(57)【要約】【課題】  受変電設備に用いられるグリースの余寿命を簡易に診断でき、結果にばらつきが少なく信頼性の高いこと。【解決手段】  本発明のグリースの余寿命推定方法は、上記課題を解決するために、被測定物であるグリースに検査用の光を照射し、測定される前記グリースからの反射光の反射率と波長から反射率差（Ａ）を求め、予め測定したグリースの反射率差（Ｂ）と離油度との相関関係から前記グリースの余寿命閾値を定め、この余寿命閾値と、経過年数に伴う前記グリースの診断時及び新品時若しくは過去に測定した時における前記反射率差（Ａ）とに基づいて前記グリースの余寿命を推定することを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物であるグリースに検査用の光を照射し、測定される前記グリースからの反射光の反射率と波長から反射率差（Ａ）を求め、予め測定したグリースの反射率差（Ｂ）と離油度との相関関係から前記グリースの余寿命閾値を定め、この余寿命閾値と、経過年数に伴う前記グリースの診断時及び新品時若しくは過去に測定した時における前記反射率差（Ａ）とに基づいて前記グリースの余寿命を推定することを特徴とするグリースの余寿命推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のグリースの余寿命推定方法において、
前記新品時のグリースの反射率差は、同じ型式の新品のグリースの反射率差を測定したものであることを特徴とするグリースの余寿命推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のグリースの余寿命推定方法において、
前記新品時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットすると共に、前記診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットし、かつ、前記プロットした新品時と診断時それぞれの経過年数に伴う反射率差を結び、この結んだ直線を劣化カーブとし、該劣化カーブと前記グリースの余寿命閾値が交わる時点を前記グリースの寿命と判断し、この寿命時と前記診断時の経過年数の差を前記グリースの余寿命と推定することを特徴とするグリースの余寿命推定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のグリースの余寿命推定方法において、
前記過去に測定した時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットすると共に、前記診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットし、かつ、前記プロットした過去に測定した時と診断時それぞれの経過年数に伴う反射率差を結び、この結んだ直線を劣化カーブとし、該劣化カーブと前記グリースの余寿命閾値が交わる時点を前記グリースの寿命と判断し、この寿命時と前記診断時の経過年数の差を前記グリースの余寿命と推定することを特徴とするグリースの余寿命推定方法。
【請求項５】
検査用の光を発振する光源と、被測定物であるグリースを保持する治具と、該治具に保持された前記グリースに前記光源からの光が導かれて照射されると共に、該光が照射されることにより前記グリースからの反射光を受光するプローブと、該プローブで受光した前記反射光が導かれ、該反射光をスぺクトル分解する分光器と、該分光器でスぺクトル分解された反射光の反射強度スペクトルを記録する波形記録装置とを備えていることを特徴とする光診断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光診断装置において、
前記光源とプローブ及び前記プローブと分光器は光ファイバで接続され、前記分光器と波形記録装置はＵＳＢケーブルで接続されていることを特徴とする光診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグリースの余寿命推定方法及び光診断装置に係り、特に、受変電設備における受電盤に使用されているグリースの余寿命を非破壊で推定するものに好適なグリースの余寿命推定方法及び光診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチギヤにおける真空遮断器（ＶＣＢ）の操作機構には、操作が円滑に行われるようグリースが塗布され、潤滑性能が保たれている。
【０００３】
ところが、このグリースの経年劣化が進展し、潤滑性能が低下すると操作機構が円滑に操作しないことによりＶＣＢが動作しなくなり、事故電流が切れなく事故範囲が拡大する恐れがある。従って、このような事故を防ぐために、グリースの劣化度を定量化できる余寿命診断技術が望まれている。
【０００４】
このようなグリースの余寿命を診断する技術としては、例えば、グリースに光を照射し、その透過量から粘度を推定することでグリースの劣化度を定量化することが特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０-１９７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、寿命の目安に基油量を用いており、これを診断で推定した粘度から求めているため、診断結果のばらつきが大きかった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、受変電設備に用いられるグリースの余寿命を簡易に診断でき、結果にばらつきが少なく信頼性の高いグリースの余寿命推定方法及び光診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のグリースの余寿命推定方法は、上記目的を達成するために、被測定物であるグリースに検査用の光を照射し、測定される前記グリースからの反射光の反射率と波長から反射率差（Ａ）を求め、予め測定したグリースの反射率差（Ｂ）と離油度との相関関係から前記グリースの余寿命閾値を定め、この余寿命閾値と、経過年数に伴う前記グリースの診断時及び新品時若しくは過去に測定した時における前記反射率差（Ａ）とに基づいて前記グリースの余寿命を推定することを特徴とする。
【０００９】
また、前記新品時のグリースの反射率差は、同じ型式の新品のグリースの反射率差を測定したものであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記新品時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットすると共に、前記診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットし、かつ、前記プロットした新品時と診断時それぞれの経過年数に伴う反射率差を結び、この結んだ直線を劣化カーブとし、該劣化カーブと前記グリースの余寿命閾値が交わる時点を前記グリースの寿命と判断し、この寿命時と前記診断時の経過年数の差を前記グリースの余寿命と推定することを特徴とする。
【００１１】
また、前記過去に測定した時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットすると共に、前記診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差をプロットし、かつ、前記プロットした過去に測定した時と診断時それぞれの経過年数に伴う反射率差を結び、この結んだ直線を劣化カーブとし、該劣化カーブと前記グリースの余寿命閾値が交わる時点を前記グリースの寿命と判断し、この寿命時と前記診断時の経過年数の差を前記グリースの余寿命と推定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の光診断装置は、検査用の光を発振する光源と、被測定物であるグリースを保持する治具と、該治具に保持された前記グリースに前記光源からの光が導かれて照射されると共に、該光が照射されることにより前記グリースからの反射光を受光するプローブと、該プローブで受光した前記反射光が導かれ、該反射光をスぺクトル分解する分光器と、該分光器でスぺクトル分解された反射光の反射強度スペクトルを記録する波形記録装置とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記光源とプローブ及び前記プローブと分光器は光ファイバで接続され、前記分光器と波形記録装置はＵＳＢケーブルで接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受変電設備に用いられるグリースの余寿命を簡易に診断でき、結果にばらつきが少なく信頼性の高いグリースの余寿命推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光診断装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の光診断装置における光源から光を照射した際のベースからの反射強度Ｒｗ（λ）、バックグランドのノイズに相当する反射強度Ｄ（λ）、グリースからの反射強度Ｓ（λ）それぞれの波長と反射強度の関係を示す特性図である。
【図３】波長と反射率の関係から反射率差の求め方を説明するための特性図である。
【図４】劣化度の違いによる反射率スペクトルの違いを説明するための特性図である。
【図５】反射率差で評価した場合の経過年数と反射率差の関係を示す特性図である。
【図６】本発明における測定手順及びグリースの余寿命推定方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明における新品時のデータが入手できる場合のグリースの余寿命診断方法を説明するための図である。
【図８】本発明における新品時のデータが入手できない場合のグリースの余寿命診断方法を説明するための図である。
【図９】本発明における余寿命閾値Ｒｔの求め方を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図示した実施例に基づいて本発明のグリースの余寿命推定方法及び光診断装置を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、本発明の光診断装置の実施例１を示す。該図に示す如く、本実施例の光診断装置は、プローブ１、光ファイバ５Ａ、５Ｂ、分光器２、光源３、表示部４aと演算部４ｂ及び記憶部４ｃからなる波形記録装置４、ＵＳＢケーブル６、プローブ１に装着した測定用治具７ａ、グリース９を入れる枠となる測定治具７ｂ及びベース８から構成されている。
【００１８】
そして、本実施例における光診断装置では、光源３からの白色光は、光ファイバ５Ａを通りプローブ１に導かれ、プローブ１の先端部から被測定物であるグリース９に照射される。グリース９からの反射光は、プローブ１の先端部で受光され、光ファイバ５Ｂを介して分光器２に導かれる。分光器２では、反射光をスペクトル分解し、この分解された反射強度スペクトルが、ＵＳＢケーブル6を介して波形記録装置４の記憶部４ｃに導かれ保存される。
【００１９】
なお、測定治具７ｂを省略し、ベース８にグリースを入れる窪みを設け、この窪みでグリースを保持することでも良い。
【００２０】
次に、測定手順と余寿命推定方法について、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、診断したいグリースを採取する。例えば、真空遮断器の操作機構に塗布されているグリースを掬い取るなどして採取する（ステップＳ１）。
【００２１】
次に、図１における光源３をＯＮにし、測定治具７ｂに嵌められている測定治具７ａを外して、測定治具７ａの底面をベース８に押し当てて、図２に示すような横軸を波長λ、縦軸を反射強度とした場合のベース８からの反射強度Ｒｗ（λ）を測定し、波形記録装置４の記憶部４ｃに保存する。なお、ベース８は、光沢のある樹脂や金属或いはガラスなど鏡面反射するものではなく、拡散反射する紙等が望ましい。
【００２２】
次に、光源３をＯＦＦにして、プローブ１を暗幕の中に入れ、バックグラウンドのノイズに相当する反射強度Ｄ（λ）を測定し、波形記録装置４の記憶部４ｃに保存する(ステップＳ２)。
【００２３】
次に、被測定物であるグリース９を、ベース８と測定治具７ｂとにできる窪みに入れる。ここで、グリース９の表面をヘラで均すことにより、プローブ１の先端部とグリース９の表面との距離が一定となり、測定ごとのばらつきを小さくできる（ステップＳ３）。
【００２４】
次に、光源３をＯＮにし、測定治具７ａを測定治具７ｂに嵌めて、グリース９からの反射強度Ｓ（λ）を測定し、波形記録装置４の記憶部４ｃに保存する（ステップＳ４）。
【００２５】
次に、測定されたベース８からの反射強度Ｒｗ（λ）、バックグラウンドのノイズに相当する反射強度Ｄ（λ）、グリース９からの反射強度Ｓ（λ）は、波形処理装置４の演算部４ｂによって、（１）式により反射率Ｒ（λ）を計算され、図３のような反射率スペクトルが求まる。
【００２６】
［数１］
Ｒ(λ)=(Ｓ(λ)−Ｄ(λ))／(Ｒｗ(λ)−Ｄ(λ))×１００[％]    （１）
（１）式のように、ノイズ分を差し引いた被測定物からの反射強度をベース８の反射強度に対する割合として反射率として表すことにより、光源３の劣化で光の強さが弱まっても、測定結果に影響が及ばないようにできる（ステップＳ５）。
【００２７】
図４に、劣化度の違いによる反射率スペクトルの違いを示す。該図から、劣化度が大きいほど反射率Ｒが全体的に上昇する傾向にあることが分かる。しかしながら、図示しないが、同じ劣化度のものでも大きさで評価するとばらつきが見られる。
【００２８】
そこで、波形処理装置４の演算部４ｂでは、（２）式で表されるλ１とλ２とにおける反射率の差（反射率差Ｒsa）に着目して評価することにした。
【００２９】
［数２］
Ｒsa＝Ｒ(λ１)−Ｒ(λ２)    （２）
図５に、反射率差で評価した場合の経過年数と反射率差Ｒsaとの関係を示す。ただし、反射率差は、新品時の反射率差がゼロとなるよう上記（２）式の右辺に定数を加えたものとしている。
【００３０】
該図から明らかなように、経過年数が増加する程、グリースの反射率差Ｒsaは上昇することが分かる。着目すべき波長は材質や色で異なるため、対象とするグリース毎に新品と劣化品とで反射率差に顕著な違いが現れる二波長λ１及びλ２を、予め選定しておく。即ち、図５の傾きが大きくなり、かつ、ばらつきが小さくなるような２つの波長λ１及びλ２を決定する。試料は極力経過年数の離れたものを３種類以上程度用いることが望ましい。２種類の試料しか収集できない場合には、経過年数に対して傾きの大きくなるようなλ１、λ２を選択する（ステップＳ６）。
【００３１】
次に、反射率差を用いたグリースの余寿命推定方法について説明する。まず、余寿命推定時に用いる余寿命閾値Ｒｔの決定方法について説明する。
【００３２】
グリースの性能の１つに離油度がある。この離油度は、油の分離傾向を表す指標であり、劣化により値が高くなることが知られている。そこで、グリースから油が分離すると、潤滑性能が低下することが考えられるため、グリースの劣化指標として離油度に着目したものである。
【００３３】
図９に、熱加速劣化試験により求めた離油度と反射率差との関係を示す。離油度は反射率と線形の関係にあり、高い相関関係にあることが分かる。即ち、劣化により離油度が増加すると、それが反射率にも反映され反射率も高くなる。この関係から、例えば、規格などから定められている離油度５wt%をグリースの寿命とすると、それに応じた反射率差Ｒｔが定まる。この反射率差Ｒｔをグリースの余寿命閾値とする。
【００３４】
図７に、新品時のデータが測定されている（入手できる）場合のグリースの余寿命推定方法を示す。
【００３５】
該図に示す如く、横軸を経過年数、縦軸を反射率差Ｒsaとしたときに、新品時のグリースの経過年数（０年）に伴う反射率差（新品時に測定した値）１１ａと診断時のグリースの経過年数（Ｔｍ）に伴う反射率差（診断時に測定した値）１１ｃを、外部からの入力による経過年数に基づきプロットする（新品時の反射率差は、同じ型式の新品のグリースの反射率差を測定することで代用できる）。そして、新品時のグリースの経過年数に伴う反射率差１１ａと診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差１１ｃを直線で結んで劣化カーブを推定し、先に定めた余寿命閾値Ｒｔと交わる時点を寿命（ＴＬ）と判断し、この寿命時と診断時の経過年数の差（ＴＬ-Ｔｍ）をグリースの余寿命ＴＡと推定し、波形処理装置４の表記部４aに推定結果を表示するものである。このときの新品時のグリースの反射率差や余寿命閾値の値は、データベースＤ１（図６参照）に記録しておき、余寿命推定時にはこれを参照する。
【００３６】
なお、グリースが過去に診断されたことがあり、新品時を含めて３点以上の測定点がある場合には、切片を新品時の値に固定し、最小２乗法により傾きを求めることで劣化カーブを推定し、同様の方法で余寿命を推定することもできる。
【００３７】
図８に、新品時のデータが測定されていない（入手できない）場合のグリースの余寿命推定方法を示す。
【００３８】
これは、製造中止等で新品のグリースが入手できず、予め新品のグリースの反射率差を測定できないものに適用される。即ち、対象となるグリースの新品時の反射率差がデータベースＤ１に記録されていない場合の方法である。
【００３９】
この場合には、過去に測定した時のグリースの経過年数に伴う反射率差（過去に測定した値）１１ｂをプロットすると共に、診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差（診断時に測定した値）１１ｃをプロットし、かつ、このプロットした過去に測定した時と診断時それぞれの経過年数に伴う反射率差１１ｂと１１ｃを結んだ直線を引き、この結んだ直線を劣化カーブとし、該劣化カーブとグリースの余寿命閾値が交わる時点をグリースの寿命と判断し、この寿命時と診断時の経過年数の差（ＴＬ-Ｔｍ）をグリースの余寿命ＴＡと推定するものである。
【００４０】
なお、３点以上の測定点がある場合には、最小２乗法により劣化カーブを推定し、同様の方法で余寿命を推定する。このようにしても、グリースの余寿命を推定することが可能となる（ステップＳ７）。
【００４１】
以上のように離油度と相関性の高い反射率差を測定することで、受変電設備に用いられるグリースの余寿命を簡易に診断でき、結果にばらつきが少なく信頼性の高いグリースの余寿命が推定できる。
【００４２】
また、光診断により、一般には１０ｇ程度必要な離油度測定を、現実的に採取可能な１ｇ以下の微量なグリース量で間接的に推定し、離油度を劣化指標とした現地での余寿命診断を実現できるようになった。
【００４３】
上述した光診断装置を使用してグリースの余寿命推定を行う際には、受変電設備が設置されている現地まで光診断装置を持って行き、現地で真空遮断器の操作機構に塗布されているグリースを掬い取って余寿命推定を行うか、或いは真空遮断器の操作機構に塗布されているグリースを現地で掬い取ったものを工場へ持ち帰り、工場で光診断装置を使って余寿命推定を行うようにしても良い。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…プローブ、２…分光器、３…光源、４…波形記録装置、４a…波形記録装置の表示部、４ｂ…波形記録装置の演算部、４ｃ…波形記録装置の記憶部、５Ａ、５Ｂ…光ファイバ、６…ＵＳＢケーブル、７ａ、７ｂ…測定治具、８…ベース、９…グリース、１１ａ…新品時のグリースの経過年数に伴う反射率差、１１ｂ…過去に測定した時のグリースの経過年数に伴う反射率差、１１ｃ…診断時のグリースの経過年数に伴う反射率差。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014085193.tif 000009
【図８】
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【図９】
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