WO2010146868A1 - 作動液およびそれを用いた装置 - Google Patents

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    • C10N2040/08—Hydraulic fluids, e.g. brake-fluids

Definitions

  • the present invention relates to a working fluid used by being sealed in a liquid seal space in the apparatus.
  • JP 60-34541 A JP-A-5-64897
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a working fluid capable of suppressing the magnitude of a shock wave generated when cavitation collapses.
  • the working fluid according to the present invention is a working fluid used by being sealed in a liquid-sealed space in the apparatus, and contains a first liquid and a second liquid that are insoluble in each other.
  • the second liquid contains less weight than the first liquid and has a higher vapor pressure at the same temperature than the main component of the first liquid.
  • the surface tension of the second liquid is smaller than the surface tension of the first liquid.
  • the working fluid sealed in the liquid seal space contains the first liquid and the second liquid that are insoluble in each other, and the second liquid contains less weight than the first liquid. Therefore, in the present invention, when the working fluid flows in the liquid-sealed space, the innumerable second liquids that have become granular are dispersed in the first liquid in an independent state. For example, when the liquid sealing space expands or when the working fluid flows at high speed in the liquid sealing space and the liquid pressure in the liquid sealing space decreases, the vapor pressure is higher than the main component of the first liquid. Cavitation occurs preferentially with two liquids.
  • shock waves generated from the individual second liquids dispersed in the first liquid interfere with each other and cancel their energy. Therefore, as described above, the shock wave generated in the second liquid is suppressed to be small, and the magnitude of the shock wave generated in the entire working fluid in the liquid seal space when cavitation collapses is further suppressed. Thereafter, when the flow of the working fluid in the liquid seal space is continued, the second liquid is more finely dispersed in the first liquid and evenly distributed over the entire area. For this reason, the above-described effects are effectively achieved.
  • the working fluid of the second liquid which has a higher vapor pressure than the main component of the first liquid and easily generates cavitation, is less in weight than the first liquid. Therefore, the physical property of the first liquid is suppressed from being inhibited by the second liquid, and the physical property of the first liquid can be exhibited as the performance of the working fluid.
  • the second liquid since the surface tension of the second liquid is smaller than the surface tension of the first liquid, the second liquid can be surely made into fine particles in the first liquid and dispersed independently of each other. For this reason, the above-described effects are more effectively achieved.
  • the first liquid may contain at least one of ethylene glycol and propylene glycol.
  • the second liquid may contain at least one of silicone oil, mineral oil, fluorine oil, and higher alcohol. Further, the first liquid may be contained in an amount of 50.1 wt% or more and 99.9 wt% or less, and the second liquid may be contained in an amount of 0.1 wt% or more and 49.9 wt% or less.
  • the physical property of the first liquid is reliably inhibited from being inhibited by the second liquid, and the physical property of the first liquid can be more reliably exhibited as the performance of the working fluid.
  • the working fluid according to the present invention can suppress the magnitude of a shock wave generated when cavitation collapses.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the principal part of the test apparatus used for the verification test of this invention. It is an expanded sectional view of the testing apparatus shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration. It is a graph which shows the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration.
  • the working fluid according to the present embodiment is used by being enclosed in a liquid seal space in the apparatus.
  • the working fluid which concerns on this embodiment has the effect
  • transmitting energy such as a kinetic energy and a thermal energy within an apparatus
  • the performance required for the device is exhibited based on the above-described action of the working fluid.
  • This working fluid is, for example, sealed in an ink pressurization mechanism or various hydraulic devices of an ink jet printer, and flows through the device to transmit kinetic energy, a cooling device for cooling a liquid crystal panel unit in a liquid crystal projector, or other cooling Enclosed in a heat medium (for example, a refrigerant) that flows inside the device and flows inside the device enclosed in a device or a heating device, and in a vibration isolator (for example, an engine mount or suspension of an automobile), flows inside the device and is input. It is suitably used as a sealing liquid that absorbs and attenuates vibrations.
  • a heat medium for example, a refrigerant
  • a vibration isolator for example, an engine mount or suspension of an automobile
  • the working fluid is enclosed in the liquid sealing space configured by a liquid chamber formed by, for example, a cylinder or a sealed container, and a flow path formed by a pipe, a tube, or the like.
  • the working fluid contains a first liquid and a second liquid that are insoluble in each other.
  • the second liquid contains less weight than the first liquid and has a higher vapor pressure than the main component of the first liquid at the same temperature. Further, the surface tension of the second liquid is smaller than that of the first liquid. Furthermore, the second liquid has a lower polarity than the first liquid. Furthermore, the second liquid has a higher molecular weight than the first liquid.
  • the second liquid has a vapor pressure higher than that of the main component of the first liquid and a surface tension lower than that of the first liquid at at least one point in the temperature range of ⁇ 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. Further, for example, the second liquid has a vapor pressure that is twice or more the vapor pressure of the main component of the first liquid.
  • the first liquid as described above preferably contains at least one of ethylene glycol and propylene glycol, for example.
  • the second liquid include at least one of silicone oil, mineral oil, fluorine oil, and higher alcohol.
  • the second liquid may contain at least one of, for example, silicone oil, mineral oil, fluorine oil, higher alcohol, aromatic compound, and phenols.
  • the higher alcohol refers to an alcohol that is liquid at normal temperature (eg, 5 ° C. to 35 ° C.) and atmospheric pressure, and has 6 or more carbon atoms.
  • the working fluid contains 50.1 wt% or more and 99.9 wt% or less of the first liquid, and contains 0.1 wt% or more and 49.9 wt% or less of the second liquid.
  • the working fluid contains 80 wt% or more and 99.9 wt% or less of the first liquid, and contains 0.1 wt% or more and 20 wt% or less of the second liquid.
  • the working fluid sealed in the liquid seal space contains the first liquid and the second liquid that are insoluble in each other, and the second liquid is the first liquid. Contains less weight than liquid. Therefore, when the working fluid flows in the liquid-sealed space, the innumerable second liquids that are granular are dispersed in the first liquid in an independent state. For example, when the liquid sealing space expands or when the working fluid flows at high speed in the liquid sealing space and the liquid pressure in the liquid sealing space decreases, the vapor pressure is higher than the main component of the first liquid. Cavitation occurs preferentially with two liquids.
  • this embodiment can suppress the shock wave generated due to the cavitation collapse in the first liquid.
  • the second liquid is dispersed in the first liquid as described above, the bubbles generated in the second liquid can be prevented from growing greatly. Therefore, in this embodiment, an increase in the contraction speed of bubbles during condensation is suppressed, and a shock wave generated due to cavitation collapse in the second liquid can be suppressed to a small value.
  • this embodiment can suppress the magnitude
  • the present embodiment can suppress the shock wave generated in the second liquid as described above, and can further suppress the magnitude of the shock wave generated in the entire working fluid in the liquid seal space when the cavitation collapses. Thereafter, when the flow of the working fluid in the liquid seal space is continued, the second liquid is more finely dispersed in the first liquid and evenly distributed over the entire area, and the above-described effects are effectively achieved. .
  • the working fluid of the second liquid that has a higher vapor pressure than the main component of the first liquid and is likely to generate cavitation contains less weight than the first liquid. Therefore, the physical property of the first liquid is suppressed from being inhibited by the second liquid, and the physical property of the first liquid can be exhibited as the performance of the working fluid.
  • the second liquid can be surely made into fine particles in the first liquid and dispersed independently of each other. For this reason, the above-described effects are more effectively achieved.
  • the first liquid contains at least one of ethylene glycol and propylene glycol
  • the second liquid contains at least one of silicone oil, mineral oil, fluorine oil, and higher alcohol.
  • the first liquid contains 50.1 wt% or more and 99.9 wt% or less
  • the second liquid contains 0.1 wt% or more and 49.9 wt% or less. Therefore, this embodiment can suppress reliably that the physical property of a 1st liquid is inhibited by the 2nd liquid, and can exhibit the physical property of a 1st liquid more reliably as a performance of a working fluid.
  • the working fluid is not limited to two types of liquids and may contain three or more types of liquids.
  • the surface tension of the 2nd liquid was made smaller than the 1st liquid, it is not restricted to this.
  • the first liquid may be composed of a plurality of compatible components (liquids).
  • the vapor pressure of the first liquid may be higher than the vapor pressure of the second liquid.
  • the first liquid is compatible ethylene glycol (vapor pressure at normal temperature 13.4 Pa, content ratio 96%, main component) and water (vapor pressure 3173 Pa at normal temperature, content ratio 4%, subcomponent)
  • the vapor pressure of the first liquid (mixed solution) is 400 Pa
  • the vapor pressure of the second liquid is higher than the vapor pressure (13.4 Pa) of the main component of the first liquid. Even if it is lower than the vapor pressure (400 Pa) of one liquid, the effect of suppressing the occurrence of cavitation can be obtained.
  • the first liquid may contain water alone, ethylene glycol alone, propylene glycol alone, or at least two of these.
  • the second liquid may contain silicone oil alone, mineral oil alone, fluorine oil alone, higher alcohol alone, or at least two of these.
  • the test apparatus 1 includes a measurement tube portion 3 in which a restriction passage 2 extending in the direction of the axis O is formed, and from one end opening portion 3 a of the measurement tube portion 3 to the other end opening portion 3 b.
  • Supply means 4 for supplying the working fluid to the inside of the measuring cylinder part 3 so that the working fluid flows toward the measuring cylinder part, and the measuring cylinder part according to the amount of the working fluid supplied to the inside of the measuring cylinder part 3 by the supplying means 4 3 and the discharge part 5 from which the working fluid is discharged from the other end opening 3b.
  • the one end opening 3a side along the axis O direction is the upstream side
  • the other end opening 3b side is the downstream side.
  • the working fluid is caused to flow from the upstream side toward the downstream side (in the direction of the arrow in FIG. 1).
  • the supply means 4 is arranged on the upstream side and coaxially with respect to the measurement cylinder part 3, communicates with the inside of the measurement cylinder part 3 and is filled with a working fluid, and within the cylinder 4 a from the upstream side to the downstream side And a piston 4b for supplying the working fluid filled in the cylinder 4a to the inside of the measuring cylinder portion 3.
  • the measurement tube portion 3 is arranged coaxially inside the outer tube portion 6 and the outer tube portion 6 with the inner diameter being constant regardless of the position in the axis O direction, and the outer peripheral surface is the outer tube.
  • an inner cylinder portion 7 connected to the inner peripheral surface of the portion 6 over the entire circumference.
  • the restriction passage 2 having a circular shape in a cross-sectional view extending so as to penetrate the inner cylinder portion 7 along the axis O direction is formed coaxially with the axis O.
  • the restriction passage 2 includes a first passage 8 having a constant diameter regardless of the position in the direction of the axis O, and a second passage 9 connected to the downstream side of the first passage 8 and gradually increasing in diameter from the upstream side toward the downstream side. And is composed of.
  • the upstream side hydraulic pressure sensor 10 and the downstream side hydraulic pressure sensor 11 that measure the hydraulic pressure are respectively connected to the restriction passage 2 from the upstream side and the downstream side from the downstream side. It is provided above.
  • the cylinder 4a is provided with a displacement sensor (not shown) that measures the amount of displacement along the axis O direction of the piston 4b.
  • a fluid storage unit (not shown) disposed on the downstream side of the discharge unit 5 is provided with a temperature measurement sensor that measures the temperature of the working fluid filled in the test apparatus 1.
  • An acceleration sensor (not shown) that measures the vibration acceleration correlated with the magnitude of the shock wave generated at the time of cavitation collapse as a voltage value is provided on the outer peripheral surface of the measurement tube portion 3 with an interval in the direction of the axis O.
  • One is provided.
  • Two of these four acceleration sensors are provided at positions corresponding to the second passage 9 on the outer peripheral surface of the measurement tube portion 3, and the remaining two are measured tube portions on the outer peripheral surface of the measurement tube portion 3.
  • 3 is provided at a position corresponding to a portion connected to the second passage 9 from the downstream side.
  • the inner diameter L1 of the outer tube portion 6 is 43 mm
  • the diameter L2 of the first passage 8 is 5.5 mm
  • the diameter L3 of the downstream end of the second passage 9 is 20 mm
  • the first passage 8 The length L4 along the axis O direction is 60 mm
  • the length L5 along the axis O direction of the second passage 9 is 40 mm
  • the length L6 along the direction is set to 60 mm
  • the length L7 along the axis O direction between the downstream end of the restriction passage 2 and the downstream hydraulic pressure sensor 11 is set to 25 mm.
  • HFE-7300 Novec (registered trademark) HFE-7300 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) (hereinafter referred to as HFE-7300), which is a fluorine oil, was adopted.
  • HFE-7200 Novec (registered trademark) HFE-7200 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) (hereinafter referred to as HFE-7200), which is a fluorine oil, was employed.
  • HFE-7200 a silicone oil having a kinematic viscosity of 1 cSt (hereinafter referred to as HFE-7200).
  • silicone oil 2cSt silicone oil having a kinematic viscosity of 2 cSt
  • the vapor pressure of each liquid at 25 ° C. is 7 Pa for ethylene glycol, 6000 Pa for HFE-7300, 16000 Pa for HFE-7200, 679.9 Pa for silicone oil 1cSt, and 14.7 Pa for silicone oil 2cSt.
  • Example 1 In each of the first to fourth verification tests, in Example 1, the content ratio of the second liquid was 0.25% by weight, and in Example 2, the content ratio of the second liquid was 0.50% by weight. In Example 3, the content ratio of the second liquid is 1% by weight. In Example 4, the content ratio of the second liquid is 2% by weight. In Example 5, the content ratio of the second liquid is 4% by weight. Then, the content ratio of the second liquid is 8% by weight.
  • one end of the measurement cylinder part 3 is supplied by the supply means 4 with each working fluid filled in the measurement cylinder part 3. It was made to flow toward the other end opening 3b from the opening 3a, and the vibration acceleration was measured as a voltage value (V) by the acceleration sensor.
  • the measured value measured by the downstream hydraulic pressure sensor 11 is used as the downstream hydraulic pressure Pd, and measured by the temperature measuring sensor as the liquid temperature t for calculating the vapor pressure Pv and the density ⁇ . Measured values are used.
  • the vapor pressure and density of the first liquid at the liquid temperature t are used as the vapor pressure Pv and the density ⁇ . That is, the cavitation number in Examples 1 to 6 is the cavitation number when the working fluid is composed of the first liquid alone.
  • the flow velocity V was calculated based on the displacement amount of the piston 4b measured by the displacement sensor.
  • FIGS. 3 to 6 are graphs showing the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration, respectively.
  • the horizontal axis of the graph is the cavitation number (dimensionalless amount), and the vertical axis is the vibration acceleration (V).
  • the results of the first to fourth verification tests are shown in the order of FIGS.
  • the value of the vibration acceleration in each graph is the maximum value among the vibration accelerations measured by the four acceleration sensors.
  • Examples 1 to 6 had a tendency for vibration acceleration to be lower than that of the conventional example. Therefore, the working fluid containing the second liquid whose vapor pressure is higher than the main component of the first liquid at the same temperature and less in weight than the first liquid can suppress the magnitude of the shock wave generated at the time of cavitation collapse. confirmed. Further, from the comparison between FIG. 3 and FIG. 4 and the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, when the main component of the second liquid is the same, the difference between the vapor pressure of the first liquid and the vapor pressure of the second liquid is large. Thus, it was confirmed that the above-described effects were more effectively achieved.
  • a fifth verification test was performed using a working fluid having a different type from any of the working fluids used in the first to fourth verification tests described above.
  • the fifth verification test will be described only with respect to differences from the first verification test.
  • water was used as the first liquid
  • the vapor pressures at 25 ° C. of both liquids are 3173 Pa for water and 280000 Pa for HFE-7100.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of cavitations and vibration acceleration.
  • the horizontal axis of the graph is the number of cavitations (dimensionalless amount), and the vertical axis is vibration acceleration (V).
  • the value of the vibration acceleration in the graph is the maximum value among the vibration accelerations measured by the four acceleration sensors. From this result, it was confirmed that Examples 1 to 6 had a tendency for vibration acceleration to be lower than that of the conventional example, and it was confirmed that the magnitude of the shock wave generated at the time of cavitation collapse was suppressed.
  • the working fluid according to the present invention can suppress the magnitude of a shock wave generated when cavitation collapses.

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Abstract

　装置内の液封空間に封入されて用いられる作動流体であって、互いに不溶な第１液体および第２液体を含有し、第２液体は、第１液体よりも含有される重量が少なく、かつ第１液体の主たる成分よりも同一温度において蒸気圧が高い作動流体を提供する。

Description

作動液およびそれを用いた装置
　本発明は、装置内の液封空間に封入されて用いられる作動流体に関する。本願は、２００９年６月１７日に、日本に出願された特願２００９－１４４６２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来より、例えば下記特許文献１、２に示される防振装置やインクジェットプリンタのインク加圧機構など、作動流体が液封空間に封入されて用いられる装置全般において、液封空間の液圧が急激に低下したときに、作動流体中に気泡が生成されるキャビテーションが発生することが知られている。
特開昭６０－３４５４１号公報 特開平５－６４８９７号公報
　キャビテーションが発生すると、その後に液封空間の液圧が元に戻るときに気泡が液中から消滅（キャビテーション崩壊）して衝撃波が発生する。そのため、例えば異音や壊食（侵食、エロージョン）等が生ずる恐れがある。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさを抑制できる作動流体を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案する。
　本発明に係る作動流体は、装置内の液封空間に封入されて用いられる作動流体であって、互いに不溶な第１液体および第２液体を含有する。そして、前記第２液体は、前記第１液体よりも含有される重量が少なく、かつ第１液体の主たる成分よりも同一温度において蒸気圧が高い。
　また、前記第２液体の表面張力は前記第１液体の表面張力よりも小さい。
　本発明では、液封空間に封入される作動流体が、互いに不溶な第１液体および第２液体を含有し、かつ第２液体が、第１液体よりも含有される重量が少ない。そのため、本発明では、液封空間内で作動流体が流動する時に、粒状になった無数の第２液体が第１液体中で互いに独立した状態で分散される。
　そして、例えば液封空間が膨張したり、作動流体が液封空間内を高速に流動することで液封空間の液圧が低下するときに、第１液体の主たる成分よりも蒸気圧が高い第２液体で優先的にキャビテーションが発生する。これにより、液封空間の大きな液圧低下が抑えられて第１液体にキャビテーションが発生するのが抑制される。そのため、たとえ第１液体にキャビテーションが発生しても、気泡の成長が抑えられる。したがって、第１液体中のキャビテーション崩壊に起因して発生する衝撃波を小さく抑えることができる。
　一方、第２液体は、第１液体中で前述のように分散しているので、この第２液体中で発生する気泡が大きく成長するのが抑えられる。したがって、凝縮時における気泡の収縮速度の増加が抑制され、第２液体中のキャビテーション崩壊に起因して発生する衝撃波を小さく抑えることができる。
　以上より、キャビテーション崩壊の際に液封空間内の作動流体全体で発生する衝撃波の大きさが抑制される。
　さらに、第１液体中で分散されている個々の第２液体から発生される無数の衝撃波が互いに干渉し合い、そのエネルギーを打ち消しあう。そのため、前述のように第２液体中で発生する衝撃波が小さく抑えられると共に、キャビテーション崩壊の際に液封空間内の作動流体全体で発生する衝撃波の大きさが一層抑制される。
　なおその後、液封空間内での作動流体の流動が継続されると、第２液体が第１液体中でより一層細かくかつ全域にわたって均等に分散される。そのため、前述の作用効果が効果的に奏功される。
　また、第１液体の主たる成分よりも蒸気圧が高くキャビテーションが発生し易い第２液体の作動流体中に含まれる重量が、第１液体よりも少ない。そのため、第１液体の物性が第２液体によって阻害されることが抑えられ、第１液体の物性を作動流体の性能として発揮させることができる。
　一方、本発明では第２液体の表面張力が、第１液体の表面張力より小さいので、第２液体を第１液体中で確実に細かい粒状にして互いに独立させて分散させることができる。そのため、前述の作用効果がより効果的に奏功される。
　また、前記第１液体は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールのうち少なくとも１つを含有しても良い。また、前記第２液体は、シリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイルおよび高級アルコールのうち少なくとも１つを含有しても良い。
　さらに、前記第１液体が５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有され、前記第２液体が、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有されても良い。
　これらの場合、第１液体の物性が第２液体によって阻害されることが確実に抑えられ、第１液体の物性を作動流体の性能としてより一層確実に発揮させることができる。
　本発明に係る作動流体によれば、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさを抑制できる。
本発明の検証試験に用いた試験装置の要部の断面図である。 図１に示す試験装置の拡大断面図である。 キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。 キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。 キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。 キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。 キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の一実施形態に係る作動流体を説明する。
　本実施形態に係る作動流体は、装置内の液封空間に封入されて用いられる。そして、本実施形態に係る作動流体は、例えば装置内で運動エネルギーや熱エネルギー等のエネルギーを伝達する、あるいは装置外部から加えられる荷重を吸収および減衰する等の作用を奏効する。そして、この作動流体が液封空間に封入された装置においては、作動流体の前述した作用に基づいてその装置に要求される性能が発揮される。
　この作動流体は、例えば、インクジェットプリンタのインク加圧機構や各種油圧装置などに封入され装置内部を流動して運動エネルギーを伝達する作動油、液晶プロジェクタにおける液晶パネルユニットを冷却する冷却装置やその他冷却装置もしくは加熱装置に封入され装置内部を流動して熱エネルギーを伝達する熱媒体（例えば冷媒など）、および防振装置（例えば自動車のエンジンマウントやサスペンション）に封入され装置内部を流動して入力された振動を吸収および減衰する封入液などとして好適に採用される。
　なお、作動流体は、以上に例示した各装置において、例えばシリンダや密閉容器などで形成される液室、およびパイプやチューブなどで形成される流路等によって構成される前記液封空間に封入される。
　作動流体は、互いに不溶な第１液体および第２液体を含有している。
　そして、本実施形態では、第２液体は、含有される重量が第１液体よりも少なく、かつ同一温度において第１液体の主たる成分よりも蒸気圧が高い。また、第２液体の表面張力は、第１液体よりも小さい。さらに、第２液体は、第１液体よりも極性が低い。さらに、第２液体は、第１液体よりも分子量が高い。
　なお、－３０℃以上１００℃以下の温度範囲のうちの少なくとも一点で、第２液体は、蒸気圧が第１液体の主たる成分よりも高く、表面張力が第１液体よりも小さい。また、例えば、第２液体は、第１液体の主たる成分の蒸気圧の２倍以上の蒸気圧を有する。
　以上のような第１液体は、例えばエチレングリコールおよびプロピレングリコールのうち少なくとも１つを含有することが望ましい。そして、第２液体としては、例えばシリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイルおよび高級アルコールのうち少なくとも１つを含有する等が挙げられる。また、第２液体は、例えばシリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイル、高級アルコール、芳香族化合物およびフェノール類のうち少なくとも１つを含有しても良い。なお、本明細書において、高級アルコールとは、常温（例えば５℃～３５℃）かつ大気圧において液体のアルコールであって、炭素数が６以上のアルコールを指す。
　本実施形態では、作動流体は、第１液体を５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している。好ましくは、作動流体は、第１液体を８０重量％以上９９．９重量％以下含有し、第２液体を、０．１重量％以上２０重量％以下含有している。
　以上説明したように、本実施形態に係る作動流体によれば、液封空間に封入される作動流体は、互いに不溶な第１液体および第２液体を含有し、かつ第２液体が、第１液体よりも含有される重量が少ない。そのため、液封空間内での作動流体の流動時に、粒状になった無数の第２液体が第１液体中で互いに独立した状態で分散される。
　そして、例えば液封空間が膨張したり、作動流体が液封空間内を高速に流動することで液封空間の液圧が低下するときに、蒸気圧が第１液体の主たる成分よりも高い第２液体で優先的にキャビテーションが発生する。これにより、液封空間の大きな液圧低下が抑えられて第１液体にキャビテーションが発生することが抑制される。そして、たとえこの第１液体にキャビテーションが発生しても、気泡の成長が抑えられる。したがって、本実施形態は、第１液体中のキャビテーション崩壊に起因して発生する衝撃波を小さく抑えることができる。
　一方、第２液体は、第１液体中で前述のように分散しているので、この第２液体中で発生する気泡が大きく成長することが抑えられる。したがって、本実施形態は、凝縮時における気泡の収縮速度の増加が抑制され、第２液体中のキャビテーション崩壊に起因して発生する衝撃波を小さく抑えることができる。
　以上より、本実施形態は、キャビテーション崩壊の際に液封空間内の作動流体全体で発生する衝撃波の大きさを抑制できる。
　さらに、本実施形態では、第１液体中で分散されている個々の第２液体から発生する無数の衝撃波が、互いに干渉し合いそのエネルギーを打ち消しあう。そのため本実施形態は、前述のように第２液体中で発生する衝撃波を小さく抑えると共に、キャビテーション崩壊の際に液封空間内の作動流体全体で発生する衝撃波の大きさを一層抑制できる。
　なおその後、液封空間内での作動流体の流動が継続されると、第２液体が第１液体中でより一層細かくかつ全域にわたって均等に分散され、前述の作用効果が効果的に奏功される。
　また、本実施形態では、蒸気圧が第１液体の主たる成分よりも高くキャビテーションが発生し易い第２液体の作動流体中に含まれる重量が、第１液体よりも少ない。そのため、第１液体の物性が第２液体によって阻害されることが抑えられ、第１液体の物性を作動流体の性能として発揮させることができる。
　また、第２液体の表面張力が、第１液体よりも小さいので、第２液体を第１液体中で確実に細かい粒状にして互いに独立させて分散させることができる。そのため、前述の作用効果がより効果的に奏功される。
　また、本実施形態では、第１液体が、エチレングリコールおよびプロピレングリコールのうち少なくとも１つを含有し、第２液体が、シリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイルおよび高級アルコールのうち少なくとも１つを含有している。さらに、本実施形態は、第１液体を、５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している。そのため、本実施形態は、第１液体の物性が第２液体によって阻害されることを確実に抑え、第１液体の物性を作動流体の性能としてより一層確実に発揮させることができる。
　なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、作動流体は、２種類の液体に限らず、３種類以上の液体を含有しても良い。
　また、前記実施形態では、第２液体の表面張力は、第１液体よりも小さくしたが、これに限られない。
　また、本発明は、第１液体が相溶性を有する複数の成分（液体）からなっていてもよい。この場合、第２液体の蒸気圧が同一温度において第１液体の主たる成分の蒸気圧より高ければ、第１液体の蒸気圧が第２液体の蒸気圧よりも高くてもよい。例えば、第１液体が、相溶性を有するエチレングリコール（常温時の蒸気圧１３．４Ｐａ、含有比率９６％、主成分）と水（常温時の蒸気圧３１７３Ｐａ、含有比率４％、副成分）との混合溶液からなる場合、第１液体（混合溶液）の蒸気圧が４００Ｐａとなるが、第２液体の蒸気圧が第１液体の主成分の蒸気圧（１３．４Ｐａ）よりも高ければ、第１液体の蒸気圧（４００Ｐａ）より低くても、キャビテーションの発生を抑制する効果が得られる。
　また、第２液体の蒸気圧が水単体の蒸気圧よりも高い場合には、第１液体として水単体を用いてもよい。つまり、第１液体は、水単体、エチレングリコール単体、プロピレングリコール単体、もしくはこれらのうち少なくとも２つを含有していても良い。また、第２液体は、シリコーンオイル単体、鉱物油単体、フッ素オイル単体、高級アルコール単体、もしくはこれらのうちの少なくとも２つを含有していても良い。
　その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
　ここで、前述した作用効果に係る検証試験を検証するために、作動流体の種類が異なる第１～第４の検証試験を行った。
　まず、この検証試験に用いた試験装置について、図面を参照して説明する。
　図１に示すように、試験装置１は、内部にその軸線Ｏ方向に延びる制限通路２が形成された測定筒部３と、この測定筒部３の一端開口部３ａから他端開口部３ｂに向けて作動流体が流動するように作動流体を測定筒部３の内部に供給する供給手段４と、供給手段４によって測定筒部３の内部に供給される作動流体の量に応じて測定筒部３の他端開口部３ｂから作動流体が排出される排出部５と、を備える。
　なお以下では、測定筒部３において、軸線Ｏ方向に沿った一端開口部３ａ側を上流側、他端開口部３ｂ側を下流側とする。また、この検証試験に際して、作動流体は、上流側から下流側に向けて（図１の矢印方向）に流される。
　供給手段４は、測定筒部３に対して上流側かつ同軸に配設され、測定筒部３の内部と連通するとともに作動流体が充填されるシリンダ４ａと、シリンダ４ａ内で上流側から下流側へ向けて変位してシリンダ４ａ内に充填された作動流体を測定筒部３の内部に供給するピストン４ｂとを備える。
　図２に示すように、測定筒部３は、内径が軸線Ｏ方向の位置によらず一定の外筒部６と、外筒部６の内部に同軸に配設されるとともに外周面が外筒部６の内周面に全周にわたって連結された内筒部７と、を備える。そして、内筒部７には、内筒部７を軸線Ｏ方向に沿って貫通するように延びる横断面視円形状の前記制限通路２が、軸線Ｏと同軸に形成されている。
　制限通路２は、直径が軸線Ｏ方向の位置によらず一定の第１通路８と、第１通路８の下流側に連なり直径が上流側から下流側に向けて漸次拡径する第２通路９と、で構成されている。
　また、測定筒部３の内部において、制限通路２に上流側から連なる部分および下流側から連なる部分には、液圧を測定する上流側液圧センサー１０および下流側液圧センサー１１がそれぞれ軸線Ｏ上に設けられている。
　また、シリンダ４ａには、ピストン４ｂの軸線Ｏ方向に沿った変位量を測定する図示されない変位センサーが設けられている。
　また、排出部５よりも下流側に配設された図示されない流体貯留部には、試験装置１の内部に充填された作動流体の温度を測定する温度測定センサーが設けられている。
　そして、測定筒部３の外周面には、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさと相関している振動加速度を電圧値として測定する図示されない加速度センサーが、軸線Ｏ方向に間隔をあけて４つ設けられている。これら４つの加速度センサーのうちの２つは、測定筒部３の外周面において第２通路９と対応する位置に設けられ、残りの２つは、測定筒部３の外周面において、測定筒部３の内部で第２通路９に下流側から連なる部分と対応する位置に設けられている。
　なお、試験装置１においては、外筒部６の内径Ｌ１が４３ｍｍ、第１通路８の直径Ｌ２が５．５ｍｍ、第２通路９の下流側端部の直径Ｌ３が２０ｍｍ、第１通路８の軸線Ｏ方向に沿った長さＬ４が６０ｍｍ、第２通路９の軸線Ｏ方向に沿った長さＬ５が４０ｍｍ、制限通路２の上流側端部と上流側液圧センサー１０との間の軸線Ｏ方向に沿った長さＬ６が６０ｍｍ、制限通路２の下流側端部と下流側液圧センサー１１との間の軸線Ｏ方向に沿った長さＬ７が２５ｍｍにそれぞれ設定されている。
　次に、第１～第４の検証試験で用いた作動流体について説明する。
　各検証試験において、従来例として、第１液体単体からなる作動流体を採用し、実施例１～６として、第１液体および第２液体からなる作動流体を採用した。
　各検証試験において、第１液体としては、エチレングリコールを採用した。
　また、第２液体としては、第１の検証試験では、フッ素オイルであるノベック（登録商標）ＨＦＥ－７３００（住友スリーエム株式会社製）（以下、ＨＦＥ－７３００という）を採用し、第２の検証試験では、フッ素オイルであるノベック（登録商標）ＨＦＥ－７２００（住友スリーエム株式会社製）（以下、ＨＦＥ－７２００という）を採用し、第３の検証試験では、動粘度が１ｃＳｔのシリコーンオイル（以下、シリコーンオイル１ｃＳｔという）を採用し、第４の検証試験では、動粘度が２ｃＳｔのシリコーンオイル（以下、シリコーンオイル２ｃＳｔという）を採用した。
　なお、各液体の２５℃における蒸気圧は、エチレングリコールが７Ｐａ、ＨＦＥ－７３００が６０００Ｐａ、ＨＦＥ－７２００が１６０００Ｐａ、シリコーンオイル１ｃＳｔが６７９．９Ｐａ、シリコーンオイル２ｃＳｔが１４．７Ｐａである。
　また、第１～第４の検証試験それぞれにおいて、実施例１では、第２液体の含有比率が０．２５重量％、実施例２では、第２液体の含有比率が０．５０重量％、実施例３では、第２液体の含有比率が１重量％、実施例４では、第２液体の含有比率が２重量％、実施例５では、第２液体の含有比率が４重量％、実施例６では、第２液体の含有比率が８重量％である。
　そして、第１～第４の検証試験それぞれにおいて、従来例および実施例１～６について、各作動流体が測定筒部３の内部に充填された状態で、供給手段４により測定筒部３の一端開口部３ａから他端開口部３ｂに向けて流動させられ、前記加速度センサーによって振動加速度が電圧値（Ｖ）として測定された。
　ところで、各検証試験では、従来例および実施例１～６のそれぞれについて、キャビテーション数を互いに一致させた状態で、互いに異なる複数のキャビテーション数における振動加速度が測定された。
　なお、キャビテーション数σは、下記式から算出される。
　σ＝（Ｐｄ－Ｐｖ）／（１／２・ρＶ２）
　ただし、Ｐｄは、制限通路２よりも下流側の下流液圧（Ｐａ）、Ｐｖは、検証時の液温ｔでの作動流体の蒸気圧（Ｐａ）、ρは、検証時の液温ｔでの作動流体の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｖは、制限通路２内での作動流体の流速（ｍ／ｓ）をそれぞれ表している。
　本検証試験では、下流液圧Ｐｄとして、下流側液圧センサー１１で測定された測定値が用いられ、蒸気圧Ｐｖおよび密度ρを算出するための液温ｔとして、前記温度測定センサーで測定された測定値が用いられている。また、従来例および実施例１～６のいずれにおいても、蒸気圧Ｐｖおよび密度ρとして、液温ｔにおける第１液体の蒸気圧および密度が用いられている。つまり、実施例１～６におけるキャビテーション数は、作動流体が第１液体単体からなる場合のキャビテーション数とした。また、流速Ｖは、前記変位センサーで測定するピストン４ｂの変位量に基づいて算出された。
　次に、結果を図３～図６に示す。図３～図６は、それぞれキャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフである。そして、グラフの横軸がキャビテーション数（無次元量）、縦軸が振動加速度（Ｖ）であり、図３～図６の順に、第１～第４の検証試験の結果をそれぞれ示している。なお、各グラフ中の振動加速度の値は、前記４つの加速度センサーで測定された振動加速度のうちの最大値である。
　検証試験の結果より、実施例１～６は、従来例よりも振動加速度が低下する傾向にあることが確認された。したがって、同一温度において第１液体の主たる成分よりも蒸気圧が高い第２液体を、第１液体よりも少ない重量含有する作動流体は、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさを抑制できることが確認された。
　また、図３と図４との比較、および図５と図６との比較から、第２液体の主成分が同じ場合、第１液体の蒸気圧と第２液体の蒸気圧との差が大きいほど、前述の効果がより効果的に奏功されることが確認された。
　次に、前述した第１～第４の検証試験に用いたいずれの作動流体とも種類が異なる作動流体を用いて第５の検証試験を行った。なお、この第５の検証試験については、第１の検証試験と異なる点についてのみ説明する。
　第５の検証試験では、第１液体として水を採用し、第２液体としてフッ素オイルであるノベック（登録商標）ＨＦＥ－７１００（住友スリーエム株式会社製）（以下、ＨＦＥ－７１００という）を採用した。
　なお、両液体の２５℃における蒸気圧は、水が３１７３Ｐａ、ＨＦＥ－７１００が２８００００Ｐａである。
　次に、結果を図７に示す。図７は、キャビテーション数と振動加速度との関係を示すグラフで、グラフの横軸がキャビテーション数（無次元量）、縦軸が振動加速度（Ｖ）である。なお、グラフ中の振動加速度の値は、前記４つの加速度センサーで測定された振動加速度のうちの最大値である。
　この結果より、実施例１～６は、従来例よりも振動加速度が低下する傾向にあることが確認され、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさが抑制されることが確認された。
　本発明に係る作動流体によれば、キャビテーション崩壊の際に発生する衝撃波の大きさを抑制できる。

Claims (9)

  1. 　装置内の液封空間に封入されて用いられる作動流体であって、
    　互いに不溶な第１液体および第２液体を含有し、
    　前記第２液体は、前記第１液体よりも含有される重量が少なく、かつ第１液体の主たる成分よりも同一温度において蒸気圧が高い作動流体。
  2. 　前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも小さい請求項１記載の作動流体。
  3. 　前記第１液体は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールのうち少なくとも１つを含有し、
    　前記第２液体は、シリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイルおよび高級アルコールのうち少なくとも１つを含有している請求項１記載の作動流体。
  4. 　前記第１液体は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールのうち少なくとも１つを含有し、
    　前記第２液体は、シリコーンオイル、鉱物油、フッ素オイルおよび高級アルコールのうち少なくとも１つを含有している請求項２記載の作動流体。
  5. 　前記第１液体を５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、前記第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している請求項１から４のいずれか１項に記載の作動流体を用いた冷却装置。
  6. 　前記第１液体を５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、前記第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している請求項１から４のいずれか１項に記載の作動流体を用いた加圧機構。
  7. 　前記第１液体を５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、前記第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している請求項１から４のいずれか１項に記載の作動流体を用いた油圧機構。
  8. 　前記第１液体を５０．１重量％以上９９．９重量％以下含有し、前記第２液体を、０．１重量％以上４９．９重量％以下含有している請求項１から４のいずれか１項に記載の作動流体を用いた加熱装置。
  9. 　装置内の液封空間に封入されて用いられる作動流体であって、
    　互いに不溶な第１液体および第２液体を含有し、
    　前記第２液体の表面張力は前記第１液体の表面張力よりも小さい作動流体。
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