(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧システムで使用する含水型エマルジョン系作動油へ水分を補給するに際して、
前記油圧システムに組み込まれた油圧タンク内の作動油中の水分含有量を測定して補給すべき水分量を算出した後、該油圧タンクの外の下部にあって作動手段との間の作動油経路とは別に設けた経路へ、該油圧タンクからポンプによって作動油を抜き出し、抜き出した前記作動油と前記算出量の水とを所定の混合比率で混合し、その混合液を高速回転撹拌した後に前記油圧タンクに供給して完全混合することを特徴とする含水型エマルジョン系作動油への水分補給方法。
【請求項２】
油圧システムに組み込まれ、作動油を収納した油圧タンクと、該タンクの外の下部に作動手段との間の作動油経路とは別に設けられ、ポンプによって所定の流量にて前記作動油を抜き出すことが可能な作動油の抜き出し系路と、該抜き出し系路に接続され、所定の流量にて作動油へ水分を供給することが可能な補給水分導入系路と、前記接続部にて水分が供給された作動油を高速回転撹拌する攪拌機と、該攪拌機から出た作動油を前記油圧タンクへ戻す系路とを備えたことを特徴とする含水型エマルジョン系作動油への水分補給装置。
【請求項３】
前記作動油の抜き出し系路及び補給水分導入系路に、それぞれ流量計及び該流量計による測定値に基づいて流量を調節する流量調整弁を備えたことを特徴とする請求項２記載の含水型エマルジョン系作動油への水分補給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水型エマルジョン系作動油への水分補給方法及び装置に関し、詳しくは、油圧機械の運転に使用する作動油の性能維持を図る技術である。
【０００２】
【従来の技術】
油圧シリンダ、油圧弁等の所謂油圧機械に用いられる作動油には、含水型エマルジョン系としてＷ／Ｏ型とＯ／Ｗ型がある。このうち、Ｗ／Ｏ型作動油は、難燃性作動油で油中に２０〜４０重量％程度の水がエマルジョンとして含まれている。また、その水は、油の中に数μｍの粒径を有した水滴として存在し、水滴同士が互いに結合しないように、各水滴の表面には分散剤が分布させてある。
【０００３】
ところが、使用による熱劣化等に起因して、この分散剤が水滴の表面から取り除かれてしまうと、水滴同士がくっついたり、油圧タンク内では気相部と水滴とが接し、水分が気相部へ蒸発してしまう。その場合、油中の水分が減少し、本来の難燃性機能を失ってしまうので、従来は水分の減少が生じる度に新しい作動油を補給していた。これは、減少した水分量を補うよう水のみを単純に油圧タンク内に補給するようにしても、該タンク底部に水が沈降するだけで、所定の粒径をもった水エマルジョンとして油中に存在できないからである。従って、水分含有量が低下すると、その低下分を補うために、新しい含水型エマルション作動油を混合し、使用する作動油全体の水分を調整するようにしていたのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような水分含有量の低下分を補う新たな含水型エマルション作動油を補給する方法では、使用中に急激な水分の減少が生じた場合、迅速且つ適切に補給処置がとれないといった問題や、費用が割高になるといった問題があった。つまり、補給量の決定や確保等が別途オフ・ラインで行われるので、水分減少の検出から処置までに時間がかかっていた。
【０００５】
一方、新しい作動油を製造する際には、油と水の混合方法が重要になる。一般的な方法としては、スタティック・ミキサー等による同一流路内での混合や、ホモ・ミキサーによる撹拌あるいは両者の組合せた方法があった。
【０００６】
しかしながら、含水型エマルション系作動油の場合、水分の増加に伴い粘度が増加し、水分がある量以上になると、ゲル化してしまうという問題があり、適切な水滴状の水を油中にエマルジョンとして分布させることができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、油圧システムの運転中に、使用している作動油の水分含有量を迅速且つ適切に調整可能な含水エマルジョン系作動油への水分補給方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、前記目的を達成するため、水分含有量の低下時に迅速処置ができるよう、水分の補給手段を油圧システムに組み込むと共に、その補給水分量を精密にコントロールし、作動油がゲル状にならない程度に供給、混合させることに鋭意努力し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、油圧システムで使用する含水型エマルジョン系作動油へ水分を補給するに際して、前記油圧システムに組み込まれた油圧タンク内の作動油中の水分含有量を測定して補給すべき水分量を算出した後、該油圧タンクの外の下部にあって作動手段との間の作動油経路とは別に設けた経路へ、該油圧タンクからポンプによって作動油を抜き出し、抜き出した前記作動油と前記算出量の水とを所定の混合比率で混合し、その混合液を高速回転撹拌した後に前記油圧タンクに供給することを特徴とする含水型エマルジョン系作動油への水分補給方法である。
【００１０】
また、本発明は、油圧システムに組み込まれ、作動油を収納した油圧タンクと、該タンクの外の下部に設けられ、作動手段との間の作動油経路とは別に設けられ、ポンプによって所定の流量にて前記作動油を抜き出すことが可能な作動油の抜き出し系路と、該抜き出し系路に接続され、所定の流量にて作動油へ水分を供給することが可能な補給水分の導入系路と、前記接続部にて水分が供給された作動油を高速回転撹拌する攪拌機と、該攪拌機から出た作動油を前記油圧タンクへ戻す系路とを備えたことを特徴とする含水型エマルジョン系作動油への水分補給装置である。
【００１１】
さらに、本発明は、前記作動油の抜き出し系路及び補給水分導入系路に、それぞれ流量計及び該流量計による測定値に基づいて流量を調節する流量調節弁を備えたことを特徴とする含水型エマルジョン系作動油への水分補給装置である。
【００１２】
本発明によれば、作動油と補給水の混合比を精密に調整することが可能となり、作動油がゲル状になることなく、混合が可能となった。また、その混合液を高速回転撹拌することで、安定した所定粒径のエマルジョンを形成することができるようになった。その結果、油圧システムの運転中に、作動油にいかなる水分含有量低下が生じようとも、また、どのようなタイミングで発生しようとも、オン・ラインで連続的に水分の補給が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る水分補給装置は、例えば、作動手段を油圧シリンダ、油圧弁等とする油圧システムに組み込まれ、具体的には、図１に示すように、油圧ポンプ１８、フィルタ１７、サーボ弁１６を介して油圧シリンダ１５と接続された、作動油２を収納した油圧タンク１に設けられる。すなわち、それは、図１に示すように、作動手段との間の作動油経路とは別に該タンク１の外であって下部に、作動油２の抜き出し系路と、該抜き出し系路の終端に粗混合器７とが設けられ、この粗混合器７に、作動油２へ水分を供給する補給水分導入系路が別途接続されている。
【００１４】
前記抜き出し経路には、油圧タンク１内の作動油２を前記粗混合機７へ送るための供給ポンプ３、作動油中の不純物を除去するためのフィルタ４が設けられており、また、粗混合機７への作動油の供給量を調整するために、流量計６、及び該流量計６による流量測定値に基づいて前記作動油の流量を調整する流量調整弁５が設けられている。また、同様に前記補給水分導入経路にも、水供給ポンプ９、フィルタ１０、水流量計１２、流量調整弁１１が設けられている。なお、８は補給水源である。
【００１５】
そして、前記粗混合器７で水分と混合された作動油を高速回転で撹拌する攪拌機１３と、該攪拌機１３から出た混合液を前記油圧タンク１へ戻す系路も設けられている。
【００１６】
次に、この水分補給装置の作用を説明する。
【００１７】
エマルジョン系作動油２は、油圧システムの運転中に種々の原因で含有する水分が減少し、その性能が落ちる。そこで、運転中は、油圧タンク１あるいは作動油２の流路で、サンプリング等を行い水分含有量の測定が行われる。そして、該作動油２中の水分含有量を元に戻すべく、該水分測定値に基づき、補給すべき水分量が算出される。
【００１８】
油圧タンク１内の水分減少した作動油２は、供給ポンプ３を介して抜き出され、フィルタ４を通過させて不純物を除去し、粗混合器７に送られる。その際、抜き出し量は、流量計６で測定され、予め定めた流量になるよう流量調整弁５で調整される。一方、補給水は、補給水源８から水供給ポンプ９で昇圧された後、フィルタ１０を通過させて不純物を除き、作動油２と同様に、前記粗混合器７に送られる。この時、補給水の流量が大き過ぎると、粗混合器７における作動油中の水分が多くなり過ぎてゲル化してしまう。従って、作動油の流量に対して、ゲル化させない範囲の補給水の流量を予め設定しておく。そして、補給水の流量がこの設定値となるよう、水流量計１２及び流量調整弁１１を用いて調整される。従って、油と補給水との混合比を正確に維持することが可能となり、作動油中への水分過剰添加に伴うゲル化を防止することができる。なお、本実施形態においては、前記抜き出し系路及び前記補給水分導入経路における流量の調整は、流量調整弁を用いて行っているが、前記供給ポンプ３、水供給ポンプ９の回転数の制御により流量を調整するようにしてもよい。
【００１９】
本発明においては、水のエマルジョン化は、後述の高速回転による撹拌で行う。そのため、粗混合器７内では、水分が低下した含水型エマルジョン系作動油と補給水とが直接接触し、粗く混合される程度で良い。したがって、混合器７は、前記抜き出し経路に前記補給水分導入経路を接続する程度で良い。
【００２０】
その後、粗混合器７から出た混合液は、撹拌機１３に送られる。該撹拌機１３は、撹拌翼を高速で回転させる機械式攪拌機であり、この攪拌機１３により、補給水が数μｍ径の粒子にされる（エマルジョン化）。本発明者の研究によれば、前記撹拌翼の回転数が１２００ｒｐｍ程度あれば十分にエマルジョン化ができることが判明した。そして、補給した水分の量が、最初に算出した補給すべき水分量に達した時点で水分の補給を停止する。
【００２１】
最後に、この混合液は、油圧タンク１に戻され、正常な機能を有する作動油として使用されることになる。戻す方法は、作動油２の全量が水分補給されてからが好ましいが、水分補給中に連続的に戻しても良い。
【００２２】
本発明に係る作動油への水分補給方法を実際の油圧シリンダを作動させるための油圧システムに適用した。その結果、従来は、交換に作動油中の水分含有量の低下を発見してから油圧タンク中の作動油を所定量抜き取り、新しい作動油と交換することにより水分の不定分を補給していたので、この補給に数時間かかっていたが、本発明によれば、１０分で水分の補給が終了し、作動油を元の性能に戻すことができた。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、オンラインで、且つ連続的に、補給水と含水型エマルジョン系作動油を混合することができるようになり、従来より迅速に使用している作動油の水分低下を調整できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作動油への水分補給装置の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１    油圧タンク
２    作動油
３    供給ポンプ
４    フィルタ
５    流量調整弁
６    流量計
７    粗混合器
８    補給水源
９    水供給ポンプ
１０  水ろ過フィルタ
１１  水量調整弁
１２  水量計
１３  高速回転撹拌機
１４  混合後の戻り管
【図１】
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