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技術 オイルタンク内への不活性ガス充填システム

出願人 株式会社フクハラ
発明者 福原廣
出願日 2019年4月16日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077605
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176644
状態 特許登録済
技術分野 供給装置、増圧器、変換器、テレモータ ノズル及び噴霧装置 大型容器
主要キーワード 大気圧露点 自動空気抜き弁 バブリング作用 エアブリーザ 不活性ガス充填 パージ孔 圧縮空気圧 タンク上面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

オイルタンク内気相部に対し、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。

概要

背景

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。

概要

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ステムを提供する。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

油圧ポンプを有する油圧回路作動油であるオイル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

請求項2

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。

請求項3

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2に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。

請求項4

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3に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。

請求項5

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。

請求項6

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2に記載のオイルタンク内への窒素ガス充填システム。

技術分野

0001

本発明は、油圧回路に用いられるオイルタンク内窒素ガス等の不活性ガス充填するためのオイルタンク内への不活性ガス充填ステムに関するものである。

背景技術

0002

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。

0003

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。

先行技術

0004

特開2007−192297公報
特開平8−21403号公報
特開2012−107726号公報

発明が解決しようとする課題

0005

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。

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

発明の効果

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

図面の簡単な説明

0019

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。

実施例

0020

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。

0021

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流量計が配設されていてもよい。

0022

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錆びることはない。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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

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