特許 7667554 潤滑システム及び潤滑方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-15

(45)【発行日】2025-04-23

(54)【発明の名称】潤滑システム及び潤滑方法

(51)【国際特許分類】

   F16N 7/32 20060101AFI20250416BHJP

   F16N 29/00 20060101ALI20250416BHJP

   F16C 19/52 20060101ALI20250416BHJP

   F16C 33/66 20060101ALI20250416BHJP

   B23Q 11/12 20060101ALI20250416BHJP

【ＦＩ】

F16N7/32 E

F16N29/00 Z

F16N7/32 B

F16C19/52

F16C33/66 Z

B23Q11/12 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021089738

(22)【出願日】2021-05-28

(65)【公開番号】P2022182270

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2024-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000143972

【氏名又は名称】株式会社ササクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤原 義浩

(72)【発明者】

【氏名】石田 和彦

(72)【発明者】

【氏名】友田 伸孝

(72)【発明者】

【氏名】向田 民人

(72)【発明者】

【氏名】池田 潤一郎

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－０１２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２４０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｎ ７／３２－７／３４

Ｆ１６Ｎ ７／３８

Ｆ１６Ｎ ２９／００－２９／０４

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０－３３／６６

Ｂ２３Ｑ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

潤滑油を貯蔵するオイルタンクと、前記オイルタンクの潤滑油を圧送する潤滑油ポンプと、圧送された潤滑油を軸受に供給する潤滑油供給流路と、を備えた潤滑システムにおいて、
圧縮空気を貯蔵するエアレシーバタンクと、
圧縮空気に潤滑油を混合してオイルミストを発生させるオイルミスト発生装置と、
前記エアレシーバタンクの圧縮空気を前記オイルミスト発生装置に導く圧縮空気供給流路と、
前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを前記潤滑油供給流路に導くオイルミスト供給流路と、
前記オイルミスト供給流路及び／又は前記圧縮空気供給流路に設けられ、前記潤滑油ポンプの駆動停止時に開くことによって前記オイルミスト供給流路及び前記潤滑油供給流路を連通させる流路開閉弁と、をさらに備え、
前記オイルミスト供給流路及び前記潤滑油供給流路の連通により、オイルミストが前記オイルミスト供給流路から前記潤滑油供給流路に流通して前記潤滑油供給流路によって前記軸受まで導かれることで、オイルミストが軸受に供給される、潤滑システム。

【請求項2】

前記オイルミスト発生装置は、当該オイルミスト発生装置の油槽からの潤滑油を圧縮空気に混合して、潤滑油をミスト化することで、オイルミストを発生させる請求項１に記載の潤滑システム。

【請求項3】

前記流路開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記潤滑油ポンプの駆動停止を検知して前記流路開閉弁を開くように構成されている、請求項１に記載の潤滑システム。

【請求項4】

潤滑油ポンプの駆動により圧送された潤滑油を潤滑油供給流路によって軸受に供給する潤滑方法において、前記潤滑油ポンプの駆動停止時に、
エアレシーバタンクに貯蔵された圧縮空気をオイルミスト発生装置に供給し、
前記オイルミスト発生装置において圧縮空気に潤滑油を混合してオイルミストを生成し、
前記オイルミスト発生装置で生成されたオイルミストをオイルミスト供給流路から前記潤滑油供給流路に流通させて前記潤滑油供給流路によって前記軸受まで導くことで、オイルミストを軸受に供給する、潤滑方法。

【請求項5】

前記オイルミスト発生装置は、当該オイルミスト発生装置の油槽からの潤滑油を圧縮空気に混合して、潤滑油をミスト化することで、オイルミストを生成する請求項４に記載の潤滑方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば回転機械におけるロータの主軸を回転可能に支持する軸受にオイル（潤滑油）を供給してこれを潤滑する潤滑システム及び潤滑方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、圧縮機、蒸気タービン、発電機、送風機、駆動機、アクチュエータ、工作機械等の様々な回転機械においては、ロータの主軸を軸受によって回転可能に支持している。ここで、主軸がある程度の周速度を越えて回転すると、軸受が高温になり熱変形するおそれがあり、軸受の熱変形によって回転機械の機械的精度が低下したり軸受が焼付けにより破損したりする等の問題が生じる。そこで、軸受の冷却方法として従来からオイルジェット潤滑が知られている。

【0003】

オイルジェット潤滑は、図２に示すように、オイルタンク１１０内の潤滑油を潤滑油ポンプ１１１によって圧送し、圧送された潤滑油を冷却装置１１３で冷却して軸受１２０に高速で噴射することで、軸受１２０の発熱を抑制する方式である。軸受の冷却方法としては、その他にもオイルミスト潤滑やオイルエアー潤滑等が知られているが、オイルジェット潤滑は、これらの方法よりも冷却効果が高く、かつ外乱の影響も受け難いために軸受の温度上昇を安定して低く抑えることができるとの利点がある。

【0004】

図２において、例えば停電等によりモータ１１２の電源異常が生じて潤滑油ポンプ１１１の駆動が停止した場合には、軸受１２０への潤滑油の供給が停止する。このとき、ロータ１２２の主軸１２１を回転させるモータ１２３の駆動が直ちに停止しても、主軸１２１は回転による慣性力が働くことから回転が完全に停止するまでに時間を必要とする。そのため、主軸１２１の回転が停止するまでの間、軸受１２０に潤滑油を継続して供給する必要がある。そこで、非常用ポンプ１１４、並びに非常用ポンプ１１４を駆動するための非常用モータ１１５及び非常用電源１１６を別に準備し、潤滑油ポンプ１１１の駆動が停止した際に非常用モータ１１５により非常用ポンプ１１４を駆動して、非常用ポンプ１１４により軸受１２０への潤滑油の供給を行うことで、主軸１２１の回転が停止するまでの間、軸受１２０の破損等を防止している。なお、潤滑システムに非常用ポンプ及び非常用モータを別に設けた例は例えば特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開2001-234872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、図２に示すように、潤滑油ポンプ１１１の駆動停止に備えて非常用ポンプ１１４を確保したり、その動力源として非常用モータ１１５及び非常用電源１１６を確保したりするのは非常に高いコストがかかるという課題がある。

【0007】

そこで、本発明は上記課題を解決することができる潤滑油供給システム及び潤滑油供給方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、例えば回転機械におけるロータの主軸を回転可能に支持する軸受にオイル（潤滑油）を供給してこれを潤滑する潤滑システム及び潤滑方法に関する。

【0009】

本発明の第一態様は、潤滑油を貯蔵するオイルタンクと、前記オイルタンクの潤滑油を圧送する潤滑油ポンプと、圧送された潤滑油を軸受に供給する潤滑油供給流路と、を備え、平常時は前記潤滑油ポンプの駆動により圧送された潤滑油を軸受に連続的に供給する潤滑システムに関する。

【0010】

本発明の潤滑システムは、圧縮空気を貯蔵するエアレシーバタンクと、圧縮空気に潤滑油を混合してオイルミストを発生させるオイルミスト発生装置と、前記エアレシーバタンクの圧縮空気を前記オイルミスト発生装置に導く圧縮空気供給流路と、前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを前記潤滑油供給流路に導くオイルミスト供給流路と、前記オイルミスト供給流路及び／又は前記圧縮空気供給流路に設けられ、前記潤滑油ポンプの駆動停止時に開くことによって前記オイルミスト供給流路及び前記潤滑油供給流路を連通させてオイルミストを軸受に供給する流路開閉弁と、をさらに備えることを特徴とする。

【0011】

本発明の潤滑システムにおいて好ましくは、前記流路開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記潤滑油ポンプの駆動停止を検知して前記流路開閉弁を開くように構成されることを特徴とするように構成することができる。

【0012】

本発明の第二態様は、潤滑油ポンプの駆動により圧送された潤滑油を潤滑油供給流路によって軸受に供給する潤滑方法に関する。

【0013】

本発明の潤滑方法は、前記潤滑油ポンプの駆動停止時に、エアレシーバタンクに貯蔵された圧縮空気をオイルミスト発生装置に供給し、前記オイルミスト発生装置において圧縮空気に潤滑油を混合してオイルミストを発生させ、前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストをオイルミスト供給流路から前記潤滑油供給流路に流通させて軸受に供給することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、平常時はオイルジェット潤滑により軸受に潤滑油を供給する潤滑システム及び潤滑方法において、例えば停電等の電源異常により潤滑油ポンプの駆動が停止した際に、オイルミスト潤滑により軸受に潤滑油を継続して供給することができる。これにより、従来技術と比較して非常用ポンプやその動力源としての非常用モータ及び非常用電源を確保する必要がないので、コストを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係る潤滑システムの概略構成を模式的に示す。

【図2】図２は従来例に係る潤滑システムの概略構成を模式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。本実施形態は、例えば回転機械におけるロータの主軸を回転可能に支持する軸受にオイル（潤滑油）を供給してこれを潤滑する潤滑システム及び潤滑方法に関する。

【0017】

回転機械としては、特に限定されず、圧縮機、蒸気タービン、発電機、送風機、駆動機、アクチュエータ、工作機械等の様々な回転機械を例示することができるが、例えば蒸発濃縮装置の真空蒸気圧縮機（ヒートポンプ装置）のような主軸を高速回転させる回転機械を好ましく挙げることができる。

【0018】

本実施形態は、平常時には潤滑油ポンプによって圧送した潤滑油を軸受に供給するオイルジェット潤滑（機械圧送式オイル潤滑）によって軸受を冷却・潤滑するものであるが、潤滑油ポンプの駆動が停電等の電源異常や故障等により停止した非常時においても、主軸の回転が停止するまでの間、軸受に潤滑油を継続して供給することができるものである。具体的には、オイルジェット潤滑にオイルミスト潤滑（空気圧送式オイル潤滑）を組み合わせ、非常時において圧縮空気に潤滑油を混合したオイルミストを軸受に供給し、オイルミスト潤滑によって軸受を継続して冷却・潤滑することにより、主軸の回転が停止するまでの間、低コストで軸受の破損等を防止可能にしたものである。以下、実施形態について詳述する。

【0019】

図１は、本実施形態の潤滑システム１００の概略構成を模式的に示す。本実施形態では潤滑システム１００を真空蒸気圧縮機１０１に適用した例を示す。真空蒸気圧縮機１０１は、羽根車（ロータ）１０２、羽根車１０２の回転軸である主軸１０３、主軸１０３を回転可能に支持する複数の軸受１０４，１０５、及び主軸１０３を回転させる動力源としてのモータ１０６を備える。主軸１０３は軸受箱１０７を貫通しており、複数の軸受１０４，１０５は軸受箱１０７内で主軸１０３を支持する。主軸１０３は、図示しないカップリングやプーリ等を介してモータ１０６に連結される。複数の軸受１０４，１０５は、玉軸受、コロ軸受、平軸受、アンギュラー軸受等を例示することができるが、特に限定されない。

【0020】

潤滑システム１００は、オイルタンク１、潤滑油ポンプ２、潤滑油ポンプ２の動力源であるモータ３、潤滑油供給流路４、冷却装置５、潤滑油回収流路６、エアレシーバタンク７、オイルミスト発生装置８、圧縮空気供給流路９、オイルミスト供給流路１０、流路開閉弁１１、及び制御装置１２を備える。

【0021】

オイルタンク１は、潤滑油を貯蔵する。潤滑油ポンプ２は、オイルタンク１の潤滑油を圧送する。潤滑油ポンプ２は、電源からの電力供給により稼動するモータ３によって駆動される。潤滑油ポンプ２は、特に限定されないが、潤滑油供給流路４に設けられる。

【0022】

潤滑油供給流路４は、潤滑油ポンプ２によって圧送されたオイルタンク１の潤滑油を真空蒸気圧縮機１０１の複数の軸受１０４，１０５まで導く。潤滑油供給流路４は、下流側において複数の支流路４Ａ，４Ｂが分岐している。複数の支流路４Ａ，４Ｂのそれぞれは、複数の軸受１０４，１０５の近傍に個別に配置された図示しないノズルに接続される。潤滑油供給流路４によって複数の軸受１０４，１０５まで導かれた潤滑油は、ノズルによって複数の軸受１０４，１０５に噴射される。潤滑油供給流路４には、後述の冷却装置５及び複数の支流路４Ａ，４Ｂの間に逆止弁１３が設けられる。

【0023】

冷却装置５は、潤滑油供給流路４の途中に設けられ、複数の軸受１０４，１０５に供給する潤滑油の温度を調整する。潤滑油回収流路６は、複数の軸受１０４，１０５の冷却に供された後の潤滑油を回収するためにオイルタンク１まで導く。

【0024】

エアレシーバタンク７は、圧縮空気を貯蔵する。圧縮空気は、例えば他の装置・設備で使用する空気圧縮機等の圧縮空気供給源からエアレシーバタンク７に供給することができる。

【0025】

オイルミスト発生装置８は、圧縮空気に潤滑油を混合して潤滑油をミスト化したオイルミストを生成する。オイルミスト発生装置８には、圧縮空気供給流路９によってエアレシーバタンク７から圧縮空気が導かれる。オイルミスト発生装置８は、従来から公知のオイルミストを発生可能な装置を用いることができ、供給された圧縮空気がベンチュリ管を高速で通過する際に油槽から微量の潤滑油を圧縮空気に混合して油滴を発生させるとともに油滴を細分化する。オイルミスト発生装置８は、細かい潤滑油の微粒子を圧縮空気とともにオイルミスト供給流路１０に吐出する。

【0026】

オイルミスト発生装置８において、圧縮空気に潤滑油を混合する方法は特に限定されず、例えば圧縮空気がベンチュリ管を通過する際の吸引力によって潤滑油を油槽から給油路に吸い上げてベンチュリ管に送るようにすることができる。この場合、給油路に電磁弁を設け、電磁弁が開いた際に潤滑油が給油路を介して吸い上げられてベンチュリ管に送られるようにしてもよい。また、バッテリ式の小型ポンプの駆動によって微量の潤滑油を油槽から給油路を介してベンチュリ管に送るようにしてもよい。また、エアレシーバタンク７の圧縮空気を給気路によってオイルミスト発生装置８の油槽に供給し、圧縮空気により油槽の潤滑油を加圧して潤滑油を油槽から給油路を介してベンチュリ管に送るようにしてもよい。この場合、給気路に電磁弁を設け、電磁弁を開くことで圧縮空気をオイルミスト発生装置８の油槽に供給することができる。各電磁弁の開閉動作や小型ポンプの駆動は、後述する制御装置１２によって制御することができる。

【0027】

オイルミスト供給流路１０は、オイルミスト発生装置８で発生したオイルミストを潤滑油供給流路４に導く。オイルミストは、圧縮空気の圧力によりオイルミスト供給流路１０から潤滑油供給流路４を通ってノズルによって複数の軸受１０４，１０５に噴射される。オイルミスト供給流路１０は、本実施形態では、下流側において複数の支流路１０Ａ，１０Ｂに分岐している。複数の支流路１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、潤滑油供給流路４の対応する支流路４Ａ，４Ｂに接続される。オイルミスト供給流路１０には、各支流路１０Ａ，１０Ｂに逆止弁１４が設けられている。なお、オイルミスト供給流路１０は必ずしも下流側において枝分かれしている必要はなく、潤滑油供給流路４の支流路４Ａ，４Ｂの上流側で潤滑油供給流路４に接続されていてもよい。

【0028】

流路開閉弁１１は、オイルミスト供給流路１０の複数の支流路１０Ａ，１０Ｂの上流側に設けられる。流路開閉弁１１は、オイルミスト供給流路１０を潤滑油供給流路４に連通させて複数の軸受１０４，１０５へのオイルミストの供給を開始させる。具体的には、潤滑油ポンプ２の駆動が停止して潤滑油ポンプ２から潤滑油の圧送が行われなくなった時に流路開閉弁１１が開くことにより、オイルジェット潤滑の代わりにオイルミストを複数の軸受１０４，１０５に供給するオイルミスト潤滑を継続して行わせる。

【0029】

流路開閉弁１１は、本実施形態では電気的に開閉動作する電磁弁であり、後述する制御装置１２により開閉動作が制御される。流路開閉弁１１は、制御装置１２から開信号を受信することにより、開動作してオイルミスト供給流路１０及び潤滑油供給流路４を連通した状態にする。制御装置１２から開信号を受信しない場合には、閉動作してオイルミスト供給流路１０及び潤滑油供給流路４を遮断した状態にする。なお、流路開閉弁１１は、必ずしも電磁弁である必要はなく、オイルミスト供給流路１０及び潤滑油供給流路４を連通及び遮断できれば、従来から公知の種々の開閉弁を用いることができる。

【0030】

制御装置１２は、オイルミスト発生装置８及び流路開閉弁１１に有線又は無線によって通信可能に接続されている。制御装置１２は、特に限定されないが、例えばマイコン、メモリ、ＨＤＤ等を備えたコンピュータで構成することができる。制御装置１２には無停電電源装置等の電源バックアップ用機器１５が接続されている。電源バックアップ用機器１５は、電源からの電力供給により制御装置１２に電力を供給するとともに、内蔵するバッテリを充電する。

【0031】

次に、上述した本実施形態の潤滑システム１００による潤滑方法について説明する。

【0032】

真空蒸気圧縮機１０１の運転時には、電源からの電力供給によりモータ３が駆動され、潤滑油ポンプ２がモータ３により駆動される。これにより、潤滑油ポンプ２によってオイルタンク１の潤滑油を圧送し、圧送された潤滑油を潤滑油供給流路４によって複数の軸受１０４，１０５まで導いてノズルから複数の軸受１０４，１０５に向けて連続的に噴射する。複数の軸受１０４，１０５に供給された後の潤滑油は、潤滑油回収流路６によってオイルタンク１に回収する。

【0033】

停電等の電源異常や故障等がなく潤滑油ポンプ２が駆動し続ける平常時においては、オイルジェット潤滑により複数の軸受１０４，１０５は冷却・潤滑される。

【0034】

一方で、停電等による電源異常時には、真空蒸気圧縮機１０１のモータ１０６の駆動が停止するとともに、潤滑システム１００のモータ３の駆動が停止し、これに伴い潤滑油ポンプ２の駆動が停止する。しかし、真空蒸気圧縮機１０１の主軸１０３は回転による慣性力が働いているため、回転が完全に停止するまでに時間を必要とする。そのため、主軸１０３の回転が停止するまでの間、潤滑油を複数の軸受１０４，１０５に継続して供給する必要がある。

【0035】

電源異常時においても、制御装置１２は、電源バックアップ用機器１５が正常に動作する間は電源バックアップ用機器１５から電力供給を受けて動作し続ける。そのため、制御装置１２が電源バックアップ用機器１５から電源異常信号を受ける等して電源異常を検知すると、制御装置１２は、オイルミスト発生装置８に駆動信号を送るとともに流路開閉弁１１に開信号を送る。これにより、エアレシーバタンク７に貯蔵された圧縮空気がオイルミスト発生装置８に供給されるため、オイルミスト発生装置８において圧縮空気に潤滑油を混合してオイルミストを発生させる。また閉じている流路開閉弁１１が開いてオイルミスト供給流路１０及び潤滑油供給流路４が連通するため、オイルミストをオイルミスト供給流路１０から潤滑油供給流路４に流通させ、潤滑油供給流路４によって複数の軸受１０４，１０５まで導いてノズルから複数の軸受１０４，１０５に向けて噴射する。このように、停電等の電源異常時に主軸１０３の回転が停止するまでの間、複数の軸受１０４，１０５に潤滑油を継続して供給することができるので、複数の軸受１０４，１０５の熱変形によって回転機械の機械的精度が低下したり複数の軸受１０４，１０５が焼付けにより破損したりするのを防止することができる。

【0036】

また、潤滑油ポンプ２や潤滑油２を駆動するモータ３が故障する等して潤滑油ポンプ２の駆動が停止した際に、真空蒸気圧縮機１０１のモータ１０６の駆動を緊急停止させた場合においても、主軸１０３の回転が停止するまでの間、複数の軸受１０４，１０５に潤滑油を継続して供給する必要がある。この故障時においては、制御装置１２は、例えば潤滑油供給流路４に設けた圧力センサ又は流量センサ（図示せず）によって潤滑油ポンプ２により圧送されて潤滑油供給流路４を流れる潤滑油の油圧が所定値以下に低下したことを受けて故障を検知すると、オイルミスト発生装置８に駆動信号を送るとともに流路開閉弁１１に開信号を送る。これにより、電源異常時と同様、主軸１０３の回転が停止するまでの間、複数の軸受１０４，１０５に継続して潤滑油を供給することができるので、複数の軸受１０４，１０５の熱変形によって回転機械の機械的精度が低下したり複数の軸受１０４，１０５が焼付けにより破損したりするのを防止することができる。

【0037】

以上の通り、本実施形態の潤滑システム１００及び潤滑方法によれば、平常時はオイルジェット潤滑により複数の軸受１０４，１０５に潤滑油を供給することで、冷却効果の高いオイルジェット潤滑により複数の軸受１０４，１０５を冷却・潤滑することができ、軸受の温度上昇を効果的に抑えることができる。そのうえ、潤滑油ポンプ２の駆動が停止した非常時には、オイルミスト潤滑により複数の軸受１０４，１０５に潤滑油を供給して、複数の軸受１０４，１０５を継続して冷却・潤滑することができる。これにより、従来技術と比較して非常用ポンプやその動力源としての非常用モータ及び非常用電源を確保する必要がないので、非常時に対するコストを抑制することができる。

【0038】

以上、本実施形態の潤滑システム１００及び潤滑方法について説明したが、上述した実施形態は、あくまでも例示であって制限的なものではないため、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。よって、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。

【0039】

例えば上述した実施形態では、潤滑油ポンプ２の駆動が停止した非常時に、制御装置１２により自動で流路開閉弁１１を開いてオイルミストを複数の軸受１０４，１０５に供給するが、必ずしも自動制御により流路開閉弁１１を開く必要はなく、手動で流路開閉弁１１を開いてオイルミストを複数の軸受１０４，１０５に供給するようにしてもよい。

【0040】

また上述した実施形態では、流路開閉弁１１はオイルミスト供給流路１０に設けられているが、流路開閉弁１１は圧縮空気供給流路９に設けられていてもよいし、オイルミスト供給流路１０及び圧縮空気供給流路９の両方に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ オイルタンク
２ 潤滑油ポンプ
４ 潤滑油供給流路
７ エアレシーバタンク
８ オイルミスト発生装置
９ 圧縮空気供給流路
１０ オイルミスト供給流路
１１ 流路開閉弁
１２ 制御装置

【図1】

【図2】