JPH0742662A - 風 車 - Google Patents

風 車

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JPH0742662A
JPH0742662A JP5186077A JP18607793A JPH0742662A JP H0742662 A JPH0742662 A JP H0742662A JP 5186077 A JP5186077 A JP 5186077A JP 18607793 A JP18607793 A JP 18607793A JP H0742662 A JPH0742662 A JP H0742662A
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JP
Japan
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pressure
cylinder
wind turbine
variable pitch
hydraulic
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JP5186077A
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JP2786582B2 (ja
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Ichiro Takeno
市朗 竹野
Akira Takashima
亮 高島
Yoichi Iwanaga
洋一 岩永
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 可変ピッチ翼を動かすのに必要な作動流体量
が少なくする。 【構成】 回転数が過大になると蓄圧器6内の圧力をシ
リンダー2内に供給しシリンダー2内のピストン15に
より可変ピッチ翼1の角度を変えてフェザーリング状態
にする風車における回転数が過大になると切換弁9が作
動してシリンダー2内のピストン15両側を連通すると
ともに蓄圧器6内の圧力をシリンダー2内へ供給するよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、風力発電などに適用さ
れる風車に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は風力発電などに使用されている従
来の風車の説明図である。図において、本風車は回転数
を一定に保つために油圧シリンダー2により可変ピッチ
翼1の角度θを変えるようになっており、通常の運転時
における可変ピッチ翼1の角度θは風向きに対してθ=
60°〜90°で、運転準備範囲θ2 ≒60°、運転範
囲θ1 =30°で制御される。また、休止時には可変ピ
ッチ翼1の角度θを風向きに対して平行にする。この状
態は風力で回転することがなく、フェザーリングと称さ
れる。
【0003】可変ピッチ翼1の角度θを油圧シリンダー
2により制御する油圧ユニットには、フェザーリング用
の油圧切換弁09、蓄圧器6、サーボ弁3、油圧ポンプ
4、タンク5などが組込まれている。通常、風車翼1は
角度θ1 =30°で運転される。風力が強くなると回転
数が増すが、コントローラ18がこの回転数の信号を感
知してサーボ弁3を油圧シリンダー2内の右室11に作
動油を送油、左室12から作動油を排油するように切換
えることによりロッド13を図における左方に移動す
る。すると、ロッド13に連結されている風車翼1の角
度θ1 が大きくなって回転数が低下し、回転数が一定に
保たれる。符号17は風車翼1の角度θを感知する変位
センサーである。また、風力が弱くなって風車翼1の回
転数が低くなると、サーボ弁3がコントローラ18によ
り上述の逆方向に切換わってロッド13が図における右
方に移動し、風車翼1の角度θが小さくなることにより
回転数が増す。運転中は弁09が閉じられており、蓄圧
器6に高圧油が蓄圧される。風車の休止時や油圧ポンプ
4の故障時などには油圧ポンプ4の吐出圧力が低下する
が、この低下により弁09が開弁して蓄圧器6内の油圧
が油圧シリンダー2内の右室11に送油され、ロッド1
3が図における右方へ移動することにより、風車翼1が
風向きと平行になってフェザーリング状態となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の風
車において、このような風車は原則として無人運転であ
るとともに油圧シリンダー2などを含む油圧ユニットは
特に風車の高所にあるため、保守点検など油圧ユニット
に近付くことは長期間にわたって殆どない。このため、
油圧シリンダー2は低圧でも十分に作動するように大径
化されているとともに、シールや油圧ホースなどの耐久
性を増やしている。また、可変ピッチ翼1の制御範囲が
θ1 =30°と小さいために油圧シリンダー2のストロ
ークも小さいが、フェザーリング時はθ2 =60°以上
に大きくストロークし、これに伴って蓄圧器6も大容量
のものを必要としている。因みに、風車翼1の角度を9
0°動かす場合に必要な高圧油量Q2 は次式で求められ
る。
【0005】 Q2 =(π/4)×D2 ×L………………………………………(1) 但し、Lは可変ピッチ翼1を90°動かす場合に必要な
油圧シリンダー2のストロークである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る風車は上記
課題の解決を目的にしており、回転数が過大になると蓄
圧器内の圧力をシリンダー内に供給し上記シリンダー内
のピストンにより可変ピッチ翼の角度を変えてフェザー
リング状態にする風車において、回転数が過大になると
作動して上記シリンダー内のピストン両側を連通すると
ともに上記蓄圧器内の圧力を上記シリンダー内へ供給す
る切換弁を備えた構成を特徴とする。
【0007】
【作用】即ち、本発明に係る風車においては、回転数が
過大になると蓄圧器内の圧力をシリンダー内に供給しシ
リンダー内のピストンにより可変ピッチ翼の角度を変え
てフェザーリング状態にする風車における回転数が過大
になると切換弁が作動してシリンダー内のピストン両側
を連通するとともに蓄圧器内の圧力をシリンダー内へ供
給するようになっており、風車の回転数が過大になると
切換弁が作動してシリンダー内のピストン両側を連通す
るとともに蓄圧器内の圧力がシリンダー内に作用してピ
ストンは両側の圧力差、即ち圧力の作用面積の差により
ロッド側へ動いて可変ピッチ翼の角度を変えフェザーリ
ング状態となる。これにより、可変ピッチ翼を動かすの
に必要な作動流体量がピストンの直径をD、ロッドの直
径をdとした場合に従来の風車における作動流体量のd
2 /D2 と少なくなる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る風車の説明図
である。図において、本実施例に係る風車は風力発電な
どに使用されるもので、回転数を一定に保つために油圧
シリンダー2により可変ピッチ翼1の角度θを変えるよ
うになっており、通常の運転時における可変ピッチ翼1
の角度θは風向き対してθ=60°〜90°で、運転準
備範囲θ2 ≒60°、運転範囲θ1 =30°で制御され
る。また、休止時には可変ピッチ翼1の角度θを風向き
に対して平行にする。この状態は風力で回転することが
なく、フェザーリングと称される。
【0009】図における符号1は可変ピッチ翼で、風向
きに対して平行に近付くと風車は減速し、逆に風向きに
対して直角に近付くと増速する。2は油圧シリンダー
で、サーボ弁3の切換えにより作動油がピストン15の
右室11内に送油されて左室12内の作動油が排油され
ることによりロッド13が図における左方に動き、可変
ピッチ翼1がこれと連動して風向きと平行状態に近付い
て風車は減速する。これとは逆に、ピストン15の左室
12内に送油されて右室11内の作動油が排油される
と、可変ピッチ翼1が図における右方に動いて風車は増
速する。18はコントローラで、可変ピッチ翼1の回転
数の信号及び可変ピッチ翼1の角度検出変位計17の信
号が入力されることによりサーボ弁3を制御する。4は
油圧ポンプ、5はタンクである。6は蓄圧器で、内部の
圧力よりも油圧ポンプ4の吐出圧力が高いと高圧油を蓄
圧し、逆に低くなっても逆止弁7の作用により逆流しな
い。8,10はパイロット操作型の逆止弁で、油圧ポン
プ4の吐出圧力が高圧になると開弁して逆止弁として機
能しないが、低圧になると逆止弁として機能する。9は
パイロット操作型の4方向切換弁で、油圧ポンプ4の吐
出圧力が高圧になってパイロット圧力が設定圧以上にな
ると閉弁する。逆に、油圧ポンプ4の吐出圧力が低下し
てパイロット圧力が設定圧以下になるとばねに押されて
開弁し、右室11と左室12とを連通する。
【0010】油圧ポンプ4が停止して吐出圧力が低下す
ると逆止弁8,10が閉弁するとともに、切換弁9のパ
イロット圧力が設定圧以下になると切換弁9がばねに押
されて開弁し、油圧シリンダー2内の右室11と左室1
2とが連通して圧力が均衡するのと同時に、蓄圧器6内
に蓄圧されている高圧油が逆止弁14を開弁して右室1
1及び左室12内に流入する。この状態でロッド13は
油圧の作用面積の差、即ち次式で表わされる力F1 で図
における左方に動き、ピッチ可変翼1がこれに連動して
風向きに対して平行になりフェザーリング状態となる。
【0011】 F1 =(π/4)×d2 ×P………………………………………(2) 但し、Pは作用圧力で、このときに必要な高圧油量は次
式で求められる。
【0012】 Q1 =(π/4)×d2 ×L………………………………………(3) 但し、Lは可変ピッチ翼1を90°動かす場合に必要な
油圧シリンダー2のストロークである。一旦、フェザー
リング状態になると逆止弁14の作用で元には戻らな
い。油圧ポンプ4が起動して吐出圧力が高くなると、パ
イロット圧力で切換弁9が閉弁し、逆止弁8,10が開
弁するので、油圧シリンダー2の制御が再び可能とな
る。
【0013】従来、このような風車は原則として無人運
転であるとともに油圧シリンダーなどを含む油圧ユニッ
トは特に風車の高所にあるため、保守点検など油圧ユニ
ットに近付くことは長期間にわたって殆どない。このた
め、油圧シリンダーは低圧でも十分に作動するように大
径化されているとともに、シールや油圧ホースなどの耐
久性を増やしている。また、可変ピッチ翼の制御範囲が
θ1 =30°と小さいために油圧シリンダーのストロー
クも小さいが、フェザーリング時はθ2 =60°以上に
大きくストロークし、これに伴って蓄圧器も大容量のも
のを必要としているが、本風車においては蓄圧器6の容
量を小さくする手段として油圧シリンダー2とこれを制
御するサーボ弁3との間に、パイロット圧力が低下する
と閉弁する逆止弁10と、パイロット圧力が低下すると
開弁して油圧シリンダー2の左室12と右室11とを連
通させると同時に蓄圧器6とも連通させる切換弁9が備
えられており、可変ピッチ翼1を90°動かすのに必要
な作動油量、即ち蓄圧器6により蓄圧される高圧油量が
式(3)で表わされる高圧油量Q1 となり、従来の式
(1)で表わされる高圧油量Q2 との油量比は次式で示
される。
【0014】 Q2 /Q1 =D2 /d2 ………………………………………………(4) 即ち、d/D=1/2の場合は蓄圧器6の容量は1/4
と小さくなり、また従来の風車における排油管16も不
要となるなどコストの低減が図られる。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る風車は前記のように構成さ
れており、可変ピッチ翼を動かすのに必要な作動流体量
が少なくなるので、蓄圧器の容量も小さくすることがで
きてコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係る風車の油圧回路
図である。
【図2】図2は従来の風車の油圧回路図である。
【符号の説明】
1 可変ピッチ翼 2 油圧シリンダー 3 サーボ弁 4 油圧ポンプ 5 タンク 6 蓄圧器 7 逆止弁 8 パイロット操作型の逆止弁 9 パイロット操作型の切換弁 10 パイロット操作型の逆止弁 11 油圧シリンダーの右室 12 油圧シリンダーの左室 13 ロッド 14 逆止弁 15 ピストン 17 角度検出変位計 18 コントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転数が過大になると蓄圧器内の圧力を
    シリンダー内に供給し上記シリンダー内のピストンによ
    り可変ピッチ翼の角度を変えてフェザーリング状態にす
    る風車において、回転数が過大になると作動して上記シ
    リンダー内のピストン両側を連通するとともに上記蓄圧
    器内の圧力を上記シリンダー内へ供給する切換弁を備え
    たことを特徴とする風車。
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