(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記風下側クランパの上部は、前記フィンより半径方向外方に突出したことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部の少なくとも一方は、前記フレームより半径方向外方に突出し、
前記フィンが、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部より半径方向外側に突出していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
フィンの少なくとも風上側の先端部は、ブレードの回転方向と鋭角をなしていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の風力発電装置。
【請求項４】
フィンは、風下方向に徐々に軸線方向に湾曲することを特徴とする請求項３記載の風力発電装置。
【請求項５】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備え、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設けた風力発電装置において、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フィンは、前記フレーム軸線方向に複数に分割され、
該分割された複数のフィンのうち前記フレームの軸線方向で隣接するフィン同士は、前記フレームの周方向に位置ずれしていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項６】
複数のフィンのうち少なくとも風上側の分割フィンは、ブレードの回転方向と鋭角をなしていることを特徴とする請求項５記載の風力発電装置。
【請求項７】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出し外気の流れ方向に複数設置された円柱状の突起物であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項８】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フレームの上部および前記フレームの下部の少なくとも一方に設置されている前記フィンのピッチは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項９】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
前記フィンの高さは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１０】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの周方向に延在する外周壁であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１１】
垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、
少なくとも前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆い、かつ前記ブレードを介して前記発電機のロータに回転力を与えた風を前記フレーム近傍に導くカバーを備え、
前記カバーは、前記ブレードと軸方向に干渉しない位置に設置されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１２】
カバーの風上側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に短くなるように構成されたことを特徴とする請求項１１記載の風力発電装置。
【請求項１３】
カバーの風下側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に長くなるように構成されたことを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１４】
カバーは、フレームの周方向の上部および下部の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項１１記載の風力発電装置。
【請求項１５】
カバーの風下側端面が、フレームの外周面に対して対向して設置されることを特徴とする請求項１１記載の風力発電装置。
【請求項１６】
ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により発電機から発生した熱を放出する放熱部を、フレームに設け、
前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、
カバーを支持する支柱は、前記フィンであることを特徴とする請求項１１から請求項１５のうちのいずれか１項記載の周力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却構造を有する風力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、風力発電装置では、装置内に設置された発電機から発生する熱を効率よく機外に放出し、装置内温度を規格値以下に下げて機器の信頼性を保つ必要がある。このため、従来の風力発電装置では、全密閉型の発電機を設置した装置内において、風力を受けるブレードを固定した水平軸に送風ファンを取り付け、この送風ファンにより吸気口から外気を取り入れて発熱体である発電機を冷却していた。
【０００３】
上記のような冷却構造を有する従来の風力発電装置の一例を以下に説明する。図３０は特開昭５８−６５９７７号公報に記載された従来の風力発電装置の構成を示す断面図であり、図３１は図３０に示した風力発電装置の冷却構造の要部を拡大して示す断面図である。図において１は例えば地形上の高所、島、岬等の風の強い地面、風況のよい沿岸やオフショアと呼ばれる沖合いに垂直に立設されるポールである。ポール１の上部には後述の発電機を内蔵するナセル２が固定されている。ナセル２の先端部（風上側）には複数のブレード３を放射状に固定したハブ４が配され、このハブ４は密閉型発電機５のロータ（図示せず）を回転駆動する回転軸である水平軸６の先端部に取り付けられている。この水平軸６にはブレード３の回転速度を増速して上記ロータ（図示せず）に伝達する増速機７及び水平軸６の回転を停止させるブレーキ８が取り付けられている。さらに、水平軸６の先端側にはナセル２内を強制換気して上記密閉型発電機５を冷却する送風ファン９が取り付けられている。ナセル２の底部には密閉型発電機５の近傍に外気をナセル２内に導入するための吸気口１０が形成され、また上記送風ファン９の近傍であってナセル２の天井部及び底部には密閉型発電機５から発生する熱を外部に排出するための排気口１１が形成されている。排気口１１は図３１に示すようにラビリンス構造になっており、熱流Ｈが外部に排出される。
【０００４】
このような冷却構造では、水平軸６に設置された送風ファン９により、強制的にナセル２内の換気を行い、密閉型発電機５から発生する熱を外気に排出して、ナセル２内に残留する熱による性能低下を防止するとされ、また、吸気口１０および排気口１１が上述のような構造であるので、降雨や降雪に対し、雨や雪のナセル２内への浸入を防ぐことができるため、内蔵機器類の腐食を防止するとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、クリーンで資源量として極めて大きい風力を用いた風力発電に対する期待が高まっており、需要増大に伴い、より高出力、高効率及びメンテナンス性の良い風力発電装置が求められている。
【０００６】
しかしながら、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、送風ファン９がブレード３で得た風力に基づく駆動力の一部を消費してしまうため、風力発電装置の発電効率が低下するという課題があった。
【０００７】
また、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、吸気口１０及び排気口１１の構造を工夫しただけでは、ナセル２内に取り込まれる外気に含まれる水分及び塩分等を外気から容易に分離できないため、ナセル２内の機器類の腐食を完全には防止できず、そのため、密閉型発電機５以外の内蔵機器類にも防食措置を施さなければならないという課題があった。
【０００８】
さらに、従来の冷却構造を有する風力発電装置では、水分及び塩分等を外気から除去するために、吸気口１０にフィルタ等を設置した場合には、フィルタ交換などのメンテナンス作業が増えるほか、排気口１１をラビリンス構造にするためにナセル２の構造が複雑になるという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡便な構造で装置内の温度を規格値以下に下げる冷却構造を有する風力発電装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記風下側クランパの上部は、前記フィンより半径方向外方に突出したことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータと、該ステータをフレームの軸線方向の両側から挟む風上側クランパと風下側クランパを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部の少なくとも一方は、前記フレームより半径方向外方に突出し、前記フィンが、前記風上側クランパの上部および前記風下側クランパの上部より半径方向外側に突出していることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る風力発電装置は、フィンの少なくとも風上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角をなすようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る風力発電装置は、フィンが、風下方向に徐々に軸線方向に湾曲することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備え、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設けた風力発電装置において、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フィンは、前記フレーム軸線方向に複数に分割され、該分割された複数のフィンのうち前記フレームの軸線方向で隣接するフィン同士は、前記フレームの周方向に位置ずれしていることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係る風力発電装置は、複数のフィンのうち少なくとも風上側の分割フィンは、ブレードの回転方向と鋭角をなしていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出し外気の流れ方向に複数設置された円柱状の突起物であることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フレームの上部および前記フレームの下部の少なくとも一方に設置されている前記フィンのピッチは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、前記フィンの高さは、前記フレームの周方向に不均一であることを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、前記ブレードを介して前記ロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により前記発電機から発生した熱を放出する放熱部を、前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの周方向に延在する外周壁であることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係る風力発電装置は、垂直に立設されたポールの上部に配される水平軸と、該水平軸に固定されたロータ及び該ロータの外側に配されたステータを含む発電機と、前記水平軸に固定されかつ風力で回転するブレードとを備えた風力発電装置において、少なくとも前記発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆い、かつ前記ブレードを介して前記発電機のロータに回転力を与えた風を前記フレーム近傍に導くカバーを備え、前記カバーは、軸方向に前記ブレードと干渉しない位置に設置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風上側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に短くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風下側の部分は、フレームとの離間距離が風上側から風下側にかけて徐々に長くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る風力発電装置は、カバーは、フレームの周方向の上部および下部の少なくとも一方に設置されることを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係る風力発電装置は、カバーの風下側端面が、フレームの外周面に対して対向して設置されることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る風力発電装置は、ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対し、前記ロータの回転により発電機から発生した熱を放出する放熱部を、フレームに設け、前記放熱部は、前記フレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンであり、カバーを支持する支柱は、前記フィンであることを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１に係る風力発電装置の正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は図２に示した風力発電装置の放熱部を拡大して示す断面図であり、図４は図３の放熱部の作用を説明するための斜視図である。なお、この実施の形態１の構成要素のうち図３０及び図３１に示した従来の風力発電装置の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する（以下、各実施の形態において同じ）。
【００３１】
この実施の形態１に係る風力発電装置は図３０及び図３１に示した従来の風力発電装置とは異なり、増速機７を有しないタイプであるが、この発明は増速機を設けたタイプの風力発電装置にも適用できることは言うまでもない。
【００３２】
この実施の形態１では、風を受けるための３本のブレード３を等間隔で放射状に固定するハブ４が整流効果を有する紡錘状のボス１２内に収容されている。ハブ４は水平軸６の先端部（風上側）に固定されている。この水平軸６は風向風速計（図示せず）及びこれに連動した方位制御機構（図示せず）により常に風向に向かって配置されるように構成されている。この水平軸６は軸受け４０を介して、ポール１の上部に固定された固定軸１３に回転可能に取り付けられている。水平軸６には発電機５のロータ１４が固定されており、このロータ１４の外側には一定の隙間１５をもってステータ１６が配されている。ロータ１４とステータ１６とは上記発電機５を構成している。ステータ１６は積層状に積まれた珪素鋼板からなるステータコア１７とこれに巻回されたステータコイル１８とを含むもので、風上側クランパ１９および風下側クランパ２０により挟まれた状態でステイ２１を介して上記固定軸１３に固定されている。
【００３３】
ナセル２は、ポール１の上部、固定軸１３及びステイ２１の外壁を構成しており、その内部を密閉している。このナセル２の風上側には発電機５が配置されており、発電機５のステータコア１７の外側にはステータ１６と外気とを仕切る円筒状のフレーム２２が設けられている。この実施の形態１では、風上側クランパ１９の上面とフレーム２２の外周面とが面一に形成されており、ブレード３と共に回転するボス１２の外表面とフレーム２２の外周面とは連続面を構成している。このようなフレーム２２の外周面には当該フレーム２２の半径方向外方に突出しかつ当該フレーム２２の軸線方向に延在する複数のフィン（放熱部）２３が当該フレーム２２の周方向に等間隔に設けられている。各フィン２３は風向に沿って配置された矩形状の壁構造であって、その上面は風下側クランパ２０の上面よりも若干低く設定されている。
【００３４】
次に動作について説明する。
まず、ブレード３が風力の大きい外気２４を受けて所定方向Ａに回転すると、水平軸６を介して発電機５のロータ１４がステータ１６の内側で回転し、その運動エネルギが電気エネルギに変換されることで発電が開始される。この発電に伴って発電機５から発生する熱はステータコア１７を介してフレーム２２及びフィン２３に伝わり、外気２４に放出される。
【００３５】
一方、ブレード３を回転させた風力の大きい外気２４は回転するブレード３間を通過し、ボス１２の外表面に沿って流れ、フレーム２２及びフィン２３近傍に到達するが、図３に示すように、その外気２４の流れにはその粘性のため境界層２５が発達する。この境界層２５には、ボス１２の外表面及びフレーム２２の外周面により外気２４が押し退けられるためにフレーム２２の外周面から或る距離だけ離れた位置に主流より速度の大きい極大値Ｍが存在する。ボス１２の外表面に沿って境界層２５が発達するため、フレーム２２の外周面では境界層２５が厚くなる。この境界層２５を形成する外気２４をフレーム２２の外周面から突出したフィン２３に接触させることで、フィン２３から熱を効率よく奪う。これによりステータコア１７を含むステータ１６から隙間１５、フレーム２２及びフィン２３への熱流Ｈ及びステータ１６、隙間１５、フレーム２２及びフィン２３から風下側クランパ２０への熱流Ｈを効率よく発生させ、フレーム２２の他、フィン２３及び風下側クランパ２０の外表面から効率よく外気２４に放熱させる。
【００３６】
以上のように、この実施の形態１によれば、フレーム２２上にフィン２３を設けたことにより外気２４への放熱面積を拡大することができるので、フレーム２２にフィン２３を設けない場合よりも格段に冷却性能を向上させることができる。
【００３７】
この実施の形態１では、フィン２３よりも高く設定した風下側クランパ２０に、フィン２３間を通過してきた外気２４を衝突させることにより風下側クランパ２０の外表面からの放熱を促進することができる。
【００３８】
この実施の形態１では、ブレード３を回転させない程度の風力の小さい外気２４がフィン２３に接触した場合でも、フィン２３を冷却することでフレーム２２を通じて発電機５内を常に冷却しておくことができるので、発電機５内の各機器を低温で保持しておくことができ、熱による機器の性能低下を防止することができる。
【００３９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態２の特徴は、フレーム２２の軸線方向（風向）に配設された放熱部としてのフィン２３を複数列（この実施の形態２では３列）に分割し、フレーム２２の軸線方向に隣接する分割フィンを風向に対する重なりを避けるためにフレーム２２の周方向にずらした点にある。この実施の形態２では、風上側から３列の分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃがフレーム２２の外周面に形成されており、２列目の分割フィン２３ｂは１列目の分割フィン２３ａ及び３列目の分割フィン２３ｃと風力の大きい外気２４の流れに対して重ならないように、１列目の分割フィン２３ａ間または３列目の分割フィン２３ｃ間に配置されている。
【００４０】
次に動作について説明する。
図５に示すように、風上側から１列目の分割フィン２３ａの先端には直接外気２４の主流が衝突するため、先端及び先端周辺の分割フィン２３ａの側面では境界層２５が薄いので高い熱伝達率が得られる。しかし、外気２４が分割フィン２３ａの側面に沿って流れる間に境界層２５が厚くなり、熱伝達率が低下する。この実施の形態２では、実施の形態１におけるフィン２３が途中で分割され、風下側の２列目の分割フィン２３ｂが１列目の分割フィン２３ａに対してフレーム２２の周方向にずれて設置されているため、上記１列目の分割フィン２３ａと同様に、２列目の分割フィン２３ｂの先端に直接外気２４の主流が衝突する。このため、分割フィン２３ａの場合と同様に、その先端及び先端周辺の分割フィン２３ｂの側面では境界層２５が薄い状態となり、高い熱伝達率が得られる。このような物体先端で高い熱伝達率が得られることを境界層更新効果と呼ぶ。３列目の分割フィン２３ｃについても同様に境界層更新効果が得られる。
【００４１】
以上のように、この実施の形態２によれば、外気２４の流れ方向に分割し、かつその流れ方向に交差する方向であるフレーム２２の周方向にずらした分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃを設置することにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気２４の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ、これにより高い冷却性能を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態３の特徴は、実施の形態２における放熱部としての分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃに代えて、突起物、例えば円柱状のピン（放熱部）２６ａ，２６ｂ，２６ｃをフレーム２２の外周面に設け、これら３列のピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃを風力の大きい外気２４の流れに対して重ならないように、千鳥格子状に分散配置した点にある。
【００４３】
次に動作について説明する。
図６に示すように、風上側の１列目のピン２６ａの先端には直接外気２４の主流が衝突するため、その先端及び先端周辺のピン２６ａの外周面では境界層２５が薄くなり、高い熱伝達率が得られる。２列目以降のピン２６ｂ，２６ｃでも、境界層更新効果により高い熱伝達率が得られる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態３によれば、突起状のピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃをフレーム２２の外表面に設置することにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気２４の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができること、各ピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃの風下側で発生する気流の渦により２列目以降のピン２６ｂ，２６ｃ間を流れる外気２４の乱れ度が増大し、風下側のピン２６ｂ，２６ｃにおける熱伝達率が増加することにより、高い冷却性能が得られる。
【００４５】
この実施の形態３では、外気２４の流れ方向とピン２６ａ，２６ｂ，２６ｃ設置方向の位置関係に関係なく、前述の効果が得られる。
【００４６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図８は図７に示した放熱部の作用を説明するための斜視図である。
この実施の形態４の特徴は、実施の形態１におけるフィン２３がフレーム２２の軸線方向からフレーム２２の周方向に傾いて設置される構成となっている点にある。
【００４７】
次に風力発電装置の外表面における外気の流れについて説明する。
図８に示すように、ボス１２の外表面付近では、ボス１２の外表面の回転速度と空気の粘性によりその周方向の境界層２７が発達する。この周方向の境界層２７はボス１２の外表面でボス１２の回転周速に一致し、そのボス１２の外表面から離れるに従い急速に減速する。一方、軸線方向の境界層２５はボス１２の外表面付近で速度が０ｍ／ｓになる。外気２４の流れはこれら境界層２５，２７を合成したものであるから、周方向に傾くことになる。ボス１２の端面の風下側に接近した位置に放熱面であるフレーム２２が設けられている場合には、外気２４の流れは軸線方向からある角度を持って流入する。
【００４８】
次に動作について説明する。
図７に示すように、各フィン２３が角度を持ってフレーム２２の外周面に設置されている場合には、各フィン２３の入り口で外気２４がフィン２３に沿って流入するため、入り口での損失が減少し、各フィン２３間を流れる流量が増大する。また、外気２４の速度は、周速度分だけ増速されているので、フィン２３の側面では周速分だけ速い流速となる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態４によれば、フィン２３をボス１２あるいはブレード３の回転方向Ａとの角度が鋭角になるように設置することにより、放熱面積増大の効果だけでなく、フィン２３の入り口での損失低減によるフィン２３間への流量増大と、周速成分を含んだ外気２４がフィン２３の側面を流れることにより、フィン２３の外表面で高い熱伝達が得られるので、冷却性能を改善することができる。
【００５０】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態５の特徴は、各フィン２３の先端部を周方向に傾け、徐々に軸線方向に湾曲する構成した点にある。
【００５１】
次に動作について説明する。
図９に示すように、フィン２３の入り口で外気２４が各フィン２３に沿って流入するため、入り口での損失が減少する。また、フィン２３が軸線方向に湾曲しているので、外気２４が遠心力によりフィン２３側面に沿って流れる。
【００５２】
以上のように、この実施の形態５によれば、フィン２３を回転方向から徐々に軸線方向に湾曲した形状としたことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、入り口での損失減少によりフィン２３間の流量が増大すること、フィン２３側面に沿って周速成分による増速した外気が流れるため高い熱伝達率が得られるので、冷却性能を改善することができる。
【００５３】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図１１は図１０の放熱部を示す平面図である。
この実施の形態６の特徴は、フレーム２２の軸線方向に３列に分割された分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃが、フレーム２２の軸線方向からボス１２またはブレード３の回転方向Ａに傾けて設置した点にある。
【００５４】
次に動作について説明する。
図１１に示すように、１列目の分割フィン２３ａでは、外気２４が分割フィン２３ａに沿って流入する。２列目の分割フィン２３ｂが分割フィン２３ａと異なった角度で設置されているため、外気２４は分割フィン２３ｂの先端及び側面３０に衝突する。３列目の分割フィン２３ｃも同様に分割フィン２３ｂと異なる角度で設置されているため、分割フィン２３ｂと同様に外気の流れ２２が衝突する側面３０が発生する。これら側面３０ではフィン先端と同様に境界層２５が薄いため高い熱伝達率が得られる。
【００５５】
以上のように、この実施の形態６によれば、フレーム２２の軸線方向に複数列に分割された分割フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃをブレード３またはボス１２の回転方向に角度を付けて設置することにより、放熱面積増大の効果だけでなく、２列目以降の分割フィン２３ｂ，２３ｃの各側面３０に外気２４が衝突することにより境界層２５が薄いために高い熱伝達効率の箇所が側面３０の広範囲で得られるので、冷却性能を改善することができる。
【００５６】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図であり、図１３は図１２に示した風力発電装置の運転時における放熱部を示す側面図であり、図１４は図１２に示した風力発電装置の運転停止時における放熱部を示す側面図である。
【００５７】
この実施の形態７の特徴は、フレーム２２の外周面に当該フレーム２２の周方向に延在する複数列の外周壁（放熱部）３１を設けた点にある。
【００５８】
次に動作について説明する。
発電機運転中には、発電機５内で発生する熱によりフレーム２２の外周面の温度が上昇する。フレーム２２が高温になると熱伝導によりフレーム２２付近の外気も温度が上昇するため、周囲の温度の低い外気との間に生じる温度差によって自然対流３２が発生する。このとき、フレーム２２の側面においては、フレーム２２の周方向に延在する外周壁３１に沿って上昇気流が発達する。
【００５９】
また、発電機５の運転停止時においてもフレーム２２が温度上昇すると自然対流３２が発生し、外周壁３１に沿って上昇気流が発達する。
【００６０】
以上のように、この実施の形態７によれば、フレーム２２の外周面に周方向に延在する外周壁３１を設置することにより、放熱面積が拡大すると共に、上昇気流の発達により自然対流３２による放熱が促進されて、冷却性能を改善することができる。また、この実施の形態７では、図１４に示すように、風力発電機停止時の日射による温度上昇を抑制する場合にも同様の効果がある。
【００６１】
実施の形態８．
図１５はこの発明の実施の形態８に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。この実施の形態８の特徴は、実施の形態１における放熱部としてのフィン２３が風下側クランパ２０より外周側に突出した構成とした点にある。
【００６２】
次に動作について説明する。
風下側クランパ２０よりも風上側に位置するフィン２３の風下側では、外気２４の流れが風下側クランパ２０により邪魔されて急激に減速し、放熱性能が低下する。これに対して、風下側クランパ２０より外周側に突出した部分３３では、風下側クランパ２０が風下側に存在しないため、外気２４の流れがフィン２３の風下側まで急激に減速されずに通過する。
【００６３】
以上のように、この実施の形態８によれば、フィン２３に、風下側クランパ２０より外周側に突出させた部分３３を設けたことにより、フィン２３の風下側においても放熱性能を向上させることができるので、フィン２３が全長にわたって良好な放熱性能を発揮し、発電機５に対する十分な冷却性能が得られる。
【００６４】
図１６は風力発電装置の放熱部の参考例を示す断面図である。この参考例では、図１６に示すように、風下側クランパ２０の上面をフレーム２２の外周面と面一とし、そのフレーム２２の外周面にフィン２３を設置している。この場合にも、外気２４の流れがフィン２３の風下側まで急激に減速されずに通過するので、フィン２３が全長にわたって良好な放熱面となるため、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００６５】
実施の形態９．
図１７はこの発明の実施の形態９に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。この実施の形態９の特徴は、風上側クランパ１９の外径及び風下側クランパ２０の外径がフレーム２２の外径より大きい、即ち風上側クランパ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面がフレーム２２の外周面より当該フレーム２２の半径方向外方に突出し、かつフィン２３が風上側クランパ１９および風下側クランパ２０より当該フレーム２２の半径方向外方に突出している構成を採用した点にある。
【００６６】
次に動作について説明する。
風上側クランパ１９の風下側端部で外気２４の流れが剥離するため、フレーム２２の外周面上には気流の渦が発生する。この気流の渦によりフレーム２２の外周面からの放熱能力が著しく低下する。フィン２３を設置することにより、風上側クランパ１９よりも当該フレーム２２の半径方向外方に突出する部分３４では、フィン２３に外気２４が直接衝突し、風下側クランパ２０より当該フレーム２２の半径方向外方に突出する部分３３では、外気２４の流れがフィン２３の風下側まで急激に減速されずに通過する。
【００６７】
以上のように、この実施の形態９によれば、フィン２３の突出部分３４に外気２４が直接衝突することにより高い熱伝達率が得られ、フィン２３の突出部分３３では風下側クランパ２０が風下側に存在しないため、フィン２３が全長にわたって有効な放熱面となるため、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００６８】
実施の形態１０．
図１８はこの発明の実施の形態１０に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。この実施の形態１０の特徴は、実施の形態１から実施の形態９までのようにフレーム２２の外周面全体に等間隔でフィン２３が均等配置されているのとは異なり、フィン２３を不等ピッチで配置し、かつフレーム２２の外周面の位置によってフィン２３の形状、寸法を変えた点にある。即ち、フレーム２２の外周面のうち上側であって、直達日射による入熱により熱負荷が高い領域３５にはフィン２３を小さいピッチで設置して放熱面積を拡大している。また、フレーム２２の外周面のうち下側であって、ポール１の影響によりフレーム２２周辺の流速が減少する領域３６には高いフィン２３を小さいピッチで設置して放熱面積を大幅に拡大している。さらに、フレーム２２の外周面のうち両側であって、日射やポール１の影響が小さい領域３７では大きいピッチでフィン２３を設置した構成となっている。
【００６９】
次に動作について説明する。
熱負荷の高いフレーム２２の外周面の上側の領域３５では、風力の大きい外気２４がフレーム２２の両側よりも多いフィン２３の風上側の先端に衝突することにより、他の領域よりも放熱効率を向上させる。また、外気２４の流れが遅いフレーム２２の外周面の下側の領域３６では、外気２４が大きなフィン２３の先端に衝突し、その両側面に接触することにより放熱効率を向上させる。
【００７０】
以上のように、この実施の形態１０によれば、熱負荷の高い領域３５及び外気の流れの遅い領域３６においてもフィン２３を適切に配置したことにより、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００７１】
この実施の形態１０では、フィン２３を、異なった形状や不等ピッチでフレーム２２の外周面に設置することにより、発電機５内の温度分布を、設計者の意図に応じて、自由に制御することができる。
【００７２】
実施の形態１１．
図１９はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であり、図２０は図１９に示した風力発電装置の正面図である。この実施の形態１１の特徴は、フレーム２２の外周面に周方向に等間隔に複数の支柱３８を立設し、これら支柱３８の上部にフレーム２２の外周面を覆う円筒状のカバー３９を取り付けた点にある。風上側クランパ１９の上面はフレーム２２の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ２０の上面はフレーム２２の外周面よりも大きく突出している。支柱３８の高さは風下側クランパ２０の上面よりも高く設定されており、このため、支柱３８に支持されたカバー３９と風下側クランパ２０の上面との間には大きなスペースが確保されている。カバー３９は風上側及び風下側において同一径を有しており、日射を反射する材料で形成されている。
【００７３】
次に動作について説明する。
図１９に示すように、カバー３９の先端部（風上側）に衝突した外気２４の一部はカバー３９とフレーム２２とのスペースに流入し、フレーム２２の外周面上での気流の流速が増加する。カバー３９よりも下側に流入し、流速が増した外気２４が支柱３８の先端部（風上側）や風下側クランパ２０に衝突することにより、放熱が促進されると共に、カバー３９と風下側クランパ２０の上面との間のスペースを通過することで減速されずにカバー３９の下側のスペースから抜け出る。
【００７４】
以上のように、この実施の形態１１によれば、フレーム２２の外周面での流速増加により熱伝達率が増加し、十分な冷却性能が得られる。さらに、カバー３９が日射を反射する材料で形成されているため、日射が直接風力発電装置に入射することが妨げられ、直達日射による熱負荷の増大を抑えることができる。
【００７５】
図２１はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例１を示す断面図である。この変形例１では、図２１に示すように、風上側のカバー３９の外径を大きくし、その風上側から支柱３８まで徐々に外径を小さくしている。このため、広範囲の外気２４をフレーム２２の外周面に向けて取り込むことができるため、フレーム２２の外周面の近傍の風速を増大させることができるので、十分な冷却性能を得ることができる。また、この変形例１では、風上側クランパ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム２２の外周面と面一に形成しているので、カバー３９の下側に流入してくる外気２４の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【００７６】
図２２はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例２を示す断面図である。この変形例２では、図２２に示すように、カバー３９の外径を支柱３８で支持された箇所において最小とし、支柱３８から風上側へ及び風下側へそれぞれ徐々にカバー３９の外径を大きくしている。この場合、フレーム２２の外周面上で加速された外気２４の流れが徐々に減速されてカバー３９の端部出口から吹き出す。このとき、出口の開口面積が大きくなっているため、出口での流速が小さくなり、カバー３９の出口での圧力損失が低減され、フレーム２２外周面に導入できる外気２４の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。また、図１９で示した構成と同様に、風上側クランパ１９の上面はフレーム２２の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ２０の上面はフレーム２２の外周面よりも大きく突出している。このため、カバー３９の下側空間に流入されて流速を増した外気２４が支柱３８の先端部（風上側）や風下側クランパ２０に衝突することにより、放熱が促進される。
【００７７】
図２３はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例３を示す断面図である。この変形例３では、図２３に示すように、変形例１の構成に加えて、カバー３９の外径を支柱３８から風下側に徐々に大きくしている。この場合、フレーム２２の外周面上で加速された外気２４の流れが徐々に減速されてカバー３９の端部出口から吹き出す。このとき、出口の開口面積が大きくなっているため、出口での流速が小さくなり、カバー３９の出口での圧力損失が低減され、フレーム２２外周面に導入できる外気２４の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。
【００７８】
また、この変形例３では、風上側クランパ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム２２の外周面と面一に形成しているので、カバー３９の下側に流入してくる外気２４の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【００７９】
図２４はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例４を示す断面図である。この変形例４では、図２４に示すように、カバー３９を固定する支柱３８をフレーム２２の軸線方向に延在するフィン形状とすることにより、支柱３８からの放熱が促進され、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。また、図１９及び図２２で示した構成と同様に、風上側クランパ１９の上面はフレーム２２の外周面よりも若干突出しており、風下側クランパ２０の上面はフレーム２２の外周面よりも大きく突出している。このため、カバー３９の下側空間に流入されて流速を増した外気２４が支柱３８の先端部（風上側）や風下側クランパ２０に衝突することにより、放熱が促進される。
【００８０】
なお、この変形例４では、カバー３９をフレーム２２の外周面に平行に構成したが、カバー３９の構成を図２１及び図２３に示した構成としてもよい。この場合には、外気２４を効率よくカバー３９とフレーム２２とのスペース内に導きかつ排出することができるので、フレーム２２等からの放熱を更に促進することができる。
【００８１】
図２５はこの発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例５を示す断面図である。この変形例５では、図２５に示すように、図１９に示した構成よりも短くした支柱３８をフレーム２２よりも風下側のナセル２上に立設している。この変形例５におけるカバー３９は、フレーム２２上は勿論、支柱３８が立設する風下側のナセル２上も覆っており、図１９に示した構成よりも幅が広くなっている。このため、カバー３９の先端部（風上側）に衝突した外気２４の一部はカバー３９とフレーム２２とのスペースに流入し、フレーム２２の外周面上での気流の流速が増加して風下側クランパ２０に衝突し、その流速が増した急流の一部はカバー３９とナセル２とのスペースを通過する際に更に速度が増加する。これにより、フレーム２２又は風下側クランパ２０からの放熱を更に促進することができる。
【００８２】
実施の形態１２．
図２６はこの発明の実施の形態１２に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図であり、図２７は図２６に示した風力発電装置の正面図である。この実施の形態１２の特徴は、カバー３９の風下側の端面をフレーム２２の外周面に対向させ、そのカバー３９の風下側の端面を支柱３８により支持し、カバー３９の外径を風上側から風下側まで徐々に小さくしている。また、風上側クランパ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面がフレーム２２の外周面より当該フレーム２２の半径方向外方に突出している。カバー３９の風下側の端面とフレーム２２の外周面との間には支柱３８を除いて外気２４が通過するスペースが形成されている。
【００８３】
次に動作について説明する。
カバー３９の先端部（風上側）に衝突した外気２４の一部はフレーム２２との空間に流入する。このとき、外気２４はカバー３９に沿ってフレーム２２に対向する方向に偏向されるため、外気２４が風上側クランパ１９及び風下側クランパ２０に囲まれたフレーム２２の外周面に沿って流れる。このとき、風上側クランパ１９の風下側の端部での剥離による気流の渦が発生しない。外気２４は風下側クランパ２０に衝突することで熱交換してカバー３９の風下側に抜け出る。
【００８４】
以上のように、この実施の形態１２によれば、外気２４をフレーム２２の外周面に沿って流すことができるので、高い熱伝達効率を得ることができ、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００８５】
実施の形態１３．
図２８はこの発明の実施の形態１３に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。この実施の形態１３の特徴は、フレーム２２の外周面のうち上側であって、直達日射による入熱により熱負荷が高い領域３５に図１９に示した円筒状のカバー３９を設置し、フレーム２２の外周面のうち下側であって、ポール１の影響によりフレーム２２周辺の流速が減少する領域３６に図２１から図２３に示した風上側から支柱３８にかけて開口面積の大きいカバー３９を設置し、フレーム２２の外周面のうち両側であって、日射やポール１の影響が小さい領域３７にカバー３９を設置しない構成とした点にある。
【００８６】
次に動作について説明する。
領域３５に設置されたカバー３９により直達日射による入熱を遮り、フレーム２２の温度上昇を抑制する。領域３６に設置されたカバー３９により広範囲の外気２４をフレーム２２の外周面とカバー３９との間のスペースに取り込むことでフレーム２２の温度上昇を抑制する。
【００８７】
以上のように、この実施の形態１３によれば、領域３５への熱負荷をカバー３９により低減し、流速の小さい領域３６の放熱性能を向上させることができ、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００８８】
この実施の形態１３では、カバー３９を風力発電装置の外周面に配置するときに、設置位置によって形状を変えたり、設置位置を状況に合わせて選択することにより、発電機５内の温度分布を設計者の意図に応じて自由に制御することができる。
【００８９】
実施の形態１４．
図２９はこの発明の実施の形態１４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。この実施の形態１４の特徴は、図２４で示した構成と同様に、フレーム２２の外周面に立設されたフィン２３と円筒状のカバー３９とを一体化し、風上側クランパ１９の上面及び風下側クランパ２０の上面をフレーム２２の外周面と面一に形成した点にある。
【００９０】
次に動作について説明する。
図２９に示すように、外気２４がフレーム２２、フィン２３及びカバー３９で囲まれたダクト状の空間に風上側から取り込まれる。このとき、フィン２３とカバー３９とが一体化しているため、発電機５内で発生した熱がフィン２３からカバー３９へと伝わり、カバー３９の内周側および外周側から外気に放熱される。
【００９１】
以上のように、この実施の形態１４によれば、カバー３９等により構成されたダクト状の空間に外気２４を取り込むことにより当該空間内での外気２４の流速を増大させることができる。また、カバー３９の内周面及び外周面の両方が放熱面として機能するので、発電機５に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００９２】
なお、この実施の形態１４では、カバー３９をフレーム２２の外周面に平行に構成したが、カバー３９の構成を図２１及び図２３に示した構成としてもよい。この場合には、外気２４を効率よくカバー３９とフレーム２２とのスペース内に導きかつ排出することができるので、フレーム２２等からの放熱を更に促進することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ブレードを介してロータに回転力を与えた風に対し、ロータの回転により発電機から発生した熱を放出する放熱部を、発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームに設けたことにより、発電機内の熱の外気への放出性能を向上させることができ、これにより発電機内の温度を規定値以下に維持することができる。また、この発明によれば、従来の風力発電装置と異なり、吸気口、排気口および冷却用ファンが必要ないため、簡易な構造で、放熱効率の高い風力発電装置を得ることができる。さらに、この発明によれば、風で回転するブレードと一体に回転するロータを備えた発電機から発生する熱を当該風により冷却するようにしたので、合理的で無駄がなく、冷却に要するエネルギも皆無である。
【００９４】
この発明によれば、フレーム上に放熱部としてのフィンを設けたことにより外気への放熱面積を拡大することができるので、フレームにフィンを設けない場合よりも格段に冷却性能を向上させることができる。
【００９５】
この発明によれば、フィンの少なくとも風上側の先端部をブレードの回転方向と鋭角をなすように構成したことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、フィンの入り口での損失低減によるフィン間への流量増大と、周速成分を含んだ外気をフィンの側面に流せるので、フィンの外表面で高い熱伝達効率が得られ、発電機に対する冷却性能を改善することができる。
【００９６】
この発明によれば、フィンをフレームの軸線方向に複数に分割し、該分割した複数のフィンのうちフレームの軸線方向で隣接するフィン同士をフレームの周方向に位置ずれしたことにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができ、これにより高い冷却性能を得ることができる。
【００９７】
この発明によれば、複数のフィンのうち少なくとも風上側の分割フィンをブレードの回転方向と鋭角をなすように構成したことにより、放熱面積増大の効果だけでなく、２列目以降の分割フィンの各側面に外気が衝突することで境界層が薄くなり高い熱伝達効率の箇所がフィンの側面の広範囲で得られるので、冷却性能を改善することができる。
【００９８】
この発明によれば、風上側クランパの上面をフレームの外周面と面一に形成し、かつフィンを風下側クランパの上部よりフレームの半径方向外方に突出したことにより、フィンの風下側においても放熱性能を向上させることができるので、フィンが全長にわたって良好な放熱性能を発揮し、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【００９９】
この発明によれば、風上側クランパの上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に形成したことにより、外気の流れがフィンの風下側まで急激に減速されずに通過するので、フィンが全長にわたって良好な放熱面となるため、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１００】
この発明によれば、風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部をフレームより該フレームの半径方向外方に突出させ、フィンを風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部より前記フレームの半径方向外方に突出させたことにより、フィンの突出部分に外気が直接衝突するため高い熱伝達率が得られ、フィンの突出部分では風下側クランパが風下側に存在しないため、フィンが全長にわたって有効な放熱面となるため、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０１】
この発明によれば、放熱部をフレームの半径方向外方に突出するピンとしたことにより、放熱面積が拡大する効果だけでなく、外気の流れ方向に沿って境界層更新効果による高い熱伝達率の箇所を複数得ることができる。また、この発明によれば、ピンの風下側で発生する気流の渦により２列目以降のピン間を流れる外気の乱れ度が増大し、風下側のピンにおける熱伝達率が増加し、高い冷却性能を得ることができる。
【０１０２】
この発明によれば、フィンを日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に小さなピッチで適切に設置したことにより、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができると共に、機内温度の周方向分布を任意の形にコントロールすることができる。
【０１０３】
この発明によれば、フィンの高さをフレームの周方向に不均一としたことにより、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができると共に、機内温度の周方向分布を任意の形にコントロールすることができる。
【０１０４】
この発明によれば、放熱部をフレームの周方向に延在する外周壁としたことにより、放熱面積が拡大すると共に、上昇気流の発達により自然対流による放熱が促進されて、冷却性能を改善することができる。
【０１０５】
この発明によれば、少なくとも発電機のステータと外気とを仕切る円筒状のフレームを覆いかつブレードを介して発電機のロータに回転力を与えた風をフレーム近傍に導くカバーを設けたことにより、フレーム上の気流の速度が増大し、冷却性能の向上を図ることができると共に、発電機の外壁面に日射が直達することを防ぐことができるので、直達日射の入熱による機内温度上昇を抑制し、冷却性能の高い風力発電装置を得ることができる。
【０１０６】
この発明によれば、カバーの風上側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にかけて徐々に短くなるように構成したことにより、フレームの外周面の近傍での風速を増大させることができるので、十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０７】
この発明によれば、カバーの風下側の部分をフレームとの離間距離が風上側からフレーム近傍にかけて徐々に長くなるように構成したことにより、外気の出口での開口面積を大きくすることができるので、出口での流速を小さくでき、カバーの出口での圧力損失が低減され、フレームの外周面に導入できる外気の流速を増大させ、十分な冷却性能を得ることができる。
【０１０８】
この発明によれば、風上側クランパの上面及び前記風下側クランパの上面を前記フレームと面一に形成したことにより、カバーの下側に流入してくる外気の流れを減速させずに円滑に通過させることができる。
【０１０９】
この発明によれば、カバーを支持する支柱をフレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンとし、このフィンの上部にカバーを取り付けたことにより、カバー及びカバーで構成されたダクト状の空間に取り込む外気の流速を増大させることができる。また、この発明によれば、フィンと一体化したカバーの内周面及び外周面の両方を放熱面として機能させることができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１１０】
この発明によれば、フレームにカバーを設けた場合において、風上側クランパの上部及び風下側クランパの上部をフレームより該フレームの半径方向外方に突出させたことにより、カバーの下側空間に流入されて流速を増した外気を風下側クランパ等に衝突させることにより、放熱を促進することができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１１１】
この発明によれば、フレームにカバーを設けた場合において、カバーを支持する支柱をフレームの半径方向外方に突出しかつ前記フレームの軸線方向に延在するフィンとしたことにより、フィン形状の支柱からの放熱を促進することができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【０１１２】
この発明によれば、カバーを日射の影響を受けるフレームの上部若しくはポールの影響を受けるフレームの下部の少なくとも一方に設置したことにより、フレームの上部での熱負荷を低減し、フレームの下部での放熱性能を向上させることができるので、発電機に対する十分な冷却性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この実施の形態１に係る風力発電装置の正面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】  図２に示した風力発電装置の放熱部を拡大して示す断面図である。
【図４】  図３の放熱部の作用を説明するための斜視図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図６】  この発明の実施の形態３に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図７】  この発明の実施の形態４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図８】  図７に示した放熱部の作用を説明するための斜視図である。
【図９】  この発明の実施の形態５に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図１０】  この発明の実施の形態６に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図１１】  図１０の放熱部を示す平面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態７に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図１３】  図１２に示した風力発電装置の運転時における放熱部を示す側面図である。
【図１４】  図１２に示した風力発電装置の運転停止時における放熱部を示す側面図である。
【図１５】  この発明の実施の形態８に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図１６】  風力発電装置の放熱部の参考例を示す断面図である。
【図１７】  この発明の実施の形態９に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図１８】  この発明の実施の形態１０に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。
【図１９】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図２０】  図１９に示した風力発電装置の正面図である。
【図２１】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例１を示す断面図である。
【図２２】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例２を示す断面図である。
【図２３】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例３を示す断面図である。
【図２４】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例４を示す断面図である。
【図２５】  この発明の実施の形態１１に係る風力発電装置の放熱部の変形例５を示す断面図である。
【図２６】  この発明の実施の形態１２に係る風力発電装置の放熱部を示す断面図である。
【図２７】  図２６に示した風力発電装置の正面図である。
【図２８】  この発明の実施の形態１３に係る風力発電装置の放熱部を示す正面図である。
【図２９】  この発明の実施の形態１４に係る風力発電装置の放熱部を示す斜視図である。
【図３０】  従来の風力発電装置の冷却構造を示す断面図である。
【図３１】  図３０の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１  ポール、２  ナセル、３  ブレード、４  ハブ、５  密閉型発電機、６  水平軸、７  増速機、８  ブレーキ、９  送風ファン、１０  吸気口、１１  排気口、１２  ボス、１３  固定軸、１４  ロータ、１５  隙間、１６  ステータ、１７  ステータコア、１８  ステータコイル、１９  風上側クランパ、２０  風下側クランパ、２１  ステイ、２２  フレーム、２３  フィン（放熱部）、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  フィン（放熱部）、２４  外気、２５  境界層（軸線方向）、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  ピン（放熱部）、２７  境界層（周方向）、３０  側面、３１  外周壁（放熱部）、３２  自然対流、３３，３４  突出部分、３５  領域（上側）、３６  領域（下側）、３７  領域（両側）、３８  支柱、３９  カバー。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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