JP2014526633A - 周囲の空気を案内するための塔壁補強部を具備する風力タービン塔 - Google Patents

Abstract

本発明は、塔壁（６０）と、塔壁（６０）の区間（Ｓ）に形成されている少なくとも１つの入口（３）であって、風力タービン塔（１）の周囲の空気（１０）を風力タービン塔（１）の内部に導くための少なくとも１つの入口（３）と、塔壁補剛部（５）と、を備えている風力タービン塔（１）であって、塔壁補剛部（５）が、塔壁（６０）の区間（Ｓ）の内周（Ｃ）を強化しており、塔壁補剛部（５）が、空気（１０）を塔壁（６０）の区間（Ｓ）の内周（Ｃ）に沿って導くための空気ダクト（４０）を形成している、風力タービン塔（１）に関する。

Description

風力タービンは、動作の際に風の運動エネルギを電気エネルギに変換する。このようなエネルギ変換は、風力タービンの様々な構成部品における熱損失を伴っている。発生した熱は、風力タービンの損傷を防止するために散逸させる必要がある。

特許文献１は、空気を冷却するための閉回路を具備する風力タービンを開示している。外気は、塩分及び湿気から電気部品を保護するために風力タービンに流入することを防止されている。風力タービンは、多数のプラットフォームに分割されている。パイプラインが、風力タービンの上側部分と下側部分との間に空気を導く。

熱を散逸させるための他の既知の解決手段は、塔壁と、風力タービンの周囲の空気を風力タービン塔の内部に導くために塔壁の所定の区間に形成されている少なくとも１つの入口と、塔壁補剛部とを備えている風力タービン塔に基づいている。

この解決手段では、風力タービン塔の周囲の比較的低温の外気が、塔壁に形成されている入口を介して風力タービン塔の内部に吸い込まれる。従って、比較的低温の空気が過剰な熱を除去する。このような解決手段を機能させるためには、風力タービン塔が、特に２つの条件に適合する必要がある。

第１の条件は、十分な冷却を確保するために大量の外気が風力タービン塔の内部に吸い込まれる必要があることである。その結果として、大きい入口が必要とされるので、風力タービン塔の静的安定性が損なわれる。一般に、入口補剛部すなわちフレームが入口の壁を裏打ちしているので、風力タービン塔の安定性は維持される。しかしながら、入口のフレームは、複雑且つ高価で時間を要するので、満足することができる解決手段ではない。さらに、風力タービン塔の内部に形成可能な入口の数量が限定される。特に、フレームを溶接する際に熱が加えられるので、入口と入口との間における最小距離を確保することが必要とされる。

第２の条件は、比較的低温の外気を効果的に取り込み、比較的低温の空気が発生した熱を吸収するように風力タービン塔の内側に分散させることである。

国際公開第２０１０／０６９９５４号

従って、本発明の目的は、容易に且つ安価で急速に組み立て可能とされると同時に外気を効果的に取り込み分散させることができる、安定した風力タービン塔を提供することである。

当該目的は、塔壁補剛部が、塔壁の区間の内周を補強し、塔壁補剛部が、空気を塔壁の区間の内周に沿って案内するための空気ダクトを形成している、上述の風力タービン塔によって実現される。

少なくとも１つの空気導入入口を有している塔壁の区間の内数を補強する塔壁補剛部を設けることによって、１つ以上の入口に起因する脆弱部が存在するにも関わらず、風力タービン塔の安定性が維持される。従って、入口それぞれにフレームを設ける必要が無いので、容易に風力タービン塔を建てることができる。

空気を塔壁の区間の内周に沿って案内する塔壁補剛部によって、空気ダクトが形成されているので、風力タービン塔の内側において空気が効果的に分散される。

好ましい実施例では、本発明における風力タービン塔は、以下の特徴のうち１つの又は幾つかの特徴を有しており、技術的に実現可能な組み合わせを単独で又はすべて取り込んでいる：
− 塔壁補剛部（５）が、風力タービン塔（１）の内部に設けられている１つ以上の補剛板（２０，２０′）を備えており、補剛板又は複数の補剛板それぞれの縁部（Ｅ）が、塔壁（６０）の区間（Ｓ）の内周（Ｃ）に形成されていること；
− 補剛板又は複数の補剛板それぞれの表面（Ａ）が、風力タービン塔（１）の長手方向軸線（Ｘ−Ｘ）に対して略直角に配置されていること；
− 塔壁補剛部（５）が、入口又は複数の入口それぞれの上方に配置されている上側補剛板（２０）と、入口又は複数の入口それぞれの下方に配置されている下側補剛板（２０′）とを備えていること；
− 補剛板の数量が、２つであること；
− 塔壁補剛部が、上側補剛板を下側補剛板に接続するための、好ましくは円筒状の接続部材（３０）を備えていること；
− 接続部材（３０）が、空気ガイドとして機能すること；
− 空気ダクト（４０）が、空気をガイドするための接続部材（３０）を囲んでおり、上側補剛板と下側補剛板との間に配置されていること；
− 空気を案内するための接続部材（３０）が、空気ダクト（４０）と流通している通気口（５０）を含んでおり、通気口（５０）が、空気ダクト（４０）の中で空気を循環させるための出口とされること；
− 幾つかの入口（３）が、塔壁（６０）の区間（Ｓ）の内周（Ｃ）に亘って、好ましくは等間隔で分散配置されていること；
− 塔壁（６０）の区間（Ｓ）が、塔壁（６０）の上から３分の１の部分であること；
− 入口（３）又は複数の入口（３）それぞれが、空気ダクト（４０）に対する入口とされること。

また、本発明は、上述の風力タービン塔を有している風力タービンに関する。

添付図面を参照しつつ本発明の非限定的な実施例に関する以下の説明を読むことによって、本発明は良好に理解される。

本発明における風力タービン塔の好ましい実施例の縦断面図である。 図１に表わす断面ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。

図１は、風力タービン塔１の縦断面図である。風力タービン塔１を囲んでいる空気には、参照符号１０が付されている。風力タービン塔１の長手方向軸線は、破線Ｘ−Ｘによって示されている。風力タービン塔１は、塔壁６０を含んでおり、内径Ｇを有している。塔壁６０は、風力タービン塔１の内側空間Ｒの境界を形成している。塔壁６０は、幾つかの空気入口３が形成されている区間Ｓを有している。好ましくは、区間Ｓは、塔壁６０の上から３分の１の部分である。

図２に表わすように、塔壁６０の区間Ｓは、内周Ｃを有している。この典型的な実施例では、４つの楕円状の空気入口３が、塔壁６０の区間Ｓの内周Ｃの周囲に等間隔で分配配置されている。しかしながら、空気入口３の数量、形状、及び分布が異なっても良い。

塔壁補剛部５が、塔壁６０の区間Ｓの内部に挿入されている。塔壁補剛部５は、塔壁６０の区間Ｓの内周を強化している。

塔壁補剛部５は、空気入口３の上方に配置されている上側補剛板２０と、空気入口３の下方に配置されている下側補剛板２０′と、上側補剛板２０と下側補剛板２０′とを接続させている接続部材３０と、接続部材３０内に形成されている通気口５０とを備えている。

、好ましくは、上側補剛板２０及び下側補剛板２０′は直径Ｄの円状とされ、風力タービン塔１の内径Ｇに相当している。上側補剛板２０及び下側補剛板２０′それぞれが、縁部Ｅと表面Ａとを有している。上側補剛板２０及び下側補剛板２０′それぞれの縁部Ｅは、塔壁６０の区間Ｓの内周Ｃに形成されている。上側補剛板２０及び下側補剛板２０′それぞれの表面Ａは、風力タービン塔１の長手方向軸線Ｘ−Ｘに対して略垂直に配設されている。

好ましくは、接続部材３０は、直径ｄの円筒状とされ、直径ｄは、上側補剛板２０及び下側補剛板２０′の直径Ｄより小さい。

当該実施例では、通気口５０は、接続部材３０の円筒状の壁に形成された切欠とされる。

上側補剛板２０及び下側補剛板２０′と塔壁６０の区間Ｓとは共に、環状チャンバ４０を形成している。環状チャンバ４０は、接続部材３０を囲んでおり、上側補剛板２０と下側補剛板２０′との間に配置されている。４つの空気入口３は、環状チャンバ４０に対する入口とされ、通気口５０は、環状チャンバ４０からの出口とされる。

塔壁補剛部５は、風力タービン塔１の内側空間Ｒを冷却するために比較的低温の外気１０を風力タービン塔１の内部に導くための空気ガイドとして機能する。風力タービン塔１が沖合の風力タービン塔である場合におけるこの空気導入効果について、以下に説明する。塔壁６０の区間Ｓは、風力タービン塔１の上側に配置されているので、水飛沫で濡れる領域の上方に位置している。すなわち、空気入口３を介して風力タービン塔１の内部に吸い込まれる外気１０は、比較的低濃度の塩及び湿気を含有している。従って、外気１０は、冷却のために利用する前に、例えば水を分離させるような処理を施す必要がほとんどない。

図２は、外気１０が流れる経路Ｆを表わす。風力タービン塔１が円状の外形を有しているので、空気は外部から空気入口３に一様に流入する。外気１０は、空気入口３を介して塔壁６０の区間Ｓの内部に吸引され、環状チャンバ４０に流入する。環状チャンバ４０が、空気ダクトとして機能し、接続部材３０が、空気ガイドとして機能するので、空気は、塔壁６０の区間Ｓの内周Ｃに沿って通気口５０に向かって案内される。空気は、通気口５０を通じて風力タービン塔１の底部に向かって空気ダクト４０から流出し、これによりさらに分散される。

上述の説明から理解されるように、本発明は、風力タービン塔を補剛すると共に比較的低温な空気の流れを安定して案内するために、特に塔壁補剛部を利用するという技術的思想に基づいている。

固定リングとして機能する上側補剛板２０及び下側補剛板２０′が設けられているので、空気入口３に枠を組み付ける必要が無い。

通気口５０は、接続部材３０内に形成されているので、通気口５０は、風力タービン塔１に何ら影響を与えず、且つ、空気入口３の配置を変更する必要なく設計することができる。

塔壁補剛部５を塔壁６０と直接結合しているので、流入する空気と内部に存在する空気とを気密状態で分離することができる。

また、フレームとして及び空気ガイドとして塔壁補剛部５を二重に利用することができるので、空気ダクト４０を設けるためにさらなる空間を必要としない。特に、空気ダクト４０は、既に塔壁補剛部５の内部に形成されている。

１ 風力タービン塔
３ 空気入口
５ 塔壁補剛部
１０ 空気
２０ 上側補剛板
２０′ 下側補剛板
３０ 接続部材（空気ガイド）
４０ 環状チャンバ（空気ダクト）
５０ 通気口
６０ 塔壁
Ｃ 塔壁６０の区間Ｓの内周
Ｄ 上側補剛板２０及び下側補剛板２０′の直径
ｄ 接続部材３０の直径
Ｇ 風力タービン塔１の内径
Ｒ 内側空間
Ｓ 塔壁６０の区間
Ｘ−Ｘ 風力タービン塔１の長手方向軸線

Claims (13)

1. 風力タービン塔（１）であって、
   − 塔壁（６０）と、
   − 前記塔壁（６０）の区間（Ｓ）に形成されている少なくとも１つの入口（３）であって、前記風力タービン塔（１）の周囲の空気（１０）を前記風力タービン塔（１）の内部に導くための少なくとも１つの前記入口（３）と、
   − 塔壁補剛部（５）と、
   を備えている前記風力タービン塔（１）において、
   前記塔壁補剛部（５）が、前記塔壁（６０）の前記区間（Ｓ）の内周（Ｃ）を強化しており、
   前記塔壁補剛部（５）が、前記空気（１０）を前記塔壁（６０）の前記区間（Ｓ）の前記内周（Ｃ）に沿って導くための空気ダクト（４０）を形成していることを特徴とする風力タービン塔（１）。
2. 前記塔壁補剛部（５）が、前記風力タービン塔（１）の内部に設けられている１つ以上の補剛板（２０，２０′）を備えており、
   前記補剛板又は複数の前記補剛板それぞれの縁部（Ｅ）が、前記塔壁（６０）の前記区間（Ｓ）の前記内周（Ｃ）に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン塔（１）。
3. 前記補剛板又は複数の前記補剛板それぞれの表面（Ａ）が、前記風力タービン塔（１）の長手方向軸線（Ｘ−Ｘ）に対して略直角に配置されていることを特徴とする請求項２の風力タービン塔（１）。
4. 前記塔壁補剛部（５）が、前記入口又は複数の前記入口それぞれの上方に配置されている上側補剛板（２０）と、前記入口又は複数の前記入口それぞれの下方に配置されている下側補剛板（２０′）とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の風力タービン塔（１）。
5. 補剛板の数量が、２つであることを特徴とする請求項４に記載の風力タービン塔（１）。
6. 前記塔壁補剛部が、前記上側補剛板を前記下側補剛板に接続するための、好ましくは円筒状の接続部材（３０）を備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の風力タービン塔（１）。
7. 前記接続部材（３０）が、空気ガイドとして機能することを特徴とする請求項６に記載の風力タービン塔（１）。
8. 前記空気ダクト（４０）が、空気をガイドするための前記接続部材（３０）を囲んでおり、前記上側補剛板と前記下側補剛板との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の風力タービン塔（１）。
9. 空気を案内するための前記接続部材（３０）が、前記空気ダクト（４０）と流通している通気口（５０）を含んでおり、
   前記通気口（５０）が、前記空気ダクト（４０）の中で空気を循環させるための出口とされることを特徴とする請求項７又は８に記載の風力タービン塔（１）。
10. 幾つかの前記入口（３）が、前記塔壁（６０）の前記区間（Ｓ）の前記内周（Ｃ）に亘って、好ましくは等間隔で分散配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の風力タービン塔（１）。
11. 前記塔壁（６０）の前記区間（Ｓ）が、前記塔壁（６０）の上から３分の１の部分であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の風力タービン塔（１）。
12. 前記入口（３）又は複数の前記入口（３）それぞれが、前記空気ダクト（４０）に対する入口とされることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の風力タービン塔（１）。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の風力タービン塔（１）を有していることを特徴とする風力タービン。

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