JP2009002861A - 液体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの潤滑オイル等の液体の物性を的確に、しかも装置構造を複雑化させることなく計測する。
【解決手段】劣化診断装置Ｓは、エンジン１０に使用されている潤滑オイル１１の劣化度合いを監視するためのものであって、オイル循環系統２０及び測定器３０を備える。オイル循環系統２０は、潤滑オイル１１の一部を被検査オイルとして抜き出し、測定器３０を経由する循環経路を経てエンジン１０に戻す。被検査オイルは、その入口部３２ｉｎが下側で出口部３２ｏｕｔが上側に配置されたブロック部材３１のオイル通路３２へ導かれる。被検査オイルがオイル通路３２を通過する際、第１導光部材を介して検査光が照射され、被検査オイルを透過した検査光が第２導光部材を介して受光される。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種液体の物性を計測するための検査装置に関し、特に潤滑オイルの劣化度合い乃至は余寿命の判定に好適な検査装置に関する。

例えばコージェネレーション（ＣＧＳ）用のガスエンジン、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の機関においては、摩擦低減や冷却等のために潤滑オイルが使用される。この潤滑オイルは使用により劣化し、ピストンリングやカムの腐食及び摩耗、潤滑性能の低下、燃料消費率の増加、さらにはエンジントラブル等を招来することから、適時に交換する必要がある。潤滑オイルの劣化は、一般的に運転時間が長くなるほど進行するのであるが、エンジンの使用条件によって劣化進行度合いが異なる。例えば高負荷運転の頻度が高い場合や、粗悪燃料が使用された場合には、潤滑オイルは比較的早く劣化する。

ところで、ＣＧＳ用のガスエンジンのように、一定箇所に据え付けられる定置用エンジンにおいては、メンテナンス事業者が据え付け箇所に出向いてオイルサンプリングを行い、これを分析した上で必要に応じてオイル交換を行っている。或いは、劣化度合いに拘わらず、所定の運転時間や経日数に基づいてオイル交換が行われる場合もある。しかし、前者では、潤滑オイルの劣化度合いを判断するために現地でのオイルサンプリング作業が負担となり、また後者では、潤滑オイルが寿命期を迎えていないのにオイル交換を行う場合があると言った不具合が存在する。

そこで、潤滑オイルの劣化度合いを判定するセンサをガスエンジンに取り付け、オイル交換時期を遠隔的に、的確に見極めることができる劣化診断装置が求められるところである。従来、オイル劣化センサとしては、一対のガラス棒を、空隙を置いて対向配置した状態でオイル中に浸漬し、ガラス棒を介して検査光をオイルに照射すると共にその透過光を検出し、吸光度又は透過光量に基づいて劣化判定を行うものが知られている（例えば特許文献１）。一般に、検査光を発生する発光素子、及び前記検査光を受光する受光素子は、環境温度によって光出力が変化するが、このようにガラス棒を介在させる構成を採用することで、発光素子及び受光素子が熱の影響を受けにくくすることができる。
特開平６−２８１５７５号公報

しかし、オイル溜まりに一対のガラス棒を浸漬する場合とは異なり、例えばガスエンジンから潤滑オイルの一部を被検査オイルとして抜き出し、所定の循環経路中で被検査オイルの劣化判定を行い、その後に被検査オイルを前記機関に戻すというシステムを採用する場合、被検査オイルによってガラス棒の空隙を確実に充填させつつ被検査オイルを循環させることが困難なことがある。例えば空気を抱き込んでしまい、前記空隙にその空気が位置してしまうと、正確なオイル劣化判定が行えなくなる。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、液体の物性を的確に、しかも装置構造を複雑化させることなく計測することができる液体の検査装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る液体の検査装置は、液体が貯留された機器から前記液体の一部を被検査液体として抜き出し、所定の循環経路を経て前記被検査液体を前記機器に戻す液体循環系統と、前記循環経路の途中に設けられ、前記被検査液体に所定の検査光を透過させることで前記被検査液体の物性を計測する検査手段と、を具備し、前記液体循環系統は、前記被検査液体を流通させる管路を有し、前記検査手段は、前記管路にその入口側と出口側とがそれぞれ接続され前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路を有するブロック部材と、各々の一端面が前記液体通路に臨んで配置され前記一端面同士が間隙を置いて互いに対向するように配置される棒状の第１及び第２の導光部材と、前記第１の導光部材の他端面の側に配置され前記検査光を発する発光素子と、前記第２の導光部材の他端面の側に配置され前記検査光を受光する受光素子とを含み、前記ブロック部材は、前記液体通路の入口側の高さ位置が下側で出口側の高さ位置が上側となるように設置され、前記管路の上流側が前記液体通路の入口側に接続され、前記管路の下流側が前記液体通路の出口側に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、機器から抜き出された被検査液体は液体循環系統の管路を経てブロック部材の液体通路入口側に導かれる。その後、被検査液体は第１及び第２の導光部材間の間隙を通過するが、その際、発光素子により検査光が第１の導光部材を通して照射され、被検査液体を透過した検査光が第２の導光部材を通して受光素子により受光される。しかる後、被検査液体は液体通路出口側から管路を経て、機器に戻される。

このように第１及び第２の導光部材を介して被検査液体に検査光を投受光することで、被検査液体が高熱を持つ場合であっても、発光素子及び受光素子がその熱の影響を受け難くすることができる。さらに、ブロック部材は、液体通路の入口側の高さ位置が下側で出口側の高さ位置が上側となるように設置されるので、被検査液体は、液体通路の空間を確実に埋めながら液体通路の出口側に向かうようになる。従って、第１及び第２の導光部材の端面間隙に空気が抱き込まれてしまうようなことはなく、的確に被検査液体の光透過特性（物性）を計測することができる。

上記構成において、前記液体通路が、液体溜まりを形成させるキャビティを備え、前記第１及び第２の導光部材の一端面は、前記キャビティにおいて対向配置されていることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、キャビティ内で一時的に被検査液体が滞留されるようになるので、被検査液体の物性を安定的に計測できるようになる。

上記構成において、前記第１及び第２の導光部材がガラス棒からなることが望ましい（請求項３）。この構成によれば、加工が容易で安価なガラス棒が用いられるので、検査装置の製造を容易化することができると共に、コストダウンを図ることができる。

上記構成において、前記第１及び第２の導光部材の前記一端面同士の間隙を調整する間隔調整機構をさらに備えることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、第１及び第２の導光部材の端面間隙を簡易に調整できるようになる。従って、被検査液体の特質や汚濁度合い等に応じて端面間隙を調整することで、検出感度を適宜な程度に簡単に調整することができる。

上記いずれかの構成において、前記管路及び前記液体通路からなる前記被検査液体の流通空間が、密閉空間とされていることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、被検査液体の循環のために必要な機器類を簡素化でき、結果として検査装置の小型化を図ることが可能となる。

上記いずれかの構成において、前記液体が潤滑オイルであり、液体循環系統が、前記潤滑オイルを使用する機関から前記潤滑オイルの一部を被検査オイルとして抜き出し、所定の循環経路を経て前記被検査オイルを前記機関に戻すオイル循環系統であることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、潤滑オイルが機関内で高温になっていたとしても、発光素子及び受光素子が影響を受けることなく、例えば受光素子の出力値に基づき、粘度、塩基価、酸価、不溶分などを公知の手法で算出することにより、被検査オイルの劣化度合を判定することができるようになる。

本発明に係る液体の検査装置によれば、発光素子及び受光素子がその熱の影響を受けず、また第１及び第２の導光部材の端面間隙に空気が抱き込まれてしまうようなことはない。従って、液体の物性を的確に、しかも装置構造を複雑化させることなく計測することができる検査装置を、安価に提供することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。

図１は、本発明に係る液体の検査装置の一実施形態である潤滑オイルの劣化診断装置Ｓの全体構成を概略的に示す構成図である。この劣化診断装置Ｓは、エンジン１０（「潤滑オイルを使用する機関」の一例）に使用されている潤滑オイル１１の劣化度合いを監視するためのものであって、オイル循環系統２０（液体循環系統）と、測定器３０（検査手段）とを備えて構成されている。

エンジン１０は、クランクシャフト等に動力を与える内燃機関であり、例えばＣＧＳ用のガスエンジン、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等から成る。エンジン１０の内部には潤滑オイル１１が充填されており、内燃機関の円滑な動作を可能としている。このエンジン１０には、潤滑オイル１１の一部を被検査オイル（被検査液体）として抜き出すためのオイル取り出し孔１２と、検査後の前記被検査オイルをエンジン１０に戻すためのオイル戻し孔１３とが備えられている。

オイル循環系統２０は、エンジン１０のオイル取り出し孔１２から潤滑オイル１１の一部を被検査オイルとして抜き出し、測定器３０を経由する循環経路を経て前記被検査オイルをエンジン１０のオイル戻し孔１３に戻すものである。オイル循環系統２０は、被検査オイルを流通させる管路と、被検査オイルを強制循環させるためのポンプ２１と、被検査オイルの循環若しくは停止を行わせるため開閉弁２２とを含む。

前記管路は、オイル取り出し孔１２とポンプ２１との間を接続する第１管路２０１、ポンプ２１と開閉弁２２との間を接続する第２管路２０２、開閉弁２２と測定器３０との間を接続する第３管路２０３、測定器３０とオイル戻し孔１３との間を接続する第４管路２０４を含む。測定器３０を中間に介在させた第１〜第４管路２０１〜２０４からなる管路は、密閉配管系とされている。なお、第１〜第４管路２０１〜２０４は、例えば樹脂パイプで構成することができる。

このようなオイル循環系統２０がエンジン１０に付設されている結果、エンジン１０の運転中において、ポンプ２１の動作により潤滑オイル１１の一部がオイル取り出し孔１２から被検査オイルとして抜き出される。抜き出された被検査オイルは、測定器３０を経由して劣化度合いが光学的に計測された後、オイル戻し孔１３に戻される。

測定器３０は、被検査オイルに所定の検査光を透過させることで前記被検査オイルの劣化度合いを判定するものである。測定器３０は、被検査オイルを所定の流量で通過させるオイル通路３２（液体通路）を有するブロック部材３１を含む。オイル通路３２は、ブロック部材３１を直線状に貫通する通路であり、ブロック部材３１はこのオイル通路３２が垂直方向に向くように設置される。

また、ブロック部材３１は、オイル通路３２の入口部３２ｉｎの高さ位置が下側で、オイル通路３２の出口部３２ｏｕｔの高さ位置が上側になるように設置されている。そして、第３管路２０３（管路の上流側）の終端が入口部３２ｉｎに接続され、第４管路２０４（管路の下流側）の始端が出口部３２ｏｕｔに接続されている。このような測定器３０には、当該測定器３０の測定結果に基づき劣化度合い判定のための演算を行う処理演算部７０が付設される。

図２は、測定器３０（ブロック部材３１）の詳細構造を示す分解斜視図、図３は組み付けられた状態の測定器３０の断面図である。測定器３０は、上述のブロック部材３１に、第１発光素子４１と第１受光素子４２とのペアからなる第１センサ対４０Ａと、第２発光素子４３と第２受光素子４４とのペアからなる第２センサ対４０Ｂとが、各々、第１導光部材５１及び第２導光部材５２を介して組み付けられた構造を有する。本実施形態では、異なる２波長の検査光を照射する方式を例示しており、第１センサ対４０Ａは第１波長の検査光の投受光を行わせるためのものであり、第２センサ対４０Ｂは、前記第１波長とは異なる第２波長の検査光の投受光を行わせるためのものである。

ブロック部材３１は、機械構造用炭素鋼鋼材（例えばJIS G 4051に規定のＳ３０Ｃ〜Ｓ４５Ｃ相当品）等から形成され、上下方向に長い矩形形状をもつ。ブロック部材３１は、上述したオイル通路３２のほか、該オイル通路３２の途中に形成された第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５、シール溝３２６、３２７、導光部材挿通用の第１〜第４挿通孔３３１〜３３４、並びに６つの締結孔３４を備えている。

第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５は、被検査オイルを一時的に滞留させる液体溜まりを形成させるための空間部であり、ブロック部材３１の上下に２つ並んだ、オイル通路３２の延在方向と直交する方向の円筒状貫通孔として形成されている。オイル通路３２は、入口部３２ｉｎと第１キャビティ３２４の下方を連通させる第１通路３２１と、第１キャビティ３２４の上方と第２キャビティ３２５の下方とを連通させる第２通路３２２と、及び第２キャビティ３２５の上方と出口部３２ｏｕｔとを連通させる第３通路３２３とからなる。これら第１〜第３通路３２１〜３２３に比べて、第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５は大きな断面積を有する孔である。

図３に示すように、入口部３２ｉｎにはエルボ型の管継手２３２の一端が螺合されており、この管継手２３２の他端に第３管路２０３の終端継手金具２３１が螺合されている。同様に、出口部３２ｏｕｔには、エルボ型の管継手２４２の一端が螺合されており、この管継手２４２の他端に第４管路２０４の始端継手金具２４１が螺合されている。これにより、図中矢印で示すように、第３管路２０３から第１通路３２１に入り、第１キャビティ３２４、第２通路３２２、第２キャビティ３２５及び第３通路３２３を経て、第４管路２０４に至るオイル循環経路が形成されている。

シール溝３２６、３２７は、第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５の開口部に周辺にそれぞれ設けられる環状の溝である。第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５の両側開口面には、図４で後述するように、密閉用のプレート部材３５、３６が取り付けられるが、このシール溝３２６、３２７は、その密閉性を担保するための環状シール部材（図示せず）を保持するための溝である。従って、図２の反対側の面にも、同様なシール溝が設けられている。

第１〜第４挿通孔３３１〜３３４は、棒状の第１導光部材５１及び第２導光部材５２を、外側から第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５に向けて挿通させるための貫通孔である。詳しくは、第１挿通孔３３１は、ブロック部材３１の一方の側面から第１キャビティ３２４に向けて水平方向に延びる孔であり、第２挿通孔３３２は、ブロック部材３１の他方の側面から第１キャビティ３２４に向けて水平方向に延びる孔である。第１挿通孔３３１と第２挿通孔３３２とは、同一軸線上に設けられている。また、第３挿通孔３３３は、ブロック部材３１の一方の側面から第２キャビティ３２５に向けて水平方向に延びる孔であり、第４挿通孔３３４は、ブロック部材３１の他方の側面から第２キャビティ３２５に向けて水平方向に延びる孔である。第３挿通孔３３３及び第４挿通孔３３２もまた、同一軸線上に設けられている。

第１挿通孔３３１及び第２挿通孔３３２には、第１センサ対４０Ａ用の第１導光部材５１及び第２導光部材５２がそれぞれ挿通される。第１導光部材５１及び第２導光部材５２は、例えばパイレックス（コーニング社登録商標）のような耐熱性、耐久性に優れたガラス材料を丸棒状に加工して構成することができる。

第１導光部材５１の第１端面５１１（ブロック部材３１の外側に位置する端面）には、第１発光素子４１が取り付けられている。また、第２導光部材５２の第１端面５２１には、第１受光素子４２が取り付けられている。一方、第１導光部材５１の第２端面５１２及び第２導光部材５２の第２端面５２２は、オイル通路３２の一部を構成する第１キャビティ３２４に突出している。第１導光部材５１の第２端面５１２と第２導光部材５２の第２端面５２２とは、所定の間隙Ｇ１を置いて互いに対向するように配置されている。

同様にして、第３挿通孔３３３及び第４挿通孔３３４には、第２センサ対４０Ｂ用の第１導光部材５１及び第２導光部材５２がそれぞれ挿通される。第１導光部材５１の第１端面５１１には第２発光素子４３が取り付けられ、第２導光部材５２の第１端面５２１には、第２受光素子４２が取り付けられている。一方、第１導光部材５１の第２端面５１２及び第２導光部材５２の第２端面５２２は、第２キャビティ３２５に突出し、これら第２端面５１２と第２端面５２２とは、所定の間隙Ｇ２を置いて互いに対向するように配置されている。

第１発光素子４１は、第１検査光を発するＬＥＤ等の半導体発光素子チップを含み、例えばその発光波長は８７０ｎｍである。また、第１受光素子４２は、かかる発光波長に感度を有するシリコンフォトダイオード等からなる。第２発光素子４３は、第２検査光を発するＬＥＤ等の半導体発光素子チップを含み、例えばその発光波長は９５０ｎｍである。第２受光素子４４は、かかる発光波長に感度を有するシリコンフォトダイオード等からなる。

第１発光素子４１から発せられた第１検査光は、第１導光部材５１の第１端面５１１に入射され、第１導光部材５１内を伝搬し、第２端面５１２から出射される。その後、第１検査光は、間隙Ｇ１を置いて対向配置されている第２導光部材５２の第２端面５２２に入射する。そして、第２導光部材５２内を伝搬し、第１端面５２１において第１受光素子４２にて受光される。従って、間隙Ｇ１が被検査オイルで充填されていると、第１受光素子４２は、第１検査光（波長＝８７０ｎｍ）が当該被検査オイルを透過した透過光を受光することになる。第２発光素子４３及び第２受光素子４４についても同様であり、間隙Ｇ２が被検査オイルで充填されていると、第２受光素子４４は、第２検査光（波長＝９５０ｎｍ）が当該被検査オイルを透過した透過光を受光することになる。

第１導光部材５１及び第２導光部材５２は、前記間隙Ｇ１、間隙Ｇ２の間隔を調整可能な間隔調整機構により保持されている。この間隔調整機構は、本実施形態では、ホルダ部材６１、調整ネジ６２及びシールリング６３からなる。なお、この間隔調整機構は、図２の第２センサ対４０Ｂの側においては図示省略している。

ホルダ部材６１は、第１導光部材５１又は第２導光部材５２をスライド移動可能に保持する。各ホルダ部材６１は、第１導光部材５１又は第２導光部材５２の外径よりも僅かに大きい貫通孔を備え、その一端側周壁に固定用のネジ山部をもち、該ネジ山部が各々第１〜第４挿通孔３３１〜３３４の内周壁に刻設されたネジ切り部に螺合されることによって、ブロック部材３１に固定されている。

各ホルダ部材６１の他端側周壁には、調整用のネジ山部が形成されており、該ネジ山部には第１導光部材５１又は第２導光部材５２の貫通孔を有する袋ナット状の部材からなる調整ネジ６２が螺合されている。また、ホルダ部材６１と調整ネジ６２との間に位置するように、第１導光部材５１又は第２導光部材５２にはそれぞれ２個のシールリング６３が外嵌されている。シールリング６３は、弾性材料から形成され、第１導光部材５１又は第２導光部材５２の周壁に密に取り付けられており、オイル通路３２及び第１、第２キャビティ３２４、３２５の密閉性を保つ役割を果たす。

さらに、シールリング６３は、第１導光部材５１又は第２導光部材５２に移動力を伝達する機能も果たす。すなわち、調整ネジ６２の内底面がシールリング６３に当接されており、調整ネジ６２のホルダ部材６１に対する螺合度合いによって圧縮・復元する。この際、シールリング６３は第１導光部材５１又は第２導光部材５２に密に取り付けられていることから、前記圧縮・復元動作に追従して第１導光部材５１又は第２導光部材５２は軸方向に移動する。従って、調整ネジ６２の締め付け程度を調整することによって、前記間隙Ｇ１、間隙Ｇ２の間隔を調整することができる。

ここで、被検査オイルの流れを説明しておく。ブロック部材３１は、オイル通路３２の入口部３２ｉｎ（入口側）の高さ位置が下側で、出口部３２ｏｕｔ（出口側）の高さ位置が上側となるように設置されている。エンジン１０から抜き出された被検査オイルは、第３管路２０３から入口部３２ｉｎを介して第１通路３２１に入り、第１キャビティ３２４に至る。そして、被検査オイルの順次の供給により、第１キャビティ３２４は徐々に下側から上側へ空間を埋められるように、被検査オイルで満たされて行く。従って、第１導光部材５１と第２導光部材５２との間の間隙Ｇ１は、確実に被検査オイルで充填される。

その後、被検査オイルは、第１キャビティ３２４から溢れ出すようにして第２通路３２２へ向かい、第２キャビティ３２５に至る。この第２キャビティ３２５も、徐々に下側から上側へ空間を埋められるように被検査オイルで満たされ、間隙Ｇ２も確実に被検査オイルで充填される。しかる後、被検査オイルは、第３通路３２３及び出口部３２ｏｕｔを経て、第４管路２０４に入り、エンジン１０に戻される。

以上のように、検査光の投受光が行われる間隙Ｇ１、Ｇ２が存在する第１、第２キャビティ３２４、３２５が、下側から上側へ油面レベルが上昇するように埋められて行くので、間隙Ｇ１、Ｇ２に空気が抱き込まれてしまうようなことはない。このため、本実施形態の構成によれば、的確に被検査オイルの光透過特性を計測することができる。

図４は、測定器３０の実際の組み付け例を示す側面図である。ここでは、上記で説明したブロック部材３１に、校正用ブロック部材３１Ｒが付設されている例を示している。校正用ブロック部材３１Ｒは、オイル通路３２が存在しないことを除けば、ブロック部材３１と同じ部材であり、第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５と実質的に同一の第１キャビティ３２４’及び第２キャビティ３２５’を有している。

ブロック部材３１と校正用ブロック部材３１Ｒとは水平方向に並置され、これらをサンドイッチするように、プレート部材３５、３６、３７が、その両側と中間にそれぞれ配置されている。プレート部材３５、３６、３７は炭素鋼鋼材等から成る平板部材である。ブロック部材３１及び校正用ブロック部材３１Ｒが持つ６つの締結孔３４には、それぞれ締結ボルト３８が挿通され、締結ナット３９が締め付けられることによって両者が一体的に固定されている。なお、プレート部材３５、３６で両側面が塞がれることにより、ブロック部材３１のオイル通路３２並びに第１、第２キャビティ３２４、３２５は密閉状態とされる。

校正用ブロック部材３１Ｒは、第１センサ対４０Ａ、第２センサ対４０Ｂとそれぞれ同様な構成の第３センサ対４００Ａ、第４センサ対４００Ｂを備える。第３センサ対４００Ａは、第１発光素子４１と同一の波長（例えば８７０ｎｍ）の参照光を発生する第３発光素子４５、この参照光を受光する第３受光素子４６、第１キャビティ３２４’内で間隙Ｇ１と同じ間隙を置いて対向配置された第１導光部材及び第２導光部材（図略）を含む。第４センサ対４００Ｂは、第２発光素子４３と同一の波長（例えば９５０ｎｍ）の参照光を発生する第４発光素子４７、この参照光を受光する第４受光素子４８、第２キャビティ３２５’内で間隙Ｇ２と同じ間隙を置いて対向配置された第１導光部材及び第２導光部材（図略）を含む。

校正用ブロック部材３１Ｒには被検査オイルは流通されず、第１キャビティ３２４’及び第２キャビティ３２５’において、第１導光部材及び第２導光部材の間隙を空気層とした、第３発光素子４５及び第３受光素子４６による投受光、並びに第４発光素子４７及び第４受光素子４８による投受光が実行される。

このような校正用ブロック部材３１Ｒが付設されていることで、第３発光素子４５及び第３受光素子４６による投受光結果、並びに第４発光素子４７及び第４受光素子４８による投受光結果を、リファレンスデータとして用いることができる。特に、ブロック部材３１と校正用ブロック部材３１Ｒとが図４に示すような態様で一体化されていることから、両者は熱的に結合され、ブロック部材３１において検出された透過光量等のデータを外気温の影響を受けないように温度補正して利用できるようになる。

本実施形態では、このような校正用ブロック部材３１Ｒを付設することに加えて、第１及び第２導光部材５１、５２を介して被検査オイルに検査光を投受光するので、被検査オイルが高熱を持つ場合であっても、発光素子及び受光素子がその熱の影響を受け難い構成となっている。つまり、被検査オイルと接触するのは第１及び第２導光部材５１、５２の第２端面５１２、５２２の側であり、発光素子及び受光素子はそこから離間した位置に配置されているので、熱の影響をさほど受けない。

図５（ａ）は、一般的な受光素子の温度特性を示すグラフ、図５（ｂ）は、一般的な発光素子の温度特性を示すグラフである。これらグラフに示す通り、受光素子は環境温度が上昇すると出力電流が上昇する傾向があり、発光素子は環境温度が上昇すると発光出力が低下する傾向がある。従って、第１発光素子４１及び第１受光素子４２、第２発光素子４３及び第２受光素子４４が高温に曝されると、その温度の影響を受けて真の透過光量特性が測定できず、ひいては粘度、塩基価、酸価、不溶分などオイル劣化診断に必要なパラメータを算出できない懸念がある。しかし、本実施形態によれば、上記の対策によって温度の影響は可及的に抑制されることから、的確なオイル劣化診断を行うことができる。

続いて、処理演算部７０について説明する。図６は、処理演算部７０の構成を示すブロック図である。この処理演算部７０は、ドライバ７１１〜７１４、Ｉ／Ｖ（電流／電圧）変換部７２１〜７２４、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部７３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７４、通信部７５、表示部７６、ＲＯＭ（Read Only Memory）７７及びＲＡＭ（Random Access Memory）７８を備えて構成されている。

ドライバ７１１〜７１４は、第１センサ対４０Ａ、第２センサ対４０Ｂ、第３センサ対４００Ａ及び第４センサ対４００Ｂにそれぞれ備えられている第１発光素子４１、第２発光素子４３、第３発光素子４５及び第４発光素子４７を、後述するＣＰＵ７４の測定制御部７４３から所定のサンプリング周期で与えられる発光制御信号に基づき駆動（発光）させる。上述した通り、第１発光素子４１と第３発光素子４５とが同一の発光波長（例えば８７０ｎｍ）であり、第２発光素子４３と第４発光素子４７とが同一の発光波長（例えば９５０ｎｍ）である。

Ｉ／Ｖ変換部７２１〜７２４は、第１受光素子４２、第２受光素子４４、第３受光素子４６及び第４受光素子４８がそれぞれ検査光を光電変換して出力した電流信号を電圧信号に変換する。ここで、Ｉ／Ｖ変換部７２１、７２２から出力される電圧信号は、第１発光素子４１及び第２発光素子４３から発せられた検査光が被検査オイルを透過した透過光量に応じた電圧信号である。すなわち、被検査オイルの劣化の程度に応じた電圧信号が出力される。一方、Ｉ／Ｖ変換部７２３、７２３から出力される電圧信号は、第３発光素子４５及び第４発光素子４７から発せられた参照光が空気層を通過しただけの空気透過光量に応じた電圧信号となる。

Ａ／Ｄ変換部７３は、Ｉ／Ｖ変換部７２１〜７２４からそれぞれ出力される電圧信号を取得し、これをデジタル信号に変換してＣＰＵ７４へ向けて出力する。

ＣＰＵ７４は、処理演算部７０各部の動作制御を行うもので、機能的に温度補正部７４１、劣化演算部７４２及び測定制御部７４３を備えて構成されている。温度補正部７４１は、校正用ブロック部材３１Ｒに対応するＩ／Ｖ変換部７２３、７２４からの出力信号を補正用電圧として利用し、検査光の透過光量に応じたＩ／Ｖ変換部７２１、７２２からの出力信号をそれぞれの検査光波長において温度補正する演算を行う。すなわち、Ｉ／Ｖ変換部７２１の出力信号は、同じ波長が用いられたＩ／Ｖ変換部７２３の出力信号で補正され、Ｉ／Ｖ変換部７２２の出力信号は、同じ波長が用いられたＩ／Ｖ変換部７２４の出力信号で補正されるものである。

劣化演算部７４２は、Ｉ／Ｖ変換部７２１、７２２からの出力信号に基づいて、被検査オイルの劣化度合いに関するパラメータを求める演算を行う。このパラメータとしては、透過光量若しくは吸光度の低下度合い、あるいは透過光量に基づき求められる粘度、塩基価、酸価、不溶分などを例示することができる。

測定制御部７４３は、所定の測定プログラムに則りドライバ７１１〜７１４及びＩ／Ｖ変換部７２１〜７２４による測定動作を制御する。具体的には、ドライバ７１１〜７１４及びＩ／Ｖ変換部７２１〜７２４にタイミングパルス等を与え、サンプリング周期毎に第１〜第４発光素子４１、４３、４５、４７を発光させると共に、その発光タイミングに同期させて第１〜第４受光素子４２、４４、４６、４８から光電変換信号（測定データ）を取得させる。

図７は、発光波長として８７０ｎｍ及び９５０ｎｍの２波長を使用した場合における、エンジン１０の運転時間と潤滑オイル１１（被検査オイル）の透過光量（受光光量）との関係の測定例を示すグラフである。グラフに示す通り、エンジン１０の運転時間が長くなる程、受光光量が低下するようになる。また、８７０ｎｍと９５０ｎｍとでは、受光光量の大きさ、傾きが異なることが分かる。劣化演算部７４２は、このような特性を利用して、劣化度合いに関するパラメータを求める演算を行う。

図８は、温度補正部７４１における温度補正処理を説明するためのグラフである。Ｉ／Ｖ変換部７２１，７２２からの出力電圧は、符号Ｃ１で示す特性のように、温度が高くなる程低くなる。一方、校正用ブロック部材３１Ｒに対応するＩ／Ｖ変換部７２３、７２４からの出力電圧も、ブロック同士が熱結合されていることから、符号Ｃ２で示す特性のように同じような勾配を示す。従って、符号Ｃ１の特性を符号Ｃ２の特性で補償することで、符号Ｃ３で示すように殆ど温度依存性のない特性を得ることができる。

図６に戻って、通信部７５は、外部の端末機等とデータ通信を行うものであり、例えば劣化演算部７４２による劣化診断結果を、インターネットを介して遠隔地に存在する管理センター等へ伝送する。表示部７６は、液晶ディスプレイ等からなり、例えば劣化演算部６４２による劣化診断結果を所定の形式で表示する。

ＲＯＭ７７は、当該劣化診断装置Ｓの動作プログラム等を記憶する。ＲＡＭ７８は、Ａ／Ｄ変換部７３から与えられるデータ信号、劣化演算部７４２による劣化診断結果等を一時的に格納する。

以上の通り構成された本実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓの動作について説明する。エンジン１０の運転が開始されると、ポンプ２１の駆動も開始され、潤滑オイル１１の一部がオイル取り出し孔１２から被検査オイルとして抜き出される。抜き出された被検査オイルは、第１〜第３管路２０１〜２０３を経て、測定器３０のブロック部材３１へ導かれ、入口部３２ｉｎからオイル通路３２に入る（図１参照）。

その後、被検査オイルは、第１キャビティ３２４及び第２キャビティ３２５の空間を充填しつつ、オイル通路３２を通過する（図３参照）。この際、先ず第１キャビティ３２４で、第１センサ対４０Ａの第１導光部材５１と第２導光部材５２との間隙Ｇ１において、被検査オイルは第１発光素子４１が発する第１検査光の照射を受ける。この第１検査光は、被検査オイルを透過した後に第１受光素子４２にて受光される。続いて、第２キャビティ３２５で、第２センサ対４０Ｂの第１導光部材５１と第２導光部材５２との間隙Ｇ２において、被検査オイルは第２発光素子４３が発する第２検査光の照射を受ける。この第２検査光は、被検査オイルを透過した後に第２受光素子４４にて受光される。

ここで、調整ネジ６２の締め付け程度を調整することによって、前記間隙Ｇ１、Ｇ２の間隔を調整することができる。間隙Ｇ１、Ｇ２は、被検査オイルの種類、汚濁度等に応じて、第１受光素子４２、第２受光素子４４の感度が適切化されるように調整すれば良い。

第１受光素子４２、第２受光素子４４の受光データに基づき、処理演算部７０（図６参照）により被検査オイルの劣化度合いに関するパラメータが算出される。その算出結果は、通信部７５を通して外部の端末機等に送信されたり、表示部７６で表示されたりする。一方、オイル通路３２の出口部３２ｏｕｔから排出された被検査オイルは、第４管路２０４を経て、オイル戻し孔１３を介してエンジン１０に戻される。以下、かかる動作が、エンジン１０の運転期間中継続されるものである。

以上説明した潤滑オイルの劣化診断装置Ｓによれば、稼働中のエンジン１０の運転を停止することなく、潤滑オイル１１の劣化度合いを長期間安定的に、非破壊で監視することができる。従って、ＣＧＳ用のガスエンジンのような定置用エンジン等であっても、通信部７５から劣化診断結果を送信させることで、オイル交換時期を遠隔的に且つ的確に判定することができ、結果としてメンテナンス負担の軽減、オイル交換頻度の最適化及びそれに伴う廃油量の低減を図ることができる。

また、ガラス棒のような断熱性の第１及び第２導光部材５１、５２を介して被検査オイルに検査光を投受光するので、被検査オイルが高熱を持つ場合であっても、発光素子及び受光素子がその熱の影響を受けることはない。さらに、ブロック部材３１は、オイル通路３２の入口部３２ｉｎが下側で出口部３２ｏｕｔが上側となるように設置されるので、被検査オイルは、オイル通路３２の空間を確実に埋めながら出口部３２ｏｕｔに向かう。このため、第１及び第２導光部材５１、５２の端面間隙Ｇ１、Ｇ２に空気が抱き込まれてしまうようなことはなく、的確に被検査オイルの光透過特性を計測することができる。

以上、本発明の各種実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、下記［１］〜［３］のような変形実施形態を取ることができる。
［１］上記実施形態では、２組の発光素子及び受光素子を用いる２波長方式を例示したが、１組の発光素子及び受光素子のみを用いるようにしても良い。あるいは、３組以上の発光素子及び受光素子を用いるようにしても良い。
［２］上記実施形態では、機関の例としてエンジン１０を挙げたが、本発明はエンジン以外の潤滑オイルを用いる他の機関にも適用可能である。例えば、コンプレッサーやギア装置等に使用されている潤滑オイルの劣化診断にも適用することができる。
［３］上記実施形態では、潤滑オイルの劣化診断を例示したが、潤滑オイル以外の他の各種液体の物性を検査する検査装置にも適用可能である。例えば、冷却水、工業用水、温泉水、液体燃料、薬液類などの検査用途にも、本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓの全体構成を概略的に示す構成図である。 測定器（ブロック部材）の詳細構造を示す分解斜視図である。 組み付けられた状態の測定器の断面図である。 測定器の実際の組み付け例を示す側面図である。 （ａ）は、一般的な受光素子の温度特性を示すグラフ、（ｂ）は、一般的な発光素子の温度特性を示すグラフである。 処理演算部の構成を示すブロック図である。 ２波長を使用した場合における、エンジンの運転時間と潤滑オイル（被検査オイル）の透過光量（受光光量）との関係の測定例を示すグラフである。 温度補正部における温度補正処理を説明するためのグラフである。

符号の説明

Ｓ 潤滑オイルの劣化診断装置（液体の検査装置）
１０ エンジン（機器；潤滑オイルを使用する機関）
１１ 潤滑オイル
２０ オイル循環系統（液体循環系統）
２０１〜２０４ 第１〜第４管路
３０ 測定器（検査手段）
３１ ブロック部材
３２ オイル通路（液体通路）
３２ｉｎ 入口部
３２ｏｕｔ 出口部
３２４、３２５ 第１キャビティ、第２キャビティ
４１、４３、４５、４７ 第１、第２、第３、第４発光素子
４２、４４、４６、４８ 第１、第２、第３、第４受光素子
５１、５２ 第１、第２導光部材
６２ 調整ネジ６２（間隔調整機構）
７０ 処理演算部
Ｇ１、Ｇ２ 間隙

Claims (6)

1. 液体が貯留された機器から前記液体の一部を被検査液体として抜き出し、所定の循環経路を経て前記被検査液体を前記機器に戻す液体循環系統と、
   前記循環経路の途中に設けられ、前記被検査液体に所定の検査光を透過させることで前記被検査液体の物性を計測する検査手段と、を具備し、
   前記液体循環系統は、前記被検査液体を流通させる管路を有し、
   前記検査手段は、前記管路にその入口側と出口側とがそれぞれ接続され前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路を有するブロック部材と、各々の一端面が前記液体通路に臨んで配置され前記一端面同士が間隙を置いて互いに対向するように配置される棒状の第１及び第２の導光部材と、前記第１の導光部材の他端面の側に配置され前記検査光を発する発光素子と、前記第２の導光部材の他端面の側に配置され前記検査光を受光する受光素子とを含み、
   前記ブロック部材は、前記液体通路の入口側の高さ位置が下側で出口側の高さ位置が上側となるように設置され、前記管路の上流側が前記液体通路の入口側に接続され、前記管路の下流側が前記液体通路の出口側に接続されていることを特徴とする液体の検査装置。
2. 前記液体通路が、液体溜まりを形成させるキャビティを備え、
   前記第１及び第２の導光部材の一端面は、前記キャビティにおいて対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体の検査装置。
3. 前記第１及び第２の導光部材がガラス棒からなることを特徴とする請求項１に記載の液体の検査装置。
4. 前記第１及び第２の導光部材の前記一端面同士の間隙を調整する間隔調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体の検査装置。
5. 前記管路及び前記液体通路からなる前記被検査液体の流通空間が、密閉空間とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体の検査装置。
6. 前記液体が潤滑オイルであり、
   液体循環系統が、前記潤滑オイルを使用する機関から前記潤滑オイルの一部を被検査オイルとして抜き出し、所定の循環経路を経て前記被検査オイルを前記機関に戻すオイル循環系統であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体の検査装置。

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