JP2014163375A - ラジアルピストン式の流体機械及び再生可能エネルギ発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を提供する。
【解決手段】ハウジング23とバルブブロック38とを備え、バルブブロックは、バルブブロック高圧ポート48と、バルブブロックの内部を延び、高圧弁を経由してバルブブロック高圧ポートと作動室24とを接続するためのバルブブロック高圧流路42と、バルブブロック低圧ポート44と、バルブブロックの内部を延び、低圧弁を経由してバルブブロック低圧ポートと作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路46とを有する。ハウジングは、バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポート48と、ハウジング高圧ポートからハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路50と、バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポート52と、ハウジング低圧ポートからハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路54とを有する。
【選択図】図2
【解決手段】ハウジング23とバルブブロック38とを備え、バルブブロックは、バルブブロック高圧ポート48と、バルブブロックの内部を延び、高圧弁を経由してバルブブロック高圧ポートと作動室24とを接続するためのバルブブロック高圧流路42と、バルブブロック低圧ポート44と、バルブブロックの内部を延び、低圧弁を経由してバルブブロック低圧ポートと作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路46とを有する。ハウジングは、バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポート48と、ハウジング高圧ポートからハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路50と、バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポート52と、ハウジング低圧ポートからハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路54とを有する。
【選択図】図2
Description
本開示は、ラジアルピストン式の流体機械及び再生可能エネルギ発電装置に関する。
近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギを利用する再生可能エネルギ発電装置、特に風を利用して発電を行う風力発電装置の普及が進んでいる。風力発電装置では、翼が受けた風力が回転軸のトルクに変換され、このトルクが、動力伝達機構によって発電機まで伝達されて電力に変換される。動力伝達機構としては、油圧機械を用いることができる。
油圧機械としては、従来から、複数のピストンが回転軸の周方向に配列されたラジアルピストン式の油圧機械が知られている。
この種の油圧機械では、ピストン及びシリンダが作動室を形成しており、給油弁及び排出弁が、作動室のための作動流体の供給及び排出を制御する。例えば、特許文献1に記載された油圧機械では、ハウジングの周りに、給油弁及び排油弁を兼ねる分配弁が配置され、これにより、回転軸の軸方向で油圧機械の小型化が可能であるとされている。
この種の油圧機械では、ピストン及びシリンダが作動室を形成しており、給油弁及び排出弁が、作動室のための作動流体の供給及び排出を制御する。例えば、特許文献1に記載された油圧機械では、ハウジングの周りに、給油弁及び排油弁を兼ねる分配弁が配置され、これにより、回転軸の軸方向で油圧機械の小型化が可能であるとされている。
しかしながら、特許文献1に記載された油圧機械では、分配弁の周りに、分配弁に接続される外部配管が設けられている。このため、外部配管まで含めてみた場合、回転軸の半径方向で流体機械が大型になってしまう。
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を提供することであり、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を備える再生可能エネルギ発電装置を提供することである。
本発明の少なくとも一実施形態に係るラジアルピストン式の流体機械は、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する。
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する。
上記流体機械では、ハウジングが、バルブブロック高圧流路に接続されるハウジング高圧流路、及び、バルブブロック低圧流路に接続されるハウジング低圧流路を有するので、ハウジング及びバルブブロックの外側の領域に配置される外部配管を減らすことができる。この結果、回転軸の半径方向にて、流体機械の小型化が可能である。
幾つかの実施形態では、前記ハウジング高圧流路は、前記ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路を含む。
この構成では、ハウジング高圧流路は、ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路を含んでいるので、複数の作動室が回転軸に沿って配列されている場合、1つのハウジング高圧流路と複数の作動室とを接続することができる。そして、複数の作動室におけるピストンの位相が異なっている場合、1つのハウジング高圧流路における作動流体の圧力変動(脈動)を抑制することができる。
幾つかの実施形態では、流体機械は、前記ハウジング高圧流路及び前記バルブブロック高圧流路のうち一方に接続され、前記作動流体の圧力変動を抑制するための高圧アキュムレータを更に備えている。
この構成では、高圧アキュムレータによって、作動流体の圧力変動(脈動)が抑制され、流体機械が安定して動作可能である。
幾つかの実施形態では、前記ハウジング低圧流路は、前記ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる低圧軸方向流路を含む。
この構成では、ハウジング低圧流路は、前記ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる低圧軸方向流路を含んでいるので、複数の作動室が回転軸に沿って配列されている場合、1つのハウジング低圧流路と複数の作動室とを接続することができる。そして、複数の作動室におけるピストンの位相が異なっている場合、1つのハウジング低圧流路における作動流体の圧力変動(脈動)を抑制することができる。
幾つかの実施形態では、流体機械は、前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路のうち一方に接続され、前記作動流体の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータを更に備えている。
この構成では、低圧アキュムレータによって、作動流体の圧力変動(脈動)が抑制され、流体機械が安定して動作可能である。
幾つかの実施形態では、前記ハウジングは、前記変換機構を収容するためのクランク室を有し、前記流体機械は、前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路のうち一方と前記クランク室とを接続する均圧路を更に備えている。
この構成では、クランク室内に高圧の作動流体が溜まることが防止され、回転軸及びピストンがそれぞれ円滑に回転運動及び往復運動することができる。この結果として、流体機械が効率的に動作することができる。
幾つかの実施形態では、前記流体機械は、前記バルブブロック高圧ポート又は前記ハウジング高圧ポートの周りに配置された高圧シール部材を更に備える。
この構成では、高圧シール部材によってバルブブロック高圧ポート又は前記ハウジング高圧ポートの周りがシールされるので、簡単な構成にて、高圧の作動流体の漏洩が防止される。
幾つかの実施形態では、前記高圧シール部材は、プラスチック及びゴムのうち一方からなる。
幾つかの実施形態では、流体機械は、前記バルブブロック低圧ポート及び前記ハウジング低圧ポートのうち一方と前記高圧シール部材とを囲む低圧シール部材を更に備える。
この構成では、低圧シール部材によって、バルブブロック低圧ポート及びハウジング低圧ポートのうち一方と高圧シール部材の周りがシールされるので、簡単な構成にて、低圧の作動流体の漏洩が防止される。
幾つかの実施形態では、前記バルブブロック及び前記ハウジングのうち一方に、前記バルブブロック低圧ポート及び前記ハウジング低圧ポートのうち一方と前記高圧シール部材の外側の領域との間を延びるドレイン流路が形成されている。
この構成では、前記高圧シール部材から漏れた作動流体が、ドレイン流路を通じてバルブブロック低圧ポート又は前記ハウジング低圧ポートに導かれるので、高圧シール部材の外側の領域が高圧になることが防止される。
幾つかの実施形態では、流体機械は、前記ハウジング高圧流路及び前記バルブブロック高圧流路を通じて前記作動室に高圧の前記作動流体を前記作動室に供給し、
前記高圧の作動流体のエネルギを利用して前記回転軸を回転させ、
前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路バルブブロック低圧流路を通じて前記低圧の作動流体を排出する
ように構成されている。
前記高圧の作動流体のエネルギを利用して前記回転軸を回転させ、
前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路バルブブロック低圧流路を通じて前記低圧の作動流体を排出する
ように構成されている。
この構成では、流体機械は、高圧の作動流体のエネルギを利用して前記回転軸を回転させる油圧モータである。油圧モータの高圧弁及び低圧弁のうち一方又は両方が大型の電磁制御弁によって形成されていても、外部配管を減らすことで、油圧モータ全体として半径方向での小型化を図ることができる。
幾つかの実施形態では、前記バルブブロック高圧流路は、前記高圧弁が配置される本流部と、前記本流部と並列に設けられた前記高圧弁をバイパスするためのバイパス部とを有し、
流体機械は、前記バイパス部に配置され、前記バイパス部を通じた前記作動室への前記作動流体の制御するための補助弁を更に備える。
流体機械は、前記バイパス部に配置され、前記バイパス部を通じた前記作動室への前記作動流体の制御するための補助弁を更に備える。
この構成では、作動流体の高圧が高圧弁に作用することにより、高圧弁を開くことができなくても、補助弁を制御し、バイパス部を通じて作動室に作動流体を供給することができる。このため、この流体機械は、高圧の作動流体が供給されることにより弁体の両側の圧力差が大きくても、高圧の作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。或いは、この流体機械は、小型の高圧弁を用いたことにより、高圧弁の弁体の両側の圧力差が高圧弁の動作可能範囲を超えていたとしても、作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。
幾つかの実施形態では、複数の前記シリンダ部が前記回転軸の周方向に配列され、
前記複数のシリンダ部に対応して、複数の前記バルブブロックが前記ハウジングに固定されている。
前記複数のシリンダ部に対応して、複数の前記バルブブロックが前記ハウジングに固定されている。
この構成では、複数のシリンダ部に対応して複数のバルブブロックが設けられており、バルブブロックの大型化を防止することができる。
幾つかの実施形態では、前記高圧弁及び前記低圧弁のうち一方は、前記ハウジングから前記バルブブロックを外さずに、前記バルブブロックから取り外し可能である。
この構成では、ハウジングからバルブブロックを取り外すことなく、高圧弁及び前記低圧弁のうち一方を取り外すことができ、高圧弁又は低圧弁の保守が容易である。
本発明の少なくとも一実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置は、
再生可能エネルギとしての風から電力を生成する再生可能エネルギ発電装置において、
前記風を受けるための少なくとも1本の翼と、
前記少なくとも1本の翼と共に回転可能に設けられ、前記少なくとも1本の翼が前記風を受けることによって回転するように構成された主軸と、
前記主軸のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出した前記作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータのうち一方はラジアルピストン式の流体機械によって構成され、
前記流体機械は、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する。
再生可能エネルギとしての風から電力を生成する再生可能エネルギ発電装置において、
前記風を受けるための少なくとも1本の翼と、
前記少なくとも1本の翼と共に回転可能に設けられ、前記少なくとも1本の翼が前記風を受けることによって回転するように構成された主軸と、
前記主軸のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出した前記作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータのうち一方はラジアルピストン式の流体機械によって構成され、
前記流体機械は、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する。
上記再生可能エネルギ発電装置は、回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を備えているので、小型化が可能である。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械が提供され、本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転軸の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を備える再生可能エネルギ発電装置が提供される。
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、形状及びその相対的配置等は、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。
図1は、幾つかの実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置を概略的に示す図である。
再生可能エネルギ発電装置は、再生可能エネルギから電力を生成するように構成されている。再生可能エネルギは、例えば、風や波等の流体エネルギからなる。再生可能エネルギ発電装置は、図1に示したように、再生可能エネルギを利用して回転するように構成された主軸10と、主軸10のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプ12と、油圧ポンプ12が吐出した作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータ14と、油圧モータ14によって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機16と、を備える。
再生可能エネルギ発電装置は、再生可能エネルギから電力を生成するように構成されている。再生可能エネルギは、例えば、風や波等の流体エネルギからなる。再生可能エネルギ発電装置は、図1に示したように、再生可能エネルギを利用して回転するように構成された主軸10と、主軸10のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプ12と、油圧ポンプ12が吐出した作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータ14と、油圧モータ14によって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機16と、を備える。
図2は、油圧ポンプ12及び油圧モータ14のうち一方を構成するラジアルピストン式の流体機械の構成を概略的に示す横断面図である。流体機械は、図2に示したように、回転軸20と、回転軸20の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部22を具備するハウジング(シリンダブロック)23と、シリンダ部22内に配置され、シリンダ部22とともに作動室24を形成するピストン26と、ピストン26の往復運動と回転軸20の回転運動との間の変換を行うように構成された変換機構とを有する。
なお、シリンダ部22は、ハウジング23においてシリンダボアを区画する部分であり、ハウジング23は、シリンダ部22を有する一体の成形物であってもよく、或いは、独立したシリンダスリーブ(シリンダライナ)によって形成されるシリンダ部22を含む集合物であってもよい。
なお、シリンダ部22は、ハウジング23においてシリンダボアを区画する部分であり、ハウジング23は、シリンダ部22を有する一体の成形物であってもよく、或いは、独立したシリンダスリーブ(シリンダライナ)によって形成されるシリンダ部22を含む集合物であってもよい。
幾つかの実施形態では、流体機械は、作動流体の流れを制御するための複数の制御弁を有する。制御弁は、相対的に高圧の作動流体の流れを制御するための高圧弁28と、相対的に低圧の作動流体の流れを制御するための低圧弁30とを含む。
上記流体機械が油圧ポンプ12である場合、回転軸20が回転運動すると、変換機構の働きにより、ピストン26が往復運動する。そして、ピストン26が往復運動している間に、低圧弁30を通じて作動室24に低圧の作動流体が供給されると、作動流体が作動室24内で圧縮され、そして、高圧弁28を通じて作動室24から高圧の作動流体が吐出される。つまり、流体機械が油圧ポンプ12である場合、低圧弁30は、作動室24に対する作動流体の供給を制御する給油弁として機能し、高圧弁28は、作動室24からの作動流体の排出を制御する排油弁として機能する。
上記流体機械が油圧モータ14である場合、高圧弁28を通じて作動室24に高圧の作動流体が供給されると、作動流体の流体エネルギによってピストン26が往復運動し、変換機構の働きにより、回転軸20が回転運動する。なお、作動室24内で低圧になった作動流体は、低圧弁30を通じて作動室24から排出される。つまり、流体機械が油圧モータ14である場合、高圧弁28は、作動室24に対する作動流体の供給を制御する給油弁として機能し、低圧弁30は、作動室24からの作動流体の排出を制御する排油弁として機能する。
幾つかの実施形態では、変換機構は、図2に示したように、回転軸20に対し偏心して連結されて回転軸20と一体に回転可能な偏心カム32と、偏心カム32と摺接するシュー34と、シュー34とピストン26との間を連結する球継手36とからなる。
幾つかの実施形態では、変換機構は、回転軸20に対し固定され、カム面を有するローブカム(リングカム)と、カム面とピストン26との間に挟まれるローラと、を有する。
幾つかの実施形態では、変換機構は、クランクピンとコネクティングロッドからなる。
幾つかの実施形態では、変換機構は、回転軸20に対し固定され、カム面を有するローブカム(リングカム)と、カム面とピストン26との間に挟まれるローラと、を有する。
幾つかの実施形態では、変換機構は、クランクピンとコネクティングロッドからなる。
幾つかの実施形態では、流体機械は、ハウジング23に固定された少なくとも1つのバルブブロック38を備える。バルブブロック38には、少なくとも1つの高圧弁28及び少なくとも1つの低圧弁30が取り付けられている。
幾つかの実施形態では、図2に示したように、例えば6個のシリンダ部22が回転軸20の周りに配列され、シリンダ部22の数に対応して、6個のバルブブロック38がハウジング23に取り付けられている。
なお、図2に示す例示的な実施形態では、それぞれが高圧弁28及び低圧弁30を有する隣り合う2個のバルブブロック38の高圧弁28が設けられた領域が互いに対向するように、6個のバルブブロック38がハウジング23に取り付けられている。これにより、隣り合う2個のシリンダ部22に対応する高圧軸方向流路56又は低圧軸方向流路68を前記隣り合う2個のシリンダ部22間に配置した後述の構成を採用しやすくなる。
幾つかの実施形態では、図2に示したように、例えば6個のシリンダ部22が回転軸20の周りに配列され、シリンダ部22の数に対応して、6個のバルブブロック38がハウジング23に取り付けられている。
なお、図2に示す例示的な実施形態では、それぞれが高圧弁28及び低圧弁30を有する隣り合う2個のバルブブロック38の高圧弁28が設けられた領域が互いに対向するように、6個のバルブブロック38がハウジング23に取り付けられている。これにより、隣り合う2個のシリンダ部22に対応する高圧軸方向流路56又は低圧軸方向流路68を前記隣り合う2個のシリンダ部22間に配置した後述の構成を採用しやすくなる。
バルブブロック38は、バルブブロック高圧ポート40と、バルブブロック38の内部を延び、高圧弁28を経由してバルブブロック高圧ポート40と作動室24とを流体的に接続するためのバルブブロック高圧流路42と、バルブブロック低圧ポート44と、バルブブロック38の内部を延び、低圧弁30を経由してバルブブロック低圧ポート44と作動室24とを流体的に接続するためのバルブブロック低圧流路46と、を有する。
幾つかの実施形態では、ハウジング23は、バルブブロック高圧ポート40に接続されるハウジング高圧ポート48と、ハウジング高圧ポート48からハウジング23の内部を延びるハウジング高圧流路50と、バルブブロック低圧ポート44に接続されるハウジング低圧ポート52と、ハウジング低圧ポート52からハウジング23の内部を延びるハウジング低圧流路54と、を有する。
上記流体機械では、ハウジング23が、バルブブロック高圧流路42に接続されるハウジング高圧流路50、及び、バルブブロック低圧流路46に接続されるハウジング低圧流路54を有するので、ハウジング23及びバルブブロック38の外側の領域に配置される外部配管を減らすことができる。この結果、回転軸20の半径方向にて、流体機械の小型化が可能である。
図3は、幾つかの実施形態に係る流体機械を概略的に示す縦断面図である。幾つかの実施形態では、図3に示すように、複数のシリンダ部22が、回転軸20の軸方向に沿って配列されている。
幾つかの実施形態に係る流体機械では、複数のシリンダ部22が、回転軸20の周方向及び軸方向に沿って配列されている。例えば、図2に示したように、回転軸20の周方向に沿って6個のシリンダ部22が配列されて環状のシリンダ列を形成し、図3に示したように、6列の環状のシリンダ列が回転軸20の軸方向に沿って配列されている。
幾つかの実施形態では、図3に示したように、ハウジング高圧流路50は、ハウジング23の内部を回転軸20の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路56を含む。
幾つかの実施形態に係る流体機械では、複数のシリンダ部22が、回転軸20の周方向及び軸方向に沿って配列されている。例えば、図2に示したように、回転軸20の周方向に沿って6個のシリンダ部22が配列されて環状のシリンダ列を形成し、図3に示したように、6列の環状のシリンダ列が回転軸20の軸方向に沿って配列されている。
幾つかの実施形態では、図3に示したように、ハウジング高圧流路50は、ハウジング23の内部を回転軸20の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路56を含む。
この構成では、ハウジング高圧流路50は、ハウジング23の内部を回転軸20の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路56を含んでいるので、複数の作動室24が回転軸20に沿って配列されている場合、1つのハウジング高圧流路50と複数の作動室24とを接続することができる。そして、回転軸20の軸方向に沿って配列された複数の作動室24におけるピストン26の位相が異なっている場合、1つのハウジング高圧流路50における作動流体の圧力変動(脈動)を抑制することができる。
幾つかの実施形態では、回転軸20の周方向に隣り合う2個のシリンダ部22に対応して1つの高圧軸方向流路56がハウジング23内(前記隣り合う2個のシリンダ部22の間の位置)に設けられている。そして、各高圧軸方向流路56が、回転軸20の軸方向に沿ってそれぞれ配列され、該高圧軸方向流路56の両側に位置する2列の作動室24に連通している。従って、各ハウジング高圧流路50における作動流体の圧力変動(脈動)をより一層抑制することができる。
図4は、幾つかの実施形態に係る流体機械の図3のIV―IV線に沿う概略的な横断面図である。
幾つかの実施形態では、流体機械のハウジング23は、図4に示したように、軸受58を介して回転軸20を回転可能に支持する支持ブロック部60を有する。支持ブロック部60には、少なくとも1つ以上の高圧外部ポート62と、高圧外部ポート62と高圧軸方向流路56とを連通する支持ブロック高圧流路64とが形成されている。支持ブロック高圧流路64は、ハウジング高圧流路50の一部を構成しており、高圧外部ポート62に外部配管が接続される。従って、高圧外部ポート62を介して、流体機械への高圧の作動流体の供給又は流体機械からの高圧の作動流体の排出を行うことができる。
幾つかの実施形態では、流体機械のハウジング23は、図4に示したように、軸受58を介して回転軸20を回転可能に支持する支持ブロック部60を有する。支持ブロック部60には、少なくとも1つ以上の高圧外部ポート62と、高圧外部ポート62と高圧軸方向流路56とを連通する支持ブロック高圧流路64とが形成されている。支持ブロック高圧流路64は、ハウジング高圧流路50の一部を構成しており、高圧外部ポート62に外部配管が接続される。従って、高圧外部ポート62を介して、流体機械への高圧の作動流体の供給又は流体機械からの高圧の作動流体の排出を行うことができる。
幾つかの実施形態では、回転軸20の軸方向に沿って配列された6列の環状のシリンダ列に対し、環状のシリンダ列を2列ずつで区切るように、2個の支持ブロック部60が設けられている。2個の支持ブロック部60は、3つの高圧軸方向流路56によって貫通され、各支持ブロック部60には、3つの高圧軸方向流路56と連通する6個の高圧外部ポート62が形成されている。この構成では、流体機械は、合計で12個の高圧外部ポート62を有する。
幾つかの実施形態では、流体機械は、ハウジング高圧流路50及びバルブブロック高圧流路42のうち少なくとも一方に接続された高圧アキュムレータを有する。高圧アキュムレータは、作動流体の圧力変動(脈動)を抑制する。
この構成では、高圧アキュムレータによって、作動流体の圧力変動(脈動)が抑制され、流体機械が安定して動作可能である。
幾つかの実施形態では、流体機械は、高圧アキュムレータとして、図3及び4に示したようにハウジング高圧流路50の一部を構成する支持ブロック高圧流路64に接続された高圧アキュムレータ66を備えている。
幾つかの実施形態では、ハウジング低圧流路54は、ハウジング23の内部を回転軸20の軸方向に沿って延びる低圧軸方向流路68を含む。
この構成では、ハウジング低圧流路54は、ハウジング23の内部を回転軸20の軸方向に沿って延びる低圧軸方向流路68を含んでいるので、複数の作動室24が回転軸20の軸方向に沿って配列されている場合、1つのハウジング低圧流路54と複数の作動室24とを接続することができる。そして、回転軸20の軸方向に沿って配列された複数の作動室24におけるピストン26の位相が異なっている場合、1つのハウジング低圧流路54における作動流体の圧力変動(脈動)を抑制することができる。
なお、図2に示す例示的な実施形態では、回転軸20の周方向に隣り合う2個のシリンダ部22に対応して少なくとも一本(図2では2本)の低圧軸方向流路68がハウジング23内(前記隣り合う2個のシリンダ部22の間の位置)に設けられている。
なお、図2に示す例示的な実施形態では、回転軸20の周方向に隣り合う2個のシリンダ部22に対応して少なくとも一本(図2では2本)の低圧軸方向流路68がハウジング23内(前記隣り合う2個のシリンダ部22の間の位置)に設けられている。
図5は、幾つかの実施形態に係る流体機械の図3中のV−V線に沿う概略的な横断面図である。幾つかの実施形態では、流体機械のハウジング23は、図2及び図3に示すように、回転軸20と同軸に配置される筒状部70を有し、そして、図5に示すように、筒状部70の両端を閉塞する端壁部72とを有する。
幾つかの実施形態では、端壁部72には、筒状部70と当接する領域に、ハウジング低圧流路54の一部を構成する環状溝74が形成され、筒状部70を貫通する低圧軸方向流路68が、環状溝74と連通している。また、端壁部72には、環状溝74と連通する低圧外部ポート76が形成されている。低圧外部ポート76に外部配管が接続され、低圧外部ポート76を介して、流体機械への低圧の作動流体の供給又は流体機械からの低圧の作動流体の排出を行うことができる。
幾つかの実施形態では、各端壁部72には、2個の低圧外部ポート76が形成され、流体機械は、合計4個の低圧外部ポート76を有する。
幾つかの実施形態では、各端壁部72には、2個の低圧外部ポート76が形成され、流体機械は、合計4個の低圧外部ポート76を有する。
幾つかの実施形態では、ハウジング23には、回転軸20の周方向に配列された6個のシリンダ部22に対応して、6本の低圧軸方向流路68が形成され、6本の低圧軸方向流路68の両端が、2つの環状溝74にそれぞれ接続されている。
幾つかの実施形態では、流体機械は、ハウジング低圧流路54及びバルブブロック低圧流路46のうち一方に接続され、作動流体の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータを更に備えている。
この構成では、低圧アキュムレータによって、作動流体の圧力変動(脈動)が抑制され、流体機械が安定して動作可能である。
幾つかの実施形態では、流体機械は、ハウジング23の端壁部72に取り付けられ、ハウジング低圧流路54の一部を構成する環状溝74と連通する第1低圧アキュムレータ78を有する。
また、幾つかの実施形態では、流体機械は、バルブブロック38に取り付けられ、バルブブロック低圧流路46と連通する第2低圧アキュムレータ80を有する。このため、バルブブロック38は、第2低圧アキュムレータ80を取り付けるための低圧アキュムレータポート81を有する。
幾つかの実施形態では、流体機械は、ハウジング23の端壁部72に取り付けられ、ハウジング低圧流路54の一部を構成する環状溝74と連通する第1低圧アキュムレータ78を有する。
また、幾つかの実施形態では、流体機械は、バルブブロック38に取り付けられ、バルブブロック低圧流路46と連通する第2低圧アキュムレータ80を有する。このため、バルブブロック38は、第2低圧アキュムレータ80を取り付けるための低圧アキュムレータポート81を有する。
幾つかの実施形態では、ハウジング23は、変換機構を収容するためのクランク室82を有し、流体機械は、ハウジング低圧流路54及びバルブブロック低圧流路46のうち一方とクランク室82とを接続する均圧路を更に備えている。
この構成では、クランク室82内に高圧の作動流体が溜まることが防止され、回転軸20及びピストン26がそれぞれ円滑に回転運動及び往復運動することができる。この結果として、流体機械が効率的に動作することができる。
幾つかの実施形態では、図4に示したように、ハウジング23の支持ブロック部60に均圧路84が形成され、均圧路84が低圧軸方向流路68とクランク室82とを連通している。
幾つかの実施形態では、図4に示したように、ハウジング23の支持ブロック部60に均圧路84が形成され、均圧路84が低圧軸方向流路68とクランク室82とを連通している。
幾つかの実施形態では、流体機械は、油圧モータ14を構成しており、ハウジング高圧流路50及びバルブブロック高圧流路42を通じて作動室24に高圧の作動流体を作動室24に供給し、高圧の作動流体のエネルギを利用して回転軸20を回転させ、ハウジング低圧流路54及びバルブブロック低圧流路46を通じて低圧の作動流体を排出するように構成されている。
この構成では、流体機械は、高圧の作動流体のエネルギを利用して回転軸20を回転させる油圧モータ14である。油圧モータ14の高圧弁28及び低圧弁30のうち一方又は両方が大型の電磁制御弁によって形成されていても、外部配管を減らすことで、油圧モータ14全体として半径方向での小型化を図ることができる。
図6は、幾つかの実施形態に係る流体機械のバルブブロック38を概略的に示す平面図である。図6は、ハウジング23と対向するバルブブロック38の面(取付面)85を示している。
幾つかの実施形態では、流体機械は、バルブブロック高圧ポート40又はハウジング高圧ポート48の周りに配置された高圧シール部材を更に備える。
幾つかの実施形態では、流体機械は、バルブブロック高圧ポート40又はハウジング高圧ポート48の周りに配置された高圧シール部材を更に備える。
この構成では、高圧シール部材によってバルブブロック高圧ポート40又はハウジング高圧ポート48の周りがシールされるので、簡単な構成にて、高圧の作動流体の漏洩が防止される。
幾つかの実施形態では、流体機械は、図6に示したように、バルブブロック高圧ポート40の周りに配置された高圧シール部材86を備える。
幾つかの実施形態では、流体機械は、図6に示したように、バルブブロック高圧ポート40の周りに配置された高圧シール部材86を備える。
図7は、幾つかの実施形態に係る流体機械における、バルブブロック高圧ポート40とハウジング高圧ポート48との接続部近傍を分解して概略的に示す断面図である。幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、バルブブロック高圧ポート40を囲む環状のシール溝88が形成され、シール溝88が、取付面85内に開口している。シール溝88内に、環状の高圧シール部材86が配置され、高圧シール部材86が、取付面85と対向するハウジング23の面(搭載面)90に当接することにより、取付面85と搭載面90との間の隙間がシールされる。
この構成では、バルブブロック38にシール溝88を形成したので、シール溝88の形成が容易である。
この構成では、バルブブロック38にシール溝88を形成したので、シール溝88の形成が容易である。
幾つかの実施形態では、高圧シール部材はプラスチックや軟質金属からなり、図7の高圧シール部材86は、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂からなる。
また、幾つかの実施形態では、高圧シール部材は、円形以外の異形の横断面形状を有し、図7に示した高圧シール部材86は、1つの頂点が凹んだ略6角形の横断面形状を有する。
また、幾つかの実施形態では、高圧シール部材は、円形以外の異形の横断面形状を有し、図7に示した高圧シール部材86は、1つの頂点が凹んだ略6角形の横断面形状を有する。
図8は、幾つかの実施形態に係る流体機械における、バルブブロック高圧ポート40とハウジング高圧ポート48との接続部近傍を分解して概略的に示す断面図である。幾つかの実施形態では、シール溝88に、ゴムからなる環状の高圧シール部材92と、例えばプラスチックからなる高圧シール部材92の変形を抑制するための環状のバックアップリング94が配置される。高圧シール部材92は、円形の横断面形状を有し、バックアップリング94は、四角形の横断面形状を有する。
この構成でも、高圧シール部材92が、取付面85と対向するハウジング23の搭載面90に当接することにより、取付面85と搭載面90との間の隙間がシールされる。一方、この構成では、作動流体の圧力によって高圧シール部材92が拡径するように変形することが、バックアップリング94によって抑制され、高圧シール部材92のシール性が確保される。
幾つかの実施形態では、流体機械は、バルブブロック低圧ポート44及びハウジング低圧ポート52のうち一方と高圧シール部材86とを囲む低圧シール部材を更に備える。
この構成では、低圧シール部材によって、バルブブロック低圧ポート44及びハウジング低圧ポート52のうち一方と高圧シール部材86の周りがシールされるので、簡単な構成にて、低圧の作動流体の漏洩が防止される。
この構成では、低圧シール部材によって、バルブブロック低圧ポート44及びハウジング低圧ポート52のうち一方と高圧シール部材86の周りがシールされるので、簡単な構成にて、低圧の作動流体の漏洩が防止される。
幾つかの実施形態では、図6に示したように、低圧シール部材96が、バルブブロック低圧ポート44と高圧シール部材86とを囲んでいる。低圧シール部材96は、図7又は図8に示したように、例えばゴムからなり、円形の横断面を有する。低圧シール部材96を収容するための環状のシール溝98は、バルブブロック38に形成され、取付面85内に開口している。
この構成では、シール溝98がバルブブロック38に形成されているので、シール溝98を容易に形成することができる。
この構成では、シール溝98がバルブブロック38に形成されているので、シール溝98を容易に形成することができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック及びハウジング23のうち一方に、バルブブロック低圧ポート44及びハウジング低圧ポート52のうち一方と高圧シール部材の外側の領域との間を延びるドレイン流路が形成されている。
この構成では、高圧シール部材から漏れた作動流体が、ドレイン流路を通じてバルブブロック低圧ポート44又はハウジング低圧ポート52に導かれるので、高圧シール部材の外側の領域が高圧になることが防止される。
幾つかの実施形態では、図6、図7及び図8に示したように、バルブブロック38に、ドレイン流路を構成するドレイン溝100が形成されている。ドレイン溝100は、取付面85内に開口している。
この構成では、バルブブロック38にドレイン溝100が形成されているので、ドレイン溝100を容易に形成することができる。
この構成では、バルブブロック38にドレイン溝100が形成されているので、ドレイン溝100を容易に形成することができる。
幾つかの実施形態では、図6に示したように、バルブブロック38は、シリンダ部22と接続されるメインポート102を有する。メインポート102は、取付面85における、低圧シール部材96によって囲まれた領域内に開口している。そして、メインポート102の周囲には、環状溝104が形成され、環状溝104は、取付面85内に開口している。環状溝104は、ドレイン溝100の一部を構成しており、シリンダ部22から漏洩した作動流体も、ドレイン溝100を通じて、バルブブロック低圧ポート44に導かれる。このため、メインポート102の外側の領域が高圧になることが防止される。
幾つかの実施形態では、低圧シール部材96は、バルブブロック38の取付面85の外縁に略沿って延びている。このため、バルブブロック38の取付面85とハウジング23の搭載面90との間からの作動流体の漏れが確実に防止される。
幾つかの実施形態では、図2に示したように、複数のシリンダ部22が回転軸20の周方向に配列され、複数のシリンダ部22に対応して、複数のバルブブロック38がハウジング23に固定されている。
この構成では、複数のシリンダ部22に対応して複数のバルブブロック38が設けられており、バルブブロック38の大型化を防止することができる。
この構成では、複数のシリンダ部22に対応して複数のバルブブロック38が設けられており、バルブブロック38の大型化を防止することができる。
幾つかの実施形態では、高圧弁28及び低圧弁30のうち一方又は両方は、ハウジング23からバルブブロック38を外さずに、バルブブロック38から取り外し可能である。
この構成では、ハウジング23からバルブブロック38を取り外すことなく、高圧弁28及び低圧弁30のうち一方又は両方を取り外すことができ、高圧弁28又は低圧弁30の保守が容易である。
幾つかの実施形態では、再生可能エネルギ発電装置は、図1に示したように、再生可能エネルギとしての風を受けて主軸10を回転させるように構成された少なくとも1本の翼105を更に備える風力発電装置である。この風力発電装置は、回転軸20の半径方向で小型化が可能なラジアルピストン式の流体機械を備えているので、小型化が可能である。
図9は、幾つかの実施形態に係る、高圧弁28、低圧弁30及びバルブブロック38を、ハウジング23の一部とともに概略的に示す断面図であり、図10は、図9中の領域Xを拡大して示す断面図である。
図9に示したように、高圧弁28及び低圧弁30は、作動室24の周りに配置されている。高圧弁28及び低圧弁30は、作動室24への作動流体の供給又は作動室24からの作動流体の排出の制御を行うための制御弁である。なお、図9では、高圧弁28及び低圧弁30の両方が開弁状態であるが、実際の使用時には、高圧弁28及び低圧弁30は交互に開弁する。
図9に示したように、高圧弁28及び低圧弁30は、作動室24の周りに配置されている。高圧弁28及び低圧弁30は、作動室24への作動流体の供給又は作動室24からの作動流体の排出の制御を行うための制御弁である。なお、図9では、高圧弁28及び低圧弁30の両方が開弁状態であるが、実際の使用時には、高圧弁28及び低圧弁30は交互に開弁する。
幾つかの実施形態では、制御弁としての低圧弁30は、図10に示したように、弁座106と、第1端部108及び第2端部110を有するロッド112と、ロッド112の第1端部108に結合され、少なくとも弁体114を有する弁体ユニット116と、ロッド112の第2端部110に結合されたアーマチュア118と、アーマチュア118を付勢方向に付勢する付勢部材120と、電力が供給されたときに、アーマチュア118を吸引してアーマチュア118を付勢方向とは反対方向に駆動するように構成された電磁石122と、バルブブロック38と、を備える。つまり、低圧弁30は、バルブブロック38と一体的に設けられている。バルブブロック38は、弁座106が形成された壁124、弁座106によって区画された開口端を有する作動流体のための内部流路126、アーマチュア118及び電磁石122を収容するための収容室128、並びに、壁124と収容室128との間に延在してロッド112が挿通される貫通孔130を有する。ロッド112の第2端部110は貫通孔130を通過可能である。
上記低圧弁30では、ロッド112の第2端部110が、バルブブロック38の貫通孔130を通過可能であり、ロッド112の第1端部108に弁体ユニット116を結合してから、ロッド112の第2端部110を貫通孔130に挿入し、その後、ロッド112の第2端部110にアーマチュア118を結合することができる。このため、弁体ユニット116とロッド112の結合を、作業し易い環境で行うことができ、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が向上する。この結果、低圧弁30は高い信頼性を有する。
幾つかの実施形態では、高圧弁28が、上記低圧弁30と同様の構成を有し、高い信頼性を有する。
図11は、図10中の領域XIを拡大して示す断面図である。幾つかの実施形態では、図11に示したように、弁体ユニット116は、ロッド112の第1端部108に固定されるリテーナ(retainer)132によって結合されている。なお、リテーナ132は、ロッド112の第1端部108に締りばめによって固定されていてもよく、例えば、焼ばめや冷しばめでロッド112の第1端部108に固定されていてもよいし、圧入によってロッド112の第1端部108に固定されてもよい。
この構成では、リテーナ132によって結合することにより、リテーナ132によって常に一定の結合力が得られ、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が確実に向上する。
幾つかの実施形態では、リテーナ132は、ロッド112の第1端部108に対し固定されたリング部材によって構成され、ロッド112は、リング部材と協働して弁体ユニット116とロッド112の第1端部108を結合する弁体固定用フランジ部134を有する。
この構成では、簡単な構成にて、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が確実に向上する。
幾つかの実施形態では、低圧弁30は、ダンパ用フランジと協働してロッド112の振動を減衰するためのダンパ用凹部136を更に備え、ダンパ用フランジは、弁体固定用フランジ部134によって構成されている。
この構成では、ダンパ用凹部136及びダンパ用フランジがダンパを形成しており、ロッド112の振動がダンパによって減衰される。このため、弁体ユニット116とロッド112の結合部に作用する衝撃が緩和され、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が更に向上する。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、図9に示したように、収容室128を有するバルブブロック本体部138と、バルブブロック本体部138と結合されたバルブブロック接続部140と、を有し、バルブブロック本体部138は、バルブブロック接続部140を介して、シリンダ部22を具備するハウジング23に固定されるように構成されている。例えば、バルブブロック接続部140は、図示しないボルトによって、ハウジング23に固定される。
この構成では、バルブブロック接続部140を介してバルブブロック本体部138をハウジング23に固定可能であるため、簡単な構成にて、制御弁をハウジング23に固定することができる。
また、この構成では、バルブブロック本体部138とバルブブロック接続部140が別体であるため、弁座106が形成される壁124に対し、浸炭焼き入れ処理等の硬化処理を容易に施すことができる。
また、この構成では、バルブブロック本体部138とバルブブロック接続部140が別体であるため、弁座106が形成される壁124に対し、浸炭焼き入れ処理等の硬化処理を容易に施すことができる。
図12の上段、中段及び下段は、幾つかの実施形態に係るバルブブロック本体部138の概略的な断面図、側面図及び平面図であり、図13は、幾つかの実施形態に係るバルブブロック接続部140の概略的な断面図である。幾つかの実施形態では、バルブブロック本体部138は、図12に示したように、外周の一部に螺子溝142を有する円筒部144を有し、バルブブロック接続部140は、円筒部144の一部の螺子溝142と螺合する螺子孔部146を有する。
この構成では、バルブブロック本体部138の円筒部144の一部の螺子溝142とバルブブロック接続部140の螺子孔部146とを螺合することにより、簡単な構成にて、バルブブロック接続部140とバルブブロック本体部138とを結合することができる。
また、この構成では、ハウジング23からバルブブロック接続部140を外すことなく、低圧弁30をバルブブロック本体部138とともに、ハウジング23及びバルブブロック接続部140から外すことができる。
また、この構成では、ハウジング23からバルブブロック接続部140を外すことなく、低圧弁30をバルブブロック本体部138とともに、ハウジング23及びバルブブロック接続部140から外すことができる。
図14は、幾つかの実施形態に係る、高圧弁28、低圧弁30及びバルブブロック38を、ハウジング23の一部とともに概略的に示す断面図である。バルブブロック23は、バルブブロック本体部148とバルブブロック接続部150を有し、バルブブロック本体部148は、ボルト152によって、バルブブロック接続部150によって固定されている。
この構成でも、簡単な構成にて、バルブブロック本体部148とバルブブロック接続部150を結合することができる。
また、この構成でも、ハウジング23からバルブブロック接続部150を外すことなく、低圧弁30をバルブブロック本体部148とともに、ハウジング23及びバルブブロック接続部150から外すことができる。
この構成でも、簡単な構成にて、バルブブロック本体部148とバルブブロック接続部150を結合することができる。
また、この構成でも、ハウジング23からバルブブロック接続部150を外すことなく、低圧弁30をバルブブロック本体部148とともに、ハウジング23及びバルブブロック接続部150から外すことができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック本体部138は、内部流路126として、図12に示したように、円筒状の筒状流路154と、複数の半径方向流路156とを有する。筒状流路154は、壁124に開口する開口端を有し、貫通孔130と同軸に配置されている。複数の半径方向流路156は、筒状流路154の周りに放射状に配列されている。そして、複数の半径方向流路156は、開口端とは反対側の筒状流路154の端部から、バルブブロック本体部138の外面まで、筒状流路154の半径方向に沿ってそれぞれ延びている。
この構成によれば、内部流路126の流路断面積を大きくすることができる。なお、内部流路126は、バルブブロック低圧流路46の一部を構成しており、この構成によれば、バルブブロック低圧流路46の流路断面積を大きくすることができる。
この構成によれば、内部流路126の流路断面積を大きくすることができる。なお、内部流路126は、バルブブロック低圧流路46の一部を構成しており、この構成によれば、バルブブロック低圧流路46の流路断面積を大きくすることができる。
図15は、制御弁としての低圧弁30を、バルブブロック38を除いた状態で概略的に示す図であり、左半分は側面図、右半分は断面図である。幾つかの実施形態では、図15に示したように、電磁石122は固定子158及びソレノイド160を含み、低圧弁30は、アーマチュア118が配置されるアーマチュア室162を固定子158とともに形成するカップ部164、及び、貫通孔130内に配置され且つロッド112が摺動自在に挿通された円筒形状のガイド部166を有するケーシング168を更に備える。
この構成では、ケーシング168がガイド部166を有しており、バルブブロック38の寸法精度に依存することなく、ガイド部166によって、ロッド112の往復運動が安定してガイドされる。このため、弁体ユニット116とロッド112の結合部に作用する荷重が偏ることなく、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が更に向上する。
幾つかの実施形態では、ガイド部166の外周の一部には、螺子部169が形成され、貫通孔130の一部に形成された螺子孔部に螺子部169を螺合することによって、ケーシング168がバルブブロック本体部138に固定される。
この構成によれば、ケーシング168をバルブブロック本体部138に容易に固定することができる。
この構成によれば、ケーシング168をバルブブロック本体部138に容易に固定することができる。
幾つかの実施形態では、ロッド112の第1端部108に対応するガイド部166の端部は貫通孔130の内部に位置しており、貫通孔130の一部とガイド部166の端部によって、ダンパ用凹部136が形成されている。この構成によれば、簡単な構成にて、ダンパ用凹部136を形成することができる。
図16は、幾つかの実施形態に係る弁体ユニット116を概略的に示す平面図である。幾つかの実施形態では、弁体114は、環形状を有するとともに2つの同心のシール線170,172を有し、弁体ユニット116は、ロッド112と弁体114の間に設けられる少なくとも1つの弾性部材174を有する。シール線170は、弁体114の内縁によって形成され、シール線172は、弁体114の外縁によって形成されている。
幾つかの実施形態では、弁座106は、シール線170,172に対応する環状の内縁部及び外縁部を有する。
幾つかの実施形態では、弁座106は、シール線170,172に対応する環状の内縁部及び外縁部を有する。
この構成では、ロッド112が弾性部材174を介して弁体114と結合しており、弁体114が着座する際の衝撃が弾性部材174によって緩和される。このため、弁体ユニット116とロッド112の結合部に作用する衝撃が緩和され、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が更に向上する。
幾つかの実施形態では、弁体ユニット116は、ロッド112の第1端部108に嵌合されるボス176を有し、ボス176と弁体114とが3本のリム状の弾性部材174によって接続されている。なお、弁体114、弾性部材174及びボス176は一体に形成される。
この構成では、弁体ユニット116は、弁体114と弾性部材174との間に形成される開口178を有し、作動流体が、弁体114の外側の領域のみならず、弁体ユニット116の内側の開口178を通じて流れることができる。
幾つかの実施形態では、弾性部材174は、変形S字形状、環形状、又は、円弧形状の板ばねからなる。
この構成では、弁体ユニット116は、弁体114と弾性部材174との間に形成される開口178を有し、作動流体が、弁体114の外側の領域のみならず、弁体ユニット116の内側の開口178を通じて流れることができる。
幾つかの実施形態では、弾性部材174は、変形S字形状、環形状、又は、円弧形状の板ばねからなる。
幾つかの実施形態では、電磁石122は固定子158及びソレノイド160を含み、図15に示したように、付勢部材120は、固定子158とアーマチュア118との間に配置されている。
この構成では、簡単な構成にて、付勢部材120を配置することができる。
幾つかの実施形態では、付勢部材120は圧縮コイルばねである。
この構成では、簡単な構成にて、付勢部材120を配置することができる。
幾つかの実施形態では、付勢部材120は圧縮コイルばねである。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、図10に示したように、内部流路126と収容室128との間に延在する背圧調整流路180を更に有する。
この構成では、収容室128内の圧力(背圧)によって弁体114の移動が阻害されないように、背圧調整流路180を通じて背圧を調整することができるので、電磁石122や付勢部材120の大型化が防止される。
幾つかの実施形態では、制御弁としての低圧弁30は、図10に示したように、環状部182とリム部184を有する。環状部182は、弁体114の移動方向にて、弁体114よりも弁座106から遠くに配置され、弁体114と対向して配置されている。リム部184は、環状部182の外縁から弁座106に向かって、弁体114の移動方向に沿って延び、弁体114が弁座106から離れているときに弁体114を囲むことができる。
この構成では、環状部182及びリム部184がバリアを構成しており、環状部182及びリム部184によって、弁座106から離れている弁体114が、作動流体の流れによって弁座106に向かって押されることが抑制される。このため、作動流体の圧力や流量に拘わらず、低圧弁30が安定して動作する。
図17は、幾つかの実施形態に係る制御弁の組立方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。制御弁は、シリンダ部22及びピストン26によって形成される作動室24の周りに配置され、作動室24への作動流体の供給又は作動室24からの作動流体の排出の制御を行うための制御弁である。
制御弁としての低圧弁30の組立方法は、バルブブロック準備工程S10と、弁体結合工程S12と、挿通工程S14と、アーマチュア結合工程S16とを備えている。
バルブブロック準備工程S10では、バルブブロック38が用意される。バルブブロック準備工程S10は、自らバルブブロック38を製造することのみならず、外部機関からのバルブブロック38の購入も含む。
図18は、ロッド112、弁体ユニット116、及び、リテーナ132を形成するためのリング部材を分解して概略的に示す斜視図である。弁体結合工程S12では、リテーナ132を用いて、ロッド112の第1端部108に、少なくとも弁体114を有する弁体ユニット116が結合される。
バルブブロック準備工程S10では、バルブブロック38が用意される。バルブブロック準備工程S10は、自らバルブブロック38を製造することのみならず、外部機関からのバルブブロック38の購入も含む。
図18は、ロッド112、弁体ユニット116、及び、リテーナ132を形成するためのリング部材を分解して概略的に示す斜視図である。弁体結合工程S12では、リテーナ132を用いて、ロッド112の第1端部108に、少なくとも弁体114を有する弁体ユニット116が結合される。
挿通工程S14は、弁体結合工程S12の後に行われる。挿通工程S14では、ロッド112の第2端部110がバルブブロック38の貫通孔130に挿通される。
アーマチュア結合工程S16は、挿通工程S14の後に行われる。アーマチュア結合工程S16では、ロッド112の第2端部110にアーマチュア118が結合される。例えば、アーマチュア118は、ボルトによって、ロッド112の第2端部110に固定される。
アーマチュア結合工程S16は、挿通工程S14の後に行われる。アーマチュア結合工程S16では、ロッド112の第2端部110にアーマチュア118が結合される。例えば、アーマチュア118は、ボルトによって、ロッド112の第2端部110に固定される。
上記制御弁の組立方法では、弁体結合工程S12、挿通工程S14、及び、アーマチュア結合工程S16が順次行われる。このため、弁体ユニット116とロッド112の結合を、作業し易い環境で行うことができ、弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が向上する。この結果、組み立てられた制御弁は高い信頼性を有する。そして、上記制御弁を備える再生可能エネルギ発電装置や風力発電装置の信頼性も向上する。
幾つかの実施形態では、上記制御弁としての低圧弁30は、油圧モータ14に適用されている。
油圧モータ14の低圧弁30を作動室24の近くに配置した場合、低圧弁30と作動室24の間の流動抵抗を低減することができる。このように低圧弁30を作動室24の近くに配置した場合、低圧弁30の信頼性をより一層高くするために、低圧弁30におけるロッド112と弁体ユニット116の結合の間の信頼性は高いことが望ましい。この点、この構成によれば、低圧弁30における弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が高く、再生可能エネルギ発電装置の信頼性をより一層高くすることができる。
油圧モータ14の低圧弁30を作動室24の近くに配置した場合、低圧弁30と作動室24の間の流動抵抗を低減することができる。このように低圧弁30を作動室24の近くに配置した場合、低圧弁30の信頼性をより一層高くするために、低圧弁30におけるロッド112と弁体ユニット116の結合の間の信頼性は高いことが望ましい。この点、この構成によれば、低圧弁30における弁体ユニット116とロッド112の結合の信頼性が高く、再生可能エネルギ発電装置の信頼性をより一層高くすることができる。
幾つかの実施形態では、油圧モータ14を構成するラジアルピストン式の流体機械は、図2に示したように、複数の作動室24への作動流体の供給をそれぞれ制御するための複数の高圧弁28と、複数の作動室24からの作動流体の排出をそれぞれ制御するための複数の低圧弁30と、複数の高圧弁28から独立して、少なくとも1つの作動室24への作動流体の供給を制御するための少なくとも1つの補助弁186と、ハウジング23に対し固定され、複数の高圧弁28及び複数の低圧弁30がそれぞれ取り付けられる複数のバルブブロック38と、を備える。少なくとも1つの補助弁186は、複数の高圧弁28よりも小の流路断面積を有し、少なくとも1つのバルブブロック38に取り付けられる。そして、バルブブロック38は、図9に示したように、バルブブロック38の内部に、作動室24に作動流体を供給するためのバルブブロック高圧流路42を有し、バルブブロック高圧流路42は、高圧弁28が配置される本流部188と、本流部188と並列に設けられて高圧弁28を迂回し、補助弁186が配置されるバイパス部190とを有する。
上記油圧モータ14は、作動流体の高圧が高圧弁28に作用することにより高圧弁28を開くことができない状態であっても、補助弁186を開くことにより、所定のタイミングで作動室24に高圧の作動流体を供給することができる。このため、回転軸20が停止している状態から回転を開始させるような油圧モータ14の起動の際や、回転軸20の回転速度が遅い状態から加速する際に、補助弁186を開いて作動室24に作動流体を供給し、起動や加速を実現することができる。
この結果、油圧モータ14は、高圧の作動流体が供給されることにより弁体210の両側の圧力差が大きくても、高圧の作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。或いは、この油圧モータ14は、小型の高圧弁28を用いたことにより、高圧弁28の弁体210の両側の圧力差が高圧弁28の動作可能範囲を超えていたとしても、作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。
この結果、油圧モータ14は、高圧の作動流体が供給されることにより弁体210の両側の圧力差が大きくても、高圧の作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。或いは、この油圧モータ14は、小型の高圧弁28を用いたことにより、高圧弁28の弁体210の両側の圧力差が高圧弁28の動作可能範囲を超えていたとしても、作動流体を利用して大きなトルクを与えることができる。
一方、上記油圧モータ14は、バルブブロック38が、内部にバルブブロック高圧流路42を有し、バルブブロック高圧流路42が、本流部188とバイパス部190を有する。このため、補助弁186を設けたとしても、バルブブロック38の外部に配管を追加的に設ける必要がない。このため、油圧モータ14の大型化が防止される。
幾つかの実施形態では、補助弁186が開弁状態で高圧弁28が閉弁状態のときに作動室24に供給される作動流体の流量は、補助弁186が閉弁状態で高圧弁28が開弁状態のときに作動室24に供給される作動流体の流量よりも少ない。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、図9に示したように、バルブブロック接続部140に固定される補助ブロック部192を含む。そして、補助ブロック部192に補助弁186が取り付けられるとともに、補助ブロック部192の内部にバイパス部190の一部が形成される。補助ブロック部192は、例えば、図示しないボルトによってバルブブロック接続部140に固定される。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、図9及び図13に示したように、高圧弁28を収容するための略円柱形状の高圧弁収容空間193と、高圧弁収容空間193に連なり、高圧弁28の周りを囲むドーナツ状の環状流路194とを有する。
環状流路194は、バルブブロック高圧流路42の一部を形成している。高圧弁28の内部流路(弁路)は、環状流路194と連通しており、環状流路194を通じて、高圧弁28内に作動流体が流入可能である。
環状流路194は、バルブブロック高圧流路42の一部を形成している。高圧弁28の内部流路(弁路)は、環状流路194と連通しており、環状流路194を通じて、高圧弁28内に作動流体が流入可能である。
幾つかの実施形態では、高圧弁収容空間193の開口端側には、リング螺子195が螺子込まれ、リング螺子195によって、高圧弁28が固定されている。従って、リング螺子195を外すことにより、バルブブロック38から高圧弁28を容易に取り外すことができる。
幾つかの実施形態では、高圧弁収容空間193は、図9及び図13に示したように、高圧弁収容空間193の軸線が取付面85に対して傾斜するように配置されている。換言すれば、高圧弁収容空間193は、高圧弁収容空間193の軸線が、回転軸20の接線方向に対して傾斜するように配置されている。このため、高圧弁収容区間193の開口端は、回転軸20の接線方向よりも外側を向いており、ハウジング23からバルブブロック38を外すことなく、高圧弁28をバルブブロック38から容易に取り外すことができる。
幾つかの実施形態では、高圧弁収容空間193は、回転軸20の接線方向にて、バルブブロック38の一端側に形成されている。そして、図2に示したように、複数のバルブブロック38は、回転軸20の周方向にて、高圧弁収容空間193が形成された一端側同士が対向し、且つ、高圧弁収容空間193が形成されていない他端側同士が対向するように配列されている。
この構成では、2つの高圧弁28を互いの近くに配置することで、バルブブロック38に対する高圧弁28の取付や、バルブブロック38からの高圧弁28の取り外しが容易になる。また、2つの高圧弁28を互いの近くに配置することで、1つの高圧軸方向流路56に対し、2つの高圧弁28を容易に接続することができる。
この構成では、2つの高圧弁28を互いの近くに配置することで、バルブブロック38に対する高圧弁28の取付や、バルブブロック38からの高圧弁28の取り外しが容易になる。また、2つの高圧弁28を互いの近くに配置することで、1つの高圧軸方向流路56に対し、2つの高圧弁28を容易に接続することができる。
図19は、図9中の領域XIXを拡大して示す断面図であり、図20は、バルブブロック高圧流路42の構成を説明するためのバルブブロック接続部140の概略的な平面図である。なお、図19は、開弁状態の高圧弁28を示している。
幾つかの実施形態では、図13、図19及び図20に示したように、環状流路194と2個のバルブブロック高圧ポート40との間は、バルブブロック38に形成された2本の第1直線状流路196によって接続されている。
幾つかの実施形態では、図13、図19及び図20に示したように、環状流路194と2個のバルブブロック高圧ポート40との間は、バルブブロック38に形成された2本の第1直線状流路196によって接続されている。
図21は、バイパス部190の構成を説明するための、補助ブロック部192及び補助弁186が取り付けられた状態のバルブブロック接続部140の概略的な平面図である。
バイパス部190は、図13、図19、図20及び図21に示したように、環状流路194から延びる第2直線状流路198、第2直線状流路198の端部から延びる第3直線状流路200、第3直線状流路200の端部から延びる第4直線状流路202、第4直線状流路202の端部から延びる第5直線状流路204、及び、第5直線状流路204の端部から延びる第6直線状流路206を有する。
バイパス部190は、図13、図19、図20及び図21に示したように、環状流路194から延びる第2直線状流路198、第2直線状流路198の端部から延びる第3直線状流路200、第3直線状流路200の端部から延びる第4直線状流路202、第4直線状流路202の端部から延びる第5直線状流路204、及び、第5直線状流路204の端部から延びる第6直線状流路206を有する。
第2直線状流路198と第3直線状流路200、第3直線状流路200と第4直線状流路202、第4直線状流路202と第5直線状流路204、及び、第5直線状流路204と第6直線状流路206は、それぞれ互いに交差する軸線を有する。
第3直線状流路200、第4直線状流路202、及び、第5直線状流路204の軸線は、バルブブロック38の取付面85に沿って延び、補助ブロック部192の内部に形成されている。
この構成では、補助ブロック部192にドリル加工を施すことにより、第3直線状流路200、第4直線状流路202、及び、第5直線状流路204を容易に形成することができる。なお、ドリル加工によって形成された開口は、プラグによって容易にシールすることができる。
第3直線状流路200、第4直線状流路202、及び、第5直線状流路204の軸線は、バルブブロック38の取付面85に沿って延び、補助ブロック部192の内部に形成されている。
この構成では、補助ブロック部192にドリル加工を施すことにより、第3直線状流路200、第4直線状流路202、及び、第5直線状流路204を容易に形成することができる。なお、ドリル加工によって形成された開口は、プラグによって容易にシールすることができる。
幾つかの実施形態では、図19に示したように、各々の高圧弁28の弁体210は、各々の高圧弁28が閉弁状態であるときに作動流体から圧力を受けるように構成された高圧弁体受圧面212を有し、少なくとも1つの補助弁186の弁体214は、少なくとも1つの補助弁186が閉弁状態であるときに作動流体から圧力を受けるように構成された補助弁体受圧面216を有し、補助弁体受圧面216の面積は、高圧弁体受圧面212の面積よりも小である。
この構成では、補助弁体受圧面216の面積は、高圧弁体受圧面212の面積よりも小であり、高圧弁28に対し、補助弁186の小型化を容易に図ることができる。この結果、油圧モータ14の小型化をより一層図ることができる。
幾つかの実施形態では、第3直線状流路200が段付き円柱形状を有し、第3直線状流路200の段差が補助弁186の弁座を形成している。この場合、補助弁186は、第3流路を開閉可能である。
幾つかの実施形態では、複数のシリンダ部22が、図2に示したように回転軸20の周方向に沿って配列されて少なくとも1つの環状のシリンダ列を形成し、複数の補助弁186が、複数の高圧弁28とは独立して、環状のシリンダ列によって形成される複数の作動室24に対する作動流体の供給をそれぞれ制御するように構成されている。
この構成では、複数のシリンダ部22が、環状のシリンダ列を形成し、複数のピストン26とともに作動室24を形成している。複数のピストン26の位相を相互に異ならせれば、ピストン26の位相が異なる複数の作動室24に複数の補助弁186によって作動流体をそれぞれ供給することにより、停止している回転軸20を回転させ、油圧モータ14を円滑に起動させることができる。
幾つかの実施形態では、複数のシリンダ部22が、図3に示したように、回転軸20の軸方向に沿って配列されて少なくとも1つの直線状のシリンダ列を形成し、
複数の補助弁186が、複数の高圧弁28とは独立して、直線状のシリンダ列によって形成される複数の作動室24に対する作動流体の供給をそれぞれ制御するように構成されている。
複数の補助弁186が、複数の高圧弁28とは独立して、直線状のシリンダ列によって形成される複数の作動室24に対する作動流体の供給をそれぞれ制御するように構成されている。
この構成では、複数のシリンダ部22が、直線状のシリンダ列を形成し、複数のピストン26とともに作動室24を形成している。複数のピストン26の位相を相互に異ならせれば、ピストン26の位相が異なる複数の作動室24に複数の補助弁186によって作動流体をそれぞれ供給することにより、停止している回転軸20を回転させ、油圧モータ14を円滑に起動させることができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は、補助弁186の少なくとも一部を収容するための補助弁収容空間218を有し、補助弁収容空間218は、バルブブロック38の外面に開口を有する。
この構成では、補助弁186の少なくとも一部を収容するための補助弁収容空間2189が、バルブブロック38の外面に開口を有しているので、補助弁186のメンテナンスを容易に行うことができる。
幾つかの実施形態では、補助弁収容空間218は、バルブブロック38の一部を構成する補助ブロック部192に形成され、補助弁収容空間218の一部は、バイパス部190の一部を構成している。
幾つかの実施形態では、補助弁収容空間218は、円柱形状を有し、第3直線状流路200と同軸に配置されている。
幾つかの実施形態では、補助弁収容空間218は、バルブブロック38の一部を構成する補助ブロック部192に形成され、補助弁収容空間218の一部は、バイパス部190の一部を構成している。
幾つかの実施形態では、補助弁収容空間218は、円柱形状を有し、第3直線状流路200と同軸に配置されている。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は鋳造される。
この構成では、バルブブロック38を容易に製造することができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック本体部138、バルブブロック接続部140、及び補助ブロック部192のうち少なくとも1つが鋳造される。
この構成では、バルブブロック本体部138、バルブブロック接続部140、及び補助ブロック部192のうち少なくとも1つを容易に製造することができる。
この構成では、バルブブロック38を容易に製造することができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック本体部138、バルブブロック接続部140、及び補助ブロック部192のうち少なくとも1つが鋳造される。
この構成では、バルブブロック本体部138、バルブブロック接続部140、及び補助ブロック部192のうち少なくとも1つを容易に製造することができる。
図22は、幾つかの実施形態に係る油圧モータ14の始動方法の概略的な手順を示すフローチャートである。油圧モータ14の始動方法は、予備供給工程S20と、判定工程S22と、本供給工程S24とを有する。
予備供給工程S20では、少なくとも1つの補助弁186を開き、少なくとも1つの補助弁186を経由して少なくとも1つの作動室24に作動流体を供給する。
本供給工程S24は、予備供給工程S20の実行後に行われ、本供給工程S24では、高圧弁28を開き、複数の高圧弁28を経由して複数の作動室24に作動流体を供給する。
判定工程S22では、油圧モータ14の速度(回転速度)Vaが通常速度(定格回転速度)Vrの3%以上に到達したか否かを判定する。判定の結果、速度Vaが通常速度Vrの3%以上で有る場合に、本供給工程S24が実行される。
予備供給工程S20では、少なくとも1つの補助弁186を開き、少なくとも1つの補助弁186を経由して少なくとも1つの作動室24に作動流体を供給する。
本供給工程S24は、予備供給工程S20の実行後に行われ、本供給工程S24では、高圧弁28を開き、複数の高圧弁28を経由して複数の作動室24に作動流体を供給する。
判定工程S22では、油圧モータ14の速度(回転速度)Vaが通常速度(定格回転速度)Vrの3%以上に到達したか否かを判定する。判定の結果、速度Vaが通常速度Vrの3%以上で有る場合に、本供給工程S24が実行される。
上記油圧モータ14の始動方法によれば、停止状態の油圧モータ14を始動するために、予備供給工程S20が行われ、補助弁186を通じて、作動室24に作動流体が供給される。補助弁186は、高圧弁28に比べて小さい流量断面積を有するので、作動室24に作動流体を供給することができ、停止している回転軸20を回転させることができる。そして、回転軸20の回転が開始され、油圧モータ14の速度が通常速度の3%以上に到達した場合、回転軸20の慣性を利用し、作動室24の圧力を高くすることができる。このため、高圧弁28の弁体210に作用する、バルブブロック高圧流路42の圧力と作動室24の圧力の差が小さくなり、高圧弁28を確実に開くことができるようになる。この結果、高圧弁28を通じて、補助弁186に比べて多量の作動流体を作動室24に供給することができるようになり、油圧モータ14を通常速度Vrで確実に運転することができるようになる。
幾つかの実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置は、補助弁186を有する油圧モータ14を備えているので、良好な始動性を有する。一方、補助弁186を有しながらも、油圧モータ14の小型化が可能であるので、再生可能エネルギ発電装置の小型化も可能である。
また、風の強弱や風向は常時変化するので、再生可能エネルギ発電装置が風力発電装置である場合、油圧モータ14の速度が広範囲に渡って変換し易い。風の影響により油圧モータ14の速度が顕著に遅くなったり、或いは、油圧モータ14が停止した場合、迅速に、油圧モータ14の速度を増速したり、油圧モータ14を始動することが望まれる。この点、この構成によれば、風力発電装置は、補助弁186を有する油圧モータ14を備えており、良好な始動性を有するので、迅速に、油圧モータ14の速度を増速したり、油圧モータ14を始動することができる。
一方、この構成によれば、補助弁186を有しながらも小型化が可能な油圧モータ14を備えているので、風力発電装置の小型化も可能である。
一方、この構成によれば、補助弁186を有しながらも小型化が可能な油圧モータ14を備えているので、風力発電装置の小型化も可能である。
幾つかの実施形態では、油圧ポンプ12又は油圧モータ14を構成するピストン式の流体機械は、バルブシリンダインターフェースを有する。バルブシリンダインターフェースは、シリンダ部22及びピストン26によって形成される作動室24と、高圧の作動流体の流れを制御するための高圧弁28及び低圧の作動流体の流れを制御するための低圧弁30との間を連通するためのものである。
バルブシリンダインターフェースは、バルブブロック38を備え、バルブブロック38は、図9、図13、図14及び図20に示すように、作動室24に連通するように構成された円柱形状の中間室220、中間室220とシリンダ部22を相互に同軸に接続するためのメインポート102、並びに、高圧弁28及び低圧弁30のうち一方と中間室220との間を連通するための連通路222を有する。
そして、高圧弁28及び低圧弁30のうち他方が、中間室220の隣に中間室220と同軸に配置され、連通路222は、中間室220の外周の少なくとも一部を囲む円弧部224を有する。
そして、高圧弁28及び低圧弁30のうち他方が、中間室220の隣に中間室220と同軸に配置され、連通路222は、中間室220の外周の少なくとも一部を囲む円弧部224を有する。
上記バルブインターフェースは、連通路222が、中間室220の外周の少なくとも一部を囲む円弧部224を有するため、連通路222の流路断面積、特に、中間室220近傍での連通路222の流路断面積を大きくすることができる。このため、上記バルブインターフェースによれば、高圧弁28及び低圧弁30のうち一方と作動室24との間の流路断面積を拡大することができる。
幾つかの実施形態では、図10に示したように、中間室220の最大直径Diは、シリンダ部22の内径(ボア径)Dc以上である。
この構成では、中間室220における作動流体の流路断面積を拡大することができ、高圧弁28と作動室24との間、及び、低圧弁30と作動室24との間の流路抵抗をより一層低減することができる。
この構成では、中間室220における作動流体の流路断面積を拡大することができ、高圧弁28と作動室24との間、及び、低圧弁30と作動室24との間の流路抵抗をより一層低減することができる。
幾つかの実施形態では、バルブインターフェースは、図10に示したように、バルブブロック38とシリンダ部22との接続領域の周囲をシールするシール線を有する環状のメインシール226を更に備える。そして、図10及び図20に示したように、円弧部224の外径Da及び中間室220の最大径Diは、メインシール226のシール線の直径Dsよりも大である。
円弧部224の外径が大きいほど、円弧部224における流路断面積を拡大することができる一方で、作動流体から圧力を受ける円弧部224の壁面の面積が大きくなる。このため、円弧部224の外径Daを単に拡大した場合、バルブブロック38が作動流体から受ける圧力が大きくなり、バルブブロック38を固定するために大きな締結力が必要になってしまう。この点、この構成によれば、シール線の直径Dsを小さくすることで、バルブブロック38が作動流体から受ける圧力を軽減することができ、ハウジング23に対しバルブブロック38を固定するための締結力を低減することができる。この結果として、バルブブロック38や、バルブブロック38を固定するための締結部材の小型化を図ることができる。
幾つかの実施形態では、図10に示したように、バルブブロック高圧流路42のバイパス部190は、中間室220にて本流部188と合流する。
幾つかの実施形態では、バイパス部190の第6直線状流路206は、円弧部224の壁面に開口している。
幾つかの実施形態では、バイパス部190の第6直線状流路206は、円弧部224の壁面に開口している。
幾つかの実施形態では、高圧弁28及び低圧弁30のうち中間室220の隣に配置される他方は、中間室220に配置される環状の弁体114を有し、弁体114は、作動流体が弁体114の外側及び内側を流れることを許容するように構成されている。
この構成では、中間室220の隣に配置される他方の弁が環状の弁体114を有し、作動流体が、環状の弁体114の外側のみならず内側も流れることをできる。このため、他方の弁の弁体114周辺における作動流体の流路断面積を更に拡大することができる。
幾つかの実施形態では、弁体114は、中間室220内に同心上に配置されている。
この構成では、他方の弁の弁体114が中間室220内に同心上に配置されているので、作動流体が弁体114の内側及び外側を円滑に流れることができ、作動流体の流動抵抗を低減することができる。
幾つかの実施形態では、バルブシリンダインターフェースは、図10に示したように、ハウジング23の開口と弁体114の間に配置され、弁体114と対向する環状部182と、環状部182の外縁に一体に設けられ、弁体114が弁座106から離れているときに弁体114を囲むためのリム部184と、を更に備える。
この構成によれば、環状部182及びリム部184がバリアを構成しており、環状部182及びリム部184によって、作動流体の流れから弁体114が受ける圧力が低減されるので、他方の弁の動作を安定させることができる。
幾つかの実施形態では、バルブシリンダインターフェースは、作動室24内への異物の侵入を防止するための篩部228を更に備える。
この構成によれば、篩部228によって、作動室24内への異物の侵入を防止することができる。このため、このバルブシリンダインターフェースを備える流体機械の信頼性を高めることができる。
幾つかの実施形態では、篩部228は、多数の孔を有する板状部材によって構成され、シリンダ部22と中間室220とを仕切るように、メインポート102近傍に配置される。
幾つかの実施形態では、篩部228は、多数の孔を有する板状部材によって構成され、シリンダ部22と中間室220とを仕切るように、メインポート102近傍に配置される。
図23は、幾つかの実施形態に係るインターフェース部材230を概略的に示す斜視図である。幾つかの実施形態では、図23に示したように、環状部182、リム部184、篩部228、及び、篩部228と環状部182との間に延在する連結部232が相互に一体に結合されてインターフェース部材230を形成している。
この構成によれば、バルブブロック38に対しインターフェース部材230を取り付けることにより、環状部182、リム部184及び篩部228を容易に取り付けることができる。
幾つかの実施形態では、インターフェース部材230は、図23に示したように、インターフェース部材230をバルブブロック38に固定するための螺子部234を有する。
この構成によれば、バルブブロック38に螺子部234を螺合することにより、簡単な構成にて、インターフェース部材230をバルブブロック38に確実に固定することができる。
この構成によれば、バルブブロック38に螺子部234を螺合することにより、簡単な構成にて、インターフェース部材230をバルブブロック38に確実に固定することができる。
いくつかの実施形態では、連結部232は、複数の柱状部235によって構成され、複数の柱状部235は、環状部182の軸線の周りに間隔を置いて配置されている。このため、作動流体は、柱状部235同士の間を通って、環状部182の半径方向に沿って円滑に流れることができる。
図24は、幾つかの実施形態に係るインターフェース部材236を概略的に示す斜視図である。幾つかの実施形態では、インターフェース部材236は、図24に示したように、インターフェース部材236をバルブブロック38に固定するためのフランジ部238を有する。
この構成によれば、バルブブロック38に対してフランジ部238を締結することにより、簡単な構成にて、インターフェース部材236をバルブブロック38に確実に固定することができる。
この構成によれば、バルブブロック38に対してフランジ部238を締結することにより、簡単な構成にて、インターフェース部材236をバルブブロック38に確実に固定することができる。
幾つかの実施形態では、バルブブロック38は鋳造されている。
この構成によれば、バルブブロック38を容易に製造することができる。
幾つかの実施形態では、インターフェース部材230は鋳造されている。
この構成によれば、インターフェース部材230を容易に製造することができる。
この構成によれば、バルブブロック38を容易に製造することができる。
幾つかの実施形態では、インターフェース部材230は鋳造されている。
この構成によれば、インターフェース部材230を容易に製造することができる。
幾つかの実施形態では、バルブシリンダインターフェースは、図10に示したように、シリンダ部22を形成するシリンダスリーブのフランジ部240とバルブブロック38との間に配置され、バルブブロック38の材料よりも軟質の材料からなるクッション部材242を更に備える。
シリンダ部22がシリンダスリーブによって構成されている場合、シリンダスリーブは、ピストン26との摩擦によって、シリンダスリーブを支持するハウジング23に対して変位する。この点、この構成によれば、バルブブロック38が、クッション部材242を介して、ハウジング23に対するシリンダスリーブの変位を防止することができる。
幾つかの実施形態では、クッション部材242は環形状を有し、軟質金属、ゴム、又は、ポリウレタン等の樹脂からなる。
幾つかの実施形態では、クッション部材242は、バルブブロック38に固定されたインターフェース部材230とシリンダスリーブのフランジ部240との間に配置される。
幾つかの実施形態では、インターフェース部材230は、図10に示したように、シリンダ部22の端部を囲む内周面244を有し、メインシール226は、インターフェース部材230の内周面244とシリンダ部22の外周面との間をシールする。
幾つかの実施形態では、インターフェース部材230は、図10に示したように、シリンダ部22の端部を囲む内周面244を有し、メインシール226は、インターフェース部材230の内周面244とシリンダ部22の外周面との間をシールする。
図25は、幾つかの実施形態に係るバルブシリンダインターフェースの組立方法の手順を概略的に示すフローチャートである。幾つかの実施形態では、バルブシリンダインターフェースの組立方法は、図25に示したように、バルブブロック準備工程S30と、インターフェース部材準備工程S32と、弁体配置工程S34と、インターフェース部材固定工程S36とを有する。
バルブブロック準備工程S30では、バルブブロック38が用意される。バルブブロック準備工程S30では、バルブブロック38を自ら製造してもよいし、外部機関から購入してもよい。
インターフェース部材準備工程S32では、インターフェース部材230が用意される。インターフェース部材準備工程S32では、インターフェース部材230を自ら製造してもよいし、外部機関から購入してもよい。
インターフェース部材準備工程S32では、インターフェース部材230が用意される。インターフェース部材準備工程S32では、インターフェース部材230を自ら製造してもよいし、外部機関から購入してもよい。
弁体配置工程S34では、高圧弁28及び低圧弁30のうち、中間室220の隣に配置される他方の弁の環状の弁体114が中間室220内に配置される。
インターフェース部材固定工程S36は、弁体配置工程S34の後に実行される。インターフェース部材固定工程S36では、インターフェース部材230がバルブブロック38に固定される。インターフェース部材230がバルブブロック38に固定されると、バルブブロック38のメインポート102と弁体114の間に、弁体114と対向して環状部182が配置され、且つ、弁体114が弁座106から離れているときにリム部184が弁体114を囲む。
インターフェース部材固定工程S36は、弁体配置工程S34の後に実行される。インターフェース部材固定工程S36では、インターフェース部材230がバルブブロック38に固定される。インターフェース部材230がバルブブロック38に固定されると、バルブブロック38のメインポート102と弁体114の間に、弁体114と対向して環状部182が配置され、且つ、弁体114が弁座106から離れているときにリム部184が弁体114を囲む。
この構成によれば、バルブシリンダインターフェースを容易に組み立てることができる。
幾つかの実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置は、油圧ポンプ12又は油圧モータ14として、上記バルブシリンダインターフェースを有するラジアルピストン式の油圧機械を備えている。この構成では、バルブインターフェースによって、流体機械において、高圧弁28と作動室24との間、及び、低圧弁30と作動室24との間を作動流体が円滑に流れることができる。このため、流体機械によって、回転軸20のトルクが発電機16に効率的に伝達されるので、再生可能エネルギ発電装置は、高い発電効率を有する。
幾つかの実施形態では、再生可能エネルギ発電装置は風力発電装置である。この構成によれば、流体機械がバルブシリンダインターフェースを有することにより、風力発電装置の発電効率を高めることができる。
幾つかの実施形態では、高圧弁28及び低圧弁30のうち、低圧弁30が中間室220の隣に配置されている。
油圧機械では、高圧弁28及び低圧弁30のうち、相対的に低圧の作動流体を流すための低圧弁30を常時開状態に維持し、相対的に高圧の作動流体を流すための高圧弁28を常時閉状態に維持することにより、作動室24を休止状態に維持することができる。そして、油圧モータ14の作動室24の数を調整すれば、油圧モータ14の回転速度を調整することができる。
油圧モータ14の回転速度を調整することができれば、再生可能エネルギの大きさに応じて、最適な回転速度で発電機16を駆動することにより、再生可能エネルギ発電装置の発電効率を高く維持することができる。特に、再生可能エネルギが風である場合、風の強弱や風向は変化し易く、翼105が受ける再生可能エネルギの変化が大きいため、油圧モータ14の回転速度の調整により再生可能エネルギ発電装置の発電効率を高く維持することのメリットが大きい。
ただし、作動室24が休止状態であるとき、低圧弁30と作動室24との間を作動流体が往復するように流れ、この往復動の間に作動流体の流体エネルギが消費されてしまうというデメリットもある。
この点、この構成では、中間室220の隣に低圧弁30が配置されており、作動室24を休止状態に維持するときに、作動室24と低圧弁30の間で、低圧の作動流体を円滑に流すことができる。このため、作動室24を休止状態に維持しても流体エネルギの損失を低減することができ、翼105が受ける再生可能エネルギの大きさが変化しても、再生可能エネルギ発電装置の発電効率を確実に高く維持することができる。
ただし、作動室24が休止状態であるとき、低圧弁30と作動室24との間を作動流体が往復するように流れ、この往復動の間に作動流体の流体エネルギが消費されてしまうというデメリットもある。
この点、この構成では、中間室220の隣に低圧弁30が配置されており、作動室24を休止状態に維持するときに、作動室24と低圧弁30の間で、低圧の作動流体を円滑に流すことができる。このため、作動室24を休止状態に維持しても流体エネルギの損失を低減することができ、翼105が受ける再生可能エネルギの大きさが変化しても、再生可能エネルギ発電装置の発電効率を確実に高く維持することができる。
幾つかの実施形態では、風力発電装置は、図1に示したように、陸上又は洋上に設置されるタワー246と、タワー246によって支持されるナセル248とを有する。ナセル248の内部に油圧ポンプ12、油圧モータ14及び発電機16とともに、主軸10を回転可能に支持する主軸受250が設置される。翼105は、ハブ252を介して主軸10に連結され、翼105が風を受けることにより主軸10が回転させられる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、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、上述した実施形態のうち複数の実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上述の実施形態を説明する際に用いた「沿って」との用語は、基準となる方向又は物に対して幾何学的な意味で厳密に平行である状態のみを指すものではなく、基準となる方向又は物に対してある程度の角度(例えば30度以内の角度)をなす状態をも包含する。
10:主軸,12:油圧ポンプ,14:油圧モータ,16:発電機,20:回転軸,22:シリンダ部,23:ハウジング,24:作動室,26:ピストン,28:高圧弁,30:低圧弁,32:偏心カム,34:シュー,36:球継手,38:バルブブロック,40:バルブブロック高圧ポート,42:バルブブロック高圧流路,44:バルブブロック低圧ポート,46:バルブブロック低圧流路,48:ハウジング高圧ポート,50:ハウジング高圧流路,52:ハウジング低圧ポート,54:ハウジング低圧流路,56:高圧軸方向流路,58:軸受,60:支持ブロック部,62:高圧外部ポート,64:支持ブロック高圧流路,66:高圧アキュムレータ,68:低圧軸方向流路,70:筒状部,72:端壁部,74:環状溝,76:低圧外部ポート,78:第1低圧アキュムレータ,80:第2低圧アキュムレータ,81:低圧アキュムレータポート,82:クランク室,84:均圧路,85:取付面,86:高圧シール部材,88:シール溝,90:搭載面,92:高圧シール部材,94:バックアップリング,96:低圧シール部材,98:シール溝,100:ドレイン溝,102:メインポート,104:環状溝,105:翼,106:弁座,108:第1端部,110:第2端部,112:ロッド,114:弁体,116:弁体ユニット,118:アーマチュア,120:付勢部材,122:電磁石,124:壁,126:内部流路,128:収容室,130:貫通孔,132:リテーナ,134:弁体固定用フランジ部,136:ダンパ用凹部,138:バルブブロック本体部,140:バルブブロック接続部,142:螺子溝,144:円筒部,146:螺子孔部,148:バルブブロック本体部,150:バルブブロック接続部,152:ボルト,154:筒状流路,156:半径方向流路,158:固定子,160:ソレノイド,162:アーマチュア室,164:カップ部,166:ガイド部,168:ケーシング,169:螺子部,170:シール線,172:シール線,174:弾性部材,176:ボス,178:開口,180:背圧調整流路,182:環状部,184:リム部,186:補助弁,188:本流部,190:バイパス部,192:補助ブロック部,193:高圧弁収容空間,194:環状流路,196:第1直線状流路,198:第2直線状流路,200:第3直線状流路,202:第4直線状流路,204:第5直線状流路,206:第6直線状流路,210:弁体,212:高圧弁体受圧面212,214:弁体,216:補助弁体受圧面,218:補助弁収容空間,220:中間室,222:連通路,224:円弧部,226:メインシール,228:篩部,230:インターフェース部材,232:連結部,234:螺子部,235:柱状部,236:インターフェース部材,238:フランジ部,240:フランジ部,242:クッション部材,244:内周面,246:タワー,248:ナセル,250:主軸受,252:ハブ
Claims (15)
- 回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する
ことを特徴とするラジアルピストン式の流体機械。 - 前記ハウジング高圧流路は、前記ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる高圧軸方向流路を含むことを特徴とする請求項1に記載の流体機械。
- 前記ハウジング高圧流路及び前記バルブブロック高圧流路のうち一方に接続され、前記作動流体の圧力変動を抑制するための高圧アキュムレータを更に備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の流体機械。
- 前記ハウジング低圧流路は、前記ハウジングの内部を前記回転軸の軸方向に沿って延びる低圧軸方向流路を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の流体機械。
- 前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路のうち一方に接続され、前記作動流体の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータを更に備えている
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記ハウジングは、前記変換機構を収容するためのクランク室を有し、
前記流体機械は、前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路のうち一方と前記クランク室とを接続する均圧路を更に備えている
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記バルブブロック高圧ポート又は前記ハウジング高圧ポートの周りに配置された高圧シール部材を更に備える
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記高圧シール部材は、プラスチック及びゴムのうち一方からなることを特徴とする請求項7に記載の流体機械。
- 前記バルブブロック低圧ポート及び前記ハウジング低圧ポートのうち一方と前記高圧シール部材とを囲む低圧シール部材を更に備える
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の流体機械。 - 前記バルブブロック及び前記ハウジングのうち一方に、前記バルブブロック低圧ポート及び前記ハウジング低圧ポートのうち一方と前記高圧シール部材の外側の領域との間を延びるドレイン流路が形成されている
ことを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記ハウジング高圧流路及び前記バルブブロック高圧流路を通じて前記高圧の作動流体を前記作動室に供給し、
前記高圧の作動流体のエネルギを利用して前記回転軸を回転させ、
前記ハウジング低圧流路及び前記バルブブロック低圧流路を通じて前記低圧の作動流体を排出する
ように構成されたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記バルブブロック高圧流路は、前記高圧弁が配置される本流部と、前記本流部と並列に設けられた前記高圧弁をバイパスするためのバイパス部とを有し、
前記バイパス部に配置され、前記バイパス部を通じた前記作動室への前記作動流体の制御するための補助弁を更に備える
ことを特徴とする請求項11に記載の流体機械。 - 複数の前記シリンダ部が前記回転軸の周方向に配列され、
前記複数のシリンダ部に対応して、複数の前記バルブブロックが前記ハウジングに固定されている
ことを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の流体機械。 - 前記高圧弁及び前記低圧弁のうち一方は、前記ハウジングから前記バルブブロックを外さずに、前記バルブブロックから取り外し可能である
ことを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の流体機械。 - 再生可能エネルギとしての風から電力を生成する再生可能エネルギ発電装置において、
前記風を受けるための少なくとも1本の翼と、
前記少なくとも1本の翼と共に回転可能に設けられ、前記少なくとも1本の翼が前記風を受けることによって回転するように構成された主軸と、
前記主軸のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出した前記作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータのうち一方はラジアルピストン式の流体機械によって構成され、
前記流体機械は、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも1つのシリンダ部を具備するハウジングと、
前記少なくとも1つのシリンダ部内に配置され、前記少なくとも1つのシリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構と、
前記ハウジングに固定され、高圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの高圧弁及び低圧の作動流体の流れを制御するための少なくとも1つの低圧弁が取り付けられたバルブブロックと、を備え、
前記バルブブロックは、
バルブブロック高圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記高圧弁を経由して前記バルブブロック高圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック高圧流路と、
バルブブロック低圧ポートと、
前記バルブブロックの内部を延び、前記低圧弁を経由して前記バルブブロック低圧ポートと前記作動室とを接続するためのバルブブロック低圧流路と、を有し、
前記ハウジングは、
前記バルブブロック高圧ポートに接続されるハウジング高圧ポートと、
前記ハウジング高圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング高圧流路と、
前記バルブブロック低圧ポートに接続されるハウジング低圧ポートと、
前記ハウジング低圧ポートから前記ハウジングの内部を延びるハウジング低圧流路と、を有する
ことを特徴とする再生可能エネルギ発電装置。
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JP6267310B1 (ja) * | 2016-11-17 | 2018-01-24 | 三菱重工業株式会社 | 油圧機械及び再生可能エネルギー型発電装置 |
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