(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、
前記弁座に対向して設けられるポペットと、
前記ポペットを駆動するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータが収納される第１バルブケーシングと、を備え、
前記ポペットと前記第１バルブケーシングとの間に介在する板部材又は前記第１バルブケーシングは、前記ポペットの前記弁座とは反対側の端面と部分的に当接可能な当接面を有し、
前記当接面又は前記ポペットの前記端面の少なくとも一方は凹凸を有し、前記ポペットの前記端面が前記当接面に部分的に当接した状態で、前記凹凸によって、前記板部材又は前記第１バルブケーシングと前記ポペットの前記端面との間に空間が形成され、
前記ポペットの中心軸から前記ポペットの半径方向に延ばした直線が前記空間と交差する、前記ポペットの周方向における角度範囲の合計値が１８０度以上であり、
前記弁座を形成する第２バルブケーシングと、
前記第１バルブケーシングと前記第２バルブケーシングとの間において前記ポペットの外周側に設けられ、前記ポペットが収容される内部空間と外部空間とを連通させる少なくとも一つの連通窓が形成された環状スペーサと、をさらに備える
ことを特徴とするポペット弁。
【請求項２】
前記ポペットを前記弁座に向けて付勢するための付勢部材をさらに備え、
前記ポペット及び前記第１バルブケーシングは、それぞれ少なくとも一部が磁性体で形成され、
前記アクチュエータは、励磁状態において、前記付勢部材による付勢力に抗して前記第１バルブケーシングに向かって前記ポペットを引き付ける電磁力を生成するように構成されたソレノイドを含むことを特徴とする請求項１に記載のポペット弁。
【請求項３】
前記ポペットの前記端面と前記第１バルブケーシングとの間に設けられる非磁性体部をさらに備え、
前記非磁性体部は、前記ポペットの前記端面を形成する非磁性体層、または、非磁性体の前記板部材であることを特徴とする請求項２に記載のポペット弁。
【請求項４】
前記ポペットの前記端面と前記当接面との接触面積Ｓ１は、前記ポペットの前記端面のうち前記当接面と非接触である非接触面積Ｓ２よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項５】
前記凹凸は、複数の第１溝と、該第１溝と交差する複数の第２溝とによってメッシュ状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項６】
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに設けられた突出部によって形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項７】
弁座と、
前記弁座に対向して設けられるポペットと、
前記ポペットを駆動するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータが収納される第１バルブケーシングと、を備えるポペット弁であって、
前記ポペットと前記第１バルブケーシングとの間に介在する板部材又は前記第１バルブケーシングは、前記ポペットの前記弁座とは反対側の端面と部分的に当接可能な当接面を有し、
前記当接面又は前記ポペットの前記端面の少なくとも一方は凹凸を有し、前記ポペットの前記端面が前記当接面に部分的に当接した状態で、前記凹凸によって、前記板部材又は前記第１バルブケーシングと前記ポペットの前記端面との間に空間が形成され、
前記ポペットの中心軸から前記ポペットの半径方向に延ばした直線が前記空間と交差する、前記ポペットの周方向における角度範囲の合計値が１８０度以上であり、
前記ポペット弁は、油圧機械の作動室内の圧力を切り替えるように開閉可能に構成され、
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに対して設けられた前記油圧機械の作動油のドレン溝によって形成されることを特徴とするポペット弁。
【請求項８】
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに設けられたクラウニング処理が施された表面によって形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項９】
前記環状スペーサは、前記第２バルブケーシングに向けて延在する複数の脚部を含み、
前記複数の脚部は、前記環状スペーサの周方向において互いに間隔を空けて配置され、
前記少なくとも一つの連通窓は、隣り合う一対の前記脚部間の周方向位置に設けられることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項１０】
前記環状スペーサのうち前記連通窓からみて前記第１バルブケーシング側の部位は、前記ポペットの移動方向における厚さｔが、前記ポペットのシート外径をＤとしたとき、ｔ≧０．０３Ｄを満たすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のポペット弁。
【請求項１１】
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される作動室と外部流路との間の連通状態を制御するように構成された請求項１乃至１０の何れか一項に記載のポペット弁と、
を備えることを特徴とする油圧機械。
【請求項１２】
前記油圧機械は、高圧油が流れる高圧油流路および低圧油が流れる低圧油流路に接続され、
前記ポペット弁は、前記作動室と前記高圧油流路との間の連通状態を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の油圧機械。
【請求項１３】
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の油圧機械。
【請求項１４】
再生エネルギーを受け取って回転するように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて作動油を昇圧するように構成された油圧ポンプと、
前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方は、請求項１１又は１２の油圧機械であることを特徴とする再生可能エネルギー発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポペット弁、油圧機械および再生エネルギー型発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁として、弁座のシート面とバルブケーシングの内壁面との間においてポペットが直線状に移動する構成が知られている。この種のポペット弁においては、ポペット弁の閉弁時、ポペットの一端側がシート面に当接した状態となって流路が塞がれ、開弁時、ポペットの一端側がシート面から離れて他端側がバルブケーシングに当接した状態となって流路が開かれる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポペットがガイド部材に沿って弁座のシート面とバルブケーシングの内壁面との間で移動するように構成されたポペット弁が記載されている。このポペット弁においては、開弁時、ポペットのシート面に当接する側とは反対側の端面と、バルブケーシングの内壁面とが面接触した状態でポペットが保持される。
また、特許文献２には、油圧機械において高圧弁として用いられるポペット弁が記載されている。このポペット弁においても、ガイド部材として機能するポペットロッドに沿ってポペットが移動するようになっており、開弁時、ソレノイドを収容したバルブケーシングの内壁面とポペットのソレノイド当接面とが面接触した状態でポペットが保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１１８１８２号
【特許文献２】国際公開第２０１４／０２４２３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されるように、開弁時にバルブケーシングの内壁面とポペットの端面とが面接触した状態でポペットが保持されるポペット弁においては、弁動作の応答性が低下してしまうという問題があった。例えば、ポペットが開いた状態ではバルブケーシングの内壁面とポペットの端面とが面接触により密着しているが、閉弁動作時にポペットの端面がバルブケーシングの内壁面から離れる際に、ポペットの端面とバルブケーシングの内壁面との隙間が開いてこれらの面の間の空間に短時間の膨張が生じて前記空間の圧力が低下し、ポペットの前記端面とポペットの弁座側の面との間に差圧が発生する。この差圧によって閉弁動作の応答性が低下してしまうこととなる。同様に、開弁動作時においては、ポペットの端面がバルブケーシングの内壁面に近づく際に、これらの面の間の空間に短時間の圧縮が生じて前記空間の圧力が上昇し、ポペットの前記端面とポペットの弁座側の面との間に発生した差圧によって開弁動作の応答性が低下する場合がある。
【０００６】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態の目的は、ポペット弁の動作時にポペットのバルブケーシング側の端面と弁座側の面との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下を抑制し得るポペット弁、油圧機械および再生エネルギー型発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るポペット弁は、
弁座と、
前記弁座に対向して設けられるポペットと、
前記ポペットを駆動するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータが収納される第１バルブケーシングと、を備え、
前記ポペットと前記第１バルブケーシングとの間に介在する板部材又は前記第１バルブケーシングは、前記ポペットの前記弁座とは反対側の端面と部分的に当接可能な当接面を有し、
前記当接面又は前記ポペットの前記端面の少なくとも一方は凹凸を有し、前記ポペットの前記端面が前記当接面に部分的に当接した状態で、前記凹凸によって、前記板部材又は前記第１バルブケーシングと前記ポペットの前記端面との間に空間が形成され、
前記ポペットの中心軸を通り半径方向に平行な直線が前記空間と交差する、前記ポペットの周方向における角度範囲の合計値が１８０度以上である。
なお、本実施形態において、「前記ポペットの前記弁座とは反対側の端面」とは、ポペットの移動方向におけるポペットの２つの端面のうち弁座から遠い側の端面をいう。また、本実施形態において、前記第１バルブケーシングに前記当接面が設けられる場合、すなわち前記第１バルブケーシングが前記ポペットの前記端面に当接する場合、前記ポペット弁は前記板部材を備えていなくてもよい。
【０００８】
上記（１）のポペット弁において、前記板部材又は前記第１バルブケーシングは、前記ポペットの前記弁座とは反対側の端面と部分的に当接可能な当接面を有する。また、前記当接面又は前記ポペットの前記端面の少なくとも一方は凹凸を有し、前記ポペットの前記端面が前記当接面に部分的に当接した状態で、前記凹凸によって、前記板部材又は前記第１バルブケーシングと前記ポペットの前記端面との間に空間が形成される。さらに、前記ポペットの中心軸を通り半径方向に平行な直線が前記空間と交差する、前記ポペットの周方向における角度範囲の合計値が１８０度以上である。この構成により、ポペット弁の動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下を抑制できる。すなわち、閉弁動作においては、ポペットの前記端面が板部材又は第１バルブケーシングの前記当接面から離れる際に、前記空間の存在によって、ポペットの前記端面と前記当接面の間の間隙における急激な圧力低下を抑制でき、ポペットの前記端面と弁座側の面との間の差圧を小さくできる。これにより、ポペットの前記端面と弁座側の面との間の差圧に起因した閉弁動作の応答性の低下を抑制できる。また、前記空間によってポペットの前記端面と前記当接面との接触面積を小さくできるので、前記端面と前記当接面とが密着し難い構造とすることができ、このことによっても閉弁動作の応答性低下の抑制が図れる。同様に、開弁動作においては、ポペットの前記端面が前記当接面に近づく際に、前記空間の存在によって、ポペットの前記端面と前記当接面の間の間隙における急激な圧力上昇を抑制でき、ポペットの前記端面と弁座側の面との間の差圧を小さくできる。これにより、ポペットの前記端面と弁座側の面との間の差圧に起因した開弁動作の応答性の低下を抑制できる。なお、ポペットの前記端面と前記当接面とが接触した状態において、前記空間にポペット周囲の流体が流入可能な構成である場合には、ポペットの前記端面と弁座側の面との間の差圧をより小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ポペットを前記弁座に向けて付勢するための付勢部材をさらに備え、
前記ポペット及び前記第１バルブケーシングは、それぞれ少なくとも一部が磁性体で形成され、
前記アクチュエータは、励磁状態において、前記付勢部材による付勢力に抗して前記第１バルブケーシングに向かって前記ポペットを引き付ける電磁力を生成するように構成されたソレノイドを含む。
【００１０】
ポペット弁が上記（２）に記載されるようなノーマルクローズ式の電磁弁の場合、上述したように、閉弁動作時にソレノイドへの通電を停止しても、バルブケーシングの残留磁気に起因した吸着力によって、閉弁応答速度が低下してしまうことがある。
そこで、ノーマルクローズ式の電磁弁に対して上記（１）の構成を適用すれば、開弁位置にあるポペットの前記端面と、第１バルブケーシング又は板部材の磁気吸着面（上記（１）の当接面）との間に前記空間が形成され、また凹凸がない場合に比べてこれらの面の接触面積が低減されることから、残留磁気に起因した吸着力を低減でき、弁動作の応答性（例えば閉弁応答速度）をさらに改善することができる。
【００１１】
（３）一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記ポペットの前記端面と前記第１バルブケーシングとの間に設けられる非磁性体部をさらに備え、
前記非磁性体部は、前記ポペットの前記端面を形成する非磁性体層、または、非磁性体の前記板部材である。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、開弁位置にあるポペットの前記端面と第１バルブケーシングの前記壁面とは直接接触しておらず、これらの面の間に非磁性体部が介在している。そのため、ソレノイドへの通電を停止した直後における第１バルブケーシングの残留磁気がポペット弁の閉弁動作に与える影響をさらに抑制でき、弁動作の応答性をより一層向上させることができる。
【００１３】
（４）一実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記ポペットの前記端面と前記当接面との接触面積Ｓ１は、前記ポペットの前記端面のうち前記当接面と非接触である非接触面積Ｓ２よりも小さい。
【００１４】
上記（４）の構成においては、前記ポペットの前記端面と前記当接面との接触面積Ｓ１が、前記ポペットの前記端面のうち前記当接面と非接触である非接触面積Ｓ２よりも小さいので、弁動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記凹凸は、複数の第１溝と、該第１溝と交差する複数の第２溝とによってメッシュ状に形成される。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、多数の微小な凹凸を容易に形成でき、また一様な凹凸を広範囲に形成することもできるので、弁動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧を確実に小さくでき、弁動作の応答性を効果的に改善できる。さらに、ポペットの前記端面と、第１バルブケーシングの前記壁面または板部材の前記表面との衝突によっても、凹凸形成面が損傷し難い構造とすることができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに設けられた突出部によって形成される。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、ポペットの前記端面と前記当接面との接触面積を大幅に低減できるため、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。また、突出部の高さによって凹凸の深さも容易に調整可能である。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、
前記ポペット弁は、油圧機械の作動室内の圧力を切り替えるように開閉可能に構成され、
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに対して設けられた前記油圧機械の作動油のドレン溝によって形成される。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、ドレン溝によって、ポペットの前記端面と、第１バルブケーシングの前記壁面または板部材の前記当接面との接触面積を低減でき、また油圧機械の作動油がドレン溝に流れることにより、弁動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記凹凸は、前記ポペットの前記端面または前記当接面の少なくとも一つに設けられたクラウニング処理が施された表面によって形成される。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、弁動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。また、ポペットの前記端面と、第１バルブケーシングの前記壁面または板部材の前記表面との衝突によっても、凹凸形成面が損傷し難い構造とすることができる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記弁座を形成する第２バルブケーシングと、
前記第１バルブケーシングと前記第２バルブケーシングとの間において前記ポペットの外周側に設けられ、前記ポペットが収容される内部空間と外部空間とを連通させる少なくとも一つの連通窓が形成された環状スペーサと、をさらに備える。
【００２４】
上記（９）の構成においては、第１バルブケーシングと、弁座を形成する第２バルブケーシングとの間に環状スペーサが設けられ、環状スペーサの内周側にポペットが配置されているので、ポペットが移動する空間を適正に確保できる。また、環状スペーサに形成された連通窓によって、環状スペーサの内部空間と外部空間とを連通する内部流路が形成され、ポペットにより開閉される流路（開口）と、ポペット弁の外部流路との間で流体の円滑な流れを形成できる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記環状スペーサは、前記第２バルブケーシングに向けて延在する複数の脚部を含み、
前記複数の脚部は、前記環状スペーサの周方向において互いに間隔を空けて配置され、
前記少なくとも一つの連通窓は、隣り合う一対の前記脚部間の周方向位置に設けられる。
【００２６】
上記（９）に示した構成においては、ポペットが開弁位置にあるとき、流体は、環状スペーサの連通窓を通った後、ポペットと第２バルブケーシングとの間から流路（開口）に流入する。そして、ポペットが開弁位置から閉弁位置に移動すると、環状スペーサの連通窓がポペットにより閉じられ、流体の流れはポペットの外周面に衝突する。この衝突の衝撃によって、連通窓の第２バルブケーシング側の縁部（以下、ケーシング側縁部と称する）には、第２バルブケーシング側へ向かう応力が作用する。具体的には、ポペットの外周面と連通窓とで形成される空間は上記衝突の衝撃により高圧となり、連通窓のケーシング側縁部と第２バルブケーシングとで形成される空間（隙間）は低圧となり、連通窓のケーシング側縁部を挟む２つの空間の間に圧力差が生じる。この圧力差に起因した応力よって、連通窓のケーシング側縁部が損傷してしまう可能性がある。
【００２７】
そこで、上記（１０）の構成では、環状スペーサは、第２バルブケーシングに向けて延在する複数の脚部を含んでおり、連通窓が、隣り合う一対の脚部間の周方向位置に設けられた構成としている。すなわち、連通窓は一対の脚部によって画成され、連通窓の第２バルブケーシング側は縁部（上記ケーシング側縁部）を有さず開放されている。
このように、ケーシング側縁部を設けない構成としたので、ポペットが開弁位置から閉弁位置に移動したとき、流体の流れがポペットの外周面に衝突した衝撃によって、環状スペーサが損傷してしまうことを回避できる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）の構成において、
前記環状スペーサのうち前記連通窓からみて前記第１バルブケーシング側の部位は、前記ポペットの移動方向における厚さｔが、前記ポペットのシート外径をＤとしたとき、ｔ≧０．０３Ｄを満たす。
【００２９】
上述したように、閉弁動作時におけるポペット外周面への流体の衝突による衝撃の影響は、上記ケーシング側縁部以外の部位にも及ぶことが考えられる。
そこで、上記（１１）の構成では、環状スペーサのうち連通窓からみて第１バルブケーシング側の部位の厚さｔを、ポペットのシート外径Ｄの０．０３倍以上としている。なお、厚さｔはポペットの移動方向における長さである。
これにより、環状スペーサに、上記衝突の衝撃によって生じる応力に耐え得る強度をもたせることができる。
【００３０】
（１２）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る油圧機械は、
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダ及び前記ピストンによって形成される作動室と外部流路との間の連通状態を制御するように構成された上記（１）乃至（１１）の何れかに記載のポペット弁と、
を備える。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記油圧機械は、高圧油が流れる高圧油流路および低圧油が流れる低圧油流路に接続され、
前記ポペット弁は、前記作動室と前記高圧油流路との間の連通状態を制御するように構成される。
【００３２】
上記（１２）又は（１３）の油圧機械によれば、上述したように応答性に優れたポペット弁を備えているので、油圧機械の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１２）又は（１３）の構成において、
前記油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータである。
【００３４】
一般に、発電機駆動用の油圧モータは、例えば１０００ｒｐｍ程度の過酷な運転条件下において高い信頼性で動作することが要求される。そのため、上述したように応答性に優れたポペット弁を備えることで、発電機駆動用の油圧モータの要求に応え得る高信頼性を確保することができる。
【００３５】
（１５）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る再生エネルギー型発電装置は、
再生エネルギーを受け取って回転するように構成されたロータと、
前記ロータによって駆動されて作動油を昇圧するように構成された油圧ポンプと、
前記作動油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方は、上記（１２）又は（１３）の油圧機械である。
【００３６】
上記（１５）の再生エネルギー型発電装置によれば、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方において、上記（１２）又は（１３）の油圧機械を採用している。上述したように、この油圧機械は信頼性に優れているので、再生エネルギー型発電装置の安定した稼働が可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ポペット弁の動作時にポペットの前記端面と弁座側の面との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す図である。
【図２】一実施形態に係る油圧機械の概略構成を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る高圧弁（ポペット弁）および低圧弁とその周辺構造を示す断面図である。
【図４Ａ】一実施形態に係るポペット弁の断面図である。
【図４Ｂ】他の実施形態に係るポペット弁の断面図である。
【図５】第１端面または当接面を示す平面図である。
【図６Ａ】一実施形態に係るポペットを第１端面側から視た平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示したポペットのＡ−Ａ線断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに示したポペットの第１端面の拡大断面図である。
【図７Ａ】他の実施形態に係るポペットを第１端面側から視た平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示したポペットのＢ−Ｂ線断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂに示したポペットのＣ−Ｃ線断面図（第１端面のみを示す部分断面図）である。
【図８Ａ】さらに他の実施形態に係るポペットを第１端面側から視た平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示したポペットのＤ−Ｄ線断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに示したポペットの第１端面の拡大断面図である。
【図９Ａ】さらに他の実施形態に係るポペットを第１端面側から視た平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示したポペットのＥ−Ｅ線断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに示したポペットの第１端面の拡大断面図である。
【図１０Ａ】一実施形態に係る環状スペーサの斜視図である。
【図１０Ｂ】他の実施形態に係る環状スペーサの斜視図である。
【図１１Ａ】油撃事象を説明するための図であり、開弁位置のポペット及び環状スペーサの連通路を模式的に示す断面図である。
【図１１Ｂ】油撃事象を説明するための図であり、閉弁位置のポペット及び環状スペーサの連通路を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００４０】
図１は、一実施形態に係る風力発電装置１の全体構成を示す図である。
なお、以下の説明では、本実施形態に係るポペット弁の適用対象として、再生エネルギー型発電装置である風力発電装置１を例示している。ただし、本実施形態に係るポペット弁の適用対象はこれに限定されるものではなく、他の種類の再生エネルギー型発電装置であってもよいし、あるいは産業車両や産業機械や舶用装置等の再生エネルギー型発電装置以外の装置であってもよい。
【００４１】
図１に示されるように、一実施形態に係る風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード２と、ブレード２が取り付けられたハブ３と、ハブ３に一体的に回転可能に構成された回転シャフト４と、を含むロータ５を備えている。ロータ５は、主軸受を介してナセル１２に回転可能に支持されており、ブレード２が風を受けることによって回転するように構成されている。ナセル１２は、洋上又は陸上に立設されたタワー１３の上端部に取り付けられている。
【００４２】
ロータ５には、回転シャフト４を介して油圧ポンプ６が連結されている。油圧ポンプ６には、高圧油ライン８及び低圧油ライン９を介して油圧モータ７が接続されている。具体的には、油圧ポンプ６の出口が高圧油ライン８を介して油圧モータ７の入口に接続され、油圧ポンプ６の入口が低圧油ライン９を介して油圧モータ７の出口に接続されている。油圧ポンプ６は、ロータ５によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成するように構成されている。油圧ポンプ６で生成された圧油は高圧油ライン８を介して油圧モータ７に供給される。油圧モータ７は、油圧ポンプ６で昇圧された圧油によって駆動されるように構成されている。油圧モータ７で仕事をした後の低圧の作動油は、油圧モータ７の出口と油圧ポンプ６の入口との間に設けられた低圧油ライン９を経由して、油圧ポンプ６に再び戻される。また、油圧モータ７には出力軸１１を介して発電機１０が連結されている。そして、発電機１０は、油圧モータ７によって駆動されて、発電を行うように構成されている。
【００４３】
図２は、一実施形態に係る油圧機械７の概略構成を示す断面図である。図３は、一実施形態に係る油圧機械７の高圧弁５０および低圧弁４０とその周辺構造を示す断面図である。
なお、図２では、油圧機械７として油圧モータを例示しているが、本実施形態が適用される油圧機械はこれに限定されるものではなく、例えば油圧ポンプであってもよい。
【００４４】
幾つかの実施形態において、油圧機械７は、シリンダ２２およびピストン２４によって形成される作動室２６と、油圧ポンプ６及び油圧モータ７間に設けられた外部流路（例えば図１の高圧油ライン８又は低圧油ライン９）と作動室２６とを連通可能に構成された内部流路１６，１８と、内部流路１６，１８上に設けられ、作動室２６と外部流路との連通状態を切り替え可能に構成されたポペット弁（例えば低圧弁４０又は高圧弁５０）と、を備える。
【００４５】
回転軸１４は、油圧モータ７の場合は出力軸１１（図１参照）に連結され、油圧ポンプ６の場合は回転シャフト４（図１参照）に連結される。
シリンダブロック２０は、回転軸１４の全周に亘って環状に延在しており、回転軸１４の回転軸線１５を中心として半径方向に延在する複数のシリンダ２２と、各々のシリンダ２２内において往復動可能に設けられた複数のピストン２４と、シリンダ２２およびピストン２４によって形成される作動室２６と、を含む。
バルブブロック３０は、シリンダ２２の位置に対応して、シリンダブロック２０の外周側に複数設けられている。バルブブロック３０には、低圧弁４０および高圧弁５０が設けられている。
【００４６】
シリンダブロック２０及びバルブブロック３０には、高圧油ライン８（図１参照）に接続される高圧油内部流路１８と、低圧油ライン９に接続される低圧油内部流路１６と、が形成されている。高圧油内部流路１８および低圧油内部流路１６は、それぞれ、作動室２６に接続されている。高圧油内部流路１８上に配置された高圧弁５０を開閉することによって、高圧油内部流路１８と作動室２６との連通状態が切り替えられるようになっている。また、低圧油内部流路１６上に配置された低圧弁４０を開閉することによって、低圧油内部流路１６と作動室２６との連通状態が切り替えられるようになっている。
【００４７】
油圧機械７では、低圧弁４０および高圧弁５０の切り替えによって、作動室２６内に作動油が流出入し、作動室２６内の作動油の圧力エネルギーとピストン２４の往復運動エネルギーとが変換されるとともに、ピストン２４の往復運動エネルギーと、回転軸１４の回転エネルギーとが変換されるようになっている。例えば、油圧ポンプ６においては、低圧弁４０および高圧弁５０を適宜切り替えることによって、回転シャフト４（図１参照）の回転エネルギーを用いて高圧の作動油を生成し、油圧モータ７においては、低圧弁４０および高圧弁５０を適宜切り替えることによって、高圧の作動油の圧力エネルギーを用いて出力軸１１（図１参照）を回転させるようになっている。
なお、本実施形態では、上記低圧弁４０および高圧弁５０の少なくとも一方が、後述するポペット弁によって構成される。
【００４８】
ここで、油圧機械の一例として、油圧モータ７について具体的に説明する。
一実施形態において、油圧モータ７は、出力軸１１（図１参照）に連結される回転軸１４と、回転軸１４の外周側に配置されたシリンダブロック２０と、シリンダブロック２０の外周側に配置されたバルブブロック３０と、を備える。
【００４９】
油圧モータ７は、回転軸１４として、回転軸線１５に沿った方向に複数配列された偏心カムを有するカムシャフト１４を備えている。
シリンダブロック２０は、カムシャフト１４の全周に亘って環状に延在する。なお、シリンダブロック２０は、周方向に配列された複数のセクションが互いに接続されて構成されていてもよい。また、シリンダブロック２０は、回転軸１４の回転軸線１５を中心として半径方向に延在する複数のシリンダ２２と、各々のシリンダ２２内において往復動可能に設けられた複数のピストン２４と、シリンダ２２およびピストン２４によって形成される作動室２６と、を含む。図示される例では、周方向に６個のシリンダ２２およびピストン２４が配列された構成を示している。
【００５０】
バルブブロック３０は、シリンダ２２の位置に対応して、シリンダブロック２０の外周側に複数設けられている。図示される例では、周方向に６個のバルブブロック３０が配列された構成を示している。バルブブロック３０は、シリンダブロック２０に対してボルト等によって固定される。
【００５１】
シリンダブロック２０及びバルブブロック３０には、それぞれ、高圧油ライン８（図１参照）に接続される高圧油内部流路１８と、低圧油ライン９（図１参照）に接続される低圧油内部流路１６と、が形成されている。すなわち、シリンダブロック２０の内部に形成された高圧油内部流路１８ａと、バルブブロック３０の内部に形成された高圧油内部流路１８ｂとが、シリンダブロック２０の高圧ポート１８ｃを介して接続されている。また、シリンダブロック２０の内部に形成された低圧油内部流路１６ａと、バルブブロック３０の内部に形成された低圧油内部流路１６ｂとが、シリンダブロック２０の低圧ポート１６ｃを介して接続されている。
バルブブロック３０には、例えば低圧油の脈動を抑制する目的で、低圧油内部流路１６ｂに接続される低圧油アキュムレータ１７が取り付けられていてもよい。
【００５２】
上記構成を有する油圧モータ７においては、高圧弁５０を開いて低圧弁４０が閉じた状態で、高圧油内部流路１８を介して作動室２６に高圧の作動油が供給されると、作動油の圧力エネルギーによってピストン２４がシリンダ２２内で往復運動し、これに伴い回転軸１４が回転する。そして、圧力が低下した作動油は、高圧弁５０を閉じて低圧弁４０を開くことによって作動室２６から低圧油内部流路１６に排油される。
なお、本実施形態では、上記低圧弁４０又は高圧弁５０の少なくとも一方が、後述するポペット弁によって構成される。
【００５３】
一構成例において、低圧弁４０は、低圧油内部流路１６に連通する環状流路３６を開閉するように構成される。この低圧弁４０は、環状弁座４１と、ロッド４３と、環状弁体４４と、弁体移動ユニット４５と、を備える。環状弁座４１は、環状流路３６の一端側に形成される環状開口３４の外周側および内周側に設けられている。ロッド４３は、環状弁座４１の中心軸に沿って移動可能に構成されている。環状弁体４４は、ロッド４３に固定されて、ロッド４３と共に軸方向に沿って移動可能に構成されている。弁体移動ユニット４５は、アーマチュア４６と付勢部材４７と電磁石４８とを含み、ロッド４３および環状弁体４４を、開弁位置と閉弁位置との間で移動させるように構成されている。
なお、高圧弁５０については、図４〜図１１を用いて以下で説明する。
【００５４】
図４Ａ、図４Ｂおよび図５を参照して、高圧弁５０として用いられるポペット弁５０について詳細に説明する。図４Ａは、一実施形態に係るポペット弁５０の断面図である。図４Ｂは、他の実施形態に係るポペット弁５０の断面図である。図５は、第１端面６１または当接面５３を示す平面図である。なお、図４Ａおよび図４Ｂは、ポペット弁５０の開弁状態を示している。
また、図示される例では、本実施形態に係るポペット弁５０が高圧弁５０に適用された構成を示しているが、ポペット弁５０の適用先はこれに限定されるものではない。
【００５５】
幾つかの実施形態において、ポペット弁５０は、弁座７１と、弁座７１に対向して設けられるポペット６０と、ポペット６０を駆動するためのアクチュエータ５４と、アクチュエータ５４が収納される第１バルブケーシング５１と、を備える。
一実施形態では、ポペット弁５０は、ポペット６０を挟んで第１バルブケーシング５１とは反対側に配置され、弁座７１が形成される第２バルブケーシング７０をさらに備えている。また、ポペット６０には、該ポペット６０の中心軸に沿って、ロッド貫通穴６５が形成されている。ロッド貫通穴６５には、ポペット６０の移動をガイドするためのロッド５８が挿入されている。ロッド５８の一端側は第２バルブケーシング７０に固定されており、他端側は第１バルブケーシング５１内に非固定状態で配置されている。他の構成例では、ロッド５８の一端側が第２バルブケーシング７０に固定され、他端側が第１バルブケーシング５１に固定されていてもよい。
【００５６】
ポペット弁５０は、電磁力によってポペット６０を駆動するように構成された電磁弁であってもよい。図示される例では、ポペット弁５０は、ノーマルクローズ式の電磁弁である。すなわち、ノーマルクローズ式の電磁弁であるポペット弁５０は、電磁弁の消磁時（非通電時）には常時閉の状態を保ち、電磁弁の励磁時（通電時）にのみ開の状態となる。なお、不図示の他の構成例では、ポペット弁は、電磁弁の励磁時（通電時）に閉の状態となるノーマルオープン式の電磁弁であってもよい。
【００５７】
一実施形態では、ノーマルクローズ式の電磁弁であるポペット弁５０は、ポペット６０を弁座７１に向けて付勢するための付勢部材５６をさらに備える。付勢部材５６は、例えばスプリングであってもよい。
ポペット６０及び第１バルブケーシング５１は磁性体である。
アクチュエータ５４は、励磁状態において、付勢部材５６による付勢力に抗して第１バルブケーシング５１に向かってポペット６０を引き付ける電磁力を生成するように構成されたソレノイド５５を含む。
【００５８】
このポペット弁５０においては、ソレノイド５５に通電しない状態では、ポペット６０が付勢部材５６により弁座７１に対して付勢されて閉弁状態となり、第２バルブケーシング７０に形成された流路７５が閉じられる。
一方、ソレノイド５５に通電するとポペット弁５０が励磁され、ソレノイド５５の電磁力によってポペット６０のアーマチュアが吸引されて、ポペット６０は、電磁力によって付勢部材５６の付勢力に抗して弁座７１から離れる方向に移動して開弁状態となり、流路７５が開かれる。
【００５９】
上記構成を有するポペット弁５０は、以下の特徴的な構成をさらに備えている。
幾つかの実施形態において、ポペット弁５０は、ポペット６０と第１バルブケーシング５１との間に介在する板部材８０又は第１バルブケーシング５１は、ポペット６０の弁座７１とは反対側の第１端面６１と部分的に当接可能な当接面５３を有する。当接面５３又はポペット６０の第１端面６１の少なくとも一方は凹凸１００を有し、ポペット６０の第１端面６１が当接面５３に部分的に当接した状態で、凹凸１００によって、板部材８０又は第１バルブケーシング５１とポペット６０の第１端面６１との間に空間１０５が形成される。そして、ポペット６０の中心軸Ｏを通り半径方向に平行な直線１１０が空間１０５と交差する、ポペット６０の周方向における角度範囲θの合計値が１８０度以上である。また、角度範囲θの合計値は、１８０度以上３６０度以下であってもよい。図５に示される例では、ポペット６０の周方向において互いに離間して位置するように４つの空間１０５が形成されており、各空間１０５の角度範囲θ１〜θ４の合計値が１８０度以上となる。
なお、本実施形態において、第１バルブケーシング５１に当接面５３が設けられる場合、すなわち第１バルブケーシング５１がポペット６０の第１端面６１に当接する場合、ポペット弁５０は板部材８０を備えていなくてもよい（図４Ｂ参照）。
【００６０】
上記構成を有するポペット弁５０により、ポペット弁５０の動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下を抑制できる。すなわち、閉弁動作においては、ポペット６０の第１端面６１が板部材８０又は第１バルブケーシング５１の当接面５３から離れる際に、空間１０５の存在によって、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３の間の間隙における急激な圧力低下を抑制でき、ポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間の差圧を小さくできる。これにより、ポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット６３との間の差圧に起因した閉弁動作の応答性の低下を抑制できる。また、空間１０５によってポペット６０の第１端面６１と当接面５３との接触面積を小さくできるので、第１端面６１と当接面５３とが密着し難い構造とすることができ、このことによっても閉弁動作の応答性低下の抑制が図れる。同様に、開弁動作においては、ポペット６０の第１端面６１が当接面５３に近づく際に、空間１０５の存在によって、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３の間の間隙における急激な圧力上昇を抑制でき、ポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間の差圧を小さくできる。これにより、ポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間の差圧に起因した開弁動作の応答性の低下を抑制できる。また、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３とが接触した状態において、空間１０５にポペット周囲の流体が流入可能な構成である場合には、ポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間の差圧をより小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。なお、弁座７１側のポペット面６３とは、ポペット６０の面のうち、弁座７１に当接する第２端面６２と、弁座７１に対向して位置するが弁座７１に当接しない面とを含み、開弁位置にあるポペット６０が流体から圧力（中心軸Ｏに沿って第２バルブケーシング７０から第１バルブケーシング５１側へ向く圧力）を受ける面をいう。
また、角度範囲θの合計値が１８０度以上３６０度以下であってもよい。
あるいは、角度範囲θの合計値が１８０度以上３６０度未満であってもよい。この場合、弁動作の応答性の低下を抑制するとともに、着座時において当接面５３と第１端面６１の衝撃が大きい場合であってもこれらの面の耐久性を確保できる。
【００６１】
さらに、他の実施形態では、角度範囲θの合計値が２７０度以上であってもよい。これにより、ポペット弁５０の動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下をより効果的に抑制できる。
あるいは、角度範囲θの合計値が２７０度以上３６０度以下であってもよい。この場合、弁動作の応答性の低下をより一層効果的に抑制できる。あるいは、角度範囲θの合計値が２７０度以上３６０度未満であってもよい。この場合、弁動作の応答性の低下を抑制するとともに、着座時において当接面５３と第１端面６１の衝撃が大きい場合であってもこれらの面の耐久性を確保できる。
【００６２】
また、ノーマルクローズ式の電磁弁に対して上記構成を適用すれば、開弁位置にあるポペット６０の第１端面６１と、第１バルブケーシング５１又は板部材８０の磁気吸着面（当接面５３）との間に空間１０５が形成され、また凹凸１００がない場合に比べてこれらの面の接触面積が低減されることから、残留磁気に起因した吸着力を低減でき、弁動作の応答性（例えば閉弁応答速度）をさらに改善することができる。
【００６３】
また、ポペット弁５０は、ポペット６０の第１端面６１と第１バルブケーシング５１の壁面５２との間に設けられる非磁性体部をさらに備えていてもよい。図４Ａに示される構成例では、この非磁性体部は、非磁性体の板部材８０である。あるいは、不図示の例では、この非磁性体部は、ポペット６０の第１端面６１を形成する非磁性体層であってもよい。
図４Ａに示される構成例において、板部材８０は、一面側が第１バルブケーシング５１に当接した状態で、クランプ８５によって第１バルブケーシング５１に固定される。
この構成においては、開弁位置にあるポペット６０の第１端面６１と第１バルブケーシング５１の壁面５２とは直接接触しておらず、これらの面の間に非磁性体部（板部材８０）が介在している。そのため、ソレノイド５５への通電を停止した直後における第１バルブケーシング５１の残留磁気がポペット弁５０の閉弁動作に与える影響をさらに抑制でき、弁動作の応答性をより一層向上させることができる。
【００６４】
一実施形態では、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３との接触面積Ｓ１は、ポペットの端面のうち当接面と非接触である非接触面積Ｓ２よりも小さい。なお、第１端面６１と当接面５３との接触面積Ｓ１または非接触面積Ｓ２とは、いずれも合計値をいう。
この構成においては、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３との接触面積Ｓ１が、ポペット６０の第１端面６１のうち当接面５３と非接触である非接触面積Ｓ２よりも小さいので、弁動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。
【００６５】
一実施形態では、ポペット６０の第１端面６１または当接面５３に線状（例えば図８Ａ参照）またはメッシュ形状（例えば図６Ａ参照）の凸部が設けられており、開弁位置にポペット６０があるとき、この凸部によって互いに接触するように構成される。この場合、線状またはメッシュ形状（線状ドット状）の凸部の全面積は、ポペット弁５０の操作圧力が２０ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下において、ポペット６０の第１端面６１または当接面５３のいずれかの全表面上で、非接触領域の全面積よりも小さくてもよい。
この構成によれば、弁動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより一層効果的に改善できる。
【００６６】
また、図４Ａに示す構成例においては、凹凸１００は、ポペット６０の第１端面６１、または、ポペット６０の第１端面６１に対向する非磁性体の板部材８０の表面８１の少なくとも一方に設けられている。
ポペット６０の第１端面６１と板部材８０の表面８１とは、閉弁動作時に互いに離反する。そのため、ポペット６０の第１端面６１または板部材８０の表面８１の少なくとも一方に凹凸１００を設けることによって、残留磁気に起因した吸着力を確実に低減でき、弁動作の応答性を効果的に改善することができる。
【００６７】
図４Ｂに示される構成例では、図４Ａに示した板部材８０は有しておらず、ポペット６０の第１端面６１と第１バルブケーシング５１の壁面５２とが直接接触するようになっている。
この構成例においては、凹凸１００は、ポペット６０の第１端面６１、または、第１バルブケーシング５１の壁面５２の少なくとも一方に設けられている。
【００６８】
ここで、図６〜図９を参照して、凹凸１００の具体的な各実施形態について説明する。
なお、図６〜図９においては、一例として、ポペット６０の第１端面６１に凹凸１００が形成された場合を示しているが、ここで説明する凹凸１００の構成は、第１バルブケーシング５１の壁面５２又は板部材８０の表面８１にも適用可能である。
【００６９】
図６Ａ〜図６Ｃは、一実施形態に係るポペット６０の第１端面６１の構成を示している。図６Ａは、一実施形態に係るポペット６０を第１端面６１側から視た平面図である。図６Ｂは、図６Ａに示したポペット６０のＡ−Ａ線断面図である。図６Ｃは、図６Ｂに示したポペット６０の第１端面６１の拡大断面図である。
これらの図に示されるように、一実施形態において、凹凸１００は、複数の第１溝１０１と、該第１溝１０１と交差する複数の第２溝１０２とによってメッシュ状に形成される。
第１溝１０１および第２溝１０２は、例えば電子ビーム溶接加工又は化学エッチングによって形成されてもよい。これにより、弁動作の応答性低下の抑制に有効な深さの溝を容易に形成することができる。
第１溝１０１と第２溝１０２は、同一の深さ及び幅で形成されていてもよいし、異なる深さ又は幅で形成されていてもよい。
第１溝１０１および第２溝１０２は、それぞれ、均等のピッチで複数形成されていてもよい。この場合、隣り合う第１溝１０１又は第２溝１０２のピッチは、第１溝１０１又は第２溝１０２の幅の３倍以上７倍以下であってもよい。これにより、ポペット６０の第１端面６１と当接面５３との接触面積を適切に低減でき、弁動作の応答性の低下を効果的に抑制できる。
【００７０】
また、凹凸１００が形成される面（図示される例ではポペット６０の第１端面６１、あるいは不図示の例では、第１バルブケーシング５１の壁面５２又は板部材８０の表面８１）に、他の部位よりも硬度が大きい硬質層を設けておき、この硬質層に第１溝１０１および第２溝１０２が形成されてもよい。例えば、硬質層は、硬質クロムメッキ等のメッキにより構成されてもよい。これにより、ポペット６０の第１端面６１が当接面５３に対して繰り返し衝突しても、ポペット６０の第１端面６１が損傷することを抑制できる。
【００７１】
上記構成によれば、凹凸１００が、複数の第１溝１０１と、該第１溝１０１と交差する複数の第２溝１０２とによってメッシュ状に形成されるので、多数の微小な凹凸１００を容易に形成でき、また一様な凹凸１００を広範囲に形成することもできる。このため、弁動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧を確実に小さくでき、弁動作の応答性を効果的に改善できる。さらに、ポペット６０の第１端面６１と、第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１との衝突によっても、凹凸形成面が損傷し難い構造とすることができる。
【００７２】
なお、図６Ａ〜図６Ｃに示す実施形態では、任意の方向に対して角度の異なる第１溝１０１および第２溝１０２を交差させてメッシュ状に形成した構成を示しているが、同一角度の第１溝１０１又は第２溝１０２のみが形成されていてもよい。あるいは、任意の方向に対して角度の異なる３種類の溝が互いに交差するように形成されていてもよい。
【００７３】
図７Ａ〜図７Ｃは、他の実施形態に係るポペット６０の第１端面６１の構成を示している。図７Ａは、他の実施形態に係るポペット６０を第１端面６１側から視た平面図である。図７Ｂは、図７Ａに示したポペット６０のＢ−Ｂ線断面図である。図７Ｃは、図７Ｂに示したポペット６０のＣ−Ｃ線断面図（第１端面６１のみを示す部分断面図）である。
これらの図に示されるように、他の実施形態において、凹凸１００は、ポペット６０の第１端面６１または当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）に設けられた突出部１０４によって形成される。なお、図示される例では、ポペット６０の第１端面６１に突出部１０４が設けられた構成を示している。
突出部１０４は、周方向に複数設けられていてもよい。この場合、複数の突出部１０４は、等間隔で配置されてもよい。図示される例では、突出部１０４が周方向に等間隔（９０度間隔）で４つ設けられている。
【００７４】
上記構成によれば、ポペット６０の第１端面６１と、当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）との接触面積を大幅に低減できるため、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。また、突出部１０４の高さによって凹凸１００の深さも容易に調整可能である。
【００７５】
図８Ａ〜図８Ｃは、さらに他の実施形態に係るポペット６０の第１端面６１の構成を示している。図８Ａは、さらに他の実施形態に係るポペット６０を第１端面６１側から視た平面図である。図８Ｂは、図８Ａに示したポペット６０のＤ−Ｄ線断面図である。図８Ｃは、図８Ｂに示したポペット６０の第１端面６１の拡大断面図である。
これらの図に示されるように、さらに他の実施形態において、ポペット弁５０は、油圧機械（例えば図１に示す油圧モータ７又は油圧ポンプ６）の作動室（例えば図２及び図３に示す油圧モータ７の作動室２６）内の圧力を切り替えるように開閉可能に構成されている。この場合、凹凸１００は、ポペット６０の第１端面６１または当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）に設けられた油圧機械の作動油のドレン溝１０６によって形成される。ドレン溝１０６は、作動油の油供給路１０７に連通していてもよい。
図示される例では、ドレン溝１０６は、ポペット６０の第１端面６１において、ロッド貫通穴６５を中心として環状に形成されている。
【００７６】
上記構成によれば、ドレン溝１０６によって、ポペット６０の第１端面６１と、当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）との接触面積を低減でき、また油圧機械の作動油がドレン溝に流れることにより、弁動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。
【００７７】
図９Ａ〜図９Ｃは、さらに他の実施形態に係るポペット６０の第１端面６１の構成を示している。図９Ａは、さらに他の実施形態に係るポペット６０を第１端面側から視た平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示したポペット６０のＥ−Ｅ線断面図である。図９Ｃは、図９Ｂに示したポペット６０の第１端面の拡大断面図である。
これらの図に示されるように、さらに他の実施形態において、凹凸１００は、ポペット６０の端面６１または当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）に設けられたクラウニング処理が施された表面１０８によって形成される。
図示される例では、クラウニング処理が施される表面１０８は、ポペット６０の第１端面６１の径方向の全領域である。あるいは、不図示の例として、クラウニング処理が施される表面は、ポペット６０の第１端面６１の径方向における一部の領域であってもよい。
【００７８】
上記構成によれば、弁動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧をより一層小さくでき、弁動作の応答性をより効果的に改善できる。また、ポペット６０の第１端面６１と、当接面５３（第１バルブケーシング５１の壁面５２または板部材８０の表面８１）との衝突によっても、凹凸形成面が損傷し難い構造とすることができる。
【００７９】
図４Ａ、図４Ｂ及び図５に戻り、一実施形態では、第１バルブケーシング５１と第２バルブケーシング７０との間においてポペット６０の外周側に設けられ、ポペット６０が収容される内部空間６６と外部空間６７とを連通させる少なくとも一つの連通窓９１，９２が形成された環状スペーサ９０と、をさらに備える。
図示される例では、環状スペーサ９０は、弁座７１（第２バルブケーシング７０）側に設けられた連通窓９１と、第１バルブケーシング５１側に設けられた連通窓９２と、を有する。
【００８０】
上記構成によれば、第１バルブケーシング５１と、弁座７１を形成する第２バルブケーシング７０との間に環状スペーサ９０が設けられ、環状スペーサ９０の内周側にポペット６０が配置されているので、ポペット６０が移動する空間を適正に確保できる。また、環状スペーサ９０に形成された連通窓９１，９２によって、環状スペーサ９０の内部空間９６と外部空間９７とを連通する内部流路が形成され、ポペット６０により開閉される流路（開口）７５と、ポペット弁５０の外部流路（例えば図３に示す高圧油内部流路１８）との間で流体の円滑な流れを形成できる。
【００８１】
図１０Ａは、一実施形態に係る環状スペーサ９０の斜視図である。
一実施形態において、環状スペーサ９０は、第２バルブケーシング７０（図４Ａ、図４Ｂ、図５参照）に向けて延在する複数の脚部９３を含む。複数の脚部９３は、環状スペーサ９０の周方向において互いに間隔を空けて配置される。また、少なくとも一つの連通窓９１は、隣り合う一対の脚部９３間の周方向位置に設けられる。すなわち、第２バルブケーシング７０（図４Ａ、図４Ｂ、図５参照）の連通窓９１は、第２バルブケーシング７０側の縁部が開放した状態となっている。これにより、環状スペーサ９０が流体の流れによって損傷してしまうことを回避できる。
【００８２】
図１０Ｂは、他の実施形態に係る環状スペーサ９０の斜視図である。
他の実施形態において、環状スペーサ９０は、図１０Ａに示した脚部９３の代わりに、連通窓９１の第２バルブケーシング７０（図４Ａ、図４Ｂ、図５参照）側に第２バルブケーシング７０（図４Ａ、図４Ｂ、図５参照）が設けられており、連通窓９１はその縁部が全周に亘って閉じた状態となっている。
【００８３】
図１１Ａは、油撃事象を説明するための図であり、開弁位置のポペット６０及び環状スペーサ９０の連通路を模式的に示す断面図である。図１１Ｂは、油撃事象を説明するための図であり、閉弁位置のポペット６０及び環状スペーサ９０の連通路を模式的に示す断面図である。
図１１Ａに示すように、ポペット６０が開弁位置にあるとき、流体（例えば作動油）は、環状スペーサ９０の連通窓９１を通った後、ポペット６０と第２バルブケーシング７０との間から流路（開口）７５に流入する。そして、ポペット６０が開弁位置から閉弁位置に移動すると、環状スペーサ９０の連通窓９１がポペット６０により閉じられ、流体の流れはポペット６０の外周面に衝突する。この衝突の衝撃によって、連通窓９１の第２バルブケーシング７０側の縁部９５（以下、ケーシング側縁部９５と称する）には、第２バルブケーシング７０側へ向かう応力（図中Ｆ方向）が作用する。具体的には、ポペット６０の外周面と連通窓９１とで形成される空間９８は上記衝突の衝撃により高圧となり、連通窓９１のケーシング側縁部９５と第２バルブケーシング７０とで形成される空間（隙間）９９は低圧となり、連通窓９１のケーシング側縁部９５を挟む２つの空間９８，９９の間に圧力差が生じる。この圧力差に起因した応力（図中Ｆ方向）によって、連通窓９１のケーシング側縁部９５が損傷してしまう可能性がある。
【００８４】
そこで、図１０Ａに示すように、環状スペーサ９０は、第２バルブケーシング７０に向けて延在する複数の脚部９３を含み、連通窓９１が、隣り合う一対の脚部９３間の周方向位置に設けられた構成とすることによって、ポペット６０が開弁位置から閉弁位置に移動したとき、流体の流れがポペット６０の外周面に衝突した衝撃によって、環状スペーサ９０が損傷してしまうことを回避できる。
【００８５】
また、図１０Ａに示すように、環状スペーサ９０のうち連通窓９１からみて第１バルブケーシング５１側の部位９４は、ポペット６０の移動方向における厚さｔが、ポペット６０のシート外径をＤ（図８Ｂ参照）としたとき、ｔ≧０．０３Ｄを満たすようにしてもよい。
【００８６】
上記したように、閉弁動作時におけるポペット外周面への流体の衝突による衝撃の影響は、上記ケーシング側縁部９５以外の部位にも及ぶことが考えられる。
そこで、上記構成では、環状スペーサ９０のうち連通窓９１からみて第１バルブケーシング５１側の部位の厚さｔを、ポペット６０のシート外径Ｄの０．０３倍以上としている。なお、厚さｔはポペット６０の移動方向における長さである。
これにより、環状スペーサ９０に、上記衝突の衝撃によって生じる応力に耐え得る強度をもたせることができる。
【００８７】
上述したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ポペット弁５０の動作時にポペット６０の第１端面６１と弁座７１側のポペット面６３との間に発生する差圧に起因した弁動作の応答性の低下を抑制できる。
【００８８】
また、油圧機械（例えば図１に示す油圧モータ７又は油圧ポンプ６）が上述のポペット弁５０を備えることにより、油圧機械の信頼性を向上させることができる。
この油圧機械は、発電機を駆動するための油圧モータ７（図２、図３参照）であってもよい。
一般に、発電機駆動用の油圧モータ７は、例えば１０００ｒｐｍ程度の過酷な運転条件下において高い信頼性で動作することが要求される。そのため、上述したように応答性に優れたポペット弁５０を備えることで、発電機駆動用の油圧モータ７の要求に応え得る高信頼性を確保することができる。
【００８９】
さらに、再生エネルギー型発電装置１（図１参照）が上記油圧機械を備えることにより、再生エネルギー型発電装置の安定した稼働が可能となる。
【００９０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００９１】
１        再生エネルギー型発電装置（風力発電装置）
２        ブレード
３        ハブ
４        回転シャフト
５        ロータ
６        油圧ポンプ
７        油圧機械（油圧モータ）
８        高圧油ライン
９        低圧油ライン
１０      発電機
１４      回転軸
１６（１６ａ，１６ｂ）    低圧油内部流路
１６ｃ    低圧ポート
１７      低圧油アキュムレータ
１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｄ）    高圧油内部流路
１８ｃ    高圧ポート
２０      シリンダブロック
２２      シリンダ
２４      ピストン
２６      作動室
３０      バルブブロック
４０      低圧弁
５０      ポペット弁（高圧弁）
５１      第１バルブケーシング
５２      壁面
５３      当接面
５４      アクチュエータ
５５      ソレノイド
５６      付勢部材
５８      ロッド
６０      ポペット
６１      第１端面
６２      第２端面
６３      ポペット面
６５      ロッド貫通穴
６６      内部空間
６７      外部空間
７０      第２バルブケーシング
７１      弁座
７５      流路
８０      板部材
８１      表面
９０      環状スペーサ
９１，９２    連通窓
９３      脚部
９５      ケーシング側縁部
１００    凹凸
１０１    第１溝
１０２    第２溝
１０４    突出部
１０５    空間
１０６    ドレン溝
１１０    直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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