(57)【要約】【課題】メンテナンス性の向上を図りつつ、安定した発電動作を確保する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る液圧装置５０は、液圧ポンプ２２と、液圧モータ３１と、液圧循環回路４０と、液圧補助回路９０とを具備する。液圧ポンプは、風車２１の回転に応じて液圧を発生させる。液圧モータは、液圧ポンプから離隔した位置に設置され、上記液圧を受けて回転して発電機３２を駆動させる。液圧循環回路は、第１の液圧供給ライン４１と、第２の液圧供給ライン４２とを有し、液圧ポンプと液圧モータとの間において作動液を循環させる。液圧補助回路は、風車の回転状態に応じて液圧ポンプへ供給される作動液を貯留するタンクユニット７０と、タンクユニットへ作動液を補充するチャージユニット８０とを有し、第２の液圧供給ラインに接続される。【選択図】図２
2018112083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転に応じて液圧を発生させる液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから離隔した位置に設置され、前記液圧を受けて回転して発電機を駆動させる液圧モータと、
前記液圧ポンプから前記液圧モータへ作動液を供給する第１の液圧供給ラインと、前記液圧モータから前記液圧ポンプへ作動液を供給する第２の液圧供給ラインとを有し、前記液圧ポンプと前記液圧モータとの間において作動液を循環させる液圧循環回路と、
前記ロータの回転状態に応じて前記液圧ポンプへ供給される作動液を貯留するタンクユニットと、前記タンクユニットへ作動液を補充するチャージユニットとを有し、前記第２の液圧供給ラインに接続された液圧補助回路と
を具備する液圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧装置であって、
前記タンクユニットは、作動液を貯留するタンク部と、前記タンク部から前記第２の液圧供給ラインへの作動液の流れを許容する出口弁と、前記第２の液圧供給ラインから前記タンク部への作動液の流れを許容し、前記出口弁よりも高い開弁圧を有する入口弁とを有する
液圧装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液圧装置であって、
前記チャージユニットは、前記第２の液圧供給ラインへ作動液を送出するポンプ部と、前記第２の液圧供給ラインの圧力を制御する圧力制御弁とを有する
液圧装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液圧装置であって、
前記チャージユニットは、作動液を貯留するリザーバをさらに有し、
前記圧力制御弁は、前記液圧モータから吐出される作動液を前記リザーバへ排出する第１の状態と、前記液圧モータから吐出される作動液を前記第２の液圧供給ラインへ送出する第２の状態と、前記第２の液圧供給ライン内の作動液を前記リザーバへ排出する第３の状態とを有する
液圧装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液圧装置であって、
前記液圧供給回路の圧力または前記発電機の出力に基づいて、前記圧力制御弁を前記第１〜第３の状態の間で選択的に切り替えるコントローラをさらに具備する
液圧装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の液圧装置であって、
前記液圧ポンプおよび前記タンクユニットは、地上に設置されたタワーの頂部に設置され、
前記液圧モータおよび前記チャージユニットは、地上に設置される
液圧装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の液圧装置であって、
前記液圧ポンプは、可変容量式の液圧ポンプであり、
前記液圧モータは、可変容量式の液圧モータである
液圧装置。
【請求項８】
風車と、
発電機と、
前記風車の回転に応じて液圧を発生させる液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから離隔した位置に設置され、前記液圧を受けて回転して前記発電機を駆動させる液圧モータと、
前記液圧ポンプから前記液圧モータへ作動液を供給する第１の液圧供給ラインと、前記液圧モータから前記液圧ポンプへ作動液を供給する第２の液圧供給ラインとを有し、前記液圧ポンプと前記液圧モータとの間において作動液を循環させる液圧循環回路と、
前記風車の回転状態に応じて前記液圧ポンプへ供給される作動液を貯留するタンクユニットと、前記タンクユニットへ作動液を補充するチャージユニットとを有し、前記第２の液圧供給ラインに接続された液圧補助回路と
を具備する風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電等の再生エネルギ型発電に用いられる液圧装置およびこれを備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生エネルギ発電システムとして、風力発電の普及が進められている。例えば特許文献１には、地面に設置されたタワーと、タワーの頂部に取り付けられたナセルと、ナセルに収容された発電機と、発電機の回転軸に取り付けられたロータとを備え、風を受けて回転するロータの回転力で発電機を駆動する風力発電装置が記載されている。
【０００３】
一方、ロータの回転動力を発電機へ伝達する動力伝達機構に油圧回路を用いる発電システムが知られている。例えば特許文献２には、風を受けて回転するロータと、ロータの回転を増速する油圧トランスミッションと、電力系統に連系された同期発電機とを備え、油圧トランスミッションおよび同期発電機がナセル又はこれを支持するタワーの内部に収納された風力発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５８８２号公報
【特許文献２】特表２０１３−５２０５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の風力発電装置においては、ナセルに発電機が収容されているため、発電機の点検や修理、交換等のメンテナンス作業を高所で行う必要があり、作業性が悪いという問題がある。また、ロータの回転駆動力を発電機へ伝達する伝達機構に油圧回路を適用する場合、ロータの急速回転時等において液圧ポンプに吸い込まれる作動液の量に不足が生じ、これが原因で液圧ポンプが動作不良を起こし、安定した発電を行うことができなくなるおそれがある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、メンテナンス性の向上を図りつつ、安定した発電動作を確保することができる液圧装置および風力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る液圧装置は、液圧ポンプと、液圧モータと、液圧循環回路と、液圧補助回路とを具備する。
上記液圧ポンプは、ロータの回転に応じて液圧を発生させる。
上記液圧モータは、上記液圧ポンプから離隔した位置に設置され、上記液圧を受けて回転して発電機を駆動させる。
上記液圧循環回路は、上記液圧ポンプから上記液圧モータへ作動液を供給する第１の液圧供給ラインと、上記液圧モータから上記液圧ポンプへ作動液を供給する第２の液圧供給ラインとを有し、上記液圧ポンプと上記液圧モータとの間において作動液を循環させる。
上記液圧補助回路は、上記ロータの回転状態に応じて上記液圧ポンプへ供給される作動液を貯留するタンクユニットと、上記タンクユニットへ作動液を補充するチャージユニットとを有し、上記第２の液圧供給ラインに接続される。
【０００８】
上記液圧装置において、液圧ポンプおよび液圧モータは、相互に離隔した位置に設置されている。したがって、風力発電のようにロータが高所に設置される発電装置においては、発電ユニットを地上等の低所に設置することが可能となるため、発電機等のメンテナンス作業性を向上させることができる。
【０００９】
また、上記液圧装置は、第２の液圧供給ラインに接続された液圧補充回路を備えているため、第２の液圧供給ラインの圧力の低下が抑制される。これにより、ロータの急速回転時等においても液圧ポンプを正常に駆動させて、安定した発電動作を確保することができる。
【００１０】
上記タンクユニットは、作動液を貯留するタンク部と、上記タンク部から上記第２の液圧供給ラインへの作動液の流れを許容する出口弁と、上記第２の液圧供給ラインから上記タンク部への作動液の流れを許容し、上記出口弁よりも高い開弁圧を有する入口弁とを有してもよい。
これにより、第２の液圧供給ラインの圧力低下に応じて適正量の作動液をタンク部から出口弁を介して第２の液圧供給ラインへ迅速に導入することができ、さらにチャージユニットから送出される作動液を第２の液圧供給ラインおよび入口弁を介してタンク部へ適正に補充することができる。
【００１１】
上記チャージユニットは、上記第２の液圧供給ラインへ作動液を送出するポンプ部と、上記第２の液圧供給ラインの圧力を制御する圧力制御弁とを有してもよい。
これにより、第２の液圧供給ラインの過剰な圧力上昇を防止することができるとともに、タンク部への適正量の作動液の補充を実現することができる。
【００１２】
上記チャージユニットは、作動液を貯留するリザーバをさらに有してもよい。上記圧力制御弁は、上記液圧モータから吐出される作動液を上記リザーバへ排出する第１の状態と、上記液圧モータから吐出される作動液を上記第２の液圧供給ラインへ送出する第２の状態と、上記第２の液圧供給ライン内の作動液を上記リザーバへ排出する第３の状態とを有してもよい。
【００１３】
この場合、上記液圧装置は、上記液圧供給回路の圧力または上記発電機の出力に基づいて、上記圧力制御弁を上記第１〜第３の状態の間で選択的に切り替えるコントローラをさらに具備してもよい。
【００１４】
上記液圧ポンプおよび上記タンクユニットは、地上に設置されたタワーの頂部に設置され、上記液圧モータおよび上記チャージユニットは、地上に設置される。
これにより、メンテナンス性の向上を図りつつ、液圧ポンプの正常な動作を確保することができる風力発電装置が構成される。
【００１５】
上記液圧ポンプは、可変容量式の液圧ポンプであってもよいし、上記液圧モータは、可変容量式の液圧モータであってもよい。
これにより、一定の回転数で発電機を駆動させることができるため、安定した発電動作が可能となる。
【００１６】
本発明の一形態に係る風力発電装置は、風車と、発電機と、液圧ポンプと、液圧モータと、液圧循環回路と、液圧補助回路とを具備する。
上記液圧ポンプは、上記風車の回転に応じて液圧を発生させる。
上記液圧モータは、上記液圧ポンプから離隔した位置に設置され、上記液圧を受けて回転して上記発電機を駆動させる。
上記液圧循環回路は、上記液圧ポンプから上記液圧モータへ作動液を供給する第１の液圧供給ラインと、上記液圧モータから上記液圧ポンプへ作動液を供給する第２の液圧供給ラインとを有し、上記液圧ポンプと上記液圧モータとの間において作動液を循環させる。
上記液圧補助回路は、上記風車の回転状態に応じて上記液圧ポンプへ供給される作動液を貯留するタンクユニットと、上記タンクユニットへ作動液を補充するチャージユニットとを有し、上記第２の液圧供給ラインに接続される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、メンテナンス性の向上を図りつつ、安定した発電動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る風力発電装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】上記風力発電装置の駆動回路を示す配管構成図である。
【図３】上記駆動回路における圧力制御弁の構成および動作を説明する要部の概略回路図である。
【図４】上記風力発電装置の一制御例を示すフローチャートである。
【図５】上記風力発電装置の一作用を説明するタイミングチャートである。
【図６】上記風力発電装置と比較例に係る風力発電装置とを比較して示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る再生エネルギ型発電装置としての風力発電装置の構成を示す概略側面図、図２はその駆動回路（液圧装置）５０を示す配管構成図である。
【００２１】
本実施形態の風力発電装置１は、タワー１０の頂部に設けられた駆動ユニット２０と、発電ユニット３０と、液圧循環回路４０とを備える。風力発電装置１の発電量（出力）は特に限定されず、例えば、数十ｋＷクラスである。
【００２２】
タワー１０は、風車２１（ロータ）を含む駆動ユニット２０を支持する。タワー１０は地上に設置されるが、その地面Ｈは平地面でもよいし、傾斜面であってもよい。なお、風力発電装置１は洋上に設置されてもよく、この場合、地面Ｈはタワー１０を支持するベース部の表面でもよいし、海面であってもよい。タワー１０の地面Ｈからの高さは特に限定されず、例えば数十メールから百数十メートルである。
【００２３】
駆動ユニット２０は、上空の風を受けて回転する風車２１と、風車２１の回転に応じて液圧を発生させる液圧ポンプ２２とを有する。風車２１は、風の向きに対して回転軸が平行に設置される平行軸（水平軸）型の風車で構成され、ハブ２１１と、ハブ２１１の周囲に取り付けられた複数のブレード（翼）２１２とを有する。液圧ポンプ２２は、タワー１０の頂部に設置されたナセル２０１の内部に収容される。ナセル２０１は、風車２１を回転可能に支持し、その回転動力を液圧ポンプ２２へ伝達する動力伝達機構等を備える。
【００２４】
発電ユニット３０は、液圧ポンプ２２において発生した液圧を受けて回転する液圧モータ３１と、液圧モータ３１の回転により駆動される発電機３２とを有する。発電ユニット３０は、地上に設置されており、典型的には、地面Ｈに設置される。発電ユニット３０は、地面Ｈに設置された支持台（図示略）の上に配置されてもよい。要するに、発電ユニット３０は、駆動ユニット２０よりも低い位置であればよい。これにより発電機３２がタワー１０の頂部に設置される場合と比較して、発電機３２のメンテナンス性を向上させることができる。
【００２５】
液圧循環回路４０は、駆動ユニット２０（液圧ポンプ２２）と発電ユニット３０（液圧モータ３１）との間において作動液を循環させる配管のほか、バルブ、作動液リザーバ等の油圧機器を含む。液圧循環回路４０は、典型的には、タワー１０の内部に設置される。
【００２６】
図２に示すように、駆動回路５０は、液圧ポンプ２２、液圧モータ３１、液圧循環回路４０、液圧補助回路９０等により構成される。以下、駆動回路５０の詳細について説明する。
【００２７】
（駆動回路）
駆動回路５０は、風車２１の回転動力を発電機３２へ伝達する動力伝達機構を構成する。風力発電装置１は、駆動回路５０を制御するコントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、典型的には、ＣＰＵやメモリ等を含むコンピュータで構成され、例えば発電ユニット３０やタワー１０の内部あるいはそれらの近傍に設置される。
【００２８】
液圧ポンプ２２は、風車２１の回転力を受けて液圧を発生させる回転型の油圧ポンプで構成される。本実施形態において液圧ポンプ２２は、コントローラ６０からの指令に応じて吐出量を制御可能な油圧ポンプで構成され、例えば、斜板型アキシャルピストンポンプが採用される。
【００２９】
液圧ポンプ２２は、風車２１の回転軸２１ａにギア機構２３を介して接続されている。ギア機構２３は、典型的には増速ギアで構成されるが、これに限られず、減速ギアで構成されてもよい。また、ギア機構２３は、必要に応じて省略されてもよい。
【００３０】
液圧モータ３１は、液圧ポンプ２２から供給される作動液（作動油）の液圧を受けて、発電機３２に回転動力を出力する油圧モータで構成される。液圧モータ３１の構成は特に限定されず、本実施形態では、斜板型アキシャルピストンモータが採用される。液圧モータ３１は、コントローラ６０からの指令に応じて回転数を制御可能に構成される。
【００３１】
発電機３２は、典型的には、回転電機で構成される。発電機３２で発電された電力は、送電線（不図示）を介して所定の場所へ送られてもよいし、発電機３２で発電された電力を蓄える蓄電池（不図示）がさらに設置されてもよい。
【００３２】
液圧循環回路４０は、第１の液圧供給ライン４１と、第２の液圧供給ライン４２とを有する。第１の液圧供給ライン４１は、液圧ポンプ２２の吐出口と液圧モータ３１の吸込口との間に接続され、液圧ポンプ２２から液圧モータ３１へ作動液（液圧）を供給する。第２の液圧供給ライン４２は、液圧モータ３１の吐出口と液圧ポンプ２２の吸込口との間に接続され、液圧モータ３１から液圧ポンプ２２へ作動液（液圧）を供給する。
【００３３】
なお、第１の液圧供給ライン４１と第２の液圧供給ライン４２との間には、リリーフバルブ４３ｖを含むバイパスライン４３が液圧モータ３１に対して並列的に接続されている。リリーフバルブ４３ｖは、第１の液圧供給ライン４１の液圧が所定以上になったときに開放するように構成される。また、液圧モータ３１の吸込口と吐出口との間には、液圧モータ３１の吐出側の圧力が所定以上になったときに開弁する逆止弁４４が液圧モータ３１に対して並列的に接続されている。これにより液圧ポンプ２２および液圧モータ３１を過負荷から保護することができる。
【００３４】
第１の液圧供給ライン４１には圧力センサ４５が接続されており、この圧力センサ４５を介して第１の液圧供給ライン４１の液圧がコントローラ６０において監視される。コントローラ６０は、圧力センサ４５の出力に基づいて液圧ポンプ２２の吐出圧および液圧モータ３１の回転量の少なくとも１つを調整し、発電機３２の発電量が一定となるように駆動回路５０を制御する。なお図示せずとも液圧ポンプ２２および液圧モータ３１にこれらの運転状態あるいは回転状態を検出するセンサを設置し、これらセンサの出力をコントローラ６０へ供給するように構成されてもよい。
【００３５】
圧力センサ４５に代えて又は加えて、圧力センサ４５Ａが第２の液圧供給ライン４２に接続されてもよい。この場合も、圧力センサ４５Ａを介して第２の液圧供給ライン４２の液圧がコントローラ６０において監視される。第２の液圧供給ライン４２に圧力センサ４５Ａが設置されることにより、風車２１の急速回転時等における液圧ポンプ２２の背圧の低下を直接的に判定することが可能となる。
【００３６】
（液圧補助回路）
液圧補助回路９０は、第２の液圧供給ライン４２に接続される。液圧補助回路９０は、風車２１の回転状態に応じて液圧ポンプ２２へ供給される作動液を貯留するタンクユニット７０と、タンクユニット７０へ作動液を補充するチャージユニット８０とを有する。
【００３７】
タンクユニット７０は、典型的には、タワー頂部のナセル２０１（図１）に収容され、駆動ユニット２０の近傍に設置される。タンクユニット７０は、タンク部７１と、出口弁７２と、入口弁７３とを有する。
【００３８】
タンク部７１は、作動液を貯留可能な所定容積のリザーバタンクで構成される。タンク部７１は、典型的には大気圧空間に配置され、所定以上の量の作動液を常時貯留する。タンク部７１は、作動液の量を検出する液面検出機構（図示略）をさらに備えてもよい。液面検出機構の構成は特に限定されず、例えば、作動液の液面の高さに追従するフロートと、フロートの底部に設置された永久磁石と、タンク部７１の底部に設置されたリードスイッチ等を含む。液面検出機構の出力は、コントローラ６０へ送信される。
【００３９】
出口弁７２は、タンク部７１と第２の液圧供給ライン４２との間に接続され、タンク部７１から第２の液圧供給ライン４２への作動液の流れを許容する逆止弁で構成される。入口弁７３は、出口弁７２とは並列的にタンク部７１と第２の液圧供給ライン４２との間に接続され、第２の液圧供給ライン４２からタンク部７１への作動液の流れを許容する逆止弁で構成される。入口弁７３は付勢バネ７３ｓを内蔵し、出口弁７２よりも高い開弁圧に設定される。
【００４０】
出口弁７２の開弁圧は、大気圧以上に設定され、本実施形態では、第１の圧力Ｐ１より若干低い所定の圧力Ｐ０で開弁するように構成される。第１の圧力Ｐ１は、風車２１の定常回転時において液圧ポンプ２２の安定した動作を確保できる圧力であり、圧力Ｐ０は、液圧ポンプ２２の正常な動作を確保できる最小限の圧力に相当する。これに対して、入口弁７３は、本実施形態では、第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２で開弁するように構成される。
【００４１】
チャージユニット８０は、典型的には、地上に設置され、例えば発電ユニット３０の内部に配置される。チャージユニット８０は、風車２１の回転時、第２の液圧供給ライン４２の液圧を上記第１の圧力Ｐ１以上の圧力に維持して、液圧ポンプ２２の円滑な動作を確保する機能を有する。
【００４２】
チャージユニット８０は、第２の液圧供給ライン４２へ作動液を送出するポンプ部８１と、第２の液圧供給ライン４２の圧力を制御する圧力制御弁８２とを有する。
【００４３】
ポンプ部８１は、リザーバ８３に貯留された作動液を、第１の逆止弁８４を介して第２の液圧供給ライン４２へ送出する。ポンプ部８１は、回転型の液圧ポンプで構成され、コントローラ６０からの指令によって駆動制御される。本実施形態においてポンプ部８１は、後述するように、風力発電装置１の稼働中は常時、駆動される。
【００４４】
第１の逆止弁８４は、ポンプ部８１から第２の液圧供給ライン４２へ向かう作動液の流れを許容し、その逆方向への流れを禁止する。第１の逆止弁８４は、ポンプ部８１の吐出圧と第２の液圧供給ライン４２との間の圧力差で開弁するように構成される。なお、第２の液圧供給ライン４２の圧力が上記第２の圧力Ｐ２より大きい第３の圧力Ｐ３のとき、ポンプ部８１の吐出液は、リリーフバルブ８５を介してリザーバ８３へ還流するように構成される。
【００４５】
ポンプ部８１から第２の液圧供給ライン４２へ送出された作動液は、液圧ポンプ２２およびタンクユニット７０へ供給されるとともに、第２の逆止弁８６により液圧モータ３１の吐出側への逆流が阻止される。第２の逆止弁８６は、ポンプ部３１から送出される作動液が第２の液圧供給ライン４２と合流する合流点Ｆ１と液圧モータ３１の吐出口との間に設けられ、液圧モータ３１から液圧ポンプ２２への作動液の流れのみを許容する。
【００４６】
圧力制御弁８２は、第２の液圧供給ライン４２に接続された迂回路８７に設けられる。迂回路８７は、液圧モータ３１の吐出口と第２の逆止弁８６との間に設けられた分岐点Ｆ２において第２の液圧供給ライン４２から分岐し、分岐点Ｆ２と第２の逆止弁８６との間に設けられた合流点Ｆ３において第２の液圧供給ライン４２と合流する。圧力制御弁８２は、コントローラ６０からの制御指令を受けて、迂回路８７の流路を切り替えることで、第２の液圧供給ライン４２を増圧あるいは減圧することが可能に構成される。
【００４７】
迂回路８７にはさらに、流量制御弁８８が設けられている。流量制御弁８８は、分岐点Ｆ２と圧力制御弁８２との間に配置され、液圧モータ３１から圧力制御弁８２へ供給される作動液の流量を制御する。流量制御弁８８の構成は特に限定されず、本実施形態では、可変絞り８８ａと、圧力制御弁８２側から分岐点Ｆ２側への作動液の流れのみを許容する逆止弁８８ｂとの並列回路で構成される。
【００４８】
図３Ａ〜Ｃは、圧力制御弁８２の構成および動作を説明する要部の概略回路図である。
【００４９】
圧力制御弁８２は、Ａ位置と、Ｂ位置と、Ｃ位置とを有する３ポート３位置電磁切替弁で構成される。圧力制御弁８２は、ソレノイド部ＳＬ１，ＳＬ２およびバネＳＰ１，ＳＰ２を有する。圧力制御弁８２は、ソレノイド部ＳＬ１への励磁指令によりＢ位置へ切り替えられ、当該励磁指令の消失時はバネＳＰ２の付勢力でＡ位置へ復帰する。また、圧力制御弁８２は、ソレノイド部ＳＬ２への励磁指令によりＣ位置へ切り替えられ、当該励磁指令の消失時はバネＳＰ１の付勢力でＡ位置へ復帰する。
【００５０】
圧力制御弁８２は、図３Ａに示すように、Ａ位置において迂回路８７をリザーバ８３へ連通させることで、液圧モータ３１から吐出される作動液をリザーバ８３へ排出する（第１の状態）。また、圧力制御弁８２は、図３Ｂに示すように、Ｂ位置において迂回路８７を第２の液圧供給ライン４２と連通させることで、液圧モータ３１から吐出される作動液を第２の液圧供給ライン４２を介して液圧ポンプ２２やタンクユニット７０へ供給する（第２の状態）。そして、圧力制御弁８２は、図３Ｃに示すように、Ｃ位置において迂回路８７を遮断するとともに、第２の液圧供給ライン４２の作動液をリザーバ８３へ排出することで、第２の液圧供給ライン４２の圧力を低下させる（第３の状態）。
【００５１】
圧力制御弁８２の切替制御は、液圧ポンプ２２の駆動状態、液圧モータ３１や発電機３２の回転状態、液圧循環回路４０（第１の液圧供給ライン４１、第２の液圧供給ライン４２）の回路圧、タンクユニット７０からの出力（液面検知信号）などに基づいて、コントローラ６０により実行される。
【００５２】
［風力発電装置の動作］
次に、以上のように構成される風力発電装置１の典型的な動作について説明する。
【００５３】
図４は、コントローラ６０により実行される処理フローの一例であり、図５は、第２の液圧供給ライン４２およびタンク部７１内の作動液量の時間変化と圧力制御弁８２の切替位置との関係を示すタイミングチャートである。
【００５４】
風力発電装置１の駆動開始時、コントローラ６０は、チャージポンプ８１を起動させるとともに、圧力制御弁８２をＡ位置へ切り替える（ステップ１１，１２）。
【００５５】
上述のように、液圧ポンプ２２はタワー１０の頂部に設置されているのに対して、液圧モータ３１は地上（地面Ｈ）に設置されている。このため、液圧ポンプ２２と液圧モータ３１との間のタワー１０の高さに相当する高低差によって、液圧モータ３１から吐出される作動液の圧力では液圧ポンプ２２の正常な駆動を確保するのに必要な作動液（背圧）を液圧ポンプ２２へ十分に供給することができない場合がある。
【００５６】
そこで本実施形態では、風力発電装置１の稼働中は常時、チャージユニット８０のポンプ部８１を駆動することで、第２の液圧供給ライン４２を液圧ポンプ２２の適正な動作を確保できる圧力（第１の圧力Ｐ１）以上の圧力に維持する。これにより、風車２１の回転量に応じた液圧を液圧ポンプ２２において発生させることが可能となる。
【００５７】
一方、圧力制御弁８２はＡ位置にあるため、液圧モータ３１から吐出される作動液は迂回路８７を介してリザーバ８３へ排出される（図３Ａ参照）。このため第２の液圧供給ライン４２は、ポンプ部８１によって、大気圧Ｐ０から第１の圧力Ｐ１に昇圧される（図５における時間ｔ０〜ｔ１参照）。
【００５８】
風車２１が風を受けて回転すると、その回転動力がギア機構２３を介して液圧ポンプ２２へ伝達される。液圧ポンプ２２は、風車２１の回転に応じた液圧を発生し、第１の液圧供給ライン４１を介してその液圧を液圧モータ３１へ伝達する。液圧モータ３１は、液圧ポンプ２２からの液圧を受けて回転し、発電機３２を駆動する。液圧モータ３１から吐出された作動液は、迂回路８７、ポンプ部８１および第２の液圧供給ライン４２を介して液圧ポンプ２２へ還流する。
【００５９】
コントローラ６０は、圧力センサ４５の出力に基づいて第１の液圧供給ライン４１の液圧を常時監視し、圧力センサ４５の出力が一定の所定値となるように液圧ポンプ２２の吐出量あるいは液圧モータ３１の回転数を制御する。これにより、発電機３２において一定の発電量で安定に電力を発生することができる（図５における時間ｔ１〜ｔ２参照）。
【００６０】
ここで、風量が急激に強くなるなどして風車２１の回転が急速に増加したとき、第２の液圧供給ライン４２の液圧が第１の圧力Ｐ１を下回る場合がある。第２の液圧供給ライン４２の液圧が第１の圧力Ｐ１より所定の圧力Ｐ０にまで低下すると、タンクユニット７０の出口弁７２が開弁して、タンク部７１から作動液が第２の液圧供給ライン４２へ補充される。これにより第２の液圧供給ライン４２の過度な液圧低下が抑制されるため、液圧ポンプ２２の正常な動作が維持される（図５における時間ｔ２〜ｔ３参照）。
【００６１】
一方、タンク部７１から第２の液圧供給ライン４２への作動液の補充が一定時間継続し、タンク部７１内の作動液の残量が所定レベル以上低下すると、タンク部７１に設けられた液面検出機構のスイッチが作動し、その出力がコントローラ６０へ出力される。コントローラ６０は、上記スイッチの出力を受信すると、圧力制御弁８２をＡ位置からＢ位置へ切り替える（ステップ１３，１４）。これにより、液圧モータ３１から吐出される作動液の全量が第２の液圧供給ライン４２に導入され、第２の液圧供給ライン４２の液圧が上昇する（図３Ｂ、図５における時間ｔ３〜ｔ４参照）。また、第２の液圧供給ライン４２の液圧が第２の圧力Ｐ２に達すると、タンクユニット７０の入口弁７３が開弁し、タンク部７１に作動液が補給される（図５における時間ｔ４〜ｔ５参照）。これにより、液圧ポンプ２２の安定な動作を確保しつつ、タンク部７１へ作動液を補給することが可能となる。
【００６２】
風車２１の急速回転が緩和されて定常回転にまで風車２１の回転数が低下した後も上記制御が継続されると、第２の液圧供給ライン４２の液圧はさらに上昇する。例えば、第２の液圧供給ライン４２の液圧が第２の圧力よりも高い第３の圧力に達すると、液圧ポンプ２２の背圧の上昇に伴う液圧ポンプ２２の吐出圧（吐出量）の増加により、液圧モータ３１および発電機３２の回転数が上昇する。そこでコントローラ６０は、発電機３２の所定以上の過度な回転を検出したとき、圧力制御弁８２をＢ位置からＣ位置へ切り替える（ステップ１５，１６）。これにより、第２の液圧供給ライン４２がリザーバ８３と連通し、第２の液圧供給ライン４２の液圧が低下する（図３Ｃ、図５における時間ｔ５〜ｔ６参照）。第２の液圧供給ライン４２の液圧が第２の圧力Ｐ２以下になると、タンクユニット７０の入口弁７３が閉じ、これによりタンク部７１への作動液の補給が停止される。
【００６３】
第２の液圧供給ライン４２の液圧の低下に伴い、液圧ポンプ２２の吐出圧(吐出量)も低下し、これにより液圧モータ３１および発電機３２が過回転状態から解放される。コントローラ６０は、発電機３２の定常的な正常回転数に復帰したことを検出すると、圧力制御弁８２をＣ位置からＡ位置へ切り替える（ステップ１７，１２）。これにより、第２の液圧供給ライン４２は再び第１の圧力Ｐ１に維持される（図５における時間ｔ６以後参照）。以後、上述と同様な制御が実行される。
【００６４】
以上のように本実施形態によれば、タンクユニット７０とチャージユニット８０とを含む液圧補充回路９０を備えているため、風車２１の急速回転時等においても液圧ポンプ２２を正常に駆動させて、安定した発電動作を確保することができる。
【００６５】
また以上の実施形態では、タンクユニット７０が駆動ユニット２０と同様にタワー１０の頂部に設置されているため、風車２１の急速回転時において液圧ポンプ２０へ迅速に作動液を補充することが可能となり、駆動ポンプ２２の適正な動作を確保することができる。また、タンク部７１への作動液の充填を液圧循環回路４０内の圧力に応じて自動的に行うことができるため、作動液の補給のためのメンテナンス作業を不要とすることができる。
【００６６】
なお以上の説明では、タンク部７１内の作動液の液面検出機構の出力や発電機３２の回転状態などに応じて圧力制御弁８２の切り替え制御を行うようにしたが、勿論これに限られず、液圧ポンプ２２の回転数や圧力センサ４５，４５Ａの出力等に基づいて圧力制御弁８２の切り替え制御を行うようにしてもよい。例えば、圧力センサ４５Ａによって第２の液圧供給ライン４２の液圧を監視し、その圧力が所定の値（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ３など）に達したか否かを判定し、その判定結果に応じて最適な位置に圧力制御弁８２を切り替えるようにしてもよい。
【００６７】
さらに、本実施形態の風力発電装置１においては、発電機３２がタワー１０の頂部といった高所ではなく、それよりも低い場所（地面Ｈ等の地上）に設置されている。このため、タワー１０の頂部に設置される駆動ユニット２０の小型化、軽量化を図り、装置の小型化を実現することができる。
【００６８】
図６Ａは、ナセル１２１に発電機Ｇが格納された比較例に係る風力発電装置１００の概略側面図であり、図６Ｂは本実施形態に係る風力発電装置１を上記風力発電装置１００と比較して示す概略側面図である。
【００６９】
比較例に係る風力発電装置１００は、タワー１１０の頂部に設置されたナセル１２１の内部に発電機Ｇが収容されているため、ナセル１２１が大型化しその重量も大きく、したがってナセル１２１を支持するタワー１１０の剛性を高めるために大径化が必須とされていた。これに対して図６Ｂに示す本実施形態の風力発電装置１によれば、発電機Ｇが地上の発電ユニット３０に収容されているため、ナセル２０１の小型化、軽量化が可能となり、したがってナセル２０１を支持するタワー１０に必要な剛性を低下させることができる結果、タワー１０の小径化が図れることになる。さらに本実施形態によれば、発電機Ｇが地上に設置されているため、高所での作業が不要となり、したがって発電機Ｇの点検や修理、交換等のメンテナンス作業性が向上する。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７１】
例えば以上の実施形態では、風車２１は水平型で構成されたが、これに限られず、回転軸が風の向きに対して直交する垂直型の風車で構成されてもよい。
【００７２】
また以上の実施形態では、再生エネルギ型発電装置として風力発電装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、海洋、河川、湖沼などの水面にロータを設置した波力発電や潮汐発電、水力発電等にも本発明は適用可能である。特に、本発明によれば、ロータと発電機とが相互に離間した位置に設置される場合においても、上述のように液圧補助回路によって液圧ポンプの動作不良を防止することができるため、安定した発電動作を確保することができる。また発電機を任意の位置に設置できるため、メンテナンス性の向上はもちろん、発電システムの設計自由度の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…風力発電装置
１０…タワー
２０…駆動ユニット
２１…風車
２２…液圧ポンプ
３０…発電ユニット
３１…液圧モータ
３２…発電機
４０…液圧循環回路
４１…第１の液圧供給ライン
４２…第２の液圧供給ライン
５０…駆動回路（液圧装置）
６０…コントローラ
７０…タンクユニット
７１…タンク部
７２…出口弁
７３…入口弁
８０…チャージユニット
８１…ポンプ部
８２…圧力制御弁
９０…液圧補助回路
【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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