JPH09303329A - 油中の気泡分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油中に一様に溶存する気泡を、流動性を損な
うことなく気泡を除去する油中の気泡分離装置を提供す
ることにある。 【解決手段】 旋回流脱気装置に油が流入する側に超音
波発信装置を配置して、油の流動が生じた時に該超音波
発信装置を作動させ、油中に一様に溶存する微小気泡及
び目視で確認できる気泡を凝集させ、油を旋回させるこ
とにより容易に油と気泡を分離するようにしたものであ
る。更に、気泡除去管に流量制御部を設けて、気泡排出
管から流出する油量を必要量に制限可能としたものであ
る。これらにより油圧駆動システムの油から容易に気泡
を除去可能とする装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体に溶存する気
泡を除去する油中の気泡分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体は常温及び大気圧下で、体積比率で
約１０％の空気を溶存させている。大気開放されている
流体中に溶存している空気は、その温度及び圧力条件下
において、液体中に飽和量分溶存しており、溶存空気を
含んだ流体が流動する時に初期の大気環境より低い圧力
環境または温度の高い環境となると飽和溶存空気量が減
少し、溶存しきれない空気は液中に気泡として析出す
る。

【０００３】この空気は、液体の圧縮率に比較して約１
０³倍であるため、負荷変化により気泡体積を圧縮また
は膨張させるので、油圧システムに対して、駆動の遅
れ、フワフワ現象、浮き沈みを顕著に生じさせている。

【０００４】この析出した空気の塊である気泡を除去す
るため、液体システムでのタンク装置でタンクへの戻り
側とポンプへの吐出側とを隔離する邪魔板等を設け、気
泡自体の浮力を利用して液体からの気泡分離を図ってい
る。

【０００５】しかし、邪魔板等を用いて自然放置した微
小気泡は、液体との分離に時間が掛ることより、タンク
容量を大きくして分離時間を得るようにするが、省スペ
ース化に逆行しており、近年、この気泡を除去するた
め、液体と気泡との質量差に着目し、気泡を含んだ液体
を液体配管内で旋回流動させ、質量の重い液体と極めて
軽い気泡に、旋回速度を掛け、速度と質量により管壁に
沿って遠心力差が生じ、液体と気泡が各々分離される旋
回流脱気方法が提案されている。また、分離された気泡
を排出する排出回路が主回路とは別に設けられている。

【０００６】これらの例としては、例えば、特開平１−
１０４３１５号公報、特開平２−５２０１３号公報、特
開平３−１２３６０５号公報にその発明が開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た旋回流脱気装置へ流入する液体は、目視可能な微小気
泡を一様に含んだ液体である。この液体を旋回流脱気装
置内で、旋回流の外側の流れに液体、内側の流れに気泡
が流れるようにして分離させるには、遠心力を高めるた
めに所定以上の旋回速度を出すか、または、分離に必要
な旋回時間を与えるかであり、限られた装置の大きさま
たは流動能力では、必要な液体速度や旋回時間が得られ
ず、液体と気泡との分離が不十分となり、気泡の削減が
不十分な流体を油圧システムに吐出する不具合があっ
た。

【０００８】また、旋回流脱気方法は、液体と気泡を分
離して、気泡を油圧システム外に排出して、油圧システ
ム内の液中から溶存空気を低減するため、分離した気泡
を排出するための専用排出回路が設けられている。しか
し、その気泡排出回路から、液体と共に気泡を流出させ
るため、排出回路の流出圧力が油圧システムの流体圧力
より低く設置した場合、排出回路からの流出液体量は、
増加して油圧システムへの液体流量が低減する。油圧シ
ステムへの必要流量を得るには、膨大な液量を流すこと
となる。

【０００９】そのため、油圧システムの必要吐出圧力に
対して、気泡排出回路の圧力を必要吐出圧力以上に高め
て排出して、油圧システムに必要な吐出流量への影響を
低減させている。例えば、吐出圧力が３．０［ＭＰａ］
以内の場合、気泡排出圧力を吐出圧力より０．１〜０．
３［ＭＰａ］高めた圧力とし、また、管口径を油圧シス
テム側を『１．０』とした場合、気泡排出側を『０．
２』以下とすると、吐出流量と気泡排出流量の比較が、
約９：１となり、気泡を排出するための損失流量を抑制
できる。

【００１０】しかし、このように気泡分離を図っても、
油圧システム側に流出する液体の溶存空気の削減率は２
０％未満しか得られていない。これは、液体中に個々の
単粒の形態で一様に散在している微小気泡を、限られた
装置内で生じた旋回流動から得られた遠心力で、流れの
中心に集合するに必要な時間が少ないことに起因する。

【００１１】本発明は、従来技術におけるかかる課題を
解決すべくためされたものであり、液体中に溶存する気
泡を、流動性能を損なうことなく除去する油中の気泡分
離装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、気泡を含む油を旋回流を生じさせる旋回流
脱気装置内に流入させ、油中の気泡を除去するようにし
た油中の気泡分離装置において、前記旋回流脱気装置手
前に、この旋回流脱気装置に流入しようとする油に超音
波を発信する超音波発信器を備えたものである。

【００１３】本発明によれば、液体中に一様に分散して
いる個々に独立した単体の気泡を、微小気泡が凝集して
一つの大きな塊とし、または、単体の気泡径の大きな気
泡として、僅かな旋回流速で生じた遠心力で容易に旋回
の流れの中心に移動でき、旋回時間も短縮できるため、
液体中の気泡を限られた大きさの装置においても容易に
分離除去することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
及び図２によって説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態で液圧駆動シ
ステムと独立した構成を示す説明図である。

【００１６】図２は、本発明の一実施形態で液圧駆動シ
ステム内に装着した構成を示す説明図である。

【００１７】図１に示す油中の気泡分離装置は、油１を
貯蔵する油タンク２内の鋼板製邪魔板１５に仕切られた
油１リターン口３に貯えられている微量の気泡９ａを含
んだ油１ａを油圧システムであるモーター４やポンプ５
またはバルブ７を介して本図で記載しない駆動部から配
管１１を通って油タンク２に戻るこれら駆動状態に係わ
らず、直接、吸い上げ配管２１ａを介して、吸い上げポ
ンプ２２の駆動により吸い上げ、吸い上げポンプ２２の
吐出側に超音波発信装置１０と旋回流脱気装置１１を設
けてあり、旋回流脱気装置１１内には所定間隔にあけら
れた穴が設けてある気泡排気配管１１ａが中央に配置さ
れており、気泡配置配管１１ａには油タンク２に気泡を
多量に含んだ油１ｂを戻す配管１２とその戻り流量を調
整する絞り弁１３が接続されている。また、旋回脱気装
置１１から気泡を抜いた油１ｃをサクションフィルター
６側に戻す配管２１ｂと旋回流速を調整する絞り弁１４
が接続されている。

【００１８】吸い上げポンプ２２と超音波発信装置１０
の作動は、予め設定してある所定時間毎に所定時間作動
させるかまたは所定の溶存空気濃度を検知して設定濃度
に至るまで作動させる方法がある。

【００１９】吸い上げポンプ２２が作動することによ
り、油１ａは吸い上げ配管２１ａを上昇し、上昇した水
頭分の圧力低下により、微小気泡の気泡径が徐々に大き
く成長して吸い上げポンプ２２に流入する。

【００２０】吸い上げポンプ２２のポンプ内で昇圧さ
れ、任意の圧力で圧縮された微小気泡または小さい気泡
は、超音波発信装置１０から発信された超音波により、
微小気泡が互いに凝集し、微小気泡群の塊かまたは単体
の大きな気泡９ｂとなって、旋回流脱気装置１１に流入
する。

【００２１】旋回流脱気装置１１に微小気泡群の塊また
は単体の大きな気泡９ｂを大量に含んだ液体１ｂを流入
させる流速を絞り弁１４により調整し、管壁に沿って旋
回流動することにより、容易に装置の内側に気泡９ｂ、
装置の外側に油１ａを流動させることができ、油１ａと
気泡９ｂの分離が図れ、気泡排気配管１１ａ内に微小気
泡群の塊かまたは単体の大きな気泡９ｂを集めて油タン
ク２に戻す。

【００２２】旋回流脱気装置１１より吐出された溶存空
気を削減されている油１ａ戻り配管２１ｂを介して油タ
ンク２のサクションフィルター６側に戻す。この時、本
実施形態では絞り弁１４を用いて、旋回流の速度制御を
行うが、吸い上げポンプ自体で流量制御を行っても何等
問題はない。

【００２３】また、旋回流脱気装置１１で分離した大き
な気泡９ｂを大量に含んだ液体１ｂを気泡排出管１２を
介して油タンク２に戻し、油１ｂより気泡９ｂの分離を
早めるため、気泡排出管１２の流入口を液体タンク２の
液体１上面に設けることにより、大きな気泡９ｂを含ん
だ液体１ｂは、鋼板製邪魔板１５に仕切られた気泡排出
管１２が設けられている側の油１上面に広がりつつ、大
きな気泡９ｂを短時間に消泡し、油タンク２内の油１ａ
の溶存空気量を増やしてしまうといった不具合を発生さ
せない。

【００２４】図２に示す気泡分離装置は、本図に記載し
ない制御指令装置及び油圧駆動装置を作動するための油
１を貯える油タンク２から、モーター４の回転によりポ
ンプ５が回転して、油１をサクョンフィルター６を介し
てポンプ５が吸い込み、油１を昇圧して流体制御バルブ
７を通過させ、流体制御バルブ７と油圧駆動装置間を連
結している連結配管８を介して油１を送り油圧駆動装置
を作動させる。また、流体制御バルブ７は配管３により
油タンク２に油１を戻せ、油１が油圧駆動装置と油タン
ク２との往復をすることにより油圧駆動装置を動作させ
る。

【００２５】油タンク１が大気開放型の場合、油１中に
は溶存空気を約１０％所有している。ポンプ５が回転す
るとサクションフィルター６からポンプ５迄の水頭圧力
分とポンプ５の回転による水込み負圧より、ポンプ５吸
い込み直前では、油１の不飽和溶存空気が析出し、目視
で確認可能な気泡９ａが発生する。この気泡９ａは、ポ
ンプ５により油１が昇圧することにより気泡径を小さく
するとともに油１に一様に溶存する。

【００２６】油圧駆動装置の作動圧力が２．０［ＭＰ
ａ］未満では、微小径となった気泡９ａであっても、圧
力変化による圧縮及び膨張が油圧システムに影響する。

【００２７】この気泡９ａを除去するために、連結配管
８には、超音波発信器１０と旋回流脱気装置１１が設け
られており、超音波発信器１０の取付け位置は、流体制
御バルブ７と旋回流脱気装置１１との間に取付ける。

【００２８】該超音波発信器１０の超音波発信は、モー
ター駆動４とほぼ同時に発信指令が出され、連結管８内
の油１に向けて発信される。

【００２９】超音波を発信することにより、油１ａ中に
一様に溶存していた各々単体な気泡９ａは、瞬時に凝集
して大きな気泡群及び単体の大きな気泡９ｂを形成す
る。

【００３０】該旋回流脱気装置１１は、内部中央に気泡
排出管１１ａを備えており、内壁に沿って油１を旋回さ
せることで内壁近傍を油１ａ、中央に気泡９ｂが集めら
れて旋回することにより、気泡９ｂが油１と分離され、
大きな気泡９ｂを多量に含んだ油１ｂを配管１２により
油タンク２に戻す。その配管１２より排出する大きな気
泡９ｂを含んだ油１ｂの流出量を制御するため、絞り弁
１３と圧力計１４を設けてある。

【００３１】油圧駆動駆動装置の作動圧力に対して、圧
力計１６の設定圧力は、作動圧力が２．０［ＭＰａ］未
満であるならば、作動圧力に加算すること０．３［ＭＰ
ａ］以内にセットして、油圧駆動装置への送液量に対し
て気泡排出液量を最大９：１の分流量として制御するこ
とが好ましい。

【００３２】また、気泡排出用配管１２を介して気泡９
ｂを含んだ油１ｂを液体タンク２に戻すと、油タンク２
内に大きな気泡９ｂを含んだ油１ｂが流入する。気泡排
出用配管１２の流入口を液体タンク２の油１上面に設け
ることにより、大きな気泡９ｂを含んだ油１ｂは、鋼板
製邪魔板１５に仕切られた配管１２が設けられている側
の液体１上面に広がり、大きな気泡９ｂは短時間に消泡
する。

【００３３】ここで、気泡排出用配管１２により油タン
ク２に流入する油１ｂ量が多い場合は、直接油タンク２
に戻さず、本図では図示しない気泡除去タンクを設け
て、大きな気泡の少ない油１ａを油タンク２に戻す方法
を取り、気泡を低減した油１を油圧駆動装置に提供でき
る。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
気泡含んだ油を旋回させることにより遠心力で質量差の
ある油と気泡に分離して気泡を除去する際、油一様に溶
存している気泡を超音波により凝集させ、微小気泡を大
きな気泡として、その大きな気泡を含んだ液体を旋回さ
せることにより容易に油と気泡と分離するので、油圧駆
動システムによる形状及び流速条件により必要な分離旋
回速度及び旋回時間が得られなくても、油より気泡を除
去可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態で液圧駆動システムとは独
立した構成を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施形態で液圧駆動システム内に装
着した構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 油 １ａ 単体気泡を含んだ油 １ｂ 大きな気泡を大量に含んだ油 １ｃ 気泡の少ない油 ２ 油タンク ３ 戻り配管 ４ モーター ５ ポンプ ６ サクションフィルター ７ 流体制御バルブ ８ 連結配管 ９ａ 単体気泡 ９ｂ 凝集気泡群及び大きな単体気泡 １０ 超音波発信器 １１ 旋回流脱気装置 １１ａ 気泡排出管 １２ 油タンクに気泡を多量に含んだ油を戻す配管 １３ 絞り弁 １４ 絞り弁 １５ 鋼板製邪魔板 １６ 圧力計 ２１ａ 吸い上げ配管 ２１ｂ 戻り配管 ２２ 吸い上げポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中舘 聡 東京都千代田区神田錦町１丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内 (72)発明者 藤谷 健一 東京都千代田区神田錦町１丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気泡を含む油を旋回流を生じさせる旋回
   流脱気装置内に流入させ、油中の気泡を除去するように
   した油中の気泡分離装置において、前記旋回流脱気装置
   手前に、この旋回流脱気装置に流入しようとする油に超
   音波を発信する超音波発信器を備えたことを特徴とする
   油中の気泡分離装置。
2. 【請求項２】 前記旋回流脱気装置に連結する気泡排出
   管に、流量を制御する流量制御部を備えたことを特徴と
   する請求項１記載の油中の気泡分離装置。