(57)【要約】      （修正有）【課題】ナセルの重量を軽減しうる再生可能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は、少なくとも一枚のブレードと、前記ブレードが取り付けられるハブ６と、前記ハブによって駆動される油圧ポンプ８と、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータ１４と、前記油圧モータによって駆動される発電機と、前記ハブが貫通する貫通穴が形成された前方壁を有し、前記ハブを支持するナセル台板１０Ａと、前記貫通穴に設けられ、前記ナセル台板に対して前記ハブの回転を許容する主軸受１８と、を備え、前記油圧ポンプは、前記ハブに連結されるポンプロータ２０と、前記ポンプロータの外周側に設けられ、前記ハブから遠い壁面に固定されて前記ナセル台板によって支持されるポンプステータ２２と、を含み、前記ポンプロータは、前記主軸受によって、前記ポンプステータに対する回転が許容される。【選択図】図２
2015148154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一枚のブレードと、
前記少なくとも一枚のブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、
前記ハブが貫通する貫通穴が形成された前方壁を有し、前記ハブを支持するためのナセル台板と、
前記前方壁の前記貫通穴に設けられ、前記ナセル台板に対して前記ハブの回転を許容するための主軸受と、を備え、
前記油圧ポンプは、
前記前方壁の前記貫通穴を貫通する前記ハブに連結されるポンプロータと、
前記ポンプロータの外周側に設けられ、前記貫通穴の周囲において前記前方壁の前記ハブから遠い壁面に固定されて前記ナセル台板によって支持されるポンプステータと、を含み、
前記ポンプロータは、前記主軸受によって、前記ポンプステータに対する回転が許容されてい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】
前記ポンプロータと前記ポンプステータとの間には軸受が存在せず、
前記ポンプロータの前記ポンプステータに対する回転は、前記主軸受のみによって許容されている請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
前記ポンプステータの前記前方壁から遠い端面に一端が接続され、他端が前記油圧モータに接続される少なくとも一つの作動油ラインをさらに備える請求項１又は２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
前記ポンプステータは、
前記ポンプロータの回転によって往復運動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに作動室をそれぞれ形成するシリンダと、を含み、
前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面には、前記複数のシリンダに連通する少なくとも一つのマニホールドが形成されており、
前記作動油ラインの各々が、何れかの前記マニホールドに接続された請求項３に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記複数のシリンダは、
前記油圧ポンプの周方向に配列されて、前記油圧ポンプの軸方向における第１位置に第１バンクを形成する複数の第１シリンダと、
前記油圧ポンプの周方向に配列されて、前記油圧ポンプの軸方向における前記第１位置とは異なる第２位置に第２バンクを形成する複数の第２シリンダとを含み、
前記第１シリンダの各々は、前記第２シリンダの何れかとともに、前記油圧ポンプの軸方向に沿って並ぶシリンダ列を形成しており、
前記ポンプステータの内部には、前記シリンダ列に対応して設けられて前記油圧ポンプの軸方向に沿って延在するとともに、前記シリンダ列を構成する前記第１シリンダ及び前記第２シリンダに連通する内部流路が形成されており、
前記内部流路の各々が、前記少なくとも一つのマニホールドに連通した請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの作動油ラインは、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される高圧油が流れる高圧ラインと、
前記油圧モータから前記油圧ポンプに戻される低圧油が流れる低圧ラインと、を含み、
前記少なくとも一つのマニホールドは、
前記高圧ラインに接続される高圧マニホールドと、
前記低圧ラインに接続される低圧マニホールドと、を含む
請求項４又は５に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項７】
前記高圧マニホールドは、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面に沿って周方向に連続して設けられ、
前記低圧マニホールドは、前記高圧マニホールドの内周側又は外周側において、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面に沿って周方向に連続して設けられた請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項８】
前記油圧モータは、前記ハブの回転中心軸の軸方向に関して、前記油圧ポンプと前記発電機との間に位置し、
前記少なくとも一つの作動油ラインが、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面から、該端面よりも後方に位置する前記油圧モータまで延びている請求項３乃至７の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項９】
前記ハブの回転中心軸の軸方向に関して前記前方壁を挟んで前記油圧ポンプの反対側において、前記ハブに設けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクを挟圧することで前記ハブを制動するように構成されたブレーキキャリパと、をさらに備える請求項１乃至８の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機にて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乃至９の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置の組立て方法であって、
前記ハブに前記ポンプロータ及び前記主軸受を組み付ける第１ステップと、
前記ポンプステータを前記ナセル台板の前記前方壁に固定する第２ステップと、
前記ポンプロータ及び前記主軸受が組み付けられた前記ハブを、前記前方壁の前記貫通穴に挿入する第３ステップと、
を備える再生エネルギー型発電装置の組立て方法。
【請求項１２】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置の組立て方法であって、
前記ナセル台板の前記貫通穴に前記主軸受を介して前記ハブを挿入する第４ステップと、
前記ポンプステータ及び前記ポンプロータを治具に組み付ける第５ステップと、
前記主軸受を介して前記貫通穴に挿入された前記ハブに、前記治具に組み付けられた前記ポンプステータ及び前記ポンプロータを取り付ける第６ステップと、
前記第６ステップの後、前記ポンプステータ及び前記ポンプロータから前記治具を取り外す第７ステップと、
を備える再生エネルギー型発電装置の組立て方法。
【請求項１３】
前記第５ステップでは、前記治具を用いて、前記ポンプステータと前記ポンプロータとの間の隙間を規定の範囲内に維持する請求項１１又は１２に記載の再生エネルギー型発電装置の組立て方法。
【請求項１４】
各部品の組み立てが、ボルト及び／又は嵌合により行われる請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の再生エネルギー型発電装置の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、再生可能エネルギー型発電装置に関する。なお、再生可能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、環境意識の高まりから、再生可能エネルギー型発電装置として風力発電装置が注目されている。風力発電装置は、一般に、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上又は洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電装置では、ブレードが風を受けてロータが回転し、ロータの回転がドライブトレインによってナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。
【０００３】
特許文献１には、ドライブトレインとして油圧ポンプ及び油圧モータを用いた風力発電装置が開示されている。この風力発電装置では、ハブによって油圧ポンプを駆動して圧油を生成し、該圧油によって油圧モータを駆動するようになっている。そして、油圧モータに連結された発電機において、油圧モータから入力された回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電している。また、ドライブトレインの軸系の具体例として、特許文献１には、ハブと油圧ポンプ間に設けられたロータシャフトが２つの軸受によって軸支され、ロータシャフトの一端が油圧ポンプのロータ部に連結している構成が開示されている。また、ロータシャフトを短縮し油圧ポンプのロータ部がハブに固定され、ロータ部が２つの軸受によって軸支されている構成も特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１０／００３２９５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、風力発電装置に代表される再生可能エネルギー型発電装置は発電量向上の観点から大型化が進んでおり、再生可能エネルギー型発電装置のドライブトレインは、大トルクを伝達するためにサイズ及び重量が大きくなる傾向にある。そのため、ドライブトレインを支持するナセル台板が大型化し、ナセル重量増加に伴い、再生可能エネルギー型発電装置の製造コストが嵩むという問題が生じる。ナセル重量を軽減しうるナセル台板を含めたドライブトレインの支持構造の開発が望まれる。
この点、特許文献１では、油圧ポンプをナセル台板に支持する構造が開示されていない。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ナセルの重量を軽減しうる再生可能エネルギー型発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置は、
少なくとも一枚のブレードと、
前記少なくとも一枚のブレードが取り付けられるハブと、
前記ハブによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、
前記ハブが貫通する貫通穴が形成された前方壁を有し、前記ハブを支持するためのナセル台板と、
前記前方壁の前記貫通穴に設けられ、前記ナセル台板に対して前記ハブの回転を許容するための主軸受と、を備え、
前記油圧ポンプは、
前記前方壁の前記貫通穴を貫通する前記ハブに連結されるポンプロータと、
前記ポンプロータの外周側に設けられ、前記貫通穴の周囲において前記前方壁の前記ハブから遠い壁面に固定されて前記ナセル台板によって支持されるポンプステータと、を含み、
前記ポンプロータは、前記主軸受によって、前記ポンプステータに対する回転が許容されている。
【０００８】
上記再生エネルギー型発電装置では、ナセル台板の前方壁の貫通穴の周囲において前方壁のハブから遠い壁面にポンプステータを固定し、ポンプステータをナセル台板によって支持するようにしたので、ハブから油圧ポンプに至る動力伝達用の軸系を短縮できる。
すなわち、ポンプステータがポンプロータの外周側に設けられるので、ナセル台板の前方壁の貫通穴の周囲にポンプステータを直接固定することができる。このため、油圧ポンプがナセル台板の前方壁から離れて配置されてポンプステータをナセルの前方壁に直接固定しない場合に比べ、別途支持構造を設ける必要がなく、そのためのスペースを必要としないため、ナセルを小型化及び軽量化することができる。なお、ナセル台板は、元々、ドライブトレインを支持可能な程度の強度を有するから、油圧ポンプをナセル台板に支持させるようにしてもナセル台板が極端に大型化することはない。
なお、油圧ポンプのメンテナンス対象部品（ピストン、バルブ等）が通常搭載されるのはポンプステータであるから、上述のように内周側がポンプロータで外周側がポンプステータという油圧ポンプの構造を採用すれば、外周側がポンプロータである場合に比べて油圧ポンプのメンテナンスが容易になる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、前記ポンプロータと前記ポンプステータとの間には軸受が存在せず、前記ポンプロータの前記ポンプステータに対する回転は、前記主軸受のみによって許容されている。
この場合、ポンプロータとポンプステータとの間にポンプロータの回転を許容する軸受を主軸受とは別に設ける場合に比べて、軸受の数を低減することができる。したがって、ナセルをより小型化及び軽量化することができる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、前記再生エネルギー型発電装置は、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い端面に一端が接続され、他端が前記油圧モータに接続される少なくとも一つの作動油ラインをさらに備える。
ポンプステータは、ナセル台板の前方壁に固定されてナセル台板に支持されるので、油圧ポンプの支持構造の設置スペースを油圧ポンプの後方側（油圧ポンプを挟んでハブとは反対側）に設ける必要がない。そのため、油圧ポンプの後方側では、作動油ラインの設置スペースを確保しやすい。そこで、上述のように、ポンプステータの前方壁から遠い端面に作動油ラインの一端を接続することで、油圧ポンプ後方側のスペースを有効活用して、油圧ポンプと油圧モータとを接続する作動油ラインを設置することができる。
また、ポンプステータの端面に作動油ラインを接続するため、ポンプステータの外周側に作動油ラインを敷設する必要がない。このため、ポンプステータの外周側からポンプステータにアクセスすることが容易となり、ポンプステータを外周側に有する油圧ポンプのメンテナンス性を向上させることができる。
【００１１】
一実施形態では、前記ポンプステータは、前記ポンプロータの回転によって往復運動するように構成された複数のピストンと、前記複数のピストンとともに作動室をそれぞれ形成するシリンダと、を含み、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面には、前記複数のシリンダに連通する少なくとも一つのマニホールドが形成されており、前記作動油ラインの各々が、何れかの前記マニホールドに接続される。
このように、油圧ポンプの複数のピストンに連通するマニホールドをポンプステータの前方壁から遠い端面に設けることで、該マニホールドを介して、油圧ポンプ後方側に設置される作動油ラインを容易に複数のピストンに連通させることができる。
【００１２】
一実施形態では、
前記複数のシリンダは、
前記油圧ポンプの周方向に配列されて、前記油圧ポンプの軸方向における第１位置に第１バンクを形成する複数の第１シリンダと、
前記油圧ポンプの周方向に配列されて、前記油圧ポンプの軸方向における前記第１位置とは異なる第２位置に第２バンクを形成する複数の第２シリンダと、を含み、
前記第１シリンダの各々は、前記第２シリンダの何れかとともに、前記油圧ポンプの軸方向に沿って並ぶシリンダ列を形成しており、
前記ポンプステータの内部には、前記シリンダ列に対応して設けられて前記油圧ポンプの軸方向に沿って延在するとともに、前記シリンダ列を構成する前記第１シリンダ及び前記第２シリンダに連通する内部流路が形成されており、
前記内部流路の各々が、前記少なくとも一つのマニホールドに連通する。
この場合、内部流路は油圧ポンプの軸方向に沿って延在しているので、軸方向に沿って並ぶシリンダ列を形成する第１シリンダ及び第２シリンダを一本の内部流路を介してマニホールドに連通させることができる。このため、油圧ポンプ内部における流路のレイアウトを効率化することができ、ポンプステータを小型化することができる。
したがって、ナセルを小型化及び軽量化することができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、
前記少なくとも一つの作動油ラインは、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される高圧油が流れる高圧ラインと、
前記油圧モータから前記油圧ポンプに戻される低圧油が流れる低圧ラインと、を含み、
前記少なくとも一つのマニホールドは、
前記高圧ラインに接続される高圧マニホールドと、
前記低圧ラインに接続される低圧マニホールドと、を含む。
この場合、高圧マニホールドが高圧ラインに接続され、低圧マニホールドが低圧ラインに接続されるので、高圧マニホールドと低圧マニホールドを介して各シリンダが高圧ライン及び低圧ラインと連通可能となる。したがって、簡素な流路構造で各シリンダを高圧ライン及び低圧ラインに連通させることができるため、ナセルを小型化及び軽量化することができる。
【００１４】
一実施形態では、
前記高圧マニホールドは、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面に沿って周方向に連続して設けられ、
前記低圧マニホールドは、前記高圧マニホールドの内周側又は外周側において、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面に沿って周方向に連続して設けられる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、
前記油圧モータは、前記ハブの回転中心軸の軸方向に関して、前記油圧ポンプと前記発電機との間に位置し、
前記少なくとも一つの作動油ラインが、前記ポンプステータの前記前方壁から遠い前記端面から、該端面よりも後方に位置する前記油圧モータまで延びている。
この場合、油圧モータは、油圧ポンプよりも後方であって油圧ポンプと発電機との間に位置し、ポンプステータの前方壁から遠い端面から伸びる作動油ラインと接続されるので、作動油ラインの長さを低減することができる。したがって、ナセルを小型化及び軽量化することができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、前記再生エネルギー型発電装置は、
前記ハブの回転中心軸の軸方向に関して前記前方壁を挟んで前記油圧ポンプの反対側において、前記ハブに設けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクを挟圧することで前記ハブを制動するように構成されたブレーキキャリパと、をさらに備える。
この場合、ブレーキディスク及びブレーキキャリパは、ハブの回転中心軸の軸方向に関して前方壁を挟んで油圧ポンプの反対側に存在するので、前記前方壁を挟んで油圧ポンプ側には、ブレーキディスク及びブレーキキャリパを設けるためのスペースが必要ない。したがって、ナセルを小型化及び軽量化することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、前記再生エネルギー型発電装置は、
前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機にて電力を生成する風力発電装置である。
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る上記再生エネルギー型発電装置の組み立て方法は、
前記ハブに前記ポンプロータ及び前記主軸受を組み付ける第１ステップと、
前記ポンプステータを前記ナセル台板の前記前方壁に固定する第２ステップと、
前記ポンプロータ及び前記主軸受が組み付けられた前記ハブを、前記前方壁の前記貫通穴に挿入する第３ステップと、
を備える。
【００１９】
本発明の少なくとも一実施形態に係る上記再生エネルギー型発電装置の組み立て方法は、
前記ナセル台板の前記貫通穴に前記主軸受を介して前記ハブを挿入する第４ステップと、
前記ポンプステータ及び前記ポンプロータを治具に組み付ける第５ステップと、
前記主軸受を介して前記貫通穴に挿入された前記ハブに、前記治具に組み付けられた前記ポンプステータ及び前記ポンプロータを取り付ける第６ステップと、
前記第６ステップの後、前記ポンプステータ及び前記ポンプロータから前記治具を取り外す第７ステップと、
を備える。
【００２０】
上記再生エネルギー型発電装置の組み立て方法では、ポンプステータ及びポンプロータを治具に組みつけて仮組しておき、油圧ポンプを組み立てた状態でハブに取り付けるため、再生エネルギー型発電装置の組立てが容易である。
【００２１】
幾つかの実施形態では、前記第５ステップでは、前記治具を用いて、前記ポンプステータと前記ポンプロータとの間の隙間を規定の範囲内に維持する。
この場合、治具を用いることで、ポンプステータとポンプロータとの間の隙間を規定の範囲内に維持することで、第６ステップにおいて、主軸受を介して貫通穴に挿入されたハブに、ポンプステータ及びポンプロータを取り付けやすい。
【００２２】
幾つかの実施形態では、各部品の組み立てが、ボルト及び／又は嵌合により行われる。
この場合、各部品の組み立ては、ボルト及び／又は嵌合により容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、再生エネルギー型発電装置のナセルの重量を軽減しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る風力発電装置のハブ、油圧ポンプ及びナセルのナセル台板の断面図である。
【図３】一実施形態に係るナセル台板及びポンプステータの構成例を示す図である。
【図４】図２に示す風力発電装置のポンプロータの回転軸方向に沿った油圧ポンプ周辺の断面図である。
【図５】図２に示す風力発電装置のポンプロータの半径方向に沿った油圧ポンプ周辺の断面図である。
【図６】図２に示す風力発電装置のポンプロータの半径方向に沿ったナセル台板の前方壁周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、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。
【００２６】
なお、本明細書において、例えば、“ある方向に沿って延在する”とは、正確に該方向に延在する場合のみならず、該方向と多少ずれた方向（例えば該方向との交角が０〜３０°程度である方向）に延在する場合も含む。“ある方向に沿って並ぶ”や“ある方向に沿って設けられる”についても、同様である。
【００２７】
一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置について説明する。なお、ここでは、再生エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について述べるが、本発明は、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電装置２の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、風力発電装置２は、少なくとも一枚のブレード４と、少なくとも一枚のブレード４が取り付けられるハブ６と、ナセル１０と、ナセル１０を支持するためのタワー１２を含む。
【００２９】
さらに、風力発電装置２は、ハブ６によって駆動される油圧ポンプ８と、油圧ポンプ８からの圧油によって駆動される油圧モータ１４と、油圧ポンプ８と油圧モータ１４との間に設けられた作動油ライン１５と、油圧モータ１４の回転軸１４Ａに接続し、油圧モータ１４によって駆動される発電機１６とを含む。油圧ポンプ８、油圧モータ１４及び発電機１６は、ナセル１０に収容される。
作動油ライン１５は、油圧モータ８から油圧モータ１４に供給される高圧油が流れる高圧ライン１５Ａと、油圧モータ１４から油圧ポンプ８に戻される低圧油が流れる低圧ライン１５Ｂとを含む。
【００３０】
図２は、一実施形態に係る風力発電装置２のハブ６、油圧ポンプ８及びナセル１０のナセル台板の断面図であり、図３は、一実施形態に係るナセル台板及びポンプステータの構成例を示す図である。
【００３１】
図２に示すように、一実施形態に係る風力発電装置２は、さらに、ハブ６を支持するためのナセル台板１０Ａと、ナセル台板１０Ａに対するハブ６の回転を許容するための主軸受１８を備える。
ハブ６は、ブレード４が取り付けられる部分である本体部６Ａと、後述するポンプロータと連結される部分である、円筒状のシャフト部６Ｂとを含む。
ナセル台板１０Ａは前方壁１０Ｂを有しており、前方壁１０Ｂにはハブ６が貫通する貫通穴１０Ｃが形成されている。すなわち、貫通穴１０Ｃには、ハブ６のシャフト部６Ｂが貫通するようになっている。
ここで、「前方」とは、ハブ６の回転中心軸Ｐの軸方向において、ナセル台板１０Ａからハブ６の本体部６Ａに向かう方向を意味する。  前方壁１０Ｂは、ナセル台板１０Ａの前方側に、鉛直上向き方向に沿って（より詳細には、回転中心軸Ｐの軸方向に直交する方向に沿って）延在して設けられる、ハブ６の回転中心軸Ｐの方向に厚みを有する壁状の部分である。前方壁１０Ｂは、ハブ６を支持し、ハブ６の回転を許容するために、十分な厚みを有する。
主軸受１８は、前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃに設けられる。なお、「主軸受」との名称は、ポンプ等に設けられる可能性のある軸受（例えばポンプ軸受）と区別するための名称である。主軸受１８は、ブレード４及びハブ６を含む風車ロータの主軸に相当するハブ６のシャフト部６Ｂを支持し、シャフト部６Ｂの回転を許容する機能を有するものであるが、「主軸受」という名称は、必ずしも、主軸を支持し回転を許容するための軸受という主旨ではない。
【００３２】
油圧ポンプ８は、ポンプロータ２０と、ポンプロータ２０の外周側に設けられるポンプステータ２２とを含む。
ポンプロータ２０は、前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃを貫通するハブ６に連結され、ハブ６とともに回転する。
ポンプステータ２２は、貫通穴１０Ｃの周囲において前方壁１０Ｂのハブ６から遠い壁面１１に固定されてナセル台板１０Ａによって支持される。ここで、「ハブ６から遠い」とは、“ハブ６の本体部６Ａから遠い”という意味であり、「前方壁１０Ｂのハブ６から遠い壁面１１」とは、ハブ６の回転中心軸Ｐに略直交する前方壁１０Ｂの２つの壁面のうち、ハブ６の本体部６Ａから遠い壁面のことである。
【００３３】
一実施形態では、図３に示すように、ナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂに設けられる貫通穴１０Ｃの周囲には、貫通穴１０Ｃの周方向にボルト穴５４が複数設けられる。そして、ポンプステータ２２は、前方壁１０Ｂのハブ６から遠い壁面１１に、ボルト穴５４を通してボルト５２で固定される。
【００３４】
ポンプロータ２０は、主軸受１８によって、ポンプステータ２２に対する回転が許容される。
すなわち、主軸受１８は、ナセル台板１０Ａに対するハブ６の回転を許容するとともに、ポンプステータ２２に対するポンプロータ２０の回転をも許容する。
【００３５】
上述のように、図２に示す再生エネルギー型発電装置２では、ナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃの周囲において前方壁１０Ｂのハブ６から遠い壁面１１にポンプステータ２２を固定し、ポンプステータ２２をナセル台板１０Ａによって支持するようにしたので、ハブ６から油圧ポンプ８に至る動力伝達用の軸系を短縮できる。
また、この構成では、油圧ポンプ８が前方壁１０の壁面１１に固定されており、前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃに設けられた主軸受１８と油圧ポンプ８との距離が近くなる。このことは、油圧ポンプ８のポンプロータ２０の回転軸と、ポンプロータ２０の回転を許容する主軸受１８の軸心を一致させる（アラインメント）うえで好都合である。
【００３６】
また、油圧ポンプ８のメンテナンス対象部品（ピストン、バルブ等）が通常搭載されるのはポンプステータ２２であるから、上述のように内周側がポンプロータ２０で外周側がポンプステータ２２という油圧ポンプ８の構造であれば、ポンプステータ２２やポンプロータ２０を取り外すことなくメンテナンスが可能である。したがって、外周側がポンプロータ２０である場合に比べて油圧ポンプ８のメンテナンスが容易になる。
【００３７】
なお、ポンプステータ２０は、一体成型により成形されてもよい。この場合、油圧ポンプ８から、油圧ポンプ内部に存在するオイル（例えば、作動油、潤滑油、冷却油等）が漏洩するリスクを低減できる。ポンプステータ２０は、鋳造または鍛造により製造されてもよい。
【００３８】
図２に示す実施形態に係る風力発電装置２では、ナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂは中実の壁である。
他の実施形態では、前方壁１０Ｂは、フレーム構造によって形成される平面状の壁であってもよい。この場合、フレーム構造を採用することにより前方壁１０Ｂを軽量化することができるため、ナセル１０をより軽量化することができる。
【００３９】
なお、図２に示すように、一実施形態に係る風力発電装置２は、さらに、ナセル１０のナセル台板１０Ａをタワー１２に旋回自在に支持するヨー旋回座軸受２８をさらに備える。一実施形態に係る風力発電装置２は、図２に示すように、油圧ポンプ８がヨー旋回座軸受２８の中心軸Ｏとハブ６との間に位置するように構成される。
【００４０】
一実施形態では、主軸受１８として、１個の複列外輪と２組のころ付内輪から構成される複列円錐ころ軸受（テーパ軸受）を用いる。複列円錐ころ軸受は、ラジアル荷重、スラスト荷重及びモーメント荷重を単独で負担できる。
主軸受１８には、ナセル台板１０Ａに対するハブ６の回転を許容するとともにポンプステータ２２に対するポンプロータ２０の回転をも許容するという役割が要求される。このため、主軸受１８として、ラジアル荷重、スラスト荷重及びモーメント荷重を単独で負担できる複列円錐ころ軸受を好適に用いることができる。
【００４１】
図２に示すように、一実施形態では、ポンプロータ２０とポンプステータ２２との間には軸受が存在せず、ポンプロータ２０のポンプステータ２２に対する回転は、主軸受１８のみによって許容されている。
他の実施形態では、風力発電装置２は、主軸受１８とは別に、ポンプロータ２０のポンプステータ２２に対する回転を許容するためのポンプ軸受を有してもよい。
【００４２】
図２に示すように、一実施形態では、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３に作動油ライン１５（高圧ライン１５Ａ及び低圧ライン１５Ｂ）の一端が接続され、作動油ライン１５（高圧ライン１５Ａ及び低圧ライン１５Ｂ）の他端が油圧モータ１４に接続される。
【００４３】
また、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３には、作動油ライン１５が接続されるマニホールド３０が形成されている。なお、高圧ライン１５Ａは高圧マニホールド３０Ａに、低圧ライン１５Ｂは低圧マニホールド３０Ｂにそれぞれ接続されている。
【００４４】
図２に示すように、一実施形態では、油圧モータ１４は、ハブ６の回転中心軸Ｐの軸方向に関して、油圧ポンプ８と発電機１６との間に位置し、少なくとも一つの作動油ライン１５（高圧ライン１５Ａ及び低圧ライン１５Ｂ）が、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３から、端面２３よりも後方に位置する油圧モータ１６まで延びている。なお、ここでいう「後方」とは、ハブ６の回転中心軸Ｐの軸方向において、前方壁１０Ｂを挟んで、ハブ６の本体部６Ａとは反対側のこと（すなわち、ハブ６の回転中心軸Ｐの軸方向において、前述した「前方」とは反対の方向）を指す。
この場合、油圧モータ１４は、油圧ポンプ８よりも後方であって油圧ポンプ８と発電機１６との間に位置し、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面１１から伸びる作動油ライン１５（１５Ａ，１５Ｂ）と接続されるので、作動油ライン１５（１５Ａ，１５Ｂ）の長さを低減することができる。したがって、ナセル１０を小型化及び軽量化することができる。
【００４５】
図２に示すように、一実施形態では、再生エネルギー型発電装置２は、ブレーキディスク４８及びブレーキキャリパ（不図示）をさらに備える。
ブレーキディスク４８は、ハブ６の回転中心軸Ｐの軸方向に関して前方壁１０Ｂを挟んで油圧ポンプ８の反対側において、ハブ６に設けられる。なお、ブレーキディスクは、回転直径が大きいほど制動力が高まるので、ブレーキディスク４８の径を大きくすることが好ましい。
ブレーキキャリパは、ブレーキディスク４８を挟圧することでハブ６を制動する。ブレーキキャリパは、回転するブレーキディスク４８を挟圧して制動するために、静止系に取り付けられる。ブレーキキャリパは、例えばナセル台板１０Ａや、ナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂに取り付けることができる。
【００４６】
図４は、図２に示す風力発電装置２のポンプロータ２０の回転軸方向に沿った油圧ポンプ８周辺の断面図であり、図５は、図２に示す風力発電装置２のポンプロータ２０の半径方向に沿った油圧ポンプ８周辺の断面図である。なお、図５は、油圧ポンプ８の軸方向における、第１位置４１（後述する）における断面図である。
図４に示すように、ポンプステータ２２は、複数のピストン３２と、複数のシリンダ３４とを含む。複数のピストン３２は、ポンプロータ２０の回転によって往復運動するように構成される。また、複数のシリンダ３４は、複数のピストン３２とともに作動室３６をそれぞれ形成する。
そして、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３に形成される少なくとも１つのマニホールド３０（高圧マニホールド３０Ａ及び低圧マニホールド３０Ｂ）は、複数のシリンダ３４に連通する。
【００４７】
図４及び図５に示すように、一実施形態では、ポンプステータ２２は、油圧ポンプ８の軸方向における第１位置４１に複数の第１シリンダ３４Ａを有し、これらの第１シリンダ３４Ａは、第１位置４１において油圧ポンプ８の周方向に配列されて第１バンク３８Ａを形成する。さらに、ポンプステータ２２は、油圧ポンプ８の軸方向における第１位置４１とは異なる第２位置４２に複数の第２シリンダ３４Ｂを有し、これらの第２シリンダ３４Ｂは、第２位置４２において油圧ポンプ８の周方向に配列されて第２バンク３８Ｂを形成する。
そして、第１シリンダ３４Ａの各々は、第２シリンダ３４Ｂの何れかとともに、前記油圧ポンプ８の軸方向に沿って並ぶシリンダ列３９を形成する。すなわち、シリンダ列３９は、第１バンク３８Ａを構成する第１シリンダ３４Ａの数と同じ数だけ形成される。
【００４８】
ポンプステータ２２には、第１バンク３８Ａ及び第２バンク３８Ｂの２つのバンクに加えて、さらに別のバンクが形成されてもよい。
図４に示す実施形態では、ポンプステータには第１バンク３８Ａ及び第２バンク３８Ｂに加え、油圧ポンプ８の軸方向における第１位置４１及び第２位置４２とはそれぞれ異なる位置において、油圧ポンプ８の周方向に配列される第３シリンダ３４Ｃによって形成される第３バンク３８Ｃ及び油圧ポンプ８の周方向に配列される第４シリンダ３４Ｄによって形成される第４バンク３８Ｄが形成されており、合計４バンクが存在する。
【００４９】
ポンプステータ２２の内部には、油圧ポンプ８の軸方向に沿って延在する内部流路４４（４４Ａ，４４Ｂ）が形成される。
内部流路４４（４４Ａ，４４Ｂ）は、シリンダ列３９に対応して設けられる。すなわち、内部流路４４（４４Ａ，４４Ｂ）は、シリンダ列３９の数と同じ数だけ設けられる。
そして、内部流路４４（４４Ａ，４４Ｂ）は、シリンダ列３９を構成する第１シリンダ３４Ａ及び第２シリンダ３４Ｂに連通する。なお、図４に示す実施形態では、内部流路４４（４４Ａ，４４Ｂ）は、それぞれ、第１〜第４バンク３８Ａ〜３８Ｄを構成する第１〜第４シリンダ３４Ａ〜３４Ｄに連通する。
内部流路４４の各々は、少なくとも一つのマニホールド３０に連通する。ここで、内部流路４４Ａは、高圧マニホールド３０Ａに連通する高圧内部流路であり、内部流路４４Ｂは、低圧マニホールド３０Ｂに連通する低圧内部流路である。すなわち、高圧マニホールド３０Ａは、複数の高圧内部流路４４Ａをまとめて高圧ライン１５Ａに接続させ、低圧マニホールド３０Ｂは、複数の低圧内部流路４４Ｂをまとめて低圧ライン１５Ｂに接続させる。
【００５０】
図４に示すように、内部流路４４は、バルブを介して各シリンダ３４（３４Ａ〜３４Ｄ）に連通するようになっている。高圧内部流路４４Ａは、高圧バルブ４６を介して各シリンダ３４（３４Ａ〜３４Ｄ）に連通し、低圧内部流路４４Ｂは低圧バルブ４７を介して各シリンダ３４（３４Ａ〜３４Ｄ）に連通するようになっている。高圧バルブ４６及び低圧バルブ４７は、それぞれ、高圧内部流路４４Ａ及び低圧内部流路４４Ｂと、各シリンダ３４（３４Ａ〜３４Ｄ）との間の連通状態を切替え可能に構成される。
【００５１】
また、図４に示すように、油圧ポンプ８はシール部４５を有する。
シール部４５は、油圧ポンプ８の内部に存在するオイル（例えば、作動油、潤滑油、冷却油等）をシールする役割を有する。
【００５２】
図２及び図４に示すように、一実施形態では、高圧マニホールド３０Ａは、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３に沿って周方向に連続して設けられる。また、低圧マニホールド３０Ｂは、高圧マニホールド３０Ａの外周側において、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３に沿って周方向に連続して設けられる。
他の実施形態では、低圧マニホールド３０Ｂは、高圧マニホールド３０Ａの内周側において、ポンプステータ２２の前方壁１０Ｂから遠い端面２３に沿って周方向に連続して設けられる。
【００５３】
一実施形態では、図４に示すように、高圧マニホールド３０Ａ及び低圧マニホールド３０Ｂは、溶接により形成される。
高圧マニホールド３０Ａは、ポンプステータ２２に形成された溝と、部材５８に形成された溝とで構成され、部材５８とポンプステータ２２とを溶接部５６において溶接することで形成される。ポンプステータ２２に形成される溝は、高圧内部流路４４Ａのそれぞれと繋がるように形成され、高圧内部流路４４Ａの各々が高圧マニホールド３０Ａに連通するようになっている。
低圧マニホールド３０Ｂは、部材５９と、ポンプステータ２２とを溶接部５７において溶接することで形成される。
このように、マニホールド３０（３０Ａ，３０Ｂ）を溶接により形成することで、高圧油が集中して流入するマニホールドの耐圧性及び耐久性をより高めることができる。
【００５４】
一実施形態では、図５に示すように、ポンプロータ２０の外周面上には、周方向に並ぶ多数の凹凸（ローブ）を有するリングカム２４が設けられ、ポンプロータ２０とともに回転するように構成されている。ポンプステータ２２に設けられる複数のシリンダ３４（３４Ａ）は、リングカム２４の外周側に放射状に配置されている。なお、図５は第１位置４１における断面図であり、図５に示されるシリンダ３４は、全て第１バンク３８Ａを構成する第１シリンダ３４Ａである。
【００５５】
複数のピストン３２は、リングカム２４の凹凸によって駆動されて各シリンダ３４内に摺動するように構成されている。ピストン３２はローラ２６とピストン本体２５とを含む。低圧バルブ４７および高圧バルブ４６は、各シリンダ３４と該シリンダ３４内に設けられるピストン３２とで画定される油圧室３６に対して作動油を供給および排出する作用をする。油圧室３６は、高圧内部油路４４Ａを介して高圧ライン１５Ａに接続されるとともに、低圧内部油路４４Ｂを介して低圧ライン１５Ｂに接続されている。
【００５６】
風がブレード４に当たると、ブレード４が回転し、さらにブレード４が取り付けられたハブ６も回転する。ハブ６が回転すると、ハブ６に取り付けられた油圧ポンプ８のポンプロータ２０が回転し、ポンプロータ２０の回転によりポンプロータ２０の外周面に取り付けられたリングカム２４が回転する。
【００５７】
リングカム２４が回転することにより、リングカム２４の多数の凹凸によってローラ２６が押圧され、ピストン本体２５がシリンダ３４の軸方向に往復運動を繰り返す。
【００５８】
ピストン本体２５の往復運動により、油圧室３６の容積が周期的に変化する。油圧室３６の容積が減少するとき、油圧室３６の中の作動油が圧縮され、圧縮された作動油が高圧油になって、高圧ライン１５Ａに吐出され、油圧室３６の容積が増大するとき、油圧室３６の中に作動油が吸入される。
【００５９】
高圧ライン１５Ａに高圧油が吐出されると、高圧油は高圧ライン１５Ａを介して、油圧モータ１４に供給される。高圧油の油圧により油圧モータ１４が駆動されて、油圧モータ１４の回転軸１４Ａは回転する。油圧モータ１４の回転軸１４Ａの回転が発電機１６の回転シャフト（不図示）に伝達され、発電機１６の回転シャフトが回転する。発電機１６は回転シャフトの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を生成する。
【００６０】
高圧油は油圧モータ１４に対して仕事をすると、油圧が低下し低圧油となる。低圧油は低圧ライン１５Ｂを介して、油圧モータ１４から油圧ポンプ８に供給される。油圧ポンプ８に供給された低圧油は油圧ポンプ８により、再度油圧が高められ高圧油となって、再び油圧モータ１４に供給される。
【００６１】
図６は、図２に示す風力発電装置２のポンプロータ２０の半径方向に沿ったナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂ周辺の断面図である。
以下では、図６を用いて、図２に示す風力発電装置２の組み立て方法を説明する。
【００６２】
一実施形態に係る風力発電装置２の組み立て方法は、ハブ６にポンプロータ２０及び主軸受１８を組み付ける第１ステップと、ポンプステータ２２をナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂに固定する第２ステップと、ポンプロータ２０及び主軸受１８が組み付けられたハブ６を、前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃに挿入する第３ステップと、を備える。
第１ステップでは、ボルト６０を用いてハブ６にポンプロータ２０を組み付けるとともに、ボルト５８を用いてハブ６に主軸受１８の内側ケーシング１７を組み付ける。
第２ステップでは、ボルト５２を用いてポンプステータ２２をナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂに固定する。
第３ステップでは、第１ステップにおいてポンプロータ２０及び主軸受１８が組み付けられたハブ６を、前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃに挿入する。
図６に示すように、第３ステップでハブ６とともに前方壁１０Ｂの貫通穴１０Ｃに挿入された主軸受１８の外側ケーシング１６と、前方壁１０Ｂとは、ボルト６２で固定されてもよい。
【００６３】
別の実施形態に係る風力発電装置２の組み立て方法は、以下の第４〜第７ステップを備える。
第４ステップでは、ナセル台板１０Ａの貫通穴１０Ｃに主軸受１８を介してハブ６を挿入する。この際、ボルト６２でナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂと主軸受１８の外側ケーシング１６とを固定し、ボルト５８でハブ６と主軸受１８の内側ケーシング１７とを固定してもよい。
第５ステップでは、ポンプステータ２２及びポンプロータ２０を治具に組み付ける。
第６ステップでは、第４ステップにおいて主軸受１８を介して貫通穴１０Ｃに挿入されたハブ６に、第５ステップにおいて治具に組み付けられたポンプステータ２２及びポンプロータ２０を、ボルト６０を用いて取り付ける。
第６ステップの後、第７ステップでは、ポンプステータ２２及びポンプロータ２０から治具を取り外す。
図６に示すように、第６ステップでハブ６に取り付けられたポンプステータ２２と、ナセル台板１０Ａの前方壁１０Ｂとを、ボルト５２を用いて固定してもよい。
【００６４】
上記第５ステップでは、ポンプステータ２２及びポンプロータ２０を組み付ける治具を用いて、ポンプステータ２２とポンプロータ２０との間の隙間を規定の範囲内に維持してもよい。
【００６５】
上述の第１ステップから第３ステップを備える風力発電装置２の組み立て方法及び第４ステップから第７ステップを備える風力発電装置２の組み立て方法においては、各部品の組み立てはボルトにより行われる。他の実施形態に係る風力発電装置２の組み立て方法においては、各部品の組み立てを、締まり嵌め等の嵌合により行ってもよいし、ボルト及び嵌合の両方で行ってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
２            風力発電装置（再生エネルギー型発電装置）
４            ブレード
６            ハブ
８            油圧ポンプ
１０            ナセル
１０Ａ          ナセル台板
１０Ｂ          前方壁
１１            壁面
１２            タワー
１４            油圧モータ
１４Ａ          回転軸
１５            作動油ライン
１５Ａ          高圧ライン
１５Ｂ          低圧ライン
１６            外側ケーシング
１７            内側ケーシング
１８            主軸受
２０            ポンプロータ
２２            ポンプステータ
２３            端面
２４            リングカム
２８            ヨー旋回座軸受
３０            マニホールド
３０Ａ          高圧マニホールド
３０Ｂ          低圧マニホールド
３２            ピストン
３４            シリンダ
３６            作動室
３８            バンク
３９            シリンダ列
４１            第１位置
４２            第２位置
４４            内部流路
４５            シール
４６            高圧バルブ
４７            低圧バルブ
４８            ブレーキディスク
５２            ボルト
５４            ボルト穴
５６            溶接部
５７            溶接部
【図１】
2015148154.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015148154.tif 000006
【図５】
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【図６】
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