JP2021188740A

JP2021188740A - 流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法

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Publication number: JP2021188740A
Application number: JP2020182784A
Authority: JP
Inventors: 仁岩崎; Hitoshi Iwasaki
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】省エネルギーにすることができる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供する。【解決手段】実施形態の流体バルブ１４は、スプール孔２０と、スプール孔２０に接続された排出ポートＤ２とを有するバルブボディと、スプール孔２０に移動自在に設けられたスプール１５と、を備え、スプール１５を一方向に移動させると排出ポートＤ２が再生流路３７及びタンク流路１３６の少なくとも一方に接続される。【選択図】図５

Description

本発明は、流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法に関する。

例えば、油圧ショベル等の建設機械は、油圧アクチュエータを有する油圧システムによって駆動される。例えば、油圧アクチュエータは、ポンプ（油圧ポンプ）から吐出される作動油によって駆動される。例えば、油圧システムは、ポンプから吐出された作動油を流量制御する流体バルブ（油圧バルブ）を備える。例えば、油圧バルブは、バルブボディとスプールとを備える。バルブボディは、スプール孔と、スプール孔に接続された流路とを有する。スプールは、スプール孔に移動自在に設けられる。例えば、特許文献１では、スプールの移動により１つのポンプからの作動油が油圧バルブから流される。１つのポンプからの作動油は、流路を経て油圧バルブから油圧アクチュエータに流される。

特開２００４−３６０７５１号公報

ところで、アクチュエータを流体によって駆動する場合、省エネルギーにすることが望まれている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、省エネルギーにすることができる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
（１）本発明の態様に係る流体バルブは、スプール孔と、前記スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、前記スプール孔に移動自在に設けられたスプールと、を備え、前記スプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続される。

この構成によれば、スプールの一方向の移動により排出ポートが再生流路に接続された場合、排出ポートからの流体をアクチュエータの再生に利用できるため、省エネルギーにすることができる。

（２）上記（１）に記載の流体バルブでは、前記再生流路は、パラレル流路であってもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の流体バルブでは、前記メータアウトスプールは、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチを有してもよい。

（４）本発明の態様に係る流体システムは、流体を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された流体を流量制御してアクチュエータに流す流体バルブを有する流体制御装置と、を備える流体システムであって、前記流体バルブは、スプール孔と、前記スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、前記スプール孔に移動自在に設けられたスプールと、を備え、前記スプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続される。

（５）上記（４）に記載の流体システムでは、前記スプールを移動させる電磁弁を更に備えてもよい。

（６）上記（５）に記載の流体システムでは、前記電磁弁を制御する制御部を更に備えてもよい。

（７）本発明の態様に係る建設機械は、ブームと、流体を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、前記流体バルブは、第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路に接続される。

この構成によれば、メータアウトスプールの一方向の移動により排出ポートが再生流路に接続されることで、排出ポートからの流体をアクチュエータの駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータへの流体の供給量を容易に調整することができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータからの流体の排出量を容易に調整することができる。
加えて、流体制御装置は、メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、電磁弁を制御する制御部と、を備えることで、メータアウトスプールの駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。

（８）本発明の態様に係る建設機械は、ブームと、流体を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、前記流体バルブは、第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが前記第１スプール孔に接続される。

この構成によれば、メータアウトスプールの一方向の移動により排出ポートが第１スプール孔に接続されることで、排出ポートからの流体を流体バルブの駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータへの流体の供給量を容易に調整することができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータからの流体の排出量を容易に調整することができる。
加えて、流体制御装置は、メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、電磁弁を制御する制御部と、を備えることで、メータアウトスプールの駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。

（９）本発明の態様に係る建設機械は、ブームと、流体を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、前記流体バルブは、第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが前記アクチュエータとは異なる他のアクチュエータに接続される。

この構成によれば、メータアウトスプールの一方向の移動により排出ポートが他のアクチュエータに接続されることで、排出ポートからの流体を他のアクチュエータの駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータへの流体の供給量を容易に調整することができる。
加えて、流体バルブは、アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールを備えることで、アクチュエータの負荷変動に応じてアクチュエータからの流体の排出量を容易に調整することができる。
加えて、流体制御装置は、メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、電磁弁を制御する制御部と、を備えることで、メータアウトスプールの駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。

（１０）本発明の態様に係る制御方法は、ブームを上げる上昇工程と、前記ブームを下げる下降工程と、を含み、前記上昇工程では、スプールを一方向に動かして流体バルブの排出ポートからの流体をタンクに還流し、前記下降工程では、前記スプールを他方向に動かして前記排出ポートからの前記流体を再生する。

この方法によれば、下降工程では、排出ポートからの流体を再生することで、ブームの下げ動作において、排出ポートからの流体をアクチュエータの駆動に利用（再生）できるため、省エネルギーにすることができる。

本発明によれば、省エネルギーにすることができる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供することができる。

第１実施形態の建設機械の模式図である。第１実施形態の油圧システムの模式図である。第１実施形態のメータインスプールが中立位置に位置するときの油圧システムの動作の一例の説明図である。第１実施形態のブームを上げるときの油圧システムの動作の一例の説明図である。第１実施形態のブームを下げるときの油圧システムの動作の一例の説明図である。第２実施形態のブームを下げるときの油圧システムの動作の一例の説明図である。第３実施形態のアクチュエータを駆動する場合の油圧システムの動作の一例の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、建設機械として油圧システム（流体システム）を備えた油圧ショベルを例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

＜第１実施形態＞
＜建設機械＞
図１は、第１実施形態の建設機械１００の模式図である。
図１に示すように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである。建設機械１００は、旋回体１０１と、走行体１０２とを備えている。旋回体１０１は、走行体１０２の上に旋回可能に設けられている。旋回体１０１には、油圧ポンプ１１０と、油圧ポンプ１１０から吐出される作動油（流体）の流量制御を行う油圧制御装置（流体制御装置の一例）１と、が搭載されている。

旋回体１０１は、操作者が搭乗可能なキャブ１０３と、旋回体１０１に一端が揺動自在に連結されているブーム１０４と、ブーム１０４の旋回体１０１とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されているアーム１０５と、アーム１０５のブーム１０４とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されているバケット１０６と、キャブ１０３に設けられた操作部１０７と、を備えている。走行体１０２、旋回体１０１、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６は、種々の油圧アクチュエータ（請求項におけるアクチュエータの一例）１１１によって駆動される。油圧アクチュエータ１１１は、油圧制御装置１を介して供給される油圧ポンプ１１０からの作動油によって駆動される。

＜油圧システム＞
図２は、第１実施形態の油圧システム１０９の模式図である。図２は、油圧制御装置１の断面を含む模式図である。
図２に示すように、油圧システム１０９は、油圧制御装置１、油圧ポンプ１１０、及び油圧アクチュエータ１１１を備えている。

油圧アクチュエータ１１１は、例えば走行体１０２を走行させたり旋回体１０１を旋回させたりする油圧モータ１１２と、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６を駆動させるための種々の油圧シリンダ（請求項におけるアクチュエータの一例）１１３と、により構成されている（図１参照）。
以下、種々の油圧シリンダ１１３のうち、一つの油圧シリンダ１１３を代表例として説明する。代表例の油圧シリンダ１１３は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６から選択した一つを駆動するシリンダである。

油圧シリンダ１１３は、シリンダ１１４と、シリンダ１１４内にスライド移動自在に設けられたピストンロッド１１５と、シリンダ１１４に設けられたヘッドポート（アクチュエータの給排ポートの一例）Ｈｐ、及びロッドポート（アクチュエータの給排ポートの一例）Ｒｐと、を有している。油圧シリンダ１１３は、２つの給排ポートとして、ヘッドポートＨｐと、ロッドポートＲｐと、を有している。
ヘッドポートＨｐは、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側の部位１１４ａに設けられている。ロッドポートＲｐは、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の部位１１４ｂに設けられている。

油圧ポンプ１１０は、図示しない原動機によって駆動する。油圧ポンプ１１０は、キャブ１０３に設けられた操作部１０７の操作信号に基づいて、作動油の吐出量を可変させる（図１参照）。また、操作部１０７の操作信号に基づいて、油圧制御装置１も駆動制御される（図１参照）。
実施形態において、油圧ポンプ１１０は、２つ設けられている。以下、２つの油圧ポンプ１１０の一方を「第１ポンプ１１０Ａ」、２つの油圧ポンプ１１０の他方を「第２ポンプ１１０Ｂ」という。

＜油圧制御装置＞
油圧制御装置１は、種々のＩＭＶ（ＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＭｅｔｅｒｉｎｇＶａｌｖｅ）２（以下「独立メータリングバルブ」ともいう。）を備えている。種々の独立メータリングバルブ２（請求項における流体バルブの一例）は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６を駆動させる種々の油圧シリンダ１１３を制御する。
以下、種々の独立メータリングバルブ２のうち、一つの独立メータリングバルブ２を代表例として説明する。代表例の独立メータリングバルブ２は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６から選択した一つを駆動する油圧シリンダ１１３を制御するバルブである。

＜独立メータリングバルブ（ＩＭＶ）＞
独立メータリングバルブ２は、バルブボディ３（請求項におけるバルブボディの一例）と、バルブボディ３に収納された丸棒状のメータインスプール５と、メータインスプール５を移動させる第１メータイン電磁比例弁（電磁弁の一例）６及び第２メータイン電磁比例弁（電磁弁の一例）７と、を主構成としている。独立メータリングバルブ２は、油圧ポンプ１１０から吐出される作動油の流量をメータインスプール５の移動により調整して油圧シリンダ１１３に作動油を流す。

また、独立メータリングバルブ２は、バルブボディ３に収納された丸棒状のメータアウトスプール１５（請求項におけるスプールの一例）と、メータアウトスプール１５を移動させる第１メータアウト電磁比例弁（請求項における電磁弁の一例）１６及び第２メータアウト電磁比例弁（請求項における電磁弁の一例）１７と、を主構成としている。

また、独立メータリングバルブ２は、電磁比例弁６，７，１６，１７を制御する制御部２５を備える。制御部２５は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部２５は、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。

バルブボディ３は、メータインスプール５を収納する第１スプール孔１０と、この第１スプール孔１０に接続された第１ポンプポートＰ１（請求項におけるパラレル流路の一例）、第２ポンプポートＰ２（請求項におけるパラレル流路の一例）、第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２と、メータアウトスプール１５を収納する第２スプール孔２０（請求項におけるスプール孔の一例）と、この第２スプール孔２０に接続された第１タンクポートＴ１、第２タンクポートＴ２、第１排出ポート（請求項における排出ポートの一例）Ｄ１及び第２排出ポート（請求項における排出ポートの一例）Ｄ２と、を有する。
なお、バルブボディ３及びメータインスプール５は、請求項における流体システムの構成の一例である。ここで、流路は、流体が流れる道を意味する。流路には、流れの方向に沿った長さを有するものだけでなく、ポンプポートのような流入口も含まれる。

また、バルブボディ３は、断面視で逆Ｕ字状を有するブリッジ流路３０と、ブリッジ流路３０の一側方に位置する第１ロッド流路３１と、第１ロッド流路３１に接続されている第２ロッド流路３２と、ブリッジ流路３０の他側方に位置する第１ヘッド流路３３と、第１ヘッド流路３３に接続されている第２ヘッド流路３４と、第１ロッド流路３１の側方に位置する第１タンク流路３５と、第２ロッド流路３２の側方に位置する第２タンク流路３６と、断面視でＵ字状を有するバイパス流路３７（請求項における再生流路の一例）と、を有する。

第１スプール孔１０及び第２スプール孔２０は、バルブボディ３において一方向（すなわち、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の軸方向）に沿って形成されている。第１スプール孔１０及び第２スプール孔２０は、軸方向に沿う断面が円形状である。第１スプール孔１０及び第２スプール孔２０は、例えば、各スプール孔１０，２０の長手方向（すなわち、軸方向）に対して直交する方向に間隔をおいて、並列に形成されている。

第１ポンプポートＰ１は、第１供給流路１３１を介して第１ポンプ１１０Ａに接続されている。第１ポンプポートＰ１は、第１ポンプ１１０Ａからの作動油を複数の油圧アクチュエータ１１１に供給可能とする流路である。
第２ポンプポートＰ２は、第２供給流路１３２を介して第２ポンプ１１０Ｂに接続されている。第２ポンプポートＰ２は、第２ポンプ１１０Ｂからの作動油を複数の油圧アクチュエータ１１１に供給可能とする流路である。
第１供給ポートＳ１は、第１チェックバルブ４１を介してブリッジ流路３０に接続されている。第２供給ポートＳ２は、第２チェックバルブ４２を介してブリッジ流路３０に接続されている。

第１タンクポートＴ１は、第１排出流路１３５を介してタンク１２０に接続されている。第２タンクポートＴ２は、第２排出流路１３６を介してタンク１２０に接続されている。第１排出ポートＤ１は、各ロッド流路３１，３２及びロッド側流路１３４を経てロッドポートＲｐに接続されている。第２排出ポートＤ２は、各ヘッド流路３３，３４及びヘッド側流路１３３を経てヘッドポートＨｐに接続されている。

ブリッジ流路３０の両端は、第１スプール孔１０に接続されている。ブリッジ流路３０の両端は、軸方向において第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２の外方に配置されている。

第１ロッド流路３１は、軸方向においてブリッジ流路３０の一端と第１タンク流路３５との間に配置されている。第１ロッド流路３１は、軸方向に対して直交する方向に延びている。軸方向に対して直交する方向は、図２の紙面上下方向に相当する。第１ロッド流路３１は、過度の高圧を逃がすための第１リリーフバルブ４５を介して第１タンク流路３５に接続されている。
第２ロッド流路３２は、第１スプール孔１０と第２スプール孔２０との間に配置されている。第２ロッド流路３２は、第１ロッド流路３１の延長線上に配置されている。

第１ヘッド流路３３は、軸方向においてブリッジ流路３０の他端と第２タンク流路３６との間に配置されている。第１ヘッド流路３３は、軸方向に対して交差する方向に延びている。第１ヘッド流路３３は、過度の高圧を逃がすための第２リリーフバルブ４６を介して第２タンク流路３６に接続されている。第１ヘッド流路３３には、リーク低減のためのロックバルブ４７（ブームが慣性で下がることを抑制するための保持弁）が設けられている。
第２ヘッド流路３４は、第１スプール孔１０と第２スプール孔２０との間に配置されている。第２ヘッド流路３４は、軸方向に対して直交する方向に延びている。

第１タンク流路３５は、第１ロッド流路３１の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。
第２タンク流路３６は、第１ヘッド流路３３の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。

バイパス流路３７の両端は、第２スプール孔２０に接続されている。バイパス流路３７は、第３チェックバルブ４３及び第４チェックバルブ４４を介して、第１バイパスポートＧ１及び第２バイパスポートＧ２にそれぞれ接続されている。

バルブボディ３の軸方向の一端には、第１位置決め機構５０が設けられている。第１位置決め機構５０は、第１スプール孔１０及び第２スプール孔２０のそれぞれの一端を塞ぐようにバルブボディ３の軸方向の一端に取り付けられている第１ケーシング５１を備える。第１ケーシング５１は、第１スプール孔１０の一端に連なり第１コイルバネ５２を収容する第１収容室５３と、第２スプール孔２０の一端に連なり第２コイルバネ５４を収容する第２収容室５５と、を有する。また、第１ケーシング５１は、第１収容室５３及び第２収容室５５の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第１ポンプ流路５６と、第１ポンプ流路５６の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第１ドレン流路５７と、を有する。

バルブボディ３の軸方向の他端には、第２位置決め機構６０が設けられている。第２位置決め機構６０は、第１スプール孔１０及び第２スプール孔２０のそれぞれの他端を塞ぐようにバルブボディ３の軸方向の他端に取り付けられている第２ケーシング６１を備える。第２ケーシング６１は、第１スプール孔１０の他端に連なる第３収容室６３と、第２スプール孔２０の他端に連なる第４収容室６５と、を有する。また、第２ケーシング６１は、第３収容室６３及び第４収容室６５の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第２ポンプ流路６６と、第２ポンプ流路６６の外方において軸方向に対して直交する方向に延びる第２ドレン流路６７と、を有する。

バルブボディ３の第１スプール孔１０に、メータインスプール５が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータインスプール５は、第１スプール孔１０の軸方向の中央位置（図３参照）、第１スプール孔１０の軸方向の一端側の位置（図４参照）、第１スプール孔１０の軸方向の他端側の位置（図５参照）の３つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第１スプール孔１０の軸方向の中央位置を第１中央位置という。また、第１スプール孔１０の軸方向の一端側の位置を第１供給位置、第１スプール孔１０の軸方向の他端側の位置を第２供給位置という。
第１スプール孔１０及びメータインスプール５等でメータインバルブ４が構成されている。メータインバルブ４は、４ポート３位置切換弁である。メータインバルブ４は、２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油を流量制御する。

メータインスプール５は、例えば、環状に形成された複数の凹部５ａ、凹部５ａ間に形成された複数のランド５ｂ、ランド５ｂに形成された複数のノッチ５ｃを有する。メータインスプール５は、凹部５ａ、ランド５ｂ、ノッチ５ｃ等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータインスプール５は、例えば、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された第１メータイン流路１１と、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された第２メータイン流路１２とを有する（図４参照）。

図３は、第１実施形態のメータインスプール５が中立位置（第１中立位置）に位置するときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。
図３に示すように、メータインスプール５は、第１中立位置に配置された状態で、例えば、第１ポンプポートＰ１、第２ポンプポートＰ２、第１供給ポートＳ１、第２供給ポートＳ２をランド５ｂ等により閉塞する。

図４は、第１実施形態のブームを上げるときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。図４は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を押し出す作用の説明図に相当する。
図４に示すように、メータインスプール５は、第１供給位置に配置された状態で、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１により通じさせる。第１メータイン流路１１は、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された流路であって矢印Ｖｓ１に沿う流路である。また、メータインスプール５は、第１供給位置に配置された状態で、第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを第２メータイン流路１２により通じさせる。第２メータイン流路１２は、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された流路であって矢印Ｖｓ２に沿う流路である。この結果、第１ポンプポートＰ１及び第２ポンプポートＰ２は、それぞれ第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２等を経てヘッドポートＨｐに通じる。なお、通じさせる（通じる）とは、作動油（すなわち流体）が流れるようにすることをいう。例えば、「第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１により通じさせる。」とは、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とが第１メータイン流路１１により接続されて作動油が流れるようにすることである。
なお、メータインスプール５は、第１供給位置に配置された状態で、ロッドポートＲｐを第２ロッド流路３２等に通じさせる。

図５は、第１実施形態のブームを下げるときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。図５は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を引き込む作用の説明図に相当する。
図５に示すように、メータインスプール５は、第２供給位置に配置された状態で、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１により通じさせる。この結果、第１ポンプポートＰ１は、第１供給ポートＳ１等を経てロッドポートＲｐに通じる。また、メータインスプール５は、第２供給位置に配置された状態において、第２供給ポートＳ２をランド５ｂ等により閉塞する。

メータインスプール５は、２つの油圧ポンプ１１０の少なくとも一方から吐出された作動油を、ポンプポート等を経てヘッドポートＨｐ、ロッドポートＲｐから油圧シリンダ１１３に流すためのスプールである。また、メータインスプール５は、油圧シリンダ１１３に作動油を流す際に、油圧シリンダ１１３への作動油の供給量の制御を行う。

図２に示すように、メータインスプール５の軸方向の一端側には、第１メータイン電磁比例弁６が設けられている。メータインスプール５の軸方向の他端側に、第２メータイン電磁比例弁７が設けられている。第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７は、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。

第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７は、両方のメータイン電磁比例弁６，７の非通電時に、メータインスプール５を第１中立位置（図３参照）に配置する。
第１メータイン電磁比例弁６は、第２メータイン電磁比例弁７の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール５を移動させて第１供給位置（図４参照）に配置する。ここで、第１メータイン電磁比例弁６は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第１供給位置を無段階に制御（調整）できる。
第２メータイン電磁比例弁７は、第１メータイン電磁比例弁６の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール５を移動させて第２供給位置（図５参照）に配置する。ここで、第２メータイン電磁比例弁７は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第２供給位置を無段階に制御（調整）できる。

バルブボディ３の第２スプール孔２０に、メータアウトスプール１５が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータアウトスプール１５は、第２スプール孔２０の軸方向の中央位置（図３参照）、第２スプール孔２０の軸方向の一端側の位置（図５参照）、第２スプール孔２０の軸方向の他端側の位置（図４参照）の３つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第２スプール孔２０の軸方向の中央位置を第２中央位置という。また、第２スプール孔２０の軸方向の一端側の位置を第１排出位置、第２スプール孔２０の軸方向の他端側の位置を第２排出位置という。
第２スプール孔２０及びメータアウトスプール１５等でメータアウトバルブ１４が構成されている。メータアウトバルブ１４は、メータインバルブ４と同様に、４ポート３位置切換弁である。メータアウトバルブ１４は、請求項における流体バルブの一例である。

メータアウトスプール１５は、例えば、環状に形成された複数の凹部１５ａ、凹部１５ａ間に形成された複数のランド１５ｂ、ランド１５ｂに形成された複数のノッチ１５ｃを有する。メータアウトスプール１５は、凹部１５ａ、ランド１５ｂ、ノッチ１５ｃ等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータアウトスプール１５は、例えば、凹部１５ａ等で形成された第１メータアウト流路２１（請求項における流路の一例、図４参照）と、凹部１５ａ等で形成された第２メータアウト流路２２（請求項における流路の一例、図５参照）と、を有する。

図３は、第１実施形態のメータアウトスプール１５が中立位置（第２中立位置）に位置するときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。
図３に示すように、メータアウトスプール１５は、第２中立位置に配置された状態において、例えば、第１タンクポートＴ１、第２タンクポートＴ２、第１排出ポートＤ１、第２排出ポートＤ２、第１バイパスポートＧ１及び第２バイパスポートＧ２をランド１５ｂ等により閉塞する。

図５に示すように、メータアウトスプール１５は、第１排出位置に配置された状態で、第２排出ポートＤ２と第２バイパスポートＧ２とを第２メータアウト流路２２により通じさせる。また、メータインスプール５は、第１排出位置に配置された状態において、ヘッドポートＨｐを第２ヘッド流路３４等に通じさせる。この結果、バイパス流路３７に、第２排出ポートＤ２及び第２バイパスポートＧ２を経てヘッドポートＨｐが通じる。
また、メータアウトスプール１５は、第１排出位置に配置された状態で、第１バイパスポートＧ１を第２ロッド流路３２等に通じさせる。この結果、第２排出ポートＤ２は、バイパス流路３７を経て第２ロッド流路３２に通じる。
また、第１排出位置に配置された状態で、第２タンクポートＴ２をランド１５ｂ等により閉塞する。

図４に示すように、メータアウトスプール１５は、第２排出位置に配置された状態で、第１タンクポートＴ１と第１排出ポートＤ１とを第１メータアウト流路２１により通じさせる。この結果、第１タンクポートＴ１に、第１排出ポートＤ１を経てロッドポートＲｐが通じる。また、メータアウトスプール１５は、第２排出位置に配置された状態において、第２排出ポートＤ２をランド１５ｂ等により閉塞する。

メータアウトスプール１５は、ヘッドポートＨｐ、ロッドポートＲｐから油圧シリンダ１１３の内部の作動油を、タンクポート等を経てタンクに排出するためのスプールである。また、メータアウトスプール１５は、タンクに作動油を排出する際に、油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量の制御を行う。

図２に示すように、メータアウトスプール１５の一端側には、第１メータアウト電磁比例弁１６が設けられている。また、メータアウトスプール１５の他端側には、第２メータアウト電磁比例弁１７が設けられている。第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７は、第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７と同様に、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。

第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７は、両方のメータアウト電磁比例弁１６，１７の非通電時に、メータアウトスプール１５を第２中立位置（図３参照）に配置する。
第１メータアウト電磁比例弁１６は、第２メータアウト電磁比例弁１７の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール１５を移動させて第１排出位置（図５参照）に配置する。ここで、第１メータアウト電磁比例弁１６は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第１排出位置を無段階に制御（調整）できる。
第２メータアウト電磁比例弁１７は、第１メータアウト電磁比例弁１６の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール１５を移動させて第２排出位置（図４参照）に配置する。ここで、第２メータアウト電磁比例弁１７は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第２排出位置を無段階に制御（調整）できる。

＜独立メータリングバルブの作用＞
次に、独立メータリングバルブ２の作用について説明する。
図３に示すように、第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７を非通電状態として、メータインスプール５を第１中立位置に配置する。配置したメータインスプール５で、第１ポンプポートＰ１、第２ポンプポートＰ２、第１供給ポートＳ１、第２供給ポートＳ２を閉塞する。

また、第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７を非通電状態として、メータアウトスプール１５を第２中立位置に配置する。配置したメータアウトスプール１５で、第１タンクポートＴ１、第２タンクポートＴ２、第１排出ポートＤ１、及び第２排出ポートＤ２を閉塞する。
各油圧ポンプ１１０Ａ，１１０Ｂが図示しない原動機によって駆動されると、各油圧ポンプ１１０Ａ，１１０Ｂの吐出ポートから所定流量の作動油が吐出される。例えば、吐出された作動油は、不図示のリターン回路を経てタンクに戻されてもよい。

図４に示すように、メータアウトスプール１５を矢印Ａ１方向に移動して第２排出位置に配置する。この場合、第１メータアウト電磁比例弁１６の非通電状態で、第２メータアウト電磁比例弁１７を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール１５を第１メータアウト電磁比例弁１６側（図２参照）の方向に移動して第２排出位置に配置する。メータアウトスプール１５を第２排出位置に配置することにより、第１タンクポートＴ１と第１排出ポートＤ１とを第１メータアウト流路２１で通じる。この結果、第１タンクポートＴ１を、第１メータアウト流路２１及び第１排出ポートＤ１を経てロッドポートＲｐに通じる。一方、第２排出ポートＤ２をメータアウトスプール１５で閉塞する。

また、メータインスプール５を矢印Ｂ１方向に移動して第１供給位置に配置する。この場合、第２メータイン電磁比例弁７の非通電状態で、第１メータイン電磁比例弁６を通電状態に切り換えることにより、メータインスプール５を第２メータイン電磁比例弁７（図２参照）側の方向に移動して第１供給位置に配置する。メータインスプール５を第１供給位置に配置することにより、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１で通じる。また、メータインスプール５を第１供給位置に配置することにより、第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを第２メータイン流路１２で通じる。この結果、第１ポンプポートＰ１を第１メータイン流路１１及び第１供給ポートＳ１を経てヘッドポートＨｐに通じるともに、第２ポンプポートＰ２を第２メータイン流路１２及び第２供給ポートＳ２等を経てヘッドポートＨｐに通じる。

具体的には、第１ポンプポートＰ１を第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１逆止弁７１、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３３、ヘッド側流路１３３を経てヘッドポートＨｐに通じるとともに、第２ポンプポートＰ２を第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２逆止弁７２、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３３、ヘッド側流路１３３を経てヘッドポートＨｐに通じる。
なお、メータインスプール５を第１供給位置に配置することにより、ロッドポートＲｐを第２ロッド流路３２等に通じる。

この状態では、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の作動油が、ロッドポートＲｐ、第１排出ポートＤ１、第１メータアウト流路２１、及び第１タンクポートＴ１を経て矢印Ｖｄ１の如くタンク１２０に排出される（戻される）。具体的には、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の作動油が、ロッドポートＲｐ、ロッド側流路１３４、第１ロッド流路３１、第２ロッド流路３２、第１排出ポートＤ１、第１メータアウト流路２１、第１タンクポートＴ１、及び第１排出流路１３５を経て矢印Ｖｄ１の如くタンク１２０に排出される。本実施形態では、ブームを上げる場合、第１排出ポートＤ１からの作動油をタンク１２０に還流する。

一方、第１ポンプ１１０Ａの吐出ポートから吐出された作動油が、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、及びヘッドポートＨｐを経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に矢印Ｖｓ１の如く流入される。具体的には、第１ポンプ１１０Ａの吐出ポートから吐出された作動油が、第１供給流路１３１、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１逆止弁７１、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３３、ヘッド側流路１３３、及びヘッドポートＨｐを経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に矢印Ｖｓ１の如く流入される。
また、第２ポンプ１１０Ｂの吐出ポートから吐出された作動油が、第２ポンプポートＰ２、第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、及びヘッドポートＨｐを経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に矢印Ｖｓ２の如く流入される。具体的には、第２ポンプ１１０Ｂの吐出ポートから吐出された作動油が、第２供給流路１３２、第２ポンプポートＰ２、第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２逆止弁７２、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３３、ヘッド側流路１３３、及びヘッドポートＨｐを経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に矢印Ｖｓ２の如く流入される。
本実施形態の油圧システム１０９では、ブームを上げる場合のように慣性負荷が閾値以上のとき、２つのポンプポートＰ１，Ｐ２からの作動油が合流してメータインバルブ４から流される。

すなわち、メータインスプール５を矢印Ｂ１方向（一方向）に移動させると２つのポンプポートＰ１，Ｐ２を経て２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂからの作動油の両方がメータインバルブ４から一緒に流される。２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油は、２つのポンプポートＰ１，Ｐ２、２つのメータイン流路１１，１２、第１ヘッド流路３３等を経て合流してメータインバルブ４から油圧シリンダ１１３のシリンダヘッド側に流される。
このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５がシリンダ１１４から突出するように矢印Ｅ１の如く押し出される。

図５に示すように、メータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向に移動（請求項におけるメータアウトスプールの一方向の移動の一例）して第１排出位置に配置する。この場合、第２メータアウト電磁比例弁１７を非通電状態に切り換え、第１メータアウト電磁比例弁１６を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール１５を第２メータアウト電磁比例弁１７（図２参照）側の方向に移動して第１排出位置に配置する。メータアウトスプール１５を第１排出位置に配置することにより、第２排出ポートＤ２と第２バイパスポートＧ２とを第２メータアウト流路２２で通じる。この結果、第２バイパスポートＧ２を、第２メータアウト流路２２及び第２排出ポートＤ２を経てヘッドポートＨｐに通じる。一方、第１排出ポートＤ１、第１タンクポートＴ１及び第２タンクポートＴ２をメータアウトスプール１５で閉塞する。
また、メータアウトスプール１５を第１排出位置に配置することにより、第１バイパスポートＧ１を第２ロッド流路３２等に通じる。これにより、第２排出ポートＤ２を、バイパス流路３７を経て第２ロッド流路３２に通じる。

また、メータインスプール５を矢印Ｂ２方向に移動して第２供給位置に配置する。この場合、第１メータイン電磁比例弁６を非通電状態に切り換え、第２メータイン電磁比例弁７を通電状態に切り換えることにより、メータインスプール５を第１メータイン電磁比例弁６（図２参照）側の方向に移動して第２供給位置に配置する。メータインスプール５を第２供給位置に配置することにより、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１で通じる。これにより、第１ポンプポートＰ１を、第１メータイン流路１１及び第１供給ポートＳ１を経てロッドポートＲｐに通じる。一方、第２供給ポートＳ２をメータインスプール５で閉塞する。

具体的には、第１ポンプポートＰ１を、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１逆止弁７１、ブリッジ流路３０の一部、第１ロッド流路３１、ロッド側流路１３４を経てロッドポートＲｐに通じる。

この状態では、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側の作動油が、ヘッドポートＨｐ、第２排出ポートＤ２、第２メータアウト流路２２、及び第２バイパスポートＧ２等を経て、第２ロッド流路３２（再生流路の一例）に向けて矢印Ｖｅの如く流れる。具体的には、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側の作動油が、ヘッドポートＨｐ、ヘッド側流路１３３、第１ヘッド流路３３、第２ヘッド流路３４、第２排出ポートＤ２、第２メータアウト流路２２、第２バイパスポートＧ２、バイパス流路３７、第３逆止弁７３、第１バイパスポートＧ１、第２ロッド流路３２、第１ロッド流路３１、及びロッド側流路１３４を経て矢印Ｖｅの如くロッドポートＲｐに向けて流れる。本実施形態では、ブームを下げる場合、第２排出ポートＤ２からの作動油を油圧シリンダ１１３の駆動に利用（再生）する。

一方、第１ポンプ１１０Ａの吐出ポートから吐出された作動油が、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、及びロッドポートＲｐを経てシリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側に矢印Ｖｓ３の如く流入される。具体的には、第１ポンプ１１０Ａの吐出ポートから吐出された作動油が、第１供給流路１３１、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１逆止弁７１、ブリッジ流路３０の一部、第１ロッド流路３１、ロッド側流路１３４、及びロッドポートＲｐを経てシリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側に矢印Ｖｓ３の如く流入される。本実施形態の油圧システム１０９では、ブームを下げる場合のように慣性負荷が閾値未満のとき、２つのポンプポートＰ１，Ｐ２からの作動油のうち一方のみ（１つのポンプポートＰ１のみからの作動油）がメータインバルブ４から流される。

すなわち、メータインスプール５を矢印Ｂ２方向（他方向）に移動させると２つのポンプポートＰ１，Ｐ２の一方のみ（第１ポンプポートＰ１のみ）を経て２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂの一方のみ（第１ポンプ１１０Ａのみ）からの作動油がメータインバルブ４から流される。第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油は、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１ロッド流路３１等を経てメータインバルブ４から油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５側に流される。加えて、メータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向に移動させると第２排出ポートＤ２からの作動油がメータアウトバルブ１４から油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５側に流される。
このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５がシリンダ１１４に押し込まれるように矢印Ｅ２の如く引き込まれる。

このように、独立メータリングバルブ２では、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５を備えた。メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の駆動制御により、ピストンロッド１１５を矢印Ｅ１及び矢印Ｅ２方向の２方向へ移動させることができる。このように、ピストンロッド１１５の２方向への移動を切り換えるスプールを、メータインスプール５とメータアウトスプール１５とに分割できる。

また、メータインスプール５を第１メータイン電磁比例弁６で第１供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール１５を第２メータアウト電磁比例弁１７で第２排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を矢印Ｅ１方向（一方向）に移動できる。
さらに、メータインスプール５を第２メータイン電磁比例弁７で第２供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール１５を第１メータアウト電磁比例弁１６で第１排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を矢印Ｅ２方向（他方向）に移動できる。

このため、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を、第１メータイン電磁比例弁６、第２メータイン電磁比例弁７、第１メータアウト電磁比例弁１６、及び第２メータアウト電磁比例弁１７で電気的に個別に調整できる。すなわち、メータインスプール５とメータアウトスプール１５とにより独立メータリングバルブ２を構成できる。この結果、例えば建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ２（すなわち、油圧制御装置１）の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を個別に調整できる。このため、実機調整を容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。

ここで、第１メータイン電磁比例弁６は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１供給位置を無段階に調整できる。第２メータイン電磁比例弁７は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２供給位置を無段階に調整できる。さらに、第１メータアウト電磁比例弁１６は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１排出位置を無段階に調整できる。第２メータアウト電磁比例弁１７は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２排出位置を無段階に調整できる。
このため、建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ２（油圧制御装置１）の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を無段階に調整できる。よって、実機調整を一層容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。

また、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５を第１メータイン電磁比例弁６、第２メータイン電磁比例弁７、第１メータアウト電磁比例弁１６、及び第２メータアウト電磁比例弁１７で駆動制御するようにした。このため、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の駆動制御を電気的に調整可能となり、今後電化が予想されるマーケットに対応でき、汎用性を増すことができる。

本実施形態の油圧制御装置１は、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５をそれぞれ１つずつ備える構成とすることにより、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を２方向に切り換えるようにした。このため、ピストンロッド１１５の２方向への切換えを、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５のそれぞれ１つで共用できる。したがって、ピストンロッド１１５を２方向に切り換えるために、例えばメータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ２つずつ備える必要がない。よって、独立メータリングバルブ２（すなわち、メータインスプール、メータアウトスプール）の回路構成を簡索化できる。

ここで、図１に示すように、建設機械１００は、独立メータリングバルブ２を備えた油圧制御装置１が旋回体１０１に搭載されている。このように構成することで、建設機械１００の用途に合わせて油圧制御装置１の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を個別に調整でき、調整期間の短縮を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る建設機械１００は、ブーム１０４と、作動油を吐出するポンプ１１０Ａ，１１０Ｂと、ポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油を流量制御する独立メータリングバルブ２を有する油圧制御装置１と、独立メータリングバルブ２で流量制御された作動油が流されブーム１０４を駆動するための油圧シリンダ１１３と、を備える。独立メータリングバルブ２は、第１スプール孔１０と第２スプール孔２０と第２スプール孔２０に接続された排出ポートＤ１，Ｄ２とを有するバルブボディ３と、第１スプール孔１０に移動自在に設けられ油圧シリンダ１１３への作動油の供給量を制御するメータインスプール５と、第２スプール孔２０に移動自在に設けられ油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量を制御するメータアウトスプール１５と、を備える。油圧制御装置１は、メータアウトスプール１５を移動させる電磁弁１６，１７と、電磁弁１６，１７を制御する制御部２５と、を備える。独立メータリングバルブ２は、メータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向（一方向）に移動させると第２排出ポートＤ２がバイパス流路３７に接続される。メータアウトスプール１５は、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチ１５ｃ及びランド１５ｂを有する。

この構成によれば、メータアウトスプール１５の矢印Ａ２方向（一方向）の移動により第２排出ポートＤ２がバイパス流路３７に接続されることで、第２排出ポートＤ２からの作動油を油圧シリンダ１１３の駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。
加えて、独立メータリングバルブ２は、油圧シリンダ１１３への作動油の供給量を制御するメータインスプール５を備えることで、油圧シリンダ１１３の負荷変動に応じて油圧シリンダ１１３への作動油の供給量を容易に調整することができる。
加えて、独立メータリングバルブ２は、油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量を制御するメータアウトスプール１５を備えることで、油圧シリンダ１１３の負荷変動に応じて油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量を容易に調整することができる。
加えて、油圧制御装置１は、メータアウトスプール１５を移動させる電磁弁１６，１７と、電磁弁１６，１７を制御する制御部２５と、を備えることで、メータアウトスプール１５の駆動制御を電気的に調整可能となるため、回路構成を簡素化できる。
加えて、メータアウトスプール１５は、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチ１５ｃ及びランド１５ｂを有することで、流路の閉塞及び流量の調整を簡素な構造で実現することができる。

本実施形態の制御方法は、ブーム１０４を上げる上昇工程と、ブーム１０４を下げる下降工程と、を含み、上昇工程では、メータアウトスプール１５を矢印Ａ１方向（他方向）に動かして第１排出ポートＤ１からの作動油をタンク１２０に還流し、下降工程では、メータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向（一方向）動かして第２排出ポートＤ２からの作動油を再生する。
この方法によれば、下降工程では、第２排出ポートＤ２からの作動油を再生することで、ブーム１０４の下げ動作において、第２排出ポートＤ２からの作動油を油圧シリンダ１１３の駆動に利用（再生）できるため、省エネルギーにすることができる。

上述した実施形態では、油圧ポンプ１１０及びタンク１２０がそれぞれ２つ設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、油圧ポンプ１１０及びタンク１２０がそれぞれ１つずつ設けられていてもよいし、それぞれ３つ以上設けられていてもよい。例えば、油圧ポンプ１１０及びタンク１２０の設置数は、要求仕様に応じて変更可能である。

上述した実施形態では、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部がバイパス流路３７に流れることにより再生される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部がブリッジ流路３０に流れることにより再生されてもよい。例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部が油圧ポンプ１１０に流れることにより再生されてもよい。例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部がバイパス流路３７等を介さずに油圧シリンダ１１３に流れることにより再生されてもよい。例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の全部がバイパス流路３７に流れることにより再生されてもよい。例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の全部が第２排出流路１３６に流れてもよい。例えば、図５に示す第１排出位置からメータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向にさらに移動させることで、第２排出ポートＤ２と第２バイパスポートＧ２とをメータアウトスプール１５で閉塞し、第２排出ポートＤ２と第２タンクポートＴ２とを接続してもよい。すなわち、第２スプール孔２０に接続された排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続されていればよい。

上述した実施形態では、再生流路３７が第２ロッド流路３２に作動油を再生する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、再生流路３７がヘッド流路３３，３４に作動油を再生する流路であってもよい。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態のブームを下げるときの油圧システム２０９の動作の一例の説明図である。図６は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を引き込む作用の説明図に相当する。
上述した第１実施形態では、ブームを下げるときに第２排出ポートＤ２からの作動油の一部がロッドポートＲｐに向けて流れる例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ブームを下げるときに第２排出ポートＤ２からの作動油の一部が第１スプール孔１０（メータインバルブ４の流路）に向けて流れてもよい。図６において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図６中符号２３８は、第１スプール孔１０と第２スプール孔２０とを通じる中間流路を示す。

図６に示すように、本実施形態の油圧システム２０９では、ブームを下げる場合、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部が第１スプール孔１０に向けて流れる。具体的に、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部が、第２メータアウト流路２２、バイパス流路３７、第３逆止弁７３、及び中間流路２３８を経て矢印Ｖｅ２の如く第１スプール孔１０に接続された第１ポンプポートＰ１に向けて流れる。第１ポンプポートＰ１は、ブームとは異なる他の油圧アクチュエータへ作動油を供給可能とするパラレル流路となっている。本実施形態では、ブームを下げる場合、第２排出ポートＤ２からの作動油の一部を第１ポンプポートＰ１へ導き、他の油圧アクチュエータへの駆動に利用（再生）する。例えば、第１ポンプポートＰ１に流れた作動油は、油圧ポンプ１１０、油圧シリンダ１１３等の駆動に利用することができる。

なお、中間流路２３８に流れる作動油の一部は、中間流路２３８から矢印Ｖｅ３の如く分岐して第１スプール孔１０に向けて流れるように構成してもよい。または、中間流路２３８に流れる作動油の全部は、中間流路２３８から矢印Ｖｅ３の如く分岐して第１スプール孔１０に向けて流れるように構成してもよい。

この構成によれば、メータアウトスプール１５の矢印Ａ２方向（一方向）の移動により第２排出ポートＤ２が第１スプール孔１０に接続されることで、第２排出ポートＤ２からの作動油をメータインバルブ４の駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。

なお、例えば、第２排出ポートＤ２からの作動油の全部が第２排出流路１３６に流れてもよい。例えば、図６に示す位置からメータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向にさらに移動させることで、第２排出ポートＤ２と第２バイパスポートＧ２とをメータアウトスプール１５で閉塞し、第２排出ポートＤ２と第２タンクポートＴ２とを接続してもよい。すなわち、第２スプール孔２０に接続された排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続されていればよい。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態のアクチュエータを駆動する場合の油圧システム３０９の動作の一例の説明図である。図７は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を引き込む作用の説明図に相当する。
上述した第１実施形態では、ブームを上げたり下げたりするときの油圧システムの動作の一例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、アームを引いたり押したりするときの油圧システムの動作に本発明を適用してもよい。図７において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の油圧システム３０９は、１つの油圧ポンプ３１０と、３つのタンク３２０Ａ〜３２０Ｃと、メータインスプール５（メータインバルブ４）と、メータアウトスプール１５（メータアウトバルブ１４）と、２つの油圧シリンダ３１３Ａ，３１３Ｂと、を備える。以下、２つの油圧シリンダ３１３Ａ，３１３Ｂの一方を「第１シリンダ３１３Ａ」、他方を「第２シリンダ３１３Ｂ」という。第１シリンダ３１３Ａは、ブームを駆動するためのアクチュエータの一例である。第２シリンダ３１３Ｂは、アームを駆動するためのアクチュエータの一例である。第２シリンダ３１３Ｂは、請求項におけるブームを駆動するためのアクチュエータとは異なる他のアクチュエータの一例である。

本実施形態の油圧システム３０９では、ブームを下げ且つアームを押す場合、１つの油圧ポンプ３１０の作動油が吐出され、メータインスプール５の矢印Ｃ１１方向への移動により、第１シリンダ３１３Ａに向けて矢印Ｖｃ１の如く流れる。第１シリンダ３１３Ａからタンク３２０Ａに向けて流れる作動油の一部は、メータアウトスプール１５の矢印Ｃ１２方向（一方向）への移動により、パラレル流路３３９を介して再生流路（矢印Ｖｒに沿う流路）、メータアウトバルブ１４の排出ポート（不図示）を経て第２シリンダ３１３Ｂに向けて矢印Ｖｃ２の如く流れる。１つのポンプ３１０から吐出された作動油は、第１シリンダ３１３Ａ及び第２シリンダ３１３Ｂのそれぞれのピストンロッド１１５側に流される。このため、第１シリンダ３１３Ａ及び第２シリンダ３１３Ｂのそれぞれのピストンロッド１１５がシリンダ１１４に押し込まれるようにそれぞれ矢印Ｅａ，Ｅｂの如く引き込まれる。本実施形態では、ブームを下げ且つアームを押す場合、第１シリンダ３１３Ａからタンク３２０Ａに向けて流れる作動油の一部を第２シリンダ３１３Ｂの駆動に利用（再生）する。

この構成によれば、メータアウトスプール１５の矢印Ｃ１２方向（一方向）への移動によりメータアウトバルブ１４の排出ポートが第２シリンダ３１３Ｂに接続されることで、メータアウトバルブ１４の排出ポートからの作動油を第２シリンダ３１３Ｂの駆動に利用（再生）できるため、簡単な構成で省エネルギーにすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、建設機械１が油圧ショベルである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、油圧クレーン等、油圧ショベル以外の建設機械に本発明を適用してもよい。

上述した実施形態では、流体システムが油圧制御装置を備える油圧システムである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、流体システムは、空気圧制御装置や水圧制御装置等、油圧制御装置以外の流体制御装置を備えていてもよい。

上述した実施形態では、流体システムがポンプ、流体制御装置及びアクチュエータを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、流体システムは、ポンプを備えず、流体制御装置及びアクチュエータを備えていてもよい。例えば、流体システムは、アクチュエータを備えず、ポンプ及び流体制御装置を備えていてもよい。

上述した実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ１１３を例に説明したが、これに限らない。例えば、油圧モータ等のアクチュエータに本発明を適用してもよい。

上述した実施形態では、各電磁弁として電磁比例弁６，７，１６，１７を例に説明したが、これに限らない。例えば、電気信号に基づいて駆動するさまざまな電磁弁に本発明を適用してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。

１…油圧制御装置（流体制御装置）
２…独立メータリングバルブ（流体バルブ）
３…バルブボディ
４…メータインバルブ
５…メータインスプール
１０…第１スプール孔
１４…メータアウトバルブ（流体バルブ）
１５…メータアウトスプール
１５ｂ…ランド
１５ｃ…ノッチ
１６…第１メータアウト電磁比例弁（電磁弁）
１７…第２メータアウト電磁比例弁（電磁弁）
２０…第２スプール孔（スプール孔）
２１…第１メータアウト流路（流路）
２２…第２メータアウト流路（流路）
２５…制御部
３７…バイパス流路（再生流路）
１００…油圧ショベル（建設機械）
１０４…ブーム
１０９，２０９，３０９…油圧システム（流体システム）
１１３…油圧シリンダ（アクチュエータ）
１２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ…タンク
１２０Ａ…第１タンク（タンク）
１２０Ｂ…第２タンク（タンク）
３１３Ａ…第１シリンダ（アクチュエータ）
３１３Ｂ…第２シリンダ（他のアクチュエータ）
３３９…パラレル流路
Ａ２…メータアウトスプールの一方向の移動
Ｄ１…第１排出ポート（排出ポート）
Ｄ２…第２排出ポート（排出ポート）

Claims

スプール孔と、前記スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、
前記スプール孔に移動自在に設けられたスプールと、を備え、
前記スプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続される
流体バルブ。
前記再生流路は、パラレル流路である
請求項１に記載の流体バルブ。
前記スプールは、流路を塞いだり流量を調整したり可能なノッチを有する
請求項１または２に記載の流体バルブ。
流体を吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された流体を流量制御してアクチュエータに流す流体バルブを有する流体制御装置と、を備える流体システムであって、
前記流体バルブは、
スプール孔と、前記スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、
前記スプール孔に移動自在に設けられたスプールと、を備え、
前記スプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路及びタンク流路の少なくとも一方に接続される
流体システム。
前記流体制御装置は、前記スプールを移動させる電磁弁を更に備える
請求項４に記載の流体システム。
前記流体制御装置は、前記電磁弁を制御する制御部を更に備える
請求項５に記載の流体システム。
ブームと、
流体を吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、
前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、
前記流体バルブは、
第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、
前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、
前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが再生流路に接続される
建設機械。
ブームと、
流体を吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、
前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、
前記流体バルブは、
第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、
前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、
前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが前記第１スプール孔に接続される
建設機械。
ブームと、
流体を吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された流体を流量制御する流体バルブを有する流体制御装置と、
前記流体バルブで流量制御された流体が流され前記ブームを駆動するためのアクチュエータと、を備える建設機械であって、
前記流体バルブは、
第１スプール孔と第２スプール孔と前記第２スプール孔に接続された排出ポートとを有するバルブボディと、
前記第１スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータへの流体の供給量を制御するメータインスプールと、
前記第２スプール孔に移動自在に設けられ前記アクチュエータからの流体の排出量を制御するメータアウトスプールと、を備え、
前記流体制御装置は、前記メータアウトスプールを移動させる電磁弁と、前記電磁弁を制御する制御部と、を更に備え、
前記メータアウトスプールを一方向に移動させると前記排出ポートが前記アクチュエータとは異なる他のアクチュエータに接続される
建設機械。
ブームを上げる上昇工程と、
前記ブームを下げる下降工程と、を含み、
前記上昇工程では、スプールを一方向に動かして流体バルブの排出ポートからの流体をタンクに還流し、
前記下降工程では、前記スプールを他方向に動かして前記排出ポートからの前記流体を再生する
制御方法。