(57)【要約】【課題】被測定液体の通路の壁面への異物や汚れの付着量が増大した場合でも、良好な精度で液体性状を検出することができる液体性状検出装置を提供する。【解決手段】従来の粒子濃度検出方法において測定されている潤滑油透過長さが異なる第１光路Ａおよび第２光路Ｂの光の各受光量Ｐ、Ｑに加えて、潤滑油を経由しない第３光路Ｃの光についても受光量Ｒを測定している。これにより、潤滑油の透過率αに加えて、流路１５に付着した異物層Ｘの透過率βも算出することができる。したがって、潤滑油の透過率αおよび流路１５に付着した異物層Ｘの透過率βの両方に基づいて液体性状を判定することにより、従来の粒子濃度検出方法では高精度の粒子濃度検出が困難であった流路１５に付着した異物層Ｘが増大した場合においても、精度良く液体性状を検出することができる。【選択図】図２
2008209353.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するとともに該液体を透過する透過光の光量を受光部で検出し、この検出された透過光量に基づいて前記液体の性状を検出する液体性状検出方法において、
前記液体を透過し且つ前記液体中における光路長が異なる第１光路および第２光路を経由する光の受光量である第１受光量および第２受光量を測定するとともに、前記液体を透過せずに前記発光部から直接前記受光部に到る第３光路を経由する光の受光量である第３受光量を測定し、
前記第１受光量および前記第２受光量の比および前記第１光路および前記第２光路の長さの比に基づいて前記液体の透過率である第１透過率を算出し、
前記第３受光量および算出された前記第１透過率に基づいて前記発光部の発光面および前記受光部の受光面に付着する異物層の透過率である第２透過率を算出し、
前記第１透過率および前記第２透過率に基づいて前記液体の性状を判定することを特徴とする液体性状検出方法。
【請求項２】
前記第２透過率が所定値未満の場合には、前記第１透過率に基づいて前記液体の性状を判定し、
前記第２透過率が所定値より大きい場合には、前記第１透過率および前記第２透過率に基づいて前記液体の性状を判定することを特徴とする請求項１に記載の液体性状検出方法。
【請求項３】
前記第２透過率が所定値よりも大きい限界値を超えた場合には、液体性状判定を停止するとともに、そのことを知らせる警告信号を発信することを特徴とする請求項２に記載の液体性状検出方法。
【請求項４】
駆動機構により前記発光部および前記受光部の少なくとも一方を他方に対して前記発光部の光軸と直交する方向に動かして前記第１受光量、前記第２受光量、前記第３受光量の測定を実行することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の液体性状検出方法。
【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性状を検出する液体性状検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体性状検出方法としては、たとえば、エンジンの潤滑油に混入した煤等の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可能な透過光の光量に基づいて検出するようにしたものであって、液体中の光路長さが異なる光について透過光量を測定し、この測定される透過光量の差違に基づいて液体の粒子濃度を検出することをその要旨としているものが知られている（特許文献１参照）。この粒子濃度検出方法によれば、粒子濃度検出に際して発光部や受光部の特性変化、あるいは発光部の発光面や受光部の受光面に付着した汚れによる悪影響を抑制して粒子濃度を精度良く検出することができる。
【特許文献１】特開２００４−３４０８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の粒子濃度検出方法によれば、発光部から受光部へ到る光の経路途中、特に被測定液体の通路の壁面への異物や汚れの付着量が比較的少量であるときには、精度良く粒子濃度を検出することができる。しかし、異物や汚れ付着量が或る限度以上になると、異物や汚れを透過する際に異物や汚れに吸収される光量が増大し、液体中を透過する光量、つまり粒子濃度測定に供される光量が減少して、良好な精度で粒子濃度を検出することが困難となる。
【０００４】
さらに、従来の粒子濃度検出方法では、被測定液体の通路の壁面への異物や汚れの付着量を検出する手立てがないため、被測定液体の通路の壁面への異物や汚れの付着量をも加味して粒子濃度を判定することになる。したがって、精度の良い粒子濃度検出を継続実行することができなくなる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、検出方法に工夫を凝らして、被測定液体の通路の壁面への異物や汚れの付着量が増大した場合でも、良好な精度で液体性状を検出することができる液体性状検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための手段およびその作用効果について以下に説明する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の液体性状検出方法は、発光部から液体に光を照射するとともに該液体を透過する透過光の光量を受光部で検出し、この検出された透過光量に基づいて液体の性状を検出する液体性状検出方法において、液体を透過し且つ液体中における光路長が異なる第１光路および第２光路を経由する光の受光量である第１受光量および第２受光量を測定するとともに、液体を透過せずに発光部から直接受光部に到る第３光路を経由する光の受光量である第３受光量を測定し、第１受光量および第２受光量の比および第１光路における液体部分の長さおよび第２光路における液体部分の長さの比に基づいて液体の透過率である第１透過率を算出し、第３受光量および算出された第１透過率に基づいて発光部の発光面および受光部の受光面に付着する異物層の透過率である第２透過率を算出し、第１透過率および第２透過率に基づいて液体の性状を判定することを特徴としている。
【０００８】
上記構成の検出方法による、液体性状判定の考え方について説明する。
【０００９】
上記構成によれば、第１光路と第２光路とでは、その光路中における液体部分の長さが異なっており、したがって、第１受光量と第２受光量は、液体部分の長さが異なる光路を経て受光部に到達した光についてその受光量をそれぞれ測定するようにしている。ここで、液体性状、たとえば粒子濃度が高くなるほど測定された各受光量は減少するが、一方の液体部分光路長と比較して長い液体部分光路長で測定された受光量は、その距離差に含まれる粒子量に相当する分だけ、該一方の液体部分光路長（短い液体部分光路長）で測定された受光量よりも多く減衰される。そのため、粒子濃度が高くなるほど、短い液体部分光路長で測定された受光量の低下率と比較して、長い液体部分光路長で測定された受光量の低下率は大きくなる。このように、異なる液体部分光路長でそれぞれ測定された受光量の比は粒子濃度と相関関係にあるため、これらの液体部分光路長の比、およびこれら受光量の比に基づいて液体性状、たとえば粒子濃度を検出することができる。具体的には、これらの液体部分光路長の比、およびこれら受光量の比に基づいて、先ず液体の透過率である第１透過率を検出し、続いて第１透過率と相関関係にある液体性状、たとえば粒子濃度が検出される。
【００１０】
ここで、発光部の発光量が変化するとその変化分は各受光量に同様に反映されるため、受光量の比を求めることにより同変化分は容易に除去することができる。換言すれば、受光量の比に基づいて液体性状、たとえば粒子濃度を検出することにより、発光部の発光量を知ることなく液体性状、たとえば粒子濃度の検出を行うことができるようになる。そのため、上記構成によれば、液体性状の検出に際して発光部の特性変化による悪影響を抑えて液体性状を精度よく検出することができる。
【００１１】
また、受光部の環境温度によってその出力特性等が変化する場合でも、その変化分は各受光量の検出値に同様に反映されるため、受光量の比を求めることにより同変化分は容易に除去することができる。そのため、上記構成によれば粒子濃度の検出に際して受光部の特性変化による悪影響を抑えて粒子濃度を精度よく検出することもできるようになる。
【００１２】
ところで、上述の液体性状検出方法が実施される具体的な装置は、たとえば、透光性材質から形成され内部を液体が流れるハウジングの外側に、発光部および受光部を液体を挟んで対向配置するとともに、ハウジング内に第１光路および第２光路を形成する液体通路および第３光路を形成するハウジングのみからなる部位を備えて構成されたものである。発光部からの光は、ハウジングの外表面から入射し、液体通路を経て反対側のハウジング外表面から出射して受光部に入射する。このような液体性状検出装置においては、液体中に含まれる異物が液体通路壁面に付着する。この液体通路壁面に付着した異物は、発光部から受光部に到る光路途中、すなわち第１光路および第２光路上にほぼ均一に存在するため、受光部へ向かう光が異物により吸収される等して、受光部における各受光量が減少する。
【００１３】
上述した異物の付着量が少ないとき、すなわち異物層の光透過率が高い時は、上述したように、第１受光量および第２受光量の比に基づいて第１透過率を検出し、それにより液体性状、たとえば粒子濃度を精度良く検出することができる。
【００１４】
しかし、液体通路壁面における異物付着量が増加し異物層の光透過率が低下すると、第１受光量および第２受光量の比に基づいて液体性状、たとえば粒子濃度を精度良く検出することが困難となる。
【００１５】
そこで、本発明の請求項１に記載の液体性状検出方法においては、液体を透過せずに発光部から直接受光部に到る第３光路を経由する光の受光量である第３受光量を測定し、第３受光量および算出された第１透過率に基づいて液体通路壁面に付着した異物層の透過率である第２透過率を算出し、第１透過率および第２透過率に基づいて液体性状を判定するようにしている。
【００１６】
以下に、本発明の請求項１に記載の液体性状検出方法による、具体的な液体性状検出手順について説明する。
【００１７】
第１光路および第２光路における液体中の光路長の比が１：ｎであるとき、「１」に該当する第１光路を経由する光の受光量である第１受光量は、その光路長における光の透過率、つまり第１透過率である透過率α、発光面および受光面である液体通路内壁面に付着した異物の光の透過率、つまり第２透過率である透過率β、ハウジング液体通路外壁に付着した異物の光の透過率を透過率γ、とした場合に次式（１）で表すことができる。ここで、各透過率はパーセント表示ではなく、０＜α＜１、０＜β＜１である。
【００１８】
第１受光量＝発光部の発光量×透過率α×透過率β２×透過率γ２・・・（１）
また、「ｎ」に該当する第２光路を経由する光の受光量である第２受光量は、次式（２）で表すことができる。
【００１９】
第２受光量＝発光部の発光量×透過率αｎ×透過率β２×透過率γ２・・・（２）
また、第３光路を経由する光の受光量である第３受光量は、次式（３）で表すことができる。
【００２０】
第３受光量＝発光部の発光量×透過率γ２・・・（３）
そして、第１受光量と第２受光量の比を求めると、上記式（１）および式（２）から次式（４）が得られる。
【００２１】
第２受光量／第１受光量＝（透過率α）ｎ−１・・・（４）
そして、式（４）から次式（５）が得られる。
【００２２】
透過率α＝（第２受光量／第１受光量）１／ｎ−１・・・（５）
この式（５）から分かるように、異なる光路長の比が１：ｎである場合、この各光路長の比、及び各光路長で測定される各受光量の比を用いて透過率αを求めることができる。そして、周知のように液体における光の透過率とその性状、たとえば液体中に含まれる粒子濃度とは相関関係にあるため、透過率を求めることで粒子濃度を求めることができる。
【００２３】
このように透過光量の差違に基づいて粒子濃度と相関関係にある値（透過率）を求めると、上述したように発光部や受光部の特性変化が粒子濃度の検出に与える悪影響を抑えることができるようになる。
【００２４】
また、第１受光量と第２受光量の差を求めると、上記式（１）および式（２）から次式（６）が得られる。
【００２５】
第２受光量−第１受光量＝発光部の発光量×（αｎ−α）×β２×γ２・・・（６）
そして、式（６）および式（３）から次式（７）が得られる。
【００２６】
β＝〔（第２受光量−第１受光量）／{第３受光量×（αｎ−α）}〕１／２・・・（７）
式（７）により、液体通路壁面に付着した異物層の透過率である第２透過率を検出することができる。
【００２７】
本発明の請求項１に記載の液体性状検出方法によれば、被測定物である液体の透過率である第１透過率を検出できるのに加えて、液体通路壁面に付着した異物層の透過率である第２透過率も検出できる。したがって、第１透過率に基づいて液体性状、たとえば粒子濃度を精度良く判定できるとともに、第２透過率に基づいて液体通路壁面への異物付着状況をモニターし、付着量が多い場合には、検出した第２透過率に基づいてそれを補正して、液体性状の判定精度を良好に維持することができる。
【００２８】
本発明の請求項２に記載の液体性状検出方法は、第２透過率が所定値未満の場合には、第１透過率に基づいて液体の性状を判定し、第２透過率が所定値より大きい場合には、第１透過率および第２透過率に基づいて液体の性状を判定することを特徴としている。
【００２９】
第１透過率、つまり被測定物である液体の透過率のみに基づいて液体性状を判定する場合、その判定精度は、液体通路壁面への異物付着量の影響を受ける。液体通路壁面への異物付着量が或る量に達するまでは、第１透過率のみに基づいて精度良く液体性状を判定することができる。そして、液体通路壁面への異物付着量が或る量を超えると、第１透過率のみに基づく液体性状判定の判定精度は低下する。そこで、上述した、第１透過率のみに基づいて精度良く液体性状を判定可能であるような液体通路壁面への異物付着量範囲の最大値における第２透過率の値を所定値に設定すれば、第２透過率が所定値を超えた場合においても、第２透過率に基づいて補正する、たとえば、予め用意された第２透過率の大きさと補正係数との関係を示すマップ等に基づいて補正することにより液体性状の判定精度を良好に維持することができる。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の液体性状検出方法は、第２透過率が所定値よりも大きい限界値を超えた場合には、液体性状判定を停止するとともに、そのことを知らせる警告信号を発信することを特徴としている。
【００３１】
液体通路壁面への異物付着量がさらに増加すると、第２透過率に基づいて補正することが困難となる。
【００３２】
上述の構成によれば、このような場合、速やかに液体性状判定を停止することにより、誤った判定結果に基づいて何らかの処置をすることを防止できる。また、液体性状検出方法の実施者に対して、液体性状判定精度低下を知らせて、直ちに必要な処置を行わせることができる。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の液体性状検出方法は、駆動機構により発光部および受光部の少なくとも一方を他方に対して発光部の光軸と直交する方向に動かして第１受光量、第２受光量、第３受光量の測定を実行することを特徴としている。
【００３４】
上述の構成によれば、発光部および受光部の少なくとも一方を他方に対して発光部の光軸と直交する方向に動かすことにより、測定光の光路が切替えられる。そのため、同一の発光部および受光部を用いて各光路を透過した光量を測定することができるので、発光部や受光部の個体差が液体性状の検出精度に与える影響を排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明に係る液体性状検出方法を具体化した第１実施形態について、各図に基づき説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
第１実施形態は、この発明に係る液体性状検出方法を、自動車のエンジンに取り付けられたオイル劣化検出装置におけるオイル中の粒子濃度検出に適用したものである。オイル劣化検出装置は、エンジンの潤滑油中に含まれる粒子、たとえば燃焼生成物である煤、エンジンの各運動部分で生じた磨耗粉等の濃度、つまりオイル劣化度合いを検出し、その検出結果に基づいてたとえば潤滑油の交換時期等を判定し、運転者が認知可能に表示するものである。
【００３７】
図１は、自動車のエンジンに取り付けられた本実施形態におけるオイル劣化検出装置１の構成を示す概略図である。
【００３８】
エンジン５０は、周知のように、吸気通路から吸入される空気及び燃料噴射弁から噴射される燃料からなる混合気をシリンダ及びピストンによって区画形成される燃焼室に吸入する。そして、この混合気は燃焼室に備えられる点火プラグにより点火されて燃焼され、燃焼後は排気ガスとして前記燃焼室から排気通路へ排出される。また、エンジン５０には潤滑油が貯留されており、この潤滑油は潤滑通路５１を介して同機関の可動部等に供給される。
【００３９】
さて、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１はエンジン５０の潤滑油を検査対象液とし、その透過光量を用いて同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。
【００４０】
上記オイル劣化検出装置１は、検出機構１０、制御装置２０、表示部３０、及び警報機構４０等から構成されている。
【００４１】
検出機構１０は検査対象液の透過光量を検出する機構であり、上記潤滑通路５１の途中に配設されている。図２は、この検出機構１０について、検査対象液の流れ方向に直交する方向の断面を模式的に示している。図２に示すように、検出機構１０は大きく分けてボディー１１、発光部としての発光ダイオード１２、受光部としてのフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび駆動機構１４等から構成されている。
【００４２】
ボディー１１はその内部に検査対象液である潤滑油が流通する流路１５が形成されており、流路１５の両端には潤滑通路５１が接続されている。ボディー１１は、透光性材質、たとえば無色透明のガラス、樹脂材料等から形成されている。そして、発光ダイオード１２およびフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、図２に示すように、ボディー１１の外側に、流路１５を挟んで互いに対向するように配設されている。ボディー１１は、その流路１５内を高温の潤滑油が流れる。また、発光ダイオード１２が発する光がボディー１１を透過して各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃに入射する。そのため、ボディー１１の材質には、耐熱性及び耐潤滑油性に優れること、透過光の減衰を極力抑えるために透過率の高いこと、が要求される。そこで、本実施形態ではボディー１１の材質として石英ガラスを選定している。
【００４３】
発光ダイオード１２は、上記制御装置２０から駆動回路を介して所定の電圧が印加されることにより、一定光量の光を発する。発光ダイオード１２の出射面には、発光ダイオード１２から発せられた光を平行光にするためのレンズ（図示せず）が設けられている。このレンズ（図示せず）によって発光素子３ｃから発せられる光のほとんどが発散されることなく検査光として利用される。
【００４４】
フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、発光ダイオード１２から発せられた光が検査対象液である潤滑油を透過した後の光量、およびボディー１１を透過した後の光量を検出するものである。本実施形態で用いられている各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、受光量が増大するほど出力は大きくなる特性を有しているため、透過光量に応じた大きさの出力を得ることができる。そして各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃの出力は上記制御装置２０の増幅回路に入力される。各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃの流路１５側には、ボディー１１から出射して各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃに向かう光を各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃに向けて集束させるための図示しないレンズが設けられている。
【００４５】
上記発光ダイオード１２は、図２に示すように、駆動機構１４に保持されている。この駆動機構１４は、発光ダイオード１２をフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃのいずれかに対向するように移動させるためのものである。駆動機構１４は、ステッピングモータ（図示せず）、あるいはリニアソレノイド（図示せず）等のアクチュエータと、このアクチュエータの発生する駆動力を発光ダイオード１２に伝達して発光ダイオード１２を移動させる伝達機構（図示せず）とを備えている。
【００４６】
発光ダイオード１２が図２中の実線で示す位置にあるとき、および破線１２ｂで示す位置にあるときは、発光ダイオード１２が発する光は流路１５を通過し、すなわち液体である潤滑油を透過して、フォトダイオード１３ａあるいはフォトダイオード１３ｂに入射する。発光ダイオード１２が図２中の破線１２ｃで示す位置にあるときは、発光ダイオード１２が発する光は流路１５を通過せず、石英ガラス製のボディー１１のみを通過してフォトダイオード１３ｃに入射する。すなわち、発光ダイオード１２からフォトダイオード１３ａに到る光路が第１光路Ａ、発光ダイオード１２からフォトダイオード１３ｂに到る光路が第２光路Ｂ、発光ダイオード１２からフォトダイオード１３ｃに到る光路が第３光路Ｃである。したがって、フォトダイオード１３ａの受光量が第１受光量Ｐ、フォトダイオード１３ｂの受光量が第２受光量Ｑ、フォトダイオード１３ｃの受光量が第３受光量Ｒである。また、第１光路Ａ中において流路１５を透過する部分、つまり潤滑油を透過する部分の長さＬ１は、図２に示すように、第２光路Ｂ中において潤滑油を透過する部分の長さＬ２よりも長くなっている。駆動機構１４により発光ダイオード１２の位置を順次切替えることにより、発光ダイオード１２が発する光が進行する光路が、第１光路Ａ、第２光路Ｂ、第３光路Ｃに切替えられ、それに対応して、フォトダイオード１３ａから第１受光量Ｐに基づく出力信号が、フォトダイオード１３ｂから第２受光量Ｑに基づく出力信号が、フォトダイオード１３ｃから第３受光量Ｒに基づく出力信号が、それぞれ出力される。このように、駆動機構１４を用いることにより、発光部として１個の発光ダイオード１２共用して各受光量Ｐ、Ｑ、Ｒの検出精度を高めることができる。
【００４７】
駆動機構１４は上記制御装置２０からの信号によって制御される。制御装置２０は、駆動機構１４における発光ダイオード１２の各位置の高い精度、すなわち毎回の各位置の高い再現性が得られるように制御している。
【００４８】
上記制御装置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。この制御装置２０は、検出機構１０の検出結果等を演算処理して検査対象液である潤滑油の粒子濃度を算出するとともに、算出した粒子濃度、すなわちオイル劣化度合いを表示部３０に表示する。また、制御装置２０は、検出された粒子濃度、すなわちオイル劣化度合いと所定値とを比較し、オイル劣化度合いが所定値を超えた場合、たとえばオイル劣化度合いが大きくオイル交換を要する場合には、その旨を促すために警報機構４０から警報を発する。
【００４９】
次に、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法について説明する。
【００５０】
本実施形態では、潤滑油透過長さが異なる第１光路Ａおよび第２光路Ｂの光について測定された各受光量Ｐ、Ｑの比、第１光路Ａにおける潤滑油透過部の長さＬ１および第２光路Ｂにおける潤滑油透過部の長さＬ２の比から潤滑油の透過率αを求めるとともに、上記の各受光量Ｐ、Ｑおよび潤滑油を経由しない第３光路Ｃの光について測定された受光量Ｒとから、流路１５の壁面に付着した異物層の透過率βを求めている。
【００５１】
流路１５内を流れる潤滑油の透過率は透過率αである。検出機構１０のボディー１１の流路１５の壁面には、図２に示すように、異物が付着して異物層Ｘが形成され、その透過率は透過率βである。また、検出機構１０のボディー１１の外表面には、図２に示すように、空気中の埃、あるいは水蒸気が結露した水滴等の異物が付着して汚れ層Ｙが形成され、その透過率は透過率γである。第１光路Ａおよび第２光路Ｂを進む光は、発光ダイオード１２からフォトダイオード１３ａあるいはフォトダイオード１３ｂに入射するまでに、汚れ層Ｙを２回、潤滑油を１回、異物層Ｘを２回通過する。第３光路Ｃを進む光は、発光ダイオード１２からフォトダイオード１３ｃに入射するまでに、汚れ層Ｙを２回通過する。また、第１光路Ａにおける潤滑油透過部の長さＬ１および第２光路Ｂにおける潤滑油透過部の長さＬ２の比は、１：ｎである。ここで、発光ダイオード１２の発光量を発光量Ｆとすると、各フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃで検出される受光量である第１受光量Ｐ、第２受光量Ｑ、第３受光量Ｒは、以下の各式で表すことができる。ここで、各透過率はパーセント表示ではなく、０＜α＜１、０＜β＜１、０＜γ＜１である。
【００５２】
Ｐ＝Ｆ×α×β２×γ２・・・（８）
Ｑ＝Ｆ×αｎ×β２×γ２・・・（９）
Ｒ＝Ｆ×γ２・・・（１０）
ここで、式（８）と式（９）から式（１１）、すなわち潤滑油の透過率αが得られる。
【００５３】
α＝（Ｑ／Ｐ）１／ｎ−１・・・（１１）
また、式（８）と式（９）から式（１２）が得られる。
【００５４】
Ｑ−Ｐ＝Ｆ×（αｎ−α）×β２×γ２・・・（１２）
そして、式（１２）および式（１０）から次式（１３）、すなわち異物層Ｘの透過率βが得られる。
【００５５】
β＝〔（Ｑ−Ｐ）／{Ｒ×（αｎ−α）}〕１／２・・・（１３）
上記の式（１１）から分かるように、第１光路の潤滑油透過部の長さＬ１と第２光路の潤滑油透過部の長さＬ２との比を１：ｎにした場合、この潤滑油透過部の長さ比、および潤滑油透過部の長さの比を用いて潤滑油の透過率αを求めることができる。そして、潤滑油中に含まれる粒子濃度が高くなるほど潤滑油の透過率αは増大するという相関関係があるため、潤滑油の透過率αを求めることで液体性状、すなわち潤滑油中の粒子濃度を求めることができる。式（１１）には、発光ダイオード１２の発光量Ｆが含まれていない。言い換えると、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法では、発光ダイオード１２の発光量Ｆに因らずに潤滑油の透過率α、つまり液体性状を検出できるので、発光ダイオード１２の特性変化、つまり発光量の変動が与える影響を抑えることもできる。
【００５６】
ところで、エンジン５０の運転時間が増大すると、検出機構１０の流路１５の壁面には潤滑油中の異物が付着して異物層Ｘが形成される。異物層Ｘの透過率は透過率βである。異物層Ｘの増加に連れて透過率βは低下する。異物層Ｘによって発光ダイオード１２からの光が吸収されることにより、フォトダイオード１３ａ、１３ｂの受光量Ｐ、Ｑは減少する。異物層Ｘが薄いとき、すなわち透過率βが大きい時は、潤滑油の透過率αのみに基づいて、液体性状である粒子濃度を精度良く検出することができる。しかし、流路１５壁面における異物層Ｘが厚くなり透過率βが減少すると、潤滑油の透過率αのみに基づいて液体性状、すなわち粒子濃度を精度良く検出することが困難となる。そこで、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法においては、潤滑油の透過率αおよび流路１５に付着した異物層Ｘの透過率βの両方に基づいて液体性状を判定している。たとえば、異物層Ｘの透過率βの大きさが、潤滑油の透過率αのみに基づく液体性状判定精度に影響しない領域にあるときは、潤滑油の透過率αのみに基づいて液体性状を判定する。異物層Ｘの透過率βの大きさが、所定値、つまり上述の領域の境界値を超えると、潤滑油の透過率αのみに基づく液体性状判定結果を異物層Ｘの透過率βに基づいて補正して、最終的な液体性状を求める。この補正は、たとえば、制御装置２０に予め実験データ等に基づいて用意された透過率βの大きさと補正係数との関係を示すマップ等に基づいて行われる。
【００５７】
エンジンの運転時間の経過に連れて、流路１５に付着する異物層Ｘの厚さがさらに増大すると、上述の異物層Ｘの透過率βに基づく補正にもかかわらず粒子濃度を精度良く検出することが困難となる。本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法では、このような場合、制御装置２０は、速やかに液体性状判定動作を停止する。同時に、制御装置２０は、警報機構４０を作動させて運転者に対して液体性状判定精度が低下していることを知らせて、直ちに必要な処置、たとえば検出機構１０の流路１５の洗浄実施、あるいは検出機構１０の交換等を行わせることができる。これにより、精度が良好でない判定結果に基づいて何らかの処置をする不具合を防止できる。
【００５８】
上述した、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法では、従来の粒子濃度検出方法において測定されている潤滑油透過長さが異なる第１光路Ａおよび第２光路Ｂの光の各受光量Ｐ、Ｑに加えて、潤滑油を経由しない第３光路Ｃの光についても受光量Ｒを測定している。これにより、潤滑油の透過率αに加えて、流路１５に付着した異物層Ｘの透過率βも算出することができる。したがって、潤滑油の透過率αおよび流路１５に付着した異物層Ｘの透過率βの両方に基づいて液体性状を判定することにより、従来の粒子濃度検出方法では高精度の粒子濃度検出が困難であった流路１５に付着した異物層Ｘが増大した場合においても、精度良く液体性状を検出することができる。
【００５９】
次に、本実施形態におけるオイル劣化検出装置１によって行われる液体性状検出方法の処理手順について、図３のフローチャートに基づいて説明する。液体性状検出処理は、制御装置２０により所定時間毎に実行される。
【００６０】
液体性状検出処理が開始されると、制御装置２０は、先ずステップＳ１の初期化処理を実行する。
【００６１】
続いて、制御装置２０は、ステップＳ２の処理として、第１光路Ａによる透過光量である受光量Ｐを計測する。このとき、制御装置２０は、駆動機構１４を駆動して発光ダイオード１２を第１光路Ａに対応した位置にセットする。
【００６２】
続いて、制御装置２０は、ステップＳ３の処理として、第２光路Ｂによる透過光量である受光量Ｑを計測する。このとき、制御装置２０は、駆動機構１４を駆動して発光ダイオード１２を第２光路Ｂに対応した位置にセットする。
【００６３】
続いて、制御装置２０は、ステップＳ４の処理として、第３光路Ｃによる透過光量である受光量Ｒを計測する。このとき、制御装置２０は、駆動機構１４を駆動して発光ダイオード１２を第３光路Ｃに対応した位置にセットする。
【００６４】
続いて、制御装置２０は、ステップＳ５の処理として、計測した各受光量Ｐ、Ｑ、Ｒに基づき透過率αおよび透過率βを算出する。
【００６５】
続いて、制御装置２０は、ステップＳ６の判断処理として、算出した透過率βが限界値Ｇよりも小さいか否かを判断する。透過率βが限界値Ｇよりも小さい場合は、制御装置２０は、続くステップＳ７の処理として、透過率αおよび透過率βに基づき液体性状である粒子濃度、すなわちオイル劣化度合いＫを判定する。続いて、制御装置２０は、続くステップＳ８の処理として、判定したオイル劣化度合いＫを表示部３０に表示させる。
【００６６】
一方、先のステップＳ６における判断処理の結果、算出した透過率βが限界値Ｇ以上であるときは、制御装置２０は、続くステップＳ９の処理として、液体性状検出処理と停止する。続いて、ステップＳ１０の処理として、警報機構４０を作動させてそのことを運転者に知らせる。
【００６７】
（第２実施形態）
この発明に係る液体性状検出方法を具体化した第２実施形態について説明する。
【００６８】
第２実施形態は、第１実施形態に対してオイル劣化検出装置１の検出機構１０の構成を変更したものである。検出機構１０の構成以外に関しては第１実施形態と同じであるので、検出機構１０の構成の変更点についてのみ説明する。
【００６９】
第２実施形態におけるオイル劣化検出装置１の検出機構１０では、フォトダイオードとして１個のフォトダイオード１６を用いるとともに、図４に示すように、発光ダイオード１２およびフォトダイオード１６を共通のブラケット１７に固定している。そして、ブラケット１７は、駆動機構１８により回転軸１７ａの回りに回転駆動される。
【００７０】
発光ダイオード１２およびフォトダイオード１６は、それぞれの光軸を一致させ且つ流路１５の流れ方向と直交させてブラケット１７に固定されている。また、ブラケット１７は、その回転軸１７ａを流路１５の流れ方向と直交させてボディー１１に回転可能に保持されている。
【００７１】
第２実施形態におけるオイル劣化検出装置１の検出機構１０では、駆動機構１８によりブラケット１７を回転させることにより、図５に示すように、発光ダイオード１２およびフォトダイオード１６の光軸位置を、第１光路Ａ、第２光路Ｂ、第３光路Ｃの各位置に切り替えている。これにより、第１受光量Ｐ、第２受光量Ｑ、第３受光量Ｒを順次測定している。
【００７２】
上述したように、第２実施形態においては、３個の受光量Ｐ、Ｑ、Ｒ測定を１個のフォトダイオード１６で行っているのでの各受光量Ｐ、Ｑ、Ｒ間の相対関係の精度高めることができる。
【００７３】
なお、上記各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。
【００７４】
上記第１実施形態において、１個の発光ダイオード１２を駆動機構１４により移動させているが、３個の発光ダイオード１２を各光路Ａ、Ｂ、Ｃに対応して固定し、１個のフォトダイオード１３を駆動機構１４により移動させる構成としてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、発光部である発光ダイオードおよび受光部であるフォトダイオードの少なくとも一方を移動させているが、発光ダイオードおよびフォトダイオードから構成される検出部を複数用い、すなわち第１光路Ａ、第２光路Ｂ、第３光路Ｃ用に３個用いてもよい。
【００７６】
上記警報機構４０から警報が発せられるとき、すなわちエンジン５０の運転について不可である旨の判断がなされたときには、エンジン５０の機関出力を徐々に低下させて最終的に機関運転を停止させることにより、エンジン５０の故障を確実に防止することもできる。
【００７７】
上記実施形態ではエンジンの潤滑油の粒子濃度を検出する装置に本発明を適用した場合について説明したが、他の液体の粒子濃度を検出する装置にも本発明は同様に適用することができる。たとえば、潤滑油以外の他の液体である燃料あるいは自動変速機用作動液等に含まれる粒子濃度検出用途に適用してもよい。さらに、その用途を自動車用に限る必要は無く、他の用途、例えば各種民生用機器に適用してもよい。たとえば、燃焼式暖房装置の燃料中粒子濃度検出用に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施形態に係るオイル劣化検出装置の構成を説明する概略図である。
【図２】第１実施形態に係るオイル劣化検出装置の検出機構の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る液体性状検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係るオイル劣化検出装置の検出機構の構造を示す断面図である。
【図５】図４中のＶ矢視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１    オイル劣化検出装置（液体性状検出装置）
１０    検出機構
１１    ボディー
１２    発光ダイオード（発光部）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ    フォトダイオード（受光部）
１４    駆動機構
１５    流路
１６    フォトダイオード
１７    ブラケット
１７ａ    回転軸
１８    駆動機構
２０    制御装置
３０    表示部
４０    警報機構
５０    エンジン
５１    潤滑油通路
Ａ    第１光路
Ｂ    第２光路
Ｃ    第３光路
Ｆ    発光量
Ｇ    限界値
Ｋ    オイル劣化度合い
Ｌ１、Ｌ２    長さ
Ｐ    第１受光量
Ｑ    第２受光量
Ｒ    第３受光量
Ｓ１〜Ｓ１０    ステップ
Ｘ    異物層
Ｙ    汚れ層
α    透過率
β    透過率
γ    透過率
【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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