JP2020091020A

JP2020091020A - 油圧回路用オイルの延命システム

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Publication number: JP2020091020A
Application number: JP2018229892A
Authority: JP
Inventors: 福原　廣; Hiroshi Fukuhara; 廣福原
Original assignee: Fukuhara Co Ltd
Current assignee: Fukuhara Co Ltd
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-11
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: JP6550669B1

Abstract

【課題】油圧回路におけるオイルタンク内の気相部を不活性ガスで満たすと共に、当該オイルタンク内の負圧による当該油圧回路の性能低下や油圧ポンプの故障を防止可能な油圧回路用オイルの延命システムを提供する。【解決手段】油圧回路用オイルの延命システム１は、オイル２が貯留されているオイルタンク３と、オイル２が貯留されている部分である液相部５と、オイルタンク３内で液相部５以外の部分である気相部６と、オイルタンク３と接続されてオイル２が循環する環状の油圧回路４と、気相部６に連通して圧縮空気が流れる放気管７と、放気管７に配設されている窒素ガス発生装置８と、圧力検知手段２４と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧回路に用いられるオイルの長寿命化を図るための油圧回路用オイルの延命システムに関するものである。

油圧により動力を得るための油圧回路が知られている。この油圧回路にはオイルたる作動油が油圧ポンプにより流れ、これが油圧シリンダを動作させることで動力を得るものである。作動油として用いられるオイルは、オイルタンクに貯蔵され、ここから油圧ポンプにより作動油は吸い上げられて油圧回路を循環する。このオイルが空気に触れると酸化による劣化が進行するため、そのために不具合が生じ得る。このため、オイルタンク内の空気はでオイルの酸化による劣化が進行しにくい環境にしておくことが好ましい。

このような酸化による劣化を防止するために、オイルタンク内の気相部を不活性ガス雰囲気とする技術が公開されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、水−グリコール系作動油を用いる油圧装置の保全方法を開示し、主として装置の防錆を図るものである。

特開昭５６−１１６９０１号公報

しかしながら、特許文献１では装置の酸化抑制は可能であるが、ボンベから不活性ガスの供給が停止となると、ポンプの吸引力によって油圧タンク内の内圧が下がり、油圧回路の性能低下のみならず、当該ポンプの電動機などを焼損・故障させかねない。このことは、特にタンク内が負圧となった場合に、顕著に表れる。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、油圧回路におけるオイルタンク内の気相部を不活性ガスで満たすと共に、当該オイルタンク内の負圧による当該油圧回路の性能低下や油圧ポンプの故障を防止可能な油圧回路用オイルの延命システムを提供する。

前記目的を達成するため、本発明では、油圧ポンプを有する油圧回路の作動油であるオイルが貯留されているオイルタンクと、前記オイルタンク内で前記オイルが貯留されている部分である液相部と、前記オイルタンク内で前記液相部以外の部分である気相部と、前記オイルタンクと接続されて前記オイルが循環する環状の油圧回路と、前記オイルタンクの上側に配置され、前記気相部と大気とを連通させていると共に外部からの空気の流入を防止するための逆止弁を有している排気管と、空気圧縮機から吐出される圧縮空気が流れる圧縮空気圧回路と、前記圧縮空気を原料ガスとする窒素ガス発生装置と、前記窒素ガス発生装置による窒素ガスを前記オイルタンク内に放気する放気管と、前記オイルタンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、を備え、前記圧縮空気圧回路は、前記圧力検知手段の検知する圧力が所定範囲内の場合に前記窒素ガス発生装置に前記圧縮空気を送気していることを特徴とする油圧回路用オイルの延命システムを提供する。

好ましくは、前記圧力検知手段が負圧を検知した場合は、前記油圧ポンプの動作を停止状態とすると共に、前記圧縮空気圧回路が前記窒素ガス発生装置に圧縮空気を送気している状態とする。

好ましくは、前記排気管の内部に前記放気管が通過する二重管体構造を有する。

好ましくは、前記オイルタンクの下側には、前記液相部内に混入されている水が排水されるためのドレン孔が設けられ、前記オイルタンクの内壁底面は前記ドレン孔に向けて傾斜している。

本発明によれば、圧縮空気を原料ガスとする窒素ガス発生装置による窒素ガスをオイルタンクに放気する放気管と、逆止弁を有している排気管と、当該オイルタンクの圧力を検知する圧力検知手段とを有し、圧縮空気は、当該圧力検知手段の検知する圧力が所定範囲内である場合に窒素ガス発生装置に向けて送気されているので、常にオイルタンク内が加圧された窒素ガスによって満たすことができる。

また、圧力検知手段が負圧を検知した場合は、油圧ポンプの動作を停止状態とし、圧縮空気も窒素ガス発生装置に向けて送気されているので、油圧ポンプの焼損を防止することができる。

また、排気管の内部に放気管が通過する二重管体構造を有するので、オイルタンクの構造を単純にすることができる。特に穴開け箇所を削減する。

また、ドレン孔に向けてオイルタンクの内壁底面を傾斜させることで、万が一オイル内に水分が発生したとしても、効率よくドレン水としてこれを排水することができる。

本発明に係る油圧回路用オイルの延命システムの概略図である。本発明に係る別の油圧回路用オイルの延命システムの概略図である。本発明に係るさらに別の油圧回路用オイルの延命システムの概略図である。

図１に示すように、本発明に係る油圧回路用オイルの延命システム１は、オイル２が貯留されているオイルタンク３を備えている。オイルタンク３内にて、オイル２が貯留されている部分は液相部５となり、この液相部以外の部分は気相部６となる。オイルタンク３には、このオイルタンク３を始点と終点としてオイルタンク３を含む環状の油圧回路４が接続され、オイル２は作動油としてこの油圧回路４を循環する。油圧回路４には作動油が流れる始点となる入口部９と、終点となる出口部１０が備わり、入口部９の端部は液相部５に、出口部１０の端部は気相部６に配されている。油圧回路４にはさらに油圧ポンプ１１が配設されていて、この油圧ポンプ１１を作動させることで入口部９から作動油たるオイル２が吸い上げられる。この作動油の作用により、油圧回路４に配された油圧シリンダ１２などを動作させて動力を得る。この油圧シリンダ１２に必要な量だけの作動油を供給するため、油圧シリンダ１２の手前には切り替えバルブ１３が配されている。これにより、作動油の流量等が制御されている。

一方で、オイルタンク３には放気管７が接続されている。この放気管７はオイルタンク３を貫通して気相部６に連通している。放気管７には、窒素ガスが発生する窒素ガス発生装置８が接続されている。窒素ガス発生装置８は、空気圧縮機（不図示）が吐出する圧縮空気を原料ガスにして窒素ガスを生成する。具体的には、空気圧縮機から吐出された圧縮空気はエアフィルタ１４を通り、圧縮空気中に含まれている不純物（塵埃、水滴、オイルミスト等）を除去される。その後、圧縮空気は窒素ガス発生装置８に向けて送気される。この空気圧縮機、エアフィルタ１４，窒素ガス発生装置が配された配管系統が圧縮空気圧回路となる。すなわち圧縮空気圧回路は、空気圧縮機から吐出される圧縮空気が流れている。窒素ガス発生装置８からは高濃度の窒素ガスが供給され、これにより放気管７を流れるガスは窒素ガスとなる。窒素ガス発生装置８では、圧縮空気中の酸素が分離膜やＰＳＡにより分離される。膜分離方式では分離された酸素は高濃度酸素としてパージ孔１５から水蒸気などと共に排気される。したがって、窒素ガスの露点温度は大気に比して下がった状態となっている。

放気管７は上述したように気相部６に連通しており、オイルタンク３の上側にノズル１６を介して接続される。このとき、混合ガスの供給量を調整するために、ノズル１６の手前側にはバルブ１７や流量計１８が配設されている。

このような構成により、高濃度の窒素ガスが気相部６に充満される。特に、窒素ガスを混入させたことにより、気相部６に効率よく高濃度の窒素ガスを充満させることができる。このため、気相部６は不活性ガス（窒素ガス）に満たされ、オイル２の酸化による劣化が防止される。なお、放気管７を途中で分岐させて、それぞれの端部をオイルタンク３に接続し、気相部６に対して複数方向から高濃度の窒素ガスを供給してもよい。

オイルタンク３の上側には、気相部６に連通している排気管１９が設けられている。排気管１９は、外部からの空気の流入を防止するための逆止弁２０が取り付けられていることが好ましい。このような逆止弁２０を取り付けることで、高濃度の窒素ガスをオイルタンク３に供給していないときであっても、外部から排気管１９を通じて外気がオイルタンク３内に流入することを防止できる。

オイルタンク３の下側には、液相部５（オイル２）内に混入されている水が排水されるためのドレン孔２１が設けられている。オイル２中に含まれる水分はこのドレン孔２１から排水される。このため、オイル２から不純物としての水分を除去することができる、油圧回路４に水分の影響が及ぶことを抑制できる。ここで、オイルタンク３の内壁底面２２はドレン孔２１に向けて傾斜している。水分の方がオイル２よりも重いため、水分は内壁底面２２に沿ってドレン孔２１に向けて集められる。このようにドレン孔２１に向けてオイルタンク３の内壁底面２２を傾斜させることで、万が一オイル２内に水分が発生したとしても、効率よくドレン水としてこれを排水することができる。

一方で、図２に示すように、放気管７は、気相部６に連通していることに加え、液相部５に連通していてもよい。この場合、放気管７は窒素ガス発生装置８よりも下流側で分岐し、それぞれオイルタンク３の上側（気相部６に連通）及び下側（液相部５に連通）に接続される。このように放気管７が液相部５にも連通していることで、高濃度の窒素ガスをオイルタンク３内のオイル２にも直接供給することができる。オイル２中に窒素ガスの微細気泡を発生させることにより、効率よくオイル２中の窒素ガス濃度を上げることができ、オイル２が酸化されにくくなる。また、高濃度の窒素ガスによるオイル２へのバブリング効果も期待でき、オイル２中に含まれるスラッジ等を浮かすことができ、これら不純物を除去することもたやすい。このように気相部６だけでなく液相部５にも高濃度の窒素ガスを供給することで、これらの相乗効果によりオイル２の長寿命化、すなわち延命を図ることができる。ただし、バブリングで気泡が発生するので、油圧ポンプ１１のキャビテーションによる不具合となることがある。それを防止するためには、当該油圧ポンプ１１の手前に自動空気抜き弁などの気泡除去のための手段を用いるとよい。

さらに、図３に示すように、放気管７は、排気管１９の内部を通過して気相部６に連通してもよい。すなわち、排気管１９の内部に放気管７が通過している二重管体構造を有してもよい。このような構成にすることで、オイルタンク３そのものの構造を単純にすることができ、特にオイルタンク３の穴開け箇所を削減できる。穴開け箇所の削減は、すなわち、シール箇所の削減につながる。オイルタンク３は、排気管１９より強固な耐圧性能が求められるため、シールが困難である。したがって、シール箇所は少ない方が望ましい。

図１乃至図３のどの態様を採用するにせよ、オイルタンク３内部の圧力は圧力検知手段２４の検知する圧力によって制御されている。具体的には圧縮空気圧回路は、圧力検知手段２４が検知する圧力が所定範囲内の時に窒素ガス発生装置８に向けて圧縮空気を送気して圧力のある窒素ガスの生成を行う。さらに具体的には、圧力検知手段２４が検知する圧力が所定圧以下となったら窒素ガス発生装置８に向けて圧縮空気を送気開始し、圧力検知手段２４が検知する圧力が所定圧以上となったら送気停止とする。窒素ガスをオイルタンク３内部に向けて常にパージ状態としたい場合などは、前記の「所定圧以上」は明らかに高いと言える値に設定すればよい。窒素ガスを前述の下限及び上限の制御によって断続的な放出としたい場合は、「所定圧以上」をオイルタンク３及び油圧回路４の状況を鑑みて適宜決定すればよい。換言すれば、圧力検知手段２４の検知結果に基づいて圧縮空気圧回路は窒素ガス発生装置８に圧縮空気を送気する構造となる。このように、窒素ガス発生装置８への圧縮空気の送気は、圧力検知手段２４の検知結果と何らかの関係性を持たせて判断すればよい。

また、圧力検知手段２４が検知する圧力が負圧となった場合は、油圧ポンプ１１に異常負荷がかかっていることを示すものであるので、油圧ポンプ１１が故障することを防止するために、油圧ポンプ１１の動作を停止とすると共に、窒素ガス発生装置に向けて圧縮空気を送気している状態とするとよい（圧縮空気は窒素ガス発生装置に送気し続けられている）。圧力検知手段２４が検知する圧力が負圧となる場合については、油圧回路４及び油圧ポンプ１１の過剰な動作や異常などである。これにより油圧ポンプ１１の焼損などは免れる。また、窒素ガスの有する圧力は、油圧ポンプ１１を補助する場合もある。

１：油圧回路用オイルの延命システム、２：オイル、３：オイルタンク、４：油圧回路、５：液相部、６：気相部、７：放気管、８：窒素ガス発生装置、９：入口部、１０：出口部、１１：油圧ポンプ、１２：油圧シリンダ、１３：切り替えバルブ、１４：エアフィルタ、１５：パージ孔、１６：ノズル、１７：バルブ、１８：流量計、１９：排気管、２０：逆止弁、２１：ドレン孔、２２：オイルタンクの内壁底面、２４：圧力検知手段

Claims

油圧ポンプを有する油圧回路の作動油であるオイルが貯留されているオイルタンクと、
前記オイルタンク内で前記オイルが貯留されている部分である液相部と、
前記オイルタンク内で前記液相部以外の部分である気相部と、
前記オイルタンクと接続されて前記オイルが循環する環状の油圧回路と、
前記オイルタンクの上側に配置され、前記気相部と大気とを連通させていると共に外部からの空気の流入を防止するための逆止弁を有している排気管と、
空気圧縮機から吐出される圧縮空気が流れる圧縮空気圧回路と、
前記圧縮空気を原料ガスとする窒素ガス発生装置と、
前記窒素ガス発生装置による窒素ガスを前記オイルタンク内に放気する放気管と、
前記オイルタンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、を備え、
前記圧縮空気圧回路は、前記圧力検知手段の検知する圧力が所定範囲内の場合に前記窒素ガス発生装置に前記圧縮空気を送気していることを特徴とする油圧回路用オイルの延命システム。
前記圧力検知手段が負圧を検知した場合は、前記油圧ポンプの動作を停止状態とすると共に、前記圧縮空気圧回路が前記窒素ガス発生装置に圧縮空気を送気していることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路用オイルの延命システム。
前記排気管の内部に前記放気管が通過する二重管体構造を有することを特徴とした請求項１もしくは請求項２に記載の油圧回路用オイルの延命システム。
前記オイルタンクの下側には、前記液相部内に混入されている水が排水されるためのドレン孔が設けられ、前記オイルタンクの内壁底面は前記ドレン孔に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧回路用オイルの延命システム。