JP2007085263A - 発電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動力が弱い場合でも発電可能な発電回路を提供することを目的とする。
【解決手段】 外力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプから送られる流体により駆動される流体圧モータと、前記流体圧モータにより駆動される発電機と、前記流体圧ポンプ及び／又は流体圧モータに流体を補充するためのチャージポンプとを備える発電回路であって、前記発電回路は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に作用するロジック弁を備え、前記ロジック弁の下流側、且つ、前記流体圧ポンプの流入側に、前記チャージポンプが接続されることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、発電回路に関するものである。

従来の建設機械や重量物運搬装置の走行回路には、例えば、図１に示されるハイドロ・スタティック・トランスミッション回路が使用されている。そして、この回路を使用したものとして、例えば、特許文献１に開示されるような風力発電設備がある。
このような風力発電の場合には、発電回路を構成する流体圧機器や発電機を、ナセルといわれる風力発電設備上部のケース内に設置し、発電した電気だけを発電設備の下部から取り出すようにしているが、ナセルを発電設備上部に配置すると、風力発電設備の強度を相当高める必要がある。
このため、流体圧ポンプａを発電設備のナセル内に設置して、発電設備の下部に流体圧モータｂ、発電機ｃを設けて、その間を配管で接続することにより、ナセルの重量の軽減を図るようにしている。
しかしながら、この構成では、風力が弱い場合に機械的損失や、発電回路内の管路の圧力損失によって、発電できないという問題がある。特に、発電設備の下部にまで落下した流体を、発電設備の上まで押し上げなければならず、塔の高さが数十メートルから１００メートルまであるため、その損失は大きく、風力が弱い場合には発電することができなかった。

特開２００４−２３９１７８号公報

そこで、本発明は、駆動力が弱い場合でも発電可能な発電回路を提供することを目的とする。

そこで、本発明者等は鋭意検討の結果、このような発電回路には、熱量交換や油圧ポンプ・油圧モータのタンク量補充のためにチャージポンプが必要であり、このチャージポンプの圧力を利用して、風力が弱いときに風車が回るためのサポートをすれば、風力が弱くても発電が可能となるという知見に基づき、下記の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の発電回路は、請求項１に記載の通り、外力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプから送られる流体により駆動される流体圧モータと、前記流体圧モータにより駆動される発電機と、前記流体圧ポンプ及び／又は流体圧モータに流体を補充するためのチャージポンプとを備える発電回路であって、前記発電回路は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に作用するロジック弁を備え、前記ロジック弁の下流側、且つ、前記流体圧ポンプの流入側に、前記チャージポンプが接続されることを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発電回路において、前記発電回路は、前記ロジック弁の開閉を制御するための切換弁を備え、前記ロジック弁は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に弁体を作用させるためスプリング室と、前記ロジック弁を開放する方向に流体圧を作用させるための対向室とを備え、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記切換弁を切り換えて、前記スプリング室には、シャトル弁を介して、前記流体圧モータの流出側又は前記チャージポンプの流体圧が導入させるようにし、前記対向室側には、前記チャージポンプの流体圧と前記流体圧モータの流出側の流体圧とを導入させることを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の発電回路において、前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記流体圧モータの流出側は、絞りを介して、タンク側に接続されることを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項２又は３に記載の発電回路において、前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記ロジック弁の前記流体圧モータの流出側と、前記チャージポンプの流出側とをチェック弁を介して接続することを特徴とする。

本発明によれば、駆動力の弱い時に、ロジック弁を閉じて、チャージポンプからの流体を、流体圧ポンプの流入側に積極的に作用させるようにすることで、駆動力を補助して発電を可能にする。
また、切換弁による発電回路の制御が可能となり、また、ロジック弁のスプリング室に供給される流体圧に応じて制御することが可能となる。
また、流体圧モータの流出側を、絞りを介して、タンク側に接続されるようにすることにより、チャージポンプの流量分を逃がすことができ、流体圧モータの流出側の圧力上昇を抑えることができる。
また、ロジック弁の流体圧モータ側と、チャージポンプの流出側とをチェック弁を介して接続することにより、流体圧ポンプがチャージポンプの流量以上に回転始めた場合には、必要な流体を供給することができる。

本発明の第１の実施の形態によれば、外力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプから送られる流体により駆動される流体圧モータと、前記流体圧モータにより駆動される発電機と、前記流体圧ポンプ及び／又は流体圧モータに流体を補充するためのチャージポンプとを備える発電回路であって、前記発電回路は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に作用するロジック弁を備え、前記ロジック弁の下流側、且つ、前記流体圧ポンプの流入側に、前記チャージポンプが接続されることにより、流体圧ポンプの駆動力が弱い場合に、流体圧モータの流出側の流路を遮断して、チャージポンプからの流体を供給することにより、流体圧ポンプを駆動することが可能となる。

また、第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態において、前記発電回路は、前記ロジック弁の開閉を制御するための切換弁を備え、前記ロジック弁は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に弁体を作用させるためスプリング室と、前記ロジック弁を開放する方向に流体圧を作用させるための対向室とを備え、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記切換弁を切り換えて、前記スプリング室には、シャトル弁を介して、前記流体圧モータの流出側又は前記チャージポンプの流体圧が導入させるようにし、前記対向室側には、前記チャージポンプの流体圧と前記流体圧モータの流出側の流体圧とを導入させることにより、切換弁による発電回路の制御が可能となり、また、ロジック弁のスプリング室に供給される流体圧に応じて制御することが可能となる。

また、第３の実施の形態によれば、上記第２の実施の形態において、前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記流体圧モータの流出側は、絞りを介して、タンク側に接続されることにより、流体圧モータの流出側の流体圧の上昇を抑えることができる。

また、第４の実施の形態によれば、上記第３の実施の形態において、前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記ロジック弁の前記流体圧モータの流出側と、前記チャージポンプの流出側とをチェック弁を介して接続することにより、流体圧ポンプがチャージポンプの流量以上に駆動し始めた場合には、必要な流体を供給することができる。

次に、本発明の一実施例について図３を参照して説明する。
図示される発電回路は、風車１の駆動軸２に減速機３を介して接続された流体圧ポンプ４と、流体圧ポンプ４から送られた流体により駆動される流体圧モータ５と、前記駆動力を電気エネルギーに変換するための発電機６とを備えている。この発電回路の流体圧ポンプ４の入力側と、流体圧モータの流出側５とを接続する流路７には、流体圧ポンプ４や流体圧モータ５等への流体を、タンク８から供給するためのチャージポンプ９が接続される。

流体圧ポンプ４は、ナセル（図示せず）内に配置されており、本実施例では、可変容量式の一方向回転式のものを使用し、漏れた流体等は、流路１０を介してタンク８へと戻される。
流体圧モータ５は、ナセルの下方に配置されており、本実施例では、可変容量式の一方向回転式のものを使用し、漏れた流体等は、流路１１，１０を介してタンク８へと戻される。
チャージポンプ９は、同様にナセルの下方に配置されており、本実施例では、電気により駆動される固定容量式の一方向回転式のものを使用し、漏れた流体等は、流路１２を介してタンク８へと戻される。

流路７には、流体圧モータ５の流出側を閉じる方向に作用するロジック弁１３が備えられている。このロジック弁１３は、流体圧モータ５の流出側を閉じる方向に弁体１３ａを付勢するためのスプリング室１３ｂと、このスプリング室１３ａの作用方向と、反対方向に作用する対向室１３ｃとを備えている。スプリング室１３ａは、後述する切換弁１４を切り換えることにより、タンク８又は流体圧モータ５の流出側又はチャージポンプ９の流出側と接続されることになる。また、対向室１３ｃには、流体圧モータ５の流出側の流体圧と、チャージポンプ９の流出側の流体圧とが導入される。

発電回路は、ロジック弁１３の開閉を制御するための電磁ソレノイド式の切換弁１４を備えている。図示される位置１４ａにおいては、ロジック弁１３のスプリング室１３ｂとタンク８とが接続される。
左側のブロック１４ｂに切り換えた際には、スプリング室１３ｂは、流体圧モータ５の流出側の流体圧又はチャージポンプ９の流体圧がシャトル弁１７によって選択されて導入される。

流路７は、分岐されて絞り１５及び切換弁１４（１４ａ）を介してタンク８に接続される。また、この分岐点よりも下流側において、更に分岐されてチェック弁１６を介して、ロジック弁１３の下流側で、チャージポンプ９の流出側と流体圧ポンプ４とを接続する流路に接続される。
尚、上記絞り１５に使用することができるものを例示すると、絞り弁やフローコントロール弁を挙げることができる。また、チェック弁１６としては、例えば、アンチキャビテーション用のチェック弁を使用することができる。

上記構成において、切換弁１４が図示される状態（１４ａ）では、ロジック弁１３のスプリング室１３ｂは、タンク８に接続されるため、低い圧力でロジック弁１３が開き、流体圧ポンプ４と流体圧モータ５との間で閉回路を構成する。
次に、切換弁１４を左側のブロック１４ｂに切り換えることにより、ロジック弁１３のスプリング室１３ｂには、ロジック弁１３の上流側（流体圧モータ５の流出側）の流体圧又はチャージポンプ９の流体圧がシャトル弁１７によって選択されて導入され、ロジック弁１３が閉じられることになる。このとき、チャージポンプ９からの流体は、流体圧ポンプ４の流入側に作用し、この圧力により流体圧ポンプ４が駆動し始める。その結果、流体圧モータ５も駆動され、発電を開始することになる。
従って、駆動力が弱い場合に、チャージポンプ９の流体圧により、流体圧ポンプ４が駆動し、駆動力近傍の摩擦係数を低減させることにより、発電が開始されるため機械効率が良好となる。

また、切換弁１４が左側のブロック１４ｂに切り換えられた場合には、流体圧モータ５から流体は、絞り１５を介してタンク８へと導かれるため、チャージポンプ９からの流体を逃がすことが可能となる。従って、流体圧モータ５の流出側の圧力の上昇を抑えることが可能となる。

また、流体圧ポンプ４の吸入側にチェック弁１６を設けることにより、流体圧ポンプ４がチャージポンプ９の流量以上で駆動を始めた場合には、チャージポンプ９から必要な流体量を発電回路に供給することができる。

本発明の発電回路は、一般の発電回路、特に、風力発電に利用することができる。

従来のハイドロスタティック回路の説明図 従来の発電回路の説明図 本発明の一実施例の発電回路の説明図

符号の説明

ａ 流体圧ポンプ
ｂ 流体圧モータ
ｃ 発電機
１ 風車
２ 駆動軸
３ 減速機
４ 流体圧ポンプ
５ 流体圧モータ
６ 発電機
７ 流路
８ タンク
９ チャージポンプ
１０ 流路
１１ 流路
１２ 流路
１３ ロジック弁
１４ 切換弁
１５ 絞り
１６ チェック弁
１７ シャトル弁

Claims (4)

1. 外力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプから送られる流体により駆動される流体圧モータと、前記流体圧モータにより駆動される発電機と、前記流体圧ポンプ及び／又は流体圧モータに流体を補充するためのチャージポンプとを備える発電回路であって、前記発電回路は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に作用するロジック弁を備え、前記ロジック弁の下流側、且つ、前記流体圧ポンプの流入側に、前記チャージポンプが接続されることを特徴とする発電回路。
2. 前記発電回路は、前記ロジック弁の開閉を制御するための切換弁を備え、前記ロジック弁は、前記流体圧モータの流出側の流路を遮断する方向に弁体を作用させるためスプリング室と、前記ロジック弁を開放する方向に流体圧を作用させるための対向室とを備え、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記切換弁を切り換えて、前記スプリング室には、シャトル弁を介して、前記流体圧モータの流出側又は前記チャージポンプの流体圧が導入させるようにし、前記対向室側には、前記チャージポンプの流体圧と前記流体圧モータの流出側の流体圧とを導入させることを特徴とする請求項１に記載の発電回路。
3. 前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記流体圧モータの流出側は、絞りを介して、タンク側に接続されることを特徴とする請求項２に記載の発電回路。
4. 前記切換弁を切り換えて、前記ロジック弁を閉じる場合には、前記ロジック弁の前記流体圧モータの流出側と、前記チャージポンプの流出側とをチェック弁を介して接続することを特徴とする請求項２又は３に記載の発電回路。
   

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