(57)【要約】【課題】流体室から吐出される作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置において、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能なエネルギー回収装置、およびエネルギー回収方法を提供する。【解決手段】エネルギー回収装置１は、慣性流体室２１と、低圧源ＬＰと、高圧源ＨＰと、低圧側開閉器３Ｌと、高圧側開閉器３Ｈと、低圧側分岐路３１および高圧側分岐路３２と、制御部５と、を備える。制御部５は、ピストン側室２０３の容積の縮小に応じて、慣性流体室２１の連通先を低圧源ＬＰと高圧源ＨＰとの間で交互に切り替え、作動油が低圧源ＬＰに向かって流動する際に慣性流体室２１に発生した慣性力によって作動油を高圧源ＨＰに流入させる。制御部５は、開閉器の切替周波数を作動油の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の周波数に設定する。【選択図】図１
2018141552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置であって、
前記作動流体が封入される流体室であって、前記流体室の容積が可変とされている流体室と、
前記流体室に連通する第１内部空間を備え、前記流体室の容積の縮小に伴って前記流体室から吐出された前記作動流体を受け入れる慣性流体容器と、
前記流体室よりも低圧に設定され前記慣性流体容器の前記第１内部空間に連通する第２内部空間を備え、前記慣性流体容器から流出した前記作動流体を受け入れる低圧側容器と、
前記低圧側容器の前記第２内部空間よりも高圧に設定され前記慣性流体容器の前記第１内部空間に連通する第３内部空間を備え、前記慣性流体容器から流出した前記作動流体を受け入れる高圧側容器と、
前記慣性流体容器と前記低圧側容器との間での前記作動流体の流通を許容する低圧側開口部を形成し、前記低圧側開口部を開閉するように作動する低圧側開閉器と、
前記高圧側容器と前記慣性流体容器との間での前記作動流体の流通を許容する高圧側開口部を形成し、前記高圧側開口部を開閉するように作動する高圧側開閉器と、
前記慣性流体容器から前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器に至るまで配設され、前記作動流体を導く開閉器流路と、
前記流体室の容積の縮小に応じて、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で交互に切り替えるように前記高圧側開閉器および前記低圧側開閉器の開閉動作を制御することで、前記作動流体が前記低圧側容器に向かって流動する際に前記慣性流体容器の前記第１内部空間に発生した慣性力によって前記作動流体を前記高圧側容器に流入させる開閉器制御部と、
を備え、
前記開閉器制御部は、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で切り替える切替周波数を、少なくとも前記慣性流体容器および前記開閉器流路を含む前記作動流体の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の周波数に設定する、エネルギー回収装置。
【請求項２】
前記開閉器制御部は、前記切替周波数を、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の近傍の周波数に設定する、請求項１に記載のエネルギー回収装置。
【請求項３】
前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数よりも前記１次の反共振周波数に近い周波数である、請求項２に記載のエネルギー回収装置。
【請求項４】
前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、少なくとも前記１次の反共振周波数の半分の周波数よりも大きな周波数である、請求項３に記載のエネルギー回収装置。
【請求項５】
前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数における前記流路に発生する前記作動流体の流量変動よりも、前記１次の反共振周波数における前記作動流体の流量変動に近い前記作動流体の流量変動を発生させる周波数である、請求項２に記載のエネルギー回収装置。
【請求項６】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数からずれるような形状を備えている、請求項１に記載のエネルギー回収装置。
【請求項７】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って延びる筒状の部材であって、前記流体室に連通する第１管路と、前記第１管路に連通し前記第１管路よりも大きな内径を備える第２管路と、前記第２管路および前記開閉器流路に連通し前記第２管路よりも小さな内径を備える第３管路と、を備える、請求項６に記載のエネルギー回収装置。
【請求項８】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って直線的に延びる筒状の部材であって、
前記開閉器制御部は、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で切り替えるデューティ比を０．５近傍に設定する、請求項１に記載のエネルギー回収装置。
【請求項９】
前記開閉器制御部は、前記デューティ比を０．４５以上０．５５以下の範囲に設定する、請求項８に記載のエネルギー回収装置。
【請求項１０】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の２次の反共振周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数の近傍となるような形状を備えている、請求項２に記載のエネルギー回収装置。
【請求項１１】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の３次の反共振周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の３倍の周波数の近傍となるような形状を備えている、請求項１０に記載のエネルギー回収装置。
【請求項１２】
前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って延びる筒状の部材であって、当該慣性流体容器は、前記流体室に連通する容器入口と、前記開閉器流路に連通する容器出口と、前記容器入口から前記容器出口に至るまで順に配設される複数の管路と、を有し、前記作動流体の流れの方向と直交する断面における前記複数の管路の断面積が前記作動流体の流れの方向に沿って段階的に縮小するように設定されている、請求項１０または１１に記載のエネルギー回収装置。
【請求項１３】
作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収方法であって、
前記作動流体が封入される流体室であって、前記流体室の容積が可変とされている流体室と、前記流体室に連通する慣性流体容器と、前記流体室とは反対側で前記慣性流体容器に並列的に連通する低圧側容器および高圧側容器と、前記慣性流体容器と前記低圧側容器との間での前記作動流体の流通を切り替える低圧側開閉器と、前記高圧側容器と前記慣性流体容器との間での前記作動流体の流通を切り替える高圧側開閉器と、前記慣性流体容器から前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器に至るまで配設され、前記作動流体を導く開閉器流路と、を準備し、
前記流体室の容積の縮小に応じて、少なくとも前記慣性流体容器および前記開閉器流路を含む前記作動流体の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の切替周波数で、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で交互に切り替えるように前記高圧側開閉器および前記低圧側開閉器を制御することで、前記作動流体が前記低圧側容器に向かって流動する際に前記慣性流体容器の内部に発生した慣性力によって前記作動流体を前記高圧側容器に流入させる、エネルギー回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置、およびエネルギー回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置として、特許文献１に記載された技術が知られている。当該技術では、アクチュエータの排出側に連通される慣性流体容器と、当該慣性流体容器にそれぞれ並列して接続される低圧側容器および高圧側容器とを備える。また、慣性流体容器と低圧側容器との間には、電磁弁からなる低圧側開閉器が備えられ、慣性流体容器と高圧側容器との間には、電磁弁からなる高圧側開閉器が備えられている。当該エネルギー回収装置では、高圧側開閉器が閉じられるとともに低圧側開閉器が開かれると、作動流体が慣性流体容器から低圧側容器に流入する。この際、作動流体の流れにより、慣性流体容器内に流体の慣性力が発生する。この後、低圧側開閉器が閉じられるとともに高圧側開閉器が開かれると、慣性流体容器に発生した流体の慣性力により、高圧側容器へ作動流体が流入する。このように、高圧側開閉器および低圧側開閉器が高い周波数で交互に開閉されることによって、作動流体のエネルギーが高圧側容器に回収可能とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６３４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術において、各開閉器を開閉する切替周波数が所定の値に設定されると、開閉器の開閉に起因して作動流体が脈動することがある。当該脈動は、アクチュエータや作動流体の流路において増長されると、高圧側容器から慣性流体容器に向かって作動流体の逆流が発生し、エネルギー回収量が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、流体室から吐出される作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置において、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能なエネルギー回収装置、およびエネルギー回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエネルギー回収装置は、作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置であって、前記作動流体が封入される流体室であって、前記流体室の容積が可変とされている流体室と、前記流体室に連通する第１内部空間を備え、前記流体室の容積の縮小に伴って前記流体室から吐出された前記作動流体を受け入れる慣性流体容器と、前記流体室よりも低圧に設定され前記慣性流体容器の前記第１内部空間に連通する第２内部空間を備え、前記慣性流体容器から流出した前記作動流体を受け入れる低圧側容器と、前記低圧側容器の前記第２内部空間よりも高圧に設定され前記慣性流体容器の前記第１内部空間に連通する第３内部空間を備え、前記慣性流体容器から流出した前記作動流体を受け入れる高圧側容器と、前記慣性流体容器と前記低圧側容器との間での前記作動流体の流通を許容する低圧側開口部を形成し、前記低圧側開口部を開閉するように作動する低圧側開閉器と、前記高圧側容器と前記慣性流体容器との間での前記作動流体の流通を許容する高圧側開口部を形成し、前記高圧側開口部を開閉するように作動する高圧側開閉器と、前記慣性流体容器から前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器に至るまで配設され、前記作動流体を導く開閉器流路と、前記流体室の容積の縮小に応じて、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で交互に切り替えるように前記高圧側開閉器および前記低圧側開閉器の開閉動作を制御することで、前記作動流体が前記低圧側容器に向かって流動する際に前記慣性流体容器の前記第１内部空間に発生した慣性力によって前記作動流体を前記高圧側容器に流入させる開閉器制御部と、を備え、前記開閉器制御部は、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で切り替える切替周波数を、少なくとも前記慣性流体容器および前記開閉器流路を含む前記作動流体の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の周波数に設定する。
【０００７】
本構成によれば、開閉器制御部は、流体室の容積の縮小に応じて、慣性流体容器の連通先を低圧側容器と高圧側容器との間で交互に切り替えるように高圧側開閉器および低圧側開閉器の開閉動作を制御する。この結果、作動流体が慣性流体容器から低圧側容器に向かって流動する際に慣性流体容器の第１内部空間に発生した慣性力によって作動流体を高圧側容器に流入させることができる。更に、高圧側開閉器および低圧側開閉器の開閉動作を制御する切替周波数は、作動流体の流路のＮ次の反共振周波数の近傍の周波数に設定される。このため、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を抑止することができる。この結果、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能となる。
【０００８】
上記の構成において、前記開閉器制御部は、前記切替周波数を、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の近傍の周波数に設定することが望ましい。
【０００９】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を更に抑止することができる。
【００１０】
上記の構成において、前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数よりも前記１次の反共振周波数に近い周波数であることが望ましい。
【００１１】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００１２】
上記の構成において、前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、少なくとも前記１次の反共振周波数の半分の周波数よりも大きな周波数であることが望ましい。
【００１３】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を更に安定して抑止することができる。
【００１４】
上記の構成において、前記１次の反共振周波数の近傍の周波数は、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数における前記流路に発生する前記作動流体の流量変動よりも、前記１次の反共振周波数における前記作動流体の流量変動に近い前記作動流体の流量変動を発生させる周波数であることが望ましい。
【００１５】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の共振周波数からずれるような形状を備えていることが望ましい。
【００１７】
本構成によれば、作動流体の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が励起される場合であっても、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を抑止することができる。
【００１８】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って延びる筒状の部材であって、前記流体室に連通する第１管路と、前記第１管路に連通し前記第１管路よりも大きな内径を備える第２管路と、前記第２管路および前記開閉器流路に連通し前記第２管路よりも小さな内径を備える第３管路と、を備えることが望ましい。
【００１９】
本構成によれば、作動流体の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が励起される場合であっても、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００２０】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って直線的に延びる筒状の部材であって、前記開閉器制御部は、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器にとの間で切り替えるデューティ比を０．５近傍に設定することが望ましい。
【００２１】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を抑止することができる。
【００２２】
上記の構成において、前記開閉器制御部は、前記デューティ比を０．４５以上０．５５以下の範囲に設定することが望ましい。
【００２３】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００２４】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の２次の反共振周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数の近傍となるような形状を備えているものでもよい。
【００２５】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００２６】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の前記流路の３次の反共振周波数が、前記作動流体の前記流路の１次の反共振周波数の３倍の周波数の近傍となるような形状を備えているものでもよい。
【００２７】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を更に安定して抑止することができる。
【００２８】
上記の構成において、前記慣性流体容器は、前記作動流体の流れの方向に沿って延びる筒状の部材であって、当該慣性流体容器は、前記流体室に連通する容器入口と、前記開閉器流路に連通する容器出口と、前記容器入口から前記容器出口に至るまで順に配設される複数の管路と、を有し、前記作動流体の流れの方向と直交する断面における前記複数の管路の断面積が前記作動流体の流れの方向に沿って段階的に縮小するように設定されているものでもよい。
【００２９】
本構成によれば、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を安定して抑止することができる。
【００３０】
また、本発明に係るエネルギー回収方法は、作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収方法であって、前記作動流体が封入される流体室であって、前記流体室の容積が可変とされている流体室と、前記流体室に連通する慣性流体容器と、前記流体室とは反対側で前記慣性流体容器に並列的に連通する低圧側容器および高圧側容器と、前記慣性流体容器と前記低圧側容器との間での前記作動流体の流通を切り替える低圧側開閉器と、前記高圧側容器と前記慣性流体容器との間での前記作動流体の流通を切り替える高圧側開閉器と、前記慣性流体容器から前記低圧側開閉器および前記高圧側開閉器に至るまで配設され、前記作動流体を導く開閉器流路と、を準備し、前記流体室の容積の縮小に応じて、少なくとも前記慣性流体容器および前記開閉器流路を含む前記作動流体の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の切替周波数で、前記慣性流体容器の連通先を前記低圧側容器と前記高圧側容器との間で交互に切り替えるように前記高圧側開閉器および前記低圧側開閉器を制御することで、前記作動流体が前記低圧側容器に向かって流動する際に前記慣性流体容器の内部に発生した慣性力によって前記作動流体を前記高圧側容器に流入させる。
【００３１】
本方法によれば、作動流体が慣性流体容器から低圧側容器に向かって流動する際に慣性流体容器に発生した慣性力によって作動流体を高圧側容器に流入させることができる。更に、高圧側開閉器および低圧側開閉器の開閉動作を制御する切替周波数は、作動流体の流路のＮ次の反共振周波数の近傍の周波数に設定される。このため、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を抑止することができる。この結果、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、流体室から吐出される作動流体のエネルギーを回収するエネルギー回収装置において、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能なエネルギー回収装置、およびエネルギー回収方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエネルギー回収装置の模式的な油圧回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエネルギー回収装置に備えられる高圧側開閉器および低圧側開閉器の開口時間と各開閉器の開度との関係を示したグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエネルギー回収装置において、作動流体の流路に発生する圧力変動の周波数と作動流体の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の一例を示したグラフである。
【図４Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図４Ｄ】図４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図４Ｅ】図４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図５Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図５Ｃ】図５Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図５Ｄ】図５Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図５Ｅ】図５Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るエネルギー回収装置の慣性流体室の断面図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエネルギー回収装置において、作動流体の流路に発生する圧力変動の周波数と作動流体の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の一例を示したグラフである。
【図８Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図８Ｃ】図８Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図８Ｄ】図８Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図８Ｅ】図８Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図９Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図９Ｂ】図９Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図９Ｃ】図９Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図９Ｄ】図９Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図９Ｅ】図９Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るエネルギー回収装置の慣性流体室の断面図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るエネルギー回収装置において、作動流体の流路に発生する圧力変動の周波数と作動流体の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の第１の例を示したグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るエネルギー回収装置において、作動流体の流路に発生する圧力変動の周波数と作動流体の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の第２の例を示したグラフである。
【図１３Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図１３Ｄ】図１３Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図１３Ｅ】図１３Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図１４Ａ】高圧側開閉器および低圧側開閉器の開度の時間推移を示すグラフである。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の圧力変動の時間推移を示すグラフである。
【図１４Ｃ】図１４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近の作動流体の通過流量、高圧側開閉器の作動流体の通過流量および低圧側開閉器の作動流体の通過流量の時間推移を示すグラフである。
【図１４Ｄ】図１４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の圧力変動の周波数応答を示すグラフである。
【図１４Ｅ】図１４Ａに示される開閉器の制御に対応する、慣性流体室の出口付近における作動流体の流量変動の周波数応答を示すグラフである。
【図１５Ａ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｂ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｃ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｄ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｅ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｆ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１５Ｇ】図１に示すエネルギー回収装置において、慣性流体室の出口付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。
【図１６】図３のグラフのうち、反共振周波数（１次）および共振周波数（１次）の周辺を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るエネルギー回収装置１の模式的な油圧回路図である。図２は、本実施形態に係るエネルギー回収装置１に備えられる高圧側開閉器および低圧側開閉器の開口時間と各開閉器の開度との関係を示したグラフである。エネルギー回収装置１は、作動流体のエネルギーを回収する。なお、作動流体としては、例えば、作動油や水、空気などを挙げることができるが、とくに限定されない。以下では、油圧シリンダと接続された油圧回路（流体回路）において、油圧シリンダに入力されるエネルギーが作動油のエネルギーに変換され、その作動油が有するエネルギーをエネルギー回収装置１が回収する場合について説明する。
【００３５】
図１を参照して、エネルギー回収装置１は、油圧シリンダ２０と、慣性流体室２１（慣性流体容器）と、低圧側開閉器３Ｌと、高圧側開閉器３Ｈと、低圧源ＬＰ（低圧側容器）
と、高圧源ＨＰ（高圧側容器）と、制御部５（開閉器制御部）と、を備える。
【００３６】
油圧シリンダ２０は、筒状のシリンダ本体２０１と、シリンダ本体２０１内で往復移動可能なピストン２０２と、を備える。ピストン２０２の一端側にはロッド２０２Ａが接続されている。ピストン２０２は、シリンダ本体２０１の内部空間をピストン側室２０３（流体室）と、ロッド側室２０４とに仕切っている。油圧シリンダ２０は、ロッド２０２Ａを介して、外部との間でエネルギーの入力および出力が可能となっている。油圧シリンダ２０のうち少なくともピストン側室２０３は、作動油によって満たされている。図１に示すように、ロッド２０２Ａに外力Ｆが加わると、ピストン側室２０３の容積が縮小するようにピストン２０２が移動する。この結果、ピストン側室２０３内の作動油が油圧シリンダ２０から流出し、慣性流体室２１に流入する。なお、ピストン側室２０３は、本発明の流体室を構成する。ピストン側室２０３には作動流体が封入され、ピストン側室２０３の容積は可変とされている。
【００３７】
慣性流体室２１は、油圧シリンダ２０のピストン側室２０３に連通する筒状の内部空間（第１内部空間）を備えている。慣性流体室２１は、ピストン２０２の移動に伴って縮小したピストン側室２０３から吐出された作動油を受け入れる。一例として、本実施形態では、慣性流体室２１はパイプ状であり、慣性流体室２１の断面形状は円形である。また、慣性流体室２１は、作動油の流れの方向に沿って直線的に延びる筒状の部材（直管形状）である。慣性流体室２１の内部空間の容積は、油圧シリンダ２０の内部空間の容積よりも小さい。慣性流体室２１の内部空間は、作動油によって満たされている。慣性流体室２１の出口である流体室出口２１０には、低圧配管ＰＬおよび高圧配管ＰＨが並列的に接続されている。換言すれば、流体室出口２１０に接続される流路は、流体室出口２１０の直後に２つに分岐している。
【００３８】
低圧源ＬＰは、低圧配管ＰＬの末端に接続されている。低圧源ＬＰは、内部空間（第２内部空間）を備えている。低圧源ＬＰの内部空間は、低圧配管ＰＬを介して慣性流体室２１に連通している。低圧源ＬＰは、慣性流体室２１から流出した作動油を受け入れる。低圧源ＬＰは、例えば、作動油を貯留しておくためのタンクである。低圧源ＬＰの内部空間は、通常、大気圧に保たれている。この結果、低圧源ＬＰ内の作動油の圧力は、大気圧にほぼ等しくなっており、ピストン側室２０３の内圧よりも低圧に設定されている。
【００３９】
低圧側開閉器３Ｌは、慣性流体室２１と低圧源ＬＰとの間に配置されている。低圧側開閉器３Ｌは、電磁弁である。低圧側開閉器３Ｌは、慣性流体室２１と低圧源ＬＰとの間での作動油の流通を許容する不図示の開口部（低圧側開口部）を形成し、前記開口部を開閉するように作動する。すなわち、低圧側開閉器３Ｌは、慣性流体室２１と低圧源ＬＰとを連通および遮断する。
【００４０】
高圧源ＨＰは、高圧配管ＰＨの末端に接続されている。高圧源ＨＰは、内部空間（第３内部空間）を備えている。高圧源ＨＰの内部空間は、高圧配管ＰＨを介して慣性流体室２１に連通している。高圧源ＨＰは、慣性流体室２１から流出した作動油を受け入れる。高圧源ＨＰは、低圧源ＬＰよりも高圧の作動油が蓄積されているタンクなどでも良いし、アキュムレータなどでも良い。また、高圧源ＨＰの内部空間は、少なくとも低圧源ＬＰの内部空間よりも高圧に設定されており、本実施形態では、ピストン側室２０３の圧力よりも高圧に設定されている。
【００４１】
高圧側開閉器３Ｈは、慣性流体室２１と高圧源ＨＰとの間に配置されている。高圧側開閉器３Ｈは、電磁弁である。高圧側開閉器３Ｈは、慣性流体室２１と高圧源ＨＰとの間での作動油の流通を許容する不図示の開口部（低圧側開口部）を形成し、前記開口部を開閉するように作動する。すなわち、高圧側開閉器３Ｈは、慣性流体室２１と高圧源ＨＰとを連通および遮断する。
【００４２】
なお、低圧配管ＰＬのうち流体室出口２１０から低圧側開閉器３Ｌの開口部に至るまでの領域が、低圧側分岐路３１と定義される。また、高圧配管ＰＨのうち流体室出口２１０から高圧側開閉器３Ｈの開口部に至るまでの領域が、高圧側分岐路３２と定義される。低圧側分岐路３１および高圧側分岐路３２は、本発明の開閉器流路を構成する。開閉器流路は、慣性流体室２１の流体室出口２１０から分岐するように配設され、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈに至るまで作動油を導く流路（管路）である。
【００４３】
制御部５は、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの作動を制御する。この制御部５は、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌに対して、開閉タイミングを指示する機能を有している。制御部５は、ピストン側室２０３の容積の縮小に応じて、慣性流体室２１の連通先を低圧源ＬＰと高圧源ＨＰとの間で交互に切り替えるように、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開閉動作を制御する。
【００４４】
エネルギー回収装置１では、制御部５が高圧側開閉器３Ｈの開口部を閉じ、低圧側開閉器３Ｌの開口部を開くと、慣性流体室２１の作動油が低圧源ＬＰに流入する。この際、作動油の流れにより慣性流体室２１の内部空間に流体の慣性力が発生する。次に、制御部５が低圧側開閉器３Ｌの開口部を閉じ、高圧側開閉器３Ｈの開口部を開くと、上記のように慣性流体室２１に発生した流体の慣性力によって、高圧源ＨＰに作動油を流しこみ、蓄圧することができる。なお、高圧源ＨＰの圧力が慣性流体室２１の圧力以上であっても、慣性流体容器２１内に流体の慣性力が持続されている間は、作動油を高圧源ＨＰに流しこみ蓄圧することができる。すなわち、図１のように油圧シリンダ２０に外力Ｆが加わった場合、制御部５が低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈを制御することで、外力Ｆのエネルギーを、高圧源ＨＰに回収することができる。
【００４５】
なお、慣性流体室２１内の流体の慣性力は時間とともに低下する。このため、制御部５が再び高圧側開閉器３Ｈを閉じ、低圧側開閉器３Ｌを開くことで、流体の慣性力を回復させることができる。このため、制御部５は、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開閉周期を所定の周期で交互に切り替える。このような構成によれば、高圧源ＨＰの圧力が油圧シリンダ２０のピストン側室２０３の圧力以上であっても、高圧源ＨＰにエネルギーを回生し蓄圧することが可能となる。回収されたエネルギーは、再び油圧シリンダ２０を駆動するエネルギーと利用されてもよく、他のエネルギーとして再生されてもよい。一例として、高圧源ＨＰに回収された作動油のエネルギーが、不図示の油圧機器（油圧モーターや油圧ポンプ）に供給されてもよい。
【００４６】
図２を参照して、エネルギー回収動作を行う場合は、制御部５が低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開放および遮断動作を交互に高速で切り替える。詳しくは、制御部５は、制御電流出力部と、ＰＷＭ変換器と、駆動回路と、を備えている。制御電流出力部は、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開閉動作を制御するためのパルス信号を出力する。ここで、パルス信号は所定の矩形波からなり、当該パルス信号のデューティ比ｄによって低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開閉時間がそれぞれ制御される。
図２を参照して、デューティ比ｄは下記の式１によって定義される。
【００４７】
ｄ＝Ｔ２／Ｔ１  ・・・（式１）
ここで、Ｔ１は低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開閉の１サイクルあたりの時間（周期）であり、Ｔ２は１サイクルにおいて高圧側開閉器３Ｈが開いている時間である。すなわち、式１で定義されるデューティ比ｄは、周期Ｔ１内における高圧側開口部３Ｈの開口時間を制御するための高圧側のデューティ比ｄ１に相当する。なお、低圧側開閉器３Ｌが開いている時間は、図２においてＴ１−Ｔ２に相当する。このため、周期Ｔ１内における低圧側開口部３Ｌの開口時間を制御するための低圧側のデューティ比ｄ２は、１−ｄ１に相当する。なお、上記のパルス信号の周波数は、後記の切替周波数として制御される。
【００４８】
図１に示すように、油圧シリンダ２０のピストン側室２０３から吐出された作動油の流路は、慣性流体室２１から低圧源ＬＰに至る流路（低圧配管ＰＬ）と、慣性流体室２１から高圧源ＨＰに至る流路（高圧配管ＰＨ）とを含む。これらの流路は、配管などから構成されるため、作動油の流れに応じて、所定の振動が発生する。なお、図１に示す流路が完全な剛体である場合には、このような振動は発生しない。流路（配管）の振動は、作動油の脈動を引き起こし、作動油の流れに影響を与える。
【００４９】
図３は、本実施形態に係るエネルギー回収装置１において、作動油の流路に発生する圧力変動の周波数と作動油の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の一例を示したグラフである。具体的には、図１において、高圧側開閉器３Ｈの開口部が全開（自由端）とされ、低圧側開閉器３Ｌの開口部が全閉（固定端）とされた状態で、高圧源ＨＰに正弦波で変動する圧力変動が強制的に加えられる。図３は、この場合の慣性流体室２１の流体室出口２１０近傍での作動油の流量変動（周波数応答）を示した波形である。なお、図３のデータは、シミュレーションで演算されてもよく、流体室出口２１０付近に試験的に設けられた流量計によって計測されてもよい。
【００５０】
図３を参照して、図１の作動油の流路全体が備える振動特性から、加えられる圧力変動の周波数に応じて、作動油の流量変動の大きさが変化する。ここで、図３のグラフ中に示した「１」は流路（系）の反共振１次周波数であり、「２」は共振１次周波数であり、「３」は反共振２次周波数であり、「４」は共振２次周波数である。このように、反共振周波数と共振周波数とは交互に現れている。そして、図３に示すように、共振周波数における作動油の流量変動は極大値となり、反共振周波数における作動油の流量変動は極小値となっている。一般に、慣性流体室２１が直線的かつ一様な断面を備える形状であれば、共振周波数は反共振周波数の２倍になる。図３においても、共振１次周波数「２」は、反共振１次周波数「１」のおよそ２倍になっている。なお、前述のように、慣性流体室２１と高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌとの間は分岐された形状であるため、実際には、２倍から若干ずれている。本実施形態では、このような作動油の流量変動の傾向が新たに知見された結果、制御部５による低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの制御における切替周波数ｆが好適に設定される。
【００５１】
すなわち、図１において、油圧シリンダ２０から吐出された作動油のエネルギーを高圧源ＨＰに回収するにあたって、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開口部が順に開閉される場合、当該開口部の開閉は、作動油の流路に圧力変動を発生させることになる。そこで、この高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆが、流路（系）の反共振点（図３の「１」、「３」・・・）となる周波数付近に設定される。すなわち、制御部５は、慣性流体室２１の連通先を低圧源ＬＰと高圧源ＨＰとの間で切り替える切替周波数ｆを、少なくとも慣性流体室２１および開閉器流路（低圧側分岐路３１、高圧側分岐路３２）を含む作動油の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の周波数に設定する。この結果、図３に示すように、他の周波数領域と比較して、作動油の流量変動を低減することが可能となる。
【００５２】
＜切替周波数が反共振周波数に設定される場合（デューティ比ｄ＝０．５）＞
以下に、図１に示すエネルギー回収装置１において、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの開口動作の制御例を示す。図４群は、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図３の周波数「１」＝８８Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。なお、図４Ａは、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの開度の時間推移を示すグラフである。なお、図４Ａでは、前述のデューティ比ｄ＝０．５である。図４Ｂ乃至図４Ｅは、図４Ａに示される開閉器の制御に対応している。図４Ｂは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の圧力変動の時間推移を示すグラフである。図４Ｃは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の通過流量、高圧側開閉器３Ｈの作動油の通過流量および低圧側開閉器３Ｌの作動油の通過流量の時間推移を示すグラフである。図４Ｄは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の圧力変動（図４Ｂ）の周波数応答を示すグラフである。換言すれば、図４Ｄは、図４Ｂの圧力変動のデータを公知の周波数解析で処理した結果を示している（以後の図５Ｄ、図８Ｄ、図９Ｄ、図１３Ｄおよび図１４Ｄにおいても同様）。図４Ｅは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の流量変動（図４Ｃ）の周波数応答を示すグラフである。換言すれば、図４Ｅは、図４Ｃの流体室出口２１０付近の流量変動のデータを公知の周波数解析で処理した結果を示している（以後の図５Ｅ、図８Ｅ、図９Ｅ、図１３Ｅおよび図１４Ｅにおいても同様）。なお、図４Ａ〜図４Ｃにおいて、領域Ｈは高圧側開閉器３Ｈのみが開口され、慣性流体室２１が高圧源ＨＰと連通している時間であり、設定上、慣性流体室２１から高圧源ＨＰに向かって作動油が流れる時間に相当する（設定上の高圧側開閉器通過流量＋）。また、領域Ｌは低圧側開閉器３Ｌのみが開口され、慣性流体室２１が低圧源ＬＰと連通している時間であり、設定上、慣性流体室２１から低圧源ＬＰに向かって作動油が流れる時間に相当する（設定上の低圧側開閉器通過流量＋）。なお、領域ＨおよびＬについては、後出のグラフにおいても同様である。
【００５３】
図４Ｃを参照して、慣性流体室２１の流体室出口２１０から流出した作動油のほとんどが、順に低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈを通過している。ここで、図４Ｄを見ると、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの開口制御におけるデューティ比ｄ＝０．５の場合、圧力変動が発生する加振周波数は、切替周波数（８８Ｈｚ）の１倍（図４Ｄの「矢印１」）、３倍（図４Ｄの「矢印２」）、５倍（図４Ｄの「矢印３」）のように、基本周波数（＝切替周波数）の奇数倍である。その結果、図４Ｅに示すように、慣性流体室２１の流体室出口２１０近傍の流動変動の周波数応答も、基本周波数の奇数倍の周波数成分が少しずつ励起されている。換言すれば、この場合、加振周波数は、系の共振１次周波数（図３の矢印「２」）から外れている。このため、慣性流体室２１の流体室出口２１０近傍の作動油の流動変動を抑制することができる。この結果、高圧源ＨＰに作動油のエネルギーを回収するにあたって、作動油の流動変動（脈動）に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能となる。
【００５４】
＜切替周波数が共振周波数に設定される場合（デューティ比ｄ＝０．５）＞
図５群は、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数を共振１次周波数（図３の矢印「２」＝１６７Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。図５Ａは、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの開度の時間推移を示すグラフである。なお、図５Ａでは、前述のデューティ比ｄ＝０．５である。図５Ｂ乃至図５Ｅは、図５Ａに示される開閉器の制御に対応している。図５Ｂは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の圧力変動の時間推移を示すグラフである。図５Ｃは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の通過流量、高圧側開閉器３Ｈの作動油の通過流量および低圧側開閉器３Ｌの作動油の通過流量の時間推移を示すグラフである。図５Ｄは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の圧力変動（図５Ｂ）の周波数応答を示すグラフである。図５Ｅは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の流量変動（図５Ｃ）の周波数応答を示すグラフである。
【００５５】
図５Ｃを参照して、領域Ｈでは、慣性流体室２１が高圧源ＨＰと連通している状態であるが、高圧源ＨＰから慣性流体室２１に向かって作動油が逆流している（高圧側開閉器通過流量−）。これは、各開閉器の切替周波数ｆは、系の共振１次周波数に設定されることによって、図５Ｅに示すように、共振１次周波数成分の流動変動が大きく励起されること起因する（図５Ｅの矢印「１」）。この場合、作動油のエネルギーを回収する際に、エネルギー回収量の低下を防ぐことが困難となる。
【００５６】
以上のように、本実施形態では、制御部５は、慣性流体室２１の連通先を低圧源ＬＰと高圧源ＨＰとの間で切り替える切替周波数ｆを、少なくとも慣性流体室２１および開閉器流路（低圧側分岐路３１、高圧側分岐路３２）を含む作動油の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の周波数に設定する。このため、慣性流体室２１および開閉器流路を含む作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を抑止することができる。このため、流路内における作動油の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能となる。
【００５７】
特に、制御部５は、切替周波数ｆを、作動油の流路の１次の反共振周波数の近傍の周波数に設定することが望ましい。この場合、慣性流体室２１および開閉器流路（低圧側分岐路３１、高圧側分岐路３２）を含む作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を更に抑止することができる。
【００５８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、慣性流体室２１に代わって慣性流体室２２が備えられる点において相違するため、当該相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、エネルギー回収装置１（図１）は、慣性流体室２２を備える。図６は、慣性流体室２２の断面図である。図６のうち領域（Ａ）は、慣性流体室２２を長手方向（作動油が流れる方向）に沿って切断した断面図に相当し、領域（Ｂ）は、慣性流体室２２を半径方向（作動油が流れる方向と直交する方向）に沿って切断した断面図に相当する。
【００６０】
慣性流体室２２は、油圧シリンダ２０（図１）のピストン側室２０３に連通する筒状の内部空間を備えている。慣性流体室２２は、ピストン２０２の移動に伴ってピストン側室２０３から吐出された作動油を受け入れる。一例として、本実施形態では、慣性流体室２２はパイプ状であり、慣性流体室２２の断面形状は円形である。慣性流体室２２の内部空間の容積は、油圧シリンダ２０の内部空間の容積よりも小さい。慣性流体室２２の内部空間は、作動油によって満たされている。慣性流体室２２の入口である流体室入口２２０Ａは、油圧シリンダ２０のピストン側室２０３に連通している。また、慣性流体室２２の出口である流体室出口２２０Ｂには、低圧配管ＰＬおよび高圧配管ＰＨ（図１）が並列的に接続されている。
【００６１】
慣性流体室２２は、第１流体室２２１（第１管路）と、第２流体室２２２（第３管路）と、中間流体室２２３（第２管路）と、を備える。中間流体室２２３の内径は、第１流体室２２１および第２流体室２２２の内径よりも大きく設定されている。また、中間流体室２２３の軸方向の長さは、慣性流体室２２全体の４分の１に設定されている。中間流体室２２３の断面積は、第１流体室２２１および第２流体室２２２の断面積の２〜３倍に設定されることが望ましい。なお、第１流体室２２１の内径および第２流体室２２２の内径は、同じであってもよく、異なるように設定されてもよい。以後の説明では、第１流体室２２１の内径および第２流体室２２２の内径は同じに設定されている。なお、本実施形態では、一例として、作動油の流れの方向における慣性流体室２２の全長をＬとすると、第１流体室２２１の長さがＬの１５分の４倍、第２流体室２２２の長さがＬの１５分の８倍、中間流体室２２３の長さがＬの１５分の３倍に設定されている。また、一例として、Ｌ＝３０００（ｍｍ）である。
【００６２】
図７は、本実施形態に係るエネルギー回収装置１において、作動油の流路に発生する圧力変動の周波数と作動油の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の一例を示したグラフであり、第１実施形態の図３に対応している。すなわち、図１において、慣性流体室２１の代わりに慣性流体室２２が配置され、高圧側開閉器３Ｈの開口部が全開（自由端）とされ、低圧側開閉器３Ｌの開口部が全閉（固定端）とされた状態で、高圧源ＨＰに正弦波で変動する圧力変動が強制的に加えられる。図７は、この場合の慣性流体室２２の流体室出口２２０Ｂ近傍での作動油の流量変動（周波数応答）を示した波形である。なお、図７のデータは、図３と同様に、シミュレーションで演算されてもよく、流体室出口２２０Ｂ付近に試験的に設けられた流量計によって計測されてもよい。
【００６３】
図７を参照して、作動油の流路全体が備える振動特性から、加えられる圧力変動の周波数に応じて、作動油の流量変動の大きさが変化する。ここで、図７のグラフ中に示した「１」は流路（系）の反共振１次周波数であり、「２」は共振１次周波数であり、「３」は反共振２次周波数であり、「４」は共振２次周波数である。このように、図７においても、反共振周波数と共振周波数とが交互に現れている。
【００６４】
一方、図７の結果では、共振１次周波数「２」は、反共振１次周波数「１」の２倍よりも小さな値になっている。換言すれば、反共振１次周波数「１」の２倍の周波数「２’」は、共振１次周波数からずれた位置に配置されている。したがって、系の反共振１次周波数を基本周波数（＝切替周波数ｆ）に設定すると、系の共振１次周波数から基本周波数の２次の周波数を外すことができる。なお、図７の場合、系の共振２次の周波数「２’」と基本周波数の３次以上の高次の周波数とが近くなる可能性があるが、系の減衰の影響により、流動変動の共振２次周波数成分の大きさは流動変動の共振１次周波数成分の大きさよりも小さくなるため影響は少ない。
【００６５】
以下では、図１の慣性流体室２１と図６の慣性流体室２２との比較をデューティ比ｄ＝０．７５にて行った結果について説明する。
【００６６】
＜慣性流体室２１に対して切替周波数ｆが反共振周波数に設定される場合（デューティ比ｄ＝０．７５）＞
図８群は、図１に示す慣性流体室２１を備えたエネルギー回収装置１において、デューティ比ｄ＝０．７５にて、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図３の周波数「１」＝８８Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。なお、図８Ａは、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの開度の時間推移を示すグラフである。図８Ｂ乃至図８Ｅは、図８Ａに示される開閉器の制御に対応している。図８Ｂは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の圧力変動の時間推移を示すグラフである。図８Ｃは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の通過流量、高圧側開閉器３Ｈの作動油の通過流量および低圧側開閉器３Ｌの作動油の通過流量の時間推移を示すグラフである。図８Ｄは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の圧力変動（図８Ｂ）の周波数応答を示すグラフである。図８Ｅは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近における作動油の流量変動（図８Ｃ）の周波数応答を示すグラフである。
【００６７】
図８Ｃの領域Ｈは、慣性流体室２１が高圧源ＨＰと連通している状態であるが、高圧源ＨＰから慣性流体室２１に向かって作動油が逆流している時間が存在する（高圧側開閉器通過流量−）。図８Ｄに示すように、デューティ比ｄ＝０．７５の場合、デューティ比ｄ＝０．５の場合と異なり、系に発生する加振周波数には、切替周波数の奇数倍の周波数に加え、偶数倍の周波数が含まれる。すなわち、加振周波数は、基本周波数（＝切替周波数ｆ）の整数倍となる（図８Ｄの矢印「１」、「２」、「３」）。また、慣性流体室２１は、直線的かつ一様断面形状を備えているため、共振周波数は反共振周波数の２倍となる。このため、共振１次周波数（図８Ｄの矢印「２」）は、基本周波数（図８Ｄの矢印「１」）の２次周波数（２倍の周波数）の近くに存在する。この結果、流動変動の基本周波数の２次成分（図８Ｅの矢印「２」）が大きく励起され、作動油の逆流が発生する。この場合、作動油のエネルギーを回収する際に、エネルギー回収量の低下を防ぐことが困難となる。
【００６８】
＜慣性流体室２２に対して切替周波数ｆが反共振周波数に設定される場合（デューティ比ｄ＝０．７５）＞
一方、図９群は、図６に示す慣性流体室２２を備えたエネルギー回収装置１において、デューティ比ｄ＝０．７５にて、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図３の周波数「１」＝８８Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。なお、図９Ａは、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの開度の時間推移を示すグラフである。図９Ｂ乃至図９Ｅは、図９Ａに示される開閉器の制御に対応している。図９Ｂは、慣性流体室２２の流体室出口２２０Ｂ付近の作動油の圧力変動の時間推移を示すグラフである。図９Ｃは、慣性流体室２２の流体室出口２２０Ｂ付近の作動油の通過流量、高圧側開閉器３Ｈの作動油の通過流量および低圧側開閉器３Ｌの作動油の通過流量の時間推移を示すグラフである。図９Ｄは、慣性流体室２２の流体室出口２２０Ｂ付近における作動油の圧力変動（図９Ｂ）の周波数応答を示すグラフである。図９Ｅは、慣性流体室２２の流体室出口２２０Ｂ付近における作動油の流量変動（図９Ｃ）の周波数応答を示すグラフである。
【００６９】
図９Ｃの領域Ｈは、慣性流体室２２が高圧源ＨＰと連通している状態であり、高圧源ＨＰから慣性流体室２２に向かって作動油が逆流している時間が存在する（高圧側開閉器通過流量−）。しかしながら、図９Ｃでは、先の図８Ｃと比較して、作動油の逆流が少ない。この場合も、図９Ｄに示すように、デューティ比ｄ＝０．７５の場合、加振周波数は、基本周波数（＝切替周波数）の整数倍となっている（図９Ｄの矢印「１」、「２」、「３」）。しかしながら、慣性流体室２１が中間流体室２２３を備えているため、系の共振１次周波数（図７の矢印「２」）から基本周波数の２次周波数（図７の矢印「２’」、図９Ｄの矢印「２」）が外れている（ずれている）。このため、図９Ｅの流動変動の基本周波数の２次周波数成分（図９Ｅの矢印「２」）が、図８Ｅの矢印「２」と比較して小さくなっている。この結果、図９Ｃに示すように、逆流する作動油の流量が図８Ｃと比較して少なくなり、作動油のエネルギーを回収する際に、エネルギー回収量の低下が抑制されている。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、慣性流体室２２は、作動油の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が、作動油の流路の１次の共振周波数からずれるような形状を備えている。このため、作動油の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が励起される場合であっても、作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を抑止することができる。
【００７１】
特に、慣性流体室２２は、作動油の流れの方向に沿って延びる筒状の部材であって、ピストン側室２０３に連通する第１流体室２２１（第１管路）と、第１流体室２２１に連通し第１流体室２２１よりも大きな内径を備える中間流体室２２３（第２管路）と、中間流体室２２３および開閉器流路（低圧側分岐路３１、高圧側分岐路３２）に連通し中間流体室２２３よりも小さな内径を備える第２流体室２２２（第３管路）と、を備える。このため、作動油の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が励起される場合であっても、作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を安定して抑止することができる。
【００７２】
＜デューティ比ｄによる比較＞
なお、図４群と図８群とを比較することで、作動油の流れの方向に沿って直線的に延びる筒状の部材（直管形状）からなる慣性流体室２１を備えるエネルギー回収装置１において、デューティ比ｄが異なる場合の作動油の回収性について検討することができる。すなわち、デューティ比ｄ＝０．５の場合は、基本周波数（＝切替周波数ｆ）の奇数倍の周波数成分が励起されるのに対して、デューティ比ｄ＝０．７５の場合は、基本周波数の整数倍の周波数成分が励起される。このため、慣性流体室２１のように本発明に係る慣性流体室が直線的であり、断面形状が一様である場合は、低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈを制御するパルスのデューティ比をｄ＝０．５近傍になるように制御することで、流量変動の基本周波数の２次周波数成分が低減できる。このため、作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を抑止することができる。この結果、作動油のエネルギーを回収する際に、エネルギー回収量の低下を防ぐことができる。
【００７３】
なお、上記のように、デューティ比がｄ＝０．５近傍になるように制御されるにあたって、制御部５は、デューティ比ｄを０．４５以上０．５５以下の範囲に設定することが望ましい。この場合、慣性流体室２１および開閉器流路を含む作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を安定して抑止することができる。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、慣性流体室２１に代わって慣性流体室２３が備えられる点において相違するため、当該相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
【００７５】
本実施形態では、エネルギー回収装置１（図１）は、慣性流体室２３を備える。図１０は、慣性流体室２３の断面図である。図１０のうち領域（Ａ）は、慣性流体室２３を長手方向（作動油が流れる方向）に沿って切断した断面図に相当し、領域（Ｂ）は、慣性流体室２３を半径方向（作動油が流れる方向と直交する方向）に沿って切断した断面図に相当する。
【００７６】
慣性流体室２３は、油圧シリンダ２０（図１）のピストン側室２０３に連通する筒状の内部空間を備えている。慣性流体室２３は、ピストン２０２の移動に伴ってピストン側室２０３から吐出された作動油を受け入れる。一例として、本実施形態では、慣性流体室２３はパイプ状であり、慣性流体室２３の断面形状は円形である。慣性流体室２３の内部空間の容積は、油圧シリンダ２０の内部空間の容積よりも小さい。慣性流体室２３の内部空間は、作動油によって満たされている。慣性流体室２３は、流体室入口２３０Ａと、流体室出口２３０Ｂと、複数の副流体室（第３流体室２３１、第４流体室２３２、第５流体室２３３）（複数の管路）を備える。流体室入口２３０Ａは、慣性流体室２３の入口であり、油圧シリンダ２０のピストン側室２０３に連通している。また、流体室出口２３０Ｂは、慣性流体室２３の出口であり、低圧配管ＰＬおよび高圧配管ＰＨ（図１）が並列的に接続（連通）されている。
【００７７】
上記のように、慣性流体室２３は、最も下流側の第３流体室２３１と、第４流体室２３２と、最も上流側の第５流体室２３３と、を備える。図１０に示すように、第５流体室２３３、第４流体室２３２および第３流体室２３１は、流体室入口２３０Ａから流体室出口２３０Ｂに至るまで順に配設されており、作動油の流れの方向と直交する断面における各流体室の断面積が作動油の流れの方向に沿って段階的に縮小するように設定されている。なお、第３流体室２３１、第４流体室２３２および第５流体室２２３の断面積は、それぞれ一定である。本実施形態では、慣性流体室２３は、３段の管路を備えているが、後記のとおり、慣性流体室２３は、４段以上の管路を備えるものでもよい。
【００７８】
図１０を参照して、作動油の流れの方向に沿った慣性流体室２３の全長がＬ（ｍｍ）と定義される。本実施形態では、第３流体室２３１、第４流体室２３２および第５流体室２３３の長さが、Ｌ／３、換言すれば、Ｌの３分の１倍に設定されている。また、第３流体室２３１、第４流体室２３２および第５流体室２３３の断面積が、それぞれ、ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３と定義される（ＡＰ１＜ＡＰ２＜ＡＰ３）。この場合、各断面積の比が、以下の式２、式３を満たすことが望ましい。
ａ２＝ＡＰ２／ＡＰ１＜５  ・・・（式２）
ａ３＝ＡＰ３／ＡＰ１＜５  ・・・（式３）
本実施形態に係る慣性流体室２３を含むエネルギー回収装置１が、建設機械などの高圧配管に適用される場合、１／２配管は内径φ１６．１（ｍｍ）であり、１−１／４配管は内径φ３５．５（ｍｍ）である。したがって、これらの内径の関係を断面積の比率に換算すると、４．８４（＝（３５．５／１６．１）２）となる。このため、建設機械などへの搭載を踏まえると、エネルギー回収装置１の搭載性およびコストの観点から、式２、式３に示すように、各管路の断面積の比率ａ２、ａ３は５未満に設定されることが望ましい。なお、２＜ａ２＜２．５、４．５＜ａ３の関係が満たされることが更に望ましい。更に、本発明者の鋭意実験および検証の結果、３段構成の場合ａ２＝２．２５、ａ３＝５に設定されることが最も望ましい。当該ａ２＝２．２５、ａ３＝５の望ましい設定値は、慣性流体室２３の長さが変化しても、３段の管路の長さが互いに同じ場合には適用可能である。
【００７９】
図１１および図１２は、本実施形態に係るエネルギー回収装置１において、作動油の流路に発生する圧力変動の周波数と作動油の流量変動との関係（流量変動の周波数応答）の一例を示したグラフであり、第１実施形態の図３に対応している。すなわち、図１において、慣性流体室２１の代わりに慣性流体室２３が配置され、高圧側開閉器３Ｈの開口部が全開（自由端）とされ、低圧側開閉器３Ｌの開口部が全閉（固定端）とされた状態で、高圧源ＨＰに正弦波で変動する圧力変動が強制的に加えられる。図１１および図１２は、この場合の慣性流体室２３の流体室出口２３０Ｂ近傍での作動油の流量変動（周波数応答）を示した波形であり、第１実施形態の図３に対応する。そして、図１１では、慣性流体室２３の全長Ｌが３ｍに設定され、図１２では、慣性流体室２３の全長Ｌが９ｍに設定されている。また、慣性流体室２３の断面積の比は、ａ２＝２．２５、ａ３＝５に設定されている。なお、図１１、図１２のデータは、図３と同様に、シミュレーションで演算されてもよく、流体室出口２３０Ｂ付近に試験的に設けられた流量計によって計測されてもよい。
【００８０】
慣性流体室２３の全長Ｌが３ｍに設定された場合の図１１を参照して、作動油の流路全体が備える振動特性から、加えられる圧力変動の周波数に応じて、作動油の流量変動の大きさが変化する。ここで、図１１のグラフ中に示した「１」は流路（系）の反共振１次周波数であり、「２」は共振１次周波数であり、「３」は反共振２次周波数であり、「４」は共振２次周波数であり、「５」は反共振３次周波数である（図１２も同様）。このように、図１１においても、反共振周波数と共振周波数とが交互に現れている。そして、図１０に示すように、作動油の流れの方向に沿って、第５流体室２３３、第４流体室２３２および第３流体室２３１の順に断面積が段階的に縮小されるとともに、これらの断面積比がａ２＝２．２５、ａ３＝５に設定されることで、図１１では、反共振２次周波数が反共振１次周波数（１３３Ｈｚ）の２倍（２６６Ｈｚ）となり、反共振３次周波数が反共振１次周波数の３倍（３９９Ｈｚ）となっている。
【００８１】
同様に、慣性流体室２３の全長Ｌが９ｍに設定された場合の図１２においても、反共振２次周波数が反共振１次周波数（４５Ｈｚ）の２倍（９０Ｈｚ）となり、反共振３次周波数が反共振１次周波数の３倍（１３５Ｈｚ）となっている。
【００８２】
更に、図１３群は、図１１に示される全長３ｍの慣性流体室２３において、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図１１の周波数「１」＝１３３Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。図１３Ａから図１３Ｅは、先の第１実施形態の図３Ａから図３Ｅに対応している。なお、図１３群では、前述のデューティ比ｄ＝０．７５に設定されている。
【００８３】
本実施形態のように、複数の副流体室（管路）が段階的に縮小されるような形状を慣性流体室２３が備えることで、作動油の流量変動が低減し、エネルギー回生率が向上する。先の第１実施形態に係る慣性流体室２１では、デューティ比ｄ＝０．７５にて、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図３の周波数「１」＝８８Ｈｚ）に設定した場合の各特性値が、図８群に示された。ここで、図８Ｃの慣性流体室出口付近通過流量に発生している周期的な逆流（流量がゼロ以下の部分）と比較して、図１３Ｃでは、慣性流体室出口付近通過流量に発生している周期的な逆流の発生時間が縮小している。この結果、作動油の流動変動が低減し、作動油のエネルギーが効率的に回生可能とされる。なお、図８群では、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆの２倍の周波数（基本周波数２次）と系の共振１次周波数とが近いため、基本周波数２次の周波数成分の流動変動が大きくなっている。一方、図１３群に示される結果では、基本周波数２次の周波数成分の流動変動が抑えられている。
【００８４】
同様に、図１４群は、図１２に示される全長９ｍの慣性流体室２３において、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆを反共振１次周波数（図１２の周波数「１」＝４５Ｈｚ）に設定した場合の各特性値の推移を示したグラフである。なお、図１４群においても、前述のデューティ比ｄ＝０．７５に設定されている。そして、図１４Ｃでは、図８Ｃと比較して、慣性流体室出口付近通過流量に発生している周期的な逆流の発生時間が縮小している。この結果、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌの切替周波数ｆが低周波に設定された場合でも、作動油の流動変動が低減し、作動油のエネルギーが効率的に回生可能とされる。なお、図１４群に示される結果においても、基本周波数２次の周波数成分の流動変動が抑えられている。加えて、図１４群に示される結果では、図１３群と比較して、切替周波数ｆを低く設定することができる。したがって、高圧側開閉器３Ｈおよび低圧側開閉器３Ｌに要求される開閉応答性能を下げることができるため、作動油のエネルギー回生が、より低コストで実現可能とされる。
【００８５】
以上のように、本実施形態では、慣性流体室２３が流体室入口２３０Ａから流体室出口２３０Ｂに向かって、複数の副流体室を備えている。これらの流体室は、段階的に断面積が縮小されるように接続されている。そして、各断面積の比率が所定の値に設定され、最適化されることで、切替周波数ｆが作動油の流路の反共振１次周波数に設定された場合に、作動油の流量変動を低減することができる。このように、慣性流体室２３の形状が設定されることで、図３、図１１および図１２に示すように、周波数応答曲線を変化させることができる。そして、慣性流体室２３の断面積が段階的に縮小されることで、直管形状（ストレート）の場合と比較して、系の１次の反共振周波数が増加し、３次の反共振周波数が減少する。一方、２次の反共振周波数は大きく変化しない。この結果、慣性流体室２３の断面積が最適化されることで、２次および３次の反共振周波数が１次の反共振周波数の整数倍（２倍、３倍）に近づくこととなる。
【００８６】
なお、慣性流体室２３の形状は、３段の構成に限定されるものではない。慣性流体室２３は、４段、または５段以上の形状を備えるものでもよい。この場合も、慣性流体室２３の断面積が段階的に縮小されるとともに、各断面積の比が前述のように設定されることで、作動油の流量変動が低減され、高いエネルギー回生率が確保される。また、上記の図１３群、図１４群では、デューティ比が０．７５の条件で示したが、他の条件においても同様の効果が発現される。なお、本発明は、慣性流体室２３において、反共振２次周波数が反共振１次周波数の２倍となり、反共振３次周波数が反共振１次周波数の３倍となることに限定されるものではない。慣性流体室２３の形状によって、反共振２次周波数が反共振１次周波数の２倍の近傍となり、反共振３次周波数が反共振１次周波数の３倍の近傍となるものでもよい。また、少なくとも、反共振２次周波数が反共振１次周波数の２倍の近傍となるものでもよい。この場合、近傍とは、対象となる周波数の±５％の範囲に設定されればよい。
【００８７】
＜切替周波数ｆの設定範囲＞
上記のように、制御部５が制御する低圧側開閉器３Ｌおよび高圧側開閉器３Ｈの切替周波数ｆは、作動油（作動流体）が流れる流路（系）の反共振周波数の近傍に設定されることが望ましい。この場合、反共振周波数は、１次に限定されるものではなく、２次、３次（Ｎ次、Ｎは自然数）の反共振周波数であってもよい。なお、図３に示すように、反共振周波数であっても、高次になるにつれて流量変動が増大する領域がある。このため、切替周波数ｆは１次の反共振周波数の近傍に設定されることが望ましい。
【００８８】
ここで、図３において、１次の反共振周波数（矢印「１」）をｆｒｎ（Ｈｚ）、１次の共振周波数（矢印「２」）をｆｒｔ（Ｈｚ）とし、各周波数における作動油の流量変動がそれぞれＶｆｒｎ（Ｌ／ｍｉｎ／（ｋｇｆ／ｃｍ２））、Ｖｆｒｔ（Ｌ／ｍｉｎ／（ｋｇｆ／ｃｍ２））とすると、設定される切替周波数ｆは、下記の式４を満たすことが望ましい。
【００８９】
ｆ≦（ｆｒｎ＋ｆｒｔ）／２  ・・・  （式４）
この場合、切替周波数ｆは、少なくとも１次の共振周波数ｆｒｔよりも１次の反共振周波数ｆｒｎに近い位置に設定される。したがって、流量変動の増大、作動油の逆流が抑止される。この結果、慣性流体室２１（慣性流体室２２）および開閉器流路を含む作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を安定して抑止することができる。
【００９０】
また、設定される切替周波数ｆは、下記の式５を満たすことが望ましい。
【００９１】
ｆ≧ｆｒｎ／２  ・・・  （式５）
換言すれば、切替周波数ｆは、少なくとも１次の反共振周波数ｆｒｎの半分の周波数よりも大きな周波数であることが望ましい。この場合、切替周波数ｆが、０に近づきすぎることで、流量変動が増大することが抑止される（図３）。したがって、作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を更に安定して抑止することができる。
【００９２】
また、切替周波数ｆにおける流量変動をＶｆとすると、Ｖｆは下記の式６を満たすことが望ましい。
【００９３】
Ｖｆ≦（Ｖｆｒｎ＋Ｖｆｒｔ）／２  ・・・（式６）
この場合、切替周波数ｆにおける流量変動Ｖｆは、少なくとも１次の共振周波数ｆｒｔにおける流量変動Ｖｆｒｔよりも１次の反共振周波数ｆｒｎにおける流量変動Ｖｆｒｎに近い領域に設定される。したがって、流量変動の増大、作動油の逆流が抑止される。この結果、作動油の流路の共振に伴って発生する作動油の流量変動を更に安定して抑止することができる。なお、この場合も、上記の式５が満たされることが更に望ましい。
【００９４】
更に、切替周波数ｆのより好ましい設定範囲について、説明する。図１５群は、図４Ｃに対応するグラフ群であって、図１に示すエネルギー回収装置１において、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の流量の時間推移を示すグラフである。図１５Ａでは切替周波数ｆ＝７２．５Ｈｚに設定され、図１５Ｂでは切替周波数ｆ＝８０Ｈｚに設定され、図１５Ｃでは切替周波数ｆ＝８８Ｈｚに設定され、図１５Ｄでは切替周波数ｆ＝１００Ｈｚに設定され、図１５Ｅでは切替周波数ｆ＝１０５Ｈｚに設定され、図１５Ｆでは切替周波数ｆ＝１１０Ｈｚに設定され、図１５Ｇでは切替周波数ｆ＝１２５Ｈｚに設定されている。なお、いずれの場合も、前述のデューティ比ｄ＝０．５である。
【００９５】
図１５Ａでは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の流量が周期的にマイナスになっており、逆流が発生している。図１５Ｂでは、作動油の流量が瞬間的にマイナスになっているが、実際には逆流は発生しなかった。また、図１５Ｃ、図１５Ｄでは、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の流量が、継続的にプラスで推移しており、作動油が高圧源ＨＰに安定して回収されている。また、図１５Ｅでは、図１５Ｂと同様に、作動油の流量が瞬間的にマイナスになっているが、実際には逆流は発生しなかった。また、図１５Ｆ、図１５Ｇでは、図１５Ａと同様に、慣性流体室２１の流体室出口２１０付近の作動油の流量が周期的にマイナスになっており、逆流が発生している。
【００９６】
図１６は、図３のグラフのうち、反共振周波数（１次）および共振周波数（１次）の周辺を拡大したグラフである。図１５Ａから図１５Ｇの結果から、切替周波数ｆが７７．５Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の範囲（以下の式７）に設定された場合、作動油の逆流が発生せず、安定してエネルギー回収が実現可能とされる。すなわち、エネルギー回収装置１の流路の反共振周波数（１次）が８８Ｈｚの場合、
７７．５≦ｆ≦１００（Ｈｚ）  ・・・（式７）
の関係が満たされることが望ましい。
なお、本発明の発明者らは、エネルギー回収装置１の慣性流体室２１の長さ、低圧側分岐路３１および高圧側分岐路３２の長さを複数の水準で変更し、上記と同様の評価を行った結果、以下の式８が満たされる場合に、同様に逆流が抑止されたエネルギー回収が実現されることを確認した。
【００９７】
系の反共振周波数ｆｒｎとすると、
０．８８×ｆｒｎ≦ｆ≦１．１３≦×ｆｒｎ  ・・・（式８）
＜エネルギー回収方法について＞
以上のように、本発明に係るエネルギー回収方法は、作動油のエネルギーを回収するエネルギー回収方法であり、作動油が封入される流体室であって、前記流体室の容積が可変とされている流体室と、流体室に連通する慣性流体容器と、流体室とは反対側で慣性流体容器に並列的に連通する低圧側容器および高圧側容器と、慣性流体容器と低圧側容器との間での作動油の流通を切り替える低圧側開閉器と、高圧側容器と慣性流体容器との間での作動油の流通を切り替える高圧側開閉器と、慣性流体容器から低圧側開閉器および高圧側開閉器に至るまで配設され、作動流体を導く開閉器流路と、が準備される。そして、流体室の容積の縮小に応じて、少なくとも慣性流体容器および開閉器流路を含む作動油の流路のＮ次（Ｎは自然数）の反共振周波数の近傍の切替周波数で、慣性流体容器の連通先を低圧側容器と高圧側容器との間で交互に切り替えるように高圧側開閉器および低圧側開閉器を制御することで、作動流体が低圧側容器に向かって流動する際に慣性流体容器の内部に発生した慣性力によって作動流体を高圧側容器に流入させる。
【００９８】
本方法によれば、作動流体が慣性流体容器から低圧側容器に向かって流動する際に慣性流体容器に発生した慣性力によって作動流体を高圧側容器に流入させることができる。更に、高圧側開閉器および低圧側開閉器の開閉動作を制御する切替周波数が、作動流体の流路のＮ次の反共振周波数の近傍の周波数に設定されるため、慣性流体容器および開閉器流路を含む作動流体の流路の共振に伴って発生する作動流体の流量変動を抑止することができる。このため、流路内における作動流体の流量変動に起因するエネルギー回収率の低下を抑止することが可能となる。
【００９９】
以上、本発明の各実施形態に係るエネルギー回収装置１およびエネルギー回収方法について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係るエネルギー回収装置およびエネルギー回収方法として、以下のような変形実施形態が可能である。
【０１００】
（１）上記の各実施形態では、慣性流体室２１、慣性流体室２２および慣性流体室２３の断面が円形からなる態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。慣性流体室２１、慣性流体室２２および慣性流体室２３の断面は、円形以外の形状を備えるものでもよい。
【０１０１】
（２）また、上記の第２実施形態では、慣性流体室２２が中間流体室２２３を備えることによって、作動油の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が、作動油の流路の１次の共振周波数からずれる態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。慣性流体室２２の一部に流路が湾曲した曲げ配管を備える形状によって、作動油の流路の１次の反共振周波数の２倍の周波数が、作動油の流路の１次の共振周波数からずれる態様でもよく、その他の形状、構造に基づくものでもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１  エネルギー回収装置
２０  油圧シリンダ
２０１  シリンダ本体
２０２  ピストン
２０２Ａ  ロッド
２０３  ピストン側室（流体室）
２０４  ロッド側室
２１、２２、２３  慣性流体室（慣性流体容器）
２２０Ａ、２３０Ａ  流体室入口
２１０、２２０Ｂ、２３０Ｂ  流体室出口
２２１  第１流体室（第１管路）
２２２  第２流体室（第３管路）
２２３  中間流体室（第２管路）
２３１  第３流体室
２３２  第４流体室
２３３  第５流体室
３１  低圧側分岐路（開閉器流路）
３２  高圧側分岐路（開閉器流路）
３Ｈ  高圧側開閉器
３Ｌ  低圧側開閉器
５  制御部（開閉器制御部）
ＨＰ  高圧源（高圧側容器）
ＬＰ  低圧源（低圧側容器）
ＰＨ  高圧配管
ＰＬ  低圧配管
【図１】
2018141552.tif 000003
【図２】
2018141552.tif 000004
【図３】
2018141552.tif 000005
【図４Ａ】
2018141552.tif 000006
【図４Ｂ】
2018141552.tif 000007
【図４Ｃ】
2018141552.tif 000008
【図４Ｄ】
2018141552.tif 000009
【図４Ｅ】
2018141552.tif 000010
【図５Ａ】
2018141552.tif 000011
【図５Ｂ】
2018141552.tif 000012
【図５Ｃ】
2018141552.tif 000013
【図５Ｄ】
2018141552.tif 000014
【図５Ｅ】
2018141552.tif 000015
【図６】
2018141552.tif 000016
【図７】
2018141552.tif 000017
【図８Ａ】
2018141552.tif 000018
【図８Ｂ】
2018141552.tif 000019
【図８Ｃ】
2018141552.tif 000020
【図８Ｄ】
2018141552.tif 000021
【図８Ｅ】
2018141552.tif 000022
【図９Ａ】
2018141552.tif 000023
【図９Ｂ】
2018141552.tif 000024
【図９Ｃ】
2018141552.tif 000025
【図９Ｄ】
2018141552.tif 000026
【図９Ｅ】
2018141552.tif 000027
【図１０】
2018141552.tif 000028
【図１１】
2018141552.tif 000029
【図１２】
2018141552.tif 000030
【図１３Ａ】
2018141552.tif 000031
【図１３Ｂ】
2018141552.tif 000032
【図１３Ｃ】
2018141552.tif 000033
【図１３Ｄ】
2018141552.tif 000034
【図１３Ｅ】
2018141552.tif 000035
【図１４Ａ】
2018141552.tif 000036
【図１４Ｂ】
2018141552.tif 000037
【図１４Ｃ】
2018141552.tif 000038
【図１４Ｄ】
2018141552.tif 000039
【図１４Ｅ】
2018141552.tif 000040
【図１５Ａ】
2018141552.tif 000041
【図１５Ｂ】
2018141552.tif 000042
【図１５Ｃ】
2018141552.tif 000043
【図１５Ｄ】
2018141552.tif 000044
【図１５Ｅ】
2018141552.tif 000045
【図１５Ｆ】
2018141552.tif 000046
【図１５Ｇ】
2018141552.tif 000047
【図１６】
2018141552.tif 000048