专利名称：工作液和使用该工作液的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封入装置内的液体封入空间中来使用的工作流体。本申请主张 2009年6月17日在日本提出申请的特愿2009-144620号专利申请的优先权，在本说明书中引用其内容。
背景技术：
一直以来众所周知，例如在下述专利文献1所示的隔振装置、专利文献2所示的喷墨打印机的墨加压机构等将工作流体封入液体封入空间中来使用的装置整体中，当液体封入空间的液压急剧下降时，在工作流体中发生产生气泡的气穴现象(cavitation)。专利文献1 日本特开昭60-34541号公报专利文献2 日本特开平5-64897号公报如果发生气穴现象，其后在液体封入空间的液压复原时，气泡自液体中消失(气穴破裂)而产生冲击波。因此，有可能发生例如异音、腐蚀(侵蚀、erosion)等。
发明内容
本发明是考虑了上述情况而做成的，其目的在于提供一种能够抑制在气穴破裂时所产生的冲击波的大小的工作流体。为解决上述问题，本发明提出以下的技术方案。本发明的工作流体封入装置内的液体封入空间中来使用，该工作流体包括互不相溶的第1液体和第2液体。并且，上述第2液体的含有重量比上述第1液体的含有重量小， 且在同一温度下，第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高。并且，上述第2液体的表面张力比上述第1液体的表面张力小。本发明中，封入液体封入空间中的工作流体包括互不相溶的第1液体及第2液体， 且第2液体的含有重量比第1液体的含有重量小。因此，本发明中，当工作流体在液体封入空间内流动时，无数粒状的第2液体以相互独立的状态分散于第1液体中。并且，在例如由于液体封入空间膨胀或因工作流体在液体封入空间内高速流动而导致液体封入空间的液压下降时，在蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高的第2液体中优先发生气穴。由此抑制液体封入空间发生较大的液压下降，从而抑制在第1液体中发生气穴。因此，即使在第1液体中发生气穴，也能抑制气泡变大。从而，能够将由于第1液体中的气穴破裂而产生的冲击波抑制为较小。另一方面，由于第2液体在第1液体中如上所述那样分散，所以能够抑制在该第2 液体中产生的气泡变大。因而，冷凝时气泡收缩速度的增大得到抑制，能够将由于第2液体中的气穴破裂而产生的冲击波抑制为较小。通过上述方法，能够抑制在气穴破裂时液体封入空间内的工作流体整体所产生的冲击波的大小。并且，分散于第1液体中的各个第2液体所产生的无数的冲击波相互干涉，其能量相互抵消。因此，如上所述那样将第2液体中产生的冲击波抑制为较小，并且气穴破裂时液体封入空间内的工作流体整体所产生的冲击波大小得到进一步抑制。另外，在这之后，当工作流体在液体封入空间内继续流动时，第2液体在第1液体中更加变小且在第1液体的整个区域中均勻分散。因此，能够更加有效地发挥上述作用效^ ο另外，与第1液体的主要成分相比蒸气压高且容易发生气穴的第2液体在工作流体中的含有重量比第ι液体的含有重量小。因此，能够利用第2液体来抑制第1液体的物理性质受到影响，能够使第1液体的物理性质发挥其作为工作流体的功能。另一方面，在本发明中，由于第2液体的表面张力比第1液体的表面张力小，所以能够可靠地使第2液体在第1液体中成为微小的粒状、相互独立地分散。因此，能够更加有效地发挥上述作用效果。另外，也可以是，上述第1液体含有乙二醇及丙二醇中的至少一种。并且，也可以是，上述第2液体含有硅油、矿物油、氟油及高级醇中的至少一种。并且，也可以是，含有50. 1重量％ 99. 9重量％的上述第1液体，并含有0. 1重量％ 49. 9重量％的上述第2液体。在上述情况下，利用第2液体能够可靠地抑制第1液体的物理性质受到影响，能够使第1液体的物理性质更加可靠地发挥其作为工作流体的功能。根据本发明的工作流体，能够抑制在气穴破裂时所产生冲击波的大小。
图1是本发明的检验试验所使用的试验装置的主要部分的剖视图。图2是图1所示试验装置的放大剖视图。图3是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。图4是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。图5是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。图6是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。图7是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。
具体实施例方式下面说明本发明的一个实施方式的工作流体。本实施方式的工作流体封入装置内的液体封入空间中来使用。并且，本实施方式的工作流体起到以下作用例如在装置内传递动能或热能等能量，或者吸收和减弱自装置外部所施加的载荷的作用等。并且，在液体封入空间中封入有该工作流体的装置中，基于工作流体的上述作用发挥其装置所要求的功能。该工作流体适宜用作下述情况等例如，封入喷墨打印机的墨加压机构、各种液压装置等中并在装置内部流动而传递动能的工作油；封入用于冷却液晶投影仪的液晶面板单元的冷却装置、其它冷却装置或加热装置中并在装置内部流动而传递热能的热介质(例如制冷剂等)；和封入隔振装置(例如汽车的发动机支座、悬架)中并在装置内部流动而吸收及减弱输入的振动的封入液体。
另外，在以上所例示的各装置中，工作流体被封入例如由液室以及流路等构成的上述液体封入空间，该液室由作动缸、密闭容器等形成，该流路由管、软管等形成。工作流体含有互不相溶的第1液体和第2液体。并且，在本实施方式中，所含第2液体的重量比所含第1液体的重量小，且在同一温度下，第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高。另外，第2液体的表面张力比第1液体的表面张力小。而且，第2液体的极性比第1液体的极性低。而且，第2液体的分子量比第1液体的分子量大。另外，在_30°C 100°C的温度范围内的至少一个温度点，第2液体的蒸气压比第1 液体的主要成分的蒸气压高，第2液体的表面张力比第1液体的表面张力小。另外，例如， 第2液体的蒸气压为第1液体的主要成分的蒸气压的2倍以上。优选的是，上述那样的第1液体含有例如乙二醇及丙二醇中的至少一种。并且，第 2液体能够列举出含有例如硅油、矿物油、氟油及高级醇中的至少一种的液体等。另外，第2 液体也可以含有例如硅油、矿物油、氟油、高级醇、芳香族化合物和酚醛类中的至少一种。另夕卜，在本说明书中，高级醇是指在常温(例如5°C 35°C)且大气压下为液体醇并且碳原子数为6以上的醇。在本实施方式中，工作流体含有50. 1重量％ 99. 9重量％的第1液体、0. 1重量％ 49. 9重量％的第2液体。优选的是，工作流体含有80重量％ 99. 9重量％的第1 液体、0. 1重量％ 20重量％的第2液体。如上所述，根据本实施方式的工作流体，封入液体封入空间的工作流体含有互不相溶的第1液体和第2液体，并且所含第2液体的重量比所含第1液体的重量小。因此，当工作流体在液体封入空间内流动时，无数的呈粒状的第2液体以彼此独立的状态分散于第 1液体中。并且，例如当由于液体封入空间膨胀或因工作流体在液体封入空间内高速流动而液体封入空间内的液压下降时，在蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高的第2液体中优先发生气穴。由此，抑制液体封入空间发生较大的液压下降，从而抑制在第1液体中发生气穴。并且，即使在第1液体中发生气穴，也能抑制气泡变大。因此，本实施方式能够将由于第1液体中的气穴破裂而产生的冲击波抑制为较小。另一方面，由于第2液体如上所述那样分散于第1液体中，所以能够抑制在该第2 液体中产生的气泡变大。因而，在本实施方式中，在冷凝时气泡收缩速度的增大得到抑制， 能够将由于第2液体中的气穴破裂而产生的冲击波抑制为较小。综上，本实施方式能够抑制在气穴破裂时液体封入空间内的工作流体整体中所产生的冲击波的大小。并且，本实施方式中，分散于第1液体中的各个第2液体所产生的无数的冲击波相互干涉，其能量相互抵消。因此，在本实施方式中，如上所述那样将第2液体中产生的冲击波抑制为较小，并且能够进一步抑制在气穴破裂时液体封入空间内的工作流体整体中所产生的冲击波的大小。另外，在这之后，若工作流体继续在液体封入空间内流动，则第2液体在第1液体中更加变小且在第1液体的整个区域中均勻分散，能够有效地发挥上述的作用效果。另外，本实施方式中，蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高、容易发生气穴的第2液体在工作流体中含有重量比所含第1液体的重量小。因此，能够抑制第2液体对第 1液体的物理性质的影响，能够使第1液体的物理性质发挥其作为工作流体的功能。另外，由于第2液体的表面张力比第1液体的表面张力小，所以能够可靠地使第2 液体在第1液体中成为细小的粒状、彼此独立地分散。因此，能够更加有效地发挥上述的作用效果。另外，在本实施方式中，第1液体含有乙二醇及丙二醇中的至少一种，第2液体含有硅油、矿物油、氟油及高级醇中的至少一种。而且，在本实施方式中，含有50. 1重量％ 99.9重量％的第1液体，0.1重量％ 49.9重量％的第2液体。因此，在本实施方式中，能够可靠地抑制第2液体对第1液体的物理性质的影响，能够使第1液体的物理性质更加可靠地发挥其作为工作流体的功能。另外，本发明的技术范围不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加种种变形。例如，工作流体不局限于含有2种液体，也可以含有3种以上的液体。另外，在上述实施方式中，第2液体的表面张力比第1液体的表面张力小，但并不局限于此。另外，本发明中，第1液体也可以由具有相溶性的多种成分(液体)组成。此时， 如果在同一温度下，第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高，则即使第1液体的蒸气压比第2液体的蒸气压高也可以。例如，当第1液体由具有相溶性的乙二醇(常温时的蒸气压为13. 4Pa、含有率96%、主要成分)和水(常温时的蒸气压为3173Pa、含有率 4%、副成分)的混合溶液组成时，第1液体(混合溶液)的蒸气压为400Pa，只要第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压(13. 4Pa)高，即使比第1液体的蒸气压(400Pa) 低，也能获得抑制气穴发生的效果。另外，在第2液体的蒸气压比水单体的蒸气压高的情况下，也可以使用水单体作为第1液体。即，第1液体可以是水单体、乙二醇单体、丙二醇单体、或者含有它们中的至少两种的混合物。另外，第2液体可以是硅油单体、矿物油单体、氟油单体、高级醇单体，或者含有它们中的至少两种的混合物。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地把上述实施方式中的构成要素替换成公知的构成要素，另外也可以适当地组合上述变形例。在此，为了检验上述作用效果的检验试验，进行了工作流体种类不同的第1检验试验 第4检验试验。首先，参照
该检验试验所使用的试验装置。如图1所示，试验装置1包括测量筒部3，其内部形成有在其轴线0方向上延伸的限制通路2 ；供给部件4，其将工作流体供给至测量筒部3的内部，以使得工作流体自上述测量筒部3的一端开口部3a向另一端开口部3b流动；排出部5，其依据利用供给部件4供给至测量筒部3内部的工作流体的量，将工作流体自测量筒部3的另一端开口部3b排出。下面，对于测量筒部3，将沿轴线0方向的一端开口部3a侧称为上游侧，将另一端开口部3b侧称为下游侧。另外，在进行该检验试验时，工作流体自上游侧流向下游侧(图 1的箭头方向)。供给部件4包括作动缸4a，其相对于测量筒部3配置在上游侧且与测量筒部3同轴，该作动缸如与测量筒部3的内部相连通，并且该作动缸如内填充有工作流体；活塞 4b，其在作动缸如内自上游侧向下游侧移位，从而将填充于作动缸如内的工作流体供给至测量筒部3的内部。如图2所示，测量筒部3包括外筒部6，其内径在轴线0方向的任何位置均恒定； 内筒部7，其以与外筒部6同轴的方式配置于外筒部6的内部，并且该内筒部7的外周面与外筒部6的内周面在整个圆周上相连结。并且，在内筒部7中，以与轴线0同轴的方式形成有横截面呈圆形并以沿着轴线0方向贯通内筒部7的方式延伸的上述限制通路2。限制通路2由第1通路8和第2通路9构成，该第1通路8的直径在轴线0方向的任何位置均都恒定，该第2通路9与第1通路8的下游侧相连接，该第2通路9的直径自上游侧朝向下游侧去逐渐变大。另外，在测量筒部3的内部，在自上游侧与限制通路2相连接的部位和自下游侧与限制通路2相连接的部位，在轴线0上分别设置有用于测量液压的上游侧液压传感器10和下游侧液压传感器11。另外，在作动缸如中设置有并未图示的位移传感器。上述位移传感器用于测量活塞4b沿轴线0方向的位移量。另外，在配置于比排出部5靠下游侧的未图示的流体贮存部，设置有温度测量传感器，该温度测量传感器用于测量填充于试验装置1内部的工作流体的温度。并且，在测量筒部3的外周面上，沿轴线0方向有间隔地设置有4个未图示的加速度传感器，该加速度传感器用于将与气穴破裂时发生的冲击波的大小相关的振动加速度转化为电压值进行测量。这些4个加速度传感器中的两个设置在测量筒部3外周面上的与第 2通路9相对应的位置，其余的两个加速度传感器在测量筒部3的外周面上设置于与在测量筒部3内部自下游侧与第2通路9连接的部分相对应的位置。另外，在试验装置1中，将外筒部6的内径L 1设定为43mm，将第1通路8的直径 L2设定为5. 5mm，将第2通路9的下游侧端部的直径L3设定为20mm，将第1通路8的沿轴线0方向的长度L4设定为60mm，将第2通路9的沿轴线0方向的长度L5设定为40mm，将限制通路2的上游侧端部与上游侧液压传感器10之间的沿轴线0方向的长度L6设定为 60mm，将限制通路2的下游侧端部与下游侧液压传感器11之间的沿轴线0方向的长度L7 设定为25mm。下面，说明第1检验试验 第4检验试验所使用的工作流体。在各检验试验中，以往例是采用由第1液体单体构成的工作流体，实施例1 6采用由第1液体和第2液体组成的工作流体。在各检验试验中采用乙二醇作为第1液体。另外，作为第2液体，在第1检验试验中，采用氟油即Novec (注册商标) HFE-7300 (日本住友3M株式会社制)(以下称作HFE-7300)，在第2检验试验中，采用氟油即Novec (注册商标)HFE-7200(日本住友3M株式会社制)(以下称作HFE-7200)，在第3检验试验中，采用动力粘度为I^t的硅油(以下称作硅油Idt)，在第4检验试验中，采用动力粘度为的硅油(以下称作硅油2cSt)。另外，对于各液体在25 °C下的蒸气压，乙二醇为7Pa，HFE-7300为60001 , HFE-7200 为 16000Pa，硅油 IcSt 为 679. 9Pa，硅油 2cSt 为 14. 7Pa。
另外，第1检验试验 第4检验试验的各检验试验中，在实施例1中，第2液体的含有率为0. 25重量％，在实施例2中，第2液体的含有率为0. 50重量％，在实施例3中，第 2液体的含有率为1重量％，在实施例4中，第2液体的含有率为2重量％，在实施例5中， 第2液体的含有率为4重量％，在实施例6中，第2液体的含有率为8重量％。并且，第1检验试验 第4检验试验的各检验试验中，对于以往例及实施例1 6， 各工作流体在填充于测量筒部3内部的状态下，在供给部件4的作用下自测量筒部3的一端开口部3a向另一端开口部3b流动，由上述加速度传感器将振动加速度作为电压值(V) 进行测量。但是，在各检验试验中，对于以往例及实施例1 6，在彼此的气穴数相互一致的状态下，测量出了互不相同的多个气穴数下的振动加速度。另外，气穴数σ通过下式计算。σ = (Pd-Pv) / (1/2 · P V2)其中，Pd表示比限制通路2靠下游侧的下游液压(Pa)，Ρν表示工作流体在检验时的液温t下的蒸气压(Pa)，P表示工作流体在检验时的液温t下的密度(Kg/m3)，V表示工作流体在限制通路2内的流速(m/s)。在本检验试验中，下游液压Pd采用下游侧液压传感器11所测量出的测量值，作为用于计算蒸气压Pv及密度ρ的液温t，采用上述温度测量传感器所测量出的测量值。另夕卜，在以往例及实施例1 6中任意一个例子中，蒸气压Pv及密度P采用第1液体在液温 t下的蒸气压及密度。即，实施例1 6中的气穴数为工作流体由第1液体单体构成时的气穴数。另外，基于上述位移传感器所测量的活塞4b的位移量计算流速V。接着，将结果表示于图3 图6中。图3 图6是分别表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表。并且，图表的横轴为气穴数(非因次量)，纵轴为振动加速度(V)，图3 图6依次分别表示第1检验试验 第4检验试验的结果。另外，各图表中的振动加速度的值为上述四个加速度传感器所测量出的振动加速度中的最大值。根据检验试验的结果可确认出与以往例相比，实施例1 6的振动加速度呈下降的趋势。因而可确认出如下情况对于在同一温度下蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高的第2液体的含有重量比第1液体的含有重量低这样的工作流体来说，能够抑制在气穴破裂时所发生的冲击波的大小。另外，从图3与图4之间的比较和图5与图6之间的比较可确认出在第2液体的主要成分相同时，第1液体的蒸气压和第2液体的蒸气压之间的压力差越大，越能够更有效地发挥上述效果。接着，采用与上述第1检验试验 第4检验试验所采用工作流体中的任意一种工作流体的种类都不同的工作流体进行了第5检验试验。另外，关于第5检验试验，只说明其与第1检验试验的不同之处。在第5检验试验中，第1液体采用水，第2液体采用氟油即Novec (注册商标) HFE-7100 (日本住友3M株式会社制)(以下称作HFE-7100)。另外，对于两种液体在25°C下的蒸气压，水为3173Pa，HFE-7100为280000Pa。接着，将结果表示于图7中。图7是表示气穴数和振动加速度之间的关系的图表， 图表的横轴为气穴数(非因次量)，纵轴为振动加速度(V)。另外，各图表中的振动加速度的值为上述四个加速度传感器所测量出的振动加速度中的最大值。根据检验试验的结果可确认出与以往例相比，实施例1 6的振动加速度呈下降的趋势，气穴破裂时所发生的冲击波的大小得到抑制。产业上的可利用件根据本发明的工作流体，能够抑制在气穴破裂时所发生的冲击波的大小。
权利要求
1.一种工作流体，其封入装置内的液体封入空间中来使用，该工作流体包括互不相溶的第1液体及第2液体，上述第2液体的含有重量比上述第1液体的含有重量小，且在同一温度下，上述第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高。
2.根据权利要求1所述的工作流体，其中，上述第2液体的表面张力比上述第1液体的表面张力小。
3.根据权利要求1所述的工作流体，其中，上述第1液体含有乙二醇及丙二醇中的至少一种，上述第2液体含有硅油、矿物油、氟油及高级醇中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的工作流体，其中，上述第1液体含有乙二醇及丙二醇中的至少一种，上述第2液体含有硅油、矿物油、氟油及高级醇中的至少一种。
5.一种冷却装置，该冷却装置使用权利要求1 4中任意一项所述的工作流体，上述工作流体含有50. 1重量％ 99. 9重量％的上述第1液体，并含有0. 1重量％ 49. 9重量％ 的上述第2液体。
6.一种加压机构，该加压机构使用权利要求1 4中任意一项所述的工作流体，上述工作流体含有50. 1重量％ 99. 9重量％的上述第1液体，并含有0. 1重量％ 49. 9重量％ 的上述第2液体。
7.一种液压机构，该液压机构使用权利要求1 4中任意一项所述的工作流体，上述工作流体含有50. 1重量％ 99. 9重量％的上述第1液体，并含有0. 1重量％ 49. 9重量％ 的上述第2液体。
8.一种加热装置，该加热装置使用权利要求1 4中任意一项所述的工作流体，上述工作流体含有50. 1重量％ 99.9重量％的上述第1液体，并含有0. 1重量％ 49.9重量％ 的上述第2液体。
9.一种工作流体，其封入装置内的液体封入空间中来使用，该工作流体包括互不相溶的第1液体及第2液体，上述第2液体的表面张力比上述第1液体的表面张力小。
全文摘要
本发明提供一种封入装置内的液体封入空间中来使用的工作流体，其包括互不相溶的第1液体及第2液体，第2液体的含有重量比第1液体的含有重量少，且在同一温度下，第2液体的蒸气压比第1液体的主要成分的蒸气压高。
文档编号C10M107/38GK102459532SQ20108003637
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者栁田基宏, 植木哲, 田代胜巳, 石山达郎, 铃木康弘, 长岛康寿之 申请人:株式会社普利司通