特許 7399019 制御弁、取得装置、取得方法及び取得プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-07

(45)【発行日】2023-12-15

(54)【発明の名称】制御弁、取得装置、取得方法及び取得プログラム

(51)【国際特許分類】

   F15B 9/08 20060101AFI20231208BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20231208BHJP

【ＦＩ】

F15B9/08 G

G05B23/02 Z

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020065179

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021162106

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】岡本 武史

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１４８４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２４１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ ９／０８

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を入力する第１ポートと、前記第１ポートから入力された前記流体をアクチュエータに供給する第２ポートと、前記アクチュエータへ供給した前記流体を排出する第３ポートと、パイロットスプールと、を有するパイロットバルブであって、前記パイロットスプールは、前記第２ポートを閉じる位置と、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する位置と、に移動可能である、前記パイロットバルブと、
前記パイロットスプールを駆動する駆動制御部と、
前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記アクチュエータに流れる前記流体の流量に関係する流量関係パラメータの値と、を取得する第１取得部と、
前記実位置と該実位置における流量関係パラメータの値とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの実位置である第１位置と、前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの実位置である第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得する第２取得部と、
を備える、制御弁。

【請求項2】

前記アクチュエータは、前記パイロットバルブから供給される前記流体によって移動するスプールであるメインスプールを有するメインバルブであり、
前記流量関係パラメータは、前記メインスプールの移動速度である、請求項１に記載の制御弁。

【請求項3】

前記アクチュエータは、前記パイロットバルブから供給される前記流体によって移動するスプールであるメインスプールを有するメインバルブであり、
前記流量関係パラメータは、前記メインバルブに供給される前記流体の流量である、請求項１に記載の制御弁。

【請求項4】

前記流量関係パラメータは、前記パイロットスプールを駆動するソレノイドに流れる駆動電流又は前記ソレノイドにかかる駆動電圧である、請求項１に記載の制御弁。

【請求項5】

前記少なくとも１つの値と基準値との比較に基づいて、前記パイロットスプールの状態を推定する推定部をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御弁。

【請求項6】

前記少なくとも１つの値は、前記第１距離であり、
前記基準値は、前記パイロットスプールについて最初に取得された前記第１距離である、請求項５に記載の制御弁。

【請求項7】

前記アクチュエータは、前記パイロットバルブから供給される前記流体によって移動するスプールであるメインスプールを有するメインバルブであり、
前記パイロットバルブ及び前記メインバルブは、前記パイロットスプールの位置に応じて燃料供給量が制御されるエンジンが有する複数の気筒のそれぞれに設けられ、
前記少なくとも１つの値は、前記第１距離であり、
前記基準値は、他の気筒に設けられた前記パイロットバルブにおいて取得された前記第１距離に基づいて設定される、請求項５に記載の制御弁。

【請求項8】

前記少なくとも１つの値は、前記第１距離であり、
前記第２取得部は、第１の時点で前記第１距離を取得し、前記第１の時点よりも後の第２の時点で前記第１距離を取得し、
前記基準値は、前記第１の時点から前記第２の時点までの前記パイロットスプールの駆動時間と、前記第１の時点で取得した前記第１距離と前記第２の時点で取得した前記第１距離との比較とに基づいて設定される、請求項５に記載の制御弁。

【請求項9】

前記少なくとも１つの値は、前記第１位置と前記第２位置とを含み、
前記第２取得部は、前記第２ポートが遮断され、前記アクチュエータに前記流体が供給されないときの前記パイロットスプールの位置である中立位置と前記第１位置との間の第２距離と、前記中立位置と前記第２位置との間の第３距離とをさらに取得し、
前記推定部は、前記第２距離と前記第３距離との比較に基づいて、前記パイロットスプールの状態を推定する、請求項５に記載の制御弁。

【請求項10】

前記少なくとも１つの値は、前記第１距離であり、
前記第２取得部は、第１の時点で前記第１距離を取得し、前記第１の時点よりも後の第２の時点で前記第１距離を取得し、
前記推定部は、前記第１の時点で取得された第１距離と、前記第２の時点で取得された第１距離との比較に基づいて、前記流体の清浄度を推定する清浄度推定部をさらに含む、請求項５に記載の制御弁。

【請求項11】

前記パイロットスプールが駆動された時間の累積値である累積駆動時間を計測する計測部をさらに含み、
前記清浄度推定部は、前記累積駆動時間に基づいて、前記流体の清浄度を推定する、請求項１０に記載の制御弁。

【請求項12】

前記少なくとも１つの値に関する情報を外部に出力する出力部をさらに備える、請求項５から１１のいずれかに記載の制御弁。

【請求項13】

前記出力部は、前記第１距離が前記基準値以下である場合に、前記パイロットバルブの交換を推奨する旨を報知する報知部を含む、請求項１２に記載の制御弁。

【請求項14】

前記第１取得部は、所定条件が満たされる場合、前記実位置と前記流量関係パラメータの値とを取得する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の制御弁。

【請求項15】

前記所定条件は、前記パイロットバルブ又は前記アクチュエータの固着防止動作が実行されることを含む、請求項１４に記載の制御弁。

【請求項16】

前記所定条件は、前記パイロットスプールの位置に応じて燃料が供給されるエンジンが停止していることを含む、請求項１４に記載の制御弁。

【請求項17】

前記アクチュエータは、前記パイロットバルブから供給される前記流体によって移動するスプールであるメインスプールを有するメインバルブであり、
前記所定条件は、前記エンジンに前記燃料が供給されない位置に、前記メインスプールが所定時間以上留まっていることを含む、請求項１６に記載の制御弁。

【請求項18】

流体を入力する第１ポートと、前記第１ポートから入力された前記流体をメインバルブに供給する第２ポートと、前記メインバルブへ供給した前記流体を排出する第３ポートと、パイロットスプールと、を有するパイロットバルブであって、前記パイロットスプールは、前記第２ポートを閉じる位置と、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する位置と、に移動可能である、前記パイロットバルブと、
前記パイロットスプールを駆動する駆動制御部と、
前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記メインバルブが有するスプールであるメインスプールの移動速度と、を取得する第１取得部と、
前記実位置と該実位置における前記メインスプールの移動速度とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第１位置と前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第２位置との間の距離を取得する第２取得部と、
前記距離と基準値との比較に基づいて、前記パイロットスプールの状態を推定する推定部と、
を備える、制御弁。

【請求項19】

流体を入力する第１ポートと、前記第１ポートから入力された前記流体をアクチュエータに供給する第２ポートと、前記アクチュエータへ供給した前記流体を排出する第３ポートと、パイロットスプールと、を有するパイロットバルブの前記パイロットスプールを駆動する駆動制御部であって、前記パイロットスプールは、前記第２ポートを閉じる位置と、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する位置と、に移動可能である、前記駆動制御部と、
前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記アクチュエータに流れる前記流体の流量に関係する流量関係パラメータの値と、を取得する第１取得部と、
前記実位置と該実位置における流量関係パラメータの値とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第１位置と、前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得する第２取得部と、
を備える、取得装置。

【請求項20】

流体を入力する第１ポートと、前記第１ポートから入力された前記流体をアクチュエータに供給する第２ポートと、前記アクチュエータへ供給した前記流体を排出する第３ポートと、パイロットスプールと、を有するパイロットバルブの前記パイロットスプールを駆動するステップであって、前記パイロットスプールは、前記第２ポートを閉じる位置と、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する位置と、に移動可能である、ステップと、
前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記アクチュエータに流れる前記流体の流量に関係する流量関係パラメータの値と、を取得するステップと、
前記実位置と該実位置における流量関係パラメータの値とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第１位置と、前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得するステップと、
を含む、取得方法。

【請求項21】

コンピュータを、
流体を入力する第１ポートと、前記第１ポートから入力された前記流体をアクチュエータに供給する第２ポートと、前記アクチュエータへ供給した前記流体を排出する第３ポートと、パイロットスプールと、を有するパイロットバルブの前記パイロットスプールを駆動する駆動制御部であって、前記パイロットスプールは、前記第２ポートを閉じる位置と、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通する位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通する位置と、に移動可能である、前記駆動制御部と、
前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記アクチュエータに流れる前記流体の流量に関係する流量関係パラメータの値と、を取得する第１取得部と、
前記実位置と該実位置における流量関係パラメータの値とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第１位置と、前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの位置である第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得する第２取得部と、
として機能させるための取得プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御弁、取得装置、取得方法及び取得プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、油圧サーボ弁の故障を自動的に診断する方法が開示される。特許文献１に記載方法では、サーボ弁のスプール位置の指令値と実際のスプール位置との偏差とを比較することにより、サーボ弁が故障したか否かを判断している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－５０７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、パイロットバルブのスプールの位置を制御することによりアクチュエータに供給される流体の流量を制御する制御弁について以下の認識を得た。このような制御弁では、パイロットバルブの駆動に応じてそのスプールの摩耗や変形等が生じる。摩耗や変形が進行した場合、故障や不具合が生じる場合がある。その結果、この制御弁を用いるエンジン等が正常に動作しなくなる。これを抑制するためには、制御弁に故障や不具合が発生する前に、その制御弁の修理や交換等を行うことが重要である。このような観点から、制御弁の修理や交換等の時期を的確に判断するために、このような処置を行うべきか否かを判断するための情報が求められる。

【0005】

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、制御弁の修理や交換等の時期を的確に判断するための情報を算出する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の制御弁は、流体を入力する第１ポート、前記第１ポートから入力された前記流体をアクチュエータに供給する第２ポート、及び前記アクチュエータへ供給した前記流体を排出する第３ポート、の連通状態をスプールの実位置に応じて変えるパイロットバルブと、前記パイロットバルブのスプールであるパイロットスプールを駆動する駆動制御部と、前記パイロットスプールを駆動させたとき、前記パイロットスプールの実位置と、当該実位置における前記アクチュエータに流れる前記流体の流量に関係する流量関係パラメータの値と、を取得する第１取得部と、前記実位置と該実位置における流量関係パラメータの値とに基づいて、前記第１ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの実位置である第１位置と、前記第３ポートと前記第２ポートとが連通したときの前記パイロットスプールの実位置である第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得する第２取得部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、パイロットスプール１２の第２ポートの開口幅に対する相対的な大きさを把握できるため、制御弁の修理や交換等の時期を的確に判断することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】油圧サーボバルブのバルブ制御装置の周辺の構成を概略的に示す図である。

【図2】油圧サーボバルブの構成を概略的に示す図である。

【図3】図３（ａ）～（ｃ）は、パイロットスプール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4】バルブ制御装置を概略的に示す構成図である。

【図5】図５（ａ）～（ｃ）は、中立位置におけるパイロットスプールの弁体及び第２ポートの状態を示す図である。

【図6】図６（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図５（ａ）～（ｃ）の弁体の位置とメインバルブに供給される作動油の流量との相関関係を示す図である。

【図7】図７（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、パイロットスプールの弁体の幅が第２のポートの開口幅よりも小さい場合に、弁体１２ａの位置に対する作動油の流量の変化量が増大する原理を説明するための図である。

【図8】バルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図9】パイロットスプールの弁体の位置とメインスプールの移動速度との相関関係を示す図である。

【図10】バルブ制御装置を概略的に示す構成図である。

【図11】作動油の清浄度と第１距離との関係を説明するための図である。

【図12】バルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図13】バルブ制御装置を概略的に示す構成図である。

【図14】バルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図15】バルブ制御装置を概略的に示す構成図である。

【図16】バルブ制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図17】第１距離の減少度合いに基づく基準値の設定方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態及び変形例では、同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付し、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。

【0010】

［第１実施形態］
図１を参照する。バルブ制御装置１００は、任意の制御弁を制御するために利用可能であるが、本実施形態では、船舶に搭載されたエンジン８０に用いられる油圧サーボバルブ１を制御する。油圧サーボバルブ１は制御弁の一例である。

【0011】

船舶に搭載されたエンジン８０は、複数の気筒８１を備える。油圧サーボバルブ１は、複数の気筒８１のそれぞれに対応して設けられ、それぞれの気筒８１における燃料の噴射や排気などを制御する。

【0012】

エンジン制御装置９０は、船舶の航行を制御するための図示しないコントロールパネルから入力されるエンジン出力Ｈｓ（図４参照）に基づいて、後述する指令信号をバルブ制御装置１００に送信する。エンジン制御装置９０が実行する具体的な制御については後述する。

【0013】

バルブ制御装置１００は、エンジン制御装置９０からの指令信号に応じて、後述する各パイロットバルブのスプールの位置を制御する。バルブ制御装置１００が実行する具体的な制御については後述する。

【0014】

図２を参照する。油圧サーボバルブ１は、作動油（流体）４８を供給することによりアクチュエータの動作を制御するパイロットバルブ１０と、アクチュエータの一例であるメインバルブ２０と、を備える。パイロットバルブ１０及びメインバルブ２０は、入力信号に対して出力流体の圧力又は流量を比例的に制御する比例制御弁である。この場合、弁は制御量に比例して動作するので、安定したフィードバック制御を実現できる。

【0015】

パイロットバルブ１０は、パイロットスプール１２を有する。パイロットスプール１２は、バルブ制御装置１００の指令に基づいて移動しその位置が変化する。パイロットバルブ１０は、パイロットスプール１２の位置に応じてメインバルブ２０に供給される作動油４８の流量を変化させる。

【0016】

メインバルブ２０は、メインスプール２２を有する。メインスプール２２は、パイロットバルブ１０からの作動油４８の送出状態に応じて移動しその位置が変化する。メインバルブ２０は、メインスプール２２の位置に応じてエンジン８０に燃料を噴射する噴射弁やエンジン８０内の空気を排気する排気弁などを駆動するために設けられた別のアクチュエータへ供給する作動油４８の流量を変化させる。別の例では、メインバルブ２０は、メインスプール２２の移動により噴射弁や排気弁などを直接駆動してもよい。

【0017】

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２８ｐを通じて、メインバルブ２０の内部とパイロットバルブ１０とに供給される。パイロットバルブ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２８ｔを通じてドレインタンク４４に戻される。

【0018】

パイロットバルブ１０は、第１位置センサ１４ｓと、スリーブ１６と、スプール駆動部１８とを含む。パイロットスプール１２は、中空のスリーブ１６内を移動可能な複数の弁体１２ｐ、１２ａ、１２ｔを有する。スプール駆動部１８は、パイロットスプール１２を第１方向（図２のパイロットスプール１２の長手方向）に沿って進退させるソレノイド（不図示）を含む。スプール駆動部１８は、バルブ制御装置１００からの指令に基づいてパイロットスプール１２を移動させて弁体１２ｐ、１２ａ、１２ｔの位置を制御する。この例では、３つの弁体１２ｐ、１２ａ、１２ｔは、後述する３つの第１ポート１６ｐ、第２ポート１６ａ及び第３ポート１６ｔをそれぞれ開閉可能な位置に配置される。３つの弁体１２ｐ、１２ａ、１２ｔは、その位置に応じて３つのポート１６ｐ、１６ａ及び１６ｔの連通状態を変化させる。本実施形態の弁体１２ａの第１方向の幅（以下、幅という）は、その摩耗による形状の経時変化を想定して、第２ポート１６ａの幅よりも大きく設計される。

【0019】

スリーブ１６は、第１方向に延びてパイロットスプール１２を収容する。スリーブ１６は、第１ポート１６ｐと、第２ポート１６ａと、第３ポート１６ｔとを含む。第１ポート１６ｐは、メインバルブ２０のポンプ側配管部２８ｐに接続され、油圧ポンプ４２から加圧された作動油４８の供給を受ける。第１ポート１６ｐは、油圧ポンプ４２から作動油４８を入力する。第２ポート１６ａは、メインバルブ２０の作動油受入部２８ａに接続される。第２ポート１６ａは、第１ポート１６ｐから入力された作動油４８をメインバルブ２０に供給する。第３ポート１６ｔは、タンク側配管部２８ｔに接続され、パイロットバルブ１０に流れた作動油４８をタンク側配管部２８ｔを通じてドレインタンク４４に排出する。第３ポート１６ｔは、メインバルブ２０へ供給した作動油４８を排出する。

【0020】

第１位置センサ１４ｓは、パイロットスプール１２の位置を検知し、その検知結果（以下、「実位置ＰＶｘ」という）をバルブ制御装置１００に出力する。

【0021】

メインバルブ２０は、メインスプール２２と、メインスプール２２の位置を取得する第２位置センサ２４ｓとを含む。メインスプール２２は、パイロットバルブ１０から作動油受入部２８ａに供給された作動油４８の圧力に基づいて移動し、エンジンへの燃料供給量を変化させる。つまり、エンジンへの燃料供給量は、メインスプール２２の位置に応じて変化する。

【0022】

第２位置センサ２４ｓは、メインスプール２２の位置を検知し、その検知結果（以下、「実位置ＭＶｘ」という）をエンジン制御装置９０及びバルブ制御装置１００に出力する。

【0023】

図３（ａ）～（ｃ）を用いて、パイロットバルブ１０の各弁体の位置と当該位置に対するポートの開閉状態とを説明する。図３（ａ）は、弁体１２ａ、１２ｐが第２ポート１６ａと第１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、第２ポート１６ａは、第１ポート１６ｐからの作動油４８を作動油受入部２８ａ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２８ａには油圧ポンプ４２から第１ポート１６ｐを介して作動油４８が供給される。この動作により、例えば、メインバルブ２０のメインスプール２２が、エンジン８０への燃料供給量を増やす方向（図２では第１方向とは反対方向）に移動する。

【0024】

図３（ｂ）は、弁体１２ａが第２ポート１６ａを遮断して第１ポート１６ｐ及び第３ポート１６ｔをそれぞれ第２ポート１６ａと連通させない中立領域内に位置する状態を示す（以下、中立領域内の位置を「中立位置」ともいう）。中立位置は、パイロットスプール１２がその進退方向に移動するときの原点となる位置である。この状態では、第２ポート１６ａは遮断され、作動油受入部２８ａに対して作動油４８の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２８ａの油圧は、弁体１２ａ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のメインスプール２２が直前の位置で停止し、エンジン８０への燃料供給量が直前の状態に保たれる。

【0025】

図３（ｃ）は、弁体１２ａ、１２ｔが第２ポート１６ａと第３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、第２ポート１６ａは、作動油受入部２８ａから作動油４８を回収してタンク側配管部２８ｔ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２８ａの作動油４８が第２ポート１６ａ、第３ポート１６ｔおよびタンク側配管部２８ｔ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のメインスプール２２が、エンジン８０への燃料供給量を減らす方向に移動する。

【0026】

バルブ制御装置１００を説明する。図４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。しかし、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が描かれる。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。

【0027】

図４に示すように、バルブ制御装置１００は、複数の機能ブロックを集約した情報処理部３０と、記憶部５０とを含む。情報処理部３０は、第１取得部３１と、指令取得部３２と、相関データ生成部３３と、第２取得部３４と、推定部３５と、出力部３６と、駆動制御部３７と、無線通信部３８と、を含む。記憶部５０は、後述する相関データ５１を含む各種データを記憶する。本実施形態では、情報処理部３０と記憶部５０とは一体的なモジュールとして構成されている。

【0028】

第１取得部３１は、パイロットバルブ１０に設けられた第１位置センサ１４ｓから、パイロットスプール１２の実位置ＰＶｘを取得する。第１取得部３１は、メインバルブ２０に設けられた第２位置センサ２４ｓから、メインスプール２２の実位置ＭＶｘを取得する。

【0029】

第１取得部３１は、実位置ＰＶｘ毎に、メインバルブ２０に流れる作動油４８の流量に関係する流量関係パラメータの値を取得する。本実施形態の流量関係パラメータは、第１方向についてのメインスプール２２の移動速度（以下、移動速度という）である。移動速度は、メインバルブ２０に流れる作動油４８の流量に比例して変化するため、メインバルブ２０に流れる作動油４８の流量に関係する。本実施形態の第１取得部３１は、実位置ＰＶｘ毎に、第１取得部３１で取得されたメインスプール２２の実位置ＭＶｘの変位に基づいて移動速度を取得する。具体的には、第１取得部３１は、パイロットスプール１２が実位置ＰＶｘに位置するときに第２ポート１６ａから流れる作動油４８によって移動するメインスプール２２の移動速度を取得する。

【0030】

指令取得部３２は、エンジン制御装置９０からパイロットスプール１２の目標位置ＰＶｓを示す指令信号を取得する。指令取得部３２は、目標位置ＰＶｓを記憶部５０に記憶する。

【0031】

相関データ生成部３３は、相関データ５１を生成する。相関データ５１は、パイロットスプール１２をその進退方向に移動させたときに第１取得部３１で取得された各実位置ＰＶｘと各実位置ＰＶｘについて取得された流量関係パラメータの値との相関関係を示す。

【0032】

第２取得部３４は、相関データ５１に基づいて、パイロットスプール１２の第１位置と第２位置との間の第１距離を算出することにより、第１距離を取得する。第１及び第２位置並びに第１距離については後述する。

【0033】

推定部３５は、第２取得部３４によって算出された第１距離に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定する。

【0034】

出力部３６は、パイロットスプール１２の状態の推定結果を外部に出力する。出力部３６は、例えば、無線通信部３８を介してリモートコントローラ４０に推定結果を出力し、リモートコントローラ４０のディスプレイ等に推定結果を表示させる。

【0035】

駆動制御部３７は、パイロットスプール１２を駆動させることにより、パイロットスプール１２の動作を制御する。具体的には、駆動制御部３７は、パイロットスプール１２の目標位置ＰＶｓと、第１取得部３１で取得された実位置ＰＶｘとの偏差に基づいて所定の演算処理を行う。駆動制御部３７は、演算結果に基づいて、パイロットスプール１２の駆動信号を生成する。この生成した駆動信号はスプール駆動部１８によって取得される。スプール駆動部１８は、駆動信号に基づいてパイロットスプール１２を駆動する。本実施形態の駆動制御部３７は、演算結果に基づいてＰＩＤ制御を含むフィードバック制御を行う。

【0036】

無線通信部３８は、外部と無線通信を行う。例えば、無線通信部３８は、バルブ制御装置１００を外部から遠隔操作するためのリモートコントローラ４０と無線通信を行う。

【0037】

次に、エンジン制御装置９０及びバルブ制御装置１００のフィードバック制御における各動作について説明する。

【0038】

まず、エンジン制御装置９０の動作について説明する。エンジン制御装置９０は、目的のエンジン出力Ｈｓに対応するメインスプール２２の目標位置ＭＶｓを特定する。エンジン制御装置９０は、特定したメインスプール２２の目標位置ＭＶｓと、フィードバック情報として受信したメインスプール２２の実位置ＭＶｘとの偏差に応じて、パイロットスプール１２の目標位置ＰＶｓを算出する。エンジン制御装置９０は、算出したパイロットスプール１２の目標位置ＰＶｓを示す指令信号をバルブ制御装置１００に送信する。このように、エンジン制御装置９０は、メインスプール２２の目標位置ＭＶｓと実位置ＭＶｘとの偏差に基づいて、パイロットスプール１２の位置のフィードバック制御を行う。その結果、メインスプール２２の実位置ＭＶｘが、目標位置ＭＶｓに追従するように制御される。

【0039】

次に、バルブ制御装置１００の動作について説明する。指令取得部３２は、エンジン制御装置９０から目標位置ＰＶｓを示す指令信号を取得する。第１取得部３１は、指令信号の取得に応答して、パイロットスプール１２の実位置ＰＶｘを取得する。次に、駆動制御部３７は、取得した実位置ＰＶｘと目標位置ＰＶｓとの偏差を算出する。次に、駆動制御部３７は、この算出した偏差に基づいて、パイロットスプール１２の位置のフィードバック制御を行う。その結果、パイロットスプール１２の実位置ＰＶｘが、パイロットスプール１２の目標位置ＰＶｓに追従するように制御される。

【0040】

ところで、パイロットスプール１２は、中空のスリーブ１６内でその進退方向に移動を繰り返すように駆動される。そのため、パイロットスプール１２が長時間駆動されると、パイロットスプール１２と中空のスリーブ１６の内壁との摩擦力により、パイロットスプール１２に摩耗が生じる。このパイロットスプールの摩耗は、後述する図５（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｃ）の順に進行する。また、この摩耗が進行すると、作動油４８にパイロットスプール１２の金属粉等の異物が混入する場合がある。その結果、この作動油４８中の異物がパイロットスプール１２を削ってしまうなど、パイロットスプール１２が変形することもある。

【0041】

以上のように、パイロットスプール１２では、その駆動により摩耗や変形が生じる。パイロットスプール１２の摩耗や変形の進行は、油圧サーボバルブ１に故障や不具合が発生する要因となる。油圧サーボバルブ１に故障や不具合が生じると、油圧サーボバルブ１が燃料を供給するエンジン８０が正常に動作しなくなる。

【0042】

ここで、船舶は、洋上を航行するため、搭載された油圧サーボバルブ１に故障や不具合などが発生したとしても即座に対処できるとは限らない。そのため、油圧サーボバルブ１の故障や不具合によりエンジン８０が正常に動作しなくなって動作不能な状態に陥る前に、油圧サーボバルブ１の修理や交換等の処置を講じておくことが非常に重要である。そのためには、パイロットバルブ１０の状態を正確に把握することが望ましい。

【0043】

一方で、パイロットスプール１２（特に、第２ポート１６ａを開閉する弁体１２ａ）の形状は、パイロットスプール１２の位置に対するメインバルブ２０に供給される作動油４８の流量の相関関係に影響を与える。

【0044】

以下、この相関関係について、図５（ａ）～（ｃ）乃至図７（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）～（ｃ）では、第１方向について、弁体１２ａの中心が第２ポート１６ａの開口の中心と一致する位置にある。以下、このときの弁体１２ａの位置を「基準位置」という。また、図６（ａ）～（ｃ）中、横軸は弁体１２ａの中心の位置を示し、縦軸は第２ポート１６ａを介してメインスプール２２に流れる作動油４８の流量を示す。図６（ａ）～（ｃ）中の横軸の原点は、弁体１２ａが基準位置にあることを示す。

【0045】

図５（ａ）の例では、弁体１２ａの幅が第２ポート１６ａの開口幅と等しい。ここでの「幅」とは、第１方向についての幅を示すものとする。この場合、基準位置では弁体１２ａによって第２ポート１６ａが遮断され、第２ポート１６ａでは作動油４８が流れない。一方で、弁体１２ａが基準位置から少しでも移動すると、第２ポート１６ａが他のポートと連通し、第２ポート１６ａに作動油４８が流れるようになる。その結果、図６（ａ）に示すように、メインバルブ２０に供給される作動油４８の流量は、弁体１２ａの位置に比例して変化する。

【0046】

一方で、図５（ｂ）の例では、弁体１２ａの幅が第２ポート１６ａの開口幅よりも大きい。この場合、弁体１２ａが基準位置から移動してもすぐには第２ポート１６ａが他のポートと連通しない。その結果、弁体１２ｇによって第２ポート１６ａが遮断された状態が継続する。そのため、図６（ｂ）に示すように、基準位置を中心とした広い位置範囲でメインバルブ２０に供給される作動油４８の流量が０となる。弁体１２ａの移動により第２ポート１６ａが他のポートと連通すると、図６（ｂ）に示すように、メインバルブ２０に供給される作動油４８の流量は、弁体１２ａの位置に比例して変化するようになる。

【0047】

また、図５（ｃ）の例では、弁体１２ａの幅が第２ポート１６ａの開口幅よりも小さい。この場合、弁体１２ａが基準位置にある場合であっても、弁体１２ａと第２ポート１６ａとの間に隙間が生じて第２ポート１６ａが僅かに開口する。特に、図５（ｃ）のように第１方向について弁体１２ａの両側に隙間がある場合、片側に隙間がある場合と比べ第２ポート１６ａに流れる流体の流量は増大する。その結果、図６（ｃ）に示すように、弁体１２ａの両側に隙間が生じる基準位置付近では、弁体１２ａの位置に対する作動油４８の流量の変化量が他と比べて増大する。

【0048】

作動油４８の流量の変化量が増大する理由について、図７（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。作動油４８の流量は、弁体１２ａと第２ポート１６ａの間の隙間の断面積によって決まる。この隙間の断面積は、隙間の幅によって変動する。図７（ａ）に示すように、弁体１２ａと第２ポート１６ａの両側に例えば幅１ｍｍの隙間がある中立位置では、第１方向側の隙間から幅１ｍｍの隙間に対応する流量の作動油４８が第２ポート１６ａから排出される。一方で、反対側の隙間から幅１ｍｍの隙間に対応する同じ流量の作動油４８が第２ポート１６ａに供給される。そのため、第２ポート１６ａに流れる作動油４８の流量は０となる。

【0049】

図７（ａ）の中立位置から第１方向に０．５ｍｍだけ弁体１２ａが移動した場合について説明する（図７（ｂ））。この場合、第１方向側の隙間から幅０．５ｍｍの隙間に対応する流量の作動油４８が第２ポート１６ａからメインスプールに供給される。一方で、反対側の隙間から幅１．５ｍｍの隙間に対応する同じ流量の作動油４８がメインスプールから第２ポート１６ａを介してドレインタンクに排出される。そのため、移動前後で第２ポート１６ａに流れる作動油４８の流量は幅１．０ｍｍの隙間に対応する流量分だけ増加する。

【0050】

弁体１２ａについて第１方向とは反対側に隙間がある状態から第１方向に０．５ｍｍだけ弁体１２ａが移動した場合について説明する（図７（ｃ））。この場合、移動前後でこの反対側の隙間から流れる作動油４８の流量は、幅０．５ｍｍ分の隙間に対応する流量分だけ増加する。

【0051】

本発明者らは、このようなパイロットスプール１２の形状の変化によって上記の相関関係が変化することを利用して、パイロットスプール１２の状態を推定できることを見出した。以下、これについて詳細に説明する。

【0052】

図８を用いて、本実施形態のバルブ制御装置１００の動作を説明する。図８は、パイロットバルブ１０の状態を推定する動作Ｓ１０を示すフローチャートである。

【0053】

まず、駆動制御部３７は、所定条件が満たされたか否かを判定する。本実施形態の所定条件は、試験動作を行うようにパイロットバルブ１０及びメインバルブ２０を動作させる試験動作指示が入力された場合である。本実施形態の試験動作指示は、エンジン制御装置９０からの指令信号に含まれる。

【0054】

試験動作について説明する。エンジンが動作している状態で試験を行うと、動作状況によって検知データ（ＰＶｘ、ＭＶｘ）の誤差が大きくなる。このため、本実施形態では、試験動作は、メインバルブ２０が制御するエンジンが停止しているときの動作である。この場合、エンジンが停止しているので検知データの誤差を抑制できる。

【0055】

本実施形態の試験動作は、メインバルブ２０又はパイロットバルブ１０の固着防止動作を含む。固着防止動作は、流体の固化による可動部の固着を防止するための動作である。本実施形態の固着防止動作では、バルブが開閉を繰り返すように、スプールが周期的に往復運動する。この場合、固着防止動作を兼用するので推定動作の簡素化を図れる。固着防止動作は、ディザ動作と称されることがある。

【0056】

所定条件が満たされない場合（Ｓ１１のＮ）、動作Ｓ１０は終了する。所定条件が満たされた場合（Ｓ１１のＹ）、動作Ｓ１０はＳ１２に進む。

【0057】

駆動制御部３７は、試験動作を開始させるように、スプール駆動部１８に駆動信号を出力する（Ｓ１２）。

【0058】

次に、第１取得部３１は、試験動作中の実位置ＰＶｘ及び移動速度を取得する（Ｓ１３）。このステップでは、第１取得部３１は、この試験動作の開始から終了までの間に、実位置ＰＶｘ及び移動速度を時系列的に取得する。第１取得部３１は、時系列的に取得した実位置ＰＶｘ及び移動速度を記憶部５０に記憶する。第１取得部３１は、第１位置センサ１４ｓから実位置ＰＶｘを取得する。また、第１取得部３１は、第２位置センサ２４ｓから取得した実位置ＭＶｘに基づいて移動速度を取得する。試験動作が終了すると、動作Ｓ１０はＳ１４に進む。

【0059】

次に、相関データ生成部３３は、試験動作中に時系列的に取得した実位置ＰＶｘ及び移動速度に基づいて、相関データ５１を生成する（Ｓ１４）。図９に示すように、本実施形態の相関データ５１は、各実位置ＰＶｘと各実位置ＰＶｘについて取得された移動速度との相関関係を示す。相関データ生成部３３は、生成した相関データ５１を記憶部５０に記憶する。

【0060】

次に、第２取得部３４は、生成した相関データ５１に基づいて、第１位置と第２位置との間の第１距離を算出する（Ｓ１５）。本実施形態では、第２取得部３４は、相関データ５１において移動速度が所定の低値域内の速度になったときの実位置ＰＶｘを第１位置として特定する。また、第２取得部３４は、相関データ５１において移動速度が所定の低値域内の速度ではなくなったときの実位置ＰＶｘを第２位置として特定する。第１位置は、第１ポート１６ｐと第２ポート１６ａとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である。第２位置は、第２ポート１６ａと第３ポート１６ｔとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である。第２取得部３４は、第１位置と第２位置との差分を算出することにより、第１距離を算出する。

【0061】

図９を用いて、第１及び第２位置並びに第１距離について説明する。図９に示すように、所定の低値域は、速度が０ｍ／ｓを含む所定の低速度範囲である。相関データ生成部３３は、相関データにおいて、移動速度が所定の低値域内の速度であるパイロットスプール１２の位置のうち、最小値を第１位置とし、最大値を第２位置として取得する。所定の低値域は、移動速度を算出するための実位置ＭＶｘの検知誤差を考慮して、０ｍ／ｓを基準に適宜定められる。第２取得部３４は、第１及び第２位置並びに第１距離を記憶部５０に記憶する。

【0062】

次に、推定部３５は、算出された第１距離に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定する（Ｓ１６）。このステップでは、推定部３５は、第１距離と基準値との比較に基づいて、パイロットスプール１２の摩耗度合いを推定する。本実施形態の基準値は、パイロットスプール１２について最初に取得された第１距離の初期値である。この場合、推定部３５は、Ｓ１４で算出された第１距離とパイロットスプール１２について最初に取得された第１距離との差分を算出する。推定部３５は、算出した差分を出力部３６に出力する。

【0063】

次に、出力部３６は、パイロットスプール１２の状態の推定結果を出力する（Ｓ１７）。本実施形態では、出力部３６は、推定部３５により算出された差分をパイロットスプール１２の摩耗度合いの推定結果として出力する。この推定結果は、記憶部５０に記憶される。本実施形態の出力部３６は、この推定結果を無線通信部３８を介してリモートコントローラ４０に出力する。その結果、リモートコントローラ４０のディスプレイに推定結果が表示される。

【0064】

その後、動作Ｓ１０が終了する。

【0065】

なお、油圧サーボバルブ１の出荷時においては、事前の実験又はシミュレーションにより作成された相関データが記憶部５０に予め記憶されている。以下の変形例で述べるような、相関データに用いられるパラメータの他の例としての流量及び駆動電流の場合も同様である。

【0066】

本実施形態によると、第１距離を算出することにより、パイロットスプール１２の幅について第２ポート１６ａの開口幅に対する相対的な大きさを把握できる。そのため、パイロットスプール１２の状態を正確に把握することが可能となる。その結果、将来の航行において油圧サーボバルブに故障や不具合が生じる可能性や油圧サーボバルブの寿命などを、パイロットスプール１２の状態から的確に予測することが可能となる。これにより、パイロットバルブ１０の修理や交換などの適切な措置を迅速に講じることが可能となる。

【0067】

本実施形態では、第１距離と比較される基準値は、パイロットスプール１２において最初に取得された第１距離である。この構成によると、油圧サーボバルブ１の使用を開始したときからのパイロットスプール１２の摩耗を正確に推定できる。

【0068】

本実施形態では、第１取得部３１は、所定条件が満たされる場合、実位置ＰＶｘと流量関係パラメータの値とを取得する。この構成によると、必要なときに（所定条件が満たされた場合）のみ実位置ＰＶｘと流量関係パラメータの値とを取得できるため、省エネルギー化を図ることができる。

【0069】

＜変形例＞
本実施形態の流量関係パラメータは、移動速度としたが、これに限定されない。流量関係パラメータは、メインバルブ２０に供給される作動油４８の流量であってもよい。この場合、例えば、メインバルブ２０に供給される作動油４８の流量を算出する流量計を用いてもよいし、求めた移動速度とそのときの弁体１２ａと第２ポート１６ａとの位置関係によって決まる第２ポート１６ａの開口面積から流量を算出してもよい。この構成によると、パイロットスプール１２の位置とその位置のときにメインバルブ２０に実際に供給される作動油４８の流量との相関関係に基づいて目標位置が補正される。そのため、パイロットスプール１２の形状に応じてメインバルブ２０をより正確に制御できる。

【0070】

流量関係パラメータは、パイロットスプール１２を駆動する駆動電流としてもよい。この場合、パイロットバルブ１０に、スプール駆動部１８のソレノイドのコイルに流れる駆動電流の値を検知して検知結果を情報処理部３０に送信する電流センサが設けられればよい。

【0071】

本実施形態の所定条件は、エンジン制御装置９０からの指令信号に含まれる試験動作指示が入力された場合としたが、これに限定されない。例えば、バルブ制御装置１００の操作ボタンなどの操作入力部（不図示）を介して、試験動作指示を含む操作入力がユーザによって入力された場合であってもよい。また、所定条件は、前回の算出から１日、１週間、１月などの所定の期間を経過した場合としてもよい。

【0072】

所定条件は、パイロットスプール１２の位置に応じて燃料が供給される対象のエンジン８０が停止している場合としてもよい。例えば、メインスプール２２の実位置ＭＶｘに基づいて、メインスプール２２がエンジン８０に燃料を供給できない所定の範囲内の位置に所定時間以上留まっていると判定された場合、エンジン８０が停止していると判定される。エンジン８０が動作している状態で検知データ（ＰＶｘ、ＭＶｘ）を取得すると、エンジン制御の応答遅れなど動作状況によっては検知データの誤差が大きくなる。エンジンが停止している状態を所定条件とすることにより、検知データの誤差を抑制でき、精度の高い相関データの作成が可能となる。

【0073】

本実施形態の基準値は、パイロットスプール１２について最初に取得された第１距離の初期値としたが、これに限定されない。基準値は、他の気筒８１に対応する油圧サーボバルブ１のパイロットスプール１２について同じタイミングで算出された第１距離に基づいて設定されてもよい。例えば、基準値は、他の気筒８１に対応する油圧サーボバルブ１のパイロットバルブ１０について同じタイミングで算出された第１距離の平均値であってもよい。この場合、対象のパイロットスプール１２の幅について他の気筒８１に対応する油圧サーボバルブ１のパイロットスプール１２の幅に対する相対的な大きさを把握できる。その結果、対象のパイロットスプール１２の状態を正確に推定できる。

【0074】

また、基準値は、第２ポート１６ａの開口幅と等しい値など、目的や用途に応じて適宜定められてもよい。

【0075】

本実施形態の推定部３５は、第１距離と基準値とを比較することによりパイロットスプール１２の摩耗度合いを推定したが、これに限定されない。図９に示すように、中立位置と第１位置との間の距離を第２距離とし、中立位置と第２位置との間の距離を第３距離とする。この場合、第２取得部３４は、第１位置と第２位置を取得し、中立位置、第１位置及び第２位置に基づいて第２距離及び第３距離を取得する。推定部３５は、第２距離と第３距離との比較に基づいて、パイロットスプール１２の偏摩耗の度合いを推定してもよい。パイロットスプール１２の偏摩耗が生じると、パイロットスプール１２の中立位置がずれてしまう。パイロットスプール１２の中立位置がずれていると、メインバルブ２０への作動油４８の供給及び回収を正常に制御することができなくなり、エンジン８０などの制御対象が動作不良を起こす場合がある。本実施形態によると、パイロットスプール１２の状態としてパイロットスプール１２の偏摩耗の度合いを正確に把握できる。そのため、中立位置に対するずれを的確に補正できるようになるため、パイロットスプール１２の動作を安定化させることができる。

【0076】

本実施形態の推定部３５は、第１距離と基準値との差分を算出することにより、パイロットスプール１２の状態を推定したが、これに限定されない。例えば、推定部３５は、所定の推定基準を用いてパイロットスプール１２の状態を推定してもよい。推定基準は、第１距離とパイロットバルブの状態を示すデータとを対応付けたテーブルまたはプログラムなどであってもよい。推定基準は、第１距離とパイロットスプール１２の状態を示すデータとの対応関係をモデル化した推定モデルであってもよい。このような推定基準として推定モデルを用いる場合、推定モデルは、第１距離を入力変数とし、パイロットスプール１２の状態を示すデータを算出するための数式であってもよい。この場合、推定モデルは、多変量解析、重回帰分析、主成分分析などの統計学的手法により作成されてもよい。また、推定モデルは、第１距離を入力層に入力すると、パイロットスプール１２の状態を示すデータを出力層から出力するニューラルネットワークなどであってもよい。推定基準は、事前の実験又はシミュレーションにより作成される。推定基準は、記憶部５０に予め記憶される。

【0077】

本実施形態では、推定部３５は、第１距離に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定したが、これに限定されない。推定部３５は、第１位置と、第２位置と、第１距離と、のうちの少なくとも１つの値に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定してもよい。この場合、基準値は、第１位置と、第２位置と、第１距離との各々について定められる。例えば、推定部３５は、第１位置と第１位置について定められた基準値との差分に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定してもよい。この場合、基準値は、パイロットスプール１２について最初に特定された第１位置であってもよい。第２位置も第１位置と同様にこの推定に用いられてもよい。また、第２取得部３４は、第１位置と、第２位置と、第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得すればよい。

【0078】

また、本実施形態では、出力部３６は、パイロットスプール１２の状態の推定結果を出力したが、第１位置と、第２位置と、第１距離とのうちの少なくとも１つの値を出力してもよい。すなわち、出力部３６は、パイロットスプール１２の状態の推定結果及び少なくとも１つの値の少なくとも一方を含む、少なくとも１つの値に関する情報を外部に出力してもよい。

【0079】

本実施形態では、出力部３６は、無線通信部３８を介して推定結果をリモートコントローラ４０に出力する例を示したが、これに限定されない。例えば、出力部３６は、パイロットバルブ１０やバルブ制御装置１００等に設けられた不図示のディスプレイに推定結果を表示してもよい。

【0080】

本実施形態では、情報処理部３０と記憶部５０とが一体的に構成される例を示したが、これらは別々に構成されてもよい。

【0081】

次に、本発明の第２～第７実施形態を説明する。第２～第７実施形態の図面及び説明では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素、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する。

【0082】

［第２実施形態］
第２実施形態のバルブ制御装置１００を説明する。第１実施形態では、パイロットスプール１２の状態が推定される例を示したが、本発明はこれに限定されない。第２実施形態は作動油４８の清浄度を推定する点で第１実施形態と異なり、他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１の実施形態との相違点を説明する。

【0083】

上述したように、パイロットスプール１２の駆動によりパイロットスプール１２の摩耗が進行すると、作動油４８にパイロットスプール１２の金属粉等の異物が混入する場合がある。この異物の混入により、作動油４８に混入した異物の数、量、大きさなどを示す作動油４８の清浄度が低下する。作動油４８の清浄度が低下すると、パイロットスプール１２とスリーブ１６との間の摩擦力が増大し、パイロットスプール１２の速度または加速度が低下する。その結果、パイロットスプール１２の動作が阻害され、またメインバルブ２０に供給される作動油４８の圧力が低下する。それにより、エンジン８０などの制御対象が動作不良を起こす場合がある。また、パイロットスプール１２に異物が噛み込む可能性が増大する。

【0084】

本実施形態では、上述した所定条件が満たされる毎に、第２取得部３４は第１距離を繰り返し取得する。具体的には、第２取得部３４は、第１の時点で第１距離を取得し、第１の時点よりも後の第２の時点で第１距離を取得する。後述する清浄度推定部６１は、第１距離の減少度合いに基づいて、作動油４８の清浄度を推定する。これにより、作動油４８の清浄度を正確に把握できる。その結果、将来の航行において油圧サーボバルブ１に故障や不具合が生じる可能性や油圧サーボバルブの寿命などを、推定した作動油４８の清浄度から的確に予測することが可能となる。そのため、油圧サーボバルブ１や制御対象の動作を良好に維持することができるとともに、異物の噛み込みを防止することができる。

【0085】

図１０を用いて、本実施形態のバルブ制御装置１００について説明する。図１０に示すように、本実施形態の推定部３５は、作動油４８の清浄度を推定する清浄度推定部６１を含む。また、本実施形態の記憶部５０は、推定基準５２を記憶している。本実施形態の推定基準５２については後述する。

【0086】

図１１を用いて第１距離の減少度合いについて説明する。パイロットスプール１２は、その駆動により次第に摩耗していき、弁体１２ａの幅は徐々に小さくなる。作動油４８の清浄度が低い（作動油４８に対する異物の混入等が多い）場合、弁体１２ａが作動油４８中の異物によって削られ易くなるため、弁体１２ａの幅の減少量は多くなる。一方、作動油４８の清浄度が高い（作動油４８に対する異物の混入等が少ない）場合、弁体１２ａが作動油４８中の異物によって削られにくくなるため、弁体１２ａの幅の減少量は少なくなる。そのため、図１１に示すように、作動油４８の清浄度が高い場合には、作動油４８の清浄度が低い場合と比較して、第１距離の減少度合いが小さくなる。本実施形態では、その第１距離の減少度合いを用いて、作動油４８の清浄度が推定される。

【0087】

図１２を用いて、本実施形態のバルブ制御装置１００の動作を説明する。図１２は、作動油４８の清浄度を推定する動作Ｓ２０を示すフローチャートである。図１２のＳ２１～Ｓ２５、Ｓ２８は、図８のＳ１１～Ｓ１５、Ｓ１７と同様であるため、その説明を省略する。

【0088】

Ｓ２５の後、清浄度推定部６１は、異なる時点で算出された第１距離に基づいて、第１距離の減少度合いを算出する（Ｓ２６）。本実施形態では、清浄度推定部６１は、記憶部５０に記憶された前回の第１距離に対する今回算出された第１距離の減少量を第１距離の減少度合いとして算出する。なお、１回目の算出の場合には、清浄度推定部６１は、例えば、パイロットスプール１２について出荷時に算出された第１距離の初期値に対する１回目に算出された第１距離の減少度合いを算出する。

【0089】

次に、清浄度推定部６１は、算出した第１距離の減少度合いに基づいて、推定基準５２を用いて作動油４８の清浄度を推定する（Ｓ２７）。本実施形態の推定基準５２は、第１距離の減少度合いと作動油４８の清浄度とを対応付けたデータテーブルである。推定基準５２は、例えば第１距離の減少度合い毎に作動油４８の清浄度を算出する事前の実験又はシミュレーションの結果に基づいて作成される。例えば、作動油４８の清浄度は、油圧サーボバルブ１において使用された作動油４８の清浄度を一般的な液中微粒子計測装置などによって算出される。作動油４８の清浄度は、例えば、重量法、顕微鏡法、光散乱法、光遮断法、電気抵抗法、音響法、ダイナミック光散乱法などによって算出されてもよい。

【0090】

Ｓ２７では、清浄度推定部６１は、推定基準５２としてのデータテーブルから、算出した第１距離に対応する作動油４８の清浄度を抽出する。清浄度推定部６１は、この抽出した作動油４８の清浄度を推定結果として出力部３６に出力する。

【0091】

本実施形態は、作動油４８の清浄度を推定したが、これに限定されず、作動油以外の流体の清浄度を推定してもよい。

【0092】

［第３実施形態］
第２実施形態では、算出毎の第１距離の減少度合いに基づいて作動油４８の清浄度を推定する例を示したが、これに限定されない。第３実施形態は、後述する累積駆動時間にさらに基づいて作動油４８の清浄度を推定する点で第２実施形態と異なり、他の構成は同様である。以下、第２実施形態との相違点を説明する。

【0093】

図１３に示すように、バルブ制御装置１００は、パイロットスプール１２の累積駆動時間を計測する時間計測部６２をさらに含む。累積駆動時間は、パイロットスプール１２が最初に駆動されたときから現在までにパイロットスプール１２が駆動された時間の累積値を示す。

【0094】

本実施形態の駆動制御部３７は、指令信号に基づいてパイロットスプール１２の駆動信号をスプール駆動部１８に出力する際に、時間計測部６２にこの駆動信号を出力する。時間計測部６２は、駆動制御部３７からの駆動信号に基づいて、パイロットスプール１２の駆動の開始から終了までの時間を累積的に計数する。時間計測部６２は、その累積的に計数した時間を累積駆動時間５３として、記憶部５０に記憶する。

【0095】

図１４を用いて、本実施形態のバルブ制御装置１００の動作を説明する。図１４のＳ３１～Ｓ３５、Ｓ４０は、図１２のＳ２１～Ｓ２５、Ｓ２８と同様であるため、その説明を省略する。

【0096】

Ｓ３５の後、清浄度推定部６１は、第１距離に基づいて、第１距離の減少度合いを算出する（Ｓ３６）。本実施形態では、推定部３５は、パイロットスプール１２について最初に取得された第１距離の初期値に対するＳ３５で取得された第１距離の減少度合いを算出する。

【0097】

次に、清浄度推定部６１は、累積駆動時間５３を取得する（Ｓ３７）。このステップでは、清浄度推定部６１は、記憶部５０から累積駆動時間５３を読み出して取得する。

【0098】

次に、清浄度推定部６１は、第１距離の減少度合い及び累積駆動時間５３に基づいて、第１距離の経時的な減少度合いを算出する（Ｓ３８）。このステップでは、清浄度推定部６１は、Ｓ３６で算出した第１距離の減少度合いを累積駆動時間５３で除算することにより、第１距離の経時的な減少度合いを算出する。

【0099】

次に、清浄度推定部６１は、算出した第１距離の経時的な減少度合いに基づいて、推定基準５２を用いて作動油４８の清浄度を推定する（Ｓ３９）。本実施形態の推定基準５２は、第１距離の経時的な減少度合いと作動油４８の清浄度とを対応付けたデータテーブルである。Ｓ３９の後、Ｓ４０を経て、動作Ｓ３０は終了する。

【0100】

上述したように、パイロットスプール１２は、その駆動により次第に摩耗していき、弁体１２ａの幅は徐々に小さくなる。すなわち、第１距離はその駆動時間に比例して小さくなる。そのため、作動油４８の清浄度も、その駆動時間により変化する。

【0101】

本実施形態によると、累積駆動時間を考慮するため、より正確に作動油４８の清浄度を把握できる。その結果、パイロットスプール１２の寿命をより正確に予測できる。

【0102】

［第４実施形態］
第４実施形態は、パイロットバルブ１０の交換を推奨する旨を報知する点で第１実施形態と異なり、他の構成は同様である。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

【0103】

図１５に示すように、出力部３６は、算出された第１距離が基準値以下である場合、パイロットバルブ１０の交換を推奨する旨を報知する報知部６３を含む。

【0104】

図１６を用いて、本実施形態のバルブ制御装置１００の動作を説明する。図１６のＳ５１～Ｓ５５は、第１実施形態のＳ１１～Ｓ１５と同様であるため、その説明を省略する。

【0105】

Ｓ５５の後、推定部３５は、第２取得部３４で算出された第１距離が基準値以下であるかどうかを判定する（Ｓ５６）。この基準値は、第１実施形態で説明した基準値と同様である。

【0106】

基準値よりも大きい場合（Ｓ５６のＮ）、動作Ｓ５０はＳ５７に進む。基準値以下である場合（Ｓ５６のＹ）、動作Ｓ５０はＳ５８に進む。

【0107】

Ｓ５７及びＳ５８では、推定部３５は、第１距離と基準値との比較に基づいて、パイロットスプール１２の状態を推定する。Ｓ５７及びＳ５８は、Ｓ１６と同様である。Ｓ５７の後、推定部３５は推定結果を出力部３６に出力し、動作Ｓ５０はＳ５９に進む。Ｓ５８の後、推定部３５は推定結果及び報知指示を出力部３６に出力し、動作Ｓ５０はＳ６０に進む。

【0108】

Ｓ５９及びＳ６０では、出力部３６は、パイロットスプール１２の状態の推定結果を出力する。Ｓ５９及びＳ６０は、Ｓ１７と同様である。Ｓ５９の後、動作Ｓ５０は終了する。Ｓ６０の後、動作Ｓ５０はＳ６１に進む。

【0109】

Ｓ６１では、報知部６３は、パイロットバルブ１０の交換を推奨する旨を報知する。例えば、報知部６３は、無線通信部３８を介して報知信号をリモートコントローラ４０に出力し、リモートコントローラ４０のディスプレイにパイロットバルブ１０の交換を推奨する旨を表示させる。報知部６３は、リモートコントローラ４０に上記推奨する旨の音声を発生させてもよい。Ｓ６１の後、動作Ｓ５０は終了する。

【0110】

本実施形態によると、算出された第１距離が基準値以下である場合、パイロットバルブ１０の交換を推奨する旨が報知される。そのため、適切な交換時期にパイロットバルブ１０を交換することが可能となる。

【0111】

また、基準値は、第１の時点から第２の時点までの第１距離の経時的な減少度合いに基づいて設定されてもよい。例えば、基準値は、上述の第１の時点から上述の第２の時点までのパイロットスプール１２の駆動時間と、第１の時点で取得された第１距離と第２の時点で取得された第１距離との比較とに基づいて設定されてもよい。具体的には、基準値は、第１の時点から第２の時点までの駆動時間と対する、第１の時点から第２の時点までに算出された各第１距離の近似曲線の傾きの絶対値に基づいて定められてもよい。この近似曲線は、第１の時点から第２の時点までの第１距離の経時的な減少度合いに対応する。

【0112】

例えば、報知部６３は、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１距離の近似曲線の傾きの絶対値が大きいほど、この基準値を相対的に大きく設定し、この絶対値が小さいほど、この基準値を相対的に小さく設定してもよい。報知部６３は、算出毎の第１距離の近似曲線の傾きとこの基準値とを対応付けた基準値のデータテーブルから、得られた近似曲線の傾きに対応する基準値を抽出する。この場合、基準値のデータテーブルは、記憶部５０に予め記憶される。報知部６３は、この抽出した基準値をＳ４６の判定用の基準値として設定する。これにより、パイロットスプール１２の状態が変化しやすいほど、早期に交換の報知がなされる。そのため、油圧サーボバルブ１に故障や不具合が生じる前に、パイロットバルブ１０の修理や交換などの適切な措置を迅速に講じやすくなる。この場合、例えば、上記時間計測部６２がさらに設けられればよい。また、この場合、基準値は、上記の近似曲線に限定されず、例えば、第１の時点から第２の時点までの駆動時間と対する、第１の時点で取得された第１距離と第２の時点で取得された第１距離との傾き等に基づいて設定されてもよい。上記第１実施形態においても、このように設定された基準値が用いられてもよい。

【0113】

［第５実施形態］
第５実施形態は、第１距離の取得方法である。本発明の方法は各種の油圧サーボバルブによって実現されるが、本実施形態では油圧サーボバルブ１によって実現される。

【0114】

本発明の方法は、流体（例えば、作動油４８）を入力する第１ポート１６ｐ、第１ポート１６ｐから入力された作動油４８をアクチュエータ（例えばメインバルブ２０）に供給する第２ポート１６ａ、及びアクチュエータへ供給した流体を排出する第３ポート１６ｔ、の連通状態をスプールの位置に応じて変えるパイロットバルブ１０のスプールであるパイロットスプール１２を駆動するステップと、パイロットスプール１２を駆動させたとき、パイロットスプール１２の実位置ＰＶｘと、当該実位置ＰＶｘにおけるアクチュエータに流れる流体の流量に関係する流量関係パラメータ（例えば、移動速度）の値と、を取得するステップと、実位置ＰＶｘと該実位置ＰＶｘにおける流量関係パラメータの値とに基づいて、第１ポート１６ｐと第２ポート１６ａとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である第１位置と、第３ポート１６ｔと第２ポート１６ａとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である第２位置と、第１位置と第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得するステップと、を含む。

【0115】

第５実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

【0116】

［第６実施形態］
第６実施形態は、第１距離の取得プログラムである。本発明の取得プログラムは、各種の油圧サーボバルブによって実現されるが、本実施形態では、油圧サーボバルブ１によって実現される。

【0117】

本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータを、流体（例えば、作動油４８）を入力する第１ポート１６ｐ、第１ポート１６ｐから入力された作動油４８をアクチュエータ（例えばメインバルブ２０）に供給する第２ポート１６ａ、及びアクチュエータへ供給した流体を排出する第３ポート１６ｔ、の連通状態をスプールの位置に応じて変えるパイロットバルブ１０のスプールであるパイロットスプール１２を駆動する駆動制御部３７と、パイロットスプール１２を駆動させたとき、パイロットスプール１２の実位置ＰＶｘと、当該実位置ＰＶｘにおけるアクチュエータに流れる流体の流量に関係する流量関係パラメータ（例えば、移動速度）の値と、を取得する第１取得部３１と、実位置ＰＶｘと該実位置ＰＶｘにおける流量関係パラメータの値とに基づいて、第１ポート１６ｐと第２ポート１６ａとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である第１位置と、第３ポート１６ｔと第２ポート１６ａとが連通したときのパイロットスプール１２の位置である第２位置と、第１位置と第２位置との間の第１距離と、のうちの少なくとも１つの値を取得する第２取得部３４と、として機能させる。

【0118】

コンピュータプログラムは、これらの機能はバルブ制御装置１００の機能ブロックに対応する複数のモジュールが実装されたアプリケーションプログラムとしてバルブ制御装置１００のストレージ（例えば記憶部５０）にインストールされてもよい。コンピュータプログラムはバルブ制御装置１００のプロセッサ（例えばＣＰＵ）のメインメモリに読み出しされて実行されてもよい。

【0119】

第６実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

【0120】

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。上述した実施形態は、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。上述した各実施形態および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。

【符号の説明】

【0121】

１０ パイロットバルブ、 ２０ メインバルブ、 ３１ 第１取得部、 ３２ 指令取得部、 ３３ 相関データ生成部、 ３４ 第２取得部、 ３５ 推定部、 ３６ 出力部、 ４０ リモートコントローラ、 ８２ エンジン制御装置、 １００ バルブ制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】