JPH0321752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、風力を液圧に変換し、この液圧を利
用して例えば暖房システムや給湯システム等を構
成し得るようにした風力利用装置に関するもので
ある。

近時、クリーンエネルギーの利用技術に関する
研究が盛んであり、その一環として、風のエネル
ギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギー
を暖房その他に利用することができるようにした
液圧式の風力発熱装置が開発されている。以下こ
の発明を風力発熱装置について説明するが、従来
のこの種風力発熱装置として、風車により駆動さ
れる液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出され
る作動液を循環させるためのメイン回路と、この
メイン回路の途中に設けられ絞り作用によつて前
記作動液を加速して昇温させるオリフイスと、前
記メイン回路を流れる昇温した作動液から熱を取
り出すための熱交換器とを具備してなり、前記熱
交換器により取り出した熱を適宜利用に供し得る
ようにしたものがある。

ところが、単にこれだけのものでは、風まかせ
で液圧ポンプが作動あるいは停止するため、保守
点検等がむずかしい。そのため、従来は、前記メ
イン回路の途中にメインバルブを介設し、このメ
インバルブを手動コツク等の操作により直接に開
閉させて前記風車を人為的に停止させ得るように
している。しかしながら、このような構成のもの
では、装置が大規模になつて前記メイン回路の流
量が多くなると、それに伴つて前記メインバルブ
も大型化するため、該メインバルブを開閉操作す
るための機構が複雑かつ大がかりなものになるだ
けでなく、前記メインバルブの開閉に多大な操作
力あるいは操作時間を要することになる等の不都
合がある。さらに、高圧の作動液が大量に流れる
メイン回路をオペレータが直接に開閉することは
危険であり、また、誤まつた過激操作によつてメ
イン回路内に大きなシヨツクが発生するおそれも
ある。

本発明は、このような事情に着目してなされた
もので、メイン回路に介設するメインバルブをパ
イロツト圧駆動式のものにし、パイロツト回路に
設けた小さなサブバルブを操作することによつて
前記メインバルブを間接的に開閉させ得るように
構成することによつて、前述した不都合をことご
とく解消することができる風力利用装置を提供す
るものである。

以下、本発明を風力発熱装置として実施した例
について図面を参照して説明する。

風力を受けて回転する風車１によつて液圧ポン
プ２を駆動し、この液圧ポンプ２の吐出口２ａか
ら吐出される高圧の作動液Ａをメイン回路３内を
循環させて該液圧ポンプ２の吸入口２ｂへ戻すよ
うにしている。そして、このメイン回路３の途中
に、絞り作用によつて前記作動液Ａを加速して昇
温させるための発熱手段たるオリフイス４と、前
記メイン回路３を流れる昇温した作動液Ａから熱
を取り出すための熱取出手段たる熱交換器５と前
記液圧ポンプ２の吸入口２ｂ側にブースト圧を発
生させるためのジエツトブースタ６とを順次に介
設している。熱交換器５は、前記メイン回路３内
を流れる作動液Ａの給水回路７内を流れる水Ｂと
の間で熱交換を行なわせて前記水Ｂを加温するよ
うにしたもので、該水Ｂは家屋や温室の暖房ある
いは給湯等に利用される。そして、この熱交換器
５は、内部に作動液Ａを貯留しその油面A₁下に
前記液圧ポンプ２や前記オリフイス４等を収容す
るタンク７外に配置されている。一方、前記ジエ
ツトブースタ６は、前記メイン回路３内を流れる
作動液Ａを小径な噴射口６ａから狭小な作動液通
路をなすスロート６ｂに向けて噴射するノズル６
ｃと、このノズル６ｃから高速の作動液流が前記
スロート６ｂに向けて射出されることにより惹起
される負圧状態を利用して前記タンク７内の作動
液Ａを前記作動液流内に取り込ませるための作動
液吸引通路６ｄと、前記スロート６ｂを通過した
作動液Ａの流路を漸次拡大して該作動液Ａの静圧
を高め前記液圧ポンプ２の吸入口２ｂ側に所要の
ブースト圧を発生させるデイフユーサ６ｅとを具
備してなる。

また、前記メイン回路３における前記液圧ポン
プ２と前記オリフイス４との間に位置する部位に
メインバルブ７を介設している。メインバルブ７
は、弁体７ａの背部にパイロツト室７ｂを設けて
なるもので、該パイロツト室７ｂ内に導入される
パイロツト圧の大きさに応じて前記弁体７ａが作
動して前記メイン回路３を開閉するようになつて
いる。そして、このメインバルブ７のパイロツト
室７ｂに関連させてパイロツト回路８を設けてい
る。パイロツト回路８は、前記メイン回路３にお
ける前記メインバルブ７よりも上流部分の作動液
Ａのごく一部を前記メイン回路３における前記メ
インバルブ７よりも下流部分にバイパスさせるた
めの作動液流通ライン８ａと、この作動液流通ラ
イン８ａの中間部を前記メインバルブ７のパイロ
ツト室７ｂに連通させるパイロツト圧導入ライン
８ａとから構成されている。そして、前記作動液
流通ライン８ａの下流部分にサブバルブ９を介設
している。サブバルブ９は、スプール９ａを軸心
方向（図中左、右方向）に進退させることによつ
て前記作動流通ライン８ａを開閉し得るように構
成したものである。そして、このサブバルブ９の
スプール９ａを、前記メイン回路３における前記
オリフイス４よりも下流部分の作動液Ａの温度を
検出して作動する感温アクチユエータ１１によつ
て進退させるようにしている。感温アクチユエー
タ１１は、ケーシング１１ａ内に充填したワツク
ス（図示せず）が前記作動液Ａの熱により溶融し
て膨張する力で前記ケーシング１１ａの端面部に
貫着した作動杆１１ｂを外方へ押し出し得るよう
に構成したワツクスペレツト式のもので、前記作
動杆１１の先端で前記スプール９ａを図中左方へ
押圧するようにしている。なお、１２は前記ワツ
クスが収縮した際に前記スプール９ａを図中右方
へ押し戻すための戻しばねであり、１３は、前記
感温アクチユエータ１１に前記オリフイス４より
も下流の作動液Ａの一部を噴き付けるためのノズ
ルである。また、前記サブバルブ９を風車停止用
の操作機構１４により前記感温アクチユエータ１
１の作動とは別途に閉成させることができるよう
にしている。操作機構１４は、回動端１５ａを前
記スプール９ａの一端に当接させた回動アーム１
５と、この回動アーム１５の一側に添接させたカ
ム体１６と、このカム体１６を回動させるための
操作部材たる手動コツク１７とを具備してなり、
前記手動コツク１７を操作して前記カム体１６を
例えば90°回動させた場合に、前記回動アーム１
５が図中左方へ回動して前記スプール９ａを閉成
方向に押圧し得るようになつている。

また、前記パイロツト回路８の作動液流通ライ
ン８ａの下流部分に減圧バルブ１８を、前記サブ
バルブ９とは別途に介設している。減圧バルブ１
８は、前記メイン回路３における前記オリフイス
４の上、下流間の差圧に基いて前記メイン回路３
の流量を検出し該流量が設定値を越えないように
前記作動液流通ライン８ａを開閉し得るように構
成されたもので、図示しないスプールの両端に設
けられた対をなすパイロツト室がパイロツト圧導
入ライン１９，２０を介して前記メイン回路３に
接続されている。

次いで、この実施例の作動を次の(a)〜(d)の場合
に分けて説明する。

(a) 正常運転の場合 手動コツク１７が運転位置にセツトされ、か
つ、メイン回路３内を流れる作動液Ａの温度お
よび流量が設定値以下に保持されている正常な
場合には、サブバルブ９および減圧バルブ１８
がともに開成状態に維持される。その結果、パ
イロツト回路８の作動液流通ライン８ａ中を作
動液Ａが流れることになり、メインバルブ７の
パイロツト室７ｂに導入されるパイロツト圧は
低い値を示す。そのため、メインバルブ７が開
成状態に維持されることになり、メイン回路３
中を作動液Ａが循環して通常の発熱運転が営ま
れる。

(b) メイン回路３内の作動液Ａの温度が異常な上
昇傾向を示した場合。

強風が長時間吹き続く等の事情により、前記
作動液Ａの温度が設定値を越えて上昇しようと
した場合には、感温アクチユエータ１１の作動
杆１１ｂが突出してサブバルブ９のスプール９
ａを図中左方へ押圧するため、該サブバルブ９
が閉成位置に切り換つてパイロツト回路８の作
動液流通ライン８ａが遮断される。その結果、
液圧ポンプ２の吐出圧が前記メインバルブ７の
パイロツト室７ｂにパイロツト圧として作用す
ることになり、該メインバルブ７がその弁体７
ａの上下に作用する圧力バランスによつて閉成
位置に切り換わる。そのため、メイン回路３が
遮断され、液圧ポンプ２が回転を止めるととも
にオリフイス４による発熱が停止される。そし
て、前記メイン回路３の作動液Ａの温度が下が
ると前記感温アクチユエータ１１のワツクスが
収縮して前記サブバルブ９のスプール９ａが戻
しばね１２の付勢力により図中右方へ戻され該
サブバルブ９が開成位置に復帰する。その結
果、メインバルブ７が元のように開く状況とな
り、再び通常の発熱プロセスが営まれる。なお
前記感温アクチユエータ１１によるサブバルブ
９の切換動作は、一定の設定温度幅内において
徐々に行なわれるため、前記メインバルブ７が
完全に閉成する手前で作動液Ａの温度が正常な
値に戻り該メインバルブ７が再び開成位置へ復
帰する場合もある。

これにより、前記メイン回路３内の作動液Ａ
は常に設定値以下の温度に維持されることにな
る。

(c) メイン回路３内の作動液Ａの流速が異常な上
昇傾向を示した場合。

きわめて強い風が一時に吹き荒れる等の事情
により、前記作動液Ａの流速が設定値を越えて
上昇しようとした場合には、減圧バルブ１８が
閉成方向に移動して前記作動液流通ライン８ａ
の流量を減少させてゆく。その結果、メインバ
ルブ７は前記(b)項で述べたのと同じ原理によつ
て、閉成方向に移行してゆく。この動作により
フイードバツクループが形成され、前記メイン
回路３の流速は液圧ポンプ２の負荷の如何にか
かわらず、設定した上限値に維持されることに
なる。

(d) 手動コツク１７を運転位置から停止位置へ切
り換えた場合。

保守点検等に際し、手動コツク１７を停止位
置へ切り換えると、カム１６が90°回転して回
動アーム１５を押圧する。その結果、前記回動
アーム１６が回動してサブバルブ９のスプール
９ａを図中左方へ移行させることになり、該サ
ブバルブ９が開成状態から閉成状態に切り換わ
り、前記パイロツト回路８の作動液流速ライン
８ａが遮断される。そのため、前記(b)項で述べ
たのと同じ原理によつてメインバルブ７が開成
状態から閉成状態に切り換り、風車１および液
圧ポンプ２が停止するとともにメイン回路３内
の作動液Ａが循環を止める。そして、この状態
は、前記手動コツク１７を元の運転位置に復帰
させるまで維持される。

なお、サブバルブおよび操作機構の構成は図
示実施例のものに限定されないのは勿論であ
り、例えば、作動液流通ラインに介設したニー
ドル式のサブバルブを操作つまみ等を有した操
作機構により開閉操作し得るようにしてもよ
い。

また、液圧負荷としては、図示例のオリフイ
スによる発熱手段のみには限定されない。

以上、説明したように本発明は、微小な作動液
が流通するパイロツト回路の作動液流通ラインに
サブバルブを介設し、このサブバルブを操作機構
により開閉させることによつてメイン回路に介設
したパイロツト圧駆動式のメインバルブを間接的
に開閉させて風車を人為的に停止させ得るように
している。そのため、風車が大型化してメイン回
路の流量が膨大なものになつても制御機構を複雑
かつ大がかりなものにする必要が全くなく、ま
た、風車を停止させるのに多大な操作力あるいは
操作時間を要するという不都合もない。さらに、
オペレータは、小流量のパイロツト回路に設けた
サブバルブを開閉すれば足りるので、高圧の作動
液が大量に流れるメイン回路のメインバルブを直
接に開閉操作する場合に比べてはるかに安全でも
ある。また、前記サブバルブに加えた操作が前記
メインバルブにパイロツト圧を介して間接的に伝
達されることになるので、オペレータが誤まつて
急激な操作を行なつても前記メイン回路内で大き
なシヨツクが発生する可能性が低い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は概略
説明図、第２図は操作機構を示す拡大説明図であ
る。 １……風車、２……液圧ポンプ、３……メイン
回路、４……発熱手段（オリフイス）、５……熱
取出手段（熱交換器）、７……メインバルブ、８
……パイロツト回路、８ａ……作動液流通ライ
ン、９……サブバルブ、１４……操作機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 風車により駆動される液圧ポンプと、この液
   圧ポンプから吐出される作動液を循環させるため
   のメイン回路と、このメイン回路の途中に設けら
   れた液圧負荷手段と、前記メイン回路の途中に介
   設されパイロツト室に導入されるパイロツト圧に
   制御されて該メイン回路を開閉するメインバルブ
   と、このメインバルブのパイロツト室に関連させ
   て設けられ作動液流通ラインの中の微少な作動液
   の流れを制御することによつて前記パイロツト圧
   を変化させ得るように構成したパイロツト回路と
   このパイロツト回路の作動液流通ラインの途中に
   介設したサブバルブと、このサブバルブを操作し
   て前記メインバルブを間接的に開閉させるための
   風車停止用の操作機構とを具備してなることを特
   徴とする風力利用装置。