JP2013522510A - 再生エネルギー型発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転シャフトの撓みに起因した主軸軸受やポンプ軸受への集中荷重と、油圧ポンプと油圧モータの相対変位に起因した圧油配管への荷重とを軽減可能な再生エネルギー型発電装置を提供する。
【解決手段】再生エネルギー型発電装置は、回転翼を介して受け取った再生エネルギーによって回転するハブと、ハブに連結されている回転シャフトと、回転シャフトに取り付けられ、該回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０からの圧油によって駆動される油圧モータ３０と、油圧モータ３０に連結された発電機３５と、回転シャフトの軸に直交する方向における油圧ポンプ２０の変位を許容しつつ回転シャフトから油圧ポンプ２０に加えられる反作用トルクを与えるとともに油圧ポンプ２０をナセルに支持させるサポート７と、少なくとも一部がフレキシブルチューブ４３で構成され、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａと油圧モータ３０の吸入口３１とを接続し、油圧ポンプ２０から油圧モータ３０に圧油を供給する圧油配管４０とを備える。

Description

本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを介して、ロータの回転エネルギーを発電機に伝達する再生エネルギー型発電装置に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。

近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。

この種の再生エネルギー型発電装置では、従来、ロータの回転数が発電機の定格回転数に比べて小さいため、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機を設けていた。これにより、ロータの回転数は増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力されるようになっていた。

ところが、発電効率の向上を目的として再生エネルギー型発電装置の大型化が進むにつれ、増速機の重量及びコストが増加する傾向にある。このため、機械式の増速機に替えて、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置が注目を浴びている。通常、この油圧トランスミッションは、ロータの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に連結された油圧モータと、油圧ポンプ及び油圧モータの間に接続され、圧油が循環する圧油配管とを有している。

例えば、特許文献１には、風力によって駆動するロータの回転エネルギーを、油圧トランスミッションを介して発電機に伝達するようにした風力発電装置が記載されている。この風力発電装置では、ナセルの軽量化を図るために、油圧モータおよび発電機をタワーの下部に配置した構成となっている（特許文献１のＦｉｇ．１０参照）。同様に、特許文献２にも、油圧モータおよび発電機をタワーの下部に配置した風力発電装置が開示されている。また特許文献３には、ナセル内に、油圧ポンプとともに油圧モータおよび発電機を配置した風力発電装置が記載されている（特許文献３のＦｉｇ．７参照）。この風力発電装置では、油圧ポンプに連結される圧油の供給配管および返送配管が油圧モータに接続された構成となっている。

また、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置に関するものではないが、特許文献４及び５には、風力発電装置の機械式（ギヤ式）の増速機をナセルに支持するためのサポートが開示されている。

国際公開第２０１０／０３３０３５号明細書 米国特許第７５６９９４３号明細書 国際公開第２００７／０５３０３６号明細書 中国実用新案公告第２０１９８２２５５号明細書 中国実用新案公告第２０１７４７８５４号明細書

ところで、再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプは、回転翼とともに回転する回転シャフトに取り付けられることがある。この場合、油圧ポンプは、回転シャフトとともに回転する回転部分と、回転シャフトが回転しても静止し続けるポンプハウジングと、回転部分及びポンプハウジング間に設けられて両者の相対的な回転を可能にするポンプ軸受とで構成される。ポンプハウジングは、ポンプハウジングの回転シャフトとの共回りを防止する観点から、回転シャフトから回転部分を介して伝達されるトルクを確実に受けるような方法で、ナセルに支持されなければならない。

ところが、トルクを確実に受けるためにポンプハウジングをナセルにリジッドに固定すると、次のような問題が生じる。
すなわち、再生エネルギー型発電装置の回転シャフトは、再生エネルギーのエネルギー流から大きな荷重（風力発電装置の場合は風荷重）を受けて撓もうとする。ところが、ポンプハウジングがナセルにリジッドに固定されている場合、回転シャフトがポンプハウジング及びナセルによって拘束されるから、回転シャフトの撓みに起因した荷重が、回転シャフトをナセルに回転自在に支持するための主軸軸受や油圧ポンプのポンプ軸受に集中的に加わってしまう。
特に、近年、発電効率向上のためにロータを大型化する試みがなされており、これに伴って再生エネルギーのエネルギー流から受ける荷重も増加する傾向にあるから、主軸軸受やポンプ軸受に加わる上記集中荷重を軽減することがますます重要になる。

ところが、特許文献１〜３には、油圧ポンプのナセルへの具体的な支持構造は記載されておらず、回転シャフトの撓みに起因した上記集中荷重の問題についての対策を何ら開示していない。

そこで、本発明者らは、回転シャフトから油圧ポンプに作用するトルクを確実に受けながら、回転シャフトの軸に直交する方向（以下、直交方向と略称する）における油圧ポンプの変位を許容するように、油圧ポンプをナセルに支持するポンプ支持構造を着想した。このポンプ支持構造では、直交方向における油圧ポンプの変位が許容されるため、回転シャフトは基本的には油圧ポンプによって拘束されず、回転シャフトの撓みに起因した上記集中荷重は大幅に軽減される。なお、このような支持構造は、特許文献４及び５に記載された風力発電装置の機械式（ギヤ式）のナセルへのサポートと類似したものである。
しかしながら、このポンプ支持構造では、直交方向における油圧ポンプの変位が許容されるため、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位が生じ、油圧ポンプと油圧モータとを繋ぐ圧油配管に大きな荷重が加わってしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、回転シャフトの撓みに起因した主軸軸受やポンプ軸受への集中荷重と、油圧ポンプと油圧モータの相対変位に起因した圧油配管への荷重とを軽減可能な再生エネルギー型発電装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様は、再生エネルギーを利用して発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、回転翼が取り付けられ、前記回転翼を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転するハブと、前記ハブに連結されている回転シャフトと、前記回転シャフトに取り付けられ、該回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機と、前記回転シャフトの軸に直交する方向における前記油圧ポンプの変位を許容しつつ前記回転シャフトから前記油圧ポンプに反作用トルクを与えるとともに前記油圧ポンプをナセルに支持させるサポートと、少なくとも一部がフレキシブルチューブで構成され、前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸入口とを接続し、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を供給する圧油配管とを備えることを特徴とする。
なお、フレキシブルチューブとは、可撓性を有する配管であり、ある程度自由に曲げることができるものをいう。なお、フレキシブルチューブの材質は、再生エネルギー型発電装置の運転中における圧油の想定される圧力（例えば３５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に耐えられるものであれば特に限定されないが、各種金属かＰＴＦＥ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＶＤＦ、ＦＥＰ、ＰＵＲ等の樹脂からなるチューブを、ステンレスワイヤー等の鋼線で補強したものを用いてもよい。

上記再生エネルギー型発電装置では、油圧ポンプをナセルに支持させるサポートを設け、このサポートによって、回転シャフトの軸に直交する方向（以下、直交方向と略称する）における油圧ポンプの変位を許容しつつ回転シャフトから油圧ポンプに反作用トルクを与えるにしている。そのため、油圧ポンプの静止部分（ポンプハウジング）の回転シャフトとの共回りを防止しつつ、回転シャフトの撓みに起因した主軸軸受やポンプ軸受への集中荷重を軽減できる。

一方、上記したように油圧ポンプの直交方向の変位を許容することで、この油圧ポンプと、回転シャフトに直接連結されていない油圧モータとの間に相対変位が発生する。そのため、油圧ポンプと油圧モータとを接続する圧油配管の全てをリジットな配管構造にすると、配管に大きな荷重が加わってしまう。なお、リジットな配管構造とは、剛性が高い配管で構成されている配管構造のことである。
そこで、上記再生エネルギー型発電装置では、圧油配管の少なくとも一部がフレキシブルチューブで構成されるようにした。これにより、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位をフレキシブルチューブの変形で吸収し、配管への荷重を緩和できる。さらに、圧油配管内を流れる圧油は高温であるため圧油配管の熱伸びに起因する熱応力が発生するが、圧油配管の少なくとも一部をフレキシブルチューブで構成することで、フレキシブルチューブの変形により圧油配管の熱伸びを吸収し、熱応力の発生を抑制できる。

上記再生エネルギー型発電装置において、前記油圧ポンプの吐出口は、前記油圧モータの前記吸入口から前記油圧ポンプの中心軸に延ばした線に直交であり、かつ、前記中心軸に沿った面を挟んで、前記油圧モータの前記吸入口の反対側に設けられており、前記圧油配管は、前記面を貫通して前記吐出口から前記吸入口まで延びていることが好ましい。

フレキシブルチューブは、一般に、その材質やサイズ等によって決まる最小曲げ半径という特性が規定されている。最小曲げ半径以下の曲げ半径で使用するとフレキシブルチューブの耐用年数が低下してしまうことが知られている。ここで、油圧ポンプの吐出口と油圧モータの吸入口との距離が大きいほど、フレキシブルチューブを長くすることができ、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位を吸収してもフレキシブルチューブの曲げ半径にあまり影響しない。例えば、長さＬ１とＬ２の二本のフレキシブルチューブ（Ｌ１＞Ｌ２）について考えたとき、長さＬ１のフレキシブルチューブのほうが、油圧ポンプと油圧モータとの同一量の相対変位を吸収する際の曲げ半径の変化量は小さい。したがって、フレキシブルチューブを最小曲げ半径以上の曲げ半径で運用するためには、油圧ポンプの吐出口を油圧モータの吸入口からできるだけ離して、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位の吸収によるフレキシブルチューブの曲げ半径の変化を抑制することが望ましい。
一方、ナセル内のスペース上の制約から、油圧ポンプの近くに油圧モータを配置せざるを得ないことがあり、このような場合には、油圧ポンプの吐出口と油圧モータの吸入口の距離を大きくすることには限りがある。
この点、上述のように、油圧モータの吸入口から油圧ポンプの中心軸に延ばした線に直交であり、かつ、前記中心軸に沿った面を挟んで、前記油圧モータの前記吸入口の反対側に油圧ポンプの吐出口を設けることで、ナセル内のスペース上の制約から油圧ポンプの近傍に油圧モータを配置せざるを得ない場合であっても、吐出口と吸入口とを接続する圧油配管の長さを十分に確保することができる。よって、フレキシブルチューブを長くして、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位の吸収によるフレキシブルチューブの曲げ半径の変化を抑制し、フレキシブルチューブを最小曲げ半径以上の曲げ半径で運用することができる。

上記再生エネルギー型発電装置において、前記油圧ポンプは、前記回転シャフトの前記ハブから遠い側の端部に取り付けられており、前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成するエンドプレートは、前記油圧ポンプの半径方向外側に突出するアーム部を有し、前記油圧ポンプの前記アーム部は、前記サポートを介して前記ナセルに支持されていることが好ましい。

このように、油圧ポンプが、回転シャフトのハブから遠い側（以下、回転シャフトの軸方向において、ハブに近い側を前方側、遠い側を後方側と呼ぶ）の端部に取り付けられていることで、油圧ポンプの後方側からの作業員のアクセス性が向上し、油圧ポンプのメンテナンスを容易に行うことができる。また、サポートを介してナセルに支持されるアーム部を有するエンドプレートをハブに対向する側（前方側）に設けたので、油圧ポンプの後方側から作業員が油圧ポンプのメンテナンスを行う際、アーム部及びサポートを含む上記エンドプレートの支持構造が邪魔にならない。

この場合、前記吐出口は、前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成する前記エンドプレートに設けられていてもよい。
これにより、油圧ポンプの吐出口と油圧モータの吸入口とを接続する圧油配管を、ナセル内の前方側の空間に集中的に配置することができ、油圧ポンプの後方側からのメンテナンス作業性をより一層向上させることができる。

また、上記の場合、前記油圧モータは、前記油圧ポンプの軸に対して側方に配置されており、前記発電機は、前記ハブと前記油圧モータとの間に配置されていてもよい。
これにより、油圧モータおよび発電機が、油圧ポンプの後方側に配置されることがなくなるため、油圧ポンプの後方側の空間をメンテナンス作業のために十分に確保することができ、メンテナンス作業性をより一層向上させることができる。
また、通常は油圧モータよりもサイズが大きい発電機を、ハブと油圧モータとの間（すなわち、油圧モータよりも前方側）に配置することで、クレーンによる油圧モータの吊り上げ時に、発電機を跨ぐ必要がなくなり、作業性が向上する。

上記再生エネルギー型発電装置において、前記圧力配管は、前記フレキシブルチューブと、該フレキシブルチューブの第１の端部を前記油圧ポンプの前記吐出口に連結する第１リジット管部と、前記フレキシブルチューブの第２の端部を前記油圧モータの前記吸入口に連結する第２リジット管部とを有し、前記第２リジット管部にアキュムレータが接続されていることが好ましい。

少なくとも一部がフレキシブルチューブで構成された圧油配管と油圧モータの吸入口とを接続する第２リジット管部は、フレキシブルチューブの作用によって、油圧ポンプの直交方向の変位の影響を殆んど受けない。そのため、ナセル側に支持されるアキュムレータを第２リジット管部に接続することで、油圧ポンプとアキュムレータとの間に相対的な変位が発生しても、アキュムレータを簡単な構成で安定して支持することができる。

上記再生エネルギー型発電装置は、前記ナセルに支持され、前記油圧モータおよび前記発電機が載置される台板をさらに備え、前記ナセルと前記台板との間に、弾性部材およびダンパ機構の少なくとも一方が介装されていてもよい。

再生エネルギー型発電装置では、油圧モータおよび発電機も回転機械であるから、ある程度振動する。したがって、弾性部材およびダンパ機構の少なくとも一方を介してナセルに支持される台板上に、油圧モータおよび発電機を載置することで、これらの振動を減衰することができ、油圧モータおよび発電機を安定してナセルに支持させることができる。

また、本発明の他の態様は、油圧ポンプと油圧モータの相対変位に起因した圧油配管への荷重を軽減するためになされた再生エネルギー型発電装置の発明であって、回転翼が取り付けられ、前記回転翼を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転するハブと、前記ハブに連結されている回転シャフトと、前記回転シャフトに取り付けられ、該回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備え、前記油圧ポンプの端面は、前記油圧ポンプの半径方向外側に突出するアーム部を有するエンドプレートによって形成されており、前記エンドプレートには、前記圧油を前記アーム部まで導く内部流路が設けられており、前記油圧モータは、前記アーム部に取り付けられ、前記内部流路を介して前記油圧ポンプに流体的に接続されたことを特徴とする。

上記再生エネルギー型発電装置では、油圧ポンプのエンドプレートの一部を形成するアーム部に油圧モータを取り付けるようにしたので、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位は殆んど無い。よって、油圧ポンプと油圧モータの相対変位に起因した荷重を無くすことができる。
さらに、油圧ポンプの端面が、その半径方向外側に突出するアーム部を有するエンドプレートによって形成されており、このアーム部に取り付けられた油圧モータが、アーム部を含むエンドプレート内に設けられた内部流路を介して油圧ポンプと流体的に接続されるようにしたので、油圧ポンプと油圧モータとの間に圧油配管を設ける必要がない。そのため、圧油配管を設けることによる配管の熱伸びや、配管同士の連結部からの油の漏出といった問題を回避できる。

上記再生エネルギー型発電装置は、前記回転シャフトの軸に直交する方向における前記油圧ポンプの変位を許容しつつ前記回転シャフトから前記油圧ポンプに反作用トルクを与えるサポートをさらに備え、前記油圧ポンプの前記アーム部は、前記サポートを介して前記ナセルに支持されていることが好ましい。

油圧ポンプのアーム部をナセルに支持させるサポートを設け、このサポートによって、回転シャフトの軸に直交する方向（以下、直交方向と略称する）における油圧ポンプの変位を許容しつつ回転シャフトから油圧ポンプに加えられるトルクを受けるようにしている。そのため、油圧ポンプの静止部分（ポンプハウジング）の回転シャフトとの共回りを防止しつつ、回転シャフトの撓みに起因した主軸軸受やポンプ軸受への集中荷重を軽減できる。

この場合、前記油圧ポンプは、前記回転シャフトの前記ハブから遠い側の端部に取り付けられており、前記エンドプレートは、前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成していてもよい。

このように、油圧ポンプが、回転シャフトの後方側の端部に取り付けられていることで、油圧ポンプの後方側からの作業員のアクセス性が向上し、油圧ポンプのメンテナンスを容易に行うことができる。また、サポートを介してナセルに支持されるアーム部を有するエンドプレートをハブに対向する側（前方側）に設けたので、油圧ポンプの後方側から作業員が油圧ポンプのメンテナンスを行う際、アーム部及びサポートを含む上記エンドプレートの支持構造が邪魔にならない。

また、上述の場合、前記回転シャフトを前記ナセルに回転自在に支持させる主軸軸受をさらに備え、前記油圧ポンプは、防振ブッシュを介して前記主軸軸受の軸受箱に締結されていてもよい。
このように、油圧ポンプが、防振ブッシュを介して主軸軸受の軸受箱に締結されるようにしたので、油圧ポンプの位置変化を防振ブッシュで減衰しながら安定して油圧ポンプを支持することができる。

さらにまた、上述の場合、前記油圧モータは、構成が共通である一対のモータモジュールを含み、前記一対のモータモジュールの各出力軸が、前記アーム部の内部で互いに連結されていてもよい。
これにより、アーム部の前後でモータモジュールを支持することとなるので、支持点からの軸長が短くなり、油圧モータの振動を小さくすることができる。

このとき、前記モータモジュールは、シリンダと、前記圧油によって前記シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンによって回転する偏心カムとが前記油圧モータの軸方向に複数セット配列されており、前記複数セットの前記偏心カムは互いに位相が異なるようにしてもよい。
このように、油圧モータの軸方向に複数セット配列される偏心カムを、互いに位相が異なるように配置したので、複数セットのモータモジュールから発生する振動がバランスし、振動を抑制することができる。

また、上述の場合、前記エンドプレートに取り付けられたアキュムレータをさらに備え、前記アキュムレータは、前記内部流路に流体的に接続されていてもよい。
このように、内部流路に流体的に接続されるアキュムレータがエンドプレートに取り付けられるようにしたので、エンドプレート内に形成される内部流路と、アキュムレータとの相対変位がほとんど生じず、圧油が漏出しにくい構造とすることができる。

さらにまた、再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーの一形態である風から電力を生成する風力発電装置であってもよい。

本発明の一の態様では、油圧ポンプをナセルに支持させるサポートを設け、このサポートによって、直交方向における油圧ポンプの変位を許容しつつ回転シャフトから油圧ポンプに反作用トルクを与えるようにしたので、油圧ポンプの静止部分（ポンプハウジング）の回転シャフトとの共回りを防止しつつ、回転シャフトの撓みに起因した主軸軸受やポンプ軸受への集中荷重を軽減できる。また、圧油配管の少なくとも一部がフレキシブルチューブで構成されるようにしたので、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位をフレキシブルチューブの変形で吸収し、配管への荷重を緩和できる。さらに、圧油配管の少なくとも一部をフレキシブルチューブで構成することで、フレキシブルチューブの変形により圧油配管の熱伸びを吸収し、熱応力の発生を抑制できる。

また、本発明の他の態様では、油圧ポンプのエンドプレートの一部を形成するアーム部に油圧モータを取り付けるようにしたので、油圧ポンプと油圧モータとの相対変位は殆んど無い。よって、油圧ポンプと油圧モータの相対変位に起因した荷重を無くすことができる。さらに、油圧ポンプの端面が、その半径方向外側に突出するアーム部を有するエンドプレートによって形成されており、このアーム部に取り付けられた油圧モータが、アーム部を含むエンドプレート内に設けられた内部流路を介して油圧ポンプと流体的に接続されるようにしたので、油圧ポンプと油圧モータとの間に圧油配管を設ける必要がない。そのため、圧油配管を設けることによる配管の熱伸びや、配管同士の連結部からの油の漏出といった問題を回避できる。

風力発電装置の構成例を示す図である。 第１実施形態におけるナセル内部の機器構成例を示す平面図である。 第１実施形態におけるナセル内部の機器構成例を示す側面図である。 図２ＡのＡ−Ａ線断面図である。 第１実施形態における油圧トランスミッションおよび発電機を示す斜視図である。 トルクに対するサポートの動作原理を説明する図である。 直交方向の荷重に対するサポートの動作原理を説明する図である。 油圧ポンプ及び油圧モータの相対変位とフレキシブルチューブの曲げ半径との関係を説明する図である。 油圧ポンプ及び油圧モータの相対変位とフレキシブルチューブの曲げ半径との関係を説明する図である。 第２実施形態におけるナセル内部の機器構成例を示す平面図である。 図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 油圧ポンプおよび油圧モータの斜視図である。 図７のＤ部位を拡大した断面図である。 油圧モータの構成例を示す断面図である。 第２実施形態の変形例におけるナセル内部の機器構成例を示す斜視図である。 軸受箱への連結面を示した油圧ポンプの斜視図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

［第１実施形態］
まず、図１を参照して、風力発電装置１の全体の概要について説明する。図１は風力発電装置の構成例を示す図である。
なお、ここでは、風力発電装置１の一例としていわゆる３枚プロペラ型のものを説明するが、本発明は、この例に限定されず、種々の形式の風力発電装置１に適用できる。

図１に示すように、風力発電装置１は、主として、風を受けて回転するロータ２と、ロータ２の回転を増速する油圧トランスミッション５と、電力を発生させる発電機３５と、ナセル８と、ナセル８を支持するタワー９とを備える。

ロータ２は、回転翼４が取り付けられたハブ３に回転シャフト６が連結された構成を有する。すなわち、例えば３枚の回転翼４がハブ３を中心として放射状に延びており、それぞれの回転翼４が、回転シャフト６と連結されたハブ３に取り付けられている。これにより、回転翼４が受けた風の力によってロータ２全体が回転し、回転シャフト６を介して油圧トランスミッション５に回転が入力される。

油圧トランスミッション５は、ナセル８内に配置されている。この油圧トランスミッション５は、回転シャフト６に従動して駆動する容量可変型の油圧ポンプ２０と、発電機３５に接続された容量可変型の油圧モータ３０と、油圧ポンプ２０および油圧モータ３０を流体的に接続する圧油配管とで構成される。圧油配管は、高圧油配管４０と低圧油配管５０とからなる。回転シャフト６の回転に伴って油圧ポンプ２０が駆動されると、高圧油配管４０を流れる高圧油と低圧油配管５０を流れる低圧油との間に差圧が発生し、この差圧によって油圧モータ３０が駆動される。

発電機３５は、油圧モータ３０の出力軸３４に連結されており、油圧モータ３０から入力されるトルクによって発電を行う。

次に、図２〜図４を参照して、油圧トランスミッション５およびその周辺機器の構成について具体的に説明する。
なお、図２Ａは本発明の第１実施形態に係る風力発電装置のナセル内機器の構成例を示す平面図で、図２Ｂは本発明の第１実施形態に係る風力発電装置のナセル内機器の構成例を示す側面図で、図３は図２ＡのＡ−Ａ線断面図で、図４は第１実施形態における油圧トランスミッションおよび発電機を示す斜視図である。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ナセル８は、機器が設置される空間を形成するフレーム８１と、フレーム８１の外側を覆うナセルカバー８２とを有する。なお、本明細書では、ナセル内空間の位置関係を示す用語として、回転シャフト６の軸方向に、ハブ３に近い側を前方側、ハブ３から遠い側を後方側と呼ぶ。フレーム８１は、ヨー方向に旋回可能にタワー９に支持されている。フレーム８１の底部には床板８３が取り付けられており、この床板８３上に機器が配置されるようになっている。

図３に示すように、ナセル内空間には、回転シャフト６を軸支する一対の主軸軸受１１、１２が設けられている。すなわち、前方の主軸軸受１１が主軸６の前方部を軸支するとともに、後方の主軸軸受１２が主軸６の後方部を軸支している。主軸軸受１１、１２は、それぞれ、軸受箱１０Ａ、１０Ｂに収納されている。そして、各軸受箱１０Ａ、１０Ｂは、ロータ２の曲げ荷重等に対する剛性を向上させる観点から、連結フレーム１０Ｃ及びナセル８によって連結されている。したがって、各軸受箱１０Ａ、１０Ｂはナセル８側に支持される。回転シャフト６は、前端がハブ３に連結され、後端が油圧ポンプ２０に連結されている。
油圧ポンプ２０は、回転シャフト６の回転によって駆動されて、高圧油を生成する。油圧ポンプ２０では、円筒部材２３と、円筒部材２３の前方側に設けられるフロントエンドプレート２１と、円筒部材２３の後方側に設けられるリアエンドプレート２２とにより、ポンプハウジング１９が構成されている。そして、ポンプハウジング１９内には、ポンプモジュール２５が設けられている。

ポンプモジュール２５は、シリンダ２６、ピストン２７およびカム２８を含んで構成される。カム２８は、環状に形成され、円筒状部材２９の外周面に固定されている。円筒状部材２９は、シュリンクディスク接続構造１５を介して、回転シャフト６の後端に連結されている。これにより、回転シャフト６の回転が、シュリンクディスク接続構造１５を介して円筒状部材２９に伝達され、カム２８が回転するようになっている。なお、回転シャフト６と円筒状部材２９との接続構造は、上記したシュリンクディスク接続構造１５の他に、フランジカップリング接続、キー接続、またはインボリュートスプライン接続の何れかによってこれらが固定されるようにしてもよい。

このように、油圧ポンプ２０が、回転シャフト６の後端に取り付けられていることで、油圧ポンプ２０の後方側からの作業員のアクセス性が向上し、油圧ポンプ２０のメンテナンスを容易に行うことができる。すなわち、油圧ポンプ２０の後方側のナセル内空間をメンテナンス作業のために使用できる。メンテナンスを行う際、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ナセル内空間の後方に設けられた作業用のクレーン１８を用いて作業を行ってもよい。
風力発電装置１の運転時には、クレーン１８は折り畳まれている。風力発電装置１のメンテナンス時には、クレーン１８を作業位置まで伸縮させて、油圧ポンプ２０や油圧モータ３０等の機器の移動や分解作業などに用いる。この際、油圧ポンプ２０の後方側に回転シャフト６が突出していると作業の邪魔になるが、上記構成を採用することにより油圧ポンプ２０の後方側空間を空けることができるので、メンテナンス作業性が向上する。

図４を参照して、油圧ポンプ２０のフロントエンドプレート２１は、油圧ポンプ２０の端面に沿った円環部２１ａと、円環部２１ａの半径方向に突出したアーム部２１ｂとを有する。このアーム部２１ｂは、サポート７を介してフレーム８１に支持されている。これにより油圧ポンプ２０はナセルに支持される。なお、フロントエンドプレート２１は、円環部２１ａとアーム部２１ｂとが同一部材で一体に形成された構成であってもよいし、円環部２１ａとアーム部２１ｂとが別部材で形成され、これらが締結部材によって締結された構成であってもよい。このように、油圧ポンプ２０が、ハブ３に対向する側のエンドプレートのアーム部２１ｂによってナセル８に支持されるようにしたので、油圧ポンプ２０の後方側の空間から油圧ポンプ２０や油圧モータ３０に容易にアクセス可能となり、より一層メンテナンス作業性を向上させることができる。

サポート７は、回転シャフト６の軸に直交する方向（以下、直交方向と呼ぶ）における油圧ポンプ２０の変位を許容しつつ回転シャフト６から油圧ポンプ２０（具体的にはポンプハウジング１９）に加えられるトルクを受けるように構成されている。
油圧ポンプ２０は、回転シャフト６とともに回転する回転部分（円筒状部材２９及びカム２８）と、回転シャフト６が回転しても静止し続けるポンプハウジング１９とが、ポンプ軸受１７によって相対的に回転可能になっている。これにより、ポンプハウジング１９側に支持されたピストン２７に対するカム２８の相対的な回転が生まれ、油圧ポンプ２０における作動油の昇圧が可能となる。したがって、油圧ポンプ２０を正常に機能させるためには、回転シャフト６から油圧ポンプ２０の回転部分を介してポンプハウジング１９に伝達されるトルクを確実に受ける必要がある。そのため、本実施形態では、サポート７によって、回転シャフト６からポンプハウジング１９に加えられるトルクを受けるようになっている。
また、風力発電装置１の回転シャフト６は、回転翼４から入力される風荷重を受けて撓もうとする。このとき、仮にポンプハウジング１９をナセル８にリジッドに固定すると、回転シャフト６がポンプハウジング１９及びナセル８によって拘束されるから、回転シャフト６の撓みに起因した荷重が後述の第１軸受１１及び第２軸受１２やポンプ軸受１７に集中的に加わってしまう。そこで、サポート７は、回転シャフト６の軸に直交する方向（以下、直交方向と呼ぶ）における油圧ポンプ２０の変位を許容するように、ポンプハウジング１９を支持している。これにより、回転シャフト６の撓みに起因した主軸軸受１１，１２やポンプ軸受１７への集中荷重を軽減できる。

ここで、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、油圧式サポート７の構成例について説明する。なお、図５Ａは、トルクに対するサポートの動作原理を説明する図で、図５Ｂは直交方向の荷重に対するサポートの動作原理を説明する図である。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、油圧ポンプ２０は、左右両側に水平方向に突出した２つのアーム部２１ｂを有している。ここでは、説明を簡単にするために、一方のアーム部２１ｂを第１アーム部２１ｂ１、他方のアーム部２１ｂを第２アーム部２１ｂ２と呼ぶ。サポート７は、第１アーム部２１ｂ１を挟んでその上下に設けられた第１油室７１および第２油室７２と、第２アーム部２１ｂ２を挟んでその上下に設けられた第３油室７３および第４油室７４と、第１油室７１と第４油室７４とを接続する第１配管７５と、第２油室７２および第３油室７３を接続する第２配管７６とからなる。これらの油室および配管は、非圧縮性流体であるオイルで満たされている。
各油室７１〜７４は、第１、第２アーム部２１ｂ１、２１ｂ２の上下方向位置によって容積が変化するようになっている。

図５Ａに示すように、回転シャフト６からのトルク（図中矢印ａ方向）が油圧ポンプ２０に加えられると、第１アーム部２１ｂ１から第２油室７２へ矢印ｂ方向の荷重が加わり、第２アーム部２１ｂ２から第３油室７３へ矢印ｃ方向の荷重が加わる。これにより、第２配管７６で連通する第２油室７２および第３油室７３内のサポート油はいずれも加圧される。そして、加圧されたオイルによって、第１アーム部２１ｂ１には矢印ｂ方向の反対方向に、第２アーム部２１ｂ２には矢印ｃ方向の反対方向に、それぞれ反力が与えられる。この反力によって、油圧ポンプ２０のトルク方向の変位は止められる。

図５Ｂに示すように、回転シャフト６の撓み等のように、油圧ポンプ２０を直交方向に変位させる力（図中矢印ｄ方向）が加えられると、第１アーム部２１ｂ１から第１油室７１へ矢印ｅ方向の荷重が加わり、第２アーム部２１ｂ１から第３油室７３へ矢印ｆ方向の荷重が加わる。これにより、第１油室７１内のオイルは、第１アーム部２１ｂ１の上方への移動量に応じた分だけ押し出され、第１配管７５を介して第４油室７４に流れ込む。同様に、第３油室７３内のオイルは、第２アーム部２１ｂ２の上方への移動量に応じた分だけ押し出され、第２配管７６を介して第２油室７２に流れ込む。このように、油圧ポンプ２０を直交方向に変位させる力（図中矢印ｄ方向）が加えられた場合、各配管７５，７６を介して連通する油室間でオイルが移動し、油圧ポンプ２０に加えられたｄ方向の力に抗する反力は生じない。そのため、油圧ポンプ２０の直交方向の変位は許容される。

なお、図５Ｂには油圧ポンプ２０の上下方向（矢印ｄ方向）の変位が許容される様子を示したが、油圧ポンプ２０は左右方向の変位も許容されている。油圧ポンプ２０の左右方向の変位を許容するためには、例えば、アーム部２１ｂ１、２１ｂ２とサポート７との接触面は摩擦係数が小さくなるように形成されていてもよい。このように、サポート７を上記した構成とすることで、直交方向における油圧ポンプ２０の変位を許容しつつ回転シャフト６から油圧ポンプ２０に加えられるトルクを受けるように、油圧ポンプ２０を支持することができる。

また、各油室７１〜７４は、ラバー等の弾性部材で形成されることにより油室の容積を可変としてもよい。この場合、図５Ａ及び５Ｂを用いて説明した原理により、直交方向における油圧ポンプ２０の変位を許容しつつ回転シャフト６から油圧ポンプ２０に加えられるトルクを受ける際、各油室７１〜７４がダンパとして機能する。そのため、油圧ポンプ２０の変位を減衰させることができる。

また、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａは、ハブ３に対向する側に配置される油圧ポンプ２０の端面を形成するフロントエンドプレート２１に設けられていることが好ましい。これにより、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａと油圧モータ３０の吸入口３１とを接続する高圧油配管４０を、ナセル８内の前方側の空間に集中的に配置することができ、油圧ポンプ２０の後方側からのメンテナンス作業性をより一層向上させることができる。
なお、ここでは、アーム部２１（２１ｂ１、２１ｂ２）および吐出口２４ａをフロントエンドプレート２１に設けた場合について説明したが、この構成に限定されるものではなく、これらをリアエンドプレート２２に設けてもよい。

図２Ａおよび図２Ｂに戻り、油圧モータ３０は、油圧ポンプ２０から供給される高圧油によって発電機３５を駆動する。油圧モータ３０は、油圧ポンプ２０の軸に対して側方に配置されている。発電機３５は、出力軸３４を介して油圧モータ３０に連結され、ハブ３と油圧モータ３０との間に配置されていることが好ましい。これにより、油圧モータ３０および発電機３５が、油圧ポンプ２０の後方側に配置されることがなくなるため、油圧ポンプ２０の後方側の空間をメンテナンス作業のために十分に確保することができ、メンテナンス作業性をより一層向上させることができる。
また、通常は油圧モータ３０よりもサイズが大きい発電機３５を、ハブ３と油圧モータ３０との間（すなわち、油圧モータ３０よりも前方側）に配置することで、クレーン１８による油圧モータ３０の吊り上げ時に、発電機３５を跨ぐ必要がなくなり、作業性が向上する。

このとき、油圧モータ３０および発電機３５は、弾性部材およびダンパの少なくとも一方を介してフレーム８１に支持される台板８４上に載置されることが好ましい。図２Ｂには、一例として、台板８４とフレーム８１との間に防振ゴム８５を介装した場合を示している。なお、弾性部材およびダンパは、いずれも振動を減衰させる機能を有する。弾性部材は、例えばラバーのように、部材自体が減衰機能を有するものであり、ダンパは、油圧機構等のように、構造によって減衰機能を供するものである。

風力発電装置１では、回転機械である油圧モータ３０および発電機３５もそれぞれ振動する。したがって、上記したように、弾性部材およびダンパ機構の少なくとも一方を介してナセル８に支持される台板８４上に、油圧モータ３０および発電機３５を載置することで、これらの振動を減衰することができ、油圧モータ３０および発電機３５を安定してナセル８に支持させることができる。

図４を参照して、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａと油圧モータ３０の吸入口３１とは高圧油配管４０で接続されている。このとき、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａは、フロントエンドプレート２１に設けられていてもよい。また、油圧モータ３０の吸入口３１は、油圧モータ３０の側面に設けられていてもよい。
高圧油配管４０は、少なくとも一部がフレキシブルチューブ４３で構成されている。具体的には、高圧油配管４０のうち油圧ポンプ２０の吐出口２４ａへの連結基部および油圧モータ３０の吸入口３１への連結基部は、リジット配管４１、４２で構成し、これらのリジット配管４１、４２の間をフレキシブルチューブ４３で接続してもよい。このとき、フレキシブルチューブ４３は、少なくとも一部が屈曲して配設されていてもよい。これにより、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との間の相対変位、油圧ポンプ２０または油圧モータ３０の振動、あるいは配管の熱伸び等を、フレキシブルチューブ４３によって効果的に吸収できる。フレキシブルチューブ４３は、回転シャフト６を迂回するように配設されてもよい。

なお、フレキシブルチューブ４３とは、可撓性を有する配管であり、ある程度自由に曲げることができるものをいう。フレキシブルチューブ４３は、フレキシブルパイプ、フレキシブルホース等の他の呼び方をされることもある。具体的に、フレキシブルチューブの材質は、再生エネルギー型発電装置の運転中における圧油の想定される圧力（例えば３５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）に耐えられるものであれば特に限定されないが、各種金属かＰＴＦＥ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＶＤＦ、ＦＥＰ、ＰＵＲ等の樹脂からなるチューブを、ステンレスワイヤー等の鋼線で補強したものを用いてもよい。

さらに、図４に示すように、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａは、油圧モータ３０の吸入口３１から油圧ポンプ２０の中心軸Ｏに延ばした線Ｘに直交であり、かつ、中心軸Ｏに沿った面Ｍよりも吸入口３１から遠い側（図中、油圧ポンプ２０のハッチング部分）に設けられていることが好ましい。言い換えると、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａは、面Ｍを挟んで油圧モータ３０の吸入口３１の反対側に設けられており、高圧油配管４０は、面Ｍを貫通して油圧ポンプ２０の吐出口２４ａから油圧モータ３０の吸入口３１まで延びていることが好ましい。

フレキシブルチューブは、一般に、その材質やサイズ等によって決まる最小曲げ半径という特性が規定されている。最小曲げ半径以下の曲げ半径で使用するとフレキシブルチューブの耐用年数が低下してしまうことが知られている。
ここで、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａと油圧モータ３０の吸入口３１との距離が大きいほど、フレキシブルチューブ４３を長くすることができ、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との相対変位を吸収してもフレキシブルチューブ４３の曲げ半径にあまり影響しない。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、長さＬ１のフレキシブルチューブ４３−１と、長さＬ２（＜Ｌ１）のフレキシブルチューブ４３−２について考えたとき、変形前の曲げ半径が同一であっても、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との相対変位ΔＤを吸収した後の曲げ半径の変化量は明らかにフレキシブルチューブ４３−１の方が小さい。したがって、フレキシブルチューブ４３を最小曲げ半径以上の曲げ半径で運用するためには、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａを油圧モータ３０の吸入口３１からできるだけ離して、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との相対変位の吸収によるフレキシブルチューブ４３の曲げ半径の変化を抑制することが望ましい。
一方、ナセル８内のスペース上の制約から、油圧ポンプ２０の近くに油圧モータ３０を配置せざるを得ないことがあり、このような場合には、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａと油圧モータ３０の吸入口３１の距離を大きくすることには限りがある。

そこで、上記したような位置関係となるように、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａおよび油圧モータ３０の吸入口３１を配置することにより、ナセル８内のスペース上の制約から油圧ポンプ２０の近傍に油圧モータ３０を配置せざるを得ない場合であっても、吐出口２４ａと吸入口３１とを接続する高圧油配管４０の長さを十分に確保することができる。よって、フレキシブルチューブ４３を長くして、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との相対変位の吸収によるフレキシブルチューブ４３の曲げ半径の変化を抑制し、フレキシブルチューブ４３を最小曲げ半径以上の曲げ半径で運用することができる。

なお、上記した吐出口２４ａと吸入口３１の位置関係は、高圧油配管４０で流体的に接続されている吐出口２４ａおよび吸入口３１に適用される。したがって、図４に示すように、油圧ポンプ２０の両側に一対の油圧モータ３０が設けられている場合には、互いに流体的に接続された吐出口２４ａおよび吸入口３１が二組存在するが、各組の吐出口２４ａと吸入口３１に上記位置関係が適用される。

また、油圧ポンプ２０の吐出口２４ａをエンドプレート２１に２つ以上設ける場合、吐出口２４ａを油圧ポンプ２０の軸の左右両側に設けるようにし、さらに、吐出口２４ａの高さ位置を互いに異ならせることが好ましい。これにより高圧油配管４０の吐出口２４ａへの連結基部が、互いに干渉することを防止できる。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、高圧油配管４０の吸入口３１への連結基部には、分岐管４６が設けられていてもよい。この場合、分岐管４６は、油圧モータ３０の吸入口３１と高圧油配管４０との間に接続されている。この分岐管４６には、一または複数のアキュムレータ４７が接続され、アキュムレータ４７はナセル８側に支持される。アキュムレータ４７は、高圧油の蓄圧用のアキュムレータであってもよいし、脈動防止用のアキュムレータであってもよい。
少なくとも一部がフレキシブルチューブ４３で構成された高圧油配管４０と油圧モータ３０の吸入口３１とを接続する分岐管４６は、フレキシブルチューブ４３の作用によって、油圧ポンプ２０の直交方向の変位の影響を殆んど受けない。そのため、アキュムレータ４７を分岐管４７に接続することで、油圧ポンプ２０とアキュムレータ４７との間に相対的な変位が発生しても、アキュムレータ４７を簡単な構成で安定してナセル８側に支持することができる。

以上説明したように、本実施形態では、油圧ポンプ２０をナセルに支持させるサポート７によって、直交方向における油圧ポンプ２０の変位を許容しつつ回転シャフト６から油圧ポンプ２０に加えられるトルクを受けるようにしたので、油圧ポンプ２０の静止部分（ポンプハウジング１９）の回転シャフト６との共回りを防止しつつ、回転シャフト６の撓みに起因した主軸軸受１１，１２やポンプ軸受１７への集中荷重を軽減できる。 また、高圧油配管４０の少なくとも一部がフレキシブルチューブ４３で構成されるようにしたので、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との相対変位をフレキシブルチューブ４３の変形で吸収し、高圧油配管４０への荷重を緩和できる。さらに、高圧油配管４０を流れる圧油は高温であるため高圧油配管４０の熱伸びが発生するが、高圧油配管４０の少なくとも一部をフレキシブルチューブ４３で構成することで、フレキシブルチューブ４３の変形により高圧油配管４０の熱伸びを吸収し、熱応力の発生を抑制できる。

なお、本実施形態において、高圧油配管４０の少なくとも一部をフレキシブルチューブ４３で構成するとともに、油圧モータ３０の吐出口３２から油圧ポンプ２０の吸入口２８へ低圧油を供給する低圧油配管５０の少なくとも一部をフレキシブルチューブ４３で構成してもよい。
低圧油配管５０は、一端が油圧モータ３０の側部に設けられた吐出口３２に接続され、他端が油圧ポンプ２０の下部に設けられた吸入口２４ｂに接続されている。この低圧油配管５０には、吐出口３２と吸入口２４ｂとの間に、脈動防止用のアキュムレータ５４と、圧油を貯留するタンク５５と、圧油冷却用のクーラ５６と、圧油中の異物を除去するフィルタ（不図示）とがそれぞれ接続されている。

具体的には、低圧油配管５０のうち、油圧モータ３０の吐出口３２への連結基部および油圧ポンプ２０の吸入口２４ｂへの連結基部、ならびに低圧油配管５０に接続される機器の連結部位はリジット配管５１で構成し、これらのリジット配管５１の間を、部分的にフレキシブルチューブ４３で接続することが好ましい。フレキシブルチューブ４３またはリジット配管５１の構成は、高圧油配管４０と略同一であるが、低圧油配管５０は、高圧油配管４０に比べて温度的および圧力的に条件が緩いので、部品コストを安価にするために、高圧油配管４０より耐熱性および耐圧性が低い配管を採用してもよい。
このように、低圧油配管５０の少なくとも一部をフレキシブルチューブ４３で構成することで、油圧ポンプ２０と油圧モータ３０との間の相対変位、油圧ポンプ２０または油圧モータ３０の振動、あるいは配管５０の熱伸び等をフレキシブルチューブ４３で吸収できる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る風力発電装置１について説明する。本実施形態の風力発電装置は、油圧トランスミッションの構成を除けば、既に説明した第１実施形態の風力発電装置１と同様の構成である。したがって、ここでは、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７Ａおよび図７Ｂを参照して、第２実施形態に係る風力発電装置１について説明する。ここで、図７Ａは第２実施形態におけるナセル内部の機器構成例を示す平面図で、図７Ｂは図７ＡのＢ−Ｂ線断面面である。
これらの図に示すように、油圧トランスミッション１００はナセル８の内部空間に配置され、油圧ポンプ１２０と、油圧モータ１３０と、発電機１３５とを有する。

ナセル８のフレーム８１には、軸受箱１０Ａ、１０Ｂが取り付けられており、軸受箱１０Ａ、１０Ｂにはそれぞれ、軸受１１、１２が収納されている。また、軸受箱１０Ａ、１０Ｂは、連結フレーム１０Ｃによって連結されている（図３参照）。
フロントエンドプレート１２１は、油圧ポンプ１２０の端面を形成する円環部１２１ａと、円環部の半径方向に突出したアーム部１２１ｂとを有する。
アーム部１２１ｂは、上述の第１実施形態と同様に、サポート７を介してフレーム８１に支持されている。これにより油圧ポンプ１２０はナセル８に支持される。なお、フロントエンドプレート１２１は、円環部１２１ａとアーム部１２１ｂとが同一部材で一体に形成された構成であってもよいし、円環部１２１ａとアーム部１２１ｂとが別部材で形成され、これらが締結部材によって締結された構成であってもよい。

サポート７は、回転シャフト６の軸に直交する方向における油圧ポンプ１２０の変位を許容しつつ回転シャフト６から油圧ポンプ１２０に加えられるトルクを受けるように構成されている。なお、サポート７の具体的な構成例は、上述の第１実施形態で説明した図５Ａおよび図５Ｂと同様であるので、詳細な説明を省略する。
このようにサポート７によってアーム部１２１ｂを支持することで、油圧ポンプ１２０の静止部分（ポンプハウジング１９）の回転シャフト６との共回りを防止しつつ、回転シャフト６の撓みに起因した主軸軸受１１、１２やポンプ軸受１７への集中荷重を軽減できる。

図８は、油圧ポンプ１２０および油圧モータ１３０の斜視図であり、エンドプレート１２１内の内部流路１４０を透過させて点線で示している。同図に示すように、フロントエンドプレート１２１の内部には、ポンプモジュール２５で生成される高圧油が流れる内部流路１４０が形成されている。
内部流路１４０は、ポンプモジュール１２５からフロントエンドプレート１２１に高圧油を導き出す出口流路１４１と、複数の出口流路１４１を連結するマニホルド１４２と、マニホルド１４２から油圧モータ１３０へ高圧油を供給する供給流路１４３とからなる。出口流路１４１およびマニホルド１４２は、フロントエンドプレート１２１の円環部１２１ａに設けられ、供給流路１４３はアーム部１４１ｂに設けられている。なお、本実施形態において、低圧油配管は、上述した第１実施形態と同様の構成を採用することができる。

油圧モータ１３０は、アーム部１２１ｂに取り付けられている。具体的には、フロントエンドプレート１２１は、円環部１２１ａから左右両側にアーム部１２１ｂが突出して形成されており、これらのアーム部１２１ｂの端部に油圧モータ１３０が取り付けられている。そして、内部流路１４０によって油圧ポンプ１２０および油圧モータ１３０が流体的に接続されている。

また、フロントエンドプレート１２１には、一または複数のアキュムレータ１４５が取り付けられていてもよい。アキュムレータ１４５は、内部流路１４０のうちアーム部１２１ｂに形成された供給流路１４３に流体的に接続されているとともに、油圧モータ１２０のアーム部１２１ｂによって支持される。このアキュムレータ１４５は、例えば高圧油のエネルギーを蓄積したり、脈動を防止したりすることを目的として設けられる。
このように、内部流路１４０に流体的に接続されるアキュムレータ１４５がフロントエンドプレート１２１に取り付けられるようにしたので、フロントエンドプレート１２１内に形成される内部流路１４０と、アキュムレータ１４５との相対変位がほとんど生じず、圧油が漏出しにくい構造とすることができる。

図９は、図８のＤ部位を拡大した断面図である。同図に示すように、油圧モータ１２０は、構成が共通である一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂを含んでいる。すなわち、油圧ポンプ１２０の左右両側に延びる２つのアーム部１２１ｂに、それぞれ一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂが取り付けられている。そして、一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの各出力軸１３４Ａ、１３４Ｂが、アーム部１２１ｂの内部で互いに連結されている。具体的には、アーム部１２１ｂの端部に貫通穴１２１ｃが設けられており、この穴１２１ｃを貫通するように、一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの出力軸１３４Ａ、１３４Ｂが配設され、貫通穴１２１ｃ内において出力軸１３４Ａ、１３４Ｂが連結されている。これにより、アーム部１２１ｂの前後でモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂを支持することとなるので、支持点からの軸長が短くなり、油圧モータ１２０の振動を抑制することができる。

ここで、アーム部１２１ｂに形成された供給流路１４３は、途中で分岐して、一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの圧油流路１３５Ａ、１３５Ｂに接続される。したがって、油圧ポンプ１２０から吐出された高圧の作動油は、アーム部１２１ｂの供給流路１４３を通って、一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの圧油流路１３５Ａ、１３５Ｂに供給される。

一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの一側端面はそれぞれアーム部１２１ｂに取り付けられている。このとき、モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの一側端面と、アーム部１２１ｂの取付面との間に、ラバーシート１５１を介装することが好ましい。このラバーシート１５１により、圧油流路１３５Ａ、１３５Ｂから作動油が漏出した場合であっても、その作動油が外部へ漏れ出ることを防止できるとともに、モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの振動を吸収して油圧ポンプ１２０へ振動が伝わることを抑制できる。またこの場合、モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂをアーム部１２１ｂに連結するフランジの外側に、ラバーシートをさらに設けてもよい。

具体的な構成例として、供給流路１４３と、モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂの圧油流路１３５Ａ、１３５Ｂとは、円筒形状のチューブシール１５２で接続されてもよい。この場合、接続部から圧油が漏出しないように、チューブシール１５２の端部と圧油流路１３５Ａ、１３５Ｂの端部との間に環状のラバーシート１５３を介装することが好ましい。さらに、チューブシール１５２の外周側の隙間には、スプリング１５４が弾性変形した状態でチューブシール１５２の外周面に密着するように配置されており、これによりその隙間から圧油が漏れ出ることを防止するようになっている。なお、上記したラバーシート１５１、１５３およびチューブシール１５２は、いずれも弾性を有する材質で構成されていればよく、その材質は特に限定されない。

また、図１０を参照して、油圧モータ１３０の具体的な構成例を説明する。上記したように、油圧モータ１３０は一対のモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂを有している。
各モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂは、偏心カム１３８の周りに環状に連続したシリンダブロック１３１が設けられている。シリンダブロック１３１は、少なくとも一つのシリンダ１３６を有し、各シリンダ１３６に対して偏心カム１３８、一組のピストン１３７、高圧弁および低圧弁（いずれの弁も不図示）が設けられる。なお、ここでは環状に連続したシリンダブロックを示しているが、周方向に分割されたシリンダブロックを採用してもよい。

シリンダ１３６は、シリンダブロック１３１に設けられた円筒である。シリンダ１３６の内部には、シリンダ１３６とピストン１３７とに囲まれる油圧室が形成されている。
ピストン１３７は、ピストン１３７の上下動を偏心カム１３８の回転運動にスムーズに変換する観点から、シリンダ１３６内を摺動するピストン本体部１３７ａと、該ピストン本体部１３７ａに取り付けられ、偏心カム１３８のカム曲面に係合するピストンローラーまたはピストンシュー１３７ｂとで構成することが好ましい。ここで、ピストンローラーは、偏心カム１３８のカム曲面に当接して回転する部材であり、ピストンシューは、偏心カム１３８のカム曲面に当接して摺動する部材である。

偏心カム１３８は、発電機１３５に接続される出力軸１３４の軸中心から偏心して設けられたカムである。ピストン１３７が上下動を一回行う間に、偏心カム１３８及び該偏心カム１３８が取り付けられた出力軸１３４は一回転するようになっている。
上記したピストン１３７、シリンダ１３６および偏心カム１３８は、油圧モータ１３０の出力軸１３４の軸方向に複数セット配列されている。さらに、複数セットの偏心カム１３８は互いに位相が異なるように配置されている。

上記構成を有するモータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂでは、高圧油配管と低圧油配管との差圧を利用してピストン１３７を上下動させる。ピストン１３７が上死点から下死点に向かうモータ工程では、高圧弁が開かれ、低圧弁が閉じられることで、油圧室に高圧油が供給される。次いで、ピストン１３７が上死点から下死点に向かう排出工程では、高圧弁が閉じられ、低圧弁が開かれることで、油圧室内の圧油が排出される。これにより、モータ工程で油圧室に流入した高圧油がピストン１３７を下死点に向けて押し下げると、偏心カム１３８とともに出力軸１３４が回転するようになっている。

この油圧モータ１３０においては、油圧モータ１３０の軸方向に複数セット配列される偏心カム１３８を、互いに位相が異なるように配置したので、モータモジュール１３０Ａ、１３０Ｂから発生する振動がバランスし、振動を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態では、油圧ポンプ１２０のエンドプレート１２１の一部を形成するアーム部１２１ｂに油圧モータ１３０を取り付けるようにしたので、油圧ポンプ１２０と油圧モータ１３０との相対変位は殆んど無い。よって、油圧ポンプ１２０と油圧モータ１３０との相対変位に起因する荷重が、油圧ポンプ１２０及び油圧モータ１３０間の配管に加わることを防止できる。また、本実施形態では、油圧ポンプ１２０及び油圧モータ１３０間の配管とみることのできる部材はそもそも存在しない。
さらに、油圧ポンプ１２０の端面が、その半径方向外側に突出するアーム部１２１ｂを有するエンドプレート１２１によって形成されており、このアーム部１２１ｂに取り付けられた油圧モータ１３０が、アーム部１２１ｂを含むエンドプレート１２１内に設けられた内部流路１４０を介して油圧ポンプ１２０と流体的に接続されるようにしたので、油圧ポンプ１２０と油圧モータ１３０との間に高圧油が流れる配管を設ける必要がない。そのため、油圧ポンプ１２０と油圧モータ１３０に配管を設けることによる配管の熱伸びや、配管同士の連結部からの油の漏出といった問題を回避できる。

また、油圧ポンプ１２０が、回転シャフト６の後方側の端部に取り付けられていることで、油圧ポンプ１２０の後方側からの作業員のアクセス性が向上し、油圧ポンプ１２０のメンテナンスを容易に行うことができる。さらに、サポート７を介してナセル８に支持されるアーム部１２１ｂを有するエンドプレート１２１をハブ３に対向する側（前方側）に設けたので、油圧ポンプ１２０の後方側から作業員が油圧ポンプ１２０のメンテナンスを行う際、アーム部１２１ｂ及びサポート７を含む上記エンドプレート１２１の支持構造が邪魔にならない。

なお、上述の実施形態では、油圧ポンプのアーム部１２１ｂを、サポート７を介してフレーム８１に連結することによって、油圧ポンプ１２０をナセル８に支持させる構成を説明したが、図１１および図１２のように、油圧ポンプ１２０を後方側の軸受箱１０Ｂに締結することによって油圧ポンプ１２０をナセル８に支持させるようにしてもよい。図１１は、第２実施形態の変形例におけるナセル内部の機器構成例を示す斜視図で、図１２は、軸受箱への連結面を示した油圧ポンプの斜視図である。

図１１に示すように、この変形例における油圧トランスミッション１００’では、油圧ポンプ１２０’のフロントエンドプレート１２１’と、軸受箱１０Ｂとが防振ブッシュを介して締結されることによって、油圧ポンプ１２０’がナセル８に支持される。具体的には、図１２に示すように、フロントエンドプレート１２１’の円環部１２１ａ’に、円周方向に複数のボルトが取り付けられる。ボルトの外周面には防振ブッシュ１６０が取り付けられている。円環部１２１ａ’に対向する軸受箱１０Ｂの面１４（図１１参照）には、ボルトが嵌入されるボルト穴が形成されている。そして、ボルトとボルト穴とを締結することにより油圧ポンプ１２０’が軸受箱１０Ｂを介してナセル８に支持される。このとき、油圧ポンプ１２０’と軸受箱１０Ｂとの間には、防振ブッシュ１６０が介装されているので、油圧ポンプ１２０’の位置変化を防振ブッシュ１６０で減衰しながら安定して油圧ポンプ１２０’を支持することができる。防振ブッシュ１６０は、例えばラバーのように弾性材料で形成され、部材自体が減衰機能を有するものや、バネ部材等のように、構造によって減衰機能を供するものが用いられる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態および第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
例えば、上述の実施形態では、回転シャフト６の後方側の端部に油圧ポンプを連結した構成について説明したが、油圧ポンプを貫通するように回転シャフト６を設けるようにしてもよい。この場合、油圧ポンプ２０、１２０、１２０’を挟んでその前方側および後方側に軸受がそれぞれ配置されるようにする。

１ 風力発電装置
２ ロータ
３ ハブ
４ 回転翼
５ 油圧トランスミッション
６ 回転シャフト
７ サポート
８ ナセル
９ タワー
１０Ａ、１０Ｂ 軸受箱
１０Ｃ 連結フレーム
１１ 第１軸受
１２ 第２軸受
１４ 軸受箱の面
１５ シュリンクディスク接続構造
１７ ポンプ軸受
１８ クレーン
１９ ポンプハウジング
２０、１２０、１２０’ 油圧ポンプ
２１、１２１、１２１’ フロントエンドプレート
２１ａ、１２１ａ、１２１ａ’ 円環部
２１ｂ、１２１ｂ アーム部
２２、１２２、１２２’ リアエンドプレート

２４ａ 吐出口
３０、１３０、１３０’ 油圧モータ
３１ 吸入口
３４ 出力軸
３５、１３０ 発電機
４０ 高圧油配管
４１、４２、５１ リジット配管
４３ フレキシブルチューブ
４６ 分岐管
４７、５４、１４５ アキュムレータ
７１ 第１油室
７２ 第２油室
７３ 第３油室
７４ 第４油室
７５ 第１配管
７６ 第２配管
８１ フレーム
８４ 台板
８５ 防振ゴム
１４０ 内部流路
１４１ 出口流路
１４２ マニホルド
１４３ 供給流路
１５１ ラバーシート
１５２ チューブシール
１５３ ラバーシート

Claims (15)

1. 再生エネルギーを利用して発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、
   回転翼が取り付けられ、前記回転翼を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転するハブと、
   前記ハブに連結されている回転シャフトと、
   前記回転シャフトに取り付けられ、該回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、
   前記油圧モータに連結された発電機と、
   前記回転シャフトの軸に直交する方向における前記油圧ポンプの変位を許容しつつ前記回転シャフトから前記油圧ポンプに加えられる反作用トルクを与えるとともに前記油圧ポンプをナセルに支持させるサポートと、
   少なくとも一部がフレキシブルチューブで構成され、前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸入口とを接続し、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を供給する圧油配管とを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
2. 前記油圧ポンプの吐出口は、前記油圧モータの前記吸入口から前記油圧ポンプの中心軸に延ばした線に直交であり、かつ、前記中心軸に沿った面を挟んで、前記油圧モータの前記吸入口の反対側に設けられており、
   前記圧油配管は、前記面を貫通して前記吐出口から前記吸入口まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
3. 前記油圧ポンプは、前記回転シャフトの前記ハブから遠い側の端部に取り付けられており、
   前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成するエンドプレートは、前記油圧ポンプの半径方向外側に突出するアーム部を有し、
   前記油圧ポンプの前記アーム部は、前記サポートを介して前記ナセルに支持されていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
4. 前記吐出口は、前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成する前記エンドプレートに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の再生エネルギー型発電装置。
5. 前記油圧モータは、前記油圧ポンプの軸に対して側方に配置されており、
   前記発電機は、前記ハブと前記油圧モータとの間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の再生エネルギー型発電装置。
6. 前記圧力配管は、前記フレキシブルチューブと、該フレキシブルチューブの第１の端部を前記油圧ポンプの前記吐出口に連結する第１リジット管部と、前記フレキシブルチューブの第２の端部を前記油圧モータの前記吸入口に連結する第２リジット管部とを有し、
   前記第２リジット管部にアキュムレータが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
7. 前記ナセルに支持され、前記油圧モータおよび前記発電機が載置される台板をさらに備え、
   前記ナセルと前記台板との間に、弾性部材およびダンパ機構の少なくとも一方が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
8. 再生エネルギーを利用して発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、
   回転翼が取り付けられ、前記回転翼を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転するハブと、
   前記ハブに連結されている回転シャフトと、
   前記回転シャフトに取り付けられ、該回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、
   前記油圧モータに連結された発電機とを備え、
   前記油圧ポンプの端面は、前記油圧ポンプの半径方向外側に突出するアーム部を有するエンドプレートによって形成されており、
   前記エンドプレートには、前記圧油を前記アーム部まで導く内部流路が設けられており、
   前記油圧モータは、前記アーム部に取り付けられ、前記内部流路を介して前記油圧ポンプに流体的に接続されたことを特徴とすることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
9. 前記回転シャフトの軸に直交する方向における前記油圧ポンプの変位を許容しつつ前記回転シャフトから前記油圧ポンプに加えられる反作用トルクを与えるサポートをさらに備え、
   前記油圧ポンプの前記アーム部は、前記サポートを介して前記ナセルに支持されていることを特徴とする請求項８に記載の再生エネルギー型発電装置。
10. 前記油圧ポンプは、前記回転シャフトの前記ハブから遠い側の端部に取り付けられており、
    前記エンドプレートは、前記ハブに対向する側に配置される前記油圧ポンプの端面を形成していることを特徴とする請求項９に記載の再生エネルギー型発電装置。
11. 前記回転シャフトを前記ナセルに回転自在に支持させる主軸軸受をさらに備え、
    前記油圧ポンプは、防振ブッシュを介して前記主軸軸受の軸受箱に締結されていることを特徴とする請求項８に記載の再生エネルギー型発電装置。
12. 前記油圧モータは、構成が共通である一対のモータモジュールを含み、
    前記一対のモータモジュールの各出力軸が、前記アーム部の内部で互いに連結されていることを特徴とする請求項８に記載の再生エネルギー型発電装置。
13. 前記モータモジュールは、シリンダと、前記圧油によって前記シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンによって回転する偏心カムとが前記油圧モータの軸方向に複数セット配列されており、前記複数セットの前記偏心カムは互いに位相が異なることを特徴とする請求項１２に記載の再生エネルギー型発電装置。
14. 前記エンドプレートに取り付けられたアキュムレータをさらに備え、
    前記アキュムレータは、前記内部流路に流体的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の再生エネルギー型発電装置。
15. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーの一形態である風から電力を生成する風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。

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