專利名稱：風力發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電裝置，其采用將自然能量的風變換為旋轉力的 風車進行發(fā)電。
背景技術：
以前，公知一種利用自然能量的風力進行發(fā)電的風力發(fā)電裝置。這種風
力發(fā)電裝置在設于支柱上的機艙中，設有安裝有風車翼的旋翼頭、與旋翼 頭一體旋轉地連接的主軸、在風車翼上連接受風力而旋轉的主軸的增速機以
及根據(jù)增速機的軸輸出而驅動的發(fā)電機。在這樣構成的風力發(fā)電裝置中，具 有將風力變換為旋轉力的風車翼的旋翼頭及主軸旋轉而產(chǎn)生軸輸出，并經(jīng)由 與主軸連接的增速機將增加轉速的軸輸出傳遞到發(fā)電機上。因此，能夠將把 風力變換為旋轉力而得到的軸輸出作為發(fā)電機的驅動源，進行利用作為發(fā)電 機的動力的風力的發(fā)電。
上述的現(xiàn)有的風力發(fā)電裝置有時被設置在降雪地帶或大氣溫度為冰點 以下的低溫的降雪寒冷環(huán)境中。在這樣的降雪寒冷環(huán)境下，有可能在對于風 力發(fā)電裝置的運轉控制來說重要傳感器之一的風力風速計的周圍附著冰雪， 從而不能進行正常的測量。因此，在現(xiàn)有的風力發(fā)電裝置中，作為融雪裝置 在風向風速計內部設有加熱器。
作為風力發(fā)電裝置的除水/防止結冰裝置，有利用機艙、塔內的排氣來 防止冰附著在葉片(風車翼)上的裝置(例如，參照專利文件l)。
另外，在風力發(fā)電裝置中，有一種利用無齒輪發(fā)電機的冷卻風來得到風 車翼的防冰效果的裝置(例如，參照專利文件2)。
專利文件1:日本特表2006-514190號公報
專利文件2:日本特開2004-251270號公才艮
然而，在設于寒冷地帶的風力發(fā)電裝置中，特別是在設于-40。C以下極 寒的寒冷地帶等的風力發(fā)電裝置中，當風弱得使風車翼的旋轉停止的待機時，在降雪寒冷的環(huán)境中的風向風速計的周圍會附著雪等而結冰。在這種設 置環(huán)境下，只利用設置在風向風速計內部的加熱器進行融雪等需要時間，在 該期間為了保障風力發(fā)電裝置的安全，因此停止運轉。
其結果，如果因風向風速計的結冰而處于得不到測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)，由于 風力發(fā)電裝置的停止導致設備運轉率降低，因此，存在不能確保根據(jù)風況預 先設定的發(fā)電量的問題。
在這樣的背景下，期待縮短風向風速計上結冰時的運轉停止時間，從而 抑制因風力發(fā)電裝置的停止而導致的設備運轉率的下降為最小。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種風力發(fā)電裝置， 其即使在寒冷地帶的降雪寒冷環(huán)境下，也能夠縮短恢復結冰的風向風速計所 需的時間，從而抑制設備運轉率的下降為最小。
為了解決上述課題，本發(fā)明采用了以下方法。
本發(fā)明的風力發(fā)電裝置在收納并設置有驅動、發(fā)電機構的機艙上部具有
冷卻風的吹出口 ，該吹出口具有改變所述冷卻風吹出方向的可變裝置，所述 驅動、發(fā)電機構與安裝有風車翼的旋翼頭連接。
根據(jù)這種本發(fā)明的風力發(fā)電裝置，由于在機艙上部設有朝向風向風速計 的方向開口的機搶內冷卻風的吹出口 ，該吹出口具有改變冷卻風吹出方向的 可變裝置，因此，在風向風速計上結冰時，能夠操作吹出方向可變裝置，使 機艙內冷卻風的吹出方向朝向風向風速計的方向吹出。
在所述的風力發(fā)電裝置中，優(yōu)選設置多臺所述風向風速計，該風向風速 計上的冰雪附著狀況通過測量值的比較來進行判斷，由此，能夠提高掌握風 向風速計的結冰、融雪附著狀況的精度。
根據(jù)所述的本發(fā)明，在風向風速計上結冰時，在朝向風向風速計的方向 開口而設于機艙上部的機艙內冷卻風的吹出口處，通過操作冷卻風吹出方向 的可變機構而使機艙內冷卻風的吹出方向朝向風向風速計，能夠朝向風向風 速計吹出機艙內冷卻風。因此，機槍內冷卻風吹到風向風速計上，從而通過
能夠加熱附著在風向風速計上的冰雪。因而，落雪量及積雪量減少，進而，通過在風向風速計內部的加熱器的 加熱上疊加機搶內冷卻風的加熱而促^f吏冰雪的融解。其結果，由于縮短水雪 的融解時間，因此，也能縮短因風向風速計上的結水而導致的風力發(fā)電裝置 的運轉停止時間，特別是，在設于降雪寒冷環(huán)境中的風力發(fā)電裝置中，能夠 抑制因運轉停止而導致的設備運轉率的下降為最小。
另外，由于在風力發(fā)電裝置的機搶上部設有多臺風向風速計，并且，通 過測量值的比較來判斷風向風速計上的冰雪附著狀況，因此，能夠提高掌握 風向風速計的結冰或融雪附著狀況的精度，可靠地防止因寒冷地帶的風向風 速計上結水等而導致的風力發(fā)電裝置的運轉故障。


圖1是表示本發(fā)明風力發(fā)電裝置的一實施方式的主要部分的方框圖； 圖2是表示風力發(fā)電裝置的整體結構例的圖3A是放大表示圖2的機艙周邊的圖，又是表示機艙內的內部結構的 剖面圖3B是圖3A的右側面圖3C是放大表示圖2的機艙周邊的圖，又是表示設于吹出口處的排氣 葉片位于通常的排氣位置的狀態(tài)的立體圖4A是放大表示圖2的機艙周邊的圖，又是表示機搶內的內部結構的 剖面圖4B是放大表示圖2的機艙周邊的圖，又是表示設于吹出口處的排氣 葉片位于寒冷時排氣位置的狀態(tài)的立體圖5是表示利用圖1的機艙控制裝置進行的控制例的流程圖。 附圖標記說明
1 風力發(fā)電裝置
2 支柱
3 機艙
4 旋翼頭 5風車翼
7 風向風速計 10 增速機11 發(fā)電才幾
12 吹出口 13排氣葉片 14纟幾艙換氣扇 20機艙控制裝置
具體實施例方式
下面，基于

本發(fā)明的風力發(fā)電裝置的一實施方式。 如圖2所示，風力發(fā)電裝置1具有立設于基座6上的支柱2、設置在支
柱2上端的機搶3以及在大致水平的軸線周圍能夠旋轉而設于機搶3上的旋
翼頭4。
在旋翼頭4的旋轉軸線周圍，以放射狀安裝有多個風車翼5。其結果， 從旋翼頭4的旋轉軸方向吹到風車翼5的風力，變換為使旋翼頭4沿旋轉軸 線周圍旋轉的動力。
在機艙3的外周部的適當位置(例如，上部后方等)設有測量周邊的風 向和風速值的風向風速計7以及避雷針8。在圖示的結構中，以規(guī)定的間隔 相鄰而設置一對的風向風速計7和避雷針8。
例如，如圖3A 圖3C所示，在機艙3內部收納并設置有驅動、發(fā)電機 構，該驅動、發(fā)電機構包括經(jīng)由與旋翼頭4同軸的增速機10連接的發(fā)電機 11而構成。即，風力發(fā)電裝置l構成為，利用增速機IO對旋翼頭4的旋轉 進行加速而驅動發(fā)電機11，從而由發(fā)電機11得到發(fā)電機輸出W。
另外，在機艙3內部設置有用于進行各種運轉控制的機搶控制裝置20。
在機搶3成為前端部側的上部設有吹出口 12,該吹出口 12朝向設有風 向風速計7的方向(機搶后方)開口。該吹出口 12是通過從省略圖示的導
艙內冷卻風向外部排出的出口開口。即，通過風力發(fā)電裝置1的運轉，由于 設置在機搶3內部的增速機10、發(fā)電機11及機艙控制裝置20等發(fā)熱而使內 部溫度上升，因此，通過進行導入外部空氣并循環(huán)的換氣，機搶3內部溫度 維持在機搶控制裝置20等的電氣控制設備類等中設定的運轉溫度范圍內。
如圖3A 圖3C所示，所述的吹出口 12在向外部排出才幾搶內冷卻風的 出口處，具有作為改變冷卻風吹出方向的可變裝置的排氣葉片13。該排氣葉片13具有如下功能利用機搶換氣扇14的運轉而從導入口吸
方向。在這樣的換氣運轉的情況下，對才幾搶3內部進行換氣的機搶內冷卻風 的吹出方向，在通常的排氣位置(參照圖3C)以及作為防止結冰對策朝向 風向風速計7吹出的寒冷時排氣位置(參照圖4B)中選擇任一位置，能夠 選擇并切換所需的吹出方向。
即，排氣葉片13具有接收機搶控制裝置20的控制信號而動作的電動機 等的驅動裝置(未圖示)，并根據(jù)降雪寒冷環(huán)境下等的運轉狀況，能夠選擇 切換其角度而使之變化。
其結果，例如在風力發(fā)電裝置1運轉時，或者從停止開始經(jīng)過短時間時， 對機艙3內部進行換氣的機搶內冷卻風的溫度上升，成為比外部氣溫高的溫 度。通過接收機艙控制裝置20的控制信號并且將排氣葉片13的吹出方向(角 度)改變到寒冷時排氣位置，溫度較高的該機艙內冷卻風吹到風向風速計7 上，因此，能夠促進防止風向風速計7結冰或溶解冰雪而縮短溶解時間。另 外，在風力發(fā)電裝置1的運轉停止時間長且在機艙3內部溫度與外部氣溫之 間沒有溫度差的情況下，雖然沒有加熱能力，但是機搶內冷卻風的風向阻礙 雪附著在風向風速計7上。
圖1是表示機搶控制裝置20的結構例的方框圖，在該機搶控制裝置20 上，除風向風速計7以外，還連接有排氣葉片13、機艙排氣扇14及外部氣 溫溫度計15寺。
圖示的風向風速計7的結構，包括風向風速計本體7a、測量風向風速 計7內部溫度的溫度計7b、寒冷時加熱風向風速計7內部的電加熱器7c等 加熱機構以及風向風速計控制裝置7d。
接著，參照圖5的流程圖，對利用所述機艙控制裝置20進行的排氣葉 片13的動作控制進行說明。
在最初的步驟Sl中，風力發(fā)電裝置1的旋翼頭(風車)4處于通常的 待機中，即，等待風的停止中。在這種停止狀態(tài)下，進入下一步驟S2，對 由一對風向風速計7輸入的風向和風速的測量值進行比專交。
在步驟S2中，在一對的測量值上產(chǎn)生具有規(guī)定值以上的差的不合適時， 認為在任一個的風向風速計7上發(fā)生了不良情況。在這種情況下，考慮到風 向風速計7的允許誤差范圍等而適當設定規(guī)定值。在風俗風速計7上發(fā)生不良情況時，進入下一個步驟S3,根據(jù)外部氣
體溫度計15的測量值判斷外部氣溫是否處在規(guī)定值(例如為l(TC )以下的 低溫裝置。其結果，在外部氣溫達到規(guī)定值以下的"是"的情況下，進入下 一個步驟S4，對風向風速計7的加熱器7c檢測是否進行啟動(ON)動作。
在步驟S4中加熱器7c的啟動動作被確認的"是，，的情況下，進入下一 個步驟S5，啟動機搶排氣扇14的動作，開始機搶3內的換氣。即，由于推 測產(chǎn)生所述的風向風速計7的不良情況的原因在于因外部低氣溫而引起的落 雪或結冰等，因此，作為消除該狀況的對策，即使在風力發(fā)電裝置l停止時， 或者機艙內溫度低而無需換氣運轉的外部低氣溫時的狀況下，也可以強制地 開始排氣扇14的運轉。
進一步，開始排氣扇14的運轉并且進入下一個步驟S6，變更到排氣葉 片13的角度朝上的寒冷時排氣位置。即，在如圖3C所示的通常的排氣位置 中，排氣葉片13的角度被設定為片角度與機艙3的上面大致平行的角度， 如在圖中虛線所示，機搶內冷卻風不直接吹到風向風速計7而沿著機搶上面 直著行進。但是，如果從通常的排氣位置將排氣葉片13的角度改變成朝上 而設定為寒冷時排氣位置，則如圖4A虛線所示，機艙內冷卻風的風向成為 朝向風向風速計7的吹向。
如上所述，如果機搶內冷卻風吹到風向風速計7，則能夠防止雪落在風 向風速計7上，并且，在機艙內冷卻風的溫度比外部氣溫高的情況下，由于 得到機艙內冷卻風引起的加熱作用，因此，有助于消除在通過加熱器7c的 加熱來防止或除去落雪或結水等時產(chǎn)生的不良情況。因而，由于縮短消除作 為重要傳感器之一的風向風速計7的不良情況的時間，因此，也能夠縮短直 到風力發(fā)電裝置1開始正常運轉所需的時間。
另外，如上所述將排氣葉片13設定在寒冷時排氣位置的運轉，在下一 步驟S7中一直持續(xù)到確認從一對風向風速計7輸入的風向及風速的測量值 合適。即，在步驟7中判斷風向風速計7的測量值合適的"是"的情況下， 由于能夠判斷風向風速計7的不良情況已消除，因此，進入下一個步驟S8 并且停止(OFF)機艙排氣扇14運轉，并且將排氣葉片13的角度恢復到通 常的排氣位置(與機艙上面平行)。
經(jīng)過如上所述的一連串動作，在下一個步驟S9中轉子4被啟動，并且 開始利用轉子4的旋轉而進行的風力發(fā)電裝置1的運轉。然而，在上述的步驟S3中，在外部氣溫比規(guī)定值高的"否"的情況下， 由于風向風速計7的不良情況不是低外氣溫引起的，因此，進入下一個步驟 S10并且判斷風向風速計為異常。另外，由于這種風向風速計7的異常，給 風力發(fā)電裝置1的正常運轉帶來障礙，因此，進入下一個步驟Sll并且停止 風力發(fā)電裝置1的運轉。
另外，在上述的步驟S4中，在不能確認風向風速計7的加熱器7c的動 作已啟動的"否，，的情況下，進入下一個步驟S10也同樣判斷風向風速計為 異常，進而，進入下一個步驟Sll并且停止風力發(fā)電裝置1的運轉。
另外，在上述的步驟S7中，在從一對風向風速計7輸入的測量值不合 適的"否"的情況下進入步驟S12，判斷將排氣葉片13朝上變更所經(jīng)過的 時間。
其結果，在經(jīng)過時間包含于預先確定的指定時間以內的"是，，的情況下， 以排氣葉片13保持寒冷時排氣位置的狀態(tài)，使機艙排氣扇14繼續(xù)運轉。此 時的指定時間因風力發(fā)電裝置1的規(guī)格、設置場所等的諸多條件不同而不同， 參照通過預先的實驗、仿真等而得到的消除不良情況所需的時間而確定。
但是，在經(jīng)過時間超過所述的指定時間的"否"的情況下，由于超過通 常的消除不良情況所需的時間，因此，進入步驟S10依然判斷風向風速計為 異常，進一步進入下一個步驟Sll，停止風力發(fā)電裝置1的運轉。
如上所述，根據(jù)所述的本發(fā)明的風力發(fā)電裝置1,在風向風速計7上結 冰時，在機搶3上部朝向風向風速計7的方向開口而設置的4幾搶內冷卻風的 吹出口 12處，通過成為冷卻風的吹出方向可變裝置的排氣葉片13的操作， 能夠使機搶內冷卻風的吹出方向朝向風向風速計7。因此，能夠使機艙內冷 卻風朝向風向風速計7吹出，其結果，由于機艙內冷卻風吹到風向風速計7， 因此，依靠該風向能夠防止落雪或積雪，或者，依靠冷卻機艙3內部而溫度 上升的冷卻風的流動，能夠對附著在風向風速計7上的冰雪進4于加熱。
另外，在本發(fā)明的風力發(fā)電裝置1中，由于在4幾搶3上部設有多臺風向 風速計7，并且，通過測量值的比較來判斷風向風速計7上的冰雪附著狀況， 因此，能夠提高對于風向風速計7的結冰、融雪附著狀況的掌握精度，能夠 可靠地防止寒冷地帶的風向風速計7的結水等引起的運轉故障。另外，關于 風向風速計7的數(shù)量，并不限定于所述實施方式的兩臺，也可以設置為三臺 或三臺以上，或者雖在把握精度上存在問題，但可以設置一臺。另外，關于吹出方向可變裝置，只要能夠根據(jù)需要改變機艙內冷卻風的 吹出方向，就并不局限于所述的排氣葉片13。
另外，本發(fā)明并不局限于所述的實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍 內能夠進行適當?shù)淖兏?br> 權利要求
1. 一種風力發(fā)電裝置，在收納并設置有驅動、發(fā)電機構的機艙上部具有風向風速計，該驅動、發(fā)電機構與安裝有風車翼的旋翼頭連接；其中，在所述機艙上部設有朝向所述風向風速計的方向開口的機艙內冷卻風的吹出口，該吹出口具有改變所述冷卻風吹出方向的可變機構。
2.如權利要求1所述的風力發(fā)電裝置，其中，設有多臺所述風向風速計，該風向風速計上的冰雪附著狀況通過測量值 的比較來進行判斷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風力發(fā)電裝置，其即使在寒冷地帶的降雪寒冷環(huán)境下，也能夠縮短復原結冰的風向風速計所需的時間，從而抑制設備運轉率的下降為最小。該風力發(fā)電裝置在收納并設置有驅動、發(fā)電機構的機艙上部具有風向風速計(7)，并且在機艙上部設有朝向風向風速計(7)的方向開口的機艙內冷卻風的吹出口，該吹出口具有成為改變冷卻風吹出方向的可變機構的排氣葉片(13)，所述驅動、發(fā)電機構與安裝有風車翼的旋翼頭連接。
文檔編號F03D11/00GK101548101SQ20088000098
公開日2009年9月30日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2007年5月18日
發(fā)明者松下崇俊 申請人:三菱重工業(yè)株式會社