(57)【要約】【課題】  非磁性金属をも含めて内燃機関摺動部の異常摩耗を迅速に効率的にかつ精度よく検出することができると共に、コスト面からも各船舶に個別搭載ができるようにする。【解決手段】  船舶に搭載された内燃機関（１）の潤滑油路（２）からこの内燃機関の潤滑油サンプルを採取し、採取されたサンプルを秤量し、秤量されたサンプルを焼却し、焼却されたサンプルを灰化し、灰化されたサンプルを溶解液で溶解し、溶解されたサンプルを希釈液で希釈し、希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を金属分析器を用いて検出する内燃機関摺動部の異常検知法において、上記採取と秤量と焼却灰化と溶解と希釈と金属分析器による検出は、船舶上で行い、金属分析器による検出は、ＦＩＡ法金属分析器（２０）によって行なう。【選択図】  図１
2008241532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載された内燃機関（１）の潤滑油路（２）から前記内燃機関の潤滑油サンプルを採取し、採取された前記サンプルを秤量し、秤量された前記サンプルを焼却し、焼却された前記サンプルを灰化し、灰化された前記サンプルを溶解液で溶解し、溶解された前記サンプルを希釈液で希釈し、希釈された前記サンプル中の金属元素の含有量を金属分析器を用いて検出する内燃機関摺動部の異常検知法において、前記採取と前記秤量と前記焼却灰化と前記溶解と前記希釈と前記金属分析器による検出は、前記船舶上で行い、前記金属分析器による検出は、ＦＩＡ法金属分析器（２０）によって行なうことを特徴とする内燃機関摺動部の異常検知法。
【請求項２】
前記ＦＩＡ金属分析器（２０）によって前記含有量が検出される前記金属元素には、少なくとも鉄、銅、アルミニウム、すずのいずれか１つ以上が含まれることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関摺動部の異常検知法。
【請求項３】
前記内燃機関（１）の運転時には１日に複数回の前記ＦＩＡ法金属分析器（２０）による前記検出を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関摺動部の異常検知法。
【請求項４】
船舶に搭載された内燃機関（１）の潤滑油路（２）に配設されて前記内燃機関の潤滑油サンプルを採取するサンプラ（５）と、前記潤滑油サンプラにより採取された前記サンプルを秤量するための秤量計（１０）と、前記秤量計で秤量された前記サンプルを焼却するための焼却器（１１）と、前記焼却器で焼却された前記サンプルを炭化するための炭化器（１２）と、前記炭化器で灰化された前記サンプルを溶解液で溶解するための溶解器（１３）と、前記溶解器で溶解された前記サンプルを希釈液で希釈するための希釈器（１４）と、前記希釈器で希釈された前記サンプル中の金属元素の含有量を検出するための金属分析器とを備えた内燃機関摺動部の異常検知装置において、前記サンプラと前記秤量計と前記焼却器と前記溶解器と前記希釈器と前記金属分析器は、前記船舶上に配設され、前記金属分析器は、ＦＩＡ法金属分析器（２０）からなることを特徴とする内燃機関摺動部の異常検知装置。
【請求項５】
前記ＦＩＡ法金属分析器（２０）が検出した前記金属元素の前記含有量のデータを蓄積すると共に前記データに基づいて前記含有量の変化を表示するデータ分析器（１５）を前記船舶上に備えたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関摺動部の異常検知装置。
【請求項６】
前記ＦＩＡ法金属分析器（２０）によって前記含有量が検出される前記金属元素には、少なくとも鉄、銅、アルミニウム、すずのいずれか１つ以上が含まれることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関摺動部の異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関摺動部の異常検知法及びその装置、特にＦＩＡ法金属分析器を用いた内燃機関摺動部の異常検知法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、シリンダライナやピストンリング等の異常摩耗を検出するため、従来より、機関内を流れる潤滑油サンプルを採取し、そこに含まれる金属元素の含有量を測定することが行われている。内燃機関のシリンダライナやピストンリングは、一般的に磁性金属よって形成されている。
【０００３】
そして、この磁性金属の捕捉量や捕捉した金属磨耗粉の外観模様等から、シリンダライナやピストンリングの異常摩耗を検知するものとして、フェログラフィ法が知られている（例えば、特記文献１参照）。フェログラフィ法は、特に磁性金属からなる部品について、安価でかつ効果的にその異常摩耗等を検出することができるという利点があり、金属磨耗粉は磁界等を利用して捕捉される。
【０００４】
一方、磁性金属に限定されない様々な金属の異常摩耗を検出することができるものとして、ＩＣＰ法（高周波誘導結合プラズマ法）が知られている。ＩＣＰ法は、上述のフェログラフィ法と同様に、潤滑油サンプル中の金属元素の含有量を検出するもので、このＩＣＰ法には、ＩＣＰ質量分析法とＩＣＰ発光分光分析法とがある。
【０００５】
前者のＩＣＰ質量分析法は、内燃機関の潤滑油サンプルから採取した試料溶液を高温のプラズマ炎中に噴霧し、その熱エネルギによってイオン化された元素を質量分析器に導入して、質量ごとにカウント数を測定するものである。
【０００６】
また、後者のＩＣＰ発光分光分析法は、熱エネルギによって元素が発光する光を分光し、光の波長と強さを測定することにより、試料溶液中の金属元素の含有量を検出するものである。いずれも磁性金属に限定されない多種金属元素を同時に分析でき、感度が高いことが特長である。このため、様々な金属元素の異常摩耗を検出する必要がある航空機エンジンでは、従来からＳＯＡＰ法として広く利用されている。
【特許文献１】特開平２−２２５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年の内燃機関では、シリンダライナやピストン摺動部以外の部分、例えば、クランクピン軸受けや主軸受け等の摺動部に、銅、アルミニウム、すず等の非磁性金属が多用されている。特に、中速ディーゼル機関では、軸受け部に燃焼ガスが混入するため摩耗や損傷を受けやすく、このため、これらの摺動部の異常摩耗を、重大故障発生以前に的確に検出していく必要性がますます高まりつつある。
【０００８】
ここで、上述の従来のフェログラフィ法は、安価で効果的に内燃機関の異常摩耗等を検出することができるものではあるが、その検出対象の金属元素が磁性金属に限定されるため、特に中速ディーゼル機関の摺動部の異常摩耗を検出する方法として利用することができないという問題がある。
【０００９】
また、上述のように、磁界等を利用した摩耗粉の捕捉では、一定以上の大きさの摩耗粉しか捕捉することができず、異常が検知された段階ではすでに摩耗等が相当程度進行し、
主要部品の破損や破断に至っている例もしばしば見受けられる。
【００１０】
一方、上述の従来のＩＣＰ法は、銅、アルミニウム、すず等の非磁性金属を含む多種金属元素を同時に検出でき、しかも感度が高いことという利点がある一方、分析装置が極めて高価になるという問題がある。
【００１１】
特に、船舶においては、長期航海の途中で内燃機関の異常摩耗を早期に検出し、部品が破損等する前に機関を停止して適切な整備を行ない、重大故障の発生を未然に防止する必要がある。また、一旦部品が破損等すると、その修復に多大なコストと労力とを要するという問題もある。
【００１２】
このため、内燃機関の摺動部の異常摩耗を検出するための分析装置は、地上基地だけに設置できるものではなく、船舶上に個別搭載可能であり、しかも迅速かつ簡易に検査できるものでなければならない。この点、ＩＣＰ法による分析装置は極めて高価であるため、現状では地上基地だけに設置するのが限度であり、各船舶に個別搭載することなどは、コスト面から到底実施することができないという問題がある。
【００１３】
また、ＩＣＰ法の場合、内燃機関から採取したサンプルの前処理に多くの時間を要し、分析結果を入手するまでにかなりの時間を要する。このため、極く短時間で発生する可能性がある軸受け等の損傷に対しては、的確に対応することができないという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、鉄等の磁性金属は勿論のこと、銅、アルミニウム、すず等の非磁性金属をも含めて内燃機関摺動部の異常摩耗を迅速に簡易にかつ精度よく検出することができ、また、コスト面からも各船舶に個別搭載することができる、内燃機関摺動部の異常検知法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、船舶に搭載された内燃機関の潤滑油路からこの内燃機関の潤滑油サンプルを採取し、採取されたサンプルを秤量し、秤量されたサンプルを焼却し、焼却されたサンプルを灰化し、灰化されたサンプルを溶解液で溶解し、溶解されたサンプルを希釈液で希釈し、希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を金属分析器を用いて検出する内燃機関摺動部の異常検知法において、採取と秤量と焼却灰化と溶解と希釈と金属分析器による検出は、船舶上で行い、金属分析器による検出は、ＦＩＡ法金属分析器によって行なうことにある。
【００１６】
又は、本発明が採用する手段は、船舶に搭載された内燃機関の潤滑油路に配設されてこの内燃機関の潤滑油サンプルを採取するサンプラと、潤滑油サンプラにより採取されたサンプルを秤量するための秤量計と、秤量計で秤量されたサンプルを焼却するための焼却器と、焼却器で焼却されたサンプルを灰化するための炭化器と、炭化器で灰化されたサンプルを溶解液で溶解するための溶解器と、溶解器で溶解されたサンプルを希釈液で希釈するための希釈器と、希釈器で希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を検出するための金属分析器とを備えた内燃機関摺動部の異常検知装置において、サンプラと秤量計と焼却器と溶解器と希釈器と金属分析器は、船舶上に配設され、金属分析器は、ＦＩＡ法金属分析器からなることにある。
【００１７】
このように、潤滑油サンプルの採取から元素の含有量の検出まで、一連の作業を船舶上で行なうことにより、長期航海中であっても、内燃機関摺動部の異常摩耗を早期に検知することができ、これにより部品が破損等する前に機関を停止して適切な整備を行ない、重大故障の発生を未然に防止することができる。
【００１８】
また、このように船舶上で金属元素の含有量の検出を行なうことができるのは、金属分析器として、ＦＩＡ法（フローインジェクション分析法）金属分析器を採用したためにほかならない。
【００１９】
ＦＩＡ法金属分析器は、後述するように、磁性金属に限定されない非磁性金属をも含む多種金属元素を同時に検出することができ、しかも従来のＩＣＰ法分析器に比べて極めて安価である。また、装置全体が小型で、迅速に簡便にかつ精度よく検出できる等の特長を有するものであり、船舶搭載に最適の金属分析器である。このＦＩＡ法金属分析器の導入によって、各船舶上ではじめて非磁性金属をも含む多種金属元素を同時に検出できるようになる。
【００２０】
上記内燃機関摺動部の異常検知法及び装置において、ＦＩＡ金属分析器によってその含有量が検出される金属元素には、少なくとも鉄、銅、アルミニウム、すずのいずれか１つ以上が含まれることが望ましい。
【００２１】
上述のＦＩＡ金属分析器については、準備する試薬等の関係で、検出対象の金属元素を予め特化しておく必要がある。これら鉄、銅等の金属元素は、内燃機関摺動部を形成する主要金属元素であり、これらの金属元素の含有量を監視することによって、重大故障の発生を未然に防止することができる。
【００２２】
上記内燃機関摺動部の異常検知法において、内燃機関の運転時には１日に複数回の金属分析器による上記検出を行なうことが望ましい。上述のように、ＦＩＡ法金属分析器は、非磁性金属をも含む多種金属元素を同時に、迅速に簡便にかつ精度よく検出できる等の特長を有するものであり、１日に複数回の検出作業が可能である。
【００２３】
これも、金属分析器としてＦＩＡ法金属分析器を採用したことにより、はじめて可能になるものである。これにより、内燃機関摺動部の異常摩耗をさらに早期に検出することができる。
【００２４】
上記内燃機関摺動部の異常検知装置において、ＦＩＡ法金属分析器が検出した金属元素の含有量データを蓄積すると共に、このデータに基づいて含有量の変化を表示するデータ分析器を船舶上に備えることが望ましい。
【００２５】
これにより、潤滑油中に含まれる金属元素の含有量について、過去から現在までの変化を船舶上においてリアルタイムで知ることができるようになり、内燃機関摺動部の異常摩耗に対して、船舶上でさらに迅速かつ的確に対応できるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の内燃機関摺動部の異常検知法は、船舶に搭載された内燃機関の潤滑油路からこの内燃機関の潤滑油サンプルを採取し、採取されたサンプルを秤量し、秤量されたサンプルを焼却し、焼却されたサンプルを灰化し、灰化されたサンプルを溶解液で溶解し、溶解されたサンプルを希釈液で希釈し、希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を金属分析器を用いて検出する内燃機関摺動部の異常検知法において、採取と秤量と焼却灰化と溶解と希釈と金属分析器による検出は、船舶上で行い、金属分析器による検出は、ＦＩＡ法金属分析器によって行なう。
【００２７】
又は、本発明の内燃機関摺動部の異常検知装置は、船舶に搭載された内燃機関の潤滑油路に配設されてこの内燃機関の潤滑油サンプルを採取するサンプラと、潤滑油サンプラにより採取されたサンプルを秤量するための秤量計と、秤量計で秤量されたサンプルを焼却するための焼却器と、焼却器で焼却されたサンプルを灰化するための炭化器と、炭化器で
灰化されたサンプルを溶解液で溶解するための溶解器と、溶解器で溶解されたサンプルを希釈液で希釈するための希釈器と、希釈器で希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を検出するための金属分析器とを備えた内燃機関摺動部の異常検知装置において、サンプラと秤量計と焼却器と溶解器と希釈器と金属分析器は、船舶上に配設され、金属分析器は、ＦＩＡ法金属分析器からなる。
【００２８】
したがって、鉄等の磁性金属は勿論のこと、銅、アルミニウム、すず等の非磁性金属をも含めて内燃機関摺動部の異常摩耗を迅速に効率的にかつ精度よく検出することができると共に、コスト面からも各船舶に個別搭載することができる、という優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る内燃機関摺動部の異常検知法及び装置を実施するための最良の形態を、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の内燃機関摺動部の異常検知法及び装置を実施するための最良の形態を示す簡略図、図２は、サンプラを示す簡略図、図３は、ＦＩＡ法金属分析器を示す簡略図である。
【００３０】
図２に示すように、船舶に搭載された内燃機関１の潤滑油路２に、潤滑油冷却器３と潤滑油ポンプ４が配設される。サンプラ５が、潤滑油冷却器３と潤滑油ポンプ４との間に配設される。サンプラ５は、潤滑油サンプルを採取するためのものである。
【００３１】
図１に示すように、図２のサンプラ５によって採取された潤滑油サンプルを秤量するための秤量計１０、この秤量計１０で秤量されたサンプルを焼却するための白金るつぼ（焼却器）１１、この白金るつぼ１１で焼却されたサンプルを炭化するための電気炉（炭化器）１２をこの船舶上に配設する。
【００３２】
また、電気炉１２で灰化されたサンプルを酸等の溶解液で溶解するための溶解器１３、この溶解器１３で溶解されたサンプルを希釈液で希釈するための希釈器１４、この希釈器１４で希釈されたサンプル中の金属元素の含有量を検出するための金属分析器２０をこの船舶上に配設する。
【００３３】
さらに、金属分析器２０が検出した金属元素の含有量データを蓄積すると共に、この含有量データに基づいて、過去から現在までの各含有量の変化を表示するコンピュータデータ分析器１５をこの船舶上に配設する。
【００３４】
金属分析器２０としては、ＦＩＡ法金属分析器を配設する。ＦＩＡ法は、ＪＩＳ−Ｋ−０１２６の「フローインジェクション分析法通則」に記載されている。したがって、ここでは図３を参照して、ＦＩＡ法金属分析器の仕組みを簡潔に説明する。
【００３５】
図３に示すように、ＦＩＡ法金属分析器２０は、送液部２１と、試料導入部２２と、混合部２３と、反応部２４と、検出部２５と、排出部２６とからなる。各部は、内径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの細管２７〜２９によって連結されている。
【００３６】
送液部２１に、キャリア溶液を蓄えるキャリアタンク３０と、試薬溶液を蓄える試薬タンク３１とが配設される。キャリアタンク３０内のキャリア溶液、及び試薬タンク３１内の試薬溶液は、細管２７，２８を通して送液部２１のポンプ３２，３３によってそれぞれ吸い上げられ、混合部２３にまで連続的に流れていく。
【００３７】
この間、試料導入部２２から、前処理されたサンプル試料が注入されて、キャリア溶液は試料溶液となる。混合部２３で、試料溶液と試薬溶液が混合される。この混合された試
料溶液と試薬溶液は、その下流側の反応部２４で化学反応する。反応部２４で生成された反応生成物を検出部２５で測定する。検出部２５での測定が終了した検査溶液は、排出部２６から排出される。
【００３８】
このように、ＦＩＡ法金属分析器２０は、細管２７，２８内で化学反応をさせながら検査を進めていくので、１時間あたり数十のサンプル試料の処理が可能であり、従来のフェログラフィ法やＩＣＰ法に比し、迅速性及び簡便性において格段に優れている。
【００３９】
したがって、１日に複数回の検出作業も可能であり、これにより船舶に搭載された内燃機関の異常摩耗を極めて早期に検出し、部品が破損等する前に機関を停止して適切な整備を行なうことができる。これにより、重大故障の発生を未然に防止することができる。例えば、この内燃機関摺動部の異常検知法による金属含有量の検出は、内燃機関の運転時において、１時間に１回程度の頻度で行なうのが理想的である。
【００４０】
また、ＦＩＡ法は自動化も容易であり、上記前処理を含む全部又は一部の操作を自動化することもできる。加えて、ＦＩＡ法金属分析器２０は、試薬反応のすべてが細管２７〜２９内で行われるため、化学反応時の外部汚染が少なく、測定精度や測定データの再現性に優れている。また、検査廃液量が少なく、特に船舶という閉鎖環境での使用に優れている。
【００４１】
ただし、準備する試薬等との関係で検査対象の金属元素を予め特化する必要があり、摺動部材の含有金属を考慮して、例えば、鉄、銅、アルミニウム、すずについて検査することが望ましい。また、コンピュータデータ分析器１５を備えることにより、金属元素の含有量の変化を過去から現在に至るまで、船舶上においてリアルタイムで知ることができ、内燃機関摺動部の異常摩耗に対して、さらに迅速かつ的確に対応ができる。
【００４２】
なお、本発明は上述の一実施の形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、本発明の範囲から除外されるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の内燃機関摺動部の異常検知法及び装置を実施するための最良の形態を示す簡略図である。
【図２】サンプラを示す簡略図である。
【図３】ＦＩＡ法金属分析器を示す簡略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  機関
２  潤滑油路
３  潤滑油冷却器
４  潤滑油ポンプ
５  サンプラ
１０  秤量計
１１  白金るつぼ（焼却器）
１２  電気炉（炭化器）
１３  溶解器
１４  希釈器
１５  コンピュータデータ分析器
２０  ＦＩＡ法金属分析器
２１  送液部
２２  試料導入部
２３  混合部
２４  反応部
２５  検出部
２６  排出部
２７〜２９  細管
３０  キャリアタンク
３１  試薬タンク
３２，３３  ポンプ
【図１】
2008241532.tif 000003
【図２】
2008241532.tif 000004
【図３】
2008241532.tif 000005