(57)【要約】【課題】  低圧ラインへ作動油を送出するブーストポンプが異常停止した場合に低圧ライン圧力低下を遅延させることができる油圧トランスミッションを提供する。【解決手段】  油圧トランスミッションは、作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプとを備え、少なくとも前記ブーストポンプの異常停止時に、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油が供給されないように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備える油圧トランスミッションであって、
少なくとも前記ブーストポンプの異常停止時に、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油が供給されないように構成された油圧トランスミッション。
【請求項２】
前記低圧ラインから分岐し、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールに連通する第１分岐ラインと、
前記第１分岐ラインに設けられ、前記第１分岐ラインを介して前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの前記作動油の供給を制御するための遮断弁をさらに備え、
前記遮断弁は、前記ブーストポンプの通常作動時は開状態であり、前記ブーストポンプの異常停止時に、前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの前記作動油の供給を遮断するように閉状態となるように構成された請求項１に記載の油圧トランスミッション。
【請求項３】
前記遮断弁は、前記低圧ライン内の圧力をパイロット圧として作動するように構成されたパイロットチェック弁であり、
前記パイロットチェック弁は、前記パイロット圧が閾値Ｐｔｈ以上であるときに前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの流れを許容し、前記パイロット圧が閾値Ｐｔｈ未満であるときに前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの流れを遮断するように構成された請求項２に記載の油圧トランスミッション。
【請求項４】
前記パイロットチェック弁は、前記低圧ラインのうち前記ブーストポンプの直後の部分から前記パイロット圧を取得するように構成された請求項３に記載の油圧トランスミッション。
【請求項５】
前記低圧ラインとは別に設けられ、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールと前記貯留タンクとを接続するオイル供給路と、
前記オイル供給路に設けられ、該オイル供給路を介して前記貯留タンクから前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールに前記作動油を圧送するためのオイル供給ポンプと、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項６】
前記オイル供給ポンプは、前記油圧ポンプを一時的にモータ動作させるように前記油圧ポンプに連通可能に構成されたことを特徴とする請求項５に記載の油圧トランスミッション。
【請求項７】
前記低圧ラインに接続され、前記低圧ラインにおける前記作動油の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータをさらに備え、
前記低圧アキュムレータは、前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記低圧アキュムレータ内の前記作動油を前記低圧ラインに供給するように構成された請求項１乃至６の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項８】
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から前記低圧ラインの圧力が前記低圧アキュムレータの初期充填圧に低下するまでの時間内に、少なくとも通常動作時の回転数の半分まで減速可能に構成されたことを特徴とする請求項７に記載の油圧トランスミッション。
【請求項９】
前記高圧ラインに接続された高圧アキュムレータと、
前記高圧ラインと前記低圧ラインとを、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータを介さずに接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられたバイパス遮断弁とをさらに備え、
前記バイパス遮断弁は、前記ブーストポンプの通常作動時は閉状態であり、前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記作動油が前記高圧ラインから前記バイパス流路を経由して前記低圧ラインへ流れることを許容するように開状態となるように構成された請求項１乃至８の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項１０】
予備ブーストポンプをさらに備え、
前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記予備ブーストポンプが運転を開始し、前記低圧ラインの圧力低下を抑制するように構成された請求項１乃至９の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項１１】
風車ロータと、
前記風車ロータに接続される油圧トランスミッションとを備える風力発電装置であって、
前記油圧トランスミッションは、
前記風車ロータによって駆動されて作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備え、
前記油圧トランスミッションは、少なくとも前記ブーストポンプの異常停止時に、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油が供給されないように構成された風力発電装置。
【請求項１２】
前記油圧ポンプは、前記ブーストポンプの異常停止後１５秒以内に、通常作動時の回転数の半分になるまで減速可能に構成され、
前記油圧トランスミッションは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から少なくとも前記油圧ポンプの回転数が通常作動時の回転数の半分になる時点までの期間、前記低圧ライン内の圧力を閾値以上に維持するように構成された請求項１１に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記油圧モータは、前記ブーストポンプの異常停止後６０秒以内に、通常作動時の回転数の半分になるまで減速可能に構成され、
前記油圧トランスミッションは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から少なくとも前記油圧モータの回転数が通常作動時の回転数の半分になる時点までの期間、前記低圧ライン内の圧力を閾値以上に維持するように構成された請求項１１又は１２に記載の風力発電装置。
【請求項１４】
風車ロータと、
前記風車ロータに接続される油圧トランスミッションとを備える風力発電装置の運転制御方法であって、
前記油圧トランスミッションは、
前記風車ロータによって駆動されて作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備え、
前記ブーストポンプの異常停止を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおける前記ブーストポンプの異常停止の検出後、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油を供給しない状態で、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの回転数を減少させる減速ステップとを備える風力発電装置の運転制御方法。
【請求項１５】
前記減速ステップでは、前記風車ロータに空力制動力が付与されるように前記風車ロータのピッチ角を制御しながら、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの押しのけ容積を最小値に設定する請求項１４に記載の風力発電装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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及びこれを備えた風力発電装置並びに風力発電装置の運転制御方法に関する。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような油圧トランスミッションでは、油圧ポンプと油圧モータを接続する低圧ラインに作動油を供給するためのブーストポンプが用いられる。
このブーストポンプが停止すると、低圧ラインに作動油が供給されなくなるため低圧ライン内の圧力が低下する。そして、低圧ライン内の圧力が低下すると、低圧ラインに連通する油圧ポンプや油圧モータの作動室内の圧力が低下する。
【０００７】
油圧トランスミッションの運転中に故障や停電などでブーストポンプが異常停止した場合、低圧ライン圧力が低下したまま油圧ポンプ及び油圧モータの運転を継続すると、油圧ポンプや油圧モータの作動室内の圧力の低下により種々の問題が想定される。
例えば、油圧ポンプ及び油圧モータのピストンは、通常、カムプロファイルに応じてシリンダ内を周期的に往復運動する。しかし、作動室内の圧力が低下すると、ピストンとカムとの当接面からピストンが離れる現象、いわゆるピストンジャンピングが起こる場合がある。ピストンジャンピングが起こると、次にピストンがカムと当接する際にピストンとカムとの衝突が起こり、ピストンやカムが損傷するといった問題がある。
また、ピストンとカムの摺動部に静圧パッドを設け、作動室から静圧パッドに静圧流体としての作動油を供給する場合がある。この場合、低圧ライン内における圧力低下に伴って作動室内の圧力が低下すると、静圧パッドに十分に油が供給されず、静圧パッドが損傷するといった問題も懸念される。
【０００８】
このような問題を防止するためには、ブーストポンプが異常停止した場合には、低圧ライン圧力が低下する前に油圧ポンプ及び油圧モータを停止させる必要がある。
このとき、特に大型の油圧トランスミッションの場合は、油圧ポンプ及び油圧モータの回転は慣性のため即時には停止できず、停止までには例えば数十秒のオーダーの時間を要する。
そこで、油圧ポンプ及び油圧モータが停止するまでの間、低圧ライン内の圧力の低下（ひいては油圧ポンプ及び油圧モータの作動室の圧力の低下）を遅延させ、前述したピストンジャンピングによるピストン等の損傷や油の供給不足による静圧パッドの損傷を防止することが望ましい。
しかしながら、特許文献１には、低圧ラインへのブーストポンプが異常停止した場合の問題やその対策については開示も示唆もされていない。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の少なくとも一実施形態は、低圧ラインへ作動油を送出するブーストポンプが異常停止した場合に低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる油圧トランスミッション及びこれを備えた風力発電装置並びに風力発電装置の運転制御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】
【００１０】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧トランスミッションは、
作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備える油圧トランスミッションであって、
少なくとも前記ブーストポンプの異常停止時に、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油が供給されないように構成される。
【００１１】
油圧ポンプや油圧モータの軸受及びシールには、潤滑や冷却のために油を供給する必要がある。この油の供給を遮断すると、潤滑や冷却が不足し、軸受やシールの損傷につながることが懸念される。
しかし、油圧ポンプや油圧モータが停止動作に入ってから停止するまでの数十秒程度の短時間であれば、軸受やシールへの油の供給を遮断しても軸受やシールの損傷には至らないと考えられる。
上記油圧トランスミッションによれば、ブーストポンプの通常作動時には低圧ラインから油圧ポンプや油圧モータの軸受又はシールに作動油が供給されていたとしても、前記ブーストポンプが故障や停電で異常停止した際には、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して低圧ラインから作動油が供給されない。このため、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッションは、前記低圧ラインから分岐し、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールに連通する第１分岐ラインと、前記第１分岐ラインに設けられ、前記第１分岐ラインを介して前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの前記作動油の供給を制御するための遮断弁をさらに備え、前記遮断弁は、前記ブーストポンプの通常作動時は開状態であり、前記ブーストポンプの異常停止時に、前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの前記作動油の供給を遮断するように閉状態となるように構成される。
この場合、油圧ポンプ又は油圧モータの軸受又はシールと低圧ラインとの連通状態は、第１分岐ラインに設けた遮断弁の開閉により切換え可能である。油圧トランスミッションの通常作動時には第１分岐ラインに設けられた遮断弁が開状態となっており、低圧ラインから前記軸受又はシールへ油が供給される。一方、ブーストポンプが故障や停電で異常停止した際には、遮断弁は閉状態になり、低圧ラインから前記軸受又はシールへの油の供給は遮断される。このため、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記遮断弁は、前記低圧ライン内の圧力をパイロット圧として作動するように構成されたパイロットチェック弁であり、前記パイロットチェック弁は、前記パイロット圧が閾値Ｐｔｈ以上であるときに前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの流れを許容し、前記パイロット圧が閾値Ｐｔｈ未満であるときに前記第１分岐ラインを介した前記低圧ラインから前記軸受又は前記シールへの流れを遮断するように構成される。
この場合、低圧ラインの圧力（パイロット圧）が閾値Ｐｔｈ以上であれば、遮断弁は開状態とされ、低圧ラインから第１分岐ラインを介した前記軸受又はシールへの油の供給が許容される。一方、低圧ラインの圧力（パイロット圧）が低下して閾値Ｐｔｈ未満になれば、遮断弁は閉状態とされ、低圧ラインから第１分岐ラインを介した前記軸受又はシールへの油の供給が遮断される。
したがって、ブーストポンプの異常停止時に予想される低圧ラインの圧力低下を見込んで閾値Ｐｔｈを設定しておけば、パイロットチェック弁を適切に作動させて、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記パイロットチェック弁は、前記低圧ラインのうち前記ブーストポンプの直後の部分から前記パイロット圧を取得するように構成される。
この場合、ブーストポンプの直後の部分からパイロット圧を取得するので、ブーストポンプの作動状態が即時にパイロット圧の変化に反映される。したがってブーストポンプの異常停止に即座に応答して、パイロットチェック弁（遮断弁）を迅速に閉状態とすることができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッションは、前記低圧ラインとは別に設けられ、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールと前記貯留タンクとを接続するオイル供給路と、前記オイル供給路に設けられ、該オイル供給路を介して前記貯留タンクから前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの前記少なくとも一方の前記軸受又は前記シールに前記作動油を圧送するためのオイル供給ポンプと、をさらに備える。
この構成によれば、低圧ラインとは別に設けたオイル供給路及びオイル供給ポンプを介して、油圧ポンプ又は油圧モータの軸受又はシールに潤滑や冷却のための油を、低圧ラインを介さずに供給することができる。このため、ブーストポンプが異常停止した場合であっても、低圧ラインを介さずに油を供給することで軸受やシールの損傷を防止できる。
なお、低圧ラインとオイル供給路は別ラインであるため、ブーストポンプの異常停止時にオイル供給路から軸受又はシールに作動油を供給しても、そのことが低圧ライン内の圧力低下の要因になることはない。このため、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させながら、軸受やシールの損傷を防止できる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、前記オイル供給ポンプは、前記油圧ポンプを一時的にモータ動作させるように前記油圧ポンプに連通可能に構成される。
この構成によれば、オイル供給路を介した貯留タンクから軸受又はシールへの作動油の圧送という役割に加えて、油圧ポンプを一時的にモータ動作させるための圧油源としての役割をオイル供給ポンプに担わせることができる。したがって、油圧ポンプを一時的にモータ動作させるための圧油源を別途設ける必要がないため、油圧トランスミッションのコンパクト化、低コスト化につながる。
一実施形態では、オイル供給ポンプは、ドライブトレインとしての前記油圧トランスミッションを備えた風力発電装置の停止時に、風力発電装置の風車ロータを所定位置に動かすために油圧ポンプをモータ動作させるように構成される。
【００１７】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッションは、前記低圧ラインに接続され、前記低圧ラインにおける前記作動油の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータをさらに備え、前記低圧アキュムレータは、前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記低圧アキュムレータ内の前記作動油を前記低圧ラインに供給するように構成される。
この構成では、ブーストポンプが異常停止した際、油圧トランスミッションの運転中に低圧アキュムレータに蓄積された作動油が低圧ラインに供給される。このため、低圧アキュムレータに蓄積された作動油が低圧ラインに供給される間、低圧ライン内の圧力低下が抑制されるので、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から前記低圧ラインの圧力が前記低圧アキュムレータの初期充填圧に低下するまでの時間内に、少なくとも通常動作時の回転数の半分まで減速可能に構成される。
この構成では、ブーストポンプが異常停止してから低圧アキュムレータに蓄積された作動油の全てが低圧ラインに供給されるまでに、油圧ポンプ又は油圧モータの通常の回転数の半分まで減速可能であるので、その間は、低圧ラインの圧力の低下を抑えることが可能となる。したがって、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
また、油圧ポンプや油圧モータの回転数が大きい場合に低圧ライン内の圧力が低下すると、回転数が小さい場合に比べ、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品に対する影響が大きい。したがって、上記構成により、低圧ライン内圧力の低下によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品の損傷を効果的に防止することができる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッションは、前記高圧ラインに接続された高圧アキュムレータと、前記高圧ラインと前記低圧ラインとを、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータを介さずに接続するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられたバイパス遮断弁とをさらに備え、前記バイパス遮断弁は、前記ブーストポンプの通常作動時は閉状態であり、前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記作動油が前記高圧ラインから前記バイパス流路を経由して前記低圧ラインへ流れることを許容するように開状態となるように構成される。
この構成では、ブーストポンプの通常作動時には、バイパス遮断弁は閉状態であり、バイパス流路における作動油の流れが遮断される。一方、ブーストポンプが異常停止した時には、バイパス遮断弁が開状態となり、油圧トランスミッションの運転中に高圧アキュムレータに蓄積される作動油が、バイパス流路を経由して低圧ラインに供給される。このため、高圧アキュムレータに蓄積された作動油がバイパス流路を経由して低圧ラインに供給される間、低圧ライン内の圧力低下が抑制される。したがって、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッションは、予備ブーストポンプをさらに備え、前記ブーストポンプが異常停止した時に、前記予備ブーストポンプが運転を開始し、前記低圧ラインの圧力低下を抑制するように構成される。
この場合、ブーストポンプが異常停止しても、予備ブーストポンプの運転が開始され、低圧ラインの圧力低下が抑制されるので、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、
風車ロータと、
前記風車ロータに接続される油圧トランスミッションとを備え、
前記油圧トランスミッションは、
前記風車ロータによって駆動されて作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備え、
前記油圧トランスミッションは、少なくとも前記ブーストポンプの異常停止時に、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油が供給されないように構成される。
【００２２】
上記風力発電装置では、上記油圧トランスミッションにおいて、ブーストポンプの通常作動時には低圧ラインから油圧ポンプや油圧モータの軸受又はシールに作動油が供給されていたとしても、前記ブーストポンプが故障や停電で異常停止した際には、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して低圧ラインから作動油が供給されない。このため、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００２３】
幾つかの実施形態では、前記油圧ポンプは、前記ブーストポンプの異常停止後１５秒以内に、通常作動時の回転数の半分になるまで減速可能に構成され、前記油圧トランスミッションは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から少なくとも前記油圧ポンプの回転数が通常作動時の回転数の半分になる時点までの期間、前記低圧ライン内の圧力を閾値以上に維持するように構成される。
この場合、少なくとも油圧ポンプの回転数が半分になるまで、つまり、油圧ポンプの回転数が比較的大きく、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品に対する影響が大きい期間に低圧ラインの圧力低下が抑制される。このようにすることで、低圧ライン内圧力の低下によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品の損傷を効果的に防止することができる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、前記油圧モータは、前記ブーストポンプの異常停止後６０秒以内に、通常作動時の回転数の半分になるまで減速可能に構成され、前記油圧トランスミッションは、前記ブーストポンプが異常停止した時点から少なくとも前記油圧モータの回転数が通常作動時の回転数の半分になる時点までの期間、前記低圧ライン内の圧力を閾値以上に維持するように構成される。
この場合、少なくとも油圧モータの回転数が半分になるまで、つまり、油圧モータの回転数が比較的大きく、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品に対する影響が大きい期間に低圧ラインの圧力低下が抑制される。このようにすることで、低圧ライン内圧力の低下によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッションの部品の損傷を効果的に防止することができる。
【００２５】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置の運転制御方法は、
風車ロータと、
前記風車ロータに接続される油圧トランスミッションとを備える風力発電装置の運転制御方法であって、
前記油圧トランスミッションは、
前記風車ロータによって駆動されて作動油を加圧するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで加圧された前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
前記低圧ラインに接続されて前記作動油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記作動油を前記低圧ラインに送出するためのブーストポンプと、を備え、
前記ブーストポンプの異常停止を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおける前記ブーストポンプの異常停止の検出後、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して前記低圧ラインから前記作動油を供給しない状態で、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの回転数を減少させる減速ステップとを備える。
【００２６】
この方法によれば、上記油圧トランスミッションににおいて、ブーストポンプの通常作動時には低圧ラインから油圧ポンプや油圧モータの軸受又はシールに作動油が供給されていたとしても、前記ブーストポンプが故障や停電で異常停止した際には、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の軸受又はシールに対して低圧ラインから作動油が供給されない。このため、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。
また、油圧ポンプ又は油圧モータの軸受又はシールに低圧ラインから作動油を供給しない状態で、すなわち、低圧ライン内の圧力の低下が抑制されている状態で油圧ポンプ及び油圧モータを減速させるので、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の損傷を抑制しながら油圧ポンプ及び油圧モータを停止させることができる。
【００２７】
幾つかの実施形態では、前記減速ステップでは、前記風車ロータに空力制動力が付与されるように前記風車ロータのピッチ角を制御しながら、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの押しのけ容積を最小値に設定する。
この場合、風車ロータに空力制動力が付与されるように風車ロータのピッチ角を制御することで油圧ポンプを減速させることができる。また、油圧ポンプ及び油圧モータそれぞれの押しのけ容積を最小値に設定することで、油圧ポンプ及び油圧モータを減速させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、低圧ラインへ作動油を送出するブーストポンプが異常停止した場合に低圧ライン圧力低下を遅延させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
【図２】一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
【図３】一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
【図４】一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
【図５】一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
【図６】一実施形態に係る風力発電装置の運転制御方法のフローチャートである。
【図７】ピッチ駆動機構の構成例を示す図である。
【図８】油圧ポンプの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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、形状及び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。
【００３１】
図１〜図５は、それぞれ、一実施形態にかかる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置を示す概略図である。
図１〜図５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風車ロータ３と、風車ロータ３の回転を増速する油圧トランスミッション２と、電力を生成する発電機１６とを備える。
風車ロータ３は、少なくとも一本のブレード４と、ブレード４が取り付けられるハブ５と、ハブ５に連結された回転シャフト６とで構成される。これにより、ブレード４が受けた風の力によって風車ロータ３全体が回転し、回転シャフト６から油圧トランスミッション２に回転が入力される。回転シャフト６から入力された回転は油圧トランスミッション２によって増速され、回転シャフト９を介して発電機１６に伝達される。
【００３２】
油圧トランスミッション２は、可変容量型の油圧ポンプ８と、可変容量型の油圧モータ１０と、油圧ポンプ８と油圧モータ１０との間に設けられた高圧ライン１２及び低圧ライン１４と、作動油を貯留するための貯留タンク１８と、貯留タンク１８に貯留された作動油を低圧ライン１４に送出するためのブーストポンプ２２とを有する。
油圧ポンプ８及び油圧モータ１０は、図１に示すように、押しのけ容積が調節可能な可変容量型であってもよい。油圧ポンプ８は、風車ロータ３の回転によって駆動され、作動油を加圧するように構成される。一方、油圧モータ１０は、油圧ポンプ８で加圧された作動油によって駆動されるように構成される。
油圧ポンプ８の吐出側は、高圧ライン１２によって油圧モータ１０の吸込側に接続されており、油圧ポンプ８の吸込み側は、低圧ライン１４によって油圧モータ１０の吐出側に接続されている。油圧ポンプ８から吐出された作動油（高圧油）は、高圧ライン１２を介して油圧モータ１０に流入し、油圧モータ１０を駆動する。油圧モータ１０で仕事を行った作動油（低圧油）は、低圧ライン１４を介して油圧ポンプ８に流入して、油圧ポンプ８で昇圧された後、再び高圧ライン１２を介して油圧モータ１０に流入する。
【００３３】
幾つかの実施形態では、低圧ライン１４は、図１に示すように、油圧モータ１０の吐出側と油圧ポンプ８の吸入側を接続する本流ライン１４Ａと、本流ライン１４Ａから分岐して設けられる補充ライン１４Ｂとを含む。本流ライン１４Ａには、補充ライン１４Ｂを介して貯留タンク１８が接続されている。
貯留タンク１８には、補充用の作動油が貯留されている。貯留タンク１８に貯留された作動油は、補充ライン１４Ｂに設けられたブーストポンプ２２によって汲み上げられて、低圧ライン１４（本流ライン１４Ａ）に供給されるようになっている。このとき、低圧ライン１４（本流ライン１４Ａ）に供給される作動油は、補充ライン１４Ｂに設けたオイルフィルタ（図示しない）によって不純物が除去されてもよい。このようにして低圧ライン１４（本流ライン１４Ａ）への作動油の補充を行うことで、作動油の漏れが生じても、油圧トランスミッション２内を循環する作動油の量を維持できる。なお、本流ライン１４Ａと貯留タンク１８との間には返送ライン２４が設けられており、返送ライン２４にはリリーフ弁２６が配置されている。これにより、油圧トランスミッション２の通常作動時（ブーストポンプ２２の正常動作時）、低圧ライン１４内の圧力をリリーフ弁２６の設定圧力近傍に保持するようになっている。
なお、低圧ライン１４におけるブーストポンプ２２の下流側には、低圧ライン１４内の圧力を測定するための圧力センサ２９が設けられてもよい。図１に示す例示的な実施形態では、補充ライン１４Ｂにおけるブーストポンプ２２の下流側に圧力センサ２９が設けられており、圧力センサ２９によって補充ライン１４Ｂ内の圧力が測定可能になっている。
【００３４】
油圧トランスミッション２は、通常作動時には、油圧ポンプ８及び／又は油圧モータ１０の軸受及び／又はシール（オイル供給対象部）に対して、潤滑や冷却のための油が供給されるように構成される。
例えば、図１及び図２に示す例示的な実施形態では、油圧トランスミッション２は、低圧ライン１４から分岐し、油圧ポンプ８のオイル供給対象部に連通する第１分岐ライン３２を有する。第１分岐ラインには、第１分岐ライン３２を介して低圧ライン１４から軸受への作動油の供給を制御するための遮断弁３４が設けられている。そして、油圧ポンプ８の軸受と低圧ライン１４との第１分岐ライン３２を介した連通状態は、この遮断弁３４の開閉によって切換え可能である。通常作動時には、遮断弁３４が開状態となっており、低圧ライン１４から第１分岐ライン３２を介して油圧ポンプ８の軸受に油が供給される。
また、図３に示す例示的な実施形態では、油圧トランスミッション２は、低圧ライン１４とは別に設けられ、油圧ポンプ８の軸受と貯留タンク１８とを接続するオイル供給路３８を有する。オイル供給路３８には、オイル供給路３８を介して貯留タンク１８から油圧ポンプ８の軸受に作動油を圧送するためのオイル供給ポンプ３６が設けられている。そして、貯留タンク１８に貯留されている作動油が、低圧ライン１４を介さずに、供給路３８を介して油圧ポンプ８の軸受に常時供給される。
【００３５】
ブーストポンプ２２が異常停止した際、例えば、低圧ライン１４から作動室に供給された作動油のカム室への漏えいや、低圧ライン１４から油圧ポンプ８及び／又は油圧モータ１０のオイル供給対象部への作動油の供給によって、低圧ライン１４内の圧力は低下し得る。
【００３６】
そこで、油圧トランスミッション２は、ブーストポンプ２２の異常停止時に、油圧ポンプ８の軸受に対して低圧ライン１４から作動油が供給されないように構成される。
例えば、図１及び図２に示す例示的な実施形態では、ブーストポンプ２２の異常停止時には、遮断弁３４が閉状態となり、第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８の軸受への作動油の供給が遮断される。このため、ブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下を遅延させることができる。
また、図３に示す例示的な実施形態では、オイル供給路３８及びオイル供給ポンプ３６を設けることで、低圧ライン１４を介さずに油圧ポンプ８の軸受に潤滑や冷却のための作動油を供給している。したがって、ブーストポンプ２２の異常停止時にも、油圧ポンプ８の軸受に潤滑や冷却のための油は、低圧ライン１４を介しては供給されない。このため、ブーストポンプ２２の異常停止時にオイル供給路３８から油圧ポンプ８の軸受に作動油を供給しても、そのことが低圧ライン１４内の圧力低下の要因になることはない。したがって、ブーストポンプの異常停止後の低圧ライン内の圧力の低下を遅延させることができる。また、ブーストポンプ２２が異常停止した場合であっても、低圧ライン１４を介さずに潤滑や冷却のための油を供給することで油圧ポンプ８の軸受の損傷を防止できる。
【００３７】
ここで、図１に示す例示的な実施形態では、遮断弁制御部３９が、低圧ライン１４におけるブーストポンプ２２の下流側に設けた圧力センサ２９からの検出信号に基づいて、遮断弁３４を開閉制御するようになっている。例えば、遮断弁制御部３９は、遮断弁３４の開閉制御により、圧力センサ２９によって検出された低圧ライン１４内の圧力Ｐが閾値以上であるときに第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への流れを許容し、圧力Ｐが閾値未満であるときに第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への流れを遮断するように構成される。
ここで、遮断弁３４の開閉制御の基準となる圧力Ｐの閾値は、ブーストポンプ２２の異常停止時に予想される低圧ライン１４の圧力低下を見込んで設定される。つまり、圧力Ｐの閾値は、ブーストポンプ２２の通常作動時と異常停止時とを判別できるような値に設定される。
このように、遮断弁制御部３９が圧力センサ２９の測定結果に基づいて遮断弁３４を開閉制御することにより、ブーストポンプ２２の異常停止後の圧力Ｐの低下に応答して遮断弁３４が閉じられ、第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４からオイル供給対象部への作動油の流出を防止できる。こうして、ブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００３８】
なお、図１に示す例示的な実施形態では、圧力センサ２９は、低圧ライン１４のうちブーストポンプ２２の直後の部分から、すなわち、ブーストポンプ２２が設けられた補充ライン１４Ｂの本流ライン１４Ａへの合流点とブーストポンプ２２との間における圧力Ｐを計測するようになっている。
この場合、ブーストポンプ２２の直後の部分からパイロット圧を取得するので、ブーストポンプ２２の作動状態が即時に圧力センサ２９の測定結果に反映される。したがってブーストポンプ２２の異常停止に即座に応答して、遮断弁制御部３９が遮断弁３４を迅速に閉状態とすることができる。
【００３９】
また、図２に示す例示的な実施形態では、遮断弁３４は低圧ライン１４内の圧力をパイロット圧として作動するように構成されたパイロットチェック弁３５である。そして、パイロットチェック弁３５は、パイロット圧が閾値Ｐｔｈ以上であるときに第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への流れを許容し、パイロット圧が閾値Ｐｔｈ未満であるときに第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への流れを遮断するように構成される。
パイロット圧Ｐｔｈの閾値は、ブーストポンプ２２の異常停止時に予想される低圧ライン１４の圧力低下を見込んで設定される。つまり、ブーストポンプ２２の通常作動時には、パイロット圧（低圧ライン内の圧力）がＰｔｈ以上となり、ブーストポンプ２２の異常停止時にはパイロット圧がＰｔｈ未満となるような閾値Ｐｔｈが設定される。
そうすると、ブーストポンプ２２の通常作動時には、パイロット圧が閾値Ｐｔｈ以上であり、パイロットチェック弁３５は開状態であるため、低圧ライン１４から第１分岐ライン３２を介して油圧ポンプ８のオイル供給対象部に油が供給される。
また、ブーストポンプ２２の異常停止時には、パイロット圧（低圧ライン内の圧力）が低下して閾値Ｐｔｈ未満となり、パイロットチェック弁３５は閉状態となるため、第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への作動油の供給が遮断される。このため、ブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下を遅延させることができる。
【００４０】
図２に示す例示的な実施形態では、パイロットチェック弁３５は、低圧ライン１４のうちブーストポンプ２２の直後の部分から、すなわち、ブーストポンプ２２が設けられた補充ライン１４Ｂの本流ライン１４Ａへの合流点とブーストポンプ２２との間からパイロット圧を取得する。
この場合、ブーストポンプ２２の直後の部分からパイロット圧を取得するので、ブーストポンプ２２の作動状態が即時にパイロット圧の変化に反映される。したがってブーストポンプ２２の異常停止に即座に応答して、パイロットチェック弁３５（遮断弁３４）を迅速に閉状態とすることができる。
パイロットチェック弁３５は、補充ライン１４Ｂにおけるブーストポンプ２２の下流側にブーストポンプ２２から本流ライン１４Ａへの流れのみを許容する逆止弁が設けられている場合、ブーストポンプ２２と逆止弁との間からパイロット圧を取得してもよい。補充ライン１４Ｂにおけるブーストポンプ２２の下流側に作動油中の不純物を除去するためのオイルフィルタが設けられる場合、ブーストポンプ２２とオイルフィルタとの間からパイロット圧を取得してもよい。
【００４１】
図３に示す例示的な実施形態において、オイル供給対象部に作動油を供給するためのオイル供給路３８及びオイル供給ポンプ３６は、それぞれ、油圧ポンプ８を一時的にモータ動作（モータリング）させるためのオイル流路及び圧油源として使用可能に構成されていてもよい。具体的には、オイル供給路３８は貯留タンク１８と油圧ポンプ８の油圧室とを連通可能に構成され、オイル供給ポンプ３６はオイル供給路３８を介して圧油を油圧ポンプの油圧室に供給可能に構成されていてもよい。
なお、油圧ポンプ８のモータリングは、例えば、例えば風力発電装置１のメンテナンス時に風車ロータ３を所定の角度位置に動かしたり、油圧ポンプ８のメンテナンス時に油圧ポンプ８の回転シャフトを所定の角度位置に動かしたりする際に行われる。
このようにすることで、オイル供給路３８を介した貯留タンク１８から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への作動油の圧送という役割に加えて、油圧ポンプ８を一時的にモータ動作させるための圧油源としての役割をオイル供給ポンプ３６に担わせることができる。したがって、油圧ポンプ８を一時的にモータ動作させるための圧油源を別途設ける必要がないため、油圧トランスミッション２のコンパクト化、低コスト化につながる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッション２は、図４に示すように、低圧ライン１４に接続され、低圧ライン１４における作動油の圧力変動を抑制するための低圧アキュムレータ４２をさらに備える。低圧アキュムレータ４２は、ブーストポンプ２２が異常停止した時に、低圧アキュムレータ４２内に蓄積された作動油を低圧ライン１４に供給するように構成される。
なお、低圧アキュムレータ４２は、例えば、変形可能な袋（ブラダ）により気体と作動油とが隔てられたブラダ式又はピストン式のものを用いることができる。
【００４３】
本実施形態においては、油圧トランスミッション２が通常作動している間に、低圧アキュムレータ４２内に作動油が蓄積されるように初期充填圧が設定される。そして、ブーストポンプ２２が異常停止した際には、低圧ライン１４内の圧力が低下しようとするので、低圧アキュムレータ４２に蓄積された作動油が低圧ライン１４内に供給され、その間低圧ライン１４内の圧力が初期充填圧付近に維持される。こうしてブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下がさらに遅延される。
【００４４】
なお、図４に示す例示的な実施形態では、図１及び図２に示す実施形態と同様に第１分岐ライン３２及び遮断弁３４によってブーストポンプ２２の異常停止時に油圧ポンプ８のオイル供給対象部への低圧ライン１４からの作動油の供給を停止するようになっているが、図３の実施形態と同様に、ブーストポンプ２２の作動状態にかかわらず、オイル供給対象部にはオイル供給ポンプ３６からの作動油を供給するようにしてもよい。
【００４５】
ところで、低圧アキュムレータ４２内に蓄積された作動油が全て低圧ライン１４に供給され終わると、それ以上作動油は供給されなくなるため、低圧ライン１４内の圧力は低下する。したがって、ブーストポンプ２２の異常停止後、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の損傷を抑制するために十分な期間、作動油を低圧ライン１４に供給できるように低圧アキュムレータ４２の容量を設定してもよい。
例えば、低圧アキュムレータ４２の容量を大きくすることで、油圧ポンプ８や油圧モータ１０の回転数が、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の損傷を抑制できる程度になるまでの期間、低圧アキュムレータ４２から低圧ライン１４に作動油を供給できるようにするのが好ましい。
【００４６】
一実施形態では、油圧ポンプ８は、ブーストポンプ２２が異常停止した時点から低圧ライン１４の圧力が低圧アキュムレータ４２の初期充填圧に低下するまでの時間内に、少なくとも通常動作時の回転数の半分まで減速可能に構成される。例えば、低圧アキュムレータ４２は、少なくとも油圧ポンプ８の回転数が通常作動時の回転数から半分になるまでの期間において低圧ライン１４に作動油を供給することができるような容量を有する。
この構成では、ブーストポンプ２２が異常停止してから低圧アキュムレータ４２に蓄積された作動油の全てが低圧ライン１４に供給されるまでに、油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の通常の回転数の半分まで減速可能であるので、その間は、低圧ライン１４の圧力の低下を抑えることが可能となる。したがって、ブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
また、油圧ポンプ８や油圧モータ１０の回転数が大きい場合に低圧ライン１４内の圧力が低下すると、回転数が小さい場合に比べ、ピストンジャンピングや油の供給不足によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッション２の部品に対する影響が大きい。したがって、上記構成により、低圧ライン１４内の圧力の低下によるピストンや静圧パッド等の油圧トランスミッション２の部品の損傷を効果的に防止することができる。
【００４７】
図５に示す例示的な実施形態では、油圧トランスミッション２は、高圧ライン１２に接続された高圧アキュムレータ４４と、高圧ライン１２と低圧ライン１４とを、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０を介さずに接続するバイパス流路４６とをさらに備える。バイパス流路４６には、バイパス遮断弁４８が設けられる。
バイパス遮断弁４８は、ブーストポンプ２２の通常作動時は閉状態であり、ブーストポンプ２２が異常停止した時に、作動油が高圧ライン１２からバイパス流路４６を経由して低圧ライン１２へ流れることを許容するように開状態となるように構成される。バイパス遮断弁４８は、低圧ライン１４の圧力低下に応じて閉弁される電磁弁又はパイロットチェック弁であってもよい。例えば、圧力センサ２９（図１参照）の測定結果に基づき開閉制御される電磁弁や、低圧ライン１４の圧力をパイロット圧として作動するパイロットチェック弁をバイパス遮断弁４８として用いることができる。
【００４８】
なお、高圧アキュムレータ４４は、例えば、変形可能な袋（ブラダ）により気体と作動油とが隔てられたブラダ式又はピストン式のものを用いることができる。また、高圧ライン１２と低圧ライン１４との間には、油圧モータ１０をバイパスするバイパス流路５２が設けられ、バイパス流路５２には、高圧ライン１２内の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁５４が設けられていてもよい。
油圧トランスミッション２の通常運転時、高圧アキュムレータ４４は、油圧ポンプ８から高圧ライン１２に吐出された高圧油（作動油）の過剰分を蓄積するように構成される。そして、高圧アキュムレータ４４の容量の上限まで高圧油が蓄積され、高圧ライン１２内における作動油の圧力がリリーフ弁５４の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁５４は自動的に開くようになっている。これにより、油圧トランスミッション２の通常運転時において、高圧ライン１２の圧力が過剰に上昇したとき、バイパス流路５２を介して低圧ライン１４に高圧油を逃がして、高圧ライン１２の圧力を適正な範囲内に維持することができる。
【００４９】
本実施形態では、前述のバイパス流路４６及びバイパス遮断弁４８は、高圧ライン１２と低圧ライン１４との間に、バイパス流路５２及びリリーフ弁と５４は別に設けられる。
バイパス遮断弁４８は、ブーストポンプ２２の通常作動時は閉状態であり、バイパス流路４６における作動油の流れが遮断される。一方、ブーストポンプ２２が異常停止した時には、バイパス遮断弁４８が開状態となり、油圧トランスミッション２の運転中に高圧アキュムレータ４４に蓄積される作動油が、バイパス流路４６を経由して低圧ライン１４に供給される。このため、高圧アキュムレータ４４に蓄積された作動油がバイパス流路４６を経由して低圧ライン１４に供給される間、低圧ライン１４内の圧力低下が抑制される。したがって、ブーストポンプ２２の異常停止後の低圧ライン１４内の圧力の低下をさらに遅延させることができる。
【００５０】
通常、風力発電装置においては、高圧アキュムレータは、風力発電装置が接続される電力系統の電圧が低下してもできるだけ電力系統から風力発電装置を切り離さずに出力を継続する、いわゆるＬＶＲＴ（Low Voltage
Ride-Through）の機能のため、低圧アキュムレータに比べかなり大きな容量を有している。従って、高圧ライン１２と低圧ライン１４間にバイパス流路４６及びバイパス遮断弁４８を設け、ブーストポンプ２２の異常停止時にこのバイパス遮断弁４８を開状態にすることで、比較的長時間低圧ライン１４の圧力を維持する事ができる。
【００５１】
次に、実施形態に係る風力発電装置の運転制御方法について、概要を説明する。図６は、一実施形態に係る風力発電装置の運転制御方法のフローチャートである。
図６に示すように、まずはブーストポンプ２２の異常停止を検出する（ステップＳ２）。ステップＳ２においてブーストポンプ２２の異常停止が検出されなかった場合（ステップＳ２のＮＯ判定）、ステップＳ２が再び繰り返される。一方、ステップＳ２においてブーストポンプ２２の異常停止が検出された場合（ステップＳ２のＹＥＳ判定）、ステップＳ４に進む。
なお、ブーストポンプ２２の異常停止の検出手法として、例えば、図１に示す構成の風力発電装置１の場合、圧力センサ２９によって取得された低圧ライン１４（補充ライン１４Ｂ）内の圧力Ｐの計測値を閾値と比較することでブーストポンプ２２の異常停止を検出してもよい。あるいは、図２に示す構成の風力発電装置１の場合、パイロットチェック弁３５のパイロット圧としての低圧ライン１４（補充ライン１４Ｂ）内の圧力をパイロットチェック弁３５の設定圧（閾値Ｐｔｈ）と比較することでブーストポンプ２２の異常停止を検出してもよい。何れの場合においても、圧力センサ２９による圧力Ｐの計測値又はパイロットチェック弁３５が取得したパイロット圧が閾値以上であるときにブーストポンプ２２は正常動作していると判断し、圧力Ｐの計測値又はパイロット圧が閾値未満になったときにブーストポンプ２２が異常停止したと判断する。
【００５２】
続いて、ステップＳ４において、油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の少なくとも一方のオイル供給対象部に対する低圧ライン１４からの作動油の供給を停止する。
例えば、図１に示す構成の風力発電装置１の場合、遮断弁制御部３９による制御下で、圧力センサ２９の測定結果に基づいて遮断弁３４が閉じることで、第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への作動油の供給を停止する。あるいは、図２に示す構成の風力発電装置１の場合、パイロット圧（低圧ライン１４の圧力）が閾値Ｐｔｈ未満になったことに応答してパイロットチェック弁３５（遮断弁３４）が閉じることで、第１分岐ライン３２を介した低圧ライン１４から油圧ポンプ８のオイル供給対象部への作動油の供給を停止する。
【００５３】
次にステップＳ６に進んで、低圧ライン１４からオイル供給対象部への作動油の供給を停止しながら、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０の回転数を減少させる。
【００５４】
一実施形態では、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０の回転数を減少させるために、図７に示すピッチ駆動機構６０を用いて風車ロータ３のピッチ角を制御し、風車ロータ３に空力制動力を付与する。
図７はピッチ駆動機構の構成例を示す図である。図７に示すピッチ駆動機構６０は、油圧シリンダ６２、サーボバルブ６４、油圧源６６及びアキュムレータ６８により構成され、図１に示す風力発電装置１の油圧トランスミッション２等を収納するハブ内に収納される。サーボバルブ６４は、ピッチ制御部３３による制御下で、ブレード４のピッチ角が所望の値となるように、油圧源６６により生成された高圧油およびアキュムレータ６８に蓄えられた高圧油の油圧シリンダ６２への供給量を調節する。ピッチ駆動装置６０をピッチ制御部３３により制御し、ブレード４のピッチ角を調節してロータ３を減速することで、油圧ポンプ８の回転数を減少させる。
【００５５】
また、ピッチ駆動装置６０を用いた風車ロータ３への空力制動力の付与に加えて、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０の押しのけ容積を最小値にすることで、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０の回転数を減少させてもよい。
【００５６】
ここで、一実施形態における、油圧ポンプ８の押しのけ容積の調節手法について説明する。
図８は油圧ポンプの構成例を示す図である。図８に示すように、油圧ポンプ８は、シリンダ５０及びピストン５２により形成される複数の作動室５３と、ピストン５２に係合するカム曲面を有するカム５４と、各作動室５３に対して設けられる高圧弁５６および低圧弁５８とにより構成される。幾つかの実施形態では、ピストン５２は、カム５４のカム曲線に合わせてピストン５２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ５０内を摺動するピストン本体部５２Ａと、該ピストン本体部５２Ａに取り付けられ、カム５４のカム曲面に係合するピストンローラ５２Ｂとで構成される。カム５４は、カム取付台５５を介して、回転シャフト６の外周面に取り付けられている。高圧弁５６は、各作動室５３と高圧ライン１２との間の高圧連通路５７に設けられる。一方、低圧弁５８は、各作動室５３と低圧ライン１４との間の低圧連通路５９に設けられる。高圧弁５６及び低圧弁５８は、ポンプ制御部３７によって開閉タイミングが制御される。
上記の構成を有する油圧ポンプ８の押しのけ容積を最小値とするには、油圧ポンプ８の有するすべての作動室５３をノンアクティブチャンバとするようにポンプ制御部３７が高圧弁５６及び低圧弁５８の制御を行ってもよい。一実施形態では、ポンプ制御部３７は、各作動室５３において、ピストン５２が下死点から上死点を経て再び下死点に戻るサイクルの間、高圧弁５６を閉じて低圧弁５８を開いたままの状態を維持するように制御を行い、作動油を昇圧させないようにする。
【００５７】
なお、上記では油圧ポンプ８の構成及び押しのけ容積を最小値にする方法について説明したが、油圧モータ１０についても同様の構成及び方法が適用できるので、説明は省略する。
【００５８】
幾つかの実施形態では、ステップＳ６において、ブーストポンプ２２が異常停止した後も発電機１６に電磁トルクが発生するように、発電機１６の電機子に負荷電流を流し続ける。これにより、ブーストポンプ２２が異常停止した際に、押しのけ容積を最小値にして油圧モータ１０の回転シャフトに入力される機械的エネルギーを低減しながら、発電機１６の電磁トルクを油圧モータ１０の回転シャフトに付与することで、油圧モータ１０の回転シャフトを迅速に減速させることができる。
なお、ブーストポンプ２２がグリッドから電力供給を受けている場合、グリッドの異常事象発生によりブーストポンプ２２への電力供給が停止してブーストポンプ２２が異常停止してしまう。このような場合、発電機１６としての同期発電機の励磁機として、永久磁石発電機を用いれば、グリッドの異常事象発生時であっても発電機１６の電機子に負荷電流を流し続けることができ、発電機１６の電磁トルクを維持できる。
【００５９】
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、各種の改良や変形を行ってもよく、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１              風力発電装置
２              油圧トランスミッション
３              風車ロータ
４              ブレード
５              ハブ
６              回転シャフト
８              油圧ポンプ
９              回転シャフト
１０            油圧モータ
１２            高圧ライン
１４            低圧ライン
１４Ａ          本流ライン
１４Ｂ          補充ライン
１６            発電機
１８            貯留タンク
２２            ブーストポンプ
２４            返送ライン
２６            リリーフ弁
２９            圧力センサ
３２            第１分岐ライン
３４            遮断弁
３５            パイロットチェック弁
３６            オイル供給ポンプ
３７            ポンプ制御部
３８            オイル供給路
３９            遮断弁制御部
４２            低圧アキュムレータ
４４            高圧アキュムレータ
４６            バイパス流路
４８            バイパス遮断弁
５０            シリンダ
５２            ピストン
５２Ａ          ピストン本体部
５２Ｂ          ピストンローラ
５３            作動室
５４            カム
５４Ａ          凹部
５４Ｂ          凸部
５５            カム取付台
５６            高圧弁
５７            高圧連通路
５８            低圧弁
５９            低圧連通路
６０            ピッチ駆動機構
６２            油圧シリンダ
６４            サーボバルブ
６６            油圧源
６８            アキュムレータ
【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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