JPWO2013042279A1 - 再生エネルギー型発電装置及びそのロータ固定方法 - Google Patents

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Abstract

再生エネルギー型発電装置１は、回転翼２Ａ、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃを有するロータ２と、ロータ２の回転によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０で昇圧された作動油によって駆動される油圧モータ２２と、油圧モータ２２に連結された発電機６とを備える。再生エネルギー型発電装置１のロータ固定方法は、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力をロータ２に作用させてロータ２を停止させるステップと、ロータ２を停止させるステップの後に、ロータ２が回転方向に関して不動となるようにロータ２を固定するステップとを備える。ロータ２を停止させるステップでは、油圧ポンプ２０のトルクを変化させてロータ２に与える制動力を調節する。

Description

本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを介してロータの回転エネルギーを発電機に伝達して発電を行う再生エネルギー型発電装置及びそのロータの固定方法に関する。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。
再生エネルギー型発電装置は、回転翼の保守交換作業や、装置各部のメンテナンス作業を行う際、安全上の理由からロータを固定（ロック）することがある。また、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする場合にも、ロータを固定する必要がある。
この場合、ロータに設けた第１穴と、ナセルに設けた第２穴とが一致するような角度位置でロータを停止させた状態において、上記第１穴および第２穴にロックピンを挿入して、ロータを回転方向に関して動かないようにロックするのが通常である。
ところで、再生エネルギー型発電装置では、主として回転翼のピッチ角調節（ピッチ制御）によってロータで受け取る再生エネルギーを減少させることで、ロータの減速及び停止を行うのが一般的である。なお、回転角のピッチ角調節は、油圧シリンダや電動モータ等のアクチュエータを用いて行われる。
しかし、既存のピッチ駆動機構によるピッチ角の変化速度は３ｄｅｇ／ｓｅｃ〜５ｄｅｇ／ｓｅｃ程度であり、応答性がそれほど良くないから、ピッチ制御のみによってロータを所望の角度位置で停止させることは難しい。これは、再生エネルギー源からロータに加わるトルクが再生エネルギーの流速の変動の影響を大きく受けるため、応答性に劣るピッチ制御だけでは、ロータの停止位置を上手く調節できないからである。
そのため、ピッチ制御によって、ロータに設けた第１穴とナセルに設けた第２穴とが一致するような角度位置にロータを停止させることは難しい。
そこで、ブレーキ機構による制動力を利用してロータの減速及び停止を行う技術も提案されている。
例えば、特許文献１には、ブレーキ機構を用いてロータに制動力を付与してロータを所望の角度位置に停止させた後、該角度位置においてロックピンを用いてロータを固定することが記載されている。具体的には、特許文献１記載の技術では、ブレーキディスク及びブレーキシューからなるブレーキ機構を用いてロータを減速し、ポジションセンサによってロータの角度位置を検出し、ロータが所望の角度位置に停止したらロックピンの挿入を自動的に行うようになっている。
また特許文献２には、ピッチ制御によってロータを減速させた後、ロータの角度位置の検出結果に基づいて、ロータが所望の角度位置で停止するようにディスクブレーキによる制動力をロータに付与する技術が開示されている。具体的には、ピッチ制御によってロータを減速させた後、所望の角度位置の手前に設定された目標角度位置にロータが到達したときに、ブレーキ機構を作動させて所望の角度位置にロータを停止させる。なお、ここでの目標角度位置とは、ロータを停止させたい所望の角度位置の手前の位置であり、ブレーキ機構を作動させてからロータが停止するまでの時間を考慮して設定される。
一方、近年、重量及びコスト削減の障壁となっていた増速機に替えて、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の開発が進められている（例えば、特許文献３及び４参照）。
米国特許第７３９７１４５号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１８７１０７号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００４０４７０号明細書
しかしながら、特許文献１記載の方法では、ロータを所望の角度位置に停止させるためにブレーキ機構を利用するが、ブレーキ機構はロータに与える制動力の大きさを精密に調節することが難しいため、ロータの停止位置が所望の角度位置からずれてしまうことがある。
同様に、特許文献２記載の方法でも、ピッチ制御でロータを減速した後、最終的には、ロータを所望の角度位置に停止させるためにブレーキ機構を利用しているため、ロータの停止位置が所望の角度位置からずれてしまうことがある。
また、増速機を備えた再生エネルギー型発電装置とは異なり、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（例えば特許文献３及び４に記載された装置）の場合、ブレーキ機構による制動力を大きくすることは難しいという特殊な事情がある。
すなわち、増速機を備えた再生エネルギー型発電装置では、数ｒｐｍ〜数十ｒｐｍのロータの回転を増速機により例えば１００倍程度の速度に増速して発電機に入力する。よって、増速機と発電機との間の回転軸にブレーキ機構を設ければ、ハブと増速機との間に位置する主軸にブレーキ機構を設ける場合に比べて、例えば１／１００程度の制動力で足りる。これに対し、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は、高速（低トルク）で回転する油圧モータと発電機との間の回転軸は、ハブと油圧ポンプとの間の主軸に繋がっていない。そのため、ブレーキ機構は、ハブと油圧ポンプとの間に位置する主軸に取り付けることになり、ブレーキ機構による制動力を大きくすることは難しい。
したがって、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の場合、ブレーキ機構によってロータを停止させるまでに長時間を要する。
さらに、特許文献１及び２に記載の方法では、ピッチ制御やブレーキ機構によってロータの減速及び停止を行うため、エネルギーを有効活用できない。すなわち、ピッチ制御によってロータを減速及び停止する場合、再生エネルギー源からロータが受け取るエネルギーが減少してしまう。また、ブレーキ機構によってロータを減速及び停止する場合、ロータの回転エネルギーは摩擦熱に変換された後、大気中に散逸してしまう。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、必要に応じて、ロータを任意の角度位置で迅速に停止させることができるとともに、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用しうる再生エネルギー型発電装置及びそのロータ固定方法を提供することを目的とする。
本発明に係る再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、回転翼が取り付けられたハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された作動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る再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法であって、少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを停止させるステップと、前記ロータを停止させるステップの後に、前記ロータが回転方向に関して不動となるように前記ロータを固定するステップとを備え、前記ロータを停止させるステップでは、前記油圧ポンプのトルクを変化させて前記制動力を調節することを特徴とする。
このロータ固定方法では、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
さらに、ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを適切に調節し、ロータを目標角度位置に自動で停止させることができる。そのため、ロータ固定作業を効率的に行うことができる。
この場合、前記目標角度位置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴との位置が一致するような前記ロータの角度位置であり、前記ロータを固定するステップでは、前記ロータ側の前記第１穴と、前記ナセル側の前記第２穴とにロックピンを挿入してもよい。
これにより、ロータを目標角度位置（すなわちロータ側の第１穴とナセル側の第２穴との位置が一致するような角度位置）に停止させた後、第１穴及び第２穴へのロックピンの挿入によりロータを回転方向に関して不動とすることができる。
また、上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記ロータを固定するステップでは、前記ロータに取り付けられたブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを変化させてロータを任意の角度位置に停止させた後、ブレーキディスク及びブレーキパッドを用いてロータを回転方向に不動とすることができる。
また、上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記ロータを目標角度位置まで回転させるステップをさらに備えてもよい。
例えば、再生エネルギー源からロータに加わるトルクが再生エネルギーの流速の変化の影響を受けて急激に変動した場合、油圧ポンプのトルクの調節によってロータを所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、油圧ポンプのトルクの調節によってロータを所望の角度位置に停止させた後、何らかの原因によりロータが動いて、ロータの角度位置が所望の角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、上述のように、ロータを停止させた後、ロータを目標角度位置まで回転させることで、この目標角度位置でロータを確実に固定することができる。
ロータを一旦停止させた後に目標角度位置まで回転させる場合、前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧ポンプに圧油を供給し、該圧油によって前記油圧ポンプを駆動して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
このように、油圧ポンプに圧油を供給してこれを駆動する（すなわち、油圧ポンプにモータ動作を行わせる）ことで、ロータを目標角度位置まで回転させて、この角度位置に停止させることができる。また、油圧ポンプは再生エネルギー型発電装置のロータの回転エネルギーを発電機に伝達するのに元々必要であるから、油圧ポンプにモータ動作を行わせることで、ロータを目標角度位置まで回転させるための特別な装置を設置する必要がない。
油圧ポンプに圧油を供給してロータを目標角度位置まで回転させる場合、前記再生エネルギー型発電装置が前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータを回転させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブの開閉を制御し、前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
これにより、油圧ポンプにモータ動作を行わせてロータを目標角度位置に停止させる作業を自動化できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
あるいは、ロータを一旦停止させた後に目標角度位置まで回転させる場合、前記ロータを回転させるステップでは、風速が閾値以上の場合、前記回転翼のピッチ角を調節して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させ、風速が前記閾値未満の場合、ギアードモータにより前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
高風速域におけるギアードモータの使用を前提にすると、強い風の力に対抗できるような大トルクを出力可能な大型のギアードモータを用いる必要が生じる。そこで、風速が閾値以上の場合にはピッチ制御を用いることとし、風速が閾値未満の場合に限ってギアードモータを用いることで、ギアードモータの大型化を抑制できる。
特に、上記再生エネルギー型発電装置のように油圧トランスミッションを採用すると、ギアードモータは、ハブと油圧ポンプとの間に位置する主軸に取り付けざるを得ず、大トルクを出せるように大型化する必要がある。そのため、上述のようにピッチ制御とギアードモータとの併用により、ギアードモータの大型化を抑制できることは非常に有益である。
なお、ギアードモータとは、減速機付きのモータを意味し、モータのトルクを減速機で増大させることで、より大きなトルクをロータに付与することができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁とを有し、前記ロータ固定方法は、前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記高圧弁及び前記低圧弁を閉めた状態を維持して前記ロータを仮固定するステップをさらに備えていてもよい。
このように、高圧弁及び低圧弁を閉めた状態を維持することで、油圧室内に作動油が密閉されてピストンが不動になり（油圧ロックの状態）、ロータを仮固定することができる。なお、油圧ロックの状態では作動油の漏れが多少なりとも発生し、ロータを完全に不動にすることは難しいが、ロータを完全に固定するまでの間の仮固定として用いるのであれば油圧ロックは非常に有用である。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、ロータを減速して停止させる過程で、油圧ポンプによる制動力に加えて、ピッチ制御による空力制動力をロータに作用させてもよい。なお、この場合、ロータを減速して停止させる過程のうち少なくとも一部の期間において、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用すればよく、必ずしも、ロータを減速して停止させる過程の全期間に亘って油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用する必要はない。
例えば、前記ロータを停止させるステップでは、前記ロータの回転数に応じたトルク要求値に前記油圧ポンプのトルクを調節するとともに、前記回転翼のピッチ角をフェザー側に変化させ、前記油圧ポンプによる制動力に加えて空力制動力を前記ロータに作用させてもよい。
このように、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用することで、ロータをより迅速に停止させることができる。また、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力を併用することで、いずれか一方が正常に動作しない場合であっても、他方によってロータを確実に停止させることができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記発電機の電力系統との連系状態を切り替える遮断器をさらに備え、前記ロータ固定方法は、前記ロータの停止により前記発電機の出力が閾値以下になったとき、前記遮断器を開にして前記発電機を前記電力系統から解列するステップと、前記発電機を解列するステップの直前に前記油圧モータをアイドル状態にするステップとをさらに備えていてもよい。
電力系統に連系された発電機が油圧モータに連結されている場合、発電機の電気的出力がある程度まで低下したら、発電機を電力系統から解列する必要がある。ところが、発電機を解列すると、その瞬間に発電機の電気的出力がゼロに急減するから、油圧モータから発電機への機械的入力と発電機の電気的出力とのバランスが崩れ、発電機軸が加速されてしまう。
そこで、上述のように、発電機を電力系統から解列する直前に油圧モータをアイドル状態とすることで、油圧モータから発電機への機械的入力がゼロになって、発電機の解列直時における、油圧モータからの機械的入力と発電機の電気的出力のバランスを維持できる。よって、発電機の解列時における発電機軸の加速を防止できる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、前記高圧油ラインには、アキュムレータが接続されており、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記アキュムレータに蓄積してもよい。
油圧ポンプによる制動力（トルク）を大きくするために油圧ポンプの押しのけ容積を増加すると、油圧ポンプから高圧油ラインに吐出される作動油の流量が増大する。そこで、高圧油ラインにおける過剰な作動油をアキュムレータに蓄積すれば、過剰な作動油（高圧油）をアキュムレータで吸収できる。
なお、アキュムレータは、高圧油ラインに直接的に連通させてもよいし、電磁弁を介して高圧油ラインに接続してもよい。前者の場合、特段の制御を要さずに、過剰な作動油（高圧油）をアキュムレータに蓄積することができる。そして、ロータの減速又は停止後の暫くの間、アキュムレータに蓄積された作動油（高圧油）が徐々に放出され、油圧モータを駆動して発電を継続できる。一方、後者の場合、ロータ停止時に電磁弁を開いて過剰な作動油をアキュムレータに蓄積しておき、後で必要になったときにアキュムレータに蓄積された作動油を放出することで、油圧モータの回転を補助してもよい。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記油圧モータの押しのけ容積を一時的に増大させて、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記油圧モータで吸収してもよい。
油圧モータの押しのけ容積を一時的に増大させることで、油圧ポンプの押しのけ容積の増大によって生じた高圧油ラインにおける過剰な作動油を油圧モータで吸収できるだけでなく、発電機で生成される電力が増大する。よって、ロータの回転エネルギーが無駄にならない。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインと、前記高圧油ラインと前記低圧油ラインとに接続され、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路に設けられたリリーフ弁とをさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記バイパス流路及び前記リリーフ弁を介して前記低圧油ラインに流してもよい。
このように、バイパス流路及びリリーフ弁を用いることで、油圧ポンプの押しのけ容積の増大によって生じた過剰な作動油を高圧油ラインから低圧油ラインに逃がすことができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、遠隔地から前記再生エネルギー型発電装置にロータ停止指令を与えるステップをさらに備え、前記ロータ停止指令に従って、前記ロータを停止させるステップが自動で行われてもよい。
これにより、遠隔地からのロータ停止指令によって、ロータを自動で停止させることができる。そのため、例えば、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする際、ヘリコプター内からの遠隔操作でロータを自動で停止させることで、ヘリコプターのアクセスが容易になる。
前記再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーとしての風により前記ロータを回転させ、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータを介して前記ロータのトルクを前記発電機に入力し、該発電機において電力を生成する風力発電装置であってもよい。
本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、回転翼、該回転翼が取り付けられるハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された作動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、少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを停止させるロータ停止制御手段と、前記ロータが回転方向に関して不動となるように、前記ロータを固定する固定装置とを備え、前記ロータ停止制御手段は、前記油圧ポンプのトルクを変化させて前記制動力を調節することを特徴とする。
この再生エネルギー型発電装置では、ロータ停止制御手段によって、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを大きくすれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータ停止制御手段は、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを適切に調節し、ロータを目標角度位置に自動で停止させることができる。そのため、ロータ固定作業を効率的に行うことができる。
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、前記油圧ポンプに圧油を供給する圧油源と、前記圧油源から前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブと、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて前記バルブの開閉を制御して、前記圧油源からの前記圧油によって前記油圧ポンプを駆動し、前記ロータを目標角度位置まで回転させるバルブ制御部とをさらに備えていてもよい。
このように、圧油源からの圧油を油圧ポンプに供給して油圧ポンプを駆動する（すなわち、油圧ポンプにモータ動作を行わせる）ことで、ロータを目標角度位置まで回転させて、この角度位置に停止させることができる。
圧油源からの圧油によって油圧ポンプを駆動することでロータを目標角度位置まで回転させる場合、再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁と、前記シリンダ、前記ピストン、前記油圧室、前記高圧弁および前記低圧弁を収納するケーシングとを有し、前記圧油の供給路は、前記圧油源から前記ケーシングを貫通して前記油圧室に通じており、前記バルブは、前記圧油の供給路に設けられた電磁弁であってもよい。
ピストン、油圧室、高圧弁及び低圧弁と、これらを収納するケーシングとを有する油圧ポンプには、油圧室と高圧油ライン又は低圧油ラインとの圧力差を利用して開閉する或いは開閉を補助するように設計されたコンパクトな高圧弁又は低圧弁が用いられることがある。ケーシングに内蔵されるこの種の高圧弁又は低圧弁は、ロータの回転にともなうピストンの往復運動によって作り出される上記圧力差を利用してはじめて開閉可能である。そのため、圧油源からの圧油によって油圧ポンプを駆動させる場合には、上記圧力差を利用できないため、高圧弁又は低圧弁の開閉制御できない。そこで、油圧ポンプへの圧油の供給状態を切り替えるバルブを、ケーシングに内蔵された高圧弁又は低圧弁とは別に設けることで、圧油源からの圧油によって油圧ポンプを確実に駆動させることができる。
なお、前記バルブは、前記ケーシングに外付けされていてもよく、例えば前記ケーシングの前記ハブから遠い側の端面に取り付けられていてもよい。
また、この場合、前記油圧ポンプは、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムをさらに有し、前記油圧ポンプには、前記往復運動周期の位相が同一である２以上の前記ピストンからなるグループが複数存在し、前記バルブは、各グループに属する前記２以上の前記ピストンに対して共通に設けられていてもよい。
この種の油圧ポンプは、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を目的として、複数のピストンの往復運動周期の位相を互いにずらすように設計されるのが一般的である。また、往復運動周期の位相が同一である２以上のピストンからなるグループを複数設け、何れかのピストンに不具合が生じても、前記不具合が生じたピストンと同一のグループに属する他のピストンが動き続けることによって、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を維持できるように設計するのが通常である。
そこで、上述のように往復運動周期の位相が同一である同一グループ内のｎ個（ただしｎは２以上の整数）のピストンに対して共通のバルブを設けることで、リングカムの動きにタイミングを合わせて前記共通のバルブを開閉し、圧油源からの圧油による油圧ポンプの駆動を行うことができる。よって、少ないバルブの個数で、圧油による油圧ポンプの駆動制御を実現できる。
なお、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）のピストンの往復運動周期の位相を同一に設定する場合、リダンダンシー（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）がｎであるという。
また上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記油圧ポンプは、複数のシリンダと、各シリンダ内を摺動するピストンと、前記主軸の外周に設けられ、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムとを有し、前記リングカムの前記凹凸の谷に少なくとも一つの前記ピストンが位置したときに前記第１穴と前記第２穴の位置が一致するように、前記リングカムの形状が決定されていてもよい。
リングカムの凹凸の谷に少なくとも一つのピストンが位置するような角度位置にロータを保持することは、いずれのピストンもリングカムの凹凸の谷に位置しないような角度位置にロータを保持する場合に比べて、容易である。そこで、リングカムの凹凸の谷に少なくとも一つのピストンが位置したときに第１穴と第２穴の位置が一致するようにリングカムの形状を決定すれば、第１穴と第２穴との位置が合うような角度位置でロータを停止した後、ロックピンを挿入するまでの間、前記角度位置にロータを容易に保持できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
また上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、前記ロックピンに取り付けられたアクチュエータと、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記第１穴と前記第２穴との位置が一致しているか判定する判定手段と、前記第１穴と前記第２穴との位置が一致していると前記判定手段が判定した場合、前記アクチュエータを作動させて前記ロックピンを前記第１穴及び前記第２穴に押し込むアクチュエータ制御部とを備えていてもよい。
これにより、アクチュエータを用いてロックピンを第１穴及び第２穴に挿入する作業を自動化できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
さらに上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記ナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記ロックピンの先端面と、前記第１穴および前記第２穴の少なくとも一方のロックピン挿入方向とは反対側の開口端面とは、角部が面取りされていてもよい。
このように、ロックピンの先端面と、第１穴及び第２穴の少なくとも一方の前記開口端面とについて角部の面取りを行うことで、ロックピンの第１穴及び第２穴への挿入が容易になり、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
本発明によれば、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
さらに、ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。 ピッチ駆動機構の構成例を示す図である。 ロックピン周辺の構成を示す図であり、（ａ）はハブ及びナセルのロックピン周辺の断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図であり、（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 油圧トランスミッションの構成例を示す図である。 油圧ポンプの構成例を示す図である。 ロータを停止させる際のポンプ制御部による油圧ポンプの制御手順を示すフローチャートである。 モータ動作用のバルブを追設した油圧ポンプの構成例を示す図である。 モータ動作用のバルブ（ソレノイドバルブ）及び低圧弁の開閉タイミングを示すチャートである。 油圧トランスミッション内を循環する作動油を用いて油圧ポンプにモータ動作を行わせるための油圧回路を示す図である。 ロータを目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る風力発電装置のナセル内部の構造を示す断面図である。 ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。 主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。 ギアードモータの構成例を示す図である。 ロータを目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。 ロックピンの挿入を自動で行う様子を示す図である。
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。
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、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
以下の実施形態では、再生エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。図２は、ピッチ駆動機構の構成例を示す図である。図３はロックピン周辺の構成を示す図であり、図３（ａ）はハブ及びナセルのロックピン周辺の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。図４は、油圧トランスミッションの構成例を示す図である。
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４と、電力を生成する発電機６と、風力発電装置１の各部を制御する制御ユニット３０とを備える。
なお、制御ユニット３０は、ロータ停止指令を受け取って「ロータ停止制御手段」として機能し、風力発電装置１の各部（後述するピッチ駆動機構４０、油圧ポンプ２０、油圧モータ２２及びアキュムレータバルブ６２）を制御してロータ２を停止させる。制御ユニット３０は、後述のピッチ駆動機構４０を制御するピッチ制御部３２と、後述の油圧ポンプ２０を制御するポンプ制御部３４と、後述の油圧モータ２２を制御するモータ制御部３６と、後述のアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）の開閉制御を行うＡＣＣバルブ制御部３８とを有する。
ロータ２は、回転翼２Ａと、回転翼２Ａが取り付けられるハブ２Ｂと、ハブ２Ｂに連結された主軸２Ｃとで構成される。これにより、回転翼２Ａが受けた風の力によってロータ２全体が回転し、主軸２Ｃから油圧トランスミッション４に回転が入力される。ロータ２の角度位置（回転変位）は、主軸２Ｃに取り付けられた角度位置検出器２９によって計測され、制御ユニット３０による制御に用いられる。角度位置検出器２９は、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバであってもよい。
ここで、ロータ２の主軸２Ｃは、タワー７に旋回自在に支持されたナセル８に収納されている。なお、ナセル８は、主軸軸受３を介して主軸２Ｃを支持している。
ハブ２Ｂ内には、図２に示すピッチ駆動機構４０が収納されている。ピッチ駆動機構４０は、油圧シリンダ４２、サーボバルブ４４、油圧源４６及びアキュムレータ４８により構成される。サーボバルブ４４は、ピッチ制御部３２による制御下で、ブレード４のピッチ角が所望の値となるように、油圧源４６により生成された高圧油およびアキュムレータ４８に蓄えられた高圧油の油圧シリンダ４２への供給量を調節する。
なお、図２には油圧シリンダ４２を備えたピッチ駆動機構４０を例示したが、油圧シリンダ４２に替えて、任意の構成のアクチュエータを用いて、回転翼２Ａをその軸線周りに回転させてピッチ角を調節してもよい。例えば、ピッチ角を調節するアクチュエータとして電動モータ（サーボモータ）を用いてもよい。この場合、ピッチ制御部３２からの制御信号を電動モータに入力し、ピッチ制御部３２の制御下で電動モータが回転翼２Ａのピッチ角を調節するように構成してもよい。
ロータ２は、図１に示すロックピン９によって固定可能に構成されている。ロックピン９は、ロータ２側及びナセル８側にそれぞれ設けられた穴に挿入されて、ロータ２を固定するようになっている。ロックピン９及びこれが挿入される穴の構造は、ロータ２を固定可能であれば特に限定されないが、例えば、次に説明するような図３（ａ）〜（ｃ）に示す構造であってもよい。
図３（ａ）〜（ｃ）に示す例では、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃは複数の締結部材５によって締結されて一体とされた上で、主軸軸受３の内輪に固定されている。なお、ハブ２Ｂには第１穴１０（図３（ｃ）参照）が形成されている。
一方、ナセル８は、その端部において主軸軸受３の外輪に固定されている。また、図３（ｂ）に示すように、ナセル８の端部は、一部が内周側に（主軸軸心に向かって内側に）突出して突出部８Ａを形成している。この突出部８Ａには第２穴１１（図３（ｃ）参照）が形成されている。
ロックピン９は、ハブ２Ｂに形成された第１穴１０と、ナセル８の突出部８Ａに形成された第２穴１１とに挿入可能に構成されている。また、図３（ｃ）に示すように、第２穴１１の周囲には円筒部材１２が設けられ、この円筒部材１２は突出部８Ａに固定されている。そして、円筒部材１２に形成された雌ねじには、円筒部材１２を貫通するねじ部材１３の雄ねじが螺合している。また、ねじ部材１３の先端はロックピン９の後端部に螺着されている。これにより、ねじ部材１３を回転させることで、ロックピン９を自在に進退させることができるようになっている。
なお、図３（ｃ）に示すように、ロックピン９の先端面の角部１４およびハブ２Ｂの第１穴１０の開口端面の角部１５に面取り加工を施して、ロックピン９の挿入をスムーズに行えるようにしてもよい。角部１４，１５の面取り加工は、角を切り落として例えば約４５度の傾斜面とするＣ面取りであってもよいし、角を丸めるＲ面取りであってもよい。
なお、図３（ｃ）には、第１穴１０の開口端面の角部１５に面取り加工を施す例を示したが、ナセル８の突出部８Ａのロックピン挿入方向とは反対側の開口端面（図３（ｃ）の右側の開口端面）の角部にも面取り加工を施してもよい。
図１及び４に示す油圧トランスミッション４は、主軸２Ｃの回転によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２０と、発電機６に接続された可変容量型の油圧モータ２２と、油圧ポンプ２０と油圧モータ２２との間に設けられた高圧油ライン２４及び低圧油ライン２６を有する。
油圧ポンプ２０の吐出口は、高圧油ライン２４によって油圧モータ２２の吸込口に接続されており、油圧ポンプ２０の吸込口は、低圧油ライン２６によって油圧モータ２２の吐出口に接続されている。油圧ポンプ２０から吐出された作動油（高圧油）は、高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入し、油圧モータ２２を駆動する。油圧モータ２２で仕事を行った作動油（低圧油）は、低圧油ライン２６を介して油圧ポンプ２０に流入して、油圧ポンプ２０で昇圧された後、再び高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入する。
油圧モータ２２に接続された発電機６は、遮断器２５を介して電力系統２７に連系された同期発電機である。なお、モータ制御部３６は、発電機６が電力系統２７に連系されている間、常に、電力系統２７の系統周波数に基づく同期速度で発電機軸が回転する状態を維持するように、油圧モータ２２の押しのけ容積を調節するようになっている。
高圧油ライン２４には、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を介してアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）が接続されている。アキュムレータ６０は、例えば、変形可能な袋（ブラダ）により気体と作動油とが隔てられたブラダ式又はピストン式のものを用いることができる。アキュムレータ６０では、蓄圧時に、高圧の作動油がアキュムレータ６０内に流入し、ブラダが変形又はピストンが押されて気体が圧縮される。一方、圧力解放時には、圧縮された気体が膨張して又は外部から高圧気体を追加してブラダ又はピストンを押して、作動油がアキュムレータ６０から押し出される。アキュムレータバルブ６２の開閉制御は、ＡＣＣバルブ制御部３８によって行われる。
なお、図４には、アキュムレータバルブ６２を介してアキュムレータ６０を高圧油ライン２４に接続する例を示したが、アキュムレータバルブ６２を介さずに、アキュムレータ６０を高圧油ライン２４に直接的に連通させてもよい。この場合、ＡＣＣバルブ制御部３８による制御は行わない。
また高圧油ライン２４には、高圧油ライン２４内の作動油の圧力を計測する圧力センサー２８と、脈動（作動油の圧力変動）を防止するためのアキュムレータ６４が設けられている。
低圧油ライン２６には、作動油中の不純物を除去するオイルフィルタ６６と、作動油を冷却するオイルクーラ６８が設けられている。また、低圧油ライン２６には、補充ライン８２及び返送ライン８８を介してオイルタンク８０が接続されている。
オイルタンク８０には、補充用の作動油が貯留されている。オイルタンク８０に貯留された作動油は、補充ライン８２に設けられたブーストポンプ８４によって汲み上げられて、低圧油ライン２６に供給されるようになっている。このとき、低圧油ライン２６に供給される作動油は、補充ライン８２に設けたオイルフィルタ８６によって不純物が除去される。このようにして低圧油ライン２６への作動油の補充を行うことで、作動油の漏れが生じても、油圧トランスミッション４内を循環する作動油の量を維持できる。なお、低圧油ライン２６とオイルタンク８０との間の返送ライン８８にはリリーフ弁８９が設けられており、低圧油ライン２６内の圧力をリリーフ弁８９の設定圧力近傍に保持するようになっている。
また、高圧油ライン２４と低圧油ライン２６との間には、油圧モータ２２をバイパスするバイパス流路７０が設けられている。バイパス流路７０には、高圧油ライン２４内の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁７２が設けられている。そのため、高圧油ライン２４内における作動油の圧力がリリーフ弁７２の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁７２が自動的に開いて、バイパス流路７０を介して低圧油ライン２６に高圧油が逃げるようになっている。
油圧ポンプ２０及び油圧モータ２２は、押しのけ容積が調節可能な可変容量型であり、その押しのけ容積はそれぞれポンプ制御部３４及びモータ制御部３６によって制御される。
図５は、油圧ポンプ２０の構成例を示す図である。同図に示すように、油圧ポンプ２０は、シリンダ５０及びピストン５２により形成される複数の油圧室５３と、ピストン５２に係合するカム曲面を有するカム５４と、各油圧室５３に対して設けられる高圧弁５６および低圧弁５８とにより構成される。
ピストン５２は、カム５４のカム曲線に合わせてピストン５２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ５０内を摺動するピストン本体部５２Ａと、該ピストン本体部５２Ａに取り付けられ、カム５４のカム曲面に係合するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。なお図５には、ピストン５２がピストン本体部５２Ａとピストンローラー５２Ｂとからなる例を示した。
カム５４は、カム取付台５５を介して、主軸２Ｃの外周面に取り付けられている。カム５４は、主軸２Ｃが一回転する間に、油圧ポンプ２０の各ピストン５２を何度も上下動させて大きなトルクを得る観点から、複数の凹部５４Ａ及び凸部５４Ｂが主軸２Ｃの周りに交互に並んだ波状のカム曲面を有するリングカムを採用する。また、リングカム５４の凹凸の谷（凹部５４Ａの最も深い箇所）に少なくとも一つのピストン５２が位置したときに、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１の位置が一致するようにリングカム５４の形状を決定することが好ましい。なお、図５には３個のピストン５２のうち中央のものが、リングカム５４の凹凸の谷に位置した様子を示している。このような手法でリングカム５４の形状を決定すると、第１穴１０及び第２穴１１の位置が一致するようなロータ２の角度位置では、少なくとも一つのピストン５２のピストンローラー５２Ｂがリングカム５４の凹凸の谷に嵌り込むため、該角度位置にロータ２を保持することが容易になる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
高圧弁５６は、各油圧室５３と高圧油ライン２４との間の高圧連通路５７に設けられる。一方、低圧弁５８は、各油圧室５３と低圧油ライン２６との間の低圧連通路５９に設けられる。高圧弁５６及び低圧弁５８は、ポンプ制御部３４によって開閉タイミングが制御される。
ポンプ制御部３４は、作動油の昇圧に寄与する油圧室（アクティブチャンバ）の全油圧室５３に対する割合を変化させて油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを調節する。
ポンプ制御部３４は、全油圧室５３のうちアクティブチャンバについては、ピストン５２が下死点から上死点に向かうポンプ工程で高圧弁５６を開いて低圧弁５８を閉じ、ピストン５２が上死点から下死点に向かう吸入工程で高圧弁５６を閉じて低圧弁５８を開く。そのため、ポンプ工程ではアクティブチャンバから高圧弁５６を介して高圧油ライン２４に高圧油が吐出され、吸入工程では低圧油ライン２６から低圧弁５８を介してアクティブチャンバに低圧油が供給される。一方、ポンプ制御部３４は、アクティブチャンバ以外の油圧室（ノンアクティブチャンバ）については、ピストン５２が下死点から上死点を経て再び下死点に戻るサイクルの間、高圧弁５６を閉じて低圧弁５８を開いたままの状態を維持する。そのため、ノンアクティブチャンバから高圧油ライン２４に高圧油が吐出されることはなく、ノンアクティブチャンバは作動油の昇圧に寄与しない。
なお、ここでは、高圧弁５６及び低圧弁５８の両方がポンプ制御部３４によって開閉制御される例を説明したが、高圧油ライン２４に向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁で高圧弁５６を用いてもよい。この場合、油圧ポンプ２０のピストン５２が下死点から上死点に向かう間に、油圧室５３内の作動油が圧縮されて、油圧室５３内の圧力が高圧油ライン２４内の圧力よりも高くなると自動的に高圧弁５６が開くので、高圧弁５６の制御を積極的に行う必要がない。
次に、本実施形態における風力発電装置１のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態では、最終的には、ロックピン９をロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１とに挿入することでロータ２を固定するが、その前に第１穴１０及び第２穴１１の位置を合わせる必要がある。そのため、まずは、油圧ポンプ２０をポンプ制御部３４により制御し、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力をロータ２に作用させてロータ２を目標角度位置に停止させる。ここでいう「目標角度位置」とは、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置のことである。
図６は、ロータ２を停止させる際のポンプ制御部３４による油圧ポンプ２０の制御手順を示すフローチャートである。
はじめに、制御ユニット３０によってロータ停止指令が受領される（ステップＳ１）。ロータ停止指令は、風力発電装置１の制御機器の入力端末から直接的に入力されてもよいし、無線通信又は有線通信によって遠隔地から入力されてもよい。例えば、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする際、ヘリコプター内からの遠隔操作でロータ停止指令を制御ユニット３０に送ってもよい。あるいは、風力発電装置１が属するウィンドファームのファーム制御室からの遠隔操作でロータ停止指令を制御ユニット３０に送ってもよい。
次に、制御ユニット３０のポンプ制御部３４は、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ２）。そして、ロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２を所望の角度位置に停止させるように油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰを算出する（ステップＳ４）。このとき、下記の数式（１）を用いてトルクデマンドＴＰを算出してもよい。
Figure 2013042279
 なお、数式（１）において、Ｉはロータ２の慣性モーメントであり、θはロータ２の角度位置であり、ｔは時間であり、Ｔａｅｒｏは風からロータ２に入力されるトルクであり、ＴＰは油圧ポンプ２０のトルクデマンドである。
さらに、ポンプ制御部３４は、圧力センサー２８による高圧油ライン２４内の作動油の圧力ＰＨを取得する（ステップＳ６）。そして、ポンプ制御部３４は、油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰ及び高圧油ライン２４内の作動油の圧力ＰＨに基づいて、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを決定する（ステップＳ８）。このとき、下記の数式（２）を用いて油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを決定してもよい。
Figure 2013042279
 この後、ステップＳ１０において、ポンプ制御部３４は、下記式（３）に従って、油圧ポンプ２０の押しのけ容積がＤＰになるように油圧ポンプ２０のアクティブチャンバの数を変化させる。
Figure 2013042279
 （ただし、ｍはカム５４の凹凸の個数であり、Ｖｐは全シリンダ５０の合計容積であり、Ｆｄｐは全油圧室５３に対するアクティブチャンバの割合である。）
次に、ステップＳ１２に進んで、ロータ２が停止したか否かを判断する。このとき、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２が停止しているか判断してもよい。ロータ２が停止していなければ、ステップＳ２に戻って油圧ポンプ２０の制御を繰り返す（ステップＳ１２のＮＯ判定）。一方、ロータ２が停止していれば（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、ロックピン９によるロータ２の固定作業に移行する。
なお、ロックピン９によってロータ２を完全に不動にするまでの間、油圧ポンプ２０の高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して、油圧室５３内に作動油を閉じ込めてピストン５２を不動とし（油圧ロックの状態）、ロータ２を仮固定してもよい。これにより、第１穴１０及び第２穴１１へのロックピン９の挿入作業を効率的に行うことができる。
また、ロータ２を目標角度位置で停止させるために油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを変化させると、油圧ポンプ２０から吐出される作動油の流量ＱＰ（＝押しのけ容積ＤＰ×油圧ポンプ２０の回転数ｎＰ）も変化する。このため、高圧油ライン２４における作動油が過剰になったり、不足したりする。そこで、ＡＣＣバルブ制御部３８によるアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）の開閉制御、または、モータ制御部３６による油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの制御を行い、高圧油ライン２４における作動油の過剰分を吸収したり、同作動油の不足分を補ったりしてもよい。
例えば、油圧ポンプ２０による制動力（トルク）を増大させるためにステップＳ８にて押しのけ容積ＤＰを大きくした場合、油圧ポンプ２０の吐出量ＱＰも大きくなり、高圧油ライン２４における作動油の過剰分が生じる。そこで、ＡＣＣバルブ制御部３８によって、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を開いて高圧油ライン２４の作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に流入させた後、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を閉じることで、過剰な作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に蓄積する。なお、アキュムレータ６０に蓄積された作動油は、後で必要になったときに、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を開くことで放出できる。例えば、アキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）から作動油を放出して油圧モータ２２の回転を補助してもよい。
また、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を介さずに、アキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）が直接的に高圧油ライン２４に接続されている場合には、特段の制御を要さずに、過剰な作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に蓄積することができる。そして、ロータ２の減速又は停止後の暫くの間、アキュムレータ６０に蓄積された作動油が徐々に放出され、油圧モータ２２を駆動して発電を継続できる。
あるいは、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰの増大によって生じた作動油の過剰分を、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭを増大させて吸収してもよい。この場合、油圧モータ２２の押しのけ容積の増加量ΔＤＭは、以下の数式（４）により決定してもよい。
Figure 2013042279
 ただし、数式（４）において、ＱＥＸＣＥＳＳは作動油の過剰な流量であり、ｎＧは発電機６の回転数（すなわち、油圧モータ２２の回転数）である。この場合、押しのけ容積の増加量ΔＤＭに相当する分だけ、発電機６で生成される電力が増大する。
あるいは、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰの増大によって生じた作動油の過剰分を、リリーフ弁７２を開くことで、バイパス流路７０を介して低圧油ライン２６に逃がしてもよい。
なお、高圧油ライン２４における作動油の過剰分に対処する際、アキュムレータ６０への蓄積を優先して行い、アキュムレータ６０の容量に相当する作動油が蓄積されたら油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増加し、押しのけ容積ＤＭの増加でも対応できない場合に限ってリリーフ弁７２を開くことが好ましい。これは、アキュムレータ６０に蓄積された作動油は後で必要になったときに利用できるから最も有用であり、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増加は発電量の増加につながるため有用であるのに対し、リリーフ弁７２を開放してもエネルギーを有効活用できないからである。また、リリーフ弁７２を開放すると、リリーフ弁７２通過時に作動油の温度が上昇してしまい、作動油の温調が必要になることからも、アキュムレータ６０への作動油の蓄積や、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増大を優先的に行うことが好ましい。
また、ロータ２を停止させる際、発電機６の電気的出力がある程度まで低下したら、発電機６を電力系統２７から解列する必要がある。ところが、発電機６を解列すると、その瞬間に発電機６の電気的出力がゼロに急減するから、油圧モータ２２から発電機６への機械的入力と発電機６の電気的出力とのバランスが崩れ、発電機軸が加速されてしまう。
そこで、発電機６の出力が閾値以下になって、遮断器２５を開にして発電機６を電力系統２７から解列するステップを行う直前に、油圧モータ２２をアイドル状態にすることが好ましい。油圧モータ２２をアイドル状態とすることで、油圧モータ２２から発電機６への機械的入力がゼロになって、発電機６の解列時における、油圧モータ２２からの機械的入力と発電機６の電気的出力のバランスを維持できる。よって、発電機の解列時における発電機軸の加速を防止できる。
なお、「アイドル状態」とは、油圧モータ２２の押しのけ容積がゼロの状態を意味する。
以上説明したように、本実施形態では、油圧ポンプ２０のトルクを変化させて、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力をロータ２に作用させてロータ２を停止させた後、ロータ２が回転方向に関して不動となるようにロータ２をロックピン９により固定する。
そのため、ロータ２を任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプ２０による制動力は、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰや、高圧油ライン２４の圧力ＰＨによって精密な調節が可能であるから、ロータ２を任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプ２０のトルクＴＰを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータ２に作用させて、ロータ２を迅速に停止させることも可能である。さらに、ブレーキ機構によってロータ２に制動力を与える場合にはロータ２の回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプ２０によってロータ２に制動力を与える場合にはロータ２の回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプ２０からの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機６で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータ２を停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
また、本実施形態では、ロータ２の角度位置の検出結果に基づいてロータ２を目標角度位置に停止させるような油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰを算出し、該トルクデマンドＴＰに基づいて決定した押しのけ容積ＤＰが得られるように油圧ポンプ２０を制御する。すなわち、角度位置検出器２９の検出結果に基づいて、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを調節し、ロータ２側に設けられた第１穴１０とナセル８側に設けられた第２穴１１との位置が一致するような目標角度位置でロータ２を停止させるようにした。そのため、油圧ポンプ２０による制動力を調節してロータ２を目標角度位置に自動で停止させることができる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
なお、本実施形態では、油圧ポンプ２０によるトルク（制動力）をロータ２に付与して、ロータ２を停止させる例について説明したが、油圧ポンプ２０による制動力に加えて、空力制動力をロータ２に付与してもよい。空力制動力は、ピッチ制御部３２による制御下で、ピッチ駆動機構４０が回転翼２Ａのピッチ角をフェザー側に変化させることで生じる。このように、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用することで、ロータ２をより迅速に停止させることができる。また、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力を併用することで、いずれか一方が正常に動作しない場合であっても、他方によってロータ２を確実に停止させることができる。
この場合、ロータ２を減速して停止させる過程（ロータ停止指令の受領からロータ２の停止までの過程）のうち少なくとも一部の期間において、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用すればよく、必ずしも、ロータ２を減速して停止させる過程の全期間に亘って油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用する必要はない。例えば、ロータ２を減速して停止させる過程の一部の期間は油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力のいずれか一方のみを用い、残りの期間は両者を併用するようにしてもよい。
油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力を併用する場合、ロータ停止指令の受領後、ロータ２の回転数に応じたトルクデマンドＴＰに油圧ポンプ２０のトルクを調節するとともに、回転翼２Ａのピッチ角をフェザー側に変化させて、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に作用させてもよい。ここで、ロータ２の回転数に応じたトルクデマンドＴＰは、ロータ２の回転数ωとトルクデマンドＴＰとの関係を示す既知のＴＰ−ω曲線に、ロータ２の回転数ωの実測値を当てはめることで求めてもよい。
また、本実施形態では、「目標角度位置」が、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置である例について説明したが、「目標角度位置」はロータ２を停止させたい任意の角度位置であってもよい。
例えば、ヘリポートがナセル８の上面に設けられた風力発電装置１の場合、ヘリコプターのアクセスを容易にする観点から、ロータ２の３本の回転翼２ＡがＹ字状になるような角度位置でロータ２を停止させたいことがある。この場合の「目標角度位置」は、ロータ２の３本の回転翼２ＡがＹ字状になるような角度位置である。
また、回転翼２Ａの保守（例えば回転翼２Ａの傷の調査）を行う場合、その回転翼２Ａが例えば略水平又は略鉛直になるように、ロータ２の角度位置を調節することが望まれる。さらに、回転翼２Ａの取付け・取外しを行う場合、作業対象の回転翼２Ａが例えば略水平又は略鉛直になるように、ロータ２の角度位置を調節することが望まれる。これらの場合には、「目標角度位置」は、着目する回転翼２Ａが特定の方向（例えば略水平又は略鉛直）に沿うようなロータ２の角度位置である。
また、同一のウィンドファームに属する隣の風力発電装置に与える影響を調査する目的で、風力発電装置１のロータ２の角度位置を任意に調節したい場合も考えられる。例えば、風力発電装置１の回転翼２Ａが引き起こすウェークが、風力発電装置１の直ぐ後方に位置する別の風力発電装置にどのような影響を与えるか調査するために、風力発電装置１のロータ２の角度位置を調節したいといった要望があるかもしれない。この場合には、「目標角度位置」は、後方の風力発電装置に与える影響を調べるために適切な風力発電装置１のロータ２の角度位置である。
［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態の風力発電装置は油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるためのバルブを追設した点を除けば、第１実施形態の風力発電装置１と同様である。よって、ここでは、上述した風力発電装置１とは異なる点を中心に説明することにし、風力発電装置１と同一の部分には共通の符号を付してその説明を省略する。
図７は、モータ動作用のバルブを追設した油圧ポンプ２０の構成例を示す図である。同図に示すように、本実施形態では、油圧ポンプ２０は、シリンダ５０、ピストン５２、油圧室５３、高圧弁５６及び低圧弁５８がケーシング９０に収納された構成を有する（ただし、図７には高圧弁５６は示していない）。ケーシング９０は、油圧ポンプ２０のハブ２Ｂに近い側の端面を形成するエンドプレート９０Ａと、油圧ポンプ２０のハブ２Ｂに遠い側の端面を形成するエンドプレート９０Ｂと、エンドプレート（９０Ａ，９０Ｂ）間に設けられる円筒壁９０Ｃとで構成される。
なお、図７に示す油圧ポンプ２０は、主軸２Ｃの長手方向に複数列（３列）のリングカム５４及びこれに対応するピストン５２及び油圧室５３が設けられている。
ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂには貫通穴９１が形成されている。貫通穴９１は、外部の圧油源から油圧ポンプ２０（具体的には油圧室５３）に圧油を供給する供給路９２の一部を構成している。供給路９２からの圧油の供給を受けるのは、複数列のリングカム５４のうちハブ２Ｂから最も遠い側に位置するリングカム（最後列のリングカム）に対応する油圧室５３である。このように、ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂに形成した貫通穴９１を含む供給路９２から最後列のリングカム５４に対応する油圧室（図７における最も右側に位置する油圧室）５３に圧油を供給することの理由は、油圧ポンプ２０が主軸２Ｃのハブ２Ｃから遠い側の端部に位置するため、エンドプレート９０Ｂ周辺のスペースを利用して供給路９２を容易に設けることができるからである。
また、供給路９２には、ノーマルクローズ式のソレノイドバルブ９３と、圧油源から油圧室５３に向かう圧油の流れのみを許容するチェック弁９４とが設けられている。圧油源からの圧油は、ソレノイドバルブ９３が励磁されて開くことでチェック弁９４及び貫通穴９１を経て油圧室５３に供給され、ピストン５２を押し下げてリングカム５４を回動した後、低圧弁５８及び低圧連通路５９を介して低圧油ライン２６に排出される。
ソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４は、エンドプレート９０Ｂ周辺のスペースを有効活用する観点から、ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂの外表面に取り付けることが好ましい。
なお、ソレノイドバルブ９３はバルブ制御部３９によって開閉制御され、低圧弁５８はポンプ制御部３４（図９参照）によって開閉制御される。ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８は、ピストン５２の往復運動の周期にタイミングを合わせて開閉制御される。
図８は、ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の開閉タイミングを示すチャートである。
同図に示すように、ピストン５２が上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向かう期間において、ソレノイドバルブ９３は開かれ低圧弁５８は閉じられる。これにより、圧油源からの圧油が油圧室５３に供給され、該圧油によってピストン５２が押し下げられてリングカム５４が回動する（モータ工程）。
一方、ピストンが下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）に向かう期間において、ソレノイドバルブ９３は閉じられ低圧弁５８は開かれる。これにより、油圧室５３内においてピストン５２を押し下げた後の圧油は、低圧弁５８及び低圧連通路５９を介して低圧油ライン２６に排出される。
なお、油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるための圧油は、油圧トランスミッション４内を循環する作動油であることが好ましい。モータ動作時に油圧室５３に流入した圧油が油圧トランスミッション４内を循環する作動油であれば、油圧トランスミッション４に何ら悪影響を及ぼすことがない。
図９は、油圧トランスミッション４内を循環する作動油を用いて油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるための油圧回路を示す図である。
同図に示す油圧回路では、低圧油が貯留されているオイルタンク８０と油圧室５３１及び５３ｋとの間に供給路９２が設けられている。供給路９２のソレノイドバルブ９３よりも上流側には、「圧油源」としてのポンプ９５が設けられている。ポンプ９５によってオイルタンク８０から汲み上げられた作動油は、ソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を介して、「圧油」として油圧室油圧室５３１及び５３ｋに供給される。
なお、図９には、オイルタンク８０から作動油を汲み上げて、該作動油を補充ライン８２を介して低圧油ライン２６に供給するブーストポンプ８４とは別に「圧油源」としてのポンプ９５を設ける例を示したが、ブーストポンプ８４を「圧油源」として兼用してもよい。
ところで、油圧ポンプ２０は、脈動防止や押しのけ容積ＤＰの細やかな制御を目的として、複数のピストン５２の往復運動周期の位相を互いにずらすように設計されるのが一般的である。また、往復運動周期の位相が同一である２以上のピストン５２からなるグループを複数設け、何れかのピストン５２に不具合が生じても、前記不具合が生じたピストン５２と同一のグループに属する他のピストン５２が動き続けることによって、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を維持できるように設計するのが通常である。図９に示す例では、ピストン５２１とこのピストン５２１の反対側に位置するピストン５２ｋとは、同一の位相で往復運動を繰り返すようにリングカム５４の形状が決定されている。同様に、ピストン５２ｉとこのピストン５２ｉの反対側に位置するピストン５２ｉ＋ｋ−１とは、同一の位相で往復運動を繰り返すようにリングカム５４の形状が決定されている。よって、２個のピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１の往復運動周期の位相が同一であるからリダンダンシーは２である。
そして、同一のグループに属するピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１に対して、共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４が設けられている。なお、図９には、同一のグループに属するピストン５２１，５２ｋに対して共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を設けた例を示している。この共通のソレノイドバルブ９３をそれぞれリングカム５４の動きにタイミングを合わせて開閉制御すれば、油圧ポンプ２０のモータ動作を実現できる。
このように、ピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１に対応するソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を共通化することで、バルブ（９３，９４）の個数を削減できる。
なお、図９では油圧室５３１，５３ｋに対する圧油の供給路９２だけを示しているが、実際には他の油圧室５３にも圧油の供給路９２が接続されている。例えば、最後列のリングカム５４に対応する全油圧室５３ｉ（ｉ＝１〜ｍ）のうち、ｊ個の油圧室５３に供給路９２を接続してもよい。リダンダンシーがｎであれば、前記ｊ個の油圧室５３のピストン５２の往復運動周期はｊ／ｎ種類存在する。つまり、互いに異なる往復運動周期で動くピストン５２がｊ／ｎ組存在するから、各組のピストン５２に対して共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を設ければよい。
次に、本実施形態における風力発電装置のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を目標角度位置（第１穴１０及び第２穴１１が一致するようなロータ２の角度位置）に停止させる。
しかし、風速の変化の影響を受けて空力トルクが急激に変動した場合、油圧ポンプ２０のトルクの調節によってロータ２を所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、ロータ２を所望の角度位置に停止させた後にロータ２が動いて目標角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させた後、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、ロータ２を目標角度位置まで回転させる。
図１０は、ロータ２を目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳ１〜Ｓ１２は、第１実施形態において図６を用いて説明したものと同様であるから、ここではその説明を省略する。
図１０に示すように、ステップＳ１〜Ｓ１２によりロータ２を停止させた後、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ１４）。そして、角度位置検出器２９の計測結果に基づいて、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１との位置が一致しているか、すなわちロータ２が目標角度位置に停止しているかを判定する（ステップＳ１６）。
ロータ２が目標角度位置に停止していれば（ステップＳ１６のＹＥＳ判定）、圧油による油圧ポンプ２０の駆動操作は行わず、第１穴１０及び第２穴１１へのロックピン９の挿入作業に移行する。その際、高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して油圧ポンプ２０を所望の角度位置において仮固定した後、ロックピン９の挿入作業を行ってもよい。
一方、ロータ２が目標角度位置に停止していない場合（ステップＳ１６のＮＯ判定）、ステップＳ１８に進んで、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、ロータ２を回転させる。このとき、角度位置検出器２９で計測したロータ２の角度位置に基づいてソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の開閉制御を行って、ロータ２を所望の角度位置まで回転させてもよい。例えば、リングカム５４の動きに合わせて図８に示すタイミングでソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８を開閉制御する期間を、ロータ２の現在の角度位置と所望の角度位置との偏差に基づいて決定してもよい。また、リングカム５４の動きに合わせて図８に示すタイミングで開閉制御するソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の個数を、ロータ２の現在の角度位置と所望の角度位置との偏差に基づいて決定してもよい。
ステップＳ１８において油圧ポンプ２０の駆動によりロータ２を回転させた後、再びステップＳ１４に戻って、ステップＳ１６の判定を行う。
本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させた後、油圧ポンプ２０に圧油を供給し、該圧油によって油圧ポンプ２０を駆動してロータ２を目標角度位置まで回転させるので、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
また、角度位置検出器２９の検出結果に基づいて、ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８を開閉制御することで、油圧ポンプ２０の駆動によってロータ２を所望の角度位置まで回転させる作業を自動化できる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
なお、本実施形態では、ケーシング９０に収納される高圧弁５６とは別に、油圧ポンプ２０にモータ動作させるためのソレノイドバルブ９３を設けている。このことは、次の理由による。
図７及び９に示す例では、ケーシング９０に収納される高圧弁５６及び低圧弁５８は、それぞれ、チェック弁及びノーマルオープン式の電磁弁である。高圧弁５６としてチェック弁を用いているのは高圧弁５６をコンパクトにするためである。圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動する際、ケーシング９０に収納された高圧弁（チェック弁）５６を利用することはできないから、本実施形態では高圧弁５８とは別にノーマルクローズ式の電磁弁からなるソレノイドバルブ９３を設けている。
また高圧弁５６として電磁弁を用いる場合であっても、高圧弁５６のコンパクト化の観点から、高圧弁５６は油圧室５３と高圧油ライン２４との圧力差を利用して開閉するように設計することがある。油圧室５３と高圧油ライン２４との圧力差を利用することで、高圧弁５６の開閉制御を行うのに必要な電磁力は小さくて済むから、高圧弁５６をコンパクト化できる。この場合、高圧弁５６は、ピストン５２の往復運動によって作り出される上記圧力差を利用してはじめて開閉可能である。そうすると、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動する際、高圧弁５６単独では開閉制御することができないことがある。したがって、ケーシング９０に収納される高圧弁５６が電磁弁であっても、高圧弁５８とは別にソレノイドバルブ９３を設けるのが好ましい。
なお、本実施形態でも、ロータ２を停止させる際（図１０のステップＳ１〜Ｓ１２）、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に付与してもよいのは、第１実施形態と同様である。
また本実施形態では、「目標角度位置」が、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置である例について説明したが、「目標角度位置」はロータ２を停止させたい任意の角度位置であってもよい。
［第３実施形態］
次に第３実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態の風力発電装置はロータ２を固定するためのブレーキ機構を追設した点と、ロータ２のターニング装置を追設した点を除けば、第１実施形態の風力発電装置１と同様である。よって、ここでは、上述した風力発電装置１とは異なる点を中心に説明することにし、風力発電装置１と同一の部分には共通の符号を付してその説明を省略する。
図１１は、本実施形態の風力発電装置１００のナセル８内部の構造を示す断面図である。図１２は、ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。図１３は、主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。図１４は、ギアードモータの構成例を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態で説明したロックピン９に替えて又はロックピン９に追加して、以下で説明するブレーキ機構を用いてロータ２を固定する。
主軸２Ｃは、図１１に示すように、ハブ２Ｂに近い側に位置する前方部１１０と、ハブ２Ｂから遠い側に位置する後方部１１２とを有する。前方部１１０と後方部１１２との間には、段差１１３が設けられており、前方部１１０は後方部１１２よりも大径に形成されている。
また、図１１に示す例では、主軸２Ｃを軸支する一対の主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。すなわち、前方の主軸軸受３Ａが主軸２Ｃの前方部１１０を軸支するとともに、後方の主軸軸受３Ｂが主軸２Ｃの後方部１１２を軸支している。主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）は、それぞれ、軸受箱１１６に収納されている。そして、各軸受箱１１６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１１７及びナセル８によって連結されている。
また、各軸受箱１１６はナセル８に支持される。例えば、ナセル８が、タワー７に旋回自在に支持されるナセル台板８Ａと、ナセル台板８Ａを覆うナセルカバー８Ｂとで構成される場合、各軸受箱１１６は、ナセル台板８Ａに支持されてもよいし、ナセルカバー８Ｂに支持されてもよい。
主軸２Ｃの前方部１１０は、ハブ２Ｂに近い側の端部が、主軸２Ｃの径方向外方に張り出してフランジ１１１を形成している。前方部１１０のフランジ１１１は、ボルト１１４によってハブ２Ｂと締結される。このとき、ロータ２を固定するためのブレーキディスク１３０が、フランジ１１１及びハブ２Ｂとともに共締めされる。
ブレーキディスク１３０は、図１１及び１２に示すように、ボルト１１４によってハブ２Ｂ及びフランジ１１１との共締めにより締結される被締結部１３１と、この被締結部１３１から屈曲して主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延在する中間部１３２と、中間部１３２の端部に設けられたディスク部１３３とを有する。
被締結部１３１は、主軸２Ｃのフランジ１１１に沿って主軸２Ｃの径方向に延在しており、円環状に形成されている。中間部１３２は、前方部１１０のフランジ１１１とハブ２Ｂとの共締め位置（すなわち、ボルト１１４の位置）から主軸２の径方向外方に向かって広がりながら、主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延びている。また、中間部１３２の軸受箱１１６側の端部には、外周側と内周側のそれぞれにディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）が設けられている。外周側のディスク部１３３Ａは主軸２Ｃの径方向外方に延在しており、内周側のディスク部１３３Ｂは主軸２Ｃの径方向内方に延在している。
上記構成のブレーキディスク１３０では、主軸２Ｃのフランジ１１１とハブ２Ｂとの共締め位置から主軸２Ｃの径方向外方に広がるようにブレーキディスク１３０の中間部１３２を設けているので、レバー比が大きくなり、大きな制動力をロータ２に付与することができる。すなわち、径方向外方に広がる中間部１３２を設けることで、後述のブレーキキャリパー１３４による摩擦力が付与されるディスク部１３３の位置が、主軸２Ｃの軸中心から径方向外方により一層離れることになり、ブレーキキャリパー１３４による摩擦力自体が小さくても、ロータ２に大きな制動力を付与できる。
また、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締め位置から主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延在する中間部１３２を設けたので、後述のブレーキキャリパー１３４による摩擦力が付与されるディスク部１３３の位置を、主軸２Ｃの支点である主軸軸受３Ａに近づけることができる。すなわち、主軸２Ｃの軸方向における、ディスク部１３３と主軸軸受３Ａとの距離を小さくできる。これにより、全てのブレーキキャリパー１３４による摩擦力の合力が主軸２Ｃの径方向成分を有していても、摩擦力の合力の径方向成分に起因して主軸２Ｃに作用するモーメント荷重を軽減することができる。
ブレーキキャリパー１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ）は、図１２及び１３に示すように、ディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）を跨ぐように設けられている。ブレーキキャリパー１３４には、ブレーキディスク１３０の外周側のディスク部１３３Ａに対応して設けられる複数の外周側キャリパー１３４Ａと、ブレーキディスク１３０の内周側のディスク部１３３Ｂに対応して設けられる複数の内周側キャリパー１３４Ｂとがある。
このように、ブレーキディスク１３０の外周側及び内周側に、それぞれ、複数のブレーキキャリパー１３４（外周側キャリパー１３４Ａ及び内周側キャリパー１３４Ｂ）を設けることで、ロータ２に十分な制動力を付与できる。
各ブレーキキャリパー１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ）は、油圧によりブレーキパッド１３５をブレーキディスクのディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）に押し付けて、ロータ２に制動力を付与するようになっている。ブレーキキャリパー１３４は、前方の主軸軸受３Ａの軸受箱１１６又はナセル台板８Ａに直接又は間接的に支持される。
また、図１１に示すように、主軸２Ｃにはターニング用ディスク１４０が取り付けられている。ターニング用ディスク１４０の外周には、歯車１４２が形成されている。このターニング用ディスク１４０は、図１４に示すギアードモータ１６０を用いて回転させることができる。これにより、一旦停止したロータ２を目標角度位置まで回転させることができる。
ギアードモータ１６０は、電動モータ１６２及び減速機１６４を有する。減速機１６４は、第１歯車１６５、第２歯車１６６及び第３歯車１６７により構成される。減速機１６４の第１歯車１６５は、電動モータ１６２の出力軸に取り付けられている。減速機１６４の第２歯車１６６は、回転軸１７０に取り付けられており、第１歯車１６５と噛み合っている。減速機１６４の第３歯車１６７は、回転軸１７０に取り付けられており、ターニング用ディスク１４０の歯車１４２と噛み合っている。
電動モータ１６２から出力されたトルクは、第１歯車１６５、第２歯車１６６及び第３歯車１６７によって増大されて、ターニング用ディスク１４０に入力される。
また、回転軸１７０及びこれに取り付けられた第２歯車１６６及び第３歯車１６７は、図中の矢印Ａ方向に移動可能に構成されている。これにより、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２から離脱させたり、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２に噛み合わせたりすることができる。
したがって、ロータ２のターニング操作を行うとき、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２に噛み合わせて、電動モータ１６２のトルクをターニング用ディスク１４０に伝達することができる。それ以外のときは、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２から離脱させておけばよい。
なお、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７のターニング用ディスク１４０の歯車１４２に対する嵌脱は、遠隔地からの指令に従って行われるようにしてもよい。
なお、ギアードモータ１６０は、ターニング用ディスク１４０に対して複数設けてもよい。これによって、より大きなトルクをターニング用ディスク１４０に入力できる。
次に、本実施形態における風力発電装置のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させる。その後、図１１〜１３に示したブレーキ機構を用いてロータ２を固定する。
しかし、風速の変動の影響を受けて空力トルクが急激に変動した場合、油圧ポンプ２０のトルクの調節によってロータ２を所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、ロータ２を所望の角度位置に停止させた後にロータ２が動いて目標角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させた後、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０を用いて、ロータ２を目標角度位置まで回転させる。
図１５は、ロータ２を目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳ１〜Ｓ１２は、第１実施形態において図６を用いて説明したものと同様であるから、ここではその説明を省略する。
図１５に示すように、ステップＳ１〜Ｓ１２によりロータ２を停止させた後、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ２０）。そして、角度位置検出器２９の計測結果に基づいて、ロータ２が目標角度位置に停止しているかを判定する（ステップＳ２２）。
ロータ２が目標角度位置に停止していれば（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作は行わず、ブレーキキャリパー１３４及びブレーキディスク１３０によるロータ２の固定作業に移行する。その際、高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して油圧ポンプ２０を目標角度位置において仮固定した後、ブレーキキャリパー１３４及びブレーキディスク１３０によるロータ２の固定作業を行ってもよい。
一方、ロータ２が目標角度位置に停止していない場合（ステップＳ２２のＮＯ判定）、ステップＳ２４に進んで、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行う。
具体的には、風速が閾値以上の場合、ピッチ駆動機構４０により回転翼２Ａのピッチ角を調節してロータ２のターニング操作を行う。一方、風速が前記閾値未満の場合、ギアードモータ１６０によりロータ２のターニング操作を行う。
高風速域におけるギアードモータの使用を前提にすると、強い風の力に対抗できるような大トルクを出力可能な大型のギアードモータ１６０を用いる必要が生じる。そこで、風速が閾値以上の場合にはギアードモータ１６０を用いずにピッチ制御を用いることとし、空力トルクをロータに与えてターニング操作を行うことで、ギアードモータ１６０の大型化を抑制できる。
特に、油圧トランスミッション４を採用した風力発電装置では、ギアードモータ１６０は、ハブ２Ｂと油圧ポンプ２０との間に位置する主軸２Ｃに取り付けざるを得ず、大トルクを出せるように大型化する必要がある。そのため、上述のようにピッチ駆動機構４０とギアードモータ１６０との併用により、ギアードモータ１６０の大型化を抑制できることは非常に有益である。
ステップＳ２４においてギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行った後、再びステップＳ２０に戻って、ステップＳ２２の判定を行う。
本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させた後、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行うので、ロータ２を目標角度位置まで回転させることができる。
なお、本実施形態ではギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行う例について説明したが、油圧シリンダを用いてロータ２を回転させてもよい。例えば、図１３に示すように、ブレーキディスク１３０に油圧シリンダを取り付けて、該油圧シリンダによってロータ２のターニング操作を行えるようにしてもよい。
具体的には、図１３に示すように、ブラケット１５２を介して油圧シリンダ１５０をブレーキディスク１３０に取り付けてもよい。油圧シリンダ１５０は、ナセル台板８Ａ上に立設されており、一端がナセル台板８Ａに固定され、他端がブラケット１５２を介してブレーキディスク１３０に取り付けられている。ブラケット１５２は、ブレーキディスク１３０の外周側のディスク部１３３Ａの全周にわたって形成された複数の取付け穴１５４を利用して、ブレーキディスク１３０に締結されている。なお、ブラケット１５２は、外周側のディスク部１３３Ａのうち、外側キャリパー１３４Ａを設けていない領域に取り付けられる。
また、油圧シリンダ１５０は、ナセル台板８Ａとの連結部１５１、および、ブラケット１５２との連結部５３において回動自在に取り付けられており、ブレーキディスク１３０の回転量に応じて、上述の２つの連結部１５１，１５３を回動中心として回動するようになっている。
このように、ブレーキディスク１３０に油圧シリンダ１５０を取り付けることで、油圧シリンダ１５０がそのピストンを進退させてストロークを変化させると、ブレーキディスク１３０とともにロータ２が回転するので、ロータ２のターニング操作が可能になる。また、ブレーキディスク１３０（具体的には、外周側のディスク部１３３Ａ）は比較的大径であるから、回転翼２Ａの脱着作業時等のロータ２の荷重がアンバランスなときであっても、ロータ２を容易に回転させることができる。
また、油圧シリンダ１５０は、ブレーキディスク１３０の両側にそれぞれ設けることが好ましい。この場合、各油圧シリンダ１５０は、そのピストンを互いに逆方向に動かすことで、ブレーキディスク１３０を回動する。つまり、一方の油圧シリンダ１５０が鉛直方向上側の押圧力をブレーキディスク１３０に付与すると、他方の油圧シリンダ１５０は鉛直方向下側の押圧力をブレーキディスク１３０に付与する。そのため、各油圧シリンダ１５０による押圧力の主軸２Ｃの径方向成分の大部分は互いにキャンセルされ、油圧シリンダ１５０の押圧力の合力の主軸２Ｃの径方向成分に起因して生じる主軸２Ｃへのモーメント荷重を低減できる。
なお、本実施形態でも、ロータ２を停止させる際（図１０のステップＳ１〜Ｓ１２）、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に付与してもよいのは、第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、ロータ２の回転を停止させる際のナセル８の主風向に対する向きの条件は説明しなかったが、ブレーキ機構の大型化を避けるため、緊急時におけるナセル８の主風向に対する向きを所定範囲（例えば９０±４５度）に制限してもよい。
風力発電装置１は、強風が吹いてもロータ２を停止させた状態を維持できるように、ブレーキ機構（ブレーキディスク１３０及びブレーキキャリパー１３４）のトルクをある値以上に設計している。すなわち、風力発電装置１内の作業者を救助するために救難ヘリコプターが風力発電装置１に接近するような緊急時には、非常に大きな瞬間風速（例えば３５ｍ／ｓ）の強風が吹いても、ロータ２の停止状態を維持することが求められる。しかし、このように非常に大きな瞬間風速に対応できるようにブレーキ機構を設計すると、ブレーキ機構が巨大になり、ブレーキ機構の重量が増加してしまう。
そこで、緊急時における主風向に対するナセル８の向きを例えば９０±４５度に制限することで、上記非常に大きな瞬間風速（例えば３５ｍ／ｓ）を想定したときに、ロータ２の停止状態を維持するのに必要なトルクが小さくなり、ブレーキ機構の大型化を避けることが可能である。
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、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、上述の第１及び第２実施形態では、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１とにロックピン９を挿入してロータ２を固定する例について説明し、上述の第３実施形態では、ブレーキディスク１３０及びブレーキキャリパー１３４によってロータ２を固定する例について説明したが、これら以外の任意のロータ固定手段を用いてもよい。
また、上述の第１〜第３実施形態では、油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させる際、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを変化させる（ステップＳ８参照）例について説明した。しかし、押しのけ容積ＤＰに替えて、または、押しのけ容積ＤＰに加えて、高圧油ライン２４における作動油の圧力ＰＨを変化させてもよい。すなわち、ステップＳ４にて決定した油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰ（＝押しのけ容積ＤＰ×高圧油の圧力ＰＨ）が実現されるように、押しのけ容積ＤＰ及び圧力ＰＨの少なくとも一方を調節すればよい。
なお、高圧油ライン２４における作動油の圧力ＰＨは、例えば、油圧モータ２２の吸込み量ＱＭに対して油圧ポンプ２０の吐出量ＱＰを大きくしたり、小さくしたりすることで調節可能である。
また、上述の第１及び第２実施形態では、ロックピン９の第１穴１０及び第２穴１１への挿入を手動で行う例について説明したが、ロックピン９の挿入作業を自動化してもよい。
図１６は、ロックピン９の挿入を自動で行う様子を示す図である。同図に示すように、ロックピン９の後端側にアクチュエータ９６が設けられている。アクチュエータ９６は、アクチュエータ制御部９８によって制御される。また、判定手段９９では、角度位置検出器２９（図１及び９参照）によるロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２側（図１６に示す例ではハブ２Ｂ）の第１穴１０と、ナセル８側（図１６に示す例ではナセル８の突出部８Ａ）の第２穴１１との位置が一致しているか判定する。判定手段９９による判定結果はアクチュエータ制御部９８に送られる。そして、第１穴１０及び第２穴１１の位置が一致しているとの判定結果が判定手段９９により得られた場合、アクチュエータ制御部９８は、アクチュエータ９６を作動させてロックピン９の第１穴１０及び第２穴１１への挿入を行う。なお、アクチュエータ９６として、例えば油圧シリンダを用いることができる。
１ 風力発電装置
２ ロータ
２Ａ 回転翼
２Ｂ ハブ
２Ｃ 主軸
３ 主軸軸受
４ 油圧トランスミッション
５ 締結部材
６ 発電機
７ タワー
８ ナセル
８Ａ 突出部
９ ロックピン
１０ 第１穴
１１ 第２穴
１２ 円筒部材
１３ ねじ部材
１４ 角部
１５ 角部
２０ 油圧ポンプ
２２ 油圧モータ
２４ 高圧油ライン
２６ 低圧油ライン
２８ 圧力センサー
２９ ロータリエンコーダ
３０ 制御ユニット
３２ ピッチ制御部
３４ ポンプ制御部
３６ モータ制御部
３８ ＡＣＣバルブ制御部
３９ バルブ制御部
４０ ピッチ駆動機構
４２ 油圧シリンダ
４４ サーボバルブ
４６ 油圧源
４８ アキュムレータ
５０ シリンダ
５２ ピストン
５２Ａ ピストン本体部
５２Ｂ ピストンローラ
５３ 油圧室
５４ カム（リングカム）
５５ カム取付台
５６ 高圧弁
５７ 高圧連通路
５８ 低圧弁
５９ 低圧連通路
６０（６０Ａ，６０Ｂ） アキュムレータ
６２（６２Ａ，６２Ｂ） アキュムレータバルブ
６４ アキュムレータ
６６ オイルフィルタ
６８ オイルクーラ
７０ バイパス流路
７２ リリーフ弁
８０ オイルタンク
８２ 補充ライン
８４ ポンプ
８６ オイルフィルタ
８８ 返送ライン
８９ リリーフ弁
９０ ケーシング
９０Ａ エンドプレート
９０Ｂ エンドプレート
９０Ｃ 円筒壁
９１ 貫通穴
９２ 供給路（圧油の供給路）
９３ ソレノイドバルブ（バルブ）
９４ チェック弁
９６ アクチュエータ
９８ アクチュエータ制御部
９９ 判定手段
１３０ ブレーキディスク
１３４ ブレーキキャリパー
１４０ ターニング用ディスク
１６０ ギアードモータ
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを介してロータの回転エネルギーを発電機に伝達して発電を行う再生エネルギー型発電装置及びそのロータの固定方法に関する。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。
再生エネルギー型発電装置は、回転翼の保守交換作業や、装置各部のメンテナンス作業を行う際、安全上の理由からロータを固定（ロック）することがある。また、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする場合にも、ロータを固定する必要がある。
この場合、ロータに設けた第１穴と、ナセルに設けた第２穴とが一致するような角度位置でロータを停止させた状態において、上記第１穴および第２穴にロックピンを挿入して、ロータを回転方向に関して動かないようにロックするのが通常である。
ところで、再生エネルギー型発電装置では、主として回転翼のピッチ角調節（ピッチ制御）によってロータで受け取る再生エネルギーを減少させることで、ロータの減速及び停止を行うのが一般的である。なお、回転角のピッチ角調節は、油圧シリンダや電動モータ等のアクチュエータを用いて行われる。
しかし、既存のピッチ駆動機構によるピッチ角の変化速度は３ｄｅｇ／ｓｅｃ〜５ｄｅｇ／ｓｅｃ程度であり、応答性がそれほど良くないから、ピッチ制御のみによってロータを所望の角度位置で停止させることは難しい。これは、再生エネルギー源からロータに加わるトルクが再生エネルギーの流速の変動の影響を大きく受けるため、応答性に劣るピッチ制御だけでは、ロータの停止位置を上手く調節できないからである。
そのため、ピッチ制御によって、ロータに設けた第１穴とナセルに設けた第２穴とが一致するような角度位置にロータを停止させることは難しい。
そこで、ブレーキ機構による制動力を利用してロータの減速及び停止を行う技術も提案されている。
例えば、特許文献１には、ブレーキ機構を用いてロータに制動力を付与してロータを所望の角度位置に停止させた後、該角度位置においてロックピンを用いてロータを固定することが記載されている。具体的には、特許文献１記載の技術では、ブレーキディスク及びブレーキシューからなるブレーキ機構を用いてロータを減速し、ポジションセンサによってロータの角度位置を検出し、ロータが所望の角度位置に停止したらロックピンの挿入を自動的に行うようになっている。
また特許文献２には、ピッチ制御によってロータを減速させた後、ロータの角度位置の検出結果に基づいて、ロータが所望の角度位置で停止するようにディスクブレーキによる制動力をロータに付与する技術が開示されている。具体的には、ピッチ制御によってロータを減速させた後、所望の角度位置の手前に設定された目標角度位置にロータが到達したときに、ブレーキ機構を作動させて所望の角度位置にロータを停止させる。なお、ここでの目標角度位置とは、ロータを停止させたい所望の角度位置の手前の位置であり、ブレーキ機構を作動させてからロータが停止するまでの時間を考慮して設定される。
一方、近年、重量及びコスト削減の障壁となっていた増速機に替えて、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の開発が進められている（例えば、特許文献３及び４参照）。
米国特許第７３９７１４５号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１８７１０７号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００４０４７０号明細書
しかしながら、特許文献１記載の方法では、ロータを所望の角度位置に停止させるためにブレーキ機構を利用するが、ブレーキ機構はロータに与える制動力の大きさを精密に調節することが難しいため、ロータの停止位置が所望の角度位置からずれてしまうことがある。
同様に、特許文献２記載の方法でも、ピッチ制御でロータを減速した後、最終的には、ロータを所望の角度位置に停止させるためにブレーキ機構を利用しているため、ロータの停止位置が所望の角度位置からずれてしまうことがある。
また、増速機を備えた再生エネルギー型発電装置とは異なり、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（例えば特許文献３及び４に記載された装置）の場合、ブレーキ機構による制動力を大きくすることは難しいという特殊な事情がある。
すなわち、増速機を備えた再生エネルギー型発電装置では、数ｒｐｍ〜数十ｒｐｍのロータの回転を増速機により例えば１００倍程度の速度に増速して発電機に入力する。よって、増速機と発電機との間の回転軸にブレーキ機構を設ければ、ハブと増速機との間に位置する主軸にブレーキ機構を設ける場合に比べて、例えば１／１００程度の制動力で足りる。これに対し、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は、高速（低トルク）で回転する油圧モータと発電機との間の回転軸は、ハブと油圧ポンプとの間の主軸に繋がっていない。そのため、ブレーキ機構は、ハブと油圧ポンプとの間に位置する主軸に取り付けることになり、ブレーキ機構による制動力を大きくすることは難しい。
したがって、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の場合、ブレーキ機構によってロータを停止させるまでに長時間を要する。
さらに、特許文献１及び２に記載の方法では、ピッチ制御やブレーキ機構によってロータの減速及び停止を行うため、エネルギーを有効活用できない。すなわち、ピッチ制御によってロータを減速及び停止する場合、再生エネルギー源からロータが受け取るエネルギーが減少してしまう。また、ブレーキ機構によってロータを減速及び停止する場合、ロータの回転エネルギーは摩擦熱に変換された後、大気中に散逸してしまう。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、必要に応じて、ロータを任意の角度位置で迅速に停止させることができるとともに、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用しうる再生エネルギー型発電装置及びそのロータ固定方法を提供することを目的とする。
本発明に係る再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、
回転翼が取り付けられたハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された作動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、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器とを備える再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法であって、
前記角度位置検出器により前記ロータの前記角度位置を検出するステップと、
少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを目標角度位置に停止させるステップと、
前記ロータを停止させるステップの後に、前記ロータが回転方向に関して不動となるように前記ロータを固定するステップとを備え、
前記ロータを停止させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを制御することで前記制動力を調節し、前記ロータの停止位置を前記目標角度位置に調節することを特徴とする。
このロータ固定方法では、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
さらに、ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを適切に調節し、ロータを目標角度位置に自動で停止させることができる。そのため、ロータ固定作業を効率的に行うことができる。
この場合、前記目標角度位置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴との位置が一致するような前記ロータの角度位置であり、前記ロータを固定するステップでは、前記ロータ側の前記第１穴と、前記ナセル側の前記第２穴とにロックピンを挿入してもよい。
これにより、ロータを目標角度位置（すなわちロータ側の第１穴とナセル側の第２穴との位置が一致するような角度位置）に停止させた後、第１穴及び第２穴へのロックピンの挿入によりロータを回転方向に関して不動とすることができる。
また、上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記ロータを固定するステップでは、前記ロータに取り付けられたブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを変化させてロータを任意の角度位置に停止させた後、ブレーキディスク及びブレーキパッドを用いてロータを回転方向に不動とすることができる。
また、上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記ロータを目標角度位置まで回転させるステップをさらに備えてもよい。
例えば、再生エネルギー源からロータに加わるトルクが再生エネルギーの流速の変化の影響を受けて急激に変動した場合、油圧ポンプのトルクの調節によってロータを所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、油圧ポンプのトルクの調節によってロータを所望の角度位置に停止させた後、何らかの原因によりロータが動いて、ロータの角度位置が所望の角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、上述のように、ロータを停止させた後、ロータを目標角度位置まで回転させることで、この目標角度位置でロータを確実に固定することができる。
ロータを一旦停止させた後に目標角度位置まで回転させる場合、前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧ポンプに圧油を供給し、該圧油によって前記油圧ポンプを駆動して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
このように、油圧ポンプに圧油を供給してこれを駆動する（すなわち、油圧ポンプにモータ動作を行わせる）ことで、ロータを目標角度位置まで回転させて、この角度位置に停止させることができる。また、油圧ポンプは再生エネルギー型発電装置のロータの回転エネルギーを発電機に伝達するのに元々必要であるから、油圧ポンプにモータ動作を行わせることで、ロータを目標角度位置まで回転させるための特別な装置を設置する必要がない。
油圧ポンプに圧油を供給してロータを目標角度位置まで回転させる場合、前記再生エネルギー型発電装置が前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータを回転させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブの開閉を制御し、前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
これにより、油圧ポンプにモータ動作を行わせてロータを目標角度位置に停止させる作業を自動化できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
あるいは、ロータを一旦停止させた後に目標角度位置まで回転させる場合、前記ロータを回転させるステップでは、風速が閾値以上の場合、前記回転翼のピッチ角を調節して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させ、風速が前記閾値未満の場合、ギアードモータにより前記ロータを前記目標角度位置まで回転させてもよい。
高風速域におけるギアードモータの使用を前提にすると、強い風の力に対抗できるような大トルクを出力可能な大型のギアードモータを用いる必要が生じる。そこで、風速が閾値以上の場合にはピッチ制御を用いることとし、風速が閾値未満の場合に限ってギアードモータを用いることで、ギアードモータの大型化を抑制できる。
特に、上記再生エネルギー型発電装置のように油圧トランスミッションを採用すると、ギアードモータは、ハブと油圧ポンプとの間に位置する主軸に取り付けざるを得ず、大トルクを出せるように大型化する必要がある。そのため、上述のようにピッチ制御とギアードモータとの併用により、ギアードモータの大型化を抑制できることは非常に有益である。
なお、ギアードモータとは、減速機付きのモータを意味し、モータのトルクを減速機で増大させることで、より大きなトルクをロータに付与することができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁とを有し、前記ロータ固定方法は、前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記高圧弁及び前記低圧弁を閉めた状態を維持して前記ロータを仮固定するステップをさらに備えていてもよい。
このように、高圧弁及び低圧弁を閉めた状態を維持することで、油圧室内に作動油が密閉されてピストンが不動になり（油圧ロックの状態）、ロータを仮固定することができる。なお、油圧ロックの状態では作動油の漏れが多少なりとも発生し、ロータを完全に不動にすることは難しいが、ロータを完全に固定するまでの間の仮固定として用いるのであれば油圧ロックは非常に有用である。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、ロータを減速して停止させる過程で、油圧ポンプによる制動力に加えて、ピッチ制御による空力制動力をロータに作用させてもよい。なお、この場合、ロータを減速して停止させる過程のうち少なくとも一部の期間において、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用すればよく、必ずしも、ロータを減速して停止させる過程の全期間に亘って油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用する必要はない。
例えば、前記ロータを停止させるステップでは、前記ロータの回転数に応じたトルク要求値に前記油圧ポンプのトルクを調節するとともに、前記回転翼のピッチ角をフェザー側に変化させ、前記油圧ポンプによる制動力に加えて空力制動力を前記ロータに作用させてもよい。
このように、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用することで、ロータをより迅速に停止させることができる。また、油圧ポンプによる制動力とピッチ制御による空力制動力を併用することで、いずれか一方が正常に動作しない場合であっても、他方によってロータを確実に停止させることができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記発電機の電力系統との連系状態を切り替える遮断器をさらに備え、前記ロータ固定方法は、前記ロータの停止により前記発電機の出力が閾値以下になったとき、前記遮断器を開にして前記発電機を前記電力系統から解列するステップと、前記発電機を解列するステップの直前に前記油圧モータをアイドル状態にするステップとをさらに備えていてもよい。
電力系統に連系された発電機が油圧モータに連結されている場合、発電機の電気的出力がある程度まで低下したら、発電機を電力系統から解列する必要がある。ところが、発電機を解列すると、その瞬間に発電機の電気的出力がゼロに急減するから、油圧モータから発電機への機械的入力と発電機の電気的出力とのバランスが崩れ、発電機軸が加速されてしまう。
そこで、上述のように、発電機を電力系統から解列する直前に油圧モータをアイドル状態とすることで、油圧モータから発電機への機械的入力がゼロになって、発電機の解列直時における、油圧モータからの機械的入力と発電機の電気的出力のバランスを維持できる。よって、発電機の解列時における発電機軸の加速を防止できる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、前記高圧油ラインには、アキュムレータが接続されており、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記アキュムレータに蓄積してもよい。
油圧ポンプによる制動力（トルク）を大きくするために油圧ポンプの押しのけ容積を増加すると、油圧ポンプから高圧油ラインに吐出される作動油の流量が増大する。そこで、高圧油ラインにおける過剰な作動油をアキュムレータに蓄積すれば、過剰な作動油（高圧油）をアキュムレータで吸収できる。
なお、アキュムレータは、高圧油ラインに直接的に連通させてもよいし、電磁弁を介して高圧油ラインに接続してもよい。前者の場合、特段の制御を要さずに、過剰な作動油（高圧油）をアキュムレータに蓄積することができる。そして、ロータの減速又は停止後の暫くの間、アキュムレータに蓄積された作動油（高圧油）が徐々に放出され、油圧モータを駆動して発電を継続できる。一方、後者の場合、ロータ停止時に電磁弁を開いて過剰な作動油をアキュムレータに蓄積しておき、後で必要になったときにアキュムレータに蓄積された作動油を放出することで、油圧モータの回転を補助してもよい。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置が、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記油圧モータの押しのけ容積を一時的に増大させて、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記油圧モータで吸収してもよい。
油圧モータの押しのけ容積を一時的に増大させることで、油圧ポンプの押しのけ容積の増大によって生じた高圧油ラインにおける過剰な作動油を油圧モータで吸収できるだけでなく、発電機で生成される電力が増大する。よって、ロータの回転エネルギーが無駄にならない。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法において、前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインと、前記高圧油ラインと前記低圧油ラインとに接続され、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路に設けられたリリーフ弁とをさらに備え、前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記バイパス流路及び前記リリーフ弁を介して前記低圧油ラインに流してもよい。
このように、バイパス流路及びリリーフ弁を用いることで、油圧ポンプの押しのけ容積の増大によって生じた過剰な作動油を高圧油ラインから低圧油ラインに逃がすことができる。
上記再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法は、遠隔地から前記再生エネルギー型発電装置にロータ停止指令を与えるステップをさらに備え、前記ロータ停止指令に従って、前記ロータを停止させるステップが自動で行われてもよい。
これにより、遠隔地からのロータ停止指令によって、ロータを自動で停止させることができる。そのため、例えば、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする際、ヘリコプター内からの遠隔操作でロータを自動で停止させることで、ヘリコプターのアクセスが容易になる。
前記再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーとしての風により前記ロータを回転させ、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータを介して前記ロータのトルクを前記発電機に入力し、該発電機において電力を生成する風力発電装置であってもよい。
本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、
回転翼、該回転翼が取り付けられるハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、
前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで昇圧された作動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、
少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを目標角度位置に停止させるロータ停止制御手段と、
前記ロータが回転方向に関して前記目標角度位置にて不動となるように、前記ロータを固定する固定装置と、
前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器とを備え、
前記ロータ停止制御手段は、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを制御することで前記制動力を調節し、前記ロータの停止位置を前記目標角度位置に調節することを特徴とする。
この再生エネルギー型発電装置では、ロータ停止制御手段によって、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを大きくすれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、前記ロータ停止制御手段は、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させてもよい。
これにより、油圧ポンプのトルクを適切に調節し、ロータを目標角度位置に自動で停止させることができる。そのため、ロータ固定作業を効率的に行うことができる。
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、前記油圧ポンプに圧油を供給する圧油源と、前記圧油源から前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブと、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて前記バルブの開閉を制御して、前記圧油源からの前記圧油によって前記油圧ポンプを駆動し、前記ロータを目標角度位置まで回転させるバルブ制御部とをさらに備えていてもよい。
このように、圧油源からの圧油を油圧ポンプに供給して油圧ポンプを駆動する（すなわち、油圧ポンプにモータ動作を行わせる）ことで、ロータを目標角度位置まで回転させて、この角度位置に停止させることができる。
圧油源からの圧油によって油圧ポンプを駆動することでロータを目標角度位置まで回転させる場合、再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁と、前記シリンダ、前記ピストン、前記油圧室、前記高圧弁および前記低圧弁を収納するケーシングとを有し、前記圧油の供給路は、前記圧油源から前記ケーシングを貫通して前記油圧室に通じており、前記バルブは、前記圧油の供給路に設けられた電磁弁であってもよい。
ピストン、油圧室、高圧弁及び低圧弁と、これらを収納するケーシングとを有する油圧ポンプには、油圧室と高圧油ライン又は低圧油ラインとの圧力差を利用して開閉する或いは開閉を補助するように設計されたコンパクトな高圧弁又は低圧弁が用いられることがある。ケーシングに内蔵されるこの種の高圧弁又は低圧弁は、ロータの回転にともなうピストンの往復運動によって作り出される上記圧力差を利用してはじめて開閉可能である。そのため、圧油源からの圧油によって油圧ポンプを駆動させる場合には、上記圧力差を利用できないため、高圧弁又は低圧弁の開閉制御できない。そこで、油圧ポンプへの圧油の供給状態を切り替えるバルブを、ケーシングに内蔵された高圧弁又は低圧弁とは別に設けることで、圧油源からの圧油によって油圧ポンプを確実に駆動させることができる。
なお、前記バルブは、前記ケーシングに外付けされていてもよく、例えば前記ケーシングの前記ハブから遠い側の端面に取り付けられていてもよい。
また、この場合、前記油圧ポンプは、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムをさらに有し、前記油圧ポンプには、前記往復運動周期の位相が同一である２以上の前記ピストンからなるグループが複数存在し、前記バルブは、各グループに属する前記２以上の前記ピストンに対して共通に設けられていてもよい。
この種の油圧ポンプは、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を目的として、複数のピストンの往復運動周期の位相を互いにずらすように設計されるのが一般的である。また、往復運動周期の位相が同一である２以上のピストンからなるグループを複数設け、何れかのピストンに不具合が生じても、前記不具合が生じたピストンと同一のグループに属する他のピストンが動き続けることによって、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を維持できるように設計するのが通常である。
そこで、上述のように往復運動周期の位相が同一である同一グループ内のｎ個（ただしｎは２以上の整数）のピストンに対して共通のバルブを設けることで、リングカムの動きにタイミングを合わせて前記共通のバルブを開閉し、圧油源からの圧油による油圧ポンプの駆動を行うことができる。よって、少ないバルブの個数で、圧油による油圧ポンプの駆動制御を実現できる。
なお、ｎ個（ただしｎは２以上の整数）のピストンの往復運動周期の位相を同一に設定する場合、リダンダンシー（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）がｎであるという。
また上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記油圧ポンプは、複数のシリンダと、各シリンダ内を摺動するピストンと、前記主軸の外周に設けられ、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムとを有し、前記リングカムの前記凹凸の谷に少なくとも一つの前記ピストンが位置したときに前記第１穴と前記第２穴の位置が一致するように、前記リングカムの形状が決定されていてもよい。
リングカムの凹凸の谷に少なくとも一つのピストンが位置するような角度位置にロータを保持することは、いずれのピストンもリングカムの凹凸の谷に位置しないような角度位置にロータを保持する場合に比べて、容易である。そこで、リングカムの凹凸の谷に少なくとも一つのピストンが位置したときに第１穴と第２穴の位置が一致するようにリングカムの形状を決定すれば、第１穴と第２穴との位置が合うような角度位置でロータを停止した後、ロックピンを挿入するまでの間、前記角度位置にロータを容易に保持できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
また上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、前記ロックピンに取り付けられたアクチュエータと、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記第１穴と前記第２穴との位置が一致しているか判定する判定手段と、前記第１穴と前記第２穴との位置が一致していると前記判定手段が判定した場合、前記アクチュエータを作動させて前記ロックピンを前記第１穴及び前記第２穴に押し込むアクチュエータ制御部とを備えていてもよい。
これにより、アクチュエータを用いてロックピンを第１穴及び第２穴に挿入する作業を自動化できる。よって、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
さらに上記再生エネルギー型発電装置において、前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記ナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、前記ロックピンの先端面と、前記第１穴および前記第２穴の少なくとも一方のロックピン挿入方向とは反対側の開口端面とは、角部が面取りされていてもよい。
このように、ロックピンの先端面と、第１穴及び第２穴の少なくとも一方の前記開口端面とについて角部の面取りを行うことで、ロックピンの第１穴及び第２穴への挿入が容易になり、ロータの固定作業を効率的に行うことができる。
本発明によれば、油圧ポンプのトルクを変化させてロータに作用させる制動力を調節するようにしたので、必要に応じて、ロータを任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプによる制動力は、例えば油圧ポンプの押しのけ容積や、油圧ポンプと油圧モータとの間の高圧油ラインの圧力によって精密な調節が可能であるから、ロータを任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプのトルクを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータに作用させて、ロータを迅速に停止させることも可能である。
さらに、ブレーキ機構によってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプによってロータに制動力を与える場合にはロータの回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプからの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータを停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。 ピッチ駆動機構の構成例を示す図である。 ロックピン周辺の構成を示す図であり、（ａ）はハブ及びナセルのロックピン周辺の断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図であり、（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 油圧トランスミッションの構成例を示す図である。 油圧ポンプの構成例を示す図である。 ロータを停止させる際のポンプ制御部による油圧ポンプの制御手順を示すフローチャートである。 モータ動作用のバルブを追設した油圧ポンプの構成例を示す図である。 モータ動作用のバルブ（ソレノイドバルブ）及び低圧弁の開閉タイミングを示すチャートである。 油圧トランスミッション内を循環する作動油を用いて油圧ポンプにモータ動作を行わせるための油圧回路を示す図である。 ロータを目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る風力発電装置のナセル内部の構造を示す断面図である。 ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。 主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。 ギアードモータの構成例を示す図である。 ロータを目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。 ロックピンの挿入を自動で行う様子を示す図である。
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。
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、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
以下の実施形態では、再生エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る風力発電装置の構成例を示す図である。図２は、ピッチ駆動機構の構成例を示す図である。図３はロックピン周辺の構成を示す図であり、図３（ａ）はハブ及びナセルのロックピン周辺の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。図４は、油圧トランスミッションの構成例を示す図である。
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４と、電力を生成する発電機６と、風力発電装置１の各部を制御する制御ユニット３０とを備える。
なお、制御ユニット３０は、ロータ停止指令を受け取って「ロータ停止制御手段」として機能し、風力発電装置１の各部（後述するピッチ駆動機構４０、油圧ポンプ２０、油圧モータ２２及びアキュムレータバルブ６２）を制御してロータ２を停止させる。制御ユニット３０は、後述のピッチ駆動機構４０を制御するピッチ制御部３２と、後述の油圧ポンプ２０を制御するポンプ制御部３４と、後述の油圧モータ２２を制御するモータ制御部３６と、後述のアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）の開閉制御を行うＡＣＣバルブ制御部３８とを有する。
ロータ２は、回転翼２Ａと、回転翼２Ａが取り付けられるハブ２Ｂと、ハブ２Ｂに連結された主軸２Ｃとで構成される。これにより、回転翼２Ａが受けた風の力によってロータ２全体が回転し、主軸２Ｃから油圧トランスミッション４に回転が入力される。ロータ２の角度位置（回転変位）は、主軸２Ｃに取り付けられた角度位置検出器２９によって計測され、制御ユニット３０による制御に用いられる。角度位置検出器２９は、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバであってもよい。
ここで、ロータ２の主軸２Ｃは、タワー７に旋回自在に支持されたナセル８に収納されている。なお、ナセル８は、主軸軸受３を介して主軸２Ｃを支持している。
ハブ２Ｂ内には、図２に示すピッチ駆動機構４０が収納されている。ピッチ駆動機構４０は、油圧シリンダ４２、サーボバルブ４４、油圧源４６及びアキュムレータ４８により構成される。サーボバルブ４４は、ピッチ制御部３２による制御下で、ブレード４のピッチ角が所望の値となるように、油圧源４６により生成された高圧油およびアキュムレータ４８に蓄えられた高圧油の油圧シリンダ４２への供給量を調節する。
なお、図２には油圧シリンダ４２を備えたピッチ駆動機構４０を例示したが、油圧シリンダ４２に替えて、任意の構成のアクチュエータを用いて、回転翼２Ａをその軸線周りに回転させてピッチ角を調節してもよい。例えば、ピッチ角を調節するアクチュエータとして電動モータ（サーボモータ）を用いてもよい。この場合、ピッチ制御部３２からの制御信号を電動モータに入力し、ピッチ制御部３２の制御下で電動モータが回転翼２Ａのピッチ角を調節するように構成してもよい。
ロータ２は、図１に示すロックピン９によって固定可能に構成されている。ロックピン９は、ロータ２側及びナセル８側にそれぞれ設けられた穴に挿入されて、ロータ２を固定するようになっている。ロックピン９及びこれが挿入される穴の構造は、ロータ２を固定可能であれば特に限定されないが、例えば、次に説明するような図３（ａ）〜（ｃ）に示す構造であってもよい。
図３（ａ）〜（ｃ）に示す例では、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃは複数の締結部材５によって締結されて一体とされた上で、主軸軸受３の内輪に固定されている。なお、ハブ２Ｂには第１穴１０（図３（ｃ）参照）が形成されている。
一方、ナセル８は、その端部において主軸軸受３の外輪に固定されている。また、図３（ｂ）に示すように、ナセル８の端部は、一部が内周側に（主軸軸心に向かって内側に）突出して突出部８Ａを形成している。この突出部８Ａには第２穴１１（図３（ｃ）参照）が形成されている。
ロックピン９は、ハブ２Ｂに形成された第１穴１０と、ナセル８の突出部８Ａに形成された第２穴１１とに挿入可能に構成されている。また、図３（ｃ）に示すように、第２穴１１の周囲には円筒部材１２が設けられ、この円筒部材１２は突出部８Ａに固定されている。そして、円筒部材１２に形成された雌ねじには、円筒部材１２を貫通するねじ部材１３の雄ねじが螺合している。また、ねじ部材１３の先端はロックピン９の後端部に螺着されている。これにより、ねじ部材１３を回転させることで、ロックピン９を自在に進退させることができるようになっている。
なお、図３（ｃ）に示すように、ロックピン９の先端面の角部１４およびハブ２Ｂの第１穴１０の開口端面の角部１５に面取り加工を施して、ロックピン９の挿入をスムーズに行えるようにしてもよい。角部１４，１５の面取り加工は、角を切り落として例えば約４５度の傾斜面とするＣ面取りであってもよいし、角を丸めるＲ面取りであってもよい。
なお、図３（ｃ）には、第１穴１０の開口端面の角部１５に面取り加工を施す例を示したが、ナセル８の突出部８Ａのロックピン挿入方向とは反対側の開口端面（図３（ｃ）の右側の開口端面）の角部にも面取り加工を施してもよい。
図１及び４に示す油圧トランスミッション４は、主軸２Ｃの回転によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２０と、発電機６に接続された可変容量型の油圧モータ２２と、油圧ポンプ２０と油圧モータ２２との間に設けられた高圧油ライン２４及び低圧油ライン２６を有する。
油圧ポンプ２０の吐出口は、高圧油ライン２４によって油圧モータ２２の吸込口に接続されており、油圧ポンプ２０の吸込口は、低圧油ライン２６によって油圧モータ２２の吐出口に接続されている。油圧ポンプ２０から吐出された作動油（高圧油）は、高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入し、油圧モータ２２を駆動する。油圧モータ２２で仕事を行った作動油（低圧油）は、低圧油ライン２６を介して油圧ポンプ２０に流入して、油圧ポンプ２０で昇圧された後、再び高圧油ライン２４を介して油圧モータ２２に流入する。
油圧モータ２２に接続された発電機６は、遮断器２５を介して電力系統２７に連系された同期発電機である。なお、モータ制御部３６は、発電機６が電力系統２７に連系されている間、常に、電力系統２７の系統周波数に基づく同期速度で発電機軸が回転する状態を維持するように、油圧モータ２２の押しのけ容積を調節するようになっている。
高圧油ライン２４には、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を介してアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）が接続されている。アキュムレータ６０は、例えば、変形可能な袋（ブラダ）により気体と作動油とが隔てられたブラダ式又はピストン式のものを用いることができる。アキュムレータ６０では、蓄圧時に、高圧の作動油がアキュムレータ６０内に流入し、ブラダが変形又はピストンが押されて気体が圧縮される。一方、圧力解放時には、圧縮された気体が膨張して又は外部から高圧気体を追加してブラダ又はピストンを押して、作動油がアキュムレータ６０から押し出される。アキュムレータバルブ６２の開閉制御は、ＡＣＣバルブ制御部３８によって行われる。
なお、図４には、アキュムレータバルブ６２を介してアキュムレータ６０を高圧油ライン２４に接続する例を示したが、アキュムレータバルブ６２を介さずに、アキュムレータ６０を高圧油ライン２４に直接的に連通させてもよい。この場合、ＡＣＣバルブ制御部３８による制御は行わない。
また高圧油ライン２４には、高圧油ライン２４内の作動油の圧力を計測する圧力センサー２８と、脈動（作動油の圧力変動）を防止するためのアキュムレータ６４が設けられている。
低圧油ライン２６には、作動油中の不純物を除去するオイルフィルタ６６と、作動油を冷却するオイルクーラ６８が設けられている。また、低圧油ライン２６には、補充ライン８２及び返送ライン８８を介してオイルタンク８０が接続されている。
オイルタンク８０には、補充用の作動油が貯留されている。オイルタンク８０に貯留された作動油は、補充ライン８２に設けられたブーストポンプ８４によって汲み上げられて、低圧油ライン２６に供給されるようになっている。このとき、低圧油ライン２６に供給される作動油は、補充ライン８２に設けたオイルフィルタ８６によって不純物が除去される。このようにして低圧油ライン２６への作動油の補充を行うことで、作動油の漏れが生じても、油圧トランスミッション４内を循環する作動油の量を維持できる。なお、低圧油ライン２６とオイルタンク８０との間の返送ライン８８にはリリーフ弁８９が設けられており、低圧油ライン２６内の圧力をリリーフ弁８９の設定圧力近傍に保持するようになっている。
また、高圧油ライン２４と低圧油ライン２６との間には、油圧モータ２２をバイパスするバイパス流路７０が設けられている。バイパス流路７０には、高圧油ライン２４内の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁７２が設けられている。そのため、高圧油ライン２４内における作動油の圧力がリリーフ弁７２の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁７２が自動的に開いて、バイパス流路７０を介して低圧油ライン２６に高圧油が逃げるようになっている。
油圧ポンプ２０及び油圧モータ２２は、押しのけ容積が調節可能な可変容量型であり、その押しのけ容積はそれぞれポンプ制御部３４及びモータ制御部３６によって制御される。
図５は、油圧ポンプ２０の構成例を示す図である。同図に示すように、油圧ポンプ２０は、シリンダ５０及びピストン５２により形成される複数の油圧室５３と、ピストン５２に係合するカム曲面を有するカム５４と、各油圧室５３に対して設けられる高圧弁５６および低圧弁５８とにより構成される。
ピストン５２は、カム５４のカム曲線に合わせてピストン５２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ５０内を摺動するピストン本体部５２Ａと、該ピストン本体部５２Ａに取り付けられ、カム５４のカム曲面に係合するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。なお図５には、ピストン５２がピストン本体部５２Ａとピストンローラー５２Ｂとからなる例を示した。
カム５４は、カム取付台５５を介して、主軸２Ｃの外周面に取り付けられている。カム５４は、主軸２Ｃが一回転する間に、油圧ポンプ２０の各ピストン５２を何度も上下動させて大きなトルクを得る観点から、複数の凹部５４Ａ及び凸部５４Ｂが主軸２Ｃの周りに交互に並んだ波状のカム曲面を有するリングカムを採用する。また、リングカム５４の凹凸の谷（凹部５４Ａの最も深い箇所）に少なくとも一つのピストン５２が位置したときに、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１の位置が一致するようにリングカム５４の形状を決定することが好ましい。なお、図５には３個のピストン５２のうち中央のものが、リングカム５４の凹凸の谷に位置した様子を示している。このような手法でリングカム５４の形状を決定すると、第１穴１０及び第２穴１１の位置が一致するようなロータ２の角度位置では、少なくとも一つのピストン５２のピストンローラー５２Ｂがリングカム５４の凹凸の谷に嵌り込むため、該角度位置にロータ２を保持することが容易になる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
高圧弁５６は、各油圧室５３と高圧油ライン２４との間の高圧連通路５７に設けられる。一方、低圧弁５８は、各油圧室５３と低圧油ライン２６との間の低圧連通路５９に設けられる。高圧弁５６及び低圧弁５８は、ポンプ制御部３４によって開閉タイミングが制御される。
ポンプ制御部３４は、作動油の昇圧に寄与する油圧室（アクティブチャンバ）の全油圧室５３に対する割合を変化させて油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを調節する。
ポンプ制御部３４は、全油圧室５３のうちアクティブチャンバについては、ピストン５２が下死点から上死点に向かうポンプ工程で高圧弁５６を開いて低圧弁５８を閉じ、ピストン５２が上死点から下死点に向かう吸入工程で高圧弁５６を閉じて低圧弁５８を開く。そのため、ポンプ工程ではアクティブチャンバから高圧弁５６を介して高圧油ライン２４に高圧油が吐出され、吸入工程では低圧油ライン２６から低圧弁５８を介してアクティブチャンバに低圧油が供給される。一方、ポンプ制御部３４は、アクティブチャンバ以外の油圧室（ノンアクティブチャンバ）については、ピストン５２が下死点から上死点を経て再び下死点に戻るサイクルの間、高圧弁５６を閉じて低圧弁５８を開いたままの状態を維持する。そのため、ノンアクティブチャンバから高圧油ライン２４に高圧油が吐出されることはなく、ノンアクティブチャンバは作動油の昇圧に寄与しない。
なお、ここでは、高圧弁５６及び低圧弁５８の両方がポンプ制御部３４によって開閉制御される例を説明したが、高圧油ライン２４に向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁で高圧弁５６を用いてもよい。この場合、油圧ポンプ２０のピストン５２が下死点から上死点に向かう間に、油圧室５３内の作動油が圧縮されて、油圧室５３内の圧力が高圧油ライン２４内の圧力よりも高くなると自動的に高圧弁５６が開くので、高圧弁５６の制御を積極的に行う必要がない。
次に、本実施形態における風力発電装置１のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態では、最終的には、ロックピン９をロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１とに挿入することでロータ２を固定するが、その前に第１穴１０及び第２穴１１の位置を合わせる必要がある。そのため、まずは、油圧ポンプ２０をポンプ制御部３４により制御し、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力をロータ２に作用させてロータ２を目標角度位置に停止させる。ここでいう「目標角度位置」とは、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置のことである。
図６は、ロータ２を停止させる際のポンプ制御部３４による油圧ポンプ２０の制御手順を示すフローチャートである。
はじめに、制御ユニット３０によってロータ停止指令が受領される（ステップＳ１）。ロータ停止指令は、風力発電装置１の制御機器の入力端末から直接的に入力されてもよいし、無線通信又は有線通信によって遠隔地から入力されてもよい。例えば、作業員の輸送のためのヘリコプターが再生エネルギー型発電装置にアクセスする際、ヘリコプター内からの遠隔操作でロータ停止指令を制御ユニット３０に送ってもよい。あるいは、風力発電装置１が属するウィンドファームのファーム制御室からの遠隔操作でロータ停止指令を制御ユニット３０に送ってもよい。
次に、制御ユニット３０のポンプ制御部３４は、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ２）。そして、ロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２を所望の角度位置に停止させるように油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰを算出する（ステップＳ４）。このとき、下記の数式（１）を用いてトルクデマンドＴＰを算出してもよい。
Figure 2013042279
なお、数式（１）において、Ｉはロータ２の慣性モーメントであり、θはロータ２の角度位置であり、ｔは時間であり、Ｔａｅｒｏは風からロータ２に入力されるトルクであり、ＴＰは油圧ポンプ２０のトルクデマンドである。
さらに、ポンプ制御部３４は、圧力センサー２８による高圧油ライン２４内の作動油の圧力ＰＨを取得する（ステップＳ６）。そして、ポンプ制御部３４は、油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰ及び高圧油ライン２４内の作動油の圧力ＰＨに基づいて、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを決定する（ステップＳ８）。このとき、下記の数式（２）を用いて油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを決定してもよい。
Figure 2013042279
この後、ステップＳ１０において、ポンプ制御部３４は、下記式（３）に従って、油圧ポンプ２０の押しのけ容積がＤＰになるように油圧ポンプ２０のアクティブチャンバの数を変化させる。
Figure 2013042279
 （ただし、ｍはカム５４の凹凸の個数であり、Ｖｐは全シリンダ５０の合計容積であり、Ｆｄｐは全油圧室５３に対するアクティブチャンバの割合である。）
次に、ステップＳ１２に進んで、ロータ２が停止したか否かを判断する。このとき、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２が停止しているか判断してもよい。ロータ２が停止していなければ、ステップＳ２に戻って油圧ポンプ２０の制御を繰り返す（ステップＳ１２のＮＯ判定）。一方、ロータ２が停止していれば（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、ロックピン９によるロータ２の固定作業に移行する。
なお、ロックピン９によってロータ２を完全に不動にするまでの間、油圧ポンプ２０の高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して、油圧室５３内に作動油を閉じ込めてピストン５２を不動とし（油圧ロックの状態）、ロータ２を仮固定してもよい。これにより、第１穴１０及び第２穴１１へのロックピン９の挿入作業を効率的に行うことができる。
また、ロータ２を目標角度位置で停止させるために油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを変化させると、油圧ポンプ２０から吐出される作動油の流量ＱＰ（＝押しのけ容積ＤＰ×油圧ポンプ２０の回転数ｎＰ）も変化する。このため、高圧油ライン２４における作動油が過剰になったり、不足したりする。そこで、ＡＣＣバルブ制御部３８によるアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）の開閉制御、または、モータ制御部３６による油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの制御を行い、高圧油ライン２４における作動油の過剰分を吸収したり、同作動油の不足分を補ったりしてもよい。
例えば、油圧ポンプ２０による制動力（トルク）を増大させるためにステップＳ８にて押しのけ容積ＤＰを大きくした場合、油圧ポンプ２０の吐出量ＱＰも大きくなり、高圧油ライン２４における作動油の過剰分が生じる。そこで、ＡＣＣバルブ制御部３８によって、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を開いて高圧油ライン２４の作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に流入させた後、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を閉じることで、過剰な作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に蓄積する。なお、アキュムレータ６０に蓄積された作動油は、後で必要になったときに、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を開くことで放出できる。例えば、アキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）から作動油を放出して油圧モータ２２の回転を補助してもよい。
また、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を介さずに、アキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）が直接的に高圧油ライン２４に接続されている場合には、特段の制御を要さずに、過剰な作動油をアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）に蓄積することができる。そして、ロータ２の減速又は停止後の暫くの間、アキュムレータ６０に蓄積された作動油が徐々に放出され、油圧モータ２２を駆動して発電を継続できる。
あるいは、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰの増大によって生じた作動油の過剰分を、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭを増大させて吸収してもよい。この場合、油圧モータ２２の押しのけ容積の増加量ΔＤＭは、以下の数式（４）により決定してもよい。
Figure 2013042279
 ただし、数式（４）において、ＱＥＸＣＥＳＳは作動油の過剰な流量であり、ｎＧは発電機６の回転数（すなわち、油圧モータ２２の回転数）である。この場合、押しのけ容積の増加量ΔＤＭに相当する分だけ、発電機６で生成される電力が増大する。
あるいは、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰの増大によって生じた作動油の過剰分を、リリーフ弁７２を開くことで、バイパス流路７０を介して低圧油ライン２６に逃がしてもよい。
なお、高圧油ライン２４における作動油の過剰分に対処する際、アキュムレータ６０への蓄積を優先して行い、アキュムレータ６０の容量に相当する作動油が蓄積されたら油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増加し、押しのけ容積ＤＭの増加でも対応できない場合に限ってリリーフ弁７２を開くことが好ましい。これは、アキュムレータ６０に蓄積された作動油は後で必要になったときに利用できるから最も有用であり、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増加は発電量の増加につながるため有用であるのに対し、リリーフ弁７２を開放してもエネルギーを有効活用できないからである。また、リリーフ弁７２を開放すると、リリーフ弁７２通過時に作動油の温度が上昇してしまい、作動油の温調が必要になることからも、アキュムレータ６０への作動油の蓄積や、油圧モータ２２の押しのけ容積ＤＭの増大を優先的に行うことが好ましい。
また、ロータ２を停止させる際、発電機６の電気的出力がある程度まで低下したら、発電機６を電力系統２７から解列する必要がある。ところが、発電機６を解列すると、その瞬間に発電機６の電気的出力がゼロに急減するから、油圧モータ２２から発電機６への機械的入力と発電機６の電気的出力とのバランスが崩れ、発電機軸が加速されてしまう。
そこで、発電機６の出力が閾値以下になって、遮断器２５を開にして発電機６を電力系統２７から解列するステップを行う直前に、油圧モータ２２をアイドル状態にすることが好ましい。油圧モータ２２をアイドル状態とすることで、油圧モータ２２から発電機６への機械的入力がゼロになって、発電機６の解列時における、油圧モータ２２からの機械的入力と発電機６の電気的出力のバランスを維持できる。よって、発電機の解列時における発電機軸の加速を防止できる。
なお、「アイドル状態」とは、油圧モータ２２の押しのけ容積がゼロの状態を意味する。
以上説明したように、本実施形態では、油圧ポンプ２０のトルクを変化させて、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力をロータ２に作用させてロータ２を停止させた後、ロータ２が回転方向に関して不動となるようにロータ２をロックピン９により固定する。
そのため、ロータ２を任意の角度位置に迅速に停止させることができる。すなわち、ブレーキ機構の制動力とは異なり、油圧ポンプ２０による制動力は、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰや、高圧油ライン２４の圧力ＰＨによって精密な調節が可能であるから、ロータ２を任意の角度位置に停止させることができる。加えて、油圧ポンプ２０のトルクＴＰを適宜調節すれば、比較的大きな制動力をロータ２に作用させて、ロータ２を迅速に停止させることも可能である。さらに、ブレーキ機構によってロータ２に制動力を与える場合にはロータ２の回転エネルギーが摩擦熱として散逸してしまうのに対し、油圧ポンプ２０によってロータ２に制動力を与える場合にはロータ２の回転エネルギーは作動油の昇圧に用いられる。そのため、油圧ポンプ２０からの高圧油（昇圧された作動油）を用いて、必要に応じて、発電機６で生成される電力を増大させることが可能になる。よって、ロータ２を停止させる際にエネルギーを有効活用できる。
また、本実施形態では、ロータ２の角度位置の検出結果に基づいてロータ２を目標角度位置に停止させるような油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰを算出し、該トルクデマンドＴＰに基づいて決定した押しのけ容積ＤＰが得られるように油圧ポンプ２０を制御する。すなわち、角度位置検出器２９の検出結果に基づいて、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを調節し、ロータ２側に設けられた第１穴１０とナセル８側に設けられた第２穴１１との位置が一致するような目標角度位置でロータ２を停止させるようにした。そのため、油圧ポンプ２０による制動力を調節してロータ２を目標角度位置に自動で停止させることができる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
なお、本実施形態では、油圧ポンプ２０によるトルク（制動力）をロータ２に付与して、ロータ２を停止させる例について説明したが、油圧ポンプ２０による制動力に加えて、空力制動力をロータ２に付与してもよい。空力制動力は、ピッチ制御部３２による制御下で、ピッチ駆動機構４０が回転翼２Ａのピッチ角をフェザー側に変化させることで生じる。このように、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用することで、ロータ２をより迅速に停止させることができる。また、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力を併用することで、いずれか一方が正常に動作しない場合であっても、他方によってロータ２を確実に停止させることができる。
この場合、ロータ２を減速して停止させる過程（ロータ停止指令の受領からロータ２の停止までの過程）のうち少なくとも一部の期間において、油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用すればよく、必ずしも、ロータ２を減速して停止させる過程の全期間に亘って油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力とを併用する必要はない。例えば、ロータ２を減速して停止させる過程の一部の期間は油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力のいずれか一方のみを用い、残りの期間は両者を併用するようにしてもよい。
油圧ポンプ２０による制動力とピッチ制御による空力制動力を併用する場合、ロータ停止指令の受領後、ロータ２の回転数に応じたトルクデマンドＴＰに油圧ポンプ２０のトルクを調節するとともに、回転翼２Ａのピッチ角をフェザー側に変化させて、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に作用させてもよい。ここで、ロータ２の回転数に応じたトルクデマンドＴＰは、ロータ２の回転数ωとトルクデマンドＴＰとの関係を示す既知のＴＰ−ω曲線に、ロータ２の回転数ωの実測値を当てはめることで求めてもよい。
また、本実施形態では、「目標角度位置」が、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置である例について説明したが、「目標角度位置」はロータ２を停止させたい任意の角度位置であってもよい。
例えば、ヘリポートがナセル８の上面に設けられた風力発電装置１の場合、ヘリコプターのアクセスを容易にする観点から、ロータ２の３本の回転翼２ＡがＹ字状になるような角度位置でロータ２を停止させたいことがある。この場合の「目標角度位置」は、ロータ２の３本の回転翼２ＡがＹ字状になるような角度位置である。
また、回転翼２Ａの保守（例えば回転翼２Ａの傷の調査）を行う場合、その回転翼２Ａが例えば略水平又は略鉛直になるように、ロータ２の角度位置を調節することが望まれる。さらに、回転翼２Ａの取付け・取外しを行う場合、作業対象の回転翼２Ａが例えば略水平又は略鉛直になるように、ロータ２の角度位置を調節することが望まれる。これらの場合には、「目標角度位置」は、着目する回転翼２Ａが特定の方向（例えば略水平又は略鉛直）に沿うようなロータ２の角度位置である。
また、同一のウィンドファームに属する隣の風力発電装置に与える影響を調査する目的で、風力発電装置１のロータ２の角度位置を任意に調節したい場合も考えられる。例えば、風力発電装置１の回転翼２Ａが引き起こすウェークが、風力発電装置１の直ぐ後方に位置する別の風力発電装置にどのような影響を与えるか調査するために、風力発電装置１のロータ２の角度位置を調節したいといった要望があるかもしれない。この場合には、「目標角度位置」は、後方の風力発電装置に与える影響を調べるために適切な風力発電装置１のロータ２の角度位置である。
［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態の風力発電装置は油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるためのバルブを追設した点を除けば、第１実施形態の風力発電装置１と同様である。よって、ここでは、上述した風力発電装置１とは異なる点を中心に説明することにし、風力発電装置１と同一の部分には共通の符号を付してその説明を省略する。
図７は、モータ動作用のバルブを追設した油圧ポンプ２０の構成例を示す図である。同図に示すように、本実施形態では、油圧ポンプ２０は、シリンダ５０、ピストン５２、油圧室５３、高圧弁５６及び低圧弁５８がケーシング９０に収納された構成を有する（ただし、図７には高圧弁５６は示していない）。ケーシング９０は、油圧ポンプ２０のハブ２Ｂに近い側の端面を形成するエンドプレート９０Ａと、油圧ポンプ２０のハブ２Ｂに遠い側の端面を形成するエンドプレート９０Ｂと、エンドプレート（９０Ａ，９０Ｂ）間に設けられる円筒壁９０Ｃとで構成される。
なお、図７に示す油圧ポンプ２０は、主軸２Ｃの長手方向に複数列（３列）のリングカム５４及びこれに対応するピストン５２及び油圧室５３が設けられている。
ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂには貫通穴９１が形成されている。貫通穴９１は、外部の圧油源から油圧ポンプ２０（具体的には油圧室５３）に圧油を供給する供給路９２の一部を構成している。供給路９２からの圧油の供給を受けるのは、複数列のリングカム５４のうちハブ２Ｂから最も遠い側に位置するリングカム（最後列のリングカム）に対応する油圧室５３である。このように、ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂに形成した貫通穴９１を含む供給路９２から最後列のリングカム５４に対応する油圧室（図７における最も右側に位置する油圧室）５３に圧油を供給することの理由は、油圧ポンプ２０が主軸２Ｃのハブ２Ｃから遠い側の端部に位置するため、エンドプレート９０Ｂ周辺のスペースを利用して供給路９２を容易に設けることができるからである。
また、供給路９２には、ノーマルクローズ式のソレノイドバルブ９３と、圧油源から油圧室５３に向かう圧油の流れのみを許容するチェック弁９４とが設けられている。圧油源からの圧油は、ソレノイドバルブ９３が励磁されて開くことでチェック弁９４及び貫通穴９１を経て油圧室５３に供給され、ピストン５２を押し下げてリングカム５４を回動した後、低圧弁５８及び低圧連通路５９を介して低圧油ライン２６に排出される。
ソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４は、エンドプレート９０Ｂ周辺のスペースを有効活用する観点から、ハブ２Ｂから遠い側のエンドプレート９０Ｂの外表面に取り付けることが好ましい。
なお、ソレノイドバルブ９３はバルブ制御部３９によって開閉制御され、低圧弁５８はポンプ制御部３４（図９参照）によって開閉制御される。ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８は、ピストン５２の往復運動の周期にタイミングを合わせて開閉制御される。
図８は、ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の開閉タイミングを示すチャートである。
同図に示すように、ピストン５２が上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向かう期間において、ソレノイドバルブ９３は開かれ低圧弁５８は閉じられる。これにより、圧油源からの圧油が油圧室５３に供給され、該圧油によってピストン５２が押し下げられてリングカム５４が回動する（モータ工程）。
一方、ピストンが下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）に向かう期間において、ソレノイドバルブ９３は閉じられ低圧弁５８は開かれる。これにより、油圧室５３内においてピストン５２を押し下げた後の圧油は、低圧弁５８及び低圧連通路５９を介して低圧油ライン２６に排出される。
なお、油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるための圧油は、油圧トランスミッション４内を循環する作動油であることが好ましい。モータ動作時に油圧室５３に流入した圧油が油圧トランスミッション４内を循環する作動油であれば、油圧トランスミッション４に何ら悪影響を及ぼすことがない。
図９は、油圧トランスミッション４内を循環する作動油を用いて油圧ポンプ２０にモータ動作を行わせるための油圧回路を示す図である。
同図に示す油圧回路では、低圧油が貯留されているオイルタンク８０と油圧室５３１及び５３ｋとの間に供給路９２が設けられている。供給路９２のソレノイドバルブ９３よりも上流側には、「圧油源」としてのポンプ９５が設けられている。ポンプ９５によってオイルタンク８０から汲み上げられた作動油は、ソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を介して、「圧油」として油圧室油圧室５３１及び５３ｋに供給される。
なお、図９には、オイルタンク８０から作動油を汲み上げて、該作動油を補充ライン８２を介して低圧油ライン２６に供給するブーストポンプ８４とは別に「圧油源」としてのポンプ９５を設ける例を示したが、ブーストポンプ８４を「圧油源」として兼用してもよい。
ところで、油圧ポンプ２０は、脈動防止や押しのけ容積ＤＰの細やかな制御を目的として、複数のピストン５２の往復運動周期の位相を互いにずらすように設計されるのが一般的である。また、往復運動周期の位相が同一である２以上のピストン５２からなるグループを複数設け、何れかのピストン５２に不具合が生じても、前記不具合が生じたピストン５２と同一のグループに属する他のピストン５２が動き続けることによって、脈動防止や押しのけ容積の細やかな制御を維持できるように設計するのが通常である。図９に示す例では、ピストン５２１とこのピストン５２１の反対側に位置するピストン５２ｋとは、同一の位相で往復運動を繰り返すようにリングカム５４の形状が決定されている。同様に、ピストン５２ｉとこのピストン５２ｉの反対側に位置するピストン５２ｉ＋ｋ−１とは、同一の位相で往復運動を繰り返すようにリングカム５４の形状が決定されている。よって、２個のピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１の往復運動周期の位相が同一であるからリダンダンシーは２である。
そして、同一のグループに属するピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１に対して、共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４が設けられている。なお、図９には、同一のグループに属するピストン５２１，５２ｋに対して共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を設けた例を示している。この共通のソレノイドバルブ９３をそれぞれリングカム５４の動きにタイミングを合わせて開閉制御すれば、油圧ポンプ２０のモータ動作を実現できる。
このように、ピストン５２ｉ，５２ｉ＋ｋ−１に対応するソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を共通化することで、バルブ（９３，９４）の個数を削減できる。
なお、図９では油圧室５３１，５３ｋに対する圧油の供給路９２だけを示しているが、実際には他の油圧室５３にも圧油の供給路９２が接続されている。例えば、最後列のリングカム５４に対応する全油圧室５３ｉ（ｉ＝１〜ｍ）のうち、ｊ個の油圧室５３に供給路９２を接続してもよい。リダンダンシーがｎであれば、前記ｊ個の油圧室５３のピストン５２の往復運動周期はｊ／ｎ種類存在する。つまり、互いに異なる往復運動周期で動くピストン５２がｊ／ｎ組存在するから、各組のピストン５２に対して共通のソレノイドバルブ９３及びチェック弁９４を設ければよい。
次に、本実施形態における風力発電装置のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を目標角度位置（第１穴１０及び第２穴１１が一致するようなロータ２の角度位置）に停止させる。
しかし、風速の変化の影響を受けて空力トルクが急激に変動した場合、油圧ポンプ２０のトルクの調節によってロータ２を所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、ロータ２を所望の角度位置に停止させた後にロータ２が動いて目標角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させた後、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、ロータ２を目標角度位置まで回転させる。
図１０は、ロータ２を目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳ１〜Ｓ１２は、第１実施形態において図６を用いて説明したものと同様であるから、ここではその説明を省略する。
図１０に示すように、ステップＳ１〜Ｓ１２によりロータ２を停止させた後、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ１４）。そして、角度位置検出器２９の計測結果に基づいて、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１との位置が一致しているか、すなわちロータ２が目標角度位置に停止しているかを判定する（ステップＳ１６）。
ロータ２が目標角度位置に停止していれば（ステップＳ１６のＹＥＳ判定）、圧油による油圧ポンプ２０の駆動操作は行わず、第１穴１０及び第２穴１１へのロックピン９の挿入作業に移行する。その際、高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して油圧ポンプ２０を所望の角度位置において仮固定した後、ロックピン９の挿入作業を行ってもよい。
一方、ロータ２が目標角度位置に停止していない場合（ステップＳ１６のＮＯ判定）、ステップＳ１８に進んで、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動して、ロータ２を回転させる。このとき、角度位置検出器２９で計測したロータ２の角度位置に基づいてソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の開閉制御を行って、ロータ２を所望の角度位置まで回転させてもよい。例えば、リングカム５４の動きに合わせて図８に示すタイミングでソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８を開閉制御する期間を、ロータ２の現在の角度位置と所望の角度位置との偏差に基づいて決定してもよい。また、リングカム５４の動きに合わせて図８に示すタイミングで開閉制御するソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８の個数を、ロータ２の現在の角度位置と所望の角度位置との偏差に基づいて決定してもよい。
ステップＳ１８において油圧ポンプ２０の駆動によりロータ２を回転させた後、再びステップＳ１４に戻って、ステップＳ１６の判定を行う。
本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させた後、油圧ポンプ２０に圧油を供給し、該圧油によって油圧ポンプ２０を駆動してロータ２を目標角度位置まで回転させるので、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
また、角度位置検出器２９の検出結果に基づいて、ソレノイドバルブ９３及び低圧弁５８を開閉制御することで、油圧ポンプ２０の駆動によってロータ２を所望の角度位置まで回転させる作業を自動化できる。よって、ロータ２の固定作業を効率的に行うことができる。
なお、本実施形態では、ケーシング９０に収納される高圧弁５６とは別に、油圧ポンプ２０にモータ動作させるためのソレノイドバルブ９３を設けている。このことは、次の理由による。
図７及び９に示す例では、ケーシング９０に収納される高圧弁５６及び低圧弁５８は、それぞれ、チェック弁及びノーマルオープン式の電磁弁である。高圧弁５６としてチェック弁を用いているのは高圧弁５６をコンパクトにするためである。圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動する際、ケーシング９０に収納された高圧弁（チェック弁）５６を利用することはできないから、本実施形態では高圧弁５８とは別にノーマルクローズ式の電磁弁からなるソレノイドバルブ９３を設けている。
また高圧弁５６として電磁弁を用いる場合であっても、高圧弁５６のコンパクト化の観点から、高圧弁５６は油圧室５３と高圧油ライン２４との圧力差を利用して開閉するように設計することがある。油圧室５３と高圧油ライン２４との圧力差を利用することで、高圧弁５６の開閉制御を行うのに必要な電磁力は小さくて済むから、高圧弁５６をコンパクト化できる。この場合、高圧弁５６は、ピストン５２の往復運動によって作り出される上記圧力差を利用してはじめて開閉可能である。そうすると、圧油源（ポンプ９５）からの圧油によって油圧ポンプ２０を駆動する際、高圧弁５６単独では開閉制御することができないことがある。したがって、ケーシング９０に収納される高圧弁５６が電磁弁であっても、高圧弁５８とは別にソレノイドバルブ９３を設けるのが好ましい。
なお、本実施形態でも、ロータ２を停止させる際（図１０のステップＳ１〜Ｓ１２）、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に付与してもよいのは、第１実施形態と同様である。
また本実施形態では、「目標角度位置」が、第１穴１０と第２穴１１との位置が一致するようなロータ２の角度位置である例について説明したが、「目標角度位置」はロータ２を停止させたい任意の角度位置であってもよい。
［第３実施形態］
次に第３実施形態に係る風力発電装置について説明する。本実施形態の風力発電装置はロータ２を固定するためのブレーキ機構を追設した点と、ロータ２のターニング装置を追設した点を除けば、第１実施形態の風力発電装置１と同様である。よって、ここでは、上述した風力発電装置１とは異なる点を中心に説明することにし、風力発電装置１と同一の部分には共通の符号を付してその説明を省略する。
図１１は、本実施形態の風力発電装置１００のナセル８内部の構造を示す断面図である。図１２は、ブレーキディスク周辺の詳細構造を示す図である。図１３は、主軸及びブレーキディスクをハブ側から視た斜視図である。図１４は、ギアードモータの構成例を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態で説明したロックピン９に替えて又はロックピン９に追加して、以下で説明するブレーキ機構を用いてロータ２を固定する。
主軸２Ｃは、図１１に示すように、ハブ２Ｂに近い側に位置する前方部１１０と、ハブ２Ｂから遠い側に位置する後方部１１２とを有する。前方部１１０と後方部１１２との間には、段差１１３が設けられており、前方部１１０は後方部１１２よりも大径に形成されている。
また、図１１に示す例では、主軸２Ｃを軸支する一対の主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。すなわち、前方の主軸軸受３Ａが主軸２Ｃの前方部１１０を軸支するとともに、後方の主軸軸受３Ｂが主軸２Ｃの後方部１１２を軸支している。主軸軸受３（３Ａ，３Ｂ）は、それぞれ、軸受箱１１６に収納されている。そして、各軸受箱１１６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１１７及びナセル８によって連結されている。
また、各軸受箱１１６はナセル８に支持される。例えば、ナセル８が、タワー７に旋回自在に支持されるナセル台板８Ａと、ナセル台板８Ａを覆うナセルカバー８Ｂとで構成される場合、各軸受箱１１６は、ナセル台板８Ａに支持されてもよいし、ナセルカバー８Ｂに支持されてもよい。
主軸２Ｃの前方部１１０は、ハブ２Ｂに近い側の端部が、主軸２Ｃの径方向外方に張り出してフランジ１１１を形成している。前方部１１０のフランジ１１１は、ボルト１１４によってハブ２Ｂと締結される。このとき、ロータ２を固定するためのブレーキディスク１３０が、フランジ１１１及びハブ２Ｂとともに共締めされる。
ブレーキディスク１３０は、図１１及び１２に示すように、ボルト１１４によってハブ２Ｂ及びフランジ１１１との共締めにより締結される被締結部１３１と、この被締結部１３１から屈曲して主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延在する中間部１３２と、中間部１３２の端部に設けられたディスク部１３３とを有する。
被締結部１３１は、主軸２Ｃのフランジ１１１に沿って主軸２Ｃの径方向に延在しており、円環状に形成されている。中間部１３２は、前方部１１０のフランジ１１１とハブ２Ｂとの共締め位置（すなわち、ボルト１１４の位置）から主軸２の径方向外方に向かって広がりながら、主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延びている。また、中間部１３２の軸受箱１１６側の端部には、外周側と内周側のそれぞれにディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）が設けられている。外周側のディスク部１３３Ａは主軸２Ｃの径方向外方に延在しており、内周側のディスク部１３３Ｂは主軸２Ｃの径方向内方に延在している。
上記構成のブレーキディスク１３０では、主軸２Ｃのフランジ１１１とハブ２Ｂとの共締め位置から主軸２Ｃの径方向外方に広がるようにブレーキディスク１３０の中間部１３２を設けているので、レバー比が大きくなり、大きな制動力をロータ２に付与することができる。すなわち、径方向外方に広がる中間部１３２を設けることで、後述のブレーキキャリパー１３４による摩擦力が付与されるディスク部１３３の位置が、主軸２Ｃの軸中心から径方向外方により一層離れることになり、ブレーキキャリパー１３４による摩擦力自体が小さくても、ロータ２に大きな制動力を付与できる。
また、ハブ２Ｂ及び主軸２Ｃとの共締め位置から主軸軸受３Ａの軸受箱１１６に向かって延在する中間部１３２を設けたので、後述のブレーキキャリパー１３４による摩擦力が付与されるディスク部１３３の位置を、主軸２Ｃの支点である主軸軸受３Ａに近づけることができる。すなわち、主軸２Ｃの軸方向における、ディスク部１３３と主軸軸受３Ａとの距離を小さくできる。これにより、全てのブレーキキャリパー１３４による摩擦力の合力が主軸２Ｃの径方向成分を有していても、摩擦力の合力の径方向成分に起因して主軸２Ｃに作用するモーメント荷重を軽減することができる。
ブレーキキャリパー１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ）は、図１２及び１３に示すように、ディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）を跨ぐように設けられている。ブレーキキャリパー１３４には、ブレーキディスク１３０の外周側のディスク部１３３Ａに対応して設けられる複数の外周側キャリパー１３４Ａと、ブレーキディスク１３０の内周側のディスク部１３３Ｂに対応して設けられる複数の内周側キャリパー１３４Ｂとがある。
このように、ブレーキディスク１３０の外周側及び内周側に、それぞれ、複数のブレーキキャリパー１３４（外周側キャリパー１３４Ａ及び内周側キャリパー１３４Ｂ）を設けることで、ロータ２に十分な制動力を付与できる。
各ブレーキキャリパー１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ）は、油圧によりブレーキパッド１３５をブレーキディスクのディスク部１３３（１３３Ａ，１３３Ｂ）に押し付けて、ロータ２に制動力を付与するようになっている。ブレーキキャリパー１３４は、前方の主軸軸受３Ａの軸受箱１１６又はナセル台板８Ａに直接又は間接的に支持される。
また、図１１に示すように、主軸２Ｃにはターニング用ディスク１４０が取り付けられている。ターニング用ディスク１４０の外周には、歯車１４２が形成されている。このターニング用ディスク１４０は、図１４に示すギアードモータ１６０を用いて回転させることができる。これにより、一旦停止したロータ２を目標角度位置まで回転させることができる。
ギアードモータ１６０は、電動モータ１６２及び減速機１６４を有する。減速機１６４は、第１歯車１６５、第２歯車１６６及び第３歯車１６７により構成される。減速機１６４の第１歯車１６５は、電動モータ１６２の出力軸に取り付けられている。減速機１６４の第２歯車１６６は、回転軸１７０に取り付けられており、第１歯車１６５と噛み合っている。減速機１６４の第３歯車１６７は、回転軸１７０に取り付けられており、ターニング用ディスク１４０の歯車１４２と噛み合っている。
電動モータ１６２から出力されたトルクは、第１歯車１６５、第２歯車１６６及び第３歯車１６７によって増大されて、ターニング用ディスク１４０に入力される。
また、回転軸１７０及びこれに取り付けられた第２歯車１６６及び第３歯車１６７は、図中の矢印Ａ方向に移動可能に構成されている。これにより、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２から離脱させたり、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２に噛み合わせたりすることができる。
したがって、ロータ２のターニング操作を行うとき、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２に噛み合わせて、電動モータ１６２のトルクをターニング用ディスク１４０に伝達することができる。それ以外のときは、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７をターニング用ディスク１４０の歯車１４２から離脱させておけばよい。
なお、ギアードモータ１６０の第３歯車１６７のターニング用ディスク１４０の歯車１４２に対する嵌脱は、遠隔地からの指令に従って行われるようにしてもよい。
なお、ギアードモータ１６０は、ターニング用ディスク１４０に対して複数設けてもよい。これによって、より大きなトルクをターニング用ディスク１４０に入力できる。
次に、本実施形態における風力発電装置のロータ２の固定方法について説明する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させる。その後、図１１〜１３に示したブレーキ機構を用いてロータ２を固定する。
しかし、風速の変動の影響を受けて空力トルクが急激に変動した場合、油圧ポンプ２０のトルクの調節によってロータ２を所望の角度位置に停止させるのが困難なことがある。また、ロータ２を所望の角度位置に停止させた後にロータ２が動いて目標角度位置から事後的にずれてしまう場合も考えられる。
そこで、本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力を作用させてロータ２を停止させた後、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０を用いて、ロータ２を目標角度位置まで回転させる。
図１５は、ロータ２を目標角度位置に停止させるまでの手順を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳ１〜Ｓ１２は、第１実施形態において図６を用いて説明したものと同様であるから、ここではその説明を省略する。
図１５に示すように、ステップＳ１〜Ｓ１２によりロータ２を停止させた後、角度位置検出器２９によるロータ２の角度位置（回転変位）の計測結果を取得する（ステップＳ２０）。そして、角度位置検出器２９の計測結果に基づいて、ロータ２が目標角度位置に停止しているかを判定する（ステップＳ２２）。
ロータ２が目標角度位置に停止していれば（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作は行わず、ブレーキキャリパー１３４及びブレーキディスク１３０によるロータ２の固定作業に移行する。その際、高圧弁５６及び低圧弁５８を閉じた状態を維持して油圧ポンプ２０を目標角度位置において仮固定した後、ブレーキキャリパー１３４及びブレーキディスク１３０によるロータ２の固定作業を行ってもよい。
一方、ロータ２が目標角度位置に停止していない場合（ステップＳ２２のＮＯ判定）、ステップＳ２４に進んで、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行う。
具体的には、風速が閾値以上の場合、ピッチ駆動機構４０により回転翼２Ａのピッチ角を調節してロータ２のターニング操作を行う。一方、風速が前記閾値未満の場合、ギアードモータ１６０によりロータ２のターニング操作を行う。
高風速域におけるギアードモータの使用を前提にすると、強い風の力に対抗できるような大トルクを出力可能な大型のギアードモータ１６０を用いる必要が生じる。そこで、風速が閾値以上の場合にはギアードモータ１６０を用いずにピッチ制御を用いることとし、空力トルクをロータに与えてターニング操作を行うことで、ギアードモータ１６０の大型化を抑制できる。
特に、油圧トランスミッション４を採用した風力発電装置では、ギアードモータ１６０は、ハブ２Ｂと油圧ポンプ２０との間に位置する主軸２Ｃに取り付けざるを得ず、大トルクを出せるように大型化する必要がある。そのため、上述のようにピッチ駆動機構４０とギアードモータ１６０との併用により、ギアードモータ１６０の大型化を抑制できることは非常に有益である。
ステップＳ２４においてギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行った後、再びステップＳ２０に戻って、ステップＳ２２の判定を行う。
本実施形態では、少なくとも油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させた後、ギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行うので、ロータ２を目標角度位置まで回転させることができる。
なお、本実施形態ではギアードモータ１６０又はピッチ駆動機構４０によるロータ２のターニング操作を行う例について説明したが、油圧シリンダを用いてロータ２を回転させてもよい。例えば、図１３に示すように、ブレーキディスク１３０に油圧シリンダを取り付けて、該油圧シリンダによってロータ２のターニング操作を行えるようにしてもよい。
具体的には、図１３に示すように、ブラケット１５２を介して油圧シリンダ１５０をブレーキディスク１３０に取り付けてもよい。油圧シリンダ１５０は、ナセル台板８Ａ上に立設されており、一端がナセル台板８Ａに固定され、他端がブラケット１５２を介してブレーキディスク１３０に取り付けられている。ブラケット１５２は、ブレーキディスク１３０の外周側のディスク部１３３Ａの全周にわたって形成された複数の取付け穴１５４を利用して、ブレーキディスク１３０に締結されている。なお、ブラケット１５２は、外周側のディスク部１３３Ａのうち、外側キャリパー１３４Ａを設けていない領域に取り付けられる。
また、油圧シリンダ１５０は、ナセル台板８Ａとの連結部１５１、および、ブラケット１５２との連結部５３において回動自在に取り付けられており、ブレーキディスク１３０の回転量に応じて、上述の２つの連結部１５１，１５３を回動中心として回動するようになっている。
このように、ブレーキディスク１３０に油圧シリンダ１５０を取り付けることで、油圧シリンダ１５０がそのピストンを進退させてストロークを変化させると、ブレーキディスク１３０とともにロータ２が回転するので、ロータ２のターニング操作が可能になる。また、ブレーキディスク１３０（具体的には、外周側のディスク部１３３Ａ）は比較的大径であるから、回転翼２Ａの脱着作業時等のロータ２の荷重がアンバランスなときであっても、ロータ２を容易に回転させることができる。
また、油圧シリンダ１５０は、ブレーキディスク１３０の両側にそれぞれ設けることが好ましい。この場合、各油圧シリンダ１５０は、そのピストンを互いに逆方向に動かすことで、ブレーキディスク１３０を回動する。つまり、一方の油圧シリンダ１５０が鉛直方向上側の押圧力をブレーキディスク１３０に付与すると、他方の油圧シリンダ１５０は鉛直方向下側の押圧力をブレーキディスク１３０に付与する。そのため、各油圧シリンダ１５０による押圧力の主軸２Ｃの径方向成分の大部分は互いにキャンセルされ、油圧シリンダ１５０の押圧力の合力の主軸２Ｃの径方向成分に起因して生じる主軸２Ｃへのモーメント荷重を低減できる。
なお、本実施形態でも、ロータ２を停止させる際（図１０のステップＳ１〜Ｓ１２）、油圧ポンプ２０による制動力に加えて空力制動力をロータ２に付与してもよいのは、第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、ロータ２の回転を停止させる際のナセル８の主風向に対する向きの条件は説明しなかったが、ブレーキ機構の大型化を避けるため、緊急時におけるナセル８の主風向に対する向きを所定範囲（例えば９０±４５度）に制限してもよい。
風力発電装置１は、強風が吹いてもロータ２を停止させた状態を維持できるように、ブレーキ機構（ブレーキディスク１３０及びブレーキキャリパー１３４）のトルクをある値以上に設計している。すなわち、風力発電装置１内の作業者を救助するために救難ヘリコプターが風力発電装置１に接近するような緊急時には、非常に大きな瞬間風速（例えば３５ｍ／ｓ）の強風が吹いても、ロータ２の停止状態を維持することが求められる。しかし、このように非常に大きな瞬間風速に対応できるようにブレーキ機構を設計すると、ブレーキ機構が巨大になり、ブレーキ機構の重量が増加してしまう。
そこで、緊急時における主風向に対するナセル８の向きを例えば９０±４５度に制限することで、上記非常に大きな瞬間風速（例えば３５ｍ／ｓ）を想定したときに、ロータ２の停止状態を維持するのに必要なトルクが小さくなり、ブレーキ機構の大型化を避けることが可能である。
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、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、上述の第１及び第２実施形態では、ロータ２側の第１穴１０とナセル８側の第２穴１１とにロックピン９を挿入してロータ２を固定する例について説明し、上述の第３実施形態では、ブレーキディスク１３０及びブレーキキャリパー１３４によってロータ２を固定する例について説明したが、これら以外の任意のロータ固定手段を用いてもよい。
また、上述の第１〜第３実施形態では、油圧ポンプ２０による制動力によってロータ２を停止させる際、油圧ポンプ２０の押しのけ容積ＤＰを変化させる（ステップＳ８参照）例について説明した。しかし、押しのけ容積ＤＰに替えて、または、押しのけ容積ＤＰに加えて、高圧油ライン２４における作動油の圧力ＰＨを変化させてもよい。すなわち、ステップＳ４にて決定した油圧ポンプ２０のトルクデマンドＴＰ（＝押しのけ容積ＤＰ×高圧油の圧力ＰＨ）が実現されるように、押しのけ容積ＤＰ及び圧力ＰＨの少なくとも一方を調節すればよい。
なお、高圧油ライン２４における作動油の圧力ＰＨは、例えば、油圧モータ２２の吸込み量ＱＭに対して油圧ポンプ２０の吐出量ＱＰを大きくしたり、小さくしたりすることで調節可能である。
また、上述の第１及び第２実施形態では、ロックピン９の第１穴１０及び第２穴１１への挿入を手動で行う例について説明したが、ロックピン９の挿入作業を自動化してもよい。
図１６は、ロックピン９の挿入を自動で行う様子を示す図である。同図に示すように、ロックピン９の後端側にアクチュエータ９６が設けられている。アクチュエータ９６は、アクチュエータ制御部９８によって制御される。また、判定手段９９では、角度位置検出器２９（図１及び９参照）によるロータ２の角度位置の検出結果に基づいて、ロータ２側（図１６に示す例ではハブ２Ｂ）の第１穴１０と、ナセル８側（図１６に示す例ではナセル８の突出部８Ａ）の第２穴１１との位置が一致しているか判定する。判定手段９９による判定結果はアクチュエータ制御部９８に送られる。そして、第１穴１０及び第２穴１１の位置が一致しているとの判定結果が判定手段９９により得られた場合、アクチュエータ制御部９８は、アクチュエータ９６を作動させてロックピン９の第１穴１０及び第２穴１１への挿入を行う。なお、アクチュエータ９６として、例えば油圧シリンダを用いることができる。
１ 風力発電装置
２ ロータ
２Ａ 回転翼
２Ｂ ハブ
２Ｃ 主軸
３ 主軸軸受
４ 油圧トランスミッション
５ 締結部材
６ 発電機
７ タワー
８ ナセル
８Ａ 突出部
９ ロックピン
１０ 第１穴
１１ 第２穴
１２ 円筒部材
１３ ねじ部材
１４ 角部
１５ 角部
２０ 油圧ポンプ
２２ 油圧モータ
２４ 高圧油ライン
２６ 低圧油ライン
２８ 圧力センサー
２９ ロータリエンコーダ
３０ 制御ユニット
３２ ピッチ制御部
３４ ポンプ制御部
３６ モータ制御部
３８ ＡＣＣバルブ制御部
３９ バルブ制御部
４０ ピッチ駆動機構
４２ 油圧シリンダ
４４ サーボバルブ
４６ 油圧源
４８ アキュムレータ
５０ シリンダ
５２ ピストン
５２Ａ ピストン本体部
５２Ｂ ピストンローラ
５３ 油圧室
５４ カム（リングカム）
５５ カム取付台
５６ 高圧弁
５７ 高圧連通路
５８ 低圧弁
５９ 低圧連通路
６０（６０Ａ，６０Ｂ） アキュムレータ
６２（６２Ａ，６２Ｂ） アキュムレータバルブ
６４ アキュムレータ
６６ オイルフィルタ
６８ オイルクーラ
７０ バイパス流路
７２ リリーフ弁
８０ オイルタンク
８２ 補充ライン
８４ ポンプ
８６ オイルフィルタ
８８ 返送ライン
８９ リリーフ弁
９０ ケーシング
９０Ａ エンドプレート
９０Ｂ エンドプレート
９０Ｃ 円筒壁
９１ 貫通穴
９２ 供給路（圧油の供給路）
９３ ソレノイドバルブ（バルブ）
９４ チェック弁
９６ アクチュエータ
９８ アクチュエータ制御部
９９ 判定手段
１３０ ブレーキディスク
１３４ ブレーキキャリパー
１４０ ターニング用ディスク
１６０ ギアードモータ

Claims (24)

  1. 回転翼が取り付けられたハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された作動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る再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法であって、
    少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを停止させるステップと、
    前記ロータを停止させるステップの後に、前記ロータが回転方向に関して不動となるように前記ロータを固定するステップとを備え、
    前記ロータを停止させるステップでは、前記油圧ポンプのトルクを変化させて前記制動力を調節することを特徴とする再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法。
  2. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、
    前記ロータを停止させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させ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のロータ固定方法。
  3. 前記目標角度位置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴との位置が一致するような前記ロータの角度位置であり、
    前記ロータを固定するステップでは、前記ロータ側の前記第１穴と、前記ナセル側の前記第２穴とにロックピンを挿入することを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法。
  4. 前記ロータを固定するステップでは、前記ロータに取り付けられたブレーキディスクにブレーキパッドを押し付け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のロータ固定方法。
  5. 前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記ロータを目標角度位置まで回転させるステップをさらに備え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のロータ固定方法。
  6. 前記ロータを回転させるステップでは、前記油圧ポンプに圧油を供給し、該圧油によって前記油圧ポンプを駆動して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させることを特徴とする請求項５に記載の再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法。
  7. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、
    前記ロータを回転させるステップでは、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブの開閉を制御し、前記ロータを前記目標角度位置まで回転させることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法。
  8. 前記ロータを回転させるステップでは、
    風速が閾値以上の場合、前記回転翼のピッチ角を調節して前記ロータを前記目標角度位置まで回転させ、
    風速が前記閾値未満の場合、ギアードモータにより前記ロータを前記目標角度位置まで回転させることを特徴とする請求項５に記載の再生エネルギー型発電装置のロータ固定方法。
  9. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、
    前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁とを有し、
    前記ロータを停止させるステップの後、且つ、前記ロータを固定するステップの前に、前記高圧弁及び前記低圧弁を閉めた状態を維持して前記ロータを仮固定するステップをさらに備え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のロータ固定方法。
  10. 前記ロータを停止させるステップでは、前記ロータの回転数に応じたトルク要求値に前記油圧ポンプのトルクを調節するとともに、前記回転翼のピッチ角をフェザー側に変化させ、前記油圧ポンプによる制動力に加えて空力制動力を前記ロータに作用させ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のロータ固定方法。
  11. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記発電機の電力系統との連系状態を切り替える遮断器をさらに備え、
    前記ロータの停止により前記発電機の出力が閾値以下になったとき、前記遮断器を開にして前記発電機を前記電力系統から解列するステップと、
    前記発電機を解列するステップの直前に前記油圧モータをアイドル状態にするステップとをさらに備え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のロータ固定方法。
  12. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、
    前記高圧油ラインには、アキュムレータが接続されており、
    前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記アキュムレータに蓄積す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のロータ固定方法。
  13. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインをさらに備え、
    前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記油圧モータの押しのけ容積を一時的に増大させて、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記油圧モータで吸収す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のロータ固定方法。
  14. 前記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインと、前記高圧油ラインと前記低圧油ラインとに接続され、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路に設けられたリリーフ弁とをさらに備え、
    前記ロータを停止させるステップでは、少なくとも前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくし、前記高圧油ラインにおける過剰な前記作動油を前記バイパス流路及び前記リリーフ弁を介して前記低圧油ラインに流す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のロータ固定方法。
  15. 遠隔地から前記再生エネルギー型発電装置にロータ停止指令を与えるステップをさらに備え、
    前記ロータ停止指令に従って、前記ロータを停止させるステップが自動で行われ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のロータ固定方法。
  16. 前記再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーとしての風により前記ロータを回転させ、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータを介して前記ロータのトルクを前記発電機に入力し、該発電機において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のロータ固定方法。
  17. 回転翼、該回転翼が取り付けられるハブ及び該ハブに連結された主軸を有するロータと、
    前記ロータの回転によって駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプで昇圧された作動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、
    少なくとも前記油圧ポンプによる制動力を前記ロータに作用させて前記ロータを停止させるロータ停止制御手段と、
    前記ロータが回転方向に関して不動となるように、前記ロータを固定する固定装置とを備え、
    前記ロータ停止制御手段は、前記油圧ポンプのトルクを変化させて前記制動力を調節することを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
  18. 前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器をさらに備え、
    前記ロータ停止制御手段は、前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記油圧ポンプのトルクを調節し、目標角度位置に前記ロータを停止させることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置。
  19. 前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、
    前記油圧ポンプに圧油を供給する圧油源と、
    前記圧油源から前記油圧ポンプへの前記圧油の供給路に設けられたバルブと、
    前記角度位置検出器の検出結果に基づいて前記バルブの開閉を制御して、前記圧油源からの前記圧油によって前記油圧ポンプを駆動し、前記ロータを目標角度位置まで回転させるバルブ制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置。
  20. 前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記作動油を供給する高圧油ラインと、
    前記油圧モータから前記油圧ポンプに前記作動油を戻す低圧油ラインとをさらに備え、
    前記油圧ポンプは、シリンダと、前記ロータの回転にともなって前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンとで形成される油圧室と、前記油圧室及び前記高圧油ラインの間の連通路を開閉する高圧弁と、前記油圧室及び前記低圧油ラインの間の連通路を開閉する低圧弁と、前記シリンダ、前記ピストン、前記油圧室、前記高圧弁および前記低圧弁を収納するケーシングとを有し、
    前記圧油の供給路は、前記圧油源から前記ケーシングを貫通して前記油圧室に通じており、
    前記バルブは、前記圧油の供給路に設けられた電磁弁であることを特徴とする請求項１９に記載の再生エネルギー型発電装置。
  21. 前記油圧ポンプは、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムをさらに有し、
    前記油圧ポンプには、前記往復運動周期の位相が同一である２以上の前記ピストンからなるグループが複数存在し、
    前記バルブは、各グループに属する前記２以上の前記ピストンに対して共通に設けられることを特徴とする請求項２０に記載の再生エネルギー型発電装置。
  22. 前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、
    前記油圧ポンプは、複数のシリンダと、各シリンダ内を摺動するピストンと、前記主軸の外周に設けられ、前記ピストンの往復運動周期を決定する波状の凹凸を有するリングカムとを有し、
    前記リングカムの前記凹凸の谷に少なくとも一つの前記ピストンが位置したときに前記第１穴と前記第２穴の位置が一致するように、前記リングカムの形状が決定されていることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置。
  23. 前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記主軸を収納するナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、
    前記ロータの角度位置を検出する角度位置検出器と、
    前記ロックピンに取り付けられたアクチュエータと、
    前記角度位置検出器の検出結果に基づいて、前記第１穴と前記第２穴との位置が一致しているか判定する判定手段と、
    前記第１穴と前記第２穴との位置が一致していると前記判定手段が判定した場合、前記アクチュエータを作動させて前記ロックピンを前記第１穴及び前記第２穴に押し込むアクチュエータ制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置。
  24. 前記固定装置は、前記ロータ側に設けられた第１穴と、前記ナセル側に設けられた第２穴とに挿入されるロックピンであり、
    前記ロックピンの先端面と、前記第１穴および前記第２穴の少なくとも一方のロックピン挿入方向とは反対側の開口端面とは、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１７に記載の再生エネルギー型発電装置。



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