(57)【要約】【課題】ケーシングに覆われた回転装置における覆回転の故障を検出する。【解決手段】故障検出装置の制御部２００は、回転体が覆回転体を装備していない状態における所定の回転数におけるそのモータ４００に作用するトルク値を予め制御部２００のＲＡＭに格納しておく。覆回転体の回転時、制御部２００のＣＰＵは、前記所定の回転数においてモータ４００に作用するトルク値をインバータ３００から受け取り、両者を比較演算して、その差が所定値を越えたときに故障と判断してモータを停止制御する。【選択図】        図１０
2004211754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された回転体と、この回転体の外側を覆う覆回転体状の覆回転体を備え、この覆回転体は前記回転体と同一の回転軸芯を有し、回転自在に支持されており、前記覆回転体の内径及び軸方向の長さを、前記回転体の外径及び軸方向の長さより大きく選定して設けた間隙による流体層を保持させ、前記回転体の回転動作に伴って前記間隙に存在する流体層も回転し、前記覆回転体に作用して回転動作を惹起させ前記回転体の回転速度よりも小さな速度をもって回転する機能を有し、回転体と覆回転体、及び覆回転体と外部との間で順次速度を減少させる介在流体層により、前記回転体の損失を低減させる損失低減装置を備えた回転装置において、
任意の数の覆回転体を備えた前記回転体の所定の回転速度での回転中に該回転体のモータに作用する第１の負荷の値を検知する手段、
覆回転体を備えない回転体の回転時に該回転体のモータに作用する第２の負荷の値を記憶する手段、
前記第1と第２の負荷の値に基づき覆回転体の故障の有無を判定する手段、
を備えたことを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置。
【請求項２】
請求項１に記載された回転装置において、
前記第1と第２の負荷の値に基づき故障の有無を判定する手段は、前記第１及び第２の負荷の値の差を演算する手段及び前記負荷の値の差が所定値を超えたとき覆回転体の故障と判定する手段を備えていることを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載された覆回転体の故障検知装置を有する回転装置において、
前記負荷の値は回転体を回転させるモータに作用するトルク値又は該モータの電力値であることを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置。
【請求項４】
回転自在に支持された回転体と、この回転体の外側を覆う覆回転体状の覆回転体を備え、この覆回転体は前記回転体と同一の回転軸芯を有し、回転自在に支持されており、前記覆回転体の内径及び軸方向の長さを、前記回転体の外径及び軸方向の長さより大きく選定して設けた間隙による流体層を保持させ、前記回転体の回転動作に伴って前記間隙に存在する流体層も回転し、前記覆回転体に作用して回転動作を惹起させ前記回転体の回転速度よりも小さな速度をもって回転する機能を有し、回転体と覆回転体、及び覆回転体と外部との間で順次速度を減少させる介在流体層により、前記回転体の損失を低減させる損失低減装置を備えた回転装置における覆回転体の故障を検知するための故障検知用プログラムであって、
任意の数の覆回転体を備えた前記回転体の所定の回転速度での回転中に、該回転体のモータに作用する第１の負荷の値を検知する手順、
覆回転体を備えない回転体の回転時に該回転体のモータに作用する第２の負荷の値を記憶手段に記憶させる手順、
前記第1と第２の負荷の値の差を演算する手順、
前記負荷の値の差が所定の値を超えるとき、覆回転体の故障と判断する手順、をコンピュータに実行させるための故障検出用プログラム。
【請求項５】
請求項４に記載された故障検出用プログラムにおいて、
更に、前記覆回転体が所定の速度で回転するときの軸受の故障を検知する手順、
軸受けの故障の有無と回転体の故障検知に基づき、覆回転体の故障の有無を判定する手順をコンピュータに実行させるための故障検出用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体などの流体中で回転するフライホイール等の回転体を、回転体と同軸状に回転自在に設けた覆回転体で覆った回転装置における覆回転体の故障の検知に関し、具体的には覆回転体の故障を検出するための装置、故障検出処理を実行させるための故障検出用プログラム、及び該プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転装置における回転体（ロータ）の流体抵抗を減少させる手段として、回転体の表面に接する流体を除去するか、密度を低減させることが行われている。このため、回転体を収納するケーシングを設け、ケーシングの内部を真空にするか減圧することにより損失を低減させることが行われている。
しかし真空中では、回転体を支持する軸受を潤滑する潤滑油の蒸発や回転体の製造上の問題から回転体そのものからのアウトガスが発生し真空度が低下するため真空度を保つのが難しい。そこで、所定の真空度を保つためには真空保持装置である真空ポンプやゲッターを設けることが必要となるが、真空保持装置は設備コストがかかる。
【０００３】
そこで、本出願人等は先に、真空や減圧状態にすることなく、高周速の回転体を大気圧か大気圧に近い環境で回転させるよう、回転自在に支持された回転体と、この回転体の外側に同じ回転軸芯を持ち回転自在に支持され、前記回転体を覆う覆回転体を同芯状に複数設け、これにより、回転体と覆回転体との間で相対速度を減少し、流体抵抗が低減され風損が低減する回転装置を提案した（特願２００００−２９８４７１号）。
しかし、この回転装置では、回転体の回転に伴って覆回転体が常時回転するため、覆回転体には遠心力が常に作用し、これによって覆回転体が変形し破損したり或いは、覆回転体の軸受けの取付部分に歪みが発生するなどの故障が生じることが分かった。
【０００４】
故障が発生すると、覆回転体は正規の回転数で回転することができず、それに伴って各覆回転体のモータに作用するトルクも均一とはならず、覆回転体のトルクバランスが崩れるため、回転によるエネルギー消費が増大するだけでなく、そのまま運転を続けると極端な場合には覆回転体及び装置自体が破損に至ることがある。
しかしながら、回転装置では、覆回転体の外側はケーシングで覆われており、また、回転体と同芯状に複数の覆回転体が配置されている場合には、仮に覆回転体の内の一つが故障しても、外からは回転体が故障したのか分からないという問題があり、そのため、覆回転体が故障してもそれを止める手立てがない。
なお、回転装置において覆回転体の故障を検出するものは従来技術として存在していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、覆回転体を備えた回転装置において覆回転体が故障（破損）した場合にその故障の状態を検知するようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転自在に支持された回転体と、この回転体の外側を覆う覆回転体状の覆回転体を備え、この覆回転体は前記回転体と同一の回転軸芯を有し、回転自在に支持されており、前記覆回転体の内径及び軸方向の長さを、前記回転体の外径及び軸方向の長さより大きく選定して設けた間隙による流体層を保持させ、前記回転体の回転動作に伴って前記間隙に存在する流体層も回転し、前記覆回転体に作用して回転動作を惹起させ前記回転体の回転速度よりも小さな速度をもって回転する機能を有し、回転体と覆回転体、及び覆回転体と外部との間で順次速度を減少させる介在流体層により、前記回転体の損失を低減させる損失低減装置を備えた回転装置において、任意の数の覆回転体を備えた前記回転体の所定の回転速度での回転中に該回転体のモータに作用する第１の負荷の値を検知する手段、覆回転体を備えない回転体の回転時に該回転体のモータに作用する第２の負荷の値を記憶する手段、前記第1と第２の負荷の値に基づき覆回転体の故障の有無を判定する手段、を備えたことを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された回転装置において、前記第1と第２の負荷の値に基づき故障の有無を判定する手段は、前記第１及び第２の負荷の値の差を演算する手段及び前記負荷の値の差が所定値を超えたとき覆回転体の故障と判定する手段を備えていることを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載された覆回転体の故障検知装置を有する回転装置において、前記負荷の値は回転体を回転させるモータに作用するトルク値又は該モータの電力値であることを特徴とする覆回転体の故障検知装置を有する回転装置である。
請求項４の発明は、回転自在に支持された回転体と、この回転体の外側を覆う覆回転体状の覆回転体を備え、この覆回転体は前記回転体と同一の回転軸芯を有し、回転自在に支持されており、前記覆回転体の内径及び軸方向の長さを、前記回転体の外径及び軸方向の長さより大きく選定して設けた間隙による流体層を保持させ、前記回転体の回転動作に伴って前記間隙に存在する流体層も回転し、前記覆回転体に作用して回転動作を惹起させ前記回転体の回転速度よりも小さな速度をもって回転する機能を有し、回転体と覆回転体、及び覆回転体と外部との間で順次速度を減少させる介在流体層により、前記回転体の損失を低減させる損失低減装置を備えた回転装置における覆回転体の故障を検知するための故障検知用プログラムであって、任意の数の覆回転体を備えた前記回転体の所定の回転速度での回転中に、該回転体のモータに作用する第１の負荷の値を検知する手順、覆回転体を備えない回転体の回転時に該回転体のモータに作用する第２の負荷の値を記憶手段に記憶させる手順、前記第1と第２の負荷の値の差を演算する手順、前記負荷の値の差が所定の値を超えるとき、覆回転体の故障と判断する手順、をコンピュータに実行させるための故障検出用プログラムである。
請求項５の発明は、請求項４に記載された故障検出用プログラムにおいて、
更に、前記覆回転体が所定の速度で回転するときの軸受の故障を検知する手順、軸受けの故障の有無と回転体の故障検知に基づき、覆回転体の故障の有無を判定する手順をコンピュータに実行させるための故障検出用プログラムである。
【０００７】
以上の構成により、本件発明では回転装置の回転中に覆回転体に故障が生じたとき、制御部のＰＣ（Personal Computer）等のコンピュータで故障検知用プログラムによる処理手順を実行させることで、その故障を容易に検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
まず、本発明が適用される風損を低減するための覆回転体を備えた回転装置について説明する。
図１は本発明を適用する複数の覆回転体を備えた回転装置の一部を破断した斜視図である。１０１は軸１１２を持ち回転によりエネルギーを蓄積する回転体の一種であるフライホイールである。１０２は金属などの薄板で形成され、フライホイール１０１を覆いかつフライホイールと同じ回転軸芯を持ち回転自在に支持された第１の覆回転体である。１０３は同じく薄板で形成され、第１の覆回転体１０２を覆いかつ同様にフライホイール１０１と同芯状にかつ回転自在に配置された第２の覆回転体である。
【０００９】
第２の覆回転体１０３のさらに外側には、これらフライホイール１０１、第１の覆回転体１０２および第２の覆回転体１０３を覆い、かつフライホイール１０１の軸受部１１、１２が設けられたケーシング（容器）１１１が設けられている。ケーシング１１１は図示しない支持台に固定されている。
１３，１４および１５，１６はそれぞれ一対の軸受であり、１３、１４は第１の覆回転体１０２と第２の覆回転体１０３との間に設けられ、また１５，１６は第２の覆回転体１０３とケーシング１１１との間に設けられている。
【００１０】
図２は本発明を適用する別の回転装置の一部を破断した斜視図である。第１の覆回転体１０２、第２の覆回転体１０３は図１と同様に取り付けられているが、その周面には開口２０１，２０２がそれぞれ設けられている。この開口２０１、２０２は貫通し、相互間で気体の移動が可能になっている。
これらを覆うケーシング１１１には、ガス管１１３が取り付けられ、このガス管１１３から空気はもとより空気よりも質量の小さい気体、例えば水素やヘリウムなどを注入することができる。注入されると第１の覆回転体１０２や第２の覆回転体１０３には開口２０１，２０２がそれぞれ設けられているため、水素を注入すればこれら開口から水素が入り込み、装置全体を水素で置換することができる。また、回転体の速度を上げて外周のガス圧が高くなり、中心部の圧力が下がって中心近くの覆回転体は内側に変形し、逆に外周に近い部分では圧力が上がって外側に変形する可能性があるが、開口２０１，２０２を設けることにより、この圧力変動を減少でき、覆回転体が押しつぶされる現象を回避できる。
【００１１】
図３乃至図６は本発明を適用する更に他の回転装置の構造を模式的に示した図である。これらの図において、１１、１２はフライホイール１０１の軸１１２を支持する軸受、１３、１４は第１の覆回転体１０２を支持する軸受、また１５，１６は、第２の覆回転体１０３を支持する軸受である。
【００１２】
図３は、フライホイール１０１の軸１１２の軸受１１，１２が支持台１７によって支持されている状態を示している。第１の覆回転体１０２は軸受１３，１４に回転自在に支持されている。また、第２の覆回転体１０３は支持台１７によって支持された軸受１５，１６に支持されている。ここで軸受１３，１４は第１の覆回転体１０２と隣り合う第２の覆回転体１０３との間に設けられている。
【００１３】
図４は、フライホイールの軸受１１，１２については図３と同であるが、第１の覆回転体１０２が支持される一方の軸受１４がフライホイール１０１の軸１１２の間に取り付けられている状態を示している。
【００１４】
図５は、第１の覆回転体１０２の２つの軸受１３，１４ともにフライホイール１０１の軸１１２に取り付けてられた状態を示している。図６は、装置全体が水平方向に配置されたものであり、第１の覆回転体の一方の軸受１４がフライホイール１０１との間に設けられている状態を示している。
【００１５】
このように、フライホイール１０１とそれに隣接する覆回転体１０２または隣接する覆回転体１０２，１０３同士との間に軸受手段１３〜１６を設けたことで、軸受手段をそれぞれ支持台に直接設ける場合より軸受損失が大幅に低減される。また隣り合う覆回転体同士の間に軸受手段を設けていることから相対速度が減少し、このことからも軸受損失が低減する。
【００１６】
次に本回転装置の風損が減少する原理について説明する。
フライホイール等、周速が高い回転体における単位面積当たりの流体抵抗Ｄは、流体の密度をρ、レイノルズ数や動粘性係数などで決定される係数をＡ、回転体の速度をＶとすると、
Ｄ＝（ρ／２）ＡＶ２
で表されることが知られている。
ここで、Ａは係数であるから、前記流体抵抗は、速度の二乗に比例していることが分かる。したがって、回転体全体が受ける抵抗は回転体の角速度の二乗に比例することが分かり、回転体が流体抵抗によって受けるトルクをＱ、流体の密度をρ、トルク係数Ｂ、回転体の角速度をωとすると、トルクＱは
Ｑ＝（ρ／２）Ｂω２
で表される。
ここで、この原理を本回転装置に適用する。まず、覆回転体が１つの場合について説明する。フライホイール１０１と覆回転体の表面積がほぼ等しく、フライホイール１０１の角速度ω１と覆回転体の角速度ω２が釣り合って回転しているとして、フライホイール１０１と覆回転体１０２との間の流体抵抗によるトルクをＱ１、覆回転体１０２と覆回転体１０２の外側の流体との間の流体抵抗によるトルクをＱ２とすると、Ｑ１、Ｑ２は、
Ｑ１＝（ρ／２）Ｂ（ω１−ω２）２
Ｑ２＝（ρ／２）Ｂω２２
となり、この両者は釣り合って回転しているから、両者のトルクＱ１とＱ２は等しいため、Ｑ１＝Ｑ２の関係が成立し、上記Ｑ１とＱ２の式から、次の関係が導かれる。
（ρ／２）Ｂ（ω１−ω２）２＝（ρ／２）Ｂω２２
この式を整理すると、ω２＝（ω１）／２が得られる。これは覆回転体１０２の角速度ω２がフライホイール１０１の角速度ω１の１／２の速度で回転することを示す。
【００１７】
次に覆回転体が任意の数だけある場合について考える。覆回転体をｎ個設けたときに各覆回転体のトルクをＱ１、Ｑ２、Ｑ３、…、Ｑｎ−１、Ｑｎとすると、それらは全て同じ値になり、それぞれの覆回転体が釣り合って回転しているため、それぞれの相対角速度（隣り合う覆回転体間の角速度差）はω１／（ｎ＋１）で等しくなる。さらに、フライホイールおよび覆回転体に接する流体の層の数は（ｎ＋１）層となるので、フライホイール１０１を露出して回転させる場合の流体抵抗によるトルクをＱ０とすると、覆回転体をｎ個設けたときの流体抵抗によるトルクＱｎは、
Ｑｎ＝Ｑ０／（ｎ＋１）２
となる。
したがって、フライホイール１０１が受ける抵抗は覆回転体が１個、２個、３個、…と増えるにしたがって１／４、１／９，１／１６…のように減少する。
このように、フライホイール１０１に覆回転体１０２を多数設けるとフライホイールの流体抵抗が減少し、いわゆる風損を減少できることが分かる。実際には覆回転体１０２を多数設けると、フライホイール１０１に接する流体層などは層全体が大きい角速度で回転することになって流体の質量による影響が無視できなくなる。
【００１８】
図７は、フライホイールや覆回転体の周速Ｖと、流体の回転による遠心力による圧力Ｐの関係をグラフに示したものであり、Ｐは図中に記載の式により得られる。この式において、周速をＶ、気体定数をＲ、絶対温度をＴ、大気圧をＰ０で示す。フライホイールや覆回転体の周速が極めて大きくなると、それら同士に挟まれる流体の回転による遠心力の影響が無視できなくなり、フライホイールまたは覆回転体の外周部分の圧力が増大するので、外周に近い部分の密封性を高くすることが望まれる。特に気体のように圧縮性流体の場合には、回転体の外周に近づくにしたがって流体の密度が高くなる。
【００１９】
図７のグラフから明らかなように、空気の場合には、フライホイールの周速を大きくすると、５００ｍ／ｓで４．４２気圧、１０００ｍ／ｓで３８２．２気圧と急激に圧力が上昇する。これに対し、水素は２０００ｍ／ｓでも計算値では、５．３４気圧となり、空気と比較して圧力上昇が極めて少ない。
このように、空気で周速を１５００ｍ／ｓにすることは現実的に不可能であるが、水素では空気の４倍の速度、２０００ｍ／ｓの周速にしても空気の１／４の速度の場合の圧力と大差ない。空気より密度が小さい水素やヘリウムで置換すると空気に比べ抵抗がはるかに小さくより風損を減少できる。また、特に水素は熱伝導度が高いため、水素に置換することにより、従来技術では使用できなかった発熱を伴う部品も利用可能になる。
【００２０】
図８は、フライホイールと、覆回転体との周速について、流体の回転に伴う遠心力による内圧上昇を考慮しない場合と、考慮した場合とについて、算出した周速を示すグラフである。１個目の覆回転体について内圧上昇を考慮した場合には、内圧上昇を考慮しない場合と比較して周速が上昇する。２個目の覆回転体も同様に内圧上昇の影響を受けて周速が上昇するが、周速が１個目の覆回転体よりも小さいため、内圧上昇に伴う回転数の上昇の割合は小さい。
【００２１】
図９は、回転体の周速度と抵抗トルクの関係を、フライホイールのみ、覆回転体が１から５個ある場合について示した図である。フライホイールの外周に覆回転体が１個設けられた場合には、フライホイールと１個目の覆回転体の相対的回転数が小さくなる結果、フライホイールの風損による損失力が低下することを示している。同様に、覆回転体が複数個設けられた場合には、覆回転体と次の覆回転体との相対的回転数も小さくなるから、この現象による損失の低下が加わる。しかし、覆回転体の個数が増加した場合、損失低下に寄与する割合は次第に小さくなる。覆回転体を増加する場合は、装置のコストが増加するから、損失低下のメリットを比較判断して設計する必要がある。
【００２２】
次に、以上で説明した回転装置における覆回転体の故障検知について、まず、故障した覆回転体の判別の原理について説明する。
既に説明したとおり、ｎ個の覆回転体を備えた回転体における、飽和状態回転数即ち定常回転状態における回転体１０１に作用する流体抵抗トルクＱｎは、回転体１０１を露出させて回転したときにロータに働く流体抵抗トルクをＱ０とすると、次式で表される。
Ｑｎ＝Ｑ０／（ｎ＋１）２
ここで、機械損失が飽和状態回転時（定トルク状態時）で、風損より十分小さく、近似的に０と見なせるときは、回転体に働く流体抵抗をＱ、モータトルクをＴとすると次式が成り立つ。
Ｔ＝Ｑ
従って、  Ｔｎ＝Ｔ０／（ｎ＋１）２  ・・・（式１）
となり、覆回転体をｎ個装着したときのモータトルクの覆回転体個数より覆回転体なしの場合のトルクに対する比率は一義的に決まる。そのため、所定の覆回転体個数（ｎ）を備えた回転体において、各飽和状態回転でのモータトルク比率を監視することによって障害発生を判別することを可能にし、覆回転体に故障が発生したときに、システム停止のためのトリガとすることができる。
【００２３】
次に、覆回転体２個が装着されたフライホイールを例に採って具体的に説明する。
まず、ある飽和状態回転数Ａでの覆回転体装着時のモータトルク値をＴａ’として覆回転体無しのときのモータトルク値をＴａとすると、それぞれの間には、上記式１から、
Ｔａ’／Ｔａ＝１／９、
の関係が成り立つ。
そこで、所定の飽和状態回転で、覆回転体無し時のモータトルク値（計算値）Ｔａと上記モータトルク値Ｔａ’との比較演算を行うとする。
実際のモータトルク値の取り込みは定期的に行い、その時のモータトルク値と予めメモリに格納されている設計時の計算値とを比較演算する。
演算の結果、
Ｔａ’／Ｔａ＞１／９
の関係が成立する場合は、モータ軸受に異常があるか否かを確かめ、モータ軸受に異常がなければ、その場合の故障はフライホイールの覆回転体異常と判断し、システムの停止動作を行う。
Ｔａ’／Ｔａ＝１／９
の関係が成立している場合には、前記式１の関係が成り立つから、”異常なし”と判定することができる。
【００２４】
図１０は、覆回転体の故障検知装置を概略的に示したブロック図である。
覆回転体の故障検知装置は、図示のように回転装置に接続された制御部２００及びインバータ３００から構成されている。
【００２５】
図１１は制御部２００の構成を概略的に示したブロック図である。図示のように制御部２００は、ＣＰＵ２１０、前記テーブルを格納するためのメモリとなるＲＡＭ２２０及び動作プログラム等を格納したＲＯＭ２３０からなるコンピュータと、ＣＰＵ２１０とインバータ３００とが通信するための通信部２５０と、温度センサからの信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２１０に入力するためのＡ／Ｄコンバータ２４０とからなっている。
【００２６】
ＣＰＵ２１０は、インバータから取得した値（実測値）であるモータトルク値を通信部２５０を介して取り込み、この値とＲＡＭ２２０中に格納されたテーブルから読み出した計算値又は正常値とを比較演算し、その差に基づいてモータトルクの異常を検出する。また、同時に温度センサ５０（図１５）からのモータ軸受部の温度情報をＡ／Ｄ変換機を介して取り込み、それと予めＲＡＭ２２０に格納してあるモータ軸受の正常温度と比較し、モータ軸受での異常温度上昇を検出したとき、軸受の異常と判断するなどの処理を行う。
【００２７】
モータ４００は制御部２００からの制御信号によりインバータ３００で運転制御される。制御部２００のＣＰＵ２１０はインバータ３００からモータ４００に作用するトルク値を得てそのトルクと予めＲＡＭ２２０のテーブルに格納されているトルク値とを比較し、回転体にかかるトルクが規定値を所定量超えたとき覆回転体の故障と判断して、インバータ３００を制御してモータ４００の回転を止めると共に、図示しない警報装置を作動させて音、表示等により故障が発生したことを報知する。
【００２８】
ここで、飽和状態回転数におけるモータのトルク値は、総損失トルク値と一致する。即ち、総損失トルク値は、フライホイール円筒部風損トルクとフライホイール円板部風損トルク値と軸損トルク値の合計である。
図１２は覆回転体４個時における縦軸にトルク値、横軸に回転数をとって示した前記各トルク値（理論値）を表したグラフであって、このグラフに示すように回転数が上昇するに伴いトルク値は放物線状に上昇する。
【００２９】
図１３は、覆回転体を４個装備した場合における各回転数に対応したモータトルク値を各回転数に対応させて示したテーブルの実例であって、実測値と比較のため制御部２００のメモリ中に格納されているものの１例である。図示のようにモータの回転数の増大（０〜7000ｒｐｍ）に伴ってモータトルク値が0．006277Ｎ．ｍから0．366226Ｎ．ｍに増大している。
なお、制御部２００のメモリのテーブルに格納される値は、この理論値グラムから読み取った値でもよいが、正常回転時におけるモータトルクの実測データを用いてもよい。
【００３０】
次に本発明の覆回転体の故障検知装置の動作を、図１４に示すフロー図に従って説明する。
まず、モータ４００は、制御装置２００からの指示によりインバータ制御されて始動し回転体１０１を回転させる。回転体１０１が回転を始めるとその回転に伴って回転体１０１と覆回転体１０２との間に充填された流体が回転し、それによって覆回転体１０２も回転を開始する。複数の覆回転体がある場合はこのようにして順次回転を開始する。
【００３１】
制御装置２００は、回転体１０１及び覆回転体１０２、１０３・・・の回転がそれぞれ定常状態つまり飽和状態の回転数に達したか否かを判定し、ここで飽和状態の回転数に達すると、その回転数におけるモータのトルク値をインバータ３００から読み出す（Ｓ１０１）。次にＲＡＭ２２０に格納された前記テーブルのトルク値を読み出し（Ｓ１０２）、両者を比較演算する（Ｓ１０３）。その結果、インバータ３００から出力された実測トルク値が前記算出した理論値を所定値（例えば５％）を超える場合には、故障ありと判定し、続いて、その故障がモータの軸受異常によるものか否かを判定する。
モータの軸受の故障は、温度センサ５０により各覆回転体の軸受が故障した時の摩擦の増大による発熱を検出することで行う。ここで、覆回転体が所定の速度で正常に回転している場合における温度に基づき温度の閾値を作成してこれをトルクと同様にＲＡＭ２２０に格納しておき、温度センサで実測した温度とが前記閾値を超えたときに軸受覆回転体の軸受異常と判定され（Ｓ１０５、ＹＥＳ）、モータの軸受の故障が確定する（Ｓ１０７）。また、モータの軸受の温度異常が確認されなければ、モータ軸受には異常は認められないから（Ｓ１０５，ＮＯ）、覆回転体の異常が確定する（Ｓ１０６）。前記軸受或いは覆回転体の故障が発生したときはシステムの停止処理を行い（Ｓ１０８）システムの運転を終了する。
【００３２】
軸受の故障検出は、図１５に示すように、フライホイールを覆う覆回転体を支持する各軸受部に対向して配置された温度センサ５０によってその温度を検知することで行う。
即ち、覆回転体１０５はケーシング１１１に取り付けた軸受１９により回転自在に支持されているとともに、覆回転体１０４は軸受１７により覆回転体１０５に相対回転自在に支持されている。同様に各覆回転体１０３は軸受１５により覆回転体１０４に相対回転自在に支持されている。同様に各覆回転体１０２は覆回転体１０３に，かつ回転体１０１は覆回転体１０２にそれぞれ軸受１３，１１により回転自在に支持されている。
【００３３】
各軸受１３，１５，１７，１９の内側には、回転装置のケーシング１１１にネジ止めされた取付用ブラケット１１１ａ、及び同様に取付用ブラケット１１１ａにネジを介して取り付けられた他の取付用ブラケット１１１ｂを介して温度センサ支持体５２が、各覆回転体の軸受１３，１５，１７，１９のインナーレースの内側の環状壁１０２ａ〜１０５ａに対向して設けられおり、軸受温度センサ支持体５２には、各覆回転体の軸受近傍には温度センサ５０が取り付けられている。
【００３４】
以上で説明した覆回転体の故障の検知処理は、制御装置２００のＣＰＵ２１０がＲＯＭ２３０に格納されたプログラムによりＲＡＭ２２０から必要なデータを読み出して演算処理等を行うことで実行される。また、そのプログラムは例えば、ＣＤＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤＲＯＭ、フレキシブルディスクなどのような記録媒体に格納し、或いはネットワークを介してユーザに容易に提供することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定することなく、例えば覆回転体３個を装着する場合には、Ｔｎ／Ｔ０＝１／１６の関係が成り立つが、状態監視中
Ｔｎ／Ｔ０＝１／９やＴｎ／Ｔ０＝１／４の様な比率関係が得られた場合には、覆回転体２個装着時や覆回転体一個装着時と同じ比率関係より、前者を”覆回転体１個故障”、後者を”覆回転体２個故障”と判断することも可能である。
【００３６】
また、モータトルク値の検出は、上述のように定期的に任意の飽和状態回転数で行ってもよいが、飽和回転数を幾つか指定して指定飽和回転数で検出してもよい。
更に、トルク値の比較ではなく、実測電力値と  計算電力値との比較でも同様に覆回転体の故障を検知することができる。即ち、回転体に覆回転体を備えない状態における所定の回転数における電力値ＥＰ０と覆回転体をｎ個備えたときの電力値をＥＰｎとし、前記電力値ＥＰ０をＲＡＭ２２０に記憶しておき、以上で説明したトルク値と同様にＣＰＵ２１０で両者を比較してその差が所定値よりも大きい場合に、覆回転体故障と判断する。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１乃至５に対応する効果；回転体のモータに作用する負荷の値を検知することで覆回転体の回転中の故障を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転体装置の一部を破断した斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態である回転体装置の一部を破断した斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示した図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示した図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示した図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示した図である。
【図７】流体の種類によるフライホイールの周速と圧力との関係を示したグラフである。
【図８】遠心力による内圧上昇を考慮しない場合、考慮した場合の、算出した周速または角速度を示すグラフである。
【図９】回転体の周速度と抵抗トルクの関係を、フライホイールのみ、覆回転体が１から５個ある場合について示した図である。
【図１０】覆回転体の故障検知装置を概略的に示したブロック図である。
【図１１】制御部の構成を概略的に示したブロック図である
【図１２】覆回転体４個時における縦軸にトルク値、横軸に回転数をとって示した前記各トルク値（理論値）を表したグラフである。
【図１３】回転体の各回転数に対応したモータトルク値を示したテーブルの１例である。
【図１４】覆回転体の故障検出装置の故障検知処理のためのフロー図である。
【図１５】軸受部における温度センサの配置を説明した図である。
【符号の説明】
１１１…回転体のケーシング、２００…制御部、２１０…ＣＰＵ、２２０…ＲＡＭ、２３０…ＲＯＭ、２４０…Ａ／Ｄコンバータ、２５０…通信部、３００…インバータ、４００…モータ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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