破片検出センサ
【課題】 流体中に混入した破片が微量であっても、高い検出確率で破片検出が可能な破片検出センサを提供する。
【解決手段】 この破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板５を備える。また、これら複数の平板５のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板５，５間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構９と、測定・判定手段１４とを備える。測定・判定手段１４は、平板５，５間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する。
【解決手段】 この破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板５を備える。また、これら複数の平板５のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板５，５間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構９と、測定・判定手段１４とを備える。測定・判定手段１４は、平板５，５間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑油などの液体中に混入した破片を検出する破片検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や航空機、ヘリコプタ等の潤滑油中に、エンジンやトランスミッション、軸受等の摩耗や破損によって生じた金属破片あるいは金属紛が混入していることを検出する装置として、メタルチェックセンサあるいはオイルチェックセンサあるいはデブリスセンサなどと呼ばれる金属片検出装置が提案されている（特許文献１〜５）。
このような金属片検出装置は、エンジンやギアボックス、軸受等の各種装置の健全性を検査する手段として使用され、検査対象の装置の各部位における劣化の情報をこれらの部位に破壊的な故障が生じる前に得ることが出来る。
【特許文献１】特開昭５５−０５２９４３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５３４５５号公報
【特許文献３】特開２０００−３２１２４８号公報
【特許文献４】特許２７０３５０２号公報
【特許文献５】特許２８６５８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、特に航空機用ジェットエンジンにおいて、その小型化と高速化が求められている。従来より、航空機用ジェットエンジンの主軸用軸受では、その転動体に金属材料が用いられてきたが、現状の転動体材料では更なる高速化が困難な状況にある。高速化に耐えうるためには、軸受の転動体を窒化珪素（Si3N4 ）等を原材料とするセラミック玉やセラミックころとする必要がある。また、ジェットエンジン用軸受にセラミック玉やセラミックころを適用した場合、大きく性能が向上し、ひいてはジェットエンジンの効率が向上し、環境負荷を軽減できる可能性がある。
一方、従来の金属片検出装置では、金属材料あるいは磁性材料あるいは導電性材料の破片のみ検出が可能であり、非金属，非磁性，非導電性を特徴とするセラミック材の検出は不可能であった。したがって、例えばセラミック製の転動体を使用した軸受の場合には、破壊的な故障が生じる前に、金属片検出装置を用いて転動体の劣化や損傷に関する情報を得ることができない。そのため、現状ではこの様な構成の軸受は、用途が限定された航空機にしか使用されていない。
【０００４】
このような課題を解決するものとして、流体中で２つの平板電極を対面させ、これら２つの平板電極のうちの少なくとも１つの平板電極を対面方向に動かすことで、２つの平板電極に破片を挟み込ませ、このときの２つの平板電極間隔の変化を、変位センサや静電容量の変化などによって検出する構成が考えられる。
【０００５】
しかし、上記構成の場合、平板電極を１回動作させることで１回の破片検出を行うので、微量な破片を検出する場合には検出確率が低くなるという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、流体中に混入した破片が微量であっても、高い検出確率で破片検出が可能な破片検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを備えたものである。
この構成によると、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板のうち、少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かし、測定・判定手段によりり平板間のギャップの距離を測定し、その測定値から破片の有無あるいは大きさや蓄積量を検出するようにしたため、流体中に混入した破片の状態を推定できる。とくに、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で複数の平板を並設し、その１つを平板並び方向に動かして、平板間に破片を挟み込ませるように構成しているので、破片を検出するための平板面積を増大させることができ、流体中に混入する破片が微量であっても１回の検出動作で破片を検出できる確率を高めることができる。
また、上記破片検出センサを自動車，航空機，ヘリコプタ等に組み込んだ場合、潤滑油中に混入した破片の状態をモニターすることができるため、故障の前兆あるいは故障の診断を行い、運転の停止や部品交換が必要なことを知らせることができる。また、検出した情報により、劣化や損傷から破壊的な故障が生じる前にその情報を得ることができる。
【０００８】
この発明において、前記測定・判定手段が、前記平板間のギャップの距離を変位センサで測定するものであっても良い。
【０００９】
この発明において、前記各平板が平板電極であって、前記測定・判定手段は、前記平板電極間のギャップの距離を静電容量で測定するものであっても良い。静電容量によると、簡単な構成で精度良く平板間のギャップの距離を測定することができる。
【００１０】
この発明において、各平板の表面に絶縁被膜が形成されていても良い。このように、平板の表面を絶縁被膜で被覆することにより、平板電極間に導電性の破片が挟み込まれた場合にも、その大きさを検出することが可能になる。また、平板電極の傾きによって、並設される平板電極の間で一部が接触状態になった場合でも、静電容量の変化を検出することができる。
【００１１】
この発明において、平板並び方向の両端に位置する平板電極に電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、直列の静電容量を測定してギャップ変化を検出するものであっても良い。
【００１２】
この発明において、平板電極が交互に測定電極になるように電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、並列の静電容量を測定してギャップ変化を検出する構成のものであっても良い。
【００１３】
この発明において、前記平板移動機構は、電磁式または油圧式または空圧式の直動アクチュエータを駆動源として平板を動かすものであっても良い。直動アクチュエータを用いると、回転駆動源を用いる場合と異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要で、破片検出センサを簡素でコンパクトな構成とできる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを設けたため、流体中に混入した破片が微量であっても、高い検出確率で破片検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この実施形態の破片検出センサの概略構成図を示す。この破片検出センサは、検査対象である流体中に混入する破片を検出する手段であって、図３のように、互いにバネ６の介在によって隙間を確保した状態で上下に重なるように並設された複数の平板５を備える。また、これら複数の平板５のうち少なくとも１つの平板５を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板５，５間に破片１３（図４）を挟み込ませる平板移動機構９と、平板５，５間のギャップの距離を測定することで、前記破片１３の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段１７とを備える。この破片検出センサの場合、潤滑油が検査対象の流体とされる。
【００１６】
前記複数の平板５と平板移動機構９はセンサユニット１に組み込まれる。このセンサユニット１は、検査対象である潤滑油を流す油路４ａが貫通して設けられたベース部材４を有し、油路４ａの一端には給油配管２が接続され、油路４ａの他端には排油配管３が接続されている。この場合、潤滑油は、給油配管２の油路２ａからベース部材４の油路４ａを経由し、排油配管３の油路３ａに流れる。例えば、給油配管２はエンジンやギアボックス、軸受等で使用された潤滑油が収集される配管に接続され、排油配管３はオイルタンクへの配管に接続される。
【００１７】
前記各平板５は、図２（Ａ），（Ｂ）に平面図および斜視図で示すように例えば円板状とされ、その上面には３つの凹部５ａが周方向に等配して設けられ、これらの各凹部５ａ内に前記バネ６が固定される。バネ６は例えば板バネからなり、その一部を平板５の上面から突出させた状態で固定される。各平板５のうち最下位置の平板５は、その中央部から上方に突出するガイド軸５ｂ（図１）を有する。また、各平板５のうち最下位置の平板５を除く平板５は、図２のように中央部に前記ガイド軸５ｂを貫通させるガイド孔５ｃを有する。最下位置の平板５のガイド軸５ｂを、他の平板５のガイド孔５ｃに貫通させて、図１のように垂直上向きの姿勢にすると、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で上下に重なるように複数の平板５が並ぶ。
【００１８】
平板移動機構９はプッシュプルソレノイド等からなる直動アクチュエータであって、その可動軸９ａが前記ベース部材４の油路４ａの貫通方向に直交する方向に進退自在となるように、アクチュエータ固定部材１０を介してベース部材４に固定されている。上下に重なるように並設された前記平板５は、その最下位置の平板５のガイド軸５ｂがベース部材４を貫通して、前記直動アクチュエータ９の可動軸９ａの先端部に連結されることで、ベース部材４の油路４ａ内に配置される。ここでは直動アクチュエータ９としてプッシュプルソレノイドを使用した例を示しているが、直動アクチュエータであれば、その種類は問わない。たとえば、電動モータとボールネジを組み合わせたものでも良いし、空圧や油圧を使用したものでも良い。直動アクチュエータ９を動作させると、その可動軸９ａに連結された最下位置の平板５が進退する。
【００１９】
直動アクチュエータ９の可動軸９ａは、その後端部に固定されたばね受け部材１１とアクチュエータ固定部材１０との間に介在させた圧縮ばね１２により、進出方向に付勢される。図１は、直動アクチュエータ９に電源を投入した状態を示し、このとき可動軸９ａは圧縮ばね１２を圧縮させて後退しており、最下位置の平板５は上方に引き上げられた状態にある。この状態では、各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮されて凹部５ｂ内に収まり、互いの平板５の表面が接触し合い、最上位置の平板５はベース部材４の内壁面に押し当てられる。この場合、最上位置の平板５のバネ６の強度を最も強く設定しておくと、ガイド軸５ｂが多少傾いた状態となっても、各平板５，５間で互いに接触状態を保つことができる。
一方、直動アクチュエータ９に電源を投入していない状態では、図３のように、電源投入時に圧縮された圧縮ばね１２が復元する力によって、最下位置の平板５が下方に進出する。この状態では、各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮から解放されるので、その復元力により各平板５，５間にすき間が確保され、このすき間を潤滑油が通過してゆく。
【００２０】
測定・判定手段１４は、変位センサ１５と判定手段１７とでなる。変位センサ１５は、並設された平板５，５間のギャップを測定するギャップセンサであり、例えばベース部材４の油路４ａの内壁面における前記平板５と対面する位置に埋め込んだ状態で設けられる。ここでは、変位センサ１５として例えば渦電流式のものが用いられるが、磁気式，光学式等の他の方式のものを用いても良い。判定手段１７は、変位センサ１５の測定値から潤滑油中の破片１３（図４）の有無、または大きさ、または蓄積量を推定する手段であり、例えば測定値と判定結果の関係を定めたテーブルまたは演算式の判定規則を有し、その判定規則と測定値とを比較して判定結果を出力する。
【００２１】
次に、この破片検出センサにより潤滑油中の破片を検出する動作を説明する。
上記したように、直動アクチュエータ９に電源を投入すると、図１のように可動軸９ａが後退して、その可動軸９ａにガイド軸５ｂで連結された最下位置の平板５が上位置に引っ張られる。これにより各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮して平板５の凹部５ａ内に収まり、各平板５，５間の表面が接触状態となる。変位センサ１５は、このときその設置位置から最下位置の平板５の下面までの距離ｄ０を測定する。
【００２２】
次に、直動アクチュエータ９への電源の投入を停止すると、圧縮ばね１２の復元力により可動軸９ａと一体に最下位置の平板５が変位センサ１５に接近する方向に進出する。これにより、平板５，５間に介在するバネ６が圧縮から解放されて、図３のように各平板５，５間にすき間が生じる。この状態のもとに、検査対象の流体として、エンジン，ギアボックス，軸受等に使用されている潤滑油を給油配管２の油路２ａからベース部材４の油路４ａ内を経由して排油配管３の油路３ａに流す。
【００２３】
次に、直動アクチュエータ９に電源を再投入すると、図１の場合と同様に可動軸９ａが後退して、その可動軸９ａに連結された最下位置の平板５が上位置に引っ張られる。このとき、図４のように、平板５，５間の一部のすき間に破片１３が介在していると、破片１３の介在する平板５，５間は非接触の状態に保たれる。このため、変位センサ１５の設置位置から最下位置の平板５の下面までの距離ｄは、図１の場合の距離ｄ０に比べて破片１３の介在により保持されるギャップ量だけ短くなる。変位センサ１５はこのときの距離ｄを測定する。すなわち、変位センサ１５は、破片１３が介在しないときの距離ｄ０と、破片１３が介在するときの距離ｄとを測定することによって、間接的に破片１３の介在によるギャップ量を測定している。したがって、これらの値から破片１３の有無を判別できる。破片１３の有無あるいは大きさや蓄積量の判定は、変位センサ１５の測定値に基づき、判定手段１７で判定される。
【００２４】
このように、この実施形態の破片検出センサでは、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板５のうち、少なくとも１つの平板５（ここでは最下位置の平板）を平板並び方向に動かし、平板５，５間のギャップの距離を変位センサ１５で測定し、この変位センサ１５の測定値から破片１３の有無あるいは大きさや蓄積量を判定手段１７で判定するようにしたため、潤滑油中に混入した破片１３の状態を推定できる。とくに、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で複数の平板５を並設し、その１つを平板並び方向に動かして、平板５，５間に破片１３を挟み込ませるように構成しているので、破片１３を検出するための平板面積を増大させることができ、潤滑油中に混入する破片１３が微量であっても１回の検出動作で破片１３を検出できる確率を高めることができる。
また、上記破片検出センサを自動車，航空機，ヘリコプタ等に組み込んだ場合、潤滑油中に混入した破片の状態をモニターすることができるため、故障の前兆あるいは故障の診断を行い、運転の停止や部品交換が必要なことを知らせることができ、安全性が向上する。また、機械部品の寿命や経年変化を予測できるため、部品の無駄な交換や遅れた交換がなくなり、経済性が向上する。
【００２５】
図５ないし図１２は、この発明の破片検出センサの他の実施形態を示す。この実施形態では、図１ないし図４に示す実施形態において、前記各平板５を平板電極とすると共に、測定・判定手段１４を静電容量測定手段１６と判定手段１７とで構成している。すなわちこの実施形態では、平板電極５，５間のギャップを静電容量で測定するようにしている。静電容量測定手段１６には、電気容量計などの計測器を用いることができる。この場合、各平板電極５の表面は絶縁被膜で被覆される。例えば、平板電極５の材料としてアルミニウムを用い、その表面にアルマイト処理を施すことにより絶縁被膜を設ける。このように、平板電極５の表面を絶縁被膜で被覆することにより、平板電極５，５間に導電性の破片１３が挟み込まれた場合にも、その大きさを検出することが可能になる。また、平板電極５の傾きによって、並設される平板電極５，５の間で一部が接触状態になった場合でも、静電容量の変化を検出することができる。また、平板電極５，５間に介在させるバネ６として、導電性の材料の使用も可能となる。
【００２６】
また、この実施形態では、最下位置の平板電極５のガイド軸５ｂと直動アクチュエータ９の可動軸９ａとは絶縁部材８を介して連結されている。また、ベース部材４の油路４ａの内壁面のうち、最上位置の平板電極５が接触する部位や、最下位置の平板電極５の対面する部位には例えば絶縁部材７Ａ，７Ｂが配置される。
【００２７】
静電容量測定手段１６は、上下に重ねて並設される複数の平板電極５における最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５の間の静電容量を測定するものであり、静電容量測定手段１６の一方の入力端子は最上位置の平板電極５に、他方の入力端子は最下位置の平板電極５にそれぞれ接続され、途中の平板電極５はフローティング状態となる。判定手段１７は、静電容量測定手段１６の測定値から潤滑剤油中の破片１３の状態を推定する。その他の構成は、図１ないし図４に示した先の実施形態の場合と同様である。
【００２８】
前記平板電極５の等価回路を図６に示す。図６（Ａ）は各平板電極５が接触した状態（図１参照）の場合を、図６（Ｂ）は一部の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれた場合をそれぞれ示している。この等価回路は、図６（Ａ）のように、静電容量測定手段１６の両入力端子間に、各平板電極５の絶縁被膜による静電容量Ｃｓが直列接続された状態となる。
【００２９】
図６（Ｂ）のように、一部の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれると、その電極間容量がαＣｓ（α＜１）となり、全体の静電容量の変化として検出される。すなわち、破片１３が挟み込まれない図６（Ａ）の状態では、全体の静電容量Ｃは、
１／Ｃ＝１／Ｃｓ＋１／Ｃｓ＋…＝ｎ／Ｃｓ …（１）
となる（ｎは平板電極５，５間の数）のに対して、破片１３が挟み込まれた図６（Ｂ）の状態では、
１／Ｃ＝１／Ｃｓ＋１／αＣｓ＋１／Ｃｓ…＝（ｎ−１）／Ｃｓ＋１／αＣｓ …（２）と変化する。図５のように、複数の平板電極５，５間に破片１３が介在する場合には、ｋ個の平板電極５，５間に同様の破片１３が介在するとして、全体の静電容量Ｃは、
1／Ｃ＝（ｎ−ｋ）／Ｃｓ＋ｋ／αＣｓ …（３）
のように変化することになる。厳密に破片１３の大きさと個数を識別するのは難しいが、微量な破片１３が混入している場合には、１回の検出動作で１箇所の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれる状態が多く、上記（２）式から破片１３の概略の大きさを推定することが可能になる。
【００３０】
図７は、図５の実施形態における平板電極５の他の構成例を示す。この構成例では、図７（Ａ）のように上下に重なり状態に並設される平板電極５を、その各バネ６の設置面が下向きとなるように配置し、最上位置の平板電極５にガイド軸５ｂを一体に設けている。また、ガイド軸５ｂは上下に突出しており、その下端部が絶縁部材７Ｂを介してベース部材４の油路４ａの内壁面に支持され、上端部が図５のように直動アクチュエータ９の可動軸９ａに絶縁部材８を介して連結される。直動アクチュエータ９により、最上位置の平板電極５が押し下げられると、平板電極５，５間のバネ６が圧縮されて、各平板電極５，５間は接触し、最下位置の平板電極５は絶縁部材７Ｂに押し当てられる。また、直動アクチュエータ９により、最上位置の平板電極５が引き上げられると、図７（Ａ）のようにバネ６の複元力により各平板電極５，５間にすき間が確保される。
【００３１】
この場合にも、各平板電極５の表面は絶縁被膜で被覆され、図７（Ｂ）のように最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５とに、静電容量測定手段１６の各入力端子が接続される。この接続構成の場合の平板電極５における静電容量の等価回路は、図６の場合と同じものとなる。
【００３２】
静電容量測定手段１６との接続は、図８のようにしても良い。図８の接続構成は、静電容量測定手段１６の一方の入力端子を最上位置の平板電極５から１つ置きの平板電極５にわたって接続するとともに、もう一方の入力端子を残りの平板電極５にわたって接続したものである。この接続構成の場合の平板電極５における静電容量の等価回路は、図９に示すように、静電容量測定手段１６の両入力端子間に、各平板電極５の絶縁被膜による静電容量Ｃｓが並列接続された状態となる。
この場合に、ｋ個の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれると、全体の静電容量Ｃは、
Ｃ＝（ｎ−ｋ）Ｃｓ＋αｋＣｓ …（４）
となる。検出容量値の変化量は相対的に小さくなるが、広い検出面積で破片１３を捕らえることから、検出確率を高めた検出が可能になる。
【００３３】
図１０は、図５の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である静電容量測定手段１６の一構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、直列接続した発振器２０と電流測定手段２１とでなり、発振器２０から最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５に交流電流を流し、両平板電極５、５間の静電容量Ｃをインピーダンスに換算して電流測定手段２１で測定する。この場合、測定したインピーダンスから静電容量Ｃを求めることもできる。その他の構成は図５の場合と同様である。
【００３４】
図１１は、図１０の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である静電容量測定手段１６の他の構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、ＯＰアンプ３２で構成した発振器３０と、この発振器３０の発振周波数から静電容量を推定する周波数対応容量推定手段３１とでなり、測定した発振器３０の周波数から平板電極５，５間の静電容量Ｃを推定する。この場合の発振器３０はリラクセーションオシレータ（relaxation oscillator ）と呼ばれ、ＯＰアンプ３２に抵抗３３Ｒa ，３３Ｒb ，３３Ｒt 、およびコンデンサ３３Ｃt を接続して構成される。抵抗３３Ｒa ，３３Ｒb ，３３Ｒt の抵抗値をＲa ，Ｒb ，Ｒt 、コンデンサ３３Ｃt の静電容量をＣt とすると、発振周波数ｆは、およそ、
ｆ＝１／（２Ｒt Ｃt ） ……（５）
となることが知られている。ここでは、前記発振器３０のコンデンサ３３Ｃt が平板電極５，５間の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。
【００３５】
図１２は、図５の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である電容量測定手段１６のさらに他の構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、充放電手段４０と、その充電および放電の繰り返しにおける過渡現象によって生じる充放電時間より静電容量を推定する充放電時間対応静電容量推定手段４１とでなる。充放電手段４０は、充電抵抗４２と充電スイッチ４３の直列回路部を被測定静電容量Ｃt に直列接続すると共に、放電スイッチ４４と放電抵抗４５の直列回路部を被測定静電容量Ｃt に並列接続した回路である。充放電時間対応静電容量推定手段４１は、充放電手段４０での充放電電圧を監視する電圧測定手段４６と、この電圧測定手段４６が監視する電圧が規定電圧になるまでの時間を測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定する判断手段４７とでなる。
【００３６】
この場合、例えば、充電スイッチ４３をオンにして充電を開始し、被測定静電容量Ｃt の充電電圧を電圧測定手段４６で監視して、その充電電圧が規定電圧になるまでの充電時間を判断手段４７で測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定できる。または、予め所定電圧まで充電させた被測定静電容量Ｃt に対して、放電スイッチ４４をオンにして放電を開始し、被測定静電容量Ｃt の放電電圧を電圧測定手段４６で監視して、その放電電圧が規定電圧になるまでの放電時間を判断手段４７で測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定できる。ここでは、前記被測定静電容量Ｃt が平板電極５，５間の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。
【００３７】
図１３は、この発明の破片検出センサのさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図５に示す実施形態において、判定手段１７の次段に記録手段５０を追加して、潤滑油中に混入した破片１３の状態をリアルタイムでモニタできるようにしたものである。静電容量測定手段１６は、図１０〜図１２に示したいずれのものを用いても良い。なお、判定手段１７は、静電容量測定手段１６により測定された静電容量の変動の値が所定の閾値を超えたことで、不具合が発生したと判定するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る破片検出センサの電源投入時の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は同破片検出センサにおける平板の平面図、（Ｂ）は同平板の斜視図である。
【図３】同破片検出センサの電源投入停止時の概略構成図である。
【図４】同破片検出センサの検出動作の説明図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図である。
【図６】（Ａ）は同破片検出センサにおける平板電極の破片を挟み込まない状態での等価回路、（Ｂ）は同平板電極の破片を挟み込んだ状態での等価回路である。
【図７】（Ａ）は平板電極の他の構成例の断面図、（Ｂ）は同平板電極への静電容量測定手段の接続状態を示す構成図である。
【図８】同平板電極への静電容量測定手段の他の接続状態を示す構成図である。
【図９】図８の接続構成例の場合の平板電極の等価回路である。
【図１０】図５の破片検出センサにおける静電容量測定手段の他の構成例を示す回路図である。
【図１１】同破片検出センサにおける静電容量測定手段のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図１２】同破片検出センサにおける静電容量測定手段のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
５…平板
６…バネ
９…直動アクチュエータ（平板移動機構）
１３…破片
１４…測定・判定手段
１５…変位センサ
１６…静電容量測定手段
１７…判定手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑油などの液体中に混入した破片を検出する破片検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や航空機、ヘリコプタ等の潤滑油中に、エンジンやトランスミッション、軸受等の摩耗や破損によって生じた金属破片あるいは金属紛が混入していることを検出する装置として、メタルチェックセンサあるいはオイルチェックセンサあるいはデブリスセンサなどと呼ばれる金属片検出装置が提案されている（特許文献１〜５）。
このような金属片検出装置は、エンジンやギアボックス、軸受等の各種装置の健全性を検査する手段として使用され、検査対象の装置の各部位における劣化の情報をこれらの部位に破壊的な故障が生じる前に得ることが出来る。
【特許文献１】特開昭５５−０５２９４３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５３４５５号公報
【特許文献３】特開２０００−３２１２４８号公報
【特許文献４】特許２７０３５０２号公報
【特許文献５】特許２８６５８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、特に航空機用ジェットエンジンにおいて、その小型化と高速化が求められている。従来より、航空機用ジェットエンジンの主軸用軸受では、その転動体に金属材料が用いられてきたが、現状の転動体材料では更なる高速化が困難な状況にある。高速化に耐えうるためには、軸受の転動体を窒化珪素（Si3N4 ）等を原材料とするセラミック玉やセラミックころとする必要がある。また、ジェットエンジン用軸受にセラミック玉やセラミックころを適用した場合、大きく性能が向上し、ひいてはジェットエンジンの効率が向上し、環境負荷を軽減できる可能性がある。
一方、従来の金属片検出装置では、金属材料あるいは磁性材料あるいは導電性材料の破片のみ検出が可能であり、非金属，非磁性，非導電性を特徴とするセラミック材の検出は不可能であった。したがって、例えばセラミック製の転動体を使用した軸受の場合には、破壊的な故障が生じる前に、金属片検出装置を用いて転動体の劣化や損傷に関する情報を得ることができない。そのため、現状ではこの様な構成の軸受は、用途が限定された航空機にしか使用されていない。
【０００４】
このような課題を解決するものとして、流体中で２つの平板電極を対面させ、これら２つの平板電極のうちの少なくとも１つの平板電極を対面方向に動かすことで、２つの平板電極に破片を挟み込ませ、このときの２つの平板電極間隔の変化を、変位センサや静電容量の変化などによって検出する構成が考えられる。
【０００５】
しかし、上記構成の場合、平板電極を１回動作させることで１回の破片検出を行うので、微量な破片を検出する場合には検出確率が低くなるという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、流体中に混入した破片が微量であっても、高い検出確率で破片検出が可能な破片検出センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを備えたものである。
この構成によると、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板のうち、少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かし、測定・判定手段によりり平板間のギャップの距離を測定し、その測定値から破片の有無あるいは大きさや蓄積量を検出するようにしたため、流体中に混入した破片の状態を推定できる。とくに、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で複数の平板を並設し、その１つを平板並び方向に動かして、平板間に破片を挟み込ませるように構成しているので、破片を検出するための平板面積を増大させることができ、流体中に混入する破片が微量であっても１回の検出動作で破片を検出できる確率を高めることができる。
また、上記破片検出センサを自動車，航空機，ヘリコプタ等に組み込んだ場合、潤滑油中に混入した破片の状態をモニターすることができるため、故障の前兆あるいは故障の診断を行い、運転の停止や部品交換が必要なことを知らせることができる。また、検出した情報により、劣化や損傷から破壊的な故障が生じる前にその情報を得ることができる。
【０００８】
この発明において、前記測定・判定手段が、前記平板間のギャップの距離を変位センサで測定するものであっても良い。
【０００９】
この発明において、前記各平板が平板電極であって、前記測定・判定手段は、前記平板電極間のギャップの距離を静電容量で測定するものであっても良い。静電容量によると、簡単な構成で精度良く平板間のギャップの距離を測定することができる。
【００１０】
この発明において、各平板の表面に絶縁被膜が形成されていても良い。このように、平板の表面を絶縁被膜で被覆することにより、平板電極間に導電性の破片が挟み込まれた場合にも、その大きさを検出することが可能になる。また、平板電極の傾きによって、並設される平板電極の間で一部が接触状態になった場合でも、静電容量の変化を検出することができる。
【００１１】
この発明において、平板並び方向の両端に位置する平板電極に電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、直列の静電容量を測定してギャップ変化を検出するものであっても良い。
【００１２】
この発明において、平板電極が交互に測定電極になるように電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、並列の静電容量を測定してギャップ変化を検出する構成のものであっても良い。
【００１３】
この発明において、前記平板移動機構は、電磁式または油圧式または空圧式の直動アクチュエータを駆動源として平板を動かすものであっても良い。直動アクチュエータを用いると、回転駆動源を用いる場合と異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要で、破片検出センサを簡素でコンパクトな構成とできる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の破片検出センサは、流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを設けたため、流体中に混入した破片が微量であっても、高い検出確率で破片検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この実施形態の破片検出センサの概略構成図を示す。この破片検出センサは、検査対象である流体中に混入する破片を検出する手段であって、図３のように、互いにバネ６の介在によって隙間を確保した状態で上下に重なるように並設された複数の平板５を備える。また、これら複数の平板５のうち少なくとも１つの平板５を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板５，５間に破片１３（図４）を挟み込ませる平板移動機構９と、平板５，５間のギャップの距離を測定することで、前記破片１３の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段１７とを備える。この破片検出センサの場合、潤滑油が検査対象の流体とされる。
【００１６】
前記複数の平板５と平板移動機構９はセンサユニット１に組み込まれる。このセンサユニット１は、検査対象である潤滑油を流す油路４ａが貫通して設けられたベース部材４を有し、油路４ａの一端には給油配管２が接続され、油路４ａの他端には排油配管３が接続されている。この場合、潤滑油は、給油配管２の油路２ａからベース部材４の油路４ａを経由し、排油配管３の油路３ａに流れる。例えば、給油配管２はエンジンやギアボックス、軸受等で使用された潤滑油が収集される配管に接続され、排油配管３はオイルタンクへの配管に接続される。
【００１７】
前記各平板５は、図２（Ａ），（Ｂ）に平面図および斜視図で示すように例えば円板状とされ、その上面には３つの凹部５ａが周方向に等配して設けられ、これらの各凹部５ａ内に前記バネ６が固定される。バネ６は例えば板バネからなり、その一部を平板５の上面から突出させた状態で固定される。各平板５のうち最下位置の平板５は、その中央部から上方に突出するガイド軸５ｂ（図１）を有する。また、各平板５のうち最下位置の平板５を除く平板５は、図２のように中央部に前記ガイド軸５ｂを貫通させるガイド孔５ｃを有する。最下位置の平板５のガイド軸５ｂを、他の平板５のガイド孔５ｃに貫通させて、図１のように垂直上向きの姿勢にすると、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で上下に重なるように複数の平板５が並ぶ。
【００１８】
平板移動機構９はプッシュプルソレノイド等からなる直動アクチュエータであって、その可動軸９ａが前記ベース部材４の油路４ａの貫通方向に直交する方向に進退自在となるように、アクチュエータ固定部材１０を介してベース部材４に固定されている。上下に重なるように並設された前記平板５は、その最下位置の平板５のガイド軸５ｂがベース部材４を貫通して、前記直動アクチュエータ９の可動軸９ａの先端部に連結されることで、ベース部材４の油路４ａ内に配置される。ここでは直動アクチュエータ９としてプッシュプルソレノイドを使用した例を示しているが、直動アクチュエータであれば、その種類は問わない。たとえば、電動モータとボールネジを組み合わせたものでも良いし、空圧や油圧を使用したものでも良い。直動アクチュエータ９を動作させると、その可動軸９ａに連結された最下位置の平板５が進退する。
【００１９】
直動アクチュエータ９の可動軸９ａは、その後端部に固定されたばね受け部材１１とアクチュエータ固定部材１０との間に介在させた圧縮ばね１２により、進出方向に付勢される。図１は、直動アクチュエータ９に電源を投入した状態を示し、このとき可動軸９ａは圧縮ばね１２を圧縮させて後退しており、最下位置の平板５は上方に引き上げられた状態にある。この状態では、各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮されて凹部５ｂ内に収まり、互いの平板５の表面が接触し合い、最上位置の平板５はベース部材４の内壁面に押し当てられる。この場合、最上位置の平板５のバネ６の強度を最も強く設定しておくと、ガイド軸５ｂが多少傾いた状態となっても、各平板５，５間で互いに接触状態を保つことができる。
一方、直動アクチュエータ９に電源を投入していない状態では、図３のように、電源投入時に圧縮された圧縮ばね１２が復元する力によって、最下位置の平板５が下方に進出する。この状態では、各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮から解放されるので、その復元力により各平板５，５間にすき間が確保され、このすき間を潤滑油が通過してゆく。
【００２０】
測定・判定手段１４は、変位センサ１５と判定手段１７とでなる。変位センサ１５は、並設された平板５，５間のギャップを測定するギャップセンサであり、例えばベース部材４の油路４ａの内壁面における前記平板５と対面する位置に埋め込んだ状態で設けられる。ここでは、変位センサ１５として例えば渦電流式のものが用いられるが、磁気式，光学式等の他の方式のものを用いても良い。判定手段１７は、変位センサ１５の測定値から潤滑油中の破片１３（図４）の有無、または大きさ、または蓄積量を推定する手段であり、例えば測定値と判定結果の関係を定めたテーブルまたは演算式の判定規則を有し、その判定規則と測定値とを比較して判定結果を出力する。
【００２１】
次に、この破片検出センサにより潤滑油中の破片を検出する動作を説明する。
上記したように、直動アクチュエータ９に電源を投入すると、図１のように可動軸９ａが後退して、その可動軸９ａにガイド軸５ｂで連結された最下位置の平板５が上位置に引っ張られる。これにより各平板５，５間に介在するバネ６が圧縮して平板５の凹部５ａ内に収まり、各平板５，５間の表面が接触状態となる。変位センサ１５は、このときその設置位置から最下位置の平板５の下面までの距離ｄ０を測定する。
【００２２】
次に、直動アクチュエータ９への電源の投入を停止すると、圧縮ばね１２の復元力により可動軸９ａと一体に最下位置の平板５が変位センサ１５に接近する方向に進出する。これにより、平板５，５間に介在するバネ６が圧縮から解放されて、図３のように各平板５，５間にすき間が生じる。この状態のもとに、検査対象の流体として、エンジン，ギアボックス，軸受等に使用されている潤滑油を給油配管２の油路２ａからベース部材４の油路４ａ内を経由して排油配管３の油路３ａに流す。
【００２３】
次に、直動アクチュエータ９に電源を再投入すると、図１の場合と同様に可動軸９ａが後退して、その可動軸９ａに連結された最下位置の平板５が上位置に引っ張られる。このとき、図４のように、平板５，５間の一部のすき間に破片１３が介在していると、破片１３の介在する平板５，５間は非接触の状態に保たれる。このため、変位センサ１５の設置位置から最下位置の平板５の下面までの距離ｄは、図１の場合の距離ｄ０に比べて破片１３の介在により保持されるギャップ量だけ短くなる。変位センサ１５はこのときの距離ｄを測定する。すなわち、変位センサ１５は、破片１３が介在しないときの距離ｄ０と、破片１３が介在するときの距離ｄとを測定することによって、間接的に破片１３の介在によるギャップ量を測定している。したがって、これらの値から破片１３の有無を判別できる。破片１３の有無あるいは大きさや蓄積量の判定は、変位センサ１５の測定値に基づき、判定手段１７で判定される。
【００２４】
このように、この実施形態の破片検出センサでは、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板５のうち、少なくとも１つの平板５（ここでは最下位置の平板）を平板並び方向に動かし、平板５，５間のギャップの距離を変位センサ１５で測定し、この変位センサ１５の測定値から破片１３の有無あるいは大きさや蓄積量を判定手段１７で判定するようにしたため、潤滑油中に混入した破片１３の状態を推定できる。とくに、互いにバネ６の介在によってすき間を確保した状態で複数の平板５を並設し、その１つを平板並び方向に動かして、平板５，５間に破片１３を挟み込ませるように構成しているので、破片１３を検出するための平板面積を増大させることができ、潤滑油中に混入する破片１３が微量であっても１回の検出動作で破片１３を検出できる確率を高めることができる。
また、上記破片検出センサを自動車，航空機，ヘリコプタ等に組み込んだ場合、潤滑油中に混入した破片の状態をモニターすることができるため、故障の前兆あるいは故障の診断を行い、運転の停止や部品交換が必要なことを知らせることができ、安全性が向上する。また、機械部品の寿命や経年変化を予測できるため、部品の無駄な交換や遅れた交換がなくなり、経済性が向上する。
【００２５】
図５ないし図１２は、この発明の破片検出センサの他の実施形態を示す。この実施形態では、図１ないし図４に示す実施形態において、前記各平板５を平板電極とすると共に、測定・判定手段１４を静電容量測定手段１６と判定手段１７とで構成している。すなわちこの実施形態では、平板電極５，５間のギャップを静電容量で測定するようにしている。静電容量測定手段１６には、電気容量計などの計測器を用いることができる。この場合、各平板電極５の表面は絶縁被膜で被覆される。例えば、平板電極５の材料としてアルミニウムを用い、その表面にアルマイト処理を施すことにより絶縁被膜を設ける。このように、平板電極５の表面を絶縁被膜で被覆することにより、平板電極５，５間に導電性の破片１３が挟み込まれた場合にも、その大きさを検出することが可能になる。また、平板電極５の傾きによって、並設される平板電極５，５の間で一部が接触状態になった場合でも、静電容量の変化を検出することができる。また、平板電極５，５間に介在させるバネ６として、導電性の材料の使用も可能となる。
【００２６】
また、この実施形態では、最下位置の平板電極５のガイド軸５ｂと直動アクチュエータ９の可動軸９ａとは絶縁部材８を介して連結されている。また、ベース部材４の油路４ａの内壁面のうち、最上位置の平板電極５が接触する部位や、最下位置の平板電極５の対面する部位には例えば絶縁部材７Ａ，７Ｂが配置される。
【００２７】
静電容量測定手段１６は、上下に重ねて並設される複数の平板電極５における最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５の間の静電容量を測定するものであり、静電容量測定手段１６の一方の入力端子は最上位置の平板電極５に、他方の入力端子は最下位置の平板電極５にそれぞれ接続され、途中の平板電極５はフローティング状態となる。判定手段１７は、静電容量測定手段１６の測定値から潤滑剤油中の破片１３の状態を推定する。その他の構成は、図１ないし図４に示した先の実施形態の場合と同様である。
【００２８】
前記平板電極５の等価回路を図６に示す。図６（Ａ）は各平板電極５が接触した状態（図１参照）の場合を、図６（Ｂ）は一部の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれた場合をそれぞれ示している。この等価回路は、図６（Ａ）のように、静電容量測定手段１６の両入力端子間に、各平板電極５の絶縁被膜による静電容量Ｃｓが直列接続された状態となる。
【００２９】
図６（Ｂ）のように、一部の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれると、その電極間容量がαＣｓ（α＜１）となり、全体の静電容量の変化として検出される。すなわち、破片１３が挟み込まれない図６（Ａ）の状態では、全体の静電容量Ｃは、
１／Ｃ＝１／Ｃｓ＋１／Ｃｓ＋…＝ｎ／Ｃｓ …（１）
となる（ｎは平板電極５，５間の数）のに対して、破片１３が挟み込まれた図６（Ｂ）の状態では、
１／Ｃ＝１／Ｃｓ＋１／αＣｓ＋１／Ｃｓ…＝（ｎ−１）／Ｃｓ＋１／αＣｓ …（２）と変化する。図５のように、複数の平板電極５，５間に破片１３が介在する場合には、ｋ個の平板電極５，５間に同様の破片１３が介在するとして、全体の静電容量Ｃは、
1／Ｃ＝（ｎ−ｋ）／Ｃｓ＋ｋ／αＣｓ …（３）
のように変化することになる。厳密に破片１３の大きさと個数を識別するのは難しいが、微量な破片１３が混入している場合には、１回の検出動作で１箇所の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれる状態が多く、上記（２）式から破片１３の概略の大きさを推定することが可能になる。
【００３０】
図７は、図５の実施形態における平板電極５の他の構成例を示す。この構成例では、図７（Ａ）のように上下に重なり状態に並設される平板電極５を、その各バネ６の設置面が下向きとなるように配置し、最上位置の平板電極５にガイド軸５ｂを一体に設けている。また、ガイド軸５ｂは上下に突出しており、その下端部が絶縁部材７Ｂを介してベース部材４の油路４ａの内壁面に支持され、上端部が図５のように直動アクチュエータ９の可動軸９ａに絶縁部材８を介して連結される。直動アクチュエータ９により、最上位置の平板電極５が押し下げられると、平板電極５，５間のバネ６が圧縮されて、各平板電極５，５間は接触し、最下位置の平板電極５は絶縁部材７Ｂに押し当てられる。また、直動アクチュエータ９により、最上位置の平板電極５が引き上げられると、図７（Ａ）のようにバネ６の複元力により各平板電極５，５間にすき間が確保される。
【００３１】
この場合にも、各平板電極５の表面は絶縁被膜で被覆され、図７（Ｂ）のように最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５とに、静電容量測定手段１６の各入力端子が接続される。この接続構成の場合の平板電極５における静電容量の等価回路は、図６の場合と同じものとなる。
【００３２】
静電容量測定手段１６との接続は、図８のようにしても良い。図８の接続構成は、静電容量測定手段１６の一方の入力端子を最上位置の平板電極５から１つ置きの平板電極５にわたって接続するとともに、もう一方の入力端子を残りの平板電極５にわたって接続したものである。この接続構成の場合の平板電極５における静電容量の等価回路は、図９に示すように、静電容量測定手段１６の両入力端子間に、各平板電極５の絶縁被膜による静電容量Ｃｓが並列接続された状態となる。
この場合に、ｋ個の平板電極５，５間に破片１３が挟み込まれると、全体の静電容量Ｃは、
Ｃ＝（ｎ−ｋ）Ｃｓ＋αｋＣｓ …（４）
となる。検出容量値の変化量は相対的に小さくなるが、広い検出面積で破片１３を捕らえることから、検出確率を高めた検出が可能になる。
【００３３】
図１０は、図５の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である静電容量測定手段１６の一構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、直列接続した発振器２０と電流測定手段２１とでなり、発振器２０から最上位置の平板電極５と最下位置の平板電極５に交流電流を流し、両平板電極５、５間の静電容量Ｃをインピーダンスに換算して電流測定手段２１で測定する。この場合、測定したインピーダンスから静電容量Ｃを求めることもできる。その他の構成は図５の場合と同様である。
【００３４】
図１１は、図１０の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である静電容量測定手段１６の他の構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、ＯＰアンプ３２で構成した発振器３０と、この発振器３０の発振周波数から静電容量を推定する周波数対応容量推定手段３１とでなり、測定した発振器３０の周波数から平板電極５，５間の静電容量Ｃを推定する。この場合の発振器３０はリラクセーションオシレータ（relaxation oscillator ）と呼ばれ、ＯＰアンプ３２に抵抗３３Ｒa ，３３Ｒb ，３３Ｒt 、およびコンデンサ３３Ｃt を接続して構成される。抵抗３３Ｒa ，３３Ｒb ，３３Ｒt の抵抗値をＲa ，Ｒb ，Ｒt 、コンデンサ３３Ｃt の静電容量をＣt とすると、発振周波数ｆは、およそ、
ｆ＝１／（２Ｒt Ｃt ） ……（５）
となることが知られている。ここでは、前記発振器３０のコンデンサ３３Ｃt が平板電極５，５間の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。
【００３５】
図１２は、図５の破片検出センサにおける測定・判定手段１４の構成要素である電容量測定手段１６のさらに他の構成例を示す。この静電容量測定手段１６は、充放電手段４０と、その充電および放電の繰り返しにおける過渡現象によって生じる充放電時間より静電容量を推定する充放電時間対応静電容量推定手段４１とでなる。充放電手段４０は、充電抵抗４２と充電スイッチ４３の直列回路部を被測定静電容量Ｃt に直列接続すると共に、放電スイッチ４４と放電抵抗４５の直列回路部を被測定静電容量Ｃt に並列接続した回路である。充放電時間対応静電容量推定手段４１は、充放電手段４０での充放電電圧を監視する電圧測定手段４６と、この電圧測定手段４６が監視する電圧が規定電圧になるまでの時間を測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定する判断手段４７とでなる。
【００３６】
この場合、例えば、充電スイッチ４３をオンにして充電を開始し、被測定静電容量Ｃt の充電電圧を電圧測定手段４６で監視して、その充電電圧が規定電圧になるまでの充電時間を判断手段４７で測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定できる。または、予め所定電圧まで充電させた被測定静電容量Ｃt に対して、放電スイッチ４４をオンにして放電を開始し、被測定静電容量Ｃt の放電電圧を電圧測定手段４６で監視して、その放電電圧が規定電圧になるまでの放電時間を判断手段４７で測定することにより、被測定静電容量Ｃt を推定できる。ここでは、前記被測定静電容量Ｃt が平板電極５，５間の静電容量Ｃに置き換えられることで、その静電容量Ｃが推定される。
【００３７】
図１３は、この発明の破片検出センサのさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図５に示す実施形態において、判定手段１７の次段に記録手段５０を追加して、潤滑油中に混入した破片１３の状態をリアルタイムでモニタできるようにしたものである。静電容量測定手段１６は、図１０〜図１２に示したいずれのものを用いても良い。なお、判定手段１７は、静電容量測定手段１６により測定された静電容量の変動の値が所定の閾値を超えたことで、不具合が発生したと判定するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る破片検出センサの電源投入時の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は同破片検出センサにおける平板の平面図、（Ｂ）は同平板の斜視図である。
【図３】同破片検出センサの電源投入停止時の概略構成図である。
【図４】同破片検出センサの検出動作の説明図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図である。
【図６】（Ａ）は同破片検出センサにおける平板電極の破片を挟み込まない状態での等価回路、（Ｂ）は同平板電極の破片を挟み込んだ状態での等価回路である。
【図７】（Ａ）は平板電極の他の構成例の断面図、（Ｂ）は同平板電極への静電容量測定手段の接続状態を示す構成図である。
【図８】同平板電極への静電容量測定手段の他の接続状態を示す構成図である。
【図９】図８の接続構成例の場合の平板電極の等価回路である。
【図１０】図５の破片検出センサにおける静電容量測定手段の他の構成例を示す回路図である。
【図１１】同破片検出センサにおける静電容量測定手段のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図１２】同破片検出センサにおける静電容量測定手段のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
５…平板
６…バネ
９…直動アクチュエータ（平板移動機構）
１３…破片
１４…測定・判定手段
１５…変位センサ
１６…静電容量測定手段
１７…判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを備えた破片検出センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記測定・判定手段は、前記平板間のギャップの距離を変位センサで測定するものである破片検出センサ。
【請求項３】
請求項１において、前記各平板が平板電極であって、前記測定・判定手段は、前記平板電極間のギャップの距離を静電容量で測定するものである破片検出センサ。
【請求項４】
請求項３において、各平板の表面に絶縁被膜が形成された破片検出センサ。
【請求項５】
請求項３において、平板並び方向の両端に位置する平板電極に電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、直列の静電容量を測定してギャップ変化を検出するものである破片検出センサ。
【請求項６】
請求項３において、平板電極が交互に測定電極になるように電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、並列の静電容量を測定してギャップ変化を検出する構成のものである破片検出センサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記平板移動機構は、電磁式または油圧式または空圧式の直動アクチュエータを駆動源として平板を動かすものである破片検出センサ。
【請求項１】
流体中に混入する破片を検出する手段であって、互いにバネの介在によってすき間を確保した状態で並設された複数の平板と、これら複数の平板のうち少なくとも１つの平板を平板並び方向に動かすことによって、複数の平板間に前記破片を挟み込ませる平板移動機構と、平板間のギャップの距離を測定することで、前記破片の有無、または大きさ、または蓄積量を検出する測定・判定手段とを備えた破片検出センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記測定・判定手段は、前記平板間のギャップの距離を変位センサで測定するものである破片検出センサ。
【請求項３】
請求項１において、前記各平板が平板電極であって、前記測定・判定手段は、前記平板電極間のギャップの距離を静電容量で測定するものである破片検出センサ。
【請求項４】
請求項３において、各平板の表面に絶縁被膜が形成された破片検出センサ。
【請求項５】
請求項３において、平板並び方向の両端に位置する平板電極に電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、直列の静電容量を測定してギャップ変化を検出するものである破片検出センサ。
【請求項６】
請求項３において、平板電極が交互に測定電極になるように電気配線が接続され、前記測定・判定手段は、並列の静電容量を測定してギャップ変化を検出する構成のものである破片検出センサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記平板移動機構は、電磁式または油圧式または空圧式の直動アクチュエータを駆動源として平板を動かすものである破片検出センサ。
【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２００８−２４９３８７（Ｐ２００８−２４９３８７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８４１７（Ｐ２００７−８８４１７）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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