特許 7198070 フィルタ寿命予測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(54)【発明の名称】フィルタ寿命予測装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 24/00 20060101AFI20221221BHJP

   B01D 29/00 20060101ALI20221221BHJP

   G01L 15/00 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

B01D29/00 D

G01L15/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018231947

(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公開番号】P2020093203

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-11-18

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 順基

【審査官】本間 友孝

(56)【参考文献】

【文献】特表２００１－５１８１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７４０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００５４８１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０４－１０４４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１２４４４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－０６６６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２３／００ー３５／０４、３５／０８－３７／０８

Ｇ０１Ｌ ７／００ー２３／３２、２７／００－２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を濾過する濾材を有する濾過装置に設けられた差圧検出部であって、前記濾過装置における高圧側と低圧側との圧力差である差圧を連続して検出する差圧検出部と、
前記差圧と前記濾材に付着した塵埃の量である付着塵埃量との関係を示す差圧特性であって、前記濾材の寿命に関する情報を含む差圧特性が記憶された記憶部と、
前記濾過装置が前記液体を濾過している間の時間である第１時間において前記差圧検出部により検出された第１差圧と、前記差圧特性とに基づいて、前記濾材が前記第１時間からどの程度の時間使用可能であるかを示す残ライフを連続して検出した前記差圧に基づいて連続的に求め、当該求められた結果に基づいて前記残ライフを補正する寿命予測部と、
を備え、
前記寿命予測部は、
前記残ライフとして、前記濾材が前記第１時間からあとどの程度の時間使用可能であるかを示す第１残ライフと、前記第１時間より前の第２時間に前記差圧検出部により検出された第２差圧と前記差圧特性とに基づいて、前記濾材が前記第２時間からあとどの程度の時間使用可能であるかを示す第２残ライフを求め、
前記差圧特性における前記第２残ライフと前記第１残ライフとの間の経過時間と、前記第２時間と前記第１時間との間の経過時間とに基づいて前記差圧特性を補正し、当該補正した補正後差圧特性に基づいて前記第１残ライフを補正する
ことを特徴とするフィルタ寿命予測装置。

【請求項2】

請求項１に記載のフィルタ寿命予測装置であって、
前記記憶部は、前記液体の流量及び粘度が第１の条件であるときの第１の差圧特性と、前記液体の流量及び粘度が第２の条件であるときの第２の差圧特性を前記差圧特性として記憶し、
前記濾過装置に流入する前記液体の流量及び粘度を取得する取得部を備え、
前記寿命予測部は、前記取得部が取得した流量及び粘度が前記第１の条件又は前記第２の条件のどちらに近いか判定し、前記第１の条件が近いと判定された場合には前記第１の差圧特性を用いて前記残ライフを求め、前記第２の条件が近いと判定された場合には前記第２の差圧特性を用いて前記残ライフを求める
ことを特徴とするフィルタ寿命予測装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のフィルタ寿命予測装置であって、
前記差圧特性は、前記液体に塵埃を一定の量ずつ連続的に投入しながら当該液体を前記濾過装置で濾過して前記差圧を測定することで求められた前記差圧と時間との関係を示し、
前記寿命に関する情報は、塵埃が投入される前の前記差圧である初期差圧に所定圧力を加えた終端差圧であるときの前記差圧特性における経過時間であるライフアップ時間であり、
前記寿命予測部は、前記第１差圧のときの前記差圧特性における経過時間と、ライフアップ時間との比に基づいて前記残ライフを求める
ことを特徴とするフィルタ寿命予測装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタ寿命予測装置であって、
前記差圧検出部は、前記圧力差に応じて変位するスプールと、前記スプールに設けられた磁石と、前記磁石の変位量に基づいて磁束密度の変化を検出し、当該磁束密度の変化に応じた第１電圧を出力する磁束密度検出素子と、前記第１電圧を前記圧力差に対して比例する第２電圧に補正する補正部と、を有し、
前記寿命予測部は、前記第２電圧に基づいて前記残ライフを求める
ことを特徴とするフィルタ寿命予測装置。

【請求項5】

請求項４に記載のフィルタ寿命予測装置であって、
前記差圧検出部は、前記磁束密度検出素子の温度を取得する温度取得部を有し、
前記補正部は、前記温度取得部が取得した温度に基づいて前記第１電圧を補正する
ことを特徴とするフィルタ寿命予測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フィルタ寿命予測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フィルタエレメントで隔成された一次側圧と二次側圧との差圧を検知してフィルタエレメントの目詰まりを検出するフィルタ装置の目詰まり警報スイッチが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開平１－６１９０９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に記載の詰まり警報スイッチでは、ある時点での差圧、すなわちフィルタエレメントの目詰まり状態を知ることはできる。しかしながら、フィルタエレメントがどの程度の時間使用できるか（残り時間）は、フィルタエレメントの種類や、フィルタエレメントの使用環境によって変化するため、特許文献１に記載の詰まり警報スイッチでは、残り時間を求めることはできない。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、濾材をどの程度の時間使用することができるか（残り時間）を予測することができるフィルタ寿命予測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、本発明に係るフィルタ寿命予測装置は、例えば、液体を濾過する濾材を有する濾過装置に設けられた差圧検出部であって、前記濾過装置における高圧側と低圧側との圧力差である差圧を検出する差圧検出部と、前記差圧と前記濾材に付着した塵埃の量である付着塵埃量との関係を示す差圧特性であって、前記濾材の寿命に関する情報を含む差圧特性が記憶された記憶部と、前記濾過装置が前記液体を濾過している間の時間である第１時間において前記差圧検出部により検出された第１差圧と、前記差圧特性とに基づいて、前記濾材が前記第１時間からどの程度使用可能であるかを示す残ライフを求める寿命予測部と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明に係るフィルタ寿命予測装置によれば、濾過装置が前記液体を濾過している間の時間である第１時間に、濾過装置における高圧側と低圧側との圧力差である第１差圧を検出し、第１差圧と差圧特性とに基づいて、濾材が第１時間からあとどの程度の時間使用可能であるかを示す残ライフを求める。これにより、濾材をどの程度の時間使用することができるか（残りの時間）を予測することができる。

【0008】

ここで、前記記憶部は、前記液体の流量及び粘度が第１の条件であるときの第１の差圧特性と、前記液体の流量及び粘度が第２の条件であるときの第２の差圧特性を前記差圧特性として記憶し、前記濾過装置に流入する前記液体の流量及び粘度を取得する取得部を備え、前記寿命予測部は、前記取得部が取得した流量及び粘度が前記第１の条件又は前記第２の条件のどちらに近いか判定し、前記第１の条件が近いと判定された場合には前記第１の差圧特性を用いて前記残ライフを求め、前記第２の条件が近いと判定された場合には前記第２の差圧特性を用いて前記残ライフを求めてもよい。これにより、環境の変化等により作動油の流量・粘度が変化しても正確に残ライフを算出することができる。

【0009】

ここで、前記差圧特性は、前記液体に塵埃を一定の量ずつ連続的に投入しながら当該液体を前記濾過装置で濾過して前記差圧を測定することで求められた前記差圧と時間との関係を示し、前記寿命に関する情報は、塵埃が投入される前の前記差圧である初期差圧に所定圧力を加えた終端差圧であるときの前記差圧特性における経過時間であるライフアップ時間であり、前記寿命予測部は、前記第１差圧のときの前記差圧特性における経過時間と、ライフアップ時間との比に基づいて前記残ライフを求めてもよい。このように、実際に測定して得られた差圧特性を用いて残ライフを求めるため、残ライフを正確に予測することができる。

【0010】

ここで、前記差圧検出部は、前記差圧を連続して検出し、前記寿命予測部は、連続して検出した前記差圧に基づいて連続的に前記残ライフを求め、当該求められた結果に基づいて前記残ライフを補正してもよい。これにより、正確な残ライフを求めることができる。

【0011】

ここで、前記寿命予測部は、前記残ライフとして、前記濾材が前記第１時間からあとどの程度の時間使用可能であるかを示す第１残ライフと、前記第１時間より前の第２時間に前記差圧検出部により検出された第２差圧と前記差圧特性とに基づいて、前記濾材が前記第２時間からあとどの程度の時間使用可能であるかを示す第２残ライフを求め、前記差圧特性における前記第２残ライフと前記第１残ライフとの間の経過時間と、前記第２時間と前記第１時間との間の経過時間とに基づいて前記差圧特性を補正し、当該補正した補正後差圧特性に基づいて前記第１残ライフを補正してもよい。このように、異なる時間で測定された差圧に基づいてライフアップ時間を補正することで、使用環境に応じた適切な残ライフを求めることができる。

【0012】

ここで、前記差圧検出部は、前記圧力差に応じて変位するスプールと、前記スプールに設けられた磁石と、前記磁石の変位量に基づいて磁束密度の変化を検出し、当該磁束密度の変化に応じた第１電圧を出力する磁束密度検出素子と、前記第１電圧を前記圧力差に対して比例する第２電圧に補正する補正部と、を有し、前記寿命予測部は、前記第２電圧に基づいて前記残ライフを求めてもよい。これにより、差圧検出部が連続して差圧を検出することができる。また、差圧と第２電圧とを比例させることで、寿命予測部の処理が容易となる。

【0013】

ここで、前記差圧検出部は、前記磁束密度検出素子の温度を取得する温度取得部を有し、前記補正部は、前記温度取得部が取得した温度に基づいて前記第１電圧を補正してもよい。これにより、補正部から出力される電圧を正確にし、その結果、正確に寿命を予測することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、濾材をどの程度の時間使用することができるか（残りの時間）を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】フィルタ寿命予測装置１の概略を示す図である。

【図2】差圧検出部５の断面図である。

【図3】フィルタ寿命予測装置１の電気的な構成を示すブロック図である。

【図4】磁場の強さと直線性誤差との関係を示すグラフである。

【図5】差圧と電圧Ｖ２、Ｖ３との関係を示す図である。

【図6】磁石５５とホール素子５３との距離を一定に保った状態において、温度と電圧Ｖ２との関係を示すグラフである。

【図7】差圧と電圧との関係を示す図である。

【図8】磁石５５とホール素子５３との距離と、磁場の強さとの関係を示すグラフである。

【図9】磁石５５とホール素子５３との距離と、電圧Ｖ２との関係を示すグラフである。

【図10】磁場変化補正部５９ｃが用いる非線形アンプの特性を示すグラフである。

【図11】磁石５５とホール素子５３との距離と、磁場変化補正部５９ｃからの出力電圧との関係を示すグラフである。

【図12】差圧特性の一例を示す図である。

【図13】電圧Ｖ１と差圧との関係を示すグラフである。

【図14】残ライフ算出部８１ｂが残ライフを求める方法を説明する図である。

【図15】フィルタ寿命予測装置１Ａの電気的な構成を示すブロック図である。

【図16】残ライフ算出部８１ｃが残ライフを求め、かつ補正する方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。
＜第1の実施の形態＞
図１は、フィルタ寿命予測装置１の概略を示す図である。本発明のフィルタ寿命予測装置１は、主として、濾過装置２と、差圧検出部５と、寿命予測部８（図３参照）と、を有する。差圧検出部５は、濾過装置２に設けられている。なお、図１では断面を示すハッチングを一部省略している。

【0017】

濾過装置２は、油、水等の液体に含まれる塵埃等を、フィルタを用いて除去するものであり、例えば油圧アクチュエータを備える重機などの液圧回路に組み込まれている。ここでは、液体として作動油を用いる。

【0018】

濾過装置２は、主として、フィルタエレメント３と、ヘッド４と、ドレン６と、ハウジング７と、を有する。

【0019】

ハウジング７は、一端が略閉塞され、他端が開口する略有底円筒形状の部材である。ハウジング７の下端には、ドレン６が設けられる。なお、ドレン６を設けることは必須ではない。

【0020】

ハウジング７の開口部は、ヘッド４に取り付けられる。ヘッド４には、差圧検出部５が設けられる。差圧検出部５については後に詳述する。ハウジング７の開口部がヘッド４に取り付けられると、ヘッド４に取り付けられたフィルタエレメント３が、ハウジング７内部に収容される。

【0021】

フィルタエレメント３は、主として、内筒１１と、濾材１２と、濾材１２の両端に設けられるプレート１３、１４と、を有する。

【0022】

内筒１１は、両端に開口を有する略中空円筒形状の部材である。内筒１１は、耐腐食性の高い材料（例えば、樹脂や金属）を用いて形成される。

【0023】

濾材１２は、径方向に厚みを有する略中空円筒形状である。濾材１２は、合成樹脂や紙等を用いたシート状のろ紙をひだ折りにし、ひだ折りにしたろ紙の両端を連結して円筒状に丸めることによって形成される。濾材１２の一方の端（上端）にはプレート１３が設けられ、他方の端（下端）にはプレート１４が設けられる。

【0024】

プレート１３には、ヘッド４の中央筒４２（後に詳述）が挿入される。プレート１３と中央筒４２との間には、シール部材２２（例えば、Ｏリング）が設けられる。シール部材２２により、プレート１３と中央筒４２との間から液体が外部に漏れないようにシールされる。また、プレート１３に内筒１１が設けられているため、プレート１３に中央筒４２が挿入されると、内筒１１の内部空間が中央筒４２と連通する。プレート１４には、内筒１１が挿入される。

【0025】

ヘッド４は、主として、本体４１と、中央筒４２と、流入路４３と、流出路４４と、取付穴４５と、を有する。

【0026】

本体４１は、略有底円筒形状の部材であり、例えば耐腐食性の高い材料（例えば金属）で形成される。本体４１の開口端近傍の外周には、雄ねじ部４１ａが形成されている。雄ねじ部４１ａを、ハウジング７の内周に形成された雌ねじ部２ａ（図１参照）に螺合させると、ヘッド４がハウジング７に取り付けられる。

【0027】

ハウジング７とヘッド４との間には、シール部材２１（例えば、Ｏリング）が設けられる。シール部材２１により、ハウジング７とヘッド４との間から液体が外部に漏れないようにシールされる。

【0028】

中央筒４２は、略円筒形状の部材であり、本体４１に一体形成される。中央筒４２は、本体４１の底面略中央から、本体４１の側面と同方向に突出している。中央筒４２は、プレート１３の中空部に挿入される。

【0029】

本体４１の側面と中央筒４２とにより形成される空間（中央筒４２の外部の空間）Ｓ１は、流入路４３と連通する。また、中央筒４２の内部の空間Ｓ２は、流出路４４と連通する。

【0030】

流入路４３を介して、作動油のうちの濾過すべき作動油Ｌ１が濾過装置２に供給される。作動油Ｌ１は、ハウジング７内に流入し、その後濾材１２で濾過されて、内筒１１の内部へ流出する。また、内筒１１の内部へ流出した濾過された作動油Ｌ２は、流出路４４から濾過装置２の外部へ排出される。

【0031】

取付穴４５は、本体４１の底面近傍に形成される。取付穴４５には、差圧検出部５が設けられる。取付穴４５には雌ねじ（図示省略）が形成されており、これに差圧検出部の雄ねじ５１ｅ（図２参照）を螺合することで、取付穴４５に差圧検出部５が取り付けられる。取付穴４５と差圧検出部５との間には、シール部材２３、２４（例えば、Ｏリング、図２参照）が設けられる。シール部材２３、２４により、取付穴４５と差圧検出部５との間から液体が外部に漏れないようにシールされる。

【0032】

取付穴４５の底部近傍は、流出路４４、すなわち空間Ｓ２と連通している。差圧検出部５の底面は開口を有するため、空間Ｓ２は、差圧検出部５内部の穴５１１（図２参照、後に詳述）と連通する。

【0033】

また、取付穴４５の雌ねじ部４５ａは、孔４６を介して、空間Ｓ１と連通する。空間Ｓ１は、差圧検出部５に形成された孔５１ｄ（図２参照、後に詳述）を介して、差圧検出部５内部の穴５１２（図２参照、後に詳述）と連通する。

【0034】

次に、差圧検出部５について詳細に説明する。差圧検出部５は、本発明の差圧検出部に相当する。差圧検出部５は、濾過装置における高圧側と低圧側との圧力差（空間Ｓ１と空間Ｓ２との圧力差）を連続して検出する。図２は、差圧検出部５の断面図である。図２においては、図を見やすくするため、複数の部品のハッチングを省略する。

【0035】

差圧検出部５は、主として、ケース５１と、ホルダ５２と、ホール素子５３と、スプール５４と、磁石５５と、ばね５６と、を有する。

【0036】

ケース５１は、略円筒形状であり、両端にそれぞれ穴５１ａ、５１ｂが形成される。穴５１ａ、５１ｂは、それぞれ略円筒形状である。穴５１ａ、５１ｂは、それぞれの底面が対向する。

【0037】

穴５１ａは、ケース５１の＋ｚ側の端に形成される。穴５１ａの内周面には、雌ねじ部５１ｃが形成される。穴５１ａの内部には、ホルダ５２が設けられる。

【0038】

ホルダ５２は、略円筒形状であり、周囲に雄ねじ部５２ａが形成される。雄ねじ部５２ａを雌ねじ部５１ｃに螺合させることで、ホルダ５２が穴５１ａの内部に、高さ（ｚ方向の位置）が調整可能に設けられる。

【0039】

ホルダ５２の底面（－ｚ側の面）には、ホール素子５３を含む基板５３ａが設けられている。ホルダ５２を穴５１ａの内部に設けた状態において、ホール素子５３の中心軸は、ケース５１の中心軸ａｘと略同一である。

【0040】

ホルダ５２には、ホール素子５３に接続された３本のケーブル５２ｃ、５２ｄ、５２ｅが設けられている。ケーブル５２ｃは電源用（ＧＮＤ）であり、ケーブル５２ｄは電源用（＋５Ｖ）であり、ケーブル５２ｅはホール素子５３の信号出力（電圧Ｖ１）用である。

【0041】

穴５１ｂは、ケース５１の－ｚ側の端に形成される。穴５１ｂは、主として、穴５１１と、穴５１２と、を有する。穴５１１の直径は、穴５１２の直径より大きい。穴５１１、５１２の中心軸は、ケース５１の中心軸ａｘと一致している。

【0042】

穴５１ｂの内部には、スプール５４が設けられる。スプール５４は、略円筒形状の部材である。スプール５４は、主として、先端部５４ａと、フランジ部５４ｂと、後端部５４ｃと、を有する。

【0043】

先端部５４ａは、穴５１２に挿入される。フランジ部５４ｂは、穴５１１の直径と略同一の直径を有し、穴５１１に挿入される。スプール５４が穴５１ｂの内部に設けられると、先端部５４ａの中心軸及びフランジ部５４ｂの中心軸は、中心軸ａｘと一致する。

【0044】

スプール５４は、穴５１ｂの内部を、中心軸ａｘに沿って（ｚ方向に）摺動する。これにより、スプール５４が、穴５１ｂを、穴５１２とフランジ部５４ｂとにより形成される高圧側の空間Ｓ３と、穴５１１とフランジ部５４ｂとにより形成される低圧側の空間Ｓ４とに分割する。

【0045】

高圧側の空間Ｓ３は、ケース５１に形成された孔５１ｄを介することで、空間Ｓ１（図１参照）に連通する。また、低圧側の空間Ｓ４は、空間Ｓ２（図１参照）に連通する。

【0046】

スプール５４には、磁石５５が設けられている。スプール５４が穴５１ｂの内部に設けられると、磁石５５は、スプール５４の、穴５１ｂの底面５１３と対向する面に設けられる。すなわち、磁石５５は、底面５１３をはさんで、ホール素子５３と反対側に設けられる。

【0047】

ばね５６は、一端が後端部５４ｃに設けられ、他端がＥリング５６ａを介してケース５１に固定される。ばね５６は、スプール５４に、穴５１１から穴５１２に向かう方向の力（＋ｚ方向の力）を付勢する。スプール５４は、ばね５６の付勢力により、フランジ部５４ｂが穴５１２の底面５１４に当接するまで＋ｚ方向に移動可能である。

【0048】

次に、差圧検出部５の作用について説明する。濾材１２の目詰まり等が発生せず、空間Ｓ１（空間Ｓ３）と空間Ｓ２（空間Ｓ２）との圧力差（以下、差圧という）が閾値以下の場合には、ばね５６の付勢力により、スプール５４は、磁石５５とホール素子５３とが最も近くなる位置（図２に示す位置）にある。

【0049】

それに対し、濾材１２の目詰まり等により空間Ｓ１（空間Ｓ３）の圧力が高くなると、ばね５６の付勢力に抗して、スプール５４が下方（－ｚ方向）に移動する。このように、スプール５４は、差圧に応じて変位する。スプール５４が下方に移動するのに伴い、磁石５５も下方に移動する。

【0050】

ホール素子５３は、磁石５５の変位量に基づいて磁束密度の変化を検出し、磁束密度の変化に応じた電圧を出力する。ホール素子５３の出力信号は、微小なアナログ電圧である。ホール素子５３を用いることで、差圧検出部５は連続して差圧を検出することができる。

【0051】

図３は、フィルタ寿命予測装置１の電気的な構成を示すブロック図である。フィルタ寿命予測装置１においては、差圧検出部５と温度・流量取得部２５とがそれぞれ寿命予測部８に電気的に接続されている。

【0052】

温度・流量取得部２５は、濾過装置２に流入する液体の流量及び温度を取得する。温度・流量取得部２５には、例えば、温度測定機能を有する流量センサを用いることができる。温度・流量取得部２５により取得された液体の流量及び温度は、寿命予測部８に入力される。

【0053】

差圧検出部５は、主として、ホールセンサＩＣ５７と、サーミスタ５８と、補正部５９と、を有する。ホールセンサＩＣ５７及びサーミスタ５８は、補正部５９にそれぞれ接続されている。ホールセンサＩＣ５７と、サーミスタ５８と、補正部５９は、基板５３ａ（図２参照）に設けられている。

【0054】

ホールセンサＩＣ５７は、ホール素子５３と信号変換回路をパッケージに組み込んだものであり、基板５３ａに設けられる。ホールセンサＩＣ５７は、ホール素子５３が出力した微小なアナログ電圧を整えて増幅する。ホールセンサＩＣ５７からの出力（電圧Ｖ２とする）は、補正部５９に入力される。

【0055】

サーミスタ５８は、ホールセンサＩＣ５７の温度を取得するものであり、ホールセンサＩＣ５７の近傍に設けられる。サーミスタ５８が取得した温度は、補正部５９に入力される。

【0056】

補正部５９は、ホールセンサＩＣ５７から入力された電圧Ｖ２を、差圧に対して比例する電圧Ｖ１に補正する。補正部５９は、アナログ回路であってもよいし、記憶部に格納されたプログラムを読み込んで実行するプロセッサであってもよい。補正部５９は、主として、出力特性補正部５９ａと、温度特性補正部５９ｂと、磁場変化補正部５９ｃと、を有する。

【0057】

出力特性補正部５９ａは、補正部５９の基本的な機能部である。磁場の変化が一定であっても、ホール素子５３の出力（電圧Ｖ２）は曲線的に変化する。この曲線的な変化を直線に補正するのが、出力特性補正部５９ａである。補正部５９をアナログ回路で実現する場合には、出力特性補正部５９ａには非線形アンプを用いる。

【0058】

図４は、磁場の強さと直線性誤差との関係を示すグラフである。本実施の形態の使用範囲は、６０Ｇ（ガウス）～３４０Ｇである。差圧は、磁石５５の位置、すなわち磁場の強さと比例しており、差圧が小さいときは磁石５５とホール素子５３とが近いため磁場が強く（３４０Ｇ）、差圧が大きいときは磁石５５とホール素子５３とが遠いため磁場が弱くなる（６０Ｇ）。

【0059】

図４に示すように、磁場の強さと電圧Ｖ２（図４の太線参照）とは比例しておらず、電圧Ｖ２は曲線となる。ただし、使用範囲においては直線性誤差は±１％の範囲内に入っている。

【0060】

図５は、差圧と電圧Ｖ２、電圧Ｖ３（補正後の電圧）との関係を示す図である。図５の太破線が電圧Ｖ２であり、実線が電圧Ｖ３である。図５においても、図４と同様、電圧Ｖ２が曲線となっている。出力特性補正部５９ａは、曲線状の電圧Ｖ２を、差圧に対して比例する電圧Ｖ３となるように補正する（図５の白抜き矢印参照）。

【0061】

温度特性補正部５９ｂは、サーミスタ５８が取得した温度に基づいて電圧Ｖ２を補正する。補正部５９をアナログ回路で実現する場合には、温度特性補正部５９ｂには非線形アンプを用いる。

【0062】

図６は、磁石５５とホール素子５３との距離を一定に保った状態において、温度と電圧Ｖ２との関係を示すグラフである。ホールセンサＩＣ５７からの出力（電圧Ｖ２）は、温度によって変化する。２５℃を基準とすると、－２５℃の場合は２．７％の誤差があり、１１５℃の場合は７．５％の誤差がある。使用範囲を－２５℃～１１５℃とすると、誤差は１０．２％に及ぶ。

【0063】

図７は、差圧と電圧との関係を示す図である。図７は、出力特性補正部５９ａにより線形補正された後のグラフである。図７の実線が２５℃のときの電圧であり、太破線が１１５℃のときの電圧であり、太点線が－２５℃のときの電圧である。温度特性補正部５９ｂは、基準である２５℃のときの電圧となるように、出力特性補正部５９ａにより線形補正された電圧Ｖ３を補正する（図７の白抜き矢印参照）。これにより、補正部５９から出力される電圧を正確にし、それにより正確な寿命予測が可能となる。

【0064】

なお、本実施の形態では、温度特性補正部５９ｂは、出力特性補正部５９ａにより線形補正された電圧Ｖ３を補正することで電圧Ｖ２を補正したが、直接電圧Ｖ２を補正してもよい。

【0065】

磁場変化補正部５９ｃは、磁石５５とホール素子５３との距離（すなわち、差圧）と、磁場の強さとが比例するように電圧Ｖ２を補正する。補正部５９をアナログ回路で実現する場合には、磁場変化補正部５９ｃには非線形アンプを用いる。図８は、磁石５５とホール素子５３との距離と、磁場の強さとの関係を示すグラフである。磁束密度が放射状に広がるため、磁石５５の磁場は、磁石５５とホール素子５３との距離の二乗に反比例する。図９は、磁石５５とホール素子５３との距離と、ホールセンサＩＣ５７からの出力（電圧Ｖ２）との関係を示すグラフである。図８に示すグラフと、図９に示すグラフは、反比例の関係にある。

【0066】

図１０は、磁場変化補正部５９ｃが用いる非線形アンプの特性を示すグラフである。図１０の横軸は入力電圧（電圧Ｖ２）であり、図１０の縦軸は磁場変化補正部５９ｃからの出力電圧である。非線形アンプは、入力をｘ、出力をｙとすると、関数ｙ＝ａｘ^ｃ＋ｂに従って出力を行うものであり、本実施の形態ではｃ＝２である。図１１は、磁石５５とホール素子５３との距離と、磁場変化補正部５９ｃからの出力電圧との関係を示すグラフである。磁場変化補正部５９ｃは、図９に示すグラフに図１０に示す増幅特性を掛け合わせることで、差圧と磁場の強さとが比例するように電圧Ｖ２を補正する。

【0067】

補正部５９は、電圧Ｖ２に対して、出力特性補正部５９ａによる補正、温度特性補正部５９ｂによる補正、及び磁場変化補正部５９ｃによる補正を行い、電圧Ｖ２を差圧に対して比例する電圧Ｖ１に補正する。これにより、寿命予測部８での処理が容易となる。補正部５９は、電圧V１を寿命予測部８に出力する。

【0068】

ただし、磁場変化補正部５９ｃは必須ではなく、磁場変化補正部５９ｃによる電圧Ｖ２の補正も必須ではない。磁場変化補正部５９ｃによる電圧Ｖ２の補正は補助的なものであるため、磁場変化補正部５９ｃによる電圧Ｖ２の補正がない場合でも、補正部５９が補正した電圧Ｖ１は差圧に対して比例する。

【0069】

寿命予測部８は、例えばコンピュータなどで構成され、ＣＰＵやメモリを含む。寿命予測部８は、主として、制御部８１と、記憶部８２と、出力部８３と、を備える。記憶部８２は、メモリであり、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）からなる。出力部８３は、ディスプレイ等の出力装置や、制御部８１と他の装置を接続するインターフェース（Ｉ／Ｆ）を含む。

【0070】

記憶部８２には、差圧と濾材に付着した塵埃の量である付着塵埃量との関係を示す差圧特性が記憶されている。図１２は、差圧特性の一例を示す図である。図１２の差圧特性は、液体に塵埃を一定の量ずつ連続的に投入しながら液体を濾過装置で濾過して差圧を測定することで求められる。この差圧の測定は、ＪＩＳ Ｂ８３５６－８（ＩＳＯ １６８８９） 油圧用フィルタ性能評価方法に定められた方法で行われる。なお、図１２の差圧特性は、本実施の形態で使用されるフィルタエレメント３についての差圧特性であり、使用するフィルタエレメントの種類が異なれば差圧特性も異なる。したがって、記憶部８２には、濾過装置２の種類に応じた差圧特性を記憶しておく。

【0071】

図１２の縦軸は差圧である。図１２の横軸は、液体に投入した塵埃の量である。液体に投入した塵埃の量と付着塵埃量は比例するため、図１２の横軸は付着塵埃量に相当する。言い換えれば、差圧特性は、差圧と時間との関係を示すグラフである。また、液体に投入した塵埃の量と時間は比例するため、図１２の横軸は時間に相当する。

【0072】

付着塵埃量が少ないときは、付着塵埃量の増加に伴って少しずつ差圧が上昇するが、付着塵埃量が増えてくると、付着塵埃量の増加に伴って大きく差圧が上昇する。本実施の形態では、差圧が、塵埃投入前の差圧（初期差圧）に所定圧力（ここでは、１００ｋＰａ）を加えた終端差圧となる時点をライフアップ（寿命が尽きた＝残ライフが０％）とする。差圧特性におけるライフアップまでの経過時間（ライフアップ時間）は、差圧特性に含まれており、記憶部８２に記憶されている。なお、所定圧力は１００ｋＰａに限られない。

【0073】

差圧特性は、流量、粘度（すなわち、流体の温度）により変化するため、作動油の流量及び温度を一定の条件として差圧特性を取る必要がある。そこで、作動油の流量及び粘度の条件を複数定め、これらの条件下で測定された差圧測定を記憶部８２に記憶しておく。図１２は、流量が４００Ｌ（リットル）／分、粘度が２２ｍｍ^２／秒（温度が６０度）のときの差圧特性である。

【0074】

本実施の形態では、記憶部８２には、図１２に示す差圧特性（差圧特性Ａとする）の他に、流量及び粘度が、差圧特性Ａの測定時の流量・粘度の条件（条件Ａとする）と異なる条件（条件Ｂとする）のときの差圧特性Ｂや、流量及び粘度が条件Ａ、Ｂと異なる条件Ｃのときの差圧特性Ｃが記憶されている。また、条件Ａ、Ｂ、Ｃについても、差圧特性Ａ、Ｂ、Ｃに関連付けて記憶部８２に記憶されている。ただし、記憶部８２に記憶された差圧特性の数は3個に限られない。

【0075】

また、記憶部８２には、電圧Ｖ１と差圧との関係を示す情報が記憶されている。図１３は、電圧Ｖ１と差圧との関係を示すグラフである。電圧Ｖ１と差圧とは比例するため、電圧Ｖ１に対して差圧が一義的に決まる。ホール素子５３のヒステリシスや、ばね５６を使用していることにより、圧力上昇時と下降時とで出力に差がある（オーバーライド特性を有する）が、本実施の形態では圧力上昇時（図１３の実線参照）の値を用いる。

【0076】

制御部８１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）がＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現される。制御部８１は、主として、付着塵埃量検知部８１ａと、残ライフ算出部８１ｂと、を有する。

【0077】

付着塵埃量検知部８１ａは、補正部５９から出力された電圧V１、すなわち差圧と、記憶部８２に記憶された差圧特性とに基づいて、濾材１２に付着した付着塵埃量を検知する。付着塵埃量検知部８１ａは、温度・流量取得部２５により取得された流量及び温度（すなわち、粘度）が、条件Ａ、Ｂ、Ｃのどれに最も近いか判定し、最も近い条件に対応付けられた差圧特性を用いて付着塵埃量を検知する。なお、温度と粘度は比例するため、温度が決まれば粘度も一義的に決まる。

【0078】

例えば、温度・流量取得部２５により取得された流量及び粘度が条件Ａが最も近い場合に、濾過装置２が作動油を濾過している間の任意の時間にホール素子５３で検出され、補正部５９から出力された電圧V１が０．６Ｖの場合を考える。まず、付着塵埃量検知部８１ａは、図１３に示す電圧Ｖ１と差圧との関係を示す情報を参照して、電圧V１が０．６Ｖのときの差圧は０．０５４ＭＰａ（５４ｋＰａ）であることを取得する。次に、付着塵埃量検知部８１ａは、図１２に示す差圧特性Ａを参照して、差圧は０．０５４ＭＰａ（５４ｋＰａ）のときの横軸の値Ｐを取得する。

【0079】

残ライフ算出部８１ｂは、付着塵埃量と差圧特性とに基づいて、濾材がどの程度の時間使用可能であるか（残りの時間）を示す残ライフを求める。残ライフ算出部８１ｂは、付着塵埃量検知部８１ａが選択した差圧特性を用いて残ライフを求める。以下、付着塵埃量検知部８１ａにおいて、差圧特性Ａの横軸の値が取得された場合を例に説明する。

【0080】

図１４は、残ライフ算出部８１ｂが残ライフを求める方法を説明する図である。図１４のグラフは差圧特性Ａと同じである。また、図１４において、ライフアップするとき横軸の値（ライフアップ時間）をＱとする。残ライフ算出部８１ｂは、図１４のグラフにおいて、横軸の値が０と横軸の値Ｐとの距離ＩＩを求める。また、残ライフ算出部８１ｂは、図１４のグラフにおいて、横軸の値が０と横軸の値Ｑとの距離Ｉを求める。すでに説明したように、差圧特性Ａの横軸は時間に相当するため、距離Ｉ、ＩＩは差圧特性における経過時間に相当する。

【0081】

次に、残ライフ算出部８１ｂは、距離Ｉを１００％としたときの距離ＩＩのパーセントを求める。ここでは、距離ＩＩは距離Ｉの略７５％である。したがって、残ライフ算出部８１ｂは、濾材１２の残ライフが略２５％であると求める。また、残ライフ算出部８１ｂは、残ライフのパーセンテージに基づいて残ライフの時間を求める。例えば、ライフアップ時間が略１０００時間である場合には、残ライフ算出部８１ｂは、残ライフ時間（残り使用可能時間）が略２５０時間（略１０００時間×０．２５）と求める。

【0082】

つまり、付着塵埃量検知部８１ａは、差圧特性において差圧に対応する時間を求め、残ライフ算出部８１ｂは、付着塵埃量検知部８１ａが求めた時間とライフアップ時間との比に基づいて残ライフを求める。

【0083】

本実施の形態によれば、濾過装置２における高圧側と低圧側との圧力差である差圧を用いて残ライフを求めるため、濾材をどの程度の時間使用することができるか（残りの時間）を予測することができる。例えば、リードスイッチを用いた差圧検出装置を用いる場合には、所定の差圧でリードスイッチがＯＮ／ＯＦＦすることのみであるため、使用者は差圧が所定の圧力になったことしか知ることができない。それに対し、本実施の形態では、ホール素子５３を用いて差圧と比例する電圧を連続して得るため、使用者は所定の差圧以外の差圧を得ることができ、それにより細かく残ライフを予測することができる。

【0084】

また、本実施の形態では、差圧検出部５が差圧を連続して検出するため、残ライフを連続的に算出することができる。したがって使用者は、任意のタイミングで残ライフを知ることができ、フィルタエレメント３の在庫管理が容易となる。

【0085】

また、本実施の形態によれば、実際に測定して得られた差圧特性を用いて残ライフを求めるため、残ライフを正確に予測することができる。また、作動油の流量及び粘度が異なる複数の条件下での差圧特性を記憶しておき、濾過装置２が濾過する流体の流量及び温度に最も近い条件における差圧特性を用い残ライフを求めるため、使用環境の変化等により作動油の流量・粘度が変化しても正確に残ライフを算出することができる。

【0086】

＜第２の実施の形態＞
濾材１２のライフアップまでの時間は、濾過装置２が使用された環境によって変わる可能性がある。例えば、塵埃が多い環境で濾過装置２を使用すれば、単位時間当たりの濾材１２への付着塵埃量が多くなり、濾材１２の寿命は短くなる。また、塵埃が少ない環境で濾過装置２を使用すれば、単位時間当たりの濾材１２への付着塵埃量が少なくなり、濾材１２の寿命は長くなる。本発明の第２の実施の形態は、使用された環境に応じて残ライフを補正する形態である。以下、第２の実施の形態に係るフィルタ寿命予測装置１Ａについて説明する。以下、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

【0087】

図１５は、フィルタ寿命予測装置１Ａの電気的な構成を示すブロック図である。フィルタ寿命予測装置１Ａにおいては、差圧検出部５と温度・流量取得部２５とはそれぞれ寿命予測部８Ａと電気的に接続されている。

【0088】

寿命予測部８Ａは、例えばコンピュータなどで構成され、ＣＰＵやメモリを含む。寿命予測部８Ａは、主として、制御部８１Ａと、記憶部８２と、出力部８３と、を備える。制御部８１Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）がＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現され、主として、付着塵埃量検知部８１ａと、残ライフ算出部８１ｃと、を有する。

【0089】

残ライフ算出部８１ｃは、付着塵埃量と差圧特性とに基づいて、濾材がどの程度の時間使用可能であるか（残りの時間）を示す残ライフを求める。残ライフ算出部８１ｃは、連続して検出した差圧に基づいて残ライフを補正する点で残ライフ算出部８１ｂと異なる。以下、残ライフ算出部８１ｃが、連続して検出した差圧に基づいて残ライフを補正する点について説明する。

【0090】

図１６は、残ライフ算出部８１ｃが残ライフを求め、かつ補正する方法を説明する図である。例えば、付着塵埃量検知部８１ａにおいて、異なる時間（時間Ｔ１、Ｔ２とする）に差圧特性Ａの横軸の値が２つ（Ｐ１、Ｐ２）取得されたものとする。なお、時間Ｔ１、Ｔ２は、濾過装置２が作動油を濾過している間の任意の時間であり、時間Ｔ１は時間Ｔ２より前である。残ライフ算出部８１ｃは、差圧特性Ａにおいて、横軸の値が０と横軸の値Ｐ１との距離ＩＩＩと、横軸の値が０と横軸の値Ｐ２との距離ＩＶを求める。また、残ライフ算出部８１ｃは、図１４のグラフにおいて、横軸の値が０と横軸の値Ｑとの距離Ｉを求める。そして、残ライフ算出部８１ｃは、距離Ｉを１００％としたときの距離ＩＩＩ、ＩＶのパーセントを求める。ここでは、距離ＩＩは距離Ｉの略７５％であり、距離ＩＶは距離Ｉの略８０％である。また、残ライフ算出部８１ｃは、時間Ｔ１における濾材１２の残ライフが略２５％であり、時間Ｔ２における濾材１２の残ライフが略２０％であると求める。

【0091】

なお、残ライフ算出部８１ｃは、残ライフを連続的に求めており、時間Ｔ１が経過した時点で時間Ｔ１における濾材１２の残ライフを求め、時間Ｔ２が経過した時点で時間Ｔ２における濾材１２の残ライフを求めている。

【0092】

次に、残ライフ算出部８１ｃは、差圧特性における、時間Ｔ１における濾材１２の残ライフと、時間Ｔ２における濾材１２の残ライフとの間の経過時間（差圧特性における時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の経過時間）を求める。ここでは、距離Ｉを１００％としたときの距離ＩＩＩと距離ＩＶとの差は５％であるため、ライフアップ時間が略１０００時間であるとすると、残ライフ算出部８１ｃは、時間Ｔ１と時間Ｔ２との間は略５０時間であると算出する。

【0093】

残ライフ算出部８１ｃは、差圧特性における時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の経過時間と、実際の時間Ｔ１と時間Ｔ２との間の経過時間と、を比較した結果に基づいて、差圧特性の横軸、すなわちライフアップ時間を補正する。例えば、実際の時間Ｔ１と時間Ｔ２が略２５時間であり、距離ＩＩＩと距離ＩＶとの差から求められた時間が略５０時間であるとすると、残ライフ算出部８１ｃは、差圧特性の横軸及びライフアップ時間を半分にする。例えば、ライフアップ時間が略１０００時間である場合には、残ライフ算出部８１ｃは、ライフアップ時間を略５００時間（略１０００時間×１／２）とする。

【0094】

そして、残ライフ算出部８１ｃは、補正された差圧特性（ライフアップ時間）に基づいて時間Ｔ２からの残ライフ時間（残り使用可能時間）を補正する。例えば、残ライフ算出部８１ｃは、ライフアップ時間を略５００時間と補正した場合には、時間Ｔ２からの残ライフ時間を略１００時間（略５００時間×０．２）と求める。

【0095】

本実施の形態によれば、濾過装置２が使用された環境にかかわらず、正確な残ライフを求めることができる。例えば、塵埃が多い環境で使用された濾過装置２は、単位時間当たりの付着塵埃量が増加するため、ライフアップ時間が短くなる。このように、濾過装置２の使用環境で残ライフは変化するため、異なる時間で測定された差圧に基づいてライフアップ時間を補正することで、使用環境に応じた適切な残ライフを求めることができる。また、濾過装置２の使用環境が変化した後、異なる２つの時間で残ライフを求め、この結果と差圧特性とに基づいて残ライフを補正することで、使用された環境の変化に応じて残ライフを補正することができる。

【0096】

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。当業者であれば、実施形態の各要素を、適宜、変更、追加、変換等することが可能である。

【0097】

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。例えば、略平行とは、厳密に平行の場合には限られず、例えば数度程度の誤差を含む概念である。また、例えば、単に平行、直交、一致等と表現する場合において、厳密に平行、直交、一致等の場合のみでなく、略平行、略直交、略一致等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、Ａの近傍という場合に、Ａの近くのある範囲の領域であって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。

【符号の説明】

【0098】

１、１Ａ ：フィルタ寿命予測装置
２ ：濾過装置
２ａ ：雌ねじ部
３ ：フィルタエレメント
４ ：ヘッド
５、５Ａ ：差圧検出部
６ ：ドレン
７ ：ハウジング
８、８Ａ ：寿命予測部
１１ ：内筒
１２ ：濾材
１３、１４：プレート
２１、２２、２３、２４：シール部材
２５ ：温度・流量取得部
４１ ：本体
４１ａ ：雄ねじ部
４２ ：中央筒
４３ ：流入路
４４ ：流出路
４５ ：取付穴
４６ ：孔
５１ ：ケース
５１ａ、５１ｂ：穴
５１ｃ ：雌ねじ部
５１ｄ ：孔
５２ｅ ：雄ねじ部
５２ ：ホルダ
５２ａ ：雄ねじ部
５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ：ケーブル
５３ ：ホール素子
５３ａ ：基板
５４ ：スプール
５４ａ ：先端部
５４ｂ ：フランジ部
５４ｃ ：後端部
５５ ：磁石
５６ ：ばね
５６ａ ：Ｅリング
５７ ：ホールセンサＩＣ
５８ ：サーミスタ
５９ ：補正部
５９ａ ：出力特性補正部
５９ｂ ：温度特性補正部
５９ｃ ：磁場変化補正部
８１ ：制御部
８１Ａ ：制御部
８１ａ ：付着塵埃量検知部
８１ｂ、８１ｃ：残ライフ算出部
８２ ：記憶部
８３ ：出力部
１００ ：差圧検出装置
５１１、５１２：穴
５１４ ：底面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】