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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-29
(45)【発行日】2023-09-06
(54)【発明の名称】気泡含有量調整システム
(51)【国際特許分類】
B01D 19/00 20060101AFI20230830BHJP
B01F 23/20 20220101ALI20230830BHJP
F15B 21/044 20190101ALI20230830BHJP
【ＦＩ】
B01D19/00 Z
B01F23/20
F15B21/044
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019239249
(22)【出願日】2019-12-27
(65)【公開番号】P2021107060
(43)【公開日】2021-07-29
【審査請求日】2022-11-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】502340996
【氏名又は名称】学校法人法政大学
(73)【特許権者】
【識別番号】518436962
【氏名又は名称】坂間 清子
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北村 佳彬
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 隆
(72)【発明者】
【氏名】小寺 康大
(72)【発明者】
【氏名】田中 豊
(72)【発明者】
【氏名】坂間 清子
【審査官】塩谷 領大
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２６２８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１９２９９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０３９７０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２０３６４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３１８１０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１３１１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０８８９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１０２２９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ １９／００－１９／０４
Ｂ０１Ｆ ２３／２０－２３／２３７５
Ｂ０１Ｆ ３５／００－３５／９５
Ｆ１５Ｂ ２０／００－２１／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体中の気泡の含有量を調整する気泡含有量調整システムであって、液体を貯留するタンクと、
前記タンクに貯留される液体を吸い込んで吐出するポンプと、
前記タンクと前記ポンプとの間で液体を循環させる循環通路と、
前記循環通路に設けられ液体中の気泡を除去する気泡除去装置と、
前記循環通路を流れる液体に気泡を含有させる気泡混入装置と、
前記循環通路を流れる液体の気泡の含有量を測定する測定装置と、
液体中の気泡の含有量を調整するためのコントローラと、を備え、
前記循環通路は、
前記ポンプから吐出される液体を前記気泡除去装置に導く吐出通路と、
前記気泡除去装置によって気泡が除去された液体を導く導出通路と、
前記気泡除去装置によって除去される気泡を含んだ液体を排出する排出通路と、を有し、
前記気泡除去装置は、前記導出通路を通過する液体及び前記排出通路を通過する液体の少なくとも一方の流量を制御する制御弁を有し、
前記コントローラは、前記測定装置の測定結果に基づき、前記気泡除去装置の前記制御弁及び前記気泡混入装置の作動を制御することを特徴とする気泡含有量調整システム。
【請求項2】
前記制御弁は、前記導出通路及び前記排出通路のそれぞれに設けられることを特徴とする請求項１に記載の気泡含有量調整システム。
【請求項3】
前記測定装置は、前記気泡除去装置を通過して前記ポンプに吸い込まれる液体の気泡含有量を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の気泡含有量調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体中の気泡の含有量を調整する気泡含有量調整システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、メインタンクから流入された油の旋回流を利用して、該油を気泡が除去された第１の油と気泡を含む第２の油とに分離する気泡分離装置と、複数の仕切板と複数のフィルターを内蔵し、流入された第２の油に含まれる気泡を捕捉結合して放出するサブタンクと、を有する、液中気泡の分離除去循環システムが開示されている。このシステムでは、メインタンク内の油を第１の配管を経由してポンプで加圧して気泡分離装置に供給し、気泡分離装置で分離された第１の油を第２の配管を経由してメインタンク内に戻し、第２の油を第３の配管を経由してサブタンクに流入させ、サブタンクで気泡が除去された第３の油を第４の配管を経由してメインタンク内に戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－１９２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に、液圧機器を作動するための作動液中に気泡が多く含有されていると、キャビテーションの発生や作動液の劣化が生じやすくなり、その結果液圧機器の作動性能が低下するおそれがある。このため、作動液中の気泡は、特許文献１に開示されるような気泡除去装置を利用して、除去されることが望ましい。
【0005】
一方、液圧機器には、作動液に気泡が混入しやすい環境や、気泡除去装置による気泡の除去が困難な環境で使用されるものがある。よって、このような液圧機器の性能評価においては、使用される環境にあわせて、ある程度気泡が混入した状態で性能評価を行うことが望ましい。
【0006】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、液体中の気泡の含有量を調整可能な気泡含有量調整システム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】
【0007】
本発明は、気泡含有量調整システムであって、タンクとポンプとの間で液体を循環させる循環通路と、循環通路に設けられ液体中の気泡を除去する気泡除去装置と、循環通路を流れる液体に気泡を含有させる気泡混入装置と、循環通路を流れる液体の気泡の含有量を測定する測定装置と、液体中の気泡の含有量を調整するためのコントローラと、を備え、循環通路は、ポンプから吐出される液体を気泡除去装置に導く吐出通路と、気泡除去装置によって気泡が除去された液体を導く導出通路と、気泡除去装置によって除去される気泡を排出する排出通路と、を有し、気泡除去装置は、導出通路を通過する液体及び排出通路を通過する液体の少なくとも一方の流量を制御する制御弁を有し、コントローラは、測定装置の測定結果に基づき、気泡除去装置の制御弁及び気泡混入装置の作動を制御することを特徴とする。
【0008】
この発明では、液体中の気泡の含有量を増加させる気泡混入装置及び液体中の気泡の含有量を減少させる気泡除去装置の作動を制御することで、液体中の気泡の含有量を増減させることができる。
【0009】
また、本発明では、制御弁は、導出通路及び排出通路のそれぞれに設けられる。
【0010】
この発明では、気泡が除去されて導出通路を通過する液体の流量と除去された気泡を含んで排出通路を通過する液体の流量との両方が制御されるため、気泡除去装置によって除去される気泡量の調整の自由度が向上する。
【0011】
また、本発明では、測定装置は、ポンプから吐出され気泡除去装置を通過してタンクに導かれる作動油の気泡含有量を測定する。
【0012】
この発明では、測定装置は、ポンプから吐出され気泡除去装置に導かれる液体ではなく、気泡除去装置を通過してポンプに吸い込まれる液体の気泡含有量を測定する。このため、ポンプの内部で気泡が発生しても、その分に応じて気泡除去装置によって気泡が液体中から除去されるため、ポンプの内部での気泡の発生の有無にかかわらず、液体の気泡含有量を所望の値に制御することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、液体中の気泡の含有量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係る気泡含有量調整システムを示す油圧回路図である。
【図2】本発明の実施形態に係る気泡含有量調整システムの構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施形態に係る気泡除去装置の管路部を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係る気泡含有量調整システムの変形例を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る気泡含有量調整システム１００について説明する。
【0016】
気泡含有量調整システム１００は、例えば、評価対象である油圧機器（液圧機器）の性能評価試験を行う性能評価システム１に用いられる。
【0017】
気泡含有量調整システム１００は、図１に示すように、液体としての作動油が循環する循環通路１０と、循環通路１０に設けられ作動油を貯留するタンク２０と、タンク２０に貯留される作動油を吸い込んで吐出し作動油を循環通路１０内で循環させるポンプとしての油圧ポンプ３０と、循環通路１０に設けられ作動油中の気泡を除去する気泡除去装置４０と、循環通路１０を流れる作動油に気泡を含有させる気泡混入装置６０と、循環通路１０を流れる作動油の気泡の含有量を測定する測定装置７０と、作動油中の気泡の含有量を調整するためのコントローラ８０（図２参照）と、を備える。
【0018】
油圧ポンプ３０は、図示しない電動モータによって回転駆動され、吸込通路１１を通じてタンク２０から作動油を吸い込み、吸い込んだ作動油を加圧して吐出通路１２を通じて吐出する。油圧ポンプ３０は、例えば、ベーンポンプである。本実施形態では、この油圧ポンプ３０が、性能評価試験の評価対象としての油圧機器である。つまり、本実施形態では、性能評価システム１の評価対象である油圧機器としてのポンプと、気泡含有量調整システム１００におけるポンプと、が互いに共通使用される。吐出通路１２には、油圧ポンプ３０の性能を評価するための情報を収集する評価測定装置２が設けられる。
【0019】
気泡除去装置４０には、油圧ポンプ３０から吐出される作動油が導かれる吐出通路１２と、気泡が除去された作動油が導かれる導出通路１３と、除去された気泡を排出する排出通路１４と、が接続される。
【0020】
導出通路１３及び排出通路１４は、それぞれタンク２０に接続される。導出通路１３には、測定装置７０が設けられる。また、排出通路１４には、サブタンク２１が設けられる。吸込通路１１、吐出通路１２、導出通路１３、及び排出通路１４によって、循環通路１０が構成される。
【0021】
気泡除去装置４０は、作動油から気泡を分離除去するための管路部４１と、導出通路１３に設けられ導出通路１３を通過する作動油の流量を制御する第１制御弁５０（制御弁）と、排出通路１４に設けられ排出通路１４を通過する作動油の流量を制御する第２制御弁５５（制御弁）と、を有する。
【0022】
気泡除去装置４０は、図３に示すように、管路部４１によって形成される流体圧室４２内に旋回流を発生させ、旋回流の遠心力を利用して作動油と気泡とを分離除去するいわゆるサイクロン型（遠心分離型）のものである。
【0023】
管路部４１は、内径が所定の第１内径Ｄ１に形成される第１管路部４３と、内径が第１内径Ｄ１よりも小さい第２内径Ｄ２に形成される第２管路部４４と、第１管路部４３と第２管路部４４とを接続し内径が第１内径Ｄ１から第２内径Ｄ２へ徐々に減少するテーパ管路部４５と、第１管路部４３の内側に連通するベントポート４６と、を有する。第１管路部４３、第２管路部４４、テーパ管路部４５、及びベントポート４６は、互いに同軸に形成される。第１管路部４３及び第２管路部４４は、それぞれ内径が軸方向において一定であるストレート管路である。
【0024】
第１管路部４３には、図３及び図４に示すように、その接線方向に沿って作動油を導く一対の流入ポート４７ａ，４７ｂが接続される。一対の流入ポート４７ａ，４７ｂは、それぞれ吐出通路１２に連通し、互いに第１管路部４３の中心軸に対して対称となる位置に設けられる。なお、図３においては、一方の流入ポート４７ｂは、破線で模式的に表している。
【0025】
第２管路部４４は、図３に示すように、導出通路１３に連通する。テーパ管路部４５は、内周面がテーパ面状（円錐面状）に形成される。ベントポート４６は、排出通路１４に連通し、テーパ管路部４５とは軸方向の反対側から第１管路部４３の内部に開口する。ベントポート４６の内径は、第２内径Ｄ２よりも小さく形成される。
【0026】
油圧ポンプ３０から吐出される作動油は、図４に示すように、吐出通路１２から一対の流入ポート４７ａ，４７ｂを通じて、第１管路部４３の接線方向から第１管路部４３内に流入する。これにより、管路部４１の内部の流体圧室４２には、管路部４１の中心軸回りに旋回流が発生する（図４中矢印参照）。
【0027】
流体圧室４２で発生した旋回流の遠心力によって、作動油が管路部４１の内周（流体圧室４２の内壁）に集められ、作動油に含有される気泡が管路部４１の中心軸付近に集められる。このようにして、作動油から気泡が分離される。旋回流の遠心力によって管路部４１の内周に集められた作動油は、テーパ管路部４５の内周面に案内されて第１管路部４３から第２管路部４４側へ導かれる（図３参照）。よって、気泡が分離された作動油が、第２管路部４４から導出通路１３へと導かれる。
【0028】
また、第２管路部４４の第２内径Ｄ２は、第１管路部４３の第１内径Ｄ１よりも小さいため、テーパ管路部４５内には流路径の減少による背圧が生じる。この背圧によって、中心軸付近に集められた気泡が作動油の一部と共にベントポート４６を通じて排出通路１４から排出される。
【0029】
このようにして、気泡除去装置４０は、作動油中から気泡を分離し、気泡が除去された作動油を導出通路１３に導くと共に、気泡（厳密には気泡を多く含む作動油）を排出通路１４から排出する。
【0030】
第１制御弁５０及び第２制御弁５５は、図１に示すように、それぞれソレノイド５１，５６への通電量に応じて開口面積が比例的に変化する比例ソレノイドバルブである。
【0031】
第１制御弁５０は、管路部４１と測定装置７０との間において導出通路１３に設けられる。第１制御弁５０は、ソレノイド５１への通電量の増加に伴い、導出通路１３を遮断する遮断ポジション５０Ａから導出通路１３を開放する開放ポジション５０Ｂへと切り換えられる。より具体的には、第１制御弁５０は、ソレノイド５１への通電によって生じる電磁力と付勢部材であるスプリング５２のばね力とが釣り合う位置に弁体（図示省略）が移動して、弁体の位置に応じた開口面積（開度）で開放ポジション５０Ｂとなるように開弁する。第１制御弁５０は、ソレノイド５１への通電量に応じて開口面積が変化することにより、通過する作動油の流量、つまり、気泡が除去されて導出通路１３を通過する作動油の流量を制御する。第１制御弁５０は、ソレノイド５１の消磁時においてはスプリング５２の付勢力によって導出通路１３を遮断する遮断ポジション５０Ａとなる。
【0032】
第２制御弁５５は、管路部４１とサブタンク２１との間において排出通路１４に設けられる。第１制御弁５０と同様に、第２制御弁５５は、ソレノイド５６への通電量の増加に伴い、排出通路１４を遮断する遮断ポジション５５Ａから排出通路１４を開放する開放ポジション５５Ｂへと切り換えられる。第２制御弁５５は、ソレノイド５６への通電によって生じる電磁力と付勢部材であるスプリング５７のばね力とが釣り合う位置に弁体（図示省略）が移動して、弁体の位置に応じた開口面積（開度）で開放ポジション５５Ｂとなるように開弁する。第２制御弁５５は、ソレノイド５６への通電量に応じて開口面積が変化することにより、分離された気泡を含み排出通路１４を通じてサブタンク２１に排出される作動油の流量を制御する。第２制御弁５５も、ソレノイド５６の消磁時においてはスプリング５７の付勢力によって排出通路１４を遮断する遮断ポジション５５Ａとなる。
【0033】
気泡混入装置６０は、タンク２０内に設けられ互いに噛み合う一対のギヤ６１ａ，６１ｂと、一方のギヤ６１ａを回転駆動する電動モータ６２（図２参照）と、を有する。電動モータ６２によってギヤ６１ａ，６１ｂが回転駆動されることで、タンク２０内に貯留された作動油が撹拌され、タンク２０内の作動油に気泡が含有される。電動モータ６２の回転速度が速いほどタンク２０内の作動油がより撹拌されて、より多くの気泡が作動油に含有される。
【0034】
測定装置７０は、所定の時間間隔（サンプリング周期）によって作動油中の気泡含有量を測定する。測定装置７０が測定した作動油中の気泡含油量（以下、「実含有量」と称する。）は、コントローラ８０（図２参照）に入力される。測定装置７０は、作動油中の気泡含有量を測定する公知の装置を採用することができるため、具体的な説明は省略する。
【0035】
コントローラ８０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。コントローラ８０は、複数のマイクロコンピュータで構成されてもよい。コントローラ８０は、少なくとも、本実施形態や変形例に係る制御のために必要な処理を実行可能となるようにプログラムされている。なお、コントローラ８０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態における各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。
【0036】
次に、気泡含有量調整システム１００の作動について説明する。
【0037】
タンク２０内の作動油は、気泡混入装置６０によって撹拌されることで、ある程度気泡が含有された状態に保たれる。また、油圧ポンプ３０は、一定の速度で回転駆動され、気泡を含んだ作動油をタンク２０から吸い込んで吐出する。油圧ポンプ３０から吐出される作動油の圧力及び流量等が評価測定装置２によって測定され、評価測定装置２の測定結果に基づいて油圧ポンプ３０の性能評価が行われる。油圧ポンプ３０の性能評価方法については、公知の手法を採用することができるため、詳細な説明は省略する。
【0038】
油圧ポンプ３０から吐出される作動油は、気泡除去装置４０に導かれる。気泡除去装置４０に導かれた作動油の一部は、管路部４１によって気泡が分離されて導出通路１３及び第１制御弁５０を通じて測定装置７０に導かれ、残りは管路部４１によって分離された気泡と共に排出通路１４及び第２制御弁５５を通じてサブタンク２１に排出される。導出通路１３に導かれる作動油と排出通路１４に導かれる作動油との流量の割合は、第１制御弁５０と第２制御弁５５との開度に応じて定まる。つまり、第１制御弁５０と第２制御弁５５との開度に応じて、作動油から分離されてサブタンク２１に排出される（除去される）気泡量が定まる。
【0039】
気泡を含んでサブタンク２１に導かれる作動油は、サブタンク２１にて貯留される。サブタンク２１において作動油を貯留することで、作動油中に含有された気泡は大気中に放出される。気泡が大気中に放出された作動油は、排出通路１４を通じてタンク２０へと導かれる。
【0040】
気泡除去装置４０から測定装置７０に導かれた作動油は、測定装置７０によって気泡含有量が測定される。測定装置７０を通過した作動油は、タンク２０に導かれ、タンク２０内の気泡混入装置６０によって撹拌されることで再び気泡を含有して油圧ポンプ３０に吸い込まれる。
【0041】
このような気泡含有量調整システム１００においては、循環通路１０内の作動油の気泡含有量は、主に気泡混入装置６０によって含有される気泡量と、気泡除去装置４０によって除去される気泡量と、によって定まる。よって、本実施形態では、作動油中の気泡含有量を増加させる気泡混入装置６０と作動油中の気泡含有量を低下させる気泡除去装置４０との作動をコントローラ８０によって制御することで、循環通路１０内の作動油の気泡含有量を所望の値に調整する。以下、気泡含有量の調整方法について説明する。
【0042】
コントローラ８０は、気泡混入装置６０の電動モータ６２、気泡除去装置４０の第１制御弁５０、及び第２制御弁５５の作動を制御して、循環通路１０を流れる作動油の気泡含有量を調整する。
【0043】
気泡混入装置６０の電動モータ６２は、一定速度で回転するように作動が制御される。これにより、気泡混入装置６０によってタンク２０内の作動油中に一定量の気泡が含有される。
【0044】
第１制御弁５０は、測定装置７０から入力される気泡の作動油中の気泡含有量に応じて、フィードバック制御される。第２制御弁５５は、所定の開度で開放ポジション５５Ｂに切り換えられ、その開度が維持されるように制御される。
【0045】
以下、第１制御弁５０のフィードバック制御について説明する。
【0046】
コントローラ８０には、予め設定される作動油中の気泡含有量の目標値（以下、「目標含有量」と称する。）が記憶される。コントローラ８０は、測定装置７０から作動油中の実含有量のデータが入力されると、実含有量が目標含有量と一致するように、気泡除去装置４０の第１制御弁５０の作動をフィードバック制御する。このように、測定装置７０の測定の時間間隔とコントローラ８０の制御の時間間隔とは一致するように構成される。
【0047】
具体的には、コントローラ８０は、測定装置７０から実含有量のデータが入力されると、目標含有量から実含有量を減算して、目標含有量と実含有量の偏差を算出する。コントローラ８０は、算出された偏差に対して、予め定められるゲイン値を乗算して、第１制御弁５０のソレノイド５１への指令電流値を算出する。コントローラ８０は、このように算出された指令電流値分だけ、ソレノイド５１への通電量を増減させる。つまり、偏差の絶対値が大きいほど、指令電流値の絶対値は大きくなる。なお、ゲイン値は、偏差と第１制御弁５０のソレノイド５１への指令電流値との関係が第１制御弁５０に所望の動作を実現させるものとなるように、予め適切に調整される。
【0048】
目標含有量が実含有量よりも小さい場合には、偏差は負の値となり、コントローラ８０は、指令電流値分だけ第１制御弁５０のソレノイド５１への通電量を減少させる。これにより、第１制御弁５０の開度は減少する。第１制御弁５０の開度が減少すると、第１制御弁５０で生じる圧力損失が大きくなるため、作動油は、管路部４１から導出通路１３へ導かれにくくなる。これにより、管路部４１内に発生する背圧が大きくなり、管路部４１内で分離された気泡がベントポート４６を通じて排出されやすくなる（図３参照）。よって、第１制御弁５０の開度が減少すると、管路部４１において作動油から除去される気泡量が増加し、導出通路１３に導かれる作動油の気泡含有量は減少する。したがって、実含有量が低下し、目標含有量との偏差が小さくなる。
【0049】
目標含有量が実含有量よりも大きい場合には、偏差が負の値となり、コントローラ８０は、指令電流値分だけ第１制御弁５０のソレノイド５１への通電量を増加させる。これにより、第１制御弁５０の開度は増加する。第１制御弁５０の開度が増加すると、第１制御弁５０で生じる圧力損失が小さくなって管路部４１内で生じる背圧が小さくなるため、管路部４１内で分離された気泡がベントポート４６を通じて排出されにくくなる。これにより、導出通路１３に導かれる作動油の気泡含有量は増加する。したがって、実含有量が増加して、目標含有量との偏差が小さくなる。
【0050】
このようにして、第１制御弁５０の作動を所定の時間間隔ごとにフィードバック制御することで、実含有量が目標含有量と一致するように作動油中の気泡の含有量が調整される。
【0051】
目標含有量は、油圧ポンプ３０によって吸い込まれる作動油中の気泡含有量が、性能評価試験に適した値となるように設定される。本実施形態では、測定装置７０は、吸込通路１１ではなく、導出通路１３に設けられ、油圧ポンプ３０から吐出されてタンク２０に還流される作動油の気泡含有量を測定する。このため、目標含有量は、性能評価試験に適した気泡含有量から、タンク２０において気泡混入装置６０によって含有される気泡量を除いた値に設定される。
【0052】
なお、気泡混入装置６０によって作動油に含有される気泡量は、電動モータ６２の回転数に基づいて求めることができる。本実施形態では、気泡混入装置６０の電動モータ６２は一定速度で回転するため、気泡混入装置６０によって作動油中に含有される気泡量は、略一定となり、容易に把握することができる。
【0053】
以上のように、気泡混入装置６０と気泡除去装置４０の作動を制御して実含有量が目標含有量と一致するように気泡含有量を調整することで、油圧ポンプ３０によって吸い込まれる作動油の気泡含有量を所望のものとすることができる。よって、気泡が含有されやすい条件下で使用される油圧ポンプ３０の性能評価を精度よく行うことができる。
【0054】
ここで、一般に、油圧ポンプの内部では、キャビテーション等によって作動油中に気泡が発生することがある。油圧ポンプの内部で発生する気泡量は、油圧ポンプの作動条件等によって異なるため、油圧ポンプの内部で発生する気泡を考慮して目標気泡量を設定することは困難である。このような場合において、測定装置を吐出通路に設けると、油圧ポンプの内部で発生した気泡を含んだ作動油の気泡含有量を実含有量として測定することになり、油圧ポンプの内部で発生する気泡を含んだ実含有量が目標含有量となるように第１制御弁がフィードバック制御されることになる。つまり、実際に油圧ポンプが吸い込み作動油に含有される気泡量は、所望する気泡含有量よりも油圧ポンプの内部で発生した気泡の含有量分だけ少ない。よって、適切な条件で油圧ポンプの性能評価を行うことができず、性能評価の精度が低下するおそれがある。
【0055】
これに対し、本実施形態では、測定装置７０は、吐出通路１２に設けられるものではなく、導出通路１３に設けられる。測定装置７０は、気泡除去装置４０を通過した作動油の気泡含有量を実含有量として測定し、この実含有量に基づいて第１制御弁５０がフィードバック制御される。よって、油圧ポンプ３０の内部で気泡が発生しても、その分に応じて気泡除去装置４０によって気泡が除去されるため、油圧ポンプ３０の内部での気泡の発生の有無にかかわらず、タンク２０に導かれる作動油の気泡含有量は、目標含有量に制御される。よって、本実施形態によれば、性能評価を精度よく行うことができる。
【0056】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【0057】
気泡含有量調整システム１００では、作動油に気泡を含有させる気泡混入装置６０と、作動油から気泡を除去する気泡除去装置４０と、の作動が制御される。よって、油圧ポンプ３０の性能評価システム１など、作動油中にある程度の気泡含有量が求められるシステムにおいて、作動油中の気泡含有量を所望の値に調整することができる。
【0058】
また、気泡含有量調整システム１００では、気泡除去装置４０は、導出通路１３に設けられる第１制御弁５０と、排出通路１４に設けられる第２制御弁５５と、を有する。これにより、気泡が除去されて導出通路１３を通過する作動油の流量と除去された気泡を含んで排出通路１４を通過する作動油の流量との両方が制御されるため、気泡除去装置４０によって除去される気泡量の調整の自由度を向上させることができる。
【0059】
また、測定装置７０は、気泡除去装置４０を通過した作動油の気泡含有量を実含有量として測定し、この実含有量に基づいて第１制御弁５０がフィードバック制御される。よって、油圧ポンプ３０の内部で気泡が発生しても、その分に応じて気泡除去装置４０によって気泡が除去されるため、油圧ポンプ３０の内部での気泡の発生の有無にかかわらず、タンク２０に導かれる作動油の気泡含有量は、目標含有量に制御される。よって、気泡含有量調整システム１００によれば、性能評価システム１における性能評価を精度よく行うことができる。
【0060】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0061】
まず、気泡混入装置６０及び気泡除去装置４０の作動の制御に関する変形例について説明する。
【0062】
上記実施形態では、気泡混入装置６０の電動モータ６２を一定速度で回転するように制御すると共に気泡除去装置４０の第２制御弁５５を開度が一定となるように制御する一方、気泡除去装置４０の第１制御弁５０の開度をフィードバック制御することで、作動油の気泡含有量が調整される。つまり、上記実施形態では、気泡混入装置６０が作動油に含有させる気泡量を一定に制御し、気泡除去装置４０が作動油中から除去する気泡量を変化させるように制御することで、作動油中の気泡含有量が所望の値に調整される。
【0063】
これに対し、気泡含有量調整システム１００では、気泡除去装置４０の第１制御弁５０と第２制御弁５５、及び気泡混入装置６０の電動モータ６２の作動の制御は、上記実施形態で説明した制御に限られるものではない。例えば、気泡含有量調整システム１００では、気泡混入装置６０が作動油に含有させる気泡量を変化させ、気泡除去装置４０が作動油から除去する気泡量を一定に制御してもよい。また、気泡混入装置６０が作動油に含有させる気泡量及び気泡除去装置４０が作動油から除去する気泡量の両方を変化させるように制御してもよい。
【0064】
言い換えれば、気泡混入装置６０の電動モータ６２の回転速度、気泡除去装置４０の第１制御弁５０の開度、及び気泡除去装置４０の第２制御弁５５の開度は、いずれか一つが変化するように制御されその他が一定となるように制御されてもよいし、いずれか二つが変化するように制御されその他が一定となるように制御されてもよいし、三つすべてが変化するように制御されてもよい。
【0065】
例えば、気泡混入装置６０の電動モータ６２の回転速度及び気泡除去装置４０の第１制御弁５０の開度を一定に制御し、気泡除去装置４０の第２制御弁５５の開度を測定装置７０が測定した実含有量に基づいてフィードバック制御してもよい。この変形例では、気泡混入装置６０によって作動油に含有される気泡量が略一定である。また、この変形例では、実含有量が目標含有量よりも大きいと、第２制御弁５５は開度が増加するように制御される。第２制御弁５５の開度が増加すると、ベントポート４６を通じてサブタンク２１に排出される、気泡を含む作動油の流量が増加する。これにより、流体圧室４２内から除去される気泡量が増加するため、第１制御弁５０を通過して循環通路１０に還流される作動油に含まれる気泡量、つまり、実含有量が低下し、実含有量と目標含有量との偏差が小さくなる。反対に、実含有量が目標含有量よりも小さいと、第２制御弁５５は開度が低下するように制御される。第２制御弁５５の開度が低下すると、ベントポート４６を通じてサブタンク２１に排出される、気泡を含む作動油の流量が減少する。これにより、流体圧室４２内から除去される気泡量が減少し、流体圧室４２内に残留する気泡量が増加するため、実含有量が増加して、実含有量と目標含有量との偏差が小さくなる。
【0066】
また、例えば、気泡除去装置４０の第１制御弁５０及び第２制御弁５５の開度をそれぞれ一定に制御し、気泡混入装置６０の電動モータ６２の回転速度を測定装置７０が測定した実含有量に基づいてフィードバック制御してもよい。この変形例では、気泡除去装置４０によって作動油から除去される気泡量が略一定である。この変形例では、実含有量が目標含有量よりも大きいと、気泡混入装置６０の電動モータ６２は、回転速度が低下するように制御される。電動モータ６２の回転速度が低下すると、タンク２０内で撹拌される作動油の量が低下し、タンク２０内で作動油に含有される気泡量が低下する。気泡除去装置４０によって除去される気泡量は略一定であるため、タンク２０内で作動油に含有される気泡量が低下することで、実含有量が低下し、実含有量と目標含有量との偏差が小さくなる。反対に、実含有量が目標含有量よりも小さいと、電動モータ６２は、回転速度が増加するように制御される。電動モータ６２の回転速度が増加すると、タンク２０内で作動油に含有される気泡量が増加する。これにより、実含有量が増加して、実含有量と目標含有量との偏差が小さくなる。
【0067】
以上のような各変形例においても、循環通路１０を流れる作動油の気泡含有量を所望の値へと制御することができる。
【0068】
なお、本明細書において、「気泡除去装置の制御弁及び気泡混入装置の作動を制御する」とは、第１制御弁５０、第２制御弁５５、及び電動モータ６２の作動状態（開度又は回転速度）をそれぞれ変化させるように制御することのみならず、いずれか一つ又は二つの作動状態が一定に維持されるように制御することも含むものである。
【0069】
次に、その他の変形例について説明する。
【0070】
上記実施形態では、油圧ポンプ３０は、循環通路１０内で作動油を循環させるポンプとして機能する一方、性能評価システム１における性能評価の評価対象でもある。これに対し、図５に示すように、評価対象となる油圧ポンプ３０を含む評価試験用の回路系統と、評価対象とは別の油圧ポンプ３０を含む気泡含有量調整用の回路系統と、をそれぞれ設けてもよい。図５に示す変形例では、気泡含有量調整システム１００における循環通路１０とは別に、タンク２０と評価対象である油圧ポンプＰとの間で作動油を循環させる評価用の第２循環通路１５が設けられる。評価測定装置２は、第２循環通路１５に設けられ、油圧ポンプＰから吐出される作動油の圧力及び流量を測定する。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。また、性能評価の評価対象は、ポンプに限らず、液圧モータなど、その他の液圧機器であってもよい。
【0071】
また、上記実施形態では、気泡混入装置６０は、タンク２０内に設けられるギヤ６１ａ，６１ｂと、当該ギヤ６１ａ，６１ｂを駆動する電動モータ６２と、を有する。これに対し、気泡混入装置６０は、上記実施形態の構成に限らず、循環通路１０内を流れる作動油に気泡を含有させることができるものであれば、その他の構成でもよい。例えば、気泡混入装置６０は、エアコンプレッサーと、当該エアコンプレッサーから吐出される空気を循環通路１０内の作動油に含有させるノズルと、を備えるものでもよい。この場合には、エアコンプレッサーの駆動源（電動モータ等）の作動やノズルを通過する空気の流量を制御する制御弁の作動をコントローラ８０によって制御して、気泡混入装置６０が作動油に含有させる気泡量を調整すればよい。
【0072】
また、上記実施形態では、測定装置７０は、気泡除去装置４０からタンク２０に導かれる作動油の気泡含有量を測定する。これに対し、測定装置７０が循環通路１０のどの位置において作動油の気泡含有量を測定するかは、任意の構成とすることができる。なお、上述のように、油圧ポンプ３０にて発生する気泡の影響を抑制するためには、測定装置７０は、油圧ポンプ３０から吐出され気泡除去装置４０に導かれる作動油（言い換えれば吐出通路１２を通過する作動油）ではなく、気泡除去装置４０を通過して油圧ポンプ３０に吸い込まれる作動油（言い換えれば、環流通路、タンク２０、及び吸込通路１１を通過する作動油）の気泡含有量を測定することが望ましい。
【0073】
また、上記実施形態では、気泡除去装置４０に接続される導出通路１３及び排出通路１４にそれぞれ第１制御弁５０と第２制御弁５５とが設けられる。これに対し、気泡除去装置４０の作動を制御するには、少なくとも第１制御弁５０及び第２制御弁５５の一方が設けられていればよい。また、第１制御弁５０及び第２制御弁５５は、比例ソレノイドバルブに限られず、コントローラ８０によって開度が制御されるものであれば、その他のバルブであってもよい。
【0074】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【0075】
気泡含有量調整システム１００は、作動油を貯留するタンク２０と、タンク２０に貯留される作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプ３０と、タンク２０と油圧ポンプ３０との間で作動油を循環させる循環通路１０と、循環通路１０に設けられ作動油中の気泡を除去する気泡除去装置４０と、循環通路１０を流れる作動油に気泡を含有させる気泡混入装置６０と、循環通路１０を流れる作動油の気泡の含有量を測定する測定装置７０と、作動油中の気泡の含有量を調整するためのコントローラ８０と、を備え、循環通路１０は、油圧ポンプ３０から吐出される作動油を気泡除去装置４０に導く吐出通路１２と、気泡除去装置４０によって気泡が除去された作動油を導く導出通路１３と、気泡除去装置４０によって除去される気泡を排出する排出通路１４と、を有し、気泡除去装置４０は、導出通路１３を通過する作動油及び排出通路１４を通過する作動油の少なくとも一方の流量を制御する制御弁（第１制御弁５０、第２制御弁５５）を有し、コントローラ８０は、測定装置７０の測定結果に基づき、気泡除去装置４０の制御弁（第１制御弁５０、第２制御弁５５）及び気泡混入装置６０の作動を制御する。
【0076】
この構成では、作動油中の気泡の含有量を増加させる気泡混入装置６０及び作動油中の気泡の含有量を減少させる気泡除去装置４０の作動を制御することで、作動油中の気泡の含有量を増減させることができる。したがって、作動油の気泡の含有量を調整することができる。
【0077】
また、気泡含有量調整システム１００では、制御弁（第１制御弁５０、第２制御弁５５）は、導出通路１３及び排出通路１４のそれぞれに設けられる。
【0078】
この構成では、気泡が除去されて導出通路１３を通過する作動油の流量と除去された気泡を含んで排出通路１４を通過する作動油の流量との両方が制御されるため、気泡除去装置４０によって除去される気泡量の調整の自由度が向上する。
【0079】
また、気泡含有量調整システム１００では、測定装置７０は、油圧ポンプ３０から吐出され気泡除去装置４０を通過してタンク２０に導かれる作動油の気泡含有量を測定する。
【0080】
この構成では、測定装置７０は、油圧ポンプ３０から吐出され気泡除去装置４０に導かれる作動油ではなく、気泡除去装置４０を通過して油圧ポンプ３０に吸い込まれる作動油の気泡含有量を測定する。このため、油圧ポンプ３０の内部で気泡が発生しても、その分に応じて気泡除去装置４０によって気泡が除去されるため、油圧ポンプ３０の内部での気泡の発生の有無にかかわらず、作動油の気泡含有量を所望の値に制御することができる。
【0081】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0082】
１０…循環通路、１２…吐出通路、１３…導出通路、１４…排出通路、２０…タンク、３０…油圧ポンプ（ポンプ）、４０…気泡除去装置、５０…第１制御弁（制御弁）、５５…第２制御弁、６０…気泡混入装置、７０…測定装置、８０…コントローラ、１００…気泡含有量調整システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】