(57)【要約】【課題】比較的容易に流体の不純物測定と汚染測定とをほぼ同時に行うことができる流体測定装置および流体測定方法を提供する。【解決手段】オイル測定装置（流体測定装置）１０は、筐体１１と、筐体１１に形成され、流体試料が収容されたサンプルボトル（試料ホルダー）２０を収容するホルダー収容部１１ａと、ホルダー収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の一部に巻回されるコイル１２１を有し、コイル１２１に発生する電磁誘導電圧を測定する不純物測定部（電圧測定部）１２と、ホルダー収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の一部に光を照射し、流体試料の光学特性を測定する劣化測定部（光学特性測定部）１３と、を備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に形成され、流体試料が収容された試料ホルダーを収容するホルダー収容部と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されるコイルを有し、前記コイルに発生する電磁誘導電圧を測定する電圧測定部と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する光学特性測定部と、を備えることを特徴とする流体測定装置。
【請求項２】
前記光学特性測定部は、
前記流体試料の光学特性として、前記流体試料の吸光特性を測定することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項３】
前記光学特性測定部は、
前記光を照射する測定用光源と、
前記測定用光源から照射され、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーを透過した光を受光する光検出部と、
前記測定用光源から前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーまでの第１の光路部と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーから前記光検出部までの第２の光路部と、を備え、
前記第１の光路部および前記第２の光路部は、それぞれ光を吸収する特性を有する顔料を含有する顔料含有樹脂により包囲されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体測定装置。
【請求項４】
前記第１の光路部および前記第２の光路部の少なくとも一部に、前記顔料含有樹脂を構成する光透過特性を有する樹脂が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の流体測定装置。
【請求項５】
前記電圧測定部による測定結果と、前記光学特性測定部による測定結果とを外部装置へ送信する送信部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の流体測定装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体測定装置と、
前記電圧測定部による測定結果と前記光学特性測定部による測定結果との相関関係に基づいて、前記流体試料の状態を分析する分析処理部と、を備えることを特徴とする流体分析装置。
【請求項７】
前記分析処理部は、
前記電圧測定部による測定結果に基づいて、前記流体試料の導体の混入度合を分析し、
前記光学特性測定部による測定結果に基づいて、前記流体試料の汚染度合を分析することを特徴とする請求項６に記載の流体分析装置。
【請求項８】
流体試料を収容する試料ホルダーであって、
コイルが巻回されて当該コイルに発生する電磁誘導電圧が測定される電圧測定領域と、
光が照射されて前記流体試料の光学特性が測定される光学特性測定領域と、を備えることを特徴とする試料ホルダー。
【請求項９】
前記光が前記光学特性測定領域を透過する光路長は、前記光が前記電圧測定領域を透過する場合の光路長よりも短いことを特徴とする請求項８に記載の試料ホルダー。
【請求項１０】
前記流体試料の収容空間を有し、前記電圧測定領域を構成する本体部と、
前記本体部の収容空間に連通可能に接続され、前記光学特性測定領域を構成する中空の突起部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の試料ホルダー。
【請求項１１】
前記突起部は、直方体形状であることを特徴とする請求項１０に記載の試料ホルダー。
【請求項１２】
前記流体試料の収容空間を有し、その一部が前記電圧測定領域を構成する本体部と、
前記本体部の一部に形成され、前記光学特性測定領域を構成する凹部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の試料ホルダー。
【請求項１３】
前記電圧測定領域および前記光学特性測定領域の双方に前記流体試料が収容されていることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の試料ホルダー。
【請求項１４】
流体試料が収容された試料ホルダーを筐体に形成されたホルダー収容部に収容する工程と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されたコイルに発生する電磁誘導電圧を測定する工程と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する工程と、を含むことを特徴とする流体測定方法。
【請求項１５】
前記電磁誘導電圧を測定する工程と前記光学特性を測定する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１４に記載の流体測定方法。
【請求項１６】
流体試料が収容された試料ホルダーを筐体に形成されたホルダー収容部に収容する工程と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されたコイルに発生する電磁誘導電圧を測定する工程と、
前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する工程と、
前記電磁誘導電圧の測定結果と前記光学特性の測定結果との相関関係に基づいて、前記流体試料の状態を分析する工程と、を含むことを特徴とする流体分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の特性を測定する流体測定装置および流体測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の様々な環境下で、大型の建設機械、鉱業機械といった大型機械が稼働している。このような大型機械を安全、かつ、安定に稼働させるためには、定期的に潤滑オイル（ギアオイル、エンジンオイル等）を分析し、必要に応じて潤滑オイルの交換や補充、機構部品の交換などのメンテナンスを行う必要がある。
潤滑オイルには、大型機械の稼働によってナノパーティクル（例えば、鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）などの金属成分）が徐々に混入し得る。ナノパーティクルの混入量が増加すると、潤滑オイルとしての性能が損なわれ、結果として、大型機械の動作不良に繋がる。
さらに、大型機械の稼働により、潤滑オイルは高温となる。また、潤滑オイルは、徐々に酸化する。このような熱や酸化等の要因により潤滑オイル自体が劣化しても、大型機械の動作不良が発生し得る。
【０００３】
そのため、潤滑オイルの不純物の混入度合や潤滑オイル自体の劣化度合を分析し、大型機械の駆動部の磨耗の進行状況や、潤滑オイルの汚染度合を判定し、潤滑オイルのメンテナンスの時期やメンテナンスの必要項目を割り出す必要がある。
潤滑オイルの不純物の混入度合の分析には、例えば、質量分析法、発光分光分析法、蛍光Ｘ線分析法などを用いることができる。
また、潤滑オイル自体の劣化度合の分析には、例えば、特許文献１に記載の粘度測定技術を用いることができる。この粘度測定技術は、試料流体を充填したボブ通路に配置された強磁性体ボブを磁気的に駆動し、当該ボブが試料流体の粘性抵抗に逆らって移動する際の動作を測定することで、試料流体の粘度を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５２２８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の潤滑オイルの分析は、大型機械が稼働する現場とは別の分析拠点にて行われる。つまり、潤滑オイルの分析には、現場でのサンプルオイルの採取、サンプルオイルの分析拠点への移送、分析拠点での分析といった手順が踏まれ、現場にてメンテナンスの時期やメンテナンス必要項目が判明するまでには時間がかかる。
また、分析拠点においては、サンプルオイルが、潤滑オイルの不純物の混入度合を分析するラインと、潤滑オイル自体の劣化度合を分析するラインとに分けられ、それぞれのラインにおいて分析が行われる。このように、潤滑オイルの測定および分析には工数がかかる。
そこで、本発明は、比較的容易に流体の不純物測定と汚染測定とを行うことができる流体測定装置および流体測定方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る流体測定装置の一態様は、筐体と、前記筐体に形成され、流体試料が収容された試料ホルダーを収容するホルダー収容部と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されるコイルを有し、前記コイルに発生する電磁誘導電圧を測定する電圧測定部と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する光学特性測定部と、を備える。
このように、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とを１つの筐体内において行うことができる構成とすることができる。また、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とをほぼ同時に行うことも可能である。ここで、誘導電圧の測定により、流体試料の導体不純物の混入度合を測定することができ、光学特性の測定により、流体試料の汚染度合（劣化度合）を測定することができる。つまり、比較的容易に流体試料の不純物測定と汚染測定とを行うことができる。
【０００７】
また、上記の流体測定装置において、前記光学特性測定部は、前記流体試料の光学特性として、前記流体試料の吸光特性を測定してもよい。このように、流体試料の吸光特性を測定することで、流体試料の汚染度合（劣化度合）を容易に測定することができる。
さらに、上記の流体測定装置において、前記光学特性測定部は、前記光を照射する測定用光源と、前記測定用光源から照射され、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーを透過した光を受光する光検出部と、前記測定用光源から前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーまでの第１の光路部と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーから前記光検出部までの第２の光路部と、を備え、前記第１の光路部および前記第２の光路部は、それぞれ光を吸収する特性を有する顔料を含有する顔料含有樹脂により包囲されていてもよい。
このように、上記光路部を顔料含有樹脂により包囲することで、試料ホルダーや光路部の壁面からの反射光や散乱光等が迷光となって光検出部に入射されることを抑制することができる。したがって、当該迷光による測定誤差を低減することができる。また、迷光を抑制するために光路長を長くしたり、迷光抑制構造を新たに追加したりする必要がないため、装置の大型化を抑制することができる。
【０００８】
また、上記の流体測定装置において、前記第１の光路部および前記第２の光路部の少なくとも一部に、前記顔料含有樹脂を構成する光透過特性を有する樹脂が充填されていてもよい。このように、光路部を、当該光路部を包囲する顔料含有樹脂を同一材料の透明樹脂により充填すれば、両樹脂が接触する界面における光の反射や散乱を抑制することができる。したがって、より効果的に迷光による測定誤差を抑制することができる。
さらにまた、上記の流体測定装置において、前記電圧測定部による測定結果と、前記光学特性測定部による測定結果とを外部装置へ送信する送信部をさらに備えてもよい。この場合、各測定結果に基づく流体試料の分析等のデータ演算を外部の演算機器にて行うことができるので、流体測定装置としての構成を簡素化することができる。
【０００９】
また、本発明に係る流体分析装置の一態様は、上記のいずれかの流体測定装置と、前記電圧測定部による測定結果と前記光学特性測定部による測定結果との相関関係に基づいて、前記流体試料の状態を分析する分析処理部と、を備える。
このように、電磁誘導電圧の測定結果と光学特性の測定結果とを総合的に判断することで、流体試料の状態を適切に分析することができる。また、上記の流体測定装置は、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とをほぼ同時に行える構成であるため、流体分析装置は、速やかに流体試料の分析を行うことが可能である。
【００１０】
さらに、上記の流体分析装置において、前記分析処理部は、前記電圧測定部による測定結果に基づいて、前記流体試料の導体の混入度合を分析し、前記光学特性測定部による測定結果に基づいて、前記流体試料の汚染度合を分析してもよい。
例えば、流体試料が機械の潤滑オイルである場合、潤滑オイルの導体の混入度合から、機械の機構部の磨耗状態を判定することができる。また、潤滑オイルの汚染度合から、潤滑オイル自体の劣化度合を判定することができる。したがって、これらの分析結果をもとに、機構部品の点検（交換）や潤滑オイルの交換等のメンテナンスの要否判断やメンテナンスの時期予測などが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る試料ホルダーの一態様は、流体試料を収容する試料ホルダーであって、コイルが巻回されて当該コイルに発生する電磁誘導電圧が測定される電圧測定領域と、光が照射されて前記流体試料の光学特性が測定される光学特性測定領域と、を備える。
このように、電磁誘導電圧の測定が可能な部分と、光学特性の測定が可能な部分とを有する試料ホルダーとすることができる。したがって、流体試料が収容された１つの試料ホルダーに対して、上記の２つの測定をほぼ同時に行うことも可能となり、比較的容易に流体試料の測定を行うことができる。
【００１２】
また、上記の試料ホルダーにおいて、前記光が前記光学特性測定領域を透過する光路長は、前記光が前記電圧測定領域を透過する場合の光路長よりも短くてもよい。
光学特性測定領域において測定光が流体試料を透過した場合の光路長を短く設定することで、光透過性が比較的悪い流体試料であっても、光学特性測定領域において試料ホルダーに照射された光は、流体試料を透過して試料ホルダーから出射されることになる。したがって、その光強度を観測することで、流体試料の吸光特性を測定することが可能となる。このように、流体試料の吸光特性を測定可能な試料ホルダーとすることができる。
【００１３】
さらに、上記の試料ホルダーにおいて、前記流体試料の収容空間を有し、前記電圧測定領域を構成する本体部と、前記本体部の収容空間に連通可能に接続され、前記光学特性測定領域を構成する中空の突起部と、を備えてもよい。この場合、比較的容易に電圧測定領域と光学特性測定領域とを形成することができる。また、光学特性測定領域において測定光が流体試料を透過した場合の光路長を、容易に短く設定することができる。
また、上記の試料ホルダーにおいて、前記突起部は、直方体形状であってもよい。この場合、試料ホルダーに収容された流体試料を透過する測定光の光路長を自由に設計することができる。さらに、上記測定光の入射面と出射面とを互いに平行な面とすることができるため、精度良く光学特性を測定することができる。
【００１４】
さらにまた、上記の試料ホルダーにおいて、前記流体試料の収容空間を有し、その一部が前記電圧測定領域を構成する本体部と、前記本体部の一部に形成され、前記光学特性測定領域を構成する凹部と、を備えてもよい。この場合、比較的容易に電圧測定領域と光学特性測定領域とを形成することができる。また、光学特性測定領域において測定光が流体試料を透過した場合の光路長を、容易に短く設定することができる。
また、上記の試料ホルダーにおいて、前記電圧測定領域および前記光学特性測定領域の双方に前記流体試料が収容されていることが好ましい。この場合、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とを同時に行わせることが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る流体測定方法の一態様は、流体試料が収容された試料ホルダーを筐体に形成されたホルダー収容部に収容する工程と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されたコイルに発生する電磁誘導電圧を測定する工程と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する工程と、を含む。
これにより、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とを比較的容易に行うことができる。ここで、誘導電圧の測定により、流体試料の導体不純物の混入度合を測定することができ、光学特性の測定により、流体試料の汚染度合（劣化度合）を測定することができる。つまり、比較的容易に流体試料の不純物測定と汚染測定とを行うことができる。
さらに、上記の流体測定方法において、前記電磁誘導電圧を測定する工程と前記光学特性を測定する工程とを同時に行ってもよい。この場合、１つの試料ホルダーに対して、電磁誘導電圧の測定と光学特性の測定とを同時行うことができるので、電磁誘導電圧の測定用の試料ホルダーと光学特性の測定用の試料ホルダーを用意する必要がなく、測定が容易である。また、速やかに測定結果を得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る流体分析方法の一態様は、流体試料が収容された試料ホルダーを筐体に形成されたホルダー収容部に収容する工程と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に巻回されたコイルに発生する電磁誘導電圧を測定する工程と、前記ホルダー収容部に収容された前記試料ホルダーの一部に光を照射し、前記流体試料の光学特性を測定する工程と、前記電磁誘導電圧の測定結果と前記光学特性の測定結果との相関関係に基づいて、前記流体試料の状態を分析する工程と、を含む。
このように、電磁誘導電圧の測定結果と光学特性の測定結果とを総合的に判断することで、流体試料の状態を適切に分析することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の流体測定装置では、比較的容易に流体の不純物測定と汚染測定（劣化測定）とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における流体測定装置の概略構成図である。
【図２】流体測定装置の具体的構成を示す図である。
【図３】サンプルボトルの構成例である。
【図４】サンプルオイルの収容状態を示す図である。
【図５】誘導電圧測定回路部の構成例である。
【図６】中空突起部の形状を示す図である。
【図７】中空突起部の別の形状を示す図である。
【図８】サンプルボトルの別の形状を示す図である。
【図９】サンプルオイルの分析結果例である。
【図１０】サンプル保管ボトルの構成例である。
【図１１】鉄粉濃度とインダクタンスの変化量との関係を示す図である。
【図１２】鉄粉濃度と誘導電圧の変化量との関係を示す図である。
【図１３】流体測定装置の別の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における流体測定装置の概略構成図であり、図２は、図１に示す流体測定装置のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態では、流体測定装置が、潤滑オイルの特性を測定するオイル測定装置１０である場合について説明する。本実施形態におけるオイル測定装置１０は、大型機械（建設機械、鉱業機械など）が使用されている現場にて、当該大型機械に用いられている潤滑オイル（エンジンオイル、ギアオイルなど）を測定する装置である。このオイル測定装置１０は、潤滑オイルの不純物測定および劣化測定を同時に行うことが可能な構成を有する。
ここで、潤滑オイルの不純物測定とは、潤滑オイル中のナノパーティクル（不純物）の量を測定することをいい、潤滑オイルの劣化測定とは、潤滑オイルの汚染（濁り）度合を測定することをいう。
【００２０】
オイル測定装置１０は、筐体１１を備える。筐体１１は、潤滑オイルの一部を測定対象であるサンプルオイル（流体試料）として収容するサンプルボトル２０を設置可能なサンプルボトル収容部１１ａを備える。サンプルボトル収容部１１ａは、サンプルボトル２０の形状に対応した穴部からなり、サンプルボトル２０は、筐体１１の上面に形成された開口部１１ｂからサンプルボトル収容部１１ａに挿入され、収容されるようになっている。また、サンプルボトル収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の上部（図１の開口部１１ｂ）には、開口部１１ｂを塞ぐ蓋部１１ｃが設置される。
【００２１】
図３は、サンプルボトル２０の構成例を示す図である。
サンプルボトル２０は、底部を有する円筒形状の本体部２１と、本体部２１の開口部に対して着脱可能に構成された突起部２２と、を有する。突起部２２は、フランジ型の中空突起部２２ａと、中空突起部２２ａを本体部２１に固定するための開口付き蓋部２２ｂと、を有する。中空突起部２２ａは、断面が矩形形状の中空部材の一端にフランジ部が形成され、他端が閉塞された構成を有する。また、開口付き蓋部２２ｂの開口は、中空突起部２２ａの中空部材（角筒部材）が貫通可能な形状を有する。図３の例では、開口付き蓋部２２ｂの開口は矩形形状である。
中空突起部２２ａと本体部２１との間には、シール性を確保するためのシール部材が設置されていてもよい。また、サンプルボトル２０は、光透過性材料により構成することができる。なお、サンプルボトル２０は、少なくとも中空突起部２２ａが光透過性材料により構成されていればよい。
【００２２】
大型機械から採取されたサンプルオイルは、サンプルボトル２０の本体部２１の開口部から本体部２１内部の収容空間に挿入され、中空突起部２２ａおよび開口付き蓋部２２ｂによって封止される。このとき、中空突起部２２ａの中空空間は、本体部２１のサンプルオイルの収容空間に連通可能な状態となっている。このような構成により、サンプルボトル２０の突起部２２を下方に向けて配置すると、図４に示すように、サンプルオイル２３は、サンプルボトル２０の本体部２１と突起部２２との双方に収容された状態となる。
本実施形態では、サンプルボトル２０は、突起部２２を下方へ向けた姿勢でオイル測定装置１０に形成されたサンプルボトル収容部１１ａに収容される。そして、オイル測定装置１０は、サンプルボトル収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の本体部２１において、サンプルオイル２３の不純物測定を行い、サンプルボトル収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の突起部２２において、サンプルオイル２３の劣化測定を行う。
【００２３】
筐体１１内部には、図２に示すように、サンプルオイル中の不純物量を測定する不純物測定部１２と、サンプルオイルの吸光度を測定することでサンプルオイル自体の劣化度合（汚染度合）を測定する劣化測定部１３とが設けられている。
不純物測定部１２は、コイル１２１と、誘導電圧測定回路部１２２と、を備える。コイル１２１は、サンプルボトル収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の本体部２１に巻回されるように設置されている。つまり、サンプルボトル２０の本体部２１は、サンプルボトル収容部１１ａにおいて、コイル１２１の中空部分に設置される。
不純物測定部１２は、コイル１１２の中空部分にサンプルボトル２０の本体部２１を設置した状態で、誘導電圧測定回路部１２２によりコイル１２１に流れる電流量を変化させ、そのときに生じる誘導電圧を測定する電圧測定部である。不純物測定部１２は、測定した誘導電圧を誘導電圧測定情報として、不図示のデータ通信部を介して外部装置（外部記憶・演算処理機器）３０へ送信可能である。
【００２４】
コイル１２１のインダクタンスをＬ、コイル１２１を流れる電流をｉとしたとき、電流ｉの変化により、コイル１２１両端には（１）式で表される自己誘導起電力Ｖが生じる。
Ｖ＝−Ｌ・ｄｉ／ｄｔ  ………（１）
なお、インダクタンスＬは、（２）式により表される。
Ｌ＝Ａ（μＮ2Ｓ／ｌ）  ………（２）
ここで、Ａは長岡係数、μはコイル１２１の芯の透磁率、Ｎはコイル１２１の巻数、Ｓはコイル１２１の断面の面積、ｌはコイル１２１の巻線の長さである。
【００２５】
上記のように、サンプルボトル２０の本体部２１はコイル１２１の中空部に挿入されるため、サンプルボトル２０はコイル１２１の芯として機能する。そのため、サンプルボトル２０に収容されるサンプルオイル２３中の金属不純物（金属ナノパーティクル）の量が変化すると、コイル１２１の芯であるサンプルボトル２０の透磁率μも変化することになる。すなわち、自己誘導起電力Ｖの値（波形）は、サンプルオイル２３中の金属不純物の量に依存することになる。
したがって、不純物測定部１２は、コイル１２１に発生する誘導電圧を測定することで、サンプルオイル２３中の金属不純物量を測定することが可能となる。
【００２６】
図５は、誘導電圧測定回路部１２２の構成例を示す図である。
コイル１２１の一端には、抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端には、抵抗Ｒ２およびスイッチ１２２ａの並列回路の一端が接続される。当該並列回路の他端には外部の直流電源４０の負極が接続され、直流電源４０の正極にコイル１２１の他端が接続される。直流電源４０は、オイル測定装置１０の筐体１１外に設置され、外部から誘導電圧測定回路部１２２に電力を供給する。ただし、直流電源４０は、筐体１１内に設置されていてもよい。
【００２７】
スイッチ１２２ａのＯＮ／ＯＦＦ制御は、外部駆動信号を受けたリレー回路１２２ｂが行う。具体的には、オイル測定装置１０の不図示のデータ通信部が外部装置から外部駆動信号を受信し、受信した外部駆動信号をリレー回路１２２ｂに送出する。そして、リレー回路１２２ｂは、データ通信部から外部駆動信号を受信し、受信した外部駆動信号に従ってスイッチ１２２ａをＯＮ／ＯＦＦ制御する。
スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作により生じる電流変動に起因して発生するコイル１２１端子間の誘導電圧は、コイル１２１両端に接続された電圧計１２２ｃによって測定される。電圧計１２２ｃによる測定結果は、誘導電圧測定情報として外部装置３０に送信される。この誘導電圧測定情報は、サンプルオイル中の金属不純物の含有量に関する情報となる。
【００２８】
図２に戻り、劣化測定部１３は、測定用光源１３１と、受光センサ１３２と、を備える。測定用光源１３１および受光センサ１３２を駆動するための電源は、例えばバッテリーであり、筐体１１内に設置される。サンプルボトル収容部１１ａに収容されたサンプルボトル２０の突起部２２は、測定用光源１３１と受光センサ１３２との間の光路部（第１の光路部１３３ａと第２の光路部１３３ｂとの間）に配置される。
測定用光源１３１は、例えば、ＬＥＤもしくはＬＤにより構成されている。測定用光源１３１から放出された測定光Ｌ１は、第１の光路部１３３ａを通過して、光透過性材料からなるサンプルボトル２０の突起部２２内に収容されているサンプルオイルに照射される。そして、サンプルオイルを透過した光は、観測光Ｌ２として第２の光路部１３３ｂを通過して受光センサ１３２により観測される。ここで、受光センサ１３２は、例えばフォトディテクタである。なお、受光センサ１３２は、ＲＧＢカラーセンサ等であってもよい。
【００２９】
劣化測定部１３は、受光センサ１３２による測定結果を、光強度情報として、不図示のデータ通信部を介して外部装置３０に送信可能である。
一般に、潤滑オイルは、酸化等により劣化することで濁り、光が透過しにくくなる傾向がある。そのため、測定光強度に対する観測光強度の減衰率、すなわちサンプルオイルの吸光度を測定することにより、潤滑オイル自体の劣化度合を判定することが可能となる。つまり、劣化測定部１３は、サンプルオイルの光学特性として吸光特性を測定する光学特性測定部である。また、上記光強度情報は、サンプルオイルの劣化度合に関する情報となる。
【００３０】
ところで、サンプルボトル２０の表面や光路部１３３ａ、１３３ｂの壁面による反射光や散乱光、オイル測定装置１０内部での多重反射等により迷光が生じ、当該迷光が受光センサ１３２に入射すると、測定結果の誤差が大きくなってしまう。迷光の影響を小さくするためには、光路を長く設定したり、装置内部に新たに迷光抑制構造を形成したりすることも考えられるが、その場合、装置が複雑化、大型化してしまう。
そこで、本実施形態では、第１の光路部１３３ａおよび第２の光路部１３３ｂを、光を吸収する特性を有する顔料を含有する樹脂（顔料含有樹脂）により包囲することで、上記迷光の影響を小さくするようにしてもよい。ここで、上記樹脂は、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのシリコーン樹脂を採用することができる。また、上記顔料は、例えば、黒色顔料であるカーボンブラック等を採用することができる。
【００３１】
また、光路部１１３ａ、１１３ｂは、それぞれ空洞として構成してもよいし、測定光Ｌ１および観測光Ｌ２に対して透明な樹脂（例えば、シリコーン樹脂）が充填された構成であってもよい。
このような構成とすることにより、光路部１１３ａ、１１３ｂを包囲する顔料含有樹脂に入射した迷光は、当該顔料により吸収され、再び光路部１１３ａ、１１３ｂに戻ることはほとんどない。また、顔料含有樹脂から外部へ迷光が漏れることもない。そのため、迷光の複雑な多重反射もほとんど発生しない。したがって、光路を長く設定したり、新たに迷光抑制構造を形成したりする必要がなく、劣化測定用の光学系を含む装置を簡素化、小型化することが可能となる。
【００３２】
なお、光路部１１３ａ、１１３ｂを透明樹脂が充填された構成とする場合、光路部を構成する透明樹脂の材質と、顔料含有樹脂の材質とを同じにすることが好ましい。このような構成とすることにより、両樹脂が接触する界面における光の反射や散乱を抑制することができる。このようなシリコーン樹脂を用いたモノリシックな光学系の技術を、以下、ＳＯＴ（Silicone Optical Technologies）と呼称する。
ＳＯＴ構造を劣化測定用の光学系に採用することにより、光路部を空洞としたものと比較して、より精度の高い潤滑オイルの劣化測定が可能となる。なお、ＳＯＴ構造は、劣化測定用の光学系からなる劣化測定部１３のみに適用してもよいし、図２に示すように、オイル測定装置１０の筐体１１全体に適用し、顔料含有樹脂により筐体１１を構成してもよい。
【００３３】
また、サンプルオイルを透過する測定光Ｌ１の光路長が長い場合、潤滑オイルの劣化状態によっては、測定光Ｌ１がサンプルオイルを透過できず、観測光Ｌ２が受光センサ１３２に到達しないこともある。その場合、それ以上潤滑オイルが劣化しても劣化度合を判定することができない。よって、サンプルオイルを透過する測定光Ｌ１の光路長は、ある程度短い方が望ましい。
上記を踏まえ、本実施形態におけるサンプルボトル２０の本体部２１には、図６（ａ）に示すように、本体部２１の径よりも短い幅を有する中空突起部２２ａが、開口付き蓋部２２ｂによって固定されている。ここで、中空突起部２２ａは直方体形状である。このような構成の場合、図６（ｂ）に示すように、光Ｌが中空突起部２２ａを短手方向に透過する場合の光路長Ｄ１は、光Ｌが本体部２１を径方向に透過する場合の光路長Ｄ２よりも短くなる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、サンプルボトル２０は、中空突起部２２ａの短手方向に測定光Ｌ１が透過し、測定光Ｌ１の光路長が上記Ｄ１となるように、筐体１１に配置される。このように、サンプルオイルを透過する測定光Ｌ１の光路長を短くすることができるので、サンプルオイルを透過した観測光Ｌ２を適切に受光することができる。また、中空突起部２２ａを直方体形状とすることで、測定光Ｌ１の入射面と観測光Ｌ２の出射面とを平行な平面とすることができ、精度良く観測光Ｌ２を観測することが可能となる。
【００３５】
なお、光路長Ｄ１は、測定対象となる流体試料の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、流体試料が潤滑オイルである場合、本体部２１の直径に相当する光路長Ｄ２を３０ｍｍ、中空突起部２２ａの短手方向の長さに相当する光路長Ｄ１を２．５４ｍｍとした場合、劣化が進んだ潤滑オイルであっても、希釈等の前処理を必要とすることなく適切に劣化測定を行うことができた。つまり、光路長Ｄ１は、光路長Ｄ２の１／１０程度まで短くすることが好ましい。
【００３６】
また、中空突起部２２ａの形状は直方体形状に限定されるものではなく、例えば、図７（ａ）に示すように円柱形状の中空突起部２２ａ´とすることもできる。この場合、中空突起部２２ａ´は、中空突起部２２ａ´に対応した開口付き蓋部２２ｂ´によって本体部２１に固定される。開口付き蓋部２２ｂ´は、中空突起部２２ａ´の中空部材（円筒部材）が貫通可能な形状の開口部を有する。中空突起部２２ａ´および開口付き蓋部２２ｂ´の本体部２１への固定方法は、図３に示す固定方法と同様である。
この場合にも、図７（ｂ）に示すように、光Ｌが中空突起部２２ａ´を透過する場合の光路長Ｄ３は、光Ｌが本体部２１を透過する場合の光路長Ｄ２よりも短くなる。したがって、サンプルボトル２０を、測定光Ｌ１の光路長が上記Ｄ３となるように筐体１１に配置すれば、観測光Ｌ２を適切に観測することができる。
【００３７】
また、上記実施形態において、サンプルオイルを収容するサンプルボトルは、底部を有する円筒形状の本体部と、当該本体部の開口部に設けられた着脱可能な突起部と、を有する構成である場合について説明した。しかしながら、サンプルボトルは、例えば、図８（ａ）に示すように、本体部２４の一部に凹部２５が形成された構成とすることもできる。
ここで、本体部２４は、底部を有する円筒形状の一部に凹部２５が形成された構成を有する。図８（ａ）では、本体部２４の底部を上方に向けて配置した例を示している。本体部２４の底部に対向する面（図８（ａ）では下面）は開口部となっており、当該開口部には平らな蓋部２６が着脱可能に固定される。このような構成により、本体部２４の底部を下方に向けて配置すると、サンプルオイルは、凹部２５を含む本体部２４全体に収容された状態となる。
【００３８】
この場合、図８（ｂ）に示すように、光Ｌが凹部２５を透過する場合の光路長Ｄ４は、光Ｌが凹部２５以外の本体部２４を透過する場合の光路長Ｄ５よりも短くなる。したがって、この場合には、測定光Ｌ１が凹部２５を透過し、測定光Ｌ１の光路長が上記Ｄ４となるようにサンプルボトルを筐体１１に配置すればよい。そして、オイル測定装置１０は、凹部２５が形成されていない本体部２４において、サンプルオイルの不純物測定を行い、凹部２５において、サンプルオイルの劣化測定を行えばよい。この場合にも、適切にサンプルオイルの不純物測定および劣化測定を行うことができる。
また、図１および図２に示す蓋部１１ｃは、遮光機能を有する遮光用蓋部であってもよい。蓋部１１ｃが遮光用蓋部である場合、この遮光用蓋部によって外部からの光がサンプルボトル２０の本体部２１を透過して突起部２２に到達することを抑制することができる。そのため、精度良くサンプルオイルの劣化測定が可能となる。
【００３９】
次に、外部装置３０による潤滑オイルの分析処理について説明する。
外部装置３０は、オイル測定装置１０から送信された誘導電圧測定情報および光強度情報に基づいて、サンプルオイルを分析する。この外部装置３０は、例えば、携帯のタブレット端末やクラウドコンピュータ等によって構成することができる。
潤滑オイルの潤滑性能が損なわれる原因は、大きく大別すると、（１）潤滑オイルへの金属パーティクルのような不純物の混入、（２）酸化等による潤滑オイル自体の劣化の２点である。両者は、相乗的に潤滑オイルの潤滑性能を損ねるが、その要因としてどちらが主体的であるかによって、メンテナンスの必要項目が変わる。
【００４０】
例えば、潤滑オイルの潤滑性能の低下の要因として上記要因（１）が主体的である場合、大型機械の機構部の磨耗が進んでいることになる。そのため、この場合、メンテナンス時には、機構部品の点検を行う必要がある。一方、潤滑オイルの潤滑性能の低下の要因として上記要因（２）が主体的である場合、メンテナンス時には、潤滑オイルの交換を行う必要がある。
外部装置３０は、誘導電圧測定情報と光強度情報との相関関係を演算し、メンテナンスの要否、および将来的に必要となるメンテナンスの内容の予測を行う。
【００４１】
図９は、外部装置３０における相関関係の演算結果例を示す図である。図９において、横軸は、誘導電圧測定情報から演算されたサンプルオイルに含まれる不純物量を示す。また、縦軸は、サンプルオイルの劣化度合を示す光強度情報から演算された、観測光Ｌ２の暗さを示すものであり、例えば、吸光度として計算することができる。
不純物量には、許容不純物量の閾値ＴＨ１が設定されており、不純物量が閾値ＴＨ１以下である場合、外部装置３０は、当面のメンテナンスでは機構部品の点検（必要に応じて交換）は不要であると判断する。同様に、観測光Ｌ２の暗さには、許容暗さの閾値ＴＨ２が設定されており、観測光Ｌ２の暗さが閾値ＴＨ２以下である場合、外部装置３０は、当面のメンテナンスでは潤滑オイルの交換は不要であると判断する。
【００４２】
さらに、外部装置３０は、図９に示す相関関係により、将来的なメンテナンスの内容を予測する。例えば、相関関係がａ１である場合、外部装置３０は、当面のメンテナンスは不要であるが、潤滑オイル自体の劣化が不純物の混入量の増加よりも速いため、将来的なメンテナンスでは潤滑オイルの交換が必要となると予測する。一方、相関関係がａ２である場合、外部装置３０は、不純物の混入量の増加が潤滑オイル自体の劣化よりも速いため、将来的なメンテナンスでは機構部品の点検（必要に応じて交換）が必要となると予測する。
【００４３】
また、相関関係がｂ１である場合は、外部装置３０は、今回のメンテナンスで潤滑オイルの交換が必要であるが、機構部品の点検や交換まではしばらく時間があると判断する。さらに、相関関係がｃ１である場合は、外部装置３０は、今回のメンテナンスで機構部品の点検（必要に応じて交換）が必要であり、潤滑オイルの劣化もある程度進んでいるので、早めの潤滑オイルの交換が検討事項となると判断する。そして、相関関係がｄ１またはｄ２である場合は、外部装置３０は、今回のメンテナンスで潤滑オイルの交換および機構部品の点検（必要に応じて交換）の双方が必要であると判断する。
このように、外部装置３０は、オイル測定装置１０によって測定されたサンプルオイルの不純物測定結果と劣化測定結果とに基づいて、大型機械に使用されている潤滑オイルの状態を分析し、メンテナンスの時期やメンテナンスの必要項目を割り出すことができる。これらオイル測定装置１０と外部装置３０とによって、潤滑オイルの分析を行うオイル分析装置を構成することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態におけるオイル測定装置１０は、潤滑オイルに含有される金属不純物を測定する不純物測定部１２と、潤滑オイルの劣化度合を測定する劣化測定部１３とを、共通の筐体１１内に有する。そして、１つのサンプルボトル２０に、不純物測定を行う部分と劣化測定を行う部分とを形成し、１つのサンプルボトル２０に対して、両測定部がそれぞれの測定を行う。このように、オイル測定装置１０は、潤滑オイルの不純物測定と劣化測定とをほぼ同時に行うことができる構成となっている。
そして、オイル測定装置１０は、上記の両測定部により測定された、誘導電圧測定情報（金属不純物の含有量に関する情報）と光強度情報（劣化度合に関する情報）とを、データ通信部を介して外部装置３０に送信する。したがって、外部装置３０は、オイル測定装置１０が送信した誘導電圧測定情報および光強度情報をほぼ同時に受信することができ、比較的速やかに潤滑オイルの状態を分析することができる。
【００４５】
また、オイル測定装置１０は、主として不純物測定部１２と、劣化測定部１３と、測定結果を送信するデータ通信部と、バッテリー等の駆動源といったシンプルな構造を有し、データ演算は外部機器に依存することができる。さらに、劣化測定部１３の光学系構造としては、簡易な構成であるＳＯＴ構造を採用することも可能である。そのため、オイル測定装置１０は、携帯可能な小型計測器とすることができる。
このように、オイル測定装置１０は、携帯可能な小型計測器とすることができるので、大型機械が使用されている現場にて使用することが可能となる。つまり、大型機械が使用されている現場にて、比較的容易に潤滑オイルの不純物測定および劣化測定をほぼ同時に行うことができる。また、外部装置３０との連携により、潤滑オイルの不純物の混入度合や潤滑オイル自体の劣化度合の判定を現場にて行うことが可能となる。したがって、メンテナンスすべき項目のみならず、今後メンテナンスが必要となる項目の予測についても、大型機械が使用されている現場にて判断することが可能となる。
【００４６】
さらに、このような現場での測定および判定を１次判定として、更なる精密な測定が必要なサンプルオイルと、当該測定が不要なサンプルオイルとを分別することもできる。そして、更なる精密な測定が必要であると判別されたサンプルオイルのみを、大型機械が使用されている現場とは異なる分析拠点へ送るようにしてもよい。これにより、分析拠点での分析サンプルの分析件数を削減することが可能となる。
【００４７】
サンプルオイルを分析拠点へ送る際には、例えば、図１０に示すように、本体部２１から突起部２２を構成する中空突起部２２ａおよび開口付き蓋部２２ｂを取り外し、平らな蓋部５０を装着し直してもよい。本体部２１と蓋部５０とからなるボトルは、分析拠点への移送するサンプルを保管するサンプル保管ボトルとして使用することができる。
このように、現場での測定後、測定に用いたサンプルボトル２０内に収容されているサンプルオイルを、他のボトルに移し替えることなく、移送に適した形状のサンプル保管ボトルにて分析拠点へ移送することができる。これにより、サンプルオイルを、サンプルボトル２０から移送用のサンプル保管ボトルへ移し替える手間が削減されると共に、移し替え時の不所望な不純物の混入を回避することができる。
【００４８】
（実施例）
以下、不純物測定部１２の設計例、およびシミュレーション結果を示す。
発明者らは、コイル１２１を、外径３０ｍｍの遠沈管に、線径０．２ｍｍのエナメル線を５００ターン巻きつけて形成した。
上記（２）式に、
長岡係数Ａ＝１
コイルの巻数Ｎ＝５００
コイルの断面の面積Ｓ＝７．０７×１０-4［ｍ2］
コイルの巻線の長さｌ＝４７．１２［ｍ］
透磁率（空気）μ＝１．２５×１０-6［Ｈ／ｍ］
を代入すると、コイルの芯が空間のときのインダクタンスＬair＝４．６９［μＨ］を得る。
一方、透磁率（鉄）μ＝６．３×１０-3［Ｈ／ｍ］を代入すると、コイルの芯が鉄のときのインダクタンスＬiron＝２３６１３［μＨ］を得る。
コイル中に鉄粉が存在する場合、鉄粉量に応じて透磁率μは増加する。したがって、コイルのインダクタンスＬは、鉄粉量に応じてＬair（＝４．６９μＨ）からＬiron（＝２３６１３μＨ）まで増加し得る。
【００４９】
ここで、鉄粉が混入したオイルのインダクタンスＬ（ｏｉｌ＋ｉｒｏｎ）を以下のように定義する。なお、ここでは、遠沈管にオイルを充填しているときのインダクタンスＬoilをＬairと仮定する。
Ｌ（ｏｉｌ＋ｉｒｏｎ）
＝Ｌair＋Ｌair×（Ｌiron／Ｌair）×（コイル中の鉄粉の体積／コイル中のオイルの体積）
また、鉄粉が増加したときのインダクタンスの変化量を、Ｌ（ｏｉｌ＋ｉｒｏｎ）−Ｌairとする。
上記条件で鉄粉濃度に対するインダクタンスの変化量を計算した結果を、図１１に示す。図１１において、横軸は鉄粉濃度［ｐｐｍ］、縦軸はインダクタンスの変化量［ｎＨ］である。このように、鉄粉濃度とインダクタンスの変化量との関係は線形となる。
【００５０】
次に、上記コイルを図５に示す回路に用いて、誘導電圧を測定した。
ここで、直流電源電圧＝５Ｖ、抵抗Ｒ１＝１１０Ω、抵抗Ｒ２＝１００００００Ω、スイッチングタイム＝１ｍｓｅｃ、電流変化ｄｉ＝０．０４５Ａとした。この条件で鉄粉濃度に対する誘導電圧の変化量を計算した結果を、図１２に示す。図１２において、横軸は鉄粉濃度［ｐｐｍ］、縦軸は誘導電圧の変化量［μＨ］である。この図１２からも明らかなように、誘導電圧の変化量が測定できれば、コイル中の鉄粉濃度を算出することが可能である。
【００５１】
（変形例）
上記実施形態においては、図１および図２に示すように、サンプルボトル２０の突起部２２が下方を向くように、サンプルボトル２０を筐体１１の上面から筐体１１内に挿入する場合について説明したが、オイル測定装置１０の構成は上記に限定されない。例えば、図１３に示すように、サンプルボトル２０の突起部２２が上方を向くように、サンプルボトル２０を筐体１１の底面から筐体１１内に挿入するようにしてもよい。
この場合、劣化測定部１３は筐体１１の上部に、不純物測定部１２は筐体１１の下部に配置される。
【００５２】
サンプルオイルには、粒径が比較的大きい不純物が混入する場合がある。図１および図２に示すようにサンプルボトル２０の突起部２２を下方に向けて配置した場合、不純物は重力によりサンプルボトル２０の突起部２２側に移動し、測定用光源１３１からの測定光Ｌ１がこの不純物により遮光され、サンプルオイルの劣化具合が正確に測定できない場合がある。
したがって、図１および図２に示すように突起部２２を下方に向けて配置した場合、上記不具合を回避するためには、突起部２２の長さを比較的長くし、突起部２２内を透過する光の光路と、不純物が沈殿する突起部２２の先端部（下端部）との距離を大きくとる必要がある。しかしながら、この場合、突起部２２の長さを延長した分だけサンプルボトル２０が大きくなり、結果としてオイル測定装置１０の大型化に繋がる。
【００５３】
図１３に示すように、サンプルボトル２０を、サンプルボトル２０の突起部２２が上方を向くように配置した場合、サンプルオイルに混入した粒径が比較的大きい不純物は、サンプルボトル２０の本体部２１側に沈殿し、突起部２２側には存在しなくなる。したがって、劣化測定部１３において、測定用光源１３１からの測定光Ｌ１がこの不純物により遮光されるといった不具合を回避することができる。
なお、突起部２２を上方へ向けて配置したときに突起部２２内部にサンプルオイルが収容された状態とするために、サンプルボトル２０へのサンプルオイルの挿入口は、本体部２１の底部側（突起部２２が固定される側とは反対側）としてもよい。
また、図１３に示す構成例では、筐体１１の底面に蓋部１１ｃを装着しているが、オイル測定装置１０を平地に設置する場合は、オイル測定装置１０の底面からは光はほとんど入射しない。そのため、サンプルボトル２０を筐体１１内へ底面から挿入する場合には、サンプルボトル２０挿入後に筐体１１に装着する蓋部１１ｃは、必ずしも遮光用蓋部である必要はない。
【００５４】
また、上記実施形態においては、流体測定装置が大型機械の潤滑オイルを測定するオイル測定装置である場合について説明したが、測定対象は潤滑オイルに限定されるものではなく、例えば、海水であってもよい。海水には、硫黄やカドミウム、水銀等が含まれ得る。また、海水は、廃棄物等により汚染され得る。したがって、流体測定装置を海水測定装置として構成し、海水の不純物測定および汚染測定を行うようにしてもよい。
なお、測定対象が海水である場合、汚染測定時に海水を透過する測定光の光路長は、潤滑オイルを測定する場合よりも長くてよい。海水を透過する測定光の光路長がある程度長くても、測定光が透過できず観測光が得られないといったことはほとんどない。したがって、この場合、海水サンプルを収容するサンプルボトルには、必ずしも上述したような測定光の光路長を短くするための突起部（または凹部）を設ける必要はない。
【００５５】
また、上記実施形態においては、コイル１２１の中空部分にはサンプルボトル２０のみが挿入される場合について説明した。しかしながら、コイル１２１の中空部分には、サンプルボトル２０以外の部材、例えば電圧測定部１２や劣化測定部１３を構成する部材の一部が含まれていてもよい。この場合、コイル１２１の中空部分に含まれる部材の誘導電圧測定情報への影響を考慮して、潤滑オイルの不純物の混入度合を分析すればよい。
さらに、上記実施形態においては、劣化測定部１３において吸光光度法を用いて光学特性を測定する場合について説明したが、流体試料に含まれる不純物の種類によっては蛍光光度法を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…流体測定装置（オイル測定装置）、１１…筐体、１１ａ…サンプルボトル収容部、１２…不純物測定部（電圧測定部）、１２１…コイル、１２２…誘導電圧測定回路部、１３…劣化測定部（光学特性測定部）、１３１…測定用光源、１３２…受光センサ、１３３ａ…第１の光路部、１３３ｂ…第２の光路部、２０…サンプルボトル、２１…本体部、２２…突起部、２３…サンプルオイル、３０…外部記憶・演算処理機器（外部装置）、Ｌ１…測定光、Ｌ２…観測光
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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