(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、高圧ラインと、低圧ラインと、複数のシリンダと、前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械の診断方法であって、
前記ピストンの往復動による前記作動室の容積の周期的変化に応じて前記高圧弁及び前記低圧弁が開閉されるアクティブ状態と、前記周期的変化によらず前記高圧弁が閉じて前記低圧弁が開いた状態が維持される非アクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えることで前記油圧機械の全体としての押しのけ容積が調節される前記油圧機械の運転中において、前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動を検出するステップと、
前記トルク変動、前記圧力変動又は前記出力変動のうち前記回転シャフトの回転数ωと前記カムのカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出するステップと、を備えることを特徴とする油圧機械の診断方法。
【請求項２】
前記特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つが発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項３】
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧ポンプの前記カムは、前記回転シャフトの周方向に配列された複数のカム山を有し、
前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動のうちω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の前記特定周波数の変動成分の大きさに基づいて、前記油圧ポンプの異常を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項４】
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記油圧機械の運転中において前記特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えるか否かを監視し、
前記変動成分が前記閾値を超えた場合、前記油圧機械の運転を停止す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方法。
【請求項５】
回転シャフトと、高圧ラインと、低圧ラインと、複数のシリンダと、前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械の診断方法であって、
前記油圧機械の無負荷状態における前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出するステップを備える油圧機械の診断方法。
【請求項６】
前記無負荷状態における前記トルクの標準偏差が閾値を超えた場合、前記高圧弁の開状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つが発生したと判断することを特徴とする請求項５に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項７】
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの前記油圧ポンプの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、前記油圧ポンプの異常を検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項８】
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータを含み、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記発電機をグリッドに連系した直後の前記油圧モータの無負荷回転時における前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項９】
前記発電機が定格回転数に到達するまで前記油圧モータの回転数を上昇させるステップをさらに備え、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記発電機が定格回転数に到達し、且つ、前記油圧モータが無負荷状態にあるときの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出することを特徴とする請求項８に記載の油圧機械の診断方法。
【請求項１０】
再生エネルギーによって回転されるように構成されたロータと、前記ロータによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで生成される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、を備える再生エネルギー型発電装置の診断方法であって、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の診断方法によって、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の異常を検出する
ことを特徴とする再生エネルギー型発電装置の診断方法。
【請求項１１】
回転シャフトと、
高圧ラインと、
低圧ラインと、
複数のシリンダと、
前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、
前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、
前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、
各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械であって、
前記ピストンの往復動による前記作動室の容積の周期的変化に応じて前記高圧弁及び前記低圧弁が開閉されるアクティブ状態と、前記周期的変化によらず前記高圧弁が閉じて前記低圧弁が開いた状態が維持される非アクティブ状態との間で前記作動室の状態を切り替えることで前記油圧機械の全体としての押しのけ容積が調節される前記油圧機械の運転中において、前記回転シャフトのトルク、前記高圧ラインにおける圧力もしくは前記油圧機械の出力の少なくとも一つを取得するためのセンサと、
前記センサの計測結果から得られる前記トルク、前記圧力又は前記出力の変動成分のうち前記回転シャフトの回転数ωと前記カムのカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出する異常検出部と、
を備えることを特徴とする油圧機械。
【請求項１２】
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧ポンプの前記カムは、前記回転シャフトの周方向に配列された複数のカム山を有し、
前記異常検出部は、前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動のうちω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の前記特定周波数の変動成分の大きさに基づいて、前記油圧ポンプの異常を検出するように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の油圧機械。
【請求項１３】
前記異常検出部は、
前記油圧機械の運転中において前記変動成分が閾値を超えるか否かを監視し、
前記変動成分が前記閾値を超えた場合、前記油圧機械の運転停止指令を前記油圧機械に対して出力するように構成された
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の油圧機械。
【請求項１４】
回転シャフトと、
高圧ラインと、
低圧ラインと、
複数のシリンダと、
前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、
前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、
前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、
各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械であって、
前記回転シャフトのトルク、前記高圧ラインにおける圧力もしくは前記油圧機械の出力の少なくとも一つを取得するためのセンサと、
前記油圧機械の無負荷状態において前記センサの計測結果から得られる前記トルクの標準偏差の少なくとも一方に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出する異常検出部と、
を備えることを特徴とする油圧機械。
【請求項１５】
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記異常検出部は、前記油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの前記油圧ポンプの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、前記油圧ポンプの異常を検出するように構成されたことを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の油圧機械。
【請求項１６】
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータを含み、
前記異常検出部は、
前記発電機をグリッドに連系した直後の前記油圧モータの無負荷回転時における前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出するように構成された
ことを特徴とする請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の油圧機械。
【請求項１７】
再生エネルギーによって回転されるように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成される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、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方は、請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の油圧機械によって構成された
ことを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧機械の診断方法及び診断装置、並びに再生エネルギー型発電装置及びその診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ポンプや油圧モータ等の油圧機械として、回転シャフトの周囲に複数のシリンダユニットが配置された構成が知られている。なお、シリンダユニットは、ピストン及びシリンダと、該ピストン及びシリンダにより画定される作動室内の作動油の流出入を制御する高圧弁及び低圧弁と、を含む。例えば、特許文献１には、複数のピストン及びシリンダと、シリンダ内でピストンを周期的に摺動させるカムと、ピストンの往復運動のタイミングに合わせて開閉される高圧弁及び低圧弁と、を含む油圧ポンプが記載されている。
【０００３】
この種の油圧機械における異常診断方法として、例えば特許文献２には、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサの出力信号に基づいて、油圧ポンプの異常診断を行う異常診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２５９号明細書
【特許文献２】特開２０１２‐１０７６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したような油圧機械においては、複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットの部品に異常が発生した場合、カム面を損傷するなどの重大な損傷に繋がる可能性があるため、シリンダユニットにおける異常を早期に検出することが要求される。例えば、油圧ポンプにおいて、高圧弁が開の状態で固着してしまった場合、この状態で長時間運転し続けると、カムやカムに当接するピストン部品（例えばコロやシュー）に損傷を発生させる可能性がある。したがって、このような異常を早期に検出して対策を講じる必要がある。
【０００６】
シリンダユニットの異常を診断する方法としては、各シリンダ内に圧力センサを設けて、各シリンダの筒内圧を検出することで異常を診断する方法が考えられる。しかしながら、この場合、シリンダユニットの数に対応する複数の圧力センサが必要となり、油圧機械の構成が複雑化し多大なコストが必要になってしまう。
また、特許文献２のように油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサの出力信号に基づいて異常診断を行う場合においては、シリンダユニットの部品の不具合に起因した異常の他にも圧力変動を引き起こす要因が存在するため、シリンダユニットの部品の不具合に起因した異常を適正に診断することは難しい。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、シリンダユニットの部品の不具合に起因した油圧機械の異常を適正に診断することができる油圧機械の診断方法及び診断装置、並びに再生エネルギー型発電装置及びその診断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】
【０００８】
（１）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、
回転シャフトと、高圧ラインと、低圧ラインと、複数のシリンダと、前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械の診断方法であって、
前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動のうち前記回転シャフトの回転数ωと前記カムのカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分、または、前記油圧機械の無負荷状態における前記回転シャフトのトルクの標準偏差の少なくとも一方に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出するステップを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の方法では、シリンダユニットの不具合に起因した油圧機械の異常を診断する際に、回転シャフトのトルク変動、高圧ラインにおける圧力変動もしくは油圧機械の出力変動のうち回転シャフトの回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分、または、油圧機械の無負荷状態における回転シャフトのトルクの標準偏差の少なくとも一方を用いるようにしている。これにより、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。なお、本実施形態において、シリンダユニットとは、ピストン及びシリンダと、高圧弁及び低圧弁と、を含む。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つが発生したと判断する。
上記（２）の方法によれば、特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合に異常と判断するようにしたので、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を容易に判断することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧ポンプの前記カムは、前記回転シャフトの周方向に配列された複数のカム山を有し、
前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動のうちω×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の前記特定周波数の変動成分の大きさに基づいて、前記油圧ポンプの異常を検出する。
【００１２】
例えば、高圧弁が開いた状態でスティック（固着）した場合、作動室内に高圧油が流入し続け、筒内圧が過度に高くなることがある。通常、筒内圧が過度に高くなると、回転シャフトのトルク、高圧ラインにおける圧力もしくは油圧機械の出力にその影響が表れる。複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットにのみ高圧弁のスティック異常が発生した場合、ピストンはカム山に対応して周期的にシリンダ内を往復動するので、スティック異常が発生したシリンダユニットの影響は、回転シャフトの回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の特定周波数の変動成分として顕著に現れる。一方、例えば高負荷時には、他の要因により、回転シャフトのトルク、高圧ラインにおける圧力もしくは油圧機械の出力に変動成分が現れることがあるが、ピストンの周期的な往復動に関与しない場合には、上記特定周波数の変動成分として現れることはない。そのため、上記（３）の方法によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁の開状態でのスティックを適正に検出することができる。同様に、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックにおいても、カム山に対応したピストンの周期的な往復動の影響を受けるので、上記（３）の方法によって、他の要因に起因した影響を排除し、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックを適正に検出することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の方法において、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記油圧機械の運転中において前記特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えるか否かを監視し、
前記変動成分が前記閾値を超えた場合、前記油圧機械の運転を停止する。
上記（４）の方法によれば、変動成分が閾値を超えた場合、油圧機械に異常が発生したものとして油圧機械の運転を停止するようにしたので、運転を続行することによる油圧機械の深刻な故障の発生を未然に防ぐことができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の方法において、
前記無負荷状態における前記トルクの標準偏差が閾値を超えた場合、前記高圧弁の開状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つが発生したと判断する。
例えば、複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットにのみ高圧弁のスティック異常が発生した場合、油圧機械の無負荷状態では、他のピストンは作動していないので他の要因に起因した影響は殆ど現れず、スティック異常が発生したシリンダユニットからの影響のみが回転シャフトのトルクに顕著に現れる。そのため、上記（５）方法によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁の開状態でのスティックを適正に検出することができる。同様の理由から、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックも適正に検出することができる。
【００１５】
（６）一実施形態では、上記（５）の方法において、
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの前記油圧ポンプの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、前記油圧ポンプの異常を検出する。
上記（６）の方法では、油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、油圧ポンプの異常を検出するようにしている。そのため、無負荷状態を確実に維持することができ、トルクの標準偏差を用いた適正な異常診断が可能となる。
【００１６】
（７）幾つかの実施形態では、（５）又は（６）の方法において、
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータを含み、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記発電機をグリッドに連系した直後の前記油圧モータの無負荷回転時における前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出する。
分散型電源として油圧モータが用いられる場合、通常、発電機の併入に際して発電機をグリッドに連系した直後（あるいは連系直前から直後までの一定時間を含んでもよい）、無負荷回転を行うことがある。そのため、この無負荷回転を利用して、回転シャフトのトルクの標準偏差に基づく油圧モータの異常検出を行うようにすれば、通常の運用を妨げることなく異常診断を行うことができる。
【００１７】
（８）一実施形態では、上記（７）の方法において、
前記発電機が定格回転数に到達するまで前記油圧モータの回転数を上昇させるステップをさらに備え、
前記油圧機械の異常を検出するステップでは、前記発電機が定格回転数に到達し、且つ、前記油圧モータが無負荷状態にあるときの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出する。
上記（８）の構成によれば、発電機が定格回転数に到達し、且つ、油圧モータが無負荷状態にあるとき異常検出を行うようにしているので、シリンダユニットの不具合に起因した影響がトルクに顕著に反映される。そのため、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧モータの異常をより一層適正に診断することができる。
【００１８】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置の診断方法は、
再生エネルギーによって回転されるように構成されたロータと、前記ロータによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで生成される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、を備える再生エネルギー型発電装置の診断方法であって、
上記（１）乃至（８）に記載の診断方法によって、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の異常を検出することを特徴とする。
上記（９）の方法によれば、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、再生エネルギー型発電装置の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【００１９】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械用の診断装置は、
回転シャフトと、高圧ラインと、低圧ラインと、複数のシリンダと、前記複数のシリンダによってそれぞれ案内されるように構成された複数のピストンと、前記回転シャフトの回転に関連付けて前記複数のピストンを往復動させるように構成されたカムと、前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される複数の作動室に対してそれぞれ設けられ、各々の前記作動室と前記高圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の高圧弁と、各々の前記作動室と前記低圧ラインとの連通状態を切り替えるための複数の低圧弁と、を備える油圧機械のための診断装置であって、
前記回転シャフトのトルク、前記高圧ラインにおける圧力もしくは前記油圧機械の出力の少なくとも一つを取得するためのセンサと、
前記センサの計測結果から得られる前記トルク、前記圧力又は前記出力の変動成分のうち前記回転シャフトの回転数ωと前記カムのカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分、または、前記油圧機械の無負荷状態において前記センサの計測結果から得られる前記トルクの標準偏差の少なくとも一方に基づいて、前記高圧弁の開状態でのスティック、前記低圧弁の閉状態でのスティック又は前記ピストンのスティックの少なくとも一つを含む前記油圧機械の異常を検出する異常検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記（１０）の構成によれば、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【００２１】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記油圧ポンプの前記カムは、前記回転シャフトの周方向に配列された複数のカム山を有し、
前記異常検出部は、前記回転シャフトのトルク変動、前記高圧ラインにおける圧力変動もしくは前記油圧機械の出力変動のうちω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の前記特定周波数の変動成分の大きさに基づいて、前記油圧ポンプの異常を検出するように構成される。
複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットにのみ異常が発生した場合、ピストンはカム山に対応して周期的にシリンダ内を往復動するので、異常が発生したシリンダユニットの影響は、回転シャフトの回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の特定周波数の変動成分として顕著に現れる。そのため、上記（１１）の構成によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に検出することができる。
【００２２】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の構成において、
前記異常検出部は、
前記油圧機械の運転中において前記変動成分が閾値を超えるか否かを監視し、
前記変動成分が前記閾値を超えた場合、前記油圧機械の運転停止指令を前記油圧機械に対して出力するように構成される。
上記（１２）の構成によれば、特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合に異常と判断するようにしたので、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を容易に判断することができる。
【００２３】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１０）乃至（１２）の構成において、
前記油圧機械は、圧油を生成するための油圧ポンプを含み、
前記異常検出部は、前記油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの前記油圧ポンプの前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、前記油圧ポンプの異常を検出するように構成される。
上記（１３）の構成では、油圧ポンプによるポンピングが行われていないときの回転シャフトのトルクの標準偏差に基づき、油圧ポンプの異常を検出するようにしている。そのため、無負荷状態を確実に維持することができ、トルクの標準偏差を用いた適正な異常診断が可能となる。
【００２４】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１０）乃至（１３）の構成において、
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータを含み、
前記異常検出部は、
前記発電機をグリッドに連系した直後の前記油圧モータの無負荷回転時における前記回転シャフトのトルクの標準偏差に基づいて、前記油圧モータの異常を検出するように構成される。
上記（１４）の構成によれば、発電機の併入に際して発電機をグリッドに連系した直後（あるいは連系直前から直後までの一定時間を含んでもよい）の無負荷回転を利用して、回転シャフトのトルクの標準偏差に基づく油圧モータの異常検出を行うようにしたので、通常の運用を妨げることなく異常診断を行うことができる。
【００２５】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置は、
再生エネルギーによって回転されるように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成される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、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、
上記（１０）乃至（１４）の何れか一に記載の診断装置と、を備え、
前記診断装置は、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方の異常を検出するように構成されたことを特徴とする。
上記（１５）の構成によれば、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、再生エネルギー型発電装置の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁の開状態でのスティック、低圧弁の閉状態でのスティック又はピストンのスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】幾つかの実施形態に係る異常診断装置を備えた風力発電装置の構成図である。
【図２】一実施形態に係る油圧ポンプの構成図である。
【図３】一実施形態に係る油圧モータの構成図である。
【図４】一実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。
【図５】油圧ポンプの高圧圧力スペクトルを示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、油圧ポンプの回転数、アクティブ頻度指令値Ｆｄ、回転シャフトのトルク、シリンダ内圧力（筒内圧）の経時変化を示すグラフである。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、回転シャフトのトルク及び高圧ラインの圧力の周波数分析結果を示す図である。
【図８】他の実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。
【図９】（ａ−１）〜（ｄ−１）は、正常時における、油圧ポンプの回転数、回転シャフトのトルク、シリンダ内圧力（筒内圧）、回転シャフトのトルクの標準偏差の経時変化を示すグラフであり、（ａ−２）〜（ｄ−２）は、（ａ−１）〜（ｄ−１）の無負荷期間を拡大したグラフである。
【図１０】（ａ−１）〜（ｄ−１）は、異常時における、油圧ポンプの回転数、回転シャフトのトルク、シリンダ内圧力（筒内圧）、回転シャフトのトルクの標準偏差の経時変化を示すグラフであり、（ａ−２）〜（ｄ−２）は、（ａ−１）〜（ｄ−１）の無負荷期間を拡大したグラフである。
【図１１】他の実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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。
【００２９】
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る診断装置４０が適用される再生エネルギー型発電装置として、風力発電装置１について説明する。なお、図１は、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の概略構成図である。ただし、本実施形態に係る診断装置４０は、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
【００３０】
図１に示すように、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１は、ブレード２及びハブ３を含むロータ４と、ロータ４とともに回転する回転シャフト５と、ロータ４の回転を増速する油圧トランスミッション６と、油圧トランスミッション６を介してロータ４の回転エネルギーが入力される発電機８と、を備えている。
【００３１】
ロータ４は、少なくとも一本のブレード２がハブ３に取り付けられた構成を有しており、ブレード２が風を受けることによって、該ブレード２がハブ３とともに回転するようになっている。ハブ３には回転シャフト５が連結されている。そして、ブレード２が受けた風の力によってロータ４全体が回転し、回転シャフト５を介して油圧トランスミッション６に回転が入力される。
【００３２】
油圧トランスミッション６は、可変容量型の油圧ポンプ１０と、可変容量型の油圧モータ２０と、高圧ライン３０及び低圧ライン３１と、を含んでいる。
油圧ポンプ１０は、回転シャフト５に入力される機械的な回転エネルギーによって駆動されるように構成される。
油圧モータ２０は、油圧ポンプ１０からの圧油によって駆動されるように構成される。油圧モータ２０の出力軸（回転シャフト）７には、グリッド９に連系された発電機８が連結されている。
高圧ライン３０は、油圧ポンプ１０の吐出口と油圧モータ２０の吸入口との間に設けられ、油圧ポンプ１０で生成した圧油（高圧油）を油圧モータ２０に導くように構成されている。
低圧ライン３１は、油圧モータ２０の吐出口と油圧ポンプ１０の吸入口との間に設けられ、油圧モータ２０から吐出された作動油（低圧油）を油圧ポンプ１０に導くように構成されている。
【００３３】
上記油圧トランスミッション６において、油圧ポンプ１０で生成された高圧油は高圧ライン３０を介して油圧モータ２０に流入し、油圧モータ２０を駆動する。油圧モータ２０で仕事を行った後の低圧油は、低圧ライン３１を介して油圧ポンプ１０に流入して、油圧ポンプ１０で昇圧された後、再び高圧ライン３０を介して油圧モータ２０に流入する。油圧モータ２０の出力軸（回転シャフト）７には、グリッド９に連系された発電機８が連結されている。そして、油圧トランスミッション６の油圧ポンプ１０に入力された回転は、油圧トランスミッション６で増速された後、発電機８に入力される。
【００３４】
図１には、油圧モータ２０を１個だけ含む油圧トランスミッション６を示したが、複数の油圧モータ２０を設けて、それぞれの油圧モータ２０を油圧ポンプ１０に接続してもよい。複数の油圧モータ２０を設ける場合、一つの油圧モータ２０に対して１つの発電機８を設けてもよいし、出力軸７を共有する複数の油圧モータ２０に対して１つの発電機８を設けてもよい。また、発電機８は、油圧モータ２０の同軸上に設けられる同期発電機であってもよい。
【００３５】
ここで、油圧ポンプ１０及び油圧モータ２０の具体的な構成例について説明する。なお、図２は、一実施形態に係る油圧ポンプ１０の構成図である。図３は、一実施形態に係る油圧モータ２０の構成図である。なお、図２及び図３では、油圧ポンプ１０がマルチローブカム１４を備え、油圧モータ２０が偏心カム２４を備える場合を例示したが、カムの種類はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
一実施形態において、図２に示す油圧ポンプ１０は、複数のピストン１２と、複数のピストン１２を往復運動可能にそれぞれ案内するように構成され、複数のピストン１２とともに複数の作動室１３を形成する複数のシリンダ１１と、複数のピストン１２に係合する波形のカム曲面を有するカム（マルチローブカム）１４と、各作動室１３に対して設けられた高圧弁１５および低圧弁１６と、を備えている。高圧弁１５は、各作動室１３と高圧ライン３０との間の高圧連通路１７に設けられ、低圧弁１６は、各作動室１３と低圧ライン３１との間の低圧連通路１８に設けられている。例えば、高圧弁１５には、作動室１３から高圧ライン３０に向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁を用い、低圧弁１６には電磁弁を用いることができる。なお、本実施形態では、ピストン１２及び該ピストン１２を案内するシリンダ１１と、このシリンダ１１に対応した高圧弁１５及び低圧弁１６を含んでシリンダユニットと称する。
【００３７】
油圧ポンプ１０の運転時において、回転シャフト５とともにカム１４が回転すると、カム山に対応してピストン１２が周期的に上下動し、ピストン１２が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン１２が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。そのため、ピストン１２とシリンダ１１の内壁面によって形成される作動室１３の容積は周期的に変化する。
油圧ポンプ１０では、高圧弁１５および低圧弁１６の開閉によって、各作動室１３をアクティブ状態又は非アクティブ状態に切替えることができる。作動室１３がアクティブ状態である場合、吸入工程において高圧弁１５を閉じ低圧弁１６を開くことで低圧ライン３１から作動室１３内に作動油を流入させるとともに、ポンプ工程において高圧弁１５を開き低圧弁１６を閉じることで作動室１３から高圧ライン３０に圧縮された作動油を送り出す。一方、作動室１３が非アクティブ状態である場合、吸入工程およびポンプ工程の両方において、高圧弁１５が閉じて低圧弁１６が開いた状態を維持して、作動室１３と低圧ライン３１との間で作動油を往復させる（すなわち、高圧ライン３０には作動油を送り出さない）。これにより、油圧ポンプ１０は、アクティブ状態にある作動室１３の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、全体としての押しのけ容積を調節することができる。
【００３８】
一実施形態において、図３に示す油圧モータ２０は、シリンダ２１及びピストン２２により形成される複数の作動室２３と、ピストン２２に係合するカム曲面を有するカム２４と、各作動室２３に対して設けられた高圧弁２５および低圧弁２６と、を備える。高圧弁２５は、各作動室２３と高圧ライン３０との間に設けられ、低圧弁２６は、各作動室２３と低圧ライン３１との間に設けられている。なお、本実施形態では、ピストン２２及び該ピストン２２を案内するシリンダ２１と、このシリンダ２１に対応した高圧弁２５及び低圧弁２６を含んでシリンダユニットと称する。
【００３９】
油圧モータ２０の運転時において、油圧ポンプ１０が生成した高圧ライン３０と低圧ライン３１との差圧によって、ピストン２２が周期的に上下動し、ピストン２２が上死点から下死点に向かうモータ工程と、ピストン２２が下死点から上死点に向かう排出工程とが繰り返される。そのため、ピストン２２とシリンダ２１の内壁面によって形成される作動室２３の容積は周期的に変化する。
油圧モータ２０では、高圧弁２５および低圧弁２６の開閉によって、各作動室２３をアクティブ状態又は非アクティブ状態に切替えることができる。作動室２３がアクティブ状態である場合、モータ工程において高圧弁２５を開き低圧弁２６を閉じることで高圧ライン３０から作動室２３内に圧油を流入させるとともに、排出工程において高圧弁２５を閉じ低圧弁２６を開くことで作動室２３内で仕事をした圧油を低圧ライン３１に送り出す。一方、作動室２３が非アクティブ状態である場合、モータ工程及び排出工程の両方において、高圧弁２５が閉じて低圧弁２６が開いた状態を維持して、作動室２３と低圧ライン３１との間で圧油を往復させる（すなわち、高圧ライン３０からの高圧油を作動室２３に受け入れない）。これにより、油圧モータ２０は、油圧ポンプ１０と同様に、アクティブ状態にある作動室２３の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、全体としての押しのけ容積を調節することができる。
【００４０】
本実施形態では、上記した油圧ポンプ１０又は油圧モータ２０を含む油圧機械のシリンダユニットの部品の不具合に起因した異常を診断するために、さらに以下の構成を備えている。
【００４１】
図１に示すように、幾つかの実施形態に係る異常診断装置４０は、回転シャフト５，７のトルクを取得するためのトルクセンサ４１，４３、高圧ライン３０における圧力を取得するための圧力センサ４２、又は、油圧機械の出力を取得するための出力センサ４４の少なくとも一つを備える。ここでは一例として、油圧機械の出力として発電機出力を示している。
【００４２】
また、異常診断装置４０は、センサ４１，４２，４３，４４の検出信号に基づいて、シリンダユニットの部品の不具合に起因した異常を検出するための異常検出部４６を含むコントローラ４５をさらに備える。コントローラ４５は、後述する閾値等を記憶するための記憶部４７をさらに備えていてもよい。
異常検出部４６は、センサ４１，４２，４３，４４の計測結果から得られる回転シャフト５，７のトルク、高圧ライン３０の圧力又は油圧機械の出力の変動成分のうち、回転シャフト５，７の回転数ωとカム１４のカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分、または、油圧機械の無負荷状態においてセンサ４１，４３の計測結果から得られるトルクの標準偏差の少なくとも一方に基づいて、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を検出するように構成される。
【００４３】
幾つかの実施形態に係る油圧機械の異常診断方法は、回転シャフト５，７のトルク変動、高圧ライン３０における圧力変動もしくは油圧機械の出力変動のうち、回転シャフト５，７の回転数ωとカム１４のカム山数ｍとで定まる特定周波数の変動成分、または、油圧機械の無負荷状態における回転シャフト５，７のトルクの標準偏差の少なくとも一方に基づいて、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つを含む油圧機械の異常を検出するステップを備える。
なお、図３に示す油圧モータ２０は偏心カム２４を備える構成について例示したが、上記実施形態は、油圧モータ２０がカム山を有するマルチローブカム（図２参照）を有している場合に適用される。
【００４４】
上記構成によれば、油圧機械（油圧ポンプ１０若しくは油圧モータ２０）におけるシリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【００４５】
一実施形態において、記憶部４７には、回転シャフト５，７のトルク変動、高圧ライン３０における圧力変動もしくは油圧機械の出力変動のうち異常診断に用いられる変動に関する閾値が記憶されている。
異常検出部４６には、異常診断に用いられるパラメータ（回転シャフト５，７のトルク、高圧ライン３０における圧力もしくは油圧機械の出力のうち少なくとも一つ）を検出するためのセンサ４１，４２，４３，４４から検出信号が入力される。異常検出部４６は、検出信号に基づいて、異常診断に用いられるパラメータの特定周波数の変動成分を抽出する。このとき、パラメータの検出信号から、例えばＦＦＴによる周波数解析によってパラメータの特定周波数の変動成分を抽出するようにしてもよい。そして、異常検出部４６では、特定周波数の変動成分と記憶部４７に記憶された閾値とを比較し、特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つが発生したと判断する。
【００４６】
このように、パラメータの特定周波数の変動成分の大きさが閾値を超えた場合に異常と判断することにより、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を容易に判断することができる。
【００４７】
他の実施形態において、記憶部４７には、回転シャフト５，７のトルクの標準偏差に関する閾値が記憶されている。
異常検出部４６には、トルクセンサ４１，４３から検出信号が入力される。異常検出部４６は、トルクセンサ４１，４３の計測結果から取得された無負荷状態におけるトルクの標準偏差と、記憶部４７に記憶された閾値とを比較し、無負荷状態におけるトルクの標準偏差が閾値を超えた場合、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つが発生したと判断する。
【００４８】
例えば、複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットにのみ高圧弁１５，２５のスティック異常が発生した場合、油圧機械の無負荷状態では、他のピストン１２，２２は作動していないので他の要因に起因した影響は殆ど現れず、スティック異常が発生したシリンダユニットからの影響のみが回転シャフト５，７のトルクに顕著に現れる。そのため、上記実施形態によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁１５，２５の開状態でのスティックを適正に検出することができる。また、ピストン１２，２２がスティックした場合、スティックしたストローク位置によって、シリンダユニットに不具合が発生することがある。例えば、ピストン１２，２２が下死点付近でスティックした場合、ピストン１２，２２の摺動部（例えばコロやシュー）からカム面に対して過度な負荷が作用する可能性がある。その場合、回転シャフト５，７のトルクに顕著な変化が現れる。よって、ピストン１２，２２のスティックを適正に検出することができる。
【００４９】
次に、具体例として、本実施形態における異常診断を油圧ポンプ１０又は油圧モータ２０に適用した場合についてそれぞれ説明する。
【００５０】
まず、図４乃至図６を参照して、油圧ポンプ１０に対して、特定周波数の変動成分を用いた異常診断を行う場合について説明する。
図４は、一実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。なお、油圧ポンプ１０の各部位については、図２の符号を用いている。
【００５１】
図１及び図４に示すように、油圧ポンプ１０は、回転シャフト５の周方向に配列された複数のカム山を有するカム（マルチローブカム）１４を備える。
一実施形態に係る油圧ポンプ１０の異常診断方法では、ステップＳ１において、異常検出部４６は、回転シャフト５のトルク変動を検出するためのトルクセンサ４１の計測結果、又は、高圧ライン３０における圧力センサ４２の計測結果の少なくとも一つに基づいて、回転シャフト５のトルク変動又は高圧ライン３０における圧力変動の少なくとも一つを取得する。次いで、ステップＳ２において、異常検出部４６は、回転シャフト５のトルク変動又は高圧ライン３０における圧力変動の少なくとも一つの周波数解析を行い、特定周波数の変動成分を抽出する。ここで、特定周波数とは、回転シャフト５の回転数ωとカム１４のカム山数ｍとで定まる周波数であり、具体的には、ω×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）で得られる周波数である。あるいは、特定周波数は、ω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）であってもよい。
【００５２】
そして、ステップＳ３において、異常検出部４６では、ステップＳ２で得られた特定周波数の変動成分と、記憶部４７に記憶された閾値とを比較する。特定周波数の変動成分が閾値よりも小さい場合、ステップＳ４において異常なしと判断する。一方、特定周波数の変動成分が閾値よりも大きい場合、ステップＳ５において、高圧弁１５の開状態でのスティック、低圧弁１６の閉状態でのスティック又はピストン１２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を検出する。特に、この実施形態に係る診断方法は、高圧弁１５の開状態でのスティック又はピストン１２のスティックの異常検出に適している。なお、上述の実施形態では、異常診断に際して、回転シャフト５のトルク変動又は高圧ライン３０における圧力変動の少なくとも一つを用いているが、油圧ポンプ１０の出力変動を用いてもよい。ステップＳ５において異常が発生したことを検出した場合、ステップＳ６において、油圧ポンプ１０の運転を停止する。
【００５３】
例えば、高圧弁１５が開いた状態でスティック（固着）した場合、作動室１３内に高圧油が流入し続け、シリンダ１１の筒内圧が過度に高くなることがある。同様に、低圧弁１６が閉状態でスティックした場合、作動室１３内の高圧油が流出しなくなるので、シリンダ１１の筒内圧が過度に高くなることがある。通常、筒内圧が過度に高くなると、回転シャフト５のトルク又は高圧ライン３０における圧力にその影響が表れる。複数のシリンダユニットのうち何れかのシリンダユニットにのみ高圧弁１５又は低圧弁１６のスティック異常が発生した場合、ピストン１２はカム山に対応して周期的にシリンダ１１内を往復動するので、スティック異常が発生したシリンダユニットの影響は、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の特定周波数の変動成分として顕著に現れる。一方、例えば高負荷時には、他の要因により、回転シャフト５のトルク又は高圧ライン３０における圧力に変動成分が現れることがあるが、ピストン１２の周期的な往復動に関与しない場合には、上記特定周波数の変動成分として現れることはない。そのため、上記実施形態によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁１５の開状態でのスティック又は低圧弁１６の閉状態でのスティックを適正に検出することができる。
【００５４】
また、ピストン１２がスティックした場合、スティックしたストローク位置によって、シリンダユニットに不具合が発生することがある。例えば、ピストン１２が下死点付近でスティックした場合、ピストン１２の摺動部（例えばコロやシュー）がカム１４の頂部に向かう領域においてピストン１２の摺動部からカム面に対して過度な負荷が作用する可能性がある。その場合、例えば回転シャフト５のトルクにおいて、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍ又はω２×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）の特定周波数の変動成分が顕著に現れる。このため、上記実施形態によれば、他の要因に起因した影響を排除し、ピストン１２のスティックを適正に検出することができる。
【００５５】
図５乃至図７は、高圧弁のスティック異常に関する図である。
なお、図５は、油圧ポンプの高圧圧力スペクトルを示すグラフである。図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、油圧ポンプの回転数、アクティブ頻度指令値Ｆｄ、回転シャフトのトルク、シリンダ内圧力（筒内圧）の経時変化を示すグラフである。図７（ａ）及び（ｂ）は、回転シャフトのトルク及び高圧ラインの圧力の周波数分析結果を示す図である。なお、アクティブ頻度指令値Ｆｄとは、アクティブ状態のシリンダの全シリンダに対する割合を表す。
【００５６】
図５は、Ｆｄが異なるケース１とケース２において、それぞれ、正常時及び異常時における高圧ライン３０の圧力スペクトルを比較した図である。ここで、異常時とは、高圧弁１５のスティック異常が発生した時である。
ケース１において、高圧ライン３０の圧力は、正常時には周波数に関わらず概ね一定の値を示している。一方、異常時には、特定の周波数Ｆ１において高圧ライン３０の圧力が突出して上昇している。この特定の周波数Ｆ１は、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍに対応している。
同様に、ケース２において、高圧ライン３０の圧力は、正常時には周波数に関わらず概ね一定の値を示しているが、異常時には、特定の周波数Ｆ２において高圧ライン３０の圧力が突出して上昇している。ケース２においても、この特定の周波数Ｆ２は、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍに対応している。
これらの図から明らかなように、高圧弁１５のスティック異常が発生した時、高圧ライン３０の圧力変動は、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍの特定周波数の変動成分として顕著に現れることがわかる。すなわち、高圧弁１５のスティック異常と、回転シャフト５の回転数ωとカムのカム山数ｍとで定まるω×ｍの特定周波数の変動成分との間に密接な関係があることが明らかである。
【００５７】
図６において、（ａ）は油圧ポンプ１０の回転数の経時変化を示し、（ｂ）はアクティブ頻度指令値Ｆｄの経時変化を示し、（ｃ）は回転シャフト５のトルクの経時変化を示し、（ｄ）はシリンダ内圧力（筒内圧）の経時変化を示すグラフである。
高圧弁のスティック異常が発生した時、（ａ）に示すように回転数は一定の状態を維持しているが、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、スティック異常の発生時点からアクティブ頻度指令値Ｆｄの変動及び回転シャフト５のトルク変動が大きくなる。また、（ｄ）に示すように、スティック異常の発生時点から筒内圧も上昇する。
これらの結果から、油圧ポンプ１０に異常が発生したことは判断できるが、これのみではシリンダユニットにおける異常か他の要因による異常かを判定することは難しい。
そこで、図７（ａ）に示す回転シャフト５のトルクの周波数分析結果を見ると、異常発生時から特定周波数Ｆ１におけるトルク変動が顕著に現れている。あるいは、図７（ｂ）に示す高圧ライン３０の圧力の周波数分析結果を見ると、異常発生時から特定周波数Ｆ１におけるトルク変動が顕著に現れている。そのため、この異常は、高圧弁１５の開状態でのスティックであると特定することができる。なお、ここでは高圧弁１５の開状態でのスティック異常を検出する場合を例示したが、低圧弁１６の閉状態でのスティック異常又はピストン１２のスティック異常も同様にして特定することができる。
なお、上述したように、特定周波数の変動成分を用いた異常診断は、油圧モータ２０等の他の油圧機械にも適用できる。
【００５８】
次に、図８乃至図１０を参照して、油圧ポンプ１０に対して、回転シャフト５のトルクの標準偏差を用いた異常診断を行う場合について説明する。図８は、他の実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。なお、油圧ポンプ１０の各部位については、図２の符号を用いている。
【００５９】
図１及び図８に示すように、他の実施形態に係る油圧ポンプ１０の異常診断方法では、ステップＳ１１において、異常検出部４６は、回転シャフト５のトルク変動を検出するためのトルクセンサ４１の計測結果に基づいて、油圧ポンプ１０の無負荷状態における回転シャフト５のトルクの標準偏差を取得する。トルクの標準偏差は、油圧ポンプ１０の回転数が設定値以上であるときに取得してもよい。これにより、トルクの標準偏差に異常が顕著に現れ、より適正な異常診断が可能となる。また、油圧ポンプ１０の無負荷状態は、油圧ポンプ１０によるポンピングが行われていないときに実現される。例えば、全てのシリンダユニットにおける作動室１３を非アクティブ状態（Ｆｄ＝０）とすることによって油圧ポンプ１０によるポンピングが停止される。次いで、ステップＳ１２において、異常検出部４６は、トルクの標準偏差と、記憶部４７に記憶された閾値とを比較する。トルクの標準偏差が閾値よりも小さい場合、ステップＳ１３において異常なしと判断する。一方、トルクの標準偏差が閾値よりも大きい場合、ステップＳ１４において、高圧弁１５の開状態でのスティック又はピストン１２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を検出する。異常が検出された場合、ステップＳ１５において、油圧ポンプ１０の運転を停止する。
【００６０】
上記実施形態によれば、他の要因に起因した影響を排除し、高圧弁１５の開状態でのスティック又はピストン１２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に検出することができる。
【００６１】
図９は正常時における各経時変化を示しており、（ａ−１）は油圧ポンプ１０の回転数の経時変化を示し、（ｂ−１）は回転シャフト５のトルクの経時変化を示し、（ｃ−１）はシリンダ内圧力（筒内圧）の経時変化を示し、（ｄ−１）は回転シャフト５のトルクの標準偏差の経時変化を示すグラフである。図９において、（ａ−２）〜（ｄ−２）は、（ａ−１）〜（ｄ−１）の無負荷期間Ｔを拡大したグラフである。図１０は、異常時における各経時変化を示しており、（ａ−１）は油圧ポンプ１０の回転数の経時変化を示し、（ｂ−１）は回転シャフト５のトルクの経時変化を示し、（ｃ−１）はシリンダ内圧力（筒内圧）の経時変化を示し、（ｄ−１）は回転シャフト５のトルクの標準偏差の経時変化を示すグラフである。図９において、（ａ−２）〜（ｄ−２）は、（ａ−１）〜（ｄ−１）の無負荷期間Ｔを拡大したグラフである。なお、図１０では一例として、ピストン１２のスティック異常が発生した場合を示している。
【００６２】
図９に示す正常時においては、（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように回転数が設定以上であるとき、（ｄ−１）及び（ｄ−２）に示すように無負荷期間Ｔにおいて回転シャフト５の標準偏差は小さい。
一方、図１０に示す異常時においては、（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように回転数が設定以上であるとき、（ｄ−１）及び（ｄ−２）に示すように無負荷期間Ｔにおいて回転シャフト５の標準偏差は大きくなる。
このように、ピストン１２のスティック異常が発生した場合、油圧ポンプ１０が無負荷状態である無負荷期間Ｔにおいて、標準偏差は大きくなる。そのため、油圧ポンプ１０が無負荷状態であるときの回転シャフト５の標準偏差を監視することで、異常を適正に検出することが可能である。なお、高圧弁１５のスティック異常に対しても、同様にして異常を検出することができる。
【００６３】
さらに、図１１を参照して、油圧モータ２０に対して、回転シャフト７のトルクの標準偏差を用いた異常診断を行う場合について説明する。図１１は、他の実施形態に係る異常診断方法を示すフローチャートである。なお、油圧モータ２０の各部位については、図３の符号を用いている。
【００６４】
図１１に示すように、他の実施形態に係る油圧ポンプ１０の異常診断方法では、ステップＳ２１において、油圧モータ２０の回転数を上昇させる。発電機８が定格回転数に到達したら、Ｓ２２において、異常検出部４６は、発電機８をグリッドに連系した直後の油圧モータ２０の無負荷回転時における回転シャフト７のトルクの標準偏差を取得する。トルクの標準偏差は、トルクセンサ４３の検出信号から得られる。そして、ステップＳ２３において、異常検出部４６は、トルクの標準偏差と、記憶部４７に記憶された閾値とを比較する。トルクの標準偏差が閾値よりも小さい場合、ステップＳ２４において、異常検出部４６は油圧モータ２０の異常なしと判断する。一方、トルクの標準偏差が閾値を超えた場合、ステップＳ２５において、異常検出部４６は、高圧弁２５のスティック異常又はピストン２２のスティック異常と判断する。この場合、ステップＳ２６において、油圧モータ２０の運転を停止する。
【００６５】
上記実施形態によれば、発電機８が定格回転数に到達し、且つ、油圧モータ２０が無負荷状態にあるとき異常検出を行うようにしているので、シリンダユニットの不具合に起因した影響がトルクに顕著に反映される。そのため、高圧弁２５の開状態でのスティック、低圧弁２６の閉状態でのスティック又はピストン２２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧モータ２０の異常をより一層適正に診断することができる。
また、分散型電源として油圧モータ２０が用いられる場合、通常、発電機８の併入に際して発電機８をグリッド９に連系した直後（あるいは連系直前から直後までの一定時間を含んでもよい）、無負荷回転を行うことがある。そのため、この無負荷回転を利用して、回転シャフト７のトルクの標準偏差に基づく油圧モータ２０の異常検出を行うようにすれば、通常の運用を妨げることなく異常診断を行うことができる。
【００６６】
上述した少なくとも一の実施形態によれば、シリンダユニットの不具合に起因した異常とは別の要因により発生した異常の影響を受けにくい異常診断が可能となり、高圧弁１５，２５の開状態でのスティック、低圧弁１６，２６の閉状態でのスティック又はピストン１２，２２のスティックの少なくとも一つを含む、油圧機械の異常を適正に診断することができる。また、複数のシリンダユニットのそれぞれに筒内圧センサ等の検出部を設ける必要がないため、簡易な構成とすることができ、低コスト化も図れる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、油圧機械として風力発電装置１の油圧ポンプ１０及び油圧モータ２０について説明したが、本実施形態の油圧機械は、風力発電装置１以外の他の再生エネルギー型発電装置又は他の油圧機械利用装置が備える油圧機械にも適用できる。
【００６９】
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７０】
１      風力発電装置
２      ブレード
３      ハブ
４      ロータ
５      回転シャフト
６      油圧トランスミッション
７      出力軸（回転シャフト）
８      発電機
９      グリッド
１０    油圧ポンプ
１１，２１    シリンダ
１２，２２    ピストン
１３，２３    作動室
１４    カム（マルチローブカム）
１５，２５    高圧弁
１６，２６    低圧弁
２０    油圧モータ
２４    カム（偏心カム）
３０    高圧ライン
３１    低圧ライン
４０    異常診断装置
４１，４３    トルクセンサ
４２    圧力センサ
４３    トルクセンサ
４４    出力センサ
４５    コントローラ
４６    異常検出部
４７    記憶部
【図１】
0006449102.tif 000002
【図２】
0006449102.tif 000003
【図３】
0006449102.tif 000004
【図４】
0006449102.tif 000005
【図５】
0006449102.tif 000006
【図６】
0006449102.tif 000007
【図７】
0006449102.tif 000008
【図８】
0006449102.tif 000009
【図９】
0006449102.tif 000010
【図１０】
0006449102.tif 000011
【図１１】
0006449102.tif 000012