(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を受けて回転する風車翼と、
前記風車翼の内部に設けられ、前記風車翼が取り付けられたロータヘッド側から前記風車翼の先端側を経由して前記風車翼内に水分を含む潤滑油を循環させる潤滑油循環配管と、を有し、
前記風車翼が回転することで発生する遠心力により、前記潤滑油循環配管内で水分を含む潤滑油が水分の含有量が多い潤滑油と水分の含有量が少ない潤滑油とに分離され、前記水分の含有量が多い潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記風車翼の内部に設けられ、前記潤滑油循環配管と連結し、前記潤滑油循環配管内の潤滑油を抜出す潤滑油抜出し管が設けられていることを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記風車翼の内部に、前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定する水分測定手段が設けられていることを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記風車翼の内部に、前記風車翼内に前記潤滑油循環配管中の潤滑油の夾雑物の含有量を測定する粒度測定手段が設けられていることを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記風車翼の内部に設けられ、赤外線照射装置から照射される赤外線を導光する第１の光ファイバと、レーザ光照射装置より照射されるレーザ光を導光する第２の光ファイバとを有することを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記潤滑油循環配管内に白色光を照射するための白色光照射手段と、
前記潤滑油循環配管の外部に設けられ、前記白色光を受光する撮像手段と、
前記潤滑油循環配管の外部に設けられ、受光した白色光のコントラストを認識するための標識とを有することを特徴とする油中水分除去装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つの油中水分除去装置を備えることを特徴とする風力発電設備。
【請求項８】
風力を受けて回転する風車翼の内部に前記風車翼が取り付けられたロータヘッド側から前記風車翼の先端側を経由してロータヘッド側に前記風車翼内に水分を含む潤滑油を循環させる潤滑油循環配管を設け、前記潤滑油循環配管内に前記潤滑油を循環させ、前記風車翼が回転することで生じる遠心力により、水分の含有量が多い潤滑油と水分の含有量が少ない潤滑油とに分離し、水分の含有量が多い潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記風車翼の内部に前記潤滑油循環配管内の潤滑油を抜出す潤滑油抜出し管を設け、
前記水分の含有量が多い潤滑油を排出した後、前記潤滑油抜出し管内に前記水分の含有量が少ない潤滑油を抜出し、風力発電設備内に設置されている機器に用いる潤滑油に混合することを特徴とする油中水分除去方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、
前記風車翼の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定し、測定された潤滑油の赤外吸収スペクトルに基づいて前記潤滑油中の水分量を求め、求められた前記潤滑油中の水分量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか一つにおいて、
前記風車翼内の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の夾雑物の含有量を測定し、測定された潤滑油の夾雑物の含有量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法。
【請求項１２】
請求項８又は９において、
前記風車翼の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定し、測定された潤滑油の赤外吸収スペクトルに基づいて前記潤滑油中の水分量を求めると共に、
前記潤滑油に含まれる夾雑物により反射された反射光を検知し、潤滑油に含まれる夾雑物の含有量を測定し、
求めた前記潤滑油中の水分量および夾雑物の含有量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備などに用いられる潤滑油中の水分と夾雑物を除去する油中水分除去装置および油中水分除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーである風力を利用して発電を行う風力発電設備の開発に伴う技術開発競争が活発に行なわれている。図３は、風力発電設備の構成の一例を簡略に示す図である。図３に示すように、風力発電設備は、支柱（タワー）上に設置されたナセルに、風車翼を取り付けたロータヘッドと、このロータヘッドと一体に回転するよう連結された主軸と、風車翼に風力を受けて回転する主軸を連結した増速機と、増速機の軸出力によって駆動される発電機とを設けたものである。また、支柱は地面や洋上などに設けた基台上に設置される。
【０００３】
このように構成された風力発電設備では、風力を回転力に変換する風車翼を備えたロータヘッド及び主軸が回転して軸出力を発生し、主軸に連結された増速機を介して回転数を増速した軸出力が発電機に伝達される。このため、風力を回転力に変換して得られる軸出力を発電機の駆動源とし、発電機の動力として風力を利用した発電を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、風力発電設備には、主軸受けの焼き付け防止などのため、潤滑油が循環して再利用されている。潤滑油の中に水分が含まれている場合、磨耗・腐食など機器の損傷が生じる可能性が高くなるため、潤滑油の循環障害、潤滑油の潤滑性能の低下、潤滑油の酸化劣化、装置の腐食などを防止し、ナセル内を循環して使用される潤滑油の品質および純度を維持することは、ナセル内に設置されている機器の耐久性を維持していく上で重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、風力発電設備は洋上に設置される場合が多いため、水分の多い環境に晒される場合が多く、潤滑油を風力発電設備内で長期間に亘り循環使用することで、使用する際に潤滑油中に海水に起因する水分や雨水等が混入し蓄積され、潤滑油が劣化する、という問題がある。
【０００７】
潤滑油に混入した水分の除去方法としては、例えば油分と水分との比重差を利用した静置法、遠心分離法、過熱法、電圧印加法、吸水材料に吸収させる方法及び吸着材料による濾過法等がある。洋上の場合、これらの設備を配置するスペースがほとんどなく、ある程度のスペースの確保が見込まれるナセル内においても多数の精密機器が搭載されているため、潤滑油の水分を除去する装置をナセル内に設けるのは困難である、という問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、潤滑油中の水分を効率良く除去することができる油中水分除去装置および油中水分除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、風力を受けて回転する風車翼と、前記風車翼の内部に設けられ、前記風車翼が取り付けられたロータヘッド側から前記風車翼の先端側を経由して前記風車翼内に水分を含む潤滑油を循環させる潤滑油循環配管と、を有し、前記風車翼が回転することで発生する遠心力により、前記潤滑油循環配管内で水分を含む潤滑油が水分の含有量が多い潤滑油と水分の含有量が少ない潤滑油とに分離され、前記水分の含有量が多い潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記風車翼の内部に設けられ、前記潤滑油循環配管と連結し、前記潤滑油循環配管内の潤滑油を抜出す潤滑油抜出し管が設けられることを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記風車翼の内部に、前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定する水分測定手段が設けられていることを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記風車翼の内部に、前記風車翼内に前記潤滑油循環配管中の潤滑油の夾雑物の含有量を測定する粒度収測定手段が設けられていることを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記風車翼の内部に設けられ、赤外線照射装置から照射される赤外線を導光する第１の光ファイバと、レーザ光照射装置より照射されるレーザ光を導光する第２の光ファイバとを有することを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記潤滑油循環配管内に白色光を照射するための白色光照射手段と、前記潤滑油循環配管の外部に設けられ、前記白色光を受光する撮像手段と、前記潤滑油循環配管の外部に設けられ、受光した白色光のコントラストを認識するための標識とを有することを特徴とする油中水分除去装置である。
【００１５】
第７の発明は、第１乃至６の何れか一つの発明の油中水分除去装置を備えることを特徴とする風力発電設備である。
【００１６】
第８の発明は、風力を受けて回転する風車翼の内部に前記風車翼が取り付けられたロータヘッド側から前記風車翼の先端側を経由してロータヘッド側に前記風車翼内に水分を含む潤滑油を循環させる潤滑油循環配管を設け、前記潤滑油循環配管内に前記潤滑油を循環させ、前記風車翼が回転することで生じる遠心力により、水分の含有量が多い潤滑油と水分の含有量が少ない潤滑油とに分離し、水分の含有量が多い潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法である。
【００１７】
第９の発明は、第８の発明において、前記風車翼の内部に前記潤滑油循環配管内の潤滑油を抜出す潤滑油抜出し管を設け、前記水分の含有量が多い潤滑油を排出した後、前記潤滑油抜出し管内に前記水分の含有量が少ない潤滑油を抜出し、風力発電設備内に設置されている機器に用いる潤滑油に混合することを特徴とする油中水分除去方法である。 
【００１８】
第１０の発明は、第８又は９の発明において、前記風車翼の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定し、測定された潤滑油の赤外吸収スペクトルに基づいて前記潤滑油中の水分量を求め、求められた前記潤滑油中の水分量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法である。
【００１９】
第１１の発明は、第８乃至１０の何れか一つの発明において、前記風車翼内の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の夾雑物の含有量を測定し、測定された潤滑油の夾雑物の含有量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法である。
【００２０】
第１２の発明は、第８又は９の発明において、前記風車翼の内部で前記潤滑油循環配管中の潤滑油の赤外吸収スペクトルを測定し、測定された潤滑油の赤外吸収スペクトルに基づいて前記潤滑油中の水分量を求めると共に、前記潤滑油に含まれる夾雑物により反射された反射光を検知し、潤滑油に含まれる夾雑物の含有量を測定し、求めた前記潤滑油中の水分量および夾雑物の含有量に基づいて前記潤滑油を排出することを特徴とする油中水分除去方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、風車翼内に水分を含む潤滑油を循環させる潤滑油循環配管を設けることで、風車翼が回転することで生じる遠心力を利用することにより、水と潤滑油との比重差で水分の含有量が多い潤滑油と水分の含有量が少ない潤滑油とに効率良く分離することができる。このため、前記潤滑油中の水分を常時安定して除去することができるので、潤滑油中の水分により、風力発電設備内の機器が磨耗又は腐食により損傷が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る油中水分除去装置を適用した風力発電設備の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る油中水分除去装置の構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図である。
【図４】図４は、図３の構成の一部を詳細に示す図である。
【図５】図５は、粒度測定装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図６】図６は、粒度測定装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例３に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施例４に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図である。
【図９】図９は、図８の光照射方向から見た時の構成の一部を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２４】
本発明による実施例１に係る油中水分除去装置を適用した風力発電設備について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る油中水分除去装置を適用した風力発電設備の構成を簡略に示す図である。
図１に示すように、風力発電設備１０は、タワー（支柱）１１上に設置されたナセル１２に、風車翼１３を取り付けたロータヘッド１４と、このロータヘッド１４と一体に回転するよう連結された主軸１５と、風車翼１３に風力を受けて回転する主軸１５を連結した増速機１６と、増速機１６の軸出力によって駆動される発電機１７とを設けたものである。また、支柱１１は地面や洋上などに設けた基台１８上に設置される。
尚、ナセル１２内には増速機１６や発電機１７の他に、油圧装置やその他の電気機器やこれらの制御装置も設置されている。タワー１１は筒状であってタワー１１の内部の下部には電気設備が設置されている。
【００２５】
風力を回転力に変換する風車翼１３を備えたロータヘッド１４及び主軸１５が回転して軸出力を発生し、主軸１５に連結された増速機１６を介して回転数を増速した軸出力が発電機１７に伝達される。風力を回転力に変換して得られる軸出力を発電機１７の駆動源とし、発電機１７の動力として風力を利用して発電を行うことができる。発電機１７で得られた電力はタワー１１内部の基台１８に設置された電気設備１９に送電される。
【００２６】
また、風力発電設備１０の各風車翼１３には、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ａが設けられている。
図２は、本発明の実施例１に係る油中水分除去装置の構成を簡略に示す図である。
図２に示すように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ａは、風力を受けて回転する風車翼１３と、風車翼１３の内部に設けられ、風車翼１３が取り付けられたロータヘッド１４側から風車翼１３の先端側を経由して風車翼１３内に水分を含む潤滑油２１を循環させる潤滑油循環配管２２と、を有するものである。
尚、本発明において潤滑油は、水分を含む潤滑油をいう。また、潤滑油には、夾雑物を更に含む潤滑油も含まれる。夾雑物は、潤滑油を機器等で用いることで混入する固形物などであり、例えば、非鉄金属等の金属屑、鉄粉や非鉄金属粉等の金属粉及び各種塵埃等が挙げられる。その他、すす、酸化物、ニトロ化物、硫黄化物、燃料残留物、水、グリコール混入物なども含まれる。潤滑油の種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉱物油、合成油及び植物油等が挙げられる。
【００２７】
潤滑油循環配管２２は、図１に示すように、ナセル１２内の主軸１５、増速機１６、発電機１７などに供給される潤滑油２１を貯留する潤滑油貯留タンク２３からロータヘッド１４内に配設され、各風車翼１３の内部に貫入されている。潤滑油循環配管２２は、風車翼１３の内部でロータヘッド１４側から風車翼１３の先端側に伸び風車翼１３の先端側を経由してロータヘッド１４側に供給されるように構成されている。風車翼１３内に水分を含む潤滑油２１を潤滑油循環配管２２内を循環させることができる。また、潤滑油循環配管２２には、風車翼１３内に水分を含む潤滑油２１を送給するためのポンプＰ１が設けられている。なお、潤滑油循環配管２２が潤滑油貯留タンク２３に連結されている部分には、潤滑油循環配管２２の回転を許容しながら液密性を保つためのＯリングなどが施されている。
【００２８】
潤滑油循環配管２２は、例えば、鉄材など水が浸入しにくく、油漏れが発生しない材質であれば好適に用いられる。
【００２９】
風車翼１３が風力により回転している状態で、風車翼１３の内部の潤滑油循環配管２２内に潤滑油２１が供給されると、風車翼１３が回転することで風車翼１３には遠心力が発生しているため、潤滑油２１中の水分と油の比重差により潤滑油２１中の水分は風車翼１３の先端方向に移動する。例えば、風車翼１３の全長が５０ｍ程度とし、回転力を１００ｒｐｍとした時、潤滑油２１中の水分および夾雑物と油の比重差により潤滑油２１中の水分を風車翼１３の先端方向に移動させ、油と分離することができる。油と夾雑物との分離の場合、特にその夾雑物が金属である場合は、回転数が２０Ｈｚ程度であっても分離可能である。
よって、風車翼１３が回転することで発生する遠心力により、潤滑油循環配管２２内で水分を含む潤滑油２１が水分の含有量が多い潤滑油２１Ａと水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂとに分離され、水分の含有量が多い潤滑油２１Ａを排出することができる。
【００３０】
また、風車翼１３の内部の潤滑油循環配管２２には、潤滑油循環配管２２内に供給される潤滑油２１の油量を調整する調節弁Ｖ１〜Ｖ３が設けられている。風車翼１３の内部の潤滑油循環配管２２に潤滑油２１を供給する際は、調節弁Ｖ１、Ｖ２を開放し、調節弁Ｖ３を閉鎖する。潤滑油２１が調節弁Ｖ１の付近まで溜まった後、調節弁Ｖ１を閉鎖する。このとき、潤滑油２１潤滑油循環配管２２内の調節弁Ｖ１と調節弁Ｖ３との間に溜まる。
【００３１】
風車翼１３が風力により回転している状態で、風車翼１３が回転することで発生する遠心力により滑油１２中の水分と油の比重差で潤滑油２１中の水分は風車翼１３の先端方向に移動するため、潤滑油２１中の水分の濃度が高くなり、水分の含有量が多い潤滑油２１Ａは、水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂに比べ潤滑油循環配管２２の調節弁Ｖ２、Ｖ３との間に溜まる比率が高くなる。
【００３２】
その後、潤滑油循環配管２２の調節弁Ｖ１は閉鎖したまま、調節弁Ｖ２も閉鎖し、調節弁Ｖ３のみを開放し、排出用タンク２４により水分を含有する潤滑油２１Ａを排出し、排出用タンク２４に送給される。
【００３３】
また、風車翼１３の内部には、潤滑油循環配管２２と連結し、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１を抜出す潤滑油抜出し管２５が設けられている。潤滑油抜出し管２５には、潤滑油循環配管２２から潤滑油抜出し管２５に抜出す潤滑油２１の油量を調整する調節弁Ｖ４が設けられている。水分の含有量が多い潤滑油２１Ａを排出した後、調節弁Ｖ１〜Ｖ３を閉鎖し、調節弁Ｖ４は開放し、水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂは潤滑油抜出し管２５に抜出す。潤滑油抜出し管２５に抜出した水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂは潤滑油２１を貯留する潤滑油貯留タンク２３に送給される。このとき、水分を除去した潤滑油２１Ｂは排出ポンプＰ２で風車翼１３から潤滑油貯留タンク２３に送給される。
潤滑油循環配管２２の調節弁Ｖ１と調節弁Ｖ２との間に残っている潤滑油２１は水分はほとんど含有されていないため、水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂは潤滑油貯留タンク２３内の潤滑油２１と混合することで、再利用することができる。
【００３４】
よって、潤滑油循環配管２２内から風車翼１３内に潤滑油２１を所定量送給し、風車翼１３の内部にある潤滑油２１を遠心分離することで得られる水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂを潤滑油２１と混合することで、再利用することができる。
【００３５】
また、風車翼１３の内部の潤滑油循環配管２２はナセル１２の内部の潤滑油貯留タンク２３に接続されているため、潤滑油貯留タンク２３から随時水分を含む潤滑油２１を供給することができるので、潤滑油２１中の水分を常時効率良く安定して除去することができる。
【００３６】
このように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ａによれば、風車翼１３内に水分を含む潤滑油２１Ｂを循環させる潤滑油循環配管２２を設けることで、風車翼１３が回転することで生じる遠心力を利用することにより、水と潤滑油との比重差で水分の含有量が多い潤滑油２１Ａと水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂとに効率良く分離することができる。このため、潤滑油２１中の水分を常時安定して除去することができるので、潤滑油２１中の水分により、風力発電設備内の機器が磨耗又は腐食により損傷が生じるのを防止することができる。
【００３７】
また、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ａにおいて用いられる潤滑油としては、風力発電設備で用いられる潤滑油について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、潤滑油を遠心分離により水分と潤滑油とを分離できるものであればよい。風力発電設備１０以外に、例えばヘリコプタなど回転翼を有する回転機械に用いる潤滑油についても同様に用いることができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明による実施例２に係る油中水分除去装置について、図面を参照して説明する。なお、実施例１に係る油中水分除去装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図３は、本発明の実施例２に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図であり、図４は、図３の構成の一部を詳細に示す図である。
図３に示すように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｂは、図１に示す本発明の実施例１に係る油中水分除去装置２０Ａの風車翼１３の内部に、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１の赤外吸収スペクトルを測定する水分測定装置（水分測定手段）３１と、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１の夾雑物の含有量を測定する粒度測定装置（粒度測定手段）３２Ａとが設けられてなるものである。
【００３９】
水分測定装置３１では、赤外分光法（Infrared  spectroscopy：ＩＲ）を用いて行なわれる。図３、４に示すように、水分測定装置３１は、赤外線３３を照射する赤外線照射装置３４と、照射された赤外線３３を検出し、赤外線３３の吸収スペクトルを測定する検知器３５とで構成されている。また、潤滑油抜出し管１３には、水分測定装置３１から照射された赤外線３３が通過可能な窓３６、３７が設けられている。
なお、赤外線とは、赤色光よりも波長が長く、ミリ波長の電波よりも波長の短い電磁波全般をいい、波長は０．７μｍ以上１０００μｍ以下である。また、赤外領域には赤外線は、近赤外線、中赤外線、遠赤外線を含むものをいう。本発明において、赤外領域とは、光の波長が１０００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲であり、３０００ｎｍ以上７０００ｎｍ以下の範囲が好適である。
【００４０】
また、水分測定装置３１は、赤外線３３の吸収スペクトルを求める赤外分光法（Infrared  spectroscopy：ＩＲ）を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フーリエ変換赤外分光法(Fourier  Transform  Infrared  spectrometer：ＦＴ−ＩＲ)、特定波長の光を照射するレーザ光などを用いて行なうようにしてもよい。
【００４１】
赤外線照射装置３４から照射された赤外線３３は、窓３６を通過し、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１に照射され、滑油循環配管２２の窓３７を通過した赤外線３３は検知器３５で検知され、制御装置３８に伝達される。赤外線照射装置３４より潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１に向けて赤外線３３を照射すると、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１中の水分に起因した赤外線３３の特定の波長の吸収により検知器３５で水分子に起因した赤外吸収スペクトルを得ることができる。
【００４２】
よって、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１に含まれる水分を測定することで、水分の分離を確実にすることができる。
【００４３】
また、粒度測定装置３２Ａは、レーザ光４１を照射するレーザ光照射装置４２と、潤滑油抜出し管１３中の潤滑油２１中に含まれる夾雑物とレーザ光４１が衝突することで発生する散乱光４３を検知する検知器４４とで構成されている。また、潤滑油循環配管２２にはレーザ光照射装置４２から照射されたレーザ光４１が通過可能な窓４５、４６が設けられている。
【００４４】
レーザ光照射装置４２から照射されるレーザ光４１としては、ヘリウム（Ｈｅ）とネオン（Ｎｅ）の混合ガスによる波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザなどが用いられる。用いられるレーザ光４１としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザに特に限定されるものではなく、他のレーザ光を用いてもよい。
【００４５】
レーザ光照射装置４２から潤滑油抜出し管１３中の潤滑油２１に向けてレーザ光４１が照射されると、潤滑油２１に夾雑物が混入していない場合には、レーザ光４１は潤滑油抜出し管１３を通過してビームダンパ４７で遮光される。
【００４６】
一方、潤滑油２１に夾雑物が混入している場合、レーザ光４１は夾雑物と衝突することで散乱し、散乱光４３を発生する。発生した散乱光４３はハーフミラー４８で反射して検知器４４で検知され、制御装置３８に伝達される。潤滑油２１中に夾雑物が多く含有されているほど、レーザ光４１の散乱具合は大きくなり、発生する散乱光４３も増大するため、散乱光４３を測定することにより、潤滑油２１中の夾雑物の含有割合を確認することができる。
【００４７】
粒度測定装置３２Ａにより、潤滑油２１中に夾雑物が含有されていると確認された場合には、風車翼１３が回転することで発生する遠心力により、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１中の夾雑物は調節弁Ｖ２、Ｖ３の間に移動する。その後、調節弁Ｖ１、Ｖ２を閉鎖した後、調節弁Ｖ３を開放することで、夾雑物を多く含有する潤滑油２１は潤滑油抜出し管１３より排出される。
【００４８】
また、粒度測定装置３２Ａにより潤滑油２１中に夾雑物が含有されていないと確認された場合には、上記と同様に、風車翼１３が回転することで発生する遠心力を利用することにより、潤滑油循環配管２２内で水分を含む潤滑油２１が水分の含有量が多い潤滑油２１Ａと水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂとに分離し、調節弁Ｖ１、Ｖ２を閉鎖した後、調節弁Ｖ３を開放することで、水分の含有量が多い潤滑油２１Ａを潤滑油抜出し管１３から排出することができる。また、水分の含有量が多い潤滑油２１Ａを排出した後、調節弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を閉鎖し、調節弁Ｖ４を開放することで、水分の含有量が少ない潤滑油２１Ｂを潤滑油抜出し管２５に送給し、潤滑油２１を貯留する潤滑油貯留タンク２３に送給される。
【００４９】
よって、粒度測定装置３２Ａにより潤滑油２１に含まれる水分の他に夾雑物を除去することで、夾雑物が含有されていない潤滑油２１を安定して潤滑油貯留タンク２３に供給することができる。
【００５０】
また、潤滑油２１に含まれる夾雑物の測定方法としては、レーザ光４１が夾雑物と衝突することで発生する散乱光４３を測定する方法に限定されるものではなく、潤滑油２１を通過するレーザ光４１の光量を測定する方法を用いるようにしてもよい。
図５は、粒度測定装置の他の構成を簡略に示す図である。
図５に示すように、粒度測定装置３２Ｂは、レーザ光４１を照射するレーザ光照射装置４２と、潤滑油抜出し管１３を通過したレーザ光４１を検知する検知器５１とで構成されている。
レーザ光照射装置４２から照射されたレーザ光４１が潤滑油抜出し管１３中の潤滑油２１に照射されると、潤滑油２１に夾雑物が混入していない場合には、潤滑油抜出し管１３内に照射されたレーザ光４１と同等の光量が検知器５１で検知される。一方、潤滑油２１に夾雑物が混入している場合、レーザ光４１は夾雑物と衝突することで散乱し、潤滑油２１中に夾雑物が多く含有されているほど、レーザ光４１の散乱具合は大きくなり、検知器５１で検知されるレーザ光４１の光量が低下する。よって、窓４６を通過して検知器５１で検知されるレーザ光４１の光量を測定することにより、潤滑油２１中の夾雑物の含有割合を検知することができる。
【００５１】
また、レーザ光４１を照射するレーザ光照射装置４２に代えて、光を照射する光源を用いるようにしてもよい。
図６は、粒度測定装置の他の構成を簡略に示す図である。図６に示すように、粒度測定装置３２Ｃは、光５２を照射する光源５３と、潤滑油抜出し管１３を通過した光５２を検知する検知器５５とで構成されている。検知器５５として例えばフォトダイオードＣＣＤ(Charge  Coupled  Device)カメラなどが用いられる。
【００５２】
光源５３から照射された光５２は、レンズ５４で光束が調整された後、窓４４を通過し、滑油循環配管２２内の潤滑油２１に照射される。潤滑油抜出し管１３を通過した光５２は検知器５５で検知され、検知器５５で検知された光５２は制御装置３８に伝達され、光４１の光量が検出される。検知器５１で光５２の光量を検知することで、潤滑油２１に含まれる夾雑物を測定することができる。
【００５３】
このように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｂによれば、風車翼１３の内部に、水分測定装置３１、粒度測定装置３２Ａを設け、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１に含まれる水分を分析し、潤滑油２１に含まれる夾雑物を確認し、水分、夾雑物を含有する潤滑油２１を効率よく除去することで、潤滑油２１中に含まれる水分、夾雑物が潤滑油２１と同伴して前記風力発電設備内に設置されている機器に送給されるのを確実に防止することができる。従って、前記風力発電設備内に設置されている機器には、水分、夾雑物が除去された潤滑油２１を安定して再利用することができる。このため、潤滑油２１中の水分、夾雑物により、機器が磨耗又は腐食により損傷が生じるのを防止することができる。
【００５４】
また、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｂにおいては、風車翼１３の内部に、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１の赤外吸収スペクトルを測定する水分測定装置３１と、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１の夾雑物の含有量を測定する粒度測定装置３２Ａとの両方を設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外吸収測定装置３１、粒度測定装置３２Ａ〜３２Ｃの何れか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｂにおいては、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１に赤外線３３、レーザ光４１などを照射して、滑油２１の水分、夾雑物の含有量を測定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１を測定する際、潤滑油循環配管２２中の潤滑油２１を一部抜き出して分析するようにしてよい。潤滑油循環配管２２から一部抜き出した潤滑油２１は、風力発電装置１０を構成するナセル１２、タワー１１、ロータヘッド１４などの内部、またはこれらの外部に分析装置を設け、前記分析装置で潤滑油２１を分析するようにしてもよい。
【実施例３】
【００５６】
本発明による実施例３に係る油中水分除去装置について、図面を参照して説明する。
なお、本実施例に係る油中水分除去装置の全体の構成は、実施例１、２に係る油中水分除去装置と同様であるため、本実施例に係る油中水分除去装置においては、風車翼の一部の構成のみを用いて説明する。
また、実施例１、２に係る油中水分除去装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図７は、本発明の実施例３に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図である。
図７に示すように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｃは、図３〜６に示す本発明の実施例２に係る油中水分除去装置２０Ｂの風車翼１３の内部に、赤外線照射装置３４から照射される赤外線３３を導光する第１の光ファイバ６１と、レーザ光照射装置４２から照射されるレーザ光４１を導光する第２の光ファイバ６２とを有するものである。
また、本実施例では、赤外線照射装置３４、レーザ光照射装置４２は、ナセル１２の内部に設けられている。
【００５７】
赤外線照射装置３４から照射された赤外線３３は、第１の光ファイバ６１により風車翼１３内を導光され、ファイバアダプタ６２から筒体６３の内部に照射される。ファイバアダプタ６２から照射された赤外線３３は光束調整手段６４で光束が調整された後、潤滑油循環配管２２内に照射される。また、本実施例では、光束調整手段６４は、凸レンズ６４ａ、凹レンズ６４ｂで構成され、赤外線３３は任意の光束に調整される。潤滑油循環配管２２内を通過した赤外線３３は、筒体６３と対向するように窓３７を覆うように設けられた筒体６５内の凸レンズ６６で光軸が調整された後、ファイバアダプタ６７で受光される。その後、赤外線３３は第１の受光用光ファイバ６８により風車翼１３の外側に導光され、ナセル１２内に設けられている検知器３５で検知され、制御装置３８に伝達される。
【００５８】
また、レーザ光照射装置４２から照射されたレーザ光４１は、第２の光ファイバ６２により風車翼１３内を導光され、ファイバアダプタ７１から筒体７２の内部に照射される。ファイバアダプタ７１から照射されたレーザ光４１は光束調整手段７３で光束が調整された後、潤滑油循環配管２２内に照射される。また、本実施例では、光束調整手段７３も、光束調整手段６４と同様に、凸レンズ７３ａ、凹レンズ７３ｂで構成され、レーザ光４１は任意の光束に調整される。潤滑油循環配管２２内を通過したレーザ光４１は潤滑油抜出し管１３を通過してビームダンパ４７で遮光される。一方、潤滑油２１に夾雑物が混入している場合、レーザ光４１は夾雑物と衝突することで発生する散乱光４３はハーフミラー４８で反射してファイバアダプタ７４に受光される。その後、散乱光４３は、第２の受光用光ファイバ７５により風車翼１３外に導光され、ナセル１２内に設けている検知器４４で検知され、制御装置３８に伝達される。
【００５９】
本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｃによれば、第１の光ファイバ６１により風車翼１３の内部に赤外線３３を導光し、第２の光ファイバ６２により風車翼１３の内部にレーザ光４１を導光し、第１の受光用光ファイバ６８により風車翼１３の外部に赤外線３３を導光し、第２の受光用光ファイバ７５により風車翼１３外にレーザ光４１を導光するようにしている。このため、風車翼１３の内部に設ける設備を軽減しつつ、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１に含まれる水分を分析すると共に、潤滑油２１に含まれる夾雑物を確認することができる。
よって、水分、夾雑物を含有する潤滑油２１を効率よく除去することができるため、潤滑油２１中に含まれる水分、夾雑物が潤滑油２１と同伴して前記風力発電設備内に設置されている機器に送給されるのを確実に防止することができる。
また、赤外線３３を第１の光ファイバ６１、第１の受光用光ファイバ６８により風車翼１３の内外に導光し、レーザ光４１を第２の光ファイバ６２、第２の受光用光ファイバ７５により風車翼１３の内外に導光することができるため、風車翼１３の内部に設ける設備を軽減することができる。
更に、第１の光ファイバ６１、第２の光ファイバ６２を分岐することができるため、１つの赤外線照射装置３４から照射された赤外線３３、１つのレーザ光照射装置４２から照射されたレーザ光４１を潤滑油循環配管２２の複数の箇所に同時に又は個別に照射することができる。
従って、前記風力発電設備内に設置されている機器には、水分、夾雑物が除去された潤滑油２１を更に安定して再利用することができる。このため、潤滑油２１中の水分、夾雑物により、機器が磨耗又は腐食により損傷が生じるのを更に確実に防止することができる。
【００６０】
また、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｃにおいては、外線照射装置３４、レーザ光照射装置４２は、ナセル１２内に設けるようにしているが、本発明は、これに限定されるものではなく、風力発電装置１０を構成するタワー１１、ロータヘッド１４などの内部、またはこれらの外部に分析装置を設けるようにしてもよい。
【実施例４】
【００６１】
本発明による実施例４に係る油中水分除去装置について、図面を参照して説明する。
なお、本実施例に係る油中水分除去装置の全体の構成は、実施例１〜３に係る油中水分除去装置と同様であるため、本実施例に係る油中水分除去装置においては、風車翼の一部の構成のみを用いて説明する。
また、実施例１〜３に係る油中水分除去装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図８は、本発明の実施例４に係る油中水分除去装置の風車翼の一部の構成のみを簡略に示す図であり、図９は、図８の光照射方向から見た時の構成の一部を簡略に示す図である。
図８、９に示すように、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｄは、潤滑油循環配管２２内に白色光８１を照射するための白色光照射装置（白色光照射手段）８２と、潤滑油循環配管２２の外部に設けられ、白色光８１を受光する撮像装置（撮像手段）８３と、潤滑油循環配管２２の外部に設けられ、受光した白色光８１のコントラストを認識するための標識８４とを有するものである。
【００６２】
白色光照射装置８２から照射される白色光８１は、窓８５を介して潤滑油循環配管２２内に照射され、窓８６を通過した白色光８１は、ビームダンパ８７で遮断される。潤滑油２１に夾雑物が混入している場合、レーザ光４１は夾雑物と衝突することで発生した散乱光８８の一部は、窓８９を通過して凸レンズ９０で光束が調整された後、撮像装置８３で受光され、潤滑油２１の色及び明暗を認識している。撮像装置８３としては、例えば、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）カメラなどが用いられる。撮像装置８３で認識された潤滑油２１の色及び明暗は、制御装置３８に伝達される。また、散乱光８８の他の一部は、窓９１を通過して標識８４に照射される。
【００６３】
撮像装置８３において認識される潤滑油２１の色の明暗に応じて潤滑油２１中に混入している夾雑物（異物）の量を判定することができる。例えば、潤滑油２１中に混入している夾雑物の量が多いほど、撮像装置８３において認識される潤滑油２１の色は、黒色に認識される。
【００６４】
また、撮像装置８３において認識される潤滑油２１の色に応じて潤滑油２１の劣化具合を判定することができる。例えば、潤滑油２１の劣化が進行しているほど、撮像装置８３において認識される潤滑油２１の色は、琥珀色から濃い茶色に認識される。
【００６５】
更に、撮像装置８３において認識される標識８４のコントラストに応じて潤滑油２１中に含まれる水分、概ねその濃度を判定することができる。例えば、潤滑油２１中に水分が含まれているほど、撮像装置８３において認識される標識８４のコントラストは低下する。
【００６６】
よって、本実施例に係る油中水分除去装置２０Ｄによれば、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１中の水分、概ねその濃度、夾雑物の含有量、潤滑油２１の劣化具合を各々同時に測定することができるため、潤滑油循環配管２２内の潤滑油２１に含まれる水分の分析と、潤滑油２１に含まれる夾雑物の確認と、潤滑油２１の劣化具合の確認とを同時に行なうことができる。
従って、潤滑油２１に含まれる水分の分析と、潤滑油２１に含まれる夾雑物の確認と、潤滑油２１の劣化具合の確認とを同時に行なうことで、水分、夾雑物を含有する潤滑油２１を効率よく除去することができると共に、劣化した潤滑油２１を除去することができる。このため、潤滑油２１中に含まれる水分、夾雑物が潤滑油２１と同伴して前記風力発電設備内に設置されている機器に送給されるのを確実に防止することができると共に、劣化した潤滑油２１が前記風力発電設備内に設置されている機器を循環するのを防止することができる。
【００６７】
以上、本発明の油中水分除去装置として、潤滑油循環配管２２内を流れる潤滑油２１中の水分、夾雑物を除去する装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、潤滑油以外の他の溶液中の水分、夾雑物を分離する装置等についても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明に係る油中水分除去装置は、潤滑油中の水分を分離して、水分を含有しない潤滑油を回収して再利用することができるので、風力発電設備に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００６９】
１０  風力発電設備
１１  タワー（支柱）
１２  ナセル
１３  風車翼
１４  ロータヘッド
１５  主軸
１６  増速機
１７  発電機
１８  基台
２０Ａ〜２０Ｄ  油中水分除去装置
２１、２１Ａ、２１Ｂ  潤滑油
２２  潤滑油循環配管
２３  潤滑油貯留タンク
２４  排出用タンク
２５  潤滑油抜出し管
３１  水分測定装置（水分測定手段）
３２Ａ〜３２Ｃ  粒度測定装置（粒度測定手段）
３３、５１  赤外線
３４、５２  赤外線照射装置
３５、４４、４９、５１  検知器
３６、３７、４５、４６、８５、８６、８９、９１  窓
３８、５０  制御装置
４１  レーザ光
４２  レーザ光照射装置
４３、８８  散乱光
４７、８７  ビームダンパ
４８  ハーフミラー
５２  光
５３  光源
５４  レンズ
５９  ハーフミラー
６１  第１の光ファイバ
６２  第２の光ファイバ
６３、７２  筒体
６４、７３  光束調整手段
６５  筒体
６６、９０  凸レンズ
６７、７１、７４  ファイバアダプタ
６８  第１の受光用光ファイバ
７５  第２の受光用光ファイバ
８１  白色光
８２  白色光照射装置（白色光照射手段）
８３  撮像装置（撮像手段）
８４  標識
Ｖ１〜Ｖ４  調節弁
【図１】
0005427586.tif 000002
【図２】
0005427586.tif 000003
【図３】
0005427586.tif 000004
【図４】
0005427586.tif 000005
【図５】
0005427586.tif 000006
【図６】
0005427586.tif 000007
【図７】
0005427586.tif 000008
【図８】
0005427586.tif 000009
【図９】
0005427586.tif 000010