(57)【要約】【課題】流体給排装置によって作動流体が給排される流体圧アクチュエータを備えた設備において、流体圧アクチュエータを適切に動作させることができ、かつ作動流体の漏れによる環境の油汚染や製品の油汚染等を防止することを可能にする手段を提供する。【解決手段】水圧駆動システムは、作動水を動力源とする水圧シリンダ装置１と作動水給排装置２とを備えている。作動水給排装置２は、作動水貯槽１６と、作動水給排回路１２〜１５と、作動水供給路に介設された作動水供給ポンプ２０とを有する。作動水は、水と、水溶性の増粘多糖類からなる添加剤とを含む。添加剤は、水の動粘度ないしは粘度を増加させるととともに、水圧シリンダ装置１のシリンダ３とピストン４の摺接部の潤滑性を高める。添加剤の添加量は、作動水の標準運転温度範囲において作動水の動粘度が１０ｍｍ２／秒から４００ｍｍ２／秒までの範囲に入るように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された作動水を動力源とする水圧アクチュエータと、前記水圧アクチュエータに対して作動水を給排する作動水給排装置とを備えている水圧駆動システムであって、
前記作動水給排装置は、
作動水を貯留する作動水貯槽と、
前記作動水貯槽に貯留された作動水を前記水圧アクチュエータに供給するとともに、前記水圧アクチュエータから排出された作動水を前記作動水貯槽に還流させる作動水給排回路と、
前記作動水給排回路の一部をなす作動水供給路に介設され、前記作動水貯槽に貯留されている作動水を吸入し加圧して吐出する作動水供給ポンプとを有し、
作動水は、水と、該水の動粘度を増加させるととともに、前記水圧アクチュエータの互いに摺動する部材間の潤滑性を高める、水溶性の天然有機高分子化合物からなる添加剤とを含み、該添加剤の添加量が、作動水の標準運転温度範囲において作動水の動粘度が１０ｍｍ２／秒から４００ｍｍ２／秒までの範囲に入るように設定されていることを特徴とする水圧駆動システム。
【請求項２】
前記添加剤の添加量が、作動水の標準運転温度範囲において作動水の動粘度が２０ｍｍ２／秒から１５０ｍｍ２／秒までの範囲に入るように設定されていることを特徴とする水圧駆動システム。
【請求項３】
前記添加剤の添加量が、作動水の標準運転温度範囲において作動水の動粘度が３０ｍｍ２／秒から６０ｍｍ２／秒までの範囲に入るように設定されていることを特徴とする水圧駆動システム。
【請求項４】
前記添加剤は増粘多糖類であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項５】
前記増粘多糖類は、タマリンドシードガム、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、ペクチン、キトサン、カラギーナン、キチンもしくはトロロアオイ又はこれらの増粘多糖類のうちの複数のものの混合物であることを特徴とする、請求項４に記載の水圧駆動システム。
【請求項６】
作動水はグリセロールを含み、作動水のグリセロール濃度は５質量％から２０質量％までの範囲であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項７】
作動水は、食品用又は医療品用の防腐剤を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項８】
前記防腐剤は、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル、安息香酸、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ヒノキチオールもしくはフェノキシエタノール又はこれらの防腐剤のうちの複数のものの混合物であることを特徴とする、請求項７に記載の水圧駆動システム。
【請求項９】
作動水への防腐剤の添加量は、作動水への添加剤の添加量の０．１〜１倍であることを特徴とする、請求項７又は８に記載の水圧駆動システム。
【請求項１０】
前記水圧アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダの中空部に嵌入され作動水によりシリンダ内で複動させられるピストンとを有する水圧シリンダ装置であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項１１】
前記水圧アクチュエータは、加圧された作動水を動力源とする水圧モータであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項１２】
前記作動水給排装置は、作動水に滅菌処理又は減菌処理を施す除菌装置を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の水圧駆動システム。
【請求項１３】
前記除菌装置は、前記作動水貯槽に貯留されている作動水に紫外線を照射して滅菌処理又は減菌処理を施す紫外線灯であることを特徴とする、請求項１２に記載の水圧駆動システム。
【請求項１４】
前記除菌装置は、前記作動水給排回路に設けられ、作動水を加熱して滅菌処理又は減菌処理を施す作動水加熱装置であることを特徴とする、請求項１２に記載の水圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧された作動水を動力源とする水圧アクチュエータと、該水圧アクチュエータに対して作動水を給排する作動水給排装置とを備えている水圧駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体圧アクチュエータ、例えばシリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンが、油圧ポンプから吐出された作動油の圧力により往復運動をする油圧シリンダは、同様の往復運動をする機械式のアクチュエータ、例えばラックピニオン機構やボールねじ機構などに比べて、構造が単純であり、出力が高く、かつ寿命が長いといった長所を有するので、種々の機械装置、例えば水門の開閉装置などのアクチュエータとして広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この種の油圧シリンダには、通常、油圧ポンプから吐出された作動油を油圧シリンダに対して給排するための作動油給排装置が設けられる。そして、作動油給排装置は、作動油を貯留する作動油貯槽と、作動油貯槽に貯留された作動油を油圧シリンダに供給するとともに、油圧シリンダから排出された作動油を作動油貯槽に還流させる作動油給排回路とを備えている。なお、作動油給排回路には複数の油路が設けられ、所定の油路に、油圧ポンプ、油路切換弁、流量調整弁、リリーフ弁、逆止弁等の種々の油圧機器が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１０７１０号公報
【特許文献２】特開２００３−７４５１８号公報
【特許文献３】特開２００４−６８８６３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】東京計器株式会社「パワーコントロール機器総合カタログ」                        付録１−１「推奨作動油粘度グレードと適正粘度範囲」                        付録１−２「油圧作動油」                        （www.tokyo-keiki.co.jp/hyd/j/products/pdf/z_001.pdf）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のとおり、油圧シリンダ及び作動油給排装置は、これらを構成する多数の部材が接続ないしは連結された構造物であるので、例えばある部材と他の部材の接続部ないしは連結部等で作動油が漏れることがある。そして、油圧シリンダが、例えば河川や用水路などに配設された水門等を駆動するためのものである場合、油圧シリンダないしは作動油給排装置から作動油が漏れると、この作動油が河川や用水路を流れる水に混入し、水の油汚染が生じるといった問題がある。
【０００７】
また、油圧シリンダが、作動油の付着が致命的となる製品、例えば、食品、化粧品、薬品などの製造設備のためのものである場合、油圧シリンダないしは作動油給排装置から作動油が漏れると、この作動油の製品への付着や混入等により、大量の製品を廃棄しなければならない事態が生じるおそれがあるといった問題がある。なお、このような問題は、油圧シリンダ以外の油圧アクチュエータ（例えば、油圧モータ）でも生じるのはもちろんである。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、加圧された作動流体を動力源とする流体圧アクチュエータと、該流体圧アクチュエータに対して作動流体を給排する作動流体給排装置とを備えた設備において、その設計ないしは製作が容易であり、流体圧アクチュエータを適切に動作させることができ、かつ作動流体の漏れによる環境の油汚染、あるいは該設備によって製造される製品の油汚染を防止することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る水圧駆動システムは、加圧された作動水を動力源（又はエネルギ源）とする水圧アクチュエータと、該水圧アクチュエータに対して作動水を給排する作動水給排装置とを備えている。ここで、作動水給排装置は、作動水を貯留する作動水貯槽と、作動水貯槽に貯留された作動水を水圧アクチュエータに供給するとともに水圧アクチュエータから排出された作動水を作動水貯槽に還流させる作動水給排回路と、作動水給排回路の一部をなす作動水供給路に介設され作動水貯槽に貯留されている作動水を吸入し加圧して吐出する作動水供給ポンプとを有する。また、作動水は、水と、水溶性の天然有機高分子化合物からなる添加剤とを含む。
【００１０】
ここで、添加剤は、水の動粘度ないしは粘度を増加させるととともに、水圧アクチュエータにおける互いに摺接（摺動）する部材間の潤滑性を高める。添加剤の添加量は、作動水の標準運転温度範囲ないしは通常運転温度範囲において作動水の動粘度が１０ｍｍ２／秒から４００ｍｍ２／秒までの範囲、好ましくは２０ｍｍ２／秒から１５０ｍｍ２／秒までの範囲、より好ましくは３０ｍｍ２／秒から６０ｍｍ２／秒までの範囲に入るように設定されている。
【００１１】
本発明に係る水圧駆動システムにおいて、添加剤は増粘多糖類であるのが好ましい。このような増粘多糖類としては、例えば、タマリンドシードガム、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、ペクチン、キトサン、カラギーナン、キチンもしくはトロロアオイ又はこれらの増粘多糖類のうちの複数のものの混合物などが挙げられる。また、作動水は、その潤滑性ないしは滑り性を高めるためにグリセロールを含んでいるのが好ましい。この場合、作動水のグリセロール濃度は、５質量％から２０質量％までの範囲に設定されるのが好ましい。
【００１２】
本発明に係る水圧駆動システムにおいて、作動水は、食品用又は医療品用の防腐剤を含んでいるのが好ましい。このような防腐剤としては、例えば、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル、安息香酸、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ヒノキチオールもしくはフェノキシエタノール又はこれらの防腐剤のうちの複数のものの混合物などが挙げられる。作動水への防腐剤の添加量は、作動水への添加剤の添加量の０．１〜１倍であるのが好ましい。
【００１３】
本発明に係る水圧駆動システムにおいて、水圧アクチュエータは、シリンダと、シリンダの中空部に嵌入され作動水によりシリンダ内で複動させられるピストンとを有する水圧シリンダ装置であってもよい。また、水圧アクチュエータは、加圧された作動水を動力源（又はエネルギ源）とする水圧モータであってもよい。
【００１４】
本発明に係る水圧駆動システムにおいて、作動水給排装置は、作動水に滅菌処理又は減菌処理を施す除菌装置を備えているのが好ましい。この場合、除菌装置は、作動水貯槽に貯留されている作動水に紫外線を照射して滅菌処理又は減菌処理を施す紫外線灯であってもよく、また作動水給排回路に設けられ作動水を加熱して滅菌処理又は減菌処理を施す作動水加熱装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る水圧駆動システムによれば、種々の設備（例えば、水門）を駆動する流体圧アクチュエータの作動流体として、作動油ではなく作動水を用いるので、流体圧アクチュエータ又は作動水給排装置で作動水の漏れが発生しても、油圧アクチュエータの場合のような環境の油汚染ないしは製品の油汚染は生じない。このため、本発明に係る水圧駆動システムは、作動油による汚染が問題となる設備、例えば水門の開閉装置や、食品、化粧品、薬品などの製造設備に有効に用いることができる。また、作動水に含まれる添加剤は一般に天然物から生成される増粘多糖類等であって基本的には安全かつ無害なものであり、また作動水中の添加物濃度は非常に低い（例えば、０．１〜１質量％）ので、作動水の漏れによる生体被害又は環境汚染はほとんど生じない。
【００１６】
また、本発明に係る水圧駆動システムでは、標準運転温度ないしは通常運転温度において油圧アクチュエータで一般に用いられる作動油と同程度の動粘度ないしは粘度をもつ作動水を用いるので、水圧シリンダ装置及び作動水給排装置は、基本的には、従来の油圧シリンダ及び作動油給排装置と同様の構造ないしは仕様のものとすることができる。したがって、水圧シリンダ装置及び作動水給排装置の設計ないしは製作に、従来の油圧駆動システムの設計仕様ないしはノウハウを利用することができ、その設計ないしは製作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る水圧駆動システムの構成を示す模式図である。
【図２】種々の増粘多糖類水溶液の２５℃における多糖類濃度と粘度の関係を示すグラフである。
【図３】グリセロール水溶液の２０℃におけるグリセロール濃度と粘度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、この実施形態では、流体圧アクチュエータが水圧シリンダ装置である水圧駆動システムについて説明を行うが、本発明は、加圧された作動水を駆動源（又はエネルギ源）とする流体アクチュエータとして、水圧シリンダ装置以外のもの（例えば、水圧モータ、水圧ポンプ等）を用いた水圧駆動システムにも同様に応用することができるのはもちろんである。
【００１９】
図１に示すように、本発明の典型的な実施形態に係る水圧駆動システムＳは、加圧された作動水（加工水）を動力源とする片ロッド形複動式の水圧シリンダ装置１と、該水圧シリンダ装置１に対して作動水を給排する作動水給排装置２とを備えている。ここで、水圧シリンダ装置１は、略円筒形のシリンダ３と、シリンダ３の円柱形の中空部（以下「シリンダ中空部」という。）に嵌入又は挿入された略円柱形のピストン４と、ピストン４の一方の端部に取り付けられた細長い円柱形（丸棒状）のピストンロッド５とを備えている。水圧シリンダ装置１は、シリンダ３、ピストン４及びピストンロッド５の各中心軸が鉛直方向（上下方向）に伸びるように配置された縦置き型の水圧シリンダ装置である。なお、水圧駆動システムＳに設けられる水圧シリンダ装置は、縦置き型のものに限定されるわけではなく、横置き型又は傾斜型の水圧シリンダであってもよいのはもちろんである。
【００２０】
そして、ピストンロッド５の先端部（ピストン４と反対側の端部）は、水圧シリンダ装置１によってピストンロッド中心軸方向に移動させられる負荷６（例えば、水門の扉体等）に連結されている。なお、以下では水圧シリンダ装置１の各構成要素の位置関係を簡明に示すため、水圧シリンダ装置１におけるキャップ側の位置を「上（上側）」といい、ロッド側の位置を「下（下側）」ということにする。
【００２１】
ピストン４は、シリンダ中空部内で上下方向に移動（摺動）することができる。そして、シリンダ中空部は、ピストン４によって上下に仕切られ、ピストン４の上側（キャップ側）に第１水室７が形成され、ピストン４の下側（ロッド側）に第２水室８が形成されている。水圧シリンダ装置１においては、加圧された作動水が第１水室７に供給されたときには、作動水の圧力によってピストン４及びピストンロッド５が下向きに移動させられ、加圧された作動水が第２水室８に供給されたときには、作動水の圧力によってピストン４及びピストンロッド５が上向きに移動させられ、これによって負荷６が上下方向に移動させられる。
【００２２】
作動水給排装置２は、水圧シリンダ装置１の動作時（ピストン摺動時）には、加圧された作動水を水圧シリンダ装置１の任意の一方の水室（第１水室７又は第２水室８）に供給するとともに、他方の水室（第２水室８又は第１水室７）から作動水を排出する。作動水給排装置２には、４ポート３位置方向制御弁である電磁式の水路切換弁１１が設けられている。水路切換弁１１の第１ポートＰ１は第１作動水通路１２を介して第１水室７に接続され、第２ポートＰ２は第２作動水通路１３を介して第２水室８に接続されている。また、水路切換弁１１の第３ポートＰ３には作動水供給路１４が接続され、第４ポートＰ４には作動水還流路１５が接続されている。作動水供給路１４及び作動水還流路１５の先端（水路切換弁１１に接続されていない方の端部）は、作動水を貯留する作動水貯槽１６内に導入されている。
【００２３】
作動水供給路１４の先端には、該作動水供給路１４に吸入される作動水中の異物、ごみ等を除去するフィルタ１７（又はストレーナ）が取り付けられ、このフィルタ１７は、作動水貯槽１６内に貯留された作動水に浸漬されている。作動水貯槽１６には、貯留している作動水の上面（全面）に紫外線を照射して作動水に殺菌処理又は滅菌処理を施す紫外線灯１８（殺菌灯）が設けられている。紫外線灯１８としては、とくに殺菌効果が高い２５０〜２６０ｎｍの紫外線（例えば、水銀のスペクトル線のうち、２５３.７ｎｍ付近（UV-C領域）のもの）を放射するものを用いるのが好ましい。ここで、紫外線灯１８は、防水構造として作動水に浸漬するようにしてもよい（水槽用殺菌灯）。なお、紫外線灯１８は、作動水の滅菌又は減菌に関連するその他の具体的事情（防腐剤の添加の有無又は濃度、作動水加熱装置の有無等）に応じて省略することも可能である。
【００２４】
作動水供給路１４には、電動機１９（又はガソリンエンジン等の原動機）によって駆動される作動水供給ポンプ２０が介設されている。作動水供給ポンプ２０は、作動水貯槽１６内の作動水を吸入し、加圧して水路切換弁１１の第３ポートＰ３に供給する。作動水の流れ方向に関して、作動水供給ポンプ２０より下流側（水路切換弁側）の作動水供給路１４と作動水還流路１５とを接続する第１バイパス水路２１が設けられ、この第１バイパス水路２１に、作動水供給ポンプ２０から吐出された作動水の圧力を調整するリリーフ弁２２が介設されている。
【００２５】
第１バイパス水路２１との接続部より作動水貯槽側において作動水還流路１５に、該作動水還流路内の作動水を加熱し、微生物ないしはバクテリアが死滅する温度（例えば、８０〜９０℃）まで昇温させて滅菌処理又は減菌処理を施す作動水加熱装置２３が設けられている。作動水加熱装置２３としては、高温のスチーム又は熱媒体を熱源とする熱交換器や電気ヒータなどを用いることができる。図示していないが、作動水加熱装置２３より作動水貯槽側において作動水還流路１５に、作動水を標準運転温度ないしは常温まで冷却する冷却器（例えば、水冷式熱交換器）を設けてもよい。
【００２６】
作動水加熱装置２３は作動水を常時加熱するようにしてもよく、また微生物ないしはバクテリアの発生状況に応じて適宜にないしは間欠的に作動水を加熱するようにしてもよい。なお、作動水加熱装置２３は、作動水の滅菌又は減菌に関連するその他の具体的事情（防腐剤の添加の有無又は濃度、紫外線灯の有無等）に応じて省略することも可能である。
【００２７】
水路切換弁１１は、水圧シリンダ装置１への作動水の給排経路を切り換える。詳しくは図示していないが、水路切換弁１１は制御装置（図示せず）によって制御されるソレノイド弁であり、作動水供給ポンプ２０によって加圧され第３ポートＰ３に供給された作動水を、第１作動水通路１２を介して第１水室７に供給する第１の状態と、第２作動水通路１３を介して第２水室８に供給する第２の状態と、水圧シリンダ装置１には作動水を供給しない第３の状態（図１に示されている状態）のいずれかにセットすることができる。
【００２８】
第１の状態では、第２水室８内の作動水は、第２作動水通路１３と作動水還流路１５とを介して作動水貯槽１６に還流し、第２の状態では、第１水室７内の作動水は、第１作動水通路１２と作動水還流路１５とを介して作動水貯槽１６に還流する。また、第３の状態では、第１作動水通路１２及び第２作動水通路１３の水路切換弁側の端部は閉止される。なお、水路切換弁１１を、第３の状態で作動水供給路１４と作動水還流路１５とが連通するように構成してもよい。この場合は、水圧シリンダ装置１の非動作時でも、第３の状態において作動水供給路１４と作動水還流路１５とを介して作動水を循環させ、作動水加熱装置２３で作動水を効果的に滅菌又は減菌することができる。また、水路切換弁１１を、第３の状態で第１作動水通路１２及び第２作動水通路１３が作動水還流路１５と連通するように構成してもよい。
【００２９】
第１作動水通路１２には、水路切換弁側から水圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には水圧シリンダ装置側から水路切換弁側への作動水の流れを係止（阻止）する第１パイロット操作式逆止弁２５と、互いに並列に接続された流量調整弁２６ａと逆止弁２６ｂとで構成される第１逆止弁付流量調整弁２６とが直列に介設されている。第１逆止弁付流量調整弁２６は、水路切換弁側から水圧シリンダ装置側への作動水の流れはとくには規制しないが、水圧シリンダ装置側から水路切換弁側への作動水の流量を調整する。なお、第２作動水通路１３に設定圧以上の水圧（パイロット圧）がかかっているときには、第１パイロット操作式逆止弁２５は、第１作動水通路１２における水圧シリンダ装置側から、水路切換弁側への作動水の流れを許容する。
【００３０】
また、第２作動水通路１３には、水路切換弁側から水圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には水圧シリンダ装置側から水路切換弁側への作動水の流れを係止（阻止）する第２パイロット操作式逆止弁２７と、互いに並列に接続された流量調整弁２８ａと逆止弁２８ｂとで構成される第２逆止弁付流量調整弁２８とが直列に介設されている。第２逆止弁付流量調整弁２８は、水路切換弁側から水圧シリンダ装置側への作動水の流れはとくには規制しないが、水圧シリンダ装置側から水路切換弁側への作動水の流量を調整する。なお、第１作動水通路１２に設定圧以上の水圧（パイロット圧）がかかっているときには、第２パイロット操作式逆止弁２７は、第２作動水通路１３における水圧シリンダ装置側から水路切換弁側への作動水の流れを許容する。
【００３１】
さらに、第１逆止弁付流量調整弁２６より水圧シリンダ装置側において、第１作動水通路１２に第１開閉弁３０が設けられる一方、第２逆止弁付流量調整弁２８より水圧シリンダ装置側において、第２作動水通路１３に第２開閉弁３１が設けられている。そして、第１、第２開閉弁３０、３１より水路切換弁側であり、かつ第１、第２逆止弁付流量調整弁２６、２８より水圧シリンダ装置側の位置において、第１作動水通路１２と第２作動水通路１３とを接続する第２バイパス水路３２が設けられ、この第２バイパス水路３２に第３開閉弁３３が介設されている。これらの第１〜第３開閉弁３０、３１、３３は、例えば第１、第２作動水通路１２、１３のフラッシング（洗浄）を行う際に、所定の態様で手動操作により開閉される（例えば、第１、第２開閉弁３０、３１が閉じられ、第３開閉弁３３が開かれる。）。
【００３２】
なお、第１逆止弁付流量調整弁２６を、第１作動水通路１２ではなく、第２作動水通路１３に介設してもよい。この場合、第１逆止弁付流量調整弁２６は、第２パイロット操作式逆止弁２７と第２逆止弁付流量調整弁２８の間に介設し、かつ逆止弁２６ｂは、水路切換弁側から水圧シリンダ装置側への作動水の流れを係止するように配置される。
【００３３】
水圧駆動システムＳで用いられる作動水は、水と、水溶性の増粘多糖類からなる添加剤と、食品用又は医療品用の防腐剤と、グリセロールとを含んでいる。ここで、添加剤は、作動水の動粘度又は粘度を増加させるととともに、水圧シリンダ装置１におけるシリンダ３とピストン４の摺接部（摺動部）の潤滑性ないしは滑り性を高めるために添加される。そして、添加剤の添加量は、作動水の標準運転温度範囲ないしは通常運転温度範囲（例えば、１０〜６０℃、又は２０〜５０℃）において作動水の動粘度又は粘度が、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータで用いられる作動油の標準運転温度ないしは通常運転温度（例えば、１０〜６０℃、又は２０〜５０℃）における動粘度又は粘度とおおむね一致するように設定される。
【００３４】
一般に、油圧アクチュエータにおいて、作動油は、その標準運転温度ないしは通常運転温度（例えば、１０〜６０℃）における動粘度が１０〜４００ｍｍ２／秒の範囲のものが使用可能である（例えば、非特許文献１参照。）。そして、本願発明者の知見によれば、作動油は、標準運転温度ないしは通常運転温度（例えば、１０〜６０℃又は２０〜５０℃）における動粘度が２０〜１５０ｍｍ２／秒の範囲のものが好ましく、動粘度が３０〜６０ｍｍ２／秒の範囲のものがとくに好ましい。かくして、この実施形態では、添加剤の添加量は、作動水の標準運転温度ないしは通常運転温度（例えば、１０〜６０℃、又は２０〜５０℃）における動粘度が１０〜４００ｍｍ２／秒の範囲内、好ましくは２０〜１５０ｍｍ２／秒、より好ましくは３０〜６０ｍｍ２／秒の範囲内となるように設定されている。
【００３５】
このように、本発明に係る水圧駆動システムＳでは、標準運転温度ないしは通常運転温度において油圧アクチュエータで一般に用いられる作動油と同程度の動粘度をもつ作動水を用いるので、水圧シリンダ装置１及び作動水給排装置２は、基本的には、従来の油圧シリンダ装置及び作動油給排装置と同様の構造ないしは仕様のものとすることができる。したがって、水圧シリンダ装置１及び作動水給排装置２の設計ないしは製作には、従来の油圧駆動システムの設計仕様ないしはノウハウを利用することができ、その設計ないしは製作が非常に容易となる。
【００３６】
添加剤としての水溶性の増粘多糖類には、例えばタマリンドシードガム、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、ペクチン、キトサン、カラギーナン、キチンもしくはトロロアオイ又はこれらの増粘多糖類のうちの複数のものの混合物などを用いることができる。これらの増粘多糖類は、水に少量（例えば、０．１〜１質量％）添加するだけで、標準運転温度ないしは通常運転温度において、油圧アクチュエータで使用される作動油と同等の動粘度又は粘度を生じさせることができる。
【００３７】
図２は、水溶性の増粘多糖類であるキサンタンガム（Ａ）、タマリンドシードガム（Ｂ）、グァーガム（Ｃ）、アラビアガム（Ｄ）及びローカストビーンガム（Ｅ）の水溶液の２５℃における多糖類濃度と粘度の関係の一例を示している。図２から明らかなとおり、アラビアガム（Ｄ）以外の増粘多糖類については、多糖類濃度が１質量％未満でも、多糖類水溶液の粘度は１００ｍＰａ・ｓを超えており、作動油とおおむね同等の粘度をもつことが分かる。なお、タマリンドシードガム水溶液は、比較的粘度が高く、かつその濃度と、粘度の対数値とが比例関係にあるので、作動水として有利であるものと考察される。
【００３８】
前記のとおり、水圧駆動システムＳでは、作動流体として作動油ではなく作動水を用いるので、水圧シリンダ装置１又は作動水給排装置２で作動水の漏れが発生しても、油圧アクチュエータの場合のような環境の油汚染ないしは製品の油汚染は生じない。このため、水圧駆動システムＳは、作動油による汚染が問題となる設備、例えば水門の開閉装置や、食品、化粧品、薬品などの製造設備に有効に用いることができる。また、作動水に含まれる添加剤は一般に天然物から生成される増粘多糖類であって、食品添加物としても用いられるものであり、基本的には安全かつ無害なものであり、また作動水中の添加物濃度は非常に低く（例えば、０．１〜１質量％）することができるので、作動水の漏れによる生体被害又は環境汚染はほとんど生じない。
【００３９】
以下、水溶性の増粘多糖類からなる添加剤としてキサンタンガム（Ａ）、タマリンドシードガム（Ｂ）、グァーガム（Ｃ）又はローカストビーンガム（Ｅ）を用いる場合について、標準運転温度ないしは通常運転温度の範囲内において（例えば、２５℃）、作動油とほぼ同等の動粘度ないしは粘度をもつ作動水を調製する方法を説明する。前記のとおり、一般に油圧アクチュエータで用いられる作動油の標準運転温度における動粘度は３０〜６０ｍｍ２／秒の範囲内であるのがとくに好ましい。そこで、以下では、例えば２５℃の作動水の動粘度を５０ｍｍ２／秒に設定する場合について、添加剤の添加量の算出方法を説明する。
【００４０】
作動水は大半が水であるので、その密度ρはほぼ１０００ｋｇ／ｍ３であり、したがって動粘度ν（＝粘度μ／密度ρ）が５０ｍｍ２／秒（すなわち、５０×１０−６ｍ２／秒）である作動水の粘度μ（＝動粘度ν×密度ρ）は、下記の式１で示すとおり、５０ｍＰａ・秒（５０ｃＰ）である。
［数１］
μ＝ν・ρ＝50×10−６[m2/s]×1000[kg/m3]＝0.050[Pa・s]＝50[mPa・s]……式１
【００４１】
一方、図２によれば、キサンタンガム（Ａ）を用いる場合、粘度が５０ｍＰａ・秒であるときのキサンタンガム濃度は０．０７質量％である。タマリンドシードガム（Ｂ）を用いる場合、粘度が５０ｍＰａ・秒であるときのタマリンドシードガム濃度は０．７３質量％である。グァーガム（Ｃ）を用いる場合、粘度が５０ｍＰａ・秒であるときのグァーガム濃度は０．２７質量％である。ローカストビーンガム（Ｅ）を用いる場合、粘度が５０ｍＰａ・秒であるときのローカストビーンガム濃度は０．３５質量％である。
【００４２】
したがって、２５℃の作動水において、キサンタンガム濃度を０．０７質量％に設定するか、タマリンドシードガム濃度を０．７３質量％に設定するか、グァーガム濃度を０．２７質量％に設定するか、又はローカストビーンガム濃度を０．３５質量％に設定すれば、動粘度が５０ｍｍ２／秒の作動水を得ることができる。ただし、後で説明するように、作動水の潤滑性ないしは滑り性を高めるために作動水にグリセロールを添加する場合、グリセロールによっても作動水の動粘度ないしは粘度が高められるので、グリセロールによる粘度の増加を考慮してタマリンドシードガムの添加量を多少減量してもよい。なお、添加剤として、前記の各増粘多糖類以外の増粘多糖類を用いる場合も、前記の手法とほぼ同様に、該増粘多糖類についての多糖類濃度と粘度の関係を示す公開されたデータ又は実測値を用いて、作動油と同等の動粘度ないしは粘度をもつ作動水を調製することができる。
【００４３】
ところで、作動水中に含まれる増粘多糖類は、作動水中に存在する微生物ないしはバクテリア等により腐敗する可能性がある。そこで、作動水には、添加剤の腐敗を防止ないしは抑制するために、食品用又は医療品用の防腐剤が添加されている。このような防腐剤としては、例えば、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル、安息香酸、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ヒノキチオールもしくはフェノキシエタノール又はこれらの防腐剤のうちの複数のものの混合物などを用いることができる。
【００４４】
作動水への防腐剤の添加量は、作動水の滅菌又は減菌が可能な範囲において、できる限り少なくするのが好ましい。例えば、防腐剤としてソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル、安息香酸、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ヒノキチオール又はフェノキシエタノールを用いる場合、作動水への防腐剤の添加量は、例えば増粘多糖類の添加量の０．１〜１倍とするのが好ましい。なお、防腐剤の添加量は、滅菌又は減菌が可能であればこのような範囲に限定されるものではないのはもちろんである。食品用又は医療品用の防腐剤は、滅菌又は減菌のための適正量の使用であれば基本的には人体に害が生じないものであるので、水圧シリンダ装置１又は作動水給排装置２から作動水が漏れたときでも、防腐剤による生体被害ないしは環境汚染はほとんど生じない。なお、防腐剤は、作動水の滅菌又は減菌に関連するその他の具体的事情（紫外線灯の有無、作動水加熱装置の有無等）に応じて省略することも可能である。
【００４５】
さらに、作動水には、水圧シリンダ装置１におけるシリンダ３とピストン４の摺接部の潤滑性ないしは滑り性をさらに高めるために、グリセロール（グリセリン）が添加されている。ここで、作動水中のグリセロール濃度は、例えば５〜２０質量％の範囲に設定される。グリセロールは、生体内で脂肪の基本構造として存在し、あるいは脂肪の分解により生体内に単独で存在するものであり、また甘味料等として食品に添加されるものである。したがって、水圧シリンダ装置１又は作動水給排装置２から作動水が漏れたときでも、グリセロールによる生体被害ないしは環境汚染はほとんど生じない。なお、グリセロールは、これを含まない作動水の潤滑性ないしは滑り性や、水圧シリンダ装置１におけるシリンダ３とピストン４の間の摺動特性ないしは摺接特性（例えば、材質、摺動面の平滑度、クリアランスの大きさ等）等に応じて省略することも可能である。
【００４６】
図３に示すように、一般にグリセロール水溶液の粘度は、グリセロール濃度に応じて累進的に高くなる。したがって、作動水にグリセロールを添加する場合は、グリセロールの添加量に応じて、添加剤の添加量を減量調整するのが好ましい。ただし、図３から明らかなとおり、グリセロール濃度が２０質量％であるグリセロール水溶液の２０℃における粘度は２ｍＰａ・ｓであり、グリセロールはさほど増粘作用を発揮していない。したがって、作動水のグリセロール濃度が２０％質量以下である場合は、グリセロールによる増粘を無視して添加剤の添加量を設定しても実用上、とくには問題は生じない。
【００４７】
以上、本発明の実施形態に係る水圧駆動システムＳによれば、動力源として作動油ではなく作動水を用いるので、水圧シリンダ装置１又は作動水給排装置２で作動水の漏れが発生しても、油圧アクチュエータの場合のような環境の油汚染ないしは製品の油汚染は生じない。このため、水圧駆動システムＳは、作動油による汚染が問題となる設備、例えば水門の開閉装置や、食品、化粧品、薬品などの製造設備に有効に用いることができる。また、前記のとおり、作動水に含まれる添加剤、防腐剤又はグリセロールは、基本的には安全かつ無害なものであるので、水圧シリンダ装置１又は作動水給排装置２における作動水の漏れによる生体被害又は環境汚染はほとんど生じない。
【００４８】
また、水圧駆動システムＳでは、標準運転温度ないしは通常運転温度において油圧アクチュエータで一般に用いられる作動油とほぼ同程度の動粘度をもつ作動水を用いるので、水圧シリンダ装置１及び作動水給排装置２は、基本的には、従来の油圧シリンダ装置及び作動油給排装置と同様の構造ないしは仕様のものとすることができる。したがって、水圧シリンダ装置１及び作動水給排装置２の設計ないしは製作には、従来の油圧駆動システムの仕設計様又はノウハウを利用することができるので、その設計ないしは製作が容易となる。
【００４９】
Ｓ  水圧駆動システム、Ｐ１  第１ポート、Ｐ２  第２ポート、Ｐ３  第３ポート、Ｐ４  第４ポート、１  水圧シリンダ装置、２  作動水給排装置、３  シリンダ、４  ピストン、５  ピストンロッド、６  負荷、７  第１水室、８  第２水室、１１  水路切換弁、１２  第１作動水通路、１３  第２作動水通路、１４  作動水供給路、１５  作動水還流路、１６  作動水貯槽、１７  フィルタ、１８  紫外線灯、１９  電動機、２０  作動水供給ポンプ、２１  第１バイパス水路、２２  リリーフ弁、２３  作動水加熱装置、２５  第１パイロット操作式逆止弁、２６  第１逆止弁付流量調整弁、２６ａ  流量調整弁、２６ｂ  逆止弁、２７  第２パイロット操作式逆止弁、２８  第２逆止弁付流量調整弁、２８ａ  流量調整弁、２８ｂ  逆止弁、３０  第１開閉弁、３１  第２開閉弁、３２  第２バイパス水路、３３  第３開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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