JPH01121576A

JPH01121576A - 発電機用可変ポンプの制御装置

Info

Publication number: JPH01121576A
Application number: JP62277226A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sugano; 正菅野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1989-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液圧駆動による発電システムで利用される発
電機用可変ポンプに係り、特にその発電周波数を二段階
で切換える制御装置に関するものである。

［従来の技術］現在、多種多用な分野で液圧駆動による発電システムが
利用されている。このシステムの一般的な液圧回路を示
すと、第４図の通りである。すなわち、エンジンＭで容
量可変ポンプＰＣを作動し、この可変ポンプＰＣから吐
出される圧液で定容量モータ肛を駆動し、さらに該モー
タ肛からの出力で交流発電機ＥＰを作動するようにして
いる。

そして、この種の発電システムにおいては、原理上、発
電機ＥＰの発電周波数は、これを回転駆動する定容量モ
ータＭＥの回転数に支配され、更に該モータＭＥの回転
数は可変ポンプＰＥの圧液吐出量に依存するものである
から、一定周波数（例えば５０Ｈｚ）の発電電力を得る
ためには、エンジンＥの出力回転数の変化に関わらず、
可変ポンプＰＥのは容量（圧液吐出量）を絶えず一定に
保つように制御することが必要となる。

従来、このような目的で可変ポンプＰＥには容量制御手
段として、通常、次のような構成を具備するバルブ機構
Ｖが付設されている。この機構は、可変ポンプの吐出側
流路にオリフィスを介設しておき、このオリフィスの上
・下流側に発生する差圧（ポンプ吐出量に比例する）を
スプリングと釣合わせ、その差圧がスプリングに打勝っ
たとき、可変ポンプの吐出圧を容量可変部材を動作する
液圧ピストンに導入して、該可変ポンプを設定容量に自
動的に収束制御させるように構成したものである。

［発明が解決しようとする問題点コところで、我国の電力供給状態に着目すると、伝統的に
５０１１ｚと６Ｏｆ（ｚの二つの周波数域に二分され、
これに伴って電気設備の配電網も電源周波数に対応して
二種類のものが並存している。このような現況下では、
液圧駆動による発電システムを利用する場合も、交流発
電機の周波数に変更を要する事態が往々予想される。そ
して、特に自動車搭載用発電機などの用途では、必要な
とき速やかに周波数変更できることが求められている。

しかして、上記の液圧発電システムで発電機ＥＰの発電
周波数を変更するためには、既述の理由から、可変ポン
プＰＥの設定容量を変更することが必要となる。そして
、そのためには前記バルブ機構における差圧とスプリン
グとの釣合条件を変更することが必要となる。具体的に
は、可変ポンプの吐出側流路に介設するオリフィス（口
径）を変更するか、又はスプリング（スプリング力）を
変更するかのいずれかである。

しかし、オリフィスを変更する場合はその都度配管等を
脱着する手間を要し、煩に堪えない。他方、スプリング
力を変更する場合、は、スクリューの螺進退操作等によ
って比較的簡便に調整可能となる反面、その場合にはス
クリューの送り量（スプリングストローク）が無段階に
変化するため、スプリング力の調整精度に欠け、可変ポ
ンプの設定容量にバラツキを生じることになり、ひいて
は発電周波数の整合性（５０Ｈｚ又は６０１１ｚ）に信
頼性を欠く問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、液
圧発電システムに供する発電機用可変ポンプの設定容量
（発電周波数）を、簡便かつ精度よく切換えることがで
きるようにした制御装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］本発明の制御装置は、前述したように、液圧ピストンで
容量可変部材を動作させ容量を可変する可変ポンプと、
この可変ポンプの吐出側流路に介設したオリフィスと、
このオリフィスの上・下流側の差圧とスプリングとを釣
合わせ、オリフィス上・下流側の差圧がスプリングに打
勝ったとき、前記液圧ピストンに可変ポンプの吐出圧を
導入して容量制御するバルブ機構とを具備してなる発電
機用可変ポンプにおいて、前記バルブ機構に、前記スプ
リングを電磁弁のＯＮ・ＯＦＦのように外部操作で二段
階に変更するスプリング力調整機構を設けたことを特徴
としている。

［作用コこのようにスプリングを二段階に変更できるスプリング
力調整機構を設置したものであれば、予め、その一方を
発電周波数５０Ｈｚに相当するポンプ容量を与える強さ
に、他方を発電周波数６０Ｈｚに相当するポンプ容量を
与える強さに調整しておけば、必要な際には、電磁弁の
ＯＮ　−ＯＦＦやレバーの手動切換操作など適宜の外部
操作によりスプリング力を変更して、当該可変ポンプを
組込んだ液圧発電システムの発電周波数を、５０ｔ（ｚ
と６０Ｈｚの相互に迅速簡便でかつ精度のよい変更を可
能ならしめるものとなる。

［実施例コ以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図と第２図は、本発明を適用した発電用可変ポンプ
の要部構造を図示している。この可変ポンプは、第４図
に図示する液圧発電システムの容量可変ポンプＰＥに相
当するものである。

フロントカバー側を簡略乃至省略したラジアルピストン
形ポンプとして例示される可変ポンプ１には、そのリヤ
カバー１ａにオリフィス１８を内在するボートブロック
２と、バルブ機構（制御装置）４を内有するバルブブロ
ック３とを連設している。

まず、可変ポンプ１の内部構造を説明する。と、ポンプ
本体は、リヤカバー１ａの内面に、先端部にシリンダバ
レル６を嵌合したビントル（偏心部材）５をスライド可
能に保持している。そして、シリンダバレル６からは対
向位置に配設されるトルクリング７に先端を添接させて
、各々凸段自在のピストン８を奇数本放射状に突設して
いる。前記ビントル５は、言う迄もなく可変ポンプ１の
容量可変部材をなすものであるが、その片側に、対向位
置の偏心スプリング９とのバランスで該ビントル５を動
作させ、トルクリング７との偏心ｆｆ１Ｈ（ポンプ容ｆ
ｆ１）を可変する液圧ピストン１０を設けている。この
液圧ピストン１０には、リヤカバー１ａ内に穿設した圧
力導入流路１１を通し、後述するように可変ポンプ１の
吐出圧゛が導入されることになる。

その他、図において、１２は可変ポンプ１の吸込口を、
１３は同吐出口を示し、共にリヤカバー１ａの背面に開
口する。また、１４と１５はビントル５内に穿設した一
対の流出入通路で、シリンダバレル７のピストンボアに
連通している。

次いで、リヤカバー１ａの吐出口１３に連接される前記
ポートブロック２について説明すると、このブロック２
には、一端が吐出口１３に接合し他端にモータ側への圧
液を送り込む吐出ポート１６を有する流路１７が設けら
れている。そして、この流路１７の途中に、所定口径の
開口部１８ａを有するオリフィス１８が介設されている
。オリフィス１８は、可変ポンプ１の容量即ち圧液吐出
歯を検出するためのものである。つまり、オリフィス上
流側の圧力をＰｌ、下流側の圧力Ｐ２とすると、両者の
差圧（ＰＩ　　Ｆ２）はポンプ吐出量に比例して変化す
るものとなる。なお、オリフィス上流側の圧力Ｐ１はリ
ヤカバー１ａ内に穿設した流路１９を通して、また下流
側の圧力Ｐ２は流路１７に分岐する圧力導出ポート２０
に配管（図示省略）を接続して、それぞれ次に述べるバ
ルブブロック３のバルブ機構４に導入される。

また、前記バルブブロック３はリヤカバー１ａの背面に
、前記ポートブロック２と隣接して連設される。このバ
ルブブロック２の内部には、以下の構成からなるバルブ
機構４を組み込んでいる。

バルブ機構４は、前記オリフィス１８の上流側圧力Ｐ１
を最終的に前記液圧ピストン１０に導く液圧流路（流路
１９、流路２１、流路２２、流路３６、流路２３、流路
３８及び圧力導入流路１１）途中の縦流路２２に、シー
ル部２４ａを有するスプール２４を弁体として挿入して
なっている。そして、スプール２４の下端に圧力Ｐ、を
作用させていると同時に、上端部１４ｂを、ポート２６
から前記オリフィス１８の下流側圧力Ｐ２を導入してい
る液圧室２５内に突出させ、更にバネ受け２７を介して
該液圧室２５に内装したスプリング２８のスプリング力
を作用させている。かくして、スプール２４は、オリフ
ィス上・下流側での差圧（ＰＩ　　Ｆ２）とスプリング
２８のスプリング力とが釣合わされる。そして、差圧（
ＰＩ　　Ｆ２）がスプリング力に打勝ったときには、ス
プール２４が上方に変位して流路２２と流路２３とが開
通して前記液圧ピストン１０に可変ポンプ１の吐出圧が
導入され、ビントル５の偏心量を減少し、逆の場合は前
記液圧ピストン１０への圧液供給が断たれてビントル５
の偏心量の増大することになり、この結果、ビントル偏
心量（ポンプ容量）がスプリング２８のスプリング力に
対応する一定値に収束制御されることは、既に説明した
通りである。

しかして、本発明に係るものでは、従来、スプリング力
が一定であるか、又はスクリューでその強さを調節する
ようにしていた前記スプリング２８に、新たに、これを
外部操作で二段階に変更できるようにしたスプリング力
調整機構２９を付設している。具体的に説明すると、前
記液圧室２５を内臓しているポートアダプタ３０の上部
に、外周をカバー３２で囲いソレノイド３１を設置し、
このソレノイド３１の空芯部に、前記スプリング２８の
上端を受けるバネ押え３３と一体化したアーマチャ３４
を挿出させるとともに、上端にストッパ用の鍔部３４ａ
を固定して、バネ押え３３を二段階に変位させる電磁弁
を構成している。

第１図は、電磁弁がＯＦＦでスプリング２８が５０１１
ｚの発電周波数に相当するポンプ容量を設定している状
態を示すものであるが、この状態から電磁弁をＯＮにす
ると、バネ押え３３と一体にアーマチャ３４が距離Ｘだ
け降下し、このストローク減少分だけスプリング２８の
スプリング力が強化される。そして、このときには、丁
度６０ＨｚＱ発電周波数に相当するポンプ容ｎを設定す
る本うに設計されている。ちなみに、ポンプ容量の変化
歯；ΔＱは、下記の式により計算される。

ΔＱ＝ＣＡ、ｌｒ玉ｘ）マ了７「ここで、Ｃ；オリフィスの流量係数Ａ；オリフィスの開口面積 ρ；密度に；スプリングのバネ定数Ｘ；たわみ代なお、第１図において３５は、前記流路２２から分岐さ
せた縦流路３６に挿入したスプール（安全弁）で、前記
オリフィス１８の上流側圧力Ｐ。

とスプリング３７のスプリング力とを釣合わせ、圧力Ｐ
１がある設定圧以上になったとき、スプール３５が上方
に変位して、流路３８から前記液圧ピストン１０にポン
プ吐出圧を直接導き入れて、ポンプ吐出圧を自動的に低
下させる作用を営む。

さて、以上に説明したようなスプリング力調整機構（電
磁弁）２９を具備する可変ポンプであれ　　　″ば、発
電機の発電周波数に変更を要するときは、外４部電源か
らのバルブＯＮ　−ＯＦＦ操作によりポンプ容量の設定
値を変化することで、簡単に周波数変更を行なうことが
できる。そして、その際のスプリング力は、予め５０１
１ｚと６０１１ｚに対応するポンプ容量を与える強さに
各々調節されている二段階でのみ変更可能であるから、
従前の無段階調整の場合のような周波数精度に誤差を発
生する不都合も確実に排除できる。

本発明の実施例は、以上に示される通りであるが、バル
ブ機構４に追加して設置するスプリング力調整機構２９
には、電磁弁に代えて、機械的に切換えるバルブを用い
てもよい。第３図は、そのような場合の変形実施例を図
示し、前記バネ押え３３を連結する操作軸３９をハウジ
ング４０から外部に延出させるとともに、ハウジング４
０内で操作軸３９上に２条のノッ、チ４１ａ、４１ｂを
有するスライダ４１を固設しζそれらのノツチ４１ａ　
ｓ　４　ｌ　ｂいずれかに、ハウジング４０側からスプ
リング４２で付勢したボール４３を嵌入させる所謂デイ
テントタイプの二段階位置決め機構を採用している。

［発明の効果］以上に詳述した通り、本発明の発電機用可変ポンプ制御
装置によれば、簡単な外部操作により、発電周波数を５
０１（ｚと６０Ｈｚとで瞬時に互換することができ、し
かも周波数精度に狂いの少ないのが特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す可変ポンプ要部と制御
装置の縦断面図で、第２図のＩ−Ｉ線断面図に相当する
。第２図は同ポンプ等の横断面図である。第３図はスプ
リング力調整機構の変形実施例を示す断面図である。第
４図は液圧発電システムを示す回路図である。１・・・可変ポンプ２・・・ポートブロック３・・・バルブブロック４・・・バルブ機構（制御装置）５・・・ビントル（容量可変部材）１０・・・液圧ピストン１３・・・吐出口１７・・・吐出側流路１８・・・オリフィス２４・・・スプール２５・・・液圧室２８・・・スプリング２９・・・スプリング力調整機構Ｐｌ・・・オリフィス上流側圧力Ｐ２・・・オリフィス下流側圧力

Claims

【特許請求の範囲】

液圧ピストンで容量可変部材を動作させ容量を可変する
可変ポンプと、この可変ポンプの吐出側流路に介設した
オリフィスと、このオリフィスの上・下流側の差圧とス
プリングとを釣合わせ、オリフィス上・下流側の差圧が
スプリングに打勝ったとき、前記液圧ピストンに可変ポ
ンプの吐出圧を導入して容量制御するバルブ機構とを具
備してなる発電機用可変ポンプにおいて、前記バルブ機
構に、前記スプリングを外部操作で二段階に変更するス
プリング力調整機構を設けたことを特徴とする発電機用
可変ポンプの制御装置。