JP2004084527A - 風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】氷付着を防止できる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法。
【解決手段】ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値の以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、ピッチ角度の変更指示後、ロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、信号ｇを受けてロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値の以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、ピッチ角度の変更指示後、ロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、信号ｇを受けてロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなるように構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車の翼に氷が付着することを防止できる、風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は一般的な風車の構成を示す風車の側面図であり、風車１はタワー２の上端にナセル３を回動制御可能に搭載し、ナセル３には、ピッチ可変の翼４のロータ５を先端に取り付けた主軸６が回転自在に支持されている。ナセル３内において、主軸６には増速機７とその高速段に備えられた主軸ブレーキ８が接続し、さらに発電機９が接続して設けられている。
【０００３】
また、ナセル３は常時、風車１が風向きに向き合うように、すなわち、主軸６の方向が風向きと水平面上で平行になるように回動制御される。
【０００４】
図４は、図３中、Ａ−Ａ矢視による翼４の翼根元４ａにおけるピッチ角度の説明図であり、（ａ）は、フェザリング（風の入力に対し回転方向の力が生じないように翼のピッチ角度を風向きに平行にすること）の状態を示す。
【０００５】
上記のように、主軸６の方向は風向きと水平面上で平行になるように回動制御されているから、図４（ａ）において、フェザリング状態の翼のピッチ角度（α＝）αｆ は通常９０°（機種により幾らかの違いがあるが、本明細書ではαｆ ＝９０°を例に以下説明する。）である。図４（ｂ）は、回転時におけるピッチ角度α（０°＜α＜αｆ ）の状態を示す。
【０００６】
風車１は、起動前においては、図４（ａ）のように翼４のピッチ角度αをフェザリング状態（α＝αｆ ＝９０°）またはα≒αｆ としアイドリング状態とするか、またはさらに主軸ブレーキ８をかけて停止状態にあるが、例えば、風速Ｖ＝０〜２ｍ／ｓｅｃで、濃霧が発生し（湿度Ｗが高く）、気温Ｔが零下であるような場合、翼４の前縁４ｂに水蒸気が氷となり層状に付着する現象が生じることがある。
【０００７】
そのような状態となると、翼４のプロファイルが変わってしまい、風車１を起動できない場合があった。翼４はＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ）等で製造され熱伝達率は高くなく、またその構造上加熱手段を組み込むことは困難であるため、一旦そのような状態となると、その氷が溶けるまで風車１の起動を待たざるを得ない、という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような氷付着現象が発生するのは気象条件等が特定の地域ではあるが、地域を選ばず設置でき稼働の信頼性のある風車が求められており、本発明は、そのような氷付着を防止できる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）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、その第１の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第１の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、同信号ｇを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１０】
第１の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振される。
【００１１】
（２）第２の手段としては、第１の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１２】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【００１３】
（３）また、第３の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させることを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【００１４】
第３の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振される。
【００１５】
（４）第４の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１６】
第４の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更でき、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【００１７】
（５）第５の手段として、第４の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１８】
第５の手段によれば、第４の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【００１９】
（６）第６の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更することを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【００２０】
第６の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するので、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に基づき、本発明の実施の第１形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図１は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、前述の図３、図４に示した一般的な風車の構成とピッチ角度は本実施の形態においても同様であり、説明を繰り返すことは省略して図３、図４も参照して述べる。
【００２２】
図１において、１１は図示しない検出器で検出された気温Ｔが所定の閾値の気温Ｔ０ 以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、１２は図示しない検出器で検出された湿度Ｗが所定の閾値の湿度Ｗ０ 以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、１３は図示しない検出器で検出された風速Ｖが所定の閾値の風速Ｖ０ 以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、１４は風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、１５は後述の翼加振が開始されて後所定の時間、ｍ分が経過した後に信号ｅを発するタイマーである。
【００２３】
１６は信号ａ〜ｅのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、１７は信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、αｆ より小さい（第１の）所定のピッチ角度α１ に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、１８はその後図示しない検出器で検出されたロータ５の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が所定の閾値のロータ回転速度Ｎ０ （ｒｐｍ）以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、１９は信号ｇを受けて主軸ブレーキ８の作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路である。主軸ブレーキの作動指示は、後述するが翼４の翼加振開始の指示でもあり、その時前記タイマー１５がリセットされる。
【００２４】
なお、信号ｆが発せられたとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路１９は主軸ブレーキ８の解除指示を出す。また、信号ｇが発せられると、ピッチ角度支持回路１７は翼４のピッチ角度αを前記のα１ からフェザリングのピッチ角度αｆ に変更の指示を出す。
【００２５】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置１０は上記のような、比較回路Ａ〜Ｃ１１〜１３、判別回路１４、タイマー１５、ＡＮＤ回路１６、ピッチ角度指示回路１７、比較回路Ｇ１８、主軸ブレーキ動作指示回路１９を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【００２６】
本発明は、風車１の翼４が通常、弾性体のＧＦＲＰ等で製作されていることに着目し、よく撓み、振動する特性を積極的に利用することを見出したものであり、通常のオペレーションとは逆に、作為的にロータ回転速度の通常以上の急減速、または通常以上の急加速後の急減速を与え、翼４に弾性振動を起こさせるようにするものである。
【００２７】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置１０においては、氷付着現象を発生させる境界の気温Ｔ０ 、湿度Ｗ０ 、風速Ｖ０ を予め所定の閾値として設定してあり、例えばＴ０ ≒５°Ｃ、Ｗ０ ≒６０％、Ｖ０ ≒３ｍ／ｓｅｃ程度であるが、風車設置位置の個々の条件に合わせて適宜設定される。
【００２８】
風車設置位置での気温ＴがＴ０ 以下、湿度ＷがＷ０ 以上、風速ＶがＶ０ 以下のとき（信号ａ〜ｃ有り）、風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中であれば（信号ｄ有り）、氷付着現象を生ずる恐れがあり、タイマー１５の信号ｅが出ている状態であれば、信号ａ〜ｅが揃いＡＮＤ回路１６が働き、ピッチ角度指示回路１７によって風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、αｆ より小さい予め設定した（第１の）所定のピッチ角度α１ に変更される。α１ は、例えば２０〜４５°程度である。
【００２９】
このとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８は解除される。
【００３０】
翼４のピッチ角度αがαｆ より小さいα１ となったため、羽根４のロータ５が回転を始めるが、ロータ回転速度Ｎが、予め設定した閾値としてのＮ０ 以上となったとき、比較回路１８が信号ｇを発し、主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８が作動する。Ｎ０ は、例えば１０ｒｐｍ程度であるが、機種、翼４の長さ、翼４の特性等によって、適宜設定される。また主軸ブレーキ８の作動に合わせ、ピッチ角度指示回路１７によって翼４のピッチ角度αはフェザリングのピッチ角度αｆ に戻される。
【００３１】
このため、ロータ５は急速に停止し、翼４は加振されるので、もし翼４に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼４から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００３２】
タイマー１５は、信号ｇで主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８が作動するとき、翼加振開始としてリセットされ信号ｅが停止するが、予め設定した所定の時間、ｍ分経過後信号ｅを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【００３３】
なお、本実施の形態において、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー１５を設け信号ｅをＡＮＤ回路１６のＡＮＤ条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー１５を設けインターバルを設定することが好ましい。タイマー１５の設定時間ｍは例えば１０分程度に設定されるが、風車１の設置位置の気象条件等の諸条件によって適宜設定される。
【００３４】
また、風車１の風車停止またはアイドリング待機中の状態において、翼４のピッチ角度αは、必ずしも本実施の形態のα＝αｆ に限られず、α≒αｆ の場合を含んでよい。また前述のようにαｆ は９０°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【００３５】
図２に基づき、本発明の実施の第２形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図２は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、本実施の形態においても、実施の第１形態と同様に、図３、図４を併せ参照して述べる。
【００３６】
図２において、２１は図示しない検出器で検出された気温Ｔが所定の閾値の気温Ｔ０ 以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、２２は図示しない検出器で検出された湿度Ｗが所定の閾値の湿度Ｗ０ 以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、２３は図示しない検出器で検出された風速Ｖが所定の閾値の風速Ｖ０ 以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、２４は風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、２５は後述の翼加振動作が発せられて後所定の時間、ｍ分が経過した時に信号ｅを発するタイマーである。
【００３７】
２６は信号ａ〜ｅのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、２７は信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、０°側に最高の変更速度で（第２の）所定のピッチ角度α２ まで、ピッチ角度αを変更する指示を出し、α＝α２ となった後、α２ から風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ まで、最高の変更速度でピッチ角度αを変更する指示を出すピッチ角度指示回路である。ピッチ角度指示回路２７がピッチ角度αの変更指示を出すことは、後述するが翼４の翼加振開始の指示でもあり、そのいずれか一方のピッチ角度αの変更指示の時に前記タイマー２５がリセットするように設定する。
【００３８】
なお、信号ｆが発せられたとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路２９は主軸ブレーキ８の解除指示を出す。また、ピッチ角度指示回路２７によりピッチ角度αが、α２ からフェザリングのピッチ角度αｆ まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路２９が主軸ブレーキ８の作動指示を出すようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置２０は上記のような、比較回路Ａ〜Ｃ２１〜２３、判別回路２４、タイマー２５、ＡＮＤ回路２６、ピッチ角度指示回路２７等を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【００４０】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置２０においても、実施の第１形態と同様に気温Ｔ０ 、湿度Ｗ０ 、風速Ｖ０ を予め所定の閾値として設定してある。
【００４１】
また、実施の第１形態と同様にＡＮＤ回路２６が働いたとき、本実施の形態においては信号ｆによりピッチ角度指示回路２７によって風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から０°側の予め設定した（第２の）所定のピッチ角度α２ に最高の変更速度で急速に変更される。α２ は、例えば０°〜１０°程度であるが、機種、翼４の長さ、翼の特性等によって、適宜設定される。
【００４２】
このとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、信号ｆを受け主軸ブレーキ動作指示回路２９により主軸ブレーキ８は併せ解除される。そして、ピッチ角度αの急変によって、翼４のロータ５は急速に回転を開始し加速される。
【００４３】
翼４のピッチ角度αが所定のピッチ角度α２ となった後は、逆にピッチ角度指示回路２７により、翼４のピッチ角度αはα２ からフェザリングのピッチ角度αｆ へと最高の変更速度で急速に変更される。ピッチ角度αの急変によって、翼４のロータ５はロータ回転速度を急速に減じ、フェザリングのピッチ角度αｆ において風車停止またはアイドリング待機中の状態に戻る。
【００４４】
ここで、フェザリングのピッチ角度αｆ まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路２９が主軸ブレーキ８の作動指示を出すようにしてもよい。
【００４５】
このピッチ角度αの急変により、ロータ５は急加速し、また急減速するので、翼４は加振され、もし翼４に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼４から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００４６】
タイマー２５は、上記のようにピッチ角度指示回路２７によって翼４のピッチ角度αが、αｆ から所定のα２ に変更されるとき、あるいは所定のα２ からαｆ に変更されるときの何方か一方を、翼加振開始としてリセットされ信号ｅが停止するが、その後所定の時間、ｍ分経過後に信号ｅを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【００４７】
なお、本実施の形態においても、実施の第１形態と同様に、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー２５を設け信号ｅをＡＮＤ回路２６のＡＮＤ条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー２５を設けインターバルを設定することが好ましい。
【００４８】
また、ピッチ角度αの変更を、本実施の形態においては最高の変更速度で急速に変更することとしたが、本発明は必ずしもその風車１において可能な最高の変更速度によることに限られず、通常稼働時における通常の変更速度以上の変更速度で、翼４を振動させるに足るピッチ角度αの変更速度によることを含むものとする。
【００４９】
風車１の風車停止またはアイドリング待機中の状態のピッチ角度αは必ずしも本実施の形態のα＝αｆ に限られず、α≒αｆ の場合を含んでよい。また前述のようにαｆ は９０°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【００５０】
以上本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造および構成に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第１の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、同信号ｇを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができるため、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５２】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなるように構成したので、請求項１の発明の効果作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【００５３】
（３）請求項３の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させるように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５４】
（４）請求項４の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更できるため、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５５】
（５）請求項５の発明によれば、請求項４に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなるように構成したので、請求項４の発明の効果に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【００５６】
（６）請求項６の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更するように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するため、翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図３】一般的な風車の構成を示す風車の側面図である。
【図４】図３中、Ａ−Ａ矢視による翼根元におけるピッチ角度の説明図であり、（ａ）は、フェザリングの状態のピッチ角度α＝αｆ 、（ｂ）は回転時におけるピッチ角度αの状態を示す。
【符号の説明】
１ 風車
２ タワー
３ ナセル
４ 翼
４ａ 翼根元
４ｂ 前縁
５ ロータ
６ 主軸
７ 増速機
８ 主軸ブレーキ
９ 発電機
１０、２０ 氷付着防止運転制御装置
１１、２１ 比較回路Ａ
１２、２２ 比較回路Ｂ
１３、２３ 比較回路Ｃ
１４、２４ 判別回路
１５、２５ タイマー
１６、２６ ＡＮＤ回路
１７、２７ ピッチ角度指示回路
１８ 比較回路Ｇ
１９、２９ 主軸ブレーキ動作指示回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車の翼に氷が付着することを防止できる、風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は一般的な風車の構成を示す風車の側面図であり、風車１はタワー２の上端にナセル３を回動制御可能に搭載し、ナセル３には、ピッチ可変の翼４のロータ５を先端に取り付けた主軸６が回転自在に支持されている。ナセル３内において、主軸６には増速機７とその高速段に備えられた主軸ブレーキ８が接続し、さらに発電機９が接続して設けられている。
【０００３】
また、ナセル３は常時、風車１が風向きに向き合うように、すなわち、主軸６の方向が風向きと水平面上で平行になるように回動制御される。
【０００４】
図４は、図３中、Ａ−Ａ矢視による翼４の翼根元４ａにおけるピッチ角度の説明図であり、（ａ）は、フェザリング（風の入力に対し回転方向の力が生じないように翼のピッチ角度を風向きに平行にすること）の状態を示す。
【０００５】
上記のように、主軸６の方向は風向きと水平面上で平行になるように回動制御されているから、図４（ａ）において、フェザリング状態の翼のピッチ角度（α＝）αｆ は通常９０°（機種により幾らかの違いがあるが、本明細書ではαｆ ＝９０°を例に以下説明する。）である。図４（ｂ）は、回転時におけるピッチ角度α（０°＜α＜αｆ ）の状態を示す。
【０００６】
風車１は、起動前においては、図４（ａ）のように翼４のピッチ角度αをフェザリング状態（α＝αｆ ＝９０°）またはα≒αｆ としアイドリング状態とするか、またはさらに主軸ブレーキ８をかけて停止状態にあるが、例えば、風速Ｖ＝０〜２ｍ／ｓｅｃで、濃霧が発生し（湿度Ｗが高く）、気温Ｔが零下であるような場合、翼４の前縁４ｂに水蒸気が氷となり層状に付着する現象が生じることがある。
【０００７】
そのような状態となると、翼４のプロファイルが変わってしまい、風車１を起動できない場合があった。翼４はＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃｓ）等で製造され熱伝達率は高くなく、またその構造上加熱手段を組み込むことは困難であるため、一旦そのような状態となると、その氷が溶けるまで風車１の起動を待たざるを得ない、という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような氷付着現象が発生するのは気象条件等が特定の地域ではあるが、地域を選ばず設置でき稼働の信頼性のある風車が求められており、本発明は、そのような氷付着を防止できる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）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、その第１の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第１の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、同信号ｇを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１０】
第１の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振される。
【００１１】
（２）第２の手段としては、第１の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１２】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【００１３】
（３）また、第３の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させることを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【００１４】
第３の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振される。
【００１５】
（４）第４の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１６】
第４の手段によれば、上記構成により、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更でき、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【００１７】
（５）第５の手段として、第４の手段の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置を提供する。
【００１８】
第５の手段によれば、第４の手段の作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けることができる。
【００１９】
（６）第６の手段として、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更することを特徴とする風車の氷付着防止運転方法を提供する。
【００２０】
第６の手段によれば、上記構成により、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するので、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に基づき、本発明の実施の第１形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図１は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、前述の図３、図４に示した一般的な風車の構成とピッチ角度は本実施の形態においても同様であり、説明を繰り返すことは省略して図３、図４も参照して述べる。
【００２２】
図１において、１１は図示しない検出器で検出された気温Ｔが所定の閾値の気温Ｔ０ 以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、１２は図示しない検出器で検出された湿度Ｗが所定の閾値の湿度Ｗ０ 以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、１３は図示しない検出器で検出された風速Ｖが所定の閾値の風速Ｖ０ 以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、１４は風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、１５は後述の翼加振が開始されて後所定の時間、ｍ分が経過した後に信号ｅを発するタイマーである。
【００２３】
１６は信号ａ〜ｅのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、１７は信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、αｆ より小さい（第１の）所定のピッチ角度α１ に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、１８はその後図示しない検出器で検出されたロータ５の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が所定の閾値のロータ回転速度Ｎ０ （ｒｐｍ）以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、１９は信号ｇを受けて主軸ブレーキ８の作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路である。主軸ブレーキの作動指示は、後述するが翼４の翼加振開始の指示でもあり、その時前記タイマー１５がリセットされる。
【００２４】
なお、信号ｆが発せられたとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路１９は主軸ブレーキ８の解除指示を出す。また、信号ｇが発せられると、ピッチ角度支持回路１７は翼４のピッチ角度αを前記のα１ からフェザリングのピッチ角度αｆ に変更の指示を出す。
【００２５】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置１０は上記のような、比較回路Ａ〜Ｃ１１〜１３、判別回路１４、タイマー１５、ＡＮＤ回路１６、ピッチ角度指示回路１７、比較回路Ｇ１８、主軸ブレーキ動作指示回路１９を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【００２６】
本発明は、風車１の翼４が通常、弾性体のＧＦＲＰ等で製作されていることに着目し、よく撓み、振動する特性を積極的に利用することを見出したものであり、通常のオペレーションとは逆に、作為的にロータ回転速度の通常以上の急減速、または通常以上の急加速後の急減速を与え、翼４に弾性振動を起こさせるようにするものである。
【００２７】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置１０においては、氷付着現象を発生させる境界の気温Ｔ０ 、湿度Ｗ０ 、風速Ｖ０ を予め所定の閾値として設定してあり、例えばＴ０ ≒５°Ｃ、Ｗ０ ≒６０％、Ｖ０ ≒３ｍ／ｓｅｃ程度であるが、風車設置位置の個々の条件に合わせて適宜設定される。
【００２８】
風車設置位置での気温ＴがＴ０ 以下、湿度ＷがＷ０ 以上、風速ＶがＶ０ 以下のとき（信号ａ〜ｃ有り）、風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中であれば（信号ｄ有り）、氷付着現象を生ずる恐れがあり、タイマー１５の信号ｅが出ている状態であれば、信号ａ〜ｅが揃いＡＮＤ回路１６が働き、ピッチ角度指示回路１７によって風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、αｆ より小さい予め設定した（第１の）所定のピッチ角度α１ に変更される。α１ は、例えば２０〜４５°程度である。
【００２９】
このとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８は解除される。
【００３０】
翼４のピッチ角度αがαｆ より小さいα１ となったため、羽根４のロータ５が回転を始めるが、ロータ回転速度Ｎが、予め設定した閾値としてのＮ０ 以上となったとき、比較回路１８が信号ｇを発し、主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８が作動する。Ｎ０ は、例えば１０ｒｐｍ程度であるが、機種、翼４の長さ、翼４の特性等によって、適宜設定される。また主軸ブレーキ８の作動に合わせ、ピッチ角度指示回路１７によって翼４のピッチ角度αはフェザリングのピッチ角度αｆ に戻される。
【００３１】
このため、ロータ５は急速に停止し、翼４は加振されるので、もし翼４に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼４から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００３２】
タイマー１５は、信号ｇで主軸ブレーキ動作指示回路１９により主軸ブレーキ８が作動するとき、翼加振開始としてリセットされ信号ｅが停止するが、予め設定した所定の時間、ｍ分経過後信号ｅを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【００３３】
なお、本実施の形態において、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー１５を設け信号ｅをＡＮＤ回路１６のＡＮＤ条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー１５を設けインターバルを設定することが好ましい。タイマー１５の設定時間ｍは例えば１０分程度に設定されるが、風車１の設置位置の気象条件等の諸条件によって適宜設定される。
【００３４】
また、風車１の風車停止またはアイドリング待機中の状態において、翼４のピッチ角度αは、必ずしも本実施の形態のα＝αｆ に限られず、α≒αｆ の場合を含んでよい。また前述のようにαｆ は９０°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【００３５】
図２に基づき、本発明の実施の第２形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置および氷付着防止運転方法を説明する。図２は本実施の形態の風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分を示すものである。なお、本実施の形態においても、実施の第１形態と同様に、図３、図４を併せ参照して述べる。
【００３６】
図２において、２１は図示しない検出器で検出された気温Ｔが所定の閾値の気温Ｔ０ 以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、２２は図示しない検出器で検出された湿度Ｗが所定の閾値の湿度Ｗ０ 以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、２３は図示しない検出器で検出された風速Ｖが所定の閾値の風速Ｖ０ 以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、２４は風車１の状態が風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、２５は後述の翼加振動作が発せられて後所定の時間、ｍ分が経過した時に信号ｅを発するタイマーである。
【００３７】
２６は信号ａ〜ｅのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、２７は信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から、０°側に最高の変更速度で（第２の）所定のピッチ角度α２ まで、ピッチ角度αを変更する指示を出し、α＝α２ となった後、α２ から風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ まで、最高の変更速度でピッチ角度αを変更する指示を出すピッチ角度指示回路である。ピッチ角度指示回路２７がピッチ角度αの変更指示を出すことは、後述するが翼４の翼加振開始の指示でもあり、そのいずれか一方のピッチ角度αの変更指示の時に前記タイマー２５がリセットするように設定する。
【００３８】
なお、信号ｆが発せられたとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、主軸ブレーキ動作指示回路２９は主軸ブレーキ８の解除指示を出す。また、ピッチ角度指示回路２７によりピッチ角度αが、α２ からフェザリングのピッチ角度αｆ まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路２９が主軸ブレーキ８の作動指示を出すようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置２０は上記のような、比較回路Ａ〜Ｃ２１〜２３、判別回路２４、タイマー２５、ＡＮＤ回路２６、ピッチ角度指示回路２７等を有して構成されており、下記のように氷付着防止運転を行う。
【００４０】
本実施の形態の氷付着防止運転制御装置２０においても、実施の第１形態と同様に気温Ｔ０ 、湿度Ｗ０ 、風速Ｖ０ を予め所定の閾値として設定してある。
【００４１】
また、実施の第１形態と同様にＡＮＤ回路２６が働いたとき、本実施の形態においては信号ｆによりピッチ角度指示回路２７によって風車停止またはアイドリング待機中の翼４のピッチ角度α、すなわちフェザリングのピッチ角度αｆ から０°側の予め設定した（第２の）所定のピッチ角度α２ に最高の変更速度で急速に変更される。α２ は、例えば０°〜１０°程度であるが、機種、翼４の長さ、翼の特性等によって、適宜設定される。
【００４２】
このとき、主軸ブレーキ８が作動した状態であれば、信号ｆを受け主軸ブレーキ動作指示回路２９により主軸ブレーキ８は併せ解除される。そして、ピッチ角度αの急変によって、翼４のロータ５は急速に回転を開始し加速される。
【００４３】
翼４のピッチ角度αが所定のピッチ角度α２ となった後は、逆にピッチ角度指示回路２７により、翼４のピッチ角度αはα２ からフェザリングのピッチ角度αｆ へと最高の変更速度で急速に変更される。ピッチ角度αの急変によって、翼４のロータ５はロータ回転速度を急速に減じ、フェザリングのピッチ角度αｆ において風車停止またはアイドリング待機中の状態に戻る。
【００４４】
ここで、フェザリングのピッチ角度αｆ まで戻され停止した時点で、主軸ブレーキ動作指示回路２９が主軸ブレーキ８の作動指示を出すようにしてもよい。
【００４５】
このピッチ角度αの急変により、ロータ５は急加速し、また急減速するので、翼４は加振され、もし翼４に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していれば、それらは振動によって翼４から振り落とされ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００４６】
タイマー２５は、上記のようにピッチ角度指示回路２７によって翼４のピッチ角度αが、αｆ から所定のα２ に変更されるとき、あるいは所定のα２ からαｆ に変更されるときの何方か一方を、翼加振開始としてリセットされ信号ｅが停止するが、その後所定の時間、ｍ分経過後に信号ｅを復活し次の氷付着防止運転を可能にする。
【００４７】
なお、本実施の形態においても、実施の第１形態と同様に、氷付着防止運転を連続繰り返し行う場合は必ずしもタイマー２５を設け信号ｅをＡＮＤ回路２６のＡＮＤ条件に加える必要はないが、氷付着防止運転が過剰の頻度で繰り返されることを防ぐためには、タイマー２５を設けインターバルを設定することが好ましい。
【００４８】
また、ピッチ角度αの変更を、本実施の形態においては最高の変更速度で急速に変更することとしたが、本発明は必ずしもその風車１において可能な最高の変更速度によることに限られず、通常稼働時における通常の変更速度以上の変更速度で、翼４を振動させるに足るピッチ角度αの変更速度によることを含むものとする。
【００４９】
風車１の風車停止またはアイドリング待機中の状態のピッチ角度αは必ずしも本実施の形態のα＝αｆ に限られず、α≒αｆ の場合を含んでよい。また前述のようにαｆ は９０°に限られず、その機種のフェザリングのピッチ角度でよい。
【００５０】
以上本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造および構成に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第１の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、同信号ｇを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、ロータ回転速度が閾値以上となったとき、主軸ブレーキ動作指示回路により主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させることができ、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができるため、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５２】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなるように構成したので、請求項１の発明の効果作用に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【００５３】
（３）請求項３の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させるように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、翼のロータを回転させ、その後ロータ回転速度が予め設定した閾値以上となったとき、主軸ブレーキを作動させ、ロータを急速に停止させるので、翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５４】
（４）請求項４の発明によれば、風車の氷付着防止運転制御装置を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなるように構成したので、氷の付着が生じやすい状況において、ピッチ角度指示回路により、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更できるため、そのため翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【００５５】
（５）請求項５の発明によれば、請求項４に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなるように構成したので、請求項４の発明の効果に加え、タイマーにより所定の時間経過後でなければ次の氷付着防止運転ができず、氷付着防止運転にインターバルを設けられ過剰の頻度で繰り返されることを防ぐことができる。
【００５６】
（６）請求項６の発明によれば、風車の氷付着防止運転方法を、ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更するように構成したので、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である氷の付着が生じやすい状況において、翼のピッチ角度を、風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に急速に変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に急速に変更するため、翼のロータが急加速、急減速されて翼が加振され、翼に初期の着氷があったり、氷結間近の水が付着していても、それらを振動によって翼から振り落すことができ、翼面上に氷が付着し、また、さらに層状に成長することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態にかかる風車の氷付着防止運転制御装置の制御フローと、それに対応した氷付着防止運転制御装置の部分の説明図である。
【図３】一般的な風車の構成を示す風車の側面図である。
【図４】図３中、Ａ−Ａ矢視による翼根元におけるピッチ角度の説明図であり、（ａ）は、フェザリングの状態のピッチ角度α＝αｆ 、（ｂ）は回転時におけるピッチ角度αの状態を示す。
【符号の説明】
１ 風車
２ タワー
３ ナセル
４ 翼
４ａ 翼根元
４ｂ 前縁
５ ロータ
６ 主軸
７ 増速機
８ 主軸ブレーキ
９ 発電機
１０、２０ 氷付着防止運転制御装置
１１、２１ 比較回路Ａ
１２、２２ 比較回路Ｂ
１３、２３ 比較回路Ｃ
１４、２４ 判別回路
１５、２５ タイマー
１６、２６ ＡＮＤ回路
１７、２７ ピッチ角度指示回路
１８ 比較回路Ｇ
１９、２９ 主軸ブレーキ動作指示回路
Claims (6)
- ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第１の所定のピッチ角度に変更の指示を出すピッチ角度指示回路、前記第１の所定のピッチ角度への変更の指示後、翼のロータの回転速度が所定の閾値以上のとき信号ｇを発する比較回路Ｇ、同信号ｇを受けて前記ロータに接続する主軸ブレーキの作動指示を出す主軸ブレーキ動作指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置。
- 請求項１に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記主軸ブレーキの作動指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置。
- ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転方法において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第１の所定のピッチ角度に変更し、その後ロータ回転速度が予め設定した所定の閾値以上となったとき、前記主軸ブレーキを作動させ、ロータを停止させることを特徴とする風車の氷付着防止運転方法。
- ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が所定の閾値以下のとき信号ａを発する比較回路Ａ、湿度が所定の閾値以上のとき信号ｂを発する比較回路Ｂ、風速が所定の閾値以下のとき信号ｃを発する比較回路Ｃ、風車停止またはアイドリング待機中である場合に信号ｄを発する判別回路、上記信号ａからｄのＡＮＤ条件が成立したとき信号ｆを発するＡＮＤ回路、同信号ｆを受けて風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度から、より小さい第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出し、翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更する指示を出すピッチ角度指示回路を有してなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置。
- 請求項４に記載の風車の氷付着防止運転制御装置において、前記ピッチ角度指示回路のいずれかのピッチ角度の変更の指示後の所定の時間経過後信号ｅを発するタイマーを備え、同信号ｅを前記ＡＮＤ回路のＡＮＤ条件として加わえてなることを特徴とする風車の氷付着防止運転制御装置。
- ピッチ可変の翼のロータを備える風車の氷付着防止運転制御装置において、気温が予め設定した所定の閾値以下、湿度が予め設定した所定の閾値以上、風速が予め設定した所定の閾値以下、且つ風車停止またはアイドリング待機中である場合に、前記翼のピッチ角度を停止またはアイドリング待機中のピッチ角度から、より小さい予め設定した第２の所定のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更し、同翼のピッチ角度が同第２の所定のピッチ角度に変更された後、前記風車停止またはアイドリング待機中の翼のピッチ角度に通常以上の変更速度で変更することを特徴とする風車の氷付着防止運転方法。
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