JP5738477B2 - 発電装置及び発電装置のポンプ/モータの運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも2つの偏心カムを備える回転シャフトを有する油圧機械における軸受サイドロードを低減するという技術的課題に取り組むものである。
再生可能エネルギー源から電力を生成する再生可能エネルギー型発電装置であって、
再生可能エネルギー源からのエネルギーを受けてハブを回転させる少なくとも1つのロータブレードが取り付けられたハブと、
前記ハブに接続された回転シャフトと、
前記回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転により駆動されるポンプと、
前記ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1つのモータと、
少なくとも1つの前記モータに連結された少なくとも1つの発電機と、を備え、
前記ポンプ及び/又は少なくとも1つのモータは、
複数の軸受により支持される回転可能シャフトと、
前記シャフトの周囲に周状に配置される第1及び第2偏心カムを含む、少なくとも1つの偏心カムのペアと、
第1及び第2ピストンシリンダ装置を含み、各ピストンシリンダ装置はシリンダ内を往復運動するように作動可能なピストンを含み、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンは前記第1及び第2カムとそれぞれ力の伝達関係にある、少なくとも1つのピストンシリンダ装置のペアと、
前記ピストンシリンダ装置と通信するコントローラと、を含み、
前記第1偏心カムは、前記第2偏心カムとは実質的に逆位相であり、かつ、前記第1ピストンシリンダ装置は、前記第2ピストンシリンダ装置とは実質的に反対に位置し、
前記コントローラは、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置がアクティブの場合には、前記第1及び第2偏心カムをそれぞれ経由して前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンにより前記軸受に作用するラジアル荷重が互いに相殺効果を有するように、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置が、実質的に互いに同調してアクティブ及び非アクティブにされる運転モードを有する再生可能エネルギー型発電装置を提供する。
一実施形態では、発電装置は、少なくとも2つのモータと、少なくとも2つの発電機を備え、各発電機は、前記モータの少なくとも1つに連結される。好ましくは、少なくとも2つの発電機の各々は、それぞれ、前記少なくとも2つのモータのうちの1つに連結される。
再生可能エネルギー源からのエネルギーを受けてハブを回転させる少なくとも1つのロータブレードが取り付けられたハブと、前記ハブに接続された回転シャフトと、前記回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転により駆動されるポンプと、前記ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1つのモータと、少なくとも1つの前記モータに連結された少なくとも1つの発電機と、を備える発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法であって、
a.複数の軸受により回転可能シャフトを支持し、
b.前記第1及び第2ピストンシリンダ装置が、実質的に互いに同調してアクティブ及び非アクティブにする運転モードで第1及び第2ピストンシリンダ装置を運転し、
(ただし、各ピストンシリンダ装置はシリンダ内を往復運動するように作動可能なピストンを含み、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置は、実質的に互いに反対に位置し、前記回転可能シャフトの周囲に周状に配置されるピストンシリンダ装置のペアを形成する)
c.前記第1及び第2ピストンシリンダ装置を、実質的に互いに同調させてアクティブにし、
d.第1及び第2偏心カムをそれぞれ経由して、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンにより1以上の前記軸受にラジアル荷重を作用させ、
前記第1及び第2偏心カムは、前記第1及び第2カムのそれぞれを経由して前記ピストンにより軸受に作用する前記ラジアル荷重が互いに相殺効果を有するように、実質的に互いに逆位相に位置する、発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法を提供する。
図2は、ポンプ10又はモータ14の回転可能クランクシャフト50の概略断面図であり、回転可能クランクシャフト50は、第1及び第2位置53,55においてそれぞれ第1及び第2軸受52,54により支持される。第1及び第2シングルローブ偏心カム56a及び56bと、58a及び58bをそれぞれ含むシングルローブの偏心カム(又は“スロー”)の2つのペア56,58は、クランクシャフト50に沿って、軸方向に互いに離れて設けられる。カムのペア56,58のそれぞれの第1及び第2カムは、シャフトの周囲において、実質的に互いに逆位相である。
カムのペア56,58及び各カムを取り囲むピストンシリンダ装置のバンクは、実質的に同様のものである。したがって、以下の詳細な説明では、簡潔な記載とするため、明記されない限り、カム56a,56bを含む第1のペア56と、これらを取り囲むピストンシリンダ装置のバンクについてのみ記載する。カムの他のペア58及びこれを取り囲むピストンシリンダ装置のバンクは、明記されない限り、ペア56及びこれに対応するピストンシリンダのバンクと実質的に同様である。
各ペアのカムを逆位相からオフセットする代わりに、ピストンシリンダ装置の各ペアのピストンシリンダ装置を、完全な反対の位置からオフセットしてもよい。例えば、各ペアの第2ピストンシリンダ装置は、該ペアの第1ピストンシリンダ装置から、シャフトの周りにおいて周方向に180°±(180°/nJ)の角度だけオフセットされていてもよい。n及びJは上記で定義したとおりである。
それぞれ、((360°/3)×((1−1)/3)=)0°、((360°/3)×((2−1)/3)=)40°、及び((360°/3)×((3−1)/3)=)80°となる。
2 可変ピッチタービン
4 発電機
6 三相系統
10 油圧ポンプ
12 駆動シャフト
14 油圧モータ
18 圧油マニホールド
20 オレオ空気圧式アキュムレータ
26 低圧マニホールド
28 低圧アキュムレータ
50 回転可能クランクシャフト
52 軸受
54 軸受
53 第1位置
55 第2位置
56 カムのセット
56a 偏心カム
56b 偏心カム
58 カムのセット
58a 偏心カム
58b 偏心カム
62 軸受
100 ピストンシリンダ装置
101 ピストンシリンダ装置
102 ピストンシリンダ装置
103 作動室
104 シリンダ
106 ピストン
109 ピストンフット
110 シャフト位置及び速度センサ
112 マシンコントローラ
114 低圧バルブ
116 低圧マニホールド
118 高圧バルブ
120 高圧マニホールド
170 シャフトシール
172 シャフトシール
200 ピストンシリンダ装置
201 ピストンシリンダ装置
202 ピストンシリンダ装置
210 ピストンシリンダ装置
212 ピストンシリンダ装置
Claims (15)
- 再生可能エネルギー源から電力を生成する再生可能エネルギー型発電装置であって、
再生可能エネルギー源からのエネルギーを受けてハブを回転させる少なくとも1つのロータブレードが取り付けられたハブと、
前記ハブに接続された回転シャフトと、
前記回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転により駆動されるポンプと、
前記ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1つのモータと、
少なくとも1つの前記モータに連結された少なくとも1つの発電機と、を備え、
前記ポンプ及び/又は少なくとも1つのモータは、
複数の軸受により支持される回転可能シャフトと、
前記シャフトの周囲に周状に配置される第1及び第2偏心カムを含む、少なくとも1つの偏心カムのペアと、
第1及び第2ピストンシリンダ装置を含み、各ピストンシリンダ装置はシリンダ内を往復運動するように作動可能なピストンを含み、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンは前記第1及び第2カムとそれぞれ力の伝達関係にある、少なくとも1つのピストンシリンダ装置のペアと、
前記ピストンシリンダ装置と通信するコントローラと、を含み、
前記第1偏心カムは、前記第2偏心カムとは実質的に逆位相であり、かつ、前記第1ピストンシリンダ装置は、前記第2ピストンシリンダ装置とは回転シャフトに関して半径方向に互いに反対に位置し、
前記コントローラは、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置がアクティブの場合には、前記第1及び第2偏心カムをそれぞれ経由して前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンにより前記軸受に作用するラジアル荷重が互いに相殺効果を有するように、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置が、実質的に互いに同調してアクティブ及び非アクティブにされる運転モードを有する再生可能エネルギー型発電装置。 - 前記第1偏心カムは、第1連接棒により前記第1ピストンシリンダ装置の前記ピストンに連結され、かつ、前記第2偏心カムは、第2連接棒により前記第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンに連結されており、
それぞれの連接棒は、前記連接棒が連結された前記偏心カム上を滑る摺動面を有する請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。 - 前記シャフトを支持する少なくとも第1及び第2軸受が各第1及び第2位置に存在し、
前記第1及び第2偏心カムは、前記第1及び第2位置の間の、前記シャフトにおける中間位置に設けられている請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。 - 前記シャフトに沿って軸方向に互いに離れたJ組のペア(ただしJは1よりも大きい整数である)の第1及び第2偏心カムと、
各偏心カムの周囲に円周方向に配置されるn個のピストンシリンダ装置と、を含み、
偏心カムのペアの各々は前記シャフトの周囲に周状に配置された第1及び第2偏心カムを含み、
j番目のペアの前記第1偏心カムの相対位相角は、(360°/n)に(j―1)/Jを乗じたものとして定義され、前記相対位相角は、前記回転可能シャフトの回転軸の周囲を円周方向に計測される請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。 - 前記第1及び第2偏心カムは、軸方向に第1距離だけ互いに離れており、かつ、隣り合う軸受は、軸方向に第2距離だけ互いに離れており、
前記第1距離は、前記第2距離よりも短い請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。 - m組のペアの偏心カムに対して、(m+1)個の軸受が前記シャフトを支持するために設けられる請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 前記シャフトの一端に配置されるシャフトシールをさらに備える請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 同一の位相角を有する偏心カムが複数存在しない請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 前記第2偏心カムは、前記第1偏心カムとは最大で180°±180°/(nJ)(ただし、nは偏心カムあたりのピストンシリンダ装置の数であり、Jは偏心カムのペアの数である。)だけ位相がずれている請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 前記シャフトの周囲に円周方向に配置された各ピストンシリンダ装置は、前記各ピストンシリンダ装置の実質的に反対側で前記シャフトの周囲に円周方向に配置された他のピストンシリンダ装置とともにピストンシリンダ装置のペアを形成する請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 偏心カム1つに対し、偶数のピストンシリンダ装置が設けられる請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 前記発電装置は、前記再生可能エネルギーとしての風から電力を生成する風力発電装置である請求項1に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
- 再生可能エネルギー源からのエネルギーを受けてハブを回転させる少なくとも1つのロータブレードが取り付けられたハブと、前記ハブに接続された回転シャフトと、前記回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転により駆動されるポンプと、前記ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1つのモータと、少なくとも1つの前記モータに連結された少なくとも1つの発電機と、を備える発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法であって、
a.複数の軸受により回転可能シャフトを支持し、
b.前記第1及び第2ピストンシリンダ装置が、実質的に互いに同調してアクティブ及び非アクティブにする運転モードで第1及び第2ピストンシリンダ装置を運転し、
(ただし、各ピストンシリンダ装置はシリンダ内を往復運動するように作動可能なピストンを含み、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置は、回転シャフトに関して半径方向に互いに反対に位置し、前記回転可能シャフトの周囲に周状に配置されるピストンシリンダ装置のペアを形成する)
c.前記第1及び第2ピストンシリンダ装置を、実質的に互いに同調させてアクティブにし、
d.第1及び第2偏心カムをそれぞれ経由して、前記第1及び第2ピストンシリンダ装置の前記ピストンにより1以上の前記軸受にラジアル荷重を作用させ、
前記第1及び第2偏心カムは、前記第1及び第2カムのそれぞれを経由して前記ピストンにより軸受に作用する前記ラジアル荷重が互いに相殺効果を有するように、実質的に互いに逆位相に位置する、発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法。 - 前記シャフトの周囲に周状に配置されたピストンシリンダ装置の複数のペアをアクティブにする工程であって、ピストンシリンダ装置の各ペアの前記ピストンシリンダ装置は回転シャフトに関して半径方向に互いに反対側に配置され、実質的に互いに同調してアクティブ及び非アクティブにされる工程と、
前記第1及び第2カムのそれぞれを経由して経由して前記ピストンにより1以上の軸受に加わるラジアル荷重が互いに相殺効果を有するように、前記第1及び第2カムのそれぞれを経由してピストンシリンダ装置の各ペアの前記ピストンにより、1以上の軸受にラジアル荷重を作用させる工程と、をさらに備える請求項13に記載の発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法。 - 前記発電装置は、前記再生可能エネルギーとしての風から電力を生成する風力発電装置である請求項13に記載の発電装置のポンプ及び/又はモータの運転方法。
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