(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数翼を備えるロータと、
除氷部と
を具備し、
前記除氷部は、前記複数翼のうちアジマス角が所定の範囲に含まれる翼のみに対して除氷動作を実行し、
前記所定の範囲は、９０度以上２７０度以下の範囲に含まれ、且つ、１８０度を含み、
前記除氷部は、前記複数翼のそれぞれのピッチ軸まわりの回転を独立に制御するピッチ角制御部を備え、
前記除氷動作において、前記ピッチ角制御部は前記翼に対して前記翼のピッチ軸まわりの回転振動を加える
風車。
【請求項２】
前記ピッチ角制御部は、前記回転振動の周波数が前記翼のフラップ方向の振動の共振周波数の１以上の整数倍になるように前記回転振動を制御する
請求項１の風車。
【請求項３】
前記除氷部はアジマス角検知部を備え、
前記複数翼は第１翼を含み、
前記アジマス角検知部は前記第１翼の第１アジマス角を検知し、
前記ピッチ角制御部は、
前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼に対して前記第１翼のピッチ軸まわりの回転振動を加え、
前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼のピッチ角を一定に保持する
請求項２の風車。
【請求項４】
前記除氷部は着氷検知部を備え、
前記除氷部は、前記着氷検知部が前記ロータの着氷を検知した場合に前記除氷動作を実行する
請求項１乃至３のいずれかに記載の風車。
【請求項５】
前記除氷部は、前記着氷検知部が前記ロータの着氷を検知しなくなった場合に前記除氷動作の実行を停止する
請求項４の風車。
【請求項６】
前記除氷部は気象条件検知部を備え、
前記除氷部は、前記気象条件検知部が所定の気象条件を検知した場合に前記除氷動作を実行する
請求項１乃至３のいずれかに記載の風車。
【請求項７】
前記除氷部は、前記除氷動作を定期的に実行する
請求項１乃至３のいずれかに記載の風車。
【請求項８】
風車のロータが備える複数翼のうちアジマス角が所定の範囲に含まれる翼のみに対して除氷動作を実行することを具備し、
前記所定の範囲は、９０度以上２７０度以下の範囲に含まれ、且つ、１８０度を含み、
前記除氷動作を実行することは、前記翼に対して前記翼のピッチ軸まわりの回転振動を加えることを含む
風車翼の除氷方法。
【請求項９】
前記ロータの回転中に前記複数翼のうちの第１翼の第１アジマス角を検知すること、
前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼に対して前記第１翼のピッチ軸まわりの回転振動を加えること、
前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼のピッチ角を一定に保持すること
を更に具備する
請求項８の風車翼の除氷方法。
【請求項１０】
前記除氷動作は前記ロータが停止した状態で実行される
請求項８の風車翼の除氷方法。
【請求項１１】
前記除氷動作は、前記ロータの着氷が検知された場合に実行される
請求項８乃至１０のいずれかに記載の風車翼の除氷方法。
【請求項１２】
前記ロータの着氷が検知されなくなった場合に前記除氷動作の実行を停止することを更に具備する
請求項１１の風車翼の除氷方法。
【請求項１３】
前記除氷動作は、所定の気象条件が検知された場合に実行される
請求項８乃至１０のいずれかに記載の風車翼の除氷方法。
【請求項１４】
前記除氷動作は、定期的に実行される
請求項８乃至１０のいずれかに記載の風車翼の除氷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車及び風車翼の除氷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
氷の付着による風車の性能低下を防止するため、様々な除氷方法が開発されてきた。【０００３】
米国特許公開第２００６／００１８７５２号公報は、風車翼に設けられた流路にヒータで加熱した空気を流して風車翼を除氷する方法と、風車翼に付着した氷を検知する方法とを開示している。サーモグラフィシステムが氷の検知に利用される。【０００４】
米国特許第６８９０１５２号公報は、風車翼の氷付着を検出し、風車翼の少なくとも一部を振動させて風車翼から氷を振り落とす方法を開示している。例えば、風車翼内に設けられた振動器が音波を生成して風車翼を振動させる。その音波の周波数は、５〜５００Ｈｚである。【０００５】
特開２００４−８４５２７号公報は、風車の氷付着防止運転制御装置を開示している。風車のロータは、ピッチ角度が可変の翼を備える。氷付着防止運転制御装置は、気温が所定の閾値以下、湿度が所定の閾値以上、風速が所定の閾値以下、且つ、風車が停止中又はアイドリング待機中のとき、翼のピッチ角度を所定のピッチ角度まで小さくするように指示を出す。氷付着防止運転制御装置は、指示を出した後にロータの回転速度が所定の閾値以上になるとロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許公開第２００６／００１８７５２号公報
【特許文献２】米国特許第６８９０１５２号公報
【特許文献３】特開２００４−８４５２７号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、風車翼の除氷をしたときに氷の飛散が抑制される風車及び風車翼の除氷方法を提供することである。
【０００８】
本発明の第１の観点による風車は、複数翼を備えるロータと、除氷部とを具備する。前記除氷部は、前記複数翼のうちアジマス角が所定の範囲に含まれる翼のみに対して除氷動作を実行する。前記所定の範囲は、９０度以上２７０度以下の範囲に含まれ、且つ、１８０度を含む。
【０００９】
前記除氷部は、前記複数翼のそれぞれのピッチ軸まわりの回転を独立に制御するピッチ角制御部を備えることが好ましい。前記除氷動作において、前記ピッチ角制御部は前記翼に対して前記翼のピッチ軸まわりの回転振動を加える。
【００１０】
前記ピッチ角制御部は、前記回転振動の周波数が前記翼のフラップ方向の振動の共振周波数の１以上の整数倍になるように前記回転振動を制御することが好ましい。
【００１１】
前記除氷部はアジマス角検知部を備えることが好ましい。前記複数翼は第１翼を含む。前記アジマス角検知部は前記第１翼の第１アジマス角を検知する。前記ピッチ角制御部は、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼に対して前記第１翼のピッチ軸まわりの回転振動を加える。前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼のピッチ角を一定に保持する。
【００１２】
前記除氷部は、前記複数翼のそれぞれのピッチ軸まわりの回転を独立に制御するピッチ角制御部と、前記ロータを支持するタワーに設けられた音響発生器とを備えることが好ましい。前記除氷動作において、前記ピッチ角制御部は前記翼をファイン状態又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態で保持し、前記音響発生器は前記翼に対して音波を出力する。
【００１３】
前記除氷部は、前記複数翼のそれぞれのアジマス角を検知するアジマス角検知部を備えることが好ましい。前記複数翼は第１翼を含む。前記ピッチ角制御部は、前記第１翼の第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼をファイン状態又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態で保持し、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼をフェザー状態、ファイン状態とフェザー状態の間の状態、又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態とフェザー状態の間の状態で保持する。
【００１４】
前記音響発生器は、前記複数翼のいずれの翼のアジマス角も前記所定の範囲に含まれない場合、音波を出力しないことが好ましい。
【００１５】
前記音波の周波数は、前記翼の共振周波数の１以上の整数倍であることが好ましい。
【００１６】
前記除氷部は着氷検知部を備えることが好ましい。前記除氷部は、前記着氷検知部が前記ロータの着氷を検知した場合に前記除氷動作を実行する。
【００１７】
前記除氷部は、前記着氷検知部が前記ロータの着氷を検知しなくなった場合に前記除氷動作の実行を停止することが好ましい。
【００１８】
前記除氷部は気象条件検知部を備えることが好ましい。前記除氷部は、前記気象条件検知部が所定の気象条件を検知した場合に前記除氷動作を実行する。
【００１９】
前記除氷部は、前記除氷動作を定期的に実行することが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の観点による風車翼の除氷方法は、風車のロータが備える複数翼のうちアジマス角が所定の範囲に含まれる翼のみに対して除氷動作を実行することを具備する。前記所定の範囲は、９０度以上２７０度以下の範囲に含まれ、且つ、１８０度を含む。
【００２１】
前記除氷動作を実行することは、前記翼に対して前記翼のピッチ軸まわりの回転振動を加えることを含むことが好ましい。
【００２２】
上記風車翼の除氷方法は、前記ロータの回転中に前記複数翼のうちの第１翼の第１アジマス角を検知すること、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼に対して前記第１翼のピッチ軸まわりの回転振動を加えること、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼のピッチ角を一定に保持することを更に具備することが好ましい。
【００２３】
前記除氷動作を実行することは、前記翼をファイン状態又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態で保持しながら、前記ロータを支持するタワーに設けられた音響発生器が前記翼に音波を出力することを含むことが好ましい。
【００２４】
上記風車翼の除氷方法は、前記ロータの回転中に前記複数翼のうちの第１翼の第１アジマス角を検知すること、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれるとき前記第１翼をファイン状態又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態で保持すること、前記第１アジマス角が前記所定の範囲に含まれないとき前記第１翼をフェザー状態、ファイン状態とフェザー状態の間の状態、又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態とフェザー状態の間の状態で保持することを更に具備することが好ましい。
【００２５】
前記音響発生器は、前記複数翼のいずれの翼のアジマス角も前記所定の範囲に含まれない場合、音波を出力しないことが好ましい。
【００２６】
前記除氷動作は前記ロータが停止した状態で実行されることが好ましい。
【００２７】
前記除氷動作は、前記ロータの着氷が検知された場合に実行されることが好ましい。
【００２８】
上記風車翼の除氷方法は、前記ロータの着氷が検知されなくなった場合に前記除氷動作の実行を停止することを更に具備することが好ましい。
【００２９】
前記除氷動作は、所定の気象条件が検知された場合に実行されることが好ましい。
【００３０】
前記除氷動作は、定期的に実行されることが好ましい。
【００３１】
本発明によれば、風車翼の除氷をしたときに氷の飛散が抑制される風車及び風車翼の除氷方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る風車の正面図である。
【図２】図２は、翼のピッチ軸、エッジ方向、翼厚方向、ピッチ軸まわり回転振動、及びフラップ方向振動の関係を示す。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る除氷部のブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る除氷部の制御部がピッチ角アクチュエータに出力するピッチ角制御信号の波形を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る風車の側面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る除氷部のブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態に係る除氷部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る風車及び風車翼の除氷方法を以下に説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る風車１００を示す。風車１００は、タワー１１と、ナセル１２と、ロータ１３を備える。ナセル１２は、タワー１１の上端に取り付けられている。ナセル１２は、ロータ１３を回転可能に支持する。したがって、ロータ１３はナセル１２を介してタワー１１に支持される。ロータ１３の回転軸は水平又は概水平である。ロータ１３は、ハブ１４と、翼１５Ａ〜１５Ｃを備える。ハブ１４は、ロータ１３の回転軸上に位置する。翼１５Ａ〜１５Ｃは、ハブ１４の周囲に等間隔で配置されている。ここではロータ１３が備える翼の数が３の場合について説明するが、翼の数は２又は４以上であってもよい。翼１５Ａ〜１５Ｃの基端部がハブ１４に取り付けられている。ハブ１４は、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを備える。ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、それぞれ翼１５Ａ〜１５Ｃをピッチ軸１７Ａ〜１７Ｃまわりに回転駆動する。すなわち、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、それぞれ翼１５Ａ〜１５Ｃのピッチ角を制御する。
【００３５】
ロータ１３は風を受けて図１の矢印の向きに回転する。風車１００は、ロータ１３の回転を利用して発電する。ロータ１３が回転すると翼１５Ａ〜１５Ｃのそれぞれのアジマス角が変化する。翼１５Ａがハブ１４の真上に位置するとき、翼１５Ａのアジマス角は０度である。翼１５Ａのアジマス角が０度の状態からロータ１３が矢印の向きに９０度回転すると、翼１５Ａのアジマス角は９０度になる。翼１５Ａのアジマス角が９０度の状態からロータ１３が矢印の向きに９０度回転すると、翼１５Ａのアジマス角は１８０度になる。翼１５Ａのアジマス角が１８０度のとき、翼１５Ａはハブ１４の真下に位置し、ロータ１３の回転軸方向から見ると翼１５Ａとタワー１１とが重なる。翼１５Ａのアジマス角が１８０度の状態からロータ１３が矢印の向きに９０度回転すると、翼１５Ａのアジマス角は２７０度になる。翼１５Ａのアジマス角が２７０度の状態からロータ１３が矢印の向きに９０度回転すると、翼１５Ａのアジマス角は０度に戻る。翼１５Ｂ及び１５Ｃのアジマス角も翼１５Ａのアジマス角と同様に定義される。
【００３６】
図２は、翼１５Ａのピッチ軸１７Ａ、エッジ方向５２、翼厚方向５３、ピッチ軸まわり回転振動、及びフラップ方向振動の関係を示している。ピッチ軸１７Ａ、エッジ方向５２、及び翼厚方向５３は、互いに垂直である。エッジ方向５２は翼１５Ａの翼弦方向である。翼厚方向５３は、翼１５Ａの厚さ方向である。ピッチ軸まわり回転振動は、翼１５Ａのピッチ軸１７Ａまわりの回転振動である。フラップ方向振動は、ピッチ軸１７Ａと翼厚方向５３が張る平面内の翼１５Ａの振動である。翼１５Ｂ及び１５Ｃについても翼１５Ａと同様に、エッジ方向、翼厚方向、ピッチ軸まわり回転振動、及びフラップ方向振動が定義される。
【００３７】
図３を参照して、風車１００は、除氷部２００を備える。除氷部２００は、アジマス角検知部２１と、着氷検知部２２と、制御部２３と、ピッチ角制御部１６と、翼１５Ａ〜１５Ｃを備える。ピッチ角制御部１６は、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを備える。翼１５Ａ〜１５Ｃにそれぞれ対応してピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃが設けられているため、ピッチ角制御部１６は翼１５Ａ〜１５Ｃのそれぞれのピッチ軸１７Ａ〜１７Ｃまわりの回転を独立に制御することが可能である。
【００３８】
アジマス角検知部２１は、翼１５Ａのアジマス角を示すアジマス角信号３０Ａ、翼１５Ｂのアジマス角を示すアジマス角信号３０Ｂ、及び翼１５Ｃのアジマス角を示すアジマス角信号３０Ｃを制御部２３に出力する。例えば、アジマス角検知部２１は、翼１５Ａのアジマス角を検知するセンサと、翼１５Ｂのアジマス角を検知するセンサと、翼１５Ｃのアジマス角を検知するセンサとを備える。または、アジマス角検知部２１は、ロータ１３の所定の部位のアジマス角を検知するセンサと、所定の部位のアジマス角に基づいて翼１５Ａ乃至１５Ｃのそれぞれのアジマス角を演算により検知する演算部を備える。
【００３９】
着氷検知部２２は、例えば、翼１５Ａ〜１５Ｃの画像に基づいて、翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知する。着氷検知部２２は、翼にかかる荷重、各翼での荷重のアンバランス、又は所定の風速及びピッチ角での推定出力からの実出力の乖離に基づいて、翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知してもよい。
【００４０】
制御部２３は、ピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力し、ピッチ角制御信号４０Ｂをピッチ角アクチュエータ１６Ｂに出力し、ピッチ角制御信号４０Ｃをピッチ角アクチュエータ１６Ｃに出力する。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、ピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａのピッチ角を変化させ、又は、一定に保持する。ピッチ角アクチュエータ１６Ｂは、ピッチ角制御信号４０Ｂに基づいて、翼１５Ｂのピッチ角を変化させ、又は、一定に保持する。ピッチ角アクチュエータ１６Ｃは、ピッチ角制御信号４０Ｃに基づいて、翼１５Ｃのピッチ角を変化させ、又は、一定に保持する。
【００４１】
制御部２３において、アジマス角の所定の範囲θが設定されている。図１に示すように所定の範囲θは、α度以上β度以下である。α度は９０度以上１８０度以下である。β度は１８０度以上２７０度以下である。したがって、アジマス角の所定の範囲θは、９０度以上２７０度以下の範囲に含まれ、且つ、１８０度を含む。
【００４２】
以下、第１の実施形態に係る風車翼の除氷方法を説明する。
【００４３】
除氷部２００は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃのいずれかの着氷を検知した場合、下記の動作を実行する。下記の動作は、ロータ１３が回転している状態で実行される。
【００４４】
除氷部２００は、翼１５Ａ乃至１５Ｃのうちアジマス角が所定の範囲θに含まれる翼のみに対して除氷動作を実行する。ここで、除氷動作を実行することは、ピッチ角制御部１６がその翼に対してその翼のピッチ軸まわりの回転振動を加えることを含む。
【００４５】
以下、詳細に説明する。
【００４６】
制御部２３は、アジマス角信号３０Ａ〜３０Ｃに基づいて翼１５Ａ乃至１５Ｃのそれぞれのアジマス角を監視する。
【００４７】
翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれるとき、制御部２３は、図４に示されるピッチ角速度ωの波形を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力する。図４の波形によれば、ピッチ角速度ωは、時間Ｔ／２の間ω０で一定であることと、時間Ｔ／２の間―ω０で一定であることとを交互に繰り返す。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、図４の波形を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａにピッチ軸１７Ａまわりの回転振動を加える。これにより翼１５Ａが振動し、翼１５Ａから氷が振り落とされる。
【００４８】
翼１５Ｂのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの動作と、翼１５Ｃのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの動作は、翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの上記動作と同様である。
【００４９】
翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれないとき、制御部２３は、一定のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力する。ここで、一定のピッチ角は、フェザー状態のピッチ角、又はフェザー状態に近い状態のピッチ角である。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、一定のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａのピッチ角を一定に保持する。
【００５０】
翼１５Ｂのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの動作と、翼１５Ｃのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの動作とは、翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの上記動作と同様である。
【００５１】
除氷部２００は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合、上記の動作の実行を停止する。
【００５２】
本実施形態によれば、アジマス角が９０度以上２７０度の範囲にある翼に対してのみ除氷動作が実行される。したがって、除氷動作により翼から振り落とされた氷が広い範囲に飛散することが抑制される。特に、ナセル１２より高い位置にある翼に対して除氷動作が実行されないため、除氷動作により翼から振り落とされた氷によりナセル１２が破損することが防がれる。
【００５３】
更に、除氷動作が実行されていない翼がフェザー状態又はフェザー状態に近い状態に保持されるため、ロータ１３が速く回転することが防がれる。したがって、各翼がアジマス角の所定の範囲θを通過するために要する時間が長くなり、翼を大きく振動させることが可能になる。
【００５４】
着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合に除氷動作の実行を停止することで、翼１５Ａ〜１５Ｃに氷が無い状態で除氷動作を無駄に実行することが防がれる。
【００５５】
更に、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ乃至１６Ｃが、翼１５Ａ〜１５Ｃに加える回転振動の周波数が翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数の１以上の整数倍になるようにその回転振動を制御することで、翼１５Ａ〜１５Ｃを大きく振動させることができる。共振周波数は固有振動数ともいわれる。翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数は、例えば、翼１５Ａ〜１５Ｃのねじれ振動の共振周波数又は翼１５Ａ〜１５Ｃのフラップ方向の振動の共振周波数である。
【００５６】
本実施形態によれば、ヒータのような除氷専用の装置を設けなくて翼１５Ａ〜１５Ｃの除氷が可能である。
【００５７】
本実施形態によれば、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃが翼１５Ａ〜１５Ｃをピッチ軸１７Ａ〜１７Ｃまわりに往復回転運動させることにより、翼１５Ａ〜１５Ｃに衝撃（大きな加速度）が周期的に加えられる。この衝撃により翼１５Ａ〜１５Ｃから氷が剥がれる。なお、ピッチ角速度ωの波形は図４に示される矩形波形に限定されない。翼１５Ａ〜１５Ｃに十分大きなピッチ角加速度を与えることが可能であれば、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、ピッチ角速度が正弦波状に変化するように、翼１５Ａ〜１５Ｃをピッチ軸１７Ａ〜１７Ｃまわりに往復回転運動させてもよい。
【００５８】
以下、第１の実施形態の変形例に係る風車翼の除氷方法を説明する。
【００５９】
除氷部２００は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知した場合、下記の動作を実行する。
【００６０】
制御部２３は、翼１５Ａのアジマス角が１８０度の位置でロータ１３が停止した状態で、図４の波形を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力する。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、図４の波形を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａにピッチ軸１７Ａまわりの回転振動を加える。これにより翼１５Ａが振動し、翼１５Ａから氷が振り落とされる。
【００６１】
除氷部２００は、翼１５Ｂ及び１５Ｃについても、翼１５Ａの場合と同様に除氷を行う。
【００６２】
除氷部２００は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合、上記の動作の実行を停止する。
【００６３】
第１の実施形態の変形例の場合も、ピッチ角アクチュエータ１６Ａ乃至１６Ｃが、翼１５Ａ〜１５Ｃに加える回転振動の周波数が翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数の１以上の整数倍になるようにその回転振動を制御することで、翼１５Ａ〜１５Ｃを大きく振動させることができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る風車１１０を示す。風車１１０は、第１の実施形態に係る風車１００に音響発生器２４が追加されたものである。音響発生器２４は、タワー１１に設けられる。
【００６５】
図６を参照して、風車１１０は、除氷部２１０を備える。除氷部２１０は、除氷部２００に音響発生器２４が追加されたものである。
【００６６】
以下、第２の実施形態に係る風車翼の除氷方法を説明する。
【００６７】
除氷部２１０は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知した場合、下記の動作を実行する。下記の動作は、ロータ１３が回転している状態で実行される。
【００６８】
除氷部２１０は、翼１５Ａ乃至１５Ｃのうちアジマス角が所定の範囲θに含まれる翼のみに対して除氷動作を実行する。ここで、除氷動作を実行することは、ピッチ角制御部１６がその翼をファイン状態又はファイン状態とピッチ角が１８０度異なる反転状態で保持し、音響発生器２４がその翼に対して音波を出力することを含む。
【００６９】
以下、詳細に説明する。
【００７０】
制御部２３は、アジマス角信号３０Ａ〜３０Ｃに基づいて翼１５Ａ乃至１５Ｃのそれぞれのアジマス角を監視する。制御部２３は、音響発生器２４に音波を出力させ続ける。音響発生器２４がタワー１１に設けられているため、音響発生器２４はアジマス角が１８０度の位置又はその近傍の位置にある翼に強い振動エネルギーを与えるが、アジマス角が１８０度の位置から遠く離れた位置にある翼には振動エネルギーをほとんど与えない。
【００７１】
翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれるとき、制御部２３は、ファイン状態又は反転状態のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力する。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、ファイン状態又は反転状態のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａをファイン状態又は反転状態に保持する。翼１５Ａは、音響発生器２４からの音波を受けて振動し、翼１５Ａから氷が振り落とされる。翼１５Ａがファイン状態又は反転状態であるため、翼１５Ａは広い面積で音波を受ける。
【００７２】
翼１５Ｂのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの動作と、翼１５Ｃのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの動作は、翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれるときの上記動作と同様である。
【００７３】
翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれないとき、制御部２３は、一定のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力する。ここで、一定のピッチ角は、フェザー状態のピッチ角、又はフェザー状態に近い状態のピッチ角である。フェザー状態に近い状態は、フェザー状態とファイン状態の間の状態、又は、フェザー状態と反転状態の間の状態である。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、一定のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａをフェザー状態又はフェザー状態に近い状態に保持する。翼１５Ａがフェザー状態又はフェザー状態に近い状態であり、且つ、アジマス角が１８０度の位置から遠い位置にあるため、翼１５Ａは音響発生器２４からの音波によって振動しない。
【００７４】
翼１５Ｂのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの動作と、翼１５Ｃのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの動作とは、翼１５Ａのアジマス角が所定の範囲θに含まれないときの上記動作と同様である。
【００７５】
除氷部２１０は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合、上記の動作の実行を停止する。
【００７６】
本実施形態によれば、アジマス角が１８０度の位置又はその近傍の位置にある翼に対してのみ除氷動作が実行される。したがって、除氷動作により翼から振り落とされた氷が広い範囲に飛散することが抑制される。特に、ナセル１２より高い位置にある翼に対して除氷動作が実行されないため、除氷動作により翼から振り落とされた氷によりナセル１２が破損することが防がれる。
【００７７】
更に、除氷動作が実行されていない翼がフェザー状態又はフェザー状態に近い状態に保持されるため、ロータ１３が速く回転することが防がれる。したがって、各翼がアジマス角の所定の範囲θを通過するために要する時間が長くなり、翼を大きく振動させることが可能になる。
【００７８】
着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合に除氷動作の実行を停止することで、翼１５Ａ〜１５Ｃに氷が無い状態で除氷動作を無駄に実行することが防がれる。
【００７９】
更に、音響発生器２４が出力する音波の周波数を翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数の１以上の整数倍にすることで、翼１５Ａ〜１５Ｃを大きく振動させることができる。翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数は、例えば、翼１５Ａ〜１５Ｃのねじれ振動の共振周波数又は翼１５Ａ〜１５Ｃのフラップ方向の振動の共振周波数である。
【００８０】
なお、翼１５Ａ乃至１５Ｃのいずれの翼のアジマス角も所定の範囲θに含まれない場合、制御部２３は音響発生器２４に音波を出力させないことが好ましい。この場合、音波発生のためのエネルギーが削減される。
【００８１】
以下、第２の実施形態の変形例に係る風車翼の除氷方法を説明する。
【００８２】
除氷部２１０は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知した場合、下記の動作を実行する。
【００８３】
制御部２３は、翼１５Ａのアジマス角が１８０度の位置でロータ１３が停止した状態で、ファイン状態又は反転状態のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａをピッチ角アクチュエータ１６Ａに出力し、音響発生器２４に音波を出力させる。ピッチ角アクチュエータ１６Ａは、ファイン状態又は反転状態のピッチ角を示すピッチ角制御信号４０Ａに基づいて、翼１５Ａをファイン状態又は反転状態に保持する。翼１５Ａは、音響発生器２４からの音波を受けて振動し、翼１５Ａから氷が振り落とされる。
【００８４】
除氷部２１０は、翼１５Ｂ及び１５Ｃについても、翼１５Ａの場合と同様に除氷を行う。
【００８５】
除氷部２１０は、着氷検知部２２が翼１５Ａ〜１５Ｃの着氷を検知しなくなった場合、上記の動作の実行を停止する。
【００８６】
第２の実施形態の変形例の場合も、音響発生器２４が出力する音波の周波数を翼１５Ａ〜１５Ｃの共振周波数の１以上の整数倍にすることで、翼１５Ａ〜１５Ｃを大きく振動させることができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
図７を参照して、本発明の第３の実施形態に係る風車は、第１の実施形態に係る風車１００の除氷部２００が除氷部２２０で置き換えられたものである。除氷部２２０は、除氷部２００の着氷検知部２２が気象条件検知部２５で置き換えられたものである。
【００８８】
除氷部２２０は、気象条件検知部２５が所定の気象条件を検知した場合、第１の実施形態に係る除氷部２００の動作又は第１の実施形態の変形例に係る除氷部２００の動作を実行する。ここで、所定の気象条件は、着氷が発生しやすい気象条件を示し、例えば、気温が所定の閾値以下であることと、湿度が所定の閾値以上であることとを含む。
【００８９】
第２の実施形態に係る除氷部２１０において、着氷検知部２２を気象条件検知部２５で置き換えることも可能である。気象条件検知部２５を備える除氷部２１０は、気象条件検知部２５が所定の気象条件を検知した場合、第２の実施形態に係る除氷部２１０の動作又は第２の実施形態の変形例に係る除氷部２１０の動作を実行する。
【００９０】
更に、第１の実施形態に係る除氷部２００の動作又は第１の実施形態の変形例に係る除氷部２００の動作を定期的に実行してもよく、第２の実施形態に係る除氷部２１０の動作又は第２の実施形態の変形例に係る除氷部２１０の動作を定期的に実行してもよい。
【００９１】
上記各実施形態に対して、制御部２３が翼１５Ａ〜１５Ｃのアジマス角変化に基づいてロータ１３の回転速度を検知し、ロータ１３の回転速度が所定の閾値以下のときに除氷動作が実行されるように、変更を加えることが可能である。
【００９２】
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に様々な変更を行ったり、上記実施の形態どうしを互いに組み合わせたりすることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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