(57)【要約】【課題】簡素化された油供給機構でありながら作動油および潤滑油をそれぞれ適正に作用させることができる再生エネルギー型発電装置を提供する。【解決手段】再生エネルギー型発電装置１は、ブレード７と、ハブ６と、回転シャフト９と、ナセル４とを備えるとともに、回転シャフト９により駆動される油圧ポンプ１１と、油圧ポンプ１１で昇圧した作動油によって駆動される油圧モータ１２と、油圧モータ１２に連結された発電機と、油圧モータ１２から油圧ポンプ１１の作動室に作動油を戻すオイルライン１４と、オイルライン１４を流れる作動油を冷媒との熱交換により冷却するオイルラインクーラ１８と、オイルラインクーラ１８に冷媒を供給する冷媒ライン４１と、オイルライン１８から分岐され、油圧ポンプ１１及び油圧モータ１２の少なくとも一方の潤滑対象部に作動油を導く分岐ライン３１と、分岐ライン３１を流れる作動油を冷媒との熱交換により冷却する分岐ラインクーラ３３とを備える。これに加えて、オイルラインクーラ１８及び分岐ラインクーラ３３によって異なる温度に冷却された作動油が、それぞれ、オイルライン１４及び分岐ライン３１を介して作動室と潤滑対象部に供給される。
2013021670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生エネルギーから電力を生成する再生エネルギー型発電装置であって、
ブレードと、
前記ブレードを支持するハブと、
前記ブレードを介して受け取った前記再生エネルギーにより回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトを収納するナセルと、
前記回転シャフトにより駆動されて、作動室内の作動油を昇圧して吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された前記作動油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機と、
前記油圧モータから前記油圧ポンプの前記作動室に前記作動油を戻すオイルラインと、
前記オイルラインに設けられ、前記オイルラインを流れる前記作動油を冷媒との熱交換により冷却するオイルラインクーラと、
前記オイルラインクーラに前記冷媒を供給する冷媒ラインと、
前記オイルラインから分岐され、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの少なくとも一方の潤滑対象部に前記作動油を導く分岐ラインと、
前記分岐ラインに設けられ、前記分岐ラインを流れる前記作動油を冷媒との熱交換により冷却する分岐ラインクーラとを備え、
前記オイルラインクーラ及び前記分岐ラインクーラによって異なる温度に冷却された前記作動油が、それぞれ、前記オイルライン及び前記分岐ラインを介して前記作動室と前記潤滑対象部に供給されることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項２】
前記分岐ラインクーラは、前記分岐ラインを流れる前記作動油を、前記オイルラインクーラで冷却された前記作動油の温度以下に冷却することを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
前記オイルラインおよび前記冷媒ラインの少なくとも一方のラインから分岐して該ラインに合流し、前記オイルラインクーラをバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスラインの分岐点と合流点との間に位置する前記少なくとも一方のラインに設けられ、前記オイルラインクーラに流入する前記作動油および前記冷媒の少なくとも一方の流量を調整する流量調整バルブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
前記冷媒ラインに設けられ、前記再生エネルギー型発電装置の周囲に存在する雰囲気流体によって前記冷媒を冷却する熱交換器をさらに備え、
前記熱交換器における前記冷媒と前記雰囲気流体との熱交換量は、前記冷媒の流量および前記雰囲気流体の流量の少なくとも一方によって調整されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記ナセルの壁面に取り付けられ、前記熱交換器が内部に配置されたダクトをさらに備え、
前記熱交換器によって前記雰囲気流体である外気を用いて前記冷媒を冷却し、前記冷媒を用いて、前記作動油に加えて、前記ナセル内部における熱発生源を冷却することを特徴とする請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
前記ナセルの壁面に取り付けられ、前記熱交換器が内部に配置されたダクトをさらに備え、
前記ダクトは、前記回転シャフトに沿った前記ナセルの側壁に設けられ前記雰囲気流体である外気を取り込む吸気口と、前記ハブから遠い側の前記ナセルの後端側壁面に設けられ前記外気を排出する排気口とを含むことを特徴とする請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項７】
前記吸気口近傍の前記ナセル壁面に設けられ、前記外気に乱流を発生させる乱流発生機構をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項８】
前記吸気口の外壁面の後端側に、該外壁面から突出したつば部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項９】
前記ナセルは、前記側壁の後端側に、前記ハブから遠くなるにつれて前記ナセルの中心線に向かって内側に湾曲する湾曲部を有しており、
前記ダクトは、少なくとも前記湾曲部が設けられた範囲において、前記吸気口側から前記排気口側に向かって断面積が増大するように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
前記ダクト内に前記熱交換器が複数配置されており、
前記ダクト内に設けられ、前記ダクト内への外気の取り込み量を増大させるファンをさらに備え、
前記ファンの回転数を調整することによって、前記熱交換器において外気が前記冷媒から奪う熱量を調節することを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
前記ダクト内に前記熱交換器が複数配置されており、
前記ダクト内に設けられ、前記ダクト内への外気の取り込み量を増大させる複数のファンをさらに備え、
前記複数のファンのうち作動状態のファンの個数を変化させることによって、前記熱交換器において外気が前記冷媒から奪う熱量を調節することを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１２】
前記ナセル内空間に配置される電気機器を収納し、前記空間から密閉された密閉室をさらに備え、
前記密閉室は、前記熱交換器で冷却された前記冷媒を用いて冷却されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１３】
前記発電機を冷却する発電機クーラをさらに備え、
前記発電機クーラは、前記ナセルの外部からフレキシブル配管を通って導かれる外気によって冷却されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１４】
前記ナセルを支持するタワー内または前記タワーの周囲に設けられ変圧器が収容される変圧器室と、
前記変圧器室内の空気を他の冷媒と熱交換することによって冷却する他の冷却器と、
前記冷媒ラインとは独立して設けられ、前記他の冷媒が流れる他の冷媒ラインと、
前記他の冷媒ラインに接続され、前記他の冷媒を前記再生エネルギー型発電装置の周囲の雰囲気流体と熱交換することによって冷却する他の熱交換器とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１５】
前記ナセルを支持するタワー内、前記ナセル内および前記ハブ内の少なくともいずれかの空間を外気によって冷却する換気機構をさらに備え、
前記換気機構は、ファンによって外気を取り込む吸気口と、前記吸気口に設けられ、前記外気に含まれる腐食性物質を遮断するフィルタと、前記空間から空気を排気する排気口とを含むことを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１６】
前記換気機構は、前記吸気口を開閉するシャッタをさらに含み、
前記シャッタは、前記空間内の温度が設定温度より高いときは開かれ、前記空間内の温度が前記設定温度より低いときは閉じられることを特徴とする請求項１５に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１７】
前記換気機構が前記ハブに設けられており、
前記吸気口は前記ブレードに形成された穴に連通し、該穴から前記外気を排気するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１８】
前記換気機構が前記ハブに設けられており、
前記吸気口は、前ハブに形成された開口部から前記ハブを覆うスピナーと前記ハブとの間の空間へ連通するか、または前記ハブから前記回転シャフトの中空穴を通って前記ナセル内の空間へ連通し、前記吸気口から吸気した前記外気を、前記スピナーと前記ハブとの間の空間または前記ナセル内の空間へ排気するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の再生エネルギー型発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを介して、再生エネルギー源から得られるロータの回転エネルギーを発電機に伝達する再生エネルギー型発電装置に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、河流あるいは海流エネルギーを利用した潮流発電装置等の再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。一般に、再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーをドライブトレインで増速して発電機に入力し、発電を行う。【０００３】
このような再生エネルギー型発電装置において、従来はドライブトレインとしてギヤ式の増速機が多く用いられていたが、再生エネルギー型発電装置の大型化に伴って、重量及びコストの観点から油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置が注目を浴びている。【０００４】
例えば、特許文献１には、ロータの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に接続された油圧モータとを組み合わせた油圧トランスミッションを用いた風力発電装置が記載されている。この風力発電装置の油圧トランスミッションでは、油圧ポンプ及び油圧モータは、高圧油ライン及び低圧油ラインを介して互いに流体的に接続されている。油圧ポンプで加圧された高圧の作動油は高圧油ラインを通って油圧モータに供給され、油圧モータにて作動油の圧力が発電機の駆動力に変換される。そして、油圧モータから吐出される低圧の作動油は、低圧油ラインを通って油圧ポンプに戻される。油圧ポンプは、複数組のピストン及びシリンダと、シリンダ内でピストンを周期的に摺動させるカムとで構成されている。【０００５】
なお、油圧トランスミッションを備えた風力発電装置ではないが、特許文献２には、コンバータや、変圧器や、制御装置を冷却するための冷却システムを備えた風力発電装置が記載されている。この冷却システムは、タワー外周面に取り付けられた複数の熱交換器を有し、該熱交換器において、コンバータや、変圧器や、制御装置を冷却した後の冷却媒体を大気と熱交換させるようになっている。
また、特許文献３には、複数のデバイス（コンバータ、変圧器、軸受箱、発電機等）を冷却するための風力発電装置用の冷却装置が記載されている。この冷却装置は、複数のデバイスを冷却した後の冷却水を、タワーやナセルの外壁に取り付けられた熱交換器によって冷却するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１７９８４１４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２００７１８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のような油圧トランスミッションを備える再生エネルギー型発電装置においては、例えば回転シャフトと油圧ポンプの軸受、油圧モータの出力軸とその軸受、あるいは油圧ポンプのピストンとカムのように、互いに摺動する摺動部材を多数有している。こういった摺動部材には、摩擦により生じる摩耗を防ぐために、通常、潤滑油が供給される。しかし、油圧トランスミッションは既に、作動油を循環させるための高圧油ラインおよび低圧油ラインを備えており、この他に、潤滑油を独立して供給する機構を設けると配管構造が複雑化し、また油を貯留するタンクやポンプ等を新たに設置する必要があるため装置の大型化を招いてしまう。そこで、作動油を分岐させて潤滑油として利用することが考えられるが、作動油と潤滑油とでは求められる粘度が異なるので、このような構成を容易に適用することは難しい。すなわち、作動油は圧力を伝達するために用いられるものであり、エネルギーロスが少なくなるような粘度であることが好ましい。一方、潤滑油は摺動部材の摩擦を低減させる役割を担うので、作動油より高粘度であることが求められる。したがって、単に作動油を分岐させて潤滑油として供給するのみでは、作動油と潤滑油のそれぞれの作用を適正に発揮させることは難しい。【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、簡素化された油供給機構でありながら作動油および潤滑油をそれぞれ適正に作用させることができる再生エネルギー型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】
【０００９】
本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーから電力を生成する再生エネルギー型発電装置であって、ブレードと、前記ブレードを支持するハブと、前記ブレードを介して受け取った前記再生エネルギーにより回転する回転シャフトと、前記回転シャフトを収納するナセルと、前記回転シャフトにより駆動されて、作動室内の作動油を昇圧して吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された前記作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機と、前記油圧モータから前記油圧ポンプの前記作動室に前記作動油を戻すオイルラインと、前記オイルラインに設けられ、前記オイルラインを流れる前記作動油を冷媒との熱交換により冷却するオイルラインクーラと、前記オイルラインクーラに前記冷媒を供給する冷媒ラインと、前記オイルラインから分岐され、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの少なくとも一方の潤滑対象部に前記作動油を導く分岐ラインと、前記分岐ラインに設けられ、前記分岐ラインを流れる前記作動油を冷媒との熱交換により冷却する分岐ラインクーラとを備え、前記オイルラインクーラ及び前記分岐ラインクーラによって異なる温度に冷却された前記作動油が、それぞれ、前記オイルライン及び前記分岐ラインを介して前記作動室と前記潤滑対象部に供給されることを特徴とする。【００１０】
上記再生エネルギー型発電装置によれば、オイルラインを流れる作動油を分岐して、潤滑油として潤滑対象部に供給する分岐ラインを設けることで、潤滑油用のラインを独立して設ける必要がなくなり、配管構造の簡素化が図れる。また、オイルラインに設けられるオイルラインクーラと分岐ラインに設けられる分岐ラインクーラとによって、作動油と潤滑油とを異なる温度に冷却するようにしたので、作動油および潤滑油がそれぞれ適正な作用を発揮できる。【００１１】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記分岐ラインクーラは、前記分岐ラインを流れる前記作動油を、前記オイルラインクーラで冷却された前記作動油の温度以下に冷却してもよい。
作動油は、油圧ポンプと油圧モータの間で圧力を伝達する場合は、エネルギーロスの少ない粘度（比較的高温）となるような温度であり、潤滑油として用いられる場合は、潤滑対象部が摺動する際に摩耗を低減可能な粘度（比較的低温）となるような温度であることが望ましい。したがって、分岐ラインクーラによって、分岐ラインを流れる作動油をオイルラインクーラで冷却された作動油の温度以下に冷却することで、潤滑油に適した粘度の作動油を潤滑油として潤滑対象部に供給できる。【００１２】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記オイルライン及び前記冷媒ラインの少なくとも一方のラインから分岐して該ラインに合流し、前記オイルラインクーラをバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインの分岐点と合流点との間に位置する前記少なくとも一方のラインに設けられ、前記オイルラインクーラに流入する前記作動油及び前記冷媒の少なくとも一方の流量を調整する流量調整バルブをさらに備えてもよい。【００１３】
このように、作動油及び冷媒の少なくとも一方の流体がオイルラインクーラをバイパスするようにバイパスラインを設け、流量調整バルブによって、このバイパスラインへの前記流体の流入量を調整するようにしたので、オイルラインクーラにて作動油と冷媒との間で交換される熱量を調整することができる。これにより、オイルラインクーラで冷却される作動油の温度を自在に調整可能となり、周囲の温度や発電機の発熱量等が変化した場合においても、作動油を適切な温度に保つことが可能となるとともに、バイパス量を予め制限することで過冷却防止も可能となる。なお、流量調整バルブは完全に閉とすることもでき、この場合、オイルラインクーラに流入する流体の流量が０となるため、オイルラインクーラでの冷却が行われない状態となる。【００１４】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記冷媒ラインに設けられ、前記再生エネルギー型発電装置の周囲に存在する雰囲気流体によって前記冷媒を冷却する熱交換器をさらに備え、前記熱交換器における前記冷媒と前記雰囲気流体との熱交換量は、前記冷媒の流量及び前記雰囲気流体の流量の少なくとも一方によって調整してもよい。
このように、冷媒ラインに冷媒を雰囲気流体で冷却する熱交換器を設け、冷媒の流量及び雰囲気流体の流量の少なくとも一方によって冷媒と雰囲気流体との熱交換量、すなわち冷媒の冷却温度を調整することで、冷媒を適切な温度に冷却することができる。【００１５】
また、前記ナセルの壁面に取り付けられ、前記熱交換器が内部に配置されたダクトをさらに備え、前記熱交換器によって前記雰囲気流体である外気を用いて前記冷媒を冷却し、前記冷媒を用いて、前記作動油に加えて、前記ナセル内部における熱発生源を冷却してもよい。
このように、熱交換器における冷媒の冷却と、ナセル内部の熱発生源の冷却において、ナセル壁面に取り付けられたダクトを介して取り込んだ外気を用いることで、冷却対象に対して外気の吸気口を近い位置に配置することができるので、ダクト長さを短くでき、さらにこれにより外気の吸気動力を小さく抑えることができる。【００１６】
また、前記ナセルの壁面に取り付けられ、前記熱交換器が内部に配置されたダクトをさらに備え、前記ダクトは、前記回転シャフトに沿った前記ナセルの側壁に設けられ前記雰囲気流体である外気を取り込む吸気口と、前記ハブから遠い側の前記ナセルの後端側壁面に設けられ前記外気を排出する排気口とを含んでもよい。
このように、ナセルの側壁にダクトを設けることで、ナセル上面を例えばヘリポート等の他の使用目的で用いることができる。【００１７】
また、前記吸気口近傍の前記ナセル壁面に設けられ、前記外気に乱流を発生させる乱流発生機構をさらに備えてもよい。
ナセル壁面のような物体表面を流れる外気には、境界層が形成されることが知られている。ここで、境界層とは、流れに置かれた物体の周辺に発生する、流速が主流よりも遅い領域である。流れの下流でナセル壁面が突出しているとここで圧力が増加し、境界層の剥離が発生する。境界層が剥離すると吸気口に導入される外気量が減少し、熱交換量が低減してしまう。そこで、吸気口近傍のナセル壁面に、外気に乱流を発生させる乱流発生機構を設けることによって、ナセル壁面における境界層の剥離を防止し、吸気口への外気流入量を確保することができる。【００１８】
また、前記吸気口の外壁面の後端側に、該外壁面から突出したつば部を設けてもよい。
ナセル外壁面の外部を流れる空気は、つば部の周辺領域において流路面積が縮小するために加速されて動圧が上昇し、その分だけ静圧が低下する。そのため、つば部の後流側の領域における圧力（静圧）は低くなる。また、つば部の後流側の領域では渦が発生するため、このことによっても領域の圧力が低下する。したがって、つば部の後流側の領域における低い圧力によってより多くの外気を吸気口からダクト内に引き込むことができる。よって、熱交換器において冷媒から外気に移動する熱量が増えて、熱発生源の冷却を効果的に行うことができる。【００１９】
また、前記ナセルは、前記側壁の後端側に、前記ハブから遠くなるにつれて前記ナセルの中心線に向かって内側に湾曲する湾曲部を有しており、前記ダクトは、少なくとも前記湾曲部が設けられた範囲において、前記吸気口側から前記排気口側に向かって断面積が増大するように形成されていてもよい。
このように、ダクトが、吸気口側から排気口側に向かって断面積が増大するように形成されているので、ディフューザ効果によって、より多くの外気がダクト部に取り込まれるようになる。よって、熱交換器において冷媒から外気に移動する熱量が増えて、熱発生源の冷却を効果的に行うことができる。【００２０】
また、前記ダクト内に前記熱交換器が複数配置されており、前記ダクト内に設けられ、前記ダクト内への外気の取り込み量を増大させるファンをさらに備え、前記ファンの回転数を調整することによって、前記熱交換器において外気が前記冷媒から奪う熱量を調節してもよい。
あるいは、前記ダクト内に前記熱交換器が複数配置されており、前記ダクト内に設けられ、前記ダクト内への外気の取り込み量を増大させる複数のファンをさらに備え、前記複数のファンのうち作動状態のファンの個数を変化させることによって、前記熱交換器において外気が前記冷媒から奪う熱量を調節してもよい。【００２１】
このように、ファンの回転数あるいは作動状態のファンの個数を変化させて、熱交換器における熱交換量を調節することで、熱交換器を出て熱発生源の冷却に再び用いられる冷媒の温度を適切な範囲に維持して、熱発生源の冷却を適度に行うことができる。
特に、油圧トランスミッションを用いた風力発電装置において、油圧トランスミッションの作動油を冷媒で冷却する場合、冷媒の温度が低すぎると、作動油の冷却が過剰になって、作動油の粘度が上限値を超えてしまう。そして、作動油の粘度が上限値を超えると、油圧トランスミッションにおける損失が大きくなり、発電効率が著しく低下する。そのため、上述した手法のいずれかによって熱交換器における熱交換量を調節して、冷媒の温度を適切な範囲に維持すれば、作動油の粘度上昇による油圧トランスミッションの損失を抑制できる。【００２２】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ナセル内空間に配置される電気機器を収納し、前記空間から密閉された密閉室をさらに備え、前記密閉室は、前記熱交換器で冷却された前記冷媒を用いて冷却されてもよい。
このように、電気機器を密閉室に収納することで、外気に腐食性成分が含まれる場合であっても電気機器を外気から隔離でき、腐食から保護することができる。また、電気機器は熱発生源の一つであるため密閉室への収納で熱がこもる可能性があるが、密閉室内の空気を冷媒で冷却することで、電気機器の過剰な温度上昇を防止できる。【００２３】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記発電機を冷却する発電機クーラをさらに備え、前記発電機クーラは、前記ナセルの外部からフレキシブル配管を通って導かれる外気によって冷却されてもよい。
発電機は熱発生源の一つであるため、発電機を構成する部品およびその周辺構造は熱伸びが発生する。また、発電機は、回転部材を含むので振動が発生する。これらの熱伸びおよび振動によって、発電機を収納するナセルと相対変位を生じる。そこで、発電機の冷却機構と、ナセルの外部から外気を取り込む吸気口または排気口とをフレキシブル配管で連結することで、これらの間の相対変位をフレキシブル配管の変形で吸収し、配管への荷重を緩和できる。なお、フレキシブル配管とは、可撓性を有する配管であり、ある程度自由に曲げることができるものをいう。【００２４】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ナセルを支持するタワー内または前記タワーの周囲に設けられ変圧器が収容される変圧器室と、前記変圧器室内の空気を他の冷媒と熱交換することによって冷却する他の冷却器と、前記冷媒ラインとは独立して設けられ、前記他の冷媒が流れる他の冷媒ラインと、前記他の冷媒ラインに接続され、前記他の冷媒を前記再生エネルギー型発電装置の周囲の雰囲気流体と熱交換することによって冷却する他の熱交換器とをさらに備えてもよい。
タワー内またはタワーの周囲に変圧器室が設けられる場合、ナセル内の油圧トランスミッションを冷却する冷媒をナセルからタワーまで延設すると配管が長大化し、またナセルのヨー旋回に対応するための機構が必要となる。したがって、変圧器室に対しては、ナセル側の冷媒ラインとは独立した他の冷媒ラインから冷媒を供給することによって、配管構造を簡素化することができる。【００２５】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ナセルを支持するタワー内、前記ナセル内及び前記ハブ内の少なくともいずれかの空間を外気によって冷却する換気機構をさらに備え、前記換気機構は、ファンによって外気を取り込む吸気口と、前記吸気口に設けられ、前記外気に含まれる腐食性物質を遮断するフィルタと、前記空間から空気を排気する排気口とを含んでもよい。
このように、タワー内、ナセル内及びハブ内の少なくともいずれかの空間へ外気を取り込む吸気口に、腐食性物質を遮断するフィルタを設けるようにしたので、空間内に配置される機器の腐食を防止することができる。【００２６】
この場合、前記換気機構は、前記吸気口を開閉するシャッタをさらに含み、前記シャッタは、前記空間内の温度が設定温度より高いときは開かれ、前記空間内の温度が前記設定温度より低いときは閉じられるようにしてもよい。
再生エネルギー型発電装置は、高所や洋上などの周囲温度が大きく変化する場所に設置されることも多く、このような場合、タワー内、ナセル内あるいはハブ内の空間の温度も変化し、大きな温度変化は機器の動作に影響を与えることがある。したがって、吸気口を開閉するシャッタを設け、空間内の温度が設定温度より高いときはシャッタを開き、空間内の温度が設定温度より低いときはシャッタを閉じることで、空間内の温度変化を最小限に抑え、機器の円滑な動作を可能とする。【００２７】
あるいはこの場合、前記換気機構が前記ハブに設けられており、前記吸気口は前記ブレードに形成された穴に連通し、該穴から前記外気を排気するようにしてもよい。
再生エネルギー型発電装置の運転時、ブレードの回転によりその周囲は負圧となる。一方、ハブ内の空間は正圧であるため、ブレード周囲とハブ内空間との間には圧力差が生じる。そこで、ブレードに形成した穴によってハブ内空間とブレードの周囲とを連通させることで、上記圧力差によってハブ内空間からブレードを通って外部へ流れる空気流れが形成される。したがって、ハブ内空間の換気用のファンを設ける必要がなくなるか、あるいはファンを小型化でき、換気用の動力を低減できる。【００２８】
あるいはこの場合、前記換気機構が前記ハブに設けられており、前記吸気口は、前ハブに形成された開口部から前記ハブを覆うスピナーと前記ハブとの間の空間へ連通するか、または前記ハブから前記回転シャフトの中空穴を通って前記ナセル内の空間へ連通し、前記吸気口から吸気した前記外気を、前記スピナーと前記ハブとの間の空間または前記ナセル内の空間へ排気するようにしてもよい。これにより、ハブ内空間の昇温された空気を外部へ排出することが可能となる。なお、吸気口は、スピナーとハブとの間の空間と、ナセル内空間の両方に連通してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、オイルラインを流れる作動油を分岐して、潤滑油として潤滑対象部に供給する分岐ラインを設けることで、潤滑油用のラインを独立して設ける必要がなくなり、配管構造の簡素化が図れる。また、オイルラインに設けられるオイルラインクーラと分岐ラインに設けられる分岐ラインクーラとによって、作動油と潤滑油とを異なる温度に冷却するようにしたので、作動油および潤滑油がそれぞれ適正な作用を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す図である。
【図２】オイルラインおよび分岐ラインと冷媒ラインの構成例を示す図である。
【図３】オイルラインおよび冷媒ラインの具体例を示す図である。
【図４】オイルラインおよび冷媒ラインの他の具体例を示す図である。
【図５】油圧ポンプの具体的な装置構成を示す断面図である。
【図６】ダクトが設けられたナセルを示す図である。
【図７】乱流発生機構の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図８】つば部の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図９】ダクトの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り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。
【００３２】
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る風力発電装置について説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す図であり、図２は、オイルラインおよび分岐ラインと冷媒ラインの構成例を示す図である。
図１に示すように風力発電装置１は、主として、基礎２上に設置されるタワー３と、タワー３に支持されるナセル４と、風のエネルギーによって回転するロータ５とを備える。
なお、図１には、風力発電装置１として海面ＳＬ上に設置される洋上風力発電装置を例示しているが、風力発電装置１は陸上に設置されていてもよい。
【００３３】
ロータ５は、少なくとも一枚（例えば３枚）のブレード７と、該ブレード７を支持するハブ６とで構成される。ハブ６は、ナセル４内に収納された回転シャフト９に連結されている。これにより、ブレード７が風を受けてロータ５が回転すると、ハブ６に連結された回転シャフト９も回転するようになっている。なお、ハブ６はスピナー８で覆われている。
【００３４】
ナセル４内には油圧トランスミッション１０及び発電機１６が収納されている。
図２に示すように、油圧トランスミッション１０は、回転シャフト９に連結された油圧ポンプ１１と、発電機１６に連結された油圧モータ１２と、油圧ポンプ１１及び油圧モータ１２間に設けられるオイルライン１５とを有する。オイルライン１５は、油圧ポンプ１１の吐出側と油圧モータ１２の吸込側とを接続する高圧油ライン１３、及び、油圧ポンプ１１の吸込側と油圧モータ１２の吐出側とを接続する低圧油ライン１４により構成されている。
【００３５】
油圧ポンプ１１は、回転シャフト９によって駆動されて高圧の作動油を生成する。この高圧の作動油は、高圧油ライン１３を介して油圧モータ１２に供給され、該高圧の作動油によって油圧モータ１２が駆動される。このとき、油圧モータ１２に連結された発電機１６が駆動され、発電機１６において電力が生成される。油圧モータ１２から吐出された作動油は、低圧油ライン１４を介して油圧ポンプ１１に供給され、油圧ポンプ１１において再び昇圧されて油圧モータ１２に送られる。なお、油圧ポンプ１１の具体的な構成については後述する。
【００３６】
低圧油ライン１４には、作動油の循環量を調節するオイル補充機構が設けられていてもよい。オイル補充機構は、返送ライン２１と、低圧リリーフ弁２２と、オイルタンク２３と、補充ライン２５と、ブーストポンプ２６と、オイルフィルタ２７とを含んでいる。
【００３７】
補充ライン２５は、オイルタンク２３を低圧油ライン１４に接続している。
オイルタンク２３は、補充用の作動油が貯留されている。このオイルタンク２３は、大気開放されていてもよい。
ブーストポンプ２６は、補充ライン２５に設けられ、オイルタンク２３から低圧油ライン１４に作動油を補充するようになっている。このとき、低圧油ライン１４に供給される作動油は、補充ライン２５に設けられたオイルフィルタ２７によって不純物が除去される。
これにより、作動油の漏洩が油圧トランスミッション１０の内部で生じても、ブーストポンプ２６によってオイルタンク２３から低圧油ライン１４に作動油が補充されるので、油圧トランスミッション１０内を循環する作動油の量を維持できる。
【００３８】
返送ライン２１は、オイルタンク２３と低圧油ライン１４との間に配置されている。返送ライン２１には低圧リリーフ弁２２が設けられており、低圧油ライン１４内の圧力を設定圧力近傍に保持するようになっている。
これにより、ブーストポンプ２６によって作動油が低圧油ライン１４に供給されても、低圧油ライン１４内の圧力が低圧リリーフ弁２２の設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁２２が自動的に開いて、返送ライン２１を介してオイルタンク２３に作動油を逃すことができる。よって、油圧トランスミッション１０内を循環する作動油の量を適切に維持できる。
【００３９】
また、低圧油ライン１４には、冷却媒体（以下、冷媒という）と作動油とを熱交換することによって、作動油を冷却するためのオイルラインクーラ１８が接続されている。なお、図２には一例として、バイパスライン１７にオイルラインクーラ１８を設けた例を示している。バイパスライン１７は、低圧油ライン１４から分岐して再び低圧油ライン１４に合流する作動油の流路である。ただし、オイルラインクーラ１８は低圧油ライン１４に直接設けてもよい。
【００４０】
オイルラインクーラ１８には、冷媒ライン４１を介して冷媒が導入され、作動油と熱交換した後の冷媒は冷媒ライン４２を介して排出される。冷媒ライン４２は熱交換器５０に接続されている。冷媒ライン４２を通って熱交換器５０に導入される冷媒は、ファン５１を備える熱交換器５０で外気と熱交換されることによって冷却され、冷却された冷媒は冷媒ライン４１を通って再びオイルラインクーラ１８に導入される。
具体的に、冷媒ライン４１，４２は、風力発電装置１の熱発生源（図２では油圧トランスミッション）の冷却を行うための冷媒を循環させる流路であり、閉ループの冷媒回路として構成される。冷媒ライン４１，４２を循環する冷媒には、任意の液体又は気体からなる冷媒を用いることができる。特に、冷媒として水を用いてもよい。また、冷媒として、不凍液を添加した水を用いてもよい。
【００４１】
熱交換器５０は、複数の伝熱管からなる伝熱管群を有する。この熱交換器５０は、伝熱管内を流れる冷媒を、伝熱管周囲を流れる雰囲気流体によって冷却するように構成されている。なお、雰囲気流体とは風力発電装置１の周囲に存在する流体であって、例えば空気、海水等である。熱交換器５０では、オイルラインクーラ１８を通過した後の冷媒が伝熱管内を流れ、この冷媒は、伝熱管外周を流れる雰囲気流体によって冷却される。このとき、雰囲気流体として空気を用いることが好ましい。通常、風力発電装置１においては、風速がある一定以上得られる場所に設置されることが多い。したがって、風力発電装置１において、冷媒を冷却する雰囲気流体として空気を用いることにより、熱交換器５０への雰囲気流体の取り込みを容易に行うことが可能となる。また、洋上風力発電装置においては、雰囲気流体として海水を用いてもよい。洋上風力発電装置においては、周囲に海水が十分に存在するため、冷媒を冷却する雰囲気流体として海水を十分に確保することができる。
【００４２】
ここで、熱交換器５０における冷媒と雰囲気流体との熱交換量は、冷媒の流量及び雰囲気流体の流量の少なくとも一方によって調整されるようにしてもよい。具体的には、熱交換器５０内にファン５１で外気を取り込み、外気と作動油とを熱交換することによって作動油を冷却する場合、コントローラ４６に、オイルライン１５上の作動油温度または外気温度を入力し、この温度に基づいて、ファンの回転数を制御し、熱交換器５０に導入する外気の流量を調整する。
【００４３】
このように、熱交換器５０における冷媒の流量及び雰囲気流体の流量の少なくとも一方を調整することで、冷媒の保有熱量を自在に調整できる。これにより、冷媒の保有熱量、すなわち冷媒自体の冷却能力を調整可能となるため、作動油の冷却機能を大幅に向上できる。風力発電装置１においては、特に発電機１６の負荷によってオイルラインクーラ１８の熱損失が変化するため、上記構成を備えることで、発電機１６の負荷に応じた作動油の冷却が可能となる。なお、同図には一つの熱交換器５０のみを示しているが、想定される風力発電装置１の熱発生源からの発熱量に応じて、複数の熱交換器５０を設けてもよい。この場合、複数の熱交換器５０は、冷媒ライン４１，４２に対して並列に接続しても、直列に接続してもよい。
【００４４】
また、バイパスライン１７上には、流量調整バルブ１９が設けられていてもよい。この流量調整バルブ１９によって、オイルラインクーラ１８に流入する作動油の流量を調整することができる。
このように、流量調整バルブ１９によって、バイパスライン１７への作動油の流入量を調整することで、オイルラインクーラ１８にて作動油と冷媒との間で交換される熱量を調整することができ、作動油の冷却によって該作動油を適切な温度に保つことが可能となる。なお、流量調整バルブ１９は、低圧油ライン１４からの分岐点に設けてもよく、この場合、三方バルブを用いることができる。
【００４５】
流量調整バルブ１９は、コントローラ４６によって開度制御される。この場合、オイルライン１５の所定位置における作動油温度を温度センサＴ１又はＴ２で検出し、この検出された温度があらかじめ設定された設定温度となるように、コントローラ４６によって流量調整バルブ１９の開度を調節して、オイルラインクーラ１８に流入する作動油流量を調整する。なお、設定温度は、作動油の粘度に基づいて設定してもよい。例えば、設定温度の上限値は、作動油の劣化速度や漏れ量等が抑えられるように設定された粘度下限値に対応した温度とし、設定温度の下限値は、油圧トランスミッション内における作動油の粘性抵抗によるエネルギーロスが抑えられるように設定された粘度上限値に対応した温度とする。
【００４６】
油圧トランスミッションにおいては、オイルライン１５上の位置によって作動油の適正温度が異なるため、設定温度はオイルライン１５の位置に対応した温度とする。また、設定温度は少なくとも一つ以上有するものとし、設定温度が複数存在する場合は、複数の設定温度がオイルライン上の位置にそれぞれ対応している。すなわち、オイルライン１５上の異なる位置に設けられた温度センサＴ１、Ｔ２に対応した設定温度がそれぞれ存在する。なお、オイルライン１５上の温度センサＴ１、Ｔ２の位置は、低圧油ライン１４上であることが好ましいが、高圧油ライン１３であってもよい。
また、流量調整バルブ１９は完全に閉とすることもでき、この場合、オイルラインクーラ１８に流入する作動油の流量が０となるため、オイルラインクーラ１８での冷却が行われない状態となる。
【００４７】
なお、上記構成では、バイパスライン１７がオイルライン１５に設けられている例について説明したが、バイパスラインを冷媒ライン４１，４２側に設けてもよい。
この場合、冷媒ライン４１，４２には、冷媒がオイルラインクーラ１８をバイパスするバイパスラインが接続される。さらに、冷媒のバイパス量を調整する流量調整バルブを設け、このバルブでオイルラインクーラに流入する冷媒の流量を調整することによって、オイルラインクーラでの熱交換量を調節することができる。
【００４８】
さらにまた、低圧油ライン１４には、作動油の一部を分岐する分岐ライン３１が接続されている。分岐ライン３１は潤滑対象部まで延設され、低圧油ライン１４から分岐された作動油を潤滑油として潤滑対象部へ供給する。分岐ライン３１上には、分岐ラインクーラ３３が設けられている。分岐ラインクーラ３３は、分岐された作動油と冷媒とを熱交換することによって作動油を冷却する。分岐ラインクーラ３３には、冷媒を供給する冷媒ライン４４と、熱交換した後の昇温された冷媒が排出される冷媒ライン４５とが接続されている。冷媒ライン４５は、熱交換器５０に接続され、ファン５１によって熱交換器５０に供給される外気によって冷媒は冷却された後、再び冷媒ライン４４を通って分岐ラインクーラ３３に送給される。
【００４９】
このとき、分岐ラインクーラ３３は、分岐ライン３１を流れる作動油を、オイルラインクーラ１８で冷却された作動油の温度以下に冷却することが好ましい。これにより、潤滑油に適した粘度の作動油を潤滑油として潤滑対象部に供給できる。なお、潤滑油として供給する作動油の温度の冷却を促進する観点から、分岐ライン３１はオイルラインクーラ１８より下流側に接続されることが望ましく、図１に示すように、オイルラインクーラ１８を通過した作動油の一部を分岐ライン３１へ分岐させてもよい。
また、分岐ライン３１から潤滑対象部へ供給された作動油は、潤滑油として作用した後、返送ライン３２を通ってオイルタンク２３へ戻される。
【００５０】
なお、図１に示すように、上記した冷媒ライン４１および冷媒ライン４４上には、冷媒を圧送するポンプが設けられてもよい。さらに、冷媒ライン４１には、冷媒を貯留する冷媒タンク４３が設けられてもよい。また、図示しないが、冷媒ライン４４上にも冷媒タンクが設けられていてもよいことは勿論である。
また、冷媒を外気と熱交換する熱交換器５０は、複数設けられていてもよい。熱交換器５０は、外気を吸気するファン５１を有する。また熱交換器５０は、ファン５１で吸気した外気に含まれる腐食性物質等の異物を除去するフィルタ５２をさらに有することが好ましい。なお、熱交換器５０周辺の具体的な構成については後述する。
【００５１】
ここで、図３および図４を参照して、オイルラインおよび冷媒ラインの具体例について説明する。なお、同図に示す数値は一例であり、これらの数値に限定されるものではない。また、同図では、ポンプやタンク等のラインに付設される設備を省略している。
【００５２】
図３に示す例では、オイルラインクーラ１８は、第１オイルラインクーラ１８Ａおよび第２オイルラインクーラ１８Ｂを含む。熱交換器５０は、第１熱交換器５０Ａ、第２熱交換器５０Ｂ、第３熱交換器５０Ｃおよび第４熱交換器５０Ｄを含む。
第１熱交換器５０Ａ〜第４熱交換器５０Ｄからなる熱交換器５０で冷却された約４２℃の冷媒４１０は、熱交換器５０に並列に接続された第１オイルラインクーラ１８Ａ，第２オイルラインクーラ１８Ｂおよび分岐ラインクーラ３３に導入されて、作動油の冷却により約５２℃に昇温された冷媒４１１として熱交換器５０に戻る。
【００５３】
第１オイルラインクーラ１８Ａおよび第２オイルラインクーラ１８Ｂには、それぞれ、低圧油ライン１４から導入される６０℃程度の作動油１４１が導入される。この作動油１４１は、第１オイルラインクーラ１８Ａおよび第２オイルラインクーラ１８Ｂで、冷媒によってそれぞれ冷却された後、約５０℃の作動油１４２として排出される。この作動油１４２は分岐され、一部の作動油１４４は分岐ラインクーラ３３に導入され、冷媒と冷却されることによって約４５℃の作動油（潤滑油）１４５として潤滑対象部へ送給される。一方、他の作動油１４３は、作動油として油圧ポンプ１１の作動室へ送給される。
この例の場合、油圧ポンプ１１の作動室へ送られる作動油１４３と、潤滑対象部へ送られる作動油１４５との温度を異ならせるために、オイルラインクーラ１８Ａ，１８Ｂを通過した後の作動油を分岐ラインクーラ３３に導入するようにしている。これに加えて、各クーラへ供給する冷媒量を調整してもよい。
【００５４】
図４に示す他の例では、冷媒ラインを分割した場合を示している。すなわち、第１熱交換器５０Ａ〜第４熱交換器５０Ｄからなる熱交換器５０で冷却された約４７℃の冷媒４１３は、熱交換器５０に並列に接続された第１オイルラインクーラ１８Ａおよび第２オイルラインクーラ１８Ｂに導入されて、作動油の冷却により約５２℃に昇温された冷媒４１４として熱交換器５０に戻る。一方、分岐ラインクーラ３３には、オイルラインクーラ１８Ａ，１８Ｂとは別に独立した冷媒ラインを設けている。熱交換器５０Ｅで外気により約４２℃まで冷却された冷媒４１５は、分岐ラインクーラ３３に導入されて、作動油の冷却により約４４℃に昇温された冷媒４１６として熱交換器５０Ｅに戻る。このように、油圧ポンプ１１の作動室へ送られる作動油と、潤滑対象部へ送られる作動油との温度を異ならせるために、それぞれ異なるクーラを設けてもよい。
【００５５】
ここで、図５を参照して、油圧ポンプ１１の具体的な装置構成について説明する。なお、図５は、油圧ポンプ１１の具体的な装置構成を示す断面図である。
油圧ポンプ１１は、カム取付台７１を介して回転シャフト９に取り付けられている。回転シャフト９は、シャフト軸受７０Ａ，７０Ｂを介してナセル側に回転自在に支持されている。なお、図３に示す例では、油圧ポンプ１１は、２つのシャフト軸受７０Ａ，７０Ｂの間に配置されているが、これらのシャフト軸受７０Ａ，７０Ｂよりハブ６から遠い側に油圧ポンプ１１が配置されてもよい。
カム取付台７１の外周には、ポンプケーシング７３がポンプ軸受７４を介して固定されている。ポンプケーシング７３は、一対のエンドプレート７３Ａ，７３Ｂと、これらの間に設けられる円筒ケース７３Ｃとで構成される。ポンプケーシング７３は、シリンダ８１、ピストン８２、高圧マニホルド８３、低圧マニホルド８６、高圧バルブおよび低圧バルブ（不図示）、カム７２の各部を覆うとともに、作動油の外部への漏洩を防止している。カム７２は、複数の凹部及び凸部が回転シャフト９の周りに交互に並んだ波状のカム曲面を有するリングカムであることが好ましい。このカム７２が収容される空間をカム室７７と呼び、通常は潤滑油（低圧油）で満たされている。
【００５６】
油圧ポンプ１１は、少なくとも一つのシリンダ８１を有するシリンダブロック７５と、該シリンダブロック７５の各シリンダ８１に対して設けられるピストン８２と、高圧マニホルド８３及び低圧マニホルド８６と、高圧バルブ及び低圧バルブとを一つのモジュールとして、該モジュールを複数セット含んでいてもよい。
シリンダ８１の内部には、シリンダ８１とピストン８２とに囲まれる作動室８７が形成されている。
ピストン８２は、カム７２のカム曲線に合わせてピストン８２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ８１内を摺動するピストン本体部と、該ピストン本体部に取り付けられ、カム７２のカム曲面に係合するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。
【００５７】
作動室８７は、ピストン８２がシリンダ８１内を摺動することによって容積が可変となっている。この作動室８７には、高圧油通路（図示略）と低圧油通路８５とが連通している。高圧油通路は高圧バルブによって開閉され、低圧油通路８５は低圧バルブによって開閉される。
【００５８】
複数の高圧油通路のうちいくつかの通路は、シリンダブロック７５内に形成された複数の高圧油集合路の一つに連通している。さらに複数の高圧油集合路は、エンドプレート７３Ｂ内に形成された高圧マニホルド８３に連通している。そして、高圧マニホルド８３は、図２に示した高圧油ライン１３に接続されている。したがって、複数の作動室８７から排出される高圧油は、複数の高圧油通路、高圧油集合路、高圧マニホルド８３の順に通って高圧油ライン１３に排出される。
【００５９】
一方、複数の低圧油通路８５は、シリンダブロック７５の外周面と円筒ケーシング７３Ｃとで形成される低圧マニホルド（リングタンク）８６に連通し、低圧マニホルド８６は、低圧油ライン１４に接続されている。したがって、低圧油ライン１４から導入される低圧油は、低圧マニホルド８６、低圧油通路８５の順に通って複数の作動室８７内に導入される。
【００６０】
上記構成を備える油圧ポンプ１１では、回転シャフト９とともにカム７２が回転すると、ピストン８２が周期的に上下動し、ピストン８２が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン８２が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。ポンプ工程では、高圧バルブが開かれ、低圧バルブが閉じられることで、作動室８７内の高圧油が高圧油ライン１３に送られる。一方、吸入工程では、高圧バルブが閉じられ、低圧バルブが開かれることで、低圧油ライン１４から作動室８７に低圧油が供給される。
【００６１】
上記構成を有する油圧ポンプ１１において、本実施形態における潤滑対象部は、例えばポンプ軸受７４やカム室７７が挙げられる。具体的には、エンドプレート７３Ａ，７３Ｂには、それぞれ、潤滑油供給路９０，９３および潤滑油排出路９１，９４が形成されている。
潤滑油供給路９０は、一端側が分岐ライン３１に接続され、他端側がカム室７７に連通している。潤滑油排出路９１は、一端側がカム室７７に連通し、他端側が返送ライン３２、オイルタンク２３に接続されている。そして、分岐ライン３１から供給される潤滑油（作動油）は、潤滑油供給路９０を通ってカム室７７に供給され、カム室７７から漏出する潤滑油は、潤滑油排出路９１から返送ライン３２を通ってオイルタンク２３に戻される。
潤滑油供給路９３は、一端側が分岐ライン３１に接続され、他端側がポンプ軸受７４の収容空間に連通している。潤滑油排出路９４は、一端側がポンプ軸受７４の収容空間に連通し、他端側が返送ライン３２、オイルタンク２３に接続されている。そして、分岐ライン３１から供給される潤滑油は、潤滑油供給路９３を通ってポンプ軸受７４の収容空間に供給され、この空間から漏出する潤滑油は、潤滑油排出路９４から返送ライン３２を通ってオイルタンク２３に戻される。なお、オイルタンク２３の代わりに、潤滑油を低圧油ライン１４に戻してもよい。
【００６２】
次に、図６を参照して、ナセル４に設けられる熱交換器５０およびその周辺構造について詳細に説明する。なお、図６はダクトが設けられたナセルを示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図で、（Ｃ）はハブ側から視た正面図である。
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ナセル４の壁面には、それぞれダクト９０Ａ，９０Ｂが設けられている。ダクト９０Ａ，９０Ｂは、ナセル４の側壁に設けられ、外気を取り込む吸気口９１Ａ，９１Ｂと、ハブ６から遠い側のナセル４の後端側壁面に設けられ、外気を排出する排気口９２Ａ，９２Ｂとを有する。すなわち、ダクト９０Ａ，９０Ｂは、回転シャフト９の軸線方向に対して斜めに設けられている。
【００６３】
ダクト９０Ａ，９０Ｂの内部には、熱交換器５０が配置されている。熱交換器５０は、ファン５１（図１参照）および伝熱管群がケーシング内に収容されたユニットが複数配列された構成を有する。このユニットはそれぞれ、外気中の腐食性物質等の異物を除去するためのフィルタ５２（図１参照）を有してもよい。また、ファン５１は円形で、ケーシングは方形としてもよい。
この熱交換器５０によって、外気を用いて冷媒を冷却する。このように、熱交換器５０における冷媒の冷却と、ナセル４内部の熱発生源の冷却において、ナセル４壁面に取り付けられたダクト９０Ａ，９０Ｂを介して取り込んだ外気を用いることで、冷却対象に対して外気の吸気口９１Ａ，９１Ｂを近い位置に配置することができるので、ダクト長さを短くでき、さらにこれにより外気の吸気動力を小さく抑えることができる。また、ナセル４の側壁にダクト９０Ａ，９０Ｂを設けることで、ナセル４上面を例えばヘリポート等の他の使用目的で用いることができる。
【００６４】
また、図６（Ａ）に示すように、ナセル４は、その側壁の後端側に、ハブ６から遠くなるにつれてナセル４の中心線Ｃに向かって内側に湾曲する湾曲部４Ａを有してもよい。すなわち、ダクト９０Ａ，９０Ｂは、ハブ６から遠くなるにつれてナセル４の中心線Ｃに近づくように配置され、ナセル４の内部に食い込んだような形状となっている。これに加えて、ダクト９０Ａ，９０Ｂは、少なくともこの湾曲部４Ａが設けられた範囲において、吸気口９１Ａ，９１Ｂ側から排気口９２Ａ，９２Ｂ側に向かって断面積が増大するように形成されてもよい。これにより、ダクト９０Ａ，９０Ｂのディフューザ効果によって、より多くの外気がダクト９０Ａ，９０Ｂに取り込まれるようになる。よって、熱交換器において冷媒から外気に移動する熱量が増えて、熱発生源の冷却を効果的に行うことができる。
【００６５】
さらに、ダクト９０Ａ，９０Ｂ内に熱交換器５０のユニットが複数配置される場合、ファン５１の回転数、あるいは作動状態のファン５１の個数を変化させることによって、熱交換器５０において外気が冷媒から奪う熱量を調節するようにしてもよい。このように、ファン５１の回転数あるいは作動状態のファン５１の個数を変化させて、熱交換器５０における熱交換量を調節することで、熱交換器５０を出て熱発生源の冷却に再び用いられる冷媒の温度を適切な範囲に維持して、熱発生源の冷却を適度に行うことができる。
【００６６】
また、吸気口９１Ａ，９１Ｂ近傍のナセル４壁面に、外気に乱流を発生させる乱流発生機構をさらに備えてもよい。乱流発生機構（ボルテックスジェネレータ）は、例えば図７に示すように、吸気口近傍に設けられた突起部１０１で構成される。突起部１０１は、吸気口９１Ａ，９１Ｂの開口方向に沿って複数設けられることが好ましい。
ナセル４壁面のような物体表面を流れる外気には、境界層が形成されることが知られている。ここで、境界層とは、流れに置かれた物体の周辺に発生する、流速が主流よりも遅い領域である。流れの下流でナセル４壁面が突出しているとここで圧力が増加し、境界層の剥離が発生する。境界層が剥離すると吸気口９１Ａ，９１Ｂに導入される外気量が減少し、熱交換量が低減してしまう。そこで、吸気口９１Ａ，９１Ｂ近傍のナセル壁面に、外気に乱流を発生させる乱流発生機構を設けることによって、ナセル４壁面における境界層の剥離を防止し、吸気口９１Ａ，９１Ｂへの外気流入量を確保することができる。
【００６７】
また、図８に示すように、吸気口９１Ａ，９１Ｂの外壁面の後端側に、該外壁面から突出したつば部１０２を設けてもよい。つば部１０２は、ダクト９１Ａ，９１Ｂの高さ方向にわたって設けられる。
ナセル４外壁面の外部を流れる空気は、つば部１０２の周辺領域において流路面積が縮小するために加速されて動圧が上昇し、その分だけ静圧が低下する。そのため、つば部１０２の後流側の領域における圧力（静圧）は低くなる。また、つば部１０２の後流側の領域では渦が発生するため、このことによっても領域の圧力が低下する。したがって、つば部１０２の後流側の領域における低い圧力によってより多くの外気を吸気口９１Ａ，９１Ｂからダクト９０Ａ，９０Ｂ内に引き込むことができる。よって、熱交換器５０において冷媒から外気に移動する熱量が増えて、熱発生源の冷却を効果的に行うことができる。
【００６８】
また、図９に示すように、ダクトを形成してもよい。ここで、図９はダクトの変形例を示す断面図である。
図９（Ａ）に示すダクト９０−１は、吸気部９１を形成するナセル４の側壁９６を外気の流れに沿って湾曲させた形状となっている。すなわち、吸気部９１を形成する側面のうちハブ６側の側面９６を、ハブ６側へ湾曲させた形状となっている。これにより、ダクト９０内へ外気が流入しやすくなり、熱交換器５０における熱交換効率を向上させることができる。
図９（Ｂ）に示すダクト９０−２は、ナセル４の側壁から離間して、該側壁に平行なフード９７を設け、ナセル４側壁とフード９７との間に熱交換器５０を配置している。すなわち、ナセル４側壁とフード９７との間に外気の流路が形成されている。この構成によれば、既存のナセル４を有する風力発電装置１にもこの冷却構造を簡単に追設できる。
図９（Ｃ−１）に示すダクト９０−３は、ナセル４側壁の外側にフード９８を設けてナセル４側壁とフード９８との間に外気流路を形成し、この外気流路と、ナセル４側壁を内側に湾曲させて形成した外気流路とを連通した構成となっている。よって、ナセル４側壁とフード９８との間の外気流路から吸気された外気は、ナセル４側壁を内側に湾曲させて形成した外気流路を通って熱交換器５０で熱交換に用いられた後、排気される。
図９（Ｃ−２）に示すダクト９０−３’は、図９（Ｃ−１）のダクト９０−３とほぼ同一の構成であるが、熱交換器５０の位置をナセル４の側壁より外側に配置したものである。これらのダクト９０−３，９０−３’の構成によれば、ナセル４内の機器配置に関わらずダクトを配置できるのでダクトの形状自由度を高くすることができ、よって冷却に必要とされる外気を十分に吸気可能な形状、大きさのダクトを容易に設けることができる。
【００６９】
以上説明したように本実施形態では、オイルライン１５、特に低圧油ライン１４を流れる作動油を分岐して、潤滑油として潤滑対象部に供給する分岐ライン３１を設けることで、潤滑油用のラインを独立して設ける必要がなくなり、配管構造の簡素化が図れる。また、オイルライン１５に設けられるオイルラインクーラ１８と分岐ライン１４に設けられる分岐ラインクーラ３３とによって、作動油と潤滑油とを異なる温度に冷却するようにしたので、作動油および潤滑油がそれぞれ適正な作用を発揮できる。
【００７０】
上述の実施形態に加えて、風力発電装置１は、以下の構成を備えていてもよい。以下は、油圧トランスミッション１０以外の冷却機構に関する。
図１に戻り、ナセル４内に配置される電気機器を収納する密閉室３５を設けてもよい。ここでいう電気機器とは、例えば、制御装置、モニタ類等である。密閉室３５は、ナセル４の内部空間から密閉されている。したがって、密閉室３５内には電気機器から発生する熱がこもる可能性があるので、密閉室３５には密閉室クーラ３６が設置されている。密閉室クーラ３６は、冷媒ライン４６から供給される冷媒が導入され、熱交換後の冷媒は冷媒ライン４７を通って熱交換器５０に戻される。密閉室クーラ３６は、伝熱管群とファンとを含み、ファンによって循環する密閉室３５内空気を、伝熱管に流れる冷媒によって冷却するようになっている。
このように、電気機器を密閉室３５に収納することで、外気に腐食性成分が含まれる場合であっても電気機器を外気から隔離でき、腐食から保護することができる。また、電気機器は熱発生源の一つであるため密閉室３５への収納で熱がこもる可能性があるが、密閉室内の空気を冷媒で冷却することで、電気機器の過剰な温度上昇を防止できる。
【００７１】
また、ナセル４内空間の換気を目的として、ナセル換気機構を設けてもよい。ナセル換気機構は、ナセル４の壁面（図１ではナセル底面）に設けられる吸気部５４と、同様にナセル４の壁面（図１ではナセル側壁）に設けられる排気部５５とを有する。排気部５５は、ナセル４内空間の空気をナセル４の外部へ排気するファンを含む。このファンによって、ナセル４内に空気の循環が形成される。吸気部５４は、外気中に含まれる腐食性物質等の異物を除去するフィルタを含む。そして、吸気部５４から吸気された外気は、ナセル４内空間を循環しながら排気部５５から排気される。これにより、ナセル４内の熱発生源から発生した熱が、ナセル４の外部へ逃がされる。
【００７２】
また、発電機１６の冷却を目的として、発電機クーラ５６を設けてもよい。発電機クーラ５６は、フレキシブル配管５７Ａによってナセル４の外部から吸気した外気によって発電機１６を冷却する。冷却後の外気は、フレキシブル配管５７Ｂによって排気される。このように、発電機クーラ５６と、ナセル４の壁面に設けられた外気吸気口および排気口とを、フレキシブル配管５７Ａ，５７Ｂで連結することによって、発電機１６の振動や熱伸び等に起因した発電機１６およびナセル４間の相対変位をフレキシブル配管５７Ａ，５７Ｂの変形で吸収し、配管５７Ａ，５７Ｂへの荷重を緩和できる。なお、フレキシブル配管５７Ａ，５７Ｂとは、可撓性を有する配管であり、ある程度自由に曲げることができるものをいう。なお、フレキシブル配管とは、可撓性を有する配管であり、ある程度自由に曲げることができるものをいう。金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。
【００７３】
また、ハブ６内空間の冷却を目的として、ハブ換気機構を設けてもよい。ハブ換気機構は、ハブ６に設けられた吸気部６０と、ブレード７に設けられた排気部としての穴６１とを有する。吸気部６０は、外気を吸気するファンと、外気中の腐食性物質等の異物を除去するフィルタを含む。排気部としての穴６１は、複数のブレード７のうち少なくともいずれかに設けられる。
風力発電装置１の運転時、ブレード７の回転によりその周囲は負圧となる。一方、ハブ６内の空間は正圧であるため、ブレード７周囲とハブ６内空間との間には圧力差が生じる。そこで、ブレード７に形成した穴６１によってハブ６内空間とブレード７の周囲とを連通させることで、上記圧力差によってハブ６内空間からブレード７を通って外部へ流れる空気流れが形成される。したがって、ハブ６内空間の換気用のファンを設ける必要がなくなるか、あるいはファンを小型化でき、換気用の動力を低減できる。なお、上記の圧力差を大きくする観点から、穴６１はブレード７の先端部に設けられてもよい。
【００７４】
あるいは、ハブ換気機構の別の例として、吸気部６０の開口が、ハブ６とスピナー８との間の空間８ａに連通してもよい。この場合、吸気部６０から吸気した外気は、ハブ６内空間の冷却に用いられた後、ハブ６に形成される穴部（不図示）を通ってハブ６とスピナー８との間の空間８ａに排気される。スピナー８内の空間は、完全に密閉された状態ではないので、空間８ａに排気された外気は徐々に外部へ排出される。
また、ハブ換気機構のさらに別の例として、吸気部６０の開口が、回転シャフト９の内部に形成された中空穴を通ってナセル４内に連通してもよい。中空穴は、回転シャフト９の軸方向に形成され、中空穴の一端側はハブ６内空間に連通し、他端側はナセル内４空間に連通する。この場合、吸気部６０から吸気した外気は、ハブ６内空間の冷却に用いられた後、回転シャフト９の中空穴を通ってナセル４内の空間に排気される。ここでも、ナセル４が完全に密閉されていない場合、ナセル４内の空間に排気された外気は徐々に外部へ排出される。このとき、ナセル４が、上述のナセル換気機構を有する場合、ナセル４内の空間に排気された外気は、ナセル換気機構の排気部５５から排気される。
なお、ハブ換気機構は、上述の３つの例、すなわちブレード７の穴６１から排気する構成、ハブ６とスピナー８との間の空間８ａへ排気する構成、およびナセル４内空間へ排気する構成の少なくとも２つを組み合わせた構成としてもよい。例えば、吸気部６０から吸気した外気は、ハブ６内空間の冷却に用いられた後、ブレード７の穴６１から外部へ排気されるとともに、ナセル内４空間へ排気されてもよい。あるいは、吸気部６０から吸気した外気は、ナセル内４空間へ排気されるとともに、ハブ６とスピナー８との間の空間８ａに排気されてもよい。
【００７５】
さらに、タワー３またはタワー３の周囲に設けられる変圧器室６４の冷却を目的として、変圧器室冷却機構を設けてもよい。なお、ここではタワー３内空間に変圧器室６４が設けられる場合を例示している。変圧器６３を収容する変圧器室６４は、タワー３内の空間から密閉されていてもよい。変圧器室６４には、変圧器室６４内の空気を循環させるファンと、冷媒が流れる伝熱管群とを含む変圧器室クーラ６５が設けられている。一方、タワー３の外部には、外気と冷媒とを熱交換することによって冷媒を冷却する熱交換器６６が設けられている。熱交換器６６は、外気中の腐食性物質等の異物を除去するためのフィルタを有してもよい。そして、熱交換器６６で外気により冷却された冷媒を変圧器室クーラ６５に導き、変圧器室クーラ６５で冷媒により変圧器室６４内空気を冷却する。冷却に用いられた冷媒は、熱交換器６６に戻される。
タワー３内またはタワー３の周囲に変圧器室６４が設けられる場合、ナセル４内の油圧トランスミッション１０を冷却する冷媒をナセル４からタワー３まで延設すると配管が長大化し、またナセル４のヨー旋回に対応するための機構が必要となる。したがって、変圧器室６４に対しては、ナセル４側の冷媒ラインとは独立した他の冷媒ラインから冷媒を供給することによって、配管構造を簡素化することができる。
【００７６】
また、タワー３内の空間を冷却する目的で、タワー内換気機構を設けてもよい。タワー内換気機構は、タワー３の壁面に設けられる吸気部６７と、同様にタワー３の壁面に設けられる排気部６８とを有する。排気部６８は、タワー３内空間の空気をタワー３の外部へ排気するファンを含む。このファンによって、タワー３内に空気の循環が形成される。吸気部６７は、外気中に含まれる腐食性物質等の異物を除去するフィルタを含む。そして、吸気部６７から吸気された外気は、タワー３内空間を循環しながら排気部６８から排気される。これにより、タワー３内の熱発生源から発生した熱が、タワー３の外部へ逃がされる。
【００７７】
以上、本実施形態の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、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。
なお、本実施形態では、潤滑対象部として油圧ポンプ１１のポンプ軸受７４およびカム室７７を例示したが、潤滑対象部は、油圧ポンプ１１の他の摺動部位であってもよいし、油圧モータ１１のクランクシャフト軸受やカム室等の摺動部位であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    風力発電装置
２    基礎
３    タワー
４    ナセル
５    ロータ
６    ハブ
７    ブレード
８    スピナー
９    回転シャフト
１０  油圧トランスミッション
１１  油圧ポンプ
１２  油圧モータ
１３  高圧油ライン
１４  低圧油ライン
１５  オイルライン
１６  発電機
１７  分岐オイルライン
１８  オイルラインクーラ
１９  流量調整バルブ
３５  密閉室
３６  密閉室クーラ
４１，４２，４４，４５，４６，４７  冷媒ライン
５１  熱交換器
５２  ファン
５３  フィルタ
５４  吸気部
５５  排気部
６０  吸気部
６１  穴
６３  変圧器
６４  変圧器室
６５  変圧器室クーラ
６６  熱交換器
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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