TWI617737B - Wind power equipment - Google Patents
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Abstract
對於上風型風車，提供可以主要由自然風更有效率地將機器冷卻且信賴性高的風力發電設備。
一種風力發電設備，具備：塔、及可旋轉地被支撐於該塔上部的機艙、及可旋轉地被支撐在該機艙且具有輪轂及葉片的轉子、及將前述機艙內的機器冷卻的冷卻水箱，在前述塔及前述機艙的下風使前述轉子旋轉，其特徵為：前述冷卻水箱是被配置於前述機艙的外部且上風側，在前述冷卻水箱的上風側形成有被壁面包圍的吸氣口及吸氣流路。
Description
本發明是有關於風力發電設備者，有關於在上風型風車中進行主要由自然風所產生的風車內部的機器的冷卻者。
在風車發電的過程中，風車內部的增速機、發電機等的機器的損失最終是由熱被放出，為了正常地持續運轉必需適切地將機器冷卻。
本技術領域的習知技術，例如專利文獻1者。在專利文獻1中記載了，從上風型風車的機艙的上風側中的吸氣口將空氣朝機艙內部導入，將機器冷卻之後從排氣口朝機艙外部排出，藉由簡潔的構造將被收容於機艙內的機器可由自然風良好地冷卻的風力發電裝置。別的例，在專利文獻2中顯示了，在機艙中的上風側的壁面具有通風口部，在此通風口部設置熱交換部的上風型風車的例。
[專利文獻1]日本特開2012-072684號公報
[專利文獻2]日本特開2009-185641號公報
具備葉片進行旋轉的轉子是與位於上風側的上風型風車不同，在轉子位於下風側的下風型風車中，可以不會被轉子遮住地朝機艙將風送出。因此，在下風型風車中容易進行主要由自然風所產生的機器的冷卻，但是為了更有效地冷卻，有需要作成將自然風容易取入的機艙構造。
且如專利文獻2的例從設在機艙的壁面的通風口朝機艙內部將風取入的話，會被擔心由設在機艙內部的機器的腐蝕及劣化變快所產生的信賴性的下降。
本發明的目的是提供一種風力發電設備，對於下風型風車，可主要由自然風更有效率地將機器冷卻且信賴性高。
為了解決上述的課題本發明的風力發電裝置，是具備：塔、及可旋轉地被支撐於該塔上部的機艙、及可旋轉地被支撐在該機艙且具有輪轂及葉片的轉子、及將前述機艙內的機器冷卻的冷卻水箱，在前述塔及前述機
艙的下風使前述轉子旋轉，其特徵為：前述冷卻水箱是被配置於前述機艙的外部且上風側，在前述冷卻水箱的上風側中形成有被壁面包圍的吸氣口及吸氣流路。
依據本發明的話，成為可提供一種風力發電設備，對於下風型風車，可主要由自然風更有效率地將機器冷卻且信賴性高。
1‧‧‧塔
2‧‧‧機艙
3‧‧‧輪轂
4‧‧‧葉片
5‧‧‧轉子
6‧‧‧冷卻水箱
7‧‧‧吸氣口
8f‧‧‧下面排氣口
8s‧‧‧側面排氣口
9c‧‧‧吸氣口上壁
9f‧‧‧吸氣口下壁
9s‧‧‧吸氣口側壁
10‧‧‧柵
Ri‧‧‧吸氣口側壁的內面圓弧半徑R
Ro‧‧‧吸氣口側壁的端部外面圓弧半徑R
Wd‧‧‧機艙外壁寬度
Wu‧‧‧吸氣口外壁寬度
[第1圖]有關於本發明的實施例的下風型風車的側面概略圖。
[第2圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的概略圖。
[第3圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的上面剖面圖。
[第4圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的側面剖面圖。
[第5圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的上面剖面圖。
[第6圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的上面剖面圖。
[第7圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的上面
剖面圖。
[第8圖]有關於本發明的實施例的吸氣口側壁的放大圖。
[第9圖]有關於本發明的實施例的機艙周圍的概略圖。
以下將本發明實施上最佳的實施例參照圖面進行說明。且，下述僅是實施例，不是限定於本發明的實施態樣的意圖。本發明是除了下述實施例以外也可進行各種的變更等。
第1圖，是顯示將本實施例的下風型風車從側面所見的概略構造。
風車的塔1是幾乎垂直方向延伸。塔1的下方側的根部，是陸上的話被設在基礎，海上的話與從海底被設置的基礎接合，或是與在海面附近浮起的浮體基礎等接合。在塔1的頭頂部設有機艙2，在機艙2的下風側透過主軸與轉子5連繋。機艙2及轉子5，是藉由將塔1的中心作為軸地旋轉來調整擺動角。在機艙2中，具備用於測量發電機、電力調整裝置、動力傳達機構、冷卻裝置、風速和風向的感測器的全部或是一部分。轉子5，主要是由輪轂3及各葉片4所構成。
第2圖，是顯示在發電運轉時將機艙2的周邊從上風側的下方所見的概略構造。
在本實施例中的風車的發電中，主要由輪轂3及各葉片4所構成的轉子5，是從上風側所見順時針旋轉。當然，風車的旋轉方向不限定於順時針。在機艙2外部的最上風側處中，形成有將冷卻水箱6的冷卻空氣取入的吸氣口7。冷卻水箱6，是位於吸氣口7的下風，與吸氣口7一起設在機艙2的外部，且機艙2的內部的發電機、電力調整裝置、動力傳達機構等是藉由冷卻用的配管連繋。且，冷卻水箱6及吸氣口7，是將與機艙2連接的支撐構造、及形成吸氣口7的內壁及外壁，延長至機艙2為止地被接合支撐。在冷卻水箱6的下風中，將冷卻空氣吐出用的側面排氣口8s是設在左右側面，下面排氣口8f是設在下面。
第3圖是顯示從上面所見的機艙2、冷卻水箱6、吸氣口7的剖面，第4圖是顯示從側面所見的機艙2、冷卻水箱6、吸氣口7的剖面。圖中的箭頭是簡易地顯示各剖面中的風的流動。
在吸氣口7的上側設有吸氣口上壁9c、左右兩側設有吸氣口側壁9s，在下側設有吸氣口下壁9f，冷卻水箱6的周圍的上風側，是藉由吸氣口7的壁面包圍。吸氣口7(與其相當的面)，是對於風向成為垂直。藉由被吸氣口上壁9c、吸氣口側壁9s、吸氣口下壁9f覆蓋，在吸氣口7及冷卻水箱6之間形成有流路。吸氣口7及冷卻
水箱6之間的流路面積，是比冷卻水箱6的通風面積更廣。以將通過冷卻水箱的風排出的側面排氣口8s為境，由上風側的吸氣口7的外壁側面將寬度最寬部分的寬度設成吸氣口外壁寬度Wu，將下風側的機艙2的寬度設成機艙外壁寬度Wd的情況，機艙外壁寬度Wd，是使側面排氣口8s側的至少一部分比吸氣口外壁寬度Wu小。且，吸氣口外壁寬度Wu及機艙外壁寬度Wd，是成為如第5圖或是第6圖所示也可以。在第5圖中，側面排氣口8s的下風側的機艙外壁寬度Wd，是幾乎整體成為比吸氣口外壁寬度Wu小。在第6圖中，吸氣口外壁是藉由朝向下風側漸漸地朝外擴大，使機艙外壁寬度Wd，是整體成為比吸氣口外壁寬度Wu小。在冷卻水箱6的下風的下面排氣口8f側中，設有柵10，依據狀況也可以取下。
對於由以上的構成所產生的本實施例的下風型風車的功能及動作，是在設想為發電狀態下進行說明。
轉子5，是由規定的風速以上開始旋轉，伴隨風速的上昇，旋轉數也上昇。且，機艙2及轉子5，是將塔1的中心作為軸，藉由在機艙2具備的風向感測器，配合風向的變化調整擺動角。藉由間距角控制機構，使各葉片4的間距角被設定，使朝各葉片4的風的流入角度被調整，藉由轉子5的旋轉數上昇，發電量也增加。伴隨發電量的增加，在機艙2具備的發電機、電力調整裝置、動力傳達機構等的損失及發熱量也增加。從發電機、電力調整裝置、動力傳達機構等發生的熱，是藉由冷卻裝置透過流
動於冷卻用的配管內的流體朝被設置在機艙2的外部且上風側的冷卻水箱6搬運。下風型風車是在以額定風速到達額定輸出的情況，在發電量最大(額定輸出)的運轉範圍內因為風速成為最小(額定風速)，所以在主要使用自然風的冷卻系統中成為最嚴苛狀態，而需要可以有效地冷卻的構造。
從機艙2的上風流來的風的一部分，是從吸氣口7引入，作為冷卻空氣朝被配置於機艙2的外部且上風側的冷卻水箱6流去。吸氣口7及冷卻水箱6之間，是被吸氣口上壁9c、吸氣口側壁9s、吸氣口下壁9f覆蓋，在冷卻水箱6的上風側中形成有被壁面包圍的吸氣流路。且，吸氣口7(與其相當的面)是成為對於風向垂直。因此，避開吸氣口7朝機艙2的外側逃避的流動可減少，朝吸氣口7引入的流動不會讓空氣洩漏，可以保持更多的冷卻風量，可以更有效地冷卻。進一步，因為可確保被壁面包圍的吸氣流路的流路面積比冷卻水箱6的通風面積更廣，所以藉由小的通風阻力，可以保持更多的冷卻風量，可以更有效地冷卻。此外，因為朝設在機艙2的外部的冷卻水箱6供給風，所以可以形成外部的風不會直接接觸機艙2的內部中的各機器之構造，可以形成可迴避機器的腐蝕和劣化之信賴性高的設備。
將冷卻水箱6冷卻的冷卻空氣的一部分，是從側面排氣口8s被吐出，沿著機艙2的外壁側面附近朝轉子5側流動。另一方面，從機艙2的上風流來的風的一
部分，是不會從吸氣口7被引入，直接通過吸氣口7的外壁側面附近，接近從側面排氣口8s被吐出的冷卻空氣的流動，同樣地朝轉子5側流動。藉由使機艙外壁寬度Wd的側面排氣口8s側的至少一部分比吸氣口外壁寬度Wu小，使從側面排氣口8s被吐出的冷卻空氣的流動的領域被確保。因此，藉由使冷卻空氣的排氣被促進，可以保持更多的冷卻風量，可以更有效地冷卻。
將冷卻水箱6冷卻的冷卻空氣的剩下部分，是從下面排氣口8f被吐出。另一方面，在安裝、取下、或是檢點等，人會進入冷卻水箱6的附近，成為也有需要可以放置零件及機材等的作業領域。藉由在下面排氣口8f側設置柵10，就可以維持來自下面排氣口8f的冷卻空氣的排氣，並且可以確保人進入、將零件和機材等載置的作業領域。且，將柵10可裝卸的話，在發電運轉時藉由將柵10取下就可將下面排氣口8f中的通風阻力減少，可以保持更多的冷卻風量，可以更有效地冷卻。且，在冷卻水箱6的附近作業時，設在下面排氣口8f側者，即使沒有柵10，只要可以確保板材等作業領域即可。
在第7圖及第8圖中，說明吸氣口側壁9s的別的形態。在第7圖中，顯示從上面所見的機艙2的剖面，圖中的箭頭是簡易地顯示各剖面中的風的流動。在第8圖中，顯示吸氣口側壁9s的周圍的構造。
在吸氣口7及冷卻水箱6之間在由壁面包圍的形式形成的流路中，從側壁的上風側端部朝向外面及內面各別設有圓弧半徑R，前述外面的圓弧半徑R，是比前述內面的圓弧半徑R更小。即，吸氣口側壁9s的內面是圓弧半徑Ri、在吸氣口側壁9s中位於最上風側的端部的外面是圓弧半徑Ro，圓弧半徑Ro是比圓弧半徑Ri小。
將冷卻水箱6的冷卻空氣的一部分，從側面排氣口8s吐出，沿著機艙2的外壁側面附近朝轉子5側流動。另一方面，從機艙2的上風流來的風的一部分，是不會從吸氣口7被引入，直接通過吸氣口7的外壁側面附近，接近從側面排氣口8s被吐出的冷卻空氣的流動，同樣地朝轉子5側流動。在吸氣口側壁9s中，藉由使端部的外面的圓弧半徑Ro比內面的圓弧半徑Ri小，風的主流會有遠離外壁側面的傾向，從側面排氣口8s被吐出的冷卻空氣的流動的領域是進一步擴大。因此，藉由使冷卻空氣的排氣更被促進，就可以保持更多的冷卻風量，可以更有效地冷卻。
在第9圖中，說明吸氣口下壁9f的別的形態。在第9圖中，顯示將機艙2的周邊從上風側的下方所見的概略構造。
在本實施例中，設成可將構成吸氣流路的前述壁面之中的底面裝卸的構造。即，吸氣口下壁9f是依據狀況可以取下。在安裝、取下、或是檢點等，會使冷卻
水箱6動作，機艙2的內部中的其他的機器和零件也會搬入搬出。使吸氣口下壁9f可裝卸的話，吸氣口下壁9f成為不會妨害，在冷卻水箱6的設置位置附近可以提高相關於機器和零件的移動的作業性。
在實施例1乃至3中，雖顯示主要藉由自然風將冷卻水箱6冷卻用的構造，但是在冷卻水箱6的上風或是下風，為了促進冷卻水箱6的冷卻而輔助地設置送風機也可以。
Claims (7)
- 一種風力發電設備，具備：塔、及可旋轉地被支撐於該塔上部的機艙、及可旋轉地被支撐在該機艙且具有輪轂及葉片的轉子、及將前述機艙內的機器冷卻的冷卻水箱，前述轉子在前述塔及前述機艙的下風側進行旋轉，其特徵為：前述冷卻水箱是被配置於前述機艙的外部且上風側，在前述冷卻水箱的上風側，形成有被壁面包圍的吸氣口及以藉由壁面覆蓋前述冷卻水箱與前述吸氣口之間的方式所形成的吸氣流路，在左右兩側具有將通過前述冷卻水箱的風朝外部排出的側面排氣口，在前述側面排氣口的上風側若寬度最寬部分的前述吸氣流路的外壁的寬度為吸氣口外壁寬度Wu，側面排氣口的下風側的機艙的寬度為機艙外壁寬度Wd的情況，前述側面排氣口側的至少一部分之前述Wd比前述Wu更小。
- 如申請專利範圍第1項的風力發電設備，其中，在左右兩側具有將通過前述冷卻水箱的風朝外部排出的側面排氣口，前述吸氣口的壁面之中，從側壁的上風側端部朝向外面及內面各別具有圓弧半徑R，前述外面的圓弧半徑R，是比前述內面的圓弧半徑R更小。
- 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備，其中， 在前述冷卻水箱的下風側設置下面排氣口，在該下面排氣口設置柵。
- 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備，其中，在前述冷卻水箱的下風側設置下面排氣口，在該下面排氣口設置可裝卸的柵或是板材的構造。
- 如申請專利範圍第1或2項的風力發電設備，其中，設成可將構成前述吸氣流路的前述壁面之中的底面裝卸的構造。
- 如申請專利範圍第1項的風力發電設備，其中，前述吸氣口是成為對於風向垂直的構造。
- 一種風力發電設備，具備：塔、及可旋轉地被支撐於該塔上部的機艙、及可旋轉地被支撐在該機艙且具有輪轂及葉片的轉子、及將前述機艙內的機器冷卻的冷卻水箱，在前述塔及前述機艙的下風側使前述轉子旋轉，其特徵為：前述冷卻水箱是被配置於前述機艙的外部且上風側，在前述冷卻水箱的上風側，形成有被壁面包圍的吸氣口及以藉由壁面覆蓋前述冷卻水箱與前述吸氣口之間的方式所形成的吸氣流路，前述吸氣流路的流路面積是比前述冷卻水箱的通風面積更寬。
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