(57)【要約】【課題】内燃機関の運転中にリアルタイムで潤滑油の消費をモニターする。【解決手段】排気ガス取得手段（排気ガス取得工程）によって採取された排気ガス２００の一部を、燃焼部１１で燃焼させる。その後、燃焼後のガスを冷却・溶解部（水溶液化手段）１２において、冷却して水に溶解する。これによって、Ｃａ等が溶解した酸性の水溶液が形成される。その後、気液分離部（気液分離手段）１３によって液相と気相が分離され、分析手段（炎光光度計１４、コンピュータ１５）によって、分離された水溶液中のＣａ濃度が算出される。【選択図】図２
2014055890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を内部に保持した状態で動作する内燃機関の排気ガスにおける、燃料に対して前記潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度を測定する排気ガスモニター装置であって、
前記排気ガスの一部を取得する排気ガス取得手段と、
前記排気ガスの一部を水に溶解させた水溶液を作成する水溶液化手段と、
前記水溶液における前記金属成分を定量分析する分析手段とを具備することを特徴とする排気ガスモニター装置。
【請求項２】
前記金属成分はカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項３】
前記内燃機関はディーゼルエンジンであり、前記燃料は重油であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項４】
前記分析手段において、炎光光度計が用いられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項５】
前記水溶液中において前記金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項６】
前記妨害成分除去手段として、前記排気ガス取得手段によって取得された前記排気ガスの一部を燃焼させる燃焼部を具備し、
当該燃焼部で前記排気ガスの一部を燃焼させた後のガスを前記水溶液化手段において水に溶解させることを特徴とする請求項５に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項７】
前記水溶液化手段は、前記燃焼部で前記排気ガスの一部を燃焼させた後のガスを冷却して凝縮させた水分を含む前記水溶液を作成することを特徴とする請求項６に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項８】
前記水溶液化手段で生成された前記水溶液と気体の混合物に対して気液分離処理を行い、分離された前記水溶液を前記分析手段に送る気液分離手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項９】
前記排気ガス取得手段において、
前記排気ガスを吸引する流量を制御する流量制御部が用いられたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の排気ガスモニター装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の排気ガスモニター装置によって前記水溶液中における前記金属成分の濃度を分析し、前記濃度が予め定められた閾値を超えた際に警報を発することを特徴とする潤滑油消費モニター装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の潤滑油消費モニター装置を搭載したことを特徴とする船舶。
【請求項１２】
潤滑油を内部に保持した状態で動作する内燃機関の排気ガスにおいて、燃料に対して前記潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度を測定することによって、前記潤滑油の消費をモニターする潤滑油消費モニター方法であって、
前記排気ガスの一部を取得する排気ガス取得工程と、
前記排気ガスの一部を水に溶解させた水溶液を作成する水溶液化工程と、
前記水溶液における前記金属成分の濃度を測定する分析工程と、
前記濃度が予め定められた値を超えたか否かを判定する判定工程と、
を具備することを特徴とする潤滑油消費モニター方法。
【請求項１３】
前記金属成分はカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の潤滑油消費モニター方法。
【請求項１４】
前記分析工程において、炎光光度計を用いることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の潤滑油消費モニター方法。
【請求項１５】
前記分析工程の前に、前記水溶液中において前記金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去工程を具備することを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載の潤滑油消費モニター方法。
【請求項１６】
前記妨害成分除去工程において、前記排気ガス取得工程によって取得された前記排気ガスの一部を燃焼させ、燃焼後のガスを前記水溶液化工程において水に溶解させることを特徴とする請求項１５に記載の潤滑油消費モニター方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスに含まれる特定元素の濃度をモニターする排気ガスモニター装置に関する。また、この排気ガスモニター装置を用いて内燃機関において用いられる潤滑油の消費を内燃機関の運転時においてモニターする潤滑油消費モニター装置、潤滑油消費モニター方法に関する。また、この潤滑油消費モニター装置を搭載する船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関においては、相当量の潤滑油がその内部に溜められ、これが内部を循環することによって摺動部に油膜が形成されることによって、潤滑が行われる。内燃機関の内部の燃焼室においては、燃料が燃焼することによって爆発が発生し、この爆発によってクランク軸に回転トルクが発生する構成とされる。この際、理想的には潤滑油は燃焼室には入らず、潤滑油が外部に排出されたり燃料と共に燃焼することはない。しかしながら、内燃機関に何らかの異常、例えばバルブの動作不良が発生したり、ピストンやピストンリング、シリンダ内壁等が摩耗してこれらの間に隙間が発生した場合には、潤滑油が燃焼室に入り込む場合がある。こうした場合には、燃焼室に入り込んだ潤滑油は通常の排気ガスと共に排気口から排出されるため、運転に伴って内燃機関内部の潤滑油の量が減少する。この潤滑油の量が著しく減少した場合には、スカッフィング（潤滑油膜切れによる摺動部の凝着によって発生した破損）が発生することがある。一般には、摺動部に油膜が形成されているか否かを認識することは容易ではないため、内燃機関内部の潤滑油の量をモニターすることは重要である。
【０００３】
動作時における内燃機関の内部における潤滑油の圧力（油圧）を計測することは一般的に行われているが、油圧が低下するよりも前に、潤滑油の消費があった場合にはこれをモニターすることが重要である。内燃機関が停止中においては、例えばオイルパンに溜まった潤滑油の油面を調べることによって潤滑油の量をモニターすることは一般的に行われている。しかしながら、例えば船舶においては、通常は内燃機関は長時間の間にわたり定常運転をしており、停止することはない。このように運転中の場合には、潤滑油は内燃機関内部の各部を循環しているため、内燃機関内部における潤滑油の総量のモニターは容易ではない。
【０００４】
このため、運転中における潤滑油の総量をモニターする代わりに、運転中に潤滑油の消費が発生した場合に、これを検知することが有効である。特許文献１には、排気ガス中の特定元素を蛍光Ｘ線分析装置で分析することによって、潤滑油の消費をモニターすることが記載されている。ここで、分析対象となる特定元素としては、潤滑油に一般的に多く含まれる硫黄（Ｓ）が最も好ましいとされる。ここでは、排気ガス中のＳの濃度を測定することによって、潤滑油成分が通常の排気ガスに混入して排出されているか否かが判定され、例えば排気ガス中のＳ濃度が高くなった場合には、潤滑油が消費されていると判定される。
【０００５】
特許文献２に記載の技術においては、上記と同様にＳを検出するために、排気ガス中のＳＯｘ濃度を小型のＳＯｘセンサを用いて検出し、潤滑油の消費をモニターしている。これによって、内燃機関の運転中において常時リアルタイムで潤滑油の消費を検出することができる。
【０００６】
これらの技術を用いて、内燃機関の運転中における潤滑油の消費をモニターすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２３９４４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１３７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば船舶等に使用されるディーゼルエンジンの燃料として使用される重油には、一般に多量の硫黄成分が含まれている。具体的には、硫黄含有量の最も低いＬＳＡ重油（Ｌｏｗ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ａ  Ｆｕｅｌ  Ｏｉｌ）においてさえも、Ｓ成分の規格値は０．５％以下とされる。このため、潤滑油を混入しない通常の排気ガスにおいても、Ｓ、ＳＯｘ成分は多く含まれている。このため、潤滑油が排気ガス中に含まれているか否かを判定するためには、これらの成分の絶対量の変動を高精度で検出する必要があった。
【０００９】
この点において、特許文献１に記載の技術においては高感度の蛍光Ｘ線分析装置が用いられているため、Ｓ成分の検出感度は充分に高く、Ｓ成分の絶対量の変動を検知することができる。しかしながら、蛍光Ｘ線分析装置は大規模な装置となるために、例えば内燃機関を動力源とする船舶にこれを搭載して運転中にリアルタイムで排気ガスをモニターすることは困難であった。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の技術においては、小型のＳＯｘセンサを用いるため、これを船舶等に搭載して排気ガスをモニターすることが可能である。しかしながら、小型のＳＯｘセンサによってＳＯｘ濃度の高精度な測定を行うことは困難であるため、上記のように燃料にも硫黄成分が含まれる場合において、潤滑油の消費を認識することは困難であった。
【００１１】
従って、内燃機関の運転中にリアルタイムで潤滑油の消費をモニターすることは困難であった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の請求項１に係る排気ガスモニター装置は、潤滑油を内部に保持した状態で動作する内燃機関の排気ガスにおける、燃料に対して前記潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度を測定する排気ガスモニター装置であって、前記排気ガスの一部を取得する排気ガス取得手段と、前記排気ガスの一部を水に溶解させた水溶液を作成する水溶液化手段と、前記水溶液における前記金属成分を定量分析する分析手段とを具備することを特徴とする。
この発明においては、排気ガス取得手段によって取得された排気ガスの一部が、水溶液化手段によって、分析手段で定量分析が可能な水溶液の形態とされる。この水溶液中における、燃料に対して潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度が分析手段によって検出される。
本発明の請求項２に係る排気ガスモニター装置において、前記金属成分はカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする。
この発明においては、分析対象とされる金属成分は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかとされる。
本発明の請求項３に係る排気ガスモニター装置において、前記内燃機関はディーゼルエンジンであり、前記燃料は重油であることを特徴とする。
この発明においては、重油を燃料とするディーゼルエンジンの排気ガスがモニターされる。
【００１４】
本発明の請求項４に係る排気ガスモニター装置は、前記分析手段において、炎光光度計が用いられることを特徴とする。
この発明においては、水溶液中の金属成分の分析において、炎光光度計が用いられる。
本発明の請求項５に係る排気ガスモニター装置は、前記水溶液中において前記金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去手段を具備することを特徴とする。
この発明においては、水溶液中において分析対象の金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去手段が用いられる。
本発明の請求項６に係る排気ガスモニター装置は、前記妨害成分除去手段として、前記排気ガス取得手段によって取得された前記排気ガスの一部を燃焼させる燃焼部を具備し、当該燃焼部で前記排気ガスの一部を燃焼させた後のガスを前記水溶液化手段において水に溶解させることを特徴とする。
この発明においては、排気ガスの一部を燃焼させる燃焼部が妨害成分除去手段として用いられ、燃焼後のガスを水に溶解させて水溶液が作成される。
本発明の請求項７に係る排気ガスモニター装置において、前記水溶液化手段は、前記燃焼部で前記排気ガスの一部を燃焼させた後のガスを冷却して凝縮させた水分を含む前記水溶液を作成することを特徴とする。
この発明においては、燃焼部で排気ガスの一部を燃焼させた後のガスを冷却して水溶液が作成される。
本発明の請求項８に係る排気ガスモニター装置は、前記水溶液化手段で生成された前記水溶液と気体の混合物に対して気液分離処理を行い、分離された前記水溶液を前記分析手段に送る気液分離手段を具備することを特徴とする。
この発明においては、気液分離手段によって水溶液と気体の混合物に対して気液分離処理を行い、分離された水溶液に対して金属成分の分析が行われる。
本発明の請求項９に係る排気ガスモニター装置は、前記排気ガス取得手段において、前記排気ガスを吸引する流量を制御する流量制御部が用いられたことを特徴とする。
この発明においては、分析に用いられるガスの量を制御する流量制御部が用いられる。
【００１５】
本発明の請求項１０に係る潤滑油消費モニター装置は、前記排気ガスモニター装置によって前記水溶液中の前記金属成分の濃度を分析し、前記濃度が予め定められた閾値を超えた際に警報を発することを特徴とする。
この発明においては、水溶液中における分析対象の金属成分の濃度が閾値を超えた際に警報が発せられる。
本発明の請求項１１に係る船舶は、前記潤滑油消費モニター装置を搭載したことを特徴とする。
この発明においては、前記潤滑油消費モニター装置を船舶が搭載する。
【００１６】
本発明の請求項１２に係る潤滑油消費モニター方法は、潤滑油を内部に保持した状態で動作する内燃機関の排気ガスにおいて、燃料に対して前記潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度を測定することによって、前記潤滑油の消費をモニターする潤滑油消費モニター方法であって、前記排気ガスの一部を取得する排気ガス取得工程と、前記排気ガスの一部を水に溶解させた水溶液を作成する水溶液化工程と、前記水溶液における前記金属成分の濃度を測定する分析工程と、前記濃度が予め定められた値を超えたか否かを判定する判定工程と、を具備することを特徴とする。
この発明においては、排気ガス取得工程によって取得された排気ガスの一部が、水溶液化工程によって、分析工程で定量分析が可能な水溶液の形態とされる。燃料に対して潤滑油に多く含まれる金属成分のこの水溶液中の濃度が分析工程によって検出される。
本発明の請求項１３に係る潤滑油消費モニター方法において、前記金属成分はカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする。
この発明においては、分析対象とされる金属成分は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくともいずれかとされる。
本発明の請求項１４に係る潤滑油消費モニター方法は、前記分析工程において、炎光光度計を用いることを特徴とする。
この発明においては、水溶液中の金属成分の分析において、炎光光度計が用いられる。
本発明の請求項１５に係る潤滑油消費モニター方法は、前記分析工程の前に、前記水溶液中において前記金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去工程を具備することを特徴とする。
この発明においては、水溶液中において分析対象の金属成分の定量分析の障害となる成分を除去する妨害成分除去工程が用いられる。
本発明の請求項１６に係る潤滑油消費モニター方法は、前記妨害成分除去工程において、前記排気ガス取得工程によって取得された前記排気ガスの一部を燃焼させ、燃焼後のガスを前記水溶液化工程において水に溶解させることを特徴とする。
この発明においては、妨害成分除去工程において排気ガスの一部を燃焼させ、燃焼後のガスが水に溶解した水溶液が作成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排気ガスモニター装置、潤滑油消費モニター装置、潤滑油消費モニター方法は以上のように構成されているので、燃料に対して潤滑油に多く含まれる金属成分の濃度を検出することによって、内燃機関の運転中において潤滑油の消費をリアルタイムでモニターすることができる。
この際、分析対象となる金属成分をＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｎａとすることによって、分析手段（分析工程）における高い検出精度を要求することなく、潤滑油の消費があるか否かを判定することができる。このため、装置全体を小型化し、船舶等に容易に搭載することができる。
特に、これらの金属成分の水溶液中における分析は、分析に要する時間が短く、かつ小型軽量な炎光光度計を用いて行うことができる。
また、妨害成分除去手段、気液分離手段を用いることによって、高い検出精度を得ることもできる。また、妨害成分除去手段としてはガスを燃焼させる燃焼部が、水溶液化手段としては燃焼部で燃焼後のガスの一部を溶解した水溶液を作成することが、高い検出精度を得る上で特に有効である。更に、この水溶液化手段（水溶液化工程）において、燃焼後のガスを冷却して水溶液を作成することが特に有効である。更に、水溶液を効率的に分析するために、水溶液化手段（水溶液化工程）で水溶液が形成された構成に対して気液分離を行うことが有効である。
また、排気ガス取得手段において流量制御部を用いることによって、分析に最適な量のガスを常時取得することができ、安定した検出精度を得ることができる。
また、上記の潤滑油消費モニター装置は、内燃機関の運転状況が定常的である場合の多い船舶に搭載した場合に、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る潤滑油消費モニター方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る潤滑油消費モニター装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態となる潤滑油消費モニター方法、潤滑油消費モニター装置について説明する。この潤滑油消費モニター方法、潤滑油消費モニター装置は、内燃機関の排気ガスをモニターし、特に排気ガス中の特定の金属成分を分析する。これによって、内燃機関の運転中における潤滑油の消費をリアルタイムでモニターすることができる。
【００２０】
内燃機関のうち、特にディーゼルエンジンにおいては、燃料として重油が使用される。重油と潤滑油の成分分析を行った結果は、「ディーゼル機関排気中のカルシウム定量分析事例とその発生起源について」大橋厚人、井亀優、徐芝徳（日本マリンエンジニアリング学会誌、第４６巻第４号（２０１１年）、１３０頁）の表２に示されている。次の表（表１）は、この文献における表２の内容を示す。ここで示されている重油は硫黄（Ｓ）含有量の少ないＬＳＡ重油である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ここで、重油における硫黄（Ｓ）成分は０．１０ｍａｓｓ％程度であり、潤滑油におけるＳ成分は０．５２ｍａｓｓ％程度である。このため、前記の通り、ＬＳＡ重油を用いた場合でさえも、Ｓの分析のみによって潤滑油の消費を判断するためには、高精度の定量分析が必要となる。
【００２３】
一方、潤滑油には、通常は金属系清浄剤が含まれている。この金属系清浄剤は、油溶性の中性清浄剤分子、アルカリ粒子、希釈油を含む。アルカリ粒子としては、アルカリ金属やアルカリ土類の化合物（例えば炭酸カルシウム等）がある。一方、このような化合物は、通常は燃料には含まれない。
【００２４】
表１においては、重油におけるアルカリ土類金属成分であるカルシウム（Ｃａ）は検出限界以下であったのに対して、潤滑油におけるＣａ成分は１ｋｇ当たり４２４０ｍｇと多量に含まれる。このため、排気ガス中に含まれるＣａ成分を分析することによって、潤滑油の消費をモニターすることができる。
【００２５】
更に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の分析は、これを含む水溶液の炎色反応を調べる炎光光度計によって容易に行うことができる。また、燃料にはＣａが含まれないため、通常の排気ガスにおけるＣａの量は無視できる程度となる。このため、例えば排気ガスに有意に潤滑油が混入しているか否かを認識するためだけなら、Ｃａ成分の高精度な定量分析は不要である。更に、炎光光度計は小型であるため、これを船舶等に搭載して運航中にリアルタイムで分析を行うこともできる。Ｃａの炎色反応においては、波長５５４ｎｍ（橙赤色）の光が発せられるため、炎光光度計においては、この波長の光の発光強度から水溶液中のＣａ濃度を算出することができる。
【００２６】
表１より、Ｃａと同様に、燃料においては有意に認められず潤滑油に多く含まれ、かつ炎光光度計によって分析を行うことが可能であるマグネシウム（Ｍｇ）も、排気ガス中の分析対象とすることができる。Ｍｇの炎色反応は可視光域ではないが、紫外域となる波長２８５ｎｍの光を発するため、この波長の発光強度を調べることによって、水溶液中のＭｇ濃度を算出することができる。表１の結果より、ナトリウム（Ｎａ）も同様に用いることができる。また、例えばインターネット（ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／ｗｗｗ．ｊｙｕｎｔｓｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｅｎｋａｚａｉ／ｔ＿ｋａｉｓｅｔｓｕ．ｈｔｍｌ）に記載されるように、エンジンの清浄分散剤として例えばＢａフェネートが添加され、かつ表１に示されるように燃料にはバリウム（Ｂａ）は添加されないために、Ｂａも同様に用いることができる。
【００２７】
図１は、この潤滑油消費モニター方法を示すフローチャートである。ここでは、まず、内燃機関の排気ガスからその一部（分析対象となるガス）を取得する（Ｓ１：排気ガス取得工程）。次に、取得したガスにおいて、後で行う炎光光度計による分析の際の障害となる成分を除去する（Ｓ２：妨害成分除去工程）。次に、この妨害成分が除去されたガス成分が溶解した水溶液を作成する（Ｓ３：水溶液化工程）。次に、この水溶液に対する炎色反応を炎光光度計を用いて分析し、特定の金属成分（Ｃａ等）の組成を分析し、その水溶液中の濃度を算出する（Ｓ４：分析工程）。例えば、コンピュータは、この算出された濃度が予め定められた閾値を越えた場合には、潤滑油が排気ガスに混入していると判定し、警報を発する（Ｓ５：判定工程）。あるいは、分析工程によるＣａ等の濃度を利用者（内燃機関の管理者）に表示し、上記の判定は利用者に委ねる排気ガスモニター方法として実行してもよい。
【００２８】
この潤滑油消費モニター方法は、以下に説明する単純な構成の潤滑油消費モニター装置によって、実行することができる。図２は、この潤滑油消費モニター装置の構成を模式的に示す図である。この潤滑油消費モニター装置は、ディーゼルエンジン（内燃機関）から排気管１００を介して放出された排気ガス２００の組成を分析する。ここで分析対象となる金属成分はＣａとし、Ｃａの分析結果によって、排気ガス２００中に潤滑油が含まれるか否かが判定される。
【００２９】
ここでは、まず、後述する排気ガス取得手段（排気ガス取得工程）によって採取された排気ガス２００の一部を、燃焼部１１で燃焼させる（妨害成分除去工程）。これによって、排気ガス２００中に含まれＣａの分析の際の障害となるスート等が燃焼して除去される。また、排気ガス２００中には炭化水素成分も含まれ、炭化水素はＣａの水への溶解を妨げるが、この炭化水素も燃焼によって除去される。すなわち、燃焼部１１は、以降で行われるＣａの分析の際の障害となる物質を除去する妨害成分除去手段となっている。
【００３０】
その後、燃焼後のガスを冷却・溶解部（水溶液化手段）１２において、冷却して凝縮した水分にＣａを溶解する。これによって、Ｃａ等が溶解した酸性の水溶液が形成される（水溶液化工程）。ここで、水溶液におけるＣａの濃度は、元の排気ガス２００におけるＣａの濃度だけでなく、冷却・溶解部１２における冷却温度にも依存する。このため、ここで冷却される温度も計測できる構成とされる。すなわち、冷却・溶解部１２は、分析対象であるＣａ成分が含まれる水溶液を作成する水溶液化手段となっている。また、同様に取得したガスが溶解した水溶液を作成するために、燃焼部１１で燃焼後のガスを水中でバブリングすることによって水溶液を作成することもできる。
【００３１】
その後、気液分離部（気液分離手段）１３によって液相と気相が分離され、分析手段（炎光光度計１４、コンピュータ１５）によって、分離された水溶液中のＣａ濃度が算出される。ここでは、まず、炎光光度計１４は水溶液の成分を燃焼させ、かつＣａに対応した波長の発光強度を検出する。コンピュータ１５によって、この発光強度から水溶液中のＣａ濃度が認識される（分析工程）。また、コンピュータ１５は、この水溶液中のＣａ濃度と、前記の冷却・溶解部１２における冷却温度と排気中の水蒸気濃度を用いて、排気ガス２００中からサンプリングされたガスにおけるＣａ濃度を算出する。
【００３２】
排気ガス２００をサンプリングするため用いられる排気ガス取得手段（排気ポンプ１６、流量制御部１７）は、上記の構成における下流側に設けられる。排気ガス取得手段においては、下流側から排気ガス２００を排気ポンプ１６で吸引することによって、サンプリングされるガスの総量を制御することができる。この際、流量制御部１７を介して吸引を行うことによって、排気の際の流量を制御すれば、分析に最適なサンプリング量を設定することができる。ＪＩＳＢ８００８に規定される手順によって、排気流量やその中の水蒸気濃度が算定され、上記の測定結果より、コンピュータ１５は、元の排気ガス２００におけるＣａ濃度を算出することができる。また、排気ガス２００中のＣａ濃度の算出は、例えばＣａ濃度が設定された値とされた標準試料（ガス）を用いたデータを予め取得しておくことによっても、容易に行うことができる。
【００３３】
コンピュータ１５としては、例えばパーソナルコンピュータ等を用いることができる。このコンピュータ１５は、Ｃａ濃度の算出だけでなく、上記の各構成要素の制御も行う。例えば、要求される精度でＣａ濃度を算出するためには排気ガス取得手段によって取得されたガスの量が不足するとコンピュータ１５に認識された場合には、コンピュータ１５は、排気ガス取得手段（流量制御部１７）を制御し、取得するガスの量を増大させることができる。
【００３４】
更に、コンピュータ１５は、算出された水溶液中あるいは排気ガス２００中のＣａ濃度が予め設定された閾値よりも大きかった場合には、潤滑油の消費があると判定し（判定工程）、利用者（内燃機関の管理者）に対して警報を発することもできる。
【００３５】
上記の潤滑油消費モニター装置において、炎光光度計１４の検出結果のみを利用者に対して表示し、潤滑油が消費している（排気ガス２００中に潤滑油が混入している）か否かは、利用者の判断に委ねることもできる。この場合には、上記の潤滑油消費モニター装置は、排気ガスにおける上記の金属成分の分析のみを行う排気ガスモニター装置となり、ここでは上記の判定工程は行われない。
【００３６】
また、排気ガス取得手段等、各構成要素の制御をコンピュータ１５に行わせずに、各構成要素の制御は利用者が行う設定とし、コンピュータ１５を分析工程においてのみ用いることもできる。この場合、コンピュータ１５を炎光光度計１４中に内蔵させることもできる。
【００３７】
以上のように、上記の構成の潤滑油消費モニター装置あるいは排気ガスモニター装置によって、排気ガス２００中のＣａ濃度を認識し、これによって排気ガス２００中に潤滑油が混入しているか否かを認識することができる。
【００３８】
一般に、内燃機関の運転状況、例えば回転数は運転中において一定ではない。このため、排気ガス２００の単位時間当たりの排出量等は時間的に一定ではなく、潤滑油が排気ガス２００に混入する場合でも、そのＣａ濃度は時間的に変動するのが一般的である。このため、高い分析精度が得られる場合には、運転状況に応じて上記の閾値を設定することが必要となる。
【００３９】
しかしながら、同じ内燃機関を動力源とする自動車等と異なり、船舶においては、運航中は内燃機関の運転状況（例えば回転数）は一定である場合が多い。こうした場合には、潤滑油の消費がない場合には、排気ガス２００においてはＣａ成分は不純物レベルの極微量以下の量しか検出されず、Ｃａ濃度が有意に増大した場合には、潤滑油が排気ガス２００に混入したと判定することができる。この場合、判定工程における閾値は、Ｃａが有意に検出されたと判定できる程度のＣａ濃度と設定すればよい。
【００４０】
また、前記の通り、炎光光度計１４によって分析される水溶液中のＣａ濃度は、水溶液化手段（冷却・溶解部１２）における冷却温度にも依存する。このため、水溶液中のＣａ濃度においてこの閾値を設定する場合には、この冷却温度に依存した閾値が設定される。排気ガス２００中におけるＣａ濃度によって判定を行う場合には、この閾値は単一の値を用いることができる。いずれの場合においても、燃料（重油）に含まれるＣａ成分が無視できる場合には、この閾値の設定は容易であり、炎光光度計１４による高精度の検出は要求されない。
【００４１】
この潤滑油消費モニター装置（排気ガスモニター装置）においては、排気管１００から常時排出される排気ガス２００中におけるＣａの分析を、内燃機関の運転を継続させた状態で行うことができる。この際、例えば炎光光度計１４による分析は０．２ｍｌの試料（水溶液）に対して１０ｓｅｃに１回程度行うことができる。結局、分析対象のガスを含む水溶液を作成するのに要する時間を考慮した場合、上記の分析は１ｍｉｎに１回程度行うことが可能である。この時間は例えば船舶の運航時間に対して充分短いため、船舶の運航に際して排気ガス２００中におけるＣａの分析を実質的にリアルタイムで行うことができると考えることができる。更に、前記の通り、分析手段として用いられる炎光光度計１４は小型軽量であり、燃焼部１１、冷却・溶解部１２、気液分離部１３、排気ポンプ１６、流量制御部１７も、これらを船舶に搭載することが容易である程度に小型軽量である。また、判定工程を行うコンピュータ１５としては、パーソナルコンピュータを用いることができる。このため、上記の潤滑油消費モニター方法、排気ガスモニター方法を、船舶を通常運航させながら実行し、ほぼリアルタイムで潤滑油の消費をモニターすることができる。
【００４２】
なお、上記の構成において、燃焼部（妨害成分除去手段）１１は、炎光光度計（分析手段）１４によるＣａの分析の際の障害となる物質を除去して高精度の分析を行うために用いられている。例えば、分析の際の障害となる物質がスートである場合には、燃焼部１１を用いず、例えば炎光光度計１４で分析する対象となる水溶液を濾過することによっても、その影響を除去することができる。すなわち、分析対象となる金属成分によって、妨害成分除去手段として適切なものを適宜選択して用いることができる。この場合、妨害成分を除去できる限りにおいて、構成が単純であって小型化が可能であるものを用いることが好ましい。いずれの方法を用いる場合においても、妨害成分除去工程は、分析工程の前に行われればよい。
【００４３】
また、上記の例では排気ガス取得手段（排気ポンプ１６、流量制御部１７）が設けられていたが、例えば排気ガス２００の排気圧力が高い場合には、これを積極的に吸引するための排気ガス取得手段を設ける必要はない。
【００４４】
また、炎光光度計以外にも、同様にＣａの分析を行うことが可能でありかつ小型である分析装置を、同様に分析手段として用いることができる。
【００４５】
実際に、船舶用のディーゼルエンジンの排気ガスにおけるＣａの分析をエンジンの複数の運転条件において行い、Ｃａの濃度を潤滑油消費の指針として使用することができるか否かを検討した。ここで、燃料を重油とし、Ｃａが添加された潤滑油を用いた場合における船舶用のディーゼルエンジンにおいて、潤滑油の消費が認められない場合の排気ガスサンプル（３５０〜４５０℃、２００ＮＬ程度、ＮＬ：０℃、１気圧換算のリットル）におけるＣａの量を実測した。ここで、この量は、エンジンの回転数、潤滑油におけるＣａ含有量（１ｗｔ％程度）で規格化した。なお、計算に必要となる排気流量等は、ＪＩＳＢ８００８に規定される手順によって算出した。
【００４６】
その結果、船舶用ディーゼルエンジンにおいては、回転数を３３３ｒｐｍとした場合には１０．５μｇ／ｒｐｍ（Ｃａ：１ｗｔ％換算）、３８１ｒｐｍとした場合には１５．４μｇ／ｒｐｍ（Ｃａ：１ｗｔ％換算）、４２０ｒｐｍの場合には８．０μｇ／ｒｐｍ（Ｃａ：１ｗｔ％換算）であった。
【００４７】
このように、平常時（潤滑油の消費がない場合）における排気ガスにおけるＣａ濃度は１０μｇ／ｒｐｍ程度と考えることができる。この場合、例えばこの濃度が５０μｇ／ｒｐｍを越えた場合には、潤滑油が排気ガスに混じって消費されていると認識することが可能である。すなわち、Ｃａ濃度を潤滑油消費の指針として使用することができる。Ｍｇ、Ｎａ、Ｂａについても同様である。
【００４８】
このため、上記の排気ガスモニター装置を用いて排気ガス（あるいは水溶液）中のＣａの濃度をモニターすることにより、潤滑油の消費をモニターすることができることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
上記の潤滑油消費モニター装置、潤滑油消費モニター方法、排気ガスモニター装置は、上記の通り、特に船舶用のディーゼルエンジンにおける潤滑油の消費を調べるために有効である。ただし、同様に炎光光度計を用いて定量分析が可能である金属成分を燃料よりも潤滑油に多く含む内燃機関における潤滑油の消費を調べるために有効であることは明らかである。
【符号の説明】
【００５０】
１１  燃焼部（妨害成分除去手段）
１２  冷却・溶解部（水溶液化手段）
１３  気液分離部（気液分離手段）
１４  炎光光度計（分析手段）
１５  コンピュータ（分析手段）
１６  排気ポンプ（排気ガス取得手段）
１７  流量制御部（排気ガス取得手段）
１００  排気管
２００  排気ガス
【図１】
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【図２】
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