静水圧式および可変容量ポンプ：ダンフォス高効率HPU

油圧技術者10人に、静水圧回路と標準的なオープン・サーキット可変容量システムの違いを説明してもらうと、それぞれが概ね正しいが、意味的に異なる10通りの回答が得られるでしょう。これは決して悪いことではありません——この違いは、機械が効率よく駆動するか、予測可能な応答性を示すか、また不適切にマッチングされたシステムを破損させるような負荷反転に耐えられるかを決定づけるため、深く理解する価値が確実にあります。

ダンフォス社は、両アーキテクチャを基盤として油圧パワーユニット製品群を開発しており、どちらのアーキテクチャを選択するかは、決して恣意的なものではありません。この選択は、アプリケーションが実際にどのような作業を行うかに直接基づいています。

オープン・サーキット可変容量型：適用可能な場合

オープン・サーキットにおける可変容量ポンプは、タンクから油を吸い込み、回路の要求圧力まで流体を加圧し、排気流をリターン配管を通じて同一のタンクへ戻します。スワッシュプレートの角度は、システムの要求に応じて連続的に調整され、アクチュエータが保持状態にあるときや低速で動作しているときは流量を小さくし、高速で作業を行っているときは流量を大きくします。

この構成におけるダンフォスの可変容量設計は、ロードセンシングバルブブロックと非常に良好に組み合わせられます。ポンプは回路内で最も高い負荷圧力を表す信号を受信し、その圧力より通常20～25バール高い圧力マージンを維持するよう調整します。その結果、任意のアクチュエータが実際に必要とする以上の圧力を維持するために不要なエネルギーが消費されることはありません。複数の機能を持つ産業用機械および同時に複数の負荷を駆動するモバイル機器において、このアーキテクチャは燃料消費量および発熱量を制御する上で極めて有効です。

静油圧回路：異なる課題セット

静水圧式ポンプは閉ループで動作します。その出力は直接油圧モーターに供給され、主回路にはタンクがなく、方向制御バルブも流量制御段（スロットル段）もありません。ポンプがすべてを制御します。つまり、流量の向きがモーターの回転方向を決定し、ポンプの吐出量（ディスプレイスメント量）がモーターの回転速度を決定します。また、小さなチャージ回路がポンプ吸込側の最低吸入圧力を維持し、キャビテーションを防止します。

この閉ループ構成により、開放回路において方向制御バルブが流量を変調する際に避けられないスロットル損失が解消されます。さらに、エネルギー回生も可能になります。すなわち、負荷ブレーキとして機能しているモーターをポンプとして動作させ、エネルギーを熱として放棄する代わりにシステムへ再供給できます。減速イベントが頻繁に発生する移動機械では、このエネルギー回生効果は燃料消費量という形で明確に測定可能です。

ダンフォスHPUアプローチ

ダンフォスの油圧動力ユニット（HPU）は、個別に選定された部品をカタログから組み合わせたものではありません。ポンプ、モータードライブ、および制御電子機器は、電力伝達全体の連携を要する効率最適化を実際の運用で実現できるよう、一体的に設計されています。可変速モータードライブがスワッシュプレート位置と連動してポンプ入力回転数を調整することで、それぞれの制御層が単独では到達できない運転点を実現できます。

産業プラントのエンジニアが油圧動力ユニットを仕様設定する場合、この統合により、据付・試運転期間が短縮され、個別調達した部品間の相互動作を試行錯誤で調整する手間が不要になります。モバイルOEMメーカーにとっては、自社内に高度な油圧システム設計技術を有していなくても、効率性および低排出ガス目標を満たす検証済みのパワートレインを提供します。

HOVOO／HOUFUは、ダンフォス社製可変容量および静油圧式ポンププラットフォーム向けシールキットを供給しています。内部シールの状態は、すべての効率性に関する主張の基盤であり、摩耗したシールを備えたポンプでは内部から漏れが生じ、制御システムが指令する出力を維持できなくなります。HOUFUのシールキットは、ダンフォス社の仕様に基づき寸法が検証されています。詳細はhovooseal.comをご覧ください。

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