JPWO2014097427A1 - 再生可能エネルギー型発電装置 - Google Patents

Abstract

再生可能エネルギー型発電装置は、ロータ部と、ステータ部と、前記ロータ部と前記ステータ部との間に設けられるポンプ軸受とを含む油圧ポンプと、前記油圧ポンプを収納するナセルと、前記ナセルのナセル台板を支持するヨー旋回座軸受と、前記油圧ポンプの前記ステータ部を前記ナセルのナセル台板に支持する少なくとも一つの支持部とを備え、前記ロータ部は、前記少なくとも一つのポンプ軸受によって独占的に前記ナセル台板側に軸支され、前記少なくとも一つの支持部は、前記ヨー旋回座軸受の中心軸と前記ハブの間に前記油圧ポンプが位置するように、前記ステータ部を前記ナセル台板に支持するように構成されており、前記少なくとも一つの支持部には、前記油圧ポンプが収納される前記ナセル内の第１空間と、前記少なくとも一つの支持部を挟んで前記第１空間とは反対側に位置する前記ナセル内の第２空間とを繋ぐアクセス路が設けられている。

Description

本開示は、再生可能エネルギー型発電装置に関する。なお、再生可能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、環境意識の高まりから、再生可能エネルギー型発電装置として風力発電装置が注目されている。風力発電装置は、一般に、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上又は洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電装置では、ブレードが風を受けてロータが回転し、ロータの回転がドライブトレインパートによってナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。

特許文献１には、ドライブトレインパートとして油圧ポンプ及び油圧モータを用いた風力発電装置が開示されている。この風力発電装置では、ハブによって油圧ポンプを駆動して圧油を生成し、該圧油によって油圧モータを駆動するようになっている。そして、油圧モータに連結された発電機において、油圧モータから入力された回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電している。また、ドライブトレインパートの軸系の具体例として、特許文献１には、ハブと油圧ポンプ間に設けられたロータシャフトが２つの軸受によって軸支され、ロータシャフトの一端が油圧ポンプのロータ部に連結している構成が開示されている。また、ロータシャフトを短縮し油圧ポンプのロータ部がハブに固定され、ロータ部が２つの軸受によって軸支されている構成も特許文献１に開示されている。

また、ドライブトレインパートとして油圧ポンプ及び油圧モータを備えた風力発電装置に関するものではないが、特許文献２〜４には、ハブ周辺の風力発電装置の典型的な構造例が開示されている。

米国特許出願公開２０１０／００３２９５９号明細書 独国特許出願公開１０２００８０６３８７４号明細書 特開２００５−３３７２６７号公報 特開２００９−１６２３８０号公報

ところで、風力発電装置に代表される再生可能エネルギー型発電装置は発電量向上の観点から大型化が進んでおり、再生可能エネルギー型発電装置のドライブトレインパートは、大トルクを伝達するためにサイズ及び重量が大きくなる傾向にある。そのため、ドライブトレインパートを支持するナセル台板が大型化し、ナセル重量増加に伴い、再生可能エネルギー型発電装置の製造コストが嵩むという問題が生じる。ナセル重量を軽減しうるナセル台板を含めたドライブトレインパートの支持構造の開発が望まれる。

この点、特許文献１では、そもそも、ロータシャフト及び油圧ポンプをナセル台板に支持する支持部が開示されていない。ましてや、そのような支持部を設けつつもナセル内に設けられた機器のメンテナンス性を阻害せずに、ナセル重量を軽減するためにロータシャフト及び油圧ポンプをナセル台板に支持する構成は特許文献１には開示も示唆もされていない。

また、特許文献２〜４は、そもそも油圧ポンプ及び油圧モータを含むドライブトレインパートを備えた風力発電装置に関するものではない。

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、メンテナンス性に優れ、ナセルの重量を軽減しうる再生可能エネルギー型発電装置を提供することである。

本発明の少なくとも一実施形態に係る再生可能エネルギー型発電装置は、少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードが取り付けられるハブと、前記ハブに固定されて前記ハブとともに回転するように構成されたロータ部と、前記ロータ部の回転によって圧油を生成するように構成された圧油生成機構と、前記ロータ部とともに前記圧油生成機構が収容されるポンプ内部空間を形成するステータ部と、前記ロータ部と前記ステータ部との間に設けられる少なくとも一つのポンプ軸受とを含む油圧ポンプと、少なくとも前記油圧ポンプを収納するナセルと、前記ナセルを支持するためのタワーと、前記ナセルのナセル台板を前記タワーに旋回自在に支持するヨー旋回座軸受と、前記油圧ポンプの前記ステータ部を前記ナセルのナセル台板に支持する少なくとも一つの支持部と、前記圧油生成機構で生成された前記圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される発電機とを備え、前記ロータ部は、前記少なくとも一つのポンプ軸受によって独占的に前記ナセル台板側に軸支され、前記少なくとも一つの支持部は、前記ヨー旋回座軸受の中心軸と前記ハブの間に前記油圧ポンプが位置するように、前記ステータ部を前記ナセル台板に支持するように構成されており、前記少なくとも一つの支持部には、前記油圧ポンプが収納される前記ナセル内の第１空間と、前記少なくとも一つの支持部を挟んで前記第１空間とは反対側に位置する前記ナセル内の第２空間とを繋ぐアクセス路が設けられたことを特徴とする。

なお、本明細書において、油圧ポンプのロータ部が少なくとも一つのポンプ軸受によって「独占的」に軸支されるとは、ロータ部を回転自在に支持する軸受が油圧ポンプのポンプ軸受のみであることを意味する。例えば、主軸受を介してナセル台板に支持されてハブとともに回転するメインシャフトに油圧ポンプのロータ部を接続する場合、油圧ポンプのポンプ軸受だけでなく主軸受によっても油圧ポンプのロータ部が軸支されているので、ポンプ軸受によるロータ部の軸支は「独占的」ではない。

上記再生可能エネルギー型発電装置では、少なくとも一つのポンプ軸受によって独占的に油圧ポンプのロータ部をナセル台板側に軸支するようにしたので、ハブから油圧ポンプに至るまでの動力伝達用の軸系を短縮できる。すなわち、ポンプ軸受によるロータ部の軸支が独占的でない場合における軸系に比べて、上記再生可能エネルギー型発電装置の軸系は短く設計できる。そのため、ポンプ軸受によるロータ部の軸支が独占的でない場合に比べて油圧ポンプをハブ側に近づけて、ヨー旋回座軸受の中心軸とハブの間に配置することが可能になる。このような油圧ポンプの配置は、油圧ポンプを収納するナセルの大幅な小型化及び重量軽減に寄与する。そこで、この油圧ポンプの配置を実現するために、上記再生可能エネルギー型発電装置では、ヨー旋回座軸受の中心軸とハブの間に油圧ポンプが位置するように、油圧ポンプのステータ部を少なくとも一つの支持部によってナセル台板に支持している。ここで、少なくとも一つの支持部にはアクセス路が設けられているため、ナセル内の第１空間と第２空間との間でアクセス路を介したメンテナンス員の移動や部品搬送が可能である。したがって、メンテナンス性を確保しながら、ナセルの重量を軽減することができる。

幾つかの実施形態において、前記ステータ部は、前記ロータ部の内周側に設けられ、前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延びるベンド部を含む筒部材であり、前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の端部に接続されており、前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けられる。

これにより、アクセス路としての開口がベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けられるため、より容易にアクセス路を介して支持部（筒部材）の内部と外部との間でメンテナンス員が行き来できるから、油圧ポンプのメンテナンス作業を効率的に行うことができる。よって、油圧ポンプのメンテナンス性が向上する。

また、ステータ部はロータ部の内周側に設けられているので、静止しているステータ部の内部に空洞部を設けると、該空洞部に物を配置することができ、空洞部に配置された物をステータ部に支持することが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記ステータ部の空洞部に、前記ナセル内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つが収容される。幾つかの実施形態において、前記ステータ部の空洞部に油圧モータが収納される。

一実施形態では、前記ステータ部には、前記圧油生成機構に対する作動油の供給または排出を行うための内部流路が前記圧油生成機構から径方向内方に延びるように形成されており、前記空洞部には、前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間に設けられて前記作動油が流通するオイル配管が配置され、該オイル配管の一端が前記内部流路に接続される。

このように、油圧モータと油圧ポンプとの間に設けられるオイル配管をステータ部の空洞部に配置することで、ナセルをより小型化でき、ナセルの重量をさらに低減することができる。

幾つかの実施形態において、前記圧油生成機構は、周方向に並ぶ多数の凹凸を有し、前記ロータ部の内周面上に設けられて前記ロータ部とともに回転するように構成された少なくとも一つのリングカムと、前記ステータ部側に設けられ、前記少なくとも一つのリングカムの内周側に放射状に配置される複数のシリンダと、前記少なくとも一つのリングカムの前記凹凸によって駆動されて各シリンダ内に摺動するように構成された複数のピストンと、各シリンダと該シリンダ内に設けられるピストンとで画定される油圧室に対して作動油を供給および排出するための低圧弁および高圧弁とを含む。

幾つかの実施形態において、前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板の前記ハブ寄りの前方領域に立設され、前記ステータ部の下部の前記ハブ側の端面を支持する第１支持部と、前記ナセル台板の前記ハブから遠い後方領域に立設され、前記ステータ部の上部の前記ハブから遠い側の端面を支持する第２支持部とを含む。

ハブの自重に起因したモーメント荷重は、ハブに固定された油圧ポンプのステータ部を支持する第１支持部及び第２支持部に作用するが、油圧ポンプのステータ部を第１支持部及び第２支持部で支持することにより、油圧ポンプのステータ部を２つの支点で支持することができ、より安定的に油圧ポンプを支持することが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延び、前記油圧ポンプを囲むように前記ステータ部の前記ハブ側の端面まで延在するベンド部を含む筒部材であり、前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブ側の前記端面に接続されており、前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けられる。

ロータ部の外周側に設けられたステータ部にメンテナンスを要する圧油を生成するための部材が組み込まれており、一方、支持部（筒部材）は油圧ポンプを囲むように構成されているので、支持部（筒部材）と油圧ポンプの間の空間からアクセスして、ロータ部の外周側に設けられたステータ部をメンテナンスすることができる。したがって、メンテナンス作業の内容によっては、支持部（筒部材）の内部で油圧ポンプのメンテナンスを完結することが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延び、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の端面まで延在するベンド部を含む筒部材であり、前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の前記端面に接続されており、前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けられる。

ロータ部の外周側に設けられたステータ部にメンテナンスを要する圧油を生成するための部材が組み込まれており、一方、支持部の一部を構成するベンド部の先端が、ステータ部のハブから遠い側の端面に接続しているので、油圧ポンプのステータ部は支持部（筒部材）の外部に存在することになる。したがって、メンテナンス作業の内容によっては支持部（筒部材）の外部で油圧ポンプのメンテナンスを完結することが可能となる。

幾つかの実施形態において、前記ロータ部は、前記ナセル内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つを収容可能な空洞部を内部に有する。

これにより、ナセル内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つがロータ部の空洞部に収納され、ナセルを小型化でき、ナセルの重量をさらに低減することができる。

幾つかの実施形態において、静止側のケーブルと、前記ロータ部とともに回転する回転側のケーブルとを電気的に接続するためのスリップリングが前記空洞部に配置される。

これにより、静止側のケーブルと回転側のケーブルとを電気的に接続するためのスリップリングがステータ部の空洞部に配置され、ナセルをより小型化でき、ナセルの重量をさらに低減することができる。

幾つかの実施形態において、前記圧油生成機構は、周方向に並ぶ多数の凹凸を有し、前記ロータ部の外周面上に設けられて前記ロータ部とともに回転するように構成された少なくとも一つのリングカムと、前記ステータ部側に設けられ、前記少なくとも一つのリングカムの外周側に放射状に配置される複数のシリンダと、前記少なくとも一つのリングカムの前記凹凸によって駆動されて各シリンダ内に摺動するように構成された複数のピストンと、各シリンダと該シリンダ内に設けられるピストンとで画定される油圧室に対して作動油を供給および排出するための低圧弁および高圧弁とを含む。

幾つかの実施形態において、前記支持部は、前記ナセル台板と一体成形された鋳物で構成される。これにより、支持部の製造コストを低減することができる。

幾つかの実施形態において、前記再生可能エネルギー型発電装置は、前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機にて電力を生成する風力発電装置である。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、メンテナンス性に優れ、ナセルの重量を低減しうる再生可能エネルギー型発電装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す概略図である。 図２（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の構成例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の断面図である。 図２に示す風力発電装置の油圧ポンプの半径方向に沿った油圧ポンプ周辺の断面図である。 図４（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の構成例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の断面図である。 図５（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の構成例を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の断面図である。 図６（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の構成例を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及び支持部の断面図である。 図６に示す風力発電装置の油圧ポンプの半径方向に沿った油圧ポンプ周辺の断面図である。

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。

一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置について説明する。なお、ここでは、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述べるが、本発明の実施形態に係る軸系の組立て方法は潮流発電装置、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。

図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電装置２の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、風力発電装置２は、少なくとも一本のブレード４と、少なくとも一本のブレード４が取り付けられるハブ６と、ナセル１０と、ナセル１０を支持するためのタワー１２を含む。

さらに、風力発電装置２は、ハブ６によって駆動される油圧ポンプ８と、油圧モータ１４と、油圧ポンプ８と油圧モータ１４の間に設けられたオイル配管１５（高圧油配管１５Ａ及び低圧油配管１５Ｂ）と、油圧モータ１４の回転軸１４Ａに接続し、油圧モータ１４によって駆動される発電機１６とを含む。

図２（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の構成例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の断面図である。

図２（ｂ）に示すように、一実施形態に係る風力発電装置２は、さらに、ナセル１０のナセル台板１０Ａをタワー１２に旋回自在に支持するヨー旋回座軸受２８と、後述する油圧ポンプ８のステータ部２２をナセル１０のナセル台板１０Ａに支持する少なくとも一つの支持部３０とを含む。

少なくとも一つの支持部３０は、ヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に油圧ポンプ８が位置するように、ステータ部２２をナセル台板１０Ａに支持するように構成されている。ここで、ナセル台板１０Ａは、油圧ポンプ８を含むドライブトレインパートや、ナセル１０内のその他機器を支える部材であり、ヨー旋回座軸受２８を介してタワー１２に接続されている。
支持部３０には、油圧ポンプ８が収納されるナセル１０内の第１空間ＳＰ１と、支持部３０を挟んで第１空間ＳＰ１とは反対側に位置するナセル１０内の第２空間ＳＰ２とを繋ぐアクセス路３２（３２Ａ，３２Ｂ）が設けられている。そのため、油圧ポンプ８のメンテナンスを行う作業員が、ナセル１０内の第２空間ＳＰ２からアクセス路３２（３２Ａ，３２Ｂ）を介して、第１空間ＳＰ１にアクセスできるようになっている。
なお、支持部３０は、ナセル台板１０Ａと一体的に設けられていてもよく、例えば、支持部３０とナセル台板１０Ａとが一体成形された鋳物で構成されていてもよい。

アクセス路３２（３２Ａ，３２Ｂ）は、ナセル１０内の第１空間ＳＰ１と、ナセル１０内の第２空間ＳＰ２とを繋ぐために設けられる。アクセス路３２は、一実施形態では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分に設けられた開口３２Ａと、支持部３０の側方部分（油圧ポンプ８の回転中心軸を含む鉛直面の両側の部分）に設けられる開口３２Ｂとを含む。
なお、他の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分に設けられた開口３２Ａのみを含む。この場合、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２との間の作業員のスムーズな行き来を阻害することなく、支持部３０の開口面積を減少させて支持部３０の剛性を向上させることができる。
さらに別の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０の側方部分に設けられる開口３２Ｂのみを含む。この場合、ブレード４及びハブ６の自重に起因したモーメント荷重に対する支持部３０の剛性に大きく影響する部分（支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分）には開口を設けないので、支持部３０の剛性を向上させることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、油圧ポンプ８は、ハブ６に固定されてハブ６とともに回転するように構成されたロータ部１８と、ロータ部１８の回転によって圧油を生成するように構成された圧油生成機構２０と、ロータ部１８とともに圧油生成機構２０が収容されるポンプ内部空間を形成するステータ部２２とを含み、さらにロータ部１８とステータ部２２との間に設けられる少なくとも一つのポンプ軸受２４とを含む。

油圧ポンプ８のロータ部１８は、少なくとも一つのポンプ軸受２４によって独占的にナセル台板１０Ａ側に軸支されている。すなわち、ロータ部１８を回転自在に支持する軸受は少なくとも一つのポンプ軸受２４のみである。
幾つかの実施形態では、図２（ｂ）に示すように、ロータ部１８は一対のポンプ軸受２４によって独占的にナセル台板１０Ａ側に支持される。一般に、複数の軸受で回転軸を軸支する場合、各軸受の軸心を一致させるためにアライメントを行う必要がある。そのため、ハブとともに回転するメインシャフトを一対の主軸受によってナセル台板に軸支するような典型的な風力発電装置では、ナセル台板上への軸系の据え付け時に、一対の主軸受の間のアライメント作業を行うのが通常である。この点、油圧ポンプ８に組み込まれた一対のポンプ軸受２４によって独占的にロータ部１８をナセル台板１０Ａ側に支持するようにすれば、工場内での油圧ポンプ８の組立て作業時に予めポンプ軸受２４間のアライメントを行うことができる。よって、風力発電装置２の設置場所における軸受のアライメント作業を省略することができる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一実施形態では、ステータ部２２はロータ部１８の内周側に設けられ、少なくとも一つの支持部３０はナセル台板１０Ａからハブ６に向かって延びるベンド部３０Ｄを含む筒部材３６である。支持部３０の一部を構成するベンド部３０Ｄの先端が、ステータ部２２のハブ６から遠い側の端部に接続されており、支持部３０（筒部材３６）にはアクセス路３２としての開口３２Ａがベンド部３０Ｄの湾曲断面形状（図２（ｂ）参照）の外周側（支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分）に設けられている。

これにより、アクセス路３２としての開口３２Ａがベンド部３０Ｄの湾曲断面形状の外周側に設けられているため、より容易にアクセス路３２を介して支持部３０（筒部材３６）の内部と外部との間でメンテナンス員が行き来でき、油圧ポンプ８のメンテナンス作業を効率的に行うことが可能となる。そのため、油圧ポンプ８のメンテナンス性が向上する。

また、ステータ部２２はロータ部１８の内周側に設けられているので、静止しているステータ部２２の内部に空洞部２２Ａを設けると、該空洞部２２Ａに物を配置して、配置された物をステータ部２２に支持することが可能となる。

一実施形態では、静止しているステータ部２２の内部の空洞部２２Ａに、ナセル１０内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つを収容する。他の実施形態では、ステータ部２２の内部に空洞部２２Ａに、ナセル１０内の機器としての油圧モータ１４を収容する。

図２（ｂ）に示すように、一実施形態では、ステータ部２２には、圧油生成機構２０に対する作動油の供給または排出を行うための内部流路４０が圧油生成機構２０から径方向内方に延びるように形成されている。一方、空洞部２２Ａには、油圧ポンプ８と少なくとも一つの油圧モータ１４との間に設けられ、一端が内部流路４０に接続されている少なくとも一本のオイル配管１５（高圧油配管１５Ａ及び低圧油配管１５Ｂの少なくとも一方）が配置されている。なお、図２（ｂ）には、一本のオイル配管１５のみを示しているが、高圧油配管１５Ａ及び低圧油配管１５Ｂのそれぞれを形成する２本のオイル配管１５を設けてもよい。

このように、油圧モータ１４と油圧ポンプ８との間に設けられる少なくとも一本のオイル配管１５をステータ部２２の空洞部２２Ａに配置することで、ナセル１０をより小型化でき、ナセル１０の重量をさらに低減することが可能となる。

図３は、図２に示す風力発電装置２の油圧ポンプ８の半径方向に沿った油圧ポンプ８周辺の断面図である。同図に示すように、圧油生成機構２０は、少なくとも一つのリングカム４５と、複数のシリンダ４４と、複数のピストン４６と、低圧弁５０および高圧弁５２とを含む。

少なくとも一つのリングカム４５は、周方向に並ぶ多数の凹凸（ローブ）を有し、ロータ部１８の内周面上に設けられてロータ部１８とともに回転するように構成されている。複数のシリンダ４４は、ステータ部２２側に設けられ、少なくとも一つのリングカム４５の内周側に放射状に配置される。なお、各々のシリンダ４４はリングカム４５の半径方向に沿って配置されるが、幾つかの実施形態では、各々のシリンダ４４の中心軸は半径方向に対して僅かに傾斜している。

複数のピストン４６は、少なくとも一つのリングカム４５の凹凸によって駆動されて各シリンダ４４内に摺動するように構成されている。ピストン４６は、ピストン本体４６Ａ及びローラ４６Ｂを含む。低圧弁５０および高圧弁５２は、各シリンダ４４と該シリンダ４４内に設けられるピストン４６とで画定される油圧室４８に対して作動油を供給および排出する作用をする。幾つかの実施形態では、油圧室４８は、高圧連通路５６を介して高圧油配管１５Ａに接続されるとともに、低圧連通路５４を介して低圧油配管１５Ｂに接続されている。

風がブレード４に当たると、ブレード４に加わる揚力によってＸ軸周りのモーメント成分（トルク）が生じ、このモーメント成分がブレード４を回転させる作用をする。ブレード４が回転すると、ブレード４が取り付けられたハブ６も回転する（図１参照）。

ハブ６の回転により、ハブ６に取り付けられた油圧ポンプ８のロータ部１８が回転する（図２（ｂ）参照）。ロータ部１８の回転により、ロータ部１８の内周面に取り付けられたリングカム４５が回転する（図３参照）。

そして、リングカム４５が回転することにより、リングカム４５の多数の凹凸（ローブ）によってピストン４６のローラ４６Ｂが押圧され、ピストン本体４６Ａがシリンダ４４の軸方向に往復運動を繰り返す。ピストン本体４６Ａの往復運動により、ピストン本体４６Ａとシリンダ４４により形成される油圧室４８の容積が周期的に変化する。油圧室４８の容積が減少するとき、油圧室４８の中の作動油が圧縮され、圧縮された作動油が高圧油になって、高圧油配管に吐出される（圧縮工程）。油圧室４８の容積が増大するとき、油圧室４８の中に作動油が吸入される（吸入工程）。

高圧油配管１５Ａに高圧油が吐出されると、高圧油は高圧油配管１５Ａを介して、油圧モータ１４に供給される。高圧油の油圧により油圧モータ１４が駆動されて、油圧モータ１４の回転軸１４Ａは回転する。油圧モータ１４の回転軸１４Ａの回転が発電機１６の回転シャフトに伝達され、発電機１６の回転シャフトが回転する。発電機１６は回転シャフトの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を生成する。

高圧油は油圧モータ１４に対して仕事をすると、圧力が低下し低圧油となる。低圧油は低圧油配管１５Ｂを介して、油圧モータ１４から油圧ポンプ８に供給される。油圧ポンプ８に供給された低圧油は油圧ポンプ８により、再度圧力が高められ、高圧油となって、再び油圧モータ１４に供給される。

図４（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の構成例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の断面図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、一実施形態では、ステータ部２２はロータ部１８の外周側に設けられ、少なくとも一つの支持部３０は第１支持部３０Ａ及び第２支持部３０Ｂを含む。第１支持部３０Ａは、ナセル台板１０Ａのハブ６寄りの前方領域に立設され、ステータ部２２の下部のハブ６側の端面を支持する。第２支持部３０Ｂは、アクセス路３２としての開口３２Ａを備え、ナセル台板１０Ａのハブ６から遠い後方領域に立設され、ステータ部２２の上部のハブ６から遠い側の端面を支持する。このようにして、支持部３０は、油圧ポンプ８がヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に位置するように、油圧ポンプ８のステータ部２２をナセル台板１０Ａに支持している。一方、ロータ部１８は、ポンプ軸受２４によって独占的にナセル台板１０Ａ側に軸支されている。
また、第１支持部３０Ａと第２支持部３０Ｂとの間において、油圧ポンプ８の側方は支持部が設けられていない。そのため、油圧ポンプ８の両側にはアクセス路３２としての一対の通路空間３２Ｂが設けられており、通路空間３２Ｂを介した第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２間における作業員の行き来が可能になっている。
なお、他の実施形態では、通路空間３２Ｂのみがアクセス路３２として設けられる。この場合、通路空間３２Ｂによって第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２間のアクセス性を維持しながら、第２支持部３０Ｂの剛性を向上させることができる。

ハブ６の自重に起因したモーメント荷重は、ハブ６に固定された油圧ポンプ８のステータ部２２を支持する第１支持部３０Ａ及び第２支持部３０Ｂに作用するが、油圧ポンプ８のステータ部２２を第１支持部３０Ａ及び第２支持部３０Ｂで支持することにより、油圧ポンプ８のステータ部２２を２つの支点で支持することができ、より安定的に油圧ポンプ８を支持することが可能となる。

なお、同図に示すように、一対の第１エンドプレート３８Ａと第２エンドプレート３８Ｂが圧油生成機構２０の外周面を覆うようにステータ部２２の両端に設けられている。ハブ６に近い第１エンドプレート３８Ａ及びハブ６に遠い第２第エンドプレート３８Ｂはそれぞれポンプ軸受２４を介して、ロータ部１８の外周に支持されている。第１エンドプレート３８Ａには、油圧室４８で生成された高圧油が高圧油配管１５Ａに向かって流れる内部流路４０が設けられている。内部流路４０は、高圧連通路５６を介して油圧室４８に連通している。

図５（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の構成例を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の断面図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、一実施形態では、ステータ部２２はロータ部１８の外周側に設けられており、少なくとも一つの支持部３０はナセル台板１０Ａからハブ６に向かって延び、油圧ポンプ８を囲むようにステータ部２２のハブ６側の端面まで延在するベンド部３０Ｄを含む筒部材３６である。支持部３０は、油圧ポンプ８がヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に位置するように、油圧ポンプ８のステータ部２２をナセル台板１０Ａに支持している。一方、ロータ部１８は、ポンプ軸受２４によって独占的にナセル台板１０Ａ側に軸支されている。

支持部３０の一部を構成するベンド部３０Ｄの先端が、ステータ部２２のハブ６側の端面に接続されており、支持部３０（筒部材３６）にはアクセス路３２としての開口３２Ａがベンド部３０Ｄの湾曲断面形状の外周側に設けられている。また、支持部３０の側方部分（油圧ポンプ８の回転中心軸を含む鉛直面の両側の部分）にも、アクセス路３２としての一対の開口３２Ａが設けられている。
なお、他の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分に設けられた開口３２Ａのみを含む。この場合、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２との間の作業員のスムーズな行き来を阻害することなく、支持部３０の開口面積を減少させて支持部３０の剛性を向上させることができる。
さらに別の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０の側方部分に設けられる開口３２Ｂのみを含む。この場合、ブレード４及びハブ６の自重に起因したモーメント荷重に対する支持部３０の剛性に大きく影響する部分（支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分）には開口を設けないので、支持部３０の剛性を向上させることができる。

一般的に、メンテナンスを要する圧油を生成するための部材（低圧弁５０や高圧弁５２のバルブ類、ピストン４６及びシリンダ４４のような摺動部を含む部材）が油圧ポンプ８のステータ部２２に組み込まれている。本実施形態では、ステータ部２２がロータ部１８の外周側に設けられており、支持部３０（筒部材３６）は油圧ポンプ８を囲むように構成されているので、支持部３０（筒部材３６）と油圧ポンプ８の間の空間からアクセスして、ロータ部１８の外周側に設けられたステータ部２２に組み込まれたそのメンテナンスを要する部材をメンテナンスすることができる。これにより、メンテナンス作業の内容によっては、支持部３０（筒部材３６）の内部で油圧ポンプ８のメンテナンスを完結することが可能となる。

図６（ａ）は、一実施形態に係る風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の構成例を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及び支持部３０の断面図である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、一実施形態では、ステータ部２２はロータ部１８の外周側に設けられ、少なくとも一つの支持部３０はナセル台板１０Ａからハブ６に向かって延び、ステータ部２２のハブ６から遠い側の端面まで延在するベンド部３０Ｄを含む筒部材３６である。支持部３０は、油圧ポンプ８がヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に位置するように、油圧ポンプ８のステータ部２２をナセル台板１０Ａに支持している。一方、ロータ部１８は、ポンプ軸受２４によって独占的にナセル台板１０Ａ側に軸支されている。

支持部３０の一部を構成するベンド部３０Ｄの先端が、ステータ部２２のハブ６から遠い側の端面に接続されており、支持部３０（筒部材３６）にはアクセス路３２としての開口３２Ａがベンド部３０Ｄの湾曲断面形状の外周側に設けられている。また、支持部３０の側方部分（油圧ポンプ８の回転中心軸を含む鉛直面の両側の部分）にも、アクセス路３２としての一対の開口３２Ａが設けられている。
なお、他の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分に設けられた開口３２Ａのみを含む。この場合、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２との間の作業員のスムーズな行き来を阻害することなく、支持部３０の開口面積を減少させて支持部３０の剛性を向上させることができる。
さらに別の実施形態では、アクセス路３２は、支持部３０の側方部分に設けられる開口３２Ｂのみを含む。この場合、ブレード４及びハブ６の自重に起因したモーメント荷重に対する支持部３０の剛性に大きく影響する部分（支持部３０のうち第２空間ＳＰ２に面する部分）には開口を設けないので、支持部３０の剛性を向上させることができる。

支持部３０の一部を構成するベンド部３０Ｄの先端が油圧ポンプ８のステータ部２２のハブ６から遠い側の端面に接続しているので、油圧ポンプ８は支持部３０（筒部材３６）の外部に存在することになる。したがって、メンテナンス作業の内容によっては、支持部３０（筒部材３６）の外部で油圧ポンプ８のメンテナンスを完結することが可能となる（図６（ａ）参照）。

また、支持部３０（筒部材３６）の内部にメンテナンスを要する風力発電装置２の運転を制御する機器が配置されているので、支持部３０（筒部材３６）に設けられたアクセス路３２を介して、メンテナンス員が支持部３０（筒部材３６）の内部に入って、該機器をメンテナンスすることも可能である。

また、ロータ部１８は内部に空洞部１８Ａを備え、該空洞部１８Ａはナセル１０内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つを収容することができる。さらに、ロータ部１８の空洞部１８Ａは、静止側のケーブルと、ロータ部１８とともに回転する回転側のケーブルとを電気的に接続するためのスリップリング（不図示）を収容することも可能である。

図７は、図６に示す風力発電装置２の油圧ポンプ８の半径方向に沿った油圧ポンプ８周辺の断面図である。同図に示すように、圧油生成機構２０は、少なくとも一つのリングカム４５と、複数のシリンダ４４と、複数のピストン４６と、低圧弁５０および高圧弁５２とを含む。少なくとも一つのリングカム４５は、周方向に並ぶ多数の凹凸（ローブ）を有し、ロータ部１８の外周面上に設けられてロータ部１８とともに回転するように構成されている。複数のシリンダ４４は、ステータ部２２側に設けられ、少なくとも一つのリングカム４５の外周側に放射状に配置されている。

複数のピストン４６は、少なくとも一つのリングカム４５の凹凸によって駆動されて各シリンダ４４内に摺動するように構成されている。ピストン４６はローラ４６Ｂとピストン本体４６Ａとを含む。低圧弁５０および高圧弁５２は、各シリンダ４４と該シリンダ４４内に設けられるピストン４６とで画定される油圧室４８に対して作動油を供給および排出する作用をする。油圧室４８は、高圧連通路５６を介して高圧油配管１５Ａに接続されるとともに、低圧連通路５４を介して低圧油配管１５Ｂに接続されている。

風がブレード４に当たると、ブレード４が回転し、さらにブレード４が取り付けられたハブ６も回転する。ハブ６が回転すると、ハブ６に取り付けられた油圧ポンプ８のロータ部１８が回転し、ロータ部１８の回転によりロータ部１８の外周面に取り付けられたリングカム４５が回転する。

リングカム４５が回転することにより、リングカム４５の多数の凹凸によってローラ４６Ｂが押圧され、ピストン本体４６Ａがシリンダ４４の軸方向に往復運動を繰り返す。

ピストン本体４６Ａの往復運動により、油圧室４８の容積が周期的に変化する。油圧室４８の容積が減少するとき、油圧室４８の中の作動油が圧縮され、圧縮された作動油が高圧油になって、高圧油配管１５Ａに吐出され、油圧室４８の容積が増大するとき、油圧室４８の中に作動油が吸入される。

高圧油配管１５Ａに高圧油が吐出されると、高圧油は高圧油配管１５Ａを介して、油圧モータ１４に供給される。高圧油の油圧により油圧モータ１４が駆動されて、油圧モータ１４の回転軸１４Ａは回転する。油圧モータ１４の回転軸１４Ａの回転が発電機１６の回転シャフト（不図示）に伝達され、発電機１６の回転シャフトが回転する。発電機１６は回転シャフトの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を生成する。

高圧油は油圧モータ１４に対して仕事をすると、油圧が低下し低圧油となる。低圧油は低圧油配管１５Ｂを介して、油圧モータ１４から油圧ポンプ８に供給される。油圧ポンプ８に供給された低圧油は油圧ポンプ８により、再度油圧が高められ高圧油となって、再び油圧モータ１４に供給される。

以上、説明したように、上記再生可能エネルギー型発電装置では、少なくとも一つのポンプ軸受２４によって独占的に油圧ポンプ８のロータ部１８をナセル台板１０Ａ側に軸支するようにしたので、ハブ６から油圧ポンプ８に至るまでの動力伝達用の軸系を短縮できる。すなわち、ポンプ軸受２４によるロータ部１８の軸支が独占的でない場合における軸系に比べて、上記再生可能エネルギー型発電装置の軸系は短く設計できる。そのため、ポンプ軸受２４によるロータ部１８の軸支が独占的でない場合に比べて油圧ポンプ８をハブ６側に近づけて、ヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に配置することが可能になる。このような油圧ポンプ８の配置は、油圧ポンプ８を収納するナセル１０の大幅な小型化及び重量軽減に寄与する。

そこで、上記油圧ポンプ８の配置を実現するために、上記再生可能エネルギー型発電装置では、ヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６の間に油圧ポンプ８が位置するように、油圧ポンプ８のステータ部２２を少なくとも一つの支持部３０によってナセル台板１０Ａに支持している。ここで、少なくとも一つの支持部３０にはアクセス路３２が設けられているため、ナセル１０内の第１空間と第２空間との間でアクセス路３２を介したメンテナンス員の移動や部品搬送が可能である。したがって、メンテナンス性を確保しながら、ナセル１０の重量を軽減することができる。

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、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。

２ 風力発電装置（再生可能エネルギー型発電装置）
４ ブレード
６ ハブ
８ 油圧ポンプ
１０ ナセル
１０Ａ ナセル台板
１２ タワー
１４ 油圧モータ
１４Ａ 回転軸
１５ オイル配管
１５Ａ 高圧油配管
１５Ｂ 低圧油配管
１６ 発電機
１８ ロータ部
１８Ａ 空洞部
２０ 圧油生成機構
２２ ステータ部
２２Ａ 空洞部
２４ ポンプ軸受
２８ ヨー旋回座軸受
３０ 支持部
３０Ａ 第１支持部
３０Ｂ 第２支持部
３０Ｄ ベンド部
３２ アクセス路
３６ 筒部材
３８Ａ 第１エンドプレート
３８Ｂ 第２エンドプレート
４０ 内部流路
４４ シリンダ
４５ リングカム
４６ ピストン
４６Ａ ピストン本体
４６Ｂ ローラ
４８ 油圧室
５０ 低圧弁
５２ 高圧弁
５４ 低圧連通路
５６ 高圧連通路
Ｏ 中心軸
ＳＰ１ 第１空間
ＳＰ２ 第２空間

Claims (14)

1. 少なくとも一本のブレードと、
   前記少なくとも一本のブレードが取り付けられるハブと、
   前記ハブに固定されて前記ハブとともに回転するように構成されたロータ部と、前記ロータ部の回転によって圧油を生成するように構成された圧油生成機構と、前記ロータ部とともに前記圧油生成機構が収容されるポンプ内部空間を形成するステータ部と、前記ロータ部と前記ステータ部との間に設けられる少なくとも一つのポンプ軸受とを含む油圧ポンプと、
   少なくとも前記油圧ポンプを収納するナセルと、
   前記ナセルを支持するためのタワーと、
   前記ナセルのナセル台板を前記タワーに旋回自在に支持するヨー旋回座軸受と、
   前記油圧ポンプの前記ステータ部を前記ナセルのナセル台板に支持する少なくとも一つの支持部と、
   前記圧油生成機構で生成された前記圧油によって駆動される少なくとも一つの油圧モータと、
   前記少なくとも一つの油圧モータによって駆動される発電機とを備え、
   前記ロータ部は、前記少なくとも一つのポンプ軸受によって独占的に前記ナセル台板側に軸支され、
   前記少なくとも一つの支持部は、前記ヨー旋回座軸受の中心軸と前記ハブの間に前記油圧ポンプが位置するように、前記ステータ部を前記ナセル台板に支持するように構成されており、
   前記少なくとも一つの支持部には、前記油圧ポンプが収納される前記ナセル内の第１空間と、前記少なくとも一つの支持部を挟んで前記第１空間とは反対側に位置する前記ナセル内の第２空間とを繋ぐアクセス路が設けられたことを特徴とする再生可能エネルギー発電装置。
2. 前記ステータ部は、前記ロータ部の内周側に設けられ、
   前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延びるベンド部を含む筒部材であり、
   前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の端部に接続されており、
   前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けら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。
3. 前記ステータ部は、前記ナセル内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つを収容可能な空洞部を内部に有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。
4. 前記少なくとも一つの油圧モータは、前記ステータ部の前記空洞部に配置されることを特徴とする請求項３に記載の再生エネルギー型発電装置。
5. 前記ステータ部には、前記圧油生成機構に対する作動油の供給または排出を行うための内部流路が前記圧油生成機構から径方向内方に延びるように形成されており、
   前記空洞部には、前記油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータとの間に設けられて前記作動油が流通するオイル配管が配置され、該オイル配管の一端が前記内部流路に接続されることを特徴とする請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置。
6. 前記圧油生成機構は、
   周方向に並ぶ多数の凹凸を有し、前記ロータ部の内周面上に設けられて前記ロータ部とともに回転するように構成された少なくとも一つのリングカムと、
   前記ステータ部側に設けられ、前記少なくとも一つのリングカムの内周側に放射状に配置される複数のシリンダと、
   前記少なくとも一つのリングカムの前記凹凸によって駆動されて各シリンダ内に摺動するように構成された複数のピストンと、
   各シリンダと該シリンダ内に設けられるピストンとで画定される油圧室に対して作動油を供給および排出するための低圧弁および高圧弁とを含むことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
7. 前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、
   前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板の前記ハブ寄りの前方領域に立設され、前記ステータ部の下部の前記ハブ側の端面を支持する第１支持部と、前記ナセル台板の前記ハブから遠い後方領域に立設され、前記ステータ部の上部の前記ハブから遠い側の端面を支持する第２支持部とを含む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。
8. 前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、
   前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延び、前記油圧ポンプを囲むように前記ステータ部の前記ハブ側の端面まで延在するベンド部を含む筒部材であり、
   前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブ側の前記端面に接続されており、
   前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けら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。
9. 前記ステータ部は、前記ロータ部の外周側に設けられ、
   前記少なくとも一つの支持部は、前記ナセル台板から前記ハブに向かって延び、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の端面まで延在するベンド部を含む筒部材であり、
   前記ベンド部の先端が、前記ステータ部の前記ハブから遠い側の前記端面に接続されており、
   前記筒部材には、前記アクセス路としての開口が前記ベンド部の湾曲断面形状の外周側に設けら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。
10. 前記ロータ部は、前記ナセル内の機器、ケーブルまたは配管の少なくとも一つを収容可能な空洞部を内部に有することを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
11. 静止側のケーブルと、前記ロータ部とともに回転する回転側のケーブルとを電気的に接続するためのスリップリングが前記空洞部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置。
12. 前記圧油生成機構は、
    周方向に並ぶ多数の凹凸を有し、前記ロータ部の外周面上に設けられて前記ロータ部とともに回転するように構成された少なくとも一つのリングカムと、
    前記ステータ部側に設けられ、前記少なくとも一つのリングカムの外周側に放射状に配置される複数のシリンダと、
    前記少なくとも一つのリングカムの前記凹凸によって駆動されて各シリンダ内に摺動するように構成された複数のピストンと、
    各シリンダと該シリンダ内に設けられるピストンとで画定される油圧室に対して作動油を供給および排出するための低圧弁および高圧弁とを含むことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
13. 前記支持部は、前記ナセル台板と一体成形された鋳物で構成されることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
14. 前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機に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乃至１３の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。

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