(57)【要約】【課題】流体サーボモータ３７に流体を供給する供給回路７７が故障したとき、風車ブレード１１をフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させる。【解決手段】所定圧の高圧流体を貯蔵するアキュムレータ  １０８を供給回路７７に接続したので、供給回路７７が故障して流体サーボモータ３７に高圧流体を供給できなくなったときにも、アキュムレータ  １０８から高圧流体を流体サーボモータ３７に供給することで、風車ブレード１１をフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させることができる。しかも、該アキュムレータ  １０８は供給回路７７に接続されているので、通常時は供給回路７７から高圧流体が補給され、メンテナンスも容易となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向内端部がロータヘッドに回動可能に連結された複数の風車ブレードをそれぞれ回動させることでピッチ角を制御するようにした風車ブレードのピッチ角制御装置であって、高圧流体が供給されたとき回転して前記風車ブレードを回動させる流体サーボモータと、流体サーボモータに接続された一対の給排通路と供給回路、排出回路との間に介装され、軸方向に移動することにより供給回路から高圧流体をいずれかの給排通路を通じて流体サーボモータに供給するスプールを有するサーボ制御弁と、前記流体サーボモータからのフィードバック出力および操作信号を基にサーボ制御弁のスプールを軸方向に移動させて流体サーボモータをサーボ制御するサーボ制御手段と、前記供給回路に接続され所定圧の高圧流体を貯蔵するアキュムレータとを備え、供給回路の故障時、サーボ制御弁、給排通路を通じてアキュムレータから高圧流体を前記流体サーボモータに供給し、風車ブレードをフェザーリング状態まで回動させるようにしたことを特徴とする風車ブレードのピッチ角制御装置。
【請求項２】
前記サーボ制御手段は、回転駆動力を受けたとき、該回転駆動力を軸方向移動力に変換して前記サーボ制御弁のスプールを移動させる変換移動手段と、前記操作信号に応じて回転駆動し、該回転駆動力を前記変換移動手段に付与する制御モータと、流体サーボモータの回転を前記変換移動手段にフィードバックし、スプールを制御モータによる移動方向と逆方向に移動させる機械式伝達手段とから構成した請求項１記載の風車ブレードのピッチ角制御装置。
【請求項３】
前記アキュムレータに接続されるとともに、変換移動手段に回転駆動力を付与することができる非常流体モータと、アキュムレータと非常流体モータとの間に介装された開閉弁とをさらに設け、供給回路、制御モータの故障時、開閉弁を開にしてアキュムレータから高圧流体を非常流体モータに供給することにより、該非常流体モータから変換移動手段に回転駆動力を付与するようにした請求項２記載の風車ブレードのピッチ角制御装置。
【請求項４】
前記アキュムレータとタンクとを接続する接続通路と、該接続通路の途中に介装され、開弁力を受けたとき開弁する排出弁と、風車ブレードの半径方向内端部に取付けられ、該風車ブレードがフェザーリング状態の直前まで回動したとき、排出弁に開弁力を付与する開弁カムとをさらに設けた請求項１〜３のいずれかに記載の風車ブレードのピッチ角制御装置。
【請求項５】
前記制御モータと非常流体モータとを、変換移動手段、機械式伝達手段を収納するハウジングの反対側面に同軸関係を保持しながらそれぞれ配置した請求項３記載の風車ブレードのピッチ角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、風力発電に使用される風車における風車ブレードのピッチ角を制御するピッチ角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−９９０４５号公報
【０００３】
従来の風車ブレードのピッチ角制御装置としては、例えば前記特許文献１に記載されているようなものが知られている。このものは、通電されたとき出力軸が回転する電動サーボモータと、該電動サーボモータの出力軸の回転を風車ブレードに伝達して該風車ブレードを同期回動させる複数の傘歯車からなる伝達機構とを備えている。そして、前記電動サーボモータは、通常、操作信号および電動サーボモータの出力軸に連結されたエンコーダ等からの検出信号に基づいて比較器から出力された制御信号によりサーボ制御される。
【０００４】
しかしながら、前述のような電動サーボモータは出力トルクが小さいため、制御装置全体が大型となってしまうという問題点があるが、このような問題点を解決するため、小型でありながら大トルクを出力することができる流体サーボモータを風車ブレードの回動用として使用するとともに、該流体サーボモータをサーボ制御弁によりサーボ制御することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前述のような流体サーボモータに流体を供給する供給回路が故障、例えば、流体ポンプ駆動用の電動モータが停電により停止することがあるが、このように供給回路が故障をすると、風車ブレードのピッチ角を制御することができなくなり、特に、弱い風に対して風車ブレードのピッチ角が設定されているときに供給回路が故障し、その後、強風が吹くようになると、風車が高速回転して危険となってしまうという問題点がある。
【０００６】
この発明は、流体サーボモータに流体を供給する供給回路が故障したとき、風車ブレードをフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させることができる風車ブレードのピッチ角制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、半径方向内端部がロータヘッドに回動可能に連結された複数の風車ブレードをそれぞれ回動させることでピッチ角を制御するようにした風車ブレードのピッチ角制御装置であって、高圧流体が供給されたとき回転して前記風車ブレードを回動させる流体サーボモータと、流体サーボモータに接続された一対の給排通路と供給回路、排出回路との間に介装され、軸方向に移動することにより供給回路から高圧流体をいずれかの給排通路を通じて流体サーボモータに供給するスプールを有するサーボ制御弁と、前記流体サーボモータからのフィードバック出力および操作信号を基にサーボ制御弁のスプールを軸方向に移動させて流体サーボモータをサーボ制御するサーボ制御手段と、前記供給回路に接続され所定圧の高圧流体を貯蔵するアキュムレータとを備え、供給回路の故障時、サーボ制御弁、給排通路を通じてアキュムレータから高圧流体を前記流体サーボモータに供給し、風車ブレードをフェザーリング状態まで回動させることにより達成することができる。
【０００８】
この発明においては、前述のように所定圧の高圧流体を貯蔵するアキュムレータを供給回路に接続しているので、供給回路が故障して高圧流体を供給できなくなったとき、サーボ制御弁、給排通路を通じてアキュムレータから高圧流体を前記流体サーボモータに供給することで、風車ブレードをフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させることができる。この結果、弱い風に対して風車ブレードのピッチ角が設定されているときに供給回路が故障し、その後、強風が吹くようになっても、風車は殆ど回転することはなく、安全となる。そして、このアキュムレータは供給回路に接続されているので、通常時は供給回路から高圧流体が補給されており、この結果、流体の補給作業が不要となってメンテナンスが容易となる。
【０００９】
ここで、前述した供給回路の故障時に風車ブレードを回動させるフェザーリング用流体モータを別個に設け、アキュムレータからの高圧流体を該フェザーリング用流体モータに供給して風車ブレードをフェザーリング状態まで回動させることも考えられる。しかしながら、このようにすると構造が複雑となり製作費も高価となるが、この発明のように通常時風車ブレードを回動させる流体サーボモータをそのままフェザーリング状態への回動用として用いるようにすれば、前述のようなフェザーリング用流体モータが不要となって、構造が簡単となり製作費も安価とすることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載のようにサーボ制御手段の一部を機械的部品から構成すれば、雷撃に強くなり、殆どその影響を受けることがなくなる。
さらに、請求項３に記載のように構成すれば、アキュムレータを流体サーボモータ、非常流体モータに共用することができ、構造を簡単で製作費を安価とすることができる。
また、請求項４に記載のように構成すれば、風車ブレードがフェザーリング状態の直前まで回動したとき、アキュムレータ内の高圧流体を排出して風車ブレードに対する回動力付与を終了させることができ、これにより、風車ブレードがフェザーリング状態に到達したときの回動速度を低減させることができる。
さらに、請求項５に記載のように構成すれば、構造が簡単でありながらハウジングからの突出量を小さくすることができ、小型化が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２において、１１は半径方向に延びるとともに周方向に等角度離れた複数の風車ブレードであり、これら風車ブレード１１の半径方向内端部は円筒状を呈するとともに、風車本体に回転可能に支持された中空状ロータヘッド（図示していない）に回動可能に連結されている。そして、前記ロータヘッドは図示していない増速機および発電機に連結されており、この結果、風車ブレード１１、ロータヘッドが該ロータヘッドの回転軸回りに回転すると、発電機は（風力）発電する。ここで、各風車ブレード１１の半径方向内端部内周には内歯車１２が形成されている。
【００１２】
１５は各風車ブレード１１を回動させることでそのピッチ角、即ちロータヘッドに対する風車ブレード１１の取付け角度を制御する複数（風車ブレード１１と同数）のピッチ角制御装置であり、各ピッチ角制御装置１５は前記ロータヘッドの内周に固定された固定カバー１６の一側に取付けられている遊星歯車減速機、ここでは偏心揺動型減速機１７を有する。前記減速機１７は略円筒状をしたケース２０を有し、このケース２０内にはキャリア２１が収納されるとともに、その内周には内歯としての多数の内歯ピン２２が設けられている。２３は前記キャリア２１の一端に一体的に連結された出力軸であり、この出力軸２３および前記キャリア２１はケース２０に回転可能に支持されている。
【００１３】
２６は前記ケース２０内に収納された複数、ここでは２個のピニオンであり、これらピニオン２６は軸方向に並列配置されている。また、これらピニオン２６は外周に歯数が内歯ピン２２の数より若干少ない外歯（図示せず）を有し、これら外歯は隣接するピニオン２６において  １８０度だけ位相がずれた状態で前記内歯ピン２２に噛み合っている。
【００１４】
また、前記ピニオン２６には複数の貫通孔２７が形成され、これらの貫通孔２７にはキャリア２１に回転可能に支持されたクランク軸２８の軸方向中央部に形成されている偏心部２８ａがそれぞれニードル軸受２９を介装した状態で挿入されている。３０は各クランク軸２８の他端部に連結された入力歯車であり、これら入力歯車３０には後述の流体サーボモータの回転軸に固定された外歯車３１が噛み合っている。
【００１５】
そして、外歯車３１を通じて入力歯車３０に回転駆動力が伝達され、クランク軸２８が同一方向に同期回転すると、偏心部２８ａは貫通孔２７内において偏心回転しピニオン２６を偏心回転（公転）させる。このとき、ケース２０が静止しており、また、ピニオン２６の外歯の歯数が内歯ピン２２の数より若干少ないので、キャリア２１、出力軸２３は低速で回転する。前述したケース２０、キャリア２１、内歯ピン２２、ピニオン２６、クランク軸２８、入力歯車３０は全体として、前記流体サーボモータの回転を大減速比で減速して出力軸２３に出力する前記減速機１７を構成する。
【００１６】
３４は前記出力軸２３に連結された外歯車であり、この外歯車３４は前記風車ブレード１１の内歯車１２に噛み合っている。そして、流体サーボモータの回転が減速機１７により減速された後、風車ブレード１１に伝達され、該風車ブレード１１を回動させてそのピッチ角を変更する。
【００１７】
図１、２、３において、３７は固定カバー１６の他側に取付けられた流体サーボモータであり、この流体サーボモータ３７は、ここでは斜板式流体モータから構成されている。この流体サーボモータ３７は内部に収納室３８が形成されたモータケース３９を有し、このモータケース３９には収納室３８に収納された回転軸４０が回転可能に支持されるとともに、該回転軸４０の先端部（一端部）には前述のように外歯車３１が固定されている。４１は前記収納室３８に収納された円筒状のシリンダブロックであり、このシリンダブロック４１には前記回転軸４０が挿入されてスプライン結合されている。前記シリンダブロック４１に形成された複数のシリンダ穴４２にはプランジャ４３がそれぞれ摺動可能に挿入され、これらプランジャ４３の先端（一端）にはシュー４４が連結されている。
【００１８】
４７はシリンダブロック４１と後述するハウジングとの間に介装されたタイミングプレートであり、このタイミングプレート４７に形成された一対の給排孔４６にはシリンダ穴４２および一対の給排通路４８、４９がそれぞれ接続されている。５０は収納室３８に収納された略リング状の斜板であり、この斜板５０の他端面には傾斜面５０ａが形成され、この傾斜面５０ａには前記シュー４４が摺接している。そして、前記給排通路４８、４９からタイミングプレート４７の給排孔４６を通じてシリンダ穴４２に高圧流体が供給されると、シリンダブロック４１、回転軸４０が回転する。
【００１９】
また、斜板５０の一端面には２個の平坦面が形成されるとともに、これら平坦面の境界上には図示していない支点部材が配置されている。５１は収納室３８の一端面に形成されたシリンダ室であり、このシリンダ室５１には斜板５０の薄肉部の一端面に当接している傾転ピストン５２が摺動可能に収納されている。そして、前記シリンダ室５１に高圧流体が供給されたり、あるいは、シリンダ室５１から流体が排出されることで、傾転ピストン５２が突出したり引っ込んだりするが、このとき、斜板５０は前記支点部材を中心として高速傾転位置と低速傾転位置との２つの傾転位置の間を傾転する。このような斜板５０の傾転位置の変化によりシリンダブロック４１内のプランジャ４３のストロークは２段階に変更され、これにより、回転軸４０、シリンダブロック４１の回転速度が高、低速の２段階に切換えられ、幅広い回転数制御を行うことができる。
【００２０】
前述したモータケース３９、回転軸４０、シリンダブロック４１、プランジャ４３、シュー４４、タイミングプレート４７、斜板５０、傾転ピストン５２は全体として、前記流体サーボモータ３７を構成し、この流体サーボモータ３７は高圧流体が供給されたとき、回転軸４０が回転するが、この回転軸４０の回転は減速機１７により減速された後、風車ブレード１１に伝達され、該風車ブレード１１を回動させる。そして、この流体サーボモータ３７には前述のように一対の給排通路４８、４９が接続されている。
【００２１】
５５は流体サーボモータ３７の停止時に該流体サーボモータ３７に制動力を付与するネガティブブレーキであり、このネガティブブレーキ５５は、シリンダブロック４１の外周にスプライン結合された複数枚の内側摩擦板５６と、モータケース３９の収納室３８の内周にスプライン結合された複数枚の外側摩擦板５７とを有する。そして、このネガティブブレーキ５５は、ブレーキ通路５８に対して高圧流体の供給が停止されているときには、ピストン５９と後述のハウジングとの間に配置された図示していないスプリングにより外側摩擦板５７が内側摩擦板５６に押し付けられて、シリンダブロック４１に制動力を付与し、一方、ブレーキ通路５８に高圧流体が供給されてピストン５９がスプリングを圧縮しながら他側に移動すると、外側摩擦板５７が内側摩擦板５６から離れてシリンダブロック４１の回転を許容する。
【００２２】
図１、２、３、４において、６１は流体サーボモータ３７の他端面に固定されたハウジングであり、このハウジング６１内には流体サーボモータ３７の回転軸４０に直交する方向に延びる貫通した断面円形のスプール孔６２が形成されている。そして、このスプール孔６２の先端開口はハウジング６１に固定された先端キャップ６３により閉止され、一方、後端開口はハウジング６１に固定された後端キャップ６４により閉止されている。
【００２３】
６７は前記スプール孔６２内に摺動可能に挿入されたスプールであり、このスプール６７は先端キャップ６３に取付けられたキー６８により回り止めされながらスプール孔６２内を軸方向に移動することができる。このスプール６７の外周には先端側から後端側に向かって軸方向に離れた２個の環状溝６７ａ、６７ｂが順次形成されている。前述したスプール孔６２、スプール６７、キー６８は全体として、軸方向に移動可能なスプール６７を有するサーボ制御弁６９を構成する。
【００２４】
７２は流体ポンプであり、この流体ポンプ７２は電動モータ７３により常時駆動されることでタンク７４から吸入通路７５を通じて流体を吸入し、高圧流体として供給通路７６に吐出する。この供給通路７６は前記サーボ制御弁６９、詳しくはスプール孔６２に接続されており、この結果、この供給通路７６を通じて流体ポンプ７２から高圧流体がサーボ制御弁６９に導かれる。前述した流体ポンプ７２、電動モータ７３、吸入通路７５、供給通路７６は全体として、サーボ制御弁６９に高圧流体を供給する供給回路７７を構成する。
【００２５】
７８はタンク７４とサーボ制御弁６９、詳しくはスプール孔６２とを接続する排出回路（排出通路）であり、この排出回路７８はサーボ制御弁６９から流出した低圧の戻り流体をタンク７４に導く。このようにサーボ制御弁６９は、流体サーボモータ３７に接続された一対の給排通路４８、４９と、供給回路７７、排出回路７８との間に介装され、そのスプール６７が軸方向に移動することにより供給回路７７から高圧流体をいずれかの給排通路４８、４９を通じて流体サーボモータ３７に供給し、該流体サーボモータ３７をサーボ制御しながら正回転または逆回転させる。
【００２６】
即ち、前記サーボ制御弁６９のスプール６７が図４に実線で示す位置で停止しているときには、サーボ制御弁６９は中立位置に位置しているため、スプール６７によって給排通路４８、４９と供給回路７７、排出回路７８とは遮断されているが、該スプール６７が後端側に移動すると、サーボ制御弁６９が平行流位置に切換えられ、給排通路４８と供給回路７７とが環状溝６７ｂを通じて、また、給排通路４９と排出回路７８とが環状溝６７ａを通じて連通し、これにより、流体ポンプ７２からの高圧流体がサーボ制御弁６９、給排通路４８を介して流体サーボモータ３７に供給される。
【００２７】
一方、該スプール６７が先端側に移動すると、サーボ制御弁６９が交差流位置に切換えられ、給排通路４８と排出回路７８とが環状溝６７ｂを通じて、また、給排通路４９と供給回路７７とが環状溝６７ａを通じて連通し、これにより、流体ポンプ７２からの高圧流体がサーボ制御弁６９、給排通路４９を介して流体サーボモータ３７に供給される。このようにして流体サーボモータ３７はサーボ制御弁６９によりサーボ制御されながら作動し、回転軸４０が正逆回転する。
【００２８】
前記環状溝６７ａ、ｂ間のスプール６７には切り欠き８１が形成され、この切り欠き８１内には略円筒状をしたスリーブ８２を回転可能に支持するスラストブッシュ８３が収納固定されている。この結果、前記スリーブ８２はスラストブッシュ８３を介してスプール６７に回転可能に支持されることになる。８４はスプール６７の中心軸上に形成された遊嵌孔であり、この遊嵌孔８４には中央部外周におねじ８５を有するねじ軸８６が遊嵌されている。８７は前記スリーブ８２の内周に形成されためねじであり、このめねじ８７には前記ねじ軸８６のおねじ８５が螺合している。この結果、ねじ軸８６が回転すると、おねじ８５、めねじ８７のねじ作用により、スリーブ８２はスプール６７と共に軸方向に一体的に移動する。
【００２９】
９０はハウジング６１の後端面に取付けられたパルスモータ等の制御モータであり、この制御モータ９０にはＣＰＵ等のコントローラ９１から操作信号（パルス）が入力される。この制御モータ９０はねじ軸８６と同軸で前記操作信号により回転する出力軸（図示していない）を有し、この出力軸は後端キャップ６４を貫通するねじ軸８６の後端部に連結されている。そして、この制御モータ９０は入力された操作信号に応じた回転駆動力を発生し、該回転駆動力を後述する変換移動手段のねじ軸８６に付与する。
【００３０】
９４は前記ハウジング６１内に成形され流体サーボモータ３７の回転軸４０と同軸の遊嵌孔であり、この遊嵌孔９４の他端開口は受け部材９５によって閉止されている。９６は前記遊嵌孔９４内に遊嵌された伝達軸であり、この伝達軸９６の一端部は前記回転軸４０の他端部にスプライン結合され、一方、その他端部は前記受け部材９５に回転可能に支持されている。この結果、この伝達軸９６は前記回転軸４０と一体的に回転することができる。前記伝達軸９６の中央部外周にははすば歯車９９が一体形成され、このはすば歯車９９は前記スリーブ８２の中央部外周に形成されたはすば歯車  １００に噛み合っている。ここで、このスリーブ８２の回転軸線と伝達軸９６の回転軸線とはねじれ状態で直交しているので、前記はすば歯車９９、  １００は直交ヘリカルスパイラルギアを構成する。
【００３１】
この結果、前記ねじ軸８６が制御モータ９０の作動により右回転すると、スリーブ８２は、はすば歯車９９、  １００によりねじ軸８６との一体回転が制限されているため、左回転しながら軸方向に、ここでは後端側に向かって移動し、これにより、スプール６７もスリーブ８２と一体的に軸方向（後端側）に移動してサーボ制御弁６９が平行流位置に切換わり、給排通路４８、供給回路７７同士、および、給排通路４９、排出回路７８同士が連通する。一方、前記ねじ軸８６が左回転すると、スリーブ８２は右回転しながら軸方向（先端側）に向かって移動し、これにより、スプール６７、スリーブ８２が軸方向（先端側）に移動してサーボ制御弁６９が交差流位置に切換わり、給排通路４８、排出回路７８同士、および、給排通路４９、供給回路７７同士が連通する。
【００３２】
前述したスリーブ８２、スラストブッシュ８３、ねじ軸８６、はすば歯車  １００は全体として、制御モータ９０から操作信号に応じた回転駆動力が付与されたとき、該回転駆動力を軸方向移動力に変換して前記サーボ制御弁６９のスプール６７を軸方向に移動させる変換移動手段  １０１を構成する。また、前述した伝達軸９６、はすば歯車９９は全体として、前記流体サーボモータ３７、詳しくは回転軸４０に連結された機械式伝達手段  １０２を構成し、この機械式伝達手段  １０２は前記流体サーボモータ３７の回転力を前記変換移動手段  １０１のはすば歯車  １００にフィードバックし、スプール６７を前記制御モータ９０による移動方向と逆方向に移動させる。
【００３３】
前述した給排通路４８、４９、サーボ制御弁６９、供給回路７７、排出回路７８、制御モータ９０、変換移動手段  １０１、機械式伝達手段  １０２は全体として、流体サーボモータ３７からのフィードバック出力および操作信号を基にサーボ制御弁６９のスプール６７を軸方向に移動させて流体サーボモータ３７をサーボ制御するサーボ制御手段  １０３を構成する。このようにサーボ制御手段  １０３の一部を制御モータ９０およびハウジング６１内に収納された変換移動手段  １０１、機械式伝達手段  １０２という機械的部品から構成すれば、雷撃に強くなり、殆どその影響を受けることがなくなる。
【００３４】
そして、前記制御モータ９０によりサーボ制御弁６９のスプール６７が中立位置から平行流、交差流位置に切換わると、流体ポンプ７２から吐出された高圧流体は供給通路７６、いずれか一方の給排通路４８、４９を通じて流体サーボモータ３７に供給され、該流体サーボモータ３７を作動させる。このとき、流体サーボモータ３７の回転軸４０の回転は機械式伝達手段  １０２によりフィードバック力として変換移動手段  １０１に伝達されるため、スプール６７は制御モータ９０による移動方向と逆方向に移動して中立位置に復帰しようとし、これにより、流体サーボモータ３７がサーボ制御される。このように流体サーボモータ３７がサーボ制御されながら回転軸４０が回転すると、この回転は減速機１７に伝達され高比で減速された後、風車ブレード１１に伝達されて該風車ブレード１１を回動させそのピッチ角を制御する。
【００３５】
１０４は流体ポンプ７２から余分に吐出された高圧流体をタンク７４に戻すリリーフ弁、１０５は給排通路４８、４９におけるキャビテーションを防止する防止回路である。  １０６、  １０７は供給回路７７、詳しくは供給通路７６の途中に介装され流体ポンプ７２からサーボ制御弁６９への流体の流れのみを許容するチェック弁であり、これらチェック弁  １０６、  １０７間の供給回路７７（供給通路７６）には所定の高圧流体を貯蔵するアキュムレータ  １０８が接続されているが、これらチェック弁のうち、チェック弁  １０６は高圧流体がアキュムレータ  １０８から供給通路７６、流体ポンプ７２を通じてタンク７４に逆流する事態を防止している。また、このアキュムレータ  １０８は供給回路７７（供給通路７６）に接続されているので、流体ポンプ７２から吐出された高圧流体が常時補充され、内圧が常に所定の高圧に維持されている。
【００３６】
１１１はハウジング６１の先端面に取付けられた斜板式等の非常流体モータであり、この非常流体モータ  １１１の出力軸には前記ねじ軸８６の先端部が連結されている。この結果、この非常流体モータ  １１１は前記制御モータ９０とは  １８０度離れたハウジング６１の反対側面（先端面、後端面）にそれぞれ配置されることになり、これにより、これら非常流体モータ、制御モータがハウジングの片側に積み重ねられる場合に比較し、構造を簡単としながらハウジング６１からの突出量を小さくすることができ、小型化が可能となる。
【００３７】
１１２は前記非常流体モータ  １１１とアキュムレータ  １０８とを接続する流入通路であり、  １１３は前記非常流体モータ  １１１とタンク７４とを接続する流出通路である。これら流入、流出通路  １１２、  １１３の途中には、換言すればアキュムレータ  １０８と非常流体モータ  １１１との間には電磁弁からなる開閉弁  １１４が介装されている。そして、この開閉弁  １１４は、通常の通電時には、閉位置に位置してアキュムレータ  １０８から非常流体モータ  １１１への高圧流体の流入を遮断しているが、前述の供給回路７７、例えば電動モータ７３、制御モータ９０等が断線、停電等によって故障した非常時となると、前記故障と同時に通電が遮断される。この結果、該開閉弁  １１４は開位置に切換わってアキュムレータ  １０８から非常流体モータ  １１１に流入通路  １１２を通じて高圧流体を供給し、該非常流体モータ  １１１を作動させて変換移動手段  １０１のねじ軸８６に回転駆動力を付与する。
【００３８】
１１５は開閉弁  １１４とアキュムレータ  １０８との間の流入通路  １１２に介装された流量調整弁であり、この流量調整弁  １１５は流入通路  １１２を流れる高圧流体の流量を制御することにより、非常流体モータ  １１１の出力軸の回転速度をコントロールする。この結果、この非常流体モータ  １１１は、開閉弁  １１４が開位置に切換わったとき、流量調整弁  １１５により流量制御されたアキュムレータ  １０８からの高圧流体に応じた回転速度で変換移動手段  １０１のねじ軸８６を回転させる。そして、前述のような非常流体モータ  １１１によるねじ軸８６の回転によりサーボ制御弁６９が中立位置から流れ位置に切り換わると、アキュムレータ  １０８から高圧流体がサーボ制御弁６９、いずれかの給排通路４８、４９を通じて流体サーボモータ３７に供給され、これにより、風車ブレード１１がフェザーリング状態（風車ブレード１１が風向きと平行となった状態）まで簡単かつ確実に回動する。
【００３９】
このようにアキュムレータ  １０８に接続されるとともに、変換移動手段  １０１に回転駆動力を付与することができる非常流体モータ  １１１と、アキュムレータ  １０８と非常流体モータ  １１１との間に介装された開閉弁  １１４とを設け、供給回路７７、制御モータ９０の故障時、開閉弁  １１４を開にしてアキュムレータ  １０８から高圧流体を非常流体モータ  １１１に供給することにより、該非常流体モータ  １１１から変換移動手段  １０１に回転駆動力を付与するようにすれば、アキュムレータ  １０８を流体サーボモータ３７、非常流体モータ  １１１に共用することができ、構造を簡単で製作費を安価とすることができる。
【００４０】
１１８は一端が流入通路  １１２を介してアキュムレータ  １０８に、他端がタンク７４にそれぞれ接続された接続通路であり、この接続通路  １１８の途中には、通常は閉止しているが、開弁力を受けたとき開弁してアキュムレータ  １０８に貯蔵されている高圧流体をタンク７４に排出する排出弁  １１９が介装されている。  １２０は風車ブレード１１の半径方向内端部に取付けられた開弁カムであり、この開弁カム  １２０は、前記流体サーボモータ３７の作動により風車ブレード１１がフェザーリング状態に向かって回動すると、排出弁  １１９に徐々に接近し、風車ブレード１１がフェザーリング状態の直前まで回動してきたとき、前記排出弁  １１９に係合して該排出弁  １１９に開弁力を付与する。
【００４１】
このように排出弁  １１９、開弁カム  １２０を用いて風車ブレード１１がフェザーリング状態の直前まで回動してきたとき、アキュムレータ  １０８内の高圧流体をタンク７４に排出して風車ブレード１１に対する回動力付与を終了させるようにすれば、風車ブレード１１がフェザーリング状態に到達したときの回動速度を低減させることができ、これにより、風車ブレード１１がフェザーリング状態に到達したときのストッパー（図示していない）に対する衝撃を緩和することができる。
【００４２】
次に、この発明の一実施形態の作用について説明する。
通常時に風車ブレード１１のピッチ角を風速の変化に応じて変更する場合には、まず、前記風速の変化に応じた操作信号（パルス）がコントローラ９１から制御モータ９０に出力され、これにより、制御モータ９０の出力軸、ねじ軸８６が前記操作信号に応じた量だけ回転する。ここで、ねじ軸８６が右回転したときには、スリーブ８２、スプール６７は後端側に向かって移動するため、サーボ制御弁６９が平行流位置に切換わり供給回路７７、給排通路４８を通じて流体ポンプ７２からの高圧流体が流体サーボモータ３７に供給され、一方、ねじ軸８６が左回転したときには、スリーブ８２、スプール６７は先端側に向かって移動するため、サーボ制御弁６９が交差流位置に切換わり供給回路７７、給排通路４９を通じて流体ポンプ７２からの高圧流体が流体サーボモータ３７に供給される。
【００４３】
このようにして流体サーボモータ３７に高圧流体が導かれると、該高圧流体はいずれかのシリンダ穴４２に供給され、該シリンダ穴４２内のプランジャ４３を斜板５０の傾斜面５０ａに押し付ける。このとき、プランジャ４３の先端はシュー４４を介して傾斜面５０ａに摺接しているので、前記押圧力の周方向分力がプランジャ４３に作用し、これにより、プランジャ４３、シュー４４は傾斜面５０ａ上を摺動し、プランジャ４３、シリンダブロック４１、回転軸４０を一体的に正方向あるいは逆方向に駆動回転させる。
【００４４】
ここで、前述した回転軸４０の回転は伝達軸９６に伝達されてはすば歯車９９を回転させるが、このはすば歯車  １１６はスリーブ８２のはすば歯車  １００に噛み合っているので、前記スリーブ８２は前記制御モータ９０による回転方向、移動方向と逆方向に回転移動し、サーボ制御弁６９のスプール６７は中立位置に向かって復帰しようとする。このようにして流体サーボモータ３７の回転力は変換移動手段  １０１にフィードバックされる。
【００４５】
このように流体サーボモータ３７の作動時には、変換移動手段  １０１に制御モータ９０および回転軸４０からスプール６７に逆方向の軸方向移動を発生させる回転力が付与されるが、この回転軸４０の回転は制御モータ９０の出力軸の回転より僅かに遅れるため、サーボ制御弁６９は平行流位置または交差流位置に保持される。
【００４６】
前述のようにして回転軸４０が回転すると、この回転軸４０の回転は入力歯車３０を介してクランク軸２８に伝達され、該クランク軸２８を同期回転させる。このとき、ケース２０が静止しており、また、ピニオン２６の外歯の歯数が内歯ピン２２の数より若干少ないので、前記回転軸４０の回転は減速機１７により減速されて出力軸２３、外歯車３４に出力され、該外歯車３４を低速で回転させる。ここで、前記外歯車３４には風車ブレード１１に形成された内歯車１２が噛み合っているので、外歯車３４の回転により風車ブレード１１はいずれかの方向に回動し、そのピッチ角が変更される。このようにして流体サーボモータ３７をサーボ制御弁６９によりサーボ制御しながら作動して風車ブレード１１に回動力を付与し、該風車ブレード１１を操作信号に応じた位置まで、即ち風速に応じた位置まで回動させる。
【００４７】
そして、前記風車ブレード１１のピッチ角は、通常の運転時には、１０〜３０度の範囲内で制御されており、風が弱くなった場合には、ピッチ角が小さくなるよう風車ブレード１１を回動させてロータヘッドの回転を増速させ、一方、風が強くなった場合には、ピッチ角が大きくなるよう風車ブレード１１を回動させてロータヘッドの回転を減速させ、強風時の危険を回避しながら、発電効率を向上させるようにしている。なお、前述のような通常時、アキュムレータ  １０８には流体ポンプ７２から吐出された高圧流体が常時補充されているため、その内圧は所定圧となっている。
【００４８】
ここで、断線・停電等により供給回路７７（例えば、電動モータ７３）や制御モータ９０等が故障した非常時となると、流体サーボモータ３７に高圧流体が供給されなくなってその作動が停止するため、風車ブレード１１のピッチ角制御ができなくなり、特に、弱い風に対して風車ブレード１１のピッチ角が設定されているときに前述のような故障が発生し、その後、強風が吹くようになると、風車が高速回転し危険となる。このような場合には、前述の故障と同時に、開閉弁  １１４に対する通電が遮断されるため、該開閉弁  １１４が閉位置から開位置に切換わり、アキュムレータ  １０８から非常流体モータ  １１１に流入通路  １１２を通じて高圧流体が供給される。このとき、非常流体モータ  １１１に流入する流体量は流量調整弁  １１５により制御されるため、該非常流体モータ  １１１の出力軸の回転速度は適切な値にコントロールされる。
【００４９】
このようにして非常流体モータ  １１１の出力軸、ねじ軸８６が回転すると、前述と同様にスリーブ８２、スプール６７は軸方向に移動してサーボ制御弁６９を中立位置から流れ位置、例えば平行流位置に切換え、給排通路４８、供給通路７６同士、給排通路４９、排出回路７８同士を連通する。この結果、アキュムレータ  １０８からの高圧流体がサーボ制御弁６９、給排通路４８を通じて流体サーボモータ３７に供給され、該流体サーボモータ３７を作動、即ち回転軸４０を回転させる。
【００５０】
この流体サーボモータ３７の回転軸４０の回転は減速機１７に入力されるが、この減速機１７において前述と同様に減速された後、外歯車３４に出力され、該外歯車３４を低速回転させる。これにより、供給回路７７、制御モータ９０等が故障をした非常時、風車ブレード１１をフェザーリング状態に向かって回動させることができる。このときも前述と同様に機械式伝達手段  １０２を通じて回転軸４０の回転が変換移動手段  １０１にフィードバックされる。
【００５１】
そして、前記風車ブレード１１がフェザーリング状態の直前まで回動してくると、開弁カム  １２０が排出弁  １１９に係合して該排出弁  １１９に開弁力を付与する。この結果、排出弁  １１９が閉から開に切換わってアキュムレータ  １０８内の高圧流体が流入通路  １１２、接続通路  １１８を通じてタンク７４に排出され、これにより、流体サーボモータ３７に対する高圧流体の供給が停止して風車ブレード１１に対する回動力付与が終了する。
【００５２】
その後、風車ブレード１１は慣性および風負荷によってフェザーリング状態まで回動するとともにストッパーに当接して回動が規制されるが、前述のように風車ブレード１１がフェザーリング状態に到達する直前に回動力付与を終了させると、該風車ブレード１１がフェザーリング状態に到達したときの回動速度が低減し、ストッパーに対して衝突したときの衝撃が緩和される。
【００５３】
このように、この実施形態においては、所定圧の高圧流体を貯蔵するアキュムレータ  １０８を供給回路７７に接続しているので、供給回路７７が故障して高圧流体が供給できなくなったとき、サーボ制御弁６９、給排通路４８または４９を通じてアキュムレータ  １０８から高圧流体を流体サーボモータ３７に供給することで、風車ブレード１１をフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させることができる。この結果、弱い風に対して風車ブレード１１のピッチ角が設定されているときに供給回路７７が故障し、その後、強風が吹くようになっても、風車は殆ど回転することはなく、安全となる。そして、このアキュムレータ  １０８は供給回路７７に接続されているので、通常時は供給回路７７から高圧流体が補給されており、この結果、流体の補給作業が不要となってメンテナンスが容易となる。
【００５４】
ここで、前述した供給回路７７の故障時に風車ブレード１１を回動させるフェザーリング用流体モータを別個に設け、アキュムレータ  １０８からの高圧流体を該フェザーリング用流体モータに供給して風車ブレード１１をフェザーリング状態まで回動させることも考えられる。しかしながら、このようにすると構造が複雑となり製作費も高価となるが、この実施形態のように通常時風車ブレード１１を回動させる流体サーボモータ３７をそのままフェザーリング状態への回動用として用いるようにすれば、前述のようなフェザーリング用流体モータが不要となって、構造が簡単となり製作費も安価とすることができる。
【００５５】
なお、前述の実施形態においては、減速機１７のケース２０を固定し、キャリア２１、外歯車３４を回転させることで、風車ブレード１１を回動させるようにしたが、この発明においては、キャリアを固定する一方、風車ブレードの半径方向内端に設けられた固定プレートにケースを固定し、該ケースの低速回転を直接風車ブレードに伝達することで風車ブレードを回動させるようにしてもよい。このようにすれば、内歯車１２、出力軸２３、外歯車３４が不要となって構造が簡単で小型となるとともに、製作費も安価とすることができる。
【００５６】
また、前述の実施形態においては、サーボ制御手段  １０３をサーボ制御弁６９、供給回路７７、制御モータ９０、変換移動手段  １０１、機械式伝達手段  １０２等の機械部品を組み合わせることで構成したが、この発明においては、流体サーボモータの回転軸の回転を検出するエンコーダ等の検出センサと、操作信号および検出センサからの検出信号に基づいてサーボ制御弁に制御信号を出力し、該サーボ制御弁を制御する比較器とから構成するようにしてもよい。
【００５７】
さらに、前述の実施形態においては、流体ポンプ７２を常時作動させるようにしたが、この発明においては、流体ポンプを間欠的に作動する一方で、アキュムレータを流体ポンプの非作動時における流体源として補助的に用いるようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、制御モータ９０としてパルスモータ等のＡＣ、ＤＣモータを用いたが、この発明においては、流体モータを用いるようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、流体サーボモータに流体を供給する供給回路が故障したとき、風車ブレードをフェザーリング状態まで簡単かつ確実に回動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す回路図である。
【図２】流体サーボモータ、減速機近傍の一部破断正面図である。
【図３】流体サーボモータ、サーボ制御手段近傍の正面断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【符号の説明】
１１…風車ブレード            １５…ピッチ角制御装置
３７…流体サーボモータ        ４８、４９…給排通路
６１…ハウジング              ６７…スプール
６９…サーボ制御弁            ７４…タンク
７７…供給回路                ７８…排出回路
９０…制御モータ            １０１…変換移動手段
１０２…機械式伝達手段        １０３…サーボ制御手段
１０８…アキュムレータ        １１１…非常流体モータ
１１４…開閉弁                １１８…接続通路
１１９…排出弁                １２０…開弁カム
【図１】
2005030264.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005030264.tif 000005
【図４】
2005030264.tif 000006