風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種具有容易確保自然風(fēng)的冷卻風(fēng)量那樣的流道結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，以在導(dǎo)流罩部實(shí)現(xiàn)有效冷卻風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。為了解決上述課題，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的葉片、通過所述葉片的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)并發(fā)電的發(fā)電機(jī)、支撐所述葉片的導(dǎo)流罩、以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述導(dǎo)流罩的塔，從所述導(dǎo)流罩的與設(shè)置所述葉片一側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特征在于，在所述導(dǎo)流罩的外部上風(fēng)側(cè)設(shè)置有將所述導(dǎo)流罩內(nèi)的熱經(jīng)由冷媒散熱的散熱器，所述散熱器設(shè)置為吸入面朝向上風(fēng)方向，在所述散熱器的下游形成有對(duì)通過了所述散熱器的風(fēng)進(jìn)行引導(dǎo)的流道。
【專利說明】風(fēng)力發(fā)電設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用自然風(fēng)進(jìn)行內(nèi)部機(jī)器冷卻的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]一般，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)為，在塔上部具備導(dǎo)流罩，該導(dǎo)流罩經(jīng)由主軸支撐通過葉片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。大多在該導(dǎo)流罩的內(nèi)部具備通過葉片的主軸旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)。為了得到發(fā)電機(jī)的優(yōu)選轉(zhuǎn)速，也有時(shí)為如下結(jié)構(gòu)，即、在轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)之間配置增速機(jī)，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加。由發(fā)電機(jī)發(fā)電的電能經(jīng)由電力變換器、變壓器變換為能夠提供給電力系統(tǒng)的電力。
[0003]發(fā)電機(jī)、增速機(jī)、電力變換器、變壓器等機(jī)器內(nèi)置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備內(nèi)，機(jī)器的損耗以熱的方式產(chǎn)生。因此，使所產(chǎn)生的熱發(fā)散從而能以適當(dāng)溫度使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)這樣的冷卻系統(tǒng)是必要的。為了最終使熱發(fā)散到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備外部的大氣或者水，多采用利用了散熱器(radiator)、風(fēng)扇的系統(tǒng)。此處，作為取消了作為可動(dòng)部的風(fēng)扇的冷卻系統(tǒng)，有例如專利文獻(xiàn)I中記載的系統(tǒng)。該公報(bào)中，記載了如下結(jié)構(gòu)，為了將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的熱排出到周邊空氣，而在導(dǎo)流罩頂部配置冷卻裝置(散熱器)，利用自然風(fēng)進(jìn)行冷卻。另外，在專利文獻(xiàn)2中，記載了如下結(jié)構(gòu)，使用通過自然風(fēng)導(dǎo)入到導(dǎo)流罩內(nèi)的空氣對(duì)配置在導(dǎo)流罩內(nèi)的變壓器、發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻。在專利文獻(xiàn)3中公開了如下逆風(fēng)型風(fēng)車的例子，在導(dǎo)流罩中的上游側(cè)的壁面具有通風(fēng)口部，在該通風(fēng)口部設(shè)置換熱部。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-233481號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-072684號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-185641號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]如上所述，專利文獻(xiàn)I以及2中公開了利用自然風(fēng)使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備內(nèi)的熱發(fā)散到周邊空氣的結(jié)構(gòu)，不論是哪一種情況，為了有效進(jìn)行機(jī)器冷卻，如何將大量的空氣引導(dǎo)到散熱器或者作為冷卻對(duì)象的機(jī)器是重要的。另外，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，為了提高可靠性，降低成本，還要求抑制風(fēng)導(dǎo)致的負(fù)荷，要求導(dǎo)流罩的小型輕量化。并且，為了有效地、穩(wěn)定地發(fā)電，要求導(dǎo)流罩、散熱器等的配置和構(gòu)造抑制對(duì)施加在葉片上的風(fēng)的消耗和攪亂。于是，在本發(fā)明中，為了在導(dǎo)流罩部實(shí)現(xiàn)有效的冷卻，目的在于提供一種具有容易確保自然風(fēng)的冷卻風(fēng)量那樣的流道結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0010]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 為了解決上述課題，例如采用以下結(jié)構(gòu)。
[0012]本申請(qǐng)包含多種解決上述課題的方案，列舉其中一個(gè)例子，是一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具有受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的葉片、通過所述葉片的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)并發(fā)電的發(fā)電機(jī)、支撐所述葉片的導(dǎo)流罩、以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述導(dǎo)流罩的塔，從所述導(dǎo)流罩的與設(shè)置所述葉片一側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特征在于，在所述導(dǎo)流罩的外部上風(fēng)側(cè)設(shè)置有將所述導(dǎo)流罩內(nèi)的熱經(jīng)由冷媒散熱的散熱器，所述散熱器設(shè)置為吸入面朝向上風(fēng)方向，在所述散熱器的下游形成有對(duì)通過了所述散熱器的風(fēng)進(jìn)行引導(dǎo)的流道。
[0013]發(fā)明的效果如下。
[0014]采用本發(fā)明，能夠提供一種具有容易確保自然風(fēng)的冷卻風(fēng)量那樣的流道結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，以在導(dǎo)流罩部實(shí)現(xiàn)有效冷卻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示實(shí)施例1涉及的海上設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的概要圖。
[0016]圖2是實(shí)施例1的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的概略側(cè)視圖。
[0017]圖3是實(shí)施例2的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的概略側(cè)視圖。
[0018]圖4是實(shí)施例3的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的概要水平面圖。
[0019]圖5是實(shí)施例4的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的概略側(cè)視圖。
[0020]圖6是實(shí)施例5的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的概略側(cè)視圖。
[0021]圖7是實(shí)施例1的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩部分的投影圖。
[0022]圖中:
[0023]I一葉片,2—轉(zhuǎn)子，3—主軸，4一增速機(jī)，5—發(fā)電機(jī)，6—導(dǎo)流罩，7—塔，8 —電力變換器，9一變壓器，10—地基，12—海面，13—散熱器，13a—散熱器(傾斜配置)，13b—散熱器(傾斜配置)，14一吸氣口，15a—排氣口(導(dǎo)流罩下表面)，15b—排氣口(導(dǎo)流罩側(cè)面)，15c—排氣口的R部，16—散熱器支撐部件，17—負(fù)壓發(fā)生區(qū)域，18—導(dǎo)流罩換氣用的空氣導(dǎo)入口，19一鹽害防止過濾器，20—流道，21—側(cè)面支撐部件，A—空氣的流動(dòng)，W—冷卻水的流動(dòng)。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0025](實(shí)施例1)
[0026]使用圖1至圖2針對(duì)實(shí)施例1進(jìn)行說明。
[0027]圖1中表示實(shí)施例1中海上設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的概要圖。該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在從水面下向海上突出設(shè)置的塔7的頂部配置有導(dǎo)流罩6，該導(dǎo)流罩6對(duì)具有葉片I和輪轂(未圖示)的轉(zhuǎn)子2進(jìn)行軸支撐。轉(zhuǎn)子2經(jīng)由主軸3、進(jìn)而經(jīng)由增速機(jī)4與發(fā)電機(jī)5連接。發(fā)電機(jī)5利用電纜(未圖示)與內(nèi)置在塔7下部的電力變換器8、變壓器9等電氣部件相連。而且，為了冷卻發(fā)電機(jī)5以及增速機(jī)4，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備使用混合有作為冷卻介質(zhì)(冷媒)的不凍液體的冷卻水，設(shè)置有引導(dǎo)該冷卻水的散熱器13。散熱器13配置成其排氣側(cè)壁面延長(zhǎng)，從而能夠在導(dǎo)流罩部的外側(cè)被支撐部件支撐，而且包含在散熱器支撐部件內(nèi)。在散熱器中流動(dòng)的冷媒可以是油等。
[0028]圖2表示本實(shí)施例1的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩6部分的概略側(cè)視圖。而且，在圖2中只有散熱器13周圍表示為側(cè)剖圖，從而能夠明白其結(jié)構(gòu)。風(fēng)從左側(cè)向右側(cè)吹，導(dǎo)流罩6從葉片I設(shè)置側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)。即，本風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是葉片I位于塔7的下游側(cè)的順風(fēng)型。
[0029]此處，為了方便，將導(dǎo)流罩6中的葉片I設(shè)置側(cè)稱作下風(fēng)側(cè)，將導(dǎo)流罩6中的葉片I設(shè)置側(cè)的相反側(cè)稱作上風(fēng)側(cè)。另外，將相對(duì)于導(dǎo)流罩6設(shè)置葉片I的方向稱作導(dǎo)流罩6的葉片方向，將相對(duì)于導(dǎo)流罩6的導(dǎo)流罩受風(fēng)方向稱作導(dǎo)流罩6后方。并且，將導(dǎo)流罩6中的塔7連接側(cè)稱作下側(cè)，將其相反側(cè)稱作上側(cè)，將上下以外的與風(fēng)大致平行的面稱作側(cè)面。
[0030]在導(dǎo)流罩6的上風(fēng)側(cè)，散熱器13設(shè)置為其吸入面朝向上風(fēng)方向。冷卻水冷卻積存在發(fā)電機(jī)或增速機(jī)或?qū)Я髡謨?nèi)的熱，從而由于所產(chǎn)生的熱成為高溫，流入散熱器13，向外部空氣散熱。在散熱器13的上風(fēng)側(cè)設(shè)有吸氣口 14，吸氣口 14開放成直接接受自然風(fēng)。在散熱器13的下風(fēng)側(cè)構(gòu)成有流道20，該流道20將通過了散熱器后的空氣的流動(dòng)A向?qū)Я髡?下方引導(dǎo)，在導(dǎo)流罩6下方設(shè)有使該空氣向外部流出的流道20的出口，即排氣口 15a。散熱器13設(shè)置成與流入的風(fēng)相對(duì),在散熱器13的翅片之間通過后的風(fēng)被引導(dǎo)向排氣口 15a。在本實(shí)施例中，流道20形成有傾斜曲面，從散熱器13的吸入面入口的吸氣口 14經(jīng)由散熱器13的支撐部件和導(dǎo)流罩6的外壁面所形成的流道20連接排氣口 15a。使用導(dǎo)流罩高度距離的大部分，朝向使從上風(fēng)側(cè)的吸氣口 14流入的自然風(fēng)緩慢流向?qū)Я髡窒卤砻娴呐艢饪?15a彎曲，從而抑制彎曲損失。傾斜曲面也可以使用多個(gè)平面的傾斜壁來形成。流道20可以由包含導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)的導(dǎo)流罩外壁的面構(gòu)成。用于構(gòu)成流道20的傾斜曲面可以包括導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)的導(dǎo)流罩外壁，也可以包括支撐散熱器13的部件的面，還可以僅由導(dǎo)流罩外壁的延長(zhǎng)部件形成。風(fēng)的流道根據(jù)散熱器13的翅片、排氣口 R部15c的形狀、根據(jù)導(dǎo)流罩上部的形狀形成的壓力分布綜合決定，因此風(fēng)所接觸的傾斜曲面壁即使局部與風(fēng)垂直，也能夠形成風(fēng)的流道20。所謂流道，例如是產(chǎn)生對(duì)流動(dòng)具有指向性地進(jìn)行引導(dǎo)作用的結(jié)構(gòu)要件。在本實(shí)施例中，通過包含相對(duì)于在散熱器13中通過后的空氣的行進(jìn)方向傾斜的面的流道，引導(dǎo)流動(dòng)與沿著導(dǎo)流罩側(cè)壁部的空氣的流動(dòng)匯流，損失小。
[0031]通過使吸入面朝向上風(fēng)能夠提高散熱器13的吸氣側(cè)的壓力，但是如果在散熱器13的排氣側(cè)不能形成風(fēng)的流動(dòng)，則散熱器13的背面壓力不下降，難以產(chǎn)生使風(fēng)向散熱器13流通所必需的表里差壓，根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)于在葉片的上風(fēng)設(shè)置散熱器的順風(fēng)型風(fēng)車，能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有散熱器的風(fēng)力發(fā)電裝置，該散熱器在抑制了朝向葉片的風(fēng)能降低的同時(shí)，即使沒有吸引風(fēng)扇也具備充分的冷卻性能。
[0032]優(yōu)選導(dǎo)流罩6利用其外壁進(jìn)行覆蓋，形成與外部環(huán)境隔絕的內(nèi)部環(huán)境，以將設(shè)置在內(nèi)部的發(fā)電機(jī)等機(jī)器從包含鹽分等的外部空氣隔離。并且，導(dǎo)流罩要求緊湊以實(shí)現(xiàn)降低風(fēng)負(fù)荷，導(dǎo)流罩的內(nèi)部為無空間浪費(fèi)地裝滿機(jī)器的狀態(tài)。配管等占體積的構(gòu)成物在配置在導(dǎo)流罩內(nèi)部的必要性小的情況下不設(shè)置在導(dǎo)流罩內(nèi)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)更緊湊的導(dǎo)流罩。并且，導(dǎo)流罩6位于葉片的上風(fēng)的情況下，導(dǎo)流罩體積的增加有可能阻礙風(fēng)的流動(dòng)，招致效率降低，并且，不優(yōu)選其外觀為招致風(fēng)的流動(dòng)損失的形狀。另外，在將外部空氣導(dǎo)入導(dǎo)流罩內(nèi)等狹窄區(qū)域的情況下，并且在由于散熱器、進(jìn)行冷卻的機(jī)器等阻礙了其流動(dòng)的情況下，如果不新設(shè)置風(fēng)扇等機(jī)器以形成將其從狹窄區(qū)域排出的流動(dòng)，則還具有難以將外部空氣持續(xù)導(dǎo)入的課題。
[0033]在順風(fēng)型風(fēng)車中，使設(shè)置在導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)外部的散熱器13的吸入面朝向上風(fēng)方向，使用自然風(fēng)進(jìn)行冷卻，從而在導(dǎo)流罩6的外側(cè)，尤其是包括導(dǎo)流罩外壁的面形成有散熱器13下游的流道20的情況下，具有能夠改善上述課題的效果。
[0034]為了防止異物進(jìn)入，或者為了進(jìn)行自然風(fēng)的整流、流入量控制，可以在吸氣口 14設(shè)置百葉窗。
[0035]在導(dǎo)流罩6的下方設(shè)置主要排氣口 15a，相比設(shè)在上表面、側(cè)面的情況，能夠?qū)?duì)施加到導(dǎo)流罩下游的葉片I的風(fēng)力的影響抑制為小，具有向葉片I提供穩(wěn)定的風(fēng)的流動(dòng)的效果。導(dǎo)流罩6下表面原本由于塔7阻礙風(fēng)的流動(dòng)，即使追加發(fā)生由于比塔還處于上游的導(dǎo)流罩6的凹凸形狀、來自導(dǎo)流罩6的排氣產(chǎn)生的紊亂、損失，其影響也被抑制為小。
[0036]另外，在本實(shí)施例中，在散熱器13的排氣側(cè)壁面和導(dǎo)流罩6的接合部所形成的、導(dǎo)流罩6的側(cè)方也設(shè)有排氣口 15b。由此，能夠在有限的空間內(nèi)增大排氣口的總面積。
[0037]在導(dǎo)流罩6上方不設(shè)置排氣口，是因?yàn)榭紤]到多在導(dǎo)流罩6上表面設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速表(未圖示)，不對(duì)其測(cè)量精度產(chǎn)生影響，但是通過形成為向上方引導(dǎo)流道，相比既有的發(fā)電設(shè)備，能夠改善效率。
[0038]圖7中，作為設(shè)置散熱器13的本實(shí)施例的導(dǎo)流罩6的具體形狀的例子，表示其投影圖。而且，為了明示散熱器13的周邊構(gòu)造，雖然在圖7中沒有表示出散熱器，但是散熱器13設(shè)置在散熱器支撐部件16之上。通過將散熱器16的上部和側(cè)面設(shè)置為分別與導(dǎo)流罩上表面壁和側(cè)面支撐部件21接觸的尺寸，能夠增大散熱器13的尺寸，能夠使進(jìn)入的風(fēng)不泄漏地有效被散熱器16接受，或者能夠變換為用于在散熱器16中通過的靜壓。即使將散熱器16的上部設(shè)置在與構(gòu)成流道20的傾斜面、導(dǎo)流罩外壁相對(duì)并接觸那樣的位置，也能夠同樣地有效受風(fēng)。
[0039]散熱器支撐部件16的兩端與側(cè)面支撐部件21連接。在導(dǎo)流罩側(cè)面?zhèn)纫苍O(shè)有排氣口 15b的情況下，散熱器兩側(cè)的側(cè)面支撐部件在導(dǎo)流罩后邊緣從散熱器上部構(gòu)造朝向下部形成橋。尤其是在能夠充分取到向?qū)Я髡?的下方排氣的排氣口 15a的面積的情況下，不一定必須具有側(cè)面的排氣口 15b。在沒有導(dǎo)流罩側(cè)面的排氣口 15b的情況下，散熱器的側(cè)面支撐部件21為與導(dǎo)流罩6的兩側(cè)側(cè)壁相連的形狀，外觀上也可以與導(dǎo)流罩側(cè)壁沒有高度差地相連。
[0040]散熱器支撐部件16在圖2、圖7中表示為被側(cè)面支撐部件支撐的橢圓柱狀的部件，為了根據(jù)流道20的形狀更加明確地分離形成散熱器13的吸氣口和排氣口 15a，也可以構(gòu)成為使散熱器支撐部件16在側(cè)面支撐部件21和散熱器下部在外觀上一體化。
[0041]接著，針對(duì)本風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行說明。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，以轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)面朝向風(fēng)向A的方式，導(dǎo)流罩6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)控制)，葉片I通過風(fēng)能而受力，從而轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由增速機(jī)4提高至適宜發(fā)電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，傳達(dá)給發(fā)電機(jī)5。通過發(fā)電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)所發(fā)出的電能由電力變換器8整流，進(jìn)一步被變壓器9調(diào)整電壓，輸送給電力系統(tǒng)。此時(shí)，在發(fā)電機(jī)5、電力變換器8、變壓器9等中，由于電流流動(dòng)時(shí)的損耗，產(chǎn)生熱。另外，增速機(jī)4也以熱的方式產(chǎn)生損耗。
[0042]在本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，采用應(yīng)用了本發(fā)明的水冷方式冷卻發(fā)電機(jī)5、增速機(jī)4。即，利用泵，使冷卻水在發(fā)電機(jī)5、增速機(jī)4與散熱器13之間循環(huán)，利用設(shè)置在導(dǎo)流罩6上游部的散熱器13將在發(fā)電機(jī)5、增速機(jī)4獲取的熱散發(fā)到外部空氣，從而進(jìn)行冷卻。但是，本發(fā)明的應(yīng)用范圍并非限定為水冷方式。例如，即便是散熱器，其也并非限定為水冷方式，可以為將增速機(jī)的油直接利用外部空氣冷卻的油冷卻器。
[0043]在自然風(fēng)吹動(dòng)而風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)電時(shí)，自然風(fēng)流入配置在導(dǎo)流罩6的上風(fēng)側(cè)、且朝向上風(fēng)側(cè)正對(duì)的散熱器13。由于散熱器13及其前后的壓力損失，在散熱器13中通過后的空氣的流動(dòng)A相比自然風(fēng)的速度減速，但是通過配置在導(dǎo)流罩6的最上游部，能夠充分利用自然風(fēng)的動(dòng)壓有效對(duì)散熱器13進(jìn)行冷卻。該動(dòng)壓原本是在順風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中由于導(dǎo)流罩相比葉片位于上風(fēng)而損失的風(fēng)能。根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒃撃芰坑行в糜趯?dǎo)流罩內(nèi)熱的排放。
[0044]另外，在發(fā)電量多時(shí)，必然的自然風(fēng)也強(qiáng)，因此在希望提高散熱性能時(shí)，能夠增大在散熱器13中通過的風(fēng)量。由于也不需要風(fēng)扇動(dòng)力，因此也不會(huì)不必要地消耗能量。另外，考慮到本風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)置在海上，如果將具有可動(dòng)部的風(fēng)扇(以及風(fēng)扇馬達(dá))配置在包含大量鹽分、濕度大的導(dǎo)流罩6外的環(huán)境，則具有由于腐蝕產(chǎn)生故障的危險(xiǎn)性，因此不需要具有風(fēng)扇的本冷卻系統(tǒng)還有助于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可靠性提升。并且，為了支撐散熱器13，以利用從散熱器13延伸的支撐部件、或者雖然位于導(dǎo)流罩6外部但是內(nèi)置于從導(dǎo)流罩6延伸的部件內(nèi)的方式進(jìn)行配置，因此施加在葉片I上的風(fēng)不會(huì)被位于上游的散熱器攪亂。同時(shí)，散熱器13處于納入從與散熱器13的吸入面垂直方向看到的導(dǎo)流罩的投影面、即導(dǎo)流罩的受風(fēng)面的狀態(tài)，因此抑制了包含散熱器13的導(dǎo)流罩6相對(duì)于風(fēng)的投影面積，減輕作用在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)導(dǎo)致的負(fù)荷。
[0045]并且在本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，為了更有效地進(jìn)行自然風(fēng)向散熱器13的空氣流入，進(jìn)行了以下所示的設(shè)計(jì)。
[0046]首先，在位于散熱器13下端的排氣口部分設(shè)有R部15c。換言之，其特征在于，在位于與散熱器的上下端部的某一個(gè)同等高度的位置的排氣口部分設(shè)有R部。R部設(shè)在從吸氣口 14向排氣口 15a設(shè)置并形成流道20的導(dǎo)流罩外壁傾斜面和導(dǎo)流罩下表面的連接部。位于R部15c上風(fēng)的構(gòu)造物，包括散熱器支撐部件16在內(nèi)，設(shè)置為朝向R部的風(fēng)的流動(dòng)不受阻礙。在導(dǎo)流罩6下表面流動(dòng)的空氣由于不受散熱器13的壓力損失等的影響，因此流速比所排放的空氣高。該流動(dòng)繞過R部15c，因此進(jìn)一步增速，于是局部產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)域17。R部設(shè)在排氣口 15a附近，因此所產(chǎn)生的負(fù)壓降低排氣口 15a附近的壓力，具有使從吸氣口 14導(dǎo)入并在散熱器13中通過的風(fēng)量增加的作用。并且，由于R部17的位置和散熱器13下端配置得近，因此直接降低散熱器13背面的壓力，可期待在散熱器13中通過的風(fēng)量增加。并且，在從排氣口 15a排出的具有導(dǎo)流罩下方的矢量成分的空氣向沿著導(dǎo)流罩下表面的下風(fēng)方向彎曲時(shí)，由于該處具有R部，因此由于彎曲產(chǎn)生的壓力損失也受到抑制，因此可期待進(jìn)一步風(fēng)量增加的效果。R部的尺寸例如可以為導(dǎo)流罩高度的1/5?1/50。并且期待為例如1/10?1/30。R部即使不為圓形也能得到同樣的效果。
[0047]設(shè)在導(dǎo)流罩6下表面以及側(cè)面的排氣口 15a、15b的面積總和大于散熱器13的芯部面積。在使散熱器13的前面朝向上風(fēng)側(cè)的本結(jié)構(gòu)中，有必要在散熱器13下游側(cè)使排氣流道20大幅彎曲，因此散熱器13的通過壓損以外的流道壓損主要在散熱器13的下游側(cè)產(chǎn)生。通過使排氣口面積充分增大，并且至少大于散熱器芯部面積，能夠避免在下游側(cè)的增速，抑制該處的流道壓損上升。而且，散熱器13的芯部面積的含義為用于換熱的受風(fēng)部分的面積。另外，從排氣口 15a流出的空氣的流動(dòng)A的速度遠(yuǎn)低于在導(dǎo)流罩6下表面流動(dòng)的空氣，在R部15c，外部的流動(dòng)處于支配性，這對(duì)于利用如上所述在R部15c產(chǎn)生的負(fù)壓17也是重要的。
[0048]另外，作為對(duì)于散熱器13內(nèi)部的設(shè)計(jì)，使冷卻水的流動(dòng)方向W為上下方向。如上所述，在本結(jié)構(gòu)中，是從上風(fēng)側(cè)筆直進(jìn)入散熱器13中的流動(dòng)在散熱器13的下游側(cè)向下方(局部側(cè)方)彎曲的流道結(jié)構(gòu)。另外，吸氣口 14也為上下非對(duì)稱。因此，在散熱器13中通過的空氣的流速分布在橫向上容易變得均一，而在上下方向上由于彎曲流道的影響易于形成流速分布差異。通過在散熱器13的上下方向設(shè)置管內(nèi)流道，使冷卻水在上下方向流動(dòng)，從而各管內(nèi)流道(路徑)同樣受到在散熱器13的上下方向的風(fēng)速分布的影響，因此不會(huì)產(chǎn)生局部路徑的風(fēng)速顯著低這樣的現(xiàn)象，能夠在散熱器13的全部區(qū)域有效進(jìn)行換熱。在由流道引導(dǎo)流動(dòng)的方向?yàn)橄路揭酝獾慕Y(jié)構(gòu)中也能得到同樣的均一化效果。
[0049](實(shí)施例2)
[0050]使用圖3，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說明。而且，對(duì)于與實(shí)施例1重復(fù)的部分，省略其說明。圖3是本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩6部分的側(cè)剖圖。而且，圖3中，只有散熱器13a周圍表示為側(cè)剖圖，從而能夠明白其結(jié)構(gòu)。散熱器13a傾斜配置為其吸入側(cè)的面朝向上方。
[0051]為了將自然風(fēng)有效導(dǎo)入散熱器，優(yōu)選使散熱器朝向上風(fēng)正對(duì)，但是盡量增大所搭載的散熱器對(duì)于確保冷卻性能是適宜的。在本實(shí)施例的情況下，由于主要排氣口 15a設(shè)在導(dǎo)流罩6下表面，因此，以與散熱器13a的吸入面垂直方向稍上風(fēng)側(cè)相比水平朝向上方的方式，使散熱器13a傾斜配置，從而散熱器13a的翅片也向下方傾斜，散熱器13a的翅片發(fā)揮使流動(dòng)朝向下方的引導(dǎo)板的作用，相應(yīng)地能夠緩和散熱器13a背后的空氣流動(dòng)的偏向，能夠抑制壓力損失。當(dāng)然，通過在有限的流道中傾斜配置散熱器13a，具有在使散熱器13a納入導(dǎo)流罩6的投影面的范圍內(nèi)增大散熱器13a的效果。
[0052](實(shí)施例3)
[0053]使用圖4，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明。而且，對(duì)于與上述實(shí)施例重復(fù)的部分，省略其說明。圖4是本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩6部分的水平面概要圖，只有散熱器13b周圍表示為水平剖面，從而能夠明白其結(jié)構(gòu)，表示為從下方進(jìn)行觀察。
[0054]在本實(shí)施例中，主要排氣口 15b配置在導(dǎo)流罩6的兩側(cè)面。在上述實(shí)施例2中，將散熱器13a以吸入面朝向上方的方式傾斜配置，但是在本實(shí)施例中，兩個(gè)散熱器在導(dǎo)流罩側(cè)面方向并排構(gòu)成，該兩個(gè)散熱器的接近部向?qū)Я髡值娜~片設(shè)置方向、即靠近下游側(cè)傾斜。即，散熱器13b傾斜配置為分割后的其中央部分位于最下游，左右兩端稍位于上游側(cè)。SP，兩個(gè)散熱器傾斜配置成散熱器在上風(fēng)方向上凹。由此，與實(shí)施例2同樣，能夠在有限的流道中配置較大的散熱器13b，并且能夠抑制散熱器13b下游側(cè)的流道壓損。
[0055]散熱器13b也可以為一個(gè)散熱器在導(dǎo)流罩上風(fēng)方向?yàn)榘夹螤睢?br> [0056](實(shí)施例4)
[0057]使用圖5，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說明。而且，對(duì)于與上述實(shí)施例重復(fù)的部分，省略其說明。
[0058]圖5是本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩6部分的側(cè)剖圖。而且，在圖5中，只有散熱器13周圍表示為側(cè)剖圖，從而能夠明白其結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，在配置在導(dǎo)流罩6上風(fēng)側(cè)的散熱器13的上游側(cè)，設(shè)有用于對(duì)導(dǎo)流罩6內(nèi)換氣的空氣換氣用導(dǎo)入口 18。
[0059]配置在導(dǎo)流罩6內(nèi)的發(fā)電機(jī)5、增速機(jī)4的冷卻經(jīng)由散熱器進(jìn)行,但是從發(fā)電機(jī)5、導(dǎo)流罩6的表面也散熱，從軸承、其他的電氣機(jī)器(控制盤等)也散熱，成為使導(dǎo)流罩6內(nèi)的環(huán)境溫度上升的要因。為了降低導(dǎo)流罩6內(nèi)的溫度，將低溫外部氣體導(dǎo)入導(dǎo)流罩6內(nèi)來促進(jìn)換氣是有效的，但是為此產(chǎn)生設(shè)置風(fēng)扇的必要。但是，以專利文獻(xiàn)3那樣的方式將外部空氣導(dǎo)入導(dǎo)流罩6內(nèi)還具有擔(dān)心機(jī)器腐蝕、劣化等缺點(diǎn)。
[0060]基于這些情況，本實(shí)施例根據(jù)以下見解采用相比專利文獻(xiàn)3產(chǎn)生遠(yuǎn)高于其效果的結(jié)構(gòu)。即，由于通過散熱器13后的空氣溫度上升，因此不適合作為為了使環(huán)境溫度降低而導(dǎo)入導(dǎo)流罩6內(nèi)的空氣，而且風(fēng)速也下降，因此難以實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)入。對(duì)此，散熱器13上游側(cè)空氣具有某種程度的風(fēng)速(動(dòng)壓)，處于溫度上升前的低溫狀態(tài)，因此適宜導(dǎo)入導(dǎo)流罩6內(nèi)。在圖5中，在即將到達(dá)散熱器13之前的流道側(cè)面設(shè)有空氣導(dǎo)入口 18，這是為了充分利用散熱器13的阻力導(dǎo)致的壓力上升而使空氣流入導(dǎo)流罩6內(nèi)，除此之外，還可以使空氣導(dǎo)入口18直接向流道中突出，利用自然風(fēng)的動(dòng)壓，將空氣導(dǎo)入導(dǎo)流罩6內(nèi)。
[0061]另外，如果在導(dǎo)入導(dǎo)流罩6后立即通過鹽害防止過濾器19，則也能夠保護(hù)導(dǎo)流罩6內(nèi)部的機(jī)器免受鹽害的影響。在由于過濾器19的壓損而不能導(dǎo)入充足的空氣的情況下，有必要在過濾器19的下游側(cè)設(shè)置輔助風(fēng)扇，但即使在該情況下，風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力也不用太大。
[0062](實(shí)施例5)
[0063]使用圖6，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例5進(jìn)行說明。而且，對(duì)于與上述實(shí)施例重復(fù)的部分，省略其說明。
[0064]在實(shí)施例1中，針對(duì)為了支撐散熱器13而利用從散熱器13延伸的支撐部件、或者導(dǎo)流罩外部的散熱器13內(nèi)置在從導(dǎo)流罩部延伸的部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但是，即使散熱器13不被散熱器13的側(cè)面支撐部件21覆蓋，流道20只要由包括導(dǎo)流罩外壁的壁面構(gòu)成，就能夠得到同樣的效果。包括上述實(shí)施例，對(duì)于散熱器13的設(shè)置環(huán)境，不管是在其上游流道還是在其下游流道，考慮到周圍空氣的鹽分濃度、濕度，設(shè)置在導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)的外部環(huán)境。也就是，導(dǎo)流罩6a的箱體由導(dǎo)流罩上面、下面、兩側(cè)面、葉片設(shè)置面、位于導(dǎo)流罩上風(fēng)的傾斜外壁形成。流道可以只由傾斜外壁構(gòu)成，也可以由散熱器13的支撐部件形成。
[0065]在本實(shí)施例中，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具備受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的葉片、通過所述葉片的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)并發(fā)電的發(fā)電機(jī)、支撐所述葉片的導(dǎo)流罩、以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述導(dǎo)流罩的塔，從所述導(dǎo)流罩的與設(shè)置所述葉片一側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特征在于，所述導(dǎo)流罩在上風(fēng)方向具有上部比下部突出的形狀，在所述突出形狀部之下，具備經(jīng)由冷媒將所述導(dǎo)流罩內(nèi)的熱散熱的散熱器，所述散熱器設(shè)置為吸入面朝向所述導(dǎo)流罩的上風(fēng)方向。
[0066]為了固定散熱器13，雖然未進(jìn)行圖示，但散熱器支撐部件16以框架狀固定散熱器13，固定在導(dǎo)流罩上部突出部。突出部未進(jìn)行圖示，下部反而比上部突出，能夠?qū)⒘鞯罉?gòu)成為向?qū)Я髡稚戏揭龑?dǎo)風(fēng)。另外，導(dǎo)流罩的單側(cè)側(cè)壁突出為向上風(fēng)方向延長(zhǎng)，也能夠?qū)⒘鞯佬纬蔀橄騻?cè)面方向引導(dǎo)風(fēng)。
[0067]就導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)的上部突出形狀而言，突出部分可以為被框架保護(hù)的箱體，其中可以貫通有機(jī)器、冷媒配管，可以形成有將外部空氣從突出部導(dǎo)入導(dǎo)流罩內(nèi)的流道。并且，上部突出形狀部還可以只是導(dǎo)流罩上面壁延長(zhǎng)至后部，像房檐那樣突出。
[0068]在散熱器13以未被構(gòu)造體等覆蓋的狀態(tài)露出的情況下，由于其凹凸性狀，阻力增大，因此對(duì)導(dǎo)流罩的風(fēng)負(fù)荷增加，具有攪亂施加在下游葉片上的風(fēng)的流動(dòng)的可能性。另外，如果導(dǎo)流罩周邊沒有被構(gòu)造體等覆蓋，則接觸到散熱器13的風(fēng)由于散熱器吸入面附近的上升的壓力而不通過散熱器13地在橫向泄漏，具有冷卻效率相對(duì)于風(fēng)量而下降的可能性。為了抑制這些情況，可以在實(shí)施例1的導(dǎo)流罩形狀那樣的圖6中，被具有未圖示的吸氣口和排氣口的罩部覆蓋。另外，散熱器13的側(cè)面可以被圖7的側(cè)面支撐部件21覆蓋。另外，散熱器13可以是內(nèi)置在將散熱器支撐在導(dǎo)流罩上的部件內(nèi)。所謂內(nèi)置的狀態(tài)，例如散熱器的端部與在散熱器厚度方向上具有散熱器以上厚度的構(gòu)造物接觸或者接近的狀態(tài)。
[0069]在本實(shí)施例中，也可以采用在實(shí)施例1?4中所說明的任一種結(jié)構(gòu)。例如，能夠在突出的形狀部的下側(cè)的傾斜曲面和導(dǎo)流罩下面的連接部設(shè)置R部15c。
[0070]以上針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但以上所示的實(shí)施例只不過是一個(gè)例子，并不限定
【發(fā)明內(nèi)容】
。例如，作為被冷卻對(duì)象，即使是發(fā)電機(jī)、增速機(jī)以外，或者冷卻介質(zhì)為油那樣的情況下，只要同樣實(shí)現(xiàn)進(jìn)行散熱的散熱器、流道結(jié)構(gòu)，也能得到所期待的效果，屬于本發(fā)明所意圖范圍內(nèi)。
[0071 ] 根據(jù)本發(fā)明，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的機(jī)器冷卻中，在采用自然風(fēng)進(jìn)行散熱器冷卻的情況下，通過向必要最小限度的散熱器有效導(dǎo)入空氣，能夠提供具有能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)流罩的小型化以及良好冷卻的低成本、高效的冷卻系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。在取消在塔外部運(yùn)行的風(fēng)扇而利用自然風(fēng)進(jìn)行冷卻的本系統(tǒng)中，不但省去風(fēng)扇的消耗電力，提高節(jié)能性，在風(fēng)扇故障時(shí)也能得到必要的冷卻性能，能夠減輕風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的預(yù)料不到的停止、輸出限制運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具有受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的葉片、通過所述葉片的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)并發(fā)電的發(fā)電機(jī)、支撐所述葉片的導(dǎo)流罩、以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述導(dǎo)流罩的塔，從所述導(dǎo)流罩的與設(shè)置所述葉片一側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)， 該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特征在于， 在所述導(dǎo)流罩的外部上風(fēng)側(cè)設(shè)置有將所述導(dǎo)流罩內(nèi)的熱經(jīng)由冷媒而散熱的散熱器， 所述散熱器設(shè)置為吸入面朝向上風(fēng)方向， 在所述散熱器的下游形成有對(duì)通過了所述散熱器的風(fēng)進(jìn)行引導(dǎo)的流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 在所述流道出口設(shè)有R部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述流道由包含所述導(dǎo)流罩上風(fēng)側(cè)的導(dǎo)流罩外壁的面形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器設(shè)置為內(nèi)置于將所述散熱器支撐在導(dǎo)流罩的部件內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器設(shè)置為:納入從與所述散熱器的吸入面垂直的方向看到的所述導(dǎo)流罩的投影面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,其特征在于， 所述流道出口的總面積大于所述散熱器的芯部面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器設(shè)置為:形成所述流道的導(dǎo)流罩外壁與所述導(dǎo)流罩側(cè)面的連接部位于與所述散熱器的端部同等的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器的內(nèi)部的冷媒的流動(dòng)方向?yàn)樯舷路较颉?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器設(shè)置為:與所述散熱器的吸入面垂直的方向相比水平向上方傾斜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 在所述導(dǎo)流罩的上表面設(shè)置測(cè)量風(fēng)的測(cè)量裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 在所述導(dǎo)流罩的側(cè)面?zhèn)染哂兴隽鞯琅艢饪凇?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 所述散熱器在上風(fēng)方向?yàn)榘紶?，或者所述散熱器在上風(fēng)方向?yàn)榘紶畹貎A斜配置有兩個(gè)散熱器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1?12中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 在所述散熱器的上游設(shè)置所述導(dǎo)流罩的換氣用導(dǎo)入口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 在與所述換氣用導(dǎo)入口相連的流道上設(shè)置鹽害防止過濾器。
15.一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具有受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的葉片、通過所述葉片的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)并發(fā)電的發(fā)電機(jī)、支撐所述葉片的導(dǎo)流罩、以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述導(dǎo)流罩的塔，從所述導(dǎo)流罩的與設(shè)置所述葉片一側(cè)的相反側(cè)受風(fēng)， 該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特征在于， 所述導(dǎo)流罩在上風(fēng)方向具有一側(cè)比另一側(cè)突出的形狀， 在所述突出的形狀部具備將所述導(dǎo)流罩內(nèi)的熱經(jīng)由冷媒散熱的散熱器， 所述散熱器設(shè)置為吸入面朝向所述導(dǎo)流罩的上風(fēng)方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于， 通過所述突出部的包含設(shè)置有所述散熱器的導(dǎo)流罩外壁的壁面，形成有對(duì)通過了所述散熱器的風(fēng)進(jìn)行引導(dǎo)的流道。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104514689SQ201410378552
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】船橋茂久, 繁永康, 稻村慎吾, 織田勝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所