JP2006316815A - 油流動系 - Google Patents

Abstract

【課題】 大掛りな設備を必要とせずかつ油の機能を失わせることなく、油のコーキングの発生による不具合を抑止する。
【解決手段】 ２００℃以上に高温化された金属材１の表面１１を油Ｙが流れる油流動系であって、上記金属材１の表面１１が、当該金属材１の表面１１より上記油Ｙに対する疎液性が高いコーティング材２によってコーティングされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油流動系に関するものである。

潤滑油や燃料油等の油が、２００℃以上に高温化された金属材（例えば配管）の表面を流れる油流動系においては、油のコーキングが発生し、金属材の表面にデポジットが付着することが知られている。
このようなデポジットが長時間の間堆積し続けた場合には、堆積したデポジットによって油の流れが塞き止められ、油流動系に不具合が生じることとなる。このため、このような油流動系においては、所定期間毎に金属材の表面に付着したデポジットを除去するためのメンテナンスを行う必要がある。ところが、油のコーキングによって生成されたデポジットは、非常に強固に金属材の表面に固着しているため、デポジットを金属材の表面から除去するのには、多大な労力を必要とする。

そこで、特許文献１には、油のコーキングが油の流動が停止した場合に発生し易いことに着目し、金属材が２００℃以下に冷却されるまで、循環ポンプ等によって油を流動させ続けることによって、油のコーキングの発生を抑止する技術が開示されている。
また、特許文献２には、油劣化が油のコーキング発生を促進させるものとして、ヘッドタンクを増設し、予め用いられていた油の流動が停止した場合に、ヘッドタンクから新たに油を供給することによって、油のコーキングの発生を抑止する技術が開示されている。
特開昭６２−２３７０３６号公報 特開昭４８−５９２０７号公報 特開昭５２−１２９７０６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された技術を用いるためには、従来の油流動系に対して大掛りな設備を付加する必要が生じる。また、特許文献１及び特許文献２に記載された技術は、油の流動が停止した場合における油のコーキングの発生を抑止するためのものであり、断続的に油が流動されているにもかかわらず、油のコーキングが発生する場合には、適用ができない。
また、特許文献３には、金属材の表面の温度を４５０℃以上にまで上昇させ、これによって、油中に生成されたカーボンを金属材の表面に触れた際に灰化させることによって、デポジットが金属材の表面に付着することを抑止する技術が開示されている。しかしながら、油として潤滑油を用いた場合には、４５０℃以上で潤滑油の酸化によって、潤滑油の本来の機能（潤滑性）が失われる。よって、油として潤滑油を用いるような場合には、特許文献３の技術を用いることはできない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、大掛りな設備を必要とせずかつ油の機能を失わせることなく、油のコーキングの発生を抑止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の油流動系では、第１の手段として、２００℃以上に高温化された金属材の表面を油が流れる油流動系であって、上記金属材の表面が、当該金属材の表面より上記油に対する疎液性が高いコーティング材によってコーティングされているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明の油流動系によれば、金属材の表面が、金属材の表面より油に対する疎液性が高いコーティング材によってコーティングされているため、油が金属材の表面の同一箇所に滞留することを抑止することができ、油のコーキングの発生そのものを抑止することができる。

また、第２の手段として、上記第１の手段において、上記コーティング材は、グラファイトであるという構成を採用することができる。

次に、第３の手段として、２００℃以上に高温化された金属材の表面を油が流れる油流動系であって、上記金属材の表面が、当該金属材の表面より低い摩擦係数のコーティング材によってコーティングされているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明の油流動系によれば、金属材の表面が、金属材の表面より低い摩擦係数のコーティング材によってコーティングされているため、金属材の表面に、油のコーキングの発生によるデポジットが固着した場合であっても、容易にデポジットを剥離することができる。

また、第４の手段として、上記第３の手段として、上記コーティング材は、ポリ４フッ化エチレンあるいはグラファイトであるという構成を採用することができる。

また、第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記油が潤滑油あるいは燃料油であるという構成を採用することができる。

なお、特表２００２−５２７５７２号公報には、金属材の表面にコーティング処理を施す技術が開示されているが、これは、コークスの堆積を抑止するためのコーティングであり、本発明のコーティングとは、その性質が全く異なるものである。

本発明の油流動系によれば、コーティング材を金属材の表面にコーティングするのみで、油のコーキングの発生そのものを抑止することができる、あるいは、油のコーキングの発生によるデポジットが固着した場合であっても容易にデポジットを剥離することができるため、大掛りな設備を必要とせずかつ油の機能を失わせることなく、油のコーキングの発生による不具合を抑止することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る油流動系の一実施形態について説明する。

（第１実施形態）
本実施形態の油流動系は、高温化された金属材の表面を油が流れる構造を有するものであり、例えば、ガスタービンエンジンに潤滑油を供給するための潤滑油系やガスタービンエンジンに燃料を供給するための燃料供給系として用いられる。
図１は、本実施形態の油流動系の一部を模式的に示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の油流動系は、金属材１と、その金属材１の表面１１にコーティングされるコーティング材２とを備えており、金属材１の表面を油Ｙが流れる構成とされている。

金属材１としては、ガスタービンエンジンの配管等に用いられる一般的な金属材を用いることができ、２００℃以上で４００℃程度までの間の温度に高温化される環境に配置されている。
そして、本実施形態の油流動系においては、コーティング材２として、金属材１の表面１１より油Ｙに対する疎液性が高い材料が用いられている。なお、具体的には、グラファイトを用いることができる。

このような構成を有する本実施形態の油流動系によれば、コーティング材２として、金属材１の表面１１より油Ｙに対する疎液性が高い材料が用いられているため、油Ｙが金属材１の表面１１で濡れ拡がることを抑止することができる。すなわち、油Ｙが金属材１の表面１１からはじかれる。このため、油Ｙが金属材１の表面１１によって加温され、これによって油Ｙのコーキングが発生することを抑止することができる。また、油Ｙのコーキングが発生する場合であっても、その発生領域を最小限に留めることができ、デポジットＸが固着する領域を最小限にすることができる。なお、ここで言う油Ｙのコーキングとは、油Ｙを高温環境にさらした場合に、油Ｙの酸化及び燃焼によって生成される酸化劣化生成物（主にカルボン酸）及びカーボン（煤）が金属材１の表面１１に付着する現象のことであり、デポジットＸとは、油Ｙのコーキングによって金属材１の表面１１に実際に固着する残留物質のことである。

また、グラファイトは、金属材１の表面１１より摩擦係数が低いため、コーティング材２として、グラファイトを用いた場合には、油Ｙのコーキングが発生し、デポジットＸが金属材１の表面１１に固着した場合であっても、容易にデポジットＸを剥離することが可能となる。
また、グラファイトは、耐熱性に優れた材料であるため、例えば、ガスタービンエンジンの潤滑油系や燃料供給系として、本実施形態の油流動系を用いた場合であっても、問題なく使用することが可能である。

このような本実施形態の油流動系によれば、金属材１の表面１１にコーティング材２をコーティングすることのみで、油のコーキングの発生そのものを抑止することができるため、大掛りな設備を必要とせずかつ油Ｙの機能（例えば潤滑性）を失わせることなく、油Ｙのコーキングの発生を抑止することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図２は、本実施形態の油流動系の一部を模式的に示した断面図である。本実施形態の油流動系は、上記第１実施形態の油流動系が備えるコーティング材２と異なる性質のコーティング材３を備えている。具体的には、本実施形態では、コーティング材３として金属材１の表面１１より低い摩擦係数のものがコーティングされている。上記実施形態において示したグラファイトも、金属材１の表面１１より低い摩擦係数のコーティング材であるが、本実施形態のコーティング材３は、油Ｙに対する疎液性を有している必要はなく、例えば、ポリ４フッ化エチレンを用いることができる。

このような構成を有する本実施形態の油流動系によれば、コーティング材３として金属材１の表面１１より低い摩擦係数のものが用いられているため、油Ｙのコーキングが発生し、金属材１の表面１１にデポジットＸが固着した場合であっても、デポジットＸを容易に金属材１の表面１１から剥離することができる。

このような本実施形態の油流動系によれば、金属材１の表面１１にコーティング材２をコーティングすることのみで、油Ｙのコーキングの発生によるデポジットＸが固着した場合であっても容易にデポジットＸを剥離することができるため、大掛りな設備を必要とせずかつ油Ｙの機能（例えば潤滑性）を失わせることなく、デポジットＸの除去を容易化することが可能となる。

なお、ポリ４フッ化エチレンは、３００℃以上で溶融してしまうため、コーティング材３として、ポリ４フッ化エチレンを用いた場合には、本実施形態の油流動系の使用温度環境が３００℃以下とする必要がある。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る油流動系の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例においては、アルミニウムからなる金属材に対して、グラファイトを薄くコーティングしたもの、グラファイトを厚くコーティングしたもの、ポリ４フッ化エチレンをコーティングしたもの、何もコーティングしないものの４つの試験片を用意し、各試験片を２３０℃に加熱した状態において、実際のガスタービンエンジンから回収した潤滑油の跳ねかけを２４時間断続的に（はねかけ１５秒、停止４５秒が１サイクル）行った。

この結果、グラファイトをコーティングした試験片においては、デポジットＸの固着が殆ど見られず、油のコーキングの発生が抑止されていることが確認できた。また、厚くグラファイトをコーティングした試験片の方が薄くグラファイトをコーティングした試験片よりもデポジットＸの固着がより少なかった。よって、グラファイトのコーティングが厚い方が、より効果的に油のコーキングの発生を抑止できるものと推測できる。

一方、ポリ４フッ化エチレンをコーティングした試験片には、何もコーティングしない試験片と、同程度のデポジットＸが固着した。しかしながら、ポリ４フッ化エチレンをコーティングした試験片に対して石油エーテルを用いて洗浄を行ったところ、容易にデポジットＸが試験片から剥離した。このため、ポリ４フッ化エチレンをコーティングすることによって、デポジットＸの除去を容易化することができると分かった。

本発明の第１実施形態である油流動系の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態である油流動系の一部を模式的に示した断面図である。

符号の説明

１……金属材
１１……表面
２，３……コーティング材
Ｙ……油
Ｘ……デポジット

Claims (5)

1. ２００℃以上に高温化された金属材の表面を油が流れる油流動系であって、
   前記金属材の表面が、当該金属材の表面より前記油に対する疎液性が高いコーティング材によってコーティングされていることを特徴とする油流動系。
2. 前記コーティング材は、グラファイトであることを特徴とする請求項２記載の油流動系。
3. ２００℃以上に高温化された金属材の表面を油が流れる油流動系であって、
   前記金属材の表面が、当該金属材の表面より低い摩擦係数のコーティング材によってコーティングされていることを特徴とする油流動系。
4. 前記コーティング材は、ポリ４フッ化エチレンあるいはグラファイトであることを特徴とする請求項３記載の油流動系。
5. 前記油が潤滑油あるいは燃料油であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の油流動系。
   
   
   
   

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