(57)【要約】【課題】透過光量に基づいて液体中の粒子濃度を検出するに際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることのできる粒子濃度検出方法を提供する。【解決手段】可視光発光部１２ａ１から潤滑油に向けて可視光を照射し、このときの可視光透過率（可視光透過量Ｉ１／可視光発光量Ｉｏ１×１００）を算出する。また、赤外光発光部１２ａ２から潤滑油に向けて赤外光を照射し、このときの赤外光透過率（赤外光透過量Ｉ２／赤外光発光量Ｉｏ２×１００）を算出する。そして、これら可視光透過率及び赤外光透過率の比（可視光透過率Ｔ１／赤外光透過率Ｔ２）と潤滑油の粒子濃度との関係を示す式、より具体的には透過率の比の対数を変数とする粒子濃度の近似式に基づいて潤滑油の粒子濃度を検出する。【選択図】        図５
2006349634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から液体に光を照射して同液体を透過した透過光量を受光部で計測し、その計測された透過光量に基づいて前記液体に混入した粒子の濃度を検出する粒子濃度検出方法において、
異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における前記液体の透過光量を計測し、その計測される各透過光量毎に透過率を算出し、それら各透過率の比と前記粒子濃度との関係を示す式であって予め設定された関係式に基づいて前記液体の粒子濃度を検出する
ことを特徴とする粒子濃度検出方法。
【請求項２】
前記関係式は、前記透過率の比の対数を変数とする前記粒子濃度の近似式である
請求項１に記載の粒子濃度検出方法。
【請求項３】
前記関係式は、前記透過率の比を変数とする前記粒子濃度の３次関数式である
請求項１に記載の粒子濃度検出方法。
【請求項４】
前記異なる波長の光として、可視光及び赤外光を用いる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子濃度検出方法。
【請求項５】
前記可視光として、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を用いる
請求項４に記載の粒子濃度検出方法。
【請求項６】
前記赤外光として、８００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の光を用いる
請求項４または５に記載の粒子濃度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体の透過光量に基づいて同液体の粒子濃度を検出する粒子濃度検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば機関の潤滑油に混入した煤の濃度等、液体中の粒子濃度をその液体の光透過特性、具体的には同液体を透過する透過光の光量に基づいて検出するといった方法が知られている。この検出方法では発光部から液体に向けて光を照射し、同液体を透過する透過光の光量が受光部で検出される。発光部から照射された光の一部は、液体に混入した粒子によって吸収・散乱されるため、受光部で検出される透過光量は液中粒子の量に応じたものとなる。従って、その透過光量に基づいて粒子濃度を検出することができる。
【０００３】
ここで、潤滑油に含まれる粒子の成分比は、潤滑油の種類や機関の運転状態、あるいは潤滑油の劣化進行状態等によって変化する。この粒子の成分比は、潤滑油内での光の散乱量や吸収量に影響を与えるため、潤滑油に含まれる粒子の量が同じ、すなわち粒子濃度が同じであっても同粒子の成分比が異なっていれば透過光量は変化してしまう。そのため、透過光量に基づく粒子濃度の検出は、遠心分離法等による粒子濃度の測定方法と比較して、より簡易な態様で粒子濃度を検出することができるものの、そうした粒子の成分比の影響を受けやすく、検出精度の点では劣ってしまうといった問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の方法では、粒子濃度等と相関性のある潤滑油の劣化度をそうした光透過特性を利用して検出するに際し、以下のような態様でその検出を行うことにより、同劣化度の検出精度を高めるようにしている。
【０００５】
同文献に記載の方法では、短波長及び長波長の光を用いて各波長における潤滑油の光透過特性（吸光度または透過光量）をそれぞれ計測し、各波長で計測された光透過特性に基づいて潤滑油の劣化進行状態が初期劣化であるか、中間劣化であるか、あるいは後期劣化であるかを判定する。そして、判定された劣化進行状態に最適化された校正曲線（吸光度と劣化度との対応関係を示す線）を選択し、同校正曲線と短波長の光で計測された光透過特性とを用いて潤滑油の劣化度を求めるようにしている。
【０００６】
こうした同文献に記載の方法によれば、潤滑油中の粒子の成分比に影響を与える劣化進行状態に応じて、潤滑油の劣化度を求めるための校正曲線が選択されるため、粒子の成分比が光透過特性に与える影響をある程度抑えることができる。
【特許文献１】特開平８−６２２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１に記載の方法では、校正曲線に基づいて劣化度を求める際に短波長の光で計測された光透過特性を利用するようにしている。従って、劣化進行状態に応じて校正曲線を切り替えることにより、同校正曲線に対する粒子成分比の影響を抑えることができたとしても、参照値である光透過特性には同粒子成分比に起因する誤差が含まれてしまう。そのため、同文献と同様な態様で液体の粒子濃度を検出する場合には、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることができず、その検出精度にも自ずと限界が生じてしまう。
【０００８】
この発明はこうした事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、透過光量に基づいて液体中の粒子濃度を検出するに際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることのできる粒子濃度検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、発光部から液体に光を照射して同液体を透過した透過光量を受光部で計測し、その計測された透過光量に基づいて前記液体に混入した粒子の濃度を検出する粒子濃度検出方法において、異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における前記液体の透過光量を計測し、その計測される各透過光量毎に透過率を算出し、それら各透過率の比と前記粒子濃度との関係を示す式であって予め設定された関係式に基づいて前記液体の粒子濃度を検出することをその要旨とする。
【００１０】
本発明者は、透過光量に基づいて液体中の粒子濃度を検出するに際して、異なる波長の光でそれぞれ計測された透過光量を利用することにより、液体の粒子成分比に起因する検出誤差が抑えられることを見出した。
【００１１】
より具体的には、異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における液体の透過光量を計測し、その計測される各透過光量毎に透過率を算出する。なお、透過率とは、発光部の発光量と受光部の受光量との比（受光部の受光量／発光部の発光量×１００（％））で定義される値である。そして、各透過光量毎に算出されたそれら各透過率の比を求め、その透過率の比と粒子濃度との関係を示す式であって予め設定された関係式に基づいて液体の粒子濃度を検出することにより、粒子濃度の検出に際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることができることを見出した。
【００１２】
こうした態様をもって粒子濃度を検出する上記方法によれば、透過光量に基づいて液体中の粒子濃度を検出するに際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を好適に抑えることができるようになる。
【００１３】
また、本発明者は、透過率の比の対数と粒子濃度との関係は強い相関にあることを確認した。そこで、請求項２に記載の発明によるように、透過率の比の対数を変数とする粒子濃度の近似式を求め、透過率の比と粒子濃度との関係を示す上記関係式としてその近似式を用いることにより、液中粒子の成分比に起因する検出誤差が抑えられた、精度の高い粒子濃度を適切に検出することができるようになる。
【００１４】
なお、請求項３に記載の発明によるように、透過率の比を変数とする粒子濃度の３次関数式を求め、透過率の比と粒子濃度との関係を示す上記関係式としてその関数式を用いるようにしても、液中粒子の成分比に起因する検出誤差が抑えられた、精度の高い粒子濃度を適切に検出することができるようになる。
【００１５】
上記異なる波長の光としては、液中の粒子によって散乱、及び吸収される短波長の光と、同粒子によって散乱される長波長の光とを用いることが望ましく、具体的には請求項４に記載の発明によるように、短波長の光として可視光を利用し、長波長の光として赤外光を利用することにより、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を適切に抑えることができるようになる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明によるように、上記可視光として、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を用いるようにしたり、請求項６に記載の発明によるように、上記赤外光として、８００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の光を用いるようにしたりすることにより、異なる波長の光でそれぞれ計測される上記各透過光量を好適に計測することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明にかかる粒子濃度検出方法を具体化した一実施形態について、図１〜図９を併せ参照して説明する。
図１に、本実施形態の粒子濃度検出方法に用いる粒子濃度検出装置の構成を示す。同粒子濃度検出装置は内燃機関の潤滑油を検査対象液とし、その潤滑油の透過光量に基づいて当該潤滑油に混入した粒子（例えば煤等）の濃度を検出するようにしている。この粒子濃度検出装置は、検出機構１０、演算部２０、表示部３０等から構成されている。
【００１８】
図２に、検出機構１０の外観図を示す。この検出機構１０は検査対象液である潤滑油の透過光量を計測する機構であり、大きくはボディー１１、潤滑油の透過光量を計測する検出部１２、潤滑油を入れる容器であって検出機構１０から着脱可能なセル１３、検出部１２への電力供給や同検出部１２からの計測信号が出力される入出力ポート１４等から構成されている。
【００１９】
図３に、セル１３の構造を示す。このセル１３は、開口面を備える有底のケース１３ａ及びその開口面を閉塞するプレート１３ｂから構成されている。そして、検査対象液である潤滑油がケース１３ａに入れられた後、同潤滑油はプレート１３ｂによってケース１３ａ内に密閉される。なお、このセル１３は光の減衰率が小さい素材、例えば石英ガラス等で形成されている。
【００２０】
図４に、ボディー１１の部分断面図であって、先の図２に示すＡ部の断面構造を示す。この図４に示すように、ボディー１１には、セル１３を挿入可能な挿入穴１５が形成されており、同セル１３は検出機構１０に対して着脱可能となっている。
【００２１】
ボディー１１内に構成される上記検出部１２は、光を発する発光部１２ａとその光を受光する受光部１２ｂとから構成されており、さらにその発光部１２ａは、図５に示すように、波長が６７０ｎｍの可視光を発する可視光発光部１２ａ１、及び波長が８９０ｎｍの赤外光を発する赤外光発光部１２ａ２から構成されている。
【００２２】
また、同図５に示すように、受光部１２ｂは、可視光発光部１２ａ１から発光された光を受光する可視光受光部１２ｂ１、及び赤外光発光部１２ａ２から発光された光を受光する赤外光受光部１２ｂ２から構成されている。
【００２３】
これら発光部１２ａ及び受光部１２ｂは、先の図４に示すように、前記挿入穴１５を挟んで互いに対向するように配設されている。さらに、発光部１２ａ及び受光部１２ｂの間の光路が前記セル１３の挿入方向に対して直交するように当該発光部１２ａ及び受光部１２ｂは配設されている。こうした構成により、セル１３は、発光部１２ａ及び受光部１２ｂの間を着脱可能とされている。
【００２４】
前記可視光発光部１２ａ１は、潤滑油に可視光を照射する部分であり、発光素子や発光用レンズ等から構成されている。この発光素子は波長が６７０ｎｍの検査光を発する素子であり、所定の電流が流されと一定光量の可視光を発する。なお、本実施形態ではこの発光素子として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。発光素子の先端には上記発光用レンズが設けられており、このレンズによって検査光は平行光に変換される。すなわち、発光用レンズによって発光素子から発せられる光のほとんどが拡散されることなく可視光受光部１２ｂ１に向けられる。なお、前記赤外光発光部１２ａ２は、その発光素子が波長８９０ｎｍの検査光を発する素子である点、及びその検査光が赤外光受光部１２ｂ２に向けられている点を除いて、可視光発光部１２ａ１と同一の構造になっている。
【００２５】
前記可視光受光部１２ｂ１は、可視光発光部１２ａ１から発せられた検査光の光量を検出する部分であり、受光素子等から構成されている。この受光素子は、可視光発光部１２ａ１からの検査光を受光してその光量を検出する素子であり、その出力は受光量が増大するほど大きくなる。なお、本実施形態ではこの受光素子として、フォトダイオードを用いている。そしてこの受光素子の出力は増幅回路にて適宜増幅される。なお、赤外光受光部１２ｂ２は、赤外光発光部１２ａ２から発せられた検査光の光量を検出する部分である点を除いて、可視光受光部１２ｂ１と同一の構造になっている。
【００２６】
そして、前記セル１３が挿入穴１５に挿入されていない状態、すなわち発光部１２ａ及び受光部１２ｂの間にセル１３が装着されていない状態において発光部１２ａを発光させた場合には、可視光発光部１２ａ１の発光量（以下、可視光発光量Ｉｏ１という）が可視光受光部１２ｂ１によって計測される。また、同様に、赤外光発光部１２ａ２の発光量（以下、赤外光発光量Ｉｏ２という）が赤外光受光部１２ｂ２によって計測される。
【００２７】
一方、前記セル１３が挿入穴１５に挿入されている状態、すなわち発光部１２ａ及び受光部１２ｂの間にセル１３が装着されている状態において発光部１２ａを発光させた場合には、潤滑油を透過した可視光の透過光量（以下、可視光透過量Ｉ１という）が可視光受光部１２ｂ１によって計測される。また、同潤滑油を透過した赤外光の透過光量（以下、赤外光透過量Ｉ２という）が赤外光受光部１２ｂ２によって計測される。
【００２８】
ここで、受光部１２ｂで計測される透過光量は粒子濃度のみならず、発光部１２ａの温度特性、検出部１２に付着する汚れ、あるいは検出部１２の経時変化等といった検出部１２の特性変化によっても変化する。そのため、粒子濃度の検出精度を高める上では、こうした検出部１２の特性変化に起因する誤差の影響を可能な限り抑えることが望ましい。そこで、本実施形態では、潤滑油に可視光を照射したときの透過率（以下、可視光透過率Ｔ１という）を、上記可視光発光量Ｉｏ１及び可視光透過量Ｉ１に基づいて次式（１）から求めるようにしている。また、潤滑油に赤外光を照射したときの透過率（以下、赤外光透過率Ｔ２という）を、上記赤外光発光量Ｉｏ２及び赤外光透過量Ｉ２に基づいて次式（２）から求めるようにしている。なお、周知のように、透過率とは発光部の発光量と受光部の受光量との比（受光部の受光量／発光部の発光量×１００（％））で定義される値であり、粒子濃度が高くなるほどその値は小さくなる。
【００２９】
可視光透過率Ｔ１＝可視光透過量Ｉ１／可視光発光量Ｉｏ１×１００（％）  …（１）
赤外光透過率Ｔ２＝赤外光透過量Ｉ２／赤外光発光量Ｉｏ２×１００（％）  …（２）
上記可視光発光量Ｉｏ１は、可視光発光部１２ａ１の発光量を示すものであり、検出部１２の特性変化に起因する発光量や受光量の変化を含んだものになっている。また、可視光透過量Ｉ１は、検出部１２の特性変化に起因する発光量や受光量の変化と潤滑油中の粒子濃度とが反映されたものになっている。そして、可視光発光部１２ａ１や可視光受光部１２ｂ１から構成される検出部１２にあってその特性変化に起因する上記可視光発光量Ｉｏ１の変化分と、同特性変化に起因する上記可視光透過量Ｉ１の変化分とはほぼ同一である。従って、可視光発光量Ｉｏ１と可視光透過量Ｉ１との比を求めれば、可視光発光量Ｉｏ１の変化分と可視光透過量Ｉ１の変化分とを相殺することができ、その比、すなわち上記可視光透過率Ｔ１には潤滑油の粒子濃度のみが反映される。そのため、上記態様で透過率を求めることにより、粒子濃度の検出に際して、検出部１２の特性変化に起因する誤差の影響を抑えることが可能となる。同様に、上記赤外光透過率Ｔ２にも潤滑油の粒子濃度のみが反映され、もって、検出部１２の特性変化に起因する誤差の影響を抑えることが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態では、このような態様をもって検出部１２の特性変化に起因する誤差の影響を抑えるようにしているが、この他の態様をもってそうした誤差の影響を抑えるようにしてもよい。例えば、予め設定された可視光発光量Ｉｏ１及び赤外光発光量Ｉｏ２の初期値（装置組み込み時の発光量等）と上記可視光透過量Ｉ１及び赤外光透過量Ｉ２とに基づいて可視光透過率Ｔ１及び赤外光透過率Ｔ２をそれぞれ求め、それら可視光透過率Ｔ１及び赤外光透過率Ｔ２を適宜の係数にてそれぞれ補正するようにしてもよい。また、場合によっては、こうした誤差抑制のための処置を省略してもよい。
【００３１】
他方、図６に、潤滑油の粒子濃度と透過率との関係について、発光部と受光部との間の距離、すなわち光路長を種々変更した場合の傾向を模式的に示す。なお、同図６においてＬ１〜Ｌ７で示される値は、種々設定された上記光路長の値を表している。
【００３２】
この図６に示されるように、光路長が短くなるほど粒子濃度に対する透過率は高くなる傾向にあり、検出可能な粒子濃度の範囲は高濃度領域側に広くなる傾向にある。換言すれば検出可能な粒子濃度の上限値が大きくなる傾向にある。これは光路長が短くなるほど透過光量における減衰量が小さくなり、受光部で受光される光量が増大するためである。
【００３３】
一方、光路長が長くなるほど透過光量における減衰量は大きくなるため、高濃度領域では粒子濃度の差違に起因する光透過率の変化は小さくなる。このため光路長が長くなるほど高濃度領域にある粒子濃度を検出することは困難になり、検出可能な粒子濃度の範囲は狭くなる。しかし、同図６に示されるように、低濃度領域では光路長が長くなるほど粒子濃度の差違に起因する光透過率の変化は大きくなる傾向にあるため、わずかな粒子濃度の違いも検出することができるようになる。すなわち、光路長が短くなるほどより高濃度の粒子濃度を検出することができる一方、光路長が長くなるほど低濃度領域における粒子濃度の検出精度をより向上させることができる。従って、計測しようとしている潤滑油の粒子濃度範囲にあわせて上記光路長を適宜設定したり、可変としたりすることにより、その粒子濃度を適切に検出することができる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、先の図３に示したセル１３のケース１３ａにあって、その深さＤが種々異なる複数のケース１３ａ、実質的には先の図５に示す光路長Ｌが種々異なる複数のケース１３ａを用意するようにしている。そして、潤滑油の粒子濃度検出に際しては、計測しようとしている潤滑油の粒子濃度範囲に適した深さＤを有するケース１３ａを使用するようにしており、これにより幅広い粒子濃度を精度よく検出することができるようにしている。ちなみに、ガソリンエンジン用の潤滑油であって、０〜１０ｗｔ％の範囲における粒子濃度を検出する場合には、深さＤが０．２ｍｍに形成されているケース１３ａを使用することが望ましい。
【００３５】
前記演算部２０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成されている。この演算部２０は、検出機構１０の入出力ポート１４から出力される信号を演算処理して潤滑油の粒子濃度を算出するとともに、その演算結果、例えば検出された粒子濃度等を表示部３０に表示する。
【００３６】
次に、演算部２０によって実施される潤滑油の粒子濃度検出方法であって、本実施形態における粒子濃度検出方法について、図７〜図９を併せ参照して説明する。
一般に、内燃機関の潤滑油の場合、その劣化に伴って油中に混入する粒子の成分としては、カルボニル基、ニトロ基、ベンゼン核、硫酸塩、煤、摩耗粉などがある。こうした粒子の成分比は、潤滑油の種類、内燃機関の種類、機関の運転状態、あるいは潤滑油の劣化進行状態等によって変化する。ちなみに、カルボニル基やニトロ基は茶褐色であり、ベンゼン核、硫酸塩、煤、摩耗粉は黒色であるため、そうした粒子の成分比が異なると、潤滑油の色も異なるようになる。
【００３７】
潤滑油に入射された光は、スラッジ前駆体等といった液中の粒子に当たることなくそのまま液中を透過したり、同粒子に当たって多重散乱されながら液中を透過したりする。可視光は多重散乱される際、粒子の色によって吸収される性質がある一方、赤外光はそうした多重散乱の際に吸収されない性質がある。
【００３８】
図７に、粒子濃度はほぼ同一であって、粒子の成分比が異なる２種類の劣化油について、それら透過率の波長特性を示す。同図７に示されるように、粒子濃度がほぼ同一である劣化油Ａ及び劣化油Ｂについて、可視光域では劣化油Ａの透過率が劣化油Ｂの透過率よりも小さくなっている。一方、赤外光域では劣化油Ａの透過率が劣化油Ｂの透過率よりも大きくなっており、検査光の波長によって透過率の大小関係は変化することがわかる。劣化油Ａは劣化油Ｂに比べて可視光域の透過率が小さくなっていることから、吸光成分となる粒子、例えば黒色の粒子が多いと考えられる。
【００３９】
このように潤滑油中の粒子の成分比は、潤滑油内での光の散乱量や吸収量に影響を与える。従って、潤滑油に含まれる粒子の量が同じ、すなわち粒子濃度が同じであっても同粒子の成分比が異なっていれば透過光量は変化してしまう。そのため、透過光量に基づく粒子濃度の検出は、遠心分離法等による粒子濃度の測定方法と比較して、より簡易な態様で粒子濃度を検出することができるものの、そうした粒子の成分比の影響を受けやすく、検出精度の点では劣ってしまうといった問題がある。そこで、本実施形態では、透過光量に基づいて潤滑油中の粒子濃度を検出するに際して、以下に説明するごとく、異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における潤滑油の透過光量を計測するようにしている。そして、それら計測される各透過光量から算出される各透過率を利用して粒子濃度を検出することにより、液中粒子の成分比に起因する粒子濃度の検出誤差を抑えるようにしている。
【００４０】
まず、ランベルト・ベールの法則を用いて、液体の透過率を光の吸収項と散乱項とで表すと、次式（３）のようになる。
Ｌｎ（１／Ｔ）＝｛ε（λ）×Ｃ×Ｌ｝＋｛Ｇ（λ）×Ｃ×Ｌ｝  …（３）
Ｌｎ：自然対数
Ｔ：液体の透過率
ε（λ）：光の波長λにおける粒子の吸光係数
Ｇ（λ）：光の波長λにおける粒子の減光係数
Ｃ：粒子濃度
Ｌ：光路長
なお、式３において、「｛ε（λ）×Ｃ×Ｌ｝」の項は吸収項であり、「｛Ｇ（λ）×Ｃ×Ｌ｝」の項は散乱項である。
【００４１】
可視光発光部１２ａ１から潤滑油に向けて照射される可視光は、散乱成分、吸収成分、及び透過成分に分類される。従って、上記可視光透過率Ｔ１は、上記式（３）から次式（４）のように表すことができる。
【００４２】
Ｌｎ（１／Ｔ１）＝｛ε（６７０）×Ｃ×Ｌ｝＋｛Ｇ（６７０）×Ｃ×Ｌ｝  …（４）
Ｔ１：潤滑油に波長６７０ｎｍの光を照射したときの透過率
（＝可視光透過量Ｉ１／可視光発光量Ｉｏ１×１００）
ε（６７０）：光の波長６７０ｎｍにおける粒子の吸光係数
Ｇ（６７０）：光の波長６７０ｎｍにおける粒子の減光係数
一方、赤外光発光部１２ａ２から潤滑油に向けて照射される赤外光は、散乱成分及び透過成分に分類される。従って、上記赤外光透過率Ｔ２は、上記式（３）から次式（５）のように表すことができる。
【００４３】
Ｌｎ（１／Ｔ２）＝Ｇ（８９０）×Ｃ×Ｌ  …（５）
Ｔ２：潤滑油に波長８９０ｎｍの光を照射したときの透過率
（＝赤外光透過量Ｉ２／赤外光発光量Ｉｏ２×１００）
Ｇ（８９０）：光の波長８９０ｎｍにおける粒子の減光係数
次に、上記式（４）と式（５）との差を求め、粒子濃度Ｃについてまとめると次式（６）のようになる。
【００４４】
【数１】
2006349634.tif 000003
この式（６）に示されるように、粒子濃度Ｃは、透過率の比と粒子濃度Ｃとの関係を示す式であって予め設定可能な関係式から求めることができる。より具体的には、可視光透過率Ｔ１と赤外光透過率Ｔ２と比の対数を変数とする近似式から粒子濃度Ｃを求めることができることを本発明者は見出した。
【００４５】
そこで、本発明者は、粒子の成分比や粒子濃度が異なる種々の潤滑油を市場から回収し、それら各潤滑油について、可視光透過率Ｔ１及び赤外光透過率Ｔ２を計測してそれら各透過率の比の対数を算出するとともに、その透過率の比の対数の算出対象となった潤滑油の実際の粒子濃度を遠心分離法によって計測した。図８に、その計測結果であって、透過率の比の対数と実際の粒子濃度との対応関係を表した散布図を示す。なお、ここでの実際の粒子濃度は、ｎペンタン不溶解分による不溶解分濃度を示している。この図８に示されるように、「−Ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）」にて表される透過率の比の対数と実際の粒子濃度とは強い相関にあり、その相関係数は「０．９９」であった。また、この図８の計測結果に関する回帰式を、次式（７）に示す。
【００４６】
粒子濃度Ｃ＝５４２６４×｛−Ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）｝  …（７）
この式（７）は、上記式（６）においてαの値を「５４２６４」としたものに一致する。
【００４７】
このように、粒子の成分比が異なっていても、透過率の比の対数と実際の粒子濃度とは強い相関にあり、そうした透過率の比の対数に基づいて粒子濃度を検出することにより、潤滑油の粒子成分比に起因する検出誤差が抑えられることを本発明者は確認した。
【００４８】
すなわち、本発明者は、透過光量に基づいて潤滑油中の粒子濃度を検出するに際して、異なる波長の光でそれぞれ計測された透過光量を利用することにより、潤滑油の粒子成分比に起因する検出誤差が抑えられることを見出した。
【００４９】
より具体的には、異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における潤滑油の透過光量を計測し、その計測される各透過光量毎に透過率を算出する。そして、各透過光量毎に算出されたそれら各透過率の比を求め、その透過率の比と粒子濃度との関係を示す関係式に基づいて潤滑油の粒子濃度Ｃを検出することにより、粒子濃度Ｃの検出に際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることができることを見出した。
【００５０】
そこで、本実施形態における粒子濃度検出方法では、式（７）、あるいは式（６）で示される、粒子濃度Ｃと各透過率の比との対応関係をマップ化して上記ＲＯＭに記憶させておく。そして、潤滑油に可視光及び赤外光を照射したときの上記可視光透過率Ｔ１及び上記赤外光透過率Ｔ２をそれぞれ算出し、それら可視光透過率Ｔ１と赤外光透過率Ｔ２との比に基づき、ＲＯＭに記憶された上記マップを参照して粒子濃度Ｃを求めるようにしている。
【００５１】
図９に、本実施形態の粒子濃度検出方法による粒子濃度Ｃの検出結果を示す。この図９は、市場から回収された潤滑油であって、粒子の成分比や粒子濃度が種々異なる潤滑油について、遠心分離法によって測定された実際の粒子濃度と本検出方法によって検出された粒子濃度Ｃとの対応関係を示す散布図となっている。同図９に示されるように、実際の粒子濃度と、本検出方法によって検出された粒子濃度Ｃとは強い相関にあり、その相関係数は「０．９６」であった。この結果から、透過光量に基づいて潤滑油の粒子濃度Ｃを検出するに際して、本検出方法を用いることにより、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることができると確認された。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における潤滑油の透過光量を計測し、その計測される各透過光量毎に透過率を算出し、それら各透過率の比と粒子濃度Ｃとの関係を示す式であって予め設定された関係式に基づいて粒子濃度Ｃを検出するようにしている。従って、透過光量に基づいて潤滑油の粒子濃度Ｃを検出するに際して、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を好適に抑えることができるようになる。
【００５３】
（２）本発明者は、透過率の比の対数と粒子濃度Ｃとの関係は強い相関にあることを確認した。そこで、透過率の比の対数を変数とする粒子濃度の近似式を求め、透過率の比と粒子濃度との関係を示す上記関係式としてその近似式を用いるようにしている。従って、液中粒子の成分比に起因する検出誤差が抑えられた、精度の高い粒子濃度を適切に検出することができるようになる。
【００５４】
（３）上記異なる波長の光として、液中の粒子によって散乱、及び吸収される短波長の光と、同粒子によって散乱される長波長の光とを用いるようにしている。より具体的には、短波長の光として可視光を利用し、長波長の光として赤外光を利用するようにしており、これにより、本検出方法にあって液中粒子の成分比に起因する検出誤差を適切に抑えることができるようになる。
【００５５】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・可視光発光部１２ａ１及び赤外光発光部１２ａ２といった２つの発光部からそれぞれ可視光及び赤外光を発光させるようにしたが、１つの発光部内に可視光発光素子及び赤外光発光素子を設け、同１つの発光部から可視光及び赤外光を発光させるようにしてもよい。
【００５６】
・可視光として６７０ｎｍの波長の光を用いるようにしたが、同可視光として６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長の光を用いるようにしても、異なる波長の光でそれぞれ計測される上記各透過光量を好適に計測することができ、もって上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
・赤外光として８９０ｎｍの波長の光を用いるようにしたが、同赤外光として８００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長の光を用いるようにしても、異なる波長の光でそれぞれ計測される上記各透過光量を好適に計測することができ、もって上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
・上記実施形態では２つの異なる波長の光を用いるようにしたが、３つ以上の異なる波長の光を用いるようにしてもよい。この場合には、例えば次のような態様で粒子濃度を検出することもできる。まず、Ａ、Ｂ、及びＣといった３つの波長の光を用いてそれぞれの波長における透過光量を計測し、その計測される各透過光量から各波長毎の透過率を求める。そして、Ａ及びＢの波長の光に対応する透過率の比から粒子濃度Ｃ１を求めるとともに、Ａ及びＣの波長の光に対応する透過率の比から粒子濃度Ｃ２を求め、粒子濃度Ｃ１及び粒子濃度Ｃ２の平均値を最終的な粒子濃度Ｃとするようにしてもよい。
【００５９】
・異なる波長の光として可視光及び赤外光を用いるようにしたが、上記実施形態で説明した検出態様にて粒子濃度を検出する際に、液中粒子の成分比に起因する検出誤差を抑えることができるのであれば、他の波長の光を用いるようにしてもよい。
【００６０】
・上記式（７）や式（６）で示される、粒子濃度Ｃと各透過率の比との対応関係をマップ化して上記ＲＯＭに記憶させておき、そのマップに基づいて粒子濃度Ｃを求めるようにした。これに代えて、同式（７）や式（６）で示される透過率の比と粒子濃度Ｃとの関係式から直接、粒子濃度Ｃを求めるようにしてもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、式（６）におけるαを「５４２６４」とした。しかし、この値は一例であり、透過率の比の対数に基づいて粒子濃度Ｃを求める際に、その精度を適切に向上させることができるのであれば、他の値を用いるようにしてもよい。
【００６２】
・上記実施形態において、透過率の比と粒子濃度との関係を示す式であって予め設定された関係式は、同透過率の比の対数を変数とする粒子濃度の近似式であった。しかし、透過率の比と粒子濃度との関係を示す関係式として、その他の関係式を用いるようにしてもよい。例えば、透過率の比を変数とする粒子濃度Ｃの３次関数式を求め、透過率の比と粒子濃度Ｃとの関係を示す上記関係式としてその関数式を用いるようにした場合でも、同関数式から求められる粒子濃度Ｃと実際の粒子濃度とは強い相関にあることを本発明者は確認している。従って、そうした３次関数式を用いるようにしても、液中粒子の成分比に起因する検出誤差が抑えられた、精度の高い粒子濃度を適切に検出することができるようになる。ちなみに、この場合の３次関数式であってその一例を次式（８）を示す。
【００６３】
【数２】
2006349634.tif 000004
・上記セル１３の構造は一例である。要は、発光部１２ａ及び受光部１２ｂの間を着脱可能であって、潤滑油を入れることができる構造を有しているものであればよい。
【００６４】
・検出機構１０に演算部２０や表示部３０を内蔵させるようにしてもよい。
・また、上記粒子濃度検出装置は一例である。要は、異なる波長の光を用いてそれぞれの波長における潤滑油の透過光量を計測することができる検出部と、上記演算部２０相当の構成とを備える粒子濃度検出装置であれば、本発明にかかる粒子濃度検出方法は同様に適用することができる。
【００６５】
・上記実施形態では内燃機関の潤滑油の粒子濃度を検出するようにしたが、他の液体の粒子濃度を検出する場合にも本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の粒子濃度検出方法にかかる一実施形態において、同方法に用いる粒子濃度検出装置の構成を示す概略図。
【図２】同実施形態における検出機構の外観図。
【図３】同実施形態におけるセルの構造図。
【図４】図２に示すＡ部の断面図。
【図５】同実施形態における検出部の構成を示す模式図。
【図６】潤滑油の粒子濃度と透過率との関係について、光路長を種々変更した場合の態様を示すグラフ。
【図７】粒子の成分比が異なる２種類の劣化油について、それら透過率の波長特性を示すグラフ。
【図８】透過率の比の対数と実際の粒子濃度との対応関係を示す散布図。
【図９】本検出方法によって検出された粒子濃度Ｃと実際の粒子濃度との対応関係を示す散布図。
【符号の説明】
【００６７】
１０…検出機構、１１…ボディー、１２…検出部、１２ａ…発光部（１２ａ１…可視光発光部、１２ａ２…赤外光発光部、１２ｂ…受光部（１２ｂ１…可視光受光部、１２ｂ２…赤外光受光部）、１３…セル、１３ａ…ケース、１３ｂ…プレート、１４…入出力ポート、１５…挿入穴、２０…演算部、３０…表示部。
【図１】
2006349634.tif 000005
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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