JP6008566B2 - 風力タービンの冷却設備 - Google Patents

Description

本発明は、風力タービンもしくは風車（wind turbine）の冷却設備に関する。

電気的な機械は熱を生成し、しばしばこの熱を取り除くための冷却システムを必要とする。冷却システムは、しばしばダクトまたは管路内を循環する冷却流体を有している。さらに冷却システムは、ヒートシンクとしての冷却設備を有している。冷却設備は、ラジエータと、支持設備とを有している。この場合、冷却流体は、ラジエータを通って流れる空気によって冷却される。したがって、ラジエータは、周囲の空気がラジエータを通って流れることができるように組み付けられている。

たとえば風力タービンの場合、冷却システムは、発電機または軸受けからの熱を取り除く。冷却流体は、ラジエータ内で冷却される。ラジエータは、ナセルの外側に組み付けられているので、周囲の空気は、ラジエータを通って移動することができる。

風力タービンは、しばしば沖合または海岸の近傍に設置されており、塩分を含む空気によって取り囲まれている。設備の１つの目的は、塩分を含む空気をナセルに侵入させないことである。なぜならば、塩分を含む空気は、ナセル内の設備を損傷し得るからである。このためには、冷却システムのラジエータは、ナセルの外側に組み付けられており、これによって塩分を含んだ空気が、ナセルを通って案内される必要がない。

ラジエータを通って移動する周囲の空気による確実な冷却を保証するために、ラジエータは、周囲の空気が容易にラジエータを通って流れることができるように組み付けられている。風力タービンが運転している場合に、ラジエータは、主に空気流の方向と直角を成して配置されている。ラジエータは、ナセルの頂上に組み付けられていて、これにより、空気流を最大限に使用し、かつメンテナンスのための良好なアクセス（接近性）を提供することができる。

同様の特徴は、冷却システムが使用される別の設備にも適用される。冷却システムのラジエータは、しばしば建物および建造物の比較的高い場所、たとえば屋根上に設置される。

たとえば風力タービンは、しばしば沖合に設置されているので、風力タービンはしばしばヘリポートパッド（heli-pad）、ヘリコプタ用投下領域（heli-drop-zone）またはヘリコプタ用巻き上げプラットホーム（heli-hoist-platform）を備えている。これらのプラットホームは、ヘリコプタがプラットホーム上に着地するか、作業員または機器を投下しまたは巻上機（ホイスト）によって巻き上げるために使用される。クレーンを備えるプラットホームを使用することも可能であり、これによって技術設備のような器具を、ロープを用いてプラットホームから巻上げまたはプラットホームに降下させることができる。このことは、点検または修理のために、部材または作業員を搬送またはピックアップするための簡単な方法を提供するためである。

プラットホームは、ナセル上で該ナセルの後端部に配置されている。ナセルの後端部は、ハブおよびロータとは反対を向いた端部であり、これによりロータへの妨害を回避することができる。

作業員または機器をプラットホームに搬送しかつプラットホームにおいてピックアップするためには、所定の大きさの自由スペースが必要である。これにより事故または損傷が回避される。プラットホームの縁部から作業員および機器が滑落することを阻止するために、バリアがプラットホームを取り囲んでいる。

ハッチが、ナセルにおいてプラットホームの前端部に配置されている。これにより、プラットホームからナセル内へ、かつナセル内からプラットホームへの簡単なアクセスが可能となる。プラットホームの前端部は風力タービンのハブに向けられた端部である。

このことは、冷却システムのラジエータと、プラットホームとが風力タービンの頂上の同じ領域を占めるという欠点がある。ラジエータは、プラットホームのために必要であるスペースを減じる。同時に、プラットホームを取り囲むバリア（たとえば、手すり）も、ラジエータを通って移動するための自由な空気の領域を減じる。

本発明の目的は、確実な冷却を提供し、プラットホームを使用する可能性を制限しない冷却設備を提供することである。

この課題を解決するための本発明の構成では、風力タービンの冷却設備であって、風力タービンのナセルと、ナセル上に配置された、風力タービンの熱を周辺空気に対して取り除く冷却装置と、ナセル上に配置された、ヘリコプタにより到達され得るプラットホームとが設けられており、プラットホームが、バリアを有していて、該バリアが、プラットホームの少なくとも一部を取り囲んでいる形式のものにおいて、バリアが、冷却装置の少なくとも一部を有しているようにした。

本発明の有利な実施形態は請求項２以下に記載されている。

本発明の有利な態様によれば、冷却装置が、ラジエータ区分と、該ラジエータ区分を支持する支持構造体とを有している。

本発明の有利な態様によれば、風力タービンのラジエータの少なくとも一部が、バリアの統合された部分である。

本発明の有利な態様によれば、風力タービンの内部の冷却システムが、冷却装置またはラジエータに接続されている。

本発明の有利な態様によれば、バリアが、プラットホームの３つの側に配置されている。

本発明の有利な態様によれば、ラジエータが、プラットホームの後側部分にバリアとして配置されている。

本発明の有利な態様によれば、ラジエータが、プラットホームの前側部分にバリアとして配置されている。

本発明の有利な態様によれば、支持構造体が、三角形の側方支持部を有していて、該側方支持部が、ラジエータを通過する周辺空気の風荷重を吸収するようになっている。

本発明の有利な態様によれば、冷却装置が、ナセルに対して所定の間隔を有して配置されており、したがって、空気が冷却装置とナセルとの間で移動することができるようになっている。

本発明の有利な態様によれば、冷却装置が、プラットホームのレベルと冷却装置の上縁部との間の所定の距離を達成するために、ナセルの溝内に部分的に配置されているか、または
プラットホームが、プラットホームのレベルと、冷却装置の上縁部との間の所定の距離を達成するために、冷却装置に対して上昇されている。

本発明の有利な態様によれば、バリアが、金属製格子を有している。

本発明の有利な態様によれば、金属製格子が、プラットホーム上でホバリングしているヘリコプタの着地フックまたは着地コンダクタが絡まることを阻止する所定のサイズの開口を有している。

本発明の有利な態様によれば、プラットホームの床が、水を抜くための小さな穴を有している。

本発明の有利な態様によれば、プラットホームの床として格子が提供されている。

本発明によれば、風力タービンもしくは風車の冷却設備が提供されている。風力タービンは、ナセルと、冷却装置とを有している。冷却装置は、ナセルの頂上に配置されている。冷却装置は、風力タービンの熱を周辺空気へと取り除くようになっている。

プラットホームは、ナセルの頂上に配置されている。プラットホームは、ヘリコプタにより接近されるようになっている。プラットホームは、バリアを有している。バリアは、プラットホームの少なくとも一部を取り囲んでいる。バリアは、冷却装置の少なくとも一部を有している。

したがって、冷却装置は、バリアの一部である。したがって、別個のバリアおよび別個の冷却装置は不要であると同時に、余分な材料は避けられる。したがって、重量、コストおよび別個のバリアと別個の冷却装置とを用意して設置する作業時間が節約される。

有利には、冷却装置が、ラジエータ区分と、該ラジエータ区分を支持する支持構造体とを有している。したがって、ラジエータは支持構造体を介してナセルまたはバリアに組み付けられている。したがって、ラジエータは、故障した場合に簡単に交換され得る。

有利には、風力タービンのラジエータの少なくとも一部が、バリアの一体的に統合された部分である。

有利には、風力タービンの内部の冷却システムが、冷却装置またはラジエータに接続されている。したがって、連結された少なくとも２つの冷却回路が、熱をナセルまたは風力タービンの外側に取り除くために使用される。各冷却回路は、水、油および／または空気のような特定の冷却流体を使用することができる。したがって、ナセルの外部からの塩分を含んだ空気を内部の冷却目的のために使用する必要はない。

有利には、バリアがプラットホームの３つの側に配置されている。残りの４つめの側は、ハッチからプラットホームへのアクセスを提供するために開放されたままである。

有利には、ラジエータが、プラットホームの後端部にバリアとして配置されている。したがって、タービンが運転している場合にラジエータを冷却するためにナセルに沿って移動する空気は、プラットホームに沿って容易に移動することができ、冷却装置に到達する。したがって、冷却装置の表面は、風力タービンが運転している場合、周辺空気の方向に面して配置されている。

有利には、ラジエータは、プラットホームの前側部分にバリアとして配置されている。したがって、風は、風力タービンが運転している場合、容易にロータを通って直接に冷却装置に流れることができる。したがって、風は、ラジエータに到達する前にブロックされない。

有利には、支持構造体が、三角形の形状の側方支持部を有している。この側方支持部は、ラジエータを通過する周辺空気の風荷重を吸収するようになっている。したがって、風荷重により発生させられる力は、ラジエータから支持構造体を介して風力タービンのナセルに伝達される。付加的には、材料の使用および重量が最適化される。

有利には、冷却装置が、ナセルに対して所定の間隔を有して配置されている。したがって、空気は、冷却装置とナセルとの間を移動するようになっている。しがたって、低乱気流が提供される。ラジエータを取り囲む周辺空気の空気流は、最適化され、かつ空気流の滞留（congestion）が回避される。

有利には、冷却装置が、プラットホームのレベルと、冷却装置の上縁部との間で所定の距離を達成するために、ナセルに設けられた溝内に部分的に配置されている。したがって、プラットホームに関するバリアの最大の高さが制限されている。付加的に、大きなラジエータ面積が提供され得る一方で、必須の構造寸法が維持されている。

別の実施の形態では、プラットホームは、プラットホームのレベルと、冷却装置の上縁部との間で所定の距離を達成するために、冷却装置に対して高くなっている。したがって、プラットホームに関するバリアの最大の高さが制限されている。付加的には、大きなラジエータ面積が提供され得る一方で、必須の構造寸法は維持されている。

有利には、バリアが、金属製格子を有している。したがって、ホバリング（停空飛翔）するヘリコプタの空気は、バリアを通って移動することができる。したがって、空気の滞留は阻止される。したがって、複雑な乱気流および地面効果は、ヘリコプタのために阻止される。

有利には、金属製格子が、所定のサイズの開口を有している。このサイズは、プラットホーム上でホバリングするヘリコプタの着地フックまたは着地コンダクタが絡まる、または絡みつくことを阻止している。したがって、フックが絡まることはなく、自由に移動する。ヘリコプタにとって危険な状況は回避される。

有利には、プラットホームの床は、水を抜くための穴を有している。したがって、作業員または機器が濡れた表面で滑る危険性は最小限にされている。

有利には、プラットホームのフロアとして格子が提供されている。したがって、設備および作業員の靴の摩擦は、平坦な金属製表面における摩擦に比べて高い。したがって、機器および作業員が滑ることおよびスリップすることは減じられている。

本発明は図面によってさらに詳しく示されている。

図面は本発明の有利な態様を示すものであり、本発明の範囲を制限するものではない。

本発明による風力タービンのナセルを示す図である。 本発明による風力タービンを示す図である。 本発明によるプラットホームを示す第１の図である。 図３に示したプラットホームを示す第２の図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す詳細図である。

図１は、本発明による風力タービンもしくは風車のナセル２を示している。このナセル２は、バリア４によって囲まれたプラットホーム３を有している。プラットホーム３の後端部は、ハブ５から離れる方向を向いた部分である。

冷却装置６は、ナセル２の頂上に設けられている。この冷却装置６は、バリア４の後側
部分の一体的に統合された部分である。バリア４は、３つの側でプラットホーム３を取り囲んでいる。バリア４は、右側および左側に金属製格子７を有しているので、ホバリング（停空飛翔）するヘリコプタの空気流はバリア４を通過することができる。

図２は、本発明による風力タービン１を示している。風力タービン１は、ナセル２の頂上にプラットホーム３を備えている。プラットホーム３は、バリア４によって取り囲まれている。

プラットホーム３は、ヘリコプタによって接近され得る。プラットホーム３は、該プラットホーム３上にヘリコプタが着地するようになっていてよい。または、プラットホーム３は、機器または作業員をプラットホームへ搬送し、かつプラットホーム３からピックアップするために、ヘリコプタ用投下ゾーンまたはヘリコプタ用巻上げプラットホーム３として使用されるようになっている。

冷却装置６は、風力タービン１のハブ５から最も離れた後端部に設けられている。この冷却装置６は、バリア４に一体的に統合されていて、バリア４の一部を形成している。

図３は、本発明によるプラットホーム３の第１の図を示している。ナセル２は、プラットホーム３を備えている。プラットホーム３を取り囲んでいるのはバリア４である。

バリア４の後側部分に、冷却装置６がバリア４の一部として配置されている。冷却装置６は、ラジエータ８と、支持構造体９とを有している。ラジエータ８は、幾つかのラジエータエレメントから構成されていてよい。

バリア４は、金属製格子７を有している。これらの金属製格子７は、空気を流過させることができ、したがって、たとえばプラットホーム３上でホバリングするヘリコプタからの空気の滞留を回避する。

バリア４は、プラットホーム３を３つの側で取り囲んでいる。ハブの方向に位置する側、つまり前側は手すりしか有していない。したがって、作業員および機器は、ハッチ１０を通って簡単にプラットホーム３に到達することができる。

冷却装置６は、三角形に形成された側方支持部９を備えている。この側方支持部９は、ラジエータ８を通って移動する周辺空気の風荷重を受けて、その力をナセル２内に導く。

図４は、図３に示したプラットホームの第２の図を示している。冷却装置６は、風力タービンのナセル２の頂上に配置されている。冷却装置６は、支持構造体９と、ラジエータ８とを有している。冷却装置６は、プラットホーム３を取り囲むバリア４の一部である。

バリア４は、プラットホーム３を３つの側で取り囲んでいる。したがって、タービンが運転している場合にラジエータを冷却する風は、ロータを通ってナセル２に沿ってプラットホーム３を吹き抜け、かつプラットホーム３の正面でバリアによって妨害されることなしにラジエータ６を吹き抜ける。

同様に作業員は、ハッチ１０を通って簡単にプラットホーム３に到達することができ、ナセル２から機器を出し入れすることができる。ハッチ１０の側方にプラットホーム３は、手すりを有している。この手すりの上には、付加的な機器が設置されている。

バリア４は、金属製格子７を有している。この金属製格子７は、空気を流過させる。したがって、空気の滞留は最小限にされ、複雑な乱気流と、地面効果とが、プラットホーム３の上でホバリングするヘリコプタのために回避される。

金属製格子は、複数の開口を有している。これらの開口は、十分に小さく形成されているので、ヘリコプタの着地フックまたは着地コンダクタが格子に絡まらないようになっている。

図５は、本発明による解決手段の別の実施の形態を示している。風力タービン１のナセル２の頂上には、ヘリコプタによって使用され得るプラットホーム３が設置されている。プラットホームは、バリア４によって取り囲まれている。プラットホームの前端部、つまりハブ５に向けられた端部で、バリア４は冷却装置６に接続されている。したがって、冷却装置６は、プラットホームの前端部におけるバリア４の一部である。冷却装置６は、三角形に形成された支持構造体９を備えている。

この実施の形態では、冷却装置６は、プラットホーム３の前端部に組み付けられている。風力タービン１が運転している場合、風はロータを通って、かつナセル２に沿って冷却装置６へと容易に流れることができる。冷却装置６は、ラジエータ８を有している。ラジエータ８は、主に風に対面するように配置されている。したがって、風は最適化された冷却効果を提供する。

図６は、本発明による解決手段の詳細を示している。図６は、冷却装置のラジエータ８の側面図を示している。ラジエータ８とナセル２との間には、所定の間隔が設けられていて、この間隔は、空気ギャップ１２をもたらす。この空気ギャップ１２があることによって、ラジエータ８とナセル２との間を空気流１３が流れる。したがって、空気流１３は、ラジエータ８の正面でブロックされない。したがって、空気の滞留が回避され、冷却効果が最適化される。

ラジエータ８は、所定のレベルでナセル２の頂上に配置されている。この場合、プラットホーム３は、より高いレベルでナセル２上に配置されている。プラットホーム３は、冷却装置６に対して高くなっている。したがって、冷却装置６の上端部と、プラットホームの床のレベルとの間の距離は、予め定められた最大の距離を有するように配置され得る。したがって、プラットホーム３を取り囲むバリア４の高さに関する要求は満たされ得る。

１ 風車
２ ナセル
３ プラットホーム
４ バリヤ
５ ハブ
６ 冷却装置
７ 金属製格子
８ ラジエータ
９ 支持構造体
１０ ハッチ

Claims (14)

1. 風力タービンの冷却設備であって、該冷却設備が、
   風力タービンのナセルと、
   ナセルの頂上に配置され、風力タービンの熱を周辺空気へ取り除くようになっている冷却装置と、
   ナセルの頂上に配置され、ヘリコプタにより接近され得るようになっているプラットホームと、を有しており、
   プラットホームが、バリアを有していて、該バリアが、プラットホームの少なくとも一部を取り囲んでいる形式のものにおいて、
   プラットホームは前記ナセルの頂上と統合されており、
   バリアが、冷却装置の少なくとも一部を有していることを特徴とする、冷却設備。
2. 冷却装置が、ラジエータ区分と、該ラジエータ区分を支持する支持構造体とを有している、請求項１記載の冷却設備。
3. 風力タービンのラジエータの少なくとも一部が、バリアの統合された部分である、請求項１記載の冷却設備。
4. 風力タービンの内部の冷却システムが、冷却装置またはラジエータに接続されている、請求項２または３記載の冷却設備。
5. バリアが、プラットホームの３つの側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の冷却設備。
6. ラジエータが、プラットホームの後側部分にバリアとして配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の冷却設備。
7. ラジエータが、プラットホームの前側部分にバリアとして配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷却設備。
8. 支持構造体が、三角形に形成された側方支持部を有していて、該側方支持部が、ラジエータを通過する周辺空気の風荷重を吸収するようになっている、請求項２記載の冷却設備。
9. 冷却装置が、ナセルに対して所定の間隔を有して配置されており、したがって空気が冷却装置とナセルとの間を移動することができるようになっている、請求項１から８までのいずれか記載の冷却設備。
10. 冷却装置が、プラットホームのレベルと冷却装置の上縁部との間で予め規定された距離を達成するために、ナセルに設けられた溝内に部分的に配置されているか、または
    プラットホームが、プラットホームのレベルと、冷却装置の上縁部との間の予め規定された距離を達成するために、冷却装置に対して高くなっている、請求項１から９までのいずれか１項記載の冷却設備。
11. バリアが、金属製格子を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の冷却設備。
12. 金属製格子が、プラットホーム上でホバリングしているヘリコプタの着地フックまたは着地コンダクタが絡まることを阻止する所定のサイズの開口を有している、請求項１１記載の冷却設備。
13. プラットホームの床が、水を抜くための穴を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の冷却設備。
14. 格子が、プラットホームの床として提供されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の冷却設備。

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