(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、シリンダと、前記シリンダと共に作動室を形成するピストンと、前記作動室に対して設けられる高圧弁及び低圧弁と、前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構とを有する油圧機械の診断システムであって、
前記作動室の圧力を検出するための圧力センサと、
前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を判定するための異常判定部と、を備えることを特徴とする油圧機械の診断システムであって、
前記異常判定部は、
前記高圧弁を介して前記作動室に連通するように前記油圧機械に接続される高圧ラインの圧力と前記ピストンの往復運動の周期との積に対する、前記圧力センサによって検出された前記作動室の圧力の測定値を前記ピストンの往復運動のサイクルに対応して積分して得られる積分値の割合を示す無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否か、または、
前記ピストンの往復運動の周期に対する、前記圧力センサによって検出された前記作動室の圧力の測定値が規定値以上となる期間の割合を示すデューティ比が規定範囲内に収まっているか否か
を少なくとも考慮して、前記油圧機械の異常を判定するように構成されたことを特徴とする油圧機械の診断システム。
【請求項２】
前記異常判定部は、前記高圧弁および前記低圧弁に対する開閉指令が存在しない場合において、前記無次元積分圧力値が第１閾値を超えているとき、前記ピストンの往復運動の全周期にわたって前記高圧弁が閉止できずに開いた状態が継続する異常が発生したと判定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械の診断システム。
【請求項３】
前記異常判定部は、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方に対する開閉指令が存在する場合において、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲内に収まるときに前記高圧弁及び前記低圧弁が正常であると判定し、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲の上限を超過するときに前記高圧弁の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れたと判定し、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲の下限を下回るときに、前記高圧弁の閉タイミングが前記規定タイミングよりも早まったか、前記低圧弁の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れて前記高圧弁が規定タイミングにて開かなかったと判定する
ように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の油圧機械の診断システム。
【請求項４】
前記異常判定部は、ＦＰＧＡによって構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の油圧機械の診断システム。
【請求項５】
前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方のフィードバック制御用変数として、前記圧力センサで検出された前記作動室の圧力に関連した情報を前記油圧機械の制御装置に出力するための制御用変数出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の油圧機械の診断システム。
【請求項６】
圧油を生成するための油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸込口とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出口と前記油圧ポンプの吸込口とを接続する低圧ラインと、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の前記診断システムを含み、前記油圧ポンプまたは前記油圧モータの少なくとも一方の異常を診断するように構成された油圧機械診断部と、を備えることを特徴とする油圧トランスミッション。
【請求項７】
前記油圧モータの回転数を検出するための回転数センサと、
前記低圧ラインの前記油圧モータ側の第１位置に設けられ、該第１位置における前記低圧ラインの圧力を検出するように構成された第１圧力センサと、
前記低圧ラインの前記油圧ポンプ側の第２位置に設けられ、該第２位置における前記低圧ラインの圧力を検出するように構成された第２圧力センサと、
前記回転数センサ、前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサの検出結果に基づいて、前記油圧トランスミッションの異常を診断するためのトランスミッション診断部と、をさらに備え、
前記トランスミッション診断部は、
前記回転数センサによって検出された前記油圧モータの回転数と前記油圧モータの押しのけ容積とに基づいて、前記低圧ラインにおける第１推定流量を求め、
前記第１圧力センサによって検出された前記第１位置における前記低圧ラインの圧力、および、前記第２圧力センサによって検出された前記第２位置における前記低圧ラインの圧力の圧力差と、前記第１位置と前記第２位置の間における前記低圧ラインの管路抵抗とに基づいて、前記低圧ラインにおける第２推定流量を求め、
前記第１推定流量と前記第２推定流量との差分に基づいて、前記油圧トランスミッションの異常を判定する
ように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の油圧トランスミッション。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の油圧トランスミッションと、
前記油圧トランスミッションの前記油圧ポンプに機械的エネルギーを入力するための風車ロータと、
前記油圧トランスミッションの前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備える風力発電装置。
【請求項９】
回転軸と、シリンダと、前記シリンダと共に作動室を形成するピストンと、前記作動室に対して設けられる高圧弁及び低圧弁と、前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構とを有する油圧機械の診断方法であって、
前記作動室の圧力を検出する圧力検出ステップと、
前記圧力検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を判定するための異常判定ステップと、を備えることを特徴とする油圧機械の診断方法であって、
前記異常判定ステップでは、
前記高圧弁を介して前記作動室に連通するように前記油圧機械に接続される高圧ラインの圧力と前記ピストンの往復運動の周期との積に対する、前記圧力検出ステップで検出された前記作動室の圧力の測定値を前記ピストンの往復運動のサイクルに対応して積分して得られる積分値の割合を示す無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否か、または、
前記ピストンの往復運動の周期に対する、前記圧力検出ステップで検出された前記作動室の圧力の測定値が規定値以上となる期間の割合を示すデューティ比が規定範囲内に収まっているか否か
を少なくとも考慮して、前記油圧機械の異常を判定することを特徴とする油圧機械の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧機械の油圧機械の診断システム及び診断方法並びに油圧トランスミッション及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、油圧ポンプや油圧モータ等の油圧機械が知られている。
例えば、特許文献１には、シリンダとピストンにより形成される作動室の周期的な容積変化を利用し、作動流体の流体エネルギーと回転シャフトの回転エネルギーとの間で変換するようにした油圧機械が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、油圧機械の作動室と作動室外部との連通状態を切り替えるためのバルブの開閉異常が発生することを抑制する手法として、作動流体（作動油）の状態や流体作動機械の構成部品の特性に応じてバルブの開閉タイミングを制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２０１０／００４０４７０号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／１０４５４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ポンプや油圧モータ等の油圧機械においては、例えばバルブ開閉タイミングの変化によりシリンダ内でのピストンの挙動が異常となると、油圧機械の性能が低下したり、ピストンとシリンダ内壁との異常な摩擦が発生し、焼き付きによりピストンやシリンダに損傷が発生したりする場合がある。
このような問題を未然に防ぐためには、油圧機械の性能低下や焼きつきによるピストン等の損傷が発生する前に、油圧機械における異常を検知することが重要である。
この点、特許文献１及び２には、油圧機械の異常（例えば、上述したバルブ開閉タイミングに関連した異常）を的確に診断するための具体的な手法について、殆ど記載されていない。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、油圧機械の異常を的確に診断しうる油圧機械の診断システム及び診断方法並びに油圧トランスミッション及び風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械の診断システムは、
回転軸と、シリンダと、前記シリンダと共に作動室を形成するピストンと、前記作動室に対して設けられる高圧弁及び低圧弁と、前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構とを有する油圧機械の診断システムであって、
前記作動室の圧力を検出するための圧力センサと、
前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を判定するための異常判定部と、を備える。
【０００８】
作動室内の圧力（以下、本明細書において「筒内圧」ともいう。）は、高圧弁及び低圧弁の開閉及びピストンの往復運動に応じて変化し、油圧機械の正常作動時には周期的な圧力変動となる。そして、高圧である期間が正常作動時よりも長い又は短い場合等、筒内圧が油圧機械の正常作動時と異なる挙動となる場合に、油圧機械に異常（例えば高圧弁及び低圧弁の動作状態の異常等）が発生していると考えられる。
上記油圧機械の診断システムによれば、圧力センサでの検出結果にもとづいて油圧機械の異常を異常判定部により判定可能であるので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、前記油圧機械の診断システムは、
前記圧力センサによって検出された前記作動室の圧力の測定値を前記ピストンの往復運動のサイクルに対応して積分して積分値を演算するための積分部と、
前記高圧弁を介して前記作動室に連通するように前記油圧機械に接続される高圧ラインの圧力と前記ピストンの往復運動の周期との積に対する、前記積分部で演算された前記積分値の割合を示す無次元積分圧力値を算出するための無次元積分圧力取得部と、をさらに備え、
前記異常判定部は、前記無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否かを少なくとも考慮して、前記油圧機械の異常を判定するように構成される。
【００１０】
上記構成では、異常判定部は、圧力測定値にもとづいて無次元積分圧力取得部により算出された無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否かを少なくとも考慮するので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
ここで、油圧機械の運転状態に応じて高圧ラインの圧力自体が変動し得るため、高圧弁を介して高圧ラインと連通する作動室内の圧力（筒内圧）の積分値も運転状態の影響をうけることとなる。そこで、このように高圧ラインの圧力によって無次元化することで、油圧機械の運転状態の影響を排除した異常判定が可能となる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記異常判定部は、前記高圧弁および前記低圧弁に対する開閉指令が存在しない場合において、前記無次元積分圧力値が第１閾値を超えているとき、前記ピストンの往復運動の全周期にわたって前記高圧弁が閉止できずに開いた状態が継続する異常（以下、「連続ジャダリング」と称する。）が発生したと判定するように構成される。
上記構成では、高圧弁及び低圧弁に対する開閉指令の有無と、無次元積分圧力値と第１閾値との大小関係とに基づく簡便な手法にて、連続ジャダリングの発生を検知することができる。なお、連続ジャダリングが発生すると、油圧機械の性能が低下するのみならず、焼き付きによるピストンの損傷等が発生する可能性があるから、上記構成により連続ジャダリングの発生が検知可能となることは、油圧機械の健全性の維持の観点で有益である。
【００１２】
幾つかの実施形態では、
前記異常判定部は、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方に対する開閉指令が存在する場合において、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲内に収まるときに前記高圧弁及び前記低圧弁が正常であると判定し、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲の上限を超過するときに前記高圧弁の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れた（以下、「間欠ジャダリング」と称する。）と判定し、
前記無次元積分圧力値が前記規定範囲の下限を下回るときに、前記高圧弁の閉タイミングが前記規定タイミングよりも早まったか（以下、「アーリークローズ」と称する）、前記低圧弁の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れて前記高圧弁が規定タイミングにて開かなかった（以下、「ラッチフェイル」と称する。）と判定する
ように構成される。
上記構成では、高圧弁及び低圧弁に対する開閉指令の有無と、無次元積分圧力値と第１閾値との大小関係とに基づく簡便な手法にて、間欠ジャダリング、アーリークローズ、又はラッチフェイルの発生を検知できる。なお、間欠ジャダリング、アーリークローズ、又はラッチフェイルが発生すると、油圧機械の性能が低下する可能性があるから、上記構成によりこれらの異常事象の発生が検知可能となることは、油圧機械の性能維持の観点で有益である。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記積分部、前記無次元積分圧力取得部及び前記異常判定部は、ＦＰＧＡによって構成される。
油圧機械において、例えばシリンダ数が多い場合や回転軸の回転数が大きい等の場合に、油圧機械の異常診断を、遅延が低減された状態で行うには、積分部や無次元積分圧力取得部での演算や、異常判定部での異常判定において高速処理を行う必要がある。
この点、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）では、高速並列処理が可能である。従って、上記構成では、積分部、無次元積分圧力取得部及び異常判定部がＦＰＧＡによって構成されるので、油圧機械の異常判定を高速に行うことができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記油圧機械の診断システムは、
前記ピストンの往復運動の周期に対する、前記圧力センサによって検出された前記作動室の圧力の測定値が規定値以上となる期間の割合を示すデューティ比を算出するためのデューティ比算出部をさらに備え、
前記異常判定部は、前記デューティ比算出部により算出された前記デューティ比が規定範囲内に収まっているか否かを少なくとも考慮して、前記油圧機械の異常を判定するように構成される。
この構成では、異常判定部は、圧力センサでの検出結果にもとづいて算出されたデューティ比が規定範囲内に収まっているか否かにより油圧機械の異常を判定するので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記異常判定部は、前記ピストンの往復運動の少なくとも１サイクルに関して、前記圧力センサによって検出された前記作動室の実際の圧力波形を、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方に対する開閉指令から予測される正常な理想圧力波形と比較して、前記実際の圧力波形の前記理想圧力波形に対する乖離に基づいて前記油圧機械の異常を判定するように構成される。
この構成では、異常判定部は、圧力センサでの検出結果である実際の圧力波形の、高圧弁又は低圧弁の少なくとも一方に対する開閉指令から予測される理想圧力波形に対する乖離に基づいて油圧機械の異常を判定するので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、前記異常判定部は、前記油圧機械の制御装置から前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方への開閉制御信号の送信時刻に対する、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方の開閉に起因した前記作動室の圧力変化の時間遅れを理想時間遅れと比較して、前記時間遅れと前記理想時間遅れとの比較結果に基づいて前記高圧弁および前記低圧弁の異常を判定するように構成される。
作動室の圧力変化の時間遅れは、油圧機械の制御装置から高圧弁又は低圧弁の少なくとも一方への開閉制御信号の送信時刻と、圧力センサの測定値とから取得できる。この構成では、異常判定部は、圧力センサの測定値に基づく前記時間遅れと理想時間遅れとの比較結果に基づいて油圧機械の異常を判定するので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、前記油圧機械の診断システムは、前記高圧弁又は前記低圧弁の少なくとも一方のフィードバック制御用変数として、前記圧力センサで検出された前記作動室の圧力に関連した情報を前記油圧機械の制御装置に出力するための制御用変数出力部をさらに備える。
この構成では、作動室の圧力に関連した情報（例えば無次元積分圧力取得部が算出する無次元積分圧力値）が、高圧弁又は低圧弁の少なくとも一方のフィードバック制御用変数として油圧機械の制御装置に出力されるので、制御装置により、油圧機械のより良好な運転が可能となる。
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧トランスミッションは、
圧油を生成するための油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出口と前記油圧モータの吸込口とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出口と前記油圧ポンプの吸込口とを接続する低圧ラインと、
上述したいずれかの前記診断システムを含み、前記油圧ポンプまたは前記油圧モータの少なくとも一方の異常を診断するように構成された油圧機械診断部と、を備える。
【００１９】
上記油圧トランスミッションは、前記診断システムを含み、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の異常を診断するように構成された油圧機械診断部を備えるので、診断システムの備える圧力センサでの検出結果にもとづいて油圧ポンプまたは油圧モータの少なくとも一方の異常を異常判定部により判定可能であるので、油圧ポンプまたは油圧モータの少なくとも一方の異常を的確に診断できる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、前記油圧トランスミッションは、
前記油圧モータの回転数を検出するための回転数センサと、
前記低圧ラインの前記油圧モータ側の第１位置に設けられ、該第１位置における前記低圧ラインの圧力を検出するように構成された第１圧力センサと、
前記低圧ラインの前記油圧ポンプ側の第２位置に設けられ、該第２位置における前記低圧ラインの圧力を検出するように構成された第２圧力センサと、
前記回転数センサ、前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサの検出結果に基づいて、前記油圧トランスミッションの異常を診断するためのトランスミッション診断部と、をさらに備え、
前記トランスミッション診断部は、
前記回転数センサによって検出された前記油圧モータの回転数と前記油圧モータの押しのけ容積とに基づいて、前記低圧ラインにおける第１推定流量を求め、
前記第１圧力センサによって検出された前記第１位置における前記低圧ラインの圧力、および、前記第２圧力センサによって検出された前記第２位置における前記低圧ラインの圧力の圧力差と、前記第１位置と前記第２位置の間における前記低圧ラインの管路抵抗とに基づいて、前記低圧ラインにおける第２推定流量を求め、
前記第１推定流量と前記第２推定流量との差分に基づいて、前記油圧トランスミッションの異常を判定する
ように構成される。
【００２１】
この構成では、２通りの方法で低圧ラインにおける推定流量を求める。すなわち、回転数センサの検出結果に基づく第１推定流量と、第１圧力センサ及び第２圧力センサの検出結果に基づく第２推定流量とを求める。各種計器（回転数センサ、第１圧力センサ、第２圧力センサ等）を含めた油圧トランスミッション全体が正常に機能していれば、第１推定流量と第２推定流量は等しくなるはずである。逆に、算出した第１推定流量と第２推定流量に差がある場合には、流量を推定するために用いた計器（例えば回転数センサや圧力センサ）での計測結果または推定流量の算出に必要なパラメータ（例えば油圧モータの押しのけ容積を定める押しのけ容積比ＦＤＭ等）の何れかが、実際とは異なる値であることが推定できる。すなわち、計器及び油圧機械を構成する機器の何れかに故障があることが推定できる。このため、第１推定流量と第２推定流量の差に基づいて、油圧トランスミッションの異常を判定できる。
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、
上述したいずれかの油圧トランスミッションと、
前記油圧トランスミッションの前記油圧ポンプに機械的エネルギーを入力するための風車ロータと、
前記油圧トランスミッションの前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備える。
上記風力発電装置に含まれる油圧トランスミッションは、前記診断システムを含み、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の異常を診断するように構成された油圧機械診断部を備える。このため診断システムの備える圧力センサでの検出結果にもとづいて油圧ポンプまたは油圧モータの少なくとも一方の異常を異常判定部により判定可能であるので、油圧ポンプまたは油圧モータの少なくとも一方の異常を的確に診断できる。
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械の診断方法は、
回転軸と、シリンダと、前記シリンダと共に作動室を形成するピストンと、前記作動室に対して設けられる高圧弁及び低圧弁と、前記回転軸の回転運動と前記ピストンの往復運動との間の変換を行うための変換機構とを有する油圧機械の診断方法であって、
前記作動室の圧力を検出する圧力検出ステップと、
前記圧力検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記油圧機械の異常を判定するための異常判定ステップと、を備える。
上記油圧機械の診断方法によれば、圧力検出ステップでの検出結果にもとづいて、異常判定ステップにおいて油圧機械の異常を判定可能であるので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、前記油圧機械の診断方法は、
前記圧力検出ステップにおいて検出された前記作動室の圧力の測定値を前記ピストンの往復運動のサイクルに対応して積分して積分値を演算するための積分ステップと、
前記高圧弁を介して前記作動室に連通するように前記油圧機械に接続される高圧ラインの圧力と前記ピストンの往復運動の周期との積に対する、前記積分部で演算された前記積分値の割合を示す無次元積分圧力値を算出するための無次元積分圧力取得ステップと、をさらに備え、
前記異常判定ステップでは、前記無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否かを少なくとも考慮して、前記油圧機械の異常を判定する。
上記油圧機械の診断方法では、異常判定ステップにおいて、無次元積分圧力ステップにおいて圧力測定値にもとづいて算出された無次元積分圧力値が規定範囲に収まっているか否かを少なくとも考慮するので、油圧機械の異常を的確に診断できる。
ここで、油圧機械の運転状態に応じて高圧ラインの圧力自体が変動し得るため、高圧弁を介して高圧ラインと連通する作動室内の圧力（筒内圧）の積分値も運転状態の影響をうけることとなる。そこで、このように高圧ラインの圧力によって無次元化することで、油圧機械の運転状態の影響を排除した異常判定が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、油圧機械において、油圧機械の異常を的確に診断しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置の概略図である。
【図２】一実施形態に係る油圧機械（油圧モータ）の診断システムの構成を説明するための概略図である。
【図３】高圧弁及び低圧弁の構成を説明するための概略断面図である。
【図４】高圧弁及び低圧弁の構成を説明するための概略断面図である。
【図５】油圧機械の診断システムの構成を示すブロック図である。
【図６】無次元積分圧力値Ｐ’を視覚的に示した図である。
【図７】（ａ）は、油圧モータの正常時における筒内圧変化を示すグラフであり、（ｂ）〜（ｅ）は、油圧モータの各異常モードに対応した筒内圧変化を示すグラフである。
【図８】異常判定部における異常判定の手順の一例を示すためのフローチャートである。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は、圧力センサにより検出された圧力波形におけるデューティ比を視覚的に示す図である。
【図１０】（ａ）はバルブ開閉指令を模式的に示したグラフであり、（ｂ）〜（ｄ）は圧力センサによって検出された作動室の圧力（筒内圧）の波形である。
【図１１】油圧機械の正常時における高圧弁へのＨＰＶ制御信号と筒内圧との関係を示すチャートである。
【図１２】油圧機械の異常時における高圧弁へのＨＰＶ制御信号と筒内圧との関係を示すチャートである。
【図１３】一実施形態に係る油圧トランスミッションの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２８】
以下の実施形態では、本発明の一実施形態に係る油圧機械について、風力発電装置のドライブトレインを構成する油圧トランスミッションの油圧モータを例に挙げて説明する。しかし、油圧機械としては、この例に限定されず、任意の用途に適用される油圧ポンプ又は油圧モータであってもよい。
【００２９】
まず、実施形態に係る診断システム及び診断方法の適用対象である油圧機械（油圧モータ）を備えた風力発電装置の全体構成について説明する。
図１は、一実施形態に係る風力発電装置の概略図である。同図に示すように、風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード２及びハブ４で構成されるロータ３を備える。
【００３０】
一実施形態では、ロータ３には、回転シャフト６を介して油圧ポンプ８が連結される。油圧ポンプ８には、高圧ライン１２及び低圧ライン１４を介して油圧モータ１０が接続される。具体的には、油圧ポンプ８の出口が高圧ライン１２を介して油圧モータ１０の入口に接続され、油圧ポンプ８の入口が低圧ライン１４を介して油圧モータ１０の出口に接続される。油圧ポンプ８は、回転シャフト６によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成する。油圧ポンプ８で生成された圧油は高圧ライン１２を介して油圧モータ１０に供給され、この圧油によって油圧モータ１０が駆動される。油圧モータ１０で仕事をした後の低圧の作動油は、油圧モータ１０の出口と油圧ポンプ８の入口との間に設けられた低圧ライン１４を経由して、油圧ポンプ８に再び戻される。
【００３１】
油圧モータ１０には発電機１６が連結される。一実施形態では、発電機１６は、電力系統に連系されるとともに、油圧モータ１０によって駆動される同期発電機である。
【００３２】
なお、回転シャフト６の少なくとも一部は、タワー１９上に設置されたナセル１８によって覆われている。一実施形態では、油圧ポンプ８、油圧モータ１０及び発電機１６は、ナセル１８の内部に設置される。
【００３３】
図１に示す風力発電装置１では、ロータ３の回転エネルギーは、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０を含む油圧トランスミッション６４を介して発電機１６に入力され、発電機１６において電力が生成されるようになっている。
【００３４】
続いて、実施形態に係る油圧機械の診断システム及び診断方法について説明する。
図２は、一実施形態に係る油圧機械（油圧モータ）の診断システムの構成を説明するための概略図である。図２（ａ）は油圧機械を含む油圧機械の診断システムの全体を示す図であり、図２（ｂ）は制御／監視装置の構成を示す図である。
図２（ａ）に示す油圧機械の診断システム７０は、油圧モータ１０の診断システムである。油圧モータ１０は、回転軸３２と、シリンダ２０と、前記シリンダ２０と共に作動室２４を形成するピストン２２と、前記作動室に対して設けられる高圧弁２８及び低圧弁３０と、変換機構２５とを有する。
変換機構２５は、回転軸３２の回転運動とピストン２２の往復運動との間の変換を行うための機構であり、ピストン２２に当接するカム曲面を有するカム２６を含んでいてもよい。
【００３５】
ピストン２２は、ピストン２２の往復運動を回転軸３２の回転運動にスムーズに変換する観点から、シリンダ２０内を摺動するピストン本体部２２Ａと、該ピストン本体部２２Ａに取り付けられ、カム２６のカム曲面に当接するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。なお図２には、ピストン２２がピストン本体部２２Ａとピストンシュー２２Ｂとからなる例を示した。
【００３６】
カム２６は、油圧モータ１０の回転軸（クランクシャフト）３２の軸中心Ｏから偏心して設けられた偏心カムである。ピストン２２が上下動を一回行う間に、カム２６及びカム２８が取り付けられた回転軸３２は一回転するようになっている。
他の実施形態では、カム２６は、複数のローブ（凸部）を有する環状のマルチローブドカム（リングカム）であり、この場合には、カム２６及びカム２６が取り付けられた回転軸３２が一回転する間に、ピストン２２は上下動をローブの数だけ行うようになっている。
【００３７】
高圧弁２８は、作動室２４と作動室２４の外部に設けられた高圧ライン１２との間の高圧連通ライン３４に設けられており、作動室２４と高圧ライン１２との連通状態を切り替え可能に構成されている。低圧弁３０は、作動室２４と作動室２４の外部に設けられた低圧ライン１４との間の低圧連通ライン３６に設けられており、作動室２４と低圧ライン１４との連通状態を切り替え可能に構成されている。
【００３８】
制御／監視装置１１０に含まれる制御装置１００（図２（ｂ）参照）は、高圧弁２８にＨＰＶ制御信号（高圧弁２８に対する開閉指令）を付与して高圧弁２８の開閉動作を制御し、また、低圧弁３０にＬＰＶ制御信号（低圧弁３０に対する開閉指令）を付与して低圧弁３０の開閉動作を制御するよう構成されている。
また、制御／監視装置１１０には、圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力が入力されるようになっている。この圧力センサ７２の検出結果は、後述するＦＰＧＡ９０における油圧機械の異常判定に用いられる。
【００３９】
図３及び図４は、高圧弁２８及び低圧弁３０の構成を説明するための概略断面図である。図３は、高圧弁２８が閉弁していて低圧弁３０が開弁している時の状態を表す図であり、図４は、高圧弁２８が開弁していて低圧弁３０が閉弁している時の状態を表す図である。幾つかの実施形態では、図３及び図４に示すように高圧弁２８、低圧弁３０及びそれらのケーシング３７をユニット化してバルブユニット３８として構成してもよい。
【００４０】
図３及び図４に例示する高圧弁２８は、弁体３５を含む可動ユニット４０と、可動ユニット４０を開弁位置と閉弁位置とに移動させるためのアクチュエータとして機能するソレノイドコイル４２と、スプリング４４と、弁座４６とを備えている。高圧弁２８は、ノーマルクローズ式のポペット形電磁弁であり、弁座４６が弁体３５に対して作動室２４側に設けられている。高圧弁２８は、作動室２４と高圧ライン１２（図２参照）との連通状態を、ソレノイド４２の電磁力又はスプリング４４の付勢力に起因した可動ユニット４０の移動により切り替え可能に構成されている。
【００４１】
制御装置１００からのＨＰＶ制御信号によって高圧弁２８が励磁されていない時には、可動ユニット４０は、スプリング４４によって弁座４６に向かって付勢されて、作動室２４と高圧ライン１２とが連通しない位置（図３における可動ユニット４０の位置）に保持される。制御装置１００からのＨＰＶ制御信号によって高圧弁２８が励磁されると、可動ユニット４０は、電磁力によってスプリング４４の付勢力に抗して、作動室２４と高圧ライン１２とが連通する位置（図４における可動ユニット４０の位置）に移動する。
【００４２】
図３及び図４に例示する低圧弁３０は、弁体４８およびアーマチュア５０を有する可動ユニット５２と、ソレノイド５４と、スプリング５６と、弁座５８とを備えている。低圧弁３０は、ノーマルオープン式のポペット形電磁弁であり、弁体４８が弁座５８に対して作動室２４側に設けられている。低圧弁３０は、作動室２４と低圧ライン１４（図２参照）との連通状態を、ソレノイド５４の電磁力又はスプリング５６の付勢力に起因した可動ユニット５２の移動により切り替え可能に構成されている。
【００４３】
制御装置１００からのＬＰＶ制御信号によって低圧弁３０が励磁されていない時には、可動ユニット５２は、スプリング５６によって弁座５８から離間する方向へ付勢されて、作動室２４と低圧ライン１４とが連通する開弁位置（図３における可動ユニット５２の位置）に保持される。制御装置１００からのＬＰＶ制御信号によって低圧弁３０が励磁されると、ソレノイド５４の電磁力によってアーマチュア５０が吸引されて、可動ユニット５２は、電磁力によってスプリング５６の付勢力に抗して弁座５８に向かって移動し、作動室２４と高圧ライン１２とが連通しない閉弁位置（図４における可動ユニット５２の位置）に移動する。
【００４４】
油圧機械の診断システム７０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、作動室２４の圧力を検出するための圧力センサ７２と、圧力センサ７２の検出結果に基づいて、油圧モータ１０の異常を判定するための異常判定部７４とを備える。異常判定部７４は、油圧モータ１０を構成する機器（例えば高圧弁２８及び低圧弁３０）や計器（例えば圧力センサ７２）の作動状態を制御及び監視するための制御／監視装置１００に含まれていてもよい。
油圧モータ１０が、複数のシリンダ２０と複数のピストン２２がそれぞれ形成する作動室２０を複数有する場合、圧力センサ７２は、図２（ａ）に示すように、各作動室２４に設けてもよい。この場合、シリンダ２０毎に圧力測定値に基づいた異常判定を行うことが可能であり、いずれのシリンダ２０で異常が生じているかを特定することが可能となる。
【００４５】
図５は、油圧機械の診断システムの構成を示すブロック図である。
図５に示すように、油圧機械の診断システム７０は、積分部７６と、無次元積分圧力取得部７８をさらに備える。
圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力測定値は、積分部７６に送られる。この際、積分部７６に送られる前記圧力測定値は、図５に示すように、圧力センサ７２で得られた検出結果そのものではなく、圧力センサ７２で得られた検出結果に変換部９１及びオフセット加算部９２を経由することにより、適切な圧力値に変換されたものであってもよい。例えば、圧力センサ７２によって検出された歪み値を変換部９１において適切な圧力値に変換してもよいし、オフセット計算が必要な場合には、オフセット加算部９２にてオフセット値を加算してもよい。
【００４６】
積分部７６では、圧力センサ７２から送られた圧力測定値を、ピストン２２の往復運動のサイクルに対応して積分して積分値Ｐを算出する。ピストン２２の往復運動のサイクルに対応した積分とは、ピストン２２の往復運動の周期Ｔにわたって（例えば、ピストン２２が下死点に到達した時点から、上死点を経由して再度下死点に到達した時間まで）時間に関して積分することを意味する。
【００４７】
無次元積分圧力取得部７８では、高圧ライン１２の圧力Ｐｈとピストン２２の往復運動の周期（ピストン周期）Ｔとの積に対する、積分部７６で演算された積分値Ｐの割合を示す無次元積分圧力値Ｐ’（＝（Ｐｈ×Ｔ）／Ｐ）を算出する。なお、図６は、無次元積分圧力値Ｐ’である“高圧ライン１２の圧力Ｐｈとピストン２２の往復運動の周期Ｔとの積に対する、積分部７６で演算された積分値Ｐの割合”を視覚的に示した図である。
このようにして得られた無次元積分圧力値Ｐ’に基づいて、異常判定部７４において異常判定がなされる。油圧機械の運転状態に応じて高圧ライン１２の圧力自体が変動し得るため、高圧弁２８を介して高圧ライン１２と連通する作動室２４内の圧力（筒内圧）の積分値も運転状態の影響をうけることとなる。そこで、このように高圧ライン１２の圧力によって無次元化することで、油圧機械（油圧モータ１０）の運転状態の影響を排除した異常判定が可能となる。
なお、高圧ライン１２の圧力Ｐｈは、高圧ライン圧力計測部８４において計測された計測値を、必要に応じて一次遅れ処理部８５及びオフセット加算部８６で処理したものである。また、ピストン周期Ｔは、油圧モータの回転数計測部８７で計測された計測値を、必要に応じて変換部８８において変換処理したものに基づいて、周期算出部８９にて算出される。
【００４８】
異常判定部７４では、算出された無次元積分圧力値Ｐ’が規定範囲に収まっているか否かを少なくとも考慮して、油圧モータ１０の異常を判定するように構成される。異常判定部７４では、無次元積分圧力値Ｐ’に加え、制御装置１００からの高圧弁２８又は低圧弁３０に対する開閉指令（ＨＰＶ制御信号又はＬＰＶ制御信号）の有無に基づいて油圧モータ１０の異常を判定するように構成されてもよい。
なお、図５に示すように、異常判定部７４により決定された判定結果は、判定結果出力部９６（例えばモニター）に出力してもよい。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図５に示すように、制御装置１００から高圧弁２８又は低圧弁３０への開閉指令の有無を示す情報として、以下で説明するバルブ開閉指令値Ｉ’を用いる。
バルブ開閉指令値Ｉ’は、電流計測部８０によって計測された高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方のソレノイド（４２，５４）に流れる電流計測値を、適宜変換等の処理を行うことにより得られる。ソレノイド（４２，５４）に流れる電流は、制御装置１００からのＨＰＶ制御信号又はＬＰＶ制御信号に起因して発生したものであるから、制御装置１００からの開閉指令の有無を示すものである。ここで、電流計測部８０によって取得されたソレノイド（４２，５４）に流れる電流の測定値（生値）は、変換部８１において変換されて電流値Ｉｖとしてもよく、この電流値Ｉについて、パルス状の指令値波形を再現した電流値Ｉとしてもよい。さらに、一次処理遅れ処理部８３において電流値Ｉに対し一次遅れ処理を行ったものを制御装置１００からの開閉指令の有無を示す指標としてのバルブ開閉指令値Ｉ’としてもよい。
なお、他の実施形態では、制御装置１００から出力されるＨＰＶ制御信号またはＬＰＶ制御信号自体から、制御装置１００から高圧弁２８又は低圧弁３０への開閉指令の有無を判断してもよい。
【００５０】
なお、図５におけるＩｖ０〜Ｉｖ１１及びＩ０〜Ｉ１１とは、油圧モータ１０がシリンダ２０を１２個有する場合の、それぞれのシリンダ２０に対応する高圧弁２８又は低圧弁３０のソレノイド（４２，５４）における電流値を示すものである。
【００５１】
異常判定部７４は、１次判定部９４及び２次判定部９５を含み、１次判定部９４では、上述した無次元積分圧力値Ｐ’及びバルブ開閉指令値Ｉ’に基づいた判定を行い、２次判定部９５では、一次判定部９４による出力Ｐ”に基づいて油圧機械の異常判定を行う。
【００５２】
図７（ａ）は、油圧モータの正常時における筒内圧変化を示すグラフであり、図７（ｂ）〜（ｅ）は、油圧モータの各異常モードに対応した筒内圧変化を示すグラフである。
【００５３】
図７（ａ）に示すように、油圧モータ１０の筒内圧は、ピストン２２が下死点から上死点に向かって上昇する期間（収縮工程）の大半において低圧ライン１４の圧力と同程度である。しかし、油圧モータ１０では、ピストン２２が上死点直前に到達すると、低圧弁３０のソレノイド５４が励磁されて閉じられ、その直後に高圧弁２８のソレノイド４２が励磁されて開く。そのため、上死点直前から筒内圧は急増し、高圧ライン１２の圧力Ｐｈまで上昇する。その後、高圧弁２８を介して作動室２４に導入された圧油によってピストン２２が上死点から下死点まで押し下げられる（インテーク工程）。ピストン２２が下死点直前に位置するとき、高圧弁２８が非励磁とされて閉じられ、その直後に低圧弁３０が非励磁とされて開く。これにより、下死点直前において筒内圧は急減し、低圧ライン１４の圧力まで下降する。このように、筒内圧が高圧ライン１２の圧力Ｐｈにほぼ一致する期間は、ピストン２２の往復運動の周期Ｔのうち約半分である。
【００５４】
これに対し、高圧弁２８と低圧弁３０の開閉タイミングが正常なタイミングからずれると、図７（ｂ）〜（ｅ）のような異常な筒内圧変化が現れる。
図７（ｂ）に示す異常は、高圧弁２８の閉タイミングが規定タイミングよりも早まる異常（アーリークローズ）であり、図７（ａ）に示す正常な筒内圧変化に比べて、筒内圧が高圧ライン１２の圧力Ｐｈにほぼ一致する期間は少し短い。
図７（ｃ）に示す異常は、低圧弁３０の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れて高圧弁２８が規定タイミングにて開かなかない異常（ラッチフェイル）であり、図７（ａ）に示す正常な筒内圧変化に比べて、筒内圧が高圧ライン１２の圧力Ｐｈにほぼ一致する期間は著しく短い。
図７（ｄ）に示す異常は、高圧弁２８の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れた結果、低圧弁３０の弁体４８の両側に作用する流体差圧によって、低圧弁３０が非励磁状態であるにもかかわらず開くことができず、ピストン２２が下死点に到達してしまという異常（間欠ジャダリング）である。この場合、ピストン２２がその後に下死点から上死点に向かって上昇を開始すると、高圧弁２８が開いて低圧弁３０が閉じたまま、作動室２４内の作動流体が圧縮されて、さらに低圧弁３０が開きにくい状況になってしまう。間欠ジャダリングが発生したときの筒内圧変化は、図７（ａ）に示す正常な筒内圧変化に比べて、筒内圧が高圧ライン１２の圧力Ｐｈにほぼ一致する期間は長い。
さらに、図７（ｅ）に示す異常は、高圧弁２８の可動ユニット４０の固着や異物混入によって弁体３５が不動となってしまい、ピストン２２の往復運動の全周期にわたって高圧弁２８が閉止できずに開いた状態が継続する異常（連続ジャダリング）である。連続ジャダリングが発生したときの筒内圧変化は、図７（ａ）に示す正常な筒内圧変化に比べて、筒内圧が高圧ライン１２の圧力Ｐｈにほぼ一致する期間は著しく長い。
【００５５】
図８は、異常判定部７４における異常判定の手順の一例を示すためのフローチャートである。図５及び図８を用いて、異常判定部７４における異常判定の手順についてより詳細な説明をする。
１次判定部９４では、バルブ開閉指令値Ｉ’と閾値の大小関係により、高圧弁２８及び低圧弁３０に対する開閉指令（モータリング指令）があったか否かを判定する（図８のステップＳ１１参照）。バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）よりも大きい場合、１次判定部９４は、高圧弁２８及び低圧弁３０に対する開閉指令があったと判定する（図８のステップＳ１１のＹＥＳ判定）。一方、バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）以下である場合、１次判定部９４は、高圧弁２８及び低圧弁３０に対する開閉指令が無かったと判定する（図８のステップＳ１１のＮＯ判定）。
【００５６】
まず、バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）以下であり、高圧弁２８及び低圧弁３０に対する開閉指令が無かったと言える場合（図８のステップＳ１１のＮＯ判定）には、異常判定部７４による判定は以下のように行われる。
バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）以下であり、且つ、無次元積分圧力値Ｐ’が第１閾値（図８に示す例では６０％）以下であるとき（図８のステップＳ１２のＮＯ判定）、１次判定部９４は出力Ｐ”として定数（例えば５０％）を２次判定部９５に入力し、２次判定部９５において油圧モータ１０が正常であったと判定する（図８のステップＳ１３参照）。
一方、バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）以下であり、且つ、無次元積分圧力値Ｐ’が第１閾値（図８に示す例では６０％）より大きいとき（図８のステップＳ１２のＹＥＳ判定）、１次判定部９４は出力Ｐ”として無次元積分圧力値Ｐ’を２次判定部９５に入力し、２次判定部９５において異常が起きたと判定する（図８のステップＳ１４）。すなわち、異常判定部７４は、高圧弁２８および低圧弁３０に対する開閉指令が存在しない場合において、無次元積分圧力値Ｐ’が第１閾値を超えているとき、ピストン２２の往復運動の全周期にわたって高圧弁２８が閉止できずに開いた状態が継続する異常（連続ジャダリング）が発生したと判定するようになっている。
【００５７】
これに対し、バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）より大きく、高圧弁２８及び低圧弁３０に対する開閉指令が存在したと言える場合（図８のステップＳ１１のＹＥＳ判定）には、異常判定部７４による判定は以下のように行われる。
バルブ開閉指令値Ｉ’が閾値（図８に示す例では４０％）より大きい場合、１次判定部９４は出力Ｐ”として無次元積分圧力値Ｐ’を２次判定部９５に入力する（図８のステップＳ１５）。そして、２次判定部９５は、１次判定部９５の出力Ｐ”が閾値（図８に示す例では８０％）を超えている場合（ステップＳ１６のＹＥＳ判定）、連続ジャダリングが発生したと判定するようになっている（ステップＳ１７）。また、２次判定部９５は、１次判定部９５の出力Ｐ”が規定範囲（図８に示す例では４０％＜Ｐ”＜６０％）の上限値を超過するとき（ステップＳ１８のＹＥＳ判定）、高圧弁２８の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れる異常（間欠ジャダリング）と判定するようになっている。また、２次判定部９５は、１次判定部９５の出力Ｐ”が規定範囲（図８に示す例では４０％＜Ｐ”＜６０％）に収まるとき（ステップＳ２０のＹＥＳ判定）、高圧弁２８及び低圧弁３０が正常であると判定するようになっている。また、２次判定部９５は、１次判定部９５の出力Ｐ”が規定範囲（図８に示す例では４０％＜Ｐ”＜６０％）の下限を下回るとき（ステップＳ２０のＮＯ判定）、高圧弁２８の閉タイミングが前記規定タイミングよりも早まる異常（アーリークローズ）、または、低圧弁３０の閉タイミングが規定タイミングよりも遅れて高圧弁２８が規定タイミングにて開かなかない異常（ラッチフェイル）が発生したと判定する。幾つかの実施形態では、２次判定部９５は、前記規定範囲の下限値未満の閾値（図８に示す例では１０％）よりも１次判定部９５の出力Ｐ”が大きい場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）にアーリークローズが発生したと判定し（ステップＳ２３）、１次判定部９５の出力Ｐ”が前記規定範囲の下限値未満の閾値（図８に示す例では１０％）以下である場合（ステップＳ２２のＮＯ判定）にラッチフェイルが発生したと判定する（ステップＳ２４）。
【００５８】
なお、図５に示すように、幾つかの実施形態では、高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方のフィードバック制御用変数として、圧力センサ７２で検出された作動室２４の圧力に関連した情報（図５に示す例では無次元積分圧力値Ｐ’）を油圧モータ１０の制御装置１００に出力するための制御用変数出力部９７が設けられていてもよい。制御装置１００は、制御用変数出力部９７から受け取った無次元積分圧力値Ｐ’（フィードバック制御用変数）が目標値Ｐ＊に近づくように、高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方に対する開閉指令（例えば開閉タイミング（ソレノイド４２，５４の励磁・非励磁のタイミング））をＰＩ制御器９８により算出し、この開閉指令をバルブ開閉指令部９９に出力してもよい。
【００５９】
幾つかの実施形態では、油圧機械の診断システム７０は、ピストン２２の往復運動の周期に対する、圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力の測定値が規定値以上となる期間の割合を示すデューティ比を算出するためのデューティ比算出部をさらに備える。そして、異常判定部７４は、デューティ比算出部により算出されたデューティ比が規定範囲内に収まっているか否かを少なくとも考慮して、油圧機械の異常を判定するように構成される。
図９（ａ）〜（ｅ）は、圧力センサ７２により検出された圧力波形におけるデューティ比を視覚的に示す図である。図９（ａ）〜（ｅ）において、デューティ比は、ピストン２２の往復運動の周期Ｔに対する圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力の測定値が規定値Ｐｓ以上となる期間τの割合（τ／Ｔ）である。
シリンダ状態が正常である図９（ａ）の場合におけるτａ／Ｔを基準として、規定範囲を定めてもよい。例えば、圧力の測定結果に基づいて算出されたデューティ比τ／Ｔと前記τａ／Ｔとの差が、τａ／Ｔを基準として１５％以内であれば正常であると判定し、前記差が１５％を超える場合に、シリンダの状態が異常である判定してもよい。なお、図９（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、（ｂ）アーリークローズ、（ｃ）ラッチフェイル、（ｄ）間欠ジャダリング及び（ｅ）連続ジャダリングである場合のデューティ比τ／Ｔを示す図である。  
【００６０】
幾つかの実施形態では、異常判定部７４は、ピストン２２の往復運動の少なくとも１サイクルに関して、圧力センサ７２によって検出された作動室２４の実際の圧力波形を、高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方に対する開閉指令から予測される正常な理想圧力波形と比較して、実際の圧力波形の理想圧力波形に対する乖離に基づいて油圧機械の異常を判定するように構成される。
図１０（ａ）は、バルブ開閉指令を模式的に示したグラフであり、図１０（ｂ）〜（ｄ）は、図１０（ａ）のバルブ開閉指令があった際に圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力（筒内圧）の波形である。なお、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のバルブ開閉指令から予測される理想圧力波形であり、図１０（ｃ）及び（ｄ）は異常発生時における圧力波形を示している。
圧力センサ７２によって検出された作動室２４の圧力（筒内圧）の波形は、例えば、ピストン２２の１サイクルあたりの圧力波形のピークの個数や、最大圧力、平均圧力等の観点で、理想圧力波形と比較される。そして、図１０（ｃ）及び（ｄ）のように、理想圧力波形との乖離が大きい圧力波形が得られた場合、油圧機械の異常が発生したと判定する。
【００６１】
幾つかの実施形態では、異常判定部７４は、油圧機械の制御装置１００から高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方への開閉制御信号（ＨＰＶ制御信号又はＬＰＶ制御信号）の送信時刻に対する、高圧弁２８又は低圧弁３０の少なくとも一方の開閉に起因した作動室２４の圧力変化の時間遅れＴＤに基づいて、高圧弁２８および低圧弁３０の異常を判定するように構成される。
図１１は、油圧機械の正常時における高圧弁２８へのＨＰＶ制御信号と筒内圧との関係を示すチャートである。図１２は、油圧機械の異常時における高圧弁２８へのＨＰＶ制御信号と筒内圧との関係を示すチャートである。
図１１に示すように、ＨＰＶ制御信号１３２Ａにより時刻ｔ１において高圧弁２８のソレノイド４２が非励磁とされた後、ピストン２２が下死点に到達する前に高圧弁２８が閉じられ、その直後にソレノイド５４が非励磁とされた低圧弁３０が開くことで、筒内圧は低下する。これに対し、図１２に示す例では、ＨＰＶ制御信号１３２Ａにより時刻ｔ１において高圧弁２８のソレノイド４２が非励磁とされたにもかかわらず、ピストン２２が下死点に到達する前に高圧弁２８が閉じることができず、その結果、低圧弁３０の弁体４８の両側に作用する流体差圧によって、低圧弁３０が非励磁状態であるにもかかわらず開くことができなかったため、ピストン２２の下死点においても筒内圧は依然として高いままである。
したがって、図１１に示すチャートにおける高圧弁２８の閉指令（ＨＰＶ制御信号１３２Ａ）の送信時刻から筒内圧が実際に低下するまでの時間遅れ（理想時間遅れＴＤ０）に対し、図１２に示すチャートにおける高圧弁２８の閉指令（ＨＰＶ制御信号１３２Ａ）の送信時刻から筒内圧が実際に低下するまでの時間遅れ（理想時間遅れＴＤ）は著しく長い。よって、制御装置１００からの開閉制御信号（ＨＰＶ制御信号又はＬＰＶ制御信号）の送信時刻に対する作動室２４の圧力変化の時間遅れＴＤを理想時間遅れＴＤ０と比較し、時間遅れＴＤと理想時間遅れＴＤ０との乖離に基づいて、高圧弁２８および低圧弁３０の異常を判定することができる。
【００６２】
図５に示す油圧機械の診断システム７０では、積分部７６、無次元積分圧力取得部７８及び異常判定部７４は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）９０によって構成される。
例えば、油圧モータ１０がシリンダ２０を１２個備え、回転軸３２が１０００ｒｐｍで回転しており、各シリンダ２０において、回転軸３２が１回転する毎に油圧機械の診断システム７０で異常判定する場合、１秒間あたり２００回の異常判定を行う必要がある。積分部７６、無次元積分圧力取得部７８及び異常判定部７４が、高速並列処理が可能なＦＰＧＡ９０によって構成されることで、上述のような油圧機械の異常判定を高速に行うことができる。
【００６３】
図１３は、一実施形態に係る油圧トランスミッションの構成を示す図である。
幾つかの実施形態では、油圧トランスミッション６４は、油圧モータ１０の回転数を検出するための回転数センサ２００と、低圧ライン１４に設けられた圧力センサ（２１０，２２０）と、を備える。圧力センサ（２１０，２２０）は、低圧ライン１４の油圧モータ１０側の第１位置に設けられ、該第１位置における低圧ライン１４の圧力を検出するように構成された第１圧力センサ２１０と、低圧ライン１４の油圧ポンプ８側の第２位置に設けられ、該第２位置における低圧ライン１４の圧力を検出するように構成された第２圧力センサ２２０と、を含む。
また、油圧トランスミッション６４は、回転数センサ２００、第１圧力センサ２１０及び第２圧力センサ２２０の検出結果に基づいて、油圧トランスミッション６４の異常を診断するためのトランスミッション診断部３００をさらに備える。
トランスミッション診断部３００は、回転数センサ２００によって検出された油圧モータ１０の回転数と油圧モータ１０の押しのけ容積とに基づいて、低圧ライン１４における第１推定流量Ｑ１を求める。具体的には、Ｑ１＝ｎＭ×ＦＤＭ×ＶｇＭ×ＮＭの数式を用いて、第１推定流量Ｑ１を算出する（ただし、ｎＭは油圧モータ１０の全ピストン数、ＦＤＭは油圧モータ１０の最大押しのけ容積に対する現在の押しのけ容積の比（全シリンダ数に対するアクティブ状態のシリンダ数の割合）、ＶｇＭはシリンダ１個あたりのピストン押しのけ容積、ＮＭは油圧モータ１０の回転数である）。
また、トランスミッション診断部３００は、第１圧力センサ２１０によって検出された第１位置における低圧ライン１４の圧力、および、第２圧力センサ２２０によって検出された第２位置における低圧ライン１４の圧力の圧力差と、第１位置と第２位置の間における低圧ライン１４の流路抵抗とに基づいて、低圧ライン１４における第２推定流量Ｑ２を求める。例えば、第１位置と第２位置の間における低圧ライン１４の流路抵抗を計測し、第１位置と第２位置との間の圧力差と、低圧ライン１４を流れる流量との関係式を予め導出しておく。トランスミッション診断部３００は、予め導出されたこの関係式に、第１圧力センサ２１０で検出した第１位置における圧力と、第２圧力センサ２２０で検出した第２位置における圧力との差を当てはめることで、低圧ライン１４を流れる流量を推定してもよい。
こうして得られた第１推定流量Ｑ１及び第２推定流量Ｑ２の差分基づき、トランスミッション診断部３００は、油圧トランスミッション６４の異常を判定する。
各種計器（回転数センサ２００、第１圧力センサ２１０、第２圧力センサ２２０等）を含めた油圧トランスミッション６４全体が正常に機能していれば、第１推定流量Ｑ１と第２推定流量Ｑ２は等しくなるはずである。逆に、算出した第１推定流量Ｑ１と第２推定流量Ｑ２に差がある場合には、流量を推定するために用いた計器（例えば回転数センサ２００や圧力センサ２１０，２２０）での計測結果または推定流量の算出に必要なパラメータ（例えば、油圧モータ１０の押しのけ容積を定める押しのけ容積比ＦＤＭ等）の何れかが、実際とは異なる値であることが推定できる。すなわち、計器及び油圧モータ１０を構成する機器の何れかに故障があることが推定できる。このため、第１推定流量Ｑ１及び第２推定流量Ｑ２の差に基づいて、油圧トランスミッションの異常を判定できる。
【符号の説明】
【００６４】
１            風力発電装置
２            ブレード
３            ロータ
４            ハブ
６            回転シャフト
８            油圧ポンプ
１０            油圧モータ
１２            高圧ライン
１４            低圧ライン
１６            発電機
１８            ナセル
１９            タワー
２０            シリンダ
２２            ピストン
２４            作動室
２５            変換機構
２６            カム
２８            高圧弁
３０            低圧弁
３２            回転軸（油圧モータ）
３４            高圧連通ライン
３５            弁体
３６            低圧連通ライン
４０            稼働ユニット
４２            ソレノイドコイル
４４            スプリング
４６            弁座
４８            弁体
５０            アーマチュア
５２            稼働ユニット
５４            ソレノイド
５６            スプリング
５８            弁座
６４            油圧トランスミッション
７０            診断システム
７２            圧力センサ
７４            異常判定部
９０            ＦＰＧＡ
１００          制御装置  
１１０          制御／監視装置
２００          回転数センサ
２１０          第１圧力センサ
２２０          第２圧力センサ
３００          トランスミッション診断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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