JP7214185B2 - hydraulic cylinder system - Google Patents

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Description

本発明は、加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする液圧シリンダと、該記液圧シリンダに対して水系作動液を給排する作動液給排装置とを備えている液圧シリンダシステムに関するものである。 The present invention is a hydraulic cylinder comprising a hydraulic cylinder using pressurized water-based hydraulic fluid as a power transmission medium, and a hydraulic fluid supply/discharge device for supplying and discharging the water-based hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinder. It is about the system.

一般に、シリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンが、ポンプから吐出された作動液の圧力によりシリンダ内で往復運動をする液圧シリンダは、種々の機械装置や土木建設用車両などのアクチュエータとして広く用いられている。従来、液圧シリンダの作動液としては、適切な粘性を有し、かつ摺動摩擦低減効果が高いことから、鉱物油等を原料とする作動油が広く用いられている(例えば、特許文献1~4参照)。 Hydraulic cylinders, in which a piston slidably inserted in a cylinder reciprocates within the cylinder by the pressure of hydraulic fluid discharged from a pump, are generally used as actuators for various mechanical devices, civil engineering and construction vehicles, and the like. widely used as Conventionally, as hydraulic fluid for hydraulic cylinders, hydraulic fluid made from mineral oil or the like has been widely used because it has an appropriate viscosity and is highly effective in reducing sliding friction (for example, Patent Documents 1 to 4).

作動液として作動油を用いる液圧シリンダ、すなわち油圧シリンダには、通常、油圧ポンプから吐出された作動油を油圧シリンダに対して給排するための作動油給排装置が設けられる。そして、作動油給排装置には、作動油タンクと油圧シリンダとの間に配設される複数の油路と、これらの油路に介設される油圧ポンプ、油路切換弁、流量調整弁、リリーフ弁、逆止弁等の種々の油圧機器とが設けられる。 Hydraulic cylinders that use hydraulic oil as hydraulic fluid, that is, hydraulic cylinders, are usually provided with a hydraulic oil supply/discharge device for supplying/discharging hydraulic oil discharged from a hydraulic pump to/from the hydraulic cylinder. The hydraulic oil supply and discharge device includes a plurality of oil passages arranged between the hydraulic oil tank and the hydraulic cylinder, and a hydraulic pump, an oil passage switching valve, and a flow rate adjustment valve interposed in these oil passages. , relief valves, and check valves.

特開平10-110710号公報JP-A-10-110710 特開2003-74518号公報JP 2003-74518 A 特開2004-68863号公報JP-A-2004-68863 特開2018-84295号公報JP 2018-84295 A

油圧シリンダ及び作動油給排装置は、これらを構成する多数の部材が接続ないしは連結された構造物であるので、例えばある部材と他の部材の接続部等で作動油が漏れることがある。そして、このような油圧シリンダが、例えば河川や用水路などに配設された水門等を駆動するためのものである場合、油圧シリンダないしは作動油給排装置から作動油が漏れると、この作動油が河川や用水路を流れる水に混入し、重大な環境汚染が生じるといった課題がある。 Hydraulic cylinders and hydraulic oil supply/discharge devices are structures in which a large number of members that constitute them are connected or connected, so hydraulic oil may leak at the connection between one member and another member, for example. When such a hydraulic cylinder is used to drive a water gate or the like installed in a river or irrigation channel, for example, if hydraulic oil leaks from the hydraulic cylinder or the hydraulic oil supply/discharge device, the hydraulic oil will be released. There is a problem that it mixes with water flowing in rivers and irrigation channels and causes serious environmental pollution.

また、作動油は可燃物であるので、延焼、事故等により油圧シリンダ及び作動油給排装置に火災が発生するおそれがあるといった課題がある。 In addition, since the hydraulic oil is combustible, there is a risk that fire may occur in the hydraulic cylinder and the hydraulic oil supply/discharge device due to the spread of fire, an accident, or the like.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、液圧シリンダを円滑に動作させることができ、作動液の漏れによる環境汚染を防止することができ、かつ火災の発生を防止することができる液圧シリンダシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such problems, and it is possible to smoothly operate a hydraulic cylinder, to prevent environmental pollution caused by leakage of hydraulic fluid, and to prevent the occurrence of fire. It is an object of the present invention to provide a hydraulic cylinder system which can be prevented.

前記課題を解決するためになされた本発明に係る液圧シリンダシステムは、
加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする液圧シリンダと、前記液圧シリンダに対して水系作動液を給排する作動液給排装置とを備えており、
前記作動液給排装置は、
・水系作動液を貯留する作動液貯槽と、
・前記作動液貯槽に貯留された水系作動液を前記液圧シリンダに供給するとともに、前記液圧シリンダから排出された水系作動液を前記作動液貯槽に還流させる作動液給排通路と、
・前記作動液給排通路の一部をなす作動液供給通路に介設され、前記作動液貯槽に貯留されている水系作動液を吸入・加圧して吐出する作動液供給ポンプと、
・前記液圧シリンダと前記作動液供給ポンプの間において前記作動液給排通路に介設され、前記作動液給排通路における水系作動液の流れる方向を順方向及び逆方向に切り換える通路切換弁とを有し、
水系作動液は、水とポリアクリル酸ナトリウムとを含み、該水系作動液における水に対するポリアクリル酸ナトリウムの量が0.3~1.5質量パーセント(好ましくは0.4~1.35質量パーセント)の範囲であり、
水系作動液の水素指数がpH9~pH11の範囲内に調整されている。
本発明に係る液圧シリンダシステムにおいて、水系作動液がプロピレングリコールを含み、該水系作動液における水に対するプロピレングリコール添加量が、0℃より低温側でありかつプロピレングリコールの凝固点より高温側の温度範囲内で予め設定されたシステム使用下限温度を凝固点とするプロピレングリコール水溶液における水に対するプロピレングリコール添加量と同量であるか又はこれより多い。
あるいは、本発明に係る液圧シリンダシステムにおいて、本発明に係る液圧シリンダシステムにおいて、水系作動液がエタノールを含み、該水系作動液における水に対するエタノール添加量が、0℃より低温側でありかつエタノールの凝固点より高温側の温度範囲内で予め設定されたシステム使用下限温度を凝固点とするエタノール水溶液における水に対するエタノール添加量と同量であるか又はこれより多い。
A hydraulic cylinder system according to the present invention, which has been made to solve the above problems,
a hydraulic cylinder using a pressurized water-based hydraulic fluid as a power transmission medium;
The hydraulic fluid supply/drainage device includes:
- A hydraulic fluid storage tank for storing a water-based hydraulic fluid;
A hydraulic fluid supply/discharge passage for supplying the aqueous hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank to the hydraulic cylinder and for recirculating the aqueous hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder to the hydraulic fluid storage tank;
A hydraulic fluid supply pump that is interposed in the hydraulic fluid supply passage forming a part of the hydraulic fluid supply/discharge passage and sucks, pressurizes, and discharges the water-based hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank;
a passage switching valve interposed in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply pump for switching the flow direction of the water-based hydraulic fluid in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the forward direction and the reverse direction; has
The water-based working fluid contains water and sodium polyacrylate, and the amount of sodium polyacrylate to water in the water-based working fluid is 0.3 to 1.5% by mass (preferably 0.4 to 1.35% by mass. ), and
The hydrogen index of the aqueous working fluid is adjusted within the range of pH9-pH11.
In the hydraulic cylinder system according to the present invention, the water-based working fluid contains propylene glycol, and the amount of propylene glycol added to the water in the water-based working fluid is in a temperature range lower than 0°C and higher than the freezing point of propylene glycol. is equal to or greater than the amount of propylene glycol added to water in the propylene glycol aqueous solution whose freezing point is the lower limit temperature for system use set in advance within.
Alternatively, in the hydraulic cylinder system according to the present invention, in the hydraulic cylinder system according to the present invention, the water-based working fluid contains ethanol, the amount of ethanol added to the water in the water-based working fluid is on the lower temperature side than 0 ° C., and It is equal to or greater than the amount of ethanol added to water in an aqueous ethanol solution whose freezing point is the lower limit temperature for system use set in advance within the temperature range on the higher temperature side than the freezing point of ethanol.

本発明に係る液圧シリンダシステムにおいて、水系作動液の水素指数が、水酸化ナトリウムを添加することによりpH9~pH11の範囲内に調整されていることが好ましい。 In the hydraulic cylinder system according to the present invention, it is preferable that the hydrogen index of the aqueous working fluid is adjusted within the range of pH9 to pH11 by adding sodium hydroxide.

本発明に係る液圧シリンダシステムによれば、動力伝達媒体として作動油ではなく水系作動液を用いるので、液圧シリンダ装置又は作動液給排装置で作動液の漏れが発生しても、油圧シリンダの場合のような環境の油汚染ないしは製品の油汚染は生じない。このため、液圧シリンダシステムは、作動液による汚染が問題となる設備、例えば水門の開閉装置や、食品、化粧品、薬品などの製造設備に有効に用いることができる。また、水系作動液は不燃性であり、水系作動液を用いる液圧シリンダシステムに火災が発生する可能性はなく、防火の点で極めて有利である。 According to the hydraulic cylinder system of the present invention, water-based hydraulic fluid is used instead of hydraulic fluid as a power transmission medium. There is no oil contamination of the environment or oil contamination of the product as in the case of . For this reason, the hydraulic cylinder system can be effectively used for facilities where contamination by hydraulic fluid is a problem, such as water gate opening and closing devices, and facilities for manufacturing foods, cosmetics, medicines, and the like. Moreover, the water-based hydraulic fluid is non-flammable, and there is no possibility of fire occurring in the hydraulic cylinder system using the water-based hydraulic fluid, which is extremely advantageous in terms of fire prevention.

本発明に係る液圧シリンダシステムの一例を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an example of a hydraulic cylinder system according to the present invention; FIG. 動摩擦係数測定装置の構成図である。It is a block diagram of a dynamic friction coefficient measuring device. ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度と濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the viscosity of sodium polyacrylate aqueous solution, and the relationship of a density|concentration. ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度と温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the viscosity of sodium polyacrylate aqueous solution, and the relationship of temperature. ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の動摩擦係数と濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the dynamic friction coefficient of sodium polyacrylate aqueous solution, and the relationship of a density|concentration. エタノール水溶液およびプロピレングリコール水溶液について凝固点と濃度の関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between freezing point and concentration for ethanol aqueous solution and propylene glycol aqueous solution.

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、この実施形態では、加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする液圧アクチュエータとして液圧シリンダを使用する液圧シリンダシステムについて説明するが、本発明は、液圧シリンダ以外のもの(例えば、液圧モータ、液圧ポンプ等)を用いた液圧駆動システムにも同様に応用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a hydraulic cylinder system using a hydraulic cylinder as a hydraulic actuator using pressurized aqueous hydraulic fluid as a power transmission medium will be described, but the present invention is applicable to other than the hydraulic cylinder ( For example, it can be similarly applied to a hydraulic drive system using a hydraulic motor, a hydraulic pump, etc.).

<液圧シリンダシステムの概要>
図1は、本発明に係る液圧シリンダシステムの一例を示す構成図である。液圧シリンダシステムSは、加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする片ロッド形複動式の液圧シリンダ装置1と、液圧シリンダ装置1に対して水系作動液を給排する作動液給排装置2とを備えている。液圧シリンダ装置1は、略円筒形のシリンダ3と、シリンダ3の円柱形の中空部(以下「シリンダ中空部」)に嵌入又は挿入された略円柱形のピストン4と、ピストン4の一方の端部に取り付けられた細長い円柱形(丸棒状)のピストンロッド5とを備えている。液圧シリンダ装置1は、シリンダ3、ピストン4及びピストンロッド5の各中心軸が鉛直方向(上下方向)に伸びるように配置された縦置き型のものである。液圧シリンダ装置は、縦置き型のものに限定されるわけではなく、横置き型又は傾斜型のものであってもよい。
<Overview of hydraulic cylinder system>
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a hydraulic cylinder system according to the present invention. The hydraulic cylinder system S includes a single-rod double-acting hydraulic cylinder device 1 using pressurized water-based hydraulic fluid as a power transmission medium, and an operation for supplying and discharging the water-based hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinder device 1. A liquid supply/drainage device 2 is provided. The hydraulic cylinder device 1 includes a substantially cylindrical cylinder 3 , a substantially cylindrical piston 4 fitted or inserted into a cylindrical hollow portion of the cylinder 3 (hereinafter referred to as a “cylinder hollow portion”), and one of the pistons 4 . It has an elongated cylindrical (round bar) piston rod 5 attached to the end. The hydraulic cylinder device 1 is of a vertically placed type in which the central axes of the cylinder 3, the piston 4, and the piston rod 5 are arranged so as to extend in the vertical direction (vertical direction). The hydraulic cylinder device is not limited to a vertical type, and may be of a horizontal type or an inclined type.

ピストンロッド5の先端部(ピストン4と反対側の端部)は、液圧シリンダ装置1によってピストンロッド中心軸方向に移動させられる負荷6(例えば、水門の扉体等)に連結されている。以下では、液圧シリンダ装置1におけるキャップ側の位置を「上(上側)」といい、ロッド側の位置を「下(下側)」という。 The tip of the piston rod 5 (the end opposite to the piston 4) is connected to a load 6 (for example, a water gate door) that is moved by the hydraulic cylinder device 1 in the axial direction of the piston rod. Below, the position of the cap side in the hydraulic cylinder device 1 is called "upper (upper side)", and the position of the rod side is called "lower (lower side)".

ピストン4は、シリンダ中空部内で上下方向に移動(摺動)することができる。そして、シリンダ中空部は、ピストン4によって上下に仕切られ、ピストン4の上側(キャップ側)に第1液室7が形成され、ピストン4の下側(ロッド側)に第2液室8が形成されている。液圧シリンダ装置1においては、加圧された作動液が第1液室7に供給されたときには、作動液の圧力によってピストン4及びピストンロッド5が下向きに移動させられ、加圧された作動液が第2液室8に供給されたときには、作動液の圧力によってピストン4及びピストンロッド5が上向きに移動させられ、これによって負荷6が上下方向に移動させられる。 The piston 4 can move (slid) in the vertical direction within the hollow portion of the cylinder. The hollow portion of the cylinder is vertically partitioned by the piston 4. A first liquid chamber 7 is formed above the piston 4 (on the cap side), and a second liquid chamber 8 is formed below the piston 4 (on the rod side). It is In the hydraulic cylinder device 1, when pressurized hydraulic fluid is supplied to the first fluid chamber 7, the pressure of the hydraulic fluid causes the piston 4 and the piston rod 5 to move downward, and the pressurized hydraulic fluid is supplied to the second fluid chamber 8, the pressure of the hydraulic fluid causes the piston 4 and the piston rod 5 to move upward, thereby moving the load 6 in the vertical direction.

作動液給排装置2は、液圧シリンダ装置1の動作時(ピストン摺動時)には、加圧された作動液を液圧シリンダ装置1の任意の一方の液室(第1液室7又は第2液室8)に供給するとともに、他方の液室(第2液室8又は第1液室7)から作動液を排出する。作動液給排装置2には、4ポート3位置方向制御弁である電磁式の通路切換弁11が設けられている。通路路切換弁11の第1ポートP1は第1作動液通路12を介して第1液室7に接続され、第2ポートP2は第2作動液通路13を介して第2液室8に接続されている。また、通路切換弁11の第3ポートP3には作動液供給路14が接続され、第4ポートP4には作動液還流路15が接続されている。作動液供給路14及び作動液還流路15の先端(通路切換弁11に接続されていない方の端部)は、作動液を貯留する作動液貯槽16内に導入されている。 When the hydraulic cylinder device 1 operates (when the piston slides), the hydraulic fluid supply/discharge device 2 supplies pressurized hydraulic fluid to any one of the fluid chambers (first fluid chamber 7 Alternatively, the working fluid is supplied to the second fluid chamber 8) and discharged from the other fluid chamber (the second fluid chamber 8 or the first fluid chamber 7). The hydraulic fluid supply/discharge device 2 is provided with an electromagnetic passage switching valve 11 which is a 4-port 3-position directional control valve. The first port P1 of the passage switching valve 11 is connected to the first fluid chamber 7 via the first hydraulic fluid passage 12, and the second port P2 is connected to the second fluid chamber 8 via the second hydraulic fluid passage 13. It is A hydraulic fluid supply passage 14 is connected to the third port P3 of the passage switching valve 11, and a hydraulic fluid return passage 15 is connected to the fourth port P4. The ends of the hydraulic fluid supply path 14 and the hydraulic fluid return path 15 (ends not connected to the passage switching valve 11) are introduced into a hydraulic fluid reservoir 16 that stores the hydraulic fluid.

作動液供給路14の先端には、作動液供給路14に吸入される作動液中の異物、ごみ等を除去するフィルタ17(又はストレーナ)が取り付けられ、このフィルタ17は、作動液貯槽16内に貯留された作液に浸漬されている。作動液貯槽16には、貯留している作動液の上面に紫外線を照射して作動液に殺菌処理を施す紫外線灯18が設けられている。紫外線灯18としては、とくに殺菌効果が高い250~260nmの紫外線(例えば、水銀のスペクトル線のうち、253.7nm付近(UV-C領域)のもの)を放射するものを用いるのが好ましい。なお、紫外線灯18は必要に応じて省略することも可能である。 A filter 17 (or a strainer) is attached to the tip of the hydraulic fluid supply path 14 to remove foreign matter, dust, etc. from the hydraulic fluid sucked into the hydraulic fluid supply path 14 . It is immersed in the work solution stored in the The hydraulic fluid storage tank 16 is provided with an ultraviolet lamp 18 that irradiates the upper surface of the stored hydraulic fluid with ultraviolet rays to sterilize the hydraulic fluid. As the ultraviolet lamp 18, it is preferable to use one that emits ultraviolet rays of 250 to 260 nm (for example, mercury spectral lines around 253.7 nm (UV-C region)), which have a particularly high sterilizing effect. It should be noted that the ultraviolet lamp 18 can be omitted if necessary.

作動液供給路14には、モータ19(エンジンでもよい)によって駆動される作動液供給ポンプ20が介設されている。作動液供給ポンプ20は、作動液貯槽16内の作動液を吸入し、加圧して通路切換弁11の第3ポートP3に供給する。作動液の流れ方向に関して、作動液供給ポンプ20より下流側(通路切換弁側)の作動液供給路14と作動液還流路15とを接続する第1バイパス通路21が設けられ、この第1バイパス通路21に、作動液供給ポンプ20から吐出された作動液の圧力を調整するリリーフ弁22が介設されている。 A hydraulic fluid supply pump 20 driven by a motor 19 (which may be an engine) is interposed in the hydraulic fluid supply path 14 . The hydraulic fluid supply pump 20 sucks the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank 16 , pressurizes it, and supplies it to the third port P<b>3 of the passage switching valve 11 . A first bypass passage 21 is provided to connect the hydraulic fluid supply passage 14 on the downstream side (passage switching valve side) of the hydraulic fluid supply pump 20 with respect to the direction of flow of the hydraulic fluid, and the hydraulic fluid return passage 15 . A relief valve 22 for adjusting the pressure of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic fluid supply pump 20 is interposed in the passage 21 .

第1バイパス通路21との接続部より作動液貯槽側において作動液還流路15に、作動液還流路内の作動液を加熱する作動液加熱装置23が設けられている。作動液加熱装置23としては、高温のスチーム又は熱媒体を熱源とする熱交換器や電気ヒータなどを用いることができる。また、作動液加熱装置23より作動液貯槽側において作動液還流路15に、作動液を冷却する冷却器24が設けられている。冷却器24としては、水冷式の多管型熱交換器などを用いることができる。なお、冷却器24は必要に応じて省略することも可能である。 A hydraulic fluid heating device 23 for heating the hydraulic fluid in the hydraulic fluid return path is provided in the hydraulic fluid return path 15 on the side of the hydraulic fluid storage tank from the connection with the first bypass path 21 . As the working fluid heating device 23, a heat exchanger or an electric heater using high-temperature steam or a heat medium as a heat source can be used. A cooler 24 for cooling the working fluid is provided in the working fluid return path 15 on the side of the working fluid storage tank from the working fluid heating device 23 . As the cooler 24, a water-cooled multi-tubular heat exchanger or the like can be used. Note that the cooler 24 can be omitted as necessary.

通路切換弁11は、液圧シリンダ装置1への作動液の給排経路を切り換える。通路切換弁11は制御装置(図示せず)によって制御されるソレノイド弁であり、作動液供給ポンプ20によって加圧され第3ポートP3に供給された作動液を、第1作動液通路12を介して第1液室7に供給する第1の状態と、第2作動液通路13を介して第2液室8に供給する第2の状態と、液圧シリンダ装置1には作動液を供給しない第3の状態(図1に示されている状態)のいずれかにセットすることができる。 The passage switching valve 11 switches a supply/discharge path of hydraulic fluid to/from the hydraulic cylinder device 1 . The passage switching valve 11 is a solenoid valve controlled by a control device (not shown). a first state in which hydraulic fluid is supplied to the first hydraulic chamber 7 via the second hydraulic fluid passage 13; It can be set to any of the third states (shown in FIG. 1).

第1の状態では、第2液室8内の作動液は、第2作動液通路13と作動液還流路15とを介して作動液貯槽16に還流し、第2の状態では、第1液室7内の作動液は、第1作動液通路12と作動液還流路15とを介して作動液貯槽16に還流する。また、第3の状態では、第1作動液通路12及び第2作動液通路13の通路切換弁側の端部は閉止される。通路切換弁11を、第3の状態で作動液供給路14と作動液還流路15とが連通するように構成してもよい。 In the first state, the hydraulic fluid in the second fluid chamber 8 is returned to the hydraulic fluid storage tank 16 via the second hydraulic fluid passage 13 and the hydraulic fluid return passage 15, and in the second state, the first fluid is The hydraulic fluid in the chamber 7 is returned to the hydraulic fluid storage tank 16 via the first hydraulic fluid passage 12 and the hydraulic fluid return passage 15 . In the third state, the ends of the first hydraulic fluid passage 12 and the second hydraulic fluid passage 13 on the side of the passage switching valve are closed. The passage switching valve 11 may be configured such that the hydraulic fluid supply passage 14 and the hydraulic fluid return passage 15 communicate with each other in the third state.

第1作動液通路12には、通路切換弁側から液圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には液圧シリンダ装置側から通路切換弁側への作動液の流れを阻止する第1パイロット操作式逆止弁25と、互いに並列に接続された流量調整弁26aと逆止弁26bとで構成される第1逆止弁付流量調整弁26とが直列に介設されている。第1逆止弁付流量調整弁26は、通路切換弁側から液圧シリンダ装置側への作動液の流れはとくには規制しないが、液圧シリンダ装置側から通路切換弁側への作動液の流量を調整する。第2作動液通路13に設定圧以上の液圧(パイロット圧)がかかっているときには、第1パイロット操作式逆止弁25は、第1作動液通路12における液圧シリンダ装置側から、通路切換弁側への作動液の流れを許容する。 In the first hydraulic fluid passage 12, a first pilot is arranged in order from the passage switching valve side to the hydraulic cylinder device side, basically blocking the flow of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder device side to the passage switching valve side. An operable check valve 25 and a first check-valve equipped flow rate control valve 26 comprising a flow rate control valve 26a and a check valve 26b connected in parallel are interposed in series. The first check valve equipped flow regulating valve 26 does not particularly restrict the flow of hydraulic fluid from the passage switching valve side to the hydraulic cylinder device side, but the flow of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder device side to the passage switching valve side is restricted. Adjust the flow rate. When the hydraulic pressure (pilot pressure) higher than the set pressure is applied to the second hydraulic fluid passage 13, the first pilot operated check valve 25 switches the passage from the hydraulic cylinder device side in the first hydraulic fluid passage 12. Allow hydraulic fluid flow to the valve side.

第2作動液通路13には、通路切換弁側から液圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には液圧シリンダ装置側から通路切換弁側への作動液の流れを阻止する第2パイロット操作式逆止弁27と、互いに並列に接続された流量調整弁28aと逆止弁28bとで構成される第2逆止弁付流量調整弁28とが直列に介設されている。第2逆止弁付流量調整弁28は、通路切換弁側から液圧シリンダ装置側への作動液の流れはとくには規制しないが、液圧シリンダ装置側から通路切換弁側への作動液の流量を調整する。第1作動液通路12に設定圧以上の液圧(パイロット圧)がかかっているときには、第2パイロット操作式逆止弁27は、第2作動液通路13における液圧シリンダ装置側から通路切換弁側への作動液の流れを許容する。 In the second hydraulic fluid passage 13, a second pilot is arranged in order from the passage switching valve side toward the hydraulic cylinder device side, basically blocking the flow of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder device side to the passage switching valve side. An operable check valve 27 and a second check valve equipped flow rate control valve 28 comprising a flow rate control valve 28a and a check valve 28b connected in parallel are interposed in series. The second check valve equipped flow rate adjustment valve 28 does not particularly restrict the flow of hydraulic fluid from the passage switching valve side to the hydraulic cylinder device side, but the flow of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder device side to the passage switching valve side. Adjust the flow rate. When the hydraulic pressure (pilot pressure) higher than the set pressure is applied to the first hydraulic fluid passage 12 , the second pilot operated check valve 27 operates from the hydraulic cylinder device side of the second hydraulic fluid passage 13 to the passage switching valve. Allow hydraulic fluid flow to the side.

第1逆止弁付流量調整弁26より液圧シリンダ装置側において、第1作動液通路12に第1開閉弁30が設けられる一方、第2逆止弁付流量調整弁28より液圧シリンダ装置側において、第2作動液通路13に第2開閉弁31が設けられている。そして、第1、第2開閉弁30、31より通路切換弁側であり、かつ第1、第2逆止弁付流量調整弁26、28より液圧シリンダ装置側の位置において、第1作動液通路12と第2作動液通路13とを接続する第2バイパス通路32が設けられ、この第2バイパス通路32に第3開閉弁33が介設されている。これらの第1~第3開閉弁30、31、33は、例えば第1、第2作動液通路12、13のフラッシングを行う際に、手動操作により開閉される(例えば、第1、第2開閉弁30、31が閉じられ、第3開閉弁33が開かれる。)。 A first on-off valve 30 is provided in the first hydraulic fluid passage 12 on the side of the hydraulic cylinder device from the first check valve flow rate adjustment valve 26 , while the hydraulic cylinder device side is provided from the second check valve flow rate adjustment valve 28 to the hydraulic cylinder device side. A second on-off valve 31 is provided in the second hydraulic fluid passage 13 on the side. At a position on the passage switching valve side from the first and second on-off valves 30 and 31 and on the hydraulic cylinder device side from the first and second check valve flow control valves 26 and 28, the first hydraulic fluid is A second bypass passage 32 is provided to connect the passage 12 and the second hydraulic fluid passage 13 , and a third on-off valve 33 is interposed in the second bypass passage 32 . These first to third opening/closing valves 30, 31, 33 are manually opened and closed (for example, the first and second opening/closing valves) when flushing the first and second hydraulic fluid passages 12, 13, for example. The valves 30 and 31 are closed and the third on-off valve 33 is opened.).

なお、第1逆止弁付流量調整弁26を、第1作動液通路12ではなく、第2作動液通路13に介設してもよい。この場合、第1逆止弁付流量調整弁26は、第2パイロット操作式逆止弁27と第2逆止弁付流量調整弁28の間に介設し、かつ逆止弁26bは、通路切換弁側から液圧シリンダ装置側への作動液の流れを阻止するように配置される。 Note that the first check valve equipped flow rate adjustment valve 26 may be interposed in the second hydraulic fluid passage 13 instead of the first hydraulic fluid passage 12 . In this case, the first flow regulating valve with check valve 26 is interposed between the second pilot-operated check valve 27 and the second flow regulating valve with check valve 28, and the check valve 26b is a passageway. It is arranged to block the flow of hydraulic fluid from the switching valve side to the hydraulic cylinder device side.

<水系作動液について>
1.水系作動液とは
油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧装置は、一般に、動力伝達媒体として鉱物油からなる作動油を用いているが、鉱物油は可燃性であるので、延焼、事故等により油圧装置に火災を発生させるおそれがある。また、油圧装置が河川の水門等に用いられた場合、震災時等における作動油の大量漏出により下流側の広い水域にわたって水環境が損なわれるおそれがある。そこで本発明は、作動油に代わる作動液として、火災を発生させるおそれがなく、かつ河川等に漏出した場合でも水環境を損なわない新規な水系作動液を提案するものである。
<About water-based hydraulic fluid>
1. What is water-based hydraulic fluid? Hydraulic systems such as hydraulic cylinders and hydraulic motors generally use hydraulic fluid made of mineral oil as a power transmission medium. may cause a fire. In addition, when the hydraulic system is used for a water gate of a river, etc., there is a risk that a large amount of hydraulic oil will leak in the event of an earthquake or the like, damaging the water environment over a wide area of water on the downstream side. Accordingly, the present invention proposes a novel water-based hydraulic fluid that does not cause a fire and does not damage the water environment even if it leaks into a river or the like, as a hydraulic fluid that can replace hydraulic fluid.

2.水系作動液の開発において考慮した事項
本発明者は、新規な水系作動液を開発する際に下記の事項について検討した。
(1)粘度(動粘度)が作動油と同等であること
(2)粘度の温度変化が小さいこと
(3)摺動部間の動摩擦係数が作動油を用いる場合と同等であること
(4)生体に対する毒性がないこと
(5)漏出・排出による環境汚染性が低いこと
(6)火災の可能性がないこと
(7)寒冷地では低温時に凍結しないこと
(8)酸化による劣化がほとんどないこと
(9)ゴムパッキンに対する腐食性が低いこと
(10)アルミ系材料及び鉄系材料に対する金属腐食性が低いこと
(11)空気中の水蒸気の混入による弊害がないこと
(12)液貯槽内での気泡分離性が良好なこと
(13)生物的劣化(腐敗)がほとんどないこと
2. Matters Considered in Development of Water-Based Hydraulic Fluid The inventors of the present invention considered the following matters when developing a novel water-based hydraulic fluid.
(1) Viscosity (kinematic viscosity) is equivalent to that of hydraulic oil (2) Viscosity temperature change is small (3) Dynamic friction coefficient between sliding parts is equivalent to that of hydraulic oil (4) No toxicity to living organisms (5) Low environmental pollution by leakage or discharge (6) No possibility of fire (7) No freezing at low temperatures in cold regions (8) Virtually no deterioration due to oxidation (9) Low corrosiveness to rubber packing (10) Low metal corrosiveness to aluminum-based materials and iron-based materials (11) No adverse effects due to mixing of water vapor in the air (12) Liquid storage tank (13) Almost no biological deterioration (corruption)

3.水系作動液の主成分の一例
(1)純水(蒸留水)
(2)増粘剤兼摺動摩擦低減剤(例えば、ポリアクリル酸ナトリウム(PANa)、ポリアクリル酸)
(3)凍結防止剤(例えば、エタノール、プロピレングリコール)
(4)pH調整剤(例えば、水酸化ナトリウム)
(5)水系作動液のpH:9~11
3. Examples of main components of water-based hydraulic fluids (1) Pure water (distilled water)
(2) Thickener and sliding friction reducer (e.g., sodium polyacrylate (PANa), polyacrylic acid)
(3) Antifreeze (e.g. ethanol, propylene glycol)
(4) pH adjuster (e.g. sodium hydroxide)
(5) pH of aqueous working fluid: 9 to 11

4.ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度の測定
(1)オストワルド粘度計を用いて、純水に対するポリアクリル酸ナトリウム水溶液の相対粘度を測定し、この相対粘度と純水の粘度(周知)とから、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度を算出した。
4. Measurement of viscosity of sodium polyacrylate aqueous solution (1) Using an Ostwald viscometer, measure the relative viscosity of sodium polyacrylate aqueous solution to pure water. The viscosity of the sodium acid aqueous solution was calculated.

(2)測定結果
図3は、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度と濃度の関係を示すグラフである。このグラフから、粘度と濃度はほぼ正比例の関係にあることが判る。また、その比例係数(勾配)は温度に応じて変化すると考えられる。
(2) Measurement Results FIG. 3 is a graph showing the relationship between the viscosity and concentration of the sodium polyacrylate aqueous solution. From this graph, it can be seen that the viscosity and concentration are in a substantially direct proportional relationship. In addition, it is considered that the proportional coefficient (gradient) changes according to the temperature.

Figure 0007214185000001
Figure 0007214185000001

(3)粘度の温度依存性
図4は、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の粘度と温度の関係を示すグラフである。このグラフから、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1wt%)は、0℃~50℃の温度範囲に渡って温度が高いほど、粘度は小さくなり、逆に温度が低いほど、粘度は大きくなることが判る。一方、作動油は、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液よりも温度依存性が大きく、許容温度範囲もより狭いことが判る。
(3) Temperature Dependence of Viscosity FIG. 4 is a graph showing the relationship between the viscosity and temperature of the sodium polyacrylate aqueous solution. From this graph, it can be seen that the viscosity of the sodium polyacrylate aqueous solution (1 wt%) decreases as the temperature increases over the temperature range of 0°C to 50°C, and conversely, the viscosity increases as the temperature decreases. . On the other hand, hydraulic oil has greater temperature dependence and narrower allowable temperature range than the sodium polyacrylate aqueous solution.

5.ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の動摩擦係数の測定
(1)図2に示す動摩擦係数測定装置を用いて、ポリアクリル酸ナトリウム(PANa)水溶液を用いたときの摺動部間の動摩擦係数を測定した。この動摩擦係数測定装置は、テーブルと、テーブルの上を自由に走行する台車と、台車のフロント部に糸を介して接続された重りと、糸を案内する滑車と、台車のリア部にナイロンラインを介して接続された可動物体と、可動物体が摺動するチャンネルと、ナイロンラインの張力を測定するテンションゲージなどを備える。
5. Measurement of Dynamic Friction Coefficient of Sodium Polyacrylate Aqueous Solution (1) A dynamic friction coefficient measuring apparatus shown in FIG. 2 was used to measure the dynamic friction coefficient between sliding portions when using a sodium polyacrylate (PANa) aqueous solution. This kinetic friction coefficient measuring device consists of a table, a carriage that runs freely on the table, a weight connected to the front part of the carriage via a thread, a pulley that guides the thread, and a nylon line attached to the rear part of the carriage. It is equipped with a movable object connected via a channel, a channel in which the movable object slides, and a tension gauge that measures the tension of the nylon line.

(2)チャンネルの仕様
内周面を平滑面としたステンレススチール製の「コ」の字型チャンネル
幅50mm 高さ25mm 長さ1500mm
(2) Channel specifications Stainless steel U-shaped channel with smooth inner surface Width 50mm Height 25mm Length 1500mm

(3)可動物体の仕様
チャンネルの溝部内に収容され、チャンネル長手方向に摺動可能な、外周面が平滑面であるステンレススチール製の「コ」の字型チャンネル
幅40mm 高さ30mm 長さ100mm 質量92g
(3) Specifications of movable object Stainless steel U-shaped channel with a smooth outer peripheral surface that is housed in the groove of the channel and is slidable in the longitudinal direction of the channel Width 40 mm Height 30 mm Length 100 mm mass 92g

(4)動摩擦係数の測定方法
チャンネルの両端を閉止し、チャンネルの溝部内に水系作動液を注入して可動物体を入れ、台車で可動物体をチャンネル長手方向に一定の速度で引っ張り、テンションゲージで張力を測定し、張力の測定値を可動物体の質量(重量)で除算して動摩擦係数を算出した。
(4) Method of measuring dynamic friction coefficient Close both ends of the channel, pour water-based hydraulic fluid into the groove of the channel, insert a movable object, pull the movable object in the longitudinal direction of the channel with a cart at a constant speed, and measure the friction with a tension gauge. The tension was measured and the dynamic friction coefficient was calculated by dividing the measured tension by the mass (weight) of the movable object.

(5)台車及び可動物体の移動速度の調整
台車に積載する重りの質量を増減することにより、台車及び可動物体の移動速度を一定にした。台車及び可動物体の移動速度は、可動物体に対する水系作動液の流動抵抗を実質的に無視しうるレベルまで低減できるよう非常に小さくした(2cm/秒以下)。
(5) Adjustment of moving speed of cart and movable object The moving speed of the cart and movable object was made constant by increasing or decreasing the mass of the weight loaded on the cart. The moving speed of the carriage and the movable object was very small (less than 2 cm/sec) so that the flow resistance of the aqueous hydraulic fluid to the movable object could be reduced to a substantially negligible level.

(6)測定結果
図5は、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液の動摩擦係数と濃度の関係を示すグラフである。下記の表2は、測定データを示す。このグラフから、濃度PANa量:0.75wt%~1.0wt%において動摩擦係数は最小値0.011になり、これは作動油の動摩擦係数に匹敵するレベルである。そこから濃度が増加または減少するほど、動摩擦係数は増加するが、せいぜい0.022程度に収まり、充分に実用レベルであることが判る。
(6) Measurement Results FIG. 5 is a graph showing the relationship between the dynamic friction coefficient and the concentration of the sodium polyacrylate aqueous solution. Table 2 below shows the measured data. From this graph, the dynamic friction coefficient becomes the minimum value of 0.011 when the PANa concentration is 0.75 wt % to 1.0 wt %, which is a level comparable to the dynamic friction coefficient of hydraulic oil. As the concentration increases or decreases from there, the dynamic friction coefficient increases, but it is at most within about 0.022, which is a sufficiently practical level.

Figure 0007214185000002
Figure 0007214185000002

6.適切なポリアクリル酸ナトリウムの濃度
ポリアクリル酸ナトリウム濃度と粘度の関係およびその温度依存性は、図3と図4に示される。また、ポリアクリル酸ナトリウム濃度と摺動摩擦係数の関係は、図5に示される。そこで、a)適切な粘度を10~50mPa・sに設定した場合、図3のグラフを参照して、対応するポリアクリル酸ナトリウム濃度は0.3~1.5wt%となる。また、b)適切な摺動摩擦係数を0.02以下に設定した場合、図5のグラフを参照して、対応するポリアクリル酸ナトリウム濃度は0.2~1.5wt%となる。その結果、両方の条件a),b)を満たす濃度は、0.3~1.5wt%となる。
また、c)適切な摺動摩擦係数をより好ましく0.015以下に設定した場合、図5のグラフを参照して、対応するポリアクリル酸ナトリウム濃度は0.4~1.35wt%となる。その結果、両方の条件a),c)を満たす濃度は、0.4~1.35wt%となる。
6. Appropriate Sodium Polyacrylate Concentration The relationship between sodium polyacrylate concentration and viscosity and its temperature dependence are shown in FIGS. Also, the relationship between sodium polyacrylate concentration and sliding friction coefficient is shown in FIG. Therefore, a) when the appropriate viscosity is set to 10 to 50 mPa·s, the corresponding sodium polyacrylate concentration is 0.3 to 1.5 wt %, referring to the graph of FIG. Also, b) when the sliding friction coefficient is set to 0.02 or less, the corresponding sodium polyacrylate concentration is 0.2 to 1.5 wt %, referring to the graph of FIG. As a result, the concentration that satisfies both conditions a) and b) is 0.3 to 1.5 wt %.
Further, c) when the appropriate coefficient of sliding friction is more preferably set to 0.015 or less, referring to the graph of FIG. 5, the corresponding sodium polyacrylate concentration is 0.4 to 1.35 wt %. As a result, the concentration that satisfies both conditions a) and c) is 0.4 to 1.35 wt %.

7.低温時の凍結防止
(1)ポリアクリル酸ナトリウム水溶液に、凍結防止剤としてエタノール又はプロピレングリコールを添加することが好ましい。ただし、プロピレングリコールの添加量が多い場合は、低温時に粘度が急増することがある。なお、エタノールを添加した場合は、低温時でも粘度はさほど上昇しないことが判明している。
7. Antifreezing at Low Temperatures (1) It is preferable to add ethanol or propylene glycol as an antifreezing agent to the sodium polyacrylate aqueous solution. However, if the amount of propylene glycol added is large, the viscosity may increase rapidly at low temperatures. It has been found that the addition of ethanol does not significantly increase the viscosity even at low temperatures.

(2)凍結防止剤の添加量
図6は、エタノール水溶液およびプロピレングリコール水溶液について凝固点と濃度の関係を示すグラフである。このグラフから、両方の水溶液とも濃度0wt%(即ち、水)で凝固点は0℃であり、そこから濃度が増加するほど、凝固点が低下することが判る。従って、ポリアクリル酸ナトリウムを含む水系作動液においても、水に対する凍結防止剤添加量は、0℃~凍結防止剤凝固点の温度範囲内で予め設定されたシステム使用下限温度を凝固点とする凍結防止剤水溶液における水に対する凍結防止剤添加量と同量か、又はこれより多くすることが好ましい。
(2) Addition amount of antifreeze agent Fig. 6 is a graph showing the relationship between the freezing point and the concentration of an aqueous ethanol solution and an aqueous propylene glycol solution. From this graph it can be seen that both aqueous solutions have a freezing point of 0° C. at a concentration of 0 wt % (ie water), from which the freezing point decreases as the concentration increases. Therefore, even in a water-based working fluid containing sodium polyacrylate, the amount of antifreezing agent added to water is set in advance within the temperature range of 0 ° C. to the freezing point of the antifreezing agent. The amount of antifreeze added to water in the aqueous solution is preferably the same or greater.

8.水系作動液と作動油の比較
(1)圧縮性
液圧シリンダの作動液は非圧縮性であることが必須であるが、水系作動液も作動油も非圧縮性である。
8. Comparison of Water-based Hydraulic Fluid and Hydraulic Oil (1) Compressibility Hydraulic fluid for hydraulic cylinders must be incompressible, and both water-based hydraulic fluid and hydraulic oil are incompressible.

(2)粘度(動粘度)
作動液の粘度(動粘度)は、液圧シリンダにおけるピストンとシリンダの摺動部での液漏れ防止の観点からは高いのが好ましいが、作動液通路における圧力損失低減の観点からは低いのが好ましい。両者を両立させるため、一般に、作動液の常温での粘度は10~50mPa・s程度に設定される。
(2) Viscosity (kinematic viscosity)
The viscosity (kinematic viscosity) of the hydraulic fluid is preferably high from the viewpoint of preventing fluid leakage at the sliding portion of the piston and cylinder in the hydraulic cylinder, but low from the viewpoint of reducing pressure loss in the hydraulic fluid passage. preferable. In order to achieve both, the viscosity of the hydraulic fluid at room temperature is generally set to about 10 to 50 mPa·s.

水系作動液の場合、ポリアクリル酸ナトリウム濃度を0.3~1.5wt%にすれば、常温(25℃)での粘度を10~50mPa・sとすることができる。ポリアクリル酸ナトリウムの量を増減することにより、作動液の粘度を10~50mPa・sの範囲内で調整することができる。 In the case of a water-based working fluid, if the concentration of sodium polyacrylate is 0.3-1.5 wt %, the viscosity at room temperature (25° C.) can be 10-50 mPa·s. By increasing or decreasing the amount of sodium polyacrylate, the viscosity of the hydraulic fluid can be adjusted within the range of 10 to 50 mPa·s.

作動油の場合、粘度は、用いる鉱物油の種類ないしは配合を変えることにより調整する。 In the case of hydraulic oil, the viscosity is adjusted by changing the type or composition of the mineral oil used.

作動液は、粘度の温度変化が小さい方が好ましい。水系作動液の粘度は、ポリアクリル酸ナトリウムと水との間の水素結合、イオン結合、疎水結合などの相互作用によって生じるが、このような結合力の温度依存性は比較的小さい。このため、水系作動液の粘度の温度変化は、作動油に比べて非常に小さい。 It is preferable that the hydraulic fluid has a small change in viscosity with temperature. The viscosity of the aqueous working fluid is caused by interactions such as hydrogen bonding, ionic bonding, and hydrophobic bonding between sodium polyacrylate and water, but the temperature dependence of such bonding strength is relatively small. Therefore, the temperature change of the viscosity of the water-based hydraulic fluid is much smaller than that of the hydraulic fluid.

(3)摺動摩擦係数
液圧シリンダのピストンとシリンダの摺動部、あるいは作動液給排系統のギヤポンプの歯車噛合部での摩耗を低減するために、摺動部での摺動摩擦係数は小さければ小さい方が好ましい。この点については、水系作動液は作動油と同等である。
(3) Sliding Friction Coefficient In order to reduce wear at the sliding portion between the piston and cylinder of the hydraulic cylinder, or at the gear meshing portion of the gear pump in the hydraulic fluid supply/discharge system, the sliding friction coefficient at the sliding portion should be small. Smaller is better. In this regard, water-based hydraulic fluids are equivalent to hydraulic fluids.

(4)酸化による劣化
作動液は、酸化反応(とくに高温時)による劣化が生じにくいことが必須である。水系作動液は、基本的には水とポリアクリル酸ナトリウムとからなるが、ポリアクリル酸ナトリウムはその燃焼温度(数百℃)未満では酸素と化合しないので、水系作動液に酸化による劣化は生じない。他方、鉱物油からなる作動油は、必然的に酸化により劣化し、劣化速度は温度が高いほど大きくなる。
(4) Deterioration due to oxidation It is essential that the working fluid is resistant to deterioration due to oxidation reactions (especially at high temperatures). Water-based hydraulic fluids are basically composed of water and sodium polyacrylate, but sodium polyacrylate does not combine with oxygen below its combustion temperature (several hundred degrees Celsius), so deterioration due to oxidation occurs in water-based hydraulic fluids. Absent. On the other hand, hydraulic oil made of mineral oil inevitably deteriorates due to oxidation, and the deterioration rate increases as the temperature rises.

(5)パッキンとの適合性
一般に、油圧シリンダのパッキンの材料はニトリルゴムであるが、ポリアクリル酸ナトリウムはニトリルゴムを劣化させることはないので、ニトリルゴム製のパッキンを用いることができる。
(5) Compatibility with packing In general, nitrile rubber is used for packing of hydraulic cylinders, but sodium polyacrylate does not degrade nitrile rubber, so nitrile rubber packing can be used.

(6)金属腐食性
液圧シリンダ及び作動液給排装置は、一般にアルミニウム合金又は鉄合金で作成されるが、アルミニウム合金以外の液圧装置の金属材料は、pH9以上では酸(水素イオンH+)による腐食は起こらず、またアルカリ(水酸化物イオンOH)による腐食も起こらない。アルミニウム合金は、pH11以上ではアルカリ(水酸化物イオンOH)による腐食が生じる可能性がある。水系作動液のpHが9~11の範囲では、たとえ液圧シリンダ又は作動液給排装置にアルミニウム合金製の部品が使用されても、ほとんど腐食が起こることはない。そこで、水系作動液のpHを9~11に調整することが好ましい。なお、作動油は、硫黄分が入っていない限り、金属腐食性は比較的低い。
(6) Metal corrosiveness Hydraulic cylinders and hydraulic fluid supply and discharge devices are generally made of aluminum alloys or iron alloys . ) and alkali (hydroxide ion OH ) do not cause corrosion. Aluminum alloys may be corroded by alkali (hydroxide ion OH ) at pH 11 or higher. When the pH of the aqueous hydraulic fluid is in the range of 9 to 11, corrosion hardly occurs even if parts made of aluminum alloy are used in hydraulic cylinders or hydraulic fluid supply/discharge devices. Therefore, it is preferable to adjust the pH of the aqueous working fluid to 9-11. It should be noted that the hydraulic oil has a relatively low metal corrosiveness unless it contains sulfur.

(7)水蒸気の混入の影響
液圧装置は、おおむね閉鎖系であり、外部から土塵や埃等の異物が侵入しない構造となっているが、完全な密閉系ではないので、大気中からの水蒸気の侵入は防ぐことができない。このため、油圧装置では、大気中から作動油に水蒸気が混入し、作動油の劣化や白濁が生じる。水系作動液は大半が水であるので、大気中からの水蒸気の侵入は、とくには不具合を生じさせない。
(7) Effect of water vapor contamination Hydraulic equipment is generally a closed system, and is structured to prevent foreign matter such as dirt and dust from entering from the outside. Intrusion of water vapor cannot be prevented. For this reason, in the hydraulic system, water vapor mixes into the working oil from the air, causing deterioration and clouding of the working oil. Since most of the water-based working fluid is water, intrusion of water vapor from the atmosphere does not cause any problems.

(8)火災の可能性
水系作動液は大半が水であるので不燃性であり、水系作動液を用いる液圧シリンダシステムに火災が発生する可能性はなく、防火の点で極めて有利である。一方、鉱物油からなる作動油は可燃性であるので、延焼、事故等により油圧シリンダシステムに火災が発生する可能性がある。
(8) Possibility of Fire Since water-based hydraulic fluid is mostly water, it is nonflammable, and there is no possibility of fire occurring in hydraulic cylinder systems that use water-based hydraulic fluid, which is extremely advantageous in terms of fire prevention. On the other hand, since hydraulic oil made of mineral oil is flammable, fire may occur in the hydraulic cylinder system due to spread of fire, accident, or the like.

(9)毒性・環境汚染性
ポリアクリル酸ナトリウムないしはポリアクリル酸は、食品や化粧品の製造分野で増粘剤として用いられているものであり、生体に対する毒性は極めて低いものである。したがって、水系作動液の生体に対する毒性は極めて低いものであり、たとえ河川等に流出しても水中の生態系に悪影響を及ぼすものではない。
(9) Toxicity/Environmental Contamination Sodium polyacrylate or polyacrylic acid is used as a thickening agent in the fields of food and cosmetic production, and has extremely low toxicity to living organisms. Therefore, the toxicity of the water-based hydraulic fluid to living organisms is extremely low, and even if it flows into a river or the like, it will not adversely affect the aquatic ecosystem.

ポリアクリル酸ナトリウムないしはポリアクリル酸は、生体に対する毒性は極めて低く、かつ窒素化合物、リン化合物等の養分が十分に存在する自然環境下では、微生物によって生物分解され、最終的には二酸化炭素と水になるものである。水系作動液は水溶液であり、河川等に漏出した場合、河川等の水と即時に混和し、水底に沈殿したり、水面に浮遊したりすることはない。したがって、水系作動液は、液圧シリンダシステムから河川、湖沼等に漏出した場合でも、自然界の自浄作用により分解されるものであり、環境汚染性は非常に低い。 Sodium polyacrylate or polyacrylic acid has extremely low toxicity to living organisms, and in a natural environment where there are sufficient nutrients such as nitrogen compounds and phosphorus compounds, it is biodegraded by microorganisms, and finally carbon dioxide and water It becomes The water-based hydraulic fluid is an aqueous solution, and when it leaks into a river or the like, it immediately mixes with the water of the river or the like, and neither settles on the bottom of the water nor floats on the surface of the water. Therefore, even if the water-based hydraulic fluid leaks from the hydraulic cylinder system into a river, lake, or the like, it will be decomposed by the self-cleaning action of the natural world, and the environmental pollution is very low.

作動油は、生体に対して毒性があり、また河川、湖沼等に漏出した場合、水面に浮遊して水環境を非常に悪化させる。 Hydraulic oil is toxic to living organisms, and when it leaks into rivers, lakes, etc., it floats on the water surface and greatly deteriorates the water environment.

(10)気泡の挙動
一般に、液圧シリンダシステムの作動液は、作動液貯槽内で常時空気と接触しているので、ほぼ飽和溶解度まで空気が溶解している。空気飽和溶解度は、おおむね作動液の圧力に比例して変化する。このため、作動液の循環回路内で作動液が減圧状態(大気圧未満)になるところ(例えば、ポンプ吸込口)では、作動液中に溶解していた空気の一部が溶解できなくなり微小な気泡が発生する。これらの気泡は、作動液の圧力が再び上昇したときに作動液に溶解することになるが、気泡が作動液に完全に溶解するには、ある程度の時間を必要とする。このため、残留している気泡によって、ポンプのキャビテーションや部品のエロージョンが発生することがある。
(10) Behavior of Air Bubbles Generally, the hydraulic fluid of the hydraulic cylinder system is in constant contact with air in the hydraulic fluid storage tank, so the air dissolves almost to the saturation solubility. The air saturation solubility varies roughly proportionally to the pressure of the working fluid. For this reason, in places where the working fluid is in a decompressed state (below atmospheric pressure) in the working fluid circulation circuit (for example, at the suction port of the pump), part of the air dissolved in the working fluid cannot be dissolved. Air bubbles are generated. These bubbles will dissolve in the hydraulic fluid when the pressure of the hydraulic fluid rises again, but it takes a certain amount of time for the bubbles to completely dissolve in the hydraulic fluid. Therefore, residual air bubbles may cause cavitation of the pump and erosion of parts.

大気圧下では、鉱物油からなる作動油の常温での空気飽和溶解度は体積基準で9%程度であるが、水系作動液の場合は体積基準で2%程度である。このように、水系作動液の空気飽和溶解度は作動油に比べて小さいので、気泡の発生量が少なくなり、ポンプのキャビテーションや部品のエロージョンの発生が低減される。 Under atmospheric pressure, the air saturation solubility of mineral oil at room temperature is about 9% on a volume basis, but in the case of a water-based working fluid, it is about 2% on a volume basis. As described above, since the water-based hydraulic fluid has a lower air saturation solubility than the hydraulic fluid, the amount of air bubbles generated is reduced, and the cavitation of the pump and the erosion of the parts are reduced.

作動液中に気泡が存在する場合、気泡は圧縮性であるので、加圧された作動液によって駆動される液圧シリンダの動作に不具合が生じるおそれがある。また、作動液の加圧により気泡が断熱圧縮された場合、気泡外への熱放散が悪いと気泡は高温となる(例えば、10MPaで約800℃)。このため、作動液として作動油を用いた場合、気泡外への熱放散が悪いので、気泡と隣接する作動油が高温となって熱劣化ないしは酸化が起こる可能性がある。 If air bubbles are present in the hydraulic fluid, they can compromise the operation of the hydraulic cylinder driven by the pressurized hydraulic fluid because the air bubbles are compressible. Further, when bubbles are adiabatically compressed by pressurization of the working fluid, the temperature of the bubbles becomes high (for example, about 800° C. at 10 MPa) if heat dissipation to the outside of the bubbles is poor. For this reason, when hydraulic oil is used as the hydraulic fluid, heat dissipation to the outside of the bubbles is poor, so the hydraulic oil adjacent to the bubbles may reach a high temperature and be thermally deteriorated or oxidized.

水系作動液では、作動油に比べて気泡の発生量が少ないので、気泡による液圧装置の動作の不具合は低減される。また、水系作動液は熱伝導率が高く(作動油の約5倍)、かつ熱容量が大きいので、断熱圧縮により気泡に発生した熱は、迅速に気泡外に放散され、気泡はさほど高温とはならない。このため、気泡に隣接する水系作動液が高温となることない。なお、水系駆動液は、たとえその沸点まで温度が上昇しても酸化又は熱劣化することはない。 Since the water-based hydraulic fluid generates less air bubbles than the hydraulic fluid, malfunction of the hydraulic system due to air bubbles is reduced. In addition, the water-based hydraulic fluid has a high thermal conductivity (approximately five times that of hydraulic fluid) and a large heat capacity, so the heat generated in the air bubbles due to adiabatic compression is quickly dissipated outside the air bubbles, and the air bubbles do not reach a very high temperature. not. Therefore, the water-based working fluid adjacent to the bubbles does not reach a high temperature. The water-based driving liquid is not oxidized or thermally deteriorated even if its temperature rises to its boiling point.

また、一般に、液圧シリンダシステムでは、作動液貯槽に気泡浮上分離装置が付設されるが、作動液の密度が高ければ高いほど気泡の浮力が大きく、気泡の分離効率は良くなる。 In general, in a hydraulic cylinder system, a hydraulic fluid storage tank is provided with an air bubble separation device.

鉱物油からなる作動油の密度は0.85g/cm程度であるが、水系作動液の密度は1g/cm程度である。したがって、水系作動液を用いる場合は作動油を用いる場合に比べて、気泡浮上分離装置における気泡の浮力が大きくなり、気泡の除去がより容易かつ迅速となる。 Hydraulic fluid made of mineral oil has a density of about 0.85 g/cm 3 , whereas water-based hydraulic fluid has a density of about 1 g/cm 3 . Therefore, when the water-based hydraulic fluid is used, the buoyancy of the bubbles in the bubble flotation device is greater than when the hydraulic fluid is used, making it easier and faster to remove the bubbles.

(11)生物的劣化(腐敗)
水系作動液の主原料であるポリアクリル酸ナトリウムないしはポリアクリル酸は炭素、水素あるいは酸素を含む有機化合物であり、基本的には微生物の栄養源となりうるものである。したがって、微生物の増殖に必要な窒素化合物、リン化合物等が十分に供給された場合は、水系作動液は微生物によって生物分解される(腐敗する)可能性はある。
(11) Biological deterioration (corruption)
Sodium polyacrylate or polyacrylic acid, which is the main raw material of the aqueous working fluid, is an organic compound containing carbon, hydrogen or oxygen, and can basically serve as a nutrient source for microorganisms. Therefore, when the nitrogen compounds, phosphorus compounds, etc. required for the growth of microorganisms are sufficiently supplied, the aqueous working fluid may be biodegraded (putrefied) by the microorganisms.

しかし、ほぼ閉鎖系である液圧シリンダシステムには、微生物の増殖に必須である窒素化合物、リン化合物等が侵入する可能性はないので、水系作動液中で通常の微生物が増殖する可能性はなく、水系作動液の生物的劣化(腐敗)は生じない。なお、水系作動液が河川、湖沼等に排出された場合、外界には窒素化合物、リン化合物等が大量に存在するので、水系作動液は生物分解される。 However, nitrogen compounds, phosphorus compounds, etc., which are essential for the growth of microorganisms, cannot enter the hydraulic cylinder system, which is a nearly closed system. There is no biological degradation (putrefaction) of water-based hydraulic fluids. When the water-based working fluid is discharged into a river, lake, or the like, the water-based working fluid is biodegraded because nitrogen compounds, phosphorus compounds, and the like are present in large amounts in the outside world.

(12)不凍性
液圧シリンダシステムが寒冷地に設置される場合、作動液は冬季に凍結しないことが必須である。この場合、水系作動液に、凍結防止剤としてエタノール又はプロピレングリコールを添加して凍結を防止することが好ましい。エタノール又はプロピレングリコールの添加量は、使用温度に応じて調整する。
(12) Antifreeze When the hydraulic cylinder system is installed in cold regions, it is essential that the hydraulic fluid does not freeze in winter. In this case, it is preferable to add ethanol or propylene glycol as an antifreezing agent to the aqueous working fluid to prevent freezing. The amount of ethanol or propylene glycol to be added is adjusted according to the operating temperature.

Figure 0007214185000003
Figure 0007214185000003

<水系作動液についての法的規制>
1.水系作動液の原料の特性
(1)ポリアクリル酸ナトリウム又はポリアクリル酸
合成系の薬剤であるが、生体に対する毒性ないしは有害性は極めて低く、品質が食品添加レベルのポリアクリル酸ナトリウム又はポリアクリル酸は、食品分野で増粘剤として使用されている。ポリアクリル酸ナトリウム又はポリアクリル酸の使用が、生体の保護の観点から法的に規制されることはない。
<Legal regulations on water-based hydraulic fluids>
1. Characteristics of raw materials for water-based hydraulic fluids (1) Sodium polyacrylate or polyacrylic acid These are synthetic agents, but they have extremely low toxicity or harm to living organisms, and are of food additive-level quality. is used as a thickening agent in the food sector. The use of sodium polyacrylate or polyacrylic acid is not legally regulated from the viewpoint of protection of living organisms.

(2)エタノール
エタノールは、医薬品や飲料として用いられているものであり、生体に対する毒性ないしは有害性は極めて低いものである。
(2) Ethanol Ethanol is used as pharmaceuticals and beverages, and has extremely low toxicity or harm to living organisms.

(3)プロピレングリコール
プロピレングリコールは、医薬品や、化粧品や、麺や米飯などの食品に品質改善剤として用いられているものであり、生体に対する毒性ないしは有害性は極めて低いものである。なお、プロピレングリコールは、可燃性であることから消防法では危険物第4類に分類されているが、加工水のプロピレングリコール濃度は可燃限界濃度よりはるかに低い。よって、加工水が、プロピレングリコールを含むことに起因して消防法による規制を受けることはない。
(3) Propylene Glycol Propylene glycol is used as a quality-improving agent in pharmaceuticals, cosmetics, and foods such as noodles and rice, and has extremely low toxicity or harm to living organisms. Since propylene glycol is flammable, it is classified as Class 4 hazardous material under the Fire Defense Law, but the concentration of propylene glycol in the processed water is much lower than the flammability limit concentration. Therefore, processed water is not subject to regulation by the Fire Service Law due to the inclusion of propylene glycol.

(4)水酸化ナトリウム
水酸化ナトリウムは、水中ではナトリウムイオン(Na+)と水酸化物イオン(OH)とに電離しており、水中の水酸化物イオン濃度が高いとアルカリ性は強くなるものの、両イオンとも元々生体内に存在するイオンであり、物質としては生体にとって有毒ないしは有害なものではない。よって、アルカリ性ないしはpHに基づく規制を受けることはさておき、水酸化ナトリウムの使用自体が、生体の保護の観点から法的に規制されることはない。
(4) Sodium Hydroxide Sodium hydroxide is ionized into sodium ions (Na + ) and hydroxide ions (OH ) in water. Both ions are ions that originally exist in living organisms, and are not toxic or harmful to living organisms as substances. Therefore, aside from being subject to regulations based on alkalinity or pH, the use of sodium hydroxide itself is not legally regulated from the standpoint of protecting living organisms.

2.水系作動液に対する規制
水系作動液は、耐用年数の経過後に水域に排出され又は廃棄されるものであるが、公共用水域(河川、湖沼、海)に排出される場合は水質汚濁防止法ないしはその上乗せ条例によって規制される可能性があり、公共下水道に排出される場合は下水道法ないしはその上乗せ条例によって規制される可能性がある。水質汚濁防止法又は下水道法ないしはその上乗せ条例は、事業場等から排出される排出水又は汚水が、健康項目に係る所定の有害物質(28種類)を含む場合は、排出量の大小にかかわらず、排出水又は汚水の有害物質の濃度が排出基準以下となるように規制している。
2. Regulations on Water-Based Hydraulic Fluids Water-based hydraulic fluids are discharged or discarded into water areas after the service life has passed. It may be regulated by additional ordinances, and if it is discharged into the public sewage system, it may be regulated by the Sewerage Act or its additional ordinances. Under the Water Pollution Control Law, the Sewerage Law, or additional ordinances, if effluent or sewage discharged from business establishments, etc., contains prescribed hazardous substances (28 types) related to health items, regardless of the amount of discharge, , the concentration of harmful substances in effluent or sewage is regulated to be below the discharge standards.

一方、生体に対して直接的な毒性又は有害性のない、生活環境項目に係る排出水又は汚水の水質については、水質汚濁防止法又は下水道法では、排出水又は汚水の1日の平均排出量が50m未満の事業所等については、その排出を何ら規制していない。なお、上乗せ条例により、排出水又は汚水の1日の平均排出量が10m以上の場合は、その排出を規制している各都道府県もある。 On the other hand, regarding the water quality of effluent or sewage related to living environment items that are not directly toxic or harmful to living organisms, the Water Pollution Control Law or the Sewerage Law stipulates the average daily discharge of effluent or sewage. There are no regulations on emissions from business establishments with a volume of less than 50m3. Some prefectures have additional ordinances that regulate the discharge of effluent or sewage if the average daily discharge amount is 10m3 or more.

水系作動液は、水質汚濁防止法又は下水道法に規定された健康項目に係る有害物質は何も含んでいない。また、水系作動液を用いる液圧シリンダシステムでは、水系作動液は循環使用され、耐用年数の経過後に、おおむね500~1000リットル程度の水系作動液が公共用水域又は公共下水道に排出されるだけである。したがって、最も厳しい上乗せ基準が適用される都道府県においても、水系作動液を用いる液圧シリンダシステムから、1日平均で10m以上の排出水又は汚水が公共用水域又は公共下水道に排出される可能性は皆無である。よって、水系作動液を用いる液シリンダシステムにおいて、水系作動液を公共用水域又は公共下水道に排出する際に、水質汚濁防止法もしくは下水道法又はその上乗せ条例による規制を受けることはない。 The water-based hydraulic fluid does not contain any harmful substances related to health items stipulated in the Water Pollution Control Law or the Sewerage Law. In addition, in a hydraulic cylinder system using a water-based hydraulic fluid, the water-based hydraulic fluid is circulated and used, and after the service life has elapsed, only about 500 to 1000 liters of the water-based hydraulic fluid is discharged into public water areas or public sewers. be. Therefore, even in prefectures where the strictest additional standards are applied, it is possible that an average of 10 m3 or more of effluent or sewage per day is discharged into public water areas or public sewage systems from hydraulic cylinder systems that use water-based hydraulic fluids. There is no gender. Therefore, in a liquid cylinder system using a water-based hydraulic fluid, when the water-based hydraulic fluid is discharged into a public water area or a public sewage system, there is no regulation by the Water Pollution Control Law, the Sewerage Law, or their additional ordinances.

S 液圧シリンダシステム、 P1 第1ポート、 P2 第2ポート、
P3 第3ポート、 P4 第4ポート、 1 液圧シリンダ装置、
2 作動液給排装置、 3 シリンダ、 4 ピストン、 5 ピストンロッド、
6 負荷、 7 第1液室、 8 第2液室、 11 通路路切換弁、
12 第1作動液通路、 13 第2作動液通路、 14 作動液供給路、
15 作動液還流路、 16 作動液貯槽、 17 フィルタ、 18 紫外線灯、
19 電動機、 20 作動液供給ポンプ、 21 第1バイパス通路、
22 リリーフ弁、 23 作動液加熱装置、 24 冷却器、
25 第1パイロット操作式逆止弁、 26 第1逆止弁付流量調整弁、
26a 流量調整弁、 26b 逆止弁、 27 第2パイロット操作式逆止弁、
28 第2逆止弁付流量調整弁、 28a 流量調整弁、 28b 逆止弁、
30 第1開閉弁、 31 第2開閉弁、 32 第2バイパス通路、
33 第3開閉弁。
S hydraulic cylinder system P1 first port P2 second port
P3 3rd port P4 4th port 1 Hydraulic cylinder device
2 hydraulic fluid supply and discharge device, 3 cylinder, 4 piston, 5 piston rod,
6 load 7 first liquid chamber 8 second liquid chamber 11 passage switching valve
12 first hydraulic fluid passage; 13 second hydraulic fluid passage; 14 hydraulic fluid supply passage;
15 Hydraulic fluid return path 16 Hydraulic fluid reservoir 17 Filter 18 Ultraviolet lamp
19 electric motor, 20 hydraulic fluid supply pump, 21 first bypass passage,
22 relief valve, 23 hydraulic fluid heating device, 24 cooler,
25 first pilot-operated check valve; 26 flow control valve with first check valve;
26a flow control valve; 26b check valve; 27 second pilot operated check valve;
28 flow control valve with second check valve, 28a flow control valve, 28b check valve,
30 first on-off valve, 31 second on-off valve, 32 second bypass passage,
33 Third on-off valve.

Claims (4)

加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする液圧シリンダと、前記液圧シリンダに対して水系作動液を給排する作動液給排装置とを備えている液圧シリンダシステムであって、
前記作動液給排装置は、
・水系作動液を貯留する作動液貯槽と、
・前記作動液貯槽に貯留された水系作動液を前記液圧シリンダに供給するとともに、前記液圧シリンダから排出された水系作動液を前記作動液貯槽に還流させる作動液給排通路と、
・前記作動液給排通路の一部をなす作動液供給通路に介設され、前記作動液貯槽に貯留されている水系作動液を吸入・加圧して吐出する作動液供給ポンプと、
・前記液圧シリンダと前記作動液供給ポンプの間において前記作動液給排通路に介設され、前記作動液給排通路における水系作動液の流れる方向を順方向及び逆方向に切り換える通路切換弁とを有し、
水系作動液は、水とポリアクリル酸ナトリウムとを含み、該水系作動液における水に対するポリアクリル酸ナトリウムの量が0.3~1.5質量パーセントの範囲であり、
水系作動液の水素指数がpH9~pH11の範囲内に調整されており、
水系作動液は、プロピレングリコールを含み、該水系作動液における水に対するプロピレングリコール添加量が、0℃より低温側でありかつプロピレングリコールの凝固点より高温側の温度範囲内で予め設定されたシステム使用下限温度を凝固点とするプロピレングリコール水溶液における水に対するプロピレングリコール添加量と同量であるか又はこれより多いことを特徴とする液圧シリンダシステム。
A hydraulic cylinder system comprising a hydraulic cylinder using pressurized water-based hydraulic fluid as a power transmission medium, and a hydraulic fluid supply/discharge device for supplying and discharging the water-based hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinder,
The hydraulic fluid supply/drainage device includes:
- A hydraulic fluid storage tank for storing a water-based hydraulic fluid;
A hydraulic fluid supply/discharge passage for supplying the aqueous hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank to the hydraulic cylinder and for recirculating the aqueous hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder to the hydraulic fluid storage tank;
A hydraulic fluid supply pump that is interposed in the hydraulic fluid supply passage forming a part of the hydraulic fluid supply/discharge passage and sucks, pressurizes, and discharges the water-based hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank;
a passage switching valve interposed in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply pump for switching the flow direction of the water-based hydraulic fluid in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the forward direction and the reverse direction; has
The water-based working fluid contains water and sodium polyacrylate, and the amount of sodium polyacrylate to water in the water-based working fluid is in the range of 0.3 to 1.5% by mass,
The hydrogen index of the aqueous working fluid is adjusted within the range of pH9 to pH11 ,
The water-based hydraulic fluid contains propylene glycol, and the amount of propylene glycol added to the water in the water-based hydraulic fluid is the lower limit of system use set in advance within a temperature range lower than 0°C and higher than the freezing point of propylene glycol. A hydraulic cylinder system characterized in that the amount of propylene glycol to be added is equal to or greater than the amount of propylene glycol added to water in an aqueous propylene glycol solution having a temperature as a freezing point .
加圧された水系作動液を動力伝達媒体とする液圧シリンダと、前記液圧シリンダに対して水系作動液を給排する作動液給排装置とを備えている液圧シリンダシステムであって、
前記作動液給排装置は、
・水系作動液を貯留する作動液貯槽と、
・前記作動液貯槽に貯留された水系作動液を前記液圧シリンダに供給するとともに、前記液圧シリンダから排出された水系作動液を前記作動液貯槽に還流させる作動液給排通路と、
・前記作動液給排通路の一部をなす作動液供給通路に介設され、前記作動液貯槽に貯留されている水系作動液を吸入・加圧して吐出する作動液供給ポンプと、
・前記液圧シリンダと前記作動液供給ポンプの間において前記作動液給排通路に介設され、前記作動液給排通路における水系作動液の流れる方向を順方向及び逆方向に切り換える通路切換弁とを有し、
水系作動液は、水とポリアクリル酸ナトリウムとを含み、該水系作動液における水に対するポリアクリル酸ナトリウムの量が0.3~1.5質量パーセントの範囲であり、
水系作動液の水素指数がpH9~pH11の範囲内に調整されており、
水系作動液は、エタノールを含み、該水系作動液における水に対するエタノール添加量が、0℃より低温側でありかつエタノールの凝固点より高温側の温度範囲内で予め設定されたシステム使用下限温度を凝固点とするエタノール水溶液における水に対するエタノール添加量と同量であるか又はこれより多いことを特徴とする液圧シリンダシステム。
A hydraulic cylinder system comprising a hydraulic cylinder using pressurized water-based hydraulic fluid as a power transmission medium, and a hydraulic fluid supply/discharge device for supplying and discharging the water-based hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinder,
The hydraulic fluid supply/drainage device includes:
- A hydraulic fluid storage tank for storing a water-based hydraulic fluid;
A hydraulic fluid supply/discharge passage for supplying the aqueous hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank to the hydraulic cylinder and for recirculating the aqueous hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder to the hydraulic fluid storage tank;
A hydraulic fluid supply pump that is interposed in the hydraulic fluid supply passage forming a part of the hydraulic fluid supply/discharge passage and sucks, pressurizes, and discharges the water-based hydraulic fluid stored in the hydraulic fluid storage tank;
a passage switching valve interposed in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply pump for switching the flow direction of the water-based hydraulic fluid in the hydraulic fluid supply/discharge passage between the forward direction and the reverse direction; has
The water-based working fluid contains water and sodium polyacrylate, and the amount of sodium polyacrylate to water in the water-based working fluid is in the range of 0.3 to 1.5% by mass,
The hydrogen index of the aqueous working fluid is adjusted within the range of pH9 to pH11 ,
The water-based working fluid contains ethanol, and the amount of ethanol added to water in the water-based working fluid is lower than 0°C and higher than the freezing point of ethanol. A hydraulic cylinder system characterized in that the amount of ethanol added to water in the aqueous ethanol solution is equal to or greater than that .
水系作動液における水に対するポリアクリル酸ナトリウムの量が0.4~1.35質量パーセントの範囲であることを特徴とする、請求項1または2に記載の液圧シリンダシステム。 3. The hydraulic cylinder system according to claim 1, wherein the amount of sodium polyacrylate to water in the water-based hydraulic fluid is in the range of 0.4 to 1.35% by mass. 水系作動液の水素指数が、水酸化ナトリウムを添加することによりpH9~pH11の範囲内に調整されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1つに記載の液圧シリンダシステム。 The hydraulic cylinder system according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogen index of the water-based hydraulic fluid is adjusted within the range of pH 9 to pH 11 by adding sodium hydroxide. .
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