KR101162826B1 - 풍력 발전 장치 - Google Patents

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KR101162826B1 KR1020097021217A KR20097021217A KR101162826B1 KR 101162826 B1 KR101162826 B1 KR 101162826B1 KR 1020097021217 A KR1020097021217 A KR 1020097021217A KR 20097021217 A KR20097021217 A KR 20097021217A KR 101162826 B1 KR101162826 B1 KR 101162826B1
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기요노리 구시오카
시게토 히라이
노부야스 사카타
다츠야 시라이시
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

로터 헤드 내부의 온도 관리를 가능하게 한 풍력 발전 장치를 제공한다. 풍차익(5)을 부착한 로터 헤드(4)에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀(3) 내에 수납 설치되고, 로터 헤드(4)의 허브(7) 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 로터 헤드(4)와 나셀(3)의 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 거쳐서, 로터 헤드(4)의 내부와 나셀(3)의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 순환 가이드(20)가 마련되어 있다.

Description

풍력 발전 장치{WIND DRIVEN ELECTRIC POWER GENERATOR}
본 발명은, 자연 에너지의 바람을 회전력으로 변환하는 풍차를 이용하여 발전을 실행하는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
종래, 자연 에너지인 풍력을 이용해서 발전을 실행하는 풍력 발전 장치가 알려져 있다. 이 종류의 풍력 발전 장치는, 지주(支柱) 위에 설치된 나셀(nacelle)에, 풍차익를 부착한 로터 헤드와, 이 로터 헤드와 일체로 회전하도록 연결된 주축과, 풍차익에 풍력을 받아서 회전하는 주축을 연결한 증속기와, 이 증속기의 축 출력에 의해 구동되는 발전기를 마련한 것이다. 이와 같이 구성된 풍력 발전 장치에 있어서는, 풍력을 회전력으로 변환하는 풍차익를 구비한 로터 헤드 및 주축이 회전해서 축 출력을 발생하고, 주축에 연결된 증속기를 거쳐서 회전수를 증속한 축 출력이 발전기에 전달된다. 이 때문에, 풍력을 회전력으로 변환해서 얻을 수 있는 축 출력을 발전기의 구동원으로 해서 발전기의 동력으로서 풍력을 이용한 발전을 실행할 수 있다.
상술한 종래의 풍력 발전 장치에 있어서, 예를 들면 도 21에 도시하는 바와 같이, 고정측의 나셀(3)에 대하여 회전측이 되는 로터 헤드(4)의 허브(7) 내에는, 발열을 수반하는 내부 기기(8)가 수납 설치되어 있다. 이 내부 기기(8)로서는, 예 를 들면 풍속의 변동에 따라 풍차익(5)의 날개 피치를 신속 및 정밀하게 변화시키는 피치 제어장치 등이 있는데, 전동기에 의해 구동되는 유압 펌프 등의 구동 기기류나 피치 제어를 실행하는 컨트롤 판넬 등의 제어 기기류로 구성된다. 또, 도면 중의 부호(4a)는 로터 헤드 커버이고, 로터 헤드(4)는 허브(7)의 외측을 로터 헤드 커버(4a)에 의해 덮는 구성으로 된다.
한편, 나셀(3)의 내부에 있어서도, 예를 들면 조속기나 발전기 등과 같이, 운전시에 발열하는 부품이 수납 설치되어 있다. 이 때문에, 공기 흡기구 및 공기배기구를 형성하고, 예를 들면 풍차에 의해 운전되는 팬(fan)에 의해 나셀 내부를 환기해서 온도 상승을 방지하는 냉각 구조가 채용되고 있다.
또, 상술한 나셀(3)과 로터 헤드(4) 사이는, 예를 들면 펀칭 메탈(punching metal) 등을 부착한 연통로(9)를 통해서 공간적으로 접속되어 있지만, 로터 헤드(4)측이 폐색되어 있기 때문에 공기의 유통은 거의 없다.
또한, 풍력 발전 장치의 관련 종래 기술로서는, 예를 들면 타워(tower) 헤드 내에 설치되는 스위치 보드(switchboard)에 냉각 장치를 구비한 것이 개시되어 있다. (예를 들면, 특허 문헌 1 참조)
특허 문헌 1: 미국 특허출원 공개 제 2007/0 119 185 호 명세서
그런데, 상술한 풍력 발전 장치는, 최근의 대출력화에 대응해서 풍차익도 대형화하는 경향이 있다. 이 때문에, 로터 헤드의 허브 내에 설치되는 기기류의 출력을 증가시키는 것이 필요하게 되므로, 출력의 증대에 따라 기기류의 발열량도 증가하게 된다. 이러한 발열량의 증가는, 허브(4)의 내부 온도를 상승시키게 되므로, 설치 환경의 온도 관리를 필요로 하는 전기·전자 부품으로 이루어진 제어 기기류에 있어서는 혹독한 상황이 된다.
또한, 로터 헤드와 나셀 사이는 공기의 유통이 거의 없으므로, 로터 헤드 내의 발열로 인해 온도 상승한 공기의 대부분이 그대로 체류한 상태가 된다.
더우기, 로터 헤드의 내부는, 내부 기기를 빗물 등으로부터 보호하기 위해서 밀폐성을 필요로 하므로, 상술한 연통로 이외는 밀폐되어 있다. 특히, 로터 헤드의 허브 내에 설치된 기기류의 방수 대책으로서, 허브 내의 밀폐성이 요구되고 있다.
이와 같이, 로터 헤드의 내부는, 열이 꽉 차기 쉬운 밀폐 구조를 채용할 필요가 있으므로, 내부 기기의 발열량 증대에 의한 내부 온도의 상승은 현저해진다. 따라서, 제어 기기류를 정상으로 작동시켜서 발전을 계속하기 위해서는, 로터 헤드 내부를 냉각하는 등 충분한 온도 관리가 필요하게 된다. 이러한 배경으로부터, 풍력 발전 장치의 대형화에 따라, 로터 헤드 내부의 냉각에 의한 온도 관리를 실행함으로써, 풍력 발전 장치의 신뢰성이나 내구성을 향상시키는 것이 중요 과제로 되어 있다.
본 발명은, 상기의 사정에 감안하여 행해진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 로터 헤드 내부의 온도 관리를 가능하게 한 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 하기의 수단을 채용했다.
본 발명의 제 1 태양에 따른 풍력 발전 장치는, 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 로터 헤드와 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 로터 헤드의 내부와 나셀 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있음으로 인해서, 냉각 구조를 구비하고 있기 때문에 비교적 온도가 낮은 공기가 로터 헤드 내를 유통해서 내부 온도를 저하시킨다.
상기 제 1 태양의 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은 상기 연통로에 설치된 공기 순환용 가이드인 것이 바람직하다. 이로써, 회전측의 로터 헤드와 고정측의 나셀 사이에 형성된 연통로에서는, 공기 순환용 가이드가 전용의 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전 운동을 행하여 공기의 순환량을 증가시키는 것이 가능하다.
이 경우, 상기 공기 순환용 가이드는, 상기 나셀 측에 고정되어 상기 연통로의 둘레 방향으로 주변 절반부에 걸쳐 복수 부착된 것이어도 무방하고, 또는 상기 공기 순환용 가이드는, 상기 로터 헤드측에 고정되어 상기 연통로의 둘레 방향으로 주변 절반부에 걸쳐서 복수 부착된 것이어도 무방하다.
또한, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 로터 헤드의 내부에 장착되고, 상기 연통로를 내주부측과 외주부측으로 분할하는 동시에, 상기 로터 헤드의 내부 공간을 허브 외주면측과 로터 헤드 내벽면측으로 분할하고, 상기 허브 외주면측과 상기 로터 헤드 내벽면측 사이를 연통시키는 개구부를 구비하고 있는 공기 유로 형성 부재와, 상기 로터 헤드측에 고정되고 상기 연통로의 내주부측을 따라 전체 주위에 배열된 내주측 공기 순환용 가이드와, 상기 나셀측에 고정되고 상기 연통로의 외주부측을 따라 전체 주위에 배열된 외주측 공기 순환용 가이드를 구비하고, 상기 나셀 내의 공기를 상기 공기 유로 형성 부재의 내부에 도입해서 순환시키는 것이 바람직하다. 이로써, 회전측의 로터 헤드와 고정측의 나셀의 사이에 형성된 연통로에 있어서는, 공기 순환용 가이드가 전용의 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전 운동을 행하여 공기의 순환량을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 비교적 온도가 낮은 나셀 내의 공기는, 최초에 공기 유로 형성 부재의 내측(허브 외주면측)에 도입되어서 순환한 후, 개구부로부터 외측(로터 헤드 내벽면측)으로 유출해서 나셀측으로 돌아온다.
또한, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 로터 헤드내의 소정 위치에서 정지하도록 설치된 공기 흐름 가속 부재인 것이 바람직하다. 이로써, 회전하는 로터 헤드측에서 보면, 정지한 공기 흐름 가속 부재가 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전을 한 상태가 된다. 이 결과, 공기 흐름 가속 부재는 로터 헤드의 내부에 공기의 순환 흐름을 형성할 수 있다. 또, 이 경우의 공기 흐름 가속 부재는, 회동 가능하게 축지된 프로펠러 형상 부재나 판상 부재를 추 등에 의하여 소정 위치에 보지해서 정지시키면 된다.
또한, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 나셀 내와 상기 허브 내를 연통하는 로터 축내 유로와, 상기 나셀 내에 마련된 송풍 수단과, 상기 허브에 뚫어 형성한 유출 구멍을 구비하고, 상기 나셀 내의 공기를 상기 허브의 내부로 도입해서 상기 유출 구멍으로부터 유출시킨 후, 상기 연통로를 거쳐서 상기 나셀 내에 되돌려서 순환시키는 것이 바람직하다. 이로써, 비교적 온도가 낮은 나셀 내부의 공기를 허브의 내부로 유출시켜서 확실히 환기하여, 허브의 내부를 냉각할 수 있다. 더욱이, 유출 구멍으로부터 공기가 유출되므로, 허브의 내부에 물방울 등이 침입하는 것을 방지해서 기밀에 가까운 상태를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 연통로에 설치되는 동시에, 상기 로터 헤드측의 회전을 구동력으로서 동작하는 팬인 것이 바람직하다. 이로써, 전동기 등의 구동원이 없이도 팬을 동작시켜서, 비교적 온도가 낮은 나셀 내의 공기를 로터 헤드 내로 순환시켜서 환기할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 풍력 발전 장치는, 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 로터 헤드의 외부와 상기 허브의 내부 사이를 연통시키는 것과 동시에 루버(louver)를 구비하고 있는 외기 도입로를 마련하고, 상기 외기 도입로의 입구로부터 상기 허브의 내부에 도입한 외기가, 상기 허브에 뚫어 형성한 유출 구멍 및 상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 통해서 유출되는 외기 순환 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 로터 헤드의 외부와 허브의 내부 사이를 연통시키는 것과 동시에 루버(louver)를 구비하고 있는 외기 도입로를 마련하고, 외기 도입로의 입구로부터 허브의 내부에 도입한 외기가, 허브에 뚫어 형성한 유출 구멍 및 로터 헤드와 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 통해서 유출되는 외기 순환 유로를 형성하고 있으므로, 허브의 내부를 외기에 의해 확실하게 냉각하는 동시에, 루버에 의해 물방울 등의 침입을 방지해서 기밀에 가까운 상태를 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따른 풍력 발전 장치는, 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되어, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 로터 헤드 및 상기 허브의 적어도 한쪽에 방열 수단을 마련한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 3 태양에 의하면, 로터 헤드 및 허브의 적어도 한쪽에 방열 수단을 마련했으므로, 기밀성을 훼손하는 일 없이 로터 헤드나 허브의 내외에 있어서의 전열량을 증가시키는 것이 가능하다. 이 경우의 방열 수단으로서는, 펠티에 소자 등의 냉각용 전열 소자나 방열 핀(fin) 등이 유효하다.
상술한 본 발명에 의하면, 나셀의 내부로부터 비교적 온도가 낮은 공기를 도입하거나, 또는 로터 헤드의 내부에 외기를 직접 도입해서 순환시킴으로써, 로터 헤드 내부의 냉각에 의한 온도 관리를 실행하고, 특히 제어 기기류의 동작 환경을 유지해서 풍력 발전 장치의 신뢰성이나 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 로터 헤드 및 허브의 적어도 한쪽에 방열 수단을 마련해서 전열량을 증가시키는 것에 의해, 로터 헤드 내부의 냉각에 의한 온도 관리를 실행하고, 특히 제어 기기류의 동작 환경을 유지해서 풍력 발전 장치의 신뢰성이나 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 일 실시 형태를 도시한 도면으로서, 공기 순환용 가이드의 제 1 실시 형태에 대해서 요부를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 공기 순환용 가이드를 로터 헤드측에서 본 도면,
도 3은 공기 순환용 가이드가 되는 날개 형상을 도시하는 사시도,
도 4는 공기 순환용 가이드의 변형예로서 만곡 부재를 도시하는 사시도,
도 5는 풍력 발전 장치의 전체 구성예를 도시한 도면,
도 6은 나셀의 내부 구성예를 도시하는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 일 실시 형태를 도시한 도면으로, 공기 순환용 가이드의 제 2 실시 형태에 대해서 요부를 도시하는 단면도,
도 8은 도 7의 공기 순환용 가이드를 나셀 측에서 본 도면,
도 9는 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 일 실시 형태를 도시한 도면으로, 공기 순환용 가이드의 제 3 실시 형태에 대해서 요부를 도시하는 단면도,
도 10은 도 9의 공기 순환용 가이드를 로터 헤드 측에서 본 도면,
도 11은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 일 실시 형태를 도시한 도면으로, 공기 순환용 가이드의 제 4 실시 형태에 대해서 요부를 도시하는 단면도,
도 12는 도 11의 변형예를 도시하는 요부의 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 대해서, 제 5 실시 형태를 도시하는 요부 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 대해서, 제 6 실시 형태를 도시하는 요부 단면도,
도 15는본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 대해서, 제 7 실시 형태를 도시하는 요부 단면도,
도 16은 본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 대해서, 제 8 실시 형태를 도시하는 요부 단면도,
도 17은 도 16의 제 1 변형예를 도시하는 요부 단면도,
도 18은 도 16 및 도 17의 변형예를 도시하는 요부 단면도,
도 19는 도 16의 제 2 변형예를 도시하는 요부 단면도,
도 20은 도 19를 로터 헤드의 선단부측에서 본 도면,
도 21은 종래예를 도시하는 요부 단면도.
부호의 설명
1 풍력 발전 장치
2 지주
3 나셀
4 로터 헤드
4a 로터 헤드 커버
5 풍차익
7 허브
7a 유출 구멍
8 내부 기기
9 연통로
9a, 9b 칸막이 부재
10 증속기
11 발전기
20, 20A 공기 순환용 가이드 (공기 흐름 형성 수단)
23 유로 분리 가이드 (공기 유로 형성 부재)
24 개구부
30 정지 프로펠러 (공기 흐름 형성 수단)
33 판상 부재 (공기 흐름 형성 부재)
40 로터 축 내 유로
50 팬 (공기 흐름 형성 수단)
60 외기 도입로
61 루버(louver)
70 방열용 열전 소자
71, 72 방열 핀
이하, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 일 실시 형태를 도면에 근거해서 설명한다.
풍력 발전 장치(1)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 기초(6) 위에 세워 설치되는 지주(2)와, 지주(2)의 상단에 설치되는 나셀(3)과, 대략 수평한 축선 둘레로 회전 가능하게 해서 나셀(3)에 마련되는 로터 헤드(4)를 갖고 있다.
로터 헤드(4)에는, 그 회전 축선 주위에 방사상으로 해서 복수 매의 풍차익(5)이 부착되어 있다. 이 결과, 로터 헤드(4)의 회전 축선 방향으로부터 풍차익(5)에 부딪친 바람의 힘이, 로터 헤드(4)를 회전 축선 둘레로 회전시키는 동력으로 변환되게 되어 있다.
나셀(3)의 내부에는, 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같이, 로터 헤드(4)와 동축의 증속기(10)를 거쳐 연결된 발전기(11)를 구비해서 이루어진 구동·발전 기구가 수납 설치되어 있다. 즉, 로터 헤드(4)의 회전을 증속기(10)로 증속해서 발전기(11)를 구동시킴으로써, 발전기(11)로부터 발전기 출력(W)이 얻어지도록 되어 있다. 또, 도 6에 도시하는 부호(12)는 트랜스, 부호(13)는 컨트롤러, 부호(14)는 인버터, 부호(15)는 인버터 냉각기(inverter cooler), 부호(16)는 윤활유 냉각기이다.
상술한 나셀(3)의 내부는, 증속기(10)나 발전기(11) 등의 회전에 의한 발열이나, 인버터(14) 등의 발열에 의해 내부 온도가 상승한다. 이 때문에, 인버터 냉각기(15)나 윤활유 냉각기(16)를 설치해서 냉각함과 동시에, 나셀(3)의 적소에는, 내부를 환기하여 냉각하기 위해서 냉각 팬을 구비한 흡배기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 이 때문에, 나셀(3)의 내부는, 내부 공기의 냉각 및 환기에 의해 비교적 온도가 낮은 상태로 되어 있다.
그런데, 로터 헤드(4)는, 주축에 연결되어서 회전하는 허브(7)에 풍차익(5)이 부착되어 있다. 허브(7)의 외주는, 소정의 공간을 형성해서 로터 헤드 커버(4a)에 의해 덮여 있다.
허브(7)의 내부에는, 예를 들면 풍차익(5)의 피치 제어를 실행하는 유압 기기류나 컨트롤 판넬 등의 내부 기기(8)가 수납 설치되어 있다. 이 중, 유압 펌프 등의 유압 기기류는 발열체가 되고, 한편, 컨트롤 판넬과 같은 제어 기기류를 구성하는 전기·전자 부품은 설치 환경의 온도 조건에 제약을 받는다. 또한, 내부 기기(8)에 있어서 빗물 등의 침입은 바람직한 것은 아니기 때문에, 허브(7)에는 밀폐성이 필요하게 된다.
그래서 본 발명에서는, 풍차익(5)를 부착한 로터 헤드(4)에 연결되어 있는 증속기(10)나 발전기(11) 등의 구동·발전 기구가 나셀(3) 내에 수납 설치되고, 또한, 로터 헤드(4)의 허브(7) 내에 컨트롤 판넬 등의 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 로터 헤드(4)와 나셀(3) 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 거쳐서, 로터 헤드(4)의 내부와 나셀(3)의 내부 사이에서 공기를 순환시키기 위한 공기 흐름 형성 수단을 마련하고 있다.
또, 상술한 연통로(9)에는, 예를 들면 펀칭 메탈(punching metal)이나 망상부재 등과 같이, 로터 헤드(4) 및 나셀(3)의 양 공간을 공기가 유통하는 연통 상태로 해서 분할하는 칸막이 부재(9a)가 설치되어 있다.
이하에서는, 공기 흐름 형성 수단의 실시 형태에 대해서, 구체적인 구성예를 도면에 근거하여 설명한다.
<제 1 실시 형태>
도 1 내지 도 3에 도시하는 제 1 실시 형태에 있어서, 공기 흐름을 형성하는 공기 흐름 형성 수단은, 연통로(9)에 설치된 공기 순환용 가이드(이하, 「가이드」라고 부른다)(20)로 이루어진다. 이 가이드(20)는, 예를 들면 도 3에 도시하는 것과 같은 날개형의 부재이며, 원형이 되는 연통로(9)의 둘레 방향에 있어서, 대략 둘레 절반부에 걸쳐서 동일 피치로 복수매가 배설되어 있다. 도시한 구성예에서는, 가이드(20)가 연통로(9)의 상부의 둘레 절반부(이하, 「상부 영역」이라 부른다)에 걸쳐 부착되어 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 도 3에 도시하는 가이드(20)의 날개형상에 있어서, 도면 중의 부호(21)는 등(背), 부호(22)는 배(腹)이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 구성에서는, 복수의 가이드(20)가 고정측이 되는 나셀(3)에 부착되어 있다. 즉, 연통로(9)에 설치되는 칸막이 부재(9a)는, 로터 헤드(4)와 나셀(3) 사이에 형성되며, 고정측의 나셀(3)에 고정 지지되어 있고, 이 칸막이 부재(9a)의 상부 영역에 대하여, 상술한 가이드(20)를 고정해서 부착한 구성으로 한다.
도 2는, 나셀(3)에 고정된 칸막이 부재(9a)에 부착되어 있는 가이드(20)를 로터 헤드(4) 측으로부터 본 도면으로서, 로터 헤드(4)의 회전 방향[화살표(R) 참조]에 있어서, 방사상으로 배치한 가이드(20)는, 날개 형상의 배(22) 쪽으로부터 등(21) 쪽을 향하도록 부착되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전 방향(R)을 향해서 회전하는 로터 헤드(4)는 가이드(20)가 설치되어 있는 상부영역을 통과할 때에, 배(22), 등(21), 배(22), 등(21) … 등(21)의 순으로 통과하도록 된다.
이와 같이 공기 흐름 형성 수단을 마련한 것에 의해서, 로터 헤드(4)가 회전하면, 로터 헤드(4)와 나셀(3) 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 거쳐서, 로터 헤드(4)의 내부와 나셀(3)의 내부 사이에서 공기를 순환시킬 수 있다. 즉, 가이드(20)가 전용의 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전운동을 실행하는 것에 의해, 회전측의 로터 헤드(4)와 고정측의 나셀(3) 사이에 형성된 연통로(9)를 통해서 순환하는 공기량을 증가시킬 수 있다.
이 결과, 로터 헤드(4)의 내부에는, 냉각 및 환기에 의한 냉각 구조를 구비하고 있는 나셀(3) 내로부터 비교적 온도가 낮은 공기가 도입되고, 이 공기가 로터 헤드(4)의 내부를 유통함으로써 로터 헤드(4) 및 허브(7)의 내부 온도를 저하시킨다.
이하, 상술한 공기의 순환을 구체적으로 설명한다.
풍력 발전 장치(1)는 풍차익(5)에 바람을 받는 것에 의해, 로터 헤드(4)가 화살표(R) 방향으로 회전한다. 이 때문에, 나셀(3) 측에 고정되어서 정지측으로 되는 가이드(20)는 로터 헤드(4)에 대하여 회전하는 것과 같은 상태가 되고, 가이드(20)가 존재하는 상부의 영역에서는, 가이드(20)의 날개 형상을 따라 로터 헤드(4) 내로부터 나셀(3) 측으로 향하는 공기의 흐름[도면 중의 화살표(Ｆh) 참조]이 형성된다. 이 공기 흐름(Ｆh)은, 내부 기기(8)의 가열을 받아서 온도 상승한 비교적 온도가 높은 공기를 로터 헤드(4) 내로부터 빨아내서 나셀(3) 측으로 송출하는 것이다.
상술한 공기 흐름(Ｆh)이 형성되면, 로터 헤드(4)의 내압은 저하하기 때문에, 나셀(3)의 내압이 상대적으로 높아진다. 이 결과, 연통로(9)의 하부 영역에는, 내압이 높은 나셀(3) 측으로부터 로터 헤드(4) 내로 흐르는 비교적 온도가 낮은 공기의 흐름[도면 중의 화살표(Ｆc) 참조]이 형성된다. 따라서, 로터 헤드(4)의 회전이 계속되는 것에 의해, 연통로(9)의 상부 영역을 통과하는 공기 흐름(Ｆh)과, 연통로(9)의 하부 영역을 통과하는 공기 흐름(Ｆc)에 의해, 로터 헤드(4) 내로부터 비교적 온도가 높은 공기가 유출되고, 또한 나셀(3) 내로부터 비교적 온도가 낮은 공기가 유입되는 공기의 순환 흐름이 형성된다. 이 순환 흐름은, 로터 헤드(4)의 회전 및 가이드(20)의 작용에 의해 생기는 것이기 때문에, 순환 흐름 형성을 위해서 새로운 구동원을 마련할 필요는 없다.
상술한 공기의 순환 흐름이 형성되면, 나셀(3)의 내부와 로터 헤드(4) 사이에 있어서는, 연통로(9)를 거쳐서 흐르는 통풍량이 증가한다. 이 결과, 로터 헤드(4) 내의 내부 온도를 저하시키는 것과 동시에, 내부 기기(8)가 발열하는 허브(7)의 표면으로부터 방열하는 열량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 밀폐된 허브(7)의 내부에 열이 가득차는 것을 방지하고, 내부 온도의 상승을 억제해서 전기·전자 부품의 성능 유지에 필요한 온도 관리를 실행할 수 있다.
그런데, 상술한 실시 형태에서는, 공기 흐름 형성 수단을 날개형의 가이드(20)로 하였지만, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이, 박판(薄板)을 대략 날개형상으로 만곡시킨 날개형 만곡판(20A)으로 하여도 좋고, 또는 단순히 박판 형상(평판)으로 된 가이드를 공기 흐름에 대하여 경사 배치해도 좋다.
<제 2 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 2 실시 형태를 도 7 및 도 8에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에 있어서는, 연통로(9)를 분할하는 펀칭 메탈 등의 등의 칸막이 부재(9b)가 로터 헤드(4) 측에 설치되어 있다. 그리고, 공기 흐름을 형성하는 공기 흐름 형성 수단으로서, 연통로(9)에는 공기 순환용 가이드(이하, 「회전 가이드」라 함)(20A)가 설치되어 있다. 이 회전 가이드(20A)는, 예를 들면 도 3에 도시하는 날개형의 부재나 도 4에 도시하는 날개형 만곡판을 채용하고, 원형이 되는 연통로(9)의 둘레 방향에 있어서, 대략 둘레 절반부에 걸쳐서 동일 피치로 복수매가 배치되어 있다. 또, 도 3에 도시하는 회전 가이드(20)의 날개형에 있어서, 도면중의 부호(21)는 등이 되고 부호(22)는 배이다.
도 8은, 로터 헤드(4)에 고정된 칸막이 부재(9b)에 설치되어 있는 회전 가이드(20A)를 나셀(3) 측으로부터 본 도면이다. 이 경우, 화살표(R)로 도시하는 회전 방향으로 로터 헤드(4)가 회전하면, 방사상으로 배치한 회전 가이드(20A)는, 고정측인 나셀(3)의 소정 위치를 날개 형상의 배(22), 등(21), 배(22) … 등(21)의 순으로 통과하게 된다.
이와 같이 구성된 공기 흐름 형성 수단을 마련한 것에 의해, 로터 헤드(4)가 회전하면, 로터 헤드(4)와 나셀(3) 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 거쳐서, 로터 헤드(4)의 내부와 나셀(3)의 내부 사이에서, 전용의 동력을 필요로 하는 일 없이 공기를 순환시킬 수 있다. 즉, 회전 가이드(20A)가 로터 헤드(4)와 일체로 회전하는 것에 의해, 회전측의 로터 헤드(4)와 고정측의 나셀(3) 사이에 형성된 연통로(9)를 거쳐서 순환하는 공기량을 증가시킬 수 있다.
이 결과, 로터 헤드(4)의 내부에는, 냉각 및 환기에 의한 냉각 구조를 구비하고 있는 나셀(3) 내로부터 비교적 온도가 낮은 공기가 도입되어, 이 공기가 로터 헤드(4)의 내부를 흘러 통과함으로써 로터 헤드(4) 및 허브(7)의 내부 온도를 저하시킨다.
이하, 상술한 공기의 순환을 구체적으로 설명한다.
로터 헤드(4)가 화살표(R) 방향으로 회전하면, 회전 가이드(20A)는 로터 헤드(4)와 일체로 회전한다. 이 때문에, 회전 가이드(20A)가 존재하는 영역에서는, 회전 가이드(20A)의 날개 형상을 따라 나셀(3) 내로부터 로터 헤드(4)측으로 향하는 공기의 흐름[도면 중의 화살표(Ｆc) 참조]이 형성된다. 이 공기 흐름(Ｆc)은 냉각 구조에 의해 온도가 저하된 비교적 온도가 낮은 공기를 나셀(3)로부터 로터 헤드(4)측으로 송출하는 것이다.
상술한 공기 흐름(Ｆc)이 형성되면, 나셀(3)의 내압은 저하하기 때문에, 로터 헤드(4)의 내압이 상대적으로 높아진다. 이 결과, 회전 가이드(20A)가 존재하지 않는 연통로(9)의 영역에 있어서는, 내압이 높은 로터 헤드(4) 측으로부터 나셀(3) 내로 흐르는 비교적 온도가 높은 공기의 흐름[도면 중의 화살표(Ｆh) 참조]이 형성된다. 따라서, 로터 헤드(4)의 회전이 계속되면, 비교적 온도가 높은 공기 흐름(Ｆh)과 비교적 온도가 낮은 공기 흐름(Ｆc)에 의해, 로터 헤드(4) 및 나셀(3)의 내부에 공기의 순환 흐름이 형성된다. 이 순환 흐름은, 로터 헤드(4)의 회전 및 가이드(20)의 작용에 의해 생기는 것이기 때문에, 순환 흐름 형성용으로써 새로운 구동원을 마련할 필요는 없다.
그리고, 이 순환 흐름에 의해, 나셀(3)의 내부와 로터 헤드(4) 사이에서는 연통로(9)를 거쳐서 흐르는 통풍량이 증가하므로, 로터 헤드(4) 내의 내부 온도를 저하시키는 것과 동시에, 내부 기기(8)가 발열하는 허브(7)의 표면으로부터 방열하는 열량을 증가시킬 수 있다.
<제 3 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 3 실시 형태를 도 9 및 도 10에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에 있어서는, 연통로(9)를 분할하는 펀칭 메탈 등의 칸막이 부재(9a, 9b)가 나셀(3) 및 로터 헤드(4)의 양쪽에, 예를 들면 반경방향으로 분할해서 부착되어 있다. 도시한 예에서는, 연통로(9)에 대하여, 나셀(3) 측의 대략 외주측 절반부에 칸막이 부재(9a)가 장착되고, 로터 헤드(4)의 대략 내주측 절반부분에 칸막이 부재(9b)가 부착되어 있다.
이 경우의 공기 흐름 형성 수단은, 상술한 제 1 실시 형태에서 설명한 가이드(20)와, 제 2 실시 형태에서 설명한 회전 가이드(20A)를 조합하여 사용한다. 즉, 연통로(9)의 외주측에는 외주측 공기 순환용 가이드로서 나셀(3) 측에 고정된 가이드(20)를 부착하고, 또한 연통로(9)의 내주 측에는 내주측 공기 순환용 가이드로서 로터 헤드(4)와 일체로 회전하는 회전 가이드(20A)를 부착한다. 그리고, 이 경우의 가이드(20) 및 회전 가이드(20A)는, 어느 것이나 연통로(9)의 전체 주위에 걸쳐서 동일 피치로 배치되어 있다. 또, 로터 헤드(4)의 회전 방향(R)과 날개 형상의 장착 방향[등(21) 및 배(22)의 배치]에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 이 실시 형태에 있어서는, 연통로(9)를 내주부측과 외주부측으로 분할하는 것과 동시에, 로터 헤드(4)의 내부 공간을 허브 외주면측과 로터 헤드 내벽면측으로 분할하는 공기 유로 형성 부재로서, 콘(corn) 형상의 유로 분리 가이드(23)가 로터 헤드(4)의 내부에 부착되어 있다. 이 유로 분리 가이드(23)는, 칸막이 부재(9a, 9b)가 바뀌는 연통로(9)의 위치를 기점으로 해서 나셀(3)로부터 이격하여 로터 헤드(4)의 선단부측으로 연장되는 콘(corn) 형상을 갖고 있다.
그리고, 유로 분리 가이드(23)의 내부 공간(23a)에는, 즉 허브 외주면 측에 형성된 공간에 허브(7)가 수납 설치되어, 유로 분리 가이드(23)의 내벽면과 허브(7)의 외벽면 사이에 공기 유로(내부 유로)를 형성하고 있다. 또한, 유로 분리 가이드(23)의 외부 공간(23b)에는, 즉 로터 헤드 내벽면 측에 형성된 공간에는, 로터 헤드 커버(4a)와의 사이에 또 하나의 공기 유로(외부 유로)를 형성하고 있다.
더욱이, 유로 분리 가이드(23)는, 상술한 내부 공간(23a)과 외부 공간(23b) 사이를 연통시키기 위해서, 즉 허브 외주면측의 내부 유로와 로터 헤드 내벽면측의 외부 유로 사이를 연통시키기 위해서, 예를 들면 선단부에 형성된 개구부(24)를 구비하고 있다.
이와 같은 구성에 의해, 나셀(3) 내의 공기를 유로 분리 가이드(23)의 내부공간(23a)에 도입해서 순환시킬 수 있다. 이 때, 회전측의 로터 헤드(4)와 고정측의 나셀(3) 사이에 형성된 연통로(9)에서는, 가이드(20) 및 회전 가이드(20A)가 전용의 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전 운동을 행하여 공기의 순환량을 증가시키므로, 비교적 온도가 낮은 나셀(3) 내의 공기는, 최초에 내부 공간(23a)으로 도입되어서 순환한 후, 개구부(24)로부터 외부 공간(23b)으로 유출해서 나셀(3)측으로 되돌아온다. 특히, 회전 가이드(20A)는, 나셀(3) 내의 공기를 로터 헤드(4) 내로 밀어 넣는 방향의 흐름을 형성하고, 또 가이드(20)는 로터 헤드(4) 내의 공기를 나셀(3) 내로 흡입하는 방향의 흐름을 형성하므로, 양쪽 가이드(20, 20A)가 협동해서 공기의 순환 흐름을 효율적으로 형성하는 것이 가능하다.
그런데, 상술한 실시 형태의 설명에서는, 온도가 낮은 공기가 최초에 내부 공간(23a)을 통과해서 허브(7) 내를 효율적으로 냉각할 수 있기 때문에, 연통로(9)의 외주측에 가이드(20)를 배치하고 내주 측에 회전 가이드(20A)를 배치하고 있지만, 공기의 순환 흐름을 형성하는 목적을 달성하기 위해서 역의 배치로 하여도 무 방하다.
또한, 개구부(24)의 위치에 관해서도, 온도가 낮은 공기가 내부 공간(23a) 내의 전역을 확실하게 통과하도록 배치했지만, 그 설치 수도 포함시켜서 특별히 한정되는 것은 아니다.
<제 4 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 4 실시 형태를 도 11에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에서는, 공기 흐름 형성 수단으로서 로터 헤드(4) 내의 소정 위치에서 정지하도록 설치된 공기 흐름 가속 부재가 채용되어 있다. 이하에서는, 공기 흐름 가속 부재의 구체적인 구성예로서, 정지 프로펠러(30)에 대해서 설명한다.
도 11에 도시하는 정지 프로펠러(30)는, 회전하는 로터 헤드(4)의 내부에서 정지하도록 설치되어 있다. 이 정지 프로펠러(30)는, 허브(7)와 로터 헤드 커버(4a) 사이를 연결해서 설치된 축(31)에 추(32)와 함께 회동 가능하게 축지되어 있다. 따라서, 허브(7)와 함께 로터 헤드(4)가 회전하여도, 추(32)와 일체의 정지 프로펠러(30)는 회전하지 않고 소정 위치에 대략 정지한 상태로 된다. 즉, 추(32)가 축(31)의 하방으로 수직 하강된 상태를 유지하려고 하므로, 이 추(32)에 의해 정지 프로펠러(30)는 정지시와 같은 위치에 유지된다.
이렇게 하여, 로터 헤드(4)가 회전한 상태에서 정지 프로펠러(30)가 소정 위치에 정지하고 있으면, 회전하는 로터 헤드(4) 측으로부터 보면, 정지한 정지 프로펠러(30)가 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전을 한 상태가 되므로, 로터 헤드(4)의 내부에서는, 정지 프로펠러(30)에 의해 공기의 순환 흐름(f)이 형성된다. 이 순환 흐름은, 나셀(3)의 내부와 로터 헤드(4) 사이에서 연통로(9)를 거쳐서 흐르는 통풍량을 증가시키므로, 로터 헤드(4) 내의 내부 온도를 저하시키는 것과 동시에, 내부 기기(8)가 발열하는 허브(7)의 표면으로부터 방열하는 열량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 공기 흐름 형성 수단은, 상술한 정지 프로펠러(30)에 한정되지는 않으며, 예를 들면 도 12에 도시하는 변형예와 같이, 정지 프로펠러(30) 대신에 추(31)와 일체의 판상 부재(33)를 채용해도 좋다. 이러한 판상 부재(33)도, 회전하는 로터 헤드(4) 측으로부터 보면, 정지한 판상 부재(33)가 동력을 필요로 하는 일 없이 상대적인 회전을 한 상태가 되므로, 로터 헤드(4)의 내부에는, 정지 프로펠러(30)의 경우와 마찬가지로, 판상 부재(33)에 의한 공기의 순환 흐름이 형성되는 것이 된다.
<제 5 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 5 실시 형태를 도 13에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에서는, 나셀(3) 내와 허브(7) 내를 연통하는 로터 축내 유로(40)와, 나셀(3) 내에 마련한 송풍 수단의 팬(도면에 도시하지 않음)과, 허브(7)에 뚫어 형성한 유출 구멍(7a)을 구비하고, 나셀(3) 내의 공기를 허브(7)의 내부에 도입해서 유출 구멍(7a)으로부터 유출시킨 후, 연통로(9)를 통해 나셀(3) 내로 되돌려 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 채용되어 있다. 또, 이 경우의 팬에 대해서는, 전용의 것을 새롭게 마련해도 좋고, 또는 나셀(3) 내의 환기·냉각용 팬을 이용해도 좋다.
이러한 구성으로 하면, 로터 축내 유로(40)를 통해서 비교적 온도가 낮은 나셀(3) 내부의 공기를 허브(7)의 내부까지 확실하게 도입하고, 유출 구멍(7a)으로부터 유출시킬 수 있으므로, 허브(7)의 내부를 확실하게 환기해서 냉각할 수 있다. 더욱이, 유출 구멍(7a)으로부터 공기가 유출한 상태가 되므로, 허브(7)의 내부에 물방울 등이 침입하는 것을 방지하고, 기밀에 가까운 상태를 형성할 수 있다.
<제 6 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 6 실시 형태를 도 14에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에서는, 연통로(9)에 설치되는 것과 동시에, 로터 헤드(4) 측의 회전을 구동력으로서 동작하는 팬(50)을 공기 흐름 형성 수단으로 하고 있다. 즉, 회전하는 허브(7) 또는 주축(도면에 도시하지 않음)과 맞물리는 치차(51)를 통해 구동되는 팬(50)을 연통로(9)의 적소에 설치하고, 전동기 등의 구동원이 없이도 팬(50)을 기계적으로 동작시켜서 공기의 순환 흐름을 형성할 수 있다.
상술한 팬(50)은, 예를 들면 도 14에 도시하는 바와 같이, 한쪽이 나셀(3) 내의 비교적 온도가 낮은 공기를 로터 헤드(4) 내로 밀어 넣는 공기 흐름(Ｆc)을 형성하고, 다른 쪽이 로터 헤드(4) 내의 비교적 온도가 높은 공기를 나셀(3) 내로 흡입하는 공기 흐름(Ｆh)을 형성하도록 복수 설치하여도 좋고, 또 공기 흐름(Ｆc) 또는 공기 흐름(Ｆh)중 어느 한쪽을 형성하는 팬(50)을 설치해도 좋다. 또, 상술한 팬(50)의 설치는, 제 1 실시 형태나 제 2 실시 형태에서 설명한 가이드(20) 및 회전 가이드(20A)와 실질적으로 동일한 순환 흐름 형성 기능을 갖고 있다.
<제 7 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 7 실시 형태를 도 15에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에서는, 풍차익(5)을 부착한 로터 헤드(4)에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀(3) 내에 수납 설치되어, 로터 헤드(4)의 허브(7) 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 로터 헤드(4)의 외부와 허브(7)의 내부 사이를 외기 도입로(60)에 의해 연통시켜, 외기 도입로(60)의 적소에 루버(louver)(61)를 설치하고 있다.
그리고, 외기 도입로(60)의 입구(60a)로부터 허브(7)의 내부로 도입한 외기를 로터 헤드(4)의 내부로 유출시키기 위해서, 허브(7)에는 유출 구멍(7a)이 뚫려 있다.
따라서, 외기 도입로(60)의 입구(60a)로부터 도입된 외기 흐름[도면 중의 화살표(Ｆg)]은 루버(61)를 통과해서 허브(7)의 내부로 유입한다. 이 때, 루버(61)를 통과하는 것에 의해, 빗물 등의 물방울이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 허브(7)의 내부에 유입한 외기 흐름(Ｆg)은, 허브(7)의 내부를 환기해서 냉각하는 것과 동시에, 내부 기기(8)를 냉각한다. 이렇게 해서 온도 상승한 외기 흐름(Ｆg)은, 유출 구멍(7a)을 통해서 로터 헤드(4) 내로 흐른 후, 로터 헤드(4)와 나셀(3) 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 통해서 나셀(3)의 내부로 유출한다.
이 결과, 외기 도입로(60)의 입구(60a)로부터 유입한 외기 흐름이, 루버(61), 허브(7)의 내부, 유출 구멍(7a), 로터 헤드(4)의 내부 및 연통로(9)를 통해서 나셀(3) 내로 유출하는 외기 순환 유로가 형성된다. 또, 나셀(3)의 내부로 유출한 외기 흐름(Ｆg)은 나셀(3)의 환기용 출구로부터 외부로 유출한다.
이와 같이, 로터 헤드(4)의 외부와 허브(7)의 내부 사이를 연통시키는 것과 동시에 루버(61)를 구비하고 있는 외기 도입로(60)를 마련하고, 외기 도입로(60)의 입구(60a)로부터 허브(7)의 내부에 도입한 외기가, 허브(7)에 뚫어 형성한 유출 구멍(7a) 및 로터 헤드(4)와 나셀(7) 사이에 형성되어 있는 연통로(9)를 통해서 유출하는 외기 순환 유로를 형성했으므로, 허브(7)의 내부를 온도가 낮은 외기에 의해 확실히 냉각하는 것과 동시에, 루버(61)에 의해 물방울 등의 침입을 방지해서 기밀에 가까운 상태를 형성할 수 있다.
<제 8 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 제 8 실시 형태를 도 16 내지 도 19에 근거해서 설명한다. 또, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설 명은 생략한다.
이 실시 형태에서는, 풍차익(5)을 부착한 로터 헤드(4)에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀(3) 내에 수납 설치되어, 로터 헤드(4)의 허브(7) 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치(1)에 있어서, 로터 헤드(4) 및 허브(7)의 적어도 한 쪽에 방열 수단이 마련되어 있다.
도 16에 도시하는 실시 형태에서는, 로터 헤드(4) 내에 설치되어 있는 허브(7)를 관통해서, 예를 들면 펠티에 효과에 의해 내부의 열을 외부에 방출하는 방열용 열전 소자(70)가 부착되어 있다. 즉, 허브(7)의 벽면을 관통해서 부착한 방열용 열전 소자(70)는 펠티에 효과에 의해 내부 기기(8)가 방열한 열을 허브(7)의 내부로부터 외부로 방출하므로, 허브(7)의 내외에 있어서 열전도량을 증가시켜서 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다. 이 때, 방열용 열전 소자(70)의 관통부를 수밀(水密)로 처리하면, 허브(7)의 내부는 기밀성이 훼손될 일은 없다.
또한, 이 실시 형태에서 채용한 방열용 열전 소자(70)는, 상술한 허브(7)를 관통하여 부착할 뿐만 아니라, 로터 헤드(4)의 로터 헤드 커버(4a)를 관통해서 부착하는 것에 의해, 열을 외기로 방출하도록 하여도 된다. 이러한 방열용 열전 소자(70)는, 예를 들면 도 18에 도시하는 바와 같이, 허브(7) 및 로터 헤드 커버(4a)의 양쪽에 부착하는 것에 의해, 허브(7) 내의 온도 상승을 효율적으로 확실하게 방지 또는 억제할 수 있다.
더욱이, 상술한 방열용 열전 소자(70)는, 상술한 각 실시 형태와 조합하여 채용하는 것도 가능하다.
도 17에 도시하는 제 1 변형예에서는, 상술한 방열용 열전 소자(70) 대신에, 열전도 면적을 증가시키기 위한 방열 핀(71)이 부착되어 있다. 도시의 예에서는, 방열 핀(71)이 로터 헤드 커버(4a)를 관통해서 부착되어 있지만, 허브(7) 만을 관통해서 부착하여도 좋고, 또는 허브(7) 및 로터 헤드 커버(4a)의 양쪽(도 18 참조)에 부착하여도 좋다. 이 경우에 있어서도, 방열 핀(71)의 관통부를 수밀로 처리하면, 허브(7)나 로터 헤드(4)의 내부는, 기밀성이 훼손될 일이 없다.
또한, 이 제 1 변형예는, 상술한 방열용 열전 소자(70)와 동일하게, 상술한 각 실시 형태와 조합시켜서 채용하는 것도 가능하다.
도 19 및 도 20에 도시하는 제 2 변형예에서는, 허브(7)의 내부로부터 로터 헤드(4)의 외측까지 연속해서 관통하는 방열 핀(72)이 채용되어 있다. 이 방열 핀(72)은, 각 방열 핀(72)이 허브(7)의 내부로부터 외기에 닿아 있는 로터 헤드(4)의 외측까지 관통하고 있으므로, 허브(7)의 내부로부터 온도가 낮은 외기로 직접 방열할 수 있다. 이러한 방열 핀(72)은, 예를 들면 도 20에 도시하는 바와 같이, 인접하는 풍차익(5)의 사이로 돌출하는 것이 바람직하다.
또한, 이 제 2 변형예에 관해서도, 상술한 방열용 열전 소자(70)나 방열 핀(71)과 마찬가지로, 상술한 각 실시 형태와 조합하여서 채용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 로터 헤드(4) 및 허브(7)의 적어도 한쪽에 방열용 열전 소자(70)나 방열 핀(71, 72)과 같은 방열 수단을 마련했으므로, 기밀성을 훼손하는 일 없이 로터 헤드(4)나 허브(7)의 내외에 있어서의 열전도량을 증가시킬 수 있다. 그리고, 이러한 방열 수단을 상술한 각 실시 형태에 추가해서 조합시키면, 로터 헤 드(4) 및 허브(7)의 내부 온도가 상승하는 것을 방지하고, 한층 더 효율적으로 냉각해서 온도 관리할 수 있다.
따라서, 상술한 본 발명에 의하면, 나셀(3)의 내부로부터 비교적 온도가 낮은 공기를 도입하고, 혹은 로터 헤드(4)의 내부에 외기를 직접 도입해서 순환시킴으로써, 로터 헤드 내부의 냉각에 의한 온도 관리를 실행하고, 특히 전기·전자 부품으로 이루어진 제어 기기류의 동작 환경을 유지해서 풍력 발전 장치의 신뢰성이나 내구성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 로터 헤드(4) 및 허브(7)의 적어도 한쪽에 방열 수단을 마련해서 열전도량을 증가시키는 것에 의해, 로터 헤드 내부의 냉각에 의한 온도 관리를 실행하고, 제어 기기류의 동작 환경을 유지해서 풍력 발전 장치의 신뢰성이나 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정될 일은 없고, 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적의 변경할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서,
    상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있으며,
    상기 공기 흐름 형성 수단은 상기 연통로에 설치된 공기 순환용 가이드인 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 순환용 가이드는 상기 나셀 측에 고정되어 상기 연통로의 둘레 방향으로 주변 절반부에 걸쳐서 복수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 순환용 가이드는 상기 로터 헤드 측에 고정되어 상기 연통로의 둘레 방향으로 주변 절반부에 걸쳐서 복수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  5. 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서,
    상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있으며,
    상기 공기 흐름 형성 수단은,
    상기 로터 헤드의 내부에 장착되고, 상기 연통로를 내주부 측과 외주부 측으로 분할하는 것과 동시에, 상기 로터 헤드의 내부 공간을 허브 외주면 측과 로터 헤드 내벽면 측으로 분할하고, 상기 허브 외주면 측과 상기 로터 헤드 내벽면 측 사이를 연통시키는 개구부를 구비하고 있는 공기 유로 형성 부재와,
    상기 로터 헤드 측에 고정되고 상기 연통로의 내주부 측을 따라 전체 주위에 배열된 내주측 공기 순환용 가이드와,
    상기 나셀 측에 고정되고 상기 연통로의 외주부 측을 따라 전체 주위에 배열된 외주측 공기 순환용 가이드를 구비하고,
    상기 나셀 내의 공기를 상기 공기 유로 형성 부재의 내부에 도입해서 순환시키는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  6. 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서,
    상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있으며,
    상기 공기 흐름 형성 수단은 상기 로터 헤드 내의 소정 위치에서 정지하도록 설치된 공기 흐름 가속 부재인 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  7. 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서,
    상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있으며,
    상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 나셀 내와 상기 허브 내를 연통시키는 로터 축내 유로와, 상기 나셀 내에 마련된 송풍 수단과, 상기 허브에 뚫어 형성한 유출 구멍을 구비하고,
    상기 나셀 내의 공기를 상기 허브의 내부에 도입해서 상기 유출 구멍으로부터 유출시킨 후, 상기 연통로를 거쳐서 상기 나셀 내로 되돌려서 순환시키는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  8. 풍차익을 부착한 로터 헤드에 연결되어 있는 구동·발전 기구가 나셀 내에 수납 설치되고, 상기 로터 헤드의 허브 내에 제어 기기류가 수납 설치되어 있는 풍력 발전 장치에 있어서,
    상기 로터 헤드와 상기 나셀 사이에 형성되어 있는 연통로를 거쳐서, 상기 로터 헤드의 내부와 상기 나셀의 내부 사이에서 공기를 순환시키는 공기 흐름 형성 수단이 마련되어 있으며,
    상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 연통로에 설치되는 것과 동시에, 상기 로터 헤드 측의 회전을 구동력으로 하여 동작하는 팬인 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
  9. 삭제
  10. 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 헤드 및 상기 허브 중 적어도 한쪽에 방열 수단을 마련한 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 장치.
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