(57)【要約】【課題】種々の状況で油の劣化を計測することができる油劣化センサを提供する。【解決手段】油を供給する供給路が形成された供給板と、供給路と連通した空間に設けられ、２重の渦巻形状が形成され、２重の渦巻形状の一方に磁石が設けられ、溝を通過する油の粘度に応じて振動特性が変化する貫通部を有し、供給路と連通した空間に設けられた計測チップと、計測チップの供給板と反対側に配置され、計測チップを通過した油を排出する排出板と、渦巻形状に形成された一対の電極及び電極に電流を印可し、形成される電界に基づいて油の誘電率を算出する算出部を有する誘電率検出部と、を有する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油を供給する供給路が形成された供給板と、
前記供給路と連通した空間に設けられ、２重の渦巻形状が形成され、２重の渦巻形状の一方に磁石が設けられ、前記溝を通過する油の粘度に応じて振動特性が変化する貫通部を有し、前記供給路と連通した空間に設けられた計測チップと、
前記計測チップの前記供給板と反対側に配置され、前記計測チップを通過した油を排出する排出板と、
前記渦巻形状に形成された一対の電極及び前記電極に電流を印可し、形成される電界に基づいて前記油の誘電率を算出する算出部を有する誘電率検出部と、を有することを特徴とする油劣化センサ。
【請求項２】
前記一対の電極は、２重の渦巻形状のそれぞれの渦巻に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の油劣化センサ。
【請求項３】
前記一対の電極は、２重の渦巻形状の一方の渦巻に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の油劣化センサ。
【請求項４】
前記一対の電極は、櫛歯形状であり、それぞれの突出部が交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の油劣化センサ。
【請求項５】
前記一対の電極は、２重の渦巻形状のそれぞれの渦巻の壁面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の油劣化センサ。
【請求項６】
前記供給板は、前記供給流路の流れる油の一部を前記計測チップ通過させずに前記排出板に排出する切欠きを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【請求項７】
前記計測チップを流れる油を加熱し、前記油の温度を調整する温度調整部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【請求項８】
前記温度調整部は、前記供給板と接して設置されていることを特徴とする請求項７に記載の油劣化センサ。
【請求項９】
前記排出板側で前記計測チップと対面して配置され、前記計測チップを振動させる電磁石と、
前記２重の渦巻形状の振動を計測する計測部と、を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【請求項１０】
前記計測チップは、第１計測チップであり、
前記排出板は、第１排出板であり、
前記電磁石は、第１電磁石であり、前記計測部は、第１計測部であり、
前記供給板の前記第１計測チップが配置されている側とは反対側の面の前記供給板と連通した空間に設けられ、２重の渦巻形状が形成され、２重の渦巻形状の一方に磁石が設けられ、前記溝を通過する油の粘度に応じて振動特性が変化する貫通部を有する第２計測チップと、
前記第２計測チップの前記供給板と反対側に配置され、前記計測チップを通過した油を排出する第２排出板と、
前記第２排出板側で前記第２計測チップと対面して配置され、前記第２計測チップを振動させる第２電磁石と、
前記２重の渦巻形状の振動を計測する第２計測部と、を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【請求項１１】
前記供給板は、前記供給路にオリフィスが形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【請求項１２】
前記供給板は、前記供給路が蛇行した流路となっていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の油劣化センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油の劣化を誘電率の変化を介して検出する油劣化センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油等の液体の状態を検出する装置として、電導度を計測するセンサがある。特許文献１には、オイル流路に互いに並行して設置された２枚の極板と、２枚の極板間に交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流計と、２枚の極板に交流電圧を印加したときの該極板間の電圧を計測する電圧計と、電流計および前記電圧計による計測結果に基づいてオイルの導電率および誘電率を求め、導電率および誘電率に基づきオイルの劣化を判断する処理手段とを備えるオイル劣化検出装置が記載されている。また、液体の状態を検出する装置としては、粘度を計測するセンサがある。特許文献１には、液体からの粘性応力を受ける構造体が二重渦巻き構造を有する粘度計であって、二重渦巻き構造の一方は固定され、二重渦巻き構造の他方は渦巻きの中心軸に平行な方向に可動とし、二重渦巻き構造の他方を、アクチュエータにより渦巻きの中心軸に平行な方向に移動させることで、可動する渦巻構造の運動がダンピングを受けて変化することを利用した粘度計が記載されている。また、特許文献３には、液体中で強制加振される振動体と、その強制振動体とわずかな間隙を介して設置されたもう一つの振動体である感力体を用いて、強制振動体の運動で生じた粘性応力で感力体が連動して変位するのを測定することで、間隙の液体の粘度を測定できる粘度計が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０５５０３５号公報
【特許文献２】特許第５４８３１１２号公報
【特許文献３】特許第５４８３１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の装置は、誘電率を計測することができる。しかしながら、液体の誘電率は、温度依存性があり、温度で大きく変動するため、測定環境の温度が変動したり、センサ周辺に温度分布が存在したりする場合には、特定の温度における誘電率を正確に測定することができない。そのため、センサタイプでない通常の誘電率計で、正確に誘電率を測定したい場合には、循環恒温水槽などを用いて温度を一定にした環境下で測定すべきであることが知られている。しかし、油を利用する機器の運転中に誘電率を計測するため、機器に直接、油劣化センサを設置する場合などのように、センサの設置環境は、誘電率の計測のために温度を一定に保つことができない状況が多い。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、種々の状況で油の劣化を計測することができる油劣化センサ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】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明は、油を供給する供給路が形成された供給板と、前記供給路と連通した空間に設けられ、２重の渦巻形状が形成され、２重の渦巻形状の一方に磁石が設けられ、前記溝を通過する油の粘度に応じて振動特性が変化する貫通部を有し、前記供給路と連通した空間に設けられた計測チップと、前記計測チップの前記供給板と反対側に配置され、前記計測チップを通過した油を排出する排出板と、前記渦巻形状に形成された一対の電極及び前記電極に電流を印可し、形成される電界に基づいて前記油の誘電率を算出する算出部を有する誘電率検出部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記一対の電極は、２重の渦巻形状のそれぞれの渦巻に形成されていることが好ましい。
【０００８】
また、前記一対の電極は、２重の渦巻形状の一方の渦巻に形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、前記一対の電極は、櫛歯形状であり、それぞれの突出部が交互に配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記一対の電極は、２重の渦巻形状のそれぞれの渦巻の壁面に形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記供給板は、前記供給流路の流れる油の一部を前記計測チップ通過させずに前記排出板に排出する切欠きを有することが好ましい。
【００１２】
また、前記計測チップを流れる油を加熱し、前記油の温度を調整する温度調整部を有することが好ましい。
【００１３】
また、前記温度調整部は、前記供給板と接して設置されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記排出板側で前記計測チップと対面して配置され、前記計測チップを振動させる電磁石と、前記２重の渦巻形状の振動を計測する計測部と、を有することが好ましい。
【００１５】
また、前記計測チップは、第１計測チップであり、前記排出板は、第１排出板であり、前記電磁石は、第１電磁石であり、前記計測部は、第１計測部であり、前記供給板の前記第１計測チップが配置されている側とは反対側の面の前記供給板と連通した空間に設けられ、２重の渦巻形状が形成され、２重の渦巻形状の一方に磁石が設けられ、前記溝を通過する油の粘度に応じて振動特性が変化する貫通部を有する第２計測チップと、前記第２計測チップの前記供給板と反対側に配置され、前記計測チップを通過した油を排出する第２排出板と、前記第２排出板側で前記第２計測チップと対面して配置され、前記第２計測チップを振動させる第２電磁石と、前記２重の渦巻形状の振動を計測する第２計測部と、を有することが好ましい。
【００１６】
また、前記供給板は、前記供給路にオリフィスが形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、連続的に油の状態を検出することが可能となり、種々の環境の油の状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態の油劣化センサを有する発電ユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態の油劣化センサの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の油劣化センサの概略構成を他の向きから示す斜視図である。
【図４】図４は、油劣化センサの概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は、供給板の概略構成を示す正面図である。
【図６】図６は、チップの概略構成を示す正面図である。
【図７】図７は、計測チップの概略構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、計測チップの概略構成を示す断面図である。
【図９】図９は、排出板の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、誘電率計測部の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、誘電率計測部の部分拡大図である。
【図１２】図１２は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大図である。
【図１３】図１３は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大図である。
【図１４】図１４は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大斜視図である。
【図１５】図１５は、他の実施形態の油劣化センサの概略構成を示す断面図である。
【図１６】図１６は、他の実施形態の油劣化センサの供給板の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２０】
図１は、本実施形態の油劣化センサを有する発電ユニットの概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、油劣化センサ（油劣化検出センサ）を発電ユニットの潤滑油の劣化（状態）の計測に用いる場合として説明するが、これに限定されない。油劣化センサは、種々の潤滑油、作動油の状態、具体的には、誘電率、導電率及び粘度の計測に用いることがきる。
【００２１】
本実施形態の発電ユニット１０は、エンジン本体１２と、過給機１４と、発電機１６と、潤滑油供給ユニット１８と、を有する。エンジン本体１２は、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等、燃料を燃焼し、回転軸を回転させる。過給機１４は、エンジン本体１２から排出されるエネルギーによりタービンが回転し、タービンと一体で回転するコンプレッサで、空気を圧縮して、エンジン本体１２に供給する。発電機１６は、エンジン本体１２に連結され、エンジン本体１２により回転されることで、発電する。
【００２２】
潤滑油供給ユニット１８は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に潤滑湯を供給し、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６から排出された潤滑油を回収する。潤滑油供給ユニット１８は、潤滑油タンク２０と、潤滑油ライン２２と、ポンプ２４と、冷却器２６と、フィルタ２８と、逆洗こし器３０と、バイパス配管３２と、三方弁３４と、循環ポンプ３６と、フィルタ３８と、循環ライン４０と、第１センサユニット５０と、第２センサユニット５２と、を有する。
【００２３】
潤滑油タンク２０は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６から排出される潤滑油を貯留する。潤滑油ライン２２は、潤滑油タンク２０と、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６と、を接続し、潤滑油タンク２０の油をエンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給し、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６の潤滑油を潤滑油タンク２０に排出する。ポンプ２４は、潤滑油ライン２２に配置され、潤滑油タンク２０の潤滑油をエンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給する。潤滑油供給ユニット１８は、潤滑油を冷却器２６で冷却し、フィルタ２８で異物を除去しつつ、ポンプ２４で送ることで、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に潤滑油を供給する。
【００２４】
冷却器２６は、潤滑油ライン２２のポンプ２４の下流側に配置されている。冷却器２６は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油を冷却する。フィルタ（主こし器）２８は、潤滑油ライン２２の冷却器２６の下流側に配置されている。フィルタ２８は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油に含まれる異物を除去する。フィルタ２８を通過した潤滑油は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給される。フィルタ２８は、除去した異物を逆洗で除去する。逆洗こし器３０は、フィルタ２８の逆洗時に排出される潤滑油が供給される。逆洗こし器３０は、フィルタ２８の逆洗時に排出される潤滑油から異物を除去し、異物を除去した潤滑油を潤滑油タンク２０に排出する。
【００２５】
バイパス配管３２は、冷却器２６をバイパスする配管である。三方弁３４は、冷却器２６を通過するラインと、バイパス配管３２と、フィルタ２８とを接続する弁である。三方弁３４が、冷却器２６を通過するラインとフィルタ２８を接続した状態と、バイパス配管３２とフィルタ２８とを接続した状態を切り替えることで、潤滑油が冷却器２６を通過するか否かを切り替えることで、潤滑油の温度を制御する。また、三方弁３４は、冷却器２６を通過するラインとバイパス配管３２の両方がフィルタ２８を接続した状態とし、それぞれの開度を調整することで、冷却器２６を通過する潤滑油の流量とバイパス配管３２を通過する潤滑油の流量との割合を調整することができる。三方弁３４は、冷却器２６を通過する潤滑油の流量とバイパス配管３２を通過する潤滑油の流量との割合を調整することで、潤滑油の温度を制御する。
【００２６】
第１センサユニット（油劣化センサ、センサユニット）５０は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油の劣化状態、具体的には、粘度を検出する。第１センサユニット５０は、油劣化センサ６０と、センサライン６２と、バルブ６４と、を有する。油劣化センサ６０は、潤滑油の粘度を検出する。油劣化センサ６０については、後述する。センサライン６２は、一方の端部が循環ライン２２のフィルタ２８の下流となる位置に接続され、他方の端部が逆洗こし器３０に接続されている。センサライン６２は、フィルタ２８を通過した潤滑油の一部が流入し、油劣化センサ６０を通過させた後、逆洗こし器３０に排出する。バルブ６４は、センサライン６２に配置され、開閉を切り替えることで、油劣化センサ６０に潤滑油を供給するか否かを切り替える。また、バルブ６４は、開度を調整することで、油劣化センサ６０に供給する潤滑油の流量を調整する流量調整弁の機能も備えている。
【００２７】
第２センサユニット（油劣化センサ、センサユニット）５２は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油の劣化状態、具体的には、粘度を検出する。第２センサユニット５２は、油劣化センサ７０と、センサライン７２と、バルブ７６と、を有する。油劣化センサ７０は、油劣化センサ６０と同様に潤滑油の粘度を検出する。センサライン７２は、一方の端部がフィルタ２８に接続され、他方の端部が逆洗こし器３０に接続されている。センサライン７２は、フィルタ２８の潤滑油が流入し、油劣化センサ７０を通過させた後、逆洗こし器３０に排出する。バルブ７６は、センサライン６２に配置され、開閉を切り替えることで、油劣化センサ７０に潤滑油を供給するか否かを切り替える。また、バルブ７６は、開度を調整することで、油劣化センサ７０に供給する潤滑油の流量を調整する流量調整弁の機能も備えている。
【００２８】
第１センサユニット５０、第２センサユニット５２は、潤滑油の圧力差で、フィルタ２８から逆洗こし器３０に向けて潤滑油が流れ、ポンプ等の駆動力を設けずに油劣化センサ６０に潤滑油を供給することができる。本実施形態では、第１センサユニット５０、第２センサユニット５２を配置したが、いずれか一方のみを配置してもよい。また、センサユニットの配置位置はこれに限定されない。
【００２９】
次に、図２から図１１を用いて、油劣化センサ６０、７０について説明する。油劣化センサ６０と油劣化センサ７０は、配置位置を除いて基本的な構成は同じなので、以下代表して油劣化センサ６０について説明する。図２は、本実施形態の油劣化センサの概略構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態の油劣化センサの概略構成を他の向きから示す斜視図である。図４は、油劣化センサの概略構成を示す断面図である。図５は、供給板の概略構成を示す正面図である。図６は、チップの概略構成を示す正面図である。図７は、計測チップの概略構成を示す斜視図である。図８は、計測チップの概略構成を示す断面図である。図９は、排出板の概略構成を示す斜視図である。図１０は、誘電率計測部の概略構成を示す斜視図である。図１１は、誘電率計測部の部分拡大図である。
【００３０】
油劣化センサ６０は、流入する潤滑油の粘度を計測する。油劣化センサ６０は、供給板１０２と、計測チップ１０４と、排出板１０６と、シール材１０８と、蓋１１０と、シール材１１２と、ヒータ（温度調整部）１１４、１１６と、計測制御部１１７と、を有する。油劣化センサ６０は、一方から他方に向けて、ヒータ１１４、蓋１１０、シール材１１２、供給板１０２、計測チップ１０４、シール板１０８、排出板１０６、ヒータ１１６の順で積層されている。
【００３１】
供給板１０２は、板状の部材であり、センサライン６２と接続し、測定対象の潤滑油を計測チップ１０４に供給する。供給板１０２は、供給路１１８と、開口１２０と、切欠き１２２が形成されている。供給路１１８は、測定対象の潤滑油が流れる流路であり、一方の端部がセンサライン６２と接続し、他方の端部が開口１２０と接続する。供給路１１８は、直線部１６０と、屈曲部１６２と、を有する。直線部１６０は、一方がセンサライン６２と連結し、他方が屈曲部１６２と連結している。屈曲部１６２は、一方が直線部１６０と連結し、他方が開口１２０と連結している。屈曲部１６２は、折れ曲がった流路であり、毛細管現象で潤滑油を開口１２０に案内する。直線部１６０と屈曲部１６２は、供給板１０６のシール材１１２側の面に形成されている。つまり、供給路１１８は、供給板１０２の断面の一部に形成される溝であり、計測チップ１０４側まで貫通していない。開口１２０は、供給板１０２に形成された貫通穴であり、計測チップ１０４と対面している。切欠き１２２は、開口１２０の供給路１１８とは反対側の部分に形成されている。切欠き１２２は、一部が計測チップ１０４と対面しない位置に形成されている。
【００３２】
計測チップ１０４は、供給板１０２と、シール材１０８とに挟まれて配置されている。計測チップ１０４は、供給板１０２の開口１２０に供給された潤滑油が流入し通過する貫通部１３０が形成されている。貫通部１３０は、渦巻き状の溝で形成されている。貫通部１３０は、潤滑油が通過する隙間が２重渦巻きとなる第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４とが形成されている。第１渦巻部１３２の線分は、第２渦巻部１３４の線分に挟まれている。貫通部１３０の断面は、第１渦巻部１３２の線分と第２渦巻部１３４の線分とが交互に形成されている。貫通部１３０は、第１渦巻部１３２と、第２渦巻部１３４との間に潤滑油が流入し、充填される。貫通部１３０は、流入した潤滑油の粘度により、第１渦巻部１３２に対する第２渦巻部１３４の振動特性が変化する。
【００３３】
また、計測チップ１０４は、磁石１３５と、計測部１３６と、が設けられている。磁石１３５は、第１渦巻部１３２に配置されている。本実施形態では、磁石１３５は、第１渦巻部１３２の先端、つまり、渦巻きの中心近傍に配置されている。磁石１３５は、後述する電磁石１４０に対応して配置されている。磁石１３５は、接着剤等で、第１渦巻部１３２に固定されている。磁石１３５は、電磁石１４０の磁石１３５と対面している面の極が周期的にＳ極とＮ極に切り替わることで、電磁石１４０との間で作用する力の方向が切り替わる。第１渦巻き部１３２は、接続されている磁石１３５に作用する力の方向が周期的に切り換わることにより、計測チップ１０４のチップ面に対して垂直に、つまり中央付近が垂直に持ち上げられるタケノコばねのような変形をして、振動する。
【００３４】
計測部１３６は、第１渦巻部１３２及び第２渦巻部１３４の移動または変形を検出し、第１渦巻部１３２及び第２渦巻部１３４の振動を検出する。計測部１３６は、第１ひずみゲージ１３７と、第２ひずみゲージ１３８と、計測制御部１１７の制御機能の一部と、を含む。なお、図７では、第１ひずみゲージ１３７と、第２ひずみゲージ１３８と、模式的に示している。第１ひずみゲージ１３７は、第１渦巻部１３２に配置され、第１渦巻部１３２のひずみを検出する。第２ひずみゲージ１３８は、第２渦巻部１３４に配置され、第２渦巻部１３４のひずみを検出する。計測制御部１１７は、計測部１３６で検出したひずみに基づいて、第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４との振動を算出する。計測制御部１１７は、算出した振動の振幅比に基づいて、貫通部１３０を通過する潤滑油の粘度を算出する。
【００３５】
排出板１０６は、供給板１０２及び計測チップ１０４から流入する潤滑油をセンサライン６２に排出する。排出板１０６は、電磁石１４０と、開口１４２と、切欠き１４４と、排出路１４６と、を有する。
【００３６】
電磁石１４０は、磁石１３５に引力、斥力を作用させ、計測チップ１０４の貫通部１３０の第１渦巻部１３２を振動させる。電磁石１４０は、鉄心１５０と、電磁石コイル１５２と、を有する。鉄心１５０は、磁性体の棒状の部材であり、電磁石コイル１５２に挿入されている部分と、磁石１３５と対面する部分を有する。鉄心１５０は、電磁石コイル１５２で形成される電界により、磁石１３５と対面する部分が磁場を形成する。電磁石コイル１５２は、電流が流れることで、鉄心１５０の磁石１３５と対面する部分に磁場を形成する。電磁石コイル１５２は、交流電流が印加されることで、鉄心１５０の磁石１３５と対面する面の磁極（Ｓ極、Ｎ極）と磁力を周期的に変化させる。
【００３７】
開口１４２は、開口１２０と対面する位置に形成されている。開口１４２は、開口１２０から計測チップ１０４に供給され、貫通部１３０を通過した潤滑油が流入する。切欠き１４４は、切欠き１２２と対面する位置に形成されている。切欠き１４４は、切欠き１２２から排出される潤滑油が流入する。切欠き１４４には、貫通部１３０を通過していない潤滑油が流入する。排出路１４６は、開口１４２、切欠き１４４と接続され、センサライン６２と接続されている。排出路１４６は、開口１４２、切欠き１４４に流入した潤滑油をセンサライン６２に排出する。
【００３８】
シール材１０８は、計測チップ１０４及び供給板１０２と、排出板１０６と、の間に配置されている。シール板１０８は、開口１２０及び切欠き１２２と同様の開口１７０及び切欠き１７２が形成されている。シール板１０８は、計測チップ１０４及び供給板１０２と、排出板１０６と、の間の潤滑油が流れる経路の周囲をシールする。
【００３９】
蓋１１０は、供給板１０２の計測チップ１０４とは反対側に配置されている。蓋１１０は、供給板１０２の供給路１１８側の面を閉じている。シール材１１２は、供給板１０２と蓋１１０との間をシールする。つまり、シール材１１２は、供給路１１８と開口１２０と切欠き１２２から潤滑油が漏れることを抑制する。
【００４０】
ヒータ１１４は、蓋１１０に接して配置され、蓋１１０を加熱することで、計測チップ１３０に流入する潤滑油の温度を制御する。ヒータ１１６は、供給板１０２に接して配置され、供給板１０２を加熱し、計測チップ１３０を加熱して、計測チップ１３０内の潤滑油の温度を制御する。
【００４１】
計測制御部１１７は、電磁石１４０の電磁石コイル１５２に印加する電流を制御する。また、計測制御部１１７は、計測部１３６で検出される第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４のひずみの変化に基づいて、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４の振動、振幅を算出する。計測制御部１１７は、検出した貫通部１３０の第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４との振幅比に基づいて、潤滑油の粘度を算出する。
【００４２】
誘電率計測部２００は、図２、図４、図１０及び図１１に示すように、第１電極２０２と、第２電極２０４と、演算処理部２０６と、を有する。第１電極２０２と第２電極２０４とは、計測チップ１０４の電磁石１４０側とは反対側の面、つまり、本実施形態では、供給板１０２側に形成されている。第１電極２０２は、第１渦巻部１３２上に形成されている。第２電極２０４は、第２渦巻部１３４上の形成されている。つまり、第１電極２０２、第２電極２０４は、２重渦巻き状に形成されている。貫通部１３０は、第１渦巻部１３２の一方の面にひずみセンサ１３７が配置され、他方の面に第１電極２０２が配置されている。貫通部１３０は、第２渦巻部１３４の一方の面にひずみセンサ１３８が配置され、他方の面に第２電極２０４が配置されている。第１電極２０２は、端子２１０で演算処理部２０６と接続している。第２電極２０４は、端子２１２で演算処理部２０６と接続している。第１電極２０２と、第２電極２０４は、２重渦巻き形状であり、第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４との間隔と同じ間隔があいた状態で、並行に配置される。また、第１電極２０２と、第２電極２０４は、潤滑油が充填した領域に配置される。
【００４３】
演算処理部２０６は、第１電極２０２と、第２電極２０４とに接続されている。演算処理部２０６は、第１電極２０２と、第２電極２０４とに交流電圧を印加する交流電源と、交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流計と、交流電圧を印加したときの第１電極２０２、第２電極２０４の間の電圧を計測する電圧計と、電流計および電圧計による計測結果に基づいて潤滑油の導電率および誘電率を求める演算部を有する。また、演算処理部２０６は、該導電率および該誘電率に基づき潤滑油の劣化を判断してもよい。交流電源としては、正弦波の交流電圧を出力するもので、周波数を可変設定できるものを用いることができる。また、電流計および電圧計は、例えば、それぞれ電流および電圧の瞬時値を出力できる形態のもの用いることができる。
【００４４】
誘電率計測部２００は、潤滑油の等価電気モデルとして、抵抗Ｒ（Ｒは構造体の抵抗値）および静電容量Ｃ（極板間に介在するオイルの静電容量値）による並列回路を仮定する。
【００４５】
交流電源により印加される電圧をＶとし、該電圧Ｖの周波数をωとし、流れる電流をＩ、抵抗Ｒを流れる電流をＩ１、静電容量Ｃを流れる電流をＩ２とするとき、回路方程式は、次式で示される。
【００４６】
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２        ・・・（１）
Ｖ＝Ｒ・Ｉ１                ・・・（２）
Ｖ＝（１／ｊωＣ）・Ｉ２      ・・・（３）
【００４７】
よって、式（１）から式（３）より、並列回路の複素インピーダンスＺは次式で求められる。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｖ／（（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）・Ｖ）＝１／（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）
・・・（４）
【００４８】
ここで、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚを、複素平面上にプロットすると図２（ｃ）に示す如くなる。同図において、横軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部Ｒｅ［１／Ｚ］であり、縦軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの虚部Ｉｍ［１／Ｚ］である。また、中心からプロットした点までの直線距離が複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの大きさ１／｜Ｚ｜であり、θは複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの偏角である。
【００４９】
計測により得られた複素インピーダンスＺについて、その逆数１／Ｚの実部が抵抗成分（１／Ｒ）に、逆数１／Ｚの虚部が容量成分（ωＣ）に対応するため、抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃが求まる。さらに、第１電極２０２と、第２電極２０４および極板間に介在する潤滑油について、第１電極２０２と、第２電極２０４の間隔ｄおよび平面の面積Ｓが一定で既知であるため、得られた抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃから、それぞれ潤滑油の導電率σおよび誘電率εを求めることができる。
【００５０】
また、演算処理部２０６は、電流の実効値と電圧の実効値とを比較して複素インピーダンスＺの絶対値（｜Ｚ｜＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜）を求め、電流と電圧との位相差θを算出する。演算処理部２０６は、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から抵抗値Ｒ（Ｒ＝｜Ｚ｜／ｃｏｓθ）を求め、静電容量値算出部４４では、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から静電容量値Ｃ（Ｃ＝ｓｉｎθ／（ω・｜Ｚ｜））を求める。
【００５１】
演算処理部２０６は、抵抗値Ｒからオイル１０の導電率σ（σ＝ｄ／Ｒ・Ｓ）を求め、静電容量値Ｃから潤滑油の誘電率ε（ε＝Ｃ・ｄ／Ｓ）を求める。
また、誘電率計測部２００は、２枚の電極に印加する交流電圧の周波数を変化させて計測を行うことが望ましい。一般に、印加する交流電圧の周波数が相対的に低い場合には、誘電率変化の影響に起因する信号変化は低減され、逆に、周波数が相対的に高い場合には、誘電率変化の影響に起因する信号変化は増加する傾向にある。すなわち、交流電圧の周波数を可変とすることで、導電率σおよび誘電率εの感度調節を行うことが可能となる。
【００５２】
センサユニット５０は、以上のような構造である。次に、センサユニット５０の計測動作に説明する。まず、センサユニット５０は、循環油供給ユニット１８の一部に配置され、潤滑油の粘度を検出することで、潤滑油の状態（劣化状態）を検出する。センサユニット５０は、バルブ６２を開くことで、センサライン６２に潤滑油が流入し、センサライン６２の潤滑油が供給板１０６の供給路１１８を通過して開口１２０に到達する。
【００５３】
センサユニット５０は、開口に到達した潤滑油の一部が計測チップ１０４に流入し、貫通部１３０の第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４との間に流入する。また、センサユニット５０は、開口に到達した潤滑油の一部が計測チップ１０４に流入せずに、切欠き１２２、切欠き１４４を通過する。センサユニット５０は、計測チップ１０４に流入した潤滑油及び切り欠き１２２、１４４を通過した潤滑油が排出路１４６からセンサライン６２に排出され、逆洗こし器３０に排出される。
【００５４】
センサユニット５０は、誘電率計測部２００で、センサユニット５０に供給された潤滑油の誘電率、電導率を計測する。
【００５５】
また、センサユニット５０は、潤滑油が流入している状態の計測チップ１０４の第１渦巻き部１３２を電磁石１４０で振動させる。具体的には、電磁石コイル１５２に交流電流を印加し、鉄心１５０で、磁石１３５の周囲に周期的に変化する磁場を形成することで、第１渦巻部１３２の渦巻きに直交する方向において、力の大きさと方向が周期的に変化する力を磁石１３５に対して加える。これにより、磁石１３２が固定された第１渦巻部１３２は、第１渦巻部１３２の渦巻きに直交する方向に振動する。
【００５６】
センサユニット５０は、第１渦巻部１３２が振動すると、第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４との間に充填された潤滑油がずり流動を発生させ、第２渦巻部１３４に対して粘性力として伝達し、第２渦巻部１３４を第１渦巻部１３２に追随して振動する。
【００５７】
計測部１３６は、第１ひずみゲージ１３７で第１渦巻部１３２の振動を検出し、第２ひずみゲージ１３８で第２渦巻部１３４の振動を検出する。ここで、第２渦巻部１３４の振動は、潤滑油の粘性によって変化する。具体的には、センサユニット５０は、潤滑油の粘度が高いほど、第２渦巻部１３４に作用する粘性力が大きくなり、第２渦巻部１３４の振動が大きくなる。センサユニット５０は、粘度と振幅の関係に基づいて、計測部１３６で検出した第１渦巻き部１３２の振幅に対する第２渦巻部１３４の振幅、つまり振幅比から、潤滑油の粘度を算出する。
【００５８】
また、センサユニット５０は、ヒータ１１４、１１６で計測チップ１０４を流れる潤滑油の温度を制御する。センサユニット５０は、潤滑油の温度を検出する温度センサを備え、温度センサの検出結果に基づいて、ヒータ１１４、１１６を制御してもよい。また、センサユニット５０は、温度を検出せずに、ヒータ１１４、１１６を一定温度とすることで、潤滑油の温度を制御してもよい。
【００５９】
センサユニット５０、５２は、以上のように、センサライン６２、７２を設け、潤滑油を循環させる構造とすることで、測定対象の潤滑油の状態を連続してつまりオンラインで計測することができる。具体的には、センサユニット５０、５２は、潤滑油が流通する２重渦巻きが形成された貫通部１３０に第１電極２０２と第２電極２０４を設けることで、測定領域に循環する潤滑油の誘電率を計測することができる。また、センサユニット５０、５２は、電磁石１４０で第１渦巻部１３２を振動させながら計測チップ１０４の振幅比を計測することで、測定対象の潤滑油の粘度も計測することができる。これにより、センサユニット５０は、潤滑油の電導度と誘電率と粘度を検出することができる。また、計測チップ１０４は、一方の面が電磁石１４０と対面する構造とすることで、粘度を計測できるため、粘度の計測に使用しない部分に第１電極２０２と第２電極２０４を設けることで、電導度と誘電率を計測することができる。また、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４の変形は微小な変形であるので、第１電極２０２と第２電極２０４に形成される電界への影響は小さく、計測精度は高く維持できる。
【００６０】
また、センサユニット５０、５２は、ヒータ１１４、１１６等の温度制御部を備え、温度制御部を用いて、温度を制御しつつ、計測を行うことで、連続に計測を行った場合でも測定環境の変化を抑制することがで、計測精度を高くすることができる。なお、ヒータ１１４、１１６は、両方設ける必要はなく、一方のみでもよい。温度制御部としては、供給板１０２と接するヒータ１１４を設けることが好ましい。なお、測定条件としては、流量２０ｍｌ／ｍｉｎ以上１００ｍｌ／ｍｉｎ以下、温度４０℃以上７０℃以下が例示される。流量は、１００ｍｌ／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００６１】
また、センサユニット５０、５２は、フィルタ２８よりも下流側の潤滑油ライン２２と接続し、フィルタ２８を通過した潤滑油を計測することで、センサユニット５０、５２に異物が混入することを抑制でき、計測チップ１０４等が詰まることを抑制することができる。また、センサユニット５０、５２は、潤滑油の流入側の接続部と排出側の接続部とを、圧力差がある位置に接続することで、循環ライン２２の圧力差を利用して、潤滑油を流すことができ、動力が不要となり、装置構成を簡単にすることができる。
【００６２】
また、センサユニット５０、５２は、開口１２０、１４２と接続し、計測チップ１０４と一部が重ならない切欠き１２２、１４４を設けることで、供給板１０２に供給される潤滑油の一部を、計測チップ１０４を通過させずに流すことできる。これにより、センサユニット５０、５２で潤滑油を安定して流すことができる。また、貫通部１３０に過剰な潤滑油が供給され、潤滑油の流れにより、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４の振幅が変化することを抑制でき、計測精度を高くすることができる。また、潤滑油に気泡が混入した場合に、より流れやすい切欠きに気泡を流すことができ、計測チップ１０４に気泡が混入することを抑制できる。
【００６３】
また、センサユニット５０、５２は、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４のそれぞれに第１電極２０２、第２電極２０４を設けることで、製造を簡単にすることができる。例えば、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４を加工する前に、板状の金属層を形成し、その後、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４を加工することで、第１電極２０２、第２電極２０４を形成することができる。
【００６４】
ここで、第１電極２０２、第２電極２０４を形成する位置は、第１渦巻部１３２、第２渦巻部１３４の種々の位置とすることができる。図１２は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大図である。図１２に示す誘電率検出部２００ａは、第１電極２０２ａ、第２電極２０４ａが、いずれも第１渦巻部１３２に形成されている。
【００６５】
このように、第１電極２０２ａ、第２電極２０４ａを、１つの渦巻部１３２に形成することで、電極の間隔を短くすることができ、キャパシタンスをより大きくすることができる。これにより、演算処理部２０６での検出値の感度をより高くすることができ、計測制度をより高くすることができる。
【００６６】
図１３は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大図である。図１３に示す誘電率検出部２００ｂは、第１電極２０２ｂ、第２電極２０４ｂが、いずれも第１渦巻部１３２に形成されている。さらに、第１電極２０２ｂ、第２電極２０４ｂは、対面している面が櫛歯形状となり、突出部が交互に配置されている。
【００６７】
このように、第１電極２０２ｂ、第２電極２０４ｂを、１つの渦巻部１３２に形成し、櫛歯形状とすることで、電極の間隔を短くすることができ、かつ、対面する電極の距離を長くすることができる。これにより、キャパシタンスをより大きくすることができ、演算処理部２０６での検出値の感度をより高くすることができ、計測制度をより高くすることができる。
【００６８】
図１４は、他の誘電率計測部の概略構成を示す部分拡大斜視図である。図１４に示す検出部２００ｃは、第１電極２０２ｃ、第２電極２０４ｃが、第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４の対面する面、つまり溝に形成されている。
【００６９】
このように、第１電極２０２ｃ、第２電極２０４ｃを、第１渦巻部１３２と第２渦巻部１３４の対面する面、つまり溝を形成する側面に形成とすることで、対面する電極の距離を長くすることができる。これにより、キャパシタンスをより大きくすることができ、演算処理部２０６での検出値の感度をより高くすることができ、計測制度をより高くすることができる。また、第１電極２０２ｃ、第２電極２０４ｃは、対面している面が櫛歯形状となり、突出部が交互に配置されている。
【００７０】
図１５は、他の実施形態の油劣化センサの概略構成を示す断面図である。図１５に示すセンサユニット（油劣化センサ）５０ａは、供給板１０２に対して、計測チップ１０４を対称に２つ配置し、２か所で潤滑油の状態を計測することができる構造である。センサユニット５０ａは、供給板１０２と、第１検出部１８０と第２検出部１８２と、を有する。供給板１０２は、板の内部に供給路１１８が形成されている。
【００７１】
第１検出部１８０は、計測チップ１０４ａと、排出板１０６ａと、シール板１０８ａと、ヒータ１１６ａと、第１磁石１３５ａと、第１計測部１３６ａと、第１電磁石１４０ａと、第１誘電率計測部２００ａと、を有する。図１５では、第１計測部１３６ａのひずみゲージの模式的な図示と、第１誘電率計測部２００ａの電極の図示は省略している。第１計測部１８０は、供給板１０２の一方の面に計測チップ１０４ａ、シール板１０８ａ、排出板１０６ａ、ヒータ１１６ａの順で積層されている。排出板１０６ａは、鉄心１５０ａと電磁石コイル１５２ａとを有する。計測チップ１０４ａには、貫通部１３０ａが設けられている。各部の構造は、上述したセンタユニット５０と同様である。
【００７２】
第２検出部１８２は、計測チップ１０４ｂと、排出板１０６ｂと、シール板１０８ｂと、ヒータ１１６ｂと、第２磁石１３５ｂと、第２計測部１３６ｂと、第２電磁石１４０ｂと、第２誘電率計測部２００ｂと、を有する。図１５では、第２計測部１３６ｂのひずみゲージの模式的な図示と、第２誘電率計測部２００ｂの電極の図示は省略している。第１計測部１８０は、供給板１０２の一方の面に計測チップ１０４ｂ、シール板１０８ｂ、排出板１０６ｂ、ヒータ１１６ｂの順で積層されている。計測チップ１０４ｂには、貫通部１３０ｂが設けられている。排出板１０６ｂは、鉄心１５０ｂと電磁石コイル１５２ｂとを有する。各部の構造は、上述したセンタユニット５０と同様である。
【００７３】
センサユニット５０ａは、供給板１０２の供給路１１８から供給された潤滑油を第１検出部１８０、第２検出部１８２の両方に供給する。第１検出部１８０、第２検出部１８２は、流入した潤滑油の粘度と誘電率を計測する。
【００７４】
このように、センサユニット５０ａは、１つのセンサユニット５０ａで２つの計測値を算出することができる。センサユニット５０ａは、粘度と誘電率について、同様の特性の計測チップを用いることで２つの検出値を比較することができ、粘度と誘電率の計測精度を高くすることができる。また、センサユニット５０ａは、粘度について異なる特性の計測チップを用いることで２つのセンサで異なる範囲の粘度を計測することが可能となり、高い分解能で広い範囲の計測を行うことが可能となる。
【００７５】
図１６は、他の実施形態の油劣化センサの供給板の概略構成を示す断面図である。図１６に示す供給板１０２ａは、センサライン６２との接続部１９０を有する、接続部１９０は、内部に流路が形成されたネジである。接続部１９０は、内部にオリフィスが形成されている。また、供給路は、直線部と開口１２０との間に、拡幅部１９４が設けられている。拡幅部１９４は、円形の開口１２０の径と同じ幅の流路であり、開口１２０の直線部側の半円部分と接している。拡幅部１９４は、供給路１０６と同様に溝であり、供給板１０２ａを貫通していない。拡幅部１９４には、突起部１９６が形成されている。突起部１９６は、直線部の延長線と重なる位置に配置されている。突起部１９６は、供給路１０６内に配置され、供給板１０２ａよりも突出していない突起である。突起部１９６は、例えば、供給路１０６を形成する際に、突起部１９６を切削しないことで形成することができる。なお、突起部１９６の形状は特に限定されず、供給路の直線部側の面が平面でも曲面でもよい。
【００７６】
供給板１０２ａは、オリフィス１９２を備えることで、供給路１０６に流入する潤滑の流量を調整することができる。これにより、潤滑油ライン２２、センサライン６２での潤滑油の振動が開口１２０に流入する潤滑油に残ることを抑制できる。これにより、計測時のノイズを低減することができる。また、オリフィス１９２を接続部１９０に設けることで、接続部１９０を交換することで、オリフィス１９２の形状を変更することができる。これにより測定条件を簡単に変更することができる。
【００７７】
また、供給板１０２ａは、拡幅部１９４を設けることで、開口１２０に流入する潤滑油の流速を低減することができ、開口１２０の一部で流速が速くなり、流量に分布が生じることを抑制できる。また、供給板１０２ａは、突起部１９６を設けることで、供給路１１８の直線部から拡幅部１９４に流入した潤滑油を突起で開口１２０から他の方向に流すことができる。これにより、開口１２０に流入する潤滑油の流れをより均一にすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０  発電システム
１２  エンジン本体
１４  過給機
１６  発電機
１８  潤滑油供給ユニット
２０  潤滑油タンク
２２  潤滑油ライン
２４  ポンプ
２６  冷却器
２８  フィルタ
３０  逆洗こし器
３２  バイパス配管
３４  三方弁
３６  循環ポンプ
３８  フィルタ
４０  循環ライン
５０  第１センサユニット
５２  第２センサユニット
６０、７０  油劣化センサ
６２、７２  センサライン
６４、７６  バルブ
１０２  供給板
１０４  計測チップ
１０６  排出板
１０８  シール材
１１０  蓋
１１２  シール材
１１４、１１６  ヒータ
１１７  計測制御部
１１８  供給路
１２０  開口
１２２  切欠き
１３０  貫通部
１３２  第１渦巻部
１３４  第２渦巻部
１３５  磁石
１３６  計測部
１３７  第１ひずみゲージ
１３８  第２ひずみゲージ
１４０  電磁石
１４２  開口
１４４  切欠き
１４６  排出路
１５０  鉄心
１５２  電磁石コイル
２００  誘電率計測部
２０２  第１電極
２０４  第２電極
２０６  演算処理部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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