JP6812406B2 - 風力タービンタワーの冷却パネルアセンブリ及び風力タービンタワー - Google Patents

Description

本発明は、第１の態様において、風力タービンタワーの冷却パネルアセンブリに関する。この冷却パネルアセンブリは、かかるタワーに取り付けられるように構成され、このタワーに取り付けられると、タワー周囲の短い区間に延在するような寸法にされている。また、この冷却パネルアセンブリは、少なくとも１つの冷却パネルを備える。

第２の態様において、本発明は、風力タービンタワーに関する。

風力タービン、特に比較的大きいサイズの風力タービンは、種々の機器を効果的に冷却する必要がある。冷却は、回路のホットスポットとしての機器と、コールドスポットとしてのパッシブ冷却パネルとを有する冷却回路によって行うことができる。そのような冷却パネルは、タワーにおいて、ナセルとベースプラットフォームとの間の或る場所に配置することができる。１つ以上の冷却パネルは、取付けブラケット、パイプ、ホース等のような必要な関連部品とともに、冷却パネルアセンブリを形成する。

高い風力タービンタワーの外側の点検機器は、通常、何らかの種類の昇降装置の補助によりタワーの外側を上る点検技術者によって行われる。点検技術者がタワーを下りる際、冷却パネルアセンブリは、点検技術者が高速で下りて冷却パネルアセンブリに衝突する場合に怪我をさせる可能性があることで、安全性を脅かすおそれがある。

加えて、冷却パネルアセンブリの上に鳥が止まる問題も存在する。調査によると、プラットフォームの近辺では、海鳥の密度が、周辺の水域上における密度よりも何倍も高いことが示されている。パッシブ冷却パネルの周りの水平面は、海鳥にとって魅力的な休息所となりやすい。以下のいくつかの条件がこれに寄与する。３つの冷却パネルアセンブリがタワーの周りに離間して存在し、そのうちの１つは常にタワーの陰になる、すなわち風から守られる。パネルは冬には温かくなる。下側ブラケットは、パネル及び上側ブラケットによって、良好な天候保護を有する。パネルは砕波帯よりも上にある。パネルは、海上を良好に見渡すのに十分な高さにある。

休息のために使用される場合、略確実に、冷却パネル上に鳥糞（guano）が蓄積し、冷却パネルの効力を場合によっては大幅に低減するという問題が生じる。点検のためのアクセスは、洋上タービンでは天候条件に起因して非常に制限されることがある。したがって、点検技術者にとって、パネルから鳥糞を除去するためにタービンを訪れる必要があることは非常に望ましくない。

特許文献１は、本発明を適用可能である種類の風力タワータービンを開示している。この開示は、冷却パネルを上方から遮蔽する問題を扱っている。遮蔽は、タワーの周りの周方向フランジによって行われる。遮蔽は冷却パネル上にのみ必要であるため、大型のタワーの場合、このことは、材料及び建設作業の浪費を意味する。したがって、フランジの大部分は、余分であるだけでなく、冷却パネルの間の鉛直方向における輸送に対する制限をももたらす。さらに、冷却パネルは、フランジに取り付けられるので、これは、冷却パネルを現場で取り付ける必要があることを意味する。

国際公開第２０１３／１８５７６７号

本発明の目的は、上述の一般的な問題を取り除き、又は少なくとも低減することであり、特に、人員の安全問題を解決するだけでなく、冷却パネル上への鳥糞の蓄積を含む欠点をも回避することである。より具体的には、この目的は、従来技術に関連する欠点を克服しながら上記を達成することである。

この目的は、本発明の第１の態様によれば、請求項１のプリアンブルに明記されている冷却パネルアセンブリが、請求項１の特徴部に明記されている特定の特徴を有することで満たされる。したがって、冷却パネルアセンブリは、冷却パネルの頂部に取り付けられるデフレクター手段を備え、デフレクター手段は、冷却パネルを上方から遮蔽するようになっている。このデフレクター手段は、冷却パネルアセンブリの他の部分と実質的に同じ又はそれよりも大きい周方向伸張部を有する。

冷却パネルアセンブリの頂部にそのようなデフレクターパネルを設けることによって、冷却パネルアセンブリに向かって下降している人が冷却パネルアセンブリに衝突することを防ぐ。また、デフレクターパネルに人が衝突したとしても、デフレクターパネルは、冷却パネルほど鋭く硬い縁部及び角部を有しないため、それほど危険な衝突をもたらさない。これにより、下降時の怪我のリスクが減少する。

さらに、デフレクターパネルは、海鳥が（また、プラントが陸上に位置する場合には、この問題はそれほど深刻ではないものの、一般的な鳥が）冷却パネルに止まるために到達する可能性を制限する。それにより、鳥糞に起因して冷却パネルの効力が低下する問題が低減される。

冷却パネルアセンブリの一部として、略同じ周方向寸法を有するデフレクター手段を形成することにより、デフレクター手段のための材料及び取付け労力は少なくなる。特に有利なのは、デフレクター手段は、工場での組立てにおいて冷却パネルに取り付けることができ、それにより、現場で取り付けることに比べて多くのコストが削減されることである。更なる利点は、タワーの周囲の冷却パネルが存在しない部分が完全に制限のないこととなり、それにより、この領域における昇降が容易になることである。

好ましい実施形態によれば、デフレクター手段は、タワーから外方下方向に傾斜している。

この傾斜の結果、点検技術者が万一デフレクターパネルに衝突した場合でも、衝突はより軽いものとなる。これにより、怪我のリスクが更に低減される。デフレクターパネルが傾斜している場合、海鳥が止まってしまうことをさらに低減する。

更なる好ましい一実施形態によれば、デフレクター手段の傾斜は、水平方向に対して１５度〜４５度の範囲である。

デフレクターパネルの傾斜が大きくなるほど、衝突の度合いはより軽くなる。一方で、傾斜がより小さいと、風からの力にさらされにくくなるため、デフレクターパネルの取付けがより容易になる。特定される範囲内の傾斜は、これらの２つの観点の間の適切なバランスを呈する。大抵の場合、２５度〜３５度の範囲、例えば約３０度の角度を有することが最適となる。

更なる好ましい一実施形態によれば、冷却パネルアセンブリは１対の実質的に鉛直の冷却パネルを備え、１対の冷却パネルがタワーから互いに外方に離れることによりＶ字形状が確立される。デフレクター手段は、冷却パネルのそれぞれ１つを遮蔽する、２つのデフレクターパネルを備える。更なる一実施形態において、冷却パネルの対は、タワーの近くで又はタワーにおいて互いに合一する。

冷却パネルのこのような構成は、様々な方向において冷却風にさらされるように冷却パネルの最適な幾何学的位置をもたらすことから、冷却効率に関して有利である。このような冷却パネルアセンブリにおいて、デフレクターパネル手段をそれぞれの冷却パネルに対する個々のデフレクターパネルへと分割することは、建設上シンプルとなる。

更なる好ましい一実施形態によれば、２つのデフレクターパネルは、その間に間隙を有することなく互いに合一する。

デフレクターパネル間の間隙を取り除くことにより、点検技術者がナセルから下りるときに用いるロープ等がそのような間隙を通って下方に飛び出し、更に下降する場合に問題となるリスクが取り除かれる。

更なる好ましい一実施形態によれば、デフレクターパネル手段は、上方から人が衝突した場合、パネル手段の相当な撓みを生じるほど十分に薄い、金属薄板等の薄板材料から作製される。

そのような撓みにより、落ちてくる人とパネルとの間の衝突は軽くなり、それにより、怪我のリスクが更に低減される。当然ながら、板材は、衝突時に破損しない程度には厚くなければならない。

更なる好ましい一実施形態によれば、デフレクター手段は、１つ以上の金属板から作製される。

金属板の使用は、高い撓み性と十分な強度との組合せに関して有利である。したがって、金属板は、非常に薄く、それゆえ低重量になり得る。金属は、広範に見られることが多い穏やかな天候条件における耐久性に関しても有利である。

更なる好ましい一実施形態によれば、デフレクター手段の下方に位置し、主に水平な、上方を向いている、冷却パネルアセンブリの表面には、鳥除けが設けられる。

主に水平というのは、その表面が水平方向に対して４５度未満の角度をなすことを意味する。

そのような鳥除けを設けることによって、鳥が冷却パネルアセンブリ上に止まる可能性を更に低減する。それにより、パネル上の鳥糞の蓄積が更に低減される。この鳥除けは、鳥が止まる可能性を効果的にゼロまで低減するように、各水平面の各場所に取り付けることができる。これには斜面であり得る表面も含むが、十分に水平な構成部分を有することが、鳥が止まる誘引となる。一方、鳥除けは、海鳥が休息することを誘引する水平面の部分にのみ取り付けてもよい。このような鳥除けが装着されている場合、冷却パネルアセンブリの上に着地した場合これらの鳥除けにより危険度が増すため、損傷から保護するためのデフレクター手段の重要性が際立つ。このような鳥除けは、デフレクター手段のない冷却パネルアセンブリにも取り付けることができることが理解されよう。

好ましい一実施形態によれば、鳥除けのうちの少なくともいくつかは、スパイクである。

鳥除けは、任意の適当な形状を有することができるが、スパイクとして、すなわち細いピン部材として形成することが有利であることがわかっている。これは、非常にシンプルであるゆえ、取付けが簡単で安価な部材である。そのようなスパイクは、休止する場所を与えないので、非常に効果的でもある。スパイクは鉛直であることが好ましいが、代替的には、鳥が休止することができない程度の傾斜であれば、いくらか傾斜していてもよい。

スパイクは、スパイクが取り付けられる表面に対して３０度〜６０度の傾斜を有するＶ字形構成で対ごとに配置することができることが有利である。複数のそのような対をストリップに沿って取り付けることができる。ストリップは、スパイクが取り付けられる部分の表面にボルト留めすることができる。例えば、ストリップは、５０ｃｍ長で２０対のスパイクを取り付けることができる。

更なる好ましい一実施形態によれば、鳥除けは、１０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲の高さを有する。

スパイクがより長いほど、鳥を妨害するのにより効果的である。しかしながら、コスト効果面では、スパイクは不必要に長くすべきではない。特定された範囲は、これらの双方の観点を考慮に入れている。通常、２０ｃｍ〜７０ｃｍ、例えば３０ｃｍ〜７０ｃｍの範囲の高さが適切である。

更なる好ましい一実施形態によれば、鳥除けは、海鳥が上記表面上に止まることがないように互いに十分近くに取り付けられる。

まばらに取り付けた鳥除けでも、鳥がその表面において休息しようとする誘引を低減することができるが、おそらく完全には防げないであろう。この実施形態による、狭い取付けにより、本発明の目的は、より完全に満たされる。スパイクを互いにどれ程近付けて取り付けるべきであるかについては、一部にはスパイクがどれ程の長さであるかによる。スパイクがより長いほど、よりまばらに取り付けてもなお予防策となり得る。

更なる好ましい一実施形態によれば、２つの隣り合う鳥除け間の距離は、１ｃｍ〜５０ｃｍの範囲、例えば１ｃｍ〜３０ｃｍの範囲である。

この距離は、鳥が使用することができるスペースを制限するために、十分小さくなければならない。一方で、鳥除けを過剰な数取り付けないことが重要である。特定した範囲は、これに関する適切なバランスを呈する。この距離は、２ｃｍ〜２０ｃｍ、例えば２ｃｍ〜１０ｃｍが最適である。

本発明の第２の態様によれば、請求項１２のプリアンブルにおいて特定されている種類の風力タービンタワーが、その特徴部において特定された特定の特徴を有することで課題が解決される。したがって、タワーには、本発明に係る、特に本発明の好ましい実施形態のいずれかに係る少なくとも１つの冷却パネルが更に設けられる。

特に好ましい実施形態のいずれかに係るそのような冷却パネルアセンブリが設けられるタワーの利点は、上述した本発明の冷却パネルアセンブリの利点と同様である。

更なる好ましい一実施形態によれば、タワーには、タワーの周りに等距離に分布する少なくとも３つのそのような冷却パネルアセンブリが設けられる。

冷却パネルアセンブリのそのような構成を用いると、冷却パネルアセンブリのうちの少なくとも１つが最大の風にさらされることから、良好な冷却効率を有することが確保される。

本発明の一実施形態において、冷却パネルアセンブリは、タワー周囲のうち、タワー周囲の半分未満の区間に延在するような寸法に適合されている。好ましい実施形態において、冷却パネルアセンブリは、タワー周囲の６０度未満の区間に延在する。

本願において特定されている方向及び角度は、タワーに取り付けられたときの位置における冷却パネルアセンブリに関するものである。

本発明の上述の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。更なる好ましい実施形態は、好ましい実施形態の特徴の任意の可能な組合せによって、及びこれらの実施形態の特徴と以下の実施例の記載の中で記載される特徴との任意の可能な組合せによって構成することができることが理解されよう。

本発明に係る風力タービンタワーの斜視図である。 本発明の第１の例に係る冷却パネルアセンブリを示す、風力タービンタワーの底部の斜視図である。 図２による冷却パネルアセンブリの概略側面図である。 図３の冷却パネルアセンブリの左側から見た概略図である。 図３の冷却パネルアセンブリの上から見た概略図である。 本発明の冷却パネルアセンブリの第２の例を示す、図４に対応する図である。 本発明の冷却パネルアセンブリの第２の例を示す、図５に対応する図である。 本発明の更なる一例に係る冷却パネルアセンブリの一部の斜視図である。 本発明のまた更なる一例に係る細部の斜視図である。

図１は、複数のブレード１０３と、ブレードが取り付けられるハブ１０４とを有するローター１０２を備える風力タービン１０１を示している。風力タービンは、タワー１の頂部に設けられるナセル１０５を備える。タワーは、地上プラットフォーム又は海上プラットフォームに配置された基礎１０９によって支持される。ナセル１０５は、ローターがギアボックス１０７を介して接続される発電機１０６を収容する。ギアボックス１０７及び発電機１０６は、動作中に発熱し、このため、ナセル外部の熱交換器１０８を含む冷却系が設けられる。

タワー１の内側には、タワーの底部付近において、電気変換器１１１及び変圧器１１０の形態の２つの発熱コンポーネント１１０、１１１が設けられる。変換器１１１及び変圧器１１０からの熱を除去するために、冷却回路が設けられる。冷却回路は、タワーに取り付けられる複数の熱交換器を備える。各熱交換器は、冷却パネルアセンブリ２によって構成され、１つ以上の冷却パネル及びデフレクターパネル手段６を備える。

図２は、本発明に係る冷却パネルアセンブリ２の一例を示している。冷却パネルアセンブリ２は、２つの別個の冷却パネル２ａ、２ｂを備える。各冷却パネルは、矩形フレーム５によって形成され、この矩形の両側は、パネルの厚さより、すなわち矩形に対して垂直の寸法よりもはるかに大きい。当然ながら、この形状は、矩形以外であってもよい。フレーム５内には、熱交換器回路のためのパイプの束がある。

フレームが鉛直平面に対して平行であるという意味で、各冷却パネル２ａ、２ｂは、鉛直方向に向けられている。２つの冷却パネル２ａ、２ｂは、互いに対してＶ字形状に配置され、この場合、２つの冷却パネル２ａ、２ｂをタワー１に取り付けるのに用いられる取付け構造体７において互いに合一する。冷却パネル２ａ、２ｂ間の角度は、この図では約９０度であるが、それよりも大幅に大きくしても小さくしてもよい。ブラケット４は、冷却パネル２ａ、２ｂの外側部分を支持する。

冷却パネル２ａ、２ｂの上端部には、冷却パネル２ａ、２ｂのそれぞれ１つに接続される２つのデフレクターパネル６ａ、６ｂからなるデフレクターパネル手段６が取り付けられる。デフレクターパネル６ａ、６ｂは、それぞれの冷却パネル２ａ、２ｂからタワー１に向かって斜め上方に延在し、タワー１に取り付けられる。

図３では、冷却パネルアセンブリ２は、タワーに対して接線方向に見た側面から示されている。図４では、このアセンブリは、タワーの半径方向において外側から見た側面において示されている。デフレクターパネル６ａ、６ｂの互いに面する縁部は、間にクリアランスを有しないように互いに合一するような形状及び配置になっている。図５では、冷却パネルアセンブリ２のデフレクターパネル６ａ、６ｂを上方から見ている。

僅かに改変された一例が、図４及び図５に対応する図である図６及び図７に示されている。この例では、デフレクターパネル６ａ、６ｂ間に小さなクリアランスＣが存在する。

デフレクターパネル６ａ、６ｂは、金属薄板から作製される。各パネルは、単一の板又は貼り合わされた複数の板によって構成することができる。各デフレクターパネル６ａ、６ｂは、平坦でも湾曲していてもよい。デフレクターパネルと水平方向との間の角度は、１５度〜４５度の範囲であり、すなわち、図３に示されている例よりもいくらか小さいことが好ましい。平坦でない板の場合、この角度は、デフレクターパネルの上端部から下端部までの直線に関して計算される。

図８は、本発明の更なる一例を示している。この図では、デフレクターパネルは、より見やすくするために取り除かれている。２つの冷却パネル２ａ、２ｂ間にあるブラケット４の上面９上には、複数のスパイク８が取り付けられ、海鳥が上に止まることを防ぐ。このスパイクは、約１０ｃｍの高さであり、スパイク間の距離は、約２５ｃｍである。同様のスパイクは、冷却パネル２ａ、２ｂ及び取付け構造体７の上向きのいずれの表面にも取り付けることができる。

図９は、スパイクの構成の代替的な一例を示している。スパイク８ａ、８ｂは、対ごとにＶ字形の関係で取り付けられる。スパイク８ａ、８ｂは、当該の表面にボルト留めされるストリップ１０に沿って取り付けられる。図示の例では、スパイクの対は、１つ置きに、Ｖ字形における角度が他の対よりも小さくなっている。

Claims (13)

1. 風力タービンタワー（１）の冷却パネルアセンブリ（２）であって、該冷却パネルアセンブリは、該タワー（１）に取り付けられるように構成され、該タワー（１）に取り付けられると、該タワー周囲の或る区間に延在するような寸法に適合されており、該冷却パネルアセンブリ（２）は、冷却パネル（２ａ、２ｂ）を備え、該冷却パネルアセンブリ（２）は、前記冷却パネル（２ａ、２ｂ）の頂部に取り付けられるデフレクター手段（６）を備え、該デフレクター手段（６）は、該冷却パネルアセンブリ（２）を上方から遮蔽するようになっており、前記デフレクター手段（６）は、該冷却パネルアセンブリ（２）とほぼ同じ又はそれよりも大きい周方向伸張部分を有し、前記冷却パネルアセンブリは、１対のほぼ鉛直な冷却パネル（２ａ、２ｂ）を含み、該１対のほぼ鉛直な冷却パネルは、Ｖ字形状を画定すべく前記タワー（１）から外方に互いに離れるようにされており、前記デフレクター手段（６）は、前記冷却パネル（２ａ、２ｂ）のそれぞれ１つを遮蔽する、２つのデフレクターパネル（６ａ、６ｂ）を含む、冷却パネルアセンブリ。
2. 前記デフレクター手段（６）は、前記タワー（１）から下方向に傾斜している、請求項１に記載の冷却パネルアセンブリ。
3. 前記デフレクター手段（６）の前記傾斜は、水平方向に対して１５度〜４５度の範囲である、請求項２に記載の冷却パネルアセンブリ。
4. 前記２つのデフレクターパネル（６ａ、６ｂ）は、間にクリアランスを有することなく互いに合一する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却パネルアセンブリ。
5. 前記デフレクター手段（６）は、板材から作製される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却パネルアセンブリ。
6. 前記デフレクター手段（６）は、金属板から作製される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却パネルアセンブリ。
7. 前記デフレクター手段（６）の下方に位置し、ほぼ水平に上方を向いている、前記冷却パネルアセンブリ（２）の表面（９）には、鳥除け（８）が設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却パネルアセンブリ。
8. 前記鳥除けのうちの少なくともいくつかは、スパイク（８）である、請求項７に記載の冷却パネルアセンブリ。
9. 前記鳥除け（８）は、１０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲の高さを有する、請求項７又は８に記載の冷却パネルアセンブリ。
10. 前記鳥除け（８）は、海鳥が前記表面上に止まることを防ぐために、互いに十分近くに取り付けられる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の冷却パネルアセンブリ。
11. ２つの隣り合う鳥除け（８）間の距離は、１ｃｍ〜５０ｃｍの範囲である、請求項１０に記載の冷却パネルアセンブリ。
12. 少なくとも１つの冷却パネルアセンブリ（２）が設けられる風力タービンタワー（１）であって、前記冷却パネルアセンブリ（２）は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のものであることを特徴とする、風力タービンタワー。
13. 前記タワー（１）には、該タワーの周りに等距離に分布する３つの冷却パネルアセンブリ（２）が設けられている、請求項１２に記載の風力タービンタワー。

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