JPH0817888B2

JPH0817888B2 - 気泡分離機能付の液体圧力調節装置

Info

Publication number: JPH0817888B2
Application number: JP63162395A
Authority: JP
Inventors: 博之井原; 久矢野; 悦也梅本; 淳輔藪元
Original assignee: 三菱石油株式会社
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: EP0307965A1; JPH01151912A; DE3863039D1; CA1298168C; EP0307965B1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、低気泡含有液体を供給する液体圧力調節装
置に関する。

更に詳しくは、流送ライン中の液体の圧力が一定以上
にならないように調節するとともに、流送ライン中の気
泡を含有する液体を、気泡を多量に含有する液体と気泡
を低濃度で含有する液体とに効率よく連続的に分離し、
気泡を低濃度で含有する液体を一定圧力で必要各部に供
給する、小型の気泡分離機能付の液体圧力調節装置に関
する。

（従来の技術）潤滑油、乳化液、界面活性剤含有液その他の液体を使
用する各種自動車、機械などには、流送ライン中の液体
の圧力が一定以上にならないようにするために、様々な
液体圧力調節装置が設置されている。

しかしながら、従来の液体圧力調節装置は、単に、流
送ライン中の液体の圧力を一定に保持する機能のみを有
している。

液体から気泡を分離するためには、別途、装置を設置
しなければならなかった。

このため、空間スペースをとりにくい各種自動車、機
械などでは、コンパクトな気泡分離装置の開発が望まれ
ていた。

ところで、潤滑油、乳化剤、界面活性剤含有液その他
の液体は、撹拌して流送すると、液体中に気泡が多量に
混入する。

気泡が多量に混入すると、泡立ちの原因となり、その
液体本来の機能が低下して種々の問題を引き起こす。

例えば、エンジン油の場合、エンジンの回転数が高く
なると、エンジン内部のクランク軸等で撹拌されて、エ
ンジン油中に多量の気泡が混入する。

このオイルが供給ポンプで潤滑必要各部に流送される
と、潤滑作用が不十分となり、摩耗、焼き付きの原因と
なる。

また、紙のサイズ剤であるエマルジョン液体の場合、
気泡が混入すると、サイズ効果が悪化する。

特に最近は、エンジン、機械の高出力化、高速回転
化、サイズ剤その他の高品質化に伴い、気泡混入による
潤滑機能や品質の低下が問題となってきており、早急の
解決が要求されている。

従来の気泡分離装置としては、例えば、米国特許第45
48622号（日本国出願では実開昭59-158410号）、米国特
許第4585465号（日本国出願では特公昭61-36444号）が
ある。

上記の米国特許第4548622号（日本国出願では実開昭5
9-158410号）は、液体貯蔵タンクに連結する循環流路に
「気泡集合装置」を設け、この装置内で、遠心力によっ
て微小気泡を合一合体させて気泡を成長させた後、別
途、液体貯蔵タンク内で気泡の分離操作を行なう技術で
ある。

このため、流送ライン中で気泡分離をすることが必要
なエンジン油、サイズ剤その他の場合には適用が困難で
あつた。

また、上記の米国特許第4585465号（日本国出願では
特公昭61-36444号）は、円筒体または液体の流入口付近
の半径が下流側の半径より小さくした形状の容器内部に
おいて、流入口位置付近から中心軸の圧力分布が最高値
を示す位置付近までの間に気泡を集結合、成長させる
「流体中の気泡集合方法」を提案している。

そして、この提案の中で、成長した気泡を除去するた
めに、容器底部、または、容器内部の気泡が集結合、成
長する位置に、空気抜管を接続または開口する方法を開
示している。

しかし、上記技術は、空気抜管の接続、開口方法、お
よび、液体から気泡だけを除去する方法に特徴があるた
め、圧力負荷の状態で激しく流れる液体から気泡を除去
する技術として十分な効果が得られない。

また、液体圧力調節装置を備える構造となっていない
ため、別途、装置の設置を要する。

そこで、本出願人は、特開平1-104315号で、潤滑油中
の固体異物と気体異物を同時に分離できる一体型の分離
除去装置を提案している。

この装置においては、旋回流・濾過室で、旋回流によ
って、気体異物を含有する潤滑油から、気体異物を多く
含む潤滑油（気泡＋潤滑油）が分離される。

（発明が解決しようとする課題）上記特開平1-104315号の分離除去装置は、液体中の固
体異物と気体異物を同時に除去するように構成されてお
り、気体異物すなわち気泡だけを除去する装置ではな
い。

また、固体異物除去用の濾過用エレメントの目詰まり
を防ぐために、圧力制御弁を設けている。

このため、この提案は、固体異物の除去を必要としな
い場合には、設置スペースを広く必要とし、小型化の要
請に十分応えるものではなかった。

また、気体異物を分離する旋回流の強さが十分とはい
えず、気泡分離能力に不満足な点があった。

本発明は、流送ライン中の液体の圧力が一定以上にな
らないように調節するとともに、流送ライン中の気泡を
含有する液体を、気泡を多量に含有する液体と気泡を低
濃度で含有する液体とに効率よく連続的に分離して、気
泡を低濃度で含有する液体を一定圧力で各部に供給し、
しかも小型で設置スペースをとらない、気泡分離機能付
の液体圧力調節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）本発明は、気泡分離装置と圧力調節弁とから成り、気
泡分離機能と液体圧力調節機能の両機能を兼ね備えた装
置である。

気泡分離装置は、気泡を含有する液体を、旋回流によ
って、気泡を多量に含有する液体と気泡を低濃度で含有
する液体とに分離する装置である。

そして、その形状は、断面が円形で、長さが底面直径
の２倍以内の略円筒、略円錐筒、略円錐台筒またはこれ
らの組み合わせであり、両端が閉じられている。

気泡分離装置の大きさは、設置スペースが極めて限ら
れているエンジンや機械内部の形状変更をきたさないよ
うに設定されている。

気泡分離装置は、気泡を含有する液体を気泡分離装置
内に流入させる流入口と、気泡分離装置から気泡を多量
に含有する液体を導出するパイプと、気泡分離装置から
気泡を低濃度で含有する液体を導出する流出口を具備し
ている。

流入口は、気泡分離装置の一端の最外周部付近に、気
泡分離装置に対して接線方向に、一個または複数個設け
られている。

パイプは、気泡分離装置の中心部に、気泡分離装置の
一端を貫通して設けられる。

そして、パイプの気泡分離装置内に位置する部分（旋
回流の上流から下流にわたる部分）には、複数個の小孔
が開口形成されている。

流出口は、気泡分離装置のもう一端の最外周部付近
に、一個または複数個設けられている。

気泡分離装置内部には、旋回流の流れに沿って、スパ
イラル状の区切り板を設けることができる。

圧力調節弁は、上記パイプの気泡分離装置から外部に
突出した部分に設置する。

（作用）気泡を含有する液体は、流入口から気泡分離装置内に
接線方向に流入する。

流入した液体は、気泡分離装置の形状に沿って、激し
い旋回流となる。

そして、比重の差によって、旋回流の中心部には気泡
を多量に含有する液体が集められ、旋回流の外縁部には
気泡を低濃度で含有する液体が集められる。

気泡を多量に含有する液体は、気泡分離装置の中心部
に設けられたパイプの小孔（複数個）からパイプ内に入
る。

気泡分離装置内の液体が一定圧力以上になると、圧力
調節弁が解放状態となる。

そして、気泡を多量に含有する液体は、パイプおよび
圧力調節弁を経由して原料タンクなどに還流する。

一方、気泡を低濃度で含有する液体は、流出口から導
出され、一定圧力で、各部に供給される。

ところで、気泡分離装置の形状は、気泡分離能力と密
接な関係がある。

形状が略円錐筒、略円錐台筒の場合は、気泡分離能力
がより高くなる。

すなわち、流入速度ｖ、半径ｒのところに気泡を含ま
ない液体（質量ml）と、気泡（質量mg）の小さいかたま
りがあり、このかたまりが角速度ωで旋回運動をしてい
るとすると、気泡の分離能力Ｓは、それぞれの遠心力の
差として次式で表すことができる。

Ｓ＝ml rω²‐mg rω² ＝ｒω²（ml-mg） …… ここで、ml＞＞mgであるからＳ≒ml rω² …… ここで、ω＝v/rであるから、Ｓ≒ml v²/r …… 式は、気泡の分離能力Ｓはｒに反比例することを示
している。

このことから、気泡分離装置の断面直径が旋回流の下
流側に向かって小さくなっていくほど、気泡分離能力が
大きくなることが分かる。

また、気泡分離装置内部に、旋回流の流れに沿って、
スパイラル状の区切り板を設けると、液体の回転半径が
小さくなり、気泡分離能力が更に高まることとなる。

（実施例）本発明の装置は、設置スペースが極めて限られている
自動車のエンジン用潤滑油供給装置に有効であるので、
以下、本発明の装置を自動車エンジンに装着した実施例
について述べる。

本発明は、これらに限定されるものではない。

実施例１本発明の装置を自動車のエンジン用潤滑油圧送ポンプ
の後に設置して、エンジン性能テストを実施した。

第１図および第２図に基づき説明する。

気泡を含有するエンジン用潤滑油Ａは、圧送ポンプ２
でオイルパン１から吸引され、気泡分離装置３で気泡を
多量に含有するエンジン用潤滑油Ｂと気泡を低濃度で含
有するエンジン用潤滑油Ｃに分離される。

気泡分離装置３内の液体の圧力が一定以上になると、
圧力調節弁４が解放状態となる。

そして、気泡を多量に含有するエンジン用潤滑油Ｂ
は、圧力調節弁４を経てオイルパン１に戻る。

一方、気泡を低濃度で含有するエンジン用潤滑油Ｃ
は、エンジン内の必要箇所へ、一定圧力で供給される。

気泡分離装置３は、ほぼ円筒で、上端部が円錐筒の形
状である。その両端は、閉じられている。

気泡分離装置３の下端部付近には、流入口５が気泡分
離装置３に対して接線方向に設けられている。

パイプ７は、気泡分離装置３の中心部に設置されてお
り、その一端は気泡分離装置３を貫通している。

そして、パイプ７の気泡分離装置３内に位置する部分
には、多数の小孔８が開口形成されている。

気泡分離装置３の上端部付近には、流出口６が設けら
れている。

圧力調節弁４は、パイプ７の気泡分離装置３から突出
した部分に設置されている。

気泡を含有するエンジン用潤滑油Ａは、流入口５より
気泡分離装置３内に高速度で流入して、旋回流となる。

そして、遠心力の作用によって、旋回流中心部には気
泡を多量に含有するエンジン用潤滑油Ｂが集合し、旋回
流外縁部には気泡を低濃度で含有するエンジン用潤滑油
Ｃが集合する。

気泡分離装置３内の液体圧力が一定以上になると、圧
力調節弁４が解放状態となる。

そして、気泡を多量に含有するエンジン用潤滑油Ｂ
は、小孔８からパイプ７に入り、圧力調節弁４を経て導
出される。

一方、気泡を低濃度で含有するエンジン用潤滑油Ｃ
は、一定圧力で、流出口６から必要箇所へと供給され
る。

実験の結果、気泡を８％（体積％、以下同様）含有し
ていたエンジン用潤滑油は、本発明の装置に通すことに
より、気泡を24％含有するエンジン用潤滑油と、気泡を
0.8％含有するエンジン用潤滑油とに分けることができ
た。

気泡除去率は、90％である。

なお、気泡含有量は、圧送ポンプの吐出側および気泡
分離装置からの流出管にオイルサンプリングラインを設
け、サンプラーに流入したオイルの重量を測定して算出
した。（以下同様）なお、当該エンジンは、負荷率95％、回転数6000rpm
で、200時間順調に運転することができた。

実施例２本発明の装置を自動車のエンジン用潤滑油圧送ポンプ
の後に設置して、エンジン性能テストを実施した。

第３図および第４図に基づき、実施例１と異なる部分
について説明する。

気泡分離装置３は、略円筒であり、ケース11の中に収
納されている。

気泡分離装置３の内部には、スパイラル状の区切り板
９が設けられている。

気泡分離装置３の左端部に設けられた流入口５、およ
びパイプ７の一端は、ケース11を貫通している。

また、気泡分離装置３の下端部に設けられた複数の流
出口６は、気泡分離装置３底部の下に設置された通油管
10と連通している。

気泡を含有するエンジン用潤滑油Ａは、流入口５より
高速度で気泡分離装置３の内部に流入し、スパイラル状
の区切り板９に沿って、激しい旋回流となる。

気泡分離装置３で分離された、気泡を多量に含有する
エンジン用潤滑油Ｂは、小孔８からパイプ７に入り、圧
力調節弁４を経て導出される。

一方、気泡を低濃度で含有するエンジン用潤滑油Ｃ
は、一定圧力で、流出口６から通油管10を経て、必要箇
所へと供給される。

実験の結果、気泡を10％（体積％、以下同様）含有し
ていたエンジン用潤滑油は、本発明の装置に通すことに
より、気泡を32％含有するエンジン用潤滑油と、気泡を
0.5％含有するエンジン用潤滑油とに分けることができ
た。

気泡除去率は、95％である。

なお、当該エンジンは、負荷率95％、回転数6000rpm
で、200時間順調に運転することができた。

実施例３第５図および第６図に示すような本発明の装置を、自
動車のエンジン用潤滑油圧送ポンプの後に設置して、エ
ンジン性能テストを実施した。

気泡除去装置３の形状は、下端部から上端部に向かっ
て断面直径が次第に小さくなる円錐筒である。

その他、流入口５、パイプ７、パイプ７に設けられた
多数の小孔８、流出口６、圧力調節弁４は、実施例１と
同様であるので説明を省略する。

流入口５から高速度で気泡除去装置３に流入する、気
泡を含有する潤滑油Ａは、遠心力の作用によって、気泡
を多量に含有するエンジン用潤滑油Ｂと気泡を低濃度で
含有するエンジン用潤滑油Ｃに分離される。

実験の結果、気泡を６％（体積％、以下同様）含有し
ていたエンジン用潤滑油は、本発明の装置に通すことに
より、気泡を20％含有するエンジン用潤滑油と、気泡を
0.2％含有するエンジン用潤滑油とに分けることができ
た。

気泡除去率は、97％である。

なお、当該エンジンは、負荷率90％、回転数6000rpm
で、20時間順調に運転することができた。

比較例１気泡分離機能のない通常の圧力調節弁を設置したエン
ジンを使用して、実施例１と同一条件でエンジン性能テ
ストを実施した。

テスト終了後、エンジンを分解して内部を検査したと
ころ、各部に異常摩耗が検出された。

（発明の効果）本発明の気泡分離機能付の液体圧力調節装置は、流送
ライン中の液体の圧力調節機能と気泡分離機能の両方を
兼ね備えた装置である。

そして、本発明の装置を使用すると、流送ライン中の
気泡を含有する液体を、気泡を多量に含有する液体と気
泡を低濃度で含有する液体とに効率よく連続的に分離す
ることができるとともに、気泡を低濃度で含有する液体
を一定圧力で必要箇所に供給することができる。

本発明の構成である気泡分離装置は、気泡分離能力を
高める上で、次の点に特徴がある。

気泡を多量に含有する液体を分離すること本発明は、従来技術と異なり、気泡を含有する液体か
ら気泡だけを分離するのではなく、気泡を多量に含有す
る液体として分離、除去する。

形状が円筒、円錐台筒または円錐筒であること本発明の気泡分離装置の形状は、強い旋回流が発生す
るように、構成されている。

とりわけ、円錐台筒または円錐筒の場合には、円筒の
場合に比して旋回流が強くなるため、気泡分離能力が高
くなる。

気泡を多量に含有する液体導出用の小孔が、パイプ
の上部から下部にわたって設けられていること気泡を多量に含有する液体は、気泡分離装置の上端か
ら下端にわたって、その中心部に集合する。

この集合位置に小孔が多数開口しているため、気泡を
多量に含有する液体の除去効果が大となる。

この結果、本発明の装置の気泡除去率は、実施例に示
すとおり90〜97％にも達する。

また、気泡分離装置内部に、旋回流の流れに沿って、
スパイラル状の区切り板を設けると、気泡分離能力が更
に高まる効果がある。

以上のことから、本発明の装置を用いれば、気泡を低
濃度で含有する液体を、一定圧力で、必要箇所に供給す
ることができるため、エンジン、機械等の高出力化、高
速回転化、サイズ剤その他の高品質化などに対応するこ
とができる。

更に、本発明の気泡分離装置は、その長さが底面直径
の２倍以内である小型の形状に構成されている。

このため、本発明の装置を装着するに際して、エンジ
ン内部などの形状を変更する必要がなく、空間スペース
をとりにくい各種自動車、機械などの要請に十分応える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置をエンジンに適用した場合のフ
ロー図である。第２図は、第１図中の本発明の装置の断面図である。なお、気泡分離装置の形状は、ほぼ円筒で、上端部が円
錐筒である。第３図は、内部にスパイラル状の区切り板を設置した本
発明の装置の断面図である。なお、気泡分離装置の形状は、ほぼ円筒である。第４図は、第３図の装置のＸ・Ｘ線に沿った断面図（平
面）である。第５図は、本発明の装置をエンジンに適用した場合のフ
ロー図である。第６図は、第５図中の本発明の装置の断面図である。なお、気泡分離装置の形状は、ほぼ円錐筒である。１……オイルパン２……圧送ポンプ３……気泡分離装置４……圧力調節弁５……流入口６……流出口７……パイプ８……小孔９……スパイラル状の区切り板 10……通油管 11……ケースＡ……気泡を含有するエンジン用潤滑油Ｂ……気泡を多量に含有するエンジン用潤滑油Ｃ……気泡を低濃度で含有するエンジン用潤滑油

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気泡分離装置と圧力調節弁とから成る装置
であって、前記気泡分離装置は、気泡を含有する液体を、気泡を多
量に含有する液体と気泡を低濃度で含有する液体とに分
離する装置であって、その断面が円形で、長さが底面直
径の２倍以内の略円錐筒または略円錐台筒の両端が閉じ
られた形状であり、該気泡分離装置の一端の最外周部付
近には、該気泡分離装置内に前記気泡を含有する液体を
接線方向に流入させる一個または複数個の流入口が設け
られ、該気泡分離装置の中心部には、該気泡分離装置の
一端を貫通し、かつ、該気泡分離装置内に位置する部分
に液体の流れに沿って複数個の小孔を有する、前記気泡
を多量に含有する液体を該気泡分離装置から導出するパ
イプが設けられ、該気泡分離装置のもう一端の最外周部
付近には、前記気泡を低濃度で含有する液体を該気泡分
離装置から導出する一個または複数個の流出口が設けら
れており、前記圧力調節弁は、該気泡分離装置内の液体の圧力が一
定圧力以上になると解放状態となり、該気泡分離装置か
ら導出される前記気泡を低濃度で含有する液体の圧力を
一定に調節する調節弁であって、該パイプの該気泡分離
装置から外部に突出した部分に具備されている、気泡分
離機能付の液体圧力調節装置。
【請求項２】気泡分離装置内部に、液体の流れに沿っ
て、スパイラル状の区切り板を設けることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項記載の気泡分離機能付の液体
圧力調節装置。
【請求項３】気泡分離装置と圧力調節弁とから成る装置
であって、前記気泡分離装置は、気泡を含有する液体を、気泡を多
量に含有する液体と気泡を低濃度で含有する液体とに分
離する装置であって、その断面が円形で、長さが底面直
径の２倍以内の略円筒の両端が閉じられた形状であり、
該気泡分離装置の一端の最外周部付近には、該気泡分離
装置内に前記気泡を含有する液体を接線方向に流入させ
る一個または複数個の流入口が設けられ、該気泡分離装
置の中心部には、該気泡分離装置の一端を貫通し、か
つ、該気泡分離装置内に位置する部分に液体の流れに沿
って複数個の小孔を有する、前記気泡を多量に含有する
液体を該気泡分離装置から導出するパイプが設けられ、
該気泡分離装置のもう一端の最外周部付近には、前記気
泡を低濃度で含有する液体を該気泡分離装置から導出す
る一個または複数個の流出口が設けられており、該気泡
分離装置の内部には、液体の流れに沿って、スパイラル
状の区切り板が設けられており、前記圧力調節弁は、該気泡分離装置内の液体の圧力が一
定圧力以上になると解放状態となり、該気泡分離装置か
ら導出される前記気泡を低濃度で含有する液体の圧力を
一定に調節する調節弁であって、該パイプの該気泡分離
装置から外部に突出した部分に具備されている、気泡分
離機能付の液体圧力調節装置。