(57)【要約】【課題】外乱に対しゼロ点を自己補償することができ、メンテナンスフリーで連続的に磁性体濃度の検出でき、コイル付近に堆積した磁性体等の固形物を容易且つ確実に排出することができるようにする。【解決手段】一方の発振回路１１，１２により流体２の影響を受けないよう回転体７により覆って周波数を検出した場合には、他方の発振回路１２，１１では流体の影響を受けるよう回転体７により覆わずに発振周波数を検出するようにした、コイル９，１０を備えた発振回路１１，１２と、両発振回路１１，１２で検出した周波数の周波数の差を求める重ね合わせ回路１３と、重ね合わせ回路１３からの前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差を求めるＦ／Ｖコンバータ１４と、Ｆ／Ｖコンバータ１４で求めたピークの差から磁性体濃度を求める信号処理回路１５を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の発振回路により、流体の流れを遮る遮蔽体をコイルに対向させて周波数を検出した場合には、他方の発振回路では、前記遮蔽体をコイルに対向させずに周波数を検出するようにした、二つの発振回路と、両発振回路で検出した周波数の差を求める手段と、該手段で求めた前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差を求める手段と、該手段で求めた周波数の差のピークの差から磁性体濃度を求める手段を設けたことを特徴とする磁性体濃度計測装置。
【請求項２】
一方の発振回路により、流体の流れを遮る遮蔽体をコイル内に位置させて周波数を検出した場合には、他方の発振回路では、前記遮蔽体をコイル内に位置させずに周波数を検出するようにした、二つの発振回路と、両発振回路で検出した周波数の差を求める手段と、該手段で求めた前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差を求める手段と、該手段で求めた周波数の差のピークの差から磁性体濃度を求める手段を設けたことを特徴とする磁性体濃度計測装置。
【請求項３】
遮蔽体は流体流通空間内に設置された偏心している回転体である請求項１記載の磁性体濃度計測装置。
【請求項４】
遮蔽体は流体流通空間内に設置された直進体である請求項２記載の磁性体濃度計測装置。
【請求項５】
遮蔽体は非磁性体である請求項１乃至４の何れかに記載の磁性体濃度計測装置。
【請求項６】
遮蔽体の駆動源は電磁力を利用しない手段である請求項１乃至５の何れかに記載の磁性体濃度計測装置。
【請求項７】
遮蔽体の駆動により、流体流通空間内にコイルに近接して堆積している固形物を排出するよう構成した請求項１乃至６の何れかに記載の磁性体濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁性体濃度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ピストンのような往復動部品を有するエンジン等の原動機においては、ピストンとシリンダ等の摺動により、ピストン及びシリンダ等に磨耗が生じ、鉄粉等の磁性体が生じる。而して、このような磁性体が生じた際には、エンジンからの油が流通する配管に油と同伴して磁性体が流れるため、配管の流体中に含まれる磁性体の濃度を適宜測定し、機器の磨耗状況を正確に把握する必要がある。
【０００３】
油等の流体に同伴する磁性体の濃度を測定するようにした先行技術文献としては、特許文献１、２がある。特許文献１は、一定周波数の基準信号を出力する基準信号発生回路と、周波数を検出信号として出力する検出信号発生回路と、基準信号発生回路からの基準信号と検出信号発生回路からの検出信号の差の周波数信号を含む電気信号を出力する信号処理回路を備えており、周波数を含む電気信号の変化により磁性体の濃度を検出している。
【０００４】
特許文献２では、使用ずみの潤滑剤の鉄含有量を継続的に監視し、許容磨耗量と比較される実測磨耗量を鉄含有量に基いて特定し、実測磨耗量が許容磨耗量を超えた場合には警報を発するようにしている。
【特許文献１】登録実用新案第２５７９４１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２７６３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２の技術では温度変化や振動が小さく安定した計測環境で、且つ、計測装置内への磁性体等の固形物の堆積を考慮する必要のない環境下での磁性体濃度の計測は可能である。しかし、機器から流出したドレン油等の流体中における磁性体濃度を高感度且つ連続的に計測するためには、機器の不規則な振動、急激な温度変化、流体中の固形物の堆積、不規則な電磁波ノイズ、不安定な流体流量等といった外乱に対しゼロ点を自己補償すると共に、磁性体等の固形物を排出する機能を有することが、磁性体濃度計測装置として必要である。
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、機器等の温度変化が大きい場合には、基準信号発生回路と検出信号発生回路に温度変化の相違が生じてゼロ点がシフトし、又、機器の不規則な振動によってもゼロ点はシフトし、更には、各部品の経時変化によってもゼロ点はシフトするが、ゼロ点を補正する手段を有しないため、その補正をすることができない。
【０００７】
又、各部品の経時変化によるゼロ点のシフトに対する補正手段を備えていないことから、長期間に亘ってのメンテナンスフリーでの連続的な磁性体濃度の検出が困難である。
【０００８】
更に、検出信号発生回路付近に磁性体等の固形物が溜まった場合、これを除去する手段を有しないため、検出精度が高くて正確な磁性体濃度の検出を行なうことができない。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、各種の外乱に対しゼロ点を自己補償することができて、長期間に亘りメンテナンスフリーで連続的に磁性体濃度の検出を可能にすると共に、コイル付近に堆積した磁性体等の固形物を容易且つ確実に排出することができるようにした磁性体濃度計測装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁性体濃度計測装置は、一方の発振回路により、流体の流れを遮る遮蔽体をコイルに対向させて周波数を検出した場合には、他方の発振回路では、前記遮蔽体をコイルに対向させずに周波数を検出するようにした、二つの発振回路と、両発振回路で検出した周波数の差を求める手段と、該手段で求めた前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差を求める手段と、該手段で求めた周波数の差のピークの差から磁性体濃度を求める手段を設けたものである。
【００１１】
又、本発明の磁性体濃度計測装置は、一方の発振回路により、流体の流れを遮る遮蔽体をコイル内に位置させて周波数を検出した場合には、他方の発振回路では、前記遮蔽体をコイル内に位置させずに周波数を検出するようにした、二つの発振回路と、両発振回路で検出した周波数の差を求める手段と、該手段で求めた前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差を求める手段と、該手段で求めた周波数の差のピークの差から磁性体濃度を求める手段を設けたものである。
【００１２】
本発明の磁性体濃度計測装置においては、遮蔽体は流体流通空間内に設置された偏心している回転体であり、又、遮蔽体は流体流通空間内に設置された直進体であり、更に、遮蔽体は非磁性体であり、遮蔽体の駆動源は電磁力を利用しない手段であり、遮蔽体の駆動により、流体流通空間内にコイルに近接して堆積している固形物を排出するよう構成されている。
【００１３】
本発明においては、一方の発振回路により、遮蔽体をコイルに対向させるか、或はコイル内に位置させて周波数が検出されると共に、他方の発振回路では、遮蔽体をコイルに対向させずに、或は遮蔽体をコイル内に位置させずに周波数が検出され、次いで、周波数の差が求められ、続いて、前回の周波数の差と今回の周波数の差から周波数の差のピークの差が求められ、周波数の差のピークの差から磁性体濃度が求められる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１〜７記載の磁性体濃度計測装置によれば、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得る。
Ｉ）前回の周波数の差と今回の周波数の差のピークの差を計測することにより、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱の影響を受けた二つの計測結果の差をとることになるため、外乱が相殺され、自動的にゼロ点が補正され、従って、ゼロ点がシフトした場合にも、自己補正することができる。
ＩＩ）遮蔽体を回転若しくは、往復直進動することにより、流体流通空間内においてコイルに近接している磁性体等の固形物の堆積を排除することができる。
ＩＩＩ）以上から外乱がある厳しい環境下でも連続して高精度に磁性体濃度の計測を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図１０は本発明を実施する形態の第一例である。図１において、１はエンジン等の原動機からのドレン油２が流通する管路、３は管路１の中途部から分岐した管路、４は管路３の下端部に設けられた、磁性体濃度を検出するための左右に区画された二つの室、５は室４の下端部に接続されて管路１における管路３の接続部よりもドレン油流れ方向下流側に接続された管路である。而して、室４は側面形状が円筒状で、管路３，５は室４の外周に対し接線方向へ向くよう設けられている。
【００１６】
各室４には、図２に示すように、円筒の軸線方向へ各室４を貫通して駆動可能な軸６が設けられていると共に、各室４内には軸６に固設された回転体７が収納されている。軸６及び回転体７は非磁性体であり、回転体７は軸６に対し偏心している。又、軸６及び回転体７の回転には、空気圧、油圧、超音波を用いたモータ等、電磁力を利用しない駆動源を用いる。このように、電磁力を利用しない駆動源を用いるのは、電動モータのような電磁力を利用した駆動源を用いると、後述のコイルに影響を与え、磁性体濃度の検出精度が低下するためである。
【００１７】
左右の室４の間に形成された空隙部８には、軸６を基準として、上下にコイル９，１０が配置されており、各コイル９，１０には、発振回路１１，１２が接続されている。
【００１８】
回転体７とコイル９，１０とは、回転体７が回転して、図１、図２に実線で示すように、軸６に対する偏心量の大きい側が下方に位置する場合は、回転体７はコイル１０に対向し、且つ、コイル９に対向しない状態となり、又、回転体７が回転して、図１、図２に仮想線で示すように、軸６に対する偏心量の大きい側が上方に位置する場合は、回転体７はコイル９に対向し、且つ、コイル１０に対向しない状態となるよう形成されている。而して、室４内の回転体７が位置する側においては、流体２は回転体７により流れを阻止されるようになっており、室４内の流体２は回転体７の位置しない部分を流通するようになっている。
【００１９】
発振回路１１，１２からの周波数ｆ１、ｆ２の発振波Ｗ１、Ｗ２は夫々、重ね合わせ回路１３へ与えられるようになっており、重ね合わせ回路１３では、発振波Ｗ１、Ｗ２を重ね合わせることにより発信周波数ｆ１、ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|（発振波Ｗ１、Ｗ２の共振現象によるうなりの周期）を得ると共に、うなりの周期を変換して得られた矩形波Ｗ３のデータ信号Ｄ１を出力するようになっている。而して、コイル９，１０、発振回路１１，１２、重ね合わせ回路１３により、ヘテロダイン発振回路が形成されている。
【００２０】
重ね合わせ回路１３からの矩形波Ｗ３のデータ信号Ｄ１は周波数を電圧信号に変換するＦ／Ｖコンバータ（周波数−電圧変換器）１４に与え得るようになっており、Ｆ／Ｖコンバータ１４で平滑化されて、周波数に対応した直流電圧に変換されるようになっている。又、Ｆ／Ｖコンバータ１４では、回転体７がコイル９に対向した状態の場合の直流電圧と、回転体７がコイル１０に対向した状態の場合の直流電圧とのピークの差電圧信号Δｆを求め、その差電圧信号Δｆを検出値Ｄ２として信号処理回路１５へ与え得るようになっている。更に、信号処理回路１５では差信号データの検出値Ｄ２から磁性体濃度を求め得るようになっている。
【００２１】
次に、上記した実施の形態の作動を図３〜図１０をも参照しつつ説明する。
原動機から排出されて管路１を送給されたドレン油２の一部は、管路１から管路３へ導入され、室４を経て管路５から管路１へ戻り、管路３へ導入されなかったドレン油２と合流して下流へ送給される。而して、ドレン油２中に含まれている磁性体の濃度を測定する場合には、回転体７は図示してない駆動源により軸６を介して回転しており、このため、コイル９，１０は一定時間間隔で交互に左右の回転体７と対向した状態となり、回転体７に対向したコイル９，１０は磁性体の影響を受けない状態になり、回転体７に対向しないコイル１０，９は磁性体の影響を受ける状態となる。又、回転体７の回転により、コイル９，１０の近傍に堆積していた磁性体等の固形物は排除されてドレン油と２と共に下流の管路５へ送給される。
【００２２】
図１、図２の実線に示すように、回転体７がコイル１０に対向し、コイル９に対向しない状態になると、ドレン油２は、室４内をコイル９の近傍位置を経て流れるため、ドレン油２中に含まれている磁性体の影響はコイル９から発振回路１１へ与えられ、発振回路１１からは、磁性体の影響を含むと共に、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱を含んだ周波数ｆ１の発振波Ｗ１が発振されて重ね合わせ回路１３へ与えられる（図３参照）。又、同時に、発振回路１２からは、磁性体の影響を含まず、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱を含んだ周波数ｆ２の発振波Ｗ２が発振されて重ね合わせ回路１３へ与えられる（図４参照）。
【００２３】
重ね合わせ回路１３では、周波数ｆ１、ｆ２の発振波Ｗ１、Ｗ２が重ね合わされることにより周波数ｆ１、ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|（両者の発振波の共振現象によるうなりの周期）の波形Ｗ３（図５参照）が得られると共に、うなりの周期を変換して矩形波Ｗ４（図６参照）が得られ、矩形波Ｗ４はＦ／Ｖコンバータ１４へ与えられて平滑され、周波数の差|ｆ１−ｆ２|に対応した直流信号Ｖ（図７参照）に変換される。なお、周波数の差|ｆ１−ｆ２|が大きいほど、電圧は高くなる。
【００２４】
同様に、回転体７が回転して、図１、図２の仮想線で示すように、回転体７がコイル９に対向し、コイル１０に対向しない状態になると、ドレン油２は、室４内をコイル１０の近傍位置を経て流れるため、ドレン油２中に含まれている磁性体の影響はコイル１０から発振回路１２へ与えられ、発振回路１２からは、磁性体の影響を含むと共に、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱を含んだ周波数ｆ２の発振波Ｗ２が発振されて重ね合わせ回路１３へ与えられる（図４参照）。又、同時に、発振回路１１からは、磁性体の影響を含まず、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱を含んだ周波数ｆ１の発振波Ｗ１が発振されて重ね合わせ回路１３へ与えられる（図３参照）。
【００２５】
重ね合わせ回路１３では、前記の場合と同様にして、周波数ｆ１、ｆ２の発振波Ｗ１、Ｗ２が重ね合わされることにより周波数ｆ１、ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|（発振波Ｗ１、Ｗ２の共振現象によるうなりの周期）の波形Ｗ３（図５参照）が得られると共に、うなりの周期を変換して矩形波Ｗ４（図６参照）が得られ、矩形波Ｗ４はＦ／Ｖコンバータ１４へ与えられて平滑され、周波数の差|ｆ１−ｆ２|に対応した直流信号Ｖ（図７参照）に変換される。
【００２６】
又、Ｆ／Ｖコンバータ１４では、回転体７がコイル１０に対向していたときの周波数ｆ１、ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|と、回転体７がコイル９に対向していたときの周波数ｆ１、ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|の差であるピークの差である変動分|ｆ１−ｆ２|−|ｆ１−ｆ２|＝Δｆ（図８参照）が求められ、この変動分Δｆが直流電圧信号に変換され、検出値Ｄ２として信号処理回路１５へ与えられる。なお、|ｆ１−ｆ２|−|ｆ１−ｆ２|の、前の絶対値記号内の|ｆ１−ｆ２|と、後の絶対値記号内の|ｆ１−ｆ２|は、回転体７対向するコイル９，１０が異なるため、具体的な数値としては異なるものとなる。
【００２７】
図８の図表は、横軸である時間軸を短縮して表示してあり、上の点線イは回転体７がコイル９に対向しているときの周波数の差|ｆ１−ｆ２|を示し、下の点線ロは回転体７がコイル１０に対向しているときの周波数の差|ｆ１−ｆ２|を示している。又、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎは、回転体７がコイル９に対向しているときの周波数の差|ｆ１−ｆ２|のピークを示し、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎは回転体７がコイル１０に対向しているときの周波数の差|ｆ１−ｆ２|のピークを示している。
【００２８】
更に、検出値Ｄ２と磁性体濃度との関係は予め明らかになっているため（図９参照）、信号処理回路１５においては検出値Ｄ２を基に磁性体濃度Ｃ（図１０参照）が求められ、この磁性体濃度Ｃは図示してない磁性体濃度表示器に送られ表示される。図１０のグラフに示す磁性体濃度Ｃは、経時的変化が少ない場合を示している。
【００２９】
本図示例では、回転体７を回転させて交互に回転体７をコイル９，１０に対向させると共に、コイル１０，９に対向させないようにしているため、検出流体であるドレン油２を交互にコイル１０，９に近接させることができ、従って、周波数ｆ１，ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|が大小を繰り返す。その結果、周波数ｆ１，ｆ２の差|ｆ１−ｆ２|の変化をピークの差（図８の変動分Δｆ）として計測することにより、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱の影響を受けた二つの計測結果の差をとることになるため、外乱が相殺され、自動的にゼロ点が補正される（自己補正）。従って、ゼロ点がシフトした場合にも、自己補正することができる。又、回転体７を回転させることにより、コイル９，１０近傍の磁性体等の固形物の堆積を排除することができる。これにより、上記したような外乱がある厳しい環境下でも連続して高精度に磁性体濃度の計測を行なうことができ、原動機等の機器のドレン油の磁性体の濃度の計測が可能となる。
【００３０】
図１１、図１２は本発明を実施する形態の第二例である。本図示例においては、管路３，５の軸線の延長線は、室４の中心を通るようになっており、且つ、回転体７は１個である以外は図１、図２に示す実施例と同一の構成である。図中、図１、図２に示す符号と同一の符号のものは、同一の符号が付してある。而して、斯かる構成としても、図１、図２に示す場合と同様にして磁性体濃度を求めることができ、図１、図２の例と同様の作用効果を奏することができる。
【００３１】
図１３は本発明を実施する形態の第三例である。実施の形態の第一例、第二例においては、回転体７を回転させることにより、ドレン油２に含まれている磁性体の影響を受けるコイル９，１０と受けないコイル１０，９を交互に選択する場合について説明したが、本図示例においては、流体圧シリンダのようなアクチュエータ１６により、外周にコイル９，１０が巻付けられている管路１８の内部に対し直進体１７を昇降させ、直進体１７により、磁性体の影響を受けるコイル９，１０と受けないコイル１０，９を交互に選択するようにしている。
【００３２】
図中、１９は管路１８へ導入するためのドレン油２が送給される管路、２０は管路１９からのドレン油２が導入されると共に、管路１９及び管路１８が連通するよう、直進体１７が上昇する退避空隙２０ａを備えたケーシング、２１は継手２２を介して接続されて管路１８から排出されたドレン油２を排出するための管路である。又、磁性体濃度計測のための回路は、実施の形態の第一例、第二例と同じであり、図中、図１、図２、図１１、図１２に示す符号と同一のものには同一の符号が付してある。
【００３３】
本図示例において、コイル９に磁性体の影響を与えず、コイル１０に磁性体の影響を与える場合には、直進体１７はコイル９内に挿入されたごとき状態にする。又、コイル１０に磁性体の影響を与えず、コイル９に磁性体の影響を与える場合には、直進体１７はコイル１０内に挿入されたごとき状態とする。而して、本図示例においても、実施の形態の第一例及び第二例と同様にして磁性体濃度の計測を行なうことができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００３４】
なお、本発明の磁性体濃度計測装置においては、回転体７は連続的に回転させても、或はコイル９，１０に対向する位置で停止するよう間歇的に回転させても実施可能であること、直進体１７はコイル９，１０位置で停止しないよう連続的に往復直進動させても、或はコイル９，１０の位置で停止するよう、間歇的に往復直進動させても実施し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の磁性体濃度計測装置の実施の形態の第一例の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】周波数ｆ１の発振波を示す図表である。
【図４】周波数ｆ２の発振波を示す図表である。
【図５】周波数ｆ１、ｆ２の発振波を重ね合わせて得られた波形を示す図表である。
【図６】図５の波形を変換して得られた矩形波を示す図表である。
【図７】矩形波を平滑化して得られた周波数の差を直流信号に変換した図表である。
【図８】回転体が対向するコイルの違いにより得られた周波数の差のピークの差を示す図表である。
【図９】検出値と磁性体濃度との関係を示す図表である。
【図１０】磁性体濃度の経時的な変化の状態を示す図表である。
【図１１】本発明の磁性体濃度計測装置の実施の形態の第二例の側断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ方向矢視図である。
【図１３】本発明の磁性体濃度計測装置の実施の形態の第三例の側断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
４  室（流体流通空間）
５  管路（流体流通空間）
７  回転体（遮蔽体）
９  コイル
１０  コイル
１１  発振回路
１２  発振回路
１３  重ね合わせ回路（手段）
１４  Ｆ／Ｖコンバータ（手段）
１５  信号処理回路（手段）
１７  直進体（遮蔽体）
１８  管路（流体流通空間）
Ｃ    磁性体濃度
ｆ１  周波数
ｆ２  周波数
Δｆ  変動分（周波数の差のピークの差）
【図１】
2006317251.tif 000003
【図２】
2006317251.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006317251.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006317251.tif 000011
【図１０】
2006317251.tif 000012
【図１１】
2006317251.tif 000013
【図１２】
2006317251.tif 000014
【図１３】
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