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JP4159894B2 - Power generation facility and hydraulic device in power generation facility - Google Patents

Power generation facility and hydraulic device in power generation facility Download PDF

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  • Wind Motors (AREA)
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Description

【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、及びに、当該発電設備において用いられる油圧装置に関する。
【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。例えば、ダリウス型やサボニウス型の風車では、風速に応じて回転数が左右され、発電機の発電周波数の変動が大きくなり電力系統へ直接接続することができないとされている。
【０００３】
外部電力系統に比較的安定した出力を行うための手法としては、プロペラ型の風車において、羽根のブレードピッチを変更可能な構成として、風速に応じてブレードピッチを変えることによって発電機の回転数を可能な限り一定の範囲内となるようにしたものがある。
【０００４】
しかし、ブレードピッチを変えて、発電機の回転数を維持する方式は、風速が増して風力エネルギが大きくなった場合、発電機の回転数や発電能力の制約、ブレードの機械的強度からの制約から、定格エネルギ以上の風力エネルギを取り出すことはできないといった問題があった。また、風力エネルギが著しく小さい場合には、定格出力を得ることもできない。
【０００５】
また、安定出力のための他の事例としては、風車と発電機との間に油圧ポンプ、油圧モータを設け、流量調整を行いながら発電するものも知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、この流量制御方式でも、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。また、流量制御方式では、油圧損失が大きく効率を高めることも困難であると考えられる。
【０００７】
そこで、従来においては、風速に応じてエネルギを取り出す手段が種々考えられている。例えば、風速に応じて発電機の発電周波数変動が大きくなる場合には、インバータ制御等によって周波数制御を行う方式が研究、採用されている。
【０００８】
また、発電機の極数を増やしたり変えたりする可変速発電機が用いられたり、風速に合わせて風車を回転させて、その風力エネルギを有効に取得する方式も考案されている。かかる場合、電力系統の周波数と一致させるため、ＤＣ／ＡＣリンクを行っている（非特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、上記２つの方式では、発電定格に相当するインバータ装置やＤＣ／ＡＣリンク装置が必要となり、大型発電機に対応する場合は、設備が大きくなり、多大な費用が発生するといった問題が生じる。そして、インバータ制御やＤＣ／ＡＣリンクを行った場合でも電力系統へ送電できない余剰分が発生したときには、蓄電池等により電気変換されたエネルギを貯蔵するシステムを構築しなければならない。
【００１０】
従来の蓄電池方式としては、フライホイール式蓄電装置（非特許文献２参照）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。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−２８７１７９号公報
【非特許文献１】
通商産業省、工業技術院、機械技術研究所、風力発電グループのホームページ“ＷＩＮＤＭＥＬ風車フィールド試験研究”［平成１４年１２月２日検索］、インターネット＜URL:http://www.aist.go.jp/MEL/soshiki/ene/matsumiya/WEG#Research/FieldExp-j.htm＞
【非特許文献２】
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１２月２日検索］、インターネット＜URL:http://www.nfw-ups.com/jp/jp-05.htm＞
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フライホイール式蓄電装置を用いる方式では、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。そして、発電機からの出力が減少した場合に、フライホイールの回転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。
【００１３】
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。
【００１４】
そこで、本発明の主目的は、外力の変化にも拘わらず安定したエネルギ調整のできる無段階トランスミッション機能を持った発電設備及びそのための油圧装置を提供することにある。
【００１５】
【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、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且つポンプとしても機能する第１の油圧ポンプモータと、第１の油圧ポンプモータによりロータが回転駆動される発電機と、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る第２の弁であって、第１の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第２の弁を通る作動油の流れを阻止することができる前記第２の弁と、第１の開閉弁及び第２の開閉弁を開閉制御する弁制御手段とを備える発電設備を特徴としている。
【００１６】
また、上記の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が、運動エネルギが蓄積されたフライホイールであることを特徴としている。
【００１７】
この構成においては、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り、油圧ポンプモータにより駆動される発電機からの出力も安定する。
【００１８】
また、発電機の一般にロータと称される部分に内在している慣性モーメントでロータの回転速度を許容範囲内に維持できない場合は、そのロータにフライホイールを接続することが、油圧ポンプモータの回転エネルギを蓄積し、慣性で発電機の回転を維持できることから好ましい。
【００１９】
なお、風力発電設備の場合には、前記回転体は風車となる。
【００２０】
また、本発明による発電設備は、更に、第２の油圧ポンプモータと、第２の油圧ポンプモータの回転軸に接続された第２のフライホイールと、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の油路中の第２の分岐点から、第２の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第２の油路と、第２の油路に介設された第３の開閉弁と、第３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流入ポートに作動油が流入できる第３の弁であって、第２の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第３の弁を通る作動油の流れを阻止することができる前記第３の弁と、第２の油圧ポンプモータ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３の油路と、第３の油路に接続された第２のアキュムレータと、第２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３の油路中の第３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４の開閉弁と、第３の分岐点と第２のアキュムレータとの間における第３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４の弁と、第２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３の油路に介設された第５の開閉弁と、を備えることを特徴としている。第３の開閉弁、第４の開閉弁及び第５の開閉弁は前記弁制御手段により制御される。
【００２１】
この構成によれば、第１の開閉弁と第３の開閉弁を開閉制御することによって、第２油圧ポンプモータに接続されている第２のフライホイールにエネルギを蓄積することができる。また、第２のフライホイールが十分なエネルギを蓄積して回転している場合には、第２の油圧ポンプモータが前記油圧ポンプと同様に機能するため、第４の開閉弁と第５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（発電機のロータの回転数）を一定の範囲内に維持することができ、風が微弱な状態や全く吹いていない状態でも、定格発電が可能となる。
【００２２】
また、第５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る第５の弁であって、第１の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第５の弁を通る作動油の流れを防止することができる第５の弁を備えることが好ましい。第２の弁があれば、第５の弁の機能を果たすことができるが、第５の弁を設けることで作動油の流れをより確実に制御することができる。勿論、第５の弁が設けられている場合には、第２の弁を略することも可能である。
【００２３】
なお、第２の油圧ポンプモータを設けた場合には、作動油が第２の開閉弁を通るルートと、第３の開閉弁を通るルート（第２及び第３の油路）とを適宜選択したり、或いは、同時に用いたりすることができるが、第３の開閉弁を通るルートのみを使用して発電を行うことも可能である。この場合には、発電設備は、第２の分岐点と第１の油圧ポンプモータの流入ポートとの間における第１の油路及び第２の開閉弁が省かれた構成となる。
【００２４】
また、本発明は、前記の発電設備に適した油圧装置にも係るものである。すなわち、この油圧装置は、風車のように所要量の慣性モーメントを持ち、回転速度が変化する回転体の機械動力を油動力に変換した後、該油動力を機械動力に変換する油圧装置であって、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発電機を駆動し且つポンプとしても機能する油圧ポンプモータと、油圧ポンプの流出ポートと油圧ポンプモータの流入ポートの間における油路と、この油路に接続されたアキュムレータと、油圧ポンプとアキュムレータとの間における油路中の分岐点から分岐するアンロード油路と、アンロード油路に介設された第１の開閉弁と、分岐点とアキュムレータとの間における油路に介設された、アキュムレータから油圧ポンプへの流れを阻止するための逆止弁と、アキュムレータと油圧ポンプモータとの間における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油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入できるように接続された弁と、第１の開閉弁及び第２の開閉弁を開閉制御する弁制御手段とを備えることを特徴としている。
【００２５】
この油圧装置は発電設備においては、油圧ポンプモータの回転軸に発電機が接続されることとなり、前述したように第１の開閉弁と第２の開閉弁を開閉制御することにより、油圧ポンプモータの回転を制御することが可能である。
【００２６】
また、油圧ポンプモータの回転軸にフライホイールが接続された場合には、フライホイールにエネルギが蓄積される。
【００２７】
更に、回転体がフライホイールであり、油圧ポンプが油圧ポンプモータであった場合、フライホイールに蓄積されたエネルギを利用して、発電機等に接続される油圧ポンプモータを回転駆動させることができる。
【００２８】
【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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
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２６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２６内に配置されている。なお、ナセル２６とは、大地等に立てられた支柱２８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３０を介して、ナセル２６内に設けられたオイルタンク３２に連通している。
【００３１】
油圧ポンプモータ１８は定容量形一方向回転式であり、流入ポート３４から作動油を送り込むことで回転軸３６が回転し、また回転軸３６を回転させることで流入ポート３４から作動油を吸入し、流出ポート３８から作動油を吐出することができるようになっている。油圧ポンプモータ１８の回転軸３６は発電機１４のロータ４０に接続されている。
【００３２】
発電機１４のロータ４０は更にフライホイール４２に同軸に接続され、従ってこのフライホイール４２は油圧ポンプモータ１８の回転軸３６にも接続されている。フライホイール４２は、はずみ車とも称されるものであり、ロータ４０の回転により回転され、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ロータ４０の回転を継続させることができる。
【００３３】
油圧ポンプ１６の流出ポート４４と油圧ポンプモータ１８の流入ポート３４とは油路（第１の油路）４６により相互に接続されている。油路４６の途中からはアンロード油路（第１のアンロード油路）４８が分岐し、オイルタンク３２に接続されている。このアンロード油路４８には電磁式の開閉弁（第１の開閉弁）５０が介設されている。アンロード油路４８及び開閉弁５０はナセル２６内に配置されている。開閉弁５０は、制御装置（弁制御手段）５２からの制御信号により開閉制御される。
【００３４】
また、油路４６には、アンロード油路４８の分岐点（第１の分岐点）５４から下流側に順に、逆止弁（第１の弁）５６、アキュムレータ（第１のアキュムレータ）５８、開閉弁（第２の開閉弁）６０が設けられている。逆止弁５６は、アキュムレータ５８側からアンロード油路４８への作動油の流れを阻止するものであり、ナセル２６内に設けられている。アキュムレータ５８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６０は電磁式であり、前記の制御装置５２によって開閉制御されるようになっている。
【００３５】
開閉弁６０と油圧ポンプモータ１８との間の油路４６には、ナセル２６の外部に配置されたオイルタンク６２に接続される油路６４が分岐している。この油路６４には逆止弁（第２の弁）６６が介設されており、油圧ポンプモータ１８の流入ポート３４側の油路４６からオイルタンク６２への作動油の流れを阻止する一方、開閉弁６０が閉状態にある場合に、オイルタンク６２から作動油を油圧ポンプモータ１８の流入ポート３４に流入することを可能とする。
【００３６】
なお、ナセル２６に設置された風車１２、油圧ポンプ１６、オイルタンク３２、開閉弁５０、逆止弁５６以外の構成要素については、ナセル２６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。
【００３７】
また、制御装置５２には、油圧ポンプ１６の回転軸２４及び油圧ポンプモータ１８の回転軸３６のそれぞれに設けられた回転速度センサ６８，７０、並びに、アキュムレータ５８の圧力を検出するための圧力センサ７２が接続されている。更に、制御装置５２には、風速センサ７４が接続されている。そして、制御装置５２は、これらのセンサ６８〜７４からの信号に基づいて、開閉弁５０，６０を制御するのである。
【００３８】
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５０，６０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２を参照して説明する。
【００３９】
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の定格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。ここで、発電機１４のロータ回転数が所定値（例えば１５００ｒｐｍ）前後の所定範囲内にある場合に、電力系統周波数（例えば５０Ｈｚの周波数を有する電力）で発電できるものとする。また、発電開始の際、オイルタンク３２，６２、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３２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。
【００４０】
なお、ナセル２６内のオイルタンク３２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３２からオイルタンク６２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。
【００４１】
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５２は制御信号を発し、開閉弁６０を閉じ、開閉弁５０を開状態とする。
【００４２】
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３２から吸入され、吐出される。この際、作動油は、油路４６からアンロード油路４８を通ってオイルタンク３２に戻されるが、逆止弁５６及び開状態の開閉弁５０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２のｔ0〜ｔ1）。
【００４３】
制御装置５２は、この間、回転速度センサ６８から油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数と、風速センサ７４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５０の開閉をスイッチング制御する（図２のｔ1〜ｔ2）。
【００４４】
ここで、開閉弁５０のスイッチング制御についての一例を述べる。開閉弁５０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５６下流へ供給される。この時のアキュムレータ５８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５０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の回転数が最適な周速比の回転数に調整できることになる。
【００４５】
開閉弁５０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５８に送られ、開閉弁６０が閉じられていることも相俟って、アキュムレータ５８の圧力が上昇し、エネルギが蓄積されていく。勿論、開閉弁６０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、又は開閉するか、初期から開状態でも問題はない。
【００４６】
この例では、アキュムレータ５８に蓄積された圧力が、所定値に達したならば、制御装置５２は圧力センサ７２からの信号によりその状態を認識し、開閉弁６０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５８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３６が回転を開始し、徐々に加速されていく（図２のｔ2〜ｔ3）。油圧ポンプモータ１８を通過した作動油は油路７４を通りオイルタンク６２に流入する。
【００４７】
開閉弁６０を開くタイミングｔ2となるアキュムレータ５８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。
【００４８】
開閉弁６０を開放した後も開閉弁５０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５８内の圧力は次第に減じられていく。
【００４９】
そして、回転軸３６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２のｔ3）。この後、回転軸３６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５２は回転速度センサ７０からの信号に基づいて開閉弁６０の開閉のスイッチング制御を開始する（図２のｔ4〜ｔ5）。
【００５０】
開閉弁６０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３６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６０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５８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３６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４２の持つ慣性によって回転を続け、作動油はオイルタンク６２から油路６４、逆止弁６６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、定格発電エネルギよりも大きいため、開閉弁６０を閉じることで、開閉弁５０の開閉スイッチングと相俟って、アキュムレータ５８にはエネルギが蓄積される。この開閉弁６０の開閉を適当な間隔で行うことで、回転軸３６の回転数は所望の範囲内に維持され、発電機１４は、安定した発電が行われることになる。
【００５１】
次に、風が強くなり、制御装置５２が風速センサ７４からの信号により風速が第２風速よりも上昇し始めたと認識したならば、制御装置５２は開閉弁５０を開放し、風車１２に作用する負荷を軽減することで、風車１２（油圧ポンプ１６の回転軸２４）の回転が風速に応じて加速される（図２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５０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２のｔ6〜ｔ7）。この際、風のエネルギは定格発電エネルギよりも十分に多いため、アキュムレータ５８にはその多大な余剰分のエネルギが蓄積されていく。
【００５２】
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３６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５０，６０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５８の圧力が上昇している場合には、開閉弁６０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。
【００５３】
風速が第３風速から第４風速に減じたならば、制御装置５２は開閉弁５０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５８へエネルギとして蓄積される。（図２のｔ7〜ｔ8）。
【００５４】
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５８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。この間、アキュムレータ５８に蓄積されたエネルギは徐々に消費されていく。従って、開閉弁６０の閉状態と閉状態の間隔（開状態の時間）は長くなる傾向にある（図２のｔ8〜ｔ9）。
【００５５】
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５２は開閉弁５０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２のｔ9以降）。
【００５６】
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５０を閉じ、開閉弁６０を開放すると、油圧ポンプ１６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３６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。
【００５７】
なお、上記工程中、ナセル２６内のオイルタンク３２内の作動油が減少していくことになるが、図示しない作動油供給手段により、オイルタンク６２内の作動油をオイルタンク３２に適時補充できるようにするとよい。
【００５８】
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３６、すなわち発電機１４のロータ４０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、流量制御を行う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１６と油圧ポンプモータ１８とで優れた効果を得ることができる。
【００５９】
図３（Ａ）は、本願発明に係る油圧装置２０の回路を簡略化して表したものである。また、図３（Ｂ）は、（Ａ）の油圧回路をほぼ等価な電気回路（電流源回路）で示したものである。図３（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５８である。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ開閉弁５０，６０、整流器Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ逆止弁５６，６６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４２の慣性に相当する。
【００６０】
図３（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３（Ｂ）の電気回路に等価である図３（Ａ）の油圧回路も同等の作用を呈するものであり、開閉弁５０，６０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３６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。
【００６１】
また、上記実施形態は比較的風が安定している地域に適した発電設備であるが、風が第３風速を超える風速（第５風速）となるような地域での発電設備は、図４に示すような構成とすることが好ましい。
【００６２】
図４に示す発電設備は、図１に示す発電設備の構成に更に、エネルギ蓄積用の回路を設けたものであり、図１における構成と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００６３】
図４に示すように、アキュムレータ５８と開閉弁６０との間の油路４６中の分岐点（第２の分岐点）１００からは油路（第２の油路）１０２が分岐しており、この油路１０２は、大きな慣性モーメントを有するフライホイール１０４が回転軸１０６に接続された油圧ポンプモータ１０８の流入ポート１１０に接続されている。また、油路１０２には、上流側から順に、電磁式の開閉弁（第３の開閉弁）１１２、及び、逆止弁（第３の弁）１１４を有する油路１１６が設けられている。
【００６４】
油圧ポンプモータ１０８の流出ポート１１８には油路（第３の油路）１２０の一端が接続されており、他端は、油圧ポンプモータ１８の流入ポート３４に、より詳細には流入ポート３４と開閉弁６０との間の油路４６に接続されている。油路１２０には、油圧ポンプモータ１０８から下流側に順に、電磁式の開閉弁（第４の開閉弁）１２２を有するアンロード油路１２４、逆止弁（第４の弁）１２６、アキュムレータ（第２のアキュムレータ）１２８、電磁式の開閉弁（第５の開閉弁）１３０、及び、逆止弁（第５の弁）１３２を有する油路１３４が設けられている。
【００６５】
図４と図１とを比較することで容易に理解される通り、開閉弁１１２、逆止弁１１４及び油圧ポンプモータ１０８は、開閉弁６０、逆止弁６６及び油圧ポンプモータ１８と並列で同等の機能を発揮する配置構成となっており、開閉弁６０に代えて開閉弁１１２を前記と同様に制御することで、油圧ポンプモータ１０８の回転軸１０６の回転を制御して、フライホイール１０４にエネルギを蓄積することが可能となる。
【００６６】
また、油圧ポンプモータ１０８から油圧ポンプモータ１８までの回路は、図１に示す回路と実質的に同等なものである。従って、フライホイール１０４にエネルギが蓄積されており、そのエネルギによって油圧ポンプモータ１０８が駆動され油圧ポンプとして機能している状態では、油圧ポンプ１６とは別個に、油圧ポンプモータ１０８からの作動油によって油圧ポンプモータ１８を駆動し、発電機１４で発電することができることは理解されよう。
【００６７】
なお、開閉弁１１２，１２２，１３０の制御は制御装置５２によって行われるる。また、制御装置５２には、油圧ポンプモータ１０８の回転軸１０６の回転速度を検出するための回転速度センサ１３６及びアキュムレータ１２８の圧力を検出するための圧力センサ１３８が接続されている。
【００６８】
次に、図４に示した構成の発電設備１０の作用について図５に沿って説明する。この例では、まずｔ10の無風状態から、ｔ11にて定格風速（第１風速）を超え且つ発電機１４の定格発電エネルギよりも大きなエネルギを有する第２風速となり、その第２風速が一定時間続き（ｔ11〜ｔ15）、その後、その第２風速を更に超えた第５風速（前記の第３風速よりも更に高速）となってその風速で一定時間続いた後（ｔ15〜ｔ18）、定格風速以下である第４風速となり、その状態が継続するものとする（ｔ18〜ｔ20）。ｔ10からｔ15にかけての制御等は、前述した図２のｔ0〜ｔ5における制御等と同様であり、その説明は省略する。
【００６９】
第２風速から第５風速に風速が上昇した場合、制御装置５２がその状態を風速センサ７４からの信号により認識し、開閉弁５０，６０の開閉のスイッチング制御を、図２のｔ6〜ｔ7の場合と同様に行って、風車１２の回転数（油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数）を第５風速に適した回転数範囲内に調整する（図５のｔ16〜ｔ17）。この際、風のエネルギが第３風速よりも大きいため、アキュムレータ５８へのエネルギの蓄積上昇率は図２のｔ6〜ｔ7の時よりも大きなものとなる。
【００７０】
そして、アキュムレータ５８の蓄積圧力が設定最高圧力に達したならば（図５のｔ17）、制御装置５２は圧力センサ７２からの信号を受け、開閉弁１１２の開閉のスイッチング制御を、開閉弁５０，６０の開閉スイッチング制御と同時に行う（図５のｔ17〜ｔ18）。これによって、アキュムレータ５８内の圧力は設定最高圧力に近い範囲内で維持されると共に、油圧ポンプモータ１０８の回転軸１０６の回転数が増してフライホイール１０４にエネルギが蓄積される。この間、開閉弁１２２は開状態となっており、油圧ポンプモータ１０８を通過した作動油はアンロード油路１２４を通ってオイルタンク６２に流れる。また、開閉弁５０，６０のスイッチング制御によって油圧ポンプモータ１８の回転数は一定範囲内に維持され、発電機１４は定格発電を維持することができる。
【００７１】
この後、風速が第５風速から第４風速に減じたならば、制御装置５２は開閉弁１１２，５０を閉じ、開閉弁６０を開閉制御することにより油圧ポンプ１６の回転軸２４の回転数を風速に応じた回転数まで制動させる（図５のｔ18〜ｔ19）。そして、風速が第４風速で安定している状態で（図５のｔ19〜ｔ20）、開閉弁５０を再びスイッチング制御して、アキュムレータ５８に蓄積されていたエネルギを利用して発電機１４を駆動し、定格発電を維持する。
【００７２】
定格風速以下である第４風速がこの後も継続すると、アキュムレータ５８内の圧力が定格発電を行う最低圧力を下回ることになる（図５のｔ20以降）。かかる場合にも、ｔ17〜ｔ18でエネルギ蓄積されたフライホイール１０４が回転を略一定の速度で続けているので、油圧ポンプモータ１０８がその回転により油圧ポンプとして機能するので、開閉弁６０，１１２を閉じ、特に図５では示さないが、図２のｔ1〜ｔ5で開閉弁５０，６０に対して行ったものと同様に開閉弁１２２，１３０を開閉スイッチング制御することで、油圧ポンプモータ１８を一定の回転数で回転させ続け、定格発電を維持することができる。
【００７３】
勿論、上述したような制御方法は一例であり、例えば図５のｔ18以降において、開閉弁５０，６０の制御と共に、開閉弁１２２，１３０の制御を行ってもよい。
【００７４】
このように、図４に示す構成では、風力が相当に強くなった場合にはフライホイール１０４にエネルギを蓄積しておき、風速が定格発電可能な風速を長時間下回っても、フライホイール１０４のエネルギを利用して定格発電を続けることが可能である。従って、より広い風速範囲での利用が可能となるものである。
【００７５】
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２つの実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００７６】
例えば、上記２つの実施形態では、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２６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。
【００７７】
更に、図４の構成において、逆止弁１３２を有する油路１３４を設けずとも、逆止弁６６を有する油路６４があれば、開閉弁１３０を閉じた際、開閉弁６０も閉じれば、作動油は油路６４を通して第１の油圧ポンプモータ１８に供給することができる。逆に、逆止弁６６を有する油路６４を省いた状態でも、逆止弁１３２を有する油路１３４があれば、開閉弁６０を閉じた際、開閉弁１３０も閉じれば、作動油は油路１３４を通して第１の油圧ポンプモータ１８に供給される。
【００７８】
更にまた、図４において、分岐点１００から第３の油路１２０との接続点までの間の油路４６、そして、その油路４６に設けられている開閉弁６０、逆止弁６６及び油路６４を省略した構成としてもよい。この場合には、ある程度、フライホイール１０４にエネルギが蓄積されるよう予め制御した後、定格発電が行われることになる。
【００７９】
【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効率が高い状態でエネルギを回収することができ、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。
【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】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３】（Ａ）は本発明による発電設備における油圧装置の油圧回路図であり、（Ｂ）は前記油圧回路図に等価な電気回路図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す概略説明図である。
【図５】図４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。
【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、３２，６２…オイルタンク、４０…ロータ、４２…フライホイール、４６…（第１の）油路、４８…（第１の）アンロード油路、５０…（第１の）開閉弁、５２…制御装置（弁制御手段）、５６…逆止弁（第１の弁）、５８…（第１の）アキュムレータ、６０…（第２の）開閉弁、６６…逆止弁（第２の弁）、１０２…（第２の）油路、１０４…フライホイール、１０８…（第２の）油圧ポンプモータ、１１２…（第３の）開閉弁、１１４…逆止弁（第３の弁）、１２０…（第３の）油路、１２２…（第４の）開閉弁、１２４…（第２の）アンロード油路、１２６…逆止弁（第４の弁）、１２８…（第２のアキュムレータ）、１３０…（第５）の開閉弁、１３２…逆止弁（第５の弁）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation facility that generates power using wind power or the like, and a hydraulic device used in the power generation facility.
[0002]
[Prior art]
The wind power generation facility basically includes a windmill that is rotationally driven by wind power, and a generator having an input shaft connected to the rotation shaft of the windmill. In such a wind power generation facility, the output of the generator, that is, the output to the external power system depends on the size of the wind (wind speed). For example, in a Darrieus-type or Savonius-type windmill, the number of rotations depends on the wind speed, and fluctuations in the power generation frequency of the generator increase, making it impossible to connect directly to the power system.
[0003]
As a method for performing a relatively stable output to the external power system, in a propeller type wind turbine, the blade pitch of the blades can be changed, and the rotation speed of the generator is changed by changing the blade pitch according to the wind speed. Some are intended to be within a certain range as much as possible.
[0004]
However, the method of maintaining the generator speed by changing the blade pitch, when the wind speed increases and the wind energy increases, the generator speed and power generation capacity are limited, and the blade mechanical strength is limited. Therefore, there is a problem that it is impossible to extract wind energy exceeding the rated energy. Moreover, when wind energy is remarkably small, a rated output cannot be obtained.
[0005]
Further, as another example for stable output, there is known a case where a hydraulic pump and a hydraulic motor are provided between a windmill and a generator to generate power while adjusting the flow rate (see Patent Document 1).
[0006]
However, even with this flow control method, when the wind power is extremely small or extremely large, the generator rotation speed cannot be kept within a certain range, and the output is stopped or power is generated with reduced efficiency. There was only. Further, with the flow rate control method, it is considered that hydraulic loss is large and it is difficult to increase efficiency.
[0007]
Therefore, conventionally, various means for extracting energy according to the wind speed have been considered. For example, when the power generation frequency fluctuation of the generator increases according to the wind speed, a method of performing frequency control by inverter control or the like has been researched and adopted.
[0008]
In addition, a variable speed generator that increases or changes the number of poles of the generator is used, or a method of effectively acquiring wind energy by rotating a windmill according to the wind speed has been devised. In such a case, a DC / AC link is performed to match the frequency of the power system (see Non-Patent Document 1).
[0009]
However, the above two methods require an inverter device or a DC / AC link device corresponding to the power generation rating, and when dealing with a large generator, there is a problem that the equipment becomes large and a great expense is generated. When a surplus that cannot be transmitted to the power system occurs even when inverter control or DC / AC link is performed, a system for storing energy that has been electrically converted by a storage battery or the like must be constructed.
[0010]
As a conventional storage battery system, a system in which output power is accumulated using a flywheel power storage device (see Non-Patent Document 2) and the strength of wind power is smoothed has been studied.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 11-287179 A
[Non-Patent Document 1]
Ministry of International Trade and Industry, Institute of Industrial Technology, Institute of Mechanical Technology, Wind Power Group “WINDMEL windmill field test research” (searched on December 2, 2002), Internet <URL: http: //www.aist.go. jp / MEL / soshiki / ene / matsumiya / WEG # Research / FieldExp-j.htm>
[Non-Patent Document 2]
Nippon Flywheel Co., Ltd. website “New application example of flywheel power storage device” [searched on December 2, 2002], Internet <URL: http://www.nfw-ups.com/jp/jp-05.htm >
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method using the flywheel power storage device, electric power is driven by using the electric power generated by the generator, and the flywheel is rotated to convert electrical energy into mechanical energy and store it. And when the output from a generator reduces, it outputs to an external electric power grid using the said motor as a generator by rotation of a flywheel. That is, mechanical energy is converted back into electrical energy. For this reason, there is a problem that the conversion loss is remarkably large.
[0013]
The above-mentioned problem is not limited to wind power generation facilities, but also exists in facilities that generate power using external forces such as hydraulic power and wave power.
[0014]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a power generation facility having a continuously variable transmission function capable of stable energy adjustment regardless of a change in external force, and a hydraulic device therefor.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power generation facility according to the present invention is rotationally driven by receiving external force, and has a rotating body having a required amount of moment of inertia and a rotary type driven by the rotation of the rotating body to generate oil power. A hydraulic pump, a first hydraulic pump motor that is rotationally driven by hydraulic power generated by the hydraulic pump and also functions as a pump, a generator in which a rotor is rotationally driven by the first hydraulic pump motor, and a hydraulic pump A first oil passage connected from the outflow port to the inflow port of the first hydraulic pump motor, a first accumulator connected to the first oil passage, and a first oil passage between the hydraulic pump and the first accumulator A first unload oil passage branching from a first branch point in one oil passage, a first on-off valve interposed in the first unload oil passage, a first branch point and a first Accumulator A first valve for blocking the flow from the first accumulator to the first unload oil passage, the first accumulator and the first hydraulic pump interposed in the first oil passage between A second on-off valve interposed in the first oil passage between the motor and the first on-off port of the first hydraulic pump motor when the second on-off valve is closed; A second valve capable of blocking the flow of hydraulic oil through the second valve from the inlet port side of the first hydraulic pump motor, the first on-off valve, and the second valve And a valve control means for controlling the opening and closing of the open / close valve.
[0016]
Further, the rotating body that is driven to rotate by receiving the external force and has a required amount of inertia is a flywheel in which kinetic energy is accumulated.
[0017]
In this configuration, by controlling the opening and closing of the first on-off valve and the second on-off valve, the rotational speed of the rotary shaft of the first hydraulic pump motor can be maintained within a certain range, and the hydraulic pump The output from the generator driven by the motor is also stabilized.
[0018]
In addition, if the rotation speed of the rotor cannot be maintained within the allowable range due to the moment of inertia inherent in the part generally called the rotor of the generator, it is possible to connect the flywheel to the rotor to rotate the hydraulic pump motor. It is preferable because energy can be stored and rotation of the generator can be maintained by inertia.
[0019]
In the case of wind power generation equipment, the rotating body is a windmill.
[0020]
The power generation facility according to the present invention further includes a second hydraulic pump motor, a second flywheel connected to a rotation shaft of the second hydraulic pump motor, a first accumulator, and a second on-off valve. From the second branch point in the first oil passage between the second oil passage connected to the inflow port of the second hydraulic pump motor and the third oil passage interposed in the second oil passage A third valve that allows hydraulic oil to flow into the inflow port of the second hydraulic pump motor when the on-off valve and the third on-off valve are closed, from the inflow port side of the second hydraulic pump motor The third valve capable of blocking the flow of hydraulic oil through the third valve, and a third valve connected from the outflow port of the second hydraulic pump motor to the inflow port of the first hydraulic pump motor An oil passage, a second accumulator connected to the third oil passage, A second unload oil passage that branches from a third branch point in the third oil passage between the hydraulic pump motor and the second accumulator, and a second unload oil passage interposed in the second unload oil passage In order to prevent the flow from the second accumulator to the second unload oil passage interposed in the third oil passage between the on-off valve 4 and the third branch point and the second accumulator And a fifth open / close valve interposed in the third oil passage between the second accumulator and the first hydraulic pump motor. The third on-off valve, the fourth on-off valve, and the fifth on-off valve are controlled by the valve control means.
[0021]
According to this configuration, energy can be accumulated in the second flywheel connected to the second hydraulic pump motor by controlling the opening and closing of the first on-off valve and the third on-off valve. In addition, when the second flywheel is rotating while accumulating sufficient energy, the second hydraulic pump motor functions in the same manner as the hydraulic pump. Therefore, the fourth on-off valve and the fifth on-off valve By controlling the opening and closing of the valve, the rotation speed of the rotary shaft of the first hydraulic pump motor (rotation speed of the generator rotor) can be maintained within a certain range, and the wind is weak or not blowing at all. Rated power generation is possible even in the absence.
[0022]
The fifth valve is a fifth valve through which hydraulic oil can flow into the inflow port of the first hydraulic pump motor when the fifth on-off valve is closed, and the first hydraulic pump motor from the inflow port side. It is preferable to provide the 5th valve which can prevent the flow of the hydraulic fluid through the 5 valves. If the second valve is provided, the function of the fifth valve can be achieved, but the flow of the hydraulic oil can be more reliably controlled by providing the fifth valve. Of course, when the fifth valve is provided, the second valve can be omitted.
[0023]
When the second hydraulic pump motor is provided, the route through which the hydraulic oil passes through the second on-off valve and the route (second and third oil passages) through which the third on-off valve passes are appropriately selected. However, it is also possible to generate electricity using only the route passing through the third on-off valve. In this case, the power generation facility has a configuration in which the first oil passage and the second on-off valve between the second branch point and the inflow port of the first hydraulic pump motor are omitted.
[0024]
The present invention also relates to a hydraulic apparatus suitable for the power generation facility. That is, this hydraulic apparatus is a hydraulic apparatus that converts a mechanical power of a rotating body having a required amount of inertia moment, such as a windmill, whose rotational speed changes, into oil power, and then converts the oil power into mechanical power. A rotary hydraulic pump that is driven by the rotation of the rotating body to generate oil power, a hydraulic pump motor that is driven to rotate by the oil power generated by the hydraulic pump and that also functions as a pump, and hydraulic pressure An oil passage between the outflow port of the pump and the inflow port of the hydraulic pump motor, an accumulator connected to the oil passage, and an unload oil passage that branches from a branch point in the oil passage between the hydraulic pump and the accumulator. From the accumulator to the hydraulic pump interposed in the oil passage between the first on-off valve interposed in the unload oil passage and the branch point and the accumulator A check valve for blocking the flow, a second on-off valve interposed in the oil passage between the accumulator and the hydraulic pump motor, and the hydraulic pump motor when the second on-off valve is closed. It is characterized by comprising a valve connected so that hydraulic oil can flow into the inflow port, and valve control means for controlling opening and closing of the first on-off valve and the second on-off valve.
[0025]
In the power generation facility, this hydraulic apparatus has a generator connected to the rotary shaft of the hydraulic pump motor. As described above, the hydraulic pump motor is controlled by opening and closing the first on-off valve and the second on-off valve. Can be controlled.
[0026]
Further, when a flywheel is connected to the rotary shaft of the hydraulic pump motor, energy is accumulated in the flywheel.
[0027]
Furthermore, when the rotating body is a flywheel and the hydraulic pump is a hydraulic pump motor, the hydraulic pump motor connected to the generator or the like can be rotated using the energy accumulated in the flywheel. .
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a power generation facility 10 according to the present invention. The power generation facility 10 according to the illustrated embodiment is for wind power generation, and a propeller type windmill 12 is used. In the power generation facility 10 according to the present invention, mechanical power generated when the wind turbine 12 rotates by receiving external force, that is, wind, is once converted into oil power, and then this oil power is returned to the mechanical power again to generate the generator 14. It is intended to rotate the rotation axis. Therefore, the illustrated power generation facility 10 includes a hydraulic device 20 including a hydraulic pump 16 that converts mechanical power into oil power and a hydraulic pump motor (first hydraulic pump motor) 18 that converts oil power into mechanical power. ing.
[0030]
The hydraulic pump 16 is a constant-capacity unidirectional rotating type, and in the illustrated embodiment, a hydraulic pump motor is used so that it can function as a motor when hydraulic oil is forcibly supplied to the inflow port 22. ing. The rotating shaft 24 of the hydraulic pump 16 is connected to the rotating shaft of the windmill 12. The rotary shaft 24 is rotatably supported by a bearing (not shown) provided in the nacelle 26, and the hydraulic pump 16 is disposed in the nacelle 26. The nacelle 26 refers to a box that is rotatably supported on an upper portion of a support 28 that stands on the ground or the like. The inflow port 22 of the hydraulic pump 16 communicates with an oil tank 32 provided in the nacelle 26 through an oil passage 30.
[0031]
The hydraulic pump motor 18 is a constant-capacity unidirectional rotating type, and the rotating shaft 36 rotates when the operating oil is fed from the inflow port 34, and the rotating shaft 36 rotates to suck the operating oil from the inflow port 34. The hydraulic oil can be discharged from the outflow port 38. The rotating shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 is connected to the rotor 40 of the generator 14.
[0032]
The rotor 40 of the generator 14 is further connected coaxially to the flywheel 42, so that this flywheel 42 is also connected to the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18. The flywheel 42 is also referred to as a flywheel, and is rotated by the rotation of the rotor 40, and continues to rotate by inertia even after the oil power to the hydraulic pump motor 18 is cut off. Can do.
[0033]
The outflow port 44 of the hydraulic pump 16 and the inflow port 34 of the hydraulic pump motor 18 are connected to each other by an oil passage (first oil passage) 46. An unload oil path (first unload oil path) 48 branches from the middle of the oil path 46 and is connected to the oil tank 32. An electromagnetic on-off valve (first on-off valve) 50 is interposed in the unload oil passage 48. The unload oil passage 48 and the on-off valve 50 are disposed in the nacelle 26. The on-off valve 50 is controlled to open and close by a control signal from a control device (valve control means) 52.
[0034]
The oil passage 46 includes a check valve (first valve) 56, an accumulator (first accumulator) 58, in order from the branch point (first branch point) 54 of the unload oil passage 48 to the downstream side. An on-off valve (second on-off valve) 60 is provided. The check valve 56 blocks the flow of hydraulic oil from the accumulator 58 side to the unload oil passage 48 and is provided in the nacelle 26. The accumulator 58 can receive the hydraulic oil pumped from the hydraulic pump 16 and accumulate the pressure up to a predetermined pressure. The on-off valve 60 is electromagnetic and is controlled to open and close by the control device 52 described above.
[0035]
An oil path 64 connected to an oil tank 62 disposed outside the nacelle 26 branches off in an oil path 46 between the on-off valve 60 and the hydraulic pump motor 18. A check valve (second valve) 66 is interposed in the oil passage 64 to block the flow of hydraulic oil from the oil passage 46 on the inflow port 34 side of the hydraulic pump motor 18 to the oil tank 62. When the on-off valve 60 is in the closed state, the hydraulic oil can flow from the oil tank 62 to the inflow port 34 of the hydraulic pump motor 18.
[0036]
Note that components other than the wind turbine 12, the hydraulic pump 16, the oil tank 32, the on-off valve 50, and the check valve 56 installed in the nacelle 26 are disposed inside the power generation facility building outside the nacelle 26. It is preferable.
[0037]
Further, the control device 52 includes rotational speed sensors 68 and 70 provided on the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16 and the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18, and a pressure sensor for detecting the pressure of the accumulator 58. 72 is connected. Further, a wind speed sensor 74 is connected to the control device 52. And the control apparatus 52 controls the on-off valves 50 and 60 based on the signal from these sensors 68-74.
[0038]
Next, referring to FIG. 2 which is a timing chart showing the relationship between the opening / closing valves 50, 60, the wind speed, the rotational speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16, etc. I will explain.
[0039]
First, a case where power generation is started from a state where the windmill 12 is not rotating in a windless state will be described. In this example, it is assumed that the wind changes as follows. That is, first, the second wind speed that exceeds the rated wind speed (first wind speed) and has energy larger than the rated power generation energy of the generator 14 continues for a certain time from the no wind condition, and then the second wind speed further exceeds the second wind speed. It is assumed that after the wind speed becomes 3 wind speeds and continues for a certain time at the wind speed, the wind speed becomes the fourth wind speed that is lower than the rated wind speed, and finally the first wind speed is reached and the state continues. Here, when the rotor rotational speed of the generator 14 is within a predetermined range around a predetermined value (for example, 1500 rpm), it is assumed that power can be generated at the power system frequency (for example, electric power having a frequency of 50 Hz). Also, at the start of power generation, the oil tanks 32 and 62 and all the oil passages are assumed to contain sufficient hydraulic oil, and are supplied as needed so that the hydraulic oil inside the oil tank 32 is not lost during operation. It is assumed that there is a means (not shown) that can be used.
[0040]
The energy consumed to supply the hydraulic oil to the oil tank 32 in the nacelle 26 is regenerated as potential energy (position head) when flowing from the oil tank 32 to the oil tank 62, so that in principle it is lost. There is no.
[0041]
When an operation switch (not shown) of the power generation facility 10 is turned on to start power generation, the control device 52 issues a control signal, closes the on-off valve 60, and opens the on-off valve 50.
[0042]
When the wind blows and the windmill 12 rotates and the rotating shaft 24 of the hydraulic pump 16 starts to rotate, the hydraulic oil is sucked from the oil tank 32 and discharged. At this time, the hydraulic oil is returned from the oil passage 46 through the unload oil passage 48 to the oil tank 32. However, depending on the check valve 56 and the open / close valve 50, the hydraulic pump 16 is hardly loaded. The wind power required to start up the windmill 12 is small, and the windmill 12 once started to rotate is accelerated as the wind speed increases (t in FIG. 2). 0 ~ T 1 ).
[0043]
During this time, the control device 52 monitors the rotational speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16 from the rotational speed sensor 68 and the wind speed from the wind speed sensor 74, and the second wind speed is the second wind speed. The optimum rotational speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16 according to the wind speed (and hence the rotational speed at the optimum peripheral speed ratio of the wind turbine 12) is calculated and obtained. Then, switching control of the opening / closing of the on-off valve 50 is performed so as to obtain this optimum rotational speed (t in FIG. 2). 1 ~ T 2 ).
[0044]
Here, an example of the switching control of the on-off valve 50 will be described. The on-off valve 50 is in an open state at the beginning of the windmill 12 starting to rotate, but when the optimum rotational speed obtained from the wind speed and the optimum peripheral speed ratio is exceeded, the hydraulic pump 16 is switched to the closed state instantly. Is supplied downstream of the check valve 56. The pressure value inside the accumulator 58 at this time becomes the load of the hydraulic pump 16. Therefore, by adjusting the closing time of the on-off valve 50, the rotational speed of the hydraulic pump 16, and thus the rotational speed of the wind turbine 12, can be adjusted to the optimal peripheral speed ratio.
[0045]
By repeating (switching) the opening / closing valve 50 at an appropriate timing, the hydraulic oil is sent to the accumulator 58 one after another, and the pressure of the accumulator 58 increases due to the fact that the opening / closing valve 60 is closed. However, energy is accumulated. Of course, it is not an absolute condition that the on-off valve 60 is initially closed, and there is no problem even if the on-off valve 60 is opened at an appropriate timing, opened or closed, or opened from the beginning.
[0046]
In this example, when the pressure accumulated in the accumulator 58 reaches a predetermined value, the control device 52 recognizes the state by a signal from the pressure sensor 72 and switches the on-off valve 60 from the closed state to the open state. As a result, hydraulic oil flows from the accumulator 58 to the hydraulic pump motor 18, and the rotating shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 starts rotating and gradually accelerates (t in FIG. 2). 2 ~ T Three ). The hydraulic oil that has passed through the hydraulic pump motor 18 flows into the oil tank 62 through the oil passage 74.
[0047]
Timing for opening the on-off valve 60 t 2 The pressure value of the accumulator 58 is preferably a value that allows the generator 14 to accelerate quickly to the number of revolutions that can generate power at the power system frequency. But this is not an absolute requirement.
[0048]
Even after the opening / closing valve 60 is opened, the opening / closing switching control of the opening / closing valve 50 is continued, whereby the rotational speed of the windmill 12 is maintained at the optimum rotational speed corresponding to the second wind speed, but the pressure in the accumulator 58 gradually increases. It will be reduced.
[0049]
When the rotational speed of the rotating shaft 36 reaches a value that allows the generator 14 to generate power at the power system frequency, for example, 1500 rpm, output from the generator 14 to the external power system is started (FIG. 2). T Three ). Thereafter, since the rotation speed of the rotary shaft 36 further increases, when the rotation speed reaches the maximum value in the allowable range of the power generation frequency, the controller 52 opens and closes the open / close valve based on the signal from the rotation speed sensor 70. The switching control of opening / closing 60 is started (t in FIG. 2). Four ~ T Five ).
[0050]
The on / off switching control of the on / off valve 60 is for maintaining the rotational speed of the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 within a range that is within an allowable range of the power generation frequency of the generator 14. That is, by switching the on-off valve 60 from the open state to the closed state, the supply of hydraulic oil from the accumulator 58 side to the hydraulic pump motor 18 is shut off, and the rotational speed of the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 is reduced. At this time, the hydraulic pump motor 18 continues to rotate due to the inertia of the flywheel 42, and hydraulic oil is supplied from the oil tank 62 to the hydraulic pump motor 18 through the oil passage 64 and the check valve 66. Further, since the energy of the second wind speed is larger than the rated power generation energy, the energy is stored in the accumulator 58 by closing the on-off valve 60 and opening / closing switching of the on-off valve 50. By opening and closing the on-off valve 60 at an appropriate interval, the rotational speed of the rotary shaft 36 is maintained within a desired range, and the generator 14 performs stable power generation.
[0051]
Next, when the wind becomes strong and the control device 52 recognizes that the wind speed has started to rise above the second wind speed by the signal from the wind speed sensor 74, the control device 52 opens the on-off valve 50 and acts on the windmill 12. By reducing the load, the rotation of the wind turbine 12 (the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16) is accelerated according to the wind speed (t in FIG. 2). Five ~ T 6 ). When the wind speed becomes the third wind speed, the switching control of opening / closing of the on-off valve 50 is performed at the timing t so that the rotation speed is suitable for the third wind speed. 1 ~ T 2 In the same manner as in the case of (between t in FIG. 6 ~ T 7 ). At this time, since the wind energy is sufficiently larger than the rated power generation energy, a large surplus energy is accumulated in the accumulator 58.
[0052]
In the present embodiment, when the wind speed increases from the second wind speed to the third wind speed, the rotational speed of the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 has reached 1500 rpm, so the timing t 6 ~ T 7 In the meantime, the on / off switching control of the on / off valves 50 and 60 is continued, but when the pressure of the accumulator 58 is increased, the interval between the closed state and the closed state of the on / off valve 60 (time of the open state) is Shortened.
[0053]
When the wind speed is reduced from the third wind speed to the fourth wind speed, the control device 52 closes the on-off valve 50 and brakes the rotational speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16 to a rotational speed suitable for the wind speed. Even at that time, the braking energy is stored in the accumulator 58 as energy. (T in FIG. 2 7 ~ T 8 ).
[0054]
However, since the fourth wind speed is lower than the rated wind speed, the rated power generation energy cannot be acquired. In that case, the generator 14 maintains the rated power generation by using the energy collected at the second and third wind speeds higher than the rated wind speed and accumulated in the accumulator 58. During this time, the energy stored in the accumulator 58 is gradually consumed. Accordingly, the interval between the closed state and the closed state of the on-off valve 60 (time of the open state) tends to be long (t in FIG. 2). 8 ~ T 9 ).
[0055]
When the wind speed increases from the fourth wind speed to the first wind speed, the control device 52 opens the on-off valve 50 and accelerates the rotation speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16 to a rotation speed suitable for the wind speed (in FIG. 2). t 9 Or later).
[0056]
Since the energy of the first wind speed is equivalent to the power generation energy, when the on-off valve 50 is closed and the on-off valve 60 is opened thereafter, the discharge amount of the hydraulic pump 16 and the supply amount to the hydraulic pump motor 18 are increased. The rotating shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 is maintained at a constant rotational speed (1500 rpm), and power generation is continued at a constant frequency.
[0057]
During the above process, the hydraulic oil in the oil tank 32 in the nacelle 26 decreases, but the hydraulic oil in the oil tank 62 can be replenished to the oil tank 32 in a timely manner by a hydraulic oil supply means (not shown). It is good to do so.
[0058]
As described above, in the configuration according to the present embodiment, the rotation of the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18, that is, the rotor 40 of the generator 14 is kept constant, and stable power generation is possible regardless of changes in wind power. be able to. Conventionally, in order to achieve the same purpose by a hydraulic circuit, a hydraulic transmission that performs flow control using an expensive variable displacement hydraulic pump motor has been considered, but the present invention is an inexpensive constant displacement type. An excellent effect can be obtained by the hydraulic pump 16 and the hydraulic pump motor 18.
[0059]
FIG. 3A shows a simplified circuit of the hydraulic device 20 according to the present invention. FIG. 3B shows the hydraulic circuit of FIG. 3A as a substantially equivalent electric circuit (current source circuit). In FIG. 3B, I1 is a current source, R1 is a load, C1 is a capacitor, S1 and S2 are switching elements such as transistors, D1 and D2 are rectifiers, and L1 and L2 are inductors. The current source I1 corresponds to the hydraulic pump 16, and the load R1 corresponds to the hydraulic pump motor 18. The capacitor C1 is an accumulator 58. The switching elements S1 and S2 correspond to the on-off valves 50 and 60, respectively, and the rectifiers D1 and D2 correspond to the check valves 56 and 66, respectively. Further, the inductor L1 corresponds to the inertia of the hydraulic pump 16 system, and L2 corresponds to the inertia of the flywheel 42.
[0060]
The electric circuit shown in FIG. 3 (B) is known as a switching power control circuit or a power regulator circuit, and the voltage of the load R1 is adjusted by adjusting the switching frequency and pulse width of the switching elements S1 and S2. It is possible to adjust. The hydraulic circuit shown in FIG. 3A, which is equivalent to the electric circuit shown in FIG. 3B, also exhibits an equivalent action, and corresponds to the load R1 by performing on / off switching control of the on-off valves 50 and 60. It will be understood that the rotational speed of the rotary shaft 36 of the hydraulic pump motor 18 can be adjusted to be maintained within a certain range.
[0061]
Moreover, although the said embodiment is a power generation equipment suitable for the area where the wind is comparatively stable, the power generation equipment in the area where the wind is higher than the third wind speed (fifth wind speed) is shown in FIG. It is preferable to have a configuration as shown in FIG.
[0062]
The power generation facility shown in FIG. 4 is provided with a circuit for energy storage in addition to the configuration of the power generation facility shown in FIG. 1, and the same or corresponding parts in FIG. Description is omitted.
[0063]
As shown in FIG. 4, an oil passage (second oil passage) 102 branches from a branch point (second branch point) 100 in the oil passage 46 between the accumulator 58 and the on-off valve 60. The oil passage 102 is connected to an inflow port 110 of a hydraulic pump motor 108 in which a flywheel 104 having a large moment of inertia is connected to a rotary shaft 106. The oil passage 102 is provided with an oil passage 116 having an electromagnetic on-off valve (third on-off valve) 112 and a check valve (third valve) 114 in order from the upstream side.
[0064]
One end of an oil passage (third oil passage) 120 is connected to the outflow port 118 of the hydraulic pump motor 108, and the other end is connected to the inflow port 34 of the hydraulic pump motor 18, more specifically, the inflow port 34. The oil passage 46 is connected to the on-off valve 60. In the oil passage 120, an unload oil passage 124 having an electromagnetic on-off valve (fourth on-off valve) 122, a check valve (fourth valve) 126, an accumulator ( An oil passage 134 having a second accumulator 128, an electromagnetic on-off valve (fifth on-off valve) 130, and a check valve (fifth valve) 132 is provided.
[0065]
As can be easily understood by comparing FIG. 4 with FIG. 1, the on-off valve 112, the check valve 114, and the hydraulic pump motor 108 are equivalent in parallel with the on-off valve 60, the check valve 66, and the hydraulic pump motor 18. The on / off valve 112 is controlled in the same manner as described above in place of the on / off valve 60 to control the rotation of the rotary shaft 106 of the hydraulic pump motor 108 and the flywheel 104 Energy can be stored.
[0066]
The circuit from the hydraulic pump motor 108 to the hydraulic pump motor 18 is substantially equivalent to the circuit shown in FIG. Therefore, when energy is stored in the flywheel 104 and the hydraulic pump motor 108 is driven by the energy and functions as a hydraulic pump, the hydraulic oil from the hydraulic pump motor 108 is separated from the hydraulic pump 16. It will be understood that the hydraulic pump motor 18 can be driven and the generator 14 can generate electricity.
[0067]
Note that the control of the on-off valves 112, 122, and 130 is performed by the control device 52. The control device 52 is connected to a rotational speed sensor 136 for detecting the rotational speed of the rotary shaft 106 of the hydraulic pump motor 108 and a pressure sensor 138 for detecting the pressure of the accumulator 128.
[0068]
Next, the operation of the power generation facility 10 having the configuration shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. In this example, first t Ten From no wind condition, t 11 The second wind speed exceeds the rated wind speed (first wind speed) and has a larger energy than the rated power generation energy of the generator 14, and the second wind speed continues for a certain time (t 11 ~ T 15 After that, after the fifth wind speed further exceeding the second wind speed (higher than the third wind speed), the wind speed continued for a certain time (t 15 ~ T 18 ), The fourth wind speed is equal to or lower than the rated wind speed, and the state continues (t 18 ~ T 20 ). t Ten To t 15 The control and the like up to t in FIG. 0 ~ T Five This is the same as the control in FIG.
[0069]
When the wind speed increases from the second wind speed to the fifth wind speed, the control device 52 recognizes the state based on a signal from the wind speed sensor 74, and performs switching control of opening and closing of the on-off valves 50 and 60 in FIG. 6 ~ T 7 The rotation speed of the windmill 12 (the rotation speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16) is adjusted within the rotation speed range suitable for the fifth wind speed (t in FIG. 5). 16 ~ T 17 ). At this time, since the wind energy is larger than the third wind speed, the rate of increase in energy accumulation in the accumulator 58 is t in FIG. 6 ~ T 7 It will be bigger than the time.
[0070]
If the accumulated pressure in the accumulator 58 reaches the set maximum pressure (t in FIG. 5). 17 The control device 52 receives a signal from the pressure sensor 72 and performs switching control for opening / closing the opening / closing valve 112 simultaneously with opening / closing switching control for the opening / closing valves 50 and 60 (t in FIG. 5). 17 ~ T 18 ). As a result, the pressure in the accumulator 58 is maintained within a range close to the set maximum pressure, and the rotational speed of the rotary shaft 106 of the hydraulic pump motor 108 is increased and energy is accumulated in the flywheel 104. During this time, the on-off valve 122 is open, and the hydraulic oil that has passed through the hydraulic pump motor 108 flows to the oil tank 62 through the unload oil passage 124. Further, the rotational speed of the hydraulic pump motor 18 is maintained within a certain range by switching control of the on-off valves 50 and 60, and the generator 14 can maintain rated power generation.
[0071]
Thereafter, if the wind speed is reduced from the fifth wind speed to the fourth wind speed, the control device 52 closes the on-off valves 112 and 50 and controls the on-off valve 60 to open / close, thereby reducing the rotational speed of the rotary shaft 24 of the hydraulic pump 16. Braking is performed up to the rotational speed corresponding to the wind speed (t in FIG. 5). 18 ~ T 19 ). In a state where the wind speed is stable at the fourth wind speed (t in FIG. 5). 19 ~ T 20 ) The switching control of the on-off valve 50 is performed again, and the generator 14 is driven using the energy accumulated in the accumulator 58 to maintain the rated power generation.
[0072]
If the 4th wind speed below a rated wind speed continues after this, the pressure in the accumulator 58 will fall below the minimum pressure which performs rated power generation (t of FIG. 5). 20 Or later). In such a case, t 17 ~ T 18 Since the flywheel 104 in which the energy is accumulated continues at a substantially constant speed, the hydraulic pump motor 108 functions as a hydraulic pump by the rotation. Therefore, the on-off valves 60 and 112 are closed, not particularly shown in FIG. Is t in FIG. 1 ~ T Five In the same manner as that performed for the on-off valves 50, 60, the on-off valves 122, 130 are subjected to open / close switching control, so that the hydraulic pump motor 18 can continue to rotate at a constant rotational speed and the rated power generation can be maintained. .
[0073]
Of course, the control method as described above is an example. For example, t in FIG. 18 Thereafter, the on / off valves 122 and 130 may be controlled together with the on / off valves 50 and 60.
[0074]
As described above, in the configuration shown in FIG. 4, when wind power becomes considerably strong, energy is accumulated in the flywheel 104, and even if the wind speed falls below the wind speed at which rated power generation is possible for a long time, It is possible to continue rated power generation using energy. Therefore, it can be used in a wider wind speed range.
[0075]
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said 2 embodiment.
[0076]
For example, in the above two embodiments, the propeller type windmill 12 is connected to the rotating shaft of the hydraulic pump 16, but a Darrieus type or Savonius type windmill may be connected. Since the Darius type and Savonius type wind turbines are provided with bearings near the ground, it is not necessary to provide an oil tank at a position away from the ground like the nacelle 26, and all the oil tanks are provided at one place on the ground. Can do. The external force that rotates the hydraulic pump 16 is not limited to wind power, and may be hydraulic power, wave power, or the like.
[0077]
Furthermore, in the configuration of FIG. 4, if the oil passage 64 having the check valve 66 is provided without providing the oil passage 134 having the check valve 132, when the on-off valve 130 is closed when the on-off valve 130 is closed, The hydraulic oil can be supplied to the first hydraulic pump motor 18 through the oil passage 64. On the other hand, even if the oil passage 64 having the check valve 66 is omitted, if the oil passage 134 having the check valve 132 is present, the hydraulic oil is oiled when the on-off valve 60 is closed when the on-off valve 60 is closed. It is supplied to the first hydraulic pump motor 18 through the path 134.
[0078]
Furthermore, in FIG. 4, the oil passage 46 from the branch point 100 to the connection point with the third oil passage 120, and the on-off valve 60, the check valve 66 and the oil provided in the oil passage 46. The path 64 may be omitted. In this case, rated power generation is performed after preliminarily controlling the flywheel 104 to store energy to some extent.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, energy can be recovered with high efficiency even when external force (wind power) or the like is changed using a constant displacement hydraulic pump or a hydraulic pump motor. A power generation facility capable of performing stable output and a hydraulic device therefor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an embodiment of a power generation facility to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation in the power generation facility of FIG.
3A is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic device in a power generation facility according to the present invention, and FIG. 3B is an electric circuit diagram equivalent to the hydraulic circuit diagram.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing an operation in the power generation facility of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power generation equipment, 12 ... Windmill (rotary body), 14 ... Generator, 16 ... Hydraulic pump, 18 ... (First) hydraulic pump motor, 20 ... Hydraulic device, 32, 62 ... Oil tank, 40 ... Rotor, 42 ... flywheel, 46 ... (first) oil passage, 48 ... (first) unload oil passage, 50 ... (first) on-off valve, 52 ... control device (valve control means), 56 ... reverse Stop valve (first valve), 58 ... (first) accumulator, 60 ... (second) on-off valve, 66 ... Check valve (second valve), 102 ... (second) oil passage, 104 ... Flywheel, 108 ... (Second) hydraulic pump motor, 112 ... (Third) on-off valve, 114 ... Check valve (Third valve), 120 ... (Third) oil passage, 122 ... (Fourth) on-off valve, 124 ... (second) unload oil passage, 126 ... check valve (fourth valve), 128 ... (second valve) Yumureta), 130 ... (5) on-off valve, 132 ... non-return valve (fifth valve).

Claims (10)

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且つポンプとしても機能する第１の油圧ポンプモータと、
前記第１の油圧ポンプモータによりロータが回転駆動される発電機と、
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る第２の弁であって、前記第１の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第２の弁を通る作動油の流れを阻止することができる前記第２の弁と、
前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を開閉制御する弁制御手段と、
を備える発電設備。Rotating body driven by external force and having the required amount of inertia,
A rotary hydraulic pump driven by the rotation of the rotating body to generate oil power;
A first hydraulic pump motor that is rotationally driven by oil power generated by the hydraulic pump and also functions as a pump;
A generator whose rotor is driven to rotate by the first hydraulic pump motor;
A first oil passage connected from an outflow port of the hydraulic pump to an inflow port of the first hydraulic pump motor;
A first accumulator connected to the first oil passage;
A first unload oil passage that branches from a first branch point in the first oil passage between the hydraulic pump and the first accumulator;
A first on-off valve interposed in the first unload oil passage;
For preventing a flow from the first accumulator to the first unload oil passage interposed in the first oil passage between the first branch point and the first accumulator. A first valve;
A second on-off valve interposed in the first oil passage between the first accumulator and the first hydraulic pump motor;
A second valve through which hydraulic oil can flow into the inflow port of the first hydraulic pump motor when the second on-off valve is closed, and the second hydraulic valve from the inflow port side of the first hydraulic pump motor; Said second valve capable of blocking the flow of hydraulic oil through the second valve;
Valve control means for controlling opening and closing of the first on-off valve and the second on-off valve;
Power generation equipment comprising. 前記発電機のロータに接続された第１のフライホイールを更に備える請求項１に記載の発電設備。  The power generation facility according to claim 1, further comprising a first flywheel connected to a rotor of the generator. 前記回転体は風車である請求項１又は２に記載の発電設備。  The power generation facility according to claim 1, wherein the rotating body is a windmill. 第２の油圧ポンプモータと、
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のフライホイールと、
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の油路中の第２の分岐点から、前記第２の油圧ポンプモータの流入ポートに接続された第２の油路と、
前記第２の油路に介設された第３の開閉弁と、
前記第３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流入ポートに作動油が流入できる第３の弁であって、前記第２の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第３の弁を通る作動油の流れを防止することができる前記第３の弁と、
前記第２の油圧ポンプモータ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３の油路と、
前記第３の油路に接続された第２のアキュムレータと、
前記第２の油圧ポンプモータと前記第２のアキュムレータとの間における前記第３の油路中の第３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４の開閉弁と、
前記第３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３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４の弁と、
前記第２のアキュムレータと前記第１の油圧ポンプモータとの間における前記第３の油路に介設された第５の開閉弁と、
を更に備え、
前記弁制御手段が、前記第３の開閉弁、前記第４の開閉弁及び前記第５の開閉弁を制御するようになっている請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電設備。A second hydraulic pump motor;
A second flywheel connected to the rotating shaft of the second hydraulic pump motor;
A second oil passage connected to an inflow port of the second hydraulic pump motor from a second branch point in the first oil passage between the first accumulator and the second on-off valve When,
A third on-off valve interposed in the second oil passage;
A third valve that allows hydraulic oil to flow into an inflow port of the second hydraulic pump motor when the third on-off valve is closed, and is provided from the inflow port side of the second hydraulic pump motor; The third valve capable of preventing the flow of hydraulic oil through the third valve;
A third oil passage connected from the outflow port of the second hydraulic pump motor to the inflow port of the first hydraulic pump motor;
A second accumulator connected to the third oil passage;
A second unload oil passage that branches from a third branch point in the third oil passage between the second hydraulic pump motor and the second accumulator;
A fourth on-off valve interposed in the second unload oil passage;
For preventing a flow from the second accumulator to the second unload oil passage interposed in the third oil passage between the third branch point and the second accumulator. A fourth valve;
A fifth on-off valve interposed in the third oil passage between the second accumulator and the first hydraulic pump motor;
Further comprising
The power generation equipment according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve control means controls the third on-off valve, the fourth on-off valve, and the fifth on-off valve. 前記第５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る第５の弁であって、前記第１の油圧ポンプモータの流入ポート側から当該第５の弁を通る作動油の流れを防止することができる前記第５の弁を更に備える請求項４に記載の発電設備。  A fifth valve that allows hydraulic oil to flow into an inflow port of the first hydraulic pump motor when the fifth on-off valve is closed, and is provided from the inflow port side of the first hydraulic pump motor; The power generation facility according to claim 4, further comprising the fifth valve capable of preventing the flow of hydraulic oil through the fifth valve. 前記第２の分岐点と前記第１の油圧ポンプモータの流入ポートとの間における前記第１の油路及び前記第２の開閉弁が省かれてなる請求項４又は５に記載の発電設備。  The power generation facility according to claim 4 or 5, wherein the first oil passage and the second on-off valve between the second branch point and the inflow port of the first hydraulic pump motor are omitted. 所要量の慣性モーメントを持ち、回転速度が変化する回転体の機械動力を油動力に変換した後、該油動力を機械動力に変換する油圧装置であって、
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前記発電機を駆動し且つポンプとしても機能する油圧ポンプモータと、
前記油圧ポンプの流出ポートから前記油圧ポンプモータの流入ポートに接続された油路と、
前記油路に接続されたアキュムレータと、
前記油圧ポンプと前記アキュムレータとの間における前記油路中の分岐点から分岐するアンロード油路と、
前記アンロード油路に介設された第１の開閉弁と、
前記分岐点と前記アキュムレータとの間における前記油路に介設された、前記アキュムレータから前記アンロード油路への流れを阻止するための弁と、
前記アキュムレータと前記油圧ポンプモータとの間における前記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油圧ポンプモータの流入ポートに作動油が流入できる弁であって、前記油圧ポンプモータの流入ポート側から当該弁を通る作動油の流れを阻止することができる前記弁と、
前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を開閉制御する弁制御手段と、
を備える油圧装置。A hydraulic device that converts a mechanical power of a rotating body that has a required amount of inertia and changes its rotational speed into oil power, and then converts the oil power into mechanical power,
A rotary hydraulic pump driven by the rotation of the rotating body to generate oil power;
A hydraulic pump motor that is rotationally driven by the hydraulic power generated by the hydraulic pump and that drives the generator and also functions as a pump;
An oil passage connected from the outflow port of the hydraulic pump to the inflow port of the hydraulic pump motor;
An accumulator connected to the oil passage;
An unload oil passage that branches from a branch point in the oil passage between the hydraulic pump and the accumulator;
A first on-off valve interposed in the unload oil passage;
A valve interposed in the oil passage between the branch point and the accumulator for blocking the flow from the accumulator to the unload oil passage;
A second on-off valve interposed in the oil passage between the accumulator and the hydraulic pump motor;
When the second on-off valve is closed, the hydraulic oil can flow into the inflow port of the hydraulic pump motor, and the flow of the hydraulic oil through the valve from the inflow port side of the hydraulic pump motor is prevented. Said valve capable of, and
Valve control means for controlling opening and closing of the first on-off valve and the second on-off valve;
Hydraulic device comprising. 前記油圧ポンプモータの回転軸に発電機が接続されるようになっている請求項７に記載の油圧装置。The hydraulic apparatus according to claim 7, wherein a generator is connected to a rotating shaft of the hydraulic pump motor. 前記油圧ポンプモータの回転軸にフライホイールが接続されるようになっている請求項７又は８に記載の油圧装置。  The hydraulic apparatus according to claim 7 or 8, wherein a flywheel is connected to a rotation shaft of the hydraulic pump motor. 前記回転体がフライホイールであり、前記油圧ポンプが油圧ポンプモータである請求項７又は８に記載の油圧装置。  The hydraulic apparatus according to claim 7 or 8, wherein the rotating body is a flywheel, and the hydraulic pump is a hydraulic pump motor.
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