JP4473731B2 - Anti-icing system for wind power plant - Google Patents

Anti-icing system for wind power plant Download PDF

Info

Publication number
JP4473731B2
JP4473731B2 JP2004544603A JP2004544603A JP4473731B2 JP 4473731 B2 JP4473731 B2 JP 4473731B2 JP 2004544603 A JP2004544603 A JP 2004544603A JP 2004544603 A JP2004544603 A JP 2004544603A JP 4473731 B2 JP4473731 B2 JP 4473731B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conversion system
energy conversion
wind energy
blade
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004544603A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006514190A (en
Inventor
バッティスティ,ロレンツォ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority claimed from PCT/IB2003/004551 external-priority patent/WO2004036038A1/en
Publication of JP2006514190A publication Critical patent/JP2006514190A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4473731B2 publication Critical patent/JP4473731B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Description

本発明は、風力エネルギ変換システム(Wind Energy Converting Systems)(WECS)に適用される除氷および氷結防止(de-icing, anti-icing)に関する。風力エネルギ変換システムは、風力エネルギ変換システム(WECS)における風力タービンのロータ・ブレード上の氷付着(accretion)を防止し回避するための除氷および氷結防止装置および方法からなる。特に、そのシステムが所定の気候上のおよび環境上の条件または状態で動作するときにWECSのロータ・ブレード上に成長する氷付着物を防止しおよび/または除去するシステムが提案されている。   The present invention relates to deicing and anti-icing applied to Wind Energy Converting Systems (WECS). The wind energy conversion system comprises deicing and anti-icing devices and methods for preventing and avoiding accretion on the wind turbine rotor blades in the wind energy conversion system (WECS). In particular, systems have been proposed that prevent and / or remove ice deposits that grow on the WECS rotor blades when the system operates in predetermined climatic and environmental conditions or conditions.

翼の外形(プロフィール)上の氷付着、より具体的には風力タービン・ロータ・ブレード上の氷付着は、その構成部材の流体動力学的特性に深刻な影響を与える。特に、単一の外形とブレードの双方について全体的に揚力および抗力はその3次元的展開を有し、従って、関連する表面に沿った圧力分布は顕しく変化する。表面上の氷の被着または堆積に応じてそのようなファクタ(要因)がどのように変化するかを予見する(leadingsee)ことは、しばしば非常に困難である。その結果、動作中のブレードは、風車タービンの一般的な空気力学的(aerodynamic)効率を著しく悪化させることに加えて、設計条件について相異なる屈曲(flexion)およびねじり(torsion、捻転)ストレス(応力)を受ける。   Ice buildup on the blade profile (profile), and more specifically on wind turbine rotor blades, has a serious impact on the hydrodynamic properties of the components. In particular, the overall lift and drag for both a single profile and blade has its three-dimensional evolution, and thus the pressure distribution along the associated surface changes significantly. It is often very difficult to leadsee how such factors change in response to ice deposition or deposition on the surface. As a result, in operation, the blades in operation will significantly degrade the general aerodynamic efficiency of the wind turbine, as well as different flexion and torsional stresses for the design conditions. )

要約すると、氷がロータ・ブレード上に存在すときにWECSロータによって発生した動力(power、電力、仕事率)は、氷がない場合に発生した動力よりはるかに小さい。これに対して、関連する表面に沿って存在する氷によって生じた質量の増加および質量分布の違いに起因して、ブレードは、設計条件について完全に修正された静的および動的振る舞いをするという顕著な問題を付け加えなければならない。   In summary, the power generated by the WECS rotor when power is on the rotor blades (power, power, power) is much less than the power generated in the absence of ice. In contrast, due to the increase in mass and the difference in mass distribution caused by the ice present along the relevant surfaces, the blades have static and dynamic behavior that is completely modified for design conditions. A significant problem must be added.

さらに、そのような動作条件において、上述のシステムの付近の人または物の安全性と、そのシステムそのものが障害を起こし故障し破壊する可能性とに関して、WECSの安全性に関する無視できない問題が存在する。実際のところ、ブレードがその表面に氷がある状態で動作した場合、氷片が、全く予見できない形態でブレードから剥がれ落ちることがある。   In addition, there are non-negligible issues regarding the safety of WECS in terms of the safety of people or objects in the vicinity of the above system and the possibility of the system itself to fail, fail and break down under such operating conditions. . In fact, if the blade is operated with ice on its surface, ice pieces may fall off the blade in a form that is completely unpredictable.

その事象は次の事態を生じさせる。
1)そのような氷片が上述のシステムの周囲の物および人に当たる。
2)風力タービン・ロータの動作中に、突然ほとんど予見できない基本的(本質的)に空力弾性的性質の構造的ストレスが発生する。
The event causes the following:
1) Such ice pieces hit objects and people around the system described above.
2) During the operation of the wind turbine rotor, structural stresses of fundamental (essential) aeroelastic nature that suddenly almost cannot be foreseen occur.

例えばロータの直径が90mでありタワーの高さが100mにも達するような前の世代のWECSに関する重要な寸法のせいで、氷が剥がれ落ちる条件がいったんできると、突然予見できない重要な氷の塊がブレードからの弾丸のように離れて、周囲の環境に甚大な損傷または損害を与えることがある。そのような全く起こらないとはいえない出来事から重大な結果を招き、それが法律的な事項であることもあることは、直観的に容易に分かる。   For example, an important ice mass that suddenly cannot be foreseen once the conditions for ice flaking off occur due to the important dimensions of the previous generation WECS that the rotor diameter is 90m and the tower height reaches 100m Can move away like a bullet from a blade and cause severe damage or damage to the surrounding environment. It is intuitively easy to see that such an event that does not happen at all can have serious consequences and may be a legal matter.

上述の2)の点について、これは全く小さな問題ではない。WECSの動作中に、空力弾性的性質の構造的振動によって、個々のブレードとシステムの双方全体において顕著な構造的ストレスが生じることがある。構造的共振現象が、ブレードの破損によって生じたり(例えば、ブレード表面における圧力分布が設計とは非常に異なる場合に、容易に予想できないフラッタ(揺れ)現象として生じる場合)、並びにシステム全体の損傷または故障によって生じることがある(文献から、20世紀初期に突風によって橋が破壊されたことがよく知られている)。   Regarding point 2) above, this is not a small problem at all. During WECS operation, structural vibrations of aeroelastic nature can cause significant structural stresses across both the individual blades and the system. Structural resonance can occur due to blade failure (eg, as a flutter phenomenon that is not easily predicted when the pressure distribution on the blade surface is very different from the design), as well as damage to the entire system or It can be caused by a failure (from literature it is well known that the bridge was destroyed by a gust in the early 20th century).

上述の理由によって、ブレードに氷の存在が検出されたときに、WECSを停止させる。そのような停止は、その問題の深刻さに応じて多かれ少なかれ長い時間に及ぶことがある。実際、氷が、利用可能な除氷装置によって充分に除去できない場合は、その結果、氷の形成が特に懸念される(関係する)特に重要な地域にそのシステムが設置されているかどうかにかかわらず、1年間に限られた日数の間だけしかそのシステムが使用できないことがある。現在の推定では、システムが連続的に稼動した通常年間生産の約20乃至50%の電力が失われることを示している。   For the reasons described above, the WECS is stopped when the presence of ice on the blade is detected. Such an outage may take more or less long time depending on the severity of the problem. In fact, if ice cannot be sufficiently removed by available deicing equipment, the result is whether the system is installed in a particularly important area where ice formation is of particular concern (relevant) The system may be usable only for a limited number of days in a year. Current estimates indicate that about 20-50% of the normal annual production when the system runs continuously is lost.

WECSのブレード上の氷の形成という困難な問題を解決しようとする幾つかの解決法が知られている。この分野に適用されるそのシステムは実質的に次の3つの原理に従う。
I)太陽の熱放射から吸熱性のブレード表面ライニング(表層)を用いること、
II)氷形成が懸念される(関係する)ブレード表面を局部的に加熱すること、
III)内部熱伝導によって氷付着が懸念される(関係する)ブレード外部表面に熱を伝えるために、ブレード本体内で加熱空気を循環させること。
Several solutions are known that attempt to solve the difficult problem of ice formation on WECS blades. The system applied in this field substantially follows the following three principles.
I) Using an endothermic blade surface lining (surface layer) from solar thermal radiation,
II) Locally heating the blade surface where ice formation is a concern (related),
III) Circulating heated air within the blade body to transfer heat to the blade outer surface where the internal heat conduction is a concern (relevant) to ice adhesion.

第1のタイプのシステムは、明らかに、太陽が出ているときだけ、従って日中の太陽の放射が良好な気候状態の場合だけ或る程度有効である。しかし、氷付着について最も危険な動作状態に達するのは夜間なので、そのようなシステムは、それが必要となるときにはいつも使えない。   The first type of system is obviously only effective to some extent when the sun is out, and therefore only when the daytime solar radiation is in good climatic conditions. However, since it is at night that the most dangerous operating condition for ice deposits is reached, such a system is not available whenever it is needed.

II)の点についてそのシステムは、ブレード表面の内側に埋め込んだ電気抵抗または熱伝導性材料のシートを一般的に用いて、ジュール効果で加熱するものである。そのようなシートは、電気的に加熱され、ブレードの組み立てにおいて、ブレードの浅い層、特に氷結の傾向がある領域、に適用される追加的な電気的導電性の大きな部分である。   With respect to point II), the system uses Joule effect heating, typically using a sheet of electrically resistive or thermally conductive material embedded inside the blade surface. Such sheets are electrically heated and are a large part of the additional electrical conductivity that is applied to the shallow layers of the blade, particularly those areas prone to freezing, in the blade assembly.

上述のタイプのシステムは、目的に適合するように思われ、即ち、WECS動作中に氷の付着を防止しするとともに例えばシステムの停止中にブレードに形成された氷を除去するのに有効である。しかし、現在までのところ、それらのシステムには、このタイプの解決法はほんの僅かな数のシステムでしか用いられておらず、そのほぼ全てが研究目的のためのものであるという欠点がある。   A system of the type described above appears to fit the purpose, i.e. it is effective to prevent ice build-up during WECS operation and to remove ice formed on the blade, for example during system shutdown. . To date, however, these systems have the disadvantage that this type of solution has been used in only a few systems, almost all of which are for research purposes.

実際、効率的に動作させるために、タイプII)の除氷および氷結防止装置構成には、第1に、かなり複雑な氷付着制御および管理機構が必要である。これらの機構は、複数の氷位置決めセンサ、および危険性または氷付着がある領域(エリア)への電力供給を制御するための制御および管理処理ソフトウェアを用いる。WECSの複雑さ、コスト、信頼性および保守(メンテナンス)の諸問題は、長期的には顕著である。   Indeed, in order to operate efficiently, Type II) deicing and anti-icing device configurations first require a fairly complex ice adhesion control and management mechanism. These mechanisms use a plurality of ice positioning sensors and control and management processing software to control the power supply to an area (area) where there is a risk or ice deposit. WECS complexity, cost, reliability and maintenance issues are significant in the long run.

さらに、ジュール効果によってシートを加熱するための必要な電力は、WECSの合計の発電電力の完全には無視できない割合を表し得る。或る所定の条件では、発電電力に非常に近い電力量を吸収することもある。従って、その結果として、そのシステムの実際の効率は劇的に低下し、臨界的動作状態においてはかなり不満足な生産率(発電量)しか得られない。   Furthermore, the power required to heat the sheet by the Joule effect can represent a completely non-negligible proportion of the total generated power of WECS. Under certain predetermined conditions, an amount of power very close to the generated power may be absorbed. Consequently, as a result, the actual efficiency of the system is drastically reduced and only a fairly unsatisfactory production rate (power generation) is obtained in critical operating conditions.

別の欠点は、WECSが休止状態(idle)のとき、即ちロータが発電することなく回転しているとき、氷付着を防止しまたは除去するのに必要な電力を配電網(electric grid)によって取得する必要があり、そのシステムはそのような状態では不採算となることである。   Another drawback is that when the WECS is idle, i.e. when the rotor is rotating without generating electricity, the power required to prevent or remove ice deposits is acquired by the electric grid. The system must be unprofitable in such a situation.

さらに、ブレード表面に接着された上述の熱伝導性シートは非常に容易に磨耗または損耗して、頻繁に保守作業が必要となり、発電用の機械の利用性が低減する。上述のシートは、実質的に金属材料でできており、また大気の稲妻を引き寄せる。そのボルトは、除氷および氷結防止装置だけでなく、利用可能な電気的装置および機械にも深刻な損傷を与えることがあり、或る場合にはボルトから放電を受けたロータに故障または障害を発生させることがある。   Furthermore, the above-described thermally conductive sheet bonded to the blade surface is very easily worn or worn, requiring frequent maintenance work, reducing the utility of the power generation machine. The above-described sheet is substantially made of a metal material and attracts lightning in the atmosphere. The bolts can severely damage not only deicing and anti-icing devices, but also available electrical devices and machines, and in some cases can cause failure or failure to the rotor discharged from the bolts. May occur.

いったん上述のシートに重要な電力が供給されると、非常に強い回転静電界が発生し、その結果の汚染的および不所望な電磁気的ノイズ効果がWECSの周囲に生じる。   Once significant power is supplied to the above-described sheet, a very strong rotating electrostatic field is generated, resulting in contaminating and undesirable electromagnetic noise effects around the WECS.

上述の解決法の無視できない欠点は、上述のような除氷および氷結防止の構成が、ブレード構造体における任意の嵌入装置とともに、ブレード構造体に組み込まれたときには、風力タービンの製造業者によって与えられた保証が無効になることである。   A non-negligible disadvantage of the above solution is given by the wind turbine manufacturer when the deicing and anti-icing configuration as described above is incorporated into the blade structure, along with any insertion device in the blade structure. The warranty will be void.

さらに、実験的に検証されたこととして、所定の環境および気象条件ではブレード表面のどこにでも氷が成長することがあり、ブレードは熱伝導性シートによってほぼ全体的に被覆されるべきである。   Furthermore, as experimentally verified, ice can grow anywhere on the blade surface under certain environmental and weather conditions, and the blade should be almost entirely covered by a thermally conductive sheet.

その結果、製造および保守のコストは、実現不可能なほど高いレベルになり、そのシステムの確実に高いとはいえない合計の効率と併せると、明らかに割りの合わないものとなる。   As a result, manufacturing and maintenance costs are unrealistically high and, when combined with the total efficiency of the system, which is not necessarily high, are obviously not reasonable.

タイプIII)のシステムでは、ブレード本体を加熱しブレード本体を構成する材料の内部の熱伝導によってブレード本体内の空気および外部表面をも加熱するのに適した、ブレード本体内の加熱空気を循環させるための装置を開示した特許文献が存在する。例えば、ドイツ特許第DE19621485号のテキストには関連する解決法の説明および詳細が記載されている。
ドイツ特許第DE19621485号
Type III) systems circulate heated air in the blade body suitable for heating the blade body and also heating the air and external surfaces in the blade body by heat conduction within the material comprising the blade body. There is a patent document disclosing a device for this purpose. For example, the text of the German patent DE19621485 contains a description and details of the relevant solution.
German patent DE19621485

上述の特許文献ではファンによって制御される内部空気の再循環が各ブレードに採用されており、その空気は電気抵抗によって加熱される。全ての構成部材(コンポーネント)はロータのハブに配置されている。特に、加熱空気を所定方向に流す2本のパイプがブレードの先端部分に設けられており、1本のパイプは、空気の内部再循環を可能にするためにブレードの後部分から加熱空気を引き出すように適合化されている。   In the above-mentioned patent document, internal air recirculation controlled by a fan is adopted for each blade, and the air is heated by electric resistance. All the components are arranged on the rotor hub. In particular, two pipes that allow heated air to flow in a predetermined direction are provided at the tip of the blade, and one pipe draws heated air from the rear part of the blade to allow internal recirculation of the air. It is so adapted.

この解決法には、熱発生器からより遠くの流れの冷たい位置で復水(condensed water、凝縮水)が蓄積するのを回避するために、ブレードの遠端部に小さい排出開孔を有するという特徴が示されている。ブレードの遠端部は、実際に氷付着が生じやすい部分である。その端部にできるだけ多くの熱を供給するために、ブレードの内部において、前端縁部(leading edge)の近くに、例えばアルミニウムのような熱伝導性材料の連続的支持部材をさらに設けることができる。ロータ・ブレードは例えば樹脂ガラスのような一般的に低い熱伝導性の複合材料でできているが、その解決法によって、加熱用の効率的な熱の逃げ道(thermal bridge)が形成される。   This solution has a small discharge aperture at the far end of the blade to avoid the accumulation of condensed water at cooler locations in the flow farther from the heat generator. Features are shown. The far end portion of the blade is actually a portion where ice adhesion is likely to occur. In order to supply as much heat as possible to that end, a continuous support member of a thermally conductive material such as aluminum can be further provided inside the blade, near the leading edge. . The rotor blades are typically made of a low thermal conductivity composite material, such as resin glass, but the solution creates an efficient thermal bridge for heating.

このシステムには次の欠点が見られる。第1に、ブレードの実際の寸法では、ブレードの厚さは幾つかの点では60mmに達することがあり、関連する外部表面を含む全体のブレード本体を効率的に加熱するためにはブレード内の循環空気に多くの熱出力(power)を与える必要がある。そのようなシステムを備えた風力タービンは、氷結防止効果を得るのに必要な全ての電力を供給し送るのに成功することを想定しても、氷結の危険性があるときは非常に低い効率を示す。その理由は、ブレードの表面を加熱するために、全体のブレード質量を加熱しなければならず、熱に変換される電力の量は実際に顕著である。   This system has the following drawbacks. First, in the actual dimensions of the blade, the thickness of the blade can reach 60 mm in several ways, and within the blade to efficiently heat the entire blade body including the associated external surface. There is a need to provide a lot of heat to the circulating air. Wind turbines equipped with such a system have very low efficiency when there is a risk of icing, even assuming they can successfully supply and send all the power necessary to achieve the anti-icing effect. Indicates. The reason is that in order to heat the blade surface, the entire blade mass must be heated, and the amount of power converted to heat is actually significant.

ファン製造業者は回転要素内部でのファンの使用を非常に嫌うことが知られている。その理由は、ファンの回転部材に対するコリオリ(Coriolis)の力の作用によって故障または障害および破壊が生じる可能性が高いからである。   Fan manufacturers are known to dislike the use of fans inside rotating elements. The reason is that failure or failure and destruction are likely to occur due to the action of Coriolis force on the rotating member of the fan.

要約すると、上述の強制的な空気循環という解決法は、システムが停止した場合にだけ実際に実行され得るもので、その結果の全ての実務業務(logistic)の限界があることは容易に想像できる。   In summary, the forced air circulation solution described above can only be implemented if the system is shut down, and it is easy to imagine that there are all logistic limitations of the result. .

文献ドイツ特許公開第DE842330号およびドイツ特許第DE19802574号は、風力タービン・システム用の氷結防止装置を例示している。各風力タービン・ブレードには、その翼に開口が形成されている。開口は、ブレード中に流入する空気流に関連して好ましくはブレード・スパンの端部に配置され、電流発電器/電動機部品を包むように流れることによって暖められている。翼ブレード上の開口は、ブレード内の暖められた空気流が遠心力効果でブレード内に連続的に流入してブレード内部部品と熱交換してブレードを加熱するように配置され設計される。
ドイツ特許公開第DE842330号 ドイツ特許第DE19802574号
The documents German Patent Publication DE 842 330 and German Patent DE 19802574 exemplify anti-icing devices for wind turbine systems. Each wind turbine blade has an opening in its blade. The opening is preferably located at the end of the blade span in relation to the air flow entering the blade and is warmed by flowing to enclose the current generator / motor parts. The openings on the wing blades are arranged and designed so that the warmed air flow in the blades flows continuously into the blades by the centrifugal effect and heat exchanges with the blade internal components to heat the blades.
German Patent Publication No. DE8423330 German patent DE 19802574

ドイツ実用新案第DE20014238号U1も公知である。この文献では、風力タービンのナセル(nacelle、収納体)に含まれている電気的装置の廃熱によって空気を加熱するという方法で、ブレード本体内で空気を循環させる。強制的空気循環用のファンが装置のナセル内に配置されているので、動作中のロータとともに動作することができる換気または循環システムが用いられる。さらに、各ブレードの内部には連続的な過熱空気の分配(流通)システムが設けられている。
ドイツ実用新案第DE20014238号
German utility model DE 20014238 U1 is also known. In this document, air is circulated in a blade body by a method in which air is heated by waste heat of an electrical device included in a nacelle (housing body) of a wind turbine. Since a fan for forced air circulation is located in the nacelle of the device, a ventilation or circulation system that can operate with the operating rotor is used. Further, a continuous superheated air distribution (distribution) system is provided inside each blade.
German utility model DE2001238

その実施例には、それがかなり複雑で実現困難であるという欠点がある。その理由は、それが、電気的装置の廃熱とブレード内部の循環空気との間の熱交換を実現するために中間流体を用いるからである。   The embodiment has the disadvantage that it is quite complex and difficult to implement. The reason is that it uses an intermediate fluid to achieve heat exchange between the waste heat of the electrical device and the circulating air inside the blade.

さらに、前述のドイツ特許第DE19621485号にも同じ欠点があり、即ち、ブレードは低い熱伝導性の材料で形成されていてかなりの厚いので、ブレードの表面を効果的かつ効率的に加熱することが保証されない。   Furthermore, the aforementioned German patent DE19621485 has the same drawback, i.e. the blade is made of a low thermal conductivity material and is quite thick so that the surface of the blade can be heated effectively and efficiently. Not guaranteed.

さらに、電気的装置内の流体の流れの強制的循環によって供給される熱は、特に臨界的な環境状態における氷付着の問題を回避するのに確実に充分ではない。そのために、典型的にはジュール効果によって得られる対応する量の熱を常に加えなければならない。   Furthermore, the heat supplied by forced circulation of the fluid flow in the electrical device is not reliably sufficient to avoid the problem of ice adhesion, especially in critical environmental conditions. To that end, a corresponding amount of heat, typically obtained by the Joule effect, must always be applied.

強調すべき点は、ブレードを構成する材料の熱伝導性が低いことによって、流体の流れとブレード本体の間の効果的な熱交換が著しく損なわれる。総合すると、ブレードの遠端部に達する熱伝導性金属部品をブレードに挿入すると、ブレードの構造が複雑になり、装置の効果が低下する。風力タービンのブレード本体を加熱するためには配電網から大量の電力を取り込む場合には効果は高くなるが、臨界的動作状態においてWECSの合計の効率は低下するという欠点がある。   It should be emphasized that the low thermal conductivity of the material comprising the blade significantly impairs the effective heat exchange between the fluid flow and the blade body. Overall, when a thermally conductive metal part reaching the far end of the blade is inserted into the blade, the structure of the blade becomes complicated and the effectiveness of the device is reduced. In order to heat the blade body of the wind turbine, the effect is high when a large amount of power is taken from the distribution network, but the total efficiency of the WECS is reduced in a critical operating state.

上述の特許の解決法が選択した熱供給のタイプ、即ちブレード本体から外部表面への熱の内部の伝達または対流は、実に、除氷および氷結防止の効果に対する主な限界を表している。このタイプの解決法は、実際、所望の目的に対して非常に大量の熱出力を使用し、氷が懸念されるブレードの特定の表面領域だけに熱を送ることはできない。特に、氷付着が最も懸念されるブレードの先端部(tip、尖端部)領域は、ブレードの基端部(root、根本、付け根)に近い領域に熱を先に伝達した上述の内部空気の流れがまさに最低の温度で到達する領域でもある。   The type of heat supply selected by the above-mentioned patent solution, i.e. the internal transfer or convection of heat from the blade body to the external surface, indeed represents a major limit to the de-icing and anti-icing effects. This type of solution actually uses a very large amount of heat output for the desired purpose and cannot deliver heat only to specific surface areas of the blade where ice is a concern. In particular, the tip (tip) area of the blade where ice adhesion is most concerned is the flow of the above internal air that has transferred heat to the area close to the base end (root) of the blade. It is also the region that can be reached at the lowest temperature.

本発明の目的は、上述の既知の技術の欠点を解消し、風力エネルギ変換システム(WECS)において使用可能な顕しく改良された除氷および氷結防止装置を提示することである。   The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the known techniques mentioned above and to present a markedly improved deicing and anti-icing device which can be used in a wind energy conversion system (WECS).

この範囲において、本発明の目的は、必要な保守作業が少なく実現および実装コストが低く簡単で信頼性のある除氷および氷結防止装置を実現することである。   Within this range, an object of the present invention is to realize a simple and reliable deicing and anti-icing device that requires less maintenance work and is low in mounting cost.

本発明の別の目的は、既知の解決法を用いるシステムにおいて発生する事態に関してWECSが連続的に稼動する1年間のうちの日数を、決定的な方法で増大させることである。本発明による除氷および氷結防止装置によって、さらに氷結の危険性またはブレード上の実際の氷付着のみによる停止を完全に回避することができる。   Another object of the present invention is to decisively increase the number of days in a year in which WECS operates continuously with respect to events occurring in systems using known solutions. With the deicing and anti-icing device according to the invention, it is also possible to completely avoid the risk of icing or a stop only due to actual ice adhesion on the blade.

本発明の別の目的は、特に氷付着に対する臨界動作状態においても、WECSを停止させることなくWECSの高い効率を保証することである。   Another object of the present invention is to ensure high efficiency of WECS without stopping WECS, especially in critical operating conditions for ice adhesion.

本発明による除氷および氷結防止装置のさらに別の目的は、ロータが休止(idle、アイドル)状態で、即ち発電機が電力を発生していないときでも、氷結防止特性を示すようにすることである。そのようなシステムは、実際に、例えば配電網から電力を受け取るといった外部電力源の使用を回避できる。   Yet another object of the deicing and anti-icing device according to the present invention is to provide anti-icing properties even when the rotor is idle, i.e. when the generator is not generating power. is there. Such a system can in fact avoid the use of an external power source, such as receiving power from a distribution network.

さらに別の目的は、個々のロータ・ブレードに対する保守作業を、特に表面のクリーニングを容易にすることである。実際、風力タービン動作に関連する問題は、ブレードに当たる流体流における有機または無機残留物の堆積物であり、その残留物はブレード外形の端縁部に対応する領域に特に蓄積し、その流体動力学的特性を変化させる。   Yet another object is to facilitate maintenance work on the individual rotor blades, especially the cleaning of the surface. In fact, a problem associated with wind turbine operation is the accumulation of organic or inorganic residues in the fluid flow impinging on the blades, which residue accumulates specifically in the area corresponding to the edge of the blade profile and its fluid dynamics. Change the characteristic.

さらに別の目的は、風力タービン・ブレードの回転による音の発生のレベルを減少させることである。   Yet another object is to reduce the level of sound generation due to wind turbine blade rotation.

さらに別の目的は、ブレードにおける上述の固形堆積物の付着および累積を回避しまたは減少させることである。   Yet another object is to avoid or reduce the adhesion and accumulation of the above-mentioned solid deposits on the blade.

上述の目的を達成するために、本発明の対象は、WECSに含まれる除氷および氷結防止装置であり、本明細書の重要部分である請求項の特徴を有するWECSにおいて風力タービンのロータ・ブレード上の氷付着を防止しなくす方法である。上述の除氷および氷結防止装置および対応する方法は、WECSの分野における全く新規な解決法の思想を用いるものである。   To achieve the above object, the subject of the present invention is a deicing and anti-icing device included in WECS, and in WECS having the features of claim which is an important part of the specification, the rotor blades of a wind turbine It is a method to prevent the above ice adhesion. The deicing and anti-icing device described above and the corresponding method use the idea of a completely new solution in the field of WECS.

本発明のさらに別の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかになる。但し、そこで挙げた例は、単に説明のためのものであって、発明を限定するものではない。   Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. However, the examples given there are merely for explanation and do not limit the invention.

図1において、Vで示された矢印の流体流または風が当たる、全体を1で示した電力を発生(発電)するためのWECSが概略的に示されている。全体を2で示したロータ、ナセル3およびタワー(塔)4のような既知の構造的要素を具えている。タワー4は、地面にまたはシステム1の設備が設計された基礎または地下に配置される。ナセル3は、タワー4上に配置され、図面を簡単にするためにするために示されていない既知の装置または構成によって風の特性(方向)に応じて方角を定める。   FIG. 1 schematically shows a WECS for generating (generating) electric power indicated by 1 as a whole in a fluid flow or wind indicated by an arrow indicated by V. It comprises known structural elements such as a rotor, generally indicated at 2, a nacelle 3 and a tower 4. The tower 4 is placed on the ground or on the foundation or basement where the equipment of the system 1 is designed. The nacelle 3 is located on the tower 4 and defines its direction according to the wind characteristics (direction) by means of known devices or configurations not shown for simplicity of the drawing.

ロータ2は、特徴として、WECS1の風力タービンの回転シャフト7に嵌るように適合化されたハブ2Fを中心に有する。そのハブ2Fは、その構造体にしっかり固定するよう連結された調整器具(アダプタ)または“延長器具(延長部)”2Eを支持する。そのような調整器具2Eは、ロータ2のブレード5の各々を内部でボルト固定するように設計されており、図7および12において示されている。図示した例のロータ2は、実質的に互いに同形の3つのブレード5を有する。そのロータ2に対応して、ナセル3の前部分に空力的(aerodynamic)機能および構造的機能を実行するのに適合するフェアリング(fairing、整形板)またはスピナ(spinner)6が設けられている。ナセル3の内部には、より詳しくは後で特徴を詳しく説明するカプセル11内には、ロータ2の回転を電力に変換し、特にWECS1に接続された送電線または配電網に供給する交流電流に変換するのに適合化された全ての構成部材(コンポーネント)が設けられている。   The rotor 2 characteristically has a hub 2F that is adapted to fit on the rotating shaft 7 of the wind turbine of WECS 1. The hub 2F supports an adjustment device (adapter) or “extension device (extension)” 2E connected to be securely fixed to the structure. Such an adjusting device 2E is designed to bolt each of the blades 5 of the rotor 2 internally and is shown in FIGS. The rotor 2 in the illustrated example has three blades 5 that are substantially identical to each other. Corresponding to the rotor 2, a fairing or spinner 6 is provided in the front part of the nacelle 3 that is adapted to perform aerodynamic and structural functions. . Inside the nacelle 3, more specifically in a capsule 11 whose features will be described in detail later, the rotation of the rotor 2 is converted into electric power, and in particular, the alternating current supplied to the transmission line or distribution network connected to the WECS 1 All components adapted for conversion are provided.

本発明を説明するためのものであって限定するものでない図1に概略的に示されている実施例において、外部から内部へと、シャフト7に、同期電動機(モータ、発電機)9のロータ2および回転部(回転子)Rが、既知の形態で嵌め込まれている。そのシャフト7は、WECS1の風力タービンのナセル3の固定された支持部8に対して回転することができる。そのような支持部8には、回転部Rが回転しているときに電流を発生させるような既知の形態で、回転部Rの方向を向く電動機9の固定部(固定子)Sが固定され、同期電動機9に電流が流れる(under current)。発生した電流は、中間電気回路またはインバータINに送られて、適正な周波数および設計電圧で送電線または配電網に送られる。   In the embodiment schematically illustrated in FIG. 1 for the purpose of illustrating the invention and not limiting, from the outside to the inside, on the shaft 7, the rotor of the synchronous motor (motor, generator) 9. 2 and a rotating part (rotor) R are fitted in a known form. The shaft 7 can rotate relative to a fixed support 8 of the nacelle 3 of the wind turbine of the WECS 1. A fixed part (stator) S of the electric motor 9 facing the direction of the rotating part R is fixed to such a support part 8 in a known form in which an electric current is generated when the rotating part R is rotating. The current flows through the synchronous motor 9 (under current). The generated current is sent to an intermediate electrical circuit or inverter IN and sent to a transmission line or distribution network at an appropriate frequency and design voltage.

ナセル3内において、インバータINおよび/または配電網(送電線)に電気的に接続された別の電気ユニット(装置)10が設けられており、この電気ユニット10は、WECS1の各部品の動作に必要な全ての電気機械装置に供給(給電)するように適合化された補助電力(電源)システムを具えている。そのような部品は、風力および風向を測定する風力計(anemometer)、上述の装置の動作を制御するためのコンピュータ、および簡単化のために示されていないその他の既知の電気的装置以外に、例えば、ナセルの下位(小)配電(サブディストリビューション)システムを制御する小型電動機であり、即ち風の特性に依存するロータ2のブレード5の傾斜(inclination)または“ピッチ”を制御する小型電動機である。   In the nacelle 3, another electric unit (device) 10 electrically connected to the inverter IN and / or the distribution network (power transmission line) is provided, and this electric unit 10 is used for the operation of each component of the WECS 1. It has an auxiliary power (power supply) system adapted to supply (power) all the necessary electromechanical devices. Such components include an anemometer that measures wind force and wind direction, a computer for controlling the operation of the above-described device, and other known electrical devices not shown for simplicity. For example, a small motor that controls the lower (small) distribution system of the nacelle, ie a small motor that controls the inclination or “pitch” of the blades 5 of the rotor 2 depending on the wind characteristics. is there.

カプセル11は、ナセル3に固定されており、実質的に閉じており、低い熱伝導特性の材料、例えば樹脂ガラス・タイプの複合材料でできている。このようにして、WECS1の風力タービン内で空気を循環させるための蓄積体積空間(volume、内部空間、容積)が特定される。空気は、外部環境から熱的に絶縁され、カプセル11内にある電気的装置9、10、INの被加熱部と接触してそれを加熱する。   The capsule 11 is fixed to the nacelle 3 and is substantially closed, and is made of a material having low thermal conductivity, for example, a resin glass type composite material. In this way, an accumulation volume space (volume, internal space, volume) for circulating air in the wind turbine of WECS 1 is specified. The air is thermally insulated from the external environment and contacts and heats the heated parts of the electrical devices 9, 10, IN in the capsule 11.

同カプセル11は、ナセル3の後部に配置された1つ以上の開口3Aを通して、カプセル11A内への空気取り入れ用の、流体が外部へ通じる(connection、接続する、連絡させる)1つ以上の開口11Aを後部に示している。前部において、前部壁11Pには1つ以上の流通窓(開口)が設けられており、その窓は、カプセル11の開口11Aを通して吸い込まれた空気を蓄積体積空間からロータ2のハブ2Fへと流通させる。   The capsule 11 has one or more openings through which one or more openings 3A arranged at the rear part of the nacelle 3 communicates fluids to the outside for intake of air into the capsule 11A. 11A is shown at the rear. At the front, one or more flow windows (openings) are provided in the front wall 11P, and the windows draw air sucked through the openings 11A of the capsule 11 from the accumulation volume space to the hub 2F of the rotor 2. And distribute.

図1において、ブレード5の先端部(チップ部)5Eは、その表面5Sに、ブレード5の内部に連通する幾つかの開口または開孔12が設けられているのが示されている。そのようなブレード5の詳細が図2および3に詳しく示されており、これらの図には、風Vが当たる先端部5Eの斜視図とブレードの標準的(generic)断面5Pまたは外形が示されている。   In FIG. 1, the tip portion (tip portion) 5 </ b> E of the blade 5 is shown with several openings or openings 12 communicating with the inside of the blade 5 on the surface 5 </ b> S. Details of such a blade 5 are shown in detail in FIGS. 2 and 3, which show a perspective view of a tip 5E against which wind V strikes and a typical cross section 5P or profile of the blade. ing.

その開孔または開孔12は、円形、楕円形またはその他の任意の断面または部分であってもよい。その開孔12は、それらが配置された表面5Sの領域または面積に応じて互いに等しいまたは異なる形状を有すればよく、その特徴は具体的研究および数値実験調査に基づいて選択される。   The aperture or aperture 12 may be circular, elliptical or any other cross section or portion. The apertures 12 need only have the same or different shapes depending on the region or area of the surface 5S on which they are placed, and their features are selected based on specific research and numerical experimental investigations.

図2は、ブレード5の先端部5Eを示しており、その表面5Sはその前端縁部付近に第1の一連の開口または開孔12(12L)を有し、後端縁部(trailing edge)付近に第2の一連の開孔12Tを有する。それらの端縁部は、ブレード5の縦進行方向に沿った断面5Pに関連する各ブレード5に属する。Fの矢印はその表面5Sの開口または開孔12を通る空気流を示している。   FIG. 2 shows the tip 5E of the blade 5, the surface 5S of which has a first series of openings or apertures 12 (12L) near its front edge, and a trailing edge. There is a second series of apertures 12T in the vicinity. Their edges belong to each blade 5 associated with a cross section 5P along the longitudinal direction of the blade 5. The arrow F indicates the air flow through the opening or opening 12 in the surface 5S.

その先端部5Eは、図3に明示されているように、内部が2つのバルクヘッド(隔壁、仕切)で実質的に識別される3つの体積空間に分けられており、その第1の体積空間14は第1の一連12Lの開孔12に対応し、第2の体積空間15は第2の一連12Tの開孔12に対応し、最後に第3の体積空間16はそれら2つの体積空間の間に形成された、即ちその外形の中央部に対応する位置にある。第3の体積空間16の内部には、既知の技術によるブレード5の表面5Sに対応して(対して)支持機能を有する2つのガーダ(girder)17Aおよび17Bが配置されている。各ブレード5の表面5Sは、2つのシェル(貝殻、外殻)半部(半シェル、セミシェル)5Uおよび5Lで構成され、一般的にそれぞれ樹脂ガラスのような複合材料でできている上部分と下部分とで構成されている。   As clearly shown in FIG. 3, the tip portion 5E is divided into three volume spaces whose interior is substantially identified by two bulkheads (partitions, partitions), and the first volume space. 14 corresponds to the first series 12L of apertures 12, the second volume space 15 corresponds to the second series 12T apertures 12, and finally the third volume space 16 corresponds to the two volume spaces. It is formed in the middle, that is, at a position corresponding to the center of the outer shape. Inside the third volume space 16, two girders 17A and 17B having a support function corresponding to (in contrast to) the surface 5S of the blade 5 according to known technology are arranged. The surface 5S of each blade 5 is composed of two shells (shells, outer shells) and half parts (half shells, semishells) 5U and 5L, and an upper part generally made of a composite material such as resin glass. It consists of a lower part.

図4には、ブレード5の表面5S上に存在する可能な異なる3つの開孔12の構造が示されている。即ち、
1)図4aに示されている第1のタイプでは、開孔12は、ブレード5の内部表面5Siから外部表面5Seに流れる空気のための一定の断面を有し、
2)図4bに示されている第2のタイプでは、開孔12は、広がっており、1)の場合のようにブレード5の外部の流れVの方向に対して実質的に直交する軸を有する。
3)図4cに示されている第3のタイプでは、開孔12は、実質的に互いに平行な壁と傾斜した軸とを有し、外部表面に直交する軸に対して所定の鋭角をなし、外部へ流出する空気の方向は外部の流れV方向に従う方向を有する。
FIG. 4 shows the structure of three different possible apertures 12 present on the surface 5S of the blade 5. That is,
1) In the first type shown in FIG. 4a, the aperture 12 has a constant cross section for air flowing from the inner surface 5Si of the blade 5 to the outer surface 5Se;
2) In the second type shown in FIG. 4b, the aperture 12 is widened and has an axis substantially perpendicular to the direction of the flow V outside the blade 5 as in 1). Have.
3) In the third type shown in FIG. 4c, the aperture 12 has substantially parallel walls and an inclined axis, and forms a predetermined acute angle with respect to an axis perpendicular to the outer surface. The direction of the air flowing out to the outside has a direction according to the direction of the external flow V.

図2および3には、本発明による除氷および氷結防止装置が動作しているときにブレード中に循環する空気流の振る舞いが示されている。次にそのような振る舞いをさらに説明する。図2において、矢印F1で示された第1の体積空間14に関係する空気流が存在し、矢印F2で示された第2の体積空間15に関係する空気流が存在する。双方の空気流F1およびF2は各ブレードの基部から先端部へ移動する。Fで示された流体流が、WECS1の風力タービン内で循環し、表面5Sに到達し、開孔12から流出して、次にさらに説明するように流体の膜または層(film)を形成する。   FIGS. 2 and 3 show the behavior of the air flow circulating in the blade when the deicing and anti-icing device according to the invention is operating. Next, such behavior will be further explained. In FIG. 2, there is an air flow related to the first volume space 14 indicated by the arrow F1, and there is an air flow related to the second volume space 15 indicated by the arrow F2. Both air streams F1 and F2 move from the base of each blade to the tip. The fluid flow indicated by F circulates in the wind turbine of WECS 1 and reaches the surface 5S and exits from the aperture 12 to form a fluid film or film as will now be further described. .

図3において、ブレード5内の空気はFで示すように複数の開孔12から流出して、外部の流体の流れVに混入する。   In FIG. 3, the air in the blade 5 flows out from the plurality of apertures 12 as indicated by F and mixes in the external fluid flow V.

図5および6は、各ブレード5の外側シェル即ち外部表面5Sを形成する2つのシェル半部5Uおよび5Lの具体的な製造法を示している。特に、その2つのシェル半部5Uおよび5Lは、内部に開孔または開口12が先に形成された複数の複合繊維シート18を互いに重ね合わせて形成される。このようにして、開孔12を形成するために機械的にドリルで穿孔することによって複合繊維が弱くなるという問題が解消される。次いで、そのような複数のシート18を、接着することによってまたは既知の別の方法で接合して、そのシェル半部5Uおよび5Lを作成し、それによってそれら(シェル半部5Uおよび5L)は直ぐに互いに組み立てることができる状態となり、それをここでは簡単化のために挙げない既知の技術的方法でベアリング・ブレード5の構造体に組み立てる。   FIGS. 5 and 6 show a specific manufacturing method of the two shell halves 5U and 5L forming the outer shell or outer surface 5S of each blade 5. FIG. In particular, the two shell halves 5U and 5L are formed by stacking a plurality of composite fiber sheets 18 each having an opening or opening 12 formed therein. In this way, the problem of weakening the composite fiber by mechanically drilling to form the aperture 12 is eliminated. Such multiple sheets 18 are then bonded or otherwise joined together to create their shell halves 5U and 5L so that they (shell halves 5U and 5L) immediately They are ready to be assembled together and assembled into the structure of the bearing blade 5 by known technical methods not mentioned here for the sake of simplicity.

図6の6a〜6cは、開孔12の各々の近傍におけるシート18の配置および構造を示している。複数の境界面12Bを有する複数のシート18は、各開孔12を構成する流路を個々別々に形成するよう適合化され、ブレード5の表面5S上に存在する開孔12の各々の軸が直線上に位置するように直ぐに組み立てられる状態になっていることに留意されたい。図6a、6bおよび6cは、前述の開孔12のタイプの図4a、4bおよび4cに対応する。   6a to 6c in FIG. 6 show the arrangement and structure of the sheet 18 in the vicinity of each of the apertures 12. The plurality of sheets 18 having a plurality of boundary surfaces 12B are adapted to individually form the flow paths constituting each opening 12, and each axis of the opening 12 existing on the surface 5S of the blade 5 is Note that it is ready to be assembled to lie on a straight line. Figures 6a, 6b and 6c correspond to Figures 4a, 4b and 4c of the type of aperture 12 described above.

図7は、ブレード5がハブ2Fに挿入される位置におけるロータ2のハブ2Fの詳細を、ブレード5の中央平面を通る切り欠き面による部分断面組立図を示している。また、横方向にナセル3のカプセル11の方向を向いた開口19を有する、実質的に円筒状の延長器具2Eの細部が示されている。ハブ2Fは、カプセル11の窓11Lに対応した円形リングの形状に形成されており、そのリングには、ロータ2のブレード5の各々に対応する開口19がそれぞれ形成されている。窓11Lを通してカプセル11に流体流を入れる開口19と延長器具2Eの内側部分との間に、ここでは簡単化のために詳しく説明しない既知の複数の支持要素20が設けられている。そのような支持要素20は、ロータ2が動いていても即ちWECS1の風力タービンが稼動しているときでも、いかなる外部リーク(漏出)もなく空気をカプセル11から開口19へ、次いで延長器具2Eの内部へと流通させるよう適合化されている。ブレード5の基端部5Rは、延長器具2Eを形成するその円筒の複数の基部の1つと係合または係止する。   FIG. 7 shows a detail of the hub 2 </ b> F of the rotor 2 at a position where the blade 5 is inserted into the hub 2 </ b> F, a partial cross-sectional assembly view with a cut-out surface passing through the central plane of the blade 5. Also shown is a detail of a substantially cylindrical extension device 2E which has an opening 19 which faces in the direction of the capsule 11 of the nacelle 3 in the lateral direction. The hub 2F is formed in the shape of a circular ring corresponding to the window 11L of the capsule 11, and an opening 19 corresponding to each of the blades 5 of the rotor 2 is formed in the ring. Between the opening 19 through which fluid flows into the capsule 11 through the window 11L and the inner part of the extension device 2E, there are provided a plurality of known support elements 20 not described in detail here for the sake of simplicity. Such a support element 20 allows air to flow from the capsule 11 to the opening 19 without any external leakage, even when the rotor 2 is moving, ie when the WECS 1 wind turbine is running, and then the extension device 2E. It is adapted to be distributed inside. The base end portion 5R of the blade 5 engages or locks with one of the plurality of base portions of the cylinder forming the extension device 2E.

図7の断面図において、21で示された内部バッフル(baffle)の組立体(構体)は、カプセル11およびハブ12Fから来る内部の空気流を逸らす(偏らせる)よう適合化されている。特に、ブレード5内において、そのブレード5内のその第1の体積空間14を画定(define)するよう適合化された第1のバッフル21Aが存在し、第1のバッフル21Aは既知の形態でブレード5の先端部5Eの第1のバルクヘッド13Aに連結している。同様に、第2のバッフル21Bは、ブレード5内の第2の体積空間15を画定する第2のバルクヘッド13Bに接合されている。   In the cross-sectional view of FIG. 7, the internal baffle assembly (designated 21) is adapted to divert the internal air flow coming from the capsule 11 and hub 12F. In particular, in the blade 5 there is a first baffle 21A adapted to define its first volume space 14 in the blade 5 and the first baffle 21A is in a known form. 5 is connected to the first bulkhead 13A at the tip 5E. Similarly, the second baffle 21 </ b> B is joined to a second bulkhead 13 </ b> B that defines a second volume space 15 in the blade 5.

第3のバッフル21Cは、先のバッフル21Aおよび21Bに接合されていて、延長器具2E内に存在し、ブレード5が延長器具2Eにいったん組み込まれると2つの体積空間14および15内の空気流の循環をバッフルする(調節する、阻止する、曲げる)唯一の内部バッフル21が形成されるようになっている。   The third baffle 21C is joined to the previous baffles 21A and 21B, exists in the extension device 2E, and once the blade 5 is incorporated into the extension device 2E, the air flow in the two volume spaces 14 and 15 is reduced. Only one internal baffle 21 is formed which baffles (regulates, inhibits, bends) the circulation.

図8は、WECS1の風力タービンにおける空気流Fの循環を示している。それは、以下で説明する形態(モダリティ)を有する本発明による除氷および氷結防止効果を実現する手段を構成する。   FIG. 8 shows the circulation of the air flow F in the WECS 1 wind turbine. It constitutes means for realizing the deicing and anti-icing effects according to the present invention having the form (modality) described below.

以下で説明するように、空気流Fは、ロータ2が動作中であるWECS1の風力タービン内を循環する流路を有する。   As will be described below, the air flow F has a flow path that circulates in the wind turbine of the WECS 1 in which the rotor 2 is operating.

空気流Fは、ナセル3の開口3Aから流入してカプセル11の開口11Aを通ってカプセル11の内部空間によって構成される蓄積体積空間に到達する。そこで、それ(空気流F)は、電気ユニット10およびインバータINを包むようにその周りを流れ固定(静止)部分Sの開孔を通って電動機(発電機)9の回転部Rに達する。そこから、空気流Fは、窓11Lを通ってロータ2のハブ2Fに達し、次いでブレード5の内部、即ち第1と第2の体積空間14および15に達する。ハブ2F内において、実際、空気流Fは、バッフル21の存在によって偏向され(図7参照)、図2および3に明示されているバルクヘッド13Aおよび13Bを有する各ブレード5の先端部5Eの内部に進む。このようにして、ブレード5の各々の内部において分離された2つの空気流F1およびF2が形成され、それぞれ基端部からブレード5の先端部へと進み、一方の空気流は第1の体積空間14へ、他方の空気流は第2の体積空間15へと流れ、ブレード5の各々の表面5S上に存在する第1の一連12Lの開口12および第2の一連12Tの開口12を通って流出する。   The air flow F flows from the opening 3A of the nacelle 3 and reaches the accumulation volume space constituted by the internal space of the capsule 11 through the opening 11A of the capsule 11. Therefore, it (air flow F) flows around the electric unit 10 and the inverter IN so as to wrap around the opening of the fixed (stationary) portion S and reaches the rotating portion R of the electric motor (generator) 9. From there, the air flow F reaches the hub 2F of the rotor 2 through the window 11L and then reaches the inside of the blade 5, ie the first and second volume spaces 14 and 15. Within the hub 2F, the air flow F is actually deflected by the presence of the baffle 21 (see FIG. 7) and the interior of the tip 5E of each blade 5 having the bulkheads 13A and 13B as clearly shown in FIGS. Proceed to In this way, two air flows F1 and F2 separated in each of the blades 5 are formed, respectively, proceeding from the base end portion to the tip portion of the blade 5, and one air flow is in the first volume space. 14, the other air flow flows into the second volume space 15 and flows out through the first series 12L of openings 12 and the second series 12T of openings 12 present on each surface 5S of the blade 5. To do.

そのような空気流Fの振る舞いは、既知の形態に従ってロータ2の回転および関連する動力学的効果を考慮すると、内部流と外部流の間で生じる大局的な圧力差によって実質的に生じる。   Such behavior of the air flow F is substantially caused by a global pressure difference occurring between the internal flow and the external flow, taking into account the rotation of the rotor 2 and the associated dynamic effects according to known configurations.

図2、3および4を参照すると、開孔または開口12から流出する空気流Fは、ブレード5に当たる風Vと相互作用して、開孔12に関係するブレード5の外部表面5E上に空気の層または膜(フィルム)を形成し、即ちそのダウンストリーム(下流部)を形成する。そのような空気膜は、既知の熱効果および動力学的効果によって、風Vの流体流を偏向して、ブレード5の表面5Sの外部に対する直接的衝撃を逸らし、その流体流を加熱し、その風Vの湿った粒子が凝縮して氷を生成するのを防止する。   With reference to FIGS. 2, 3 and 4, the air flow F exiting the aperture or opening 12 interacts with the wind V impinging on the blade 5 to cause air to flow onto the outer surface 5 E of the blade 5 associated with the aperture 12. A layer or membrane (film) is formed, ie its downstream (downstream part). Such an air film deflects the fluid flow of the wind V by known thermal and kinetic effects, diverting the direct impact on the outside of the surface 5S of the blade 5, heating the fluid flow, Prevents wet particles of wind V from condensing to form ice.

開孔12からのその流出流は、湿潤粒子だけでなく、空気流出流の量(質量)に対して相対的に小さい質量の任意の物体の風Vの表面5Sに対する直接的衝撃を防止する。例えば、風力タービンのロータ・ブレードに小さい昆虫が多数蓄積するのが阻止される(baffle)。小さい昆虫が蓄積した場合、それを除去するためにシステムを定期的に停止せざるをえなくなる。   The outflow from the aperture 12 prevents not only wet particles but also direct impact on the surface 5S of the wind V of any object with a mass relatively small relative to the amount (mass) of the air outflow. For example, many small insects are prevented from accumulating on the rotor blades of a wind turbine. If small insects accumulate, you will have to shut down the system regularly to remove them.

開孔または開口12は、各ブレード5の外形5Pの前端縁部および後端縁部の近傍に形成される。その理由は、それらの位置ではブレード温度が最低であり、表面5Sに作用する風Vの流体流圧力が最高であり、従って氷粒子付着の危険性が最も高いからである。そのような特定の開孔12の配置構成がこの例で実現されているが、外形全体について例えば第3の体積空間16(図3参照)内の空気を導く(に出口を与える)ような異なる配置構成を実現することもできるであろう。   The opening or opening 12 is formed in the vicinity of the front edge and the rear edge of the outer shape 5P of each blade 5. The reason is that at those positions the blade temperature is the lowest, the fluid flow pressure of the wind V acting on the surface 5S is the highest and therefore the risk of ice particle deposition is the highest. Such an arrangement of the specific apertures 12 is realized in this example, but the whole outer shape is different, for example, to guide air in the third volume space 16 (see FIG. 3) (to provide an outlet). An arrangement could also be realized.

氷結の危険性をより良好に防止するために、外形5P全体に沿ってだけでなく開孔12に関係する各ブレード5の全ての外部表面5Sに沿って、開孔12から均一に流出する流体空気膜Fを形成すると便利である。そのために、空気は適当なエンタルピ量(enthalpy content)を有し、その開孔および導管(conduit)は、開孔12から流出する速さに関して、質量、圧力、方向、正矢(verse)および強度の適当な値を空気流出流Fに与えるよう寸法(サイズ)が調整されている。そのために、開孔12は適当な寸法に調整することができ、幾つかの例が図4に示されている。   In order to better prevent the risk of freezing, the fluid flows out uniformly from the apertures 12 not only along the entire outer shape 5P but also along all the external surfaces 5S of each blade 5 associated with the apertures 12. It is convenient to form the air film F. To that end, air has a suitable enthalpy content, and its apertures and conduits are related to mass, pressure, direction, verse and strength with respect to the rate of exit from aperture 12. The size (size) is adjusted so as to give an appropriate value to the air outflow flow F. To that end, the aperture 12 can be adjusted to an appropriate size, some examples being shown in FIG.

周知のように、図4aの開孔12は風Vに対して直交関係で流体Fを流出させ、図4bの開孔は圧力を回復させて、従って流出速度を低下させ、一方、図4cの開孔は各外形5Pに当たる風Vの流体流を促進(energize)するのに寄与する。航空学の文献で知られているように、そのような促進プロセスによって、ブレード5の大局的空気力学的性能が、従って空気力学的効率が改善され得るものであり、それによって、WECS1の大局的性能が向上し、即ち風力タービンの主要ベアリングにさらに大きい動力(電力、仕事率)が得られる。実際に、WECS1の内部を循環する空気に関係する適正なエンタルピ量によって、空気流出流Fは、ブレード5の各々の表面5Sに当たる風Vの流体流の方向に対して所定の角度を有するそのような目標に達する(目標を達成する)ことができる。   As is well known, the aperture 12 in FIG. 4a causes fluid F to flow out in an orthogonal relationship to the wind V, while the aperture in FIG. 4b restores pressure and thus reduces the outflow rate, while FIG. The opening contributes to energize the fluid flow of the wind V impinging on each outer shape 5P. As is known in the aeronautics literature, such a facilitating process is such that the overall aerodynamic performance of the blade 5 and thus the aerodynamic efficiency can be improved, so that the overall WECS 1 The performance is improved, i.e. more power (power, power) is obtained in the main bearing of the wind turbine. Indeed, with the proper amount of enthalpy related to the air circulating inside the WECS 1, the air outflow F is such that it has a predetermined angle with respect to the direction of the fluid flow of the wind V impinging on each surface 5S of the blade 5. You can reach the goal (achieve the goal).

要約すると、本発明は、風力タービンを動かす風より確実に大きいエンタルピ量を有する風力タービン・ロータ・ブレードの少なくとも一部に与える流体空気流出流の流体熱力学的効果を利用するWECSにおいて実装される除氷および氷結防止装置に関する。さらに、そのようなシステムは、流体空気流出流のエンタルピ量を増大させるために、発電機中に存在する電気的装置から生じその動作中に必然的に放散する同じ熱を利用する。   In summary, the present invention is implemented in a WECS that utilizes the hydrothermodynamic effect of a fluid air outflow on at least a portion of a wind turbine rotor blade having a enthalpy amount that is definitely greater than the wind driving the wind turbine. The present invention relates to a deicing and anti-icing device. In addition, such systems utilize the same heat that arises from the electrical devices present in the generator and inevitably dissipates during its operation to increase the enthalpy of the fluid air outflow.

実際、前述のWECS1における流体Fの振る舞いは、明らかに異なる次の2つの動作状態を示す。即ち、
1)ロータRが連結されている状態、従って電力が発生し、WECS1のカプセル11中に存在する全ての電気的装置から熱放散が生じる状態。
2)電動機9のロータRが休止している状態、従って電力発生がなく熱放散がない状態。
In fact, the behavior of the fluid F in the WECS 1 described above shows the following two operating states that are clearly different. That is,
1) A state in which the rotor R is connected, and thus electric power is generated, and heat is dissipated from all electrical devices present in the capsule 11 of the WECS 1.
2) A state in which the rotor R of the electric motor 9 is at rest, and thus there is no power generation and no heat dissipation.

状態1)において、WECSの周囲の環境から取り込まれる空気は、周囲の圧力に実質的に等しい圧力を有し、カプセル11中に存在する電気的装置9、10、INと接触する蓄積体積空間において加熱され、その後、そのような体積空間から流出し、即ちカプセル11から流出する。さらに、その空気は、湿気を失い、凝縮し(condense)、WECS1の全ての要素の壁に接触する。従って、開孔12から流出する空気流Fは、ブレード表面5Sに当たる風Vの流体流に対してより高い温度とより高い圧力とを有し、著しくより低い湿度を有する。   In state 1), the air taken in from the environment surrounding the WECS has a pressure substantially equal to the ambient pressure and in the accumulation volume space in contact with the electrical devices 9, 10, IN present in the capsule 11. It is heated and then flows out of such a volume space, i.e. out of the capsule 11. In addition, the air loses moisture, condenses and contacts the walls of all elements of WECS 1. Thus, the air flow F flowing out of the aperture 12 has a higher temperature and higher pressure and a significantly lower humidity than the fluid flow of the wind V impinging on the blade surface 5S.

状態2)は、空気流Fと電気的装置9、10、INとの間で有意な(大きな)熱交換がないという点で状態1)と異なっており、その他の前述の現象および氷結防止効果については変化がない。   State 2) differs from state 1) in that there is no significant (large) heat exchange between the air flow F and the electrical devices 9, 10 and IN, and other aforementioned phenomena and anti-icing effects. There is no change.

ここで強調したい点は、開孔12から流出する空気流出流Fは、開孔12に関係する外部表面5Sに当たる風Vの流体流とだけでなく、水または氷のような、ブレード5の外部表面5Sに存在する可能性のあるその他の任意の流体または固形物(固体)と熱力学的に相互作用することである。WECS1の風力タービンは、実際に、強雨でも、または以前に形成された幾分かの氷があっても動作できるであろう。   The point to be emphasized here is that the air outflow F flowing out of the aperture 12 is not only the fluid flow of the wind V hitting the outer surface 5S related to the aperture 12, but also the outside of the blade 5 such as water or ice. To thermodynamically interact with any other fluid or solid (solid) that may be present on the surface 5S. The WECS 1 wind turbine may actually operate in heavy rain or in the presence of some previously formed ice.

他に強調すべき点は、少なくとも、蓄積体積空間すなわちカプセル11とハブ2Fとの間と、そこからブレード5の基端部5R内部まで経路における、除氷および氷結防止装置における空気流Fの振動(pulsating、脈動)特性である。   Another point to be emphasized is the vibration of the air flow F in the deicing and anti-icing device, at least in the path between the accumulation volume space, ie the capsule 11 and the hub 2F, and from there to the base end 5R of the blade 5. (Pulsating) characteristics.

空気流Fは、実際、カプセル11の窓(ウィンドウ)11Lからハブ2Fの開口19へと連続的に通過(流通)するものでない。その理由は、各開口19がブレード5の各々に対応した位置にだけ配置されているからである。従って、流体Fは、関連する開口19が窓11Lに連通状態になるたびに各ブレード5内に吸気される。各ブレードは、ロータ2が間欠的に(断続的に)所定の角度に来るたびにその期間に、そのように供給を受ける。そのような間欠的動作は、ハブ2Fの開口19の高さに対応する高さにある周面上の幾つかの窓11Lを有するカプセルの前部壁11Pに従って変化する。せいぜい、その窓11は実質的に連続する円形リングを形成し得るであろう。   The air flow F does not actually pass (circulate) continuously from the window 11L of the capsule 11 to the opening 19 of the hub 2F. This is because each opening 19 is arranged only at a position corresponding to each of the blades 5. Accordingly, the fluid F is sucked into each blade 5 each time the associated opening 19 is in communication with the window 11L. Each blade is so supplied during that period each time the rotor 2 comes intermittently (intermittently) at a predetermined angle. Such intermittent operation varies according to the capsule front wall 11P having several windows 11L on the peripheral surface at a height corresponding to the height of the opening 19 of the hub 2F. At best, the window 11 could form a substantially continuous circular ring.

その間欠的動作は、蓄積体積空間に空気流Fがより長い時間残留することを保証し、従って、各ブレード5の基端部5Rの入口においてより多いエンタルピ量が得られる可能性がある。   The intermittent operation ensures that the air flow F remains in the accumulation volume space for a longer time, and thus a greater amount of enthalpy may be obtained at the inlet of the proximal end 5R of each blade 5.

本発明の上述の説明および本発明を限定するものでない例を表す動作によって、除氷および氷結防止装置の次のような利点が得られることは明らかである。   Obviously, the following advantages of the deicing and anti-icing device are obtained by the above description of the present invention and the operations that represent non-limiting examples.

除氷および氷結防止装置は、単純で信頼性のある実現形態であり、種々の部材がいったん適正に寸法形状が調整されれば、制御システムを必要としない。従って、効率がより低い既知のシステムに対して、実現および実装コストが減少する。   The de-icing and anti-icing device is a simple and reliable implementation and does not require a control system once the various members are properly sized and shaped. Thus, implementation and implementation costs are reduced for known less efficient systems.

さらに、その単純さおよび管理および制御システムが不要なので、本来的に安全に動作し、従って障害または故障または危険性が非常に小さくなる。   Furthermore, its simplicity and the need for management and control systems are not necessary, so it operates inherently safely, thus greatly reducing faults or failures or risks.

別の利点は、WECSの高い効率を保証し、氷付着に対して特に臨界的な動作状態であっても停止することが回避されることである。要約すると、既知の解決法を用いるシステムで生じる事態に関しても、WECSが連続的に動作できる1年の日数が著しく増大する。   Another advantage is that it guarantees the high efficiency of WECS and avoids stopping even in operating conditions that are particularly critical for ice deposition. In summary, even for situations that occur in systems using known solutions, the number of days in a year that WECS can operate continuously increases significantly.

除氷および氷結防止装置のそのような効果は、開孔から流出する流体によって生じる熱および流体動力学的効果による。その熱的効果は、基本的に、増大されたエンタルピを有する境界熱層の形成によるものであり、そこで滴(drop)が熱を吸収して部分的にまたは完全に蒸発し、ブレードの表面における氷付着を回避する。その流体力学的効果は、水滴および様々な自然界の衝突粒子(例えば、昆虫、砂)対して空気膜によって生じる偏差(deviation)によるものである。この効果は或る速度および粒径において最大になる。   Such effects of the deicing and anti-icing devices are due to the thermal and hydrodynamic effects produced by the fluid flowing out of the aperture. The thermal effect is basically due to the formation of a boundary thermal layer with increased enthalpy, where the drop absorbs heat and partially or completely evaporates, at the blade surface. Avoid ice adhesion. Its hydrodynamic effect is due to deviations caused by the air film against water droplets and various natural impact particles (eg insects, sand). This effect is maximized at certain speeds and particle sizes.

除氷および氷結防止装置の別の利点は、ロータが休止状態であっても、または発電機が電力を発生していないときでも、除氷および氷結防止装置が有効であることである。そのシステムは、実際、適正に動作するのに電力を必要とせず、従って、既知の幾つかの解決法とは違って、送電線または配電網から電流を引き出す必要がない。   Another advantage of the deicing and anti-icing device is that the deicing and anti-icing device is effective even when the rotor is at rest or when the generator is not generating power. The system does not actually require power to operate properly, and therefore does not need to draw current from the transmission line or distribution network, unlike some known solutions.

別の利点は、ロータ・ブレードから固形残留物を除去する必要がないので、そのシステムの停止の回数および期間を減少させることができることである。   Another advantage is that the number and duration of system shutdowns can be reduced because there is no need to remove solid residue from the rotor blades.

さらに、そのシステムは、ブレードの構造的強度を変えることなく、製造業者によるロータ・ブレードの保証を有効に保つ。   In addition, the system keeps the manufacturer's warranty of the rotor blades effective without changing the structural strength of the blades.

別の利点は、ロータ・ブレードの開孔から流出する流体流とそのブレードに当たる主要な流れとの間の好ましい相互作用によって、回転するブレードによって生じるノイズが低減することである。   Another advantage is that the favorable interaction between the fluid flow exiting the rotor blade aperture and the main flow impinging on the blade reduces the noise generated by the rotating blade.

別の利点は、除氷および氷結防止効果を生じさせる循環流体のエンタルピ量を増大させるためのWECS中に存在する電力装置によって放散される実質的に全ての熱を利用することである。換言すれば、ロータが休止状態にあるとき、WECSの風力タービンの主要ベアリングから収集されず配電網から収集されないほぼ全ての動力(仕事率、電力)が、除氷および氷結防止の目的のために回収される。   Another advantage is to utilize substantially all of the heat dissipated by the power equipment present in the WECS to increase the amount of circulatory fluid enthalpy that produces deicing and anti-icing effects. In other words, when the rotor is at rest, almost all power (work rate, power) that is not collected from the main bearings of the WECS wind turbine and not from the distribution network is used for deicing and anti-icing purposes. To be recovered.

この分野の専門家であれば、本発明の思想の新規な原理から逸脱することなく、本発明によるWECS用の除氷および氷結防止装置の幾つかの変形を行うことが可能であることは明らかである。また、実際の実装では、前述の詳細の形状は異なるものであってもよく、詳細は技術的に均等な構成要素で置き換えることができるであろう。   It is clear that an expert in this field can make several modifications of the WECS deicing and anti-icing device according to the present invention without departing from the novel principles of the inventive concept. It is. Also, in actual implementations, the shape of the details described above may be different, and the details could be replaced with technically equivalent components.

図9は、全体を1’で示した可能な実施形態のWECSの変形の概略図を示している。その変形は、図8のシステムに関して、その部材の僅かに異なる構成を有し、同じ図に示された僅かに変更した進路を有する内部空気流F’を形成するのに適している。   FIG. 9 shows a schematic diagram of a variation of the possible embodiment WECS, generally designated 1 '. The variation is suitable for forming an internal air flow F 'with a slightly different configuration of its members and having a slightly modified path shown in the same figure with respect to the system of FIG.

特に、そのWECS1’は、支持タワー4’内に、即ちその他の大きな懸架質量(重量)を持たないように地面に対応して、電気変圧器(変換器)TRを収容するタイプのものである。変圧器TRの近傍において、タワー4’の基部(base)には、空気WECS1’内の循環空気流F’取り込むための空気取入口があり、取り入れた空気流がその変圧器TRを包むように流れる。この変形実施形態におけるカプセル11’は後部が閉じているので、そのような空気取入口はシステム1’全体の中でそこにだけ存在するものである。その代わりに、そのカプセル11’は、空気流F’用の蓄積体積空間を構成し、タワー4’からカプセル11’内部への流体Fの流路のための、タワー4’へと流体を流通(接続)させる開口を持っていてもよい。   In particular, the WECS 1 'is of a type that houses an electrical transformer (converter) TR in the support tower 4', ie corresponding to the ground so as not to have any other large suspended mass (weight). . In the vicinity of the transformer TR, the base of the tower 4 ′ has an air intake for taking in the circulating air flow F ′ in the air WECS 1 ′, and the taken air flow flows so as to wrap around the transformer TR. . Since the capsule 11 'in this variant embodiment is closed at the rear, such an air intake is only present there throughout the system 1'. Instead, the capsule 11 'constitutes a storage volume space for the air flow F' and flows the fluid from the tower 4 'to the tower 4' for the flow path of the fluid F into the capsule 11 '. You may have the opening made (connected).

従って、空気流F’は、タワー4’の基部内に吸い込まれ、変圧器TRを包むように流れ、タワー4’を上昇するように導いて、蓄積体積空間中に、即ちカプセル11’中に流れ込む。残りの経路は、図1のシステムの場合と完全に類似している。   Thus, the air flow F ′ is sucked into the base of the tower 4 ′, flows so as to wrap around the transformer TR, leads up the tower 4 ′, and flows into the storage volume space, ie into the capsule 11 ′. . The remaining paths are completely similar to the system of FIG.

図9の変形において、空気流F’は、WECS内部を循環し、ロータ・ブレード開孔から流出し、変圧器TRとの接触によってさらに熱を獲得する。   In the variant of FIG. 9, the air flow F 'circulates inside the WECS, flows out of the rotor blade aperture, and gains more heat by contact with the transformer TR.

利点として、その変圧器に、システムのナセルに存在する全ての電力装置についても同様に、適当なフィン(羽)を設けて、熱を空気流へ移動させることができる。   As an advantage, the transformer can also be provided with suitable fins for all power devices present in the nacelle of the system to transfer heat to the air stream.

現在では100mを越える高さのタワーを用いたシステムが設計されていることを指摘しておく。その結果、空気流F’がカバーする追加的経路は、タワーの内壁との接触によってまたはその内部に設け得るヘビ状の曲がりくねった経路または案内経路との接触によって、湿気の凝縮を促進する。   It should be pointed out that a system using a tower with a height exceeding 100 m is currently designed. As a result, the additional path covered by the air flow F 'promotes moisture condensation by contact with the inner wall of the tower or by contact with a snake-like tortuous path or guide path that may be provided therein.

上述の変形によって、利点として、WECSの風力タービンのブレードに対する流体熱力学的効果を実現するために方向付けられた空気流Fのエンタルピ量を増大させることができ、同時にその湿度を低下させることができる。このようにして、ロータ・ブレードへの氷付着の可能性に関して、より臨界的な(重大な)周囲の条件に耐えることができるので、本発明による除氷および氷結防止装置の効果が改善される。   The above-described variant has the advantage that the amount of enthalpy of the air flow F directed to achieve the hydrothermodynamic effect on the blades of the WECS wind turbine can be increased while simultaneously reducing its humidity. it can. In this way, the effectiveness of the deicing and anti-icing device according to the present invention is improved because it can withstand more critical (critical) ambient conditions with respect to the possibility of ice sticking to the rotor blades. .

図10には、全体を1”で示したシステムを含むWECSの除氷および氷結防止装置の別の可能な変形の概略図を示しており、そのシステムを実現する主要手段を構成する空気流F”が示されている。   FIG. 10 shows a schematic diagram of another possible variant of the WECS deicing and anti-icing device comprising a system generally indicated by 1 ″, the air flow F constituting the main means for realizing the system. "It is shown.

その変形は、カプセル11の前の、カプセルとシステム1”のロータ・ハブ2Fとの間の領域が、図1のシステムとは異なる。その領域では、シャフト7に、カプセル11の前部分11Pを向いた(に面した)可動分配(distributing)ディスク22が配置されている。図11には、ロータ2のブレード5の各々の基端部5R内のWECS1の流体F”の分配、従って異なる間欠的動作、を得るために、その分配ディスク22をどのように適合させるかが示されている。   The variation is that the area between the capsule and the rotor hub 2F of the system 1 ″ in front of the capsule 11 is different from the system of FIG. 1. In that area, the shaft 7 has a front portion 11P of the capsule 11 on it. A facing (facing) movable distributing disk 22 is arranged. FIG. 11 shows the distribution of the fluid F "of WECS 1 in each proximal end 5R of the blades 5 of the rotor 2, and thus different intermittents. It is shown how the distribution disc 22 is adapted to obtain a typical operation.

その分配ディスク22は、分配ディスク22上の係合(key)開孔22C(図11参照)と、その開孔に係合される(差し込まれる)システム1”のシャフト7との間に、角速度を変更する手段が挿入されることを示すことができる。その手段は、特に、減少(減速)/増大(増速)機構および/または小型電動機として知られており、簡単化のために示されておらず、固着されるシャフト7に対してそのディスクの角速度を変化させるためのものである。   The distribution disc 22 has an angular velocity between an engagement (key) aperture 22C (see FIG. 11) on the distribution disc 22 and the shaft 7 of the system 1 ″ engaged (inserted) into the aperture. Can be shown to be inserted, which means are known, in particular, as a reduction (deceleration) / increase (acceleration) mechanism and / or a small motor and are shown for simplicity. It is for changing the angular velocity of the disk with respect to the shaft 7 to be fixed.

図11の図11aには、開孔22Dと対面するロータ2のハブ2Fの開口19の寸法に実質的に対応する寸法を有する唯一の開孔22Dを有する型の分配ディスク22が示されている。図11bには、各開孔22Dがディスク22の単一の開孔22Dの特性と同じ特性を有する3つの開孔を有する別の分配ディスク22’が示されている。図11cには、ディスクの中心に関して非対称に分配配置された円形扇の形状を有する同じ形状の開孔22Sを有する分配ディスク22”が示されている。   11a of FIG. 11 shows a distribution disc 22 of the type having a single aperture 22D having a dimension substantially corresponding to the dimension of the opening 19 of the hub 2F of the rotor 2 facing the aperture 22D. . In FIG. 11b, another distribution disc 22 'is shown having three apertures, each aperture 22D having the same characteristics as a single aperture 22D of the disc 22. FIG. 11 c shows a distribution disc 22 ″ having apertures 22 S of the same shape having the shape of a circular fan distributed asymmetrically with respect to the center of the disc.

分配ディスク22と前部壁11Pの間に、および分配ディスク22と開口19の間に、簡単化のために詳細が示されていない既知の保持(holding)手段が挿入されている。   Between the distribution disk 22 and the front wall 11P and between the distribution disk 22 and the opening 19, known holding means, not shown in detail for the sake of simplicity, are inserted.

分配ディスク22、22’、22”の様々な構造によって、利点として、角速度を変更する前述の手段とともに、空気流F”がWECSのブレード5に入る様々な間欠的動作の可能性が得られる。   The various structures of the distribution discs 22, 22 ', 22 "advantageously provide the possibility of various intermittent movements of the air flow F" entering the WECS blade 5, together with the aforementioned means of changing the angular velocity.

このようにして、利点として、流れのそのような間欠的値によって所定の動作状態および周囲状態におけるWECSの除氷および氷結防止装置の効果を改善されることがいったん検証されれば、実験的試験によって必要となり得る特定の間欠的動作を得ることができる。   In this way, as an advantage, once it has been verified that such intermittent values of flow can improve the effectiveness of the WECS deicing and anti-icing device in predetermined operating and ambient conditions, an experimental test Can provide certain intermittent operations that may be required.

図11の分配ディスク22、22’および22”を、さらに本発明によるWECSの別の変形に用いることができる。それらを、角速度を変更する上述の手段とともに、図10の構成に存在する固定隔壁(パーティション)を置換するように、WECS1”のカプセル11の前部壁11P内に実際に直接挿入することができる。この場合、循環空気流F”の蓄積体積空間の所要の遮断性(insulation、断熱性)を保つために、ディスク22、22’、22”の外側とカプセル11の前部壁11Pの内側との間に既知の半径方向の保持手段が存在する。   The distribution discs 22, 22 ′ and 22 ″ of FIG. 11 can be used for further variants of the WECS according to the invention. They can be used together with the above-mentioned means for changing the angular velocity, with the fixed partition existing in the configuration of FIG. It can actually be inserted directly into the front wall 11P of the capsule 11 of the WECS 1 ″ so as to replace the (partition). In this case, in order to maintain the required insulation (insulation) of the accumulation volume space of the circulating air flow F ″, the outside of the disks 22, 22 ′, 22 ″ and the inside of the front wall 11P of the capsule 11 There are known radial retaining means in between.

利点として、そのような変形は、図10の変形に関して小さい構造的複雑さを示し、同時に循環空気流F”の間欠的動作を大きく変えることができることを示している。   As an advantage, such a deformation shows a small structural complexity with respect to the deformation of FIG. 10 and at the same time shows that the intermittent operation of the circulating air flow F ″ can be greatly changed.

図12は、本発明による除氷および氷結防止装置またはWECSの別の変形を示している。特に、図12は、ブレード5と延長器具2E’の組立体の概略的斜視図を示しており、空気流Fの経路が、簡単化のために示されていないロータのハブ中に存在する。ハブ2Fとブレード5の各々との間の連結(連通)機能を有する1片の単純な円筒で構成された図1の延長器具2Eとは違って、延長器具2E’は、実際、実質的に円筒形状を有するが、特殊な構成を有する。実際、延長器具2E’内には、延長器具2E’内に組み立てられたブレード5の基端部5Rに対して配置された第2の分配ディスク23が存在する。その第2の分配ディスク23は、延長器具2E’内に存在する簡単化のために図示されていない既知の装置の助けによって角度方向に移動可能な延長器具2E’に結合されている。それによって、第2の分配ディスク23は、横の面または側面(lateral surface)を形成する円筒の準線(directrixes)と実質的に一致するシャフト上でのみ回転するよう実質的に適合化されている。   FIG. 12 shows another variation of the deicing and anti-icing device or WECS according to the present invention. In particular, FIG. 12 shows a schematic perspective view of the assembly of blade 5 and extension device 2E ', where the path of air flow F is in the rotor hub not shown for simplicity. Unlike the extension device 2E of FIG. 1 which is composed of a single piece of cylinder having the function of coupling between the hub 2F and each of the blades 5, the extension device 2E ′ is actually substantially Although it has a cylindrical shape, it has a special configuration. In fact, in the extension device 2E 'there is a second distribution disc 23 which is arranged with respect to the proximal end 5R of the blade 5 assembled in the extension device 2E'. The second distribution disk 23 is coupled to an extension device 2E 'that is movable in the angular direction with the aid of known devices not shown for the sake of simplicity present in the extension device 2E'. Thereby, the second distribution disc 23 is substantially adapted to rotate only on a shaft that substantially coincides with a cylindrical direct line forming a lateral surface. Yes.

ブレード5の基端部5R内において、第1のバルクヘッド13Aおよび第2のバルクヘッド13Bの部分図は、ブレード5Eの端部、従って流出開孔または開口12の端部の方向の関連する空気流F1およびF2の流路のための第1の内部体積空間14および第2の内部体積空間15をそれぞれ区切る。   Within the proximal end 5R of the blade 5, a partial view of the first bulkhead 13A and the second bulkhead 13B shows the associated air in the direction of the end of the blade 5E and hence the end of the outflow aperture or opening 12. A first internal volume space 14 and a second internal volume space 15 for the flow paths of the flows F1 and F2 are partitioned, respectively.

図13には、考え得る実施形態における第2の分配ディスク23の上面図が示されている。図13は、体積空間14および15の流路断面に実質的に対応するまたはそれより僅かに小さい寸法の円形扇形状を有する窓24を示している。   FIG. 13 shows a top view of the second distribution disk 23 in a possible embodiment. FIG. 13 shows a window 24 having a circular sector shape with dimensions substantially corresponding to or slightly smaller than the flow path cross section of the volume spaces 14 and 15.

そのような各流路断面が、半径および周面について所定の延長を表す(識別する)、ブレード5の関連する第1のバルクヘッド13Aおよび第2のバルクヘッド13Bの形状および配置によって画定されることは、明らかである。従って、第1のタイプ24Aの窓24は、第1のバルクヘッド13Aによって画定される第1の体積空間14に向かう流路を開くように設けられ、関連する外形5Pの前端縁部に対応するブレード5の表面5Sに向かう空気流Fの流路が形成される。それに類似して、第2の一連24Bの窓24は第2の体積空間15中への空気流Fの流路のための形状を有し、その体積空間15から、関連する外形5Pの後端縁部の近傍にブレード5の表面5Sへの経路が形成される。   Each such channel cross-section is defined by the shape and arrangement of the associated first bulkhead 13A and second bulkhead 13B of the blade 5 that represents (identifies) a predetermined extension with respect to radius and circumference. That is clear. Accordingly, the window 24 of the first type 24A is provided to open a flow path toward the first volume space 14 defined by the first bulkhead 13A, and corresponds to the front end edge of the associated outer shape 5P. A flow path of the air flow F toward the surface 5S of the blade 5 is formed. Analogously to that, the window 24 of the second series 24B has a shape for the flow path of the air flow F into the second volume space 15, from which the rear end of the associated outer shape 5P. A path to the surface 5S of the blade 5 is formed in the vicinity of the edge.

一例としての代表的実施形態において、第2の分配ディスク23は同じ形状の6つの角度扇部に仮想的に分割され、その3つの扇部は、第1の体積空間14を向くようにされ、第1の一連のもののうちの2つの窓24Aからなり、その他の3つの扇部は、第2の体積空間15を向くようにされ、第2の一連のもののうちの1つの窓24Bからなる。その結果、その第2の分配ディスク23に対して実質的に次の3つの動作の可能性がある。   In an exemplary exemplary embodiment, the second distribution disk 23 is virtually divided into six angular fans of the same shape, the three fans being directed to the first volume space 14; It consists of two windows 24A in the first series, and the other three fans are made to face the second volume space 15, and consist of one window 24B in the second series. As a result, there are substantially three possibilities for the second distribution disk 23:

1)窓24は、図12に示されているように、空気流F1、F2を関連する体積空間14、15中へ流通させるブレード5内の体積空間14、15に対応して配置される。
2)第1のタイプの1つの窓24Aは、空気流F1を流通させる第1の体積空間14に対応して配置され、第2の体積空間15への流通は止められる。
3)体積空間14、15に対応する窓は存在せず、従ってそれらの体積空間へ空気は供給されない。
1) The windows 24 are arranged corresponding to the volume spaces 14, 15 in the blade 5 that allow the air flows F1, F2 to flow into the associated volume spaces 14, 15 as shown in FIG.
2) One window 24A of the first type is arranged corresponding to the first volume space 14 through which the air flow F1 is circulated, and the flow to the second volume space 15 is stopped.
3) There are no windows corresponding to the volume spaces 14, 15, so no air is supplied to these volume spaces.

図12および13の解決法によって、利点として、特にロータ・ブレードの開孔または開口から流出するよう設けられた空気流分配を制御して、WECSの除氷および氷結防止装置をさらに調整することができる。例えば、流出流のエンタルピ量を増大させるために、所定の時間期間だけ開孔から空気が流出するのを中断するよう決断することができるであろう。   The solution of FIGS. 12 and 13 has the advantage of further adjusting the WECS deicing and anti-icing device, with the advantage that, in particular, the air flow distribution provided to flow out of the openings or openings in the rotor blades is controlled. it can. For example, to increase the amount of enthalpy in the outflow, one could decide to interrupt the outflow of air from the aperture for a predetermined period of time.

本発明による除氷および氷結防止装置からなるWECSの別の変形は、ロータ・ブレード5の開孔または開口12を通って流出するよう設計された空気流Fの強制的対流を行わせるためにナセル3のカプセル11内にファンおよび/または圧縮(compressing)手段を設けるものである。   Another variant of WECS comprising the deicing and anti-icing device according to the present invention is a nacelle to cause forced convection of an air flow F designed to flow out through the aperture or opening 12 of the rotor blade 5. Three capsules 11 are provided with fans and / or compressing means.

利点として、その解決法によって、除氷および氷結防止装置の効果を増大させるその他の2つのパラメータ、即ち出力としての空気流Fの量(質量)および圧力を制御することができる。   As an advantage, the solution makes it possible to control two other parameters that increase the effectiveness of the deicing and anti-icing devices: the amount (mass) of air flow F as output and the pressure.

図14は、本発明によるWECS1'''におけるファンおよび/または圧縮要素25の可能な実装を示している。具体的には、そのような要素は、電動機9の回転部分Rと固定部分Sの間において回転シャフト7に固着されている。要素25は、カプセル11内の空気流F'''のより良好な制御のために可変ピッチ・ブレードを有するタイプのものであってもよく、その空気流F'''パラメータを変化させることができるようにする。   FIG. 14 shows a possible implementation of fans and / or compression elements 25 in WECS 1 ′ ″ according to the invention. Specifically, such an element is fixed to the rotating shaft 7 between the rotating part R and the fixed part S of the electric motor 9. Element 25 may be of the type with a variable pitch blade for better control of the air flow F ′ ″ within the capsule 11 and changing its air flow F ′ ″ parameters. It can be so.

その空気流F'''の流路は、図8に示されたものと全体的に類似していが、周知の関連する熱動力学的現象により、圧力の加速または増大を導入することができるという相違がある。   The flow path of the air flow F ′ ″ is generally similar to that shown in FIG. 8, but pressure acceleration or increase can be introduced by well-known related thermodynamic phenomena. There is a difference.

その変形の別の可能性を強調しなければならない。カプセル内に設けられるというオプション(任意選択)を考慮すると、圧縮機の利用は、流出開孔または開口に、特に図4cのような形状を有する第2の一連の開孔(図2、12T)に方向付けられた空気流の圧力を決定的に増大させるのに適合している。航空学の文献で知られているように、外形の後端縁部の近傍において或る形状の開孔を通して所定の速度の或る量の空気が流出することによって、ブレード特性の空気力学的効率を改善することができ、それによって、ブレードはより大きい入射角を有する流体流に対して動作することができる。   Another possibility of the deformation must be emphasized. Considering the option of being provided in the capsule (optional), the use of the compressor allows a second series of apertures (FIGS. 2, 12T) having a shape as shown in FIG. Adapted to decisively increase the pressure of the air flow directed to As is known in the aeronautical literature, the aerodynamic efficiency of the blade characteristics by allowing a certain amount of air to flow out through a certain opening in the vicinity of the trailing edge of the profile. Can be improved, whereby the blade can operate against fluid flow having a larger angle of incidence.

結論として、そのような解決法によって、設置作業(installed power)は同じでありながら、本発明によるWECSによって1年間に収集される電気的仕事(電力)はより大きくなる。   In conclusion, such a solution results in more electrical work (power) collected in one year by WECS according to the present invention, while the installed power is the same.

さらに、構造的および動力学的質量を減少させることができ、1年間に生成される電気的仕事(電力)は同じでありながら、設置、管理および保守のコストを節約でき、システムが配置される地域に与える環境的影響を減らすことができる。   In addition, the structural and dynamic mass can be reduced, the electrical work (electric power) generated per year is the same, but the installation, management and maintenance costs can be saved and the system is deployed The environmental impact on the area can be reduced.

本発明による除氷および氷結防止装置の別の変形は、ブレード内に、流出用の開孔12が選択的に設けられるブレード領域に空気流を導く低熱伝導特性の材料の流路を設けるものである。   Another variation of the de-icing and anti-icing device according to the invention is to provide a flow path in the blade of a material with low thermal conductivity properties that guides the air flow to the blade area where the outflow apertures 12 are selectively provided. is there.

利点として、そのような変形によって、開孔または開口を通って空気が流出するまで、流体はそのエンタルピ量を実際に変わらないように維持することができ、その結果、より良好な除氷および氷結防止効果が得られる。   As an advantage, such deformation allows the fluid to keep its enthalpy amount in practice unchanged until air flows out through the aperture or opening, resulting in better deicing and icing. Preventive effect is obtained.

ブレードの除氷の問題に対して、即ち偶発的(状況に応じた)理由によって既に形成された氷を除去する可能性に対して、除氷および氷結防止装置は等しく効果的であり得る。実際、本発明によるWECSおよびそれに含まれるシステムに対する別の変形を行うことができる。ゴンドラのカプセル内の空気に、例えば電気配電網から充分な時間、充分な電力を取り込む熱抵抗器によって熱を供給し、ブレードの外部表面から氷の質量が滑り落ちて落下するまで開口または開孔に対応して形成された第1(最初)の氷層を加熱することができる。   Deicing and anti-icing devices can be equally effective against the problem of blade deicing, i.e. the possibility of removing ice that has already formed for accidental (contextual) reasons. Indeed, other variations on the WECS according to the invention and the systems contained therein can be made. Heat is supplied to the air inside the gondola capsule by a thermal resistor that captures sufficient power from the electrical distribution network for a sufficient time, for example, until the ice mass slides and falls off the outer surface of the blade The first (first) ice layer formed corresponding to can be heated.

別の興味ある変形は、WECS内に、小さい圧縮装置を設けるものである。ロータ・ブレードの各々の内部の第1と第2の体積空間内に、その圧縮装置のノズルを適正に配置し、そのノズルを氷によって部分的にまたは全体的に覆われた開孔または開口に向けて、圧縮空気の脈動を形成することができる。そのような動作は、氷塊(質量)を脆く破壊し、そのようにして、地面に落下して、ブレードが完全に氷のない状態(自由)になる。ここで挙げたその2つの変形を、同じWECSに施してもよい。   Another interesting variation is to provide a small compression device within the WECS. In the first and second volume spaces inside each of the rotor blades, the compressor nozzle is properly positioned and the nozzle is in an aperture or opening partially or wholly covered by ice. A pulsation of compressed air can be formed. Such an action breaks the ice mass (mass) brittlely, thus falling to the ground, leaving the blade completely free of ice (free). The two variants listed here may be applied to the same WECS.

本発明による除氷および氷結防止装置によって、利点として、ロータが停止した場合であってもいわゆる除氷効果を得るのに適したシステムおよび/または装置を設置することができる。その除氷および氷結防止装置によって、特に臨界的な環境条件でもWECSの連続的動作が可能となり、それを停止させる理由として例えばWECSの一時的保守作業が必要となってもよい。   By means of the deicing and anti-icing device according to the invention, it is possible, as an advantage, to install a system and / or device suitable for obtaining a so-called deicing effect even when the rotor is stopped. The deicing and anti-icing device allows continuous operation of WECS, even in critical environmental conditions, and may require temporary maintenance work of WECS, for example, to stop it.

WECSの別の変形実施形態は、アルコールまたは界面活性(剤)手段のようなブレードを周期的にクリーニングするための流体を外部的に導入するための専用の開孔をブレード表面に設けるものである。このようにして、利点として、保守がより容易になり、ブレードをクリーニングしそれらを元の状態に復元するのに適したものとなる。   Another alternative embodiment of WECS is to provide a dedicated opening in the blade surface for external introduction of fluid for periodic cleaning of the blade, such as alcohol or surfactant means. . In this way, as an advantage, maintenance becomes easier and is suitable for cleaning the blades and restoring them to their original state.

より大きい流体空気量をナセルの内部カプセルに流入させるために、別の変形は、ナセルに関連する動的な空気取入れ口を設けるものである。そのような空気吸気口は、風の方向に対してできるだけ直交するような吸気口断面と、カプセル内に、従って蓄積体積空間に風を送るためのカプセル中を通る流路と、を有する形態で都合よく形状が形成される。ナセルにおいてその構成のために、ナセルの後部にそれを設けるのがよいであろう。これは次の2つの理由による。その第1の理由は、それが特に渦状の吸引流体流を持たないからであり、従って周囲の大気の圧力より低い圧力を有するからである。第2の理由は、そのような流体流が、蓄積体積空間に存在する全ての電力装置またはシステムを包み、従って除氷および氷結防止装置によって空気流循環のエンタルピ量を最大化し得るからである。   Another variation is to provide a dynamic air intake associated with the nacelle to allow a larger amount of fluid air to flow into the inner capsule of the nacelle. Such an air inlet is in the form of an inlet cross-section that is as orthogonal as possible to the direction of the wind, and a flow path through the capsule for sending wind into the capsule and thus into the storage volume space. A shape is conveniently formed. Because of its configuration in the nacelle, it may be provided at the rear of the nacelle. This is due to the following two reasons. The first reason is that it does not have a particularly vortexed suction fluid flow and therefore has a lower pressure than that of the surrounding atmosphere. The second reason is that such fluid flow envelops all power devices or systems present in the storage volume space, and thus the enthalpy of air flow circulation can be maximized by deicing and anti-icing devices.

さらに、熱交換を最大化するために、金属または熱伝導性の材料で内部が覆われた風力タービン・カプセルをWECSに設けてもよく、そのような被覆を電力装置のフィンに接続形成してもよい。そのような解決法を用いて、熱の逃げ道を有利な形態で形成することができ、さらに、熱交換を増大させ、従ってシステムの蓄積体積空間内の対流を増大させることができる。   In addition, to maximize heat exchange, wind turbine capsules may be provided on the WECS that are internally covered with a metal or thermally conductive material, and such a coating may be formed in connection with the fins of the power equipment. Also good. With such a solution, a heat escape path can be formed in an advantageous manner, further increasing heat exchange and thus increasing convection in the storage volume of the system.

図1は、本発明によるWECSにおける風力タービンの概略的な横方向の部分断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional side view of a wind turbine in WECS according to the present invention. 図2は、図1のシステムの一部の、特に風力タービンのブレードの一部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a portion of the system of FIG. 1, particularly a portion of a blade of a wind turbine. 図3は、図2の細部の2次元の断面図を示している。FIG. 3 shows a two-dimensional cross-sectional view of the details of FIG. 図4は、図2の細部の一部分の可能な実施形態の断面図を示している。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a possible embodiment of a portion of the details of FIG. 図5は、図2の細部を実現する方法を概略的に示している。FIG. 5 schematically shows a method for realizing the details of FIG. 図6は、図4の詳細を示している。FIG. 6 shows details of FIG. 図7は、図1の風力タービンの別の細部の横方向の部分断面図を示している。FIG. 7 shows a lateral partial cross-sectional view of another detail of the wind turbine of FIG. 図8は、図1を説明するための、WECSの空気流の振る舞いの動作上の詳細を含む図である。FIG. 8 is a diagram including the operational details of the WECS airflow behavior for explaining FIG. 図9は、本発明によるWECS全体の変形の関連する空気流の振る舞いの概略図を示している。FIG. 9 shows a schematic diagram of the air flow behavior associated with the deformation of the entire WECS according to the present invention. 図10は、本発明によるWECSの可能な構成の第2の変形を示す概略的部分断面図である。FIG. 10 is a schematic partial sectional view showing a second variant of a possible configuration of WECS according to the invention. 図11は、図10のWECSの細部の可能な数個の実施形態の正面図を示している。FIG. 11 shows a front view of several possible embodiments of the details of the WECS of FIG. 図12は、図1の風力タービンの別の細部の変形の概略図を示している。FIG. 12 shows a schematic diagram of another detail variation of the wind turbine of FIG. 図13は、図12のWECSの細部の一部の上面図を示している。FIG. 13 shows a top view of some of the details of the WECS of FIG. 図14は、本発明によるWECSの可能な構成の第3の変形を示す概略的部分断面図である。FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view showing a third variation of a possible configuration of WECS according to the present invention.

Claims (39)

地面または地下に風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)を支持し固定するよう適合化されたタワー(4;4’)と、
前記タワー上に配置されたナセル(3)であって、前記ナセルに対応して、電力を発生して送電線に供給するためにロータ(2)の回転を変換し前記風力エネルギ変換システム(1)の存在し得る電気的装置を管理し動作させる第1の手段(9,IN、10;TR)が設けられるナセル(3)と、
前記ナセルに対して回転できる形態で前記ナセルに対応して設けられたロータ(2)であって、複数のブレード(5)を具え、前記ブレードに当たる風(V)によって回転することが可能なロータ(2)と、
前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)内に、前記ロータの前記ブレード内に画定された体積空間(14、15)内に流体(F;F’;F”;F’’’)を流通させる第2の手段(2E、19、21)と、
を具え、除氷および氷結防止手段を有する電力を発生するための風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)であって、
前記ロータの前記ブレード(5)は、前記ブレードの外面(5S)の少なくとも一部に複数の開孔(12)を具え、
前記複数の開孔(12)は前記ブレード内の前記体積空間(14、15)と連通し、
前記複数の開孔は、前記複数の開孔を通して、前記流体(F;F’;F”;F’’’)の少なくとも一部が前記ブレードの外部へ排出されて、前記複数の開孔に関係する前記外面(5S)の少なくともブレード面(5E)に当たる前記風(V)と、および/または前記ブレードの前記外面(5S)に存在し得る水および氷と流体熱力学的に相互作用して、前記複数の開孔(12)に関係する前記ブレード上の前記ブレード面(5E)の外側に空気層または膜が形成されるよう構成されていることを特徴とする、
風力エネルギ変換システム。
A tower (4; 4 ') adapted to support and secure a wind energy conversion system (1; 1'; 1 "; 1 '") on the ground or underground;
A nacelle (3) disposed on the tower, wherein the wind energy conversion system (1) converts the rotation of the rotor (2) to generate electric power and supply it to the transmission line corresponding to the nacelle. A nacelle (3) provided with first means (9, IN, 10; TR) for managing and operating an electrical device that may be present);
A rotor (2) provided corresponding to the nacelle in a form rotatable with respect to the nacelle, comprising a plurality of blades (5) and capable of being rotated by wind (V) hitting the blades (2) and
In the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″), fluid (F; F ′; F ″) in a volume space (14,15) defined in the blades of the rotor. Second means (2E, 19, 21) for distributing F ′ ″);
A wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″) for generating electric power having deicing and anti-icing means,
The blade (5) of the rotor comprises a plurality of apertures (12) in at least a part of the outer surface (5S) of the blade,
The plurality of apertures (12) communicate with the volume space (14, 15) in the blade;
The plurality of apertures pass through the plurality of apertures, and at least a part of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) is discharged to the outside of the blade. Hydrodynamically interacting with the wind (V) striking at least the blade surface (5E) of the relevant outer surface (5S) and / or water and ice that may be present on the outer surface (5S) of the blade. The air layer or film is formed outside the blade surface (5E) on the blade related to the plurality of apertures (12).
Wind energy conversion system.
前記複数の開孔(12)は、前記ロータ(2)の前記ブレード(5)の各々を構成する外形(5P)の前端縁部の実質的近傍に配置され前記ブレード(5)内の前記体積空間(14、15)のうちの第1の体積空間(14)の流体が流通する第1の一連(12L)の開孔を具えるものであることを特徴とする、請求項1に記載の風力エネルギ変換システム。  The plurality of apertures (12) are disposed substantially in the vicinity of the front edge of the outer shape (5P) constituting each of the blades (5) of the rotor (2), and the volume in the blade (5) 2. The device according to claim 1, comprising a first series (12 L) of holes through which fluid in a first volume space (14) of the spaces (14, 15) flows. Wind energy conversion system. 前記複数の開孔(12)は、前記ロータ(2)の前記ブレード(5)の各々を構成する外形(5P)の後端縁部の実質的近傍に配置され前記ブレード(5)内の前記体積空間(14、15)のうちの第2の体積空間(15)の流体が流通する第2の一連(12T)の開孔(12)を具えるものであることを特徴とする、請求項2に記載の風力エネルギ変換システム。  The plurality of apertures (12) are arranged substantially in the vicinity of the rear edge of the outer shape (5P) constituting each of the blades (5) of the rotor (2), and the inside of the blade (5). A second series (12T) of apertures (12) through which a fluid in a second volume space (15) of the volume spaces (14, 15) circulates, characterized in that The wind energy conversion system according to 2. 前記ブレード(5)内の前記体積空間(14、15)の流体が流通する前記複数の開孔(12)は、前記ロータ(2)の前記ブレード(5)の各々の先端部に配置されているものであることを特徴とする、請求項2または3に記載の風力エネルギ変換システム。  The plurality of apertures (12) through which the fluid of the volume space (14, 15) in the blade (5) flows is disposed at the tip of each of the blades (5) of the rotor (2). The wind energy conversion system according to claim 2 or 3, characterized in that 前記ナセル(3)は、内部に、前記流体(F;F’;F”;F’’’)と前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の前記第1の手段(9,IN、10;TR)の加熱された表面との間での熱交換を容易にする前記流体(F;F’;F”;F’’’)用の蓄積体積空間を形成するよう適合化された第3の手段(11;11’)を具えるものであることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  The nacelle (3) includes therein the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) and the first of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″). Forming a storage volume space for the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) facilitating heat exchange with the heated surface of the means (9, IN, 10; TR) Wind energy conversion system according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises third means (11; 11 ') adapted to do so. 前記第3の手段(11;11’)内で前記流体(F;F’;F”;F’’’)を循環させるための第4の手段(11A、11L、3A;25)を具えることを特徴とする、請求項5に記載の風力エネルギ変換システム。  Comprising fourth means (11A, 11L, 3A; 25) for circulating said fluid (F; F '; F "; F'") within said third means (11; 11 '). The wind energy conversion system according to claim 5, wherein: 前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の前記第2の手段(2E、19、21)に対応して設けられ、前記流体(F;F’;F”;F’’’)用の前記蓄積体積空間を形成するよう適合化された前記第3の手段(11;11’)への前記ブレード(5)内に画定された前記体積空間(14、15)内への前記流体(F;F’;F”;F’’’)の流路を形成する第1の分配手段(22、22’、22”)を具え、
前記第1の分配手段(22、22’、22”)は、前記の対応関係によって、前記第2の手段(2E、19、21)内の前記第3の手段(11;11’)から前記風力エネルギ変換システム(1)の前記第4の手段(11A、11L、3A;25)を通る前記流体(F;F’;F”;F’’’)の間欠的な流れを発生させるよう適合化されていることを特徴とする、請求項6に記載の風力エネルギ変換システム。
Provided corresponding to the second means (2E, 19, 21) of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″), the fluid (F; F ′; F ″; The volume space (14, 15) defined in the blade (5) to the third means (11; 11 ') adapted to form the storage volume space for F''') First distribution means (22, 22 ′, 22 ″) forming a flow path of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) into the interior;
The first distributing means (22, 22 ′, 22 ″) is connected to the third means (11; 11 ′) in the second means (2E, 19, 21) by the correspondence relationship. Adapted to generate an intermittent flow of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) through the fourth means (11A, 11L, 3A; 25) of the wind energy conversion system (1) The wind energy conversion system according to claim 6, wherein
前記第1の分配手段(22、22’、22”)は、前記第3の手段(11;11’)と前記風力エネルギ変換システム(1)の前記第2の手段(2E、19、21)との間に配置されているものであることを特徴とする、請求項7に記載の風力エネルギ変換システム。  The first distribution means (22, 22 ′, 22 ″) includes the third means (11; 11 ′) and the second means (2E, 19, 21) of the wind energy conversion system (1). The wind energy conversion system according to claim 7, wherein the wind energy conversion system is disposed between the two. 前記第1の分配手段(22、22’、22”)は、前記流体(F;F’;F”;F’’’)の間欠的な流れの間欠的な値を変化させるよう適合化されていることを特徴とする、請求項7または8に記載の風力エネルギ変換システム。  The first distribution means (22, 22 ′, 22 ″) is adapted to change the intermittent value of the intermittent flow of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″). The wind energy conversion system according to claim 7 or 8, wherein 前記ブレード(5)内に画定された前記体積空間(14、15)への前記流体(F;F’;F”;F’’’)の流入を選択的に制御するよう適合化された第2の分配手段(2E’、23)が、前記ロータ(2)に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  Adapted to selectively control the flow of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) into the volume space (14, 15) defined in the blade (5). Wind energy conversion system according to any one of the preceding claims, characterized in that two distribution means (2E ', 23) are provided in the rotor (2). 前記体積空間(14、15)は第1の体積空間(14)と第2の体積空間(15)を含み、
前記第2の分配手段(2E’、23)は、前記第1の体積空間(14)および/または前記第2の体積空間(15)へ前記流体(F;F’;F”;F’’’)を流入させるかまたは前記風力エネルギ変換システム(1)の前記体積空間(14、15)のいずれにも流入させないかを選択的に行うよう適合化されていることを特徴とする、請求項10に記載の風力エネルギ変換システム。
The volume space (14, 15) includes a first volume space (14) and a second volume space (15);
The second distribution means (2E ′, 23) is arranged such that the fluid (F; F ′; F ″; F ″) into the first volume space (14) and / or the second volume space (15). ') Adapted to selectively enter whether to enter or not enter any of the volume spaces (14, 15) of the wind energy conversion system (1). The wind energy conversion system according to 10.
前記第3の手段(11;11’)は、前記ナセル(3)に対応して可動状態で設けられたカプセル(11;11’)からなるものであることを特徴とする、請求項5に記載の風力エネルギ変換システム。  6. The third means (11; 11 ′) comprises a capsule (11; 11 ′) provided in a movable state corresponding to the nacelle (3). The described wind energy conversion system. 前記カプセル(11;11’)は、その外皮が、実質的に低熱伝導性材料でできていることを特徴とする、請求項12に記載の風力エネルギ変換システム。  Wind energy conversion system according to claim 12, characterized in that the capsule (11; 11 ') has a skin made of a substantially low thermal conductivity material. 前記カプセル(11;11’)は、前記カプセル(11;11’)内を循環する前記流体(F;F’;F”;F’’’)を加熱するための熱の逃げ道を形成するために、送電線に送るためにロータの回転を電力に変換し前記風力エネルギ変換システム(1)の存在し得る電気的装置を管理し動作させる前記第1の手段(9,IN、10;TR)に関連して熱伝導性材料で内部が少なくとも部分的に被覆されたものであることを特徴とする、請求項12または13に記載の風力エネルギ変換システム。  The capsule (11; 11 ′) forms a heat escape path for heating the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) circulating in the capsule (11; 11 ′). The first means (9, IN, 10; TR) for converting the rotation of the rotor to electric power for transmission to the transmission line and for managing and operating the electrical devices that may be present in the wind energy conversion system (1) 14. Wind energy conversion system according to claim 12 or 13, characterized in that the interior is at least partly coated with a thermally conductive material. 前記第3の手段(11;11’)内で前記流体(F;F’;F”;F’’’)を循環させるための前記第4の手段は、前記第3の手段(11;11’)の前壁(11P)に少なくとも1つの窓(11L)と、前記第3の手段(11;11’)の後部に形成された少なくとも1つの開口(11A)と、前記ナセル(3)の後部に配置された1つ以上の開口(3A)と、を具えることを特徴とする、請求項6に記載の風力エネルギ変換システム。  The fourth means for circulating the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) in the third means (11; 11 ′) is the third means (11; 11). ') At least one window (11L) on the front wall (11P), at least one opening (11A) formed at the rear of the third means (11; 11'), and the nacelle (3) Wind energy conversion system according to claim 6, characterized in that it comprises one or more openings (3A) arranged in the rear. 前記ロータは、前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の回転シャフト(7)に対して固定できるハブ(2F)を具え、
前記回転シャフト(7)は、前記第1の手段(9,IN、10;TR)に固定され、送電線に送るためにロータの回転を電力に変換するものであり、
前記ロータ(2)の前記ブレード(5)の各々に対する延長部材(2E;2F)は、一端が前記ハブ(2F)に固定され他端が前記ブレード(5)の基端部(5EII)に固定されているものであることを特徴とする、請求項1乃至15のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。
The rotor comprises a hub (2F) that can be fixed to a rotating shaft (7) of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″);
The rotating shaft (7) is fixed to the first means (9, IN, 10; TR), and converts the rotation of the rotor to electric power for sending to the transmission line,
The extension member (2E; 2F) for each of the blades (5) of the rotor (2) has one end fixed to the hub (2F) and the other end fixed to the base end (5EII) of the blade (5). The wind energy conversion system according to any one of claims 1 to 15, wherein the wind energy conversion system according to claim 1 is used.
前記第2の手段は、前記第3の手段(11)の少なくとも1つの窓(11L)を向いた少なくとも1つの開口(19)を有する延長部材(2E)と、前記延長部材(2E)および前記ブレード(5)の基端部(5EII)に存在する流れを逸らすバッフル(21)と、を具えるものであることを特徴とする、請求項5乃至9、12および15のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  The second means includes an extension member (2E) having at least one opening (19) facing the at least one window (11L) of the third means (11), the extension member (2E), and the A baffle (21) for diverting the flow present at the proximal end (5EII) of the blade (5), characterized in that it comprises a baffle (21). Wind energy conversion system. 前記第1の分配手段は、前記回転シャフト(7)に対応して、前記第3の手段(11;11’)の前壁(11P)と前記ロータ(2)の間に配置された分配ディスク(22、22’、22”)を具えるものであり、
特に、前記分配ディスク(22、22’、22”)は、前記分配ディスク(22、22’、22”)の少なくとも1つの角度位置において前記分配ディスク(22、22’、22”)を通して前記流体(F;F’;F”;F’’’)を流通させる延長部材(2E)の開口(19)に対応する移行手段(22D;22S)を有するものであることを特徴とする、請求項7、8または9に記載の風力エネルギ変換システム。
The first distribution means corresponds to the rotary shaft (7), and is a distribution disk disposed between the front wall (11P) of the third means (11; 11 ′) and the rotor (2). (22, 22 ', 22 ")
In particular, the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) is arranged such that the fluid passes through the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) at at least one angular position of the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″). The transfer means (22D; 22S) corresponding to the opening (19) of the extension member (2E) for circulating (F; F '; F ";F'") The wind energy conversion system according to 7, 8 or 9.
前記第1の分配手段は、前記回転シャフト(7)に対応して、前記第3の手段(11;11’)の前壁(11P)と前記ロータ(2)とに配置された分配ディスク(22、22’、22”)を具えるものであり、
特に、前記分配ディスク(22、22’、22”)は、前記分配ディスク(22、22’、22”)の少なくとも1つの角度位置において前記分配ディスク(22、22’、22”)を通して前記流体(F;F’;F”;F’’’)を流通させる延長部材(2E)の開口(19)に対応する移行手段(22D;22S)を有するものであることを特徴とする、請求項8に記載の風力エネルギ変換システム。
The first distributing means corresponds to the rotating shaft (7), and the distribution disk (11P) disposed on the front wall (11P) of the third means (11; 11 ′) and the rotor (2) ( 22, 22 ', 22 ")
In particular, the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) is arranged such that the fluid passes through the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) at at least one angular position of the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″). The transfer means (22D; 22S) corresponding to the opening (19) of the extension member (2E) for circulating (F; F '; F ";F'") The wind energy conversion system according to 8.
前記分配ディスク(22、22’、22”)の前記移行手段は、少なくとも1つの開孔(22D)または開口(22S)を有するものであることを特徴とする、請求項18または19に記載の風力エネルギ変換システム。  20. The transfer means (22, 22 ', 22 ") of the distribution disc (22, 22', 22"), characterized in that it has at least one aperture (22D) or opening (22S). Wind energy conversion system. 前記分配ディスク(22、22’、22”)の前記少なくとも1つの開孔(22D)は、前記延長部材(2E)の前記開口(19)の断面と実質的に同程度の断面を有するものであることを特徴とする、請求項20に記載の風力エネルギ変換システム。  The at least one opening (22D) of the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) has a cross section substantially the same as the cross section of the opening (19) of the extension member (2E). 21. The wind energy conversion system according to claim 20, wherein there is a wind energy conversion system. 前記分配ディスクの前記移行手段は、前記分配ディスク(22、22’、22”)の中心に対して非対称に配置された扇形の複数の開口(22S)を有するものであることを特徴とする、請求項18または19に記載の風力エネルギ変換システム。  The transition means of the distribution disk has a plurality of fan-shaped openings (22S) arranged asymmetrically with respect to the center of the distribution disk (22, 22 ′, 22 ″), The wind energy conversion system according to claim 18 or 19. 前記分配ディスク(22、22’、22”)は、前記分配ディスク(22、22’、22”)と前記回転シャフト(7)の間に相対的回転を生じさせて、前記延長部材(2E)の前記開口(19)へ前記流体(F;F’;F”;F’’’)を流通させる間欠的動作を変化させるよう適合化された第6の手段によって、前記回転シャフト(7)に対応して設けられていることを特徴とする、請求項18または19に記載の風力エネルギ変換システム。  The distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) causes relative rotation between the distribution disc (22, 22 ′, 22 ″) and the rotating shaft (7), so that the extension member (2E) To the rotating shaft (7) by a sixth means adapted to change the intermittent movement of the fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) through the opening (19) of 20. Wind energy conversion system according to claim 18 or 19, characterized in that it is provided correspondingly. 前記第2の分配手段は、前記ロータ(2)の前記ブレード(5)の基端部(5R)の近傍に前記ロータ(2)の延長部材(2E)内に対応して可動状態で設けられた第2の分配ディスク(23)を具えるものであることを特徴とする、請求項11に記載の風力エネルギ変換システム。  The second distribution means is provided in a movable state in the vicinity of the base end (5R) of the blade (5) of the rotor (2) corresponding to the extension member (2E) of the rotor (2). 12. Wind energy conversion system according to claim 11, characterized in that it comprises a second distribution disk (23). 前記第2の分配ディスク(23)は、前記延長部材(2E)内に対応して可動状態で設けられていて、前記ブレード(5)内に画定された前記体積空間(14、15)内への前記流体(F;F’;F”;F’’’)の流入を調整するために前記延長部材(2E’)内で回転するように適合化されていることを特徴とする、請求項24に記載の風力エネルギ変換システム。  The second distribution disk (23) is movably provided in the extension member (2E), and into the volume space (14, 15) defined in the blade (5). Characterized in that it is adapted to rotate within the extension member (2E ') to regulate the inflow of the fluid (F; F'; F "; F '' '). The wind energy conversion system according to 24. 前記第2の分配ディスク(23)は、前記ブレード(5)の前記基端部(5EII)に存在する流れを逸らすバッフル(21A、21B)によって前記ブレード(5)内に区画された前記体積空間(14、15)の流路部分を向いていることを特徴とする、請求項24または25に記載の風力エネルギ変換システム。  The second distribution disk (23) is the volume space defined in the blade (5) by baffles (21A, 21B) that deflect the flow existing at the base end (5EII) of the blade (5). 26. The wind energy conversion system according to claim 24, wherein the wind energy conversion system is directed to a flow path portion of (14, 15). 前記体積空間(14、15)は第1の体積空間(14)と第2の体積空間(15)を含み、
前記第2の分配ディスク(23)は、その角度区間の幾つかにおいて、前記第1の体積空間(14)の前記流路部分と実質的に同程度の面積を有する第1の一連の窓(24A)の中の流通窓(24)が形成され、前記第2の体積空間(15)の前記流通部分と実質的に同程度の面積を有する第2の一連の窓(24A)の中の流路窓(24)が形成されることを特徴とする、請求項26に記載の風力エネルギ変換システム。
The volume space (14, 15) includes a first volume space (14) and a second volume space (15);
The second distribution disc (23) has a first series of windows having an area substantially the same as the flow path portion of the first volume space (14) in some of its angular sections ( In the second series of windows (24A) having a flow window (24) in 24A) and having substantially the same area as the flow portion of the second volume space (15). 27. Wind energy conversion system according to claim 26, characterized in that a road window (24) is formed.
前記第3の手段(11;11’)内で(F;F’;F”;F’’’)を循環させるための前記第4の手段(11A、11L、3A;25)は、前記第3の手段(11;11’)に対応して設けられたファンおよび/または圧縮手段(25)を具えるものであることを特徴とする、請求項6に記載の風力エネルギ変換システム。  The fourth means (11A, 11L, 3A; 25) for circulating (F; F ′; F ″; F ′ ″) within the third means (11; 11 ′) Wind energy conversion system according to claim 6, characterized in that it comprises fans and / or compression means (25) provided corresponding to the three means (11; 11 '). 前記ファンおよび/または圧縮手段は、前記回転シャフト(7)に固定されたファンおよび/または圧縮要素(25)を具えるものであることを特徴とする、請求項28に記載の風力エネルギ変換システム。  29. Wind energy conversion system according to claim 28, characterized in that the fan and / or compression means comprise a fan and / or compression element (25) fixed to the rotating shaft (7). . 前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の前記第1の手段は、前記風力エネルギ変換システム(1’)の前記タワー(4’)の基部に配置された変圧器(TR)および/またはその他の電力または補助的電気的装置を具え、
前記第3の手段は、前記変圧器(TR)および/またはその他の電力または補助的電気的装置の近傍に前記タワー(4’)の基部に複数の開口を具え、前記タワー(4’)はさらに、その内部と前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の蓄積体積空間(11’)の間に外部周囲から前記蓄積体積空間(11’)に取り入れた流体(F’’’)を流通させる流路を有するものであることを特徴とする、請求項5乃至9、12乃至15、17乃至23、28および29のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。
The first means of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″) is a transformer disposed at the base of the tower (4 ′) of the wind energy conversion system (1 ′). A device (TR) and / or other power or auxiliary electrical device,
The third means comprises a plurality of openings in the base of the tower (4 ′) in the vicinity of the transformer (TR) and / or other power or auxiliary electrical devices, the tower (4 ′) Furthermore, the fluid taken into the storage volume space (11 ') from the outside between the inside and the storage volume space (11') of the wind energy conversion system (1; 1 '; 1 ";1''') 30. The wind energy conversion system according to any one of claims 5 to 9, 12 to 15, 17 to 23, 28 and 29, wherein the wind energy conversion system has a flow path for circulating (F ′ ″).
前記ブレード(5)の前記外面(5S)は、前記複数の開孔または開口(12)からなる予め形成された複数のシート(18)を重ね合わせることによって形成されるものであることを特徴とする、請求項1乃至30のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  The outer surface (5S) of the blade (5) is formed by superposing a plurality of preformed sheets (18) comprising the plurality of apertures or openings (12). The wind energy conversion system according to any one of claims 1 to 30. 前記ブレード(5)の前記外面(5S)は複合材料で形成されるものであることを特徴とする、請求項31に記載の風力エネルギ変換システム。  32. Wind energy conversion system according to claim 31, characterized in that the outer surface (5S) of the blade (5) is made of a composite material. 前記ブレード(5)の前記外面(5S)は、上側シェル半部(5U)と下側シェル半部(5L)からなるものであることを特徴とする、請求項31または32に記載の風力エネルギ変換システム。  Wind energy according to claim 31 or 32, characterized in that the outer surface (5S) of the blade (5) consists of an upper shell half (5U) and a lower shell half (5L). Conversion system. 前記複数の開孔(12)は、第1のタイプ(4a)および/または第2のタイプ(4b)および/または第3のタイプ(4c)の開孔(図4、12)からなり、
前記第1のタイプの開孔は、前記ブレード(5)の内面(5Si)から前記外面(5S)における外側部分(5Se)までの空気の一定断面の流路を有し、
前記第2のタイプの開孔は、広がり、前記ブレード(5)の外側の前記風(V)の流れの方向に対して実質的に直交する軸を有し、
前記第3のタイプの開孔は、流出する空気の前記ブレード(5)の外側の前記風(V)の流れと同じ方向で前記外面に直交する軸に対して所定の鋭角をなす、実質的に平行な複数の壁および傾斜した軸を有するものであることを特徴とする、請求項2乃至4のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。
The plurality of apertures (12) comprise first type (4a) and / or second type (4b) and / or third type (4c) apertures (FIGS. 4 and 12),
The aperture of the first type has a constant cross-sectional flow path of air from the inner surface (5Si) of the blade (5) to the outer portion (5Se) of the outer surface (5S),
The second type of aperture has an axis that extends and is substantially perpendicular to the direction of flow of the wind (V) outside the blade (5);
The third type of aperture substantially forms a predetermined acute angle with an axis perpendicular to the outer surface in the same direction as the flow of the wind (V) outside the blade (5) of the outflowing air. 5. The wind energy conversion system according to claim 2, wherein the wind energy conversion system has a plurality of parallel walls and an inclined axis.
前記複数の開孔(12)は、前記第3のタイプの開孔(4c)の開孔(図4、12)からなるものであることを特徴とする、請求項34に記載の風力エネルギ変換システム。  35. Wind energy conversion according to claim 34, characterized in that the plurality of apertures (12) consist of apertures (Figs. 4, 12) of the third type of apertures (4c). system. 前記除氷および氷結防止手段内を循環する前記流体(F;F’;F”;F’’’)のエンタルピ量を増大させるよう適合化された、前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の外部の別の電力源から取り出された電力を消費する少なくとも1つの消費装置を具えることを特徴とする、請求項1乃至35のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  The wind energy conversion system (1; 1 '; adapted to increase the amount of enthalpy of the fluid (F; F'; F "; F '' ') circulating in the deicing and anti-icing means; 36. Wind energy according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one consuming device that consumes power taken from another external power source 1 "; 1 '") Conversion system. 前記ナセル(3)は、前記風力エネルギ変換システムが配置された場所に存在する最大の風(V)の流れの方向に前記ナセル(3)を向ける第7の手段を介在させることによって、前記タワー(4)に対応して可動状態で設けられていることを特徴とする、請求項1乃至36のいずれかに記載の風力エネルギ変換システム。  The nacelle (3) is arranged such that the tower is interposed by interposing a seventh means for directing the nacelle (3) in the direction of the maximum wind (V) flow present at the location where the wind energy conversion system is located. The wind energy conversion system according to any one of claims 1 to 36, wherein the wind energy conversion system is provided in a movable state corresponding to (4). 風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)を支持し地面または地下に固定するよう適合化されたタワー(4;4’)と、
前記タワー(4、4’)上に配置されたナセル(3)であって、前記ナセルに対応して、電力を発生して送電線に送るためにロータ(2)の回転を変換し前記風力エネルギ変換システム(1)の存在し得る電気的動作装置を管理し動作させる第1の手段(9,IN、10;TR)が設けられるナセル(3)と、
前記ナセルに対して回転できる形態で前記ナセルに対応して設けられたロータ(2)であって、所定数のブレード(5)を具え、前記ブレードに当たる風(V)によって動くことが可能なロータ(2)と、
を具える風力エネルギ変換システムのロータ・ブレードへの氷付着を防止し無くす方法であって、
a)前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の外部環境から流体(F;F’;F”;F’’’)または空気を吸引するステップと、
b)前記吸引した流体を第2の手段(2E、19、21)に送って、前記ロータの前記ブレード(5)内に画定された体積空間(14、15)内へ前記流体を流通させるステップと、
c)前記ブレードの外面(5S)の少なくとも一部に存在し前記ブレード内の前記体積空間と連通する複数の開孔(12)を通して、前記流体(F;F’;F”;F’’’)の少なくとも一部の前記ブレード外への排出を行うステップと、
を含む方法であって、
前記複数の開孔(12)に関係する前記外面(5S)の少なくともブレード面(5E)に当たる前記風(V)と、および/または前記ブレードの前記外面(5S)に存在し得る水および氷と流体熱動力学的に相互作用して、前記複数の開孔(12)に関係する前記ブレード上の前記ブレード面(5E)の外側に空気の層または膜が形成されるように、前記排出が行われるものであることを特徴とする、
方法。
A tower (4; 4 ') adapted to support and fix the wind energy conversion system (1; 1'; 1 "; 1 '") to the ground or underground;
A nacelle (3) arranged on the tower (4, 4 '), corresponding to the nacelle, converting the rotation of the rotor (2) to generate electric power and send it to the transmission line, A nacelle (3) provided with first means (9, IN, 10; TR) for managing and operating an electrical operating device in which the energy conversion system (1) may exist;
A rotor (2) provided corresponding to the nacelle in a form rotatable with respect to the nacelle, comprising a predetermined number of blades (5) and capable of being moved by wind (V) hitting the blades (2) and
A method for preventing and eliminating ice adhesion to a rotor blade of a wind energy conversion system comprising:
a) sucking fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) or air from the external environment of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″);
b) sending the aspirated fluid to second means (2E, 19, 21) to circulate the fluid into the volume space (14, 15) defined in the blade (5) of the rotor; When,
c) The fluid (F; F ′; F ″; F ′ ″) through a plurality of apertures (12) present on at least a part of the outer surface (5S) of the blade and communicating with the volume space in the blade. ) Discharging at least a portion of the blade out of the blade;
A method comprising:
The wind (V) striking at least the blade surface (5E) of the outer surface (5S) associated with the plurality of apertures (12) and / or water and ice that may be present on the outer surface (5S) of the blade; The exhaust is such that an air layer or film is formed outside the blade surface (5E) on the blade associated with the plurality of apertures (12) in fluid thermodynamic interaction. It is what is done,
Method.
前記ステップa)とb)の間において、電力を発生させるためにロータ(2)の回転を変換するための前記風力エネルギ変換システム(1;1’;1”;1’’’)の前記第1の手段(9,IN、10;TR)の加熱された表面と前記流体(F;F’;F”;F’’’)との間で、前記風力エネルギ変換システム内に形成される蓄積体積空間を通して熱交換が生じること特徴とする、請求項38に記載の方法。  Between the steps a) and b) the first of the wind energy conversion system (1; 1 ′; 1 ″; 1 ′ ″) for converting the rotation of the rotor (2) to generate electric power The accumulation formed in the wind energy conversion system between the heated surface of one means (9, IN, 10; TR) and the fluid (F; F ′; F ″; F ″ ′) 40. The method of claim 38, wherein heat exchange occurs through the volume space.
JP2004544603A 2003-10-16 2003-10-16 Anti-icing system for wind power plant Expired - Fee Related JP4473731B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2003/004551 WO2004036038A1 (en) 2002-10-17 2003-10-16 Anti-icing system for wind turbines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006514190A JP2006514190A (en) 2006-04-27
JP4473731B2 true JP4473731B2 (en) 2010-06-02

Family

ID=36383826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004544603A Expired - Fee Related JP4473731B2 (en) 2003-10-16 2003-10-16 Anti-icing system for wind power plant

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4473731B2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4994944B2 (en) 2007-05-18 2012-08-08 三菱重工業株式会社 Wind power generator
JP5344165B2 (en) * 2009-07-14 2013-11-20 株式会社Ihi Gas turbine engine
KR101168529B1 (en) 2009-08-19 2012-07-27 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Windmill, and method of removing ice from windmill blades
DE102011086603A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Wobben Properties Gmbh Wind turbine rotor blade and method for defrosting a wind turbine rotor blade
JP6151751B2 (en) * 2015-09-24 2017-06-21 株式会社Subaru Method for preventing icing of wing structure
CN107829889B (en) * 2017-11-20 2023-08-29 浙江运达风电股份有限公司 Deicing control method and system for wind generating set
CN109899249B (en) * 2019-03-28 2023-04-28 安徽驭风风电设备有限公司 Wind power blade deicing device and method
CN110374827B (en) * 2019-07-03 2023-09-22 浙江大学 Anti-icing system and method for wind driven generator blade
KR102032550B1 (en) * 2019-09-11 2019-10-15 주식회사 더조은에너지 Wind power generator
KR102238008B1 (en) * 2020-02-24 2021-04-08 한국에너지기술연구원 Heating Fiber Line Lead-in Apparatus for Composite Structure Producted by RIM Method and Method for Producting There of
CN112727714B (en) * 2021-01-11 2022-07-12 宁夏汇力能源科技有限公司 Blade deicing device and method for wind power generation
CN114718823B (en) * 2022-05-13 2023-03-31 国家电投集团广西兴安风电有限公司 Be used for wind turbine generator system icing deicing device for monitoring
CN114871024A (en) * 2022-06-18 2022-08-09 杨文慧 Multi-angle paint spraying workbench for new energy automobile production

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006514190A (en) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1552143B1 (en) Anti-icing system for wind turbines
JP4473731B2 (en) Anti-icing system for wind power plant
DK2034181T3 (en) ventilating device
EP2148089B1 (en) Wind-driven generator
JP2004251270A (en) Wind power generator having high energy yield
ES2290535T3 (en) WIND TURBINE WITH A CLOSED REFRIGERATION CIRCUIT.
JP3989693B2 (en) Wind power generator
WO2011004482A1 (en) Wind power generator
JP5002309B2 (en) Horizontal axis windmill
JP4981702B2 (en) Wind power generator
JP2006300030A (en) Windmill device and wind power generation device using the same
JP6650318B2 (en) Wind power generator
CA2954987C (en) Internal mounted cylindrical turbine for electricity generation using exterior flush and scoop intakes
WO2013073930A1 (en) Wind and exhaust air energy recovery system
CN115450866A (en) Method of operating a wind turbine and wind turbine
JP6357307B2 (en) Wind power generation equipment
KR20100079520A (en) Blade apparatus for wind power generation and wind power generator having the same
FI96134C (en) Arrangement at a wind farm
JP5427756B2 (en) Wind power generator
WO2005064153A1 (en) Wind turbine device
CN114667391A (en) Wind turbine and wind power station based on same
JP2015021469A (en) Natural energies composite power generation apparatus
JP2018109412A (en) Wind turbine generator system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090127

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100223

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees