(57)【要約】【課題】簡素な構成で作動水を冷却可能な水圧駆動システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、作動水を吸い込んで吐出する水圧ポンプ１と、水圧ポンプ１から吐出された加圧水によって駆動される水圧シリンダ２及び水圧モータ３と、水圧ポンプ１に吸い込まれる作動水が貯められる水タンク１１と、内部を冷媒が循環し、水圧シリンダ２及び水圧モータ３から水タンク１１に戻されて水圧ポンプ１に供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路２１と、冷媒通路２１に設けられ当該冷媒通路２１を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器２２とを備え、冷却器２２は、作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機２３と、圧縮機２３にて圧縮された冷媒を凝縮して温度を低下させる凝縮機２４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動水を吸い込んで吐出する水圧ポンプと、
前記水圧ポンプから吐出された加圧水によって駆動される水圧アクチュエータと、
前記水圧ポンプに吸い込まれる作動水が貯められる水タンクと、
内部を冷媒が循環し、前記水圧アクチュエータから前記水タンクに戻されて前記水圧ポンプに供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路と、
前記冷媒通路に設けられ、当該冷媒通路を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器と、を備え、
前記冷却器は、
作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮して温度を低下させる凝縮機と、を有することを特徴とする水圧駆動システム。
【請求項２】
前記冷媒通路は、その一部が前記水タンク内に挿入され、前記水タンク内の作動水との間で熱交換を行うことを特徴とする請求項１に記載の水圧駆動システム。
【請求項３】
前記凝縮機には、前記冷媒通路内を冷媒が循環する際に連動して作動するファンが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の水圧駆動システム。
【請求項４】
前記水タンク内の作動水の温度を検出する温度検出器を更に備え、
前記冷却器は、前記温度検出器によって検出された作動水の温度が設定値に達した場合に前記冷媒通路内の冷媒を循環させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つ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、水圧ポンプから吐出された作動水を用いて水圧アクチュエータを駆動する水圧駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アクチュエータを駆動する作動流体として作動水を用いる水圧駆動システムが用いられている。水圧駆動システムでは、運転中の作動水の温度を一定に維持するために、運転中に昇温した作動水を冷却して温度を調整している。
【０００３】
特許文献１には、水圧ポンプによって所定圧力に加圧された作動水を供給し、食肉ブロック加工手段を駆動する水圧アクチュエータを作動させる水圧駆動装置が開示されている。この水圧駆動装置には、水圧アクチュエータの駆動に供されて昇温した作動水を、水タンクに戻される前に冷却する作動水熱交換機が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５０５８８号公報
【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に記載の水圧駆動装置では、内部を第一の冷却用流体が流れて作動水との間で熱交換を行う作動水熱交換機と、作動水熱交換機に供給される第一の冷却用流体を第二の冷却用流体との間の熱交換によって冷却する室内クーラと、室内クーラに供給される第二の冷却用流体を冷却する冷却装置とが設けられている。このように、第一の冷却用流体と第二の冷却用流体とが用いられるため、作動水を冷却する構成が複雑であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で作動水を冷却可能な水圧駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、作動水を吸い込んで吐出する水圧ポンプと、前記水圧ポンプから吐出された加圧水によって駆動される水圧アクチュエータと、前記水圧ポンプに吸い込まれる作動水が貯められる水タンクと、内部を冷媒が循環し、前記水圧アクチュエータから前記水タンクに戻されて前記水圧ポンプに供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路と、前記冷媒通路に設けられ、当該冷媒通路を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器と、を備え、前記冷却器は、作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮して温度を低下させる凝縮機と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、水圧アクチュエータから水タンクに戻され水圧ポンプに供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路と、冷媒通路に設けられ、冷媒通路を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器とが設けられる。この冷却器は、作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮する凝縮機とを有する。したがって、冷媒通路に設けられる冷却器にて温度が低下した冷媒によって作動水を直接冷却できるため、簡素な構成で作動水を冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る水圧駆動システムの水圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る水圧駆動システム１００について説明する。
【００１１】
水圧駆動システム１００は、作動流体として作動水を用いて水圧アクチュエータを駆動するものである。水圧駆動システム１００は、作動水を吸い込んで吐出する水圧ポンプ１と、水圧ポンプ１から吐出された加圧水によって駆動される水圧アクチュエータとしての水圧シリンダ２及び水圧モータ３と、水タンク１１を有して水圧ポンプ１に吸い込まれる作動水を供給する水源ユニット１０とを備える。
【００１２】
水圧ポンプ１は、供給通路４に介装され、水タンク１１に貯められた水を吸い込んで吐出する。水圧ポンプ１は、電動機１ａによって電動で回転駆動される。供給通路４には、水圧ポンプ１が吐出した加圧水から不純物を除去する高圧ラインフィルタ４ａが設けられる。
【００１３】
水圧シリンダ２は、水圧ポンプ１からの加圧水によって伸縮可能な直動アクチュエータである。水圧シリンダ２内には、ピストン２ａによって第一流体室２ｂと第二流体室２ｃとが画成される。水圧シリンダ２は、供給通路４に介装される制御弁５が切り換えられることによって、第一流体室２ｂ又は第二流体室２ｃに作動水が供給されて伸縮する。
【００１４】
水圧シリンダ２では、第一流体室２ｂ及び第二流体室２ｃの一方が供給通路４に連通すると同時に、第一流体室２ｂ及び第二流体室２ｃの他方が戻り通路７に連通する。戻り通路７に連通した第一流体室２ｂ又は第二流体室２ｃからは、戻り通路７を通じて水タンク１１に作動水が還流される。戻り通路７には、水タンク１１に戻される作動水から不純物を除去する低圧ラインフィルタ７ａが設けられる。
【００１５】
水圧モータ３は、水圧ポンプ１からの加圧水によって回転駆動される回転アクチュエータである。水圧モータ３は、供給通路４に介装される切換弁６が切り換えられることによって回転駆動される。水圧モータ３の駆動に供された作動水は、戻り通路７を通じて水タンク１１に還流される。
【００１６】
水圧駆動システム１００では、単一の水圧シリンダ２と単一の水圧モータ３とが設けられている。これに限らず、水圧駆動システム１００によって駆動される被駆動システム（図示省略）の構成に応じて、水圧シリンダ２と水圧モータ３とを複数設けてもよい。また、水圧シリンダ２及び水圧モータ３のいずれか一方のみを設けてもよい。
【００１７】
供給通路４と戻り通路７との間は、連通通路８によって短絡される。連通通路８には、水圧ポンプ１が吐出した加圧水の圧力が設定圧力を超えた場合に開状態となるリリーフ弁９が介装される。これにより、水圧ポンプ１が吐出した加圧水の圧力が、設定圧力に維持されることとなる。
【００１８】
水源ユニット１０は、水圧ポンプ１に吸い込まれる作動水が貯められる水タンク１１と、水タンク１１に貯められた作動水を冷却する冷却ユニット２０と、水タンク１１内の作動水の温度を検出する温度検出器としての温度スイッチ２６とを備える。
【００１９】
水タンク１１は、水圧ポンプ１に吸い込まれて水圧シリンダ２及び水圧モータ３から還流される水が貯められる密閉型のタンクである。水タンク１１内の作動水は、冷却ユニット２０によって冷却され、一定の温度に維持される。水タンク１１内の作動水を、工場内で用いられる他の水圧回路にも供給可能としてもよい。
【００２０】
冷却ユニット２０は、内部を冷媒が循環し、水圧シリンダ２及び水圧モータ３から水タンク１１に戻されて水圧ポンプ１に供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路２１と、冷媒通路２１に設けられ、当該冷媒通路２１を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器２２とを備える。
【００２１】
冷媒通路２１は、その一部である熱交換部２１ａが水タンク１１内に挿入され、水タンク１１内の作動水との間で熱交換を行う。水タンク１１内の作動水が昇温している場合、冷媒通路２１を流れる冷媒は、熱交換部２１ａにて作動水との間で熱交換を行い、水タンク１１内の作動水を冷却する。
【００２２】
冷却器２２は、作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機２３と、圧縮機２３にて圧縮された冷媒を凝縮して温度を低下させる凝縮機２４とを有する。
【００２３】
圧縮機２３は、作動水との間の熱交換によって昇温した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするコンプレッサである。圧縮機２３が作動することで、冷媒通路２１内の冷媒が循環する。
【００２４】
凝縮機２４は、圧縮機２３にて圧縮された冷媒を凝縮する熱交換機である。凝縮機２４には、冷媒通路２１内を冷媒が循環する際に連動して作動する電動のファン２５が設けられる。凝縮機２４では、外部の空気との間で熱交換が行われ、冷媒が冷却される。
【００２５】
温度スイッチ２６は、検出した作動水の温度が設定値に達した場合にオンに切り換えられるスイッチである。温度スイッチ２６がオンに切り換えられると、冷却器２２では、圧縮機２３とファン２５とが作動して、冷媒通路２１内の冷媒を循環させる。
【００２６】
このように、圧縮機２３とファン２５とは、作動水の温度が設定値に達した場合、即ち作動水の冷却が必要となった場合にのみ作動する。よって、作動水の温度が適正な範囲内である場合には冷却ユニット２０が作動しないため、消費電力を低減することができる。
【００２７】
ここで、作動流体として作動油を用いる従来の油圧回路では、作動油を冷却する冷却水が流れる冷却水回路と、冷却水回路の冷却水を冷却するための冷媒が流れる冷媒回路とが設けられていた。このように、油圧回路では、作動油を冷媒で直接冷却することができなかったため、冷却水を介して二度の熱交換を経て作動油を冷却していた。そのため、作動油を冷却するための構成が複雑であった。
【００２８】
これに対して、冷却ユニット２０では、冷媒通路２１に設けられる冷却器２２にて温度が低下した冷媒によって水タンク１１内の作動水を直接冷却できる。即ち、冷却ユニット２０では、作動流体として作動水を用いることで、作動水と冷却水とを共通化することができ、熱交換の回数を一回にすることができる。したがって、簡素な構成で作動水を冷却することができるとともに、熱交換の回数が減った分だけ冷却効率を向上させることができる。また、冷却効率が向上した分だけ、作動水の冷却に用いられる消費電力を低減することができる。
【００２９】
なお、冷却ユニット２０の熱交換部２１ａを水タンク１１に挿入するのではなく、戻り通路７に当接させてもよい。この場合、戻り通路７から還流される作動水が冷却され、適正な温度となった作動水が水タンク１１に還流されることとなる。
【００３０】
水源ユニット１０は、水タンク１１内の作動水の液面高さを検出する液面スイッチ２７と、水タンク１１内の作動水の液面高さを確認可能な液面計２８と、作動水の液面が上下した場合に水タンク１１の内部と外部との間で空気を給排するエアブリーザ２９とを備える。
【００３１】
また、水源ユニット１０には、水タンク１１内への水の供給状態を切り換える給水バルブ３１と、水タンク１１からの水の排出状態を切り換える排水バルブ３２とが設けられる。
【００３２】
液面スイッチ２７は、水タンク１１内の作動水の液面高さを検出して切り換えられるスイッチである。液面スイッチ２７は、水タンク１１内の作動水の液面高さが設定最低値に達した場合に、給水バルブ３１に電気信号を送る。これにより、給水バルブ３１が開状態に切り換えられ、外部から水タンク１１内に作動水が供給される。
【００３３】
また、液面スイッチ２７は、水タンク１１内の作動水の液面高さが設定最高値に達した場合に、排水バルブ３２に電気信号を送る。これにより、排水バルブ３２が開状態に切り換えられ、水タンク１１内の作動水が外部に排出される。
【００３４】
このように、液面スイッチ２７からの電気信号に基づいて給水バルブ３１と排水バルブ３２とが開閉されることによって、水タンク１１内の作動水の液面高さが適正な範囲内に維持される。
【００３５】
液面計２８は、外部から作業者が水タンク１１内の液面高さを確認可能な計器である。
【００３６】
エアブリーザ２９は、水タンク１１の上部に取り付けられる。エアブリーザ２９は、水タンク１１内の液面の上下に伴って、水タンク１１からの空気の排出を許容するとともに、水タンク１１内に進入する空気を濾過し、作動水に異物が混入しないようにしている。
【００３７】
以上のように、水タンク１１と冷却ユニット２０とを備える水源ユニット１０が設けられることによって、水タンク１１と一体のユニットで、適正な温度に調整された作動水を供給することができる。また、水源ユニット１０を、工場内で用いられる他の水圧回路にも作動水を供給する水源として用いることで、各々の水圧回路に冷却ユニットを設ける必要がない分だけ、装置全体のコンパクト化が可能である。
【００３８】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００３９】
水圧シリンダ２及び水圧モータ３から水タンク１１に戻され水圧ポンプ１に供給される作動水との間で熱交換を行う冷媒通路２１と、冷媒通路２１に設けられ、冷媒通路２１を流れる冷媒の温度を低下させる冷却器２２とが設けられる。この冷却器２２は、作動水との間での熱交換に供された冷媒を圧縮する圧縮機２３と、圧縮機２３にて圧縮された冷媒を凝縮する凝縮機２４とを有する。したがって、冷媒通路２１に設けられる冷却器２２にて温度が低下した冷媒によって作動水を直接冷却できるため、簡素な構成で作動水を冷却できる。
【００４０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る水圧駆動システムは、例えば食品加工設備や半導体製造設備など、洗浄性への要求度が高い製造設備をはじめ、液圧で駆動される機械全般に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００    水圧駆動システム
１        水圧ポンプ
２        水圧シリンダ
３        水圧モータ
４        供給通路
７        戻り通路
１０      水源ユニット
１１      水タンク
２０      冷却ユニット
２１      冷媒通路
２２      冷却器
２３      圧縮機
２４      凝縮機
２５      ファン
２６      温度スイッチ
２７      液面スイッチ
【図１】
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