風力発電用風車
【課題】フィルターの目詰まりを正確に把握し、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却すること。
【解決手段】基礎上に立設される支柱２と、この支柱２の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセル３に軸支されるローターヘッド４とを備え、前記ナセル３のカバー６に設けられた吸気口１７を介して前記ナセル３に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセル３のカバー６に設けられた排気口１５ａ，１６およびこの排気口１５ａ，１６の上流側近傍に配置された排気ファン１１，１３を介して排出する風力発電用風車１であって、予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルター１４が目詰まりしている、または前記フィルター１４が目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えている。
【解決手段】基礎上に立設される支柱２と、この支柱２の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセル３に軸支されるローターヘッド４とを備え、前記ナセル３のカバー６に設けられた吸気口１７を介して前記ナセル３に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセル３のカバー６に設けられた排気口１５ａ，１６およびこの排気口１５ａ，１６の上流側近傍に配置された排気ファン１１，１３を介して排出する風力発電用風車１であって、予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルター１４が目詰まりしている、または前記フィルター１４が目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電用風車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電用風車としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０７９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風力発電用風車のナセルの内部には、ドライブトレイン、発電機、制御装置等の発熱機器が収容されており、また、この発熱機器を空気冷却するための排気ファンおよびフィルターが設けられているものもある。フィルターは、ナセルの内部に取り込まれる外気中から粉塵、雨水、雪粒子、塩粒子等の不純物を取り除くものであり、この不純物によってフィルターが目詰まりを起こすと発熱機器を適正に冷却することができなくなるおそれがある。
そこで、現状では、定期的（予め設定された期間毎）にフィルターの点検を行い、フィルターが目詰まりしている、またはフィルターが目詰まりしかかっている場合には、フィルターを交換したり、フィルターの洗浄（清掃）を行うようにしている。
【０００５】
しかしながら、フィルターの目詰まりは、風力発電用風車が設置される場所（内陸部、海岸部、洋上等）や風力発電用風車が設置される周囲の環境（空気の清浄度、風速、気温等）によって大きく左右されるため、フィルターが目詰まりする時期を予め予測することは困難である。したがって、定期的にフィルターの点検を行ったとしても、フィルターが完全に目詰まりを起こしていることもあれば、ほとんど目詰まりを起こしていないこともある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる風力発電用風車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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る風力発電用風車は、基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えている。
【０００８】
上記風力発電用風車において、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要するであろう稼働時間として設定された時間を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間を用いるとさらに好適である。
【０００９】
上記風力発電用風車において、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを一定時間連続稼働させたときに得られるであろう、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との差として設定された温度変化量を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との実際の差として得られた実際の温度変化量を用いるとさらに好適である。
【００１０】
上記風力発電用風車において、前記フィルターの下流側近傍もしくは前記ナセル内の空気の流路上に風速計が配置されており、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定された風速を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記風速計で取得された実際の風速を用いるとさらに好適である。
【００１１】
上記風力発電用風車において、前記フィルターの上流側近傍の圧力と、前記フィルターの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計もしくは前記ナセル内の空気の流路上の、上流側における圧力と、下流側における圧力との差を測定する差圧計が配置されており、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう圧力差として設定された圧力差を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記差圧計で取得された実際の圧力差を用いるとさらに好適である。
【００１２】
これら風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
【００１３】
上記風力発電用風車において、前記最新のデータの取得が、カットイン風速を下回る風速下で行われるように設定されているとさらに好適である。
【００１４】
このような風力発電用風車によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００１５】
上記風力発電用風車において、前記最新のデータの取得が、日射の影響を受けない夜間および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に行われるように設定されているとさらに好適である。
【００１６】
このような風力発電用風車によれば、日射による影響や気温の変化による影響が排除されることになるので、より正確なデータを収集することができて、フィルターの目詰まりをより正確に把握することができる。
【００１７】
本発明に係る風力発電用風車は、基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、前記排気ファンの稼働率が予め設定した閾値を超えた場合に、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていると判断する制御装置を備えている。
【００１８】
本発明に係る風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る風力発電用風車を示す側面図である。
【図２】図１に示すナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【図３】本発明に係る風力発電用風車が具備する制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る風力発電用風車の第１実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る風力発電用風車を示す側面図、図２は図１に示すナセルの内部を簡略化して示した断面図、図３は本発明に係る風力発電用風車が具備する制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
なお、図面の簡略化を図るため、図３には、本発明に直接関係する構成要素のみを示している。
【００２２】
図１に示すように、風力発電用風車１は、基礎Ｂ上に立設される支柱（「タワー」ともいう。）２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられるローターヘッド４とを有している。
ローターヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（例えば、３枚）の風車回転翼５が取り付けられている。これにより、ローターヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼５に当たった風の力が、ローターヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
【００２３】
支柱２は、複数個（例えば、３個）のユニット（図示せず）を上下に連結した構成とされている。
また、ナセル３は、支柱２を構成するユニットのうち、最上部に設けられるユニット上に設置されており、支柱２の上端に取り付けられるナセル台板（図示せず）と、このナセル台板を上方から覆うカバー６とを有している。
【００２４】
図２に示すように、ナセル３の内部には、（第１の）排気ファン１１、潤滑油冷却器（熱交換器）１２、（第２の）排気ファン１３、フィルター１４が設けられている。
排気ファン１１および潤滑油冷却器１２は、カバー６の頂部に設けられて、ナセル３の背面（ローターヘッド４と対向する正面６ａと反対側の面）６ｂに向かって開口する排気通路１５内に設けられており、排気ファン１１によって送出されたナセル３の内部空気は、潤滑油冷却器１２で熱交換された（潤滑油冷却器１２の内部を通過する潤滑油から熱を奪い去った）後、排気通路１５の出口（（第１の）排気口）１５ａからナセル３の外部に排出される。
【００２５】
潤滑油冷却器１２の内部には、ローターヘッド４に接続（連結）された回転軸（図示せず）の回転を発電機（図示せず）に伝達する増速機（図示せず）や、ローターヘッド４に接続（連結）された回転軸を軸受け支持する軸受（図示せず）等に供給されて暖められた（増速機や軸受等から熱を奪い去った）潤滑油が通過するようになっている。そして、潤滑油冷却器１２で冷やされた（排気ファン１１によって送出されたナセル３の内部空気により熱が奪い去られた）潤滑油は、増速機や軸受等に再び供給され（戻され）、増速機や軸受等を冷却するようになっている。
【００２６】
排気ファン１３は、カバー６の背面６ｂに設けられて開口する（第２の）排気口１６の上流側近傍に設けられており、排気ファン１３によって送出されたナセル３の内部空気は、排気口１６からもナセル３の外部に排出される。
フィルター１４は、ナセル３の内部に取り込まれる外気（ナセル３の外部空気）中から粉塵、雨水、雪粒子、塩粒子等の不純物を取り除くものであって、正面６ａの下端部に設けられて開口する吸気口１７の下流側近傍に設けられている。そして、吸気口１７およびフィルター１４からは、排気口１５ａ，１６を介して排出されたナセル３の内部空気を補うようにして、外気がナセル３の内部に流入し、ナセル３の内部に配置（収容）された図示しない発熱機器（ドライブトレイン、発電機、制御装置等）が、吸気口１７およびフィルター１４を介してナセル３の内部に取り込まれた外気により冷却されるようになっている。
【００２７】
さて、ナセル３の内部に配置された制御装置では、図３に示すフローチャートに従って、フィルター１４の目詰まりが監視（モニタリング）されることになる。
すなわち、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、ナセル３の外部の風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速（例えば、３ｍ／ｓ））を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるのを待って次のステップに進むことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。
【００２８】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間のことであり、これらデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００２９】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる稼働時間（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度から、冷却システムを連続稼働させてナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要するであろう稼働時間として設定（想定）された時間）と、今回新たに取得された稼働時間（すなわち、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度から、冷却システムを連続稼働させてナセル３の内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間）とを比較して行われ、今回新たに取得された稼働時間が基準となる稼働時間を超えた場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された稼働時間が基準となる稼働時間以下の場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００３０】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００３１】
本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００３２】
本発明に係る風力発電用風車の第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
本実施形態に係る風力発電用風車２１は、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態では、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２が設けられており、この風速計２２により、フィルター１４を介してナセル３の内部に流入した外気（ナセル３の外部空気）の風速（流速：風量）が測定（計測）されることになる。
【００３４】
また、本実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定する代わりに、風速計２２により、フィルター１４を介してナセル３の内部に流入した外気の風速が測定されることになる。
すなわち、本実施形態に係る制御装置では、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速）を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるのを待って次のステップに進むことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。このとき、風速計２２により測定されたデータは、制御装置に逐次出力（伝達）されるようになっている。
【００３５】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、風速計２２により測定された風速のことであり、このデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００３６】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる風速（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定（想定）された風速）と、冷却システムを連続稼働させて風速計で今回新たに取得された実際の風速とを比較して行われ、今回新たに取得された風速が基準となる風速以下の場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された風速が基準となる風速を上回る場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００３７】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たなたな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００３８】
本実施形態に係る風力発電用風車２１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車２１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００３９】
本発明に係る風力発電用風車の第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。
図５は本実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
本実施形態に係る風力発電用風車３１は、フィルター１４の上流側近傍の圧力（静圧または動圧）と、フィルター１４の下流側近傍の圧力（静圧または動圧）との差（すなわち、フィルター１４前後の差圧）を測定（計測）する差圧計３２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態では、フィルター１４の上流側近傍の圧力と、フィルター１４の下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計３２が設けられており、この差圧計３２により、フィルター１４を通過する外気（ナセル３の外部空気）の風圧差（差圧、風量）が測定されることになる。
【００４１】
また、本実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定する代わりに、差圧計３２により、フィルター１４前後の風圧差が測定されることになる。
すなわち、本実施形態に係る制御装置では、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速）を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるまで次のステップには進まず、環境条件が満たされるのを待つことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。このとき、差圧計３２により測定されたデータは、制御装置に逐次出力（伝達）されるようになっている。
【００４２】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、差圧計３２により測定されたフィルター１４前後の差圧のことであり、このデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００４３】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる風圧差（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風圧差として設定（想定）された風圧差と、今回新たに取得された風圧差とを比較して行われ、今回新たに取得された風圧差が基準となる差圧を上回る場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された差圧が基準となる差圧以下の場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００４４】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００４５】
本実施形態に係る風力発電用風車３１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態における環境条件に、日射の影響を受けない夜間に限定するといった条件および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に限定するといった条件が加えられるとさらに好適である。
これにより、日射による影響や気温の変化による影響が排除されることになるので、より正確なデータを収集することができて、フィルター１４の点検メンテナンスの時期をより正確に把握することができる。
【００４７】
また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で適宜必要に応じて変形実施および変更実施することができる。
例えば、上述した第１実施形態と第２実施形態、第１実施形態と第３実施形態、第２実施形態と第３実施形態、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて実施することもできる。
これにより、より多くのデータが収集され、これらのデータに基づいてフィルター１４の目詰まりが判断されることになるので、フィルター１４の点検メンテナンスの時期をより正確に把握することができる。
【００４８】
また、上述した実施形態の他、通常常に監視（モニタリング）されている冷却システムの稼働率、すなわち、排気ファン１１，１３の稼働率に基づいてフィルター１４の目詰まりを判断することもできる。すなわち、稼働率が予め設定（想定）した閾値を超えた場合には、「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断し、稼働率が予め設定（想定）した閾値以下の場合には、「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断することもできる。
この場合、稼働率を測定（計測）するためのセンサ等を追加する必要がなく、コスト面で最も有利な手法である。
【００４９】
さらに、上述した実施形態では、風速が微風のときにテストモードに入るように設定されていたが、風速が略安定（略一定）している状態であれば、カットイン風速以上のときにテストモードに入るように設定することもできる。
【００５０】
さらにまた、複数の風力発電用風車が設置されたウィンドファームでは、その中の少なくとも１台の風力発電用風車におけるフィルター１４の目詰まりを監視し、その結果をその他の風力発電用風車に反映させればよく、すべての風力発電用風車におけるフィルター１４の目詰まりを監視する必要はない。
【００５１】
さらにまた、上述した実施形態では、ナセル３の内部に収容された制御装置でデータの１次分析が行われるようになっているが、この制御装置を監視員のいる制御室に配置し、ナセル３内に配置された各センサ（温度センサ（図示せず）、風速計２２、差圧計３２等）から制御装置に送られてきたデータに基づいて、データの１次分析を行うようにすることもできる。
【００５２】
さらにまた、上述した第１実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定したが、その代わりに、冷却システムを一定時間連続稼働させる直前のナセル３の内部温度と、冷却システムを一定時間連続稼働させた直後のナセル３の内部温度と差として得られた温度変化量を用いるようにしてもよい。
【００５３】
さらにまた、上述した第２実施形態では、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナセル３内の空気の流路上で、その流路を通過する空気の流速を測定できる場所であれば、いかなる場所であってもよい。
【００５４】
さらにまた、上述した第３実施形態では、フィルター１４の上流側近傍の圧力と、フィルター１４の下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計３２を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナセル３内の空気の流路上で、その流路の上流側における圧力と、その流路の下流側における圧力との差を測定する差圧計を設けるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 風力発電用風車
２ 支柱
３ ナセル
４ ローターヘッド
６ カバー
１１ 排気ファン
１３ 排気ファン
１４ フィルター
１５ａ 排気口
１６ 排気口
１７ 吸気口
２１ 風力発電用風車
２２ 風速計
３１ 風力発電用風車
３２ 差圧計
Ｂ 基礎
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電用風車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電用風車としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０７９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風力発電用風車のナセルの内部には、ドライブトレイン、発電機、制御装置等の発熱機器が収容されており、また、この発熱機器を空気冷却するための排気ファンおよびフィルターが設けられているものもある。フィルターは、ナセルの内部に取り込まれる外気中から粉塵、雨水、雪粒子、塩粒子等の不純物を取り除くものであり、この不純物によってフィルターが目詰まりを起こすと発熱機器を適正に冷却することができなくなるおそれがある。
そこで、現状では、定期的（予め設定された期間毎）にフィルターの点検を行い、フィルターが目詰まりしている、またはフィルターが目詰まりしかかっている場合には、フィルターを交換したり、フィルターの洗浄（清掃）を行うようにしている。
【０００５】
しかしながら、フィルターの目詰まりは、風力発電用風車が設置される場所（内陸部、海岸部、洋上等）や風力発電用風車が設置される周囲の環境（空気の清浄度、風速、気温等）によって大きく左右されるため、フィルターが目詰まりする時期を予め予測することは困難である。したがって、定期的にフィルターの点検を行ったとしても、フィルターが完全に目詰まりを起こしていることもあれば、ほとんど目詰まりを起こしていないこともある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる風力発電用風車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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る風力発電用風車は、基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えている。
【０００８】
上記風力発電用風車において、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要するであろう稼働時間として設定された時間を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間を用いるとさらに好適である。
【０００９】
上記風力発電用風車において、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを一定時間連続稼働させたときに得られるであろう、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との差として設定された温度変化量を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との実際の差として得られた実際の温度変化量を用いるとさらに好適である。
【００１０】
上記風力発電用風車において、前記フィルターの下流側近傍もしくは前記ナセル内の空気の流路上に風速計が配置されており、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定された風速を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記風速計で取得された実際の風速を用いるとさらに好適である。
【００１１】
上記風力発電用風車において、前記フィルターの上流側近傍の圧力と、前記フィルターの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計もしくは前記ナセル内の空気の流路上の、上流側における圧力と、下流側における圧力との差を測定する差圧計が配置されており、前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう圧力差として設定された圧力差を用い、前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記差圧計で取得された実際の圧力差を用いるとさらに好適である。
【００１２】
これら風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
【００１３】
上記風力発電用風車において、前記最新のデータの取得が、カットイン風速を下回る風速下で行われるように設定されているとさらに好適である。
【００１４】
このような風力発電用風車によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００１５】
上記風力発電用風車において、前記最新のデータの取得が、日射の影響を受けない夜間および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に行われるように設定されているとさらに好適である。
【００１６】
このような風力発電用風車によれば、日射による影響や気温の変化による影響が排除されることになるので、より正確なデータを収集することができて、フィルターの目詰まりをより正確に把握することができる。
【００１７】
本発明に係る風力発電用風車は、基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、前記排気ファンの稼働率が予め設定した閾値を超えた場合に、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていると判断する制御装置を備えている。
【００１８】
本発明に係る風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る風力発電用風車によれば、フィルターの目詰まりを正確に把握することができ、ナセルの内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る風力発電用風車を示す側面図である。
【図２】図１に示すナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【図３】本発明に係る風力発電用風車が具備する制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る風力発電用風車の第１実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る風力発電用風車を示す側面図、図２は図１に示すナセルの内部を簡略化して示した断面図、図３は本発明に係る風力発電用風車が具備する制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
なお、図面の簡略化を図るため、図３には、本発明に直接関係する構成要素のみを示している。
【００２２】
図１に示すように、風力発電用風車１は、基礎Ｂ上に立設される支柱（「タワー」ともいう。）２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられるローターヘッド４とを有している。
ローターヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（例えば、３枚）の風車回転翼５が取り付けられている。これにより、ローターヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼５に当たった風の力が、ローターヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
【００２３】
支柱２は、複数個（例えば、３個）のユニット（図示せず）を上下に連結した構成とされている。
また、ナセル３は、支柱２を構成するユニットのうち、最上部に設けられるユニット上に設置されており、支柱２の上端に取り付けられるナセル台板（図示せず）と、このナセル台板を上方から覆うカバー６とを有している。
【００２４】
図２に示すように、ナセル３の内部には、（第１の）排気ファン１１、潤滑油冷却器（熱交換器）１２、（第２の）排気ファン１３、フィルター１４が設けられている。
排気ファン１１および潤滑油冷却器１２は、カバー６の頂部に設けられて、ナセル３の背面（ローターヘッド４と対向する正面６ａと反対側の面）６ｂに向かって開口する排気通路１５内に設けられており、排気ファン１１によって送出されたナセル３の内部空気は、潤滑油冷却器１２で熱交換された（潤滑油冷却器１２の内部を通過する潤滑油から熱を奪い去った）後、排気通路１５の出口（（第１の）排気口）１５ａからナセル３の外部に排出される。
【００２５】
潤滑油冷却器１２の内部には、ローターヘッド４に接続（連結）された回転軸（図示せず）の回転を発電機（図示せず）に伝達する増速機（図示せず）や、ローターヘッド４に接続（連結）された回転軸を軸受け支持する軸受（図示せず）等に供給されて暖められた（増速機や軸受等から熱を奪い去った）潤滑油が通過するようになっている。そして、潤滑油冷却器１２で冷やされた（排気ファン１１によって送出されたナセル３の内部空気により熱が奪い去られた）潤滑油は、増速機や軸受等に再び供給され（戻され）、増速機や軸受等を冷却するようになっている。
【００２６】
排気ファン１３は、カバー６の背面６ｂに設けられて開口する（第２の）排気口１６の上流側近傍に設けられており、排気ファン１３によって送出されたナセル３の内部空気は、排気口１６からもナセル３の外部に排出される。
フィルター１４は、ナセル３の内部に取り込まれる外気（ナセル３の外部空気）中から粉塵、雨水、雪粒子、塩粒子等の不純物を取り除くものであって、正面６ａの下端部に設けられて開口する吸気口１７の下流側近傍に設けられている。そして、吸気口１７およびフィルター１４からは、排気口１５ａ，１６を介して排出されたナセル３の内部空気を補うようにして、外気がナセル３の内部に流入し、ナセル３の内部に配置（収容）された図示しない発熱機器（ドライブトレイン、発電機、制御装置等）が、吸気口１７およびフィルター１４を介してナセル３の内部に取り込まれた外気により冷却されるようになっている。
【００２７】
さて、ナセル３の内部に配置された制御装置では、図３に示すフローチャートに従って、フィルター１４の目詰まりが監視（モニタリング）されることになる。
すなわち、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、ナセル３の外部の風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速（例えば、３ｍ／ｓ））を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるのを待って次のステップに進むことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。
【００２８】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間のことであり、これらデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００２９】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる稼働時間（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度から、冷却システムを連続稼働させてナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要するであろう稼働時間として設定（想定）された時間）と、今回新たに取得された稼働時間（すなわち、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度から、冷却システムを連続稼働させてナセル３の内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間）とを比較して行われ、今回新たに取得された稼働時間が基準となる稼働時間を超えた場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された稼働時間が基準となる稼働時間以下の場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００３０】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００３１】
本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００３２】
本発明に係る風力発電用風車の第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
本実施形態に係る風力発電用風車２１は、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態では、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２が設けられており、この風速計２２により、フィルター１４を介してナセル３の内部に流入した外気（ナセル３の外部空気）の風速（流速：風量）が測定（計測）されることになる。
【００３４】
また、本実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定する代わりに、風速計２２により、フィルター１４を介してナセル３の内部に流入した外気の風速が測定されることになる。
すなわち、本実施形態に係る制御装置では、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速）を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるのを待って次のステップに進むことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。このとき、風速計２２により測定されたデータは、制御装置に逐次出力（伝達）されるようになっている。
【００３５】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、風速計２２により測定された風速のことであり、このデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００３６】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる風速（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定（想定）された風速）と、冷却システムを連続稼働させて風速計で今回新たに取得された実際の風速とを比較して行われ、今回新たに取得された風速が基準となる風速以下の場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された風速が基準となる風速を上回る場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００３７】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たなたな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００３８】
本実施形態に係る風力発電用風車２１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車２１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００３９】
本発明に係る風力発電用風車の第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。
図５は本実施形態に係る風力発電用風車のナセルの内部を簡略化して示した断面図である。
本実施形態に係る風力発電用風車３１は、フィルター１４の上流側近傍の圧力（静圧または動圧）と、フィルター１４の下流側近傍の圧力（静圧または動圧）との差（すなわち、フィルター１４前後の差圧）を測定（計測）する差圧計３２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態では、フィルター１４の上流側近傍の圧力と、フィルター１４の下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計３２が設けられており、この差圧計３２により、フィルター１４を通過する外気（ナセル３の外部空気）の風圧差（差圧、風量）が測定されることになる。
【００４１】
また、本実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定する代わりに、差圧計３２により、フィルター１４前後の風圧差が測定されることになる。
すなわち、本実施形態に係る制御装置では、前回の監視（計測）を終えた時点から所定時間（例えば、２週間または１ヶ月）経過したか否かを判断し、所定時間経過している場合には次のステップに進んで、環境条件が満たされているか否か、言い換えれば、風速が微風（カットイン風速（発電を開始する風速）を下回る風速（例えば、１ｍ／ｓ））になっているか否かを判断し、環境条件が満たされていれば、次のステップに進む。一方、環境条件が満たされていない場合には、環境条件が満たされるまで次のステップには進まず、環境条件が満たされるのを待つことになる。
環境条件が満たされたら（整ったら）テストモードに入り、ナセル３の内部に配置された冷却システム、すなわち、排気ファン１１，１３を連続稼働させる。
なお、テストモードでは、発電が停止され、パーキングブレーキが解放状態のまま維持されて、ローターヘッド４、風車回転翼５、およびドライブトレインが風まかせで回転するようになっている。このとき、差圧計３２により測定されたデータは、制御装置に逐次出力（伝達）されるようになっている。
【００４２】
テストモード中、環境条件が満たされているか否かを逐次判断し、環境条件が満たされている場合には、テストモードを継続し、必要なデータを得るのに必要な所定のテスト時間（例えば、１０分）が経過したら、次のステップに進む。一方、テストモードの途中で環境条件が満たされなくなったら、すなわち、風速がカットイン風速以上になったら、テストモードを終了し、発電を開始（再開）する。そして、環境条件が満たされるのを待って、再度テストモードに入る。
ここで、本実施形態における必要なデータとは、差圧計３２により測定されたフィルター１４前後の差圧のことであり、このデータは、制御装置内に蓄積（保存）される。
【００４３】
テストモードが終了したら、データ１次分析モードに入る。このデータ１次分析モードでは、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討が制御装置により行われ、制御装置が「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断した場合には、制御装置がアラーム（警報）を発する。一方、制御装置が「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断した場合には、新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
なお、本実施形態において、基準値データと、今回新たに取得された最新のデータとの比較検討は、制御装置内に予め入力（保存）された基準となる風圧差（すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風圧差として設定（想定）された風圧差と、今回新たに取得された風圧差とを比較して行われ、今回新たに取得された風圧差が基準となる差圧を上回る場合、制御装置は「異常あり」と判断し、今回新たに取得された差圧が基準となる差圧以下の場合、制御装置は「異常なし」と判断する。
【００４４】
制御装置で「異常あり」と判断された場合には、アラームとともに最新のデータが監視員のいる制御室（図示せず）に伝達（送信）され、監視員によってデータの２次分析が行われる。監視員によるデータの２次分析の結果、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められる場合には、当該フィルター１４の点検メンテナンスが実施され、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと監視員が判断した場合、すなわち、フィルター１４の性能劣化が認められない場合には、制御室から風力発電用風車の制御装置に判断結果が伝達（送信）され、制御装置では新たな所定時間（次の監視（計測）を始めるまでの所定時間）のカウントが始まる。
【００４５】
本実施形態に係る風力発電用風車３１によれば、フィルター１４の目詰まりを正確に把握することができ、ナセル３の内部に収容された発熱機器を常に適正に冷却することができる。
また、本実施形態に係る風力発電用風車１によれば、発電を行わないカットイン風速を下回る風速下でデータの取得が行われることになるので、発電効率の低下を回避することができ、発電機を最大限稼働させることができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態における環境条件に、日射の影響を受けない夜間に限定するといった条件および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に限定するといった条件が加えられるとさらに好適である。
これにより、日射による影響や気温の変化による影響が排除されることになるので、より正確なデータを収集することができて、フィルター１４の点検メンテナンスの時期をより正確に把握することができる。
【００４７】
また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で適宜必要に応じて変形実施および変更実施することができる。
例えば、上述した第１実施形態と第２実施形態、第１実施形態と第３実施形態、第２実施形態と第３実施形態、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて実施することもできる。
これにより、より多くのデータが収集され、これらのデータに基づいてフィルター１４の目詰まりが判断されることになるので、フィルター１４の点検メンテナンスの時期をより正確に把握することができる。
【００４８】
また、上述した実施形態の他、通常常に監視（モニタリング）されている冷却システムの稼働率、すなわち、排気ファン１１，１３の稼働率に基づいてフィルター１４の目詰まりを判断することもできる。すなわち、稼働率が予め設定（想定）した閾値を超えた場合には、「異常あり」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしている、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていると判断し、稼働率が予め設定（想定）した閾値以下の場合には、「異常なし」、すなわち、フィルター１４が目詰まりしていない、またはフィルター１４が目詰まりしかかっていないと判断することもできる。
この場合、稼働率を測定（計測）するためのセンサ等を追加する必要がなく、コスト面で最も有利な手法である。
【００４９】
さらに、上述した実施形態では、風速が微風のときにテストモードに入るように設定されていたが、風速が略安定（略一定）している状態であれば、カットイン風速以上のときにテストモードに入るように設定することもできる。
【００５０】
さらにまた、複数の風力発電用風車が設置されたウィンドファームでは、その中の少なくとも１台の風力発電用風車におけるフィルター１４の目詰まりを監視し、その結果をその他の風力発電用風車に反映させればよく、すべての風力発電用風車におけるフィルター１４の目詰まりを監視する必要はない。
【００５１】
さらにまた、上述した実施形態では、ナセル３の内部に収容された制御装置でデータの１次分析が行われるようになっているが、この制御装置を監視員のいる制御室に配置し、ナセル３内に配置された各センサ（温度センサ（図示せず）、風速計２２、差圧計３２等）から制御装置に送られてきたデータに基づいて、データの１次分析を行うようにすることもできる。
【００５２】
さらにまた、上述した第１実施形態では、冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度、および冷却システムを連続稼働させる直前のナセル３の内部温度からナセル３の内部温度が所定温度（例えば、５℃）下がるまでに要した稼働時間を測定したが、その代わりに、冷却システムを一定時間連続稼働させる直前のナセル３の内部温度と、冷却システムを一定時間連続稼働させた直後のナセル３の内部温度と差として得られた温度変化量を用いるようにしてもよい。
【００５３】
さらにまた、上述した第２実施形態では、フィルター１４の下流側近傍に風速計２２を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナセル３内の空気の流路上で、その流路を通過する空気の流速を測定できる場所であれば、いかなる場所であってもよい。
【００５４】
さらにまた、上述した第３実施形態では、フィルター１４の上流側近傍の圧力と、フィルター１４の下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計３２を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナセル３内の空気の流路上で、その流路の上流側における圧力と、その流路の下流側における圧力との差を測定する差圧計を設けるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 風力発電用風車
２ 支柱
３ ナセル
４ ローターヘッド
６ カバー
１１ 排気ファン
１３ 排気ファン
１４ フィルター
１５ａ 排気口
１６ 排気口
１７ 吸気口
２１ 風力発電用風車
２２ 風速計
３１ 風力発電用風車
３２ 差圧計
Ｂ 基礎
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、
前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、
予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えていることを特徴とする風力発電用風車。
【請求項２】
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要するであろう稼働時間として設定された時間を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項３】
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを一定時間連続稼働させたときに得られるであろう、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との差として設定された温度変化量を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との実際の差として得られた実際の温度変化量を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項４】
前記フィルターの下流側近傍もしくは前記ナセル内の空気の流路上に風速計が配置されており、
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定された風速を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記風速計で取得された実際の風速を用いるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項５】
前記フィルターの上流側近傍の圧力と、前記フィルターの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計もしくは前記ナセル内の空気の流路上の、上流側における圧力と、下流側における圧力との差を測定する差圧計が配置されており、
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう圧力差として設定された圧力差を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記差圧計で取得された実際の圧力差を用いるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項６】
前記最新のデータの取得が、カットイン風速を下回る風速下で行われるように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項７】
前記最新のデータの取得が、日射の影響を受けない夜間および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に行われるように設定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項８】
基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、
前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、
前記排気ファンの稼働率が予め設定した閾値を超えた場合に、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていると判断する制御装置を備えていることを特徴とする風力発電用風車。
【請求項１】
基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、
前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、
予め入力された基準となる基準値データと、風車外部の風速が略安定している状態で取得された最新のデータとを比較検討し、フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていることを判断する制御装置を備えていることを特徴とする風力発電用風車。
【請求項２】
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要するであろう稼働時間として設定された時間を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度から、前記排気ファンを連続稼働させて前記ナセルの内部温度が所定温度下がるまでに要した実際の稼働時間を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項３】
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で、前記排気ファンを一定時間連続稼働させたときに得られるであろう、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との差として設定された温度変化量を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを一定時間連続稼働させる直前の前記ナセルの内部温度と、前記排気ファンを一定時間連続稼働させた直後の前記ナセルの内部温度との実際の差として得られた実際の温度変化量を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項４】
前記フィルターの下流側近傍もしくは前記ナセル内の空気の流路上に風速計が配置されており、
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう風速として設定された風速を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記風速計で取得された実際の風速を用いるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項５】
前記フィルターの上流側近傍の圧力と、前記フィルターの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計もしくは前記ナセル内の空気の流路上の、上流側における圧力と、下流側における圧力との差を測定する差圧計が配置されており、
前記基準値データとして、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっている状態で測定されるであろう圧力差として設定された圧力差を用い、
前記最新のデータとして、前記排気ファンを連続稼働させて前記差圧計で取得された実際の圧力差を用いるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項６】
前記最新のデータの取得が、カットイン風速を下回る風速下で行われるように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項７】
前記最新のデータの取得が、日射の影響を受けない夜間および／または気温の変化の小さい、気温が安定した時間帯に行われるように設定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の風力発電用風車。
【請求項８】
基礎上に立設される支柱と、この支柱の上端に設置され、その内部に発熱機器を収容したナセルと、略水平な軸線周りに回転可能にして前記ナセルに軸支されるローターヘッドとを備え、
前記ナセルのカバーに設けられた吸気口を介して前記ナセルの内部に取り入れられ、前記発熱機器を冷却した外気を、前記ナセルのカバーに設けられた排気口およびこの排気口の上流側近傍に配置された排気ファンを介して排出する風力発電用風車であって、
前記排気ファンの稼働率が予め設定した閾値を超えた場合に、前記フィルターが目詰まりしている、または前記フィルターが目詰まりしかかっていると判断する制御装置を備えていることを特徴とする風力発電用風車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４７３５９（Ｐ２０１１−４７３５９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９８２６２（Ｐ２００９−１９８２６２）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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