特開 2022-175753 測定装置

(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】P2022175753

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/59 20060101AFI20221117BHJP

   G01N 33/28 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

G01N21/59 Z

G01N33/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082426

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000178675

【氏名又は名称】ヤマシンフィルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170070

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 ゆかり

(72)【発明者】

【氏名】北島 信行

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB04

2G059BB09

2G059DD12

2G059DD13

2G059EE01

2G059GG02

2G059GG03

2G059KK01

2G059KK03

2G059LL01

2G059MM01

2G059NN02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる。
【解決手段】内部を液体が通過する配管であり、少なくとも一部が光透過性材料である配管と、配管を通過する液体に光を連続照射する第１発光素子、及び、隣接する第２発光素子を設けた第１基板を有する光照射部と、第１発光素子から照射され液体を通った光を連続受光する第１受光素子と、第１受光素子に隣接して設けられ、上記同様に液体を通った光を連続受光する第２受光素子と、第１受光素子及び第２受光素子を設けた第２基板を有する受光部と、第１基板及び第２基板を設けた筐体と、受光部の出力信号に基づき液体を測定する汚染度測定部を備える。筐体の孔に配管が挿入され、第１発光素子と第１受光素子、及び、第２発光素子と第２受光素子とは配管を挟んで配置される。第１発光素子と第１受光素子の光軸は略一致し、第２発光素子と第２受光素子の光軸は略一致する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部を液体が通過する配管であって、少なくとも一部が光透過性の材料で形成された配管と、
前記配管を通過する前記液体に光を連続して照射する第１発光素子と、前記第１発光素子に隣接して設けられた第２発光素子と、前記第１発光素子及び前記第２発光素子が設けられた第１基板と、を有する光照射部と、
前記第１発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第１受光素子と、前記第１受光素子に隣接して設けられており、前記第１発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第２受光素子と、前記第１受光素子及び前記第２受光素子が設けられた第２基板と、を有する受光部と、
前記第１基板及び前記第２基板が設けられている筐体と、
前記受光部からの出力信号に基づいて、前記液体の汚染度を測定するための信号を生成する汚染度測定部と、
を備え、
前記筐体には孔が設けられており、当該孔には前記配管が挿入されており、
前記第１発光素子と前記第１受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、
前記第２発光素子と前記第２受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、
前記第１発光素子の光軸は、前記第１受光素子の光軸と略一致し、
前記第２発光素子の光軸は、前記第２受光素子の光軸と略一致する
ことを特徴とする測定装置。

【請求項2】

前記汚染度測定部は、前記第１受光素子からの出力信号と前記第２受光素子からの出力信号との差分に基づいて前記液体の汚染度を測定する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、受光部で変換した電気信号を第１の倍率で増幅して生成した信号である粒子検出信号と、受光部で変換した電気信号を第１の倍率より小さい第２の倍率で増幅して生成した信号である気泡検出信号とに基づいて、液体の汚染度を測定するための信号を生成する測定装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－４５０３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明では、１つの発光素子から照射された光を２つの受光素子で受光するため、２つの受光素子に光を均等に当てる必要がある。しかしながら、測定装置を建設機械に設けて高温下で動作させる場合には、発光素子や受光素子の取付基板等が熱変形することで、２つの受光素子に光が均等に当たらなくなり、汚染度が測定できなくなるおそれがある。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる測定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】

上記課題を解決するために、本発明に係る測定装置は、例えば、内部を液体が通過する配管であって、少なくとも一部が光透過性の材料で形成された配管と、前記配管を通過する前記液体に光を連続して照射する第１発光素子と、前記第１発光素子に隣接して設けられた第２発光素子と、前記第１発光素子及び前記第２発光素子が設けられた第１基板と、を有する光照射部と、前記第１発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第１受光素子と、前記第１受光素子に隣接して設けられており、前記第１発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第２受光素子と、前記第１受光素子及び前記第２受光素子が設けられた第２基板と、を有する受光部と、前記第１基板及び前記第２基板が設けられている筐体と、前記受光部からの出力信号に基づいて、前記液体の汚染度を測定するための信号を生成する汚染度測定部と、を備え、前記筐体には孔が設けられており、当該孔には前記配管が挿入されており、前記第１発光素子と前記第１受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、前記第２発光素子と前記第２受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、前記第１発光素子の光軸は、前記第１受光素子の光軸と略一致し、前記第２発光素子の光軸は、前記第２受光素子の光軸と略一致することを特徴とする。

【0007】

本発明に係る測定装置によれば、第１発光素子と第１受光素子及び第２発光素子と第２受光素子とは、それぞれ配管を挟んで配置されており、第１発光素子の光軸と第１受光素子の光軸とが略一致し、第２発光素子の光軸と第２受光素子の光軸とが略一致する。これにより、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる。

【0008】

前記汚染度測定部は、前記第１受光素子からの出力信号と前記第２受光素子からの出力信号との差分に基づいて前記液体の汚染度を測定してもよい。これにより、気泡の影響を除去して汚染度を測定することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】測定装置１の概略を示す断面図である。

【図2】測定装置１の電気的な構成の概略を示すブロック図である。

【図3】従来の測定装置１００の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の測定装置は、建設機械、油圧機器等の、液体を用いて所望の動作を行う装置の所望の位置に設けられ、液体の汚染度を測定するものである。

【0012】

図１は、測定装置１の概略を示す断面図である。なお、図１では、断面を示すハッチングを一部省略する。測定装置１は、主として、光照射部１０と、受光部２０と、筐体３０と、配管３９とを有する。

【0013】

光照射部１０は、主として、２つの発光素子１１と、発光素子１１が設けられた基板１５とを有する。２つの発光素子１１は隣接して設けられている。発光素子１１は、例えば、ＬＥＤであり、配管３９内に光を照射する。

【0014】

受光部２０は、主として、２つの受光素子２１と、受光素子２１が設けられた基板２５とを有する。受光素子２１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）であり、光の照射による透過光を検出する。

【0015】

発光素子１１と受光素子２１とは、配管３９を挟んで配置されている。また、発光素子１１の光軸ａｘ１は、受光素子２１の光軸ａｘ２と略一致する。

【0016】

以下、上流側の発光素子１１及び受光素子２１を発光素子１１ａ及び受光素子２１ａとし、下流側の発光素子１１及び受光素子２１を発光素子１１ｂ及び受光素子２１ｂとする。そして、発光素子１１ａの光軸ａｘ１は、受光素子２１ａの光軸ａｘ２と略一致し、発光素子１１ｂの光軸ａｘ１は、受光素子２１ｂの光軸ａｘ２と略一致する。

【0017】

なお、図１では、発光素子１１の光軸ａｘ１は受光素子２１の光軸ａｘ２と一致しているが、光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは一致していなくてもよく、光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とが微小量だけずれていてもよい。

【0018】

配管３９は、少なくとも一部が光透過性の材料で形成されており、測定対象である油、水等の液体が内部を通過する。配管３９の光透過性材料で形成された部分に対し、一方から発光素子１１が光を照射し、反対側で受光素子２１が光を受光する。

【0019】

なお、配管３９は全体が光透過性の材料で形成されたものであってもよいし、一部に光を導入及び導出するための窓が形成されたものであってもよい。図１では、配管３９は、全体が光透過性の材料で形成されている。

【0020】

配管３９は、筐体３０の内部に設けられている。筐体３０は、主として、第１筐体３１と、第２筐体３２と、第３筐体３３とを有する。

【0021】

第１筐体３１は、両端にそれぞれ設けられた穴３１ａと、２つの穴３１ａを連通する孔３１ｂと、が設けられている。穴３１ａの中心軸と孔３１ｂの中心軸は略一致する。

【0022】

孔３１ｂには配管３９が挿入されており、穴３１ａにはそれぞれ第２筐体３２が挿入されている。また、穴３１ａには、第２筐体３２の外側に第３筐体３３の一部が挿入されている。穴３１ａには雌ねじ部３１ｃが形成されており、第２筐体３２及び第３筐体３３の外周面に形成された雄ねじ部３２ａ、３３ａが螺合することにより、第２筐体３２及び第３筐体３３が穴３１ａに設けられる。

【0023】

第２筐体３２及び第３筐体３３には、それぞれ孔３２ｂ、３３ｂが設けられている。孔３２ｂ、３３ｂは、配管３９の中空部と連通しており、液体の流路となる。

【0024】

なお、本実施の形態では、第２筐体３２と第３筐体３３とは別部材であるが、第２筐体３２と第３筐体３３とは一つの部材であってもよい。

【0025】

第１筐体３１は、凹部３１ｄ、３１ｅを有する。凹部３１ｄには基板１５が設けられ、凹部３１ｅには基板２５が設けられている。凹部３１ｄの底面には孔３１ｇが設けられており、孔３１ｇに発光素子１１が設けられている。また、凹部３１ｅの底面には孔３１ｆが設けられており、発光素子１１から照射された光は、配管３９及び孔３１ｆを通って受光素子２１に入射する。

【0026】

図２は、測定装置１の電気的な構成の概略を示すブロック図である。測定装置１は、汚染度測定部４１と、出力部４３と、表示部４５と、を有する。また、光照射部１０は、駆動回路１７を有し、受光部２０はアンプ２７を有する。

【0027】

駆動回路１７は、２つの発光素子１１を駆動し、２つの発光素子１１の出力を同じにする。この駆動回路１７は、発光素子１１の発光量を一定とする定電流回路等を含む。駆動回路１７は、発光素子１１から連続して光を照射させる。そして、２つの受光素子２１は、発光素子１１から照射されて液体を通った光を連続して受光する。なお、駆動回路１７は、受光素子２１の受光量をフィードバックするＡＰＣ回路を含んでもよい。

【0028】

２つの受光素子２１の出力信号は、それぞれ、アンプ２７により増幅される。受光素子２１ａの信号を増幅するアンプ２７をアンプ２７ａとし、受光素子２１ｂの信号を増幅するアンプ２７をアンプ２７ｂとする。

【0029】

受光素子２１ａの出力信号はアンプ２７ａにより増幅された後に加減算器２８に入力され、受光素子２１ｂの出力信号はアンプ２７ｂにより増幅された後に加減算器２８に入力される。そして、加減算器２８からは受光素子２１（２１ａ、２１ｂ）の差動出力が得られる。受光素子２１からの出力信号は連続した信号であるため、受光素子２１の差動出力も連続した信号である。

【0030】

作動出力は、汚染度測定部４１に入力される。そして、汚染度測定部４１は、受光素子２１の差動出力を基に、配管３９内を流れる液体に含まれる粒子の量を測定する。以下、粒子Ｄがｘ１→ｘ５の位置に向かって流路を流れている場合を例に、汚染度測定部４１が粒子の量を測定する原理について説明する。

【0031】

発光素子１１ａ、１１ｂの出力が同じであるため、粒子Ｄ等の不純物粒子が無いとき、受光素子２１に入る光量が同量となり、差動出力は０となる。粒子Ｄが位置ｘ１の位置にある場合には、受光素子２１に入る光量は同量なので差動出力は０となる。

【0032】

粒子Ｄがｘ２の位置にある場合には、受光素子２１ａの受光量は粒子Ｄにより遮られて受光素子２１ｂの受光量よりも少なくなり、差動出力は負の値を持つ。粒子Ｄがｘ３の位置にくると、受光素子２１に入る光量が再び同一となり、差動出力は０となる。粒子Ｄがｘ４の位置にくると、粒子Ｄがｘ２の位置にある場合とは逆に、受光素子２１ｂの受光量が不純物に遮られ、差動出力は正の値を持つことになる。そして、粒子Ｄが光路を通過しｘ５の位置までくると、受光素子２１の光量が同一となり差動出力は０となる。

【0033】

このように、２つの受光素子２１への光路を粒子Ｄが片方ずつ遮ることにより、差動出力信号は正負の値を持つ波形を出力し、粒子Ｄの量に比例して波形数が増加する。その結果、汚染度測定部４１は、液体に含まれる粒子の量、すなわち汚染度を測定する。

【0034】

また、汚染度測定部４１は、２つの受光素子２１からの差動出力信号から気泡の影響を除去する。差動出力信号において、気泡は粒子より大きい信号として出力される。以下、汚染度測定部４１が気泡の影響を除去する処理について説明する。

【0035】

汚染度測定部４１は、加減算器２８から出力された差動出力信号を取得し、この差動出力信号を第１の倍率で増幅し、全波整流して、粒子検出信号を生成する。また、汚染度測定部４１は、差動出力信号を第２の倍率で増幅し、全波整流して、気泡検出信号を生成する。

【0036】

気泡を検出したときには、粒子を検出したときに比べて、差動出力信号の波高値が大きな値となる。第２の倍率を第１の倍率より低くすることで、気泡検出信号では、粒子の検出結果は波形として現れず、気泡の検出結果のみが波形として現れる。

【0037】

汚染度測定部４１は、気泡検出信号に基づいて気泡抑制信号を生成する。気泡抑制信号は、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈの２値からなる信号である。気泡検出信号の値が閾値以上でない場合には、気泡抑制信号をＬｏｗとし、気泡検出信号の値が閾値以上の場合には、気泡抑制信号をＨｉｇｈとする。

【0038】

気泡抑制信号がＬｏｗの場合には、汚染度測定部４１は、粒子検出信号を積分して汚染度測定信号を得る。気泡抑制信号がＨｉｇｈの場合には、汚染度測定部４１は、気泡抑制信号がＨｉｇｈとなる直前の粒子検出信号を積分して汚染度測定信号を得る。

【0039】

そして、汚染度測定部４１は、汚染度測定信号に基づいて液体の汚染度を判定する。例えば、汚染度測定部４１は、汚染度測定信号の値に基づいて、ＮＡＳ等級法、ＩＳＯ清浄度等の評価方法を用いて汚染度を判定する。そして、汚染度測定部４１は、判定した汚染度を出力部４３に出力する。出力部４３は、汚染度を表示部４５に出力する。

【0040】

汚染度測定部４１には、出力部４３が接続される。出力部４３には、ディスプレイ、処理装置、記憶装置、通信機械、建設機械等が接続されている。測定結果は、ディスプレスに表示されたり、記憶装置に記憶されたり、通信機械を介して建設機械に出力され、建設機械で表示されたりするようになっている。本実施の形態では、出力部４３には表示部４５が接続されている。なお、出力部４３は、ネットワーク（有線、無線を問わない）を介して測定結果を外部の出力装置等に出力するようにしてもよい。

【0041】

図１の説明に戻る。測定装置１は建設機械等に設けられており、機械の作動時には、測定装置１は１００度以上の環境下で用いられる。高温環境下では、基板１５、２５が熱変形し、これにより光軸ａｘ１、ａｘ２と略直交する方向（図１の紙面左右方向）に発光素子１１や受光素子２１が移動する。

【0042】

しかしながら、発光素子１１と受光素子２１とが１：１で対応しているため、発光素子１１や受光素子２１の位置のずれが生じても、発光素子１１の正面近傍から照射される強い光が受光素子２１に入射する。

【0043】

本実施の形態によれば、熱変形により光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とのずれが生じても、発光素子１１の正面近傍から照射される強い光が受光素子２１に入射するため、測定装置１が確実に汚染度を測定することができる。

【0044】

例えば、図３に示す従来の測定装置１００のように、１つの発光素子１１から照射された光を２つの受光素子２１で受光する場合には、２つの受光素子２１の中間に発光素子１１の光軸ａｘ１を配置させる。そして、発光素子１１の正面近傍から照射される強い光は２つの受光素子２１に入射せず、発光素子１１から斜めに照射される光が受光素子２１に入射する。

【0045】

したがって、熱変形により発光素子１１や受光素子２１の位置がずれると、２つの受光素子２１のうちの１つの受光素子２１に光が入射しなくなる。例えば、図７の点線に示すように、２つの受光素子２１が紙面左側にずれると、紙面右側の受光素子２１には光が入射するが、紙面左側の受光素子２１に光が入射しなくなる。その結果、測定装置１００で汚染度が測定できなくなるおそれがある。

【0046】

それに対し、本実施の形態では、１つの発光素子１１から照射された光を１つの受光素子２１で受光するため、発光素子１１から照射された光が確実に受光素子２１に入射する。したがって、熱変形により汚染度が測定できない事態を防ぐことができる。

【0047】

また、本実施の形態によれば、２組の発光素子１１と受光素子２１を有するため、気泡の影響を除去して汚染度を測定することができる。その結果、汚染度を精度よく測定することができる。

【0048】

以上、この発明の実施形態を、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変更等も含まれる。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。

【符号の説明】

【0049】

１ ：測定装置
１０ ：光照射部
１１、１１ａ、１１ｂ：発光素子
１５ ：基板
１７ ：駆動回路
２０ ：受光部
２１、２１ａ、２１ｂ：受光素子
２５ ：基板
２７、２７ａ、２７ｂ：アンプ
２８ ：加減算器
３０ ：筐体
３１ ：第１筐体
３１ａ ：穴
３１ｂ ：孔
３１ｃ ：雌ねじ部
３１ｄ、３１ｅ：凹部
３１ｆ、３１ｇ：孔
３２ ：第２筐体
３３ ：第３筐体
３２ａ、３３ａ：雄ねじ部
３２ｂ、３３ｂ：孔
３９ ：配管
４１ ：汚染度測定部
４３ ：出力部
４５ ：表示部
１００ ：測定装置

【図1】

【図2】

【図3】