(57)【要約】再生エネルギー型発電装置１は、回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプ６と、油圧ポンプ６で昇圧された作動油によって駆動される油圧モータ８と、油圧モータ８に連結された発電機９と、作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路１０と、循環路１０に連通する蓄油室１８ｂ、１９ａ、ガス室１８ａ、１９ｂおよび隔壁１８ｃ、１９ｃを有するアキュムレータ１８、１９と、オイルタンク１５と、ガスの圧力を取得するガス圧取得部２２、２３と、オイルタンク１５内の作動油量を測定する作動油量測定部２１と、ガスの圧力から求めたガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定部３１と、閾値と作動油量の測定値とを比較する比較部３２と、比較結果に基づいて作動油の漏れを判定する判定部３３とを備える。
2013080322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生エネルギーを利用して発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、
再生エネルギーによって駆動される回転シャフトと、
前記回転シャフトの回転によって駆動されて作動油を昇圧する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで昇圧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、
前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間で前記作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路と、
前記循環路に連通する蓄油室、ガスが密封されたガス室およびこれらの両室を隔てる変形可能な隔壁を有するアキュムレータと、
前記循環路に設けられて前記作動油を貯留するオイルタンクと、
前記ガス室内の前記ガスの圧力を取得するガス圧取得部と、
前記オイルタンク内の作動油量を測定する作動油量測定部と、
前記ガス圧取得部によって取得された前記ガスの圧力から求めた前記ガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定部と、
前記閾値と前記作動油量測定部による前記作動油量の測定値とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいて前記作動油の漏れを判定する判定部とを備え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】
前記閾値は、前記ガスが等温変化するときの前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定される値であ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】
前記閾値は、前記ガスがポリトロープ変化するときの想定されうるポリトロープ指数範囲にて状態変化したと想定した場合の前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定される値であ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】
前記循環路には複数の前記アキュムレータが接続されており、
前記閾値決定部は、各アキュムレータの前記ガス室内の前記ガスの圧力から求めた各アキュムレータの前記ガス室の体積変化量の総和に基づいて前記閾値を決定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５】
前記循環路は、前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸入口との間に設けられる高圧油ラインと、前記油圧モータの吐出口と前記油圧ポンプの吸入口との間に設けられる低圧油ラインとを含み、
前記複数の前記アキュムレータは、前記高圧油ラインに前記蓄油室が連通する高圧アキュムレータと、前記低圧油ラインに前記蓄油室が連通する低圧アキュムレータ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６】
前記作動油の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサの計測値に基づいて、前記閾値および前記測定値のいずれか一方を補正する補正部とをさらに備え、
前記比較部は、前記補正部によって補正された前記閾値および前記測定値の一方と、前記閾値および前記測定値の他方とを比較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７】
前記ガス室内の前記ガスの圧力と、該圧力における前記ガス室の体積変化量から見積もった前記オイルタンク内の作動油量との関係が記憶された記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記関係に前記ガス圧取得部によって取得された前記ガスの圧力を当てはめて前記閾値を算出する算出部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８】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路がナセル内に配置されており、
前記ナセル内空間に設けられ、前記作動油の臭気を検出する臭いセンサをさらに備え、
前記判定部は、前記比較結果および前記臭いセンサで検出される臭気に基づいて前記作動油の漏れを判定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９】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路の少なくともいずれかの下方にオイル受け部が配設されており、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記オイル受け部の少なくともいずれかの画像を撮像する撮像カメラをさらに備え、
前記判定部は、前記比較結果および前記撮像カメラで撮像される前記画像に基づいて前記作動油の漏れを判定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１０】
前記撮像カメラが、赤外線画像を撮像する赤外線センサであり、
前記判定部は、前記比較結果および前記赤外線画像の温度分布に基づいて前記作動油の漏れを判定することを特徴とする請求項９に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記アキュムレータの少なくともいずれかの周囲に配設され、液体の付着により光量が変化する光ファイバーをさらに備え、
前記判定部は、前記比較結果および前記光ファイバーの光量の変化に基づいて前記作動油の漏れを判定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１２】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路がナセル内に配置されており、
前記ナセルを支持するタワーの上端側空間に、前記ナセル側から前記タワー側へ漏出する前記作動油を受けるオイル受け用フロアが設けられ、該フロアを貫通する開口を閉塞可能とした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】
再生エネルギーによって駆動される回転シャフトと、前記回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された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、前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間で前記作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路と、前記循環路に連通する蓄油室、ガスが密封されたガス室およびこれらの両室を隔てる変形可能な隔壁を有するアキュムレータとを備える再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法であって、
前記アキュムレータの前記ガス室内の前記ガスの圧力を取得する圧力取得ステップと、
前記オイルタンク内の作動油量を測定する油量測定ステップと、
前記圧力取得ステップで取得された前記ガスの圧力から求めた前記ガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定ステップと、
前記油量測定ステップで測定された前記作動油量の測定値と、前記閾値決定ステップで決定された前記閾値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較結果に基づいて前記作動油の漏れを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【請求項１４】
前記閾値は、前記ガスが等温変化するときの前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０の範囲内で設定される値であることを特徴とする請求項１３に記載の再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【請求項１５】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路が配置されるナセル内に、前記作動油の臭いを検出する臭いセンサが設けられており、
前記判定ステップでは、前記比較結果および前記臭いセンサで検出された臭気に基づいて前記作動油の漏れを判定することを特徴とする請求項１３に記載の再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【請求項１６】
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路の少なくともいずれかの下方にオイル受け部が配設され、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記オイル受け部の少なくともいずれかの画像を撮像する撮像カメラが設けられており、
前記判定ステップでは、前記比較結果および前記撮像カメラで撮像された前記画像に基づいて前記作動油の漏れを判定することを特徴とする請求項１３に記載の再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【請求項１７】
前記撮像カメラが、赤外線画像を撮像する赤外線センサであり、
前記判定ステップでは、前記比較結果および前記赤外線画像の温度分布に基づいて前記作動油の漏れを判定することを特徴とする請求項１６記載の再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【請求項１８】
前記再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーの一形態である風から電力を生成する風力発電装置であ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。
【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、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およびその油漏れ検出方法に関する。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、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。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発電機によって電力に変換する。【０００３】
この種の再生エネルギー型発電装置では、従来、ロータの回転数が発電機の定格回転数に比べて小さいため、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機を設けていた。これにより、ロータの回転数は増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力されるようになっていた。【０００４】
ところが、発電効率の向上を目的として再生エネルギー型発電装置の大型化が進むにつれ、増速機の重量及びコストが増加する傾向にある。このため、機械式の増速機に替えて、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。【０００５】
例えば、特許文献１〜３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。このように作動油は、油圧ポンプと油圧モータの間を循環している。そのため、作動油の漏れを検出する手法を確立することが望まれる。【０００６】
ここで、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置に関するものではないが、油漏れを検出する一般的な手法として、特許文献４に、油圧装置の配管内の圧力を測定して油漏れを検出する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５３０３６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献３】米国特許第７４３６０８６号明細書
【特許文献４】国際公開第１９９０／１４５８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、油圧トランスミッションを用いた再生エネルギー型発電装置では、油圧ポンプ、油圧モータ、およびこれらを接続する循環路のように、作動油が充填される部位からの油漏れを検出する手法の確立が望まれているが、特許文献１〜３には油漏れ検出方法について何ら記載がない。【０００９】
また、油圧トランスミッションを用いた再生エネルギー型発電装置に特許文献４記載の油漏れ検出方法を適用することも考えられるが、作動油が少しずつ漏れ出るような場合には油漏れを正確に検出することは難しい。
すなわち、特許文献４記載の油漏れ検出方法は、油圧装置の配管内の圧力を測定して油漏れを検出するものであり、ある程度の量の作動油が漏れ出て圧力が急降下した場合、その圧力変化から油漏れの発生を検出することが可能である。しかし、作動油の微小な圧力変動や圧力センサの誤差などによっても作動油の圧力は微小に変化するため、その微小な圧力変化の原因を特定することは困難であり、作動油が少しずつ漏れ出るような場合には油漏れを正確に検出することは困難である。【００１０】
また、他の検出方法として、油漏れの発生が想定される部位を撮像し、画像によって油漏れを検出することも考えられる。しかし、作動油が充填される部位の全てを撮像することは困難であり、油漏れを見逃すおそれがある。また、作動油が少しずつ漏れ出る場合には、油漏れを正確に検出することは難しい。【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、油圧トランスミッションの作動油の漏れを検出可能であり、特に、作動油が少しずつ漏れ出る場合であっても確実に油漏れを検出可能な再生エネルギー型発電装置およびその油漏れ検出方法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】
【００１２】
本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーを利用して発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、再生エネルギーによって駆動される回転シャフトと、前記回転シャフトの回転によって駆動されて作動油を昇圧する油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧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、前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間で前記作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路と、前記循環路に連通する蓄油室、ガスが密封されたガス室およびこれらの両室を隔てる変形又は移動可能な隔壁を有するアキュムレータと、前記循環路に設けられて前記作動油を貯留するオイルタンクと、前記ガス室内の前記ガスの圧力を取得するガス圧取得部と、前記オイルタンク内の作動油量を測定する作動油量測定部と、前記ガス圧取得部によって取得された前記ガスの圧力から求めた前記ガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定部と、前記閾値と前記作動油量測定部による前記作動油量の測定値とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいて前記作動油の漏れを判定する判定部とを備えることを特徴とする。【００１３】
本発明者らは、油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置における油漏れについて鋭意検討した結果、次のような知見を得た。
作動油を循環させる循環路がクローズドサイクルである場合、作動油が外部へ漏れていない限り、オイルタンクに貯留される作動油の体積変化量と、アキュムレータに蓄えられている作動油の体積変化量とは一致するはずである。また、アキュムレータは、変形又は移動可能な隔壁で隔てられた蓄油室とガス室で構成されるので、作動油の体積変化量はガス室の体積変化量と同一の大きさとなる。したがって、作動油が外部へ漏れていない場合、アキュムレータのガスの体積変化量と、オイルタンクの作動油量との間には一定の相関関係が成立するはずである。【００１４】
本発明は、本発明者らによる上記知見に基づいてなされたものであり、作動油を循環させる循環路をクローズドサイクルとした上で、アキュムレータのガス室の体積変化量に基づいてオイルタンクの作動油量の閾値を決定し、この閾値とオイルタンクの作動油量の測定値とを比較して作動油の漏れを判定するようにしている。したがって、オイルタンクの作動油量の測定値が閾値より小さい場合は、作動油が外部へ漏れていると判定できる。
このように、アキュムレータのガス室の体積変化量とオイルタンクの作動油量との関係を用いて作動油の漏れを検出するようにしたので、作動油の漏れを正確に検出可能である。特に、作動油が少しずつ漏れ出る場合であっても、漏れ出た作動油量がオイルタンクの作動油の測定量と閾値との差に反映されるので、確実に油漏れを検出できる。【００１５】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記閾値は、前記ガスが等温変化するときの前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定される値であることが好ましい。【００１６】
ここで、現実の気体の状態変化においては、完全な等温変化も断熱変化も起こり得ないので、ガスの圧力と体積の関係は、等温変化と断熱変化の中間的な変化となる。
アキュムレータ内のガスが保有する熱の一部は通常系外に放熱されるから、完全な断熱変化は起こり得ない。一方で、アキュムレータ内のガスを厳密に等温に維持することも通常は困難であるから、完全な等温変化も起こり得ない。したがって、アキュムレータ内のガス室の圧力と体積の関係は、通常、等温変化と断熱変化との中間的な変化となる。
再生エネルギー型発電装置の油圧トランスミッションでは、一般的な設計条件の下で、等温変化するときのガス室の体積変化と、断熱変化するときのガス室の体積変化とを計算したところ、両者の差はオイルタンクの作動油量に対して４％程度であることが分かった。つまり、ガスが等温変化するときのガス室の体積変化量から求めたオイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、ガスが断熱変化するときのオイルタンク内の作動油量は１．０４Ｖ０となる。したがって、気体の状態変化の仕方によってオイルタンク内の作動油量Ｖ０は、１．０４Ｖ０を上限として変動する可能性がある。【００１７】
一方、本発明では、アキュムレータのガス圧とオイルタンクの作動油量とを測定し、これらの測定値に基づいて油漏れを判定するようにしているので、測定誤差や計算誤差、あるいはアキュムレータへの封入ガス圧の誤差等の各種の誤差が発生することがある。一般的な再生エネルギー型発電装置で用いられる油圧トランスミッションの作動油の総量を考慮すると、この誤差はオイルタンクの作動油量の１５％程度となり得る。ここで、ガスが等温変化するとき、オイルタンク内の作動油量は最も少なくなるので、このときのガスの体積変化量から求めたオイルタンク内の作動油量Ｖ０を基準にすると、上記誤差に鑑みれば、オイルタンクの作動油量Ｖ０は０．８５Ｖ０を下限として変動する可能性がある。
したがって、上記したようなオイルタンク内の作動油量の変動に基づいて、閾値を０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定することによって、気体の状態変化および誤差を考慮した適切な閾値とすることができる。【００１８】
あるいは、前記閾値は、前記ガスがポリトロープ変化するときの想定されうるポリトロープ指数範囲にて状態変化したと想定した場合の前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定される値であってもよい。
このように、予め実験やシミュレーション等によりポリトロープ指数を取得できる場合、上記した範囲内で閾値を設定することによって、より精密な油漏れ検出を行うことが可能となる。【００１９】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記循環路には複数の前記アキュムレータが接続されており、前記閾値決定部は、各アキュムレータの前記ガス室内の前記ガスの圧力から求めた各アキュムレータの前記ガス室の体積変化量の総和に基づいて前記閾値を決定することが好ましい。【００２０】
このように、アキュムレータのガス室の体積変化量の総和に基づいて閾値を決定することにより、複数のアキュムレータが接続される場合においても、正確に作動油の漏出を検出することができる。【００２１】
この場合、前記循環路は、前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸入口との間に設けられる高圧油ラインと、前記油圧モータの吐出口と前記油圧ポンプの吸入口との間に設けられる低圧油ラインとを含み、前記複数の前記アキュムレータは、前記高圧油ラインに前記蓄油室が連通する高圧アキュムレータと、前記低圧油ラインに前記蓄油室が連通する低圧アキュムレータとを含むようにしてもよい。【００２２】
本発明では、各アキュムレータのガスの圧力からガス室の体積変化量を求めて閾値を設定するようにしているので、上記したように異なる圧力条件下のアキュムレータが複数存在する場合であっても適切に油漏れを検出することができる。【００２３】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記作動油の温度を計測する温度センサと、前記温度センサの計測値に基づいて、前記閾値および前記測定値のいずれか一方を補正する補正部とをさらに備え、前記比較部は、前記補正部によって補正された前記閾値および前記測定値の一方と、前記閾値および前記測定値の他方とを比較することが好ましい。【００２４】
アキュムレータのガスは、隔壁を介して作動油から熱が伝わるが、通常は一定の温度を維持している。しかし、作動油の温度変化によってガスの温度が変わることがある。ガスの温度が変化すると当然ガス室の体積も変化する。したがって、温度センサで作動油の温度を計測し、この計測値に基づいて閾値および測定値のいずれか一方を補正することによって、より高精度で作動油の漏れを検出することができるようになる。【００２５】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記ガス室内の前記ガスの圧力と、該圧力における前記ガス室の体積変化量から見積もった前記オイルタンク内の作動油量との関係が記憶された記憶部と、前記記憶部に記憶された前記関係に前記ガス圧取得部によって取得された前記ガスの圧力を当てはめて前記閾値を算出する算出部とをさらに備えることが好ましい。【００２６】
このように、ガス室内のガスの圧力と、この圧力におけるガス室の体積変化量から見積もったオイルタンク内の作動油量との関係を予め記憶部に記憶させておき、この関係に基づいて閾値を算出することにより、計算処理に要する時間を短縮でき、迅速に油漏れを検出することが可能となる。【００２７】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路がナセル内に配置されており、前記ナセル内空間に設けられ、前記作動油の臭気を検出する臭いセンサをさらに備え、前記判定部は、前記比較結果および前記臭いセンサで検出される臭気に基づいて前記作動油の漏れを判定することが好ましい。【００２８】
このように、上述したオイルタンク内の作動油量を用いた油漏れ検出に加えて、ナセル内に設けた臭いセンサで臭気を検出して作動油の漏れを判定するようにしたので、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。【００２９】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路の少なくともいずれかの下方にオイル受け部が配設されており、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記オイル受け部の少なくともいずれかの画像を撮像する撮像カメラをさらに備え、前記判定部は、前記比較結果および前記撮像カメラで撮像される前記画像に基づいて前記作動油の漏れを判定することが好ましい。【００３０】
このように、作動油の漏れが発生する可能性のある部位にオイル受け部を配設することによって、作動油が漏れた場合であってもオイル受け部で受け止めることができる。さらに、上述したオイルタンク内の作動油量を用いた油漏れ検出に加えて、オイル受け部を撮像した画像に基づいて作動油の漏れを判定するようにしたので、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。さらに、撮像画像を視認することにより油漏れ部位を特定することも可能となる。【００３１】
この場合、前記撮像カメラが、赤外線画像を撮像する赤外線センサであり、前記判定部は、前記比較結果および前記赤外線画像の温度分布に基づいて前記作動油の漏れを判定するようにしてもよい。【００３２】
油圧トランスミッション内の作動油は油圧ポンプで加圧されるので、作動油の温度は外気温度より高く維持されている。したがって、赤外線センサで撮像した赤外線画像の温度分布から高温部位を見つけることは容易く、作動油の漏れを簡単且つ迅速に検出することができる。【００３３】
上記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記アキュムレータの少なくともいずれかの周囲に配設され、液体の付着により光量が変化する光ファイバーをさらに備え、前記判定部は、前記比較結果および前記光ファイバーの光量の変化に基づいて前記作動油の漏れを判定することが好ましい。【００３４】
このように、油圧ポンプ、油圧モータ、循環路およびアキュムレータの少なくともいずれかの周囲に光ファイバーを配設し、作動油が漏れ出た場合に、光ファイバーの光量の変化によっても作動油の漏れを検出するようにしたので、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。【００３５】
上記再生エネルギー型発電装置において、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路がナセル内に配置されており、前記ナセルを支持するタワーの上端側空間に、前記ナセル側から前記タワー側へ漏出する前記作動油を受けるオイル受け用フロアが設けられ、該フロアを貫通する開口を閉塞可能とすることが好ましい。【００３６】
このように、油圧ポンプ、油圧モータおよび循環路がナセル内に配置されている場合、タワーの上端側空間にオイル受け用フロアを設け、このフロアを上方から下方へ貫通する開口を閉塞可能な構成とすることにより、オイル受け用フロアより下方へ作動油が流下することを防止できる。【００３７】
本発明に係る再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法は、再生エネルギーによって駆動される回転シャフトと、前記回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された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、前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間で前記作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路と、前記循環路に連通する蓄油室、ガスが密封されたガス室およびこれらの両室を隔てる変形又は移動可能な隔壁を有するアキュムレータとを備える再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法であって、前記アキュムレータの前記ガス室内の前記ガスの圧力を取得する圧力取得ステップと、前記オイルタンク内の作動油量を測定する油量測定ステップと、前記圧力取得ステップで取得された前記ガスの圧力から求めた前記ガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定ステップと、前記油量測定ステップで測定された前記作動油量の測定値と、前記閾値決定ステップで決定された前記閾値とを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおける比較結果に基づいて前記作動油の漏れを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。【００３８】
このように、アキュムレータのガス室の体積変化量とオイルタンクの作動油量との関係に基づいて作動油の漏れを検出するようにしたので、作動油の漏れを正確に検出可能である。特に、作動油が少しずつ漏れ出る場合であっても、漏れ出た作動油量がオイルタンクの作動油の測定量と閾値との差に必ず反映されるので、確実に油漏れを検出できる。【００３９】
上記油漏れ検出方法は、前記閾値は、前記ガスが等温変化するときの前記ガス室の体積変化量から求めた前記オイルタンク内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０の範囲内で設定される値であることが好ましい。
これにより、気体の状態変化の仕方および誤差を考慮した適切な閾値を設定することができる。【００４０】
上記油漏れ検出方法において、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路が配置されるナセル内に、前記作動油の臭いを検出する臭いセンサが設けられており、前記判定ステップでは、前記比較結果および前記臭いセンサで検出された臭気に基づいて前記作動油の漏れを判定することが好ましい。【００４１】
このように、上述したオイルタンク内の作動油量を用いた油漏れ検出に加えて、ナセル内に設けた臭いセンサで臭気を検出して作動油の漏れを判定するようにしたので、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。【００４２】
上記油漏れ検出方法において、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記循環路の少なくともいずれかの下方にオイル受け部が配設され、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記循環路および前記オイル受け部の少なくともいずれかの画像を撮像する撮像カメラが設けられており、前記判定ステップでは、前記比較結果および前記撮像カメラで撮像された前記画像に基づいて前記作動油の漏れを判定することが好ましい。【００４３】
このように、上述したオイルタンク内の作動油量を用いた油漏れ検出に加えて、オイル受け部を撮像した画像に基づいて作動油の漏れを判定するようにしたので、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。さらに、撮像画像を視認することにより油漏れ部位を特定することも可能となる。【００４４】
この場合、前記撮像カメラが、赤外線画像を撮像する赤外線センサであり、前記判定ステップでは、前記比較結果および前記赤外線画像の温度分布に基づいて前記作動油の漏れを判定するようにしてもよい。
これにより、赤外線センサで撮像した赤外線画像の温度分布から高温部位を見つけることは容易く、作動油の漏れを簡単且つ迅速に検出することができる。【００４５】
さらにまた、再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーの一形態である風から電力を生成する風力発電装置であってもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明では、アキュムレータのガス室の体積変化量とオイルタンクの作動油量との関係に基づいて作動油の漏れを検出するようにしたので、作動油の漏れを正確に検出可能である。特に、作動油が少しずつ漏れ出る場合であっても、漏れ出た作動油量がオイルタンクの作動油の測定量と閾値との差に必ず反映されるので、確実に油漏れを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】風力発電装置の油圧トランスミッションと処理装置の構成を示す図である。
【図２】アキュムレータおよびオイルタンクの作動油の体積変化を説明する図である。
【図３】ガスの等温変化および断熱変化を模式的に表わすグラフである。
【図４】高圧アキュムレータに封入されたガスの断熱変化および等温変化を示す表である。
【図５】低圧アキュムレータに封入されたガスの断熱変化および等温変化を示す表である。
【図６】断熱変化におけるガス圧力とタンク作動油量との関係を示す表である。
【図７】等温変化におけるガス圧力とタンク作動油量との関係を示す表である。
【図８】図６に示した断熱変化における三次元グラフである。
【図９】図７に示した等温変化における三次元グラフである。
【図１０】風力発電装置における油漏れ検出方法を示すフローチャートである。
【図１１】風力発電装置の変形例を示す構成図である。
【図１２Ａ】蓋部閉止状態を示すオイル受け用フロアの構成例を示す図である。
【図１２Ｂ】蓋部開放状態を示すオイル受け用フロアの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
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。
なお、本発明の実施形態では、再生エネルギー型発電装置として風力発電装置を例に挙げて説明するが、他にも、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等のように、再生可能なエネルギーを利用した発電装置であればいずれにも適用可能である。
【００４９】
図１は、風力発電装置の油圧トランスミッションと処理装置の構成を示す図である。
同図に示すように、風力発電装置１は、主として、風を受けて回転するロータ２と、ロータ２の回転を増速する油圧トランスミッション５と、電力を発生させる発電機９と、油圧トランスミッション５の油漏れを検出する処理装置３０とを備える。
【００５０】
ロータ２は、回転翼４が取り付けられたハブ３に回転シャフト７が連結された構成を有する。ロータ２は回転翼４が受けた風の力によって回転し、回転シャフト７を介して油圧トランスミッション５に回転が入力される。
【００５１】
油圧トランスミッション５は、回転シャフト７に従動して駆動する容量可変型の油圧ポンプ６と、発電機９に接続された容量可変型の油圧モータ８と、油圧ポンプ６および油圧モータ８を流体的に接続するクローズドサイクルの循環路１０とで構成される。循環路１０は、高圧油ライン１１と低圧油ライン１２とを有する。これにより、回転シャフト７の回転に伴って油圧ポンプ６が駆動されると、高圧油ライン１１を流れる高圧油と低圧油ライン１２を流れる低圧油との間に差圧が発生し、この差圧によって油圧モータ８が駆動される。
【００５２】
発電機９は、油圧モータ８の出力軸に連結されており、油圧モータ８から入力されるトルクによって発電を行う。
【００５３】
次に、油圧トランスミッション５の具体的な構成について説明する。
油圧トランスミッション５は、上述のように、油圧ポンプ６と、油圧モータ８と、高圧油ライン１１および低圧油ライン１２を含む循環路１０とを有する。油圧ポンプ６の吐出側は、高圧油ライン１１によって油圧モータ８の吸込側に接続されており、油圧ポンプ６の吸込側は、低圧油ライン１２によって油圧モータ８の吐出側に接続されている。
【００５４】
また、油圧トランスミッション５には、補充ライン１４、オイルタンク１５、ブーストポンプ１６、オイルフィルタ１７、返送ライン１３が設けられている。
【００５５】
補充ライン１４は、オイルタンク１５を低圧油ライン１２に接続している。
オイルタンク１５は、補充用の作動油が貯留されている。オイルタンク１５には、作動油量測定部としての液面センサ２１が設けられている。液面センサ２１の測定結果は処理装置３０に入力され、処理装置３０による油漏れ検出に用いられる。なお、作動油量測定部は、液面センサ２１に限定されるものではなく、オイルタンク１５内に貯留される作動油量を測定できる手段であればどのような構成であってもよい。
【００５６】
ブーストポンプ１６は、補充ライン１４に設けられ、オイルタンク１５から低圧油ライン１２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１２に供給される作動油は、補充ライン１４に設けられたオイルフィルタ１７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５の内部で生じても、ブーストポンプ１６によってオイルタンク１５から低圧油ライン１２に作動油が補充されるので、油圧トランスミッション５内を循環する作動油の量を維持できる。
【００５７】
返送ライン１３は、オイルタンク１５と低圧油ライン１２との間に配置されている。返送ライン１３には低圧リリーフ弁１３ａが設けられており、低圧油ライン１２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１６によって作動油が低圧油ライン１２に供給されても、低圧油ライン１２内の圧力が低圧リリーフ弁１３ａの設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁１３ａが自動的に開いて、返送ライン１３を介してオイルタンク１５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５内を循環する作動油の量を適切に維持できる。
【００５８】
さらにまた、循環路１０には、一または複数のアキュムレータが設けられている。
高圧アキュムレータ１８は、高圧油ライン１１に接続される。この高圧アキュムレータ１８は、高圧油ライン１１に連通する蓄油室１８ｂと、ガスが封入されたガス室１８ａと、これらの両室を隔てる変形又は移動可能な隔壁１８ｃとを有する。ガス室１８ａには、ガス封入時に、所定圧力のガスが封入されている。なお、高圧アキュムレータ１８には、高圧油ライン１１と蓄油室１８ｂとを遮断するバルブ（不図示）を設けてもよい。ただし、バルブを設ける場合、後述する油漏れ検出を行うときにはバルブを開放して、高圧油ライン１１と蓄油室１８ｂとを連通した状態とする。
【００５９】
具体的な構成例として、高圧アキュムレータ１８は、高圧油ライン１１に連通するハウジング内に、変形可能な袋（ブラダ）が収容された構成を有する。そして、ブラダによってガス室１８ａが形成され、ブラダ内にガスが封入される。ブラダによって隔てられたハウジング内の残りの空間には、高圧油ライン１１に連通する蓄油室１８ｂが形成される。この場合、ブラダが、ガス室１８ａと蓄油室１８ｂとを隔てる変形可能な隔壁１８ｃとなる。
また、アキュムレータ１８の別の構成として、ブラダに代えてハウジング内を摺動するピストンを備え、ピストンが往復動することによってガス室の体積が変化するようにしてもよい。この場合、ピストンが、ガス室１８ａと蓄圧室１８ｂとを隔てる移動可能な隔壁１８ｃとなる。
【００６０】
このような高圧アキュムレータ１８では、高圧油ライン１１の作動油圧力が増加すると、作動油が高圧アキュムレータ１８に入り込んでガスが圧縮される。そして、昇圧したガスの圧力と作動油の圧力とがバランスする位置まで、高圧アキュムレータ１８が作動油を吸収するようになっている。
【００６１】
ここで、高圧アキュムレータ１８は、高圧油の脈動防止や蓄圧を目的として設けられる。蓄圧用の高圧アキュムレータ１８は、高圧油ライン１１内の急速な圧力変化を吸収することができる。例えば、発電機９が連系された電力系統の電圧低下時に、発電機軸の加速を防止するために油圧モータ８の押しのけ容積を急減させたことに起因する高圧油ライン１１の圧力の急上昇を蓄圧用の高圧アキュムレータ１８で吸収してもよい。なお、
ガス室１８ａに封入されるガスの圧力が異なる高圧アキュムレータ１８を複数設ければ、アキュムレータ毎に作動油の圧力に対する作動油の吸収量を変化させることも可能である。なお、高圧アキュムレータ１８が蓄圧用のアキュムレータである場合、高圧アキュムレータ１８に蓄えた高圧油を、油圧モータ８の回転を補助するために用いてもよい。
【００６２】
一方、低圧アキュムレータ１９は低圧油ライン１２に接続される。この低圧アキュムレータ１９は、循環路に連通する蓄油室１９ｂと、ガスが密封されたガス室１９ａと、これらの両室を隔てる変形又は移動可能な隔壁１９ｃとを有する。なお、高圧アキュムレータ１８と同様に、低圧アキュムレータ１９には、低圧油ライン１２と蓄油室１９ｂとを遮断するバルブ（不図示）を設けてもよい。ただし、バルブを設ける場合、後述する油漏れ検出を行うときにはバルブを開放して、低圧油ライン１２と蓄油室１９ｂとを連通した状態とする。低圧アキュムレータ１９の具体的な構成例については、高圧アキュムレータ１８と同一であるため説明を省略する。
【００６３】
ここで、低圧アキュムレータ１９は、低圧油の脈動防止や蓄圧等を目的として設けられる。低圧アキュムレータ１９は、蓄圧用に用いられるケースとして以下のように使用される。ブーストポンプ１６が小型である場合、高圧アキュムレータ１８が作動油を吸収した後、これを吐き出した際に作動油の全量をオイルタンク１５に戻してしまうと、オイルタンク１５から低圧油ライン１２にブーストポンプ１６で作動油を戻すときに時間がかかり、低圧油ライン１２が真空になるなどの異常が発生する。これを回避するため、この容量を吸収できる程度の低圧アキュムレータ１９を設けて、低圧油ライン１２が一定の圧力以上に保持されるようにする。
【００６４】
なお、図１には、アキュムレータ１８、１９を、高圧油ライン１１および低圧油ライン１２にそれぞれ１つずつ設けた場合を示しているが、高圧アキュムレータ１８又は低圧アキュムレータ１９が循環路１０に少なくとも１つ設けられていればよい。もちろん、高圧油ライン１１に複数の高圧アキュムレータ１８を設けてもよいし、低圧油ライン１２に複数の低圧アキュムレータ１９を設けてもよい。
また、循環路１０と蓄油室１８ｂ、１９ｂとを遮断するバルブを有する複数のアキュムレータ１８、１９が設けられている場合、バルブが遮断されている状態のアキュムレータがあっても、循環路１０に連通しているアキュムレータのみで後述する油漏れ検知を行うことができる。
【００６５】
高圧アキュムレータ１８には、ガス圧取得部としての圧力センサ２２が設けられている。圧力センサ２２は、高圧アキュムレータ１８のガス室１８ａのガスの圧力を検出する。
低圧アキュムレータ１９には、ガス圧取得部としての圧力センサ２３が設けられている。圧力センサ２２は、低圧アキュムレータ１９のガス室１９ａのガスの圧力を検出する。これらの圧力センサ２２、２３で検出されたガス圧力は処理装置３０に入力され、処理装置３０による油漏れ検出に用いられる。
【００６６】
処理装置３０は、閾値決定部３１と、比較部３２と、判定部３３と有する。
閾値決定部３１は、圧力センサ２２、２３によって検出されたアキュムレータ１８、１９のガスの圧力から各ガス室１８ａ、１９ａの体積変化量を求め、この体積変化量に基づいてオイルタンク１５の作動油量の閾値を決定する。具体的な閾値の決定方法については後述する。
比較部３２は、閾値決定部３１により決定された閾値と液面センサ２１による作動油量の測定値とを比較する。
判定部３３は、比較部３２による比較結果に基づいて作動油の漏れを判定する。
【００６７】
ここで、閾値の決定方法について詳細に説明する。
図２は、アキュムレータおよびオイルタンクの作動油の体積変化を説明する図である。ここでは、説明を簡単にするために、オイルタンク１５が接続された循環路１０にアキュムレータ１８が１つだけ連通している場合を例に挙げて説明する。
アキュムレータ１８は循環路１０に連通しているので、循環路１０の作動油の圧力によってアキュムレータ１８に吸収される作動油の体積は変化する。ここで、アキュムレータ１８の体積変化量をΔＶとする。
このとき、循環路１０はクローズドサイクルであるので、作動油の漏れが存在しないと仮定した場合、オイルタンク１５の体積変化量ΔＶの大きさはアキュムレータ１８の体積変化量ΔＶの大きさに一致する。なお、オイルタンク１５の体積変化量ΔＶとアキュムレータ１８の体積変化量ΔＶとは正負が逆となる。
【００６８】
オイルタンク１５の作動油体積が変化する前の体積を予め取得しておき、これを基準体積Ｖａとする。この基準体積Ｖａに、オイルタンク１５の作動油の体積変化量ΔＶ（＝アキュムレータ１８の体積変化量）を加算すると、オイルタンク１５の作動油の体積Ｖ０が求められる。このオイルタンク１５の作動油の体積Ｖ０に基づいて、閾値を決定する。
【００６９】
一方、アキュムレータ１８の作動油の体積変化量は、ガスの体積変化量と同一であり、ガスの体積変化量はガスの圧力から求められる。したがって、圧力センサ２２によって、アキュムレータ１８のガス室１８ａの圧力を検出し、この圧力からガスの体積変化量ΔＶを求めることができる。なお、この場合もオイルタンク１５と同様に、ガス封入時等のアキュムレータ１８のガスの体積の基準体積を取得しておく。
【００７０】
このように、アキュムレータ１８のガスの圧力からガスの体積変化量ΔＶを求めて、このガスの体積変化量ΔＶに基づいて、油漏れが発生していないと仮定した場合のオイルタンク１５の作動油量を求めて、このオイルタンク１５の作動油量に基づいて閾値を決定する。これにより、オイルタンク１５の作動油量が閾値より小さい場合には、油漏れが発生していると判定することができる。
【００７１】
しかしながら、アキュムレータ１８のガスの圧力からガスの体積変化量ΔＶを求める際には、以下の点を考慮する必要がある。
アキュムレータ１８のガス室１８ａ内のガスが保有する熱の一部は通常系外に放熱されるから、完全な断熱変化は起こり得ない。一方で、ガス室１８ａ内のガスを厳密に等温に維持することも通常は困難であるから、完全な等温変化も起こり得ない。したがって、ガス室１８ａ内のガスの圧力と体積の関係は、通常、等温変化と断熱変化との中間的な変化となる。
【００７２】
図３は、ガスの等温変化および断熱変化を模式的に表わすグラフである。同図において、ポリトロープ変化は、圧力Ｐと体積Ｖとが以下の式１で表わされる変化である。
（式１）
ＰＶｎ＝一定
ここで、ｎはポリトロープ指数である。このポリトロープ指数を用いれば、等温変化と断熱変化を一般化して表わすことができる。温度Ｔ＝一定で変化する等温変化では、ポリトロープ指数ｎ＝１．００であり、ＰＶκ＝一定である断熱変化では、ポリトロープ指数はｎ＝κ（＝１．４０５）である。なお、κは比熱比（あるいは断熱指数）である。
【００７３】
循環路１０に一つのアキュムレータ１８のみが連通している状態では、アキュムレータ１８のガス室１８ａの圧力Ｐと体積Ｖは、図３の等温変化と断熱変化の間の変化となる（図中、ハッチング部分）。したがって、ガスの圧力Ｐ１に対して、体積Ｖは、断熱変化の体積Ｖ１から等温変化の体積Ｖ２の間の値となる。
一般的な設計条件の下で、等温変化するときのガス室の体積変化と、断熱変化するときのガス室の体積変化とを計算したところ、両者の差はオイルタンク１５の作動油量に対して４％程度である。つまり、図２に示すようにガスが等温変化するときのガス室の体積変化量から求めたオイルタンク１５内の作動油量をＶ０としたとき、ガスが断熱変化するときのオイルタンク１５内の作動油量は１．０４Ｖ０となる。したがって、気体の状態変化の仕方によってオイルタンク１５内の作動油量Ｖ０は、１．０４Ｖ０を上限として変動する可能性がある。
【００７４】
一方、本実施形態における油漏れ検出においては、測定誤差や計算誤差、あるいはアキュムレータ１５への封入ガス圧の誤差等の各種の誤差が発生することがある。一般的な風力発電装置１で用いられる油圧トランスミッション５の作動油の総量を考慮すると、この誤差はオイルタンク１５の作動油量の１５％程度となり得る。ここで、ガスが等温変化するとき、オイルタンク１５内の作動油量は最も少なくなるので、このときのガスの体積変化量から求めたオイルタンク１５内の作動油量Ｖ０を基準にすると、上記誤差に鑑みれば、オイルタンク１５の作動油量Ｖ０は０．８５Ｖ０を下限として変動する可能性がある。
したがって、上記したようなオイルタンク１５内の作動油量の変動に基づいて、閾値を０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定することによって、気体の状態変化および誤差を考慮した適切な閾値とすることができる。
【００７５】
なお、上記閾値は、ガスがポリトロープ変化するときの想定されうるポリトロープ指数範囲にて状態変化したと想定した場合のガス室１８ａの体積変化量から求めたオイルタンク１５内の作動油量をＶ０としたとき、０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内で設定される値であってもよい。
予め実験やシミュレーション等によりポリトロープ指数を取得できる場合において、取得したポリトロープ指数範囲にてガス室１８ａのガスが状態変化すると想定したとき、ガス室１８ａの体積変化量からオイルタンク１５内の作動油量をＶ０が求められる。このとき、閾値を０．８５Ｖ０以上１．０４Ｖ０以下の範囲内から設定する。このように、取得したポリトロープ指数を用いて閾値を設定することで、より精密な油漏れ検出を行うことが可能となる。
【００７６】
上述ではアキュムレータ１８が１つだけ設けられている場合を説明したが、その応用として、図４〜図９を用いて、アキュムレータ１８が２つ設けられている場合について具体的に説明する。この装置構成は、図１で説明したように、循環路１０の高圧油ライン１１に連通する高圧アキュムレータ１８と、低圧油ライン１２に連通する低圧アキュムレータ１９とが設けられた構成となっている。
【００７７】
図４は、高圧アキュムレータに封入されたガスの断熱変化および等温変化を示す表である。上段の表には、ガスが断熱変化するときのガス圧力と、これに対応したガス体積およびガス体積変化量ΔＶとを示している。下段の表には、ガスが等温変化するときのガス圧力と、これに対応したガス体積およびガス体積変化量ΔＶとを示している。上記したように、ガス室１８ａに封入されたガスは、等温変化と断熱変化との中間的な変化であるので、圧力センサ２２で検出された圧力Ｐに対して体積変化量ΔＶは、等温変化の体積変化量ΔＶからなる下限値と、断熱変化の体積変化量ΔＶからなる上限値との間の値となる。
【００７８】
図５は、低圧アキュムレータに封入されたガスの断熱変化および等温変化を示す表である。上段の表には、ガスが断熱変化するときのガス圧力と、これに対応したガス体積およびガス体積変化量ΔＶとを示している。下段の表には、ガスが等温変化するときのガス圧力と、これに対応したガス体積およびガス体積変化量ΔＶとを示している。圧力センサ２３で検出された圧力Ｐに対して体積変化量ΔＶは、等温変化の体積変化量ΔＶからなる下限値と、断熱変化の体積変化量ΔＶからなる上限値との間の値となる。
なお、図４および図５において、圧力Ｐは、高圧アキュムレータ１９の蓄圧時の圧力を１００％とした相対圧力で示している。また、体積Ｖ、ΔＶは単位がｌである。
【００７９】
図６は、断熱変化におけるガス圧力とタンク作動油量との関係を示す表である。この表は、図４に示した高圧アキュムレータ１８の断熱変化の値と、図５に示した低圧アキュムレータ１９の断熱変化の値とに対応させて、オイルタンク１５の作動油量を示している。オイルタンク１５の作動油量は、オイルタンク１５の基準体積Ｖａに、高圧アキュムレータ１８のガス体積変化量ΔＶと低圧アキュムレータ１９のガス体積変化量とを加えた値である。
【００８０】
図７は、等温変化におけるガス圧力とタンク作動油量との関係を示す表である。この表は、図４に示した高圧アキュムレータ１８の等温変化の値と、図５に示した低圧アキュムレータ１９の等温変化の値とに対応させて、オイルタンク１５の作動油量を示している。オイルタンク１５の作動油量は、オイルタンク１５の基準体積Ｖａに、高圧アキュムレータ１８のガス体積変化量ΔＶと低圧アキュムレータ１９のガス体積変化量とを加えた値である。
【００８１】
なお、図６および図７において、アキュムレータレータの圧力Ｐは全て、高圧アキュムレータ１９の蓄圧時の圧力を１００％とした相対圧力で示している。また、ＨＰ圧力は高圧アキュムレータ１８のガス圧力のことであり、第１行にその数値を示している。ＬＰ圧力は低圧アキュムレータ１９のガス圧力のことであり、第１列にその数値を示している。また、枠外に表示した数値は、高圧アキュムレータ１８のガス体積変化量と低圧アキュムレータ１９のガス体積変化量である。その他の数値は、オイルタンク１５の作動油量である。
【００８２】
さらに、図８に、図６に示した断熱変化における三次元グラフを示し、図９に、図７に示した等温変化における三次元グラフを示す。オイルタンク１５の作動油量が、断熱変化における三次元グラフと等温変化における三次元グラフとの間に存在するとき、作動油は漏れていないと判定できる。
このように、アキュムレータのガスの圧力（あるいは体積変化量）に対して、作動油が漏れていない場合におけるオイルタンクの作動油量が算出できるので、このオイルタンクの作動油量に基づいて閾値を決定することが好ましい。上記した図６〜図９の各相関関係のうち少なくともいずれかと、これに基づいて設定される閾値とは、処理装置３０の記憶部３４に予め格納されていてもよい。これにより、処理装置３０における計算処理に要する時間を短縮でき、迅速に油漏れを検出することが可能となる。
【００８３】
なお、作動油が漏れている場合、オイルタンク１５の作動油量は低下する方向に変化するので、図９に示すように、ガスが等温変化したときのオイルタンク１５の作動油量を下限値とし、この下限値に基づいて閾値を設定してもよい。
また、アキュムレータ１８、１９が複数存在する場合には、各アキュムレータ１８、１９のガスの圧力から求めた各ガス室１８ａ、１９ａの体積変化量の総和に基づいて閾値を決定する。
【００８４】
次に、図１０を参照して、処理装置３０による風力発電装置１の油漏れ検出方法について説明する。
まず、ステップＳ１において、圧力センサ２２、２３によって、アキュムレータ１８、１９のガスの圧力を取得するとともに、ステップＳ２において、液面センサ２１によって、オイルタンク１５の作動油量を測定する。
次いで、ステップＳ３において、閾値決定部３１で、ステップＳ１で取得されたガスの圧力から求めたガス室１８ａ、１９ａの体積変化量に基づいて、オイルタンク１５の作動油量の閾値を決定する。
【００８５】
ステップＳ４において、比較部３２で、ステップＳ２で測定したオイルタンク１５の作動油量と、ステップＳ３で決定された閾値とを比較する。比較結果は判定部３３に入力される。判定部３３では、オイルタンク１５の作動油量が閾値より小さい場合には、ステップＳ５で作動油の漏れが発生していると判定する。一方、オイルタンク１５の作動油量が閾値以上である場合には、ステップＳ６で作動油は漏れていないと判定する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態では、アキュムレータ１８、１９のガス室１８ａ、１９ａの体積変化量とオイルタンク１５の作動油量との関係に基づいて作動油の漏れを検出するようにしたので、作動油の漏れを正確に検出可能である。特に、作動油が少しずつ漏れ出る場合であっても、漏れ出た作動油量がオイルタンクの作動油の測定量と閾値との差に反映されるので、確実に油漏れを検出できる。
【００８７】
なお、上述の実施形態において、処理装置３０が、作動油の温度に基づいてオイルタンク１５の作動油量の閾値および測定値のいずれか一方を補正する補正部３５を有していてもよい。この場合、高圧油ライン１１および低圧油ライン１２の作動油温度を測定する温度センサ２４、２５を設け、これらの温度センサ２４、２５で測定された温度が補正部３５に入力される。補正部３５では、温度センサ２４、２５で計測された作動油の温度に基づいて閾値および測定値のいずれか一方を補正し、比較部３３では、補正部３５によって補正された閾値および測定値の一方と、これらのうち他方とを比較する。これにより、作動油の温度変化によるガス温度の変化に応じて、より高精度で作動油の漏れを検出することができるようになる。
【００８８】
図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに、本実施形態に係る風力発電装置の変形例を示す。ここで、図１１は風力発電装置の変形例を示す構成図で、図１２Ａは蓋部閉止状態を示すオイル受け用フロアの構成例を示す図で、図１２Ｂは蓋部開放状態を示すオイル受け用フロアの構成例を示す図である。
【００８９】
この変形例に係る風力発電装置１は、油圧ポンプ６、油圧モータ８および循環路１０を有する油圧トランスミッション５と発電機９とがナセル４０内に配置されている。ナセル４０は、タワー５０の上端５０Ａにヨー方向に回転自在に支持されている。ナセル４０は、ナセル内空間を形成するフレーム４２と、フレーム４２の底部に配設された床板４３と、フレーム４２を覆うように取り付けられたナセルカバー４１とを有している。
【００９０】
油圧ポンプ６、油圧モータ８および循環路１０の少なくともいずれかの下方には、オイルパン４５〜４７が設けられている。オイルパン４５〜４７は、作動油が漏れ出た場合にこれを受け止める。
【００９１】
さらに、この変形例では、オイルタンク１５内の作動油量の測定を用いたオイル漏れ検出に加えて、補助的なオイル漏れ検出手段として撮像カメラ６１を備えている。撮像カメラ６１は、ナセル４０に取り付けられ、油圧ポンプ６、油圧モータ８、循環路１０およびオイルパン４５〜４７の少なくともいずれかの画像を撮像する。撮像画像は判定部３３（図１参照）に入力され、判定部３３によって撮像画像に基づいて作動油の漏れを判定する。判定部３３は遠隔地に存在していてもよく、その場合は、通信手段によって撮像画像を遠隔地に送信する。このように撮像カメラ６１を併用することによって、油漏れ検出の信頼性を高めることができる。さらに、撮像画像を用いて油漏れ部位を特定することも可能となる。
【００９２】
また、撮像カメラ６１が、赤外線画像を撮像する赤外線センサであってもよい。この場合、判定部３３は、赤外線画像の温度分布に基づいて作動油の漏れを判定する。これにより、赤外線センサで撮像した赤外線画像の温度分布から高温部位を見つけることは容易く、作動油の漏れを簡単且つ迅速に検出することができる。
【００９３】
さらにまた、この風力発電装置１は、タワー５０の上端５０Ａ側の内部空間に、オイル受け用フロア５１が設けられていてもよい。オイル受け用フロア５１には、機器類を昇降させるための開口５２、作業員が通り抜けるための開口５８、あるいはナセル４０からタワー５０下方へ延設される配線６０を通す開口５６などが設けられている。開口５２、５８は、蓋部５３、５９によって自在に閉塞可能となっている。配線６０を通す開口５６は完全に閉塞することはできないので、開口５６の上端から下方に拡径した円錐形状の蓋部５６を設けて、作動油が上方から流下した際に、下階のフロアにさらに流下しないように構成してもよい。
【００９４】
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、上述の第１実施形態および第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００９５】
例えば、上述の実施形態では、オイルタンク内の作動油量の測定を用いたオイル漏れ検出に加えて、補助的なオイル漏れ検出手段として、オイルパン４６を撮像する撮像カメラ６１を用いた例を記載したが、他の補助的なオイル漏れ検出として、臭いセンサ６２を備えていてもよい。臭いセンサ６２は、ナセル４０内の空間の臭気を検出するセンサであり、センサによる臭気の測定結果は、判定部３３に入力される。判定部３３では、臭気の測定結果に基づいて作動油の漏れを判定する。なお、予め臭気の閾値を設定しておき、臭気の測定結果がこの閾値より大きい場合に、作動油の漏れが発生していると判定してもよい。
【００９６】
また、他の補助的なオイル漏れ検出手段として、液体の付着により光量が変化する光ファイバーを用いてもよい。光ファイバーは、油圧ポンプ６、油圧モータ８、循環路１０およびアキュムレータ１８、１９の少なくともいずれかの周囲に配設される。そして、光ファイバーを通過した光量を測定する。光量の測定結果は判定部３３に入力される。判定部３３では、光量の変化量に基づいて作動油の漏れを判定する。この場合、予め光量変化の閾値を設定しておき、光量変化量がこの閾値より大きい場合に、作動油の漏れが発生していると判定してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１      風力発電装置
２      ロータ
３      ハブ
４      回転翼
５      油圧トランスミッション
６      油圧ポンプ
７      回転シャフト
８      油圧モータ
９      発電機
１０    循環路
１１    高圧油ライン
１２    低圧油ライン
１３    返送ライン
１４    補充ライン
１５    オイルタンク
１６    ブーストポンプ
１７    オイルフィルタ
１８    高圧アキュムレータ
１８ａ  ガス室
１８ｂ  蓄油室
１８ｃ  隔壁
１９    低圧アキュムレータ
１９ａ  ガス室
１９ｂ  蓄油室
１９ｃ  隔壁
２１    液面センサ
２２、２３  圧力センサ
２４、２５  温度センサ
３０    処理装置
３１    閾値決定部
３２    比較部
３３    判定部
３４    補正部
【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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【図１０】
2013080322.tif 000012
【図１１】
2013080322.tif 000013
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月27日(2013.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
再生エネルギーによって駆動される回転シャフトと、前記回転シャフトの回転によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで昇圧された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、前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間で前記作動油を循環させるクローズドサイクルの循環路と、前記循環路に連通する蓄油室、ガスが密封されたガス室およびこれらの両室を隔てる変形可能な隔壁を有するアキュムレータと、前記循環路に設けられて前記作動油を貯留するオイルタンクとを備える再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法であって、
前記アキュムレータの前記ガス室内の前記ガスの圧力を取得する圧力取得ステップと、
前記オイルタンク内の作動油量を測定する油量測定ステップと、
前記圧力取得ステップで取得された前記ガスの圧力から求めた前記ガス室の体積変化量に基づいて閾値を決定する閾値決定ステップと、
前記油量測定ステップで測定された前記作動油量の測定値と、前記閾値決定ステップで決定された前記閾値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較結果に基づいて前記作動油の漏れを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置の油漏れ検出方法。
【国際調査報告】
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