JP4796009B2 - 風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4796009B2
JP4796009B2 JP2007132456A JP2007132456A JP4796009B2 JP 4796009 B2 JP4796009 B2 JP 4796009B2 JP 2007132456 A JP2007132456 A JP 2007132456A JP 2007132456 A JP2007132456 A JP 2007132456A JP 4796009 B2 JP4796009 B2 JP 4796009B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nacelle
wind
ventilation
generator
heating device
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
JP2007132456A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008286115A (ja
Inventor
崇俊 松下
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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
Priority to JP2007132456A priority Critical patent/JP4796009B2/ja
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to PCT/JP2008/057908 priority patent/WO2008142947A1/ja
Priority to AU2008252241A priority patent/AU2008252241B2/en
Priority to KR1020097010759A priority patent/KR101094682B1/ko
Priority to CA2668740A priority patent/CA2668740C/en
Priority to EP08752007.8A priority patent/EP2148089B1/en
Priority to CN2008800011992A priority patent/CN101568723B/zh
Priority to CA2747875A priority patent/CA2747875C/en
Priority to US12/513,253 priority patent/US8511989B2/en
Priority to TW097116371A priority patent/TW200920938A/zh
Publication of JP2008286115A publication Critical patent/JP2008286115A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4796009B2 publication Critical patent/JP4796009B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60Cooling or heating of wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30Lightning protection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/60Fluid transfer
    • F05B2260/64Aeration, ventilation, dehumidification or moisture removal of closed spaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/98Lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/303Temperature
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

本発明は、自然エネルギーの風を回転力に変換する風車を用いて発電を行う風力発電装置に関する。
従来、自然エネルギーである風力を利用して発電を行う風力発電装置が知られている。この種の風力発電装置は、支柱上に設置されたナセルに、風車翼を取り付けたロータヘッドと、このロータヘッドと一体に回転するよう連結された主軸と、風車翼に風力を受けて回転する主軸を連結した増速機と、増速機の軸出力によって駆動される発電機とを設けたものである。このように構成された風力発電装置においては、風力を回転力に変換する風車翼を備えたロータヘッド及び主軸が回転して軸出力を発生し、主軸に連結された増速機を介して回転数を増速した軸出力が発電機に伝達される。このため、風力を回転力に変換して得られる軸出力を発電機の駆動源とし、発電機の動力として風力を利用した発電を行うことができる。
上述した従来の風力発電装置においては、外気温度が−40℃程度の低温となる寒冷地に設置される場合がある。このような寒冷地では、外気温度の低下により潤滑油の性状変化や低温脆性等の問題が生じてくるため、この対策としてヒータ等によりナセル内部の機器類を所定温度まで加熱することが行われている。
一方、ナセル内部には、たとえば増速機や発電機等のように、運転時に発熱する部品が収納設置されているので、空気吸気口及び空気排気口を形成し、風車により運転されるファンによりナセル内部を換気して温度上昇を防止する冷却構造が採用されている。(たとえば、特許文献1参照)
また、風力発電装置においては、発電機の外周面と外気とを仕切るフレームに設けた複数のフィンを介して、ロータを回転させた風に対して発電機から発生した熱を放出する冷却機構が提案されている。この冷却機構は、吸気口、排気口及び冷却用ファンが不要とされる。(たとえば、引用文献2参照)
特開昭58−65977号公報 特開2002−13467号公報
ところで、寒冷地に設置される風力発電装置においては、冷却ファンを運転してナセル内部の温度上昇を防止する冷却構造と、低外気温時にヒータを運転してナセル内部を加熱する加熱構造とを備えたものがある。特に、近年の風力発電装置においては、風車翼の大型化により発電能力を増す傾向にあるので、ナセル内部の発熱量増大に対応してより冷却能力の高い冷却装置が求められている。ところが、ナセルに設けた吸気口及び排気口を通して換気する方式の場合、冷却能力の向上は換気量の増大を意味するので、換気用の開口面積も増大する。このため、ナセル内部を加熱する低外気温時においては、吸気口及び換気口の開口部からナセル内部に流入する低温外気量の増加により、せっかく加熱したナセル内部の温度を低下させて加熱効率に悪影響を及ぼすという問題が指摘されている。
このような背景から、換気口(吸気口及び排気口)に開閉式ルーバ等の開閉機構を設けておき、加熱装置を運転する際には開口部を閉じて開口面積を最小限に抑えることが行われている。しかし、寒冷地の低外気温時においては、上述した開閉機構が直接外気に接触しているため、氷雪の付着や凍結により開閉機構が固着し、開閉動作が不能になるという問題を有している。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、寒冷地の低外気温時においても、換気口を開閉する機構の動作不良を生じにくくして信頼性を増すとともに、ナセル内部の加熱効率を向上させることができる風力発電装置を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の風力発電装置は、風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、前記冷却装置の換気ファンが回転方向及び回転数を制御して運転可能とされ、前記加熱装置の運転時には、換気口の風速を略0とするように前記換気ファンの回転方向及び回転数が制御されることを特徴としている。
このような本発明の風力発電装置によれば、冷却装置の換気ファンが回転方向及び回転数を制御して運転可能とされ、加熱装置の運転時には、換気口の風速を略0とするように換気ファンの回転方向及び回転数が制御されるので、寒冷地の設置環境で加熱運転を必要とする状況においても、氷結等による固着を心配することなく、低温の外気が換気口からナセル内部へ流入することを確実に防止できるようになる。すなわち、加熱運転を必要とする状況においては、換気口の風速を略0にして、実質的に換気口を閉じたのと同様の状況にすることができる。
上記の風力発電装置において、前記換気ファンの回転方向及び回転数は、前記換気口を通過して流れる空気の流れ方向及び流速を測定する風向風速検出手段の測定値に基づいて前記換気ファンの電動機をインバータ制御してなされることが好ましく、これにより、換気口の風速を略0とする換気ファンの運転制御が容易になるだけでなく、きめ細かい制御も可能となる。
本発明の風力発電装置は、風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、前記換気口に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された袋状の膨張・収縮部材を備え、該膨張・収縮部材が、前記加熱装置の運転時に前記圧縮流体の供給を受けた膨張により前記換気口を塞ぐとともに、前記冷却装置の運転時に前記圧縮流体の放出により収縮して前記換気口を開くことを特徴としている。
このような本発明の風力発電装置によれば、換気口に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された袋状の膨張・収縮部材を備え、該膨張・収縮部材が、加熱装置の運転時に圧縮流体の供給を受けた膨張により換気口を塞ぐとともに、冷却装置の運転時に圧縮流体の放出により収縮して換気口を開くように構成されているので、寒冷地の設置環境においても氷結等により固着することなく確実に換気口を開閉することができる。
本発明の風力発電装置は、風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、前記換気口の近傍に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された圧縮空気放出手段を備え、該圧縮空気放出手段が、前記加熱装置の運転時に前記圧縮流体の供給を受けて放出される圧縮流体の流れにより前記換気口を塞ぐことを特徴としている。
このような風力発電装置によれば、換気口の近傍に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された圧縮空気放出手段を備え、該圧縮空気放出手段が、加熱装置の運転時に圧縮流体の供給を受けて放出される圧縮流体の流れにより換気口を塞ぐように構成されているので、寒冷地の設置環境においても氷結等により固着することなく確実に換気口を開閉することができる。
上述した本発明の風力発電装置によれば、加熱運転を必要とする状況において、換気口の風速を略0にして実質的に換気口を閉じたのと同様の状況にしたり、あるいは、膨張した袋状の膨張・収縮部材や圧縮流体の流れにより換気口を開閉するので、寒冷地の設置環境において氷結等により固着する機械的な可動構造部分をなくすことができる。従って、ナセル内部を加熱するような低外気温時においても、換気口を確実に閉じた状態にして低温外気の流入を防止できるようになるので、ヒータ等によるナセル内部の加熱を効率よく行うことができる。
以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
風力発電装置1は、図2に示すように、基礎6上に立設される支柱2と、支柱2の上端に設置されるナセル3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられるロータヘッド4とを有している。
ロータヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車翼5が取り付けられている。この結果、ロータヘッド4の回転軸線方向から風車翼5に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
また、ナセル3の外周面適所(たとえば上部等)には、周辺の風向及び風速値を測定する風向風速計7と、避雷針8とが設置されている。
このような風力発電装置1に対し、本発明では、寒冷地の低外気温時において、ナセル3内の換気用に設けられた開口部である換気口から外気が侵入することを防止または抑制する機構を設けることで、ナセル3の内部を加熱する加熱効率を向上させている。
以下では、ナセル3内に外気が侵入するのを防止または抑制する機構(以下、「ナセル閉鎖機構」と呼ぶ)について、その構成を具体的に説明する。なお、ナセル3内を換気する換気口については、外気の入口となる吸入口及び出口となる排気口があり、両方を合わせて換気口と呼ぶことにする。
<第1の実施形態>
第1の実施形態においては、風力発電装置1のナセル3に設けられている冷却用換気ファンの回転方向及び回転数を制御することで、ナセル3の内部に外気が侵入することを防止または抑制するナセル閉鎖機構について説明する。
ナセル3の内部には、たとえば図3に示すように、ロータヘッド4と増速機10を介して連結された発電機11を駆動して発電する駆動・発電機構が収納設置されている。すなわち、ロータヘッド4の回転を増速機10で増速して発電機11を駆動することにより、発電機11より発電機出力Wが得られるようになっている。
上述したナセル3には、運転時の内部温度上昇を防止するため、導入した外気を内部循環させた後にナセル外へ排気する換気・冷却装置を備えている。
図3に示す換気・冷却装置の構成例では、ナセル3の下部前方に外気自然流入用の吸気口12が開口し、この吸気口12には吸気フィルター13が設けられている。
また、ナセル3の上部には、主として増速機10の潤滑油冷却を目的とした潤滑油冷却ファン14が排気ダクト15内に設置され、さらに、ナセル3内に形成された発電機排気ダクト16には、主として発電機冷却を目的とした発電機冷却ファン17が設置されている。これら二つの冷却ファン14,17を通常の冷却運転時の回転方向(以下、「正転」と呼ぶ)に回転させて運転することにより、吸気口12から導入された外気がナセル3の内部を通って増速機潤滑油や発電機11等を冷却した後、排気ダクト15及び発電機排気ダクト16の排気口15a,16aよりナセル3の外部へ排気される。
上述した潤滑油冷却ファン14及び発電機冷却ファン17を含む各種機器類は、ナセル3の内部に設置されたナセル制御装置20により運転制御される。
ここで、潤滑油冷却ファン14は、電源21に接続された潤滑油冷却ファン用のインバータ22により回転数制御され、さらに、発電機冷却ファン17は、電源21に接続された発電機冷却ファン用のインバータ23により回転数制御される。また、ナセル3には、寒冷時等にナセル内部を加熱するヒータ等の加熱装置24が設けられている。この加熱装置24は、電源21に接続されて電力の供給を受けるとともに、ナセル制御装置20によりON/OFF等の運転制御がなされる。
上述した構成の風力発電装置1に対し、本実施形態では、ナセル3の換気・冷却装置を利用して構成されたナセル閉鎖機構が設けられている。
本実施形態のナセル閉鎖機構は、たとえば図1に示すように、上述した潤滑油冷却ファン14及び発電機冷却ファン17の回転方向及び回転数を制御するため、ナセル3内の適所に設置された吸気口内側風向風速計30及びナセル内温度計31を備えている。
また、ナセル3内の適所には、加熱装置24の運転条件を判断する情報を得るため、たとえば増速機潤滑油温度計32と、発電機巻線温度計33と、発電機軸受温度計34とが設けられている。
吸気口内側風向風速計30は、吸気口12の内側近傍に設置されており、ナセル3内に導入される外気の流れ方向及びその流速である風速を検出し、この検出値がナセル制御装置20へ入力される。また、ナセル温度計31は、ナセル3の内部温度を測定し、この測定値がナセル制御装置20へ入力される。この場合、吸気口風向風速計30の設置位置は吸気口12の内側近傍に設定されているが、換気口のひとつである排気口15a,16aの内側近傍やナセル3内の途中に設置するなど、これに限定されることはない。但し、二つの排気口15a,16aを備えた構成では風向風速計が2台必要となり、また、ナセル3内の途中は内部機器の配置等により風向風速が不規則となるので、吸気口内側風向風速計30のように、1台の吸気口風向風速計30により吸入口12を通過する風向及び風速を容易かつ正確に検出することができる設置位置が好ましい。
同様に、増速機潤滑油温度計32は増速機10の潤滑油温度を測定し、発電機巻線温度計33は発電機11の巻線温度を測定し、さらに、発電機軸受温度計34は発電機11の軸受温度を測定するので、こうして得られた各温度測定値がナセル制御装置20へ入力される。
続いて、上述したナセル制御装置20について、ナセル閉鎖機構に係わる制御を図4のフローチャートに基づいて説明する。
最初のステップS1により制御をスタートすると、ステップS2に進んで風力発電装置(風車)1は運転中か否かを判断する。この結果、風力発電装置1が運転中のYESであれば、次のステップS3に進んで加熱装置24の運転条件は成立するか否かを判断する。この判断は、ナセル内温度計31、増速機潤滑油温度計32、発電機巻線温度計33及び発電機軸受温度計34等の測定値に基づいてなされる。具体例をあげると、たとえばナセル内温度計31の測定値が0℃以下の低温、増速機潤滑油温度計32の測定値が50℃以下、発電機巻線温度計33の測定値が100℃以下、さらに、発電機軸受温度計34の測定値が80℃以下というように、全ての温度条件が揃った場合に加熱装置24の運転条件が成立したと判断する。
こうして加熱運転が行われる条件及び環境下では、ステップS3の判断はYESとなって次のステップS4に進む。
ステップS4では、吸入口12及び排気口15a,16aよりなる換気口のうち、吸入口12を通過して流れる風向風速を検出する吸気口内側風向風速計30の測定値を用いた判断を行う。すなわち、吸気口内側風向風速計30で検出した風速Vが所定値V1より大きい(V>V1)か否かを判断する。ここでの風速Vは、外部からナセル3の内部へ流れ込む方向、さらにナセル3の内部から外部へ流出する方向の風速検出値について、絶対値を採用している。また、所定値V1は風速0に近い小さな値であり、たとえばV1=1m/s程度に設定される。なお、この場合の所定値V1についても、流れ方向を問わない絶対値が採用される。
ステップS4の判断において、検出した風速Vが所定値より大きい(V>V1)YESの場合には、次のステップS5に進んで換気ファンのナセル加熱時制御を実施する。この場合の換気ファンは潤滑油冷却ファン14及び発電機冷却ファン17の二つであるが、同様の換気ファンを他にも備えている構成では、ナセル3内の換気・冷却を行う全ての換気ファンを含むものとする。
上述したナセル加熱時制御は、インバータ制御されている潤滑油冷却ファン14及び発電機冷却ファン17の回転方向及び回転数をきめ細かく調整することにより、換気口内風向風速計30により検出した風速を所定値V1以下(V≦V1)に維持するようフィードバック制御を実施するものである。
上述したナセル加熱時制御では、たとえば潤滑油冷却ファン14及び発電機冷却ファン17の回転方向を逆転させるとともに、インバータ制御により低速回転させるなどして、吸入口12を通過する風速を実質的に0または0に近い値に制御する。このような状態になると、ナセル3内で加熱された空気は、排気口15a,16aからナセル外部へ流出しにくくなり、かつ、吸気口12からナセル外部へも流出しにくくなる。従って、加熱装置24の加熱を受けて高温となったナセル3内の空気は、低温の外気と換気されるようにして外部へ流出することが防止または抑制されるので、ナセル3の内部を効率よく加熱することができる。すなわち、このナセル加熱時制御では、ナセル3の内部を冷却・換気する換気口が実質的に閉鎖された状態になるので、低外気温等によりナセル3の内部加熱が必要な場合の加熱効率向上に有効である。
ところで、上述した風速の制御において、吸入口12を通過する風速を実質的に0または0に近い値に制御することは、換気口内風向風速計30の一般的な測定能力から判断して、その絶対値が1m/s以下となるように制御すればよい。すなわち、実際の制御においては、通常の風向風速計により測定可能な風速の最小値が1m/s程度であるから、風向を問わない絶対値が採用される所定値V1として1m/sを採用すればよい。
ところで、上述したステップS2においては、風力発電装置1が運転されていないNOの場合や、ステップS4において、検出した風速Vが所定値V1より小さいNOの場合、ステップS6に進んで換気ファンの運転を停止する。すなわち、風力発電装置1が停止していれば換気ファンの運転は不要であり、また、風速Vが所定値V1より小さい場合もナセル3内の換気量は制御目標値よりも少ないので、換気ファンの運転制御による換気口の閉鎖は不要となる。
また、上述したステップS3において、加熱装置の運転条件が成立しないNOの場合には、加熱装置24によるナセル3内の加熱が行われていない。このため、次のステップS7に進み、換気ファンによる通常の冷却運転制御を実施する。
このような換気ファンの回転方向及び回転数を制御するナセル閉鎖機構は、吸入口12等の換気口に設けられる開閉式ルーバ等の開閉機構と異なり、低温の外気と直接接触したり、あるいは、氷雪が付着するようなこともないので、凍結等により開閉動作が不能になることもない。
<第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態を図5から図8に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ナセル閉鎖機構として、換気口のひとつである吸入口12に圧縮流体供給手段に連結された袋状の膨張・収縮部材を設けてある。この場合の膨張・収縮部材は風船40であり、圧縮流体供給手段の吸気遮断用圧縮機41から圧縮空気の供給を受けた膨張時の風船形状により吸気口12を塞ぐとともに、圧縮空気を放出した収縮時には吸気口12を開放するものである。
風船40は、たとえば図7に示すように、膨張時の形状を規定するカバー部材40aの内部に収納設置されている。このカバー部材40aは、たとえば中空の矩形形状として内部に配置される風船40の膨張形状を規定するだけでなく、収縮時に空気の流通を妨げないようにするため、少なくとも流路となる面については、たとえば網状や格子状の部材により形成されることが好ましい。
風船40を膨張させる圧縮空気を供給する吸気遮断用圧縮機41は、ナセル制御装置20AのON/OFF制御を受ける圧縮機切替えスイッチ42を介して電源21に接続されている。なお、吸気遮断用圧縮機41は、たとえば図6に示すように、ナセル3内の適所に設置されており、風船40との間は配管や高圧ホース等により形成される圧縮空気流路43により連結されている。
上述した構成のナセル閉鎖機構は、ナセル制御装置20Aにより膨張及び収縮の制御が行われる。以下、風船40の膨張・収縮制御について、図8のフローチャートを参照して説明する。
ステップS11において、冷却ファン動作条件非成立の場合、すなわち、ナセル3内の冷却が不要の場合には、ステップS12に進んで換気口遮断用の風船40を膨張させる。すなわち、ナセル制御装置20Aが圧縮機構切替えスイッチ42をOFFからONとし、電源21から吸気遮断用圧縮機41に給電して運転を開始する。この結果、風船40に圧縮空気が供給されて膨張し、カバー部材40a内で膨張した風船40が吸気口12を塞ぐようになる。このため、ナセル3内で加熱装置24に加熱された空気は、ナセル3の外部へ流出することが妨げられるので、効率のよい加熱が可能となる。
そして、次のステップS13において、冷却ファン動作条件成立の場合、すなわち、ナセル3内の冷却が必要となった場合には、ステップS14に進んで換気口遮断用の風船40を収縮させる。すなわち、風船40内の空気を吸引するなどして収縮させると、吸気口12が開放状態になってナセル3内の換気及び冷却が可能となる。
このような構成としても、風船40を膨張・収縮させるナセル閉鎖機構は、吸入口12等の換気口に設けられる開閉式ルーバ等の開閉機構と異なり、低温の外気と直接接触したり、あるいは、氷雪が付着するようなこともないので、凍結等により開閉動作が不能になることもない。
<第3の実施形態>
最後に、本発明の第3の実施形態を図9に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ナセル閉鎖機構として、圧縮流体の流れにより換気口を塞ぐものである。すなわち、上述した第2の実施形態における風船40をエアカーテンノズル50に変更した構成及び制御であり、風船40を膨張させる代わりに、エアカーテンノズル50から圧縮空気を流出させてエアカーテンを形成し、風船40を収縮させる代わりにエアカーテンへの圧縮空気供給を停止するものである。
このような構成及び制御により、圧縮流体の流れであるエアカーテンを形成した場合には吸入口12が塞がれた状態となり、また、エアカーテンが形成されていない場合には吸入口12が開放された状態になる。従って、このような構成としても、エアカーテンを形成するナセル閉鎖機構は、吸入口12等の換気口に設けられる開閉式ルーバ等の開閉機構と異なり、低温の外気と直接接触したり、あるいは、氷雪が付着するようなこともないので、凍結等により開閉動作が不能になることもない。
このように、本発明の風力発電装置1によれば、加熱装置24による加熱運転を必要とする運転状況において、吸気口12を通過して流れる風速を略0にして実質的に換気口を閉じたのと同様の状況にしたり、あるいは、膨張した風船40やエアカーテンにより換気口を開閉するので、寒冷地の設置環境において氷結等により固着する機械的な可動構造部分をなくすことができる。従って、ナセル3の内部を加熱するような低外気温時においても、氷結等のトラブルにより作動不良が生じることはなく、換気口を確実に閉じた状態にして低温外気の流入を防止できるようになるので、ヒータ等の加熱装置24によるナセル3内加熱を効率よく行うことができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
本発明に係る風力発電装置について、第1の実施形態を示す要部のブロック図である。 風力発電装置の全体構成例を示す図である。 第1の実施形態について、ナセルの内部構成例を示す断面図である。 図1のナセル制御部においてなされる換気ファンの制御例を示すフローチャートである。 本発明に係る風力発電装置について、第2の実施形態を示す要部のブロック図である。 第2の実施形態について、ナセルの内部構成例を示す断面図である。 吸気口の開閉を行う風船の構成例を示す図で、(a)は風船の構成を拡大した斜視図、(b)は要部の側面図である。 図5のナセル制御部においてなされる換気ファンの制御例を示すフローチャートである。 本発明に係る風力発電装置について、第3の実施形態を示す要部のブロック図である。
符号の説明
1 風力発電装置
2 支柱
3 ナセル
4 ロータヘッド
5 風車翼
7 風向風速計
10 増速機
11 発電機
12 吸気口
14 潤滑油冷却ファン
15 発電機冷却ファン
15a,16a 排気口
20,20A ナセル制御装置
22,23 インバータ
30 吸気口内側風向風速計
40 風船
41 吸気遮断用圧縮機
50 エアカーテンノズル

Claims (4)

  1. 風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、
    前記冷却装置の換気ファンが回転方向及び回転数を制御して運転可能とされ、前記加熱装置の運転時には、換気口の風速を略0とするように前記換気ファンの回転方向及び回転数が制御されることを特徴とする風力発電装置。
  2. 前記換気ファンの回転方向及び回転数は、前記換気口を通過して流れる空気の流れ方向及び流速を測定する風向風速検出手段の測定値に基づいて前記換気ファンの電動機をインバータ制御してなされることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置。
  3. 風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、
    前記換気口に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された袋状の膨張・収縮部材を備え、該膨張・収縮部材が、前記加熱装置の運転時に前記圧縮流体の供給を受けた膨張により前記換気口を塞ぐとともに、前記冷却装置の運転時に前記圧縮流体の放出により収縮して前記換気口を開くことを特徴とする風力発電装置。
  4. 風車翼を取り付けたロータヘッドに連結された駆動・発電機構を収納設置しているナセルが、該ナセル内を換気して内部の温度上昇を抑制する冷却装置と、低外気温時に前記ナセル内を昇温させる加熱装置とを備えている風力発電装置であって、
    前記換気口の近傍に設置されるとともに圧縮流体供給手段に連結された圧縮空気放出手段を備え、該圧縮空気放出手段が、前記加熱装置の運転時に前記圧縮流体の供給を受けて放出される圧縮流体の流れにより前記換気口を塞ぐことを特徴とする風力発電装置。
JP2007132456A 2007-05-18 2007-05-18 風力発電装置 Expired - Fee Related JP4796009B2 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007132456A JP4796009B2 (ja) 2007-05-18 2007-05-18 風力発電装置
US12/513,253 US8511989B2 (en) 2007-05-18 2008-04-24 Temperate control for wind turbine generator
KR1020097010759A KR101094682B1 (ko) 2007-05-18 2008-04-24 풍력 발전 장치
CA2668740A CA2668740C (en) 2007-05-18 2008-04-24 Wind turbine generator
EP08752007.8A EP2148089B1 (en) 2007-05-18 2008-04-24 Wind-driven generator
CN2008800011992A CN101568723B (zh) 2007-05-18 2008-04-24 风力发电装置
PCT/JP2008/057908 WO2008142947A1 (ja) 2007-05-18 2008-04-24 風力発電装置
AU2008252241A AU2008252241B2 (en) 2007-05-18 2008-04-24 Wind turbine generator
CA2747875A CA2747875C (en) 2007-05-18 2008-04-24 Wind turbine generator
TW097116371A TW200920938A (en) 2007-05-18 2008-05-02 Wind-driven generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007132456A JP4796009B2 (ja) 2007-05-18 2007-05-18 風力発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008286115A JP2008286115A (ja) 2008-11-27
JP4796009B2 true JP4796009B2 (ja) 2011-10-19

Family

ID=40031663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007132456A Expired - Fee Related JP4796009B2 (ja) 2007-05-18 2007-05-18 風力発電装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8511989B2 (ja)
EP (1) EP2148089B1 (ja)
JP (1) JP4796009B2 (ja)
KR (1) KR101094682B1 (ja)
CN (1) CN101568723B (ja)
AU (1) AU2008252241B2 (ja)
CA (2) CA2668740C (ja)
TW (1) TW200920938A (ja)
WO (1) WO2008142947A1 (ja)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4994944B2 (ja) * 2007-05-18 2012-08-08 三菱重工業株式会社 風力発電装置
JP4981702B2 (ja) * 2008-02-04 2012-07-25 三菱重工業株式会社 風力発電装置
US8047774B2 (en) 2008-09-11 2011-11-01 General Electric Company System for heating and cooling wind turbine components
CN101981310B (zh) 2009-06-05 2013-10-30 三菱重工业株式会社 风力发电装置及其控制方法、风力发电系统
TWI386552B (zh) * 2009-07-07 2013-02-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Wind power plant and its control method
WO2011004472A1 (ja) * 2009-07-08 2011-01-13 三菱重工業株式会社 風力発電装置
EP2453135B1 (en) 2009-07-09 2014-12-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generator
EP2469086A1 (en) * 2009-08-18 2012-06-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generator
CA2715935A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine and method of deicing wind turbine blade
EP2365217A1 (en) * 2009-08-20 2011-09-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Fan device for wind driven generator and wind driven generator
JP5455508B2 (ja) 2009-08-28 2014-03-26 三菱重工業株式会社 風力発電用風車
US7837126B2 (en) * 2009-09-25 2010-11-23 General Electric Company Method and system for cooling a wind turbine structure
DE102009048081A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Heraeus Noblelight Gmbh Infrarotbestrahlungsvorrichtung, insbesondere Infrarotbestrahlungsheizung mit einem Infrarotstrahler
ES2378099B1 (es) * 2009-10-09 2013-02-18 Gamesa Innovation & Technology S.L. Sistema de refrigeración auxiliar y método de actuación.
US8118536B2 (en) * 2009-10-30 2012-02-21 General Electric Company Method and system for operating a wind turbine
DE102010000756A1 (de) * 2010-01-08 2011-07-14 Wobben, Aloys, 26607 Windenergieanlage
CN102725522B (zh) * 2010-02-19 2015-09-09 三菱重工业株式会社 旋转机械的起动方法及风力发电装置的起动方法
US8872375B2 (en) * 2010-03-05 2014-10-28 Deka Products Limited Partnership Wind turbine apparatus, systems and methods
BRPI1005439A2 (pt) 2010-03-16 2016-08-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ligação de linha de sinal em nacela de gerador de turbina de vento
WO2011133024A2 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 Synervisie B.V. Highly integrated energy conversion system for wind, tidal or hydro turbines
KR101206018B1 (ko) * 2010-07-08 2012-11-28 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 증속기용 오일 냉각장치 및 이를 구비한 풍력발전기
CN101951067A (zh) * 2010-08-13 2011-01-19 北京天源科创风电技术有限责任公司 风力发电机水冷系统中散热控制的方法
US8102073B2 (en) * 2010-09-20 2012-01-24 Daniel Morrison Wind turbine alternator module
KR101284867B1 (ko) 2010-12-03 2013-07-09 삼성중공업 주식회사 풍력발전기용 기어 박스의 온도 제어 시스템 및 방법
EP2466128B2 (en) 2010-12-20 2017-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine and method of control of a wind turbine
AU2011310939A1 (en) 2011-04-05 2012-10-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power generating apparatus of renewable energy type
EP2584195B1 (en) 2011-08-10 2016-09-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generation apparatus
EP2570660B1 (en) 2011-08-10 2014-01-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Renewable energy type electric power generation device
KR101359639B1 (ko) * 2011-12-21 2014-02-11 삼성중공업 주식회사 풍력발전기
KR101291664B1 (ko) 2012-01-10 2013-08-01 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기
US8869940B2 (en) 2012-01-17 2014-10-28 General Electric Company Dual temperature oil control system and method for a wind turbine gearbox
JP5864307B2 (ja) 2012-03-02 2016-02-17 株式会社日立製作所 ダウンウィンドロータ型風力発電装置
DE102012204239A1 (de) 2012-03-16 2013-09-19 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
WO2014020639A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine with ventilation arrangement
JP2014033584A (ja) * 2012-08-06 2014-02-20 Fuji Electric Co Ltd 回転電機の風冷構造
US9528498B2 (en) * 2012-09-13 2016-12-27 Jaime Miguel Bardia On or off grid vertical axis wind turbine and self contained rapid deployment autonoous battlefield robot recharging and forward operating base horizontal axis wind turbine
TWI486523B (zh) 2012-11-30 2015-06-01 Ind Tech Res Inst 應用於一風力發電機之輪轂冷卻裝置
JP2014175556A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Hitachi Ltd 筐体および風力発電装置用変換器筐体
FR3011578B1 (fr) * 2013-10-07 2016-08-26 Ge Energy Products France Snc Systeme de ventilation pour machine tournante
KR101521828B1 (ko) * 2013-10-18 2015-05-20 대우조선해양 주식회사 풍력발전기 나셀의 냉각장치
CN104791197B (zh) * 2015-03-05 2018-07-17 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 恶劣环境下风力发电机组散热系统设计方法及散热系统
CN109667731A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种风电机组辅助电动机的控制方法及装置
CN108180121B (zh) * 2017-12-26 2019-10-25 北京金风科创风电设备有限公司 塔筒散热系统及其温度控制方法
CN112832961B (zh) * 2021-02-05 2022-03-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种风电机组叶片气动除冰系统及其工作方法
EP4083413B1 (en) * 2021-04-28 2024-05-15 General Electric Renovables España S.L. Back-up power supply for wind turbines
CN113898542B (zh) * 2021-09-27 2023-04-07 国网浙江省电力有限公司磐安县供电公司 用于风电发电机的散热装置
EP4325050A1 (en) * 2022-08-18 2024-02-21 Nordex Energy SE & Co. KG Method for operating a wind turbine, cooling system and wind turbine
CN115596626B (zh) * 2022-08-23 2023-05-02 江苏中车电机有限公司 一种风力发电机冷却结构

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5865977A (ja) 1981-10-14 1983-04-19 Hitachi Ltd 風力発電装置の冷却機構
FI96134C (fi) * 1994-05-05 1996-05-10 Labko Ab Oy Järjestely tuulivoimalassa
US6246134B1 (en) * 1999-07-07 2001-06-12 Siemens Westinghouse Power Corporation Apparatus and method for applying totally enclosed air-to-air cooler to electrical power generator
DK1200733T4 (da) * 1999-07-14 2012-04-10 Aloys Wobben Vindenergifacilitet med et lukket kølekredsløb
JP3989693B2 (ja) 2000-04-28 2007-10-10 三菱電機株式会社 風力発電装置
EP1497562B1 (en) * 2002-04-24 2010-06-16 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine, hydraulic system, air bleed system and method of controlling at least two wind turbine blades
DE10233947A1 (de) * 2002-07-25 2004-02-12 Siemens Ag Windkraftanlage
PL214873B1 (pl) * 2003-02-01 2013-09-30 Aloys Wobben Elektrownia wiatrowa oraz sposób wznoszenia elektrowni wiatrowej
DE10362067B4 (de) * 2003-02-01 2016-09-29 Aloys Wobben Verfahren zur Errichtung einer Windenergieanlage, Windenergieanlage
TW566483U (en) 2003-02-18 2003-12-11 Kuen-Lung Tsai Revolving structure for wind power generator set capable of complying with wind direction
DE202004020094U1 (de) * 2004-03-22 2005-03-10 Siemens Ag Ventilatorummantelung, Ventilator mit einer Ventilatorummantelung und Windenergieanlage mit einem Ventilator
JP2007002773A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Fuji Heavy Ind Ltd 水平軸風車
JP4814608B2 (ja) 2005-10-21 2011-11-16 富士重工業株式会社 風車
WO2007051464A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-10 Vestas Wind Systems A/S A method for prolonging and/or controlling the life of one or more heat generating and/or passive components in a wind turbine, a wind turbine, and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN101568723A (zh) 2009-10-28
JP2008286115A (ja) 2008-11-27
EP2148089B1 (en) 2014-12-24
TW200920938A (en) 2009-05-16
CA2747875C (en) 2012-05-29
CA2747875A1 (en) 2008-11-27
EP2148089A4 (en) 2013-11-13
AU2008252241B2 (en) 2011-04-21
KR101094682B1 (ko) 2011-12-20
CN101568723B (zh) 2011-12-21
CA2668740A1 (en) 2008-11-27
AU2008252241A1 (en) 2008-11-27
CA2668740C (en) 2012-07-17
WO2008142947A1 (ja) 2008-11-27
US20100066088A1 (en) 2010-03-18
TWI356875B (ja) 2012-01-21
KR20090083409A (ko) 2009-08-03
US8511989B2 (en) 2013-08-20
EP2148089A1 (en) 2010-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4796009B2 (ja) 風力発電装置
JP5123780B2 (ja) 風力発電装置
KR101094495B1 (ko) 풍력 발전 장치
KR101101728B1 (ko) 풍력 발전 장치
JP5148517B2 (ja) 風力発電装置
JP4814608B2 (ja) 風車
WO2011004482A1 (ja) 風力発電装置
JP4981702B2 (ja) 風力発電装置
CA2688372A1 (en) Wind turbine generating apparatus
JP5276543B2 (ja) ガスタービンの運転方法およびガスタービン
CN105863953A (zh) 风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组
JP2003343417A (ja) 風 車
EP2796712A1 (en) Wind turbine generator and method for cooling rotor hub of wind turbine generator
WO2012114891A1 (ja) 風力発電装置
EP4325050A1 (en) Method for operating a wind turbine, cooling system and wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100205

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: 20110705

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: 20110728

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4796009

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140805

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees