(57)【要約】【課題】流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供する。【解決手段】円筒形のハウジングＨと、ハウジングＨ内の中心軸に沿った第１の領域１００に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第１の流体と気泡を含む第２の流体とに分離する気泡分離装置１１０と、ハウジングＨ内の第１の領域を囲む第２の領域に収納され、気泡分離装置１１０で分離された第２の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を大きくさせる気泡結合装置２１０と、を具備する。【選択図】図１
2015226871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のハウジングと、
前記ハウジング内の中心軸に沿った第１の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第１の流体と気泡を含む第２の流体とに分離する気泡分離装置と、
前記ハウジング内の前記第１の領域を囲む第２の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第２の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を大きくさせる気泡結合装置と、
を具備することを特徴とする流体中気泡の分離除去装置。
【請求項２】
前記気泡分離装置は、
前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、
前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、
前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第１の流体室と、
前記第１の流体室内で一端が開口する細管と、
前記第１の流体室の下流側に設けられる第２の流体室と、
を具備し、
前記気泡結合装置は、
前記第２の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第２の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第２の流体に含まれる気泡の径を大きくさせる
ことを特徴とする請求項１に記載の流体中気泡の分離除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体中気泡の分離除去装置に関し、特に、油圧機械の油タンク内の作動油のような粘性のある流体中に発生する気泡を有効に除去することを可能にした流体中気泡の分離除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧機械等においては、作動油中に気泡が発生すると、この作動油を利用する油圧機器、システム等に悪影響を及ぼすことがある。
【０００３】
例えば、建設機械等の作業動力伝達に用いられる油圧システムにおいて、動力を伝達する作動油中に気泡が混在すると、作動油の剛性を低下させ、作動油の酸化劣化を促進させ、また、作動油の潤滑特性を低下させ、更には、機器の動力伝達特性や動作寿命を低下させる。
【０００４】
そこで、作動油等に混入した気泡を有効に除去する装置若しくはシステムが要望されているが、従来この種の気泡除去システムとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００５】
この気泡除去システムは、駆動に使用する流体回路の最終戻り側に気泡除去装置を設置したもので、具体的には、動揺するタンク内の液体をポンプにより吸引吐出する液体システムにおいて、旋回流を与え気泡を装置軸中心に集合させて、この集合させた気泡を排出する気泡除去装置をタンクへの戻り回路上に組込み、この気泡除去装置でタンクに戻る液体の気泡を除去した後、ポンプ吸入側に流入させ、これによりタンク内で流体中に巻き込む気泡の影響を排除しようとしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３１８１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された「気泡除去システム」における気泡除去装置は、流体の通過流量の影響を強く受けるため、作業条件により変動する幅広い流量範囲をカバーした有効な気泡除去を行うことができないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１に記載された「気泡除去システム」においては、気泡除去装置により分離された気泡を含む第１の流体は、タンクの上層に戻す構成を取っており、ここで、第１の流体の流体量が多くなった状態においては、この第１の流体中に微小な気泡も含まれることになるので、動揺するタンクの状況によっては、この微小な気泡がタンク内の流体に再混合し、本来の気泡除去の目的も達成できない場合があった。
【０００９】
更に、第１の流体中に含まれる気泡の多くは、タンク内の流体表層に分布することになるので、この結果、タンク内の放熱特性の低下等につながるという問題もあった。
【００１０】
そこで、この発明は、流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の流体中気泡の分離除去装置は、円筒形のハウジングと、前記ハウジング内の中心軸に沿った第１の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第１の流体と気泡を含む第２の流体とに分離する気泡分離装置と、前記ハウジング内の前記第１の領域を囲む第２の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第２の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を大きくさせる気泡結合装置と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記気泡分離装置は、前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第１の流体室と、前記第１の流体室内で一端が開口する細管と、前記第１の流体室の下流側に設けられる第２の流体室と、を具備し、前記気泡結合装置は、前記第２の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第２の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第２の流体に含まれる気泡の径を大きくさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、この発明に係わる実施例１の流体中気泡の分離除去装置を示す上面図及び側面図である。
【図２】図２は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置で用いられる気泡分離装置の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置の動作を説明する上面図及び側面図である。
【図４】図４は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置を用いた油圧システムの一例を説明する図である。
【図５】図５は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置を用いた油圧システムの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置１０を示すもので、図１（Ａ）は、その上面図、図１（Ｂ）は、その側面図である。
【００１７】
図１において、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置１０は、例えば、建設機械等の作動油から気泡を除去するために用いられるもので、円筒形のハウジングＨと、ハウジングＨ内の中心軸に沿った第１の領域１００に収納された気泡分離装置１１０と、ハウジングＨ内の第１の領域１００を囲む第２の領域２００に形成された気泡結合装置２１０とを具備して構成される。
【００１８】
気泡分離装置１１０は、気泡除去対象である油を流入し、この気泡除去対象油を気泡が除去された第１の油と、気泡を含む第２の油に分離するもので、この気泡分離装置１１０が収容されるハウジングＨの側面には、第１の領域１００の気泡分離装置１１０に気泡除去対象油を流入する流入口Ｐ１が設けられ、ハウジングＨの上面には、気泡分離装置１１０で分離された気泡が除去された第１の油を排出する排出口Ｐ２が設けられている。
【００１９】
気泡結合装置２１０は、その中に含まれる気泡の除去を容易にするように、各気泡を互いに結合して大きくする機能を有するもので、この気泡結合装置２１０が形成されるハウジングＨの第２の領域２００の上部には、大きくさせた気泡を含む第３の油を排出する排出口Ｐ３が設けられている。
【００２０】
気泡分離装置１１０は、流入口Ｐ１から流入された気泡除去対象油の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象油を気泡が除去された第１の油と気泡を含む第２の油とに分離し、気泡が除去された第１の油を排出口Ｐ２から排出し、気泡を含む第２の油を気泡分離装置１１０の排出口１１７から第２の領域２００内に排出する。この気泡分離装置１１０の詳細構成は、後に図２を参照して後に説明する。
【００２１】
気泡結合装置２１０は、気泡分離装置１１０の排出口１１７から排出された気泡を含む第２の油を流入し、この第２の油に含まれる気泡を順次結合することにより、該気泡の径を大きくさせ、この大きくされた気泡を含む油を排出口Ｐ３から排出する。
【００２２】
ここで、気泡結合装置２１０は、第２の領域２００内で相互に連通する複数の領域２０１〜２０６を画成する複数の平行板材２１１を具備して構成され、排出口１１７から排出された第２の油を複数の平行板材２１１により形成される複数の通路を順次通って、複数の領域２０１〜２０６に順次導くことにより、第２の油に含まれる気泡を相互に順次結合させて、第２の油に含まれる気泡の径を大きくさせる。この気泡結合装置２１０の詳細動作は、後に図３を参照して詳述する。
【００２３】
なお、図１においては、５枚の平行板材２１１により６の領域２０１〜２０６を画成し、各領域２０１〜２０６内にそれぞれ３枚の平行板材２１１を設けた構成が示されているが、この複数の領域を形成するための平行板材２１１の数及び、各領域内に設けられる平行板材２１１の数は、気泡結合効果に応じて任意に設定できる。
【００２４】
図２は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置１０で用いられる気泡分離装置１１０の一例を示す断面図である。
【００２５】
図２に示す気泡分離装置１１０は、旋回流を利用して、流入された気泡除去対象油を気泡が除去された第１の油と気泡を含む第２の油とに分離するもので、その略中央部には円筒形の旋回流形成部１１１が設けられている。
【００２６】
旋回流形成部１１１には、この旋回流形成部１１１の周縁に沿って形成された環流路１１２が形成されており、この環流路１１２には、流入口Ｐ１から流入された気泡除去対象油がその中心軸に対して直角の方向から流入される。また、この環流路１１２には、環流路１１２を流れる油を第１の流体室１１４に接線方向に流出する吐出口１１３が設けられている。
【００２７】
第１の流体室１１４は、下流側の径が漸次小となる円錐台形をしており、この第１の流体室１１４の下流側には第２の流体室１１５が繋がっている。この第２の流体室１１５の下流側は、排出口Ｐ２に接続される。
【００２８】
また、第１の流体室１１４内には、第１の流体室１１４内で先端が開口した細管１１６がこの気泡分離装置１１０の中心軸に沿って設けられている。この細管１１６の他端は、排出口１１７に接続されている。
【００２９】
上記構成の気泡分離装置１１０において、流入口Ｐ１から流入された気泡除去対象油は旋回流形成部１１１の環流路１１２を流れて、吐出口１１３から流出することにより、第１の流体室１１４内に油の旋回流を形成する。
【００３０】
ここで、第１の流体室１１４は、その径が下流側で漸次小となる円錐台形をしているので、上記旋回流により生じる遠心力により気泡を含まない油は第１の流体室１１４の周壁側へ、気泡は、図２にＢで示すように、第１の流体室１１４の中心付近に集まる。
【００３１】
この第１の流体室１１４の中心側に集まっている気泡は、第１の流体室１１４に加わる背圧により、第１の流体室１１４内の一部の油とともに細管１１６を通って排出口１１７から気泡を含む第２の油として排出される。
【００３２】
また、細管１１６により、気泡が除去された第１の流体室１１４内の油は、第２の流体室１１５を経由して気泡が除去された第１の油として排出口Ｐ２から排出される。
【００３３】
図３は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置１０で用いられる気泡結合装置２１０の動作を説明するもので、図３（Ａ）は、流体中気泡の分離除去装置１０の上面図、図３（Ｂ）は、その側面図である。
【００３４】
なお、図３においては、説明を容易にするために、３枚の平行板材２１１により４の領域２０１〜２０４を形成し、各領域２０１〜２０４内にそれぞれ２枚の平行板材２１１を設けた場合を示している。
【００３５】
図３において、気泡分離装置１１０の排出口１１７から排出された気泡が含まれる第２の油は、気泡結合装置２１０の第２の領域２００に流入し、この第２の領域２００に流入された気泡が含まれる第２の油は、領域２０１に導かれる。
【００３６】
この領域２０１に導かれた油は、２枚の平行板材２１１の間を通って、更に領域２０２に導かれる。
【００３７】
同様に、領域２０２に導かれた油は、２枚の平行板材２１１の間を通って、更に領域２０３に導かれ、また、領域２０３に導かれた油は、２枚の平行板材２１１の間を通って、更に領域２０４に導かれる。
【００３８】
そして、上記気泡が含まれる油は、平行板材２１１の間を順次通る過程で、油に含まれる気泡は、各平行板材２１１の下面を転がり、これにより、油に含まれる気泡は順次相互に結合して順次大きくなる。
【００３９】
このようにして、第２の油に含まれる気泡は順次大きくなって、この大きくなった気泡を含む油は、排出口Ｐ３から排出される。
【００４０】
次に、図４及び図５を参照して、図１に示した流体中気泡の分離除去装置を適用した油圧システムの一例を説明する
図４は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置１０を用いた油圧システムの一例を説明する図である。
【００４１】
図４に示す油圧システムは、メインタンク２０に貯蔵された油をポンプ４１で油圧機器３０に供給し、油圧機器３０で作動油として用いられた油を再びメインタンク２０に戻す油循環路をメインの油循環路として構成した油圧システムに、図１に示した流体中気泡の分離除去装置１０を装着したものである。
【００４２】
この種の油圧システムにおいては、油圧機器３０で作動油として用いられた油の中には、油圧機器３０で作動油の温度上昇との種々の原因により、気泡が混入することがあり、この気泡はそのままメインタンク２０に戻されることになる。
【００４３】
この結果、メインタンク２０の油には気泡が多くなり、この場合、メインタンク２０から油圧機器３０の供給する作動油の剛性を低下させ、作動油の酸化劣化を促進させ、また、作動油の潤滑特性を低下させ、更には、機器の動力伝達特性や動作寿命を低下させる。
【００４４】
そこで、この油圧システムにおいては、上記メインの油循環路とは独立して、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置１０を設けた気泡分離除去循環路を設け、この気泡分離除去循環路により、メインタンク２０内の油に混入した気泡を有効かつ効率よく除去するようにしている。
【００４５】
すなわち、図４に示す油圧システムにおいては、メインタンク２０に貯蔵されている油を、上記メインの油循環路に設けられたポンプ４１とは別の独立したポンプ４２を用いて、気泡分離除去装置１０の流入口Ｐ１に加圧供給する。
【００４６】
気泡分離除去装置１０の流入口Ｐ１に加圧供給された気泡除去対象油は、気泡分離除去装置１０の気泡分離装置１１０で気泡が除去された第１の油と気泡を含む第２の油に分離され、気泡分離装置１１０で分離された気泡が除去された第１の油は、気泡分離除去装置１０の排出口Ｐ２からメインタンク２０に戻される。
【００４７】
また、気泡分離装置１１０で分離された気泡を含む第２の油は、気泡分離除去装置１０の気泡結合装置２１０に導かれ、ここで、気泡の結合が行われ、この結合されて大きくなった気泡を含む油は排出口Ｐ３からメインタンク２０に戻される。
【００４８】
ここで、排出口Ｐ３からメインタンク２０に戻された油に含まれる気泡は、気泡結合装置２１０で結合されて大きくなっているので、直ちにメインタンク２０内の上方に移動し、ブリーザ２１からメインタンク２０外に放出される。
【００４９】
したがって、この油圧システムによれば、メインタンク２０内の気泡を効率よく迅速に除去することができる。
【００５０】
図５は、図１に示した流体中気泡の分離除去装置１０を用いた油圧システムの他の例を説明する図である。
【００５１】
図５に示す油圧システムも、図４に示した油圧システムと同様に、メインタンク２０に貯蔵された油をポンプ４１で油圧機器３０に供給し、油圧機器３０で作動油として用いられた油を再びメインタンク２０に戻す油循環路をメインの油循環路とし、上記メインの油循環路とは独立して、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置１０を設けた気泡分離除去循環路を設けているが、この油圧システムにおいては、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置１０をメインタンク２０内に設けている。
【００５２】
すなわち、図５の油圧システムにおいて、メインタンク２０内の気泡除去対象油は、メインタンク２０内の気泡分離除去装置１０の流入口Ｐ１にポンプ４２を用いて加圧供給され、気泡分離除去装置１０の気泡分離装置１１０で気泡が除去された第１の油と気泡を含む第２の油に分離される。
【００５３】
そして、気泡分離装置１１０で分離された気泡が除去された第１の油は、気泡分離除去装置１０の排出口Ｐ２からメインタンク２０内に戻される。
【００５４】
また、気泡分離装置１１０で分離された気泡を含む第２の油は、気泡分離除去装置１０の気泡結合装置２１０に導かれ、ここで、気泡の結合が行われ、この結合されて大きくなった気泡を含む油は排出口Ｐ３からメインタンク２０内に戻される。
【００５５】
ここで、排出口Ｐ３からメインタンク２０に戻された油に含まれる気泡は、気泡結合装置２１０で結合されて大きくなっているので、直ちにメインタンク２０内の上方に移動し、ブリーザ２１からメインタンク２０外に放出される。
【００５６】
したがって、この油圧システムによっても、メインタンク２０内の気泡を効率よく迅速に除去することができ、また、気泡分離除去装置１０をメインタンク２０内に設けているので、気泡分離除去装置１０の配置のための特別なスペースを必要としないという利点がある。
【００５７】
以上がこの発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記実施例及び図面に示す実施例に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【００５８】
例えば、上記実施例では、この発明に係わる流体中気泡の分離除去循環システムを油圧システムに適用した場合を示したが、流体中の気泡除去が必要な他の各種装置、システムにも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    流体中気泡の分離除去装置
２０    メインタンク
２１    ブリーザ
３０    油圧機器
４１    ポンプ
４２    ポンプ
１００    第１の領域
１１０    気泡分離装置
１１１    旋回流形成部
１１２    環流路
１１３    吐出口
１１４    第１の流体室
１１５    第２の流体室
１１６    細管
１１７    排出口  
２００    第２の領域
２０１〜２０６    領域
２１０    気泡結合装置
２１１    平行板材
Ｈ    ハウジング
Ｐ１    流入口
Ｐ２    排出口
Ｐ３    排出口
【図１】
2015226871.tif 000003
【図２】
2015226871.tif 000004
【図３】
2015226871.tif 000005
【図４】
2015226871.tif 000006
【図５】
2015226871.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月27日(2015.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の流体中気泡の分離除去装置は、円筒形のハウジングと、前記ハウジング内の中心軸に沿った第１の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第１の流体と気泡を含む第２の流体とに分離する気泡分離装置と、前記ハウジング内の前記第１の領域を囲む第２の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第２の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を増大させる気泡増大装置と、を具備し、前記気泡分離装置は、前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第１の流体室と、前記第１の流体室内で一端が開口する細管と、前記第１の流体室の下流側に設けられる第２の流体室と、を具備し、前記気泡増大装置は、前記第２の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第２の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第２の流体に含まれる気泡の径を増大させることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のハウジングと、
前記ハウジング内の中心軸に沿った第１の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第１の流体と気泡を含む第２の流体とに分離する気泡分離装置と、
前記ハウジング内の前記第１の領域を囲む第２の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第２の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を増大させる気泡増大装置と、
を具備し、
前記気泡分離装置は、
前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、
前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、
前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第１の流体室と、
前記第１の流体室内で一端が開口する細管と、
前記第１の流体室の下流側に設けられる第２の流体室と、
を具備し、
前記気泡増大装置は、
前記第２の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第２の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第２の流体に含まれる気泡の径を増大させる
ことを特徴とする流体中気泡の分離除去装置。