(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの動作に影響を与えることなく、複数の油圧アクチュエータから流出する戻り圧油のエネルギー回収効率を向上させる。【解決手段】機構１０の油圧シリンダ１１から流出する戻り圧油は、方向制御弁１３に流入し、流量が制御された後、メータアウト圧力補償弁１５に流入する。この際戻り圧油は、方向制御弁１３に流入する戻り圧油の圧力と流出する戻り圧油の圧力との差圧が一定となるようにメータアウト圧力補償弁１５で流量が制御される。メータアウト圧力補償弁１５から流出した戻り圧油はチェック弁１７を通過する。機構２０、３０でも同様にして、戻り圧油がチェック弁２７、３７を通過する。各チェック弁１７、２７、３７を通過した戻り圧油は合流し、油圧モータ５１に供給される。油圧モータ５１はこの戻り圧油のエネルギーによって駆動する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油を油圧モータ（５１）に供給し、戻り圧油のエネルギーで前記油圧モータ（５１）を駆動させる複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置において、
各油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）の圧油流出側に、
操作子の操作に応じて動作し、油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油の流量を制御する操作弁（１３、２３、３３）と、
前記操作弁（１３、２３、３３）に流入する戻り圧油の圧力と流出する戻り圧油の圧力との差圧を一定に保つように動作する圧力補償弁（１５、２５、３５）と、
前記油圧モータ（５１）側から前記圧力補償弁（１５、２５、３５）側への圧油の流れを阻止するチェック弁（１７、２７、３７）と、を備え、
各チェック弁（１７、２７、３７）の圧油流出側及び前記油圧モータ（５１）の圧油流入側を接続すること
を特徴とする複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置。
【請求項２】
前記油圧モータ（５１）の容量を制御して、回収する圧油エネルギーを変更する油圧モータ容量制御部（５２、５３）を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置。
【請求項３】
各油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油の圧力を測定し、各測定値のうちの少なくとも一つが閾値以上の場合は、閾値以上の戻り圧油のエネルギーを全て回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御するコントローラ（６０）を備えたこと
を特徴とする請求項２記載の複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置。
【請求項４】
前記コントローラ（６０）は、回収する戻り圧油を最高圧で回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御すること
を特徴とする請求項３記載の複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置。
【請求項５】
前記コントローラ（６０）は、更に各検出値が閾値未満の場合は、最高圧の戻り圧油のエネルギーを回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御すること
を特徴とする請求項３記載の複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の油圧アクチュエータから流出する戻り圧油を油圧モータに供給し、戻り圧油のエネルギーで油圧モータを駆動させる複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械に圧油エネルギー回収装置を適用することが提案されている。圧油エネルギー回収装置は、ブームなどを作動する際に、油圧アクチュエータから流出した戻り圧油のエネルギーを回収する。この回収されたエネルギーは油圧アクチュエータやエアコンのコンプレッサなどを駆動するエネルギーとして回生され、又は電気エネルギーや油圧エネルギーに変換され蓄積される。
【０００３】
圧油エネルギー回収装置の基本的な油圧回路を図５に示す。図５に示す油圧回路では、エンジン１によって主油圧ポンプ２が駆動され、主油圧ポンプ２から吐出された圧油が油路に設けられた方向制御弁４を介して油圧アクチュエータである油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａへ供給される。油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａに圧油が供給されると油圧シリンダ５が駆動され、ブーム等の負荷６が作動される。この際、他方のシリンダ室５ｂから戻り圧油が流出し、回収弁９（図面左位置）を介して圧力変換部９０に流入する。
【０００４】
圧力変換部９０は、油圧モータ９１と油圧ポンプ９２とからなり油圧モータ９１と油圧ポンプ９２とは回転軸同士が接続されている。戻り圧油が油圧モータ９１に流入することにより油圧モータ９１が駆動される。油圧モータ９１が駆動されると油圧ポンプ９２が駆動され、油圧ポンプ９２から圧油が吐出される。油圧ポンプ９２から吐出された圧油は、主油圧ポンプ２から吐出された圧油と共に油圧シリンダ５へ供給される。このように油圧シリンダ５から流出した戻り圧油のエネルギーは、油圧シリンダ５を駆動するために利用される。
【０００５】
ところで、建設機械には複数の油圧アクチュエータが設けられ、各油圧アクチュエータから戻り圧油が流出する。図５は、１つの油圧アクチュエータを有する圧油エネルギー回収装置を示すものであるが、下記特許文献１には、複数の油圧アクチュエータを有する圧油エネルギー回収装置が開示されている。この装置では、複数の油圧アクチュエータから流出する戻り圧油のうちの一つが選択され、選択された戻り圧油のみが油圧モータに供給されている。一方、選択されない戻り圧油はタンクに排出されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１８４６１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の装置によれば、選択されない戻り圧油のエネルギーのみが回収され、選択されない戻り圧油のエネルギーは廃棄される。選択された戻り圧油の圧力が選択されない戻り圧油の圧力よりも非常に高い場合には、多くのエネルギーが回収されていることになり、この装置のエネルギー回収効率は高いといえる。しかし選択された戻り圧油の圧力と選択されない戻り圧油の圧力との差があまりない場合には、多くのエネルギーが廃棄されることになり、この装置のエネルギー回収効率は低いといえる。
【０００８】
戻り圧油のエネルギー回収効率を向上させるためには、各油圧アクチュエータ毎に対応する油圧モータを設け、戻り圧油のエネルギーを個々に回収する方法が考えられる。しかし油圧シリンダの数だけ油圧モータが必要となり、装置全体のサイズが大きくなるという問題や製造コストが上昇するという問題がある。
【０００９】
複数の油圧シリンダから流出する戻り圧油を合流させるという方法も考えられる。しかし複数の管路からの圧油を合流すると、圧油は合流した圧油のうちの最低圧である圧油の圧力と等しくなる。合流した戻り圧油の圧力は、油圧モータで回収される圧力と等しくなるため更に低下する。すると油圧シリンダの戻り圧油が必要以上に低くなり、油圧シリンダつまり油圧アクチュエータの制御ができなくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータの動作に影響を与えることなく、複数の油圧アクチュエータから流出する戻り圧油のエネルギー回収効率を向上させることを解決課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
そこで第１発明は、
複数の油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油を油圧モータ（５１）に供給し、戻り圧油のエネルギーで前記油圧モータ（５１）を駆動させる複数油圧アクチュエータの戻り圧油エネルギー回収装置において、
各油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）の圧油流出側に、
操作子の操作に応じて動作し、油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油の流量を制御する操作弁（１３、２３、３３）と、
前記操作弁（１３、２３、３３）に流入する戻り圧油の圧力と流出する戻り圧油の圧力との差圧を一定に保つように動作する圧力補償弁（１５、２５、３５）と、
前記油圧モータ（５１）側から前記圧力補償弁（１５、２５、３５）側への圧油の流れを阻止するチェック弁（１７、２７、３７）と、を備え、
各チェック弁（１７、２７、３７）の圧油流出側及び前記油圧モータ（５１）の圧油流入側を接続すること
を特徴とする。
【００１２】
第１発明を図１を用いて説明する。
【００１３】
機構１０の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）１１から流出する戻り圧油は、方向制御弁（操作弁）１３に流入し、流量が制御された後、メータアウト圧力補償弁１５に流入する。この際戻り圧油は、方向制御弁１３に流入する戻り圧油の圧力と流出する戻り圧油の圧力との差圧が一定となるようにメータアウト圧力補償弁１５で流量が制御される。メータアウト圧力補償弁１５から流出した戻り圧油はチェック弁１７を通過する。機構２０、３０でも同様にして、戻り圧油がチェック弁２７、３７を通過する。各チェック弁１７、２７、３７を通過した戻り圧油は合流し、油圧モータ５１に供給される。油圧モータ５１はこの戻り圧油のエネルギーによって駆動する。
【００１４】
第１発明によれば、各油圧シリンダの戻り圧油流出側に圧力補償弁とチェック弁とが設けられているため、各油圧シリンダに対して下流側の圧力の影響を与えることなく、その戻り圧油を合流して回収することができる。したがって戻り圧油のエネルギーを無駄に廃棄することがなくなり、戻り圧油のエネルギー回収効率を向上させることが可能となる。
【００１５】
第２発明は、第１発明において、
前記油圧モータ（５１）の容量を制御して、回収する圧油エネルギーを変更する油圧モータ容量制御部（５２、５３）を備えたこと
を特徴とする。
【００１６】
第２発明によれば、回収圧力が各戻り圧油の圧力に応じて変更される。したがって最適な回収圧力を設定することができ、戻り圧油のエネルギー回収効率を更に向上させることが可能となる。
【００１７】
第３発明は、第２発明において、
各油圧アクチュエータ（１１、２１、３１）から流出する戻り圧油の圧力を測定し、各測定値のうちの少なくとも一つが閾値以上の場合は、閾値以上の戻り圧油のエネルギーを全て回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御するコントローラ（６０）を備えたこと
を特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第３発明において、
前記コントローラ（６０）は、回収する戻り圧油を最高圧で回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御すること
を特徴とする。
【００１９】
第３、第４発明によれば、回収圧力の閾値が設定され、圧力が閾値以上である戻り圧油のみが回収されている。仮に全ての戻り圧油を回収しようとすると、回収側の回収圧力を戻り圧油のうちの最低圧以下にしなければならず、回収圧力が必要以上に小さくなり回収効率が悪いといえる。しかし回収効率の向上が見込める程度の閾値を設け、圧力が閾値以上の戻り圧油のみを回収するようにすれば、回収効率を向上させることが可能となる。
【００２０】
第５発明は、第３発明において、
前記コントローラ（６０）は、更に各検出値が閾値未満の場合は、最高圧の戻り圧油のエネルギーを回収するように前記油圧モータ容量制御部（５２、５３）を制御すること
を特徴とする。
【００２１】
第５発明によれば、全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合は最高圧の戻り圧油のみが回収される。全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合は、戻り圧油を合流するよりも、最高圧の戻り圧油のみを単独で回収する方が回収効率が高い場合が多い。したがって全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合であっても回収効率を向上させることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る圧油エネルギー回収装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る圧油エネルギー回収装置の油圧回路を示す図である。図２は方向制御弁を示す図である。
【００２４】
本実施形態の圧油エネルギー回収装置は油圧シリンダ１１、２１、３１から排出される戻り圧油のエネルギーを回収するものである。なお機構１０、２０、３０の構成は同一であるため、ここでは機構１０について説明する。
【００２５】
主油圧ポンプ２はエンジン１又はモータによって駆動され、容量が一定の固定容量型である。主油圧ポンプ２は可変容量型でもよい。リリーフ弁３は主油圧ポンプ２の吐出側の圧力が設定値以上になった場合に油路を開放し、タンク９９に圧油を排出する。
【００２６】
方向制御弁１３は圧油ポート１３ａ−１〜４、１３ｂ−１〜４を有し、その弁位置は、大きくは位置１３−１、１３−２、１３−３に分けられる。方向制御弁１３は図示しない操作レバーの操作量に応じて油圧シリンダ１１に流入する圧油の流量を制御すると共に、油圧シリンダ１１から流出する戻り圧油の流量を制御する。また方向制御弁１３は操作レバーの操作に応じて油圧シリンダ１１への圧油の流出方向と油圧シリンダ１１からの圧油の流入方向とを制御する。全ての方向制御弁１３、２３、３３が中立位置（位置１３−２）である場合は、主油圧ポンプ２から吐出される圧油は方向制御弁１３、２３、３３を通過しタンク９９に排出される。方向制御弁１３は油圧シリンダ１１のシリンダ室１１ａ、１１ｂに連通すると共に、主油圧ポンプ２及びメータアウト圧力補償弁１５に連通する。
【００２７】
油圧シリンダ１１はシリンダ室１１ａ、１１ｂを有する油圧アクチュエータである。圧油がシリンダ室１１ａに流入すると、負荷６が一方向に駆動される。この際、シリンダ室１１ｂから戻り圧油が流出する。圧油がシリンダ室１１ｂに流入すると、負荷６が他方向に駆動される。この際、シリンダ室１１ａから戻り圧油が流出する。
【００２８】
メータアウト圧力補償弁１５の一方のパイロットポート１５ａには方向制御弁１３の流入側の戻り圧油が導入され、他方のパイロットポート１５ｂには方向制御弁１３の流出側の戻り圧油が導入される。このような構成によってメータアウト圧力補償弁１５は、自身の流出側の圧力に関わらず方向制御弁１３の前後差圧ΔＰ（＝方向制御弁１３の流入側の戻り圧油の圧力−方向制御弁１３の流出側の戻り圧油の圧力）が一定圧となるように、自身の開口面積を調整する。メータアウト圧力補償弁１５の流出ポートはチェック弁１７の流入ポート及び背圧弁１８の流入ポートに連通する。
【００２９】
チェック弁１７はメータアウト圧力補償弁１５側から油圧モータ５１側への圧油の流れを許容し、油圧モータ５１側からメータアウト圧力補償弁１５側への圧油の流れを阻止するようにされている。チェック弁１７の流出ポートは各チェック弁２７、３７の流出ポート及び油圧モータ５１に連通する。
【００３０】
背圧弁１８の一方のパイロットポート１８ａにはメータアウト圧力補償弁１５の流入側の戻り圧油が導入され、他方のパイロットポート１８ｂにはメータアウト圧力補償弁１５の流出側の戻り圧油が導入される。またパイロットポート１８ｂ側にはバネ１８ｃのバネ力が付与される。バネ１８ｃは、メータアウト圧力補償弁１５の圧力損失分に相当するバネ力を有する。このような構成によって背圧弁１８は、メータアウト圧力補償弁１５の前後差圧がバネ１８ｃのバネ力を下回った場合にメータアウト圧力補償弁１５の流出側の戻り圧油をタンク９９に排出する。
【００３１】
圧力計１９はメータアウト圧力補償弁１５の流入側の戻り圧油の圧力を計測する。
【００３２】
以上が戻り圧油を回収される側の機構１０の構成であり、機構２０、３０の構成も同一である。次に戻り圧油を回収する側の機構５０の構成について説明する。
【００３３】
可変容量型の油圧モータ５１はエンジン１と回転軸同士が接続されている。油圧モータ５１は各油圧シリンダ１１、２１、３１から流出する戻り圧油が供給されることによって回転する。油圧モータ５１の駆動力はエンジン１の駆動力の補助力として利用される。エンジン１の代わりに他の油圧モータや電動モータや油圧ポンプなどを接続してもよい。なお本明細書では油圧モータ５１は斜板式であるとして説明するが、これに限るものではない。
【００３４】
容量変更部５２はシリンダ５２ａとピストン５２ｂとバネ５２ｃとからなる。シリンダ５２ａ内には油圧モータ５１の斜板に接続されたピストン５２ｂが摺動自在に設けられている。ピストン５２ｂの一端には圧油の圧力が作用し、他端にはバネ５２ｃのバネ力が作用する。ピストン５２ｂの一端に作用する圧油の圧力が他端に作用するバネ力よりも大きい場合に、ピストン５２ｂはシリンダ５２ａ内を摺動し、油圧モータ５１の斜板の傾転角が小さくなる。すると、油圧モータ５１の容量は小さくなる。ピストン５２ｂの一端に作用する圧油の圧力が他端に作用するバネ力よりも小さい場合に、ピストン５２ｂはシリンダ５２ａ内を摺動し、油圧モータ５１の斜板の傾転角が大きくなる。すると、油圧モータ５１の容量は大きくなる。
【００３５】
なおピストン５２ｂの一端に作用する圧油の圧力が他端に作用するバネ力よりも大きい場合に、油圧モータ５１の容量を大きくし、ピストン５２ｂの一端に作用する圧油の圧力が他端に作用するバネ力よりも小さい場合に、油圧モータ５１の容量を小さくするように、容量変更部５２を構成してもよい。
【００３６】
電磁比例弁５３はコントローラ６０からの容量制御信号に応じて、圧力源５４から容量変更部５２への圧油の供給と、容量変更部５２からタンク９９への圧油の排出とを切り換えると共に、ピストン５２ｂに作用する圧油の圧力を制御する。
【００３７】
圧力計５９は油圧モータ５１の流入側の戻り圧油の圧力を計測する。
【００３８】
コントローラ６０は、予め設定された閾値及び各圧力計１９、２９、３９、５９の測定結果に基づき、電磁比例弁５３へ容量制御信号を出力する。
【００３９】
次に本実施形態の基本的な動作について説明する。
【００４０】
操作レバーによって方向制御弁１３が操作されて弁位置が１３−１にされると、主油圧ポンプ２からの圧油は方向制御弁１３のポート１３ｂ−３に流入しポート１３ａ−３から流出する。この圧油は油圧シリンダ１１のシリンダ室１１ａに流入する。するとブームなどの負荷６が縮退駆動される。この際、油圧シリンダ１１のシリンダ室１１ｂから戻り圧油が流出する。
【００４１】
流出した戻り圧油は、ポート１３ａ−２、ポート１３ｂ−２を通過し、メータアウト圧力補償弁１５に流入する。メータアウト圧力補償弁１５のパイロットポート１５ａには方向制御弁１３のポート１３ｂ−１から流出する戻り圧油が導入され、パイロットポート１５ｂには方向制御弁１３のポート１３ｂ−２から流出する戻り圧油が導入される。
【００４２】
メータアウト圧力補償弁１５は自身の流出側の圧力に関わらず、方向制御弁１３の前後差圧ΔＰが所定圧になるように動作する。前後差圧ΔＰが所定圧より大きい場合は、メータアウト圧力補償弁１５の開口面積は小さくされチェック弁１７側への流量が少なくされる。すると方向制御弁１３の流出側の圧力が高くなり、前後差圧ΔＰが徐々に小さくなる。前後差圧ΔＰが所定圧になったところで、その状態は維持される。前後差圧ΔＰが所定圧より小さい場合は、メータアウト圧力補償弁１５の開口面積は大きくされチェック弁１７側への流量が多くされる。すると方向制御弁１３の流出側の圧力が低くなり、前後差圧ΔＰが徐々に大きくなる。前後差圧ΔＰが所定圧になったところで、その状態は維持される。
【００４３】
メータアウト圧力補償弁１５からは圧力損失分だけ低圧になった戻り圧油が流出する。この戻り圧油はチェック弁１７から流出し、各チェック弁２７、３７から流出した戻り圧油と合流し、油圧モータ５１に流入する。合流した戻り圧油の圧力は、油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力と等しくなる。したがってメータアウト圧力補償弁１５から流出する戻り圧油の圧力が油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力よりも大きければ、その戻り圧油はチェック弁１７、２７、３７を通過し、油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力よりも小さければ、その戻り圧油はチェック弁１７、２７、３７で阻止される。
【００４４】
チェック弁１７で戻り圧油が阻止されると、メータアウト圧力補償弁１５の流出側の圧力が徐々に上昇する。すると背圧弁１８のパイロットポート１８ｂ側の圧力とパイロットポート１８ａ側の圧力との差が、バネ１８ｃにより設定された圧力差よりも小さくなり、背圧弁１８によって遮断されていたタンク９９への油路が開放される。したがってメータアウト圧力補償弁１５から流出する圧油はタンク９９に排出される。
【００４５】
ここで回収圧力の設定方法について説明する。
【００４６】
各圧力計１９、２９、３９の測定結果はコントローラ６０に入力される。コントローラ６０では、各圧力計１９、２９、３９の測定結果及び各メータアウト圧力補償弁１５、２５、３５の圧力損失に基づいて、各メータアウト圧力補償弁１５、２５、３５から流出する戻り圧油の圧力が求められる。そして求めた圧力と予め設定された閾値とが比較され、その結果に応じて下記（１）、（２）の何れかの処理が行われる。
【００４７】
（１）求めた圧力のうち何れかが閾値以上である場合
閾値以上の戻り圧油のうち最低圧の戻り圧油が回収されるように、コントローラ６０から電磁比例弁５３に容量制御信号Ｓｍｉｎが出力される。容量制御信号Ｓｍｉｎに応じて電磁比例弁５３は動作し、容量変更部５２への圧油の供給又は排出が行われる。圧油の供給又は排出に伴いピストン５２ｂは動作し、油圧モータ５１の斜板角が調整される。こうして油圧モータ５１の容量が調整され、回収圧力が設定される。以上の処理は圧力計５９の測定結果を参照しつつ行われる。
【００４８】
すると閾値以上の全ての戻り圧油が各チェック弁を通過し合流し、油圧モータ５１に流入する。
【００４９】
（２）求めた圧力が全て閾値未満である場合
戻り圧油のうち最高圧の戻り圧油が回収されるように、コントローラ６０から電磁比例弁５３に容量制御信号Ｓｍａｘが出力される。容量制御信号Ｓｍａｘに応じて電磁比例弁５３は動作し、容量変更部５２への圧油の供給又は排出が行われる。圧油の供給又は排出に伴いピストン５２ｂは動作し、油圧モータ５１の斜板角が調整される。こうして油圧モータ５１の容量が調整され、回収圧力が設定される。以上の処理は圧力計５９の測定結果を参照しつつ行われる。
【００５０】
すると最高圧の戻り圧油のみがチェック弁を通過し、油圧モータ５１に流入する。
【００５１】
なおコントローラ６０の閾値は固定であってもよいし、オペレータによって変更自在にしてもよい。
【００５２】
次に本発明に係る他の実施形態について説明する。
【００５３】
図３は本発明に係る他の形態の圧油エネルギー回収装置の油圧回路を示す図である。この油圧回路はＣＬＳＳ（Ｃｌｏｓｅｄ  ｃｅｎｔｅｒ  Ｌｏａｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる。図４は方向制御弁を示す図である。
【００５４】
本実施形態の圧油エネルギー回収装置は油圧シリンダ１１、２１、３１から排出される戻り圧油のエネルギーを回収するものである。なお機構１００、２００、３００の構成は同一であるため、ここでは機構１００について説明する。また図１に示す油圧回路の構成要素と同一のものには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図３に示す油圧回路は、油圧アクチュエータ１１、２１、３１の負荷圧の変化に応じて主油圧ポンプ２′の容量を制御するものである。
【００５６】
主油圧ポンプ２′はエンジン１又はモータによって駆動され、容量が変化する可変容量型である。アンロード弁７は、主油圧ポンプ２′の吐出圧と各油圧アクチュエータ１１、２１、３１の負荷圧のうちの最高圧との差がバネ７ａの設定圧を超えた場合に、主油圧ポンプ２′にかかる負荷を低減するために、主油圧ポンプ２′からの圧油をタンク９９に排出する。
【００５７】
ＬＳバルブ８は、各方向制御弁６３、７３、８３のポート６３ｂ−４、７３ｂ−４、８３ｂ−４から流出する圧油のうち最高圧の圧油と主油圧ポンプ２′から吐出される圧油の差圧に応じて、容量変更部４１への圧油の供給又は排出を制御する。容量変更部４１への圧油の供給又は排出によって主油圧ポンプ２′の容量は変化する。
【００５８】
方向制御弁６３は圧油の流入、流出ポート６３ａ−１〜４、６３ｂ−１〜４を有し、その弁位置は、大きくは位置６３−１、６３−２、６３−３に分けられる。方向制御弁６３は図示しない操作レバーの操作量に応じて油圧シリンダ１１に流入する圧油の流量を制御すると共に、油圧シリンダ１１から流出する戻り圧油の流量を制御する。また方向制御弁６３は操作レバーの操作に応じて油圧シリンダ１１への圧油の流出方向と油圧シリンダ１１からの圧油の流入方向とを制御する。方向制御弁６３はメータイン圧力補償弁６６−１、６６−２に連通すると共に、主油圧ポンプ２′及びメータアウト圧力補償弁６５に連通する。
【００５９】
メータイン圧力補償弁６６−１の一方のパイロットポート６６ａには、方向制御弁６３の流出側の供給圧油が導入され、他方のパイロットポート６６ｂには油圧アクチュエータ１１の負荷圧又は各方向制御弁６３、７３、８３のポート６３ｂ−４、７３ｂ−４、８３ｂ−４から流出する圧油のうち最高圧の圧油が導入される。メータイン圧力補償弁６６−２も同様である。
【００６０】
ロードチェック弁６７−１は、方向制御弁６３の流出側の供給圧油の圧力に応じて、メータイン圧力補償弁６６−１から油圧シリンダ１１への圧油の流れを許容し、油圧シリンダ１１からメータイン圧力補償弁６６−１への圧油の流れを阻止するようにされている。ロードチェック弁６７−２も同様である。
【００６１】
メータアウト圧力補償弁６５の一方のパイロットポート６５ａには、各方向制御弁６３、７３、８３のポート６３ｂ−４、７３ｂ−４、８３ｂ−４から流出する圧油のうち最高圧の圧油及び方向制御弁６３の流入側の戻り圧油が導入され、他方のパイロットポート６５ｂには、方向制御弁６３の流入側の供給圧油すなわち主油圧ポンプ２′の吐出圧油及び方向制御弁６３の流出側の戻り圧油が導入される。このような構成によってメータアウト圧力補償弁６５は、自身の流出側の圧力に関わらず方向制御弁６３の前後差圧ΔＰ１（＝主油圧ポンプ２′の吐出圧−各方向制御弁６３、７３、８３のポート６３ｂ−４、７３ｂ−４、８３ｂ−４から流出する圧油のうち最高圧）とΔＰ２（＝方向制御弁６３の流入側の戻り圧油の圧力−方向制御弁６３の流出側の戻り圧油の圧力）が略同一となるように、自身の開口面積を調整する。メータアウト圧力補償弁６５の流出ポートはチェック弁１７の流入ポート及び背圧弁１８の流入ポートに連通する。
【００６２】
次に本実施形態の基本的な動作について説明する。
【００６３】
操作レバーによって方向制御弁６３が操作されて弁位置が６３−１にされると、主油圧ポンプ２′からの圧油は方向制御弁６３のポート６３ｂ−３に流入しポート６３ａ−４から流出する。この圧油はメータイン圧力補償弁６６−１、ロードチェック弁６７−１を通過し、油圧シリンダ１１のシリンダ室１１ａに流入する。するとブームなどの負荷６が縮退駆動される。この際、油圧シリンダ１１のシリンダ室１１ｂから戻り圧油が流出する。
【００６４】
流出した戻り圧油は、ポート６３ａ−２、ポート６３ｂ−２を通過し、メータアウト圧力補償弁６５に流入する。メータアウト圧力補償弁６５のパイロットポート６５ａには、各方向制御弁６３、７３、８３のポート６３ｂ−４、７３ｂ−４、８３ｂ−４から流出する圧油のうち最高圧の圧油及び方向制御弁６３のポート６３ｂ−１から流出する戻り圧油が導入され、パイロットポート６５ｂには主油圧ポンプ２′から吐出される圧油及び方向制御弁６３のポート６３ｂ−２から流出する戻り圧油が導入される。
【００６５】
メータアウト圧力補償弁６５は自身の流出側の圧力に関わらず、方向制御弁６３の前後差圧ΔＰ１とΔＰ２が略同一圧になるように動作する。前後差圧ΔＰ１に対してΔＰ２が大きい場合は、メータアウト圧力補償弁６５の開口面積は小さくされチェック弁１７側への流量が少なくされる。すると方向制御弁６３の流出側の圧力が高くなり、前後差圧ΔＰ２は徐々にΔＰ１に近づく。前後差圧ΔＰ１とΔＰ２が略同一圧になったところで、その状態は維持される。前後差圧ΔＰ１に対してΔＰ２が小さい場合は、メータアウト圧力補償弁６５の開口面積は大きくされチェック弁１７側への流量が多くされる。すると方向制御弁６３の流出側の圧力が低くなり、前後差圧ΔＰ２は徐々にΔＰ１に近づく。前後差圧ΔＰ１とΔＰ２が略同一圧になったところで、その状態は維持される。
【００６６】
メータアウト圧力補償弁６５からは圧力損失分だけ低圧になった戻り圧油が流出する。この戻り圧油はチェック弁１７から流出し、各チェック弁２７、３７から流出した戻り圧油と合流し、油圧モータ５１に流入する。合流した戻り圧油の圧力は、油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力と等しくなる。したがってメータアウト圧力補償弁６５から流出する戻り圧油の圧力が油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力よりも大きければ、その戻り圧油はチェック弁１７、２７、３７を通過し、油圧モータ５１の容量に応じた回収圧力よりも小さければ、その戻り圧油はチェック弁１７、２７、３７で阻止される。
【００６７】
チェック弁１７で戻り圧油が阻止されると、メータアウト圧力補償弁６５の流出側の圧力が徐々に上昇する。すると背圧弁１８のパイロットポート１８ｂ側の圧力とパイロットポート１８ａ側の圧力との差が、バネ１８ｃにより設定された圧力差よりも小さくなり、背圧弁１８によって遮断されていたタンク９９への油路が開放される。したがってメータアウト圧力補償弁６５から流出する圧油はタンク９９に排出される。
【００６８】
回収圧力の設定方法については図１の油圧回路と同じである。
【００６９】
なお上記２つの実施形態では３つの油圧シリンダ１１、２１、３１から流出する戻り圧油のエネルギーを回収する装置を説明したが、油圧シリンダの数は任意である。
【００７０】
本発明によれば、各油圧シリンダの戻り圧油流出側に圧力補償弁とチェック弁とが設けられているため、各油圧シリンダに対して下流側の圧力の影響を与えることなく、その戻り圧油を合流して回収することができる。したがって戻り圧油のエネルギーを無駄に廃棄することがなくなり、戻り圧油のエネルギー回収効率を向上させることが可能となる。
【００７１】
また本発明によれば、回収圧力が各戻り圧油の圧力に応じて変更される。したがって最適な回収圧力を設定することができ、戻り圧油のエネルギー回収効率を更に向上させることが可能となる。
【００７２】
また本発明によれば、回収圧力の閾値が設定され、圧力が閾値以上である戻り圧油のみが回収されている。仮に全ての戻り圧油を回収しようとすると、回収側の回収圧力を戻り圧油のうちの最低圧以下にしなければならず、回収圧力が必要以上に小さくなり回収効率が悪いといえる。しかし回収効率の向上が見込める程度の閾値を設け、圧力が閾値以上の戻り圧油のみを回収するようにすれば、回収効率を向上させることが可能となる。
【００７３】
また本発明によれば、全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合は最高圧の戻り圧油のみが回収される。全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合は、戻り圧油を合流するよりも、最高圧の戻り圧油のみを単独で回収する方が回収効率が高い場合が多い。したがって全ての戻り圧油の圧力が閾値未満である場合であっても回収効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る圧油エネルギー回収装置の油圧回路を示す図である。
【図２】図２は方向制御弁を示す図である。
【図３】図３は本発明に係る他の形態の圧油エネルギー回収装置の油圧回路を示す図である。
【図４】図４は方向制御弁を示す図である。
【図５】図５は基本的な圧油エネルギー回収装置の油圧回路を示す図である。
【符号の説明】
２  主油圧ポンプ
１１、２１、３１  油圧シリンダ
１３、２３、３３  方向操作弁
１５、２５、３５  メータアウト圧力補償弁
１７、２７、３７  チェック弁
１８、２８、３８  背圧弁
１９、２９、３９  圧力計
５１  油圧モータ
５２  容量変更部
５３  電磁比例弁
６０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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