JP2005308028A - 軟水化装置を備える水圧駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 水に含まれているカルシウムやマグネシウムの量を低減（軟水化）させて、水圧駆動部及び切換弁が良好に作動できるようにすること。
【解決手段】 水道水を送り出すポンプ３１と、ポンプ３１から送り出される水道水を軟水化するための軟水化装置１６と、この軟水化された水道水によって作動する水圧シリンダ装置１５と、この水圧シリンダ装置１５を作動させるための第１切換弁２６と、ポンプ３１から送り出された圧力水を軟水化装置１６及び水圧シリンダ装置１５のうち所望の側に供給できる第２切換弁３７と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作動水を軟水化して水圧シリンダ装置等の水圧駆動部を作動させる軟水化装置を備える水圧駆動ユニットに関する。

近年では、環境汚染防止のために、例えば河川に設置される水門扉の開閉を、油圧駆動装置を使用せずに、水圧駆動装置を使用することがある。このような水圧駆動装置を使用する従来のゲート装置の一例を図４を参照して説明する（例えば、特許文献１参照。）
このゲート装置１は、水供給ポンプ２によって河川の水を吸い込んで、この吸い込んだ水を圧力水として、水圧シリンダ装置３のピストンロッド４側の部屋５に供給する構成となっている。水圧シリンダ装置３の部屋５に圧力水が供給されると、図４において、ピストン６が右方向に移動する。ピストン６が右方向に移動すると、このピストン６と、ピストンロッド４及びワイヤ７を介して接続する水門扉８を上昇させて開位置に移動させることができる。

次に、この開位置にある水門扉８を閉位置に移動させるときは、三方弁９を部屋５と排水管１０とを接続するように切り換える。これにより、部屋５内の圧力水が供給管１１、三方弁９及び排水管１０を介して河川に排出可能な状態となる。これによって、ピストン６が図４の左方向に移動可能な状態となり、水門扉８が自重によって下降して閉位置に移動する。

このように、図４に示すゲート装置１では、水圧シリンダ装置３の作動液体として河川の水を使用しており、油を使用していないので、油による環境汚染を防止することができる。
特開２０００−３４５５３８号公報

しかし、図４に示す従来のゲート装置１では、水圧シリンダ装置３の作動液体として河川の水を使用しているので、河川の水に含まれているゴミ等の異物によって、水圧シリンダ装置３及び三方弁９等の作動に悪影響を及ぼすことがある。なお、水圧シリンダ装置３等の作動に悪影響を及ぼすゴミ等の異物は、微細であるので、このような微細な異物を例えば除塵機で除去することは困難なことである。そして、微細な異物を除去できる除塵機は、高価である。

そこで、作動液体として、河川の水を使用する代わりに、ゴミ等の異物が少ない水道水を使用することが考えられる。しかし、水道水には、カルシウムやマグネシウムのミネラル成分が多く含まれているので、これらのカルシウムイオンやマグネシウムイオンが、水圧シリンダ装置３のピストン６とシリンダ１２との摺動部や、三方弁９のスプール摺動部等に付着してスケールとなることがある。そして、このスケールは、水圧シリンダ装置３及び三方弁９の作動に悪影響を及ぼすことがある。しかも、このようなスケールを除去することは極めて困難なことである。

また、水道水を作動液体として使用するゲート装置１を河川に設置される水門扉８に適用した場合、このゲート装置１は、長期間（例えば数ヶ月）において、開閉操作が行われない場合があり、このような場合に、水道水中のカルシウムイオン等が、水圧シリンダ装置３等の摺動部に付着して、スケールとなってしまう可能性が大きい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水に含まれているカルシウムやマグネシウムの量を低減（軟水化）させて、水圧駆動部が良好に作動できるようにする軟水化装置を備える水圧駆動ユニットを提供することを目的としている。

本発明に係る軟水化装置を備える水圧駆動ユニットは、水を軟水化するための軟水化装置と、この軟水化された水によって作動する水圧駆動部とを備えることを特徴とするものである。

この発明によると、軟水化装置によって、水に含まれているカルシウムやマグネシウムの量を低減（軟水化）させることができ、そして、この軟水化された水を使用して水圧駆動部を作動させることができる。このように、軟水化された水を水圧駆動部の作動水として使用できるので、軟水化される前の水に含まれているカルシウムイオンやマグネシウムイオンが、水圧駆動部に形成されている摺動部に付着してスケールとなることを抑制することができる。

そして、この発明において、水を送り出すポンプと、前記ポンプから送り出された圧力水を前記軟水化装置及び前記水圧駆動部のうち所望の側に供給できる切換弁とを備えるようにしてもよい。このようにすると、ポンプから送り出された圧力水を、軟水化装置、及び水圧駆動部のうち所望の側に供給することができる。これによって、１台のポンプを使用して、水を軟水化することができるし、水圧駆動部を作動させることができる。

また、この発明において、前記軟水化装置及び前記水圧駆動部から送り出される水をタンク内に戻し、前記タンク内の水を前記ポンプによって送り出すようにしてもよい。このようにすると、タンク内の水を軟水化装置によって軟水化してタンク内に戻すことができる。そして、軟水化されたタンク内の水を水圧駆動部の作動水として使用して、タンク内に戻すことができる。このように、作動水として使用された軟水は、タンク内に戻されて貯留されるので、作動水として複数回使用できて経済的である。

更に、この発明において、前記水圧駆動部を水圧シリンダ装置とし、前記切換弁をスプール形とすることができる。つまり、水圧シリンダ装置及びスプール形の切換弁のそれぞれの摺動部にカルシウムイオン等から成るスケールが形成されないので、この軟水化装置を備える水圧駆動ユニットに対して、水圧シリンダ装置及びスプール形の切換弁を適用できる。

そして、この発明において、前記軟水化装置によって軟水化される水として水道水を使用してもよい。このように、水道水を作動水として使用すると、水道水にはゴミ等の異物がほとんど含まれていないので、異物による水圧駆動部や切換弁等に対する作動の悪影響を解消できる。そして、軟水化装置によって水道水を軟水化できるので、スケールによる水圧駆動部や切換弁等に対する作動の悪影響を解消できる。

また、前記水圧駆動部が、河川の水門扉の開閉駆動に使用されるようにするとよい。このようにすると、水圧駆動部が良好に作動するので、水門扉を確実に開閉できる。よって、河川の氾濫による洪水等を防止でき、河川周辺住民の安全を確保できる。

この発明によると、軟水化装置によって、水に含まれるカルシウムやマグネシウムの量を低減（軟水化）できるので、水圧駆動部の摺動部にスケールが発生することを抑制できる。その結果、水圧駆動部を良好に作動させることができる。従って、カルシウム等を含む例えば水道水を作動水として利用できる。このように、水道水を作動水として利用すると、水道水にはゴミ等の異物がほとんど含まれていないので、異物による水圧駆動部に対する作動の悪影響を解消できる。

そして、この発明に係る軟水化装置を備える水圧駆動ユニットを、例えば河川に設置される水門扉の開閉装置に適用すると共に、作動水として水道水を利用すると、水門扉が長期間（例えば数ヶ月）において開閉操作が行われない場合でも、摺動部にスケールが形成されないので、水門扉を良好に開閉することができる。これによって、河川の氾濫による洪水等を防止でき、河川周辺住民の安全を確保できる。

以下、本発明に係る軟水化装置を備える水圧駆動ユニット（以下、単に「水圧駆動ユニット」と言うこともある。）の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。この水圧駆動ユニット１３は、図１に示すように、例えば支流河川と、本流河川との合流部に設置されるゲート装置１４に適用することができるものである。このゲート装置１４は、水門扉８を備えている。この水門扉８が開放されている状態では、支流河川の水が本流河川に流入することができ、水門扉８が閉鎖されている状態では、水門扉８によって支流河川の水が本流河川に流入することを阻止できるようになっている。つまり、この水圧駆動ユニット１３は、水門扉８を昇降させるための水圧シリンダ装置１５、及びこの水圧シリンダ装置１５の作動水として利用される水道水を軟水化するための軟水化装置１６を備えている。

水門扉８は、図１の側面図に示すように、例えば矩形の板状体であり、案内部（図示せず）に沿って上下方向に移動可能なように設置されている。そして、水門扉８を昇降させることができるように、水門扉８の上端と、水圧シリンダ装置１５が備えているピストンロッド１７とがワイヤ１８を介して連結している。ワイヤ１８は、２つの滑車１９、１９に掛けられており、ピストン２０が左右の方向に移動することによって、水門扉８が昇降するように構成されている。

水圧シリンダ装置１５は、図１に示すように、ピストン２０及びシリンダ２１を備えている。このピストン２０の左側面とシリンダ２１の内面とによって第１の部屋２２が形成されており、ピストン２０の右側面（ピストンロッド１７が設けられている側の面）とシリンダ２１の内面とによって第２の部屋２３が形成されている。また、この水圧シリンダ装置１５は、第１及び第２の作動管２４、２５を介して第１切換弁（電磁切換弁）２６と接続している。

つまり、図１に示すように、第１及び第２の各部屋２２、２３は、第１及び第２の各作動管２４、２５を介して第１切換弁２６の第１及び第２の各シリンダポート２７、２８と接続している。そして、第１切換弁２６の入口ポート２９は、供給管３０を介してポンプ３１の吐出口と接続している。ポンプ３１の吸込み口は、吸込み管３２を介してタンク３３内の水を吸い込むように配置されている。第１切換弁２６の出口ポート３４は、接続管３５、３５を介して軟水化装置１６の流入口１６ａと接続している。この軟水化装置１６の流出口１６ｂは、軟水管３６を介して軟水化した水をタンク３３内に供給するように配置されている。

そして、供給管３０と接続管３５との間に第２切換弁（電磁切換弁）３７が接続している。つまり、第２切換弁３７の入口ポート３７ａは、接続管３８を介して供給管３０と接続しており、その出口ポート３７ｂは接続管３９を介して接続管３５と接続している。また、接続管３５には、接続管３５内の水圧を調整するための第２圧力調整機（例えばリリーフ弁）４０の入口ポートが接続管４１を介して接続しており、供給管３０には、供給管３０内の水圧を調整するための第１圧力調整機（例えばリリーフ弁）４２の入口ポートが接続管４３を介して接続している。これら第１及び第２圧力調整機４２、４０の各出口ポートは、戻し管４４を介してこれら各圧力調整機４２、４０を通ってきた水をタンク３３内に戻すように配置されている。

つまり、第１圧力調整機４２は、供給管３０内の水圧が第１圧力調整機４２の第１セット圧以上となったときに、供給管３０内の圧力水をタンク３３内に戻すことができ、これによって、供給管３０内の水圧を第１セット圧に調整することができるものである。そして、この第１セット圧は、水圧シリンダ装置１５を駆動させることができ、水門扉８を昇降させて開閉することができる圧力である。

そして、第２圧力調整機４０は、接続管３５内の水圧が第２圧力調整機４０の第２セット圧以上となったときに、接続管３５内の圧力水をタンク３３内に戻すことができ、これによって、接続管３５内の水圧を第２セット圧に調整することができるものである。なお、軟水化装置１６は、第２セット圧程度の圧力で供給されてくる水道水を軟水化して給水できるものである。

軟水化装置１６は、従来公知のものであり、イオン交換樹脂粒子を内蔵した軟水化槽を備えている。このイオン交換樹脂粒子は、原水である例えば水道水が通過すると、水道水に含まれるカルシウムやマグネシウムを吸着して、この水道水を軟水化して給水することができるものである。そして、イオン交換樹脂粒子がカルシウムやマグネシウムを吸着して軟水化能力が低下した場合は、塩水を通過させることによってカルシウムやマグネシウムを除去することができ、これによって、イオン交換樹脂粒子の軟水化能力を回復させることができる。

次に、上記のように構成された軟水化装置１６を備える水圧駆動ユニット１３を使用して、水門扉８を開閉する操作の手順を説明する。今、図１に示す状態では、タンク３３内に軟水化される前の水道水が貯留されており、水門扉８が例えば閉状態であるとする。図１に示す状態で、第１切換弁２６のスプール２６ａは中立位置にあり、全てのポート２７、２８、２９、３４がブロックされた状態となっている。よって、水門扉８は、閉状態を維持している。

第２切換弁３７のスプール３７ｃは、中立位置にあり、この第２切換弁３７を介して供給管３０と軟水化装置１６の流入口１６ａとが連通した状態となっている。従って、ポンプ３１に吸い込まれた水道水は、供給管３０、第２切換弁３７、及び接続管３５を通って軟水化装置１６に供給される。そして、水道水は、軟水化装置１６によって軟水化されて、軟水管３６を通ってタンク３３内に戻される。これによって、タンク３３内の水道水を軟水化することができる。

次に、閉位置にある水門扉８を開位置にするときは、図２に示す状態にする。つまり、まず、第２切換弁３７を操作してそのスプール３７ｃを上昇位置に移動させる。スプール３７ｃが上昇位置にある状態では、第２切換弁３７の入口ポート３７ａ及び出口ポート３７ｂがブロックされた状態となり、ポンプ３１から吐出された軟水によって供給管３０内の水圧が上昇する。供給管３０内の水圧が第１圧力調整機４２の第１セット圧以上となったときは、ポンプ３１から吐出されたに圧力軟水は、第１圧力調整機４２及び戻し管４４を通ってタンク３３内に戻される。

次に、第１切換弁２６のスプール２６ａを、図２に示すように右側位置に移動させる。この状態では、入口ポート２９及び出口ポート３４が、第２シリンダポート２８及び第１シリンダポート２７のそれぞれと連通する状態となる。これによって、ポンプ３１から吐出される圧力軟水は、供給管３０、第１切換弁２６、及び第２作動管２５を通って水圧シリンダ装置１５の第２の部屋２３に流入する。その結果、ピストン２０が左方向に移動して、水圧シリンダ装置１５は、伸長状態から短縮状態となる。このようにして、水圧シリンダ装置１５が伸長状態から短縮状態となることによって、閉位置にある水門扉８が上昇して開位置となる。これによって、支流河川の水を本流河川に流入させることができる。

なお、水圧シリンダ装置１５の第１の部屋２２内に収容されている軟水は、第１作動管２４、第１切換弁２６、接続管３５を通って軟水化装置１６に供給され、この軟水化装置１６によって更に軟水化される。そして、この更に軟水化された水は、軟水管３６を通ってタンク３３内に戻る。

次に、開位置にある水門扉８を閉位置にするときは、図３に示すように、第１切換弁２６のスプール２６ａを左側位置に移動させる。この状態では、入口ポート２９及び出口ポート３４が、第１シリンダポート２７及び第２シリンダポート２８のそれぞれと連通する状態となる。これによって、ポンプ３１から吐出される圧力軟水は、供給管３０、第１切換弁２６、及び第１作動管２４を通って水圧シリンダ装置１５の第１の部屋２２に流入する。その結果、ピストン２０が右方向に移動して、水圧シリンダ装置１５は、短縮状態から伸長状態となる。このようにして、水圧シリンダ装置１５が短縮状態から伸長状態となることによって、開位置にある水門扉８が下降して閉位置となる。これによって、支流河川の水が本流河川に流入しないように支流河川を堰き止めることができる。

なお、水圧シリンダ装置１５の第２の部屋２３内に収容されている軟水は、第２作動管２５、第１切換弁２６、接続管３５を通って軟水化装置１６に供給され、この軟水化装置１６によって更に軟水化される。そして、この更に軟水化された水は、軟水管３６を通ってタンク３３内に戻る。

この軟水化装置１６を備える水圧駆動ユニット１３によると、軟水化装置１６によって、タンク３３内の水道水に含まれているカルシウムやマグネシウムの量を低減（軟水化）させることができる。そして、この軟水化された水道水を使用して水圧シリンダ装置１５を作動させて、水門扉８を開閉することができる。このように、軟水化された水道水を水圧シリンダ装置１５の作動水として使用できるので、軟水化される前の水道水に含まれているカルシウムイオンやマグネシウムイオンが、水圧シリンダ装置１５、第１及び第２切換弁２６、３７、並びに第１及び第２圧力調整機４２、４０に形成されている摺動部に付着して、スケールとなることを抑制することができる。この摺動部とは、例えば水圧シリンダ装置１５では、シリンダ２１とピストン２０との摺動部であり、第１及び第２切換弁２６、３７では、スプール２６ａ、３７ｃとシリンダとの摺動部である。このスプールとシリンダとの隙間は、１０〜２０μｍ程度である。

このように、水圧シリンダ装置１５等の摺動部にスケールが発生することを抑制できるので、水圧シリンダ装置１５等を良好に作動させることができる。従って、カルシウム等を含む例えば水道水を作動水として利用できる。このように、水道水を作動水として利用すると、水道水にはゴミ等の異物がほとんど含まれていないので、異物による水圧シリンダ装置１５や第１及び第２切換弁２６、３７等に対する作動の悪影響を解消できる。

そして、この実施形態のように、水圧駆動ユニット１３を、例えば河川に設置されるゲート装置１４に適用すると共に、作動水として水道水を利用すると、水門扉８が長期間（例えば数ヶ月）において開閉操作が行われない場合でも、摺動部にスケールが形成されないので、水門扉８を良好に開閉することができる。これによって、河川の氾濫による洪水等を防止でき、河川周辺住民の安全を確保できる。

そして、この水圧駆動ユニット１３によると、図１及び図２に示すように、第２切換弁３７を操作することによって、ポンプ３１から送り出された圧力水を、軟水化装置１６、及び水圧シリンダ装置１５のうち所望の側に供給することができる。これによって、１台のポンプ３１を使用して、水道水を軟水化することができるし、水圧シリンダ装置１５を作動させることができる。

また、図１〜図３に示すように、タンク３３内の水道水を軟水化装置１６によって軟水化してタンク３３内に戻すことができるし、軟水化されたタンク３３内の水道水を水圧シリンダ装置１５の作動水として使用して、タンク３３内に戻すことができる。このように、作動水として使用された軟水は、タンク３３内に戻されて貯留されるので、作動水として複数回使用できて経済的である。

更に、軟水を作動水として使用しているので、水圧シリンダ装置１５や第１及び第２切換弁（スプール）２６、３７のそれぞれの摺動部にカルシウムイオン等から成るスケールが形成されることを抑制できる。これによって、この軟水化装置１６を備える水圧駆動ユニット１３に対して水圧シリンダ装置１５及びスプール形の切換弁を適用できる。つまり、水圧駆動部及び切換弁の形式を限定しないで自由に選択できる。

ただし、上記実施形態では、水道水を作動水として利用したが、水道水以外の水を利用してもよい。要は、この水圧駆動ユニット１３は、軟水化装置１６を備えているので、カルシウムやマグネシウムを含む硬水を軟水化することができ、このような硬水を原水として作動水に利用することができる。

そして、上記実施形態では、水圧駆動ユニット１３をゲート装置１４に適用したが、ゲート装置以外の食品加工機械、化粧品製造機械、及び薬品製造機械等の例えばクリーンさが必要な機械に適用することができる。そして、これら食品加工機械等に適用する場合は、水圧駆動部として水圧シリンダ装置１５以外にも例えば水圧モータ、及び水圧駆動によるプレス成形機等を使用することができる。

また、上記実施形態では、図１に示すように、第１及び第２圧力調整機４２、４０としてリリーフ弁を使用したが、これに代えて、例えばチェック弁を使用してもよい。

更に、上記実施形態では、図１に示すように、１台のポンプ３１を使用して、水道水を水圧シリンダ装置１５及び軟水化装置１６のそれぞれに供給できる構成としたが、これに代えて、水圧シリンダ装置１５及び軟水化装置１６のそれぞれにポンプを別々に接続して、これら２台のポンプによって、別々に水道水を供給する構成としてもよい。

以上のように、本発明に係る軟水化装置を備える水圧駆動ユニットは、水に含まれているカルシウムやマグネシウムの量を低減させて、水圧駆動部が良好に作動できるようにする優れた効果を有し、このような軟水化装置を備える水圧駆動ユニット等に適用するのに適している。

この発明の実施形態に係る軟水化装置を備える水圧駆動ユニットにより水道水を軟水化する状態を示すブロック図である。 同実施形態に係る同水圧駆動ユニットにより水門扉を開位置に移動させる状態を示すブロック図である。 同実施形態に係る同水圧駆動ユニットにより水門扉を閉位置に移動させる状態を示すブロック図である。 従来のゲート装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

８ 水門扉
１３ 水圧駆動ユニット
１４ ゲート装置
１５ 水圧シリンダ装置
１６ 軟水化装置
１７ ピストンロッド
１８ ワイヤ
２０ ピストン
２１ シリンダ
２２ 第１の部屋
２３ 第２の部屋
２４ 第１作動管
２５ 第２作動管
２６ 第１切換弁
２７ 第１シリンダポート
２８ 第２シリンダポート
２９ 入口ポート
３０ 供給管
３１ ポンプ
３３ タンク
３４ 出口ポート
３５、３８、３９、４１、４３ 接続管
３６ 軟水管
３７ 第２切換弁
４０ 第２圧力調整機
４２ 第１圧力調整機

Claims (6)

1. 水を軟水化するための軟水化装置と、この軟水化された水によって作動する水圧駆動部とを備えることを特徴とする軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。
2. 水を送り出すポンプと、前記ポンプから送り出された圧力水を前記軟水化装置及び前記水圧駆動部のうち所望の側に供給できる切換弁とを備えることを特徴とする請求項１記載の軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。
3. 前記軟水化装置及び前記水圧駆動部から送り出される水をタンク内に戻し、前記タンク内の水を前記ポンプによって送り出すことを特徴とする請求項２記載の軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。
4. 前記水圧駆動部が水圧シリンダ装置であり、前記切換弁がスプール形であることを特徴とする請求項２又は３記載の軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。
5. 前記軟水化装置によって軟水化される水が水道水であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。
6. 前記水圧駆動部が、河川の水門扉の開閉駆動に使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の軟水化装置を備える水圧駆動ユニット。

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