JP3168161U

JP3168161U - 流体の汚染度検査装置

Info

Publication number: JP3168161U
Application number: JP2011001435U
Authority: JP
Inventors: 堀川　浩司; 浩司堀川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2021-03-17

Abstract

【課題】高価なセンサーや複雑な演算処理のためのコントローラを使わず安価で、かつ簡単な操作で流体の汚染度を検査する汚染度検査装置を提供する。【解決手段】濾過粒子サイズが上流から下流に向かう順に細かくなるよう複数のフィルタＦ１〜Ｆ５を直列に接続し、一定の圧力で開口するチェック弁Ｃ１〜Ｃ５と直列に前記フィルタと濾過粒子サイズが同じで濾過面積が同等もしくは大きな容量のフィルタを備えたバイパス部材を前記各フィルタに並列に設けた検査部材２と、その検査部材に流体を一定量流すポンプまたは流量制御弁３を設ける。事前に前記フィルタと同じ濾過能力のフィルタに規定の等級の異物を含んだ基準流体を流し、フィルタ差圧と流通時間の相関曲線図を粒子サイズ別に作成しておく。被検査流体を事前の相関測定条件と同じ条件で前記検査部材に流し、目詰まりしたフィルタ番号とチェック弁の開口時間を測定して前記の相関曲線上にプロットし、等級を検査する。【選択図】図１

Description

本考案は、流体中の汚染物質の計測・管理装置に関する。

液圧装置は、装置内を流れる流体により駆動される液圧モータ、液圧シリンダ等の液圧アクチュエータや液圧ポンプ、制御弁などの液圧機器を含んだ液圧回路から構成されている。この液圧回路を流れる流体には固形微粒子（以下、異物と称す）、水分、エアなど液圧装置に悪影響を与える汚染物質が混入している。中でも金属加工粉、鋳砂、塵埃、液圧機器の摺動部から生じる磨耗粉、あるいは流体の酸化や劣化で生じる生成物などの異物の内、液圧機器の摺動部隙間の寸法とほぼ同じ大きさの粒度（５〜５０μｍ）の異物は、摺動部を異常磨耗や固着させ液圧装置の動作不良を招く。

従って、前記流体中の汚染物質による液圧装置の動作不良を生じる前に、流体の清浄化や交換等の保守を行う時期を見極めるために流体の汚染度検査作業が行われてきた。

汚染度検査には、古くは専門家による流体のサンプリング、分析機関における分析、アフターサービスセンターへのフィードバックなど一連の手続きで膨大な費用と期間を要した。近年ではセンサー技術の発展に伴いオンラインで汚染度を検査する方法が一般的となっている。

オンラインで汚染度を検査する方法として、液圧回路に設けられたフィルタ前後の差圧を検査する圧力センサーとその作動時間を計時するタイマーを備え、フィルタ圧力の時間的変化を記憶させて、予め設定したフィルタ圧力の時間変化許容値を超えたとき流体中の異物過多を判定する方式が提案されている（特許文献１参照）。

また、液圧回路を流れる流体に、レーザ光を照射し受光されるレーザ光の光度の変化（低下）から流体中の異物の粒度とその量を検査して汚染度を判定する遮光式検査器またはパーティカルカウンタを用いた方式が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００８−２３２２４４号公報特開２０１０−７７８２号公報

流体中の汚染物質による液圧装置の動作不良を生じる前に、流体の清浄化や交換等の保守を行う時期を見極めることが求められているが、従来のフィルタ差圧を連続的に監視する方式やレーザ光線を照射して直接汚染物のサイズや量を計測する方式では高価なセンサーや複雑な演算処理のためのコントローラなどが必要であり取扱いが複雑で、製造コストがかさむ問題がある。

以上の課題を解決するため本考案の汚染度検査装置は、液圧装置の液圧回路部または流体タンクに接続し、液圧装置の流体を取り込んで流体中の異物の粒子サイズと量を検査する検査部材を備えた流体の汚染度検査装置において、前記検査部材を、濾過粒子サイズの異なる複数のフィルタを直列に接続し、前記各フィルタの差圧が一定値以上になると開口する弁と、前記弁に直列に設けた濾過粒子サイズが前記各フィルタと同じで濾過面積が少なくとも前記各フィルタと同等もしくは大きい容量のバイパス用フィルタとを前記各フィルタに並列に設けるとともに上流から下流に向かうに従い濾過粒子サイズを細かくする構成とし、前記検査部材に流入する被検査流体の流量一定化手段を備えたものである。

また、前記流量一定化手段を前記検査部材の入口と出口を連通するバイパス流路と、前記バイパス流路と前記検査部材の流路を選択する方向切換弁と、前記方向切換弁の下流に設けた流量制御弁とで構成してもよい。

さらに、前記流量一定化手段を前記検査部材の上流または下流に液圧ポンプと、前記液圧ポンプ駆動用原動機を設けてもよい。

本考案は、フィルタとフィルタの差圧が一定値以上になると開口する弁とで構成する安価で、かつ簡単な操作で流体の汚染度合を検査するものである。そのために、事前に汚染度検査装置に装備されているフィルタと同じ仕様のフィルタに、汚染度評価規定に準じた粒子サイズの異物を規定量含んだ流体を流してフィルタの差圧と流通時間の相関関係を測定し、フィルタ毎の相関図を作成しておく。被検査流体を前記汚染度検査装置に事前検査と同じ流量を流し、フィルタの差圧が一定値以上になると開口する弁の開口圧力と開口までの流通時間を測定し、前記相関図上にプロットして汚染度合を検査する。

検査部材がフィルタとフィルタの差圧が一定値以上になると開口する弁で構成されており、安価で、かつ簡単な操作で汚染度を検査することができる。

本考案の実施の形態の構成図で、検査対象の液圧装置を含む汚染度検査装置の系統図とシステム構成を示すブロック図を併記した図である。本考案の実施の形態の構成図で、検査対象の液圧装置を含む汚染度検査装置の系統図とシステム構成を示すブロック図を併記した図である。本考案のフィルタの差圧と流体の流通時間の相関関係を示す図である。本考案のフィルタの差圧と流体の流通時間の相関関係を示す図である。本考案のフィルタの差圧と流体の流通時間の相関関係を示す図である。本考案のフィルタの差圧と流体の流通時間の相関関係を示す図である。本考案のフィルタの差圧と流体の流通時間の相関関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本考案の実施の形態について説明する。図１は本考案の実施の形態の構成図で、検査対象の液圧装置を含む汚染度検査装置の系統図とシステム構成を示すブロック図を併記した図である。

汚染度検査装置１は、図１に示すとおり被検査流体に含まれる粒子サイズと量を検査する検査部材２と、検査部材２の入口側に設けられた被検査流体の流量を制御する流量制御弁３と、流量制御弁３の入口側と検査部材２の出口側を連通するバイパス流路４と、被検査流体をバイパス流路４側に導くか検査部材２の流路５側に導くかを選択する方向切換弁６と、測定時間を計時するタイマー７と、方向切換弁６とタイマー７を始動、停止する操作ボックス８と、検査結果を表示する表示器９と、検査対象の液圧装置２０に接続する入口ポート１０と、出口ポート１１から構成されている。

検査部材２は、濾過粒子サイズの異なる５種類の検査用フィルタＦ１〜Ｆ５を直列に接続し、各検査用フィルタＦ１〜Ｆ５には並列にバイパス部材Ｂ１〜Ｂ５が接続されている。

バイバス部材Ｂ１〜Ｂ５には、それぞれ検査用フィルタＦ１〜Ｆ５の差圧が一定値以上になると開口するとともに電気信号Ｓ１〜Ｓ５を発信する機構（図示略）を有するチェック弁Ｃ１〜Ｃ５と、チェック弁Ｃ１〜Ｃ５の下流側に直列に濾過粒子サイズが検査用フィルタＦ１〜Ｆ５と同じで濾過面積が少なくとも検査用フィルタＦ１〜Ｆ５と同等もしくは大きい容量のバイパス用フィルタＢＦ１〜ＢＦ５が設けられている。

検査対象の液圧装置２０は、装置内を流れる流体により駆動される液圧モータ、液圧シリンダ等の液圧アクチュエータや液圧ポンプ、制御弁などの液圧機器を含んだ流体を循環させる動力源を備えた液圧回路部２２（詳細図略）と流体を滞留させておく流体タンク２１から構成されている。

汚染度検査装置１には被検査流体を取込む液圧ポンプを装備していないので、液圧回路部２２に接続し被検査流体を取込む。

上記のとおり構成された汚染度検査装置１の検査要領をＮＡＳ１６３８規定に基づいて説明する。

ＮＡＳ１６３８規定は、粒子サイズを１００μm以上、５０μm以上１００μm未満、２５μm以上５０μm未満、１５μm以上２５μm未満、５μm以上１５μm未満の５段階に分け、各段階に対し１００ｍｌ中の最大粒子数が１４等級（００、０、１〜１２等級）に分けられている。例えば７等級の場合、流体１００ml中に含まれる異物の粒子サイズが１００μm以上の最大粒子数は３２個以下、５０μm以上１００μm未満は１８０個以下、２５μm以上５０μm未満は１０１２個以下、１５μm以上２５μm未満は５７００個以下、５μm以上１５μm未満は３２０００個以下と規定されている。

汚染度検査作業に入る事前準備として、汚染度検査装置１の検査用フィルタＦ１〜Ｆ５をＮＡＳ１６３８規定の５段階の粒子サイズに対応させて、上流側から下流側に向かうに従い濾過粒子サイズが細かくなるよう設定する。すなわち先頭の検査用フィルタＦ１は粒子サイズ１００μm以上の異物を通さない濾過能力を有し、２段目の検査用フィルタＦ２は粒子サイズ５０μm以上１００μm未満の異物を通さない濾過能力を有している。以下同様に検査用フィルタＦ３は２５μm以上５０μm未満、検査用フィルタＦ４は１５μm以上２５μm未満、検査用フィルタＦ５は５μm以上１５μm未満の異物を通さない濾過能力を有している。

さらに、ＮＡＳ１６３８規定の５段階の粒子サイズそれぞれに対し１００ｍｌ当り１４等級の異物量を含む基準流体と、検査用フィルタＦ１〜Ｆ５と同じ濾過能力の事前測定用フィルタを準備し、それぞれの事前測定用フィルタについて前記基準流体を汚染度検査装置１に取り込む流量と同じ流量を流した時の流通時間とフィルタの前後差圧との相関関係を測定する。

測定結果をＮＡＳ１６３８規定の５段階の粒子サイズ別（すなわちフィルタ別）に横軸に流通時間（ｔ）、縦軸にフィルタの前後差圧（ΔＰ）をとってプロットし、等級をパラメータとする検査用フィルタＦ１〜Ｆ５の相関曲線図（図３〜図７参照）を作成する。

上記のとおり作成された相関曲線図を使って、検査部材２に組み込まれたチェック弁Ｃ１〜Ｃ５の開口圧力を決める。例えば、検査用フィルタＦ１に使用されているチェック弁Ｃ１の開口圧力ΔＰ１を決めるには、相関曲線図の図３において全ての等級曲線１Ｒ１〜１Ｒ１２の中で最大流通時間における最も低いフィルタ差圧ΔＰ_０以下に設定する。フィルタ差圧ΔＰ_０以上に設定すると等級曲線との交点が取れないので等級を検査することができなくなる。同様にして他のチェック弁Ｃ２〜Ｃ５の開口圧力ΔＰ２〜ΔＰ５を設定する。

以上の事前準備後、検査対象である液圧装置２０の液圧回路部２２の出口２３と汚染度検査装置１の入口ポート１０および液圧回路部２２の入口２４と汚染度検査装置１の出口ポート１１を接続する。汚染度検査装置１が検査を開始するまでは、液圧回路部２２から送り出された被検査流体は汚染度検査装置１の方向切換弁６、バイパス流路４を経由し液圧回路部２２に戻され、液圧装置２０と汚染度検査装置１の間を循環する。

操作ボックス８のＯＮスイッチを押すと方向切換弁６が動作し、流路はバイパス流路４から検査部材２の流路５に切り替えられ、流量制御弁３を経由して事前測定時と同じ流量を検査部材２に流す。同時にタイマー７が作動し流通時間の計時を開始する。

一定時間後、例えば検査用フィルタＦ１が目詰まりし、チェック弁Ｃ１が開口した場合、電気信号Ｓ１の発信とタイマー７の計時により開口までの時間Ｔ１と目詰まりした検査用フィルタ番号（Ｆ１）が表示器９に表示される。検査用フィルタ番号から相関曲線図は図３であることが判る。相関曲線図の図３上に既知のチェック弁Ｃ１の開口圧力ΔＰ１と、開口までの時間Ｔ１をプロットすることによって、ポイントが等級曲線の１Ｒ６と１Ｒ７の間にあることが判る。すなわち濾過粒子サイズが１００μｍ以上の異物が６等級と７等級の間にあることがわかる。

また、検査用フィルタＦ１が目詰まりしたことにより、被検査流体はバイパス部材Ｂ１を経由して次段の検査用フィルタＦ２に流れるがバイパス部材Ｂ１には検査用フィルタＦ１と同じ濾過粒子サイズのバイパス用フィルタＢＦ１が装着されているので下流側に検査用フィルタＦ１より大きいサイズの粒子は流れ込まない。したがって引き続き検査を続行することが可能である。

上記の目詰まりが全ての検査用フィルタＦ１〜Ｆ５に発生し、被検査流体が全てバイパス部材Ｂ１〜Ｂ５を流れる状態で検査作業は終了する。表示器９に表示された検査用フィルタの番号とチェック弁の開口時間から事前測定で作成した相関曲線を使って被検査流体の汚染度合を検査することができる。すなわち、今回の例では、検査用フィルタＦ１は図３の相関曲線図より６等級と７等級の間、検査用フィルタＦ２は図４の相関曲線図から２等級と３等級の間、検査用フィルタＦ３は図５の相関曲線図から４等級と５等級の間、検査用フィルタＦ４は図６の相関曲線図から１等級と２等級の間、検査用フィルタＦ５は図７の相関曲線図から７等級と８等級の間であることが判る。したがって総合的には、この被検査流体はＮＡＳ１６３８規定の８等級の汚染度であることが判る。再度検査を実施する場合は、その都度汚染度検査装置１のフィルタは全て新品に交換する。

汚染度検査装置１２は、図２に示すとおり被検査流体に含まれる粒子サイズと量を検査する検査部材２と、該検査部材２の出口側に設けた液圧ポンプ１３と、液圧ポンプ１３の原動機１４と、測定時間を計時するタイマー７と、原動機１４とタイマー７を始動、停止する操作ボックス８と、検査結果を表示する表示器９と、検査対象の液圧装置２０に接続する入口ポート１０と、出口ポート１１から構成されている。

汚染度検査装置１２は、液圧ポンプ１３を備えているので液圧装置２０の運転を停止し、液圧回路部２２の一部から被検査流体を取り込まなくても、流体タンク２１に汚染度検査装置１２の入口ポート１０と出口ポート１１を接続し、液圧ポンプ１３を駆動することで被検査流体を所定の流量で取り込むことができる。

汚染度検査装置１２による汚染度検査要領は、汚染度検査装置１２の入口ポート１０と出口ポート１１を検査対象の液圧装置２０の流体タンク２１側に接続後、操作ボックス８のＯＮスイッチを押して液圧ポンプ１３の原動機１４とタイマー７を同時に始動する。検査部材２には液圧ポンプ１３により、流体タンク２１から事前測定時と同じ流量の被検査流体を取り込む。検査要領は前述の汚染度検査装置１と同じであるので説明を省略する。なお、検査を繰り返す場合は、その都度汚染度検査装置１２のフィルタを全て新品に交換する。

本考案が提供する汚染度検査装置の特徴は以上のとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるのもではなく、ＮＡＳ１６３８規定以外の汚染度検査規定に応じて検査用フィルタＦ１〜Ｆ５の数や濾過能力および事前測定を変更することも可能である。

１汚染度検査装置
２検査部材
３流量制御弁
４バイパス流路
５流路
６方向切換弁
７タイマー
８操作ボックス
９表示器
１０入口ポート
１１出口ポート
１２汚染度検査装置
１３液圧ポンプ
１４原動機
２０液圧装置
２１流体タンク
２２液圧回路部
２３出口
２４入口
Ｆ１〜Ｆ５検査用フィルタ
Ｂ１〜Ｂ５バイパス部材
Ｃ１〜Ｃ５チェック弁
ＢＦ１〜ＢＦ５バイパス用フィルタ
Ｓ１〜Ｓ５電気信号
ΔＰフィルタ差圧
ΔＰ_０フィルタ差圧
ｔ流通時間
ΔＰ１〜ΔＰ５開口圧力
Ｔ１〜Ｔ５開口時間

Claims

液圧装置の液圧回路部または流体タンクに接続し、液圧装置の流体を取り込んで流体中の異物の粒子サイズと量を検査する検査部材を備えた流体の汚染度検査装置において、前記検査部材を、濾過粒子サイズの異なる複数のフィルタを直列に接続し、前記各フィルタの差圧が一定値以上になると開口する弁と、前記弁に直列に設けた濾過粒子サイズが前記各フィルタと同じで濾過面積が少なくとも前記各フィルタと同等もしくは大きい容量のバイパス用フィルタとを前記各フィルタに並列に設けるとともに上流から下流に向かうに従い濾過粒子サイズを細かくする構成とし、前記検査部材に流入する被検査流体の流量一定化手段を備えたことを特徴とする流体の汚染度検査装置。
前記流量一定化手段を前記検査部材の入口と出口を連通するバイパス流路と、前記バイパス流路と前記検査部材の流路を選択する方向切換弁と、前記方向切換弁の下流に設けた流量制御弁とで構成したことを特徴とする請求項１記載の流体の汚染度検査装置。
前記流量一定化手段を前記検査部材の上流または下流に設けた液圧ポンプと、前記液圧ポンプ駆動用原動機で構成したことを特徴とする請求項１記載の流体の汚染度検査装置。