WO2012111532A1

WO2012111532A1 - 風力発電装置

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Publication number: WO2012111532A1
Application number: PCT/JP2012/053018
Authority: WO
Inventors: 松尾　毅; 靖岡野; 泰輔中村; 五島　忠八; 平井　滋登; 慎輔佐藤
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-08-23
Also published as: EP2623777A1; JP5314805B2; JPWO2012111532A1; EP2623777A4

Abstract

ロータヘッド内に設置される電子機器類及びピッチシリンダを長寿命化し、風力発電装置全体の信頼性や耐久性を向上させる。風車翼（５）に風力を受けて回転するロータヘッド（４）が吸気口（３１）を備えるナセル（３）の内部に設置された発電機を駆動して発電し、ナセル（３）が基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されるとともに、ヘッドカバー（４２）に覆われたロータヘッド（４）のロータヘッド本体（４１）内にハブ制御盤（２０）が設置されている風力発電装置（１）において、ロータヘッド（４）とナセル（３）との間が連通して通気可能とされ、ロータヘッド本体（４１）に回転軸線（ＣＬ）方向へ離れて配置される吸気口及び排気口を設けることにより、吸気口から供給される空気は、循環流を形成することなしに、ロータヘッド本体（４１）内に配置されるハブ制御盤（２０）の周辺を通って排気口から流出するロータヘッド内空気流（Ａｒ）を形成する。

Description

風力発電装置

　本発明は、ロータヘッドの内部に制御盤等の機器類が設置されている風力発電装置に係り、特に、ロータヘッド内の換気及び冷却を行う風力発電装置に関する。

　風力発電装置（以下では「風車」とも呼ぶ）は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転をパワートレインを介して駆動される発電機により発電する装置である。
　上述したロータヘッドは、風車用タワー（以下、「タワー」と呼ぶ）上に設置されて旋回可能なナセルの端部に取り付けられ、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能となるように支持されている。

　風力発電装置のロータヘッド内には、一般的な構成として、風車翼のピッチ制御システムを構成するピッチシリンダ、ピッチモータ及びアキュムレータが設置され、さらに、この制御システムの動作を制御する制御部として、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）やナセル側との通信機器を含むハブ制御盤が設置されている。
　ロータヘッドは、一般的に鋳鉄で作られることの多いロータヘッド本体の外周を、樹脂製のヘッドカバーで覆う構成となっている。また、ロータヘッド本体の内部は、保守作業等を行うために作業員の出入りが必要となる。このため、ロータヘッド本体には、ナセル側に２～３箇所以上、そして、先端部側に１箇所以上のマンホールが設けられている。
　なお、以下の説明において、ロータヘッド内とは、具体的にはロータヘッド本体の内部を指している。

　上述したロータヘッド内の機器では、すなわち、ロータヘッド本体の内部に設置された機器類（以下、「ヘッド内機器」と呼ぶ）では、ピッチモータが主要な発熱源となる。
　ピッチモータの発熱により、ロータヘッド内の空気温度は、特に夏季の日中において、制御盤の上限温度を超えて高温となり、制御盤を構成する電子機器の寿命を短くする可能性がある。一般的な制御盤において、内部温度の上限温度は５０～６０℃であり、この上限温度以下に制御盤内部の温度を維持することが望ましい。

　また、ピッチシリンダの摺動部は、シリンダが動作する時の摩擦を低減するため、微細に表面仕上げされている。このため、ピッチシリンダの長寿命化を優先する場合、ロータヘッド本体内部を密閉構造にすることが望ましい。しかし、ロータヘッド内を密閉構造化すると、ロータヘッド内部空気の換気が行われないため、ロータヘッド内機器の排熱がこもってロータヘッド内部空気温度が高温になる。このため、ロータヘッド本体の内部は空気温度が上昇し、高温雰囲気内に設置されたハブ制御盤の内部温度も高温化するので、ハブ制御盤内部に設置される電子機器の寿命が低下する。

　反対に、制御盤内に設置される電子機器の冷却を優先する場合、外気を直接ロータヘッド本体内に供給し、ロータヘッド本体の内部空気を換気して冷却することが効率的である。しかし、特に海岸沿岸部のように、外気が塩分を含むような場所に風力発電装置が設置される場合には、ピッチシリンダの摺動部表面に錆を生じやすくなり防錆のため、ロータヘッド内への吸気は、供給前にフィルタを通して除塩及び除塵する必要がある。

　このように、風力発電装置のロータヘッド内部においては、電子機器類の冷却による長寿命化を優先してロータヘッド内を開放系として換気冷却することと、ピッチシリンダの防錆による長寿命化を優先してロータヘッド内を閉鎖系として密閉構造を採用することが相反関係となる。
　上述した相反関係を解決すべく、下記の特許文献１には、ロータヘッド本体に設けられた１つの先頭マンホールに、吸気口及び排気口を設ける構成例が開示されている。また、ロータヘッドの内部機器を効果的に冷却するため、フレキシブル管を通じて外気をロータヘッドの内部まで導くことも開示されている。すなわち、特許文献１には、ロータヘッドのマンホールに吸排気口を設け、外気の吸気により内部空気を換気して冷却することが開示されている。

米国特許出願公開第２００９／００６０７４８号明細

　ところで、上述した特許文献１において、外気とロータヘッド内部との間をフレキシブル管で接続する方法（特許文献１の図２参照）は、ロータヘッド内部へ外気を供給する流体力が外気流速の動圧のみであるため、最大でも１００～２００Ｐａ程度に過ぎない。
　このため、ロータヘッド内部へ供給可能な外気流量が非常に小さくなり、十分な外気量を確保できないという課題がある。仮に、外気をロータヘッドの内部まで供給できた場合でも、ロータヘッド先端のマンホール近くで循環流が生じるため、低温の外気はロータヘッドの奥まで到達しにくくなる。従って、ロータヘッド内のナセル側に設置されている冷却対象のロータヘッド内部機器（ピッチモータ、制御盤）においては、十分な冷却効果を得にくいという課題もある。

　また、外気とロータヘッド内部との間がエルボを有するフレキシブル管で接続される方法（特許文献１の図４参照）は、エルボで外気から水を除く構想であるが、この防水効果は明確にされていない。この場合の外気は、ピッチモータファンの吸引によりロータヘッド内部に吸気される構造であるが、除塵及び除塩のため１μｍレベルの細かさを有するフィルタが推奨されており、高圧損であることからロータヘッド内部への吸気量は制限される。

　特許文献１の図５では、ロータヘッドの先頭ハッチに設置したファンでロータヘッドの内部空気を排気するとともに、外気はフレキシブル管を通じてロータヘッド内のピッチモータまで吸気する構成例が開示されている。この構成例では、ピッチモータとファンとの間に循環流が形成されるだけであり、従って、冷却対象となる制御盤周辺では、空気の循環力が非常に小さいため、制御盤内を十分に冷却できないことが課題である。
　また、特許文献１の図６には、ロータヘッドの先頭ハッチに追加したファンで外気を吸気するとともに、ロータヘッドの内部空気は、先頭ハッチに追加したファンの外周部に設けた開口から排気する構成例が開示されている。この構成例では、ファン近傍に循環流が形成されるだけであり、従って、制御盤周囲の空気循環力は非常に小さいため、制御盤内を十分に冷却できないことが課題である。

　さらに、特許文献１の図７には、上述した図２と同様に、ＮＡＣＡダクトを通してロータヘッド内部に外気を吸気する構成例が開示されている。この構成例もロータヘッド内部への流体力が外気流速の動圧のみとなるため、ロータヘッド内部へ供給可能な外気流量は非常に小さいという課題がある。

　本発明は、上記の課題を解決するため、ロータヘッド内を開放系として内部を換気冷却することで、ロータヘッド内の電子機器類を長寿命化させるとともに、ロータヘッド内を開放系としてもロータヘッド内の給気を防塵、除塩することでピッチシリンダを防錆し、ピッチシリンダをも長寿命化させることを目的とする。

　本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用する。
　本発明に係る風力発電装置は、風車翼に風力を受けて回転するロータヘッドが外気を取り込む吸気口を備えるナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルが基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されるとともに、外周をヘッドカバーに覆われた前記ロータヘッドのロータヘッド本体内に制御盤等の機器類が設置されている風力発電装置において、前記ロータヘッドと前記ナセルとの間が連通して通気可能とされ、前記ロータヘッド本体に回転軸線方向へ離れて配置された吸気口及び排気口を設けることにより、前記吸気口から供給される空気が、前記機器類の周辺を通って前記排気口から流出するロータヘッド内空気流を形成する。

　このような風力発電装置によれば、ロータヘッドとナセルとの間が連通して通気可能とされ、ロータヘッド本体に回転軸線方向から離れて配置された吸気口及び排気口を設け、ロータヘッド吸気口から供給される空気が、ロータヘッド本体内に配置される機器類の周辺を通って排気口から流出するロータヘッド内空気流を形成するので、吸気口からロータヘッド本体内に供給される空気は、ロータヘッド本体の内部に循環流を形成することなく排気口から流出する。このとき、ロータヘッド内空気流は、ロータヘッド本体内に配置される機器類の周辺を通って流れるので、これら機器類の周辺を積極的に換気して冷却することができる。

　上記の発明において、前記吸気口には圧損要素を取り付けることが望ましい。
　上記の発明において、前記吸気口及び前記排気口は、前記ロータヘッド本体に各々１以上設けられた先頭マンホール及びナセル側マンホールに設けられていることが好ましい。これにより、従来メンテナンス用として開閉自在に設けられていたマンホールを有効利用して吸気口及び排気口を利用することができる。すなわち、上述したロータヘッド内空気流を形成するため、ロータヘッド本体に新たな開口部を設ける必要はない。

　上記の発明において、前記吸気口及び排気口の少なくとも一方に吸気用及び／または排気用のファンを設置することが好ましい。これにより、ロータヘッド内空気流を確実に形成することができる。ここで使用するファンは、ロータヘッド内機器まで風圧を維持できる軸流ファンが望ましい。また、マンホールの蓋にファンを取り付けるようにすれば、マンホールの蓋を交換するだけでよいため、メンテナンス作業や既設の改造作業も容易に実施できる。
　この場合、前記ファンの運転により前記吸気口から供給される空気は前記ナセルの内部空気であることが好ましく、これにより、ナセル側の吸気口に設置される除塵及び除塩用のフィルタにより清浄な冷却空気を得ることができるので、ロータヘッド本体のフィルタは不要である。

　上記の発明において、前記ロータヘッド内空気流の主流は、前記ロータヘッドの回転軸中心に沿う方向の速度成分を有していることが好ましい。これにより、ロータヘッド本体内の空気を積極的に換気して内部温度を低下させることができる。

　上述した本発明によれば、ロータヘッド本体の内部に吸気口から供給されて排気口から流出するロータヘッド内空気流が形成される。このため、このロータヘッド内空気流は内部に循環流を生じにくく、ロータヘッド本体内機器類を効率的に冷却することが可能となる。
　この結果、ロータヘッド本体内に設置された機器類は、上限温度以下に維持されて長寿命化が可能となる。また、吸気口から供給する空気にナセルの内部空気を採用すれば、ロータヘッド本体の吸気口にフィルタを設けなくても清浄な冷却空気が得られる。このため、ピッチシリンダを長寿命化することができ、従って、ロータヘッド内に設置される電子機器類及びピッチシリンダを長寿命化し、風力発電装置全体の信頼性や耐久性を向上させる顕著な効果が得られる。

本発明に係る風力発電装置の一実施形態として、ロータヘッド周辺の内部構造を示す断面図である。マンホールの蓋にファンを取り付ける場合の構造例を示す斜視図である。マンホールの蓋にファンを取り付ける場合の構造例を示す図で、図２ＡのＡ矢視図である。マンホールの吸気口に設置したガラリの構造例を示す正面図である。マンホールの吸気口に設置したガラリの構造例を示す図で、図３ＡのＢ－Ｂ断面図である。図３に示したガラリにフィルタを追設した構造例を示す断面図である。マンホールの吸気口に設置したラビリンス構造例を示す断面図である。風力発電装置の概要を示す側面図である。図１に示した風力発電装置の第１変形例として、ロータヘッド本体の内部構造を示す断面図である。図１に示した風力発電装置の第２変形例として、ロータヘッド本体の内部構造を示す断面図である。

　以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図６に示すように、風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設される風車用タワー（以下では「タワー」と呼ぶ）２と、タワー２の上端に設置されるナセル３と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３の前端部側に設けられるロータヘッド４とを有している。

　ロータヘッド４には、その回転軸線周りに複数枚（たとえば３枚）の風車翼５が取り付けられている。これにより、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車翼５に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
　ナセル３の外周面適所（たとえば上部等）には、周辺の風速値を測定する風速計や、風向を測定する風向計等が設置されている。

　すなわち、風力発電装置１は、風車翼５に風力を受けて略水平な回転軸線周りに回転するロータヘッド４がナセル３の内部に設置された発電機（不図示）を駆動して発電するとともに、ナセル３が基礎Ｂ上に立設されたタワー２の上端部に設置されて旋回可能となっている。

　さて、上述したロータヘッド４は、たとえば図１に示すように、ロータヘッド本体４１とヘッドカバー４２とを具備して構成される。通常のロータヘッド本体４１は鋳造部品であり、ロータヘッド本体４１の周囲に空間部４３を形成するようにして、ロータヘッド本体４１の外周がヘッドカバー４２により覆われている。
　ロータヘッド４の内部には、たとえば風車翼５を制御し、ピッチ制御装置（ＰＬＣ、通信機器など）を収納する電気ボックスであるハブ制御盤２０のように、多数の電気部品により構成される制御盤等の電気機器類や、たとえば主軸受け１０のように、摺動部を有する駆動系部品等のロータヘッド内機器が設置されている。
　なお、図中の符号１１は増速機、１２～１５はピッチ制御装置の構成部材であり、１２はピッチモータ、１３はピッチシリンダ、１４はアキュムレータ、１５は風車翼５を回動可能に支持する翼旋回輪軸受である。

　また、ロータヘッド本体４１には、先端部に開口する先頭マンホール４４及び主軸受け１０の近傍に開口するナセル側マンホール４５が設けられている。これら先頭マンホール４４及びナセル側マンホール４５は、風力発電装置１の建設時やメンテナンス時に必要となるもので、作業員の出入や内部に設置する機器類の搬入・搬出等に使用される。図示の構成例では、先頭マンホール４４の開口を吸気口とし、ナセル側マンホール４５の開口を排気口として使用する。
　そして、本実施形態では、吸気口となる先頭マンホール４４の蓋用フランジ部を利用して、換気ファン４６が取り付けられている。この換気ファン４６は、ロータヘッド本体４１の外部から吸気する電動の吸気用ファンであり、ロータヘッド本体４１の外側にはファンカバー４７が取り付けられている。

　換気ファン４６は、たとえば図２Ａに示すように、マンホール蓋４６ａにファンケーシング４６ｂを固定して一体化した構成とされる。この換気ファン４６は、マンホール蓋４６ａのボルト穴４６ｃを利用して、先頭マンホール４４の蓋用フランジ部にボルト・ナットで固定設置される。なお、図中の符号４６ｄはリブであり、マンホール蓋４６ａに対するファンケーシング４６ｂの固定を補強している。
　このように、マンホール蓋４６ａを利用して換気ファン４６を取り付ければ、マンホール蓋４６ａを着脱して交換するだけでよいため、メンテナンス作業や既設の改造作業も容易に実施できる。

　また、上述した吸気口及び排気口は、ロータヘッド本体４１に各々１以上設けられた先頭マンホール４４及びナセル側マンホール４５を利用して設けられているので、通常メンテナンス用として存在するマンホールを有効利用して吸気口及び排気口を設けることができる。すなわち、上述したロータヘッド内空気流Ａｒを形成するため、ロータヘッド本体４１に新たな開口部を設ける必要はない。

　このように、上述したロータヘッド本体４１には、ロータヘッド４が回転する回転軸線ＣＬの方向へ離間して配置された吸気口（先頭マンホール４４）及び排気口（ナセル側マンホール４５）を設けてあり、換気ファン４６を運転することにより、吸気口から供給される空気は、ロータヘッド本体４１内の回転軸線方向に向かって流れるロータヘッド内空気流（図中の矢印Ａｒを参照）を形成する。
　ロータヘッド本体４１の内部には、ナセル３側でかつ回転軸線ＣＬ上となる位置に、あるいは、ナセル３側でかつ回転軸線ＣＬの近傍位置に、運転時に発熱するハブ制御盤２０が設置されている。従って、上述したロータヘッド内空気流Ａｒは、先頭マンホール４４から流入し、ハブ制御盤２０の周辺を通って、ナセル側マンホール４５の排気口から流出する。

　一方、図示の構成例においては、ナセル３の前面下方にナセル吸気口３１が設けられている。このナセル吸気口３１は、ナセル３の内部に低温の外気Ａｏを供給する開口部である。ナセル吸気口３１には、ナセル３の内部に供給する外気Ａｏから除塵及び／または除塩する目的で、ガラリ、除塵フィルタ及び除塩フィルタ等により構成される圧損要素３２が取り付けられている。

　ナセル吸気口３１から供給される外気Ａｏは、図示しないナセル内経路を通って、ナセル３の内部を循環する。この結果、低温の外気Ａｏは、ナセル３の内部を換気するとともに、ナセル３の内部に設置された機器類やオイルクーラ３４等の冷却に使用される。
　こうして温度上昇した外気Ａｏは、図中に矢印ＡＨで示すように、ナセル３の上部に設けられたナセル排気口３３からナセル外へ排気される。
　また、図中の符号３４は、主軸受け１０等で使用された潤滑油を冷却するためのオイルクーラであり、オイルクーラファン３４ａを運転することによりナセル吸気口３１からナセル３の内部に外気Ａｏが供給（吸入）される。この場合の外気Ａｏは、最終的にオイルクーラ３４内を流れる潤滑油の冷却を行ってからナセル外へ排出される。

　ところで、上述した換気ファン４６の運転によりロータヘッド本体４１内に供給される空気は、ナセル吸気口３１からナセル３の内部に供給された外気Ａｏの一部である。以下の説明では、この空気をナセル内空気と呼び、図中に矢印Ａｎで表示する。
　このナセル内空気Ａｎは、ロータヘッド４の空間部４３を通って先頭マンホール４４の吸気口からロータヘッド本体４１内へ供給され、上述したロータヘッド内空気流Ａｒとして流れる。ロータヘッド本体４１内には、主軸受け方向へ流れるナセル内空気Ａｎ１でなく、ほぼ外気Ａｏと同じ温度の空気が供給される。

　このロータヘッド内空気流Ａｒは、ロータヘッド４１の内部を換気・冷却することにより温度上昇した高温排気Ａｈとなり、図中に矢印で示すように、排気口となるナセル側マンホール４５からロータヘッド本体４１の外部へ流出される。この高温排気Ａｈは、ナセル３内を換気・冷却して温度上昇するナセル内空気流Ａｎ１と合流し、オイルクーラ３４を通過してさらに高温外気ＡＨとなり、ナセル排気口３３からナセル外へ排気される。
　このような風力発電装置１によれば、吸気口となる先頭マンホール４４からロータヘッド本体４１内に供給されるナセル内空気Ａｎは、ロータヘッド本体４１の内部に循環流を形成することなく流れ、排気口となるナセル側マンホール４５から流出するロータヘッド内空気流Ａｒとなる。このとき、ロータヘッド内空気流Ａｒは、ハブ制御盤２０の周辺を流れるので、ハブ制御盤２０の周辺を積極的に換気して冷却することができる。

　このように、上述の実施形態に係る風力発電装置１は、ロータヘッド本体４１に先頭マンホール４４が１つ以上、ナセル側マンホール４５が１つ以上設けられている。このことにより、１つのマンホールで吸気と排気とを同時に行わず、吸気口となる先頭マンホール４４及び排気口となるナセル側マンホール４５を通過するロータヘッド内空気流Ａｒを形成するとともに、ナセル吸気口３１の圧損要素３２を通過後のナセル内空気Ａｎを使用することに特徴がある。すなわち、本実施形態は、ロータヘッド本体４１の内部に、略回転軸線ＣＬに沿って前端部から後端部まで流れるロータヘッド内空気流Ａｒを形成し、ハブ制御盤２０の周辺を積極的に換気して冷却するものであり、ロータヘッド本体４１内の吸排気を独立して異なるマンホールで行う。このため、ロータヘッド本体４１内の空気流れが循環流を形成することを抑制できる。
　なお、図示の実施例では、ロータヘッド本体４１の先頭マンホール４４に吸気用の換気ファン４６を設置し、ナセル側マンホール４５に排気ガラリ４８を設置しているが、たとえば後述する変形例も可能であり、図示する実施形態の装置構成に特に限定されることはない。

　排気ガラリ４８は、たとえば図３Ａおよび図３Ｂに示すように、開口部にブラインド状の羽根板４８ａを平行に取り付け、流路を制限して通風を可能にしたものである。従って、ナセル３の空間内に異物が存在しても、排気口となるナセル側マンホール４５からロータヘッド本体４１内に侵入しにくくなる。特に、排気ガラリ４８は、ロータヘッド本体内部４１が正圧となることの効果と合わさり、ロータヘッド本体４１内へのミスト侵入を効果的に抑制できる。

　この排気ガラリ４８には、たとえば図４に示すように、万が一ナセル内空気Ａｎに異物が混入する場合等の安全対策として、除塵や除塩等の機能を有するフィルタ４９を配置して併用してもよい。
　また、図５に示すように、排気口となるナセル側マンホール４５には、ラビリンスシール５０を設置してもよい。このようなラビリンスシール５０を設置すると、さらにナセル内空気Ａｎに含まれるミストがロータヘッド本体４１内に侵入しにくくなる。

　特に、本実施形態ではナセルの吸気口３１に圧損要素３２を設置して除塩・除塵しつつ外気をナセル内に取り込み、ナセル内空気Ａｎをロータヘッド本体４１内に供給するようにする。このため、ロータヘッド本体４１の先頭マンホール４４に設置する換気ファン４６には、除塵や除塩を目的としたフィルタ等の圧損要素を設置する必要がない。従って、換気ファン４６は、最小のファン動力でロータヘッド本体４１の内部へナセル内空気Ａｎを供給することができるため有利である。なお、図示の構成例では、ロータヘッド本体４１の内部空間に対し、ミスト侵入抑制効果の信頼性を向上するため、ファンカバー４７を設けても良く、風力発電装置１の設置環境等に応じて省略してもよい。
　なお、上記した実施形態の変形例として、圧損要素をナセル吸気口３１側に設けるのではなく、ロータヘッド本体４１の吸気口に設けてもよい。

　また、上述した換気ファン４６は、ナセル３に近いハブ制御盤２０の近傍まで動圧を維持できるように、軸流ファンを採用することが望ましい。
　また、上述した実施形態では、ナセル３の上部にオイルクーラファン３４ａがあり、かつ、ナセル３の下部にナセル吸気口３１があることを想定し、ロータヘッド本体４１の先頭マンホール４４に吸気ファン４６を設置し、ロータヘッド本体４１のナセル側マンホール４５に排気ガラリ４８を設けているが、たとえばオイルクーラファン３４ａがナセル３の下部にあり、ナセル吸気口３１がナセル３の上部にあるような配置等においては、ロータヘッド本体４１内に形成するロータヘッド内空気流Ａｒの流れ方向を逆向きにしてもよい。

　また、ロータヘッド本体４１内の吸排気効率を向上させるため、吸気側もしくは排気側の少なくとも一方にダクトを設けてもよい。すなわち、ナセル吸気口３１の近傍から換気ファン４６を設置した先頭マンホール４４の吸気口まで低温の外気Ａｏを供給するダクトや、排気口となるナセル側マンホール４５からナセル３の近傍まで高温排気Ａｈを導くダクトを設けてもよい。

　続いて、上述した実施形態の第１変形例を図７に示して説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この変形例では、ナセル側マンホール４５に換気ファン４６を設置し、先頭マンホール４４に排気ガラリ４８を取り付けている。この結果、ロータヘッド本体４１内に形成されるロータヘッド内空気流Ａｒは、略回転軸線ＣＬに沿ってナセル３側からロータヘッド４の先端方向へ向かう逆向きの流れとなる。

　このような構成を採用すれば、ハブ制御盤２０から近い位置に換気ファン４６が設置され、必要な風圧が第１の実施形態より小さいため、吸気ファン４６を駆動するファンモータ容量が小さくてすみ、この結果、運転に要する消費電力も小さくできる。

　最後に、上述した実施形態の第２変形例を図８に示して説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この変形例では、ロータヘッド本体４１の先頭側マンホール４４及びナセル側マンホール４５のそれぞれに対し、吸気ファン４６Ａ及び排気ファン４６Ｂを取り付けている。このようにすれば、ロータヘッド本体４１の内部により積極的にロータヘッド内空気流Ａｒを形成し、ハブ制御盤２０やロータヘッド内部の冷却効率を向上させることができる。
　なお、この変形例においても、ナセル３側の構造等により、吸気ファン４６Ａ及び排気ファン４６Ｂの設置場所を逆にしてロータヘッド内空気流の向きを逆にしてもよい。

　このように、上述した本実施形態及びその変形例によれば、吸気口及び排気口の少なくとも一方に吸気用及び／または排気用のファンを設置すればよい。すなわち、先頭マンホール４４にのみ吸気用ファンまたは排気用ファンを設置する態様、ナセル側マンホール４５にのみ吸気用ファンまたは排気用ファンを設置する態様、先頭マンホール４４に吸気用ファンを設置してナセル側マンホール４５に排気用ファンを設置する態様、あるいは、先頭マンホール４４に排気用ファンを設置してナセル側マンホール４５に吸気用ファンを設置する態様のいずれでもよい。

　そして、上述した本実施形態及びその変形例によれば、ロータヘッド本体４１内の吸排気を独立したマンホールで行うため、ロータヘッド本体４１内で空気流れが循環流を生じにくく、ロータヘッド内部の換気及びロータヘッド内部機器の冷却を効率よく実施できる。すなわち、ロータヘッド内空気流Ａｒの主流は、ロータヘッド４の回転軸中心（回転軸線ＣＬ）に沿う方向の大きな速度成分を有しており、このような空気流によりロータヘッド本体４１内の空気を積極的に換気してロータヘッド内部空気温度を低下させることができる。

　また、ナセル内空気を供給してロータヘッド内空気流Ａｒを形成するので、ロータヘッドホン体４１に設置する換気ファンの吸気はすでに除塵及び除塩されており、従って、ロータヘッド本体４１吸気口への圧損要素が不要となる。このため、換気ファン４６は、圧損要素における圧力損失分だけファンモータを小容量化して消費電力を低減できる。

　しかも、ナセル３内の空気流れに対応するロータヘッド内空気流を制御して、ロータヘッド本体４１内の吸気にナセル内空気を供給し、かつ、ロータヘッド本体４１内の排気をオイルクーラファン３４ａから排気するため、低温の吸気と、高温の排気との混合を抑制して、冷却効率を向上できる。
　この結果、ロータヘッド本体４１内に設置されるハブ制御盤等の電子機器類は、上限温度以下に維持されて長寿命化が可能となる。また、ロータヘッド吸気口から供給する空気にナセル３の内部空気を用いるので、ロータヘッド本体４１の吸気口にフィルタ等の圧損要素を設けなくても、ピッチシリンダ１３を防錆し長寿命化できる。

　従って、上述した本実施形態によれば、ロータヘッド４のロータヘッド本体４１内に設置されるハブ制御盤２１等の電子機器類及びピッチシリンダ１３の長寿命化を両立することができ、風力発電装置１としての信頼性や耐久性が向上する。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば３箇所以上のマンホールを使用して吸気口及び排気口を形成するなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

　　１　　風力発電装置
　　２　　タワー
　　３　　ナセル
　　４　　ロータヘッド
　　５　　風車翼
　１０　　主軸受け
　１１　　増速機
　１２　　ピッチモータ
　１３　　ピッチシリンダ
　２０　　ハブ制御盤
　３１　　ナセル吸気口
　３２　　圧損要素
　３３　　ナセル排気口
　３４　　オイルクーラ
　３４ａ　　オイルクーラファン
　４１　　ロータヘッド本体
　４２　　ヘッドカバー
　４３　　空間部
　４４　　先頭マンホール
　４５　　ナセル側マンホール
　４６　　換気ファン
　４７　　ファンカバー
　４８　　排気ガラリ
　４９　　フィルタ
　５０　　ラビリンスシール

Claims

　風車翼に風力を受けて回転するロータヘッドが外気を取り込む吸気口を備えるナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルが基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されるとともに、外周をヘッドカバーに覆われた前記ロータヘッドのロータヘッド本体内に制御盤等の機器類が設置されている風力発電装置において、
　前記ロータヘッドと前記ナセルとの間が連通して通気可能とされ、
　前記ロータヘッド本体に回転軸線方向へ離れて配置された吸気口及び排気口を設けることにより、前記吸気口から供給される空気が、前記機器類の周辺を通って前記排気口から流出するロータヘッド内空気流を形成する風力発電装置。
　前記吸気口に圧損要素を取り付けた請求項１に記載の風力発電装置。
　前記吸気口及び前記排気口は、前記ロータヘッド本体に各々１以上設けられた先頭マンホール及びナセル側マンホールである請求項１または２に記載の風力発電装置。
　前記吸気口及び排気口の少なくとも一方に吸気用及び／または排気用のファンを設置する請求項１から３のいずれかに記載の風力発電装置。
　前記ファンの運転により前記吸気口から供給される空気は前記ナセルの内部空気である請求項４に記載の風力発電装置。
　前記ロータヘッド内空気流は、前記ロータヘッドの回転軸中心に沿う方向の速度成分を有している請求項１から５のいずれかに記載の風力発電装置。