(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナセルに軸支されて回転するロータヘッドに風車翼が取り付けられた風車回転翼のピッチ駆動装置であって、
前記風車翼のピッチ角を変更する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータにオイルを供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された前記オイルを前記油圧アクチュエータに導く高圧オイルラインと、
前記油圧アクチュエータから排出された前記オイルを前記油圧ポンプに戻す低圧オイルラインと、
所定量の前記オイルを余剰に貯留し、この貯留したオイルを、前記油圧ポンプのオイル吸入部に負圧を発生させない最小限の予圧を付与しながら前記低圧オイルラインに補充する圧力制御装置と、を具備し、
前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御装置とにより、大気開放されていない閉油圧回路が構成され、該閉油圧回路には前記オイルが満たされ、
前記圧力制御装置は、
前記ナセル側に設置されたオイルタンクと、
前記オイルタンクを前記低圧オイルラインに接続する接続ラインと、
前記オイルタンクの内部に貯留された前記オイルの液面に、重力によって前記予圧を付与する重力式予圧付与部材と、
を具備してなり、
前記低圧オイルラインは、前記ロータヘッド側に設置され、
前記接続ラインは、ロータリージョイントを介して前記低圧オイルラインに接続されることを特徴とする風車回転翼のピッチ駆動装置。
【請求項２】
ナセルに軸支されて回転するロータヘッドに風車翼が取り付けられた風車回転翼のピッチ駆動装置であって、
前記風車翼のピッチ角を変更する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータにオイルを供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された前記オイルを前記油圧アクチュエータに導く高圧オイルラインと、
前記油圧アクチュエータから排出された前記オイルを前記油圧ポンプに戻す低圧オイルラインと、
所定量の前記オイルを余剰に貯留し、この貯留したオイルを、前記油圧ポンプのオイル吸入部に負圧を発生させない最小限の予圧を付与しながら前記低圧オイルラインに補充する圧力制御装置と、を具備し、
前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御装置とにより、大気開放されていない閉油圧回路が構成され、
前記圧力制御装置は、
前記低圧オイルラインに接続されて前記オイルを所定量貯留する容積可変式のオイル貯留容器と、
前記オイル貯留容器の容積を可変させる容積可変機構と、
前記低圧オイルラインの圧力を測定する圧力測定手段と、
前記圧力測定手段からの圧力データを検知しながら、前記低圧オイルラインに前記予圧が付与されるように前記容積可変機構を制御する制御部と、
を具備してなることを特徴とする風車回転翼のピッチ駆動装置。
【請求項３】
前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御装置とが、全て前記ロータヘッドの内部に収容されたことを特徴とする請求項２に記載の風車回転翼のピッチ駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の風車回転翼のピッチ駆動装置を備えたことを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車翼のピッチ角を油圧アクチュエータで変更させるようにした風車回転翼のピッチ駆動装置およびこれを備えた風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
標準的なプロペラ型の風力発電装置は、回転中心部となるロータヘッドに複数の風車翼が取り付けられてなる風車回転翼を備えている。この風車回転翼が、タワーの上端にてヨー旋回可能に支持されたナセルに軸支され、風を受けて風車回転翼が回転することにより、ナセルの内部に設置された発電機が駆動されて発電が行われるように構成されている。アップウィンド型の風力発電装置の場合、ナセルは、ロータヘッド（風車回転翼）の回転中心軸線が常に風上方向に指向して効率良く発電できるように旋回駆動制御される。【０００３】
近年では、特許文献１等に開示されているように、風車回転翼に設けられた各風車翼を、油圧等の駆動源によりロータヘッドに対して回動させ、各風車翼のピッチ角（迎え角）を変化させるピッチ駆動装置が設けられている。このピッチ駆動装置により風車翼は、風力が弱い時にはピッチ角が大きくなるファイン側に回動され、風力が強い時にはピッチ角が小さくなるフェザー側に回動される。これにより、発電機を所望の回転速度付近で効率良く発電させることができる。【０００４】
特許文献１に開示されている風力発電装置のピッチ駆動装置は、各風車翼を回動させるアクチュエータとなる油圧シリンダと、前記油圧シリンダにオイルを供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出されたオイルを油圧アクチュエータに導く高圧オイルラインと、油圧アクチュエータから排出されたオイルを油圧ポンプに戻す低圧オイルラインと、オイルを貯留するオイルタンクとを具備して構成されており、これらの機材が全てロータヘッドの内部に設置された構成となっている。【０００５】
このように、ピッチ駆動装置を構成する全ての機材をロータヘッドの内部に収容することにより、回転するロータヘッドと、固定されたナセルとの間にロータリージョイントを介して油圧ラインを通す必要がなくなる。このため、高価である上にオイル漏れが起こり易くてメンテナンスに手間が掛かるロータリージョイントを省くことができ、風力発電装置の製作コストを多大に低減するとともに、最大のオイル漏れ懸念箇所を無くすることができる。【０００６】
この特許文献１のピッチ駆動装置では、回転するロータヘッドの内部にオイルタンクを設置するべく、オイルタンクの内部にシュノーケル状のエアブリードパイプが設けられている。このエアブリードパイプはロータヘッドの回転中心軸を中心に回転自在に軸支されている。そして、エアブリードパイプの回転中心軸を挟んでエアブリードパイプの通気口の反対側にウェイトが設けられている。このウェイトの重量により、オイルタンクの回転に拘わらず、常にエアブリードパイプの通気口がオイルタンク内におけるオイル液面よりも上に突出し、良好に通気可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６５８５９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されているピッチ駆動装置は、オイルタンクが非常に複雑な構造であり、しかもエアブリードパイプを経て大気に開放されているため、エアブリードパイプが回転式であっても、オイル液面の揺れ具合によってはエアブリードパイプからロータヘッドの内部にオイルが噴き出してロータヘッドの内部が汚損されてしまうことが考えられる。【０００９】
さらに、オイルが直接エアブリードパイプから噴き出さなくても、エアブリードパイプによる通気の際にオイルタンク内部のオイルミスト（霧状のオイル）がエアブリードパイプから出てきてしまい、やはりロータヘッドの内部がオイル分で汚れてしまうという難点がある。しかも、回転するオイルタンク内においてオイルが常に空気と攪拌されるため、オイルが酸化して劣化したり、異物が混入し易いという問題もあった。【００１０】
また、仮にオイルタンクがロータヘッドではなくナセルの内部に設置されていたとしても、オイルタンクが大気に開放されていて、貯留されたオイルの液面上に空気があるため、オイルの油面が低くなった時に油圧ポンプがオイルタンク内の空気を吸い込んでしまう可能性が高い。そうなるとピッチ駆動装置が正しく作動できなくなるため、オイルタンクのオイル貯留量を多くし、貯留されたオイルの深部にオイルポンプの吸入部を配置し、オイルポンプが空気を極力吸い込まないように配慮する必要があった。【００１１】
これによりオイルタンクが大型化し、ピッチ駆動装置が本来必要とする量の何倍もの量のオイルを貯留しなければならなくなる。このため、オイルタンクが設けられるロータヘッドやナセルの内部レイアウト性が悪くなり、設計が困難になるとともに、オイルの使用量が多くなってコスト面や環境保全面で好ましくなかった。【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素かつ安価な構成により、油圧ポンプが空気を吸い込むことと、オイルによる汚損と、オイルの劣化および異物の混入を防止するとともに、オイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に貢献することのできる風車回転翼のピッチ駆動装置、これを備えた風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る風車回転翼のピッチ駆動装置の第１の態様は、ナセルに軸支されて回転するロータヘッドに風車翼が取り付けられた風車回転翼のピッチ駆動装置であって、前記風車翼のピッチ角を変更する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにオイルを供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された前記オイルを前記油圧アクチュエータに導く高圧オイルラインと、前記油圧アクチュエータから排出された前記オイルを前記油圧ポンプに戻す低圧オイルラインと、所定量の前記オイルを余剰に貯留し、この貯留したオイルを、前記油圧ポンプのオイル吸入部に負圧を発生させない最小限の予圧を付与しながら前記低圧オイルラインに補充する圧力制御装置と、を具備し、前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御装置とにより、大気開放されていない閉油圧回路が構成され、該閉油圧回路には前記オイルが満たされ、前記圧力制御装置は、前記ナセル側に設置されたオイルタンクと、前記オイルタンクを前記低圧オイルラインに接続する接続ラインと、前記オイルタンクの内部に貯留された前記オイルの液面に、重力によって前記予圧を付与する重力式予圧付与部材と、を具備してなり、前記低圧オイルラインは、前記ロータヘッド側に設置され、前記接続ラインは、ロータリージョイントを介して前記低圧オイルラインに接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、高圧オイルラインと、低圧オイルラインと、圧力制御装置とにより構成されて大気開放されていない閉油圧回路にオイルが満たされ、低圧オイルライン、即ち油圧ポンプがオイルを吸入するラインに、圧力制御装置によって油圧ポンプのオイル吸入部に負圧が発生しないようにオイルが補充される。【００１５】
このように、大気開放されていない閉油圧回路にオイルが満たされ、この閉油圧回路を構成する低圧オイルラインに圧力制御装置からオイルが補充されて、油圧ポンプのオイル吸入部に負圧が発生することが防止されるため、圧力制御装置に貯留されるオイルの量を必要最小限にしたとしても、油圧ポンプが低圧オイルラインからオイルを吸入する際に空気を吸い込む虞がない。したがって、オイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に寄与することができる。しかも、閉油圧回路に満たされたオイルが外部に漏出することがないため、オイルによる汚損を防止することができる。さらに、オイルが空気に触れることがないため、オイルの劣化および異物の混入を防止することができる。
しかも、上記構成によれば、圧力制御装置に貯留されたオイルが、最小限の予圧を付与されながら低圧オイルラインに補充されるため、油圧ポンプのオイル吸入部に負圧が発生することが一層有効に防止される。この予圧の圧力は、油圧ポンプの吐出圧力よりも格段に低い圧力でよいため、油圧ポンプに負担を掛けずに済む。
さらに、上記構成によれば、圧力制御装置の構成を非常に簡素にしつつ、低圧オイルラインに一定圧力の予圧を付与することができる。オイルタンクと低圧オイルラインとの間を接続する接続ラインに設けられるロータリージョイントとしては、油圧ポンプの吐出圧力よりも格段に低い予圧さえシールできればよいため、ロータリージョイントを低圧用の安価なものにすることができ、ピッチ駆動装置の製作コストを低減することができる。
【００２０】
また、本発明に係る風車回転翼のピッチ駆動装置の第２の態様は、ナセルに軸支されて回転するロータヘッドに風車翼が取り付けられた風車回転翼のピッチ駆動装置であって、前記風車翼のピッチ角を変更する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにオイルを供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された前記オイルを前記油圧アクチュエータに導く高圧オイルラインと、前記油圧アクチュエータから排出された前記オイルを前記油圧ポンプに戻す低圧オイルラインと、所定量の前記オイルを余剰に貯留し、この貯留したオイルを、前記油圧ポンプのオイル吸入部に負圧を発生させない最小限の予圧を付与しながら前記低圧オイルラインに補充する圧力制御装置と、を具備し、前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御装置とにより、大気開放されていない閉油圧回路が構成され、前記圧力制御装置は、前記低圧オイルラインに接続されて前記オイルを所定量貯留する容積可変式のオイル貯留容器と、前記オイル貯留容器の容積を可変させる容積可変機構と、前記低圧オイルラインの圧力を測定する圧力測定手段と、前記圧力測定手段からの圧力データを検知しながら、前記低圧オイルラインに前記予圧が付与されるように前記容積可変機構を制御する制御部と、を具備してなることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、圧力測定手段により低圧オイルラインの圧力データが測定され、その圧力データに基づいて制御手段により容積可変機構が制御され、低圧オイルラインに予圧が付与されるように容積可変機構が制御されてオイル貯留容器の容積が変更される。このため、低圧オイルラインに適正な予圧が付与され、油圧ポンプのオイル吸入部に負圧が発生することを確実に防止することができる。【００２２】
また、本発明に係る風車回転翼のピッチ駆動装置の第３の態様は、前記第２の態様において、前記油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと、前記高圧オイルラインと、前記低圧オイルラインと、前記圧力制御手段とが、全て前記ロータヘッドの内部に収容されたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、ピッチ駆動装置全体がユニット化されてロータヘッドの内部に収容されるため、ナセルとロータヘッドとの間に油圧ラインが配設されることがなく、これによりロータリージョイントを削除してピッチ駆動装置の製作コストを多大に節減することができる。また、ピッチ駆動装置全体がユニット化されることにより、風力発電装置の建設現場で油圧ラインを接続する作業が不要になるため、油圧配管内部におけるコンタミネーションを防止することができる。【００２４】
また、本発明に係る風力発電装置は、前記第１から第３のいずれかの態様の風車回転翼のピッチ駆動装置を備えたことを特徴とする。これにより、ピッチ駆動装置の油圧ポンプが空気を吸い込むことを防止し、ピッチ駆動装置を確実に作動させることができる。しかも、オイルによる汚損や、オイルの劣化および異物の混入を防止するとともに、オイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に貢献することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明に係る風車回転翼のピッチ駆動装置、これを備えた風力発電装置によれば、簡素かつ安価な構成により、油圧ポンプが空気を吸い込むことと、オイルによる汚損と、オイルの劣化および異物の混入を防止するとともに、オイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】風車回転翼のピッチ駆動装置の第１実施形態が適用された風力発電装置の一例を示す側面図である。
【図２】図１に示すピッチ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示す圧力制御装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】風車回転翼のピッチ駆動装置の第２実施形態が適用された風力発電装置の一例を示す側面図である。
【図５】図４に示すピッチ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図４および図５に示す圧力制御装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】図６に示す容積可変機構の第１の実施例を示す縦断面図である。
【図８】図６に示す容積可変機構の第２の実施例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、複数の実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る風車回転翼のピッチ駆動装置が適用された風力発電装置（風車装置）の一例を示す側面図である。この風力発電装置１は、タワー２の上端部にナセル３がヨー旋回可能に支持されており、このナセル３に、略水平な回転軸線周りに回転自在となるようにロータヘッド４が軸支され、このロータヘッド４に放射方向に延びる複数枚（例えば３枚）の風車翼５が取り付けられて風車回転翼６が構成されている。
【００２８】
ナセル３の内部には、ロータヘッド４の回転軸７を軸支する主軸受８と、増速機９と、発電機１０が設置されている。風車回転翼６が風を受けて回転すると、ロータヘッド４の回転軸７の回転が増速機９により適宜増速されて発電機１０に伝達され、発電機１０が駆動されて発電が行われる。この風力発電装置１は、風車回転翼６を常に風上側に向けて効率良く発電できるように、図示しない旋回装置と制御装置によってナセル３の向きが制御されるアップウィンド型である。
【００２９】
さらに、この風力発電装置１にはピッチ駆動装置１２が設けられている。ピッチ駆動装置１２は、周知のように、各風車翼５をロータヘッド４に対して捩る方向に駆動し、ピッチ角が大きくなるファイン側と、ピッチ角が小さくなるフェザー側との間で回動させる。これにより、風況、運転条件等に合わせて風車回転翼６を所望の回転速度で回転させて発電効率を高めたり、強風時に風車回転翼６を停止させたりすることができる。
【００３０】
ロータヘッド４は、金属で一体に鋳造形成された、内部が空洞のカプセル状の部品であり、その周囲の壁面には風車翼５を取り付けるための３つの円孔状の風車翼取付孔１３が１２０°間隔で形成されている。各風車翼５は、図示しないリング状の翼旋回輪軸受を介して風車翼取付孔１３に取り付けられ、風車翼５はその軸線５ａ回りにスムーズに回動することができる。
【００３１】
ピッチ駆動装置１２は、油圧で伸縮する油圧シリンダ状の油圧アクチュエータ１５を備えている。この油圧アクチュエータ１５は３本の風車翼５に対応して３基設けられており、それぞれの油圧アクチュエータ１５のシリンダ１６が、ロータヘッド４の内部にシリンダブラケット１７を介して回動自在に連結され、このシリンダ１６から伸縮する伸縮ロッド１８の先端部が風車翼５の基端面に偏心ピン１９を介して回動自在に連結されている。油圧アクチュエータ１５に油圧が供給されて伸縮ロッド１８がシリンダ１６に対して伸縮動作をすると、クランク運動によって風車翼５が軸線５ａ回りに回動し、風車翼５のピッチ角が変更される。
【００３２】
油圧アクチュエータ１５のシリンダ１６には油圧制御弁２１が一体的に設けられている。一方、ロータヘッド４の内部には３基の油圧アクチュエータ１５にオイルを供給する１基の油圧ポンプ２２が設置されている。油圧ポンプ２２と油圧制御弁２１との間には、高圧オイルライン２４と低圧オイルライン２５が配設されている。高圧オイルライン２４は、油圧ポンプ２２から吐出されたオイルを油圧アクチュエータ１５に導くラインであり、低圧オイルライン２５は、油圧アクチュエータ１５から排出されたオイルを油圧ポンプ２２に戻すラインである。高圧オイルライン２４と低圧オイルライン２５は、いずれもロータヘッド４の内部に配設されている。
【００３３】
また、油圧ポンプ２２と油圧制御弁２１とを作動させる制御装置２６がナセル３の内部に設置されている。この制御装置２６はロータヘッド４の内部に配設してもよい。制御装置２６がナセル３の内部に設置される場合は、制御装置２６と油圧ポンプ２２および油圧制御弁２１との間を電気的に接続する制御線２６ａが図示しないスリップリングを介してロータヘッド４の回転軸７を通るように配設される。
【００３４】
さらに、ナセル３の内部には圧力制御装置２８が設置されており、この圧力制御装置２８から延びる接続ライン２９が、ロータヘッド４の内部で低圧オイルライン２５に接続されている。圧力制御装置２８は静止したナセル３の内部に固定され、低圧オイルライン２５は回転するロータヘッド４の内部に設けられているため、圧力制御装置２８と低圧オイルライン２５とを接続する接続ライン２９の途中にはロータリージョイント３１が設けられている。ロータリージョイント３１は、接続ライン２９の内部のオイルが外部に漏れることを防止しながら、圧力制御装置２８に対して低圧オイルライン２５が回転することを許容する周知の構造の配管ジョイント部材である。
【００３５】
そして、図２に示すように、油圧アクチュエータ１５（油圧制御弁２１）と、油圧ポンプ２２と、高圧オイルライン２４と、低圧オイルライン２５と、圧力制御装置２８とにより、大気開放されていない閉油圧回路３２が構成され、この閉油圧回路３２の内部にオイルが満たされている。圧力制御装置２８は、所定量のオイルを余剰に貯留し、この貯留したオイルを、油圧ポンプ２２のオイル吸入部、即ち低圧オイルライン２５の接続部に負圧を発生させないように、後述する予圧Ｐ２を付与しながら低圧オイルライン２５に補充するものである。なお、図２においては、各々３つずつある風車翼５、油圧アクチュエータ１５、油圧制御弁２１に、それぞれ符号Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３を付してある。
【００３６】
図３は、図１および図２に示す圧力制御装置２８の概略構成を示す縦断面図である。この圧力制御装置２８は、ナセル３の内部に固定されて上方に開口するオイルタンク３４を備えている。このオイルタンク３４は、所定の容量を備えており、内部に例えば数リットルの余剰なオイルＯが貯留される。このオイルタンク３４の底部から接続ライン２９が延出し、オイルタンク３４の上部開口部がスライド蓋３５（重力式予圧付与部材）により気密的に閉塞され、スライド蓋３５の上に所定の重量の錘３６が載置されている。
【００３７】
スライド蓋３５は、オイルタンク３４の内部を上下方向にスライド自在であり、錘３６の重量により、オイルタンク３４の内部に貯留されたオイルＯに所定の予圧Ｐ２が付与される。この予圧Ｐ２の大きさは、油圧ポンプ２２の吐出圧力Ｐ１に比べて格段に小さい圧力で良い。例えば、油圧ポンプ２２の吐出圧力Ｐ１が２５ＭＰａであるならば、予圧Ｐ２の圧力は５ＭＰａ程度に設定する。
【００３８】
以上のように構成されたピッチ駆動装置１２において、制御装置２６によって油圧ポンプ２２と油圧アクチュエータ１５が制御され、風車翼５のピッチ角が変更される。油圧ポンプ２２から吐出されるオイルは、高圧オイルライン２４を通って油圧アクチュエータ１５の油圧制御弁２１に送られ、制御装置２６が油圧制御弁２１を切り替え制御することにより、油圧アクチュエータ１５の伸縮ロッド１８の伸縮方向や伸縮量が決定される。例えば、ピッチ角の小さなフェザー側からピッチ角の大きなファイン側に風車翼５を回動させる時には伸縮ロッド１８が延ばされ、逆にファイン側からフェザー側に風車翼５を回動させる時には伸縮ロッド１８が縮められる。そして、油圧アクチュエータ１５から排出されたオイルは低圧オイルライン２５を通って油圧ポンプ２２に再び吸入され、閉油圧回路３２を循環する。
【００３９】
圧力制御装置２８は、油圧ポンプ２２のオイル吸入部、即ち油圧ポンプ２２に低圧オイルライン２５が接続される部分に、油圧ポンプ２２の吸入力によって負圧が発生しないように、常に前述したような最小限の予圧Ｐ２を付与しながら、オイルタンク３４の内部に貯留したオイルＯを、接続ライン２９を経て低圧オイルライン２５に補充する。オイルタンク３４の内部におけるオイルＯの液面高は、各油圧アクチュエータ１５の伸縮ロッド１８が延びると下降し、伸縮ロッド１８が縮むと上昇する。
【００４０】
以上のように、このピッチ駆動装置１２では、油圧アクチュエータ１５（油圧制御弁２１）と、油圧ポンプ２２と、高圧オイルライン２４と、低圧オイルライン２５と、圧力制御装置２８とにより構成されて大気開放されていない閉油圧回路３２にオイルが満たされ、低圧オイルライン２５、即ち油圧ポンプ２２がオイルを吸入するラインに、圧力制御装置２８によって油圧ポンプ２２のオイル吸入部に負圧を発生させない最小限の予圧Ｐ２が付与されながらオイルタンク３４内のオイルＯが低圧オイルライン２５に補充される。
【００４１】
このように、閉油圧回路３２を構成する低圧オイルライン２５に圧力制御装置２８からオイルＯが補充されて、油圧ポンプ２２のオイル吸入部に負圧が発生することが防止されるため、圧力制御装置２８に貯留されるオイルＯの量を必要最小限にしたとしても、油圧ポンプ２２が低圧オイルライン２５からオイルを吸入する際に空気を吸い込んだり、負圧を発生させたりする虞がない。
【００４２】
したがって、ピッチ駆動装置１２全体に用いられているオイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に多大に寄与することができる。しかも、閉油圧回路３２に満たされたオイルが外部に漏出することがないため、オイルによる汚損を防止することができる。さらに、オイルが空気に触れることがないため、オイルの劣化および異物の混入を防止することができる。
【００４３】
また、圧力制御装置２８に貯留されたオイルＯは、自然落下（自重）によるだけでなく、スライド蓋３５に載置された錘３６の重量によって所定の予圧Ｐ２を付与されながら低圧オイルライン２５に補充されるため、油圧ポンプ２２のオイル吸入部に負圧が発生することを確実に防止できる。この予圧Ｐ２の大きさは、油圧ポンプ２２の吐出圧力Ｐ１よりも格段に低い圧力でよいため、油圧ポンプ２２に負担を掛けずに済む。
【００４４】
さらに、圧力制御装置２８が、ナセル３側に設置されたオイルタンク３４と、このオイルタンク３４を低圧オイルライン２５に接続する接続ライン２９と、オイルタンク３４の内部に貯留されたオイルＯの液面に、重力によって予圧Ｐ２を付与するスライド蓋３５および錘３６を具備してなり、低圧オイルライン２５がロータヘッド４側に設置される一方、接続ライン２９がロータリージョイント３１を介して低圧オイルライン２５に接続されている。
【００４５】
このため、圧力制御装置２８の構成を非常に簡素にしつつ、低圧オイルライン２５に一定圧力の予圧Ｐ２を付与することができる。オイルタンク３４と低圧オイルライン２５との間を接続する接続ライン２９に設けられるロータリージョイント３１としては、油圧ポンプ２２の吐出圧力Ｐ１よりも格段に低い予圧Ｐ２さえシールできればよいため、ロータリージョイント３１を低圧用の安価なものにすることができ、これによってピッチ駆動装置１２の製作コストを大幅に低減することができる。また、予圧Ｐ２が低圧であるために、ロータリージョイント３１がオイル漏れを起こしにくく、メンテナンス性にも長けている。
【００４６】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る風車回転翼のピッチ駆動装置が適用された風力発電装置１の一例を示す側面図である。この風力発電装置４１においては、ピッチ駆動装置４２の構成以外については、図１に示す第１実施形態の風力発電装置１と同様であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
このピッチ駆動装置４２は、油圧アクチュエータ１５と、油圧ポンプ２２と、高圧オイルライン２４と、低圧オイルライン２５と、圧力制御装置４３とを備えて構成されている点については第１実施形態のピッチ駆動装置１２と同様である。しかし、圧力制御装置４３がロータヘッド４の内部に収容されている点が異なっている。即ち、ピッチ駆動装置４２を構成する上記各部材１５，２２，２４，２５，４３が全てロータヘッド４の内部に纏めて収容されている。
【００４８】
ロータヘッド４の内部に設置された１基の油圧ポンプ２２と、３基の油圧アクチュエータ１５の油圧制御弁２１との間には、高圧オイルライン２４と低圧オイルライン２５が配設されている。また、同じくロータヘッド４の内部に設置された圧力制御装置４３から延びる接続ライン２９が低圧オイルライン２５に接続されている。
【００４９】
そして、図５に示すように、油圧アクチュエータ１５（油圧制御弁２１）と、油圧ポンプ２２と、高圧オイルライン２４と、低圧オイルライン２５と、圧力制御装置４３とにより、大気開放されていない閉油圧回路４４が構成され、この閉油圧回路４４の内部にオイルが満たされている。
【００５０】
圧力制御装置４３は、ロータヘッド４の内部に収容されて風車翼５と共に回転するため、第１実施形態の圧力制御装置２８のように重力によって低圧オイルライン２５に予圧Ｐ２を付与する構造は適用できない。このため、この第２実施形態のピッチ駆動装置４２は、回転して上下が逆になっても低圧オイルライン２５に予圧Ｐ２を付与できる構造とされている。
【００５１】
図６は、図４および図５に示す圧力制御装置４３の概略構成を示す縦断面図である。この圧力制御装置４３は、接続ライン２９を介して低圧オイルライン２５に接続されて所定量のオイルを貯留する容積可変式のオイル貯留容器４７と、このオイル貯留容器４７の容積を可変させる容積可変機構４８と、低圧オイルライン２５の内部圧力を測定する圧力センサ４９（圧力測定手段）と、コントローラ５０（制御手段）とを備えて構成されている。圧力センサ４９はオイル貯留容器４７の内部に設けてもよいが、低圧オイルライン２５の、油圧ポンプ２２に極力近い場所に設置するのが最も好ましい。なお、コントローラ５０は、油圧アクチュエータ１５や油圧ポンプ２２を制御する制御装置２６と一体にしてもよい。
【００５２】
オイル貯留容器４７は所定の容量を備えたシリンダ状に形成され、オイル貯留容器４７の一端から接続ライン２９が延出し、オイル貯留容器４７の他端側から圧力調整ピストン５２が液密的に、且つ摺動自在に挿入され、オイル貯留容器４７の内部にオイル貯留室５３が形成されている。オイル貯留室５３には例えば数リットルの余剰なオイルＯが貯留される。そして、容積可変機構４８によって圧力調整ピストン５２がオイル貯留容器４７の内部に押し込まれる方向に押圧駆動されるようになっている。
【００５３】
圧力センサ４９により測定された低圧オイルライン２５の圧力データはコントローラ５０に出力され、コントローラ５０は、この圧力データに基づいて、常に低圧オイルライン２５に最適な予圧Ｐ２（例えば５ＭＰａ程度）が付与されるように容積可変機構４８を制御する。
【００５４】
油圧ポンプ２２と油圧制御弁２１と圧力制御装置４３（コントローラ５０）は制御線２６ａによって制御装置２６に接続されている。制御装置２６はロータヘッド４の内部に配設してもよい。制御装置２６がナセル３の内部に設置される場合は、制御線２６ａが図示しないスリップリングを介してロータヘッド４の回転軸７を通るように配設される。
【００５５】
図７は、容積可変機構４８の第１の実施例を示す縦断面図である。
この容積可変機構４８Ａは、圧力調整ピストン５２に磁極棒５６の一端が連結され、この磁極棒５６の周囲に複数のソレノイド（コイル５７）が設けられた構成となっている。このため、通電するソレノイド５７を選択することによって磁極棒５６が圧力調整ピストン５２を押圧する力、即ちオイル貯留室５３に加える予圧Ｐ２を調整することができる。
【００５６】
図８は、容積可変機構４８の第２の実施例を示す縦断面図である。
この容積可変機構４８Ｂは、オイル貯留容器４７の内部が圧力調整ピストン５２を境にオイル貯留室５３と空圧室５９とに二分されている。空圧室５９にはエアコンプレッサ６０とエア逃がし弁６１とが接続されており、オイル貯留室５３の圧力を高上させる場合にはエアコンプレッサ６０が駆動されて空圧室５９に圧縮空気が充填され、オイル貯留室５３の圧力を低下させる場合にはエア逃がし弁６１が開弁されて空圧室５９の内部の圧縮空気が外部に放出される。これにより、圧力調整ピストン５２を押圧する予圧Ｐ２を調整することができる。
【００５７】
以上のように構成されたピッチ駆動装置４２の作用は、第１実施形態のピッチ駆動装置１２と同様である。しかし、このピッチ駆動装置４２は、その構成部材である油圧アクチュエータ１５と、油圧ポンプ２２と、高圧オイルライン２４と、低圧オイルライン２５と、圧力制御装置４３とが全てロータヘッド４の内部に纏めて収容されている。このため、ピッチ駆動装置４２全体をユニット化してロータヘッド４の内部に収容することができ、ナセル３とロータヘッド４との間に油圧ラインが配設されることがない。このため、第１実施形態のロータリージョイント３１を削除してピッチ駆動装置４２の製作コストを多大に節減することができる。
【００５８】
しかも、ピッチ駆動装置４２全体をユニット化し、外部に対して密封することができるため、風力発電装置４１の建設現場で油圧ラインを接続する作業を一切不要にし、油圧配管の内部におけるコンタミネーション等を防止することができる。
【００５９】
また、このピッチ駆動装置４２の圧力制御装置４３は、低圧オイルライン２５に接続されてオイルを所定量貯留する容積可変式のオイル貯留容器４７と、このオイル貯留容器４７の容積を可変させる容積可変機構４８と、低圧オイルライン２５の圧力を測定する圧力センサ４９と、この圧力センサ４９からの圧力データを検知しながら、低圧オイルライン２５に最適な予圧Ｐ２が付与されるように容積可変機構４８を制御するコントローラ５０とを具備してなるため、常に低圧オイルライン２５に最適な予圧Ｐ２を付与し、油圧ポンプ２２のオイル吸入部に負圧が発生することを確実に防止することができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係るピッチ駆動装置１２，４２、およびこれを備えた風力発電装置１，４１によれば、簡素かつ安価な構成により、油圧ポンプ２２が空気を吸い込んで不調を来すことを防止することができる。また、大気開放されていない閉油圧回路３２，４４を構成することにより、オイルがナセル３やロータヘッド４の内部で漏出しないようにし、各部の汚損を回避することができる。さらに、オイルが空気に触れないため、オイルの劣化および異物の混入を防止するとともに、オイルの使用量を少なくしてコスト面および環境保全面に貢献することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良を加えることが可能であり、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、圧力制御装置２８，４３が低圧オイルライン２５に接続される位置や、圧力制御装置２８，４３および容積可変機構４８等の構成は、必ずしも上記実施形態の態様のものに限定されず、他の態様としてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，４１  風力発電装置（風車装置）
３  ナセル
４  ロータヘッド
５  風車翼
１２，４２  ピッチ駆動装置
１５  油圧アクチュエータ
２２  油圧ポンプ
２４  高圧オイルライン
２５  低圧オイルライン
２８，４３  圧力制御装置
２９  接続ライン
３１  ロータリージョイント
３２，４４  閉油圧回路
３４  オイルタンク
３５  スライド蓋（重力式予圧付与部材）
４７  オイル貯留容器
４８，４８Ａ，４８Ｂ  容積可変機構
４９  圧力センサ（圧力測定手段）
５０  コントローラ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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