JPH01162152A - 油劣化度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、潤滑油、作動油等の油の劣化状態を監視・測
定するための油劣化度測定装置に関する。

（従来の技術） 一般に、回転機材の軸受、減速機に使用されている潤滑
油や電気・油圧サーボ弁を初めとする制御装置の作動媒
体である油圧作動油の劣化および汚染等は、系統構成機
器（例えば、軸受、減速機、油ポンプ、電気・油圧サー
ボ弁）の故障の要因となる。このため、近年はその性状
管理が盛んに行われるようになってきており、油の劣化
度を測定する装置も提案されている。

たとえば、実開昭６１−６７５６４号公報には、第４図
に示すように、油タンク１内の油圧作動油２内に粘度セ
ンサ３および水分センサ４を配置し、粘度センサ３およ
び水分センサ４の測定信号を、測定部６、判定部７、判
定条件設定部８および表示部９からなる油圧作動油劣化
測定装置５に入力して油圧作動油の劣化の測定を行う装
置が開示されている。

また、第５図は、監視項目として汚染度、水分含有量を
選択した油劣化度測定装置の一例を示すもので、油圧作
動油２の油ポンプ１０の吐出ラインより分岐したサンプ
ルライン１１に、流量調節計１２、汚染度測定センサ１
３、水分含有量測定センサ１４が各々設けられており、
汚染度測定センサ１３、水分測定センサ１４の測定信号
は、判定部７、判定条件設定Ｍ８および表示部９からな
る油圧作動油劣化測定装置５に入力され、劣化・汚染度
が測定される。

また、その他の油劣化度測定装置として、一定時間の潤
滑油温度の平均を求め、潤滑油の油温と時間に対する劣
化曲線に対応させて劣化度を算出し、これを積算して潤
滑油の劣化度と交換時期を表示するようにしたもの（特
開昭５６−１３３６５８号公報）、また、使用時の潤滑
油の温度状態も考慮した特定式に基づいて損耗状態を評
価することにより、潤滑油の損耗を合理的な近似値で評
価して潤滑油の劣化を判定するようにしたもの（特開昭
５８−２１３２４４号公報）等もあるが、これらの装置
は実際の測定結果に基づくものではなく、判定精度が低
い。

（発明が解決しようとする問題点） 上記説明の従来の油劣化度測定装置は、運転員による定
期的なサンプル検査と比較し、運転員の負荷軽減、油劣
化または異常の早期発見による事故防止等の点において
非常に有用なものであるが、次のようないくつかの問題
点がある。

なお、前述の汚染度測定センサ１３の基本的測定原理と
しては光散乱方式、または光遮断方式があるが、いずれ
の方式においても、ある一定容積（ｖ）内における粒子
（汚染物）の大きさと個数を測定することにより汚染度
のランクを分類している。すなわち、ある一定流量を確
保している系において、一定時間内にセンサを通過した
粒子の大きさと個数を測定していることになる。なお、
−定容積ｍはＶ＝ＱＸｔとして表される。（ここでＱは
流量調整計１２にて調整される流量であり、ｔはその測
定時間である。） また、水分含有量測定センサ１４の基本的測定ＭＴ！ｉ
としてはヘンリーの法則（一定の温度のもとで一定量の
液体に溶解するガスの質量は、それと平衡状態にある気
相の蒸気圧に比例する）を用いたものが多く、ある測定
作動油の水分含有量（Ｃ）は、Ｃ＝（Ｃｓ／Ｐｓ）Ｐと
して表される。（ここでＣｓは測定作動油温における飽
和水分濃度（ＰＰＭ）　、Ｐｓは飽和水蒸気圧、Ｐは測
定している作動油の水蒸気圧測定値を各々示す、） 第６図は、ある油圧作動油の飽和水分濃度と飽和水蒸気
圧の関係を示したものであるが、例えば、油温４５°Ｃ
（Ｐ点）における飽和水分濃度（Ｃｓ）は約６２００Ｐ
ＰＭであり、また飽和水蒸気圧（Ｐｓ）は９．５×１１
０−２ｈ／−となる、なお、これらの特性は作動油によ
り異なり、各々の値は実験で求められる。これに対して
、たとえば水分含有量測定センサ１４により測定された
作動油水蒸気圧（Ｐ）がｌＸ１Ｏ−２ｋｔｒ／ｄである
とすると、その時の水分含有量（Ｃ）はＣ＝（６２００
／９．５　ｘ　１Ｏ−２）　ｘ　１　ｘ　１０−２＊　
６５０ＰＰＭ　　として算出される。

さて、ここで注目しなければならないのは、汚染度測定
、水分測定いずれの場合においても測定値が油温め変化
により影響されるということである。

たとえば、ある油系の作動油の通常油温は約４５℃であ
るが、起動待初期には約２０℃程度まで許容されており
、当然ながらこの油温、あるいは４５℃に至るまでの途
中油温段階においても油劣化度測定が実施されることが
あり油温め影響を受けない測定方法、または測定装置で
なければならない。

ところが汚染度測定の場合、油温変化は油の粘性変化と
なって表れ、ある時刻での流量Ｑ°は次式で示されるよ
うに実際には油温■の影響を受ける。

Ｑ’＝ｆ（ν”　（Ｔ’）／ν（Ｔ））ＸＱここで、■
°は測定中の油温（例えば起動待初期２０℃）、■は流
量調整計設定時の油′４（例えば４５℃）、νとν°は
油温Ｔと■°における各々の動粘性係数、Ｑは流量調整
計設定時の流量（例えば４５℃）である。

使用している作動油の油温変化にともなう粘性特性にも
よるが、Ｑ“とＯの差は無視できない事が多く、測定原
理の基本となる一定容積Ｖの正確な確保がなされないこ
ともある。一般的には油温が低くなると作動油の粘性が
高くなるなめに流量は確保できず、汚染度はより低い傾
向を示すことになってしまう、この傾向は油管環上、好
ましいものではない。

また、水分含有量測定の場合は、前述のように水蒸気圧
がｌＸ１Ｏ−２ｋＨ／−であるとすると、油温が４５℃
の場合、水分含有量は約６００ＰＰＭであるが、油温が
２０℃の場合、 Ｃ＝（１ｘ１０’　　／２．５　ｘｌｏ−２）ｘｏ、４
　ｘ１０’＝１６００ＰＰＭ を含有していることになる。すなわち油温が２０℃にお
いて実際１６００ＰＰＭの水分を含有している油圧作動
油でも油温か４５℃とされている場合、見掛は上６５０
ＰＰＭの水分しか含んでいないことになり、汚染度と同
様管理上問題となる。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、油温が変化する場合でも、従来に較べて精度良く油の
劣化度を測定することができ、油の性状管理をより適切
に行うことのできる油劣化度測定装置を提供しようとす
るものである。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、油をサンプリングし、測定センサに
よりこの油の劣化度の測定を行う油劣化度測定装置にお
いて、前記油の温度を検出する温度検出手段と、この温
度検出手段によって検出された温度に応じて補正信号を
出力し前記測定センサの測定結果を補正する補正信号発
生手段とを備えたことを特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明の油劣化度測定装置では、油の温度を
検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検
出された温度に応じて、たとえば汚染度測定センサ、水
分含有量測定センサ等の測定センサに、補正信号を出力
し測定センサの測定結果を補正する補正信号発生手段と
が配置されている。

したがって、油温か変化する場合でも、従来に較べて精
度良く油の劣化度を測定することができ、油の性状管理
をより適切に行うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例の油劣化度測定装置の構成
を示すもので、油タンク２１内に収容された油圧作動油
２２を送出するための油ポンプ２３の吐出ラインから分
岐してサンプルライン２４が設けられており、このサン
プルライン２４には、油温測定センサ２５、流量調節計
２６、汚染度測定センサ２７、水分含有量測定センサ２
８が各々設けられている。

また、油温測定センサ２５は、汚染度補正関数算出部２
９および水分含有量補正関数算出部３０に各々接続され
ており、汚染度測定センサ２７および水分含有量測定セ
ンサ２８は、各々汚染度測定部３１および水分含有量測
定部３２に接続されている。

そして、汚染度補正関数算出部２９および汚染度測定部
３１の出力は、乗算部３３に入力されて乗算され、水分
含有量補正関数算出部３０および水分含有量測定部３２
の出力は、乗算部３４に入力されて乗算される。これら
の乗算値は、各々判定部３５に入力され、予め判定条件
設定部３６から入力された判定条件と比較され、表示部
３７にこの判定結果が表示されるよう構成されている。

上記構成のこの実施例の油劣化度測定装置では、油温測
定センサ２５からの油温測定信号（Ｍが、汚染度補正関
数算出部２９、水分含有量補正関数算出部３０に各々入
力されると、これらの汚染度補正関数算出部２９、水分
含有量補正関数算出部３０は、各々の汚染度補正関数ｆ
（Ｔ）、水分含有量補正関数Ｆ（Ｔ）に応じた補正信号
を発生する。

第２図は、汚染度補正間数ｍ）の−例を示すもので、た
とえば油温的４５℃の場合は、乗算部３３に入力される
補正係数Ｋが１となり、汚染度測定部３１からの信号は
、そのまま判定部３５に入力される。また、たとえば油
温的２０℃の場合は、油の粘性高による流量低下の影響
がでるため補正係数にとしては１．１が選択され、乗算
部３３に入力される。このため、汚染度測定部３１から
の信号は、１．１倍された値となって判定部３５に入力
される。

また、第３図は、水分含有量補正間数Ｆ（Ｔ）の−例を
示すもので、たとえば油温的４５℃の場合は、乗算部３
４に入力される補正係数Ｈが１となり、水分含有量測定
部３２からの信号は、そのまま判定部３５に入力される
。また、たとえば油温的２０℃の場合は、水分溶解度に
差がでるため、補正係数Ｈとしては２．５が選択され、
乗算部３４に入力される。このため、水分含有量測定部
３２からの信号は、２．５倍された値となって判定部３
５に入力される。たとえば、水分含有量測定センサ２８
の水蒸気圧がｌＸ１Ｇ−２ｈぎ１０１１の場合、水分含
有量測定部３２で算出される水分含有量は６５０ＰＰＭ
であるが、２゜５倍されるため約１６００ＰＰＭとなり
正規な値に補正される。

なお、上記補正関数ｆ（Ｔ）、Ｆ（Ｔ）は、通常運転時
の油温（本実施例では約４５℃）をベースとしているが
、これらの補正関数ｆ（Ｔ）、Ｆ（Ｔ）は、油温を変化
させた時の流量の測定、あるいは予め水分含有量が既知
である油の油温変化による水蒸気圧の変化を調査するこ
とにより、比較的容易に求められる。また、上記説明で
は、起動時の油温的２０℃を想定しているが、第２図あ
るいは第３図から明らかなように、通常運転より油温が
何らかの原因により上昇して運転されている場合におい
ても同様に補正される。

すなわち、この実施例の油劣化度測定装置では、汚染度
、水分含有量測定を通常運転時の油温ばかりでなく、起
動時を含めたあらゆる運転状態の油温においても自動的
に温度補正し、精度良く求めることができ、油圧作動油
の管理上大きく貢献するものである。

なお、この実施例では、油温測定センサ２５をサンプリ
ングライン２６に設置したが、これはできるだけ流量調
節計２６あるいは測定部近くの油温を測定しようとした
ものであり、これらの部位の油温と油タンク２１内の油
温との差が小さい場合は、油タンク２１内の油温を測定
するよう構成してもよい。

また、この実施例では、油の劣化度として、汚染度、水
分含有量を測定する場合について説明したが、連続監視
上の他の要因、たとえば、粘度、比重の油温変化により
その測定値が左右されるような要因に対しても本発明を
適用できることはもちろんである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の油劣化度測定装置によれ
ば、油温が変化する場合でも、従来に７　較べて精度良
く油の劣化度を測定することができ、油の性状管理をよ
り適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の油劣化度測定装置を示す構
成図、第２図は汚染度補正関数を示すグラフ、第３図は
水分含有量補正関数を示すグラフ、第４図〜第５図は従
来の油劣化度測定装置を示す構成図、第６図は作動油の
油温、飽和水分含有層水蒸気圧力の関係を表す特性図で
ある。 ２１・・・・・・・・・油タンク ２２・・・・・・・・・油圧作動油 ２３・・・・・・・・・油ポンプ ２４・・・・・・・・・サンプリングライン２５・・・
・・・・・・油温測定センサ２６・・・・・・・・・流
量調節計 ２７・・・・・・・・・汚染度測定センサ２８・・・・
・・・・・水分含有量測定センサ２９・・・・・・・・
・汚染度補正関数算出部３０・・・・・・・・・水分含
有量補正関数算出部３１・・・・・・・・・汚染度測定
部 ３２・・・・・・・・・水分含有量測定部３３．３４・
・・乗算部 ３５・・・・・・・・・判定部 ３６・・・・・・・・・判定条件設定部３７・・・・・
・・・・表示部 出願人　　　　　　　株式会社　東芝 代理人　　弁理士　　須　山　佐　− 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油をサンプリングし、測定センサによりこの油の
   劣化度の測定を行う油劣化度測定装置において、前記油
   の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段に
   よって検出された温度に応じて補正信号を出力し前記測
   定センサの測定結果を補正する補正信号発生手段とを備
   えたことを特徴とする油劣化度測定装置。
2. （２）前記測定センサは、汚染度測定センサおよび水分
   含有量測定センサであり、前記補正信号発生手段は、こ
   れらのセンサごとに設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の油劣化度測定装置。