(57)【要約】本発明は、風力発電装置、とくに風力発電装置内の実質的に閉じられた空間内の気体の媒体を除湿するための装置を有する風力発電装置に関するものである。該装置の適切な操作性を実現するための人員及び運搬にかかる費用を低減し、構造を簡素化し、かつ実質的にメンテナンスを必要としない動作を可能にするために、該装置は第１の曝気要素と、該第１の要素を周囲の温度より低い温度に冷却するための冷却装置とを備えている。
2004537006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を有するとともに、オプションとして変圧器と該変圧器に接続された整流器とを有する風力発電装置であって、
上記発電機の近傍、又は、上記変圧器及び／又は整流器の近傍に、空気を除湿するための除湿装置が設けられ、該除湿装置が、
第１の曝気要素（１０）と、
上記第１の曝気要素（１０）に連結され、該第１の曝気要素を、上記発電機の近傍、又は、上記変圧器及び／又は整流器の近傍における温度よりも低い温度に冷却するための冷却装置（１２）とによって特徴づけられる風力発電装置。
【請求項２】
上記除湿装置が、第１の曝気要素（１０）と、上記第１の曝気要素（１０）に連結され該第１の曝気要素を周囲の温度より低い温度に冷却するための冷却装置（１２）とによって特徴づけられ、
上記除湿装置が、実質的に該風力発電装置内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
第２の曝気要素（１４）が、壁部（３２）に接続され、又は、該壁部（３２）によって形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
上記冷却装置（１２）が、第１の要素（１０）と第２の要素（１４）との間に配置されて両要素を好ましく接続していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項５】
ペルチェ効果を利用する冷却装置によって特徴づけられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項６】
気体の媒体から抽出された液体を除去するための捕集ユニット及び／又はダクトが設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項７】
第１の表面要素（１０）でもって捕集された液体が、適切な装置、好ましくはダクト（２０）によって上記空間から排出されることを特徴とする、請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
上記ダクトが、風力発電装置の場合、パイロンの基部領域内において地面の近くの空間領域内に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の風力発電装置。
【請求項９】
気体の媒体から抽出された液体を捕集するための、液体を集める捕集空間が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１０】
第１の要素（１０）の温度を検出するための第１の温度センサ（１６）と、周囲の温度を検出するための第２の温度センサ（１８）とが設けられ、
上記両温度が、制御装置によって好ましく検出されて制御され、該制御装置が、冷却装置（１２）の冷却力の変化により、第１の要素の温度を設定することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１１】
上記制御装置が、第１の要素（１０）の温度が周囲の温度よりも予め決めることができる量低くなるように、及び／又は、予め決めることができる温度を超えないように制御されることを特徴とする、請求項１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
パイロンとマシンハウジングとを備えた風力発電装置であって、上記マシンハウジングが該風力発電装置の種々のマシンアセンブリを収容するためのパイロンの頂部に配置されていて、
パイロン内及び／又はマシンハウジング内に、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置が配置されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１３】
上記装置が、ほぼ、該風力発電装置のパイロンの基部領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
該風力発電装置内に、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の複数の空気除湿装置が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１５】
各空気除湿装置では、１日当たりほぼ１〜１０リットルの水、好ましくは２〜５リットルの水が空気から抽出され、
空気除湿装置の全電力が、ほぼ５０Ｗから５００Ｗまでの間の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１つに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、風力発電装置（wind power installation）に関するものであって、とくに風力発電装置内の実質的に閉じられた空間内の気体の媒体を除湿するための装置を備えている風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学的な原理で動作するこの種の装置はずっと以前から知られている。かかる既知の装置においては、水分（moisture）は、周囲の空気から化学的に除去され、該水分は捕集容器に集められる。しかしながら、かかる既知の装置は、該装置の適切な動作性（operability）を維持するために、一定の時間間隔で薬剤を交換しなければならないといった不具合がある。中央で監視されかつ保全されることになっている多数の装置の場合、これは人員（personnel）及び運搬（logistics）について追加的な出費が必要となる。
【０００３】
本明細書の冒頭部で説明した種類の装置はよく知られている。かかる装置においては、閉じられた空間は、上記の目的のために特別に準備された冷媒を用いた圧縮器／膨張器ユニットでもって、冷凍機の動作原理に基づいて冷却され、かくして上記空間内に収容されている空気から水分が除去される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる装置は、その構造が複雑であり、高価であり、さらには冷却流体を個別に集めて廃棄しなければならないといった問題がある。
【０００５】
それゆえ、本発明は、風力発電装置内での水分の問題を単純な仕様で解消することができる風力発電装置、とくに風力発電装置のデザイン（design）を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する風力発電装置によって達成される。有利な発展形態は、従属する請求項に規定されている。本発明にかかる風力発電装置においては、この目的は、第１の平たい（flat）又は空気に露出された曝気要素（aereal element）と、この要素を周囲の温度（室温）より低い温度に冷却するための冷却装置とによって達成される。周囲の温度においては、空気に含まれる水蒸気（moisture）の一部が第１の要素（first element）の表面で凝縮する。かくして、この水分は、周囲の空気から除去され、排出されることができる。
【０００７】
メンテナンス不要の長期間にわたる動作を可能にするため、冷却装置は、好ましくペルチェ素子又は一群のペルチェ素子で構成される。これらは第１の要素から熱を引き出し（withdraw）、これによりこの要素を冷却する。第１の要素から引き出された熱は、第２の要素（second element）により、再び周囲の空気中に排出される。
【０００８】
とくに良好な効果を達成するために、第２の要素は、除湿される空間を区画している壁部に接続されることができ、又はこの壁部によって形成されることができる。
【０００９】
凝縮した水は、ダクト及び壁部の開口部を介して外部に排出されることができる。この場合、壁部の開口部は、壁部の外側に滴下した水の痕跡が生じるのを防止するために、好ましく地面の領域に設けられることができる。
【００１０】
凝縮した水を排出するためのダクトが閉塞する場合には、凝縮した水が制御されずに（uncontrolledly）空間内で滴下するのを防止するため、これらの液滴を捕集する容器を設けることが可能である。かくして、容器は、所定の点検手順にしたがって空にされ、又は容器内に適切に配置されたセンサからの信号を受けた後で空にされることができる。これと同時に、ダクトの閉塞が除去され、これにより凝縮した水は、再び自動的に空間部から排出されるようになる。
【００１１】
本発明のとくに好ましい発展形態においては、第１の要素の温度を検出するための第１の温度センサと、周囲の温度を検出するための第２の温度センサとが設けられる。本発明にかかる装置は、これらのセンサと、その出力側に接続された制御装置とによって制御されることができ、これにより第１の要素は、常に、周囲の温度に対してあらかじめ決めることができる温度差を保つ。このようにして、一定の除湿効果が達成される。有利な実施態様は、従属する請求項に記載されている。
【００１２】
室内の空気の除湿は、ＤＥ−Ｕ−９２ １０ ９７０．５と、ＤＥ ４４ ２３ ８５１と、ドイツ特許明細書第１ １８９ ２５０号と、ＥＰ ０ ７５８ ７３０ Ａ２と、米国特許第５,０７１,０２７号とにすでに開示されている。しかしながら、これらには、このような室内の空気の除湿器を風力発電装置に用いるといったことは開示されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。図１は、本発明にかかる装置の側面図を示している。第１の要素１０と第２の要素１４との間には、冷却装置１２が配置されている。冷却装置１２は、電力で動作するペルチェ素子、又は一群のペルチェ素子である。それは、横方向の一方の境界面から他方の境界面へ熱を移動させ、この場合、熱は第１の要素１０から第２の要素１４に伝達される。
【００１４】
冷却装置１２が、量及び方向について予め決められた適切な電流により動作させられると、第１の要素１０から熱が引き出され、この熱は第２の要素１４に伝達され、周囲の空気に次々に排出される。第１の要素１０及び第２の要素１４は、好ましく放熱器（cooling body）の形態である。すなわち、これらは、平たい又は空気中に露出されたアルミニウム製の曝気要素であり、表面積を有効に増加させるための、その上で細長く伸びている冷却リブを備えている。
【００１５】
熱を引き出したことに起因して、第１の要素１０は周囲の温度よりも低くなり、周囲の空気に含まれている水蒸気は要素１０で凝縮する。
【００１６】
第１の要素１０の表面積を増加させる冷却リブが鉛直方向に伸びているので、凝縮した水は、重力の効果により、容易に下向きに排出されることができ、もし必要であれば、適当に集められて導管（conduit）により排出されることができる。
【００１７】
図２に示す側面図から明らかなように、凝縮した水は、第１の要素１０のリブに沿って下向きに排出され、壁部３２を通って伸びて空気中に開口しているダクト２０内を通り、これにより凝縮した水は、問題なく外部に排出されることができる。
【００１８】
ダクト２０が閉塞するような場合、凝縮した水を蓄えることができる捕集空間２２（catch space）をさらに設けることができる。これにより、水が制御されずに装置の下の領域に滴下するのが防止される。この捕集空間２２内には、液体のレベルの上昇を検出することができる液体センサ２４が設けられ、適当な信号を出す。これは、例えば、メンテナンス要員がダクト２０の閉塞を除去し、捕集空間を空にするのに利用することができる。
【００１９】
この装置は、第１の温度センサ１６により第１の要素１０の温度を検出するための制御装置２６を有している。周囲の温度は第２の温度センサ１８によって検出される。この後、制御装置２６は、温度差と予め決められた基準値（reference value）とから、冷却装置１２を冷却するために必要とされる制御効果を生じさせる。この制御システムはまた、液体センサ２４も監視し、対応する信号を生成して出力することができるということが分かるであろう。
【００２０】
図３は、風力発電装置のパイロン３０の一部を示す図である。図３中では包括的に参照番号２で示されている本発明にかかる装置は、パイロン３０の高さのほぼ途中の位置（halfway position）に配置されるものと仮定されている。凝縮した水を排出するためのダクト２０は、この図では地面に近い位置においてパイロン３０内に配置され、パイロン３０の壁部３２を通って外部に開口している。これは壁部３２の外側に水の痕跡が生じるのを確実に防止する。
【００２１】
本発明にかかる除湿器の好ましい配置位置は、パイロン（塔）の基部の領域であるが、風力発電装置のその他の部位に配置することもまた可能である。パイロン（塔）の基部の領域に配置することは、すでに除湿された空気が、通常はパイロン（塔）の基部に配置される整流器を通って流れるといった利点を有する。
【００２２】
パイロンから凝縮した水を排出するためのさらに有利な方法は、出入り用のドア（access door）の領域に配置することである。どのような場合でも、このドアは、独立した部品要素としてパイロンの下部に取り付けられる。かくして、パイロンの壁部を通り抜ける開口部をつくるときに必須である構造の変更を回避することが可能となる。
【００２３】
図４は、図１に示す装置の修正例を示している。図１との違いは、基本的には放熱器（第１及び第２の要素）１０、１４の上に配置されたバッフルプレート４０（baffle plate）を備えていることである。このバッフルプレート４０は、ファンによって第１の（冷却）要素に沿って案内される冷却された空気を偏向させる（deflect）。この冷却された空気は、バッフルプレート４０によって第２の（温かい）要素１４のところで偏向させられ、第２の要素を冷却する。この形態においては、バッフルプレート４０は、支柱４２（support）によって、予め決められた位置に保持されている。図面を明瞭にするため、支柱４２はひとつだけ図示されている。
【００２４】
したがって、熱は第１の要素１０のところでそこを流れている空気から取り出され、この熱は、冷却装置（ペルチェ素子）１２によって第２の要素１４に伝達される。バッフルプレート４０は、冷却された空気を第２の要素１４に偏向させ、そこで再び空気は熱を取り入れる（そこから以前に取り出されたもの）。このようにして、第２の要素１４を冷却するのに必要とされるファンの電力、ひいては装置の電力消費量が低減される。
【００２５】
それゆえ、前記のとおり、例えばペルチェ素子などの冷却装置は、風力発電装置内の空気を目立つほど冷却する機能は有しないが、風力発電装置の内部の除湿だけは行うことができる。この理由により、冷却された空気はまた、冷却装置の一方の側から他方の側に偏向させられ、この後再び等しく温められ、かくして風力発電装置内の温度はほとんど影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる装置の斜視図である。
【図２】本発明にかかる装置のもう１つの図である。
【図３】風力発電装置のパイロン内における、本発明にかかる装置の配置を示す図である。
【図４】本発明にかかる装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  第１の要素、１２  冷却装置、１４  第２の要素、１６  第１の温度センサ、１８  第２の温度センサ、２０  ダクト、２２  捕集空間、２４  液体センサ、２６  制御装置、３０  パイロン、３２  パイロンの壁部、４０  バッフルプレート、４２  支柱。
【国際公開パンフレット】
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2004537006.tif 000004
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2004537006.tif 000015
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月4日(2003.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を有するとともに、オプションとして変圧器と該変圧器に接続された整流器とを有する、パイロンと該パイロンの頂部に配置されたマシンハウジングとを備えている風力発電装置であって、
上記発電機の近傍、又は、上記変圧器及び／又は整流器の近傍、及び／又は、該風力発電装置のパイロンの基部領域内に、空気を除湿するための除湿装置が設けられ、該除湿装置が、
第１の曝気要素（１０）と、
上記第１の曝気要素（１０）に連結され、該第１の曝気要素を、上記発電機の近傍、又は、上記変圧器及び／又は整流器の近傍、及び／又はパイロンの基部領域内における温度よりも低い温度に冷却するための冷却装置（１２）とを有している風力発電装置。
【請求項２】
上記除湿装置が、第１の曝気要素（１０）と、上記第１の曝気要素（１０）に連結され該第１の曝気要素を周囲の温度より低い温度に冷却するための冷却装置（１２）とによって特徴づけられ、
上記除湿装置が、実質的に該風力発電装置内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
第２の曝気要素（１４）が、壁部（３２）に接続され、又は、該壁部（３２）によって形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
上記冷却装置（１２）が、第１の要素（１０）と第２の要素（１４）との間に配置されて両要素を好ましく接続していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項５】
ペルチェ効果を利用する冷却装置によって特徴づけられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項６】
気体の媒体から抽出された液体を除去するための捕集ユニット及び／又はダクトが設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項７】
第１の表面要素（１０）でもって捕集された液体が、適切な装置、好ましくはダクト（２０）によって上記空間から排出されることを特徴とする、請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
上記ダクトが、風力発電装置の場合、パイロンの基部領域内において地面の近くの空間領域内に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の風力発電装置。
【請求項９】
気体の媒体から抽出された液体を捕集するための、液体を集める捕集空間が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１０】
第１の要素（１０）の温度を検出するための第１の温度センサ（１６）と、周囲の温度を検出するための第２の温度センサ（１８）とが設けられ、
上記両温度が、制御装置によって好ましく検出されて制御され、該制御装置が、冷却装置（１２）の冷却力の変化により、第１の要素の温度を設定することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１１】
上記制御装置が、第１の要素（１０）の温度が周囲の温度よりも予め決めることができる量低くなるように、及び／又は、予め決めることができる温度を超えないように制御されることを特徴とする、請求項１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
パイロンとマシンハウジングとを備えた風力発電装置であって、上記マシンハウジングが該風力発電装置の種々のマシンアセンブリを収容するためのパイロンの頂部に配置されていて、
パイロン内及び／又はマシンハウジング内に、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置が配置されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１３】
上記装置が、ほぼ、該風力発電装置のパイロンの基部領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
該風力発電装置内に、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の複数の空気除湿装置が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１５】
各空気除湿装置では、１日当たりほぼ１〜１０リットルの水、好ましくは２〜５リットルの水が空気から抽出され、
空気除湿装置の全電力が、ほぼ５０Ｗから５００Ｗまでの間の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の風力発電装置。
【請求項１６】
実質的に閉じられた空間内、好ましくは風力発電装置内の気体の媒体、好ましくは空気を除湿するための装置であって、
第１の曝気要素（１０）と、上記第１の曝気要素（１０）に連結され、該第１の曝気要素を周囲の温度よりも低い温度に冷却するための冷却装置（１２）とによって特徴づけられるとともに、
第１の要素（１０）から抽出され、かつ好ましく上記空間内に加えられる熱を冷却するための第２の要素（１４）によって特徴づけられ、
上記第２の要素（１４）が、風力発電装置のパイロンの壁部に接続され、又は、パイロンの壁部（３２）によって形成されている装置。
【国際調査報告】
2004537006.tif 000017
2004537006.tif 000018
2004537006.tif 000019
2004537006.tif 000020
2004537006.tif 000021
2004537006.tif 000022