JP4786424B2

JP4786424B2 - 風力発電用流体圧回路

Info

Publication number: JP4786424B2
Application number: JP2006158694A
Authority: JP
Inventors: 良二山田
Original assignee: Bosch Rexroth Corp
Current assignee: Bosch Rexroth Corp
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: JP2007327397A

Description

本発明は、油圧等の流体圧を使用した風力発電のための回路に関するものである。

従来、風力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプからの流体を電気に変換するための流体圧ポンプとを管路により接続した風力発電用流体圧回路がある（例えば、特許文献１参照）。
このような風力発電用流体圧回路は、発電機とともにナセルといわれる構築物の上部に設けたケース内に設置し、発電した電気だけを地上側から取り出すことができるように構成されていたが、ナセルを建築物の上部に配置すると該建築物の強度を相当高める必要があった。
このため、図２に示すように流体圧ポンプａを建築物の上部のナセルｂ内に設置して、流体圧モータｃ及び発電機ｄ等は地上側に配置し、流体圧ポンプａと流体圧モータｃとを配管を介して接続することにより、ナセルｂにかかる負荷の軽減を図るようにしている。
しかしながら、従来の構成では、不使用時に風力発電用流体圧回路内の上部側、即ち、流体圧ポンプ側の管路内の流体が抜け落ちてしまい、次に風力発電を開始しようとしても管路内に流体を満たすために非常に時間がかかっていた。

特開２００４−２３９１７８号公報

そこで、本発明は、流体圧モータよりも上方に設けられた流体圧ポンプ側の管路に任意に流体を保持できるようにして、風力発電開始までの立ち上がり時間の短い風力発電用流体圧回路を提供することを目的とする。

そこで、本発明者等は鋭意検討の結果、下記の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の発電用流体圧回路は、請求項１に記載の通り、風力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプよりも下方に設けられた流体圧モータとを管路により接続することにより構成した風力発電用流体圧回路であって、前記管路の前記流体圧モータの流入側及び流出側にそれぞれロジック弁を設けることにより、前記ロジック弁よりも前記流体圧ポンプ側の前記管路内の流体を前記管路内に保持できるように構成したことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の風力発電用流体圧回路において、前記各ロジック弁と前記流体圧ポンプとを接続する各管路間の流体圧の何れか高い流体圧を、前記各ロジック弁と前記流体圧ポンプとを接続する各管路間に設けたコントロールラインに設けたチェック弁により選択し、前記高い流体圧により前記各ロジック弁を付勢することを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の風力発電用流体圧回路において、前記チェック弁により選択された高い流体圧は、電磁弁又はポペット式電磁弁を介して、前記各ロジック弁を制御するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、流体圧モータよりも上方に設けられた流体圧ポンプ側の管路内の流体を任意に管路内に保持することが可能となる。従って、例えば、不使用時に管路内の流体が下方のドレインに抜け落ちることがないため、発電開始までの立ち上がりに優れた風力発電用流体圧回路とすることができる。
また、ロジック弁には、流体圧ポンプの吸入側と流体圧モータとの間の管路内の流体圧又は流体圧ポンプの吐出側と流体圧モータとの間の管路内の流体圧の何れか高い方を選択して、各ロジック弁を付勢することにより、上記管路内への流体の保持を確実なものとすることができる。
また、前記高い方の圧力を電磁弁又はポペット式電磁弁を介して各ロジック弁を付勢することにより、同時に各ロジック弁の制御が可能となる。

次に、本発明の一実施の形態について図１を参照して説明する。
図示される風力発電用流体圧回路は、風車１の駆動軸２に減速機３を介して接続された流体圧ポンプ４と流体圧ポンプ４から送られた流体により駆動される流体圧モータ５とを管路により接続することにより基本的に構成される。流体圧モータ５には、流体圧モータ５の駆動エネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機６が接続される。尚、流体圧モータ５は構築物下部（地上側）に配置され、流体圧ポンプ４は構築物上部のナセル１０内に配置される。
また、上記流体圧回路において、流体圧ポンプ４の吸入側には、所定の流体圧を加えることができるようにチャージポンプ９がチェック弁１５を備えた管路１６を介して接続される。また、前記管路１６はチェック弁１５のチャージポンプ９側において管路１７に分岐され、圧力制御弁１４を介してタンク８に接続される。

流体圧ポンプ４は風力を駆動源として作動して流体を圧送できるものであれば特に制限はなく、図示した例では、可変容量式アキシャルピストンポンプを使用している。尚、流体圧ポンプ４は、管路１２を介してタンク８にも接続されており、この管路１１は漏れた流体等をタンク８に戻すために使用される。

流体圧モータ５は流体圧を駆動源として作動して発電機６の軸を回転させることができるものであれば特に制限はなく、図示した例では、可変容量式のアキシャルピストンモータを使用している。尚、流体圧モータ５も、流体圧ポンプ４と同様に管路１１を介してタンク８に接続される。

また、チャージポンプ９は本回路に必要な流体を上方の流体圧ポンプ４の吸入側に供給できるものであれば特に制限はなく、図示した例では、電気で駆動する固定容量式のポンプを使用している。その容量は、流体圧ポンプ４の最大容量の１５〜２０％程度とすることが好ましい。尚、チャージポンプ９は、管路１２を介してタンク８へと接続され、漏れた流体等をタンク８に戻るようにしている。

本発明において管路７ａ，７ｂの流体圧モータ５側の吸入側及び吐出側のそれぞれロジック弁１３ａ，１３ｂを設けている。各ロジック弁１３ａ，１３ｂは閉じた際に、管路７ａ，７ｂのロジック弁１３ａ，１３ｂよりも上側（流体圧ポンプ４側）に流体を保持できるように構成される。これにより、回路作動停止時等にロジック弁１３ａ，１３ｂを閉じることにより流体圧ポンプ４側の管路に流体を保持することができ、再始動する際に管路に流体を行き渡らせるための時間を短縮することができる。

前記ロジック弁１３ａ，１３ｂ自体は公知であり、流体圧モータ５の流出側を閉じる方向に弁体２０ａを付勢するためのスプリングを備えたスプリング室２１ａと、このスプリング室２１ａの作用方向と、反対方向に作用する対向室２２ａとから構成される。
スプリング室２１ａ，２１ｂには、電磁弁又はポペット式電磁弁の切換弁２３を図示された左側（ロジック弁１３ａ，１３ｂを閉じる位置）に切り換えた際に、ロジック弁１３ａと流体圧ポンプ４とを接続する管路７’ａ、或いは、ロジック弁１３ｂと流体圧ポンプ４とを接続する管路７’ｂの何れか高い方の圧力が導入される。図示されるものでは、管路７’ａと管路７’ｂとの間に設けられたコントロールライン２４において、チェック弁２５ａ，２５ｂにより高圧側の選択を行うようにしている。これにより、管路７’ａ及び管路７’ｂの何れか高い方の圧力によりロジック弁１３ａ，１３ｂを閉じることができ、管路７’ａ及び管路７’ｂ内における流体の保持が確実となる。
尚、上記切換弁１４を右側に切り換えれば、ロジック弁１３ａ，１３ｂが開き、流体圧ポンプ４と流体圧モータ５との間で閉回路を構成し、風力発電をすることができる。

本発明の一実施の形態の風力発電用流体圧回路の説明図従来の風力発電用流体圧回路の説明図

符号の説明

ａ流体圧ポンプ
ｂナセル
ｃ流体圧モータ
ｄ発電機
１風車
２駆動軸
３減速機
４流体圧ポンプ
５流体圧モータ
６発電機
７ａ，７ｂ流体圧モータと流体圧ポンプとを接続する管路
７'ａ流体圧ポンプ４とロジック弁１３ａとを接続する管路
７'ｂ流体圧ポンプ４とロジック弁１３ｂとを接続する管路
１２，１６，１７，１８管路
８タンク
９チャージポンプ
１０ナセル
１４圧力制御弁
１３ａ，１３ｂロジック弁
１５チェック弁
２３切換弁

Claims

風力により駆動される流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプよりも下方に設けられた流体圧モータとを管路により接続することにより構成した風力発電用流体圧回路であって、前記管路の前記流体圧モータの流入側及び流出側にそれぞれロジック弁を設けることにより、前記ロジック弁よりも前記流体圧ポンプ側の前記管路内の流体を前記管路内に保持できるように構成したことを特徴とする風力発電用流体圧回路。
前記各ロジック弁と前記流体圧ポンプとを接続する各管路間の流体圧の何れか高い流体圧を、前記各ロジック弁と前記流体圧ポンプとを接続する各管路間に設けたコントロールラインに設けたチェック弁により選択し、前記高い流体圧により前記各ロジック弁を付勢することを特徴とする請求項１に記載の風力発電用流体圧回路。
前記チェック弁により選択された高い流体圧は、電磁弁又はポペット式電磁弁を介して、前記各ロジック弁を制御するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の風力発電用流体圧回路。