JP5587098B2 - 作動油の省電力効果評価装置及びこれを用いた省電力効果評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は、作動油の省電力効果評価装置及びこれを用いた省電力効果評価方法に関する。
従来、作動油の省電力評価方法として、ＳＲＶによる摩擦係数評価やトラクション係数による評価等のラボ評価法が知られているが、実機との相関は十分とはいえない。
このため、作動油の省電力評価方法として、実機による方法が考えられる。
このため、作動油の省電力評価方法として、実機による方法が考えられる。
しかしながら、実機による作動油の省電力評価方法は、実機という特定の機械を用いたもので運転条件がその装置の条件の範囲内に限定されるため、種々の装置の評価を模擬することができないという問題点や、実機には、トルクメーター、差圧計などは必要ないので設置されておらず、実機で省電力評価をする場合は、消費電力（＝入力したエネルギー）の評価しかできず、有効エネルギーというかたちでの評価ができないという問題点があった。
また、実機による作動油の省電力評価方法は、上記のように、実機の装置全体の消費電力の評価しかできないため、各部位での消費電力評価ができないという問題点の他に、実機を運転するため、不要な製品を大量に製造せざるを得ないことや、作動油の多量のサンプルが必要となるケースが多いなどの問題点もあった。
そこで、実機を模擬した装置による作動油の省電力評価方法が提案されている（特許文献１参照。）。
そこで、実機を模擬した装置による作動油の省電力評価方法が提案されている（特許文献１参照。）。
しかし、この作動油の省電力評価方法は、通常の実機であれば当然存在する負荷のかかる仕事をする部分（例えば、射出成形機であれば溶解させたプラスチック材料を型に計量注入、型締めをする部分）が存在しないので、アクチュエーターなしでの評価であり、実機の油圧システムを十分模擬できていないという問題点や、入力エネルギーと出力エネルギーの差を評価できていないという問題点があった。
本発明は、実機に近い運転状態にするために、運転条件を様々に設定でき、種々の実機の省電力性をかなり良好に模擬できる作動油の省電力効果評価装置及びこれを用いた省電力効果評価方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動する油圧モータであるアクチュエーター部分とその油圧モータであるアクチュエーター部分に負荷を与える動力計である負荷部分からなる作動部分を設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、（Ａ）オイルタンク、（Ｂ）前記オイルタンクから送油される作動油を昇圧する油圧ポンプとその油圧ポンプを作動させる電動機からなる油圧発生部分、及び（Ｃ）前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動する油圧モータであるアクチュエーター部分とその油圧モータであるアクチュエーター部分に負荷を与える動力計である負荷部分からなる作動部分を有し、かつ（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている油圧装置であって、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を測定するための電力メーターを備えていることを特徴とする作動油の省電力効果評価装置を提供するものである。
また、本発明は、上記の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、測定した電動機消費電力により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法を提供するものである。
また、本発明は、（Ａ）オイルタンク、（Ｂ）前記オイルタンクから送油される作動油を昇圧する油圧ポンプとその油圧ポンプを作動させる電動機からなる油圧発生部分、及び（Ｃ）前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動する油圧モータであるアクチュエーター部分とその油圧モータであるアクチュエーター部分に負荷を与える動力計である負荷部分からなる作動部分を有し、かつ
（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている油圧装置であって、（Ｂ）の油圧ポンプと電動機の間、及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分と動力計である負荷部分の間にそれぞれ（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクを測定するためのトルクメーターを備えていることを特徴とする作動油の省電力効果評価装置を提供するものである。
（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている油圧装置であって、（Ｂ）の油圧ポンプと電動機の間、及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分と動力計である負荷部分の間にそれぞれ（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクを測定するためのトルクメーターを備えていることを特徴とする作動油の省電力効果評価装置を提供するものである。
また、本発明は、上記作動油の省電力効果評価装置において、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分を接続している配管の一部に油圧損失増大部を有する作動油の省電力効果評価装置を提供するものである。
また、本発明は、上記の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求め、求めたトルク伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法を提供するものである。
また、本発明は、上記の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求め、求めた仕事量伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法を提供するものである。
また、本発明は、上記の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求め、求めたトルク伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法を提供するものである。
また、本発明は、上記の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求め、求めた仕事量伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法を提供するものである。
本発明の作動油の省電力効果評価装置及びこれを用いた省電力効果評価方法によると、運転条件をさまざまに設定でき、また油圧モータであるアクチュエーターを備えるため、種々の実機の省電力性をかなり良好に模擬できる。さらに、装置のトルクの入力側と出力側にトルクメーターを設置する場合には、トルク伝達効率の測定が可能になり、トルク伝達効率を測定することにより、入力と出力の間でのエネルギー損失を評価できる。また、測定したトルク値により、入力側と出力側の仕事量を算出し、仕事量伝達効率の測定が可能になり、仕事量伝達効率を測定することによっても、入力と出力の間でのエネルギー損失を評価できる。また、無駄な製品の製造がなくなり、少量の作動油で省電力効果評価でき、効率的に省電力効果評価をすることができる。
本発明の作動油の省電力効果評価装置は、（Ａ）オイルタンク、（Ｂ）油圧発生部分、及び（Ｃ）作動部分を有する。
（Ａ）のオイルタンクは、評価する作動油を貯蔵するものであり、このオイルタンクから作動油が（Ｂ）の油圧ポンプに供給される。
オイルタンクは、開放系であってもよいし、閉鎖系であってもよい。
オイルタンクの容量は、特に制限ないが、作動油の収容量が好ましくは１〜３００Ｌであり、より好ましくは７〜２２０Ｌであり、特に好ましくは１５〜１５０Ｌである。
（Ａ）のオイルタンクは、評価する作動油を貯蔵するものであり、このオイルタンクから作動油が（Ｂ）の油圧ポンプに供給される。
オイルタンクは、開放系であってもよいし、閉鎖系であってもよい。
オイルタンクの容量は、特に制限ないが、作動油の収容量が好ましくは１〜３００Ｌであり、より好ましくは７〜２２０Ｌであり、特に好ましくは１５〜１５０Ｌである。
（Ｂ）の油圧発生部分は、オイルタンクから送油される作動油を昇圧する油圧ポンプとその油圧ポンプを作動させる電動機からなる。
油圧ポンプとしては、種々の油圧ポンプが使用でき、例えば、ベーンタイプの油圧ポンプ、ピストンタイプの油圧ポンプ、ギヤタイプの油圧ポンプなどが挙げられる。
なお、ポンプの型式、材質等により異なるが、一般に、ベーンタイプ、ギヤタイプより、ピストンタイプの油圧ポンプの方がより高圧状態での使用が可能である。よって、２０ＭＰａ以上の高圧状態での省電力効果を評価する際には、ピストンタイプの油圧ポンプを使用することが好ましい。
油圧ポンプのサイズは特に限定はしないが、油圧ポンプサイズが大きくなると必要試験油量が多くなる傾向にある。
油圧ポンプとしては、種々の油圧ポンプが使用でき、例えば、ベーンタイプの油圧ポンプ、ピストンタイプの油圧ポンプ、ギヤタイプの油圧ポンプなどが挙げられる。
なお、ポンプの型式、材質等により異なるが、一般に、ベーンタイプ、ギヤタイプより、ピストンタイプの油圧ポンプの方がより高圧状態での使用が可能である。よって、２０ＭＰａ以上の高圧状態での省電力効果を評価する際には、ピストンタイプの油圧ポンプを使用することが好ましい。
油圧ポンプのサイズは特に限定はしないが、油圧ポンプサイズが大きくなると必要試験油量が多くなる傾向にある。
油圧ポンプ軸動力は、油圧ポンプの発生圧力、流量、負荷によって異なる。
油圧ポンプの発生圧力は、模擬する実機の種類、運転方法によって、適宜選定することが可能である。例えば、射出成形機を模擬する場合、圧力条件として、０〜３０ＭＰａが挙げられる。また、工作機械を模擬する場合、圧力条件として、１〜１０ＭＰａが挙げられる。
油圧ポンプの流量は、好ましくは０．０１〜１５０Ｌ／ｍｉｎであり、より好ましくは０．５〜１００Ｌ／ｍｉｎであり、さらに好ましくは１〜５０Ｌ／ｍｉｎである。
油圧ポンプの軸動力は、０．３〜５５ｋＷが好ましく、０．８〜４５ｋＷがより好ましい。
油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、油圧ポンプが作動している間、一定であってもよいし、経時的に変動してもよい。実機では、油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、経時的に変動するので、油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力も、経時的に変動することが好ましい。油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、油圧ポンプの回転数や後述するアクチュエーター部分に与える負荷を変動させることにより、変動させることができる。
油圧ポンプの発生圧力は、模擬する実機の種類、運転方法によって、適宜選定することが可能である。例えば、射出成形機を模擬する場合、圧力条件として、０〜３０ＭＰａが挙げられる。また、工作機械を模擬する場合、圧力条件として、１〜１０ＭＰａが挙げられる。
油圧ポンプの流量は、好ましくは０．０１〜１５０Ｌ／ｍｉｎであり、より好ましくは０．５〜１００Ｌ／ｍｉｎであり、さらに好ましくは１〜５０Ｌ／ｍｉｎである。
油圧ポンプの軸動力は、０．３〜５５ｋＷが好ましく、０．８〜４５ｋＷがより好ましい。
油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、油圧ポンプが作動している間、一定であってもよいし、経時的に変動してもよい。実機では、油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、経時的に変動するので、油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力も、経時的に変動することが好ましい。油圧ポンプの発生圧力、流量、軸動力は、油圧ポンプの回転数や後述するアクチュエーター部分に与える負荷を変動させることにより、変動させることができる。
電動機としては、油圧ポンプを作動させることができるものであれば種々の電動機を使用することができ、油圧ポンプの軸動力に見合った出力を有する電動機を使用することが望ましい。
油圧ポンプの軸動力より小さい出力の電動機を使用すると、油圧ポンプを作動させることができない。
一方、油圧ポンプの軸動力より極端に大きい出力の電動機を使用すると、電動機を作動させるために必要な電力が大きくなり、用いた作動油の省電力効果の差が表れにくくなる傾向にある。
電動機の出力は、通常０．４〜６０ｋＷが好ましく、０．７５〜５５ｋＷがより好ましく、１．５〜３７ｋＷがさらに好ましい。また、電動機の出力は、油圧ポンプの軸動力の１００〜１２０％の範囲にあるものが好ましい。
油圧ポンプの軸動力より小さい出力の電動機を使用すると、油圧ポンプを作動させることができない。
一方、油圧ポンプの軸動力より極端に大きい出力の電動機を使用すると、電動機を作動させるために必要な電力が大きくなり、用いた作動油の省電力効果の差が表れにくくなる傾向にある。
電動機の出力は、通常０．４〜６０ｋＷが好ましく、０．７５〜５５ｋＷがより好ましく、１．５〜３７ｋＷがさらに好ましい。また、電動機の出力は、油圧ポンプの軸動力の１００〜１２０％の範囲にあるものが好ましい。
電動機としては、好ましくはインバータモータ、サーボモータなどが挙げられる。
図１や図２には図示されていないが、電動機には、消費電力を測定するための電力メーターが備えられている。
また、電動機と油圧ポンプの間には、トルクメーターを取り付けることが好ましい。トルクメーターは、油圧ポンプの発生トルクに見合った定格トルクを有するものが好ましい。油圧ポンプのトルク値と、後述する（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値により、トルク伝達効率を測定することができ、作動油の省電力効果評価の指標にすることができる。 また、油圧ポンプのトルク値と、後述する（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値により、油圧ポンプ及びアクチュエーター部分の仕事量を算出し、算出した仕事量より仕事量伝達効率を求めることができ、求めた仕事量伝達効率を作動油の省電力効果の指標にすることができる。
図１や図２には図示されていないが、電動機には、消費電力を測定するための電力メーターが備えられている。
また、電動機と油圧ポンプの間には、トルクメーターを取り付けることが好ましい。トルクメーターは、油圧ポンプの発生トルクに見合った定格トルクを有するものが好ましい。油圧ポンプのトルク値と、後述する（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値により、トルク伝達効率を測定することができ、作動油の省電力効果評価の指標にすることができる。 また、油圧ポンプのトルク値と、後述する（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値により、油圧ポンプ及びアクチュエーター部分の仕事量を算出し、算出した仕事量より仕事量伝達効率を求めることができ、求めた仕事量伝達効率を作動油の省電力効果の指標にすることができる。
（Ｃ）の作動部分は、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動するアクチュエーター部分とそのアクチュエーター部分に負荷を与える負荷部分からなる。（Ｃ）の作動部分を設けることにより、実機に近い運転状態にすることができ、種々の実機の省電力性をかなり良好に模擬できる作動油の省電力効果評価装置にすることができる。
アクチュエーター部分には、油圧ポンプから送油される昇圧された作動油が導入され、導入された作動油の圧力によりアクチュエーター部分が作動し、アクチュエーター部分を作動させた後の作動油は、アクチュエーター部分から排出される。
アクチュエーター部分には、油圧ポンプから送油される昇圧された作動油が導入され、導入された作動油の圧力によりアクチュエーター部分が作動し、アクチュエーター部分を作動させた後の作動油は、アクチュエーター部分から排出される。
アクチュエーター部分は、油圧モータである。
油圧シリンダーは、鋼製の油圧シリンダーに取り付けられているシール材が長時間の作動により、劣化することが多く、試験を重ねるにつれて、トルク値が変動したり、アクチュエーター部分の作動量が変動したりするので、好ましくない。これに対し、油圧モータは、回転翼により作動するものであり、アクチュエーター部分の作動量が変動し難いので、好ましい。
油圧モータとしては、ピストンタイプの油圧モータ、ベーンタイプの油圧モータ、ギヤタイプの油圧モータなどが挙げられる。
油圧シリンダーは、鋼製の油圧シリンダーに取り付けられているシール材が長時間の作動により、劣化することが多く、試験を重ねるにつれて、トルク値が変動したり、アクチュエーター部分の作動量が変動したりするので、好ましくない。これに対し、油圧モータは、回転翼により作動するものであり、アクチュエーター部分の作動量が変動し難いので、好ましい。
油圧モータとしては、ピストンタイプの油圧モータ、ベーンタイプの油圧モータ、ギヤタイプの油圧モータなどが挙げられる。
負荷部分は、アクチュエーター部分に負荷を与えるものであり、アクチュエーター部分に負荷を与えながら、アクチュエーターを作動させる。
負荷部分は、アクチュエーターの出力に見合った吸収トルクを有するものが好ましい。
負荷部分は、動力計である。動力計としては、水動力計、渦電流動力計などの電気動力計、摩擦式動力計、ＡＣダイナモ、低慣性ＡＣダイナモ、油圧モータなどが挙げられる。
動力計を使うことにより、アクチュエーター部分に与える負荷をより正確に制御することが可能である。これにより、消費電力（＝入力エネルギー）、油圧ポンプのトルク値とアクチュエーター部分のトルク値、及びこれらのトルク値から算出されるトルク伝達効率及び仕事量伝達効率をより正確に測定することができ、作動油の省電力効果をより精度良く評価することができる。
負荷部分によりアクチュエーター部分に与える負荷は、アクチュエーター部分が作動している間、一定の負荷であってもよいし、経時的に変動した負荷であってもよい。実機では、作動部に与えられる負荷は、経時的に変動するので、アクチュエーター部分に与える負荷も、経時的に変動した負荷が好ましい。負荷部分によりアクチュエーター部分に与える負荷としては、例えば、図３に示す消費電力に対応する負荷パターンが挙げられる。図３に示す消費電力に対応する負荷パターンは、負荷を与え続ける時間帯と、負荷を与えない時間帯を繰り返し、その負荷の強さを小さいもの、大きいもの、中くらいのものに変えた３種の負荷を１サイクルとして、そのサイクルを繰り返すパターンである。この負荷パターンは、実機の作動部の負荷パターンに応じて負荷を与え続ける時間、負荷を与えない時間、負荷の強さなどを、適宜選定すればよい。
負荷部分は、アクチュエーターの出力に見合った吸収トルクを有するものが好ましい。
負荷部分は、動力計である。動力計としては、水動力計、渦電流動力計などの電気動力計、摩擦式動力計、ＡＣダイナモ、低慣性ＡＣダイナモ、油圧モータなどが挙げられる。
動力計を使うことにより、アクチュエーター部分に与える負荷をより正確に制御することが可能である。これにより、消費電力（＝入力エネルギー）、油圧ポンプのトルク値とアクチュエーター部分のトルク値、及びこれらのトルク値から算出されるトルク伝達効率及び仕事量伝達効率をより正確に測定することができ、作動油の省電力効果をより精度良く評価することができる。
負荷部分によりアクチュエーター部分に与える負荷は、アクチュエーター部分が作動している間、一定の負荷であってもよいし、経時的に変動した負荷であってもよい。実機では、作動部に与えられる負荷は、経時的に変動するので、アクチュエーター部分に与える負荷も、経時的に変動した負荷が好ましい。負荷部分によりアクチュエーター部分に与える負荷としては、例えば、図３に示す消費電力に対応する負荷パターンが挙げられる。図３に示す消費電力に対応する負荷パターンは、負荷を与え続ける時間帯と、負荷を与えない時間帯を繰り返し、その負荷の強さを小さいもの、大きいもの、中くらいのものに変えた３種の負荷を１サイクルとして、そのサイクルを繰り返すパターンである。この負荷パターンは、実機の作動部の負荷パターンに応じて負荷を与え続ける時間、負荷を与えない時間、負荷の強さなどを、適宜選定すればよい。
動力計には、冷却水を必要とするものや、冷却水を必要としないものがあるが、いずれのものも使用できる。
負荷部分とアクチュエーター部分の間に、トルクメーターを取り付けることが好ましい。（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値と、前述した油圧ポンプのトルク値により、トルク伝達効率を測定することができ、作動油の省電力効果評価の指標にすることができる。また、（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値と、前述した油圧ポンプのトルク値により、アクチュエーター部分及び油圧ポンプの仕事量を算出し、その仕事量より仕事量伝達効率を、求めることができ、その仕事量伝達効率を作動油の省電力効果の指標にすることができる。
トルクメーターは、油圧モータの発生トルクに見合った定格トルクを有するものが好ましい。
負荷部分とアクチュエーター部分の間に、トルクメーターを取り付けることが好ましい。（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値と、前述した油圧ポンプのトルク値により、トルク伝達効率を測定することができ、作動油の省電力効果評価の指標にすることができる。また、（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルク値と、前述した油圧ポンプのトルク値により、アクチュエーター部分及び油圧ポンプの仕事量を算出し、その仕事量より仕事量伝達効率を、求めることができ、その仕事量伝達効率を作動油の省電力効果の指標にすることができる。
トルクメーターは、油圧モータの発生トルクに見合った定格トルクを有するものが好ましい。
本発明の作動油の省電力効果評価装置においては、図１や図２に示されているように、（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）のアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている。
ここで、間接的に接続されているとは、フローメーター、バルブ、フィルターなどの他の部品を介して配管で接続されていることを意味する。
図１や図２に示されているように、（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプの間にある配管Ａは、作動油の流量に応じて適宜選定すればよい。
配管Ａにおける作動油流速は、２ｍ／ｓ以下であることが好ましく、１．５ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、１ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。上記流速になるよう、配管Ａの内径を適宜選定することが好ましい。
配管Ａの長さは、適宜選定すればよいが、通常５０〜２００ｃｍであるものが好ましく、８０〜１８０ｃｍであるものがより好ましい。
ここで、間接的に接続されているとは、フローメーター、バルブ、フィルターなどの他の部品を介して配管で接続されていることを意味する。
図１や図２に示されているように、（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプの間にある配管Ａは、作動油の流量に応じて適宜選定すればよい。
配管Ａにおける作動油流速は、２ｍ／ｓ以下であることが好ましく、１．５ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、１ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。上記流速になるよう、配管Ａの内径を適宜選定することが好ましい。
配管Ａの長さは、適宜選定すればよいが、通常５０〜２００ｃｍであるものが好ましく、８０〜１８０ｃｍであるものがより好ましい。
図１や図２に示されているように、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）のアクチュエーター部分の間にある配管Ｂは、作動油の流量に応じて適宜選定すればよい。
配管Ｂにおける作動油流速は、６ｍ／ｓ以下であることが好ましく、４ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、２ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。上記流速になるよう、配管Ｂの内径を適宜選定することが好ましい。作動油流速を６ｍ／ｓ以下とすることで、配管Ｂにおける圧損失を低減することができ、油圧ポンプ及びアクチュエーター部分由来の損失を評価しやすい傾向にある。
配管Ｂの長さは、圧損失などを考慮し適宜選定すればよいが、通常５０〜３００ｃｍであるものが好ましく、８０〜２８０ｃｍであるものがより好ましい。
配管Ｂにおける作動油流速は、６ｍ／ｓ以下であることが好ましく、４ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、２ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。上記流速になるよう、配管Ｂの内径を適宜選定することが好ましい。作動油流速を６ｍ／ｓ以下とすることで、配管Ｂにおける圧損失を低減することができ、油圧ポンプ及びアクチュエーター部分由来の損失を評価しやすい傾向にある。
配管Ｂの長さは、圧損失などを考慮し適宜選定すればよいが、通常５０〜３００ｃｍであるものが好ましく、８０〜２８０ｃｍであるものがより好ましい。
また、図１や図２に示されているように、（Ｃ）のアクチュエーター部分と（Ａ）の油圧タンクとの間には、配管Ｃを設けることもできる。配管Ｃを設けることにより、作動油を再び油圧タンクに戻すことができ、作動油を省電力効果評価装置内に循環させることができる。配管Ｃは、作動油の流量に応じて適宜選定すればよい。配管Ｃにおける作動油流速は、２．５ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
配管Ｃの長さは、適宜選定すればよいが、通常１００〜８００ｃｍであるものが好ましく、２００〜７００ｃｍであるものがより好ましい。
配管Ａには、図１や図２に示されているように、サクションフィルターを設けることが好ましい。サクションフィルターを設けることにより、作動油中の異物を除去することができる。
配管Ｃの長さは、適宜選定すればよいが、通常１００〜８００ｃｍであるものが好ましく、２００〜７００ｃｍであるものがより好ましい。
配管Ａには、図１や図２に示されているように、サクションフィルターを設けることが好ましい。サクションフィルターを設けることにより、作動油中の異物を除去することができる。
また、図２に示されているように、配管Ｂには、その一部に油圧損失増大部を設けることにより、射出成形機や工作機械などの実機の省電力評価により近づけることができる。
油圧損失増大部としては、直管、又は直管と屈折管や分岐管、湾曲管などを組み合わせた長配管、流量制御弁や方向制御弁などのバルブなどが挙げられる。バルブを簡単に模擬する方法として、直管内部にオリフィスを設置する方法が挙げられる。
また、本発明の作動油の省電力効果評価装置においては、図１や図２に示されているように、油圧ポンプの前後や、アクチュエーター部分の前後や、油圧損失増大部の前後に、圧力計、圧力センサー、温度センサー、フローメーターなどを取り付けることが好ましい。油圧ポンプの前後や、アクチュエーター部分の前後や、油圧損失増大部の前後の作動油の圧力、温度、流量を測定することにより、各部分の省電力効果を把握することができる。
油圧損失増大部としては、直管、又は直管と屈折管や分岐管、湾曲管などを組み合わせた長配管、流量制御弁や方向制御弁などのバルブなどが挙げられる。バルブを簡単に模擬する方法として、直管内部にオリフィスを設置する方法が挙げられる。
また、本発明の作動油の省電力効果評価装置においては、図１や図２に示されているように、油圧ポンプの前後や、アクチュエーター部分の前後や、油圧損失増大部の前後に、圧力計、圧力センサー、温度センサー、フローメーターなどを取り付けることが好ましい。油圧ポンプの前後や、アクチュエーター部分の前後や、油圧損失増大部の前後の作動油の圧力、温度、流量を測定することにより、各部分の省電力効果を把握することができる。
本発明の作動油の省電力効果評価装置においては、その他機器を取り付けることができる。
オイルタンクは、図１や図２に図示しているように、温度計、液面計などの機器を設けることが好ましい。温度計を設けることにより、オイルタンク内の作動油の温度を測定し、オイルクーラーなどで作動油の温度を調節することができる。オイルタンク内の作動油の温度は、一定にすることが好ましく、また、実機のオイルタンク内の作動油の温度と同等にすることが好ましく、実機のオイルタンク内の作動油の温度は、工業用作動油においては、通常３０〜６０℃であり、多くは４０〜５０℃である。
なお、オイルタンクには、通常、図１や図２に示されているように、外部からオイルタンク内に入る空気中の汚れや湿気を除去するためのエアーブリーザ−や、オイルタンク内の作動油の量を調節するための液面計が設けられていてもよい。
オイルタンクは、図１や図２に図示しているように、温度計、液面計などの機器を設けることが好ましい。温度計を設けることにより、オイルタンク内の作動油の温度を測定し、オイルクーラーなどで作動油の温度を調節することができる。オイルタンク内の作動油の温度は、一定にすることが好ましく、また、実機のオイルタンク内の作動油の温度と同等にすることが好ましく、実機のオイルタンク内の作動油の温度は、工業用作動油においては、通常３０〜６０℃であり、多くは４０〜５０℃である。
なお、オイルタンクには、通常、図１や図２に示されているように、外部からオイルタンク内に入る空気中の汚れや湿気を除去するためのエアーブリーザ−や、オイルタンク内の作動油の量を調節するための液面計が設けられていてもよい。
オイルクーラーをつけることにより、低温での試験も可能とすることができる。オイルクーラーは、配管Ｃに取り付けることが好ましく、配管Ｃにフローメーターを取り付けている場合は、そのフローメーターの下流に取り付けることが好ましい。
なお、アクチュエーター部分がピストンタイプの油圧モータである場合は、その内部で作動油のリークを生じさせるため、リーク分を回収するために、通常、図１や図２に点線で図示しているように、作動油回収用配管が設けられており、ここに設けられたフローメーターで、作動油のリークの量を把握できるようになっている。
また、評価する作動油を変える毎に、評価の終わった作動油の抜き取りなどを行うために、本発明の作動油の省電力効果評価装置の必要な箇所にドレインバルブをつけても良い。
なお、アクチュエーター部分がピストンタイプの油圧モータである場合は、その内部で作動油のリークを生じさせるため、リーク分を回収するために、通常、図１や図２に点線で図示しているように、作動油回収用配管が設けられており、ここに設けられたフローメーターで、作動油のリークの量を把握できるようになっている。
また、評価する作動油を変える毎に、評価の終わった作動油の抜き取りなどを行うために、本発明の作動油の省電力効果評価装置の必要な箇所にドレインバルブをつけても良い。
本発明の作動油の省電力効果評価方法は、本発明の作動油の省電力効果評価装置を用いて行う。
本発明の作動油の省電力効果評価方法は、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、測定した電動機消費電力により作動油の省電力効果を評価する方法と、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求め、作動油の省電力効果を評価する方法がある。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求め、求めた仕事量伝達効率により作動油の省電力効果を評価する方法もある。
本発明の作動油の省電力効果評価方法は、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、測定した電動機消費電力により作動油の省電力効果を評価する方法と、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求め、作動油の省電力効果を評価する方法がある。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求め、求めた仕事量伝達効率により作動油の省電力効果を評価する方法もある。
本発明の作動油の省電力効果評価方法は、必要に応じて、種々の室温、油温、油圧ポンプの回転数、油圧ポンプの圧力、動力計の負荷条件にて行うことができる。
動力計の負荷部分による負荷は特に限定されるものではなく、通常０．１〜１０００Ｎ・ｍの範囲から適宜選定すればよいが、最大吸収トルクの２０％以上であることが好ましく、最大吸収トルクの３０％以上であることがより好ましい。動力計負荷を最大吸収トルクの２０％以上とすることで、より誤差の少ない試験とすることができる傾向にある。
動力計の負荷部分による負荷は特に限定されるものではなく、通常０．１〜１０００Ｎ・ｍの範囲から適宜選定すればよいが、最大吸収トルクの２０％以上であることが好ましく、最大吸収トルクの３０％以上であることがより好ましい。動力計負荷を最大吸収トルクの２０％以上とすることで、より誤差の少ない試験とすることができる傾向にある。
本発明の作動油の省電力効果評価方法は、短時間での評価も可能である。ただし、精度良くデータを取得するためには、負荷を変動させたパターン運転をする場合、１サイクルを３回以上繰り返すことが好ましく、５回以上繰り返すことがより好ましい。負荷を一定にした運転をする場合、評価時間は５分間以上であることが好ましく、１０分間以上であることがより好ましい。
なお、未使用の油圧ポンプを使用する場合、慣らし運転を行うことによって、精度良くデータを取得できる傾向にある。慣らし運転は、使用する油圧ポンプの定格圧力、回転数にて、トルク値が一定となるまで行うことが好ましい。
また、本発明の作動油の省電力効果評価方法は、使用する作動油の量も少なくてよい。作動油の使用量は、油圧ポンプや、アクチュエーター部分の大きさにもよるが、例えば、１〜２００Ｌであれば、本発明により評価することができる。
本発明の作動油の省電力効果評価装置及び評価方法は以上のようなものであって、さまざまな実機の運転条件を模擬することが可能である。負荷変動の大きい油圧機器、例えば射出成形機を模擬する場合には、油圧ポンプの回転数と動力計の吸収トルクを変動させる運転条件が挙げられる。また負荷変動の少ない油圧機器、例えば圧延機を模擬する場合には、油圧ポンプの回転数一定、動力計の吸収トルクを変動させる運転条件が挙げられる。
なお、未使用の油圧ポンプを使用する場合、慣らし運転を行うことによって、精度良くデータを取得できる傾向にある。慣らし運転は、使用する油圧ポンプの定格圧力、回転数にて、トルク値が一定となるまで行うことが好ましい。
また、本発明の作動油の省電力効果評価方法は、使用する作動油の量も少なくてよい。作動油の使用量は、油圧ポンプや、アクチュエーター部分の大きさにもよるが、例えば、１〜２００Ｌであれば、本発明により評価することができる。
本発明の作動油の省電力効果評価装置及び評価方法は以上のようなものであって、さまざまな実機の運転条件を模擬することが可能である。負荷変動の大きい油圧機器、例えば射出成形機を模擬する場合には、油圧ポンプの回転数と動力計の吸収トルクを変動させる運転条件が挙げられる。また負荷変動の少ない油圧機器、例えば圧延機を模擬する場合には、油圧ポンプの回転数一定、動力計の吸収トルクを変動させる運転条件が挙げられる。
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
実施例及び参考例において、試験油として、下記の試験油１、試験油２、試験油３を用いた。
＜試験油＞
試験油１：４０℃動粘度が４６．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１３０の鉱油系作動油
試験油２：４０℃動粘度が４６．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１０９の鉱油系作動油
試験油３：４０℃動粘度が３２．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１０９の鉱油系作動油
実施例及び参考例において、試験油として、下記の試験油１、試験油２、試験油３を用いた。
＜試験油＞
試験油１：４０℃動粘度が４６．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１３０の鉱油系作動油
試験油２：４０℃動粘度が４６．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１０９の鉱油系作動油
試験油３：４０℃動粘度が３２．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１０９の鉱油系作動油
（実施例１）
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図１に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で図３に示す消費電力のパターンと同様のパターンの負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図１に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で図３に示す消費電力のパターンと同様のパターンの負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
次いで、試験油２に代えて、試験油１を用いて、上記と同様の操作を行い、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油１の測定した電動機消費電力により試験油１の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油１のトルク伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油１の仕事量伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油１の測定した電動機消費電力により試験油１の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油１のトルク伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油１の仕事量伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。
図１に示す作動油の省電力効果評価装置における各部分の油圧ポンプ、電動機、油圧モータ、トルクメーター、動力計、電力メーターは、以下に示すものを用い、その試験条件は、以下に示す条件とした。
＜作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器＞
油圧ポンプ ：油研工業株式会社 ベーンポンプ PV-2R-1-19
電動機 ：三菱電機株式会社 インバータ専用モータ SF-HRCA
出力18.5kW
油圧モータ ：ボッシュレックスロス株式会社 ピストンモーター
A2FM16
トルクメーター：株式会社小野測器 SS-101
動力計 ：株式会社テークスグループ W-100形渦電流式動力計
最大吸収動力100kW、最大吸収トルク 300Nm
電力メーター：日置電機株式会社 ３１６８クランプオンパワーハイテスタ
油圧ポンプ ：油研工業株式会社 ベーンポンプ PV-2R-1-19
電動機 ：三菱電機株式会社 インバータ専用モータ SF-HRCA
出力18.5kW
油圧モータ ：ボッシュレックスロス株式会社 ピストンモーター
A2FM16
トルクメーター：株式会社小野測器 SS-101
動力計 ：株式会社テークスグループ W-100形渦電流式動力計
最大吸収動力100kW、最大吸収トルク 300Nm
電力メーター：日置電機株式会社 ３１６８クランプオンパワーハイテスタ
油圧タンクと油圧ポンプ間の配管Ａ：外径３４．０ｍｍ、内径２５．０ｍｍ、長さ１００ｃｍ
油圧ポンプと油圧モータ間の配管Ｂ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１５０ｃｍ
油圧モータと油圧タンク間の配管Ｃ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ６００ｃｍ
油圧ポンプと油圧モータ間の配管Ｂ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１５０ｃｍ
油圧モータと油圧タンク間の配管Ｃ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ６００ｃｍ
＜試験条件＞
オイルタンク内の作動油の温度：４０℃
油圧ポンプ圧力：０．４〜１５．２ＭＰa
油圧ポンプ回転数：１００〜１２００ｒｐｍ
油圧ポンプが送り出す作動油の流量：２〜２３Ｌ／ｍｉｎ（平均９．２Ｌ／ｍｉｎ）
油圧モータ回転数：１１０〜１３２０ｒｐｍ
動力計が与える負荷：０〜３０Ｎ・ｍ（図３に示す消費電力に対応する負荷パターンを与えた。）
＜実施例における各配管内の作動油流速＞
配管Ａ：０．０７〜０．８ｍ／ｓ （平均０．３ｍ／ｓ）
配管Ｂ：０．１〜１．３ｍ／ｓ （平均０．５ｍ／ｓ）
配管Ｃ：配管Ｂと同じ。
上記方法による評価結果を、表１に示す。
オイルタンク内の作動油の温度：４０℃
油圧ポンプ圧力：０．４〜１５．２ＭＰa
油圧ポンプ回転数：１００〜１２００ｒｐｍ
油圧ポンプが送り出す作動油の流量：２〜２３Ｌ／ｍｉｎ（平均９．２Ｌ／ｍｉｎ）
油圧モータ回転数：１１０〜１３２０ｒｐｍ
動力計が与える負荷：０〜３０Ｎ・ｍ（図３に示す消費電力に対応する負荷パターンを与えた。）
＜実施例における各配管内の作動油流速＞
配管Ａ：０．０７〜０．８ｍ／ｓ （平均０．３ｍ／ｓ）
配管Ｂ：０．１〜１．３ｍ／ｓ （平均０．５ｍ／ｓ）
配管Ｃ：配管Ｂと同じ。
上記方法による評価結果を、表１に示す。
※１：（試験油１の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（試験油1のトルク伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）]
※３：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π ×（油圧ポンプ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π ×（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※４：（トルクの伝達効率）＝
｛（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプ平均トルク値）
（Ｎ・ｍ）｝×１００ （％）
※５：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※６：（試験油1の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）]（％）
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（試験油1のトルク伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）]
※３：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π ×（油圧ポンプ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π ×（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※４：（トルクの伝達効率）＝
｛（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプ平均トルク値）
（Ｎ・ｍ）｝×１００ （％）
※５：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※６：（試験油1の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）]（％）
なお、図３に示す消費電力は、１サイクルが０．８ｋＷが５０秒続く消費電力の小さいピークと、７．７ｋＷが５０秒続く消費電力の大きいピークと、２．７ｋＷが５０秒続く消費電力の中位のピークとからなり、その１サイクルの時間が約２８０秒であるパターンの繰り返しを示しており、各サイクルは、殆んど同じ消費電力パターンを示している。
（実施例２）
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図２に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。なお、ここでは油圧ポンプとしてベーンポンプを用いた。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で図３に示す消費電力のパターンと同様のパターンの負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図２に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。なお、ここでは油圧ポンプとしてベーンポンプを用いた。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で図３に示す消費電力のパターンと同様のパターンの負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
次いで、試験油２に代えて、試験油１を用いて、上記と同様の操作を行い、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油１の測定した電動機消費電力により試験油１の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油１のトルク伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油１の仕事量伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油１の測定した電動機消費電力により試験油１の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油１のトルク伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油１の仕事量伝達効率により、試験油１の省電力効果を評価した。
＜作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器＞
実施例１と同じ。ただし、図２に示す作動油の省電力効果評価装置は、図１に示す作動油の省電力効果評価装置に比べて、配管Ｂに長配管部が設置されている点のみが異なるものであり、その他の部分は、図１に示す作動油の省電力効果評価装置と同様である。各配管の寸法を下記に示した。
油圧タンクと油圧ポンプ間の配管Ａ：外径３４．０ｍｍ、内径２５．０ｍｍ、長さ１００ｃｍ
油圧ポンプと長配管部間の配管Ｂ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１２０ｃｍ
長配管部の配管：外径２１．７ｍｍ、内径１６．１ｍｍ、長さ１０００ｃｍ
長配管部と油圧モータ間の配管：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１５０ｃｍ
油圧モータと油圧タンク間の配管Ｃ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ６００ｃｍ
実施例１と同じ。ただし、図２に示す作動油の省電力効果評価装置は、図１に示す作動油の省電力効果評価装置に比べて、配管Ｂに長配管部が設置されている点のみが異なるものであり、その他の部分は、図１に示す作動油の省電力効果評価装置と同様である。各配管の寸法を下記に示した。
油圧タンクと油圧ポンプ間の配管Ａ：外径３４．０ｍｍ、内径２５．０ｍｍ、長さ１００ｃｍ
油圧ポンプと長配管部間の配管Ｂ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１２０ｃｍ
長配管部の配管：外径２１．７ｍｍ、内径１６．１ｍｍ、長さ１０００ｃｍ
長配管部と油圧モータ間の配管：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ１５０ｃｍ
油圧モータと油圧タンク間の配管Ｃ：外径２７．２ｍｍ、内径１９．４ｍｍ、長さ６００ｃｍ
＜試験条件＞
実施例１と同じ。
＜実施例における各配管内の作動油流速＞
長配管の流速を以下に記載したものにした他は、実施例１と同じ。
長配管：０．２〜１．９ｍ／ｓ （平均０．８ｍ／ｓ）
上記方法による評価結果を、表２に示す。
実施例１と同じ。
＜実施例における各配管内の作動油流速＞
長配管の流速を以下に記載したものにした他は、実施例１と同じ。
長配管：０．２〜１．９ｍ／ｓ （平均０．８ｍ／ｓ）
上記方法による評価結果を、表２に示す。
なお、表中の※が付いた番号は、以下に示すことを意味する。
※１：（試験油１の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（試験油１のトルク伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）]
※３：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π×（油圧ポンプ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π×（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※４：（トルクの伝達効率）＝
｛（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプ平均トルク値）
（Ｎ・ｍ）｝×１００ （％）
※５：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※６：（試験油１の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）]（％）
※１：（試験油１の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（試験油１のトルク伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）]
※３：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π×（油圧ポンプ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π×（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※４：（トルクの伝達効率）＝
｛（油圧モータ平均トルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプ平均トルク値）
（Ｎ・ｍ）｝×１００ （％）
※５：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※６：（試験油１の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
[（試験油１の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）]（％）
（実施例３）
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図２に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。なお、ここでは油圧ポンプとしてピストンポンプを用いた。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で下記に示す一定の負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器として、下記の機器を有する、図２に示す作動油の省電力効果評価装置を使用して、下記の試験条件で、作動油として試験油２を用い、次の手順で、作動油の省電力効果評価を行った。なお、ここでは油圧ポンプとしてピストンポンプを用いた。
先ず、（Ａ）のオイルタンクから送油される試験油２を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された試験油２によりアクチュエーター部分を、負荷部分で下記に示す一定の負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
次いで、試験油２に代えて、試験油３を用いて、上記と同様の操作を行い、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、また、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）のアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求めた。また、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求めた。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油３の測定した電動機消費電力により試験油３の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油３のトルク伝達効率により試験油３の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油３の仕事量伝達効率により、試験油３の省電力効果を評価した。
なお、本実施例で使用した省電力効果評価装置は、実施例２で用いた図２に示す作動油の省電力効果評価装置の油圧ポンプを以下のピストンポンプに代えたものを用いた。その他の部分は、各配管の寸法も含め、実施例２の作動油の省電力効果評価装置と同様である。
試験油２の測定した電動機消費電力を基準として、試験油３の測定した電動機消費電力により試験油３の省電力効果を評価し、また、試験油２のトルク伝達効率を基準として、試験油３のトルク伝達効率により試験油３の省電力効果を評価した。また、試験油２の仕事量伝達効率を規準として、試験油３の仕事量伝達効率により、試験油３の省電力効果を評価した。
なお、本実施例で使用した省電力効果評価装置は、実施例２で用いた図２に示す作動油の省電力効果評価装置の油圧ポンプを以下のピストンポンプに代えたものを用いた。その他の部分は、各配管の寸法も含め、実施例２の作動油の省電力効果評価装置と同様である。
＜作動油の省電力効果評価装置の各部分の使用機器＞
油圧ポンプ ：油研工業株式会社 ピストンポンプ A16
※他は実施例２と同じ。
＜試験条件＞
オイルタンク内の作動油の温度：４０℃
油圧ポンプ圧力：４．８ ＭＰａ
油圧ポンプ回転数：１２００ｒｐｍ
油圧ポンプが送り出す作動油の流量：１９．２Ｌ／ｍｉｎ
動力計が与える負荷：８．９Ｎ・ｍ
油圧ポンプ ：油研工業株式会社 ピストンポンプ A16
※他は実施例２と同じ。
＜試験条件＞
オイルタンク内の作動油の温度：４０℃
油圧ポンプ圧力：４．８ ＭＰａ
油圧ポンプ回転数：１２００ｒｐｍ
油圧ポンプが送り出す作動油の流量：１９．２Ｌ／ｍｉｎ
動力計が与える負荷：８．９Ｎ・ｍ
＜実施例における各配管内の作動油流速＞
配管Ａ：０．７ｍ／ｓ
配管Ｂ：１．１ｍ／ｓ
配管Ｃ：配管Ｂと同じ。
長配管：１．７ｍ／ｓ
上記方法による評価結果を、表３に示す。
配管Ａ：０．７ｍ／ｓ
配管Ｂ：１．１ｍ／ｓ
配管Ｃ：配管Ｂと同じ。
長配管：１．７ｍ／ｓ
上記方法による評価結果を、表３に示す。
なお、表中の※が付いた番号は、以下に示すことを意味する。
※１：（試験油３の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油３の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π ×（油圧ポンプトルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ回転数）
（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π ×（油圧モータトルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）
（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※３：（トルクの伝達効率） ＝
｛（油圧モータトルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプトルク値）（Ｎ・ｍ）｝
×１００ （％）
※４：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※５：（試験油３のトルク伝達効率による省電力効果）＝
［（試験油３のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）］（％）
※６：（試験油３の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
［（試験油３の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）］（％）
※１：（試験油３の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）−（試験油３の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※２：（油圧ポンプ仕事量） ＝
{２π ×（油圧ポンプトルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧ポンプ回転数）
（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
油圧モータ仕事量も同様にして下記のように算出した。
（油圧モータ仕事量） ＝
{２π ×（油圧モータトルク値）（Ｎ・ｍ）×（油圧モータ平均回転数）
（ｒｐｍ）} ／ ６００００ （ｋＷ）
※３：（トルクの伝達効率） ＝
｛（油圧モータトルク値）（Ｎ・ｍ）／（油圧ポンプトルク値）（Ｎ・ｍ）｝
×１００ （％）
※４：（仕事量の伝達効率） ＝
｛（油圧モータ仕事量）（ｋＷ）／（油圧ポンプ仕事量）（ｋＷ）｝
×１００ （％）
※５：（試験油３のトルク伝達効率による省電力効果）＝
［（試験油３のトルクの伝達効率）−（試験油２のトルクの伝達効率）］（％）
※６：（試験油３の仕事量伝達効率による省電力効果）＝
［（試験油３の仕事量の伝達効率）−（試験油２の仕事量の伝達効率）］（％）
（参考例１）
上記実施例と実機との相関性を見るために、実機として射出成形機（日精樹脂工業株式会社製、射出成形機ＦＮ−１０００）を用いて、原料のポリプロピレン樹脂から成形品のカラーチップを成形し、タンク油温４０℃での消費電力を測定した。なお、電力メーターは、日置電機株式会社製３１６８クランプオンパワーハイテスタを用いた。その結果を表４に示す。
上記実施例と実機との相関性を見るために、実機として射出成形機（日精樹脂工業株式会社製、射出成形機ＦＮ−１０００）を用いて、原料のポリプロピレン樹脂から成形品のカラーチップを成形し、タンク油温４０℃での消費電力を測定した。なお、電力メーターは、日置電機株式会社製３１６８クランプオンパワーハイテスタを用いた。その結果を表４に示す。
なお、表中の※が付いた番号は、以下に示すことを意味する。
※１：（試験油１の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）―（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
※１：（試験油１の省電力効果）＝
[｛（試験油２の消費電力）―（試験油１の消費電力）｝／（試験油２の消費電力）]×１００（％）
参考例１の実機での試験油１の省電力効果である１．０％は、実施例１の試験油１のトルク伝達効率による省電力効果及び仕事量伝達効率による省電力効果である１．３％、及び実施例２の試験油１のトルク伝達効率による省電力効果である１．２％及び仕事量伝達効率による省電力効果である１．５％にかなり近い。これらは、本発明の作動油の省電力効果評価方法が、実機の省電力効果に近似していることを示しており、本発明の作動油の省電力効果評価装置及びこれを用いた省電力効果評価方法は、実機の省電力性をかなり良好に模擬できる。
Claims (6)
- （Ａ）オイルタンク、
（Ｂ）前記オイルタンクから送油される作動油を昇圧する油圧ポンプとその油圧ポンプを作動させる電動機からなる油圧発生部分、及び
（Ｃ）前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動する油圧モータであるアクチュエーター部分とその油圧モータであるアクチュエーター部分に負荷を与える動力計である負荷部分からなる作動部分を有し、かつ
（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている油圧装置であって、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を測定するための電力メーターを備えていることを特徴とする作動油の省電力効果評価装置。 - （Ａ）オイルタンク、
（Ｂ）前記オイルタンクから送油される作動油を昇圧する油圧ポンプとその油圧ポンプを作動させる電動機からなる油圧発生部分、及び
（Ｃ）前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により作動する油圧モータであるアクチュエーター部分とその油圧モータであるアクチュエーター部分に負荷を与える動力計である負荷部分からなる作動部分を有し、かつ
（Ａ）のオイルタンクと（Ｂ）の油圧ポンプ、（Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分がそれぞれ作動油送油用配管で直接的または間接的に接続されている油圧装置であって、（Ｂ）の油圧ポンプと電動機の間、及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分と動力計である負荷部分の間にそれぞれ（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクを測定するためのトルクメーターを備えていることを特徴とする作動油の省電力効果評価装置。 - （Ｂ）の油圧ポンプと（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分を接続している配管の一部に油圧損失増大部を有する請求項２に記載の作動油の省電力効果評価装置。
- 請求項１に記載の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧発生部分の電動機消費電力を電力メーターにより測定し、測定した電動機消費電力により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法。
- 請求項２又は３に記載の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定した両トルク値により（Ｂ）から（Ｃ）へのトルク伝達効率を求め、求めたトルク伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法。
- 請求項２又は３に記載の作動油の省電力効果評価装置を用いて、オイルタンクから送油される作動油を油圧ポンプにより昇圧し、前記油圧ポンプから送油される昇圧された作動油により油圧モータであるアクチュエーター部分を動力計である負荷部分で負荷を与えながら作動させ、（Ｂ）の油圧ポンプのトルク及び（Ｃ）の油圧モータであるアクチュエーター部分のトルクをトルクメーターにより測定し、測定したトルク値により（Ｂ）及び（Ｃ）の仕事量を算出し、算出した両仕事量により、（Ｂ）から（Ｃ）への仕事量伝達効率を求め、求めた仕事量伝達効率により作動油の省電力効果を評価することを特徴とする作動油の省電力効果評価方法。
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| JP5122114B2 (ja) * | 2006-11-17 | 2013-01-16 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 油圧作動油及びそれを用いた油圧システム |
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-
2010
- 2010-08-23 JP JP2010186686A patent/JP5587098B2/ja active Active
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