(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相にて前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、
前記状態切替ユニットを制御するためのコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記複数の作動室のうち機能不全が生じた異常作動室とは前記ピストンの往復動の時間位相が異なる少なくとも１個の作動室について、前記非アクティブ状態に固定するか、又は、前記アクティブ状態とする頻度を低減するように構成された
ことを特徴とする油圧機械。
【請求項２】
前記コントローラは、前記異常作動室に対して時間的に反対位相で前記ピストンが往復動し、且つ、前記異常作動室と同数の作動室を前記非アクティブ状態に固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。
【請求項３】
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成され、且つ、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントとは異なる少なくとも１個以上のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧機械。
【請求項４】
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントに対して時間的に反対位相のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外したものであることを特徴とする請求項３に記載の油圧機械。
【請求項５】
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントを基準として１２０度の位相角がずれた２個のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外したものであることを特徴とする請求項３に記載の油圧機械。
【請求項６】
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記複数のデシジョンポイントの各々に到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、前記閾値以上のデシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とし、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記有効デシジョンポイントの各々に到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各有効デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、前記閾値以上の有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とする
ように構成されたことを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の油圧機械。
【請求項７】
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを同一の判定条件により判断するように構成され、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを含む第１グループのデシジョンポイントでは、前記第１グループに属するデシジョンポイント以外の第２グループのデシジョンポイントに比べて、各デシジョンポイントに対応した前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるための判定条件を厳しく設定するように構成された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧機械。
【請求項８】
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、各デシジョンポイントに到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が共通閾値に到達したか否か判定し、前記共通閾値以上のデシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とし、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記積算値が第１閾値以上の前記第１グループのデシジョンポイントに対応する前記作動室をアクティブ状態とし、前記積算値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上の前記第２グループのデシジョンポイントに対応する前記作動室をアクティブ状態とする
ように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の油圧機械。
【請求項９】
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、
前記状態切替ユニットを制御するためのコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成され、且つ、
一部の前記作動室に機能不全が生じた場合、少なくとも、前記機能不全が生じた異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成された
ことを特徴とする油圧機械。
【請求項１０】
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントに対して時間的に反対位相のデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外したものであることを特徴とする請求項９に記載の油圧機械。
【請求項１１】
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントを基準として１２０度の位相角がずれた２個のデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外したものであることを特徴とする請求項９に記載の油圧機械。
【請求項１２】
前記状態切替ユニットは、
各々の前記作動室と高圧ラインとの間の連通状態を切り替えるための高圧弁と、
各々の前記作動室と低圧ラインとの間の連通状態を切り替えるための低圧弁と、
を含み、
前記アクティブ状態の前記作動室については、前記ピストンの往復動の位相に応じて前記高圧弁及び前記低圧弁をそれぞれ開閉し、
前記非アクティブ状態の前記作動室については、前記ピストンの往復動の位相によらず、前記高圧弁を閉じて前記低圧弁を開いた状態を維持する
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の油圧機械。
【請求項１３】
再生エネルギーによって回転可能に構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
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が、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の油圧機械により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。
【請求項１４】
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、を備える油圧機械の運転方法であって、
前記複数の作動室のうち機能不全が生じた異常作動室とは前記ピストンの往復動の時間位相が異なる少なくとも１個の作動室について、前記非アクティブ状態に固定するか、又は、前記アクティブ状態とする頻度を低減するステップを備える
ことを特徴とする油圧機械の運転方法。
【請求項１５】
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、を備える油圧機械の運転方法であって、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するステップと、
一部の前記作動室に機能不全が生じた場合、少なくとも、前記機能不全が生じた異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するステップと、
を備えることを特徴とする油圧機械の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧機械及びその運転方法、並びに再生エネルギー型発電装置に関する。
【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及びピストンが配置された構成が知られている。例えば、特許文献１には、回転シャフトの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に接続された油圧モータと、油圧ポンプ及び油圧モータの間に設けられた油圧ラインと、を備える油圧トランスミッションが記載されている。
【０００３】
この種の油圧トランスミッションにおいて、例えば油圧モータは、複数組のピストン及びシリンダと、シリンダ内で周期的に往復動するピストンによって回転されるカムと、ピストンの往復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、を含んでいる。そして、高圧弁及び低圧弁の開閉によって、シリンダとピストンで囲まれる作動室のアクティブ状態と非アクティブ状態が決定され、油圧モータの押しのけ容積が変化するようになっている。
【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
【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、複数のシリンダを有しているため、一部のシリンダに不具合が生じた場合であっても、油圧機械の運転を継続できるという利点がある。なお、シリンダの不具合とは、例えば高圧弁又は低圧弁の動作不良やピストンの異常等のように、シリンダに対応した部品の不具合を含む。
【０００６】
しかしながら、複数のシリンダのうち一部のシリンダに不具合が生じた場合、油圧機械の運転は継続できるものの、回転シャフトのトルク変動が増大し、油圧機械の回転数に関する振動成分が発生することがある。油圧機械において振動が発生すると、回転シャフトの疲労強度に影響を及ぼし、油圧機械の深刻な故障に繋がるおそれがある。また、油圧機械の振動発生に伴って騒音も増大する。そのため、複数のシリンダのうち一部のシリンダに不具合が生じた場合であっても、油圧機械における振動の発生を抑制することが求められる。
【０００７】
この点、特許文献１には、複数のシリンダのうち一部のシリンダに不具合が生じた場合における油圧機械の振動発生を抑制するための具体的な構成については何ら開示されていない。
【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、複数のシリンダのうち一部のシリンダに不具合が生じた場合であっても、振動の発生を抑制し得る油圧機械及びその運転方法、並びに再生エネルギー型発電装置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】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械は、
油圧ラインと、
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相にて前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、
前記状態切替ユニットを制御するためのコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記複数の作動室のうち機能不全が生じた異常作動室とは前記ピストンの往復動の時間位相が異なる少なくとも１個の作動室について、前記非アクティブ状態に固定するか、又は、前記アクティブ状態とする頻度を低減するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
油圧機械の複数のシリンダのうち一部のシリンダに不具合が発生して、複数の作動室のうち何れかに機能不全が生じると、その作動室（異常作動室）が仕事を行わないことになり、回転シャフトのトルク変動が発生してしまう。例えば、油圧モータにおいては、ピストンが上死点から下死点に向かうモータ工程で、回転シャフトにピストンからの力が作用する。何れかの作動室に機能不全が生じた場合、回転シャフトに作用する力のバランスが崩れて、回転周期に対応したタイミングでトルク変動が発生してしまうことがある。なお、シリンダの不具合とは、例えば高圧弁又は低圧弁の動作不良やピストンの異常等のように、シリンダに対応した部品の不具合を含む。
そこで、上記（１）の構成のように、異常作動室とはピストンの往復動の時間位相が異なる作動室について、非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減することで、異常作動室とは時間位相が異なる作動室についても仕事を行わないか、仕事を行う頻度を少なくする。これにより、一部のシリンダに不具合が発生した場合であっても、異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記コントローラは、前記異常作動室に対して時間的に反対位相で前記ピストンが往復動し、且つ、前記異常作動室と同数の作動室を前記非アクティブ状態に固定するように構成される。
なお、本明細書において、異常作動室とは「反対位相」の作動室は、異常作動室からみて１８０°ずれた時間位相と同一又は該時間位相に最も近い時間位相を有する作動室を意味する。
上記（２）の構成によれば、異常作動室とは反対位相の作動室を非アクティブ状態に固定することで、異常作動室だけでなく、異常作動室とは反対位相の作動室も仕事を行わなくなり、異常作動室に起因した回転シャフトのトルク変動を効果的に抑制できる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成され、且つ、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントとは異なる少なくとも１個以上のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成される。
上記（３）の構成によれば、異常作動室と同一位相の作動室のデシジョンポイントを除外することで、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室のアクティブ頻度が他の作動室に比べて高くなることによる油圧機械の１Ｎ成分振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。また、異常作動室と同一位相の作動室のデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントとは異なる少なくとも１個以上のデシジョンポイントを除外することで、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の振動をより効果的に抑制できる。
【００１３】
（４）一実施形態では、上記（３）の構成において、
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントに対して時間的に反対位相のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外したものである。
上記（４）の構成によれば、主として油圧機械の１Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。
【００１４】
（５）他の実施形態では、上記（３）の構成において、
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントを基準として１２０度の位相角がずれた２個のデシジョンポイントと、を前記複数のデシジョンポイントから除外したものである。
上記（５）の構成によれば、主として油圧機械の２Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、上記（３）乃至（５）の構成において、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記複数のデシジョンポイントの各々に到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、前記閾値以上のデシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とし、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記有効デシジョンポイントの各々に到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各有効デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、前記閾値以上の有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とするように構成される。
【００１６】
上記（６）の構成では、全ての作動室が正常である場合、各デシジョンポイントに到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算する。そして、この積算値が閾値以上のデシジョンポイントに対応する作動室をアクティブ状態とする。一方、この積算値が閾値以下であるデシジョンポイントでは、作動室を非アクティブ状態とする。このような制御を行うことによって、アクティブ状態とする作動室を、アクティブ頻度指令値Ｆｄに対応して適切に設定することができる。しかし、この制御のみでは、一部の作動室に機能不全が生じた場合に、機能不全が生じた異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまう。
そこで、上記（６）では、一部の作動室に機能不全が生じた場合、各有効デシジョンポイントに到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算する。
すなわち、アクティブ状態とする作動室の選択において、有効デシジョンポイントを除く他のデシジョンポイントは除外し、有効デシジョンポイントのみでアクティブ状態の作動室を選択するようになっている。そのため、異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００１７】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを同一の判定条件により判断するように構成され、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを含む第１グループのデシジョンポイントでは、前記第１グループに属するデシジョンポイント以外の第２グループのデシジョンポイントに比べて、各デシジョンポイントに対応した前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるための判定条件を厳しく設定するように構成される。
【００１８】
これにより、第１グループのデシジョンポイントに対応する作動室は、第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室に比べてアクティブ状態にされる頻度が低くなる。このため、アクティブ状態にすべき作動室の割合が低い油圧機械の低負荷運転時において、第１グループのデシジョンポイントに対応する作動室は殆どアクティブ状態にはならず、専ら第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態とされることになり、第１グループのデシジョンポイントは実質的に除外されている。よって、異常作動室と同一位相の作動室のデシジョンポイントが実質的に除外され、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室のアクティブ頻度が他の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室に比べて高くなることによる油圧機械の振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。
【００１９】
（８）一実施形態では、上記（７）の構成において、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、各デシジョンポイントに到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算し、各デシジョンポイントにおいてアクティブ頻度指令値Ｆｄの積算値が共通閾値に到達したか否か判定し、前記共通閾値以上のデシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態とし、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、前記積算値が第１閾値以上の前記第１グループのデシジョンポイントに対応する前記作動室をアクティブ状態とし、前記積算値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上の前記第２グループのデシジョンポイントに対応する前記作動室をアクティブ状態とするように構成される。
【００２０】
上記（８）の構成では、全ての作動室が正常である場合、各デシジョンポイントに到達するごとに、アクティブ頻度指令値Ｆｄを積算する。そして、この積算値が閾値以上のデシジョンポイントに対応する作動室をアクティブ状態とする。一方、この積算値が閾値以下であるデシジョンポイントでは、作動室を非アクティブ状態とする。このような制御を行うことによって、アクティブ状態とする作動室を、アクティブ頻度指令値Ｆｄに対応して適切に設定することができる。しかし、この制御のみでは、一部の作動室に機能不全が生じた場合に、機能不全が生じた異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまう。
そこで、上記（８）では、一部の作動室に機能不全が生じた場合、異常作動室に対応した第１グループのデシジョンポイントでは第１閾値を用い、第２グループ（第１グループに属するデシジョンポイント以外）のデシジョンポイントでは、第１閾値よりも小さい第２閾値を用いる。これにより、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室のアクティブ頻度が他の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室に比べて高くなり、油圧機械の振動を適切に抑制できる。
【００２１】
（９）本発明の少なくとも他の一実施形態に係る油圧機械は、
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、
前記状態切替ユニットを制御するためのコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成され、且つ、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、少なくとも、前記機能不全が生じた異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成される。
【００２２】
上記（９）の構成によれば、異常作動室の時間位相に対応したデシジョンポイントを複数のデシジョンポイントから除外することで、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室のアクティブ頻度が他の作動室に比べて高くなることによる油圧機械の１Ｎ成分振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００２３】
（１０）一実施形態では、上記（９）の構成において、
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントに対して時間的に反対位相のデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外したものである。
上記（１０）の構成によれば、主として油圧機械の１Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。
【００２４】
（１１）他の実施形態では、上記（９）の構成において、
前記有効デシジョンポイントは、前記異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントを基準として１２０度の位相角がずれた２個のデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外したものである。
上記（１１）の構成によれば、主として油圧機械の２Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。  
【００２５】
（１２）いくつかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の構成において、
前記状態切替ユニットは、
各々の前記作動室と高圧ラインとの間の連通状態を切り替えるための高圧弁と、
各々の前記作動室と低圧ラインとの間の連通状態を切り替えるための低圧弁と、
を含み、
前記アクティブ状態の前記作動室については、前記ピストンの往復動の位相に応じて前記高圧弁及び前記低圧弁をそれぞれ開閉し、
前記非アクティブ状態の前記作動室については、前記ピストンの往復動の位相によらず、前記高圧弁を閉じて前記低圧弁を開いた状態を維持する。
【００２６】
（１３）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可能に構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
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が、上記（１）乃至（１２）の油圧機械により構成されたことを特徴とする。
【００２７】
（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械の運転方法は、
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、を備える油圧機械の運転方法であって、
前記複数の作動室のうち機能不全が生じた異常作動室とは前記ピストンの往復動の時間位相が異なる少なくとも１個の作動室について、前記非アクティブ状態に固定するか、又は、前記アクティブ状態とする頻度を低減するステップを備えることを特徴とする。
【００２８】
上記（１４）の方法によれば、異常作動室とはピストンの往復動の時間位相が異なる作動室について、非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減することで、異常作動室とは時間位相が異なる作動室についても仕事を行わないか、仕事を行う頻度を少なくする。これにより、一部のシリンダに不具合が発生した場合であっても、異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００２９】
（１５）本発明の少なくとも他の一実施形態に係る油圧機械の運転方法は、
回転シャフトと、
前記回転シャフトが１回転する期間内において、互いに異なる時間位相において前記回転シャフトに連動して往復動するように構成された複数のピストンと、
前記複数のピストンとともに複数の作動室を形成する複数のシリンダと、
前記回転シャフトの回転エネルギーと前記作動室内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、前記エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の前記作動室の状態を切り替えるための状態切替ユニットと、を備える油圧機械の運転方法であって、
全ての前記作動室が正常である場合、前記回転シャフトが１回転する期間内において、前記時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、前記デシジョンポイントの各々に対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するステップと、
一部の前記作動室に前記機能不全が生じた場合、少なくとも、前記機能不全が生じた異常作動室の前記ピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを前記複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、前記有効デシジョンポイントに対応する前記作動室を前記アクティブ状態として稼働させるか否かを判断するステップと、
を備えることを特徴とする。
【００３０】
上記（１５）の方法によれば、異常作動室の時間位相に対応したデシジョンポイントを複数のデシジョンポイントから除外することで、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室のアクティブ頻度が他の作動室に比べて高くなることによる油圧機械の１Ｎ成分振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、機能不全が生じた異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】幾つかの実施形態に係る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モータの回転シャフトに垂直な断面を示す図である。
【図３】一実施形態に係る油圧モータの回転シャフトに沿った断面を示す図である。
【図４】油圧モータにおける作動シリンダ及び停止シリンダの配置を示す模式図であり、（ａ）は異常作動室が発生した場合の配置を示す図で、（ｂ）は異常作動室に対応した作動室を停止した場合の配置を示す図である。
【図５Ａ】通常運転時における各シリンダから回転シャフトへ作用するトルクと、各シリンダの合計トルクとを時間位相に沿って示したグラフである。
【図５Ｂ】異常発生時における各シリンダから回転シャフトへ作用するトルクと、各シリンダの合計トルクとを時間位相に沿って示したグラフである。
【図５Ｃ】異常対応運転時における各シリンダから回転シャフトへ作用するトルクと、各シリンダの合計トルクとを時間位相に沿って示したグラフである。
【図６】各振動成分における時間位相に対するトルク変動を示すグラフである。
【図７】一実施形態におけるアクティブ頻度指令値Ｆｄに基づく非アクティブ作動室の設定手順を説明するための図である。
【図８】デシジョンポイントから除外するシリンダ（作動室）の配置例を示す模式図であり、（ａ）は０個のデシジョンポイントを除外する場合を示しており、（ｂ）は１個のデシジョンポイントを除外する場合を示しており、（ｃ）は２個のデシジョンポイントを除外する場合を示している。
【図９】油圧モータの振動周波数とアクティブ頻度指令値Ｆｄとの関係を示す図であって、（ａ）はデシジョンポイント除外を行わない場合の解析結果を示しており、（ｂ）は２個のデシジョンポイントを除外した場合の解析結果を示しており、図９（ｃ）は３個のデシジョンポイントを除外した場合の解析結果を示している。
【図１０】他の実施形態におけるアクティブ頻度指令値Ｆｄに基づく非アクティブ作動室の設定手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
最初に、図１を参照して、本実施形態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、本実施形態に係る再生エネルギー型発電装置は、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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（主軸）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。
【００３７】
油圧トランスミッション６は、油圧ポンプ１０と、少なくとも一つの油圧モータ２０と、高圧ライン３０及び低圧ライン３１を含む油圧ラインと、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（高圧油）によって駆動されるように構成される。油圧モータ２０の回転シャフト（出力軸）２２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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
ここで、本実施形態における油圧機械の一例として、図２及び図３に示す油圧モータ２０について具体的に説明する。なお、図２は、一実施形態に係る油圧モータ２０の回転シャフト２２の回転軸Ｏに垂直な断面を示す図であり、図３は、一実施形態に係る油圧モータ２０の回転シャフト２２の回転軸Ｏに沿った断面を示す図である。
【００４０】
図２及び図３に示すように、一実施形態に係る油圧モータ２０は、回転シャフト２２と共に回転する偏心カム２３と、複数のピストン２６（２６Ａ〜２６Ｆ）と、複数のシリンダ２４（２４Ａ〜２４Ｆ）とを備える。ピストン２６とシリンダ２４は、それぞれ作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）を形成している。該作動室２５にはそれぞれ高圧ライン３０及び低圧ライン３１（図１参照）が接続されており、作動流体である作動油の供給及び排出が状態切替ユニット（不図示）を介して行われる。
【００４１】
複数のピストン２６及び複数のシリンダ２４は、それぞれ偏心カム２３の周りに放射状に設けられている。複数のピストン２６は、作動室２５内の作動油及び偏心カム２３によって、互いに異なる位相で往復運動せしめられる。すなわち、各ピストン２６が上死点から下死点に向う際（モータ工程）、高圧ライン３０（図１参照）から作動室２５に導入された作動油によって、各ピストン２６はシリンダ軸に沿って偏心カム２３側に押し下げられる。このとき、各ピストン２６によって偏心カム２３は押圧され、その結果、偏心カム２３は回転する。偏心カム２３が回転すると、下死点付近に位置するピストン２６は偏心カム２３によって押上げられ、作動室２５内の作動油が低圧ライン３１（図１参照）に排出される。
このようなピストン２６の周期的な往復運動によって、該偏心カム２３に連結された回転シャフト２２が回転する。
回転シャフト２２は、例えば図１に示す発電機８に接続され、回転シャフト２２の回転運動を発電機に伝えて発電機８を駆動するように構成されていてもよい。
【００４２】
ケーシング２８は、例えば、図２及び図３に示すように、油圧モータ２０の軸方向における両端部に配置されるエンドプレート２８Ａ，２８Ｂと、エンドプレート２８Ａ及び２８Ｂの間に配置される筒状ケース２８Ｃとで構成される。ケーシング２８には、回転シャフト２２を支持する軸受２９Ａ，２９Ｂを介して回転シャフト２２の振動が伝搬するようになっている。
なお、油圧モータ２０は、図３に示すように、偏心カム２３とこの偏心カム２３に対応する複数のピストン２６（２６Ａ〜２６Ｆ）、シリンダ２４（２４Ａ〜２４Ｆ）、作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）を含む複数のバンクＡ〜Ｆを備えていてもよい。
【００４３】
上記した油圧モータ２０は、回転シャフト２２の回転エネルギーと作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）内の圧力エネルギーとの間でのエネルギー変換を行うアクティブ状態と、エネルギー変換を行わない非アクティブ状態との間で各々の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）の状態を切り替えるように構成された状態切替ユニットをさらに備える。
例えば、状態切替ユニットは、各作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に対して設けられた高圧弁および低圧弁（不図示）を含む。高圧弁は、各作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）と高圧ライン３０との間の連通状態を切り替えるように構成される。低圧弁は、各作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）と低圧ライン３１との間の連通状態を切り替えるように構成される。
【００４４】
すなわち、一実施形態に係る油圧モータ２０では、高圧弁および低圧弁の開閉によって、各作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）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２５（２５Ａ〜２５Ｆ）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を開き低圧弁を閉じることで高圧ライン３０から作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）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を閉じ低圧弁を開くことで作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）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２５（２５Ａ〜２５Ｆ）が非アクティブ状態である場合、高圧弁が閉じて低圧弁が開いた状態を維持して、作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）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２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に受け入れない）。
【００４５】
幾つかの実施形態に係る油圧機械は、上記構成に加えて、複数のシリンダ２４（２４Ａ〜２４Ｆ）のうち一部のシリンダに不具合が生じた場合であっても、油圧機械の振動の発生を抑制可能なように、以下の構成をさらに備えている。
なお、以下の説明では、油圧機械として偏心カム２３を備える上記油圧モータ２０を例示しているが、本実施形態に係る油圧機械はこれ限定されるものではなく、例えば油圧ポンプ１０等の他の機械であってもよい。
ここで、シリンダ２４（２４Ａ〜２４Ｆ）の不具合とは、例えば高圧弁又は低圧弁の動作不良やピストン２６（２６Ａ〜２６Ｆ）の異常等のように、シリンダ２４（２４Ａ〜２４Ｆ）に関連した部品の不具合を含む。以下、不具合が発生したシリンダ２４を故障シリンダと呼ぶ。また、異常作動室とは、故障シリンダにおいて機能不全が生じた作動室である。異常作動室は、状態切替ユニットの制御に関わらず非アクティブ状態が続いているか（例えば高圧弁故障の場合）、あるいは、シリンダ２４又はその関連部品における故障が油圧機械の運転に影響を与えないように、状態切替ユニットによって非アクティブ状態に維持される。
【００４６】
図１乃至図３を参照して、幾つかの実施形態において、複数のピストン２６（２６Ａ〜２６Ｆ）は、回転シャフト２２が１回転する期間内において、互いに異なる時間位相にて回転シャフト２２に連動して往復動するように構成される。例えば、図２及び図３に示すように、複数のピストン２６（２６Ａ〜２６Ｆ）が偏心カム２３の周囲に配置されている場合、各ピストン２６は、回転シャフト２２が１回転する期間内において、上死点から下死点までの間で１往復する。すなわち、上死点に位置するピストン２６の時間位相を０°としたとき、下死点に到達したピストン２６の時間位相は１８０°であり、上死点に戻ったピストン２６の時間位相は３６０°である。
【００４７】
一実施形態において、油圧モータ２０は、状態切替ユニットを制御するためのコントローラ５０をさらに備える。
コントローラ５０は、複数の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のうち機能不全が生じた異常作動室とはピストンの往復動の時間位相が異なる少なくとも１個の作動室（以下、対象作動室と称する）について、非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減するように構成される。
例えば、コントローラ５０には、油圧モータ２０から故障シリンダ（異常作動室）の情報が入力される。この情報に基づいて、コントローラ５０は、異常作動室とは時間位相が異なる少なくとも１個の対象作動室を、非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減するように、状態切替ユニットを制御する。このとき、コントローラ５０は、異常作動室と対象作動室との関係が格納されたデータベースに基づいて、異常作動室の情報から対象作動室を選択するようにしてもよい。
通常、コントローラ５０は、各作動室２５のアクティブ状態と非アクティブ状態とを、アクティブ頻度指令値Ｆｄに基づいて制御している。アクティブ頻度指令値Ｆｄとは、すなわち、全シリンダ２４のうちアクティブ状態にするシリンダの割合を示すパラメータである。
故障シリンダ（異常作動室）が発生したとき、コントローラ５０は、異常作動室とは時間位相が異なる少なくとも１個の対象作動室を選択し、アクティブ頻度指令値Ｆｄに関わらず、状態切替ユニットにより対象作動室を非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減する。
【００４８】
図４は、油圧モータにおける作動シリンダ及び停止シリンダの配置を示す模式図であり、（ａ）は異常作動室が発生した場合の配置を示す図で、（ｂ）は異常作動室に対応した作動室を停止した場合の配置を示す図である。なお、作動シリンダとは、状態切替ユニットにより非アクティブ状態とアクティブ状態とが切り替えられるシリンダである。停止シリンダとは、故障シリンダおよび対象シリンダを含む。
【００４９】
図４（ａ）及び（ｂ）では、図２に示した油圧モータ２０に対応して、回転シャフト２２の周方向に６個のシリンダＣ１〜Ｃ６（２４Ａ〜２４Ｆ）が配列された構成を例示している。各シリンダＣ１〜Ｃ６は、周方向において時計回りに順に配置されている。
【００５０】
図４（ａ）において、異常作動室に対応した故障シリンダをＣ１とする。上述したように、異常作動室は、例えばシリンダ２４の故障等によって機能不全が生じた作動室である。具体的に機能不全とは、高圧弁、低圧弁又はピストン２６の固着や、ピストン２６の摺動部（コロ又はシュー）の損傷、摩耗などの要因により、既に作動室としての機能を果たせていない状態、あるいは、現時点では作動室としての機能を果たせているが、継続使用によって深刻な異常が発生することが予測されるような状態であってもよい。機能不全が生じた異常作動室は、通常、非アクティブ状態に固定されて、仕事を行わないようになっている。なお、図４（ａ）では、１つの異常作動室（１つの故障シリンダＣ１）のみ存在する場合を示しているが、異常作動室は２つ以上であってもよい。
【００５１】
図４（ｂ）において、幾つかの実施形態では、コントローラ５０は、故障シリンダＣ１が発生した場合に、故障シリンダＣ１の配置情報を各種のセンサから取得し、該故障シリンダＣ１とは時間位相が異なる少なくとも１つの対象シリンダ（対象作動室）について、非アクティブ状態に固定して仕事をさせない構成とする。あるいは、該故障シリンダＣ１とは時間位相が異なる少なくとも１つの対象シリンダ（対象作動室）をアクティブ状態とする頻度を低減するように構成される。
この構成においては、異常作動室とはピストン２６の往復動の時間位相が異なる対象作動室について、非アクティブ状態に固定するか、又は、アクティブ状態とする頻度を低減することで、異常作動室とは時間位相が異なる作動室２５についても仕事を行わないか、仕事を行う頻度を少なくするようになっている。これにより、一部のシリンダ２４に不具合が発生した場合であっても、異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧モータ２０の運転においてトルクを平準化できるため、油圧モータ２０の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００５２】
図４（ｂ）に示すように、一実施形態においてコントローラ５０は、故障シリンダＣ１に対応した異常作動室に対して時間的に反対位相でピストンが往復動し、且つ、故障シリンダＣ１に対応した異常作動室と同数の作動室（対象シリンダＣ４）を非アクティブ状態に固定するように構成される。
なお、本明細書において、異常作動室とは「反対位相」の作動室は、異常作動室からみて１８０°ずれた時間位相と同一又は該時間位相に最も近い時間位相を有する作動室を意味する。
【００５３】
図５Ａ〜図５Ｃは、図４に示すシリンダ配置における各シリンダ２４から回転シャフト２２へ作用するトルクと、各シリンダ２４の合計トルクを時間位相に沿って示したグラフである。なお、図５Ａ〜図５Ｃに示すトルクの変位は、図４に示すシリンダ配置において回転シャフト２２が時計回りに回転する場合を例示している。
図５Ａは、異常作動室（故障シリンダＣ１）が発生していない場合の、時間位相に沿った各シリンダＣ１〜Ｃ６のトルク及び合計トルクを示すグラフである。同図に示すように、通常、各シリンダＣ１〜Ｃ６におけるトルクのバランスが良好となるように、各シリンダＣ１〜Ｃ６における時間位相が決定される。シリンダＣ１〜Ｃ６は、隣り合うシリンダに対して６０°の時間位相を有している。図５Ａにおいては、合計トルクは概ね一定となっている。
【００５４】
図５Ｂは、異常作動室（故障シリンダＣ１）が発生した場合の、時間位相に沿った各シリンダＣ１〜Ｃ６のトルク及び合計トルクを示すグラフである。同図に示すように、異常作動室（故障シリンダＣ１）が発生した場合、これに対応する時間位相において合計トルクが低減し、合計トルクが不均一となっている。このため、故障シリンダＣ１に対応した時間位相において合計トルクが低減するので、油圧モータ２０の振動や騒音が増大する可能性がある。
図５Ｃは、異常作動室（故障シリンダＣ１）の発生に対して反対位相の対象作動室を非アクティブ状態とした場合の、時間位相に沿った各シリンダＣ１〜Ｃ６のトルク及び合計トルクを示すグラフである。同図に示すように、異常作動室（故障シリンダＣ１）とは反対位相の正常な対象シリンダＣ４を非アクティブ状態に固定すると、合計トルクが平準化されて、振動や騒音が低減可能である。
図６は、各成分のトルク変動を示すグラフである。同図に示すように、故障シリンダＣ１に対応して、時間位相が１８０°ずれた正常シリンダＣ４を非アクティブ状態に固定した場合、回転数成分（Ｎ成分）のトルク変動を低減可能であることがわかる。
【００５５】
図７は、一実施形態におけるアクティブ頻度指令値Ｆｄに基づく非アクティブ作動室の設定手順を説明するための図である。なお、図７は、図２に示す油圧モータ２０に対応している。
一実施形態において、コントローラ５０は、全ての作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）が正常である場合、回転シャフト２２が１回転する期間内において、時間位相ごとに設定された複数のデシジョンポイントにて、デシジョンポイントの各々に対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成される。ここで、デシジョンポイントとは、回転シャフト２２が１回転する期間内において時間位相ごとに設定されたポイントであって、各作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態として稼働させるか否かを判断するポイントである。例えば、デシジョンポイントは、ピストン２６が上死点に達する直前のタイミングであってもよい。
【００５６】
具体的には、コントローラ５０は、全ての作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）が正常である場合、複数のデシジョンポイントの各々に到達するごとにＦｄを積算し、各デシジョンポイントにおいてＦｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、閾値以上のデシジョンポイントに対応する作動室をアクティブ状態とする。図７に示す例では、Ｆｄが０．２であり、閾値が１．０である場合を示している。同図においては、シリンダＣ１〜Ｃ６に対応するデシジョンポイントが６箇所存在する。例えば、シリンダＣ１のデシジョンポイントにおけるＦｄの積算値（Ｃ１）が０のとき、シリンダＣ１からシリンダＣ２のデシジョンポイントに到達したら、Ｆｄ０．２が積算されて、シリンダＣ２のデシジョンポイントでの積算値（Ｃ２）は０．２となる。次いで、シリンダＣ２からシリンダＣ３のデシジョンポイントに到達したら、積算値（Ｃ２）にＦｄ０．２が積算されて、シリンダＣ３のデシジョンポイントでの積算値（Ｃ３)は０．４となる。このように、デシジョンポイントに到達するごとに順次、Ｆｄ０．２を積算していく。そして、予め設定された閾値の１．０に到達したか否かをその都度判定する。図７に示す例では、シリンダＣ６のデシジョンポイントにおいて、Ｆｄの積算値が１．０となっている。そのため、シリンダＣ６をアクティブ状態とする。また、アクティブ状態としたシリンダＣ６では、Ｆｄの積算値をリセットして、０とする。そして、上記と同様にして、デシジョンポイントごとにＦｄを積算していく。
【００５７】
上記構成では、全ての作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）が正常である場合、各デシジョンポイントに到達するごとに、Ｆｄを積算する。そして、この積算値が閾値以上のデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態とする。一方、この積算値が閾値以下であるデシジョンポイントでは、作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）を非アクティブ状態とする。このような制御を行うことによって、アクティブ状態とする作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）を、Ｆｄに対応して適切に設定することができる。
【００５８】
図８は、デシジョンポイントから除外するシリンダの配置例であり、（ａ）は０個のデシジョンポイントを除外した場合の模式図で、（ｂ）は１個のデシジョンポイントを除外した場合の模式図で、（ｃ）は２個のデシジョンポイントを除外した場合の模式図である。
一実施形態において、コントローラ５０は、一部の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に機能不全が生じた場合、異常作動室のピストン２６の往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントとは異なる少なくとも１個以上のデシジョンポイントと、を複数のデシジョンポイントから除外した有効デシジョンポイントのみにおいて、有効デシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態として稼働させるか否かを判断するように構成される。
【００５９】
図８（ａ）に示す例では、故障シリンダ（異常作動室）のみ示している。
図８（ｂ）に示す例では、有効デシジョンポイントは、異常作動室のピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントに対して時間的に反対位相（１８０°）のデシジョンポイントと、を複数のデシジョンポイントから除外している。これにより、主として油圧機械の１Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。
図８（ｃ）に示す例では、有効デシジョンポイントは、異常作動室のピストンの往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントと、当該デシジョンポイントを基準として１２０度の位相角がずれた２個のデシジョンポイントと、を複数のデシジョンポイントから除外したものである。この構成によれば、主として油圧機械の２Ｎ成分の振動を効果的に低減できる。  
【００６０】
上記構成によれば、異常作動室のデシジョンポイントを除外することで、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次のデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のアクティブ頻度が他の作動室に比べて高くなることによる油圧モータ２０の１Ｎ成分振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。また、異常作動室と同一位相の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のデシジョンポイントに加えて、当該デシジョンポイントとは異なる少なくとも１個以上のデシジョンポイントを除外することで、油圧モータ２０の運転においてトルクを平準化できるため、油圧モータ２０の振動をより効果的に抑制できる。
【００６１】
また、コントローラ５０は、一部の作動室２５に機能不全が生じた場合、有効デシジョンポイントの各々に到達するごとに、Ｆｄを積算し、各有効デシジョンポイントにおいてＦｄの積算値が閾値に到達したか否か判定し、閾値以上の有効デシジョンポイントに対応する作動室をアクティブ状態とするように構成されてもよい。
上記構成では、一部の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に機能不全が生じた場合、各有効デシジョンポイントに到達するごとに、Ｆｄを積算する。すなわち、アクティブ状態とする作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）の選択において、有効デシジョンポイントを除く他のデシジョンポイントは除外し、有効デシジョンポイントのみでアクティブ状態の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）を選択するようになっている。そのため、異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧モータ２０の運転においてトルクを平準化できるため、油圧モータ２０の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００６２】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、油圧モータ２０の振動周波数とＦｄとの関係を示す図である。図９（ａ）はデシジョンポイント除外を行わない場合の解析結果を示しており、図９（ｂ）は２個のデシジョンポイントを除外した場合（図８（ｂ）参照）の解析結果を示しており、図９（ｃ）は３個のデシジョンポイントを除外した場合（図８（ｃ）参照）の解析結果を示している。なお、図９（ａ）〜図９（ｃ）において、横軸はＦｄ（０≦Ｆｄ≦１）であり、縦軸は振動周波数である。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、油圧モータ２０の回転数に対応する周波数成分（１Ｎ成分）及びその整数倍の周波数成分の振動が生じている。なお、図９（ａ）において、Ｆｄとともに線形的に周波数が変化する振動成分が現れているが、これは、アクティブ状態とされるデシジョンポイントの到来周波数（又は非アクティブ状態とされるデシジョンポイントの到来周波数）に対応した振動成分である。
一方、図９（ｂ）及び図９（ｃ）では、デシジョンポイントを除外したことにより、１Ｎ振動成分が抑制されている。また、図９（ｃ）の場合、１Ｎ振動成分だけでなく、２Ｎ振動成分も抑制されている。
このように、デシジョンポイントを除外することで、油圧モータ２０の振動を抑制可能であることが明らかになった。
【００６４】
図１０は、閾値が異なる各デシジョンポイントの模式図である。なお、図１０において、ハッチングで示されるＣ１〜Ｃ６は、図３に示すバンクＡの第１グループに対応しており、白抜きで示されるＣ１〜Ｃ６は、図３に示すバンクＢの第２グループに対応している。
同図に示すように、他の実施形態において、コントローラ５０は、一部の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に機能不全が生じた場合、異常作動室のピストン２６の往復動の時間位相に対応したデシジョンポイントを含む第１グループのデシジョンポイントでは、第１グループに属するデシジョンポイント以外の第２グループのデシジョンポイントに比べて、各デシジョンポイントに対応した作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態として稼働させるための判定条件を厳しく設定するように構成される。例えば、図１０に示すように、第１グループのデシジョンポイントと第２グループのデシジョンポイントが交互に配置されてもよい。また、第１グループのデシジョンポイントと第２グループのデシジョンポイントとは同数または互いに近い数となるように設定されてもよい。
【００６５】
これにより、第１グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）は、第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に比べてアクティブ状態にされる頻度が低くなる。このため、アクティブ状態にすべき作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）の割合が低い油圧モータ２０の低負荷運転時において、第１グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）は殆どアクティブ状態にはならず、専ら第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）がアクティブ状態とされることになり、第１グループのデシジョンポイントは実質的に除外されている。よって、異常作動室と同一位相の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のデシジョンポイントが実質的に除外され、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）がアクティブ状態になる頻度が過度に高くなってしまうことを防止できる。これにより、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のアクティブ頻度が他の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に比べて高くなることによる油圧モータ２０の振動（回転シャフトの回転数に対応する周波数成分の振動）を抑制できる。
【００６６】
一実施形態では、上記構成において、コントローラ５０は、一部の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に機能不全が生じた場合、Ｆｄの積算値が第１閾値以上の第１グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態とし、積算値が第１閾値よりも小さい第２閾値以上の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）をアクティブ状態とするように構成される。例えば、第１閾値は２．０で、第２閾値は１．０である。
【００６７】
上記構成では、一部の作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に機能不全が生じた場合、異常作動室に対応した第１グループのデシジョンポイントでは第１閾値を用い、第２グループ（第１グループに属するデシジョンポイント以外）のデシジョンポイントでは、第１閾値よりも小さい第２閾値を用いる。これにより、異常作動室の次の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）のアクティブ頻度が他の第２グループのデシジョンポイントに対応する作動室２５（２５Ａ〜２５Ｆ）に比べて高くなり、油圧モータ２０振動を適切に抑制できる。
【００６８】
上述した実施形態によれば、機能不全が生じた異常作動室に起因したトルク変動を抑制できる。したがって、油圧機械の運転においてトルクを平準化できるため、油圧機械の低振動及び低騒音運転が可能となる。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
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
８    発電機
１０    油圧ポンプ
２０    油圧モータ
２１（２１Ａ，２１Ｂ）    センサ
２２（２２）    回転シャフト
２３    偏心カム
２４（２４Ａ〜２４Ｆ）    シリンダ
２５（２５Ａ〜２５Ｆ）    作動室
２６（２６Ａ〜２６Ｆ）    ピストン
２８    ケーシング
３０    高圧ライン
３１    低圧ライン
５０    コントローラ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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