WO2011021291A1 - 風力発電装置用ファン装置および風力発電装置 - Google Patents

Abstract

　風力発電装置に設けられた機器を冷却するクーラファンにおける駆動電力の消費量抑制を図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。本風力発電装置用ファンには、回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器を内部に収納する筐体内の空気を、機器を通過して筐体外に排出するクーラファン（２２，３２，４２，５２）と、機器の温度、および、機器の運転状況に基づいてクーラファン（２２，３２，４２，５２）を駆動制御する制御部（７６）と、が設けられている。

Description

風力発電装置用ファン装置および風力発電装置

　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。

　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。

　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（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５８－０６５９７７号公報

　しかしながら、上述のように複数のクーラファンを、冷却対象である各機器の温度に基づいて、それぞれ制御する方法ではクーラファンの駆動電力が過消費されるという問題があった。

　例えば、各機器における温度のみに基づいた制御では、クーラファンの駆動制御を適切に行うことが困難であり、各機器の温度が制御温度領域から外れて過加熱や、過冷却が発生していた。
　このようにして過加熱状態になった機器を冷却するために、クーラファンにより大きな駆動電力が供給され、駆動電力がさらに大きくなるという問題があった。一方で、過冷却状態は、クーラファンが冷却の必要がない機器の冷却を継続して行って生じる状態である。つまり、クーラファンが必要のない駆動電力を消費して生じる状態であり、駆動電力が過剰に消費されているという問題があった。

　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、風力発電装置に設けられた機器を冷却するクーラファンにおける駆動電力の消費量抑制を図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。

　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。
　本発明の第一の態様に係る風力発電装置用ファン装置は、回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出するクーラファンと、前記機器の温度、および、前記機器の運転状況に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、を備えている。

　本発明の第一の態様によれば、制御部は機器の運転状況により機器において発生する熱量を推定することができる。そのため、制御部は、機器の温度および運転状況に基づくことにより、時間に対する機器の温度変化、つまり機器の温度勾配を推定することができる。
　この推定された機器の温度勾配に基づいてクーラファンの駆動を制御することにより、機器の温度のみに基づいて制御する方法と比較して、クーラファンの駆動制御を適切に行うことができる。例えば、クーラファンによる冷却停止遅れ、つまり機器の冷却過多が防止される。言い換えると、不必要なクーラファンの駆動が防止され、クーラファンにおける駆動電力の消費量が抑制される。
　さらに、クーラファンによる冷却開始遅れ、つまり機器の過加熱が防止される。言い換えると、クーラファンの駆動時間が短縮され、クーラファンによる駆動電力の消費が抑制される。

　本発明の第一の態様においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記筐体の外部における風向および風速を計測する風向風速計の計測結果に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する構成が望ましい。

　この構成によれば、制御部は、筐体の外部における風向および風速に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。

　本発明の第一の態様においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記回転翼の回転数および前記回転翼のピッチ角に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する構成が望ましい。

　この構成によれば、制御部は、回転翼の回転数および回転翼のピッチ角に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。

　本発明の第一の態様においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記機器の出力電力に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する構成が望ましい。

　この構成によれば、制御部は、機器の出力電力に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。

　上記発明においては、前記クーラファンは、複数の前記機器のそれぞれに対して複数設けられ、前記制御部は、一のクーラファンの駆動を他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御することが望ましい。

　本発明の第二の態様に係る風力発電装置用ファン装置は、回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う複数の機器のそれぞれに対して、該機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出する複数のクーラファンと、一のクーラファンの駆動を、前記機器の温度、および、他のクーラファンの駆動状態に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、を備えている。

　本発明の第二の態様によれば、他のクーラファンの駆動状態に基づいて、一のクーラファンの駆動を駆動制御するため、クーラファンによる機器の冷却効率低下が防止され、クーラファンにおける駆動電力の消費量が抑制される。

　例えば、機器に対するクーラファンの負荷の割合、つまり、機器の発熱量や熱容量に対するクーラファンの送風能力の割合が異なる場合、負荷割合の軽い一のクーラファンの駆動が、負荷割合の重い他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御される。このようにすることで、一のクーラファンの駆動に際して、他のクーラファンの駆動により生ずる筐体内部と外部との間の圧力差（負圧）の影響を軽減することができ、一のクーラファンにおける冷却効率の低下が防止される。

　あるいは、負荷割合の重い一のクーラファンの駆動を、負荷割合の軽い他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御することにより、他のクーラファンの駆動に対する一のクーラファンの駆動により生ずる筐体内部と外部との間の圧力差の影響を軽減することができ、他のクーラファンにおける冷却効率の低下が防止される。

　本発明の第三の態様に係る風力発電装置は、風により回転駆動される回転翼と、該回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器と、該機器を内部に収納する筐体と、上記本発明の風力発電装置用ファン装置と、を備えている。

　本発明の第三の態様によれば、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により、風力発電装置におけるクーラファンの駆動電力の消費量が抑制される。

　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、制御部は、機器の温度および運転状況に基づくことにより、時間に対する機器の温度変化、つまり機器の温度勾配を推定し、この推定された機器の温度勾配に基づいてクーラファンの駆動を制御することにより、機器の温度のみに基づいて制御する方法と比較して、クーラファンの駆動制御を適切に行うことができる。そのため、風力発電装置に設けられた機器を冷却するクーラファンにおける駆動電力の消費量抑制を図ることができるという効果を奏する。

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１のナセル内部の構成を説明する模式図である。 図２のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの制御を説明するブロック図である。 図３の風力発電用ファン装置の制御を説明するフローチャートである。 図２における発電機本体の温度変化を説明するグラフである。 図３のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの別の制御を説明するブロック図である。 図３のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンのさらに別の制御を説明するブロック図である。 本発明の第２の実施形態の風力発電装置における制御を説明するブロック図である。 オイル用熱交換器における温度の時間変化、および、オイル用ファンの制御を説明するグラフである。 発電機本体における温度の時間変化、および、発電機用ファンの制御を説明するグラフである。

〔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（筐体）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（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７と、風力発電装置１の周囲における風向および風速を測定する風向風速計９と、が設けられている。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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を回転軸線まわ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。

　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の内部に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。

　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（機器）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（クーラファン）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。

　発電機１４には、発電を行う発電機本体（機器）３１と、発電機本体３１内に空気を導入する発電機ファン（クーラファン）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、発電機用ファン３２および発電用ダクト３３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。

　トランス部１５には、電圧の変換を行うトランス本体（機器）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（クーラファン）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。

　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（クーラファン）５２と、が設けられている。

　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。

　風向風速計９は、ナセル３の外部における風向および風速を計測するものである。風向風速計９は、ナセル３における回転翼６よりも後方（図２の左側）の上面に配置され、ナセル３から上方（図２の上方）に向かって延びる棒部材の先端に配置されたものである。
　風向風速計９により測定された風向および風速は、後述する制御部７６に出力されている。

　なお、風向風速計９は、上述のようにナセル３の上面に配置されていてもよいし、風力発電装置１とは別に設けられた塔に配置されていてもよく、特に限定するものではない。風向風速計９を別塔に配置する方法は、複数の風力発電装置１を備えたウインドファームに適用して好適な方法である。

　図３は、図２のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの制御を説明するブロック図である。
　さらに、風力発電装置１には、図３に示すように、オイル用温度センサ７２と、発電機用温度センサ７３と、トランス用温度センサ７４と、コンバータ用温度センサ７５と、オイル用ファン２２、発電機用ファン３２、トランス用ファン４３およびコンバータ用ファン５２（以下、「オイル用ファン２２など」と表記する。）の制御を行う制御部７６と、オイル用ファン２２と、発電機用ファン３２と、トランス用ファン４３と、コンバータ用ファン５２と、を有する風力発電用ファン装置７１が設けられている。

　オイル用温度センサ７２は、図２および図３に示すように、オイル冷却部１３におけるオイル用熱交換器２１の温度を測定するセンサである。オイル用温度センサ７２により測定されたオイル用熱交換器２１の温度は、制御部７６に出力されている。

　発電機用温度センサ７３は、発電機１４における発電機本体３１の温度を測定するセンサである。発電機用温度センサ７３により測定された発電機本体３１の温度は、制御部７６に出力されている。

　トランス用温度センサ７４は、トランス部１５におけるトランス本体４１の温度を測定するセンサである。トランス用温度センサ７４により測定されたトランス本体４１の温度は、制御部７６に出力されている。

　コンバータ用温度センサ７５は、コンバータ部１６におけるコンバータ本体５１の温度を測定するセンサである。コンバータ用温度センサ７５により測定されたコンバータ本体５１の温度は、制御部７６に出力されている。

　制御部７６は、図２および図３に示すように、オイル用熱交換器２１、発電機本体３１、トランス本体４１およびコンバータ本体５１（以下、「オイル用熱交換器２１など」と表記する。）の温度と、ナセル３の外部の風向および風速に基づいて、オイル用ファン２２などを制御するものである。

　制御部７６には、風力発電装置１の稼動状態を推定する稼動状態推定部７７と、オイル用熱交換器２１などの温度勾配を推定する温度推定部７８と、オイル用ファン２２などの制御信号を出力するファン制御部７９と、が設けられている。

　稼動状態推定部７７は、風向風速計９から入力された風向および風速に基づいて、風力発電装置１の稼動状態を推定することにより、オイル用熱交換器２１などの稼働率を推定するものである。

　温度推定部７８は、稼動状態推定部７７により推定されたオイル用熱交換器２１などの稼働率と、オイル用温度センサ７２、発電機用温度センサ７３およびトランス用温度センサ７４から入力された、オイル用熱交換器２１などの温度に基づいて、オイル用熱交換器２１などにおける温度勾配を推定するものである。

　ファン制御部７９は、温度推定部７８により推定されたオイル用熱交換器２１などにおける温度勾配に基づいて、オイル用ファン２２などの制御信号を出力するものである。

　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。

　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。

　次に、本実施形態の特徴である風力発電用ファン装置７１における制御について説明する。
　図４は、図３の風力発電用ファン装置の制御を説明するフローチャートである。
　風力発電用ファン装置７１の制御部７６には、図４に示すように、風向風速計９により計測されたナセル３の外部の風向および風速が入力される（ステップＳ１）。
　制御部７６における稼動状態推定部７７は、入力された風向および風速に基づいて、オイル用熱交換器２１などにおける稼働率の推定を行う（ステップＳ２）。稼働率の推定は、予め稼動状態推定部７７に記憶されたデータマップに基づいて行われていてもよいし、計算式に基づいて行われていてもよく、特に限定するものではない。

　オイル用熱交換器２１などにおける稼働率が推定されると、次に、温度推定部７８により、オイル用熱交換器２１などにおける時間に対する温度勾配が推定される（ステップＳ３）。
　例えば、オイル用熱交換器２１における温度勾配は、オイル用温度センサ７２から入力されたオイル用熱交換器２１の温度と、稼働率に対応したオイル用熱交換器２１における発熱量と、オイル用ファン２２の稼動状態と、に基づいて行われている。オイル用熱交換器２１における発熱量は、温度推定部７８に予め記憶された稼働率に対応した発熱量が用いられている。
　なお、発電機本体３１、トランス本体４１およびコンバータ本体５１における温度勾配も、オイル用熱交換器２１の場合と同様に温度推定部７８により推定されている。

　ファン制御部７９は、温度推定部７８により推定されたオイル用熱交換器２１などにおける温度勾配に基づいて、オイル用ファン２２などの駆動を制御する制御信号を出力する（ステップＳ４）。

　図５は、図２における発電機本体の温度変化を説明するグラフである。
　例えば、発電機用ファン３２の駆動を制御する場合について説明すると、図５の実線で示すように、ファン制御部７９は、発電機本体３１の温度および温度勾配に基づいて、発電機本体３１の温度が所定の温度範囲（図５のＴ０からＴ１まで）に収まるように、発電機用ファン３２を駆動するＯＮ信号や、停止させるＯＦＦ信号を出力する。
　このように制御することで、図５の点線で示すように、発電機本体３１の温度のみに基づいて発電機用ファン３２を制御する場合と比較して、発電機本体３１の温度を所定の温度範囲内に収めることができる。

　上記の構成によれば、制御部７６は、ナセル３の外部における風向および風速に基づいてオイル用熱交換器２１などの運転状況を推定することにより、オイル用熱交換器２１などにおいて発生する熱量を推定することができる。そのため、制御部７６は、さらにオイル用ファン２２などにより測定されたオイル用熱交換器２１などの温度に基づいて時間に対するオイル用熱交換器２１などの温度変化、つまりオイル用熱交換器２１などの温度勾配を推定することができる。

　この推定されたオイル用熱交換器２１などの温度勾配に基づいてオイル用ファン２２などの駆動を制御することにより、オイル用熱交換器２１などの温度のみに基づいて制御する方法と比較して、オイル用ファン２２などの駆動制御を適切に行うことができ、風力発電装置１に設けられたオイル用熱交換器２１などを冷却するオイル用ファン２２などにおける駆動電力の過消費を防止することができる。

　例えば、オイル用ファン２２などによる冷却停止遅れ、つまりオイル用熱交換器２１などの冷却過多が防止される。言い換えると、不必要なオイル用ファン２２などの駆動が防止され、オイル用ファン２２などにおける駆動電力の消費量が抑制される。
　さらに、オイル用ファン２２などによる冷却開始遅れ、つまりオイル用熱交換器２１などの過加熱が防止される。言い換えると、オイル用ファン２２などの駆動時間が短縮され、オイル用ファン２２などによる駆動電力の消費が抑制される。

　図６は、図３のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの別の制御を説明するブロック図である。
　上述のように、風向風速計９と、オイル用温度センサ７２などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン２２などを制御してもよいし、図６に示すように、風車回転翼６の回転数および風車回転翼６のピッチ角と、オイル用温度センサ７２などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン２２などを制御してもよく、特に限定するものではない。

　なお、風車回転翼６の回転数は、ロータヘッド４や主軸などの回転を計測することにより計測することができ、風車回転翼６のピッチ角は、風車回転翼６のピッチ角を直接計測してもよいし、上述のピッチ制御部の出力を検出してもよく、特に限定するものではない。

　このようにすることにより、風向風速計９を用いることなく、オイル用ファン２２などにおける運転状況を把握することができるため、オイル用ファン２２などにおいて発生する熱量を推定することができる。

　図７は、図３のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンのさらに別の制御を説明するブロック図である。
　上述のように、風向風速計９と、オイル用温度センサ７２などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン２２などを制御してもよいし、図７に示すように、発電機本体３１による出力電力と、オイル用温度センサ７２などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン２２などを制御してもよく、特に限定するものではない。

　このようにすることにより、風向風速計９を用いることなく、オイル用ファン２２などにおける運転状況を把握することができるため、オイル用ファン２２などにおいて発生する熱量を推定することができる。

〔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１０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、風力発電用ファン装置における制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて風力発電用ファン装置における制御のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
　図８は、本実施形態の風力発電装置における制御を説明するブロック図である。
　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。

　本実施形態の風力発電装置１０１の風力発電用ファン装置１７１には、図８に示すように、オイル用温度センサ７２と、発電機用温度センサ７３と、トランス用温度センサ７４と、コンバータ用温度センサ７５と、オイル用ファン２２などの制御を行う制御部１７６と、オイル用ファン２２と、発電機用ファン３２と、トランス用ファン４３と、コンバータ用ファン５２と、が設けられている。

　ここで、オイル用ファン２２は、他のファンよりも容量が大きなファンであり、発電機用ファン３２およびトランス用ファン４３は、他のファンよりも容量が小さなファンである。コンバータ用ファン５２は、オイル用ファン２２と、発電機用ファン３２およびトランス用ファン４３との中間の容量を持つファンである。

　制御部１７６は、図８に示すように、オイル用熱交換器２１などの温度と、ナセル３の外部の風向および風速に基づいて、オイル用ファン２２などを制御するものである。

　制御部７６には、風力発電装置１の稼動状態を推定する稼動状態推定部７７と、オイル用熱交換器２１などの温度勾配を推定する温度推定部７８と、オイル用ファン２２などの制御信号を出力するファン制御部１７９と、が設けられている。

　次に、本実施形態の特徴である風力発電用ファン装置１７１における制御について説明する。
　風力発電用ファン装置１７１の制御部１７６には、風向風速計９により計測されたナセル３の外部の風向および風速が入力される。その後、オイル用熱交換器２１などにおける時間に対する温度勾配の推定までは第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

　ファン制御部１７９は、推定された温度勾配、および、各ファン２２，３２，４２，５２の駆動状態に基づいて、各ファン２２，３２，４２，５２のそれぞれを個別に駆動制御する。
　以下では、他のファンと比較して容量が大きなオイル用ファン２２と、他のファンと比較して容量が小さな発電機用ファン３２と、に対する制御を例として説明する。

　図９は、オイル用熱交換器における温度の時間変化、および、オイル用ファンの制御を説明するグラフである。図１０は、発電機本体における温度の時間変化、および、発電機用ファンの制御を説明するグラフである。
　図９におけるＴａ１は、オイル用熱交換器２１の温度であってオイル用ファン２２の稼動開始温度であり、Ｔａ２は、オイル用ファン２２の停止温度である。図１０におけるＴｂ１は、発電機本体３１の温度であって発電機用ファン３２の稼動開始温度であり、Ｔｂ２は、発電機用ファン３２の停止温度である。

　図９および図１０における時間ｔ１０からｔ１１までの間は、オイル用熱交換器２１および発電機本体３１の温度は、それぞれファンの稼動開始温度（Ｔａ１，Ｔｂ１）よりも低く、かつ、停止温度（Ｔａ２，Ｔｂ２）よりも高いため、オイル用ファン２２および発電機用ファン３２は停止（ＯＦＦ）されている。
　その後、時間ｔ１１からｔ１２になると、オイル用熱交換器２１における温度がファンの稼動開始温度（Ｔａ１）に到達するため、オイル用ファン２２が駆動（ＯＮ）される。その一方で、発電機本体３１の温度はファンの稼動開始温度（Ｔｂ１）よりも低いため、発電機用ファン３２は停止（ＯＦＦ）されたままである。
　オイル用熱交換器２１の温度は、オイル用ファン２２により冷却されるため低下する。

　時間ｔ１２からｔ１３になると、発電機本体３１の温度が、ファンの稼動開始温度（Ｔａ１）に到達するため、発電機用ファン３２が駆動（ＯＮ）される。その一方で、ファン制御部１７９は、ファンの停止温度（Ｔａ２）よりも高い状態であってもオイル用ファン２２を停止（ＯＦＦ）する。

　そのため、発電機本体３１の温度は、発電機用ファン３２により冷却されるため低下する。その一方で、オイル用熱交換器２１の温度は、オイル用ファン２２による冷却が停止されるため上昇する。
　発電機本体３１は、オイル用熱交換器２１と比較して熱容量が小さいため、オイル用熱交換器２１よりも速やかに温度が低下する。

　時間ｔ１３以降になると、発電機本体３１の温度が、ファンの停止温度（Ｔｂ２）よりも低くなるため、発電機用ファン３２が停止（ＯＦＦ）される。その一方で、オイル用熱交換器２１は、その温度がファンの停止温度（Ｔａ２）よりも高い状態で停止されていたので、発電機用ファン３２が停止されたことに対応して、駆動が開始（ＯＮ）される。

　上記の構成によれば、オイル用ファン２２などの中の一のファンの駆動を、他のファンの駆動状態に基づいて駆動制御するため、オイル用ファン２２などによるオイル用熱交換器２１などの冷却効率低下が防止され、オイル用ファン２２などにおける駆動電力の消費量が抑制される。

　オイル用熱交換器２１などに対するオイル用ファン２２などの負荷の割合、つまり、オイル用熱交換器２１などの発熱量や熱容量に対するオイル用ファン２２などの送風能力の割合がそれぞれ異なる場合、例えば、負荷割合の軽い発電機用ファン３２の駆動が、負荷割合の重いオイル用ファン２２の駆動状態に基づいて制御される。このようにすることで、発電機用ファン３２の駆動に際して、オイル用ファン２２の駆動により生ずるナセル３内部と外部との間の圧力差（負圧）の影響を軽減することができ、発電機用ファン３２における冷却効率の低下が防止される。

　あるいは、負荷割合の重いオイル用ファン２２の駆動を、負荷割合の軽い発電機用ファン３２の駆動状態に基づいて制御することにより、発電機用ファン３２の駆動に対するオイル用ファン２２の駆動により生ずるナセル３内部と外部との間の圧力差の影響を軽減することができ、発電機用ファン３２における冷却効率の低下が防止される。

　なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

　１，１０１　風力発電装置
　３　ナセル（筐体）
　６　風車回転翼（回転翼）
　９　風向風速計
　２１　オイル用熱交換器（機器）
　２２　オイル用ファン（クーラファン）
　３１　発電機本体（機器）
　３２　発電機ファン（クーラファン）
　４１　トランス本体（機器）
　４３　トランス用ファン（クーラファン）
　５１　コンバータ本体（機器）
　５２　コンバータ用ファン（クーラファン）
　７１，１７１　風力発電用ファン装置
　７６，１７６　制御部

Claims (7)

1. 　回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出するクーラファンと、
   　前記機器の温度、および、前記機器の運転状況に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、
   が設けられている風力発電装置用ファン装置。
2. 　前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記筐体の外部における風向および風速を計測する風向風速計の計測結果に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する請求項１記載の風力発電装置用ファン装置。
3. 　前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記回転翼の回転数および前記回転翼のピッチ角に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する請求項１記載の風力発電装置用ファン装置。
4. 　前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記機器の出力電力に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御する請求項１記載の風力発電装置用ファン装置。
5. 　前記クーラファンは、複数の前記機器のそれぞれに対して複数設けられ、
   　前記制御部は、一のクーラファンの駆動を他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御する請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置用ファン装置。
6. 　回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う複数の機器のそれぞれに対して、該機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出する複数のクーラファンと、
   　一のクーラファンの駆動を、前記機器の温度、および、他のクーラファンの駆動状態に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、
   が設けられている風力発電装置用ファン装置。
7. 　風により回転駆動される回転翼と、
   　該回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器と、
   　該機器を内部に収納する筐体と、
   　請求項１から請求項６のいずれかに記載の風力発電装置用ファン装置と、
   が設けられている風力発電装置。

Images