(57)【要約】【課題】より効果的に冷却することができる風力発電装置を提供すること。【解決手段】本発明は、ゴンドラと、ロータハブを有する空力ロータと、を有する風力発電装置を備える。ロータハブは、その場合、ロータブレード面の前方の風の流入方向に配置されている。ロータのロータハブには、ロータハブと共に回転するミスト除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成される端部を有する。空気は、実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、前記端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電装置を冷却するために用いることができる。【選択図】図３
2020504265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのロータブレード（１０８）とロータハブ（１１０）とを有するロータ（１０６）と、
外気（ＡＬ）が前記ロータハブ（１１０）の内部に流入できるように前記ロータハブ（１１０）の領域に配されたミスト除去装置（２００）と、
を備え、
前記ミスト除去装置（２００）は、第１端部（２１０）と第２端部（２２０）とを有し、
前記ミスト除去装置（２００）の前記第１端部（２１０）は、前記ロータハブ（１１０）の開口（１１１）として構成されており、
前記ミスト除去装置（２００）は、螺旋状構成の少なくとも１つの薄板（２０１）を有する、
風力発電装置（１００）。
【請求項２】
前記ミスト除去装置の前記螺旋状構成は、円錐形である、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ミスト除去装置（２００）は、前記第１又は第２端部（２１０、２２０）に螺旋先端部を有する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記ミスト除去装置（２００）は、前記第１端部（２１０）に分離された液体を前記螺旋先端部に移送するために、前記第１端部（２１０）に、前記螺旋状構成の前記薄板の他の部分よりも大きな勾配の内側領域（２３０）を有する、
請求項１乃至３のいずれか一に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記第２端部（２２０）の前記内側領域（２３０）に配された壁（２５０）をさらに備える、
請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
風力発電装置（１００）のロータハブ（１１０）におけるミスト除去装置（２００）の使用であって、
前記ミスト除去装置（２００）は、螺旋状構成の薄板を有し、
前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、
ミスト除去装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、一般的に、３つのロータブレードを有する空力ロータを備えたゴンドラ（ナセル）を有する。発電機は、空力ロータに直接的又は間接的に結合されており、空力ロータが回転すると電気エネルギーを発生する。運転中、発電機は排熱を発生するので、発電機は冷却する必要がある。また、ゴンドラには、例えば、排熱も発生する整流器のようなさらなる電気部品が設けられているので、電気部品も冷却すべきである。
【０００３】
ゴンドラ内の冷却は、例えば、閉じた系の冷却システム、又は、開口を通じてゴンドラの静止部分に外気を引き込む冷却システムによって実施することができる。次に、その引き込まれた空気は、発電機およびさらなる電気部品を冷却するために使用され、その後、再び外側に吹き出すことができる。その場合、吸い込まれた外気は、湿った空気、霧や雨からの水滴までもが含まれることもある。
【０００４】
優先権の基礎とされている独国特許出願に関して、ドイツ特許商標庁は次の文献を検索した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０２００７０４５０４４Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２０１２２１２６１９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より効果的に冷却できる風力発電装置を提供することであり、特に、外気から水を除去し、かつ、除去された水を規定の方法で排出することができる風力発電装置の冷却システムを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その目的は、請求項１に係る風力発電装置、及び、請求項６に係る風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置を使用することによって達成される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明によれば、ゴンドラ（ナセル）と、ロータハブ（Rotor kopf、Spinner）を有する空力（回転可能）ロータと、を備える風力発電装置が提供される。その場合、ロータハブは、ロータブレード面の風の流入方向前方に配置される。ロータのロータハブにおいては、ロータハブと共に回転するミスト（水滴も含めてミストという）除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成された端部を有する。実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、空気がその端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電機を冷却するために用いることができる。ミスト除去装置は、ゴンドラの回転部分、すなわちロータに配置されている。したがって、ミスト除去装置はロータと共に回転する。
【０００９】
一例として、そのミスト除去装置で最小限分離することができる液滴は、直径１５μｍである。より小さな液滴は、より高いレベルのコストないし装置、及び、より高い圧力損失を伴うことによってのみ分離することができる。
【００１０】
本発明の一視点によれば、ミスト除去装置は、螺旋構成（螺旋状構成）に配置された少なくとも１つの薄板（Lamelle）として構成されている。螺旋（螺旋状構成）は、円錐形とすることができる。螺旋（螺旋状構成）の一端（すなわち、先端部）は、湿った外気が螺旋先端部に移動するように、ロータハブの開口を形成し、湿った空気は、空気がそこに含まれている湿気から分離されるように、螺旋状のミスト除去装置を通って流れる。
【００１１】
螺旋状の薄板の形態であり、当該螺旋の基線が円錐を表すミスト除去装置の構成は、分離された液体が固有の回転により螺旋の中心に運ばれ、その後、排出することができるので、特に有利である。
【００１２】
本発明の一視点においては、螺旋の円錐形は、２つの薄板の層間の間隙が風に向いている側で（互いに接触するまで）小さくなり過ぎたり、風から遠い内側で大きくなり過ぎることを回避するために、非常にフラットに形成（な間隙）される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、螺旋の勾配は、小さな半径内の分離された液体をミスト除去装置の先端部に輸送するために、ミスト除去装置の最も内側の領域において急勾配である。
【００１４】
ここでは、空気の流入フローの大きな偏向（Umlenkung）がもはや引き起こされないので、内側領域でさらなる液滴分離は起こらない。分離された水は、薄板において生じる大きな偏向によってミスト除去装置の第１端部に対して前方にミスト除去装置の導水路（Rinne）を流れ、外側に排出することができる。したがって、場合によっては、例えば、壁の形態の障壁をミスト除去装置の後部内側部分に設けることができる。
【００１５】
本発明に係る風力発電装置では、ロータハブの回転ミスト除去装置によって作り出された、風力発電装置の空冷用の水滴のない空気を、供給することができる。
【００１６】
本発明のさらなる構成は、添付された特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１７】
本発明の利点及び実施例を、図面を参照して、以下、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係る風力発電装置の概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。
【図４】図４は、実施例３に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。
【図５】図５は、図４に示すミスト除去装置の平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、実施例４に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、実施例４に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施例５に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図８】図８は、実施例６に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。
【実施例】
【００１９】
図１は、実施例１に係る風力発電装置の概略図を示す。風力発電装置１００は、タワー１０２と、ゴンドラ１０４（ナセル）と、を有する。３つのロータブレード１０８、及び、ロータハブ１１０を有するロータ１０６が、ゴンドラ１０４に設けられている。ロータ１０６は、風によって動作しているときに回転駆動され、ゴンドラ内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させる。さらに、ロータハブ１１０の領域において、風力発電装置は、ミスト除去装置２００を有する。ミスト除去装置２００は、ロータハブ１１０と共に回転するように、ロータハブ１１０に連結されている。ロータハブ１１０には、外気ＡＬがロータハブ１１０の内部、したがってミスト除去装置２００の残りの部分に通過することができる開口１１１として構成されたミスト除去装置２００の端部が設けられている。外気ＡＬに含まれる水滴（ないしミスト）は、実質的に水滴のない空気Ｌがミスト除去装置の出口に存在するように、ミスト除去装置２００によってそこから除去される。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例１によれば、ミスト除去装置２００は、螺旋状に配置された少なくとも１つの薄板２０１（Lamelle）を有する。螺旋２００は、螺旋２００の先端部２１０が上流に配置されるように円錐を形成している。したがって、先端部２１０は、螺旋の第１端部を形成する。螺旋の第２端部２２０は、螺旋２００の反対側に設けられている。湿って水滴を含む外気ＡＬは、第１端部２１０から螺旋状のミスト除去装置に入り、実質的に水滴のない空気Ｌが第２端部２２０から排出される。
【００２１】
螺旋の円錐形の基線（Grundlinie）を有する、螺旋状に配置された薄板を有する螺旋状のミスト除去装置は、分離された液体がミスト除去装置の回転によって螺旋の中心に向かって運ばれ、そこから出るように、構成されている。
【００２２】
本発明によれば、円錐形状は、風に向かう側の薄板の層間の間隙が風から離れた内側で（接触する程度まで）小さくなり過ぎたり、大きくなり過ぎるのを回避するために、ごく狭く（Shumal）構成される。螺旋の勾配は、ミスト除去装置２００の外側領域よりも内側領域２３０において急勾配である。それは、分離された液体又は流体を、小さい半径内で先端部２１０まで輸送し、分離された液体を外側に排出することができる点で有利である。条件付きでのみ液滴分離に寄与するだけの内側領域２３０内の構成によって、特に、その内側領域では流れの激しい偏向がないからである。ここに入った水は、回転によってここから引き出されて外側に押し出される以下の分離された液体によって置換される。
【００２３】
任意に、壁又は障壁を第２端部２２０の内側領域に設けることができる。壁は第２端部２２０の内側領域に含まれるべきである。さもないと水滴を含む空気がロータハブ１１０に流れ込むからである。第２端部２２０の外側領域には何も含まれなくてもよい。さもないと空気はもはや流れ出せないからである。
【００２４】
図３は、実施例２に係るミスト除去装置の斜視（切開）断面図を示す。図３は、特に、実施例２に係るミスト除去装置の３次元構成の（部分）断面図を示す。ミスト除去装置２００は、第１端部２１０と、第２端部２２０と、を有する。特に、ミスト除去装置２００は、円錐形の基線を有する、螺旋形状の薄板の形態で配置されている。水滴を含む空気がロータハブ内を通過するのを防止するために、任意に、内側領域２３０内、及び、第２端部２２０で水滴を含む空気のための障壁として壁２５０を設けることができる。
【００２５】
ミスト除去装置２００によって生じる圧力損失は、薄板の形状、及び、螺旋のそれぞれの層間の隙間の半分によって引き起こされる。約１０μｍから５ｍｍの水滴を分離できるようにするために、約１０ｍｍから１００ｍｍの間隔が薄板の層間に設けられる。
【００２６】
図４は、実施例３に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。実施例３に係るミスト除去装置は、円錐状の基線を有する、螺旋状に配置された薄板を有する。 ミスト除去装置２００は、第１端部２１０及び第２端部２２０並びに内側領域２３０を有する。水滴を含む外気ＡＬは、第１端部に導入され、水滴を含まない空気Ｌは第２端部２２０から排出される。分離された水ＡＷは、ミスト除去装置の回転運動によって内側領域２３０に入り、その後、第１端部２１０に向かって流れ、外側に流れ出ることができる。
【００２７】
本発明に係るミスト除去装置は、薄板を含む成形通路による流れ偏向の原理に基づいて作動する。 本発明によれば、分離された水は回転運動によって除去装置の第１端部２１０へと前方に輸送され、そこでそこから外側に流れ去ることができる。
【００２８】
本発明の一視点によれば、発電装置が静止しているときに、水が発電装置に入ることができないように、オーバーフローを前方に設計することができる。特に、各薄板層のレベル（Nivean；薄板層間の間隔）を、ミスト除去装置における後部領域よりも前部領域で回転軸に半径方向に近くすることができる。
【００２９】
図５は、図４に示すミスト除去装置の平面図である。この場合、図５の矢印は、分離した水が第１端部２１０に向かってどのように運ばれるかを示している。
【００３０】
本発明に係る風力発電装置では、風の流入フローから生じる動圧を、ミスト除去装置の圧力損失を少なくとも部分的に克服するために利用することができる。
【００３１】
本発明に係るミスト除去装置は、除去装置の流路で方向の激しい変化を生じさせ、したがって気相と液相の分離を引き起こすことができる薄板を有する。
【００３２】
本発明によれば、例えば、２０ｍｍの薄板間隔で１５μｍのサイズの水滴まで分離することができる。
【００３３】
図６Ａ〜図６Ｃは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図である。実施例４のミスト除去装置は、実施例３に係るミスト除去装置に実質的に対応するが、ここでの螺旋は円錐構成ではない。実施例４に係るミスト除去装置では、水は、前方に、すなわちミスト除去装置の第１端部２１０に向かって流れ出る。本発明によれば、それを介して又はそれによって水が流れ出ることができる導水路２６０（ないし樋；Rinne channel）を設けることができる。ミスト除去装置の基本形状は、円錐形ではない。この場合の第１及び第２端部は直線状にすることができる。
【００３４】
図６は、実施例４に係るミスト除去装置の正面図を示す。特に、ミスト除去装置の螺旋形はここで参照することができる。
【００３５】
図６Ｄ及び図６Ｅは、それぞれ、実施例４に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。実施例３に係るミスト除去装置とは対照的に、水流路は平面を表す。水は、特に、前方かつ中心部に流出する。図６Ｅから分かるように、水は実質的に平面２００ａに排出され、突出部２００ｂは平面２００ａから突き出ており、当該突出部２００ｂは水が前方に流れ出ることを可能にする。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｃは、それぞれ、実施例５に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例５に係るミスト除去装置の場合、円錐形の底面を有さない、すなわち、前端２１０及び後端２２０がそれぞれ真っ直ぐであるミスト除去装置が提供される。また、ミスト除去装置は、導水路２６０を有することができる。
【００３７】
本発明の一視点では、水は排出ドレイン２３０Ａを通って外向きおよび前向きに流れ出ることができる。実施例５によれば、中央部分を後方に狭くすることができる。
【００３８】
実施例５によれば、水は中心部ではなく外側部分２００ｃに流れ出る。
【００３９】
図７Ｄは、水の排出を示す。特に、水は、外側部分２００ｃ、すなわち、外側領域に流れ出る。それに応じて、水は流れ出て側面に排水される。
【００４０】
図８は、実施例６に係るミスト除去装置における水流路の概略図を示す。実施例６に係るミスト除去装置は、実施例１、２、３、４又は５に係るミスト除去装置に基づくことができる。特に、ミスト除去装置は、互いに平行な関係で配置することができる複数の薄板２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを有する。それらの薄板は、互いに平行な関係で延在する形状部材とすることができる。そのようにして、分離された液滴は、分離された液滴の流れが、螺旋の端部まで大量の液体を与えるように合流されることなく、平行に流れ出ることができる。
【図１】
2020504265.tif 000003
【図２Ａ】
2020504265.tif 000004
【図２Ｂ】
2020504265.tif 000005
【図３】
2020504265.tif 000006
【図４】
2020504265.tif 000007
【図５】
2020504265.tif 000008
【図６Ａ】
2020504265.tif 000009
【図６Ｂ】
2020504265.tif 000010
【図６Ｃ】
2020504265.tif 000011
【図６Ｄ】
2020504265.tif 000012
【図６Ｅ】
2020504265.tif 000013
【図７Ａ】
2020504265.tif 000014
【図７Ｂ】
2020504265.tif 000015
【図７Ｃ】
2020504265.tif 000016
【図７Ｄ】
2020504265.tif 000017
【図８】
2020504265.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月3日(2019.9.3)
【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】
３つのロータブレードとロータハブとを有するロータと、
外気が前記ロータハブの内部に流入できるように前記ロータハブの領域に配されたミスト除去装置と、
を備え、
前記ミスト除去装置は、第１端部と第２端部とを有し、
前記ミスト除去装置の前記第１端部は、前記ロータハブの開口として構成されており、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の少なくとも１つの薄板を有する、
風力発電装置。
【請求項２】
前記ミスト除去装置の前記螺旋状構成は、円錐形である、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ミスト除去装置は、前記第１又は第２端部に螺旋先端部を有する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記ミスト除去装置は、前記第１端部に分離された液体を前記螺旋先端部に移送するために、前記第１端部に、前記螺旋状構成の前記薄板の他の部分よりも大きな勾配の内側領域を有する、
請求項１乃至３のいずれか一に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記第２端部の前記内側領域に配された壁をさらに備える、
請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
風力発電装置のロータハブにおけるミスト除去装置の使用方法であって、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の薄板を有し、
前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、
ミスト除去装置の使用方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、一般的に、３つのロータブレードを有する空力ロータを備えたゴンドラ（ナセル）を有する。発電機は、空力ロータに直接的又は間接的に結合されており、空力ロータが回転すると電気エネルギーを発生する。運転中、発電機は排熱を発生するので、発電機は冷却する必要がある。また、ゴンドラには、例えば、排熱も発生する整流器のようなさらなる電気部品が設けられているので、電気部品も冷却すべきである。
【０００３】
ゴンドラ内の冷却は、例えば、閉じた系の冷却システム、又は、開口を通じてゴンドラの静止部分に外気を引き込む冷却システムによって実施することができる。次に、その引き込まれた空気は、発電機およびさらなる電気部品を冷却するために使用され、その後、再び外側に吹き出すことができる。その場合、吸い込まれた外気は、湿った空気、霧や雨からの水滴までもが含まれることもある。
【０００４】
優先権の基礎とされている独国特許出願に関して、ドイツ特許商標庁は次の文献を検索した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０２００７０４５０４４Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２０１２２１２６１９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より効果的に冷却できる風力発電装置を提供することであり、特に、外気から水を除去し、かつ、除去された水を規定の方法で排出することができる風力発電装置の冷却システムを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その目的は、請求項１に係る風力発電装置、及び、請求項６に係る風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法を実施することによって達成される。
第１の視点においては、３つのロータブレードとロータハブとを有するロータと、外気が前記ロータハブの内部に流入できるように前記ロータハブの領域に配されたミスト除去装置と、を備え、前記ミスト除去装置は、第１端部と第２端部とを有し、前記ミスト除去装置の前記第１端部は、前記ロータハブの開口として構成されており、前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の少なくとも１つの薄板を有する、風力発電装置が提供される。
第２の視点においては、風力発電装置のロータハブにおけるミスト除去装置の使用方法であって、前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の薄板を有し、前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、ミスト除去装置の使用方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明によれば、ゴンドラ（ナセル）と、ロータハブ（Rotor kopf、Spinner）を有する空力（回転可能）ロータと、を備える風力発電装置が提供される。その場合、ロータハブは、ロータブレード面の風の流入方向前方に配置される。ロータのロータハブにおいては、ロータハブと共に回転するミスト（水滴も含めてミストという）除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成された端部を有する。実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、空気がその端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電機を冷却するために用いることができる。ミスト除去装置は、ゴンドラの回転部分、すなわちロータに配置されている。したがって、ミスト除去装置はロータと共に回転する。
【０００９】
一例として、そのミスト除去装置で最小限分離することができる液滴は、直径１５μｍである。より小さな液滴は、より高いレベルのコストないし装置、及び、より高い圧力損失を伴うことによってのみ分離することができる。
【００１０】
本発明の一視点によれば、ミスト除去装置は、螺旋構成（螺旋状構成）に配置された少なくとも１つの薄板（Lamelle）として構成されている。螺旋（螺旋状構成）は、円錐形とすることができる。螺旋（螺旋状構成）の一端（すなわち、先端部）は、湿った外気が螺旋先端部に移動するように、ロータハブの開口を形成し、湿った空気は、空気がそこに含まれている湿気から分離されるように、螺旋状のミスト除去装置を通って流れる。
【００１１】
螺旋状の薄板の形態であり、当該螺旋の基線が円錐を表すミスト除去装置の構成は、分離された液体が固有の回転により螺旋の中心に運ばれ、その後、排出することができるので、特に有利である。
【００１２】
本発明の一視点においては、螺旋の円錐形は、２つの薄板の層間の間隙が風に向いている側で（互いに接触するまで）小さくなり過ぎたり、風から遠い内側で大きくなり過ぎることを回避するために、非常にフラットに形成（な間隙）される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、螺旋の勾配は、小さな半径内の分離された液体をミスト除去装置の先端部に輸送するために、ミスト除去装置の最も内側の領域において急勾配である。
【００１４】
ここでは、空気の流入フローの大きな偏向（Umlenkung）がもはや引き起こされないので、内側領域でさらなる液滴分離は起こらない。分離された水は、薄板において生じる大きな偏向によってミスト除去装置の第１端部に対して前方にミスト除去装置の導水路（Rinne）を流れ、外側に排出することができる。したがって、場合によっては、例えば、壁の形態の障壁をミスト除去装置の後部内側部分に設けることができる。
【００１５】
本発明に係る風力発電装置では、ロータハブの回転ミスト除去装置によって作り出された、風力発電装置の空冷用の水滴のない空気を、供給することができる。
【００１６】
本発明のさらなる構成は、添付された特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１７】
本発明の利点及び実施例を、図面を参照して、以下、詳細に説明する。
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。また、下記の実施形態ないし実施例は、あくまで例示であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係る風力発電装置の概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。
【図４】図４は、実施例３に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。
【図５】図５は、図４に示すミスト除去装置の平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、実施例４に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、実施例４に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施例５に係るミスト除去装置の概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施例５に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。
【図８】図８は、実施例６に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。
【実施例】
【００１９】
図１は、実施例１に係る風力発電装置の概略図を示す。風力発電装置１００は、タワー１０２と、ゴンドラ１０４（ナセル）と、を有する。３つのロータブレード１０８、及び、ロータハブ１１０を有するロータ１０６が、ゴンドラ１０４に設けられている。ロータ１０６は、風によって動作しているときに回転駆動され、ゴンドラ内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させる。さらに、ロータハブ１１０の領域において、風力発電装置は、ミスト除去装置２００を有する。ミスト除去装置２００は、ロータハブ１１０と共に回転するように、ロータハブ１１０に連結されている。ロータハブ１１０には、外気ＡＬがロータハブ１１０の内部、したがってミスト除去装置２００の残りの部分に通過することができる開口１１１として構成されたミスト除去装置２００の端部が設けられている。外気ＡＬに含まれる水滴（ないしミスト）は、実質的に水滴のない空気Ｌがミスト除去装置の出口に存在するように、ミスト除去装置２００によってそこから除去される。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例１によれば、ミスト除去装置２００は、螺旋状に配置された少なくとも１つの薄板２０１（Lamelle）を有する。螺旋２００は、螺旋２００の先端部２１０が上流に配置されるように円錐を形成している。したがって、先端部２１０は、螺旋の第１端部を形成する。螺旋の第２端部２２０は、螺旋２００の反対側に設けられている。湿って水滴を含む外気ＡＬは、第１端部２１０から螺旋状のミスト除去装置に入り、実質的に水滴のない空気Ｌが第２端部２２０から排出される。
【００２１】
螺旋の円錐形の基線（Grundlinie）を有する、螺旋状に配置された薄板を有する螺旋状のミスト除去装置は、分離された液体がミスト除去装置の回転によって螺旋の中心に向かって運ばれ、そこから出るように、構成されている。
【００２２】
本発明によれば、円錐形状は、風に向かう側の薄板の層間の間隙が風から離れた内側で（接触する程度まで）小さくなり過ぎたり、大きくなり過ぎるのを回避するために、ごく狭く（Shumal）構成される。螺旋の勾配は、ミスト除去装置２００の外側領域よりも内側領域２３０において急勾配である。それは、分離された液体又は流体を、小さい半径内で先端部２１０まで輸送し、分離された液体を外側に排出することができる点で有利である。条件付きでのみ液滴分離に寄与するだけの内側領域２３０内の構成によって、特に、その内側領域では流れの激しい偏向がないからである。ここに入った水は、回転によってここから引き出されて外側に押し出される以下の分離された液体によって置換される。
【００２３】
任意に、壁又は障壁を第２端部２２０の内側領域に設けることができる。壁は第２端部２２０の内側領域に含まれるべきである。さもないと水滴を含む空気がロータハブ１１０に流れ込むからである。第２端部２２０の外側領域には何も含まれなくてもよい。さもないと空気はもはや流れ出せないからである。
【００２４】
図３は、実施例２に係るミスト除去装置の斜視（切開）断面図を示す。図３は、特に、実施例２に係るミスト除去装置の３次元構成の（部分）断面図を示す。ミスト除去装置２００は、第１端部２１０と、第２端部２２０と、を有する。特に、ミスト除去装置２００は、円錐形の基線を有する、螺旋形状の薄板の形態で配置されている。水滴を含む空気がロータハブ内を通過するのを防止するために、任意に、内側領域２３０内、及び、第２端部２２０で水滴を含む空気のための障壁として壁２５０を設けることができる。
【００２５】
ミスト除去装置２００によって生じる圧力損失は、薄板の形状、及び、螺旋のそれぞれの層間の隙間の半分によって引き起こされる。約１０μｍから５ｍｍの水滴を分離できるようにするために、約１０ｍｍから１００ｍｍの間隔が薄板の層間に設けられる。
【００２６】
図４は、実施例３に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。実施例３に係るミスト除去装置は、円錐状の基線を有する、螺旋状に配置された薄板を有する。 ミスト除去装置２００は、第１端部２１０及び第２端部２２０並びに内側領域２３０を有する。水滴を含む外気ＡＬは、第１端部に導入され、水滴を含まない空気Ｌは第２端部２２０から排出される。分離された水ＡＷは、ミスト除去装置の回転運動によって内側領域２３０に入り、その後、第１端部２１０に向かって流れ、外側に流れ出ることができる。
【００２７】
本発明に係るミスト除去装置は、薄板を含む成形通路による流れ偏向の原理に基づいて作動する。 本発明によれば、分離された水は回転運動によって除去装置の第１端部２１０へと前方に輸送され、そこでそこから外側に流れ去ることができる。
【００２８】
本発明の一視点によれば、発電装置が静止しているときに、水が発電装置に入ることができないように、オーバーフローを前方に設計することができる。特に、各薄板層のレベル（Nivean；薄板層間の間隔）を、ミスト除去装置における後部領域よりも前部領域で回転軸に半径方向に近くすることができる。
【００２９】
図５は、図４に示すミスト除去装置の平面図である。この場合、図５の矢印は、分離した水が第１端部２１０に向かってどのように運ばれるかを示している。
【００３０】
本発明に係る風力発電装置では、風の流入フローから生じる動圧を、ミスト除去装置の圧力損失を少なくとも部分的に克服するために利用することができる。
【００３１】
本発明に係るミスト除去装置は、除去装置の流路で方向の激しい変化を生じさせ、したがって気相と液相の分離を引き起こすことができる薄板を有する。
【００３２】
本発明によれば、例えば、２０ｍｍの薄板間隔で１５μｍのサイズの水滴まで分離することができる。
【００３３】
図６Ａ〜図６Ｃは、実施例４に係るミスト除去装置の概略図である。実施例４のミスト除去装置は、実施例３に係るミスト除去装置に実質的に対応するが、ここでの螺旋は円錐構成ではない。実施例４に係るミスト除去装置では、水は、前方に、すなわちミスト除去装置の第１端部２１０に向かって流れ出る。本発明によれば、それを介して又はそれによって水が流れ出ることができる導水路２６０（ないし樋；Rinne channel）を設けることができる。ミスト除去装置の基本形状は、円錐形ではない。この場合の第１及び第２端部は直線状にすることができる。
【００３４】
図６は、実施例４に係るミスト除去装置の正面図を示す。特に、ミスト除去装置の螺旋形はここで参照することができる。
【００３５】
図６Ｄ及び図６Ｅは、それぞれ、実施例４に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。実施例３に係るミスト除去装置とは対照的に、水流路は平面を表す。水は、特に、前方かつ中心部に流出する。図６Ｅから分かるように、水は実質的に平面２００ａに排出され、突出部２００ｂは平面２００ａから突き出ており、当該突出部２００ｂは水が前方に流れ出ることを可能にする。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｃは、それぞれ、実施例５に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例５に係るミスト除去装置の場合、円錐形の底面を有さない、すなわち、前端２１０及び後端２２０がそれぞれ真っ直ぐであるミスト除去装置が提供される。また、ミスト除去装置は、導水路２６０を有することができる。
【００３７】
本発明の一視点では、水は排出ドレイン２３０Ａを通って外向きおよび前向きに流れ出ることができる。実施例５によれば、中央部分を後方に狭くすることができる。
【００３８】
実施例５によれば、水は中心部ではなく外側部分２００ｃに流れ出る。
【００３９】
図７Ｄは、水の排出を示す。特に、水は、外側部分２００ｃ、すなわち、外側領域に流れ出る。それに応じて、水は流れ出て側面に排水される。
【００４０】
図８は、実施例６に係るミスト除去装置における水流路の概略図を示す。実施例６に係るミスト除去装置は、実施例１、２、３、４又は５に係るミスト除去装置に基づくことができる。特に、ミスト除去装置は、互いに平行な関係で配置することができる複数の薄板２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを有する。それらの薄板は、互いに平行な関係で延在する形状部材とすることができる。そのようにして、分離された液滴は、分離された液滴の流れが、螺旋の端部まで大量の液体を与えるように合流されることなく、平行に流れ出ることができる。
【００４１】
上記実施形態ないし実施例の一部または全部は以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００４２】
［付記１］
３つのロータブレードとロータハブとを有するロータと、
外気が前記ロータハブの内部に流入できるように前記ロータハブの領域に配されたミスト除去装置と、
を備え、
前記ミスト除去装置は、第１端部と第２端部とを有し、
前記ミスト除去装置の前記第１端部は、前記ロータハブの開口として構成されており、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の少なくとも１つの薄板を有する、
風力発電装置。
［付記２］
前記ミスト除去装置の前記螺旋状構成は、円錐形である、
付記１に記載の風力発電装置。
［付記３］
前記ミスト除去装置は、前記第１又は第２端部に螺旋先端部を有する、
付記１に記載の風力発電装置。
［付記４］
前記ミスト除去装置は、前記第１端部に分離された液体を前記螺旋先端部に移送するために、前記第１端部に、前記螺旋状構成の前記薄板の他の部分よりも大きな勾配の内側領域を有する、
付記１乃至３のいずれか一に記載の風力発電装置。
［付記５］
前記第２端部の前記内側領域に配された壁をさらに備える、
付記１乃至４のいずれか一に記載の風力発電装置。
［付記６］
風力発電装置のロータハブにおけるミスト除去装置の使用方法であって、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の薄板を有し、
前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、
ミスト除去装置の使用方法。
【００４３】
なお、上記の特許文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとし、必要に応じて本発明の基礎ないし一部として用いることが出来るものとする。本発明の全開示（特許請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択（必要により不選択）が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。さらに、上記引用した文献の各開示事項は、必要に応じ、本願発明の趣旨に則り、本願発明の開示の一部として、その一部又は全部を、本書の記載事項と組み合わせて用いることも、本願の開示事項に含まれる（属する）ものと、みなされる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【国際調査報告】
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