液体検査装置
【課題】被検査液体の循環を確保しつつ、安定的に検査光の投受光を行うことが可能な液体検査装置を提供すること。
【解決手段】液体検査装置１は、検査すべき被検査液体Ｌが貯留される液体貯留部１１、被検査液体Ｌを所定の流量で通過させる液体通路１２が形成されたブロック１３、液体通路１２に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子１４、発光素子１４に対向するように液体通路１２に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子１５、及び受光素子１５の受光量に基づいて被検査液体Ｌについての評価パラメータを導出する制御演算部１６を備えて成る。この液体検査装置１は、例えばエンジンに使用されている潤滑オイルの劣化度合いを監視する劣化診断装置に好適に適用できる。
【解決手段】液体検査装置１は、検査すべき被検査液体Ｌが貯留される液体貯留部１１、被検査液体Ｌを所定の流量で通過させる液体通路１２が形成されたブロック１３、液体通路１２に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子１４、発光素子１４に対向するように液体通路１２に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子１５、及び受光素子１５の受光量に基づいて被検査液体Ｌについての評価パラメータを導出する制御演算部１６を備えて成る。この液体検査装置１は、例えばエンジンに使用されている潤滑オイルの劣化度合いを監視する劣化診断装置に好適に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑オイル等の被検査液体に所定波長の検査光を照射し、その透過光を検出することで、当該液体の劣化度合い等についての評価パラメータを導出する液体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業用や機械装置用に用いられる溶液類やオイル類、或いは清涼飲料水等の各種液体の成分判定、品質管理、劣化診断等のために、当該液体に所定波長の検査光を照射すると共にその透過光を検出し、所定の評価パラメータを導出することがある。例えばコージェネレーションシステム（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において使用される潤滑オイルの劣化診断は、その用途の一つである。潤滑オイルは、エンジンの使用により劣化し、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。但し、徒に交換したのでは省資源やコストの観点から好ましくない。従って、その交換時期の見極めのために、潤滑オイルの劣化診断が必要となる。
【０００３】
従来、潤滑オイルの劣化度合いを判定するオイル劣化センサとしては、例えば特許文献１に開示されているような、異なる２波長の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。また、特許文献２には、耐熱性に優れる光ファイバを用いて検査光をエンジン内のオイルに照射し、光ファイバを介してその透過光を受光する劣化診断装置が開示されている。
【特許文献１】特許第２９６３３４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、上記のような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。すなわち、発光素子は温度変化により出力光量が変化し、受光素子は光電変換出力電流が変化する。例えば内燃機関の潤滑オイルを被検査液体とする場合、該潤滑オイルは高温になるので、特許文献１のようにオイル劣化のためにエンジンに発光素子及び受光素子を組み付けた場合、真の劣化度合いにマッチした吸光度又は透過光量が得られず、誤判定を行ってしまうことが考えられる。特許文献２のように光ファイバを用いれば、温度変化の影響が及ばないようにすることができるが、複雑な伝送光学系の構築が必要になると共に、当該伝送光学系における伝送損失が要因となって誤判定を行ってしまうことも考えられる。
【０００５】
そこで、潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行った上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻す手法が、上記の不具合を解消するための手段として挙げられる。しかし、このような手法を採用する場合において、被検査液体としての潤滑オイルの循環を確保しつつ、安定的に前記検査光の投受光を行うことが可能な液体検査装置の開発が肝要となる。本発明は、このような液体検査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】
本発明の請求項１に係る液体検査装置は、検査すべき被検査液体が貯留される液体貯留部と、前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路が形成されたブロックと、前記液体通路に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子と、前記発光素子に対向するように前記液体通路に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量に基づいて、前記被検査液体についての評価パラメータを導出する演算手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、被検査液体が一時的に液体貯留部へ貯留された上で液体通路へ導かれるので、被検査液体を液体通路へ途切れることなく安定的に供給し、所定の流量で液体通路を常時通過させることが可能となる。そして、前記液体通路を挟んで発光素子と受光素子とが対向配置されていることから、液体通路を通過する被検査液体に対して、検査光の投受光を直接的に行うことができる。
【０００８】
上記構成において、前記液体貯留部に貯留された被検査液体を前記液体通路へ導く導液手段をさらに備えることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、導液手段により被検査液体の液体通路に対する供給量を制御することが可能となるので、溢れ出し等を生じさせることなく、被検査液体が確実に液体通路を通過するように構成できる。
【０００９】
この場合、前記液体貯留部を構成する第１の液槽と、前記ブロックが収容される第２の液槽とを備え、前記第１の液槽には貯留された被検査液体の溢出部が設けられ、前記ブロックは、前記液体通路が上下方向に延在し、且つ前記液体通路の入口が前記溢出部よりも下方に位置するように前記第２の液槽に配置され、前記導液手段は、前記溢出部と前記液体通路の入口との間を橋絡し前記被検査液体をその表面に沿って適量誘導する棒状部材からなり、前記第２の液槽の底面には、前記液体通路を通過した前記被検査液体を回収するための排出口が設けられている構成とすることができる（請求項３）。
【００１０】
この構成によれば、重力を利用した簡素な構成でオイル通路へ被検査オイルを確実に導くことができる。また、被検査液体に光学測定に悪影響を与えることがある不純物が含まれていることが予定される場合に、第１の液槽に沈殿させた上で被検査オイルをオイル通路へ導けるので、一層正確なオイル劣化判定を行うことができる。
【００１１】
上記いずれかの構成において、前記ブロックが、温度調節が可能な基板に取り付けられていることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、前記ブロックの温度調節を行うことが可能となるので、発光素子及び受光素子に対して外気温等の影響が及ばないようにすることができる。
【００１２】
また、上記いずれかの構成において、所定の第１波長の検査光を発生する第１発光素子と、その検査光を受光する第１受光素子とからなる第１のセンサ対と、前記第１波長とは異なる第２波長の検査光を発生する第２発光素子と、その検査光を受光する第２受光素子とからなる第２のセンサ対とを含み、前記第１のセンサ対が前記液体通路の上流側に、前記第２のセンサ対が前記液体通路の下流側に各々配置されている構成とすることができる（請求項５）。この構成によれば、互いに異なる２波長の検査光を用いて被検査液体の評価パラメータを導出するセンサ構成、例えば潤滑オイルの劣化診断を行うためのセンサ構成を、簡単に構築することができる。
【００１３】
この場合、前記第１波長の参照光を発生する第３発光素子及び前記第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、これら参照光を前記オイル通路に相当する空気層を介してそれぞれ受光する第３受光素子及び第４受光素子とからなる温度補正用センサ対をさらに備えることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、温度補正用センサ対の出力に基づき温度補正を行うことで、より温度の影響を受けず正確に被検査液体の評価パラメータを導出することができる。
【００１４】
上記いずれかの構成において、前記被検査液体が潤滑オイルであり、前記演算手段は、前記潤滑オイルの劣化度合いに関するパラメータを導出することが望ましい（請求項７）。この構成によれば、例えば潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行い、当該潤滑オイルの劣化診断に関するパラメータを取得した上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻すという診断装置を簡単に構築できるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る液体検査装置によれば、被検査液体を液体通路へ途切れることなく安定的に供給し、所定の流量で液体通路を常時通過させつつ、発光素子及び受光素子により被検査液体に対して検査光の投受光を直接的に行うことができる。このため、被検査液体の循環を確保しつつ、安定的に前記検査光の投受光を行うことが可能となる。従って、例えばエンジンの潤滑オイルの劣化診断を行う場合において、潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行った上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻すという劣化診断システムを、簡単な構成で構築できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本発明の実施形態に係る液体検査装置１の全体構成を概略的に示す構成図である。この液体検査装置１は、液体貯留部１１、液体通路１２が形成されたブロック１３、液体通路１２に臨んで配置された発光素子１４、発光素子１４に対向するように液体通路１２に臨んで配置された受光素子１５、制御演算部１６（演算手段）、表示部１７及び回収タンク１８を備えて構成されている。
【００１７】
液体貯留部１１は、検査すべき被検査液体Ｌが貯留される漏斗状の容器である。この液体貯留部１１の上端開口部からは、供給管１１１及び開閉弁１１２を備えた液体供給機構から、被検査液体Ｌが順次供給される。また、液体貯留部１１の下端部には、導管１１３と調整弁１１４とからなる導液手段が設けられている。被検査液体Ｌは、調整弁１１４により流量を調整されつつ、液体通路１２の入口部１２ｉｎへ導かれる。
【００１８】
ブロック１３は金属プレートからなり、液体通路１２は該ブロック１３に直径が数ミリ程度の貫通孔を上下方向に穿孔することにより形成されている。この液体通路１２の上端が被検査液体Ｌの入口部１２ｉｎとされ、また下端部が出口部１２ｏｕｔとされ、かかる液体通路１２内を被検査液体Ｌが通過するようになっている。出口部１２ｏｕｔには流量調整ネジ１２１が螺合され、液体通路１２を通過する被検査液体Ｌの流量が調整可能とされている。このような液体通路１２に互いに対向して臨むように、発光素子１４及び受光素子１５のための収納スペースがブロック１３内に設けられている。
【００１９】
発光素子１４は、所定波長の検査光を発生するＬＥＤ等からなり、液体通路１２を横切る方向に向けて検査光を放射する。受光素子１５は、発光素子１４が発する検査光の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り、発光素子１４にその受光部が対向するように液体通路１２に臨んで配置される。
【００２０】
制御演算部１６は、発光素子１４の点灯制御並びに受光素子１５の受光制御を行う。また、制御演算部１６は、受光素子１５の受光量に基づいて、被検査液体Ｌについての評価パラメータを導出する。例えば、吸光度若しくは透過光量に基づき、被検査液体Ｌの汚濁度、劣化度合い等を求める演算を行う。表示部１７は液晶パネル等からなり、制御演算部１６による評価パラメータの演算結果等が表示される。
【００２１】
回収タンク１８は、ブロック１３の下方に配置され、液体通路１２を通過し出口部１２ｏｕｔから排出される被検査液体Ｌを受け取る。回収タンク１８の底面には、排出管１８１及び開閉弁１８２が備えられ、被検査液体Ｌを他の配管系統へ流通させたり、或いは被検査液体Ｌを取り出した機器類へ戻したりすることが可能とされている。
【００２２】
以上の通り構成された液体検査装置１によれば、供給管１１１から供給される被検査液体Ｌは、一時的に液体貯留部１１へ貯留された上で液体通路１２へ途切れることなく安定的に導かれる。そして、調整弁１１４及び流量調整ネジ１２１により設定された流量で、被検査液体Ｌは液体通路１２を通過する。その際、発光素子１４から検査光が照射され、被検査液体Ｌを透過した検査光が受光素子１５にて受光される。このときの受光素子１５の受光量に基づいて、制御演算部１６により被検査液体Ｌについての評価パラメータが導出され、その結果が表示部１７で表示される。一方、体通路１２を通過した被検査液体Ｌは、回収タンク１８により回収されるものである。従って、被検査液体Ｌの流通を確保しつつ、光ファイバ等を用いることなく、安定的に検査光の投受光を行うことができる。
【００２３】
ところで、発光素子１４及び受光素子１５は、環境温度により出力特性が変化する。図２（ａ）は、一般的な受光素子の温度特性を示すグラフ、図２（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、被検査液体Ｌが常温から大きく外れた高温若しくは低温であったり、外気温が著しく高温若しくは低温であったりした場合、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、正確にパラメータを算出できない懸念がある。しかし、本実施形態に係る液体検査装置１によれば、液体貯留部１１及び／又はブロック１３を常温に維持させる温度維持手段（加熱素子や冷却素子等）を付設することで、簡単に温度の影響を除外することができるという利点がある。
【００２４】
続いて、本発明に係る液体検査装置を、潤滑オイルの劣化診断装置に組み入れた実施形態について説明する。図３は、本発明に係る液体検査装置が適用された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７０に使用されている潤滑オイル７１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、オイルクーラ３０及び検査手段Ｔ（液体検査装置）を備えて構成されている。
【００２５】
エンジン７０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７０の内部には潤滑オイル７１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７０には、潤滑オイル７１の一部を被検査オイル（上述の「被検査液体Ｌ」に相当する）として抜き出すためのオイル取り出し孔７２と、検査後の前記被検査オイルをエンジン７０に戻すためのオイル戻し孔７３とが備えられている。
【００２６】
オイル循環系統２０は、エンジン７０のオイル取り出し孔７２から潤滑オイル７１の一部を被検査オイルとして抜き出し、オイルクーラ３０及び検査手段Ｔ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７０のオイル戻し孔１３に戻すものである。オイルクーラ３０は、前記循環経路の上流側に配置され、検査手段Ｔはオイルクーラ３０よりも循環経路の下流側に配置されている。
【００２７】
オイル循環系統２０は、被検査オイルを強制循環させるための上流側ポンプ２１と下流側ポンプ２５とを含む。また、オイル循環系統２０は、オイル取り出し孔１２と上流側ポンプ２１との間を接続する第１管路２０１、上流側ポンプ２１とオイルクーラ３０との間を接続する第２管路２０２、オイルクーラ３０と検査手段Ｔとの間を接続する第３管路２０３、検査手段Ｔと下流側ポンプ２５との間を接続する第４管路２０４及び下流側ポンプ２５とオイル戻し孔１３との間を接続する第５管路２０５を含む。これら第１〜第５管路２０１〜２０５は、樹脂パイプから構成される。さらに、被検査オイルの循環若しくは停止を各所で行わせるために、第１管路２０１には第１開閉弁２２が、第３管路２０３の検査手段Ｔ寄りには第２開閉弁２３が、第４管路２０４の検査手段Ｔ寄りには第３開閉弁２４がそれぞれ配置されている。
【００２８】
このようなオイル循環系統２０がエンジン７０に付設されている結果、エンジン７０の運転中において、上流側ポンプ２１の動作により潤滑オイル７１の一部がオイル取り出し孔７２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、オイルクーラ３０と検査手段Ｔとを順次経由して冷却工程及び検査工程を経た後、下流側ポンプ２５の動作によりオイル戻し孔７３に戻される。
【００２９】
オイルクーラ３０は、エンジン７０からの抜き出し時には例えば９０〜１１０℃程度の高温である被検査オイルを、５０℃程度以下に冷却するものである。このオイルクーラ３０は、伝熱性に優れた金属パイプ（銅パイプ等）を螺旋状に巻回してなるパイプコイル３１と、このパイプコイル３１を横倒し状態で収納する水槽３２とを備えている。パイプコイル３１の入口端３１１は、第２管路２０２の終端と接続され、パイプコイル３１の出口端３１２は、第３管路２０３の始端と接続されている。また、水槽３２には水入口３２１と水出口３２２とが設けられ、冷却水を水槽３２に循環させることで高温のパイプコイル３１（被検査オイル）を水冷できるようになっている。
【００３０】
検査手段Ｔ（上述の「液体検査装置１」に相当する）は、オイルクーラ３０にて冷却された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。この検査手段Ｔは、サンプリング油槽４０と、サンプリング油槽４０内に設置される検査ユニット５０と、検査ユニット５０による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６０とを具備している。
【００３１】
サンプリング油槽４０は、漏油受け台４５の底面上に据え付けられ、被検査オイルが受け入れられるオイル供給接続部４０ｉｎと、検査後の被検査オイルが排出されるオイル排出接続部４０ｏｕｔとが備えられている。オイル供給接続部４０ｉｎには、第２開閉弁２３を介して第３管路２０３の終端が接続されている。また、オイル排出接続部４０ｏｕｔには、第３開閉弁２４を介して第４管路２０４の始端が接続されている。なお、漏油受け台４５は、平板状のスペーサ４６を介してフレーム架台４７にて支持されている。
【００３２】
図４は検査ユニット５０が設置されたサンプリング油槽４０を示す一部破断斜視図、図５は図４の側断面図である。サンプリング油槽４０は、長方形の長側板４０１Ａ、４０１Ｂと略正方形の短側板４０２Ａ、４０２Ｂと、底板４０３とから形成された長方形の立体容器である。そして、サンプリング油槽４０の長手方向略中央部には仕切り板４１が立設されており、これによりサンプリング油槽４０の内部は、第１の液槽４２と第２の液槽４３との２つに区画されている。
【００３３】
第１の液槽４２は、オイルクーラ３０により冷却された被検査オイルを一時的に貯留する液体貯留部の役割を果たす。短側板４０２Ａには、オイル供給接続部４０ｉｎを通して被検査オイルを受け入れるオイル供給孔４２１が穿孔されており、該オイル供給孔４２１から第１の液槽４２へ被検査オイルが連続的に供給される。供給された被検査オイルは、第１の液槽４２に貯留される。なお、図５の符号ＯＬで示す一点鎖線は、被検査オイルの液面を表している。
【００３４】
第２の液槽４３には、検査ユニット５０が収納されると共に、第１の液槽４２から誘油針４４（導液手段）を介して被検査オイルが適量ずつ供給される。底板４０３の第２の液槽４３側には、オイル排出接続部４０ｏｕｔを通して被検査オイルを排出するオイル排出孔４３１が穿孔されており、検査ユニット５０で検査された後の被検査オイルをエンジン７０に戻すために順次排出される。
【００３５】
仕切り板４１は、その上側辺の中央部に、Ｖ字型に切り込まれた溢出部４１１が形成されている。このＶ字型溢出部４１１の最深部４１２を含む平面が、被検査オイルの貯留高さ限界（図５に示す液面ＯＬ）となる。
【００３６】
誘油針４４は、針金のような棒状部材からなり、Ｖ字型溢出部４１１と、後述する検査ユニット５０のブロック５１に設けられているオイル通路５２の入口部５２ｉｎとの間を橋絡し、被検査オイルの流通路の一部を構成する。誘油針４４の一端側４４１は、Ｖ字型溢出部４１１の最深部４１２で支持され、他端側４４２はＵ字型に湾曲された状態で入口部５２ｉｎに対向配置されている。オイル通路５２の入口部５２ｉｎは、Ｖ字型溢出部４１１の最深部４１２よりも低い高さ位置に設定されており、誘油針４４は、入口部５２ｉｎに向けて下側に傾斜して配置されている。この結果、被検査オイルの液面ＯＬがＶ字型溢出部４１１の最深部４１２まで達したときに、被検査オイルは誘油針４４の表面に沿って滴下する態様で、最深部４１２から入口部５２ｉｎへ適量ずつ誘導されるようになる。
【００３７】
検査ユニット５０は、被検査オイルに所定の検査光を照射して劣化診断のための光量データを取得するためのユニットである。この検査ユニット５０は、角柱状のブロック５１と、このブロック５１の内部に形成されているオイル通路５２と、温度補正用ブロック５５と、これらブロックを搭載する例えば銅板からなる金属基板５００と、該金属基板５００を温度調節するペルチェ素子５６とを含んでいる。
【００３８】
図７〜図９に基づき後述するが、ブロック５１には、オイル通路５２を通過する被検査オイルに直接検査光を照射する発光素子５３と、前記被検査オイルを透過した前記検査光を直接受光する受光素子５４とが組み付けられる。なお、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いる関係上、ブロック５１は、第１波長の検査光の投受光を行わせるための第１ブロック５１Ａと、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第２ブロック５１Ｂとが積層されて成る。
【００３９】
図６（ａ）は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）の外観斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢印Ａ方向の側面図である。ブロック５１は、角柱状に成形された真ちゅうのような金属からなり、その長手方向に沿ってトンネル状に穿孔された発光素子受容孔５１１と、長手方向中央付近に上下方向に設けられた受光素子受容孔５１２と、受光素子受容孔５１２に隣接して設けられたオイル通路５２とを具備している。
【００４０】
発光素子受容孔５１１は、円柱型の空洞からなり、一端側がブロック５１の端縁に開口し、他端側が受光素子受容孔５１２にまで達している。受光素子受容孔５１２は、矩形の溝孔からなり、ブロック５１の上面に開口を有する。オイル通路５２（第１ブロック５１Ａのオイル通路５２Ａ）は、ブロック５１を上下方向に貫通する筒状の貫通孔からなり、発光素子受容孔５１１の他端側と受光素子受容孔５１２の片面との間に挟まれる位置に配置されている。
【００４１】
オイル通路５２Ａは、被検査オイルを所定の流量で通過させるものであって、図６（ｂ）に示すように、入口部５２ｉｎにオイルの流入を容易とするために形成されたフィレット加工部５２１と、フィレット加工部５２１から発光素子受容孔５１１の上縁に至る上側通路５２２と、発光素子受容孔５１１の下縁から下側出口５２４へ至る下側通路５２３とからなる。また、オイル通路５２Ａの中間部（上側通路５２２と下側通路５２３との間）として、発光素子受容孔５１１が利用されている。なお、第２ブロック５１Ｂにも、フィレット加工部を除いて同様なオイル通路が形成されている。
【００４２】
図７、図８は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）に対する発光素子５３（第１発光素子５３Ａ）及び受光素子５４（第１受光素子５４Ａ）の組み付け状態を説明するための図であって、図７は分解斜視図、図８（ａ）は組み付け状態を示す透視斜視図、図８（ｂ）は上面透視図をそれぞれ示している。発光素子５３は、ＬＥＤ等の半導体発光素子チップが透光性を有する樹脂材料で砲弾型にレンズモールドされてなる本体部５３０と、本体部５３０から延出されたリード５３１とから成る。受光素子５４は、発光素子５３が発する光の波長に感度を有するシリコンフォトダイオード等が透光性を有する樹脂材料で薄肉の箱形にモールドされてなる本体部５４０と、本体部５４０から延出されたリード５４１とから成る。
【００４３】
図８に示すように、発光素子５３（本体部５３０）は、ブロック５１の発光素子受容孔５１１へ密に挿入される。また、受光素子５４（本体部５４０）は、その受光面が発光素子５３と対向するように、受光素子受容孔５１２へ密に挿入される。図８（ｂ）に示したように、発光素子５３の先端面と受光素子５４の受光面との間は、オイル通路５２の直径に相当する長さだけ離間して対向されている。従って、オイル通路５２を通過しつつある被検査オイルに対して、レンズや光ファイバ等の他の光学系を介することなく、発光素子５３から直接検査光を照射し、そして被検査オイルを透過した検査光を受光素子５４にて直接受光することが可能とされている。
【００４４】
図９（ａ）は、上述の第１ブロック５１Ａと、これと同様の構成を有する第２ブロック５１Ｂとの組み付け状態を示す透視斜視図であり、図９（ｂ）は透視側面図である。第２ブロック５１Ｂには、第１発光素子５３Ａとは異なる波長の検査光を発する第２発光素子５３Ｂと、この検査光を受光する第２受光素子５４Ｂとが収納されている。図９（ｂ）に示したように、第２ブロック５１Ｂにもオイル通路５２Ｂが形成されており、第１ブロック５１Ａのオイル通路５２Ａと連通されるように２つのブロックが積層されることで、第１ブロック５１Ａの上端面を入口部５２ｉｎとし、第２ブロック５１Ｂの下端面を出口部５２ｏｕｔとする１本のオイル通路５２が形成されている。
【００４５】
第２ブロック５１Ｂのオイル通路５２Ｂは、第１ブロック５１Ａの下側出口５２４（図６（ｂ）参照）と対向する入口５２５から発光素子受容孔５１１の上縁に至る上側通路５２６と、発光素子受容孔５１１の下縁からオイル通路５２の出口部５２ｏｕｔへ至る下側通路５２７とからなる。また、オイル通路５２Ｂの中間部（上側通路５２６と下側通路５２７との間）として、発光素子受容孔５１１が利用されている。
【００４６】
オイル通路５２の出口部５２ｏｕｔには、オイル通路５２を通過する被検査オイルの流量を適量に調節するための流量調節ネジ５２８が螺合されている。すなわち、下側通路５２７の内周壁にはネジ溝が刻設されており、該ネジ溝への螺合度合いを調整することで、オイル通路５２を流れる被検査オイルの流量調整が可能とされている。
【００４７】
図１０も参照して、被検査オイルの流れについて説明する。誘油針４４の表面に沿って一端側４４１から他端側４４２へ滴下しブロック５１まで導かれた被検査オイルは、他端側４４２のＵ字型湾曲部下端からオイル通路５２の入口部５２ｉｎ（フィレット加工部５２１）へ滴下される。入口部５２ｉｎから導入された被検査オイルは、第１ブロック５１Ａの上側通路５２２を経由して第１発光素子５３Ａと第１受光素子５４Ａとの間の空隙部５１１Ａを満たし、下側通路５２３を経て下側出口５２４へ至る。その後被検査オイルは、第２ブロック５１Ｂの入口５２５へ導入され、上側通路５２６を経由して第２発光素子５３Ｂと第２受光素子５４Ｂとの間の空隙部５１１Ｂを満たし、下側通路５２７を経て、流量調節ネジ５２８で流量を規制されながらオイル通路５２の出口部５２ｏｕｔから排出される。しかる後、被検査オイルは、オイル排出孔４３１からオイル循環系統２０（第４管路２０４）に戻されるものである（図５、図３参照）。
【００４８】
図１０に示すように、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ及び第２ブロック５１Ｂ）は、密接して積層された状態で金属基板５００の表面側下端付近に取り付けられている。一方、金属基板５００の裏面側下端付近には、温度補正用ブロック５５が取り付けられている。この温度補正用ブロック５５は、第２ブロック５１Ｂと同様の構成を備える、第３ブロック５５Ａ及び第４ブロック５５Ｂからなる。そして、第１発光素子５３Ａの発光波長を第１波長とするとき、第１波長の参照光を発生する第３発光素子と、この第１波長の参照光を前記オイル通路５２のサイズに相当する空気層を介して受光する第３受光素子（いずれも図略）とからなる温度補正用センサ対が第３ブロック５５Ａに内蔵されている。また、第２発光素子５３Ｂの発光波長を第２波長とするとき、第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、この第２波長の参照光を前記オイル通路５２のサイズに相当する空気層を介して受光する第４受光素子（いずれも図略）とからなる温度補正用センサ対が第４ブロック５５Ｂに内蔵されている。
【００４９】
温度補正用ブロック５５とブロック５１とがこのような配置関係とされていることから、両者は熱的に結合されている。従って、温度補正用ブロック５５の第３発光素子及び第３受光素子による投受光結果、並びに第４発光素子及び第４受光素子による投受光結果を参照することで、ブロック５１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。
【００５０】
金属基板５００の裏面側上端付近には、ペルチェ素子５６が取り付けられている。このペルチェ素子５６は、金属基板５００を常温（４０℃〜２０℃程度）に温度調節することで、ブロック５１及び温度補正用ブロック５５を可及的に常温に維持させるものである。なお外気温の変動が小さい場合やオイルクーラ３０で被検査オイルの冷却効果が十分に担保されている場合は、このペルチェ素子５６の使用を省略することができる。また、金属基板５００に対する外気温の影響を抑制するために、金属基板５００の表面にシリコン樹脂膜等を形成しても良い。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓでは、オイルクーラ３０で被検査オイルを冷却した後に、ブロック５１へ導くようにしている。さらに、ペルチェ素子５６により、ブロック５１を常温に維持させる機能も付加されている。従って、潤滑オイル７１がエンジン７０内で高温になっていたとしても、発光素子５３及び受光素子５４が影響を受けない温度まで冷却された状態で、被検査オイルを検知部まで導くことが可能となる。
【００５２】
先に図２（ａ）、（ｂ）で説明したように、一般的な発光素子及び受光素子には環境温度により出力特性が変化する。従って、被検査オイルが高温のままで発光素子５３及び受光素子５４による検知部まで導入された場合、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、本実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓによれば、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。
【００５３】
続いて、処理演算部６０について説明する。図１０は、処理演算部６０の構成を示すブロック図である。この処理演算部６０は、ドライバ６１Ａ〜６１Ｄ、Ｉ／Ｖ（電流／電圧）変換部６２Ａ〜６２Ｄ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部６３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６４、通信部６５、表示部６６、ＲＯＭ（Read Only Memory）６７及びＲＡＭ（Random Access Memory）６８を備えて構成されている。
【００５４】
ドライバ６１Ａ〜６１Ｄは、第１ブロック５１Ａ、第２ブロック５１Ｂ、第３ブロック５５Ａ及び第４ブロック５５Ｂにそれぞれ備えられている第１発光素子５３Ａ、第２発光素子５３Ｂ、第３発光素子５３Ｃ及び第４発光素子５３Ｄを、後述するＣＰＵ６４の測定制御部６４３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。発光波長の一例を挙げると、例えば第１発光素子５３Ａは８７０ｎｍ（第１波長）、第２発光素子５３Ｂは９５０ｎｍ（第２波長）、第３発光素子５３Ｃは８７０ｎｍ（第１波長）、第４発光素子５３Ｄは９５０ｎｍ（第２波長）を選択することができる。
【００５５】
Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄは、第１受光素子５４Ａ、第２受光素子５４Ｂ、第３受光素子５４Ｃ及び第４受光素子５４Ｄ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６２Ａ、６２Ｂから出力される電圧信号は、第１発光素子５３Ａ及び第２発光素子５３Ｂ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６２Ｃ、６２Ｄから出力される電圧信号は、第３発光素子５３Ｃ及び第４発光素子５３Ｄ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。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換部６３は、Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄ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ＣＰＵ６４へ向けて出力する。
【００５７】
ＣＰＵ６４は、処理演算部６０各部の動作制御を行うもので、機能的に温度補正部６４１、劣化演算部６４２及び測定制御部６４３を備えて構成されている。温度補正部６４１は、温度補正用ブロック５５に対応するＩ／Ｖ変換部６２Ｃ、６２Ｄ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６２Ａ、６２Ｂからの出力信号をそれぞれの検査光波長（第１波長及び第２波長）において温度補正する演算を行う。すなわち、第１波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ａの出力信号は、同じ第１波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｃの出力信号で補正され、第２波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｂの出力信号は、同じ第２波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｄの出力信号で補正されるものである。
【００５８】
劣化演算部６４２は、Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ、６２Ｂ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。
【００５９】
測定制御部６４３は、所定の測定プログラムに則りドライバ６１Ａ〜６１Ｄ及びＩ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄによる測定動作を制御する。具体的には、ドライバ６１Ａ〜６１Ｄ及びＩ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄ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５３Ａ〜５３Ｄ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５４Ａ〜５４Ｄから光電変換信号（測定データ）を取得させる。
【００６０】
図１２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７０の運転時間と潤滑オイル７１（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７０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６４２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。
【００６１】
図１３は、温度補正部６４１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６２Ａ、６２Ｂ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、温度補正用ブロック５５に対応するＩ／Ｖ変換部６２Ｃ、６２Ｄ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。
【００６２】
本実施形態では、オイルクーラ３０による被検査オイルの冷却、ペルチェ素子５６によるブロック５１の温度維持に加え、温度補正部６４１による上記のような温度補正処理も実行している。従って、被検査オイルの保有熱や外気温の影響を高度に除外して、発光素子及び受光素子を用いた被検査オイルの劣化診断測定を行うことができる。
【００６３】
図１１に戻って、通信部６５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６４２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６６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。
【００６４】
ＲＯＭ６７は、当該劣化診断装置Ｓの動作プログラム等を記憶する。ＲＡＭ６８は、Ａ／Ｄ変換部６３から与えられるデータ信号、劣化演算部６４２による劣化診断結果等を一時的に格納する。
【００６５】
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７０の運転が開始されると、上流側ポンプ２１の駆動も開始され、潤滑オイル７１の一部がオイル取り出し孔７２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管路２０１、第２管路２０２を経て、オイルクーラ３０へ導かれる。このオイルクーラ３０で、被検査オイルは５０℃程度以下に冷却される。しかる後、被検査オイルは第３管路２０３を経て検査手段Ｔへ送られ、オイル供給接続部４０ｉｎを通してサンプリング油槽４０へ供給される（図３参照）。
【００６６】
続いて、図５に示すように、被検査オイルは第１の液槽４２に一時的に貯留される。この際、光学測定に悪影響を与えることがある不純物が第１の液槽に沈殿される。そして、被検査オイルの液面ＯＬがＶ字型溢出部４１１の最深部４１２まで達すると、被検査オイルは誘油針４４の表面に沿って滴下する態様で、仕切り板４１の最深部４１２からオイル通路５２の入口部５２ｉｎへ適量ずつ誘導される（図１０も参照）。
【００６７】
その後、被検査オイルは、流量調節ネジ５２８で流量を規制されながらオイル通路５２を通過する。この際、図９（ｂ）に示すように、先ず第１ブロック５１Ａの第１発光素子５３Ａ、続いて第２ブロック５１Ｂの第２発光素子５３Ｂから、それぞれ異なる波長の検査光の照射を受ける。これら検査光は、被検査オイルを透過した後に各々第１受光素子５４Ａ及び第２受光素子５４Ｂにて受光される。この受光データに基づき、処理演算部６０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。
【００６８】
オイル通路５２の出口部５２ｏｕｔから排出された被検査オイルは、サンプリング油槽４０のオイル排出接続部４０ｏｕｔからオイル循環系統２０の第４管路２０４へ送られる。そして、下流側ポンプ２５の動作により第５管路２０５を経て、オイル戻し孔７３を介してエンジン７０に戻される。以下、かかる動作が、エンジン７０の運転期間中継続されるものである。
【００６９】
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７０の運転を停止することなく、潤滑オイル７１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。すなわち、潤滑オイル７１の温度や環境温度の影響を受けて劣化度合いを誤判定するといった不具合を抑制することができる。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６５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、発光素子５３及び受光素子５４と潤滑オイル（被検査オイル）とを直接接触させるに等しい構成であるので、光ファイバ等を用いて光学系を構築する必要もなく、センサ構成を簡素化することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
［１］図１に示した実施形態では１組の発光素子及び受光素子を用いた例を、図３以下に示した実施形態では、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。これに限らず、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。
【００７２】
［２］上記実施形態では、ブロック１３、５１にオイル通路５２を形成する例を示したが、オイル通路は必ずしもブロック内に形成しなくとも良い。例えば、図３以下に示した実施形態において、オイル循環系統２０を構成する管路に、被検査オイルを所定の流量で通過させ得る部分を形成してこれをオイル通路とし、そこに発光素子及び受光素子を対向配置するようにしても良い。
【００７３】
［３］図３以下に示した実施形態では、エンジン７０を挙げたが、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、本発明に係る液体検査装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る液体検査装置１の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図２】（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。
【図３】本発明に係る液体検査装置が適用された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。
【図４】検査ユニット５０が設置されたサンプリング油槽４０を示す一部破断斜視図である。
【図５】図４の側断面図である。
【図６】（ａ）は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向の側面図である。
【図７】ブロックに対する発光素子及び受光素子の組み付け状態を説明するための分解斜視図である。
【図８】（ａ）はブロックに対する発光素子及び受光素子の組み付け状態を示す透視斜視図、（ｂ）は上面透視図をそれぞれ示している。
【図９】（ａ）は、第１ブロック５１Ａと、これと同様の構成を有する第２ブロック５１Ｂとの組み付け状態を示す透視斜視図であり、（ｂ）は透視側面図である。
【図１０】検査ユニット５０の側面図である。
【図１１】処理演算部６０の構成を示すブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】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】
【００７５】
Ｌ 被検査液体
１ 液体検査装置
１１ 液体貯留部
１２ 液体通路
１３ ブロック
１４ 発光素子
１５ 受光素子
１６ 制御演算部（演算手段）
１７ 表示部
１８ 回収タンク
Ｓ 潤滑オイルの劣化診断装置
２０ オイル循環系統
３０ オイルクーラ３０
４０ サンプリング油槽
４０ｉｎ オイル供給接続部
４０ｏｕｔ オイル排出接続部
４１ 仕切り板
４１１ 溢出部
４１２ 最深部
４２１ オイル供給孔
４３１ オイル排出孔
４２ 第１の液槽
４３ 第２の液槽
４４ 誘油針（導液手段）
５０ 検査ユニット
５００ 金属基板（温度調節が可能な基板）
５１ ブロック
５１Ａ 第１ブロック
５１Ｂ 第２ブロック
５２ オイル通路
５３ 発光素子
５３Ａ〜５３Ｄ 第１〜第４発光素子
５４ 受光素子
５４Ａ〜５４Ｄ 第１〜第４受光素子
５５ 温度補正用ブロック
５５Ａ 第３ブロック
５５Ｂ 第４ブロック
５６ ペルチェ素子
６０ 処理演算部
７０ エンジン
７１ 潤滑オイル（被検査液体）
７２ オイル取り出し孔
７３ オイル戻し孔
Ｔ 検査手段（液体検査装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑オイル等の被検査液体に所定波長の検査光を照射し、その透過光を検出することで、当該液体の劣化度合い等についての評価パラメータを導出する液体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業用や機械装置用に用いられる溶液類やオイル類、或いは清涼飲料水等の各種液体の成分判定、品質管理、劣化診断等のために、当該液体に所定波長の検査光を照射すると共にその透過光を検出し、所定の評価パラメータを導出することがある。例えばコージェネレーションシステム（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において使用される潤滑オイルの劣化診断は、その用途の一つである。潤滑オイルは、エンジンの使用により劣化し、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。但し、徒に交換したのでは省資源やコストの観点から好ましくない。従って、その交換時期の見極めのために、潤滑オイルの劣化診断が必要となる。
【０００３】
従来、潤滑オイルの劣化度合いを判定するオイル劣化センサとしては、例えば特許文献１に開示されているような、異なる２波長の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。また、特許文献２には、耐熱性に優れる光ファイバを用いて検査光をエンジン内のオイルに照射し、光ファイバを介してその透過光を受光する劣化診断装置が開示されている。
【特許文献１】特許第２９６３３４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、上記のような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。すなわち、発光素子は温度変化により出力光量が変化し、受光素子は光電変換出力電流が変化する。例えば内燃機関の潤滑オイルを被検査液体とする場合、該潤滑オイルは高温になるので、特許文献１のようにオイル劣化のためにエンジンに発光素子及び受光素子を組み付けた場合、真の劣化度合いにマッチした吸光度又は透過光量が得られず、誤判定を行ってしまうことが考えられる。特許文献２のように光ファイバを用いれば、温度変化の影響が及ばないようにすることができるが、複雑な伝送光学系の構築が必要になると共に、当該伝送光学系における伝送損失が要因となって誤判定を行ってしまうことも考えられる。
【０００５】
そこで、潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行った上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻す手法が、上記の不具合を解消するための手段として挙げられる。しかし、このような手法を採用する場合において、被検査液体としての潤滑オイルの循環を確保しつつ、安定的に前記検査光の投受光を行うことが可能な液体検査装置の開発が肝要となる。本発明は、このような液体検査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】
本発明の請求項１に係る液体検査装置は、検査すべき被検査液体が貯留される液体貯留部と、前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路が形成されたブロックと、前記液体通路に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子と、前記発光素子に対向するように前記液体通路に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量に基づいて、前記被検査液体についての評価パラメータを導出する演算手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、被検査液体が一時的に液体貯留部へ貯留された上で液体通路へ導かれるので、被検査液体を液体通路へ途切れることなく安定的に供給し、所定の流量で液体通路を常時通過させることが可能となる。そして、前記液体通路を挟んで発光素子と受光素子とが対向配置されていることから、液体通路を通過する被検査液体に対して、検査光の投受光を直接的に行うことができる。
【０００８】
上記構成において、前記液体貯留部に貯留された被検査液体を前記液体通路へ導く導液手段をさらに備えることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、導液手段により被検査液体の液体通路に対する供給量を制御することが可能となるので、溢れ出し等を生じさせることなく、被検査液体が確実に液体通路を通過するように構成できる。
【０００９】
この場合、前記液体貯留部を構成する第１の液槽と、前記ブロックが収容される第２の液槽とを備え、前記第１の液槽には貯留された被検査液体の溢出部が設けられ、前記ブロックは、前記液体通路が上下方向に延在し、且つ前記液体通路の入口が前記溢出部よりも下方に位置するように前記第２の液槽に配置され、前記導液手段は、前記溢出部と前記液体通路の入口との間を橋絡し前記被検査液体をその表面に沿って適量誘導する棒状部材からなり、前記第２の液槽の底面には、前記液体通路を通過した前記被検査液体を回収するための排出口が設けられている構成とすることができる（請求項３）。
【００１０】
この構成によれば、重力を利用した簡素な構成でオイル通路へ被検査オイルを確実に導くことができる。また、被検査液体に光学測定に悪影響を与えることがある不純物が含まれていることが予定される場合に、第１の液槽に沈殿させた上で被検査オイルをオイル通路へ導けるので、一層正確なオイル劣化判定を行うことができる。
【００１１】
上記いずれかの構成において、前記ブロックが、温度調節が可能な基板に取り付けられていることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、前記ブロックの温度調節を行うことが可能となるので、発光素子及び受光素子に対して外気温等の影響が及ばないようにすることができる。
【００１２】
また、上記いずれかの構成において、所定の第１波長の検査光を発生する第１発光素子と、その検査光を受光する第１受光素子とからなる第１のセンサ対と、前記第１波長とは異なる第２波長の検査光を発生する第２発光素子と、その検査光を受光する第２受光素子とからなる第２のセンサ対とを含み、前記第１のセンサ対が前記液体通路の上流側に、前記第２のセンサ対が前記液体通路の下流側に各々配置されている構成とすることができる（請求項５）。この構成によれば、互いに異なる２波長の検査光を用いて被検査液体の評価パラメータを導出するセンサ構成、例えば潤滑オイルの劣化診断を行うためのセンサ構成を、簡単に構築することができる。
【００１３】
この場合、前記第１波長の参照光を発生する第３発光素子及び前記第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、これら参照光を前記オイル通路に相当する空気層を介してそれぞれ受光する第３受光素子及び第４受光素子とからなる温度補正用センサ対をさらに備えることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、温度補正用センサ対の出力に基づき温度補正を行うことで、より温度の影響を受けず正確に被検査液体の評価パラメータを導出することができる。
【００１４】
上記いずれかの構成において、前記被検査液体が潤滑オイルであり、前記演算手段は、前記潤滑オイルの劣化度合いに関するパラメータを導出することが望ましい（請求項７）。この構成によれば、例えば潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行い、当該潤滑オイルの劣化診断に関するパラメータを取得した上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻すという診断装置を簡単に構築できるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る液体検査装置によれば、被検査液体を液体通路へ途切れることなく安定的に供給し、所定の流量で液体通路を常時通過させつつ、発光素子及び受光素子により被検査液体に対して検査光の投受光を直接的に行うことができる。このため、被検査液体の循環を確保しつつ、安定的に前記検査光の投受光を行うことが可能となる。従って、例えばエンジンの潤滑オイルの劣化診断を行う場合において、潤滑オイルの一部をエンジンから抜き出し、熱の影響を受けない環境下で発光素子及び受光素子による直接的な検査光の投受光を行った上で、抜き出した潤滑オイルをエンジンに戻すという劣化診断システムを、簡単な構成で構築できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本発明の実施形態に係る液体検査装置１の全体構成を概略的に示す構成図である。この液体検査装置１は、液体貯留部１１、液体通路１２が形成されたブロック１３、液体通路１２に臨んで配置された発光素子１４、発光素子１４に対向するように液体通路１２に臨んで配置された受光素子１５、制御演算部１６（演算手段）、表示部１７及び回収タンク１８を備えて構成されている。
【００１７】
液体貯留部１１は、検査すべき被検査液体Ｌが貯留される漏斗状の容器である。この液体貯留部１１の上端開口部からは、供給管１１１及び開閉弁１１２を備えた液体供給機構から、被検査液体Ｌが順次供給される。また、液体貯留部１１の下端部には、導管１１３と調整弁１１４とからなる導液手段が設けられている。被検査液体Ｌは、調整弁１１４により流量を調整されつつ、液体通路１２の入口部１２ｉｎへ導かれる。
【００１８】
ブロック１３は金属プレートからなり、液体通路１２は該ブロック１３に直径が数ミリ程度の貫通孔を上下方向に穿孔することにより形成されている。この液体通路１２の上端が被検査液体Ｌの入口部１２ｉｎとされ、また下端部が出口部１２ｏｕｔとされ、かかる液体通路１２内を被検査液体Ｌが通過するようになっている。出口部１２ｏｕｔには流量調整ネジ１２１が螺合され、液体通路１２を通過する被検査液体Ｌの流量が調整可能とされている。このような液体通路１２に互いに対向して臨むように、発光素子１４及び受光素子１５のための収納スペースがブロック１３内に設けられている。
【００１９】
発光素子１４は、所定波長の検査光を発生するＬＥＤ等からなり、液体通路１２を横切る方向に向けて検査光を放射する。受光素子１５は、発光素子１４が発する検査光の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り、発光素子１４にその受光部が対向するように液体通路１２に臨んで配置される。
【００２０】
制御演算部１６は、発光素子１４の点灯制御並びに受光素子１５の受光制御を行う。また、制御演算部１６は、受光素子１５の受光量に基づいて、被検査液体Ｌについての評価パラメータを導出する。例えば、吸光度若しくは透過光量に基づき、被検査液体Ｌの汚濁度、劣化度合い等を求める演算を行う。表示部１７は液晶パネル等からなり、制御演算部１６による評価パラメータの演算結果等が表示される。
【００２１】
回収タンク１８は、ブロック１３の下方に配置され、液体通路１２を通過し出口部１２ｏｕｔから排出される被検査液体Ｌを受け取る。回収タンク１８の底面には、排出管１８１及び開閉弁１８２が備えられ、被検査液体Ｌを他の配管系統へ流通させたり、或いは被検査液体Ｌを取り出した機器類へ戻したりすることが可能とされている。
【００２２】
以上の通り構成された液体検査装置１によれば、供給管１１１から供給される被検査液体Ｌは、一時的に液体貯留部１１へ貯留された上で液体通路１２へ途切れることなく安定的に導かれる。そして、調整弁１１４及び流量調整ネジ１２１により設定された流量で、被検査液体Ｌは液体通路１２を通過する。その際、発光素子１４から検査光が照射され、被検査液体Ｌを透過した検査光が受光素子１５にて受光される。このときの受光素子１５の受光量に基づいて、制御演算部１６により被検査液体Ｌについての評価パラメータが導出され、その結果が表示部１７で表示される。一方、体通路１２を通過した被検査液体Ｌは、回収タンク１８により回収されるものである。従って、被検査液体Ｌの流通を確保しつつ、光ファイバ等を用いることなく、安定的に検査光の投受光を行うことができる。
【００２３】
ところで、発光素子１４及び受光素子１５は、環境温度により出力特性が変化する。図２（ａ）は、一般的な受光素子の温度特性を示すグラフ、図２（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、被検査液体Ｌが常温から大きく外れた高温若しくは低温であったり、外気温が著しく高温若しくは低温であったりした場合、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、正確にパラメータを算出できない懸念がある。しかし、本実施形態に係る液体検査装置１によれば、液体貯留部１１及び／又はブロック１３を常温に維持させる温度維持手段（加熱素子や冷却素子等）を付設することで、簡単に温度の影響を除外することができるという利点がある。
【００２４】
続いて、本発明に係る液体検査装置を、潤滑オイルの劣化診断装置に組み入れた実施形態について説明する。図３は、本発明に係る液体検査装置が適用された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７０に使用されている潤滑オイル７１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、オイルクーラ３０及び検査手段Ｔ（液体検査装置）を備えて構成されている。
【００２５】
エンジン７０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７０の内部には潤滑オイル７１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７０には、潤滑オイル７１の一部を被検査オイル（上述の「被検査液体Ｌ」に相当する）として抜き出すためのオイル取り出し孔７２と、検査後の前記被検査オイルをエンジン７０に戻すためのオイル戻し孔７３とが備えられている。
【００２６】
オイル循環系統２０は、エンジン７０のオイル取り出し孔７２から潤滑オイル７１の一部を被検査オイルとして抜き出し、オイルクーラ３０及び検査手段Ｔ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７０のオイル戻し孔１３に戻すものである。オイルクーラ３０は、前記循環経路の上流側に配置され、検査手段Ｔはオイルクーラ３０よりも循環経路の下流側に配置されている。
【００２７】
オイル循環系統２０は、被検査オイルを強制循環させるための上流側ポンプ２１と下流側ポンプ２５とを含む。また、オイル循環系統２０は、オイル取り出し孔１２と上流側ポンプ２１との間を接続する第１管路２０１、上流側ポンプ２１とオイルクーラ３０との間を接続する第２管路２０２、オイルクーラ３０と検査手段Ｔとの間を接続する第３管路２０３、検査手段Ｔと下流側ポンプ２５との間を接続する第４管路２０４及び下流側ポンプ２５とオイル戻し孔１３との間を接続する第５管路２０５を含む。これら第１〜第５管路２０１〜２０５は、樹脂パイプから構成される。さらに、被検査オイルの循環若しくは停止を各所で行わせるために、第１管路２０１には第１開閉弁２２が、第３管路２０３の検査手段Ｔ寄りには第２開閉弁２３が、第４管路２０４の検査手段Ｔ寄りには第３開閉弁２４がそれぞれ配置されている。
【００２８】
このようなオイル循環系統２０がエンジン７０に付設されている結果、エンジン７０の運転中において、上流側ポンプ２１の動作により潤滑オイル７１の一部がオイル取り出し孔７２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、オイルクーラ３０と検査手段Ｔとを順次経由して冷却工程及び検査工程を経た後、下流側ポンプ２５の動作によりオイル戻し孔７３に戻される。
【００２９】
オイルクーラ３０は、エンジン７０からの抜き出し時には例えば９０〜１１０℃程度の高温である被検査オイルを、５０℃程度以下に冷却するものである。このオイルクーラ３０は、伝熱性に優れた金属パイプ（銅パイプ等）を螺旋状に巻回してなるパイプコイル３１と、このパイプコイル３１を横倒し状態で収納する水槽３２とを備えている。パイプコイル３１の入口端３１１は、第２管路２０２の終端と接続され、パイプコイル３１の出口端３１２は、第３管路２０３の始端と接続されている。また、水槽３２には水入口３２１と水出口３２２とが設けられ、冷却水を水槽３２に循環させることで高温のパイプコイル３１（被検査オイル）を水冷できるようになっている。
【００３０】
検査手段Ｔ（上述の「液体検査装置１」に相当する）は、オイルクーラ３０にて冷却された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。この検査手段Ｔは、サンプリング油槽４０と、サンプリング油槽４０内に設置される検査ユニット５０と、検査ユニット５０による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６０とを具備している。
【００３１】
サンプリング油槽４０は、漏油受け台４５の底面上に据え付けられ、被検査オイルが受け入れられるオイル供給接続部４０ｉｎと、検査後の被検査オイルが排出されるオイル排出接続部４０ｏｕｔとが備えられている。オイル供給接続部４０ｉｎには、第２開閉弁２３を介して第３管路２０３の終端が接続されている。また、オイル排出接続部４０ｏｕｔには、第３開閉弁２４を介して第４管路２０４の始端が接続されている。なお、漏油受け台４５は、平板状のスペーサ４６を介してフレーム架台４７にて支持されている。
【００３２】
図４は検査ユニット５０が設置されたサンプリング油槽４０を示す一部破断斜視図、図５は図４の側断面図である。サンプリング油槽４０は、長方形の長側板４０１Ａ、４０１Ｂと略正方形の短側板４０２Ａ、４０２Ｂと、底板４０３とから形成された長方形の立体容器である。そして、サンプリング油槽４０の長手方向略中央部には仕切り板４１が立設されており、これによりサンプリング油槽４０の内部は、第１の液槽４２と第２の液槽４３との２つに区画されている。
【００３３】
第１の液槽４２は、オイルクーラ３０により冷却された被検査オイルを一時的に貯留する液体貯留部の役割を果たす。短側板４０２Ａには、オイル供給接続部４０ｉｎを通して被検査オイルを受け入れるオイル供給孔４２１が穿孔されており、該オイル供給孔４２１から第１の液槽４２へ被検査オイルが連続的に供給される。供給された被検査オイルは、第１の液槽４２に貯留される。なお、図５の符号ＯＬで示す一点鎖線は、被検査オイルの液面を表している。
【００３４】
第２の液槽４３には、検査ユニット５０が収納されると共に、第１の液槽４２から誘油針４４（導液手段）を介して被検査オイルが適量ずつ供給される。底板４０３の第２の液槽４３側には、オイル排出接続部４０ｏｕｔを通して被検査オイルを排出するオイル排出孔４３１が穿孔されており、検査ユニット５０で検査された後の被検査オイルをエンジン７０に戻すために順次排出される。
【００３５】
仕切り板４１は、その上側辺の中央部に、Ｖ字型に切り込まれた溢出部４１１が形成されている。このＶ字型溢出部４１１の最深部４１２を含む平面が、被検査オイルの貯留高さ限界（図５に示す液面ＯＬ）となる。
【００３６】
誘油針４４は、針金のような棒状部材からなり、Ｖ字型溢出部４１１と、後述する検査ユニット５０のブロック５１に設けられているオイル通路５２の入口部５２ｉｎとの間を橋絡し、被検査オイルの流通路の一部を構成する。誘油針４４の一端側４４１は、Ｖ字型溢出部４１１の最深部４１２で支持され、他端側４４２はＵ字型に湾曲された状態で入口部５２ｉｎに対向配置されている。オイル通路５２の入口部５２ｉｎは、Ｖ字型溢出部４１１の最深部４１２よりも低い高さ位置に設定されており、誘油針４４は、入口部５２ｉｎに向けて下側に傾斜して配置されている。この結果、被検査オイルの液面ＯＬがＶ字型溢出部４１１の最深部４１２まで達したときに、被検査オイルは誘油針４４の表面に沿って滴下する態様で、最深部４１２から入口部５２ｉｎへ適量ずつ誘導されるようになる。
【００３７】
検査ユニット５０は、被検査オイルに所定の検査光を照射して劣化診断のための光量データを取得するためのユニットである。この検査ユニット５０は、角柱状のブロック５１と、このブロック５１の内部に形成されているオイル通路５２と、温度補正用ブロック５５と、これらブロックを搭載する例えば銅板からなる金属基板５００と、該金属基板５００を温度調節するペルチェ素子５６とを含んでいる。
【００３８】
図７〜図９に基づき後述するが、ブロック５１には、オイル通路５２を通過する被検査オイルに直接検査光を照射する発光素子５３と、前記被検査オイルを透過した前記検査光を直接受光する受光素子５４とが組み付けられる。なお、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いる関係上、ブロック５１は、第１波長の検査光の投受光を行わせるための第１ブロック５１Ａと、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第２ブロック５１Ｂとが積層されて成る。
【００３９】
図６（ａ）は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）の外観斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢印Ａ方向の側面図である。ブロック５１は、角柱状に成形された真ちゅうのような金属からなり、その長手方向に沿ってトンネル状に穿孔された発光素子受容孔５１１と、長手方向中央付近に上下方向に設けられた受光素子受容孔５１２と、受光素子受容孔５１２に隣接して設けられたオイル通路５２とを具備している。
【００４０】
発光素子受容孔５１１は、円柱型の空洞からなり、一端側がブロック５１の端縁に開口し、他端側が受光素子受容孔５１２にまで達している。受光素子受容孔５１２は、矩形の溝孔からなり、ブロック５１の上面に開口を有する。オイル通路５２（第１ブロック５１Ａのオイル通路５２Ａ）は、ブロック５１を上下方向に貫通する筒状の貫通孔からなり、発光素子受容孔５１１の他端側と受光素子受容孔５１２の片面との間に挟まれる位置に配置されている。
【００４１】
オイル通路５２Ａは、被検査オイルを所定の流量で通過させるものであって、図６（ｂ）に示すように、入口部５２ｉｎにオイルの流入を容易とするために形成されたフィレット加工部５２１と、フィレット加工部５２１から発光素子受容孔５１１の上縁に至る上側通路５２２と、発光素子受容孔５１１の下縁から下側出口５２４へ至る下側通路５２３とからなる。また、オイル通路５２Ａの中間部（上側通路５２２と下側通路５２３との間）として、発光素子受容孔５１１が利用されている。なお、第２ブロック５１Ｂにも、フィレット加工部を除いて同様なオイル通路が形成されている。
【００４２】
図７、図８は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）に対する発光素子５３（第１発光素子５３Ａ）及び受光素子５４（第１受光素子５４Ａ）の組み付け状態を説明するための図であって、図７は分解斜視図、図８（ａ）は組み付け状態を示す透視斜視図、図８（ｂ）は上面透視図をそれぞれ示している。発光素子５３は、ＬＥＤ等の半導体発光素子チップが透光性を有する樹脂材料で砲弾型にレンズモールドされてなる本体部５３０と、本体部５３０から延出されたリード５３１とから成る。受光素子５４は、発光素子５３が発する光の波長に感度を有するシリコンフォトダイオード等が透光性を有する樹脂材料で薄肉の箱形にモールドされてなる本体部５４０と、本体部５４０から延出されたリード５４１とから成る。
【００４３】
図８に示すように、発光素子５３（本体部５３０）は、ブロック５１の発光素子受容孔５１１へ密に挿入される。また、受光素子５４（本体部５４０）は、その受光面が発光素子５３と対向するように、受光素子受容孔５１２へ密に挿入される。図８（ｂ）に示したように、発光素子５３の先端面と受光素子５４の受光面との間は、オイル通路５２の直径に相当する長さだけ離間して対向されている。従って、オイル通路５２を通過しつつある被検査オイルに対して、レンズや光ファイバ等の他の光学系を介することなく、発光素子５３から直接検査光を照射し、そして被検査オイルを透過した検査光を受光素子５４にて直接受光することが可能とされている。
【００４４】
図９（ａ）は、上述の第１ブロック５１Ａと、これと同様の構成を有する第２ブロック５１Ｂとの組み付け状態を示す透視斜視図であり、図９（ｂ）は透視側面図である。第２ブロック５１Ｂには、第１発光素子５３Ａとは異なる波長の検査光を発する第２発光素子５３Ｂと、この検査光を受光する第２受光素子５４Ｂとが収納されている。図９（ｂ）に示したように、第２ブロック５１Ｂにもオイル通路５２Ｂが形成されており、第１ブロック５１Ａのオイル通路５２Ａと連通されるように２つのブロックが積層されることで、第１ブロック５１Ａの上端面を入口部５２ｉｎとし、第２ブロック５１Ｂの下端面を出口部５２ｏｕｔとする１本のオイル通路５２が形成されている。
【００４５】
第２ブロック５１Ｂのオイル通路５２Ｂは、第１ブロック５１Ａの下側出口５２４（図６（ｂ）参照）と対向する入口５２５から発光素子受容孔５１１の上縁に至る上側通路５２６と、発光素子受容孔５１１の下縁からオイル通路５２の出口部５２ｏｕｔへ至る下側通路５２７とからなる。また、オイル通路５２Ｂの中間部（上側通路５２６と下側通路５２７との間）として、発光素子受容孔５１１が利用されている。
【００４６】
オイル通路５２の出口部５２ｏｕｔには、オイル通路５２を通過する被検査オイルの流量を適量に調節するための流量調節ネジ５２８が螺合されている。すなわち、下側通路５２７の内周壁にはネジ溝が刻設されており、該ネジ溝への螺合度合いを調整することで、オイル通路５２を流れる被検査オイルの流量調整が可能とされている。
【００４７】
図１０も参照して、被検査オイルの流れについて説明する。誘油針４４の表面に沿って一端側４４１から他端側４４２へ滴下しブロック５１まで導かれた被検査オイルは、他端側４４２のＵ字型湾曲部下端からオイル通路５２の入口部５２ｉｎ（フィレット加工部５２１）へ滴下される。入口部５２ｉｎから導入された被検査オイルは、第１ブロック５１Ａの上側通路５２２を経由して第１発光素子５３Ａと第１受光素子５４Ａとの間の空隙部５１１Ａを満たし、下側通路５２３を経て下側出口５２４へ至る。その後被検査オイルは、第２ブロック５１Ｂの入口５２５へ導入され、上側通路５２６を経由して第２発光素子５３Ｂと第２受光素子５４Ｂとの間の空隙部５１１Ｂを満たし、下側通路５２７を経て、流量調節ネジ５２８で流量を規制されながらオイル通路５２の出口部５２ｏｕｔから排出される。しかる後、被検査オイルは、オイル排出孔４３１からオイル循環系統２０（第４管路２０４）に戻されるものである（図５、図３参照）。
【００４８】
図１０に示すように、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ及び第２ブロック５１Ｂ）は、密接して積層された状態で金属基板５００の表面側下端付近に取り付けられている。一方、金属基板５００の裏面側下端付近には、温度補正用ブロック５５が取り付けられている。この温度補正用ブロック５５は、第２ブロック５１Ｂと同様の構成を備える、第３ブロック５５Ａ及び第４ブロック５５Ｂからなる。そして、第１発光素子５３Ａの発光波長を第１波長とするとき、第１波長の参照光を発生する第３発光素子と、この第１波長の参照光を前記オイル通路５２のサイズに相当する空気層を介して受光する第３受光素子（いずれも図略）とからなる温度補正用センサ対が第３ブロック５５Ａに内蔵されている。また、第２発光素子５３Ｂの発光波長を第２波長とするとき、第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、この第２波長の参照光を前記オイル通路５２のサイズに相当する空気層を介して受光する第４受光素子（いずれも図略）とからなる温度補正用センサ対が第４ブロック５５Ｂに内蔵されている。
【００４９】
温度補正用ブロック５５とブロック５１とがこのような配置関係とされていることから、両者は熱的に結合されている。従って、温度補正用ブロック５５の第３発光素子及び第３受光素子による投受光結果、並びに第４発光素子及び第４受光素子による投受光結果を参照することで、ブロック５１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。
【００５０】
金属基板５００の裏面側上端付近には、ペルチェ素子５６が取り付けられている。このペルチェ素子５６は、金属基板５００を常温（４０℃〜２０℃程度）に温度調節することで、ブロック５１及び温度補正用ブロック５５を可及的に常温に維持させるものである。なお外気温の変動が小さい場合やオイルクーラ３０で被検査オイルの冷却効果が十分に担保されている場合は、このペルチェ素子５６の使用を省略することができる。また、金属基板５００に対する外気温の影響を抑制するために、金属基板５００の表面にシリコン樹脂膜等を形成しても良い。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓでは、オイルクーラ３０で被検査オイルを冷却した後に、ブロック５１へ導くようにしている。さらに、ペルチェ素子５６により、ブロック５１を常温に維持させる機能も付加されている。従って、潤滑オイル７１がエンジン７０内で高温になっていたとしても、発光素子５３及び受光素子５４が影響を受けない温度まで冷却された状態で、被検査オイルを検知部まで導くことが可能となる。
【００５２】
先に図２（ａ）、（ｂ）で説明したように、一般的な発光素子及び受光素子には環境温度により出力特性が変化する。従って、被検査オイルが高温のままで発光素子５３及び受光素子５４による検知部まで導入された場合、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、本実施形態に係る潤滑オイルの劣化診断装置Ｓによれば、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。
【００５３】
続いて、処理演算部６０について説明する。図１０は、処理演算部６０の構成を示すブロック図である。この処理演算部６０は、ドライバ６１Ａ〜６１Ｄ、Ｉ／Ｖ（電流／電圧）変換部６２Ａ〜６２Ｄ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部６３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６４、通信部６５、表示部６６、ＲＯＭ（Read Only Memory）６７及びＲＡＭ（Random Access Memory）６８を備えて構成されている。
【００５４】
ドライバ６１Ａ〜６１Ｄは、第１ブロック５１Ａ、第２ブロック５１Ｂ、第３ブロック５５Ａ及び第４ブロック５５Ｂにそれぞれ備えられている第１発光素子５３Ａ、第２発光素子５３Ｂ、第３発光素子５３Ｃ及び第４発光素子５３Ｄを、後述するＣＰＵ６４の測定制御部６４３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。発光波長の一例を挙げると、例えば第１発光素子５３Ａは８７０ｎｍ（第１波長）、第２発光素子５３Ｂは９５０ｎｍ（第２波長）、第３発光素子５３Ｃは８７０ｎｍ（第１波長）、第４発光素子５３Ｄは９５０ｎｍ（第２波長）を選択することができる。
【００５５】
Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄは、第１受光素子５４Ａ、第２受光素子５４Ｂ、第３受光素子５４Ｃ及び第４受光素子５４Ｄ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６２Ａ、６２Ｂから出力される電圧信号は、第１発光素子５３Ａ及び第２発光素子５３Ｂ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６２Ｃ、６２Ｄから出力される電圧信号は、第３発光素子５３Ｃ及び第４発光素子５３Ｄ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。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換部６３は、Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄ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ＣＰＵ６４へ向けて出力する。
【００５７】
ＣＰＵ６４は、処理演算部６０各部の動作制御を行うもので、機能的に温度補正部６４１、劣化演算部６４２及び測定制御部６４３を備えて構成されている。温度補正部６４１は、温度補正用ブロック５５に対応するＩ／Ｖ変換部６２Ｃ、６２Ｄ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６２Ａ、６２Ｂからの出力信号をそれぞれの検査光波長（第１波長及び第２波長）において温度補正する演算を行う。すなわち、第１波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ａの出力信号は、同じ第１波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｃの出力信号で補正され、第２波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｂの出力信号は、同じ第２波長が用いられたＩ／Ｖ変換部６２Ｄの出力信号で補正されるものである。
【００５８】
劣化演算部６４２は、Ｉ／Ｖ変換部６２Ａ、６２Ｂ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。
【００５９】
測定制御部６４３は、所定の測定プログラムに則りドライバ６１Ａ〜６１Ｄ及びＩ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄによる測定動作を制御する。具体的には、ドライバ６１Ａ〜６１Ｄ及びＩ／Ｖ変換部６２Ａ〜６２Ｄ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５３Ａ〜５３Ｄ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５４Ａ〜５４Ｄから光電変換信号（測定データ）を取得させる。
【００６０】
図１２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７０の運転時間と潤滑オイル７１（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７０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６４２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。
【００６１】
図１３は、温度補正部６４１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６２Ａ、６２Ｂ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、温度補正用ブロック５５に対応するＩ／Ｖ変換部６２Ｃ、６２Ｄ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。
【００６２】
本実施形態では、オイルクーラ３０による被検査オイルの冷却、ペルチェ素子５６によるブロック５１の温度維持に加え、温度補正部６４１による上記のような温度補正処理も実行している。従って、被検査オイルの保有熱や外気温の影響を高度に除外して、発光素子及び受光素子を用いた被検査オイルの劣化診断測定を行うことができる。
【００６３】
図１１に戻って、通信部６５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６４２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６６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。
【００６４】
ＲＯＭ６７は、当該劣化診断装置Ｓの動作プログラム等を記憶する。ＲＡＭ６８は、Ａ／Ｄ変換部６３から与えられるデータ信号、劣化演算部６４２による劣化診断結果等を一時的に格納する。
【００６５】
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７０の運転が開始されると、上流側ポンプ２１の駆動も開始され、潤滑オイル７１の一部がオイル取り出し孔７２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管路２０１、第２管路２０２を経て、オイルクーラ３０へ導かれる。このオイルクーラ３０で、被検査オイルは５０℃程度以下に冷却される。しかる後、被検査オイルは第３管路２０３を経て検査手段Ｔへ送られ、オイル供給接続部４０ｉｎを通してサンプリング油槽４０へ供給される（図３参照）。
【００６６】
続いて、図５に示すように、被検査オイルは第１の液槽４２に一時的に貯留される。この際、光学測定に悪影響を与えることがある不純物が第１の液槽に沈殿される。そして、被検査オイルの液面ＯＬがＶ字型溢出部４１１の最深部４１２まで達すると、被検査オイルは誘油針４４の表面に沿って滴下する態様で、仕切り板４１の最深部４１２からオイル通路５２の入口部５２ｉｎへ適量ずつ誘導される（図１０も参照）。
【００６７】
その後、被検査オイルは、流量調節ネジ５２８で流量を規制されながらオイル通路５２を通過する。この際、図９（ｂ）に示すように、先ず第１ブロック５１Ａの第１発光素子５３Ａ、続いて第２ブロック５１Ｂの第２発光素子５３Ｂから、それぞれ異なる波長の検査光の照射を受ける。これら検査光は、被検査オイルを透過した後に各々第１受光素子５４Ａ及び第２受光素子５４Ｂにて受光される。この受光データに基づき、処理演算部６０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。
【００６８】
オイル通路５２の出口部５２ｏｕｔから排出された被検査オイルは、サンプリング油槽４０のオイル排出接続部４０ｏｕｔからオイル循環系統２０の第４管路２０４へ送られる。そして、下流側ポンプ２５の動作により第５管路２０５を経て、オイル戻し孔７３を介してエンジン７０に戻される。以下、かかる動作が、エンジン７０の運転期間中継続されるものである。
【００６９】
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７０の運転を停止することなく、潤滑オイル７１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。すなわち、潤滑オイル７１の温度や環境温度の影響を受けて劣化度合いを誤判定するといった不具合を抑制することができる。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６５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、発光素子５３及び受光素子５４と潤滑オイル（被検査オイル）とを直接接触させるに等しい構成であるので、光ファイバ等を用いて光学系を構築する必要もなく、センサ構成を簡素化することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
［１］図１に示した実施形態では１組の発光素子及び受光素子を用いた例を、図３以下に示した実施形態では、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。これに限らず、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。
【００７２】
［２］上記実施形態では、ブロック１３、５１にオイル通路５２を形成する例を示したが、オイル通路は必ずしもブロック内に形成しなくとも良い。例えば、図３以下に示した実施形態において、オイル循環系統２０を構成する管路に、被検査オイルを所定の流量で通過させ得る部分を形成してこれをオイル通路とし、そこに発光素子及び受光素子を対向配置するようにしても良い。
【００７３】
［３］図３以下に示した実施形態では、エンジン７０を挙げたが、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、本発明に係る液体検査装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る液体検査装置１の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図２】（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。
【図３】本発明に係る液体検査装置が適用された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。
【図４】検査ユニット５０が設置されたサンプリング油槽４０を示す一部破断斜視図である。
【図５】図４の側断面図である。
【図６】（ａ）は、ブロック５１（第１ブロック５１Ａ）の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向の側面図である。
【図７】ブロックに対する発光素子及び受光素子の組み付け状態を説明するための分解斜視図である。
【図８】（ａ）はブロックに対する発光素子及び受光素子の組み付け状態を示す透視斜視図、（ｂ）は上面透視図をそれぞれ示している。
【図９】（ａ）は、第１ブロック５１Ａと、これと同様の構成を有する第２ブロック５１Ｂとの組み付け状態を示す透視斜視図であり、（ｂ）は透視側面図である。
【図１０】検査ユニット５０の側面図である。
【図１１】処理演算部６０の構成を示すブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】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】
【００７５】
Ｌ 被検査液体
１ 液体検査装置
１１ 液体貯留部
１２ 液体通路
１３ ブロック
１４ 発光素子
１５ 受光素子
１６ 制御演算部（演算手段）
１７ 表示部
１８ 回収タンク
Ｓ 潤滑オイルの劣化診断装置
２０ オイル循環系統
３０ オイルクーラ３０
４０ サンプリング油槽
４０ｉｎ オイル供給接続部
４０ｏｕｔ オイル排出接続部
４１ 仕切り板
４１１ 溢出部
４１２ 最深部
４２１ オイル供給孔
４３１ オイル排出孔
４２ 第１の液槽
４３ 第２の液槽
４４ 誘油針（導液手段）
５０ 検査ユニット
５００ 金属基板（温度調節が可能な基板）
５１ ブロック
５１Ａ 第１ブロック
５１Ｂ 第２ブロック
５２ オイル通路
５３ 発光素子
５３Ａ〜５３Ｄ 第１〜第４発光素子
５４ 受光素子
５４Ａ〜５４Ｄ 第１〜第４受光素子
５５ 温度補正用ブロック
５５Ａ 第３ブロック
５５Ｂ 第４ブロック
５６ ペルチェ素子
６０ 処理演算部
７０ エンジン
７１ 潤滑オイル（被検査液体）
７２ オイル取り出し孔
７３ オイル戻し孔
Ｔ 検査手段（液体検査装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査すべき被検査液体が貯留される液体貯留部と、
前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路が形成されたブロックと、
前記液体通路に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子と、
前記発光素子に対向するように前記液体通路に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて、前記被検査液体についての評価パラメータを導出する演算手段と
を具備することを特徴とする液体検査装置。
【請求項２】
前記液体貯留部に貯留された被検査液体を前記液体通路へ導く導液手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体検査装置。
【請求項３】
前記液体貯留部を構成する第１の液槽と、前記ブロックが収容される第２の液槽とを備え、
前記第１の液槽には貯留された被検査液体の溢出部が設けられ、
前記ブロックは、前記液体通路が上下方向に延在し、且つ前記液体通路の入口が前記溢出部よりも下方に位置するように前記第２の液槽に配置され、
前記導液手段は、前記溢出部と前記液体通路の入口との間を橋絡し前記被検査液体をその表面に沿って適量誘導する棒状部材からなり、
前記第２の液槽の底面には、前記液体通路を通過した前記被検査液体を回収するための排出口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体検査装置。
【請求項４】
前記ブロックが、温度調節が可能な基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体検査装置。
【請求項５】
所定の第１波長の検査光を発生する第１発光素子と、その検査光を受光する第１受光素子とからなる第１のセンサ対と、
前記第１波長とは異なる第２波長の検査光を発生する第２発光素子と、その検査光を受光する第２受光素子とからなる第２のセンサ対とを含み、
前記第１のセンサ対が前記液体通路の上流側に、前記第２のセンサ対が前記液体通路の下流側に各々配置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検査装置。
【請求項６】
前記第１波長の参照光を発生する第３発光素子及び前記第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、
これら参照光を前記オイル通路に相当する空気層を介してそれぞれ受光する第３受光素子及び第４受光素子とからなる温度補正用センサ対をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の潤滑オイルの劣化診断装置。
【請求項７】
前記被検査液体が潤滑オイルであり、
前記演算手段は、前記潤滑オイルの劣化度合いに関するパラメータを導出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体検査装置。
【請求項１】
検査すべき被検査液体が貯留される液体貯留部と、
前記被検査液体を所定の流量で通過させる液体通路が形成されたブロックと、
前記液体通路に臨んで配置され所定波長の検査光を発生する発光素子と、
前記発光素子に対向するように前記液体通路に臨んで配置され、前記検査光を受光する受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて、前記被検査液体についての評価パラメータを導出する演算手段と
を具備することを特徴とする液体検査装置。
【請求項２】
前記液体貯留部に貯留された被検査液体を前記液体通路へ導く導液手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体検査装置。
【請求項３】
前記液体貯留部を構成する第１の液槽と、前記ブロックが収容される第２の液槽とを備え、
前記第１の液槽には貯留された被検査液体の溢出部が設けられ、
前記ブロックは、前記液体通路が上下方向に延在し、且つ前記液体通路の入口が前記溢出部よりも下方に位置するように前記第２の液槽に配置され、
前記導液手段は、前記溢出部と前記液体通路の入口との間を橋絡し前記被検査液体をその表面に沿って適量誘導する棒状部材からなり、
前記第２の液槽の底面には、前記液体通路を通過した前記被検査液体を回収するための排出口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体検査装置。
【請求項４】
前記ブロックが、温度調節が可能な基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体検査装置。
【請求項５】
所定の第１波長の検査光を発生する第１発光素子と、その検査光を受光する第１受光素子とからなる第１のセンサ対と、
前記第１波長とは異なる第２波長の検査光を発生する第２発光素子と、その検査光を受光する第２受光素子とからなる第２のセンサ対とを含み、
前記第１のセンサ対が前記液体通路の上流側に、前記第２のセンサ対が前記液体通路の下流側に各々配置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検査装置。
【請求項６】
前記第１波長の参照光を発生する第３発光素子及び前記第２波長の参照光を発生する第４発光素子と、
これら参照光を前記オイル通路に相当する空気層を介してそれぞれ受光する第３受光素子及び第４受光素子とからなる温度補正用センサ対をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の潤滑オイルの劣化診断装置。
【請求項７】
前記被検査液体が潤滑オイルであり、
前記演算手段は、前記潤滑オイルの劣化度合いに関するパラメータを導出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体検査装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−５１６７８（Ｐ２００８−５１６７８Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２８７０２（Ｐ２００６−２２８７０２）
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（５０６２８９７５６）伸和エンジニヤリング株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（５０６２８９７５６）伸和エンジニヤリング株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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