WO2008038407A1 - Broken piece detecting sensor - Google Patents

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WO2008038407A1
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debris
capacitance
detection sensor
electrodes
flat plates
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PCT/JP2007/000963
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English (en)
French (fr)
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Toru Takahashi
Tomomi Ishikawa
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Priority claimed from JP2006288754A external-priority patent/JP4889441B2/ja
Priority claimed from JP2006288757A external-priority patent/JP2008107151A/ja
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    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2888—Lubricating oil characteristics, e.g. deterioration

Definitions

  • the present invention relates to a fragment detection sensor that detects fragments mixed in a fluid such as lubricating oil.
  • Such a metal piece detection device is used as a means for inspecting the soundness of various devices such as an engine, a gear box, and a bearing, and information on deterioration in each part of the device to be inspected is destructive to these parts. Can be obtained before failure occurs.
  • conventional metal piece detection devices can detect only metal, magnetic, or conductive material fragments, and cannot detect ceramic materials characterized by non-metal, non-magnetic, and non-conductivity. It was. Therefore, for example, in the case of a bearing using ceramic rolling elements, It is not possible to obtain information on the deterioration or damage of rolling elements using a metal piece detection device before a major failure occurs. For this reason, at present, bearings with such a configuration are used only for aircraft with limited applications.
  • An object of the present invention is to provide a debris detection sensor capable of stably detecting the presence / absence, size or accumulated amount of debris mixed in a fluid without being influenced by the amount of debris mixed therein. is there.
  • the debris detection sensor of the present invention is a sensor for detecting debris mixed in a fluid, and moves two facing flat plates and at least one of the two flat plates in the facing direction.
  • one of the two plates is operated, the capacitance between the two plates is measured, and the presence / absence, size, and accumulation amount of debris are determined from the measured values. Therefore, it is possible to estimate the state of the fragments (the presence or absence of fragments and the size of the fragments) mixed in the fluid such as the lubricant to be inspected.
  • the debris detection sensor when the debris detection sensor is incorporated in an automobile, aircraft, helicopter, etc., the state of debris mixed in the lubricating oil can be monitored. It is possible to notify that parts need to be replaced. In addition, the detected information can be obtained before a destructive failure occurs due to deterioration or damage.
  • the measurement ⁇ circle around (2) ⁇ determining means may measure a distance between the two flat plates with a capacitance. Capacitance makes it possible to measure the distance between two flat plates with a simple configuration and high accuracy.
  • the measuring means may estimate the capacitance by applying an alternating current and measuring an impedance. Impedance measurement enables accurate measurement with a simple configuration.
  • the measuring means may change the capacitance by changing the frequency.
  • an oscillator for converting to a frequency, and a frequency corresponding capacity estimating means for estimating the capacitance from the oscillation frequency of the oscillator may change the capacitance by changing the frequency.
  • the measuring means includes the charging / discharging means for repeatedly causing charging and discharging between the two flat plates, and the charging / discharging time caused by an excessive phenomenon in the repeated charging and discharging. It may be constituted by a charge / discharge time corresponding capacitance estimation means for estimating the capacity. Even when the charge / discharge time-capacitance estimation means is provided, it can be detected with high accuracy.
  • a displacement sensor may be used as means for measuring the distance between the two flat plates.
  • one of the two flat plates is operated, the distance between the two flat plates is measured with a displacement sensor, and the presence / absence, size, or accumulation amount of debris is determined from the measured value. Therefore, the state of the debris mixed in the fluid such as lubricating oil to be inspected (the presence or absence of debris and the size of the debris), and the material of the debris is metallic, nonmetallic, magnetic, nonmagnetic, and conductive. It can be estimated regardless of the material characteristics such as non-conductivity.
  • an insulating layer may be provided on at least one of the two flat plates. According to this configuration, since the insulating layer is provided on at least one of the two flat plates, even if the debris sandwiched between the two flat plates is made of a conductive material, the state of the debris is reliably ensured. Can be estimated.
  • At least one of the two flat plates may be supported by a flexible support member that allows the inclination of the flat plate.
  • the whole may be an elastic body.
  • “flexible” refers to being elastic and / or flexible.
  • the support member may be recessed in addition to the inclination, that is, the support member may be retracted.
  • at least one of the two flat plates is operated so that a piece is sandwiched between the two flat plates, and the distance between the two flat plates is measured. Size or accumulation The amount is to be detected, and at least one of the two flat plates is supported and fixed by a flexible support member.For example, multiple pieces of different sizes are sandwiched between the two flat plates.
  • At least one flat plate can be brought into contact with the debris in an inclined and stable posture by the flexibility or the elastic action of the flexible support member. Therefore, the measurement value by the measurement ⁇ judgment means becomes stable, and the presence / absence or the amount of accumulated particles in the fluid can be detected stably.
  • the support member that supports the movable flat plate may be a force pulling member that gives a degree of freedom in the direction in which the flat plate falls.
  • the force-plinging member is a member having the flexibility so that both ends are connected to other members and the middle is freely bendable. When such a coupling member is used, it becomes easy to obtain a large degree of freedom in the direction in which the flat plate falls and to increase the degree of flexibility.
  • the two flat plates include electrodes, and further include another electrode, and the moving mechanism moves between at least one of the three electrodes by moving at least one of the three electrodes.
  • the measurement / determination means can measure the size of the gap, which is the distance between the two electrodes sandwiching the debris.
  • the measurement / determination means can measure the size of the gap, which is the distance between the two electrodes sandwiching the debris.
  • a piece is sandwiched between any two electrodes, and the gap between the two electrodes sandwiched is measured. Therefore, it is assumed that any of the presence, size, and accumulation amount of debris is detected, so that the probability of debris being sandwiched between the two electrodes is increased, and the presence, size, or size of debris mixed in the fluid is increased. Accumulated amount can be detected stably regardless of the amount of debris to be mixed.
  • the three electrodes are arranged side by side in the vertical direction, and the gap is measured between the upper two electrodes and the lower two electrodes among these three electrodes, respectively.
  • a gap measuring means is provided, and the moving mechanism is sandwiched between two electrodes on the upper side and between the two lower electrodes, These electrodes may be moved up and down. In this configuration, the detection operation can be performed at both ends of one stroke of the center electrode, and the efficiency of the detection operation can be improved.
  • the moving mechanism for operating the central electrode is installed outside the flow path for flowing the fluid, and this moving mechanism is one of the two electrodes on the fixed side
  • the center electrode may be moved through a penetrating body penetrating through a hole provided in. In this configuration, three electrodes can be placed in the compact.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram at power-on of a fragment detection sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned off.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection operation when the first configuration example of the capacitance measuring means in the fragment detection sensor is used.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a second configuration example of the capacitance measuring means in the broken piece detection sensor.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a third configuration example of capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram at the time of power-on of a fragment detection sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fragment detection sensor according to a third embodiment of the present invention when the power is turned on.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned on and stopped.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a detection operation of a fragment detection sensor according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a detection operation of a fragment detection sensor according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram at the time of power-on of a fragment detection sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned on and stopped.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of a detection operation when one configuration example is used as the capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram at the time of power-on of a fragment detection sensor according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram when a debris detection sensor according to an eighth embodiment of the present invention is turned on.
  • FIG. 19 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned on and stopped.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of a detection operation when one configuration example is used as the capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram of the detection operation of the fragment detection sensor according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor according to the tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing a state of the fragment detection sensor according to the first embodiment of the present invention in a first mode when the power is turned on.
  • FIG. 25 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned on and stopped.
  • FIG.26 Schematic configuration showing the state of the fragment detection sensor in the second mode when the power is turned on FIG.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of a detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 28 is another explanatory diagram of the detection operation of the fragment detection sensor.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of a detection operation when one configuration example is used as the capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram of a detection operation of a fragment detection sensor according to the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of a detection operation of a fragment detection sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the fragment detection sensor of the first embodiment.
  • This fragment detection sensor is a sensor that detects a fragment mixed in the fluid to be inspected, and includes two flat plates 5 and 7 that face each other, and at least one of these two flat plates 5 and 7.
  • the moving mechanism 9 that sandwiches the broken pieces 13 (Fig. 3) between the two flat plates 5 and 7 Measures to detect the size or accumulated amount ⁇ Judgment means 16.
  • lubricating oil which is a kind of fluid, is the liquid to be inspected.
  • This sensor unit 1 has a base member 4 through which an oil passage 4 a serving as a flow passage for lubricating oil to be inspected is provided, and an oil supply pipe 2 is connected to one end of the oil passage 4 a.
  • the oil drain pipe 3 is connected to the other end of the oil path 4a.
  • the lubricating oil flows from the oil path 2 a of the oil supply pipe 2 to the oil path 3 a of the drain oil pipe 3 through the oil path 4 a of the base member 4.
  • the oil supply pipe 2 is connected to a pipe that collects the lubricating oil used in the engine gearbox and bearings
  • the oil drain pipe 3 is connected to a pipe to the oil tank.
  • One of the two flat plates 5, 7 is a fixed flat plate made of a conductive material. In the middle of the oil passage 4a of the base member 4, it is fixed in an electrically insulated state to the base member 4 via a fixing member 6 made of an insulating material.
  • the fixed flat plate 5 is arranged so that the surface thereof faces the oil passage 4a.
  • the moving mechanism 9 is a linear motion actuator composed of a push-pull solenoid or the like, and the movable shaft 9a is movable forward and backward in a direction perpendicular to the penetration direction of the oil passage 4a of the base member 4. In this way, it is fixed to the base member 4 via the actuator fixing member 10.
  • the other flat plate 7 of the two flat plates 5, 7 is electrically insulated from the tip of the movable shaft 9 a of the direct acting actuator 9 via a fixed member 8 made of an insulating material. It is fixed in the state.
  • the flat plate 7 is a movable flat plate that can be moved forward and backward integrally with the movable shaft 9a of the direct acting actuator 9.
  • the flat plate 7 is made of a conductive material, like the fixed flat plate 5, and penetrates the base member 4 to form oil. Facing the road 4a, facing the fixed plate 5.
  • a push-pull solenoid is used as the linear actuator 9, but any kind of linear actuator can be used.
  • a combination of an electric motor and a pole screw may be used, or one using air pressure or hydraulic pressure may be used.
  • a linear actuator as the moving mechanism 9, unlike the case of using a rotary drive source, there is no need for a mechanism to convert rotation to linear motion, and the debris detection sensor has a simple and compact configuration. it can.
  • the linear actuator 9 is operated, the movable flat plate 7 installed on the movable shaft 9 a via the fixed member 8 advances and retreats, and approaches or separates from the fixed flat plate 5.
  • movable shaft 9a of the linear actuator 9 is advanced by a compression spring 12 interposed between a spring receiving member 11 fixed to the rear end of the linear actuator 9 and an actuator fixing member 10. Biased in the direction.
  • Fig. 1 shows a state in which power is supplied to the linear actuator 9, where the movable shaft 9 a is retracted by compressing the compression spring 12, and the movable plate 7 is positioned away from the fixed plate 5. It is in.
  • the linear actuator 9 when the linear actuator 9 is not turned on, the movable plate 7 contacts the fixed plate 5 by the restoring force of the compression spring 12 compressed when the power is turned on, as shown in FIG. Advance to the position to go. Possible with movable plate 7 and fixed plate 5 in contact Since the moving plate 7 is preloaded by the compression spring 12, the movable plate 7 and the fixed plate 5 are in contact with each other at a constant pressure.
  • Measurement ⁇ Determination means 16 consists of electrostatic capacity measurement means 14 and determination means 15.
  • the capacitance measuring means 14 is a means for measuring the capacitance between the movable flat plate 7 and the fixed flat plate 5, and electrodes 14 4 a and 14 b that are input terminals of the capacitance measuring means 14. Are connected to the movable plate 7 and the fixed plate 5, respectively.
  • Judgment means 15 is a means for judging the state of debris 13 (see Fig. 3) in the lubricating oil from the measurement value of capacitance measurement means 14 and, for example, the relationship between the measurement value and the judgment result is defined. It has a judgment rule for a table or an arithmetic expression, and compares the judgment rule with the measured value and outputs the judgment result for the presence / absence, size, or accumulated amount of debris.
  • the lubricating oil used in the engine, gearbox, bearing, and the like passes through the oil passage 2a of the oil supply pipe 2 through the oil passage 4a of the base member 4.
  • the restoring force of the compression spring 12 causes the moving shaft 9a to be integrated with the movable shaft 9a.
  • the movable plate 7 advances in a direction approaching the fixed plate 5.
  • debris 13 of various materials caused by wear or damage of the engine, gearbox, bearing, etc. are mixed in the lubricating oil flowing through the oil passage 4a of the base member 4.
  • the electrostatic capacitance C [F] is the dielectric constant in the vacuum etc. 0 (8. 854 x 10- 12 [ F / m]) and the dielectric constant £ area of r and the parallel plate S [m 2] of the lubricant Multiplying by and divided by the gap d [m] between parallel plates.
  • the dielectric constant r of the lubricating oil and the area S of the parallel plate are constant, the value of the capacitance C depends on the gap d between the parallel plates, that is, the movable plate 7 and the fixed plate 5. To do. Therefore, by measuring the capacitance C between the two flat plates 5 and 7 by the capacitance measuring means 14, the value of the gap d between the flat plates 5 and 7 is detected. Can be estimated.
  • FIG. 4 shows a first configuration example of capacitance measuring means 14 which is a constituent element of measurement / determination means 16 in the fragment detection sensor of FIG.
  • This capacitance measuring means 14 is composed of an oscillator 20 and a current measuring means 21 connected in series. An alternating current is passed from the oscillator 20 to the movable plate 7 and the fixed plate 5, and the static electricity between the plates 5 and 7 is Convert capacitance C to impedance and measure with current measuring means 21. In this case, the capacitance C can also be obtained from the measured impedance.
  • the rest of the configuration is the same as in Figure 1.
  • the circuit diagram of Fig. 5 shows a second configuration example of the capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • the capacitance measuring means 14 shown in the figure is the same as that in the fragment detection sensor shown in FIG. Measurement ⁇ Judgment means 1 It replaces the capacitance measurement means 14 which is a component of 6 and estimates the capacitance from the oscillator 30 composed of OP amplifier 3 2 and the oscillation frequency of this oscillator 30.
  • the frequency-corresponding capacity estimation means 3 1 is used to estimate the capacitance C between the plates 5 and 7 (Fig. 4) from the measured frequency of the oscillator 30.
  • the oscillator 30 in this case is called a relaxation oscillator, and the OP amplifier 3 2 has resistors 3 3 Ra, 3 3 Rb, 3 3 Rt, and a capacitor 3 3 Ct. Connected and configured. If the resistance values of resistors 3 3 Ra, 3 3 Rb, 3 3 R t are Ra, Rb, Rt, and the capacitance of capacitor 3 3 Ct is Ct, the oscillation frequency f is approximately
  • the capacitance C is estimated by replacing the capacitor 3 3 Ct of the oscillator 30 with the capacitance C between the flat plates 5 and 7.
  • the circuit diagram of FIG. 6 shows a third configuration example of the capacitance measuring means in the fragment detection sensor.
  • Capacitance measuring means 14 shown in the figure is also an alternative to the capacitance measuring means 14 which is a constituent element of the determination means 1 6 as shown in FIG.
  • charging / discharging time-corresponding capacitance estimating means 4 1 for estimating the capacitance from the charging / discharging time caused by the transient phenomenon in the repeated charging and discharging.
  • the charging / discharging means 40 includes a series circuit portion of the charging resistor 42 and the charging switch 43 connected in series to the capacitance Ct to be measured, and a series circuit portion of the discharging switch 44 and the discharge resistor 45 to be measured. This circuit is connected in parallel with the capacitance Ct.
  • Capacitance estimation means 4 1 corresponding to charge / discharge time includes voltage measurement means 4 6 for monitoring the charge / discharge voltage in charge / discharge means 40, and until the voltage monitored by voltage measurement means 4 6 reaches a specified voltage. And measuring means 47 to determine the capacitance Ct to be measured.
  • the charging switch 43 is turned on to start charging, the charging voltage of the capacitance Ct to be measured is monitored by the voltage measuring means 46, and the charging is performed. By measuring the charging time until the voltage reaches the specified voltage using judgment means 47 Thus, the measured capacitance ct can be estimated.
  • the discharge switch 44 is turned on to start discharging the measured capacitance Ct that has been charged to a predetermined voltage in advance, and the discharge voltage of the measured capacitance Ct is monitored by the voltage measuring means 46. Then, the measurement capacitance Ct can be estimated by measuring the discharge time until the discharge voltage reaches the specified voltage by the judgment means 47.
  • the capacitance Ct to be measured is replaced with the capacitance C between the flat plates 5 and 7 (FIG. 4), so that the capacitance C is estimated.
  • the movable plate 7 is operated, and the capacitance C between the movable plate 7 and the fixed plate 5 is measured by the capacitance measuring means 14. Since the determination means 15 determines the presence / absence, size and accumulated amount of the debris 13 from the measured value of the capacitance measuring means 14, the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil can be estimated.
  • the debris detection sensor is incorporated in an automobile, aircraft, helicopter, etc., it is possible to monitor the state of debris mixed in the lubricating oil. It is possible to notify that parts need to be replaced, improving safety. In addition, since the life and aging of machine parts can be predicted, there is no need for unnecessary or delayed replacement of parts, improving economy.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration at the time of power-on of the fragment detection sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • a recording means 50 is added to the next stage of the judging means 15 so that the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil can be monitored in real time. It is what I did.
  • the capacitance measuring means 14 any one shown in FIGS. 4 to 6 may be used. Note that the determination unit 15 may determine that a failure has occurred because the value of the capacitance variation measured by the capacitance measurement unit 14 exceeds a predetermined threshold.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the debris detection sensor according to the third embodiment, showing a state in which power is supplied to the linear motion actuator 9. At this time, the movable shaft 9 a compresses the compression spring 12. The movable flat plate 7 is moved away from the fixed flat plate 5.
  • the measurement / determination means 16 A of the third embodiment includes a displacement sensor 17 and a determination means 15.
  • the displacement sensor 17 is a means for measuring a distance (gap) d between the movable flat plate 7 and the fixed flat plate 5, and is provided in a state of being embedded in the fixed flat plate 5, for example.
  • an eddy current sensor is used as the displacement sensor 17, but another sensor such as a magnetic sensor or an optical sensor may be used.
  • the fixed flat plate 5 and the movable flat plate 7 may not be a conductive material, and the base member 4 or 8 without the fixed members 6 and 8 being interposed. It may be fixed to the movable shaft 9a.
  • the determination means 15 is a means for determining the state of the debris 13 (see FIG. 10) in the lubricating oil from the measurement value of the displacement sensor 17, for example, a table or a table that defines the relationship between the measurement value and the determination result It has a judgment rule such as an arithmetic expression, and the judgment rule is compared with the measured value, and the judgment result is output for the presence / absence, size, or accumulated amount of debris.
  • the operation of detecting fragments from the lubricating oil by the fragment detection sensor of the third embodiment is also performed in the same procedure as in the first embodiment.
  • the debris 13 is mixed in the lubricating oil, the debris 13 is sandwiched between the movable flat plate 7 and the fixed flat plate 5.
  • a gap (distance) d is generated between the movable flat plate 7 and the fixed flat plate 5 by the thickness of the debris 13.
  • the gap d is measured by the displacement sensor 17, and the judging means 15 estimates the size or accumulated amount of the debris 13 from the measured value.
  • a gap d is formed by a very small film of lubricating oil, or the flat plates 5 and 7 Contact each other.
  • the measured value of the gap d by the displacement sensor 17 is considerably smaller than that when the debris 13 is sandwiched.
  • the determination means 15 can determine the presence or absence of the fragments 13.
  • the movable plate 7 is operated, and the gap d between the movable plate 7 and the fixed plate 5 is measured by the displacement sensor 17.
  • the determination means 15 is used to determine the presence / absence, size, and accumulated amount of debris 13 from the measured value of 7, so that the state of debris 1 3 mixed in the lubricating oil is the same as the material of debris 1 3 It can be estimated regardless of the material properties such as metal, magnetic, non-magnetic, and conductive, non-conductive.
  • FIG. 11 shows a fourth embodiment of the debris detection sensor of the present invention.
  • the displacement sensor 17 in the third embodiment shown in FIG. 8 is provided at a position facing the rear end of the movable shaft 9a in the actuator fixing member 10.
  • the displacement sensor 17 measures the amount of displacement of the movable shaft 9 a.
  • the movable flat plate 7 is fixed to the movable shaft 9 a via the flat plate fixing member 8. Therefore, the gap d between the fixed plate 5 and the movable plate 7 can be detected from the amount of displacement of the movable shaft 9a.
  • FIG. 12 shows a fifth embodiment of the debris detection sensor of the present invention.
  • a recording means 50 is added to the next stage of the judging means 15 to monitor the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil in real time. It is something that can be done.
  • the determination means 15 may determine that a failure has occurred because the variation value of the gap d measured by the displacement sensor 17 has exceeded a predetermined threshold value.
  • FIG. 13 corresponding to FIG. 1 showing the first embodiment is a schematic configuration diagram at the time of power-on of the fragment detection sensor according to the sixth embodiment
  • FIG. 14 corresponding to FIG. 2 showing the first embodiment is also shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the same fragment detection sensor when power is turned on and off, and the same components are denoted by the same reference numerals and only different configurations will be described.
  • an insulating layer 7 a is provided on the surface of the movable flat plate 7 facing the fixed flat plate 5.
  • the insulating layer 7 a is preferably made of a material having a high dielectric constant with a thickness of a few;
  • the movable flat plate 7 may be made of an aluminum material, and the surface thereof may be anodized to form the insulating layer 7a.
  • the insulating layer 7 a may be formed by spraying a ceramic material on the surface of the movable flat plate 7.
  • the fixed flat plate 5 instead of providing the movable flat plate 7 with the insulating layer 7a, the fixed flat plate 5 may be provided with the same insulating layer, and further provided with insulating layers on both surfaces of the two flat plates 5, 7 facing each other. Also good.
  • the operation of detecting debris in lubricating oil by the debris detection sensor of the sixth embodiment is the same as the procedure in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted, but is shown in FIG.
  • the lubricating oil flowing through the oil passage 4a of the base member 4 contains fragments 13 made of various materials caused by wear or damage to the engine gearbox, bearings, etc.
  • these fragments 1 3 is sandwiched between the movable plate 7 and the fixed plate 5.
  • a gap d corresponding to the thickness of the broken piece 13 and a gap d ′ corresponding to the thickness of the insulating layer 7a provided on the surface of the movable flat plate 7 are generated.
  • a combined capacitance C is formed between the movable plate 7 and the fixed plate 5 by the gap d and the gap d ′.
  • the equation The value of the combined capacitance C of the two capacitances C1 and C2 shown in (4) depends on the gap d corresponding to the thickness of the fragments 13. Therefore, by measuring the composite capacitance C between the two flat plates 5 and 7 by the capacitance measuring means 14, the value of the gap d corresponding to the thickness of the broken piece 13 is detected, and the broken piece 1 is detected based on the value. The size of 3 and the amount of accumulation can be estimated.
  • the insulating layer 7a is provided on the surface of the two flat plates 5, 7 facing the other flat plate (here, the movable flat plate 7), 2 Even if the debris 13 sandwiched between the two flat plates 5 and 7 is made of a conductive material, the gap d corresponding to the thickness of the debris 13 can be accurately estimated by converting it into a capacitance. That is, in this sixth embodiment, for example, if there is no insulating layer 7 a on the movable flat plate 7, when a conductive material fragment 13 is sandwiched between the two flat plates 5, 7, the thickness of the fragment 13 Despite the gap Regardless, the gap between the two flat plates 5 and 7 is in a conductive state and the gap cannot be measured.
  • Judgment means 15 determines the presence / absence, size, or accumulated amount of debris 13 based on the measured value of capacitance measuring means 14.
  • the capacitance measuring means 14 can be a measuring instrument such as a capacitance meter.
  • FIG. 16 shows a configuration example of capacitance measuring means 14 which is a constituent element of measurement / determination means 16 in the fragment detection sensor of FIG.
  • the capacitance measuring means 14 is composed of an oscillator 20 and a current measuring means 21 connected in series as in FIG. 4. An alternating current is passed from the oscillator 20 to the movable plate 7 and the fixed plate 5, The capacitance C between 5 and 7 is converted to impedance and measured with current measuring means 21. In this case, the capacitance C can be obtained from the measured impedance.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • the capacitance measuring means 14 in addition to the one shown in FIG. 16, the configuration shown in the circuit diagram of FIG. 5 as the second embodiment described above or the circuit of FIG. 6 as the third embodiment The thing of the structure shown in the figure can be used.
  • FIG. 17 shows a seventh embodiment of the fragment detection sensor of the present invention.
  • the recording means 50 is added to the next stage of the judging means 15 to check the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil in real time. It can be monitored with.
  • the capacitance measuring means 14 any of those shown in FIG. 5, FIG. 6 or FIG. 16 described above may be used.
  • the determination unit 15 may determine that a failure has occurred because the capacitance fluctuation value measured by the capacitance measurement unit 14 exceeds a predetermined threshold value. .
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor according to the tenth embodiment of the present invention is turned on
  • FIG. 19 is a schematic configuration diagram when the fragment detection sensor is turned on.
  • the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different configurations will be described.
  • a flexible support member that is a flexible support member made of an insulating material. 8 A is used.
  • the flexible support member 8A is a flexible rod-like member that protrudes toward the fixed flat plate 5 from the tip of the movable shaft 9a, and the movable flat plate 7 is fixed to the tip.
  • the intermediate portion of the flexible support member 8 A is a coupling member 8 a that gives the degree of freedom in the direction in which the movable flat plate 7 falls.
  • the base material of the flexible support member 8A for example, an aluminum material that has been subjected to a surface treatment such as alumite treatment that can maintain rigidity even at high temperatures is used.
  • the coupling member 8 a is configured by forming a plurality of cut portions 8 a a in the shape of a circumferential groove in an intermediate portion of the base material of the flexible support member 8 A in a direction perpendicular to the axis.
  • the flexible support member 8 A is not limited to the one having the above-described configuration.
  • the flexible support member 8 A is a composite of a base made of a rigid material and an elastic member such as heat-resistant rubber sandwiched between the tip of the base and the movable flat plate 7. It may be configured.
  • Judging means 1 6 B is made up of capacitance measuring means 14, displacement sensor 17, and judging means 15.
  • Capacitance measuring means 14 is composed of an electrode 14a connected to the movable plate 7 and an electrode 14b connected to the fixed plate 5 as input terminals. It is an electrode utilization measuring means for measuring electric capacity.
  • the displacement sensor 17 is a gap sensor that measures the gap between the movable plate 7 and the fixed plate 5, and is provided in a state of being embedded in the fixed plate 5, for example.
  • an eddy current type is used as the displacement sensor 17, but other types such as a magnetic type and an optical type may be used.
  • Judgment means 15 is based on the measurement value of capacitance measurement means 14 and the measurement value of displacement sensor 17 and the presence or absence of debris 1 3 (Fig. 20) in the lubricant, the material and size of debris 1 3 Or a means for estimating the amount of accumulation, for example, having a table or a calculation rule for determining the relationship between the measurement value and the determination result, and comparing the determination rule with the measurement value and outputting the determination result.
  • the determination means 15 has conductive material detection means 18 for determining that a conductive material has been detected as part of its function.
  • the determination means 15 outputs the size of the debris 13 as a representative value detected by the displacement sensor 17.
  • the debris 1 3 is sandwiched between the fixed flat plate 5 and the movable flat plate 7 in a parallel plate state.
  • the fixed plate 5 and the movable plate 7 are not parallel to each other, for example, when a plurality of pieces 1 3 having different sizes are sandwiched between them. In many cases, the debris 1 3 is caught.
  • the coupling member 8a (or elastic member) of the flexible support member 8A The movable flat plate 7 can be brought into contact with the debris 13 in a posture inclined with respect to the fixed flat plate 5 by flexibility or elastic action.
  • the fixed plate 5 may be supported on the base member 4 via the flexible support member 8A.
  • the capacitance value measured by the capacitance measuring means 14 is different from the capacitance value in a completely parallel plate, and the gap value d 2 estimated from the capacitance value is an actual value. It will not match the size of shards 1 3. Still, if a large piece 1 3 is caught, the gap becomes large, and the tendency of the capacitance according to the size of the piece 1 3 is obtained, so the viewpoint of detecting the state of the piece 1 3 The impact is minimal.
  • FIG. 21 shows a configuration example of the capacitance measuring means 14 which is a constituent element of the measurement / determination means 16 B in the fragment detection sensor of FIG.
  • This capacitance measuring means 14 is composed of an oscillator 20 and a current measuring means 2 1 connected in series. An alternating current is passed from the oscillator 20 to the movable plate 7 and the fixed plate 5, and between the plates 5 and 7. Capacitance C is converted to impedance and measured with current measuring means 21. In this case, the capacitance C can also be obtained from the measured impedance.
  • Other configurations are the same as those in FIG. Also, the capacitance measuring means 14 having the circuit configuration shown in FIGS. 5 and 6 can be used in place of the capacitance measuring means 14 in FIG.
  • the movable plate 7 is operated to sandwich the fragment 13 between the fixed plate 5 and the gap between the two plates 5 and 7 is increased.
  • Measurement ⁇ Judgment means 1 6 B since the size or accumulated amount is detected and the movable flat plate 7 is supported and fixed by the flexible support member 8A, for example, a plurality of pieces 13 having different sizes are formed into two flat plates 5, Even in a state of being sandwiched between 7, the flexible support member 8A can be brought into contact with the debris 13 in a stable posture with the movable plate 7 tilted by the flexible or elastic action.
  • the measurement value by means 16 B becomes stable, and the presence, size, or accumulation amount of debris 13 mixed in the lubricating oil can be detected stably.
  • the capacitance between the movable flat plate 7 and the fixed flat plate 5 is detected by the capacitance measuring means 14, and the two flat plates 5, 7 are used.
  • the displacement sensor 17 measures the gap between them and estimates the material and size of the debris 1 3 as well as the presence or absence of the debris 1 3 from the outputs of these two types of sensors 14 and 17 Therefore, it is possible to detect debris 13 made of various materials mixed in the lubricating oil, and whether the detected debris 13 is a conductive material such as a metal material or a resin such as a ceramic material. The size can be detected while identifying whether the material is non-conductive.
  • the means for measuring the gap between the two flat plates 5 and 7 is limited to the case where the capacitance measuring means 14 and the displacement sensor 17 are used together as in the embodiment described above. Alternatively, only the capacitance measuring means 14 may be used, or only the displacement sensor 17 may be used.
  • the fixed flat plate 5 is supported and fixed by the same flexible support member as described above. Also good. Specifically, for example, the fixed plate 5 is supported and fixed to the base member 4 via an elastic member such as heat-resistant rubber or a spacer made of an insulating material having a spring mechanism incorporated therein. Depending on the state of 1, 3, the fixed plate 5 may be in a stable inclined posture.
  • FIG. 22 shows a ninth embodiment of the present invention.
  • the displacement sensor 17 in the eighth embodiment shown in FIG. 18 is provided at a position facing the rear end of the movable shaft 9 a of the actuator fixing member 10.
  • the displacement sensor 17 measures the amount of displacement of the movable shaft 9a, but the movable flat plate 7 is connected to the movable shaft 9a via the flexible support member 8A. Since it is fixed, the gap d between the fixed plate 5 and the movable plate 7 can be detected from the amount of displacement of the movable shaft 9a.
  • FIG. 23 shows a 10th embodiment of the present invention.
  • a recording means 50 is added to the next stage of the judging means 15, and the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil is monitored in real time. It is designed to be monitored. It is possible to infer the state of the lubricating oil from the recorded change history of numerical values and output information such as an increasing tendency of debris.
  • Capacitance measuring means 14 may be of any configuration shown in FIG. 5, FIG. 6, or FIG.
  • FIG. 24 shows a schematic configuration diagram of a fragment detection sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
  • the debris detection sensor shown in the figure is a sensor for detecting debris mixed in the fluid to be inspected, and includes three electrodes 5 A, 5 B, 7 A and these three electrodes 5 A, 5 B , 7 A by moving at least one of the electrodes to move the debris 1 3 ( Figure 2 7) between any two electrodes, and measuring the gap between the two electrodes And measuring / determining means 16 C for detecting any of presence / absence, size, and accumulation amount of the debris 13.
  • lubricating oil is the fluid to be inspected.
  • the three electrodes 5A, 5B, and 7A and the moving mechanism 9 are incorporated in the sensor unit 1.
  • the three electrodes 5A, 5B, 7A are all made of a conductive material, and are arranged in the middle of the oil passage 4a of the base member 4 in the direction perpendicular to the penetration direction of the oil passage 4a. They are arranged side by side so as to be parallel.
  • One of the electrodes 5A is a fixed electrode having a flat plate shape, and is fixed in an electrically insulated state to the base member 4 via an electrode fixing member 6A made of an insulating material.
  • This fixed electrode 5 A is arranged on the lower side of the base member 4 so that the surface thereof faces the oil passage 4 a.
  • the other electrode 5B is also a fixed electrode having a flat plate shape, and is fixed in an electrically insulated state to the base member 4 via another fixing member 6B made of an insulating material.
  • the fixed electrode 5B is disposed on the upper side of the base member 4 so that the surface thereof faces the oil passage 4a and faces the lower fixed electrode 5A.
  • the remaining one electrode 7 includes a plate-like electrode base 7a and a through hole extending vertically from one surface of the electrode base 7a and penetrating through the holes 19 provided in the fixed electrode 5B and the fixed member 6B.
  • the movable electrode 7 has an electrode base 7a positioned at the center between the fixed electrodes 5A, 5B in the oil passage 4a, and each side of the electrode base 7a is fixed to the fixed electrodes 5A, 5B. Arranged to face each B.
  • the penetrating body 7b of the movable electrode 7 that penetrates the upper fixed electrode 5B is electrically insulated from the fixed electrode 5B. By using only the penetrating body 7 b as an insulating material, it may be electrically insulated from the fixed electrode 5 B.
  • the moving mechanism 9 can be the same as that of the first embodiment, and the movable shaft 9a can advance and retreat in a direction perpendicular to the penetration direction of the oil passage 4a of the base member 4. It is fixed to the base member 4 via the actuator fixing member 10.
  • the penetrating body 7 b of the movable electrode 7 is fixed to the distal end portion of the movable shaft 9 a of the moving mechanism 9 through a fixing member 8 made of an insulating material in an electrically insulated state.
  • Fig. 24 shows the state in which the moving mechanism 9 is turned on and is set to the first mode in which the advance of the movable shaft 9a is restricted. At this time, the movable shaft 9a is compressed slightly by compressing the compression spring 12. The movable electrode 7A is in a central position away from both the fixed electrodes 5A and 5B. On the other hand, when the power is not applied to the moving mechanism 9, the movable electrode 7A advances to a position where it comes into contact with the lower fixed electrode 5A as shown in FIG. .
  • Fig. 26 shows a state in which the moving mechanism 9 is turned on and the movable shaft 9a is set to the second mode in which the movable shaft 9a is retracted upward from the state of the first mode in Fig. 1.
  • the movable electrode 7A moves backward to a position where it comes into contact with the upper fixed electrode 5B.
  • the capacitance measuring means 14 is a means for measuring the capacitance between the movable electrode 7A and each of the fixed electrodes 5A, 5B, and the input terminals 14a, 1 4 b is connected to the movable electrode 7 A and the fixed electrodes 5 A and 5 B, respectively.
  • the displacement sensor 17 is of the same type as that of the third embodiment, and is a gap sensor that measures the gap (distance) between the movable electrode 7A and each of the fixed electrodes 5A and 5B. It is provided in a state of being embedded in the fixed electrode 5A.
  • the displacement sensor 17 directly measures the gap between the movable electrode 7 A and the lower fixed electrode 5 A, but the distance between the two fixed electrodes 5 A and 5 B and the movable electrode Since the thickness of the electrode base 7a of the electrode 7A is constant, the gap between the movable electrode 7A and the lower fixed electrode 5A is measured from the gap measurement value between the movable electrode 7A and the upper fixed electrode 5B. The gap is also calculated automatically.
  • the determining means 15 is a conductive non-conductive determining portion (conductive material) that determines whether the debris 13 detected as part of its function is a conductive material or a non-conductive material. Detection means) 1 8
  • the fragment detection operation from the lubricating oil using the fragment detection sensor of the first embodiment is also performed in the same procedure as in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted, but the moving mechanism 9
  • the moving mechanism 9 For example, when the second mode is set by turning on the power, the movable shaft 9a moves backward as shown in FIG. 26, and the movable electrode 7 installed on the movable shaft 9a via the electrode fixing member 8A is retracted. A moves away from the lower fixed electrode 5A, and the movable electrode 7A comes into contact with the upper fixed electrode 5B.
  • a gap d is generated between the movable electrode 7 A and the fixed electrode 5 A by the thickness of the debris 13.
  • the gap d is measured by the displacement sensor 17.
  • a capacitance C is formed between the two electrodes 5 A and 7 A by the gap d.
  • the plates 5 and 7 in the fragment detection operation of the fragment detection sensor of the eighth embodiment are read as electrodes 5A and 7A.
  • the equations (3), (5), (6) applied in the above embodiment are applied as they are, and the capacitance C between the two electrodes 5 A, 7 A is determined by the capacitance measuring means 14.
  • the value of the gap d between the electrodes 5 A and 7 A can be detected by a method different from the measurement by the displacement sensor 17, and the size and accumulation amount of the debris 13 can also be estimated based on the value. It is possible to determine whether the detected debris 13 is conductive or non-conductive.
  • Non-conductivity discrimination section 18 has a function of judging whether the detected debris 13 is a conductive material or a non-conductive material.
  • the movable shaft 9a is more than the first mode as shown in FIG.
  • the debris 13 is sandwiched between the movable electrode 7A and the upper fixed electrode 5B.
  • a gap d is generated between the movable electrode 7 A and the upper fixed electrode 5 B by the thickness of the broken piece 13.
  • the gap d is measured by the displacement sensor 17.
  • the displacement sensor 17 shifts the gap between the movable electrode 7A and the upper fixed electrode 5B based on the gap measurement value between the lower fixed electrode 5A and the movable electrode 7A. It will be measured indirectly.
  • a capacitance C is formed between the two electrodes 5 B and 7 A by the gap d.
  • the debris 1 The presence / absence, size, and accumulation amount of 3 are detected, and further, it is determined whether the detected debris 13 is conductive or non-conductive.
  • FIG. 29 shows an example of the configuration of the capacitance measuring means 14 which is a constituent element of the measurement / determination means 16 C in the fragment detection sensor of FIG.
  • This capacitance measuring means 14 comprises an oscillator 20 and a current measuring means 2 1 connected in series, and an alternating current is passed through the movable electrode 7 and the fixed electrodes 5 A and 5 B from the oscillator 20 force.
  • the capacitance C between 5 A and 7 and between electrodes 5 B and 7 is converted to impedance and measured by current measuring means 21. In this case, the capacitance C can also be obtained from the measured impedance.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • Capacitance measuring means 14 which is a constituent element of 6 C is the one having the circuit configuration shown in FIG. The circuit configuration shown in FIG. 6 may be used.
  • the measured capacitance C t (formula (2)) is the same as in the case of the third embodiment. Can be estimated.
  • the capacitance Ct to be measured is replaced with the capacitance C between the electrodes 5 A and 7 and between the electrodes 5 B and 7, so that the capacitance C is estimated.
  • the fragment detection sensor of the first embodiment by moving at least one electrode (movable electrode) 7 of the three electrodes 5 A, 5 B, 7 by the moving mechanism 9, A piece 1 3 is sandwiched between any two electrodes (between the lower fixed electrode 5A and the movable electrode 7 and between the upper fixed electrode 5B and the movable electrode 7), and the two electrodes sandwiched ⁇ Judgment means 1 6 C is used to detect the presence / absence, size, and accumulation of debris 1 3 so that debris 1 3 is sandwiched between two electrodes The probability increases, and the presence, size, or accumulated amount of debris 13 mixed in the lubricant can be detected stably regardless of the amount of debris 13 mixed.
  • the first embodiment among the three electrodes 5A, 5B, and 7A, between the upper two electrodes (the fixed electrode 5B and the movable electrode 7) and the lower two Electrode ( Between the movable electrode 7A and the fixed electrode 5A), there are provided gap measuring means (displacement sensor 17 and electrostatic capacity measuring means 14) for measuring the gap, respectively.
  • the center electrode (movable electrode) 7 A is moved up and down so that the debris 13 is sandwiched between the two electrodes 7 and 5 A between B and 7 A, and the lower electrode. Electrode)
  • Each detection operation can be performed at both ends of one stroke of 7 A, and the detection operation efficiency can be improved.
  • the center electrode (movable electrode) 7A moves the moving mechanism (linear motion actuator) 9 for operating the fluid (lubricating oil) to be inspected. 4) Installed outside 4a and moving movable electrode 7A through penetrating body 7b penetrating hole 19 in one fixed electrode 5B of two fixed electrodes 5A and 5B Therefore, the three electrodes 5 A, 5 B, and 7 A can be arranged in a compact.
  • the capacitance between the fixed electrode 5 A and the movable electrode 7 A and between the fixed electrode 5 B and the movable electrode 7 is measured by the capacitance measuring means 14.
  • the gap between each of these two electrodes is measured by the displacement sensor 17, and the conductivity of the debris 13 is discriminated from the conductivity of the two types of sensors 14, 17. Since it has a non-conductive discrimination part 1 8, it is identified whether the detected debris 1 3 is a conductive material such as a metal material or a non-conductive material such as a resin ⁇ ceramic material. can do.
  • the capacitance measuring means 14 and the displacement sensor 17 are used together as in the first embodiment. Not limited to this, only the capacitance measuring means 14 may be used, or only the displacement sensor 17 may be used.
  • FIG. 30 shows a first and second embodiments of the present invention.
  • the displacement sensor 17 in the first embodiment shown in FIG. 24 is provided at a position facing the rear end of the movable shaft 9a in the actuator fixing member 10. is there.
  • the displacement sensor 17 measures the amount of displacement of the movable shaft 9 a, but the movable electrode 7 is connected to the movable shaft 9 a via the fixed member 8. Therefore, the gap d between the fixed electrode 5A and the movable electrode 7 and the gap d between the fixed electrode 5B and the movable electrode 7 can be detected from the amount of displacement of the movable shaft 9a.
  • FIG. 31 shows a first third embodiment of the present invention.
  • a recording means 5 0 is added to the next stage of the judging means 15 so that the state of the debris 13 mixed in the lubricating oil can be checked in real time. It can be monitored with. It is possible to infer the state of the lubricating oil from the recorded change history of numerical values and output information such as an increasing tendency of debris.
  • the capacitance measuring means 14 may use any of the configurations shown in FIGS. 5, 6, and 29.
  • a debris detection sensor that is a basic configuration of the present invention is a sensor that detects debris mixed in a fluid, and includes two facing flat plates and at least one of the two flat plates facing each other.
  • a measuring mechanism that detects the presence, size, or amount of accumulated debris by measuring the distance between the two flat plates by moving in the direction and sandwiching the debris between the two flat plates
  • the fragment detection sensor included in the first aspect of the present invention uses the linear motion actuator as the moving mechanism in the fragment detection sensor having the basic configuration.
  • a linear motion actuator unlike the case of using a rotational drive source, a mechanism for converting rotation into linear motion is not required, and a debris detection sensor can be configured to be simple and compact.
  • the direct acting actuator is of an electromagnetic type, a hydraulic type or a pneumatic type.
  • the displacement sensor which is a means for measuring the distance between the two flat plates, may use at least one of a magnetic type, an eddy current type, or an optical type. Magnetic, eddy current, or optical displacement sensors can be detected accurately with a simple configuration.
  • the movable flat plate may be elastically supported and fixed by sandwiching an elastic member between the movable flat plate and the support member supporting the flat plate.
  • the elastic member is sandwiched in this way, the flat plate can be elastically retracted, and the flat plate can be brought into contact with the fragments in a more stable posture.
  • the fixed flat plate may be fixed to the housing via an elastic member.
  • the flat plate By supporting the movable flat plate with a flexible support member and also supporting the fixed flat plate via the elastic member, the flat plate can be brought into contact with the fragments in a more stable posture.

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Description

明 細 書
破片検出センサ
技術分野
[0001 ] この発明は、 潤滑油などの流体中に混入した破片を検出する破片検出セン ザに関する。
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 ミッシヨン、 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ォ ィルチヱ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 （特開昭 5 5— 0 5 2 9 4 3号公報、 特開昭 6 1—2 5 3 4 5 5号公報、 特開 2 0 0 0 - 3 2 1 2 4 8号公報、 特許 2 7 0 3 5 0 2号 公報および特許 2 8 6 5 8 5 7号公報参照） 。 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。
[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 （S i 3N4 ) 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、 大きぐ I生能が向上し、 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、 磁性材料また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。
発明の開示
[0004] この発明の目的は、 流体中に混入した破片の有無、 大きさまたは蓄積量を 、 混入する破片の量に左右されずに安定良く検出することができる破片検出 センサを提供することである。
[0005] 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センサで あって、 2つの対面する平板と、 これら 2つの平板のうちの少なくとも一つ の平板を対面方向に動かして前記 2つの平板に破片を挟み込ませる移動機構 と、 前記 2つの平板間の距離を測定することで、 前記破片の有無、 大きさ、 または蓄積量を検出する測定■判定手段とを有する。 この構成によると、 2 つの平板のうちの一つの平板を動作させて、 2つの平板間の静電容量を測定 し、 その測定値から破片の有無、 その大きさや蓄積量を判定するようにして いるので、 検査対象である潤滑油等の流体中に混入した破片の状態 （破片の 有無や破片の大きさ） を、 推定できる。 また、 前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。
[0006] この発明において、 前記測定■判定手段は、 前記 2つの平板間の距離を静 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 2つの平板間の距離を測定することができる。
[0007] この発明において、 前記測定手段は、 交流電流を印加して、 インピーダン スを測定することにより前記静電容量を推定するものとしても良い。 インピ 一ダンス測定によると、 簡単な構成で精度良く測定できる。
[0008] この発明において、 前記測定手段は、 前記静電容量の変化を周波数の変化 に変換する発振器と、 この発振器の発振する周波数から前記静電容量を推定 する周波数対応容量推定手段とでなるものであっても良い。 このように発振 器および周波数対応容量推定手段を設けた場合、 精度良く検出することがで さる。
[0009] この発明において、 前記測定手段は、 前記 2つの平板間に充電および放電 を繰り返し生じさせる充放電手段と、 その充電および放電の繰り返しにおけ る過度現象によって生じる充放電時間より前記静電容量を推定する充放電時 間対応静電容量推定手段とでなるものであっても良い。 充放電時間対応静電 容量推定手段を設けた場合も、 精度良く検出することができる。
[0010] この発明において、 前記 2つの平板間の距離を測定する手段に変位センサ を用いてもよい。 この構成によると、 2つの平板のうちの一つの平板を動作 させて、 2つの平板間の距離を変位センサで測定し、 その測定値から破片の 有無あるいは大きさや蓄積量を判定するようにしているので、 検査対象であ る潤滑油等の流体中に混入した破片の状態 （破片の有無や破片の大きさ） を 、 その破片の材料が金属■非金属， 磁性■非磁性， 導電性■非導電性等のい ずれの材料特性であるかを問わず推定できる。
[001 1 ] この発明において、 前記 2つの平板のうち少なくとも 1つの平板に絶縁層 を設けても良い。 この構成によると、 前記 2つの平板のうち少なくとも 1つ の平板に絶縁層を設けているので、 2つの平板間に挟み込む破片が導電性材 料からなる場合であっても、 破片の状態を確実に推定することができる。
[0012] この発明において、 前記 2つの平板のうち少なくとも 1つの平板を、 この 平板の傾きを許容する柔軟性のある支持部材で支持しても良く、 例えば全体 を弾性体とするなど、 各種の構成のものとできる。 ここで言う 「柔軟性のあ る」 とは、 弾性もしくは可撓性、 またはその両方があることを言う。 また、 前記支持部材は、 前記傾きに加えて柔軟に凹み、 つまり後退を可能とするも のであっても良い。 この構成によると、 2つの平板のうち少なくとも 1つの 平板を動作させて 2つの平板間に破片を挟み込み、 これら 2つの平板間の距 離を測定■判定手段で測定することで、 破片の有無または大きさまたは蓄積 量を検出するものとし、 かつ 2つの平板のうち少なくとも 1つの平板を柔軟 性のある支持部材で支持固定するようにしたため、 例えば大きさの異なる複 数個の破片が 2つの平板間に挟み込まれるような状態であつても、 柔軟性支 持部材の可撓性または弾性作用により、 少なくとも 1つの平板を傾斜した安 定姿勢で破片に接触させることができる。 そのため、 測定■判定手段による 測定値が安定したものとなり、 流体中に混入した破片の有無または大きさま たは蓄積量を安定良く検出できる。
[0013] この発明において、 可動側の平板を支持する前記支持部材を、 平板の倒れ 方向の自由度を与える力ップリング部材で構成しても良い。 この力ップリン グ部材は、 両端が他の部材に対する結合部とされ、 中間が屈曲自在なように 前記柔軟性を有する部材のことである。 このようなカップリング部材を用い た場合、 平板の倒れ方向の自由度を大きく得ることや、 その柔軟性の程度が 高めることが容易となる。
[0014] この発明において、 前記 2つの平板は電極からなり、 さらにもう 1つの電 極を備え、 前記移動機構はこれら 3つの電極のうち少なくとも 1つの電極を 動かすことによっていずれか 2つの電極間に前記破片を挟み込ませることで 、 前記測定■判定手段は前記破片を挟み込んだ 2つの電極間の距離であるギ ヤップの大きさを測定するものとすることができる。 この構成によると、 3 つの電極のうち少なくとも 1つの電極を移動機構で動かすことによって、 い ずれか 2つの電極間に破片を挟み込み、 挟み込んだ 2つの電極のギヤップを 測定■判定手段で測定することで、 破片の有無、 大きさ、 および蓄積量のい ずれかを検出するものとしているので、 2つの電極間に破片が挟み込まれる 確率が高くなり、 流体中に混入する破片の有無、 大きさまたは蓄積量を、 混 入する破片の量に左右されずに安定良く検出できる。
[0015] この発明において、 前記 3つの電極は上下方向に並べて配置されており、 これら 3つの電極のうち、 上側 2つの電極の間、 および下側 2つの電極の間 に、 それぞれギャップを測定するギャップ測定手段を設け、 前記移動機構は 、 上側 2つの電極間および下側 2つの電極間に破片を挟み込むように、 中央 の電極を上下動作させるものであっても良い。 この構成の場合、 中央の電極 の 1回のストロークの両端でそれぞれ検出動作を行えることになり、 検出動 作の効率も高めることができる。
[001 6] この発明において、 前記中央の電極を動作させる移動機構が、 前記流体を 流す流路の外部に設置され、 この移動機構は、 固定側の 2つの電極のうちの いずれか一方の電極に設けた孔を貫通した貫通体を介して前記中央の電極を 動かすものであっても良い。 この構成の場合、 3つの電極をコンパク トに配 置できる。
図面の簡単な説明
[001 7] この発明は、 添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からよ り明瞭に理解されるであろう。 しかしながら、 実施形態および図面は単なる 例示および説明のためのものであり、 この発明の範囲は添付の特許請求の範 囲によって定まる。 添付図面において、 複数の図面における同一の部品番号 は、 同一部分を示す。
[図 1 ]この発明の第 1実施形態にかか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]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 3]同破片検出センサの検出動作の説明図である。
[図 4]同破片検出センサにおける静電容量測定手段の第 1構成例を用いた場合 の検出動作の説明図である。
[図 5]同破片検出センサにおける静電容量測定手段の第 2構成例を示す回路図 である。
[図 6]同破片検出センサにおける静電容量測定手段の第 3構成例を示す回路図 である。
[図 7]この発明の第 2実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の概略構 成図である。
[図 8]この発明の第 3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 9]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 10]同破片検出センサの検出動作の説明図である。
[図 1 1 ]この発明の第 4実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図で
COる。
[図 12]この発明の第 5実施形態に係る破片検出センサの検出動作の説明図で
COる。
[図 13]この発明の第 6実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の概略 構成図である。
[図 14]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 15]同破片検出センサの検出動作の説明図である。
[図 1 6]同破片検出センサにおける静電容量測定手段として一構成例を用いた 場合の検出動作の説明図である。
[図 1 7]この発明の第 7実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の概略 構成図である。
[図 18]この発明の第 8実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の概略 構成図である。
[図 1 9]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 20]同破片検出センサの検出動作の説明図である。
[図 21 ]同破片検出センサにおける静電容量測定手段として一構成例を用いた 場合の検出動作の説明図である。
[図 22]この発明の第 9実施形態にかかる破片検出センサの検出動作の説明図 である。
[図 23]この発明の第 1 0実施形態にかかる破片検出センサの検出動作の説明 図である。
[図 24]この発明の第 1 1実施形態に係る破片検出センサの電源投入時の第 1 モードでの状態を示す概略構成図である。
[図 25]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 26]同破片検出センサの電源投入時の第 2モードでの状態を示す概略構成 図である。
[図 27]同破片検出センサの検出動作の説明図である。
[図 28]同破片検出センサの検出動作の他の説明図である。
[図 29]同破片検出センサにおける静電容量測定手段として一構成例を用いた 場合の検出動作の説明図である。
[図 30]この発明の第 1 2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 31 ]この発明の第 1 3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。
発明を実施するための最良の形態
[0018] この発明の第 1実施形態を図 1ないし図 4と共に説明する。 図 1は、 この 第 1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センサであって、 互いに 対面する 2つの平板 5 , 7と、 これら 2つの平板 5 , 7のうちの少なくとも —つの平板を対面方向に動かして 2つの平板 5 , 7間に破片 1 3 (図 3 ) を 挟み込ませる移動機構 9と、 前記 2つの平板 5 , 7間の距離を測定すること で、 前記破片 1 3の有無、 大きさ、 または蓄積量を検出する測定■判定手段 1 6とを備える。 この破片検出センサの場合、 流体の一種である潤滑油が検 査対象の液体とされる。
[001 9] 前記 2つの平板 5 , 7と移動機構 9はセンサユニット 1に組み込まれる。
このセンサュニット 1は、 検査対象である潤滑油を流す流路となる油路 4 a が貫通して設けられたベース部材 4を有し、 油路 4 aの一端には給油配管 2 が接続され、 油路 4 a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 2 aからベース部材 4の油路 4 aを経由し、 排 油配管 3の油路 3 aに流れる。 例えば、 給油配管 2はェンジンゃギアポック 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。
[0020] 2つの平板 5 , 7のうちの一つの平板 5は導電性材料からなる固定平板で あって、 ベース部材 4の油路 4 aの途中において、 絶縁材料からなる固定部 材 6を介してベース部材 4に電気的に絶縁された状態で固定されている。 固 定平板 5は、 その表面が油路 4 a内に臨む向きとなるように配置される。
[0021 ] 移動機構 9はプッシュプルソレノイ ド等からなる直動ァクチユエ一タであ つて、 その可動軸 9 aが前記ベース部材 4の油路 4 aの貫通方向に直交する 方向に進退自在となるように、 ァクチユエ一タ固定部材 1 0を介してべ一ス 部材 4に固定されている。 直動ァクチユエ一タ 9の可動軸 9 aの先端部には 、 絶縁材料からなる固定部材 8を介して、 前記 2つの平板 5 , 7のうちの他 の一つの平板 7が電気的に絶縁された状態で固定されている。 この平板 7は 、 直動ァクチユエ一タ 9の可動軸 9 aと一体に進退自在とされた可動平板で あって、 固定平板 5と同様に導電性材料からなり、 ベース部材 4を貫通して 油路 4 a内に臨み、 固定平板 5に対面する。 ここでは直動ァクチユエ一タ 9 としてプッシュプルソレノィ ドを使用した例を示しているが、 直動ァクチュ エータであれば、 その種類は問わない。 たとえば、 電動モータとポールネジ 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。 移動 機構 9として、 直動ァクチユエ一タを用いた場合は、 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。 直動ァクチユエ一タ 9を動作させると、 そ の可動軸 9 aに固定部材 8を介して設置された可動平板 7が進退して、 固定 平板 5に近づいたり、 離れたりする。
[0022] 直動ァクチユエ一タ 9の可動軸 9 aは、 その後端部に固定されたばね受け 部材 1 1 とァクチユエ一タ固定部材 1 0との間に介在させた圧縮ばね 1 2に より、 進出方向に付勢される。 図 1は、 直動ァクチユエ一タ 9に電源を投入 した状態を示し、 このとき可動軸 9 aは圧縮ばね 1 2を圧縮させて後退して おり、 可動平板 7は固定平板 5から離れた位置にある。 一方、 直動ァクチュ エータ 9に電源を投入していない状態では、 図 2のように、 電源投入時に圧 縮された圧縮ばね 1 2が復元する力によって、 可動平板 7が固定平板 5に接 触する位置まで進出する。 可動平板 7と固定平板 5とが接触した状態で、 可 動平板 7には圧縮ばね 1 2による予圧が与えられているので、 可動平板 7と 固定平板 5とは一定の圧力で接触した状態となる。
[0023] 測定■判定手段 1 6は、 静電容量測定手段 1 4と判定手段 1 5とでなる。
静電容量測定手段 1 4は、 可動平板 7と固定平板 5との間の静電容量を測定 する手段であり、 静電容量測定手段 1 4の入力端子である電極 1 4 a、 1 4 bがそれぞれ可動平板 7と固定平板 5に接続される。 判定手段 1 5は、 静電 容量測定手段 1 4の測定値から潤滑油中の破片 1 3 (図 3 ) の状態を判断す る手段であり、 例えば測定値と判定結果とを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破片の有無、 大 きさ、 または蓄積量等につき、 判定結果を出力するものである。
[0024] 次に、 この破片検出センサを用いて、 エンジン， ギアボックス， 軸受等の 装置の摩耗や破損によって生じた各種材料からなる破片が混入している潤滑 油中の破片を検出する動作を説明する。 前記したように、 直動ァクチユエ一 タ 9に電源を投入すると、 図 1のように可動軸 9 aが後退して、 その可動軸 9 aに固定部材 8を介して設置された可動平板 7が固定平板 5から離れる。 このとき、 可動軸 9 aに固定されたばね受け部材 1 1 とァクチユエ一タ固定 部材 1 0のと間に設置された圧縮ばね 1 2は、 圧縮される。
[0025] 次に、 検査対象の液体として、 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 2 aからベース部材 4の油路 4 a内を経 由して排油配管 3の油路 3 aに流し、 この状態のもとに、 直動ァクチユエ一 タ 9への電源の投入を停止すると、 圧縮ばね 1 2の復元力により可動軸 9 a と一体に可動平板 7が固定平板 5に接近する方向に進出する。 このとき、 ベ —ス部材 4の油路 4 aを流れる潤滑油中に、 図 3に示すように、 エンジンや ギアボックス、 軸受等の摩耗や破損によって生じた各種材料の破片 1 3が混 入していると、 この破片 1 3が可動平板 7と固定平板 5との間に挟み込まれ る。 これにより、 可動平板 7と固定平板 5との間には、 破片 1 3の厚み分だ け距離 （ギャップ） dが生じる。 このギャップ dにより、 2つの平板 5 , 7 間には静電容量 Cが形成される。 [0026] ところで、 一般的に、 平行平板間の静電容量 Cは
C = ε ο ε r S / d …… ( 1 )
となることが知られている。 すなわち、 静電容量 C [ F ] は、 真空中の誘電 率ど 0 (8. 854 x 10- 12 [ F /m ] ) と潤滑油の誘電率 £ r と平行平板の面積 S [ m2 ] とを掛け合わせたものを、 平行平板間のギャップ d [ m ] で割った 値となる。 この実施形態の場合、 潤滑油の誘電率ど r と平行平板の面積 Sは 一定となるため、 静電容量 Cの値は平行平板間つまり可動平板 7と固定平板 5の間のギャップ dに依存する。 そこで、 2つの平板 5 , 7間の静電容量 C を前記静電容量測定手段 1 4で測定することにより、 平板 5 , 7間のギヤッ プ dの値を検出し、 その値により破片 1 3の大きさや蓄積量を推定すること が出来る。
[0027] —方、 2つの平板 5 , 7間に破片 1 3がない場合、 潤滑油による極微小な 膜によるギャップ dが形成されるか、 もしくは平板 5 , 7同士が接触する。 潤滑油による極微小なギャップ dの場合、 静電容量 Cは破片 1 3を挟み込ん だ場合と比較するとかなり大きな値を示す。 また、 平板 5 , 7同士が接触し た場合、 導通状態となる。 したがって、 これらの値から破片 1 3の有無を判 別できる。 破片 1 3の有無、 大きさや蓄積量の判定は、 静電容量測定手段 1 4の測定値に基づき、 判定手段 1 5で判定される。 静電容量測定手段 1 4に は、 電気容量計などの計測器を用いることができる。
[0028] 図 4は、 図 1の破片検出センサにおける測定■判定手段 1 6の構成要素で ある静電容量測定手段 1 4の第 1構成例を示す。 この静電容量測定手段 1 4 は、 直列接続した発振器 2 0と電流測定手段 2 1 とでなり、 発振器 2 0から 可動平板 7と固定平板 5に交流電流を流し、 平板 5、 7間の静電容量 Cをィ ンピーダンスに換算して電流測定手段 2 1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 1 の場合と同様である。
[0029] 図 5の回路図は、 破片検出センサにおける静電容量測定手段の第 2構成例 を示す。 同図に示す静電容量測定手段 1 4は、 図 4の破片検出センサにおけ る測定■判定手段 1 6の構成要素である静電容量測定手段 1 4に代わるもの で、 O Pアンプ 3 2で構成した発振器 3 0と、 この発振器 3 0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 3 1 とでなり、 測定した発 振器 3 0の周波数から平板 5 , 7 (図 4 ) 間の静電容量 Cを推定する。 この 場合の発振器 3 0はリラクセーションオシレ一タ （re l axat i on osc i l l ator ) と呼ばれ、 O Pアンプ 3 2に抵抗 3 3 Ra , 3 3 Rb , 3 3 Rt 、 および コンデンサ 3 3 Ctを接続して構成される。 抵抗 3 3 Ra , 3 3 Rb , 3 3 R t の抵抗値を Ra , Rb , Rt 、 コンデンサ 3 3 Ctの静電容量を Ctとする と、 発振周波数 f は、 およそ、
f = 1 / ( 2 Rt Ct ) …… ( 2 )
となることが知られている。 ここでは、 前記発振器 3 0のコンデンサ 3 3 Ct が平板 5 , 7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。
[0030] 図 6の回路図は、 破片検出センサにおける静電容量測定手段の第 3構成例 を示す。 同図に示す静電容量測定手段 1 4も、 図 4の破片検出センサにおけ る測定■判定手段 1 6の構成要素である静電容量測定手段 1 4に代わるもの で、 充放電手段 4 0と、 その充電および放電の繰り返しにおける過度現象に 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 4 1 とでなる。 充放電手段 4 0は、 充電抵抗 4 2と充電スィッチ 4 3 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、 放電スィツチ 4 4 と放電抵抗 4 5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 4 1は、 充放電手段 4 0での充放電電圧 を監視する電圧測定手段 4 6と、 この電圧測定手段 4 6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 4 7とでなる。
[0031 ] この第 3構成例の場合、 例えば、 充電スィッチ 4 3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 4 6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 4 7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、 放電スィツチ 4 4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 4 6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 4 7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 5 , 7 (図 4 ) 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。
[0032] このように、 前記第 1実施形態の破片検出センサでは、 可動平板 7を動作 させ、 可動平板 7と固定平板 5の間の静電容量 Cを静電容量測定手段 1 4で 測定し、 この静電容量測定手段 1 4の測定値から破片 1 3の有無、 大きさや 蓄積量を判定手段 1 5で判定するようにしたため、 潤滑油中に混入した破片 1 3の状態を推定できる。 また、 前記破片検出センサを自動車， 航空機， へ 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。
[0033] 図 7は、 この発明の第 2実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の 概略構成を示す。 この第 2実施形態では、 図 1に示す第 1実施形態において 、 判定手段 1 5の次段に記録手段 5 0を追加して、 潤滑油中に混入した破片 1 3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 1 4は、 図 4〜図 6に示したいずれのものを用いても良い。 なお、 判定手段 1 5は、 静電容量測定手段 1 4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。
[0034] 次に、 この発明の第 3実施形態を図 8ないし図 9と共に説明する。 この第 5実施形態の破片検出センサの概略構成は、 図 1に示す第 1実施形態とほぼ 同様であって、 同一部分に同一の符号を付してその詳しい説明を省略し、 異 なる構成部分についてのみ説明する。 図 8は、 この第 3実施形態に係る破片 検出センサの概略構成図であって、 直動ァクチユエ一タ 9に電源を投入した 状態を示し、 このとき可動軸 9 aは圧縮ばね 1 2を圧縮させて後退しており 、 可動平板 7は固定平板 5から離れた位置にある。 一方、 直動ァクチユエ一 タ 9に電源を投入していない状態では、 図 9のように、 電源投入時に圧縮さ れた圧縮ばね 1 2が復元する力によって、 可動平板 7が固定平板 5に接触す る位置まで進出する。 可動平板 7と固定平板 5とが接触した状態で、 可動平 板 7には圧縮ばね 1 2による予圧が与えられているので、 可動平板 7と固定 平板 5とは一定の圧力で接触した状態となる。
[0035] 図 8に示すように、 この第 3実施形態の測定■判定手段 1 6 Aは、 変位セ ンサ 1 7と判定手段 1 5とでなる。 変位センサ 1 7は、 可動平板 7と固定平 板 5との間の距離 （ギャップ） dを測定する手段であり、 例えば固定平板 5に 埋め込んだ状態で設けられる。 ここでは、 変位センサ 1 7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。 変位センサ 1 7として、 例えば光学式のものを用いる場合には、 固定 平板 5や可動平板 7は導電性材料でなくても良く、 また固定部材 6 , 8を介 在させずにベース部材 4や可動軸 9 aに固定しても良い。 判定手段 1 5は、 変位センサ 1 7の測定値から潤滑油中の破片 1 3 (図 1 0 ) の状態を判断す る手段であり、 例えば測定値と判定結果との関係を定めたテーブルまたは演 算式等の判定規則を有し、 その判定規則と測定値とを比較して破片の有無、 大きさ、 または蓄積量等につき、 判定結果を出力するものである。
[0036] この第 3実施形態の破片検出センサによる潤滑油中からの破片検出動作も 前記第 1実施形態の場合と同様の手順で行う。 図 1 0に示すように、 第 3実 施形態では、 潤滑油中に破片 1 3が混入していると、 この破片 1 3が可動平 板 7と固定平板 5との間に挟み込まれる。 これにより、 可動平板 7と固定平 板 5との間には、 破片 1 3の厚み分だけギャップ （距離） dが生じる。 このギ ヤップ dを変位センサ 1 7が測定し、 その測定値から判定手段 1 5が破片 1 3の大きさ、 または蓄積量を推定する。 [0037] 2つの平板 5 , 7間に破片 1 3がない場合、 前記第 1実施形態の場合と同 様、 潤滑油による極微小な膜によるギャップ dが形成されるか、 もしくは平板 5 , 7同士が接触する。 潤滑油による極微小なギャップ dの場合、 変位セン サ 1 7によるギャップ dの測定値は破片 1 3を挟み込んだ場合に比べてかなり 小さい値となる。 また、 平板 5 , 7同士が接触した場合、 変位センサ 1 7の 測定値はほぼ 0となる。 したがって、 この測定結果から、 判定手段 1 5は破 片 1 3の有無を判別できる。
[0038] このように、 この第 3実施形態の破片検出センサでは、 可動平板 7を動作 させ、 可動平板 7と固定平板 5の間のギャップ dを変位センサ 1 7で測定し、 この変位センサ 1 7の測定値から破片 1 3の有無あるいは大きさや蓄積量を 判定手段 1 5で判定するようにしたため、 潤滑油中に混入した破片 1 3の状 態を、 破片 1 3の材料が金属■非金属， 磁性■非磁性， 導電性■非導電性等 のいずれの材料特性であるかを問わず、 推定することができる。
[0039] 図 1 1は、 この発明の破片検出センサの第 4実施形態を示す。 この第 4実 施形態では、 図 8に示す第 3実施形態における変位センサ 1 7を、 ァクチュ エータ固定部材 1 0における可動軸 9 aの後端と対向する位置に設けたもの である。
[0040] この第 4実施形態の場合、 変位センサ 1 7は、 可動軸 9 aの変位量を測定 することになるが、 可動平板 7は平板固定部材 8を介して可動軸 9 aに固定 されているため、 可動軸 9 aの変位量から固定平板 5と可動平板 7の間のギ ヤップ dを検出することができる。
[0041 ] 図 1 2は、 この発明の破片検出センサの第 5実施形態を示す。 この第 5実 施形態では、 図 8に示す第 3実施形態において、 判定手段 1 5の次段に記録 手段 5 0を追加して、 潤滑油中に混入した破片 1 3の状態をリアルタィムで モニタできるようにしたものである。 なお、 判定手段 1 5は、 変位センサ 1 7により測定されたギヤップ d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。
[0042] 次に、 この発明の第 6実施形態にかかる破片検出センサについて図 1 3な いし図 1 6と共に説明する。 第 1実施形態を示す図 1に対応する図 1 3は、 第 6実施形態にかかる破片検出センサの電源投入時の概略構成図、 同じく第 1実施形態を示す図 2に対応する図 1 4は、 同破片検出センサの電源投入停 止時の概略構成図であって、 同一部分には同一の符号を付して異なる構成に ついてのみ説明する。 この第 6実施形態の場合、 可動平板 7の固定平板 5と 対面する表面には絶縁層 7 aが設けられている。 この絶縁層 7 aは、 数; 〜1 0数; U mの厚さで誘電率の高い材料とすることが望ましい。 例えば、 可 動平板 7をアルミ材とし、 その表面にアルマイ ト処理を施すことで絶縁層 7 aとしても良い。 また、 可動平板 7の表面にセラミック材を溶射することで 絶縁層 7 aとしても良い。 また、 可動平板 7に絶縁層 7 aを設けるのに代え て、 固定平板 5に同様の絶縁層を設けても良く、 さらには 2つの平板 5 , 7 の互いに対面する両面に絶縁層を設けても良い。
[0043] この第 6実施形態の破片検出センサによる潤滑油中の破片の検出動作も前 記第 1実施形態の場合の手順と同様であり、 その詳しい説明は省略するが、 図 1 5に示すように、 ベース部材 4の油路 4 aを流れる潤滑油中に、 ェンジ ンゃギアボックス、 軸受等の摩耗や破損によって生じた各種材料からなる破 片 1 3が混入していると、 この破片 1 3が可動平板 7と固定平板 5との間に 挟み込まれる。 この場合、 可動平板 7と固定平板 5との間には、 破片 1 3の 厚み分のギヤップ dと可動平板 7の表面に設けられた絶縁層 7 aの厚み分のギ ヤップ d ' とが生じる。 これにより、 可動平板 7と固定平板 5との間には、 ギャップ dとギャップ d ' とによる合成静電容量 Cが形成される。
[0044] ところで、 前述したとおり、 平行平板間の静電容量 Cは
C = ε ο ε r S / d …… ( 3 )
となることが知られている。
また、 一般的に、 直列に接続された 2つの静電容量 C 1 , C2 の合成静電 容量 Cは
C = ( C 1 X C2 ) / ( C 1 + C2 ) …… （4 )
となることが知られている。 式 （3) から、 前記破片 1 3の厚み分のギャップ dによる静電容量 C1 [ F] は、 真空中の誘電率ど 0 (8.854 X 10- 12 [F/m] ) と潤滑油の誘電率 e r と平行平板の面積 S [m2] とを掛け合わせたものを、 ギャップ d [m] で割った値となる。 一方、 前記絶縁層 7 aの厚み分のギャップ d' による静 電容量 C2 [F] は、 真空中の誘電率ど 0 (8.854 x 10- 12 [F/m] ) と絶 縁層 7 aの誘電率ど r ' と平行平板の面積 S [m2 ] とを掛け合わせたものを 、 ギャップ d' [m] で割った値となる。
この第 6実施形態の場合、 潤滑油および絶縁層 7 aの誘電率 £ r , ε τ ' 、 絶縁層 7 aの厚み分のギャップ d' 、 平行平板の面積 Sはそれぞれ一定と なるため、 式 （4) で示される 2つの静電容量 C1 , C2 の合成静電容量 C の値は、 破片 1 3の厚み分のギャップ dに依存する。 そこで、 2つの平板 5 , 7間の合成静電容量 Cを前記静電容量測定手段 1 4で測定することにより 、 破片 1 3の厚み分のギャップ dの値を検出し、 その値により破片 1 3の大 きさや蓄積量を推定することができる。
[0045] —方、 2つの平板 5, 7間に破片 1 3がない場合、 潤滑油による極微小な 膜によるギャップ dが形成されるか、 もしくは平板 5, 7同士 （固定平板 5 と可動平板 7の絶縁層 7 a) が接触する。 潤滑油による極微小なギャップ d の場合、 静電容量 C1 は破片 1 3を挟み込んだ場合と比較するとかなり大き な値となり、 合成静電容量 Cはほぼ絶縁層 7 aの厚み分のギヤップ d ' によ る静電容量 C2 分の値となる。 C2 の値は固定値であるため、 破片 1 3によ る合成静電容量 Cの変化からギヤップ変化の大きさを推定できる。
[0046] とくに、 この破片検出センサでは、 2つの平板 5, 7の少なくとも一方の 平板 （ここでは可動平板 7) の相手の平板と対面する表面に絶縁層 7 aを設 けているので、 2つの平板 5, 7間に挟み込む破片 1 3が導電性材料からな る場合であっても、 破片 1 3の厚み分のギャップ dを静電容量に換算して確 実に推定することができる。 すなわち、 この第 6実施形態において、 例えば 可動平板 7に絶縁層 7 aが無いとすると、 2つの平板 5, 7間に導電性材料 の破片 1 3を挟み込んだ場合、 破片 1 3の厚み分のギャップがあるにもかか わらず、 2つの平板 5 , 7間が導通状態となってギャップを測定できないが 、 上記したように絶縁層 7 aを設けることで、 このような測定の不具合を解 消できる。 破片 1 3の有無あるいは大きさや蓄積量の判定は、 静電容量測定 手段 1 4の測定値に基づき、 判定手段 1 5で判定される。 静電容量測定手段 1 4には、 電気容量計などの計測器を用いることができる。
[0047] 図 1 6は、 図 1 3の破片検出センサにおける測定■判定手段 1 6の構成要 素である静電容量測定手段 1 4の構成例を示す。 この静電容量測定手段 1 4 は、 前記図 4と同様、 直列接続した発振器 2 0と電流測定手段 2 1 とでなり 、 発振器 2 0から可動平板 7と固定平板 5に交流電流を流し、 平板 5、 7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 2 1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 1 3の場合と同様である。
[0048] 前記静電容量測定手段 1 4としては、 図 1 6に示すものの他、 前述した第 2実施形態として図 5の回路図に示した構成のものや第 3実施形態として図 6の回路図に示した構成のものを用いることができる。
[0049] 図 1 7は、 この発明の破片検出センサの第 7実施形態を示す。 この第 7実 施形態では、 図 1 3に示す第 6実施形態において、 判定手段 1 5の次段に記 録手段 5 0を追加して、 潤滑油中に混入した破片 1 3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 1 4は、 前述した 図 5、 図 6または図 1 6に示したいずれのものを用いても良い。 なお、 判定 手段 1 5は、 静電容量測定手段 1 4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。
[0050] 次に、 この発明の第 8実施形態について図 1 8ないし図 2 1 と共に説明す る。 図 1 8は、 この発明の第 1 0実施形態にかかる破片検出センサの電源投 入時の概略構成図、 図 1 9は、 同破片検出センサの電源投入停止時の概略構 成図を示す。 図 1に示す第 1実施形態と同一部分に同一の符号を付してその 詳しい説明を省略し、 異なる構成についてのみ説明する。 [0051 ] 図 1 8に示すように、 この第 8実施形態では、 図 1に示す第 1実施形態の 固定部材 8に代えて、 絶縁材料からなる柔軟性のある支持部材である柔軟性 支持部材 8 Aを用いている。
[0052] 前記柔軟性支持部材 8 Aは、 可動軸 9 aの先端から固定平板 5に向けて突 出する柔軟性を有する棒状部材であって、 その先端に可動平板 7が固定され る。 ここでは、 柔軟性支持部材 8 Aの中間部が、 可動平板 7の倒れ方向の自 由度を与えるカップリング部材 8 aとされている。 柔軟性支持部材 8 Aの基 材には、 高温状態でも剛性を維持できる例えばアルミ材料にアルマイ ト処理 などの表面処理を施したものが使用される。 前記カップリング部材 8 aは、 柔軟性支持部材 8 Aの基材の中間部に、 その軸に垂直な方向の複数の切り込 み部 8 a aを円周溝状に形成して構成される。
柔軟性支持部材 8 Aとしては、 上記構成のものに限らず、 例えば、 剛性材料 からなる基体と、 この基体の先端と可動平板 7との間に挟み込む耐熱ゴムな どの弾性部材との複合体として構成しても良い。
[0053] 測定■判定手段 1 6 Bは、 静電容量測定手段 1 4と変位センサ 1 7と判定 手段 1 5とでなる。 静電容量測定手段 1 4は、 可動平板 7に接続された電極 1 4 aと固定平板 5に接続された電極 1 4 bとを入力端として、 可動平板 7 と固定平板 5との間の静電容量を測定する電極利用測定手段である。 変位セ ンサ 1 7は、 可動平板 7と固定平板 5との間のギャップを測定するギャップ センサであり、 例えば固定平板 5に埋め込んだ状態で設けられる。 ここでは 、 変位センサ 1 7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 1 5は、 静電容量測定手 段 1 4の測定値と変位センサ 1 7の測定値とから潤滑油中の破片 1 3 (図 2 0 ) の有無、 破片 1 3の材質、 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。 判定手段 1 5は、 その機能の一部として導電性材料が検出されたことを判断する導電 性材料検出手段 1 8を有する。 [0054] この第 8実施形態の破片検出センサによる破片検出動作も前記第 1実施形 態の場合と同様の手順で行われるので、 その詳しい説明は省略する。
[0055] 第 8実施形態の破片検出センサによる破片検出動作に際し、 固定平板 5と 可動平板 7との間に挟み込まれた破片 1 3が導電性材料であると、 2つの電 極 1 4 a , 1 4 b間は短絡状態となるので、 静電容量 Cの測定から式 （3 ) を使って求められるギャップ d 2は、 ゼロもしくは非常に小さな値となる。 これに対して、 変位センサ 1 7によって得られるギャップ d 1は、 静電容量 測定手段 1 4の測定値から推定されるギャップ d 2とは異なった値となる。 このように、 2つの測定結果の違いを検出して、 検出された破片 1 3が導電 性であるか非導電性であるかを判断することが可能となる。 すなわち、 判定 手段 1 5の導電性材料検出手段 1 8は導電性材料の破片 1 3が検出されたこ とを判断する機能を有し、
d 1 » d 2 …… ( 5 )
となる場合には、 検出された破片 1 3が導電性のものであると判断する。 ま た、 2つの値 d 1 , d 2が互いに近い値であって、 かつゼロギャップでない 場合、 つまり
d 1 = d 2 (≠ 0 ) …… ( 6 )
となる場合には、 検出された破片 1 3が非導電性のものであると判断する。 また、 判定手段 1 5は、 破片 1 3の大きさを、 変位センサ 1 7の検出値 d 1 で代表して出力する。
[0056] —方、 2つの平板 5 , 7間に破片 1 3がない場合にも、 2つの電極 1 4 a , 1 4 b間は短絡状態となるので、 静電容量 Cの測定から求められるギヤッ プ d 2は、 ゼロもしくは非常に小さな値となる。 この場合、 変位センサ 1 7 によって得られるギャップ d 1もゼロギャップとなるので、 これらの結果か ら判定手段 1 5は破片 1 3が無いと判断する。
[0057] 以上の説明では、 固定平板 5と可動平板 7とが平行平板の状態で破片 1 3 を挟み込むものとした。 し力、し、 実際には、 例えば大きさの異なる複数の破 片 1 3が挟み込まれるなどして、 固定平板 5と可動平板 7とは非平行の状態 で破片 1 3を挟み込む場合が多い。 このとき、 可動平板 7は柔軟性支持部材 8 Aを介して移動機構 9の可動軸 9 aに支持固定されているので、 柔軟性支 持部材 8 Aのカツプリング部材 8 a (あるいは弾性部材） の可撓性あるいは 弾性作用により、 固定平板 5に対して傾いた姿勢で可動平板 7を破片 1 3に 接触させることができる。 しかも、 可動平板 7には圧縮ばね 1 2の復元力に より一定の予圧が与えられるので、 固定平板 5に対して最も安定な傾斜姿勢 となるように可動平板 7が押さえ込まれることになり、 挟み込まれた破片 1 3の大きさに応じたギャップが確保される。 したがって、 可動平板 7の代わ りに、 固定平板 5を柔軟性支持部材 8 Aを介してベース部材 4に支持しても よい。
[0058] このとき、 静電容量測定手段 1 4が測定する静電容量値は完全な平行平板 における静電容量値とは異なり、 静電容量値から推定されるギヤップの値 d 2は実際の破片 1 3の大きさと一致しないことになる。 それでも、 大きな破 片 1 3が挟み込まれた場合にはギャップが大きくなり、 破片 1 3の大きさに 応じた静電容量の傾向が得られることから、 破片 1 3の状態を検出するとい う観点からは影響は微小である。
[0059] 図 2 1は、 図 1 8の破片検出センサにおける測定■判定手段 1 6 Bの構成 要素である静電容量測定手段 1 4の構成例を示す。 この静電容量測定手段 1 4は、 直列接続した発振器 2 0と電流測定手段 2 1 とでなり、 発振器 2 0か ら可動平板 7と固定平板 5に交流電流を流し、 平板 5、 7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 2 1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 1 8の場合と同様である。 また、 前述の図 5および図 6に示す回路構成から なる静電容量測定手段 1 4は、 いずれも図 2 1の静電容量測定手段 1 4に置 き換えて用いることができる。
[0060] このように、 この第 8実施形態の破片検出センサでは、 可動平板 7を動作 させて固定平板 5との間に破片 1 3を挟み込み、 これら 2つの平板 5 , 7の 間のギヤップを測定■判定手段 1 6 Bで測定することで、 破片 1 3の有無ま たは大きさまたは蓄積量を検出するものとし、 かつ可動平板 7を柔軟性支持 部材 8 Aで支持固定するようにしたため、 例えば大きさの異なる複数個の破 片 1 3が 2つの平板 5 , 7間に挟み込まれるような状態であっても、 柔軟性 支持部材 8 Aの可撓性あるは弾性作用により可動平板 7を傾斜した安定姿勢 で破片 1 3に接触させることができ、 測定■判定手段 1 6 Bによる測定値が 安定したものとなり、 潤滑油中に混入した破片 1 3の有無または大きさまた は蓄積量を安定良く検出できる。
[0061 ] また、 この第 8実施形態では、 可動平板 7と固定平板 5を電極としてこれ らの間の静電容量を静電容量測定手段 1 4で検出すると共に、 これら 2つの 平板 5 , 7の間のギャップを変位センサ 1 7で測定し、 これら二種類のセン サ 1 4 , 1 7の出力から破片 1 3の有無だけでなく破片 1 3の材質と大きさ を判定手段 1 5で推定するようにしているので、 潤滑油中に混入した各種材 料からなる破片 1 3を検出でき、 かつ検出した破片 1 3が金属材料等の導電 性材料であるか、 樹脂■セラミック材料のような非導電性材料であるかを識 別しつつ、 その大きさも検出できる。
[0062] なお、 前記 2つの平板 5 , 7の間のギャップを測定する手段としては、 前 記実施形態のように、 静電容量測定手段 1 4と変位センサ 1 7を併用する場 合に限らず、 静電容量測定手段 1 4だけを用いても良いし、 変位センサ 1 7 だけを用いても良い。
[0063] また、 前記第 8実施形態では、 可動平板 7を柔軟性支持部材 8 Aで支持固 定した場合について説明したが、 固定平板 5を上記と同様の柔軟性支持部材 で支持固定しても良い。 具体的には、 例えば、 固定平板 5を耐熱ゴムなどの 弾性部材を介して、 あるいは内部にばね機構を組み込んだ絶縁材料のスぺー サを介してベース部材 4に支持固定することで、 挟み込む破片 1 3の状態に 応じて固定平板 5が安定した傾斜姿勢になれるようにしても良い。
[0064] 図 2 2は、 この発明の第 9実施形態を示す。 この第 9実施形態では、 図 1 8に示す第 8実施形態における変位センサ 1 7を、 ァクチユエ一タ固定部材 1 0における可動軸 9 aの後端と対向する位置に設けたものである。 [0065] この第 9実施形態の場合、 変位センサ 1 7は、 可動軸 9 aの変位量を測定 することになるが、 可動平板 7は柔軟性支持部材 8 Aを介して可動軸 9 aに 固定されているため、 可動軸 9 aの変位量から固定平板 5と可動平板 7の間 のギャップ dを検出することができる。
[0066] 図 2 3は、 この発明の第 1 0実施形態を示す。 この第 1 0実施形態では、 図 1 8に示す第 8実施形態において、 判定手段 1 5の次段に記録手段 5 0を 追加して、 潤滑油中に混入した破片 1 3の状態をリアルタイムでモニターで きるようにしたものである。 記録された数値の変化履歴により潤滑油の状態 を推測し、 ゴミゃ破片の増加傾向などの情報を出力することができる。 静電 容量測定手段 1 4は、 図 5、 図 6または図 2 1に示したいずれの構成のもの を使用しても良い。
[0067] 次に、 この発明の第 1 1実施形態を図 2 4ないし図 2 9と共に説明する。
図 2 4は、 この発明の第 1 1実施形態に係る破片検出センサの概略構成図を 示し、 第 1実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付してその詳しい説 明を省略する。 同図に示す破片検出センサは、 検査対象である流体中に混入 する破片を検出するセンサであって、 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aと、 これ ら 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aのうち少なくとも 1つの電極を動かすことに よっていずれか 2つの電極間に破片 1 3 (図 2 7 ) を挟み込ませる移動機構 9と、 挟み込んだ 2つの電極のギャップを測定することで、 前記破片 1 3の 有無、 大きさ、 および蓄積量のいずれかを検出する測定■判定手段 1 6 C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。
[0068] 前記 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aと移動機構 9はセンサユニット 1に組み 込 れ 。
[0069] 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aはいずれも導電性材料からなり、 前記ベース 部材 4の油路 4 aの途中において、 その油路 4 aの貫通方向と直交する方向 に互いに平行となるように並べて配置される。 そのうち 1つの電極 5 Aは平 板状とされた固定電極であって、 絶縁材料からなる電極固定部材 6 Aを介し てベース部材 4に電気的に絶縁された状態で固定されている。 この固定電極 5 Aは、 その表面が油路 4 a内に臨む向きとなるようにべ一ス部材 4の下側 に配置される。 もう 1つの電極 5 Bも平板状とされた固定電極であって、 絶 縁材料からなる別の固定部材 6 Bを介してベース部材 4に電気的に絶縁され た状態で固定されている。 この固定電極 5 Bは、 その表面が油路 4 a内に臨 み前記下側の固定電極 5 Aと対面する向きとなるようにベース部材 4の上側 に配置される。 残る 1つの電極 7は、 平板状の電極基体 7 aと、 この電極基 体 7 aの片面から垂直に延びて前記固定電極 5 Bおよび固定部材 6 Bに設け られた孔 1 9を貫通する貫通体 7 bとからなる断面 T字状の可動電極であつ て、 その貫通体 7 bの後端が移動機構 9の可動軸 9 aに連結され、 可動軸 9 aと一体に進退自在とされる。 この可動電極 7は、 その電極基体 7 aが前記 油路 4 aにおける前記両固定電極 5 A , 5 B間の中央部に位置して電極基体 7 aの各片面が両固定電極 5 A , 5 Bにそれぞれ対面するように配置される 。 なお、 上側の固定電極 5 Bを貫通する可動電極 7の貫通体 7 bは、 固定電 極 5 Bに対して電気的に絶縁状態が保たれている。 貫通体 7 bだけを絶縁材 料とすることにより、 固定電極 5 Bとの間が電気的絶縁状態となるようにし ても良い。
前記移動機構 9も第 1実施形態のものと同様のものを用いることができ、 その可動軸 9 aが前記ベース部材 4の油路 4 aの貫通方向と直交する方向に 進退自在となるように、 ァクチユエ一タ固定部材 1 0を介してべ一ス部材 4 に固定されている。 移動機構 9の可動軸 9 aの先端部には、 絶縁材料からな る固定部材 8を介して、 前記可動電極 7の貫通体 7 bが電気的に絶縁された 状態で固定されている。
図 2 4は、 移動機構 9に電源を投入して可動軸 9 aの進出を規制する第 1 のモードに設定した状態を示し、 このとき可動軸 9 aは圧縮ばね 1 2を圧縮 させて若干後退しており、 可動電極 7 Aは両固定電極 5 A , 5 Bから共に離 れた中央位置にある。 一方、 移動機構 9に電源を投入していない状態では、 圧縮ばね 1 2が復元する力によって、 可動電極 7 Aは図 2 5のように下側の 固定電極 5 Aに接触する位置まで進出する。 可動電極 7 Aと固定電極 5 Aと が接触した状態で、 可動電極 7 Aには圧縮ばね 1 2による予圧が与えられて いるので、 可動電極 7 Aと固定電極 5とは一定の圧力で接触した状態となる 。 図 2 6は、 移動機構 9に電源を投入して、 可動軸 9 aを図 1の第 1のモ一 ドの状態よりも上側に後退させる第 2のモードに設定した状態を示し、 この とき可動電極 7 Aは上側の固定電極 5 Bに接触する位置まで後退する。
[0071 ] 測定■判定手段 1 6 Cは、 静電容量測定手段 1 4と変位センサ 1 7と判定 手段 1 5とでなる。 静電容量測定手段 1 4は、 可動電極 7 Aと各固定電極 5 A , 5 Bとの間の静電容量を測定する手段であり、 静電容量測定手段 1 4の 入力端子 1 4 a , 1 4 bがそれぞれ可動電極 7 Aと固定電極 5 A , 5 Bに接 続される。 変位センサ 1 7は第 3実施形態と同様の方式のもので、 可動電極 7 Aと各固定電極 5 A , 5 Bとの間のギャップ （距離） を測定するギャップ センサであり、 例えば下側の固定電極 5 Aに埋め込んだ状態で設けられる。 この場合、 変位センサ 1 7は、 直接的には可動電極 7 Aと下側の固定電極 5 Aの間のギャップを測定することになるが、 両固定電極 5 A , 5 B間の距離 および可動電極 7 Aの電極基体 7 aの厚みが一定であることより、 可動電極 7 Aと下側の固定電極 5 Aの間のギャップ測定値から可動電極 7 Aと上側の 固定電極 5 Bの間のギャップも自動的に算出される。
[0072] 判定手段 1 5は、 その機能の一部として検出された破片 1 3が導電性材料 であるか非導電性材料であるかを判別する導電性■非導電性判別部 （導電性 材料検出手段） 1 8を有する。
[0073] この第 1 1実施形態の破片検出センサを用いた潤滑油からの破片検出動作 も、 第 1実施形態の場合と同様の手順で行われ、 その詳しい説明は省略する が、 移動機構 9に電源を投入して例えば第 2のモードに設定すると、 図 2 6 のように可動軸 9 aが後退して、 その可動軸 9 aに電極固定部材 8 Aを介し て設置された可動電極 7 Aが下側の固定電極 5 Aから離れ、 可動電極 7 Aは 上側の固定電極 5 Bに接触する位置となる。
[0074] 潤滑油からの破片検出動作時、 ベース部材 4の油路 4 aを流れる潤滑油中 に、 エンジンやギアボックス、 軸受等の摩耗や破損によって生じた破片 1 3 が混入していると、 その破片 1 3は可動電極 7 Aと下側の固定電極 5 Aとの 間を流れる。 この状態のもとに、 移動機構 9への電源の投入を停止すると、 圧縮ばね 1 2の復元力により、 可動軸 9 aと一体に可動電極 7 Aが下側の固 定電極 5 Aに接近する方向に進出して、 図 2 7のように可動電極 7 Aと下側 の固定電極 5 Aとの間に破片 1 3が挟み込まれる。 これにより、 可動電極 7 Aと固定電極 5 Aとの間には、 破片 1 3の厚み分だけギャップ dが生じる。 このギャップ dを変位センサ 1 7が測定する。 同時に、 このギャップ dによ り、 2つの電極 5 A , 7 A間には静電容量 Cが形成される。
[0075] この第 1 1実施形態の破片検出センサによる破片検出動作においては、 前 記第 8実施形態の破片検出センサによる破片検出動作における平板 5 , 7を 、 電極 5 A , 7 Aと読み替えることで、 前記実施形態で適用された式 （3 ) 、 （5 ) 、 ( 6 ) がそのまま適用され、 2つの電極 5 A , 7 A間の静電容量 Cを前記静電容量測定手段 1 4で測定することにより、 変位センサ 1 7によ る測定とは別の方法で電極 5 A , 7 A間のギャップ dの値を検出でき、 その 値によっても破片 1 3の大きさや蓄積量を推定することができ、 検出された 破片 1 3が導電性であるか非導電性であるかを判別することが可能となる。 判定手段 1 5の導電性■非導電性判別部 1 8は検出された破片 1 3が導電性 材料か非導電性材料かを判断する機能を有する。
[0076] 次に、 図 2 7の状態から、 移動機構 9に電源を投入して第 2のモードに設 定すると、 図 2 8のように可動軸 9 aが第 1のモ一ドよりもさらに後退して 、 可動電極 7 Aと上側の固定電極 5 Bとの間に破片 1 3が挟み込まれる。 こ れにより、 可動電極 7 Aと上側の固定電極 5 Bとの間には、 破片 1 3の厚み 分だけギヤップ dが生じる。 このギャップ dを変位センサ 1 7が測定する。 この場合、 変位センサ 1 7は、 下側の固定電極 5 Aと可動電極 7 Aの間のギ ャップ測定値を基にして、 可動電極 7 Aと上側の固定電極 5 Bの間のギヤッ プを間接的に測定することになる。 同時に、 このギャップ dにより、 2つの 電極 5 B , 7 A間には静電容量 Cが形成される。 ここでも、 可動電極 7 Aと 下側の固定電極 5 Aとの間に破片 1 3が挟まれる場合と同様にして、 破片 1 3の有無、 大きさ、 蓄積量が検出され、 さらには検出された破片 1 3が導電 性か非導電性かが判断される。
[0077] 図 2 9は、 図 2 4の破片検出センサにおける測定■判定手段 1 6 Cの構成 要素である静電容量測定手段 1 4の構成例を示す。 この静電容量測定手段 1 4は、 直列接続した発振器 2 0と電流測定手段 2 1 とでなり、 発振器 2 0力、 ら可動電極 7と固定電極 5 A , 5 Bに交流電流を流し、 電極 5 A , 7間およ び電極 5 B , 7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 2 1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 2 4の場合と同様である。
[0078] 図 2 4の破片検出センサにおける測定■判定手段 1 6 Cの構成要素である 静電容量測定手段 1 4は、 図 2 9に示すものの他、 図 5に示す回路構成のも のや、 図 6に示す回路構成のものを用いてもよい。
[0079] 静電容量測定手段 1 4として、 図 6に示す回路構成のものを用いた場合も 前記第 3実施形態の場合と同様の動作で被測定静電容量 C t (式 （2 ) ) を 推定できる。 ここでは、 前記被測定静電容量 C tが電極 5 A , 7間および電極 5 B , 7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。
[0080] このように、 この第 1 1実施形態の破片検出センサでは、 3つの電極 5 A , 5 B , 7のうち少なくとも 1つの電極 （可動電極） 7を移動機構 9で動か すことによって、 いずれか 2つの電極間 （下側の固定電極 5 Aと可動電極 7 との間、 および上側の固定電極 5 Bと可動電極 7との間） に破片 1 3を挟み 込み、 挟み込んだ 2つの電極のギャップを測定■判定手段 1 6 Cで測定する ことで、 破片 1 3の有無、 大きさ、 および蓄積量のいずれかを検出するもの としているので、 2つの電極間に破片 1 3が挟み込まれる確率が高くなり、 潤滑油中に混入する破片 1 3の有無または大きさまたは蓄積量を、 混入する 破片 1 3の量に左右されずに安定良く検出できる。
[0081 ] また、 この第 1 1実施形態では、 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aのうち、 上 側 2つの電極 （固定電極 5 Bと可動電極 7 ) の間、 および下側 2つの電極 （ 可動電極 7 Aと固定電極 5 A ) の間に、 それぞれギャップを測定するギヤッ プ測定手段 （変位センサ 1 7と静電容量測定手段 1 4 ) を設け、 移動機構 9 は、 上側 2つの電極 5 B , 7 A間および下側 2つの電極 7 , 5 A間に破片 1 3を挟み込むように、 中央の電極 （可動電極） 7 Aを上下動作させるものと しているので、 中央の電極 （可動電極） 7 Aの 1回のストロークの両端でそ れぞれ検出動作を行えることになり、 検出動作の効率も高めることができる
[0082] また、 この第 1 1実施形態では、 中央の電極 （可動電極） 7 Aを動作させ る移動機構 （直動ァクチユエータ） 9を、 検査対象の流体 （潤滑油） を流す 流路 （油路） 4 aの外部に設置し、 2つの固定電極 5 A , 5 Bのうち一方の 固定電極 5 Bに設けた孔 1 9を貫通する貫通体 7 bを介して可動電極 7 Aを 動かすものとしているので、 3つの電極 5 A , 5 B , 7 Aをコンパク トに配 置できる。
[0083] さらに、 この第 1 1実施形態では、 固定電極 5 Aと可動電極 7 Aの間、 お よび固定電極 5 Bと可動電極 7の間の静電容量を静電容量測定手段 1 4で測 定すると共に、 これら各 2つの電極間のギャップを変位センサ 1 7で測定し 、 これら二種類のセンサ 1 4 , 1 7の出力から破片 1 3の導電性と非導電性 の判別をする導電性■非導電性判別部 1 8を有するものとしているので、 検 出した破片 1 3が金属材料等の導電性材料であるか、 樹脂■セラミック材料 のような非導電性材料であるかを識別することができる。
[0084] なお、 前記 2つの電極 5 , 7 Aの間のギャップを測定する手段としては、 前記第 1 1実施形態のように、 静電容量測定手段 1 4と変位センサ 1 7を併 用する場合に限らず、 静電容量測定手段 1 4だけを用いても良いし、 変位セ ンサ 1 7だけを用いても良い。 また、 静電容量測定手段 1 4だけを用いる場 合、 各 2つの電極における少なくともいずれか一方の電極対向面に絶縁材料 のコーティング層を設けるものとすれば、 2つの電極間に挟み込まれる破片 1 3が導電性材料からなる場合であっても 2つの電極間が短絡しないので、 破片 1 3が導電性材料であるか非導電性材料であるかを問わず 2つの電極間 の静電容量を正しく測定でき、 破片 1 3の有無、 大きさ、 蓄積量を正確に検 出できる。
[0085] 図 3 0は、 この発明の第 1 2実施形態を示す。 この第 1 2実施形態では、 図 2 4に示す第 1 1実施形態における変位センサ 1 7を、 ァクチユエ一タ固 定部材 1 0における可動軸 9 aの後端と対向する位置に設けたものである。
[0086] この第 1 2実施形態の場合、 変位センサ 1 7は、 可動軸 9 aの変位量を測 定することになるが、 可動電極 7は固定部材 8を介して可動軸 9 aに連結さ れているため、 可動軸 9 aの変位量から、 固定電極 5 Aと可動電極 7の間の ギャップ d、 および固定電極 5 Bと可動電極 7の間のギャップ dを検出する ことができる。
[0087] 図 3 1は、 この発明の第 1 3実施形態を示す。 この第 1 3実施形態では、 図 2 4に示す第 1 1実施形態において、 判定手段 1 5の次段に記録手段 5 0 を追加して、 潤滑油中に混入した破片 1 3の状態をリアルタイムでモニター できるようにしたものである。 記録された数値の変化履歴により潤滑油の状 態を推測し、 ゴミゃ破片の増加傾向などの情報を出力することができる。 静 電容量測定手段 1 4は、 図 5、 図 6および図 2 9に示したいずれの構成のも のを使用しても良い。
[0088] 以上で述べたこの発明の他の好ましい態様をまとめると、 次のとおりであ る。
[0089] この発明の基本構成となる破片検出センサは、 流体中に混入する破片を検 出するセンサであって、 2つの対面する平板と、 これら 2つの平板のうちの 少なくとも一つの平板を対面方向に動かして前記 2つの平板に破片を挟み込 ませる移動機構と、 前記 2つの平板間の距離を測定することで、 前記破片の 有無、 大きさ、 または蓄積量を検出する測定■判定手段を有するものである
[0090] [第 1態様]
この発明の第 1態様に含まれる破片検出センサは、 前記基本構成となる破 片検出センサにおいて、 前記移動機構として、 直動ァクチユエ一タを用いる 。 直動ァクチユエ一タを用いると、 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 卜な 構成とできる。
[0091 ] [第 2態様]
前記直動ァクチユエータは、 電磁式または油圧式または空圧式のものであ る。
[0092] [第 3態様]
前記 2つの平板間の距離を測定する手段である変位センサは、 磁気式また は渦電流式または光学式のうち、 少なくとも 1つ以上の方式を用いるもので あっても良い。 磁気式、 渦電流式、 または光学式の変位センサであると、 簡 素な構成で精度良く検出することができる。
[0093] [第 4態様]
前記可動側の平板とこの平板を支持する前記支持部材の間に弾性部材を挟 み込むことにより、 前記可動側の平板を弾性支持固定しても良い。 このよう に弾性部材を挟み込むと、 前記平板が弾性的に後退できて、 平板をより一層 安定した姿勢で破片に接触させることができる。
[0094] [第 5態様]
前記固定側の平板を弾性部材を介してハウジングに固定しても良い。 可動 側の平板を柔軟性のある支持部材で支持すると共に、 固定側の平板について も弾性部材を介して支持することにより、 平板をより一層安定した姿勢で破 片に接触させることができる。
[0095] 以上のとおり、 図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、 当業者 であれば、 本件明細書を見て、 自明な範囲内で種々の変更および修正を容易 に想定するであろう。 したがって、 そのような変更および修正は、 添付のク レームから定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。

Claims

請求の範囲
[1 ] 流体中に混入する破片を検出するセンサであって、 2つの対面する平板と 、 これら 2つの平板のうちの少なくとも一つの平板を対面方向に動かして前 記 2つの平板に破片を挟み込ませる移動機構と、 前記 2つの平板間の距離を 測定することで、 前記破片の有無、 大きさ、 または蓄積量を検出する測定 - 判定手段を有する破片検出センサ。
[2] 請求項 1において、 前記測定■判定手段は、 前記 2つの平板間の距離を静 電容量で測定するものである破片検出センサ。
[3] 請求項 2において、 前記測定手段は、 交流電流を印加して、 インピーダン スを測定することにより前記静電容量を推定するものである破片検出センサ
[4] 請求項 2において、 前記測定手段は、 前記静電容量の変化を周波数の変化 に変換する発振器と、 この発振器の発振する周波数から前記静電容量を推定 する周波数対応容量推定手段とでなる破片検出センサ。
[5] 請求項 2において、 前記測定手段は、 前記 2つの平板間に充電および放電 を繰り返し生じさせる充放電手段と、 その充電および放電の繰り返しにおけ る過度現象によって生じる充放電時間より前記静電容量を推定する充放電時 間対応静電容量推定手段とでなる破片検出センサ。
[6] 請求項 1において、 前記 2つの平板間の距離を測定する手段に変位センサ を用いた破片検出センサ。
[7] 請求項 1において、 前記 2つの平板のうち少なくとも 1つの平板に絶縁層 を設けた破片検出センサ。
[8] 請求項 1において、 前記 2つの平板のうち少なくとも 1つの平板を、 この 平板の傾きを許容する柔軟性のある支持部材で支持した破片検出センサ。
[9] 請求項 8において、 可動側の平板を支持する前記支持部材を、 この平板の 倒れ方向の自由度を与える力ップリング部材で構成した破片検出センサ。
[10] 請求項 1において、 前記 2つの平板は電極からなり、 さらにもう 1つの電 極を備え、 前記移動機構はこれら 3つの電極のうち少なくとも 1つの電極を 動かすことによっていずれか 2つの電極間に前記破片を挟み込ませることで 、 前記測定■判定手段は前記破片を挟み込んだ 2つの電極間の距離であるギ ャップの大きさを測定する破片検出センサ。
[1 1 ] 請求項 1 0において、 前記 3つの電極は上下方向に並べて配置されており 、 これら 3つの電極のうち、 上側 2つの電極の間、 および下側 2つの電極の 間に、 それぞれギャップを測定するギャップ測定手段を設け、 前記移動機構 は、 上側 2つの電極間および下側 2つの電極間に破片を挟み込むように、 中 央の電極を上下動作させるものである破片検出センサ。
[12] 請求項 1 0において、 前記中央の電極を動作させる移動機構が、 前記流体 を流す流路の外部に設置され、 この移動機構は、 固定側の 2つの電極のうち のいずれか一方の電極に設けた孔を貫通した貫通体を介して前記中央の電極 を動かすものである破片検出センサ。
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