JP2020133406A - 油圧サーボバルブの状態診断方法、油圧サーボバルブシステムおよび油圧サーボバルブの状態診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶に搭載された油圧サーボバルブについて、船舶上において油圧サーボバルブの状態を精度よく診断可能な油圧サーボバルブの状態診断方法を提供することを目的とする。【解決手段】船舶に搭載された油圧サーボバルブ１０の作動油４８の漏れ量を計測可能にするように流量計３２を装着するステップと、油圧サーボバルブ１０のスプール１２を中立領域にした状態で作動油４８を供給する供給ステップと、流量計３２により油圧サーボバルブ１０の作動油の漏れ量を計測する計測ステップと、流量計３２の計測結果をもとに油圧サーボバルブ１０の状態を判定する判定ステップとを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧サーボバルブの状態診断方法、油圧サーボバルブシステムおよび油圧サーボバルブの状態診断装置に関する。

特許文献１には、磁石アクチュエータを持つ燃料供給装置を備えたエンジン制御ユニットについて、磁石アクチュエータの作動状態を判断する技術が記載されている。この技術では、磁石アクチュエータの少なくとも一つの磁気特性の実測値を自動的に測定し、その測定結果から磁石アクチュエータが正しく作動しているか否かを判断している。

特開２０１５−８１６０６号公報

本発明者は、スプールを移動させて複数ポート間の連通状態を変化させる油圧サーボバルブについて以下の認識を得た。
このような油圧サーボバルブでは、スプールはポート間を連通する領域とポート間を非連通にする中立領域とに移動するように制御される。油圧サーボバルブが劣化すると、スプールが中立領域にある場合にも、ポート間が僅かに連通して作動油の漏れ量が増大する。漏れ量が増大すると、非連通ポートに接続された接続機器の動作に悪影響を及ぼすことがあるため、劣化した油圧サーボバルブには交換や修理などの保守作業を要する。

船舶エンジンなど船舶上の機器に使用される油圧サーボバルブは、航海中の不具合発生を避けるために、航海前に保守の必要性を把握して事前に保守することが望ましい。このため、バルブを取り外して船外の工場に移送して検査することが考えられるが、この方法では、多大な手間と時間がかかり効率的でない。これらから、船舶上において油圧サーボバルブの保守の要否を的確に把握できる技術の開発が望まれる。しかし、特許文献１に記載の技術では磁気特性の測定値を用いて磁石アクチュエータを間接的に評価しているが、作動油の漏れ量を把握できるものでなく、診断精度が高いとはいえない。
これらから、本発明者は、特許文献１に記載の技術には油圧サーボバルブを精度よく診断する観点から、改善の余地があることを認識した。
このような課題は、エンジンに使用される油圧サーボバルブに限らず、船舶に搭載された他の種類の機器に使用される油圧サーボバルブについても生じうる。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、船舶上において油圧サーボバルブの状態を精度よく診断可能な油圧サーボバルブの状態診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の状態診断方法は、船舶に搭載された油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測可能にするよう流量計を装着する装着ステップと、油圧サーボバルブのスプールを中立領域にした状態で作動油を供給する供給ステップと、流量計により油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測する計測ステップと、流量計の計測結果をもとに油圧サーボバルブの状態を判定する判定ステップとを含む。

この態様によると、作動油の漏れ量をもとに油圧サーボバルブの状態を診断することができる。

なお、以上の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、プログラム、プログラムを記録した一時的なまたは一時的でない記憶媒体、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、船舶上において油圧サーボバルブの状態を精度よく診断可能な油圧サーボバルブの状態診断方法を提供することができる。

第１実施形態に係る診断方法が適用される油圧サーボバルブの周辺を概略的に示す構成図である。 図１の油圧サーボバルブの弁体の位置とポートの開閉状態を模式的に示す模式図である。 図１の油圧サーボバルブに漏れ量計測装置を装着した状態を示す図である。 第１実施形態に係る診断方法のプロセスの一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る診断方法が適用される油圧サーボバルブの診断システムの一例を概略的に示すブロック図である。 図４の診断方法の装着ステップの一例を示すフローチャートである。 図４の診断方法の計測ステップの一例を示すフローチャートである。 図４の診断方法の判定ステップの一例を示すフローチャートである。 図４の診断方法の清浄度計測ステップの一例を示すフローチャートである。 図９の清浄度計測ステップにおける清浄度検査装置を装着した状態を示す図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る油圧サーボバルブの状態診断方法Ｓ１００を説明する。診断方法Ｓ１００は、各種の油圧サーボバルブに適用できるが、ここでは船舶エンジン８０に用いられる油圧サーボバルブ１０に適用される例について説明する。

先ず、油圧サーボバルブ１０の周辺構成を説明する。図１は、診断方法Ｓ１００が適用される油圧サーボバルブ１０の周辺を概略的に示す構成図である。油圧サーボバルブ１０は、アクチュエータなどの被制御機器に接続され、上位制御装置（不図示）からの指令に基づいて当該被制御機器への作動油４８の送出状態を変化させることにより、被制御機器の動作を制御する。この説明では、油圧サーボバルブ１０として３つの接続ポートを有する油圧サーボ弁を例示し、被制御機器として船舶エンジン８０への燃料供給量を制御するメインバルブ２０を例示する。図１に示すように、油圧サーボバルブ１０は、メインバルブ２０に接続され、メインバルブ２０の動作を制御するパイロットバルブとして機能する。メインバルブ２０および油圧サーボバルブ１０は、エンジン８０の複数（例えば、６つ）の気筒それぞれに設けられている。

油圧サーボバルブ１０は、複数のボルトＢ１によりメインバルブ２０に連結されている。油圧サーボバルブ１０にはボルトＢ１を貫通させるための複数の貫通孔１０ｈが穿設される。メインバルブ２０にはボルトＢ１が螺合するための複数の雌ねじ２０ｈが設けられる。複数の貫通孔１０ｈは、複数の雌ねじ２０ｈの位置に対応する位置に配置される。ボルトＢ１を貫通孔１０ｈを通じて雌ねじ２０ｈに螺合することにより、油圧サーボバルブ１０は、メインバルブ２０に連結される。ボルトＢ１を外すことにより油圧サーボバルブ１０は、メインバルブ２０から分離される。

図１のメインバルブ２０の油圧系統は、作動油４８を貯留するドレインタンク４４と、ドレインタンク４４の作動油４８を加圧して送出する油圧ポンプ４２とを含む。油圧ポンプ４２から送出された作動油４８は、メインバルブ２０内のポンプ側配管部２２ｐを通じて、メインバルブ２０の内部と油圧サーボバルブ１０とに供給される。油圧サーボバルブ１０とメインバルブ２０の内部から排出される作動油４８は、メインバルブ２０内のタンク側配管部２２ｔを通じてドレインタンク４４に戻される。ポンプ側配管部２２ｐとタンク側配管部２２ｔを総称するときはメインバルブ配管部という。

油圧サーボバルブ１０は、本体部１０ｂと、スプール１２と、ポート１６と、スプール駆動部１８と、を主に含む。スプール１２はシャフト１２ｓと、シャフト１２ｓと一体に移動する複数の弁体１４とを有する。スプール１２は、スプール駆動部１８によって駆動され第１方向に進退する。以下、便宜上、スプール１２がスプール駆動部１８から第１方向に沿って延出する方向（図１で下向）を「延出方向」、「延出側」といい、その延出方向と反対の方向を「反延出方向」、「反延出側」という。

スプール１２の延出側には、スプール１２を反延出方向に付勢する付勢部材１２ｈが設けられる。付勢部材１２ｈは、例えば、第１方向に伸縮するコイルスプリングであってもよい。スプール駆動部１８は、シャフト１２ｓを第１方向に進退させる電磁的なアクチュエータ（不図示）を含む。スプール駆動部１８は、制御装置（不図示）からの指令に基づきシャフト１２ｓを進退させ、付勢部材１２ｈの付勢力とのバランスにより弁体１４の位置を制御する。

弁体１４は、第１方向に離隔して配置される第１弁体１４ａと、第２弁体１４ｂと、第３弁体１４ｃとを含む。第２弁体１４ｂは、第１弁体１４ａの反延出側に配置され、第３弁体１４ｃは、第１弁体１４ａの延出側に配置される。第１弁体１４ａは、その第１方向の位置に応じて、後述するＡポート１６ａの連通状態を変化させる。本体部１０ｂは、第１方向に延びてスプール１２を収容する円筒空間１０ｓを有する。円筒空間１０ｓは弁体１４を狭い隙間を介して環囲するシリンダとして機能する。

本体部１０ｂにはポート１６が設けられる。本実施形態のポート１６は、Ｐポート１６ｐと、Ａポート１６ａと、Ｔポート１６ｔと、を含む。Ｐポート１６ｐは、ポンプ側配管部２２ｐに接続され、油圧ポンプ４２から加圧された作動油４８が供給される。Ａポート１６ａは、メインバルブ２０の作動油受入部２２ａに接続される。メインバルブ２０は、作動油受入部２２ａに供給された作動油４８の圧力に基づきエンジン８０への燃料供給量を変化させる。Ｔポート１６ｔは、タンク側配管部２２ｔに接続され、本体部１０ｂを流れた作動油４８をタンク側配管部２２ｔを通じてドレインタンク４４に排出する。

図２は、油圧サーボバルブ１０の弁体１４の第１方向の位置とポートの開閉状態を模式的に示す模式図である。この図では説明に重要でない要素の記載を省いている。図２（ａ）は、弁体１４がＡポート１６ａとＰポート１６ｐとを連通させる第１領域内に位置する状態を示す。この状態では、Ａポート１６ａは、Ｐポート１６ｐからの作動油４８を作動油受入部２２ａに供給する（以下、「供給モード」という）。供給モードでは、メインバルブ２０の作動油受入部２２ａにはＰポート１６ｐからの作動油４８が供給される。この動作により、例えば、メインバルブ２０はエンジン８０への燃料供給量を増やすように動作する。

図２（ｂ）は、弁体１４がＡポート１６ａを遮断してＰポート１６ｐおよびＴポート１６ｔと連通させない中立領域内に位置する状態を示す。この状態では、Ａポート１６ａは遮断され、作動油受入部２２ａに対して供給も回収もしない（以下、「中立モード」という）。中立モードでは、メインバルブ２０の作動油受入部２２ａの油圧は、弁体１４が中立領域に位置する直前の状態で維持される。この動作により、例えば、メインバルブ２０はエンジン８０への燃料供給量を直前の状態に保つように動作する。

図２（ｃ）は、弁体１４がＡポート１６ａとＴポート１６ｔとを連通させる第２領域内に位置する状態を示す。この状態では、Ａポート１６ａは、作動油受入部２２ａから作動油４８を回収してポンプ側配管部２２ｐに戻す（以下、「回収モード」という）。回収モードでは、メインバルブ２０の作動油受入部２２ａの作動油４８がＡポート１６ａ、Ｔポート１６ｔおよびタンク側配管部２２ｔを通じてドレインタンク４４に回収される。この動作により、例えば、メインバルブ２０はエンジン８０への燃料供給量を減らすように動作する。

このように、油圧サーボバルブ１０およびメインバルブ２０は、スプール駆動部１８で弁体１４の位置を制御することにより、エンジン８０への燃料供給量を調整できる。しかし、これらのバルブが長時間使用されると弁体１４が摩耗する。弁体１４が摩耗するとバルブとしての節度が低下し、中立モードでも、Ａポート１６ａ、Ｐポート１６ｐおよびＴポート１６ｔは互いに僅かに連通する。

中立モードにおいて、作動油４８がＰポート１６ｐからＡポート１６ａに漏出すると、作動油受入部２２ａの油圧が徐々に上昇してエンジン８０への燃料供給量が増加し、エンジン８０の燃費の悪化を引き起こす。

また、中立モードにおいて、作動油４８がＡポート１６ａからＴポート１６ｔに漏出すると、作動油受入部２２ａの油圧が徐々に低下してエンジン８０への燃料供給量が減少し、エンジン８０の出力低下を引き起こす。

油圧サーボバルブ１０の使用時間が増えるにしたがって、弁体１４の摩耗が進行して油圧サーボバルブ１０の作動油４８の漏れ量（以下、単に「漏れ量」という）が増大する。漏れ量が許容量を超えると、油圧サーボバルブ１０およびメインバルブ２０は正常に機能しなくなり故障に至る。つまり、漏れ量を高精度で把握できれば、漏れ量が許容量を超える前に油圧サーボバルブ１０を交換または修理して予期せぬ故障を回避できる。

次に、図３〜図５を参照して、本実施形態の診断方法Ｓ１００について説明する。図３は、油圧サーボバルブ１０に漏れ量計測装置３０を装着した状態を示す図である。図４は、油圧サーボバルブの状態診断方法Ｓ１００の一例を示すフローチャートである。診断方法Ｓ１００は、装着ステップＳ１１０と、計測ステップＳ１２０と、判定ステップＳ１３０と、を主に含む。図５は、診断方法Ｓ１００が適用される油圧サーボバルブ１０の診断システム１の一例を示すブロック図である。

図５に示す各機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする電子素子や機械部品などで実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

（漏れ量計測装置）
診断方法Ｓ１００では、漏れ量計測装置３０を油圧サーボバルブ１０とメインバルブ２０とに取付けた状態で漏れ量を計測する。このため、漏れ量計測装置３０を先に説明する。図３に示すように、漏れ量計測装置３０は、流量計３２と、管座３４と、判定装置５０とを含む。流量計３２は、油圧サーボバルブ１０から漏れ出した作動油４８の量を計測する。管座３４は、流量計３２を油圧サーボバルブ１０のポート１６に接続する治具である。判定装置５０は、流量計３２の計測値に基づき保守の要否を判定する。

流量計３２としては、漏れ量を計測可能なものであればよく、超音波や電磁波等を利用した非接液型であってもよいし、翼車等を用いた接液型であってもよい。本実施形態の流量計３２は、超音波を利用して作動油４８の流速から漏れ量を計測するものである。この場合、作動油４８の流れに影響を与えないため、計測の誤差要因を減らすことができる。

図３に示すように、管座３４は、厚板状の本体部３４ｂと、本体部３４ｂに穿設された第１管座配管３４ｐと、第２管座配管３４ｍと、第３管座配管３４ｎとを有する。第１〜第３管座配管３４ｐ、３４ｍ、３４ｎを総称するときは管座配管という。管座３４には、ボルトを貫通させるための複数（例えば４つ）の貫通孔３４ｈが厚み方向に穿設されている。複数の貫通孔３４ｈは、複数の貫通孔１０ｈの位置に対応する位置に配置される。第１管座配管３４ｐは、本体部３４ｂの厚み方向に延びて、油圧サーボバルブ１０のＰポート１６ｐと、メインバルブ２０のポンプ側配管部２２ｐとを接続する。第１管座配管３４ｐは、油圧ポンプ４２からの作動油４８をＰポート１６ｐに導く。

第２管座配管３４ｍは、一端側が油圧サーボバルブ１０のＴポート１６ｔに接続され、他端側が流量計３２の入口部３２ｅに接続される。第３管座配管３４ｎは、一端側がメインバルブ２０のタンク側配管部２２ｔに接続され、他端側が流量計３２の出口部３２ｆに接続される。つまり、第２管座配管３４ｍは、油圧サーボバルブ１０のＴポート１６ｔから漏出した作動油４８を流量計３２に導き、第３管座配管３４ｎは、流量計３２を通過した作動油４８をタンク側配管部２２ｔに導く。このように構成されたことにより、流量計３２は、作動油４８のＴポート１６ｔからの漏れ量を計測できる。

なお、管座３４は、油圧サーボバルブ１０のＡポート１６ａおよびメインバルブ２０の作動油受入部２２ａを塞ぐ形状を有している。つまり、管座３４が装着された状態では、Ａポート１６ａおよび作動油受入部２２ａは管座３４によって閉塞される。

（装着ステップ）
図３、図４、図６を参照して装着ステップＳ１１０を説明する。図６は、装着ステップＳ１１０の一例を示すフローチャートである。このステップでは、油圧サーボバルブ１０とメインバルブ２０とに漏れ量計測装置３０を装着するために、船上において以下のプロセスが実行される。
（１）漏れ量計測装置３０を装着する前に、ボルトＢ１を外して油圧サーボバルブ１０をメインバルブ２０から分離する（ステップＳ１１２）。
（２）次に、管座３４を油圧サーボバルブ１０とメインバルブ２０との間に挟んだ状態でこれらと連結する（ステップＳ１１４）。具体的には、管座配管をメインバルブ配管部およびポート１６に対応させた状態で、複数のボルトＢ２を貫通孔３４ｈおよび貫通孔１０ｈを通じて雌ねじ２０ｈに螺合する。ボルトＢ２は、ボルトＢ１より管座３４の厚みに相当するだけ長いものであってもよい。

（計測ステップ）
図３、図４、図７を参照して計測ステップＳ１２０を説明する。図７は、計測ステップＳ１２０の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１２０は、Ａポート１６ａを閉塞するステップと、油圧サーボバルブ１０に作動油４８を供給するステップと、その流量計３２によりその漏れ量を計測するステップとを含む。ステップＳ１２０では、漏れ量計測装置３０が装着された油圧サーボバルブ１０について以下のプロセスが実行される。
（１）弁体１４が中立領域に位置するように、スプール駆動部１８を制御する。例えば、弁体１４を中立領域に移動させる指令を上位制御装置からスプール駆動部１８に出力する（ステップＳ１２２）。

（２）油圧ポンプ４２からポンプ側配管部２２ｐを通じて作動油４８をＰポート１６ｐに供給する（ステップＳ１２４）。このステップでは、所定の期間（例えば、３０分、１時間等）継続して作動油４８を供給する。このとき、油圧ポンプ４２とは別に設けた試験用の油圧ポンプから作動油４８を供給してもよいが、本実施形態では、船舶の通常運転時に使用される油圧ポンプ４２から作動油４８を供給している。この場合、通常の使用条件にて計測できるので条件違いによる計測誤差を低減できる。

（３）ステップＳ１２４で作動油４８がＰポート１６ｐに供給されている間、流量計３２によってＴポート１６ｔからの漏れ量を計測する（ステップＳ１２６）。タイムラグ等を考慮して漏れ量の計測期間は延長または短縮されてもよい。
（４）ステップＳ１２６で漏れ量が計測されている間、流量計３２は、その計測結果を判定装置５０に出力する（ステップＳ１２８）。

（判定ステップ）
図３、図４、図８を参照して判定ステップＳ１３０を説明する。図８は、判定ステップＳ１３０の一例を示すフローチャートである。このステップでは、判定装置５０によって、計測ステップＳ１２０の計測結果をもとに油圧サーボバルブ１０の保守の要否を判定する。

（判定装置）
図３、図５を参照して判定装置５０を説明する。判定装置５０は、漏れ量計測装置３０とは別に設けられてもよいが、この例では一体に設けられている。本実施形態の判定装置５０は、操作結果取得部５０ｂと、計測値取得部５０ｃと、記憶部５０ｍと、判定部５０ｅと、表示制御部５０ｄと、出力部５０ｈとを有する。

操作結果取得部５０ｂは、操作部３０ｓの操作結果を取得する。操作部３０ｓは、例えば、漏れ量計測装置３０に設けられ、判定装置５０の起動・停止、判定結果の表示、計測結果や判定結果の出力等の操作者の操作を受付ける。操作部３０ｓはタッチパネルであってもよい。

計測値取得部５０ｃは、流量計３２の計測値を取得する。判定部５０ｅは、計測値取得部５０ｃの取得結果をもとに油圧サーボバルブ１０の保守の要否を判定する。表示制御部５０ｄは、判定装置５０の判定結果を表示デバイス５２に表示させる。表示デバイス５２は、例えば、操作部３０ｓと一体的に設けられた液晶表示装置であってもよい。

記憶部５０ｍは、閾値（後述する）と、計測値取得部５０ｃの取得結果と、判定装置５０の判定結果と、その他の所定情報を記憶する。

出力部５０ｈは、流量計３２の計測結果や判定装置５０の判定結果を外部に出力する。例えば、出力部５０ｈは、流量計３２の計測結果や判定装置５０の判定結果をインターネット等を介してネットワークサーバに送信してもよいし、これらの結果を操作者が所持する情報端末５４に送信してもよい。

判定ステップＳ１３０は、操作者が操作部３０ｓから判定処理開始の操作を行うことにより開始される。判定ステップＳ１３０が開始されると、判定装置５０は、流量計３２の計測値（以下、「計測値Ｖ」という）を取得する（ステップＳ１３２）。このステップでは、計測値取得部５０ｃは、計測値Ｖを所定の期間（例えば、３０分、１時間）取得して記憶部５０ｍに記憶させる。

流量計３２の計測値Ｖを取得したら、判定装置５０は、計測値Ｖから単位時間当りの漏れ量（以下、「漏れ量Ｑ」という）を算出する（ステップＳ１３４）。このステップでは、判定部５０ｅは、計測値Ｖの累積値を計測時間で除して漏れ量Ｑを算出して記憶部５０ｍに記憶させる。なお、本実施形態では流量計の計測結果は漏れ量Ｑによって例示される。

漏れ量Ｑを算出したら、判定装置５０は、閾値Ｔに基づいて漏れ量Ｑを複数の区分に分類する（ステップＳ１３６）。閾値Ｔにより区分することにより安定した判定結果を得られる。閾値Ｔは１つであってもよいし、複数の閾値を含んでもよい。複数の閾値を用いることにより、より適切な判定結果を得られる。本実施形態では、閾値Ｔは第１閾値Ｔ１と、第２閾値Ｔ２とを含み、判定装置５０は漏れ量Ｑを３区分に分類して判定する。例えば、第１閾値Ｔ１は、漏れ量Ｑが第１閾値Ｔ１以下の場合には保守不要のレベルに設定されてもよい。また、第２閾値Ｔ２は、漏れ量Ｑが第２閾値Ｔ２を超えると速やかに保守が必要なレベルに設定されてもよい。

漏れ量Ｑを分類したら、判定装置５０は、その分類結果に基づいて保守の必要性を判定する（ステップＳ１３８）。例えば、漏れ量Ｑが第１閾値Ｔ１以下の場合には保守不要と判定し、第１閾値Ｔ１を超え第２閾値Ｔ２以下の場合には所定期間内に保守必要と判定し、第２閾値Ｔ２を超える場合には速やかに保守必要と判定してもよい。判定装置５０は、この判定結果（以下、「判定結果Ｒ」という）を記憶部５０ｍに記憶させる。

保守の必要性を判定したら、判定装置５０は、その判定結果Ｒを出力する（ステップＳ１４０）。このステップでは、表示制御部５０ｄは判定結果Ｒを表示デバイス５２に表示させ、出力部５０ｈは、漏れ量Ｑや判定結果Ｒなどの情報を船舶の外部に出力してもよい。例えば、これらの情報を船舶の外部にいる検査員の情報端末に送信してもよい。

判定結果Ｒを出力したら、判定装置５０は、判定ステップＳ１３０を終了させる。次に、漏れ量計測装置３０を取外して、油圧サーボバルブ１０をメインバルブ２０に取付けることにより診断方法Ｓ１００のプロセスは終了する。診断方法Ｓ１００のこれらのステップはあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを変更または削除したり、ステップの順序を入れ替えてもよい。

（閾値）
閾値Ｔについて説明する。閾値Ｔは予め設定された値に固定してもよいが、摩耗の状況は様々な要因によって異なるため、これらの要因に応じて閾値Ｔを変化させてもよい。以下、幾つかの要因と閾値Ｔの関係を説明する。

閾値Ｔは、摩耗の進行速度が早い場合は小さくし、遅い場合は大きくしてもよい。摩耗の進行速度は、過去の異なる時点（例えば、初期と１年経過後）の計測結果から算出した漏れ量Ｑの差分を異なる時点の時間差（期間）で除することで算出できる。また、閾値Ｔは、油圧サーボバルブ１０の使用頻度が高い場合は小さくし、低い場合は大きくしてもよい。本実施形態では、過去の異なる時点における計測結果と油圧サーボバルブ１０の使用履歴とに応じて閾値Ｔを変更するようにしている。

摩耗の進行は、作動油４８の清浄度（異物含有量）と相関がある。本発明者が検討した結果、作動油４８に含まれる金属粉などの異物（コンタミネーションと称されることがある）が多くなるほど、弁体１４の摩耗が促進されることが判明した。これらから、閾値Ｔは、作動油４８の清浄度が低い（＝異物含有量が多い）場合は小さくし、清浄度が高い（＝異物含有量が少ない）場合は大きくしてもよい。本実施形態では、作動油４８の清浄度に応じて閾値Ｔを変更している。なお、作動油４８の清浄度を計測するプロセスについては後述する。

摩耗の進行は、船舶の加速や減速の頻度に応じて異なる。また、摩耗の進行は、船舶の航路の気温や湿度あるいは天候の具合によって異なる。また、摩耗の進行は、船舶の使用時間によって異なる。これらから、本実施形態では、船舶の種類、航路または使用時間に応じて閾値Ｔを変更している。一例として、船舶の種類、航路または使用時間が摩耗の進行を促進する場合は、閾値Ｔを小さくし、摩耗の進行を促進しにくい場合は、閾値Ｔを大きくしている。

作動油４８の粘度は作動油４８の温度に応じて変化する。例えば、高温で粘度が低い場合に作動油４８の潤滑性が低下し、低温で流動性が低い場合にも潤滑性が低下する可能性がある。したがって、摩耗の進行は、作動油４８の温度によって異なる。これらから、本実施形態では、作動油４８の温度に応じて閾値Ｔを変更している。一例として、作動油４８の温度が摩耗の進行を促進する範囲では、閾値Ｔを小さくし、摩耗の進行を促進しにくい場合は、閾値Ｔを大きくしている。

（清浄度計測プロセス）
図９、図１０を参照して、作動油４８の清浄度を計測するプロセスを説明する。このプロセスは、作動油４８の清浄度を計測する清浄度計測ステップＳ１５０を含んでいる。清浄度計測ステップＳ１５０は、診断方法Ｓ１００のプロセスとは切り離して実行されてもよい。この説明では、上述の判定ステップＳ１３０の終了後に、診断方法Ｓ１００の一連のプロセスの中において、ステップＳ１５０が実行される例を示す。

図９は、清浄度計測ステップＳ１５０を示すフローチャートである。図１０は、清浄度計測ステップＳ１５０において、清浄度検査装置３６をメインバルブ２０に装着した状態を示す図である。このステップでは、この状態で作動油の清浄度を検査する。よって、清浄度検査装置３６を先に説明する。

（清浄度検査装置）
図１０に示すように、清浄度検査装置３６は、異物検査装置３８と、管座４０とを含む。異物検査装置３８は、作動油４８の清浄度を検査可能なものであればよく、本実施形態では、光学的に異物の数を計数して清浄度を検査するものである。管座４０は、異物検査装置３８をメインバルブ２０のポンプ側配管部２２ｐとタンク側配管部２２ｔとの間に接続するためのものである。

管座４０は、管座３４と同様の外形を有する本体部４０ｂと、本体部４０ｂに穿設された第１管座配管４０ｐと、第２管座配管４０ｍとを有する。管座４０には、ボルトＢ２を貫通させるための複数の貫通孔４０ｈが穿設されている。複数の貫通孔４０ｈは、複数の雌ねじ２０ｈの位置に対応する位置に配置される。管座４０は、ボルトＢ２を貫通孔４０ｈを通じて雌ねじ２０ｈに螺合することにより、メインバルブ２０に連結され、ボルトＢ２を外すことによりメインバルブ２０から分離される。

なお、作動油検査をする際、油圧サーボバルブ１０を外して仮置きしてもよいが、仮置きすると、その油圧サーボバルブ１０の取り扱いに余計な手間がかかる問題がある。このため、図１０の例では、管座４０とともに油圧サーボバルブ１０も連結している。なお、油圧サーボバルブ１０を連結することは必須ではなく、管座４０だけを短いボルトを使用して連結してもよい。

第１管座配管４０ｐは、メインバルブ２０のポンプ側配管部２２ｐと、異物検査装置３８の入口部３８ｅとを接続し、油圧ポンプ４２からの作動油４８を異物検査装置３８に導入する。第２管座配管４０ｍは、メインバルブ２０のタンク側配管部２２ｔと、異物検査装置３８の出口部３８ｇとを接続し、異物検査装置３８からの作動油４８をドレインタンク４４に排出する。

清浄度計測ステップＳ１５０では、先ず、メインバルブ２０から漏れ量計測装置３０を取り外す（ステップＳ１５２）。このステップでは、ボルトＢ２を外して油圧サーボバルブ１０と漏れ量計測装置３０とをメインバルブ２０から分離する。

次に、図１０に示すように、メインバルブ２０に清浄度検査装置３６を装着する（ステップＳ１５４）。具体的には、第１管座配管４０ｐおよび第２管座配管４０ｍをポンプ側配管部２２ｐおよびタンク側配管部２２ｔに対応させた状態で、複数のボルトＢ２を貫通孔４０ｈを通じて雌ねじ２０ｈに螺合する。

次に、油圧ポンプ４２から作動油４８を異物検査装置３８に供給する（ステップＳ１５６）。具体的には、油圧ポンプ４２を作動させてポンプ側配管部２２ｐを通じて作動油４８を異物検査装置３８の入口部３８ｅに導入し、異物検査装置３８の出口部３８ｇからの作動油４８をタンク側配管部２２ｔを通じてドレインタンク４４に排出する。この場合、通常の使用条件にて検査できるので条件違いによる検査誤差を低減できる。

次に、ステップＳ１５６で作動油４８が異物検査装置３８に供給されている間、異物検査装置３８によって作動油４８の清浄度を検査する（ステップＳ１５８）。このステップでは、異物検査装置３８は所定の時間間隔における異物の計数値や大きさを検査し、その検査結果（以下、検査結果Ｕという）を表示する。

異物検査装置３８の検査結果Ｕが得られたら、検査結果Ｕを所定の基準値に照らして分類し、その分類結果により閾値Ｔを調整する（ステップＳ１６０）。このステップでは、検査結果Ｕの分類結果により第１閾値Ｔ１および第２閾値Ｔ２を調整し、保守必要性の判定結果Ｒを修正してもよい。ステップＳ１６０は、操作者の手動により実行されてもよいし、検査結果Ｕを判定装置５０に自動的に出力し、判定装置５０により自律的に実行されてもよい。

次に、異物検査装置３８を外してメインバルブ２０に油圧サーボバルブ１０を取付けることにより清浄度計測ステップＳ１５０のプロセスは終了する。

次に、計測ステップＳ１２０についてさらに詳細に説明する。本実施形態の計測ステップＳ１２０では、中立領域においてスプール１２の位置を複数の箇所に変更して測定している。この場合、複数の箇所のそれぞれの漏れ量の差からスプール１２の摩耗位置を推定できる。

例えば、スプール１２を中立領域における延出側端部の第１位置、中央位置および反延出側端部の第２位置に移動させて、各位置で漏れ量Ｑを計測してもよい。第１位置での漏れ量Ｑが第２位置での漏れ量Ｑより多い場合は、弁体１４の延出側が反延出側より摩耗していると判断でき、少ない場合は反延出側が延出側より摩耗していると判断できる。

また、スプール１２を第１位置から第２位置まで多点に移動させて、各点で漏れ量Ｑを計測してもよい。この場合、各点での漏れ量Ｑをプロットすることにより、スプール１２の摩耗箇所をより高精度に把握できる。また、中立領域での漏れ量Ｑが最少となる最少位置を特定できる。

また、スプール１２を第１位置から第２位置まで徐々に移動させて、その移動中の漏れ量Ｑを計測してもよい。この場合、スプール１２の位置に対する漏れ量Ｑをプロットすることにより、中立領域での漏れ量の最少位置を精度よく特定できる。スプール１２の位置を特定された最少位置に制御することにより、初期の中央位置に制御する場合に比べて、油圧サーボバルブ１０の漏れ量を低減できる。

以上に説明した本実施形態の作用・効果を説明する。本実施形態の油圧サーボバルブの状態診断方法Ｓ１００は、船舶に搭載された油圧サーボバルブ１０の作動油の漏れ量を計測可能にするように流量計３２を装着するステップＳ１１０と、油圧サーボバルブ１０のスプール１２を中立領域にした状態で作動油４８を供給するステップと、流量計３２により油圧サーボバルブ１０の作動油の漏れ量を計測する計測ステップＳ１２０と、流量計３２の計測結果をもとに油圧サーボバルブの状態を判定する判定ステップＳ１３０とを含む。

この形態によれば、船舶上において船舶に搭載された状態の油圧サーボバルブを診断するので、バルブを船外に移送して検査する場合に比べて、作業工数を抑制でき、検査期間が短くなる。また、船舶に搭載された状態のバルブについて、作動油の漏れ量を直接計測するので、間接的に推定する場合に比べて、誤差要因が減り摩耗状態を的確に把握できる。また、計測結果をもとに定量的に油圧サーボバルブの保守の要否を判定するでの、定性的に判定する場合に比べて判定精度を向上できる。

油圧サーボバルブは、作動油の供給を受けるＰポートと、作動油を出力するＡポートと、作動油を排出するＴポートと、を有し、計測ステップＳ１２０は、Ａポート１６ａを閉塞するステップを含んでもよい。この場合、Ａポート１６ａからメインバルブ２０に作動油４８が流出してメインバルブ２０が誤動作することを防止できる。Ａポート１６ａからの漏出を遮断できるので、Ｔポート１６ｔへの漏れ量Ｑの計測誤差を低減できる。

判定ステップＳ１３０では、閾値Ｔに基づいて計測結果（漏れ量Ｑ）を複数の区分に分類してもよい。この場合、閾値Ｔに基づいて区分することにより、安定した判定結果を得られる。複数の区分に分類することにより、より柔軟で的確な判定結果を得ることができる。

異なる時点における計測結果（漏れ量Ｑ）と油圧サーボバルブ１０の使用履歴とに応じて閾値Ｔを変更してもよい。この場合、漏れ量Ｑの変化速度や使用履歴の違いにより摩耗速度が変化して判定精度が低下するところ、漏れ量Ｑの変化速度に応じて、閾値Ｔを補正することにより、判定精度を向上し誤判定を抑制できる。

作動油４８の清浄度に応じて閾値Ｔを変更してもよい。この場合、作動油４８の清浄度の違いより摩耗速度が変化して判定精度が低下するところ、清浄度に応じて閾値Ｔを補正することにより、判定精度を向上し誤判定を抑制できる。

船舶の種類、航路または使用時間に応じて閾値Ｔを変更してもよい。この場合、船舶の種類、航路または使用時間に起因して判定精度が低下するところ、これらの要素に応じて閾値Ｔを補正することにより、判定精度を向上し誤判定を抑制できる。

作動油４８の温度に応じて閾値Ｔを変更してもよい。この場合、作動油４８の粘度変化に起因して判定精度が低下するところ、作動油４８の温度に応じて閾値Ｔを補正することにより、判定精度を向上し誤判定を抑制できる。

計測ステップＳ１２０では、中立領域においてスプール１２の位置を変更して測定してもよい。この場合、スプール１２の位置と漏れ量Ｑの関係からスプール１２の摩耗位置を推定できる。

装着ステップＳ１１０は、管座３４に流量計３２と油圧サーボバルブ１０とを取り付けるステップを含んでもよい。この場合、油圧サーボバルブ１０とメインバルブ２０との間に流量計３２を取付けるための配管が露出していない場合でも、作動油の漏れ量を容易に計測できる。

油圧サーボバルブ１０は、被制御機器（メインバルブ２０）への作動油４８の供給を制御するものであって、管座３４は、油圧サーボバルブ１０と被制御機器との間に設けられてもよい。この場合、専用の管座３４を用いるので作動油４８の油漏れを少なくできる。

流量計３２の計測結果を船舶の外部に出力するステップ（ステップＳ１４０）をさらに含んでもよい。この場合、計測結果を外部に出力しない場合は検査員が現場に出向く手間が掛るところ、船舶の外部（事務所・工場など）で判定できるので検査員が現場に出向く手間を省ける。また、計測結果に応じて、検査員が閾値Ｔ変更の指示を出すことも可能になる。

作動油４８の清浄度を計測するステップ（ステップＳ１５０）をさらに含んでもよい。この場合、別途の作業として清浄度を計測すると、トータルの作業量が増えるところ、清浄度を計測する作業を、診断方法Ｓ１００一連の作業の中に含むことによりトータルの作業量を減らせる。

［第２実施形態］
図３を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。本発明の第２実施形態は油圧サーボバルブシステム８である。このシステム８は、油圧サーボバルブ１０と、油圧サーボバルブ１０の作動油４８の漏れ量を計測するための流量計３２とを備える。この形態によれば、油圧サーボバルブ１０の摩耗状態を容易に診断できる。また、被制御機器に装着された場合に、その状態で漏れ量を直接計測できるので間接的に推定する場合に比べて誤差要因が減り摩耗状態を的確に把握できる。油圧サーボバルブシステム８は、管座３４を備えてもよい。

［第３実施形態］
図３を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。本発明の第３実施形態は油圧サーボバルブの状態診断装置６である。状態診断装置６は、油圧サーボバルブ１０の作動油４８の漏れ量を計測する流量計３２と、流量計３２の計測結果をもとに油圧サーボバルブ１０の状態を判定する判定装置５０とを備える。この形態によれば、油圧サーボバルブ１０の摩耗状態を容易に診断できる。漏れ量を直接計測できるので、間接的に推定する場合に比べて、誤差要因が減り的確に状態診断できる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除などの多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

第１実施形態の説明では、油圧サーボバルブ１０が３ポートの油圧サーボバルブである例を示したが、本発明はこれに限定されない。油圧サーボバルブは、その他の形式のバルブであってもよい。

第１実施形態の説明では、１気筒に対応する１つの油圧サーボバルブ１０について計測する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数気筒に対応する複数の油圧サーボバルブ１０を同時に計測してもよいし、全気筒に対応する複数の油圧サーボバルブ１０を同時に計測してもよい。この場合、複数の油圧サーボバルブ１０を同条件で計測でき、また、トータルの計測時間を短縮できる。

第１実施形態の説明では、清浄度計測ステップＳ１５０が、装着ステップＳ１１０や計測ステップＳ１２０の後に実行される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、清浄度計測ステップＳ１５０は、装着ステップＳ１１０や計測ステップＳ１２０の前に実行されてもよい。

上述の変形例は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・油圧サーボバルブ、 １２・・スプール、 １４・・弁体、 １６・・ポート、 １６ａ・・Ａポート、 １６ｐ・・Ｐポート、 １６ｔ・・Ｔポート、 １８・・スプール駆動部、 ２０・・メインバルブ、 ３０・・漏れ量計測装置、 ３２・・流量計、 ３４・・管座、 ３６・・清浄度検査装置、 ３８・・異物検査装置、 ４０・・管座、 ４２・・油圧ポンプ、 ４４・・ドレインタンク、 ４８・・作動油、 ５０・・判定装置、 Ｓ１００・・診断方法．

Claims (13)

1. 船舶に搭載された油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測可能にするように流量計を装着する装着ステップと、
   前記油圧サーボバルブのスプールを中立領域にした状態で作動油を供給する供給ステップと、
   前記流量計により前記油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測する計測ステップと、
   前記流量計の計測結果をもとに前記油圧サーボバルブの状態を判定する判定ステップと
   を含む油圧サーボバルブの状態診断方法。
2. 前記油圧サーボバルブは、作動油の供給を受けるＰポートと、作動油を出力するＡポートと、作動油を排出するＴポートと、を有し、
   前記計測ステップは、前記Ａポートを閉塞するステップを含む請求項１に記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
3. 前記判定ステップでは、閾値に基づいて前記計測結果を複数の区分に分類する請求項２に記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
4. 異なる時点における計測結果と前記油圧サーボバルブの使用履歴とに応じて前記閾値を変更する請求項３に記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
5. 前記作動油の清浄度に応じて前記閾値を変更する請求項３または４に記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
6. 前記船舶の種類、航路または使用時間に応じて前記閾値を変更する請求項３から５のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
7. 前記作動油の温度に応じて前記閾値を変更する請求項３から６のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
8. 前記計測ステップでは、前記中立領域において前記スプールの位置を変更して測定する請求項１から７のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
9. 前記装着ステップは、管座に前記流量計と前記油圧サーボバルブとを取り付けるステップを含む請求項１から８のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
10. 前記流量計の計測結果を前記船舶の外部に出力するステップをさらに含む請求項１から９のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
11. 前記作動油の清浄度を計測するステップをさらに含む請求項１から１０のいずれかに記載の油圧サーボバルブの状態診断方法。
12. 本油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測するための流量計を備える油圧サーボバルブシステム。
13. 船舶に搭載された油圧サーボバルブの作動油の漏れ量を計測する流量計と、
    前記流量計の計測結果をもとに前記油圧サーボバルブの状態を判定する判定装置と
    を備える油圧サーボバルブの状態診断装置。

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