特許 7497170 作業機械

(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】2024-05-31

(45)【発行日】2024-06-10

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 21/041 20190101AFI20240603BHJP

   C10M 105/32 20060101ALI20240603BHJP

   C10M 105/36 20060101ALI20240603BHJP

   C10M 133/16 20060101ALI20240603BHJP

   B01J 20/18 20060101ALI20240603BHJP

   C10N 40/08 20060101ALN20240603BHJP

【ＦＩ】

F15B21/041

C10M105/32

C10M105/36

C10M133/16

B01J20/18 B

C10N40:08

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020032743

(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公開番号】P2021134874

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-08-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】嘉本 大五郎

(72)【発明者】

【氏名】太田 亮

(72)【発明者】

【氏名】南 亘

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 茂行

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１９９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６２６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１６５８０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１０／０６４３４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０９６８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１４２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１４４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０２８２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２３９４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１９２１５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ ２０／００－２１／１２

Ｃ１０Ｍ １０５／３２

Ｃ１０Ｍ １３３／１６

Ｂ０１Ｊ ２０／１８

Ｃ１０Ｎ ４０：０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧作動油と、前記油圧作動油を加圧する油圧ポンプを有する油圧システムと、前記油圧作動油により駆動するアクチュエータとを備える作業機械であって、
前記油圧作動油が、エステル油を含有する基油を含み、
前記油圧システムが、前記油圧作動油の水分を吸着する吸着材料を含む水分吸着機構をさらに有し、
前記水分吸着機構が、前記吸着材料を不織布の袋又は底面及び側面に孔を多数あけた筒型の金属製容器に入れたものであり、
前記油圧システムがオイルタンクをさらに有し、前記水分吸着機構が、前記オイルタンク内における前記オイルタンクの底面よりも前記油圧作動油の油面に近い位置に、前記吸着材料における前記オイルタンクの前記底面側の部分が配置されるように、前記オイルタンク内における前記オイルタンクの前記底面から離れた前記油圧作動油の前記油面近傍に設置されており、
前記水分吸着機構が、前記吸着材料として合成ゼオライトを含み、前記合成ゼオライトが、３Ａ型合成ゼオライト、４Ａ型合成ゼオライト、５Ａ型合成ゼオライト、及び１３Ｘ型合成ゼオライトからなる群から選択される１種以上である、
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

前記油圧作動油の基油が、前記エステル油としてジエステル油を含有することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記油圧作動油が、ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミドを添加剤として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記油圧作動油の水分量が３５０質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧作動油と、油圧作動油を加圧する油圧ポンプを有する油圧システムと、油圧作動油により駆動するアクチュエータとを備える作業機械に関し、より詳しくは油圧作動油として生分解性油圧作動油を備える作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルやホイールローダー等の作業機械では、作業を行う際の動力源として油圧を使用しており、圧力の伝達には油圧作動油が用いられる。油圧作動油は、エンジンやモーター等を動力とする油圧ポンプで加圧された後、油圧バルブで圧力及び流量を調整し、作業を行う部分であるアクチュエータに送られ、動作のための動力を伝達する。動力伝達を終えた油圧作動油はオイルクーラーで冷却され、オイルフィルタで不純物をろ過した後、オイルタンクへと戻される。

【0003】

上記のように動力伝達に使用される油圧作動油は、原油を精製して得られる基油と複数の添加剤とから構成されている。基油は、鉱物油と合成油とに大別され、作業機械用油圧作動油の大半は鉱物油を使用しているが、生分解性が必要とされる場合等では、合成油が用いられる。また、添加剤としては、清浄分散剤、酸化防止剤、耐加重添加剤、さび止め剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、乳化剤、抗乳化剤、かび防止剤、及び固体潤滑剤等が機能向上を目的として使用される。しかしながら、添加剤に含まれる金属成分は、油圧作動油の劣化時に発生するスラッジの原因となるため必要最小限の添加にとどめられる。

【0004】

近年、環境保護の観点から、油圧作動油が漏洩した場合でも、自然界に存在する微生物によって分解され、環境への影響が小さい生分解性油圧作動油が用いられるようになってきている。生分解性油圧作動油は、合成油であるエステル油や動植物油を含有する基油を含み、これらの基油に複数種の添加剤を混合して作製される。エステル油には、モノエステル油、ジエステル油、ポリオールエステル油、及びリン酸エステル油等の種類があり、動植物油にはパーム油、ナタネ油、及びヒマシ油等があるが、生分解性油圧作動油にはジエステル油が多く用いられる。油圧作動油は、作業機械中で高い圧力や高温の環境で使用されることから、酸化や加水分解により劣化する。特にエステル油は、油中に溶解する水分が数百から数千ｐｐｍと鉱物油と比べて高く、溶解した水分による加水分解が起こりやすく劣化が早く進む。油圧作動油の劣化により酸価が高くなると、油圧配管の腐食や劣化で発生したスラッジにより配管が目詰まりする等の作業機械の不具合が発生する。

【0005】

エステル油を含有する基油を含む油圧作動油が用いられた作業機械等の油圧機械としては、例えば、特許文献１には、（Ａ）炭化水素油、合成エステル油及び油脂から選ばれる少なくとも１種の基油、（Ｂ）一般式Ｒ^１－Ｎ＝Ｃ＝Ｎ－Ｒ^２（Ｒ^１及びＲ^２は炭素数４～２６のアルキル基等を示す。）で示されるカルボジイミド化合物及び／又はエポキシ化合物を組成物全量基準で０．０１～２質量％、及び（Ｃ）硫黄含有リン酸エステル油、酸性リン酸エステル油、酸性リン酸エステル油アミン塩及び亜リン酸エステル油から選ばれる少なくとも１種類の摩耗防止剤を組成物全量基準で０．００１～５質量％、を含有する難燃性油圧作動油組成物が用いられた油圧機械が開示されている。この油圧機械において、油圧作動油は、災発生の危険性が高く、高温かつ高圧下で使用される用途に最適で、さらに高圧ポンプへの適用可能な、耐摩耗性、耐焼き付き性、スラッジ抑制性能に優れ、特に加水分解しにくく長期間使用可能なものとなっている。また、特許文献２には、低温流動性に優れ、粘度指数の高いジカルボン酸ジエステル油を含有する油圧作動油が用いられることが、開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１０／０６４３４７号

【文献】特開２００６－９６８４９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、例えば、特許文献１及び２等に開示されたエステル油を含有する基油を含む油圧作動油が用いられた作業機械でも、加水分解により油圧作動油の劣化が進行することを十分に抑制することができなかった。このため、機械に不具合が発生することを抑制するためには油圧作動油の交換を短い期間で実施する必要があり、油圧作動油の交換までの運転可能時間を長くすることが難しかった。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エステル油を含有する基油を含む油圧作動油を使用した場合でも、油圧作動油の劣化を抑制することで、運転可能時間を長くすることができる作業機械を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の作業機械は、油圧作動油と、上記油圧作動油を加圧する油圧ポンプを有する油圧システムと、上記油圧作動油により駆動するアクチュエータとを備える作業機械であって、上記油圧作動油が、エステル油を含有する基油を含み、上記油圧システムが、上記油圧作動油の水分を吸着する吸着材料を含む水分吸着機構をさらに有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、油圧作動油の劣化を抑制することで、運転可能時間を長くすることができる。

【0011】

以上に説明した内容以外の本発明の課題、構成、及び効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態の作業機械を示す概略断面図である。

【図2】第１実施形態の作業機械におけるオイルタンクを示す概略斜視図である。

【図3】第２実施形態の作業機械における油圧システムを示す概略図である。

【図4】実施例１及び比較例１における稼働時間に対する全酸価（劣化度）の変化を示すグラフである。

【図5】エステル系油圧作動油Ａ及びエステル系油圧作動油Ｂ並びに鉱物油系油圧作動油における試験時間に対する全酸価の変化を示すグラフである。

【図6】３Ａ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｃ及び１３Ｘ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｄにおける経過時間に対する水分量の変化を示すグラフである。

【図7】エステル系油圧作動油Ｅ及びエステル系油圧作動油Ｆにおける試験時間に対する全酸価の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る実施形態の作業機械は、油圧作動油と、上記油圧作動油を加圧する油圧ポンプを有する油圧システムと、上記油圧作動油により駆動するアクチュエータとを備える作業機械であって、上記油圧作動油が、エステル油を含有する基油を含み、上記油圧システムが、上記油圧作動油の水分を吸着する吸着材料を含む水分吸着機構をさらに有することを特徴とする。
以下、本発明に係る実施形態の作業機械として、第１実施形態及び第２実施形態の作業機械を説明する。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の作業機械を示す概略断面図である。図２は、第１実施形態の作業機械におけるオイルタンクを示す概略斜視図である。

【0015】

図１に示すように、第１実施形態の作業機械１は、走行体１ａとその上に設置された旋回体１ｂとを備えている。作業機械１は、油圧作動油２と、油圧作動油２を用いる油圧システム４と、油圧作動油２により駆動するブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ６Ｂ、及びバケットシリンダ６Ｃを含むアクチュエータ６とを備えている。

【0016】

油圧作動油２は、ジエステル油を含有する基油を含んでいる。作業機械１には、主にブーム８Ａ、アーム８Ｂ、及びバケット８Ｃを含むフロント（作業装置）８が取り付けられている。作業機械１は、ブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ６Ｂ、及びバケットシリンダ６Ｃを含むアクチュエータ６の動作により、それぞれブーム８Ａ、アーム８Ｂ、及びバケット８Ｃを駆動する。

【0017】

油圧システム４は、旋回体１ｂ内に配置された、エンジン（動力源）９、油圧作動油２を加圧する油圧ポンプ１０、油圧作動油２を貯めるオイルタンク１１、オイルフィルタ１２、オイルクーラー１３、及び油圧バルブ１４、並びに作動油ライン２４を有している。さらに、油圧システム４は、図２に示すように、オイルタンク１１内に設置された水分吸着機構１５を有している。水分吸着機構１５は、底面及び側面に孔を多数あけた金属製容器１６と、金属製容器１６内に吸着材料１７として入れられた合成ゼオライトとを含む。吸着材料１７は、オイルタンク１１の底面から離れた油圧作動油２の油面２Ｓ近傍に配置されている。

【0018】

オイルタンク１１は、図２に示すように、吸込みポート１８と、戻りポート１９と、側面に設けられたオイルゲージ２０と、底面に設けられたドレインポート２１と、上面に設けられたエアブリーザ２２とを有している。オイルフィルタ１２は、油圧作動油をろ過するフィルタエレメントを有している。フィルタエレメントは、セルロース製ろ紙を折り曲げることで襞を作り円筒形にしたものをエレメントケース及びエレメント蓋で固定したものである。

【0019】

第１実施形態の作業機械１では、オイルタンク１１に貯められた油圧作動油２は、吸込みポート１８から吸い出された後に、油圧ポンプ１０で加圧されて作業機械１の各所に送られる。油圧作動油２は、作業機械１において、アクチュエータ６を動作させることで動力を伝達した後に、オイルクーラー１３で冷却され、戻りポート１９からオイルタンク１１に戻る。この際、油圧作動油２は、戻りポート１９からオイルフィルタ１２のエレメントケース内に流れ込み、オイルフィルタ１２のフィルタエレメントでろ過されることでスラッジ等が除去された後に、オイルタンク１１に戻る。オイルタンク１１内の油圧作動油２の水分は、オイルタンク１１内に設置された水分吸着機構１５の金属製容器１６内に入れられた吸着材料１７（合成ゼオライト）により吸着される。

【0020】

従って、第１実施形態の作業機械１では、オイルタンク１１内に設置された水分吸着機構１５に含まれる吸着材料１７（合成ゼオライト）により、オイルタンク１１内の油圧作動油２の水分を吸着することができる。これにより、水分及び熱による油圧作動油２の加水分解を抑制し、油圧作動油２の劣化を抑制することで、作業機械１の運転可能時間を長くすることができる。

【0021】

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の作業機械における油圧システムを示す概略図である。

【0022】

第２実施形態の作業機械は、第１実施形態と同様に、走行体とその上に設置された旋回体とを備えている。作業機械は、第１実施形態と同様に、油圧作動油と、油圧作動油を用いる油圧システムと、油圧作動油により駆動するブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダを含むアクチュエータとを備えている。

【0023】

油圧作動油は、ジエステル油を含有する基油を含んでいる。作業機械には、第１実施形態と同様に、主にブーム、アーム、及びバケットを含むフロントが取り付けられている。作業機械は、第１実施形態と同様に、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダの動作により、それぞれブーム、アーム、及びバケットを駆動する。

【0024】

図３に示すように、第２実施形態の作業機械の油圧システム４は、旋回体（図示せず）内に配置された、エンジン９、油圧作動油２を加圧する油圧ポンプ１０、油圧作動油２を貯めるオイルタンク１１、オイルフィルタ１２、オイルクーラー１３、及び油圧バルブ１４、並びに作動油ライン２４、及びリリーフバルブ２５を有している。さらに、油圧システム４は、オイルフィルタ１２の後段に設置された水分吸着機構１５を有している。水分吸着機構１５は、一方の端面及び他方の端面に油圧作動油の吸入ポート１６ａ及び排出ポート１６ｂを設けた円筒型の金属製容器１６と、金属製容器１６内に吸着材料１７として入れられた合成ゼオライトとを含む。

【0025】

オイルタンク１１は、第１実施形態と同様に、吸込みポートと、戻りポートと、側面に設けられたオイルゲージと、底面に設けられたドレインポートと、上面に設けられたエアブリーザとを有している。オイルフィルタ１２は、第１実施形態と同様に、油圧作動油をろ過するフィルタエレメントを有している。フィルタエレメントは、セルロース製ろ紙を折り曲げることで襞を作り円筒形にしたものをエレメントケース及びエレメント蓋で固定したものである。

【0026】

第２実施形態の作業機械では、オイルタンク１１に貯められた油圧作動油２は、吸込みポートから吸い出された後に、油圧ポンプ１０で加圧されて作業機械１の各所に送られる。油圧作動油２は、作業機械１において、アクチュエータ６を動作させることで動力を伝達した後に、オイルクーラー１３で冷却される。続いて、油圧作動油２は、オイルフィルタ１２のエレメントケース内に流れ込み、オイルフィルタ１２のフィルタエレメントでろ過されることでスラッジ等が除去される。その後、油圧作動油２は水分吸着機構１５の金属製容器１６に吸入ポート１６ａから流れ込み金属製容器１６から排出ポート１６ｂを介して排出される。その後、油圧作動油２は、戻りポートからオイルタンク１１に戻る。油圧作動油２が水分吸着機構１５の金属製容器１６に流れ込み金属製容器１６から排出されるまでの間に、油圧作動油２の水分は金属製容器１６内に入れられた吸着材料１７（合成ゼオライト）により吸着される。

【0027】

従って、第２実施形態の作業機械では、油圧システム４においてオイルフィルタ１２の後段に設置された水分吸着機構１５に含まれる吸着材料１７（合成ゼオライト）により、水分吸着機構１５に流れ込む油圧作動油２の水分を吸着することができる。これにより、水分及び熱による油圧作動油２の加水分解を抑制し、油圧作動油２の劣化を抑制することで、作業機械の運転可能時間を長くすることができる。

【0028】

続いて、本発明の作業機械の構成について、詳細に説明する。

【0029】

１．油圧作動油
油圧作動油は、油圧ポンプで加圧され、圧力により動力をアクチュエータに伝達するものである。また、油圧ポンプやアクチュエータ内の摺動箇所において潤滑油としての機能も持つ。

【0030】

油圧作動油は、エステル油を含有する基油を含む。一般的に油圧作動油に含まれる基油には、原油を精製することで得られる鉱物油又は原油等を原料として合成される合成油等が用いられているが、自然環境で微生物等により分解される生分解性が求められる場合にはエステル油や植物油等が使用され、耐熱性等の観点からこれらの中でもエステル油が一般的に用いられている。エステル油は、油中に溶解する水分が数百から数千ｐｐｍと鉱物油と比べて高く、溶解した水分による加水分解が起こりやすく劣化が早く進む。本発明では、後述する水分吸着機構により油圧作動油の水分を吸着することで、油圧作動油の基油に含有されるエステル油の劣化を抑制できる。

【0031】

エステル油としては、特に限定されないが、例えば、モノエステル油、ジエステル油、ポリオールエステル油、リン酸エステル油等が挙げられる。中でもジエステル油等が好ましい。コストや粘度特性等の観点から有利であり、使用頻度が高いからである。

【0032】

油圧作動油は、エステル油を含有する基油を含むものであれば特に限定されないが、添加剤を含むものが好ましい。基油だけでは不足する様々な機能を補われるからである。

【0033】

添加剤としては、例えば、清浄分散剤、酸化防止剤、耐荷重添加剤、さび止め剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、乳化剤、消泡剤、抗乳化剤、かび防止剤、固体潤滑、及び加水分解抑制剤等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。

【0034】

清浄分散剤としては、例えば、有機酸金属化合物、中性・過塩基性金属、過塩基性金属スルホネート、過塩基性金属フェネート、過塩基性金属スルホネート、コハク酸イミド、コハク酸エステル、及びベンジルアミン等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、ジチオリン酸亜鉛、有機硫黄化合物、ヒンダードフェノール、及び芳香族アミン等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。耐荷重添加剤としては、例えば、長鎖脂肪酸、脂肪酸エステル、高級アルコール、アルキルアミン、リン酸エステル、ジチオリン酸亜鉛、有機硫黄、リン化合物、及び有機ハロゲン化合物等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。

【0035】

さび止め剤としては、例えば、カルボン酸、スルホネート、リン酸塩、アルコール、及びエステル等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。腐食防止剤としては、例えば、含窒素化合物及びジチオリン酸亜鉛等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。金属不活性化剤としては、例えば、含窒素化合物等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。

【0036】

粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、オレフィンコポリマー、スチレンオレフィンコポリマー、及びポリイソブチレン等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。流動点降下剤としては、例えば、ポリメタクリレート、アルキル化芳香族化合物、フマレート・酢酸ビニル共重合物、及びエチレン・酢酸ビニル共重合物等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。乳化剤としては、例えば、エチレンオキサイド付加物、エステル、カルボン酸塩、硫酸エステル、スルホン酸塩、リン酸エステル、アミン誘導体、及び４級アンモニウム塩等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。

【0037】

消泡剤としては、例えば、ポリメチルシロキサンやシリケート、有機フッ素化合物、金属石けん、脂肪酸エステル、リン酸エステル、高級アルコール、及びポリアルキレングリコール等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。抗乳化剤としては、例えば、エチレンオキサイド付加物やエチレンオキサイド・プロピレンオキサイドブロックポリマー、及び４級アンモニウム塩等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。かび防止剤としては、フェノール化合物、ホルムアルデヒデ供与体化合物、及びサリチリアニリド化合物等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。

【0038】

固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、四フッ化エチレンポリマー、フッ化グラファイト、及びフラーレン等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。加水分解抑制剤としては、例えば、ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド等のイミド系化合物が挙げられる。

【0039】

油圧作動油としては、添加剤として加水分解抑制剤を含むものが好ましく、中でもイミド系化合物等を含むものが好ましく、特にビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド等を含むものが好ましい。加水分解を抑制することで油圧作動油の劣化を抑制できるので、運転可能時間を顕著に長くすることができるからである。

【0040】

油圧作動油の水分量としては、例えば、３５０質量ｐｐｍ以下が好ましい。加水分解により油圧作動油の劣化が進行することを抑制できるからである。

【0041】

２．水分吸着機構
水分吸着機構は、上記油圧作動油の水分を吸着する吸着材料を含むものである。
吸着材料としては、油圧作動油の水分を吸着するものであれば特に限定されないが、例えば、合成ゼオライト及びイオン交換樹脂等が挙げられる。吸着材料としては、中でも合成ゼオライト等が好ましい。油圧作動油の水分を吸着する性能が高いからである。

【0042】

合成ゼオライトは、シリコン及びアルミニウムの酸化物を主成分とし、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、又はバリウム等の金属酸化物を含有する化合物であり、微細な細孔を有し、微細な細孔で水分等を吸着することができる。合成ゼオライトの細孔径は、シリコン及びアルミニウムの比、並びに含有する金属酸化物の種類及び量により変化する。

【0043】

合成ゼオライトとしては、例えば、３Ａ型合成ゼオライト（細孔径：約０．３ｎｍ）、４Ａ型合成ゼオライト（細孔径：約０．４ｎｍ）、５Ａ型合成ゼオライト（細孔径：約０．５ｎｍ）、及び１３Ｘ型合成ゼオライト（細孔径：約１．０ｎｍ）からなる群から選択される１種以上が挙げられるが、３Ａ型合成ゼオライト、４Ａ型合成ゼオライト、及び５Ａ型合成ゼオライトからなる群から選択される１種以上が好ましい。細孔径が大きくなると水以外の物質を吸着する恐れがあるが、これらの１種以上であれば細孔径が小さいためその恐れが少ないからである。

【0044】

合成ゼオライトの形状としては、特に限定されないが、例えば、ビーズ状、ペレット状、及び粉状等が挙げられる。

【0045】

水分吸着機構は、吸着材料により油圧作動油の水分を吸着できるものであれば特に限定されないが、吸着材料をセルロースや化学繊維から作製された不織布等の袋や孔を多数あけた金属製容器等に入れたものでもよい。合成ゼオライト等の吸着材料の粉や破砕紛が油圧作動油に混入し、油圧ポンプ等の摺動面を傷つけること等を防止できるからである。

【0046】

水分吸着機構の設置位置は、油圧システム内で油圧作動油の水分を吸着できる位置であれば特に限定されないが、例えば、オイルタンク内の位置及びオイルフィルタの後段の位置等が挙げられる。これらの設置場所の中でも、オイルタンク内の位置等が好ましい。水分吸着機構が油圧作動油と接する時間が長くなるからである。さらに、オイルタンクの内部の位置の中でも、特に油圧作動油の油面近傍等のようなタンク底面からできる限り離れた位置が好ましい。オイルタンク内で油圧作動油中に溶解しきれない水分はタンク底面に溜まるので、タンク底面からできる限り離れた配置することで底面に溜まる水分との接触を防止することにより、水分吸着機構をより効果的に作用させることができるからである。

【0047】

３．作業機械
作業機械は、油圧作動油と、上記油圧作動油を加圧する油圧ポンプを有する油圧システムと、上記油圧作動油により駆動するアクチュエータとを備え、上記油圧システムが、上記油圧作動油の水分を吸着する吸着材料を含む水分吸着機構をさらに有し、アクチュエータの動作により作業装置を駆動することができる構造を備える。

【0048】

油圧ポンプは、作業装置を駆動するため油圧作動油に圧力を加える機構であり、エンジンや電動モーターを動力源として用いる。油圧ポンプとしては、特に限定されないが、例えば、ピストンポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、スクリューポンプ、斜板式アキシャルピストンポンプ、斜軸式アキシャルピストンポンプ、及びラジアルピストンポンプ等が挙げられる。本発明ではいずれかの油圧ポンプを用いることができる。

【0049】

アクチュエータは、油圧により駆動する機械装置である。アクチュエータとしては、特に限定されないが、例えば、油圧シリンダ及び油圧モーター等が挙げられる。また、油圧を制御する装置としては、特に限定されないが、例えば、油圧制御弁、流量制御弁、及び方向制御弁等が挙げられる。これらを組み合わせることで油圧バルブを構成することができる。

【0050】

オイルタンクとしては、作業機械の大きさに合わせた大きさのものを使用することができる。オイルタンクとしては、特に限定されないが、オイルゲージやエアブリーザ取り付けたものを使用してもよい。オイルクーラーとしては、特に限定されないが、例えば、空冷式及び水冷式等が挙げられる。オイルクーラーとしては、銅やアルミ等の金属で構成したチューブやフィンで熱交換を行い、オイルを冷却するものを使用してもよい。

【0051】

オイルフィルタは、油圧作動油から不純物をろ過し、清浄性を確保するための機構である。オイルフィルタとしては、油圧作動油の量や油圧の大きさにより、適したオイルフィルタを選択して使用することができる。フィルタの材質としては、特に限定されず一般的なものを使用することができるが、例えば、セルロース等の有機物が挙げられる。オイルフィルタとしては、特に限定されないが、例えば、セルロース製ろ紙を折り曲げることで多数の襞を付けた円筒形のや板状のもの等が挙げられる。ろ紙の密度や粗さの選定によりろ過性能を変えることができる。

【実施例】

【0052】

以下、本発明に係る実施形態の作業機械について、実施例及び比較例並びに参考例を挙げてさらに具体的に説明する。

【0053】

［実施例１］
実施例１の作業機械は、第１実施形態の作業機械の一例である。実施例１の作業機械１では、下記表１に示すように、油圧作動油２は、基油としてジエステル油を含み、添加剤として清浄分散剤や酸化防止剤等を含んでいる。また、オイルタンク１１は、容量が約２００Ｌのものである。さらに、油圧システム４は、オイルタンク１１内に設置された水分吸着機構１５を有している。また、水分吸着機構１５は、底面及び側面に直径３ｍｍ程度の孔を多数あけた金属製容器１６と、金属製容器１６内に入れられた吸着材料１７とを含み、吸着材料１７は約３．０ｋｇの３Ａ型合成ゼオライト（細孔径：０．３ｎｍ）である。また、吸着材料１７は、オイルタンク１１の底面から離れた油圧作動油２の油面２Ｓ近傍に配置されている。

【0054】

［実施例２］
実施例２の作業機械は、第２実施形態の作業機械の一例である。実施例２の作業機械１では、下記表１に示すように、油圧作動油２は、実施例１の作業機械と同一のものが用いられている。また、オイルタンク１１は、容量が約２００Ｌのものである。さらに、油圧システム４は、オイルフィルタ１２の後段に設置された水分吸着機構１５を有している。また、水分吸着機構１５は、一方の端面及び他方の端面に油圧作動油の吸入ポート１６ａ及び排出ポート１６ｂを設けた円筒型の金属製容器１６と、金属製容器１６内に入れられた吸着材料１７とを含み、吸着材料１７は約３．０ｋｇの４Ａ型合成ゼオライト（細孔径：０．４ｎｍ）である。

【0055】

［実施例３］
実施例３の作業機械１は、下記表１に示すように、吸着材料１７が約３．０ｋｇの５Ａ型合成ゼオライト（細孔径：０．５ｎｍ）である点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0056】

［実施例４］
実施例４の作業機械１は、下記表１に示すように、吸着材料１７がオイルタンク１１の底面に配置されている点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0057】

［実施例５］
実施例５の作業機械１は、下記表１に示すように、吸着材料１７が約３．０ｋｇの１３Ｘ型合成ゼオライト（細孔径：１．０ｎｍ）である点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0058】

［実施例６］
実施例６の作業機械１は、下記表１に示すように、油圧作動油２が、加水分解抑制剤（添加剤）として、１．０質量％のビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミドをさらに含んでいる点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0059】

［比較例１］
比較例１の作業機械１は、下記表１に示すように、水分吸着機構１５を有していない点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0060】

［比較例２］
比較例２の作業機械１は、下記表１に示すように、水分吸着機構１５を有していない点、油圧作動油が基油として鉱物油を含んでいる点、並びに油圧作動油が添加剤として清浄分散剤、酸化防止剤、耐荷重添加剤、粘度指数向上剤、消泡剤、及び抗乳化剤を含んでいる点において、実施例１の作業機械と異なっている。

【0061】

［評価］
実施例１～６並びに比較例１及び２の作業機械を実際に稼働し、稼働時間毎に油圧作動油の劣化度を示す全酸価［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を指示薬滴定法（ＪＩＳ Ｋ ２５０１）により測定した。また、各実施例及び各比較例の作業機械について、全酸価が閾値（２．０ｍｇＫＯＨ／ｇ）を超えるまでは作業機械の運転が可能であることを前提とし、全酸価が閾値となる時の稼働時間を運転可能時間として求めた。比較例１の運転可能時間を基準として規格化した実施例１～６並びに比較例１及び２の運転可能時間を下記表１に示す。図４は、実施例１及び比較例１における稼働時間に対する全酸価（劣化度）の変化を示すグラフである。図４では、全酸価の閾値及び運転可能時間を合わせて示し、稼働時間及び運転可能時間を比較例１の運転可能時間を基準として規格化して示した。

【0062】

実施例１～６並びに比較例１及び２の作業機械を実際に稼働した場合において、作業機械稼働中の油圧作動油の水分量を測定した。具体的には、作業機械の稼働を開始してから５時間経過後における油圧作動油の水分量［質量ｐｐｍ］をカールフィッシャー式電量滴定法（ＪＩＳ Ｋ ２２７５）により測定した。測定結果を下記表１に示す。さらに、実施例１～６並びに比較例１及び２の作業機械に用いられた油圧作動油の生分解性を測定した。測定結果を下記表１に示す。

【0063】

【表1】

【0064】

上記表１及び図４に示すように、実施例１～３及び実施例５の作業機械の運転可能時間は、水分吸着機構を有していない比較例１の作業機械と比べて約２倍となった。また、上記表１に示すように、実施例１～３並びに実施例５の作業機械稼働中の油圧作動油の水分量は、いずれも１３０質量ｐｐｍ以下となった。この結果から、作業機械のオイルタンク内又はオイルフィルタの後段に水分吸着機構を設置することにより、油圧作動油の水分量を低減することができるために、生分解性を有するジエステル油等の水分を多く含有する基油を含む油圧作動油を使用した場合でも、油圧作動油の劣化の進行を抑制し、作業機械の運転可能時間を長くすることができると考えられる。

【0065】

上記表１に示すように、実施例４の作業機械の運転可能時間は、水分吸着機構を有していない比較例１の作業機械と比べて約１．５倍となったが、実施例１の運転可能時間と比べて短くなった。これは、実施例４の作業機械では、吸着材料がオイルタンクの底面に配置されているために、吸着材料は油圧作動油から分離しオイルタンクの底面に溜まった水分を吸着することになり、油圧作動油中に溶解した水分をあまり吸着できなくなる結果、油圧作動油が加水分解したためであると考えられる。さらに、実施例４の作業機械稼働中の油圧作動油の水分量は、３５０質量ｐｐｍとなり、実施例１と比べて高い値となった。これは、同様の理由のためと考えられる。

【0066】

上記表１に示すように、実施例６の作業機械の運転可能時間は、水分吸着機構を有していない比較例１の作業機械と比べて約４倍となった。この結果から、油圧作動油２が、加水分解抑制剤（添加剤）としてビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）カルボジイミドを含むことにより、加水分解を抑制することで油圧作動油の劣化を抑制できるので、運転可能時間を顕著に長くすることができると考えられる。

【0067】

これに対し、比較例１の作業機械の運転可能時間は１．０となり、比較例１の作業機械稼働中の油圧作動油の水分量は１０６０質量ｐｐｍとなった。この結果から、作業機械の油圧システムに水分吸着機構を設置しない場合、油圧作動油の水分量を低減できないために、加水分解により油圧作動油の劣化が進行し、作業機械の運転可能時間が短くなると考えられる。

【0068】

比較例２の作業機械の運転可能時間は４．０となり、比較例２の作業機械稼働中の油圧作動油の水分量は６０質量ｐｐｍとなった。さらに、比較例２の作業機械に用いられた油圧作動油は生分解性が低かった。この結果から、油圧作動油として鉱物油を用いた場合、油圧作動油の水分量が小さくなり、油圧作動油の劣化の進行が遅くなる結果、作業機械の運転可能時間は長くなると考えられる。しかしながら、油圧作動油は生分解性が低いため漏洩時の環境への影響が大きくなると考えられる。

【0069】

［参考例１］
エステル系油圧作動油Ａ（水分量：１１００質量ｐｐｍ）及びエステル系油圧作動油Ｂ（水分量：３００質量ｐｐｍ）並びに鉱物油系油圧作動油（水分量：１００質量ｐｐｍ以下）について、ＩＳＯＴ試験（Indian Stirring Oxidation Stability Test（内燃機関潤滑酸化安定度試験））を１５０℃の試験条件で行い、試験時間毎に油圧作動油の劣化度を示す全酸価［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を測定した。図５は、エステル系油圧作動油Ａ及びエステル系油圧作動油Ｂ並びに鉱物油系油圧作動油における試験時間に対する全酸価の変化を示すグラフである。

【0070】

図５に示すように、エステル系油圧作動油Ａ及びエステル系油圧作動油Ｂの両方の全酸価は、試験時間が経過する従って顕著に増加した。これに対し、鉱物油系油圧作動油の全酸価は、試験時間が経過してもほとんど変化がなかった。これは、エステル系油圧作動油Ａ及びエステル系油圧作動油Ｂの水分量が鉱物油系油圧作動油より多いためと考えられる。

【0071】

［参考例２］
容器にエステル系油圧作動油Ｃ（初期水分量：１０６２質量ｐｐｍ）及び３Ａ型合成ゼオライト（細孔径：０．３ｎｍ）を入れ、一定時間毎に油圧作動油の水分量［質量ｐｐｍ］を測定した。同様に、容器にエステル系油圧作動油Ｄ（初期水分量：９２７質量ｐｐｍ）及び１３Ｘ型合成ゼオライト（細孔径：１．０ｎｍ）を入れ、一定時間毎に油圧作動油の水分量［質量ｐｐｍ］を測定した。図６は、３Ａ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｃ及び１３Ｘ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｄにおける経過時間に対する水分量の変化を示すグラフである。

【0072】

図６に示すように、３Ａ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｃ及び１３Ｘ型合成ゼオライトとともに入れたエステル系油圧作動油Ｄの両方の水分量は、時間が経過するに従って低減した。これは、どちらのエステル系油圧作動油の水分も合成ゼオライトにより時間が経過するに従って除去されていったためと考えられる。

【0073】

［参考例３］
エステル系油圧作動油Ｅ（水分量：１０００質量ｐｐｍ）及びエステル系油圧作動油Ｆ（水分量：１００質量ｐｐｍ）について、ＩＳＯＴ試験を１５０℃の試験条件で行い、試験時間毎に油圧作動油の劣化度を示す全酸価［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を測定した。なお、エステル系油圧作動油Ｆの水分量は合成ゼオライトを用いて予め１００質量ｐｐｍに低減されている。図７は、エステル系油圧作動油Ｅ及びエステル系油圧作動油Ｆにおける試験時間に対する全酸価の変化を示すグラフである。

【0074】

図７に示すように、エステル系油圧作動油Ｅ及びエステル系油圧作動油Ｆの両方の全酸価は、試験時間が経過する従って増加した。また、エステル系油圧作動油Ｅの全酸価の単位時間当たりの増加幅は、エステル系油圧作動油Ｆより大きくなった。これは、エステル系油圧作動油Ｆの水分量がエステル系油圧作動油Ｅより低いためと考えられる。

【0075】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0076】

１ 作業機械
１ａ 走行体
１ｂ 旋回体
２ 油圧作動油
２Ｓ 油面
４ 油圧システム
６ アクチュエータ
６Ａ ブームシリンダ
６Ｂ アームシリンダ
６Ｃ バケットシリンダ
８ フロント（作業装置）
８Ａ ブーム
８Ｂ アーム
８Ｃ バケット
９ エンジン（動力源）
１０ 油圧ポンプ
１１ オイルタンク
１２ オイルフィルタ
１３ オイルクーラー
１４ 油圧バルブ
１５ 水分吸着機構
１６ 金属製容器
１７ 吸着材料
１８ 吸込みポート
１９ 戻りポート
２０ オイルゲージ
２１ ドレインポート
２２ エアブリーザ
２４ 作動油ライン
２５ リリーフバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】