(57)【要約】【課題】蒸気タービン、ガスタービン等についての各種設置条件、運転条件、点検条件等を考慮したうえで、具体的な実機への適用の見地から望まれる装置構成のコンパクト化、低コスト化、メンテナンスの容易性および安全性向上等を十分に図ることができる油圧発生装置を提供する。【解決手段】原動機の油圧制御系３に作動油２を油タンク１から給油ポンプ７により高圧で供給する作動油供給ライン４と、油圧制御系３からドレン油等を油タンク１に戻す作動油戻しライン５と、油タンク１の作動油２を循環ポンプ７により循環させて浄化する循環ライン６とを備え、作動油２を直接加熱による劣化が僅少な難燃性作動油とし、この難燃性作動油を油タンク１内に設けた直接加熱手段１１により加熱可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記作動油を直接加熱による劣化が僅少な難燃性作動油とし、この難燃性作動油を前記油タンク内に設けた直接加熱手段により加熱可能としたことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項２】
原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記作動油を比重が１未満の難燃性作動油とし、前記給油ポンプをタンク内設置型として前記油タンク内における底部よりも上方に配置したことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項３】
原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記制御油を耐酸化性が高い難燃性作動油とし、前記循環ラインを活性白土フィルタ不用型としたことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項４】
原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記制御油を毒性が低い難燃性作動油としたことを特徴とする油圧発生装置。
【請求項５】
前記難燃性作動油は、脂肪酸エステル油である請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項６】
前記難燃性作動油の供給圧力を６．８ＭＰａ以上とした請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項７】
前記給油ポンプとして、前記作動油供給ラインに対して並列な主給油ポンプおよび補助給油ポンプを備える一方、前記循環ポンプとして、前記循環ラインに対して並列な第１循環ポンプおよび第２助循環ポンプを備え、前記主給油ポンプと前記第１循環ポンプとが１台のモータにより同時に駆動される直結型とされるとともに、前記補助給油ポンプと前記第２循環ポンプとが別の１台のモータにより同時に駆動される直結型とされている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項８】
前記作動油供給ラインには、少なくとも１以上の給油フィルタ、逆止弁および止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項９】
前記循環ラインには、少なくとも１以上の油冷却器、循環油フィルタ、逆止弁および止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項１０】
前記作動油供給ラインと前記作動油戻しラインとがバイパスラインにより接続され、このバイパスラインには１以上の止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【請求項１１】
前記油タンク内の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器によって検出されたタンク内温度に基づいて前記油タンク内に設けた直接加熱手段を制御する温度制御手段とを備えた請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蒸気タービン、ガスタービン等の原動機の油圧制御系に高圧の難燃性作動油を供給するための油圧発生装置に係り、特に装置構成のコンパクト化、低コスト化、メンテナンスの容易性および安全性向上等を図った油圧発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気タービンやガスタービン等の原動機に適用される油圧制御系においては、制御弁の迅速作動、サーボ弁への清浄な制御油の供給および制御油の漏洩による火災の発生防止等を図るため、難燃性作動油、特にリン酸エステル油を高圧かつ高清浄度として適用している。
【０００３】
ところで、リン酸エステル油は温度に対する粘度の変化が大きいため、寒冷地に設置したプラントの起動に際しては、ヒーティングにより作動油の粘性が十分に低下する使用温度まで温度上昇させることが必要となる。しかるに、リン酸エステル油は電気ヒータ等による直接加熱により劣化が激しい特性も有している。このため、リン酸エステル油を用いる従来のプラントにおいては、電気ヒータ等による直接加熱を行なうことができず、例えば油タンク全体を包囲する加温室を形成して外部から間接加熱する等の構成が採用され、これにより油タンクの周囲構成が複雑かつ大掛かりとなっている。
【０００４】
また、このような加温室で包囲される複雑な油タンク構成のもとでは、メンテナンス等の都合上、給油ポンプをタンク内に設置することが困難であるため、従来では油タンクから外部に配管を導き、この外部配管に給油ポンプを設けるという外部ポンプ駆動型の構成が採用されている。したがって、外部ポンプ設置用配管によって配管構成の複雑化するとともに、固有のポンプ設置スペースを必要とするため装置規模が一層拡大している。
【０００５】
さらに、リン酸エステル油には、水分含入により加水分解して悪質な物質を生成して油圧機器の可動部をスティックさせる傾向があるため、水分の許容値を厳しく管理する必要があり、また酸化により劣化し易いため活性白土フィルタ等による劣化防止手段を必要とする。
【０００６】
さらにまた、リン酸エステル油には毒性があり、その取扱いが難しいだけでなく、簡単に廃棄できないため処分方法も非常に難しく、さらにリン酸エステル油が付着した交換機器やメンテナンス用品等の取扱い、廃棄等の処理についても困難性が高く、しかも高コストによる運用上の問題も大きい。
【０００７】
近年、このようなリン酸エステル油に代え、鉱物油を適用する提案（特許文献１参照）、あるいは脂肪酸エステル油を適用する提案がされている（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、これらの提案においては油タンクを外部から加温する大掛かりな構成を如何に解決するか、また給油ポンプをタンク外に設置することによる構成複雑化の有効な回避策等については、未だ具体的提示がなされていない。特許文献１の提案ではリン酸エステル油に代えて鉱物油を適用することにより活性白土フィルタの省略、毒性回避等を図っているが、この提案では鉱物油を適用するため、万一の漏洩によって高圧油が飛散した場合における火災発生の可能性を克服できない。また、特許文献２の提案では高圧難燃油である脂肪酸エステル油を適用することにより、安全性確保および構成簡素化を図っているが、寒冷地における起動時のヒーティング手段、油圧発生系統部品の消耗時等に対する継続運転対策、あるいは点検等に対する部品交換等の容易性の検討など、実機に適用すべき具体的な提示がなされていない。
【０００９】
したがって、従来技術においては現実的見地から、なおも構成の大型・複雑性、高コスト性、メンテナンス困難性等を十分に解決するに至っていない。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３８９０５号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１１−３５１２０９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術においては、油タンクを外部から加温する大掛かりな構成の解決手段、給油ポンプをタンク外に設置することによる構成複雑化の有効な回避策、万一の作動油漏洩時の火災対策、寒冷地における起動時のヒーティング手段、油圧発生系統部品の消耗時等に対する継続運転対策、あるいは点検時等における部品交換等の容易性の検討など、実機に適用すべき具体的な提示がなされておらず、現実的見地から構成の大型・複雑性、高コスト性、メンテナンス困難性等を十分に解決するに至っていない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、蒸気タービン、ガスタービン等についての各種設置条件、運転条件、点検条件等を考慮したうえで、具体的な実機への適用の見地から望まれる装置構成のコンパクト化、低コスト化、メンテナンスの容易性および安全性向上等を十分に図ることができる油圧発生装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
直接加熱によって劣化し易いリン酸エステル油を原動機の油圧制御用として適用する場合、油タンクを周囲からの間接加熱型とし、タンク包囲壁および温風供給設備等を設けるため設備構成が大型・複雑化する課題に対し、発明者においては難燃性作動油について各種性状を詳細に検討・分析し、その結果、近年開発されつつある難燃性作動油の中から直接加熱による劣化の僅少なものの存在を確認し、このような劣化の僅少な難燃性作動油を原動機の作動油として適用すれば直接加熱が可能となり、油タンク内に直接加熱型のヒータ等を設けることにより、タンク包囲壁および温風供給設備等を省略し、設備構成の小型・簡易化を図ることができるとともに、運転上およびメンテナンス等における費用・労力の著しい低減が図れるとの知見を得た。
【００１５】
また、このような構成の油タンクを適用した場合には、油タンク内に給油ポンプを設置することが容易となり、従来のように給油ポンプを油タンクの外部に設置する必要がなく、外部配管等を省略することにより構成簡易化およびメンテナンス性向上等が図れるようになる。ただし、作動油には運用中に混入する空気中の水分が油タンク内において凝縮するため、油タンク内に給油ポンプを単に設置しただけでは、この水分が作動油に混入した状態で油圧制御系に供給される可能性がある。水分が混入すると難燃性作動油が白濁して気泡となり、本来の作動油として性能が発揮できず好ましくない。これに対し、発明者においては、比重１未満の難燃性作動油を適用し、水との比重差により油タンクの内底部に水を沈ませて分離状態に保持する一方、給油ポンプを油タンク内における底部よりも上方に配置して作動油への水の混入を防止すれば、上記事象の発生を防止し、良好な状態の作動油を給油ポンプから吸い込むことが可能となるとの知見を得た。
【００１６】
さらに、リン酸エステル油は酸化し易いためこれを用いた油圧発生装置では活性白土フィルタが必要となり、系統の複雑化を招くうえ、リン酸エステル油には毒性があって人体への接触を避ける必要があるためメンテナンス等に多くの手間を要する点については、制御油を耐酸化性が高い難燃性作動油とし、また毒性が低い難燃性作動油とすることにより対処することが可能であるとの知見を得た。
【００１７】
以上の知見に基づき、請求項１に係る発明では、原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記作動油を直接加熱による劣化が僅少な難燃性作動油とし、この難燃性作動油を前記油タンク内に設けた直接加熱手段により加熱可能としたことを特徴とする油圧発生装置を提供する。
【００１８】
請求項２に係る発明では、原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記作動油を比重が１未満の難燃性作動油とし、前記給油ポンプをタンク内設置型として前記油タンク内における底部よりも上方に配置したことを特徴とする油圧発生装置を提供する。
【００１９】
請求項３に係る発明では、原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記制御油を耐酸化性が高い難燃性作動油とし、前記循環ラインを活性白土フィルタ不用型としたことを特徴とする油圧発生装置を提供する。
【００２０】
請求項４に係る発明では、原動機の油圧制御系に作動油を油タンクから給油ポンプにより高圧で供給する作動油供給ラインと、前記油圧制御系からドレン油等を前記油タンクに戻す作動油戻しラインと、前記油タンクの作動油を循環ポンプにより循環させて浄化する循環ラインとを備えた油圧発生装置であって、前記制御油を毒性が低い難燃性作動油としたことを特徴とする油圧発生装置を提供する。
【００２１】
請求項５に係る発明では、前記難燃性作動油は、脂肪酸エステル油である請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００２２】
ここで、脂肪酸エステル油としては、ベース油を有機脂肪酸エステルとし、その主成分が脂肪酸およびポリオールエステルからなるものが望ましい。この脂肪酸エステル油の望ましい比重は、油タンク内の通常的な作動油収容温度下における水分との分離を考慮し、水が４℃の時の密度に対する作動油の温度が１５℃の時の密度の比を比重とすると０．８ｇ／ｃｍ３以上、１．０ｇ／ｃｍ３未満であり、特に望ましくは、０．９２ｇ／ｃｍ３程度以下である。
【００２３】
また、脂肪酸エステル油の望ましい粘度は、油圧制御系に供給される一般的な油温である４０℃の時に、２０〜７０ｃＳｔ（２０〜７０×１０−６）ｍ２／ｓｅｃ）である。粘度指数については１００以上、特に１５０〜２５０が望ましく、さらに１８０程度が最も望ましい。
【００２４】
引火点については２４０〜３４０℃、燃焼点については２８０〜３８０℃、自然発火温度は４３０〜５００℃の範囲が安全上および実用上で望ましい。急性毒性は、ＬＤ５０＞１．０２ｍｌ／Ｎであることが望ましい。
【００２５】
さらに、本発明では円滑な装置運転、能率のよい作動油浄化、メンテナンスの簡易性・安全性の向上および確実な作動油温度制御等を、下記の構成によって達成することができる。
【００２６】
すなわち、請求項６に係る発明では、前記難燃性作動油の供給圧力を６．８ＭＰａ以上とした請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００２７】
請求項７に係る発明では、前記給油ポンプとして、前記作動油供給ラインに対して並列な主給油ポンプおよび補助給油ポンプを備える一方、前記循環ポンプとして、前記循環ラインに対して並列な第１循環ポンプおよび第２助循環ポンプを備え、前記主給油ポンプと前記第１循環ポンプとが１台のモータにより同時に駆動される直結型とされるとともに、前記補助給油ポンプと前記第２循環ポンプとが別の１台のモータにより同時に駆動される直結型とされている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００２８】
請求項８に係る発明では、前記作動油供給ラインに少なくとも１以上の給油フィルタ、逆止弁および止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置提供する。
【００２９】
請求項９に係る発明では、前記循環ラインに少なくとも１以上の油冷却器、循環油フィルタ、逆止弁および止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００３０】
請求項１０に係る発明では、前記作動油供給ラインと前記作動油戻しラインとがバイパスラインにより接続され、このバイパスラインには１以上の止め弁が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００３１】
請求項１１に係る発明では、前記油タンク内の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器によって検出されたタンク内温度に基づいて前記油タンク内に設けた直接加熱手段を制御する温度制御手段とを備えた請求項１から４までのいずれかに記載の油圧発生装置を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧発生装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態による油圧発生装置を示す系統構成図であり、例えば蒸気タービン、ガスタービン等の油圧制御装置に適用される。図２は他の実施形態（変形例）を示す系統図である。
【００３３】
図１に示すように、本発明の一実施形態による油圧発生装置は、油タンク１と、油タンク１に収容された作動油２を蒸気タービン、ガスタービン等の油圧制御系３に高圧で供給する作動油供給ライン４と、油圧制御系３からドレン油等を油タンク１に戻す作動油戻しライン５と、油タンク１の作動油２を循環させて浄化および冷却等を行なう循環ライン６とを備えている。
【００３４】
油タンク１は例えば密閉箱型容器等からなり、その周囲に外部被覆等を要しない簡易な構成とされている。この油タンク１内の上部に、収容した作動油２を加圧して作動油供給ライン４に吐出する給油ポンプ７として、常用の主給油ポンプ７ａと、非常用の補助給油ポンプ７ｂとが設置されている。これら主給油ポンプ７ａと補助給油ポンプ７ｂとは、作動油供給ライン４に対して並列に、かつ油タンク１内における底部よりも上方位置に配置され、それぞれ油タンク１の上壁に設けたモータ８（８ａ，８ｂ）の垂直な駆動軸９ａ，９ｂに直結されている。そして、これら主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂが図示しない制御装置によって同時に、あるいは個別に作動可能とされている。また、主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂは図示しない自圧式のコンペンセータを有し、吐出圧力を一定に保持し、安定的に油圧一定の所要の制御油を供給することができるようになっている。
【００３５】
また、油タンク１には、収容した作動油２を循環ライン６に循環させるための循環ポンプ１０として、第１循環ポンプ１０ａおよび第２助循環ポンプ１０ｂが設けられている。これらの第１循環ポンプ１０ａおよび第２助循環ポンプ１０ｂは、循環ライン６に対して並列に、かつ主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂの下方に隣接配置されている。そして、第１循環ポンプ１０ａは主給油ポンプ７ａを回転させるための駆動軸９ａに同軸的に連結され、また第２助循環ポンプ１０ｂは補助給油ポンプ７ｂを回転させるための駆動軸９ｂに同軸的に連結されている。すなわち、主給油ポンプ７ａと第１循環ポンプ１０ａとは、１台のモータ８ａにより同時に駆動される直結型とされる一方、補助給油ポンプ７ｂと第２循環ポンプ１０ｂとは別の１台のモータ８ｂにより同時に駆動される直結型とされている。
【００３６】
さらに、油タンク１内には、収容した作動油２に接してこの作動油２を直接加熱することが可能な直接加熱手段としてのヒータ１１が設けられている。このヒータ１１は、例えば電気ヒータ等により加熱温度を任意に調整し得る構造のものであり、例えば油タンク１の側壁から作動油２の収容高さの範囲にて、タンク内方にヒータ部分を挿入した形で設けられている。また、油タンク１内には、作動油２の温度を検出する温度検出器１２が設けられている。そして、ヒータ１１と温度検出器１２とは温度制御手段１３に接続されており、温度検出器１２によって検出された油タンク１内の作動油２の温度が常時温度制御手段１３に入力され、この温度検出器１２からの入力に基づいて温度制御手段１３によりタンク内温度と設定温度との比較が行なわれ、作動油２の目標温度に向けて自動的にヒータ１１加熱制御が行なわれるようになっている。なお、油タンク１には、作動油２のタンク内油面を監視するための液面計１４、および油タンク１を大気圧に保つとともに作動油２に接する空気を乾燥状態に維持するためのエアブリーザ１５等が設けられている。
【００３７】
作動油供給ライン４は、主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂから油タンク１の外部に個別に導かれたポンプ吐出管路部１６ａ，１６ｂを統合して、油圧制御系３に至る管路として構成されている。各ポンプ吐出管路部１６ａ，１６ｂには、ラインの逆流防止用の逆止弁１７ａ，１７ｂがそれぞれ設けられるとともに、その逆止弁１７ａ，１７ｂの上流側にて分岐した逃し弁１８ａ，１８ｂを有する油タンク１への逃し管路部１９ａ，１９ｂとが設けられている。
【００３８】
作動油供給ライン４のポンプ吐出管路部１６ａ，１６ｂの統合部下流側には、供給する作動油２を浄化するための給油浄化部２０ａ，２０ｂが設けられている。これらの給油浄化部２０ａ，２０ｂは、例えば作動油供給ライン４を二手に分けた分岐管路部２１ａ，２１ｂに常用および補助用として２組並列に設けられ、常用および補助用の給油浄化部２０ａ，２０ｂとも、それぞれ上流側から順次に第１止め弁２２ａ，２２ｂ、給油濾過用の給油フィルタ２３ａ，２３ｂおよび第２止め弁２４ａ，２４ｂを備えた構成とされている。常用給油浄化部２０ａの第１止め弁２２ａおよび第２止め弁２４ａは常開型であり、通常運転時にはこの常用給油浄化部２０ａの給油フィルタ２３ａにより作動油２が浄化される。補助用給油浄化部２０ｂの第１止め弁２２ｂおよび第２止め弁２４ｂは常閉型であり、これらは必要に応じて開動作される。例えば、運転中に常用給油浄化部２０ａの給油フィルタ２３ａに目詰まりが生じた場合、そのフィルタエレメント交換の際に、常用給油浄化部２０ａの第１止め弁２２ａおよび第２止め弁２４ａを閉とし、補助用給油浄化部２０ｂの第１止め弁２２ｂおよび第２止め弁２４ｂを開として、補助用給油浄化部２０ｂの給油フィルタ２３ｂにより給油の濾過を行なう。
【００３９】
これらの給油浄化部２０ａ，２０ｂの合流部分の下流側管路部には、作動油２を作動油戻しライン５にバイパスさせ、油タンク１に戻すためのバイパスライン２５が設けられている。このバイパスライン２５には、必要に応じて開動作する１以上の常閉のバイパス弁２６が設けられている。
【００４０】
また、作動油供給ライン４には、常開の止め弁２７を介してアキュムレータ２８が設けられ、供給される作動油２の圧力変動を吸収できるようになっている。
【００４１】
このような作動油供給ライン４を介して作動油２が供給される油圧制御系３には、図示しないドレンパンおよびドレン集合部等が設けられ、このドレン集合部等から油タンク１までに亘って作動油戻しライン５が設けられている。この作動油戻しライン５の管路の先端部は、例えば油タンク１内における給油ポンプ７の吸込口よりも低い位置まで挿入されている。
【００４２】
油タンク１内の制御油を循環させる循環ライン６は、第１循環ポンプ１０ａおよび第２循環ポンプ１０ｂから油タンク１の外部に個別に導かれたポンプ吐出管路部２９ａ、２９ｂを統合して、再び油タンク１内に至る管路として構成され、各ポンプ吐出管路部２９ａ、２９ｂには、各循環ポンプ１０ａ，１０ｂ側への逆流防止用の逆止弁３０ａ，３０ｂがそれぞれ設けられている。この循環ライン６の統合部下流側には、循環する作動油２を冷却するための循環油冷却部３１ａ，３１ｂと、循環油を浄化するための循環油浄化部３２ａ，３２ｂとが設けられている。
【００４３】
循環油冷却部３１ａ，３１ｂは、例えば循環ライン６を二手に分けた分岐管路部３３ａ，３３ｂに常用および補助用として２組並列に設けられ、常用および補助用の循環油冷却部３１ａ，３１ｂとも、それぞれ上流側から順次に第１止め弁３４ａ、３４ｂ、循環油冷却用の冷却器３５ａ，３５ｂおよび第２止め弁３６ａ，３６ｂを備えた構成とされている。常用循環油冷却部３１ａの第１止め弁３４ａおよび第２止め弁３６ａは常開型であり、通常の循環運転時にはこの常用循環油冷却部３１ａの冷却器３５ａにより循環油が冷却される。補助用循環油冷却部３１ｂの第１止め弁３４ｂおよび第２止め弁３６ｂは常閉型であり、これらは必要に応じて開動作される。例えば、作動油循環中に常用循環油冷却器３５ａの交換が必要となったような場合に、常用循環油冷却部３１ａの第１止め弁３４ａおよび第２止め弁３６ａを閉とし、補助用循環油冷却部３１ｂの第１止め弁３４ｂおよび第２止め弁３６ｂを開として、補助用冷却器３５ｂにより循環油の冷却を行なう。
【００４４】
また、循環油冷却部３１ａ，３１ｂの下流側の循環油浄化部３２ａ，３２ｂは、例えば循環ライン６を二手に分けた並列分岐管路部３７ａ，３７ｂに常用および補助用として２組設けられ、常用および補助用の循環油浄化部３２ａ，３２ｂとも、それぞれ上流側から順次に第１止め弁３８ａ，３８ｂ、循環油濾過用の循環油フィルタ３９ａ，３９ｂおよび第２止め弁４０ａ，４０ｂを備えた構成とされている。常用循環油浄化部３２ａの第１止め弁３８ａおよび第２止め弁４０ａは常開型であり、通常運転時にはこの常用循環油浄化部３２ａの循環油フィルタ３９ａにより作動油２が浄化される。補助用循環油浄化部３２ｂの第１止め弁３８ｂおよび第２止め弁４０ｂは常閉型であり、これらは必要に応じて開動作される。例えば、油タンク１内の作動油２の循環運転中に常用循環油浄化部３２ａの循環油フィルタ３９ａに目詰まりが生じた場合、そのフィルタエレメント交換の際に、常用循環油浄化部３２ａの第１止め弁３８ａおよび第２止め弁４０ａを閉とし、補助用循環油浄化部３２ｂの第１止め弁３８ｂおよび第２止め弁４０ｂを開として、補助用循環油浄化部３２ｂの循環油フィルタ３９ｂにより循環油の濾過を行なう。
【００４５】
以上の構成を有する本実施形態の作動油発生装置においては、難燃性作動油２として、有機脂肪酸エステルをベース油とし、主成分が脂肪酸およびポリオールエステルからなる脂肪酸エステル油が適用されている。
【００４６】
この脂肪酸エステル油は直接加熱による劣化が僅少であり、油タンク１内に設けた直接加熱型のヒータ１１によって５０℃程度まで直接加熱しても、殆ど劣化することがない。
【００４７】
また、この脂肪酸エステル油の比重は、水が４℃の時の密度に対する作動油の温度が１５℃の時の密度の比を比重とすると、例えば０．９２ｇ／ｃｍ３程度であり、油タンク１内に混入する水分よりも常に上方に浮く状態となる。また、耐酸化性が高く、活性白土フィルタ等は不要である。
【００４８】
粘度は４０℃で２０〜７０ｃＳｔ（２０〜７０×１０−６ｍ２／ｓｅｃ）、粘度指数は１８０程度のものであり、温度変化に対する粘度変化はリン酸エステル油に比して緩やかである。引火点は２４０〜３４０℃、燃焼点は２８０〜３８０℃、自然発火温度は約４８０℃であり、急性毒性はＬＤ５０＞１．０２ｍｌ／Ｎである。すなわち、耐火性に優れ、かつ毒性が低い。
【００４９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５０】
（１）起動（作動油の温度調節・浄化等）
本実施形態の油圧発生装置は、油圧制御系３が作動油２を必要としない時期、例えば蒸気タービンプラント、ガスタービンプラント等の起動前に、これらの運転に先行して油タンク１内の作動油２を所定温度に設定（昇温または降温）し、また浄化することが可能である。
【００５１】
この場合には、作動油供給ライン４に接続されたバイパスライン２５の常閉のバイパス弁２６を開とした状態で、モータ８ａに直結されている主給油ポンプ７ａおよび第１循環ポンプ１０ａを同時に起動するとともに、ヒータ１１および冷却器の運転を開始する。これにより、油タンク１内の作動油２は、直接加熱型のヒータ１１によって加熱されつつ、給油ポンプ７により作動油供給ライン４に供給されると同時に、循環ポンプ１０により循環ライン６に循環される。
【００５２】
作動油供給ライン４に供給された作動油２は常用給油浄化部２０ａの給油フィルタ２３ａを通過して浄化され、バイパスライン２５から戻りラインを経て油タンク１に還流され、これにより作動油浄化運転が行なわれる。また、循環ポンプ１０により循環ライン６に循環された作動油２は、常用循油環冷却部３１ａの冷却器３５ａにより冷却された後、常用循環油浄化部３２ａの循環油フィルタ３９ａで浄化され、油タンク１に循環する。そして、油タンク１内の作動油２の温度は、温度制御手段１３によって制御されるヒータ１１および循環ライン６の冷却器３５ａの冷却により目的温度まで調整される。
【００５３】
この場合、本実施形態では作動油供給ライン４および循環ライン６の両ラインで油タンク１内の作動油２を同時に浄化することができるので、浄化作用が能率よく行なわれる。また、ヒータ１１は油タンク１内の作動油２に直接接して加熱する直接加熱型のヒータ１１であるため、油タンク１内の作動油２を従来に比して、より迅速に目標温度まで暖める（または冷却する）ことができる。
【００５４】
この作動油２の加熱作用は、寒冷地に設置されたプラントの場合に特に有効的に行なえる。例えば寒冷地に設置されたプラントにおいては、作動油２が極低温の０℃（もしくはそれ以下の温度）から起動される場合がある。この場合においても、温度検出器１２にて作動油温度を検出し、実運用温度である制御油タンク１内の油温度を例えば４５℃近傍の任意温度までヒータ１１の加熱動作を行なう設定とすることにより、油タンク１内の作動油２を従来に比して迅速に実運用温度である目標温度まで暖めることができる。しかも、本実施形態では作動油２として熱劣化性の僅少な脂肪酸エステル油を適用するため、直接加熱による作動油劣化の問題が生じることがない。
【００５５】
なお、脂肪酸エステル油の粘度の依存性は、温度が変化しても粘度はあまり変化しない特性から、低温度条件から起動することも可能な場合がある。
【００５６】
また、作動油２が常温状態で装置を起動する場合には、例えば直接加熱式ヒータ１１を油タンク１内の作動油温度が例えば３０℃以下まで低下した場合に、４５℃近傍の任意温度まで加熱動作した後に停止する等の設定とする。
【００５７】
そして、タービン起動となった場合には、バイパス弁２６を閉とし、油タンク１から作動油供給ライン４を介して油圧制御系３へと作動油２を供給する通常運転とする。
【００５８】
本実施形態によれば、油圧制御系３が作動油２を必要としない時期に、先行して制御油を良好な状態に確立することができるとともに、極低温においても、使用する作動油２の特性上、直接加熱型のヒータ１１による加温が可能であり、容易に作動油温度を上昇させることが可能であり、作動油２の特性上０℃近傍という低い温度からの主給油ポンプ７ａの起動が可能である等の効果が奏される。
【００５９】
（２）作動油供給
上述した作動油加熱が行なわれた後、または通常状態において実運転と同時に作動油発生を行なう場合には、バイパス弁２６を閉とし、主給油ポンプ７ａにより油タンク１から作動油２を作動油供給ライン４に吐出し、常用の給油フィルタ２３ａを経て油圧制御系３に供給するとともに、第１循環ポンプ１０ａによる作動油２の循環を行なう。これにより、油タンク１に収容された作動油２を油圧制御系３に高圧で供給するとともに、油圧制御系３から作動油戻しライン５を介してドレン油等を油タンク１に戻し、循環ライン６により油タンク１の作動油２を循環させて浄化および冷却等を行なうことができる。
【００６０】
この場合、予め温度検出器１２による作動油温度の検出値に基づいて直接加熱型のヒータ１１を駆動し、例えば油タンク１内の作動油温度が４５℃〜５０℃程度となるように設定する。一方、循環ライン６の循環ポンプ１０および循環油冷却用の冷却器を起動し、作動油温度が例えば４０〜４５℃となるまで冷却を行ない、それ以下の温度への油冷却器を停止するように設定する。これにより、油タンク１内の作動油温度を常時、例えば４５℃近傍に制御する。このような作動油供給運転により、直熱式のヒータ１１での加温により、容易かつ迅速に、しかも安定して作動油２の温度制御を行なうことができる。
【００６１】
また、主給油ポンプ７ａと同軸で駆動される循環ポンプ１０の設置により、特別の循環ライン６で連続的に油が冷却され、かつ濾過されるため、油の温度や清浄度は安定的に制御される。
【００６２】
以上のように、作動油２として脂肪酸エステル油を使用することにより、難燃性については従来とほぼ同等の特性を維持しながら、安定した作動油２の供給が可能となる。
【００６３】
なお、運転時に作動油油量の増量要求がある場合、または主給油ポンプ７ａの能力低下等あるいは故障等があった場合には、補助給油ポンプ７ｂが主給油ポンプ７ａと同時運転され、または切換え運転される。この場合、作動油供給ライン４における補助用給油浄化部２０ｂの常閉の各止め弁２２ｂ、２４ｂは開となり、常用給油浄化部２０ａの常開の各止め弁２２ａ，２４ａは補修等の必要に応じて閉となる。なお、補助給油ポンプ７ｂの運転時には、これに直結されている第２循環ポンプ１０ｂも運転され、かつ補助用の循環油冷却部３５ｂおよび補助用の循環油浄化部３２ｂの各止め弁も開となる。常用の循環油冷却部３１ａおよび常用の循環油浄化部３２ａの各止め弁３４ａ，３６ａ，３８ａ，４０ａは必要に応じて閉となり、循環ライン６における作動油循環量の増量または切換えが行なわれる。
【００６４】
このように、運転時においては各ポンプ運転が弾力的に行なわれ、常に適正な状態で安定した作動油供給および循環が行なわれる。これにより、油圧制御の安定化が図られる。
【００６５】
なお、主給油ポンプ７ａおよび、補助給油ポンプ７ｂは自圧式のコンペンセータを有し、吐出圧力を一定に保持し、安定な油圧一定の所要の制御油を供給する。また、作動油供給ライン４の圧力変動はアキュムレータ２８によって吸収される。
【００６６】
本実施形態によれば、主給油ポンプ７ａと補助給油ポンプ７ｂとを並列に設けることにより、油圧発生装置の運用効率が大幅に向上する利点が得られる。
【００６７】
なお、本実施形態において運転途中に油タンク１内に水が混入した場合、脂肪酸エステル油の比重が水よりも小さいため、混入した水は油タンク１内の底部側に移動することになる。一方、給油ポンプ７の吸込み部は油タンク１の底部から離間した上方位置に設置されており、作動油２を油面側から吸引するため、作動油供給ライン４に水が導入されることはない。したがって、作動油２に水が混合することによる白濁および気泡の発生等による悪影響等を受けることなく、常に良好な状態で給油ポンプ７から吸込まれ、油圧制御系３に供給される。
【００６８】
（３）メンテナンス等
本実施形態の油圧発生装置を構成する機器は、運転中および停止中等において点検、補修、交換等の必要が生じる可能性がある。例えば運転中に給油フィルタ２３ａ，２３ｂに目詰まりが発生してフィルタエレメントを交換する必要が生じたり、運転中に止め弁２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂや逆止弁１７ａ，１７ｂ等の点検を実施する必要が生じる場合がある。
【００６９】
このような場合、本実施形態では作動油供給ライン４を二手に分けた並列分岐管路部２１ａ，２１ｂに常用および補助用として給油浄化部２０ａ，２０ｂが設けられ、両循環油浄化部２０ａ，２０ｂとも、それぞれ上流側から順次に第１止め弁２２ａ，２２ｂ、給油フィルタ２３ａ，２３ｂおよび第２止め弁２４ａ，２４ｂを備えた構成とされている。また、循環油冷却部３１ａ，３１ｂは、循環ライン６を二手に分けた分岐管路部３３ａ，３３ｂに常用および補助用として２組並列に設けられ、両循環油冷却部３１ａ，３１ｂとも、それぞれ上流側から順次に第１止め弁３４ａ，３４ｂ、循環油冷却用の冷却器３５ａ，３５ｂおよび第２止め弁３６ａ，３６ｂを備えた構成とされている。さらに循環油浄化部３２ａ，３２ｂについても、同様に循環ライン６を二手に分けた並列分岐管路部３７ａ，３７ｂに常用および補助用として循環油フィルタ３９ａ，３９ｂが２組設けられ、それぞれ上流側から順次に第１止め弁３８ａ，３８ｂ、循環油冷却用の冷却器３９ａ，３９ｂおよび第２止め弁４０ａ，４０ｂを備えた構成とされている。
【００７０】
したがって、いずれか一方の分岐管路部２１ａ，２１ｂの上下流配置の止め弁を閉とし、他方の分岐管路部２１ａ，２１ｂの上下流配置の止め弁を開とすることにより、各ラインの油圧の影響を受けることなく、フィルタエレメントの交換や点検が可能である。これにより、起動時および通常運転時のいずれにおいても、作動油供給を停止する必要なく、メンテナンスを実施することが可能となる。
【００７１】
一方、停止時においては、いずれの機器についても点検、補修等が可能であるが、本実施形態ではバイパスライン２５の常閉のバイパス弁２６を開とすることによって油タンク１内の作動油２を作動油供給ライン４、バイパスライン２５および作動油戻しライン５を介して循環させることが可能である。したがって、例えば一方の並列分岐路２０ａの給油フィルタ２３ａ交換等の際には、他方の並列分岐路２０ｂの給油フィルタ２３ｂに作動油２を通すことによって作動油浄化作用を平行して行なうことが可能であり、装置停止中においても作動油２の浄化を行なうことにより、補修、点検等の際にも作動油２を浄化して良好な状態とすることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態で適用する脂肪酸エステル油は毒性が低いため、作動油２自体の取扱いが容易となるだけでなく、廃棄等も簡単に行なえ処分方法も容易となる。しかも、作動油２が付着した交換機器やメンテナンス用品等の取扱い、廃棄等の処理に際しても取扱いが容易となり、メンテナンス性を大幅に向上することができる。また、リン酸エステル油に比して作動油の低コスト化も図れる。
【００７３】
なお、本実施形態の作動油２については、粘度と全酸価等から劣化状態を確認することによって、容易に新油に交換する際の判断基準とすることができる利点もある。
【００７４】
また、作動油２として脂肪酸エステル油を適用することにより、主給油ポンプ７ａと補助給油ポンプ７ｂ等の油圧機器に対し、極めて耐摩耗性に優れ、またリン酸エステル系作動油２では使用の困難であったニトリルゴム等フッ素ゴム以外のシ−ルやパッキン材料が使用可能となり、この面においてもメンテナンス性を向上させることができる。
【００７５】
（４）他の実施形態
図２は本発明の他の実施形態による油圧発生装置を示している。この油圧発生装置が図１に示した一実施形態と異なる点は、作動油供給ライン４における給油ポンプ７からの吐出管路および給油浄化部２０ａ，２０ｂ等の管路構成を、それぞれ独立配管構成とし、かつ給油フィルタ２３ａ，２３ｂとその下流側の第２止めとの間にそれぞれポンプ側への逆流を防止する逆止弁４１ａ，４１ｂを設けた点にある。他の構成については第１実施形態と同様であるから、図２の対応部分に図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
この図２に示した油圧発生装置では例えば給油フィルタ２３ａ，２３ｂに目詰まりが発生し、運転中に例えばフィルタエレメントの点検、交換等を行なう場合等において、逆止弁４１ａ，４１ｂにより作動油２の給油フィルタ２３ａ，２３ｂ側への逆流が阻止されるため、その点検、交換等の際に下流側の第２止め弁２４ａ，２４ｂを閉とする作業を不要とすることができるばかりか、第２止め弁２４ａ，２４ｂを閉とすることにより、逆止弁４１ａ，４１ｂの点検や交換も可能となる。これにより、点検、交換等の作業を容易化することができる。
【００７７】
なお、上記各実施形態において作動油２として適用した脂肪酸エステル油の特性値等については、好ましい例を示したものであって、上記の記載の各数値等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することが可能である。
【００７８】
また、上記各実施形態においては、第１循環ポンプ１０ａと第２循環ポンプ１０ｂとを主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂと直結した構成としたが、これら第１循環ポンプ１０ａと第２循環ポンプ１０ｂとを主給油ポンプ７ａおよび補助給油ポンプ７ｂとは別のモータによって駆動させる構成とすることも可能である。
【００７９】
また、上記各実施形態で示した冷却器３５ａ，３５ｂまたはこれと同様の冷却器を、作動油戻しライン５に移設または併設すれば、高温となって戻ってくるドレン油を直接冷却することにより、さらに冷却効果を得ることができる利点がある。その場合には、循環ライン６は設ける必要がない。
【００８０】
また、上記各実施形態においては例えば作動油供給ライン４、循環ライン６およびバイパスライン２５等にそれぞれ所要数の止め弁、フィルタ等を設けたが、本発明はそれぞれ最低限１の止め弁、フィルタ等を設けることにより機能を発揮することができ、それ以上の数量とする変更は任意に行なうことができるものである。
【００８１】
また、直接加熱手段としては、上述した電気的ヒータのほか、高圧油を大気放出する減圧方式による加熱手段を適用することも可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、蒸気タービン、ガスタービン等についての各種設置条件、運転条件、点検条件等を考慮したうえで、具体的な実機への適用の見地から望まれる装置構成のコンパクト化、低コスト化、メンテナンスの容易性および安全性向上等を十分に図ることができる油圧発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の一実施形態を示す系統構成図。
【図２】本発明に係る油圧制御装置の他の実施形態を示す系統構成図。
【符号の説明】
１  油タンク
２  作動油
３  油圧制御系
４  作動油供給ライン
５  作動油戻しライン
６  循環ライン
７（７ａ，７ｂ）  給油ポンプ
８（８ａ，８ｂ）  モータ
９ａ，９ｂ  駆動軸
１０（１０ａ，１０ｂ）  循環ポンプ
１１  ヒータ（直接加熱手段）
１２  温度検出器
１３  温度制御手段
１４  液面計
１５  エアブリーザ
１６ａ，１６ｂ  給油ポンプ吐出管路部
１７ａ，１７ｂ  逆止弁
１８ａ，１８ｂ  逃し弁
１９ａ，１９ｂ  逃し管路部
２０ａ，２０ｂ  給油浄化部
２１ａ，２１ｂ  分岐管路部
２２ａ，２２ｂ  第１止め弁
２３ａ，２３ｂ  給油フィルタ
２４ａ，２４ｂ  第２止め弁
２５  バイパスライン
２６  バイパス弁
２７  止め弁
２８  アキュムレータ
２９ａ，２９ｂ  ポンプ吐出管路部
３０ａ，３０ｂ  逆止弁
３１ａ，３１ｂ  循環油冷却部
３２ａ，３２ｂ  循環油浄化部
３３ａ，３３ｂ  分岐管路部
３４ａ、３４ｂ  第１止め弁
３５ａ，３５ｂ  冷却器
３６ａ，３６ｂ  第２止め弁
３７ａ，３７ｂ  並列分岐管路部
３８ａ，３８ｂ  第１止め弁
３９ａ，３９ｂ  循環油濾過用の循環油フィルタ
４０ａ，４０ｂ  第２止め弁
４１ａ，４１ｂ  逆止弁
【図１】
2004183539.tif 000003
【図２】
2004183539.tif 000004