空気圧送式潤滑油供給装置及びその給油配管のリーク検出方法
【課題】 給油配管で生じたリークを確実且つ安価に検出することを目的とする。
【解決手段】 潤滑油を、圧縮空気により給油配管２ｃを介して潤滑対象物３に供給するようにした空気圧送式の潤滑油供給装置において、前記給油配管２ｃに、潤滑油の流動方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管２ｃ内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂと、２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂ間の給油配管２ｃの圧力を検出する圧力検出器２１と、を備える。
【解決手段】 潤滑油を、圧縮空気により給油配管２ｃを介して潤滑対象物３に供給するようにした空気圧送式の潤滑油供給装置において、前記給油配管２ｃに、潤滑油の流動方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管２ｃ内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂと、２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂ間の給油配管２ｃの圧力を検出する圧力検出器２１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は潤滑油給油装置、特に、圧縮空気を利用して潤滑油を潤滑対象物まで送るようにした空気圧送式（オイルエア潤滑式）の潤滑油給油装置及びその給油配管のリーク検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鋼所等で用いられる圧延機には、圧延ローラ等の多数のローラが配置され、各ローラの回転軸が軸受により支持されている。この軸受の潤滑には、微量のオイルを継続的に供給することが効果的であるため、下記特許文献１に記載されているような、オイルエア潤滑式の潤滑油供給装置が用いられている。
【０００３】
この潤滑油供給装置は、メインユニットから混合器へ潤滑油及び圧縮空気を供給すると共に、潤滑油と圧縮空気とを混合してオイルエアを生成し、給油配管を介して該オイルエアを潤滑対象である軸受に供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気圧送式の潤滑油供給装置では、給油配管や継手の破損等により空気のリークが生じると、適切にオイルエアを送ることができず、潤滑不足を生じる恐れがあり、破損した部分からオイルが吹き出してしまう恐れもある。したがって、如何にリークを検出するかが重要な課題となっている。
【０００６】
このリークを検出する方法の１つとして、給油配管内の圧力を圧力計によって測定することが考えられる。リークが生じると給油配管内の圧力が低下するからである。
【０００７】
しかし、給油配管内の圧力低下が僅かである場合、給油配管におけるリーク以外に、潤滑対象物である軸受のシールの劣化が原因として考えられる。軸受を収納する軸箱には、軸に摺接するシールが設けられており、このシールによって軸箱内に供給された潤滑油をある程度保持できるようにしている。このシールが劣化すると、軸箱から放出される空気量が大きくなるからである。
【０００８】
したがって、単に給油配管の圧力を測定するだけのリーク検出方法は、給油配管内の圧力低下が極端に大きい場合には有用であるが、給油配管内の圧力低下が僅かである場合には、原因が給油配管におけるリークなのかシールの劣化なのかを特定することができない。また、僅かな圧力低下を検出するには高性能の圧力計が必要となり、コストが増大するという問題もある。
【０００９】
一方、上記特許文献１では、リークを検出するために、潤滑対象である軸受の直前に流体通過検出器を配設し、この流体通過検出器によって圧縮空気及び潤滑油の通過を検出するようにしている。
【００１０】
この流体通過検出器は、給油配管に連続してオイルエアの流路を形成するアクリル性のチューブと、該チューブ内に収容されたフロートボールと、フロートボールを潤滑油供給方向の上流側へ向けて付勢するバネとによって構成されている。給油配管に正常にオイルエアが流れていると、その圧力によりフロートボールがバネに抗して下流側に移動し、流体通気検出器よりも上流側で給油配管にリークが生じると、抵抗が少なくなるためフロートボールが上流側に移動する。このフロートボールの動きを目視により又は機械的、光学的に検出するものとなっている。
【００１１】
この技術の場合、軸受のシールが劣化すると、給油配管を流れるオイルエアの流速が速くなり、フロートボールはバネに抗して下流側に移動する。したがって、給油配管のリークとは異なった挙動をとるため、両者の判別が可能である。
【００１２】
しかし、この流体通過検出器は、軸受に潤滑油が供給されているか否かを判断するものであり、流体通過検出器と軸受との間で給油配管にリークが生じると潤滑油が供給されているか否かを判断できないので、軸受の直前に設けなければならない。軸受は圧延機等の装置内にあるため、軸受の直前に流体通過検出器を設けると目視によってフロートボールを検出するのは実質的に不可能である。フロートボールの動きを機械的、光学的に検出する場合も、流体通過検出器と検出用のモニター等との間に機械的な接続や配線、配管等を施さなければならないため設備が大がかりとなり、コストが増大する。
【００１３】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、給油配管で生じたリークを確実且つ安価に検出することができる、空気圧送式潤滑油供給装置及びそのリーク検出方法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】
【００１４】
請求項１記載の発明は、潤滑油を、圧縮空気により給油配管を介して潤滑対象物に供給するようにした空気圧送式の潤滑油供給装置において、前記給油配管に、潤滑油の供給方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁と、２つの圧力保持弁間の給油配管の圧力を検出する圧力検出器と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記圧力保持弁が、潤滑対象物への圧縮空気及び潤滑油の流れを許容するとともに逆方向の流れを阻止する逆止弁により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置における給油配管のリーク検出方法であって、圧縮空気の供給を一時的に中断するとともに、中断中の給油配管の圧力を圧力検出器により検出し、その圧力の経時的変動によってリークの有無を判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
（１）本発明により給油配管のリークの検出を行うには、圧縮空気の供給を止め、２つの圧力保持弁によりその間の給油配管内の圧力を保持し、その圧力を圧力検出器で検出する。給油配管にリークが生じていない場合、時間の経過に伴う圧力の変動は小さく、徐々に圧力は低下する。これに対し、給油配管にリークが生じていると、給油配管内の圧力は急速に低下する。したがって、この圧力変動の相違からリークの有無を正確に判断することができる。
【００１８】
（２）給油配管のリークを検出するために、２つの圧力保持弁と圧力検出器を備えればよいので、装置を簡単且つ安価に構成することができる。
【００１９】
（３）圧力検出器は、２つの圧力保持弁の間であればどの位置に設けてもよいので、上流側の圧力保持弁を混合器に近づけて配置した場合には、潤滑対象物からより離れた位置に圧力検出器を設けることができ、圧力検出器のモニタリングが容易となる。
【００２０】
（４）圧力保持弁として逆止弁を用いると、装置をより安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施形態にかかる潤滑油供給装置のシステム全体の構成図である。図１においては、１は混合器であり、メインユニット１５から供給される圧縮空気と潤滑油とを混合してオイルエアを生成する。混合器１には、潤滑油の供給口１ａと圧縮空気の供給口１ｂが設けられると共に、オイルエアの出口が複数設けられている。図例では３つの出口１ｃ，１ｄ，１ｅが設けられている。
【００２２】
各出口１ｃ，１ｄ，１ｅにはそれぞれ給油配管２ｃ，２ｄ，２ｅが接続されており、各給油配管２ｃ，２ｄ，２ｅは、それぞれ潤滑対象物３に直接的に又は分配器４を介して間接的に接続されている。本実施形態の潤滑対象物３は、圧延機における圧延ロール等を回転自在に支持する軸受である。
【００２３】
給油配管の１つ２ｄには、オイルエアを複数に分配する分配器４が設けられている。図例の分配器４は、供給口４ａから流入したオイルエアを４等分して分配出口４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅから排出するものであり、各分配出口４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅには分配給油配管５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが接続され、各分配給油配管５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅはそれぞれ潤滑対象物に接続されている。
【００２４】
潤滑対象物である軸受３は、図２に示すように、軸箱６内に形成された空間に収納されている。軸箱６には、回転軸７に摺接するシール装置８が設けられており、該シール装置８によって、軸受３の配置空間がほぼ密閉され、該配置空間に供給されたオイルをある程度保持できるようになっている。
【００２５】
図１に示すように、軸箱６には潤滑油の供給口６ａと排出口６ｂとが設けられ、供給口６ａには前記給油配管２ｃ，２ｅ，５ｂ〜５ｅが接続され、排出口６ｂには、ドレン配管９が接続されており、軸受３に供給された潤滑油はドレン配管９を介してオイルタンク１０に戻るようになっている。ただし、コストの関係からドレン配管９を施工しない場合もあり、この場合、オイルエアの空気は前記シール装置８（図２）のシール圧に打ち勝って大気に放出され、排出口６ｂは閉塞されるか最初から備えない構成となる。
【００２６】
上記構成の潤滑油供給装置には、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅのリークを検出する検出手段が設けられている。該検出手段は、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を保持する圧力保持機構２０と、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を検出する圧力検出器２１と、リークが検出された場合にそのことを報知する報知手段（図示略）とを備えている。
【００２７】
本実施形態の圧力保持機構２０には、逆止弁（圧力保持弁）２０ａ、２０ｂが用いられている。この逆止弁２０ａ，２０ｂは、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅの上流側と下流側との２カ所に設けられている。上流側の逆止弁２０ａは、混合器１の出口１ｃ〜１ｅ付近に設けられており、軸受３側へのオイルエアの流動を許容し、その逆を阻止するものである。下流側の逆止弁２０ｂは、軸受３の上流側近傍又は軸箱６に直接的に設けられており、軸受３側へのオイルエアの流動は許容するが、その逆は阻止するものである。
【００２８】
圧力検出器２１は、圧力計、圧力スイッチ、圧力センサー等により構成され、上流側の逆止弁２０ａと下流側の逆止弁２０ｂとの間に設けられている。報知手段は、警報、ランプ等によって構成されている。
【００２９】
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の潤滑油供給装置の作用を説明する。
本実施形態の潤滑供給装置は、潤滑のための通常運転と、リーク検出のための検査運転とを行うようになっている。通常運転は、潤滑油と圧縮空気とを混合器１に供給すると共に混合器１からオイルエアとして排出する。オイルエアは、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ及び分配器４を経て潤滑対象物である軸受３の軸箱６へ供給される。軸受３を潤滑した後のオイルはドレン配管９からオイルタンク１０に戻される。
【００３０】
通常運転は、潤滑が必要な期間継続的に行うが、検査運転は、通常運転を一時的に停止して行う。具体的にはメインユニット１５にて圧縮空気の供給を停止する。
【００３１】
オイルエアは、オイルの液滴を圧縮空気の流れによって給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅの内壁面に沿って移動させるものであるため、例えば、管継手やパイプの破損に伴う空気のリークや、配管途中に挿入するマルチクランプ等からの空気のリークがあると、これが即潤滑油の供給停止又は低下につながり、潤滑不足に陥る可能性がある。特に、圧延機や連続鋳造設備といった重機械の軸受は、数百個にも及ぶため、人間が目視によってリーク箇所をチェックすることは不可能である。
【００３２】
給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅが破損すれば、大量の圧縮空気が放出し、配管内圧力が急降下するため、通常運転中であっても圧力検出器２１によってリークの検出は可能である。しかし、それ以外の僅かな漏れによる圧力降下現象が発生しても、それが空気漏れによるものなのか、シール装置の劣化によるものなのか判断できない。これは、後述する実験１によっても明らかである。
【００３３】
したがって、本発明の潤滑油供給装置では、以下の検査運転を行うことにより僅かなリークであっても検出し、潤滑対象物３への給油不足を防止している。
【００３４】
具体的な検出方法は次の通りである。
（１）まず、通常運転を行っている途中に、圧縮空気の供給を一定時間（数分程度）停止する。
（２）圧縮空気の供給を停止している間、圧力検出器２１によって２つの逆止弁２０ａ，２０ｂ間の給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を測定する。
（３）給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力は、リークの有無に関わらず時間の経過と共に低下する。しかし、リークがあると、僅かな漏れであっても正常状態よりも急速に圧力が低下する。このことは、後述する実験２から明らかである。圧力低下が急速であり、所定時間以内（例えば、３０秒〜１分以内）に圧力が０になった場合には、給油配管にリークが有ると判断する。
（４）給油配管にリークが有ると判断すると、報知手段により警報を発する。
【００３５】
〔本実施形態の効果〕
したがって、本実施形態によれば次の効果を奏する。
（１）通常運転を行っている途中で圧縮空気の供給を止め、２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂにより給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を保持し、その圧力を圧力検出器２１で検出するとともに、該圧力の経時的変動によりリークの有無を判別しているので、リーク量が僅かであっても確実に給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅのリークを検出することができ、シール装置８の劣化と区別することができる。
【００３６】
（２）リークを検出するために、各給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅに２つの逆止弁２０ａ，２０ｂと圧力検出器２１を備えればよいので、装置を簡単且つ安価に構成することができる。
【００３７】
（３）圧力検出器２１は、２つの逆止弁２０ａ，２０ｂの間であればどの位置に設けてもよいので、上流側の逆止弁２０ａを混合器１の直後に設けた場合には、潤滑対象物からより離れた位置に圧力検出器２１を設けることができ、圧力検出器２１のモニタリングが容易となる。
【００３８】
（４）圧力保持弁として逆止弁２０ａ，２０ｂを用いると、潤滑油供給装置をより安価に構成することができる。
【００３９】
（５）検査運転中、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅに急速な圧力低下が検出されたときに警報を発するようにしているので、オペレータは速やかに異常状態を認識することができ、即座に修復作業に移行することができる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、下記のように適宜設計変更可能である。
（１）圧力保持弁は、逆止弁に限らず開閉弁（電磁弁）を用いてもよい。この場合、検査運転を開始するときに、圧縮空気の供給停止と同時に電磁弁を閉じ、上流側と下流側の電磁弁の間で給油配管の圧力を保持すればよい。
【００４１】
（２）給油配管に分配器４を設けた場合、下流側の逆止弁２０ｂを分配器４の上流側近傍に配置することもできる。この場合、分配器４よりも上流側のリークを検出することができる。
【００４２】
（３）潤滑対象物とは、軸受に限定されず、各種装置やその部品等の潤滑することができる部位をいう。
【００４３】
〔実験１〕
本願出願人は、図３に示す実験装置を用い、通常運転中、給油配管に人為的にリークを生じさせ、給油配管内の圧力変動を調べた。
【００４４】
図３において、混合器１への圧縮空気の供給配管３１には、減圧弁３２と、供給圧力セット用の圧力計３３と、供給空気量をセットする流量計３４と、圧縮空気の供給をオンオフするソレノイドバルブ３５が設けられている。減圧弁３２は、０．３ＭＰａに設定されている。供給する圧縮空気量は、２５ＮＬ／ｍｉｎである。給油配管２ｃは外径φ６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ、長さ１０ｍである。逆止弁２０ａのクラッキング圧は０．００５ＭＰａ、逆止弁２０ｂのクラッキング圧は０．１ＭＰａである。
【００４５】
給油配管２ｃには分岐配管３６が接続されており、分岐配管３６には開閉弁３７と、流量計３８とが設けられている。開閉弁３７は、人為的に給油配管２ｃにリークを発生させるものであり、流量計３８は、そのリーク量をセットするものである。また、２つの逆止弁２０ａ，２０ｂの間には、分岐配管３６の上流側と下流側とにそれぞれ圧力検出器Ｐ１，Ｐ２が設けられている。また、下流側の逆止弁２０ｂと軸箱６の間にも圧力検出器Ｐ３が設けられている。圧力検出器Ｐ３は、実質的に軸箱６内の圧力を検出するものである。
【００４６】
図４は、通常運転中における、正常時（リーク無し）とリーク発生時との各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値を示す表である。
本実験１では、次の３つのパターンについて、リーク量の変化に応じた各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の圧力値を測定した。
〈パターンＡ〉…圧力検出器Ｐ３の圧力（軸箱６内の圧力）が高い場合（リーク量０のとき０．０４ＭＰａ）
〈パターンＢ〉…同圧力が中間の場合（同０．０３ＭＰａ）
〈パターンＣ〉…同圧力が低い場合（同０．０２ＭＰａ）
【００４７】
軸箱６内の圧力（Ｐ３測定値）は、シール装置８の性能が高いほど高圧となる。したがって、パターンＡのシール性が最も高く、パターンＣのシール性が最も低いといえる。この実験におけるシール性の違いは、シール装置８の寸法公差により生ずるものであるが、実際の使用状態では、シール装置の劣化によってシール性に変化を生ずる。したがって、この実験を実際の使用状態に置き換えた場合、パターンＡ〜Ｃの順でシール装置が劣化していると考えることができる。
【００４８】
図４には、ソレノイドバルブ３５を開き、リーク用開閉弁３７を閉じた場合、すなわち、通常運転中でリーク量が０の場合の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が、各パターンＡ，Ｂ，Ｃの１行目に示されており、リーク用開閉弁３７を開いて、リーク量を５ＮＬ／ｍｉｎ、８ＮＬ／ｍｉｎ、１０ＮＬ／ｍｉｎと段階的に増やした場合の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が、それぞれ２〜４行目に示されている。
【００４９】
図４を分析すると、例えば、リークは生じていないがシール性能が低い場合（パターンＣのａ欄）の圧力計Ｐ１の測定値は０．１４３ＭＰａであるのに対し、シール性能は高いがリーク量が１０ＮＬ／ｍｉｎである場合（パターンＡのｂ欄）の圧力計Ｐ１の測定値は０．１５４となっている。すなわち、パターンＡではリークが生じているにも関わらず、パターンＣよりも測定値が高くなっている。圧力計Ｐ２，Ｐ３の測定値についても同様の傾向がある。
【００５０】
したがって、各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が低いからといって、リークが生じていると断定することはできず、その逆も断定できない。すなわち、通常運転中の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値によって、給油配管のリークとシールの劣化とを判別することは困難であることが理解できる。
【００５１】
〔実験２〕
次に、本出願人は、図３に示す実験装置を用い、ソレノイドバルブ３５を閉鎖して圧縮空気の供給を一時的に停止した場合の圧力計Ｐ１の測定値を、パターンＡ〜Ｃについて調べた。さらに、ソレノイドバルブ３５を閉鎖し、リーク用開閉弁３７を開いてリークを発生させた場合の圧力計Ｐ１の測定値を、パターンＡ〜Ｃについて調べた。そして、これら２つの条件と、リークの無い通常運転時との、圧力計Ｐ１の測定値の経時的変動を対比して、図５のグラフにまとめた。
【００５２】
図５中、横軸は圧縮空気の供給を停止してからの経過時間、縦軸は圧力計Ｐ１の測定値である。図５において、リークの無い通常運転時は、どのパターンでも圧力計Ｐ１の測定値が時間の経過に関わらず一定値をとっている。リークの無い状態で圧縮空気を停止した場合（検査運転を行った場合）、どのパターンでも、緩やかではあるが時間の経過とともに圧力計Ｐ１の測定値は低下している。しかし、３０分経過後も０．０３ＭＰａ以上の圧力は保持されている。そして、リークが有る状態（リーク量：５ＮＬ／ｍｉｎ）で検査運転を行った場合には、どのパターンでも急速に圧力が低下し、３０秒経過するまでに圧力値は０になっている。これは、リーク量の多少や給油配管２ｃの長さに関わらず略同様の傾向となる。
【００５３】
すなわち、圧縮空気を停止すると、リークが有るか無いかによって圧力変動の様子が明確に異なるものとなり、リークの有無の判断に、圧縮空気の供給を停止し、且つ、給油配管２ｃの圧力を逆止弁２０ａ，２０ｂによって保持することが有効であることが理解できる。
【００５４】
図５において、リークがあり且つ圧縮空気を停止した場合には、３０秒以内に圧力値が０になっている。また、配管長さやリーク量等の条件が変わったとしてもほぼ１分以内には圧力値が０になる。したがって、本発明によるリーク検出方法では、リークを検出するために圧縮空気を停止する時間（通常運転を停止する時間）は、１〜２分程度で十分である。
【００５５】
一方、混合器１への潤滑油送出は間欠的で、３〜５分間に１回程度であり、潤滑油供給量はφ２００ｍｍ程度の軸受に対して約１．５ｃｃ／ｈｒである。したがって、１〜２分程度の圧縮空気を停止したとしても、軸受３への潤滑不足を招くことはない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明な、圧延機、連続鋳造装置等の多数のローラを具備した装置の潤滑に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る潤滑油供給装置のシステム全体の構成図である。
【図２】潤滑対象である軸箱の側面断面図である。
【図３】実験装置を示す構成図である。
【図４】実験結果を示す表である。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 混合器
３ 軸受
２ｃ〜２ｅ 給油配管
５ｂ〜５ｅ 分配給油配管
２１ 圧力検出器
２０ａ 上流側の逆止弁（圧力保持弁）
２０ｂ 下流側の逆止弁（圧力保持弁）
【技術分野】
【０００１】
本発明は潤滑油給油装置、特に、圧縮空気を利用して潤滑油を潤滑対象物まで送るようにした空気圧送式（オイルエア潤滑式）の潤滑油給油装置及びその給油配管のリーク検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鋼所等で用いられる圧延機には、圧延ローラ等の多数のローラが配置され、各ローラの回転軸が軸受により支持されている。この軸受の潤滑には、微量のオイルを継続的に供給することが効果的であるため、下記特許文献１に記載されているような、オイルエア潤滑式の潤滑油供給装置が用いられている。
【０００３】
この潤滑油供給装置は、メインユニットから混合器へ潤滑油及び圧縮空気を供給すると共に、潤滑油と圧縮空気とを混合してオイルエアを生成し、給油配管を介して該オイルエアを潤滑対象である軸受に供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気圧送式の潤滑油供給装置では、給油配管や継手の破損等により空気のリークが生じると、適切にオイルエアを送ることができず、潤滑不足を生じる恐れがあり、破損した部分からオイルが吹き出してしまう恐れもある。したがって、如何にリークを検出するかが重要な課題となっている。
【０００６】
このリークを検出する方法の１つとして、給油配管内の圧力を圧力計によって測定することが考えられる。リークが生じると給油配管内の圧力が低下するからである。
【０００７】
しかし、給油配管内の圧力低下が僅かである場合、給油配管におけるリーク以外に、潤滑対象物である軸受のシールの劣化が原因として考えられる。軸受を収納する軸箱には、軸に摺接するシールが設けられており、このシールによって軸箱内に供給された潤滑油をある程度保持できるようにしている。このシールが劣化すると、軸箱から放出される空気量が大きくなるからである。
【０００８】
したがって、単に給油配管の圧力を測定するだけのリーク検出方法は、給油配管内の圧力低下が極端に大きい場合には有用であるが、給油配管内の圧力低下が僅かである場合には、原因が給油配管におけるリークなのかシールの劣化なのかを特定することができない。また、僅かな圧力低下を検出するには高性能の圧力計が必要となり、コストが増大するという問題もある。
【０００９】
一方、上記特許文献１では、リークを検出するために、潤滑対象である軸受の直前に流体通過検出器を配設し、この流体通過検出器によって圧縮空気及び潤滑油の通過を検出するようにしている。
【００１０】
この流体通過検出器は、給油配管に連続してオイルエアの流路を形成するアクリル性のチューブと、該チューブ内に収容されたフロートボールと、フロートボールを潤滑油供給方向の上流側へ向けて付勢するバネとによって構成されている。給油配管に正常にオイルエアが流れていると、その圧力によりフロートボールがバネに抗して下流側に移動し、流体通気検出器よりも上流側で給油配管にリークが生じると、抵抗が少なくなるためフロートボールが上流側に移動する。このフロートボールの動きを目視により又は機械的、光学的に検出するものとなっている。
【００１１】
この技術の場合、軸受のシールが劣化すると、給油配管を流れるオイルエアの流速が速くなり、フロートボールはバネに抗して下流側に移動する。したがって、給油配管のリークとは異なった挙動をとるため、両者の判別が可能である。
【００１２】
しかし、この流体通過検出器は、軸受に潤滑油が供給されているか否かを判断するものであり、流体通過検出器と軸受との間で給油配管にリークが生じると潤滑油が供給されているか否かを判断できないので、軸受の直前に設けなければならない。軸受は圧延機等の装置内にあるため、軸受の直前に流体通過検出器を設けると目視によってフロートボールを検出するのは実質的に不可能である。フロートボールの動きを機械的、光学的に検出する場合も、流体通過検出器と検出用のモニター等との間に機械的な接続や配線、配管等を施さなければならないため設備が大がかりとなり、コストが増大する。
【００１３】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、給油配管で生じたリークを確実且つ安価に検出することができる、空気圧送式潤滑油供給装置及びそのリーク検出方法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】
【００１４】
請求項１記載の発明は、潤滑油を、圧縮空気により給油配管を介して潤滑対象物に供給するようにした空気圧送式の潤滑油供給装置において、前記給油配管に、潤滑油の供給方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁と、２つの圧力保持弁間の給油配管の圧力を検出する圧力検出器と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記圧力保持弁が、潤滑対象物への圧縮空気及び潤滑油の流れを許容するとともに逆方向の流れを阻止する逆止弁により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置における給油配管のリーク検出方法であって、圧縮空気の供給を一時的に中断するとともに、中断中の給油配管の圧力を圧力検出器により検出し、その圧力の経時的変動によってリークの有無を判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
（１）本発明により給油配管のリークの検出を行うには、圧縮空気の供給を止め、２つの圧力保持弁によりその間の給油配管内の圧力を保持し、その圧力を圧力検出器で検出する。給油配管にリークが生じていない場合、時間の経過に伴う圧力の変動は小さく、徐々に圧力は低下する。これに対し、給油配管にリークが生じていると、給油配管内の圧力は急速に低下する。したがって、この圧力変動の相違からリークの有無を正確に判断することができる。
【００１８】
（２）給油配管のリークを検出するために、２つの圧力保持弁と圧力検出器を備えればよいので、装置を簡単且つ安価に構成することができる。
【００１９】
（３）圧力検出器は、２つの圧力保持弁の間であればどの位置に設けてもよいので、上流側の圧力保持弁を混合器に近づけて配置した場合には、潤滑対象物からより離れた位置に圧力検出器を設けることができ、圧力検出器のモニタリングが容易となる。
【００２０】
（４）圧力保持弁として逆止弁を用いると、装置をより安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施形態にかかる潤滑油供給装置のシステム全体の構成図である。図１においては、１は混合器であり、メインユニット１５から供給される圧縮空気と潤滑油とを混合してオイルエアを生成する。混合器１には、潤滑油の供給口１ａと圧縮空気の供給口１ｂが設けられると共に、オイルエアの出口が複数設けられている。図例では３つの出口１ｃ，１ｄ，１ｅが設けられている。
【００２２】
各出口１ｃ，１ｄ，１ｅにはそれぞれ給油配管２ｃ，２ｄ，２ｅが接続されており、各給油配管２ｃ，２ｄ，２ｅは、それぞれ潤滑対象物３に直接的に又は分配器４を介して間接的に接続されている。本実施形態の潤滑対象物３は、圧延機における圧延ロール等を回転自在に支持する軸受である。
【００２３】
給油配管の１つ２ｄには、オイルエアを複数に分配する分配器４が設けられている。図例の分配器４は、供給口４ａから流入したオイルエアを４等分して分配出口４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅから排出するものであり、各分配出口４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅには分配給油配管５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが接続され、各分配給油配管５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅはそれぞれ潤滑対象物に接続されている。
【００２４】
潤滑対象物である軸受３は、図２に示すように、軸箱６内に形成された空間に収納されている。軸箱６には、回転軸７に摺接するシール装置８が設けられており、該シール装置８によって、軸受３の配置空間がほぼ密閉され、該配置空間に供給されたオイルをある程度保持できるようになっている。
【００２５】
図１に示すように、軸箱６には潤滑油の供給口６ａと排出口６ｂとが設けられ、供給口６ａには前記給油配管２ｃ，２ｅ，５ｂ〜５ｅが接続され、排出口６ｂには、ドレン配管９が接続されており、軸受３に供給された潤滑油はドレン配管９を介してオイルタンク１０に戻るようになっている。ただし、コストの関係からドレン配管９を施工しない場合もあり、この場合、オイルエアの空気は前記シール装置８（図２）のシール圧に打ち勝って大気に放出され、排出口６ｂは閉塞されるか最初から備えない構成となる。
【００２６】
上記構成の潤滑油供給装置には、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅのリークを検出する検出手段が設けられている。該検出手段は、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を保持する圧力保持機構２０と、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を検出する圧力検出器２１と、リークが検出された場合にそのことを報知する報知手段（図示略）とを備えている。
【００２７】
本実施形態の圧力保持機構２０には、逆止弁（圧力保持弁）２０ａ、２０ｂが用いられている。この逆止弁２０ａ，２０ｂは、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅの上流側と下流側との２カ所に設けられている。上流側の逆止弁２０ａは、混合器１の出口１ｃ〜１ｅ付近に設けられており、軸受３側へのオイルエアの流動を許容し、その逆を阻止するものである。下流側の逆止弁２０ｂは、軸受３の上流側近傍又は軸箱６に直接的に設けられており、軸受３側へのオイルエアの流動は許容するが、その逆は阻止するものである。
【００２８】
圧力検出器２１は、圧力計、圧力スイッチ、圧力センサー等により構成され、上流側の逆止弁２０ａと下流側の逆止弁２０ｂとの間に設けられている。報知手段は、警報、ランプ等によって構成されている。
【００２９】
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の潤滑油供給装置の作用を説明する。
本実施形態の潤滑供給装置は、潤滑のための通常運転と、リーク検出のための検査運転とを行うようになっている。通常運転は、潤滑油と圧縮空気とを混合器１に供給すると共に混合器１からオイルエアとして排出する。オイルエアは、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ及び分配器４を経て潤滑対象物である軸受３の軸箱６へ供給される。軸受３を潤滑した後のオイルはドレン配管９からオイルタンク１０に戻される。
【００３０】
通常運転は、潤滑が必要な期間継続的に行うが、検査運転は、通常運転を一時的に停止して行う。具体的にはメインユニット１５にて圧縮空気の供給を停止する。
【００３１】
オイルエアは、オイルの液滴を圧縮空気の流れによって給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅの内壁面に沿って移動させるものであるため、例えば、管継手やパイプの破損に伴う空気のリークや、配管途中に挿入するマルチクランプ等からの空気のリークがあると、これが即潤滑油の供給停止又は低下につながり、潤滑不足に陥る可能性がある。特に、圧延機や連続鋳造設備といった重機械の軸受は、数百個にも及ぶため、人間が目視によってリーク箇所をチェックすることは不可能である。
【００３２】
給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅが破損すれば、大量の圧縮空気が放出し、配管内圧力が急降下するため、通常運転中であっても圧力検出器２１によってリークの検出は可能である。しかし、それ以外の僅かな漏れによる圧力降下現象が発生しても、それが空気漏れによるものなのか、シール装置の劣化によるものなのか判断できない。これは、後述する実験１によっても明らかである。
【００３３】
したがって、本発明の潤滑油供給装置では、以下の検査運転を行うことにより僅かなリークであっても検出し、潤滑対象物３への給油不足を防止している。
【００３４】
具体的な検出方法は次の通りである。
（１）まず、通常運転を行っている途中に、圧縮空気の供給を一定時間（数分程度）停止する。
（２）圧縮空気の供給を停止している間、圧力検出器２１によって２つの逆止弁２０ａ，２０ｂ間の給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を測定する。
（３）給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力は、リークの有無に関わらず時間の経過と共に低下する。しかし、リークがあると、僅かな漏れであっても正常状態よりも急速に圧力が低下する。このことは、後述する実験２から明らかである。圧力低下が急速であり、所定時間以内（例えば、３０秒〜１分以内）に圧力が０になった場合には、給油配管にリークが有ると判断する。
（４）給油配管にリークが有ると判断すると、報知手段により警報を発する。
【００３５】
〔本実施形態の効果〕
したがって、本実施形態によれば次の効果を奏する。
（１）通常運転を行っている途中で圧縮空気の供給を止め、２つの圧力保持弁２０ａ，２０ｂにより給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅ内の圧力を保持し、その圧力を圧力検出器２１で検出するとともに、該圧力の経時的変動によりリークの有無を判別しているので、リーク量が僅かであっても確実に給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅのリークを検出することができ、シール装置８の劣化と区別することができる。
【００３６】
（２）リークを検出するために、各給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅに２つの逆止弁２０ａ，２０ｂと圧力検出器２１を備えればよいので、装置を簡単且つ安価に構成することができる。
【００３７】
（３）圧力検出器２１は、２つの逆止弁２０ａ，２０ｂの間であればどの位置に設けてもよいので、上流側の逆止弁２０ａを混合器１の直後に設けた場合には、潤滑対象物からより離れた位置に圧力検出器２１を設けることができ、圧力検出器２１のモニタリングが容易となる。
【００３８】
（４）圧力保持弁として逆止弁２０ａ，２０ｂを用いると、潤滑油供給装置をより安価に構成することができる。
【００３９】
（５）検査運転中、給油配管２ｃ〜２ｅ，５ｂ〜５ｅに急速な圧力低下が検出されたときに警報を発するようにしているので、オペレータは速やかに異常状態を認識することができ、即座に修復作業に移行することができる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、下記のように適宜設計変更可能である。
（１）圧力保持弁は、逆止弁に限らず開閉弁（電磁弁）を用いてもよい。この場合、検査運転を開始するときに、圧縮空気の供給停止と同時に電磁弁を閉じ、上流側と下流側の電磁弁の間で給油配管の圧力を保持すればよい。
【００４１】
（２）給油配管に分配器４を設けた場合、下流側の逆止弁２０ｂを分配器４の上流側近傍に配置することもできる。この場合、分配器４よりも上流側のリークを検出することができる。
【００４２】
（３）潤滑対象物とは、軸受に限定されず、各種装置やその部品等の潤滑することができる部位をいう。
【００４３】
〔実験１〕
本願出願人は、図３に示す実験装置を用い、通常運転中、給油配管に人為的にリークを生じさせ、給油配管内の圧力変動を調べた。
【００４４】
図３において、混合器１への圧縮空気の供給配管３１には、減圧弁３２と、供給圧力セット用の圧力計３３と、供給空気量をセットする流量計３４と、圧縮空気の供給をオンオフするソレノイドバルブ３５が設けられている。減圧弁３２は、０．３ＭＰａに設定されている。供給する圧縮空気量は、２５ＮＬ／ｍｉｎである。給油配管２ｃは外径φ６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ、長さ１０ｍである。逆止弁２０ａのクラッキング圧は０．００５ＭＰａ、逆止弁２０ｂのクラッキング圧は０．１ＭＰａである。
【００４５】
給油配管２ｃには分岐配管３６が接続されており、分岐配管３６には開閉弁３７と、流量計３８とが設けられている。開閉弁３７は、人為的に給油配管２ｃにリークを発生させるものであり、流量計３８は、そのリーク量をセットするものである。また、２つの逆止弁２０ａ，２０ｂの間には、分岐配管３６の上流側と下流側とにそれぞれ圧力検出器Ｐ１，Ｐ２が設けられている。また、下流側の逆止弁２０ｂと軸箱６の間にも圧力検出器Ｐ３が設けられている。圧力検出器Ｐ３は、実質的に軸箱６内の圧力を検出するものである。
【００４６】
図４は、通常運転中における、正常時（リーク無し）とリーク発生時との各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値を示す表である。
本実験１では、次の３つのパターンについて、リーク量の変化に応じた各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の圧力値を測定した。
〈パターンＡ〉…圧力検出器Ｐ３の圧力（軸箱６内の圧力）が高い場合（リーク量０のとき０．０４ＭＰａ）
〈パターンＢ〉…同圧力が中間の場合（同０．０３ＭＰａ）
〈パターンＣ〉…同圧力が低い場合（同０．０２ＭＰａ）
【００４７】
軸箱６内の圧力（Ｐ３測定値）は、シール装置８の性能が高いほど高圧となる。したがって、パターンＡのシール性が最も高く、パターンＣのシール性が最も低いといえる。この実験におけるシール性の違いは、シール装置８の寸法公差により生ずるものであるが、実際の使用状態では、シール装置の劣化によってシール性に変化を生ずる。したがって、この実験を実際の使用状態に置き換えた場合、パターンＡ〜Ｃの順でシール装置が劣化していると考えることができる。
【００４８】
図４には、ソレノイドバルブ３５を開き、リーク用開閉弁３７を閉じた場合、すなわち、通常運転中でリーク量が０の場合の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が、各パターンＡ，Ｂ，Ｃの１行目に示されており、リーク用開閉弁３７を開いて、リーク量を５ＮＬ／ｍｉｎ、８ＮＬ／ｍｉｎ、１０ＮＬ／ｍｉｎと段階的に増やした場合の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が、それぞれ２〜４行目に示されている。
【００４９】
図４を分析すると、例えば、リークは生じていないがシール性能が低い場合（パターンＣのａ欄）の圧力計Ｐ１の測定値は０．１４３ＭＰａであるのに対し、シール性能は高いがリーク量が１０ＮＬ／ｍｉｎである場合（パターンＡのｂ欄）の圧力計Ｐ１の測定値は０．１５４となっている。すなわち、パターンＡではリークが生じているにも関わらず、パターンＣよりも測定値が高くなっている。圧力計Ｐ２，Ｐ３の測定値についても同様の傾向がある。
【００５０】
したがって、各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値が低いからといって、リークが生じていると断定することはできず、その逆も断定できない。すなわち、通常運転中の各圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定値によって、給油配管のリークとシールの劣化とを判別することは困難であることが理解できる。
【００５１】
〔実験２〕
次に、本出願人は、図３に示す実験装置を用い、ソレノイドバルブ３５を閉鎖して圧縮空気の供給を一時的に停止した場合の圧力計Ｐ１の測定値を、パターンＡ〜Ｃについて調べた。さらに、ソレノイドバルブ３５を閉鎖し、リーク用開閉弁３７を開いてリークを発生させた場合の圧力計Ｐ１の測定値を、パターンＡ〜Ｃについて調べた。そして、これら２つの条件と、リークの無い通常運転時との、圧力計Ｐ１の測定値の経時的変動を対比して、図５のグラフにまとめた。
【００５２】
図５中、横軸は圧縮空気の供給を停止してからの経過時間、縦軸は圧力計Ｐ１の測定値である。図５において、リークの無い通常運転時は、どのパターンでも圧力計Ｐ１の測定値が時間の経過に関わらず一定値をとっている。リークの無い状態で圧縮空気を停止した場合（検査運転を行った場合）、どのパターンでも、緩やかではあるが時間の経過とともに圧力計Ｐ１の測定値は低下している。しかし、３０分経過後も０．０３ＭＰａ以上の圧力は保持されている。そして、リークが有る状態（リーク量：５ＮＬ／ｍｉｎ）で検査運転を行った場合には、どのパターンでも急速に圧力が低下し、３０秒経過するまでに圧力値は０になっている。これは、リーク量の多少や給油配管２ｃの長さに関わらず略同様の傾向となる。
【００５３】
すなわち、圧縮空気を停止すると、リークが有るか無いかによって圧力変動の様子が明確に異なるものとなり、リークの有無の判断に、圧縮空気の供給を停止し、且つ、給油配管２ｃの圧力を逆止弁２０ａ，２０ｂによって保持することが有効であることが理解できる。
【００５４】
図５において、リークがあり且つ圧縮空気を停止した場合には、３０秒以内に圧力値が０になっている。また、配管長さやリーク量等の条件が変わったとしてもほぼ１分以内には圧力値が０になる。したがって、本発明によるリーク検出方法では、リークを検出するために圧縮空気を停止する時間（通常運転を停止する時間）は、１〜２分程度で十分である。
【００５５】
一方、混合器１への潤滑油送出は間欠的で、３〜５分間に１回程度であり、潤滑油供給量はφ２００ｍｍ程度の軸受に対して約１．５ｃｃ／ｈｒである。したがって、１〜２分程度の圧縮空気を停止したとしても、軸受３への潤滑不足を招くことはない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明な、圧延機、連続鋳造装置等の多数のローラを具備した装置の潤滑に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る潤滑油供給装置のシステム全体の構成図である。
【図２】潤滑対象である軸箱の側面断面図である。
【図３】実験装置を示す構成図である。
【図４】実験結果を示す表である。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 混合器
３ 軸受
２ｃ〜２ｅ 給油配管
５ｂ〜５ｅ 分配給油配管
２１ 圧力検出器
２０ａ 上流側の逆止弁（圧力保持弁）
２０ｂ 下流側の逆止弁（圧力保持弁）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を、圧縮空気により、給油配管を介して潤滑対象物に供給するようにした、空気圧送式潤滑油供給装置において、
前記給油配管に、潤滑油の供給方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁と、２つの圧力保持弁間の給油配管の圧力を検出する圧力検出器と、を備えていることを特徴とする空気圧送式潤滑油供給装置。
【請求項２】
前記圧力保持弁が、潤滑対象物への圧縮空気及び潤滑油の流れを許容するとともに逆方向の流れを阻止する逆止弁により構成されている、請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置における給油配管のリーク検出方法であって、圧縮空気の供給を一時的に中断するともに、中断中の給油配管の圧力を圧力検出器により検出し、その圧力の経時的変動によってリークの有無を判別することを特徴とする、リーク検出方法。
【請求項１】
潤滑油を、圧縮空気により、給油配管を介して潤滑対象物に供給するようにした、空気圧送式潤滑油供給装置において、
前記給油配管に、潤滑油の供給方向に間隔をあけて設けられ且つ圧縮空気の供給を止めたときに前記給油配管内の圧力を保持可能な２つの圧力保持弁と、２つの圧力保持弁間の給油配管の圧力を検出する圧力検出器と、を備えていることを特徴とする空気圧送式潤滑油供給装置。
【請求項２】
前記圧力保持弁が、潤滑対象物への圧縮空気及び潤滑油の流れを許容するとともに逆方向の流れを阻止する逆止弁により構成されている、請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の空気圧送式潤滑油供給装置における給油配管のリーク検出方法であって、圧縮空気の供給を一時的に中断するともに、中断中の給油配管の圧力を圧力検出器により検出し、その圧力の経時的変動によってリークの有無を判別することを特徴とする、リーク検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３３６７７０（Ｐ２００６−３３６７７０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６２７４６（Ｐ２００５−１６２７４６）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（３９０００８３３８）広和株式会社 (21)
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（３９０００８３３８）広和株式会社 (21)
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