JP2018518631A

JP2018518631A - 風力発電装置および風力発電装置用の冷却装置

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Publication number: JP2018518631A
Application number: JP2017567192A
Authority: JP
Inventors: ケーニッツ、マルテ
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2036-06-27
Also published as: JP6653716B2; EP3317533B1; DE102015212321A1; CA2988501A1; US20180187656A1; CN107810326A; DK3317533T3; BR112017027457B1; CA2988501C; EP3317533A1; BR112017027457A2; WO2017001318A1; US11215168B2

Abstract

【課題】風力発電装置の効率的な冷却を可能にする風力発電装置並びに風力発電装置用の冷却装置を設ける。【解決手段】壁（２０１）を備えるタワー（２００）と、冷却装置（１０００）とを有する風力発電装置であって、前記冷却装置は、タワー（２００）の下方領域に設けられた少なくとも１つの空気入口ユニット（５００）および少なくとも１つの空気出口ユニット（６００）を有しており、前記空気入口ユニット（５００）と空気出口ユニット（６００）は、それぞれ１つの外側部分（５１０，６１０）、中央部分（５２０，６２０）およびシャッタユニット（５３０，６３０）を有しており、前記外側部分（５１０，６１０）はタワー（２００）の壁（２０１）の外側に、前記中央部分はタワー（２００）の壁（２０１）の領域内に、前記シャッタユニット（５３０，６３０）はタワー（２００）の内部に設けられており、前記空気入口ユニット（５００）と前記空気出口ユニット（６００）は固定ユニットを有しており、該固定ユニットによって前記中央部分（５２０，６２０）はタワー（２００）の内側からタワー（２００）の壁（２０１）に固定する。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、風力発電装置および風力発電装置用の冷却装置に関する。

各風力発電装置は、運転時に熱を発生する複数のコンポーネントを有する。これらのコンポーネントは、例えば外気温が高い、定格出力での運転時間が長い等の特定の条件の下では冷却しなければならない。

優先権の基礎となるドイツ特許出願においてドイツ特許商標庁は、以下の文献を調査した。

DE 10 2008 035 350 A1 AT 513 671 B1 US 2010/0308596 A1 US 2013/0009405 A1

本発明の課題は、風力発電装置の効率的な冷却を可能にする風力発電装置並びに風力発電装置用の冷却装置を設けることである。

この課題は、請求項１による風力発電装置、並びに請求項５による風力発電装置用の冷却装置によって解決される。

したがって風力発電装置には壁を有するタワーが設けられ、冷却装置にはタワーの下方領域に設けられた空気入口ユニットおよび空気出口ユニットが設けられる。空気入口ユニットと空気出口ユニットは、それぞれ１つの外側部分、中央部分およびシャッタユニットを有する。外側部分はタワーの壁の外側に、中央部分はタワーの壁の領域内に、そしてシャッタユニットはタワーの内部に設けられている。空気入口ユニットと空気出口ユニットは固定ユニットを有し、これらの固定ユニットによって中央部分はタワーの内側からタワーの壁に固定することができる。

本発明の一視点によれば、外側部分は少なくとも１つの防護グリッドを有し、防護グリッドの支柱は互いに堅固に溶接されている。

本発明のさらなる一視点によれば、シャッタユニットはそれぞれ１つのシャッタフレーム、シャッタフラップおよび調節ユニットを有し、シャッタフラップは調節ユニットにより調節可能である。

本発明のさらなる一視点によれば、空気入口ユニットおよび／または空気出口ユニットは、第２の防護グリッドを外側部分の内部に有する。本発明は同様に、風力発電装置用の冷却装置に関するものであり、この冷却装置は、空気入口ユニットおよび空気出口ユニットを有する。空気入口ユニットと空気出口ユニットは、それぞれ１つの外側部分、中央部分およびシャッタ部分を有する。外側部分はタワーの壁の外側に、中央部分はタワーの壁の領域内に、そしてブライドユニットはタワーの内部に配置することができる。

空気入口ユニットと空気出口ユニットはそれぞれ固定ユニットを有し、これらの固定ユニットによって中央部分はタワーの内側からタワーの壁に固定することができる。

本発明は、冷却装置に対する空気入口と空気出口を風力発電装置のタワーの下方領域に設けるという考えに関する。空気入口と空気出口は、とりわけこれらが侵入防止性に構成されていることが望まれる。とりわけ空気入口と空気出口は、侵入防止等級４（Widerstandsklasse von 4）を有することが望まれる。すなわち侵入者は、空気入口または空気出口に侵入できるためには１０分超を必要とすることになる。

本発明によれば空気入口は給気フードとして、空気出口は排気フードとして構成することができる。空気入口は、水滴分離器および空気フィルタを中実のフレーム内に有することができる。空気入口も空気出口もシャッタフラップを有することができ、これらのシャッタフラップは任意選択で調整可能である。

冷却装置は、熱交換器、送風機、冷却液用のチャネルまたは空気チャネルを有することができる。

本発明のさらなる構成は従属請求項の対象である。

本発明の利点および実施例を以下、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一風力発電装置の概略図である。一風力発電装置の一タワーの一部分を示す図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第１実施例による一空気入口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。第２実施例による一空気出口ユニットの種々の図である。

図１は、本発明の風力発電装置の概略図である。風力発電装置１００は、タワー２００と該タワー２００の上にあるナセル１０４を有する。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８および１つのスピナ１１０を備える空気力学的ロータ１０６が設けられている。空気力学的ロータ１０６は、風力発電装置の稼働時に風によって回転運動され、これにより発電機のロータまたは回転子を回転する。ロータまたは回転子は空気力学的ロータ１０６と直接または間接的に連結されている。電気的発電機１０２はナセル１０４内に配置されており、電気エネルギーを形成する。ロータブレード１０８のピッチ角は、それぞれのロータブレード１０８のロータブレード根元にあるピッチモータによって変更することができる。

例えば発電機１０２または電源キャビネット１０１（これは例えばインバータ、変圧器等を有する）は、風力発電装置の運転中に大量の熱を発生し、この熱は本発明の冷却装置１０００によって排熱すべきである。冷却装置は、熱交換器、送風機、冷却液用のチャネルまたは空気チャネルを有することができる。

図２は、一風力発電装置の一タワーの一部分を示す。タワー２００は壁２０１を有する。タワー２００の下方領域には、例えばドア２１０、空気入口ユニット５００および空気出口ユニット６００が冷却装置１０００の一部として図示されている。冷却装置１０００は、空気入口としての少なくとも１つの空気入口ユニット５００と、空気出口としての空気出口ユニット６００を有する。タワーは、例えば基礎部３００の上に配置することができる。空気入口または空気出口ユニットの一部分はタワーの外部に、一部分はタワーの壁に、そして一部分はタワー内部に設けられている。

空気入口ユニット５００と空気出口ユニット６００は、任意選択で同じように構成することができる。

図３Ａから３Ｈは、第１実施例による一空気入口ユニットのそれぞれの外観を示す。空気入口ユニットは、給気フードとして構成することができ、空気入口ユニット５００は、シャッタユニット５３０、中央部分５２０および外側部分５１０を有する。外側部分５１０は、組み込まれた状態で、風力発電装置のタワー２００の壁２０１の外側に存在する。中央部分５２０は、組み込まれた状態で、風力発電装置のタワー２００の壁２０１の内部に存在し、シャッタユニット５３０は、風力発電装置のタワー２００の内部に突入している。外側部分５１０は、床部５１０ａと上方部分５１０ｂを有する。上方部分５１０ｂには輸送のためのリフト環５１１を設けることができる。床部５１０ａには輸送防護ユニット５１２を設けることができる。外側部分５１０は２つの側面５１３と１つの前面５１４を有する。側面５１３並びに前面５１４は、それぞれ侵入および破壊防護部として完全に閉鎖された防護グリッド５１３ａと５１４ａを有する。

床部５１０ａには、輸送保護部５１２を備える調節脚を設けることができる。

図３Ｉから３Ｍは、は、第２実施例による空気入口ユニットの種々の断面図を示す。外側部分５１０の内部ないし防護グリッド５１３ａ，５１４ａの後方には複数の空気フィルタ５４１，５４２が設けられている。空気フィルタ５４１，５４２は、互いにも外側部分５１０にもリベット留めすることができる。

図３Ｎから３Ｏは給気ユニットのそれぞれの外観を示し、ここでシャッタユニットは取り付けられていない。

図３Ｐは、シャッタユニット５３０を備える給気ユニットを概略的に示し、ここでシャッタフラップ５３２は開放されている。

空気入口ユニット５００は、（例えばシャッタユニット５３０が取り外されたとき）外部からタワー２００のタワー壁にある開口部に導入することができる。中央部分５２０は複数の固定ユニットを有することができ、これらの固定ユニットにより中央部分５２０はタワー壁の内側からタワー壁に堅固に固定ないしねじ留めされる。この固定は、外側からは解離できないように構成されている。したがって給気ユニット５００はタワー壁の外側から取り外すことはできない。

防護グリッド５１３ａ、５１４ａは中実の支柱を有することができ、これらの支柱は溶接されており、例えば１００×１００ｍｍ未満のメッシュ幅を有する。

図４Ａから４Ｈは、第２実施例による一空気出口ユニットのそれぞれの外観図である。空気出口ユニット６００は給気フードとして構成することができ、空気出口ユニット６００はシャッタユニット６３０、中央部分６２０並びに外側部分６１０を有する。外側部分６１０は、組み込まれた状態で、風力発電装置のタワーの壁の外側に存在する。中央部分６２０は、組み込まれた状態で、風力発電装置のタワー２００の壁の内部に存在し、シャッタユニット６３０は、風力発電装置のタワーの内部に突入している。外側部分６１０は、床部６１０ａと上部部分６１０ｂを有する。上部部分６１０ｂには輸送のためのリフト環６１１を設けることができる。床部６１０ａには輸送保護ユニット６１２を設けることができる。外側部分６１０は、２つの側面６１３と１つの前面６１４を有する。側面６１３並びに前面６１４は、それぞれ侵入および破壊防護部として完全に閉鎖された防護グリッド６１３ａと６１４ａを有する。

床部６１０ａには、輸送保護部を備える調節脚６１２を設けることができる。

図４Ｉから４Ｎは、第２実施例による空気出口ユニットの種々の断面図を示す。外側部分６１０の内部ないし防護グリッド６１３ａ，６１４ａの後方には防護グリッド６５０が設けられている。この防護グリッドは複数の溶接したスチール支柱または金属支柱から形成されており、防護グリッド６１３ａ，６１４ａと中央部分６２０との間に設けられている。空気フィルタ６４１，６４２は、互いにも外側部分６１０にもリベット留めすることができる。

図４Ｎから４Ｏは排気ユニットのそれぞれの外観を示し、ここでシャッタユニットは取り付けられていない。

図４Ｐは、シャッタユニット６３０を備える排気ユニットを示し、ここではシャッタフラップ６３２が開放されている。

図４Ｑは、第２実施例による一排気ユニット６００の概略図である。外側部分６１０の内部には、溶接されたスチールまたは鉄支柱から作製されたグリッド６５０が設けられている。このグリッド６５０はさらなる侵入および破壊防止に用いられる。侵入者が外側のグリッド６１４ａ，６１３ａを除去したとしても、その後、施設内に達するためには侵入者はさらなるグリッド６５０を克服しなければならない。

本発明の一視点によれば冷却装置１０００は、空気入口ユニット５００および／または空気出口ユニット６００の他に、発電機１０２および／または電源キャビネット１０１を冷却するために必要なさらなるコンポーネントを有する。したがって冷却装置１０００は、熱交換器、送風機、冷却液用のチャネルまたは空気チャネルを有することができる。冷却装置の熱交換器は、冷却液チャネルまたは空気チャネル等を介して空気入口ユニット５００および／または空気出口ユニット６００と接続することができる。空気入口ユニット５００および／または空気出口ユニット６００は、任意選択で冷却液の熱または空気からの熱を外部に放出するために熱交換器ないしヒートエクスチェンジャを有することができる。

本発明は、とりわけ風力発電装置用の冷却装置の空気入口ユニットおよび／または空気出口ユニットに関するものである。風力発電装置の内部における冷却装置のさらなる構成は任意に構成することができる。

１００風力発電装置
１０１電源キャビネット
１０２電気的発電機
１０４ナセル
１０６空気力学的ロータ
１０８ロータブレード
１１０スピナ
２００タワー
２０１壁
２１０ドア
３００基礎部
５００空気入口ユニット（給気ユニット）
５１０外側部分
５１０ａ床部
５１０ｂ上方部分
５１１リフト環
５１２輸送保護ユニット
５１３側面
５１３ａ防護グリッド
５１４前面
５１４ａ防護グリッド
５２０中央部分
５３０シャッタユニット
５３２シャッタフラップ
５４１，５４２空気フィルタ
６００空気出口ユニット
６１０外側部分
６１０ａ床部
６１０ｂ上方部分
６１１リフト環
６１２輸送保護ユニット（調節脚）
６１３側面
６１３ａ防護グリッド
６１４前面
６１４ａ防護グリッド
６２０中央部分
６３０シャッタユニット
６３２シャッタフラップ
６４１，６４２空気フィルタ
６５０防護グリッド
１０００冷却装置

この課題は、請求項１による風力発電装置、並びに請求項５による風力発電装置用の冷却装置によって解決される。
本発明では以下の形態が可能である。
（形態１）壁を備えるタワーと、冷却装置とを有する風力発電装置であって、前記冷却装置は、タワーの下方領域に設けられた少なくとも１つの空気入口ユニットおよび少なくとも１つの空気出口ユニットを有しており、前記空気入口ユニットと空気出口ユニットは、それぞれ１つの外側部分、中央部分およびシャッタユニットを有しており、前記外側部分はタワーの壁の外側に、前記中央部分はタワーの壁の領域内に、前記シャッタユニットはタワーの内部に設けられており、前記空気入口ユニットと前記空気出口ユニットは固定ユニットを有しており、該固定ユニットによって前記中央部分はタワーの内側からタワーの壁に固定することができる、風力発電装置が提供される。
（形態２）前記外側部分は、少なくとも１つの防護グリッドを有しており、該防護グリッドの支柱は互いに堅固に溶接されていることが好ましい。
（形態３）前記シャッタユニットはそれぞれ１つのシャッタフレーム、シャッタフラップおよび調節ユニットを有しており、前記シャッタフラップは前記調節ユニットによって調節可能であることが好ましい。
（形態４）前記空気入口ユニットおよび／または前記空気出口ユニットは、第２の防護グリッドを前記外側部分の内部に有することが好ましい。
（形態５）空気入口ユニットと空気出口ユニットとを有する冷却装置であって、前記空気入口ユニットと空気出口ユニットは、それぞれ１つの外側部分、中央部分およびシャッタユニットを有しており、前記外側部分はタワーの壁の外側に、前記中央部分はタワーの壁の領域内に、前記シャッタユニットはタワーの内部に配置可能であり、前記空気入口ユニットと前記空気出口ユニットは固定ユニットを有しており、該固定ユニットにより前記中央部分は、タワーの内側からタワーの壁に固定可能である、冷却装置が提供される。
（形態６）形態５による冷却装置を備える風力発電装置のタワーが提供される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

Claims

壁（２０１）を備えるタワー（２００）と、冷却装置（１０００）とを有する風力発電装置であって、前記冷却装置は、タワー（２００）の下方領域に設けられた少なくとも１つの空気入口ユニット（５００）および少なくとも１つの空気出口ユニット（６００）を有しており、
前記空気入口ユニット（５００）と空気出口ユニット（６００）は、それぞれ１つの外側部分（５１０，６１０）、中央部分（５２０，６２０）およびシャッタユニット（５３０，６３０）を有しており、
前記外側部分（５１０，６１０）はタワー（２００）の壁（２０１）の外側に、前記中央部分はタワー（２００）の壁（２０１）の領域内に、前記シャッタユニット（５３０，６３０）はタワー（２００）の内部に設けられており、
前記空気入口ユニット（５００）と前記空気出口ユニット（６００）は固定ユニットを有しており、該固定ユニットによって前記中央部分（５２０，６２０）はタワー（２００）の内側からタワー（２００）の壁（２０１）に固定することができる、
風力発電装置。
請求項１に記載の風力発電装置であって、
前記外側部分（５１０，６１０）は、少なくとも１つの防護グリッド（５１３ａ，５１４ａ，６１３ａ，６１４ａ）を有しており、該防護グリッド（５１３ａ，５１４ａ，６１３ａ，６１４ａ）の支柱は互いに堅固に溶接されている、風力発電装置。
請求項１または２に記載の風力発電装置であって、
前記シャッタユニット（５３０，６３０）はそれぞれ１つのシャッタフレーム（５３１，６３１）、シャッタフラップ（５３２，６３２）および調節ユニット（５３３，６３３）を有しており、前記シャッタフラップ（５３２，６３２）は前記調節ユニット（５３３，６３３）によって調節可能である、風力発電装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の風力発電装置であって、
前記空気入口ユニット（５００）および／または前記空気出口ユニット（６００）は、第２の防護グリッド（５５０，６５０）を前記外側部分（５１０，６１０）の内部に有する、風力発電装置。
空気入口ユニット（５００）と空気出口ユニット（６００）とを有する冷却装置（１０００）であって、
前記空気入口ユニット（５００）と空気出口ユニット（６００）は、それぞれ１つの外側部分（５１０，６１０）、中央部分（５２０，６２０）およびシャッタユニット（５３０，６３０）を有しており、
前記外側部分（５１０，６１０）はタワー（２００）の壁（２０１）の外側に、前記中央部分はタワー（２００）の壁（２０１）の領域内に、前記シャッタユニット（５３０，６３０）はタワー（２００）の内部に配置可能であり、
前記空気入口ユニット（５００）と前記空気出口ユニット（６００）は固定ユニットを有しており、該固定ユニットにより前記中央部分（５２０，６２０）は、タワー（２００）の内側からタワー（２００）の壁（２０１）に固定可能である、冷却装置。
請求項５による冷却装置（１０００）を備える風力発電装置のタワー。