(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外部導体及び当該外部導体の内部で前記外部導体の軸線上に配置された棒状の内部導体を有し、前記外部導体と前記内部導体との間でオイルを貯留可能なオイル貯留部を含む同軸共振器と、
前記内部導体を介して前記オイルに入射されるマイクロ波を送信する送信部と、
前記オイル中を伝搬し前記内部導体の先端に対応する位置で反射した前記マイクロ波の反射波を、前記内部導体の基端部を介して受信する受信部と、
前記オイル貯留部の底部から入射した前記マイクロ波の入射波と前記位置で反射して前記オイル貯留部の前記底部に到達した前記反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定する測定部と、を備えるオイル物性センサ。
【請求項２】
前記軸線が延在する方向において、前記外部導体は前記内部導体よりも前記底部とは反対側に張り出し、
前記外部導体の内径は、前記マイクロ波の波長の１／２以下の長さである請求項１に記載のオイル物性センサ。
【請求項３】
前記送信部から送信される前記マイクロ波の周波数は、０．１ＧＨｚ以上２５ＧＨｚ以下である請求項１又は２に記載のオイル物性センサ。
【請求項４】
前記測定部によって測定された前記マイクロ波の前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方に基づいて、前記オイルに含まれる残留炭素分を測定する残留炭素分算出部を更に備える請求項１〜３の何れか一項に記載のオイル物性センサ。
【請求項５】
前記残留炭素分算出部によって算出された前記残留炭素分に基づいて、前記オイルに含まれる金属粉の濃度を算出する金属粉濃度算出部を更に備える請求項４に記載のオイル物性センサ。
【請求項６】
基準となるオイルを伝搬した前記マイクロ波の前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を格納する記憶部と、
前記測定部で測定された前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方と、前記記憶部に格納されている対応する前記基準値とを比較して、前記オイルの劣化を判定する判定部と、を備える請求項１〜５の何れか一項に記載のオイル物性センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイル物性センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばエンジンオイルの劣化を判定する装置として、エンジンオイル中に含まれるカーボン粒子の量（残留炭素分）を評価するために光学式センサを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の劣化診断装置では、光源から出射された光をエンジンオイル中に導き、当該エンジンオイルを透過した光を受光する。この劣化診断装置は、受光された光の伝送光強度を測定し、２波長間の光透過損失差と、予め記憶されている光透過損失とオイルの劣化度との関係を示すマップを参照し、オイルの劣化度を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３５０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、受光用のスリットにオイルがあることが必須であり、スリット間に粘度のあるオイルが常時存在することで、投光面、受光面が汚れてしまうので、光損失が変化して劣化度の判定に誤差が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、オイルの誘電率の変化を検出して、オイルの物性の変化を検出することが可能なオイル物性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】
本発明のオイル物性センサは、筒状の外部導体及び当該外部導体の内部で外部導体の軸線上に配置された棒状の内部導体を有し、外部導体と内部導体との間でオイルを貯留可能なオイル貯留部を含む同軸共振器と、内部導体を介してオイルに入射されるマイクロ波を送信する送信部と、オイル中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置で反射したマイクロ波の反射波を、内部導体の基端部を介して受信する受信部と、オイル貯留部の底部から入射したマイクロ波の入射波と内部導体の先端に対応する位置で反射してオイル貯留部の底部に到達した反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定する測定部と、を備える。
【０００７】
このオイル物性センサでは、マイクロ波がオイル貯留部に貯留されたオイル中を同軸共振器の軸線方向に伝搬し、内部導体の先端に対応する位置で反射したマイクロ波の反射波を受信する。マイクロ波は誘電体（複素誘電率：ε＝εｒ＋ｊεｉ）中を伝搬することにより、マイクロ波の位相及び振幅が変化する。例えば、使用により不純物を含みオイルの物性が変化すると、誘電体であるオイルの誘電率が変化し、オイル中を伝搬したマイクロ波に位相のずれ及び振幅の減衰が生じる。そして、オイル中を伝搬したマイクロ波の位相のずれ及び振幅の減衰は、オイルに含まれる不純物の量に依存する。劣化したオイルは、例えば金属粉、ＰＭ（粒子状物質、例えば煤）、有機物（例えばオイル分解生成物）等の不純物を含んでいる。
【０００８】
オイル物性センサでは、マイクロ波の入射波と反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定することにより、オイルに含まれる不純物の増加を検出して、オイルの物性を把握することができる。例えば、実際に測定されたデータと、過去に測定されたデータとを比較することで、オイルの劣化を判定することができる。このオイル物性センサは、オイルに不純物が含まれている場合であってもマイクロ波を受信することができるので、従前の光学式センサで測定できないオイルに対しても使用可能である。
【０００９】
また、マイクロ波が伝搬する長さが長くなるほど、マイクロ波の位相差及び振幅差は大きくなるため、マイクロ波の伝搬する長さを長くすることで測定精度の向上を図ることができる。オイル物性センサでは、オイル貯留部の底部から入射した入射波と、オイル中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置で反射してオイル貯留部の底部に到達した反射波との位相差又は振幅差を測定するので、マイクロ波を同軸共振器の軸線方向に往復させて、マイクロ波が伝搬する長さを確保している。これにより、同軸共振器の大型化を抑制すると共に測定精度の向上が図られている。同軸共振器の小型化を図ることで、オイルが使用される機器（例えば車両）への搭載が容易となる。
【００１０】
また、軸線が延在する方向において、外部導体は内部導体よりも底部とは反対側に張り出し、外部導体の内径は、マイクロ波の波長の１／２以下の長さである構成でもよい。これにより、外部導体から外部に漏洩するマイクロ波を低減することができ、外部の機器へのマイクロ波の影響を抑制することができる。また、マイクロ波の損失を少なくして、測定精度の向上を図ることができる。
【００１１】
また、送信部から送信されるマイクロ波の周波数は、０．１ＧＨｚ以上２５ＧＨｚ以下とすることができる。これにより、オイルに含まれる煤による測定への影響を抑えることができ、オイル中の残留炭素分の増加に対する感度を向上させて、オイルの劣化を精度良く検出することができる。
【００１２】
また、測定部によって測定されたマイクロ波の位相差又は振幅差に基づいて、オイルに含まれる残留炭素分を算出する残留炭素分算出部を更に備える構成でもよい。これにより、残留炭素分算出部によって算出された残留炭素分を用いて、エンジンオイルの劣化を判定することができる。
【００１３】
また、残留炭素分算出部によって算出された残留炭素分に基づいて、オイルに含まれる金属粉の濃度を算出する金属粉濃度算出部を更に備える構成でもよい。これにより、オイルに含まれる金属粉の濃度を把握することもできる。
【００１４】
また、オイル物性センサは、基準となるオイルを伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を格納する記憶部と、測定部で測定された位相差又は振幅差の少なくとも一方と、記憶部に格納されている対応する基準値とを比較して、オイルの劣化を判定する判定部と、を備える構成でもよい。これにより、位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定して、基準値と比較するだけで、オイルの劣化を判定することができ、判定部における演算負荷を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるオイル物性センサによれば、オイルの誘電率の変化を検出して、オイルの物性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のオイル物性センサを示す断面図である。
【図２】エンジンオイルに含まれる残留炭素分とマイクロ波の位相の変化との関係を示すグラフである。
【図３】エンジンオイルに含まれる残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示すグラフである。
【図４】残留炭素分の増加量と金属粉（Ｆｅ）濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１に示されるオイル物性センサ（例えばエンジンオイル劣化センサ）１は、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）で使用されたエンジンオイル（潤滑油）１００の劣化を判定する際に利用されるセンサである。オイル物性センサ１は、車両に搭載されて使用されるものでもよく、車両に搭載されないで車両整備時などに使用されるものでもよい。
【００１９】
エンジンは、車両の駆動源として利用されるものであり、エンジンが搭載される車両は、特に限定されず、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。また、エンジンは、例えば船舶、鉄道、その他の発電設備等に適用されるものでもよい。
【００２０】
オイル物性センサ１は、同軸共振器２を備え、エンジンオイル１００中を伝搬したマイクロ波ＭＷ（以下、「マイクロ波」と記す。）から、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度を測定する。同軸共振器２は、内部導体４、外部導体５、及び底部６備える。同軸共振器２では、内部導体４と外部導体５との間の領域にエンジンオイル１００が貯留される。外部導体５は、円筒状を成し、オイル貯留部の側壁を構成し、底部６はオイル貯留部の底面を構成する。内部導体４は、外部導体５内に配置されてマイクロ波をエンジンオイル１００中に入射するものである。
【００２１】
外部導体５及び底部６は、例えば金属（ジュラルミン、アルミニウム等）により形成されている。外部導体５の上端部（軸線Ｌ１方向の一方の端部）５ｂは、開口（一方の開口）７側の端部であり、外部導体５の下端部（軸線Ｌ１方向の他方の端部）５ｃは、底部６側の端部である。開口７は、エンジンオイル１００を同軸共振器２の内部に注入する場合、または、同軸共振器２の内部に貯留されたエンジンオイル１００を外部に排出する場合に利用される。
【００２２】
底部６は、外部導体５の下部側の開口（他方の開口）を覆う円盤状の底板である。底部６は例えば外部導体５と一体的に形成されている。外部導体５及び底部６は、例えば円柱体を切削加工することで一体的に形成されている。底部６の径方向の中央には、内部導体４を挿通させるための開口部分が形成されている。
【００２３】
内部導体４は、円柱状（棒状）を成し、外部導体５の内部で外部導体５の軸線Ｌ１に沿って配置されている。内部導体４の材質は、例えば、外部導体５と同一の金属（ジュラルミン、アルミニウム等）により形成されている。内部導体４の外径は、例えば、５．１ｍｍである。内部導体４の外径は、同軸共振器２の特性インピーダンスと、後述する同軸ケーブル１５の特性インピーダンスとが一致するように設定される。同軸ケーブル１５の特性インピーダンスは、例えば、５０Ωとなっている。なお、特性インピーダンスは、５０Ωに限定されず、７５Ωでもよく、その他の値でもよい。
【００２４】
内部導体４の基端部は、同軸共振器２の底部６に接続された支持部８によって支持されている。内部導体４の上端部（一方の端部、先端部）４ａは、軸線Ｌ１方向において、外部導体５の上端部（一方の端部）５ｂ側に配置されている。
【００２５】
外部導体５の上端部５ｂは、内部導体４の上端部４ａよりも上方に配置されている。軸線Ｌ１方向において、内部導体４の上端部４ａより上方に突き出した外部導体５の上端部分の突き出し長さＬ２は、例えば２０ｍｍである。この突き出し長さＬ２が２０ｍｍであると、同軸共振器２を円筒導波管として機能させることができ、外部導体５の内径Ｄａをマイクロ波の波長の１／２以下にすれば、同軸共振器２から外部へのマイクロ波の漏洩を防止できる。なお、突き出し長さＬ２は、軸線Ｌ１方向において、例えば、内部導体４の上端面から外部導体５の上端面までの長さである。また、外部導体５の内径Ｄａは、軸線Ｌ１を挟んで対向する内周面５ａ間の距離である。
【００２６】
本実施形態において、外部導体５の内径Ｄａは例えば１６．６ｍｍである。外部導体５の内径Ｄａはマイクロ波の波長の１／２以下の長さである。オイル物性センサ１におけるマイクロ波の遮断波長λが８．３ｍｍである場合には、外部導体５の内径Ｄａと遮断波長λとの関係はλ＝Ｄａ／２であるので、外部導体５の内径Ｄａは１６．６ｍｍであればよい。なお、内部導体４の上端部４ａに対応する高さで、マイクロ波を反射させるためには、λ／２≧Ｄａの条件を満たす必要がある。
【００２７】
内部導体４の他方の端部４ｂは、同軸共振器２の底部６を貫通して、外部（下方）に突き出している。内部導体４の下部側を支持する支持部８は、外部導体５よりも小径である筒体９と、筒体９の下端側の開口を覆う底部蓋体１０と、を備える。
【００２８】
筒体９の軸線は、外部導体５の軸線Ｌ１に沿って配置されている。筒体９の上端部（一方の端部）９ａは、同軸共振器２の底部６の開口の周縁に接続されている。筒体９は、底部６から下方に突き出している。底部蓋体１０は、円盤状（板状）を成し、筒体９の下端部（他方の端部）９ｂに対して一体成形されている。筒体９及び底部蓋体１０は、例えば円柱体を切削加工することで一体的に形成されている。
【００２９】
筒体９の上端部９ａの外周面には、おねじ部が形成され、底部６の開口部の内周面には、めねじ部が形成されている。筒体９の上端部９ａは、底部６の開口部にねじ込まれることで、底部６に接合されている。底部６に対する筒体９の接合方法は、ねじ込みに限定されず、溶接でもよく、ボルト接合などその他の接合方法でもよい。
【００３０】
また、支持部８の内部には、例えば円柱状の絶縁体１３が充填されている。絶縁体１３の円柱の中心に沿って、内部導体４を挿通するための孔１３ａが貫通している。内部導体４は、絶縁体１３の孔１３ａに挿通されて、支持部８に保持されている。内部導体４は、絶縁体１３によって保持されて、同軸共振器２の外部導体５、底部６、支持部８の筒体９、及び底部蓋体１０に対して絶縁されている。絶縁体１３としては例えばテフロン（登録商標）が使用されている。なお、絶縁体１３は、テフロンに限定されず、その他の誘電体損失の小さい絶縁体でもよい。
【００３１】
オイル物性センサ１は、同軸共振器２に接続されたコネクタ１４、同軸ケーブル１５及び分析器１６を備えている。コネクタ１４は、同軸ケーブル１５の一端側に設けられている。このコネクタ１４は、底部蓋体１０から外方に突出する内部導体４の端部４ｂに接続されている。同軸ケーブル１５の他端側には、分析器１６が接続されている。分析器１６は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを有する。
【００３２】
分析器１６は、高周波回路１７を備え、高周波回路１７は、マイクロ波を発振して送信する送信部（マイクロ波発振部）として機能すると共に、マイクロ波を受信する受信部として機能する。高周波回路１７は、例えば、周波数が２．４５ＧＨｚであるマイクロ波を送信する。高周波回路１７は、マイクロ波の周波数を可変とする周波数可変機能を有するものでもよい。高周波回路１７が送信するマイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚに限定されず、例えば、２．９ＧＨｚでもよく、５．８ＧＨｚでもよく、２４．１２５ＧＨｚでもよく、その他の周波数でもよい。マイクロ波としては、周波数が０．１ＧＨｚ以上、２５ＧＨｚ以下のものを使用することができる。また、高周波回路１７は、受信したマイクロ波に関する信号に基づいて、マイクロ波の周波数特性を分析する分析部（測定部）として機能する。
【００３３】
更に、分析器１６は、高周波回路１７で受信したマイクロ波の位相差又は振幅の減衰に基づいてエンジンオイル１００の劣化を判定する判定部１８と、各種データを格納する記憶部１９と、を備えている。判定部１８は、マイクロ波の位相差又は振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を算出する残留炭素分算出部として機能する。判定部１８は、算出された残留炭素分が判定閾値以上である場合には、エンジンオイル１００が劣化していると判定する。
【００３４】
記憶部１９は、エンジンオイル１００の劣化を判定するための判定閾値、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を算出するための数式、マップ、データなどが格納されている。記憶部１９は、エンジンオイル１００の劣化を判定するための判定閾値として、例えば、使用されていない基準となるエンジンオイル（バージンオイル）を伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を記憶している。また、判定閾値として、その他の値を記憶部１９に記憶させてもよい。
【００３５】
次に、オイル物性センサ１における測定原理について説明する。マイクロ波は、誘電体（複素誘電率：ε＝εｒ＋ｊεｉ）中を伝搬することにより、位相及び振幅が変化する。伝搬距離Ｌｗを伝搬したマイクロ波の位相差または振幅差の少なくとも一方を検出することで、誘電体の実数部εｒまたは虚数部εｉの変化を測定することができる。ディーゼルエンジンに使用されたエンジンオイル１００は、その使用によって含有する不純物の量が増大し、エンジンオイル１００の物性が変化して誘電率が変化する。エンジンオイル１００の誘電率が変化すると、エンジンオイル１００中を伝搬したマイクロ波に位相のずれ及び振幅の減衰が生じる。
【００３６】
そして、エンジンオイル１００中を伝搬したマイクロ波の位相のずれ及び振幅の減衰は、エンジンオイル１００に含まれる不純物の量に依存する。ディーゼルエンジンに使用されたエンジンオイル１００には、例えば、煤（残留炭素分）、金属粉等の不純物が含まれている。
【００３７】
例えば、軸線Ｌ１方向において、入射点Ｐ１からエンジンオイル１００に入射したマイクロ波は、底部６側から内部導体４の上端部４ａ側に伝搬されて、内部導体４の先端に対応する位置で反射し、底部６側に向かって反対方向に伝搬され入射点Ｐ１に到達する。本実施形態では、内部導体４の軸線方向において、内部導体４の先端とエンジンオイル１００の液面１００ａが一致しているので、エンジンオイル１００の液面１００ａが反射位置となる。オイル物性センサ１では、入射点Ｐ１におけるマイクロ波の入射波Ｗ１と入射点Ｐ１におけるマイクロ波の反射波Ｗ２との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定し、エンジンオイル１００の劣化を検出する。なお、複素誘電率εの実数部εｒは反射波Ｗ２の位相に依存し、複素誘電率εの虚数部εｉは反射波Ｗ２の振幅に依存している。
【００３８】
オイル物性センサ１では、使用されていない基準となるエンジンオイル（バージンオイル）を伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方である基準値と、実際に測定された使用済みのエンジンオイル１００を伝搬したマイクロ波の対応する測定値（位相差又は振幅差）とを比較して、エンジンオイル１００の劣化を判定する。オイル物性センサ１では、位相差同士を比較すると共に、振幅差同士を比較している。なお、基準となるエンジンオイルに対する測定と、劣化判定されるエンジンオイル１００に対する測定とにおいて、マイクロ波の伝搬距離Ｌｗが同一となるように、エンジンオイル１００の液面１００ａを同一として測定する。
【００３９】
図２は、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度［％］を示し、縦軸にマイクロ波の位相差（位相の変化）［ｄｅｇ］を示している。このグラフは実験結果に基づくものであり、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波をエンジンオイル１００に入射して、底部６から内部導体４の先端に対応する位置まで伝搬し、この内部導体４の先端に対応する位置である液面１００ａで反射して底部６まで到達したマイクロ波を受信して、位相差を測定したものである。この位相差は、入射点Ｐ１における入射波Ｗ１の位相と、入射点Ｐ１における反射波Ｗ２の位相との差であり、マイクロ波が入射点Ｐ１と液面１００ａとの間を１往復して、伝搬距離Ｌｗ分、進んだときの位相のずれである。
【００４０】
図２では、直線で示されるグラフＧ１によって、残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係が示されている。このときの寄与率Ｒ２は、０．９以上であり、強い相関があった。判定部１８は、残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係を示す数式を用いて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を把握することができる。
【００４１】
図３は、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度［％］を示し、縦軸にマイクロ波の振幅の減衰［ｄＢ］を示している。このグラフは実験結果に基づくものであり、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波をエンジンオイル１００に入射して、底部６から液面１００ａまで伝搬し、液面１００ａで反射して底部６まで到達したマイクロ波を受信して、振幅差を測定したものである。この振幅差は、入射点Ｐ１における入射波Ｗ１の振幅と、入射点Ｐ１における反射波Ｗ２の振幅との差であり、マイクロ波が入射点Ｐ１と液面１００ａとの間を１往復して、伝搬距離Ｌｗ分、進んだときの振幅の減衰である。
【００４２】
図３では、直線で示されるグラフＧ２によって、残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係が示されている。このときの寄与率Ｒ２は、０．９以上であり、強い相関があった。判定部１８は、残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示す数式を用いて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を把握することができる。
【００４３】
また、判定部１８は、把握した残留炭素分の増加量に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる金属粉（Ｆｅ）濃度［ｐｐｍ］を算出する金属粉濃度算出部としても機能する。図４は、残留炭素分の増加量と金属粉（Ｆｅ）濃度との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル１００に含まれた残留炭素分の増加量［ｐｏｉｎｔｓ］を示し、縦軸に金属粉（Ｆｅ）濃度［ｐｐｍ］を示している。このグラフは実験結果に基づくものである。残留炭素分の増加量ΔＣは、例えば使用前のエンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度Ｃ０［％］と、一定期間使用した後のエンジンオイル１００に含まれた残留炭素分の濃度Ｃ１［％］との差である（ΔＣ＝Ｃ１−Ｃ０）。
【００４４】
このときの残留炭素分の濃度Ｃ０，Ｃ１は、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波をエンジンオイル１００に入射して、入射点Ｐ１の入射波Ｗ１の位相と、入射点Ｐ１の反射波Ｗ２の位相との差（位相差）を測定し、図２に示すグラフＧ１に基づく数式を用いて、残留炭素分の濃度Ｃ０，Ｃ１を算出したものである。
【００４５】
次に、オイル物性センサ１の動作について説明する。
【００４６】
まず、エンジンオイルを同軸共振器２の内部に充填する。エンジンオイル１００は、例えば、内部導体４の上端部４ａまで充填され、内部導体４の上端面とエンジンオイル１００の液面１００ａとが一致している。これにより、内部導体４の外周面は、全てエンジンオイル１００と接することになる。
【００４７】
次に、分析器１６からマイクロ波を送信する。このとき、例えば、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を送信する。分析器１６から送信されたマイクロ波は、同軸ケーブル１５を通じて内部導体４に伝達される。内部導体４に伝達されたマイクロ波は、エンジンオイル貯留部の底部６からエンジンオイル１００に入射される。
【００４８】
マイクロ波は、エンジンオイル１００中を軸線Ｌ１方向に伝搬されて、内部導体４の先端に対応する位置であるエンジンオイル１００の液面１００ａで反射し、エンジンオイル１００中を軸線Ｌ１方向に反対方向に伝搬されて、エンジンオイル貯留部の底部６に到達し、内部導体４で受信される。このマイクロ波は、エンジンオイル１００中を伝搬する際に位相がずれ（遅れ）たり、振幅が減衰したりする。底部６まで達した反射波Ｗ２は、内部導体４で受信されて、同軸ケーブル１５を通じて分析器１６に受信される。
【００４９】
分析器１６で受信されたマイクロ波は、高周波回路１７によって分析される。そして、マイクロ波の位相差及び振幅差を測定する。なお、高周波回路１７は、マイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定するものでもよい。
【００５０】
続いて、判定部１８は、マイクロ波の位相差又は振幅差に基づいて、エンジンオイル１００が劣化しているか否かを判定する。判定部１８は、図２に示すグラフＧ１を用いて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度を把握して、残留炭素分の濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル１００が劣化していると判定する。または、判定部１８は、図３に示すグラフＧ２を用いて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分の濃度を把握して、残留炭素分の濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル１００が劣化していると判定する。なお、判定閾値は、エンジンオイル１００の取替え時期を決定する際の指標となる値であり、基準となる未使用のエンジンオイル（バージンオイル）との比較、過去の実績、実験などによって決定することができる。
【００５１】
また、判定部１８は、把握した残留炭素分の濃度に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる金属粉（Ｆｅ）濃度［ｐｐｍ］を測定する。エンジンオイル１００に含まれる金属粉は、エンジンが駆動されることで、金属製の部品同士（例えば、ピストン、シリンダ、コンロッド、クランクシャフト、ピン、ギアなど）が摩耗することで、生じたものである。判定部１８は、図４に示される残留炭素分の増加量と金属粉濃度との関係を示すグラフＧ３を用いて、金属粉濃度を算出する。また、判定部１８は、金属粉濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル１００が劣化していると判定してもよい。
【００５２】
そして、オイル物性センサ１は、エンジンオイル１００が劣化していると判定した場合には、判定結果を報知する。例えば、警告ランプを点灯することで、エンジンオイル１００が劣化していることを報知する。または、例えば液晶表示装置を用いて、判定結果を報知してもよい。オイル物性センサ１は、エンジンオイル１００が劣化していない場合において、エンジンオイル１００が正常な状態であることを報知してもよい。
【００５３】
以上、本実施形態のオイル物性センサ１によれば、エンジンオイル１００中を伝搬したマイクロ波の位相差または振幅の減衰を測定して、エンジンオイル１００の劣化を判定することができる。オイル物性センサ１では、エンジンオイルに不純物が含まれている場合であっても、マイクロ波の位相差又は振幅差を測定することができる。オイル物性センサ１では、エンジンオイル１００の残留炭素分を測定することができ、エンジンオイル１００の劣化の判定精度を向上することができる。
【００５４】
オイル物性センサ１では、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を送信して、残留炭素分の増加を検出する。マイクロ波の周波数が０．１ＧＨｚ以上２５ＧＨｚ以下であると、エンジンオイル中の残留炭素分の増加に対する感度を向上させて、エンジンオイルの劣化を精度良く検出することができる。
【００５５】
オイル物性センサ１では、オイル貯留部の底部６から入射した入射波Ｗ１と、エンジンオイル１００中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置である液面１００ａで反射して底部６に到達した反射波Ｗ２との位相差又は振幅差を測定するので、マイクロ波を同軸共振器２の軸線Ｌ１方向に往復させて、マイクロ波が伝搬する長さを確保している。これにより、同軸共振器２の大型化を抑制すると共に測定精度の向上が図られている。オイル物性センサ１によれば、同軸共振器２の小型化を図ることで、車両への搭載が容易となる。
【００５６】
また、オイル物性センサ１は、外部導体５の上端部５ｂが、内部導体４の上端部４ａよりも上方に突き出しており、外部導体の内径Ｄａは、マイクロ波の波長の１／２以下の長さであるので、外部導体５の外部に漏洩するマイクロ波を低減することができ、外部の機器へのマイクロ波の影響を抑制することができる。
【００５７】
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。
【００５８】
上記実施形態では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を算出し、算出された残留炭素分が判定閾値以上であるか否かを判定しているが、マイクロ波の位相差または振幅の減衰が判定閾値以上であるか否かを判定して、エンジンオイル１００の劣化を判定してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる残留炭素分を算出している。また、オイル物性センサ１では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル１００に含まれる水分量を算出することも可能であり（水分量算出部）、算出された水分量が判定閾値以上である場合に、エンジンオイルが劣化していると判定してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、内部導体４の上端部４ａの高さまで、エンジンオイル１００を満たしているが、上端部４ａより低い位置まで、エンジンオイル１００を注入して、オイル物性センサ１を使用してもよく、上端部４ａよりも高い位置まで、エンジンオイル１００を注入してもよい。なお、エンジンオイル１００の液面１００ａと内部導体４の上端部４ａとが一致していると、残留炭素分の測定精度を向上することができる。
【００６１】
なお、「オイルの液面」が「内部導体４の上端部４ａ」よりも低いときは、内部導体がオイルに接している距離が短くなるので、オイルの誘電率測定に供しない内部導体４の部分が存在することになる。反対に、「オイルの液面」が「内部導体４の上端部４ａ」よりも高いときは、誘電率測定に供しないオイルが存在していることになる。
【００６２】
また、上記実施形態では、送信部から送信されたマイクロ波の位相と、受信部で受信されたマイクロ波の位相とを比較して、マイクロ波の位相差を算出しているが、初期値（又は前回の値）を記憶部に記憶させておき、記憶部に記憶されているマイクロ波の位相（初期値又は前回の値）と、その後の測定において受信部で受信されたマイクロ波の位相と、を比較して位相差を算出して、オイルの物性の変化を検出してもよい。マイクロ波の振幅の減衰の算出についても、記憶部に記憶されている値（初期値又は前回の値）と、測定時において受信部で受信されたマイクロ波の振幅とを比較して、マイクロ波の振幅の減衰を算出して、オイルの物性の変化を検出してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、エンジンオイル１００の劣化を判定する場合について説明しているが、オイル物性センサに適用されるオイルは、エンジンオイルに限定されず、その他の潤滑油、絶縁油、油圧作動油、燃料油など、その他のオイルでもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…オイル物性センサ、２…同軸共振器（オイル貯留部）、４…内部導体、５…外部導体、６…底部、７…開口、８…支持部、９…支持部の筒体、１０…底部蓋体、１３…絶縁体、１４…コネクタ、１５…同軸ケーブル、１６…分析器、１７…高周波回路（送信部（マイクロ波発振部）、受信部、測定部）、１８…判定部（残留炭素分算出部、金属粉濃度算出部）、１９…記憶部、１００…エンジンオイル、Ｄａ…外部導体の内径、Ｌ１…外部導体の軸線、Ｌ２…外部導体の上端部分の長さ、Ｗ…マイクロ波、Ｗ１…マイクロ波の入射波、Ｗ２…マイクロ波の反射波。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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