JPWO2014125644A1 - 再生可能エネルギ発電装置 - Google Patents

Abstract

再生可能エネルギ発電装置の流体機械は、回転軸と、前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも１つのシリンダ部と、前記シリンダ部内に配置され、前記シリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、前記ピストンの往復運動と前記回転軸の回転運動との間の変換を行うように構成された変換機構とを有し、前記変換機構は、前記回転軸に対し固定され、カム面を有するローブカムと、前記カム面と前記ピストンとの間に挟まれるローラと、を有し、前記ローブカムは、前記回転軸の周方向に沿って配列された複数のセグメントによって構成され、各々の前記セグメントは、前記回転軸と対向する平坦な取付面を有する。

Description

本開示は、再生可能エネルギ発電装置に関する。

近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギを利用する再生可能エネルギ発電装置、特に風を利用して発電を行う風力発電装置の普及が進んでいる。風力発電装置では、翼が受けた風力が回転軸のトルクに変換され、このトルクが、動力伝達機構によって発電機まで伝達されて電力に変換される。動力伝達機構としては、油圧機械を用いることができる。

油圧機械としては、従来から、複数のピストンが回転軸の周方向に配列されたラジアルピストン式の油圧機械が知られている。
この種の油圧機械は、ピストンの往復運動と回転軸の回転運動との変換を行うための変換機構を有する。例えば、特許文献１に記載された油圧機械は、変換機構として、回転軸に固定されるリングカム（ローブカム）と、リングカムのカム面とピストンの間に配置されるローラとを有する。リングカムは、回転軸の周方向に配列された複数のセグメントによって構成され、各セグメントは、ボルトによって回転軸に固定されている。各々のセグメントは、リングカムのカム面を構成する分割カム面を有し、回転軸と対向する円弧状に湾曲した取付面を有する。

英国特許出願公開第２４８４９０号明細書

油圧機械では、トルクを効率的に伝達するために、回転軸に取り付けられた状態でのリングカムのカム面の寸法精度は高い方が好ましい。この点、特許文献１に記載された油圧機械では、リングカムのカム面の寸法精度は、各セグメントの分割カム面の寸法精度のみならず、分割カム面とは反対側の取付面の寸法精度にも依存する。このため、リングカムのカム面の寸法精度を高めるには、各セグメントの分割カム面及び取付面の両方の寸法精度を高くしなければならず、高精度化に限界がある。

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ローブカムのカム面の寸法精度を容易に高めることができるラジアルピストン式の油圧機械を備える再生可能エネルギ発電装置を提供することである。

本発明の少なくとも一実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置は、
再生可能エネルギから電力を生成する再生可能エネルギ発電装置において、
前記再生可能エネルギを利用して回転するように構成された主軸と、
前記主軸のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出した前記作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータのうち一方はラジアルピストン式の流体機械によって構成され、
前記流体機械は、
回転軸と、
前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも１つのシリンダ部と、
前記シリンダ部内に配置され、前記シリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
前記ピストンの往復運動と前記回転軸の回転運動との間の変換を行うように構成された変換機構とを有し、
前記変換機構は、
前記回転軸に対し固定され、カム面を有するローブカムと、
前記カム面と前記ピストンとの間に挟まれるローラと、を有し、
前記ローブカムは、前記回転軸の周方向に沿って配列された複数のセグメントによって構成され、
各々の前記セグメントは、前記回転軸と対向する平坦な取付面を有する。

上記再生可能エネルギ発電装置では、油圧ポンプ及び油圧モータのうち一方が、複数のセグメントによって構成されるローブカムを有し、各セグメントが、回転軸と対向する平坦な取付面を有する。各セグメントの取付面が平坦であることによって、取付面が曲面である場合に比べて、取付面の寸法精度を高くすることができる。このため、ローブカムのカム面の寸法精度は、分割カム面の寸法精度に専ら依存することになり、容易に高くすることができる。そして、ローブカムのカム面の寸法精度を高くすることにより、ローラがカム面上を円滑に走行することができる。この結果、回転軸のトルクを発電機に効率的に伝達することができ、発電効率を高めることができる。

幾つかの実施形態では、前記回転軸は、前記複数のセグメントの取付面とそれぞれ対向する複数の平坦な搭載面を有する。
この構成では、回転軸が平坦な搭載面を有するので、簡単な構成にて、回転軸に対し各セグメントを容易に取り付けることができる。また、取付面及び搭載面が平坦であるため、回転軸が大きな荷重を支持することができる。この結果、変換機構が、ピストンと回転軸の間で、大きなトルクを伝達することができる。

幾つかの実施形態では、各々の前記セグメントは、前記カム面の一部を構成する分割カム面を有し、
前記分割カム面は、
前記ピストンの上死点に対応する少なくとも１つの頂部と、
前記ピストンの下死点に対応する少なくとも１つの底部と、
前記頂部から前記底部に渡って延在するスロープ部と、を含む。

分割カム面は、作動室の圧力が高圧である高圧期間にローラと当接するように構成された高圧区間と、作動室の圧力が低圧である低圧期間にローラと当接するように構成された低圧区間と含んでいる。分割カム面は滑らかであることが望ましく、特に、高圧区間は滑らかであるのが望ましい。この点、この構成では、各セグメントの分割カム面は、頂部から底部に渡って延在するスロープ部を有しており、スロープ部を高圧区間に配置すれば、高圧区間を滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、再生可能エネルギ発電装置は、前記複数のセグメントを前記回転軸とそれぞれ係合させるための複数のキーを更に備える。
この構成によれば、複数のキーによって、簡単な構成にて、複数のセグメントを回転軸に係合させることができる。
一方、この構成では、取付面が平坦であり、回転軸の周りでのセグメントの回転が、取付面によって抑制される。このため、キーに作用する荷重を低減することができ、各セグメントに対し、大きな荷重を作用させることができ、流体機械の大型化を招くことなく、再生可能エネルギ発電装置の大出力化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、各々の前記キーは、各々の前記セグメントの重心の近傍に配置されている。
この構成によれば、セグメントの重心がキーの近傍に位置しており、セグメントの重心近傍の部分をキーで支持することにより、セグメントが安定する。

幾つかの実施形態では、各々の前記セグメントは、前記分割カム面を形成するための基準として利用可能な基準面を有し、
前記取付面は、前記基準面を構成している。
セグメントの分割カム面を加工によって形成する際、加工のための基準面が必要になる。この点、この構成では、平坦な取付面を基準面とすることができ、分割カム面の寸法精度を容易に高くすることができる。また、取付面を基準として、分割カム面の寸法を容易に検査することができる。

幾つかの実施形態では、
前記回転軸は、前記回転軸の表面に開口する複数のボルト孔を有し、
各々の前記セグメントは、前記複数のボルト孔にそれぞれ連通する複数の貫通孔を有し、
各々の前記セグメントは、前記複数の貫通孔内をそれぞれ延び且つ前記複数のボルト孔に螺子込まれた複数のボルトによって前記回転軸に対し固定されている。
この構成によれば、簡単な構成にて、セグメントを回転軸に確実に固定することができる。

幾つかの実施形態では、前記貫通孔は前記スロープ部の外側の領域に位置している。
貫通孔がスロープ部に位置している場合、貫通孔によってスロープ部に凹みが形成され、スロープ部に段差が生じてしまう。この点、この構成では、貫通孔がスロープ部の外側の領域に位置しているので、スロープ部を一層滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、前記セグメントは、前記回転軸の軸方向にて前記スロープ部の両側に、前記貫通孔が形成された締結部を有する。
この構成によれば、締結部が、回転軸の軸方向にてスロープ部の両側に設けられている。このため、スロープ部を含む分割カム面全域を一層滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、前記複数のボルトは、前記セグメントの重心の周りに対称に配置された４本のボルトを含む。
この構成によれば、セグメントの重心の周りに対称に配置された４本のボルトによって、回転軸に対しセグメントを締結することにより、セグメントが安定する。

幾つかの実施形態では、前記ピストンは、前記ローラの軸方向での前記ローラの移動を規制する規制部を有する。
この構成では、ピストンが規制部を有するので、回転軸に規制部を設ける必要がない。このため、セグメントの形状の自由度が高く、滑らかな分割カム面を一層容易に形成することができる。

幾つかの実施形態では、
前記分割カム面は、
前記作動室の圧力が高圧である高圧期間に前記ローラと当接するように構成された高圧区間と、
前記作動室の圧力が前記高圧期間よりも低圧である低圧期間に前記ローラと当接するように構成された低圧区間とを含み、
前記回転軸の接線方向での前記分割カム面の両端部は、前記低圧区間を形成している。

複数の分割カム面によってカム面を形成している場合、２つの分割カム面の端部の隙間によって、カム面に不連続な領域が形成される。不連続な領域は、カム面の他の領域に比べて不可避的に粗になる。この構成では、分割カム面の両端部が低圧区間を形成しており、不連続な領域が低圧区間に位置しているので、不連続な領域が存在しても、カム面上をローラが円滑に走行することができる。

幾つかの実施形態では、前記分割カム面は、前記ピストンの１回の往復運動に対応する長さを有する。
この構成によれば、分割カム面は、ピストンの１回の往復運動に対応する長さを有するので、セグメントの小型化や軽量化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、前記セグメントは、前記セグメントの素材を、粗加工、硬化処理及び精密加工に順次供して形成される。
この構成では、ローブカムが複数のセグメントによって形成され、各セグメントが、セグメントの素材を、粗加工、硬化処理及び精密加工に順次供して形成されるので、ローブカムの製造のために、大型の工作機械や炉が必要ない。

幾つかの実施形態では、前記再生可能エネルギ発電装置は、前記再生可能エネルギとしての風を受けて前記回転軸を回転させるように構成された翼を更に備え、風力発電装置である。
この構成では、風力発電装置は、風を利用して、効率的に発電することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ローブカムのカム面の寸法精度を容易に高めることができるラジアルピストン式の油圧機械を備える再生可能エネルギ発電装置が提供される。

幾つかの実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置を概略的に示す図である。 図１中の油圧モータ又は油圧ポンプに適用可能なラジアルピストン式の油圧機械の概略的な横断面図である。 図２の一部を拡大して示す概略的な部分横断面図である。 上段は、図３中のセグメントの構成を概略的に示す側面図であり、下段は、該セグメントの構成を概略的に示す平面図である。 図３中の回転軸とセグメントの締結構造を概略的に示す図である。 上段は、幾つかの実施形態に係るセグメントの構成を概略的に示す断面図であり、下段は該セグメントの構成を概略的に示す平面図である。 図３中のピストンの構成を概略的に示す２方向からみた側面図である。 図４のセグメントの製造方法の手順を概略的に示すフローチャートである。 図４のセグメントにおける浸炭焼き入れ領域を説明するための図である。 幾つかの実施形態に係る油圧機械の概略的な縦断面図である。 図１０中の回転軸の構成を概略的に示す斜視図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、幾つかの実施形態に係る再生可能エネルギ発電装置を概略的に示す図である。
再生可能エネルギ発電装置は、再生可能エネルギから電力を生成するように構成されている。再生可能エネルギ発電装置は、図１に示したように、再生可能エネルギを利用して回転するように構成された主軸１０と、主軸１０のトルク（トルク）によって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２が吐出した作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータ１４と、油圧モータ１４によって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機１６と、を備える。

図２は、油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４のうち一方を構成するラジアルピストン式の流体機械の構成を概略的に示す横断面図である。流体機械は、図２に示したように、回転軸２０と、回転軸２０の半径方向に沿って延びる少なくとも１つのシリンダ部２２を具備するハウジング（シリンダブロック）２３と、シリンダ部２２内に配置され、シリンダ部２２とともに作動室２４を形成するピストン２６と、ピストン２６の往復運動と回転軸２０の回転運動との間の変換を行うように構成された変換機構とを有する。
なお、シリンダ部２２は、ハウジング２３においてシリンダボアを区画する部分であり、ハウジング２３は、シリンダ部２２を有する一体の成形物であってもよく、或いは、独立したシリンダスリーブ（シリンダライナ）によって形成されるシリンダ部２２を含む集合物であってもよい。

幾つかの実施形態では、流体機械は、作動流体の流れを制御するための複数の制御弁を有する。制御弁は、相対的に高圧の作動流体の流れを制御するための高圧弁２８と、相対的に低圧の作動流体の流れを制御するための低圧弁３０とを含む。

上記流体機械が油圧ポンプ１２である場合、回転軸２０が回転運動すると、変換機構の働きにより、ピストン２６が往復運動する。そして、ピストン２６が往復運動している間に、低圧弁３０を通じて作動室２４に低圧の作動流体が供給されると、作動流体が作動室２４内で圧縮され、そして、高圧弁２８を通じて作動室２４から高圧の作動流体が吐出される。つまり、流体機械が油圧ポンプ１２である場合、低圧弁３０は、作動室２４に対する作動流体の供給を制御する給油弁として機能し、高圧弁２８は、作動室２４からの作動流体の排出を制御する排油弁として機能する。

上記流体機械が油圧モータ１４である場合、高圧弁２８を通じて作動室２４に高圧の作動流体が供給されると、作動流体の流体エネルギによってピストン２６が往復運動し、変換機構の働きにより、回転軸２０が回転運動する。なお、作動室２４内で低圧になった作動流体は、低圧弁３０を通じて作動室２４から排出される。つまり、流体機械が油圧モータ１４である場合、高圧弁２８は、作動室２４に対する作動流体の供給を制御する給油弁として機能し、低圧弁３０は、作動室２４からの作動流体の排出を制御する排油弁として機能する。

変換機構は、回転軸２０に対し固定され、カム面３４を有するローブカム（リングカム）３６と、カム面３４とピストン２６との間に挟まれるローラ３８と、を有する。
図３は、図２の一部を拡大して示す部分横断面図であり、ローブカム３６は、回転軸２０の周方向に沿って配列された複数のセグメント４０によって構成されている。
各々のセグメント４０は、回転軸２０と対向する平坦な取付面４２を有する。

上記再生可能エネルギ発電装置では、油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４のうち一方が、複数のセグメント４０によって構成されるローブカム３６を有し、各セグメント４０が、回転軸２０と対向する平坦な取付面４２を有する。各セグメント４０の取付面４２が平坦であることによって、取付面４２が曲面である場合に比べて、取付面４２の寸法精度を高くすることができる。このため、ローブカム３６のカム面３４の寸法精度は、分割カム面５６の寸法精度に専ら依存することになり、容易に高くすることができる。そして、ローブカム３６のカム面３４の寸法精度を高くすることにより、ローラ３８がカム面３４上を円滑に走行することができる。この結果、回転軸２０のトルクを発電機１６に効率的に伝達することができ、発電効率を高めることができる。

幾つかの実施形態では、再生可能エネルギ発電装置は、風や波等の流体エネルギからなる再生可能エネルギのうち、風を利用して発電する風力発電装置であり、図１に示したように、風を受けて主軸１０を回転させるように構成された少なくとも一本の翼４３と、陸上又は洋上に設置されるタワー４４と、タワー４４によって支持されたナセル４６とを備える。ナセル４６の内部に、油圧ポンプ１２、油圧モータ１４及び発電機１６と共に、主軸１０を回転可能に支持する主軸受４８が設置されている。翼４３は、ハブ５０を介して主軸１０に連結され、主軸１０が油圧ポンプ１２に連結されている。
風力発電装置としての再生可能エネルギ発電装置は、風を利用して効率的に発電することができる。

幾つかの実施形態では、回転軸２０は、図３に示したように、複数のセグメント４０の取付面４２とそれぞれ対向する複数の平坦な搭載面５２を有する。複数の搭載面５２は、回転軸２０の周方向に沿って配列されている。

この構成では、回転軸２０が平坦な搭載面５２を有するので、簡単な構成にて、回転軸２０に対し各セグメント４０を容易に取り付けることができる。また、取付面４２及び搭載面５２が平坦であるため、回転軸２０が大きな荷重を支持することができる。この結果、変換機構が、ピストン２６と回転軸２０の間で、大きなトルクを伝達することができる。
幾つかの実施形態では、取付面４２は搭載面５２に直接接触する。
幾つかの実施形態では、各々の搭載面５２は、搭載面５２の接線方向に沿って延びており、複数の搭載面５２は、回転軸２０において、正多角柱形状の軸部５４の側面を形成している。

図４の上段及び下段は、セグメント４０の構成を概略的に示す側面図及び上面図である。幾つかの実施形態では、各々のセグメント４０は、図４に示したように、カム面３４の一部を構成する分割カム面５６を有し、分割カム面５６は、ピストン２６の上死点に対応する少なくとも１つの頂部５８と、ピストン２６の下死点に対応する少なくとも１つの底部６０と、頂部５８から底部６０に渡って延在するスロープ部６２と、を含む。

分割カム面５６は、作動室２４の圧力が高圧である高圧期間にローラ３８と当接するように構成された高圧区間と、作動室２４の圧力が低圧である低圧期間にローラ３８と当接するように構成された低圧区間とを含んでいる。分割カム面５６は滑らかであることが望ましく、特に、高圧区間は滑らかであるのが望ましい。この点、この構成では、各セグメント４０の分割カム面５６は、頂部５８から底部６０に渡って延在するスロープ部６２を有しており、スロープ部６２を高圧区間に配置すれば、高圧区間を滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、再生可能エネルギ発電装置は、図３に示したように、複数のセグメント４０を回転軸２０とそれぞれ係合させるための複数のキー６４を更に備える。

この構成によれば、複数のキー６４によって、簡単な構成にて、複数のセグメント４０を回転軸２０に係合させることができる。
一方、この構成では、取付面４２が平坦であり、回転軸２０の周りでのセグメント４０の回転が、取付面４２によって抑制される。このため、キー６４に作用する荷重を低減することができ、各セグメント４０に対し、大きな荷重を作用させることができ、流体機械の大型化を招くことなく、再生可能エネルギ発電装置の大出力化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、各々のキー６４は、回転軸２０と一体に形成されている。具体的には、各々のキー６４は、回転軸２０の接線方向にて各々の搭載面５２の中央部から、回転軸２０の半径方向に沿って突出する一方、回転軸２０の軸方向に沿って延びている。そして、複数のキー６４とそれぞれ係合可能な複数のキー溝６６が、複数のセグメント４０にそれぞれ形成されている。具体的には、各々のキー溝６６は、回転軸２０の接線方向にて各々のセグメント４０の中央部に設けられ、各々の取付面４２にて開口している。そして、各々のキー溝６６は、回転軸２０の軸方向に沿って延びている。

幾つかの実施形態では、各々のセグメント４０は、分割カム面５６を形成するための基準として利用可能な基準面を有し、取付面４２は、基準面を構成している。

セグメント４０の分割カム面５６を加工によって形成する際、加工のための基準面が必要になる。この点、この構成では、平坦な取付面４２を基準面とすることができ、分割カム面５６の寸法精度を容易に高くすることができる。また、取付面４２を基準として、分割カム面５６の寸法を容易に検査することができる。

図５は、回転軸２０とセグメント４０の間の締結構造を説明するための概略的な部分横断面図である。幾つかの実施形態では、回転軸２０は、回転軸２０の表面に開口する複数のボルト孔６８を有し、各々のセグメント４０は、複数のボルト孔６８にそれぞれ連通する複数の貫通孔７０を有し、各々のセグメント４０は、複数の貫通孔７０内をそれぞれ延び且つ複数のボルト孔６８にそれぞれ螺子込まれた複数のボルト７２によって回転軸２０に対し固定されている。

この構成によれば、簡単な構成にて、セグメント４０を回転軸２０に確実に固定することができる。

幾つかの実施形態では、図４の下段に示したように、貫通孔７０はスロープ部６２の外側の領域に位置している。

貫通孔７０がスロープ部６２に位置している場合、貫通孔７０によってスロープ部６２に凹みが形成され、スロープ部６２に段差が生じてしまう。この点、この構成では、貫通孔７０がスロープ部６２の外側の領域に位置しているので、スロープ部６２を一層滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、図４に示したように、各々のセグメント４０は、回転軸２０の軸方向にてスロープ部６２の両側に、貫通孔７０が形成された締結部７４を有する。

この構成によれば、締結部７４が、回転軸２０の軸方向にてスロープ部６２の両側に設けられている。このため、スロープ部６２を含む分割カム面５６全域を一層滑らかにすることができる。

幾つかの実施形態では、図４の下段に示したように、セグメント４０の重心Ｇは、キー溝６６の近傍に位置しており、換言すれば、キー６４の近傍に位置している。
この構成によれば、セグメント４０の重心Ｇがキー６４の近傍に位置しており、セグメント４０の重心Ｇ近傍の部分をキー６４で支持することにより、セグメント４０が安定する。

幾つかの実施形態では、図４の下段に示したように、少なくとも４つの貫通孔７０が、締結部７４に設けられ、且つ、重心Ｇの周りに対称に配置されている。このため、セグメント４０が、重心Ｇの周りに対称に配置された少なくとも４本のボルト７２によって回転軸２０に対し締結され、セグメント４０が安定する。
幾つかの実施形態では、４本のボルト７２は、重心Ｇを中心として１８０度の回転対称性をもって配列され、４本のボルト７２の対角線の中央に重心Ｇが位置している。

図６の上段及び下段は、他のセグメント７６の構成を概略的に示す断面図及び側面図である。セグメント７６は、締結部７４を有さず、ボルト７２のための貫通孔７８が、分割カム面５６内に開口している。貫通孔７８は、小径部８０及び大径部８２を有し、ボルト７２の頭部８４は、大径部８２に収容されて、小径部８０と大径部８２の段差に当接する。

この構成によれば、貫通孔７８が分割カム面５６内に開口していても、ボルト７２の頭部８４は、大径部８２に収容されているので分割カム面５６から突出していない。このため、ボルト７２の頭部８４によって、ローラ３８の走行が阻害されることはない。一方、この構成によれば、セグメント７６の両側に締結部７４を設けなくてもよいので、セグメント７６の小型化が可能である。

図７は、ピストン２６及びローラ３８の構成を概略的に示す２つの側面図である。幾つかの実施形態では、ピストン２６は、図７に示したように、ローラ３８を回転可能に保持する保持部８６と、ローラ３８の軸方向でのローラ３８の移動を規制する規制部８８とを有する。

この構成では、ピストン２６が規制部８８を有するので、回転軸２０に規制部を設ける必要がない。このため、セグメント４０の形状の自由度が高く、滑らかな分割カム面５６を一層容易に形成することができる。

幾つかの実施形態では、分割カム面５６は、作動室２４の圧力が高圧である高圧期間にローラ３８と当接するように構成された高圧区間と、作動室２４の圧力が高圧期間よりも低圧である低圧期間にローラ３８と当接するように構成された低圧区間とを含み、回転軸２０の接線方向での分割カム面５６の両端部は、低圧区間を形成している。

複数の分割カム面５６によってカム面３４を形成している場合、２つの分割カム面５６の端部の隙間によって、カム面３４に不連続な領域が形成される。不連続な領域は、カム面３４の他の領域に比べて不可避的に粗になる。この構成では、分割カム面５６の両端部が低圧区間を形成しており、不連続な領域が低圧区間に位置しているので、不連続な領域が存在しても、カム面３４上をローラ３８が円滑に走行することができる。

幾つかの実施形態では、分割カム面５６は、ピストン２６の１回の往復運動に対応する長さを有する。この構成によれば、分割カム面５６は、ピストン２６の１回の往復運動に対応する長さを有するので、セグメント４０の小型化や軽量化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、セグメント４０は、図４に示したように、回転軸２０の接線方向にて一端部に、回転軸２０の接線方向に沿って突出する凸部９０を有し、他端部に、該接線方向に沿って凹んだ凹部９２を有する。一つのセグメント４０の凹部９２は、隣に位置する他のセグメント４０の凸部９０を受け入れ可能である。

この構成によれば、分割カム面５６の両端縁が、凸部９０又は凹部９２の存在により一直線ではなくなり、段違いの複数の直線によって形成される。このため、分割カム面５６の端部間に隙間があっても、ローラ３８の軸方向にてローラ３８の少なくとも一部が、分割カム面５６によって必ず支持されるので、ローラ３８が隙間上を円滑に走行することができる。

図８は、セグメント４０の製造方法の手順を概略的に示すフローチャートである。幾つかの実施形態では、セグメント４０は、セグメント４０の素材を、粗加工Ｓ１０、硬化処理Ｓ１２及び精密加工Ｓ１４に順次供して形成される。
粗加工Ｓ１０は、例えば機械加工である。硬化処理Ｓ１２は、例えば浸炭焼き入れ処理であり、窒化処理や被膜形成処理等であってもよい。精密加工Ｓ１４は、研磨処理等である。

この構成では、ローブカム３６が複数のセグメント４０によって形成され、各セグメント４０が、セグメント４０の素材を、粗加工Ｓ１０、硬化処理Ｓ１２及び精密加工Ｓ１４に順次供して形成されるので、ローブカム３６の製造のために、大型の工作機械や炉が必要ない。また、精密加工Ｓ１４において、取付面４２を加工のための基準面とすることにより、分割カム面５６の寸法精度を容易に高くすることができる。

図９は、セグメント４０において、硬化処理（浸炭焼き入れ処理）Ｓ１２される領域をハッチングを用いて示す平面図である。幾つかの実施形態では、図９に示したように、硬化処理Ｓ１２は、分割カム面５６全域に施される。

図１０は、油圧機械の概略的な縦断面図である。幾つかの実施形態では、図２に示したように、複数のシリンダ部２２が回転軸２０の周方向に沿って配列され、且つ、図１０に示したように、複数のシリンダ部２２が、回転軸２０の軸方向に沿って配列されている。換言すれば、複数のシリンダ部２２が、回転軸２０の周方向に沿って配列されて環状のシリンダ列を形成しており、複数の環状のシリンダ列が、回転軸２０の軸方向に沿って配列されている。

幾つかの実施形態では、回転軸２０の周方向及び軸方向に沿って配列された複数のシリンダ部２２に対応して、複数の搭載面５２が、回転軸２０の周方向及び軸方向に沿って配列されている。換言すれば、複数の搭載面５２が、回転軸２０の周方向に沿って配列されて環状の搭載面列を形成しており、複数の環状の搭載面列が、回転軸２０の軸方向に沿って配列されている。

図１１は、回転軸２０の構成を概略的に示す斜視図である。幾つかの実施形態では、複数の環状の搭載面列は、図１１に示したように、回転軸２０の周りでの相対的な回転角が相互にずれている。搭載面列同士の回転角のずれは、回転軸２０の周方向での搭載面５２の数、及び、搭載面列の数に対応している。
この構成によれば、複数のピストン２６の往復運動の位相を、回転軸２０の周方向及び軸方向での位置に応じて相互に異ならせることができ、複数のピストン２６の往復運動と回転軸２０の回転運動との間の変換を円滑に行うことができる。

以上、本発明の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ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。例えば、上述した実施形態のうち複数の実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、上述の実施形態を説明する際に用いた「沿って」との用語は、基準となる方向又は物に対して幾何学的な意味で厳密に平行である状態のみを指すものではなく、基準となる方向又は物に対してある程度の角度（例えば３０度以内の角度）をなす状態をも包含する。

１０ 主軸
１２ 油圧ポンプ
１４ 油圧モータ
１６ 発電機
２０ 回転軸
２２ シリンダ部
２３ ハウジング
２４ 作動室
２６ ピストン
２８ 高圧弁
３０ 低圧弁
３４ カム面
３６ ローブカム
３８ ローラ
４０ セグメント
４２ 取付面
４３ 翼
４４ タワー
４６ ナセル
４８ 主軸受
５０ ハブ
５２ 搭載面
５４ 軸部
５６ 分割カム面
５８ 頂部
６０ 底部
６２ スロープ部
６４ キー
６６ キー溝
６８ ボルト孔
７０ 貫通孔
７２ ボルト
７４ 締結部
７６ セグメント
７８ 貫通孔
８０ 小径部
８２ 大径部
８４ 頭部
８６ 保持部
８８ 規制部
９０ 凸部
９２ 凹部

Claims (15)

1. 再生可能エネルギから電力を生成する再生可能エネルギ発電装置において、
   前記再生可能エネルギを利用して回転するように構成された主軸と、
   前記主軸のトルクによって作動流体を圧縮して吐出するように構成された油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプが吐出した前記作動流体の圧力によってトルクを与えるように構成された油圧モータと、
   前記油圧モータによって与えられたトルクによって発電するように構成された発電機と、を備え、
   前記油圧ポンプ及び前記油圧モータのうち一方はラジアルピストン式の流体機械によって構成され、
   前記流体機械は、
   回転軸と、
   前記回転軸の半径方向に沿って延びる少なくとも１つのシリンダ部と、
   前記シリンダ部内に配置され、前記シリンダ部とともに作動室を形成するピストンと、
   前記ピストンの往復運動と前記回転軸の回転運動との間の変換を行うように構成された変換機構とを有し、
   前記変換機構は、
   前記回転軸に対し固定され、カム面を有するローブカムと、
   前記カム面と前記ピストンとの間に挟まれるローラと、を有し、
   前記ローブカムは、前記回転軸の周方向に沿って配列された複数のセグメントによって構成され、
   各々の前記セグメントは、前記回転軸と対向する平坦な取付面を有する
   ことを特徴とする再生可能エネルギ発電装置。
2. 前記回転軸は、前記複数のセグメントの取付面とそれぞれ対向する複数の平坦な搭載面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の再生可能エネルギ発電装置。
3. 各々の前記セグメントは、前記カム面の一部を構成する分割カム面を有し、
   前記分割カム面は、
   前記ピストンの上死点に対応する少なくとも１つの頂部と、
   前記ピストンの下死点に対応する少なくとも１つの底部と、
   前記頂部から前記底部に渡って延在するスロープ部と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の再生可能エネルギ発電装置。
4. 前記複数のセグメントを前記回転軸とそれぞれ係合させるための複数のキーを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
5. 各々の前記キーは、各々の前記セグメントの重心の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
6. 各々の前記セグメントは、前記分割カム面を形成するための基準として利用可能な基準面を有し、
   前記取付面は、前記基準面を構成している
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
7. 前記回転軸は、前記回転軸の表面に開口するボルト孔を有し、
   前記セグメントは、前記ボルト孔に連通する貫通孔を有し、
   前記セグメントは、前記貫通孔内を延び且つ前記ボルト孔に螺子込まれたボルトによって前記回転軸に対し固定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
8. 前記貫通孔は前記スロープ部の外側の領域に位置している
   ことを特徴とする請求項７に記載の再生可能エネルギ発電装置。
9. 前記セグメントは、前記回転軸の軸方向にて前記スロープ部の両側に、前記貫通孔が形成された締結部を有することを特徴とする請求項８に記載の再生可能エネルギ発電装置。
10. 前記複数のボルトは、前記セグメントの重心の周りに対称に配置された４本のボルトを含むことを特徴とする請求項９に記載の再生可能エネルギ発電装置。
11. 前記ピストンは、前記ローラの軸方向での前記ローラの移動を規制する規制部を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
12. 前記分割カム面は、
    前記作動室の圧力が高圧である高圧期間に前記ローラと当接するように構成された高圧区間と、
    前記作動室の圧力が前記高圧期間よりも低圧である低圧期間に前記ローラと当接するように構成された低圧区間とを含み、
    前記回転軸の接線方向での前記分割カム面の両端部は、前記低圧区間を形成している
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
13. 前記分割カム面は、前記ピストンの１回の往復運動に対応する長さを有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
14. 前記セグメントは、前記セグメントの素材を、粗加工、硬化処理及び精密加工に順次供して形成されることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。
15. 前記再生可能エネルギ発電装置は、前記再生可能エネルギとしての風を受けて前記回転軸を回転させるように構成された少なくとも１本の翼を更に備え、風力発電装置であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の再生可能エネルギ発電装置。

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