JP2019113448A - 圧力検出器及びこれを備える流体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力検出器により作動流体の漏れを検出する流体装置が大型化することを抑制する。【解決手段】圧力検出器１００は、導入ポート２１とドレンポート２２とが形成されたハウジング２０と、ハウジング２０に形成されたシート部２４に着座することにより導入ポート２１とドレンポート２２との連通を遮断する弁体３０と、弁体３０をシート部２４に向けて付勢するスプリング４４と、弁体３０内に収装され導入ポート２１に導入された作動油の圧力を検出する圧力センサ５０と、を備え、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が予め設定された設定圧になると弁体３０がシート部２４から離座し、導入ポート２１とドレンポート２２とが連通する。【選択図】図３

Description

本発明は、圧力検出器及びこれを備える流体装置に関するものである。

特許文献１には、シール間の空間に漏れ出た作動流体の圧力を検出する圧力検出器と、シール間の空間に漏れ出た作動流体を外部へ排出するリリーフバルブと、を備えた流体装置が開示されている。

この流体装置では、圧力検出器により検出された値に基づいて、シール間の空間への作動流体の漏れの有無が判定される。また、この流体装置では、シール間の空間に漏れ出た作動流体の圧力が予め設定された設定圧になるとリリーフバルブが開弁して作動流体が外部に排出される。このため、シール間の空間に比較的高圧の作動流体が漏れ出た場合であっても圧力検出器が破損することが防止される。

特開２０１６−４５０６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の流体装置では、シール間の空間に対して圧力検出器とリリーフバルブとが別々に設けられている。このため、これらを流体装置に組み付けるスペースを確保する必要があり、結果として流体装置が大型化するおそれがある。

流体装置が大型化することを抑制するために、定格圧が比較的大きい圧力検出器を採用し、リリーフバルブを廃止することも考えられるが、圧力検出器の定格圧を大きくすると作動流体の漏れによるわずかな圧力の上昇を検知することが困難となり、漏れを検出する精度が低下する。したがって、作動流体の漏れを精度よく検知するためには定格圧が比較的小さい圧力検出器を用いるとともに、圧力検出器の破損を防止するリリーフバルブを設けることが必要となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、圧力検出器によって作動流体の漏れを検出する流体装置が大型化することを抑制することを目的とする。

第１の発明は、作動流体の圧力を検出する圧力検出器が、作動流体が導入される導入ポートと、外部へ作動流体を排出するドレンポートと、が形成されたハウジングと、ハウジング内に収装され、ハウジングに形成されたシート部に着座することにより導入ポートとドレンポートとの連通を遮断する弁体と、弁体をシート部に向けて付勢する付勢部材と、導入ポートに臨むように弁体内に収装され、導入ポートに導入された作動流体の圧力を検出する圧力検出部と、を備え、導入ポートに導入された作動流体の圧力が予め設定された設定圧になると弁体がシート部から離座し、導入ポートとドレンポートとが連通することを特徴とする。

第１の発明では、導入ポートに導入された作動流体の圧力が圧力検出部により検出されるとともに、導入ポートに導入された作動流体の圧力が予め設定された設定圧になると弁体がシート部から離座し、導入ポートとドレンポートとが連通し、作動流体は外部へと排出される。このように、圧力検出器は、圧力検出機能とリリーフ機能とを併せ持っている。このため、流体装置の作動流体の漏れを検出する装置として、このような構成の圧力検出器を用いれば、装置の取り付けに要するスペースが小さくなる。

第２の発明は、圧力検出部が、弁体と一体的に設けられ、弁体がシート部から離座する際に弁体とともに移動することを特徴とする。

第２の発明では、圧力検出部が弁体と一体的に設けられており、弁体の移動に伴って圧力検出部も移動する。このように、圧力検出機能を発揮する圧力検出部が、リリーフ機能を発揮する弁体の一部を構成しているため、圧力検出器を小型化することが可能となる。

第３の発明は、圧力検出部が、ハウジングに対して固定されることを特徴とする。

第３の発明では、圧力検出部は、導入ポートに臨むように弁体に収装されるものの、ハウジングに固定されるため、弁体とともに変位しない。つまり、圧力検出部に作用する導入ポートの圧力は、弁体をシート部から離座させる推力とはならない。このように弁体をシート部から離座させる推力を生じさせる受圧面積が小さくなることで、ばね定数の小さい弾性部材を採用することが可能となる。この結果、弾性部材のサイズに合せて圧力検出器を小型化することができる。

第４の発明は、設定圧が、圧力検出部の耐圧よりも低い圧力に設定されることを特徴とする。

第４の発明では、導入ポートにおける圧力が、圧力検出部の耐圧よりも低い設定圧に抑制される。このように圧力検出部に作用する導入ポートにおける圧力を、圧力検出部の耐圧を超えないようにすることで圧力検出部が破損することを防止することができる。

第５の発明は、圧力検出器によって外部への作動流体の漏れを検出する流体装置において、圧力検出部の定格圧が流体装置内の作動流体の最高圧より低いことを特徴とする。

第５の発明では、流体装置内の作動流体の最高圧より低い定格圧を有する圧力検出部が、作動流体の漏れ検出に用いられる。このため、漏れ出た作動流体のわずかな圧力の変化を検出することが可能となり、結果として、作動流体の漏れを検出する精度を向上させることができる。

本発明によれば、圧力検出器によって作動流体の漏れを検出する流体装置が大型化することを抑制することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力検出器が用いられる油圧シリンダの断面図である。 図２は、圧力検出器が設けられる部位周辺を拡大して示した拡大断面図である。 図３は、図２の圧力検出器を拡大して示した拡大断面図である。 図４は、作動流体の漏れによる圧力の時間的変化について説明するためのグラフである。 図５は、本発明の第２実施形態に係る圧力検出器を拡大して示した拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る圧力検出器１００及びこれを備える流体装置について説明する。以下では、流体装置が作動油を作動流体として駆動する油圧シリンダ１である場合について説明する。図１は、油圧シリンダ１を示す断面図である。図２は、圧力検出器１００が設けられる部位の周辺を拡大して示した断面図である。なお、図１では、圧力検出器１００の図示を省略している。

油圧シリンダ１は、図１及び図２に示すように、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるシャフトとしてのピストンロッド３と、ピストンロッド３の基端（図１中右端）に連結されシリンダチューブ２の内周面に沿って摺動するピストン４と、を備える。

シリンダチューブ２の内部は、ピストン４によってロッド側室５と反ロッド側室６との２つの油圧室に仕切られる。油圧シリンダ１は、図示しない油圧源からロッド側室５または反ロッド側室６に導かれる作動油圧によって伸縮作動する。シリンダチューブ２の内周とピストン４の外周との間は、シール部材（図示省略）によって封止される。これにより、シリンダチューブ２の内周とピストン４の外周との間を通じたロッド側室５と反ロッド側室６との連通が遮断される。

シリンダチューブ２には、シリンダチューブ２の開口端を閉塞すると共にピストンロッド３を摺動自在に支持するシリンダヘッド７が設けられる。シリンダヘッド７は、周方向に並ぶ複数の締結ボルト（図示省略）を介してシリンダチューブ２に締結される。

シリンダヘッド７の内周には、図２に示すように、ブッシュ９、シール部材１０、及びダストシール１１が、ロッド側室５側から外部に向かって、この順で設けられる。

ブッシュ９は、ピストンロッド３の外周面３ａに摺接するように配置される。このため、ピストンロッド３は、ブッシュ９を介してシリンダヘッド７によって摺動支持され、シリンダチューブ２の軸方向に沿って移動可能である。

シール部材１０は、断面形状がＵ字状のＵパッキンであり、ロッド側室５内の作動油が外部に漏れることを防止する。シール部材１０は、ピストンロッド３とシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で、シリンダヘッド７に形成された溝内に配置される。

ダストシール１１は、外部からシリンダチューブ２内へのダストの侵入を防止するものであり、シール部材１０と同様に、ピストンロッド３とシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で、シリンダヘッド７に形成された溝内に配置される。

シール部材１０とダストシール１１との間には、ピストンロッド３の外周面３ａとシリンダヘッド７の内周面とにより区画されたシール間領域１２が形成される。シール部材１０の劣化やピストンロッド３の外周面３ａの損傷等が生じると、ロッド側室５内の作動油が、シール部材１０とピストンロッド３との間の隙間を通じてシール間領域１２へと漏れ出す。なお、ダストシール１１は、シール部材１０と比較し、外部への作動油の漏れを防止する性能が低いため、シール部材１０とダストシール１１との間にシール部材１０と同等のシール部材をさらに設けることが好ましい。

上記構成の油圧シリンダ１において、ロッド側室５が油圧源に連通され、反ロッド側室６が図示しないタンクに連通されると、ロッド側室５に作動油が供給され、反ロッド側室６内の作動油がタンクに排出されることにより、油圧シリンダ１は収縮作動する。一方、反ロッド側室６が油圧源に連通され、ロッド側室５がタンクに連通されると、反ロッド側室６に作動油が供給され、ロッド側室５内の作動油がタンクに排出されることにより、油圧シリンダ１は伸長作動する。

油圧シリンダ１は、シール間領域１２への作動油の漏れの有無を判定するために、シール間領域１２に漏れ出た作動油の圧力を検出する圧力検出器１００と、圧力検出器１００で検出された検出値が入力されるコントローラ８０と、をさらに備える。

以下に、図２及び図３を参照して、圧力検出器１００について説明する。図３は、図２に示される圧力検出器１００を拡大して示した断面図である。

油圧シリンダ１のシリンダヘッド７には、圧力検出器１００を油圧シリンダ１に組みつけるための挿入孔１４が径方向に沿って形成される。さらにシリンダヘッド７には、挿入孔１４の底面１４ａに開口し挿入孔１４とシール間領域１２とを連通する連通路１３と、挿入孔１４に開口し挿入孔１４と外部とを連通するドレン通路１５と、が設けられる。ドレン通路１５は、シリンダヘッド７の外部において、作動油が貯留される作動油タンク１８に接続される。

圧力検出器１００は、図３に示すように、挿入孔１４に挿入される有底筒状のハウジング２０と、ハウジング２０内に収装される弁体３０と、弁体３０をハウジング２０に形成されるシート部２４に向けて付勢する付勢部材としてのスプリング４４と、弁体３０内に収装される圧力検出部としての圧力センサ５０と、を備える。

ハウジング２０は、弁体３０の外周面を摺動自在に支持する摺動孔２３と、摺動孔２３と連通路１３とを連通しシール間領域１２内の作動油をハウジング２０内へと導く導入ポート２１と、ドレン通路１５に連通し外部へ作動油を排出するドレンポート２２と、を有する。摺動孔２３の底面に開口する導入ポート２１の開口端には、弁体３０が離着座可能なシート部２４が形成される。

また、ハウジング２０には、スプリング４４の荷重を調節するためのスプリングシート４２が螺合されるねじ孔２５が摺動孔２３に連続して形成され、ハウジング２０の開口部を封止する蓋部材４６が嵌合される嵌合孔２６がねじ孔２５に連続して形成される。

また、ハウジング２０の外周面には、雄ねじ部２７が設けられており、この雄ねじ部２７が挿入孔１４に形成された雌ねじ部１４ｂに螺合されることによって圧力検出器１００は、シリンダヘッド７に組み付けられる。雄ねじ部２７には、ロックナット４８がさらに組み付けられ、これによりハウジング２０がシリンダヘッド７から抜け出ることが防止される。

挿入孔１４に挿入されたハウジング２０と、挿入孔１４と、の間には、ハウジング２０と挿入孔１４との間で圧縮される第１シールリング６１及び第２シールリング６２が設けられる。第１シールリング６１は、ハウジング２０と挿入孔１４との隙間を通じて連通路１３とドレン通路１５とが連通することを遮断する位置に配置され、第２シールリング６２は、ハウジング２０と挿入孔１４との隙間を通じてドレン通路１５が外部に連通することを遮断する位置に配置される。

弁体３０は、円柱状部材であり、軸方向においてシート部２４に対向する部分に形成されたテーパ状のシート面３１と、軸方向に貫通して形成される貫通孔３２と、を有する。また、貫通孔３２のシート面３１側には、圧力センサ５０を収装可能な内径を有する収容孔３２ａが形成される。

また、弁体３０の外周には、摺動孔２３と弁体３０との間で圧縮される第３シールリング６３が設けられる。第３シールリング６３によって、摺動孔２３と弁体３０との隙間を通じてスプリング４４が配置されるスプリング室４５へ作動油が流入することが防止される。

スプリング４４は、弁体３０とスプリングシート４２との間に圧縮された状態で介装され、弁体３０のシート面３１がシート部２４に着座する方向に弁体３０を付勢する。スプリング４４の一端が係止されるスプリングシート４２は、中央に貫通孔４２ａが設けられた円盤状部材であり、外周面には、ハウジング２０のねじ孔２５に螺合する雄ねじ部４２ｂが形成される。弁体３０に付与されるスプリング４４の付勢力の大きさは、ハウジング２０に対するスプリングシート４２の軸方向位置を変更することによって調節可能である。

圧力センサ５０は、円柱状に形成された歪ゲージ式のセンサであり、一端面に圧力を検出する圧力検出面５０ａを有する。圧力センサ５０は、圧力検出面５０ａが導入ポート２１に臨むようにして弁体３０の収容孔３２ａに圧入固定されており、弁体３０と一体的に摺動孔２３内を移動可能である。圧力センサ５０をこのように配置することによって、連通路１３を通じて導入ポート２１へと導かれるシール間領域１２に漏れ出た作動油の圧力を圧力センサ５０により検出することができる。なお、圧力センサ５０の形式は、歪ゲージ式に限定されず、静電容量式や圧電式であってもよい。また、収容孔３２ａへの圧力センサ５０の固定は圧入に限定されず、収容孔３２ａの開口端部をかしめることで圧力センサ５０を弁体３０に対して固定してもよい。

また、圧力センサ５０の外周には、収容孔３２ａと圧力センサ５０との間で圧縮される第４シールリング６４が設けられる。第４シールリング６４によって、収容孔３２ａと圧力センサ５０との隙間を通じてスプリング４４が配置されるスプリング室４５へ作動油が流入することが防止される。なお、第４シールリング６４が設けられる位置は、圧力センサ５０の外周に限定されず、収容孔３２ａと圧力センサ５０との隙間を通じてスプリング室４５へ作動油が流入することを防止することができればどのような位置であってもよい。

圧力センサ５０で検出された値は、ＦＰＣケーブルからなるハーネス５２と、蓋部材４６に形成されたコネクタ４６ａを介してコントローラ８０へと出力される。ハーネス５２は、弁体３０の貫通孔３２とスプリングシート４２の貫通孔４２ａとを通って、圧力センサ５０とコネクタ４６ａの端子５４とを接続する。

なお、蓋部材４６には、コネクタ４６ａが形成されるとともに、ハウジング２０の内部と外部と連通する図示しない通気孔が設けられる。スプリング室４５は、この通気孔を通じて常時大気に連通した状態となるため、弁体３０がスプリング室４５を収縮または膨張させる方向へ変位したとしても、その移動が阻害されることはない。

コントローラ８０は、中央演算装置（ＣＰＵ），読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ８０は、予め記憶された基準値と圧力センサ５０で検出された値とを比較することによって、シール間領域１２への作動油の漏れが生じているか否かを判定する。コントローラ８０において作動油が漏れていると判定された場合、図示しない警告ランプ等の表示を介してオペレータへ作動油が漏れていることが通知される。

次に、図２〜図４を参照し、上記構成の圧力検出器１００を備えた油圧シリンダ１における作動油の漏れ検出について説明する。図４は、作動油の漏れが発生する前後のシール間領域１２の圧力の時間的変化を示すグラフである。

図４において実線で示すように、作動油が漏れる前の状態、すなわち、油圧シリンダ１が正常に駆動している状態では、シール間領域１２の圧力はほぼゼロである。しかし、シール部材１０の劣化やピストンロッド３の外周面３ａの損傷によってシール部材１０とピストンロッド３との間の隙間から作動油が漏れ始めると、シール間領域１２の圧力は、時間の経過とともに徐々に上昇し、やがて油圧シリンダ１に供給される作動油の圧力にほぼ等しい大きさとなる。なお、作動油が漏れた後のシール間領域１２の圧力の上昇度合いは、シール部材１０の劣化の進行度合いやピストンロッド３の外周面３ａの損傷度合によって変化する。

上述のように、圧力検出器１００の導入ポート２１には、連通路１３を通じてシール間領域１２に漏れ出た作動油が導かれるため、導入ポート２１に臨むように配置された圧力センサ５０によってシール間領域１２の圧力の変化を検出することが可能である。このため、圧力検出器１００で検出されたシール間領域１２の圧力が漏れ判定圧を超えたか否かによって、作動油が漏れているか否かを判定することができる。

ここで、シール間領域１２の圧力が、油圧シリンダ１内の作動油の最高圧である作動油供給圧に近い圧力となったときに作動油が漏れていると判定することは容易である。しかし、シール間領域１２の圧力が油圧シリンダ１に供給される作動油供給圧程度に高くなった後では、ダストシール１１を通じて外部へと作動油が大量に流出してしまうおそれがある。このため、シール間領域１２に作動油が漏れ始めた初期の段階で漏れを検出する必要がある。

しかしながら、作動油が漏れ始めたときのシール間領域１２の圧力は、油圧シリンダ１内の作動油の最高圧力に比べて非常に小さい。このため、圧力検出器１００の圧力センサ５０としては、油圧シリンダ１内の作動油の最高圧力よりも低い定格圧であって、シール間領域１２に漏れ出た作動油のわずかな圧力の変化を検出可能な定格圧を有するセンサが選択される。例えば、油圧シリンダ１内の作動油の最高圧が２０〜３０ＭＰａ程度であれば、１ＭＰａ以下の定格圧を有する圧力センサ５０を用いることが好ましい。

一方で、定格圧が低いほど、圧力センサ５０の耐圧も低くなる。上述のように、シール間領域１２に漏れ出た作動油の圧力は、油圧シリンダ１に供給される作動油供給圧まで上昇するおそれがあることから、耐圧が低いと圧力センサ５０が破損してしまうおそれがある。

そこで、圧力検出器１００では、導入ポート２１に導かれるシール間領域１２に漏れ出た作動油の圧力が、図４に破線で示すように、圧力センサ５０の耐圧よりも低い予め設定された設定圧であるリリーフ圧を超えないように抑制される。

具体的には、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力がリリーフ圧になると、弁体３０及び圧力センサ５０に作用する作動油の圧力による推力が、弁体３０をシート部２４に押し付ける方向に作用するスプリング４４の付勢力を上回り、弁体３０のシート面３１はシート部２４から離れる。

シート面３１とシート部２４との間に隙間が形成されることで導入ポート２１に導かれた作動油は、シート面３１とシート部２４との間の隙間、ドレンポート２２及びドレン通路１５を通じて作動油タンク１８へと排出される。

これにより導入ポート２１における圧力は、圧力センサ５０の耐圧よりも低いリリーフ圧以下に抑制されることになるため、圧力センサ５０が破損することを防止することができる。

なお、圧力センサ５０の定格圧とは、所定の測定精度が保証される圧力範囲のことを意味し、圧力センサ５０の耐圧とは、定格圧を超える圧力が圧力センサ５０に作用した後、圧力センサ５０に作用する圧力が定格圧以下となったときに、所定の測定精度が維持される最大圧力のことを意味する。

このように、圧力検出器１００では、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力が設定圧となるまでは、スプリング４４の付勢力によって弁体３０がシート部２４に押し付けられることで、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力が圧力センサ５０により検出される一方、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力が設定圧となると、スプリング４４が圧縮されて弁体３０がシート部２４から離座し、導入ポート２１に導かれた作動油が外部へと排出される。

このように作動する圧力検出器１００によれば、比較的低い定格圧を有する圧力センサ５０を用いることで作動油の漏れを早期に検出することが可能であるとともに、圧力センサ５０の耐圧よりも低い設定圧で弁体３０を開弁させて導入ポート２１に導かれた作動油を排出することによって圧力センサ５０が破損することを防止することが可能である。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

圧力検出器１００では、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が圧力センサ５０により検出されるとともに、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が予め設定されたリリーフ圧になると弁体３０がシート部２４から離座し、導入ポート２１とドレンポート２２とが連通し、作動油はドレンポート２２を通じて外部へと排出される。このように、圧力検出器１００は、圧力検出機能とリリーフ機能とを併せ持っている。

したがって、作動油の漏れを検出する検出器として上記構成の圧力検出器１００を油圧シリンダ１に組み付ければ、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に設ける必要がない。このため、作動油の漏れを検出する装置を取り付けるために必要なスペースが小さくなり、結果として、油圧シリンダ１が大型化することを抑制することができる。

また、圧力検出器１００を油圧シリンダ１に組み付けるためには、油圧シリンダ１に単一の挿入孔１４を形成するだけでよい。これに対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に油圧シリンダ１に組み付けるためには、複数の挿入孔や連通路を形成する必要がある。このように、圧力検出器１００を油圧シリンダ１に組み付けるための加工は、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に組み付ける場合と比較し簡素化される。このため、圧力検出器１００により作動油の漏れを検出する油圧シリンダ１の製造コストを低減させることができる。

また、圧力検出器１００では、圧力センサ５０が弁体３０と一体的に設けられており、弁体３０の移動に伴って圧力センサ５０も移動する。このように、圧力検出器１００では、圧力検出機能を発揮する圧力センサ５０が、リリーフ機能を発揮する弁体３０の一部を構成することになる。このため、圧力検出機能とリリーフ機能とを併せ持つ圧力検出器１００の大きさを、圧力センサとリリーフバルブとを別々に設けた場合と比較し、小型化することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る圧力検出器２００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。

圧力検出器２００の基本的な構成は、第１実施形態に係る圧力検出器１００と同様である。圧力検出器２００では、圧力センサ１５０が弁体３０とともに移動しない構成である点で圧力検出器１００と相違する。

図５に示すように、圧力検出器２００の圧力センサ１５０は、第１実施形態に係る圧力検出器１００の圧力センサ５０と同様に、圧力検出面１５０ａが導入ポート２１に臨むように弁体３０の収容孔３２ａ内に挿入されている。しかしながら、圧力センサ１５０は、弁体３０ではなく、ハウジング２０に対して固定されている。

具体的には、圧力センサ１５０は、スプリングシート４２と、スプリングシート４２に結合される支持ロッド４３と、を介してハウジング２０に固定される。支持ロッド４３は、中空の筒状部材であり、一端側がスプリングシート４２の貫通孔４２ａに結合され、他端側が弁体３０の貫通孔３２を通り圧力センサ１５０に向かって延出している。圧力センサ１５０は、圧力検出面１５０ａとは反対側の端面において支持ロッド４３の他端側の端部に固定される。

このように、圧力センサ１５０は、スプリングシート４２と支持ロッド４３とを介してハウジング２０に固定されるため、弁体３０に収装されるものの、弁体３０とともに変位することはない。

なお、この場合、スプリング室４５に開口する貫通孔４２ａが支持ロッド４３により閉塞されるため、蓋部材４６に加えてスプリングシート４２にもスプリング室４５を大気に連通させるための通気孔を設けることが好ましい。スプリング室４５が通気孔を通じて常時大気に連通した状態となることで、弁体３０がスプリング室４５を収縮または膨張させる方向へ変位したとしても、その移動が阻害されることが防止される。

また、圧力センサ１５０の外周には、収容孔３２ａと圧力センサ１５０との間で圧縮される第４シールリング６４が設けられる。第４シールリング６４によって、収容孔３２ａと圧力センサ１５０との隙間を通じてスプリング４４が配置されるスプリング室４５へ作動油が流入することが防止される。なお、第４シールリング６４が設けられる位置は、圧力センサ１５０の外周に限定されず、収容孔３２ａと圧力センサ１５０との隙間を通じてスプリング室４５へ作動油が流入することを防止することができればどのような位置であってもよい。

上記構成の圧力検出器２００を備えた油圧シリンダ１における作動油の漏れ検出は、第１実施形態に係る圧力検出器１００を備えた油圧シリンダ１における作動油の漏れ検出と同様にして行われる。

具体的には、圧力検出器２００においても、導入ポート２１に臨むように配置された圧力センサ１５０によってシール間領域１２の圧力の変化が検出され、圧力検出器２００で検出された圧力が漏れ判定圧を超えたか否かによって、作動油が漏れているか否かが判定される。

また、圧力検出器２００においても、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力がリリーフ圧になると、弁体３０のシート面３１がシート部２４から離れ、導入ポート２１に導かれた作動油が作動油タンク１８へと排出されることで、圧力センサ１５０に作用する作動油の圧力の大きさはリリーフ圧以下に抑制される。

ここで、上述のように、圧力検出器２００において、圧力センサ１５０はハウジング２０に対して固定されている。このため、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力が圧力センサ１５０に作用することによって生じる推力は、弁体３０をシート部２４から離座させる推力とはならない。つまり、弁体３０をシート部２４から離座させる推力を生じるのは、導入ポート２１に臨んでいる弁体３０に対して作用する作動油の圧力のみとなる。

このように、圧力検出器２００では、第１実施形態に係る圧力検出器１００と比較して、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力を受けて弁体３０をシート部２４から離座させる推力を生じる受圧面積が小さくなる。このため、圧力検出器２００において弁体３０が開弁するリリーフ圧を、第１実施形態に係る圧力検出器１００と同じ大きさに設定する場合、スプリング４４の付勢力を小さくすることが可能となる。つまり、ばね定数の小さいスプリング４４を採用することができるため、結果として、スプリング４４のサイズに合せて圧力検出器２００を小型化することが可能となる。

以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

作動油の漏れを検出する検出器として上記構成の圧力検出器２００を油圧シリンダ１に組み付ければ、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に設ける必要がない。このため、作動油の漏れを検出する装置を取り付けるために必要なスペースが小さくなり、結果として、油圧シリンダ１が大型化することを抑制することができる。

また、圧力検出器２００を油圧シリンダ１に組み付けるための加工は、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に組み付ける場合と比較し簡素化される。このため、圧力検出器２００により作動油の漏れを検出する油圧シリンダ１の製造コストを低減させることができる。

また、圧力検出器２００の圧力センサ１５０は、導入ポート２１に臨むように弁体３０に収装されるものの、ハウジング２０に固定されるため、弁体３０とともに変位しない。つまり、圧力センサ１５０に作用する導入ポート２１の圧力は、弁体３０をシート部２４から離座させる推力とはならない。このように弁体３０をシート部２４から離座させる推力を生じさせる受圧面積が小さくなることで、ばね定数の小さいスプリング４４を採用することが可能となる。この結果、スプリング４４のサイズに合せて圧力検出器２００を小型化することができる。

次に、上記各実施形態の変形例について説明する。

上記各実施形態では、圧力検出器１００，２００が設けられる流体装置が油圧シリンダ１である場合について説明した。流体装置は、これに限定されず、緩衝器や液圧モータ、液圧ポンプ等であってもよく、外部への作動流体の漏れを防止する必要がある装置であればどのようなものであってもよい。また、作動流体としては、作動油に限らず、例えば、水やその他の液体であってもよく、装置の摺動部を潤滑する潤滑油であってもよい。

また、上記各実施形態では、シール部材１０がＵパッキンである場合について説明した。これに限らず、シール部材１０は、ピストンロッド３とシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で配置され、作動油の漏れを防止することができるものであればどのような形式であってもよく、Ｏリングやオイルシールであってもよい。

また、上記各実施形態では、弁体３０は、テーパ状のシート面３１を有する形状であるが、弁体３０の形状はこれに限定されず、導入ポート２１に導かれた作動油の圧力がリリーフ圧となったときに導入ポート２１とドレンポート２２とを連通することが可能なものであれば、どのような形状であってもよい。

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。

圧力検出器１００，２００は、作動油が導入される導入ポート２１と、外部へ作動油を排出するドレンポート２２と、が形成されたハウジング２０と、ハウジング２０内に収装され、ハウジング２０に形成されたシート部２４に着座することにより導入ポート２１とドレンポート２２との連通を遮断する弁体３０と、弁体３０をシート部２４に向けて付勢するスプリング４４と、導入ポート２１に臨むように弁体３０内に収装され、導入ポート２１に導入された作動油の圧力を検出する圧力センサ５０，１５０と、を備え、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が予め設定された設定圧になると弁体３０がシート部２４から離座し、導入ポート２１とドレンポート２２とが連通する。

この構成では、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が圧力センサ５０，１５０により検出されるとともに、導入ポート２１に導入された作動油の圧力が予め設定されたリリーフ圧になると弁体３０がシート部２４から離座し、導入ポート２１とドレンポート２２とが連通し、作動油はドレンポート２２を通じて外部へと排出される。このように、圧力検出器１００，２００は、圧力検出機能とリリーフ機能とを併せ持っている。

したがって、作動油の漏れを検出する検出器として、このような構成の圧力検出器１００，２００を油圧シリンダ１に組み付ければ、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に設ける必要がない。このため、作動油の漏れを検出する装置を取り付けるために必要なスペースが小さくなり、結果として、油圧シリンダ１が大型化することを抑制することができる。

さらに、圧力検出器１００，２００を油圧シリンダ１に組み付けるためには、油圧シリンダ１に単一の挿入孔１４を形成するだけでよい。これに対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に油圧シリンダ１に組み付けるためには、複数の挿入孔や連通路を形成する必要がある。このように、圧力検出器１００，２００を油圧シリンダ１に組み付けるための加工は、油圧シリンダ１に対して圧力センサとリリーフバルブとを別々に組み付ける場合と比較し簡素化される。このため、圧力検出器１００，２００により作動油の漏れを検出する油圧シリンダ１の製造コストを低減させることができる。

また、圧力センサ５０は、弁体３０と一体的に設けられ、弁体３０がシート部２４から離座する際に弁体３０とともに移動する。

この構成では、圧力センサ５０が弁体３０と一体的に設けられており、弁体３０の移動に伴って圧力センサ５０も移動する。このように、圧力検出機能を発揮する圧力センサ５０が、リリーフ機能を発揮する弁体３０の一部を構成することになる。このため、圧力検出機能とリリーフ機能とを併せ持つ圧力検出器１００の大きさを、圧力センサとリリーフバルブとを別々に設けた場合と比較し、小型化することができる。

また、圧力センサ１５０は、ハウジング２０に対して固定される。

この構成では、圧力センサ１５０は、導入ポート２１に臨むように弁体３０に収装されるものの、ハウジング２０に固定されるため、弁体３０とともに変位しない。つまり、圧力センサ１５０に作用する導入ポート２１の圧力は、弁体３０をシート部２４から離座させる推力とはならない。このように弁体３０をシート部２４から離座させる推力を生じさせる受圧面積が小さくなることで、ばね定数の小さいスプリング４４を採用することが可能となる。この結果、スプリング４４のサイズに合せて圧力検出器２００を小型化することができる。

また、設定圧は、圧力センサ５０，１５０の耐圧よりも低い圧力に設定される。

この構成では、導入ポート２１における圧力が、圧力センサ５０，１５０の耐圧よりも低い設定圧に抑制される。このように圧力センサ５０，１５０に作用する導入ポート２１における圧力を、圧力センサ５０，１５０の耐圧を超えないようにすることで圧力センサ５０，１５０が破損することを防止することができる。

また、圧力検出器１００，２００によって外部への作動油の漏れを検出する油圧シリンダ１において、圧力センサ５０，１５０の定格圧は油圧シリンダ１内の作動油の最高圧より低い。

この構成では、油圧シリンダ１内の作動油の最高圧より低い定格圧を有する圧力センサ５０，１５０が、作動油の漏れ検出に用いられる。このため、シール間領域１２に漏れ出た作動油のわずかな圧力の変化を検出することが可能となり、結果として、作動油の漏れを検出する精度を向上させることができる。

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。

１００，２００・・・圧力検出器、１・・・油圧シリンダ（流体装置）、１０・・・シール部材、２０・・・ハウジング、２１・・・導入ポート、２２・・・ドレンポート、２４・・・シート部、３０・・・弁体、４４・・・スプリング（付勢部材）、５０，１５０・・・圧力センサ（圧力検出部）

Claims (5)

1. 作動流体の圧力を検出する圧力検出器であって、
   作動流体が導入される導入ポートと、外部へ作動流体を排出するドレンポートと、が形成されたハウジングと、
   前記ハウジング内に収装され、前記ハウジングに形成されたシート部に着座することにより前記導入ポートと前記ドレンポートとの連通を遮断する弁体と、
   前記弁体を前記シート部に向けて付勢する付勢部材と、
   前記導入ポートに臨むように前記弁体内に収装され、前記導入ポートに導入された作動流体の圧力を検出する圧力検出部と、を備え、
   前記導入ポートに導入された作動流体の圧力が予め設定された設定圧になると前記弁体が前記シート部から離座し、前記導入ポートと前記ドレンポートとが連通することを特徴とする圧力検出器。
2. 前記圧力検出部は、前記弁体と一体的に設けられ、前記弁体が前記シート部から離座する際に前記弁体とともに移動することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出器。
3. 前記圧力検出部は、前記ハウジングに対して固定されることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出器。
4. 前記設定圧は、前記圧力検出部の耐圧よりも低い圧力に設定されることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の圧力検出器。
5. 請求項１から４の何れか１つに記載の圧力検出器を備え、前記圧力検出器によって外部への作動流体の漏れを検出する流体装置であって、
   前記圧力検出部の定格圧が前記流体装置内の作動流体の最高圧より低いことを特徴とする流体装置。

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