(57)【要約】【課題】流入口における流入損失の増加を防止するとともに、熱交換器における圧力損失の増加を防止することができる風力発電装置用ファン装置および風力発電装置を提供する。【解決手段】風力発電装置のナセル内の空気を前記ナセルの後方に排出する軸流ファン５４が、ナセルの床面Ｆ上に配置され、軸流ファン５４における回転軸線Ｌ方向の前方に風力発電装置の機器５１が配置されている風力発電装置用ファン装置５２であって、前記軸流ファン５４に流入する空気の流量分布を調整する整流部５６が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
2009250214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置のナセル内の空気を前記ナセルの後方に排出する軸流ファンが、前記ナセルの床面上に配置され、前記軸流ファンにおける回転軸線方向の前方に前記風力発電装置の機器が配置されている風力発電装置用ファン装置であって、
前記軸流ファンに流入する空気の流量分布を調整する整流部が設けられていることを特徴とする風力発電装置用ファン装置。
【請求項２】
前記軸流ファンに流入する空気の流速を計測する複数の流速センサが設けられ、
前記整流部は、前記流速センサにより計測された空気の流速に基づいて、空気の流量分布を調整することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置用ファン装置。
【請求項３】
前記整流部はベルマウスであって、前記軸流ファンの回転軸線方向に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項２記載の風力発電装置用ファン装置。
【請求項４】
前記整流部は空気を前記軸流ファンに向かって導くガイドであって、前記軸流ファンの回転軸線方向に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項２記載の風力発電装置用ファン装置。
【請求項５】
前記整流部には、略同一径の孔が一様に分布して配置された第１多孔板と、一方向に向かって孔の径が大きくなるように配置された第２多孔板と、が設けられ、
前記第１多孔板と前記第２多孔板とが相対的に移動することにより、前記軸流ファンに流入する空気の流量分布が調整されることを特徴とする請求項２記載の風力発電装置用ファン装置。
【請求項６】
ナセル内に請求項１から請求項５のいずれかに記載の風力発電装置用ファン装置が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置用ファン装置および風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、風力発電装置が運用される外気温度の範囲は、−３０℃から＋４０℃である。そのため、風力発電装置の内部機器、例えば、主軸受や、増速機や、発電機や、トランスや、インバータなどの温度を基準温度の範囲内に制御する必要がある。
【０００３】
このような温度制御を行うため、翼ピッチシステムや、増速機や、主軸受などのオイル配管系と、インバータなどの冷却配管系とには、それぞれ温度制御システムとしてヒータとクーラとが設けられている（特許文献１参照。）。
クーラには、空気をクーラに通風させるクーラファンが設けられており、ヒータやクーラファンは、それぞれ設定温度に基づいてオンオフ制御されている。
【特許文献１】特開昭５８−０６５９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風車内部の換気を行うファンや、クーラファンなどの冷却を行うファンは、ナセルの内部に配置されている。そのため、ナセルの内部構造や、ファンの配置方法によっては、ファンの吸気口や、ファンの排気口での圧力損失が大きくなり、換気性能や、冷却性能を十分に発揮することができないという問題があった。
【０００５】
具体的には、ナセルの内部構造物が、ファンに流入する空気流れを遮るように配置されている場合には、空気の流れがファンの回転軸線に対して非対称となるため、ファン流入口における圧力損失が増加するという問題があった。
【０００６】
クーラファンなどのようにファンに熱交換器が取付けられている場合には、ファンに流入する空気流れが非対称、つまり、偏流れになることにより、熱交換器における圧力損失が増加するという問題があった。
【０００７】
さらに、ファンがナセルの後方に空気を排出する場合には、ナセルの外側を流れる外風によりファンに流入する空気流れが影響され、換気性能や、冷却性能を十分に発揮することができないという問題があった。
つまり、ナセルの後方は、ナセル周囲の外風の影響により背圧になり、この背圧は、外風の風速の変化により変化する。このように背圧が変化すると、ファンの運転点が変化して、ファン風量が変化するため、ファンに流入する空気流れが影響され、換気性能や、冷却性能を十分に発揮することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、流入口における流入損失の増加を防止するとともに、熱交換器における圧力損失の増加を防止することができる風力発電装置用ファン装置および風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風力発電装置用ファン装置は、風力発電装置のナセル内の空気を前記ナセルの後方に排出する軸流ファンが、前記ナセルの床面上に配置され、前記軸流ファンにおける回転軸線方向の前方に前記風力発電装置の機器が配置されている風力発電装置用ファン装置であって、前記軸流ファンに流入する空気の流量分布を調整する整流部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、風力発電装置の機器を迂回して軸流ファンに流入する空気は、整流部によって流量分布が調整されるため、軸流ファンの吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。特に、空気の流量分布を軸流ファンの回転軸線に対して対称になるように調整することにより、軸流ファンの吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。
一方、軸流ファンにより送風される空気を熱交換器に導く場合には、空気の流量分布が調整されているため、熱交換器における圧力損失の増加が防止される。
【００１１】
上記発明においては、前記軸流ファンに流入する空気の流速を計測する複数の流速センサが設けられ、前記整流部は、前記流速センサにより計測された空気の流速に基づいて、空気の流量分布を調整することが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、空気の流速を複数の場所で計測することにより、軸流ファンに流入する空気の流量分布を推定することができる。そのため、計測された空気の流速に基づいて整流部を制御することにより、軸流ファンの吸気口や排気口における圧力損失の増加が確実に防止される。
【００１３】
上記発明においては、前記整流部はベルマウスであって、前記軸流ファンの回転軸線方向に移動可能に配置されていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、ベルマウスの配置位置を回転軸線方向に変更することにより、軸流ファンに流入する空気の流量分布を調整することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記整流部は空気を前記軸流ファンに向かって導くガイドであって、前記軸流ファンの回転軸線方向に移動可能に配置されていることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、ガイドの配置位置を回転軸線方向に変更することにより、軸流ファンに流入する空気の流量分布を調整することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記整流部には、略同一径の孔が一様に分布して配置された第１多孔板と、一方向に向かって孔の径が大きくなるように配置された第２多孔板と、が設けられ、前記第１多孔板と前記第２多孔板とが相対的に移動することにより、前記軸流ファンに流入する空気の流量分布が調整されることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、第１多孔板と第２多孔板とを相対移動させることにより、第１多孔板の孔と、第２多孔板の孔との重なり面積を調整して、軸流ファンに流入する空気の流量分布を調整することができる。
【００１９】
本発明の風力発電装置は、ナセル内に上記本発明の風力発電装置用ファン装置が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、風力発電装置の機器を迂回して軸流ファンに流入する空気は、整流部によって流量分布が調整されるため、軸流ファンの吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。特に、空気の流量分布を軸流ファンの回転軸線に対して対称になるように調整することにより、軸流ファンの吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。
一方、軸流ファンにより送風される空気を熱交換器に導く場合には、空気の流量分布が調整されているため、熱交換器における圧力損失の増加が防止される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の風力発電装置用ファン装置および風力発電装置によれば、整流部によって流量分布が調整されるため、流入口における流入損失の増加を防止するとともに、熱交換器における圧力損失の増加を防止するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態にかかる風力発電装置ついて図１から図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する全体図である。
風力発電装置１は、図１に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４を覆う頭部カプセル５と、ロータヘッド４の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼６と、ロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備（機器）７と、が設けられている。
【００２３】
なお、本実施形態では、３枚の風車回転翼６が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼６の数は３枚に限られることなく、２枚の場合や、３枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。
【００２４】
支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。
【００２５】
ナセル３は、図１に示すように、ロータヘッド４を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７が収納されている。さらに、ナセル３の前方、つまりロータヘッド４側の下側には、ナセル３の内部に外部の空気を導入する吸気口８が設けられている。
【００２６】
ロータヘッド４には、図１に示すように、その回転軸線周りに放射状に延びる複数枚の風車回転翼６が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル５により覆われている。
【００２７】
ロータヘッド４には、風車回転翼６の軸線回りに風車回転翼６を回転させて、風車回転翼６のピッチ角を変更するピッチ制御部（図示せず。）が設けられている。
これにより、風車回転翼６にロータヘッド４の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼６にロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ロータヘッド４が回転駆動される。
【００２８】
図２は、図１のナセル内部の構成を説明する模式図である。
ナセル３の内部収納された発電設備７には、図２に示すように、ロータヘッド４の回転駆動力を発電機１４に伝達する主軸（図示せず）を回転可能に支持する主軸受１１と、ロータヘッド４の回転を増速して発電機１４に伝達する増速機１２と、主軸受１１および増速機１２の潤滑に用いられるオイルを冷却するオイル冷却部１３と、伝達された回転駆動力を用いて発電を行う発電機１４と、発電された電気の電圧を制御するトランス部１５と、周波数を制御するコンバータ部１６と、が設けられている。
【００２９】
オイル冷却部１３は、主軸受１１や増速機１２内を潤滑し、高温となった潤滑用オイルを冷却するものである。
オイル冷却部１３には、潤滑用オイルの熱を放熱するオイル用熱交換器２１と、オイル用熱交換器２１に空気を通風させるオイル用ファン２２と、主軸受１１とオイル用熱交換器２１との間、または、増速機１２とオイル用熱交換器２１との間で潤滑用オイルを循環させる油管２３と、が設けられている。
【００３０】
発電機１４には、発電を行う発電機本体３１と、発電機本体３１内に空気を導入する発電機ファン３２と、発電機１４内に導入された空気をナセル３の外部に導く発電用ダクト３３と、が設けられている。
なお、発電機本体３１、発電機ファン３２および発電用ダクト３３としては、公知のものをもちいることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
トランス部１５には、電圧の変換を行うトランス本体４１と、トランス本体４１内に空気を流通させる開口部４２およびトランス用ファン４３と、が設けられている。
なお、トランス本体４１、開口部およびトランス用ファン４３としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３２】
コンバータ部１６は、ナセル３の内部における後方（図２の右側）であって、ナセル３の床面Ｆに配置されるものである。
コンバータ部１６には、周波数の変換を行うコンバータ本体（機器）５１と、コンバータ本体５１を冷却するコンバータ用ファン装置（風力発電装置用ファン装置）５２と、が設けられている。
【００３３】
コンバータ本体５１は、コンバータ用ファン装置５２よりも前方（図２に左側）であって、ナセル３の床面Ｆに配置されている。言い換えると、コンバータ用ファン装置５２におけるコンバータ用ファン５４の回転軸線Ｌ方向の前方に配置されている。
なお、コンバータ本体５１としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３４】
図３は、図２のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。図４は、図２のコンバータ用ファン装置の構成を説明するブロック図である。
コンバータ用ファン装置５２には、図３および図４に示すように、コンバータ本体５１を冷却する冷媒が循環するコンバータ用熱交換器５３と、コンバータ用熱交換器５３に空気を通風させるコンバータ用ファン（軸流ファン）５４と、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流速を計測する複数の流速センサ５５と、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調節するベルマウス（整流部）５６と、ベルマウス５６の配置位置を制御する制御部５７と、が設けられている。
【００３５】
コンバータ用熱交換器５３は、コンバータ本体５１内で発生した熱を吸熱し昇温した冷媒が流入するものであって、冷媒の熱を空気に放熱させるものである。コンバータ用熱交換器５３は、コンバータ用ファン５４の下流側（図３の左側）に配置されている。
なお、コンバータ用熱交換器５３としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３６】
コンバータ用ファン５４は軸流ファンであって、コンバータ用熱交換器５３に熱交換用の空気を通風させるものである。言い換えると、ナセル３内の空気をナセル３の後方に排出する際に、空気をコンバータ用熱交換器５３に通過させるものである。
コンバータ用ファン５４には、ナセル３の後方に向かって延びるコンバータ用ファン５４が設けられ、コンバータ用ファン５４は、コンバータ用ダクト５８内に向かって空気を送風するものである。さらに、コンバータ用熱交換器５３は、コンバータ用ダクト５８内に配置されている。
【００３７】
流速センサ５５は、コンバータ用ファン５４の空気流入部に配置される流速を計測するセンサであって、空気が流入する面に分散して配置されているものである。
流速センサ５５は、図４に示すように、制御部５７と計測した流速のデータが伝達可能に接続されている。
【００３８】
ベルマウス５６は、図３に示すように、コンバータ用ファン５４の空気流入側に配置され、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整するものである。
ベルマウス５６には、コンバータ用ファン５４の回転軸線Ｌに沿う方向に移動可能に配置され空気の流れを調整するベルマウス本体６１と、ベルマウス本体６１の配置位置を制御するベルマウス駆動部６２と、が設けられている。
【００３９】
ベルマウス駆動部６２は、図４に示すように、制御部５７とベルマウス本体６１の配置位置を制御する制御信号が入力可能に接続されている。
なお、ベルマウス本体６１およびベルマウス駆動部６２は、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４０】
制御部５７は、流速センサ５５の出力に基づいてベルマウス５６を制御し、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布の均一化を図るものである。
制御部５７は、図４に示すように、流速センサ５５の検出した流速のデータが入力されるように流速センサ５５と接続され、ベルマウス駆動部６２に制御信号が入力されるように接続されている。
【００４１】
次に、上記の構成からなる風力発電装置１における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置１においては、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼６に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。
【００４２】
このロータヘッド４の回転は発電設備７に伝達され、発電設備７において、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力が発電される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させるため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド４は風上に向けられている。
【００４３】
次に、本実施形態の特徴であるコンバータ用ファン装置５２における空気の流れについて説明する。
まず、コンバータ本体５１の冷却方法について説明した後に、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布の調節方法について説明する。
【００４４】
コンバータ本体５１を冷却する場合には、図３に示すように、コンバータ本体５１と、コンバータ用熱交換器５３との間で冷媒を循環させることにより、コンバータ本体５１で熱を吸収した冷媒をコンバータ用熱交換器５３に流入させる。冷媒の熱は、コンバータ用熱交換器５３において、周囲を流れる空気に放熱される。放熱して温度の下がった冷媒は、再びコンバータ本体５１に流入し、コンバータ本体５１で発生した熱を吸収する。
【００４５】
コンバータ用熱交換器５３の周囲には、コンバータ用ファン５４によってナセル３内から送風された空気が流れ、冷媒から熱を奪っている。熱を奪った空気は、コンバータ用ダクト５８を通過して、ナセル３の後方に排気される。
【００４６】
ナセル３内の空気がコンバータ用ファン５４に流入する場合には、図３に示すように、コンバータ用ファン５４の前方に配置されたコンバータ本体５１を迂回している。言い換えると、コンバータ用ファン５４は床面Ｆに配置されているとともに、その前方にはコンバータ本体５１が配置されている。そのため、ナセル３内の空気は、上方からコンバータ本体５１に沿ってコンバータ用ファン５４に向かって流れ、その後、コンバータ用ファン５４の回転軸線Ｌに沿う方向に流れの向きを変える。
【００４７】
コンバータ用ファン５４に流入する空気は複数の流速センサ５５により流速が検知され、図４に示すように、制御部５７に流速のデータが入力される。制御部５７は、流速のデータに基づいて空気の流量分布を推定し、推定した流量分布に基づいてベルマウス５６の制御を行う。
【００４８】
例えば、空気の流量分布が床面Ｆ側に偏り、不均一な場合には、ベルマウス本体６１をコンバータ用ファン５４から離す制御信号をベルマウス駆動部６２に出力する。
ベルマウス駆動部６２は、入力された制御信号に基づいてベルマウス本体６１をコンバータ用ファン５４から離れた位置に移動させる。
ベルマウス本体６１移動されると、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布が均一化され、例えば、コンバータ用ファン５４の流入口における損失係数が１から０．１に減少する。
【００４９】
上記の構成によれば、風力発電装置１のコンバータ本体５１を迂回してコンバータ用ファン５４に流入する空気は、ベルマウス５６によって流量分布が調整されるため、コンバータ用ファン５４の吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。特に、空気の流量分布をコンバータ用ファン５４の回転軸線Ｌに対して対称になるように調整することにより、コンバータ用ファン５４の吸気口や排気口における圧力損失の増加が防止される。
【００５０】
一方、コンバータ用ファン５４により送風される空気をコンバータ用熱交換器５３に導く場合には、空気の流量分布が調整されているため、コンバータ用熱交換器５３における圧力損失の増加を防止することができる。
【００５１】
空気の流速を複数の流速センサ５５で計測することにより、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を推定することができる。そのため、計測された空気の流速に基づいてベルマウス５６の配置位置を回転軸線Ｌに沿う方向に変更することにより、コンバータ用ファン５４の吸気口や排気口における圧力損失の増加を確実に防止することができる。
【００５２】
図５は、図３のコンバータ用ファン装置の別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、コンバータ用ファン５４にベルマウス５６を設けて、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよいし、図５に示すように、ガイド（整流部）１５６を設けてコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよく、特に限定するものではない。
【００５３】
ガイド１５６は、図５に示すように、断面がコンバータ用ファン５４に向かって略Ｌ字状に折り曲げられた部材であって、ナセル３の左右方向（図５の紙面に対して垂直方向）に延びる部材である。さらに、ガイド１５６は、ベルマウス本体６１と同様に回転軸線Ｌに沿う方向に移動可能に配置されている。
【００５４】
このようにガイド１５６の配置位置を回転軸線Ｌに沿う方向に変更することにより、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整することができる。
【００５５】
図６は、図３のコンバータ用ファン装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、コンバータ用ファン５４にＬ字状に折り曲げたガイド１５６を設けて、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよいし、図６に示すように、ガイド（整流部）２５６を設けてコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよく、特に限定するものではない。
【００５６】
ガイド２５６は、図６に示すように、断面がコンバータ用ファン５４に向かって徐々に曲げられた部材であって、ナセル３の左右方向（図６の紙面に対して垂直方向）に延びる部材である。さらに、ガイド２５６は、ベルマウス本体６１と同様に回転軸線Ｌに沿う方向に移動可能に配置されている。
【００５７】
このようにガイド２５６の配置位置を回転軸線Ｌに沿う方向に変更することにより、コンバータ用ファン５４の流入口における損失係数が１から０．３に減少する。
【００５８】
図７は、図３のコンバータ用ファン装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、コンバータ用ファン５４にベルマウス５６を設けて、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよいし、図７に示すように、ダクト（整流部）３５６を設けてコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整してもよく、特に限定するものではない。
【００５９】
このようにダクト３５６を配置することにより、コンバータ用ファン５４の流入口における損失係数が１から０．５に減少する。
【００６０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１１を参照して説明する。
本実施形態の風力発電装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、コンバータ用ファン装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８および図１１を用いてコンバータ用ファン装置の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る風力発電装置のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
風力発電装置４０１のコンバータ用ファン装置４５２には、図８に示すように、コンバータ本体５１を冷却する冷媒が循環するコンバータ用熱交換器５３と、コンバータ用熱交換器５３に空気を通風させるコンバータ用ファン５４と、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流速を計測する複数の流速センサ５５と、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調節する第１多孔板（整流部）４５６Ａおよび第２多孔板（整流部）４５６Ｂと、第２多孔板４５６Ｂの配置位置を制御する制御部４５７と、が設けられている。
【００６２】
図９は、図８の第１多孔板の構成を説明する部分拡大図である。
第１多孔板４５６Ａは、第２多孔板４５６Ｂとともにコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調節する複数の同一径の孔が形成された板である。第１多孔板４５６Ａは、図８に示すように、コンバータ用ファン５４およびコンバータ用熱交換器５３を覆って配置されている。
第１多孔板４５６Ａには、図９に示すように、複数の空気が流通する第１孔（孔）４６１Ａが格子状に並んで配置されている。複数の第１孔４６１Ａは、後述する第２孔４６１Ｂの最大径と最小径との間の径で形成されている。
【００６３】
図１０は、図８の第２多孔板の構成を説明する部分拡大図である。
第２多孔板４５６Ｂは、第１多孔板４５６Ａとともにコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調節する複数の異なる径の孔が形成された帯状の板である。第２多孔板４５６Ｂは、図８に示すように第１多孔板４５６Ａにおけるコンバータ用ファン５４側の面に沿って移動可能に配置されている。
第２多孔板４５６Ｂには、図１０に示すように、複数の空気が流通する第２孔（孔）４６１Ｂが格子状に並んで配置されている。第２孔４６１Ｂは、床面Ｆ側に向かって径が大きくなるように配置されている。
【００６４】
図１１は、図８のコンバータ用ファン装置の構成を説明するブロック図である。
制御部４５７は、流速センサ５５の出力に基づいて第２多孔板４５６Ｂを制御し、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布の均一化を図るものである。
制御部４５７は、図１１に示すように、流速センサ５５の検出した流速のデータが入力されるように流速センサ５５と接続され、第２多孔板駆動部４６２に制御信号が入力されるように接続されている。
第２多孔板駆動部４６２は、第２多孔板４５６Ｂを第１多孔板４５６Ａに沿って移動させるものである。
【００６５】
次に、本実施形態の特徴であるコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布の調節方法について説明する。
【００６６】
ナセル３内の空気がコンバータ用ファン５４に流入する場合には、図８に示すように、コンバータ用ファン５４の前方に配置されたコンバータ本体５１を迂回している。言い換えると、コンバータ用ファン５４は床面Ｆに配置されているとともに、その前方にはコンバータ本体５１が配置されている。そのため、ナセル３内の空気は、上方からコンバータ本体５１に沿って領域Ａに向かって流れ、その後、領域Ｂにおいてコンバータ用ファン５４の回転軸線Ｌに沿う方向に流れの向きを変える。
【００６７】
コンバータ用ファン５４に流入する空気は複数の流速センサ５５により流速が検知され、図１１に示すように、制御部４５７に流速のデータが入力される。制御部４５７は、流速のデータに基づいて空気の流量分布を推定し、推定した流量分布に基づいて第２多孔板４５６Ｂの制御を行う。
【００６８】
例えば、領域Ａにおける流れ抵抗を増やし、領域Ｂにおける流れ抵抗を減らしたい場合には、第２多孔板４５６Ｂを領域Ａ側に移動させる制御信号を第２多孔板駆動部４６２に出力する。
第２多孔板駆動部４６２は、入力された制御信号に基づいて第２多孔板４５６Ｂを床面Ｆから離れた位置に移動させる。
【００６９】
すると、領域Ａでは、第１多孔板４５６Ａの第１孔４６１Ａと、径の小さな第２孔４６１Ｂとが重なる部分でのみ空気が通過するため、つまり、空気の通過面積が小さくなるため、領域Ａでの流れ抵抗が大きくなる。一方、領域Ｂでは、第１多孔板４５６Ａのみになるため、つまり、空気の通過面積は大きくなるため、領域Ｂでの流れ抵抗は小さくなる。
【００７０】
上記の構成によれば、第１多孔板４５６Ａに対して第２多孔板４５６Ｂを相対移動させることにより、第１多孔板４５６Ａの第１孔４６１Ａと、第２多孔板４５６Ｂの第２孔４６１Ｂとの重なり面積を調整して、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調整することができる。そのため、コンバータ用ファン５４の吸気口や排気口における圧力損失の増加を防止することができる。
【００７１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。
本実施形態の風力発電装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、コンバータ用ファン装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２を用いてコンバータ用ファン装置の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態に係る風力発電装置のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
風力発電装置５０１のコンバータ用ファン装置５５２には、図１２に示すように、コンバータ本体５１を冷却する冷媒が循環するコンバータ用熱交換器５３と、コンバータ用熱交換器５３に空気を通風させるコンバータ用ファン５４と、コンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布を調節する剥離防止ガイド（整流部）５５６と、が設けられている。
【００７３】
剥離防止ガイド５５６はコンバータ用ファン５４の空気流入口に設けられ、コンバータ用ファン５４に流入する空気流れの剥離を防止するとともに、空気の流速分布を調節するものである。
剥離防止ガイド５５６には、コンバータ用ファン５４に向かって回転軸線Ｌに近づく傾斜面である第１傾斜面５６１と、コンバータ用ファン５４に向かって回転軸線Ｌから離れる傾斜面である第２傾斜面５６２と、が設けられている。
第１傾斜面５６１は、第２傾斜面５６２に対してコンバータ用ファン５４から離れて配置され、第１傾斜面５６１と第２傾斜面５６２との間は、滑らかに接続されている。
【００７４】
次に、本実施形態の特徴であるコンバータ用ファン５４に流入する空気の流量分布の調節方法について説明する。
コンバータ用ファン５４に流入する空気は、図１２に示すように、回転軸線Ｌに沿って、または、第１傾斜面５６１に沿って、コンバータ用ファン５４に向かって流れる。第１傾斜面５６１に沿って流れた空気は、その後第２傾斜面５６２に沿って流れコンバータ用ファン５４に流入する。
【００７５】
このような構成とすることで、コンバータ用ファン５４に流入する空気流れにおける流れの剥離が防止される。そのため、コンバータ用ファン５４の吸気口や排気口における圧力損失の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する全体図である。
【図２】図１のナセル内部の構成を説明する模式図である。
【図３】図２のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。
【図４】図２のコンバータ用ファン装置の構成を説明するブロック図である。
【図５】図３のコンバータ用ファン装置の別の実施形態を説明する模式図である。
【図６】図３のコンバータ用ファン装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。
【図７】図３のコンバータ用ファン装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る風力発電装置のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。
【図９】図８の第１多孔板の構成を説明する部分拡大図である。
【図１０】図８の第２多孔板の構成を説明する部分拡大図である。
【図１１】図８のコンバータ用ファン装置の構成を説明するブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る風力発電装置のコンバータ用ファン装置の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，４０１  風力発電装置
３  ナセル
７  発電設備（機器）
５１  コンバータ本体（機器）
５２，４５２  コンバータ用ファン装置（風力発電装置用ファン装置）
５４  コンバータ用ファン（軸流ファン）
５６  ベルマウス（整流部）
１５６，２５６  ガイド（整流部）
３５６  ダクト（整流部）
４５６Ａ  第１多孔板（整流部）
４５６Ｂ  第２多孔板（整流部）
４６１Ａ  第１孔（孔）
４６１Ｂ  第２孔（孔）
５５６  剥離防止ガイド（整流部）
【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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