JPWO2010018630A1 - 風力発電装置 - Google Patents

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Abstract

停電時に風車が遊転しても、主軸受け部（１０）の潤滑油切れにより転動体損傷が生じることを確実に防止できる風力発電装置を提供する。横方向に配設された主軸（６）の主軸受け部（１０）が潤滑油の給油口（１４）及びドレン口（１５）を有し、給油ポンプから供給された潤滑油が給油口（１４）から主軸受け部（１０）の内部に流入するとともにドレン口（１５）から流出して循環する風力発電装置において、ドレン口（１５）が、主軸受け部（１０）内に配設された下部転動体の中心より上方に配置されている。

Description

本発明は、風力を受けて回転する主軸が発電機を駆動して発電する風力発電装置に関する。
風力発電装置は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転を増速機により増速して発電機を駆動することにより発電する装置である。このため、風力発電装置には、たとえば主軸受等のように潤滑を必要とする摺動部が存在する。
潤滑に関する従来技術としては、メカニカルシールに十分なオイル量を供給し、メカニカルシールの密封性を良好に維持する機械式給湯器の潤滑構造が開示されている。この従来技術では、ロータシャフトを回転可能に支持する軸受とロータシャフトの外周に外嵌されるメカニカルシールとの間に形成される空間部内の圧力を逃がすため、ハウジング内にエア抜き孔が形成される。この場合のエア抜き孔は、オイル供給孔に対して２０〜４５度の角度位置に形成されている。（たとえば特許文献１参照）
実開平７−２５２３９号公報
ところで、風力発電装置は、風車停止時（発電停止時）に風を受けると風車が遊転する。このため、風車遊転時においては、主軸受け部に潤滑油の油切れが生じないようにするため、給油ポンプを起動して潤滑油を供給することが行われている。
しかしながら、停電時には上述した給油ポンプを起動できないため、主軸受け部においては、遊転時の油切れによる転動体損傷等の懸念が残されている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、停電時に風車が遊転する場合であっても、主軸受け部の潤滑油切れにより転動体損傷が生じることを確実に防止できる風力発電装置を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る風力発電装置は、横方向に配設されている主軸の軸受け部が潤滑油の給油口及びドレン口を有し、給油ポンプから供給された潤滑油が前記給油口から軸受け内部に流入するとともに前記ドレン口から流出して循環する風力発電装置において、前記ドレン口が、前記軸受け部内に配設された下部転動体の中心より上方に配置されていることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、軸受け部内に配設された下部転動体の中心より上方にドレン口を配置したので、給油ポンプの停止時には、軸受け内に残る潤滑油の油面を下部転動体の中心より上方とし、下部転動体を物理的に油浴させることができる。
上記の発明において、前記軸受け部の最下部に常時閉の廃油口を設けることが好ましく、これにより、潤滑油交換等のメンテナンス時には、軸受け部から潤滑油の全量を排出させることができる。
上述した本発明によれば、給油ポンプが停止した場合であっても、潤滑油の油面を下部転動体の中心より上方に維持して下部転動体を物理的に油浴させることができる。このため、たとえば風車停止時に停電し、給油ポンプを運転できない場合に風車が遊転しても、軸受け部には下部転動体を油浴させる程度の潤滑油が存在して潤滑を行うので、油切れによる転動体損傷等の懸念を解消することができる。
本発明に係る風力発電装置の一実施形態として、主軸受け部の構成例を示す図である。 主軸受け部の要部拡大図（図４のＡ部拡大図）である。 風力発電装置の全体構成例を示す図である。 風力発電装置に設けられた主軸受け部の構成例を示す要部断面図である。
符号の説明
１ 風力発電装置
３ ナセル
４ ロータヘッド
５ 風車回転翼
６ 主軸
１０ 主軸受け部
１１ 外輪部
１２ 内輪部
１３ ベアリング（転動体）
１４ 給油口
１５ ドレン口
１６ 空間部
１７ 廃油口
以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図１から図４を参照して説明する。
図３に示す風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設される支柱（「タワー」ともいう。）２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３に設けられるロータヘッド４とを有している。
ロータヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（たとえば３枚）の風車回転翼５が取り付けられている。これにより、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼５に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
上述した風力発電装置１は、略水平に配設された主軸６を支持する主軸受け部１０を備えている。この主軸受け部１０は、図示しない給油ポンプから潤滑油の供給を受け、軸受け内を循環させることによって転動体等の摺動部を潤滑するように構成されている転がり軸受けである。
図示の主軸受け部１０は、外輪部１１と内輪部１２との間に、転動体として多数のベアリング１３が配設されている。この場合、外輪部１１が固定側となり、内輪部１２は主軸６と連結されて一体に回転する。
外輪部１１には、潤滑油配管を介して給油ポンプと連結された給油口１４が設けられている。図示の例では、外輪部１１の周方向に分散して４箇所設けられているが、これに限定されることはない。なお、給油口１４を設ける位置は、後述する油面より高い位置となる。
また、上述した外輪部１１には、主軸受け部１０の内部を循環した潤滑油を回収し、潤滑油配管を介して潤滑油タンク及び給油ポンプへ戻すためのドレン口１５が設けられている。このドレン口１５は、主軸受け部１０の内部に配設されたベアリング１３の内、下部にあるものの中心より上方に配置されている。
すなわち、ドレン口１３の最も低い位置は、円周方向に多数配列されているベアリング１３のうち、少なくとも最も低い位置にあるものが油浴する程度の潤滑油を残すように設定される。換言すれば、ドレン口１３の位置は、給油ポンプを停止してドレン口１５から重力により主軸受け部１０内の潤滑油が回収された後、主軸受け部１０内の周方向に連通する潤滑油流路として形成されている空間部１６の下部において、最も低い位置にあるベアリング１３の略全体が物理的に残存した潤滑油内に油浴するレベルの油面を形成するように設定される。
また、上述した外輪部１１には、主軸受け部１０の最下部に常時閉の廃油口１７が設けられている。この廃油口１７は、空間部１６の最も低い位置に連通する潤滑油排出（ドレン）口であり、風力発電装置１の通常運転時には、プラグやバルブ等により全閉とされる。
なお、図中の符号１８は、空間部１６の上部付近に連通するエアブリーザ取付位置である。
このように構成された主軸受け部１０を備えている風力発電装置１は、風力によりロータヘッド４を回転させて発電を行う通常運転時、給油ポンプが潤滑油タンク内の潤滑油を吸引して圧送する。この潤滑油は、給油口１４から主軸受け部１０内に供給され、空間部１６を通ってベアリング１３の摺動面を潤滑した後、ドレン口１３を通って潤滑油タンクに回収される。従って、風力発電装置１の通常運転時には、給油ポンプの運転により循環する潤滑油が主軸受け部１０の摺動部に供給されて潤滑が行われることとなる。
一方、風力発電装置１が停止された状態で停電等により給油ポンプの運転ができない場合には、主軸受け部１０内に供給された潤滑油が重力によりドレン口１５から流出する。このため、主軸受け部１０の空間部１６には、潤滑油がドレン口１５の最も低い位置と略一致する油面を形成して残存する。このような油面が形成された状態では、少なくとも最も低い位置にあるベアリング１３の略全体が潤滑油の中にあって油浴した状態となる。
従って、停止状態の風力発電装置１において、風を受けたロータヘッド４が遊転しても潤滑油による潤滑が行われ、潤滑油切れによりベアリングが損傷するようなことはない。すなわち、遊転時の負荷は通常運転時と比較してかなり小さいので、上述した油面を形成する潤滑油があればベアリング１３に焼き付き等の損傷を生じることはない。
また、潤滑油の交換等を行うメンテナンス時には、廃油口１７を開くことにより、主軸受け部１０内に残存している潤滑油の全量を完全に排出させることができる。
このように、上述した本発明によれば、給油ポンプの停止時には、潤滑油の油面を下部にあるベアリング１３の中心より上方に設定し、下部にあるベアリング１３を物理的に油浴させることができるので、給油ポンプが停止した場合であっても、遊転しても油切れによりベアリング１３が損傷することを防止できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

Claims (2)

  1. 横方向に配設されている主軸の軸受け部が潤滑油の給油口及びドレン口を有し、給油ポンプから供給された潤滑油が前記給油口から軸受け内部に流入するとともに前記ドレン口から流出して循環する風力発電装置において、
    前記ドレン口が、前記軸受け部内に配設された下部転動体の中心より上方に配置されていることを特徴とする風力発電装置。
  2. 前記軸受け部の最下部に常時閉の廃油口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
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