を通電してもコイルに発熱(損失)が実質的に生じない。そのため、常電導コイルに比較して、大電流を通電することによるコイルの発熱(損失)を抑制することができ、電力損失なしで、強い磁界を発生させることが可能である。   In this example, the case where the coil 33 is a normal conducting coil has been described as an example, but the coil 33 may be a superconducting coil. When a direct current is applied to a coil to generate a magnetic field, the superconducting coil has zero electrical resistance, and even if a large current is applied, the coil does not substantially generate heat (loss). Therefore, compared with a normal conducting coil, heat generation (loss) of the coil caused by energizing a large current can be suppressed, and a strong magnetic field can be generated without power loss.

導体34は、上記したヨーク32に設けられた磁性体突起部321,322の周囲を囲むように配置される環状の部材である(図5参照)。各導体34は、導電材料で形成されており、使用する導電材料としては、例えば、アルミニウムや銅、鉄などの金属が挙げられる。この例では、導体34にアルミニウムが使用されており、軽量化が図られている。   The conductor 34 is an annular member disposed so as to surround the periphery of the magnetic protrusions 321 and 322 provided on the yoke 32 (see FIG. 5). Each conductor 34 is formed of a conductive material, and examples of the conductive material to be used include metals such as aluminum, copper, and iron. In this example, aluminum is used for the conductor 34 to reduce the weight.

次に、上記した第2の構成例を備える風車において、回転速度を制御するメカニズムについて説明する。   Next, a mechanism for controlling the rotation speed in the wind turbine provided with the above second configuration example will be described.

コイル33が通電されると、電流が流れる方向(図4(B)の場合、紙面手前から奥の方向)の右回りに磁界が発生し、回転体31、一対の磁性体凸部311,312、一対の磁性体突起部321,322、及びヨーク32に磁束が流れ、磁気回路が形成される(図4(B)中の点線矢印は磁束の流れのイメージを示す)。具体的には、一対の磁性体凸部311,312と一対の磁性体突起部321,322とが対向するとき、回転体31→一方の磁性体凸部311→一方の磁性体突起部321→ヨーク32→他方の磁性体突起部322→他方の磁性体凸部312→回転体31の磁気回路が形成される。そして、回転体31が回転することにより、一対の磁性体凸部311,312と一対の磁性体突起部321,322とが互いに対向して近接するときは、磁気回路中の磁気ギャップが小さくなり、磁気回路中に流れる磁束が増える。一方、一対の磁性体凸部311,312と一対の磁性体突起部321,322とが離間するときは、磁気回路中の磁気ギャップが大きくなり、磁気回路中に流れる磁束が減る。つまり、回転体31の外周側に周方向に磁束が変化し、回転体31の回転に伴う回転磁界が生じる。したがって、回転体31の回転により、ヨーク32に流れる磁束が変化することから、磁性体突起部321,322の周囲に配置された環状の導体34を貫通する磁束が変化し、導体34に誘導起電力(逆起電力)が発生する。その結果、導体34に誘導電流が流れ、この誘導電流により、回転体31の回転を停止させる方向のトルク(制動トルク)が発生する。   When the coil 33 is energized, a magnetic field is generated clockwise in the direction in which the current flows (in the case of FIG. 4B, from the front to the back of the page), and the rotating body 31, the pair of magnetic projections 311, 312, Magnetic flux flows through the magnetic projections 321 and 322 and the yoke 32 to form a magnetic circuit (dotted arrows in FIG. 4B indicate an image of the flow of magnetic flux). Specifically, when the pair of magnetic projections 311, 312 and the pair of magnetic projections 321, 322 face each other, the rotating body 31 → one magnetic projection 311 → one magnetic projection 321 → yoke 32 → the other. The magnetic circuit of the magnetic material projection 322 → the other magnetic material projection 312 → the rotating body 31 is formed. When the rotating body 31 rotates, when the pair of magnetic body convex portions 311, 312 and the pair of magnetic body projecting portions 321, 322 face each other and are close to each other, the magnetic gap in the magnetic circuit is reduced, and the magnetic circuit The magnetic flux that flows through increases. On the other hand, when the pair of magnetic protrusions 311, 312 and the pair of magnetic protrusions 321, 322 are separated from each other, the magnetic gap in the magnetic circuit is increased, and the magnetic flux flowing in the magnetic circuit is reduced. That is, the magnetic flux changes in the circumferential direction on the outer peripheral side of the rotating body 31, and a rotating magnetic field is generated as the rotating body 31 rotates. Accordingly, since the magnetic flux flowing through the yoke 32 changes due to the rotation of the rotating body 31, the magnetic flux penetrating the annular conductor 34 disposed around the magnetic protrusions 321 and 322 changes, and the induced electromotive force ( Counter electromotive force) occurs. As a result, an induced current flows through the conductor 34, and a torque (braking torque) in a direction to stop the rotation of the rotating body 31 is generated by the induced current.

図6は、回転体31が回転したときの磁性体凸部311,312と磁性体突起部321,322との間に発生する磁場(磁束密度)Tの時間的変化を示す模式図である。磁場Tは、図1(A)に示すように、磁性体凸部311,312と磁性体突起部321,322とが互いに対向して、磁性体凸部‐磁性体突起部間のギャップ長が最も小さくなるときは、極大かつ最大となる。一方、図7に示すように、回転体31の回転(この場合、10°)により、磁性体突起部321,322に対し磁性体凸部311,312がずれて、磁性体凸部‐磁性体突起部間のギャップ長が最も大きくなるときは、極小かつ最小となる。   FIG. 6 is a schematic diagram showing temporal changes in the magnetic field (magnetic flux density) T generated between the magnetic projections 311 and 312 and the magnetic projections 321 and 322 when the rotating body 31 rotates. As shown in FIG. 1A, the magnetic field T is when the magnetic convex portions 311, 312 and the magnetic protruding portions 321 and 322 face each other, and the gap length between the magnetic protruding portion and the magnetic protruding portion is the smallest. Is maximal and maximal. On the other hand, as shown in FIG. 7, due to the rotation of the rotating body 31 (in this case, 10 °), the magnetic projections 311 and 312 are displaced from the magnetic projections 321 and 322, and the magnetic projections-magnetic projections When the gap length between them is the largest, it is minimal and minimal.

上記した第2の構成例を備える風車において、回転速度を制御するときは、回転制御装置が電源(図示せず)からコイル33への通電電流を制御することにより行う。コイル33に流れる電流を大きくすると、回転磁界の磁束密度が大きくなり、導体34を貫通する磁束が増えることから、導体34に流れる誘導電流を大きくすることができる。その結果、誘導電流により発生する回転体31の制動トルクを大きくできるので、回転速度を落とすことができる。また一方で、コイル33に流れる電流を小さくすると、導体34に流れる誘導電流を小さくすることができ、誘導電流により発生する回転体31の制動トルクを小さくできるので、回転速度を上げることができる。したがって、上記構成により、導体34に流れる誘導電流により発生する回転体31の制動トルクを調整することで、風車の回転速度を制御することができる。なお、上記した第2の構成例を備える風車において、回転体31、ヨーク32、コイル33及び導体34は、ナセル202(図1参照)に格納することができる。   In the wind turbine provided with the above-described second configuration example, when the rotation speed is controlled, the rotation control device controls the current flowing from the power source (not shown) to the coil 33. When the current flowing through the coil 33 is increased, the magnetic flux density of the rotating magnetic field is increased and the magnetic flux penetrating the conductor 34 is increased, so that the induced current flowing through the conductor 34 can be increased. As a result, the braking torque of the rotating body 31 generated by the induced current can be increased, so that the rotational speed can be reduced. On the other hand, if the current flowing through the coil 33 is reduced, the induced current flowing through the conductor 34 can be reduced, and the braking torque of the rotating body 31 generated by the induced current can be reduced, so that the rotational speed can be increased. Therefore, with the above configuration, the rotational speed of the windmill can be controlled by adjusting the braking torque of the rotating body 31 generated by the induced current flowing in the conductor 34. In the wind turbine provided with the second configuration example described above, the rotating body 31, the yoke 32, the coil 33, and the conductor 34 can be stored in the nacelle 202 (see FIG. 1).

以上説明した本発明に係る風車およびその制御方法は、風車がほぼ一定の回転速度で一定時間回転し続ける場合は、風車の回転速度を制御することで、低周波音の影響を低減できる。   The windmill and the control method thereof according to the present invention described above can reduce the influence of low-frequency sound by controlling the rotational speed of the windmill when the windmill continues to rotate at a substantially constant rotational speed for a certain period of time.

<熱媒体加熱装置>
上記した第2の構成例を備える風車の場合、誘導電流が導体34に流れることで、導体34が電気抵抗によって発熱する。そこで、この熱を利用して水などの熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置を実現してもよい。
<Heat medium heating device>
In the case of the wind turbine having the above-described second configuration example, when the induced current flows through the conductor 34, the conductor 34 generates heat due to electric resistance. Therefore, a heat medium heating device that heats a heat medium such as water using this heat may be realized.

例えば図4(A)に示すように、各導体34から熱媒体が熱を受け取れるように、各導体34に熱媒体が流通する配管を設けることが考えられる。この例では、各導体34に、回転体31の軸方向に沿って貫通する貫通孔を設け、軸方向に並ぶ一対の磁性体突起部321,322に配置された前後の導体34の各貫通孔を通るように、配管35が挿通されている。この配管35は、金属で形成されており、導体34と熱的に接続されている。また、例えばこの例では、配管35の一端側から熱媒体を供給し、他端側から排出する構成としたり、配管35の一端側において、配管35と別の配管35とを接続する接続管を取り付け、配管35の他端側から熱媒体を供給し、接続管を介して、別の配管35の他端側から排出する構成としたりすることができる。即ち、前者の場合は片道の流路、後者の場合は往復の流路となり、後者の場合、前者の場合と比較して、熱媒体の加熱距離を長くすることができる。   For example, as shown in FIG. 4A, it is conceivable to provide a pipe through which the heat medium flows in each conductor 34 so that the heat medium can receive heat from each conductor 34. In this example, each conductor 34 is provided with a through-hole penetrating along the axial direction of the rotating body 31, and passes through the through-holes of the front and rear conductors 34 arranged in the pair of magnetic projections 321 and 322 arranged in the axial direction. As shown, the pipe 35 is inserted. The pipe 35 is made of metal and is thermally connected to the conductor 34. Further, for example, in this example, a heat medium is supplied from one end side of the pipe 35 and discharged from the other end side, or a connection pipe that connects the pipe 35 and another pipe 35 is provided on one end side of the pipe 35. For example, the heat medium can be supplied from the other end side of the pipe 35 and discharged from the other end side of the other pipe 35 through the connecting pipe. That is, in the former case, the flow path is one-way, and in the latter case, the flow path is reciprocal. In the latter case, the heating distance of the heat medium can be increased as compared with the former case.

また、熱媒体加熱装置の場合、導体34から熱が逃げるのを防ぐため、例えば図4に示すように、導体34の周囲を断熱材34iで覆ってもよい。断熱材34iには、例えば、ロックウール、グラスウール、発泡プラスチック、レンガ、セラミックスなどを使用することができる。   In the case of a heat medium heating device, in order to prevent heat from escaping from the conductor 34, the conductor 34 may be covered with a heat insulating material 34i as shown in FIG. 4, for example. As the heat insulating material 34i, for example, rock wool, glass wool, foamed plastic, brick, ceramics, or the like can be used.

<発電システム>
さらに、上記した熱媒体加熱装置により加熱した熱媒体の熱を発電に利用する発電システムを実現してもよい。このような発電システムの一例としては、例えば図8に示すように、上記した第2の構成例を備える風車1と、蓄熱器50と、発電部60とを備える構成とする。
<Power generation system>
Furthermore, you may implement | achieve the electric power generation system which utilizes the heat | fever of the heat medium heated with the above-mentioned heat medium heating apparatus for electric power generation. As an example of such a power generation system, as shown in FIG. 8, for example, a wind turbine 1 including the second configuration example described above, a heat accumulator 50, and a power generation unit 60 are provided.

風車1は、上記した熱媒体加熱装置の構成を備える。熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置30の部分(図4に示す回転軸11の一部、回転体31、ヨーク32、コイル33、導体34及び配管35など)は、ナセル202に格納されている。また、塔201の下部(地上)に蓄熱器50及び発電部60が設置されている。以下、図8に示す発電システムPの構成を詳しく説明する。なお、ここでは、熱媒体が水である場合を例に説明する。   The windmill 1 has the configuration of the heat medium heating device described above. Parts of the heat medium heating device 30 for heating the heat medium (a part of the rotating shaft 11, the rotating body 31, the yoke 32, the coil 33, the conductor 34, the pipe 35, and the like shown in FIG. 4) are stored in the nacelle 202. . In addition, a heat accumulator 50 and a power generation unit 60 are installed in the lower part (above ground) of the tower 201. Hereinafter, the configuration of the power generation system P shown in FIG. 8 will be described in detail. Here, a case where the heat medium is water will be described as an example.

熱媒体加熱装置30の配管には、熱媒体加熱装置30に水を供給する給水管51と、熱媒体加熱装置30により加熱された水を蓄熱器50に送る輸送管52が接続されている。熱媒体加熱装置30は、導体に誘導電流が流れることで発生した熱で配管を流通する水を加熱する。   A water supply pipe 51 that supplies water to the heat medium heating device 30 and a transport pipe 52 that sends water heated by the heat medium heating device 30 to the heat accumulator 50 are connected to the piping of the heat medium heating device 30. The heat medium heating device 30 heats water flowing through the piping with heat generated by the induction current flowing through the conductor.

熱媒体加熱装置30は、水を発電に適した温度(例えば200℃〜350℃)まで加熱し、高温高圧水を発生させる。高温高圧水は、熱媒体加熱装置30と蓄熱器50とを連結する輸送管52を通って蓄熱器50に送られる。   The heat medium heating device 30 heats water to a temperature suitable for power generation (for example, 200 ° C. to 350 ° C.) to generate high-temperature and high-pressure water. The high-temperature and high-pressure water is sent to the heat accumulator 50 through a transport pipe 52 that connects the heat medium heating device 30 and the heat accumulator 50.

蓄熱器50は、輸送管52を通って送られてきた高温高圧水の熱を蓄え、また、熱交換器を用いて発電に必要な蒸気を発電部60に供給する。なお、熱媒体加熱装置30により蒸気を発生させてもよい。蓄熱器50としては、例えば、蒸気アキュムレーターや、溶融塩や油などを用いた顕熱型、或いは、融点の高い溶融塩の相変化を利用した潜熱型の蓄熱器を利用することができる。潜熱型の蓄熱方式は蓄熱材の相変化温度で蓄熱を行うため、一般に、顕熱型の蓄熱方式に比べて蓄熱温度域が狭帯域であり、蓄熱密度が高い。   The heat accumulator 50 stores the heat of the high-temperature and high-pressure water sent through the transport pipe 52, and supplies steam necessary for power generation to the power generation unit 60 using a heat exchanger. Note that steam may be generated by the heat medium heating device 30. As the heat accumulator 50, for example, a steam accumulator, a sensible heat type using a molten salt or oil, or a latent heat type heat accumulator using a phase change of a molten salt having a high melting point can be used. Since the latent heat type heat storage method stores heat at the phase change temperature of the heat storage material, the heat storage temperature range is generally narrower than that of the sensible heat type heat storage method, and the heat storage density is high.

発電部60は、蒸気タービン61と発電機62とを組み合わせた構造であり、蓄熱器50から供給された蒸気によって蒸気タービン61が回転し、発電機62を駆動して発電する。   The power generation unit 60 has a structure in which a steam turbine 61 and a generator 62 are combined. The steam turbine 61 is rotated by the steam supplied from the heat accumulator 50, and the generator 62 is driven to generate power.

蓄熱器50に送られた高温高圧水又は蒸気は、復水器71で冷却され水に戻される。その後、ポンプ72に送られ、高圧水にして給水管51を通って熱媒体加熱装置30に送られることで循環する。   The high-temperature high-pressure water or steam sent to the regenerator 50 is cooled by the condenser 71 and returned to the water. Thereafter, the water is sent to the pump 72 and is circulated by being made into high-pressure water through the water supply pipe 51 and sent to the heat medium heating device 30.

上記した発電システムは、風車の回転エネルギーを直接熱エネルギーに変換し、電気エネルギーとして取り出すものであり、従来の風力発電システムと異なる新規な発電システムである。そして、発電システムPによれば、熱を電気エネルギーに変換する構成としたことで、蓄熱器を用いて熱としてエネルギーを蓄えることにより、高価な蓄電池を用いなくても安定した発電を行うことができる。また、従来の風力発電システムのように増速機を設ける必要がなく、故障し易いギアボックスのトラブルを回避することができる。さらに、蓄電池を備える蓄電システムは、コンバータなどの部品が必要であるため、システムの複雑化、電力損失の増大を招くのに対し、熱を蓄熱器に蓄えて発電に必要な熱を取り出すことができる蓄熱システムは、簡易であり安価である。   The power generation system described above is a novel power generation system that directly converts the rotational energy of the windmill into heat energy and extracts it as electric energy, and is different from the conventional wind power generation system. And, according to the power generation system P, it is possible to perform stable power generation without using an expensive storage battery by storing heat as heat using a heat accumulator because it is configured to convert heat into electrical energy. it can. Further, it is not necessary to provide a speed increaser as in the conventional wind power generation system, and it is possible to avoid a gearbox trouble that is likely to break down. Furthermore, an energy storage system equipped with a storage battery requires components such as a converter, which complicates the system and increases power loss. On the other hand, heat is stored in a regenerator to extract heat necessary for power generation. The heat storage system that can be made is simple and inexpensive.

上記した発電システムでは、熱媒体が水である場合を説明したが、熱媒体には、例えば、油、液体金属(Na、Pbなど)、溶融塩などの液体、並びに気体を使用することができる。水以外の液体金属などを熱媒体に使用する場合は、例えば、配管を流通する一次熱媒体に液体金属などを使用し、輸送管を通って送られてきた一次熱媒体の熱で熱交換器を介して二次熱媒体(水)を加熱し、蒸気を発生させてもよい。   In the power generation system described above, the case where the heat medium is water has been described, but for example, oil, liquid metal (Na, Pb, etc.), liquid such as molten salt, and gas can be used as the heat medium. . When using a liquid metal other than water as the heat medium, for example, use a liquid metal or the like as the primary heat medium that circulates in the piping, and heat exchanger with the heat of the primary heat medium sent through the transport pipe The secondary heat medium (water) may be heated via the steam to generate steam.

また、配管を流通する熱媒体に、常圧で100℃超の沸点を有する例えば油、液体金属、溶融塩などを使用した場合は、水に比較して、100℃超に加熱したときに、配管内の熱媒体の気化による内圧上昇を抑制し易い。   In addition, when using, for example, oil, liquid metal, or a molten salt having a boiling point of more than 100 ° C. at normal pressure as the heat medium flowing through the piping, when heated to more than 100 ° C. compared to water, It is easy to suppress an increase in internal pressure due to vaporization of the heat medium in the pipe.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、回転体、ヨーク及び導体の形状を適宜変更したり、これら部材に使用する材料を適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, it is possible to appropriately change the shapes of the rotating body, the yoke and the conductor, and to appropriately change the materials used for these members.

本発明の風車およびその制御方法は、例えば風車を備える風力エネルギー変換システムに好適に利用可能である。   The windmill and its control method of the present invention can be suitably used for a wind energy conversion system including a windmill, for example.

1 風車 2 回転速度検出器 3 回転速度制御装置
10 ブレード 11 回転軸 12 ハブ
30 熱媒体加熱装置
31 回転体
311,312 磁性体凸部 315 支持部材
32 ヨーク
321,322 磁性体突起部
33 コイル
34 導体 34i 断熱材
35 配管
50 蓄熱器 51 給水管 52 輸送管
60 発電部 61 蒸気タービン 62 発電機
71 復水器 72 ポンプ
201 塔 202 ナセル 203 風向風速計
P 発電システム
1 Windmill 2 Rotational speed detector 3 Rotational speed control device
10 Blade 11 Rotating shaft 12 Hub
30 Heating medium heating device
31 Rotating body
311,312 Magnetic convex part 315 Support member
32 York
321,322 Magnetic protrusion
33 coils
34 Conductor 34i Insulation
35 Piping
50 Regenerator 51 Water supply pipe 52 Transport pipe
60 Power generation section 61 Steam turbine 62 Generator
71 Condenser 72 Pump
201 Tower 202 Nacelle 203 Anemometer
P Power generation system

Claims (4)

ブレードを有し、風を受けて回転する風車であって、
前記風車の回転速度を検出する回転速度検出器と、
前記風車の回転速度を制御する回転速度制御装置と、を備え、
前記回転速度制御装置は、前記回転速度検出器が検出する前記風車の回転速度が所定の範囲内で一定時間以上連続する場合、前記風車の回転速度を制御することを特徴とする風車。
A windmill having blades and rotating in response to wind;
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the windmill;
A rotational speed control device for controlling the rotational speed of the windmill,
The said rotational speed control apparatus controls the rotational speed of the said windmill, when the rotational speed of the said windmill detected by the said rotational speed detector continues for a fixed time or more within a predetermined range.
前記ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備え、
前記回転速度制御装置が、前記可変ピッチ機構により、前記ブレードのピッチ角を調整することで、前記風車の回転速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の風車。
A variable pitch mechanism for adjusting the pitch angle of the blade;
The wind turbine according to claim 1, wherein the rotational speed control device controls the rotational speed of the wind turbine by adjusting a pitch angle of the blade by the variable pitch mechanism.
前記風車に連動して回転する回転軸と、
前記回転軸に支持された回転体と、
前記回転体の回転に伴い回転磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電流を通電する電源と、
前記回転磁界の磁束による誘導電流が流れる導体と、を備え、
前記回転速度制御装置が、前記電源から前記コイルへの通電電流を制御して、前記導体に流れる誘導電流により発生する前記回転体の回転を停止させる方向のトルクを調整することで、前記風車の回転速度を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の風車。
A rotating shaft that rotates in conjunction with the windmill;
A rotating body supported by the rotating shaft;
A coil that generates a rotating magnetic field as the rotating body rotates,
A power source for energizing the coil;
A conductor through which an induced current caused by the magnetic flux of the rotating magnetic field flows,
The rotational speed control device controls an energization current from the power source to the coil and adjusts a torque in a direction to stop the rotation of the rotating body generated by an induced current flowing in the conductor. The wind turbine according to claim 1, wherein the rotational speed is controlled.
ブレードを有し、風を受けて回転する風車の制御方法であって、
前記風車が、所定の範囲内の回転速度で一定時間以上連続して回転する場合、前記風車の回転速度を制御することを特徴とする風車の制御方法。
A method for controlling a windmill having a blade and rotating in response to wind,
A method of controlling a windmill, comprising: controlling the rotational speed of the windmill when the windmill continuously rotates at a rotational speed within a predetermined range for a predetermined time or more.
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