TWI534345B - Wind power generation equipment - Google Patents

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TWI534345B
TWI534345B TW103115521A TW103115521A TWI534345B TW I534345 B TWI534345 B TW I534345B TW 103115521 A TW103115521 A TW 103115521A TW 103115521 A TW103115521 A TW 103115521A TW I534345 B TWI534345 B TW I534345B
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Shingo Inamura
Masaru Oda
Mitsuru Saeki
Shigehisa Funabashi
Takahiko Sano
Ikuo Tobinaga
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Hitachi Ltd
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    • 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
    • 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
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    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description

風力發電設備
本發明是有關於水平軸型的風力發電設備,特別是有關於在下風型的風力發電設備具備將機艙內的機器冷卻的功能的風力發電設備。
水平軸型的風力發電設備,是在被設於其頂部的機艙內內裝有發電機和增速機等的機器。這些機器在發電時因為會產生熱,所以具備將風力發電設備所產生的熱冷卻用的冷卻系統。一般的冷卻系統,是由將外氣的風取入進行熱交換的冷卻器所構成,冷卻器是為了將外氣的風取入,被設在風力發電設備的外側。
具備冷卻器的風力發電設備已知例如專利文獻1。在這些風力發電設備中為了由此冷卻器效率佳地冷卻,有需要將外部的風有效率地取入。特別是在上風側具有轉子旋轉面之上風型的風車的情況,機艙是位於下風,因為被設在妨害風的流動的方向,所以將冷卻器從機艙突出地設置。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第7057303號公報
現在被商用化的大型的水平型的風力發電設備,幾乎都是上風型。上風型,是在上風側具有轉子旋轉面。上風型的情況,機艙是位於下風,冷卻器是從機艙突出地設置而有效地迎接風。此情況,為了有效地迎接風,是將冷卻器設成由比機艙的上面或是側面更大幅地突出的形狀較佳。
然而將冷卻器設成從機艙突出的形狀的話,有需要追加設置該部分的支撐構造。進一步對於機艙的風的受風面積會變大,作用的風負荷也因為伴隨其變大,而需要追加可耐其風負荷用的構造的補強。
從以上,本發明的目的是提供一種由簡便的構成就可以效率佳地冷卻的風力發電設備。
本發明的風力發電設備,是為了達成上述目的,是包含機艙的下風型的風力發電設備,該機艙的一方側是與由輪轂及葉片所構成的轉子連接,在另一方側迎接風,藉由塔被支撐,其特徵為:在機艙的另一方側前端部 分形成空洞部,在空洞部前端設置冷卻器,具備將通過冷卻器的風從空洞部的後流側排氣用的排氣口。
依據本發明的話,可以提供由簡便的構成就可以效率佳地冷卻的風力發電設備。
1‧‧‧葉片
2‧‧‧輪轂
3‧‧‧轉子
4‧‧‧機艙
5‧‧‧塔
7‧‧‧冷卻器
8‧‧‧R面
9‧‧‧排氣導管
10‧‧‧翼片狀的支撐構件
11‧‧‧機艙傾斜面
13‧‧‧側面通風孔
14‧‧‧屋簷部
20‧‧‧側面支撐部
40‧‧‧增速機
41‧‧‧油冷卻器
42、43‧‧‧冷卻水
44‧‧‧熱交換配管
50‧‧‧發電機
51‧‧‧空氣冷卻器
52‧‧‧風扇
53‧‧‧冷卻水
55‧‧‧軸
W1‧‧‧流入風
W2、W3‧‧‧排出風
[第1圖]顯示本發明的下風型風力發電設備的外觀的圖。
[第2圖]實施例1的機艙前面,冷卻器未安裝狀態的立體圖。
[第3圖]在安裝了冷卻器狀態下的機艙前面的立體圖。
[第4圖]實施例2的機艙前面的立體圖。
[第5圖]實施例3的機艙前面的立體圖。
[第6圖]實施例4的機艙前面的立體圖。
[第7圖]實施例5的機艙前面的立體圖。
[第8圖]實施例6的機艙前面的立體圖。
[第9圖]顯示本發明的機艙的內部構成的圖。
以下,依據圖示的實施例說明本發明的風力 發電設備。又,在各圖中同一部分附加同一符號,省略重複的說明。
[實施例1]
本發明,是如第1圖所示的外觀的下風型的風力發電設備。在下風型的風力發電設備中,由輪轂2及葉片1所構成的轉子3,是位於將機艙4支撐的塔5的下風側。機艙4前端的承受風的部分,是由屋簷部14及側面支撐部20及側面通風孔13所構成,被屋簷部14及側面支撐部20覆蓋的內部基本上是空洞。
因此來自上風的流入風W1,是從機艙4的前端流入朝下側作為排出風W2被排出,或是從機艙4的前端流入從側面通風孔13作為排出風W3被排出。
在本發明的實施例1中,在被屋簷部14及側面支撐部20包圍的空間設置冷卻器7。在第1圖中將在深度方向被設置的冷卻器7由虛線圖示。且在冷卻器7的下部具備翼片狀的支撐構件10(虛線)。因此,冷卻器7是藉由屋簷部14將上面支撐,藉由左右的側面支撐部20將兩側面支撐,藉由翼片狀的支撐構件10將下面支撐。藉由此構造,來自上風的流入風W1,是全部通過冷卻器7之後作為排出風W2、W3被排出。又翼片狀的支撐構件10,也具有將排出風W2、W3圓滑地導引至外部用的整流板的功能。
第2圖,是顯示機艙前面的立體圖。但是在 此圖中為了使內部的空洞明顯,顯示將冷卻器7取下時的形狀。從此圖明顯可知內部空洞是形成排氣導管9。且在形成排氣導管9的各部中為了使風的流通良好而適宜地使角部形成R面。例如機艙的下面是形成R面8,從機艙傾斜面11連續地連接。
依據第2圖的構成可了解,來自外部的風, 不被導入機艙本體內部,可遮蔽機艙本體內的收納機器不受風W。由此可保護機艙本體內的收納機器不受包含鹽分的海風等。
第3圖,是顯示在安裝了冷卻器7狀態下的 機艙前面的立體圖。冷卻器7是例如水冷的冷卻水箱,藉由通過冷卻水箱面的風使內部的液體(水)被冷卻。依據第3圖的話冷卻器7是形成於屋簷部14的內部,迎接藉由屋簷部14被誘導的風。
依據由第1圖、第2圖、第3圖說明的實施 例1的構成的話,機艙內部的機器冷卻用的冷卻器7是設在機艙的上風前面,且,利用機艙的下面的R面8排氣的導管9、及冷卻器7下的翼形狀的支撐10,是設在機艙。 此下面的R面8是從機艙的傾斜面11連續地連接地形成排氣導管,可將在冷卻器7受風的風效率佳地成為排氣W2。
且藉由在側面設置通風孔13,並追加排氣 口,藉由排氣W3就可以提高排氣效果。且藉由在冷卻器7上風設置屋簷部14,就可提高將外部的風朝冷卻器吸引 的效果。
在本發明中,藉由將受風面積及排氣面積設 成同程度,就可抑制流動的風的減速,可有效地排氣。側面的通風孔13,是藉由設在機艙的兩側面,因為對於來自前面的風對照地被排氣,所以可將作用於機艙的兩側面的風負荷抵消,可以防止負荷的不平衡。
依據本發明,因為可以將冷卻器7設在機艙 前面,所以可以減小對於機艙的受風面積,可以期待風負荷也削減。且因為只由機艙的支撐構造物就可以將冷卻器7的周圍4邊支撐,所以機艙可輕量化。藉此,機艙支撐的構造物的重量也可以減少。
[實施例2]
在第4圖,顯示本發明的風力發電設備的實施例2。在此,未設置實施例1的側面的通風孔13。側面的通風孔13因為不存在所以來自上風的流入風W1,是從機艙4的前端流入且直接朝下側作為排出風W2被排出。此情況時流入風W1也是全部通過冷卻器7。如此藉由將受風面積及排氣面積設成同程度,在實施例2,也可獲得與實施例1同樣的效果。
[實施例3]
在第5圖,顯示本發明的風力發電設備的實施例3。在此例中將實施例1的上下關係逆轉配置。將屋 簷部14作為下側時來自上風的流入風W1,是從機艙4的前端流入且直接朝上側作為排出風W2被排出。在此情況下,藉由在上面設定R面的排氣導管,就可以效率地通氣,可獲得與實施例1同樣的效果。排出風W3是從側面被排氣的點是與實施例1相同。
又第5圖的情況時因為屋簷部14位於下,所 以將此表現為屋簷雖不適切,但是任一的情況皆具有作為將風的流動朝冷卻器7誘導的誘導部的功能,可發揮此功能者在本說明書中稱為屋簷部。
[實施例4]
在第6圖,顯示本發明的風力發電設備的實施例4。在此例中將實施例2(第4圖)的上下關係逆轉配置。將屋簷部14作為下側時來自上風的流入風W1,是從機艙4的前端流入且直接朝上側作為排出風W2被排出。此情況時也可獲得與實施例2同樣的效果。
[實施例5]
在第7圖,顯示本發明的風力發電設備的實施例5。在此例中不具備屋簷部14。在實施例1至實施例4中,將由設在上或是下的屋簷部14流入的風導引,將風從機艙前端朝位於深入的位置中的冷卻器7接觸。在實施例5中,藉由將冷卻器7配置於機艙前端就可以效率地通氣,可以獲得與其他實施例同樣的效果。
[實施例6]
在第8圖,顯示本發明的風力發電設備的實施例6。第8圖,是第7圖的冷卻器7的機艙前端配置的情況時,不設置側面的通風孔13的事例。此例也可獲得與其他實施例同樣的效果。
又將實施例5、實施例6的構成上下反轉配置也可以。
[實施例7]
第9圖,是顯示機艙內部構成。在機艙內設有藉由轉子3的旋轉被驅動的增速機40及發電機50。又轉子3、增速機40、發電機50是藉由軸55被結合。
其中增速機40是由齒輪所構成,其內部被油浸。油冷卻器41是與增速機40鄰接設置,來自冷卻器7的冷卻水42被供給,使藉由油冷卻器41內的熱交換被加熱的冷卻水43被排出。44是油冷卻器41內的熱交換配管,進行與增速機40連結的油冷卻器41內的與油的熱交換,將增速機40冷卻。
空氣冷卻器51也對於發電機50鄰接設置。例如被設在發電機50的上部的空氣冷卻器51,是將來自風扇52的風藉由冷卻水53冷卻後供給至發電機50內,將其內部冷卻。又風扇52是將發電機50內的空氣朝空氣冷卻器51送入。
如以上,藉由油冷卻器41或是空氣冷卻器51中的熱交換被加熱的冷卻水53、54是朝冷卻水箱等的冷卻器7被送出並再度被冷卻,被循環供給。
依據以上說明的本發明的話,因為風車是下風型,所以機艙被設在上風側。藉由在機艙的前面設置冷卻器,將可以將受風的風效率佳地排氣的排氣導管設在機艙而成為可排氣。因此,沒有必要將冷卻器從機艙突出地設置,可設成組入機艙的形狀。由此,可以減小對於機艙的風的受風面積,可以期待風負荷也削減。伴隨其的支撐構造物的重量也可以減少。
W1‧‧‧流入風
W2‧‧‧排出風
W3‧‧‧排出風
1‧‧‧葉片
2‧‧‧輪轂
3‧‧‧轉子
4‧‧‧機艙
5‧‧‧塔
7‧‧‧冷卻器
10‧‧‧翼片狀的支撐構件
13‧‧‧側面通風孔
14‧‧‧屋簷部
20‧‧‧側面支撐部

Claims (7)

  1. 一種風力發電設備,是包含機艙的下風型的風力發電設備,該機艙的一方側是與由輪轂及葉片所構成的轉子連接,在另一方側迎接風,藉由塔被支撐,其特徵為:在前述機艙的前述另一方側前端部分形成空洞部,在空洞部前端設置冷卻器,具備將通過該冷卻器的風從前述空洞部的後流側排氣用的排氣口。
  2. 如申請專利範圍第1項的風力發電設備,其中,在前述冷卻器的設置位置之靠風的上游側,具備將風朝前述冷卻器誘導用的屋簷部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備,其中,從前述空洞部的後流側排氣用的排氣口是形成於前述機艙的上面或是下面。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備,其中,從前述空洞部的後流側排氣用的排氣口是形成於前述機艙的左右側面。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備,其中,在前述機艙內設有風力發電用的機器、及將該機器冷卻用的第2冷卻器,在前述冷卻器中藉由風被冷卻的冷卻水是被供給至第2冷卻器將前述風力發電用的機器冷卻。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備,其中,前述機艙內與前述空洞部,是由前述機艙的外壁所分隔。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備,其中,前述冷卻器是藉由翼片狀的支撐部被支撐於前述機艙,並且可藉由前述翼片狀的支撐部達成將前述冷卻器排出的風導引至前述排氣口的功能。
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