JPS6246723B2

JPS6246723B2 -

Info

Publication number: JPS6246723B2
Application number: JP56192278A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Oono
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1987-10-05
Also published as: JPS5894602A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気−油圧変換装置に係り、特に急激
な電気信号の変化やパイロツトバルブの過剰動作
に対しても、円滑な動作を行い、かつ高い信頼性
を得ることができるようにした電気−油圧変換装
置に関する。

（従来の技術）一般に、水車あるいはポンプ水車等においては
水車の回転速度を一定に保つために、電気式調速
機が多く用いられている。この調速機の電気−油
圧変換装置（以下コンバータという）は、検出装
置等から送られる電気信号を正確に機械的な変位
に変換する装置であつて、水力発電において安定
した電力を供給するために不可欠なものである。

このような目的のために使用される従来の電気
式調速機用コンバータの構造を第１図を参照して
説明する。第１図において符号１は弁箱を示し、
この弁箱１は、有底の縦長の円筒状に製作され、
その上端にはフランジ１ａが形成されている。こ
のフランジ１ａの上面には円盤状の永久磁石２が
載置され、この永久磁石２の中心には貫通孔２ａ
が穿設されている。この貫通孔２ａにはこの磁石
２の厚さよりも長いロツド３が挿通されている。
そして、このロツド３の上端には、スプリング４
の一端が固着されるとともに、このスプリング４
の他端はこの磁石２の上面に固着され、またロツ
ド３の下端にはパイロツトバルブ５の上端が連結
されている。

このパイロツトバルブ５は、下端を開口した円
筒状に形成され、この円筒壁の上部には開口５ａ
が形成され、下方部分は環状側壁５ｂとなつてい
る。また、この磁石２の底面には、前記貫通孔２
ａと同心的に環状の深溝２ｂが穿設され、この深
溝２ｂ内に制御コイル６が挿入され、この制御コ
イル６の一端は、磁石２の底面と前記パイロツト
バルブ５との間で前記ロツド３に固着されてい
る。

したがつて、この制御コイル６は、永久磁石２
の磁場の中にスプリング４およびロツド３を介し
て保持されるので、制御コイル６内に流れる電流
の大きさと正負の電圧の違いにより、ロツド３お
よびこれに連結されたパイロツトバルブ５を軸方
向上・下に動かす力を発生させる。そして、この
力がスプリング４の弾性力と同一になる位置まで
ロツド３が上方向または下方向へ動くので、制御
コイル６に流れる電流値の大きさとロツド３の変
位量とが比例することになる。すなわち、制御コ
イル６に送られる電流を制御することにより、ス
プリング４およびロツド３を介してパイロツトバ
ルブ５の位置を任意に変位させることができる。

一方、前記弁箱１の底板１ｂとコンバータの基
板７との間には、密閉されたシリンダ室８が形成
されている。そして、このシリンダ室８の中央に
は、垂直方向に円柱状の制御ピストン９が組込ま
れ、この制御ピストン９の上端は前記弁箱の底板
１ｂと嵌合貫通して弁箱１内に延び、前記パイロ
ツトバルブ５の円筒部内に遊合するようになつて
いる。また、このピストン９の下端は、基板７と
嵌合貫通して下方へ延び、図示を省略した被調速
機器へ連結されている。

さらに、この制御ピストン９の中央付近のシリ
ンダ室８に組込まれた部分には、上下方向に一定
間隔を隔ててフランジ９ａと９ｂとが突設されて
いるので、このシリンダ室８は、その上下両端内
部にそれぞれ上部室Ａと下部室Ｂとが形成される
とともに、フランジ９ａと９ｂとの間には密閉さ
れた環状の中間室Ｐが画成される。そして、この
フランジ９ａおよび９ｂの外周端面がシリンダ室
８の内周側壁面と摺動して制御ピストン９の軸を
正しく上下方向に運動させることができるように
なつている。また、このフランジ９ａの上面とフ
ランジ９ｂの下面には、それぞれ段部９ｃと９ｄ
とが設けられ、制御ピストン９のストロークを一
定範囲内に制限することができるようになつてい
る。そして、前記中間室Ｐには、図示を省略した
付勢装置で付勢された圧油１０が送られ、この圧
油１０は、フランジ９ａおよび９ｂ内にそれぞれ
設けられた小孔PaおよびPbを経て上部室Ａおよ
び下部室Ｂへ流入する。上部室Ａへ入つた圧油
は、制御ピストン９の内部に設けられた鍵の手状
の送油路ｃを経て制御ピストンの上部外周面に開
口した噴出口Ｄから弁箱１内へ流出する。同様に
下部室Ｂへ流入した圧油は、ピストン内の送油路
Ｅを経てピストン上部外周面の噴出口Ｆから流出
する。この噴出口ＤおよびＦは、その表面を前記
パイロツトバルブの円筒部環状側壁５ｂによつて
若干の間隔を保持して被われている。この側壁５
ｂの軸方向の長さは、噴出口ＤとＦとの距離より
若干長いので、通常の状態では、噴出口Ｄは前記
側壁５ｂの下端に近く、また噴出口Ｆは同側壁５
ｂの上端に近い位置の同側壁内部に開口してい
る。

したがつて、スプリング４の伸縮に伴うパイロ
ツトバルブ５の上下動により、パイロツトバルブ
円筒部の環状側壁５ｂが制御ピストン９の上部を
内包したまゝ上下方向に滑動するので、前記環状
側壁５ｂにより外周を被われなくなつた下部噴出
口Ｄまたは上部噴出口Ｆの何れかから圧油が弁箱
１内に噴出し、上部室Ａと下部室Ｂとの間に油圧
の差が生じ、この差圧により制御ピストン９は、
パイロツトバルブ５と同一距離だけ軸方向に動く
ことになる。

パイロツトバルブ５の円筒部内周と制御ピスト
ン９の上部外周との間には適当な間隙が設けられ
ているが、さらに上部噴出口Ｆと下部噴出口Ｄと
の間には、Ｘ−Ｘ断面（第２図）に示すように、
３個のバランス用穴Ｈ，Ｈ，Ｈが設けられてい
る。これらの穴Ｈ，Ｈ，Ｈは、軸心より等距離で
同一水平面内に等角度で放射状に配設され、これ
らの穴には中間室Ｐから圧油１０が鍵の手状油送
路Ｇを通じて圧送される。この油圧により、パイ
ロツトバルブ５と制御ピストン９との間の摺動摩
擦力をなくし、またパイロツトバルブ５と制御ピ
ストン９とが接触しないように適当な間隙を保つ
て同心に保持される。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、このように構成された従来のコンバ
ータにおいて、前記制御コイル６に異常に大きな
電流が流れたり、急激な電流変化が生じたりする
ことがある。このような場合には、パイロツトバ
ルブ５の変位量が通常の上下方向移動量より大き
くなり、パイロツトバルブ環状側壁５ｂの上端ま
たは下端部がバランス用穴Ｈを被わなくなるの
で、バランス用穴Ｈが弁箱１内に露出し、開放さ
れてしまうことになる。このような状態になる
と、放射状に働くべき油圧力が開放されるのでバ
ランス用穴Ｈ，Ｈ，Ｈによる圧油の同心作用はな
くなり、パイロツトバルブ５と制御ピストン９と
が接触し摩擦力が増大する。したがつて、パイロ
ツトバルブ５の動作に対する制御ピストン９の追
従動作がなくなる。また、バランス用穴Ｈ，Ｈ，
Ｈの何れかに異物の詰まりなどが発生した場合に
おいても、油圧による同心作用がなくなり、同様
の現象が発生し、電気信号から正確に機械的変位
量に変換することができなくなり、コンバータの
機能を喪失するという問題があつた。

そこで本発明の目的は、上述した従来装置が有
する問題点を解消し、パイロツトバルブの過剰動
作やバランス用穴の異常が発生しても、動作が良
好で信頼性が高く、その機能を維持することがで
きるようにしたコンバータを提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明によるコンバ
ータは、外周面に若干の軸方向の距離を隔てて流
体を噴出させる２つの噴出口を有する制御ピスト
ンと、前記両噴出口を被い軸方向に摺動可能な円
筒状パイロツトバルブとを有し、電気信号による
パイロツトバルブの摺動に基づく両噴出口間の圧
力差によりパイロツトバルブの動作に追従して制
御ピストンを変位させるようにしたものにおい
て、前記両噴出口を開口縁のそれぞれに接するよ
うに前記制御ピストンの外周面に２つの環状溝を
設けたことを特徴としている。

（作用）しかして、本発明によれば、制御ピストンの噴
出口から流出した圧油は、ピストンの外周面の２
つの環状溝のいずれか一方の周囲を流れ、圧油の
圧力がパイロツトバルブの円周に均等に作用し、
制御ピストンをパイロツトバルブ内に同心的に保
持することができる。

（実施例）以下、第１図および第２図と同一部分に同一符
号を付して示した第３図および第４図を参照し
て、本発明によるコンバータの一実施例を説明す
る。

第３図および第４図は、パイロツトバルブ５と
制御ピストン９との摺動部分を拡大して示した縦
断面図である。

第３図において、制御ピストン９の上部外周面
上に、半径方向外方に若干の間隙をおいてパイロ
ツトバルブ５の環状側壁５ｂが同心的に、かつ互
に摺動可能に設けられている。このシリンダバル
ブ５の環状側壁５ｂが同心的に、かつ互に摺動可
能に設けられている。このシリンダバルブ５は、
円筒状に形成され、円筒側壁の下部５ｂが制御ピ
ストン９の上部を外方から環状に被う一方、この
円筒側壁の上部５ａは外方に開口している。制御
ピストン９には、図示を省略した付勢装置により
圧送された圧油を送油路ＣおよびＥを経て噴出さ
せるための下部噴出口Ｄおよび上部噴出口Ｆとが
軸方向上下に適当な距離を隔てて、また、反対方
向にそれぞれ開口している。

また、上部噴出口Ｆの開口部下縁に接するよう
に、制御ピストン外周面に環状に逆三角形の溝Ｊ
が形成されている。同様に、下部噴出口Ｄの開口
部上縁に接するように環状に逆三角形の溝Ｋが形
成されている。そして、シリンダバルブの環状の
側壁５ｂの上下方向の長さは、上部噴出口Ｆと下
部噴出口Ｄとの間を被うだけの軸方向寸法に等し
くしてある。

さらに、上部噴出口Ｆと下部噴出口Ｄの中間部
には、バランス用穴Ｈ，Ｈ，Ｈが設けられてい
る。これらの穴Ｈ，Ｈ，Ｈは第２図に示したもの
と同様に、軸心から等距離で同一横断面内に等角
度で放射状に配設され、圧油が送油路Ｇを経てこ
れらの穴Ｈ，Ｈ，Ｈに圧送されている。そしてこ
の油圧によりパイロツトバルブ５と制御ピストン
９との間の摺動摩擦力をなくし、また両者が接触
しないように適当な間隙を保つて同心に保持され
る。

本発明によるコンバータは、このように構成さ
れているから、通常の場合には上部噴出口Ｆと下
部噴出口Ｄから同量の圧油が噴出し、パイロツト
バルブの環状の側壁５ｂが両噴出口ＦおよびＤを
塞ぐ状態でバランスしている。そして、この状態
では、第１図に示す上部室Ａと下部室Ｂの圧力は
等しく、制御ピストン９は安定している。バラン
ス用穴Ｈ，Ｈ，Ｈにも均等な油圧が放射状に同心
作用をするから、パイロツトバルブ５と制御ピス
トン９とは同心状態を保持する。

ところが、制御コイルに急激な電気信号が送ら
れると瞬時的にパイロツトバルブ５のみが下方へ
動き、第４図に示すようにパイロツトバルブ５の
環状の側壁５ｂの上端部はバランス用穴Ｈ，Ｈ，
Ｈを弁箱内に露出開放させてしまうことになる。
この場合、下部噴出口Ｄは、すでにパイロツトバ
ルブの環状側壁５ｂで塞がれた状態になつている
が、下部の環状溝Ｋが下部噴出口Ｄの開口部上縁
に接続しているので、圧油はこの溝Ｋに沿つてパ
イロツトバルブ環状側壁５ｂと制御ピストン９と
の間を流れ、パイロツトバルブの内周に均等に作
用することとなる。このため、パイロツトバルブ
５の内周面は同心作用により制御ピストン９の外
周面と一定の間隙を保持することができるから、
両者の摺動による摩擦力が発生しない。この作用
は、パイロツトバルブ５が上方向に動作した場合
でも、上記環状溝Ｊにより同様の作用が行われ
る。

また、バランス用穴Ｈ，Ｈ，Ｈの何れかが異物
等で詰まり、バランス用穴による同心作用が失な
われた場合においても、この環状溝Ｊ，Ｋの圧油
により同心状態を保持することが可能である。

さらに、この環状溝は第３図のような安定状態
においても同心作用を行うので、バランス用穴
Ｈ，Ｈ，Ｈの同心作用を助けることになり、より
正確かつ円滑な動作を行うことができる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば制御ピストンの２つの圧油噴出口に接して２つ
の環状の溝をピストン外周面に設けたから、急激
な制御信号または過剰動作あるいはバランスホー
ルの詰まり等に対して同心作用を保持し摩擦力の
発生を防止することができる。したがつて、動作
が正確・良好で信頼性の高い調速機を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコンバータを示す縦断面図、第
２図は第１図の−線に沿つた横断面図、第３
図および第４図は、本発明によるコンバータの一
実施例の動作を示し、パイロツトバルブと制御ピ
ストンとの摺動部分を拡大して示した縦断面図で
ある。２……永久磁石、３……ロツド、４……スプリ
ング、５……パイロツトバルブ、５ｂ……環状側
壁、６……制御コイル、９……制御ピストン、Ｄ
……下部噴出口、Ｆ……上部噴出口、Ｈ……バラ
ンスホール、Ｊ……上部環状溝、Ｋ……下部環状
溝。

Claims

【特許請求の範囲】

１外周面に若干の軸方向の距離を隔てて流体を
噴出させる２つの噴出口を有する制御ピストン
と、前記両噴出口を被い軸方向に摺動可能な円筒
状パイロツトバルブとを有し、電気信号によるパ
イロツトバルブの摺動に基づく両噴出口間の圧力
差によりパイロツトバルブの動作に追従して制御
ピストンを変位させるようにしたものにおいて、
前記両噴出口の開口縁のそれぞれに接するように
前記ピストンの外周面に２つの環状溝を設けたこ
とを特徴とする電気−油圧変換装置。