JPH11303819A - 油圧回路における作動油の気泡除去回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動油中に混在して油圧機器の作動に障害を
与える気泡の除去を、効率よく行わせるようにして、油
圧供給装置を機能的に合理化する。 【解決手段】 油圧駆動式のアクチュエータを備える機
械の油圧回路において、前記アクチュエータ（作業機シ
リンダ４，旋回モータ６など）から油槽２への戻り管路
７とは別に、定流量油圧回路２０を設けて、この定流量
油圧回路２０中に気泡除去手段３０（気泡除去器）を設
け、気泡を除去した後メインポンプ１のサクション管路
２５に送り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧駆動式のアク
チュエータを備える機械の油圧回路に係り、その油圧回
路における作動油の気泡除去回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ショベルなどの建設機械にお
いては、アクチュエータを油圧により駆動するようにさ
れており、その油圧駆動用の油圧装置が機体の一部に搭
載されている。最近では、環境改善などのために、機械
の運転時における騒音の発生を少なくすることや消費エ
ネルギーの削減など、この種の作業機械についても改善
するようになりつつある。このようなことから、機体に
搭載される駆動機器の騒音の発生を抑える技術が必要と
なり、それに加えて消費エネルギーの削減を図る必要
上、油圧駆動部に関して小型化することやエネルギーロ
スの改善などが必要となり、定置式の一般産業機械に比
べて無理な駆動を強いられるこの種建設機械における油
圧駆動装置にあってもその見直しが必要になっている。

【０００３】前記のような観点から油圧駆動装置におけ
る油圧回路上において、改善する一環として作動油中に
混在する気泡を除去して、運転時における油圧回路内で
の不安定な圧力変動を防止するような問題点を解決する
ことも必要になる。このような作動油中に気泡が混在す
る原因としては、運転初期の作動油中に混入するエアの
ほかに、急激な駆動条件の変動に伴い給油タンクの液面
変動に際してサクション部でエアが引き込まれて作動油
中に混入されるものと考えられる。原因はともあれ、一
旦作動油中に混入した気泡は容易に排除することが困難
である。このような作動油に混入したエア（気泡）を除
去する先行技術としては、油圧ポンプから油圧アクチュ
エータに供給される作動油の制御切換えをするため作動
油油路に配した作動油制御バルブからの戻り油路に気泡
除去手段を設けることが特開平９−６０６０９号公報に
よって知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報記載の先行技
術においては、アクチュエータからの作動油の戻り油路
に気泡除去手段を設ける構成とされているが、このよう
な方式を採用すると常に多量の作動油を取扱うことにな
り、しかもそのアクチュエータからの作動油の戻り量は
運転されるアクチュエータの作動状態が一定でない場
合、言い換えると運転状態において作動油の戻りが常時
変動する場合では、それに伴い気泡除去手段の作動が安
定せず十分な気泡除去が行えないという問題点がある。
また、取扱油量が多くなるので大きな気泡除去器（気泡
除去手段）を必要とし、設置スペースを多く要するとい
う問題点もある。また、設置スペースを少なくするため
に気泡除去器（気泡除去手段）を小型化すると取扱う油
量が多い状態では流速が増大して、それに伴い管路での
圧力損失が増加するという問題も生じる。

【０００５】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、作動油中に混在して油圧機器の作
動に障害を与える気泡の除去を、アクチュエータを直接
操作する制御回路とは別に一定流量で流動させる回路に
気泡除去手段を設けて気泡の除去を効率よく行わせるよ
うにして、油圧供給装置を機能的に合理化する油圧回路
における気泡除去回路を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、第１発明による油圧回路に
おける作動油の気泡除去回路は、油圧駆動式のアクチュ
エータを備える機械の油圧回路において、前記アクチュ
エータから油槽への戻り回路とは別に、定流量油圧回路
を設けて、この定流量油圧回路中に気泡除去手段を設け
ることを特徴とするものである。

【０００７】こうすることにより、作動油の気泡除去
は、油圧回路における機械の作動部のアクチュエータを
直接作動させるための駆動系とは別に設けられて常時作
動している定流量回路において、アクチュエータから油
槽に戻されたオイルから含有した気泡を継続的に除去す
ることになるので、気泡除去手段では設定された条件の
下で気泡除去操作が行われ、取扱われる油の流量が一定
に保たれるので気泡除去の効率が高められる。しかも、
この気泡除去手段を駆動系の回路と別に設けたことによ
りアクチュエータを駆動する油圧回路としての圧力損失
の発生に係りなく気泡除去処理ができ、気泡を伴う給油
による駆動系機器でのキャビテーションの発生や、油温
の過度な上昇などを解消できる効果を奏するのである。

【０００８】また、気泡除去手段を駆動系と別回路の定
流量回路中に設けることで、流量が駆動系における供給
量に比べて少ないので単位時間当たりの気泡除去処理量
は少ないが、確実な処理ができるから組み込まれる気泡
除去手段（気泡除去器）を小さくでき、油圧ユニットと
しては気泡除去手段を付加されてもコンパクトにまとめ
られるという効果をも奏するのである。

【０００９】また、第２発明による油圧回路における作
動油の気泡除去回路は、油圧駆動式のアクチュエータを
備える機械の油圧回路において、前記アクチュエータの
駆動系回路とは別に設けられるオイルクーラー回路に気
泡除去手段が設けられ、油槽から定流量ポンプにて流動
させるオイルを気泡除去処理するようにしたことを特徴
とするものである。

【００１０】このような構成によれば、アクチュエータ
の駆動系回路とは別に設けられるオイルクーラー回路に
おいて、定流量ポンプによって油槽から取り出されて流
動される一定流量の気泡を混在されたオイルが継続的に
気泡除去手段に送り込まれて処理されるので、その処理
条件を定常に保って気泡除去処理されることになり、そ
の気泡除去処理を効率よく行えるとともに、効率よく冷
却されたオイルを駆動系回路の供給側に送ることができ
るので、アクチュエータの駆動に障害が生じるのを防止
でき、油温の上昇を低減できて効率を高めることができ
る効果を奏することになる。したがって、油槽容量と駆
動ポンプ容量との比を小さくして、油槽容量の削減を図
ることが可能となり、建設機械などの車載油圧装置の小
型化ができて、遮音手段を付加するスペースの確保が可
能となり、環境改善の向上を促すことができるという効
果を奏するのである。

【００１１】前記オイルクーラー回路に設けられる気泡
除去手段は、オイルクーラーの上流側に設けるのがよ
い。こうすると、気泡除去手段により混在する気泡が除
去されたオイルを冷却することになるので、オイルクー
ラーにより冷却されるオイルは気泡除去された分、余分
な熱量が減じられて効率よく冷却することができるとい
う効果を奏する。なお、前記オイルクーラー回路に設け
られる気泡除去手段は、オイルクーラーの下流側に設け
るようにしてもよい。

【００１２】また、前記気泡除去手段を備えるオイルク
ーラー回路は、アクチュエータの駆動系回路におけるメ
インポンプのサクション管路に戻り油路を繋がれるよう
にするのがよい。こうすると、気泡を除去されて、か
つ、冷却されたオイルを直接メインポンプに供給して、
アクチュエータに送り込むことができるので、アクチュ
エータの駆動における障害の発生を防止でき、油温の上
昇を低減できて効率を高めることができる効果を奏する
ことになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、第１発明並びに第２発明に
よる油圧回路における作動油の気泡除去回路の具体的な
実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。

【００１４】図１に第１発明に係る油圧回路における作
動油の気泡除去回路の実施例が示されている。この実施
例において示される油圧回路は、車載型の油圧装置に係
り、油圧ショベルのような建設機械の作動部として作業
機を直線的に駆動操作する一個の作業機シリンダ４と旋
回運動を行わせる旋回機構の旋回モータ６とが制御され
るものである。なお、第１発明としては、各種産業機械
における作業機部分が油圧駆動式のものにおいて適用で
きるものである。

【００１５】この油圧回路にては、前記作業機シリンダ
４と前記旋回モータ６の各作動を制御する方向切替弁５
並びに方向切替弁５′に対する油槽２からメインポンプ
１による給油（給油路３，３）について、従来のものと
同様であるが、それらアクチュエータ（作業機シリンダ
４，旋回モータ６）からの戻り油路７に対して定流量回
路２０を別個に設けられ、この定流量回路２０には定流
量ポンプ２１を配し、油槽２に戻されたオイルを定流量
ポンプ２１によって、常時はメインポンプ１の吸入側に
戻すようにされ、かつ、この定流量回路２０から旋回吸
い込み油路２２を分岐して、旋回モータ６の作動停止時
におけるキャビテーションを防止できるようにされてい
る。図中符号８はフィルターチェック弁、９，９′はフ
ィルター、１０はチェック弁、１１はストレーナー、１
６はオイルクーラーチェック弁である。

【００１６】このような定流量回路２０における前記旋
回モータ６のキャビテーションを防止するための旋回吸
い込み油路２２の分岐位置より下流側には、気泡除去手
段３０が設けられ、またその気泡除去手段３０の下流側
にオイルクーラー１５が設けられて油温を冷却されたオ
イルを油路２３によってアクチュエータへの給油側に戻
すようにされている。

【００１７】前記気泡除去手段３０としては、例えば図
２（ａ）気泡除去器の断面図、および図２（ｂ）要部平
断面図にて示されるような公知の旋回分離型の気泡除去
器が用いられる。この気泡除去器（気泡除去手段）３０
は、閉鎖された円筒体３１の一端部（図上底部、以下図
に従いその位置を説明する）に形成される狭い環状部３
３に対して流入口３２からオイルが円筒体３１の内部へ
円周方向に送り込まれて、旋回流となって円筒体３１の
上端部中央に設けられた流出口３４から送り出される間
に遠心力で気液分離される構造になっている。なお、円
筒体３１の内部には中心部に多数の孔を有して頂端を閉
じた管３５が立設され、この管３５の下端が排気口３６
とされ、この排気口３６から排気管路２４を通って油槽
２上部に送り出され排気されるようにされ、前記円筒体
３１内の管３５の周囲には円筒体３１内で円錐状の多孔
板にてなる分離板３７が設けられて、油の旋回エネルギ
ーの減衰を抑えるように対応し、結果としてオイル内の
気泡分離を容易にしている。

【００１８】このような気泡除去手段３０を配される定
流量回路２０のオイルの流出口３４に繋がる油路２３で
は、オイルクーラー１５が配されて、気泡を除かれたオ
イルがオイルクーラー１５によって冷却されてメインポ
ンプ１のサクション管路２５に接続され、油槽２から吸
引されるオイルに混じてアクチュエータへ供給されるよ
うになされている。なお、前記気泡除去手段３０のオイ
ルの流出口３４には吐出量を規定する調節弁２６が、排
気口３６に繋がる排気管路２４には排気圧を設定する調
整弁２７が、それぞれ設けられ、気泡除去器３０内の条
件を最適にする設定ができるようにされている。

【００１９】このように構成することにより、アクチュ
エータ（作業機シリンダ４，旋回モータ６）に対する作
動油の供給制御は、従来のようにメインポンプ１からの
給油を方向切替弁５および方向切替弁５′によって行
い、その戻りオイルは戻り油路７を介して油槽２に戻さ
れて運転される。この運転操作とは別に、定流量回路２
０では運転操作に係りなく定流量ポンプ２１の駆動によ
って油槽２のストレーナー１１を通じて吸引されるオイ
ルを気泡除去器３０およびオイルクーラー１５を通じて
オイル中に混在する気泡の除去と油温の冷却とが行わ
れ、メインポンプ１のサクション管路２５に送られる。

【００２０】こうすると、アクチュエータに対するメイ
ンポンプ１での供給油量は仕事の状況に応じて一度に多
量のオイルを供給して、それに伴う戻り油が多量戻り油
路７を通じて油槽２に戻され、仕事量が少なくなると供
給油量も少なくなり、駆動系のオイルの移動量は常時変
動している。しかしながら、定流量回路２０において
は、前記駆動系とは別個な回路を形成されているので、
定流量ポンプ２１の能力に応じた一定量のオイルが回路
を流れ、気泡除去器３０に送り込まれる気泡を含むオイ
ルは常時設定通りの流量で流される。したがって、最適
な設定にしておけば、一度に多量のオイルを処理するこ
とはできないが、継続的に処理されて気液分離の操作は
効率よく行われることになり、一般的にオイル中に含ま
れる気泡の除去の困難さが著しく改善されてより有効に
処理できるのである。

【００２１】さらに、この定流量回路２０にあっては、
気泡除去器３０によって気泡を除去処理されたオイルが
隣接するオイルクーラー１５内を通り送り出されるよう
にされているので、気泡を含まない、もしくは気泡の混
在量が非常に少ないオイルをオイルクーラー１５によっ
て冷却することができるので、従来の気泡混在のオイル
より冷却効率が著しく向上して油温の上昇を低減できる
効果が得られることになる。なお、この定流量回路２０
は、常時運転されているので、前記駆動系の作動が停止
状態にあるときは、油槽２に繋がるサクション管路２５
を逆流して油槽２に戻される。

【００２２】このようにしてアクチュエータの駆動とは
直接係りなく戻り油の一部を取り出して気泡の除去と冷
却を継続的に一定状態で行えるようにすることで、従来
運転上障害となっている気泡の混在並びに油温上昇の問
題を解消させることにより、油槽２の容量を小さくする
ことが可能となる。それによって油圧装置の小型化を図
ることができ、小スペースにすることで、例えばこの油
圧装置の周囲を遮音材で囲んで防音し、ポンプなどの駆
動による騒音の発生を遮断して環境改善を図ることが可
能となる効果が得られるのである。

【００２３】次に、図３に第２発明に係る油圧回路にお
ける作動油の気泡除去回路の実施例図が示されている。
この実施例のものは、基本的に前記第１発明の実施例と
ほぼ同様であるが、前記実施例における定流量回路がオ
イルクーラー回路として構成されているものである。な
お、この実施例の油圧回路は、建設機械における油圧シ
ョベルの作業機駆動部を構成するものの概要である。こ
の実施例においては、前記実施例におけるものと同一の
部分について、特に説明を要しないものはその具体的な
説明を省略し、同一の符号を付しておくにとどめる。

【００２４】アクチュエータ（作業機シリンダ４および
旋回モータ６、以下同様）の駆動用油圧回路は、油槽２
からサクション管路２５を経てメインポンプ１からの給
油管路３，３がアクチュエータそれぞれの方向切替弁
５，５′を介して接続され、それらアクチュエータから
の戻り油管路７は途中にフィルター９を介在されて油槽
２に戻されるようにされている。このような駆動系の油
圧回路とは別個に、オイルクーラー回路２０Ａが付設さ
れている。

【００２５】前記オイルクーラー回路２０Ａは、油槽２
から前記駆動系の油圧回路におけるメインポンプ１のサ
クション管路２５に繋がれている。このオイルクーラー
回路２０Ａには定流量ポンプ２１が配置され、その定流
量ポンプ２１の吐出側において旋回モータ６の作動停止
時における背圧変動に対応させる旋回吸い込み油路２２
が分岐されている。この旋回吸い込み油路２２の分岐位
置から下流側において気泡除去手段３０が設けられ、こ
の気泡除去手段３０のオイル流出口に繋がる管路にオイ
ルクーラー１５が配置されている。なお、前記気泡除去
手段３０とオイルクーラー１５の配置部には、それぞれ
バイパス管路１６′，２８′が設けられ、それぞれにチ
ェック弁１６，２８を設けてある。それらバイパス管路
１６′，２８′はオイルクーラー１５や気泡除去手段３
０において定常圧力以上になった場合の流路のバイパス
として設けてある。ここで用いられている気泡除去手段
３０は、前記実施例のものと同じ遠心式のものである。
分離された気泡は排気管路２４によって油槽２の液面よ
り上部に導かれ、付帯するオイルを分離して排気され
る。

【００２６】このように構成されることにより、気泡除
去手段３０におけるオイルの流動条件を最適に設定して
おけば、駆動系の油圧回路とは別の定流量でオイルを流
動させるオイルクーラー回路２０Ａにおいて、気泡除去
手段３０（気泡除去器）にて継続的にオイルに混在する
気泡を除去処理されるので、前記実施例と同様に効率よ
く気泡の除去が行えるのであり、しかも、気泡の除去処
理された後にオイルクーラー１５において冷却されるの
で、冷却効率をも高めることができる。

【００２７】このようなことから、冷却されたオイルを
直接メインポンプ１のサクション管路２５に送ること
で、油温の上昇を低減できることになり、従来混入気泡
の量や、油温の上昇などを配慮して油槽２の容積を大き
く設定していたものを、ポンプ容量と油槽容量との比率
を小さくして油槽の小型化を図ることが可能となる。そ
の結果、油圧ユニット部の小型化による占有容積が少な
くできると遮音のための遮蔽壁を設けることができ、駆
動部の騒音発生低下させるのに役立つことになる。ま
た、ヒートバランスも改善され、エネルギーロスを少な
くすることができるという効果が合わせ得られるのであ
る。

【００２８】図４に示されるのは、第２発明における他
の実施例の油圧回路図である。この油圧回路において
は、その基本構成が前記実施例と同じであるが、オイル
クーラー回路２０Ｂにおいてオイルクーラー１５を気泡
除去手段３０の上流側に配置されたものである。なお、
各部分に付されている符号は、前記実施例と同一のもの
であるから、その詳細な説明については省略する。

【００２９】このように構成すれば、気泡を含んだオイ
ルは定流量ポンプ２１によってまずオイルクーラー１５
に定流量で送られ、冷却された後に気泡除去手段３０に
送り込まれて気泡の除去処理がなされ、その後にメイン
ポンプ１のサクション管路２５に供給される。この方式
によれば、冷却処理の時点ではオイルの気泡が含まれて
いるが、冷却処理によって気泡の容積を小さくして気泡
除去手段３０に送り込まれるので、その気泡除去手段３
０の流出口３４以降での圧力損失を低減できることにな
る。

【００３０】図５に示されるのは、第２発明における更
に他の実施例の油圧回路図である。この実施例では図４
で説明したオイルクーラー回路２０Ｂにおける気泡除去
手段３０とオイルクーラー１５のバイパス管路を一つに
まとめたものであり、実質的な機能については前記説明
と同様である。したがって、このバイパス管路２９には
一個のチェック弁２９ａを設けることで簡略化でき、気
泡除去手段３０とオイルクーラー１５のいずれかに障害
が発生した場合、チェック弁２９ａの作動でバイパス管
路２９を経由してそのままメインポンプ１に送られる。

【００３１】上述のように、本発明の油圧回路における
気泡除去回路では、常時定流量のオイルを流動させる回
路中に気泡除去手段（気泡除去器）を配設することによ
って、その気泡除去手段による気泡除去の能率を高め、
従来オイル中に混在する気泡の除去について困難であっ
たのを解消して、油圧駆動の制御が円滑に行えるように
することで、あるいはオイルクーラーとの組み合わせに
よって装置の小型化を図ることが可能になる、などの効
果が得られるものとすることができる。したがって、油
圧駆動式の建設機械やその他産業機械、好ましくは車載
式の油圧駆動装置に採用してより効果的なものとするこ
とができる。

【００３２】本実施例における定流量回路２０は、本発
明の定流量油圧回路に対応する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１発明に係る油圧回路における作動
油の気泡除去回路の実施例図である。

【図２】図２は、気泡除去器の一実施例を示し、（ａ）
は断面図、（ｂ）は要部の平断面図である。

【図３】図３は、第２発明に係る油圧回路における作動
油の気泡除去回路の実施例図である。

【図４】図４は、第２発明における他の実施例の油圧回
路図である。

【図５】図５は、第２発明における他の実施例の油圧回
路図である。

【符号の説明】

１ メインポンプ ２ 油槽 ３ 給油路 ４ 作業機シリンダ ５，５′ 方向切替弁 ６ 旋回モータ ７ 戻り油路 １５ オイルクーラー ２０ 定流量回路 ２１ 定流量ポンプ ２３ 油路 ２４ 排気管路 ２５ メインポンプのサクション管路 ３０ 気泡除去手段（気泡除去器） ３１ 気泡除去器の円筒体 ３２ 気泡除去器のオイルの流入口 ３４ 気泡除去器のオイルの流出口 ３５ 気泡除去器の排気用の管 ３６ 気泡除去器の排気口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧駆動式のアクチュエータを備える機
   械の油圧回路において、 前記アクチュエータから油槽への戻り回路とは別に、定
   流量油圧回路を設けて、この定流量油圧回路中に気泡除
   去手段を設けることを特徴とする油圧回路における作動
   油の気泡除去回路。
2. 【請求項２】 油圧駆動式のアクチュエータを備える機
   械の油圧回路において、 前記アクチュエータの駆動系回路とは別に設けられるオ
   イルクーラー回路に気泡除去手段が設けられ、油槽から
   定流量ポンプにて流動させるオイルを気泡除去処理する
   ようにしたことを特徴とする油圧回路における作動油の
   気泡除去回路。
3. 【請求項３】 前記オイルクーラー回路に設けられる気
   泡除去手段は、オイルクーラーの上流側に設けられてい
   る請求項２に記載の油圧回路における作動油の気泡除去
   回路。
4. 【請求項４】 前記オイルクーラー回路に設けられる気
   泡除去手段は、オイルクーラーの下流側に設けられてい
   る請求項２に記載の油圧回路における作動油の気泡除去
   回路。
5. 【請求項５】 前記気泡除去手段を備えるオイルクーラ
   ー回路は、アクチュエータの駆動系回路におけるメイン
   ポンプのサクション管路に戻り油路を繋がれるようにさ
   れている請求項２に記載の油圧回路における作動油の気
   泡除去回路。