WO2010097948A1 - 風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2010097948A1
WO2010097948A1 PCT/JP2009/053744 JP2009053744W WO2010097948A1 WO 2010097948 A1 WO2010097948 A1 WO 2010097948A1 JP 2009053744 W JP2009053744 W JP 2009053744W WO 2010097948 A1 WO2010097948 A1 WO 2010097948A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor head
opening
outside air
nacelle
wind turbine
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/053744
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎輔 佐藤
平井　滋登
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to KR1020117007321A priority Critical patent/KR20110050705A/ko
Priority to JP2011501430A priority patent/JP5404764B2/ja
Priority to CA2735796A priority patent/CA2735796A1/en
Priority to EP09840801.6A priority patent/EP2402593A4/en
Priority to US13/120,327 priority patent/US20110175368A1/en
Priority to PCT/JP2009/053744 priority patent/WO2010097948A1/ja
Priority to AU2009341223A priority patent/AU2009341223B2/en
Priority to CN2009801350616A priority patent/CN102149919A/zh
Priority to BRPI0919518A priority patent/BRPI0919518A2/pt
Priority to TW098122297A priority patent/TWI382125B/zh
Publication of WO2010097948A1 publication Critical patent/WO2010097948A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0691—Rotors characterised by their construction elements of the hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/60—Fluid transfer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind power generator that generates power using a windmill that converts wind of natural energy into rotational force.
  • Wind power generation equipment that generates wind power by applying wind force to multiple blades and drives the generator through the rotor head using the wind power is not only in plains but also in high places such as on hills and mountains. Alternatively, many are installed in places where high wind speeds can be obtained, such as offshore, and have a high output power generation capacity.
  • a conventional wind turbine generator includes a rotor head with wind turbine blades attached to a nacelle installed on a support column, a main shaft connected to rotate integrally with the rotor head, and a main shaft that rotates by receiving wind power from the wind turbine blades. And a generator driven by the shaft output of the speed increaser.
  • the rotor head including the wind turbine blades for converting the wind power into the rotational force and the main shaft rotate to generate the shaft output, and rotate through the speed increaser connected to the main shaft.
  • the shaft output increased in number is transmitted to the generator. For this reason, the shaft output obtained by converting wind power into rotational force can be used as a drive source of the generator, and power generation using wind power as the power of the generator can be performed.
  • FIG. 17 An example of the configuration of a conventional wind power generator 100 is shown in FIG. As shown in FIG. 17, the conventional wind turbine generator 100 includes a nacelle 101, a rotor head 102 that is on the rotation side with respect to the nacelle 101, and a tower 103 that supports the nacelle 101.
  • An internal device 105 that generates heat and a hydraulic pitch cylinder 106 are housed and installed in the rotor head casting 104 of the rotor head 102, and the outer side of the rotor head casting 104 is covered with a rotor head cover 107.
  • the internal device 105 includes, for example, a control device that quickly and accurately changes the blade pitch of the wind turbine blade 108 in accordance with fluctuations in wind speed, and includes control devices such as a control panel that performs pitch control, and a power source thereof. ing.
  • the rotor head 102 it is necessary to cool because the temperature rises due to heat input from the main bearing 109 and heat generated by the internal device 105 and the hydraulic pitch cylinder 106.
  • the nacelle 101 and the rotor head 102 are spatially connected via the communication path 110, but since the rotor head 102 is closed, there is almost no air flow, and heat generation in the rotor head. As a result, most of the air whose temperature has increased is retained as it is.
  • the interior of the rotor head 102 is sealed except for the communication passage 110 in order to protect precision equipment such as the internal equipment 105 and the hydraulic pitch cylinder 106 from rainwater and the like.
  • the conventional wind power generator has a problem that, as described above, since the confidentiality of the rotor head is high, the amount of heat released to the outside air is small, and the rotor head casting cannot be sufficiently cooled.
  • the present invention is to provide a wind turbine generator that improves the cooling efficiency in the rotor head.
  • a first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a rotor head to which a wind turbine blade is attached, a nacelle that supports the rotor head, a tower that supports the nacelle, and a tip of the rotor head.
  • a wind power generator comprising: an opening provided to take in outside air; and a plurality of air supply promotion guides that are provided in the opening of the rotor head and collect the outside air in the opening.
  • the second invention is the wind power generator according to the first invention, wherein the air supply promotion guide is formed by inclining a flat plate or a curved plate.
  • a third invention is the wind power generator according to the first or second invention, wherein the rear end of the rotor head has an exhaust port for discharging outside air taken into the rotor head.
  • a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the nacelle has a nacelle air inlet, and the inside of the nacelle is cooled by outside air introduced from the nacelle air inlet. It is in a wind power generator.
  • the fifth invention is the wind power generator according to the third or fourth invention, wherein the exhaust port has an exhaust promotion guide for promoting exhaust of outside air taken into the rotor head.
  • a rectifying guide for rectifying outside air is provided on an outer periphery of a casting of the rotor head provided in the rotor head on a downstream side of the opening. It is in the wind power generator characterized by this.
  • a seventh invention is the wind power generator according to the sixth invention, wherein a waterproof member is provided between the rectifying guide and the rotor head.
  • a rotor head to which a wind turbine blade is attached a nacelle that supports the rotor head, a tower that supports the nacelle, an opening that takes in outside air provided at a tip of the rotor head, and
  • a plurality of air supply promotion guides are provided on the outer periphery of the opening of the rotor head and collect the outside air in the opening. Accordingly, outside air can be actively taken into the rotor head, and the amount of heat released from the rotor head casting surface provided in the rotor head can be increased by the outside air taken into the rotor head. Therefore, the inside of the rotor head can be efficiently cooled without requiring new power. Therefore, it is possible to realize a wind power generator with improved reliability and durability by increasing the cooling efficiency inside the rotor head.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the rotor head and the nacelle.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the rotor head.
  • FIG. 4 is a diagram simply showing the front of the rotor head.
  • FIG. 5 is a diagram simply showing the configuration of the air supply promotion guide.
  • FIG. 6 is a diagram simply showing another configuration of the air supply promotion guide.
  • FIG. 7 is a diagram simply illustrating another configuration of the air supply promotion guide.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a state in which the air supply promotion guide is provided in the rotor head cover.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a state in which the air supply promotion guide is provided in the rotor head cover.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another support state of the air supply promotion guide to the opening.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state where nozzles are provided on the rotor head.
  • FIG. 11 is a diagram simply showing the configuration of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram simply showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram simply showing the front of the rotor head.
  • FIG. 14 is a diagram simply showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the distance from the main bearing and the temperature of the rotor head casting.
  • FIG. 16 is a diagram simply showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional wind power generator.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the configuration of a rotor head and a nacelle
  • FIG. 4 is a diagram simply showing a cross section of the rotor head
  • FIG. 4 is a diagram simply showing the front of the rotor head
  • FIG. 5 is a diagram simply showing the configuration of the air supply promotion guide.
  • FIGS. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the configuration of a rotor head and a nacelle
  • FIG. 4 is a diagram simply showing a cross section of the rotor head
  • FIG. 4 is a diagram simply showing the front of the rotor head
  • FIG. 5 is a diagram simply showing the configuration of the air supply promotion guide.
  • a first wind power generator 10A includes a rotor head (hub) 12 to which a wind turbine blade 11 is attached, a nacelle 14 that pivotally supports the rotor head 12, A support column (tower) 15 that supports the nacelle 14, an opening 16 that is provided at the tip of the rotor head 12 and takes in outside air, and a plurality of openings 16 in the rotor head 12 that collect the outside air in the opening 16.
  • Qi promotion guide 17A is a base for installing the tower
  • reference numeral 19 is a main bearing of the rotor head casting
  • reference numeral 20 is a communication path connecting the rotor head and the nacelle.
  • the rotor head 12 includes a rotor head casting 22 that is connected to the main shaft 21 and rotates, and a rotor head cover 23 that covers the rotor head casting 22 by forming a predetermined space on the outer periphery of the rotor head casting 22.
  • a plurality of wind turbine blades 11 are attached to the rotor head casting 22 radially with respect to the rotation axis direction. The wind turbine blade 11 is lifted by the external wind, and the generated lift becomes power for rotating the rotor head 12 in the circumferential direction with respect to the rotation axis direction.
  • hydraulic equipment for controlling the pitch of the wind turbine blades 11 for example, hydraulic equipment for controlling the pitch of the wind turbine blades 11, control equipment such as a control panel (not shown), and a power source thereof are housed and installed.
  • a drive / power generation mechanism including a generator 25 connected to the rotor head 12 via a speed increaser 24 coaxial with the rotor head 12 is housed and installed.
  • a generator output is obtained from the generator 25 by driving the generator 25 by increasing the rotation of the rotor head 12 by the speed increaser 24.
  • an opening 16 is provided at the tip 23a of the rotor head cover 23, which is the tip of the rotor head 12, and outside air is supplied to the opening 16 from the opening 16.
  • a plurality of air supply promotion guides 17A to be collected are provided.
  • the plurality of air supply promotion guides 17 ⁇ / b> A are fixed by an edge portion of the opening and a guide support member 26 at the center of the opening 16, and are fixed radially to the opening 16 around the guide support member 26.
  • the air supply promotion guide 17A does not necessarily need to be supported at both ends, and may be supported by only one of the edge portion of the opening and the guide support member 26.
  • the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A tilts a flat plate and fixes it with the edge portion of the opening 16 and the guide support member 26, so that outside air can be smoothly passed from the opening 16 to the rotor head 12. It can be taken in. Therefore, the plurality of air supply promotion guides 17 ⁇ / b> A rotate with the rotation of the rotor head 12, so that outside air can be actively taken into the rotor head 12 from the opening 16.
  • a plurality of openings 16 provided at the tip of the rotor head 12 and the openings 16 of the rotor head 12 are provided, and outside air is supplied to the openings 16.
  • a plurality of air supply promotion guides 17A are fixed radially to the opening 16 with the guide support member 26 as a center by the edge portion of the opening 16 and the guide support member 26. For this reason, the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A rotates with the rotation of the rotor head 12, so that outside air can be actively taken into the rotor head 12. Since the amount of heat released from the surface of the rotor head casting 22 can be increased by the outside air taken into the rotor head 12, the interior of the rotor head 12 can be efficiently cooled without requiring new power. it can.
  • the lengths of both ends of the air supply promotion guide 17A are the same.
  • the supply air promotion guide 17B in which the length of one side of the supply air promotion guide 17A to be fixed to the edge portion side of the opening portion 16 is shorter than the length of one side of the air supply promotion guide 17A, is used to introduce outside air into the opening portion 16. You may make it easy to do.
  • an air supply promotion guide 17 ⁇ / b> C made of a curved plate-like member that is curved toward the rotation direction of the rotor head 12 is used to connect the edge portion of the opening 16 and the guide support member 26. You may make it incline in between.
  • the plurality of air supply promotion guides 17 ⁇ / b> C rotate with the rotation of the rotor head 12, so that outside air can be more actively taken into the rotor head 12 from the openings 16.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a state in which the air supply promotion guide is provided on the side surface of the rotor head cover
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • a plurality of openings 27 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the side surface of the rotor head cover 23 so that outside air can also be taken into the side surface of the rotor head cover 23.
  • An air supply promotion guide 17C that is curved corresponding to the shape of the rotor head cover 23 in the circumferential direction may be provided for each portion 27.
  • the side surface of the rotor head cover 23 refers to the surrounding wall surface excluding the front surface of the rotor head cover 23 in which the opening 16 is provided.
  • the air supply promotion guide 17C and the rotor head cover 23 may be connected using an opening / closing member such as a hinge 28, for example, so that the air supply promotion guide 17C can be opened and closed.
  • an opening / closing member such as a hinge 28, for example, so that the air supply promotion guide 17C can be opened and closed.
  • the air supply promotion guide 17C is provided in the opening 27 of the rotor head cover 23, the present invention is not limited to this, and instead of the air supply promotion guide 17C, the same member as the rotor head cover 23 is used. A thing may be provided in the opening 27. Further, instead of the air supply promotion guide 17C, the same member as the rotor head cover 23 may be attached so as to be opened and closed using an opening / closing member such as the hinge 29.
  • the plurality of air supply promotion guides 17A are fixed by the edge portion of the opening 16 and the guide support member 26, respectively.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 9, a support bar 29 may be provided in the opening 16, and the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A may be fixed to the support bar 29.
  • the guide support member 26 is provided to fix the plurality of guides to the central portion of the opening 16, but the present invention is not limited to this. Instead, the guide support member 26 may be formed in a ring shape so that outside air can pass through the ring-shaped interior of the guide support member 26.
  • a nozzle 30 may be provided outside the rotor head 12 and at the edge portion of the opening 16. Thereby, outside air can be efficiently supplied into the opening 16.
  • a plurality of air supply promotion guides 17A that collect outside air are provided in the opening 16 provided at the tip of the rotor head 12, and the edge portion of the opening 16 is
  • Each of the air supply promotion guides 17 ⁇ / b> A is fixed radially to the opening 16 by the guide support member 26 around the guide support member 26. Since the outside air can be actively taken into the rotor head 12 with the rotation of the rotor head 12 by the air supply promotion guide 17A, the amount of heat released from the surface of the rotor head casting 22 by the outside air taken into the rotor head 12 Can be increased. For this reason, the inside of the rotor head 12 can be efficiently cooled without requiring new power. Thus, by improving the cooling efficiency inside the rotor head 12, it is possible to realize a wind turbine generator with improved reliability and durability.
  • first wind power generator 10A can be used according to other installation locations such as offshore, onshore, and onboard.
  • FIG. 11 is a diagram simply showing the configuration of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention.
  • the wind power generator 10B according to the second embodiment is the same as that of the first wind power generator 10A according to the first embodiment shown in FIG. Is discharged from the downstream side of the rotor head 12.
  • the second wind power generator 10B according to the second embodiment has a rotor head at the rear end portion 12b of the rotor head 12 of the first wind power generator 10A according to the first embodiment shown in FIG. 12 has an exhaust port 31 for discharging outside air taken in.
  • the air supply promotion guide 17A is provided in the rotor head 12, and the exhaust port 31 is provided in the rear end portion 12b of the rotor head 12, so that the outside air taken into the rotor head 12 is positively transmitted from the rear end portion 12b of the rotor head 12. Can be discharged. Further, since the outer side and the inner side of the rotor head 12 are in a relationship between positive pressure and negative pressure, outside air is positively introduced into the rotor head 12. Therefore, since the introduction of the outside air into the rotor head 12 and the discharge of the outside air taken into the rotor head 12 can be performed efficiently, the circulation of the outside air within the rotor head 12 can be performed efficiently. The amount of heat released from the surface 22 can be further increased, and the interior of the rotor head 12 can be cooled more efficiently.
  • the rotor head casting 22 in the rotor head 12 can be discharged from the exhaust port 31 and fed into the nacelle 14 through the communication path 20, the rotor head casting can be reduced. It is possible to prevent the outside air heated at 22 from affecting the nacelle 14. Furthermore, since the air warmed in the nacelle 14 can be discharged from the exhaust port 31 even if it is fed into the nacelle 14 via the communication path 20, the heat generated in the nacelle 14 is transferred to the rotor in the rotor head 12. The influence on the head casting 22 can be reduced.
  • the nacelle 14 has a nacelle air inlet 32 in the vicinity of, for example, the lower side of the communication path 20 connected to the rotor head 12.
  • the inside of the nacelle 14 is cooled by outside air introduced from the air vent 32, and the rotor head 12 and the nacelle 14 can be cooled independently.
  • the inside of the nacelle 14 can be cooled by the fresh outside air taken in from the nacelle air supply port 32, regardless of the warmed outside air supplied from the opening 16 via the communication passage 20. That is, since the rotor head 12 and the nacelle 14 are cooled by separate paths, the cooling efficiency can be further increased.
  • the position of the nacelle air inlet is not limited to the lower side of the nacelle 14, and may be provided on the upper side or the side surface of the nacelle 14, or a combination thereof.
  • the air supply promotion guide 17A is provided in the opening 16 so as to actively take in the outside air, but the present invention is limited to this. Instead, the outside air may be taken in from the opening 16 without providing the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A in the opening 16.
  • FIG. 12 is a sectional view schematically showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram simply showing the front of the rotor head. As shown in FIGS.
  • the third wind power generator 10 ⁇ / b> C according to the third embodiment is connected to the exhaust port 31 of the second wind power generator 10 ⁇ / b> B according to the second embodiment shown in FIG. 11.
  • An exhaust promotion guide 33 that promotes the discharge of outside air taken into the rotor head 12 is provided.
  • the outside air taken into the rotor head 12 is positively discharged from the rear end portion 12 b of the rotor head 12 to the outside of the rotor head 12. Can do. For this reason, the introduction of the outside air into the rotor head 12 and the discharge of the outside air taken into the rotor head 12 can be performed more efficiently, and the circulation of the outside air within the rotor head 12 can be performed more efficiently. As a result, the amount of heat released from the surface of the rotor head casting 22 can be further increased, so that the rotor head 12 can be cooled more efficiently.
  • the air supply promotion guide 17A is provided in the opening 16 so as to actively take in the outside air, but the present invention is limited to this. Instead, the outside air may be taken in from the opening 16 without providing the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A in the opening 16.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth wind power generator 10D according to the fourth embodiment is a rotor head 12 of the first wind power generator 10A according to the first embodiment shown in FIGS.
  • a rectifying guide 41 for rectifying the outside air taken into the rotor head 12 to the outer periphery of the rotor head casting 22 that covers the internal equipment provided in the rotor head 12 is provided on the downstream side of the opening 16 inside the rotor head 12. .
  • the pressure loss coefficient of the outside air taken into the rotor head 12 is reduced and the flow is rectified to the outer periphery of the rotor head casting 22, while the rotor head casting. 22 can be cooled.
  • the temperature of the rotor head casting 22 tends to decrease as the distance X from the main bearing 19 increases, so that the outside air introduced from the opening 16 enters the opening 16 of the rotor head casting 22. Heat exchange is not carried out as much as possible in the vicinity, and the rotor head casting 22 is further transferred by supplying as much as possible the outside air that is not heat exchanged with the rotor head casting 22 and does not rise in temperature to the vicinity of the main bearing of the rotor head casting 22. Cooling can be performed more efficiently.
  • the outside air introduced from the opening 16 can be as close as possible to the outer periphery of the rotor head casting 22 near the main bearing 19. Therefore, the cooling efficiency of the rotor head casting 22 can be improved, the amount of heat released from the surface of the rotor head casting 22 can be further increased, and the interior of the rotor head 12 can be cooled more efficiently.
  • the air supply promotion guide 17A is provided in the opening 16 so as to actively take in the outside air, but the present invention is limited to this. Instead, the outside air may be taken in from the opening 16 without providing the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A in the opening 16.
  • FIG. 16 is a diagram simply showing the configuration of the rotor head of the wind turbine generator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth wind power generator 10E according to the fifth embodiment includes a rectifying guide 41 and a rotor head of the fourth wind power generator 10D according to the fourth embodiment shown in FIG. 12 is provided with a waterproof garment (waterproof member) 42.
  • the waterproof louver 42 is used as the waterproof member, but any member that can maintain the air permeability in the rotor head 12 and prevent the intrusion of rainwater or the like from the opening 16 may be used. It is not limited to this.
  • the air supply promotion guide 17A is provided in the opening 16 so as to actively take in the outside air, but the present invention is limited to this. Instead, the outside air may be taken in from the opening 16 without providing the air supply promotion guide 17 ⁇ / b> A in the opening 16.
  • the wind turbine generator according to the present invention is suitable for use in a wind turbine generator that actively takes outside air into the rotor head and cools the inside of the rotor head.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

　本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａは、風車翼１１を取り付けたロータヘッド１２と、ロータヘッド１２を軸支するナセル１４と、ナセル１４を支持する支柱と、ロータヘッド１２の先端に設けられ、外気を取り込む開口部１６と、ロータヘッド１２の開口部１６の外周に複数設けられ、開口部１６に前記外気を集める給気促進ガイド１７Ａと、を有する。給気促進ガイド１７Ａがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、開口部１６から外気をロータヘッド１２内に積極的に取り込むことができる。ロータヘッド１２内に取り込まれた外気によりロータヘッド鋳物２２表面の放熱量を増加させることができるため、新たな動力を必要とすることなくロータヘッド１２内を効率的に冷却することを可能とする。

Description

風力発電装置
　本発明は、自然エネルギーの風を回転力に変換する風車を用いて発電を行う風力発電装置に関する。
　従来、自然エネルギーである風力を利用して発電を行う風力発電装置が知られている。複数の翼に風力を作用させて回転力を発生させ、該回転力によりロータヘッドを介して発電機を駆動するようにした風力発電設備が、平野部だけではなく丘陵上や山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に多数併設され、高出力の発電能力を備えるようにしている。
　従来の風力発電装置は、支柱上に設置されたナセルに、風車翼を取り付けたロータヘッドと、このロータヘッドと一体に回転するよう連結された主軸と、風車翼に風力を受けて回転する主軸を連結した増速機と、増速機の軸出力によって駆動される発電機とを設けたものである。このように構成された風力発電装置においては、風力を回転力に変換する風車翼を備えたロータヘッド及び主軸が回転して軸出力を発生し、主軸に連結された増速機を介して回転数を増速した軸出力が発電機に伝達される。このため、風力を回転力に変換して得られる軸出力を発電機の駆動源とし、発電機の動力として風力を利用した発電を行うことができる。
　従来の風力発電装置１００の構成の一例を図１７に示す。図１７に示すように、従来の風力発電装置１００は、ナセル１０１と、ナセル１０１に対して回転側となるロータヘッド１０２と、ナセル１０１を支持するタワー１０３とからなる。ロータヘッド１０２のロータヘッド鋳物１０４内には発熱を伴う内部機器１０５及び油圧ピッチシリンダ１０６が収納設置され、ロータヘッド鋳物１０４の外側はロータヘッドカバー１０７により覆われている。この内部機器１０５としては、例えば風速の変動に応じて風車翼１０８の翼ピッチを迅速かつ精密に変化させる制御装置等があり、ピッチ制御を行うコントロールパネル等の制御機器類およびその電源により構成されている。
　また、ロータヘッド１０２の内部において、主軸受け１０９からの入熱、内部機器１０５及び油圧ピッチシリンダ１０６の発熱によって高温化するため冷却する必要がある。しかし、ロータヘッド１０２は回転しているため、ナセル１０１内部に設けられている機器側と独立した冷却システムを設ける必要があるがその電源容量は限られる。また、ナセル１０１とロータヘッド１０２との間は連通路１１０を介して空間的に接続されているが、ロータヘッド１０２内は閉塞されていることから空気の流通はほとんどなく、ロータヘッド内の発熱で温度上昇した空気のほとんどがそのまま滞留した状態となる。さらに、ロータヘッド１０２の内部は、内部機器１０５など精密機器および油圧ピッチシリンダ１０６を雨水等から保護するために連通路１１０以外は密閉されている。
　内部機器１０５を正常に作動させて発電を継続するためには、ロータヘッド１０２内部を冷却するなど十分な温度管理が必要となる。
　こうした風力発電装置のロータヘッドを冷却させる手段として、例えばナセルの本体側面に設けた開口部から取り込んだ外気をナセルとロータヘッドとの接続部分に供給し、冷却するようにしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許第７，４２７，８１４　Ｂ２号明細書
　しかしながら、従来の風力発電装置では、前述のように、ロータヘッドの機密性が高いために、外気への放熱量が小さく、ロータヘッド鋳物を十分に冷却することができない、という問題がある。
　このため、前記ロータヘッド内部の冷却による温度管理を行い、風力発電装置の信頼性、耐久性を向上させることが切望されている。
　本発明は、前記問題に鑑み、ロータヘッド内の冷却効率を向上させる風力発電装置を提供することにある。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、風車翼を取り付けたロータヘッドと、前記ロータヘッドを軸支するナセルと、前記ナセルを支持するタワーと、前記ロータヘッドの先端に設けられ、外気を取り込む開口部と、前記ロータヘッドの前記開口部に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める給気促進ガイドと、を有することを特徴とする風力発電装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記給気促進ガイドが、平板又は湾曲形状の板を傾斜させてなるものであることを特徴とする風力発電装置にある。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、前記ロータヘッドの後端部に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気を排出する排気口を有することを特徴とする風力発電装置にある。
　第４の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記ナセルはナセル給気口を有し、該ナセル給気口から導入した外気で前記ナセル内を冷却することを特徴とする風力発電装置にある。
　第５の発明は、第３又は４の発明において、前記排気口に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイドを有することを特徴とする風力発電装置にある。
　第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記開口部の後流側に、前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物の外周に外気を整流する整流ガイドを有することを特徴とする風力発電装置にある。
　第７の発明は、第６の発明において、前記整流ガイドと前記ロータヘッドとの間に防水部材が設けられてなることを特徴とする風力発電装置にある。
　本発明によれば、風車翼を取り付けたロータヘッドと、前記ロータヘッドを軸支するナセルと、前記ナセルを支持するタワーと、前記ロータヘッドの先端部に設けた外気を取り込む開口部と、前記ロータヘッドの前記開口部の外周に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める給気促進ガイドと、を有している。これにより、前記ロータヘッド内に外気を積極的に取り込むことができ、前記ロータヘッド内に取り込まれた外気により前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物表面からの放熱量を増加させることができるため、新たな動力を必要とすることなく前記ロータヘッド内を効率的に冷却することができる。
　従って、前記ロータヘッド内部の冷却効率を高めることで、信頼性及び耐久性を向上させた風力発電装置を実現することができる。
図１は、本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。 図２は、ロータヘッドとナセルの構成を簡略に示す斜視図である。 図３は、ロータヘッドの断面を簡略に示す図である。 図４は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。 図５は、給気促進ガイドの構成を簡略に示す図である。 図６は、給気促進ガイドの他の構成を簡略に示す図である。 図７は、給気促進ガイドの他の構成を簡略に示す図である。 図８－１は、給気促進ガイドをロータヘッドカバーに備えた状態を示す図である。 図８－２は、図８－１中のＡ－Ａ断面図である。 図９は、開口部への給気促進ガイドの他の支持状態を示す図である。 図１０は、ロータヘッドにノズルを設けた状態を示す図である。 図１１は、本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。 図１２は、本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。 図１３は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。 図１４は、本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。 図１５は、主軸受けからの距離とロータヘッド鋳物の温度との関係を示す図である。 図１６は、本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。 図１７は、従来の風力発電装置の構成の一例を示す図である。
符号の説明
　１０Ａ～１０Ｅ　第一の風力発電装置～第五の風力発電装置
　１１　風車翼
　１２　ロータヘッド（ハブ）
　１４　ナセル
　１５　タワー
　１６、２７　開口部
　１７Ａ～１７Ｃ　給気促進ガイド
　１８　基台
　１９　主軸受け
　２０　連通路
　２１　主軸
　２２　ロータヘッド鋳物
　２３　ロータヘッドカバー
　２４　増速機
　２５　発電機
　２６　ガイド支持部材
　２８　ヒンジ
　２９　支持棒
　３０　ノズル
　３１　排気口
　３２　ナセル給気口
　３３　排気促進ガイド
　４１　整流ガイド
　４２　防水ガラリ
　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
［第一の実施の形態］
　本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明による第一の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図であり、図２は、ロータヘッドとナセルの構成を簡略に示す斜視図であり、図３は、ロータヘッドの断面を簡略に示す図であり、図４は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図であり、図５は、給気促進ガイドの構成を簡略に示す図である。
　図１～図５に示すように、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａは、風車翼１１を取り付けたロータヘッド（ハブ）１２と、ロータヘッド１２を軸支するナセル１４と、ナセル１４を支持する支柱（タワー）１５と、ロータヘッド１２の先端に設けられ、外気を取り込む開口部１６と、ロータヘッド１２の開口部１６に複数設けられ、開口部１６に前記外気を集める給気促進ガイド１７Ａと、を有するものである。
　図中、符号１８は、タワーを設置するための基台であり、符号１９は、ロータヘッド鋳物の主軸受けであり、符号２０は、ロータヘッドとナセルとの間を連結する連通路である。
　ロータヘッド１２は、主軸２１に連結されて回転するロータヘッド鋳物２２と、ロータヘッド鋳物２２の外周に所定の空間を形成してロータヘッド鋳物２２を覆うロータヘッドカバー２３とにより構成されている。ロータヘッド鋳物２２に回転軸方向に対して放射状に複数の風車翼１１が取り付けられている。この風車翼１１には外風により揚力が発生し、この発生した揚力がロータヘッド１２を回転軸方向に対して周方向に回転させる動力となる。
　また、ロータヘッド鋳物２２の内部には、例えば風車翼１１のピッチ制御を行う油圧機器類やコントロールパネル等の制御機器類（不図示）およびその電源が収納設置されている。
　また、ナセル１４の内部には、例えばロータヘッド１２と同軸の増速機２４を介して連結された発電機２５を具備してなる駆動・発電機構が収納設置されている。ロータヘッド１２の回転を増速機２４で増速して発電機２５を駆動させることにより発電機２５より発電機出力が得られる。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、ロータヘッド１２の先端であるロータヘッドカバー２３の先端部２３ａに開口部１６を設け、その開口部１６に開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａが複数設けられている。複数の給気促進ガイド１７Ａは、開口の縁部分と開口部１６の中心にあるガイド支持部材２６とで固定され、開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定されている。給気促進ガイド１７Ａは必ずしも両持ち支持される必要はなく、開口の縁部分とガイド支持部材２６のいずれか一方のみに支持される形であっても良い。
　また、給気促進ガイド１７Ａは、図５に示すように、平板状の板を傾斜して開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６で固定し、外気を円滑に開口部１６からロータヘッド１２内に取り込めるようにしている。よって、複数の給気促進ガイド１７Ａがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、開口部１６から外気をロータヘッド１２内に積極的に取り込むことができる。
　また、ロータヘッド１２の開口部１６に複数の給気促進ガイド１７Ａを設け、ロータヘッド１２の回転に伴って回転するだけで外気をロータヘッド１２内に積極的に取り込むことができるため、開口部１６からロータヘッド１２内に外気を取り込むための動力を必要としない。
　よって、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａによれば、ロータヘッド１２の先端に設けた開口部１６と、ロータヘッド１２の開口部１６に複数設けられ、開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａとを有し、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とで複数の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定している。このため、給気促進ガイド１７Ａがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、ロータヘッド１２内に外気を積極的に取り込むことができる。このロータヘッド１２内に取り込まれた外気によりロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させることができるため、新たな動力を必要とすることなくロータヘッド１２内を効率的に冷却することができる。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、給気促進ガイド１７Ａの両端の長さを同じとしているが、例えば、図６に示すように、ガイド支持部材２６側に固定する給気促進ガイド１７Ａの一辺の長さを開口部１６の縁部分側に固定する給気促進ガイド１７Ａの一辺の長さより短くした給気促進ガイド１７Ｂを用い、外気を開口部１６内に導入し易いようにしてもよい。
　また、給気促進ガイド１７Ａ、１７Ｂのように、平板状の板を傾斜して開口部１６に設けているが、発明はこれに限定されるものではなく、外気を円滑に開口部１６からロータヘッド１２内に取り込める形状のものであればよい。例えば、図７に示すように、ロータヘッド１２の回転方向に向かって湾曲した湾曲形状の板状部材からなる給気促進ガイド１７Ｃを用いて、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６との間に傾斜させて設けるようにしてもよい。これにより、複数の給気促進ガイド１７Ｃがロータヘッド１２の回転に伴って回転することで、開口部１６から外気をロータヘッド１２内に更に積極的に取り込むことができる。
　また、給気促進ガイド１７Ａ～１７Ｃは、ロータヘッドカバー２３の正面の開口部１６に設けるものだけに限定されるものではない。図８－１は、給気促進ガイドをロータヘッドカバーの側面に備えた状態を示す図であり、図８－２は、図８－１中Ａ－Ａ断面図である。図８－１、図８－２に示すように、ロータヘッドカバー２３の側面にも外気を取り込めるようにロータヘッドカバー２３の側面の周方向に所定間隔毎に複数の開口部２７を設け、各々の開口部２７毎にロータヘッドカバー２３の周方向の形状に対応して湾曲された給気促進ガイド１７Ｃを設けるようにしてもよい。尚、ロータヘッドカバー２３の側面とは、開口部１６が設けられているロータヘッドカバー２３の正面を除く周囲の壁面をいう。ロータヘッドカバー２３の各々の開口部２７に給気促進ガイド１７Ｃを設けることで、ロータヘッド１２の回転に伴って外気を開口部２７からロータヘッド１２内に更に効率良く取り込むことができる。これにより、ロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。
　また、給気促進ガイド１７Ｃとロータヘッドカバー２３とは例えばヒンジ２８などの開閉部材を用いて連結し、給気促進ガイド１７Ｃを開閉可能な構造としてもよい。開口部２７の一端側にヒンジ２９を設け、給気促進ガイド１７Ｃを開閉可能な構造とすることで、ロータヘッド１２が回転していない時などの場合には、給気促進ガイド１７Ｃを閉じて雨水などの侵入を防止することができる。
　また、ロータヘッドカバー２３の開口部２７に給気促進ガイド１７Ｃを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、給気促進ガイド１７Ｃに代えてロータヘッドカバー２３と同一部材のものを開口部２７に設けるようにしてもよい。また、給気促進ガイド１７Ｃに代えてロータヘッドカバー２３と同一部材のものをヒンジ２９など開閉部材を用いて開閉可能に取り付けるようにしてもよい。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、複数の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とで各々固定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、開口部１６に支持棒２９を設け、この支持棒２９に給気促進ガイド１７Ａを各々固定するようにしてもよい。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、開口部１６の中心部分に複数のガイドを固定するためにガイド支持部材２６を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガイド支持部材２６をリング状としてガイド支持部材２６のリング状内部を外気が通過できるようにしてもよい。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいては、図１０に示すように、ロータヘッド１２の外側であって開口部１６の縁部分にノズル３０を設けるようにしてもよい。これにより、効率よく外気を開口部１６内に供給することができる。
　以上、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａによれば、ロータヘッド１２の先端に設けた開口部１６に外気を集める給気促進ガイド１７Ａを複数設け、開口部１６の縁部分とガイド支持部材２６とにより各々の給気促進ガイド１７Ａを開口部１６にガイド支持部材２６を中心として放射状に固定している。給気促進ガイド１７Ａによりロータヘッド１２の回転に伴ってロータヘッド１２内に外気を積極的に取り込むことができるため、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気によりロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を増加させることができる。このため、新たな動力を必要とすることなくロータヘッド１２内を効率的に冷却することができる。
　このように、ロータヘッド１２の内部の冷却効率を高めることで、信頼性及び耐久性を向上させた風力発電装置を実現することができる。
　また、本実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａは、洋上、陸上、船上などその他の設置場所に応じて用いることができる。
［第二の実施の形態］
　本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置について、図１１を参照して説明する。
　本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図１１は、本発明による第二の実施の形態に係る風力発電装置の構成を簡略に示す図である。
　図１１に示すように、第二の実施の形態に係る風力発電装置１０Ｂは、図１に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａにおいて、ロータヘッド１２内に取り込んだ外気をロータヘッド１２の後流側から排出するようにしたものである。
　即ち、第二の実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂは、図１に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａのロータヘッド１２の後端部１２ｂにロータヘッド１２内に取り込んだ外気を排出する排気口３１を有するものである。
　ロータヘッド１２に給気促進ガイド１７Ａを設け、さらにロータヘッド１２の後端部１２ｂに排気口３１を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気をロータヘッド１２の後端部１２ｂから積極的に排出することができる。また、ロータヘッド１２の外側と内側とは正圧と負圧との関係にあるため、ロータヘッド１２内に外気が積極的に導入される。よって、ロータヘッド１２内への外気の導入とロータヘッド１２内に取り込まれた外気の排出を効率良く行なうことで、ロータヘッド１２内の外気の循環を効率よく行なうことができるため、ロータヘッド鋳物２２の表面からの放熱量を更に増加させることができ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。
　また、ロータヘッド１２内でロータヘッド鋳物２２により暖められた熱は排気口３１から排出され、連通路２０を介してナセル１４内に送給される量を軽減することができるため、ロータヘッド鋳物２２で暖められた外気がナセル１４に影響を与えるのを防ぐことができる。更に、ナセル１４内で暖められた空気も連通路２０を介してナセル１４内に送給されても排気口３１から排出することができるため、ナセル１４で発生した熱がロータヘッド１２内のロータヘッド鋳物２２に与える影響を軽減することができる。
　また、本実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂにおいては、ナセル１４が、ロータヘッド１２と連結する連通路２０の近傍、例えば下側にナセル給気口３２を有し、このナセル給気口３２から導入した外気でナセル１４内を冷却するようにし、ロータヘッド１２とナセル１４とを各々独立に冷却可能な構成としている。これにより、開口部１６から連通路２０を介して供給される暖められた外気によらず、ナセル給気口３２より取り込まれた新鮮な外気によりナセル１４内を冷却することができる。即ち、ロータヘッド１２とナセル１４とを各々別々の経路で冷却するため、更に冷却効率を高めることができる。また、ナセル給気口の位置はナセル１４の下側に限定されるものではなく、ナセル１４の上側又は側面に設けても構わないし、それらの組み合わせとしても良い。
　また、本実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。
［第三の実施の形態］
　本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置について、図１２、１３を参照して説明する。
　本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図１２は、本発明による第三の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す断面図であり、図１３は、ロータヘッドの正面を簡略に示す図である。
　図１２、１３に示すように、第三の実施の形態に係る第三の風力発電装置１０Ｃは、図１１に示す第二の実施の形態に係る第二の風力発電装置１０Ｂの排気口３１にロータヘッド１２内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイド３３を有するものである。
　ロータヘッド１２の各々の排気口３１に排気促進ガイド３３を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気がロータヘッド１２の後端部１２ｂからロータヘッド１２の外部に積極的に排出することができる。このため、ロータヘッド１２内への外気の導入とロータヘッド１２内に取り込まれた外気の排出を更に効率良く行なうことができ、ロータヘッド１２内の外気の循環を更に効率よく行なうことができる。この結果、ロータヘッド鋳物２２表面からの放熱量を更に増加させることができるため、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。
　また、本実施の形態に係る第三の風力発電装置１０Ｃにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。
［第四の実施の形態］
　本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置について、図面を参照して説明する。
　本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図１４は、本発明による第四の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す断面図である。
　図１４に示すように、第四の実施の形態に係る第四の風力発電装置１０Ｄは、図１乃至図４に示す第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａのロータヘッド１２の内部の開口部１６の後流側にロータヘッド１２内に取り込んだ外気をロータヘッド１２内に設けられている内部機器を覆うロータヘッド鋳物２２の外周に整流する整流ガイド４１を有するものである。
　開口部１６とロータヘッド鋳物２２との間に整流ガイド４１を設けることで、ロータヘッド１２内に取り込まれた外気の圧損係数を低下させてロータヘッド鋳物２２の外周に整流しつつ、ロータヘッド鋳物２２を冷却させることができる。
　また、図１５に示すように、主軸受け１９からの距離Ｘが長くなるほどロータヘッド鋳物２２の温度は低くなる傾向にあるため、開口部１６から導入した外気はロータヘッド鋳物２２の開口部１６に近い部分で熱交換は極力行なわれず、ロータヘッド鋳物２２と熱交換されず温度上昇していない外気をロータヘッド鋳物２２の主軸受けに近い外周付近にできるだけ送給することでロータヘッド鋳物２２をより一層効率良く冷却することができる。
　よって、開口部１６の後流側であってロータヘッド鋳物２２の前方側に整流ガイド４１を設けることで、開口部１６から導入した外気をロータヘッド鋳物２２の主軸受け１９に近い外周付近にできるだけ供給することができるため、ロータヘッド鋳物２２の冷却効率を向上させ、ロータヘッド鋳物２２表面からの放熱量を更に増加させることができ、ロータヘッド１２内を更に効率良く冷却することができる。
　また、本実施の形態に係る第四の風力発電装置１０Ｄにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。
［第五の実施の形態］
　本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置について、図１６を参照して説明する。
　本実施の形態に係る風力発電装置は、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一の実施の形態に係る第一の風力発電装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図１６は、本発明による第五の実施の形態に係る風力発電装置のロータヘッドの構成を簡略に示す図である。
　図１６に示すように、第五の実施の形態に係る第五の風力発電装置１０Ｅは、図１４に示す第四の実施の形態に係る第４の風力発電装置１０Ｄの整流ガイド４１とロータヘッド１２との間に防水ガラリ（防水部材）４２を有するものである。
　整流ガイド４１とロータヘッド１２との間に防水ガラリ４２を設けることで、ロータヘッド１２内に外気を取り込むことができると共に、開口部１６から雨水等が浸入するのを防止することができる。
　また、本実施の形態では、防水部材として防水ガラリ４２を用いているが、ロータヘッド１２内の通気性を維持すると共に開口部１６からの雨水等の浸入を防止できる部材であればよく、特にこれに限定されるものではない。
　また、本実施の形態に係る第五の風力発電装置１０Ｅにおいては、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設け、外気を積極的に取り込めるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部１６に給気促進ガイド１７Ａを設けずに外気を開口部１６から取り込むようにしてもよい。
　以上のように、本発明に係る風力発電装置は、ロータヘッド内に積極的に外気を取り込み、ロータヘッド内部を冷却する風力発電装置に用いるのに好適である。

Claims (7)

  1. 　風車翼を取り付けたロータヘッドと、
    　前記ロータヘッドを軸支するナセルと、
    　前記ナセルを支持するタワーと、
    　前記ロータヘッドの先端に設けられ、外気を取り込む開口部と、
    　前記ロータヘッドの前記開口部に複数設けられ、前記開口部に前記外気を集める給気促進ガイドと、を有することを特徴とする風力発電装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記給気促進ガイドが、平板又は湾曲形状の板を傾斜させてなるものであることを特徴とする風力発電装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記ロータヘッドの後端部に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気を排出する排気口を有することを特徴とする風力発電装置。
  4. 　請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
    　前記ナセルはナセル給気口を有し、該ナセル給気口から導入した外気で前記ナセル内を冷却することを特徴とする風力発電装置。
  5. 　請求項３又は４において、
    　前記排気口に前記ロータヘッド内に取り込んだ外気の排出を促進する排気促進ガイドを有することを特徴とする風力発電装置。
  6. 　請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
    　前記開口部の後流側に、前記ロータヘッド内に設けられているロータヘッド鋳物の外周に外気を整流する整流ガイドを有することを特徴とする風力発電装置。
  7. 　請求項６において、
    　前記整流ガイドと前記ロータヘッドとの間に防水部材が設けられてなることを特徴とする風力発電装置。
PCT/JP2009/053744 2009-02-27 2009-02-27 風力発電装置 WO2010097948A1 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020117007321A KR20110050705A (ko) 2009-02-27 2009-02-27 풍력 발전 장치
JP2011501430A JP5404764B2 (ja) 2009-02-27 2009-02-27 風力発電装置
CA2735796A CA2735796A1 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Wind driven generator
EP09840801.6A EP2402593A4 (en) 2009-02-27 2009-02-27 GENERATOR DRIVEN BY THE WIND
US13/120,327 US20110175368A1 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Wind driven generator
PCT/JP2009/053744 WO2010097948A1 (ja) 2009-02-27 2009-02-27 風力発電装置
AU2009341223A AU2009341223B2 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Wind driven generator
CN2009801350616A CN102149919A (zh) 2009-02-27 2009-02-27 风力发电装置
BRPI0919518A BRPI0919518A2 (pt) 2009-02-27 2009-02-27 gerador acionado por vento
TW098122297A TWI382125B (zh) 2009-02-27 2009-07-01 Wind power generation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/053744 WO2010097948A1 (ja) 2009-02-27 2009-02-27 風力発電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010097948A1 true WO2010097948A1 (ja) 2010-09-02

Family

ID=42665176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/053744 WO2010097948A1 (ja) 2009-02-27 2009-02-27 風力発電装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20110175368A1 (ja)
EP (1) EP2402593A4 (ja)
JP (1) JP5404764B2 (ja)
KR (1) KR20110050705A (ja)
CN (1) CN102149919A (ja)
AU (1) AU2009341223B2 (ja)
BR (1) BRPI0919518A2 (ja)
CA (1) CA2735796A1 (ja)
TW (1) TWI382125B (ja)
WO (1) WO2010097948A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102753821A (zh) * 2011-01-28 2012-10-24 三菱重工业株式会社 风力发电装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5463218B2 (ja) * 2010-06-30 2014-04-09 三菱重工業株式会社 風力発電装置
JP5864307B2 (ja) * 2012-03-02 2016-02-17 株式会社日立製作所 ダウンウィンドロータ型風力発電装置
JP6357307B2 (ja) * 2013-09-30 2018-07-11 株式会社日立製作所 風力発電設備
KR101465737B1 (ko) * 2013-10-16 2014-11-27 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기의 냉각 장치
ITTV20130180A1 (it) * 2013-11-05 2015-05-06 Ezio Tedoldi Generatore eolico ad asse orizzontale
DE102017100134A1 (de) 2017-01-05 2018-07-05 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Verwendung eines Tropfenabscheiders in einem Windenergieanlagenrotor
JP6706274B2 (ja) * 2018-01-12 2020-06-03 三菱電機エンジニアリング株式会社 発電機用プロペラ装置
CN109944746B (zh) * 2019-04-16 2020-10-23 浙江大学 风力发电机组
CN114087142B (zh) * 2021-11-30 2024-02-23 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种机舱除潮系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5865977A (ja) * 1981-10-14 1983-04-19 Hitachi Ltd 風力発電装置の冷却機構
JPH11508760A (ja) * 1996-04-30 1999-07-27 ジーメンス カナダ リミテッド 換気用の軸流空気入口を有するブロワーホイール
US20070222223A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 General Electric Company Wind turbine generators having wind assisted cooling systems and cooling methods
US20080025847A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Ewald Teipen Ventilation assembly for wind turbine rotor hub
WO2008098574A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine, a method for establishing at least one aperture in the spinner on the hub of a wind turbine rotor and use of a wind turbine

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278197B1 (en) * 2000-02-05 2001-08-21 Kari Appa Contra-rotating wind turbine system
ITTO20020908A1 (it) * 2002-10-17 2004-04-18 Lorenzo Battisti Sistema antighiaccio per impianti eolici.
DE102004046700B4 (de) * 2004-09-24 2006-08-17 Aloys Wobben Windenergieanlage mit einer Generatorkühlung
DE102004058776B3 (de) * 2004-12-07 2006-07-13 Nordex Energy Gmbh Vorrichtung zur Belüftung einer Rotornabe einer Windenergieanlage
JP5002309B2 (ja) * 2007-04-06 2012-08-15 富士重工業株式会社 水平軸風車
US8186940B2 (en) * 2007-09-05 2012-05-29 General Electric Company Ventilation arrangement
US20100014974A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Mccorkendale Timothy E Apparatus and method for cooling a wind turbine hub
KR101021333B1 (ko) * 2008-09-01 2011-03-14 두산중공업 주식회사 풍력터빈의 나셀 냉각 시스템
CN102245897B (zh) * 2008-12-17 2014-12-03 湘电达尔文有限责任公司 包括冷却回路的风力涡轮机
US9039369B2 (en) * 2009-01-30 2015-05-26 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine nacelle with cooler top
CN102301135A (zh) * 2009-01-30 2011-12-28 维斯塔斯风力系统集团公司 在顶部具有冷却器的风力涡轮机机舱
US7843080B2 (en) * 2009-05-11 2010-11-30 General Electric Company Cooling system and wind turbine incorporating same
JP5455508B2 (ja) * 2009-08-28 2014-03-26 三菱重工業株式会社 風力発電用風車
EP2507512B1 (en) * 2009-12-01 2016-06-01 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine nacelle comprising a heat exchanger assembly
JP5072994B2 (ja) * 2010-03-17 2012-11-14 三菱重工業株式会社 風力発電装置
JP5511549B2 (ja) * 2010-06-30 2014-06-04 三菱重工業株式会社 風力発電装置
US7963743B1 (en) * 2010-10-16 2011-06-21 Winter Curt B Wind turbine with improved cooling
WO2012101817A1 (ja) * 2011-01-28 2012-08-02 三菱重工業株式会社 風力発電装置
CN102678472A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 华锐风电科技(集团)股份有限公司 用于冷却风力发电机组的冷却装置及风力发电机组
EP4092265B1 (en) * 2011-05-06 2024-07-10 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Cooling arrangement of a wind turbine
US8961130B2 (en) * 2011-06-03 2015-02-24 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Cooling and climate control system and method for an offshore wind turbine
US8992171B2 (en) * 2011-09-01 2015-03-31 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Energy efficient climate control system for an offshore wind turbine
EP2565445B1 (en) * 2011-09-02 2014-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Transformer chamber for a wind turbine, wind turbine structure component, wind turbine, and method for assembling a wind turbine
US8747060B2 (en) * 2011-09-21 2014-06-10 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Cooling and climate control system and method for a wind turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5865977A (ja) * 1981-10-14 1983-04-19 Hitachi Ltd 風力発電装置の冷却機構
JPH11508760A (ja) * 1996-04-30 1999-07-27 ジーメンス カナダ リミテッド 換気用の軸流空気入口を有するブロワーホイール
US20070222223A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 General Electric Company Wind turbine generators having wind assisted cooling systems and cooling methods
US7427814B2 (en) 2006-03-22 2008-09-23 General Electric Company Wind turbine generators having wind assisted cooling systems and cooling methods
US20080025847A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Ewald Teipen Ventilation assembly for wind turbine rotor hub
WO2008098574A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine, a method for establishing at least one aperture in the spinner on the hub of a wind turbine rotor and use of a wind turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2402593A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102753821A (zh) * 2011-01-28 2012-10-24 三菱重工业株式会社 风力发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5404764B2 (ja) 2014-02-05
JPWO2010097948A1 (ja) 2012-08-30
EP2402593A1 (en) 2012-01-04
AU2009341223A1 (en) 2010-09-02
EP2402593A4 (en) 2013-04-10
KR20110050705A (ko) 2011-05-16
US20110175368A1 (en) 2011-07-21
TWI382125B (zh) 2013-01-11
BRPI0919518A2 (pt) 2015-12-08
CN102149919A (zh) 2011-08-10
TW201031819A (en) 2010-09-01
AU2009341223B2 (en) 2012-06-14
CA2735796A1 (en) 2010-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5404764B2 (ja) 風力発電装置
JP5511549B2 (ja) 風力発電装置
US8029239B2 (en) Rotor for a wind energy turbine and method for controlling the temperature inside a rotor hub
JP5002309B2 (ja) 水平軸風車
JP4898621B2 (ja) 風力発電装置
TWI394889B (zh) Wind power generation
JP5463218B2 (ja) 風力発電装置
JP4814608B2 (ja) 風車
WO2012101817A1 (ja) 風力発電装置
JP2007002773A (ja) 水平軸風車
WO2009125513A1 (ja) 風力発電装置用ファン装置および風力発電装置
EP2535580A1 (en) Wind-powered electrical generator
JP2005069082A (ja) 風車の温度制御装置
CA2814438C (en) Wind energy installation having a synchronous generator, and slowly rotating synchronous generator
CN105863953B (zh) 风力发电机叶片、风力发电机散热装置及风力发电机组
JP6650318B2 (ja) 風力発電装置
US20150260155A1 (en) Wind turbine generator
CN109944746B (zh) 风力发电机组
US8502407B2 (en) Wind power generating apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980135061.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09840801

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011501430

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009341223

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2735796

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009341223

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20090227

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13120327

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009840801

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117007321

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2182/CHENP/2011

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0919518

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20110330