(57)【要約】【課題】酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行う油状態制御装置を提供する。【解決手段】酸化防止剤を含有する油であって潤滑油または油圧油として用いられる油の状態を制御する油状態制御装置は、油における酸化防止剤の含有率を測定する含有率測定部と、酸化防止剤の酸化物を還元する還元部と、を備える。還元部は、油に対して水素を供給する水素供給部を備える。水素供給部は、含有率測定部による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、油に対する水素供給量を制御する。よって、この油状態制御装置によれば、酸化防止剤の酸化物の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の酸化物の還元（再生）を適切に行うことができる。【選択図】 図１
2018063218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化防止剤を含有する油であって潤滑油または油圧油として用いられる油の状態を制御する油状態制御装置であって、
前記油における前記酸化防止剤の含有率を測定する含有率測定部と、
前記酸化防止剤の酸化物を還元する還元部と、
を備えており、
前記還元部は、前記油に対して水素を供給する水素供給部を備え、
前記水素供給部は、前記含有率測定部による前記酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、前記油に対する水素供給量を制御する、
油状態制御装置。
【請求項２】
前記水素供給部は、前記酸化防止剤の含有率の変化状態に基づいて、前記油に対する水素供給量を制御する、
請求項１に記載の油状態制御装置。
【請求項３】
前記水素供給部は、前記含有率測定部による前記酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、前記油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御する、
請求項１または請求項２に記載の油状態制御装置。
【請求項４】
前記水素供給部は、水素分離膜を備え、前記水素分離膜を介して前記油に対して水素を供給するように構成されている、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。
【請求項５】
前記酸化防止剤は、アミン系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤のうち少なくとも一方を含む、
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。
【請求項６】
前記油は、発電所のタービンに用いられる潤滑油または油圧油である、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、油の状態を制御する油状態制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばタービンに供給される潤滑油や、油圧制御に用いられる油圧油（油圧の作動油：油圧作動油）は、循環等により繰り返し使用されるが、使用に伴う熱や酸化ストレスによって、主成分の有機化合物が酸化により連鎖的に分解され劣化していく。これを防止するため、潤滑油及び油圧油には酸化防止剤が一般に添加される。
【０００３】
酸化防止剤は、例えば自身が酸化されることによって有機化合物の酸化を防止するものであり、使用に伴い酸化防止機能を有する酸化防止剤の量は減少し、潤滑油又は油圧油の劣化も大きくなっていく。
【０００４】
そこで、パラジウム・銀合金（ＰｄＡｇ合金）からなる壁面を有する反応器を用いて、酸化後の酸化防止剤を活性水素により還元し、酸化防止剤の機能を回復させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６３２６３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、油の使用環境の違いや経年劣化などの影響により、油の酸化（劣化）の進行速度は常に一定ではなく、酸化防止剤の酸化速度も常に一定ではないため、水素の供給量が一定である場合には、水素の供給量が不適切となる可能性がある。
【０００７】
例えば、水素の供給量が不足した場合には、酸化防止剤の還元速度（再生速度）が適正速度よりも遅くなり、油の酸化（劣化）を抑制できない可能性がある。また、水素の供給量が過剰となる場合には、酸化防止剤の還元速度（再生速度）が適正速度を維持でき、油の酸化（劣化）を抑制できるものの、水素が無駄に消費されることになる。また、還元に使用されない水素がガスとして油中に混入し、油膜厚みが不安定になることや、油圧が不安定になる懸念があった。
【０００８】
そこで、本開示の一局面は、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行う油状態制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の１つの局面における油状態制御装置は、酸化防止剤を含有する油であって潤滑油または油圧油として用いられる油の状態を制御する油状態制御装置であって、含有率測定部と、還元部と、を備える。
【００１０】
含有率測定部は、油における酸化防止剤の含有率を測定するように構成されている。還元部は、酸化防止剤の酸化物を還元するように構成されている。還元部は、水素供給部を備える。
【００１１】
水素供給部は、油に対して水素を供給するように構成されている。水素供給部は、含有率測定部による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、油に対する水素供給量を制御するように構成されている。
【００１２】
この油状態制御装置は、例えば、酸化防止剤の含有率（濃度）の測定結果が予め定められた判定値を下回ると、予め定められた一定量の水素を油に供給するように構成してもよい。このような油状態制御装置によれば、油における酸化防止剤の含有率（濃度）が判定値を下回る毎に、油に対して水素を供給できる。
【００１３】
よって、この油状態制御装置によれば、酸化防止剤の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【００１４】
なお、含有率測定部での酸化防止剤の含有率の測定方法としては、例えば、赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いる測定方法、ガスクロマトグラフを用いる測定方法、酸化安定度試験を用いる測定方法、ＲＵＬＥＲ  Ｖｉｅｗを用いる測定方法などが挙げられる。
【００１５】
また、還元部は、油の還元処理温度を調整する温度制御部を備えても良い。さらに、還元部は、制御対象の油の取り込み量を調整する取込量調整部を備えても良い。酸化防止剤の還元速度を調整するための要因としては、水素供給量、還元処理温度、油取込量などが挙げられる。これらの要因を適宜調整することで、酸化防止剤の還元速度を任意に調整できる。
【００１６】
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、酸化防止剤の含有率の変化状態に基づいて、油に対する水素供給量を制御してもよい。
つまり、酸化防止剤の含有率の瞬時値ではなく、酸化防止剤の含有率の変化状態を用いることで、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することができる。
【００１７】
よって、この油状態制御装置によれば、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【００１８】
なお、酸化防止剤の含有率の変化状態としては、例えば、含有率の変化速度が挙げられる。例えば、酸化防止剤の含有率（濃度）の変化速度（減少速度）が所定の目標速度よりも速いと判定した場合には、水素供給量が不足していると判定して、水素供給量を増加してもよい。これにより、水素による酸化防止剤の還元速度を増加でき、酸化防止剤の含有率（濃度）の変化速度（減少速度）を低減できる。
【００１９】
また、酸化防止剤の含有率（濃度）の変化速度（減少速度）が所定の目標速度と等しいと判定した場合には、水素供給量が過剰であると判定して、水素供給量を低減してもよい。これにより、水素による酸化防止剤の還元速度を適正速度に維持しつつ水素の無駄な消費を抑制できる。
【００２０】
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、含有率測定部による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御してもよい。
油に対する水素の供給にあたり、単位時間あたりの水素供給量を制御する方法を用いることで、所定条件が満たされる毎（例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎）に一定量の水素を供給する方法に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。
【００２１】
よって、この油状態制御装置によれば、水素供給量をより細かく適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、水素分離膜を備え、水素分離膜を介して油に対して水素を供給するように構成されてもよい。水素の供給形態として、水素分離膜を用いる形態を採用することで、連続して水素を供給することが可能となる。
【００２２】
なお、他の供給形態としては、水素ガスをそのまま供給する形態や、触媒を用いて発生した水素を供給する形態や、電気分解で発生する水素ガスを供給する形態などが挙げられる。
【００２３】
上述の油状態制御装置においては、酸化防止剤は、アミン系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤のうち少なくとも一方を含むものであってもよい。
このような酸化防止剤を用いる場合においても、酸化防止剤の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【００２４】
上述の油状態制御装置においては、油は、発電所のタービンに用いられる潤滑油または油圧油であってもよい。
このような油の状態を制御する用途においても、酸化防止剤の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本開示の油状態制御装置によれば、酸化防止剤の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】油状態制御装置を備えた発電システムの模式図である。
【図２】（ａ）は水素供給モジュールの模式的断面図であり、（ｂ）は水素供給モジュールに金属継手を接続した状態を示す模式的正面図である。
【図３】図２の水素供給モジュールの部分拡大断面図である。
【図４】油状態制御装置における測定部の模式図である。
【図５】検出器での濃度検出結果を模式的に表した波形を示す説明図である。
【図６】酸化防止剤を含有する潤滑油を用いた測定結果に基づいて作製した酸化防止剤の濃度とピーク面積との相関関係を示す説明図である。
【図７】還元制御部で実行される条件設定処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】実施例で用いた試験装置の模式図である。
【図９】試験装置を用いて経過時間に対する酸化防止剤の濃度（含有率）を測定した測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００２８】
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、発電システム１に備えられる油状態制御装置５について説明する。
【００２９】
図１に示すように、油状態制御装置５は、発電システム１に用いられる潤滑油の状態を制御する。この潤滑油は、酸化防止剤を含有している。
発電システム１は、潤滑油が用いられるタービン発電機３と、潤滑油の状態を制御する油状態制御装置５と、タービン発電機３と油状態制御装置５との間で潤滑油を循環させる循環路７と、循環路７に配置されて潤滑油を一時的に蓄えるオイルタンク９と、を備えている。なお、オイルタンク９は、循環路７の一部として備えられている。循環路７は、第１配管７ａ、第２配管７ｂ、第３配管７ｃ、第４配管７ｄを備えている。
【００３０】
発電システム１では、タービン発電機３にて使用された潤滑油は、タービン発電機３から第１配管７ａを介してオイルタンク９に供給され、オイルタンク９から第２配管７ｂを介して油状態制御装置５の還元槽１１に供給される。油状態制御装置５により酸化防止剤が還元された潤滑油は、油状態制御装置５の還元槽１１から第３配管７ｃを介してオイルタンク９に戻され、オイルタンク９から第４配管７ｄを介してタービン発電機３に戻される。タービン発電機３とオイルタンク９との間には、熱交換器、遠心分離機等の公知の機器（図示省略）が適宜配設される。
【００３１】
従って、例えばタービン発電機３の作動中には、潤滑油は、タービン発電機３、循環路７（オイルタンク９を含む）、油状態制御装置５の間を循環しており、一定期間使用された後に交換及び廃棄される。
【００３２】
なお、本実施形態では、タービン発電機３に用いられる潤滑油（エンジン油、タービン油）を対象とするが、本開示における制御対象の油は潤滑油に限られることはなく、油圧油を対象としてもよい。油圧油には金属加工油も含まれる。潤滑油又は油圧油の種別としては、鉱油でも合成油でも部分合成油でもよい。
【００３３】
［１−２．油状態制御装置］
次に、油状態制御装置５について説明する。
油状態制御装置５は、酸化防止剤を含有する潤滑油に水素を供給し、水素を用いた還元により酸化防止剤を再生することで（即ち還元処理を行うことで）、潤滑油の状態を制御する。油状態制御装置５は、潤滑油中に存在する酸化防止機能を失った酸化防止剤を水素を用いて還元（再生）することで、潤滑油の寿命を向上させる長寿命化装置としても利用できる。
【００３４】
油状態制御装置５は、潤滑油を溜める容器である還元槽１１と、潤滑油における酸化防止剤の含有率（濃度）を測定する測定部１２と、潤滑油に含まれる酸化防止剤の酸化物を還元（再生）する還元部１３と、第３配管７ｃに配置されて潤滑油を冷却する冷却装置１４と、を備える。
【００３５】
還元部１３は、酸化防止剤の還元状態を制御する還元制御部１５と、潤滑油に対して水素を供給する水素供給部１６と、還元槽１１における潤滑油の温度を制御する温度制御部２０と、を備える。
【００３６】
還元制御部１５は、測定部１２で検出された酸化防止剤の含有率（濃度）に基づいて酸化防止剤の還元状態を制御する。還元制御部１５は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、測定部１２で検出された酸化防止剤の濃度に基づいて、水素供給部１６での水素生成量の目標値および温度制御部２０による還元処理温度の目標値を演算する。還元制御部１５は、水素生成量の目標値を水素供給部１６に通知するとともに、還元処理温度の目標値を温度制御部２０に通知する。
【００３７】
水素供給部１６は、還元槽１１に配置されて潤滑油に水素を供給する水素供給モジュール１７と、水素供給モジュール１７による水素供給量を制御する供給量制御部１９と、を備える。供給量制御部１９は、水素供給モジュール１７へ供給するガスの圧力を制御する。供給量制御部１９は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、還元制御部１５で演算された水素生成量の目標値に基づいて、水素供給モジュール１７へ供給するガスの圧力を制御するように構成されている。供給量制御部１９は、水素供給モジュール１７へ供給するガスの圧力を制御することで、水素供給モジュール１７での水素生成量を目標値に近づける。水素供給モジュール１７の構成については後述する。
【００３８】
温度制御部２０は、還元槽１１内の潤滑油の温度を検出する温度センサ２１と、還元槽１１の周囲に配置されて還元槽１１内の潤滑油を加熱するヒータ２２と、温度センサ２１による検出温度に応じてヒータ２２の発熱量を制御する発熱制御部２３と、を備える。
【００３９】
発熱制御部２３は、還元槽１１における潤滑油の温度を、還元処理に適した温度（還元処理温度）に制御する。発熱制御部２３は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、温度センサ２１によって検出された潤滑油の温度に基づいて、ヒータ２２の印加電圧等を制御するように構成されている。発熱制御部２３は、ヒータ２２の印加電圧等を制御することで、潤滑油の温度を目標とする還元処理温度（ここでは、６０℃〜１２０℃の温度範囲）に制御する。還元処理温度は、還元制御部１５で演算された還元処理温度の目標値に基づいて設定される。
【００４０】
［１−３．酸化防止剤］
潤滑油または油圧油に添加される酸化防止剤について説明する。
潤滑油及び油圧油は、使用に伴い、酸素、熱、金属イオン、紫外線等の照射エネルギー、燃焼等により発生するフリーラジカルなどにより、いわゆる自動酸化と呼ばれる連鎖反応を引き起こす。これにより、劣化生成物が発生し、粘度増加、スラッジ生成、金属の腐食、泡立ち、退色、フィルター閉塞などの弊害が発生する。特に、タービンなどにおいて高温条件下で金属に接触する潤滑油では、酸化が著しい。このような酸化を防止するため、潤滑油及び油圧油には一般に酸化防止剤が添加される。
【００４１】
本実施形態の発電システム１で用いる酸化防止剤としては、連鎖防止剤又は過酸化物分解剤に分類されるものが好ましい。連鎖防止剤は、ペルオキシラジカルを生成することで、酸化反応の連鎖を抑制する。連鎖防止剤としては、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾール（ＤＢＰＣ）、Ｐ，Ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン等が挙げられる。過酸化物分解剤は、酸化反応中に生成されるヒドロペルオキシド（ＲＯＯＨ）を安定な化合物に分解することで、酸化反応の連鎖を抑制する。過酸化物分解剤としては、例えばジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジベンジルジサルファイド（ＤＢＤＳ）等が挙げられる。
【００４２】
また、酸化防止剤としては、潤滑油又は油圧油の酸化防止効果が高く、また活性水素による還元反応が生じやすいアミン系又はフェノール系の酸化防止剤が好ましい。アミン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤としては、下記式（１）〜（６）に示すものが好適に使用できる。
【００４３】
【化１】
2018063218.tif 000003
アミン系酸化防止剤の具体例としては、例えばＰ，Ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン等が挙げられる。また、フェノール系酸化防止剤の具体例としては、例えばジブチルヒドロキシトルエン、ＤＢＰＣ、ＤＢＤＳ等が挙げられる。なお、酸化防止剤の添加量は、一般に潤滑油又は油圧油に対し０．０１質量％以上１質量％以下である。
【００４４】
［１−４．水素供給モジュール］
次に、水素供給モジュール１７について説明する。
水素供給モジュール１７は、図２（ａ）、図３に示すように、多数の細孔を内部に有する多孔質支持体２５と、多孔質支持体２５の外面に支持され、水素分離金属であるパラジウム又はパラジウム合金を含む水素分離金属層２７と、を有する。この水素供給モジュール１７の多孔質支持体２５の内部空間２９に水素含有ガスＧを供給することで、水素分離金属層２７の外面に強い還元力を示すＨラジカル（つまり、活性水素）が発生する。
【００４５】
水素供給モジュール１７の多孔質支持体２５は、その中心軸に沿って内部空間２９を有するとともに、軸方向の一方（先端側：図２の下方）が閉塞され、他方（後端側：図２の上方）に開口３１を有する有底円筒状の部材である。
【００４６】
詳しくは、多孔質支持体２５は、後端側の端部に開口３２を有する有底円筒状の多孔質基部３３と、この多孔質基部３３の後端側の端部に接続される円筒状の緻密部３５と、多孔質基部３３の外面全体と緻密部３５の一部を被覆する多孔質層３７（図３参照）と、を有する。
【００４７】
多孔質基部３３および多孔質層３７は、多孔質であるので、水素分離金属が充填されていない部分では、水素含有ガスＧを透過する性質（つまり、ガス透過性）を有する。一方、緻密部３５は、ガス透過性を有さない。
【００４８】
なお、水素含有ガスＧとしては、天然ガスと水蒸気とを触媒に接触させて生成した改質ガスや、純粋な水素ガスなどが挙げられる。本実施形態では、純粋な水素ガスを用いる。
多孔質支持体２５の構成材料としては、セラミックや金属を用いることができる。好適なセラミックとしては、例えばジルコニア、アルミナ、マグネシア、セリア、ドープドセリア、ガラス等が挙げられる。これらの中でも、パラジウム又はパラジウム合金と熱膨張係数が近似し、かつパラジウム又はパラジウム合金との反応性も低いジルコニアが特に好ましい。なお、ジルコニアを用いた多孔質セラミックとしては、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が挙げられる。
【００４９】
多孔質支持体２５の平均厚さの下限としては、１００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましく、１ｍｍがさらに好ましい。また、上記平均厚さの上限としては、２ｍｍが好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さいと、モジュール全体の機械的強度が不十分となって水素分離金属層２７を厚くせざるを得なくなるおそれがある。
【００５０】
多孔質基部３３および多孔質層３７の気孔率の下限としては、１０％が好ましく、３０％がより好ましい。一方、上記気孔率の上限としては、９０％が好ましく、５０％がより好ましい。また、多孔質基部３３及び多孔質層３７の比表面積は、５０ｃｍ２／ｇ以上４００ｃｍ２／ｇ以下が好ましい。
【００５１】
上記気孔率又は比表面積が上記下限より小さいと、細孔の割合が小さくなり、ガス透過率が低下するおそれがある。逆に、上記気孔率又は比表面積が上記上限より大きいと、多孔質支持体２５の機械的強度が低下し、破損しやすくなるおそれがある。なお、多孔質基部３３と多孔質層３７とは、厚み方向（つまり、半径方向）にかけて材質や気孔率等が変化する領域を有してもよい。
【００５２】
水素分離金属層２７は、水素含有ガスの水素を選択的に透過させる層であり、パラジウム（Ｐｄ）又はパラジウム合金を含んで構成される。具体的には、水素分離金属層２７はパラジウム又はパラジウム合金を用いて形成されることが好ましい。パラジウムを用いることで、水素を効率よく透過させることができる。また、水素脆化抑制の観点からは、パラジウム合金を用いることが好ましい。
【００５３】
パラジウム合金としては、パラジウムを主成分とし、さらに金、銀、銅又はこれらの組合せを含むものが好ましく、具体的には、パラジウム銀合金（ＰｄＡｇ合金）、パラジウム銅合金（ＰｄＣｕ合金）、パラジウム金合金（ＰｄＡｕ合金）等が挙げられ、水素の透過性に優れるパラジウム銀合金が特に好ましい。また、パラジウム合金は、これらの金属以外に、パラジウム以外の白金族金属（白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ））、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）等を含んでもよい。
【００５４】
水素分離金属層２７の平均厚さの下限としては、１μｍが好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、３０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。上記平均厚さが上記下限よりも小さいと、ピンホールが生じやすくなり、緻密性が不十分となるおそれがある。その場合には、活性水素だけでなく、ピンホールを介して水素がガスとして供給されるおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限より大きいと、水素の透過性が低下するおそれや、コストが高くなるおそれがある。
【００５５】
また、水素分離金属層２７は、図３に示すように、多孔質層３７の外面側の細孔を塞ぐように構成されてもよい。或いは、多孔質層３７の細孔内に水素分離金属を充填して、多孔質層３７の表面に、水素分離金属が露出しないようにしてもよい。
【００５６】
水素供給モジュール１７は、図３に示すように、水素分離金属層２７の外面にさらに触媒金属層３９を有してもよい。この触媒金属層３９は、パラジウムを含み、水素分離金属層２７から発生する水素の付加反応（即ち水素添加の反応）を促進する。そのため、この触媒金属層３９を有することで、酸化防止剤の再生を促進することができる。なお、触媒金属層３９は、水素分離金属層２７の外面に分散するように配置してもよい。
【００５７】
また、水素供給モジュール１７は、図２（ｂ）に示すように、緻密部３５に、取付金具、押圧金具、シール材、固定金具等からなる金属継手４８が螺着される。また、金属継手４８を介して水素含有ガスＧを導入するための導入管４９が接続される。
【００５８】
水素供給モジュール１７の配置場所は、特に限定されず、上記のような還元槽１１に水素供給モジュール１７を配置する形態に限られることはない。例えば、オイルを貯蔵するためのオイルタンク９の内部に水素供給モジュール１７を配置する形態であってもよい。
【００５９】
［１−５．測定部］
測定部１２は、オイルタンク９に一時貯蔵されている潤滑油をガスクロマトグラフを用いて分析し、分析結果に基づいて潤滑油における酸化防止剤の濃度（含有率）を測定する。測定部１２は、オイルタンク９に固定されている。
【００６０】
測定部１２は、図４に示すように、キャリアガス供給部４１と、サンプル抽出管４２と、サンプル注入部４３と、カラム４４と、検出部４５と、を備える。
キャリアガス供給部４１は、キャリアガス（Ｈｅ、Ｎ２、Ｈ２など）を所定の圧力に調整した上でサンプル注入部４３に供給する。キャリアガスは、サンプル注入部４３、カラム４４、検出部４５の順に流れていく。
【００６１】
サンプル抽出管４２は、オイルタンク９に貯蔵されている潤滑油から抽出されたサンプルをサンプル注入部４３に供給するための供給経路を構成する。
サンプル注入部４３は、サンプル抽出管４２から導入されたサンプルを高温の気化室で気化して、気化したサンプルをキャリアガスとともにカラム４４に供給するように構成されている。つまり、サンプルは、気化した状態でキャリアガスと共に、カラム４４、検出部４５の順に流れていく。
【００６２】
カラム４４は、充填材が内部に配置された細長い配管と、配管を所定温度に維持するための恒温槽と、を備える。カラム４４は、配管に導入されたキャリアガスおよびサンプルを成分毎に区分けして、検出部４５に供給する。各成分は、その大きさに応じて配管の通過時間が異なるため、配管の出口に到達する所要時間が成分毎に異なる。つまり、カラム４４は、成分毎に異なるタイミングで配管から排出することで、潤滑油のサンプルに含まれる各種成分を区分けすることができる。
【００６３】
検出部４５は、カラム４４で成分毎に区分けされたガス（キャリアガスおよびサンプル）の濃度を検出する。上述のように、成分毎に異なるタイミングでカラム４４から排出されるため、サンプル注入部４３にサンプルが注入された時期から検出部４５に特定成分が到達するまでの時間（保持時間：ＲＴ）は、成分毎に異なる。
【００６４】
検出部４５での濃度検出結果は、例えば、図５に示すような模式的な波形として表すことができる。この波形は、保持時間ＲＴが時間Ｔ１となる第１成分と、保持時間ＲＴが時間Ｔ２となる第２成分と、を含有するサンプルを分析した場合の波形例である。時間Ｔ１を含む所定期間のピーク波形におけるピーク面積Ｓ１は、第１成分の濃度（含有率）に応じた値を示し、時間Ｔ２を含む所定期間のピーク波形におけるピーク面積Ｓ２は、第２成分の濃度（含有率）に応じた値を示す。
【００６５】
このため、潤滑油に含まれる酸化防止剤の保持時間ＲＴを予め測定しておき、酸化防止剤の保持時間ＲＴを含む所定期間のピーク波形（換言すれば、酸化防止剤に固有のピーク波形）におけるピーク面積を検出することで、そのピーク面積に基づいて酸化防止剤の濃度（含有率）を演算できる。
【００６６】
検出部４５は、酸化防止剤の濃度とピーク面積との相関関係を示すマップあるいは計算式を予め記憶しており、そのマップあるいは計算式を用いて、検出したピーク面積に対応する酸化防止剤の濃度（含有率）を演算するように構成されている。
【００６７】
ここで、酸化防止剤を含有する潤滑油を用いて実際に測定を行い、その測定結果に基づいて作製した酸化防止剤の濃度とピーク面積との相関関係を図６に示す。このような相関関係に基づいて、マップあるいは計算式を予め作製して検出部４５の記憶部（メモリなど）に記憶しておくことで、検出部４５は、酸化防止剤の濃度を算出できる。
【００６８】
測定部１２は、酸化防止剤の濃度（含有率）の測定結果を、還元部１３（詳細には、還元制御部１５）に通知する。
［１−６．還元制御部］
次に、還元部１３の還元制御部１５について説明する。
【００６９】
上述の通り、還元制御部１５は、測定部１２で検出された酸化防止剤の含有率（濃度）に基づいて、水素供給部１６での水素生成量の目標値および温度制御部２０による還元処理温度の目標値を演算する。
【００７０】
ここで、還元制御部１５が実行する各種制御処理のうち、酸化防止剤の含有率（濃度）に基づいて水素供給条件を設定する条件設定処理について説明する。条件設定処理は、２４時間毎に１回の頻度で実行される。水素供給条件には、水素供給部１６での水素生成量、温度制御部２０による還元処理温度、オイルタンク９から還元槽１１に取り込む潤滑油の取込量（以下、油取込量ともいう）が含まれる。なお、オイルタンク９から還元槽１１への油取込量は、第２配管７ｂでの潤滑油の輸送量を制御する油ポンプ（図示省略）により制御されている。
【００７１】
図７に示すとおり、条件設定処理が実行されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、潤滑油の交換後の初回運転であるか否かを判断し、肯定判定するとＳＳ１２０に移行し、否定判定するとＳ１３０に移行する。
【００７２】
なお、還元制御部１５は、各種制御処理に用いる判定フラグの１つとして初回運転フラグを有している。初回運転フラグは、例えば、油状態制御装置５の使用者による入力操作によって初期化されてセット状態に設定され、発電システム１が起動されて潤滑油が循環されるとリセット状態に設定される。Ｓ１１０では、初回運転フラグがセット状態の場合に肯定判定し、リセット状態の場合に否定判定する。
【００７３】
Ｓ１１０で肯定判定されると、Ｓ１２０では、水素供給条件を基本条件に設定する。基本条件は、油状態制御装置５の設計者によって任意に設定される条件であり、標準的な環境に最適な水素供給条件（水素生成量、還元処理温度、油取込量）が設定される。つまり、Ｓ１２０では、標準的な環境に最適な水素生成量、標準的な環境に最適な還元処理温度、標準的な環境に最適な油取込量がそれぞれ設定される。
【００７４】
Ｓ１１０で否定判定されると、Ｓ１３０では、測定部１２で検出された酸化防止剤の含有率（濃度）を記憶部（メモリなど）から取得し、酸化防止剤の劣化速度を演算する。酸化防止剤の劣化速度とは、単位時間あたりの酸化防止剤の含有率（濃度）の減少量に相当する状態量である。例えば、酸化防止剤の含有率（濃度）のうち前回取得時の数値から今回取得時の数値への変化量（差分値）を、酸化防止剤の劣化速度として演算する。
【００７５】
次のＳ１４０では、Ｓ１３０で演算した酸化防止剤の劣化速度が予め定められた基本劣化速度よりも速いか否かを判断し、演算した劣化速度が基本劣化速度よりも速いと肯定判定してＳ１５０に移行し、演算した劣化速度が基本劣化速度以下であると否定判定してＳ１６０に移行する。基本劣化速度は、油状態制御装置５の設計者によって任意に設定される基準値であり、標準的な環境での酸化防止剤の含有率（濃度）の減少速度に基づいて設定されている。
【００７６】
Ｓ１４０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、酸化防止剤の劣化速度が遅くなるように水素供給条件を変更する。この場合の水素供給条件の変更方法としては、例えば、水素生成量は増加するように、還元処理温度を上昇させるように、油取込量を増加させるように、各条件を変更する方法が挙げられる。
【００７７】
Ｓ１４０で否定判定されてＳ１６０に移行すると、酸化防止剤の劣化速度が速くなるように水素供給条件を変更する。この場合の水素供給条件の変更方法としては、例えば、水素生成量は減少するように、還元処理温度を低下させるように、油取込量を減少させるように、各条件を変更する方法が挙げられる。
【００７８】
Ｓ１５０またはＳ１６０が終了すると、条件設定処理が終了する。
還元制御部１５は、このような条件設定処理を実行することで、測定部１２で検出された酸化防止剤の含有率（濃度）に基づいて、水素供給部１６での水素生成量、温度制御部２０による還元処理温度、油ポンプによる油取込量、のそれぞれの目標値を設定する。還元制御部１５は、水素生成量の目標値を水素供給部１６に通知し、還元処理温度の目標値を温度制御部２０に通知し、油取込量の目標値を油ポンプに通知する。
【００７９】
［１−７．効果］
以上説明したように、本実施形態の発電システム１における油状態制御装置５は、潤滑油における酸化防止剤の含有率（濃度）を測定する測定部１２と、潤滑油に対して水素を供給する還元部１３と、を備える。
【００８０】
還元部１３は、測定部１２による酸化防止剤の含有率（濃度）の測定結果に基づいて、潤滑油に対する水素供給量を制御する。還元部１３の還元制御部１５は、上述の条件設定処理を実行することで、測定部１２で検出された酸化防止剤の濃度に基づいて水素生成量の目標値を演算し、水素生成量の目標値を水素供給部１６に通知する。水素供給部１６の供給量制御部１９は、還元制御部１５で演算された水素生成量の目標値に基づいて、水素供給モジュール１７へ供給するガスの圧力を制御することで、水素生成量を目標値に近づける。
【００８１】
よって、油状態制御装置５によれば、酸化防止剤の再生（還元）に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する潤滑油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【００８２】
また、油状態制御装置５においては、還元部１３は、酸化防止剤の含有率の変化状態（詳細には、単位時間あたりの酸化防止剤の含有率（濃度）の減少量（酸化防止剤の劣化速度））に基づいて、潤滑油に対する水素供給量を制御している。このように、酸化防止剤の含有率の瞬時値ではなく、酸化防止剤の劣化速度を用いることで、酸化防止剤の含有率の変化傾向を予測でき、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することができる。
【００８３】
そして、酸化防止剤の劣化速度が基本劣化速度よりも速い場合には（Ｓ１４０で肯定判定）、酸化防止剤の劣化速度が遅くなるように水素供給条件を変更する（Ｓ１５０）。つまり、単位時間あたりの水素供給量が不足していると判定して、例えば、水素供給量を増加することで、水素による酸化防止剤の還元速度を増加でき、酸化防止剤の含有率（濃度）の変化速度（減少速度）を低減できる。
【００８４】
また、酸化防止剤の劣化速度が基本劣化速度と同じか遅い場合には（Ｓ１４０で否定判定）、酸化防止剤の劣化速度が速くなるように水素供給条件を変更する（Ｓ１６０）。つまり、単位時間あたりの水素供給量が過剰であると判定して、例えば、水素供給量を低減することで、水素による酸化防止剤の還元速度を適正速度に維持しつつ水素の無駄な消費を抑制できる。
【００８５】
次に、還元部１３は、測定部１２による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて潤滑油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御するように構成されている。このような構成の場合、所定条件が満たされる毎（例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎）に一定量の水素を供給する形態に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。このような還元部１３を備える油状態制御装置５によれば、水素供給量をより細かく適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元（再生）を適切に行うことができる。
【００８６】
次に、還元部１３は、水素分離膜としての水素分離金属層２７を用いて水素を供給するように構成された水素供給モジュール１７を備えている。潤滑油に対する水素の供給形態として、水素分離膜を有する水素供給モジュール１７を用いることで、連続して水素を供給することが可能となる。
【００８７】
［１−８．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
油状態制御装置５が油状態監視装置の一例に相当し、測定部１２が含有率測定部の一例に相当し、還元部１３が還元部の一例に相当し、水素供給部１６が水素供給部の一例に相当し、水素分離金属層２７が水素分離膜の一例に相当する。
【００８８】
［２．実施例］
次に、本開示の効果を確認するために行った実施例について説明する。
潤滑油としてタービン油などに使用される一般的な鉱物油（即ちパラフィン系鉱物油）を使用した。具体的には、潤滑油として、「ＲＩＸ  タービン  ４６」を使用した。
【００８９】
この試験前の潤滑油には、酸化防止剤としてジブチルヒドロキシトルエンが０．１０ｗｔ％含まれている。
本実施例では、触媒を配置し熱を加えた容器に空気を送り込むことで容器内の潤滑油の酸化を促進する酸化槽と、酸化した潤滑油を還元する還元槽とを設け、各槽間をポンプで循環させることで試験を行った。
【００９０】
より具体的には、図８のような試験装置を用いた。酸化槽５１には丸底フラスコを用いており、この丸底フラスコをマグネットスターラ―付ヒーター５３にセットした。ヒーター５３によって酸化槽５１内の温度（即ち潤滑油（Ｊ）の温度）が１００℃になるように設定されており、酸化槽５１内の潤滑油の状況が均一となるよう撹拌子（図示省略）にて撹拌を行った。
【００９１】
また、酸化槽５１内には、潤滑油の酸化を促進する触媒として、φ１ｍｍ、長さ３ｍの銅線をコイル形状に成形した銅コイル５７を配置した。そして、空気導入管５５よって、潤滑油内に空気を１Ｌ／ｍｉｎで導入し、潤滑油の酸化を行った。酸化槽５１にて酸化された潤滑油は、ポンプ５９により引き抜かれて、還元槽６１に送られる。
【００９２】
還元槽６１も酸化槽５１と同様、丸底フラスコを用い、マグネットスターラ―付ヒーター６３にセットした。ヒーター６３によって、還元槽６１内の温度（即ち潤滑油の温度）が４０℃になるように設定されており、還元槽６１内の潤滑油の状況が均一となるよう撹拌子（図示省略）にて撹拌を行った。
【００９３】
また、還元槽６１には、有底管形状の多孔質セラミックスチューブ上にＰｄＡｇ膜を被覆した（前記実施形態と同様な）水素供給モジュール１７が挿入されている。そして、水素供給モジュール１７の開口３１より水素ガスを０ｋＰａＧの圧力で供給し、水素供給モジュール１７表面のＰｄＡｇ膜を介して潤滑油に水素を供給した。なお、「水素ガスを０ｋＰａＧの圧力で供給」とは、大気圧で水素ガスを供給することを意味している。つまり、「０ｋＰａＧの圧力」における数値は、大気圧との差を意味している。
【００９４】
これにより、潤滑油中の酸化防止剤（ジブチルヒドロキシトルエン）を還元し、潤滑油を再生した。還元槽６１で再生された潤滑油は、ポンプ６５にて酸化槽５１に再び送られる。なお、ここで、潤滑油の再生とは、潤滑油中の酸化防止剤の還元による再生を意味する。
【００９５】
そして、この試験装置により、上述した条件にて、１００時間にわたり潤滑油の再生の試験を行った。試験後の潤滑油を調べたところ、酸化防止剤の濃度、即ちジブチルヒドロキシトルエンの含有率は０．０５ｗｔ％であった。つまり、初期値０．１０ｗｔ％に対して、試験後には酸化防止剤の濃度（含有率）は減少していることから、潤滑油が劣化したと判定できる。
【００９６】
なお、酸化防止剤濃度は、ＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析計）により測定したものである。
このあと、上記の試験条件のうち、還元槽６１内の温度（即ち潤滑油の温度）を１００℃に変更し、水素供給モジュール１７の開口３１からの水素ガスの供給圧力（水素供給圧）を２０ｋＰａＧに変更することで、水素供給モジュール１７から潤滑油への水素供給量を増加した。つまり、酸化防止剤の濃度が初期値０．０５ｗｔ％の潤滑油に対して、水素供給量を増加した上で、さらに１００時間にわたり潤滑油の再生の試験を継続した。
【００９７】
試験開始から２００時間経過後の潤滑油を調べたところ、酸化防止剤の濃度、即ちジブチルヒドロキシトルエンの含有率は０．０５ｗｔ％であり、初期値０．０５ｗｔ％と同じであった。つまり、水素供給量を増加したことで、１００時間経過時点から２００時間経過時点までの間で酸化防止剤の濃度（含有率）は減少しておらず、潤滑油の劣化を抑制できることがわかる。
【００９８】
この試験結果を、図９に示す。この試験結果によれば、潤滑油に対する水素供給量を変化させることで、酸化防止剤の濃度（含有率）の低下を抑制できること（換言すれば、潤滑油の劣化を抑制できること）が分かる。
【００９９】
［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１００】
例えば、上記実施形態では、タービン発電機に用いられる潤滑油（エンジン油、タービン油）を状態制御の対象とするが、本開示における対象の油は潤滑油に限られることはなく、油圧油（油圧の作動油：油圧作動油）を対象としてもよい。
【０１０１】
また、油状態制御装置は、上記実施形態のように、酸化防止剤の劣化速度（酸化防止剤の含有率（濃度）の減少速度）に基づいて、単位時間あたりの水素供給量を制御する形態に限られることはない。例えば、油状態制御装置は、酸化防止剤の含有率（濃度）の瞬時値が予め定められた判定値を下回ると、予め定められた一定量の水素を油に供給するように構成してもよい。このような油状態制御装置によれば、油における酸化防止剤の含有率（濃度）が判定値を下回る毎に、油に対して水素を供給できる。
【０１０２】
あるいは、油状態制御装置は、酸化防止剤の含有率の変化状態ではなく、酸化防止剤の含有率の瞬時値に基づいて、油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御する形態であってもよい。油に対する水素の供給にあたり、単位時間あたりの水素供給量を制御する方法を用いることで、所定条件が満たされる毎（例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎）に一定量の水素を供給する方法に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。
【０１０３】
上記実施形態では、油に対する水素の供給形態として、水素分離膜を用いた形態について説明したが、他の供給形態としては、水素ガスをそのまま供給する形態、触媒を用いて発生した水素を供給する形態、電気分解で発生する水素ガスを供給する形態などが挙げられる。
【０１０４】
含有率測定部（測定部１２）は、オイルタンクに固定される形態に限られることはなく、油を抽出できる箇所に固定される形態であればよい。例えば、含有率測定部は、循環路に固定されて、循環路から油のサンプルを抽出（採取）する形態であってもよい。
【０１０５】
油状態制御装置でのガスクロマトグラフを用いた分析は、ガスクロマトグラフのみでの分析に限られることはなく、ガスクロマトグラフと質量分析装置とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）を用いた分析であってもよい。
【０１０６】
また、酸化防止剤の含有率の測定方法は、ガスクロマトグラフを用いる測定方法に限られることは無く、例えば、赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いる測定方法、酸化安定度試験を用いる測定方法、ＲＵＬＥＲ  Ｖｉｅｗを用いる測定方法などを採用しても良い。
【０１０７】
さらに、水素供給モジュールに供給するガスは、水素ガスに限られることはなく、例えば、水素を含む各種の水素含有ガス（例えば天然ガスなどの混合ガスやその改質ガスなど）を用いても良い。
【０１０８】
水素供給モジュールは、潤滑油に対して水素分離膜（水素分離金属層）を介して水素を供給できるように配置すれば良いので、還元槽に限らず、オイルタンクなどに配置してもよい。
【０１０９】
水素供給モジュールとしては、潤滑油や油圧油に対して水素分離膜を介して水素を供給できる各種の水素供給モジュールを採用できる。例えば多孔質支持体としては、多孔質基部の表面に多孔質層を備えていない構成を採用できる。また、水素分離膜を、多孔質支持体の表面ではなく、多孔質支持体の内部に設けてもよい。さらに、水素分離金属も、パラジウムやパラジウム合金に限定されるものではない。また、水素分離膜の表面に触媒金属層を備えていなくともよい。
【０１１０】
油の温度の調節は、自動制御によって行う形態に限られることはなく、例えば、油の温度を調べて、ヒーターの発熱状態を手動操作（マニュアル操作）にて調整する形態であってもよい。
【０１１１】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…発電システム、３…タービン発電機、５…油状態制御装置、７…循環路、７ａ…第１配管、７ｂ…第２配管、７ｃ…第３配管、７ｄ…第４配管、９…オイルタンク、１１…還元槽、１２…測定部、１３…還元部、１４…冷却装置、１５…還元制御部、１６…水素供給部、１７…水素供給モジュール、１９…供給量制御部、２０…温度制御部、２１…温度センサ、２２…ヒータ、２３…発熱制御部、２５…多孔質支持体、２７…水素分離金属層、４１…キャリアガス供給部、４２…サンプル抽出管、４３…サンプル注入部、４４…カラム、４５…検出部、４８…金属継手、４９…導入管、５１…酸化槽、６１…還元槽。
【図１】
2018063218.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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