(57)【要約】【課題】外力の変化にも拘わらず安定した出力を行うことのできる発電設備を提供すること。【解決手段】本発明による発電設備１０は、  風車の回転により駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプ１６と、油圧ポンプにより発生された油動力により回転駆動される油圧ポンプモータ１８，１００と、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２に接続された内側回転子７８、及び内側回転子を同心状に囲み油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２に接続された外側回転子８０とを有する差動型の発電機１４と、内側回転子と外側回転子との間の回転数差を検出する検出手段１５２，１５４とを備えている。そして、この発電設備では、検出手段により検出された回転数差に基づいて、内側回転子と外側回転子との間の回転数差を所定の範囲内に維持すべく油圧ポンプモータ１８，１００に対する油圧を制御することを特徴とする。【選択図】  図１
2004266883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力を受けて回転駆動され、所要量の慣性モーメントを持った回転体と、
前記回転体の回転により駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプにより発生された油動力により回転駆動される第１の油圧ポンプモータと、
前記第１の油圧ポンプモータが回転駆動されることで発生された油動力により回転駆動される第２の油圧ポンプモータと、
前記第１の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第１の回転子と、前記第１の回転子と同軸上で前記第２の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転により電力を発生する発電機と、
前記第１の回転子の回転数を検出する第１の回転数検出手段と、
前記第２の回転子の回転数を検出する第２の回転数検出手段と、
前記第１と第２の回転数検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の回転子と前記第２の回転子との間の回転数差を所定の範囲内に維持すべく前記第１の油圧ポンプモータ及び前記第２の油圧ポンプモータに対する油動力を制御する油動力制御手段と、
を備える発電設備。
【請求項２】
前記第２の油圧ポンプモータは、前記油圧ポンプにより発生された油動力によっても回転駆動されるようになっている、請求項１に記載の発電設備。
【請求項３】
前記第１の油圧ポンプモータは、前記第２の油圧ポンプモータにより発生された油動力によっても回転駆動されるようになっている、請求項１又は２に記載の発電設備。
【請求項４】
前記油動力制御手段は、
前記油圧ポンプの流出ポートから前記第１の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第１の油路と、
前記第１の油路に接続された第１のアキュムレータと、
前記油圧ポンプと前記第１のアキュムレータとの間における前記第１の油路中の第１の分岐点から分岐する第１のアンロード油路と、
前記第１のアンロード油路に介設された第１の開閉弁と、
前記第１の分岐点と前記第１のアキュムレータとの間における前記第１の油路に介設された、前記第１のアキュムレータから前記第１のアンロード油路への流れを阻止するための第１の弁と、
前記第１のアキュムレータと前記第１の油圧ポンプモータとの間における前記第１の油路に介設された第２の開閉弁と、
前記第２の開閉弁が閉じられている場合に前記第１の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート側の前記第１の油路の作動油が流出することを防止することができる第２の弁と、
前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を制御する弁制御手段と、
を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電設備。
【請求項５】
前記第１の油圧ポンプモータは、その回転軸にフライホイールが接続されており、
前記第２の油圧ポンプモータは、それぞれが流入ポート及び流出ポートとなる２つの流入出ポートを有する正逆両方向型であり、
前記油動力制御手段は、更に、
前記第１の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第２の油圧ポンプモータの流入出ポートの一方に接続された第２の油路と、
前記第２の油路に接続された第２のアキュムレータと、
前記第１の油圧ポンプモータと前記第２のアキュムレータとの間における前記第２の油路中の第２の分岐点から分岐する第２のアンロード油路と、
前記第２のアンロード油路に介設された第３の開閉弁と、
前記第２の分岐点と前記第２のアキュムレータとの間における前記第２の油路に介設された、前記第２のアキュムレータから前記第２のアンロード油路への流れを阻止するための第３の弁と、
前記第２のアキュムレータと前記第２の油圧ポンプモータとの間における前記第２の油路に介設された第４の開閉弁と、
前記第４の開閉弁が閉じられている場合に前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油が流入でき、且つその流入出ポート側の前記第２の油路の作動油が流出することを防止することができる第４の弁と、
前記第２の油圧ポンプモータの他方の流入出ポートに接続され前記他方の流入出ポートに対して作動油を流入させることのできる第３の油路と、
を備え、
前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油を供給した場合には前記第２の油圧ポンプモータの回転軸が前記第１の油圧ポンプモータの回転軸の回転方向とは反対方向に回転するようになっており、
前記弁制御手段が前記第３の開閉弁及び前記第４の開閉弁を制御するようになっている請求項４に記載の発電設備。
【請求項６】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに接続された第３のアンロード油路と、
前記第３のアンロード油路に介設され、前記弁制御手段により制限される第５の開閉弁と、
を備える請求項５に記載の発電設備。
【請求項７】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第５の開閉弁よりも下流側にて前記第３のアンロード油路に介設され、前記弁制御手段により制御される第６の開閉弁と、
前記第５の開閉弁と前記第６の開閉弁との間における前記第３のアンロード油路から分岐し、前記第１のアキュムレータと前記第２の開閉弁との間における前記第１の油路に接続された第４の油路と、
前記第４の油路に介設された、前記第１のアキュムレータから前記第６の開閉弁への流れを阻止するための第５の弁と、
を備える請求項６に記載の発電設備。
【請求項８】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第１のアキュムレータと前記第２の開閉弁との間おける前記第１の油路から分岐し、前記第４の開閉弁と前記第２の油圧ポンプモータとの間における前記第２の油路に接続された第５の油路と、
前記第５の油路に介設され、前記弁制御手段により制御される第７の開閉弁と、
を備える請求項５〜７のいずれか１項に記載の発電設備。
【請求項９】
前記回転体は風車である請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力等によって発電を行う発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電設備は、基本的に、風力により回転駆動される風車と、この風車の回転軸に入力軸が接続された発電機とから構成されている。このような風力発電設備においては、発電機の出力、すなわち外部電力系統への出力が風力の大きさ（風速）に左右される。
【０００３】
そこで、従来においては、外部電力系統に安定した出力を行うために、風車と発電機との間にギヤ式変速機を設けてギヤ比を可変制御したり、プロペラ型の風車にあっては風速に応じてブレードピッチを可変制御したりして、発電機の回転数が可能な限り一定の範囲内となるように調整している。
【０００４】
しかし、風力が著しく小さい或いは著しく大きいような場合には、発電機の回転数を一定の範囲内とすることはできず、出力を停止するか、効率を落として発電するしかなかった。
【０００５】
このため、従来においては、蓄電池やフライホイール式蓄電装置（非特許文献１参照）を用いて出力電力を蓄積し、風力の強弱を平滑化する方式が検討されている。
【０００６】
【非特許文献１】
日本フライホイール株式会社ホームページ“フライホイール蓄電装置の新しい応用例”［平成１４年８月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｆｗ−ｕｐｓ．ｃｏｍ／ｊｐ／ｊｐ−０５．ｈｔｍ＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蓄電池を用いて出力を安定化しようとする手段は、風力の変化が激しい場合等には、充放電を繰り返すこととなり好ましくない。
【０００８】
また、フライホイール式蓄電装置の場合、発電機により発電された電力を用いて電動機を駆動し、フライホイールを回転させることで、電気的エネルギを機械的エネルギに変換した上で蓄積するという方式を採る。そして、発電機からの出力が減少した場合に、フライホイールのエネルギで前記電動機を発電機として用いて外部電力系統に出力する。すなわち、機械的エネルギを再度電気的エネルギに変換するのである。このため、変換ロスが著しく大きいという問題がある。
【０００９】
なお、上記問題点は、風力発電設備に限らず、水力や波力等の外力によって発電を行う設備についても同様に存在する。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、蓄電池等の蓄電手段を用いることなく、外力の変化にも拘わらず安定した出力を行うことのできる発電設備を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による発電設備は、簡単には、差動型の発電機を用いて発電を行っていることを特徴としている。差動型の発電機は、一般に回転子と称される第１の電機子のみならず、一般的には固定子となる第２の電機子も回転自在となっているものである。
【００１２】
本発明は、より詳細には、外力を受けて回転駆動され、所要量の慣性モーメントを持った回転体と、回転体の回転により駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプと、油圧ポンプにより発生された油動力により回転駆動される第１の油圧ポンプモータと、第１の油圧ポンプモータが回転駆動されることで発生された油動力により回転駆動される第２の油圧ポンプモータと、第１の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第１の回転子、及び、第１の回転子と同軸上で第２の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第２の回転子を有し、第１の回転子と第２の回転子の回転により電力を発生する発電機と、第１の回転子の回転数を検出する第１の回転数検出手段と、第２の回転子の回転数を検出する第２の回転数検出手段と、第１及び第２の回転数検出手段の検出結果に基づいて、第１の回転子と第２の回転子との間の回転数差を所定の範囲内に維持すべく第１の油圧ポンプモータ及び第２の油圧ポンプモータに対する油動力を制御する油動力制御手段とを備える発電設備を特徴としている。
【００１３】
この構成においては、外力が変化している場合でも、油動力制御手段により、差動型の発電機における第１と第２の回転子間の相対的な回転数が所定の範囲内に維持することが可能となり、出力電力の周波数を所要の範囲内に維持することができる。
【００１４】
また、第２の油圧ポンプモータは、第１の油圧ポンプモータが回転駆動されることで発生される油動力だけでなく、油圧ポンプにより発生される油動力によっても回転駆動されるようにすることが好ましい。同様に、第１の油圧ポンプモータも、第２の油圧ポンプモータにより発生された油動力によっても回転駆動されるようにすることが好ましい。
【００１５】
油動力制御手段としては、油圧ポンプの流出ポートから第１の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第１の油路と、第１の油路に接続された第１のアキュムレータと、油圧ポンプと前記第１のアキュムレータとの間における第１の油路中の第１の分岐点から分岐する第１のアンロード油路と、第１のアンロード油路に介設された第１の開閉弁と、第１の分岐点と第１のアキュムレータとの間における第１の油路に介設された、第１のアキュムレータから第１のアンロード油路への流れを阻止するための第１の弁と、第１のアキュムレータと第１の油圧ポンプモータとの間における第１の油路に介設された第２の開閉弁と、第２の開閉弁が閉じられている場合に第１の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート側の第１の油路の作動油が流出することを防止することができる第２の弁と、第１の開閉弁及び第２の開閉弁を制御する弁制御手段とを備えるものが考えられる。
【００１６】
このような油動力制御手段においては、第１の開閉弁と第２の開閉弁を開閉制御することで、第１の油圧ポンプモータの回転軸の回転数を一定の範囲内に維持することが可能となる。
【００１７】
更に、油動力制御手段は、第１の油圧ポンプモータが、その回転軸にフライホイールが接続されており、且つ、第２の油圧ポンプモータが、流入ポート及び流出ポートとなる２つの流入出ポートを有する正逆両方向型である場合においては、第１の油圧ポンプモータの流出ポートから第２の油圧ポンプモータの流入出ポートの一方に接続された第２の油路と、第２の油路に接続された第２のアキュムレータと、第１の油圧ポンプモータと第２のアキュムレータとの間における第２の油路中の第２の分岐点から分岐する第２のアンロード油路と、第２のアンロード油路に介設された第３の開閉弁と、第２の分岐点と第２のアキュムレータとの間における第２の油路に介設された、第２のアキュムレータから第２のアンロード油路への流れを阻止するための第３の弁と、第２のアキュムレータと第２の油圧ポンプモータとの間における第２の油路に介設された第４の開閉弁と、第４の開閉弁が閉じられている場合に第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油が流入でき、且つその流入出ポート側の第２の油路の作動油が流出することを防止することができる第４の弁と、第２の油圧ポンプモータの他方の流入出ポートに接続され前記他方の流入出ポートに対して作動油を流入させることのできる第３の油路とを備えるようにすることが好適である。なお、この場合、第２の油圧ポンプモータの一方の流入出ポートに作動油を供給した場合には第２の油圧ポンプモータの回転軸は第１の油圧ポンプモータの回転軸の回転方向とは反対方向に回転するようにし、弁制御手段は第３の開閉弁及び第４の開閉弁を制御するようにする。
【００１８】
この構成では、第３及び第４の開閉弁の開閉スイッチング制御により、第２の油圧ポンプモータに対する油動力の大きさを調節し、第２の油圧ポンプモータの回転軸の回転数を制御することができる。これにより、第１の油圧ポンプモータの回転数が所定の範囲を下回っている場合でも、第２の油圧ポンプモータの回転軸を適当な回転数で逆回転させて、両回転子間の回転数を行って一定範囲に維持することが可能であり、出力の安定化を図ることが可能となる。
【００１９】
また、油動力制御手段は、第２の油圧ポンプモータの一方の流入出ポートに接続された第３のアンロード油路と、第３のアンロード油路に介設され、弁制御手段により制御される第５の開閉弁とを備えることが好適である。更に、油動力制御手段は、第５の開閉弁よりも下流側にて第３のアンロード油路に介設され、弁制御手段により制御される第６の開閉弁と、第５の開閉弁と第６の開閉弁との間における第３のアンロード油路から分岐し、第１のアキュムレータと第２の開閉弁との間における第１の油路に接続された第４の油路と、第４の油路に介設された、第１のアキュムレータから第６の開閉弁への流れを阻止するための第５の弁と、を備えることが好ましい。
【００２０】
このような構成では、発電機の第１の回転子が回転中、第４の開閉弁を閉じ、第５及び第６の開閉弁を開くと、発電機の第２の回転子が発電トルクによって第１の回転子と同一回転方向に回転を開始し、第２及び第６の開閉弁の開閉をスイッチング制御することによって、第２の回転子の回転数を調整して、第１と第２の回転子間の相対的な回転数を一定範囲に維持することができる。
【００２１】
更にまた、油動力制御手段は、第１のアキュムレータと第２の開閉弁との間おける第１の油路から分岐し、第４の開閉弁と第２の油圧ポンプモータとの間における第２の油路に接続された第５の油路と、第５の油路に介設され、弁制御手段により制御される第７の開閉弁とを備えてもよい。これにより、油圧ポンプによる油動力によって第２の油圧ポンプモータの回転を調整することが可能となる。これは、例えば始動時等で第１の油圧ポンプモータの回転数が低く、そこからの油動力が小さい場合に油圧ポンプの油動力を利用できるので、有効である。
【００２２】
なお、風力発電設備の場合には、前記回転体は風車となる。また、発電機は、交流誘導型、交流同期型、直流型等、その型式は問わない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明による発電設備１０を示す概略説明図である。図示実施形態に係る発電設備１０は風力発電用であり、プロペラ型風車１２が用いられている。本発明による発電設備１０は、基本的には、風車１２が外力、すなわち風を受けて回転した場合に発生する機械動力を一旦、油動力に変換した後、この油動力を再度、機械動力に戻して発電機１４の回転軸を回転させようとするものである。そのため、図示の発電設備１０は、機械動力を油動力に変換する油圧ポンプ１６と、油動力を機械動力に変換する油圧ポンプモータ（第１の油圧ポンプモータ）１８とを含む油圧装置２０を備えている。なお、以下で詳細に述べるが、発電機１４は差動型と呼ばれるものである。
【００２５】
油圧ポンプ１６は定容量形の一方向回転式であり、図示実施形態では、流入ポート２２に作動油を強制的に供給した場合にはモータとしても機能することができるよう油圧ポンプモータが用いられている。油圧ポンプ１６の回転軸２４は、風車１２の回転軸に連結されている。回転軸２４はナセル３０に設けられた軸受（図示しない）にて回転可能に支持されており、油圧ポンプ１６はこのナセル３０内に配置されている。なお、ナセル３０とは、大地等に立てられた支柱３２の上部に回転可能に支持された箱体をいう。また、油圧ポンプ１６の流入ポート２２は油路３４を介して、ナセル３０内に設けられたオイルタンク３６に連通している。この油路３４には、油圧ポンプ１６側からオイルタンク３６に作動油が逆流するのを防止するための逆止弁３８が設けられている。
【００２６】
油圧ポンプモータ１８は定容量形一方向回転型であり、流入ポート４０から作動油を送り込むことで回転軸４２が回転し、また回転軸４２を回転させることで流入ポート４０から作動油を吸入し、流出ポート４４から作動油を吐出することができるようになっている。
【００２７】
油圧ポンプモータ１８の流入ポート４０には、油圧ポンプ１６の流出ポート５０から延びる油路（第１の油路）５２が接続されている。油路５２の途中からはアンロード油路（第１のアンロード油路）５４が分岐し、オイルタンク３６に延びている。このアンロード油路５４には電磁式の開閉弁（第１の開閉弁）５６が介設されている。アンロード油路５４及び開閉弁５６はナセル３０内に配置されている。開閉弁５６は制御装置（弁制御手段）５８からの制御信号により開閉制御される。
【００２８】
また、油路５２には、アンロード油路５４の分岐点（第１の分岐点）６０から下流側に順に、逆止弁（第１の弁）６２、アキュムレータ（第１のアキュムレータ）６４、開閉弁（第２の開閉弁）６６が設けられている。逆止弁６２は、アキュムレータ６４側からアンロード油路５４への作動油の流れを阻止するものであり、ナセル３０内に設けられている。アキュムレータ６４は、油圧ポンプ１６から圧送されてくる作動油を受け、所定の圧力まで蓄圧することができる。開閉弁６６は電磁式であり、前記の制御装置５８によって開閉制御されるようになっている。
【００２９】
開閉弁６６と油圧ポンプモータ１８との間の油路５２からは、ナセル３０の外部に配置されたオイルタンク６８に接続される油路７０が分岐している。この油路７０には逆止弁（第２の弁）７２が介設されており、油路５２からオイルタンク６８への作動油の流れを阻止する一方、開閉弁６６が閉状態にある場合に、オイルタンク６８から作動油を油圧ポンプモータ１８の流入ポート４０に流入することを可能とする。
【００３０】
油圧ポンプモータ１８の回転軸４２はフライホイール７４に同軸に接続されている。フライホイール７４は、はずみ車とも称されるものであり、油圧ポンプモータ１８の駆動により回転されている際、油圧ポンプモータ１８への油動力が切断された後も慣性により回転を続けて回転軸４２の回転を継続させることができる。
【００３１】
また、フライホイール７４の回転軸７６は更に発電機１４の内側回転子（第１の回転子）７８に接続され、従って発電機１４の内側回転子７８は油圧ポンプモータ１８の回転軸４２と一体的に回転可能となっている。
【００３２】
ここで、発電機１４について詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態に係る発電機１４は、内側回転子７８と、この内側回転子７８を同軸に取り囲む外側回転子（第２の回転子）８０とを備えている。外側回転子８０は、発電機１４のケーシング８２内に設けられている。ケーシング８２の両端部は軸受８４，８５によって回転自在に支持されており、これによって外側回転子８０は回転自在となっている。一般的な発電機はケーシングは固定されており、この点で本実施形態の発電機１４は一般的なものと異なっている。また、内側回転子７８はケーシング８２の両端部の軸受８６，８７によって回転自在に支持されている。
【００３３】
内側回転子７８を構成するコイルには、スリップリング８８を介して直流励磁電源に接続されている。直流励磁電源は、三相交流を整流する整流回路９０と、励磁直流電流・電圧を調節する制御回路９２とから構成されている。この直流例示電源から直流電流が内側回転子７８のコイルに供給された場合、内側回転子７８は磁界を形成することになる。
【００３４】
外側回転子８０は、励磁している内側回転子７８が外側回転子８０に対して回転した場合に三相交流発電可能なように例えばスター結線又はデルタ結線で設けられたコイルから構成されており、その３つの出力端子はスリップリング９４を介して変圧器９６に接続され、変圧器９６から外部電力系統に発電された交流電流が出力されるようになっている。
【００３５】
外側回転子８０が設けられたケーシング８２の一端には正逆両方向回転可能型の油圧ポンプモータ（第２の油圧ポンプモータ）１００の回転軸１０２（図１参照。図２には示さず。）が接続されている。本実施形態では、図２に明示するように、油圧ポンプモータ１００は発電機１４と同軸に配置されており、その回転軸１０２は、内側を内側回転子７８の軸１０４が貫通することができるよう、中空筒状である。この油圧ポンプモータ１００の一方の流入出ポート１０６からの油路（第３の油路）１０８がオイルタンク６８に接続されており、他方の流入出ポート１１０には、油圧ポンプモータ１８の流出ポート４４から延びる油路（第２の油路）１１２が接続されている。なお、油路１１２からの作動油が油圧ポンプモータ１００の流入出ポート１１０に導入されると、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２は、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２とは反対の回転方向で回転することができる。
【００３６】
油路１１２には、分岐点（第２の分岐点）１１４から分岐し、開閉弁（第３の開閉弁）１１６を有するアンロード油路（第２のアンロード油路）１１８が接続されている。更に、油路１１２には、油圧ポンプモータ１００に向かって順に、逆止弁（第３の弁）１２０、アキュムレータ（第２のアキュムレータ）１２２、開閉弁（第４の開閉弁）１２４、逆止弁（第４の弁）１２６を有する油路１２８が設けられている。
【００３７】
油路１２８と油圧ポンプモータ１００との間の油路１１２中の分岐点１３０からはオイルタンク６８に接続されるアンロード油路（第３のアンロード油路）１３２が分岐している。このアンロード油路１３２には開閉弁（第５の開閉弁）１３４と、その下流側となる開閉弁（第６の開閉弁）１３６とが介設されている。更に、この油路からは、開閉弁１３４，１３６間から油路（第４の油路）１３８が延び、油路５２に開閉弁６６とアキュムレータ６４との間で接続されている。油路１３８には、油路５２から油路１３２への作動油の流れを阻止する逆止弁（第５の弁）１４０が介設されている。
【００３８】
図示実施形態では、更に、アキュムレータ１２２と開閉弁１２４との間の油路１１２から油路１４２が分岐しており、この油路１４２は油圧ポンプ１６の流入ポート２２に接続されている。油路１４２には開閉弁１４４が介設されている。
【００３９】
なお、油路１１２に関しての油圧ポンプモータ１８、開閉弁１１６、アンロード油路１１８、逆止弁１２０、アキュムレータ１２２、開閉弁１２４、逆止弁１２６、油路１２８及び油圧ポンプモータ１００、並びに、油路１１２から油路１４２への油路に関しての油圧ポンプモータ１８、開閉弁１１６、アンロード油路１１８、逆止弁１２０、アキュムレータ１２２、開閉弁１４４、逆止弁３８、油路３４及び油圧ポンプ１６は、それぞれ、油路５２に関する油圧ポンプ１６、開閉弁５６、アンロード油路５４、逆止弁６２、アキュムレータ６４、開閉弁６６、逆止弁７２、油路７０及び油圧ポンプモータ１８に相当し、同様に機能するものである。また、開閉弁１１６，１２４，１３４，１３６，１４４は電磁式であり、制御装置５８によって制御される。
【００４０】
制御装置５８には、油圧ポンプ１６、油圧ポンプモータ１８及び油圧ポンプモータ１００の回転軸２４，４２，１０２のそれぞれに設けられた回転速度センサ（回転数検出手段）１５０，１５２，１５４、並びに、アキュムレータ６４，１２２の圧力をそれぞれ検出するための圧力センサ１５６，１５８が接続されている。更に、制御装置５８には、風速センサ１６０が接続されている。そして、制御装置５８は、これらのセンサ１５０〜１６０からの信号に基づいて、開閉弁５６，６６，１１６，１２４，１３４，１３６，１４４を制御するのである。
【００４１】
なお、ナセル３０に設置された風車１２、油圧ポンプ１６、オイルタンク３６、逆止弁３８、開閉弁５６等以外の構成要素については、ナセル３０の外部の発電設備建屋の内部等に配設されることが好ましい。また、図２において、符号１７０，１７２は軸同士を結合させるための軸継手である。
【００４２】
次に、上述したような構成における発電設備１０の作用について、開閉弁５６等の開閉、風速、油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数等の関係を示すタイミングチャートである図３を参照して説明する。
【００４３】
まず、無風状態で風車１２が回転していない状態から発電を開始する場合について説明する。なお、この例では、風は次のように変化するものとする。すなわち、まず、無風状態から、定格風速（第１風速）を超え且つ発電機１４の発電エネルギよりも大きなエネルギを有する第２風速が一定時間続き、その後、その第２風速を更に超えた第３風速となってその風速で一定時間続いた後、定格風速以下である第４風速となり、最後に第１風速となってその状態が継続するものとする。
【００４４】
ここで、発電機１４の外側回転子１１０に対する内側回転子４６の相対的な回転数が所定値（例えば１５００ｒｐｍ）前後の所定範囲内にある場合に、定格周波数（例えば５０Ｈｚの周波数を有する電力）を外部電力系統に出力できるものとする。また、発電開始の際、オイルタンク３６，６８、全ての油路には作動油が十分に入っているものとし、動作中にオイルタンク３６内部の作動油がなくなることがないように、随時供給できる手段（図示しない）があるとする。
【００４５】
なお、ナセル３０内のオイルタンク３６へ作動油を供給するために消費したエネルギは、オイルタンク３６からオイルタンク６８へ流れる際の位置エネルギ（位置ヘッド）として回生されるので、原理的には損失はない。
【００４６】
発電を開始すべく発電設備１０の稼働スイッチ（図示しない）をオンとすると、制御装置５８は制御信号を発し、開閉弁６６を閉じ、開閉弁５６を開状態とする。なお、この際、開閉弁１１６は開状態となり、開閉弁１２４、１３４は閉状態となっているものとする。
【００４７】
そして、風が吹き、風車１２が回転して油圧ポンプ１６の回転軸２４が回り始めると、作動油はオイルタンク３６から吸入され、吐出される。この際、作動油は、油路５２からアンロード油路５４を通ってオイルタンク３６に戻されるが、逆止弁３８及び開状態の開閉弁５６によっては油圧ポンプ１６には殆ど負荷がかからないので、風車１２の起動に要する風力は小さくてすみ、また、一旦回転を開始した風車１２は風速が増すにつれて加速されていく（図３のｔ０〜ｔ１）。
【００４８】
制御装置５８は、この間、回転速度センサ１５０から油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数と、風速センサ１６０から風速とをモニタしており、風速が第２風速となっているので、その第２風速に応じた油圧ポンプ１６の回転軸２４の最適回転数（従って、風車１２の最適周速比における回転数）を演算して求める。そして、この最適回転数が得られるように、開閉弁５６の開閉をスイッチング制御する（図３のｔ１〜ｔ２）。
【００４９】
ここで、開閉弁５６のスイッチング制御についての一例を述べる。開閉弁５６は風車１２が回転を始める当初は開状態となっているが、風速と最適周速比から求められた最適回転数を越えたら、これを瞬時に閉状態に切り換えると、油圧ポンプ１６からの作動油が逆止弁６２下流へ供給される。この時のアキュムレータ６４内部の圧力値が、油圧ポンプ１６の負荷となる。よって、開閉弁５６の閉時間を調整することで、油圧ポンプ１６の回転数、ひいては風車１２の回転数を最適な周速比の回転数に調整できることになる。
【００５０】
開閉弁５６の開閉を適当なタイミングで繰り返す（スイッチングする）ことで、作動油が次々とアキュムレータ６４に送られ、開閉弁６６が閉じられていることも相俟って、アキュムレータ６４の圧力が上昇し、エネルギが蓄積されていく。勿論、開閉弁６６が初期的に閉じられていることは絶対条件ではなく、適当なタイミングで開状態とするか、または開閉するか、初期から開状態でも問題はない。
【００５１】
この例では、アキュムレータ６４に蓄積された圧力が、所定値に達したならば、制御装置５８は圧力センサ１５６からの信号によりその状態を認識し、開閉弁６６を閉状態から開状態に切り換える。その結果、アキュムレータ６４から作動油が油圧ポンプモータ１８に流れ、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２が回転を開始し、徐々に加速されていく（図３のｔ２〜ｔ３）。油圧ポンプモータ１８を通過した作動油は、アンロード油路１１８、開状態の開閉弁１１６を通り、オイルタンク６８に流入する。
【００５２】
開閉弁６６を開くタイミングｔ２となるアキュムレータ６４の圧力値は、発電機１４が電力系統周波数で発電できる回転数まで早期に加速できるような値が望ましい。しかし、これも絶対条件ではない。
【００５３】
開閉弁６６を開放した後も開閉弁５６の開閉スイッチング制御は続けられ、これにより、風車１２の回転数は第２風速に応じた最適回転数に維持されるが、アキュムレータ６４内の圧力は次第に減じられていく。この間、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転と共にフライホイール７４が回り、エネルギが蓄積されていく。そして、回転軸４２の回転数が、発電機１４が電力系統周波数で発電を行うことができる値、例えば１５００ｒｐｍに達したならば、発電機１４から外部電力系統に出力が開始される（図３のｔ３）。この後、回転軸４２の回転数が更に増していくため、発電周波数の許容範囲の最大値となる回転数に達したならば、制御装置５８は回転速度センサ１５２からの信号に基づいて開閉弁６６の開閉のスイッチング制御を開始する（図３のｔ４〜ｔ５）。
【００５４】
なお、発電開始から内側回転子７８が所定値（１５００ｒｐｍ）で回転している間、開閉弁１２４，１３４は閉状態にしておく。これにより、油圧ポンプモータ１００に対する油路が閉塞され、油圧ポンプモータ１００はロック状態となり、外側回転子８０は静止状態となるため、外側回転子８０は一般的な発電機における固定子と同等に機能する。
【００５５】
開閉弁６６の開閉スイッチング制御は、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数を発電機１４の発電周波数の許容範囲内となる範囲内に維持するためのものである。すなわち、開閉弁６６を開状態から閉状態に切り換えることで、アキュムレータ６４側からの作動油の油圧ポンプモータ１８への供給は遮断され、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数は減じられる。この際、油圧ポンプモータ１８は、フライホイール７４の持つ慣性によって回転を続け、作動油はオイルタンク６８から油路７０、逆止弁７２を通して油圧ポンプモータ１８に供給される。また、第２風速の持つエネルギは、発電エネルギよりも大きいため、開閉弁６６を閉じることで、開閉弁５６の開閉スイッチングと相俟って、アキュムレータ６４には蓄圧される。この開閉弁６６の開閉を適当な間隔で行うことで、回転軸４２の回転数は所望の範囲内に維持され、発電機１４は、その内側回転子７８が、停止状態にある外側回転子８０に対して１５００ｒｐｍで回転するので、安定した発電が行われることになる。
【００５６】
次に、風が強くなり、制御装置５８が風速センサ１６０からの信号により風速が第２風速よりも上昇し始めたならば、制御装置５８は開閉弁５６を開放し、風車１２に作用する負荷を軽減し、風車１２（油圧ポンプ１６の回転軸２４）の回転を加速させる（図３のｔ５〜ｔ６）。そして、風速が第３風速となったならば、その第３風速に適した回転数となるよう、開閉弁５６の開閉のスイッチング制御を、前記のタイミングｔ１〜ｔ２間の場合と同様に行う（図３のｔ６〜ｔ７）。この際、風のエネルギは発電エネルギよりも十分に多いため、アキュムレータ６４にはその多大な余剰分が蓄積されていく。
【００５７】
なお、本実施形態では、第２風速から第３風速に風速が増した時には、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数は１５００ｒｐｍに達しているため、タイミングｔ６〜ｔ７間も開閉弁５６，６６の開閉スイッチング制御は続けられるが、アキュムレータ６４の圧力が上昇している場合には、開閉弁６６の閉状態と閉状態との間の間隔（開状態の時間）は短くされる。
【００５８】
風速が第３風速から第４風速に減じたならば、制御装置５８は開閉弁５６を閉じて、油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数を風速に適した回転数まで制動させる。その時も制動エネルギはアキュムレータへエネルギとして蓄積される。（図３のｔ７〜ｔ８）。
【００５９】
ただし、第４風速は定格風速より低いため、定格発電エネルギは取得できていないことになる。その場合は、定格風速より強い第２，第３風速の時に回収しアキュムレータ６４に蓄積されていたエネルギを利用して発電機１４は、定格発電を維持することになる。
【００６０】
風速が第４風速から第１風速へ増速したならば、制御装置５８は開閉弁５６を開け、油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数を風速に適した回転数まで加速させる（図３のｔ９以降）。
【００６１】
第１風速の持つエネルギは発電エネルギと同等となっているため、この後、開閉弁５６を閉じ、開閉弁６６を開放すると、油圧ポンプ５６の吐出量と油圧ポンプモータ１８への供給量とがバランスされ、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２は一定の回転数（１５００ｒｐｍ）に維持され、一定周波数で発電が継続される。
【００６２】
なお、上記工程中、ナセル３０内のオイルタンク３６内の作動油が減少していくことになるが、オイルタンク６８内の作動油をオイルタンク３６に適時補充できるようにするとよい。
【００６３】
以上のように、本実施形態に係る構成では、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２、すなわち発電機１４の内側回転子７８の回転を一定に維持し、風力の変化に拘わらず安定した発電を可能とすることができる。従来においては、油圧回路により同目的を達成するためには、高価な可変容量型の油圧ポンプモータを使用した油圧トランスミッションが考えられているが、本発明は安価な定容量型の油圧ポンプ５６と油圧ポンプモータ１６とで優れた効果を得ることができる。
【００６４】
図４（ａ）は、油圧装置２０の上記部分の回路を簡略化して表したものである。また、図４（ｂ）は、（ａ）の油圧回路を等価な電気回路（電流源回路）で示したものである。図４（ｂ）中、Ｉ１は電流源、Ｒ１は負荷、Ｃ１はコンデンサ、Ｓ１，Ｓ２はトランジスタ等のスイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２は整流器、Ｌ１，Ｌ２はインダクタである。電流源Ｉ１は油圧ポンプ１６に相当し、負荷Ｒ１は油圧ポンプモータ１８に相当する。コンデンサＣ１はアキュムレータ６４である。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ開閉弁５６，６６、整流器Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ逆止弁６２，７２に相当する。更に、インダクタＬ１は油圧ポンプ１６系が持つ慣性に、Ｌ２はフライホイール７４の慣性に相当する。
【００６５】
図４（ｂ）に示す電気回路は、スイッチングパワーコントロール回路或いはパワーレギュレータ回路として知られているものであり、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング周波数やパルス幅を調整することで、負荷Ｒ１の電圧を調整することが可能となっている。この図４（ｂ）の電気回路に等価である図４（ｂ）の油圧回路も同等の作用を呈するものであり、開閉弁６６，５６の開閉スイッチング制御を行うことで、負荷Ｒ１に相当する油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数が一定範囲内に維持されるよう調整できることは、理解されよう
なお、油圧ポンプモータ１８から油路１１２，１４２を経て油圧ポンプ１６までの油圧回路は、図４（ａ）の油圧回路に相当する。従って、発電を行うべく油圧ポンプモータ１８の回転軸４２が回転し、フライホイール７４にエネルギが蓄積されたならば、上記と同様にして、開閉弁１１６，１４４の開閉を制御すれば、油圧ポンプ１６（本実施形態では油圧ポンプモータが使用されている）を回転させることができる。これは、風車１２を積極的に加速させたい場合に、その補助力を提供するものである。
【００６６】
次に、風が第３風速を大きく越え、発電機１４の内側回転子７８の回転数が所定値、例えば１５００ｒｐｍを越える場合や、風が第１風速よりも弱くなり、内側回転子４６の回転数が１５００ｒｐｍに達しない場合について、風速、回転軸４２，１０２の回転数及び発電エネルギの関係を示す図５と、エネルギフロー図である図６とを参照して説明する。なお、図６において、定格発電エネルギは「５０」とする。
【００６７】
まず、図５においてタイミングｔ１０〜ｔ１１では、風速が前記第３風速を越える大きなものであり、制御装置５８は風速センサ１６０からの信号により、その状態を認識する。そして、制御装置５８は、図３のタイミングｔ０〜ｔ３に示す場合とほぼ同様にして開閉弁５６と開閉弁６６とを開閉スイッチング制御して、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２、すなわち発電機１４における内側回転子７８の回転数を所定値（１５００ｒｐｍ）を越えた回転数にまで上昇させる。
【００６８】
この間、発電は行われず、図６の（ａ）に示すように、油圧ポンプ１６から出力され油圧ポンプモータ１８に入力されるエネルギを「１００」とした場合、その「１００」のエネルギはそのままフライホイール７４に蓄積される。なお、図６のエネルギフローでは、損失は一切ないものとしている。
【００６９】
一方、制御装置５８は、回転速度センサ１５２からの信号により回転軸４２の回転数が所定値を超えたことを認識したならば、開閉弁１３４，１３６を開く（図５のｔ１１〜ｔ１２）。この際、開閉弁１２４は閉状態のままにしておく。
この時、内側回転子７８が回転しているため、いわゆる発電トルクにより外側回転子８０には、内側回転子７８と同一回転方向へ回転しようとする力が作用する。そして、内側回転子７８の回転数が所定値に達し、それを越えた時点で、開閉弁１３４，１３６を開くため、油圧ポンプモータ１００の流入出ポート１０６は油路１０８を介してオイルタンク６８へ連通され外側回転子８０に対する拘束力が解放されることになり、発電トルクによって外側回転子８０は回転を開始する。外側回転子８０は内側回転子７８の回転数と同等になろうと加速されるため、外側回転子８０と内側回転子７８との間の回転数差が所定値を越えた場合には、回転速度センサ１５２，１５４からの信号に基づいて制御装置５８は、開閉弁１３６を開閉スイッチング制御して、外側回転子８０に負荷を与えてその回転数を調節し、常に内側回転子７８の外側回転子に対する８０相対的回転数が所定値に維持されるようにする。開閉弁１３６を開閉スイッチング制御することにより外側回転子８０（油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２）の回転数を調節できることは、油圧ポンプモータ１００、開閉弁１３６、逆止弁１４０及びアキュムレータ６４が油圧ポンプ１６、開閉弁５６、逆止弁６２及びアキュムレータ６４と同等に相当することから、容易に理解されよう。
このようにして、発電機１４の内側回転子７８の回転数が増加するような場合にも、電力系統周波数で発電を行うことが可能となる。
図６の（ｂ）は、図５のｔ１１〜ｔ１２の間での一時点、例えば油圧ポンプモータ１８の回転軸４２が２０００ｒｐｍとなり、且つ、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２が５００ｒｐｍとなった時点のエネルギフローを示している。この図において、油圧ポンプモータ１８に「１００」のエネルギが入力されたならば、定格発電エネルギに相当する「５０」が発電機１４にて用いられ外部電力系統に出力され、残りの「５０」はフライホイール７４に蓄積される。この際、発電機１４における内側回転子７８の回転エネルギの一部（「１０」）を用いて油圧ポンプモータ１００が駆動され、油圧ポンプモータ１００で発生される油動力が油圧ポンプモータ１８の駆動に用いられて回生されることから、油圧ポンプモータ１８から発電機１４には「６０」のエネルギが移動していることとなる。
【００７０】
この後、風速が減じ、発電エネルギよりも小さなエネルギしか持たない風速となった場合には、開閉弁５６，６６のスイッチング制御を行って油圧ポンプモータ１８への油動力を減じて、回転軸４２、従って内側回転子７８の回転数を抑制する（図５のｔ１２〜ｔ１３）。これに伴って、開閉弁１３６のスイッチング制御を行って油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２、従って外側回転子８０の回転数を抑制し、内側回転子７８と外側回転子８０との間の回転数差を所定値（１５００ｒｐｍ）に維持する。これにより、発電機１４からの出力は安定状態で保たれる。
【００７１】
この状態を図６の（ｃ）を参照して説明する。図６の（ｃ）に示すように、図５のｔ１２〜ｔ１３の初期段階（風速の減速中）での一時点（例えば油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数が１８００ｒｐｍに低下し油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２の回転数が３００ｒｐｍに低下した時点）では、例えば油圧ポンプ１６から油圧ポンプモータ１８に入力されるエネルギは定格発電エネルギよりも小さい「４０」となる。しかし、この時点では、「５０」の発電エネルギを出力させるために、フライホイール７４に蓄積されたエネルギが「１０」だけ取り出されて、発電機１４を駆動するためのエネルギとして用いられていることが分かるであろう。なお、発電機１４に送られたエネルギの一部（「５」）が油圧ポンプモータ１００を介して油圧ポンプモータ１８に回生されるため、油圧ポンプモータ１８から発電機１４には「５５」のエネルギが移動していることになる。
【００７２】
また、図５のｔ１２〜ｔ１３の後期段階の一時点におけるエネルギフローを示す図６の（ｄ）から分かるように、油圧ポンプモータ１８への入力エネルギが「３０」に低下していても、フライホイール７４からより大きなエネルギ（「２０」）を取り出して利用することで、「５０」の発電エネルギが安定して得られる。
【００７３】
そして、風が止み、風車１２の回転が停止した場合には、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数が１５００ｒｐｍに達した時点で、制御装置５８は開閉弁６６を閉じ、開閉弁１１６を開け、更に開閉弁１３４，１３６を閉じる（図５のｔ１３）。開閉弁６６を閉じても、油圧ポンプモータ１８の流入ポート４０は油路７０を介してオイルタンク６８に連通した状態となっているので、フライホイール７４の慣性により回転軸は回転を続け、発電は続けられる。
【００７４】
やがて、回転軸４２の回転数が所定値を下回ったならば、制御装置５８は、回転速度センサ１５２からの信号によりその状態を認識し、開閉弁１１６，１２４の開閉スイッチング制御を行い、油圧ポンプモータ１８から流出した作動油を油路１１２を通して油圧ポンプモータ１００の流入出ポート１１０に供給する。油圧ポンプモータ１８から開閉弁１１６、アキュムレータ１２２を通り、開閉弁１２４を経て油圧ポンプモータ１００に至る油圧回路は、図４（ａ）に示す油圧回路と同等である。従って、開閉弁１１６，１２４をスイッチング制御することで、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２を回転させ、そしてその回転数を調整することが可能となる。油圧ポンプモータ１００の流入出ポート１１０に作動油を供給すると、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２、すなわち発電機１４の外側回転子８０の回転方向は、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２、すなわち内側回転子７８の回転方向とは逆向きとなり、外側回転子８０に対する内側回転子７８の相対的な回転数は所定値（１５００ｒｐｍ）を維持することが可能となる。
【００７５】
この状態が図６の（ｅ）であり、回転軸４２の回転数が１５００ｒｐｍ以下となり、回転軸１０２が逆回転している時点を示している。この時点では、例えばフライホイール７４から「４０」のエネルギを直接発電のためのエネルギとして利用すると共に、フライホイールから「１０」のエネルギで油圧ポンプモータ１００を駆動し、そこで発生した油動力を油圧ポンプモータ１８に送って回転軸４２、ひいては発電機１４の内側回転子７８の駆動力とすることで、発電エネルギを「５０」で維持することができる。このようにアキュムレータ１２２に油圧ポンプモータ１００を回転させることができるだけの十分なエネルギが蓄積されている場合には、風が停止した状態でも、発電を安定的に続けることができる。
【００７６】
更に、図５のタイミングｔ１４〜ｔ１５に示すように、再度風が吹き始めて油圧ポンプモータ１８の回転軸４２が回転を再開したならば、開閉弁５６，６６のスイッチング制御を行って、回転軸４２の回転数を増加させると共に、開閉弁１１６，１２４のスイッチング制御により油圧ポンプモータ１００の回転数を減じていけば、この場合にも外側回転子８０に対する内側回転子７８の相対的な回転数を所定値で維持することができる。
【００７７】
図６の（ｆ）は、図５のｔ１４から回転軸１０２の回転数が０となるまでの一時点におけるエネルギフローであり、この際、油圧ポンプモータ１００は回転数が逆回転状態が０に減速していくため、油圧ポンプモータ１００からのエネルギが発電機１４の外側回転子８０の減速に用いられたことになる。この油圧ポンプモータ１００から発電機１４へのエネルギ移動量を「１０」とした場合、油圧ポンプモータ１８への入力エネルギが「１００」となっていても、発電に要するエネルギは「４０」で済み、残りはフライホイール７４に蓄積される。回転数１０２の回転数が０に戻った後は、図５のｔ１１と同じ動作となる。
【００７８】
このように、風が一旦停止した場合であっても、本実施形態における構成では、外部電力系統に安定した出力を行うことができるのである。
【００７９】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、油圧ポンプ１６の回転軸にはプロペラ型の風車１２が接続されているが、ダリウス型やサボニウス型の風車を接続してもよい。ダリウス型やサボニウス型の風車は地面に近い場所に軸受部が設置されるため、ナセル３０のような地上から離れた位置にオイルタンクを設ける必要なく、オイルタンクを全て地上の一カ所に設けることができる。また、油圧ポンプ１６を回転させる外力は風力に限られず、水力や波力等であってもよい。
【００８１】
また、差動型発電機も２つの回転子が共にディスク状である、いわゆるディスク型発電機も含まれる。また、それぞれの回転子は、巻線に電流が流せる構成や、単に棒導体で構成したり、永久磁石で構成することも可能である。
【００８２】
更に、開閉弁１３６及び油路１３８を省き、且つ、開閉弁１３４に流量調整機能を持たせても、油圧ポンプモータ１００の回転数の調節を行うことができる。
【００８３】
また、図７に示すように、アキュムレータ６４と開閉弁６６との間おける油路５２から油路（第５の油路）２００を分岐させ、この油路２００を油路１１２に開閉弁１２４と油圧ポンプモータ１００との間で接続すると共に、この油路２００に開閉弁（第７の開閉弁）２０２を介設させてもよい。この構成では、油圧ポンプ１６で発生された油動力によっても、油圧ポンプモータ１００が駆動されることになる。油路２００が設けられていない構成では、例えば風の吹き始めにおいては図５のタイミングｔ１０〜ｔ１１に示すように油圧ポンプモータ１８の回転数が少なく、定格値での発電を行うことができないが、油路２００を設けることで、風の吹き始めでも油圧ポンプモータ１００を回転させ、回転子７８，８０の回転数差を迅速に所定範囲内とすることが可能となる。
【００８４】
なお、開閉弁２０２は開閉弁６６に相当するものである。また、逆止弁７２に相当する弁を油路２００に設けることもできるが、それは逆止弁１２６によって代用されている。更に、図７の構成は、その他の部分では図１の構成と全く同一であり、同一部分には同一符号を付して、重複した説明は省略する。
【００８５】
また、上記実施形態では、フライホイール７４は油圧ポンプモータ１８の回転軸４２にのみ取り付けられているが、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２にも別のフライホイールを取り付けてもよい。更には、フライホイール７４を廃して、回転軸１０２にのみフライホイールを取り付けることも考えられる。これは、風速が定格発電エネルギを越えるエネルギを有する場合に、油圧ポンプモータ１８で余ったエネルギで油圧ポンプモータ１００を積極的に逆転させ、回転軸１０２に接続されたフライホイールを回転させて蓄エネする等の使用態様が考えられるからである。
【００８６】
更に、上記実施形態では、発電機における第１の回転子（内側回転子）の回転数を検出する第１の回転数検出手段、及び、第２の回転子（外側回転子）の回転数を検出する第２の回転数検出手段として、それぞれ、回転速度センサ１５２，１５４を用いているが、他の手段、例えば油圧ポンプモータ１８，１００に内蔵される回転計による場合や、油圧ポンプモータ１８，１００内を流れる作動油の流量から検出する手段、或いは、フライホイール７４の回転数から検出する手段等、種々考えられる。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、定容量型の油圧ポンプや油圧ポンプモータを用いて、外力（風力）等が変化した場合にも安定した出力を行うことのできる発電設備及びそのための油圧装置を提供することができる。
【００８８】
特に、本発明は、蓄電池やフライホイール式蓄電装置、或いは、高価な可変容量型の油圧ポンプモータが不要であるので、発電設備を安価に製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された発電設備の一実施形態を示す概略説明図である。
【図２】本実施形態で用いられる発電機及びその周辺要素の構成を示す部分断面図である。
【図３】図１の発電設備における作用を示すタイミングチャートである。
【図４】（ａ）は本発明による発電設備における基本的な油圧回路図であり、（ｂ）は前記油圧回路図に等価な電気回路図である。
【図５】風力が大きく変化した場合の図１の発電設備における作用を示すタイミングチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は図５における複数の時点のそれぞれにおけるエネルギフローを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態を示す、図１と同様な概略説明図である。
【符号の説明】
１０…発電設備、１２…風車（回転体）、１４…発電機、１６…油圧ポンプ、１８…（第１の）油圧ポンプモータ、２０…油圧装置、２４…油圧ポンプの回転軸、３０…ナセル、３６…オイルタンク、４２…油圧ポンプモータ１８の回転軸、５２…（第１の）油路、５４…（第１の）アンロード油路、５６…（第１の）開閉弁、５８…制御装置（弁制御手段）、６２…逆止弁（第１の弁）、６４…（第１の）アキュムレータ、６６…（第２の）開閉弁、６８…オイルタンク、７２…逆止弁（第２の弁）、７４…フライホイール、７８…内側回転子（第１の回転子）、８０…外側回転子（第２の回転子）、１００…（第２の）油圧ポンプモータ、１０２…油圧ポンプモータ１００の回転軸、１０６，１１０…流入出ポート、１０８…（第３の）油路、１１２…（第２の）油路、１１６…（第３の）開閉弁、１１８…（第２の）アンロード油路、１２０…逆止弁（第３の弁）、１２２…（第２の）アキュムレータ、１２４…（第４の）開閉弁、１２６…逆止弁（第４の弁）、１３２…（第３の）アンロード油路、１３４…（第５の）開閉弁、１３６…（第６の）開閉弁、１３８…（第４の）油路、１４０…逆止弁（第５の弁）、１５２，１５４…回転速度センサ（検出手段）、２００…（第５の）油路、２０２…（第７の）開閉弁。
【図１】
2004266883.tif 000003
【図２】
2004266883.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月12日(2004.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力を受けて回転駆動され、所要量の慣性モーメントを持った回転体と、
前記回転体の回転により駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプにより発生された油動力により回転駆動される第１の油圧ポンプモータと、
前記第１の油圧ポンプモータが回転駆動されることで発生された油動力により回転駆動される第２の油圧ポンプモータと、
前記第１の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第１の回転子と、前記第１の回転子と同軸上で前記第２の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転により電力を発生する発電機と、
前記第１の回転子の回転数を検出する第１の回転数検出手段と、
前記第２の回転子の回転数を検出する第２の回転数検出手段と、
前記第１と第２の回転数検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の回転子と前記第２の回転子との間の回転数差を所定の範囲内に維持すべく前記第１の油圧ポンプモータ及び前記第２の油圧ポンプモータに対する油動力を制御する油動力制御手段と、
を備える発電設備。
【請求項２】
前記第２の油圧ポンプモータは、前記油圧ポンプにより発生された油動力によっても回転駆動されるようになっている、請求項１に記載の発電設備。
【請求項３】
前記第１の油圧ポンプモータは、前記第２の油圧ポンプモータにより発生された油動力によっても回転駆動されるようになっている、請求項１又は２に記載の発電設備。
【請求項４】
前記油動力制御手段は、
前記油圧ポンプの流出ポートから前記第１の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第１の油路と、
前記第１の油路に接続された第１のアキュムレータと、
前記油圧ポンプと前記第１のアキュムレータとの間における前記第１の油路中の第１の分岐点から分岐する第１のアンロード油路と、
前記第１のアンロード油路に介設された第１の開閉弁と、
前記第１の分岐点と前記第１のアキュムレータとの間における前記第１の油路に介設された、前記第１のアキュムレータから前記第１のアンロード油路への流れを阻止するための第１の弁と、
前記第１のアキュムレータと前記第１の油圧ポンプモータとの間における前記第１の油路に介設された第２の開閉弁と、
前記第２の開閉弁が閉じられている場合に前記第１の油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入でき、且つその流入ポート側の前記第１の油路の作動油が流出することを防止することができる第２の弁と、
前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を制御する弁制御手段と、
を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電設備。
【請求項５】
前記第１の油圧ポンプモータは、その回転軸にフライホイールが接続されており、
前記第２の油圧ポンプモータは、それぞれが流入ポート及び流出ポートとなる２つの流入出ポートを有する正逆両方向型であり、
前記油動力制御手段は、更に、
前記第１の油圧ポンプモータの流出ポートから前記第２の油圧ポンプモータの流入出ポートの一方に接続された第２の油路と、
前記第２の油路に接続された第２のアキュムレータと、
前記第１の油圧ポンプモータと前記第２のアキュムレータとの間における前記第２の油路中の第２の分岐点から分岐する第２のアンロード油路と、
前記第２のアンロード油路に介設された第３の開閉弁と、
前記第２の分岐点と前記第２のアキュムレータとの間における前記第２の油路に介設された、前記第２のアキュムレータから前記第２のアンロード油路への流れを阻止するための第３の弁と、
前記第２のアキュムレータと前記第２の油圧ポンプモータとの間における前記第２の油路に介設された第４の開閉弁と、
前記第４の開閉弁が閉じられている場合に前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油が流入でき、且つその流入出ポート側の前記第２の油路の作動油が流出することを防止することができる第４の弁と、
前記第２の油圧ポンプモータの他方の流入出ポートに接続され前記他方の流入出ポートに対して作動油を流入出させることのできる第３の油路と、
を備え、
前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油を供給した場合には前記第２の油圧ポンプモータの回転軸が前記第１の油圧ポンプモータの回転軸の回転方向とは反対方向に回転するようになっており、
前記弁制御手段が前記第３の開閉弁及び前記第４の開閉弁を制御するようになっている請求項４に記載の発電設備。
【請求項６】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに接続された第３のアンロード油路と、
前記第３のアンロード油路に介設され、前記弁制御手段により制限される第５の開閉弁と、
を備える請求項５に記載の発電設備。
【請求項７】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第５の開閉弁よりも下流側にて前記第３のアンロード油路に介設され、前記弁制御手段により制御される第６の開閉弁と、
前記第５の開閉弁と前記第６の開閉弁との間における前記第３のアンロード油路から分岐し、前記第１のアキュムレータと前記第２の開閉弁との間における前記第１の油路に接続された第４の油路と、
前記第４の油路に介設された、前記第１のアキュムレータから前記第６の開閉弁への流れを阻止するための第５の弁と、
を備える請求項６に記載の発電設備。
【請求項８】
前記油動力制御手段は、更に、
前記第１のアキュムレータと前記第２の開閉弁との間おける前記第１の油路から分岐し、前記第４の開閉弁と前記第２の油圧ポンプモータとの間における前記第２の油路に接続された第５の油路と、
前記第５の油路に介設され、前記弁制御手段により制御される第７の開閉弁と、
を備える請求項５〜７のいずれか１項に記載の発電設備。
【請求項９】
前記回転体は風車である請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電設備。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
更に、油動力制御手段は、第１の油圧ポンプモータが、その回転軸にフライホイールが接続されており、且つ、第２の油圧ポンプモータが、流入ポート及び流出ポートとなる２つの流入出ポートを有する正逆両方向型である場合においては、第１の油圧ポンプモータの流出ポートから第２の油圧ポンプモータの流入出ポートの一方に接続された第２の油路と、第２の油路に接続された第２のアキュムレータと、第１の油圧ポンプモータと第２のアキュムレータとの間における第２の油路中の第２の分岐点から分岐する第２のアンロード油路と、第２のアンロード油路に介設された第３の開閉弁と、第２の分岐点と第２のアキュムレータとの間における第２の油路に介設された、第２のアキュムレータから第２のアンロード油路への流れを阻止するための第３の弁と、第２のアキュムレータと第２の油圧ポンプモータとの間における第２の油路に介設された第４の開閉弁と、第４の開閉弁が閉じられている場合に第２の油圧ポンプモータの前記一方の流入出ポートに作動油が流入でき、且つその流入出ポート側の第２の油路の作動油が流出することを防止することができる第４の弁と、第２の油圧ポンプモータの他方の流入出ポートに接続され前記他方の流入出ポートに対して作動油を流入出させることのできる第３の油路とを備えるようにすることが好適である。なお、この場合、第２の油圧ポンプモータの一方の流入出ポートに作動油を供給した場合には第２の油圧ポンプモータの回転軸は第１の油圧ポンプモータの回転軸の回転方向とは反対方向に回転するようにし、弁制御手段は第３の開閉弁及び第４の開閉弁を制御するようにする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
内側回転子７８を構成するコイルには、スリップリング８８を介して直流励磁電源に接続されている。直流励磁電源は、三相交流を整流する整流回路９０と、励磁直流電流・電圧を調節する制御回路９２とから構成されている。この直流励磁電源から直流電流が内側回転子７８のコイルに供給された場合、内側回転子７８は磁界を形成することになる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
外側回転子８０が設けられたケーシング８２の一端には正逆両方向回転可能型の油圧ポンプモータ（第２の油圧ポンプモータ）１００の回転軸１０２（図１参照。図２には示さず。）が接続されている。本実施形態では、図２に明示するように、油圧ポンプモータ１００は発電機１４と同軸に配置されており、その回転軸１０２は、内側を内側回転子７８の軸１０４が貫通することができるよう、中空筒状である。この油圧ポンプモータ１００の一方の流入出ポート１０６からの油路（第３の油路）１０８がオイルタンク６８に接続されており、他方の流入出ポート１１０には、油圧ポンプモータ１８の流出ポート４４から延びる油路（第２の油路）１１２が接続されている。なお、油路１１２からの作動油が油圧ポンプモータ１００の流入出ポート１１０に流入されると、油圧ポンプモータ１００の回転軸１０２は、油圧ポンプモータ１８の回転軸４２とは反対の回転方向で回転することができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ここで、発電機１４の外側回転子８０に対する内側回転子７８の相対的な回転数が所定値（例えば１５００ｒｐｍ）前後の所定範囲内にある場合に、定格周波数（例えば５０Ｈｚの周波数を有する電力）を外部電力系統に出力できるものとする。また、発電開始の際、オイルタンク３６，６８、全ての油路には作動油が十分に入っているものとし、動作中にオイルタンク３６内部の作動油がなくなることがないように、随時供給できる手段（図示しない）があるとする。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図４（ｂ）に示す電気回路は、スイッチングパワーコントロール回路或いはパワーレギュレータ回路として知られているものであり、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング周波数やパルス幅を調整することで、負荷Ｒ１の電圧を調整することが可能となっている。この図４（ｂ）の電気回路に等価である図４（ｂ）の油圧回路も同等の作用を呈するものであり、開閉弁６６，５６の開閉スイッチング制御を行うことで、負荷Ｒ１に相当する油圧ポンプモータ１８の回転軸４２の回転数が一定範囲内に維持されるよう調整できることは、理解されよう。
なお、油圧ポンプモータ１８から油路１１２，１４２を経て油圧ポンプ１６までの油圧回路は、図４（ａ）の油圧回路に相当する。従って、発電を行うべく油圧ポンプモータ１８の回転軸４２が回転し、フライホイール７４にエネルギが蓄積されたならば、上記と同様にして、開閉弁１１６，１４４の開閉を制御すれば、油圧ポンプ１６（本実施形態では油圧ポンプモータが使用されている）を回転させることができる。これは、風車１２を積極的に加速させたい場合に、その補助力を提供するものである。