WO2019077699A1 - 液体漏れ検知ユニット - Google Patents

Abstract

この液体漏れ検知ユニットは、可動式のシャフト（２１）に組み付けられる液体漏れ検知ユニットであって、シャフト（２１）の外周上に設けられ、シャフト（２１）の外周上の液側空間（６０）に液体を封止するための第１シール材（２３Ａ）と、シャフト（２１）の外周上に設けられ、シャフト（２１）の軸方向において第１シール材（２３Ａ）に対して液側空間（６０）の反対側に配置され、第１シール材（２３Ａ）との間にシール間空間（６５）を規定する第２シール材（２３Ｂ）と、シール間空間（６５）に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置（１１０Ｂ）と、第１液体情報取得装置（１１０Ｂ）から得られる情報に基づき、シール間空間（６５）内に位置する液体の状態の変化を監視する制御部（１８０）とを備える。

Description

液体漏れ検知ユニット

　この発明は、一般的には、液体漏れ検知ユニットに関し、より特定的には、可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットに関する。

　液体漏れを検知する従来の技術に関して、たとえば、特開２０１６－４５０６８号公報（特許文献１）には、視覚的に一目で漏洩の有無を確認することを目的とした、液体漏れ検知ユニットが開示されている。

特開２０１６－４５０６８号公報

　上記液体漏れ検知ユニットにおいては、ロッドシールと異形ダストシールとの間の圧力上昇をシャフトの突出量から判別する機構が採用されているが、圧力上昇を検知するための、その他のより具体的な構成については、何ら開示されていない。

　この発明の目的は、上記の課題を解決することにあり、シール材のメンテナンス時期をより的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニットを提供することである。

　この発明に従った液体漏れ検知ユニットは、可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットであって、上記シャフトの外周上に設けられ、上記シャフトの外周上の液側空間に液体を封止するための第１シール材と、上記シャフトの外周上に設けられ、上記シャフトの軸方向において上記第１シール材に対して上記液側空間の反対側に配置され、上記第１シール材との間にシール間空間を規定する第２シール材と、上記シール間空間に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置と、上記第１液体情報取得装置から得られる情報に基づき、上記シール間空間内に位置する液体の状態の変化を監視する制御部と、を備える。

　他の形態においては、上記第１液体情報取得装置は、圧力スイッチであり、上記制御部は、予め定められた所定圧力と、上記圧力スイッチで得られた上記液側空間の液体の圧力を比較して、上記液側空間の液体の状態の変化を監視する。

　他の形態においては、上記液側空間に位置する液体の液体情報を得る第２液体情報取得装置をさらに備え、上記制御部は、上記第１液体情報取得装置から得られる上記液側空間の液体情報と、上記第２液体情報取得装置から得られる上記シール間空間の液体情報とを比較して、上記液側空間の液体の状態の変化を監視する。

　他の形態においては、上記第１液体情報取得装置は、第１圧力センサであり、上記第２液体情報取得装置は、第２圧力センサであり、上記制御部は、上記第１液体情報取得装置から得られる上記液側空間の圧力と、上記第２液体情報取得装置から得られる上記シール間空間の圧力とを比較して、上記液側空間の液体の圧力の変化を監視する。

　他の形態においては、上記第１液体情報取得装置は、第１流量センサであり、上記第２液体情報取得装置は、第２流量センサであり、上記制御部は、上記第１液体情報取得装置から得られる上記液側空間の圧力と、上記第２液体情報取得装置から得られる上記シール間空間の圧力とを比較して、上記液側空間の液体の圧力の変化を監視する。

　この液体漏れ検知ユニットによれば、シール材のメンテナンス時期をより的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニットを提供することを可能とする。

実施の形態１における圧力センサを用いた場合の液体漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。 実施の形態１における一次シールが健全な状態の場合の圧力情報を示す図である。 実施の形態１における一次シールが交換時期となる圧力情報を示す図である。 実施の形態１における一次シールが機能しなくなった圧力情報を示す図である。 実施の形態２における流量センサを用いた場合の液体漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。 実施の形態２における一次シールが健全な状態の場合の圧力情報を示す図である。 実施の形態２における一次シールが交換時期となる圧力情報を示す図である。 実施の形態２における一次シールが機能しなくなった圧力情報を示す図である。 実施の形態３における圧力スイッチを用いた場合の液体漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。 実施の形態３における一次シールが健全な状態の場合の圧力情報を示す第１図である。 実施の形態３における一次シールが健全な状態の場合の圧力情報を示す第２図である。 実施の形態３における一次シールが交換時期となる圧力情報を示す図である。 実施の形態３における一次シールが機能しなくなった圧力情報を示す図である。

　本発明に基づいた各実施の形態における液体漏れ検知ユニットについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

　（実施の形態１：液体漏れ検知ユニット１００）
　図１を参照して、液体漏れ検知ユニット１００の構成について説明する。図１は、実施の形態１における圧力センサを用いた場合の液体漏れ検知ユニット１００をシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。

　図１を参照して、本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００は、シャフト２１に組み付けられる組み付けユニットである。シャフト２１は、中心軸１０１に沿って軸状に延びる形状を有する。シャフト２１は、可動式のシャフトである。本実施の形態では、シャフト２１が油圧シリンダのシャフトである場合を想定している。シャフト２１は、中心軸１０１の軸方向に往復運動する。

　シャフト２１の外周上には、ハウジング３１が設けられている。ハウジング３１は、中心軸１０１の軸方向に円筒状に延びる形状を有する。

　シャフト２１の外周上には、液側空間６０が規定されている。液側空間６０には、オイルが配置されている。液側空間６０は、シャフト２１を動作させるためのオイルが供給される油圧室として設けられている。液側空間６０は、中心軸１０１の軸方向におけるハウジング３１の一方の側に設けられている。中心軸１０１の軸方向におけるハウジング３１の他方の側には、外部空間７０が規定されている。

　本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００は、一次シールとして第１ロッドシール２３Ａ、二次シールとしての第２ロッドシール２３Ｂ、および、三次シールとしての異形ダストシール２６を有する。

　第１ロッドシール２３Ａ、第２ロッドシール２３Ｂ、および、異形ダストシール２６は、閉環状のシール材である。第１ロッドシール２３Ａ、第２ロッドシール２３Ｂ、および、異形ダストシール２６は、ゴム等の弾性部材から形成されている。第１ロッドシール２３Ａ、第２ロッドシール２３Ｂ、および、異形ダストシール２６は、シャフト２１の外周面２１ａ上に設けられている。

　第１ロッドシール２３Ａ、第２ロッドシール２３Ｂ、および、異形ダストシール２６は、中心軸１０１の軸方向に距離を隔てて設けられている。中心軸１０１の軸方向において、第１ロッドシール２３Ａは、液側空間６０側に設けられ、異形ダストシール２６は、外部空間７０側に設けられている。第２ロッドシール２３Ｂは、第１ロッドシール２３Ａと異形ダストシール２６との間に配置されている。

　ハウジング３１には、第１シール溝３８Ａ、第２シール溝３８Ｂ、および、第３シール溝３９が形成されている。第１シール溝３８Ａ、第２シール溝３８Ｂ、および、第３シール溝３９は、ハウジング３１の内周面３１ｂから凹み、中心軸１０１を中心に周回する溝形状を有する。第１シール溝３８Ａおよび第２シール溝３８Ｂは、矩形形状の断面を有する。第３シール溝３９は、中心軸１０１の軸方向において外部空間７０側に解放された矩形形状の断面を有する。

　第１ロッドシール２３Ａは、第１シール溝３８Ａに収容され、第２ロッドシール２３Ｂは、第２シール溝３８Ｂに収容され、異形ダストシール２６は、第３シール溝３９に収容されている。シャフト２１の外周上において、第１ロッドシール２３Ａと第２ロッドシール２３Ｂとの間には、シール間空間６５が規定されている。

　第１ロッドシール２３Ａは、液側空間６０に配置されたオイルを封止するシール機能を有する。

　異形ダストシール２６は、その構成部位として、リップ部２７（第１リップ部）、リップ部２８（第２リップ部）および基部２９を有する。基部２９は、第３シール溝３９に設置されている。リップ部２７およびリップ部２８は、基部２９からシャフト２１に向けて延出し、シャフト２１の外周面２１ａに接触する。中心軸１０１の軸方向において、リップ部２７は、シール間空間６５側に設けられ、リップ部２８は、外部空間７０側に設けられている。

　第２ロッドシール２３Ｂは、第１ロッドシール２３Ａからのオイルの漏洩時、液側空間６０からシール間空間６５側に進入したオイルをシール間空間６５内に封止する機能を有する。異形ダストシール２６は、リップ部２８により、外部空間７０からシール間空間６５側へのダストの侵入を防ぐ機能を有する。

　本実施の形態では、オイルを封止する機能を有する第２ロッドシール２３Ｂと、ダストの侵入を防ぐ機能を有する異形ダストシール２６とを分けたシール材構成を採用しているが、第２ロッドシール２３Ｂと異形ダストシール２６とを一つのシール部材で兼用させる構成を採用することもできる。

　ハウジング３１には、凹部３２および貫通孔３３が形成されている。凹部３２および貫通孔３３は、中心軸１０１の軸方向において、第１ロッドシール２３Ａおよび第２ロッドシール２３Ｂの間に規定されている。凹部３２は、ハウジング３１の内周面３１ｂから凹み、中心軸１０１を中心に周回する形状を有する。貫通孔３３は、センシングポート３３Ｐとして機能する。

　ハウジング３１には、第１ブロック１２０が連結されている。第１ブロック１２０には、ハウジング３１の貫通孔３３に連通する孔１２０Ｐが設けられている。この孔１２０Ｐの出口領域には、センシングポート３３Ｐを通じてシール間空間６５に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置としての第１圧力センサ１１０が設けられている。第１圧力センサ１１０によって計測されたシール間空間６５に位置する液体の圧力は、制御部１８０に送られる。

　ハウジング３１の液側空間６０には、第２ブロック１７０が連結されている。第２ブロック１７０には、液側空間６０に連通する印加ポート１７０Ｐが設けられている。印加ポート１７０Ｐには油圧印加装置１６０、および、液側空間６０に位置する液体の液体情報を得る第２液体情報取得装置としての第２圧力センサ１５０が連結されている。第２圧力センサ１５０によって計測された液側空間６０に位置する液体の圧力は、制御部１８０に送られる。

　次に、図２から図４を参照して、制御部１８０におけるシール間空間６５に位置する液体の状態である圧力の変化の監視について説明する。図２は、一次シールである第１ロッドシール２３Ａが健全な状態の場合の圧力情報を示す図、図３は、第１ロッドシール２３Ａが交換時期となる圧力情報を示す図、図４は、第１ロッドシール２３Ａが機能しなくなった圧力情報を示す図である。

　図中において「押し工程」および「引き工程」とは、シャフト２１の往復移動を示し、シャフト２１が軸方向に沿った一の方向への移動を「押し工程」と称した場合には、一の方向とは反対の方向の移動を「引き工程」と称する。以下に示す図においても同様である。

　図２を参照して、ラインＬ２は、第２圧力センサ１５０によって液側空間６０に位置する液体の圧力の計測結果が示されている。シャフト２１の「引き工程」において、液側空間６０の圧力が上昇していることがわかる。

　一方、ラインＬ１は、第１圧力センサ１１０によってシール間空間６５に位置する液体の圧力計測結果が示されている。シャフト２１の「引き工程」においても、シール間空間６５の圧力に変化はない。

　この図２の監視結果から、一次シールである第１ロッドシール２３Ａは、液側空間６０とシール間空間６５とを完全に分離し、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れは発生しておらず、第１ロッドシール２３Ａが健全な状態であると判別することができる。

　図３に示す状態では、シャフト２１の「引き工程」において、液側空間６０の圧力の上昇にともなって、シール間空間６５の圧力も上昇している。その結果、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れが発生している。しかし、シール間空間６５の圧力の上昇値は、液側空間６０の圧力の上昇値も低いことから、第１ロッドシール２３Ａの交換時期であると判別することができる。

　図４に示す状態では、シャフト２１の「引き工程」において、液側空間６０の圧力の上昇にともなって、シール間空間６５の圧力も上昇している。さらに、シール間空間６５の圧力の上昇値と液側空間６０の圧力の上昇値とが略同じである。その結果、第１ロッドシール２３Ａは、シール材としての機能を有していない状態であると判別することができる。第１ロッドシール２３Ａを直ぐに交換する必要がある時期であることが分かる。

　このように本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００によれば、第１ロッドシール２３Ａのメンテナンス時期をより的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニット１００を提供することを可能としている。

　（実施の形態２：液体漏れ検知ユニット１００Ａ）
　図５を参照して、液体漏れ検知ユニット１００Ａの構成について説明する。図５は、実施の形態２における流量センサを用いた場合の液体漏れ検知ユニット１００Ａをシャフト２１に組み付けた状態を示す断面図である。

　本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００Ａの基本的構成は、上述の実施の形態１において示した液体漏れ検知ユニット１００と同じであり、相違点は、シール間空間６５に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置として、実施の形態１では、第１圧力センサ１１０を用いているのに対して、本実施の形態では、第１流量センサ１１０Ａを用いている点にある。同様に、液側空間６０に位置する液体の液体情報を得る第２液体情報取得装置として、実施の形態１では、第２圧力センサ１５０を用いているのに対して、本実施の形態では、第２流量センサ１５０Ａを用いている点にある。

　次に、図６から図８を参照して、制御部１８０におけるシール間空間６５に位置する液体の状態である流量の変化の監視について説明する。図６は、一次シールである第１ロッドシール２３Ａが健全な状態の場合の圧力情報を示す図、図７は、第１ロッドシール２３Ａが交換時期となる圧力情報を示す図、図８は、第１ロッドシール２３Ａが機能しなくなった圧力情報を示す図である。

　図６を参照して、ラインＬ２は、第２流量センサ１５０Ａによって液側空間６０に位置する液体の計測結果が示されている。シャフト２１の「押し工程」および「引き工程」において、液側空間６０の流量が正流および逆流に変化していることがわかる。

　一方、ラインＬ１は、第１流量センサ１１０Ａによってシール間空間６５に位置する液体の計測結果が示されている。シャフト２１の「引き工程」においても、シール間空間６５の流量に変化はない。

　この図６の監視結果から、一次シールである第１ロッドシール２３Ａは、液側空間６０とシール間空間６５とを完全に分離し、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れは発生しておらず、第１ロッドシール２３Ａが健全な状態であると判別することができる。

　図７に示す状態では、シャフト２１の「押し工程」および「引き工程」において、液側空間６０の流量が正流および逆流に変化することに伴ない、シール間空間６５の流量が正流および逆流に変化している。その結果、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れが発生していることが分かる。しかし、シール間空間６５の流量の変化量は、液側空間６０の流量の変化量も低いことから、第１ロッドシール２３Ａの交換時期であると判別することができる。

　図８に示す状態では、シャフト２１の「押し工程」および「引き工程」において、液側空間６０の流量が正流および逆流に変化することに伴ない、シール間空間６５の流量も正流および逆流に変化している。特に、「引き工程」の後半部分では、シール間空間６５の流量の正流値と液側空間６０の流量の正流値とが近似している。その結果、第１ロッドシール２３Ａは、シール材としての機能を有していない状態であると判別することができる。第１ロッドシール２３Ａを直ちに交換する必要がある時期であることが分かる。

　このように本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００によれば、第１ロッドシール２３Ａのメンテナンス時期をより的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニット１００を提供することを可能としている。

　（実施の形態３：液体漏れ検知ユニット１００Ｂ）
　図９を参照して、液体漏れ検知ユニット１００Ｂの構成について説明する。図９は、実施の形態３における圧力スイッチを用いた場合の液体漏れ検知ユニット１００Ｂをシャフト２１に組み付けた状態を示す断面図である。

　本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００Ｂの基本的構成は、上述の実施の形態１において示した液体漏れ検知ユニット１００と同じであり、相違点は、シール間空間６５に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置として、実施の形態１では、第１圧力センサ１１０を用いているのに対して、本実施の形態では、圧力スイッチ１１０Ｂを用いている点にある。印加ポート１７０Ｐ側には、液体情報取得装置は設けていない。

　次に、図１０から図１３を参照して、制御部１８０におけるシール間空間６５に位置する液体の状態である圧力の変化の監視について説明する。図１０および図１１は、一次シールが健全な状態の場合の圧力情報を示す第１図および第２図、図１２は、一次シールが交換時期となる圧力情報を示す図、図１３は、一次シールが機能しなくなった圧力情報を示す図である。

　図１０を参照して、Ｌ２は、予め定められた所定圧力を示す。ラインＬ１は、圧力スイッチ１１０Ｂによって、シール間空間６５に位置する液体の計測結果が示されている。シャフト２１の「押し工程」および「引き工程」においても、シール間空間６５に位置する液体の圧力に変化はない。

　この図１０の監視結果から、一次シールである第１ロッドシール２３Ａは、液側空間６０とシール間空間６５とを完全に分離し、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れは発生しておらず、第１ロッドシール２３Ａが健全な状態であると判別することができる。

　図１１に示す状態では、シャフト２１の「引き工程」において、ラインＬ１に、シール間空間６５の圧力上昇が観測される。その結果、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れが発生していることが分かる。しかし、Ｌ２として定めた所定圧力よりよりも５０％未満であることから、第１ロッドシール２３Ａとしては健全な状態であると判別することができる。

　図１２に示す状態では、シャフト２１の「引き工程」において、ラインＬ１に、シール間空間６５の圧力上昇が観測される。その結果、液側空間６０からシール間空間６５への液体漏れが発生していることが分かる。また、図１１に示す圧力状態と比較すると、Ｌ２として定めた所定圧力の５０％以上を超えていることから、第１ロッドシール２３Ａの交換時期であると判別することができる。

　図１３に示す状態では、シャフト２１の「引き工程」において、ラインＬ１に、シール間空間６５の圧力が、予め定められた所定圧力のラインＬ２にまで到達していることが観測できる。その結果、第１ロッドシール２３Ａは、シール材としての機能を有していない状態であると判別することができる。至急、第１ロッドシール２３Ａを交換する必要がある時期であることが分かる。

　このように本実施の形態における液体漏れ検知ユニット１００Ｂによれば、第１ロッドシール２３Ａのメンテナンス時期をより的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニット１００Ｂを提供することを可能としている。

　今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　この発明は、たとえば、油圧シリンダや流体ポンプなどに利用される。

　２１　シャフト、２１ａ　外周面、２３Ａ　第１ロッドシール、２３Ｂ　第２ロッドシール、２６　異形ダストシール、２７，２８　リップ部、２９　基部、３１　ハウジング、３１ｂ　内周面、３２　凹部、３３　貫通孔、３８Ａ　第１シール溝、３３Ｐ　センシングポート、３８Ｂ　第２シール溝、３９　第３シール溝、６０　液側空間、６５　シール間空間、７０　外部空間、１００，１００Ａ，１００Ｂ　液体漏れ検知ユニット、１０１　中心軸、１１０　第１圧力センサ、１１０Ａ　第１流量センサ、１１０Ｂ　圧力スイッチ、１２０　第１ブロック、１２０Ｐ　孔、１５０　第２圧力センサ、１５０Ａ　第２流量センサ、１６０　油圧印加装置、１７０　第２ブロック、１７０Ｐ　印加ポート、１８０　制御部。

Claims (5)

1. 　可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットであって、
   　前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトの外周上の液側空間に液体を封止するための第１シール材と、
   　前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトの軸方向において前記第１シール材に対して前記液側空間の反対側に配置され、前記第１シール材との間にシール間空間を規定する第２シール材と、
   　前記シール間空間に位置する液体の液体情報を得る第１液体情報取得装置と、
   　前記第１液体情報取得装置から得られる情報に基づき、前記シール間空間内に位置する液体の状態の変化を監視する制御部と、を備える液体漏れ検知ユニット。
2. 　前記第１液体情報取得装置は、圧力スイッチであり、
   　前記制御部は、予め定められた所定圧力と、前記圧力スイッチで得られた前記液側空間の液体の圧力を比較して、前記液側空間の液体の状態の変化を監視する、請求項１に記載の液体漏れ検知ユニット。
3. 　前記液側空間に位置する液体の液体情報を得る第２液体情報取得装置をさらに備え、
   　前記制御部は、
   　前記第１液体情報取得装置から得られる前記液側空間の液体情報と、前記第２液体情報取得装置から得られる前記シール間空間の液体情報とを比較して、前記液側空間の液体の状態の変化を監視する、請求項１に記載の液体漏れ検知ユニット。
4. 　前記第１液体情報取得装置は、第１圧力センサであり、
   　前記第２液体情報取得装置は、第２圧力センサであり、
   　前記制御部は、
   　前記第１液体情報取得装置から得られる前記液側空間の圧力と、
   　前記第２液体情報取得装置から得られる前記シール間空間の圧力とを比較して、前記液側空間の液体の圧力の変化を監視する、請求項３に記載の液体漏れ検知ユニット。
5. 　前記第１液体情報取得装置は、第１流量センサであり、
   　前記第２液体情報取得装置は、第２流量センサであり、
   　前記制御部は、
   　前記第１液体情報取得装置から得られる前記液側空間の圧力と、
   　前記第２液体情報取得装置から得られる前記シール間空間の圧力とを比較して、前記液側空間の液体の圧力の変化を監視する、請求項３に記載の液体漏れ検知ユニット。

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