JPH0474949A

JPH0474949A - 粒子測定装置

Info

Publication number: JPH0474949A
Application number: JP2185261A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Horikawa; 堀川　信男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1992-03-10

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】［産業上の利用分野］本発明は、機械装置運転中に潤滑油に混入された摩耗粒
子の分布状態、形状、量などを測定する粒子測定装置に
関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］周知の
如く、機械装置などが長時間運転されると、この機械装
置に設けられたギアあるいはカムなどの噛み合い部、摺
動部、及び転動部が徐々に摩耗される。

この各駆動部分のギアあるいはカムなどの摩耗状態を、
機械装置を分解することな（容易に外部から把握するこ
とのできる手段が従来から種々提案されている。

最近では、上記機械装置の潤滑油中に混入されている摩
耗粒子の分布状態、形状、量などをフェログラフィの原
理を応用した検出装置によって測定する技術が既に実用
化されている。すなわち、上記機械装置などからサンプ
リングした潤滑油をマグネットベース上に流し、このマ
グネットベース上に上記潤滑油に混入されている摩耗粒
子を磁場により固定し、次いて、この摩耗粒子に下がら
光りを照射し、このマグネットベースの上方に対設され
た光の明るさを濃度差として測定し上記摩耗粒子の分布
状態などを分析するものである。

ところで、上記粒子検出手法においては、マグネットベ
ース上の摩耗粒子を含んだ潤滑油中の濁り具合によって
、発光器から照射された光の透過率が微妙に変化し大き
な誤差要因になっていた。

すなわち、機械装置を長時間運転した場合とか、潤滑油
の温度条件が非常に厳しい運転条件で使用された場合な
どにおいて、潤滑油が劣化しスラッジ成分が増加するこ
とにより、前記発光器から照射された光の透過率が実質
的に下がり摩耗粒子の割合を大目にカラン１−シてしま
うという問題があった。また、例えば計測対象がディー
ゼルエンジンの場合には、燃焼生成物であるカーボン粒
子が多量に潤滑油中に侵入してくるため、上記透過率が
極端に低下し、計測精度が著しく悪かった。

以上これらの対策案として特開昭６１−０９９１７０号
公報に開示されているような、計測部位の潤滑油を希釈
して計測する手法があるが、この装置では、希釈液の量
が一定のため、カーボン粒子及びスラッジ分の濃度の差
により希釈率が変化し、多少の誤差が生じることがあっ
た。

また　本方式によると、希釈された潤滑油は、再使用で
きない為、上記計測に当たって使用された潤滑油の相当
分を補給する必要があり、システム的に非常に複雑で、
コスト的にも不利である。

また、試験目的が機械装置の耐久評価をおこなうような
場合には、上記新油が補給される方式においては、厳密
な上での耐久評価にはならないという問題もある。

［発明の目的］本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、機械装置
の各駆動部の摩耗状態を定量的に長時間連続計測するこ
とが可能で、機械装置の保守整備、摩耗予知など的確に
把握され、且つ、上記粒子の分布状態、形状が正確に測
定される。また、大きな特長として、ディーゼルエンジ
ンなどのように、燃焼生成物であるカーボン粒子の多く
含まれる潤滑油でも、上記内容の粒子測定を確実に行な
える装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］本発明による粒子測定装置は、潤滑油が流過する検知通
路に、上記潤滑油に混入された摩耗粒子を測定する粒子
検出素子と、この摩耗粒子を上記検知通路に吸着させる
マグネットベースが対設されており、また、前記潤滑油
が流過する検知通路に傾斜部を持ち、且つ前記検知通路
の上流側と、この検知通路の下流側に位置し潤滑油を検
出部に導くための定量オイルポンプの吸入側とを結ぶバ
イパス通路が設けられているものである。

すなわち、機械装置運転中の潤滑油を検知通路に流入さ
せて、この検知通路に上記潤滑油中に混入されている摩
耗粒子をマグネットベースの磁場により吸着させる、次
いて、この検知通路内の潤滑油を検知通路の上流側に設
けられた定量オイルポンプの吸入側に連通するバイパス
通路から完全に抜き取った後に、上記検知通路内に残留
した摩耗粒子を固体撮像素子を用いたリニアイメージセ
ンサなどの粒子検出素子にて受光し、この受光量を電気
信号に変換して、上記摩耗粒子の分布状態、形状、量な
どを分析する。

なお、上記検知通路内がら抜き取った潤滑油は・定量オ
イルポンプからオイル循環通路を経て、機械装置のオイ
ルパン側に圧送される。

そして、上記摩耗粒子の測定が所定に終了した後、上記
検知通路に、上記機械装置のオイルパンに連通ずる潤滑
油通路を連通する。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は本発明の第一実施例に係り、第１図は
粒子測定装置の全体概略図、第２図はフェログラフィ検
出装置の概略図、第３図はフェログラフィ検出装厘の要
部断面図、第４図は第３図のｒＶ−ＴＶ矢視図である。

これらの図において、符合１はエンジン、１ａはエンジ
ン本体、１ｂはトランスミッション、ＩＣはオイルパン
である。このオイルパンｌｃに、潤滑油通路２の流入口
２ａと、流出口２ｂが接続されている。また、上記流出
口２ｂ側の潤滑油通路２にオイルクーラ３が介装されて
おり、さらに、その先の潤滑油通路２に切り替えバルブ
５を介してオイルポンプ４が介装されている。

また、上記切替えバルブ５に、測定用通路６が接続され
ており、この下流の切替えバルブ９、定量オイルポンプ
１０を介して上記潤滑油通路２のオイルポンプ４と流入
口２ａ間に介装された切替えバルブ１３が接続されてい
る。

また、上記切替えバルブ９に空気導入通路１１が接続さ
れ、この空気導入通路１１の先端がエアフィルタ１２を
介して大気と連通されている。

なお、上記測定用通路６には、上記切替えバルブ５の直
後に、バイパス切替えバルブ７を介してバイパス通路８
が設けられ、上記定量オイルポンプ１０の吸入側１０ａ
に連通される。

一方、上記測定用通路６の両切替えバルブ７．９間にフ
ェログラフィ検出装置１４が設けられ、このフェログラ
フィ検出装置１４のガラス管などでできた検知通路１５
が上記測定用通路６に介装されている。また、この検知
通路１５の底面に、所定傾斜角の勾配を有するマグネッ
トベース１６の上面１６ａが当接されている。さらに、
このマグネットベース１６の第１図の右側面にエアーシ
リンダ２１のプランジャ２１ａが連結されている。

また、上記マグネットベース１６の上面１６ａの検知通
路１５に対向する面に、スリット１６ｂが上記検知通路
１５に沿って穿設され、このスリット１６ｂに複数の光
ファイバ１７が一列に臨まされている。さらに、この光
ファイバ１７の後方に凸レンズ１８を介して光源１９が
対接されている。

一方、上記光ファイバ１７に上記検知通路１５を挟んで
、固体撮像素子の一例である電荷結合素子（以下［ＣＣ
Ｄ］　と略称）を用いたリニアイメージセンサ２０のｐ
−ｎフォトダイオードを採用する受光部２０ａが対向さ
れている。また、このリニアイメージセンサ２０が、粒
子検出部２２の上面にエアーシリンダ２３のプランジャ
２３ａが連結されている。

さらに、上記リニアイメージセンサ２０がコントロール
ユニット２４に接続され、このコントロールユニット２
４に表示部２５が接続されている。

次に、上記構成による粒子測定装置の動作について説明
する。

まず、エンジン１を駆動し、このエンジン１のオイルパ
ンｌｃに貯溜されている潤滑油をエンジン本体１ａの各
駆動部に供給し、この各駆動部のギア、カムなどの噛合
い部、摺動部、および、転動部を各々潤滑する。

そして、この潤滑油が、潤滑油通路２に流出口２ｂから
オイルポンプ４の駆動により吸引され、この潤滑油通路
２を流遇し、オイルクーラ３によって冷却された後、流
入口２ａから上記オイルパン１ｃへ還流される（第１図
の実線で示す矢印の流れ）。

−４、フェログラフィ検出装置１４のコントロールユニ
ット２４の信号により計測動作に入る場合、まず、切替
えバルブ５，１３が潤滑油通路２を測定用通路６に切替
え接続し、この潤滑油通路２と測定用通路６とで循環回
路を形成する。すると、この測定用通路６に設けられた
定量オイルポンプ１０の駆動により、上記オイルが測定
用通路６を経て、上記フェログラフィ検出装置】４の検
知通路１５を流過し、切替えバルブ９を介し、切替えバ
ルブ１３から上記潤滑油通路２に流入され、上記オイル
パンＩＣへ再び還流される（第１図の一点鎖線で示す矢
印の流れ）。

そして、その間、上記フェログラフィ検出装置１４のマ
グネットベース１６から磁場によって、上記潤滑油中に
混入されている摩耗粒子が上記検知通路１５内に固着さ
れる。この検知通路１５は上記マグネットベース１６の
所定角の傾斜勾配を有する上面１６ａに載置かれている
ので、上記摩耗粒子が上記マグネットベース１６の上面
に１６８の傾斜に沿って大きさの順に配列される。

ある経過時間後、バイパス切替えバルブ７により測定用
通路６を遮断し、バイパス通路８と検知通路１５を連通
させる。また、この動作と同時に切替えバルブ９により
定量オイルポンプ１０側との連通を遮断し、空気導入通
路１１を連通させる。

したがって、切替えバルブ７．９間の潤滑油は、急速に
定量オイルポンプ１０により吸入され、エアフィルタ１
２から導入される空気と完全に入れ替わり、検知通路１
５内には摩耗粒子のみが残留している状態となる。

一方、光源１９からの拡散光が凸レンズ１８により平行
光束にされ、その後、この平行光束が光ファイバ１７に
入射され、この光ファイバ１７の先端から、上記光束が
マグネットベース１６に穿設されたスリー／　ｈ　１６
　ｂを経て、上記検知通路１５の底面に照射される。

そして、この検知通路１５の底面に照射された光束が上
記検知通路の１５内の摩耗粒子を透過して、上記検出通
路１５の上面に対接するＣＣＤリニアイメージセンサ２
０の受光部２０ａに受光される。このＣＣＤリニアイメ
ージセンサ２０の受光部２０ａのｐ領域には、負、ｎ領
域には、正の電圧が加えられており、上記受光部２０ａ
に受光されると、ｐ−ｎ結合により電流が取り出される
。

この電流を計測することで摩耗粒子量、分布状態、形状
などが計測される。すなわち、この電流が小さいほど摩
耗粒子量が多く、また電流が大きいほど摩耗粒子量が少
ない。

また、上記リニアイメージセンサ２０によって、摩耗粒
子の数自体を計測することが可能であり、上記エンジン
１を連続運転することで、上記測定用通路６を流過する
潤滑油に混入されている摩耗粒子が上記検知通路１５に
堆積される経過を、上記コントロールユニット２４に設
けた表示部２５によって連続的に計測することができる
。

そして、上記フェログラフィ検出部ｆｌ１４による摩耗
粒子の測定が所定に完了した後、上記コントロールユニ
ット２４からの信号により、上記切替えバルブ５，７．
９．１３を切り替え動作させる。その結果、上記エンジ
ン１の潤滑油が潤滑油通路２を経て、測定用通路６の第
１図の一点鎖線で示す矢印の方向に循環される。同時に
シリンダ２１．２３のプランジャ２１ａ、２３ａが後退
動作し、この各プランジャ２１ａ、２３ａに連結された
マグネットベース１６１粒子検出部２２が互いに移動さ
れ、この粒子検出部２２に固接された検知通路１５が上
昇し、かつ、上記マグネットベース１６が上記検知通路
１５の底面から離間されて上記検知通路１５にかかる磁
場が解かれる。

なお、上記マグネットベース１６がフィルによって励磁
されるもの、あるいは、コイル自体であれば、このコイ
ルに通電する電流を遮断するだけで磁場が解かれるので
、マグネットベース１６と粒子検出部２２を離間させる
必要がない。

したがって、以上の動作により前記計測後の検知通路１
５に残留していた摩耗粒子は、測定用通路６からオイル
循環通路２を経てエンジン１のオイルパンＩＣに戻され
る。なお、測定用通路６を流れる潤滑油中には、摩耗粒
子が含まれているが。

マグネットベース１６が離間されているため、検知通路
１５に摩耗粒子が残留することはない。そして、上記フ
ラッシングが所定に終了した後、上記コントロールユニ
ット２４からの信号により、上記シリンダ２１．２３の
プランジャ２１ａ、２３ａが突出動作され、上記粒子検
出部２２に個接されている検知通路１５が上記マグネッ
トベース１６の上面１６ａ上に載置固定され、磁場が再
び粒子検出部２２に働き、前記フェログラフィ検出装置
１４による摩耗粒子の計測が再開される。

また、第５図は、本発明の第二実施例による粒子測定装
置の全体概略図である。

この実施例は、より高精度な計測を行なえるようにした
ものであり、前記第一実施案のフラッシング工程の強化
を行なっている。

すなわち、前記第一実施例に示す如く、摩耗粒子測定前
の、検知通路１５内の潤滑油が完全に抜き取られた状態
、すなわち、切替えバルブ５，７．９の動作で、エアフ
ィルタ１２及びチエツクバルブ２９を介して大気と連通
し、且つ、前記切替えバルブ５〜９間の測定用通路６と
バイパス通路８とを連通ずることにより、前記切替えバ
ルブ５〜９間の潤滑油を定量オイルポンプにて抜き取る
動作の後に、コントロールユニット２４が切替えバルブ
７．２６．３１を動作し、タンク２７側とエア導入通路
兼洗浄液導入通路１１ａとが連通され、上記タンク２７
内の洗浄液２８が、検知通路１５側へ導入され、且つ、
廃液タンク３２内に流通。

貯留される。

したがって、上記洗浄液２８が、上記検知通路１５を流
過する過程において、上記検知通路１５に摩耗粒子と共
に残留し、測定の誤差要因となるスラッジ及びゴミ等が
洗い流される。

次に、上記エア導入通路兼洗浄液導入通路１１ａに介装
されている切替えバルブ２６を切替え動作する。すると
、ブロワ３０からの圧縮空気が空気通路１１ｂ、切り替
えバルブ２６を介して検知通路１５に流入され、上記検
知通路１５に少量残る洗浄液を速やかに廃液タンク３２
に排出しフラッシングを終了する。

なお、上記洗浄工程及びフラッシング工程時には、検知
通路１５に、常にマグネットベース１６からの磁場を保
持している為に、計測する為の摩耗粒子は確実に残存す
る。

したがって、検知通路１５が摩耗粒子のみの状態で、前
記第一実施例と同様の手段により計測され、また、これ
ら一連の動作が繰り返される。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、フェログラフィを
応用して機械装置の潤滑油中の摩耗粒子を定量的、且つ
、連続的に分析する粒子測定装置において、摩耗粒子の
測定開始前に検知通路内の潤滑油を完全に抜き取る、あ
るいは、その後に洗浄、フラッシングを実施することに
より、検知通路内の計測誤差となるカーボン粒子、スラ
ッジ、ゴミ等を完全に除去することが可能で、今までに
、非常に難しいとされてきた、カーボン粒子の多量に含
まれるディーゼルエンジンでの、摩耗粒子測定が可能と
なり、また、汚れのひどい潤滑油の場合でも、高精度に
測定が行なえるようになった。

また、これら一連の測定に際して、潤滑油の殆どは、機
械装置のオイルパン側へ送られるため、以前のような計
測による潤滑油の消費が無（、新油を補給する必要が無
い為、機械装置の耐久評価等を行なう場合などには、厳
密な上での評価が可能となり、また、潤滑油の補給装置
等を設置する必要がない為、構造が簡単で低コスト化が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の第一実施例に係り、第１図
は、粒子測定装置の全体概略図、第２図は、フェログラ
フィ検出装置の概略図、第３図は、フェログラフィ検出
装置の要部断面図、第４図は、第３図のｒＶ　−ＴＶ矢
視図、第５図は、本発明の第二実施例による粒子測定装
置の全体概略図出ある。１・・・エンジン、２・・・潤滑油通路、５，７・・・
切替えバルブ、８・・・バイパス通路、１２・・・エア
フィルタ、１４・・・フェログラフィ検出装置、１５・
・・検知通路、１６・・・マグネットベース、２２・・
・粒子検出部、２７・・・タンク、２８・・・洗浄液、
３２・・・廃液タンク。第２図％

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フェログラフィを応用して機械装置の潤滑油中の
摩耗粉を定量的に分析する粒子測定装置において、潤滑
油が流過する検知通路に傾斜部を持ち、且つ前記検知通
路の上流側と、この検知通路の下流側に位置し潤滑油を
検出部に導くための定量オイルポンプの吸入側とを結ぶ
バイパス通路を設けたことを特長とする粒子測定装置。
（２）前記検知通路の上流側通路とバイパス通路の分岐
部には、各通路方向を切り替える三方電動弁が設けられ
、コントロールユニットからの信号により制御されるこ
とを特長とする特許請求の範囲第１項記載の粒子測定装
置。