磨耗状態検知システム
【課題】機械動作部を機械収容部から取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく、機械動作部の故障を未然に防止する磨耗状態検知システムを提供すること。
【解決手段】内部が潤滑油に含浸されたポッドに設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システム３は、潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する検知ユニット４０と、検知ユニット４０により検知された鉄分濃度に基づき、機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段５０と、を備えることで、潤滑油に含浸されたポッドに設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部をポッドから取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【解決手段】内部が潤滑油に含浸されたポッドに設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システム３は、潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する検知ユニット４０と、検知ユニット４０により検知された鉄分濃度に基づき、機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段５０と、を備えることで、潤滑油に含浸されたポッドに設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部をポッドから取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等において、その推進手段であるプロペラを備える機械収容部が適用されており、機械収容部が旋回するための各駆動軸に設けられたギア（歯車）が円滑に噛合し所定の駆動力を常時伝達するように、潤滑油が機械収容部内に充填されギア等を含浸している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の機械収容部において、時間の経過に伴って、互いに噛合したギア同士の摩擦により夫々のギアが機械的に漸次磨耗し、ギアの過度の磨耗に起因して、振動の発生や駆動力の伝達効率の低下といった問題が生じる虞がある。そのため、定期的にギアの磨耗状態について主に目視による点検を行い、必要に応じてギアを交換することで、ギアの磨耗に起因する故障等の不具合を未然に防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７８３７９号公報（第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したギアの目視点検に際して、先ず機械収容部内の潤滑油を全量抜き取り、機械収容部を分解してギアを露出させ、目視点検した後に、再び機械収容部を組付け潤滑油を充填するといった作業手間を必要とするが、点検を行った際にギアの磨耗状態が比較的軽度である場合には、結果としてギアの交換を要しないことになり、点検に要する作業手間の割りに作業の効果が著しく低いといった虞がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ギア等の機械動作部を機械収容部から露出させる作業手間を要することなく、機械動作部の故障等の不具合を未然に防止する磨耗状態検知システム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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の磨耗状態検知システムは、
内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、前記潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムであって、
前記潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する鉄分濃度検知手段と、
該鉄分濃度検知手段により検知された鉄分濃度に基づき、前記機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、鉄分濃度検知手段により機械収容部内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知し、磨耗状態算出手段により、鉄分濃度に基づき機械動作部の磨耗状態を算出することで、潤滑油に含浸された機械収容部に設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部を機械収容部から取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【０００８】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記磨耗状態算出手段は、
前記鉄分濃度検知手段により鉄分濃度が検知される毎に、鉄分濃度情報と該鉄分濃度を検知した検知日時情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された各々の前記鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出する算出部と、
該算出部により算出された鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、前記機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知する報知部と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、記憶部に記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出部により算出し、鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知部により報知できるため、潤滑油を一部若しくは全部交換するなどして、鉄分濃度の値自体が変化した場合でも、機械動作部の磨耗状態に依拠する鉄分濃度上昇率に基づいて機械動作部の磨耗状態を正確に把握できる。
【０００９】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記鉄分濃度検知手段は、電源が供給されることで励磁して磁場を発生する励磁コイルと、該励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、該誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備え、
前記励磁コイルが発生した磁場に前記潤滑油を作用させることで、前記検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知するようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、鉄分濃度検知手段が、磁場を発生する励磁コイルと、励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備えることで、潤滑油中の磁性体である鉄分の濃度を、誘導起電力として確実且つ高精度に検知できる。
【００１０】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記鉄分濃度検知手段は、前記機械収容部とは別体に設けられ、前記機械収容部に、該機械収容部内の潤滑油を採取する採取口が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部内の潤滑油を、採取口を介して採取することで、機械収容部とは別体に設けられた鉄分濃度検知手段により、適宜の場所で鉄分濃度を検知できる。
【００１１】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部に、該機械収容部内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路が、前記採取口に向けて形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部内の潤滑油を、機械収容部内の所定位置で開口した採取路、及び採取口を介して採取することで、機械収容部内の定位置における潤滑油を常時採取することになり、採取した潤滑油の条件を一定にできる。
【００１２】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部は、前記採取口が形成された非回転の被覆部と、該被覆部に対し液密に旋回可能であって内部に前記採取路が形成された旋回部とからなり、該旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回した場合に、前記採取口と前記採取路とが連通するようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回するだけで、採取口と採取路とが連通するため、旋回部内の定位置における一定条件の潤滑油を、非回転の被覆部に形成された一定箇所の採取口を介し採取し易い。
【００１３】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部に、前記潤滑油の循環路と、前記潤滑油を前記循環路に循環させる循環手段とが設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部に設けられた循環手段により潤滑油を循環路に循環させることで、循環流で潤滑油中の鉄分濃度を平均化し、常に平均化した鉄分濃度を検知できるため、機械動作部の磨耗状態を精度良く検知できる。
【００１４】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械動作部は、前記機械収容部内に上下方向に配設され前記機械収容部の底部に向けて開口した開口端を備えた内空構造の内空軸を含み、前記循環路は、前記内空軸の外部から前記開口端を介して内空軸の内部に通じていることを特徴としている。
この特徴によれば、循環路が、機械収容部内に上下方向に配設された内空軸の外部から、機械収容部の底部に向けて開口した開口端を介して内空軸の内部に通じていることで、重量により蓄積し易い機械収容部の底部における潤滑油中の鉄分も、循環路に循環させることができる。
【００１５】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記循環路を構成する配管部に、前記励磁コイルが設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、循環路を構成する配管部に、励磁コイルが設けられていることで、機械収容部内の潤滑油を採取する手間を要することなく、循環路の循環により平均化した鉄分濃度を検知できる。
【００１６】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記配管部は、強磁性体を除く材料から成ることを特徴としている。
この特徴によれば、配管部が、強磁性体を除く材料から成ることで、配管部に設けられた励磁コイルが配管部により励磁され難く、潤滑油中の鉄分のみにより励磁されることになるため、誘導起電力として鉄分濃度を検知し易い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ポッドを備える船舶を示す正面図である。
【図２】ポッドを示す断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の上面図であり、（ｂ）は、吸引筒を示す側面図であり、（ｃ）は、吸引筒が取外された状態の配管の開口部を示す（ｂ）の上面図である。
【図４】（ａ）は、磨耗状態検知システムを示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のブロック図である。
【図５】（ａ）は、検知日とポッド内の潤滑油に含まれる鉄分濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、検知日とポッドが動作不良を起こす確率との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、変形例の磨耗状態検知システムを示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る磨耗状態検知システムを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１９】
実施例に係る磨耗状態検知システムにつき、図１から図５を参照して説明する。先ず図１の符号１は、荷役を目的とする船舶１であって、船舶１の船尾には、該船舶１に推進力を付与するプロペラを備えた機械収容部としてのポッド２が、左右両舷側に２つ備えられている（一点鎖線囲い部Ｅ参照）。各ポッド２は、後述のように船舶１本体に対し所望に旋回することで、船舶１に所望の方向に推進力を付与できるようになっている。
【００２０】
図２に示されるように、ポッド２は、主に、二重反転プロペラであるプロペラ９，１９と、プロペラ９が固定に取付けられたプロペラ軸６と、該プロペラ軸６に対して回転可能に嵌挿する管部１６と、船舶１の本体を構成する固定部１７に固定された非回転の被覆部８と、該被覆部８に回転可能に支持されるハウジング１０と、該プロペラ９，１９に回転力を付与する上部入力軸２０と、上部入力軸２０の回転力をプロペラ軸６に伝達する伝達部１８と、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して回転させる油圧装置３０，３０（図３（ａ）参照）と、潤滑油を循環する循環装置２６と、ポッド２内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路としての配管７と、から構成されている。
【００２１】
ハウジング１０は、被覆部８に設けられた軸受部２１により液密に被覆部８に対して回転可能に支持される内空構造の第１収容室１３と、第１収容室１３に接続され内部が連通する第２収容室１４と、から構成され、第１収容室１３と被覆部８との間、第１収容室１３内、及び第２収容室１４内には、潤滑油が充填されている。
【００２２】
また、第１収容室１３は、後述の中間軸５が挿通される管部１３ｂと、管部１３ｂに連通し、図示上方に向かって開口する連通部１３ｃと、から構成されており、第２収容室１４は、プロペラ軸６を収容する収容部１４ａと、該収容部１４ａと管部１３ｂとの間に取付けられ、後述の中間軸１５を収容する管部１４ｂと、から構成されている。
【００２３】
上部入力軸２０は、中間軸２９を介して動力装置２７に連結されており、動力装置２７が作動することで中間軸２９及び上部入力軸２０がその軸回りに回転する。また、上部入力軸２０は、その軸回りに固定された歯車部２０ａを有している。
【００２４】
伝達部１８は、上部入力軸２０の歯車部２０ａに噛合する歯車部４ａを備えた上部傘歯車４と、支持部材１１を介して上部傘歯車４に接続する中間軸５と、支持部材１２を介して中間軸５に接続する中間軸１５と、中間軸１５に接続する下部傘歯車２８と、から成る。
【００２５】
支持部材１２の軸回りには、循環手段としてのスクリュー３４が固定に取付けられており、支持部材１２が中間軸５，１５とともに回転することで、スクリュー３４の螺旋部３４ａにより、潤滑油に、支持部材１２の軸方向における図示下方に向かう流れを発生させるようになっている。より具体的には、スクリュー３４の螺旋部３４ａの先端が、第１収容室１３の内部に固定された内筒３８の内周面に当接しており、螺旋部３４ａと内筒３８の内部とにより仕切られた箇所の潤滑油が、スクリュー３４の旋回とともに、順次下方に移動することで、潤滑油に対し、下方に向かう流れを発生させる。
【００２６】
上部傘歯車４、中間軸５、中間軸１５、及び下部傘歯車２８は、ポッド２内の図示上下方向に配設され、各々は、その内部が貫通する内空構造の内空軸として形成され、連通している。下部傘歯車２８が第２収容室１４の底部に向けて開口した開口端２８ｃを有しており、開口端２８ｃを介して、中間軸１５、中間軸５、及び上部傘歯車４の内部に通じている。このため、スクリュー３４が潤滑油に前記図示下方に向かう流れを発生させることで、潤滑油の流れが下部傘歯車２８、中間軸１５、中間軸５、及び上部傘歯車４の内部を通過し、後述の支持室２３に送られるようになっている。
【００２７】
そして、支持室２３に送られた潤滑油の流れが、第１収容室１３及び第２収容室１４を通過することで、潤滑油の流れが循環するようになっており、これら潤滑油の流れが通過する経路が本発明の循環路を構成している。
【００２８】
固定部１７の上部を構成する上部板３５には、上部入力軸２０を回転可能に支持する支持室２３が連設されており、この支持室２３の上部には、第１収容室１３からの潤滑油が注入される注入室２２が設けられている。
【００２９】
循環装置２６は、注入室２２及び支持室２３に架けて設けられ、循環装置２６のノズル２６ａが第１収容室１３に挿入されている。循環装置２６のポンプにより第１収容室１３内の潤滑油が吸引された後に、潤滑油が注入室２２に注入され、この注入室２２に注入された潤滑油は、支持室２３を介して第１収容室１３に再び注入され、第２の収容室１４側に流下するようになっている。すなわち、潤滑油は、第１収容室１３、循環装置２６、注入室２２、支持室２３、第１収容室１３、及び第２収容室１４の順で循環するようになっており、この潤滑油の経路も循環路として構成されている。
【００３０】
プロペラ軸６の軸回りに固定に取付けられた歯車部６ａは、下部傘歯車２８の歯車部２８ａに噛合するとともに、管部１６の外周回りに固定に取付けられた歯車部１６ａも、歯車部２８ａに噛合している。上部入力軸２０が回転することで、上部傘歯車４、中間軸５、中間軸１５、及び下部傘歯車２８が各々の軸回りに回転し、歯車部２８ａにそれぞれ噛合した、歯車部６ａを備えたプロペラ軸６と、歯車部１６ａを備えた管部１６は、夫々の軸回りに回転する。このプロペラ軸６及び管部１６の回転により、プロペラ軸６に固定に取付けられたプロペラ９と、管部１６に固定に取付けられプロペラ１９とが回転し、前記船舶が進行するようになっている。
【００３１】
尚、下部傘歯車２８が回転することで、歯車部６ａ及び歯車部１６ａは、互いに異なる回転方向で回転するようになっており、プロペラ１９の回転方向は、プロペラ９の回転方向に対して逆回転方向になっている。すなわち、プロペラ９，１９は、二重反転プロペラ式となっており、進行方向の前方側であるプロペラ１９が発生する回転エネルギーを有する流れを、該回転エネルギーを逆回転するプロペラ９で回収することで、高いプロペラ効率が得られるようになっている。
【００３２】
図３（ａ）に示されるように、２基の油圧装置３０，３０は、それぞれ上部板３５に固定に設けられており、油圧装置３０の図示しないピニオンギアが、第１収容室１３の連通部１３ｃの上端に取付けられている旋回用歯車１３ａに噛合している。この構成により、油圧装置３０を駆動させることで、ピニオンギアを介し旋回用歯車１３ａが回転し、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して水平方向（伝達部１８の軸回り）に３６０°回転する。すなわち、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して前記水平方向に旋回し、これらハウジング１０及び伝達部１８が本発明の旋回部を構成している（図２参照）。
【００３３】
図２に示されるように、配管７は、第１収容室１３の上部に開口した開口部７ａ（図３（ｃ）参照）から第２収容室１４の底部に開口した開口部７ｂに架けて内部が連通した管であって、ハウジング１０に固定に配設されている。また、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、配管７は、その上部における開口部７ａが上部板３５に第１収容室１３と連通するように、ハウジング１０内の潤滑油を採取する採取口としての吸引筒２４と対向可能になっている。すなわち、配管７は、吸引筒２４に向けて形成されている。
【００３４】
つまり、ハウジング１０が被覆部８に対して前記水平方向に旋回することで、配管７もハウジング１０とともに旋回し、この配管７を被覆部８に対して所定角度（本実施例では、船舶１の前進方向である０度）に旋回した場合に、吸引筒２４と配管７の開口部７ａとが対向連通するようになっている。
【００３５】
そして、配管７を被覆部８に所定角度に旋回した後に、吸引筒２４の蓋部２４ａを取外し、図示しないハンドポンプのノズルを吸引筒２４内に挿入することで、該ノズルの先端部が開口部７ａに挿入され、配管７内の潤滑油が採取可能となる。
【００３６】
このように、ポッド２内の潤滑油を、ポッド２内の所定位置で開口した配管７、及び吸引筒２４を介して採取することで、ポッド２内の定位置における潤滑油を常時採取することになり、採取した潤滑油の条件を一定にできる。
【００３７】
また、前述のように、ハウジング１０及び伝達部１８を被覆部８に対し所定角度に旋回するだけで、吸引筒２４と配管７とが連通するため、ハウジング１０及び伝達部１８内の定位置における一定条件の潤滑油を、非回転の被覆部８に形成された一定箇所の吸引筒２４を介し採取し易い。
【００３８】
また、前述のように、ポッド２に設けられたスクリュー３４により潤滑油を循環路に循環させることで、循環流で潤滑油中の鉄分濃度を平均化し、常に平均化した鉄分濃度を検知できるため、ポッド２の磨耗状態を精度良く検知できる。
【００３９】
更に、前述のように、循環路が、ポッド２内に上下方向に配設された内空軸の外部から、ポッド２の底部に向けて開口した開口端２８ｃを介して内空軸の内部に通じていることで、重量により蓄積し易いポッド２の底部における潤滑油中の鉄分も、循環路に循環させることができる。
【００４０】
尚、後述のように、ポッド２内の各所で所定の動作を行う構成部材同士の係合（例えば、下部傘歯車２８の歯車部２８ａと歯車部６ａ，１６ａとの噛合）が長期に亘り継続することで、各部材の鉄分から成る表層部が粉体として部材から剥離し、この粉体がその重量により第２収容室１４の底部に経時的に堆積する。このため、本実施例では、潤滑油に含まれる鉄分濃度が比較的高い第２収容室１４の底部における潤滑油を採取するように、配管７の開口部７ｂが第２収容室１４の底部に開口するまで配管７が延びている構成となっている。
【００４１】
また、配管７が第２収容室１４の底部における潤滑油を採取するために、本実施例では、前記ハンドポンプにより、潤滑油を先ず配管７の内容積に相当する所定量採取し、この採取した潤滑油を上済み液として除外した（第１収容室１３に戻した）後に、潤滑油の本採取を行う。このように、当初に採取した配管７の内容積に相当する量を除外した後の潤滑油を本採取として利用することで、第２収容室１４の底部における潤滑油の鉄分濃度として検知できる。
【００４２】
図２に示されるように、潤滑油には、プロペラ９，１９の回転やハウジング１０及び伝達部１８の被覆部８に対する旋回等により、歯車部２０ａ及び上部傘歯車４、歯車部６ａ，１６ａ及び歯車部２８ａ、上部傘歯車４及び該上部傘歯車４を支持する軸受部３１、中間軸１５及び該中間軸１５を支持する軸受部３２、並びに下部傘歯車２８及び該下部傘歯車２８を支持する軸受部３３等の係合する各部材同士が磨耗することで発生する鉄分を含む粉体が含浸されており、該係合する各部材が、本発明の機械動作部を構成している。
【００４３】
尚、本実施例では、プロペラ９，１９の回転やハウジング１０及び伝達部１８の被覆部８に対する旋回等により磨耗する機械動作部のうち少なくとも一つの構成部材は、強磁性体である鉄分（Ｆｅ）を含んで構成され、該磨耗により鉄分が潤滑油に含浸される。
【００４４】
前述の機械動作部の磨耗により機械動作部が故障等の不具合を起こす虞があるため、本実施例では、潤滑油に含まれる鉄分濃度を定期的に計測し、機械動作部の磨耗状態を算出することで、機械動作部の磨耗状態を把握して機械動作部の不具合を未然に防止できるようになっている。
【００４５】
次に、潤滑油に含まれる鉄分濃度（鉄分の重量濃度）の算出方法について説明する。
【００４６】
図４（ａ）に示されるように、磨耗状態検知システム３は、ポッド２とは別体に設けられたシステムであり、前述したように配管７内から本採取した潤滑油に含まれる鉄分の濃度を計測する鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０と、機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段５０と、から構成されている。
【００４７】
検知ユニット４０は、潤滑油が注入されたサンプル瓶２５が挿入される挿入部４１と、この検知ユニット４０を起動／停止させるｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３と、サンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を表示する表示部３９と、を備えている。
【００４８】
図４（ｂ）に示されるように、検知ユニット４０は、ｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３をｏｎ状態にすることで、交流電流を出力する交流電源４４と、交流電源４４により電源が供給されることで励磁して磁場を形成する励磁コイル４５，４６と、励磁コイル４５，４６の励磁により誘導起電力を発生する誘導コイル４７と、誘導コイル４７の誘導起電力を増幅する増幅回路４８と、増幅回路にかかる電圧を電圧値として検知する検知部４９と、から構成されている。
【００４９】
励磁コイル４５は、挿入部４１の外周を覆うように配置されており、誘導コイル４７は、励磁コイル４５，４６の間に配置されている。励磁コイル４５，４６の間に磁性体が存在しない場合（すなわち、サンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されない場合、或るいはサンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されても潤滑油に鉄分が含まれていない場合）には、交流電源４４が交流電流を出力している状態において、励磁コイル４５，４６により発生した磁場が、誘導コイル４７付近において互いに打ち消される。この磁場の打ち消しにより、誘導コイル４７に誘導起電力が発生することがない。
【００５０】
一方、鉄分が含まれる潤滑油が注入されたサンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されている場合には、励磁コイル４５，４６により発生した磁場が、誘導コイル４７付近において不平衡となるため、誘導コイル４７が誘導起電力を発生する。
【００５１】
検知部４９は、ｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３をｏｎ状態にすることで交流電源４４から電源が供給され、サンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｚ（ｐｐｍ）と増幅回路４８から出力される電圧値Ｖとの関係を示す関係式Ｚ＝ｆ（Ｖ）（増幅回路４８の電圧値（Ｖ）を変数として鉄分濃度Ｚが求まる関数）を記憶している。
【００５２】
また、励磁コイル４５，４６が発生した磁場に、サンプル瓶２５内の潤滑油を作用させることで、検知部４９は、増幅回路４８から出力される電圧を電圧値として検知し、該電圧値と関係式Ｚとからサンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を算出し、該算出した値を表示部３９に表示する。
【００５３】
このように、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０が、磁場を発生する励磁コイル４５，４６と、励磁コイル４５，４６の励磁により誘導起電力を発生する誘導コイル４７と、誘導コイル４７に発生した誘導起電力を、増幅回路４８を介して検知する検知部４９とを備えることで、潤滑油中の磁性体である鉄分濃度を、検知部４９により、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を増幅回路４８の電圧値、すなわち誘導起電力として確実且つ高精度に検知できる。
【００５４】
また、ポッド２内の潤滑油を、吸引筒２４を介して採取することで、ポッド２内とは別体に設けられた検知ユニット４０により、適宜の場所で鉄分濃度を検知できる。上述した鉄分濃度の検知は、作業者等が所定期間ごと（例えば毎日１回若しくは毎週１回）に継続して行う。
【００５５】
次に、日時の経過とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度の関係を説明する。
【００５６】
図５（ａ）は、鉄分濃度の検知日ｔ（日）と、当該検知日におけるポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）と、の関係を時系列的に示しており、図示実線の曲線に示されるように、初期段階においては新品の機械動作部の表層部の剥離が比較的生じ易いため、ｔ１まで比較的急に鉄分濃度が増加する（ｔ１において鉄分濃度はＭ１）。
【００５７】
尚、前述した検知ユニット４０で検知した鉄分濃度は、１日ごとに計測される実測値であり、鉄分濃度Ｚと表しており、図５（ａ）の曲線で示される鉄分濃度は、後述のように実測値である鉄分濃度Ｚから関数近似で得られた連続した関数として、鉄分濃度Ｍと表している。
【００５８】
そして、ｔ１を過ぎると、機械動作部の動作が安定するため、ｔ３まで長期に亘って緩やかに且つ略一定の上昇率で鉄分濃度が増加する。ｔ３を過ぎると、鉄分濃度上昇率Ｌが高まる。ここで、鉄分濃度上昇率Ｌとは、単位時間当たりの鉄分濃度の増加分（図５（ａ）中の曲線の傾き）を意味する。
【００５９】
図５（ｂ）は、検知日ｔ（日）とポッド２が動作不良を起こす確率（以後、確率Ｐ（％）と称す）の関係を示しており、図示曲線に示されるように、ｔ＝０に近い初期段階において、ポッド２内の構成部材が備付不良等により確率Ｐが比較的高いが（ｔ＝０近傍において確率ＰはＰ０）、ｔ１まで確率Ｐが漸次減少する（ｔ１において確率ＰはＰ１）。
【００６０】
そして、鉄分濃度Ｍがｔ１からｔ３まで緩やかに増加し、ｔ３を過ぎると急激に増加することに応じて、確率Ｐも、ｔ１からｔ３まで緩やかに増加し、ｔ３を過ぎると急激に増加するようになっている。すなわちポッド２の確率Ｐは、時系列的にいわゆるバスタブ曲線を形成する。つまり、仮に潤滑油の交換が無いとした場合、ポッド２が動作不良を起こす確率が急激に高まる（鉄分濃度上昇率ＬがＬ３を示す）時であるｔ３が、ポッド２の機械動作部を交換等する最適なタイミングであることになる（ｔ３において確率ＰはＰ３）。また、本実施例のように潤滑油の交換が有る場合、鉄分濃度上昇率ＬがＬ３以上を示す時が、ポッド２の機械動作部を交換等する最適なタイミングになる。
【００６１】
前述したように、機械動作部の磨耗により、潤滑油に含まれる鉄分濃度が高まり、ポッド２内の潤滑油の油質が劣化するため、本実施例では、所定期間の使用後、ポッド２内の潤滑油を所定量（例えば半分量）交換する作業を行う。尚、一般的に、潤滑油を交換するまでの潤滑油の使用期間は、機械動作部を磨耗により交換するまでの機械動作部の使用期間よりも短い。
【００６２】
図５（ａ）に示されるように、点線の曲線は、検知日ｔ２においてポッド２内の潤滑油を半分交換、すなわちｔ２まで使用していた潤滑油の半分を、鉄分を含まない新規の潤滑油に交換した場合において、検知日ｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係を示している。また、図５（ｂ）における点線の曲線は、検知日ｔ（日）と確率Ｐとの関係を示している。
【００６３】
ポッド２内の潤滑油を半分交換することにより、交換後の鉄分濃度は、交換前の鉄分濃度の略半分を示すことになる。尚、言うまでもないが、潤滑油を交換しても、機械動作部の磨耗の状態は変化しない。したがってｔ２以後、ｔ２からｔ４付近までの期間において、鉄分濃度は、図示実線におけるｔ１からｔ３までの鉄分濃度の増加と同様に緩やかな勾配で増加する傾向を示す。そして、更に鉄分濃度Ｍは、ｔ４付近を過ぎると急激に増加する（ｔ４において鉄分濃度はＭ４）。すなわち、図５（ｂ）に示されるように、確率Ｐがｔ４付近を過ぎると急激に上昇する（ｔ４において確率はＰ４）。
【００６４】
次に、機械動作部の磨耗状態を把握する方法について説明する。
【００６５】
磨耗状態算出手段５０は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、所定の表示を行う報知部としての表示部５０ａと、検知日時情報等の各種情報を入力する入力部５０ｂと、入力部５０ｂに入力された検知日を示す検知日時情報及び検知日における鉄分濃度を示す鉄分濃度情報を対応付けて記憶する記憶部５０ｃと、鉄分濃度上昇率を算出する演算や各種制御を実行する制御部５０ｄと、表示部５０ａ、入力部５０ｂ、記憶部５０ｃ、及び制御部５０ｄに電力を供給する図示しない電源部と、を備えている。
【００６６】
また、記憶部５０ｃは、図５（ａ）における実線の曲線（潤滑油を交換しないとした場合の曲線）において、鉄分濃度が急激に増加する検知日ｔ３における傾きの値（Ｌ３）と、鉄分濃度上昇率を算出するためのプログラムと、を記憶している。そして、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行し、検知日ｔ１以上において図５（ａ）における実線の曲線のグラフを関数近似することで、関数ｎ＝ｓ（ｔ）（ｎは鉄分濃度、ｔは検知日）として算出し、更に該算出した関数ｎ＝ｓ（ｔ）を検知日ｔで微分する。この微分により、導関数ｄｎ／ｄｔ＝ｄｓ（ｔ）／ｄｔが算出され、制御部５０ｄは、ｄｎ／ｄｔ＝ｄｓ（ｔ）／ｄｔにｔ３を代入することで、ｄｓ（ｔ３）／ｄｔを算出され、この算出されたｄｓ（ｔ３）／ｄｔが、所定値としての傾きの値Ｌ３となる。
【００６７】
また、図５（ａ）の実線の曲線において、ｔ１からｔ３まで緩やかに鉄分濃度が増加し、ｔ３を過ぎると鉄分濃度上昇率が高まっているように、鉄分濃度上昇率を示す導関数ｄｎ／ｄｔは、日時の経過とともに漸次大きくなっている（関数ｎにおいて、ｔ＞ｔ１のとき、ｄｎ／ｄｔ，ｄ２ｎ／ｄｔ２＞０）。
【００６８】
本実施例では、毎日、ポッド２内の潤滑油を採取するとともに、検知ユニット４０にて該潤滑油に含まれる鉄分濃度を計測し、該計測した値を入力部５０ｂにより記憶部５０ｃに入力していく。そして、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行することで、検知日ｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係を示すグラフを作成する。
【００６９】
尚、検知ユニット４０で計測した鉄分濃度の記憶部５０ｃに入力する入力部については、例えば有線若しくは無線による周知の通信手段を用いて自動に入力する自動入力部でも良いし、また作業者等が検知ユニット４０の表示部３９に表示された鉄分濃度を記憶部５０ｃに手動で入力する手動入力部でも良い。
【００７０】
次いで、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行し、検知日ｔ１以上において前記グラフを関数近似することで、関数ｍ＝ｆ（ｔ）（ｍは鉄分濃度、ｔは検知日）として算出し、更に該算出した関数ｍ＝ｆ（ｔ）を検知日ｔで微分する。この微分により、導関数ｄｍ／ｄｔ＝ｄｆ（ｔ）／ｄｔが算出され、制御部５０ｄは、今回計測した検知日を代入してｄｍ／ｄｔを算出する。この算出したｄｍ／ｄｔの値が磨耗状態を示す値となる。すなわち、制御部５０ｄは、記憶部５０ｃに記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出し、制御部５０ｄは本発明の算出部を構成している。尚、前述したグラフの作成やｄｍ／ｄｔの算出等は、制御部５０ｄが前記プログラムを実行することにより行われる。
【００７１】
また、図５（ｂ）の実線の曲線において、ｔ１からｔ４付近まで緩やかに鉄分濃度が増加し、ｔ４付近を過ぎると鉄分濃度上昇率が高まっているように、鉄分濃度上昇率を示す導関数ｄｍ／ｄｔは、日時の経過とともに漸次大きくなっている（関数ｍにおいて、ｔ＞ｔ１のとき、ｄｍ／ｄｔ，ｄ２ｍ／ｄｔ２＞０）。
【００７２】
そして、今回の磨耗状態を示す値が算出された後に、制御部５０ｄは、算出したｄｍ／ｄｔが、傾きの値Ｌ３＝ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ以上であるか否かを判定し、該算出したｄｍ／ｄｔが傾きの値Ｌ３＝ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ以上と判定した場合には、表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に機械動作部が所定の磨耗状態であるとして所定の警告を表示する。尚、警告については、表示部５０ａの表示に加えて、若しくは表示部５０ａの表示に換えて、磨耗状態算出手段５０を構成する音声発生部により警告を音声発生させてもよい。
【００７３】
図５（ａ）の点線の曲線において、計測した検知日ｔ４における傾きの値（Ｌ４）であって、ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ＜ｄｆ（ｔ４）／ｄｔとなり、計測した検知日ｔ４において、表示部５０ａに所定の警告が表示される。すなわち、図５（ｂ）に示されるように、ｔ４における確率Ｐ４は、Ｐ３よりも大きい値を示す。尚、本実施例では、所定の警告が表示される検知日には、ｄｍ／ｄｔがｄｓ（ｔ３）／ｄｔよりも大きくなるが、鉄分濃度を計測した検知日において、ｄｍ／ｄｔがｄｓ（ｔ３）／ｄｔと同じになったときにも、所定の警告が表示される。
【００７４】
表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に警告を示す旨が表示されたときに、ポッド２内の機械動作部の交換を行う。よって、ポッド２内を分解して機械動作部を定期的に点検を行った際に、機械動作部の磨耗が軽度であることにより機械動作部を交換する必要がない状況が起こることなく、機械動作部の磨耗状態を把握しながら、最適なタイミングで効率よく磨耗した機械動作部を交換し、ポッド２の不具合の発生を確実に防止することができる。
【００７５】
つまり、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率が急激に増加するタイミングが、ポッド２が動作不良を起こす確率が急激に増加するタイミングと一致しているため、記憶部５０ｃに記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を制御部５０ｄにより算出し、鉄分濃度上昇率が傾きの値Ｌ３を超えた場合に、機械動作部が所定の磨耗状態であるとして表示部５０ａにより報知することで、潤滑油を一部若しくは全部交換するなどして、鉄分濃度の値自体が変化した場合でも、機械動作部の磨耗状態に依拠する鉄分濃度上昇率に基づいて機械動作部の磨耗状態を正確に把握できる。
【００７６】
また、機械動作部の動作が安定する期間（ｔ１からｔ３までの期間）において、潤滑油を所定量交換し、潤滑油に含まれる鉄分濃度の値自体を減らすことで、潤滑油中の鉄分がポッド２内の機械動作部に作用することに起因する、機械動作部の更なる剥離を低減できるため、結果としてポッド２内の鉄分濃度が、急激に増加する鉄分濃度に到達する時点を遅らせることができ（本実施例では、ｔ３からｔ４に遅らせている）、機械動作部の交換を行う間隔を長くすることが可能となる。
【００７７】
また、図５（ａ）に示されるように、例えば、鉄分濃度上昇率が傾きの値Ｌ３を未だ超えない検知日であるｔ５において、制御部５０ｄがプログラムを実行することにより、検知日ｔ１から検知日ｔ５までの実測した鉄分濃度に基づき、ｔ５以降における将来のｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係が、関数ｍ＝ｆ（ｔ）（ｔ１≦ｔ）として算出されるため、今回計測した検知日ｔ５以降においても、鉄分濃度が予測的に算出されることになる。
【００７８】
このため、制御部５０ｄは、関数ｍ＝ｆ（ｔ）の微分によりｄｆ（ｔ）／ｄｔが算出された後に、ｔ１以上において、検知日（ｔ）とｄｆ（ｔ）／ｄｔとの関係をグラフとして作成し、このグラフを表示部５０ａに表示してもよく、このようにすることで、このグラフにより、ｄｆ（ｔ）／ｄｔが傾きの値Ｌ３以上に達する日時、すなわち、機械動作部が所定の磨耗状態になる日時を、この日時の前に予測することができるため、機械動作部を交換する作業の準備を前もって行うことができる。
【００７９】
尚、本実施例では、潤滑油を所定量交換しているが、特段に潤滑油を所定量交換する作業を行わなくてもよい。この場合には、磨耗状態算出手段５０は、図５（ａ）の実線の曲線における検知日ｔと鉄分濃度Ｍとの関係に対応する、鉄分濃度Ｍと機械動作部の磨耗状態を示す値との関係を示すデータを記憶している。そして、計測した値を入力部５０ｂに入力した後に、制御部５０ｄが、前記データを基に、該計測した値における磨耗状態を示す値を算出する。
【００８０】
次いで、制御部５０ｄは、前記算出した値が、記憶部５０ｃにより記憶されている予め定められた所定値以上か否かを判定し、前記算出した値が予め定められた所定値以上と判定した場合には、表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に、警告を示す旨を表示する。
【００８１】
以上に説明したように、実施例の磨耗状態検知システム３において、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０によりポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知し、磨耗状態算出手段５０により、鉄分濃度に基づき機械動作部の磨耗状態を算出することで、潤滑油に含浸されたポッド２に設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部をポッド２から取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【００８２】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００８３】
例えば、前記実施例では、検知ユニット４０がポッド２とは別体に設けられる磨耗状態検知システム３を採用しているが、これに限らず、ポッドに固定に設けられた磨耗状態検知システムを採用してもよい。
【００８４】
変形例として、図６（ａ）に示されるように、配管７に、塩化ビニール等の合成樹脂材、すなわち強磁性体を除く材料から成り、潤滑油の循環路を構成する配管部５１が接続されており、配管部５１の経路上には、ポッドに固定の検知ユニット４０’が配設されている。尚、配管部５１の材質は強磁性体を除く材料であれば、塩化ビニール等の合成樹脂材に限らず、例えば、アルミ材から成っていてもよい。
【００８５】
検知ユニット４０’について具体的に説明すると、図６（ｂ）に示されるように、配管部５１の周りを覆うように、検知ユニット４０’を構成する励磁コイル４５’が設けられている。また、図示しないｏｎ／ｏｆｆスイッチをｏｎ状態にすることで、検知部４９’は、配管部５１内を流れる潤滑油中の鉄分濃度を検知するようになっている。
【００８６】
尚、励磁コイル４５’及び検知部４９’以外の検知ユニット４０’を構成する手段は、前記実施例と同一構成であるため、同じ符号を付しており、変形例の潤滑油に含まれる鉄分濃度の算出方法も、実施例と同一であるため、該算出方法の説明は省略する。
【００８７】
このように、循環路を構成する配管部５１に、励磁コイル４５’が設けられていることで、ポッド２内の潤滑油を採取する手間を要することなく、循環路の循環により平均化した鉄分濃度を検知できる。
【００８８】
また、前述のように、配管部５１が、強磁性体を除く材料から成ることで、配管部５１に設けられた励磁コイル４５’が配管部５１により励磁され難く、潤滑油中の鉄分のみにより励磁されることになるため、誘導起電力として鉄分濃度を検知し易い。
【００８９】
また、前記実施例及び変形例では、船舶のポッド２において磨耗状態検知システム３，３’を採用しているが、これに限らず、例えば、磨耗状態検知システムは、内部が潤滑油に含浸された機械収容部と、該機械収容部に設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部と、を備える車両等においても適用可能である。
【００９０】
また、前記実施例及び変形例では、励磁コイル４５，４５’，４６が発生した磁場に潤滑油を作用させることで、検知部４９は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知し、磨耗状態算出手段５０が機械動作部の磨耗状態を算出しているが、これに限らず、例えば、磨耗状態検知システムを構成する鉄分濃度検知手段は、採取した潤滑油の所定体積当たりの重量を測定することで潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知するものであってもよい。
【００９１】
また、前記実施例及び変形例では、励磁コイル４５，４６（４５’，４６）と２つずつ設けられているが、これに限らず、例えば、鉄分濃度検知手段は、励磁コイルを１つのみ備え、該励磁コイルが発生した磁場に潤滑油を作用させることで、検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導コイルの誘導起電力として検知してもよい。
【００９２】
また、前記実施例及び変形例では、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０は、誘導コイル４７の誘導起電力を増幅する増幅回路４８を備えているが、これに限らず、鉄分濃度検知手段は、特段に増幅回路を設けることなく検知部が誘導コイルの誘導起電力を直接検知するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１ 船舶
２ ポッド（機械収容部）
３ 磨耗状態検知システム
４ 上部傘歯車（内空軸）
５ 中間軸（内空軸）
７ 配管（採取路）
７ａ，７ｂ 開口部
８ 被覆部
１０ ハウジング（旋回部）
１５ 中間軸（内空軸）
１８ 伝達部（旋回部）
２４ 吸引筒（採取口）
２８ 下部傘歯車（内空軸）
２８ｃ 開口端
３４ スクリュー（循環手段）
４０ 検知ユニット（鉄分濃度検知手段）
４５，４５’，４６ 励磁コイル
４７ 誘導コイル
４９，４９’ 検知部
５０ 磨耗状態算出手段
５０ａ 表示部（報知部）
５０ｃ 記憶部
５０ｄ 制御部（算出部）
５１ 配管部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等において、その推進手段であるプロペラを備える機械収容部が適用されており、機械収容部が旋回するための各駆動軸に設けられたギア（歯車）が円滑に噛合し所定の駆動力を常時伝達するように、潤滑油が機械収容部内に充填されギア等を含浸している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の機械収容部において、時間の経過に伴って、互いに噛合したギア同士の摩擦により夫々のギアが機械的に漸次磨耗し、ギアの過度の磨耗に起因して、振動の発生や駆動力の伝達効率の低下といった問題が生じる虞がある。そのため、定期的にギアの磨耗状態について主に目視による点検を行い、必要に応じてギアを交換することで、ギアの磨耗に起因する故障等の不具合を未然に防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７８３７９号公報（第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したギアの目視点検に際して、先ず機械収容部内の潤滑油を全量抜き取り、機械収容部を分解してギアを露出させ、目視点検した後に、再び機械収容部を組付け潤滑油を充填するといった作業手間を必要とするが、点検を行った際にギアの磨耗状態が比較的軽度である場合には、結果としてギアの交換を要しないことになり、点検に要する作業手間の割りに作業の効果が著しく低いといった虞がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ギア等の機械動作部を機械収容部から露出させる作業手間を要することなく、機械動作部の故障等の不具合を未然に防止する磨耗状態検知システム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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の磨耗状態検知システムは、
内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、前記潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムであって、
前記潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する鉄分濃度検知手段と、
該鉄分濃度検知手段により検知された鉄分濃度に基づき、前記機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、鉄分濃度検知手段により機械収容部内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知し、磨耗状態算出手段により、鉄分濃度に基づき機械動作部の磨耗状態を算出することで、潤滑油に含浸された機械収容部に設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部を機械収容部から取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【０００８】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記磨耗状態算出手段は、
前記鉄分濃度検知手段により鉄分濃度が検知される毎に、鉄分濃度情報と該鉄分濃度を検知した検知日時情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された各々の前記鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出する算出部と、
該算出部により算出された鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、前記機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知する報知部と、を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、記憶部に記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出部により算出し、鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知部により報知できるため、潤滑油を一部若しくは全部交換するなどして、鉄分濃度の値自体が変化した場合でも、機械動作部の磨耗状態に依拠する鉄分濃度上昇率に基づいて機械動作部の磨耗状態を正確に把握できる。
【０００９】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記鉄分濃度検知手段は、電源が供給されることで励磁して磁場を発生する励磁コイルと、該励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、該誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備え、
前記励磁コイルが発生した磁場に前記潤滑油を作用させることで、前記検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知するようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、鉄分濃度検知手段が、磁場を発生する励磁コイルと、励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備えることで、潤滑油中の磁性体である鉄分の濃度を、誘導起電力として確実且つ高精度に検知できる。
【００１０】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記鉄分濃度検知手段は、前記機械収容部とは別体に設けられ、前記機械収容部に、該機械収容部内の潤滑油を採取する採取口が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部内の潤滑油を、採取口を介して採取することで、機械収容部とは別体に設けられた鉄分濃度検知手段により、適宜の場所で鉄分濃度を検知できる。
【００１１】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部に、該機械収容部内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路が、前記採取口に向けて形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部内の潤滑油を、機械収容部内の所定位置で開口した採取路、及び採取口を介して採取することで、機械収容部内の定位置における潤滑油を常時採取することになり、採取した潤滑油の条件を一定にできる。
【００１２】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部は、前記採取口が形成された非回転の被覆部と、該被覆部に対し液密に旋回可能であって内部に前記採取路が形成された旋回部とからなり、該旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回した場合に、前記採取口と前記採取路とが連通するようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回するだけで、採取口と採取路とが連通するため、旋回部内の定位置における一定条件の潤滑油を、非回転の被覆部に形成された一定箇所の採取口を介し採取し易い。
【００１３】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械収容部に、前記潤滑油の循環路と、前記潤滑油を前記循環路に循環させる循環手段とが設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、機械収容部に設けられた循環手段により潤滑油を循環路に循環させることで、循環流で潤滑油中の鉄分濃度を平均化し、常に平均化した鉄分濃度を検知できるため、機械動作部の磨耗状態を精度良く検知できる。
【００１４】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記機械動作部は、前記機械収容部内に上下方向に配設され前記機械収容部の底部に向けて開口した開口端を備えた内空構造の内空軸を含み、前記循環路は、前記内空軸の外部から前記開口端を介して内空軸の内部に通じていることを特徴としている。
この特徴によれば、循環路が、機械収容部内に上下方向に配設された内空軸の外部から、機械収容部の底部に向けて開口した開口端を介して内空軸の内部に通じていることで、重量により蓄積し易い機械収容部の底部における潤滑油中の鉄分も、循環路に循環させることができる。
【００１５】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記循環路を構成する配管部に、前記励磁コイルが設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、循環路を構成する配管部に、励磁コイルが設けられていることで、機械収容部内の潤滑油を採取する手間を要することなく、循環路の循環により平均化した鉄分濃度を検知できる。
【００１６】
本発明の磨耗状態検知システムは、
前記配管部は、強磁性体を除く材料から成ることを特徴としている。
この特徴によれば、配管部が、強磁性体を除く材料から成ることで、配管部に設けられた励磁コイルが配管部により励磁され難く、潤滑油中の鉄分のみにより励磁されることになるため、誘導起電力として鉄分濃度を検知し易い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ポッドを備える船舶を示す正面図である。
【図２】ポッドを示す断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の上面図であり、（ｂ）は、吸引筒を示す側面図であり、（ｃ）は、吸引筒が取外された状態の配管の開口部を示す（ｂ）の上面図である。
【図４】（ａ）は、磨耗状態検知システムを示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のブロック図である。
【図５】（ａ）は、検知日とポッド内の潤滑油に含まれる鉄分濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、検知日とポッドが動作不良を起こす確率との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、変形例の磨耗状態検知システムを示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る磨耗状態検知システムを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１９】
実施例に係る磨耗状態検知システムにつき、図１から図５を参照して説明する。先ず図１の符号１は、荷役を目的とする船舶１であって、船舶１の船尾には、該船舶１に推進力を付与するプロペラを備えた機械収容部としてのポッド２が、左右両舷側に２つ備えられている（一点鎖線囲い部Ｅ参照）。各ポッド２は、後述のように船舶１本体に対し所望に旋回することで、船舶１に所望の方向に推進力を付与できるようになっている。
【００２０】
図２に示されるように、ポッド２は、主に、二重反転プロペラであるプロペラ９，１９と、プロペラ９が固定に取付けられたプロペラ軸６と、該プロペラ軸６に対して回転可能に嵌挿する管部１６と、船舶１の本体を構成する固定部１７に固定された非回転の被覆部８と、該被覆部８に回転可能に支持されるハウジング１０と、該プロペラ９，１９に回転力を付与する上部入力軸２０と、上部入力軸２０の回転力をプロペラ軸６に伝達する伝達部１８と、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して回転させる油圧装置３０，３０（図３（ａ）参照）と、潤滑油を循環する循環装置２６と、ポッド２内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路としての配管７と、から構成されている。
【００２１】
ハウジング１０は、被覆部８に設けられた軸受部２１により液密に被覆部８に対して回転可能に支持される内空構造の第１収容室１３と、第１収容室１３に接続され内部が連通する第２収容室１４と、から構成され、第１収容室１３と被覆部８との間、第１収容室１３内、及び第２収容室１４内には、潤滑油が充填されている。
【００２２】
また、第１収容室１３は、後述の中間軸５が挿通される管部１３ｂと、管部１３ｂに連通し、図示上方に向かって開口する連通部１３ｃと、から構成されており、第２収容室１４は、プロペラ軸６を収容する収容部１４ａと、該収容部１４ａと管部１３ｂとの間に取付けられ、後述の中間軸１５を収容する管部１４ｂと、から構成されている。
【００２３】
上部入力軸２０は、中間軸２９を介して動力装置２７に連結されており、動力装置２７が作動することで中間軸２９及び上部入力軸２０がその軸回りに回転する。また、上部入力軸２０は、その軸回りに固定された歯車部２０ａを有している。
【００２４】
伝達部１８は、上部入力軸２０の歯車部２０ａに噛合する歯車部４ａを備えた上部傘歯車４と、支持部材１１を介して上部傘歯車４に接続する中間軸５と、支持部材１２を介して中間軸５に接続する中間軸１５と、中間軸１５に接続する下部傘歯車２８と、から成る。
【００２５】
支持部材１２の軸回りには、循環手段としてのスクリュー３４が固定に取付けられており、支持部材１２が中間軸５，１５とともに回転することで、スクリュー３４の螺旋部３４ａにより、潤滑油に、支持部材１２の軸方向における図示下方に向かう流れを発生させるようになっている。より具体的には、スクリュー３４の螺旋部３４ａの先端が、第１収容室１３の内部に固定された内筒３８の内周面に当接しており、螺旋部３４ａと内筒３８の内部とにより仕切られた箇所の潤滑油が、スクリュー３４の旋回とともに、順次下方に移動することで、潤滑油に対し、下方に向かう流れを発生させる。
【００２６】
上部傘歯車４、中間軸５、中間軸１５、及び下部傘歯車２８は、ポッド２内の図示上下方向に配設され、各々は、その内部が貫通する内空構造の内空軸として形成され、連通している。下部傘歯車２８が第２収容室１４の底部に向けて開口した開口端２８ｃを有しており、開口端２８ｃを介して、中間軸１５、中間軸５、及び上部傘歯車４の内部に通じている。このため、スクリュー３４が潤滑油に前記図示下方に向かう流れを発生させることで、潤滑油の流れが下部傘歯車２８、中間軸１５、中間軸５、及び上部傘歯車４の内部を通過し、後述の支持室２３に送られるようになっている。
【００２７】
そして、支持室２３に送られた潤滑油の流れが、第１収容室１３及び第２収容室１４を通過することで、潤滑油の流れが循環するようになっており、これら潤滑油の流れが通過する経路が本発明の循環路を構成している。
【００２８】
固定部１７の上部を構成する上部板３５には、上部入力軸２０を回転可能に支持する支持室２３が連設されており、この支持室２３の上部には、第１収容室１３からの潤滑油が注入される注入室２２が設けられている。
【００２９】
循環装置２６は、注入室２２及び支持室２３に架けて設けられ、循環装置２６のノズル２６ａが第１収容室１３に挿入されている。循環装置２６のポンプにより第１収容室１３内の潤滑油が吸引された後に、潤滑油が注入室２２に注入され、この注入室２２に注入された潤滑油は、支持室２３を介して第１収容室１３に再び注入され、第２の収容室１４側に流下するようになっている。すなわち、潤滑油は、第１収容室１３、循環装置２６、注入室２２、支持室２３、第１収容室１３、及び第２収容室１４の順で循環するようになっており、この潤滑油の経路も循環路として構成されている。
【００３０】
プロペラ軸６の軸回りに固定に取付けられた歯車部６ａは、下部傘歯車２８の歯車部２８ａに噛合するとともに、管部１６の外周回りに固定に取付けられた歯車部１６ａも、歯車部２８ａに噛合している。上部入力軸２０が回転することで、上部傘歯車４、中間軸５、中間軸１５、及び下部傘歯車２８が各々の軸回りに回転し、歯車部２８ａにそれぞれ噛合した、歯車部６ａを備えたプロペラ軸６と、歯車部１６ａを備えた管部１６は、夫々の軸回りに回転する。このプロペラ軸６及び管部１６の回転により、プロペラ軸６に固定に取付けられたプロペラ９と、管部１６に固定に取付けられプロペラ１９とが回転し、前記船舶が進行するようになっている。
【００３１】
尚、下部傘歯車２８が回転することで、歯車部６ａ及び歯車部１６ａは、互いに異なる回転方向で回転するようになっており、プロペラ１９の回転方向は、プロペラ９の回転方向に対して逆回転方向になっている。すなわち、プロペラ９，１９は、二重反転プロペラ式となっており、進行方向の前方側であるプロペラ１９が発生する回転エネルギーを有する流れを、該回転エネルギーを逆回転するプロペラ９で回収することで、高いプロペラ効率が得られるようになっている。
【００３２】
図３（ａ）に示されるように、２基の油圧装置３０，３０は、それぞれ上部板３５に固定に設けられており、油圧装置３０の図示しないピニオンギアが、第１収容室１３の連通部１３ｃの上端に取付けられている旋回用歯車１３ａに噛合している。この構成により、油圧装置３０を駆動させることで、ピニオンギアを介し旋回用歯車１３ａが回転し、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して水平方向（伝達部１８の軸回り）に３６０°回転する。すなわち、ハウジング１０及び伝達部１８が被覆部８に対して前記水平方向に旋回し、これらハウジング１０及び伝達部１８が本発明の旋回部を構成している（図２参照）。
【００３３】
図２に示されるように、配管７は、第１収容室１３の上部に開口した開口部７ａ（図３（ｃ）参照）から第２収容室１４の底部に開口した開口部７ｂに架けて内部が連通した管であって、ハウジング１０に固定に配設されている。また、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、配管７は、その上部における開口部７ａが上部板３５に第１収容室１３と連通するように、ハウジング１０内の潤滑油を採取する採取口としての吸引筒２４と対向可能になっている。すなわち、配管７は、吸引筒２４に向けて形成されている。
【００３４】
つまり、ハウジング１０が被覆部８に対して前記水平方向に旋回することで、配管７もハウジング１０とともに旋回し、この配管７を被覆部８に対して所定角度（本実施例では、船舶１の前進方向である０度）に旋回した場合に、吸引筒２４と配管７の開口部７ａとが対向連通するようになっている。
【００３５】
そして、配管７を被覆部８に所定角度に旋回した後に、吸引筒２４の蓋部２４ａを取外し、図示しないハンドポンプのノズルを吸引筒２４内に挿入することで、該ノズルの先端部が開口部７ａに挿入され、配管７内の潤滑油が採取可能となる。
【００３６】
このように、ポッド２内の潤滑油を、ポッド２内の所定位置で開口した配管７、及び吸引筒２４を介して採取することで、ポッド２内の定位置における潤滑油を常時採取することになり、採取した潤滑油の条件を一定にできる。
【００３７】
また、前述のように、ハウジング１０及び伝達部１８を被覆部８に対し所定角度に旋回するだけで、吸引筒２４と配管７とが連通するため、ハウジング１０及び伝達部１８内の定位置における一定条件の潤滑油を、非回転の被覆部８に形成された一定箇所の吸引筒２４を介し採取し易い。
【００３８】
また、前述のように、ポッド２に設けられたスクリュー３４により潤滑油を循環路に循環させることで、循環流で潤滑油中の鉄分濃度を平均化し、常に平均化した鉄分濃度を検知できるため、ポッド２の磨耗状態を精度良く検知できる。
【００３９】
更に、前述のように、循環路が、ポッド２内に上下方向に配設された内空軸の外部から、ポッド２の底部に向けて開口した開口端２８ｃを介して内空軸の内部に通じていることで、重量により蓄積し易いポッド２の底部における潤滑油中の鉄分も、循環路に循環させることができる。
【００４０】
尚、後述のように、ポッド２内の各所で所定の動作を行う構成部材同士の係合（例えば、下部傘歯車２８の歯車部２８ａと歯車部６ａ，１６ａとの噛合）が長期に亘り継続することで、各部材の鉄分から成る表層部が粉体として部材から剥離し、この粉体がその重量により第２収容室１４の底部に経時的に堆積する。このため、本実施例では、潤滑油に含まれる鉄分濃度が比較的高い第２収容室１４の底部における潤滑油を採取するように、配管７の開口部７ｂが第２収容室１４の底部に開口するまで配管７が延びている構成となっている。
【００４１】
また、配管７が第２収容室１４の底部における潤滑油を採取するために、本実施例では、前記ハンドポンプにより、潤滑油を先ず配管７の内容積に相当する所定量採取し、この採取した潤滑油を上済み液として除外した（第１収容室１３に戻した）後に、潤滑油の本採取を行う。このように、当初に採取した配管７の内容積に相当する量を除外した後の潤滑油を本採取として利用することで、第２収容室１４の底部における潤滑油の鉄分濃度として検知できる。
【００４２】
図２に示されるように、潤滑油には、プロペラ９，１９の回転やハウジング１０及び伝達部１８の被覆部８に対する旋回等により、歯車部２０ａ及び上部傘歯車４、歯車部６ａ，１６ａ及び歯車部２８ａ、上部傘歯車４及び該上部傘歯車４を支持する軸受部３１、中間軸１５及び該中間軸１５を支持する軸受部３２、並びに下部傘歯車２８及び該下部傘歯車２８を支持する軸受部３３等の係合する各部材同士が磨耗することで発生する鉄分を含む粉体が含浸されており、該係合する各部材が、本発明の機械動作部を構成している。
【００４３】
尚、本実施例では、プロペラ９，１９の回転やハウジング１０及び伝達部１８の被覆部８に対する旋回等により磨耗する機械動作部のうち少なくとも一つの構成部材は、強磁性体である鉄分（Ｆｅ）を含んで構成され、該磨耗により鉄分が潤滑油に含浸される。
【００４４】
前述の機械動作部の磨耗により機械動作部が故障等の不具合を起こす虞があるため、本実施例では、潤滑油に含まれる鉄分濃度を定期的に計測し、機械動作部の磨耗状態を算出することで、機械動作部の磨耗状態を把握して機械動作部の不具合を未然に防止できるようになっている。
【００４５】
次に、潤滑油に含まれる鉄分濃度（鉄分の重量濃度）の算出方法について説明する。
【００４６】
図４（ａ）に示されるように、磨耗状態検知システム３は、ポッド２とは別体に設けられたシステムであり、前述したように配管７内から本採取した潤滑油に含まれる鉄分の濃度を計測する鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０と、機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段５０と、から構成されている。
【００４７】
検知ユニット４０は、潤滑油が注入されたサンプル瓶２５が挿入される挿入部４１と、この検知ユニット４０を起動／停止させるｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３と、サンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を表示する表示部３９と、を備えている。
【００４８】
図４（ｂ）に示されるように、検知ユニット４０は、ｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３をｏｎ状態にすることで、交流電流を出力する交流電源４４と、交流電源４４により電源が供給されることで励磁して磁場を形成する励磁コイル４５，４６と、励磁コイル４５，４６の励磁により誘導起電力を発生する誘導コイル４７と、誘導コイル４７の誘導起電力を増幅する増幅回路４８と、増幅回路にかかる電圧を電圧値として検知する検知部４９と、から構成されている。
【００４９】
励磁コイル４５は、挿入部４１の外周を覆うように配置されており、誘導コイル４７は、励磁コイル４５，４６の間に配置されている。励磁コイル４５，４６の間に磁性体が存在しない場合（すなわち、サンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されない場合、或るいはサンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されても潤滑油に鉄分が含まれていない場合）には、交流電源４４が交流電流を出力している状態において、励磁コイル４５，４６により発生した磁場が、誘導コイル４７付近において互いに打ち消される。この磁場の打ち消しにより、誘導コイル４７に誘導起電力が発生することがない。
【００５０】
一方、鉄分が含まれる潤滑油が注入されたサンプル瓶２５が挿入部４１に挿入されている場合には、励磁コイル４５，４６により発生した磁場が、誘導コイル４７付近において不平衡となるため、誘導コイル４７が誘導起電力を発生する。
【００５１】
検知部４９は、ｏｎ／ｏｆｆスイッチ４３をｏｎ状態にすることで交流電源４４から電源が供給され、サンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｚ（ｐｐｍ）と増幅回路４８から出力される電圧値Ｖとの関係を示す関係式Ｚ＝ｆ（Ｖ）（増幅回路４８の電圧値（Ｖ）を変数として鉄分濃度Ｚが求まる関数）を記憶している。
【００５２】
また、励磁コイル４５，４６が発生した磁場に、サンプル瓶２５内の潤滑油を作用させることで、検知部４９は、増幅回路４８から出力される電圧を電圧値として検知し、該電圧値と関係式Ｚとからサンプル瓶２５内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を算出し、該算出した値を表示部３９に表示する。
【００５３】
このように、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０が、磁場を発生する励磁コイル４５，４６と、励磁コイル４５，４６の励磁により誘導起電力を発生する誘導コイル４７と、誘導コイル４７に発生した誘導起電力を、増幅回路４８を介して検知する検知部４９とを備えることで、潤滑油中の磁性体である鉄分濃度を、検知部４９により、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を増幅回路４８の電圧値、すなわち誘導起電力として確実且つ高精度に検知できる。
【００５４】
また、ポッド２内の潤滑油を、吸引筒２４を介して採取することで、ポッド２内とは別体に設けられた検知ユニット４０により、適宜の場所で鉄分濃度を検知できる。上述した鉄分濃度の検知は、作業者等が所定期間ごと（例えば毎日１回若しくは毎週１回）に継続して行う。
【００５５】
次に、日時の経過とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度の関係を説明する。
【００５６】
図５（ａ）は、鉄分濃度の検知日ｔ（日）と、当該検知日におけるポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）と、の関係を時系列的に示しており、図示実線の曲線に示されるように、初期段階においては新品の機械動作部の表層部の剥離が比較的生じ易いため、ｔ１まで比較的急に鉄分濃度が増加する（ｔ１において鉄分濃度はＭ１）。
【００５７】
尚、前述した検知ユニット４０で検知した鉄分濃度は、１日ごとに計測される実測値であり、鉄分濃度Ｚと表しており、図５（ａ）の曲線で示される鉄分濃度は、後述のように実測値である鉄分濃度Ｚから関数近似で得られた連続した関数として、鉄分濃度Ｍと表している。
【００５８】
そして、ｔ１を過ぎると、機械動作部の動作が安定するため、ｔ３まで長期に亘って緩やかに且つ略一定の上昇率で鉄分濃度が増加する。ｔ３を過ぎると、鉄分濃度上昇率Ｌが高まる。ここで、鉄分濃度上昇率Ｌとは、単位時間当たりの鉄分濃度の増加分（図５（ａ）中の曲線の傾き）を意味する。
【００５９】
図５（ｂ）は、検知日ｔ（日）とポッド２が動作不良を起こす確率（以後、確率Ｐ（％）と称す）の関係を示しており、図示曲線に示されるように、ｔ＝０に近い初期段階において、ポッド２内の構成部材が備付不良等により確率Ｐが比較的高いが（ｔ＝０近傍において確率ＰはＰ０）、ｔ１まで確率Ｐが漸次減少する（ｔ１において確率ＰはＰ１）。
【００６０】
そして、鉄分濃度Ｍがｔ１からｔ３まで緩やかに増加し、ｔ３を過ぎると急激に増加することに応じて、確率Ｐも、ｔ１からｔ３まで緩やかに増加し、ｔ３を過ぎると急激に増加するようになっている。すなわちポッド２の確率Ｐは、時系列的にいわゆるバスタブ曲線を形成する。つまり、仮に潤滑油の交換が無いとした場合、ポッド２が動作不良を起こす確率が急激に高まる（鉄分濃度上昇率ＬがＬ３を示す）時であるｔ３が、ポッド２の機械動作部を交換等する最適なタイミングであることになる（ｔ３において確率ＰはＰ３）。また、本実施例のように潤滑油の交換が有る場合、鉄分濃度上昇率ＬがＬ３以上を示す時が、ポッド２の機械動作部を交換等する最適なタイミングになる。
【００６１】
前述したように、機械動作部の磨耗により、潤滑油に含まれる鉄分濃度が高まり、ポッド２内の潤滑油の油質が劣化するため、本実施例では、所定期間の使用後、ポッド２内の潤滑油を所定量（例えば半分量）交換する作業を行う。尚、一般的に、潤滑油を交換するまでの潤滑油の使用期間は、機械動作部を磨耗により交換するまでの機械動作部の使用期間よりも短い。
【００６２】
図５（ａ）に示されるように、点線の曲線は、検知日ｔ２においてポッド２内の潤滑油を半分交換、すなわちｔ２まで使用していた潤滑油の半分を、鉄分を含まない新規の潤滑油に交換した場合において、検知日ｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係を示している。また、図５（ｂ）における点線の曲線は、検知日ｔ（日）と確率Ｐとの関係を示している。
【００６３】
ポッド２内の潤滑油を半分交換することにより、交換後の鉄分濃度は、交換前の鉄分濃度の略半分を示すことになる。尚、言うまでもないが、潤滑油を交換しても、機械動作部の磨耗の状態は変化しない。したがってｔ２以後、ｔ２からｔ４付近までの期間において、鉄分濃度は、図示実線におけるｔ１からｔ３までの鉄分濃度の増加と同様に緩やかな勾配で増加する傾向を示す。そして、更に鉄分濃度Ｍは、ｔ４付近を過ぎると急激に増加する（ｔ４において鉄分濃度はＭ４）。すなわち、図５（ｂ）に示されるように、確率Ｐがｔ４付近を過ぎると急激に上昇する（ｔ４において確率はＰ４）。
【００６４】
次に、機械動作部の磨耗状態を把握する方法について説明する。
【００６５】
磨耗状態算出手段５０は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、所定の表示を行う報知部としての表示部５０ａと、検知日時情報等の各種情報を入力する入力部５０ｂと、入力部５０ｂに入力された検知日を示す検知日時情報及び検知日における鉄分濃度を示す鉄分濃度情報を対応付けて記憶する記憶部５０ｃと、鉄分濃度上昇率を算出する演算や各種制御を実行する制御部５０ｄと、表示部５０ａ、入力部５０ｂ、記憶部５０ｃ、及び制御部５０ｄに電力を供給する図示しない電源部と、を備えている。
【００６６】
また、記憶部５０ｃは、図５（ａ）における実線の曲線（潤滑油を交換しないとした場合の曲線）において、鉄分濃度が急激に増加する検知日ｔ３における傾きの値（Ｌ３）と、鉄分濃度上昇率を算出するためのプログラムと、を記憶している。そして、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行し、検知日ｔ１以上において図５（ａ）における実線の曲線のグラフを関数近似することで、関数ｎ＝ｓ（ｔ）（ｎは鉄分濃度、ｔは検知日）として算出し、更に該算出した関数ｎ＝ｓ（ｔ）を検知日ｔで微分する。この微分により、導関数ｄｎ／ｄｔ＝ｄｓ（ｔ）／ｄｔが算出され、制御部５０ｄは、ｄｎ／ｄｔ＝ｄｓ（ｔ）／ｄｔにｔ３を代入することで、ｄｓ（ｔ３）／ｄｔを算出され、この算出されたｄｓ（ｔ３）／ｄｔが、所定値としての傾きの値Ｌ３となる。
【００６７】
また、図５（ａ）の実線の曲線において、ｔ１からｔ３まで緩やかに鉄分濃度が増加し、ｔ３を過ぎると鉄分濃度上昇率が高まっているように、鉄分濃度上昇率を示す導関数ｄｎ／ｄｔは、日時の経過とともに漸次大きくなっている（関数ｎにおいて、ｔ＞ｔ１のとき、ｄｎ／ｄｔ，ｄ２ｎ／ｄｔ２＞０）。
【００６８】
本実施例では、毎日、ポッド２内の潤滑油を採取するとともに、検知ユニット４０にて該潤滑油に含まれる鉄分濃度を計測し、該計測した値を入力部５０ｂにより記憶部５０ｃに入力していく。そして、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行することで、検知日ｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係を示すグラフを作成する。
【００６９】
尚、検知ユニット４０で計測した鉄分濃度の記憶部５０ｃに入力する入力部については、例えば有線若しくは無線による周知の通信手段を用いて自動に入力する自動入力部でも良いし、また作業者等が検知ユニット４０の表示部３９に表示された鉄分濃度を記憶部５０ｃに手動で入力する手動入力部でも良い。
【００７０】
次いで、制御部５０ｄは、前記プログラムを実行し、検知日ｔ１以上において前記グラフを関数近似することで、関数ｍ＝ｆ（ｔ）（ｍは鉄分濃度、ｔは検知日）として算出し、更に該算出した関数ｍ＝ｆ（ｔ）を検知日ｔで微分する。この微分により、導関数ｄｍ／ｄｔ＝ｄｆ（ｔ）／ｄｔが算出され、制御部５０ｄは、今回計測した検知日を代入してｄｍ／ｄｔを算出する。この算出したｄｍ／ｄｔの値が磨耗状態を示す値となる。すなわち、制御部５０ｄは、記憶部５０ｃに記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出し、制御部５０ｄは本発明の算出部を構成している。尚、前述したグラフの作成やｄｍ／ｄｔの算出等は、制御部５０ｄが前記プログラムを実行することにより行われる。
【００７１】
また、図５（ｂ）の実線の曲線において、ｔ１からｔ４付近まで緩やかに鉄分濃度が増加し、ｔ４付近を過ぎると鉄分濃度上昇率が高まっているように、鉄分濃度上昇率を示す導関数ｄｍ／ｄｔは、日時の経過とともに漸次大きくなっている（関数ｍにおいて、ｔ＞ｔ１のとき、ｄｍ／ｄｔ，ｄ２ｍ／ｄｔ２＞０）。
【００７２】
そして、今回の磨耗状態を示す値が算出された後に、制御部５０ｄは、算出したｄｍ／ｄｔが、傾きの値Ｌ３＝ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ以上であるか否かを判定し、該算出したｄｍ／ｄｔが傾きの値Ｌ３＝ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ以上と判定した場合には、表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に機械動作部が所定の磨耗状態であるとして所定の警告を表示する。尚、警告については、表示部５０ａの表示に加えて、若しくは表示部５０ａの表示に換えて、磨耗状態算出手段５０を構成する音声発生部により警告を音声発生させてもよい。
【００７３】
図５（ａ）の点線の曲線において、計測した検知日ｔ４における傾きの値（Ｌ４）であって、ｄｓ（ｔ３）／ｄｔ＜ｄｆ（ｔ４）／ｄｔとなり、計測した検知日ｔ４において、表示部５０ａに所定の警告が表示される。すなわち、図５（ｂ）に示されるように、ｔ４における確率Ｐ４は、Ｐ３よりも大きい値を示す。尚、本実施例では、所定の警告が表示される検知日には、ｄｍ／ｄｔがｄｓ（ｔ３）／ｄｔよりも大きくなるが、鉄分濃度を計測した検知日において、ｄｍ／ｄｔがｄｓ（ｔ３）／ｄｔと同じになったときにも、所定の警告が表示される。
【００７４】
表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に警告を示す旨が表示されたときに、ポッド２内の機械動作部の交換を行う。よって、ポッド２内を分解して機械動作部を定期的に点検を行った際に、機械動作部の磨耗が軽度であることにより機械動作部を交換する必要がない状況が起こることなく、機械動作部の磨耗状態を把握しながら、最適なタイミングで効率よく磨耗した機械動作部を交換し、ポッド２の不具合の発生を確実に防止することができる。
【００７５】
つまり、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率が急激に増加するタイミングが、ポッド２が動作不良を起こす確率が急激に増加するタイミングと一致しているため、記憶部５０ｃに記憶された各々の鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を制御部５０ｄにより算出し、鉄分濃度上昇率が傾きの値Ｌ３を超えた場合に、機械動作部が所定の磨耗状態であるとして表示部５０ａにより報知することで、潤滑油を一部若しくは全部交換するなどして、鉄分濃度の値自体が変化した場合でも、機械動作部の磨耗状態に依拠する鉄分濃度上昇率に基づいて機械動作部の磨耗状態を正確に把握できる。
【００７６】
また、機械動作部の動作が安定する期間（ｔ１からｔ３までの期間）において、潤滑油を所定量交換し、潤滑油に含まれる鉄分濃度の値自体を減らすことで、潤滑油中の鉄分がポッド２内の機械動作部に作用することに起因する、機械動作部の更なる剥離を低減できるため、結果としてポッド２内の鉄分濃度が、急激に増加する鉄分濃度に到達する時点を遅らせることができ（本実施例では、ｔ３からｔ４に遅らせている）、機械動作部の交換を行う間隔を長くすることが可能となる。
【００７７】
また、図５（ａ）に示されるように、例えば、鉄分濃度上昇率が傾きの値Ｌ３を未だ超えない検知日であるｔ５において、制御部５０ｄがプログラムを実行することにより、検知日ｔ１から検知日ｔ５までの実測した鉄分濃度に基づき、ｔ５以降における将来のｔ（日）とポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度Ｍ（ｐｐｍ）との関係が、関数ｍ＝ｆ（ｔ）（ｔ１≦ｔ）として算出されるため、今回計測した検知日ｔ５以降においても、鉄分濃度が予測的に算出されることになる。
【００７８】
このため、制御部５０ｄは、関数ｍ＝ｆ（ｔ）の微分によりｄｆ（ｔ）／ｄｔが算出された後に、ｔ１以上において、検知日（ｔ）とｄｆ（ｔ）／ｄｔとの関係をグラフとして作成し、このグラフを表示部５０ａに表示してもよく、このようにすることで、このグラフにより、ｄｆ（ｔ）／ｄｔが傾きの値Ｌ３以上に達する日時、すなわち、機械動作部が所定の磨耗状態になる日時を、この日時の前に予測することができるため、機械動作部を交換する作業の準備を前もって行うことができる。
【００７９】
尚、本実施例では、潤滑油を所定量交換しているが、特段に潤滑油を所定量交換する作業を行わなくてもよい。この場合には、磨耗状態算出手段５０は、図５（ａ）の実線の曲線における検知日ｔと鉄分濃度Ｍとの関係に対応する、鉄分濃度Ｍと機械動作部の磨耗状態を示す値との関係を示すデータを記憶している。そして、計測した値を入力部５０ｂに入力した後に、制御部５０ｄが、前記データを基に、該計測した値における磨耗状態を示す値を算出する。
【００８０】
次いで、制御部５０ｄは、前記算出した値が、記憶部５０ｃにより記憶されている予め定められた所定値以上か否かを判定し、前記算出した値が予め定められた所定値以上と判定した場合には、表示部５０ａ（図４（ａ）参照）に、警告を示す旨を表示する。
【００８１】
以上に説明したように、実施例の磨耗状態検知システム３において、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０によりポッド２内の潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知し、磨耗状態算出手段５０により、鉄分濃度に基づき機械動作部の磨耗状態を算出することで、潤滑油に含浸されたポッド２に設けられた機械動作部の磨耗状態が、機械動作部をポッド２から取り出し、若しくは潤滑油から露出させることなく検知できるばかりか、機械動作部の不具合発生の原因となる機械動作部の磨耗状態を、不具合の発生以前に検知して不具合を未然に防止できる。
【００８２】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００８３】
例えば、前記実施例では、検知ユニット４０がポッド２とは別体に設けられる磨耗状態検知システム３を採用しているが、これに限らず、ポッドに固定に設けられた磨耗状態検知システムを採用してもよい。
【００８４】
変形例として、図６（ａ）に示されるように、配管７に、塩化ビニール等の合成樹脂材、すなわち強磁性体を除く材料から成り、潤滑油の循環路を構成する配管部５１が接続されており、配管部５１の経路上には、ポッドに固定の検知ユニット４０’が配設されている。尚、配管部５１の材質は強磁性体を除く材料であれば、塩化ビニール等の合成樹脂材に限らず、例えば、アルミ材から成っていてもよい。
【００８５】
検知ユニット４０’について具体的に説明すると、図６（ｂ）に示されるように、配管部５１の周りを覆うように、検知ユニット４０’を構成する励磁コイル４５’が設けられている。また、図示しないｏｎ／ｏｆｆスイッチをｏｎ状態にすることで、検知部４９’は、配管部５１内を流れる潤滑油中の鉄分濃度を検知するようになっている。
【００８６】
尚、励磁コイル４５’及び検知部４９’以外の検知ユニット４０’を構成する手段は、前記実施例と同一構成であるため、同じ符号を付しており、変形例の潤滑油に含まれる鉄分濃度の算出方法も、実施例と同一であるため、該算出方法の説明は省略する。
【００８７】
このように、循環路を構成する配管部５１に、励磁コイル４５’が設けられていることで、ポッド２内の潤滑油を採取する手間を要することなく、循環路の循環により平均化した鉄分濃度を検知できる。
【００８８】
また、前述のように、配管部５１が、強磁性体を除く材料から成ることで、配管部５１に設けられた励磁コイル４５’が配管部５１により励磁され難く、潤滑油中の鉄分のみにより励磁されることになるため、誘導起電力として鉄分濃度を検知し易い。
【００８９】
また、前記実施例及び変形例では、船舶のポッド２において磨耗状態検知システム３，３’を採用しているが、これに限らず、例えば、磨耗状態検知システムは、内部が潤滑油に含浸された機械収容部と、該機械収容部に設けられ、潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部と、を備える車両等においても適用可能である。
【００９０】
また、前記実施例及び変形例では、励磁コイル４５，４５’，４６が発生した磁場に潤滑油を作用させることで、検知部４９は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知し、磨耗状態算出手段５０が機械動作部の磨耗状態を算出しているが、これに限らず、例えば、磨耗状態検知システムを構成する鉄分濃度検知手段は、採取した潤滑油の所定体積当たりの重量を測定することで潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知するものであってもよい。
【００９１】
また、前記実施例及び変形例では、励磁コイル４５，４６（４５’，４６）と２つずつ設けられているが、これに限らず、例えば、鉄分濃度検知手段は、励磁コイルを１つのみ備え、該励磁コイルが発生した磁場に潤滑油を作用させることで、検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導コイルの誘導起電力として検知してもよい。
【００９２】
また、前記実施例及び変形例では、鉄分濃度検知手段としての検知ユニット４０は、誘導コイル４７の誘導起電力を増幅する増幅回路４８を備えているが、これに限らず、鉄分濃度検知手段は、特段に増幅回路を設けることなく検知部が誘導コイルの誘導起電力を直接検知するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１ 船舶
２ ポッド（機械収容部）
３ 磨耗状態検知システム
４ 上部傘歯車（内空軸）
５ 中間軸（内空軸）
７ 配管（採取路）
７ａ，７ｂ 開口部
８ 被覆部
１０ ハウジング（旋回部）
１５ 中間軸（内空軸）
１８ 伝達部（旋回部）
２４ 吸引筒（採取口）
２８ 下部傘歯車（内空軸）
２８ｃ 開口端
３４ スクリュー（循環手段）
４０ 検知ユニット（鉄分濃度検知手段）
４５，４５’，４６ 励磁コイル
４７ 誘導コイル
４９，４９’ 検知部
５０ 磨耗状態算出手段
５０ａ 表示部（報知部）
５０ｃ 記憶部
５０ｄ 制御部（算出部）
５１ 配管部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、前記潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムであって、
前記潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する鉄分濃度検知手段と、
該鉄分濃度検知手段により検知された鉄分濃度に基づき、前記機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段と、を備えることを特徴とする磨耗状態検知システム。
【請求項２】
前記磨耗状態算出手段は、
前記鉄分濃度検知手段により鉄分濃度が検知される毎に、鉄分濃度情報と該鉄分濃度を検知した検知日時情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された各々の前記鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出する算出部と、
該算出部により算出された鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、前記機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知する報知部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項３】
前記鉄分濃度検知手段は、電源が供給されることで励磁して磁場を発生する励磁コイルと、該励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、該誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備え、
前記励磁コイルが発生した磁場に前記潤滑油を作用させることで、前記検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項４】
前記鉄分濃度検知手段は、前記機械収容部とは別体に設けられ、前記機械収容部に、該機械収容部内の潤滑油を採取する採取口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磨耗状態検知システム。
【請求項５】
前記機械収容部に、該機械収容部内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路が、前記採取口に向けて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項６】
前記機械収容部は、前記採取口が形成された非回転の被覆部と、該被覆部に対し液密に旋回可能であって内部に前記採取路が形成された旋回部とからなり、該旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回した場合に、前記採取口と前記採取路とが連通するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項７】
前記機械収容部に、前記潤滑油の循環路と、前記潤滑油を前記循環路に循環させる循環手段とが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項８】
前記機械動作部は、前記機械収容部内に上下方向に配設され前記機械収容部の底部に向けて開口した開口端を備えた内空構造の内空軸を含み、前記循環路は、前記内空軸の外部から前記開口端を介して内空軸の内部に通じていることを特徴とする請求項７に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項９】
前記循環路を構成する配管部に、前記励磁コイルが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項１０】
前記配管部は、強磁性体を除く材料から成ることを特徴とする請求項９に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項１】
内部が潤滑油に含浸された機械収容部に設けられ、前記潤滑油中で所定に動作をする少なくとも鉄分を含む機械動作部の磨耗状態を検知する磨耗状態検知システムであって、
前記潤滑油に含まれる鉄分濃度を検知する鉄分濃度検知手段と、
該鉄分濃度検知手段により検知された鉄分濃度に基づき、前記機械動作部の磨耗状態を算出する磨耗状態算出手段と、を備えることを特徴とする磨耗状態検知システム。
【請求項２】
前記磨耗状態算出手段は、
前記鉄分濃度検知手段により鉄分濃度が検知される毎に、鉄分濃度情報と該鉄分濃度を検知した検知日時情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された各々の前記鉄分濃度情報及び検知日時情報に基づき、単位時間当たりの鉄分濃度上昇率を算出する算出部と、
該算出部により算出された鉄分濃度上昇率が所定値を超えた場合に、前記機械動作部が所定の磨耗状態であるとして報知する報知部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項３】
前記鉄分濃度検知手段は、電源が供給されることで励磁して磁場を発生する励磁コイルと、該励磁コイルの励磁により誘導起電力を発生する誘導コイルと、該誘導コイルに発生した誘導起電力を検知する検知部とを備え、
前記励磁コイルが発生した磁場に前記潤滑油を作用させることで、前記検知部は、該潤滑油に含まれる鉄分濃度を誘導起電力として検知するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項４】
前記鉄分濃度検知手段は、前記機械収容部とは別体に設けられ、前記機械収容部に、該機械収容部内の潤滑油を採取する採取口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磨耗状態検知システム。
【請求項５】
前記機械収容部に、該機械収容部内の所定位置で開口した潤滑油を採取する採取路が、前記採取口に向けて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項６】
前記機械収容部は、前記採取口が形成された非回転の被覆部と、該被覆部に対し液密に旋回可能であって内部に前記採取路が形成された旋回部とからなり、該旋回部を前記被覆部に対し所定角度に旋回した場合に、前記採取口と前記採取路とが連通するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項７】
前記機械収容部に、前記潤滑油の循環路と、前記潤滑油を前記循環路に循環させる循環手段とが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項８】
前記機械動作部は、前記機械収容部内に上下方向に配設され前記機械収容部の底部に向けて開口した開口端を備えた内空構造の内空軸を含み、前記循環路は、前記内空軸の外部から前記開口端を介して内空軸の内部に通じていることを特徴とする請求項７に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項９】
前記循環路を構成する配管部に、前記励磁コイルが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の磨耗状態検知システム。
【請求項１０】
前記配管部は、強磁性体を除く材料から成ることを特徴とする請求項９に記載の磨耗状態検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２７１１１０（Ｐ２０１０−２７１１１０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２１７９７（Ｐ２００９−１２１７９７）
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（５０５４２２０１７）英雄海運株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（５０５４２２０１７）英雄海運株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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