(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用中の潤滑油の性能を監視するに際し、油膜形成能力を表わす粘度圧力係数を測定し、予め実験で求めた時間の経過に対する粘度圧力係数の変化から潤滑油の性能劣化を監視することを特徴とする潤滑油の性能監視方法。
【請求項２】
測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から設定値まで減少したときに性能劣化が生じていると判定することを特徴とする請求項１記載の潤滑油の性能監視方法。
【請求項３】
測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から減少した後上昇したときに使用限界と判定することを特徴とする請求項１または２記載の潤滑油の性能監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、潤滑油の性能監視方法に関し、潤滑油膜の形成能力の変化を監視できるようにしたもので、特に航空用のタービン油の性能の監視に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に回転軸を支持する軸受に潤滑油を供給し、潤滑油膜を形成して支持することが行われており、例えば航空用ガスタービンでも圧縮機およびタービンなどの回転部分を支持する主軸受、燃料ポンプや油ポンプなどの補機軸受、さらに補機駆動用歯車や動力伝達用の減速歯車などに潤滑油が供給されている。
【０００３】
このような潤滑油は使用時間の経過とともに劣化することから、その劣化状態を知り、焼付きなどの重大な損傷に至らないように監視する必要がある。
【０００４】
そこで、回転軸と軸受との間の電気抵抗を測定することで油膜切れを監視する方法もあるが、この方法では直接潤滑油膜の状態を知ることができるものの、検出されたときには既に金属接触が生じており、重大な損傷を未然に知ることが出来ない。
【０００５】
このため、従来は、潤滑油が劣化すると、動粘度および全酸価が増加し、流動点が上昇するなどの性状変化が起こり、その結果、軸受などに不具合が生じることがあることに基づき、潤滑油の監視方法として動粘度や全酸価を主とする潤滑油の性状変化を監視することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような潤滑油の監視方法では、潤滑油の劣化による動粘度や全酸価などの性状変化と潤滑油の油膜形成能力などの性能変化との関係が明らかでなく、性状変化から経験的に性能変化を予測しているに過ぎず、焼付き等の重大な損傷につながる油膜切れの危険性を十分に把握できないなどの問題があるとともに、性能的にまだ使用できる潤滑油を交換してしまう場合も起こるという問題がある。
【０００７】
この発明はかかる従来技術の有する課題を解決するためになされたもので、潤滑油の性能の変化を直接監視して劣化状態を知ることができる潤滑油の性能監視方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これまでの潤滑油の監視方法では、動粘度や全酸価等の性状変化から油膜形成能力等の性能変化を推定するようにしていたが、動粘度や全酸価の測定による潤滑油の劣化進行度と摺動部での潤滑油の油膜形成状態とは必ずしも一致するものでなかった。
【０００９】
一方、軸受などの摺動部での焼付きなどの事象を未然に防止するためには、潤滑油の油膜形成能力を直接監視する必要があり、焼付きなどの事象が摺動部での２つの固体間に介在する潤滑油膜の破断に起因することから、検討実験を重ねたところ、摺動部での潤滑油膜の形成能力に影響を及ぼす因子の１つである粘度圧力係数αを監視することが有効であることが分かり、この発明を完成したものである。
【００１０】
すなわち、上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の潤滑油の性能監視方法は、使用中の潤滑油の性能を監視するに際し、油膜形成能力を表わす粘度圧力係数を測定し、予め実験で求めた時間の経過に対する粘度圧力係数の変化から潤滑油の性能劣化を監視することを特徴とするものである。
【００１１】
この潤滑油の性能監視方法によれば、油膜形成能力を表わす粘度圧力係数を測定し、予め実験で求めた時間の経過に対する粘度圧力係数の変化から潤滑油の性能劣化を監視するようにしており、実験で得た粘度圧力係数と潤滑油の劣化との相関関係から直接潤滑油の性能を監視できるようになる。
【００１２】
また、この発明の請求項２記載の潤滑油の性能監視方法は、請求項１記載の構成に加え、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から設定値まで減少したときに性能劣化が生じていると判定することを特徴とするものである。
【００１３】
この潤滑油の性能監視方法によれば、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から設定値まで減少したときに性能劣化が生じていると判定するようにしており、例えば軸受等の摺動部分での限界油膜厚さに対する粘度圧力係数を設定値とすることで、潤滑油の油膜切れに至る前の劣化状態を判定することができるようになる。
【００１４】
さらに、この発明の請求項３記載の潤滑油の性能監視方法は、請求項１または２記載の構成に加え、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から減少した後上昇したときに使用限界と判定することを特徴とするものである。
【００１５】
この潤滑油の性能監視方法によれば、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から減少した後上昇したときに使用限界と判定するようにしており、使用限界を容易に把握することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の潤滑油の性能監視方法では、次のようにして潤滑油の粘度圧力係数による潤滑油の油膜形成能力の監視を行う。
【００１７】
１）  まず、実機において、潤滑油の粘度圧力係数を継続的に監視し、機種特有の圧力粘度係数の変化を求めるとともに、必要に応じこれまでと同様に動粘度などを継続的に監視してその変化を求めておく。
【００１８】
２）  一方、潤滑油の性能監視対象となる軸受などの摺動部での性能の維持に必要な最少の油膜厚さを定め、この限界油膜厚さ以下となる粘度圧力係数を算出し、この値を粘度圧力係数の限界値とする。
【００１９】
３）  こうして実機のその機種特有の粘度圧力係数の変化状態を予め求めておくとともに、必要最少油膜厚さを定めておき、運転中の潤滑油の粘度圧力係数を監視する。
【００２０】
４）  そして、監視している粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数と比較して減少していき、設定値になったときに使用限界であると判定する。
【００２１】
また、監視している粘度圧力係数が減少した後、さらに増加している場合には、極度に潤滑油が劣化していることから更油が必要であると判定する。
【００２２】
さらに、燃料などが潤滑油に混入した場合には、粘度圧力係数は通常の変化に伴う減少に比べて極度に低下するので、異物混入による影響を把握することもできる。
【００２３】
このような潤滑油の性能監視方法の各工程について具体的に説明する。
【００２４】
▲１▼  潤滑油の油膜形成能力について
潤滑油の油膜形成能力を表わす油膜厚さｈについては、次式１の比例関係があり、速度、粘度、粘度圧力係数、荷重、幾何学的因子で定まることが知られている。
【００２５】
【数１】
0004355872.tif 000002
【００２６】
ここで、Ｕ：速度因子、μ：粘度、α：粘度圧力係数、Ｗ：荷重であり、μ0 は常温での粘度である。
【００２７】
さらに、同一の運転条件で油膜厚さｈだけを比較するときには、次式２が用いられる。
【００２８】
【数２】
0004355872.tif 000003
【００２９】
また、このような油膜厚さｈに影響を及ぼす因子である粘度圧力係数αは、摺動部においては高圧環境となり、介在する潤滑油の粘度μは常温での粘度μ0 ではなく、次式３に示すように、圧力Ｐに応じて変化する粘度μを用いる必要があり、圧力Ｐが大きくなると、極めて大きな値となる。
【００３０】
【数３】
0004355872.tif 000004
【００３１】
一方、このような粘度圧力係数αについては、軸受など摺動部での必要油膜厚さの算出のため設計段階で新油での粘度圧力係数の値を用いることは行われているものの、機器の運転にともない潤滑油の劣化とともに、どのように変化するかはこれまで知られていなかった。
【００３２】
しかし、この粘度圧力係数αの時間の経過に対する変化等が判れば、油膜厚さの変化を知ることができ、油膜形成能力を直接監視できることになる。
【００３３】
そこで、航空機用ガスタービン油（ＭＩＬ−Ｌ−２３６９９適合油）について極度に劣化した劣化油１と劣化油２について粘度圧力係数αを測定するとともに、新油の粘度圧力係数αを測定した。その結果を示したものが図１である。
【００３４】
図中、ｎｅｗは新油の場合を、ｂｅｆｏｒｅは潤滑油中のスラッジをろ過する前の場合を、ａｆｔｅｒは潤滑油注のスラッジをろ過した後の場合をそれぞれ示している。
【００３５】
同図から明らかなように、例えば温度条件を６０℃の場合で見ると、劣化油１ではろ過前後にかかわらず粘度圧力係数αが新油に比べて減少しているのに対し、劣化油２ではろ過前では新油と同等であり、ろ過後では新油に比べて減少しているものの、劣化油１に比べるといずれの場合も粘度圧力係数αが大きくなっていることが判る。
【００３６】
なお、通常の航空機用ガスタービンでは潤滑油をろ過しながら循環使用しているので、実機としてはａｆｔｅｒの場合に相当する変化が生じるものと考えられる。
【００３７】
このような粘度圧力係数の経時変化を概念的に図示したものが図２であり、粘度圧力係数は時間の経過とともに減少した後、ある変曲点を経て増加することが判った。
【００３８】
このような潤滑油の粘度圧力係数の経時変化において変曲点を生じるのは、運転後ある時間が経過すると次第にスラッジが発生し、スラッジの増大に伴う粘度圧力係数の増大傾向と、潤滑油が分解反応により時間の経過とともに低分子化するため、粘度圧力係数が減少する傾向との影響が加わるためと考えられる。
【００３９】
また、同時に測定した動粘度の測定結果から、動粘度の変化率と粘度圧力係数の変化率の関係を示したものが図３である。
【００４０】
同図からも潤滑油の劣化進行（動粘度の増加）にともない、劣化初期段階では粘度圧力係数が低下傾向にあり、ある起点（変曲点）を境に増加傾向に転じることが判る。
【００４１】
この変曲点は潤滑油系統のフィルタの効率に依存し、効率が良い場合には、変曲点は動粘度の増加率の大きい方（図中、右方）に移行する。また、粘度圧力係数の変化率は温度が高くなる程小さくなる傾向にあり、使用環境温度が高いほど変曲点が上に移行する。
【００４２】
一方、航空機用ガスタービン油の粘度圧力係数について温度変化による影響を実験により求めたところ、図４に示すように、粘度圧力係数は温度に大きく影響され、温度の増加に伴い粘度圧力係数は低下することが判った。
【００４３】
これらの実験結果から、潤滑油の粘度圧力係数を監視することで、潤滑油の劣化初期には、粘度圧力係数が低下し、ある変曲点を境に増加する傾向があることから、予め変曲点を実験で見出だしておくことで、実機で使用している潤滑油の粘度圧力係数の値から潤滑油の現在の性能を把握することができる。
【００４４】
なお、この場合には、使用環境温度によって粘度圧力係数が変化することを考慮しなければならないことは、上記実験結果などがから明らかである。
【００４５】
次に、図３および図４に示す特性を持つ潤滑油（航空機用ガスタービン油（ＭＩＬ−Ｌ−２３６９９適合油））についての解析例を図５（ａ），（ｂ）に示した。  これら解析例では、新油（ＮＥＷｏｉｌ）に対し、潤滑油の粘度圧力係数αの変化率Δαを−１５％とした劣化油の場合で、図中、垂直下向きの矢印で示す回転速度で使用される軸受などの摺動部の場合について、それぞれの摺動部に対して算出して設定した使用限界油膜厚さと新油の場合の粘度圧力係数に対する油膜厚さとの関係を示したものである。
【００４６】
これら解析から、条件にもよるが、油膜厚さも潤滑油の劣化進行によって減少することから、設定した限界油膜厚さ近傍で使用する場合には、特に注意深く監視する必要があることが判る。
【００４７】
以上のように、この発明の潤滑油の性能監視方法によれば、これまで潤滑油の劣化進行を監視するため用いた動粘度や全酸価等の間接的な性状変化を用いること無く、油膜形成能力を表わす因子の１つである粘度圧力係数が潤滑油の劣化進行に伴ってどのように変化するかを見出だし、粘度圧力係数を用いて潤滑油を監視することで直接油膜形成能力を監視することができる。
【００４８】
また、粘度圧力係数の時間に対する変化が劣化初期には、減少傾向があり、ある変曲点を経たのち増加する傾向があり、しかも変曲点近傍では潤滑油の劣化が非常に進んでいることが判ったので、予め限界油膜厚さを定め、これに対する粘度圧力係数を予め設定しておくことで、この値になった場合には、性能劣化が生じていることが判る。
【００４９】
さらに、測定した粘度圧力係数が減少した後上昇した場合には、変曲点を通り過ぎたことが判るので、使用限界であることを知ることができる。
【００５０】
また、予め求めた粘度圧力係数の変化に対して測定した粘度圧力係数が極度に低下した場合には、燃料の混入などが生じた判断することができ、異物混入による影響を把握することもできる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、航空機用ガスタービン油の場合を例に説明したが、これに限らず他の潤滑油の性能監視にも適用できるものである。
【００５２】
また、粘度圧力係数の時間の経過に対する変化を求める場合には、加速試験などを行ってその結果から算出するようにしても良い。
【００５３】
さらに、粘度圧力係数の変化を時間に対して求める場合に限らず、時間とともに変化する潤滑油の性状に対して求めた結果から監視することも本願発明に含むものであり、例えば動粘度の変化率に対する粘度圧力係数の変化の関係を用いて監視しても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したように、この発明の潤滑油の性能監視方法によれば、油膜形成能力を表わす粘度圧力係数を測定し、予め実験で求めた時間の経過に対する粘度圧力係数の変化から潤滑油の性能劣化を監視するので、実験で得た粘度圧力係数と潤滑油の劣化との相関関係から直接潤滑油の性能を監視することができる。
【００５５】
また、この発明の請求項２記載の潤滑油の性能監視方法によれば、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から設定値まで減少したときに性能劣化が生じていると判定するので、例えば軸受等の摺動部分での限界油膜厚さに対する粘度圧力係数を設定値とすることで、潤滑油の油膜切れに至る前の劣化状態を判定することができる。
【００５６】
さらに、この発明の請求項３記載の潤滑油の性能監視方法によれば、測定された前記粘度圧力係数が新油の粘度圧力係数から減少した後上昇したときに使用限界と判定するので、使用限界を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の潤滑油の性能監視方法の一実施の形態にかかる粘度圧力係数の測定結果を示すグラフである。
【図２】この発明の潤滑油の性能監視方法の一実施の形態にかかる粘度圧力係数の経時変化の説明図である。
【図３】この発明の潤滑油の性能監視方法の一実施の形態にかかる動粘度の変化率と粘度圧力係数の変化率の関係の説明図である。
【図４】この発明の潤滑油の性能監視方法の一実施の形態にかかる温度と粘度圧力係数の関係を示すグラフである。
【図５】この発明の潤滑油の性能監視方法の一実施の形態にかかる解析例を示すグラフである。
【図１】
0004355872.tif 000005
【図２】
0004355872.tif 000006
【図３】
0004355872.tif 000007
【図４】
0004355872.tif 000008
【図５】
0004355872.tif 000009