(57)【要約】【課題】特別の駆動源を用いることなく、簡単な構造で、ナセルの上面への積雪やその凍結を効果的に防止しうるようにした風力発電装置を提供する。【解決手段】ナセル２の前後いずれかの端部にロータ４を設けた風力発電装置において、ナセル２の上面を正面視山形とし、その頂部に前後方向を向く積雪分離板７を立設し、ナセル２の上面に堆積しようとする積雪は、ナセル２の頂部に跨がる笠状に結合されることはなく、両側方に分離して落下するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナセルの前後いずれかの端部にロータを設けた風力発電装置において、
前記ナセルの上面を正面視山形とし、その頂部に前後方向を向く積雪分離板を立設したことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記ナセルを垂直軸回りに回転可能として支持し、かつ前記積雪分離板を風見安定翼とした請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ナセルの上面における前記積雪分離板の両側方に、側方を向く凹溝を設けた請求項１または２記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記ナセルの上面における前記凹溝の上端開口縁部に、前記凹溝内への雪の進入を防止する雪の進入防止手段を設けた請求項３記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記雪の進入防止手段を、前記ナセルの上面における各凹溝の上端開口の前縁部に、後方に向かって突出するように植設した撥水性のある短繊維とした請求項４記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナセルの上面における積雪を減少しうるようにした風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナセルの前後いずれかの端部に横軸ロータを設けた風力発電装置においては、冬期に、ナセルの上面に積雪し、その積雪によって、ロータブレードに向かう気流、またはロータブレードを通過した気流が妨げられたり、乱流を生じたりし、風車のエネルギー効率が低下したり、凍結による作動不良を招いたりするおそれがある。
【０００３】
このような積雪や着氷による悪影響を防止する手段として、ロータブレードのハブの表面、およびロータブレードにおけるハブに固定される部分の近傍に、着氷雪防止処理を施したもの(例えば特許文献１参照)、ナセル上部に風向風速計の方向へ向けて開口するナセル内冷却風の吹出口を設けたもの(例えば特許文献２参照)、ナセルやタワー内の排気を利用して風車翼への氷付着を防止するようにしたもの(例えば特許文献３参照)等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６０１６３号公報
【特許文献２】特許第４９９４９４４号公報
【特許文献３】特許第４４７３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されているものにおいては、着氷雪防止処理に、特殊な皮膜やフィルムを用いなければならず、高価になるだけでなく、ナセルの上面に堆積した積雪に対して、どの程度の効果があるのか不明である。
【０００６】
特許文献２に記載されているものにおいては、ナセル内の発電機や増速機で発生した熱を、ナセル内冷却風により吸収し、それによって温度が上昇した冷却風を、吹出口から風向風速計に向けて吹き出させることにより、風向風速計の着雪や積雪を防止するようにしているが、寒冷地において、ナセル内の発電機や増速機の発熱により、ナセル内冷却風がどの程度上昇するのか、また、そのナセル内冷却風を風向風速計に向けて吹き出させて、どの程度の着雪、積雪防止効果が得られるのか、その実効性が不明であり、しかも、排気ファンを回転させたり、排気フラップを駆動するのに、駆動源を必要とし、運転コストが増大する等の問題がある。
【０００７】
特許文献３に記載されているものにおいても、ナセル内の電動機等より発生した熱を、ナセル内を通過する空気により吸収し、それによって温度が上昇した空気を、風車翼に設けた開孔から吹き出させることにより、主に風車翼の着雪や積雪を防止するようにしたものであり、このような装置で、ナセルの上面への積雪やその凍結等を防止しうるか否かは不明である。
【０００８】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもので、特別の駆動源を用いることなく、簡単な構造で、ナセルの上面への積雪やその凍結を効果的に防止しうるようにした風力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）ナセルの前後いずれかの端部に横軸ロータを設けた風力発電装置において、前記ナセルの上面を正面視山形とし、その頂部に前後方向を向く積雪分離板を立設する。
【００１０】
このような構成によると、正面視山形としたナセルの上面の頂部を境とする両側部に堆積しようとする雪は、山形の頂部に立設した積雪分離板により互いに分離され、互いに結合することがないので、不安定であり、積雪分離板の両側面から、それに続くナセルの上面に沿って落下し易く、たとえ堆積したとしても、わずかの振動や風によって落下する。
すなわち、ナセルの上面に堆積しようとする積雪は、ナセルの頂部に跨がる笠状に結合されることはなく、両側方に分離して落下する。
したがって、ヒーターやファン等の特別な駆動源を用いることなく、ナセルの上面に積雪分離板を立設するという簡単な構造のみで、ナセルの上面への積雪やその凍結を効果的に防止することができる。
【００１１】
（２）上記(１)項において、前記ナセルを垂直軸回りに回転可能として支持し、かつ前記積雪分離板を風見安定翼とする。
【００１２】
このような構成によると、積雪分離板を風見安定翼と兼用することができるとともに、積雪分離板が常時気流と同方向を向くので、積雪分離板の両側面や、ナセルの上面に付着した雪を、前方からの風によって吹き払うことができ、積雪防止効果を高めることができる。
【００１３】
（３）上記(１)または(２)項において、前記ナセルの上面における前記積雪分離板の両側方に、側方を向く凹溝を設ける。
【００１４】
このような構成によると、ナセルの表面に沿って前方から流れてきた気流は、凹溝の通過時にロール状の渦流を発生し、それによって、ナセルの表面に付着しようとする雪を、吹き払うか、または後方に向かって送り出す。
また、万一、ナセルの上面に積雪したとしても、その積雪の下に空気の流通溝を形成することができ、それによって、融雪を助長することができる。
【００１５】
（４）上記(３)項において、前記ナセルの上面における前記凹溝の上端開口縁部に、前記凹溝内への雪の進入を防止する雪の進入防止手段を設ける。
【００１６】
このような構成によると、各凹溝内に雪が進入しようとするのを防止することができ、万一、ナセルの上面に積雪したとしても、その積雪の下方に、各凹溝によって、空気の流通溝を確実に形成することができる。
【００１７】
（５）上記(４)項において、前記雪の進入防止手段を、前記ナセルの上面における各凹溝の上端開口の前縁部に、後方に向かって突出するように植設した撥水性のある短繊維とする。
【００１８】
このような構成によると、雪の進入防止手段１０を容易に形成することができるとともに、各凹溝８内への雪の進入を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、特別の駆動源を用いることなく、簡単な構造で、ナセルの上面への積雪やその凍結を効果的に防止しうるようにした風力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の風力発電装置の第１の実施形態の正面図である。
【図２】同じく、右側面図である。
【図３】図２のIII−III線における拡大縦断正面図である。
【図４】図３のIV−IV線における拡大断面図である。
【図５】本発明の風力発電装置の第２の実施形態における、図４と同様の部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の風力発電装置の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の風力発電装置の第１の実施形態を示す。
この風力発電装置は、図１および図２に示すように、支柱１の上端に上下方向を向く軸回りに旋回可能として設けられたナセル２を備えている。
【００２２】
ナセル２は、前端部が半球状をなし、後部へかけて次第に細く形成されている。
したがって、ナセル２の正面形状は、図１に示すように円形をなしているが、正面形が縦長、または横長の楕円形状をなすように形成することもある。
【００２３】
ナセル２内には、発電機の回転軸(図示略)に直結、または減速機もしくは増速機を介して間接的に接続された前後方向を向く主軸３が、その中心線回りに回転可能として枢支されており、ナセル２の後端より後方に突出する主軸３の後端部には、ロータ４のハブ５が固嵌されている。
【００２４】
ロータ４は、ハブ５の外周に放射状の４枚のロータブレード６が突設されたものよりなっている。
各ロータブレード６は、図１に示すように、翼根の弦長よりも翼端の弦長が広く形成され、最大弦長部６ａを境にして、先端部がナセル２の方へ湾曲させられ、湾曲部６ｂが形成されている。
各ロータブレード６の前面は、主軸３と直交する垂直面に対して傾斜している。
ロータブレード６の翼厚は、前寄りの縁を厚く、かつ後縁に向かって漸次薄くしてある。
【００２５】
ロータ４は、前方からの風によって、主軸３と一体となって回転させられ、発電機において発電できるものであればどの様な型式のものであってもよく、特にロータブレード６の枚数やその形状はどの様なものであってもよい。
【００２６】
正面形状を円弧状の山形としたナセル２の上面の頂部には、前後方向を向く薄板状の積雪分離板７が立設されている。
この積雪分離板７の板厚は、下部が厚く、上部は薄い正面視二等辺三角形とするのが好ましい。
また、積雪分離板７におけるナセル２の頂部からの高さは、想定する積雪の深さより大、ナセル２の最大直径より小、主軸３の中心から積雪分離板７の最頂部までの距離は、ロータ４の半径より小とするのが好ましい。
例えば、ナセル２の最大外径が３０cm、ロータ４の外径が８０cmのとき、積雪分離板７におけるナセル２の頂部からの高さは、１０〜２５cmとするのが好ましい。
【００２７】
積雪分離板７の前後方向の長さは、ナセル２の前後方向の長さより小、積雪分離板７の上縁は、ナセル２の稜線と平行、積雪分離板７の前縁は後傾し、同じく後縁は前傾するようにするのが好ましい。
【００２８】
このように、ナセル２の頂部に積雪分離板７を設けたことにより、正面視山形としたナセル２の上面の頂部を境とする両側部に堆積しようとする雪は、積雪分離板７により互いに左右に分離され、互いに結合することがないので、不安定であり、積雪分離板７の両側面から、それに続くナセル２の上面に沿って落下し易く、たとえ堆積したとしても、わずかの振動や風によって落下する。
すなわち、ナセル２上の積雪は、ナセル２の頂部に跨がる笠状に結合されることはなく、両側方に分離して落下する。
したがって、ヒーターやファン等の特別な駆動源を用いることなく、ナセル２の上面に積雪分離板７を立設するという簡単な構造のみで、ナセル２の上面への積雪やその凍結を効果的に防止することができる。
【００２９】
この積雪分離板７は、ナセル２を上下方向を向く軸回りに旋回可能として支柱１に設けたものにおいては、ナセル２を常時気流と同方向に向かせるための風見安定翼ともなっている。
【００３０】
したがって、この積雪分離板７の風見安定翼としての作用により、ナセル２と積雪分離板７とは、常時気流と同方向を向くことになるので、積雪分離板７の両側面や、ナセル２の上面に付着した雪を、前方からの風によって吹き払うことができ、積雪防止効果を高めることができる。
【００３１】
また、ナセル２の上面における積雪分離板７の両側方には、図２〜図４に示すように、側方を向く複数の凹溝８が、前後方向に適宜の間隔をもって設けられている。
各凹溝８の断面形状は、図４に示すように、半円形またはＵ字状としてある。
【００３２】
このように、ナセル２の上面に複数の凹溝８を設けたことにより、ナセル２の表面に沿って前方から流れてきた気流は、図４に示すように、各凹溝８の通過時にロール状の渦流９を発生し、それによって、ナセル２の表面に付着しようとする雪を、吹き払うか、または後方に向かって送り出すことができる。
また、万一、ナセル２の上面に積雪したとしても、その積雪の下に空気の流通溝を形成することができ、それによって、融雪を助長することができる。
【００３３】
図５は、本発明の風力発電装置の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態においては、第１の実施形態における各凹溝８の断面形状を方形とし、その各凹溝８の上端開口部に、雪の進入防止手段１０を設けたことを除いては、第１の実施形態と同一としてある。
【００３４】
図５に示す例では、雪の進入防止手段１０は、各凹溝８の上端開口の前縁部に、後方に向かって突出するように植設した撥水性のある短繊維１１としてある。
この短繊維１１の長さは、各凹溝８の幅の１／３〜３／３程度の長さとし、凹溝８の開口部の少なくとも一部を覆うようにしてある。
このような短繊維１１は、静電植毛により、ナセル２の上面における各凹溝８の上端開口縁部に簡単に植設することができる。
【００３５】
ナセル２の上面における各凹溝８の上端開口部に雪の進入防止手段１０を設けたことにより、各凹溝８内に雪が進入しようとするのを防止することができ、万一、ナセル２の上面に積雪したとしても、その積雪の下方に、各凹溝８によって、空気の流通溝を確実に形成することができる。
【００３６】
また、雪の進入防止手段１０を、各凹溝８の上端開口の前縁部に、後方に向かって突出するように植設した撥水性のある短繊維１１としたことにより、雪の進入防止手段１０を容易に形成することができるとともに、各凹溝８内への雪の進入を効果的に防止することができる。
【００３７】
本発明は、前記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような幾多の変形した態様での実施が可能である。
(１)  雪の進入防止手段１０を、ナセル２の上面における各凹溝８の上端開口部に設けたネット、網板、または多孔質板等とする。
(２)  主軸３の前端部を、ナセル２の前端より前方に突出させ、そこにロータ４のハブ５を固嵌し、ロータ４がナセル２の前方にあるタイプの風力発電装置とする。
【符号の説明】
【００３８】
１  支柱
２  ナセル
３  主軸
４  ロータ
５  ハブ
６  ロータブレード
６ａ最大弦長部
６ｂ湾曲部
７  積雪分離板(風見安定翼)
８  凹溝
９  渦流
１０  雪の進入防止手段
１１  短繊維
【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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