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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022140168
(43)【公開日】2022-09-26
(54)【発明の名称】汚れ検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/49 20060101AFI20220915BHJP
G01N 21/85 20060101ALI20220915BHJP
【ＦＩ】
G01N21/49 Z
G01N21/85 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021047780
(22)【出願日】2021-03-22
(31)【優先権主張番号】P 2021039690
(32)【優先日】2021-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122426
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 清志
(72)【発明者】
【氏名】瓶子 司
【テーマコード（参考）】
2G051
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G051AA48
2G051AB20
2G051BB01
2G051CA07
2G051CB01
2G051CB05
2G051CD09
2G051EA16
2G059AA05
2G059BB04
2G059CC01
2G059CC09
2G059EE02
2G059GG02
2G059GG03
2G059HH01
2G059KK03
2G059LL01
(57)【要約】
【課題】液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を検出することが可能な汚れ検出装置を提供すること。
【解決手段】汚れ検出装置１は、作動油１３に光を照射する光源１１と、光源１１からの光が作動油１３に照射されたときに、作動油１３に含まれた汚染物１４からの反射光を受光する受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂと、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂにより受光した光量に基づいて所定種の汚染物１４の含有量を検出する検出部３１とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】汚れ検出装置１は、作動油１３に光を照射する光源１１と、光源１１からの光が作動油１３に照射されたときに、作動油１３に含まれた汚染物１４からの反射光を受光する受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂと、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂにより受光した光量に基づいて所定種の汚染物１４の含有量を検出する検出部３１とを備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体に光を照射する光源と、
前記光源からの光が前記液体に照射されたときに、前記液体に含まれた汚染物からの反射光を受光する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子のいずれかにより受光した光量に基づいて所定種の前記汚染物の含有量を検出する検出部と、
を備える汚れ検出装置。
前記光源からの光が前記液体に照射されたときに、前記液体に含まれた汚染物からの反射光を受光する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子のいずれかにより受光した光量に基づいて所定種の前記汚染物の含有量を検出する検出部と、
を備える汚れ検出装置。
【請求項2】
前記光源の出射光軸に対して前記受光素子の受光軸が９０度以上１５０度未満になる範囲に、複数の前記受光素子がそれぞれ異なる角度に配設されている請求項１に記載の汚れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚れ検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、油圧にて動作する機械には、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により作動する油圧アクチュエータと、が備えられている。
この種の油圧機械に使用されている作動油には、油圧アクチュエータへの圧油を繰り返す過程において、機械部品の金属の摩耗粉、水分等が混入するため、徐々に作動油の性能（品質）が劣化する。
そのため、性能劣化なく機械動作を継続させるためには、作動油の劣化・汚染状態を正しく把握する必要がある。
例えば、作動油の汚染度合いを検出する技術として、作動油に光を照射し、作動油に含まれる汚染物からの反射光を検出することで、作動油の汚れを検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の油圧機械に使用されている作動油には、油圧アクチュエータへの圧油を繰り返す過程において、機械部品の金属の摩耗粉、水分等が混入するため、徐々に作動油の性能（品質）が劣化する。
そのため、性能劣化なく機械動作を継続させるためには、作動油の劣化・汚染状態を正しく把握する必要がある。
例えば、作動油の汚染度合いを検出する技術として、作動油に光を照射し、作動油に含まれる汚染物からの反射光を検出することで、作動油の汚れを検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実開平６－３５９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の従来技術では、作動油の汚染度合いを検出することは可能であったが、作動油に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を特定することができないという課題があった。
【0005】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を検出することが可能な汚れ検出装置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】
【0006】
本発明は、液体に光を照射する光源と、前記光源からの光が前記液体に照射されたときに、前記液体に含まれた汚染物からの反射光を受光する複数の受光素子と、前記複数の受光素子のいずれかにより受光した光量に基づいて所定種の前記汚染物の含有量を検出する検出部と、を備える汚れ検出装置である。
本発明に係る汚れ検出装置は、液体に含まれる汚染物に反射した反射光を、受光軸の角度がそれぞれ異なる複数の受光素子により受光し、その受光した光量に基づいて、汚染物の種別ごとの含有量を検出する。
すなわち、光源の出射光軸と受光素子の受光軸とのなす角度における反射率が、液体に含まれる汚染物の種別ごとに変化するために、受光軸の角度が異なる複数の受光素子で反射光を受光することより、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出することができる。
本発明に係る汚れ検出装置は、液体に含まれる汚染物に反射した反射光を、受光軸の角度がそれぞれ異なる複数の受光素子により受光し、その受光した光量に基づいて、汚染物の種別ごとの含有量を検出する。
すなわち、光源の出射光軸と受光素子の受光軸とのなす角度における反射率が、液体に含まれる汚染物の種別ごとに変化するために、受光軸の角度が異なる複数の受光素子で反射光を受光することより、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出することができる。
【0007】
本発明は、前記光源の出射光軸に対して前記受光素子の受光軸が９０度以上１５０度未満になる範囲に、複数の前記受光素子がそれぞれ異なる角度に配設されていることを特徴とする汚れ検出装置である。
すなわち、汚染物の種別ごとの反射率が、光源の出射光軸と受光素子の受光軸とのなす角度である反射角度により変化するため、反射角度が９０度以上１５０度未満になる範囲に、それぞれ異なる角度に配設された複数の受光素子で反射光を受光することより、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出することができる。
すなわち、汚染物の種別ごとの反射率が、光源の出射光軸と受光素子の受光軸とのなす角度である反射角度により変化するため、反射角度が９０度以上１５０度未満になる範囲に、それぞれ異なる角度に配設された複数の受光素子で反射光を受光することより、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、液体に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る汚れ検出装置の構成を示した図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係る汚れ検出装置の光源および受光素子の配置を示した図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係る汚れ検出装置の反射角度に対する受光素子の出力電圧の特性を示した図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る汚れ検出装置の検出処理を示したフローチャートである。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る汚れ検出装置の算出処理に用いる反射率の特性を示した図である。
【図6】本発明の第２の実施形態に係る汚れ検出装置の構成を示した図である。
【図7】本発明の第２の実施形態に係る汚れ検出装置の光源および受光素子の配置を示した図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係る汚れ検出装置の検出処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜第１の実施形態＞
図１から図５を用いて、第１の実施形態に係る汚れ検出装置１について説明する。
汚れ検出装置１は、例えば、油圧機械の作動油のタンク等に取り付けられ、作動油に含まれる汚染物の含有量を検出する装置である。
図１から図５を用いて、第１の実施形態に係る汚れ検出装置１について説明する。
汚れ検出装置１は、例えば、油圧機械の作動油のタンク等に取り付けられ、作動油に含まれる汚染物の含有量を検出する装置である。
【0011】
＜汚れ検出装置１の構成＞
図１に示すように、汚れ検出装置１は、光源部１０と、容器１２と、受光部２０と、ＣＰＵ３０と、表示部４０と、を含んで構成されている。
図１に示すように、汚れ検出装置１は、光源部１０と、容器１２と、受光部２０と、ＣＰＵ３０と、表示部４０と、を含んで構成されている。
【0012】
光源部１０は、光源１１を含んで構成されている。
光源１１には、例えば、赤外線を放射する赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられ、光源１１は後述する容器１２に充填される作動油１３に光を照射する。
容器１２は、例えば金属、樹脂等により成形され、容器１２の中には、作動油１３が充填されている。
作動油１３には、例えば、機械部品の金属の摩耗粉、砂利、樹脂、水分等の汚染物１４が含まれている。
光源１１には、例えば、赤外線を放射する赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられ、光源１１は後述する容器１２に充填される作動油１３に光を照射する。
容器１２は、例えば金属、樹脂等により成形され、容器１２の中には、作動油１３が充填されている。
作動油１３には、例えば、機械部品の金属の摩耗粉、砂利、樹脂、水分等の汚染物１４が含まれている。
【0013】
受光部２０は、受光素子２１ａと、受光素子２１ｂと、を含んで構成されている。
受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、光源１１の照射した光が作動油１３に含まれる汚染物１４に反射した反射光を受光する。
受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂには、例えばＰＤ（Photo Diode）が用いられ、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、受光した光を電気信号に変換し、その電気信号をＣＰＵ３０に出力する。
なお、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂには、光源１１の波長に対する受光感度の高い素子が用いられ、本実施形態では、赤外線に対して受光感度が高い素子が用いられている。
受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、光源１１の照射した光が作動油１３に含まれる汚染物１４に反射した反射光を受光する。
受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂには、例えばＰＤ（Photo Diode）が用いられ、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、受光した光を電気信号に変換し、その電気信号をＣＰＵ３０に出力する。
なお、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂには、光源１１の波長に対する受光感度の高い素子が用いられ、本実施形態では、赤外線に対して受光感度が高い素子が用いられている。
【0014】
ＣＰＵ３０は、検出部３１を含んで構成されている。
ＣＰＵ３０は、図示しない周知のＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＩ／Ｏバス等を備え、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって、汚れ検出装置１全体を制御する。
ＣＰＵ３０は、図示しない周知のＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＩ／Ｏバス等を備え、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって、汚れ検出装置１全体を制御する。
【0015】
検出部３１は、ＣＰＵ３０の一部の機能であり、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂから出力される出力電圧に基づいて、作動油の中に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出する。
なお、検出部３１において実行される算出処理については、後述する。
なお、検出部３１において実行される算出処理については、後述する。
【0016】
表示部４０は、ＣＰＵ３０に接続され、汚れ検出装置１の検出結果等を表示する。
例えば、表示部４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（electroluminescence）等により構成されている。
例えば、表示部４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（electroluminescence）等により構成されている。
【0017】
＜光源１１および受光部２０の配置＞
図２を用いて、光源１１、容器１２、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂの配置について説明する。
容器１２には、光源１１の光を作動油１３に照射するための照射窓１５と、汚染物１４からの反射光を受光するための受光窓１６とが設けられている。
照射窓１５および受光窓１６は、例えば、人工石英、サファイヤ等の光透過性材料で成形されている。
図２を用いて、光源１１、容器１２、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂの配置について説明する。
容器１２には、光源１１の光を作動油１３に照射するための照射窓１５と、汚染物１４からの反射光を受光するための受光窓１６とが設けられている。
照射窓１５および受光窓１６は、例えば、人工石英、サファイヤ等の光透過性材料で成形されている。
【0018】
受光軸Ａは、受光素子２１ａが汚染物１４からの反射光を受光する方向を示した軸である。
受光軸Ｂは、受光素子２１ｂが汚染物１４からの反射光を受光する方向を示した軸である。
出射光軸Ｃは、光源１１の光が作動油１３に出射される方向を示した軸である。
光源１１は、出射光軸Ｃと照射窓１５とが、直交するように配置されている。
受光軸Ｂは、受光素子２１ｂが汚染物１４からの反射光を受光する方向を示した軸である。
出射光軸Ｃは、光源１１の光が作動油１３に出射される方向を示した軸である。
光源１１は、出射光軸Ｃと照射窓１５とが、直交するように配置されている。
【0019】
受光素子２１ａは、出射光軸Ｃと受光軸Ａとのなす角度である反射角度がαとなる位置に配設されている。
受光素子２１ｂは、出射光軸Ｃと受光軸Ｂとのなす角度である反射角度がβとなる位置に配設されている。
なお、反射角度αと反射角度βとが、異なる角度となるように、光源１１および受光素子２１ａ、２１ｂが配設されている。
受光素子２１ｂは、出射光軸Ｃと受光軸Ｂとのなす角度である反射角度がβとなる位置に配設されている。
なお、反射角度αと反射角度βとが、異なる角度となるように、光源１１および受光素子２１ａ、２１ｂが配設されている。
【0020】
ここで、図３を用いて、光源および受光素子が配設される位置（反射角度）について説明する。
受光素子の出力電圧は、作動油１３の汚染物の含有量により変化し、さらに、反射角度により変化する。
つまり、作動油１３に含まれる汚染物１４の含有量の変化に合わせ、受光素子の出力電圧の変化が顕著に現れる反射角度に、受光素子が配設されることが必要である。
受光素子の出力電圧は、作動油１３の汚染物の含有量により変化し、さらに、反射角度により変化する。
つまり、作動油１３に含まれる汚染物１４の含有量の変化に合わせ、受光素子の出力電圧の変化が顕著に現れる反射角度に、受光素子が配設されることが必要である。
【0021】
図３の縦軸は、汚染物が含有されていない作動油１３に光を照射したときの受光素子の出力電圧と、汚染物が一定量含有された作動油１３に光を照射したときの受光素子の出力電圧との差（出力電圧の変化）を示している。
図３に示されるように、反射角度が９０度以上１５０度未満の範囲では、反射角度に比例して（反射角度が大きくなると）、受光素子の出力電圧差（出力電圧の変化）が大きくなる。
また、反射角度が９０度より小さい範囲では、反射角度によって受光素子の出力電圧差が顕著に変化しない。つまり、反射角度が９０度より小さい範囲では、反射角度が変化しても、汚染物からの反射光の光量が大きく変化しないことが示されている。
さらに、反射角度が１５０度より大きい範囲では、受光素子の出力電圧差がゼロとなっている。つまり、反射角度１５０度より大きい範囲では、受光素子が光源からの光を直接受光してしまうために、汚染物からの反射光の光量の変化を検出できず、受光素子の出力電圧差がゼロとなっている。
なお、図３に示した特性は、一例であり、光源１１の指向特性や受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂの受光特性等により、特性は変化する。
以上、上述した特性に基づいて、本実施形態に係る汚れ検出装置１では、反射角度が９０度以上１５０度未満になるように、光源１１、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂが配設されている。
例えば、図２に示すように、受光素子２１ａは反射角度α＝９０°の位置に配設され、受光素子２１ｂは反射角度β＝１３５°の位置に配設されている。
図３に示されるように、反射角度が９０度以上１５０度未満の範囲では、反射角度に比例して（反射角度が大きくなると）、受光素子の出力電圧差（出力電圧の変化）が大きくなる。
また、反射角度が９０度より小さい範囲では、反射角度によって受光素子の出力電圧差が顕著に変化しない。つまり、反射角度が９０度より小さい範囲では、反射角度が変化しても、汚染物からの反射光の光量が大きく変化しないことが示されている。
さらに、反射角度が１５０度より大きい範囲では、受光素子の出力電圧差がゼロとなっている。つまり、反射角度１５０度より大きい範囲では、受光素子が光源からの光を直接受光してしまうために、汚染物からの反射光の光量の変化を検出できず、受光素子の出力電圧差がゼロとなっている。
なお、図３に示した特性は、一例であり、光源１１の指向特性や受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂの受光特性等により、特性は変化する。
以上、上述した特性に基づいて、本実施形態に係る汚れ検出装置１では、反射角度が９０度以上１５０度未満になるように、光源１１、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂが配設されている。
例えば、図２に示すように、受光素子２１ａは反射角度α＝９０°の位置に配設され、受光素子２１ｂは反射角度β＝１３５°の位置に配設されている。
【0022】
ここで、検出する汚染物１４の種別数をｎとした場合には、受光素子をｎ個以上配設する必要がある。例えば、２つの受光素子が配設された汚れ検出装置１は、２つの汚染物（汚染物Ｘおよび汚染物Ｙ）の含有量を検出することができる。
つまり、作動油から検出する汚染物の種別数により、受光素子の数が決定される。
つまり、作動油から検出する汚染物の種別数により、受光素子の数が決定される。
【0023】
＜汚れ検出装置１の処理＞
図４を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１において実行される処理について説明する。
以下では、ＣＰＵ３０および検出部３１において、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行される、汚染物の検出処理について説明する。
図４を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１において実行される処理について説明する。
以下では、ＣＰＵ３０および検出部３１において、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行される、汚染物の検出処理について説明する。
【0024】
まず、ＣＰＵ３０は、光源１１に電源を供給し、容器１２に充填された作動油１３に光を照射する（ステップＳ１０）。
【0025】
検出部３１は、受光素子２１ａから出力される出力電圧Ｖａおよび受光素子２１ｂから出力される出力電圧Ｖｂを取得する（ステップＳ２０）。
【0026】
次に、検出部３１は、出力電圧Ｖａおよび出力電圧Ｖｂに基づいて、作動油に含まれる汚染物の種別ごとの含有量を算出する（ステップＳ３０）。
以下に、ステップＳ３０において、検出部３１が実行する、汚染物の種別ごとの含有量の算出処理について説明する。
以下に、ステップＳ３０において、検出部３１が実行する、汚染物の種別ごとの含有量の算出処理について説明する。
【0027】
上述したように、検出部３１は、ステップＳ２０において取得した出力電圧Ｖａと、出力電圧Ｖｂとに基づいて、汚染物の種別ごとの含有量を算出する。
ここで、出力電圧Ｖａおよび出力電圧Ｖｂは以下の数式により表すことができる。
ここで、出力電圧Ｖａおよび出力電圧Ｖｂは以下の数式により表すことができる。
【0028】
【数1】
【0029】
【数2】
【0030】
ここで、ｋａおよびｋｂは、光源１１の光出力、照射窓１５および受光窓１６の光透過率、光源１１の出射光が照射されている作動油１３の体積、受光素子２１ａおよび２１ｂの光検出感度等により決定される係数である。
また、ＲＸαは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ａの受光軸Ａとのなす角度である反射角度αにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹαは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ａの受光軸Ａとのなす角度である反射角度αにおける汚染物Ｙの反射率である。
また、ＲＸαは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ａの受光軸Ａとのなす角度である反射角度αにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹαは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ａの受光軸Ａとのなす角度である反射角度αにおける汚染物Ｙの反射率である。
【0031】
また、ＲＸβは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ｂの受光軸Ｂとのなす角度である反射角度βにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹβは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ｂの受光軸Ｂとのなす角度である反射角度βにおける汚染物Ｙの反射率である。
なお、ｋａ、ｋｂ、ＲＸα、ＲＹα、ＲＸβ、ＲＹβの値は、例えば、ＣＰＵ３０または検出部３１の図示しない不揮発性メモリに格納されている。
そして、ＲＹβは、光源１１の出射光軸Ｃと受光素子２１ｂの受光軸Ｂとのなす角度である反射角度βにおける汚染物Ｙの反射率である。
なお、ｋａ、ｋｂ、ＲＸα、ＲＹα、ＲＸβ、ＲＹβの値は、例えば、ＣＰＵ３０または検出部３１の図示しない不揮発性メモリに格納されている。
【0032】
なお、上述した反射率Ｒは、例えば、汚染物である銅のみを一定量含有させた作動油１３に光源１１の光を照射し、反射角度ごとに出射光量と反射光量との比から決定することができる。さらに、作動油１３に含有させる汚染物１４の種別を変えて同様に測定することにより、汚染物１４の種別ごとの係数を決定することができる。
【0033】
また、反射率Ｒの値は、汚染物の種別により異なり、さらに反射角度によっても異なる。
図５に示された数値は、汚染物の種別ごと、反射角度ごとに反射率Ｒを測定した結果の一例である。
例えば、機械の作動油の汚染物として挙げられる、銅、鉄、砂利の反射率Ｒは、銅＞鉄＞砂利、の順に大きい値となる。
また、反射角度が９０度、１２０度、１５０度における反射率Ｒは、汚染物の種別によらず、反射角度が大きいほど、大きい値となる。
つまり、数１および数２に使用されている反射率（ＲＸα、ＲＹα、ＲＸβ、ＲＹβ）の値は、汚染物の種別と反射角度とにより決まる係数である。
図５に示された数値は、汚染物の種別ごと、反射角度ごとに反射率Ｒを測定した結果の一例である。
例えば、機械の作動油の汚染物として挙げられる、銅、鉄、砂利の反射率Ｒは、銅＞鉄＞砂利、の順に大きい値となる。
また、反射角度が９０度、１２０度、１５０度における反射率Ｒは、汚染物の種別によらず、反射角度が大きいほど、大きい値となる。
つまり、数１および数２に使用されている反射率（ＲＸα、ＲＹα、ＲＸβ、ＲＹβ）の値は、汚染物の種別と反射角度とにより決まる係数である。
【0034】
以上、上で説明した各係数（ｋａ、ｋｂ、ＲＸα、ＲＹβ、ＲＹα、ＲＸβ）の値と、出力電圧Ｖａおよび出力電圧Ｖｂと、数１および数２とに基づいて、検出部３１は、汚染物Ｘおよび汚染物Ｙの含有量を算出する。
【0035】
ＣＰＵ３０は、検出部３１において算出された算出結果を表示部４０に表示し（ステップＳ４０）、光源１１の電源供給をオフし（ステップＳ５０）、汚染物の検出処理を終了する。
【0036】
なお、上述した汚染物の検出処理では、出力電圧Ｖａおよび出力電圧Ｖｂを１回取得し、汚染物の含有量を算出しているが、出力電圧を複数回取得し、平均値から汚染物の含有量を決定してもよい。
【0037】
＜作用・効果＞
以上、説明したように、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、作動油１３に光を照射する光源１１と、光源１１からの光が作動油１３に照射されたときに、作動油１３に含まれた汚染物１４からの反射光を受光する受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂと、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂにより受光した光量に基づいて所定種の汚染物１４の含有量を検出する検出部３１とを備えている。
以上、説明したように、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、作動油１３に光を照射する光源１１と、光源１１からの光が作動油１３に照射されたときに、作動油１３に含まれた汚染物１４からの反射光を受光する受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂと、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂにより受光した光量に基づいて所定種の汚染物１４の含有量を検出する検出部３１とを備えている。
【0038】
本実施形態に係る汚れ検出装置１は、光源１１の出射光軸に対して、受光軸の角度がそれぞれ異なる位置に配設された受光素子２１ａおよびと受光素子２１ｂにより、光源１１の光が汚染物１４に反射した反射光を受光し、受光素子２１ａと受光素子２１ｂとが受光した光量に基づいて、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出する。
すなわち、反射率Ｒが、汚染物１４の種別ごと、および、反射角度ごとに変化するため、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂを、光源１１の出射光軸に対して異なる反射角度に配設することにより、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
また、検出部３１は、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂから出力される出力電圧を同時に取得することが可能であるために、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を短時間で検出することができる。
すなわち、反射率Ｒが、汚染物１４の種別ごと、および、反射角度ごとに変化するため、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂを、光源１１の出射光軸に対して異なる反射角度に配設することにより、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
また、検出部３１は、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂから出力される出力電圧を同時に取得することが可能であるために、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を短時間で検出することができる。
【0039】
本実施形態に係る汚れ検出装置１では受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂの受光軸が、光源１１の出射光軸に対して、９０度以上１５０度未満になる範囲に配設されている。
すなわち、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、光源１１の出射光を直接受光する位置に配設されていないために、精度よく、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
すなわち、受光素子２１ａおよび受光素子２１ｂは、光源１１の出射光を直接受光する位置に配設されていないために、精度よく、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
【0040】
本実施形態に係る汚れ検出装置１では、光源１１の出射光軸に対して異なる反射角度に配設された複数の受光素子を配設することが可能である。
すなわち、汚れ検出装置１が検出する所定種の汚染物１４の種別数と同じ数以上の受光素子を配設することにより、汚れ検出装置１が検出できる汚染物１４の種別数を変更することができる。
すなわち、汚れ検出装置１が検出する所定種の汚染物１４の種別数と同じ数以上の受光素子を配設することにより、汚れ検出装置１が検出できる汚染物１４の種別数を変更することができる。
【0041】
また、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、汚染物１４の種別ごとの含有量を取得することができるため、機械の摩耗箇所を推定することができる。例えば、検出された汚染物と、機械を構成する部品の材料と、を照合し、機械の摩耗箇所を推定することができる。
さらに、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、汚染物１４の種別ごとの含有量を取得することができるため、作動油の交換時期を精度よく決定することができる。例えば、作動油交換が必要であると判定される閾値を汚染物の種別ごとに設定することにより、交換時期を精度よく決定することができる。
さらに、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、汚染物１４の種別ごとの含有量を取得することができるため、作動油の交換時期を精度よく決定することができる。例えば、作動油交換が必要であると判定される閾値を汚染物の種別ごとに設定することにより、交換時期を精度よく決定することができる。
【0042】
また、本実施形態に係る汚れ検出装置１は、汚染物１４の種別ごとの含有量を取得することができるため、例えば、通常は検出されない砂利等が検出された場合には、直ちに機械の点検指示、作動油交換指示等を行うことができる。
【0043】
＜第２の実施形態＞
図６から図８を用いて、第２の実施形態に係る汚れ検出装置１Ａについて説明する。
なお、第２の実施形態ならびに後述するその他の実施例において、第１の実施形態に係る汚れ検出装置１の構成要素と同一の構成要素または実質的に同一の構成要素には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図６から図８を用いて、第２の実施形態に係る汚れ検出装置１Ａについて説明する。
なお、第２の実施形態ならびに後述するその他の実施例において、第１の実施形態に係る汚れ検出装置１の構成要素と同一の構成要素または実質的に同一の構成要素には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0044】
＜汚れ検出装置１Ａの構成＞
以下、図６から図８を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａの構成について説明する。
第１の実施形態に係る汚れ検出装置１は、１つの光源と２つの受光素子とを備えた構成であったが、汚れ検出装置１Ａは、２つの光源と１つの受光素子とを備えた構成である。
図６に示すように、汚れ検出装置１Ａは、光源部１０Ａと、容器１２Ａと、受光部２０Ａと、ＣＰＵ３０Ａと、表示部４０と、を含んで構成されている。
光源部１０Ａは、光源１１ａと、光源１１ｂとを含んで構成されている。
受光部２０Ａは、受光素子２１ｄを含んで構成されている。
ＣＰＵ３０Ａは、検出部３１Ａを含んで構成されている。
以下、図６から図８を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａの構成について説明する。
第１の実施形態に係る汚れ検出装置１は、１つの光源と２つの受光素子とを備えた構成であったが、汚れ検出装置１Ａは、２つの光源と１つの受光素子とを備えた構成である。
図６に示すように、汚れ検出装置１Ａは、光源部１０Ａと、容器１２Ａと、受光部２０Ａと、ＣＰＵ３０Ａと、表示部４０と、を含んで構成されている。
光源部１０Ａは、光源１１ａと、光源１１ｂとを含んで構成されている。
受光部２０Ａは、受光素子２１ｄを含んで構成されている。
ＣＰＵ３０Ａは、検出部３１Ａを含んで構成されている。
【0045】
＜光源部１０Ａおよび受光部２０Ａの配置＞
図７に示すように、光源１１ａおよび光源１１ｂは、容器１２Ａの照射窓１５Ａから作動油１３に光を照射する。このとき、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、光源１１ｂの出射光軸Ｃ２とが、異なる出射角度を持ち、光源１１ａおよび光源１１ｂが配設されている。
図７に示すように、光源１１ａおよび光源１１ｂは、容器１２Ａの照射窓１５Ａから作動油１３に光を照射する。このとき、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、光源１１ｂの出射光軸Ｃ２とが、異なる出射角度を持ち、光源１１ａおよび光源１１ｂが配設されている。
【0046】
受光素子２１ｄの受光軸Ｄは、光源１１ａの出射光軸Ｃ１および光源１１ｂの出射光軸Ｃ２のどちらに対しても、反射角度が９０度以上１５０度未満の範囲になるように配設されている。
すなわち、反射角度γおよび反射角度θがともに、９０度以上１５０度未満の範囲になるように、光源１１ａ、１１ｂ、および受光素子２１ｄがそれぞれ配設されている。
すなわち、反射角度γおよび反射角度θがともに、９０度以上１５０度未満の範囲になるように、光源１１ａ、１１ｂ、および受光素子２１ｄがそれぞれ配設されている。
【0047】
＜汚れ検出装置１Ａの処理＞
図８を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａにおいて実行される処理について説明する。
以下では、ＣＰＵ３０Ａおよび検出部３１Ａにおいて、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行される、汚染物の検出処理について説明する。
図８を用いて、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａにおいて実行される処理について説明する。
以下では、ＣＰＵ３０Ａおよび検出部３１Ａにおいて、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行される、汚染物の検出処理について説明する。
【0048】
ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ａをオンし、光源１１ｂをオフする（ステップＳ１００）。
つまり、ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ａのみを点灯させ、作動油１３に光を照射する。
つまり、ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ａのみを点灯させ、作動油１３に光を照射する。
【0049】
検出部３１Ａは、受光素子２１ｄから出力される出力電圧Ｖｃを取得する。（ステップＳ１１０）。
【0050】
ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ａをオフし、光源１１ｂをオンする（ステップＳ１２０）。
つまり、ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ｂのみを点灯させ、作動油１３に光を照射する。
つまり、ＣＰＵ３０Ａは、光源１１ｂのみを点灯させ、作動油１３に光を照射する。
【0051】
検出部３１Ａは、受光素子２１ｄから出力される出力電圧Ｖｄを取得する（ステップＳ１３０）。
【0052】
検出部３１Ａは、ステップＳ２０およびステップＳ４０において取得した出力電圧Ｖｃおよび出力電圧Ｖｄの値に基づいて、作動油１３に含まれる汚染物１４の含有量を算出する（ステップＳ１４０）。
以下に、ステップＳ１４０において、検出部３１Ａが実行する、汚染物の種別ごとの含有量の算出処理について説明する。
以下に、ステップＳ１４０において、検出部３１Ａが実行する、汚染物の種別ごとの含有量の算出処理について説明する。
【0053】
上述したように、光源を２つ備えた汚れ検出装置１Ａでは、光源１１ａのみを点灯させたときの出力電圧Ｖｃと、光源１１ｂのみを点灯させたときの出力電圧Ｖｄとが、検出部３１Ａにおいて取得される（ステップＳ１１０およびステップＳ１３０）。
つまり、検出部３１Ａでは、反射角度の異なる（例えば、γ＝１００度、θ＝１２０度）２つの出力電圧ＶｃおよびＶｄを取得することができる。
そして、出力電圧Ｖｃおよび出力電圧Ｖｄは以下の数式にて表すことができる。
つまり、検出部３１Ａでは、反射角度の異なる（例えば、γ＝１００度、θ＝１２０度）２つの出力電圧ＶｃおよびＶｄを取得することができる。
そして、出力電圧Ｖｃおよび出力電圧Ｖｄは以下の数式にて表すことができる。
【0054】
【数3】
【0055】
【数4】
【0056】
ここで、ｋｃは、光源１１ａの光源出力、照射窓１５Ａおよび受光窓１６Ａの光透過率、光源１１ａの出射光が照射されている作動油１３の体積、受光素子２１ｄの光検出感度等により決定される係数である。
また、ｋｄは、光源１１ｂの光源出力、照射窓１５Ａおよび受光窓１６Ａの光透過率、光源１１ｂの出射光が照射されている作動油１３の体積、受光素子２１ｄの光検出感度等により決定される係数である。
また、ＲＸγは、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度γにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹγは、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度γにおける汚染物Ｙの反射率である。
また、ｋｄは、光源１１ｂの光源出力、照射窓１５Ａおよび受光窓１６Ａの光透過率、光源１１ｂの出射光が照射されている作動油１３の体積、受光素子２１ｄの光検出感度等により決定される係数である。
また、ＲＸγは、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度γにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹγは、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度γにおける汚染物Ｙの反射率である。
【0057】
また、ＲＸθは、光源１１ｂの出射光軸Ｃ２と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度θにおける汚染物Ｘの反射率である。
そして、ＲＹθは、光源１１ｂの出射光軸Ｃ２と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度θにおける汚染物Ｙの反射率である。
なお、ｋｃ、ｋｄ、ＲＸγ、ＲＹγ、ＲＸθ、ＲＹθの値は、例えば、ＣＰＵ３０Ａまたは検出部３１Ａの図示しない不揮発性メモリに格納されている。
そして、ＲＹθは、光源１１ｂの出射光軸Ｃ２と、受光素子２１ｄの受光軸Ｄとのなす角度である反射角度θにおける汚染物Ｙの反射率である。
なお、ｋｃ、ｋｄ、ＲＸγ、ＲＹγ、ＲＸθ、ＲＹθの値は、例えば、ＣＰＵ３０Ａまたは検出部３１Ａの図示しない不揮発性メモリに格納されている。
【0058】
以上、上で説明した各係数（ｋｃ、ｋｄ、ＲＸγ、ＲＹγ、ＲＸθ、ＲＹθ）の値と、出力電圧Ｖｃおよび出力電圧Ｖｄと、数３および数４とに基づいて、検出部３１Ａは、汚染物Ｘおよび汚染物Ｙの含有量を算出する。
【0059】
ＣＰＵ３０Ａは、検出部３１Ａにより算出された算出結果を表示部４０に表示し（ステップＳ１５０）、光源１１ａおよび光源１１ｂをオフし（ステップＳ１６０）、汚染物の検出処理を終了する。
【0060】
＜作用・効果＞
以上、説明したように、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａは、出射光軸の角度が異なる２つ光源（光源１１ａおよび光源１１ｂ）を備えた光源部１０Ａと、１つの受光素子２１ｄを備えた受光部２０Ａと、を備えている。そして、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と光源１１ｂの出射光軸Ｃ２に対して、受光素子２１ｄの受光軸が、９０度以上１５０度未満になる範囲に、受光素子２１ｄが配設されている。そして、光源１１ａと、光源１１ｂと、を交互に点灯させ、検出部３１Ａは、受光素子２１ｄから出力される出力電圧（ＶｃおよびＶｄ）を取得し、その出力電圧に基づいて作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出する。
すなわち、受光素子２１ｄは、反射角度の異なる反射光を受光することができるため、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
さらに、光源の数が増えることにより、光が照射される範囲にある作動油１３の体積が増加するため、作動油１３内に分布する汚染物の状態を平均化して汚染物の含有量を算出することができる。
そのため、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を精度よく検出することができる。
以上、説明したように、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａは、出射光軸の角度が異なる２つ光源（光源１１ａおよび光源１１ｂ）を備えた光源部１０Ａと、１つの受光素子２１ｄを備えた受光部２０Ａと、を備えている。そして、光源１１ａの出射光軸Ｃ１と光源１１ｂの出射光軸Ｃ２に対して、受光素子２１ｄの受光軸が、９０度以上１５０度未満になる範囲に、受光素子２１ｄが配設されている。そして、光源１１ａと、光源１１ｂと、を交互に点灯させ、検出部３１Ａは、受光素子２１ｄから出力される出力電圧（ＶｃおよびＶｄ）を取得し、その出力電圧に基づいて作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出する。
すなわち、受光素子２１ｄは、反射角度の異なる反射光を受光することができるため、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
さらに、光源の数が増えることにより、光が照射される範囲にある作動油１３の体積が増加するため、作動油１３内に分布する汚染物の状態を平均化して汚染物の含有量を算出することができる。
そのため、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を精度よく検出することができる。
【0061】
本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａでは、受光素子２１ｄの受光軸が、光源１１ａおよび光源１１ｂの出射光軸に対して、９０度以上１５０度未満の範囲に配設されている。
すなわち、受光素子２１ｄは、光源１１ａおよび光源１１ｂの出射光を直接受光する位置に配設されていないために、精度よく、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
すなわち、受光素子２１ｄは、光源１１ａおよび光源１１ｂの出射光を直接受光する位置に配設されていないために、精度よく、作動油１３（液体）に含まれる汚染物１４の種別ごとの含有量を検出することができる。
【0062】
［その他の実施例］
上述した汚れ検出装置１，１Ａの受光素子は、反射角度が９０度以上１５０度未満になる範囲に配設されていたが、受光素子が光源の出射光を直接受光しない位置であればよく、反射角度が１５０度以上であってもよい。
上述した汚れ検出装置１，１Ａの受光素子は、反射角度が９０度以上１５０度未満になる範囲に配設されていたが、受光素子が光源の出射光を直接受光しない位置であればよく、反射角度が１５０度以上であってもよい。
【0063】
検出する汚染物の種別数を増やすためには、受光素子の数を増やす必要があることを上述したが、光源の数を増やすことでも対応することができる。
例えば、３種別の汚染物の含有量を検出する汚れ検出装置は、１つの光源と受光軸の角度が異なる３つの受光素子と、が配設された汚れ検出装置が例示できるが、出射光軸の異なる３つの光源と１つの受光素子と、が配設された汚れ検出装置であってもよい。
例えば、３種別の汚染物の含有量を検出する汚れ検出装置は、１つの光源と受光軸の角度が異なる３つの受光素子と、が配設された汚れ検出装置が例示できるが、出射光軸の異なる３つの光源と１つの受光素子と、が配設された汚れ検出装置であってもよい。
【0064】
また、本実施形態に係る汚れ検出装置１Ａでは、２つの光源と１つの受光素子で構成された汚れ検出装置を例示し説明したが、複数の光源と複数の受光素子とを含んで、汚れ検出装置を構成してもよい。
すなわち、光源を１つずつ点灯することにより、各受光素子は反射角度の異なる光を受光することができるため、検出する汚染物の種別数を増やすことができる。
すなわち、光源を１つずつ点灯することにより、各受光素子は反射角度の異なる光を受光することができるため、検出する汚染物の種別数を増やすことができる。
【0065】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0066】
１；汚れ検出装置、１Ａ；汚れ検出装置、１０；光源部、１０Ａ；光源部、１１；光源、１１ａ；光源、１１ｂ；光源、１２；容器、１２Ａ；容器、１３；作動油、１４；汚染物、１５；照射窓、１６；受光窓、２０；受光部、２０Ａ；受光部、２１ａ；受光素子、２１ｂ；受光素子、２１ｄ；受光素子、３０；ＣＰＵ、３０Ａ；ＣＰＵ、３１；検出部、３１Ａ；検出部、４０；表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】