JP6590434B1 - オイルタンク内への不活性ガス充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルタンク内の気相部に対し、油圧回路に影響を与えることなく効率よく迅速に窒素ガス等の不活性ガスを充填させることができるオイルタンク内への不活性ガス充填システムを提供する。【解決手段】オイルタンク内への窒素ガス充填システム１は、油圧ポンプ１１を有する油圧回路４の作動油であるオイル２が貯留されているオイルタンク３と、オイルタンク３内でオイル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、不活性ガスを気相部６に供給するための不活性ガス供給装置８と、該不活性ガス供給装置８から延びる供給管７の先端に配されて不活性ガスが噴き出されるノズル１６とを備え、ノズル１６からの不活性ガスの噴き出し方向の全部又は少なくとも一部が液相部５に対して別方向を向いている。【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧回路に用いられるオイルタンク内に窒素ガス等の不活性ガスを充填するためのオイルタンク内への不活性ガス充填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が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窒素ガス等の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１〜３参照）。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２００７−１９２２９７公報 特開平８−２１４０３号公報 特開２０１２−１０７７２６号公報

しかしながら、特許文献１〜３のいずれも、窒素ガスはタンク上面からタンク内を下方に向けて供給される態様で示されている。タンク内にはオイルが充填されているため、タンク上面から供給された窒素ガスは必ずオイルに衝突する。すなわち、窒素ガスはオイルの液面に当たってしまう。このことはオイルにバブリング作用を働かせる結果になり、オイル内に気泡が発生し、油圧回路で用いられている油圧ポンプのキャビテーションによる不具合を発生させるおそれがある。これを防止するためには油圧ポンプの手前に自動空気抜き弁等の気泡除去手段を設置すればよいが、そのための設備が必要となってしまいコストもかかり、また油圧回路も複雑化してしまう。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、オイルタンク内の気相部に対し、油圧回路に影響を与えることなく効率よく迅速に窒素ガス等の不活性ガスを充填させることができるオイルタンク内への不活性ガス充填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、不活性ガスを前記気相部に供給するための不活性ガス供給装置と、該不活性ガス供給装置から延びる供給管の先端に配されて前記不活性ガスが噴き出されるノズルとを備え、前記ノズルからの前記不活性ガスの噴き出し方向の全部又は少なくとも一部が前記液相部に対して別方向を向いていることを特徴とするオイルタンク内への窒素ガス充填システムを提供する。

好ましくは、前記ノズルは、前記オイルタンクの側面に取り付けられている。

好ましくは、前記オイルタンクは略直方体形状であり、前記オイルタンクはその矩形形状である上面が開口して前記気相部と大気とを連通させるためのエアブリーザを有し、該エアブリーザは前記オイルタンクの前記矩形形状である上面の隅近傍に設置されていて、前記ノズルは前記エアブリーザが設置されている隅近傍に対応する前記オイルタンクの側面以外の側面に取り付けられている。

好ましくは、前記オイルタンクの上面は長方形であり、前記ノズルは前記エアブリーザが設置されている隅に対して前記上面の長手方向を介して反対側に位置する側面に取り付けられている。

好ましくは、前記ノズルは、前記オイルタンクの一つの側面に対して２つ以上取り付けられている。

好ましくは、前記ノズルからの前記不活性ガスの噴き出し方向は、その外縁が円錐形状である。

本発明によれば、ノズルからの不活性ガスの噴き出し方向の全部又は少なくとも一部が液相部に対して別方向を向いているため、供給される不活性ガスの全てが液相部を形成するオイルに向けて噴き出すことはない。このため、不活性ガスによるオイルへの叩き付けがなくなり、液相部にバブリング作用が働いてしまうことを防止できる。ここで、「少なくとも一部が液相部に対して別方向を向いている」とは、ノズルから噴き出す不活性ガスの量について、液相部を向いている量よりも液相部に対して別方向を向いている量の方が多いことをいう。

また、ノズルがオイルタンクの側面に取り付けられているため、不活性ガスの噴き出し方向が自然と液相部に対して別方向を向くように容易に形成することができる。

また、ノズルがエアブリーザから離れた位置にあるため、供給された不活性ガスがすぐにエアブリーザを介して外部に排気されることが防止される。

また、ノズルをエアブリーザに対して最も離れた位置に取り付けることで、気相部内の空気を不活性ガスで押しながら先にエアブリーザを介して排気させることができ、効率よく気相部内に不活性ガスを充填させることができる。

また、ノズルを一つの側面に対して２つ以上取り付けることで、迅速に気相部内に不活性ガスを充填させることができる。

また、不活性ガスの噴き出し方向の外縁が円錐形状であれば、効率よく迅速に気相部内を充填することを確認している。

本発明に係るオイルタンク内への窒素ガス充填システムの概略図である。 オイルタンクの概略上面図である。 不活性ガスの噴き出し方向を示す概略図である。

図１に示すように、本発明に係るオイルタンク内への窒素ガス充填システム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ストレーナからなる入口部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にはさらにモータ１４により駆動する油圧ポンプ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。

このオイルタンク３には、窒素ガス等の不活性ガスを気相部６に供給するための不活性ガス供給装置８が接続されている。具体的には、不活性ガス供給装置８からは供給管７が延びていて、この供給管７の先端に不活性ガスが噴き出されるノズル１６が取り付けられている。このとき、不活性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や流量計が配設されていてもよい。

不活性ガス供給装置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タイプのものでもよい。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（不図示）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、圧縮空気は不活性ガス供給装置８に向けて送気される。この空気圧縮機、エアフィルタ，不活性ガス供給装置８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。不活性ガス供給装置８からは高濃度の窒素ガスが供給され、これにより供給管７を流れるガスは窒素ガスとなる。不活性ガス供給装置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。このように、窒素ガスを気相部６に充満させるだけで、オイルの寿命は大幅に延びる。窒素ガスの大気圧露点温度は約−６０℃〜−５０℃と非常に低いのでオイルタンク３内では水分がほとんど出ないため、オイル２の酸化や劣化がなくなり、オイルの寿命が大幅に延びるということになる。また窒素ガスは無酸化のため、鉄製のオイルタンクの内壁が錆びることはない。

ノズル１６は、気相部６に不活性ガスを供給できるように、オイルタンク３の上側（オイルタンク３の壁を介して気相部６に直接連通する位置）に取り付けられる。すなわち、ノズル１６は気相部６に連通する位置に（気相部６に露出して）取り付けられる。そして、ノズル１６からの不活性ガスの噴き出し方向の全部又は少なくとも一部は、液相部５に対して別方向を向いている。これにより、供給される不活性ガスの全てが液相部５を形成するオイル２に向けて噴き出すことはない。このため、不活性ガスによるオイルへの叩き付けがなくなり、液相部５にバブリング作用が働いてしまうことを防止できる。そして、高濃度の窒素ガスが気相部６に充満され、オイル２の酸化による劣化が防止される。

このような効果を容易に奏させるため、ノズル１６をオイルタンク３の側面に取り付けることが好ましい。側面に取り付けることで、不活性ガスの噴き出し方向が自然と液相部５に対して別方向を向くように容易に形成することができる。ノズル１６は通常取り付け方向に対して直線方向に噴き出されるので、このようなノズル１６を用いれば液相部５の表面と平行に不活性ガスを供給できる。また、図のような多方向に噴き出すタイプのノズル１６であったとしても、噴き出される不活性ガスの量としては液相部５に向けて噴き出される量よりも別方向に向けて噴き出される量の方が多いので、不活性ガスの噴き出しが液相部５に影響を与えることはない。ノズル１６を側面に取り付けることで、不活性ガスが鉛直下方に向けて供給されることはなくなるのでバブリング作用がオイル２に発生することはなくなる。

ここで、オイルタンク３は略直方体形状である。そしてさらに、オイルタンク３の上面は長方形である。この上面にはエアブリーザ１５が配されている。このエアブリーザ１５は、オイルタンク３の開口された上面の部分と連通していて、気相部６と大気とを連通させるものである。エアブリーザ１５には、オイルタンク３内の内圧変化により外気が吸入されることもあるので、その際のコンタミネーションを防止するという役割もある。一方で、エアブリーザ１５には、外部からの空気の流入を防止するための逆止弁（不図示）が取り付けられていてもよい。このような逆止弁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、外部からエアブリーザ１５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。

図２に示すように、エアブリーザ１５はオイルタンク３の矩形形状（長方形形状）である上面の隅近傍に設置されている。ここで隅近傍とは、上面の隅を挟む２辺において、隅から短辺の１／２以内で形成されたエリア（隅近傍１７）をいう。このとき、ノズル１６はエアブリーザ１５が設置されている隅近傍１７に対応するオイルタンク３の側面以外の側面に取り付けられている。すなわち、オイルタンク３を上から見た平面視にて隅近傍１７以内に収まる側面にはノズル１６は取り付けられない。図２でいえば、ノズル１６ａ又は１６ｃが隅近傍１７に対応するオイルタンク３の側面以外の側面に取り付けられていて、ノズル１７ｂで示す例の位置には取り付けられない。このように、ノズル１６をエアブリーザ１５から離れた位置に取り付けることで、ノズル１６から供給された不活性ガスがすぐにエアブリーザ１５を介して外部に排気されることが防止される。

さらに好ましくは、ノズル１６はエアブリーザ１５が設置されている隅に対してオイルタンク３の上面の長手方向（長辺）を介して反対側に位置する側面に取り付けられている（図２で示すノズル１６ｃの位置）。このように、ノズル１６をエアブリーザ１５に対して最も離れた位置に取り付けることで、気相部６内の空気を不活性ガスで押しながら先にエアブリーザ１５を介して空気を排気させることができ、効率よく気相部６内に不活性ガスを充填させることができる。ノズル１６をエアブリーザ１５から最も離れた位置に取り付けるという意味では、隅近傍１７の対角に位置する隅近傍にノズル１６を配してもよい。

ここで、ノズル１６は、オイルタンク３の一つの側面に対して２つ以上取り付けられていてもよい。すなわち、連通管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（不活性ガス）を供給してもよい。このように、ノズル１６を一つの側面に対して２つ以上取り付けることで、迅速に気相部６内に不活性ガスを充填させることができる。

図３に示すように、ノズル１６からの不活性ガスの噴き出し方向は、その外縁が円錐形状である。いわゆるスプレーパターンの外縁が円形状になるということである。このように、不活性ガスの噴き出し方向の外縁が円錐形状であれば、効率よく迅速に気相部６内を充填することを確認している。

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１８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１８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の内壁底面がドレン孔１８に向けて傾斜していてもよい。水分の方がオイル２よりも重いため、水分は内壁底面に沿ってドレン孔１８に向けて集められる。このようにドレン孔１８に向けてオイルタンク３の内壁底面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。

１：オイルタンク内への窒素ガス充填システム、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：供給管、８：不活性ガス供給装置、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：モータ、１５：エアブリーザ、１６：ノズル、１７：隅近傍、１８：ドレン孔

Claims (4)

1. 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、
   不活性ガスを前記気相部に供給するための不活性ガス供給装置と、
   該不活性ガス供給装置から延びる供給管の先端に配されて前記不活性ガスが噴き出されるノズルとを備え、
   前記ノズルからの前記不活性ガスの噴き出し方向の全部又は少なくとも一部が前記液相部に対して別方向を向いていて、
   前記ノズルは、前記オイルタンクの側面に取り付けられていて、
   前記ノズルは、前記オイルタンクの一つの側面に対して２つ以上取り付けられていることを特徴とするオイルタンク内への窒素ガス充填システム。
2. 前記オイルタンクは略直方体形状であり、
   前記オイルタンクはその矩形形状である上面が開口して前記気相部と大気とを連通させるためのエアブリーザを有し、
   該エアブリーザは前記オイルタンクの前記矩形形状である上面の隅近傍に設置されていて、
   前記ノズルは前記エアブリーザが設置されている隅近傍に対応する前記オイルタンクの側面以外の側面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。
3. 前記オイルタンクの上面は長方形であり、
   前記ノズルは前記エアブリーザが設置されている隅に対して前記上面の長手方向を介して反対側に位置する側面に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。
4. 前記ノズルからの前記不活性ガスの噴き出し方向は、その外縁が円錐形状であることを特徴とする請求項１に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。

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