(57)【要約】【課題】グリースの劣化検出を連続して行うことを目的とする。【解決手段】グリースを配置するためのグリース配置部２と、音響式粘度センサ５と、未使用グリースの粘度と、音響式粘度センサ５で検出されたグリースの粘度との比較により、劣化度を判定する判定部１２と、を有するグリース劣化検出装置２０を提供する。【選択図】図１
2010197332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリースを配置するためのグリース配置部と、
音響式粘度センサと、
未使用グリースの粘度と、前記音響式粘度センサで検出された前記グリースの粘度との比較により、劣化度を判定する判定部と、
を有するグリース劣化検出装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記グリースの粘度と使用期間との関係を規定したデータを格納し、
前記判定部による劣化度の判定は、前記データを参照して、前記グリースの検出された粘度に相当する使用期間を求め、前記求められた使用期間により前記グリースの劣化を判定する請求項１に記載のグリース劣化検出装置。
【請求項３】
前記グリースは、着色グリースである請求項１又は２に記載のグリース劣化検出装置。
【請求項４】
前記グリース劣化検出装置は、ガス絶縁開閉装置の操作器機構部のグリースの劣化検出を行う請求項１〜３のいずれかに記載のグリース劣化検出装置。
【請求項５】
前記グリース劣化検出装置は、ガス絶縁開閉装置の母線容器内部のグリースの劣化検出を行う請求項１〜３のいずれかに記載のグリース劣化検出装置。
【請求項６】
前記グリース配置部、及び前記音響式粘度センサ、前記判定部が、前記ガス絶縁開閉装置の操作器容器内部に配置される請求項４に記載のグリース劣化検出装置。
【請求項７】
前記グリース配置部、及び前記音響式粘度センサが、前記ガス絶縁開閉装置の母線容器内部に配置され、前記判定部が、前記ガス絶縁開閉装置の操作器容器内部に配置される請求項５に記載のグリース劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース劣化検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、グリースは、駆動部の潤滑と気密を保つために使用される。回転機器に使用される場合、グリースは、高温過熱や異物混入により特性劣化する。そのため、定期的に回転機器を止めてグリースの劣化計測を行い、グリースの交換が行われている。
【０００３】
このような回転機器のグリース劣化を判断するために、グリースに赤外線を照射し、透過光から得たスペクトルによりグリースの劣化度を評価する技術が提案されている。例えば、３，５００ｃｍ-1の周波数（波長２８６ｎｍ）において赤外分光法（以下、「ＩＲ」と称する。）によるグリースの劣化度評価を行う技術が提案されている（特許文献１）。１，７２５ｃｍ-1の周波数（波長５，７９７ｎｍ）では、合成油の赤外線の吸収強度と増稠剤の吸収強度とが重なって現れため、グリースのＩＲによる劣化度評価が難しい。そのため、提案されている方法では、３，５００ｃｍ-1の周波数（波長２８６ｎｍ）という短波長域を用いて、劣化度評価を行っている。
【０００４】
一方、電力用開閉機器は、動作頻度が極めて低いため、グリースの使用方法は静止機器に近い。そのため、グリースの劣化原因は、高温過熱や異物混入と異なる。例えば、グリースがガス絶縁開閉装置（以下、「ＧＩＳ」と言う）に使用される場合について述べる。系統運用されているＧＩＳを長時間未動作にした後に動作させた場合に、グリース劣化は、動作不良を引き起こし、且つ遮断不能やコイルなどの電装回路の焼損を引き起こす。
そのため、ＧＩＳにおけるグリースの劣化に関する研究が行われている（非特許文献１）。この研究結果は、グリースの主な劣化要因は、基油の蒸発であることを示している。
【０００５】
また、ガス遮断器のガスタンクの胴部に取り付けられ、観測用窓及びグリースホルダから構成されたグリース劣化診断装置が提案されている（特許文献２）。このグリース劣化診断装置は、観測用窓を用いて、人間がグリースホルダに配置されたグリースを監視することで、ガス遮断器を活線状態にしたままのグリース外部監視を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２６３４５１号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９３４４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＧＩＳ断路器の寿命評価研究」技術開発ニュース、Ｎｏ．１２７、２００７年７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
提案されている技術は、定期的にグリースを採取して点検又は定期的にグリースを目視監視するための技術である。そのため、提案されている技術では、定期点検以外のときに生じたグリース劣化を検出することは出来ない。
そこで、本グリース劣化検出装置は、グリースの劣化検出を連続して行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、グリース劣化検出装置が提供される。
本発明に係るグリース劣化検出装置は、下記の（１）〜（７）に記載のとおりである。
【００１０】
（１）グリースを配置するためのグリース配置部と、
音響式粘度センサと、
未使用グリースの粘度と、上記音響式粘度センサで検出された上記グリースの粘度との比較により、劣化度を判定する判定部と、
を有するグリース劣化検出装置。
（２）上記判定部は、上記グリースの粘度と使用期間との関係を規定したデータを格納し、
上記判定部による劣化度の判定は、上記データを参照して、上記グリースの検出された粘度に相当する使用期間を求め、上記求められた使用期間により上記グリースの劣化を判定する請求項１に記載のグリース劣化検出装置。
（３）上記グリースは、着色グリースである（１）又は（２）記載のグリース劣化検出装置。
（４）上記グリース劣化検出装置は、ガス絶縁開閉装置の操作器機構部のグリースの劣化検出を行う（１）〜（３）のいずれかに記載のグリース劣化検出装置。
（５）上記グリース劣化検出装置は、ガス絶縁開閉装置の母線容器内部のグリースの劣化検出を行う（１）〜（３）のいずれかに記載のグリース劣化検出装置。
（６）上記グリース配置部、及び上記音響式粘度センサ、上記判定部が、上記ガス絶縁開閉装置の操作器容器内部に配置される（４）に記載のグリース劣化検出装置。
（７）上記グリース配置部、及び上記音響式粘度センサが、上記ガス絶縁開閉装置の母線容器内部に配置され、上記判定部が、上記ガス絶縁開閉装置の操作器容器内部に配置される（５）に記載のグリース劣化検出装置。
【発明の効果】
【００１１】
本グリース劣化検出装置は、グリースの劣化検出を連続して行うという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】グリース劣化検出装置２０のハードウェア構成の概略図である。
【図２】グリース劣化検出装置２０によって測定された粘度と温度との関係を示す図である。
【図３】グリース劣化検出装置２０によって測定したグリース粘度の経年変化の一例を示す図である。
【図４】グリース劣化検出装置２０による劣化検出処理のフローチャートの一例である。
【図５】グリース劣化検出装置２０を、ＧＩＳに配置した一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して、１つの実施形態によるグリース劣化検出装置について説明する。
グリース劣化検出装置は、音響式粘度センサで検出されたグリースの粘度から、前記グリースの劣化度を判定する。なお、本明細書では、基油と呼ばれる合成油に、カルシウム、ナトリウム、リチウム、アルミニウムの石鹸等の増稠剤を均一に拡散させたものを「グリース」という。
【００１４】
図１は、グリース劣化検出装置２０のハードウェア構成の概略を示した図である。図１に示されるように、グリース劣化検出装置２０は、グリース配置部２、音響式粘度センサ５、制御回路６、判定部１２、通信部１８を有する。
【００１５】
以下、グリース劣化検出装置２０の各ハードウェア構成要素について順に説明する。
グリース配置部２は、劣化検出対象となるグリースを配置するケースである。なお、図１に示されるようにグリース配置部２は、音響式粘度センサ５と一体成型されても良い。
【００１６】
音響式粘度センサ５は、波長共振器１ａ、１ｂ、入力変換器３、及び出力変換器４を有する。
波長共振器１ａは、入力変換器３から出力される電気信号と相互作用することで、所定の定常波を生成する。この定常波の周波数は、波長共振器１ａの設計によって決められた値を持ち、振幅は波長共振器１ａに印加される電気信号の電力レベルによって決まる。
グリースと波長共振器１ａの境界にあるグリースの層は定常波によって揺り動かされ、グリース層に表面弾性波を生成する。その層の厚みは、グリースの粘度によって決まる。なお、粘度が小さければ、薄い層を形成し、且つ振幅の小さい表面弾性波を生成し、粘度が大きければ、厚い層を形成し、且つ振幅の大きい表面弾性波を生成する。
グリースの層に伝播した表面弾性波は、波長共振器１ａとグリースとの接触面から波長共振器１ｂとグリースとの接触面に伝播する。波長共振器１ｂは、伝播した表面弾性波により出力変換器４を振動させる。出力変換器４は、表面弾性波による振動を電気信号に変換する。
【００１７】
このように、音響式粘度センサ５は、グリース粘度によって決まる表面弾性波に基づく電気信号を出力することにより、グリースの粘度を検出する。
また、音響式粘度センサ５は、粘度物性そのものを測定することが出来るので、着色グリースであっても、同様に粘度を検出することが出来る。そのため、経年変化により変色したグリースについて粘度検出することが出来ないＩＲ等の光学方式測定と異なり、音響式粘度センサ５は、経年変化により変色したグリースに対しても、粘度を検出することが出来る。
【００１８】
制御回路６は、音響式粘度センサ５から出力されるアナログ電気信号を、デジタル信号又は汎用アナログ信号に変換し、判定部１２へ送信する回路である。
制御回路６は、音響式粘度センサ５と一体としたものでも良いし、判定部１２と一体としたものでも良い。
【００１９】
判定部１２は、音響式粘度センサ５で検出されたグリースの粘度から、グリースの劣化度を判定する機能部である。
判定部１２は、例えば、処理装置１４及び主記憶装置１６である。
処理装置１４は、四則演算や論理演算などの演算処理を実行する装置である。処理装置１４は、主記憶装置１６に格納されるプログラム内の命令を主記憶装置１６から読み出し、且つ実行することで、上記演算処理を実行する。プログラムは、判定部１２が行う機能が記述されたオブジェクトプログラムである。処理装置１４は、上記プログラムを実行することで、判定部１２の機能を実現する。
【００２０】
主記憶装置１６は、例えば、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びフラッシュメモリの少なくとも１つであり、プログラム、命令やデータを記憶する。メインメモリは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、及び／又はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。フラッシュメモリは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electric Erasable Programmable ROM）である。なお、後述するように主記憶装置１６は、未使用グリースの粘度、及び／又は、グリース粘度と使用期間の関係を規定したデータを格納する。
【００２１】
通信部１８は、コンピュータ等の外部装置との通信を行うために使用されるハードウェアである。通信部１８は、例えば、ネットワーク通信を行うため、イーサネット（登録商標）またはトークンリングなどの、所定の通信規格に従い特定の物理層およびデータリンク層を使用して通信するための回路、又は、接点接続のための接点である。通信部１８から、判定部１２で判定されたグリースの劣化度を、遠隔配置されたコンピュータ等に送信することで、グリースの劣化度を遠隔配置されたコンピュータ等で連続して監視することが出来る。
【００２２】
図２は、グリース劣化検出装置２０によって測定された粘度と温度との関係を示す図である。
図２に示す未使用グリース曲線５１は、未使用グリースから検出された粘度と温度との関係を示す。図２に示す実使用グリース曲線５２は、実際に使用されたグリースから検出された粘度と温度との関係を示す。図２に示す加速度劣化グリース曲線５３は、加速度的に劣化させたグリースから検出された粘度と温度との関係を示す。
【００２３】
なお、グリースを加速度劣化させた条件は以下の通りである。
温度  常温（−２０℃〜６０℃の範囲）
圧力  常圧
加速度条件  定量且つ定形グリースを吸湿素材上に一定時間放置。放置時間の異なるサンプルを複数作製することで加速劣化による吸油度合いが管理される。
【００２４】
実際に使用されたグリースの使用条件は以下の通りである。
温度  常温（−２０℃〜６０℃の範囲）
圧力  常圧
使用時間  ２，０００分
【００２５】
図２に示されるように、未使用グリース曲線５１〜加速度劣化グリース曲線５３に示されるグリースの粘度曲線は、使用により粘度が大きくなることがわかる。
【００２６】
図３は、グリース劣化検出装置２０によって測定したグリース粘度の経年変化の一例を示す図である。
図３に示すグリース粘度変化曲線１０１は、グリースの使用時間の経過と共に、粘度が大きくなることがわかる。
上記非特許文献１に記載されるように、一般に、初期の基油量を１００％とした場合、グリースの油分残存率が５０％になると、グリースが劣化したとされている。
グリース内の基油量が減少すると粘度が増加するため、基油量が１００％から５０％になると、粘度は２倍〜３倍になる。そのため、グリース経年使用による粘度が初期値の２倍となった場合を劣化閾値とすると、図３においてグリースの初期値は、１５８ＡＶなので、グリース劣化と判断できる粘度は３１６ＡＶとなる。
【００２７】
したがって、図３に示す例によれば、判定部１２は、初期値の粘度を記憶し、検出した粘度が初期値粘度の２倍になったとき、通信部１８を介して警報信号を送信することが出来る。また、判定部１２は、粘度が初期値の２倍に至るまでグリースの粘度を連続して測定し、粘度をグリースの劣化度としても良い。例えば、初期値の２倍の粘度のとき、劣化度を１００％とし、初期値粘度のとき劣化度を０％とする。判定部１２は、粘度及び／又は劣化度を、通信部１８を介して図１に示す遠隔監視システムに送信することで、遠隔監視システムを使用する操作者は、グリースの劣化度を知ることが出来る。
このように、グリース劣化検出装置２０は、未使用グリース粘度と検出されたグリース粘度からグリースの劣化度を判定することで、グリースの劣化検出を連続して行うことが出来る。
【００２８】
また、図３に示すように、粘度と使用時間は一定の関係を有する。そのため、図３に示すような粘度と使用時間との関係をデータとして主記憶装置１６に格納して参照することで、判定部１２は、検出した粘度から使用時間を判定することが出来る。例えば、１０年の使用後、グリースを交換することを決定した場合、判定部１２は、上記データを参照して、検出した粘度に相当する使用期間を求め、この試用期間が１０年という閾値を超えるか否かで劣化の有無を判定しても良い。
【００２９】
図４は、グリース劣化検出装置２０による劣化検出処理のフローチャートの一例である。判定部１２は、図示しない起動スイッチをＯＮにすることで、グリース配置部２に配置された検出対象となるグリースの粘度を検出する（Ｓ２０１）。判定部１２は、ステップＳ２０１における粘度検出が最初の粘度検出の場合（Ｓ２０２  Ｙｅｓ）、検出した粘度を初期粘度又は未使用グリースの粘度として主記憶装置１６に記憶する。判定部１２は、ステップＳ２０１における粘度検出が最初の粘度検出では無い場合（Ｓ２０２  Ｎｏ）、ステップＳ２０４に進む。
【００３０】
判定部１２は、ステップＳ２０１で検出したグリースの粘度と、主記憶装置１６に格納される未使用グリースの粘度とを比較して劣化度を判定する（Ｓ２０４）。劣化度が所定の閾値より大きい場合（Ｓ２０５  Ｙｅｓ）、グリース劣化検出装置２０は、通信部１８を介して警報を出力する（Ｓ２０６）。なお、この所定の閾値は、例えば、上記のように粘度３１６ＡＶのときの１００％という値である。閾値未満の場合（Ｓ２０６  Ｎｏ）、グリース劣化検出装置２０は、通信部１８を介して粘度及び／又は劣化度を出力する（Ｓ２０７）。グリース劣化検出装置２０は、停止信号があれば（Ｓ２０８  Ｙｅｓ）、劣化検出処理を終了し、停止信号がなければ（Ｓ２０８  Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻り劣化検出処理を連続して行う。
【００３１】
図５は、グリース劣化検出装置２０ａ及びグリース劣化検出装置２０ｂを、ＧＩＳ３０に配置した一例を示す図である。ＧＩＳ３０は、母線容器３１ａ、３１ｂ、及び操作器容器３２を有する。母線容器３１ａ、３１ｂは、母線ＢＵＳや遮断器ＣＢ、接地開閉器付断路器ＤＳ／ＥＳ、断路器ＤＳなどの回路を開閉するための動作機器を収納する。遮断器ＣＢ、接地開閉器付断路器ＤＳ／ＥＳ、断路器ＤＳなどを動作させるための動作機器は、クランク等の動作伝達機構を有している。そして、動作機器は、操作器容器３２内に配置されるモーター等の駆動部によって生じる駆動力によって動作する。
【００３２】
図５に示されるようにグリース劣化検出装置２０ａは、グリース配置部２、音響式粘度センサ５を有するグリース粘度検出部２２ａと、制御回路６、判定部１２、及び通信部１８を有する判定装置２４ａに分けて設置しても良い。これは、判定装置２４ａは、電子機器であるため、ＧＩＳ３０内部の高電圧環境により、制御不能になるのを回避するためである。判定装置２４ａは、操作器容器に収納されると、母線容器３１ａ、３１ｂのシールド効果により高電圧の影響は通常受けない。また、音響式粘度センサ５は、表面弾性波という物理現象を利用してグリースの粘度を検出するため、電磁波の影響を受けない。
このようにして、グリース劣化検出装置２０ａは、高電圧化であってもグリースの粘度検出を行うことが出来る。
【００３３】
図５に示すグリース劣化検出装置２０ａは、ＧＩＳ３０内部の動作機器に実際に塗布されたグリースの劣化を検出するのではなく、ＧＩＳ３０内部の同じ環境化にあり且つグリース配置部２に別途配置されたグリースの劣化を検出する。ＧＩＳ３０の母線容器内部は、ＳＦ６等の不活性ガスが高圧で充填された環境である。グリースは、高温による酸化劣化が生じない環境に配置される。
【００３４】
ＧＩＳ３０内部の動作機器、及び操作器容器３２内の駆動部には、グリースが塗布され、動作機器及び駆動部は、グリースの有する流動性特性によって円滑な動作を行う。動作機器及び駆動部に塗布されたグリースは、それらの機器の動作中は、運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで加熱される。しかしながら、ＧＩＳ３０が回路を開閉する動作は、１年〜数年に一度のメンテナンス時や、放電を検出する異常時など極めてまれである。したがって、動作機器及び駆動部に塗布されたグリースは、常温化で静止した動作機器及び駆動部に配置される。
【００３５】
このように、ＧＩＳ３０内部の動作機器は静止した状態で運用されるため、実使用されるグリースと同じ環境にグリース劣化検出装置２０を配置することで、グリース劣化検出装置２０は、実使用のグリースの劣化を精度良く推測することが出来る。また、ＧＩＳ３０内部にグリース劣化検出装置を配置することにより、ＧＩＳ３０を開口点検することなく、グリースの劣化を精度良く検出することが出来る。
【００３６】
また、図５に示すグリース劣化検出装置２０ｂは、操作器容器３２内の駆動部に塗布されたグリースの状態を監視するために、操作器容器３２内に配置される。
グリース劣化検出装置２０ｂは、操作器容器３２内の駆動部に実際に塗布されたグリースの劣化を検出するのではなく、操作器容器３２内の同じ環境化にあり且つグリース配置部２に別途配置されたグリースの劣化を検出する。操作器容器３２は、防雨、防湿構造を有しており、塵等が混入しない環境である。また、ＧＩＳ３０内の動作機器が動作しないため、操作器容器３２内の駆動部も同様に動作しない。
このように、操作器容器３２内部の動作機器は静止した状態で運用されるため、実使用されるグリースと同じ環境にグリース劣化検出装置２０を配置することで、グリース劣化検出装置２０は、実使用のグリースの劣化を精度良く検出することが出来る。
【００３７】
以上のように、グリース劣化検出装置２０は、常温環境におけるグリースの劣化検出を連続的に自動で行うことが出来る。また、ＧＩＳ３０内部に配置することにより、ＧＩＳ３０を開口点検することなく、グリースの劣化検出を行うことが出来る。また、これらの劣化検出は、遠隔配置のコンピュータで確認出来る。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ、１ｂ    波長共振器
２    グリース配置部
３    入力変換器
４    出力変換器
５    音響式粘度センサ
６    制御回路
１２    判定部
１４    処理装置
１６    主記憶装置
１８    通信部
２０、２０ａ、２０ｂ    グリース劣化検出装置
２２ａ    グリース粘度検出部
２４ａ    判定装置
３０    ＧＩＳ
３１ａ    母線容器
３２    操作器容器
【図１】
2010197332.tif 000003
【図２】
2010197332.tif 000004
【図３】
2010197332.tif 000005
【図４】
2010197332.tif 000006
【図５】
2010197332.tif 000007