(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧導入口を通して高圧の作動油が導入される高圧室と、低圧導入口を通して低圧の作動油が導入される低圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る隔壁と、前記高圧室の蓋板及び前記隔壁に固定され、下端部が前記低圧室内に突出された排気管とを有し、
前記低圧室は、前記隔壁と対向する位置に作動油排出口を有していて、前記隔壁側から前記作動油排出口側に至るにしたがって直径が小さくなる円錐状に形成されており、
前記低圧導入口は、前記低圧室の前記隔壁寄りに形成されていて、低圧の作動油を前記低圧室の内面の接線方向に噴射し、
前記隔壁には、前記低圧室内で生じる旋回流に向けて高圧の作動油のジェット噴流を噴射する絞りを設け、前記低圧室内で作動油から分離された気体を、前記排気管を通して外部に排出することを特徴とする作業機械の気泡除去装置。
【請求項２】
前記絞りは、前記高圧室側に向けて配置される小径の第１ノズル孔と、前記低圧室側に向けて配置される前記第１ノズル孔よりも大径の第２ノズル孔とを有する二段構造であることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の気泡除去装置。
【請求項３】
前記隔壁に複数の前記絞りを備え、これら複数の前記絞りを前記低圧室の中心軸に関して軸対称の位置に設定すると共に、これら複数の前記絞りから噴射される各ジェット噴流を、前記低圧室内で生じる旋回流の接線方向に噴射することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の気泡除去装置。
【請求項４】
前記低圧室に複数の前記低圧導入口を設け、これら複数の前記低圧導入口を前記低圧室の中心軸に関して軸対称の位置に設定して、これら複数の前記低圧導入口から前記低圧室の同一方向に作動油を噴射することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の気泡除去装置。
【請求項５】
作業機械に搭載される油圧回路中のデリベリ回路を前記高圧導入口に接続し、前記油圧回路中のリターン回路を前記低圧導入口に接続し、前記油圧回路中のオイルタンクに前記作動油排出口を接続したことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の気泡除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の気泡除去装置に係り、特に、作動油中に溶存している微小な気泡核までも除去可能な気泡除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルや油圧式ホイールローダなどの油圧作業機械では、油圧ポンプから吐出される作動油で油圧アクチュエータが駆動される。したがって、油圧作業機械には、所定量の作動油を貯える作動油タンク、作動油タンクに貯えられた作動油を圧送する油圧ポンプ、油圧ポンプから吐出された作動油の流れを切り換える方向切換弁、方向切換弁を介して導かれた作動油により駆動される油圧アクチュエータ、油圧アクチュエータから戻った作動油を冷却するオイルクーラ等から構成される油圧回路が備えられる。
【０００３】
油圧回路中を流れる作動油中に気泡が含まれていると、低圧部分でキャビテーションが発生し、作動油の圧縮性増大に起因する油圧作業機械の動作の不安定化、振動・騒音の増大及びエロージョンに起因する回路破壊の要因となる。従来、このような不都合の発生を防止するため、気泡が混入した作動油に旋回流を生じさせ、作動油よりも比重の小さい気泡を旋回流の中心寄りに集約させて除去する気泡除去装置が備えられている（例えば、特許文献１参照。）。なお、液体に旋回流を生じさせることによって液体中の気泡を除去する技術は、油圧作業機械に特有のものではなく、潤滑油、コート液、塗料、インキ、流動性食品などの脱泡を行う一般的な気泡除去装置にも応用されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、これとは異なる原理を利用した気泡除去技術としては、流体の流れライン中に絞りを設け、絞りの両端間の圧力降下を調整して局所的にキャビテーションを生じさせ、流体内に溶解している気泡核を気泡に成長させて分離するものが従来知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４６７５５８号公報
【特許文献２】特許第３２６１５０６号公報
【特許文献３】特開平０３−１１８８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載の気泡除去装置と特許文献３に記載の気泡除去装置とを組み合わせれば、作動油中に存在する気泡のみならず作動油中に溶存している気泡核についても、除去することができるものと考えられる。
【０００７】
しかしながら、これら２種の気泡除去装置を個別に設置することは、大きな占有スペースが必要になることから、実現が困難である。
【０００８】
また、特許文献３には、絞りの直下の中心位置にガス排出配管のガス導入口を配置する技術が開示されているが、キャビテーションは流体の圧力が高く、かつ流速が大きい部位で発生するので、絞りの壁面に沿った部位で発生するものと考えられ、その中心部にガスが集約するとは考えにくい。したがって、特許文献３に記載の技術によっては、発生した気泡を効率的に除去することが困難であり、この点に改良の余地がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、占有スペースが小さく、かつ作動油中に存在する気泡及び作動油中に溶存している気泡核を効率的に除去可能な気泡除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、高圧導入口を通して高圧の作動油が導入される高圧室と、低圧導入口を通して低圧の作動油が導入される低圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを仕切る隔壁と、前記高圧室の蓋板及び前記隔壁に固定され、下端部が前記低圧室内に突出された排気管とを有し、前記低圧室は、前記隔壁と対向する位置に作動油排出口を有していて、前記隔壁側から前記作動油排出口側に至るにしたがって直径が小さくなる円錐状に形成されており、前記低圧導入口は、前記低圧室の前記隔壁寄りに形成されていて、低圧の作動油を前記低圧室の内面の接線方向に噴射し、前記隔壁には、前記低圧室内で生じる旋回流に向けて高圧の作動油のジェット噴流を噴射する絞りを設け、前記低圧室内で作動油から分離された気体を、前記排気管を通して外部に排出することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によると、低圧室を円錐状に形成し、低圧導入口から導入された低圧の作動油を低圧室の内面の接線方向に噴射するので、低圧室内で作動油の旋回流が発生し、低圧の作動油中に混入した気泡を旋回流の中心側に集約させて除去することができる。また、高圧室と低圧室との間に絞りを設け、該絞りから噴射されるジェット噴流を低圧室内に噴射するので、ジェット噴流内で局部的なキャビテーションが発生し、高圧の作動油中に溶存した微小な気泡核が気泡となる。このようにして発生した気泡も旋回流によりその中心側に集約され、排気管から除去される。さらに、かかる構成によると、気泡の除去機構と気泡核の除去機構とを一体化できるので、作業機械における気泡除去装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００１２】
また本発明は、前記構成の作業機械の気泡除去装置において、前記絞りは、前記高圧室側に向けて配置される小径の第１ノズル孔と、前記低圧室側に向けて配置される前記第１ノズル孔よりも大径の第２ノズル孔とを有する二段構造であることを特徴とする。
【００１３】
絞りを二段絞り構造にすると、大径の第２ノズル孔の全体がキャビテーションを発生させるための負圧領域として機能するので、効率的にキャビテーションを発生させることができて、高圧の作動油中からの気泡の除去効率を高めることができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の作業機械の気泡除去装置において、前記隔壁に複数の前記絞りを備え、これら複数の前記絞りを前記低圧室の中心軸に関して軸対称の位置に設定すると共に、これら複数の前記絞りから噴射される各ジェット噴流を、前記低圧室内で生じる旋回流の接線方向に噴射することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によると、複数の絞りから噴射される各ジェット噴流を、低圧室内で生じる旋回流の接線方向に噴射するので、低圧室内で生じる旋回流がジェット噴流の噴射によって強化され、作動油中からの気泡の除去をより効率化することができる。
【００１６】
また本発明は、前記構成の作業機械の気泡除去装置において、前記低圧室に複数の前記低圧導入口を設け、これら複数の前記低圧導入口を前記低圧室の中心軸に関して軸対称の位置に設定して、これら複数の前記低圧導入口から前記低圧室の同一方向に作動油を噴射することを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によると、複数の低圧導入口が低圧室の中心軸に関して軸対称の位置に設定され、かつ各低圧導入口から作動油が低圧室の同一方向に噴射されるので、低圧室の周方向における旋回流の速度変化を小さくすることができ、作動油中からの気泡の除去をより効率化することができる。
【００１８】
また本発明は、前記構成の作業機械の気泡除去装置において、作業機械に搭載される油圧回路中のデリベリ回路を前記高圧導入口に接続し、前記油圧回路中のリターン回路を前記低圧導入口に接続し、前記油圧回路中のオイルタンクに前記作動油排出口を接続したことを特徴とする。
【００１９】
デリベリ回路は、油圧ポンプの吐出側回路であり、高圧の作動油が流通する。これに対してリターン回路は、油圧アクチュエータを出てオイルタンクに戻る回路であり、低圧の作動油が流通する。したがって、デリベリ回路を気泡除去装置の高圧導入口に接続し、リターン回路を気泡除去装置の低圧導入口に接続すれば、油圧作業機械の油圧回路に特別な高圧回路及び低圧回路を備える必要がないので、気泡除去装置の設置を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の気泡除去装置は、高圧の作動油を導入する高圧室と、低圧の作動油を導入し、その内部で旋回流を発生させる低圧室と、これらの各室を仕切る隔壁と、高圧室内の作動油をジェット噴流にして低圧室内の旋回流に噴射する絞りとを一体に構成したので、小型に構成することができ、作業機械における気泡除去装置の占有スペースを小さくすることができる。また、低圧室内において旋回流を生じさせるので、低圧の作動油中の気泡を除去できると共に、高圧室と低圧室とを仕切る隔壁に絞りを設けて、高圧室内に導入された高圧の作動油をジェット噴流にして低圧室内に噴射するので、高圧の作動油中に溶存された微小な気泡核も除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る気泡除去装置の縦断面図である。
【図２】実施形態に係る気泡除去装置の横断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】気泡除去装置を備えた油圧回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る気泡除去装置の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００２３】
図１及び図２に示すように、実施形態に係る気泡除去装置１００は、円筒形の胴部１ａと該胴部１ａの上端部を覆う蓋板１ｂとからなる有蓋円筒形の高圧室１と、高圧室１の下端部にこれと一体に形成された中空円錐状の低圧室２と、高圧室１と低圧室２とを仕切る隔壁３と、隔壁３設けられた複数個の絞り４と、蓋板１ｂと隔壁３とに貫通保持され、下部開口が低圧室２の上部中心位置に配設された排気管５をもって構成されている。
【００２４】
高圧室１には、高圧の作動油を導入するための高圧導入口１１が設けられる。高圧導入口１１は、高圧室１について１つのみ設ければ足りる。
【００２５】
低圧室２の隔壁３寄りの部分には、図２に示すように、複数個（図２の例では、４個）の低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａが設けられる。これら複数個の低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、低圧室２の周方向に等分に配設される。また、各低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａの内側には、低圧の作動油を低圧室２の内面の接線方向に導くための案内板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが設けられる。これにより、低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａを通って低圧室２内に導入された低圧の作動油が、案内板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに導かれて低圧室２の内面の接線方向に流れるので、低圧室２内には低圧の作動油の旋回流Ｒが発生する。周知のように旋回流Ｒの中心部位には軽量の気泡が集まるので、集まった気体を排気管５を通して外部に排出することができる。
【００２６】
なお、低圧室２に設けられる低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ及び案内板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの数は、４個に限られるものではなく、１個又は任意の複数個とすることができる。複数個の低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ及び案内板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設ける場合には、安定な旋回流Ｒを生成するため、低圧室２の周方向に等間隔で配置することが好ましい。
【００２７】
低圧室２の下端部には、作動油排出口２５が開口されており、気泡及び気泡核が除去された作動油は、この作動油排出口２５を通して外部に排出される。
【００２８】
隔壁３は、図１に示すように、センタ孔３ａを有する傘状に形成されており、該センタ孔３ａ内に排気管５が貫通固定されると共に、外周部が高圧室１を構成する胴部１ａの内面に固定される。隔壁３には、図２に示すように、複数個（図２の例では、４個）の絞り４が設けられる。これらの各絞り４は、高圧室１と低圧室２との作動油の圧力差を利用して、低圧室２内に高圧室１内の作動油のジェット噴流Ｊを噴射するもので、図２に示すように、各ジェット噴流Ｊが低圧室２内において生成された旋回流Ｒの接線方向に噴射されるように配置される。これにより、低圧室２内に強力な旋回流Ｒが生成され、作動油に混入された気泡の除去が効率化される。また、低圧室２内にジェット噴流Ｊを噴射すると、局部的なキャビテーションが発生し、高圧の作動油内に溶存している微小な気泡核が成長して気泡となるので、これについても旋回流Ｒの作用により作動油から分離され、排気管５を通って外部に排出される。
【００２９】
なお、隔壁３に設けられる絞り４の数は、４個に限られるものではなく、１個又は任意の複数個とすることができる。複数個の絞り４を設ける場合には、安定で強力な旋回流Ｒを生成するため、低圧室２の軸方向に関して軸対称の位置（隔壁３の周方向に等間隔）で配置することが好ましい。
【００３０】
実施形態に係る絞り４は、図３に拡大して示すように、高圧室１側に向けて配置された小径の第１ノズル孔４ａと、低圧室２側に向けて配置された、第１ノズル孔４ａよりも大径の第２ノズル孔４ｂとを有する二段構造になっている。かかる構成によると、大径の第２ノズル孔４ｂがキャビテーションを発生させるための負圧領域として機能するため、効率的にキャビテーションを発生させることができて、高圧の作動油中からの気泡の除去効率を高めることができる。
【００３１】
実施形態に気泡除去装置１００は、図４に示すように、作業機械に搭載された作業用油圧回路２００のデリベリ回路（油圧ポンプ２０１の吐出側回路）２０２を高圧導入口１１に接続し、オイルタンク２０３へのリターン回路２０４を低圧導入口２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａに接続し、オイルタンク２０３に作動油排出口２５を接続することにより、作業用油圧回路２００に組み込まれる。デリベリ回路２０２には、油圧ポンプ２０１から吐出された高圧の作動油が流通し、リターン回路２０４には、コントロールバルブ２０５を介して、図示しない油圧アクチュエータからオイルタンク２０３に戻る低圧の作動油が流通するので、図４の構成によると、作業用油圧回路２００に特別な高圧回路及び低圧回路を備える必要がなく、気泡除去装置１００の設置を容易に行うことができる。
【００３２】
上述のように、実施形態に気泡除去装置１００は、高圧の作動油を導入する高圧室１と、低圧の作動油を導入し、その内部で旋回流Ｒを発生させる低圧室２と、これらの各室１，２を仕切る隔壁３と、高圧室１内の作動油をジェット噴流Ｊにして低圧室２内の旋回流Ｒに噴射する絞り４とを一体に構成したので、小型に構成することができ、作業機械における気泡除去装置１００の占有スペースを小さくすることができる。また、低圧室２内において旋回流Ｒを生じさせるので、低圧の作動油中の気泡を除去できると共に、高圧室１と低圧室２とを仕切る隔壁３に絞り４を設けて、高圧室内に導入された高圧の作動油をジェット噴流Ｊにして低圧室２内に噴射するので、高圧の作動油中に溶存された微小な気泡核も除去することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    高圧室
１ａ    胴部
１ｂ    蓋板
２    低圧室
３    隔壁
４    絞り
５    排気管
１１    高圧導入口
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ    低圧導入口
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ    案内板
２５    作動油排出口
１００    気泡除去装置
２００    作業用油圧回路
２０１    油圧ポンプ
２０２    デリベリ回路
２０３    オイルタンク
２０４    リターン回路
２０５    コントロールバルブ
Ｊ    ジェット噴流
Ｒ    旋回流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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