JP4024687B2 - 油圧装置及び発電設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギの回生が可能な油圧装置、及び、そのような油圧装置を用いた発電設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
アクチュエータを駆動するための従来の油圧装置としては、油圧ポンプとアクチュエータとの間に流量調整機構を配置した方式のものや、静油圧トランスミッション(HST)方式のように可変容量形油圧ポンプを用いたものや、油圧ポンプの駆動モータの回転数をサーボ制御により変化させて油圧ポンプの吐出量を調節する方式のもの等が知られている。
【0003】
このような従来の油圧装置はいずれも、発生したエネルギを回収して油圧源たる油圧ポンプの始動時や加速時、或いは制動時に再利用するというエネルギ回生制御が困難であるという問題点があった。具体的には、例えば風力発電設備であって、風車と発電機との間に伝動装置として油圧装置を配置した型式のものにおいては(特許文献1参照)、風車の始動や加速等を円滑に行って発電を効率良く行いたいという要請があるにも拘わらず、従来の油圧装置ではエネルギ回生制御が困難であったため、かかる要請に応えることができなかった。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−287179号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、エネルギ回生制御が容易となる油圧装置及びそのような油圧装置を用いた発電設備を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、所要量の慣性モーメントを内在又は付加により具備した第1の油圧ポンプモータと、第1の油圧ポンプモータにより発生された油動力によって駆動される第2の油圧ポンプモータと、第2の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第1のフライホイールと、第2の油圧ポンプモータの流出ポートから第1の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第1の油路と、第1の油路に接続された第1のアキュムレータと、第2の油圧ポンプモータと第1のアキュムレータとの間における第1の油路中の第1の分岐点から分岐する第1のアンロード油路と、第1のアンロード油路に介設された第1の開閉弁と、第1の分岐点と第1のアキュムレータとの間における第1の油路に介設された、第1のアキュムレータから第1のアンロード油路への流れを阻止するための第1の弁と、第1のアキュムレータと第1の油圧ポンプモータとの間における第1の油路に介設された第2の開閉弁と、第2の開閉弁が閉じられている場合に第1の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第2の弁と、第1の開閉弁及び第2の開閉弁を開閉制御する弁制御手段とを備える油圧装置を特徴としている。
【0007】
この構成においては、第1の油圧ポンプモータで発生した油動力により第2の油圧ポンプモータを回転駆動し、その結果、第1のフライホイールにエネルギを蓄積することができる。そして、第1の開閉弁と第2の開閉弁を開閉制御することで、第1のフライホイールに蓄積されたエネルギで、第2の油圧ポンプモータから第2の油圧ポンプモータに効率よく作動油を供給することができ、第1の油圧ポンプモータの始動や加速を補助することが可能となる。
【0008】
また、第1の油圧ポンプモータから第2の油圧ポンプモータまでの間も、上記と同様な油圧回路を構成することが、第1のフライホイールの効率よくエネルギを蓄積することができるので、好ましい。すなわち、第1の油圧ポンプモータの流出ポートから第2の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第2の油路と、第2の油路に接続された第2のアキュムレータと、第1の油圧ポンプモータと第2のアキュムレータとの間における第2の油路中の第2の分岐点から分岐する第2のアンロード油路と、第2のアンロード油路に介設された第3の開閉弁と、第2の分岐点と第2のアキュムレータとの間における第2の油路に介設された、第2のアキュムレータから第2のアンロード油路への流れを阻止するための第3の弁と、第2のアキュムレータと第2の油圧ポンプモータとの間における第2の油路に介設された第4の開閉弁と、第4の開閉弁が閉じられている場合に第2の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第4の弁とを更に設けることが好ましい。この場合、弁制御手段は、第3の開閉弁及び第4の開閉弁の開閉制御も行うことになる。
【0009】
また、上記油圧装置は、外力を受けて回転駆動され、所要量の慣性モーメントを持った回転体と、回転体の回転により駆動され油動力を発生させる第1の油圧ポンプモータと、第1の油圧ポンプモータにより発生された油動力によって駆動される第3の油圧ポンプモータと、第3の油圧ポンプモータにより回転駆動される発電機とを備える発電設備においても、適用可能である。
【0010】
なお、発電機のロータには、回転数を一定の範囲に維持するために、第2のフライホイールを接続することが好適である。また、風力発電設備の場合には、回転体は風車となる。
【0011】
上記油圧装置を発電設備に利用した場合、停止状態の風車を微風でも回し始めることが可能であり、また、加速も容易となるので、効率のよい発電が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0013】
図1は、本発明による発電設備10を示す概略説明図である。図示実施形態に係る発電設備10は風力発電用であり、プロペラ型風車12が用いられている。本発明による発電設備10は、風車12が外力、すなわち風を受けて回転した場合に発生する機械動力を一旦、油動力に変換した後、この油動力を再度、機械動力に戻して発電機14の回転軸を回転させようとするものである。そのため、図示の発電設備10は、機械動力を油動力に変換する油圧ポンプモータ(第1の油圧ポンプモータ)16と、油動力を機械動力に変換する油圧ポンプモータ(第3の油圧ポンプモータ)18とを含む油圧装置20を備えている。
【0014】
油圧ポンプモータ16は定容量形の一方向回転式であり、流入ポート22から作動油を送り込むことで回転軸24が回転し、また回転軸24を回転させることで流入ポート22から作動油を吸入し、流出ポート44から作動油を吐出することができるようになっている。油圧ポンプモータ16の回転軸24は、風車12の回転軸に連結されている。回転軸24はナセル26に設けられた軸受(図示しない)にて回転可能に支持されており、油圧ポンプモータ16はこのナセル26内に配置されている。なお、ナセル26とは、大地等に立てられた支柱28の上部に回転可能に支持された箱体をいう。また、油圧ポンプモータ16の流入ポート22は油路30を介して、ナセル26内に設けられたオイルタンク32に連通している。油路30には、油圧ポンプモータ16からオイルタンク32への流れを阻止するための逆止弁(第2の弁)33が介設されている。
【0015】
油圧ポンプモータ18は油圧ポンプモータ16と同様に定容量形一方向回転式であり、流入ポート34から作動油を送り込むと回転軸36を回転させることができ、また、回転軸36を回転させることで流入ポート34から作動油を吸入し流出ポート38から作動油を吐出することができる。油圧ポンプモータ18の回転軸36は発電機14のロータ40に接続されている。
【0016】
発電機14のロータ40は更にフライホイール(第2のフライホイール)42に同軸に接続され、従ってこのフライホイール42は油圧ポンプモータ18の回転軸36にも接続されている。フライホイール42は、はずみ車とも称されるものであり、ロータ40の回転により回転され、油圧ポンプモータ18への油動力が切断された後も慣性により回転を続けてロータ40の回転を継続させることができる。
【0017】
油圧ポンプモータ16の流出ポート44と油圧ポンプモータ18の流入ポート34とは油路46により相互に接続されている。油路46の途中からはアンロード油路(第2のアンロード油路)48が分岐し、オイルタンク32に接続されている。このアンロード油路48には電磁式の開閉弁(第3の開閉弁)50が介設されている。アンロード油路48及び開閉弁50はナセル26内に配置されている。開閉弁50は、制御装置(弁制御手段)52からの制御信号により開閉制御される。
【0018】
また、油路46には、アンロード油路48の分岐点(第2の分岐点)54から下流側に順に、逆止弁(第3の弁)56、アキュムレータ(第2のアキュムレータ)58、開閉弁60が設けられている。逆止弁56は、アキュムレータ58側からアンロード油路48への作動油の流れを阻止するものであり、ナセル26内に設けられている。アキュムレータ58は、油圧ポンプモータ16から圧送されてくる作動油を受け、所定の圧力まで蓄圧することができる。開閉弁60は電磁式であり、前記の制御装置52によって開閉制御されるようになっている。
【0019】
開閉弁60と油圧ポンプモータ18との間の油路46には、ナセル26の外部に配置されたオイルタンク62に接続される油路64が分岐している。この油路64には逆止弁66が介設されており、油圧ポンプモータ18の流入ポート34側の油路46からオイルタンク62への作動油の流れを阻止する一方、開閉弁60が閉状態にある場合に、オイルタンク62から作動油を油圧ポンプモータ18の流入ポート34に流入することを可能とする。油圧ポンプモータ18の流出ポート38は油路76を介してオイルタンク62に接続されている。
【0020】
更に、アキュムレータ58と開閉弁60との間の油路46中の分岐点100からは油路102が分岐しており、油路46と共に特許請求の範囲でいう第2の油路を構成している。この油路102は、大きな慣性モーメントを有するフライホイール(第1のフライホイール)104が回転軸106に接続された油圧ポンプモータ(第2の油圧ポンプモータ)108の流入ポート110に接続されている。また、油路102には、上流側から順に、電磁式の開閉弁(第4の開閉弁)112、及び、逆止弁(第4の弁)114を有する油路116が設けられている。
【0021】
油圧ポンプモータ108の流出ポート118には油路(第1の油路)120の一端が接続されており、他端は油路30に、油圧ポンプモータ16と逆止弁33との間で接続され、油圧ポンプモータ16の流入ポート22に連通されている。油路120には、分岐点(第1の分岐点)121にアンロード油路(第1のアンロード油路)124が接続されており、このアンロード油路124には電磁式の開閉弁(第1の開閉弁)122が介設されている。また、分岐点121から下流側へと、油路120には逆止弁(第1の弁)126、アキュムレータ(第1のアキュムレータ)128、及び、電磁式の開閉弁(第2の開閉弁)130が設けられている。
【0022】
また、アキュムレータ128と開閉弁130との間の油路120中の分岐点132からは油路134が分岐しており、この油路134は油圧ポンプモータ18の流入ポート34に連通されている。より詳細には、油路134は、油圧ポンプモータ18と開閉弁60との間の油路46に接続されている。この油路134には、分岐点132から下流側へと順に、電磁式の開閉弁136、及び、逆止弁138を有する油路140が設けられている。
【0023】
なお、ナセル26に設置された風車12、油圧ポンプモータ16、オイルタンク32、開閉弁50、逆止弁56以外の構成要素については、ナセル26の外部の発電設備建屋の内部等に配設されることが好ましい。
【0024】
また、制御装置52には、油圧ポンプモータ16の回転軸24及び油圧ポンプモータ18の回転軸36のそれぞれに設けられた回転速度センサ68,70、並びに、アキュムレータ58,128の圧力をそれぞれ検出するための圧力センサ72,142が接続されている。更に、制御装置52には、風速センサ74が接続されている。そして、制御装置52は、これらのセンサ68〜74,142からの信号に基づいて、開閉弁50,60,112,122,130,136を制御するのである。
【0025】
次に、上述したような構成における発電設備10の作用について、開閉弁50,60,112の開閉、風速、油圧ポンプモータ16の回転軸24の回転数等の関係を示すタイミングチャートである図2を参照して説明する。
【0026】
まず、無風状態で風車12が回転していない状態から発電を開始する場合について説明する。なお、この例では、風は次のように変化するものとする。すなわち、まず、無風状態から、定格風速(第1風速)を超え且つ発電機14の定格発電エネルギよりも大きなエネルギを有する第2風速が一定時間続き、その後、その第2風速を更に超えた第3風速となってその風速で一定時間続いた後、定格風速以下である第4風速となってその状態が継続するものとする。ここで、発電機14のロータ回転数が所定値(例えば1500rpm)前後の所定範囲内にある場合に、電力系統周波数(例えば50Hzの周波数を有する電力)で発電できるものとする。また、発電開始の際、オイルタンク32,62、全ての油路には作動油が十分に入っているものとし、動作中にオイルタンク32内部の作動油がなくなることがないように、随時供給できる手段(図示しない)があるとする。
【0027】
なお、ナセル26内のオイルタンク32へ作動油を供給するために消費したエネルギは、オイルタンク32からオイルタンク62へ流れる際の位置エネルギ(位置ヘッド)として回生されるので、原理的には損失はない。
【0028】
発電を開始すべく発電設備10の稼働スイッチ(図示しない)をオンとすると、制御装置52は制御信号を発し、開閉弁60を閉じ、開閉弁50を開状態とする。また、開閉弁112,130,136は閉状態とされ、開閉弁122は開状態とされる。
【0029】
そして、風が吹き、風車12が回転して油圧ポンプモータ16の回転軸24が回り始めると、作動油はオイルタンク32から吸入され、吐出される。この際、作動油は、油路46からアンロード油路48を通ってオイルタンク32に戻されるが、逆止弁56及び開状態の開閉弁50によっては油圧ポンプモータ16には殆ど負荷がかからないので、風車12の起動に要する風力は小さくてすみ、また、一旦回転を開始した風車12は風速が増すにつれて加速されていく(図2のt0〜t1)。
【0030】
制御装置52は、この間、回転速度センサ68から油圧ポンプモータ16の回転軸24の回転数と、風速センサ74から風速とをモニタしており、風速が第2風速となっているので、その第2風速に応じた油圧ポンプモータ16の回転軸24の最適回転数(従って、風車12の最適周速比における回転数)を演算して求める。そして、この最適回転数が得られるように、開閉弁50の開閉をスイッチング制御する(図2のt1〜t2)。
【0031】
ここで、開閉弁50のスイッチング制御についての一例を述べる。開閉弁50は風車12が回転を始める当初は開状態となっているが、風速と最適周速比から求められた最適回転数を越えたら、これを瞬時に閉状態に切り換えると、油圧ポンプモータ16からの作動油が逆止弁56下流へ供給される。この時のアキュムレータ58内部の圧力値が、油圧ポンプモータ16の負荷となる。よって、開閉弁50の閉時間を調整することで、油圧ポンプモータ16の回転数、ひいては風車12の回転数を最適な周速比の回転数に調整できることになる。
【0032】
開閉弁50の開閉を適当なタイミングで繰り返す(スイッチングする)ことで、高圧力の作動油が次々とアキュムレータ58に送られ、開閉弁60が閉じられていることも相俟って、アキュムレータ58の圧力が上昇し、エネルギが蓄積されていく。勿論、開閉弁60が初期的に閉じられていることは絶対条件ではなく、適当なタイミングで開状態とするか、又は開閉するか、初期から開状態でも問題はない。
【0033】
この例では、アキュムレータ58に蓄積された圧力が、所定値に達したならば、制御装置52は圧力センサ72からの信号によりその状態を認識し、開閉弁60を閉状態から開状態に切り換える。その結果、アキュムレータ58から作動油が油圧ポンプモータ18に流れ、油圧ポンプモータ18の回転軸36が回転を開始し、徐々に加速されていく(図2のt2〜t3)。油圧ポンプモータ18を通過した作動油は油路74を通りオイルタンク62に流入する。
【0034】
開閉弁60を開くタイミングt2となるアキュムレータ58の圧力値は、発電機14が電力系統周波数で発電できる回転数まで早期に加速できるような値が望ましい。しかし、これも絶対条件ではない。
【0035】
開閉弁60を開放した後も開閉弁50の開閉スイッチング制御は続けられ、これにより、風車12の回転数は第2風速に応じた最適回転数に維持されるが、アキュムレータ58内の圧力は次第に減じられていく。
【0036】
そして、回転軸36の回転数が、発電機14が電力系統周波数で発電を行うことができる値、例えば1500rpmに達したならば、発電機14から外部電力系統に出力が開始される(図2のt3)。この後、回転軸36の回転数が更に増していくため、発電周波数の許容範囲の最大値となる回転数に達したならば、制御装置52は回転速度センサ70からの信号に基づいて開閉弁60の開閉のスイッチング制御を開始する(図2のt4〜t5)。
【0037】
開閉弁60の開閉スイッチング制御は、油圧ポンプモータ18の回転軸36の回転数を発電機14の発電周波数の許容範囲内となる範囲内に維持するためのものである。すなわち、開閉弁60を開状態から閉状態に切り換えることで、アキュムレータ58側からの作動油の油圧ポンプモータ18への供給は遮断され、油圧ポンプモータ18の回転軸36の回転数は減じられる。この際、油圧ポンプモータ18は、フライホイール42の持つ慣性によって回転を続け、作動油はオイルタンク62から油路64、逆止弁66を通して油圧ポンプモータ18に供給される。また、第2風速の持つエネルギは、定格発電エネルギよりも大きいため、開閉弁60を閉じることで、開閉弁50の開閉スイッチングと相俟って、アキュムレータ58にはエネルギが蓄積される。この開閉弁60の開閉を適当な間隔で行うことで、回転軸36の回転数は所望の範囲内に維持され、発電機14は、安定した発電が行われることになる。
【0038】
次に、風が強くなり、制御装置52が風速センサ74からの信号により風速が第2風速よりも上昇し始めたと認識したならば、制御装置52は開閉弁50を開放し、風車12に作用する負荷を軽減することで、風車12(油圧ポンプモータ16の回転軸24)の回転が風速に応じて加速される(図2のt5〜t6)。そして、風速が第3風速となったならば、その第3風速に適した回転数となるよう、開閉弁50の開閉のスイッチング制御を、前記のタイミングt1〜t2間の場合と同様に行う(図2のt6〜t7)。この際、風のエネルギが相当に大きいと、アキュムレータ58にはエネルギが急速に蓄積されることになる。
【0039】
そして、アキュムレータ58の蓄積圧力が設定最高圧力に達したならば(図2のt7)、制御装置52は圧力センサ72からの信号を受け、開閉弁112の開閉のスイッチング制御を、開閉弁50,60の開閉スイッチング制御と同時に行う(図2のt7〜t8)。これによって、アキュムレータ58内の圧力は設定最高圧力に近い範囲内で維持されると共に、油圧ポンプモータ108の回転軸106を回転を開始し、フライホイール104にエネルギが蓄積される。この間、開閉弁122は開状態となっており、油圧ポンプモータ108を通過した作動油はアンロード油路124を通ってオイルタンク62に流れる。また、開閉弁50,60のスイッチング制御によって油圧ポンプモータ18の回転数は一定範囲内に維持され、発電機14は定格発電を維持することができる。
【0040】
この後、風速が第3風速から第4風速に減じたならば、制御装置52は開閉弁112,50を閉じ、油圧ポンプモータ16の回転軸24の回転数を風速に応じた回転数まで制動させる(図2のt8〜t9)。そして、風速が第4風速で安定している状態で(図2のt9〜t10)、開閉弁50を再びスイッチング制御して、アキュムレータ58に蓄積されていたエネルギを利用して発電機14を駆動し、定格発電を維持する。
【0041】
定格風速以下である第4風速がこの後も継続すると、アキュムレータ58内の圧力が定格発電を行う最低圧力を下回ることになる(図2のt10以降)。かかる場合にも、t7〜t8でエネルギ蓄積されたフライホイール104が回転を略一定の速度で続けており、油圧ポンプモータ108がその回転により油圧ポンプとして機能するので、開閉弁60,112を閉じ、特に図2では示さないが、図2のt1〜t5で開閉弁50,60に対して行ったものと同様に開閉弁122,136を開閉スイッチング制御することで、油圧ポンプモータ18を一定の回転数で回転させ続け、定格発電を維持することができる。
【0042】
この後、フライホイール104が回転を維持している間、再度風が強まったならば、開閉弁122,130の開閉スイッチング制御を行う。油圧ポンプモータ108の流出ポート118から油圧ポンプモータ16の流入ポート22までの間の油圧回路は、油圧ポンプモータ16の流出ポート44から油圧ポンプモータ18の流入ポート34までの間の油圧回路、或いは、油圧ポンプモータ16の流出ポート44から油圧ポンプモータ108の流入ポート110までの間の油圧回路、更には、油圧ポンプモータ108の流出ポート118から油圧ポンプモータ18の流入ポート34までの間の油圧回路と同等であるので、前述したような態様で開閉弁122,130のスイッチングを行うことで、油圧ポンプモータ16に作動油を供給して回転軸24の回転を加速させることができる。勿論、一旦風が止み、風車12が停止してしまった場合であっても、フライホイール104にエネルギが蓄積されているならば、風が吹き始めた際に作動油を油圧ポンプモータ16に送り、風車12の始動を補助することも可能である。
【0043】
このように、余剰のエネルギを蓄積し、そのエネルギを利用して油圧ポンプモータ16の始動や加速の際の補助力を発生させることができるので、風車の風に対する応答性が向上し、その結果として発電効率が向上されることになる。
【0044】
なお、上記工程中、ナセル26内のオイルタンク32内の作動油が減少していくことになるが、図示しない作動油供給手段により、オイルタンク62内の作動油をオイルタンク32に適時補充できるようにするとよい。
【0045】
図3(A)は、図1の油圧回路においてエネルギ蓄積、再利用に係る部分の油圧回路を表したものであり、これは本発明による油圧装置20の基本的構成に相当するものである。また、図3(B)は、図3(A)の油圧ポンプモータ16の流出ポート44から油圧ポンプモータ108の流入ポート110までの油圧回路、又は、油圧ポンプモータ108の流出ポート118から油圧ポンプモータ16の流入ポート22までの油圧回路をほぼ等価な電気回路(電流源回路)で示したものである。図3(B)中、I1は電流源、R1は負荷、C1はコンデンサ、S1,S2はトランジスタ等のスイッチング素子、D1,D2は整流器、L1,L2はインダクタである。図3(B)が図3(A)の油圧ポンプモータ16の流出ポート44から油圧ポンプモータ108の流入ポート110までの油圧回路に相当するとした場合、電流源I1は油圧ポンプモータ16に相当し、負荷R1は油圧ポンプモータ108に相当する。コンデンサC1はアキュムレータ58である。スイッチング素子S1,S2はそれぞれ開閉弁50,112、整流器D1,D2はそれぞれ逆止弁56,114に相当する。更に、インダクタL1は油圧ポンプモータ16系が持つ慣性に、L2はフライホイール104の慣性に相当する。また、(B)が図3(A)の油圧ポンプモータ108の流出ポート118から油圧ポンプモータ16の流入ポート22までの油圧回路に相当するとした場合、電流源I1は油圧ポンプモータ108に相当し、負荷R1は油圧ポンプモータ16に相当する。コンデンサC1はアキュムレータ128である。スイッチング素子S1,S2はそれぞれ開閉弁122,130、整流器D1,D2はそれぞれ逆止弁126,33に相当する。更に、インダクタL1は油圧ポンプモータ108系が持つ慣性(すなわち実質的にフライホイール104が持つ慣性)に、L2は油圧ポンプモータ16系の慣性に相当する。
【0046】
図3(B)に示す電気回路は、スイッチングパワーコントロール回路或いはパワーレギュレータ回路として知られているものであり、スイッチング素子S1,S2のスイッチング周波数やパルス幅を調整することで、負荷RLへの供給電圧を高圧、低圧に調整すること、すなわち昇降圧制御が可能となっている。この図3(B)の電気回路に等価である図3(A)の油圧回路も同等の作用を呈するものであり、開閉弁50,112又は開閉弁122,130の開閉スイッチング制御を行うことで、負荷R1に相当する油圧ポンプモータ108の回転軸106の回転数又は油圧ポンプモータ16の回転軸24の回転数を所望の範囲内に維持されるよう調整できることは、理解されよう。
【0047】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0048】
例えば、上記実施形態では、油圧ポンプモータ16の回転軸にはプロペラ型の風車12が接続されているが、ダリウス型やサボニウス型の風車を接続してもよい。ダリウス型やサボニウス型の風車は地面に近い場所に軸受部が設置されるため、ナセル26のような地上から離れた位置にオイルタンクを設ける必要なく、オイルタンクを全て地上の一カ所に設けることができる。また、油圧ポンプモータ16を回転させる外力は風力に限られず、水力や波力等であってもよい。
【0049】
また、図2において、分岐点100から油路134との接続点までの間の油路46、そして、その油路46に設けられている開閉弁60、逆止弁66及び油路64を省略した構成としてもよい。この場合には、ある程度、フライホイール104にエネルギが蓄積されるよう予め制御した後、定格発電が行われることになる。
【0050】
更に、本発明による油圧装置は、発電設備以外でも、油動力によりアクチュエータを駆動する装置や設備において適用可能である。かかる場合、風車12に代えて、油圧ポンプモータ16には所定量の慣性モーメントを内在又は付加により具備させる必要がある。
【0051】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の油圧装置によれば、油圧源となる油圧ポンプモータにより発生されたエネルギを蓄積し、それを油圧源の始動、加速及び制動に利用することができ、エネルギの有効利用を図ることが可能となる。特に、風力エネルギ等の自然エネルギによる発電設備に適用した場合には、自然エネルギの変化に対する油圧源の応答性を向上させることができ、発電効率も向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による油圧装置を備える風力発電設備の一実施形態を示す概略説明図である。
【図2】図1の発電設備における作用を示すタイミングチャートである。
【図3】(A)は本発明による油圧装置の油圧回路図であり、(B)は前記油圧回路図に等価な電気回路図である。
【符号の説明】
10…発電設備、12…風車(回転体)、14…発電機、16…(第1の)油圧ポンプモータ、18…(第3の)油圧ポンプモータ、20…油圧装置、32,62…オイルタンク、33…逆止弁(第2の弁)、40…ロータ、42…(第2の)フライホイール、46…(第2の)油路、48…(第2の)アンロード油路、50…(第3の)開閉弁、52…制御装置(弁制御手段)、56…逆止弁(第3の弁)、58…(第2の)アキュムレータ、60…開閉弁、66…逆止弁、102…(第2の)油路、104…(第1の)フライホイール、108…(第2の)油圧ポンプモータ、112…(第4の)開閉弁、114…逆止弁(第4の弁)、120…(第1の)油路、122…(第1の)開閉弁、124…(第1の)アンロード油路、126…逆止弁(第1の弁)、128…(第1のアキュムレータ)、130…(第2)の開閉弁。
Claims (6)
- 所要量の慣性モーメントを内在又は付加により具備した第1の油圧ポンプモータと、
前記第1の油圧ポンプモータにより発生された油動力によって駆動される第2の油圧ポンプモータと、
前記第2の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第1のフライホイールと、
前記第2の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第1の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第1の油路と、
前記第1の油路に接続された第1のアキュムレータと、
前記第2の油圧ポンプモータと前記第1のアキュムレータとの間における前記第1の油路中の第1の分岐点から分岐する第1のアンロード油路と、
前記第1のアンロード油路に介設された第1の開閉弁と、
前記第1の分岐点と前記第1のアキュムレータとの間における前記第1の油路に介設された、前記第1のアキュムレータから前記第1のアンロード油路への流れを阻止するための第1の弁と、
前記第1のアキュムレータと前記第1の油圧ポンプモータとの間における前記第1の油路に介設された第2の開閉弁と、
前記第2の開閉弁が閉じられている場合に前記第1の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第2の弁と、
前記第1の開閉弁及び前記第2の開閉弁を開閉制御する弁制御手段と、
を備える油圧装置。 - 前記第1の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第2の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第2の油路と、
前記第2の油路に接続された第2のアキュムレータと、
前記第1の油圧ポンプモータと前記第2のアキュムレータとの間における前記第2の油路中の第2の分岐点から分岐する第2のアンロード油路と、
前記第2のアンロード油路に介設された第3の開閉弁と、
前記第2の分岐点と前記第2のアキュムレータとの間における前記第2の油路に介設された、前記第2のアキュムレータから前記第2のアンロード油路への流れを阻止するための第3の弁と、
前記第2のアキュムレータと前記第2の油圧ポンプモータとの間における前記第2の油路に介設された第4の開閉弁と、
前記第4の開閉弁が閉じられている場合に前記第2の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第4の弁と、
を更に備え、前記弁制御手段が、前記第3の開閉弁及び前記第4の開閉弁を開閉制御するようになっている請求項1に記載の油圧装置。 - 外力を受けて回転駆動され、所要量の慣性モーメントを持った回転体と、前記回転体の回転により駆動され油動力を発生させる第1の油圧ポンプモータと、前記第1の油圧ポンプモータにより発生された油動力によって駆動される第3の油圧ポンプモータと、前記第3の油圧ポンプモータにより回転駆動される発電機とを備える発電設備であって、
前記第1の油圧ポンプモータにより発生された油動力によって駆動される第2の油圧ポンプモータと、
前記第2の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第1のフライホイールと、前記第2の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第1の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第1の油路と、
前記第1の油路に接続された第1のアキュムレータと、
前記第2の油圧ポンプモータと前記第1のアキュムレータとの間における前記第1の油路中の第1の分岐点から分岐する第1のアンロード油路と、
前記第1のアンロード油路に介設された第1の開閉弁と、
前記第1の分岐点と前記第1のアキュムレータとの間における前記第1の油路に介設された、前記第1のアキュムレータから前記第1のアンロード油路への流れを阻止するための第1の弁と、
前記第1のアキュムレータと前記第1の油圧ポンプモータとの間における前記第1の油路に介設された第2の開閉弁と、
前記第2の開閉弁が閉じられている場合に前記第1の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第2の弁と、
前記第1の開閉弁及び前記第2の開閉弁を開閉制御する弁制御手段と、
を備える発電設備。 - 前記第1の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第2の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第2の油路と、
前記第2の油路に接続された第2のアキュムレータと、
前記第1の油圧ポンプモータと前記第2のアキュムレータとの間における前記第2の油路中の第2の分岐点から分岐する第2のアンロード油路と、
前記第2のアンロード油路に介設された第3の開閉弁と、
前記第2の分岐点と前記第2のアキュムレータとの間における前記第2の油路に介設された、前記第2のアキュムレータから前記第2のアンロード油路への流れを阻止するための第3の弁と、
前記第2のアキュムレータと前記第2の油圧ポンプモータとの間における前記第2の油路に介設された第4の開閉弁と、
前記第4の開閉弁が閉じられている場合に前記第2の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート部油路の作動油が流出することを防止することができる第4の弁と、
を更に備え、前記弁制御手段が、前記第3の開閉弁及び前記第4の開閉弁を開閉制御するようになっている請求項3に記載の発電設備。 - 前記発電機のロータに接続された第2のフライホイールを更に備える請求項3又は4に記載の発電設備。
- 前記回転体は風車である請求項3〜5のいずれか1項に記載の発電設備。
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