JP2004052718A

JP2004052718A - 潤滑油用フィルタカートリッジ

Info

Publication number: JP2004052718A
Application number: JP2002214227A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kobayashi; 小　林　　　健; Fushiji Yamamoto; 山　本　節　司
Original assignee: TAIYO TECHNO KK; Toshiba Corp
Current assignee: TAIYO TECHNO KK; Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】フィルタ内での放電現象を抑制して、潤滑油への着火による火災等の発生を防止する潤滑油フィルタを提供すること。
【解決手段】本発明は、熱機関サイクルの軸受給油系統に対して脱着可能に設けられた潤滑油用フィルタカートリッジ１００であり、保持体１１０を備えている。保持体１１０には、導電性を有する濾材１１９が保持されている。濾材１１９は、例えば、紙或いは化学繊維を基材１１９ｂとして、カーボン繊維１１５を略均一に含ませて構成される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクルやガスタービンシンプルサイクル等の熱機関サイクルにおいて、回転主軸等のための軸受給油系統のために使用される潤滑油用フィルタカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電装置として利用される熱機関サイクルでは、ガスタービンの駆動力が発電機を回転させることにより発電を行う。
【０００３】
近年、このようなシンプルサイクル発電プラントに加えて、熱エネルギーの有効活用の観点から、ガスタービンで仕事をした高温度の排気ガスを再利用して、廃熱回収ボイラで蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンにおいて発電に利用するコンバインドサイクルが、省エネルギーの観点から注目されている。
【０００４】
以下、熱機関サイクルの軸受給油系統に対する従来の潤滑油フィルタについて、コンバインドサイクルに使用された例を用いて説明する。図７は、コンバインドサイクル発電プラント用の潤滑給油系統の一例を示しており、図８は従来の潤滑油フィルタの構造を示しており、図９は従来の潤滑油用フィルタカートリッジの構造を示している。
【０００５】
図７に示すように、コンバインドサイクル発電プラントは、一本の主軸１と、主軸１に設けられた複数の軸受２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄとを備えている。主軸１は、これらの軸受２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄによって回転自在である。
【０００６】
主軸１の軸受２ａと軸受２ｂとの間には、空気圧縮機４及びガスタービン５が設けられている。この空気圧縮機４及びガスタービン５には、燃焼器６が連管を通して接続されている。また、この燃焼器６には、ガス燃料弁７ａを有する燃料管７が接続されている。
【０００７】
他方、主軸１の軸受３ａと軸受３ｂとの間及び軸受３ｃと軸受３ｄとの間には、それぞれ蒸気タービン９及び発電機８が設けられている。また、蒸気タービン９の入口側とガスタービン５の出口側とは、廃熱回収ボイラー１０を介して接続されている。
【０００８】
さらに、蒸気タービン９の出口側と廃熱回収ボイラー１０とは、復水器１１及び給水ポンプ１２を介して連結されている。蒸気タービン９で仕事を終えた蒸気は、復水器１１で水に復水され、しかる後に給水ポンプ１２により廃熱回収ボイラー１０へ還流するようになっている。
【０００９】
このコンバインドサイクル発電プラントは、以下のように作用する。まず空気圧縮機４によって圧縮された空気が燃焼器６へ供給され、ここでガス燃料弁７ａを有する燃焼管７からの燃料ガスと混合されて燃焼、加熱される。加熱、生成された高温ガスは、ガスタービン５を回転する。しかして、このガスタービン５と共軸一体の主軸１が発電機８を駆動する。
【００１０】
また、ガスタービン５から排出された高温の排気ガスは、廃熱回収ボイラー１０へ供給され、前述した復水器１１で復水され給水ポンプ１２により廃熱回収ボイラ１０に還流された水を熱交換、加熱して、蒸気を生成する。この蒸気は蒸気タービン９へ供給され、蒸気タービン９を回転する。しかして、この蒸気夕一ビン９と共軸一体の主軸１が発電機８を駆動する。
【００１１】
さて、このようなコンバインドサイクル発電プラントの潤滑油系統は、通常図７に示すように、主給油ポンプ１３と、補助給油ポンプ１７と、非常給油ポンプ１８とを備えており、これらの各ポンプは給油タンク１４に逆止弁１３ｖ、１７ｖ、１８ｖを介してそれぞれ接続されている。また、各軸受２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、給油タンク１４と給油管２０で接続されている。
【００１２】
非常給油ポンプ１８は、ＤＣ電源で駆動されるようになっており、主給油ポンプ１３だけでは充分な油圧や油量が確保できないとき、ガスタービン５や蒸気タービン９の起動、停止時及び主給油ポンプ１３の故障等によるバックアップ用としてＡＣ電源がＯＦＦしたとき、あるいは補助給油ポンプ１７が異常を生じたとき等のために設けられている。
【００１３】
給油管２０には、各軸受のために管が分岐する前（管が分岐する上流側）に、油冷却器２１、フィルタ２２、油圧調整弁２３が順に配設されている。
【００１４】
各給油ポンプ１３、１７及び１８から吐出された潤滑油は、各逆止弁１３ｖ、１７ｖ及び１８ｖと給油タンク１４とを通って油冷却器２１で冷却され、フィルタ２２で濾過され、油圧調整弁２３を介して各軸受２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄへ給油される。フィルタ２２は、全ての軸受給油に必要な全油流量の濾過を担っている。一方、各軸受２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄへ給油された潤滑油は、図示されない戻り管を通して給油タンク１４に還流される。
【００１５】
フィルタ２２は、近年の熱機関サイクルの出力の大容量化に伴い、必要とされる軸受給油量も多くなっているため、従来に比べて大容量化している。また、フィルタ２２には、コンバインドサイクル発電プラントの停止中〜起動〜回転数上昇〜負荷上昇〜定格負荷運転の全運転モードにおいて要求される全軸受油量が流れるが、軸受給油量は停止中〜定格負荷運転迄の各運転状態においてかなり変動する。従って、かなりの潤滑油が通過量を変動させながらフィルタ２２を流れる。
【００１６】
ここで従来のフィルタ２２の構造を、図８及び図９を用いて説明する。図８はフィルタ２２の構造を示しており、図９はフィルタ２２にかなりの流量の潤滑油が流れた状態のフィルタカートリッジを示している。
【００１７】
図８に示すように、フィルタ２２は、筒状のフィルタケーシング２０１と、フィルタケーシング２０１内に設けられた筒状のフィルタカートリッジ２００とを有している。
【００１８】
フィルタケーシング２０１は、中央よりやや下方に仕切板２０２が設けられており、フィルタケーシング２０１の仕切板２０２下方側に出口管２０６が設けられ、フィルタケーシング２０１の仕切板２０２上方側に入口管２０３が設けられている。また仕切板２０２には、これを貫通して上方側に延びる案内筒２０５が固定されている。案内筒２０５には、仕切板２０２から所定の位置に、フィルタ支持板２０７ｂが固定されている。
【００１９】
フィルタカートリッジ２００は、その内面側に案内筒２０５を収容するようにしてフィルタケーシング２０１内に収納されている。これにより、フィルタカートリッジ２００の内面側が、仕切板２０２の下方側と連通している。
【００２０】
フィルタカートリッジ２００は、図９に示すように、筒状の濾材２１９と、濾材２１９内面側に設けられた筒状の孔付きのセンタチューブ２０９とを有している。濾材２１９の上下端には、それぞれエンドキャップ２１０が嵌合され、中央部にはバンド２１１が嵌合されている。各エンドキャップ２１０にはそれぞれガスケット２０８が固着され、上方のガスケット２０８は、フィルタ押さ板２０７ａを介して上面側を密封されるとともにフィルタケーシング２０１に固定され、下方のガスケット２０８は、フィルタ支持板２０７ｂによって支持されている。
【００２１】
コンバインドサイクル発電プラントの軸受潤滑に用いられる潤滑油は、通常はタービン油であり、これは一般にかなり絶縁性が高い。図９に示すように、潤滑油は、濾材２１９の数ミクロン〜数十ミクロンの間隙を経て濾材２１９の内面側に浸透、流出するが、濾材２１９の通過時の摩擦抵抗によって帯電し、負電荷２１２を発生する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
フィルタカートリッジ２００での静電気の発生量が少なく、かつ案内筒２０５での潤滑油の流速が小さい場合には、潤滑油中に発生した負電荷２１２は、案内筒２０５を通過する間に案内筒２０５を通って逃げる。従って、放電現象等を発生する事はない。
【００２３】
しかしながら、フィルタカートリッジ２００での静電気の発生量が多く、案内筒２０５での潤滑油の流速が大きい場合には、潤滑油中に発生した負電荷２１２は、案内筒２０５を通過する間に逃げ切れず、フィルタ２２の２次室側へ流出し、放電現象を起こしてしまう。
【００２４】
この放電現象が頻発して発生した場合、非常に高電圧のスパークとなり、潤滑油への着火による火災、フィルタカートリッジ２００自体の損傷、フィルタケーシング２０１の構成部品の損傷及び潤滑油自体の劣化等の不具合を引き起こす。このため、潤滑油系統のみならず、発電プラント全体の長期停止等を引き起こす可能性もあり、その影響は甚大である。
【００２５】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、フィルタ内での放電現象を抑制して、潤滑油への着火による火災等の発生を防止する潤滑油用フィルタカートリッジを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱機関サイクルの潤滑油系統に対して脱着可能に設けられた潤滑油用フィルタカートリッジにおいて、保持体と、保持体に保持され、導電性を有する濾材と、を備えたことを特徴とする潤滑油用フィルタカートリッジである。
【００２７】
本発明によれば、潤滑油が濾材通過時の摩擦抵抗で帯電したとしても、濾村が導電性を有することによって帯電電荷を逃がすことができるため、濾材の濾過精度と同等範囲の油滴中心まで静電気の放出を促進できるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は、本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第１の実施の形態を示す図である。図１は、本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジの構成を示す概略図であり、図２は、図１の濾材の一部の拡大概略図であり、図３は、図１の潤滑油用フィルタカートリッジをフィルタケーシングに収納したフィルタの構成を示す概略図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、上下の保持体１１０と、上下の保持体（以下エンドキャップと記す）１１０に挟まれ、導電性を有する筒状の濾材１１９とを備えている。
【００３０】
濾材１１９は、図２に示すように、基材としての紙或いは化学繊維１１９ｂの中に、導電性物質であるカーボン繊維１１５を略均一かつ密に混入させて構成されている。このため濾材１１９は、カーボン繊維１１５によって、濾材１１９の長手方向にも厚さ方向にも導電体のように振舞うことが可能となっている。
【００３１】
また、図１に示すように、濾材１１９の内面側には、筒状の孔付きのセンタチューブ１０９が設けられている。さらに、濾材１１９の中央部にはバンド１１１が嵌合され、濾材１１９の形状を補助的に保持している。また、上下のエンドキャップ１１０のそれぞれにガスケット１０８が固着されている。
【００３２】
なお、本実施の形態では、上下のエンドキャップ１１０及びガスケット１０８も導電性を有するように構成されている。そして、濾材１１９とエンドキャップ１１０は、導電性を有する接着剤１１８によって固着され、エンドキャップ１１０とガスケット１０８も、導電性を有する接着剤１１８によって固着されている。
【００３３】
ガスケット１０８に導電性を持たせるためには、例えば濾材１１９と同様、カーボン繊維を混入させれば良い。接着剤１１８についても、カーボン繊維を入れることで導電性を付与することができる。
【００３４】
図１の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、図３に示すように、筒状の導電性を有するフィルタケーシング１０１内に収納されてフィルタを構成する。フィルタケーシング１０１は、中央よりやや下方に仕切板１０２が設けられており、フィルタケーシング１０１の仕切板１０２下方側に出口管１０６が設けられ、フィルタケーシング１０１の仕切板１０２上方側に入口管１０５が設けられている。また仕切板１０２には、これを貫通して上方側に延びる案内筒１０５が固定されている。案内筒１０５には、仕切板１０２から所定の位置に、フィルタ支持板１０７ｂが固定されている。
【００３５】
フィルタカートリッジ１００は、その内面側に案内筒１０５を収容するようにしてフィルタケーシング１０１内に着脱可能に収納される。これにより、フィルタカートリッジ１００の内面側が、仕切板１０２の下方側と連通する。また、上方のガスケット１０８は、フィルタ押え板１０７ａを介して上面側を密封されるとともにフィルタケーシング１０１に固定され、下方のガスケット１０８は、フィルタ支持板１０７ｂによって支持される。
【００３６】
次に、以上のような構成よりなる潤滑油用フィルタカートリッジ１００の作用について説明する。潤滑油が、紙或いは化学繊維１１９ｂの隙間を通過するときに帯電したとしても、図２に示すように、静電気による帯電電荷１１３は、カーボン繊維１１５によって濾材１１９中の長手方向及び厚さ方向等何れの方向へも移動可能であるため、フィルターカードリッジ１００から逃げる。
【００３７】
従って、フィルタの濾過精度と同等の油の内部まで静電気を逃がすことができ、フィルタにかなりの流量の潤滑油が流れたとしても静電気の発生を抑制できる。すなわち、フィルタカードリッジにおける静電気の発生を、従来のカートリッジに比して格段に低減できる。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば、潤滑油が濾材１１９通過時の摩擦抵抗で帯電したとしても、濾材１１９が導電性を有することによって帯電電荷を逃がすことができるため、濾材１１９の濾過精度と同等範囲の油滴中心まで静電気の放出を促進でき、フィルタ内での放電現象を抑制することができる。
【００３９】
次に、図４を用いて、本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第２の実施の形態について説明する。図４に示すように、本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、濾材１１９が２層構造となっており、外周側の層１１９ｏは紙或いは化学繊維１１９ｂのみで構成されて導電性が無く、内周側（濾過表面側）の層１１９ｉはカーボン繊維１１５を混入されて導電性を有している。
【００４０】
その他の構成は図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、カーボン繊維１１５を含む濾材の内周側の層１１９ｉによって電荷を逃がすことができ、フィルタ内での放電現象を抑制することができる。
【００４２】
なお、濾材の内周側の層１１９ｉは、カーボン繊維１１５を混入させて構成する代わりに、カーボン繊維１１５を密着させて構成してもよい。さらに、濾過精度や強度が満たされるのであれば、カーボン繊維１１５自体を、或いは他の導電性繊維を濾材の一部として用いてもよい。
【００４３】
次に、図５を用いて、本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第３の実施の形態について説明する。図５に示すように、本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、濾材１１９の内周面（裏面）に導電金属網１１６が設けられている点が異なるのみであり、その他の構成は図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態によれば、フィルターカートリッジ１００の強度及び導電性が向上する。なお、導電金属網１１６は、濾材１１９の外周面（表面）に設けられてもよい。
【００４５】
次に、図６を用いて、本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第４の実施の形態について説明する。図６に示すように、本実施の形態の潤滑油用フィルタカートリッジ１００は、エンドキャップ１１０に複数の電導撓み板１１７が設けられている点が異なるのみであり、その他の構成は図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施の形態によれば、フィルターカートリッジ１００をフィルタケーシング１０１に取付けた時に電導撓み板１１７が撓むことにより、ガスケット１０８とフィルタ支持板１０７ａあるいはフィルタ押え板１０７ｂとの密封性を保ちつつ、フィルターケーシング１０１との導電性を向上することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潤滑油系統のフィルタカートリッジを通過する際の静電気放出を促進し、潤滑油の帯電を抑制することにより、放電現象の発生が抑制されたフィルタを構成することができ、軸受給油等の潤滑油系統の健全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第１の実施の形態の構成を示す概略図。
【図２】図１の濾材の一部を示す概略図。
【図３】図１の潤滑油用フィルタカートリッジを用いたフィルタの構成を示す概略図。
【図４】本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第２の実施の形態の濾材の一部を示す概略図。
【図５】本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第３の実施の形態の濾材の一部を示す概略図。
【図６】本発明による潤滑油用フィルタカートリッジの第４の実施の形態のエンドキャップ部分を示す概略図。
【図７】コンバインドサイクル発電プラント用の潤滑油系統の一例を示す概略図。
【図８】従来の潤滑油フィルタの構造を示す概略図。
【図９】従来の潤滑油用フィルタカートリッジの構造を示す概略図。
【符号の説明】
１００　潤滑油用フィルタカートリッジ
１０１　フィルタケーシング
１０７ａ　フィルタ押え板
１０７ｂ　フィルタ支持板
１０８　ガスケット
１１０　エンドキャップ
１１５　カーボン繊維
１１７　電導撓み板
１１８　接着剤
１１９　濾材
１１９ｂ　基材
１１９ｉ　内周側の濾材
１１９ｏ　外周側の濾材

Claims

熱機関サイクルの潤滑油系統に対して脱着可能に設けられた潤滑油用フィルタカートリッジにおいて、
保持体と、
保持体に保持され、導電性を有する濾材と、
を備えたことを特徴とする潤滑油用フィルタカートリッジ。
濾材は、紙或いは化学繊維を基材として、カーボン繊維を略均一に含ませて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
濾材は、導電性を有しない非導電性部分と、非導電性部分に隣接して設けられ、導電性を有する導電性部分と、を有することを特徴とする請求項１に記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
濾材の表面または裏面に、導電金属網が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
濾材には、導電性を有する保持体が固着されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
濾材と保持体とは、導電性を有する接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項５に記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
保持体には、導電性を有するガスケットが固着されたことを特徴とする請求項５または６に記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。
保持体とガスケットとは、導電性を有する接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項７に記載の潤滑油用フィルタカートリッジ。