JPS5847181A - 風水力式ポンプ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、風力又は水力を動力源とし、変速機を介して
油ポンプ等のポンプを駆動させるようにした風水方式ポ
ンプ駆動装置に関するものである。

最近、資源節約の観点から、風水力によって回転駆動す
る風車又は水車と、該風車又は水車の回転により変速機
を介して駆動されるポンプとを設けて、風水力によりポ
ンプを駆動させ、このポンプの流体エネルギーをそのま
まあるいは熱エネルギーに変換して利用するようにした
風水方式ポンプ駆動装置が提案されている。

ところで、このような風水力式ポンプ駆動装置において
は、変速機のケーシング内に変速ギヤ等を潤滑する潤滑
油が注入されているが、該潤滑油は、変速ギヤ等の摩擦
熱によって油温が上昇し。

特に高流速時では大量の摩擦熱により劣化してしてしま
い、変速機が潤滑不足により焼付くという問題があった
。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述のよう
な風水力式ポンプ駆動装置において、ポンプの吐出管路
に該ポンプによって駆動される流体圧モータを設ける一
方、変速機のケーシングに潤滑油を循環させる循環管路
を接続し、該循環管路に、前記流体圧モータによって駆
動される循環ポンプと潤滑油を冷却する熱交換器とを設
けることにより、潤滑油を変速機の発生熱に応じて冷却
して、潤滑油の熱劣化による変速機の焼付きを防止する
ようにした風水力・熱門換装置を提供せんとするもので
ある。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

図面は本発明に係る風力式ポンプ駆動装置を示し、（１
）は風力によって回転駆動する風車であって。

該風車（１）の回転軸（１ａ）には変速機（２）を介し
て油ポンプ（３）の駆動軸（３ａ）が連結されており、
該油ポンプ（３）は風車［１１の回転によって駆動され
る。また。

（４）は油ポンプ（３）の吸入管路、（５）は途中に並
列に分岐した４本の分岐部（５す、（５す、（５ｄ）、
（５ｅ）を有する吐出管路であって、該吸入管路（４）
と吐出管路（５）とによって閉路した循環管路が形成さ
れている一方、該吐出管路（５）には１分岐部（５す、
（５Ｑ）にそれぞれ２個ずつの絞り弁（６ａ　）　、　
（６りまたｉｊ　（６ｃ）　、　（６ｄ　）が介設され
ているとともに、他の分岐部（５ｄ）　、　（５ｅ　）
にそれぞれ１個の絞シ弁（６す、（６ｆ）が介設されて
いる。さらに、前記吐出管路（５）の絞り弁（６ａ）〜
（６ｆ）下流には熱交゛換器（７）が設けられており、
絞り弁（６ａ）〜（６ｆ）の絞り効果によって油温が上
昇した圧油を熱交換媒体として熱交換器（７）において
冷媒管路（８）を流れる利用側媒体としての冷水との間
で熱交換を行うように構成されている。尚、（９）は前
記油ポンプ（３）と同様に風車（１）の回転によって駆
動される給油用油ポンプであって、オイルタンク（１０
）内の油を第１給油管路（１１ｇ）および第２給油管路
（ｌｌｂ）を介して吸入管路（４）および吐出管路（８
）に補給するものである。

前記油ポンプ（３）は可変容量形のものであって。

該油ポンプ（３）の吐出量制御部（３ｂ）には通常中立
位置にある吐出量制御弁０２１が２本のパイロット管路
（１３１およびα滲を介して接続されているとともに、
該吐出量制御弁（１２１Ｋ　（Ｉｉパイロット管路（１
５１を介して前記第２給油管路（１１りが接続されてい
る。

また、σＧ）は前記油ポンプ（３）の１吐出圧が設定値
以下のときに油ポンプ（３）の１回転当りの吐出酸を減
少させるよう制御する吐出量制御機構であって。

該吐出量制御機構ａ６１Ｉｉ、シリンダａηと、該シリ
ンダ０り内に摺切自在に嵌挿されたピストン（１８１と
、該ピストン正に連結され前記吐出量制御機構の操作部
（１２ａ）を押圧するロッドα９と、該ロッド（１９１
を外方向、すなわち吐出量制御弁ｆ１２）を図中左側位
置に切換える方向に付勢するスプリング■と、前記シリ
ンダミＤ内におけるピストン叩のロッド取付面側に油ポ
ンプ（３）の吐出圧（詳しくは吐出管路分岐部（５ｂ）
における絞υ弁（６ａ）　、　（６ｂ）間の油圧）信号
を入力するパイロット管路２１）とからなり、油ポンプ
（３）の吐出圧が設定値以下に減少したときには、スプ
リング■の付勢力によυロ′ツドａ９を外方向に移ψノ
せしめて吐出量制御弁（１２を図中左側位置にｎえるこ
とにより、パイロット管路（１３１と［１５１とが連通
して第２給油管路（ｌｌｂ）の油圧（給油用油ポンプ（
９）の吐出圧）信号をパイロット管路１】５）およびｆ
１３１を介して油ポンプ（３）の吐出量制御部（３ｂ）
に入力せしめ、このことによシ油ポンプ（３）の吐出量
可変制御要素（３ｃ）の傾斜角を減少せしめて１回転当
りの吐出−を減少させるよう制御する一方、油ポンプ（
３）の吐出圧が設定値以上のときには、シリンダαη内
に入力された油ポンプ（３）の吐出圧によりスプリング
のの付勢力に抗した分だけロッド［１’ｌｌを内方向に
移動せしめて吐出量制御弁０２１を図中右側位置に切換
えることにより、パイロット管（１４１と（１５）とが
連通して第２給油管路（ｌｌｂ）の油圧信号をパイロッ
ト管路（１５１および（１４１を介して油ポンプ吐出量
制御部（３ｂ）に入力せしめ、このことに°より、吐出
量可変制御要素（３Ｃ）を圧力に相応した傾斜角に傾動
せしめて１回転当りの吐出量を増加するように構成され
ている。尚、スプリング＠）の付勢力に抗しきった後は
ピストン（１８１はストローク端まで引込まれ。

油ポンプ（３）の１回転当りの吐出量は最大となる。

また、（２２１は油ポンプ（３）の吐出管路（５）に醤
油管路ｆ２３１を介して接続されたアキュムレータであ
って、該醤油管路２３１の途中は給油管路Ｑ４１を介し
て油ポンプ（３）の吸入管路（４）に接続されており、
油ポンプ（３）（風車（１））の駆動中に吐出管路（５
）内の圧油を蓄、油管路（至）を介して蓄積しておき、
油ポンプ（３）の始動時にその圧油を°給油管路（２）
を介して油ポンプ（３）の吸入管路（４）に供給するこ
とにより、該油ポンプ（３）を油圧モータとして利用し
て風車ｆｌ’ｌの始動を行うように構成されている。

さらに、囚は前記吐出管路分岐部（５ｅ）の絞り弁（６
ｆ）下流に介設された可変容量形の油圧モータであって
、該油圧モータ□□□の回転軸（２５ａ）には前記冷媒
管路（８）に介設された水ポンプωの駆動軸（２６ａ）
が連結されており、該水ポンプ（至）は油圧モータ（２
）の回転によって駆動される。前記油圧モータ（至）の
流入量制御部（２５ｂ）には通常中立位置にある流入量
制御弁−が２本のパイロット管路■および■を介して接
続され、該流入量制御弁−にはパイロット管路（３０Ｉ
および０５）を介して前記第２給油管路（ｌｌｂ）が接
続されている。まだ、　（３１１は前記油圧モータ（２
５）の１回転当りの瀝入量を油ポンプ（３）の吐出圧に
反比例して増減するよう制御する流入量制御機構である
。すなわち、該流入量制御機構（３１）は、シリンダ（
功と、該シリンダ■内に摺切自在に嵌挿されたピストン
關と、該ピストン儲に連結され前記流入量制御弁−の操
作部（２７ａ）を押圧するロッド（至）と。

該ロッド（至）を外方向、すなわち流入量制御機構を図
中左側位置に切換える方向に付勢するスプリングｌ３５
）と、＠記シリンダ（９内におけるピストン（３３１の
ロッド取付面、側に油ポンプ（３）の吐出圧（詳しくは
吐出管路分岐部（５ｃ）における絞り弁（６ｃ）、（６
ｄ）間の油圧）信号を入力するパイロット管路（３６）
とからなり、油ポンプ（３）の吐出圧が増大したときに
は。

シリンダ■内にへカされた油ポ′ンプ（３）の吐出圧に
よ′リスプリング（ト）の付勢力に抗してロッド（至）
を内゛方向に移動せしめて吐出量制御弁（１２１を図中
右側位置に切換えることにより、パイロット管路の）と
（３０）とが連通して第２給油管路（ｌｌｂ）の油圧（
給油用油ポンプ（９）の吐出圧）信号をパイロット管路
ｆ１５１　。

■およびＩ２９）を介して油圧モータ（２５）の流入量
制御部（２５ｂ）に入力せしめ、このことにょ凱油圧モ
ータ（２５）の流入量可変制御要素（２５ｃ）の傾斜角
を減少せしめて１回転当りの流入量を減少制御する一方
。

油ポンプ（３）の吐出圧が減少したときには、スプリン
グ（至）の付勢力によりロッド（財）を外方向に移動せ
しめて流入量制御弁（５）を図中左側位置に切換えるこ
とにより、パイロット管路ｃ２８１と媚とが連通して第
２給油管路（ｌｌｂ）の油圧信号をｔＲイロ・ノド管路
ｆ１５１　、■および（支））を介して油圧モータ流入
量制御部（２５ｂ）に入力せしめ、このことにより、流
入量可変制御要素（２５ｃ）の傾斜角を増大せしめて１
回転当りの流入量を増加制御するように構成されている
。以上によって、油圧モータ（２）の回転数を、油ポン
プ（３）の吐出圧と吐出量との乗積値に応じて増減せし
めることによυ水ポンプ伽）の吐出量を制御するように
構成されている。

そして、前記油ポンプ（３）の吐出管路分岐部（５ｄ）
の絞り弁（６ｅ）下流には該油ポンプ（３）によって駆
動される油圧モータ（４０）が介設されている。一方、
前記変速機（２）のケーシング（２ａ）には該ケーシン
グ（２ａ）内に注入された潤滑油を循環させる循環管路
（９）が接続されており、該循環管路（支）には循環ポ
ンプ（至）が介設されている。該循環ポンプ国は、その
駆動軸（３９ａ　）がｉｒ＋記油圧モータ（４０）の回
転軸（４ｏａ）に連結されており、油圧モータ（４ｏ）
の回転によって駆動されるものである。また、前記循環
ポンプ（至）下流の循環管路（９）には熱交換器（４１
）が介設されており、よって変速機（２）内の歯車摩擦
熱などの摩擦熱により昇温した潤滑油を熱交換媒体とし
て熱交換器（４１）において冷媒管路（８）を流れる利
用側媒体としての冷水との間で熱交換を行うことにより
、冷水を温水化せしめる一方、潤滑油を冷却するように
構成されている。

尚、　＋４２１は油ポンプ（３）の吐出管路（５）の分
岐部（５ｂ）〜（５ｅ）上流に介設された圧力補償付装
置制御弁、（４３１は油ポンプ（３）吐出管路（５）の
圧力補償付流量制御弁上流側（５ａ）に醤油管路（鉛を
介して接続されたアキュムレータ、　（４５１は該アキ
ュムレータ（４３）の醤油管路（４滲に接続され、アキ
ュムレータ（４３）への圧油の蓄浦が完了した際に、そ
の油圧によ□ってＯＮ作動する圧力スイッチであって、
該圧力スイッチ（４５１のＯＮ作動により風車ｔｌ　ｌ
の回転軸（１ａ）周辺て設けたブレーキ装置（４６１を
作動せしめて風車ｉｌ＋の回転を制動するように構成さ
れている。また、（４ηは前記醤油管路（４４１の圧力
スイッチ（４５１接続部上流に介設された絞り弁、（欄
は油ポンプ（３）吐出管路（５）の分岐部（５ｂ）〜（
５ｅ）下流に接続されたＩ７１７−フ弁であって、熱交
換器（７）に供給される圧油の圧力を設定値以下に制御
するものである。さらに、　＋４９＋はアキュムレータ
２２）の醤油管路Ｉ２３）に介設された減圧弁、□□□
および（５１）はそれぞれ醤油管路（２３１の減圧弁（
４９）直上流およびアキュムレータＣ２＋直上流に介設
された絞り弁、ωはアキュムレータ器に蓄積された圧油
を油ポンプ（３）に供給する給油管路（２４に介設され
た逆止ソレノイド弁であって、通常逆止状態にあり％油
ポンプ（３）の始動時にのみ励磁されて開作動するもの
である。（５３）は一端が導入管路（財）を介して給油
管路（２４１，に接続され、他端がパイロット管路（固
を介して吐出量制御弁（１２）および流入量制御弁（イ
）に連通ずるパイロット管路側に接続ざ土た減圧弁であ
って、油ポンプ（３）の始動時にアキュムレータ器の圧
油を設定圧力に減圧せしめてパイロット管路（Ｉ５１お
よび■に導入するものである。加えて、　（５６＋およ
び５ηはそれぞれアキュムレータのの醤油管路２３）お
よび油ポンプ（３）の吸入管路（４）に介設されたアキ
ュムレータ■の圧油の逆流防止用の逆止弁、酩）は循環
ポンプ（至）下流の循環管路′（潤における熱交換器＋
４１１をバイパスするバイパス管路６９）に設けられた
安全弁であって。

熱交換器（４１）を保護するためのものである。その他
。

（（ト）は熱交換器（４υおよび（７）において加熱さ
れた温水を貯蔵する温水タンク、　（６１１は温水タン
ク（６０）内の温水を再加熱用のボイラ（６２）に供給
するための温水ポンプ、（田）は温水タンク（６０）内
の温水を外部に供給するだめの温水ポンプ、（８４Ｊは
）ｊルタ、髄）は温度計、（６６）はサーモスタ゛ット
、（（資）は圧力計、　！６Ｂ＋はドレン管路、　（６
９）は換気口である。

次に、上記実施例の作動にしいて説明するに、風力によ
って風車（１）が回転駆動すると、その回転は変速機（
２）によって増速された後、油ポンプ（３）の駆動軸（
３ａ）に伝達されることにより、油ポンプ（３）が駆動
し、該油ポンプ（３）の駆動によって油ポンプ（３）か
ら圧油が吐出管路（５）に吐出圧送される。この吐出さ
れた圧油は、吐出管路（５）の分岐部（５ｂ）〜（５ｅ
）において絞り弁（６ａ）〜（６ｆ）を通過する際に該
絞り弁（６ａ）〜（６ｆ）によって絞られ、そのことに
より圧油の温度が上昇する。この昇温した圧油は、熱交
換器（７）に流入し、該熱換器（７）内において、冷媒
管路（８）を介して供給される冷水との間−で熱交換が
行われて、冷水を温水化せしめる一方、油温が低下する
。しかる後、熱交換器（７）から流出した圧油は、吸入
管路（４）を介して油ポンプ（３）に吸入される。以下
、同様に上記のような圧油の循環を繰り返すことにより
、温水を得ることができる。

その際、変速機（２）内の潤滑油は、変速ギヤ等の摩擦
熱によって油温が上昇するが、その昇温した潤滑油は、
循環ポンプ（３９）の駆動によって循環管路（（５）を
循環し、該循環管路（９）の熱交換器（４１）内におい
て、冷媒管路（８）を介して供給される冷水との間で熱
交換が行われることにより冷却される。しかも。

ＯｆＪ記循環ポンプ（３９）は、油ポンプ（３）によっ
て駆１Ｊされる油圧モータ（４０）の回転により駆動さ
れるものであるため、循環ポンプ（３９）の吐出量が油
ポンプ（３）の吐出量すなわち風速に応じて変化するの
で、上述の熱交換器（４１）での潤滑油の冷却は変速機
（２）内の摩擦熱に応じて行われる。そのため、変速機
（２）内の潤滑油の油温は風速の変化に拘らず一定温度
に冷却制御されることにより、潤滑油が熱劣化するのを
確実に防止す不ことができ、よって変速機の焼付きを防
止してその耐久性の向上を図ることができる。

その上、前記変速機（２）内の摩擦熱は、熱交換器’（
４１１において、冷媒、管路（８）を介して供給される
冷水の温水化に利用されるので、熱エネルギーの浪費を
なくし、風力利用の効率化を併せ図るこ七ができる。

尚、上記実施例では、風力を切刃源とし、変速機（２）
を介して油ポンプ（３）を駆動させるようにした風力式
ポンプ駆動装置に適用した場合について説明したが、本
発明＝、風力′を動力源とし、変速機（２）を介して水
ポンプを駆動させるようにした風力式ポンプ駆動装置に
も適用できる。また、水力を動力源として水車を回転駆
動させ、゛該水車の回転により変速機を介して各種ポン
プを駆動させるようにした水力式１ポンプ駆動装置にも
適用でき１．同様の作用効果を奏することができるもの
である。

以上説明したように１本発明によれば、風水力によって
回転駆動する風車又は水車と、該風車又は水車の回転に
より変速機を介して駆動されるポンプとを設けた風水方
式ポンプ駆動装置において、０７７記ポンプの吐出管路
に該ポンプによって駆動される流体圧モータを設ける一
方、前記変速機のケーシングに潤滑油を循環させる循環
管路を接続し。

該循環管路に、前記流体圧モータによって駆動される循
環ポンプと潤滑油を冷却する熱交換器とを設けたことに
より、潤滑油を変速機の発生熱に応　・じて冷却せしめ
て潤滑油の温度をほぼ一定に保持する、ことができるの
で、潤滑油の熱劣化による変速機の焼付きを確実に防止
することができ、変速機の耐久性の向上を図ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る風力式ポンプ駆動装置の油圧回路図
である。 （１）・・風車、（２）・変速機、　（２ａ）・・ケー
シング、（３）・・油ポンプ、　（３７）・循環管路、
（３（支）・・循環ポンプ、（４０１油圧モータ、＋４
１＋・・熱交換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｉｌｌ　　風水力によって回転駆動する風車ｆｉ＋又は
   水車と、該風車（１）又は水車の回転により変速機（２
   ）を介して駆動されるポンプ（３）とを設けた風水方式
   ポンプ駆ＩＶｊ装置において、前記ポンプ（３）の吐出
   管路（５）に該ポンプ（３）によって駆動される流体圧
   モータ（４０）を設ける一方、前記変速機（２）のケー
   シング（２ａ）に潤滑油を循環させる循環管路（９）を
   接続し、該゛循−漂着路（９）に、前記流体圧モータ（
   ４０）によって駆動される循環ポンプ（３９）と、潤滑
   油を冷却する熱交換器（４１）とを設けたことを特徴と
   する風水力式ポンプ駆動装置。