JP5449060B2 - 風力発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転時における機器の発熱を、外気の導入により冷却するようにした風力発電装置に関するものである。

標準的な風力発電装置は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転を増速機により増速する等して発電機を駆動し、発電を行う装置である。ロータヘッドは、地面等に立設されたタワーの上に設置されてヨー旋回可能なナセルの端部に取り付けられ、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能となるように支持されている。

一般的に、上述したタワーとしては、円筒形状のタワーシェルを用いた鋼製モノポール式が採用される場合が多く、タワーシェルの下端部に設けられたベースプレートが鉄筋コンクリートの基礎にアンカーボルトで固定される構造となっている。このような風力発電装置の内部には発電機の他にも、コンバータや変圧器といった発熱性のある電気機器が設置されているため、安定した運転を継続するためには、これらの電気機器を適切に冷却する必要がある。

従来の単純な冷却構造としては、タワーまたはナセルの内部に換気ファンを設置し、外部の冷たい空気を内部に強制的に導入して発熱性のある電気機器の冷却を行うものがある。また、例えば、特許文献１に開示されているように、発熱性のある電気機器の内部に水やオイル等の冷却液を循環ポンプで循環させ、冷却に供された冷却液を熱交換器で熱交換させ、その排熱を外部に放散させる冷却構造が知られている。

米国特許第７１６８２５１号明細書

しなしながら、上述のように、換気ファンを設置したり、冷却液を循環させたりすることによって発熱性のある電気機器を冷却する冷却構造とした場合には、その構成が複雑にならざるを得ない上に、換気ファンや循環ポンプを駆動するために、風力発電装置により発電した電力を消費しなければならず、芳しくない。

また、液冷式においては、そもそも構造が複雑であることに加え、熱交換器の設置によってナセル周りが大型化かつ高重量化するため、必然的にタワーの強度を高めなければならず、さらに、熱交換器が外気に晒される構造であるため、風力発電装置が沿岸部や海上に設置される場合には熱交換器の腐食対策を充分に行わなければならず、これらの要因によって風力発電装置の建造コストが高額になるという問題があった。

なお、タワーに、外風を取り入れる導入口や、内部の空気を排気させる排出口を設ける場合には、これらの開口部の数や開口面積を必要最低限として、タワーの強度を確保しなければならない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡素かつ安価な構成により、電力消費を抑制しつつ、充分な外風を導入可能にして、ナセルやタワーの内部に設置された発熱性のある電気機器を良好に冷却することのできる風力発電装置を提供することを目的とする。

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。
即ち、本発明に係る風力発電装置は、風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、前記タワーまたは前記ナセルの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、前記タワーまたは前記ナセルの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設け、前記導入口に、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に開き、内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に閉じる導入口開閉手段を設けたことを特徴とする。

このような風力発電装置によれば、風力発電装置に外風が吹き付けた場合に、タワーまたはナセルの外周面に設けられて外風により正圧を受ける導入口と、同じく外風により負圧を受ける排出口との間に圧力差が生じるため、無動力で風力発電装置の内部を換気することができる。即ち、導入口から取り入れられる外風を冷却空気として風力発電装置の内部に流し、風力発電装置の内部に設置された発熱性のある電気機器を良好に冷却させた後、排出口から外部に排出することができる。

このように、導入口と排出口との間に生じる圧力差を利用して外風を風力発電装置の内部に取り入れ、内部に設置された発熱性のある電気機器を冷却することができ、外風を取り入れるために換気ファン等を設ける必要がないため、簡素かつ安価な構成により、電力を消費することなく、ナセルやタワー内部に設置された発熱性のある電気機器を良好に冷却することができる。
しかも、例えば円断面形状を有するタワーの周方向に沿って複数の導入口を設けた場合に、外風に正対している導入口では、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まるために導入口開閉手段が開き、他の導入口では、その外側の気圧が内側の気圧よりも低くなるために導入口開閉手段が閉じる。このため、外風が効率良く導入されるとともに、一旦導入された外風が他の導入口から逃げてしまうことが防止される。したがって、導入口と排出口との間における圧力差を大きくし、充分な量の外風を風力発電装置の内部に送り込んで風力発電装置内部の冷却効率を高めることができる。
また、本発明に係る風力発電装置は、風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、前記タワーまたは前記ナセルの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、前記タワーまたは前記ナセルの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設け、前記排出口に、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に閉じ、内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に開く排出口開閉手段を設けたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば円断面形状を有するタワーの周方向に沿って複数の排出口を設けた場合に、外風に正対している排出口では、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まるために排出口開閉手段が閉じ、他の排出口では、その外側の気圧が内側の気圧よりも低くなるために排出口開閉手段が開く。このため、内気が効率良く排出され、相対的に多くの外風を導入口から取り入れて、風力発電装置内部の冷却効率を高めることができる。
また、本発明に係る風力発電装置は、風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、前記タワーの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、前記タワーの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設けるとともに、前記タワーを二重管構造とし、その外側空間または内側空間のどちらか一方の空間に連通するように前記導入口を設け、他方の空間に連通するように前記排出口を設け、前記外側空間と前記内側空間とを、前記導入口および前記排出口から離れた位置で連通させたことを特徴とする。
本構成によれば、導入口から排出口までの距離が長くなることと、外側空間と内側空間との間で気流の方向が変わることと、円筒形の空間となる外側空間内を周方向に流れる気流に遠心力が働くことから、外風に含まれる水分、塩分、塵埃といった異物を主に外側空間内で自然落下させて気流から分離させることができ、導入口にフィルタ等の圧損部材を設けなくてもよいか、あるいは設けたとしても簡易的なものでよくなるため、導入口から充分な量の外風を取り入れて風力発電装置内部の冷却効率を高めることができる。

また、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口と前記排出口との間に、発熱機器が配置されることを特徴とする。これにより、発熱機器を良好に冷却することができる。

さらに、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口と前記排出口を前記タワーに設ける場合に、その外周面の周方向のうち、前記外風による正圧が最も高くなる位置に前記導入口を設け、この導入口の位置から周方向に略直角となる位置に前記排出口を設けたことを特徴とする。

上記構成によれば、タワーの外周面において外風による正圧が最も高くなる位置に導入口が設けられ、この導入口の位置から周方向に略直角となる位置に設けられた排出口には、外風がタワー外周面に沿って流れる際に最も大きな負圧が作用するため、導入口に加わる正圧と排出口に加わる負圧との圧力差が最大になる。このため、導入口からは外風が効率良く風力発電装置の内部に取り込まれ、排出口からは風力発電装置の内部を冷却した内気が効率良く外部に排出されて、冷却効率が高まる。

また、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口の位置と前記排出口の位置との間に高低差を設けたことを特徴とする。これにより、風力発電装置の内部空間を広く冷却するとともに、導入口と排出口とが近接して配置されることによるタワー強度の低下を回避することができる。

そして、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口を前記タワーに設ける場合に、その高さを、前記タワーが立設される地表面から前記風車翼先端の回転軌跡の下端までの範囲のうちの最も高い位置付近に設定したことを特徴とする。

一般に、タワーが立設される地表面の近くでは、外風の対地速度が低く、また、風車翼の後部では風車翼の回転による気流の乱れが生じるため、前記のように導入口を地表面から風車翼先端の回転軌跡の下端までの範囲のうちの最も高い位置付近に設定することにより、対地速度の速い外風を、気流の乱れに影響されることなく導入口から導入することができ、風力発電装置の内部を良好に冷却することができる。

また、本発明に係る風力発電装置は、前記排出口に、前記外風によって受ける負圧を増長させる負圧増長手段を設けたことを特徴とする。これにより、排出口に作用する負圧が増長されるため、風力発電装置内部の空気を効率良く排出口から排出させて、風力発電装置内部の冷却効率を高めることができる。

さらに、本発明に係る風力発電装置は、前記負圧増長手段が、前記排出口の開口部を覆い、且つ前記排出口に対して所定の距離だけ離間した暈部材であることを特徴とする。本構成によれば、負圧増長手段を非常に簡素に構成することができる。

また、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口の下流側に、前記導入口から導入される外気に含まれる異物を除去する異物除去手段を設けたことを特徴とする。こうすれば、外風に含まれる水分、塩分、塵埃等の異物を除去して内部機器の健全性を保つことができる。

さらに、本発明に係る風力発電装置は、前記導入口と前記排出口を前記タワーに設ける場合に、その外周面の周方向に沿って３箇所以上の通気口を設け、これらの通気口が、風向きに応じて前記導入口または前記排出口になるようにしたことを特徴とする。このようにした場合、外風の風向きに拘わらず、常に良好にタワー内部を冷却することができる。

以上のように、本発明に係る風力発電装置によれば、導入口と排出口との間に生じる圧力差を利用して、簡素かつ安価な構成により、電力消費を抑制しつつ、充分な外風を導入可能にして、ナセルやタワー内部に設置された発熱性のある電気機器を良好に冷却することができる。

本発明の各実施形態を適用可能な風力発電装置の一例を示す側面図である。 本発明の第１参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図２のIII-III線に沿う横断面図である。 タワー外周面における圧力分布をグラフで示す図である。 本発明の第２参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第３参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図６のVII-VII線に沿う横断面図である。 図６のVIII-VIII線に沿う横断面図である。 暈部材を補強部材として活用した例を示す縦断面図である。 本発明の第４参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図１１のXII-XII線に沿う横断面図である。 図１１のXIII-XIII線に沿う横断面図である。 導入口開閉手段の第１構造例を示し、（ａ）は内側蓋部材が閉塞位置にある状態を示す横断面図、（ｂ）は内側蓋部材が開放位置にある状態を示す横断面図である。 排出口開閉手段の第１構造例を示し、（ａ）は外側蓋部材が閉塞位置にある状態を示す横断面図、（ｂ）は外側蓋部材が開放位置にある状態を示す横断面図である。 （ａ）は導入口開閉手段の第２構造例を示す横断面図であり、（ｂ）は排出口開閉手段の第２構造例を示す横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図１８のXIX-XIX線に沿う横断面図である。 図１８のXX矢視図である。 本発明の第４実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図２１のXXII-XXII線に沿う横断面図である。 図２１のXXIII-XXIII線に沿う横断面図である。 本発明の第５参考実施形態に係る風力発電装置の概略的な縦断面図である。 図２４のXXV-XXV線に沿う横断面図である。

以下、本発明に係る風力発電装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、後に説明する各実施形態における冷却構造Ａ〜Ｈを適用可能な風力発電装置の一例を示す側面図である。この風力発電装置１は、地表面２に設置された鉄筋コンクリート製の基礎３上に立設されるタワー４と、このタワー４の上端部に設置されるナセル５と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル５の前端部側に設けられるロータヘッド６とを有している。

タワー４は、鋼管製のモノポール式であり、その横断面形状が略円形である。タワー４の下端部には例えば鋼板製のベースプレート７が固定され、このベースプレート７が多数のアンカーボルト８で基礎３に締結固定されている。ロータヘッド６には、放射方向に延びる複数枚（例えば３枚）の風車翼９が取り付けられており、ナセル５の内部には発電機１１が収容設置され、ロータヘッド６の回転軸１２が発電機１１の主軸に増速機等を介して連結されている。このため、風車翼９に当たった外風の風力が、ロータヘッド６と回転軸１２を回転させる回転力に変換され、発電機１１が駆動されて発電が行われる。

ナセル５は、風車翼９と共に、タワー４の上端において水平方向に旋回することができ、図示しない駆動装置と制御装置により、常に風上方向に指向して効率良く発電できるように制御される。また、タワー４の内部空間Ｓ内には、外部の風雨に晒すことができない電気機器１４が設置されている。この電気機器１４として、コンバータや変圧器といった発熱性のあるものが例示されるが、タワー４の内部空間Ｓは密室状であるため、以下に述べる各実施形態における冷却構造Ａ〜Ｊによって内部空間Ｓに設置された電気機器１４の熱を冷却するようになっている。

（第１参考実施形態）
図２は、本発明の第１参考実施形態に係る風力発電装置１Ａの概略的な縦断面図であり、図３は図２のIII-III線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ａは冷却構造Ａを備えている。この冷却構造Ａでは、前述したように略円形の横断面形状を有するタワー４に、導入口２１と排出口２２とが設けられている。導入口２１は、外風を冷却空気としてタワー４の内部空間Ｓに取り入れる開口部であり、タワー４の外表面の、外風によって正圧を受ける部位に設けられている。また、排出口２２は、内部空間Ｓ内の冷却空気を外部に排気する開口部であり、タワー４の外表面の、外風によって負圧を受ける部位に設けられている。

より具体的には、風力発電装置１Ａの設置場所を地理的に考察して、タワー４の外周面の周方向のうち、年間を通して平均的に最も風当たりの良い面、即ち外風による正圧が最も高くなる位置に導入口２１が設けられ、この導入口２１の位置から周方向に直角となる位置に排出口２２が設けられている。なお、図３では導入口２１から片方に９０°離れた位置に１箇所の排出口２２が設けられているが、タワー４の強度や諸々の条件が許せば、導入口２１の両側に２箇所の排出口２２を設けてもよい。

導入口２１および排出口２２の形状は、できるだけタワー４の強度に支障を来さない形状であることが望ましい。例えば、応力が集中しにくい円形、縦長の楕円形、長円形等である。なお、本参考実施形態および後に述べる各実施形態においても、導入口２１および排出口２２をそれぞれ単一の開口部とせずに、複数の小孔やスリット等を近接させて形成することにより構成してもよい。これにより、導入口２１および排出口２２の形成に伴うタワー４の強度低下を最小限に抑えることができる。

そして、導入口２１の位置と排出口２２の位置との間には高低差が設けられている。例えば導入口２１はタワー４の下端部付近、つまり地表面２と電気機器１４に近い位置に形成されており、排出口２２は、タワー４の上端付近に形成されている。これにより、タワー４の内部空間Ｓを広く冷却するとともに、導入口２１と排出口２２とが近接して配置されることによるタワー４の強度低下を回避することができる。そして、電気機器１４は導入口２１と排出口２２との間に配置されている。

以上のように構成された冷却構造Ａは、次のように作用する。
風力発電装置１Ａに外風が吹き付けた場合、タワー４の外周面の、外風によって正圧を受ける部位に設けられた導入口２１と、同じく外風により負圧を受ける排出口２２との間に圧力差が生じ、無動力で自然に風力発電装置１Ａの内部が換気される。即ち、導入口２１から外風が冷却空気としてタワー４の内部に直接導入され、この冷却空気は、タワー４の内部空間Ｓ内に設置された発熱性のある電気機器１４を冷却するのと引き換えに温度が上昇し、熱気が上方に対流する自然法則に則って上方に形成された排出口２２の方に流れる。

一方、排出口２２は、前述の通り、外風によって最も高い正圧を受ける導入口２１の位置から周方向に直角となる位置に設けられているが、この位置は、外風によって発生する負圧がほぼ最大となる場所である。図４に、円筒外周における圧力分布の公知データを示すように、導入口２１の周方向位置を０°とした場合、この０°の位置に作用する正圧が最大値の＋１であるとするならば、ここから周方向に３０°、６０°と移動するにしたがって正圧が負圧に変化し、ほぼ９０°近辺の位置で負圧が最大値の−１以下となる。つまり絶対値では負圧の方が正圧よりも大きくなる。

したがって、この９０°の位置に設けられた排出口２２に大きな負圧が作用し、図３に示すように排出口２２の傍を通る外風の流れに合流するように、内部空間Ｓ内の冷却空気が排出口２２から外部に強力に吸い出されて効率良く排出される。そして、導入口２１と排出口２２との間に配置された電気機器１４が冷却空気によって効果的に冷却される。

以上のように、冷却構造Ａを備えた風力発電装置１Ａによれば、非常に簡素かつ安価な構成により、外風を導入口２１から風力発電装置１Ａ（タワー４）の内部空間Ｓ内に取り入れて発熱性のある電気機器１４を冷却させた後、その熱気を排出口２２からスムーズに排出させることができる。特に、タワー４の外周面の、外風によって正圧を受ける部位に導入口２１を設け、この導入口２１から周方向に略直角となる位置に排出口２２を設けたため、導入口２１に作用する正圧と排出口２２に作用する負圧との圧力差を最大に確保し、換気ファン等の動力を用いずに効率良く外風を導入口２１から取り入れて排出口２２から排出できるため、電力を消費することなく電気機器１４等を良好に冷却することができる。

（第２参考実施形態）
図５は、本発明の第２参考実施形態に係る風力発電装置１Ｂの概略的な縦断面図である。この風力発電装置１Ｂは冷却構造Ｂを備えている。この冷却構造Ｂにおいて、前述の第１参考実施形態における冷却構造Ａと異なる点は、導入口２１の設置高さがタワー４の中間部付近であることと、排出口２２の設置高さがタワー４の下端部付近であることのみであり、他の構成は冷却構造Ａと同様である。即ち、平面視における導入口２１と排出口２２の位置関係は図３に示す通りであり、それによってもたらされる作用効果も冷却構造Ａと同様である。

この冷却構造Ｂでは、導入口２１の高さが、地表面２から風車翼９の先端９ａの回転軌跡下端までの範囲Ｒのうちの最も高い位置付近に設定されている。図５中に外風の速度分布を示すように、一般に外風の対地速度は地表面２の近くでは低く、地表面２から離れるにしたがって速くなる傾向がある。また、風車翼９の後部では、風車翼９の回転に伴う気流の乱れが生じるため、風車翼９の回転軌跡の後部に重ならない上記の高さ位置に導入口２１を設けることにより、比較的対地速度の速い外風を、風車翼９による気流の乱れに影響されることなく導入口２１から導入することができ、風力発電装置１Ｂの内部を良好に冷却することができる。

なお、排出口２２の高さは、必ずしもタワー４の下端部付近でなくてもよいが、発熱性のある電気機器１４が導入口２１と排出口２２の間に配置されていることが望ましいため、ここでは排出口２２を電気機器１４の設置位置に合わせてタワー４の下端部付近に配置した。

（第３参考実施形態）
図６は、本発明の第３参考実施形態に係る風力発電装置１Ｃの概略的な縦断面図であり、図７は図６のVII-VII線に沿う横断面図、図８は図６のVIII-VIII線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ｃは冷却構造Ｃを備えている。この冷却構造Ｃでは、第１参考実施形態における冷却構造Ａと同じく、タワー４の下端部付近に導入口２１が配置され、タワー４の上端付近に排出口２２ａ〜２２ｄが配置されている。

導入口２１は、冷却構造Ａと同じく、タワー４の外周面の周方向のうち、年間を通して平均的に最も風当たりの良い面、即ち外風による正圧が最も高くなる位置に１箇所だけ設けられている。一方、排出口２２ａ〜２２ｄは、タワー４の上端部付近の高さに、例えば周方向に９０°間隔で４箇所設けられているが、例えば１２０°間隔で３箇所に設ける等、数や間隔は任意に設定してよい。

そして、各排出口２２ａ〜２２ｄには、外風によって受ける負圧を増長させる負圧増長手段として、例えば暈部材２５が設けられている。この暈部材２５は、排出口２２ａ〜２２ｄの開口部を覆い、且つ図示しないステーやブラケット類を介して排出口２２ａ〜２２ｄに対し所定の距離だけ離間して固定された板状の部材である。暈部材２５の面積は、排出口２２ａ〜２２ｄの開口面積よりも一回り大きく設定されている。また、図７に示すように、暈部材２５は、タワー４の外周面の湾曲形状に沿って湾曲しているが、例えば平板状であってもよい。

以上のように構成された冷却構造Ｃは、次のように作用する。
風力発電装置１Ｃに外風が吹き付けた場合、外風による正圧が最も高くなる位置に設けられた導入口２１には外風がそのまま吹き込み、タワー４の内部に冷却空気として導入され、電気機器１４等の発熱機材を冷却した後、上方に設けられた排出口２２ａ〜２２ｄの方に進む。一方、排出口２２ａ〜２２ｄにおいては、暈部材２５が設けられたことにより、排出口２２ａ〜２２ｄに作用する外風の負圧が増長される。

つまり、図７に示すように、外風に正対する排出口２２ａの位置は、図３と同様に外風によって最も高い正圧を受ける場所であるため、暈部材２５が設けられていなければ外風がそのまま排出口２２ａの内部に進入してしまうが、暈部材２５が設けられていることにより、外風が排出口２２ａの内部に進入せずに暈部材２５に衝突し、その後左右に分流して、そのままタワー４の外周湾曲面に沿って後方に流れる。このため、暈部材２５とタワー４の外周面との間、即ち排出口２２ａの付近に強い負圧が発生し、これによってタワー４の内部の空気が排出口２２ａから外部に吸い出される。

また、排出口２２ｂ，２２ｄの設けられている位置は、前述の冷却構造Ａの場合と同じく、外風によって最も高い正圧を受ける排出口２２ａの位置から周方向に直角（９０°）となる位置に設けられているため、外風の流れによって発生する負圧がほぼ最大となる場所である。このため、暈部材２５が無かったとしても排出口２２ｂ，２２ｄには強い負圧が作用し、図３に示したような内気の吸引作用が奏される。さらに、ここに暈部材２５を設けたことにより、タワー４の外周湾曲面に沿って後方に流れる外風の流れが整流され、排出口２２ｂ，２２ｄ付近における気流の剥離が防止されるため、排出口２２ｂ，２２ｄに作用する負圧が増長される。

このため、図７に示すように、排出口２２ｂ，２２ｄの傍を通る外風の流れに合流するように、内部空間Ｓ内の冷却空気が排出口２２ｂ，２２ｄから外部に吸い出されて効率良く排出される。また、排出口２２ｃの位置でも、暈部材２５を設けたことにより負圧が増長されるため、排出口２２ｃからも内気が排出される。なお、ここでは排出口２２ａ〜２２ｄが周方向等間隔に４箇所設けられた例で説明したが、本発明は特にその形態のみに限定されない。仮に、図７に示す排出口２２ｂ，２２ｄが排出口２２ａの位置から周方向に１２０°ずれた位置に設けられていたとしても、暈部材２５を設けることにより、同様にして排出口２２ｂ，２２ｄに強い負圧を作用させることができる。

このように、排出口２２ａ〜２２ｄに暈部材２５を設けたことにより、排出口２２ａ〜２２ｄに作用する外風の負圧を増長させることができ、しかも外風に正対する位置にある排出口２２ａからも多くの内気を引き出すことができるため、導入口２１と排出口２２ａ〜２２ｄとの間の圧力差をより大きくし、導入口２１から充分な外風を導入するとともに、内部空間Ｓ内の空気を効率良く排出口２２ａ〜２２ｄから排出して、風力発電装置１Ｃの内部冷却性を高めることができる。

しかも、外風の風向きが変わっても、複数設けられた排出口２２ａ〜２２ｄには常に暈部材２５による負圧増長作用が付与されるため、風向きによって風力発電装置１Ｃの冷却効率が低下する懸念が少なく、年間を通じて安定した冷却作用を得ることができる。また、暈部材２５は非常に簡素な構成であるため、風力発電装置１Ｃの建造コストが向上する心配はない。

なお、暈部材２５を排出口２２ａ〜２２ｄに対して頑強に固定し、この暈部材２５を補強部材として活用することにより、排出口２２ａ〜２２ｄを穿設したことによるタワー４の強度低下を軽減することが考えられる。例えば、図９に示すように、暈部材２５の上下の端部をタワー４の外周面に向けて屈曲または湾曲させ、その先端部をタワー４の外周面に固着することにより、暈部材２５をトンネル状に形成し、このトンネル状の暈部材２５の内部に外風を周方向に流通させることが考えられる。これにより、タワー４の強度を損なわずに排出口２２の設置個所を増やしたり、排出口２２の開口面積を大きくしたりして、冷却効率を向上させることができる。

（第４参考実施形態）
図１０は、本発明の第４参考実施形態に係る風力発電装置１Ｄの概略的な縦断面図である。この風力発電装置１Ｄは冷却構造Ｄを備えている。この冷却構造Ｄにおいて、先述の第３参考実施形態における冷却構造Ｃと異なる点は、導入口２１の設置場所がタワー４ではなくナセル５の前面に設けられていることと、４つの排出口２２ａ〜２２ｄの設置高さがタワー４の下端部付近であることのみであり、他の構成は冷却構造Ｃと同様である。排出口２２ａ〜２２ｄの数は必ずしも４箇所でなくてもよい。

この冷却構造Ｄにおいて、導入口２１は、ナセル５の前面において、例えば風車翼９の回転軸１２が突出している部分の下方に開口しているが、前方（風上側）に向かって開く構造であれば、他の場所、例えばナセル５の側面や上面等に設けてもよい。また、タワー４の外周面に設けられた排出口２２ａ〜２２ｄの周方向位置、および負圧増長手段としての暈部材２５の構造、作用、効果等は、冷却構造Ｃと同様である。

このように構成された冷却構造Ｄによれば、ナセル５に設けられた導入口２１が、ナセル５の制御回動に応じて常に風上側に向くため、導入口２１から取り入れられる外風を常に最大量確保することができる。一方、排出口２２ａ〜２２ｄ側においては、暈部材２５を設けたことによって先述した通りの良好な排気作用が得られるため、導入口２１と排出口２２ａ〜２２ｄとの間における圧力差をより大きくし、風力発電装置１Ｄの内部空間Ｓに供給される冷却空気の供給量を増量させて、無動力で高い冷却効率を得ることができる。しかも、タワー４の底部に設置された電気機器１４のみならず、ナセル５内に設置された発電機１１等の発熱機材も確実に冷却することができる。

（第１実施形態）
図１１は、本発明の第１実施形態に係る風力発電装置１Ｅの概略的な縦断面図であり、図１２は図１１のXII-XII線に沿う横断面図、図１３は図１１のXIII-XIII線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ｅは冷却構造Ｅを備えている。この冷却構造Ｅでは、タワー４の下端部付近に４つの導入口２１ａ〜２１ｄが例えば周方向に９０°間隔で配置され、タワー４の上端付近に４つの排出口２２ａ〜２２ｄが同じく周方向に９０°間隔で配置されている。そして、各導入口２１ａ〜２１ｄに、導入口開閉手段としての内側蓋部材３１が設けられ、各排出口２２ａ〜２２ｄに、排出口開閉手段としての外側蓋部材３２が設けられている。なお、導入口２１ａ〜２１ｄおよび排出口２２ａ〜２２ｄの数は必ずしも４箇所でなくてもよく、例えば１２０°間隔で３箇所に設ける等、数や間隔は任意に設定してよい。

図１３に示すように、内側蓋部材３１は、タワー４の内周面に沿って湾曲し、導入口２１ａ〜２１ｄを内側から気密的に閉塞できるように形成された板状の部材であり、導入口２１ａ〜２１ｄに対して内側から離接可能に設けられている。また、図１２に示すように、外側蓋部材３２は、タワー４の外周面に沿って湾曲し、排出口２２ａ〜２２ｄを外側から気密的に閉塞できるように形成された板状の部材であり、排出口２２ａ〜２２ｄに対して外側から離接可能に設けられている。

内側蓋部材３１は、例えば図１４（ａ），（ｂ）に示すように、その中心部に棒状のガイドロッド３５が垂直に固定され、このガイドロッド３５の他端部にストッパプレート３６が固着されている。一方、図示しないステー部材によって導入口２１ａ〜２１ｄの内部にスライドパイプ３７が固定され、このスライドパイプ３７にガイドロッド３５が軸方向に摺動自在に挿入支持されている。このため、内側蓋部材３１は、図１４（ａ）に示す閉塞位置３１ａと、図１４（ｂ）に示す開放位置３１ｂとの間を移動することができる。閉塞位置３１ａでは内側蓋部材３１が導入口２１ａ〜２１ｄに内側から密に当接して導入口２１ａ〜２１ｄを閉塞するとともに、ストッパプレート３６がスライドパイプ３７の内側端部に当接する。開放位置３１ｂでは内側蓋部材３１が導入口２１ａ〜２１ｄから内側に離れて導入口２１ａ〜２１ｄを開口させ、この時には内側蓋部材３１がスライドパイプ３７の外側端部に当接して動きを規制される。

また、外側蓋部材３２は、内側蓋部材３１と同様に、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、その中心部に固定されたガイドロッド３５が、排出口２２ａ〜２２ｄの内部に固定されたスライドパイプ３７に摺動自在に支持され、ガイドロッド３５の他端部にストッパプレート３６が固着されている。このため、外側蓋部材３２は、図１５（ａ）に示す閉塞位置３２ａと、図１５（ｂ）に示す開放位置３２ｂとの間を移動することができる。閉塞位置３２ａでは外側蓋部材３２が排出口２２ａ〜２２ｄに外側から密に当接して排出口２２ａ〜２２ｄを閉塞する。開放位置３２ｂでは外側蓋部材３２が排出口２２ａ〜２２ｄから外側に離れて排出口２２ａ〜２２ｄを開口させ、この時にはストッパプレート３６がスライドパイプ３７の内側端部に当接して外側蓋部材３２の動きが規制される。

内側蓋部材３１は、導入口２１ａ〜２１ｄの外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に閉塞位置３１ａから開放位置３１ｂにスライドし、導入口２１ａ〜２１ｄの内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に開放位置３１ｂから閉塞位置３１ａにスライドする。また、外側蓋部材３２は、排出口２２ａ〜２２ｄの外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に開放位置３２ｂから閉塞位置３２ａにスライドし、排出口２２ａ〜２２ｄの内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に閉塞位置３２ａから開放位置３２ｂにスライドする。このような内側蓋部材３１と外側蓋部材３２のスライド動作は、気圧に押されて自然に動くようにしてもよいが、専用の駆動装置と制御装置を用いて、気圧に応じて開閉制御するようにしてもよい。

以上のように構成された冷却構造Ｅは、次のように作用する。
例えば風力発電装置１Ｅに正面から外風が吹き付けた場合、タワー４の下端部付近に設けられた４つの導入口２１ａ〜２１ｄのうち、外風に正対する導入口２１ａでは、その外側の気圧が内側の気圧よりも高くなるため、内側蓋部材３１が気圧に押圧されて開放位置３１ｂにスライドし、導入口２１ａが開放される。一方、導入口２１ｂ，２１ｄは、導入口２１ａに対して周方向に９０°離れた位置にあるため、この位置には外風が表面を流れることによって負圧が作用する。さらに、導入口２１ｃの外部にも負圧が作用する。このため、導入口２１ｂ，２１ｃ，２１ｄでは、その内側の気圧が外側の気圧よりも高くなり、各々の内側蓋部材３１が閉塞位置３１ａにスライドして導入口２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが閉塞される。したがって、外風に正対している導入口２１ａからのみ外風がタワー４の内部空間Ｓに流入する。

他方、タワー４の上端部付近に設けられた４つの排出口２２ａ〜２２ｄのうち、外風に正対する排出口２２ａでは、その外側の気圧が内側の気圧よりも高くなるため、外側蓋部材３２が気圧に押圧されて閉塞位置３２ａにスライドし、排出口２２ａが閉塞される。また、排出口２２ｂ，２２ｄは、排出口２２ａに対して周方向に９０°離れた位置にあるため、この位置には外風が表面を流れることによって負圧が作用する。さらに、排出口２２ｃの外部にも負圧が作用する。このため、排出口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにおいては、その内側の気圧が外側の気圧よりも高くなり、各々の外側蓋部材３２が開放位置３２ｂにスライドして排出口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが開放される。したがって、外風に正対している排出口２２ａを除く、排出口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからタワー４内部の空気が排出される。

このようにして、風力発電装置１Ｅの内部空間Ｓに多くの外気を冷却空気として流通させることができるため、効率良く冷却することができる。しかも、外風の風向きが変わっても、複数設けられた導入口２１ａ〜２１ｄと排出口２２ａ〜２２ｄのうち、風向きに対して最適な位置のものだけが開口して外風を風力発電装置１Ｅの内部に取り入れたり、内気を外部に排出したりするため、風向きによって風力発電装置１Ｅの冷却効率が低下する懸念が少なく、年間を通じて安定した冷却作用を得ることができる。

内側蓋部材３１および外側蓋部材３２は簡素に構成できるため、多大なコストアップにはならない。なお、内側蓋部材３１および外側蓋部材３２は上述したスライド式のものに限らず、他の構造にしてもよい。例えば図１６（ａ），（ｂ）に示すように、内側蓋部材３１および外側蓋部材３２をフラッパー型（リード弁型）に構成することにより、その構造を一層簡素にすることができる。

（第２実施形態）
図１７は、本発明の第２実施形態に係る風力発電装置１Ｆの概略的な縦断面図である。この風力発電装置１Ｆは冷却構造Ｆを備えている。この冷却構造Ｆにおいて、先述の第１実施形態における冷却構造Ｅと異なるのは、排出口２２ｅの設置場所がタワー４ではなくナセル５の後面に設けられていることのみであり、導入口２１ａ〜２１ｄを始めとする他の部分の構成は冷却構造Ｅと同様である。なお、二点鎖線で示すようにナセル５の側面に排出口２２ｆを設けてもよい。

ナセル５の後面に排出口２２ｅを設けた場合は、排出口２２ｅがナセル５の回動に応じて常に外風の風下側に向き、またナセル５の側面に排出口２２ｆを設けた場合は、排出口２２ｆが外風により強い負圧が生じる場所に位置するため、何れにしても排出口２２ｅ，２２ｆの外部に強い負圧が作用し、ナセル５内の空気、ひいてはタワー４の内部空間Ｓ内の空気を排出口２２ｅ，２２ｆから外部に吸引させる作用が奏される。したがって、導入口２１ａ〜２１ｄから風力発電装置１Ｆの内部空間Ｓに供給される冷却空気の供給量を多くして、タワー４の底部に設置された電気機器１４およびナセル５内に設置された発電機１１等の発熱機材を効果的に冷却することができる。

（第３実施形態）
図１８は、本発明の第３実施形態に係る風力発電装置１Ｇの概略的な縦断面図であり、図１９は図１８のXIX-XIX線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ｇは冷却構造Ｇを備えている。この冷却構造Ｇでは、タワー４の内部に円筒状の内壁４１が設けられてタワー４が二重管構造とされており、タワー４内部の外周側に外側空間Ｓ１が画成され、外側空間Ｓ１の内周側に内側空間Ｓ２が画成されている。そして、例えば外側空間Ｓ１に連通するように導入口２１が設けられ、内側空間Ｓ２に連通するように排出口２２が設けられている。導入口２１と排出口２２の高さは、共にタワー４の中間部付近に設定されているが、各々の高さを異ならせてもよい。

図１９に、平面視における導入口２１と排出口２２の周方向位置が示されている。導入口２１と排出口２２の周方向位置は、図３に示す第１参考実施形態における冷却構造Ａと同じく、タワー４の外周面の周方向のうち、年間を通して平均的に最も風当たりの良い面、即ち外風による正圧が最も高くなる位置に導入口２１が設けられ、この導入口２１の位置から周方向に直角となる位置に排出口２２が設けられている。排出口２２は導入口２１の両側に２箇所設ける等してもよい。

導入口２１はタワー４の外壁を貫通して外側空間Ｓ１に連通しており、導入口２１から導入された外気が外側空間Ｓ１に流入するようになっている。また、排出口２２は連通パイプ４３を介して内側空間Ｓ２に連通しており、内側空間Ｓ２内の空気が外側空間Ｓ１には入らずに排出口２２から排出されるようになっている。

内壁４１の上端部の高さはタワー４の上端付近の高さと略同じであり、ナセル５の内部で外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２とが連通している。また、内壁４１の下端部の高さはタワー４の下端部よりも少し高い位置であるため、タワー４の下端部付近で外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２とが連通している。このように、外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２は、導入口２１および排出口２２の設けられている位置から離れた位置で互いに連通している。

図２０にも示すように、導入口２１の周囲には円弧形状のフィルタ部材４５が設けられている。このフィルタ部材４５は、導入口２１の下流側に位置して、導入口２１から導入される外気に含まれる水分、塩分、塵埃等の異物を除去する異物除去手段として機能するものである。ここでは、導入口２１を囲む円弧形状にフィルタ部材４５を形成することにより、導入口２１から導入されて外側空間Ｓ１内を上下左右方向に流れる外気を全てフィルタ部材４５で濾過することができる。なお、フィルタ部材４５の形状は円弧形状のみに限定されない。例えば図１８に示すフィルタ部材４５の断面を、そのまま外側空間Ｓ１の周方向に延長して平面視で大きな環状となるように形成し、上下２つのフィルタ部材で導入口２１を挟む、といった態様にしてもよい。

以上のように構成された冷却構造Ｇは、次のように作用する。
風力発電装置１Ｇに外風が吹き付けた場合、タワー４の外周面の、外風によって正圧を受ける部位に設けられた導入口２１から外風が冷却空気としてまず外側空間Ｓ１内に導入される。この外風は、フィルタ部材４５を通過する際に水分、塩分、塵埃等の異物を除去された後、外側空間Ｓ１内を上下方向および周方向に流れる。外側空間Ｓ１内を上方に流れた空気は、一旦ナセル５内に流入し、ナセル５内に設けられた発電機１１等の発熱機材を冷却した後、流れの向きを下向きに変えて内側空間Ｓ２に入り、下方に流れて排出口２２から外部に排出される。

一方、外側空間Ｓ１内を下方に流れた空気は、内壁４１の下端部を潜って流れの向きを上向きに変えつつ内側空間Ｓ２内に入り、発熱性のある電気機器１４を冷却した後に上方に流れて排出口２２から外部に排出される。排出口２２は、外風によって発生する負圧がほぼ最大となる場所に設けられているため、導入口２１と排出口２２との間に大きな圧力差が生じ、内側空間Ｓ２内の空気を無動力で効率良く換気することができる。

本構成によれば、導入口２１から排出口２２までの距離が長くなることと、外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２との間で気流の方向が変わることと、円筒形の空間となる外側空間Ｓ１内を周方向に流れる気流に遠心力が働くことから、外風に含まれる水分、塩分、塵埃といった異物を主に外側空間Ｓ１内で自然落下させて気流から分離させることができ、導入口２１にフィルタ部材４５を設けたことと相俟って、内側空間Ｓ２内に異物が入ることを確実に防止し、内部機器類を効果的に保護することができる。

また、フィルタ部材４５は簡易的なものでよく、場合によっては設けなくてもよいため、フィルタ部材４５による圧力損失を回避あるいは軽減して、導入口２１から充分な量の外風を取り入れ、風力発電装置１Ｇ内部の冷却効率を高めることができる。なお、タワー４の内部に内壁４１を設けることによってタワー４を二重管構造としたため、タワー４の強度を高めることができる。

（第４実施形態）
図２１は、本発明の第４実施形態に係る風力発電装置１Ｈの概略的な縦断面図であり、図２２は図２１のXXII-XXII線に沿う横断面図、図２３は図２１のXXIII-XXIII線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ｈは冷却構造Ｈを備えている。この冷却構造Ｈでは、前述の冷却構造Ｇと同様に、タワー４の内部に円筒状の内壁４１が設けられてタワー４が二重管構造とされており、タワー４の内部に外側空間Ｓ１および内側空間Ｓ２が画成されている。そして、例えばタワー４の中間部よりやや下方の高さに、４つの導入口２１ａ〜２１ｄが周方向に９０°間隔で配置されており、タワー４の中間部よりやや上方の高さに、４つの排出口２２ａ〜２２ｄが同じく周方向に９０°間隔で配置されている。

導入口２１ａ〜２１ｄはタワー４の外壁を貫通して外側空間Ｓ１に連通し、各導入口２１ａ〜２１ｄから導入された外気が外側空間Ｓ１に流入するようになっている。また、排出口２２ａ〜２２ｄは連通パイプ４３を介して内側空間Ｓ２に連通しており、内側空間Ｓ２内の空気が外側空間Ｓ１には入らずに排出口２２ａ〜２２ｄから排出されるようになっている。そして、各導入口２１ａ〜２１ｄに、導入口開閉手段としての内側蓋部材３１が設けられ、排出口２２ａ〜２２ｄに、排出口開閉手段としての外側蓋部材３２が設けられている。内側蓋部材３１と外側蓋部材３２の構成および作用は、第１実施形態に係る冷却構造Ｅのものと同様である。また、各導入口２１ａ〜２１ｄには、第３実施形態に係る冷却構造Ｇと同様なフィルタ部材４５が設けられている。

以上のように構成された冷却構造Ｈは、次のように作用する。
例えば風力発電装置１Ｈに正面から外風が吹き付けた場合には、第１実施形態における冷却構造Ｅと同様に、タワー４の外周面に設けられた４つの導入口２１ａ〜２１ｄのうち、外風に正対する導入口２１ａの内側蓋部材３１のみが開放され（開放位置３１ｂとなる）、他の３つの導入口２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの内側蓋部材３１は閉塞される（閉塞位置３１ａとなる）ため、導入口２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは閉塞される。このため、導入口２１ａのみから外風が外側空間Ｓ１に流入する。流入した外風は、フィルタ部材４５を通過する際に水分、塩分、塵埃等の異物を除去された後、外側空間Ｓ１内を上下方向および周方向に流れる。外側空間Ｓ１内を上方に流れた空気は、一旦ナセル５内に流入し、ナセル５内に設けられた発電機１１等の発熱機材を冷却した後、流れの向きを下向きに変えて内側空間Ｓ２に流れる。

また、外側空間Ｓ１内を下方に流れた空気は、内壁４１の下端部を潜って流れの向きを上向きに変えつつ内側空間Ｓ２内に入り、発熱性のある電気機器１４を冷却した後に上方に流れる。そして、第１実施形態における冷却構造Ｅと同様に、タワー４の外周面に設けられた４つの排出口２２ａ〜２２ｄのうち、外風に正対する排出口２２ａの外側蓋部材３２のみが閉塞され（閉塞位置３２ａとなる）、他の３つの排出口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外側蓋部材３２は外風のもたらす負圧により開放される（開放位置３２ｂとなる）ため、内側空間Ｓ２内部の空気が排出口２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから排出される。このようにして、内側空間Ｓ２内の空気を無動力で効率良く換気することができる。

この冷却構造Ｈによれば、第３実施形態における冷却構造Ｇと同様に、外風に含まれる水分、塩分、塵埃といった異物を主に外側空間Ｓ１内で自然落下させて気流から分離させ、内部機器類の保護を図ることができる。しかも、冷却構造Ｅと同様に、風向きによって風力発電装置１Ｅの冷却効率が低下するといった不具合を少なくし、年間を通じて安定した冷却作用を得ることができる。

（第５参考実施形態）
図２４は、本発明の第５参考実施形態に係る風力発電装置１Ｊの概略的な縦断面図であり、図２５は図２４のXXV-XXV線に沿う横断面図である。この風力発電装置１Ｊは冷却構造Ｊを備えている。この冷却構造Ｊでは、例えばタワー４の下端部付近に、タワー４の外周面の周方向に沿って例えば３箇所の通気口４８ａ〜４８ｃが１２０°間隔で形成されている。これらの通気口４８ａ〜４８ｃは、風向きに応じて、外風をタワー４の内部空間Ｓに取り入れる導入口となったり、内部空間Ｓ内の空気を外部に排気する排出口となったりする。これらの通気口４８ａ〜４８ｃは、タワー４内の下部に設置された電気機器１４等の発熱機器の周囲を囲むように設けられているが、必ずしも同じ高さに設ける必要はなく、各通気口４８ａ〜４８ｃ間に高低差を付与してもよい。また、各通気口４８ａ〜４８ｃの周方向位置および数量は、必ずしも１２０°間隔で３箇所でなくてもよく、例えば３箇所以上であってもよい。

以上のように構成された冷却構造Ｊは、次のように作用する。
例えば外風が風力発電装置１Ｊに吹き付ける場合、図２５に示すように、外風が通気口４８ａに当たる風向きであったとすると、通気口４８ａは外風によって正圧を受けるため導入口となり、外風が通気口４８ａから冷却空気としてタワー４の内部に直接導入されて電気機器１４を冷却する。一方、通気口４８ｂと４８ｃは、外風によって負圧を受けるため排出口となり、ここから内部空間Ｓ内の空気が外部に排気される。

また、例えば外風が通気口４８ｂに当たる風向きに変わったとすると、今度は通気口４８ｂが導入口となり、通気口４８ａ，４８ｃが排出口となる。さらに、外風が通気口４８ｃに当たる風向きに変わったとすると、通気口４８ｃが導入口となり、通気口４８ａ，４８ｂが排出口となる。

このように、外風の風向きが変わっても、複数設けられた通気口４８ａ〜４８ｃの何れかが導入口となり、他が排出口となるため、風向きに拘わらずに、常に良好に電気機器１４を冷却することができる。

なお、本発明は、上述した各実施形態の態様のみに限定されないことは言うまでもない。例えば、各実施形態の構成を適宜組み合わせるといった変更を加えることが考えられる。

１，１Ａ〜１Ｊ 風力発電装置
２ 地表面
４ タワー
５ ナセル
６ ロータヘッド
９ 風車翼
９ａ 風車翼の先端
１１ 発電機
１４ 発熱性のある電気機器
２１ 導入口
２２ 排出口
２５ 暈部材（負圧増長手段）
３１ 内側蓋部材（導入口開閉手段）
３２ 外側蓋部材（排出口開閉手段）
４１ 内壁
４５ フィルタ部材（異物除去手段）
４８ａ〜４８ｃ 通気口
Ａ〜Ｊ 冷却構造

Claims (11)

1. 風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、
   前記タワーまたは前記ナセルの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、
   前記タワーまたは前記ナセルの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設け、
   前記導入口に、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に開き、内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に閉じる導入口開閉手段を設けたことを特徴とする風力発電装置。
2. 風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、
   前記タワーまたは前記ナセルの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、
   前記タワーまたは前記ナセルの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設け、
   前記排出口に、その外側の気圧が内側の気圧よりも高まった場合に閉じ、内側の気圧が外側の気圧よりも高まった場合に開く排出口開閉手段を設けたことを特徴とする風力発電装置。
3. 風車翼に外風を受けて回転するロータヘッドが、ナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルがタワーの上端部に設置された風力発電装置において、
   前記タワーの外表面の、外風によって正圧を受ける部位に、この外風を風力発電装置の内部空間に取り入れる導入口を設け、
   前記タワーの外周面の、外風によって負圧を受ける部位に、前記内部空間の冷却空気を外部に排出する排出口を設けるとともに、
   前記タワーを二重管構造とし、その外側空間または内側空間のどちらか一方の空間に連通するように前記導入口を設け、他方の空間に連通するように前記排出口を設け、前記外側空間と前記内側空間とを、前記導入口および前記排出口から離れた位置で連通させたことを特徴とする風力発電装置。
4. 前記導入口と前記排出口との間に、発熱機器が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置。
5. 前記導入口と前記排出口を前記タワーに設ける場合に、その外周面の周方向のうち、前記外風による正圧が最も高くなる位置に前記導入口を設け、この導入口の位置から周方向に略直角となる位置に前記排出口を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の風力発電装置。
6. 前記導入口の位置と前記排出口の位置との間に高低差を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の風力発電装置。
7. 前記導入口を前記タワーに設ける場合に、その高さを、前記タワーが立設される地表面から前記風車翼先端の回転軌跡の下端までの範囲のうちの最も高い位置付近に設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の風力発電装置。
8. 前記排出口に、前記外風によって受ける負圧を増長させる負圧増長手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の風力発電装置。
9. 前記負圧増長手段は、前記排出口の開口部を覆い、且つ前記排出口に対して所定の距離だけ離間した暈部材であることを特徴とする請求項８に記載の風力発電装置。
10. 前記導入口の下流側に、前記導入口から導入される外気に含まれる異物を除去する異物除去手段を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の風力発電装置。
11. 前記導入口と前記排出口を前記タワーに設ける場合に、その外周面の周方向に沿って３箇所以上の通気口を設け、これらの通気口が、風向きに応じて前記導入口または前記排出口になるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置。

Images