WO2019146459A1 - 流体漏れ検出機器及び往復動型流体圧機器 - Google Patents

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佑介 高橋
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Definitions

  • the present invention relates to a fluid leak detection device and a reciprocating fluid pressure device.
  • JP2016-45068A has a rod seal provided on the outer periphery of the shaft for sealing the working fluid in the fluid side space on the outer periphery of the shaft, and a rod seal provided on the outer periphery of the shaft in the axial direction of the shaft Fluid leak comprising a dust seal disposed on the opposite side of the fluid side space, and an alert transmitting unit that sends an alert by pressure increase between the rod seal and the deformed dust seal when the working fluid leaks from the rod seal A detection unit is disclosed.
  • the pressure of the working fluid in the detection space defined by the rod seal and the dust seal is detected to detect the leak of the working fluid caused by the damage of the rod seal.
  • the leak detection accuracy depends on the durability and sealability of the dust seal that defines the detection space.
  • the seal member In order to improve the leak detection accuracy, for example, in the seal member that divides the detection space, high pressure fluid leaks from the rod seal and does not easily leak to the outside even if high pressure acts on the seal member. Sealability is required. In addition, even if the surface of the cylinder rod is damaged, the seal member should be a material that is relatively easy to expand and contract so as to seal the outer periphery of the cylinder rod following the surface shape of the cylinder rod. desired.
  • the dust seal is intended to scrape out the dust adhering to the surface of the piston rod to prevent the dust from entering from the outside, so it is desirable that the dust seal be a relatively hard material. If the dust seal is a relatively soft and easily expandable material, the dust attached to the piston rod can not be effectively scraped out.
  • the dust seal is required to have two performances, that is, the ability to detect liquid leakage and the ability to prevent the entry of foreign matter.
  • two performances that is, the ability to detect liquid leakage and the ability to prevent the entry of foreign matter.
  • it since it is difficult to make such two performances compatible, it becomes difficult to fully improve the detection accuracy of the liquid leak.
  • An object of the present invention is to improve the detection accuracy of a liquid leak by a liquid leak detection device.
  • a fluid leak detection device for detecting a leak of working fluid from between a piston rod extending from a cylinder tube and a cylinder head provided in the cylinder tube and through which the piston rod is inserted.
  • a rod seal provided in the cylinder head for sealing a gap between the piston rod and the cylinder head, a detection space formed for detecting a leak of the working fluid, and a gap provided in the cylinder head
  • the detection seal that seals the sensor and defines the detection space with the rod seal
  • the communication passage communicating with the detection space
  • the detector that detects the working fluid introduced through the communication passage
  • the relief valve is opened to release the pressure of the communication passage, and the detection seal is provided to the cylinder head so as to face the outside of the cylinder tube.
  • a dust seal that provided sealing the gap, and the rod seal is provided between the.
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing a hydraulic cylinder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a fluid leak detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a fluid leak detection device according to a comparative example of the embodiment of the present invention.
  • the hydraulic cylinder 1 includes a cylindrical cylinder tube 2, a piston rod 3 inserted into the cylinder tube 2, and a piston 4 provided at a proximal end of the piston rod 3.
  • the piston 4 is provided slidably along the inner peripheral surface of the cylinder tube 2.
  • the inside of the cylinder tube 2 is divided by the piston 4 into a rod side chamber 2 a and an opposite rod side chamber 2 b.
  • the tip of the piston rod 3 extends from the open end of the cylinder tube 2.
  • hydraulic fluid is selectively introduced from the hydraulic pressure source (not shown) to the rod side chamber 2 a or the opposite rod side chamber 2 b, the piston rod 3 moves relative to the cylinder tube 2.
  • the hydraulic cylinder 1 is operated to expand and contract.
  • a cylinder head 5 At the open end of the cylinder tube 2 is provided a cylinder head 5 through which the piston rod 3 is inserted.
  • the cylinder head 5 is fastened to the open end of the cylinder tube 2 using a plurality of bolts 6.
  • fluid leak detection device 100 will be specifically described with reference to FIG.
  • the fluid leak detection device 100 is provided in the cylinder head 5 and seals an annular gap (hereinafter referred to as “annular gap 8”) between the outer peripheral surface of the piston rod 3 and the inner peripheral surface of the cylinder head 5.
  • a detection seal 11 is provided in the rod seal 10 and the cylinder head 5 to seal the annular gap 8 and defines the detection space 20 with the rod seal 10, a communication passage 21 communicating with the detection space 20, and a communication passage 21.
  • the pressure sensor 30 as a detector for detecting the pressure of the hydraulic fluid introduced, the relief valve 40 which opens when the pressure in the communication passage 21 reaches the relief pressure, the pressure sensor 30 and the relief valve release the pressure in the communication passage 21 And a housing 50 for housing the valve 40.
  • a rod seal 10, a bush 12, a detection seal 11, and a dust seal 13 are provided on the inner periphery of the cylinder head 5 from the base end side (right side in FIG. 2) to the tip side (left side in FIG. 2). They are intervened in this order.
  • the rod seal 10, the bush 12, the detection seal 11, and the dust seal 13 are accommodated in annular grooves 5a, 5b, 5c, 5d formed on the inner periphery of the cylinder head 5, respectively.
  • the piston rod 3 By sliding the bush 12 on the outer peripheral surface of the piston rod 3, the piston rod 3 is supported so as to move in the axial direction of the cylinder tube 2.
  • the rod seal 10 is compressed between the outer periphery of the piston rod 3 and the annular groove 5 a on the inner periphery of the cylinder head 5, thereby sealing the annular gap 8.
  • the rod seal 10 prevents the hydraulic oil in the rod side chamber 2a (see FIG. 1) from leaking to the outside.
  • the rod seal 10 is a so-called U-packing.
  • the bush 12 and the rod seal 10 are provided on the inner periphery of the cylinder head 5 in this order in the direction in which the hydraulic cylinder 1 contracts, but may be provided in the reverse order.
  • the dust seal 13 is provided on the cylinder head 5 so as to face the outside of the cylinder tube 2 and seals the annular gap 8.
  • the dust seal 13 scoops off dust adhering to the outer peripheral surface of the piston rod 3 to prevent dust from entering the cylinder tube 2 from the outside.
  • the detection seal 11 is compressed between the outer periphery of the piston rod 3 and the annular groove 5c on the inner periphery of the cylinder head 5 similarly to the rod seal 10, thereby sealing the annular gap 8.
  • the detection seal 11 is provided between the rod seal 10 and the dust seal 13 and defines the detection space 20 together with the rod seal 10. That is, the detection space 20 is a space defined by the piston rod 3, the cylinder head 5, the rod seal 10, and the detection seal 11 (in addition to this in this embodiment, the bush 12).
  • the detection seal 11 is a U-packing as in the rod seal 10.
  • the communication passage 21 is formed across the cylinder head 5 and the housing 50 so as to be in communication with the detection space 20.
  • the communication passage 21 has a first communication passage 22 formed in the cylinder head 5 and opening into the detection space 20, and a second communication passage 23 formed in the housing 50 and in communication with the first communication passage 22.
  • the hydraulic oil in the rod side chamber 2 a leaking from the rod seal 10 is introduced to the communication passage 21 through the detection space 20.
  • the housing 50 is fixed to the end of the cylinder head 5 by press fitting.
  • the housing 50 further has a sensor receiving hole 51 for receiving the pressure sensor 30 and a valve receiving hole 52 for receiving the relief valve 40.
  • the sensor accommodation hole 51 and the valve accommodation hole 52 communicate respectively with the second communication passage 23, and the valve accommodation hole 52 communicates with the second communication passage 23 on the first communication passage 22 side (upstream side) of the sensor accommodation hole 51. doing.
  • the pressure sensor 30 is partially accommodated in the sensor accommodation hole 51 and attached to the housing 50, and detects the pressure of the hydraulic oil introduced from the detection space 20 through the first communication passage 22 and the second communication passage 23.
  • the pressure in the detection space 20 increases with an increase in the amount of hydraulic fluid leaking from the rod side chamber 2a (see FIG. 1) through the annular gap 8 and beyond the rod seal 10. Therefore, by measuring the pressure in the detection space 20 using the pressure sensor 30, it is possible to grasp the leakage amount of hydraulic oil.
  • the relief valve 40 opens when the pressure of the hydraulic fluid in the second communication passage 23 reaches a predetermined pressure (relief pressure), and discharges the hydraulic fluid in the detection space 20 to the outside through the second communication passage 23.
  • a predetermined pressure relievef pressure
  • the pressure in the detection space 20 is limited by the relief valve 40 to the relief pressure. Since the structure of the relief valve 40 can employ
  • the rod seal 10 is worn by the expansion and contraction operation of the hydraulic cylinder 1, that is, the reciprocation of the piston rod 3, and the sealability gradually decreases.
  • the sealing performance decreases, the amount of hydraulic fluid leaking from the rod side chamber 2a through the annular gap 8 between the outer periphery of the piston rod 3 and the inner periphery of the cylinder head 5 increases.
  • the hydraulic cylinder 1 may not be able to exhibit the desired performance. Therefore, in the hydraulic cylinder 1, the fluid leak detection device 100 detects the leak of the hydraulic oil in order to grasp the deterioration of the rod seal 10 and the deterioration of the performance caused by the leak of the hydraulic oil.
  • the fluid leak detection device 100 detects a hydraulic fluid leak based on the pressure of the detection space 20 detected by the pressure sensor 30. Specifically, the pressure sensor 30 transmits a signal corresponding to the detected pressure to a processing unit (not shown) by wire or wireless by a transmitter (not shown). The processing unit determines the deterioration state of the rod seal 10 based on the detected pressure. If the detected pressure is less than or equal to a preset threshold (hereinafter, referred to as “detection threshold”), the processing unit determines that the rod seal 10 replacement time has not been reached.
  • a preset threshold hereinafter, referred to as “detection threshold”
  • the processing unit determines that it is time to replace the rod seal 10, and for example, the warning lamp or the like indicates that the time to replace the rod seal 10 has been reached by the operator.
  • the detection threshold is set as a pressure value smaller than the relief pressure of the relief valve 40.
  • deterioration of the rod seal 10 can be known based on the pressure detected by the pressure sensor 30 of the fluid leak detection device 100. Therefore, the replacement time of the rod seal 10 can be easily managed.
  • the fluid leak detection device 100 detects the leak of the hydraulic fluid by detecting the pressure of the hydraulic fluid in the detection space 20, the hydraulic fluid is detected from the detection space 20 beyond the detection seal 11 to the outside.
  • the pressure in the detection space 20 decreases, which may make it impossible to detect a leak of hydraulic oil.
  • the pressure in the rod side chamber 2a is rapidly increased, if the rod seal 10 has reached the end of its life or is damaged, high-pressure hydraulic fluid is introduced into the detection space 20 and acts on the detection seal 11. In this case, the sealability of the detection seal 11 may be reduced due to the high pressure.
  • the damage may be transferred to the detection seal 11, and the hydraulic oil may leak from the detection space 20 through the damage.
  • the detection seal 11 follows the outer peripheral surface shape of the piston rod 3 It is required to be in close contact with the outer peripheral surface (so-called tracking property of the detection seal 11).
  • the relief valve 40 for releasing the pressure in the detection space 20 through the communication passage 21 is provided.
  • the relief valve 40 opens and the pressure in the detection space 20 is released.
  • the pressure in the detection space 20 is maintained at a pressure equal to or less than the relief pressure. Therefore, high pressure higher than the relief pressure does not act on the detection seal 11, and it is possible to suppress a decrease in sealing performance due to the high pressure.
  • the detection seal 11 is not required to have high pressure resistance. Therefore, the degree of freedom in selecting the material of the detection seal 11 is improved, and the detection seal 11 can be formed of a material having high followability regardless of the pressure resistance. Thereby, the sealability of the detection seal 11 can be improved, and the detection accuracy of the fluid leak can be improved.
  • the fluid leak detection device 200 according to the comparative example of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the same components as those of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the detection seal 11 as in the present embodiment is not provided, and the dust seal 13 divides the detection space 20. That is, in the fluid leak detection device 200, the dust seal 13 also functions as the detection seal 11.
  • the dust seal 13 is desirably made of a relatively hard material in order to scrape out the dust adhering to the surface of the piston rod 3. That is, if the dust seal 13 is made of a relatively soft and easily expandable material, the dust attached to the piston rod 3 can not be effectively scraped out.
  • the detection space 20 is partitioned by the detection seal 11 which is a separate member from the dust seal 13.
  • the detection seal 11 since the detection seal 11 is not required to have a function as the dust seal 13, the detection seal 11 can be formed of a material having high compliance. Therefore, even if the piston rod 3 is damaged or the like, the detection seal 11 adheres closely to the outer peripheral surface of the piston rod 3 and the reduction in sealing performance is suppressed.
  • the detection space 20 is divided by the detection seal 11 separate from the dust seal 13, and the relief valve 40 for releasing the pressure in the detection space 20 is provided. You do not have to consider the For this reason, the freedom degree of material selection of detection seal 11 improves, and detection seal 11 can be formed with the material suitable for fluid leak detection.
  • the detection seal 11 be a material having a higher compliance than the rod seal 10, specifically, a material having a large elongation rate and a small compression set.
  • the rod seal 10 since the rod seal 10 receives the high pressure of the rod side chamber 2a, it is desirable that the rod seal 10 be made of a material having higher pressure resistance than the detection seal 11, specifically, a material having high hardness and tensile strength.
  • the dust seal 13 is desirably formed of a material having hardness and tensile strength higher than that of the detection seal 11 in order to scrape out dust.
  • the detection seal 11 is formed of fluororubber (FKM), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (HNBR) or the like.
  • the rod seal 10 and the dust seal 13 are each formed of polyurethane.
  • the detection seal 11 and the rod seal 10 are formed of different materials. According to such a configuration, since the detection seal 11 has high pressure resistance but high followability to the rod seal 10, the detection accuracy of the fluid leak detection device 100 can be improved.
  • the materials of the detection seal 11, the rod seal 10, and the dust seal 13 are not limited to those described above.
  • the rod seal 10 and the dust seal 13 may be formed of nitrile rubber.
  • the detection seal 11 may also be formed of nitrile rubber, and the materials of the rod seal 10 and the detection seal 11 may be the same, but it is desirable that the properties of both be suitable for the respective functions. That is, even if the material is the same (for example, nitrile rubber), the detection seal 11 has higher compliance and higher elongation than the rod seal 10, and on the contrary, the rod seal 10 has hardness and tension higher than the detection seal 11. High strength is desirable.
  • the rod seal 10, the detection seal 11, and the dust seal 13 may be made of the same material, and it is desirable that the rod seal 10, the detection seal 11, and the dust seal 13 have properties suitable for their respective functions. Moreover, as for the detection seal
  • the reciprocating fluid pressure device is the hydraulic cylinder 1
  • the fluid leak detection device 100 may be used for a shock absorber or the like as a reciprocating fluid pressure device.
  • a working fluid not only hydraulic fluid but water and other liquids may be used, for example.
  • the cylinder head 5 is comprised by the single member.
  • the cylinder head 5 may be of a divided structure constituted by a plurality of members.
  • the rod seal 10, the detection seal 11, and the dust seal 13 may be provided to different members among the plurality of members constituting the cylinder head 5.
  • sticker 10 were U packing was demonstrated.
  • the detection seal 11 and the rod seal 10 are disposed in a compressed state between the piston rod 3 and the cylinder head 5 and can prevent the hydraulic oil from leaking
  • it may be an O-ring.
  • the detector is the pressure sensor 30
  • the detector is not limited to the pressure sensor 30, but may be, for example, a sensor that detects hydraulic oil leak by detecting the pressure force of the detection seal 11.
  • the relief pressure at which the relief valve 40 opens is larger than the detection threshold of the pressure sensor 30.
  • the relief pressure it is desirable that the relief pressure be larger than the detection threshold value of the pressure sensor 30 and smaller than the pressure at which the housing 50 pressed into the cylinder head 5 is extracted from the cylinder head 5. According to this, the relief valve 40 can prevent the force which is extracted from the cylinder head 5 from acting on the housing 50. Therefore, the fluid leak detection device 100 can be attached to the cylinder head 5 more reliably.
  • a detection seal 20 different from the dust seal 13 divides the rod seal 10 and a detection space 20 for detecting a hydraulic oil leak. Therefore, the performance as the dust seal 13 is not required for the detection seal 11. Further, even if high pressure hydraulic oil leaks from the rod seal 10, the pressure is released by the relief valve 40 provided in the communication passage 21. Therefore, the high pressure can be suppressed from acting on the detection seal 11, and high pressure resistance is not required. As described above, since the dust seal 13 is not used and high pressure does not act, the degree of freedom in selecting the material of the detection seal 11 is improved, and the detection seal 11 can be formed of a material having high followability. Therefore, the hydraulic oil is prevented from leaking beyond the detection seal 11, and the detection accuracy of the fluid leak detection device 100 can be improved.
  • a fluid leak detection device 100 for detecting a leak of hydraulic oil from between a piston rod 3 extending from a cylinder tube 2 and a cylinder head 5 provided in the cylinder tube 2 and through which the piston rod 3 is inserted is a cylinder.
  • a rod seal 10 provided in the head 5 for sealing the annular gap 8 between the piston rod 3 and the cylinder head 5, a detection space 20 formed for detecting a leak of hydraulic fluid, and a cylinder head 5 Pressure to detect the pressure of the hydraulic fluid introduced through the communication passage 21 and the communication passage 21 communicating with the detection space 20, and seal the annular gap 8 and partition the detection space 20 with the rod seal 10
  • a sensor 30, and a relief valve 40 which opens when the pressure in the communication passage 21 reaches the relief pressure, and releases the pressure in the communication passage 21.
  • Le 11 includes a dust seal 13 for sealing the annular gap 8 provided in the cylinder head 5 so as to face the outside of the cylinder tube 2, the rod seal 10 is provided between the.
  • the detection seal 11 different from the dust seal 13 defines the rod seal 10 and a detection space 20 for detecting a hydraulic fluid leak. Therefore, the performance as the dust seal 13 is not required for the detection seal 11. Further, even if high pressure hydraulic oil leaks from the rod seal 10, the pressure is released by the relief valve 40 provided in the communication passage 21. Therefore, the high pressure can be suppressed from acting on the detection seal 11, and high durability under high pressure conditions is not required. As described above, since the dust seal 13 is not used and high pressure does not act, the detection seal 11 can be formed of a material suitable for detecting the leakage of the hydraulic oil, and the hydraulic oil exceeds the detection seal 11. Leakage is prevented. Therefore, the detection accuracy by the fluid leak detection device 100 is improved.
  • the rod seal 10 has higher pressure resistance than the detection seal 11.
  • the detection seal 11 has a larger elongation and a smaller compression set than the rod seal 10.
  • the rod seal 10 and the detection seal 11 are formed of different materials.
  • the detection seal 11 is formed of any of fluororubber, nitrile rubber, and hydrogenated nitrile rubber.

Abstract

流体漏れ検出機器（１００）は、ピストンロッド（３）とシリンダヘッド（５）との間の環状隙間（８）を封止するロッドシール（１０）と、作動油の漏れを検出するために形成される検出空間（２０）と、環状隙間（８）を封止し、ロッドシール（１０）と共に検出空間（２０）を区画する検出シール（１１）と、検出空間（２０）に連通する連通路（２１）と、連通路（２１）を通じて導かれる作動油の圧力を検出する圧力センサ（３０）と、連通路（２１）の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して連通路（２１）の圧力を逃がすリリーフ弁（４０）と、を備え、検出シール（１１）は、シリンダチューブ（２）の外部に臨むように設けられるダストシール（１３）と、ロッドシール（１０）と、の間に設けられる。

Description

流体漏れ検出機器及び往復動型流体圧機器
　本発明は、流体漏れ検出機器及び往復動型流体圧機器に関するものである。
　ＪＰ２０１６－４５０６８Ａには、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの外周上の流体側空間に作動流体を封止するためのロッドシールと、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの軸方向においてロッドシールに対して流体側空間の反対側に配置されるダストシールと、ロッドシールからの作動流体の漏洩時、ロッドシールおよび異形ダストシールの間の圧力上昇によりアラートを発信するアラート発信部と、を備える流体漏れ検知ユニットが開示されている。
　ＪＰ２０１６－４５０６８Ａの流体漏れ検出機器では、ロッドシールとダストシールとで区画される検出空間の作動流体の圧力を検出することにより、ロッドシールの損傷により生じる作動流体の漏れを検出する。
　ＪＰ２０１６－４５０６８Ａの流体漏れ検出機器では、検出空間を区画するダストシールに損傷が生じると、検出空間の作動流体が外部にまで漏れ出し、ロッドシールからの漏れの検出ができなくなる。よって、流体漏れ検出機器では、漏れの検出精度は、検出空間を区画するダストシールの耐久性・シール性に依存する。
　漏れの検出精度を向上させるためには、例えば、検出空間を区画するシール部材には、高圧の流体がロッドシールから漏れ出してシール部材に高圧が作用しても容易に外部へ漏れないようなシール性が求められる。また、このシール部材は、シリンダロッドの表面に傷が生じた場合であってもシリンダロッドの表面形状に追従してシリンダロッドの外周をシールするように、比較的伸縮しやすい材質であることが望まれる。
　一方、ダストシールは、ピストンロッドの表面に付着するダストをかき出して、外部からのダストの侵入を防ぐものであるため、比較的硬い材質であることが望まれる。ダストシールが比較的柔らかく伸縮しやすい材質であると、ピストンロッドに付着したダストを効果的にかき出すことができなくなる。
　したがって、ＪＰ２０１６－４５０６８Ａのようにダストシールによって検出空間を区画すると、ダストシールには、液体の漏れを検出するための性能と、異物の侵入を防ぐための性能と、の２つの性能が求められる。しかしながら、このような２つの性能を両立させることは困難であるため、液体の漏れの検出精度を充分に向上させることが困難となる。
　本発明は、液体漏れ検出機器による液体の漏れの検出精度を向上させることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、シリンダチューブから延出するピストンロッドと、シリンダチューブに設けられピストンロッドが挿通するシリンダヘッドと、の間からの作動流体の漏れを検出するための流体漏れ検出機器であって、シリンダヘッドに設けられピストンロッドとシリンダヘッドとの間の隙間を封止するロッドシールと、作動流体の漏れを検出するために形成される検出空間と、シリンダヘッドに設けられて隙間を封止し、ロッドシールと共に検出空間を区画する検出シールと、検出空間に連通する連通路と、連通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、連通路の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して連通路の圧力を逃がすリリーフ弁と、を備え、検出シールは、シリンダチューブの外部に臨むようにシリンダヘッドに設けられ隙間を封止するダストシールと、ロッドシールと、の間に設けられる。
図１は、本発明の実施形態に係る油圧シリンダを示す一部断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る流体漏れ検出機器を示す拡大断面図である。 図３は、本発明の実施形態の比較例に係る流体漏れ検出機器を示す拡大断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体漏れ検出機器１００及び流体漏れ検出機器１００を備える往復動型流体圧機器としての油圧シリンダ１について説明する。
　図１に示すように、油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の基端に設けられるピストン４と、を備える。ピストン４は、シリンダチューブ２の内周面に沿って摺動自在に設けられる。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２ａと反ロッド側室２ｂとに区画される。
　ピストンロッド３は、先端がシリンダチューブ２の開口端から延出している。図示しない油圧源からロッド側室２ａ又は反ロッド側室２ｂに選択的に作動油が導かれると、ピストンロッド３は、シリンダチューブ２に対して移動する。これにより、油圧シリンダ１は伸縮作動する。
　シリンダチューブ２の開口端には、ピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５が設けられる。シリンダヘッド５は、複数のボルト６を用いてシリンダチューブ２の開口端に締結される。
　以下、図２を参照して、流体漏れ検出機器１００について、具体的に説明する。
　流体漏れ検出機器１００は、シリンダヘッド５に設けられピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間の環状の隙間（以下、「環状隙間８」と称する。）を封止するロッドシール１０と、シリンダヘッド５に設けられて環状隙間８を封止し、ロッドシール１０と共に検出空間２０を区画する検出シール１１と、検出空間２０に連通する連通路２１と、連通路２１を通じて導かれる作動油の圧力を検出する検出器としての圧力センサ３０と、連通路２１の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して連通路２１の圧力を逃がすリリーフ弁４０と、圧力センサ３０及びリリーフ弁４０を収容するハウジング５０と、を備える。
　図２に示すように、シリンダヘッド５の内周には、ロッドシール１０、ブッシュ１２、検出シール１１、ダストシール１３が、基端側（図２中右側）から先端側（図２中左側）に向かってこの順で介装される。ロッドシール１０、ブッシュ１２、検出シール１１、ダストシール１３は、それぞれシリンダヘッド５の内周に形成される環状溝５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに収容される。
　ブッシュ１２がピストンロッド３の外周面に摺接することにより、ピストンロッド３がシリンダチューブ２の軸方向に移動するように支持される。
　ロッドシール１０は、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周の環状溝５ａとの間で圧縮されており、これにより環状隙間８を封止する。ロッドシール１０によって、ロッド側室２ａ（図１参照）内の作動油が外部に漏れることが防止される。ロッドシール１０は、いわゆるＵパッキンである。
　なお、ブッシュ１２及びロッドシール１０は、油圧シリンダ１が収縮する方向にこの順でシリンダヘッド５の内周に設けられているが、逆の順で設けられていてもよい。
　ダストシール１３は、シリンダチューブ２の外部に臨むようにシリンダヘッド５に設けられて、環状隙間８を封止する。ダストシール１３は、ピストンロッド３の外周面に付着するダストをかき出して、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。
　検出シール１１は、ロッドシール１０と同様に、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周の環状溝５ｃとの間で圧縮されており、これにより環状隙間８を封止する。検出シール１１は、ロッドシール１０とダストシール１３の間に設けられて、ロッドシール１０と共に検出空間２０を区画する。つまり、検出空間２０は、ピストンロッド３、シリンダヘッド５、ロッドシール１０、及び検出シール１１（本実施形態では、これに加えてブッシュ１２）によって区画される空間である。検出シール１１は、ロッドシール１０と同様、Ｕパッキンである。
　連通路２１は、検出空間２０に連通するように、シリンダヘッド５及びハウジング５０にわたって形成される。連通路２１は、シリンダヘッド５に形成され検出空間２０に開口する第１連通路２２と、ハウジング５０に形成され第１連通路２２に連通する第２連通路２３と、を有する。連通路２１には、ロッドシール１０から漏れ出すロッド側室２ａの作動油が検出空間２０を通じて導かれる。
　ハウジング５０は、シリンダヘッド５の端部に圧入により固定される。ハウジング５０には、圧力センサ３０を収容するセンサ収容穴５１と、リリーフ弁４０を収容するバルブ収容穴５２と、がさらに形成される。センサ収容穴５１及びバルブ収容穴５２は、それぞれ第２連通路２３に連通し、バルブ収容穴５２がセンサ収容穴５１よりも第１連通路２２側（上流側）において第２連通路２３に連通している。
　圧力センサ３０は、センサ収容穴５１に一部が収容されてハウジング５０に取り付けられ、第１連通路２２及び第２連通路２３を通じて検出空間２０から導かれる作動油の圧力を検出する。検出空間２０の圧力は、ロッド側室２ａ（図１参照）から環状隙間８を通じロッドシール１０を超えて漏れ出す作動油の量の増加に伴い増加する。したがって、圧力センサ３０を用いて検出空間２０内の圧力を測定することにより、作動油の漏れ量を把握することができる。
　リリーフ弁４０は、第２連通路２３における作動油の圧力が所定の圧力（リリーフ圧）に達すると開弁し、第２連通路２３を通じて検出空間２０内の作動油を外部に排出する。これにより、検出空間２０内の圧力は、リリーフ弁４０によってリリーフ圧に制限される。リリーフ弁４０の構造は、公知の構成を採用することができるため、詳細な図示及び説明は省略する。
　次に、シリンダヘッド５の内周に設けられるシール部材の具体的構成と流体漏れ検出機器１００の作用について説明する。
　ロッドシール１０は、油圧シリンダ１の伸縮動作、即ちピストンロッド３の往復動により摩耗し、シール性が徐々に低下する。シール性の低下に伴って、ロッド側室２ａからピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間の環状隙間８を通じて漏れる作動油の量が増加する。作動油の漏れ量が増加すると、油圧シリンダ１は、所期の性能を発揮できなくなるおそれがある。そこで、油圧シリンダ１では、ロッドシール１０の劣化や作動油の漏れに伴う性能の低下を把握するために、流体漏れ検出機器１００によって作動油の漏れを検出する。
　流体漏れ検出機器１００は、圧力センサ３０によって検出された検出空間２０の圧力に基づいて、作動油の漏れを検出する。具体的には、圧力センサ３０は、検出した圧力に応じた信号をトランスミッタ（図示省略）により処理部（図示省略）に有線又は無線で送信する。処理部は、検出された圧力に基づいて、ロッドシール１０の劣化状態を判定する。検出された圧力が予め設定された閾値（以下、「検出閾値」と称する。）以下である場合には、処理部は、ロッドシール１０の交換時期に達していないと判断する。検出された圧力が検出閾値を越えた場合には、処理部は、ロッドシール１０の交換時期に達したと判断し、例えば、警告ランプ等により、ロッドシール１０の交換時期に達したことをオペレータに通知する。なお、検出閾値は、リリーフ弁４０のリリーフ圧よりも小さい圧力値として設定される。
　このように、油圧シリンダ１では、流体漏れ検出機器１００の圧力センサ３０により検出された圧力に基づいてロッドシール１０の劣化を知ることができる。したがって、ロッドシール１０の交換時期を容易に管理することができる。
　ここで、流体漏れ検出機器１００は、検出空間２０の作動油の圧力を検出することで作動油の漏れを検出するものであるため、検出空間２０から検出シール１１を超えて外部に作動油が漏れ出すと、検出空間２０の圧力が低下し、作動油の漏れを検出できないおそれがある。例えば、ロッド側室２ａの圧力が急激に上昇した場合に、ロッドシール１０が寿命であったり損傷を受けていたりすると、高圧の作動油が検出空間２０に導かれて検出シール１１に作用する。この場合には、高圧によって検出シール１１のシール性が低下するおそれがある。また、ピストンロッド３に傷などが生じると、傷が検知シール１１に転写され、傷を通じて検出空間２０から作動油が漏れ出すおそれもある。このため、流体漏れ検出機器１００には、高圧が作用することによる検出シール１１のシール性の低下を防止することと、検出シール１１がピストンロッド３の外周面形状に追従し、ピストンロッド３の外周面に密着すること（いわゆる検出シール１１の追従性）と、が求められる。
　そこで、流体漏れ検出機器１００では、上述のように、連通路２１を通じて検出空間２０の圧力を逃がすリリーフ弁４０が設けられる。検出空間２０の圧力がリリーフ圧に達するまで上昇すると、リリーフ弁４０が開弁して検出空間２０の圧力が逃がされる。これにより、検出空間２０の圧力は、リリーフ圧以下の圧力に保たれる。よって、検出シール１１には、リリーフ圧以上の高圧が作用せず、高圧によるシール性の低下を抑制することができる。
　また、リリーフ弁４０によって検出空間２０がリリーフ圧以下に保たれるため、検出シール１１には、高い耐圧性が要求されない。よって、検出シール１１の材質選択の自由度が向上し、耐圧性に関わらず、追従性が高い材質によって検出シール１１を形成することができる。これにより、検出シール１１のシール性を向上させて、流体漏れの検出精度を向上させることができる。
　ここで、図３を参照して、本実施形態の比較例に係る流体漏れ検出機器２００について説明する。図３に示す比較例において、本実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
　比較例に係る流体漏れ検出機器２００では、本実施形態のような検出シール１１が設けられず、ダストシール１３によって検出空間２０が区画される。つまり、流体漏れ検出機器２００では、ダストシール１３が検出シール１１としても機能する。
　ダストシール１３は、ピストンロッド３の表面に付着するダストをかき出すために、比較的硬い材質であることが望まれる。つまり、ダストシール１３が比較的柔らかく伸縮しやすい材質であると、ピストンロッド３に付着したダストを効果的にかき出すことができなくなる。
　よって、比較例のようにダストシール１３によって検出空間２０を区画する場合、ダストシール１３としての機能を損なわないように、ダストシール１３を高い追従性を有する材質によって形成することは困難である。したがって、比較例に係る流体漏れ検出機器２００では、流体漏れ検出の精度を向上させることが困難である。
　これに対し、流体漏れ検出機器１００では、ダストシール１３とは別部材の検出シール１１によって検出空間２０が区画される。流体漏れ検出機器１００では、検出シール１１にダストシール１３としての機能が要求されないため、追従性が高い材質によって検出シール１１を形成することができる。よって、ピストンロッド３に傷などが生じても、検出シール１１はピストンロッド３の外周面に追従して密着し、シール性の低下が抑制される。
　以上のように、ダストシール１３とは別の検出シール１１により検出空間２０を区画し、検出空間２０の圧力を逃がすリリーフ弁４０を設けることにより、検出シール１１の材質選択において、耐圧性とダストシールとしての機能とを考慮しなくてもよい。このため、検出シール１１の材質選択の自由度が向上し、流体漏れ検出のために適した材質により検出シール１１を形成することができる。
　シール部材の材質について詳細に説明すると、検出シール１１は、ロッドシール１０よりも追従性が高い材質、具体的には、伸び率が大きく、圧縮永久ひずみが小さい材質であることが望ましい。一方、ロッドシール１０は、ロッド側室２ａの高圧を受けるため、検出シール１１よりも耐圧性が高い材質、具体的には、硬度及び引張強さが高い材質であることが望ましい。また、ダストシール１３は、ダストをかき出すために、検出シール１１よりも高い硬度及び引張強さを有する材質で形成されることが望ましい。
　このような材質として、例えば、検出シール１１は、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、及び水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などで形成される。ロッドシール１０及びダストシール１３は、それぞれポリウレタンにより形成される。このように、検出シール１１とロッドシール１０とは、互いに異なる材質で形成される。このような構成によれば、検出シール１１は、ロッドシール１０よりも、耐圧性が低いものの高い追従性を有するため、流体漏れ検出機器１００による流体漏れの検出精度を向上させることができる。
　なお、検出シール１１、ロッドシール１０、及びダストシール１３の材質は、上記のものに限定されるものではない。例えば、ロッドシール１０及びダストシール１３をニトリルゴムで形成してもよい。この場合、検出シール１１もニトリルゴムで形成し、ロッドシール１０と検出シール１１の材質を同じとしてもよいが、両者の性質がそれぞれの機能に適したものであることが望ましい。つまり、同じ材質（例えばニトリルゴム）であっても、検出シール１１は、ロッドシール１０よりも追従性が高いと共に伸び率が大きく、反対に、ロッドシール１０は、検出シール１１よりも硬度及び引張強さが高いことが望ましい。このように、ロッドシール１０、検出シール１１、ダストシール１３は、同じ材質であってもよく、それぞれの機能に適した性質を有することが望ましい。また、検出シール１１、ロッドシール１０及びダストシール１３は、それぞれ使用可能な温度域が広いことが望ましい。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。
　上記実施形態では、往復動型流体圧機器が油圧シリンダ１である場合について説明した。これに限らず、流体漏れ検出機器１００は、往復動型流体圧機器として緩衝器等に用いられてもよい。また、作動流体としては、作動油に限らず、例えば、水やその他の液体が用いられてもよい。
　また、上記実施形態では、シリンダヘッド５は、単一の部材によって構成される。これに対し、シリンダヘッド５は、複数の部材により構成される分割構造のものでもよい。この場合、ロッドシール１０、検出シール１１、ダストシール１３は、シリンダヘッド５を構成する複数の部材のうち、それぞれ異なる部材に設けられていてもよい。
　また、上記実施形態では、検出シール１１やロッドシール１０がＵパッキンである場合について説明した。これに対し、検出シール１１やロッドシール１０は、ピストンロッド３とシリンダヘッド５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ものであってもよく、例えばＯリングであってもよい。
　また、上記実施形態では、検出器が圧力センサ３０である場合について説明した。これに対し、検出器は、圧力センサ３０に限らず、例えば、検出シール１１の緊迫力を検出することにより作動油の漏れを検出するセンサであってもよい。
　また、上記実施形態では、リリーフ弁４０が開弁するリリーフ圧は、圧力センサ３０の検出閾値よりも大きい。これに対し、リリーフ圧は、圧力センサ３０の検出閾値よりも大きく、かつ、シリンダヘッド５に圧入されるハウジング５０がシリンダヘッド５から抜き出される圧力よりも小さいことが望ましい。これによれば、リリーフ弁４０により、シリンダヘッド５から抜き出されるような力がハウジング５０に作用するのを防止することができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をより確実にシリンダヘッド５に取り付けておくことができる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　流体漏れ検出機器１００では、ダストシール１３とは異なる検出シール１１によってロッドシール１０と共に作動油の漏れを検出するための検出空間２０が区画される。よって、検出シール１１にはダストシール１３としての性能が要求されない。また、ロッドシール１０から高圧の作動油が漏れ出しても、連通路２１に設けられるリリーフ弁４０によって圧力が逃がされる。このため、検出シール１１に高圧が作用することを抑制でき、高い耐圧性が要求されない。このように、ダストシール１３として使用されず高圧が作用することもないため、検出シール１１の材質選択の自由度が向上し、追従性が高い材質によって検出シール１１を形成することができる。したがって、作動油が検出シール１１を超えて漏れ出すことが防止され、流体漏れ検出機器１００による検出精度を向上させることができる。
　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。
　シリンダチューブ２から延出するピストンロッド３と、シリンダチューブ２に設けられピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５と、の間からの作動油の漏れを検出するための流体漏れ検出機器１００は、シリンダヘッド５に設けられピストンロッド３とシリンダヘッド５との間の環状隙間８を封止するロッドシール１０と、作動油の漏れを検出するために形成される検出空間２０と、シリンダヘッド５に設けられて環状隙間８を封止し、ロッドシール１０と共に検出空間２０を区画する検出シール１１と、検出空間２０に連通する連通路２１と、連通路２１を通じて導かれる作動油の圧力を検出する圧力センサ３０と、連通路２１の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して連通路２１の圧力を逃がすリリーフ弁４０と、を備え、検出シール１１は、シリンダチューブ２の外部に臨むようにシリンダヘッド５に設けられ環状隙間８を封止するダストシール１３と、ロッドシール１０と、の間に設けられる。
　この構成では、ダストシール１３とは異なる検出シール１１によってロッドシール１０と共に作動油の漏れを検出するための検出空間２０が区画される。よって、検出シール１１にはダストシール１３としての性能が要求されない。また、ロッドシール１０から高圧の作動油が漏れ出しても、連通路２１に設けられるリリーフ弁４０によって圧力が逃がされる。よって、検出シール１１に高圧が作用することを抑制でき、高圧状況下での高い耐久性が要求されない。このように、ダストシール１３として使用されず高圧が作用することもないため、作動油の漏れを検出するために適した材質によって検出シール１１を形成することができ、作動油が検出シール１１を超えて漏れ出すことが防止される。したがって、流体漏れ検出機器１００による検出精度が向上する。
　また、流体漏れ検出機器１００では、ロッドシール１０は、検出シール１１よりも耐圧性が高い。
　また、流体漏れ検出機器１００では、検出シール１１は、ロッドシール１０よりも、伸びが大きく、かつ、圧縮永久ひずみが小さい。
　また、流体漏れ検出機器１００では、ロッドシール１０と検出シール１１とは、互いに異なる材質で形成される。
　また、流体漏れ検出機器１００では、検出シール１１は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、及び水素化ニトリルゴムのいずれかによって形成される。
　これらの構成では、検出シール１１及びロッドシール１０がそれぞれの機能に応じた適切な性質を有するため、流体漏れ検出機器１００による検出精度が向上する。
　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。
　本願は２０１８年１月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１２５６３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 　シリンダチューブから延出するピストンロッドと、前記シリンダチューブに設けられ前記ピストンロッドが挿通するシリンダヘッドと、の間からの作動流体の漏れを検出するための流体漏れ検出機器であって、
    　前記シリンダヘッドに設けられ前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間の隙間を封止するロッドシールと、
    　作動流体の漏れを検出するために形成される検出空間と、
    　前記シリンダヘッドに設けられ前記ロッドシールと共に前記検出空間を区画する検出シールと、
    　前記検出空間に連通する連通路と、
    　前記連通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、
    　前記連通路の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して前記連通路の圧力を逃がすリリーフ弁と、を備え、
    　前記検出シールは、前記シリンダチューブの外部に臨むように前記シリンダヘッドに設けられ前記隙間を封止するダストシールと、前記ロッドシールと、の間に設けられる流体漏れ検出機器。
  2. 　請求項１に記載の流体漏れ検出機器であって、
    　前記ロッドシールは、前記検出シールよりも耐圧性が高い流体漏れ検出機器。
  3. 　請求項１に記載の流体漏れ検出機器であって、
    　前記検出シールは、前記ロッドシールよりも、伸びが大きく、かつ、圧縮永久ひずみが小さい流体漏れ検出機器。
  4. 　請求項１に記載の流体漏れ検出機器であって、
    　前記ロッドシールと前記検出シールとは、互いに異なる材質で形成される流体漏れ検出機器。
  5. 　請求項１に記載の流体漏れ検出機器であって、
    　前記検出シールは、フッ素ゴム、ニトリルゴム、及び水素化ニトリルゴムのいずれかによって形成される流体漏れ検出機器。
  6. 　往復動型流体圧機器であって、
    　シリンダチューブと、
    　前記シリンダチューブから延出するピストンロッドと、
    　前記シリンダチューブに設けられ前記ピストンロッドが挿通するシリンダヘッドと、
    　前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間からの作動流体の漏れを検出する請求項１に記載の流体漏れ検出機器と、を備える往復動型流体圧機器。
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