(57)【要約】【課題】単純な構成で気泡による誤検出を防止し、測定精度を向上することができる粒子検出装置及び粒子検出方法の提供。【解決手段】実施形態にかかる検出装置１は、第１の波長の光を用いて測定対象中の異物を検出する第１の光学式検出部１１と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を用いて前記測定対象中の異物を検出する第２の光学式検出部１２と、を備え、前記第１の光学式検出部１１での検出結果と前記第２の光学式検出部１２での検出結果との比較に基づいて、検出された前記異物を区別することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光を用いて測定対象中の異物を検出する第１の光学式検出部と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を用いて前記測定対象中の異物を検出する第２の光学式検出部と、を備え、
前記第１の光学式検出部での検出結果と前記第２の光学式検出部での検出結果との比較に基づいて、検出された前記異物を区別することを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２】
前記第１の前記光学式検出部は第１の波長の光を測定対象である液体に照射する第１の発光部と、前記測定対象を通過した第１の波長の光を受光する第１の受光部と、受光した光の強さに基づく第１の電気信号を出力する第１の受光信号部と、を備え、
前記第２の前記光学式検出部は第２の波長の光を前記測定対象に照射する第２の発光部と、前記測定対象を通過した第２の波長の光を受光する第２の受光部と、受光した光の強さに基づく第２の電気信号を出力する第２の受光信号部と、を備え、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とに基づいて、前記異物の屈折特性を判定し、前記異物の屈折特性に基づいて前記異物の種類を判定することを特徴とする請求項１に記載の粒子検出装置。
【請求項３】
前記第１の光学式検出部での検出結果と前記第２の光学式検出部での検出結果の差が一定範囲内である場合には前記異物を粒子として検出し、前記差が一定以上である場合には前記異物は粒子ではないとして検出対象から除外することを特徴とする請求項１記載の粒子検出装置。
【請求項４】
第１の波長の光を用いて前記測定対象に含まれる異物を検出し、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を用いて前記測定対象に含まれる異物を検出し、
前記第１の波長での検出結果と前記第１の波長での検出結果とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記異物の特性を区別することを特徴とする粒子検出方法。
【請求項５】
前記第１の波長での検出結果と前記第１の波長での検出結果の差が一定範囲内である場合には前記異物を粒子として検出し、前記差が一定以上である場合には前記異物を粒子ではないとして検出対象から除外することを特徴とする請求項４記載の粒子検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に含まれる粒子を検出する粒子検出装置及び粒子検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械や車両等の燃料に含まれる粒子を検出して汚染度を測定する検出装置が知られている。例えば測定対象に光を照射する発光部と測定対象を通過した光を受光する受光部とを有する光学式のセンサを用い、受光部における検出結果から測定対象に含まれる粒子の数や粒径を測定することが行われる。このような粒子検出装置では、測定対象中に気泡が含まれている場合には、気泡の存在により光の散乱、減衰が起こるため、気泡を粒子として誤検出してしまう。このため、測定誤差が生じて測定精度が低下する。
【０００３】
気泡による誤検出を防止するために、測定対象となる液体をあらかじめサイクロン式の気液分離装置にかけて気泡を取り除き、気泡が除去された後に測定対象の粒子検出を行う検出装置も提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８２７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の検出装置では、測定に先立って気液分離を行うための設備が必要となるため装置構成が複雑となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態にかかる検出装置は、第１の波長の光を用いて測定対象中の異物を検出する第１の光学式検出部と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を用いて前記測定対象中の異物を検出する第２の光学式検出部と、を備え、前記第１の光学式検出部での検出結果と前記第２の光学式検出部での検出結果との比較に基づいて、検出された前記異物を区別することを特徴とする。
【０００７】
他の実施形態にかかる粒子検出方法は、第１の波長の光を用いて前記測定対象に含まれる異物を検出し、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を用いて前記測定対象に含まれる異物を検出し、前記第１の波長での検出結果と前記第１の波長での検出結果とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記異物の特性を区別することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、単純な構成で気泡による誤検出を防止し、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態にかかる検出装置のシステム構成を示すブロック図。
【図２】同検出装置の説明図。
【図３】光の屈折角と波長の関係を示すグラフ。
【図４】気泡検出時の光の屈折状態を示す説明図。
【図５】同粒子検出方法のフローチャート。
【図６】同粒子検出方法における粒子検出時を示す説明図。
【図７】同粒子検出方法の粒子検出時における検出結果を示す説明図。
【図８】同粒子検出方法における気泡検出時を示す説明図。
【図９】同粒子検出方法の気泡検出時における検出結果を示す説明図。
【図１０】同粒子検出方法における時間と電圧値との関係の出力波形を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態かかる検出装置及び検出方法について、図１乃至図９を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１は本実施形態にかかる検出装置の構成を説明する側面図である。
【００１１】
図１は本実施形態にかかる検出装置１のシステム構成を示すブロック図、図２は検出装置１の光学式センサ１１，１２の配置を示す説明図である。
【００１２】
検出装置１は、例えば測定対象としての液体燃料に含まれる金属、砂（ケイ素）、ガラスの粒、などの粒子（ダスト）を検出することにより、燃料の汚染度を測定する測定装置である。
【００１３】
図１のブロック図に示すように、検出装置１は、第１の波長の光Ｌ１を用いて異物の検出を行う第１の光学式センサ１１と、第２の波長の光Ｌ２を用いて異物の検出を行う第２の光学式センサ１２と、ユーザが設定入力を行う入力部１３と、検出結果を表示する表示部１４と、閾値Ｗ０を含む各種データを記憶する記憶部１５と、各部を制御する制御部１６と、を備えている。
【００１４】
第１の光学式センサ１１は例えば長波長センサであり、第１の波長で燃料に光を照射する第１光源２１と、第１光源２１を駆動する第１の光源駆動部２２と、第１光源２１からの光を受光する第１受光部２３と、第１受光部２３で検知した光の強さに応じた電気信号を制御部１６に送る第１の受光信号部２４と、を備える。第１の光学式センサ１１は、第１の波長の光Ｌ１を用いて測定対象の液体に含まれる異物を検出する。
【００１５】
第２の光学式センサ１２は例えば短波長センサであり、第１の波長よりも短い第２の波長で燃料に光を照射する第２光源２５と、第２光源２５を駆動する第２の光源駆動部２６と、第２光源２５からの光を受光する第２受光部２７と、第２受光部２７で検知した光の強さに応じた電気信号を制御部１６に送る第２の受光信号部２８と、を備える。第２の光学式センサ１２は、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光Ｌ２を用いて測定対象の液体に含まれる異物を検出する。
【００１６】
なお、この実施形態では第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２は可視光より少し上の周波数として設定し、第１波長は例えば近赤色の長波長光、第２波長は例えば青色の短波長光とした。第１の光学式センサ１１や第２の光学式センサ１２には、例えばフォトカプラやＣＣＤ等を用いる。
【００１７】
図２に示すように、第１光源２１及び第２光源２５は、測定対象としての第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を透過可能な液体である燃料が通過する燃料流路１７の側部に設けられている。燃料流路１７は例えば透明なガラス管１７ａで構成されている。第１受光部２３および第２受光部２７は、第１光源２１及び第２光源２５とは流路１７を挟んで反対側の側部に設けられている。第１受光部２３及び第２受光部２７は、燃料１８を通過した第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を受光し、受光した光の強さに応じた電気信号を出力する。
【００１８】
入力部１３は、ユーザの入力操作により各種設定入力ができるようになっている。入力部１３に入力された設定情報は制御部１６へ送られる。
【００１９】
表示部１４には、例えば検出結果として、例えば測定対象中に含まれる粒子の数、及び粒子の大きさが表示される。
【００２０】
制御部１６は、例えばマイクロプロセッサを備え、光学式センサ１１，１２が出力する検出信号に基づいて各種の演算処理や制御動作を行う。
【００２１】
図３は光の周波数と屈折角（屈折特性）との関係を示す説明図である。図３に示すように光の周波数に応じて屈折角が異なり、短波長の光は長波長の光に比べて屈折角が大きくなっている。
【００２２】
図４は、測定対象に照射される光の屈折状態を示す説明図である。図４に示すように、測定対象の液体中に透明な気泡が含まれる場合にはこの気泡を通過する際には光の屈折が生じる。第１の波長の光Ｌ１と第２の波長の光Ｌ２は透明な気泡を通過する際にいずれも屈折するが、第２の波長の光Ｌ２の方が第１の波長の光Ｌ１よりも屈折が大きくなる。
【００２３】
次に、本実施形態にかかる粒子検出方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
まず制御部１６は第１光源２１及び第２光源２５をオン状態とし、測定対象である燃料に２種類の波長の光を照射する（ＳＴ１）。ついで、測定対象を通過した光を第１受光部２３及び第２受光部２７に受光させ、受光した光の強さに対応する電気信号を第１の受光信号部２４及び第２の受光信号部２８に出力させることにより、検出結果を取得する（ＳＴ２）。
【００２５】
図６は測定対象中の粒子を異物として検出する場合の検出方法を示している。図７は検出結果として検知信号の電圧値と時間との関係を出力波形で示している。上段＜ａ＞は第１の光学式センサ１１による検出結果であり、下段＜ｂ＞は第２の光学式センサ１２による検出結果である。
【００２６】
図６に示すように、光源から測定対象に入射した光Ｌ１，Ｌ２は、測定対象の燃料１８中に存在する粒子１９によって吸収、散乱、減衰した後、受光部２３，２７にてそれぞれ検知される。そして図７に示すように、検出結果として受光信号部２４、２８から出力される電圧の出力波形には、この異物の位置（出現時間）に対応して、極大値を持つ山状の波形ｄｌ、ｄｓが形成される。この山状の波形ｄｌ、ｄｓにおける幅寸法は異物の大きさ（粒径）に対応している。
【００２７】
このとき、粒子１９は透明でなく影となるため、図７に示すように、第１の波長の光Ｌ１と第２の波長の光Ｌ２で検出結果としての波形ｄｌと波形ｄｓとは等しいものとなる。なお、予め初期設定として、固体の粒子１９を検出する際の波形ｄｌ、ｄｓが等しくなるように各センサの設定や算出式を調整しておいてもよい。
【００２８】
図８は測定対象中の気泡２０を異物として検知する場合の検出方法を示している。図９は検出結果として検知信号の電圧値と時間との関係を出力波形で示している。上段＜ａ＞は第１の光学式センサ１１による検出結果であり、下段＜ｂ＞は第２の光学式センサ１２による検出結果である。
【００２９】
図８に示すように、光源から測定対象に入射した光は、測定対象中に存在する気泡２０によって吸収、散乱、減衰するとともに、一部屈折し、受光部２３，２７にて検知される。
【００３０】
そして、図９に示すように、検出結果として受光信号部２４、２８から出力される電圧の出力波形には、この異物の位置（出現時間）に対応して、極大値を持つ山状の波形ｄｌ、ｄｓが形成される。この山状の波形ｄｌ、ｄｓにおける幅寸法ｗｌ、ｗｓは異物の大きさ（粒径）に対応している。
【００３１】
このとき、光の屈折の影響で電圧値が変化するため、波形ｄｌ、ｄｓの幅寸法ｗｌ、ｗｓは屈折の影響で変化する。また、上述したように、光の屈折角は波長によって異なるため、第１の波長の光Ｌ１と第２の波長の光Ｌ２では検出結果に差が生じる。すなわち、短波長光と長波長光における屈折特性の差によって山状の出力波形ｄｌ、ｄｓの形状が異なり、幅寸法ｗｌとｗｓとが異なり、より屈折の影響が強い第２の光学式センサ１２による幅ｗｓが幅ｗｌよりも長くなる。
【００３２】
図４に戻り、制御部１６は、第１の光学式センサ１１での検出結果ｗｌと、第２の光学式センサ１２での検出結果ｗｓとの差としてｗｓ-ｗｌ＝Δｗを算出し、この差Δｗと予め設定された閾値ｗ０とを比較する（ＳＴ３）。
【００３３】
制御部１６は、第１の光学式センサ１１での検出結果ｗｌと、第２の光学式センサ１２での検出結果ｗｓとの差Δｗが閾値ｗ０以下である場合には、粒子として検出する（ＳＴ４）。
【００３４】
例えば図１０におけるｄ１，３，４，５は検出結果の差がなく、あるいは小さいため、ＳＴ３のＹＥＳと判定され、屈折による影響が無いとして、この異物は粒子として検出される。
【００３５】
一方、制御部１６は、第１の光学式センサ１１での検出結果と、第２の光学式センサ１２での検出結果との差Δｗが閾値ｗ０よりも大きい場合には（ＳＴ３のＮｏ）、検出した異物を粒子としてカウントせずにＳＴ６に進む。
【００３６】
図１０に、本実施形態にかかる検出方法における検出結果の一例として流路内に５つの異物が流れる場合における、時間と電圧値との関係の出力波形を示す。図１０の上段＜ａ＞は第１の光学式センサ１１による検出結果であり、下段＜ｂ＞は第２の光学式センサ１２による検出結果である。
【００３７】
図１０では５つの異物ｄ１〜ｄ５を検出しており、山状の出力波形ｄｌ１，ｄｌ３，ｄｌ４，ｄｌ５、は上段＜ａ＞と下段＜ｂ＞で波形が等しくなっている。一方、山状の出力波形ｄｌ２は上段と下段の波形が異なっており、より屈折の影響が強い第２の光学式センサ１２による幅ｗｓが幅ｗｌよりも長くなっている。
【００３８】
ｄ２は、第１の光学式センサ１１と第２の光学式センサ１２での検出結果が異なるためＳＴ５のＮｏと判定され、粒子としてカウントされずに検出結果から除外される。
【００３９】
なお、閾値ｗ０は例えば気泡を検出した場合に屈折により生じる検出結果の差に基づいて予め設定されている。この閾値ｗ０よりも差Δｗが小さく、あるいは差Δｗがゼロであって検出結果が等しい場合には、屈折現象が生じていないため粒子（ダスト）として検出し、閾値ｗ０よりも大きい場合には屈折が生じているため透明な気泡であると判定する。
【００４０】
その後、制御部１６は例えば入力等により終了指示があるまで、ＳＴ２−ＳＴ５までの処理を繰り返し行い、終了指示があったら（ＳＴ５のＹＥＳ）、粒子の個数及び大きさ等の各種情報を表示部１４に表示させ（ＳＴ６）、光源をオフとして終了する。
【００４１】
検出結果として表示する粒子（ダスト）検出量＝総検出量−気泡検出量となる。例えば図１０に示す例ではｄ２は気泡であって粒子としてカウントされないため、ｄ１，ｄ３，ｄ４，ｄ５の４つの粒子が存在するとして表示部１４に表示される。
【００４２】
本実施形態にかかる異物検出装置及び異物検出方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、波長の異なる複数の光を用いて異物を検出し、波長間での検出結果の比較に基づいて気泡と粒子を区別することとしたため、測定誤差を防止し、正確な異物検出が実現できる。また、波長の異なる複数の光による検出結果の違いを屈折特性の基準としたことにより容易に気泡を区別できるため、新たな設備が不要であり装置構成及び処理工程が単純である。
【００４３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば上記実施形態では、長波長検出部と短波長検出部とを流路に沿って並列配置したが、これに限られるものではない。
【００４４】
さらに、上記実施形態の構成要件のうち一部を省略しても本発明を実現可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…検出装置、１１…第１の光学式センサ（第１の光学式検出器）、１２…第２の光学式センサ（第２の光学式検出器）、１３…入力部、１３…受光信号部、１４…表示部、１５…記憶部、１６…制御部、１７…燃料流路、１８…燃料（測定対象）、１９…粒子（異物）、２０…気泡（異物）、２１…光源、２３…受光部、２４．２８…受光信号部、２５…光源、２６…光源駆動部、２７…受光部、２８…受光信号部、Ｌ１…第１の光、Ｌ２…第２の光。
【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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