JP6366539B2 - ラジアルピストン式油圧機械および風力発電装置、並びにシール施工方法 - Google Patents
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Description
風力発電装置には、従来、ドライブトレインとしてギヤ式の増速機が多く用いられていたが、風力発電装置の大型化に伴って、重量及びコストの観点から、上述した油圧ポンプを有する油圧トランスミッションを採用した風力発電装置が注目を浴びている。
この点、特許文献1及び2には、ラジアルピストン式油圧機械における各種応力による弾性変形を考慮した油漏れを防止するための具体的な対策は記載されてない。
ラジアルピストン式の油圧機械であって、
前記油圧機械の周方向に配列された複数のピストンと、
前記油圧機械の半径方向に沿って前記複数のピストンをそれぞれ往復運動可能に案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周側又は外周側に位置するカム室内において、前記複数のピストンに対向して設けられるカムと、
前記油圧機械の軸方向において前記シリンダブロックに隣接して設けられ、前記シリンダブロックとともに前記油圧機械の静止部を形成するエンドプレートと、
前記ピストンと前記シリンダとによって形成される作動室に連通するとともに、前記カム室に連通する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の隙間に開口するように前記シリンダブロック内に設けられる第1内部流路と、
前記隙間を介して前記第1内部流路の開口端に対向する開口端を有し、前記隙間を介して前記第1内部流路に連通するように前記エンドプレート内に設けられる第2内部流路と、
前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間を塞ぐように前記油圧機械の周方向に設けられる第1シールと、
前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間内に配置され、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むように設けられる第2シールと、
を備える。
前記第1シールは、前記隙間を塞ぐための液体ガスケットを含み、
前記第2シールは、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むOリングを含む。
また、第2シールが、第1内部流路の開口端および第2内部流路の開口端を取り囲むOリングを含むため高いシール性を確保でき、比較的高圧の作動油についても漏れを確実に抑制できる。なお、第2シールは、静止部の表面には露出せず静止部の内部に配置されるため、ラジアルピストン式油圧機械の弾性変形によって第2シールが前記隙間から外れてしまうことは殆どない。
前記エンドプレート及び前記シリンダブロックには、前記エンドプレート及び前記シリンダブロックとの間の前記隙間が溝底に開口するように、前記エンドプレートと前記シリンダブロックとの間の接合線に沿って前記周方向に延在する凹溝が形成されており、
前記凹溝に前記第1シールが設けられる。
前記第1シールは、
前記隙間が開口する前記凹溝の前記溝底に密着して前記凹溝内に設けられ、前記溝底から離れるにつれて前記軸方向における厚さが減少する減肉領域を有するベースシールと、
前記ベースシールを覆うように前記凹溝内に設けられるカバーシールと、
を含む。
前記ベースシールは、前記凹溝への設置時において固体状である固体シールであり、
前記カバーシールは、前記凹溝への設置時において液体状である液体ガスケットである。
第1シールは、前記液体ガスケットを覆うように設けられる蓋部材をさらに含む。
(7)一実施形態では、上記(6)の構成において、前記蓋部材は、前記液体ガスケットに接着されるゴム板を含む。
前記第1シールを覆うように設けられ、前記シリンダブロック又は前記エンドプレートの少なくとも一方に締結される押さえ板をさらに備える。
前記シリンダブロックは、前記周方向に分割された複数のセグメントを含み、
前記周方向に隣接する一対の前記セグメント間の隙間を塞ぐように前記軸方向に設けられる第3シールをさらに備える。
前記軸方向において前記シリンダブロックの両側にそれぞれ前記エンドプレートが設けられ、
一対の前記第1シールが、各々の前記エンドプレートと前記シリンダブロックの各々の端部との間の隙間を塞ぐように前記周方向に設けられる。
前記カムが取り付けられ、前記カムとともに回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトと前記エンドプレートとの間の隙間をシールするためのオイルシールをさらに備える。
前記作動室に連通する高圧油流路及び該高圧油流路よりも低圧の作動油が流れる低圧油流路をさらに備え、
前記高圧油流路は、少なくとも一部が前記第1内部流路及び前記第2内部流路によって形成される。
前記低圧油流路に連通するように設けられ、前記低圧油流路における脈動を抑制するための少なくとも一つのアキュムレータをさらに備える。
風を受けて回転するように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記圧油によって駆動される油圧モータと、を備える風力発電装置であって、
前記油圧ポンプは、上記(1)乃至(13)の何れかに記載のラジアルピストン式油圧機械である。
ラジアルピストン式の油圧機械のためのシール施工方法であって、
前記油圧機械は、
前記油圧機械の周方向に配列された複数のピストンと、
前記油圧機械の半径方向に沿って前記複数のピストンをそれぞれ往復運動可能に案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周側又は外周側に位置するカム室内において、前記複数のピストンに対向して設けられるカムと、
前記油圧機械の軸方向において前記シリンダブロックに隣接して設けられ、前記シリンダブロックとともに前記油圧機械の静止部を形成するエンドプレートと、
前記ピストンと前記シリンダとによって形成される作動室に連通するとともに、前記カム室に連通する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の隙間に開口するように前記シリンダブロック内に設けられる第1内部流路と、
前記隙間を介して前記第1内部流路の開口端に対向する開口端を有し、前記隙間を介して前記第1内部流路に連通するように前記エンドプレート内に設けられる第2内部流路と、
を含み、
前記油圧機械の周方向に沿って延在する第1シールによって、前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間を塞ぐステップと、
前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間内において、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むように第2シールを配置するステップと、
を備える。
図1に示すように、一実施形態に係る風力発電装置1は、少なくとも一本のブレード2と、ブレード2が放射状に取り付けられたハブ3と、ハブ3に一体的に回転可能に構成された回転シャフト4と、を含むロータ5を備えている。なお、ハブ3はハブカバー3aによって覆われていてもよい。ロータ5は、主軸受を介してナセル11に回転可能に支持されている。ナセル11は、洋上又は陸上に立設されたタワー12の上端部に取り付けられている。
油圧モータ8には発電機6が連結されている。例えば、発電機6は、電力系統に連系されるとともに、油圧モータ8によって駆動される同期発電機である。
なお、本実施形態において、「周方向」、「半径方向」、「軸方向」は、それぞれ、油圧機械7の周方向、半径方向、軸方向である。
シリンダブロック24内に形成されるシリンダ22と、このシリンダ22内を往復運動するピストン20とによって、作動室25が形成される。
第2内部流路42は、第1隙間100を介して第1内部流路41の開口端41aに対向する開口端42aを有し、第1隙間100を介して第1内部流路41に連通するようにエンドプレート26,27内に設けられる。
この構成において、図4に示されるように、第1内部流路41は、作動室25に連通する高圧油連通路46に接続される。高圧油連通路46は半径方向に延在している。高圧油連通路46には、作動室25と第1内部流路41との連通状態を切り替えるための高圧弁45が設けられている。第2内部流路42の一端側は第1内部流路41に接続され、他端側は高圧油マニホールド43に接続される。高圧油マニホールド43は、第1エンドプレート26内に環状に形成されており、複数の第2内部流路42が接続される。
低圧油連通路51は、半径方向に延在しており、一端側が作動室25に接続され、他端側が軸方向に延在する低圧油配管52に接続されている。例えば、図示されるように低圧油配管52には、周方向に隣り合う2つの作動室からそれぞれ延びる2つの低圧油連通路51が接続される。低圧油連通路51には、作動室25と低圧油配管52との連通状態を切り替えるための低圧弁55が設けられている。低圧油配管52の一端側は、低圧油マニホールド53に連結される。低圧油マニホールド53は環状に形成されており、複数の低圧油配管52が接続される。
また、第2シール80が、第1内部流路41の開口端41aおよび第2内部流路42の開口端42aを取り囲むOリングを含むため高いシール性を確保でき、比較的高圧の作動油についても漏れを確実に抑制できる。なお、第2シール80は、静止部の表面には露出せず静止部の内部に配置されるため、油圧機械7の弾性変形によって第2シール80が隙間から外れてしまうことは殆どない。
ベースシール72は、第1隙間100が開口する凹溝102の溝底103に密着して凹溝102内に設けられ、溝底103から離れるにつれて軸方向における厚さが減少する減肉領域73を有する。減肉領域73は、軸方向に対して傾斜したテーパ状に形成されてもよい。また、ベースシール72は、軸方向における断面が逆三角形上に形成されてもよい。
カバーシール74a,74bは、ベースシール72を覆うように凹溝102内に設けられる。図示される例では、カバーシール74a,74は複数設けられているが、カバーシールは一つであってもよい。
ベースシール72又はカバーシール74a,74bは、凹溝102の溝底103を含む内壁面に塗布された接着剤78によって、凹溝102に接着されてもよい。また、ベースシール72とカバーシール74a,74bとは、当接面に塗布された接着剤によって互いに接着されてもよい。
この蓋部材76は、液体ガスケット71に接着されるゴム板を含んでもよい。
また、上記構成においては、施工時、溝底103又はベースシール72の少なくとも一方に接着剤を塗布した後、溝底103に密着するようにベースシール72を凹溝102内に挿入し、ベースシール72を溝底103に接着させる。次いで、ベースシール72又はカバーシール74a,74bの少なくとも一方に接着剤を塗布した後、ベースシール72に密着するようにカバーシール74a,74bを凹溝102内に押し込むようにしてもよい。
この構成によれば、シリンダブロック24の両側に設けられる一対の第1エンドプレート26及び第2エンドプレート27の各々とシリンダブロック24とで形成される一対の第1隙間100を、一対の第1シール70によって塞ぐようになっている。これにより、各エンドプレート26,27に対応した第1隙間100における油漏れを確実に防止できる。
この構成によれば、回転状態の回転シャフト4(カムシャフト30)の外周面と静止状態のエンドプレート26,27との間の第3隙間107からカム室33の油が漏れ出ることを防止できる。
この油圧機械7は、周方向に配列された複数のピストン20と、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック24と、シリンダブロック24の内周側又は外周側に位置するカム室内において、複数のピストン20に対向して設けられるカム32と、軸方向においてシリンダブロック24に隣接して設けられ、シリンダブロック24とともに油圧機械7の静止部を形成するエンドプレート26,27と、作動室25に連通するとともに、カム室33に連通するシリンダブロック24とエンドプレート26,27との間の第1隙間100に開口するようにシリンダブロック24内に設けられる第1内部流路41と、第1隙間100を介して第1内部流路41の開口端41aに対向する開口端42aを有し、第1隙間100を介して第1内部流路41に連通するようにエンドプレート26,27内に設けられる第2内部流路42と、を含む。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 ブレード
3 ハブ
3a ハブカバー
4 回転シャフト
5 ロータ
6 発電機
7 ラジアルピストン式油圧機械(油圧ポンプ)
8 油圧モータ
9 高圧油ライン
10 低圧油ライン
20 ピストン
20a ローラ
22 シリンダ
24 シリンダブロック
24A セグメント
25 作動室
26 第1エンドプレート
27 第2エンドプレート
30 カムシャフト
32 カム
33 カム室
40 内部流路(高圧油流路)
41a 開口端
42 第2内部流路
42a 開口端
43 高圧油マニホールド
45 高圧弁
50 低圧油流路
52 低圧油配管
53 低圧油マニホールド
55 低圧弁
56 低圧アキュムレータ
70 第1シール
71 液体ガスケット
72 ベースシール
73 減肉領域
74a,74b カバーシール
74b カバーシール
75 押さえ板
76 蓋部材
79 ボルト
80 第2シール
90 第3シール
100 第1隙間
102 凹溝
103 溝底
105 第2隙間
107 第3隙間
110 オイルシール
L 接合線
Claims (15)
- ラジアルピストン式の油圧機械であって、
前記油圧機械の周方向に配列された複数のピストンと、
前記周方向に分割された複数のセグメントを含み、前記油圧機械の半径方向に沿って前記複数のピストンをそれぞれ往復運動可能に案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周側又は外周側に位置するカム室内において、前記複数のピストンに対向して設けられるカムと、
前記油圧機械の軸方向において前記シリンダブロックに隣接して設けられ、前記シリンダブロックとともに前記油圧機械の静止部を形成するエンドプレートと、
前記ピストンと前記シリンダとによって形成される作動室に連通するとともに、前記カム室に連通する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の隙間に開口するように前記シリンダブロック内に設けられる第1内部流路と、
前記隙間を介して前記第1内部流路の開口端に対向する開口端を有し、前記隙間を介して前記第1内部流路に連通するように前記エンドプレート内に設けられる第2内部流路と、
前記軸方向において隣接する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間のうち前記半径方向に沿った半径方向隙間を塞ぐように前記シリンダブロックの周縁に沿って前記油圧機械の周方向に環状に設けられる第1シールと、
前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間のうち、前記半径方向隙間に対して段差を形成するように前記軸方向に沿って延在する軸方向隙間内に配置され、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むように設けられる第2シールと、
を備えることを特徴とするラジアルピストン式油圧機械。 - 前記第1シールは、前記半径方向隙間を塞ぐための液体ガスケットを含み、
前記第2シールは、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むOリングを含むことを特徴とする請求項1に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 前記エンドプレート及び前記シリンダブロックには、前記エンドプレート及び前記シリンダブロックとの間の前記半径方向隙間が溝底に開口するように、前記エンドプレートと前記シリンダブロックとの間の接合線に沿って前記周方向に延在する凹溝が形成されており、
前記凹溝に前記第1シールが設けられることを特徴とする請求項1に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 前記第1シールは、
前記半径方向隙間が開口する前記凹溝の前記溝底に密着して前記凹溝内に設けられ、前記溝底から離れるにつれて前記軸方向における厚さが減少する減肉領域を有するベースシールと、
前記ベースシールを覆うように前記凹溝内に設けられるカバーシールと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 前記ベースシールは、前記凹溝への設置時において固体状である固体シールであり、
前記カバーシールは、前記凹溝への設置時において液体状である液体ガスケットであることを特徴とする請求項4に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 第1シールは、前記液体ガスケットを覆うように設けられる蓋部材をさらに含むことを特徴とする請求項2又は5に記載のラジアルピストン式油圧機械。
- 前記蓋部材は、前記液体ガスケットに接着されるゴム板を含むことを特徴とする請求項6に記載のラジアルピストン式油圧機械。
- 前記第1シールを覆うように設けられ、前記シリンダブロック又は前記エンドプレートの少なくとも一方に締結される押さえ板をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
- 前記周方向に隣接する一対の前記セグメント間の隙間を塞ぐように前記軸方向に設けられる第3シールをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
- 前記軸方向において前記シリンダブロックの両側にそれぞれ前記エンドプレートが設けられ、
一対の前記第1シールが、各々の前記エンドプレートと前記シリンダブロックの各々の端部との間の半径方向隙間を塞ぐように前記周方向に設けられることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 前記カムが取り付けられ、前記カムとともに回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトと前記エンドプレートとの間の隙間をシールするためのオイルシールをさらに備える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ラジアルピストン式油圧機械。 - 前記作動室に連通する高圧油流路及び該高圧油流路よりも低圧の作動油が流れる低圧油流路をさらに備え、
前記高圧油流路は、少なくとも一部が前記第1内部流路及び前記第2内部流路によって形成されることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。 - 前記低圧油流路に連通するように設けられ、前記低圧油流路における脈動を抑制するための少なくとも一つのアキュムレータをさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のラジアルピストン式油圧機械。
- 風を受けて回転するように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記圧油によって駆動される油圧モータと、を備える風力発電装置であって、
前記油圧ポンプは、請求項1乃至13の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械であることを特徴とする風力発電装置。 - ラジアルピストン式の油圧機械のためのシール施工方法であって、
前記油圧機械は、
前記油圧機械の周方向に配列された複数のピストンと、
前記周方向に分割された複数のセグメントを含み、前記油圧機械の半径方向に沿って前記複数のピストンをそれぞれ往復運動可能に案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周側又は外周側に位置するカム室内において、前記複数のピストンに対向して設けられるカムと、
前記油圧機械の軸方向において前記シリンダブロックに隣接して設けられ、前記シリンダブロックとともに前記油圧機械の静止部を形成するエンドプレートと、
前記ピストンと前記シリンダとによって形成される作動室に連通するとともに、前記カム室に連通する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の隙間に開口するように前記シリンダブロック内に設けられる第1内部流路と、
前記隙間を介して前記第1内部流路の開口端に対向する開口端を有し、前記隙間を介して前記第1内部流路に連通するように前記エンドプレート内に設けられる第2内部流路と、
を含み、
前記シリンダブロックの周縁に沿って前記油圧機械の周方向に環状に延在する第1シールによって、前記軸方向において隣接する前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間のうち前記半径方向に沿った半径方向隙間を塞ぐステップと、
前記シリンダブロックと前記エンドプレートとの間の前記隙間のうち、前記半径方向隙間に対して段差を形成するように前記軸方向に沿って延在する軸方向隙間内において、前記第1内部流路の前記開口端および前記第2内部流路の前記開口端を取り囲むように第2シールを配置するステップと、
を備えることを特徴とするシール施工方法。
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