JP2013181498A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】風力発電装置は、ハブ112と、ハブから放射方向に延伸する複数のブレード114とを有するロータ102と、ロータの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機124を有するナセル104と、ナセルに回転自在に支持された羽根車136と、羽根車の回転エネルギーによって冷却媒体を循環させる循環ポンプ132と、冷却媒体を通じて少なくとも発電機で生じた熱と熱交換を行う熱交換器134とを有する冷却ユニット130と、ナセルを支持するタワー106と、を備える。
【選択図】図2
Description
図1は、ダウンウィンドロータ型風力発電装置100の外観を示す外観図であり、図2は、ダウンウィンドロータ型風力発電装置100の概略的な機能を説明するための機能ブロック図である。以後、ダウンウィンドロータ型風力発電装置100の位置関係を説明する際、図2における前方または後方の表現を用いる場合がある。また、ダウンウィンドロータ型風力発電装置100は、その先端が風上を向くように設計されているので、ほぼ、前方=風上、後方=風下となる。
図3は、ナセル104を鉛直下方から見た斜視図である。熱交換器134は、鉛直軸160を跨いでロータ102の反対側(ナセル104の前部)、かつ、ナセル104の比較的鉛直下側に、外気に露出させて配置される。また、本実施形態においては、熱交換器134を、鉛直下方に向かうに従い鉛直軸160との距離が短くなるように傾斜して配置する。ただし、熱交換器134のナセル104への配置態様はかかる場合に限らず、鉛直方向に立設させる等、様々な態様で配置することができる。
アップウィンドロータ型の風力発電装置では、熱交換器をナセルの鉛直上方に配置せざるを得ないので、晴天時には日射の影響を受け易く、その熱により十分な冷却効率を得ることができなかった。これに対し、ダウンウィンドロータ型風力発電装置100では、図3の如く、ナセル104の前方(鉛直軸160を跨いでロータ102の反対側)、かつ、熱交換器134の鉛直上方に位置し、鉛直上方から熱交換器134に入射する光を遮蔽する、ナセルカバー150の一部を成す前部カバー150aが設けられている。したがって、熱交換器134は、鉛直上方からの日射の影響を回避しつつ、ナセル104前方からの風を効率よく受けることができ、冷却効率の向上を図ることが可能となる。
図4は、ナセル104を鉛直下方から見た斜視図であり、図5は、側部カバー150bの動作を説明するための下面図である。本実施形態では、ナセル104の先端部分(熱交換器134を基準にしてロータの反対側)の鉛直下方、かつ、熱交換器134の風上において、ロータ軸116方向に延在する側部カバー150bを設けることができる。かかる側部カバー150bは、ナセル104に固定されているか、または、鉛直方向に延伸する回転軸150cを中心に回動可能に設けられ、風量を調整する役割を担う。
図6は、熱交換器134の配置を説明するための説明図である。図6に示すように、ナセル104内には、ナセルフレーム120が配されている。本実施形態においては、熱交換器134をナセルフレーム120に、直接的またはブラケット等を介して間接的に固定することで、熱交換器134の支持強度を高めることができる。
また、熱交換器134は、循環ポンプ132等、冷却ユニット130の各回路と継手を通じて接続されており、熱交換器134のメンテナンスや交換時に取り外しが可能となっている。さらに、ナセル104内における熱交換器134の鉛直上方には、図6に示すように、熱交換器134を張架しつつ昇降可能な昇降装置170が設けられており、熱交換器134をナセル104先端部分から水平移動を伴うことなく、直接、鉛直方向に昇降させることができる。
ところで、冷却ユニット130では、循環ポンプ132が、発電機124および増速機122と熱交換器134との間で冷却媒体を循環させている。かかる循環ポンプ132を駆動するためには多大な電力を要する。本実施形態では、循環ポンプ132に電力を供給する代わりに、羽根車136の回転力を利用して循環ポンプ132を直接駆動する。
102 …ロータ
104 …ナセル
106 …タワー
112 …ハブ
114 …ブレード
116 …ロータ軸
120 …ナセルフレーム
122 …増速機
124 …発電機
134 …熱交換器
136 …羽根車
138 …増速機
140 …冷却ファン
150 …ナセルカバー
150a …前部カバー
150b …側部カバー
170 …昇降装置
Claims (6)
- ハブと、該ハブから放射方向に延伸する複数のブレードとを有するロータと、
前記ロータの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を有するナセルと、
前記ナセルに回転自在に支持された羽根車と、該羽根車の回転エネルギーによって冷却媒体を循環させる循環ポンプと、前記冷却媒体を通じて少なくとも該発電機で生じた熱と熱交換を行う熱交換器とを有する冷却ユニットと、
前記ナセルを支持するタワーと、
を備えることを特徴とする風力発電装置。 - 前記羽根車は、抗力型であることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置。
- 前記羽根車は、回転軸の両端が、前記ナセルの架台を含むナセルフレームに回転自在に支持される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。
- 前記羽根車は、前記ナセルの鉛直下部に設けられ、鉛直上部がナセルカバーに覆われることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
- 前記羽根車の回転に追従して回動する冷却ファンをさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の風力発電装置。
- 前記タワーが、前記ロータが風下に位置するよう前記ナセルを鉛直軸中心に回転自在に支持するダウンウィンドロータ型であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の風力発電装置。
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