專利名稱：風力發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過外部氣體的導入而對運轉(zhuǎn)時的設備損失引起的發(fā)熱進行冷卻的風カ發(fā)電裝置，尤其是涉及將導入外部氣體的開ロ設置在塔架上的風カ發(fā)電裝置。
背景技術：
風カ發(fā)電裝置(以下也稱為“風車”)是如下所述的裝置具備風車翼的旋翼頭接受風カ而旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)由增速器進行增速等并通過被驅(qū)動的發(fā)電機進行發(fā)電。上述的旋翼頭設置在風車用塔架(以下，稱為“塔架”)上且安裝在可偏航回轉(zhuǎn)的機艙的端部，被支承為能夠繞著大致水平的橫向的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。通常，上述的風車用的塔架多采用使用了圓筒形狀的殼體的鋼制單極式，成為將在塔架殼體的下端部設置的底座通過地腳螺栓固定在鋼筋混凝土的地基上的結(jié)構。由于這種風カ發(fā)電裝置具備轉(zhuǎn)換器等電氣設備，因此為了使穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)持續(xù)，而需要對作為發(fā)熱體的電氣設備等進行冷卻。即，風カ發(fā)電裝置產(chǎn)生與運轉(zhuǎn)相伴的設備損失的發(fā)熱，因此為了將設備類的溫度上升抑制在規(guī)定值以內(nèi)而需要適當?shù)睦鋮s。圖18所示的現(xiàn)有例是從塔架開ロ部導入外部氣體并利用該外部氣體對與風カ發(fā)電裝置的設備損失相伴的發(fā)熱進行冷卻的冷卻結(jié)構的概念圖。在圖中，標號中，I是風カ發(fā)電裝置，2是塔架，3是機艙，4是旋翼頭，10是門用開ロ部，圖中的箭頭表示外部氣體的流 動。這種情況下，電氣設備等的冷卻對象是設置在機艙3內(nèi)的機艙內(nèi)設備3a，使換氣風扇3b運轉(zhuǎn)而從設置在門用開ロ部10的適當部位上的吸氣ロ(未圖示)向塔架2的內(nèi)部導入外部氣體，該外部氣體通過機艙3的內(nèi)部而進行換氣及冷卻。需要說明的是，將機艙內(nèi)設備3a冷卻后的外部氣體由換氣風扇3b向大氣排出。另外，作為機艙內(nèi)設備3a的冷卻結(jié)構，除了通過在機艙3內(nèi)循環(huán)的外部氣體進行直接冷卻的結(jié)構之外，還有使用在機艙內(nèi)設備3a及冷卻用熱交換器中循環(huán)的冷卻介質(zhì)(水、油等)并在冷卻介質(zhì)用熱交換器中通過由外部氣體吸熱后的冷卻介質(zhì)來間接地進行冷卻的結(jié)構、以及并用直接及間接的冷卻而進行冷卻的結(jié)構。除此之外，在以往的風カ發(fā)電裝置中，由于對電氣設備等發(fā)熱體進行冷卻，因此例如作為使冷卻介質(zhì)循環(huán)而進行冷卻的冷卻裝置，存在有具備在塔架的外部設置的熱交換器的冷卻裝置。這種情況下，向塔架外部的熱交換器導入的冷卻介質(zhì)由于與通過熱交換器的外部氣體進行熱交換而被冷卻。(例如，參照專利文獻I)在先技術文獻專利文獻專利文獻I美國專利第7168251號說明書

發(fā)明內(nèi)容
然而，在向風カ發(fā)電裝置的塔架內(nèi)導入外部氣體而進行冷卻的情況下，為了向塔架內(nèi)導入外部氣體，需要在塔架的表面上設置作為吸排氣ロ的開ロ部。在這種吸排氣ロ設有百葉窗、過濾器、除鹽過濾器等壓損要素，以便于處理空氣中的液滴、灰塵及鹽分等。因此，當為了確保塔架強度而減小開ロ時，通過開ロ時的流速増加，因此壓損要素中的壓カ損失(與流速的平方成比例)増大。因此，在進行自然換氣時，難以確保充分的換氣風量，結(jié)果是具有塔架內(nèi)部的溫度上升這樣的問題。另外，在利用換氣風扇進行強制換氣時，由于壓カ損失大而使用的風扇的動カ也増大,結(jié)果是消耗內(nèi)部動力，不優(yōu)選。而且，相對于塔架的開ロ面積，冷卻及塔架強度成為權衡的關系，但相對于風車輸出的増加量而言，塔徑的增加量極小。即，伴隨著近年來的風車大型化(輸出増加)，設備損失(發(fā)熱量)增加而需要的冷卻空氣流量也増大，因此相對于不希望那樣大的増加的塔徑而言，難以確保塔架強度，且難以在吸排氣ロ確保大的開ロ面積。因此，上述的冷卻及塔架強 度的權衡的關系在風カ發(fā)電裝置越大型化時變得越嚴峻。本發(fā)明鑒于上述的情況而作出，其目的在于提供一種確保塔架強度并確保吸排氣用的大的開ロ面積且具有充分的冷卻性能的風カ發(fā)電裝置。本發(fā)明為了解決上述的課題，而采用下述的方法。本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置中，由風車翼接受風カ進行旋轉(zhuǎn)的旋翼頭對設置在機艙的內(nèi)部的發(fā)電機進行驅(qū)動而使所述發(fā)電機發(fā)電，所述機艙設置在豎立設置于地基上的塔架的上端部，并且從在所述塔架的表面設置的塔架開ロ向塔架內(nèi)部導入外部氣體而對內(nèi)部空間進行冷卻，所述風カ發(fā)電裝置的特征在于，具有從所述塔架開ロ向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部或從所述塔架開ロ向塔架外側(cè)延伸的凸部，構成為能夠經(jīng)由設置在構成所述凹部或所述凸部的面的一部分或全部上的壓損要素而進行通氣，并且設置有所述壓損要素的有效開ロ面積比所述塔架開ロ的實際開ロ面積大。這種風カ發(fā)電裝置具有從塔架開ロ向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部或從塔架開ロ向塔架外側(cè)延伸的凸部，構成為能夠經(jīng)由設置在構成凹部或凸部的面的一部分或全部上的壓損要素而進行通氣，并且設有壓損要素的有效開ロ面積比塔架開ロ的實際開ロ面積大，因此能夠?qū)⑺荛_ロ抑制成最小限度且確保塔架強度，并減少通過設置在大的有效開ロ面積的壓損要素的外部氣體的流速。尤其是從塔架開ロ向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部的設置壓損要素的部位位于比塔架外表面更進深的位置，因此粉塵、雨水等異物難以到達壓損要素。需要說明的是，本發(fā)明的凹部或凸部包含圓形截面、矩形截面的筒狀形、內(nèi)部為中空的箱形、臺階狀箱形等。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述塔架開ロ利用了設置有用于出入塔架內(nèi)部的門的門用開ロ部的至少一部分。由此，有效地利用塔架必須需要的門用開ロ部，能夠容易地形成比塔架開ロ的實際開ロ面積大的有效開ロ面積。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述凹部或所述凸部在其構成面的任ー個位置具備可開閉的出入口。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述凹部或所述凸部從所述塔架開ロ逐漸擴展地形成。由此，大的有效開ロ面積的確保變得容易。優(yōu)選的是，所述凹部從所述塔架開ロ朝著塔架軸中心方向向上傾斜。由此，異物(粉塵、雨水等)難以到達壓損要素。
在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述凹部或所述凸部的截面形狀包含直線部。由此，通道等的連接及設置變得容易。這種情況下，作為包含直線部的優(yōu)選的形狀，有正方形、長方形及大致橢圓形等，尤其是若將開ロ部形成為縱長的形狀，則與圓形、正方形的方形形狀相比，塔架強度的確保變得容易。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述凸部為從所述門用開ロ部的周圍突出的外箱，在該外箱的露出面確保所述有效開ロ面積。由此，能夠容易地確保大的有效開ロ面積。另外，在外箱中，也可以形成上升到作為塔架入口的門用開ロ部為止的臺階。另外，在上述的發(fā)明中，也可以是，所述凹部或凸部是從所述門用開ロ部的下端部側(cè)突出的臺階狀外箱，將所述門用開ロ部的下端部側(cè)設為所述實際開ロ面積，且在所述臺階狀外箱的構成面的全部或一部分確保所述有效開ロ面積。在上述的發(fā)明中，也可以是，在所述外箱或所述臺階狀外箱的底面與地面之間形成有空間，在所述底面確保所述有效開ロ面積。由此，能夠抑制粉塵、雨水等的異物侵入。
在上述的發(fā)明中，也可以是，在所述外箱或所述臺階狀外箱的內(nèi)部形成有具備獨立的外部氣體循環(huán)流路的設備設置空間。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，在確保了大面積的所述有效開ロ面積上安裝低壓カ損失的過濾器。另外，在上述的發(fā)明中，也可以是，在所述有效開ロ面積下游側(cè)的所述塔架內(nèi)設置間隔而設置外部氣體吸引用的風扇。由此，能夠防止風扇出入口的徑直連接(shortcircuit)并取入外部氣體。另外，在上述的發(fā)明中，也可以是，在形成所述有效開ロ面積的面的內(nèi)側(cè)設置有外部氣體吸引用的風扇。由此,能夠積極地取入外部氣體。在上述的發(fā)明中，也可以是，設置從所述有效開ロ面積的面分支而與大氣連通的外部氣體的旁通流路，在該旁通流路內(nèi)設有通過與外部氣體的熱交換而對冷卻介質(zhì)進行冷卻的熱交換器。由此，能夠不使熱交換器的廢熱向塔架內(nèi)徑直地導入外部氣體。這種情況下，優(yōu)選的是，在所述旁通流路內(nèi)安裝有吸聲材料。由此，能夠減少在熱交換器的工作時產(chǎn)生的熱交換器風扇的運轉(zhuǎn)噪音。此外，也可以使所述旁通流路的出ロ側(cè)延長并朝向地面開ロ。由此，能夠抑制在熱交換器的工作時產(chǎn)生的熱交換器風扇的運轉(zhuǎn)噪音向周圍擴散的情況。發(fā)明效果根據(jù)上述的本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置，能夠確保相對于在塔架的表面開ロ的塔架開ロ的實際開ロ面積具有大的面積比的有效開ロ面積，因此能夠確保塔架強度并確保吸排氣用的大的開ロ面積。


圖I是表示本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置的第一實施方式的圖，Ca)是表示設置在塔架表面上的塔架開ロ的實際開ロ面積及有效開ロ面積的立體圖，(b)是(a)的A-A剖視圖。圖2是表示風カ發(fā)電裝置的概要的側(cè)視圖。圖3是表不塔架開ロ的設置例的圖2的B部放大圖。圖4是表示圖I所示的實際開ロ面積及有效開ロ面積的變形例的圖，Ca)是表示第一變形例的縱向剖視圖，(b)是表示第二變形例的水平剖視圖。圖5是表示設置在塔架表面上的塔架開ロ的實際開ロ面積的形狀例的主視圖，Ca)是正方形，(b)是縱長的長方形，(c)是大致橢圓形狀。圖6是表示作為本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置的第二實施方式，具備換氣風扇的實際開ロ面積及有效開ロ面積的結(jié)構例的縱向剖視圖。圖7是表示圖6所示的結(jié)構例的第一變形例的縱向剖視圖。圖8是表示作為本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置的第三實施方式，具備熱交換器的結(jié)構例的縱向剖視圖。圖9是表示圖8所示的結(jié)構例的第一變形例的縱向剖視圖，(a)是縱向剖視圖，(b)是(a)的C-C剖視圖。
圖10是表示圖8所示的結(jié)構例的第二變形例的縱向剖視圖。圖11是表示本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置的第四實施方式的圖，(a)是表示設置在塔架表面上的塔架開ロ的實際開ロ面積及有效開ロ面積的立體圖，(b)是(a)的D-D剖視圖。圖12是表示圖11所示的第四實施方式的第一變形例的圖，(a)是表示實際開ロ面積及有效開ロ面積的立體圖，(b)是(a)的E-E剖視圖。圖13是表示圖11所示的第四實施方式的第二變形例的圖，Ca)是表示實際開ロ面積及有效開ロ面積的立體圖，(b)是(a)的F-F剖視圖。圖14是表示圖11所示的第四實施方式的第三變形例的圖，(a)是表示實際開ロ面積及有效開ロ面積的側(cè)視圖，(b)是(a)的立體圖。圖15是表示圖11所示的第四實施方式的第四變形例的圖，(a)是表示實際開ロ面積及有效開ロ面積的立體圖，(b)是(a)的側(cè)視圖。圖16是表示圖11所示的第四實施方式的第五變形例的側(cè)視圖。圖17是表示圖11所示的第四實施方式的第六變形例的側(cè)視圖。圖18是在以往的風カ發(fā)電裝置中，利用從塔架開ロ部導入的外部氣體的循環(huán)對設備損失進行冷卻的概念圖。
具體實施例方式以下，基于附圖，說明本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置的ー實施方式。圖2所示的風カ發(fā)電裝置I具有豎立設置在地基B上的風車用塔架(以下稱為“塔架”)2 ;在塔架2的上端設置的機艙3 ;及被支承為能夠繞著大致水平的橫向的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)且設置在機艙3的前端部側(cè)的旋翼頭4。在旋翼頭4繞其旋轉(zhuǎn)軸線呈放射狀地安裝有多片(例如3片)風車翼5。由此，將從旋翼頭4的旋轉(zhuǎn)軸線方向吹到風車翼5上的風カ轉(zhuǎn)換成使旋翼頭4繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動力。在塔架2的下端部附近設有用于出入塔架內(nèi)的門6。在機艙3的外周面適當部位(例如上部等)設置有測定周邊的風速值的風速計7、測定風向的風向計8等。S卩，風カ發(fā)電裝置I中，由風車翼5接受風カ而繞著大致水平的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的旋翼頭4對設置在機艙3的內(nèi)部的發(fā)電機(未圖示)進行驅(qū)動而使其發(fā)電，并且機艙3設置在塔架2的上端部且能夠偏航回轉(zhuǎn)，所述塔架2豎立設置在鋼筋混凝土制的地基B上。需要說明的是，圖示的塔架2為鋼制的單極式，通過將分割成多個的塔架部分的凸緣(未圖示)連接，而成為確保了必要的長度(高度)的圓筒塔架。<第一實施方式>上述的風カ發(fā)電裝置I中，例如圖I所示，從設置在塔架2的表面上的塔架開ロ 20將外部氣體導入到塔架內(nèi)部，對因伴隨著設備損失的發(fā)熱而溫度上升了的內(nèi)部空氣進行冷卻。作為這種情況下的伴隨著設備損失的發(fā)熱，例如具有轉(zhuǎn)換器等電氣設備類、增速器等旋轉(zhuǎn)設備類引起的運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱，這些發(fā)熱設備類通常設置在塔架2、機艙3的內(nèi)部。在本實施方式中，為了進行上述的設備損失的冷卻，而形成作為從塔架開ロ 20向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部的筒形形狀部21，并確保構成筒形形狀部21的面的一部分或全部作為壓損要素設置用的有效開ロ面積Se。該有效開ロ面積Se構成為能夠經(jīng)由所設置的壓 損要素進行通氣，設有壓損要素的有效開ロ面積Se比塔架開ロ 20的實際開ロ面積S大(Se>S)。即，在本實施方式中，以成為有效開ロ面積Se的周面積比實際開ロ面積S大(Se>S)的方式，形成從塔架開ロ 20向塔架內(nèi)部引入而進入(凹陷)的筒形形狀部21。構成該筒形形狀部21的周面21a及塔架內(nèi)端面21b的全部或一部分被作為有效開ロ面積Se使用。需要說明的是，圖中的筒形形狀部21中的虛線表示的部分是通過壓損要素的設置而能夠進行外部氣體的流通的區(qū)域。具體說明的話，圖I所示的筒形形狀部21形成為從在塔架2的塔架外表面開ロ的塔架開ロ 20朝向塔架內(nèi)部延伸的圓筒形狀。在圖示的結(jié)構例中，將筒形形狀部21形成為朝向塔架2的軸中心方向的圓筒形狀，但筒截面形狀、延伸方向并未限定于此。另外，上述的筒形形狀部21是將例如骨架構件(未圖示)組合成格子狀而形成筒形形狀，使所述筒形形狀部21的周面及兩端面開ロ。如此形成的筒形形狀部21的開ロ可以除去作為塔架開ロ 20的塔架外的圓筒端面(塔架外端面)而使用周面21a及塔架內(nèi)端面21b的全部或一部分作為實際開ロ面積Se，被利用在作為壓損要素的百葉窗、過濾器及除鹽過濾器等的設置中。需要說明的是，壓損要素的固定支承例如使用上述的骨架構件而能夠容易地實施。其結(jié)果是，與塔架開ロ 20的開ロ面積大體一致的筒形形狀部21的塔架外端面的面積成為實際開ロ面積S，因此，這種情況下的有效開ロ面積Se大致比實際開ロ面積S大出周面2Ia的面積量。在圖示的結(jié)構例中，塔架內(nèi)端面21b的面積也成為實際開ロ面積Se，但在不能使用塔架內(nèi)端面21b的面積作為實際開ロ面積Se時，從周面21a的面積減去實際開ロ面積S而得到的面積成為有效開ロ面積Se。這種筒形形狀部21的周面21a能夠變更軸向長度、直徑而適當調(diào)整面積。需要說明的是，筒形形狀部21的有效開ロ面積Se嚴格來說減少骨架構件的量，但由骨架構件閉塞的面積通常比周面21a的面積充分小。這種塔架開ロ 20及筒形形狀部21只要設置在塔架2的適當部位即可，但例如圖3所示，也可以利用用于設置門6的門用開ロ部10進行設置。由于在維護作業(yè)等的目的下需要出入塔架2的內(nèi)部的門6，因此該門用開ロ部10通常是必須設置于塔架2的開ロ部。因此，能夠有效地利用門用開ロ部10的至少一部分，從而能夠容易地形成比塔架開ロ 20的實際開ロ面積S大的有效開ロ面積Se。在圖示的結(jié)構例中，門用開ロ部10為縱長的大致橢圓形狀，利用殘留在門6的上部的大致半橢圓形狀的空間來配置塔架開ロ 20。另外，關于作為出入塔架2內(nèi)的出入口的門6，可以利用作為從塔架開ロ 20向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部的筒形形狀部21的構成面進行設置，只要在構成面的任一個上安裝可開閉的門6即可。如上所述，本實施方式的風カ發(fā)電裝置I形成作為從塔架開ロ 20向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部的筒形形狀部21，并使用筒形形狀部21的構成面來確保比塔架開ロ 20的實際開ロ面積S大的壓損要素設置用的有效開ロ面積Se，因此能夠?qū)⑺荛_ロ 20的面積抑制成最小限度而確保塔架強度，并減少通過設置于大的有效開ロ面積Se的 壓損要素而流動的外部氣體的流速。如此，從塔架開ロ 20成為凹陷的筒形形狀部21中，設置壓損要素的部位位于比塔架2的外表面向內(nèi)側(cè)進深的位置，因此成為粉塵、雨水等異物難以到達壓損要素的構造。然而，上述的實施方式的實際開ロ面積S及有效開ロ面積Se也可以為圖4 (a)所示的第一變形例及圖4 (b)所示的第二變形例那樣的筒形形狀部21A、21B。圖4 (a)所示的第一變形例的筒形形狀部21A以成為從塔架2的開ロ向塔架軸中心方向向上傾斜的凹部的方式形成。即，第一變形例的筒形形狀部21A成為圓筒形狀，該圓筒形狀以從在塔架2的外表面開ロ的塔架開ロ 20朝向塔架2的內(nèi)部向斜上方傾斜并引入(凹陷)的方式形成。這種筒型形狀部21A除了設置壓損要素的部位位于比塔架2的外表面向內(nèi)側(cè)的進深位置之外，還由于形成從塔架開ロ 20向上的傾斜面，因此成為異物難以到達壓損要素的構造。另外，圖4 (b)所示的第二變形例的筒形形狀部21B以成為從塔架2的塔架開ロ20向塔架軸中心方向逐漸擴展的凹部的方式形成。如此，與圓筒形狀相比，能夠在塔架2的內(nèi)部確保大的周面積，因此大的有效開ロ面積Se的確保變得容易。需要說明的是，這種情況下的逐漸擴展優(yōu)選成為向塔架內(nèi)側(cè)擴徑的圓錐臺形狀，但也可以僅向水平方向或鉛垂方向中的任一方逐漸擴展。另外，上述的筒形形狀部21優(yōu)選在截面形狀中含有直線部。S卩，塔架開ロ 20也可以形成為與圓筒形狀的筒形形狀部21對應的圓形，但優(yōu)選形成為含有直線部的形狀。成為實際開ロ面積的塔架開ロ 20的具體的形狀例例如圖5 (a) (c)所示具有正方形20A、長方形20B及大致橢圓形狀20C等。具備這些塔架開ロ的筒形形狀部以與各塔架開ロ相同的截面形狀形成凹部即可。另外，在作為實際開ロ面積的塔架開ロ含有直線部時，形成筒形形狀部的一般的通道等的設置變得容易。尤其是若如長方形20B、大致橢圓形狀20C等那樣，在塔架開ロ 20采用縱長的形狀，則與同面積的圓形、正方形的方形形狀開ロ的情況相比，通過縱長比的調(diào)整，與塔徑相對的開口徑的比例減小，因此使塔架強度下降的要因減小，因此在塔架強度的確保方面有效?！吹诙嵤┓绞健狄韵?，關于本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置1，如圖6所示說明第二實施方式。需要說明的是，對與上述的實施方式同樣的部分標注相同標號，省略其詳細的說明。在本實施方式中，在比有效開ロ面積Se靠下游側(cè)的塔架2的內(nèi)部設置分隔構件2a而進行上下分隔，在分隔構件2a上設置外部氣體吸引用的風扇30。當該風扇30運轉(zhuǎn)時，夕卜部氣體被從塔架開ロ 20吸引而通過筒形形狀部21的壓損構件。該外部氣體進而通過風扇30及塔架2的內(nèi)部而向機艙3的內(nèi)部供給。若如此構成，則由于分隔構件2a，通過塔架2內(nèi)而到達機艙3的外部氣體流路被風扇30限定，因此在風扇30的出入口，能夠防止外部氣體的流動徑直流入的情況。因此，從塔架開ロ 20能夠有效地取入外部氣體，從而能夠可靠地進行基于外部氣體的冷卻及換氣。另外，例如圖7所示的第一變形例那樣，也可以在形成有效開ロ面積Se的面的內(nèi)偵K塔架2的空間側(cè))設置外部氣體吸引用的風扇30，而積極地取入外部氣體。S卩，相對于筒形形狀部21的周面21a，在成為塔架2的內(nèi)側(cè)(機艙3側(cè))的位置上直接設置風扇30，因此無需新設置分隔構件2a。<第三實施方式>
以下，關于本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置I，如圖8所示說明第三實施方式。需要說明的是，對于與上述的實施方式同樣的部分標注相同標號，省略其詳細的說明。在本實施方式中，設置從有效開ロ面積Se的面分支而與大氣連通的外部氣體的旁通流路40，在該旁通流路40內(nèi)設置熱交換器50，該熱交換器50通過與外部氣體的熱交換來對冷卻介質(zhì)進行冷卻。即，形成從筒形形狀部21的周面21a分支而與外部氣體連通的旁通流路40，在該旁通流路40內(nèi)設置從冷卻介質(zhì)吸熱而進行冷卻的熱交換器50。需要說明的是，從筒形形狀部21的周面21a分支而與外部氣體連通的旁通流路40的入口也可以沒有壓損要素。上述的熱交換器50利用外部氣體對在冷卻對象設備中循環(huán)的油、水等冷卻介質(zhì)進行冷卻。即，從塔架開ロ 20導入到筒形形狀部21內(nèi)的低溫的外部氣體的一部分向旁通流路40分支流動，在通過熱交換器50時從冷卻介質(zhì)吸熱。其結(jié)果是，將冷卻對象設備冷卻而溫度上升了的冷卻介質(zhì)向外部氣體散熱而溫度下降，因此對于冷卻對象設備始終供給低溫的冷卻介質(zhì)的冷卻成為可能。另外，由于將該熱交換器50設置于旁通流路40，因此在熱交換器50中吸熱后的高溫的外部氣體從旁通出ロ 41向大氣流出。因此，熱交換器50的排熱不會向塔架2的內(nèi)部徑直流入，所以從塔架開ロ 20導入到筒形形狀部21內(nèi)的低溫的外部氣體除了向旁通流路40流出的一部分之外，還通過壓損要素而被導入到機艙3。如此，由于不需要防止灰塵、雨水等的異物侵入，因此關于無需通過壓損要素的外部氣體，設置從朝向機艙3的外部氣體的流動分支的其他系統(tǒng)的旁通流路40而向熱交換器50引導，因此能夠減少作為冷卻用而導入的外部氣體整體的壓カ損失。這種情況下，例如圖9所示的第一變形例那樣，優(yōu)選在旁通流路40的內(nèi)部安裝吸聲材料42。這種吸聲材料42在減少熱交換器50的工作時產(chǎn)生的熱交換器風扇51的運轉(zhuǎn)噪音方面有效。需要說明的是，熱交換器風扇51a是用于從筒形形狀部21向旁通流路40內(nèi)導入外部氣體的一部分并使所述氣體通過熱交換器51的風扇，與熱交換器51的上游側(cè)或下游側(cè)相鄰設置。另外，如圖10所示的第二變形例那樣，若使旁通流路40的出ロ側(cè)向下延長并使旁通出ロ 41朝向地面開ロ，則能夠抑制熱交換器50工作時產(chǎn)生的熱交換器風扇51的運轉(zhuǎn)噪音向周圍擴散的情況。
〈第四實施方式〉以下，關于本發(fā)明的風カ發(fā)電裝置I，如圖11所示說明第四實施方式。需要說明的是，對與上述的實施方式同樣的部分標注相同標號，省略其詳細的說明。在本實施方式中，形成從塔架開ロ 20向塔架外側(cè)延伸的凸部的筒形形狀部21A，使用構成筒形形狀部21A的周面21a及塔架外端面21c的一部分或全部，而確保作為比塔架開ロ 20的實際開ロ面積S大的壓損要素設置用的有效開ロ面積Se。S卩，在本實施方式中，以作為有效開ロ面積Se的凸部構成面比實際開ロ面積S大(Se>S)的方式形成突出的凸狀的筒形形狀部21A，該突出的凸狀的筒形形狀部21A從塔架開ロ 20向塔架外部突出。具體說明的話，圖11所示的筒形形狀部21A是從在塔架2的塔架外表面開ロ的塔架開ロ 20朝向塔架外部突出的圓筒形狀。需要說明的是，關于筒形形狀部21A的筒截面形狀、突出方向，并未特別限定。另外，上述的筒形形狀部21A例如將骨架構件(未圖示)組合成格子狀而形成筒形 形狀，并使所述筒形形狀部的周面及兩端面開ロ。如此形成的筒形形狀部21A的開口中除去作為塔架開ロ 20的塔架側(cè)的圓筒端面(塔架側(cè)端面)，而周面21a及塔架外端面21c能夠作為實際開ロ面積Se使用，被利用在壓損要素的設置中。其結(jié)果是，與塔架開ロ 20的開ロ面積大體一致的筒形形狀部21A的塔架側(cè)端面的面積成為實際開ロ面積S，因此，這種情況下的有效開ロ面積Se大致比實際開ロ面積S大出周面21a的面積量。在圖示的結(jié)構例中，將塔架外端面21c的面積從實際開ロ面積Se排除，但在能夠使用塔架外端面21c的面積作為實際開ロ面積Se時，與上述的實施方式同樣地，周面21a的面積成為有效開ロ面積Se。這種筒形形狀部21A的周面21a能夠變更軸向長度、直徑而適當調(diào)整面積。這種塔架開ロ 20及筒形形狀部21A只要設置在塔架2的適當部位即可，例如圖3所示，也可以利用用于設置門6的門用開ロ部10而進行設置。如上所述，本實施方式的風カ發(fā)電裝置I形成作為從塔架開ロ 20向塔架外側(cè)延伸的凸部的筒形形狀部21A，并確保構成筒形形狀部21A的面的一部分或全部作為比塔架開ロ 20的實際開ロ面積S大的壓損要素設置用的有效開ロ面積Se，因此能夠?qū)⑺荛_ロ 20抑制成最小限度而確保塔架強度，并減小通過設置在大的有效開ロ面積Se的壓損要素而流動的外部氣體的流速。另外，在圖12所示的本實施方式的第一變形例中，上述的筒形形狀部21A作為從門用開ロ部10的周圍向外突出的外箱22，在外箱22的露出面確保有效開ロ面積Se。SP，外箱22包圍門用開ロ部10而向塔架外側(cè)延伸。對于這種情況下的露出面，由于將外箱22形成為大致棱柱形狀，形成為從地面朝向門用開ロ部10呈直線性地傾斜的配置，因此能夠利用包含底面的周圍的4面作為有效開ロ面積Se。因此，門用開ロ部IO與規(guī)定的實際開ロ面積S相比，能夠容易確保更大的有效開ロ面積Se。需要說明的是，外箱22的傾斜配置并未限定為圖示的直線性的傾斜，例如也可以形成為在中途具有水平部的多階段的傾斜。這種情況下，在外箱22的作為地面設置側(cè)的端面22a上安裝門(未圖示)，門用開ロ部10作為外部氣體通路而始終敞開。并且，在外箱22中，即在外箱22的空間內(nèi)，也可以形成上升至作為塔架入口的門用開ロ部10為止的臺階。
需要說明的是，外箱22的形狀并未限定為大致棱柱形狀，也可以是例如具有與門用開ロ部10相同的截面形狀的筒形形狀。另外，在圖13所示的本實施方式的第二變形例中，上述的筒形形狀部21A成為從門用開ロ部10的下端部側(cè)突出的臺階狀外箱23，將門用開ロ部10的下端部側(cè)作為實際開ロ面積S，并在臺階狀外箱23的兩側(cè)面確保有效開ロ面積Se。即，臺階狀外箱23是在上表面形成有臺階(舷梯)23a的中空的箱狀構件，兩側(cè)面23b成為壓損要素的設置面。
這種情況下，將門用開ロ部10的上部區(qū)域IOa作為門設置面而關閉，比臺階23a靠下方的下部區(qū)域IOb作為供外部氣體通過的流路而始終開ロ。另外，在圖14所示的本實施方式的第三變形例中，也可以在外箱22k的底面22b與地面之間形成可供外部氣體流通的空間，并在底面22b確保有效開ロ面積Se而設置壓損要素24。同樣地，在圖15所示的本實施方式的第四變形例中，也可以在臺階狀外箱23A的底面23c與地面之間形成可供外部氣體流通的空間，并在底面23c確保有效開ロ面積Se而設置壓損要素24。如此，若在外箱22A的底面22b、臺階狀外箱23A的底面23c確保有效開ロ面積Se而設置壓損要素24，則成為粉塵、雨水等異物難以到達壓損要素24的構造。另外，也可以如圖16所示的第五變形例及圖17所示的第六變形例那樣，成為如下構造，即在外箱22B或臺階狀外箱23B的內(nèi)部具備形成圖中箭頭所示的獨立的外部氣體循環(huán)流路25的設備設置空間26，例如在設備設置空間26內(nèi)設置熱交換器50。這種情況下，設備設置空間26通過分隔構件27從向塔架2的門用開ロ部10引導外部氣體的空間分離，在地面設置側(cè)端面的適當部位、臺階23a的適當部位等上設置通過與熱交換器50的熱交換而溫度上升了的外部氣體的出口。若形成為這種結(jié)構，能夠防止熱交換器50的廢熱向塔架2內(nèi)徑直地流入的情況。另外，在上述的各實施方式及其變形例中，能夠確保大的有效開ロ面積Se，因此即使安裝低壓カ損失的過濾器作為壓損要素也能夠得到充分的過濾能力。如此，根據(jù)上述的各實施方式及其變形例，相對于在塔架2的表面上開設的塔架開ロ 20的實際開ロ面積S而能夠確保具有大的面積比的有效開ロ面積Se，能夠確保塔架強度并確保吸排氣用的大的開ロ面積。需要說明的是，本發(fā)明并未限定為上述的實施方式，而可以將例如在凹的筒形形狀中說明的實施方式或變形例適用于凸的筒形形狀等，在不脫離其宗g的范圍內(nèi)能夠適當進行變更。標號說明I風カ發(fā)電裝置2風車用塔架2a分隔構件3 機艙4旋翼頭5風車翼6 門
10門用開ロ部20、20A 20C 塔架開ロ21、21'、21A、21B 筒形形狀部22、22A、22B 外箱23、23A、23B 臺階狀外箱30 風扇40旁通流路
41旁通出口42吸聲材料50熱交換器
權利要求
1.一種風力發(fā)電裝置，由風車翼接受風力進行旋轉(zhuǎn)的旋翼頭對設置在機艙的內(nèi)部的發(fā)電機進行驅(qū)動而使所述發(fā)電機發(fā)電，所述機艙設置在豎立設置于地基上的塔架的上端部，并且從在所述塔架的表面設置的塔架開口向塔架內(nèi)部導入外部氣體而對內(nèi)部空間進行冷卻，其中， 具有從所述塔架開口向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部或從所述塔架開口向塔架外側(cè)延伸的凸部， 構成為能夠經(jīng)由設置在構成所述凹部或所述凸部的面的一部分或全部上的壓損要素而進行通氣，并且設置有所述壓損要素的有效開口面積比所述塔架開口的實際開口面積大。
2.根據(jù)權利要求I所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述塔架開口利用了設置有用于出入塔架內(nèi)部的門的門用開口部的至少一部分。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凹部或所述凸部在其構成面的任一個位置具備可開閉的出入口。
4.根據(jù)權利要求廣3中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凹部或所述凸部從所述塔架開口逐漸擴展地形成。
5.根據(jù)權利要求廣4中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凹部從所述塔架開口朝著塔架軸中心方向向上傾斜。
6.根據(jù)權利要求I所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凹部或所述凸部的截面形狀包含直線部。
7.根據(jù)權利要求2所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凸部為從所述門用開口部的周圍突出的外箱，在該外箱的露出面確保所述有效開口面積。
8.根據(jù)權利要求2所述的風力發(fā)電裝置，其中， 所述凹部或凸部是從所述門用開口部的下端部側(cè)突出的臺階狀外箱，將所述門用開口部的下端部側(cè)設為所述實際開口面積，且在所述臺階狀外箱的構成面的全部或一部分確保所述有效開口面積。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在所述外箱或所述臺階狀外箱的底面與地面之間形成有空間，在所述底面確保所述有效開口面積。
10.根據(jù)權利要求疒9中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在所述外箱或所述臺階狀外箱的內(nèi)部形成有具備獨立的外部氣體循環(huán)流路的設備設置空間。
11.根據(jù)權利要求廣10中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在所述有效開口面積上安裝低壓力損失的過濾器。
12.根據(jù)權利要求f11中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在所述有效開口面積下游側(cè)的所述塔架內(nèi)設置間隔而設置外部氣體吸引用的風扇。
13.根據(jù)權利要求f11中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在形成所述有效開口面積的面的內(nèi)側(cè)設置有外部氣體吸引用的風扇。
14.根據(jù)權利要求f12中任一項所述的風力發(fā)電裝置，其中，設置從所述有效開口面積的面分支而與大氣連通的外部氣體的旁通流路，在該旁通流路內(nèi)設有通過與外部氣體的熱交換而對冷卻介質(zhì)進行冷卻的熱交換器。
15.根據(jù)權利要求14所述的風力發(fā)電裝置，其中， 在所述旁通流路內(nèi)安裝有吸聲材料。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的風力發(fā)電裝置，其中， 使所述旁通流路的出口側(cè)延長并朝向地面開口。
全文摘要
提供一種確保塔架強度并確保吸排氣用的大的開口面積且具有充分的冷卻性能的風力發(fā)電裝置。一種風力發(fā)電裝置，由風車翼接受風力進行旋轉(zhuǎn)的旋翼頭對設置在機艙的內(nèi)部的發(fā)電機進行驅(qū)動而使所述發(fā)電機發(fā)電，機艙設置在豎立設置于地基上的塔架(2)的上端部，并且從設置在塔架(2)的表面上的塔架開口(20)向塔架內(nèi)部導入外部氣體而對內(nèi)部空間進行冷卻，其中，具有從塔架開口(20)向塔架內(nèi)側(cè)延伸的凹部的筒形形狀部(21)，能夠經(jīng)由設置在構成筒形形狀部(21)的面的一部分或全部上的壓損要素而進行通氣，并且設有壓損要素的有效開口面積比塔架開口(20)的實際開口面積大。
文檔編號F03D11/04GK102753822SQ20118000849
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月7日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者中村泰輔, 五島忠八, 佐藤慎輔, 岡野靖, 平井滋登, 松尾毅 申請人:三菱重工業(yè)株式會社