JP2003120505A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
- Publication number
- JP2003120505A JP2003120505A JP2001316032A JP2001316032A JP2003120505A JP 2003120505 A JP2003120505 A JP 2003120505A JP 2001316032 A JP2001316032 A JP 2001316032A JP 2001316032 A JP2001316032 A JP 2001316032A JP 2003120505 A JP2003120505 A JP 2003120505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator
- turbine
- power
- refrigerant
- armature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 36
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電機の損失による排熱を利用してタービン
を駆動し、軸結合した小型の発電機から電力として回収
することで、装置の総合効率を高くすることができる風
力発電装置を提供する。 【解決手段】 風力エネルギを受けて回転する風車と、
該風車に軸結合した第１の発電機と、該第１の発電機の
電機子に熱回収部を配設し、冷媒によって排熱を処理す
る閉サイクル冷却装置と、該閉サイクル冷却装置に組み
込まれたタービンと、該タービンに軸結合した第２の発
電機とからなり、前記第１の発電機および前記第２の発
電機の双方から出力電力を得ることを特徴とし、前記閉
サイクル冷却装置に組み込まれたタービンは、前記第１
の発電機の電機子で加熱され、ガス化した前記冷媒によ
って駆動される。そして、第１の発電機および第２の発
電機の出力電力は、それぞれ電力系統と連系運転を行う
ことを特徴とする。
を駆動し、軸結合した小型の発電機から電力として回収
することで、装置の総合効率を高くすることができる風
力発電装置を提供する。 【解決手段】 風力エネルギを受けて回転する風車と、
該風車に軸結合した第１の発電機と、該第１の発電機の
電機子に熱回収部を配設し、冷媒によって排熱を処理す
る閉サイクル冷却装置と、該閉サイクル冷却装置に組み
込まれたタービンと、該タービンに軸結合した第２の発
電機とからなり、前記第１の発電機および前記第２の発
電機の双方から出力電力を得ることを特徴とし、前記閉
サイクル冷却装置に組み込まれたタービンは、前記第１
の発電機の電機子で加熱され、ガス化した前記冷媒によ
って駆動される。そして、第１の発電機および第２の発
電機の出力電力は、それぞれ電力系統と連系運転を行う
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は風力発電装置に関
し、特に発電機の損失による排熱を再利用する高効率風
力発電装置に関する。
し、特に発電機の損失による排熱を再利用する高効率風
力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の風力発電装置の構成を図３に示
す。この図において、発電機２として永久磁石式多極同
期発電機が使用される。磁極２１は複数のブレード１で
構成した風車の回転軸に直結され、風車の回転によって
電機子２２から交流電力を発生する。この交流電力の周
波数は、一般に電力系統の周波数よりも低いため、電力
変換部３のコンバータ３１によっていったん所定電圧の
直流に変換した後、インバータ３２において電力系統と
連系可能な電圧、周波数の交流電力に変換している。
す。この図において、発電機２として永久磁石式多極同
期発電機が使用される。磁極２１は複数のブレード１で
構成した風車の回転軸に直結され、風車の回転によって
電機子２２から交流電力を発生する。この交流電力の周
波数は、一般に電力系統の周波数よりも低いため、電力
変換部３のコンバータ３１によっていったん所定電圧の
直流に変換した後、インバータ３２において電力系統と
連系可能な電圧、周波数の交流電力に変換している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の方法で
は、発電機の損失による発熱に対して空冷あるいは水冷
による冷却を行い、熱は利用されずに空気中に排出して
いたため、装置の効率を高くすることができないという
課題があった。
は、発電機の損失による発熱に対して空冷あるいは水冷
による冷却を行い、熱は利用されずに空気中に排出して
いたため、装置の効率を高くすることができないという
課題があった。
【０００４】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、発電機の損失による排熱を利用してタービンを駆
動し、このタービンに軸結合した小型の発電機から電力
として回収することで、装置の総合効率を高くすること
ができる風力発電装置を提供することを目的とする。
ので、発電機の損失による排熱を利用してタービンを駆
動し、このタービンに軸結合した小型の発電機から電力
として回収することで、装置の総合効率を高くすること
ができる風力発電装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、風力エネルギを受けて回転する風車と、該風車に軸
結合した第１の発電機と、該第１の発電機の電機子に熱
回収部を配設し、冷媒によって排熱を処理する閉サイク
ル冷却装置と、該閉サイクル冷却装置に組み込まれたタ
ービンと、該タービンに軸結合した第２の発電機とから
なり、前記第１の発電機および前記第２の発電機の双方
から出力電力を得ることを特徴とする風力発電装置を提
供する。
は、風力エネルギを受けて回転する風車と、該風車に軸
結合した第１の発電機と、該第１の発電機の電機子に熱
回収部を配設し、冷媒によって排熱を処理する閉サイク
ル冷却装置と、該閉サイクル冷却装置に組み込まれたタ
ービンと、該タービンに軸結合した第２の発電機とから
なり、前記第１の発電機および前記第２の発電機の双方
から出力電力を得ることを特徴とする風力発電装置を提
供する。
【０００６】この発明によれば、風車に軸結合して発電
する第１の発電機の損失による排熱を利用してタービン
を回転させ、このタービンに軸結合した第２の発電機か
ら発電電力として回収することができ、第１の発電機を
空冷あるいは水冷によって冷却する場合に比較して発電
機以降の効率を向上させることができる。
する第１の発電機の損失による排熱を利用してタービン
を回転させ、このタービンに軸結合した第２の発電機か
ら発電電力として回収することができ、第１の発電機を
空冷あるいは水冷によって冷却する場合に比較して発電
機以降の効率を向上させることができる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
風力発電装置において、前記閉サイクル冷却装置に組み
込まれたタービンは、前記第１の発電機の電機子で加熱
され、ガス化した前記冷媒によって駆動されることを特
徴とする。
風力発電装置において、前記閉サイクル冷却装置に組み
込まれたタービンは、前記第１の発電機の電機子で加熱
され、ガス化した前記冷媒によって駆動されることを特
徴とする。
【０００８】この発明によれば、冷媒による閉サイクル
冷却装置の熱回収部を第１の発電機の電機子の発熱部分
に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒によっ
てタービンを回すことにより熱エネルギを回転エネルギ
に変換し、さらに第２の発電機によって電気エネルギに
変換することにより、装置の効率を向上させることがで
きる。
冷却装置の熱回収部を第１の発電機の電機子の発熱部分
に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒によっ
てタービンを回すことにより熱エネルギを回転エネルギ
に変換し、さらに第２の発電機によって電気エネルギに
変換することにより、装置の効率を向上させることがで
きる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の風力発電装置において、前記冷媒は、アンモニ
アを使用することを特徴とする。
２記載の風力発電装置において、前記冷媒は、アンモニ
アを使用することを特徴とする。
【００１０】この発明によれば、冷媒としてアンモニア
を使用することにより発電機の動作時の温度で容易に気
化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱を利用
して効率よくタービンを駆動することができる。
を使用することにより発電機の動作時の温度で容易に気
化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱を利用
して効率よくタービンを駆動することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
のいずれか記載の風力発電装置において、前記第１の発
電機および前記第２の発電機の出力電力は、それぞれ電
力系統と連系運転を行うことを特徴とする。
のいずれか記載の風力発電装置において、前記第１の発
電機および前記第２の発電機の出力電力は、それぞれ電
力系統と連系運転を行うことを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、第１の発電機による出
力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交流電力
に変換した電力と、この発電機の排熱によって発生した
第２の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系統と連
系運転を行うことができる。
力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交流電力
に変換した電力と、この発電機の排熱によって発生した
第２の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系統と連
系運転を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施の形態による風力発電装置の構成を示すブロック図
である。この図では風車の機構部分、制御系統部分等は
図示を省略してある。
ついて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施の形態による風力発電装置の構成を示すブロック図
である。この図では風車の機構部分、制御系統部分等は
図示を省略してある。
【００１４】図１において、符号１は風車のブレードで
あり、複数枚のブレード１が回転軸１ａに固定されて風
車を構成している。回転軸１ａの内周には永久磁石式多
極同期発電機である第１の発電機２ａの界磁を構成する
複数の磁極２１ａが取り付けられており、電機子２２ａ
を励磁して交流電力を発生させる。交流電力は一般に連
系運転を行う電力系統４の周波数より低いので、電力変
換部３によって連系可能な周波数および電圧に変換して
電力系統４と連系運転を行う。電力変換部３は、発電し
た交流電力を所定電圧の直流電力に変換するコンバータ
３１と、この直流電力を交流電力に逆変換するインバー
タ３２とから構成される。
あり、複数枚のブレード１が回転軸１ａに固定されて風
車を構成している。回転軸１ａの内周には永久磁石式多
極同期発電機である第１の発電機２ａの界磁を構成する
複数の磁極２１ａが取り付けられており、電機子２２ａ
を励磁して交流電力を発生させる。交流電力は一般に連
系運転を行う電力系統４の周波数より低いので、電力変
換部３によって連系可能な周波数および電圧に変換して
電力系統４と連系運転を行う。電力変換部３は、発電し
た交流電力を所定電圧の直流電力に変換するコンバータ
３１と、この直流電力を交流電力に逆変換するインバー
タ３２とから構成される。
【００１５】主発電機である第１の発電機２２ａは、発
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置５
を設ける。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒を抽送す
るためのポンプ５１、第１の発電機２ａの電機子２２ａ
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部５２、熱回収部５２で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン５３、および冷却部５４から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ５０で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置５
を設ける。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒を抽送す
るためのポンプ５１、第１の発電機２ａの電機子２２ａ
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部５２、熱回収部５２で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン５３、および冷却部５４から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ５０で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
【００１６】使用する冷媒としては発電機の動作時の温
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
【００１７】第１の発電機２ａの排熱によって高温度と
なり気化した冷媒で駆動されるタービン５３には、第２
の発電機６が軸結合され、電力系統４と連系可能な交流
電力を発生させ、電力系統４と連系させる。
なり気化した冷媒で駆動されるタービン５３には、第２
の発電機６が軸結合され、電力系統４と連系可能な交流
電力を発生させ、電力系統４と連系させる。
【００１８】次に図１の構成による風力発電装置の動作
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド１で構成された風車が回転し、回転軸１ａの内周部に
配設した極数分の磁極２１ａによって構成された界磁の
回転によって電機子２２ａが励磁され、電機子２２ａの
巻線に交流電力を発生させる。ブレード１ａの回転軸と
主発電機である第１の発電機２ａとは直結されており、
ブレードの回転数は１０〜４０ｒｐｍと低回転であるた
め、第１の発電機１ａが発生する交流電力の周波数は一
般的に系統周波数よりも低くなる。
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド１で構成された風車が回転し、回転軸１ａの内周部に
配設した極数分の磁極２１ａによって構成された界磁の
回転によって電機子２２ａが励磁され、電機子２２ａの
巻線に交流電力を発生させる。ブレード１ａの回転軸と
主発電機である第１の発電機２ａとは直結されており、
ブレードの回転数は１０〜４０ｒｐｍと低回転であるた
め、第１の発電機１ａが発生する交流電力の周波数は一
般的に系統周波数よりも低くなる。
【００１９】従って、第１の発電機２２ａの出力電力
は、電力変換部３のコンバータ３１において、いったん
所定電圧の直流電力に変換した後、インバータ３２にお
いて所定周波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力
系統４と連系運転を行う。
は、電力変換部３のコンバータ３１において、いったん
所定電圧の直流電力に変換した後、インバータ３２にお
いて所定周波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力
系統４と連系運転を行う。
【００２０】主発電機である第１の発電機２２ａの損失
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置５が
設けられている。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ５０を
第１の発電機２ａの電機子２２ａの鉄心部分に配設して
熱回収部５２とし、ポンプ５１によって熱回収部５２に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン５３を置き、このタービン５３を
駆動する。タービン５３を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部５４において冷却されて液化し、ポンプ５
１に戻る。
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置５が
設けられている。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ５０を
第１の発電機２ａの電機子２２ａの鉄心部分に配設して
熱回収部５２とし、ポンプ５１によって熱回収部５２に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン５３を置き、このタービン５３を
駆動する。タービン５３を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部５４において冷却されて液化し、ポンプ５
１に戻る。
【００２１】第１の発電機２２ａの排熱によって駆動さ
れたタービン５３には、第２の発電機６が軸結合されて
おり、この発電機６の交流出力電力は電力系統４と接続
して連系運転を行う。
れたタービン５３には、第２の発電機６が軸結合されて
おり、この発電機６の交流出力電力は電力系統４と接続
して連系運転を行う。
【００２２】例として、主発電機である第１の発電機２
２ａの定格出力が１ＭＷで、この発電機２２ａの効率を
９５％とすると、５０ｋＷが熱損失となる。第２の発電
機６とタービン５３を含んだ閉サイクル冷却装置５の効
率を２０％とすると、第２の発電機６からは１０ｋＷを
出力でき、風力発電装置の効率を１％向上させることが
できる。
２ａの定格出力が１ＭＷで、この発電機２２ａの効率を
９５％とすると、５０ｋＷが熱損失となる。第２の発電
機６とタービン５３を含んだ閉サイクル冷却装置５の効
率を２０％とすると、第２の発電機６からは１０ｋＷを
出力でき、風力発電装置の効率を１％向上させることが
できる。
【００２３】次に図２を参照してこの発明の他の実施の
形態について説明する。この実施の形態が上述の一実施
の形態と異なるのは、発電機の形状が一般的な発電機と
同様に固定子である電機子の内側に回転子である界磁が
位置している、いわゆるインナーローター型発電機とな
っている点である。なお、図２では、発電出力以降の構
成は図１と同一なので、図示を省略している。
形態について説明する。この実施の形態が上述の一実施
の形態と異なるのは、発電機の形状が一般的な発電機と
同様に固定子である電機子の内側に回転子である界磁が
位置している、いわゆるインナーローター型発電機とな
っている点である。なお、図２では、発電出力以降の構
成は図１と同一なので、図示を省略している。
【００２４】図２において、符号１は風車のブレードで
あり、複数枚のブレード１が回転軸１ｂに固定されて風
車を構成している。回転軸１ｂの外周には永久磁石型同
期発電機である第１の発電機２ｂの界磁を構成する複数
の磁極２１ｂが取り付けられており、電機子２２ｂを励
磁して交流電力を発生させる。
あり、複数枚のブレード１が回転軸１ｂに固定されて風
車を構成している。回転軸１ｂの外周には永久磁石型同
期発電機である第１の発電機２ｂの界磁を構成する複数
の磁極２１ｂが取り付けられており、電機子２２ｂを励
磁して交流電力を発生させる。
【００２５】主発電機である第１の発電機２２ｂは、発
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置５
を設ける。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒を抽送す
るためのポンプ５１、第１の発電機２ｂの電機子２２ｂ
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部５２、熱回収部５２で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン５３、および冷却部５４から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ５０で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置５
を設ける。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒を抽送す
るためのポンプ５１、第１の発電機２ｂの電機子２２ｂ
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部５２、熱回収部５２で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン５３、および冷却部５４から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ５０で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
【００２６】使用する冷媒としては発電機の動作時の温
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
【００２７】第１の発電機２ｂの排熱によって高温度と
なり気化した冷媒で駆動されるタービン５３には、第２
の発電機６が軸結合され、電力系統４と連系可能な交流
電力を発生させる。
なり気化した冷媒で駆動されるタービン５３には、第２
の発電機６が軸結合され、電力系統４と連系可能な交流
電力を発生させる。
【００２８】次に図２の構成による風力発電装置の動作
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド１で構成された風車が回転し、回転軸１ｂの外周部に
配設した極数分の磁極２１ｂによって構成された界磁の
回転によって電機子２２ｂが励磁され、電機子２２ｂの
巻線に交流電力を発生させる。主発電機である第１の発
電機２ｂは、中心部に位置して回転する界磁部分の外側
に電機子２２ｂが位置するインナーローター式の発電機
となっている。
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド１で構成された風車が回転し、回転軸１ｂの外周部に
配設した極数分の磁極２１ｂによって構成された界磁の
回転によって電機子２２ｂが励磁され、電機子２２ｂの
巻線に交流電力を発生させる。主発電機である第１の発
電機２ｂは、中心部に位置して回転する界磁部分の外側
に電機子２２ｂが位置するインナーローター式の発電機
となっている。
【００２９】第１の発電機２２ｂの出力電力は、電力変
換部３のコンバータ３１において、いったん所定電圧の
直流電力に変換した後、インバータ３２において所定周
波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力系統４と連
系運転を行う。
換部３のコンバータ３１において、いったん所定電圧の
直流電力に変換した後、インバータ３２において所定周
波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力系統４と連
系運転を行う。
【００３０】主発電機である第１の発電機２２ｂの損失
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置５が
設けられている。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ５０を
第１の発電機２ｂの電機子２２ｂの鉄心部分に配設して
熱回収部５２とし、ポンプ５１によって熱回収部５２に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン５３を置き、このタービン５３を
駆動する。タービン５３を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部５４において冷却されて液化し、ポンプ５
１に戻る。
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置５が
設けられている。この閉サイクル冷却装置５は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ５０を
第１の発電機２ｂの電機子２２ｂの鉄心部分に配設して
熱回収部５２とし、ポンプ５１によって熱回収部５２に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン５３を置き、このタービン５３を
駆動する。タービン５３を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部５４において冷却されて液化し、ポンプ５
１に戻る。
【００３１】第１の発電機２２ｂの排熱によって駆動さ
れたタービン５３には、第２の発電機６が軸結合されて
おり、この発電機６の交流出力電力は電力系統４と接続
して連系運転を行う。
れたタービン５３には、第２の発電機６が軸結合されて
おり、この発電機６の交流出力電力は電力系統４と接続
して連系運転を行う。
【００３２】以上、本発明の一実施の形態の動作を図面
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００３３】たとえば、閉サイクル冷却装置に使用する
冷媒はアンモニアに限られるものではなく、発電機の動
作温度で気化し、常温で液化が可能なもの（代替フロン
等）であれば、どんな冷媒であってもよい。
冷媒はアンモニアに限られるものではなく、発電機の動
作温度で気化し、常温で液化が可能なもの（代替フロン
等）であれば、どんな冷媒であってもよい。
【００３４】また、電力変換部のコンバータとインバー
タの接続点に蓄電池を配設して風況の変化にかかわら
ず、安定に電力を送出するようにしたものも本発明に含
まれる。
タの接続点に蓄電池を配設して風況の変化にかかわら
ず、安定に電力を送出するようにしたものも本発明に含
まれる。
【００３５】また、風車と第１の発電機とを直結せず、
増速機を介して結合して発電機を高速回転させ、直接連
系可能な周波数の交流電力を得るものであってもよい。
増速機を介して結合して発電機を高速回転させ、直接連
系可能な周波数の交流電力を得るものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば以下に示す効果が得られる。請求項１の発明によれ
ば、風車に軸結合して発電する第１の発電機の損失によ
る排熱を利用してタービンを回転させ、このタービンに
軸結合した第２の発電機から発電電力として回収するこ
とができ、第１の発電機を空冷あるいは水冷によって冷
却する場合に比較して発電機以降の効率を向上させるこ
とができる。
れば以下に示す効果が得られる。請求項１の発明によれ
ば、風車に軸結合して発電する第１の発電機の損失によ
る排熱を利用してタービンを回転させ、このタービンに
軸結合した第２の発電機から発電電力として回収するこ
とができ、第１の発電機を空冷あるいは水冷によって冷
却する場合に比較して発電機以降の効率を向上させるこ
とができる。
【００３７】請求項２の発明によれば、冷媒による閉サ
イクル冷却装置の熱回収部を第１の発電機の電機子の発
熱部分に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒
によってタービンを回すことにより熱エネルギを回転エ
ネルギに変換し、さらに第２の発電機によって電気エネ
ルギに変換することにより、装置の効率を向上させるこ
とができる。
イクル冷却装置の熱回収部を第１の発電機の電機子の発
熱部分に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒
によってタービンを回すことにより熱エネルギを回転エ
ネルギに変換し、さらに第２の発電機によって電気エネ
ルギに変換することにより、装置の効率を向上させるこ
とができる。
【００３８】請求項３の発明によれば、冷媒としてアン
モニアを使用することにより発電機の動作時の温度で容
易に気化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱
を利用して効率よくタービンを駆動することができる。
モニアを使用することにより発電機の動作時の温度で容
易に気化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱
を利用して効率よくタービンを駆動することができる。
【００３９】請求項４の発明によれば、第１の発電機に
よる出力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交
流電力に変換した電力と、この発電機の排熱によって発
生した第２の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系
統と連系運転を行うことができる。
よる出力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交
流電力に変換した電力と、この発電機の排熱によって発
生した第２の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系
統と連系運転を行うことができる。
【図１】 本発明の一実施の形態による風力発電装置の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】 本発明の他の実施の形態による風力発電装置
の構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
【図３】 従来の技術による風力発電装置の構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
１…ブレード
１ａ…回転軸
１ｂ…回転軸
２…発電機
２ａ…第１の発電機
２ｂ…第２の発電機
２１…磁極
２１ａ…磁極
２１ｂ…磁極
２２…電機子
２２ａ…電機子
２２ｂ…電機子
３…電力変換部
３１…コンバータ
３２…インバータ
４…電力系統
５…閉サイクル冷却装置
５０…金属チューブ
５１…ポンプ
５２…熱回収部
５３…タービン
５４…冷却部
６…第２の発電機
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｋ 9/18 Ｈ０２Ｋ 9/18 Ｚ
Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BB07 BC01 BD00
3H078 AA02 AA26 AA34 BB11 CC01
CC22
5H607 BB02 BB07 BB14 BB26 CC05
DD07 DD08 DD19 FF01 FF26
5H609 BB03 BB12 PP02 QQ23 RR37
RR44 RR62 RR69
Claims (4)
- 【請求項１】 風力エネルギを受けて回転する風車と、 該風車に軸結合した第１の発電機と、 該第１の発電機の電機子に熱回収部を配設し、冷媒によ
って排熱を処理する閉サイクル冷却装置と、 該閉サイクル冷却装置に組み込まれたタービンと、 該タービンに軸結合した第２の発電機とからなり、前記
第１の発電機および前記第２の発電機の双方から出力電
力を得ることを特徴とする風力発電装置。 - 【請求項２】 前記閉サイクル冷却装置に組み込まれた
タービンは、 前記第１の発電機の電機子で加熱され、ガス化した前記
冷媒によって駆動されることを特徴とする請求項１記載
の風力発電装置。 - 【請求項３】 前記冷媒は、アンモニアを使用すること
を特徴とする請求項１または２記載の風力発電装置。 - 【請求項４】 前記第１の発電機および前記第２の発電
機の出力電力は、それぞれ電力系統と連系運転を行うこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の風力発
電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316032A JP2003120505A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316032A JP2003120505A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003120505A true JP2003120505A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19134102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001316032A Withdrawn JP2003120505A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003120505A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009034609A1 (de) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Maschine mit Energierückgewinnung, insbesondere mit einem Thermovoltaikgenerator |
| KR101030588B1 (ko) | 2008-12-17 | 2011-04-21 | 주식회사 효성 | 발전장치용 냉각 시스템 |
| JP2012039816A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Ihi Corp | 発電装置及び発電システム |
| JP2012112385A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Siemens Ag | 風力タービンの電気装置を制御する方法およびシステム |
| JP2012197796A (ja) * | 2009-10-15 | 2012-10-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発電システム |
| US9617980B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-04-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wind power generating system |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001316032A patent/JP2003120505A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101030588B1 (ko) | 2008-12-17 | 2011-04-21 | 주식회사 효성 | 발전장치용 냉각 시스템 |
| DE102009034609A1 (de) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Maschine mit Energierückgewinnung, insbesondere mit einem Thermovoltaikgenerator |
| JP2012197796A (ja) * | 2009-10-15 | 2012-10-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発電システム |
| JP2012039816A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Ihi Corp | 発電装置及び発電システム |
| JP2012112385A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Siemens Ag | 風力タービンの電気装置を制御する方法およびシステム |
| KR101809514B1 (ko) * | 2010-11-26 | 2017-12-15 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 풍력 터빈의 전기 장치 제어 방법 및 시스템 |
| US9617980B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-04-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wind power generating system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1756052B (zh) | 带有双边定子的电机 | |
| CN110971095B (zh) | 一种双定子风力发电机及发电系统 | |
| Muljadi et al. | Cogging torque reduction in a permanent magnet wind turbine generator | |
| Gao et al. | HTS vernier machine for direct-drive wind power generation | |
| CN102220934A (zh) | 风力涡轮机 | |
| CN105531918A (zh) | 风力发电系统 | |
| CN102594062A (zh) | 双气隙混合励磁直驱开关磁阻风力发电机及其机组系统 | |
| US20080224475A1 (en) | Power generation | |
| Khan et al. | Design of a PM wind generator, optimised for energy capture over a wide operating range | |
| Li et al. | Design and analysis of a stator HTS field-modulated machine for direct-drive applications | |
| Fu et al. | A unified theory of flux-modulated electric machines | |
| CN100568677C (zh) | 一种双定子、单转子盘式无刷双馈交流电机 | |
| JP2003120505A (ja) | 風力発電装置 | |
| Zhao et al. | Optimization design of outer-rotor permanent magnet synchronous motor | |
| Nataraj et al. | Modeling and FEA analysis of axial flux PMG for low speed wind turbine applications | |
| Cardoso et al. | Dynamic modes of a brushless doubly-fed generator for wind turbines | |
| Mirnikjoo et al. | Design of an outer rotor flux switching permanent magnet generator for wind turbine | |
| Arish et al. | Comparative Analysis of PM and Non-PM Design Options for Small-Scale Wind Generators | |
| CN205829425U (zh) | 一种三定子混合励磁同步风力发电机 | |
| CN106253322B (zh) | 一种用于风力发电机的高温超导直流母线的变流器 | |
| Bumby et al. | Axial flux, permanent magnet, generators for engine integration | |
| Chirca et al. | Design optimization and prototyping of a double-rotor axial-flux spoke-type ferrite-magnet micro-wind generator | |
| CN116169829A (zh) | 一种基于特殊超导感应子电机的燃气轮发电装置 | |
| Zhang et al. | Performance analysis of doubly excited brushless generator with outer rotor for wind power application | |
| Upadhyay et al. | Design and FE analysis of surface mounted permanent magnet motor/generator for high-speed modular flywheel energy storage systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |