1354063 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於寒冷地帶取向的風力發電裝置，特別是 關於能夠確保低溫啓動時潤滑油流動性的風力發電裝置》 【先前技術】 風力發電裝置是一種由具備有風車翼的旋翼頭受到風 φ 力旋轉，由增速機增速該旋轉來驅動發電機藉此發電的裝 置。因此，風力發電裝置設有存在著例如增速機或軸承等 需要潤滑的滑動部，利用潤滑油泵從潤滑油儲藏槽內將潤 滑油供應至滑動部的潤滑系統。 針對油壓作業機械的油壓回路，已提案有能夠簡單並 且確保發動機啓動時暖機運轉及作業中之熱平衡的構成。 該先前技術是構成以油冷卻器的有無區別設置冷卻流路及 非冷卻流路，利用方向轉換閥能夠選擇切換所要返回潤滑 φ 油槽的回油流路（例如，參照專利文獻1 )。 〔專利文獻1〕日本特開2005-155698號公報 【發明內容】 然而’設置在寒冷地帶的風力發電裝置，有時需要在 外氣溫度例如-3 0 °C以上的低溫條件下啓動，也可想像到 啓動時配管或機器本身的溫度會達到-40 °C程度的低溫。 上述的低溫條件下，潤滑油的流動黏度會飛躍性提昇，因 t 此爲了確保啓動時潤滑油的流動性，需要利用加熱器等強 -4- 1354063 _ 制加熱潤滑油配管。 即，停電時或風力發電裝置停止時若潤滑油泵停止， 則潤滑油配管中會殘留有循環中的潤滑油。此時’若周圍 的環境爲低溫時，殘留在潤滑油配管內的潤滑油就會冷卻 ，因此流動黏度上昇導致流動性變差。其結果，當以潤滑 油流動黏度高的狀態啓動潤滑油泵時，壓力損失增大就會 造成泵負荷增加，恐怕會產生泵斷路等不利狀況。 Φ 因此，特別是針對潤滑油配管的潤滑油殘留部，需要 有配管全體加熱對策。 然而，使用加熱器對潤滑油殘留部加熱，會消耗過多 的能源，除此之外還有加熱器產生狀況時無法避免潤滑油 ' 流動黏度上昇的風險。因此，對於寒冷地帶風力發電裝置 可靠性的提昇，就期望能夠完全中止加熱器對潤滑油配管 加熱，或者，能夠讓加熱器加熱處削減成最小需求。 本發明是有鑑於上述情況所硏創的發明，其目的是提 φ 供一種能夠完全停止使用加熱器對潤滑油配管加熱，或者 是，可使加熱器加熱處削減成最小需求的風力發電裝置。 本發明爲了解決上述課題，採用以下手段。 本發明的風力發電裝置，具備有可使潤滑油儲藏空間 內的潤滑油透過連接在潤滑油泵的潤滑油流路循環，對連 接於上述潤滑油流路的滑動部供應潤滑油進行潤滑的潤滑 系統，其特徵爲， 上述潤滑系統，具備有在上述潤滑油泵停止時形成， 使潤滑油自然落下回收至上述潤滑油儲藏空間內的潤滑油 -5- 1354063 回收系統。 根據上述風力發電裝置時，潤滑系統具備有可在潤滑 油泵停止時形成，使潤滑油自然落下回收至潤滑油儲藏空 間內的潤滑油回收系統，因此停電時或風力發電裝置停止 時若潤滑油泵的運轉停止，就能夠形成潤滑油回收系統使 潤滑系統內的潤滑油自然落下回收至潤滑油儲藏空間內》 即，在停電等造成潤滑油泵運轉停止的潤滑油回收時，透 φ 過潤滑油回收系統使潤滑油自然落下在潤滑油儲藏空間內 ，因此能夠使潤滑油流路內不會殘留潤滑油。 上述發明中，上述潤滑油回收系統，最好是構成具備 有：配設在上述潤滑油流路吐出側低位置的逆止閥；從上 述逆止閥下游側直接近處分岐出來連接於上述潤滑油儲藏 空間的潤滑油回油流路：及配設在上述潤滑油回油流路於 平常運轉時關閉的同時於潤滑油回收時打開的自動開閉閥 0 • 根據上述構成時，在潤滑油泵運轉停止的潤滑油回收 時’就會形成有潤滑油回油流路的自動開閉閥爲打開的潤 滑油回收系統。因此，在潤滑油流路的吐出側殘留在比逆 止閥還位於高處，比潤滑油流路最高位置還上游側的潤滑 油會因重力自然落下，通過潤滑油回油流路回收至潤滑油 儲藏空間。另，位於比潤滑油流路最高位置還下游側的潤 滑油’就直接自然落下在潤滑油流路回收至潤滑油儲藏空 間。 上述發明中，最好是在上述潤滑油流路的最高位置， -6- 1354063 設置可在上述潤滑油回收時和大氣連通的通氣口，如此一 來，潤滑油回收時潤滑油流路內的潤滑油就會以潤滑油流 路的最¥位置爲邊界分離在上游側及下游側，分別通過潤 滑油回油流路及潤滑油流路順暢回收。 根據上述本發明的風力發電裝置時，可在潤滑油泵停 止時從潤滑油系統的潤滑油流路回收潤滑油，因此即使是 設置在寒冷地帶也能夠完全停止使用加熱器對潤滑油配管 加熱，或者，能夠讓加熱器加熱處削減成最小需求。 其結果，在停電時或風力發電裝置停止時，就能夠降 低或消除潤滑油殘留部加熱消耗的能源。即，能夠提供一 種營運成本低的風力發電裝置。此外，於潤滑油泵啓動時 ，還能夠防止流動黏度上昇的潤滑油殘留造成泵斷路等不 利狀況的產生，因此能夠提供一種可靠性高的風力發電裝 置，進而提供一種稼動率高的風力發電裝置。 【實施方式】 〔發明之最佳實施形態〕 以下，參照第1圖至第3圖對本發明相關風力發電裝 置一實施形態進行說明。 第3圖所示的風力發電裝置1，具有：豎立設置在基 礎B上的支柱（又稱「塔」）2;設置在支柱2上端的發 動機艙3;及被支撐成可繞著大致水平旋轉軸線周圍旋轉 設置在發動機艙3的旋翼頭4。 旋翼頭4，安裝有繞著其旋轉軸線周圍成放射狀的複 1354063 數片（例如3片）風車旋轉翼5。藉此，就可使從旋翼頭 4旋轉軸線方向碰觸到風車旋轉翼5的風力轉換成旋翼頭 4繞著旋轉_軸線周圍旋轉用的動力^ 此外，上述的風力發電裝置1，具備有設置在發動機 艙3內部可構成驅動系的增速機或發電機。 風力發電裝置1的驅動系，如第1圖及第2圖所示， 具備有可和旋翼頭4 一起旋轉的主軸1〇所連結的增速機 11或未圖示的發電機。該驅動系是以增速機1〇加速旋翼 頭4的旋轉來驅動發電機，藉此進行發電機的發電。 上述的風力發電裝置1中，設有可對驅動系等的滑動 部供應潤滑油進行潤滑的潤滑系統。以下是以對滑動部進 行潤滑的潤滑系統爲一個例子，根據第1圖及第2圖說明 可對增速機Π及主軸10支撐用主軸承12供應潤滑油的 潤滑油供應系統等構成例。 第1圖是潤滑油回收時潤滑油流動狀態（潤滑油流路 )以箭頭符號表示的潤滑油流動方向，第2圖是平常運轉 時潤滑油流動狀態（潤滑油流路）以箭頭符號表示的潤滑 油流動方向。另，針對各閥的開閉狀態是以塗黑表示閉狀 態。 首先’針對主軸承1 2的潤滑系統20進行說明。 該潤滑系統2 0，可使潤滑油儲藏槽（潤滑油儲藏空間 )21內的潤滑油L透過連接在潤滑油泵22的潤滑油配管 (潤滑油流路）23循環，藉此將潤滑油L供應至連接在 潤滑油配管23的主軸承.12進行潤滑。另，主軸承12潤 -8- 1354063 滑後的潤滑油L是回收至潤滑油儲藏槽21。 此外，圖示的潤滑油系統20，爲了防止循環的潤滑油 L溫度上昇，在潤滑油泵22和主軸承12之間，具備有油 冷卻器24。 接著，圖示的潤滑油系統20，具備有在潤滑油泵22 停止時形成，使潤滑油L自然落下回收至潤滑油儲藏槽 21內的潤滑油回收系統。該潤滑油回收系統構成爲，具備 :配設在潤滑油配管23吐出側低位置的逆止閥25;從逆 止閥25下游側直接近處分岐出來連接於潤滑油儲藏槽21 的潤滑油回油配管（流路）2 6 ;及配設在潤滑油回油配管 26於平常運轉時關閉的同時於潤滑油回收時打開的自動開 閉閥27。 於該狀況時，潤滑油儲藏槽21及潤滑油泵22是於上 下方向位於最低位置。 此外，上述的潤滑油系統20是於潤滑油流路形成用 的潤滑油配管23的最高位置，具備有可於潤滑油回收時 和大氣連通的通氣口 28»該狀況的通氣口 28，具備有於 平常運轉時關閉的同時於潤滑油回收時打開的自動開閉閥 29，安裝成於潤滑油系統20中從設置在最高位置的油冷 卻器24出口配管部分岐出來。 另，上述的自動開閉閥27、29，都是在平常運轉時成 爲全閉狀態，在潤滑油回收時自動成爲全開的開閉閥，可 適宜選擇使用例如利用流體潤滑油壓力差的膜片式閥或停 電時自動開的閥，利用緊急電源開閉動作的閥等既知的開 -9- 1354063 閉閥。 此外，圖示的潤滑油系統20，雖然具備有潤滑油 冷卻用的油冷卻屬24，但在該油冷卻器24上游側的入 配管部，設有從潤滑油配管23分岐出來的同時具備逆 閥30的冷卻器旁通配管（流路）31。該冷卻器旁通配 31是經由潤滑油配管23連接於潤滑油儲藏槽21。 上述構成的潤滑油系統20是於第2圖所示的平常 φ 轉時，利用潤滑油泵22的運轉使潤滑油儲藏槽21內的 滑油L如圖中箭頭符號所示通過潤滑油配管23形成循 〇 即，潤滑油儲藏槽21內的潤滑油L是由潤滑油泵 昇壓往潤滑油配管23流出。該潤滑油L是通過逆止閥 上昇在潤滑油配管23，流入油冷卻器24。此時，自動 閉閥27爲關閉著，因此通過分岐點A的潤滑油L全量 被導往油冷卻器24。 • 此外’針對逆止閥30，同樣是由設置在內部的彈簧 推力形成關閉著，因此通過分岐點B的潤滑油L全量是 導往油冷卻器24。但是’若油冷卻器24的濾器堵塞造 流路阻力增加時，潤滑油L的壓力上昇可使逆止閥30 爲開狀態，因此潤滑油L就可通過油冷卻器2 4旁通用 冷卻器旁通配管31供應至主軸承12。 通過油冷卻器24的潤滑油L是經由與外氣的熱交 成爲冷卻。另’於平常運轉時’從分岐點C分岐出來的 管所設置的自動開閉閥29爲全閉狀態，因此潤滑油l L P 止 管 運 潤 環 22 25 開 是 彈 被 成 成 的 換 配 就 -10- 23 1354063 · 不會通過通氣口 28流出配管路徑外。 經油冷卻器24冷卻的潤滑油L是通過潤滑油流路 供應至主軸承12。該潤滑油L，在潤滑所需要潤滑的部 後，通過潤滑油流路23回到潤滑油儲藏槽21。 另外，因逆止閥30爲全閉狀態，所以通過分岐點 的潤滑油L全量會供應至主軸承12。但是，若油冷卻 24的濾器堵塞造成流路阻力增加時，潤滑油L的壓力 φ 昇可使逆止閥3 0成爲開狀態，因此潤滑油L就可通過 冷卻器24旁通用的冷卻器旁通配管31供應至主軸承12 之後，潤滑油L是經由相同路徑循環在潤滑油配 23，持續執行主軸承1 2的潤滑。 其次，當停電或規定以上的強風等造成風力發電裝 1運轉停止時，潤滑油泵22的運轉也會停止。於該狀況 潤滑油泵2 2停止時，殘留在潤滑油配管2 3內的潤滑油 會回收至潤滑油儲藏槽21，防止寒冷地帶的潤滑油L φ 動黏度上昇。 上述潤滑油回收時，如第1圖所示，潤滑油泵2 2 轉停止的同時，自動開閉閥27、29會成爲全開狀態。 其結果’潤滑油配管23的分岐點C透過通氣口 28 爲大氣連通狀態。因此，自分岐點C成爲潤滑油泵22 殘留在潤滑油配管23內的潤滑油L，在利用重力自由 下至低位置的分岐點A之後，流入自動開閉閥27爲開 態的潤滑油回油流路26回收至潤滑油儲藏槽21。 另一方面’自分岐點C成爲主軸承12側殘留在潤 位 D 器 上 油 〇 管 置 的 L 流 運 成 側 落 狀 滑 -11 - 1354063 油配管23內的潤滑油L是通過低位置的分岐點D及主軸 承12自由落下回收至潤滑油儲藏槽21。 其次，針對增速撵1 1的潤滑系統20A進行說明。 該潤滑系統20A是利用增速機11的套筒11a爲其潤 滑油儲藏槽21A。即，套筒11a的底部所儲藏的潤滑油L 是透過連接在潤滑油泵22A的潤滑油配管23A供應至增 速機11的滑動部，增速機11內需要潤滑的部位潤滑後回 收至套筒底部的潤滑油儲藏槽21A。 此外，該狀況的潤滑油系統20A，爲了防止潤滑油L 溫度上昇，在潤滑油泵22和增速機11之間具備油冷卻器 24A。 接著，圖示的潤滑油系統20A，具備有在潤滑油泵 22A停止時形成，使潤滑油L自然落下回收至潤滑油儲藏 槽21A內的潤滑油回收系統。該潤滑油回收系統，構成爲 具備有：配設在潤滑油配管23A吐出側低位置的逆止閥 25A;從逆止閥25A下游側直接近處分岐出來連接於潤滑 油儲藏槽21A的潤滑油回油配管26A;及配設在潤滑油回 油配管26A於平常運轉時關閉的同時於潤滑油回收時打開 的自動開閉閥27A。 於該狀況時，潤滑油儲藏槽21A是於上下方向位於最 低位置。 此外，上述的潤滑油系統20A是於潤滑油配管23 A 的最高位置具備有通氣口 28A。該狀況的通氣口 28A，具 備有平常運轉時關閉的同時於潤滑油回收時打開的自動開 -12- 1354063 閉閥29A，安裝成於潤滑油系統20A中從設置 的油冷卻器24A出口配管部分岐出來。 另，上述的自動開開閥2?Α、ΜΑ，都是 時成爲全閉狀態，在潤滑油回收時自動成爲全 開閉閥》 此外，圖示的潤滑油系統20A，具備有潤: 用的油冷卻器24A，該油冷卻器24A上游側的 ，設有從潤滑油配管23A分岐出來的同時具備 的冷卻器旁通配管31A。該冷卻器旁通配管31 滑油配管23A連接於潤滑油儲藏槽21 A。 上述構成的潤滑油系統20A是於第2圖所 轉時，利用潤滑油栗22A的運轉使潤滑油儲1 的潤滑油L由潤滑油泵22A昇壓通過潤滑油g 成循環。該潤滑油L是推開通過逆止閥25 A上 配管23A流入油冷卻器24A。此時，自動開閉 閉著，因此通過分岐點E的潤滑油L全量被導 24A。 此外，針對逆止閥3 0A，同樣是由設置在 彈推力形成關閉著，因此通過分岐點F的潤滑 導往油冷卻器24A。 通過油冷卻器24A的潤滑油L是經由與外 成爲冷卻。另，於平常運轉時，從分岐點G分 管所設置的自動開閉閥29A爲全閉狀態，因此 不會通過通氣口 28A流出配管路徑外。 在最高位置 在平常運轉 開的既知的 滑油L冷卻 入口配管部 逆止閥30A A是經由潤 示的平常運 I槽21A內 β管23A形 昇在潤滑油 閥2 7 A爲關 往油冷卻器 內部的彈簧 油L全量被 氣的熱交換 岐出來的配 潤滑油L就 -13- 1354063 經油冷卻器24A冷卻的潤滑油L’通過潤滑油流路 23A供應至增速機11。該潤滑油L，在增速機11潤滑所 需要潤滑的部位後’通過潤#油流路23八回到潤滑油儲藏 槽21A。此時，因逆止閥30A爲全閉狀態，所以通過分岐 點Η的潤滑油L全量會供應至增速機11。該狀況的逆止 閥3 0Α，在油冷卻器24Α的濾器堵塞等造成流路阻力增加 時，會因潤滑油L的壓力上昇使其成爲開狀態，因此潤滑 油L就可通過油冷卻器24Α旁通用的冷卻器旁通配管31Α 供應至增速機1 1。 以下，潤滑油L是經由相同路徑循環在潤滑油配管 23Α，持續執行增速機1 1的潤滑。 其次，在潤滑油泵22Α運轉停止的潤滑油回收時，如 第1圖所示，潤滑油泵22 Α運轉停止的同時，自動開閉閥 27A、29A會成爲全開狀態。 其結果’潤滑油配管23A的分岐點G是透過通氣口 28A成爲大氣連通狀態。因此’自分岐點g成爲潤滑油泵 2 2 A側殘留在潤滑油配管2 3 A內的潤滑油l，在利用重力
自由落下至低位置的分岐點E之後，流入自動開閉閥27A 爲開狀態的潤滑油回油流路26A回收至潤滑油儲藏槽21A 〇 另一方面’自分岐點G成爲增速機η側殘留在潤滑 油配管23A內的潤滑油L是通過低位置的分岐點η及增 速機11自由落下回收至潤滑油儲藏槽21Αβ 如上述，本發明的風力發電裝置1，具備有可使潤滑 -14- 1354063 油儲藏槽21、21A內的潤滑油L透過連接在潤滑油泵22 、22A的潤滑油配管23、23A循環，將潤滑油L供應至連 接在潤滑油配管23、2 3A的主軸承12或增速機11的滑動 部進行潤滑的潤滑系統20、2 0A。
接著，該潤滑系統20、2 0A，具備有在潤滑油泵22、 22A停止時形成的潤滑油回收系統。該潤滑油回收系統， 可使通過潤滑油配管23、23A及潤滑油回油配管26、26A
形成爲自然落下的潤滑油L回收至潤滑油儲藏槽21、21A 〇 因此，潤滑系統20、20 A，於停電時或風力發電裝置 1停止時潤滑油泵22、22 A運轉停止的潤滑油回收時，可 使潤滑油配管23、23A內沒有潤滑油殘留。 即，於潤滑油回收時，打開潤滑油回油流路26、26A 的自動開閉閥27A、29A形成潤滑油回收系統，因此在潤 滑油配管23、23A的吐出側比逆止閥25、25A還位於高 處，比潤滑油配管23、23A最高位置的分岐點C、G還上 游側的殘留潤滑油L會因重力自然落下，通過潤滑油回油 流路26、2 6A回收至潤滑油儲藏槽21、21A。另一方面， 位於比潤滑油配管23、23A最高位置的分岐點C、G還下 游側的殘留潤滑油L，就會直接自然落下在潤滑油配管23 、23A回收至潤滑油儲藏槽21、21A。
此外，在形成潤滑油配管23、23 A最高位置的分岐點 C、G設置通氣口 28、28A’於潤滑油回收時和大氣連通 ，藉此使潤滑油回收時潤滑油配管23、23 A內的潤滑油L •15- 1354063 以潤滑油配管23、23A的最高位置爲邊界迅速分離在上游 側及下游側。其結果，可使明確分離後的潤滑油L分別通 過潤滑油回油流路26、26A及謌滑油配管23、23A順利 回收。 如上述，根據上述本發明的風力發電裝置1時，可在 潤滑油泵22、2 2A停止時從潤滑油系統20、20A的潤滑 油配管23、23 A確實回收潤滑油L，因此即使是設置在擔 φ 心潤滑油L流動黏度上昇的寒冷地帶也能夠完全停止使用 加熱器對潤滑油配管23、23 A加熱，或者是，能夠讓加熱 器加熱處削減成最小需求。 附帶說明，圖示的構成例中，在比逆止閥25、25 A還 下游側的潤滑油配管23、23A不會有潤滑油L殘留，因此 該區間不需設置加熱器進行加熱。 其結果，在停電時或風力發電裝置停止時，就能夠降 低或消除潤滑油殘留部加熱消耗的能源。 φ 此外，於潤滑油泵21、21A啓動時，不需要處理流動 黏度上昇的潤滑油L，因此能夠防止泵斷路等不利狀況產 生，能夠提昇極寒狀態的風車啓動可靠性。 又，上述的實施形態，設有油冷卻器24、24A和通氣 口 28、28A及冷卻器旁通配管31、3 1A，但該等並非必須 構成要素，只要根據需求適宜設置即可。 此外，針對具備有自動開閉閥27、27 A的潤滑油回油 配管26、26A，上述的實施形態是具備有1支，但爲了完 全消除殘留的潤滑油L，也可根據潤滑油配管23、23 A高 -16- 1354063 低變化的數量加以適宜變更。 另外，上述的實施形態是應用在主軸承12及增速機 11的潤滑系統20、2 0A，但理所當然還可應用在設置於寒 冷地帶的風力發電裝置1以外的其他滑動部潤滑用的潤滑 系統。 另，本發明並不限於上述的實施形態，在不脫離發明 主旨的範圍內是可進行適宜變更。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明相關風力發電裝置之一實施形態 潤滑油供應系統的圖，表示潤滑油回收時的狀態。 第2圖爲表示本發明祖關風力發電裝置之一實施形態 潤滑油供應系統的圖，表示平常運轉時的狀態。 第3圖爲表示本發明相關風力發電裝置全體構成例的 圖。 【主要元件符號說明】 1 :風力發電裝置 3 :發動機艙 4 :旋翼頭 5 :風車翼 1 0 :主軸 Π :增速機 12 :主軸承 -17- 1354063
20、20A :潤掉 2 1、2 1 A :潤掉 22、22 A :潤掉 2 3、2 3 A :潤押 24、 24 A :油片 25、 25 A :逆 il 2 6、2 6 A :潤押 27 ' 27A ' 29、 L :潤滑油 系統 油儲藏槽 油泵 油配管 卻器 閥 油回油管 29A :自動開閉閥
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