JP5404764B2

JP5404764B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP5404764B2
Application number: JP2011501430A
Authority: JP
Inventors: 慎輔佐藤; 滋登平井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN102149919A; AU2009341223B2; BRPI0919518A2; US20110175368A1; AU2009341223A1; CA2735796A1; EP2402593A4; KR20110050705A; TW201031819A; WO2010097948A1; EP2402593A1; TWI382125B; JPWO2010097948A1

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。複数の翼に風力を作用させて回転力を発生させ、該回転力によりロータヘッドを介して発電機を駆動するようにした風力発電設備が、平野部だけではなく丘陵上や山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に多数併設され、高出力の発電能力を備えるようにしている。

従来の風力発電装置は、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。

従来の風力発電装置１００の構成の一例を図１７に示す。図１７に示すように、従来の風力発電装置１００は、ナセル１０１と、ナセル１０１に対して回転側となるロータヘッド１０２と、ナセル１０１を支持するタワー１０３とからなる。ロータヘッド１０２のロータヘッド鋳物１０４内には発熱を伴う内部機器１０５及び油圧ピッチシリンダ１０６が収納設置され、ロータヘッド鋳物１０４の外側はロータヘッドカバー１０７により覆われている。この内部機器１０５としては、例えば風速の変動に応じて風車翼１０８の翼ピッチを迅速かつ精密に変化させる制御装置等があり、ピッチ制御を行うコントロールパネル等の制御機器類およびその電源により構成されている。

また、ロータヘッド１０２の内部において、主軸受け１０９からの入熱、内部機器１０５及び油圧ピッチシリンダ１０６の発熱によって高温化するため冷却する必要がある。しかし、ロータヘッド１０２は回転しているため、ナセル１０１内部に設けられている機器側と独立した冷却システムを設ける必要があるがその電源容量は限られる。また、ナセル１０１とロータヘッド１０２との間は連通路１１０を介して空間的に接続されているが、ロータヘッド１０２内は閉塞されていることから空気の流通はほとんどなく、ロータヘッド内の発熱で温度上昇した空気のほとんどがそのまま滞留した状態となる。さらに、ロータヘッド１０２の内部は、内部機器１０５など精密機器および油圧ピッチシリンダ１０６を雨水等から保護するために連通路１１０以外は密閉されている。

内部機器１０５を正常に作動させて発電を継続するためには、ロータヘッド１０２内部を冷却するなど十分な温度管理が必要となる。

こうした風力発電装置のロータヘッドを冷却させる手段として、例えばナセルの本体側面に設けた開口部から取り込んだ外気をナセルとロータヘッドとの接続部分に供給し、冷却するようにしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第７，４２７，８１４Ｂ２号明細書

しかしながら、従来の風力発電装置では、前述のように、ロータヘッドの機密性が高いために、外気への放熱量が小さく、ロータヘッド鋳物を十分に冷却することができない、という問題がある。

このため、前記ロータヘッド内部の冷却による温度管理を行い、風力発電装置の信頼性、耐久性を向上させることが切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、ロータヘッド内の冷却効率を向上させる風力発電装置を提供することにある。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、風車翼を取り付けたロータヘッドと、前記ロータヘッドを軸支するナセルと、前記ナセルを支持するタワーと、前記ロータヘッドの先端に設けられ、外気を取り込む開口部と、前記ロータヘッドの前記開口部に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める給気促進ガイドと、前記開口部の後流側に、前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物の外周に外気を整流する整流ガイドと、を有することを特徴とする風力発電装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記整流ガイドと前記ロータヘッドとの間に防水部材が設けられてなることを特徴とする風力発電装置にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記給気促進ガイドは、平板又は湾曲形状の板を傾斜させてなることを特徴とする風力発電装置にある。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか一つの発明において、前記ロータヘッドの後端部に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気を排出する排気口を有することを特徴とする風力発電装置にある。
第５の発明は、第４の発明において、前記排気口に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイドを有することを特徴とする風力発電装置にある。
第６の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記ナセルはナセル給気口を有し、該ナセル給気口から導入した外気で前記ナセル内を冷却することを特徴とする風力発電装置にある。

本発明によれば、風車翼を取り付けたロータヘッドと、前記ロータヘッドを軸支するナセルと、前記ナセルを支持するタワーと、前記ロータヘッドの先端に設けられ、外気を取り込む開口部と、前記ロータヘッドの前記開口部に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める平板又は湾曲形状の板を傾斜させてなる給気促進ガイドと、前記ロータヘッドの後端部に設けられ、前記ロータヘッドの後端部から前記ロータヘッド内に取り込んだ外気を排出する排気口と、を有し、前記ロータヘッドの後端部の前記排気口に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイドを有している。これにより、前記ロータヘッド内に外気を積極的に取り込むことができ、前記ロータヘッド内に取り込まれた外気により前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物表面からの放熱量を増加させることができるため、新たな動力を必要とすることなく前記ロータヘッド内を効率的に冷却することができる。
従って、前記ロータヘッド内部の冷却効率を高めることで、信頼性及び耐久性を向上させた風力発電装置を実現することができる。

図１は、本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。図２は、ロータヘッドとナセルの構成を簡略に示す斜視図である。図３は、ロータヘッドの断面を簡略に示す図である。図４は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。図５は、給気促進ガイドの構成を簡略に示す図である。図６は、給気促進ガイドの他の構成を簡略に示す図である。図７は、給気促進ガイドの他の構成を簡略に示す図である。図８−１は、給気促進ガイドをロータヘッドカバーに備えた状態を示す図である。図８−２は、図８−１中のＡ−Ａ断面図である。図９は、開口部への給気促進ガイドの他の支持状態を示す図である。図１０は、ロータヘッドにノズルを設けた状態を示す図である。図１１は、本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。図１２は、本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。図１３は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。図１４は、本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。図１５は、主軸受けからの距離とロータヘッド鋳物の温度との関係を示す図である。図１６は、本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。図１７は、従来の風力発電装置の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｅ第一の風力発電装置〜第五の風力発電装置
１１風車翼
１２ロータヘッド（ハブ）
１４ナセル
１５タワー
１６、２７開口部
１７Ａ〜１７Ｃ給気促進ガイド
１８基台
１９主軸受け
２０連通路
２１主軸
２２ロータヘッド鋳物
２３ロータヘッドカバー
２４増速機
２５発電機
２６ガイド支持部材
２８ヒンジ
２９支持棒
３０ノズル
３１排気口
３２ナセル給気口
３３排気促進ガイド
４１整流ガイド
４２防水ガラリ

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図であり、図２は、ロータヘッドとナセルの構成を簡略に示す斜視図であり、図３は、ロータヘッドの断面を簡略に示す図であり、図４は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図であり、図５は、給気促進ガイドの構成を簡略に示す図である。
図１〜図５に示すように、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａは、風車翼１１を取り付けたロータヘッド（ハブ）１２と、ロータヘッド１２を軸支するナセル１４と、ナセル１４を支持する支柱（タワー）１５と、ロータヘッド１２の先端に設けられ、外気を取り込む開口部１６と、ロータヘッド１２の開口部１６に複数設けられ、開口部１６に前記外気を集める給気促進ガイド１７Ａと、を有するものである。
図中、符号１８は、タワーを設置するための基台であり、符号１９は、ロータヘッド鋳物の主軸受けであり、符号２０は、ロータヘッドとナセルとの間を連結する連通路である。

ロータヘッド１２は、主軸２１に連結されて回転するロータヘッド鋳物２２と、ロータヘッド鋳物２２の外周に所定の空間を形成してロータヘッド鋳物２２を覆うロータヘッドカバー２３とにより構成されている。ロータヘッド鋳物２２に回転軸方向に対して放射状に複数の風車翼１１が取り付けられている。この風車翼１１には外風により揚力が発生し、この発生した揚力がロータヘッド１２を回転軸方向に対して周方向に回転させる動力となる。

また、ロータヘッド鋳物２２の内部には、例えば風車翼１１のピッチ制御を行う油圧機器類やコントロールパネル等の制御機器類（不図示）およびその電源が収納設置されている。

また、ナセル１４の内部には、例えばロータヘッド１２と同軸の増速機２４を介して連結された発電機２５を具備してなる駆動・発電機構が収納設置されている。ロータヘッド１２の回転を増速機２４で増速して発電機２５を駆動させることにより発電機２５より発電機出力が得られる。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、ロータヘッド１２の先端であるロータヘッドカバー２３の先端部２３ａに開口部１６を設け、その開口部１６に開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａが複数設けられている。複数の給気促進ガイド１７Ａは、開口の縁部分と開口部１６の中心にあるガイド支持部材２６とで固定され、開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定されている。給気促進ガイド１７Ａは必ずしも両持ち支持される必要はなく、開口の縁部分とガイド支持部材２６のいずれか一方のみに支持される形であっても良い。

また、給気促進ガイド１７Ａは、図５に示すように、平板状の板を傾斜して開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６で固定し、外気を円滑に開口部１６からロータヘッド１２内に取り込めるようにしている。よって、複数の給気促進ガイド１７Ａがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、開口部１６から外気をロータヘッド１２内に積極的に取り込むことができる。

また、ロータヘッド１２の開口部１６に複数の給気促進ガイド１７Ａを設け、ロータヘッド１２の回転に伴って回転するだけで外気をロータヘッド１２内に積極的に取り込むことができるため、開口部１６からロータヘッド１２内に外気を取り込むための動力を必要としない。

よって、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａによれば、ロータヘッド１２の先端に設けた開口部１６と、ロータヘッド１２の開口部１６に複数設けられ、開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａとを有し、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とで複数の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定している。このため、給気促進ガイド１７Ａがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、ロータヘッド１２内に外気を積極的に取り込むことができる。このロータヘッド１２内に取り込まれた外気によりロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させることができるため、新たな動力を必要とすることなくロータヘッド１２内を効率的に冷却することができる。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、給気促進ガイド１７Ａの両端の長さを同じとしているが、例えば、図６に示すように、ガイド支持部材２６側に固定する給気促進ガイド１７Ａの一辺の長さを開口部１６の縁部分側に固定する給気促進ガイド１７Ａの一辺の長さより短くした給気促進ガイド１７Ｂを用い、外気を開口部１６内に導入し易いようにしてもよい。

また、給気促進ガイド１７Ａ、１７Ｂのように、平板状の板を傾斜して開口部１６に設けているが、発明はこれに限定されるものではなく、外気を円滑に開口部１６からロータヘッド１２内に取り込める形状のものであればよい。例えば、図７に示すように、ロータヘッド１２の回転方向に向かって湾曲した湾曲形状の板状部材からなる給気促進ガイド１７Ｃを用いて、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６との間に傾斜させて設けるようにしてもよい。これにより、複数の給気促進ガイド１７Ｃがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、開口部１６から外気をロータヘッド１２内に更に積極的に取り込むことができる。

また、給気促進ガイド１７Ａ〜１７Ｃは、ロータヘッドカバー２３の正面の開口部１６に設けるものだけに限定されるものではない。図８−１は、給気促進ガイドをロータヘッドカバーの側面に備えた状態を示す図であり、図８−２は、図８−１中Ａ−Ａ断面図である。図８−１、図８−２に示すように、ロータヘッドカバー２３の側面にも外気を取り込めるようにロータヘッドカバー２３の側面の周方向に所定間隔毎に複数の開口部２７を設け、各々の開口部２７毎にロータヘッドカバー２３の周方向の形状に対応して湾曲された給気促進ガイド１７Ｃを設けるようにしてもよい。尚、ロータヘッドカバー２３の側面とは、開口部１６が設けられているロータヘッドカバー２３の正面を除く周囲の壁面をいう。ロータヘッドカバー２３の各々の開口部２７に給気促進ガイド１７Ｃを設けることで、ロータヘッド１２の回転に伴って外気を開口部２７からロータヘッド１２内に更に効率良く取り込むことができる。これにより、ロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。

また、給気促進ガイド１７Ｃとロータヘッドカバー２３とは例えばヒンジ２８などの開閉部材を用いて連結し、給気促進ガイド１７Ｃを開閉可能な構造としてもよい。開口部２７の一端側にヒンジ２９を設け、給気促進ガイド１７Ｃを開閉可能な構造とすることで、ロータヘッド１２が回転していない時などの場合には、給気促進ガイド１７Ｃを閉じて雨水などの侵入を防止することができる。

また、ロータヘッドカバー２３の開口部２７に給気促進ガイド１７Ｃを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、給気促進ガイド１７Ｃに代えてロータヘッドカバー２３と同一部材のものを開口部２７に設けるようにしてもよい。また、給気促進ガイド１７Ｃに代えてロータヘッドカバー２３と同一部材のものをヒンジ２９など開閉部材を用いて開閉可能に取り付けるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、複数の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とで各々固定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、開口部１６に支持棒２９を設け、この支持棒２９に給気促進ガイド１７Ａを各々固定するようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、開口部１６の中心部分に複数のガイドを固定するためにガイド支持部材２６を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガイド支持部材２６をリング状としてガイド支持部材２６のリング状内部を外気が通過できるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、図１０に示すように、ロータヘッド１２の外側であって開口部１６の縁部分にノズル３０を設けるようにしてもよい。これにより、効率よく外気を開口部１６内に供給することができる。

以上、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａによれば、ロータヘッド１２の先端に設けた開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａを複数設け、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とにより各々の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定している。給気促進ガイド１７Ａによりロータヘッド１２の回転に伴ってロータヘッド１２内に外気を積極的に取り込むことができるため、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気によりロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させることができる。このため、新たな動力を必要とすることなくロータヘッド１２内を効率的に冷却することができる。
このように、ロータヘッド１２の内部の冷却効率を高めることで、信頼性及び耐久性を向上させた風力発電装置を実現することができる。

また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａは、洋上、陸上、船上などその他の設置場所に応じて用いることができる。

［第二の実施の形態］
本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置について、図１１を参照して説明する。
本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１１は、本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。
図１１に示すように、第二の実施の形態に係る風力発電装置１０Ｂは、図１に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいて、ロータヘッド１２内に取り込んだ外気をロータヘッド１２の後流側から排出するようにしたものである。
即ち、第二の実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂは、図１に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａのロータヘッド１２の後端部１２ｂにロータヘッド１２内に取り込んだ外気を排出する排気口３１を有するものである。

ロータヘッド１２に給気促進ガイド１７Ａを設け、さらにロータヘッド１２の後端部１２ｂに排気口３１を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気をロータヘッド１２の後端部１２ｂから積極的に排出することができる。また、ロータヘッド１２の外側と内側とは正圧と負圧との関係にあるため、ロータヘッド１２内に外気が積極的に導入される。よって、ロータヘッド１２内への外気の導入とロータヘッド１２内に取り込まれた外気の排出を効率良く行なうことで、ロータヘッド１２内の外気の循環を効率よく行なうことができるため、ロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を更に増加させることができ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。

また、ロータヘッド１２内でロータヘッド鋳物２２により暖められた熱は排気口３１から排出され、連通路２０を介してナセル１４内に送給される量を軽減することができるため、ロータヘッド鋳物２２で暖められた外気がナセル１４に影響を与えるのを防ぐことができる。更に、ナセル１４内で暖められた空気も連通路２０を介してナセル１４内に送給されても排気口３１から排出することができるため、ナセル１４で発生した熱がロータヘッド１２内のロータヘッド鋳物２２に与える影響を軽減することができる。

また、本実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂにおいては、ナセル１４が、ロータヘッド１２と連結する連通路２０の近傍、例えば下側にナセル給気口３２を有し、このナセル給気口３２から導入した外気でナセル１４内を冷却するようにし、ロータヘッド１２とナセル１４とを各々独立に冷却可能な構成としている。これにより、開口部１６から連通路２０を介して供給される暖められた外気によらず、ナセル給気口３２より取り込まれた新鮮な外気によりナセル１４内を冷却することができる。即ち、ロータヘッド１２とナセル１４とを各々別々の経路で冷却するため、更に冷却効率を高めることができる。また、ナセル給気口の位置はナセル１４の下側に限定されるものではなく、ナセル１４の上側又は側面に設けても構わないし、それらの組み合わせとしても良い。

また、本実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。

［第三の実施の形態］
本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置について、図１２、１３を参照して説明する。
本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１２は、本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す断面図であり、図１３は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。
図１２、１３に示すように、第三の実施の形態に係る第三の風力発電装置１０Ｃは、図１１に示す第二の実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂの排気口３１にロータヘッド１２内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイド３３を有するものである。

ロータヘッド１２の各々の排気口３１に排気促進ガイド３３を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気がロータヘッド１２の後端部１２ｂからロータヘッド１２の外部に積極的に排出することができる。このため、ロータヘッド１２内への外気の導入とロータヘッド１２内に取り込まれた外気の排出を更に効率良く行なうことができ、ロータヘッド１２内の外気の循環を更に効率よく行なうことができる。この結果、ロータヘッド鋳物２２表面からの放熱量を更に増加させることができるため、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。

また、本実施の形態に係る第三の風力発電装置１０Ｃにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。

［第四の実施の形態］
本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１４は、本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す断面図である。
図１４に示すように、第四の実施の形態に係る第四の風力発電装置１０Ｄは、図１乃至図４に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａのロータヘッド１２の内部の開口部１６の後流側にロータヘッド１２内に取り込んだ外気をロータヘッド１２内に設けられている内部機器を覆うロータヘッド鋳物２２の外周に整流する整流ガイド４１を有するものである。

開口部１６とロータヘッド鋳物２２との間に整流ガイド４１を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気の圧損係数を低下させてロータヘッド鋳物２２の外周に整流しつつ、ロータヘッド鋳物２２を冷却させることができる。

また、図１５に示すように、主軸受け１９からの距離Ｘが長くなるほどロータヘッド鋳物２２の温度は低くなる傾向にあるため、開口部１６から導入した外気はロータヘッド鋳物２２の開口部１６に近い部分で熱交換は極力行なわれず、ロータヘッド鋳物２２と熱交換されず温度上昇していない外気をロータヘッド鋳物２２の主軸受けに近い外周付近にできるだけ送給することでロータヘッド鋳物２２をより一層効率良く冷却することができる。

よって、開口部１６の後流側であってロータヘッド鋳物２２の前方側に整流ガイド４１を設けることで、開口部１６から導入した外気をロータヘッド鋳物２２の主軸受け１９に近い外周付近にできるだけ供給することができるため、ロータヘッド鋳物２２の冷却効率を向上させ、ロータヘッド鋳物２２表面からの放熱量を更に増加させることができ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。

また、本実施の形態に係る第四の風力発電装置１０Ｄにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。

［第五の実施の形態］
本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置について、図１６を参照して説明する。
本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１６は、本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。
図１６に示すように、第五の実施の形態に係る第五の風力発電装置１０Ｅは、図１４に示す第四の実施の形態に係る第４の風力発電装置１０Ｄの整流ガイド４１とロータヘッド１２との間に防水ガラリ（防水部材）４２を有するものである。

整流ガイド４１とロータヘッド１２との間に防水ガラリ４２を設けることで、ロータヘッド１２内に外気を取り込むことができると共に、開口部１６から雨水等が浸入するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、防水部材として防水ガラリ４２を用いているが、ロータヘッド１２内の通気性を維持すると共に開口部１６からの雨水等の浸入を防止できる部材であればよく、特にこれに限定されるものではない。

また、本実施の形態に係る第五の風力発電装置１０Ｅにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る風力発電装置は、ロータヘッド内に積極的に外気を取り込み、ロータヘッド内部を冷却する風力発電装置に用いるのに好適である。

Claims

風車翼を取り付けたロータヘッドと、
前記ロータヘッドを軸支するナセルと、
前記ナセルを支持するタワーと、
前記ロータヘッドの先端に設けられ、外気を取り込む開口部と、
前記ロータヘッドの前記開口部に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める給気促進ガイドと、
前記開口部の後流側に、前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物の外周に外気を整流する整流ガイドと、
を有することを特徴とする風力発電装置。
請求項１において、
前記整流ガイドと前記ロータヘッドとの間に防水部材が設けられてなることを特徴とする風力発電装置。
請求項１又は２において、
前記給気促進ガイドは、平板又は湾曲形状の板を傾斜させてなることを特徴とする風力発電装置。
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記ロータヘッドの後端部に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気を排出する排気口を有することを特徴とする風力発電装置。
請求項４において、
前記排気口に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイドを有することを特徴とする風力発電装置。
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記ナセルはナセル給気口を有し、該ナセル給気口から導入した外気で前記ナセル内を冷却することを特徴とする風力発電装置。