(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ポンプでの吸込性能を良好に維持できる流体圧回路を提供すること。【解決手段】セミクローズド油圧回路において、戻り回路Ｂ途中の連通部Ｄ近傍に絞り９１を備えた流入促進手段９０を設けた。このため、ポンプから圧送される作動油の流量を急激に増加させる場合でも、ポンプに吸い込まれる戻り回路Ｂ中の作動油、つまり絞り９１の流出口９１１から勢いよく流出する作動油の運動エネルギによって作動油タンク側からの作動油を効率よく補給でき、ポンプの吸込口側での作動油の吸込流量を十分に確保して吸込性能を良好に維持できる。【選択図】　図２
2004116741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧送するポンプ（１０）と、
圧送された流体の流体圧で駆動される駆動手段（２０）と、
駆動手段（２０）から戻る流体の気泡を除去する気泡除去手段（６０）と、
前記流体を収容するタンク（８０）とを備えているとともに、
前記駆動手段（２０）から前記気泡除去手段（６０）を介して前記ポンプ（１０）に至るまでの戻り回路（Ｂ）の途中には、前記タンク（８０）と連通する連通部（Ｄ）が設けられている流体圧回路（１〜３）であって、
前記連通部（Ｄ）の近傍には、前記タンク（８０）から当該戻り回路（Ｂ）への流体の流入を促進させる流入促進手段（９０）が設けられている
ことを特徴とする流体圧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、油圧回路のような流体圧回路に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、油圧ポンプによってアクチュエータを構成するシリンダ等の駆動手段に油圧を供給し、この駆動手段からの戻り回路中に気泡除去手段を設け、気泡除去手段によって気泡が除去された作動油をタンクに返さずに直接ポンプに戻す油圧回路が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような油圧回路では、戻り回路の途中にタンク側と連通する連通部が設けられ、駆動手段の動きや、動作環境（特に温度）によってポンプから駆動手段側に圧送される作動油の流量と、戻り回路を通してポンプに戻る作動油の流量との間で変動が生じた場合には、この連通部からタンク内へ作動油を戻したり、逆にタンクから作動油の供給を受けるようになっている。
具体的には、ポンプから圧送させる作動油の流量が戻り回路を通して戻る作動油の流量よりも少ない場合には、戻ってくる作動油の一部が余剰となるために連通部からタンクへ戻され、反対にポンプから圧送される流量が戻ってくる流量よりも多い場合には、ポンプに吸い込まれる流量を補うためにタンクから連通部を介して戻り回路中に作動油が補給される。従って、このような油圧回路は完全なクローズド回路ではなく、いわゆるセミクローズド油圧回路と称される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３１８１０３号公報（図１、図９、図１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセミクローズド油圧回路では、ポンプから圧送される作動油の流量が戻ってくる流量よりも多くなると、これに追従してタンク側から作動油が戻りラインに補給されるのであるが、ポンプから圧送される流量が急激に増加した場合には、タンク側からの補給が間に合わず、ポンプでの吸込性能が著しく低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、ポンプでの吸込性能を良好に維持できる流体圧回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用効果】
本発明の流体圧回路は、流体を圧送するポンプと、圧送された流体の流体圧で駆動される駆動手段と、駆動手段から戻る流体の気泡を除去する気泡除去手段と、前記流体を収容するタンクとを備えているとともに、前記駆動手段から前記気泡除去手段を介して前記ポンプに至るまでの戻り回路の途中には、前記タンクと連通する連通部が設けられている流体圧回路であって、前記連通部の近傍には、前記タンクから当該戻り回路への流体の流入を促進させる流入促進手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明によれば、戻り回路途中の連通部近傍に流体の流入促進手段を設けることにより、ポンプから圧送される流体の流量を急激に増加させる場合でも、ポンプに吸い込まれる戻り回路中の流体の運動エネルギによってタンク側からの流体が効率よく補給されるので、ポンプに吸い込まれる流体の吸込流量が十分に確保され、吸込性能が良好に維持される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る油圧回路（流体圧回路）１を図１および図２に基づいて説明する。なお、後述の第２実施形態以降では、以下に説明する第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、第２実施形態以降でのそれら構成部材の説明を省略または簡略化する。
【００１０】
油圧回路１は、作動油を圧送して油圧を供給するポンプ１０と、ポンプ１０からの油圧で駆動されるアクチュエータを構成するシリンダ（駆動手段）２０と、ポンプ１０からシリンダ２０への作動油の流れを切り換えるバルブ３０とを備えており、ポンプ１０からシリンダ２０までが作動油の供給回路Ａ、シリンダ２０からポンプ１０までが作動油の戻り回路Ｂとなっている。ここで、本実施形態では、駆動手段としてシリンダ２０を用いているが、その他、油圧モータ等であってもよく、駆動手段としてはその実施にあたって任意に決められてよい。
【００１１】
戻り回路Ｂの途中には、上流側から下流側に向けて順にオイルクーラ４０、リターンフィルタ５０、および気泡除去手段６０が設けられ、リターンフィルタ５０の上流側と気泡除去手段６０の上流側とにはそれぞれリリーフバルブ７０（７０Ａ，７０Ｂ）が設けられている。この際、気泡除去手段６０は、本実施形態ではサイクロン型であるが、任意の形態のものを適用できる。また、オイルクーラ４０、リターンフィルタ５０、リリーフバルブ７０、および前記バルブ３０は本発明に必須の構成ではなく、必要に応じて設けられればよい。さらに、バルブ３０が設けられる場合でも、その形態は図１に示すものに限定されず、駆動手段の形態に応じて適宜決定してよい。
【００１２】
気泡除去手段６０で除かれた気泡は、気泡回路Ｃを通して作動油タンク８０の作動油中に戻されるようになっている。除いた気泡を作動油タンク８０に戻すのは、気泡に混じって多少の作動油が含まれており、外部に容易に放出できないからである。また、作動油タンク８０内でも特に作動油中に戻すのは、気泡に混じった作動油を液面に落下させないためであり、この落下による新たな気泡を生じさせないためである。そして、このような気泡除去手段６０によれば、ここを通過した気泡なしの作動油を作動油タンク８０に戻すのではなく、直接ポンプ１０の吸込口へ戻すことができる。
【００１３】
作動油タンク８０は、戻り回路Ｂの途中であって、気泡除去手段６０とポンプ１０との間に設けられた連通部Ｄに連通回路Ｅを介して連通している。この作動油タンク８０内には、シリンダ２０の動きや温度変化による作動油の流量変動に対応するために必要最小限の作動油が収容されており、その流量変動に応じて作動油が出入りする。なお、作動油タンク８０内では、連通回路Ｅの流出入口にサクションストレーナ８１が設けられている。なお、連通回路Ｅは可能な限り短いことが望ましい。そうすることで作動油タンク８０から連通部Ｄに流れる作動油の連通回路Ｅ内での圧力損失を低減できるからである。
【００１４】
このような油圧回路１によれば、シリンダ２０のヘッド側とボトム側とでは、シリンダ２０のロッドの容積分だけヘッド側に入り込む作動油の量が少ない。このため、ポンプ１０からボトム側に作動油を供給するとともに、ヘッド側にある作動油を戻り回路Ｂを通して戻す場合には（ロッドを進出する場合）、ポンプ１０に戻る流量よりもポンプ１０から供給される流量の方が多くなり、その差分を作動油タンク８０から連通回路Ｅを通して供給される作動油で補う。反対に、バルブ３０を切り換えることで、ヘッド側に作動油を供給するとともに、ボトム側の作動油を戻す場合には（ロッドを引く場合）、戻る作動油の流量が多くなるため、その余剰分を連通回路Ｅを通して作動油タンク８０に返す。つまり、油圧回路１は、ポンプ１０の吸入口側において流量の過不足分を調整できるセミクローズド油圧回路になっている。
【００１５】
ところで、このようなセミクローズド油圧回路では従来、背景技術で説明した問題が生じる。そこで、本実施形態の油圧回路１では、図２に示すように、連通部Ｄ近傍に絞り９１を備えた流入促進手段９０が設けられている。
この流入促進手段９０の絞り９１によれば、その流出口９１１から流出する作動油の流速が高められるため、流出口９１１周りでは圧力が低下し、連通回路Ｅ側から戻り回路Ｂへの作動油の流入が促進される。すなわち、作動油の運動エネルギを利用して作動油タンク８０側からの流入が促進されるのである。従って、シリンダ２０の駆動状態の変動が激しい場合で、ポンプ１０からシリンダ２０のボトム側へ供給すべき作動油の流量が急激に多くなり、戻り回路Ｂを通して戻ってくる吸込流量が少ない場合でも、絞り９１から勢いよく流出する作動油の流れにつられて、作動油が作動油タンク８０側から効率よく補給される。また、作動油タンク８０からポンプ１０までの配管の長さが長く、ポンプ１０の吸込側が負圧気味になる場合でも、流入促進手段９０によりポンプ１０部分（吸込側）を正圧の方向に増圧できる。
【００１６】
なお、絞り９１の流出口９１１と連通部Ｄとの具体的な位置関係は、図２に示す位置関係に限定されず、流出口９１１から流出する作動油の運動エネルギが連通部Ｄからの作動油の流入を促進でき、かつ作動油の余剰分を連通部Ｄから作動油タンク８０へ支障なく戻すことが可能な範囲内で、任意に変更可能である。
【００１７】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）　すなわち、油圧回路１では、戻り回路Ｂ途中の連通部Ｄ近傍に絞り９１を備えた流入促進手段９０が設けられているので、ポンプ１０から圧送される作動油の流量を急激に増加させる場合でも、ポンプ１０に吸い込まれる戻り回路Ｂ中の作動油、つまり絞り９１の流出口９１１から勢いよく流出する作動油の運動エネルギによって作動油タンク８０側からの作動油を効率よく補給でき、ポンプ１０の吸込口側での作動油の吸込流量を十分に確保して吸込性能を良好に維持できる。
【００１８】
（２）　さらに、吸込性能を良好に維持できることにより、ポンプ１０の吸込口で負圧が生じる心配がないため、エアレーションの悪化を防止できるとともに、キャビテーションを生じにくくでき、ポンプ１０の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
（３）　また、絞り９１は、管状の部材を加工して戻り回路Ｂの管体Ｂ１に固定することで容易に設けることができ、安価でかつ信頼性も高い。しかも、連通部Ｄに対する絞り９１形成用の管状部材の取付位置を変えることで、吸込性能と作動油タンク８０への戻し性能とのバランスを調整できるから、流量変動の度合いが異なる他の油圧回路に絞り９１を適用する場合には、その油圧回路における最適なバランスが得られるように取付位置を決定すればよく、汎用性に優れている。
【００２０】
（４）　戻り回路Ｂにはリリーフバルブ７０が設けられているので、リターンフィルタ５０や気泡除去手段６０で不慮の目詰まり等が生じたり、寒冷時の作動油の粘度増加に伴って油圧がリリーフバルブ７０のセット圧を越えて上昇した場合には、これらのリリーフバルブ７０からのバイパス回路Ｆを通して作動油を作動油タンク８０に逃がすことができ、異常圧力を速やかに低下させて油圧回路１の構成機器類を確実に保護できる。
【００２１】
〔第２実施形態〕
図３には、本発明の第２実施形態として、戻り回路Ｂと連通回路Ｅとの連通部Ｄを、リターンフィルタ５０と気泡除去手段６０との間に設けた油圧回路２の例が示されている。
このような場合でも、前述した（１）〜（４）の効果を略同様に得ることができる。また、連通部Ｄをリリーフバルブ７０Ｂの下流に設けることにより、連通部Ｄ近傍の流入促進手段９０で目詰まり等が生じた場合には、このリリーフバルブ７０Ｂによって減圧でき、流入促進手段９０を確実に保護できる。
【００２２】
〔第３実施形態〕
図４には、本発明の第３実施形態として、リターンフィルタ５０および気泡除去手段６０を作動油タンク８０内に収容した油圧回路３の例が示されており、また、本実施形態では、連通部Ｄが作動油タンク８０の内の作動油中に埋没されていいる。
このような場合でも、前述した（１）〜（４）の効果を略同様に得ることができる。また、リターンフィルタ５０および気泡除去手段６０が作動油タンク８０内に収容されているので、外部配管等を簡略化できる。さらに、図中に一点鎖線で示すように、リターンフィルタ５０および気泡除去手段６０をユニット化すれば、メンテナンス時の取り扱いを容易にできるうえ、油圧回路３全体の小型化を促進できる。
なお、リリーフバルブ等も作動油タンク８０内に収容されるのであるが、図４では、その図示を省略してある。
【００２３】
〔第４実施形態〕
図５には、本発明の第４実施形態として、流入促進手段９０の別形態が示されている。本実施形態の流入促進手段９０は、戻り回路Ｂの管体Ｂ２端部に形成されたの絞り９１に加え、当該絞り９１の下流側にインペラ９２を備えており、流出口９１１から勢いよく流出する作動油でインペラ９２が回転し、この回転力をも利用して作動油タンク（不図示）側からの作動油の流入を促進させるものである。また、本実施形態では、作動油タンク側からの作動油がインペラ９２の全周を使用して効率的に引き込まれるように、連通部Ｄが絞り９１全体を覆うように設けられている。
このような場合でも、前述した（１）〜（４）の効果を略同様に得ることができる。
【００２４】
〔第５実施形態〕
図６には、本発明の第５実施形態として、流入促進手段９０のさらに別形態が示されている。本実施形態の流入促進手段９０は、絞り９１に加え、ケーシング９３内に設けられた小径の第１インペラ９４と大径の第２インペラ９５とを備え、各インペラ９４，９５がシャフト９６で一体とされ、ケーシング９３に回転可能に支持されている。
【００２５】
ケーシング９３内では、第１インペラ９４の上流側に絞り９１が設けられ、流出口９１１から流出した作動油の運動エネルギで第１インペラ９４が回転し、同時に第２インペラ９５もが回転する。そして、第１インペラ９４を通過した作動油はシャフト９６に沿った中空部９７を流れ、第２インペラ９５側を通過してケーシング９３の外部に流出し、ポンプ（不図示）側に向かう。ここで、中空部９７には連通回路Ｅが連通しており、すぐ下流側の第２インペラ９５の回転によって作動油タンク（不図示）側からの作動油の流入を促している。
このような場合でも、前述した（１）〜（４）の効果を略同様に得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記第３実施形態（図４）では、連通部Ｄが作動油タンク８０内で作動油中に埋没しているのであるが、このような場合の連通部Ｄおよび絞り９１の構造としては、図７に示すように、戻り回路Ｂを構成する上流側の管体Ｂ２の端部に絞り９１が形成され、この絞り９１の流出口９１１が下流側の管体Ｂ３の開口部内に僅かに挿入されるか（図７の状態）、開口部に近接させるように設けられていてもよい。
このような場合には、流通回路を形成するための管体を不要にでき、構造を簡略化できるというメリットがある。
【００２７】
また、図１に二点鎖線で示すように、連通部Ｄを気泡除去装置６０のすぐ下流側に設けてもよい。このような場合には、気泡除去装置６０から流出する勢いのある作動油の運動エネルギをも利用できるから、作動油を絞り９１から流出させた場合の流速をさらに高めることができ、作動中タンク８０側からの作動油をより効果的に流入させることができる。
前記実施形態では、本発明に係る流体として作動油が用いられていたが、流体としては作動油に限定されるものではなく、任意の液体であってよい。
【００２８】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体圧回路を示す回路図。
【図２】第１実施形態の要部を示す断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る流体圧回路を示す回路図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る流体圧回路を示す回路図。
【図５】本発明の第４実施形態を示す断面図。
【図６】本発明の第５実施形態を示す断面図。
【図７】本発明の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
１，２，３…流体圧回路、１０…ポンプ、２０…駆動手段であるシリンダ、６０…気泡除去手段、８０…作動油タンク、９０…流入促進手段、９１…流入促進手段を構成する絞り、９２…流入促進手段を構成するインペラ、９４…流入促進手段を構成する第１インペラ、９５…流入促進手段を構成する第２インペラ、Ｂ…戻り回路、Ｄ…連通部。
【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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【図６】
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【図７】
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