昭和47年10月19日第4種学術刊行物許可

2020年11月15日発行（奇数月）

ISSN 1346－7719

フルードパワーシステム

日本フルードパワーシステム学会誌

フルードパワーシステム

JOURNAL OF THE JAPAN FLUID POWER SYSTEM SOCIETY

Nov. 2020 Vol.

51 No. 6

特集「トータルシステムの効率向上」

一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会

http://www.jfps.jp

LUID POWER SYSTEISSN 1346―7719

第51巻 第６号 2020年11月

日本フルードパワーシステム学会誌

フルードパワーシステム
目次

特集「トータルシステムの効率向上」【巻頭言】「トータルシステムの効率向上」発行にあたって

佐藤 恭一

246

建設機械におけるロードセンシングシステムについて

高

圭介

247

油圧ショベル用省エネ油圧システム（３ポンプシステム）

小高 克明

251

電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの制御

加藤 友規

254

転がり軸受の低トルク化技術

外尾 道太

258

自動車用トランスミッションにおける効率向上システム

柴山 尚士

262

【解説】

空気圧システムのエネルギー消費の評価
鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー

香川 利春，蔡

茂林

267

藤野 謙司

271

佐藤 恭一

276

勝又 玲子

278

平井 慎一

281

【ニュース】
学会創立50周年記念誌と記念出版編集事業【トピックス】
学生さんへ，先輩が語る―大勢の人と関わりながら働くということ―【研究室紹介】立命館大学 ソフトロボティクス研究室

日本フルードパワーシステム学会・日本機械学会 共催
2020年秋季フルードパワーシステム講演会

257

日本フルードパワーシステム学会論文集51巻（2020）２号 発行のお知らせ

257

会員移動

277

理事会・委員会報告284

学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付結果

285

共催・協賛行事のお知らせ

286

資料一覧表

287

フルードパワーシステム総目次（第51巻）

292

次回予告

294

■表紙デザイン：浅賀 美希 勝美印刷㈱一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会〒 105-0011 東京都港区芝公園３―５―22 機械振興会館別館102
TEL：03―3433―8441 FAX：03―3433―8442
E-Mail：info@jfps.jp

LUID POWER SYSTE【会告】ISSN 1346―7719

Vol．51，No. 6

November 2020

JOURNAL OF THE JAPAN FLUID POWER SYSTEM SOCIETY

FLUID POWER SYSTEM
Contents
Special Issue “Efficiency Improvement on Total System”【Preface】

On the Special Issue “Efficiency Improvement on Total System”

Yasukazu SATO

246

Load Sensing System in Construction Machinery
Keisuke TAKA
Energy Saving Hydraulic System for Hydraulic Excavator
Katsuaki KODAKA
Introduction of Recent Research on Control of Hybrid Electric-Pneumatic Ultra-Precision Vertical
Positioning Stage
Tomonori KATO
Low Torque Technology for Rolling Bearings
Michita HOKAO
Efficiency Improvement Systems in Automobile Transmission
Takashi SHIBAYAMA
Assessment of Energy Consumption in Pneumatic Systems
Toshiharu KAGAWA，Maolin CAI
Study of the Energy Saving of a Vacuum Toilet System for Train
Kenji FUJINO

247
251

【Review】

254
258
262
267
271

【News】The JFPS 50th Anniversary Memorial Book and Commemorative Publishing and Editing Project
Yasukazu SATO

【Topics】

Senior talks to students―Working with a Large Number of People―

Reiko KATSUMATA

278

Shinichi HIRAI

281【Laboratory Tour】

Soft Robotics Laboratory, Ritsumeikan University【JFPS News】
276

257, 277, 284, 285, 286, 287, 292, 294

The Japan Fluid Power System Society
c/o Kikaishinko Building
3―5―22 Shiba―koen, Minato-ku, Tokyo, 105―0011, Japan246

フルードパワーシステム

巻 頭 言「トータルシステムの効率向上」発行にあたって

本号では，「トータルシステムの効率向上」と題して，油圧システム，空気圧システムの全体としてのエネルギー効率の向上を実現するシステム設計，
要素技術，駆動手法などに注目するとともに，さまざまな分野での効率向上，動力伝達損失低減，環境負荷・エミッション低減に貢献する技術を紹介する
特集を企画した．
フルードパワーの技術分野に限らず，産業界におけるエネルギー伝達，動力伝達の効率向上，損失低減は重要な課題であり，性能向上，低コスト化，環境負荷低減と並んで技術開発の最重要目的のひとつである．効率を度外視した技術開発はないといっても過言ではないであろう．

すなわち，トータルシステムの効率向上は，システ
ムを構成する伝達要素の全機器のさらなる効率向上に帰着する．
一方，もうひとつのトータルシステムの効率向上手段として，最適な制御の適用やシステムの使い方があげられる．
機器や伝達要素ごとに存在する高効率な最適運転のポイントを勘案したシステム構成や，トータルシ
ステムの最適運転ポイントを見出して制御することで，前述のボトルネックの緩和ができると考えられる．また，システムの使い方では，伝達したエネル
ギー，動力を回収し再利用する回生技術が有望である．
このような機器や要素の効率向上と，システムの制御および使い方での効率向上を網羅して紹介すべ
く，当特集は次の７件の興味深い解説記事で構成した．
① 建設機械におけるロードセンシングシステム
について② 油圧ショベル用省エネ油圧システム（３ポンプシステム）③ 電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステー
ジの制御④ 転がり軸受の低トルク化技術⑤ 自動車用トランスミッションにおける効率向上システム⑥ 空気圧システムのエネルギー消費の評価⑦ 鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー

2．トータルシステムの効率向上

3．あ と が き

機器単位では，長年の研究開発の成果として，高効率をアピールした機器が当たり前になりつつある．
たとえば，平歯車のかみ合いに関しては98 ～ 99%といった伝導効率を示し，あと１，２%の効率向上
しろを残すのみである．このような高効率機器を含むシステムであっても，エネルギー伝達，動力伝達は基本的に伝達要素の直列接続であるため，伝達経路の途中に効率が高くない要素があればボトルネッ
クとなり，トータルシステムの高効率化は望めない．

当特集号の解説執筆を依頼したのは，本年５月上旬であり．新型コロナウイルス感染症緊急事態宣言の最中で，社会は外出自粛，在宅勤務，テレワークの制限が敷かれていた．このような厳しい状況の中，解説執筆をご快諾いただき，充実した特集に結び付けていただいた執筆者の皆様に深く感謝の意を表し
たい．

著

者

紹

介
さ

とう

佐 藤

やす

恭

かず

一

横浜国立大学大学院〒240-8501 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79－５
E-mail : sato-yasukazu-zm@ynu.ac.jp
1992年横浜国立大学大学院工学研究科博士課
程後期修了．同大学講師，准教授を経て，2012
年同大大学院工学研究院教授．油圧動力の伝達，制御，メカトロニクスに関する研究に従事．日
本フルードパワーシステム学会，日本機械学会などの会員．博士（工学）．

1．ま え が き4

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

（原稿受付：2020年 ９ 月30日）

高

圭介：建設機械におけるロードセンシングシステムについて

247

解 説

建設機械におけるロードセンシングシステムについて

著

者

紹

介
たか

高

けい

圭

すけ

介

コマツ開発本部油機開発センタ〒323-0820 栃木県小山市横倉新田400
E-mail : keisuke_taka@global.komatsu
1982年 福井大学産業機械工学科卒，1982年
コマツ入社．同年油機開発センタ配属後，建設機械の油圧システム開発，操作弁の開発に従事．

1．は じ め に
建設機械と聞くと皆さんが思い浮かべるのはショベルカーではないだろうか．ショベルカー，正式名
Excavatorは日本建設機械業界では「油圧ショベル」と呼ばれ，全アクチュエータが油圧駆動で油圧モータで走り，旋回し，油圧シリンダで土を掘り運ぶ機械である．この油圧ショベルの歴史は古く，1947
年にイタリアで生まれ1961年に国産化されたのち油圧システムの改良が重ねられてきた．そしてそのうちのひとつにロードセンシングシステムがある．
本稿では油圧ショベルの油圧システム比較を通して
ロードセンシングシステムについて紹介する．

2．油圧ショベルのシステム変遷1）
まず世の中の油圧ショベルの油圧システムの変遷を簡単に説明する（図１）．

ポンプが最大量を吐出し，ブリードオフ回路を絞ってドレンさせながら作動させる，回路圧が上がって逃がす際もポンプ最大流量をリリーフさせるという非常にむだの多いシステムだった．また，エンジン馬力に対し油圧馬力が大きい場合もあり，重掘削でエンストすることもあった．
⑵ 可変容量化
次の世代は可変容量ポンプを採用し，馬力一定制
御でエンスト防止とするとともに高圧化も合わせエンジンの小型化を図ることができた．また，馬力一定制御で圧が上がると流量が少なくなりでリリーフ時のロスも減らせた．しかし操作している時はポン
プは最大量を吐出してブリードオフ回路を絞りドレンさせながら作動させるのでロスは多かった．
⑶ ネガティブ制御システム
1980年代から各社とも採用したシステムで，ブリードオフラインの下流に絞りを設け，そこを通過する流量による絞りの前後差圧を検出し，可変容量ポンプにフィードバックして操作していないときは最小斜板とし操作をすると操作量に応じて流量が増えるようにしてロスを低減させた．
⑷ ロードセンシングシステム
操作量に応じた操作弁のメータイン絞りの前後差圧が一定になるよう可変容量ポンプに差圧をフィードバックし可変容量ポンプの斜板を制御するのがロードセンシングシステムである．後述するが，ネガティブ制御システムの原理的な欠点を補える油圧システムである．
※ロードセンシングを以降LS（Load Sensingの文字）で表す

3．ネガティブ制御システム

図１⑴

油圧ショベルの油圧システム変遷

製品化当初
製品化当初はオープンセンタシステムで，つねにLSシステムの説明の前に比較としてネガティブ
制御システムについて説明する．前項のおさらいになるがネガティブ制御システムは操作弁のブリードオフ回路を通過するポンプ流量を下流に設置した絞りの前後差圧をポンプにフィードバックしてポンプ容量を制御するシステムで図２のように操作量に応じて絞り前後差圧が変化し，その差圧によりポンプ
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第51巻

第６号

2020年11月

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フルードパワーシステム

ステムは各セクションの圧力補償弁で他セクションの圧力フィードバックを受け各セクション要求流量比で分流するので全セクションがパラレル接続していても良く，走行直進のために左右走行が独立になるよう分流弁があるだけの簡素な回路である（図４）．

図２

ネガティブ制御システムの作動

容量が変わる．
ネガティブ制御システムもLSシステムと同様，
指令に応じて可変容量ポンプの容量を制御する省エネシステムであるが機能上の欠点を持っている．またそのために油圧ショベルの回路構成ではパラレル
回路とタンデム回路を織り交ぜたり，同時操作を成立させるため補助機能を追加せざるを得ず，回路が複雑化する（図３）．

図３

ネガティブ制御システムの回路例

ネガティブ制御システム機能上の欠点は下記である．
①操作（ファインコントロール）特性が負荷によりドリフトし操作がしづらい②複数軸同時操作すると負荷の軽い方に流れてしまい操作がしづらい③ポンプ容量中間域制御が困難（負荷が変わると流量が変わる）で，アタッチメントに応じた適時流量調整ができない④増設弁追加（上記の中間斜板流量設定ができないため）で流量設定のため追加装置が必用

図４

LSシステムの回路例

LSシステムは1955年に検討が始まり1965年の“New Concepts in Hydraulic Controls for Mobile
Equipment”3）として発表され1975年SundstrandのA. Myersにより“Controlling Variable Displacement
Hydraulic Pumps for Energy Conservation”4）で省エ
ネ油圧システムとして提唱された油圧システムである．実用化されたのは1987年に米国J社の油圧ショベルからであった．古くから検討されてきたのに約30年間実用化がされなかったのは優れた特徴にも関わらず簡単に解決できない課題があったためであり，この課題も後述する．
4.1 ネガティブ制御システムとLSシステムとの比較（３．項で述べた欠点に対するLSシステムの比較）①操作特性（ファインコントロール特性）
ネガティブ制御システムは負荷が変わるとブリー
ドオフ回路からのドレン流量が変化するため操作特性がドリフトする（図５）．
ロードセンシングシステムはメータイン絞りの前後差圧が一定になるようにポンプコントロールされるためドリフトしない（図５）．
そのため負荷による差が少なく制御が非常にやりやすい．

4．LSシステム2）
つぎにLSシステムをネガティブ制御システムと比較して説明する．LSシステムはQ＝CA ΔPに従い，操作弁のメータインオリフィスの開口面積Aの前後差圧ΔPが一定になるようポンプサーボが流量コントロールし，アクチェータの負荷圧が変わっても指令どおりの流量が安定して得られ，遠隔化や自動化への対応がやりやすいシステムである．また，LSシ

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フルードパワーシステム

第51巻

第６号

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図５

ネガティブ制御システムとLSシステムの操作力特性

高②複数軸同時操作
ネガティブ制御システムは同時操作すると負荷の軽い方に流れてしまい，操作量でコントロールしな
くてはならず慣れないと操作が難く，自動制御でも複雑化する（図６，グラフは低圧側（アーム）を最大操作して高圧側を徐々に操作した際の横軸高圧側
操作量，縦軸それぞれの流量を示す．同圧の時は両方に流れているが，圧力差が付くと高圧側にはまったく流れていない）．

図６

ネガティブ制御システムの複合操作特性

低い方に流れにくくするために絞り弁を追加する事など回路が煩雑になるうえ，一負荷に対ワンポイ
ントマッチングとなり，負荷が刻々と変わるとそれに対しフィードバック系が必用になり自動制御では使いづらい（図７）．

図７

ネガティブ制御システムの複合改善回路

一方LSシステムは負荷によらず，複数の操作量に応じて比例配分され同時操作でき，慣れていない人でも比較的容易にコントロールでき，かつ負荷による差が少なく自動制御がやりやすい（図８）．

図８

LSシステムの複合操作特性

圭介：建設機械におけるロードセンシングシステムについて

249③ポンプ容量中間域制御
ネガティブ制御はポンプ容量中間域での流量調整が負荷圧によって変わってくるので基本各アクチュ
エータの速度は１ポンプ流量か２ポンプ合計流量で設定されている．またいろいろなアタッチメントは個
別にさまざまな流量設定があり，基本的に１ポンプ
流量か２ポンプ合計流量しか選べないので，増設弁を追加しアタッチメントを動かす場合，流量調整弁などがさらに必用となる．LSシステムでは各アクチュ
エータごとにメータイン絞り量を変えることで自由に流量を設定できるので増設弁追加も容易である．
4.2 LSシステムの特徴と課題3）
LSシステムの特徴としては以下の点があげられる．
a）負荷に依存しない操作特性b）負荷に依存しない同時操作性
c）任意の流量設定が可能d）操作域によらず力が出せる
このうちa），b），c）については前述4-⑵項でネガティブ制御システムとの比較で優れる点を説明した．d）についてだが，ネガティブ制御システムでは中立回路があるため非常に大きな負荷，たとえば壁をシリンダで押そうとすると操作量に応じて徐々にポンプ圧が立ちあがる．LSシステムはというと，動き出すとすぐに圧力が高くなる特性を持ち，微操作域でも力を出せ操作性が向上する（図９）．

図９操作量に対するポンプ圧立ち上がり特性①LSシステムの課題についてLSシステムは油圧ショベルに採用するにはいいことばかりでなく以下の課題がある．
e）慣性の大きな旋回起動時にブームを同時操作した際の上がり量が不足f） 慣性の大きな旋回やブームなどを駆動する際の流量変動が減衰しずらくハンチングが起きやすいg）LSの制御差圧が増える
油圧ショベルに採用するにはこの課題に対する何らかの対応が必要になる．
以下に対応の例を述べる．
e）旋回起動でブーム同時操作時の対応
LSシステムでは一番高いアクチュエータの圧力
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第51巻

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2020年11月

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フルードパワーシステムにポンプ圧が支配されるため，慣性の大きな旋回を加速する時に旋回リリーフし，等馬力制御で減少した流量を旋回とブームで分配するのでブームの上がり量が少なくなるという問題があった．
これに対し旋回→LS回路に切換弁を付け，旋回とブームを同時に操作した際旋回のLS圧をLS回路に出力せず旋回リリーフ圧より低いブームの圧力で流量を増やし，ブームの圧力で旋回を加速すること
でブーム上がり量を確保する対応法がある（図10）．

図12

流量変動の減衰LSシステムの対応

特性を近づける対応法がある（図12）．
g）LS制御差圧が増えることに対する対応
LSシステムはLS制御差圧が必用でこの差圧損失

図10

旋回+ブーム同時操作時改善f）旋回やブームを駆動の流量変動の減衰について
慣性が大きな負荷を駆動した時の速度変動の減衰のしやすさを考えると負荷圧Pの変動に対する流量
Qの割合∂Q/∂P（傾き）が＜０であれば減衰しや
すい系といえる．
流量-負荷圧特性を比較するとネガティブ制御シ
ステムは負荷圧の上昇に対し流量が減少する特性で∂Q/∂P＜０で流量変動が減衰しやすい．一方LSシ
ステムはQ＝CA ΔP＝constに制御されるので∂Q/∂P＝０となりネガティブ制御システムに比べ流量変動が減衰しにくい（図11）．

図11

流量変動の減衰の比較

LSシステムに対し各セクションのLS出力部に適度な導入絞りを設けネガティブ制御に流量-負荷圧8

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月が不利になる．このことは避けることができない課
題である．LS制御差を極小さくすればほとんど影
響ないレベルにはできるが，流量制御の分解能が劣りばらつきが大きくなるので適切に設定する事が必用である．
単独操作ではLS制御差圧損失が発生するものの
油圧ショベルはほとんど複合操作で動く機械であり，実際にはLS制御差圧の設定圧よりかなり低い差圧しか発生しない．弊社の経験では，LSシステムに
よって土を掘ったり運ぶ動作がやりやすくなったのかネガティブ制御システムと比較して約10％作業量燃費が改善された．

5．あ と が き
ロードセンシングシステムはICT施工化，ICT建設機械や遠隔化および自動化に向け電子制御に対応しやすい（手間の少ない）油圧システムとして今後も発展していくと考える．
参考文献
１ ）生田正治 国立科学博物館技術の系統化調査報告
Vol. 22 2015. March
２ ）SAE Paper 941714 “Load Sensing Fluid Power System”
３ ）SAE Paper 650669 “New Concepts in HydraulicControls for Mobile Equipment”
４ ）SAE Paper 750807”Controlling Variable Displacement
Hydraulic Pumps for Energy Conservation”
（原稿受付：2020年 ９ 月 ９ 日）

小高克明：油圧ショベル用省エネ油圧システム（３ポンプシステム）

251

解 説

油圧ショベル用省エネ油圧システム（３ポンプシステム）

著

者

紹

介
こ

だか

小 高

かつ

克

あき

明

日立建機株式会社〒300-0013 茨城県土浦市神立町650

1998年日本大学大学院理工学研究科修士課程修了．同年日立建機入社，現在に至る．油圧，
車体システムの開発に従事

げる，アタッチメントのさらなる拡張性を広げる，というコンセプトとして新たな油圧システムを開発した．
従来の２ポンプシステムにおいては，第１油圧ポ
ンプには，第１ブーム，および第２アーム，バケット
方向制御弁を備え，第２ポンプに第２ブーム，および第１アーム，旋回，アタッチメントを備える構成になっている．ブーム上げ，アームクラウド複合時の操作性を確保するために，低圧側のアームを絞ることで操作性と作業量の両立を実現している（図１）．

1．は じ め に
近年，環境負荷低減，燃料費の高騰を背景に油圧ショベルの燃料消費量の低減要望が高まっている．
従来の油圧ショベルは２ポンプシステムを採用しており，このシステムにおいては，ブーム上げ，アー
ムクラウド複合時の操作性を確保するために，低圧側となるアーム流量制御弁の上流を絞るようにした．
作業性を向上するために，アームの戻り回路を絞るようにしてアームクラウド時に再生を行わせるようにしており，いずれの場合も管路を絞ることによる圧損が大きく，作業性と省エネの両立が難しかった．
図１ 従来の２ポンプシステム
そこで，作業性と省エネの両立を実現できる，３
ポンプシステムとなる新たな油圧ショベル用省エネ
その結果，２ポンプシステムにおいては複合時の油圧システムを開発した．
絞り圧損が大きくなっている．新油圧システムであ本３ポンプシステムは，平成29年度関東地方発
る３ポンプシステムにおいては，それを解決するた明表彰「特許庁長官賞」を受賞している．
めに第３ポンプを追加して，絞り圧損を低減するこ
２．新たな油圧システムの提案ととした１），２）．
2.1 ３ポンプシステム
具体的には，第１油圧ポンプに第１ブームおよび従来の油圧ショベルは２ポンプシステムを採用し第２アーム用方向制御弁と，第２油圧ポンプに第２ており，お客様より操作性と作業量は高く評価いた
ブーム用および第１アーム用方向制御弁を備え，第だいているが，さらなる燃費低減要望に対し，作業
３油圧ポンプに第３ブーム用方向制御弁と第３アー
ム用方向制御弁をタンデム接続した構成にしてある．
性と省エネ性を両立するシステムを新たに開発する
また，第３ポンプに旋回用方向制御弁を備え，第３ことが課題となっていた．
ブームとパラレル接続した構成にしてある．さらに，
特に操作性においては，バケットだけでなく，ア
第２ポンプにアタッチメント用の方向制御弁を備え
タッチメントでの操作性においても高い評価をいたているが，さらなる拡張性を見据えて第３ポンプにだいており，その操作性を確保して燃費低減も行うも第２アタッチメント用方向制御弁を追加することことが必要であった．そこで，操作性，作業量は維でアタッチメントへの対応力を向上させた（図２）．
持しながら油圧システム効率を上げて燃料消費を下
フルードパワーシステム

第51巻

第６号

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9252

フルードパワーシステム

この構成により，ブーム上げ，アームクラウド複合時に，第３油圧ポンプの圧油によってブーム上げを行い，第１，第２油圧ポンプによって十分な流量を供給してアームクラウドを行わせることができる．
これにより，従来よりも圧損を低減することができるため，複合操作性確保および作業性向上をさせつ
つより大きな省エネ効果を実現させることが可能となった（図３）．

写真１

３ポンプシステム搭載の20t油圧ショベル

2.3 第２世代３ポンプシステム
３ポンプシステム搭載の20ｔ油圧ショベルの省
エネについてはお客様からも高評価をいただき，次のモデル開発においては，高評価いただいている３

ポンプシステムを改良することとした．
改良するポイントについては，当社独自の市場車
体の稼働情報管理システムから車体稼働データにて操作状況を分析することで改善ポイントを見極め改善することとした．稼働機のポンプ負荷頻度，エンジン回転数頻度を見ることで実稼働の割合などが確認できる．これによりショベルの使われ方を分析することができる３）．
図２ ３ポンプシステム
この市場車体の稼働情報管理システムを活用する
ことで油圧システムの改善ポイントを見つけることができた．フル操作時の省エネについては３ポンプシステム化したことで大幅に改善したことから，さらにエネルギーロスを低減するポイントとして，レ
バー操作量がハーフ操作の場合に着目した．
具体的には，ハーフ操作時のレバーの操作状況をコントローラにより判断し，その操作に必要な最小のポンプ流量になるようにポンプ流量電子制御を追加した．その流量に合わせてコントロールバルブのスプール開口も最適化することで，さらなる省エネ
図３ 従来システムと３ポンプシステムの違いを実現した．レバー操作によってポンプの流量を最適にするために，各レバー操作信号を検出し，ポン
2.2 ３ポンプシステムの効果
プ流量制御電磁弁を追加し，レバー操作に応じたポ
このシステムを搭載したことにより，ブーム上げ， ンプ流量を制御しハーフ操作時のポンプ出力を低減
アームクラウド複合動作において，従来の作業量をすることにした（図４，５）．
確保しつつ油圧損失を33％低減した．
すべての操作において操作性を維持しながら油圧，
このシステムを搭載した20t油圧ショベル（写真電子制御を複合させポンプ出力を低減することによ
１）において，前モデルと比べてPWRモードにおり，ハーフ操作時の作業性を維持しながら省エネをいて燃費を17%低減，ECOモードにおいて燃費を実現できた．
25%低減することに成功した．
また，アタッチメント装着時においても，バケッ
また，第２アタッチメントを追加したことで，拡トに比べて重量物が装着された条件においても，良張性が増し，従来の複数のアタッチメントを使うお好な操作を維持できるように最適なポンプ制御を実客様においては後付けのシステムで実現していたが， 現させることができた．
アタッチメントとの複合性も向上し，お客様から評
2.4 第２世代３ポンプシステムの効果
価いただいた．
このシステムを搭載したことにより，ハーフレ
バー操作においてアクチュエータの出力はそのまま

10

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

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小高克明：油圧ショベル用省エネ油圧システム（３ポンプシステム）

写真２

253

 ２世代３ポンプシステム搭載の新型20t油圧ショ第ベル

要に応じてお客様で設定可能とし，従来のPWR，

図４

第２世代３ポンプシステム

ECOモードに対してお客様の要望に柔軟に対応できる設定を可能とした．

３．終 わ り に
このように３ポンプシステムは，油圧ショベルとしてお客様の課題解決に向けて進化成長してきた．
このシステムを有効に活用してICT建機においても効率的なシステムとして適用が可能となっている．今後もお客様の課題を解決するために進化させていく．

図５

改良システムでポンプ出力を34％低減した．
このシステムを搭載した新型20ｔ油圧ショベル（写真２）において実際の作業動作においてPWR
モードにおいて前モデルに対して６%の燃費低減，
ECOモードにおいて，15%の燃費低減を実現した．
さらに，ECOモードよりもさらに燃費を重視した
SECOモード，大作業量に対応できるHPモードも必参考文献
１ ）西田利明，中村剛志，荒井康，柴森一浩，新排出ガス規制に対応した油圧ショベル「ZAXIS- ５ シリーズ」，日立評論，Vol.94，No.5，p.30-33（2012）２ ）石川広二：モデルチェンジによりさらに進化した省エ
ネルギー性能，建設機械，日本工業出版，2014年 ８ 月号, p.19-23（2014）３ ）眞野英徳，佐藤謙輔，小高克明，廣木武則：新たな環境対応技術を搭載した油圧ショベルZAXIS- ６ シリーズ，
日立評論，Vol.97, No.5, p.27-30（2015）


フルードパワーシステム（原稿受付：2020年10月 ９ 日）

第51巻

第６号

2020年11月

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フルードパワーシステム

解 説

電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの制御

著

者

紹

介
か

とう

加 藤

とも

友

のり

規

2．電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めス
テージ

著者らが研究に使用している電空ハイブリッド超精密鉛直位置決め装置の外観を図１に，仕様を表１に示す．この装置の主な構成としては，ステージの2007年東京工業大学大学院博士課程修了．都立高専助手～助教を経て，2010年福岡工業大学
移 動 に コ ア レ ス 型 リ ニ ア モ ー タ（GHC社 製，助教，2012年同大学准教授．空気圧制御に関する研究に従事．日本フルードパワーシステム学
S250D），ステージの自重補償器として空気静圧案会の会員（現在，理事・国際交流委員長を担当）．
博士（工学），技術士（機械部門）．
内を用いたバランスシリンダ，位置センサとして分
解 能1nmの ア ブ ソ リ ュ ー ト 型 リ ニ ア ス ケ ー ル（HEIDENHAIN社 製，LIC4017） を 採 用 し て い る．
特徴としては，バランスシリンダの静圧面を可能な
1．は じ め に限り平滑化し，スティックスリップと熱の影響を抑えている．また，コアレス型リニアモータは構造上，超精密加工を行う上で，超精密位置決め技術は重可動子と固定子の間に接触部が存在しないため，応要な基盤技術のひとつであり，求められる超精密位
答性が良く摩擦力が発生しない．また，コアレス型
置決めの精度は年々高くなっている．現在，精密加リニアモータでは可動子と固定子間に働く磁気吸引
工では１μm，超精密加工では数nm ～ 10nm程度の
1）
力を打ち消すように磁極を配置できるため，モータ
超精密位置決めが必要と考えられており ，最近のの出力ノイズとなりえるコギング力が発生しないと超精密工作機械のなかには，位置のデジタル表示の最小桁が0.1nmであるものも登場している．これらいう特徴を持つ．
の要求を満たすための手段として，超精密工作機械
制御に関係するシステム構成を図２に示す．実験の位置決めにはさまざまな方式が用いられているが， 装置に内蔵されているリニアエンコーダで計測した
著者らはある非球面加工機の鉛直ステージに使用さ
位 置 はPCか らDSPと ド ラ イ バ 両 方 の 機 能 を 持 つMOVO2（Servoland社 製，SVFH-H3-DSPNMK） にれる，電空ハイブリッド方式の超精密鉛直位置決め
ステージに関する研究を進めている．この方式は， 送られる．リニアエンコーダから送られた位置と，
福岡工業大学工学部知能機械工学科〒811-0295 福岡県福岡市東区和白東3－30－1
E-mail : t-kato@fit.ac.jp

鉛直ステージを駆動するのに電動のリニアモータを使用し，ステージの自重補償には空圧式バランスシ
リンダを使用しており，ナノレベルの高精度な位置決めを実現している．
この方式の特徴として，リニアモータがステージの自重の影響を受けることなく動作することが可能であるため，リニアモータの省電力化や熱の発生の抑制，制御性の向上や最大動作速度の向上といった効果を期待できる点が特徴としてあげられる．
本記事では，著者らが近年実施している電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの研究に関して，装置の概要といつくかの成果をご紹介する．

（左）正面
図１

12

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月（右）背面

電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージ

加藤友規：電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの制御

255

表１ 電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの仕様
Linear motor

Linear encoderStage

Rated thrust [N]38

Rated current [A]

1.3

Maximum thrust [N]148

Encorder type

Absolute

Resolution [nm]1

Weight of movable part [kg]19.81

Bearing type

Aerostatic bearing

図４

HPRとNF弁を用いた内圧制御の場合の実験結果

影響が大幅に抑制できていることがわかる．なお，
本方式は特許出願され特許登録されている4）．

4．ツールの自重変動補償のためのバランス
シリンダ内圧のフィードフォワード制御

図２

制御系の構成コ ン ピ ュ ー タ か ら 送 る 目 標 位 置 指 令 値 を もと に
MOVO2がリニアモータへ電流指令を送る．

3．HPRとNF弁を用いたバランスシリンダ内
圧制御著者らは，気体用超精密高速応答圧力レギュレー
タ（HPR）とノズルフラッパ型サーボ弁（NF弁）
を用いた装置構成に，PI制御とフィードフォワード
制御（FF制御）を適用した圧力制御構成を適用することを提案し，その有効性を評価した2）3）．提案
した圧力制御方法のブロック線図を図３に示す．この制御系により，NF弁が持つ非線形性が補償される．この圧力制御方法を適用してステージを駆動した場合と従来方法（PI制御のみ）の場合での実験結果を図４に示す． この結果より，PI制御のみの場
合と比べ，提案方法により制御した場合はステージ駆動による内圧変動の影響に加え，ヒステリシスの

電空ハイブリッド方式を用いた工作機械でツールチェンジを行う場合，一般的に位置決めステージ部
分にスピンドルなどのツールを取り付ける．しかし，ツールの有無や種類によってステージ全体の重量が変化するため，その都度，ステージ重量と釣り合わせるためにシリンダへの供給圧を最適圧に調整する必要がある．一般的には減圧弁のハンドル部分を手動やモータで回して調整を行うが，圧力が整定するまでに時間を要してしまうなどの問題がある．そこ
で，任意のステージ重量変動に対応して高速にシリンダ内圧を最適圧に制御する方法を提案した5）6）7）．
提案方法のブロック線図を図５に示す．この制御はHPRの制御にトルク指令値の変動分を補償する
FF制御を付与した制御系である．フィードフォワー
ドによる制御量の算出にはリニアモータのトルク指
令値の信号を用い，トルク指令値T％にゲインKtを掛けることで補償圧力Pcmpを求める．その補償量を目標圧力に加算することでトルク指令値が０％になるようにシリンダ内圧を制御する．また，HPRの制御を主としているため，外乱に対して高いロバスト性を持ち，圧力を高速かつ精密に制御することができる．
本提案方法の有効性を評価するために，図６に示す実験装置構成にて，ステージ重量を変化させ，一T

Feed forward part

Kt
Pcmp
Pref +-

図３

HPRとNF弁を用いた内圧制御のブロック線図

◯

+

-

◯

Kp

+

-

◯

Ki
s

Kv

Gout
Gin + ◯

Rθ
V

.

P

1
s

P

図５ ツールの自重変動補償のためのFF制御のブロック線図
フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

13256

フルードパワーシステム

図６ ツ ールの自重変動補償のためのFF制御の有効性の評
価実験の装置構成

般的なダイヤフラム型（DH）レギュレータを用いた場合，提案方法を用いた場合で比較する実験を行った．実験方法としてはまず，ステージをリニアモータで固定し，トルク指令値が０［％］になるよ
うにシリンダ内圧を調整する．その後，実験開始
10秒後にプレートに乗せた錘を取り外し，その時のシリンダ内圧とトルク指令値とステージ位置を測定した．また，本実験では１kgと２kgの錘を使用した．
記事のページ数の都合上，ここでは１kgの重量変動の場合の実験結果について記載する．トルク指令値の結果を図７に，シリンダ内圧の結果に図８に

図７

示す．図７に示すトルク指令値より，DHレギュ
レータでシリンダ内圧を調整した場合は，重量変化を加えた制御開始10秒時にトルク指令値が約30％変動しており，リニアモータへの負荷が増加していることがわかる．一方，提案方法では重量変動の影
響を補償できており，瞬時にトルク指令値を０％に復帰させることができている．つまり，リニアモータの出力の軽減に成功したといえる．また，その時の シ リ ン ダ 内 圧 の 結 果（ 図 ８） を 見 る と，DHレ
ギュレータを用いた場合はステージ重量変動後も一定圧を供給し続けているため，ステージ自重とシリ
ンダ内圧とのバランスが崩れ，結果的にモータの負荷が増加した．提案方法ではトルク指令値が変動した瞬間に圧力を約12kPa変化させており，トルク指令値が０％になるように圧力補償を行っていることがわかる．
また，参考文献６）では，この図７・図８の場合とほぼ同様の実験を行った場合について，リニアモータの消費電力，DHレギュレータおよびHPRの消費エアパワー・リニアモータ消費電力とエアパ
ワーの合算値（つまりトータルシステムの消費エネルギ），を比較している．図９に合算値の比較のグラフを示す．提案方法は特に，ステージ上の重量変動が生じたのちにリニアモータの消費電力が抑えられることから，消費エネルギの合算値が従来方法に比べて低いという結果を得ている．

実験結果（重量変動１kg，電流制御信号）
図９ 消費エネルギの合算値の比較

５．お わ り に

図８14

実験結果（重量変動１kg，バランスシリンダ内圧）
フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

本記事では，著者らが近年取り組んでいる，非球面加工機の鉛直ステージに使用される電空ハイブ
リッド超精密鉛直位置決めステージの研究に関してご紹介した．電空ハイブリッド技術は，「電動かフルードか」の二者択一ではなく，ユーザーが「電動とフルード」のそれぞれの長所を活かして併用している好例だと思われる．

加藤友規：電空ハイブリッド超精密鉛直位置決めステージの制御

参考文献
１ ）大岩孝彰，勝木雅英：【超精密位置決め専門委員会】超精密位置決めにおけるアンケート調査，精密工学会誌，Vol. 81，No. 10，p. 904-910（2015）
２ ）加藤友規，平川鉄磨：HPRとNF弁を用いた電空ハイブ
リッド超精密鉛直位置決めステージの制御，平成27年
春季フルードパワーシステム講演会講演論文集，p. 4６ （2015）
３ ）Kato, T., Hirakawa, T.: Proposal of a Novel Pressure
Control Method for Air Cylinders Used in HybridElectric-Pneumatic Ultra-Precision Vertical Positioning
Device, Proceedings of the Thirtieth Annual Meetingof the American Society for Precision Engineering（ASPE2015），p. 522-525（2015）４ ）田中克敏，福田将彦，益田大海，加藤友規，平川鉄磨：
主軸ヘッド昇降装置および工作機械，特許第6638915号（2020）会

告257５ ）築山義信，加藤友規，中垣瞬：電空ハイブリッド超精密
鉛直位置決め装置の消費エネルギ測定，2017年度砥粒加工学会学術講演会（ＡＢＴＥＣ2017）アブストラクト集，
p. 379-381（2017）６ ）Yoshinobu TSUKIYAMA, Tomonori KATO, keita
MATSUO：EVALUATION OF ENERGY CONSUMPTIONOF HYBRID ELE C TRIC -PNEUMA TIC UL TR A PRECISION VERTICAL POSITIONING DEVICE, The
10th JFPS International Symposium on Fluid Power 2017，
２ D42（2017）７ ）築山義信，加藤友規，中垣 瞬，徐 有衛：電空ハイブ
リッド超精密鉛直位置決め装置のバランスシリンダ内圧のフィードフォワード制御，日本フルードパワーシステ
ム学会論文集，Vol. 50，No. 1，p. 18-24（2019）
（原稿受付：2020年 ７ 月25日）

詳細は学会ホームページ（http:www.jfps.jp/）をご覧ください．

日本フルードパワーシステム学会・日本機械学会

共催

2020年秋季フルードパワーシステム講演会
開催日：2020年12月８日
（火）
・９日
（水）

2020年秋季フルードパワーシステム講演会は2020年12の併用，もしくはオンライン型のみでの実施を予定しています．

月８日（火）
・９日（水）に岡山理科大学（岡山市）で開催さ詳細につきましては、学会ホームページでご確認くださいます

れます．本講演会では，一般講演に加えて，特別講演とオーガ

ようお願い申し上げます．感染症対策には十分留意しておりま

ナイズドセッションを企画しています．なお，新型コロナウイ

す．皆様の積極的なご参加をお待ちしております．

ルスの影響を考慮して，今回は，通常の参加型とオンライン型

日本フルードパワーシステム学会論文集
51巻（2020）２号 発行のお知らせ（公開日：2020/10/ ６）【研究論文】⑴ 看護動作の支援を目的とした空気圧式コルセットの設計に関する基礎実験西岡 靖貴，安田 寿彦，山野 光裕⑵ 製紐機を用いたインダクタンス型スマート人工筋の製作手法の確立
小川 草太，脇元 修一，神田 岳文，大村 健人，安藤 克倫⑶ 矩形パルス波制御による磁気粘性流体バルブによる油圧アクチュエータの速度と推力の同時制御大島 信生，福田 真也，清水 悠平（URL）https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jfps/51/２/_contents/-char/ja

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

15258

フルードパワーシステム

解 説

転がり軸受の低トルク化技術

著

者

紹

介
ほか

お

外 尾

みち

道

た

太

日本精工株式会社 技術開発本部〒251-8501 神奈川県藤沢市鵠沼神明１－５－50
E-mail : hokao@nsk.com
2000年東京工業大学大学院理工学研究科無機材料工学専攻修了．同年日本精工株式会社入社，
入 社 以 来 潤 滑 グ リ ー ス の 研 究 開 発 に 携 わ る．
2020年九州大学より博士（工学）取得．日本トライボロジー学会会員．

1．は じ め に
転がり軸受は，玉やころなどの転動体を用いて，機械の回転部を支持する部品であり，荷重の支持面を転動体による転がり接触とすることで，すべり接触よりも摩擦を低くすることができる．さらに潤滑剤を用いて接触面に油膜を形成させることで，摩擦や摩耗の低減を図ることができ，回転軸を円滑に，長期間支えることができる．
転がり軸受は，すべり軸受と比較して国際的な規格化が進んでおり，実用上のメリットが多い．このため，転がり軸受はエアコンや洗濯機などの家電製品から鉄鋼設備や工作機械などの産業機械，自動車
まで，幅広い機械で用いられている．
転がり軸受の種類は転動体の種類によって玉軸受
ところ軸受に大別できる．図１に，深溝玉軸受と円筒ころ軸受の概略図を示す1）．玉軸受ところ軸受では転動体と軌道輪の接触形態が異なり，玉軸受ではいわゆる点接触，ころ軸受では線接触となる．玉軸

③

①

④

②

2．軸受トルクの発生要因

⑤
深溝玉軸受
図１

16

円筒ころ軸受

転がり軸受の概略図（文献 より一部改編）

フルードパワーシステム

受の方が高速条件まで使用でき，また振動の発生を抑えやすい一方，ころ軸受は接触面積が広いため負荷能力が高く，高荷重まで使用できる．
転がり軸受の潤滑剤として，潤滑油やグリースが用いられる．グリースは半固体状の潤滑剤であり，その成分は基油，増ちょう剤および添加剤からなる．
基油と添加剤は潤滑油と同様な成分である一方，増ちょう剤はグリースに特有な固体成分であり，スポンジが水を保持するように，基油を保持する役割を担う．
グリースは流動特性に特徴があり，降伏応力を有するとともに，せん断速度の増加に応じて見かけの粘度が低下し，固体状から基油の粘度に近い状態ま
で流動状態が変化する．この流動特性のために，グリースの流動状態は，軸受内で受けるせん断速度に応じて変化し，この結果，軸受内でのグリースの分布が変化する．このグリースの流動状態や分布は，転がり軸受のトルクや寿命に影響を与える．
油潤滑とグリース潤滑を比較すると，油潤滑の方が高速条件まで使用でき，さらに冷却効果が期待できる．一方，グリース潤滑は，シールなどの密封機構を用いることにより軸受からの漏洩を抑制することができるため，メンテナンスフリーでの使用が可能であるという大きな利点がある．グリース潤滑は
とくに玉軸受でよく用いられ，玉軸受の約８割でグ
リース潤滑が採用されている2）．
軸受の回転時には，潤滑剤の粘性抵抗や接触面で発生する摩擦などにより抵抗が発生する．この回転時の抵抗の大きさは，一般に軸受トルクとして測定され，軸受トルクが小さいほど，すなわち軸受によるエネルギーの消費量が小さいほど，システム全体のエネルギー効率を向上させることができる．
本稿では主に潤滑油とグリースにより発生する抵抗に着目して，転がり軸受の低トルク化技術について解説する．

1）

第51巻

第６号

2020年11月

2.1 軸受トルクに関わる抵抗の種類
転がり軸受内で抵抗が生じる場所として下記①～

外尾道太：転がり軸受の低トルク化技術⑦があげられる3，4）．図１に，シールが関連する場
所を除く，①～⑤を示した．
① 転動体と外内輪の転走面との接触部② 転動体と保持器ポケット内部でのしゅう動部③ 保持器とその案内面でのしゅう動部④ ころ軸受の場合はころ端面とつばでのしゅう動部⑤ 転動体や保持器が回転する方向の空間⑥ 転動体や保持器とシール／シールド板の間の空隙⑦ シール／シールド板と外輪との間の空隙
この中で①～④は，油膜を形成させることにより，軸受部材同士の直接接触による摩擦，摩耗を抑制で259

およびすべり摩擦には，潤滑剤による粘性抵抗が影響し，すべり摩擦ではさらに接触面での油膜の形成状態が影響する．この粘性抵抗を，低粘度化や低油量化などにより低減し，かつ油膜の形成状態を適正に保つことで，軸受トルクの低減を図ることができる．以下に潤滑油および潤滑グリースにおける低トルク化技術の例を示す．
3.1 油潤滑
油潤滑において，軸受トルクと基油動粘度の関係
を，円筒ころ軸受（呼び番号NJ306）を用いて評価した例を図２に示す6）．ここで，油の粘度は，粘性抵抗の大きさや油膜の形成状態に影響し，温度や種類により変化する性質を有する．具体的には，温度きるため，適切に潤滑されることが重要となる．こが上昇するほど粘度が低くなり，その粘度変化の程れに対し⑤～⑦では，⑦で接触シールを用いる場合
度は基油の種類によって異なる．
を除いて，油膜の形成，すなわち潤滑が不要な場所
軸受トルクとして，１時間程度回転したのちの平である．このため，⑤～⑦で発生する抵抗を低減す衡値を用いた場合，図２に示されるように，軸受温ることにより，効率的に軸受の低トルク化を図るこ
度に対応した基油の粘度で整理することにより，種とができる．
類が異なる基油を用いた場合にも，軸受トルクと粘上記の場所で発生する抵抗を種類別に整理すると， 度の良い対応が得られることが報告されている．こ⑤で転動体や保持器の進行に抗する方向に働くかくのように粘度が低いほど軸受トルクが低減する傾向
はん抵抗，①で転動体が転がり運動をする際に生じを有し，この効果は油による粘性抵抗の低減によっる転がり抵抗，②，③，④，⑥，⑦ですべり運動をて得られたと考えられる．
する際に生じるすべり摩擦の３つに分けることがで
粘性抵抗の低減は，低粘度化だけでなく，低油量
きる．なお，たとえば深溝玉軸受など，軸受形式に化によっても実現可能であるが，過度な低粘度化やよっては，①の接触面内ですべり摩擦があわせて発低油量化は転動体とリングの接触面（①）やつば部
生する．
（④）などでの油膜厚さを低下させ，直接接触の発2.2 軸受形式の影響
生による摩擦上昇を招く恐れがある．直接接触には軸受トルクに占めるかくはん抵抗，転がり抵抗， 油膜厚さだけでなく軸受材料の表面粗さも影響し，すべり摩擦の影響度には軸受形式や回転条件が影響
表面が平滑なほど直接接触しにくくなる7） ため，表することが指摘されている．
面が平滑な方が，基油の低粘度化による低トルク化
深溝玉軸受を低速軽荷重条件，グリースなしで回を推し進めることが可能である．
転した場合，軸受トルクは測定できないほど小さい
が，円すいころ軸受では，④のころ端面とつばのしゅう動部などでのすべり摩擦による影響が荷重増加とともに出てくると報告されている5）．したがって，玉軸受では，低速軽荷重条件では主に潤滑剤による抵抗が影響する一方，ころ軸受では潤滑剤に起因する抵抗だけでなく，つば部などでのすべり摩擦の影響にも注意する必要がある．

3．潤滑剤による低トルク化技術
軸受トルクは一般に内輪を回転させ，外輪がつれ回る力を測定することにより測定される．このため，回転時に軸受内で発生する抵抗力が小さいほど，すなわち軸受トルクが小さいほど，軸受によるエネル
ギー損失が小さいことを示す．
軸受トルクを構成するかくはん抵抗，転がり抵抗

図２

油潤滑における基油粘度と摩擦トルク6）

3.2 グリース潤滑
グリースの見かけの粘度は，低せん断速度時の高粘度な状態から，高せん断速度時の基油の動粘度に近い低粘度なレベルまで変化する．平衡時の軸受トルクと見かけの粘度の関係を，円筒ころ軸受（呼びフルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

17260

フルードパワーシステム

図３ グ
 リース潤滑における高せん断速度におけるグリースの見かけの粘度と摩擦トルク6）

番号NJ306）で評価した例を図３に示す6）．図２の場合と同様に軸受温度の影響を考慮し，さらに，高せん断速度条件に相当する見かけの粘度を用いた結果，見かけの粘度と平衡時の軸受トルクによい相関関係が認められ，粘度の低下に応じて軸受トルクの低減が認められている．
グリースのせん断速度による流動状態の変化が軸受トルクの挙動に大きく影響する場合がある．
基油動粘度が同等で基油の種類だけ異なるグリースを深溝玉軸受（呼び番号608）に封入し，軸受トルクを評価した結果を図４に示す8）．POEは回転初期にトルクが大きく減少するのに対し，PAG3は時間によるトルクの変化が小さい．POEはPAG3よりも降伏応力が大きいグリースであり，グリースが流動し始める際に，より大きなせん断応力を必要とする．
グリース潤滑では，相対運動する物体間に存在す
るグリースにすきまが生じる，チャンネリング9）と呼ばれる現象が発生することがある．これは，たとえば
軌道溝で転動体通過時に押しのけられたグリースが，軌道の脇に固体状のまま堆積することにより生じる．
転走面でのグリース潤滑の概念図を図５に示す10）．
図５右では，接触面の入口にグリースが多く存在
し，かくはん抵抗や転がり抵抗が働く．一方，チャンネリングが進行し，図５左のように接触面入口へのグリースの再供給が低減すると，かくはん抵抗や転がり抵抗の発生要因となるグリースの量が低減するため，軸受トルクが低減する．
チャンネリングに対して，軸受内にすきまができず，グリース全体がかきまぜられる状態はチャーニングといわれ，
大きな回転抵抗を生じやすい．チャー
ニングとチャンネリングの概念図を図６に示す5）．
この軸受内部のグリースの分布状態を直接観察す
る こ と は 困 難 で あ る が， 近 年X-ray computed
tomography（X線CT）を用いて，軸受回転試験後に内外輪および転動体とグリースの間でのすきまの18

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

図４

グリースによる軸受トルク挙動の変化8）

図５

図６

転走面でのグリース潤滑の概念図10）

チャーニングとチャンネリングの概念図5）

形成が直接観察されている11）．
図４においてPAG ３はチャーニングしやすいため，軸受トルクが低減しにくかったのに対し，POE
は起動後にグリースがチャンネリングしていくのに応じて，かくはん抵抗が低減することにより，軸受トルクが低減したと考えられる．したがって，チャンネリングしやすいグリースを用いることにより，低トルク化を図ることができる．
チャンネリング性はグリースの流動特性と関係し，降伏応力が大きいほど5，8），もしくは見かけの粘度の時間依存性である，チキソトロピー性が強いほ外尾道太：転がり軸受の低トルク化技術

ど5）チャンネリング性が強くなると指摘されている．
降伏応力やチキソトロピー性などの流動特性は，増ちょう剤の三次元的構造と関係し，増ちょう剤の種
類，量や形状，および増ちょう剤と基油の相性8，12）の影響を受けると考えられており，基油動粘度を低減しなくても低トルク化が可能であるという利点がある．
チャンネリングやチャーニングは軸受内のグリース分布状態を定性的に表しており，グリースの種類だけでなく，速度などの回転条件や回転時間でも変化する．また軸受へのグリース封入量の低減によってもチャンネリングと同様の効果により低トルク化が可能である3）．
なお，過度なチャンネリングは，接触面へのグリース供給不足による油膜厚さの低下により，直接接触を発生させ，トルクの増大や寿命の低下を招く
可能性がある．したがって，油潤滑の場合と同様にグリース潤滑においても，直接接触が発生しない範囲で油膜厚さを低減させることが，低トルク化のひ
とつの手法となる．
近年，転がり軸受が回転している際に，油膜厚さと油膜の破断率を高い精度で同時測定する，電気イ
ンピーダンスを用いた手法が開発されている13）．このような手法を活用することにより，低トルク化と信頼性の確保を，高いレベルで両立させることができると考えられる．

4．お わ り に
転がり軸受の低トルク化技術について，潤滑油および潤滑グリースによる低トルク化に着目して解説した．油潤滑では，軸受温度を考慮した動粘度が低
いほど低トルク化を図ることができる．また，グリース潤滑では，温度やせん断速度を考慮した見かけの粘度の低減だけでなく，降伏応力などの流動特性に着目し，チャンネリング性を向上させることにより，低トルク化を図ることができる．ただし，極端な低粘度化やチャンネリングは，油膜厚さの低下
による直接接触の発生を招き，トルクの増加や寿命などの性能を低下させる可能性があるため，直接接261

触が発生しない範囲で，油膜厚さを低下させることが重要である．
今後，軸受トルクの高精度な予測を可能とするための，潤滑剤による粘性抵抗のシミュレーションや，
トルクと信頼性との両立を検証する測定技術の進展をもとに，転がり軸受のさらなる低トルク化により，システム全体のエネルギー効率が向上されることを期待したい．
参考文献
１ ）NSKカタログ 転がり軸受，CAT.No. 1102q., p.A10-A11
２ ）桜井俊男：グリース潤滑の基本的問題，潤滑，Vol. 25,
No. 8, p. 489-497（1980）
３ ）星野道男：グリースの流動特性ところがり軸受におけるトルク（第 ２ 報）
，潤滑，Vol. 25, No. 8, p. 555-561（1980）
４ ）外尾道太：グリースによる転がり軸受の低トルク化技術，
トライボロジスト，Vol. 63, No. 2, p 69-74（2018）
５ ）星野道男：グリースの流動特性ところがり軸受におけるトルク（第 １ 報）
，潤滑，Vol. 25, No. 8, p. 547-554（1980）
６ ）小松崎茂樹，上松豊翁，伊藤廉：グリースの流動性と軸 受 の 摩 擦 ト ル ク， 潤 滑，Vol. 19, No. 4, p. 285-291（1974）７ ）NSKテクニカルレポート, CAT. No. 728i, p. 44-45
８ ）Oikawa, E., Inami, N., Hokao, M., Yokouchi, A.,
Sugimura, J.：Bearing Torque Characteristics ofLithium Soap Greases with Some Synthetic Base Oils,
J. Engineering Tribology, Vol. 226, No. 6, p 575-583（2012）
９ ）社団法人日本トライボロジー学会編，トライボロジー
辞典，p 163（1995）
10）星野道男：グリース潤滑の理論，トライボロジスト，
Vol. 47, No. 1, p 8-14（2002）11）野田隆史，柴崎健一，宮田慎司，谷口雅人：玉軸受におけるグリース挙動のX線観察および多相流解析の妥当性
確 認， ト ラ イ ボ ロ ジ ス ト，Vol. 61, No. 4, p 275-284（2016）
12）外尾道太，園田健太郎，杉村丈一：潤滑グリースの増ちょう剤構造変化と流動特性の関係，トライボロジス
ト，Vol. 64, No. 1, p 42-54（2019）13）丸山泰右，前田成志，中野健：電気的手法を用いたEHD接触域における潤滑状態モニタリング技術，トラ
イボロジスト，Vol. 64, No. 11, p 655-660（2019）

フルードパワーシステム（原稿受付：2020年 ８ 月23日）

第51巻

第６号

2020年11月

19262

フルードパワーシステム

解 説

自動車用トランスミッションにおける効率向上システム

著

者

紹

介
しば

やま

柴 山

たか

尚

し

士

元 ジヤトコ株式会社 フェロー
〒259-1117 神奈川県伊勢原市東成瀬３－１－７－204
E-mail : t-shiba@f5.dion.ne.jp
1981年4月 日産自動車へ入社，2000年4月にジ
ヤトコ株式会社に出向転籍，2017年定年退職．
36年間，AT，CVTの開発に従事した．2018年6月
自動車技術会よりフェロー認定（変速機技術分
野のフェローとしての認定）

８）シール類のしゅう動摩擦損失
効率向上のためにシステム的な観点での改良が多く行われるのは１）～５）の領域である．本稿ではこれら５つの領域における改良事例を紹介したい．

3．オイルポンプ

オイルポンプ損失減の柱は次の１），２）である．
１）オイルポンプの効率ηの向上
η＝ηｖ × ηｍ
ηｖ：容積効率の向上 漏れをすくなくするηｍ：機械効率の向上 機械損失の低減
1．は じ め に
２）オイルポンプ吐出の圧力Ｐ×流量Ｑの低減
自動車用トランスミッションにおいて，油圧制御
使用する圧力Ｐを下げるに使用されるトランスミッションフルードは制御バ
消費流量Ｑを下げる
ルブやトルクコンバータ向けの作動油として用いら
図１にAT，CVT用のオイルポンプ形式の進化をれるにとどまらず，種々の役割を果たしている．摩表す．かつてはクレセントつきギヤポンプが多かっ
擦擦動部位の潤滑や摩擦損失の低減，摩耗粉の運搬たが，歯先クリアランス部の漏れを少なくするため除去も担い，フィルターとの組み合わせ作用によるにクレセントなしギヤポンプとなり，遠心力と油圧
夾雑物の低減，オイルクーラーとの組み合わせによ
によってベーンをポケット内周壁面に押し付けてるトランスミッション全体の冷却にも貢献している． シールクリアランスを積極的にゼロに近づけるベー
摩擦力を用いた動力伝達にも重要な役割を果たしてンポンプへと主流が変化してきた．さらに，ベーン
おり，湿式摩擦クラッチの動力伝達能力や，金属間ポンプを軸径が大きい動力伝達軸で駆動するのでは摩擦で動力を伝えるCVTの金属ベルトの動力伝達機
なく，チェーンを用いて別軸で駆動して軸を小径化能にもトランスミッションフルードが大きな影響力するのが主流になってきている1）．また，図のようを持っている．これらの種々の機能を確実に実現し， に平衡型にすることによって高圧部で発生するラジ
かつトランスミッション全体として高効率とするた
アル荷重を相殺して軸受けの機械損失の低減を図る
めの，システム的な観点での改良が種々取り組まれタイプも使われている．
ている．本稿ではその典型事例を紹介する．
システム的な観点で改善は上記の２）の使用圧力

2．トランスミッションの損失の内訳
トランスミッションにおいて大きなウェイトを占める損失は典型的なCVTを例にすると下記である．
１）オイルポンプ駆動損失
２）トルクコンバータ流体滑りによる損失
３）回転部品が油を撹拌する撹拌損失４）金属ベルトのしゅう動部分の摩擦損失
５）湿式摩擦クラッチの空転時引きずり損失
６）ギヤ類の歯面における摩擦損失
７）ベアリング類のころがり摩擦損失

20

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月⒜ レセント付ク
きギヤポンプ図１⒝

 レセントなク
しギヤポンプ⒞ チェーン駆軸動式平衡ベー
ンポンプ

AT，CVT用オイルポンプ形式の進化柴山尚士：自動車用トランスミッションにおける効率向上システム

Ｐの低減もしくは消費流量Qの低減の双方の領域で進化しており，平衡型ベーンポンプの２つの吐出ポー
トの１つの圧力を制御で状況に応じて一時的に下げることによって，必要以上に高圧になって発生していた損失を低減する改良が多く採用されている．また最新のATでは，可変吐出量ベーンポンプを採用して，制御との組み合わせで最適吐出量を得るような油圧源システムとする機種も増えてきている．必要
最小限の吐出量となるように無段階的に制御で調整することによって高効率化を実現するシステムであり，上記の２段階切り替え方式制御の，さらに先の技術として各社で開発や採用が行われている．以前
はこの可変吐出方式は油圧振動を起こしやすい形式であったが，制御の進化によって油圧振動なく実用できるようになってきている．また電動ポンプにして必要な時に必要圧，必要量のみ吐出するオンデマン
ド型のシステムにする方式も登場してきている．

4．トルクコンバータ損失の低減
トルクコンバータは流体を介して動力を伝えるた
め滑らかさが要求されるAT，CVTにとっては非常に有用なコンポーネントであり，低速走行時の運転のしやすさにも大きく貢献している．しかしながら流体を介する動力伝達であるため，流体すべりによる損失が非常に大きい．そこで近年ではトルクコン
バータの入出力軸を湿式クラッチで機械的に結合させるロックアップクラッチを有するトルクコンバー
タが主流になって来ている．所定以上の車速に達した時にロックアップクラッチが締結して流体すべりをゼロにする．図２に典型的なロックアップクラッ
チ付きのトルクコンバータの断面図を示す2）．

263が非常に重要となっている．かつては流体伝達部がダンパよりも大きなスペースを占めていたが，最新の設計では図のようにダンパやロックアップクラッ
チが占める体積が大きくなってきている．また，図３のように，ダンパの改良が種々の視点で行われており，システム全体でロックアップ領域を拡大しつ
つ制振性能を良くする開発が盛んに行われている．

図３

ロックアップ領域の拡大のためダンパ改良の例

また，油圧制御と組み合わせたスリップロックアップという制御の採用も主流になっている．ロックアップクラッチの油圧を精度良く高応答で制御することにより，湿式クラッチの相対すべり回転数を毎分100回転未満の微小滑りに保つシステム制御でありダンパのみでは音振性能を許容レベルにおさめることができなくなるような極低速走行領域において，
微小すべりによって振動を遮断し，かつ高応答の油
圧制御によって流体すべり回転による損失を極小に抑えることを実現する制御である．近年のCVTでは発進直後に上記のスリップ制御に移行し，エンジン
トルク量の調整制御も同時に実施しながらスムーズなエンジン回転の上昇を演出し，そののちに完全ロックアップ制御に移行するようなシステム制御も行われている．制御的には難易度の高い制御である
ため最新の現代制御理論が適用されることも多い．

5．回転部品による撹拌損失の低減

図２

ロックアップクラッチつきトルクコンバータ

トルクコンバータのロックアップクラッチをできる限り低速から締結させると流体すべり損失が低減できるが，低速領域ではエンジンの燃焼爆発に起因する振動の低減が重要な課題となる．図２に示すように近年では流体伝達部とダンパとロックアップク
ラッチを限られたスペースに最適に配置してシステ
ムとして効率向上と音振性能を両立させる取り組み

回転部品が油を撹拌することによって生じる損失
はトランスミッション開発においては頻度高く問題になり，各社の新型トランスミッション開発報告の論文でもバッフルプレートによる改良などの記事が数多く報告されている．図４にCVTにおける回転部
品を例として示す．
撹拌損失を抑制する対策の基本の考え方を図５に示す．各社から種々の改善が報告されているが，考え方は図中の５つの観点に大別できる．トランスミッ
ション内部での油の流れを狙いどおりにするシステ
ムの構築が重要となる．最新のDCTではケース内側の上部に屋根裏部屋のような空間を作り，そこに余剰油をためるという機種も発表されている．また回
転物の回転表面の凹凸をできるだけ小さく，滑らか
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フルードパワーシステム

図７
図４

LowとHighで低下するCVTの伝達効率

FF車用CVTにおける回転部品例

そこで近年のCVTでは，ベルトや作動油の改良にとどまらず，副変速機を増設して，システムとして高効率化する取り組みを行う機種が登場している．
図８のように，CVTの変速幅を小さめにして，効率の高いところのみを使用し，副変速機の変速によってトータルの変速幅を確保するシステムである．副変速機に起因する損失が若干追加するが，高速走行で重要となる最highの効率を向上できる．

図５

撹拌損失低減のための５大視点にすることによって撹拌を少なくすることも，上記
５大視点以外の，部品としての重要な視点である．

6．金属ベルトにおける損失の低減
図６にCVT用プッシュベルトにおける重要な摩擦損失の要因を示す．ベルトが曲線状になる部分において，図のように種々の摩擦損失が発生する．巻き付き半径が小さいほど摩擦損失が大きくなる．このため，図７に示すように，巻き付き半径が小さくなる最highと最Lowにおいてプッシュベルトの伝達効率が下がることが，よく知られている．ベルトや作動油の金属間摩擦特性の改良によって，図７に記載
したような微小な効率の改善は可能であるが，改善量については限界がある．

図８

副変速との組み合わせによるCVTの高効率化

図９ CVT部と副変速機部を同期して実施するシステム制御

図６

22

ベルトの曲線部で発生する種々の摩擦損失

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図９に副変速機つきCVTにおいて重要となる油圧制御課題を示す．副変速機が変速するときに，段差感が出てしまうとCVTの良さである滑らかさが損なわれるため，段差感が発生しないように，副変速機

柴山尚士：自動車用トランスミッションにおける効率向上システム部の湿式クラッチ変速用の油圧制御と，CVT部の変速制御油圧を完全同期させる制御を行う3）．これによってシステムトータルとしての変速比を一定に保つことができ，同期変速中にはエンジン回転数に不自然な変動が発生しないようにしている．このような事例も，システム全体で効率向上に成功した１事
例としてあげることができる．

7．湿式クラッチ引きずり損失の低減

265

り種々のばらつき要因が潜在するシステム課題となっている．
前述のクラッチの引きずりを，クラッチの摩擦材に成形した排油用溝の形状改善によって低減できた，という研究報告がされることも多いが，それは他の関係要因が固定した，特定の条件での現象であり，正しく把握するためにはクラッチシステムおよびク
ラッチ潤滑システム全体でとらえる必要がある．図12に湿式クラッチの引きずりに関する多様な関連因子を列挙した特性要因図を示す．

a) 油が残り, 引きずり大ドラムの穴から排油

摩擦板間が
狭いため
油が残留し
粘性で
引きずる

ハブ

摩擦板

①中空の軸で給油
潤滑冷却油吹き出し口

リターンスプリング
ドラム②ハブの穴を
油が通過

⑦排油

クラッチ
ハブの穴から給油 ピストン
クリアランス小
全長小

摩擦板間が
広がり
油が切れて
エアとなる
引きずりが
解消する

図10

クリアランス大全長大排油の③ハブと摩擦板⑤ドラムとのすきま通って摩擦板の摩擦面へ給油すき間を通ってドラムの穴へ油が集まる④油が⑥ドラムの穴から摩擦面を通過油が遠心力で外周へ飛ぶ

潤滑油の流れ湿式クラッチ非締結時のひきずりのメカニズム

図10に湿式クラッチが非締結状態になった際のひきずりメカニズムを表す．クラッチの油圧が抜けるとリターンスプリングによってクラッチピストンが戻り，摩擦板がしゅう動していた接触面の各面にクリアランスが発生する．ａ）のようにクリアラン
ス部に油が残留すると，粘性抵抗による大きな引き
ずりトルクが発生し，損失となる．ｂ）のように油が切れてエアになると粘性抵抗はなくなり，ひきず
りは解消される．図のように，クラッチクリアラン
スを大きく設計すれば引きずりは容易に低減できるが，締結時のラグが大きくなり，全長も大となってしまうため，他の改善策も必要となる．
トランスミッションの設計では，このようにして発生する湿式クラッチのひきずりの低減が頻度高く重要課題になり，長年の研究課題となっている．図11に示すように，摩擦材が移動する量の，ばらつきによって，油が残留する部分が多く残ることもあ

この付近のみですき間が広がる
部分的にすき間が広がっていない

図11

システム 潤滑油要因 摩擦板要因
レイアウト
給油量少 排油能力が高い摩擦材要因 クラッチ外周にひきずり現象がばらつく一因，隙間ばらつき

クラッチ開放時に
ピストンが
素早く戻る

リターンSPR力が強い

シールの摺動抵抗が小ピストン室の油が
速く抜ける

摩擦材

排油能力
が高い
溝形状

排油用の溝
（摩擦材に成形された溝）

ひきずりが小

給油穴数
少ない
給油穴
面積小

摩擦板が
均一に
スムースに
動くスプライン

ピストン要因 ハブ要因

図12

摩擦板

粘度小

障壁が無い
エア
開放時の
含有量
摩擦板間に
クラッチ
多い
すき間確保用クリアランスが大弾性体をつける

作動油圧口b) 油が切れてエアとなり,引きずり小ひきずりの大小に影響する諸特性

排油穴数多い排油穴面積大摩擦板が均一にスムースに動くスプライン
油が横に抜けやすいスプライン形状

ドラム要因

湿式クラッチひきずりの特性要因図

図12に示したように，ハードの仕様，および潤滑量制御の仕様などで種々の要因があり，これらの要因をすべて考慮してシステムとしてひきずりを小とし，かつ締結動作や摩擦材耐久性への副作用を出さないように設計することが求められ，潤滑設計は特に重要となる．また図13に示したように，湿式クラッ
チのひきずり低減では潤滑設計，潤滑油が流れる流路の設計がたいへん重要であり，潤滑油の供給流量と排出流量のバランスを最適化することが求められる．潤滑流量が過少だとクラッチ締結時の摩擦面冷却が不足して耐久信頼性が成立しなくなってしまう
ため，引きずり低減目的だけのために潤滑流量は下げることができない．そこで，近年では潤滑流量を可変制御して，クラッチ解放時のみ潤滑供給量を下げるような，潤滑油量可変の油圧制御システムとする開発の取り組みもなされている．一方，ハードの改良も重要であり，クラッチ解放時に，すべての摩擦接触面に均等にクリアランスが発生するように，
摩擦板と摩擦板を機械的に引き離す弾性体をすべての摩擦板間隙に挿入する改良も多く行われている．
また，潤滑油はトランスミッション運転時には気液
混相流れとなっているため，潤滑流を予測するための気液混相を考慮した流れのシミュレーションに関する研究も重要な技術開発課題となっている．この領域での技術の進化が今後さらに期待されるところ
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が可能であり，いくつかの典型的な機能領域におけるシステム観点での高効率化への取り組み事例について紹介した．筆者はこれらの種々の領域での改良開発に長年かかわってきたが，すべてに共通して感じられたことは，狭い視野や観点では解がなかった
ことも，より広い視点，観点で考察すると，思わぬ改良点に気づくことが多かったという体験である．
フルードパワーに関わる皆様に本稿を読んでいただき，同様なシステム課題の解決の参考になれば幸いである．また，より広い視野観点での改良進化をト
ランスミッションに吹き込んでいただけることをお願いできれば，たいへんありがたく，業界を超えた
連携でのさらなる革新システムの開発を期待します．

図13

油の排出性を上げる潤滑流＆潤滑設計の重要性である．

8．お わ り にトランスミッションの作動油が種々の機能を担っていることを背景として，それらの種々の機能に着眼しながらシステム的な観点で損失を低減すること

24

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参考文献
１ ） 自 動 車 技 術 会： 自 動 車 技 術 ハ ン ド ブ ッ ク， 第 ５ 巻，
P239-240，図4-80，図4-81（2016）２ ） 自 動 車 技 術 会： 自 動 車 技 術 ハ ン ド ブ ッ ク， 第 ５ 巻，P221，図4-28（2016）３ ） 自 動 車 技 術 会： 自 動 車 技 術 ハ ン ド ブ ッ ク， 第 ５ 巻，P261，図4-140，図4-142，図4-144（2016）
（原稿受付：2020年 ８ 月 ５ 日）

香川・蔡：空気圧システムのエネルギー消費の評価

267

解 説

空気圧システムのエネルギー消費の評価

著

者

紹

介
か

がわ

香 川

とし

利

はる

春

空気圧工学研究所〒213-0013 川崎市高津区末長1-49-1-3042
E-mail : tkagawa0256@gmail.com
1974年東京工業大学制御工学科卒業．精密工学研究所およびメカノマイクロ工学専攻教授として自動制御・流体計測制御・生体計測の研究に従事．また本学会会長，計測自動制御学会理事を歴任，（一社）日本機械学会フェロー．
さい

蔡

も

茂

りん

林

北京航空航天大学〒100191 中国北京海淀区学院路37号
E-mail : caimaolin@jbuaa.edu.cn
2002年東京工業大学総合理工学研究科精密機
械システム専攻博士課程修了．同大学助手，助教授を経て，2006年北京航空航天大学自動化学院教授．空気圧省エネ，流体計測の研究に従事．
博士（工学）．

1．は じ め に周知のように，空気が圧縮される前の大気状態では何の仕事もできず，パワーをもっていない．空気に仕事能力を与えたのは圧縮機である．圧縮空気のパワーの源は圧縮機の消費電力である．そのため，
圧縮空気のパワーを評価する際には，圧縮機の消費電力に基づいて行わなければならない．
本文では，まずは従来の評価方法を紹介した上，その評価方法の問題点を例をあげて検討する．つぎに，圧縮空気のパワーを正しく評価できる方法を紹介する．最後に，空気圧の省エネルギーにおいて，新しいエネルギー消費評価の視点から省エネルギーの方策や方向性を示し，評価技術の有用性を示す．

ま援用することはきわめて自然な流れである．また，pQの表示式から，pとQが大きければ大きいほどパワーが大きい特性は空気のパワーについての直感的な理解とも一致する．そのため，この表示式が多くの省エネ現場に使われるようになり，特にシンプルな形で現場の方々に愛用されるにいたった．
しかしながら，油動力と同じ表示式が適用できれば，空気圧のもっとも大きな特徴である圧縮性がパワーと無関係といえる．これは真実なのか？ここで油動力の概念を復習したい．
油は圧縮性が無視できるため，油動力は実は上流側（ポンプ）から伝わってきた伝達エネルギーであり，油自身が持つエネルギーではない．
図１に示すように，配管に流れる油が破線の断面を通過すると同時に，PQの押し込みパワーも上流
側から下流側へ伝わる．ここに大文字 Pで絶対圧力を表す．大気圧に対する仕事が有用なものではなく，それを引けば破線の断面を通過する押しのけパワー
Q＝pQとなる．ポンプでは何の損失もなは（P－Pa）
い理想な状態で圧力p，流量Qの油を送り出すとす
ると，pQの軸動力が必要である．一方，空気の場
合にはどうなるのか？空気が圧縮されたままで破線の断面を通過するときに，油と同様に pQの押しのけパワーが上流側から下流側へ伝わる．また，空気が圧縮性を持つため，圧縮空気自身が持つ膨張エネ
ルギーも同時に伝わる．図１に示すように，仕切り
弁で上流側の供給を遮断すると，油圧の場合には下流側の油がモータを駆動する仕事能力はなくなるが，

２．pQ－間違えた空気のパワー
油圧では，油動力は pQと表示される1）．pは大気圧を基準に取った油のゲージ圧力である．この油のパワー pQは電圧と電流の積と表された電力パワー
UIと同様なものであり，単位がWattである．
空気圧技術には油圧を継承したものが多く，空気のパワーを評価しようとするとき，油動力をそのま

図１
フルードパワーシステム

油と空気のパワー
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フルードパワーシステム

空気圧の場合には下流側の空気が自身の膨張で仕事を続けることが可能である．言い換えると，圧縮空気は pQ以外に，膨張性を生かしたパワーを持つことがわかる．つぎに，上流側の圧縮機の状況を検討する．圧縮機では油と異なり，空気を送り出す前に
圧縮しなければならない．この圧縮には電動機の軸でより多くの動力がかかる．そのため，単なる pQ
では理想な状態でも圧縮機の消費電力を評価できない．
これらを踏まえ，空気のパワーは pQでは評価できず，膨張エネルギーを加える必要があることがわ
かる．
図２

3．エアパワーの定義

エアパワーの構成

著者らは空気の圧縮性によって生み出した膨張エ
ネルギーを下記の式で適切に評価することを提案した2）．
P
Le＝PQln P －（P－Pa）Q⑴
a
ここの膨張エネルギーは，圧縮空気が大気環境において外部に対してなせる仕事で評価するものである．
前述のpQを伝達エネルギーとすると，
Lt＝pQ＝（P－Pa）Q⑵
空気のパワーは両者の和となり，以下の式で表すことができる．
PPL＝Lt＋Le＝PQln P PaQaln P
⑶
a
a
PQln

P
Pa は著者らが提案したエアパワーである．

ただし，PとQは空気の絶対圧力と加圧状態下での体積流量，PaとQaは大気圧力と大気状態に換算した
体積流量であり，lnは自然対数を意味する．
ここで注意を要するのは上記表示式の中のPが絶対圧力であることである．大気環境との相対関係は自然対数の項に現れる．大気状態の空気は自然対数の項がゼロとなるため，エアパワーを持たない．伝達エネルギーと膨張エネルギーの割合を示すために，
体積流量1000［dm3/min（ANR）］の圧縮空気の両エ
ネルギーを計算した．その結果を図２に表示する．
グレーで塗りつぶした部分は伝達エネルギー，黒の部分が膨張エネルギーである．圧力が上昇するにつれて両エネルギーが増える．大気圧に近いところでは膨張エネルギーが小さく，動力伝達エネルギーが支配的であるが，0.52［MPa］になると膨張エネル
ギーが伝達エネルギーと等しくなる．圧力がこれ以上上昇すると，膨張エネルギーの割合が50％よりさらに増えていく．
これをふまえ，膨張エネルギーはエアパワーの中

26

フルードパワーシステム

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図３

空気圧システム全体の消費電力で大きな割合を占めており，圧縮空気のエネルギー的な特性として膨張エネルギーを適切に評価することが重要である．
上記した式⑶は運動エネルギーが無視できる大気
温度下での圧縮空気のパワーであるが，流速が速い
時や大気温度以外の時のエアパワーの計算式は文献３）を参考されたい．

4．エアパワーによる省エネへの役割
前述のように，エアパワーは圧縮空気のエネル
ギー消費量を定量化するために提案したものである．
エアパワーが今後の省エネ活動にどのような役割を果していくかを以下に検討してみる．
その前に，まずは空気圧システム全体のエネル
ギー消費の概況を把握しておく．図３に示すように，
システム全体の消費電力の中で，圧縮機の消費電力が96％，エアドライヤが３％を占めており，圧縮空気によるエネルギー消費はほぼ圧縮機とドライヤの消費電力であるといえる．

香川・蔡：空気圧システムのエネルギー消費の評価

4.1 供給側のエアパワー
エアドライヤから出力される圧縮空気は空気圧源の出力である．そのエアパワーを出力，圧縮機の消費電力 Lcとエアドライヤの消費電力 Ldを入力とすると，空気圧源のトータルエネルギー変換効率は
η＝PaQaln

P
Pa

Lc＋Ld

×100％

⑷

となり，著者らが提案した圧縮機の全効率と似たものである4）．
このトータル効率は従来の全断熱効率や全等温効率と異なり，インバータ制御や電動機の損失，アフ
タークーラーの冷却と乾燥処理による消費電力を考慮したほか，エアドライヤの消費電力も入れた．その評価対象は単なる圧縮機ではなく，エアドライヤ
も含めたので，空気圧ユーザにとって空気圧源のトータル効率の評価に適切なものである．また，その計算式が全断熱効率より計算しやすく，現場の方々に使用されやすい特徴もある．
つぎに中型スクリュー圧縮機を例として，空気圧源のトータル効率を計算する：
PaQaln
η＝

＝

P
Pa

Lc＋Ld

×100％
0.83＋0.1013
×103
0.1013×100％
75＋2.80.1013×12.4/60×ln

 ＝59.7％⑸

ここに，圧縮機の定格入力：75［kW］
吐出圧力：0.83［MPa（G）］
吐出流量：12.4［m3/min］
エアドライヤの定格入力：2.8［kW］
トータル効率が計算できれば，空気圧源を選定する際にその機種が省エネなのかどうかをわかりやすく判断でき，空気圧源の省エネ化につながる．
4.2 消費側のエアパワー
空気圧末端設備のエネルギー消費量はtP
E＝∫0 PaQaln P dt⑹
aで計算できる．式⑹より，エネルギー消費量を低減させるには，圧力Pの降下，流量Qaの減少，時間tの短縮が有効である．具体的な対策を述べると，圧縮機吐出圧力の低減，漏れの改善，非稼動時間帯でのブローの停止などほとんどの対策がこの三つのどれかに当たる．
現場で省エネの対策を実施するかどうかを判断す
るには，その節約効果をあらかじめ概算しなければ269ならない．特に資金投入が必要な場合，回収期を算出する必要がある．以下に，エアパワーを活用した
ふたつの概算例をあげる．
⑴ 圧縮機吐出圧力の低減
現状の吐出圧力0.75［MPa（G）］を0.1［MPa］下げる．圧縮機の消費電力がどのくらい節約できるか？
A．設備側で減圧弁が付けられた場合，供給圧力の下降にかかわらず空気消費量が一定となる．し
たがって，エアパワーの節約量は
ζ＝

＝

L1－L2
×100％
L1
P1
P2
－PaQaln
Pa
Pa
×100％
P1
PaQalnPa

PaQaln

P1
Pa
×100％
＝
P1
ln
Pa
ln

⑺

0.75＋0.1
0.65＋0.1
×100％＝
0.75＋0.1
ln
0.1
ln

＝5.8％
B．減圧弁が付けられていない漏れやエアブローなどの場合，供給圧力の下降に比例して空気消費量が下がる．この場合，エアパワーの節約量は
ζ＝

L1－L2
×100％
L1

P1
P2 P2
ln
－PaQa
Pa
P1 Pa
＝
×100％
P1
PaQalnPa
P1 P2 P1
ln － ln
Pa P1 Pa
＝
×100％
P1
ln
Pa
PaQaln＝ln

0.75＋0.1 0.65＋0.1 0.65＋0.1－
ln
0.1
0.75＋0.1
0.1
×100％
0.75＋0.1ln
0.1

 ＝16.9％⑻

消費側では上記したAとBのケースが混在しているため，0.1［MPa］の圧力下降は5.8－16.9％のエア
パワーの節約効果があることがわかる．吐出圧力が高いほどトータル効率が低いという圧縮機の効率特フルードパワーシステム

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270

フルードパワーシステム

性を考えれば，消費電力では上記した数値を若干上回る節約効果があると考えられる．
⑵ 塗料撹拌のブロワ化
現在，多くの工場では圧縮空気ラインから直接パ
イプを引いて，塗料撹拌用途で減圧弁を使って低圧ブローをしている．このようなエア使用は多くのむだを招いているため，近年，圧縮機からの圧縮空気をやめてブロワを採用する省エネ事例が報告されている．ここに，ブロー流量は10［m3/min（ANR）］として，両者のエアパワー消費を試算する．
A．圧縮機（吐出圧力＝0.75［MPa（G）］）
L＝PaQalnPPa

 ＝0.1×10/60×103×ln

0.75＋0.1
0.1⑼＝35.6［kW］
空気圧源のトータル効率が60％とすると，このブローの所要消費電力は35.6÷60％＝59.3［kW］とな
る．
A．ブロワ（吐出圧力＝0.05［MPa（G）］）
L＝PaQalnPPa

 ＝0.1×10/60×103×ln

0.05＋0.1
0.1⑽＝6.8［kW］
ブロワのトータル効率はブロワの構造などによって28

フルードパワーシステム

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第６号

2020年11月

さまざまであるが，通常40％を中心に変わっている．ここに効率40％で計算すれば，ブロワの所要
動力は6.8÷40％＝17［kW］となる．
ブロワ化による省エネ効果は
59.3－17＝42.3 ［kW］
⑾となり，かなり大きい数値である．ブロー時間を掛けると，節約電力量が算出でき，ブロワへの改造費用との比較から，投資回収期がわかる．

5．お わ り にエアパワーによる圧縮空気のエネルギー消費評価
手法が確立したことにより，空気圧システムや機器間のエネルギー流れが定量化できるようになり，そのエネルギー収支が見える．エアパワーは今後の省
エネルギー活動を推進する上で非常に重要な概念である．
参考文献
１ ）新版油空圧便覧，（社）日本油空圧学会（現日本フルー
ドパワーシステム学会）（1989）
２ ）蔡・藤田・香川：空気圧駆動システムにおけるエネル
ギー消費とその評価，日本油空圧学会論文集，Vol. 32，
No. 5，p. 118-123（2001）
３ ）香川・蔡：知っておきたいやさしい空気圧技術⑩空気圧のエネルギー消費，油空圧技術，Vol. 45，No. 6，p.
58-62（2006）
４ ）香川・蔡：環境に配慮したコンプレッサの最新動向，
油空圧技術，Vol. 45，No. 4，p. 1-5（2006）
（原稿受付：2020年 ８ 月24日）

藤野謙司：鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー

271

解 説

鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー

著

者

紹

介
ふじ

の

藤 野

けん

謙

じ

司

株式会社総合車両製作所〒236-0043 神奈川県横浜市金沢区大川３－１
E-mail : kenji-fujino@j-trec.co.jp
1991年東京工業大学大学院理工学研究科制御工学専攻修士課程修了，2012年同総合理工学研
究 科 メ カ ノ マ イ ク ロ 工 学 専 攻 博 士 課 程 修 了．
1991年東日本旅客鉄道株式会社入社．車両の設計・開発に携わり，2019年より株式会社総合車両製作所に出向．日本フルードパワーシステム
学会，日本機械学会などの会員. 博士（工学）．

1．は じ め に

空気の圧縮性を考慮した空気の有効エネルギーの概念を定義することにより空気圧システムのエネル
ギーと効率に対して評価することが可能となる4）．
また，高応答性を有する層流形流量計（QFS）を提案し，この流量計を用いて圧縮性流体の定常および非定常流量計測が測定可能なことを示した5），6）．
そこで，本解説では，著者が以前鉄道車両用真空式トイレを対象として計測したシステム内の圧力や流量のデータ7）をもとに，鉄道車両用トイレシステ
ムの省エネルギー化について考察を行うこととした．

2．主 な 記 号

P ：圧力
［Pa］［L/min（ANR）］
鉄道車両は元来省エネルギーな交通手段であるが， Q ：流量
1）
t
：時間
［s］
よりいっそうの省エネ化が求められている ．鉄道
Ė
エアパワー
［J/s］
車両に利用されている空気圧も例外ではなく，軽量
添字化と快適な車内環境を実現するため，トイレに空気
s ：供給ライン
圧システムが用いられており，そのひとつとして真c ：予備汚物タンク
空式トイレとも呼ばれる，汚物を負圧で吸引して正2 ：減圧弁下流
圧で汚物タンクに移送するシステムがある2），3）．図a ：大気圧１に鉄道車両用真空式トイレを示す．しかし，この
duty：真空式トイレの１洗浄サイクル
ような空気圧システムはこれまで圧力や流量の計測が十分に行われておらず，設計は経験的なもので
3．鉄道車両用トイレの変遷と真空式トイレ
あった．
の動作原理
一方，これまでの研究により圧縮流体の計測において空気圧エネルギーの評価が行われている．まず， 3.1 鉄道車両用トイレの変遷
トイレは，悪臭を放ち周辺の環境を汚損するおそれのある排泄物などの汚物を処分するための機能を持つ施設である．特に長時間移動を行う航空機や鉄道などの交通機関においては，乗っているお客さまの排泄に供するためにさまざまな工夫がされてきた3）．
従来，鉄道車両においては，汚水管を線路上に開放し汚物を自然落下により流下させる方法が用いられてきたが，この方法では汚物が飛散してしまうた
め，衛生的にきわめて問題となった．その後，汚物タンクを車両下部に設置した貯留式トイレが利用された．水洗式トイレは水の使用量が多いため，洗浄
水と汚物の回収タンクを搭載した車両の重量は増加した．この問題を解決するために，便槽に溜まった
図１ 鉄道車両用真空式トイレ
フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

29

272

フルードパワーシステム

汚物の水分をろ過・消毒し，便器の水洗に再利用する循環式トイレが用いられ，1970年代以降主流になったが，再利用した水分には大便や便紙などに起因する固形物が含まれ，また処理水自体の臭いが強いため，不快感を伴い鉄道車両用トイレの独特の臭いを防ぎきれていないのが実情である．
以上のような問題を解決するため，1990年代から真空式トイレが飛行機をはじめ交通機関に導入された．通常のトイレでは一回につき５～６Lの水を必要とするが，真空式トイレでは，真空を発生させ便器内の汚物を吸引し便槽に収めてから洗浄水を流し便器を洗浄することで0.3L程度と水の使用量を最小限に抑えることができる．

2000年代になると，システムの簡素化を目的に，重力式をベースとした清水空圧式トイレが開発され，新幹線車両や在来線車両に搭載されている．
3.2 真空式トイレの動作原理
鉄道車両用真空トイレの構成を図２に示す．トイ
レ使用後に光電スイッチに手をかざすと，真空式トイレは以下の順序で作動する．バルブ３が作動し，圧縮空気がエジェクタに送られ，予備汚物タンクに真空圧を発生させる．また，バルブ１が動作し，洗浄水用のバッファタンクに0.3Lの水を蓄積する．バ
ルブ２は，バルブ１が閉じたのちに作動し，洗浄水用のバッファタンクを加圧して，便器内を洗浄する．
同時に，バルブ６を動作させてスライドバルブ２を動作させる．スライドバルブ２が動作すると，負圧により便器内の汚物は予備汚物タンクに送られる．
その後，スライドバルブ２は閉じて，便器と予備汚物タンクを隔離する． つぎに，バルブ４が動作して予備汚物タンク内を加圧したのちに，バルブ５を作動させてスライドバルブ１を開き，汚物は汚物タ
ンクに圧送される．

4．真空式トイレの測定
前章から，鉄道車両用真空式トイレの空気圧シス
テムは，エジェクタやスライドバルブを動作させる
エアシリンダーなどの空気圧アクチュータおよび制御弁と空気配管から構成されていることがわかる．
本章では，タンクの充填やシリンダーの作動，またエジェクタによる真空発生などの洗浄サイクルにお
ける圧力および流量の計測を行った．なお，真空式
トイレ上流側の圧力と流量はエアパワーメータ7）で計測した．
4.1 測定点および試験条件
図２に示すように，真空式トイレシステムへの供
給圧力（減圧弁の上流側圧力）と流量，エジェクタ
へ圧縮空気を送るバルブ３の入口圧力，そして予備
汚物タンク内の圧力を測定した．
表１に試験条件を示す．鉄道車両搭載と同等の状態（以下，この状態を初期状態とする）での計測のほか，エアパワーメータの下流側にある減圧弁の変更，主配管サイズとルートの変更，そして各変更を行った状態で減圧弁の設定圧を変更した場合の４
ケ ー ス の 計 測 を 行 な っ た．Case Aは 初 期 状 態，
Case Bは減圧弁をCase Aに対し大流量を流せるタイプに変更，Case Cは減圧弁の変更に加え，配管のサ
イズとルートを変更した．なお，表１に示す主配管
サイズの変更は，減圧弁の前後，すなわちエアパ
ワーメータから減圧弁までと減圧弁からバルブ２～５へ配管が分岐するまでの間の配管径を，内径４㎜
から８㎜に変更したことを表す．また配管ルートの変更は，減圧弁下流側からバルブ５の分岐までの配管長さを，およそ700㎜からおよそ400㎜に短くしたことを表している．Case Dは，Case Cの状態で減圧弁設定圧を0.6MPaに変更して試験を行った．
表１

試験

図２

30

鉄道車両用真空式トイレの構成

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

供給圧力

番号［MPa（G）］

Case A

0.7

Case B

0.7

Case C

0.7

Case D

0.6

試験条件

減圧弁
標準品
大流量
タイプ
大流量
タイプ
大流量
タイプ

配管径

配管

（内径） ルート
４㎜
４㎜

変更
なし
変更
なし

８㎜

短縮

８㎜

短縮

藤野謙司：鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー

4.2 測定結果
4.2.1 圧力
予備汚物タンク内の圧力測定結果を図３に示す．
真空式トイレの性能を評価する上で，この圧力変化に注目した．図３において，縦軸は大気圧に対する予備汚物タンク内圧力比に，横軸は真空式トイレの
１洗浄サイクルに要する時間tduty（約18秒）に対す
る各動作時間の比とした．なお，真空式トイレは，
予備汚物タンク内の臭気を外部に漏らさないため，
洗浄サイクル終了時に予備汚物タンク内は負圧の状態にしている．図３において，試験開始時の圧力値が１より低いのはこのためである．また，図には４つのケースを重ねて記載している．真空式トイレの動作として，試験開始時よりエジェクタへ圧縮空気を送り込むことにより，予備汚物タンク内の圧力が徐々に低下している．0.3t/tduty付近で圧力低下割合が変化しているのは，エジェクタに圧縮空気を送り込みながら，便器に洗浄水を送るためにバルブ２を開いたため，エジェクタへの供給圧が低下したためである．その後バルブ３を閉じてスライドバルブ２を動作させ，便器内の汚物を負圧により予備汚物タ
ンクに吸引している．0.6t/tduty付近の圧力上昇は，予備汚物タンクを加圧し，汚物タンクへ汚物を圧送するためのものである．
この図から，初期状態の真空圧力発生量に対し，減圧弁の大流量化，配管径アップ，配管ルート変更を行うと，圧力損失が減ることで真空圧力発生量が増えている．機能上，初期状態での真空圧力発生量
で真空式トイレの動作に問題は発生していないが，空気圧部品を変更もしくは効率的に配置することで真空圧力発生量を増加させることができ，それは汚物の吸引力向上につながる．また，Case Cの状態で減圧弁設定圧を0.6MPaにしても（Case D），初期状
態での真空圧力発生量と大きな差がない結果となった．このことから，減圧弁設定圧を低下させても機能上に問題がないことが確認できた．

図３

予備汚物タンク圧力の測定結果

273

4.2.2 流量減圧弁の上流側で計測した積算流量結果を図４に示す．この図からわかるように，初期状態に対し，減圧弁の大流量化，配管径アップと配管ルートの変
更をすることで，真空式トイレへの供給流量が増加している．これは，配管類での圧力抵抗が減ったた
め，流量が流れやすくなっていることが要因である．
さ ら に， 各 変 更 を 加 え た 状 態 で 減 圧 弁 設 定 圧 を0.6MPaにすると，流量を初期状態と同等程度とすることができた．

図４

積算流量結果4.2.3 エアパワー
各ケースのエアパワーを比較した．なお，エアパ
ワーとは，下記式で求められる圧縮空気が持つ有効エネルギーである4）．
Ė＝（ ） （ ）

dE
P
P
＝PQln
＝PaQaln
Pa
Pa
dt

⑴

図５に，真空式トイレの上流側で計測したエア
パーの推移を示す．Case Aに対し，減圧弁設定圧が同じであるCase B，Case Cでは，管路などにおける圧力抵抗が減少したために流量が大きくなり，その結果エアパワーも増加している．それに対しCase
Dは，減圧弁設定圧の低下により流量が減少していることもあり，他のケースに比べてもっともエアパ

図５
フルードパワーシステム

エアパワー測定結果
第51巻

第６号

2020年11月

31

274

フルードパワーシステム

ワーが少ない．つまりCase Dは，消費エネルギーが最も少ない構成となった．

5．予備汚物タンク容量変更による消費エネ
ルギー検討
つぎに，予備汚物タンク容量を変更した場合の消費エネルギー変化について，測定を行った8）．測定
条件を表２に示す．初期状態での測定に加え，予備
汚物タンクの容量とタイムチャートを変更して測定を行った．測定条件２が初期状態である．測定条件
１は予備汚物タンク容量を変更した．測定条件３は，タンク容量の変更に加えタイムチャートも変更し，減圧時間と加圧時間を短縮した．測定条件４では動結果を図７に示す．初期状態である測定条件２に対し，測定条件１は予備汚物タンク内の真空圧力が大きくなっているため，消費エネルギーが増えている．
測定条件３は，1.5秒付近からバルブ１が動作する
2.5秒付近までエアパワーの増加がなく，測定条件２より省エネルギーとなっていることがわかる．測定条件４では，タイムチャートを縮めたことで，さらなる省エネルギー化が図られている．

作時間全体も短縮した．
表２

測定条件

測定 供給圧力

予備汚物

1

0.7

2.044

変更なし

2

0.7

4.475

変更なし

3

0.7

2.044

4

0.7

2.044

タイムチャート

条件 ［MPaG］ タンク容量［L］

減圧時間と加圧時間を短縮

減圧時間と加圧時間と動作時間を短縮

5.1 圧
力
予備汚物タンク圧力の測定結果を図６に示す．測定条件２では，2.5秒付近から真空圧力が変化している．測定条件１では，予備汚物タンク容量をおよそ半分としたため，予備汚物タンク内の真空度が高くなっている．測定条件３では，タイムチャートを
汚物タンク内圧力がおよそ－60kPaになる時点でエジェクタへの供給を止めるように変更した．測定条
件４では，予備汚物タンク負圧時間をおよそ１秒短
くした．そのため，2.5秒付近で圧力が上昇している．
5.2 エアパワー
真空式トイレ供給ラインの積算エアパワーの測定

図６

32

予備汚物タンク圧力測定結果

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

図７

積算エアパワー測定結果

6．鉄道車両用トイレの省エネルギー
鉄道車両用真空式トイレは，エジェクタにより負圧を発生させるコンパクトなシステムである．真空式トイレとその前に使用されていた循環式トイレのエネルギー効率を比較することは，現時点では循環式トイレの新車への搭載がほとんどされていないことを考えるとあまり意味を持たないと考えられる．
しかし，現行の真空式トイレの構成要素や供給圧力を変更することで，消費エネルギーを低減できることを確認した．
真空式トイレは臭気対策を主目的に導入したものであるが，先に触れた清水空圧式トイレも臭気対策を図るとともに，構造の簡素化を狙ったシステムである．図８に清水空圧式トイレを示す．汚物は洗浄ノズルから出る水流と重力で汚物タンクに落とし，汚物タンクからの臭気立上りは便器下部に設けたフ

図８
2020年11月

清水空圧式トイレ藤野謙司：鉄道車両用真空式トイレの省エネルギー275

ラッパ弁で抑える構造である．空気圧は洗浄水の吹も求められる．
き出しとフラッパ弁の動作に使われているが，汚物
参考文献の吸引，圧送に空気圧を使用していないため，真空１ ）萩原，藤田：新幹線電車の省エネルギー効果，電気学式トイレより消費エネルギーは低減されている．シ
会誌，123-7，406/409（2003）
ステムへの供給圧は真空式トイレ，清水空圧式トイ２ ）藤野：車両用真空式トイレの効率評価手法について―
レとも同じであるが，空気消費量は清水空圧式トイ
車両用真空式トイレにおける消費エネルギーの評価方
法について，油空圧技術，47-6，8/12（2008）
レは真空式トイレの１/８～１/９程度であるため，３ ）株式会社 テシカ：http://www.tesika.co.jp/
消費エネルギーも同程度低減されていることになる． ４ ）蔡，藤田，香川：空気圧駆動システムにおけるエネル

7．ま

と

め

鉄道車両用トイレは，臭気対策，軽量化，コストなどの観点で変化をしてきた．鉄道車両内は圧縮空気の作成，使用に制限があるため，圧縮空気を有効に使用するためには効率を上げることがトイレシス
テムに限らず求められる．これまで，鉄道車両に搭載された空気圧システムに対して，圧力値がシステ
ム評価の対象であったが，消費エネルギーの観点か
ら流量も評価の対象に加え，エアパワーという視点で省エネルギーを図る必要があると考える．この解説では，真空式トイレの各構成要素を省エネルギー化の観点で選定することで効率化が図られることをあらためて示したが，その他の個々のシステムの省
エネルギー化を構成要素の適正配置によって達成するとともに，トイレシステムで使用する圧縮空気，
水，電気をトータルで効率化する技術の開発が今後

ギー消費とその評価，日本油空圧学会論文集，32-5，
105/110（2001）
５ ）Kenji FUJINO, Masahiko ITO, Chongho YOUN, Li
Xin, Kenji KAWASHIMA, Toshiharu KAGAWA,
Nobuaki YAMAMOTO, Koji TANIGUCHI and Hiroshi
YAMAMOTO：Transient pressure and flow ratemeasurement of the vacuum toilet system for train,
Proceedings of the 8th JFPS International Symposiumon Fluid Power, OKINAWA 2011, 378/383（2011）
６ ）蔡茂林，舩木達也，川嶋健嗣，香川利春：省エネのためのエアパワーメータの開発，平成15年度春季フル－
ドパワ－システム講演会講演論文集，119/121（2003）
７ ）東京メータ株式会社：http://www.tokyometer.co.jp/８ ）K enji FUJINO, Hir oshi Y AMAMOTO, Nobuaki
Y AMAMO T O, Chong ho Y OUN a nd T o shiha r u
KAGAWA：STUDY OF THE ENERGY CONSUMPTION
OF A VACUUM TOILET SYSTEM FOR TRAIN,
Proceedings of the 9th JFPS International Symposiumon Fluid Power, Matsue 2014, 348/353（2014）

フルードパワーシステム（原稿受付：2020年 ８ 月31日）

第51巻

第６号

2020年11月

33

276

フルードパワーシステム

ニュース

学会創立50周年記念誌と記念出版編集事業

著

者

紹

2．記念出版・編集の４事業

介
さ

とう

やす

かず

2.1 学会創立50周年記念誌出版
コロナ禍での編集作業の停滞により出版が遅れて
横浜国立大学大学院〒240-8501 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79－５
おり，現在は鋭意作業を進めているところである．
E-mail : sato-yasukazu-zm@ynu.ac.jp
年内には発行できる見込みである．
1992年横浜国立大学大学院工学研究科博士課
程後期修了．同大学講師，准教授を経て，2012
過去，学会創立30周年と40周年の記念誌は，フ年同大大学院工学研究院教授．油圧動力の伝達，制御，メカトロニクスに関する研究に従事．日
ルードパワー分野の技術書であった．当50周年記
本フルードパワーシステム学会，日本機械学会などの会員．博士（工学）．
念誌は，50年をひとつの節目として，これまでの学会のあゆみをまとめた記録資料として発行を予定
している．その概要は，箱入り・布表紙，A4版，
カラー 16ページ，モノクロ64ページ，全80ページ
1．ま え が き程度であり，以下のような構成である．
「一般社団法人日本フルードパワーシステム学会
今年度，日本フルードパワーシステム学会が学会50年のあゆみ」
創立50周年を迎えた．昨年来，学会創立50周年記
・学会創立50周年を迎えて念実行委員会の中に設置された記念出版・編集分科
・学会50年のあゆみを示すカラー画像，写真集会（主査：筆者）では，４つの事業，すなわち・学会の沿革，歴代会長など⑴ 学会創立50周年記念誌の発行
・学会50年の歩み⑵ 機能性流体の入門テキストである「機能性流体入門 ～基礎と応用～」の出版
10年単位で学会の活動，トピックス，当時⑶ アーカイブ・情報システム事業の時代背景をまとめる．
⑷ 学会誌「フルードパワーシステム」における・学会事業の記録
学会創立50周年記念特集号の発行
講演会，セミナーなどのイベントで特筆すべ
きものと国際シンポジウムを進めている．
・学会のこれから
当初は，今年５月に予定されていた学会創立50
・ファクトシート，創立からの会員数推移など
周年記念式典までに，記念出版・編集分科会の全事
2.2 機能性流体入門書籍の出版業を完了する計画であった．しかしながら，新型コ
ロナウイルス感染拡大，５月下旬までの緊急事態宣「日本フルードパワーシステム学会創立50周年記
言，６月以降も継続した実行委員会活動の制約によ念」を冠した機能性流体の入門書籍として「機能性り，学会創立50周年記念式典は延期となり，記念
流体入門 ～基礎と応用～」が出版社から刊行され出版・編集分科会の事業も遅延している状況である． る．学会創立50周年記念誌と同じく，遅くとも年記念出版・編集分科会の４事業は，現時点（2020内の刊行を予定している．発売日，価格はあらためて案内する．
年10月１日現在）ですでに完了したものと，まも2.3 アーカイブ・情報システム事業なく完了するものがあるが，記念出版を心待ちにしアーカイブ事業と情報システム事業の２本立てでている会員諸氏もおられると思う．ここで「ニュー進められており，事業はほぼ完了している．
ス」として事業の状況を共有し，今後の予定を紹介
会員諸氏は，現在，学会のウェブサイトの会員のしたい．
ページで，学会誌バックナンバーが32巻７号（2001
以下，2020年10月１日現在の状況である．
年11月号）から50巻６号（2019年11月号）が電

佐 藤

34

フルードパワーシステム

第51巻

恭

第６号

一

2020年11月

佐藤恭一：学会創立50周年記念誌と記念出版編集事業

277

子データ化し公開されていることはご存知のことと
51巻１号（2020年１月号）「50周年記念企画―フ思う．今後も前年度までの学会誌の電子データが追ルードパワーエキスパートからみる将来への提言」，
加されていく．一方，32巻７号（2001年11月号）
51巻 ２ 号（2020年 ３ 月 号 ）「50周 年 記 念 企 画 ―以前の過去のバックナンバーは，紙媒体の冊子で保 「フルードパワーユーザーからみる将来ヘの期待」
管されていた．アーカイブ事業では，学会誌創刊号
が，二号に渡った連続特集で発行された．
（「油圧と空気圧」１巻１号，1970年10月）を起点
3．あ と が きとして紙媒体の冊子のみで存在する学会誌をすべて
電子データ化するもので，全誌の電子データの作成
学会創立50周年記念誌出版と機能性流体入門書が完了している．
籍の出版は，遅れながらも作業が進行している．現
情報システム事業は，学会ホームページ（http://
時点（10月１日現在）では，状況が流動的であり
www.jfps.jp）のリニューアルであり，すでにイン
明確な案内ができないが，当号が発行される11月
パクトのあるホームページが公開されている．また， には，会員諸氏に具体的な頒布方法をお知らせでき
英語ホームページも充実した．
るよう，事業を進めていきたい．
2.4 学
 会誌「フルードパワーシステム」における学会創立50周年記念特集号の発行
学会誌「フルードパワーシステム」において，会

（原稿受付：2020年 ９ 月30日）

告

会
会員の種類
会員数

（10月10日現在）
差引き増減

員

移

動

正会員

海外会員

学生会員

賛助会員

881

12

99

128

＋2

±0

＋4

±0

正会員の内訳 名誉員15名・シニア員49名・ジュニア員115名・その他正会員702名〈新入会員〉
正会員

杉目 道史（横河電子機器株式会社）学生会員

安達 拓生（横浜国立大学）
武内健史郎（岡山理科大学）

土方 聖二（日立建機株式会社）

藤田 昌孝（横浜国立大学）
古谷 拓実（室蘭工業大学）

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

35

278

フルードパワーシステム

トピックス

学生さんへ，先輩が語る―大勢の人と関わりながら働くということ―
著者

紹

2．学生時代を振り返って

介
かつ

また

勝 又

れい

玲

こ

子

KYB株式会社〒252-0328 神奈川県相模原市南区麻溝台1－12－1
2014年東海大学工学部航空宇宙学科卒業，同
年KYB株式会社に入社．主に油圧機器全般の解析業務に従事．

1．は じ め に
1.1 自己紹介
私は神奈川県の川崎市で生まれ，大学卒業まで同じ
土地で過ごした．幼いころから工作が好きで，ものづくりに関わる仕事に就きたいと思い工学部への進学を決める．卒業後は油圧機器メーカーであるKYB
株式会社に入社し，建設機械用コントロールバルブの設計業務を経て，現在は主に油圧機器全般の解析業務に従事している．
1.2 企業紹介
弊社は振動制御技術とパワー制御技術をコア技術として，システムや電子制御の技術を掛け合わせる
ことで多様な油圧製品を提供している油圧機器メーカーである．事業分野は多岐にわたり，四輪車・二輪車・建設機械・産業車両・航空機・鉄道・特装車
両などに展開している．
弊社の油圧製品は日常生活において目にする機会は少ないが，より快適な生活を送るための縁の下の力持ちとして日々活躍している．
1.3 職場のおすすめスポット
私が勤務している相模工場にはKYB資料館がある．
製品の機能や使われ方，弊社技術の歴史を紹介する博物館であり，零式艦上戦闘機に装着された主脚の緩衝器（写真１）をはじめ，さまざまな製品が展示されている．油圧の原理や技術が普段使用しているものとどう関わっているかなどが学べる体験コー
ナーもあり，小中学生を対象にした科学教室では子供だけでなく保護者にも人気を博している．

36

フルードパワーシステム

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第６号

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2.1 学生時代の研究内容紹介
学生時代は，ハイブリッドロケットの振動燃焼，
燃料後退速度，深宇宙探査機の離着陸エンジンの制御に関する研究を行っている研究室に所属し，そこでハイブリッドロケットの単位時間当たりの燃料供給量を推定する研究を行った．
ハイブリッドロケットは燃料と酸化剤の層が異なるロケットで，安全性や低コストの特徴を持ち，世界中で研究開発が行われている．流れてくる酸化剤と固体燃料から気化した燃料が混ざり合って燃焼するシステムのため，単位時間当たりの燃料供給量を直接測定することが一般的に難しいとされている．
供給量が把握できないことは，正確な酸燃比を求めることができず最適設計点での運用ができないことを意味する．このような背景がある中，酸化剤流量と燃焼室圧力の履歴から燃料の質量流量を推定する
再現法と数値計算プログラムを用いて燃料供給量の推定を試みた．
この研究では酸化剤流量と燃焼室圧力の履歴を得るために燃焼実験を実施しており，同時に固体燃料の消費量を測定して数値計算プログラムの結果と一致するかを確認した．しかし，燃料消費量の実験値と計算値では差が発生する結果となり，実験後の固写真１

零式艦上戦闘機の主脚勝又玲子：学生さんへ，先輩が語る―大勢の人と関わりながら働くということ―

体燃料の形状や燃焼室圧力の波形から，燃焼せずに欠片や液体として燃焼室外に排出された分があると考察した．課題の残る結果となったが，複数のデー
タからどんな現象が起きているのか多角的に読み取りそれに対する改善策の提案など，社会に出てからも必要となる課題に対する取り組み方を学ぶことができたと思う．
2.2 学生時代の経験
私は大学生活の半分を人力飛行機の製作に費やした．そこでの経験は社会人になってからもさまざまな場面で活きていると感じる．
私が所属していた人力飛行機サークルは毎年７月末に琵琶湖で開催される大会の出場を目指し，設計や製作はもちろん，材料の選定や手配などすべての工程を学生主体で活動するものづくり団体である．
限られた時間・人員・作業場・資金で結果を残すた
めに試行錯誤の日々を過ごした．この活動でものづくりにおいて大切だと感じたのは報・連・相をもとにしたコミュニケーションである．
団体で活動しているとコミュニケーション不足でトラブルが発生することが多々あった．そこで私た
ちは情報共有の仕方を見直し，作業開始前後でミー
ティングを開いたり，進行状況と連絡事項を見えるところに掲示することでトラブルは格段に減った．
全員が現状を認識することで問題が発生してもス
ムーズに解決することができ一体感も増したと思う．
私たちの人力飛行機は大会出場は叶わなかったがテスト飛行に成功した（写真２）．大勢の仲間と同じ目標を持って一緒に努力できた経験は，私の人としての成長に大きく影響したと感じている．

279

見聞を広めるためにも，この貴重な期間を有効活用することをお勧めする．
就職は人生においてとても大きな分岐点である．
何を仕事にしたいのか，どんな環境で働きたいのか，
いろんな企業に足を運びながらじっくり考えてみてほしいと思う．

3．社会人の仕事紹介
3.1 仕事紹介
3.1.1 設計
入社して４年間は建設機械用油圧機器の設計・開発部門に所属し，主に８tクラスの油圧ショベル用
コントロールバルブの量産品設計を担当した．

お客様ごとにポンプやアクチュエータの仕様，実機の用途は異なる．それぞれの要望に合ったコント
ロールバルブを提供する必要があるため，バルブ以
外の油圧機器の仕様を加味した製品設計を行っている．また，操作性改善のために流量制御特性の合わ
せ込みを随時対応している．どの部位を，どのように操作した場合に，どのような現象が発生するのか，どのような操作性に改善したいのかお客様との密なコミュニケーションが重要である．改善策や要望を盛り込んだ製品がお客様の満足する操作性を発揮し量産が決まった時は，役に立てた達成感を得ることができた．
設計業務に就いた当初は，初めて聞く部品の名前
や役割，どんな原理でその機能を発揮しているのかなど覚えることが多くたいへん苦戦した．また，設計は部品の加工や組立のしやすさも考慮する必要があり，自分以外の人が見て分かりやすい図面になっているか，既存の加工方法で対応できるか，適した材質を使用しているかなど意識しなければならない
事柄はたくさんある．その都度教育してくれた設計の先輩方はもちろん，そのことに精通した他部署の方々から直接教えてもらうことも多々あり，たくさんの方々に支えられながら成長させていただいた．
3.1.2 解析入社５年目からは電子制御機器のソフトウェア開発や機械製品のCAE解析を行う部署に所属し，主に油圧機器全般の応力解析を担当している．
CAE解析ではものづくりの開発・設計・試作とい
写真２ テスト飛行中の人力飛行機
う工程の中で，コンピューター上でシミュレーショ
2.3 就職活動期間を有効活用
ンを行い構造に問題がないか検討する支援を行って就職活動中はメーカーだけでなく，興味のある業
いる．コンピューター上でのシミュレーションは製界の説明会にも積極的に足を運んでみてほしい． 品の形状や実験条件を簡単に変更できることから，メーカーとの違いも感じ取れる上，説明会では普段試作品の作製を必要最低限にできたり実験回数を削は入れないような場所を見学させてもらえたり，そ減することができる．このことからCAE解析はものの仕事をしている人から直接話を聞くことができる． づくりにおいてコスト削減はもちろん，製品開発をフルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

37

280

フルードパワーシステム

スムーズに進めるために必要不可欠な手段であるといえる．
解析では製品が作動時にどのような動きをするのか理解する必要がある．また，材料力学・FEM解
析・解析ソフトの知識がないと解析結果を正しく評価することができない．現段階で私の知識不足は否めず，解析結果を評価する際には間違いがないよう裏を取りながら進めている．まだまだ身につけなけ
ればならない知識・技術はたくさんあるため，仕事をする中で着実に身に付けていきたい．
設計も解析も，依頼が立て込むと早く仕事をさばくことに集中してしまいがちである．時間がないときほど，疑問点や不明確なところは担当者に確認を取ったり周りに相談したりして後戻りがないように心掛けている．１つ１つ丁寧に検討し不備がないか確認を疎かにしないことが，結果的に早く依頼に応えることにつながると私は思う．
3.2 企業内研修とイベント
3.2.1 研修
弊社では業務に必要な工学について技術者教育を実施していたり，語学教育として短期海外語学派遣制度などがありグローバルに活躍できる人財を育てる制度がある．スキルアップにつながる制度が多く用意されており，従業員は積極的に活用している．
私がもっとも大事だと感じた研修の１つに，入社してから配属されるまでに行われる工場での現場研修がある．これは自分が携わる製品の組立ラインに入り作業を行ったり，製品に内蔵される子部品の組
立やラインへの運搬供給など，数ヶ月間にわたり工
場内の流れを体験するものである．私はこの研修で製造部の方々と顔見知りになれたことで，配属後に現場で確認したいことがある際に声をかけやすくた
いへん助かった．現場研修は目の前の作業をこなすだけではなく，周りの方々と交流することで配属後も円滑にコミュニケーションが取れるようになる重要な機会だと私は思う．
3.2.2 イベント
弊社では地域の方々も参加可能な納涼祭や海外拠点の従業員も参加するロボットコンテスト，スポー
ツ文化交流会などのイベントが定期開催されている．
自由参加ではあるが毎回大勢の従業員が参加し，大きな盛り上がりを見せている（写真３，４）．業務以
外の活動は仕事仲間の普段と違う一面を知ることができ，従業員同士の距離を近づけてくれるとても良い機会だと思う．

4．まフルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

ロボットコンテスト

写真４

スポーツ文化交流会

め

4.1 今後の抱負
現在私は育児短時間勤務を利用しており，勤務時間が通常より短く，残業することはできない．設計職に就いていたころは納得できるまで職場に残って勤務していたが，今は時間内に作業を終えることを意識して取り組む必要がある．そして効率的に作業するために知識と技術は必要不可欠である．私は技術者としてその２つが足りていないことを実感しているが，勤務時間外に勉強時間を確保するのは至難の業である．日々の業務の中で経験を積みながら，解析を任せられる技術者として早く一人前になれる
ようしっかりと身に付けていきたい．
4.2 学生へのメッセージ
仕事をする上でコミュニケーション能力は想像以上に大切だった．仕事は１人で行うものではなく，お客様であったり他部署の方々だったり，大勢の人と関わりながら行うものである．そのため，相談できる人が多いということは知識や技術を持っていることと同じくらい強みになると私は思う．
いつでも専門家に質問ができる環境にあるうちに勉学も精一杯頑張ってもらいたいが，教授などの目上の方や，友人たちとコミュニケーションを取りながら何かに一緒に取り組む経験もたくさん積んでいただきたい．


38

と

写真３

（原稿受付：2020年 ８ 月 ７ 日）

平井慎一：立命館大学

ソフトロボティクス研究室

281

研究室紹介

立命館大学

著

者

紹

ソフトロボティクス研究室

介
ひら

い

平 井

しん

慎

いち

一

立命館大学理工学部ロボティクス学科〒525-8577 滋賀県草津市野路東１－１－１
E-mail : hirai@se.ritsumei.ac.jp
1990年京都大学大学院工学研究科数理工学専
攻博士課程単位取得退学．2002年４月より立命館大学理工学部ロボティクス学科教授．ソフト
ロボティクスに関する研究に従事．日本フルー
ドパワー学会，日本ロボット学会，計測自動制
御学会，IEEEなどの会員．工学博士．

1．は じ め に

同じ部屋に入ることになっており，研究室間の研究交流が活発である．
ロボティクス学科は，「ロボティクス」という分
野名を有する日本で初の学科である．新しい学科ということで，設置にいたるまでに尽力されたことを多くの方から伺っている．著者は設立の1996年より，ロボティクス学科に所属し，研究室を立ち上げた．名称変更を経て，現在はソフトロボティクス研究室と称している．

2．空気圧研究のきっかけ

当研究室では，名称のとおりソフトロボティクス
に関する研究を幅広く進めている．ソフトロボティ
立命館大学理工学部ロボティクス学科は，1996
クスを，柔らかい材料を積極的に用いて，新しい機年に開設された．理工学部は，1994年にオープン
能を発現するロボットに関する研究と定義しており，
したびわこ・くさつキャンパス（滋賀県草津市）に空気圧システムに関する研究も，その一環と位置付あり，機械工学科とロボティクス学科で機械システ
けている．
ム系を構成している．ロボティクス学科は，現在
著者が空気圧駆動に興味を持ったのは，ウェアラ
10研究室を有しており，著者が所属するソフトロ
ボティクス研究室はそのひとつとして活動している． ブルロボットのための空気圧駆動のソフトアクチュ
また，研究を進める組織として，総合科学技術研究
エータに関する研究を始めた2000年ごろである．
機構とロボティクス研究センターが設置されており， ゴムチューブに機械的な拘束を埋め込み，単一運動
研究プロジェクトや共同研究を担っている．すべて
チ ュ ー ブ を 実 現 す る と と も に， 複 数 の 単 一 運 動
チューブを組み合わせ，空気圧群アクチュエータをの教員の部屋と多くの実験室が，同じ建物（図１）構成した．このような空気圧駆動のソフトアクチュに入っている．また，複数の研究室の大学院生が，エータを開発する過程で，空気圧弁のサイズが課題であることを認識し，2003年から空気圧弁の小型化に挑戦することになった．目標は，ソフトアク
チュエータに埋め込むことが可能なサイズと重量を持ち，ソフトアクチュエータを駆動するために，圧力0.5MPaで流量５l/min程度の空気圧を制御可能である空気圧弁である．当時，卒業研究で配属された
上原君がこの課題を担当することになり，さまざまな機構を試作したが，失敗を重ねた．あるとき，上原君が携帯電話を振動モードのまま机の上に置いていたとき，着信があった．着信により電話が振動し，机の上を動いた様子を見たとき，振動を用いてポペットを開けるという着想を得たと聞いた．これが振動駆動式無拘束弁の原点である．
図１ 立命館大学ロボティクス学科が入る建物
フルードパワーシステム

第51巻

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39

282

フルードパワーシステム

以降，空気圧に関する研究を継続的に進めている． り，小型化が容易である．駆動回路は，LCチュー
本稿では，振動駆動式無拘束弁とその駆動回路，空ナーを採用した．この回路は，インダクタとゲート
気圧駆動ソフトグリッパーに関する研究を紹介する． ドライバーから構成されており，小型化が容易である．試作した駆動回路は，ピーク電圧５V，周波数
3．振動駆動式無拘束弁
60 ～ 80kHzの矩形波を，出力電圧30Vに増幅する振動駆動式無拘束弁は，空気圧弁の小型化に挑戦ことができる．試作した駆動回路で振動駆動式無拘することで生まれた．最初に試みた小型のポペット
束弁を駆動した結果，0.5MPaの印加空気圧に対し，
弁は，熱膨張の影響を受けやすく，動作が安定しな
8.0L/min以上の流量を実現することができた2）．しかった．そこで提案されたのが，振動駆動式無拘束
たがって，振動駆動式無拘束弁と駆動回路により，
1）
弁 である．振動駆動式無拘束弁は，ポペット，貫空気圧駆動のロボットハンドやウェアラブルロボッ
通穴を有する振動体，ケースからなる（図２（a））． トを駆動することができる．
ポペットはケースの中に封入されており，名称のとおり他の部材とは接続されていない．入力ポートは空気圧源に接続され，出力ポート側は大気圧に保たれる．入力ポート側と出力ポート側の圧力差のため，
ポペットは振動体の貫通穴に押し付けられ，結果として閉状態となる（図２（b））．ここで振動体を振動させると，振動によって生じる慣性力によりポペットが跳躍し，ポペットと振動体との接触が断続的に失われる．結果として，入力ポートから印加された空気が，貫通穴を通って出力ポート側に流れ，開状態となる（図２（c））．すなわち，振動体の振動
図３ 振動駆動式無拘束弁とその駆動回路
をOn/Off制御することにより，弁を開閉する．ポ
ペットと振動体は接続されていないため，振動によって生じる熱で振動体が膨張しても，弁の開閉に
4．空気圧駆動ソフトグリッパー
は影響しない．
空気圧を駆使している分野として，食品ハンドリ
ング用ソフトグリッパーの研究を紹介する．複数のチャンバーからなるプリーツ構造を有し，柔らかい
エラストマー製の指に空気圧を印加すると，チャンバーが膨張し，指に印加した圧力に応じて指に曲げ変形が生じる（図４）．複数のこのような指を持つロボットハンドにより，食品を把持することができる．指の形状や寸法，チャンバーの配置を設計する
ことにより，個々の食品に適したグリッパーを製作
（b）
（c）
（a）
することができる．
図２ 振動駆動式無拘束弁の構造と原理
たとえば，自然状態でまっすぐではなく，外側に曲がっている指を設計した（図５（a））．このような振動駆動式無拘束弁のプロトタイプ（図３左）は， 指からなるハンドを，プレストレッチ指ハンドと呼直径７㎜，高さ９㎜の円筒である．振動体として，
ぶ3）．空気圧を印加すると，指が内側に曲がり，食積層ピエゾアクチュエータ（富士セラミックス社
品を把持することができる（図５（b））．自然状態
製）を用いた．ピエゾアクチュエータのサイズは， でまっすぐな指からなるハンドでは，薄い食品を把
３㎜×３㎜×２㎜，貫通穴の直径は0.3㎜，オリ持することが難しい．プレストレッチ指ハンドでは，フィスの直径は0.5㎜である．さらに，振動駆動式
まっすぐな状態で食品に接触し，結果として薄い食
無拘束弁の駆動回路を開発した．駆動回路（図３
品を把持することができる（図５（c））．
右）は，発振回路と増幅回路からなる．発振回路は，また，コーンなどの粒状の食品を，一定量だけつ
無安定マルチバイブレータ回路である．この回路は， まみ上げるために，包みグリッパーを設計した4）．
トランジスタ，抵抗，コンデンサから構成されておこのとき，空気圧を印加して指が曲がったときに，

40

フルードパワーシステム

第51巻

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2020年11月

平井慎一：立命館大学

図４

ソフトロボティクス研究室283

空気圧印加で曲がるエラストマー製の指

図７
（a）
図５

（b）

（c）

プレストレッチ指ハンド

SIPデモンストレーションルーム

設置し，開発したさまざまなグリッパーに関する実験を進めている．

５．お わ り に

（a）

（b）
図６

（c）

包みグリッパー

指と指の間に隙間ができないように，チャンバーの配置を工夫した．コーンが入っているトレーに包みグリッパーを差し込み（図６（a）），空気圧を印加して指を曲げると，グリッパーの内側にコーンが保持される（図６（b））．指を持ち上げると，こぼれ落
ちることなくコーンを摘み上げることができる（図
６
（c）
）
．
2020年度より，立命館大学川村研究室，山形大学古川研究室を中心に，内閣府のSIP事業の一環として「CPS構築のためのセンサリッチ柔軟エンドエ
フェクタシステム開発と実用化」を実施している．
このプロジェクトのターゲットのひとつが，食品のハンドリングであり，研究開発を推進するために，
SIPデモンストレーションルーム（図７）を整備した．そこに，弁当のパッキング工程の模擬ラインを

本稿では，ソフトロボティクス研究室における空気圧駆動に関する研究を紹介した．ソフトロボティ
クスにおいては，柔らかい材料を用いてボディを構成し，柔らかいボディの変形を分布的に制御する．
空気圧駆動は，このような特性を持つソフトロボットと相性が良く，今後もさまざまな適用が考えられる． な お， 研 究 の 詳 細 は，http://www.ritsumei.
ac.jp/~hirai/を見ていただきたい．
参考文献１ ）上原正太，平井慎一，空気圧アクチュエータ用小型比
例制御弁の開発，平成16年秋季フルードパワーシステ
ム講演会講演論文集，pp. 98-100（2004）
２ ）宮治和弥，平井慎一，振動駆動式無拘束ポペット空気
圧弁の駆動用発振回路の開発，ロボティクス・メカト
ロニクス講演会（2018）
３ ）Zhongkui Wang, Yuuki Torigoe, and Shinichi Hirai, A
Prestressed Soft Gripper: Design, Modeling, Fabrication,
and Tests for Food Handling, IEEE Robotics andAutomation Letters, Vol.2, Issue 4, pp. 1909-1916, Oct.
（2017）
４ ）Yoshiyuki Kuriyama, Yuusuke Okino, Zhongkui Wang,and Shinichi Hirai, A Wrapping Gripper for Packaging
Chopped and Granular Food Materials, 2019 IEEE Int.
Conf. on Soft Robotics, COEX, Seoul, Korea, Apr. 1418,（2019）

フルードパワーシステム（原稿受付：2020年 ８ 月19日）

第51巻

第６号

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284
会

フルードパワーシステム

告〈理事会・委員会日程〉
9月15日

理事会

9月 ８日

編集委員会

9月15日

国際交流委員会

2020年度第２回国際交流委員会
９月15日 17：00 ～ 18：30
Web開催 （参加者８名）⑴ 今年度実施事業について⑵ 今後の国際交流事業について⑶ その他

10月13日

編集委員会

10月15日情報システム委員会

10月29日企画委員会

2020年度第３回編集委員会
10月13日 15：00 ～ 17：00
Web開催 （参加者18名）
１）会誌特集号の現状と企画⑴ Vol.51 No.6「トータルシステムの効率向上」〈理事会報告〉⑵ Vol.52 No.1「自然災害に関わる流体現象とフルード
パワー」⑶ Vol.52 No.2「持続可能社会とフルードパワー（仮）」2020年度第３回理事会⑷ Vol.52 No.3「超大型機械を支える油圧技術（仮）」９月15日 15：00 ～ 17：00

２）その他

Web開催 （参加者22名）
１）国際シンポジウム函館2020の開催準備状況⑴ 会議報告２）学会創立50周年記念事業について⑵ トピックスについて

３）2020年秋季フルードパワーシステム講演会開催準備状況⑶ 今後の特集について

４）会員の推移
５）各委員会からの報告

2020年度第２回情報システム委員会

６）その他

10月15日 15：00 ～ 17：00
Web開催 （参加者10名）〈委員会報告〉１）学会HPの更新状況
２）事務局のテレワーク環境整備について2020年度第２回編集委員会

３）会議報告９月８日 10：00 ～ 11：45

４）その他

Web開催 （参加者18名）
１）会誌特集号の現状と企画

2020年度第２回企画委員会⑴ Vol.51 No.5「フルードパワーの最新解析技術動向」

10月29日 15：00 ～ 17：00⑵ Vol.51 No.6「トータルシステムの効率向上」

Web開催 （参加者25名）⑶ Vol.52 No.1「自然災害に関わる流体現象とフルード

１）2020年度実施の事業に関する報告・審議事項⑴ 2020年度オータムセミナー

パワー」⑷ Vol.52 No.2「再生可能エネルギーに関するフルード⑵ 2020年秋季フルードパワーシステム講演会⑶ 2020年度ウィンターセミナー

パワー（仮）」⑸ Vol.52 No.3 「超大型機械を支える油圧技術（仮）」２）2021年度実施の事業に関する報告・審議事項⑴ 2021年春季フルードパワーシステム講演会・総会日程

２）その他

３）その他審議・確認事項⑴ 会議報告⑵ トピックスについて⑴ フェロー推薦⑶ 今後の特集について⑵ 研究委員会設置期間の要望
⑶ その他

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フルードパワーシステム

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会告学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付結果

会

285

告

学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付結果
学会創立50周年記念事業・行事に協賛し，特別会費（賛助金）のご協力をいただいた賛助会員および正会員各位は，つぎのとおりです．関係者一同, 心から感謝申しあげます．


一般社団法人日本フルードパワーシステム学会



会長（学会創立50周年記念実行委員会 委員長） 眞田 一志



理事（学会創立50周年記念実行委員会 幹事）［賛助会員］ 50音順（敬称略）
㈱IHI
SMC㈱
オカダインダストリ㈱㈱神崎高級工機製作所㈱古河製作所㈱ジェイテクト
住友重機械工業㈱㈱TAIYO㈱タダノ
東京計器パワーシステム㈱豊興工業㈱日本アキュムレータ㈱日本工業出版㈱日本ムーグ㈱
㈱不二越
マックス㈱
油研工業㈱

［正会員］ 50音順（敬称略）
饗庭 健一
石崎 義公
伊藤 和巳
浦井 隆宏
小笠原文男
香川 利春
川嶋 健嗣
玄
相昊
齋藤 直樹
佐藤 毅彦
蕭
欣志
鈴木 健児
高崎 邦彦
田中 和博
築地 徹浩
長汐 康裕
中野 政身
延本 泰一
早川 恭弘
藤田 壽憲
丸田 和弘
武藤 高義
山田 宏尚
吉灘
裕

青柳 幸雄
石浜 和義
稲富祥一郎
大内 英俊
小木曽太郎
柿山
稜
川島 正人
小嶋 英一
酒井
悟
佐藤 允彦
上達 政夫
鈴木 隆司
高田 進
田中 裕久
筒井 大和
永瀬 徳美
中山
晃
則次 俊郎
林
光昭
藤谷 秀次
丸山 勝徳
村松 久巳
横田 眞一
吉松 英昭

吉満 俊拓

イナバゴム㈱SMC中国㈱川崎重工業㈱KYB㈱㈱小松製作所
CKD㈱ダイキン・ザウアーダンフォス㈱タイヨーインタナショナル㈱㈱都筑製作所
TOHTO㈱
中西商事㈱
日本機材㈱
日本精器㈱
日立建機㈱
フジサンケイ ビジネスアイ
三菱電線工業㈱㈱ユーテック㈱インターナショナル･サーボ・データー
㈱NF1
川重商事㈱
KYBエンジニアリングアンドサービス㈱㈱阪上製作所
勝美印刷㈱
大生工業㈱
㈱タカコ
東京計器㈱
東レエンジニアリング㈱ナブテスコ㈱日本クエーカー・ケミカル㈱(一社）日本フルードパワー工業会㈱日立建機ティエラ㈱増田製作所
ヤマシンフィルタ㈱リバーフィールド㈱

天野
勝
市丸 寛展
井上
淳
大信田文司
小澤 忠彦
風間 俊治
神田 国夫
小曽戸 博
桜井 康雄
佐藤 恭一
杉本 文一
須原 正明
高田 芳行
田中 豊
釣賀 靖貴
仲宗根隆志
成田
晋
土師野 正
張本 護平
前畑 一英
三浦 孝夫
村山 勝彦
吉田 和弘
吉満 俊拓

池尾
茂
伊藤 一寿
呉
春男
大橋
彰
落合 正巳
神倉
一
北畠 多門
斉藤 賢治
佐藤 三禄
嶋村 英彦
鈴木 勝也
袖山
博
髙橋 浩爾
千葉
誠
冨山 俊作
中田
毅
西股 健一
波多野 徹
兵藤 訓一
松園 和久
宮川 新平
柳田 秀記
吉田
進

荒井 一則
一柳 隆義
今泉 竹司
大科 守雄
落合 貴志
加藤 友規
北川
能
小薮栄太郎
佐々木政彰
眞田 一志
鈴木 勝正
曽谷 康史
高橋 建郎
田中 義人
寺澤 孝男
永田 精一
西田
均
橋本 強二
肥田 一雄
増田 精鋭
峯岸 敬一
諸橋
博
吉田 清久
レア・ルコント

フルードパワーシステム

第51巻

石井
進
伊藤 和寿
上嶋 優矢
大見 康生
小山
紀
川上 幸男
木原 和幸
齋藤
剛
佐藤
潤
清水 秋雄
鈴木 圭子
高岩 昌弘
竹村研治郎
塚越 秀行
中井 政光
中野 和夫
野武 久雄
羽生田信良
広田 善晴
松永 拓也
宮嵜 哲郎
山口
惇
吉田 伸実

第６号

2020年11月

43286

フルードパワーシステム

会

告共催・協賛行事のお知らせ
協賛行事
エコデザイン・プロダクツ＆サービスシンポジウム2020
主催：エコデザイン学会連合（幹事団体：特定非営利活動法人 エコデザイン推進機構）

開 催 日：2020年11月17日（火）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：http://ecodenet.com/EcoDePS2020/
第63回 自動制御連合講演会
主

催：公益社団法人 計測自動制御学会,化学工学会，システム制御情報学会，精密工学会，電気学会，
日本機械学会，日本航空宇宙学会

開 催 日：2020年11月21日（土）～ 11月22日（日）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：https://www.sice.jp/rengo63/
SICEセミナー「モデル予測制御～最適制御の基礎から応用事例・ソフトウェアツールまで～」2020
主催：公益社団法人 計測自動制御学会 制御部門

開 催 日：2020年12月１日（火）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：http://www.sice-ctrl.jp/jp/wiki/wiki.cgi/c/semi?page=mpc2020
第15回「運動と振動の制御」国際会議（MoViC2020）
主催：一般社団法人 日本機械学会 機械力学・計測制御部門
開 催 日：2020年12月８日（火）～ 12月11日（金）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：https://www.jsme.or.jp/conference/movic2020/
第３回 安心・安全・環境に関する計算理工学国際会議（COMPSAFE2020）
主催：COMPSAFE2020実行委員会

開 催 日：2020年12月８日（火）～ 12月11日（金）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：https://compsafe2020.org/
第21回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会（SI2020）
主催：公益社団法人 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門

開 催 日：2020年12月16日（水）～ 12月18日（金）会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：https://www.sice-si.org/conf/si2020/
Grinding Technology Japan 2020
企

画：日本工業出版株式会社

開 催 日：2021年３月２日（火）～３月４日（木）会

場：幕張メッセ（千葉県千葉市美浜区中瀬２-１）

Ｕ Ｒ Ｌ：https://10times.com/grinding-technology-japan
連続講習会（全４回）「機械-電気の統合モデルによるモデルベース開発」
主催：一般社団法人

日本機械学会

交通・物流部門

開 催 日：2021年３月５日（金），４月５日（月），５月10日
（月）
，６月７日
（月）
会

場：オンライン開催

Ｕ Ｒ Ｌ：https://www.jsme.or.jp/event/21-5/
新型コロナウィルスの影響で協賛行事の開催予定が変更になっている場合があります．
各行事の最新情報は，主催者のホームページまたは各行事のURLからご確認ください．

44

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

会告

資料一覧表

会

287

告

資料一覧表
価格は，
（一社）日本フルードパワーシステム学会事務局までお問い合わせください．

〈講演論文集〉

資

料

名

発行年月

平成元年春季油空圧講演会講演論文集

平成元年５月

平成元年秋季油空圧講演会講演論文集

平成元年11月

平成３年秋季油空圧講演会講演論文集

平成３年11月

平成２年秋季油空圧講演会講演論文集

平成２年11月

平成４年春季油空圧講演会講演論文集

平成４年５月

平成４年秋季油空圧講演会講演論文集

平成４年10月

平成５年秋季油空圧講演会講演論文集

平成５年11月

平成７年秋季油空圧講演会講演論文集

平成７年11月

平成５年春季油空圧講演会講演論文集

平成５年５月

平成６年秋季油空圧講演会講演論文集

平成６年10月

平成８年春季油空圧講演会講演論文集

平成８年５月

平成８年秋季油空圧講演会講演論文集

平成８年10月

平成９年秋季油空圧講演会講演論文集

平成９年10月

平成10年秋季フルイドパワーシステム講演会講演論文集

平成10年11月

平成12年春季フルイドパワーシステム講演会講演論文集

平成12年５月

平成９年春季油空圧講演会講演論文集

平成９年５月

平成10年春季油空圧講演会講演論文集

平成10年５月

平成11年春季フルイドパワーシステム講演会講演論文集

平成11年５月

平成12年秋季フルイドパワーシステム講演会講演論文集

平成12年10月

平成13年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成13年11月

平成15年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成15年５月

平成13年春季フルイドパワーシステム講演会講演論文集

平成13年５月

平成14年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成14年５月

平成16年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成16年５月

平成16年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成16年11月

平成17年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成17年５月

平成18年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成18年５月

平成18年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成18年11月

平成19年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成19年11月

平成21年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成21年６月

平成19年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成19年５月

平成20年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成20年５月

平成21年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成21年11月

平成22年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成22年12月

平成24年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成24年５月

平成22年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成22年５月

平成23年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成23年５月

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

45

288

フルードパワーシステム

平成24年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成24年11月

平成25年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成25年11月

平成27年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成27年５月

平成25年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集
平成26年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成25年５月
平成26年５月

平成27年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成27年11月

平成28年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集

平成28年10月

平成28年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集
平成29年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集
平成30年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集
平成30年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集
2019年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集

〈IFPEX〉

平成９年IFPEX第18回油圧・空気圧国際見本市大学・研究室展出展内内容説明書

平成28年５月
平成29年５月
平成30年５月

平成30年10月
2019年５月

平成９年10月

平成11年IFPEXフルイドパワーシステムワークショップ講演会講演論文集

平成11年10月

平成17年IFPEXフルードパワーシステムワークショップ講演会講演論文集

平成17年８月

平成14年IFPEXフルードパワーシステムワークショップ講演会講演論文集
平成20年IFPEXフルードパワーシステムワークショップ講演会講演論文集
平成23年IFPEXフルードパワーシステムワークショップ国際見本市論文集
平成26年第24回IFPEXカレッジ研究発表展示コーナー論文集
平成29年第25回IFPEXカレッジ研究発表展示コーナー論文集〈フォーラム〉

平成14年６月
平成17年４月
平成23年７月
平成26年９月
平成29年９月

フォーラム’91「賢い電子油圧制御をいかに実現するか」

平成３年７月フォーラム’93「水圧システムの現状と課題−作動流体として水はどこまで使えるか」

平成５年７月フォーラム’92「ここまできた電子油空圧制御システム」

フォーラム’94「油空圧駆動と電動駆動の現状と課題その１」
フォーラム’95「油空圧駆動と電動駆動の現状と課題その２」
フォーラム’96「油空圧技術を支えるトライボロジー」
フォーラム’97「21世紀を見つめた新技術開発」


平成４年７月
平成６年７月
平成７年７月
平成８年７月
平成９年７月フォーラム’98「オフロードビーグル用走行装置の動向」

平成10年７月

フォーラム2000「油空圧機器の省エネルギー化はこれだ！」

平成12年７月

フォーラム2002「電動かフルードか」

平成14年８月

フォーラム’99「技術開発におけるトラブル事例」

フォーラム2001「自動車における最新油空圧技術の動向」
フォーラム2003「電動かフルードかⅡ」フォーラム2004「最近の緩衝・制振・免振技術」

〈セミナー〉

平成11年７月

平成13年７月
平成15年５月
平成16年５月

オータムセミナー「最近の油空圧」


昭和61年10月

オータムセミナー「油空圧技術の将来のために」

昭和63年10月

オータムセミナー「表面改質」


オータムセミナー「油空圧のためのセンシング技術」
オータムセミナー「メカトロニクス関連センサ」

オータムセミナー「200X年における電子油空圧はどうあるべきか Part1」
オータムセミナー「油空圧を支える解析技術」


オータムセミナー「油圧機器・システムにおける振動をいかに克服するか」
オータムセミナー「油空圧制御と高速インターフェース技術の融合」

オータムセミナー「油空圧におけるシミュレーション技術の現状と課題」

オータムセミナー「最新制御理論の超活用法(油空圧システムとロバスト制御の融合)」

46

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

昭和62年10月
平成元年10月
平成２年10月
平成３年10月
平成４年10月
平成５年10月
平成６年11月
平成７年10月
平成８年９月

会告資料一覧表

オータムセミナー「油空圧システムに於ける最新制御理論の超活用法
(油空圧システムとロバスト制御の融合)」

289

平成９年９月オータムセミナー油圧機器応用「パワーパッケージの現状と動向」

平成10年９月

オータムセミナー「フルイドパワーシステムへの最新制御手法の適用」

平成11年10月

オータムセミナー「フルイドパワーシステムに用いられる制御技術の動向」

平成13年９月

オータムセミナー「環境適合技術の動向」


平成12年９月

オータムセミナー「ハイブリッドカーの現状と将来」

平成14年10月

オータムセミナー「食品機械におけるフルードパワーの利用と課題」

平成16年10月

オータムセミナー「フルードパワーと環境・リサイクル」

平成15年10月

オータムセミナー「レスキューにおけるフルードパワーシステム」

平成17年10月

オータムセミナー「生活に密着したフルードパワー」

平成18年10月

オータムセミナー「鉄道におけるフルードパワー技術」資料は『油空圧技術』Vol.46 No.4

平成19年４月

オータムセミナー「フルードパワーシステムと環境・省エネルギー」

平成20年10月

オータムセミナー「BOPビジネスの可能性～ CSRとビジネスの両立～」

平成22年11月

オータムセミナー「フルードパワーシステムのためのlinux開催環境」

平成21年10月

オータムセミナー「パワートレインにおけるフルードパワー技術」

平成23年11月

オータムセミナー「フルードパワー技術を生かす油圧作動油の最新動向」

平成24年11月

オータムセミナー「鉄道車両とフルードワー技術」

平成25年10月

オータムセミナー「医療・福祉・介護分野でのフルードパワーを利用したロボティクス」

平成26年11月

オータムセミナー「アクアドライブシステムの産業利用の現状」

平成27年11月

オータムセミナー「生産技術に貢献するフルードパワー in トヨタ産業技術記念館」

平成28年11月

オータムセミナー「ロボティクス分野におけるフルードパワー活用の現状と今後について」

平成29年11月

オータムセミナー「知っておきたい空気圧システム設計技術の新常識」

平成30年11月

オータムセミナー「アディティブ・マニュファクチャリングの最新技術と適用事例
―フルードパワー分野への活用を考える―」

2019年12月

ウインターセミナー「油空圧システムの低騒音化のために」

平成２年２月ウインターセミナー「200X年における電子油空圧はどうあるべきか Part2」

平成４年２月ウインターセミナー「知っておきたい新しいアクチュエータ」

平成３年２月ウインターセミナー「新素材の油空圧への応用」

平成５年２月ウインターセミナー「空気圧の新たな可能性を求めて」

平成６年２月ウインターセミナー「人と環境に優しい油空圧―油空圧機器・システムの低騒音化技術―」

平成７年２月ウインターセミナー「油圧システムの高圧化に関する現状と将来」

平成８年２月ウインターセミナー「ER流体の可能性とその油空圧技術への応用」

平成10年１月

ウインターセミナー「水圧システムの現状と応用事例・展望」

平成12年１月

ウインターセミナー「フルイドパワーにおける流体の役割」

平成９年２月ウインターセミナー「ユーザは語る・自動化機器における駆動方式の現状と将来像」

平成11年１月

ウインターセミナー「省エネ，環境のためのセンシング」

平成13年１月

ウインターセミナー「油空圧機器・システムにおける省エネルギー化の方法」

平成14年１月

ウインターセミナー「油空圧機器に係わる加工技術～共存する油空圧機器と加工技術～」

平成15年１月

ウインターセミナー「メンテナンスエンジニアリング―ランニングコストを安く―」

平成16年１月

ウインターセミナー「医療・福祉におけるフルードパワーシステムの応用動向」

平成17年１月

ウインターセミナー「機械システムの安全性」


平成18年２月

ウインターセミナー「家庭の中のフルードパワー」

平成19年２月

ウインターセミナー「航空機とロケットへの応用」

平成20年２月

ウインターセミナー「海と船のフルードパワー」資料は『学会誌』Vol.39 No.5

ウインターセミナー「フルードパワー機器・システムの小型化」資料は『学会誌』Vol.39 No.5
ウインターセミナー「福祉・医療環境における空気圧応用の現状と問題」
ウインターセミナー「圧縮空気エネルギーの有効利用技術」

フルードパワーシステム

平成21年２月

平成22年２月

平成23年２月
平成24年２月

第51巻第６号

2020年11月

47

290

フルードパワーシステム

ウインターセミナー「アクアドライブシステム（新水駆動圧技術）の現状と将来」

平成25年２月

ウインターセミナー「大型機械・大型施設で活躍するフルードパワー」

平成27年２月

ウインターセミナー「大型機械と油圧技術」


ウインターセミナー「フルードパワー技術を支える要素技術」

ウインターセミナー「自動車の動力伝達機能を支える油圧技術」
ウインターセミナー「フルードパワーに利用できるマイコン技術～機器の駆動に関わるマイコン技術～」

ウインターセミナー「フルードパワーシステムと１DCAE」

〈教育講座〉

教育講座「マイコン制御講座」（大学上級コース）

平成26年２月
平成28年３月
平成29年２月
平成30年３月
平成31年２月
平成元年８月

教育講座「現代制御理論講座」（大学上級コース）

平成元年10月

教育講座「トライボロジー講座」（大学上級コース）

平成３年８月

教育講座「マイコン制御講座」（大学上級コース）

平成２年８月

教育講座「油空圧における鋳造技術講座」


平成５年10月

教育講座「トライボロジー講座」


平成９年９月

教育講座「油空圧における最新の制御技術の理論と実際」
教育講座「空気圧システム入門」


平成６年10月
平成10年６月

教育講座「空気圧システム入門」


教育講座「フルイドパワーシステムへの最新制御手法の適用とコンピュータソフトウェアツールの体験実習」

教育講座「トライボロジー講座」

教育講座「空気圧システム入門」


平成11年６月
平成12年８月
平成14年９月
平成15年５月

教育講座「空気圧システムの基礎」


平成15年５月〈国際シンポジウム論文集〉

第１回油空圧国際シンポジウム論文集

平成２年１月

第３回油空圧国際シンポジウム論文集

平成８年11月

第２回油空圧国際シンポジウム論文集

平成５年９月

第４回油空圧国際シンポジウム論文集

平成11年11月

第６回JFPSフルードパワー国際シンポジウム論文集（CD-ROM）

平成17年11月

第５回油空圧国際シンポジウム論文集

第７回JFPSフルードパワー国際シンポジウム論文集（冊子，CD-ROM）

平成14年11月
平成20年９月

第８回JFPSフルードパワー国際シンポジウム論文集（冊子，CD-ROM）

平成23年10月

第10回JFPSフルードパワー国際シンポジウム論文集（HP公開のみ）

平成29年10月

第９回JFPSフルードパワー国際シンポジウム論文集（冊子，CD-ROM）
〈書籍〉

日本フルードパワーシステム学会創立30周年記念出版「油圧駆動の世界―油圧ならこうする―」

３冊セット（分冊頒布可）

平成26年10月

平成15年４月「空気圧システム入門」
「水圧駆動テキストブック」


日本フルードパワーシステム学会創立40周年出版「油圧システムのモデリングと解析手法」

３冊セット（分冊頒布可）

平成23年４月「Webシミュレーション解説」「アクアドライブ技術の進展」

新版「油空圧便覧」


初歩と実用シリーズ「圧縮性流体の計測と制御―空気圧解析入門―」

「油圧機関技術―伝承と応用―」
〈研究成果報告書〉

フルードパワーのトライボロジー研究委員会研究成果報告書

48

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

平成元年２月

平成22年７月
平成26年９月
平成19年６月

会告

資料一覧表

291

フルードパワーのトライボロジー研究委員会研究成果報告書II

平成22年５月

水圧駆動システム研究委員会成果報告書

平成16年６月

フルードパワーのトライボロジー研究委員会研究成果報告書III

平成25年５月

水圧駆動システムの有効利用に関する研究委員会

平成25年５月

空気圧システム省エネルギー研究委員会報告書

平成15年３月

空気圧機器の流量特性評価法に関する研究委員会成果報告書

平成15年９月

空気圧のシミュレーション研究委員会報告書

平成16年２月

空気圧システム及び機器の信頼性に関わる研究委員会成果報告書

平成19年３月

空気圧シリンダ系動特性研究委員会研究成果報告書

平成16年２月

油空圧駆動システムにおける制御手法の適用と評価に関する研究委員会報告書

平成14年２月

油空圧制御系の研究開発力推進に関する研究委員会報告書

平成24年11月

機能性流体を用いたスマートフルードパワーシステムに関する研究委員会成果報告書

平成18年１月

機能性流体の油空圧機器への応用に関する研究委員会報告書

平成14年３月

機能性流体を活用した次世代型フルードパワーシステムに関する研究委員会成果報告書

平成22年６月

機能性流体を核としたフルードパワーシステムの融合化に関する研究委員会成果報告書

フルードパワーシステム

第51巻

平成24年９月

第６号

2020年11月

49

292

フルードパワーシステム

フルードパワーシステム【挨拶】
会長就任にあたって副会長のご挨拶

…眞田
早川
… 田中
嶋村

号

通し頁

4

152

4

153

一志
恭弘
豊
英彦

特集「創立50周年記念企画―フルードパワーエキスパートからみる将来への提言」
学会創立50周年記念特集号の発…眞田 一志1
4
行に寄せて
創立50周年によせて
…田中
豊
1
5
フルードパワーと情報：リアルと
…北川
能
1
7
バーチャル
研究と学会活動の回想，学会への…築地 徹浩1
10
期待―油圧分野
研究と学会活動の回想，学会への期待―フルイディクスが教えてく…小山
紀
1
13
れたもの―
空気圧のイノベーションに向けて…則次 俊郎
1
16
研究と学会活動の回想，学会への…中野 政身1
20
期待―機能性流体分野
JFPS学会50周年記念に寄せて―…北畠 多聞123
学会の未来への期待
油圧機器設計の回想，油圧技術…肥田 一雄1
25
者／設計者への期待
筆者のフルードパワー 50年…宮川 新平
130
特集「創立50周年記念企画―フルードパワーユーザーからみる
将来ヘの期待―」「創立50周年記念企画―フルード
パワーユーザーからみる将来ヘの…塚越 秀行
250
期待」発行にあたって
建築物の振動制御への機能性流体
…袖山
博
2
51
の活用
鉄道車両になくてはならない空気…風戸 昭人2
54
圧システム
環境機械の油圧…佐志田 貴2
58
フルードパワーユーザ（建設機…布谷 貞夫261械）から見る将来への期待小林 正樹
人工透析装置に使用されるポンプ…
2
64
門脇 信傑
海洋開発におけるフルードパワー…伊藤 雅則2
68の現状と将来特集「ターボ機械最前線」「ターボ機械最前線」発行にあ…梅村 哲郎たって
トルクコンバータ設計とその動向 …山口健
心不全治療に用いられるターボ型…築谷 朋典ポンプ
田中 元史
プラズマとライダーを用いた大… 川端 浩和
型風車の高性能化技術の開発
小垣 哲也
ターボ分子ポンプ…石森 康禎ターボ機械高性能化を支える高精…黒澤 貞男度流れ解析技術小型ターボジェットエンジンの開発…市村修太郎

3

94

3

95

3

98

3

101

3

106

3

110

3

115

小特集「日本フルードパワーシステム学会賞受賞者および研究委員会の紹介」
会長就任にあたって…眞田 一志 E1
E1
早川 恭弘
副会長のご挨拶
… 田中
豊 E1
E2
嶋村 英彦
2019年度学会誌のレビュー…塚越 秀行 E1
E4
2019年度の油圧分野の研究活動…風間 俊治 E1
E6の動向
2019年度の空気圧分野の研究活…吉満 俊拓 E1
E9動の動向
2019年度の水圧分野の研究活動…伊藤 和寿 E1
E12の動向
2019年度の機能性流体分野の研…吉田 和弘 E1
E16
究活動の動向50

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

総目次（第51巻）
小特集「日本フルードパワーシス
テム学会賞受賞者および研究委員…塚越 秀行
会の紹介」
2019年度学術論文賞について…大内田剛史SMC高田賞受賞について…小島 明寛SMC高田賞受賞について…八木澤 遼
学術貢献賞受賞について…柳田 秀記
油空圧機器技術振興財団論文顕彰…吉満 俊拓について
JFPS名誉員を拝命して…則次 俊郎
深層学習を活用したフルードパ
ワーシステムのモデル化と制御に…小林亘
関する研究委員会
OHC-Sim特別研究委員会（第22期）…桜井 康雄油圧機器のトライボロジーなど基盤…西海 孝夫技術に関する基盤研究委員会［Ⅱ］
機能性流体フルードパワーシステ…中野 政身ムに関する研究委員会

特集「フルードパワーのクリーン化技術最前線」「フルードパワーのクリーン化…中野 政身技術最前線」発行にあたって前川仁
ミニマルファブによる半導体，… クンプアン ソマワン
MEMS製造の革新
原史朗
半導体デバイス・液晶パネル製…矢島 丈夫
造用レジストポンプ
鷺坂 圭亮
磁性流体を用いた真空装置の技
浅井 笙平…
術紹介と展望折原 大輔
廣田 泰丈
真空装置に必要な漏れ試験技術 …平山 道人
プラズマ流による殺菌・ウイル…佐藤 岳彦
ス不活化法
抗菌・除菌フィルタの要素・評
…大石
崇
価技術
特集「フルードパワーの最新解析技術動向」「フルードパワーの最新解析技…加藤 友規術動向」発行にあたって
斜軸式油圧モータの挙動計測と…田中 真二混合潤滑解析
油圧機器のキャビテーション流…沖田 浩平
れ解析
流体機械へのモデルベース開発…工藤 啓治手法の適用とケーススタディ
モデルベース開発のためのパラ
満嶋 弘二…
メトリックCAE活用法
永溝 喜也
ベーンポンプの流れ解析…長島
碧
CFDに よ る 調 節 弁 で の エ ロ ー尹鍾晧…
ジョン発生の予測
斉藤 健二
特集「トータルシステムの効率向上」「トータルシステムの効率向上」…佐藤発行にあたって建設機械におけるロードセンシン…高グシステムについて
油圧ショベル用省エネ油圧システ…小高ム（３ポンプシステム）
電空ハイブリッド超精密鉛直位置…加藤
決めステージの制御
転がり軸受の低トルク化技術…外尾
自動車用トランスミッションにお…柴山
ける効率向上システム
空気圧システムのエネルギー消
香川
…
費の評価
蔡
鉄道車両用真空式トイレの省エネ…藤野ルギー【ニュース】
学会創立50周年記念誌と記念出版
…佐藤
編集事業

号

通し頁

E1

E19

E1
E1
E1
E1

E20
E24
E28
E32

E1

E35

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4

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4

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4

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4

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4

172

4

177

5

202

5

203

5

206

5

212

5

216

5

220

5

224

恭一

6

246

圭介

6

247

克明

6

251

友規

6

254

道太

6

258

尚士

6

262

利春
茂林

6

267

謙司

6

271

恭一

6

276

会告

フルードパワーシステム【会議報告】
日本機械学会2019年度年次大会に…吉田おけるフルードパワー技術研究
FLUCOME2019に お け る フ ル ー ド…早川
パワーの研究動向
MoViC2019に お け る フ ル ー ド パ…田中
ワー技術研究の動向
ASME/BATH 2019 SYMPOSIUM ON
F L U I D P O W E R A N D M O T I O N…増田CONTROL（FPMC2019）に参加して計測自動制御学会・流体計測制御シ…吉満
ンポジウムにおける研究動向
ICFD2019におけるフルードパワー
…中野
関連研究

和弘

1

35

恭弘

1

37

豊

3

118

精鋭

3

120

俊拓

3

122

政身

3

125

【トピックス】
学生さんへ，先輩が語る―学生時代にやってよかったこと，やっておけ…奥井学
ばよかったこと―学生さんへ，先輩が語る―空気圧機…針谷 修生器メーカーで働いて思うこと―
学生さんへ，先輩が語る―電子工学…森田 晃平から油圧システムへ―
学生さんへ，先輩が語る―フルード
パワーの研究に携わる学生の皆さん…坂間 清子に向けて―
学生さんへ，先輩が語る―大勢の人…勝又 玲子と関わりながら働くということ―
Youは日本をどう思う？第13回：ベ…トラントルンフォン
トナムから日本に留学してYouは日本をどう思う？第14回：マ…ジョシュア ティオン シュウ カイ
レーシアから日本に留学してYouは日本をどう思う？第15回：日…ンダイゼイエ サミュエル
本の医療について勉強しています

2

74

3

128

4

181

5

227

6

278

2

77

3

131

4

185

博一
友規

3
5

134
230

【研究室紹介】東京都立産業技術高等専門学校
野研究室

大…津久井康介

2

79

苫小牧高専

…

米山 京吾
加賀谷浩太

3

137

悟

4

187

久乃
武士

5

233

慎一

6

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壽憲
亘

2

82

友規

2

84

正人

3

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1

34

1

39

1

40

1

41

1

41

1

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香港駐在員日記
英国ノッティンガム駐在員日記

小薮研究室紹介…平出…加藤

信州大学酒井研究室：油圧アームの…酒井モデルベースト制御
原
大分大学理工学部 菊池研究室 …
菊池立命館大学 ソフトロボティクス研…平井究室【企画行事】
2020年度企画行事紹介

…

藤田
小林

2019年秋季フルードパワーシステ…加藤ム講演会報告2019年度オータムセミナー開催報告「アディティブ・マニュファクチャリ
ングの最新技術と適用事例…川島―フルードパワー分野への活用法を
考える―」
【会告】
学 会 創 立50周 年 特 別 会 費（ 賛 助 金 ）ご芳名
理事会・委員会報告（一社）日本フルードパワーシステム
学会賛助会員一覧表
2019年度ウィンターセミナー フ
ルードパワーに利用できるマイコン
技術 ～機器の駆動に関わるマイコン技術（ハード＆ソフト編）～
第39期通常総会 学会創立50周年記念式典・セミナー・技術懇談会開
催のお知らせ日本フルードパワーシステム学会・
日本機械学会 共催 2020年春季
フルードパワーシステム講演会

総目次（第51巻）

日本フルードパワーシステム学会論
文 集50巻（2019）2号 発 行 の お
知らせ
日本フルードパワーシステム学会論
文集50巻（2019）抄録
会員移動
共催・協賛行事のお知らせ
次回予告
学会創立50周年特別会費（賛助金）
ご芳名
第39期通常総会 学会創立50周年記念式典・セミナー・技術懇談会開
催のお知らせ日本フルードパワーシステム学会・
日本機械学会 共催 2020年春季
フルードパワーシステム講演会
理事会・委員会報告
講演会・セミナー・常設教育講座
参加登録料改定のお知らせ
共催・協賛行事のお知らせ
会員移動
次回予告
新型コロナウイルス感染拡大に対する本学会の対応について
理事会・委員会報告
学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付状況
講演会と記念式典・祝賀会などについてのお知らせ会員移動
共催・協賛行事のお知らせ
一般社団法人 日本フルードパワーシ
ステム学会 賛助会員一覧表
次回予告
理事会・委員会報告
日本フルードパワーシステム学会
ホームページ改訂のお知らせ
2019年度 学会賞表彰
訂正のお知らせ学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付状況
2020年度（第39期）通常総会終了
日本フルードパワーシステム学会論
文 集51巻（2020年 ）1号 発 行 のお知らせ
共催・協賛行事のお知らせ
会員移動
次回予告
理事会・委員会報告
学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付状況
2020年度オータムセミナー「自動車におけるフルードパワー技術」共
催・協賛行事のお知らせ
日本フルードパワーシステム学会・
日本機械学会 共催 2020年秋季
フルードパワーシステム講演会
日本フルードパワーシステム学 会
2020年度受賞候補者募集のお知らせ
訃報 Cliff Burrows教授
会員移動
共催・協賛行事のお知らせ
一般社団法人 日本フルードパワー
システム学会 賛助会員一覧表
次回予告
日本フルードパワーシステム学会・
日本機械学会 共催 2020年秋季
フルードパワーシステム講演会
日本フルードパワーシステム学会論
文 集51巻（2020）2号 発 行 の お
知らせ
会員移動
理事会・委員会報告
学会創立50周年特別会費（賛助金）の受付結果
共催・協賛行事のお知らせ
資料一覧表
フルードパワーシステム第51巻総目次
次回予告

フルードパワーシステム

第51巻

第６号

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2020年11月

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フルードパワーシステム

編 集 室

次号予告
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特集「自然災害に関わる流体現象とフルードパワー」―【巻頭言】「自然災害に関わる流体現象とフルードパワー」の発行にあたって【解 説】
風速からからみた自然災害
海象現象の予測
令和元年東日本台風にともなう千曲川水害について
地震による液状化現象とそのメカニズム
津波・高潮災害の事例，対策，予防【会議報告】コロナ禍でのROBOMECH2020とフルードパワー技術研究の動向
【トピックス】
学生さんへ先輩が語る―油空圧機器メーカの工場よりー
駐在員日記
【研究室紹介】宮城教育大学 門田研究室

山田真の介
舩木 達也
竹下
彰
豊田 政史
飛田 哲男
鈴木高二朗
山田 泰之
亀田 尚人
西川原理仁
門田 和雄

2020年度「フルードパワーシステム」編集委員
委 員 長 柳 田
副委員長 山 田
委
員 飯 尾
飯 田
伊 藤
猪 飼
梅 村
加 藤
栗 林
五 嶋
齋 藤
佐々木
佐 藤

会

秀 記（豊橋技術科学大学）
宏 尚（岐阜大学）昭一郎（信州大学）
武 郎（㈱小松製作所）
雅 則（東京海洋大学）
暢 崇（CKD㈱）哲 郎（KYB㈱）友 規（福岡工業大学）
直 樹（川崎重工業㈱）裕 之（㈱工苑）
直 樹（秋田県立大学）
大 輔（香川大学）
恭 一（横浜国立大学）

委

員

妹 尾
満（SMC㈱）寺 澤 達 士（油研工業㈱）中 野 政 身（東北大学）
中 山晃（日立建機㈱）藤 田 壽 憲（東京電機大学）
丸 田 和 弘（㈱小松製作所）
村 岡 裕 之（㈱コガネイ）
山 田 真の介（㈱TAIYO）
吉 満 俊 拓（神奈川工科大学）
担当理事 伊 藤 和 巳（KYBエンジニアアリングアンドサービス㈱）学会事務局 成 田晋
編集事務局 竹 内 留 美（勝美印刷㈱）（あいうえお 順）

告

複写される方へ本会は下記協会に複写に関する権利委託をしていますので，本誌に掲載された著作物を複写したい方は，同協会より許諾を受けて複写してください．ただし（公社）日本複写権センター（同協会より権利を再委託）と包括複写許諾契約を締結されている企業の社員による社内利用目的の複写はその必要はありません．したがって，社外頒布用の複写は許諾が必要です．
権利委託先：（一社）学術著作権協会〒107-0052 東京都港区赤坂９－６－41 乃木坂ビル
TEL：03-3475-5618
FAX：03-3475-5619
E-mail：info@jaacc.jp
なお，著作物の転載・翻訳のような，複写以外の許諾は，学術著作権協会では扱っていませんので，直接本会へご連絡ください．

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フルードパワーシステム

第51巻

第６号

2020年11月

フルードパワーシステム

Vol. 51 No.6

昭和47年10月19日第４種学術刊行物認可
2020年11月15日発行
（奇数月）

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〒105
0011

機械振興会館別館一〇二

編 東
集 京
兼 都
発 港
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