JP2014009673A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素かつコンパクトな機構でより多くの油量による安定した油圧式増速を可能とする。
【解決手段】支柱2U,2Bにより支持されたナセル3の前方に風車4が設けられ、この風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ10、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータ20を含む増速装置10,20と、この出力により駆動される発電機とを備え、ナセル内に、風車により回転駆動されるクランクシャフト6が設けられ、支柱内に、縦方向に並設された複数のシリンダ11と、各シリンダ内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように連結された複数のピストン13と、各シリンダに設けられた作動油の吸引吐出口14とを有するピストン式の油圧ポンプが設けられ、クランクシャフトの回転運動を縦方向の往復運動に変換してピストンに対して伝達するコネクティングロッド8が設けられた風力発電装置1を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】支柱2U,2Bにより支持されたナセル3の前方に風車4が設けられ、この風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ10、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータ20を含む増速装置10,20と、この出力により駆動される発電機とを備え、ナセル内に、風車により回転駆動されるクランクシャフト6が設けられ、支柱内に、縦方向に並設された複数のシリンダ11と、各シリンダ内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように連結された複数のピストン13と、各シリンダに設けられた作動油の吸引吐出口14とを有するピストン式の油圧ポンプが設けられ、クランクシャフトの回転運動を縦方向の往復運動に変換してピストンに対して伝達するコネクティングロッド8が設けられた風力発電装置1を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ギヤによる増速装置に代えて油圧式増速装置を採用した風力発電装置に関し、特に、簡素かつコンパクトな機構でより多くの油量による油圧式増速を可能とした、風力発電装置に関するものである。
近年、クリーンなエネルギーによって発電する装置として、風力を用いた風力発電装置が脚光を浴びている。この風力発電装置としては、支柱により支持されたナセルの前方に風車を設けた風車型をなし、ナセル内に、風車の回転運動を増速ギヤ装置により増速した後に電気に変換する発電機を内蔵させたギヤ式のものが一般的である。
また、ギヤ式装置のトラブルの多くが増速装置に起因することに鑑み、あるいはナセル内に発電機を内蔵することの不利益を解消するため、あるいは発電機の回転数の安定化のいために、風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換する油圧モータを含む増速装置を採用することも提案されている(特許文献1〜4等参照)。
しかし、これら従来例では少なくとも油圧ポンプをナセルに内蔵する必要があり、十分な油量を確保するために油圧ポンプを大きくするとナセルが肥大化し、空力が悪化するおそれがある。特に、特許文献1のように静油圧式無段変速機(HST)を採用する場合、回転軸の周囲に多数のピストンを配置する必要があり、コンパクト化が困難であるとともに、機構も複雑となる。
そこで、本発明の主たる課題は、簡素かつコンパクトな機構でより多くの油量による安定した油圧式増速を可能とすることにある。
上記課題を解決した本発明は次のとおりである。
<請求項1記載の発明>
支柱と、この支柱により支持されたナセルと、このナセルの前方に設けられた風車と、この風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータを含む増速装置と、この増速装置の油圧モータの出力により駆動される発電機と、を備えた風力発電装置であって、
前記ナセル内に、前記風車により回転駆動されるクランクシャフトが設けられ、
前記支柱内に、縦方向に並設された複数のシリンダと、各シリンダ内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように連結された複数のピストンと、各シリンダに設けられた作動油の吸引吐出口とを有するピストン式の油圧ポンプが設けられ、
前記クランクシャフトの回転運動を縦方向の往復運動に変換して前記ピストンに対して伝達するコネクティングロッドが設けられた、
ことを特徴とする風力発電装置。
支柱と、この支柱により支持されたナセルと、このナセルの前方に設けられた風車と、この風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータを含む増速装置と、この増速装置の油圧モータの出力により駆動される発電機と、を備えた風力発電装置であって、
前記ナセル内に、前記風車により回転駆動されるクランクシャフトが設けられ、
前記支柱内に、縦方向に並設された複数のシリンダと、各シリンダ内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように連結された複数のピストンと、各シリンダに設けられた作動油の吸引吐出口とを有するピストン式の油圧ポンプが設けられ、
前記クランクシャフトの回転運動を縦方向の往復運動に変換して前記ピストンに対して伝達するコネクティングロッドが設けられた、
ことを特徴とする風力発電装置。
(作用効果)
本発明では、ナセル内にクランクシャフトを設けるとともに、支柱内にピストン式油圧ポンプを設置し、コネクティングロッドによりクランクシャフトの回転運動を往復運動に変換して油圧ポンプのピストンを往復運動させる機構を採用しており、非常に簡素な機構となっている。この場合、より多くの作動油量を確保するために、クランクシャフトの直径を大きくするとナセルが肥大化してしまうが、本発明では、ナセルのコンパクト化のためにクランクシャフトの直径を小径化し、ピストンのストロークを短くしたとしても、シリンダ及びピストンを縦方向に複数並設し、一体的にピストンを往復運動させることによって、より多くの作動油量を確保することができる。しかも、油圧ポンプはナセル内に設けずに、ピストン式のものを縦向きに支柱内に設けているため、シリンダ及びピストンを縦方向に複数並設することによって支柱が肥大化することもない。
本発明では、ナセル内にクランクシャフトを設けるとともに、支柱内にピストン式油圧ポンプを設置し、コネクティングロッドによりクランクシャフトの回転運動を往復運動に変換して油圧ポンプのピストンを往復運動させる機構を採用しており、非常に簡素な機構となっている。この場合、より多くの作動油量を確保するために、クランクシャフトの直径を大きくするとナセルが肥大化してしまうが、本発明では、ナセルのコンパクト化のためにクランクシャフトの直径を小径化し、ピストンのストロークを短くしたとしても、シリンダ及びピストンを縦方向に複数並設し、一体的にピストンを往復運動させることによって、より多くの作動油量を確保することができる。しかも、油圧ポンプはナセル内に設けずに、ピストン式のものを縦向きに支柱内に設けているため、シリンダ及びピストンを縦方向に複数並設することによって支柱が肥大化することもない。
<請求項2記載の発明>
前記風車が風に向かうように少なくともナセルを含む部分が縦方向を中心として回転するように構成されるとともに、
前記コネクティングロッドが、縦方向を中心として回転可能な回転継手を介して、前記ピストンに対して連結されている、請求項1記載の風力発電装置。
前記風車が風に向かうように少なくともナセルを含む部分が縦方向を中心として回転するように構成されるとともに、
前記コネクティングロッドが、縦方向を中心として回転可能な回転継手を介して、前記ピストンに対して連結されている、請求項1記載の風力発電装置。
(作用効果)
風力発電装置においては、垂直尾翼を設けて風力により、又は風向きを検知してモータ等の駆動源の作用により風の方向に風車を向ける首振り動作を行うことが一般的であり、本発明でも上述のような回転継手を介在させることにより首振り機構を採用することができる。
風力発電装置においては、垂直尾翼を設けて風力により、又は風向きを検知してモータ等の駆動源の作用により風の方向に風車を向ける首振り動作を行うことが一般的であり、本発明でも上述のような回転継手を介在させることにより首振り機構を採用することができる。
<請求項3記載の発明>
前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路に風車停止用開閉弁を設けた、請求項1又は2記載の風力発電装置。
前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路に風車停止用開閉弁を設けた、請求項1又は2記載の風力発電装置。
(作用効果)
メンテナンスを行うとき等、安全のために風車を停止することが要求される場合がある。本発明では油圧ポンプのピストンから風車までが機械的に連動するようになっているため、これを利用して上述のように風車停止用開閉弁を設けるのも一つの好ましい形態である。この場合、風車停止用開閉弁を閉じるだけで、油圧ポンプからの作動油吐出が不可能となるのに伴い、油圧ポンプのピストンの往復運動が停止し、これに連動して風車の回転を停止することができる。ただし、風車の回転を停止しないときには風車停止用開閉弁は開とする必要がある。
メンテナンスを行うとき等、安全のために風車を停止することが要求される場合がある。本発明では油圧ポンプのピストンから風車までが機械的に連動するようになっているため、これを利用して上述のように風車停止用開閉弁を設けるのも一つの好ましい形態である。この場合、風車停止用開閉弁を閉じるだけで、油圧ポンプからの作動油吐出が不可能となるのに伴い、油圧ポンプのピストンの往復運動が停止し、これに連動して風車の回転を停止することができる。ただし、風車の回転を停止しないときには風車停止用開閉弁は開とする必要がある。
<請求項4記載の発明>
前記油圧ポンプが、前記ピストンの往復方向両側にそれぞれ前記吸引吐出口を有するダブルアクション型とされ、
前記ピストンの往動時に作動油を吐出し、復動時に作動油を吸引する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第一の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第一の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続され、
前記ピストンの往動時に作動油を吸引し、復動時に作動油を吐出する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第二の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第二の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
前記油圧ポンプが、前記ピストンの往復方向両側にそれぞれ前記吸引吐出口を有するダブルアクション型とされ、
前記ピストンの往動時に作動油を吐出し、復動時に作動油を吸引する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第一の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第一の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続され、
前記ピストンの往動時に作動油を吸引し、復動時に作動油を吐出する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第二の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第二の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
(作用効果)
このようなダブルアクション型の油圧ポンプを利用した油圧供給系統を構成することにより、油圧発生の連続化及び油圧供給の安定化を図ることができる。
このようなダブルアクション型の油圧ポンプを利用した油圧供給系統を構成することにより、油圧発生の連続化及び油圧供給の安定化を図ることができる。
<請求項5記載の発明>
前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路と、前記油圧モータから前記油圧ポンプへの作動油の排出管路とを繋ぐバイパス管路を設けるとともに、このバイパス管路に発電停止用の開閉弁をそれぞれ設けた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の風力発電装置。
前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路と、前記油圧モータから前記油圧ポンプへの作動油の排出管路とを繋ぐバイパス管路を設けるとともに、このバイパス管路に発電停止用の開閉弁をそれぞれ設けた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の風力発電装置。
(作用効果)
このようなバイパス管路及び発電停止用の開閉弁を設け、メンテナンス等により発電停止するときには開閉弁を開とすることによって、風車の回転及び油圧ポンプの作動を停止せずに、油圧ポンプにおける一方の吸引吐出口群から吐出される作動油を、油圧モータを通さずに、他方の吸引吐出口群に吸引させることができる。ただし、発電時には開閉弁を閉とする必要がある。
このようなバイパス管路及び発電停止用の開閉弁を設け、メンテナンス等により発電停止するときには開閉弁を開とすることによって、風車の回転及び油圧ポンプの作動を停止せずに、油圧ポンプにおける一方の吸引吐出口群から吐出される作動油を、油圧モータを通さずに、他方の吸引吐出口群に吸引させることができる。ただし、発電時には開閉弁を閉とする必要がある。
<請求項6記載の発明>
前記油圧モータが、主軸により回転自在に支持された羽根車と、
この羽根車の羽根の回転軌跡内における前記主軸の一方側及び他方側のうち、一方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側にそれぞれ作動油供給口及び作動油排出口を有する作動油流通路、並びに他方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側が連通された作動油循環路と、を備え、
前記作動油流通路を通過する作動油により前記羽根車が回転するのに伴い前記作動油循環路内を作動油が循環し、前記羽根車の回転運動が出力されるものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の風力発電装置。
前記油圧モータが、主軸により回転自在に支持された羽根車と、
この羽根車の羽根の回転軌跡内における前記主軸の一方側及び他方側のうち、一方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側にそれぞれ作動油供給口及び作動油排出口を有する作動油流通路、並びに他方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側が連通された作動油循環路と、を備え、
前記作動油流通路を通過する作動油により前記羽根車が回転するのに伴い前記作動油循環路内を作動油が循環し、前記羽根車の回転運動が出力されるものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の風力発電装置。
(作用効果)
このような羽根車式の油圧モータは、簡素で信頼性の高い機構と、風力発電に要求される高速回転(高い増速性)とを両立できる利点がある。よって、このような油圧モータを組み合わせることにより、より高効率かつより安定した発電が可能となる。
このような羽根車式の油圧モータは、簡素で信頼性の高い機構と、風力発電に要求される高速回転(高い増速性)とを両立できる利点がある。よって、このような油圧モータを組み合わせることにより、より高効率かつより安定した発電が可能となる。
以上のとおり、本発明によれば、簡素かつコンパクトな機構でより多くの油量による安定した油圧式増速が可能となる、等の利点がもたらされる。
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置1は、支柱2U,2Bと、この支柱2U,2Bにより支持されたナセル3と、このナセル3の前方に設けられた風車4と、この風車4の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ10、及びこの油圧ポンプ10で発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータ20を含む増速装置10,20と、この増速装置10,20の油圧モータ20の出力により駆動される図示しない発電機と、を備えている。
図1に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置1は、支柱2U,2Bと、この支柱2U,2Bにより支持されたナセル3と、このナセル3の前方に設けられた風車4と、この風車4の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ10、及びこの油圧ポンプ10で発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータ20を含む増速装置10,20と、この増速装置10,20の油圧モータ20の出力により駆動される図示しない発電機と、を備えている。
風車4のロータヘッド4h後方にはクランクシャフト6が同心に取り付けられ、このクランクシャフト6の両端部がナセル3内に設けられた軸受6bにより回転可能に支持されており、クランクシャフト6は風車4の回転に伴い回転駆動されるようになっている。図示例は小型の風力発電装置1を想定しており、ナセル3の後方には、支柱上端部2Uは縦方向を中心として下側の支柱本体部2Bに対して回転可能とされるとともに、風向きにより風車4及びナセル3の向きを変えるための垂直尾翼7が設けられているが、垂直尾翼7を省略して油圧モータ20や電動モータ等により風車4の向きを変化させる形態としたり、支柱2U,2B上端部は回転させずにナセル3を回転させる形態としたり、適宜の変形が可能である。
一方、支柱2U,2B(図示例では支柱本体部2B)内には、縦方向に並設された複数(図示例では2つであるが、3以上とすることもできる)のシリンダ11と、各シリンダ11内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように、隣接するシリンダ11の隔壁を貫通する一本のピストンロッド12により連結された複数のピストン13(図示例では2つであるが、3以上とすることもできる)と、各シリンダ11に設けられた作動油の吸引吐出口14とを有するピストン13式の油圧ポンプ10が設けられている。符号12sはピストンロッド12の貫通部分を密閉するシールを示している。このピストン13に取り付けられたピストンロッド12はナセル3内のクランクシャフト6に対して、コネクティングロッド8及び縦方向の回転中心を有する回転継手9を介して連結されており、これによってクランクシャフト6の回転運動が縦方向の往復運動に変換されてピストン13に対して伝達され、ピストン13が縦方向(上下方向)に往復駆動されるようになっている。風車4及びナセル3を風向きに応じて回転させない場合には回転継手9を省略することもできる。
回転継手9は特に限定されるものではないが、本実施形態の回転継手9は、図3に示すようにシャフト部9sの下端に円板状連結部9dを有する第一の部分9s,9dと、第一の部分9s,9dの円板状連結部9dを囲む円筒部9cと、円筒部9cの上下に取り付けられ、第一の部分9s,9dの円板状連結部9dを上下両側からボール9rを介して支持する一対の上下板9aとを有する第二の部分9c,9r,9pとから構成されており、第一の部分9s,9dのシャフト部9sがコネクティングロッド8の下端部に横方向を中心として回転可能に連結され、第二の部分9c,9r,9pの下板9aがピストンロッド12に連結されている。符号9bは回転継手9を縦方向移動可能に支持する軸受を示しており、符号9pは軸受9を支える円筒状ケースを示しており、この円筒状ケース9pは支柱本体部2Bの上端をなし、支柱上端部2U内に挿入されている。
また、図示形態では、油圧ポンプ10が、ピストン13の往復方向両側にそれぞれ吸引吐出口14を有するダブルアクション型とされており、ピストン13の往動時に作動油を吐出し、復動時に作動油を吸引する吸引吐出口14の群は、逆止弁Vを有する第一の供給管路31及び共用供給管路35を介して油圧モータ20の作動油供給口21に、並びに共用排出管路36及び逆止弁Vを有する第一の排出管路33を介して油圧モータ20の作動油排出口22にそれぞれ接続され、ピストン13の往動時に作動油を吸引し、復動時に作動油を吐出する吸引吐出口14の群は、逆止弁Vを有する第二の供給管路32及び共用供給管路35を介して油圧モータ20の作動油供給口21に、並びに共用排出管路36及び逆止弁Vを有する第二の排出管路34を介して油圧モータ20の作動油排出口22にそれぞれ接続されている。
油圧モータ20は支柱2U,2B内に設ける他、支柱2U,2B外の基部(地上や海上)に設置することができる。油圧モータ20としては、図7(a)(b)に示すようなベーン型の油圧モータ101,102や、図7(c)に示すようなタービン型の油圧モータ103、図7(d)に示すようなギヤ(歯車)型の油圧モータ104(なお、図7中の矢印は作動油の流れを示している)等、公知のものを適宜用いることができるが、本発明では図5及び図6に示す油圧モータ20も提案される。
すなわち、図5及び図6に示される油圧モータ20は、ケーシング23と、このケーシング23内に軸支された主軸24xにより回転自在に支持された羽根車24とを有している。ケーシング23内には、羽根車24の羽根の回転軌跡内における主軸24xの一方側及び他方側のうち、一方側(図示例では上側)を主軸24xと直交する方向に横断するとともに、羽根車24の上流側及び下流側にそれぞれ作動油供給口21及び作動油排出口22を有する作動油流通路25、並びに他方側(図示例では下側)を主軸24xと直交する方向に横断するとともに、羽根車24の上流側及び下流側が連通された作動油循環路26が、それぞれ形成されている。図示例の作動油循環路26は、羽根車24の上流側及び下流側を繋ぐ外部管路26Pを介して連通され、この外部管路26Pに放熱器26Cが取り付けられているが、作動油循環路26全体をケーシング23内に設けることも可能である。また、羽根車24の羽根の形状は、図示例では回転方向後側に傾斜した(倒れた)三角形状をなしており、全体としては歯車状をなしているが、渦巻状等、適宜の形状とすることができる。なお、この油圧モータ20の羽根車は一方向に回転すれば良いので、作動油の逆流を防止するために、ワンウェイクラッチを取り付けて羽根車の逆転を防止することが望ましい。
この油圧モータ20の駆動時には、油圧ポンプ10から供給される作動油が作動油流通路25を通過し、この作動油により羽根車24が回転し、羽根車24の回転運動は発電機に対して出力される。なおこの際、羽根車24の回転に伴い作動油循環路26内を作動油が循環することになるため、循環する作動油を放熱により効率良く冷却するべく図示例では外部管路26Pに放熱器26Cを設けている。このような羽根車24式の油圧モータ20は、簡素で信頼性の高い機構と、風力発電に要求される高速回転(高い増速性)とを両立できる利点がある。よって、このような油圧モータ20を組み合わせることにより、より高効率かつより安定した発電が可能となる。
発電の際には、風車4の回転によりクランクシャフト6が回転し、その回転運動がコネクライングロッドにより縦方向の往復運動に変換されて油圧ポンプ10のピストンロッド12に入力され、ピストン13が往復駆動される。ピストン13の往動時には、図1に示すように、各シリンダ11内の作動油は一方の群の吸引吐出口14から吐出され、第一の供給管路31及び共用供給管路35を介して油圧モータ20の作動油供給口21に供給されることにより、油圧モータ20が作動して発電機が駆動される。油圧モータ20の作動油排出口22から排出される作動油は共用排出管路36及び第二の排出管路34を介して他方の群の吸引吐出口14から各シリンダ11におけるピストン13の往動側と反対側に吸引される。この際、油圧モータ20の作動油供給口21に対する供給圧は第二の供給管路32にも作用し、また、油圧モータ20の作動油排出口22からの排出圧は第一の排出管路33にも作用するが、前者は逆止弁Vによる逆止作用により、また後者は逆止弁Vを閉じる方向に作用する作動油の供給圧により、それぞれ作動油の逆流は防止される。
反対に、ピストン13の復動時には、図2に示すように、各シリンダ11内の作動油は他方の群の吸引吐出口14から吐出され、第二の供給管路32及び共用供給管路35を介して油圧モータ20の作動油供給口21に供給されることにより、油圧モータ20が作動して発電機5が駆動される。油圧モータ20の作動油排出口22から排出される作動油は第一の排出管路33を介して一方の群の吸引吐出口14から各シリンダ11におけるピストン13の復動側と反対側に吸引される。この際、油圧モータ20の作動油供給口21に対する供給圧は第一の供給管路31にも作用し、また、油圧モータ20の作動油排出口22からの排出圧は第二の排出管路34にも作用するが、前者は逆止弁Vによる逆止作用により、また後者は逆止弁Vを閉じる方向に作用する作動油の供給圧により、それぞれ作動油の逆流は防止される。
本例の装置では、ナセル3内にクランクシャフト6を設けるとともに、支柱2U,2B内にピストン13式油圧ポンプ10を設置し、コネクティングロッド8によりクランクシャフト6の回転運動を往復運動に変換して油圧ポンプ10のピストン13を往復運動させる機構を採用しており、非常に簡素な機構となっている。この場合、より多くの作動油量を確保するために、図4(b)に示すように、クランクシャフト6の直径を大きくするとナセル3が肥大化してしまうが、本例の装置では、図4(a)に示すように、ナセル3のコンパクト化のためにクランクシャフト6の直径を小径化し、ピストン13のストロークを短くしたとしても、シリンダ11及びピストン13を縦方向に複数並設し、一体的にピストン13を往復運動させることによって、図4(b)の場合と同等の作動油量を確保することができる。しかも、油圧ポンプ10はナセル3内に設けずに、ピストン13式のものを縦向きに支柱2U,2B内に設けているため、シリンダ11及びピストン13を縦方向に複数並設することによって支柱2U,2Bが肥大化することもない。さらに、図示形態のように、ダブルアクション型の油圧ポンプ10を利用した油圧供給系統を構成することにより、油圧発生の連続化及び油圧供給の安定化を図ることができる。
ところで、メンテナンスを行うとき等、安全のために風車4を停止することが要求される場合がある。このような場合、適宜のブレーキ装置等を設けても良いが、図示形態では、油圧ポンプ10のピストン13から風車4までが機械的に連動するようになっていることを利用し、油圧ポンプ10から油圧モータ20への作動油の供給管路である共用供給管路35に風車停止用開閉弁41を設けるのも一つの好ましい形態である。この場合、風車停止用開閉弁41を閉じるだけで、油圧ポンプ10からの作動油吐出が不可能となるのに伴い、油圧ポンプ10のピストン13の往復運動が停止し、これに連動して風車4の回転を停止することができる。ただし、風車4の回転を停止しないときには風車停止用開閉弁41は開とする必要がある。
同様に、メンテナンスを行うとき等、安全のために油圧モータ20の作動を停止させて発電を停止することが要求される場合がある。この場合、風車4の回転まで停止させると、風車4に当たる風力を逃がすことができなくなる。これを解決するために、強風時に風車4のブレードをフェザリング状態にする機構の採用も考えられるが、機構の追加はナセル3の肥大化を招くため、特に小型風力発電装置1ではフェザリング手段を設けない方が好ましい。そこで、図示形態では、風車4の回転を停止させずに油圧モータ20の作動を停止させるため、共用供給管路35と共用排出管路36とを繋ぐバイパス管路51を設けるとともに、このバイパス管路51に発電停止用開閉弁53を設けている。バイパス管路51の開閉弁53を開とすることによって、風車4の回転及び油圧ポンプ10の作動を停止せずに、油圧ポンプ10における一方の吸引吐出口14群から吐出される作動油を、油圧モータ20を通さずに、他方の吸引吐出口14群に吸引させることができる。ただし、発電時には開閉弁53を閉とする必要がある。
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
本発明は、風力発電装置に利用可能である。
1…風力発電装置、2B…支柱本体部、2U,2B…支柱、2U…支柱上端部、3…ナセル、4…風車、4h…ロータヘッド、6…クランクシャフト、7…垂直尾翼、8…コネクティングロッド、9…回転継手、9a…上下板、9c…円筒部、9d…円板状連結部、9r…ボール、9s,9d…第一の部分、9s…シャフト部、10,20…増速装置、10…油圧ポンプ、11…シリンダ、12…ピストンロッド、13…ピストン、14…吸引吐出口、20…油圧モータ、21…作動油供給口、22…作動油排出口、31…第一の供給管路、32…第二の供給管路、33…第一の排出管路、34…第二の排出管路、35…共用供給管路、36…共用排出管路、41…風車停止用開閉弁、51…バイパス管路、53…発電停止用開閉弁、V…逆止弁、23…ケーシング、24x…主軸、24…羽根車、25…作動油流通路、26…作動油循環路、26P…外部管路、26C…放熱器。
Claims (6)
- 支柱と、この支柱により支持されたナセルと、このナセルの前方に設けられた風車と、この風車の回転運動を油圧に変換する油圧ポンプ、及びこの油圧ポンプで発生する油圧を回転運動に変換して出力する油圧モータを含む増速装置と、この増速装置の油圧モータの出力により駆動される発電機と、を備えた風力発電装置であって、
前記ナセル内に、前記風車により回転駆動されるクランクシャフトが設けられ、
前記支柱内に、縦方向に並設された複数のシリンダと、各シリンダ内に縦方向往復自在に内装され、一体的に往復運動するように連結された複数のピストンと、各シリンダに設けられた作動油の吸引吐出口とを有するピストン式の油圧ポンプが設けられ、
前記クランクシャフトの回転運動を縦方向の往復運動に変換して前記ピストンに対して伝達するコネクティングロッドが設けられた、
ことを特徴とする風力発電装置。 - 前記風車が風に向かうように少なくともナセルを含む部分が縦方向を中心として回転するように構成されるとともに、
前記コネクティングロッドが、縦方向を中心として回転可能な回転継手を介して、前記ピストンに対して連結されている、請求項1記載の風力発電装置。 - 前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路に風車停止用開閉弁を設けた、請求項1又は2記載の風力発電装置。
- 前記油圧ポンプが、前記ピストンの往復方向両側にそれぞれ前記吸引吐出口を有するダブルアクション型とされ、
前記ピストンの往動時に作動油を吐出し、復動時に作動油を吸引する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第一の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第一の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続され、
前記ピストンの往動時に作動油を吸引し、復動時に作動油を吐出する吸引吐出口の群は、逆止弁を有する第二の供給管路により前記油圧モータの作動油供給口に、及び逆止弁を有する第二の排出管路により前記油圧モータの作動油排出口にそれぞれ接続されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の風力発電装置。 - 前記油圧ポンプから前記油圧モータへの作動油の供給管路と、前記油圧モータから前記油圧ポンプへの作動油の排出管路とを繋ぐバイパス管路を設けるとともに、このバイパス管路に発電停止用の開閉弁をそれぞれ設けた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の風力発電装置。
- 前記油圧モータが、主軸により回転自在に支持された羽根車と、
この羽根車の羽根の回転軌跡内における前記主軸の一方側及び他方側のうち、一方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側にそれぞれ作動油供給口及び作動油排出口を有する作動油流通路、並びに他方側を前記主軸と直交する方向に横断するとともに、前記羽根車の上流側及び下流側が連通された作動油循環路と、を備え、
前記作動油流通路を通過する作動油により前記羽根車が回転するのに伴い前記作動油循環路内を作動油が循環し、前記羽根車の回転運動が出力されるものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の風力発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012149169A JP2014009673A (ja) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | 風力発電装置 |
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JP2012149169A JP2014009673A (ja) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | 風力発電装置 |
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JP2014009673A true JP2014009673A (ja) | 2014-01-20 |
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ID=50106575
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JP2012149169A Pending JP2014009673A (ja) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | 風力発電装置 |
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JP (1) | JP2014009673A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016024520A1 (ja) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | 西風技研株式会社 | 発電システム及び発電システム用往復運動機構 |
JP2016086632A (ja) * | 2014-08-12 | 2016-05-19 | 西浦 信一 | 発電システム及び発電システム用往復運動機構 |
JP2018071516A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 三菱重工業株式会社 | 再生可能エネルギー型発電装置 |
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2012
- 2012-07-03 JP JP2012149169A patent/JP2014009673A/ja active Pending
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