(57)【要約】【課題】油が劣化したか否か、または、油に異物が混入したか否かを高精度に判定する。【解決手段】油判定装置１００は、油に白色の光を照射する発光部と、油を通過した光を受光して、受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する受光部と、導出されたＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれの光量に基づいて、明度および彩度を導出する属性導出部１３２と、導出された明度および彩度に基づいて、油が劣化したか否か、または、油に異物が混入したか否かの少なくとも一方を判定する判定部１３４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油に白色の光を照射する発光部と、
前記油を通過した光を受光して、該受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する受光部と、
導出された前記Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれの光量に基づいて、明度および彩度を導出する属性導出部と、
導出された前記明度および彩度に基づいて、前記油が劣化したか否か、または、該油に異物が混入したか否かの少なくとも一方を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする油判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、明度の変化率が第１範囲外であり、彩度の変化率が第２範囲以内である場合には、前記油に異物が混入したと判定することを特徴とする請求項１に記載の油判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、明度の変化率が第１範囲外であり、彩度の変化率が第２範囲外である場合に、前記油が劣化したと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の油判定装置。
【請求項４】
油に白色の光を照射する工程と、
前記油を通過した光を受光して、該受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する工程と、
導出された前記Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれの光量に基づいて、明度および彩度を導出する工程と、
導出された前記明度および彩度に基づいて、前記油が劣化したか否か、または、該油に異物が混入したか否かの少なくとも一方を判定する工程と、
を有することを特徴とする油判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油、作動油等の油が劣化しているか否か、または、油に異物が混入しているか否かを判定する油判定装置、および、油判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンや圧縮機等を構成する軸受等の摺動部材を備えた産業機械においては、摺動部材に潤滑油が供給される。このような潤滑油が劣化したり、潤滑油に異物が混入したりすると、摺動部材に不具合が生じるおそれがあることから、潤滑油の劣化や異物混入を把握することが必要となる。
【０００３】
そこで、機械または設備で使用された油の劣化状態を検知する技術として、使用後の油をフィルタで濾過した後、フィルタに光を照射して、フィルタを透過した光のＲＧＢと、フィルタで反射した光のＲＧＢとに基づいて、油の劣化を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、油を抜き出してフィルタで濾過するといった処理が必要であるため、リアルタイムに油の劣化を判定することができない。また、油を抜き出したり、フィルタで濾過したりするという煩雑な作業を作業者に強いることになるという問題があった。
【０００５】
そこで、潤滑油に白色の光を照射して、透過光のＲ成分の光量、Ｇ成分の光量、Ｂ成分の光量から、√（Ｒ２＋Ｇ２＋Ｂ２）および色成分最大差を算出して、これらの値に基づいて潤滑油の劣化および機械の破損状態を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。なお、ここで、色成分最大差は、Ｒ成分の光量、Ｇ成分の光量、Ｂ成分の光量のうち、最大の光量から最小の光量を減算した値である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１９０６６０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１９１２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献２の技術では、色成分最大差が油の劣化状態の影響を受けるため、油の劣化状態および機械の破損状態の判定精度が低いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような課題に鑑み、油が劣化したか否か、または、油に異物が混入したか否かを高精度に判定することが可能な油判定装置、および、油判定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の油判定装置は、油に白色の光を照射する発光部と、前記油を通過した光を受光して、該受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する受光部と、導出された前記Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれの光量に基づいて、明度および彩度を導出する属性導出部と、導出された前記明度および彩度に基づいて、前記油が劣化したか否か、または、該油に異物が混入したか否かの少なくとも一方を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記判定部は、明度の変化率が第１範囲外であり、彩度の変化率が第２範囲以内である場合には、前記油に異物が混入したと判定するとしてもよい。
【００１１】
また、前記判定部は、明度の変化率が第１範囲外であり、彩度の変化率が第２範囲外である場合に、前記油が劣化したと判定するとしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の油判定方法は、油に白色の光を照射する工程と、前記油を通過した光を受光して、該受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する工程と、導出された前記Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分それぞれの光量に基づいて、明度および彩度を導出する工程と、導出された前記明度および彩度に基づいて、前記油が劣化したか否か、または、該油に異物が混入したか否かの少なくとも一方を判定する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、油が劣化したか否か、または、油に異物が混入したか否かを高精度に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油判定装置を説明するための図である。
【図２】光測定部の構成例を説明するための図である。
【図３】時間経過に伴う明度および彩度の変化を示す図である。
【図４】油判定方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】実施例にかかる潤滑油の測定結果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
（油判定装置１００）
図１は、本実施形態にかかる油判定装置１００を説明するための図である。図１に示すように、油判定装置１００は、光測定部１１０と、ＲＡＭ１２０と、ＲＯＭ１２２と、制御部１３０と、報知部１４０とを含んで構成される。なお、ここでは、判定対象の油として潤滑油を例に挙げて説明するが、判定対象の油に限定はなく、例えば、油圧装置の作動油等を判定してもよい。
【００１７】
図２は、光測定部１１０の構成例を説明するための図である。なお、図２中、光路を実線の矢印で示す。
【００１８】
図２に示すように、光測定部１１０は、判定対象の機械１５０に設置され、機械１５０に供給される潤滑油Ｌに光を照射するとともに、当該照射した光であって潤滑油Ｌを通過した光を受光して、当該受光した光のＲ（赤）成分、Ｇ（緑）成分、および、Ｂ（青）成分それぞれの光量を導出する。したがって、光測定部１１０は、機械１５０の稼働中であっても潤滑油Ｌに関する光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量をモニタリングすることができる。
【００１９】
具体的に説明すると、光測定部１１０は、収容部２１０と、発光部２２０と、受光部２３０とを含んで構成される。
【００２０】
収容部２１０は、後述する発光部２２０と、受光部２３０との光路上に配される。収容部２１０は、互いに離隔して配された直角プリズム２１２ａ、２１２ｂを含んで構成され、直角プリズム２１２ａと、直角プリズム２１２ｂとの間に形成された空隙（収容空間）に潤滑油Ｌを収容する。なお、本実施形態において、光測定部１１０は、収容部２１０が発光部２２０および受光部２３０の上方に位置するように機械１５０に設置される。これにより、潤滑油Ｌ中の気泡が収容空間に混入してしまう事態を回避することができ、ノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００２１】
発光部２２０は、例えば、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成され、収容部２１０に収容された潤滑油Ｌに白色の光を照射する。
【００２２】
受光部２３０は、例えば、受光素子で構成され、発光部２２０が照射した光であって、潤滑油Ｌを通過した光を受光して、受光した光のＲ成分、Ｇ成分、および、Ｂ成分それぞれの光量を導出する。そして、受光部２３０によって導出された、Ｒ成分の光量、Ｇ成分の光量、および、Ｂ成分の光量を示す情報は、制御部１３０に出力されることとなる。
【００２３】
図１に戻って説明すると、ＲＡＭ１２０は、様々な情報を保持する。例えば、本実施形態において、ＲＡＭ１２０は、後述する制御部１３０が導出した明度Ｖを示す情報、彩度Ｓを示す情報を保持する。ＲＯＭ１２２は、第１範囲を示す情報、第２範囲を示す情報、および、劣化閾値を示す情報を保持している。
【００２４】
制御部１３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭ１２２からＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭ１２０、他の電子回路と協働して油判定装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１３０は、属性導出部１３２、判定部１３４として機能する。
【００２５】
属性導出部１３２は、受光部２３０が導出した、Ｒ成分の光量（以下、「Ｒ」と称する）、Ｇ成分の光量（以下、「Ｇ」と称する）、Ｂ成分の光量（以下、「Ｂ」と称する）に基づいて、明度Ｖおよび彩度Ｓを導出する。ここで、明度Ｖは、下記式（１）を用いて導出することができ、彩度Ｓは、下記式（２）を用いて導出することができる。
Ｖ＝Ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
…式（１）
Ｓ＝｛Ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）−Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）｝／Ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
…式（２）
なお、Ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、最大の値を示し、Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、最小の値を示す。
【００２６】
判定部１３４は、属性導出部１３２によって導出された明度Ｖおよび彩度Ｓに基づいて、潤滑油Ｌが劣化したか否か、および、潤滑油Ｌに異物（例えば、摩耗粉）が混入したか否かを判定する。
【００２７】
具体的に説明すると、判定部１３４は、上記式（１）、式（２）を用いて、明度Ｖおよび彩度Ｓを導出する。そして、判定部１３４は、明度Ｖが所定の劣化閾値以上である場合には、潤滑油Ｌが劣化したと判定する。また、判定部１３４は、明度Ｖが劣化閾値未満である場合には、明度Ｖの変化率と彩度Ｓの変化率に基づいて、潤滑油Ｌが劣化したか否か、および、潤滑油Ｌに異物（例えば、摩耗粉）が混入したか否かを判定する。
【００２８】
図３は、時間経過に伴う明度Ｖおよび彩度Ｓの変化を示す図である。機械１５０の運転に伴って潤滑油Ｌは徐々に劣化するため、劣化の速度が一定である場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように明度Ｖおよび彩度Ｓは徐々に低下することとなる。つまり、明度Ｖおよび彩度Ｓは、一定の変化率で低下する。
【００２９】
ここで、図３（ｃ）に示すように、上記一定の変化率で明度Ｖが低下していたものの、時刻ｔにおいて、時刻ｔの経過前と比較して明度Ｖの変化率（傾き）が変化した場合、つまり、時刻ｔ経過前の明度Ｖの変化率と、時刻ｔ経過後の明度Ｖの変化率が異なる場合、時刻ｔにおいて潤滑油Ｌの劣化速度が変化した（劣化速度が大きくなる）か、潤滑油Ｌ中に異物混入が生じたかを判定することはできない。
【００３０】
しかし、彩度Ｓの変化率に注目することで、潤滑油Ｌの劣化と異物混入とを区別できる。潤滑油Ｌの劣化は、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ経過前と時刻ｔ経過後とでは、彩度Ｓの変化率が異なることとなる。
【００３１】
一方、異物混入は、図３（ｆ）に示すように、時刻ｔの経過前と、時刻ｔの経過後とで、彩度Ｓの変化率にほとんど変化は生じない。
【００３２】
そこで、判定部１３４は、図３（ｄ）に示すように、明度Ｖの変化率（明度Ｖを微分した値）が第１範囲外であり、彩度Ｓの変化率が第２範囲以内である場合には、潤滑油Ｌに異物が混入したと判定する。なお、第２範囲は、第１範囲より小さい範囲である。
【００３３】
また、判定部１３４は、図３（ｄ）に示すように、明度Ｖの変化率が第１範囲外であり、彩度Ｓの変化率が第２範囲外である場合には、潤滑油Ｌに異物が混入したわけではなく、潤滑油Ｌが劣化したと判定する。
【００３４】
ここで、図３（ｄ）に示すように、第１範囲は、機械１５０を通常運転した際の潤滑油Ｌの劣化速度に伴う明度Ｖの変化率（図３（ａ）参照）を基準値として、基準値±所定の値の範囲に設定するとよい。
【００３５】
図１に戻って説明すると、報知部１４０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＬＥＤ等の表示装置やスピーカ等の音声出力装置で構成され、制御部１３０が判定した結果を作業者に報知する。報知部１４０を備える構成により、作業者に判定結果を容易に把握させることが可能となる。
【００３６】
例えば、報知部１４０が、異物混入を報知した場合、作業者は、潤滑油の交換とともに、異物発生箇所のメンテナンスを行う。また、報知部１４０が、潤滑油Ｌが劣化したと報知した場合、作業者は潤滑油Ｌの交換を行う。
【００３７】
（油判定方法）
続いて、上述した油判定装置１００を用いた油判定方法について説明する。図４は、油判定方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示すように、収容部２１０に潤滑油Ｌを収容して、発光部２２０は潤滑油Ｌに白色の光を照射し（照射工程Ｓ３１０）、受光部２３０は、照射された白色の光であって、潤滑油Ｌを通過した光を受光して、当該受光した光のＲ、Ｇ、Ｂを導出する（受光工程Ｓ３１２）。
【００３８】
そして、属性導出部１３２は、受光工程Ｓ３１２において導出されたＲ、Ｇ、Ｂに基づいて、明度Ｖおよび彩度Ｓを導出する（導出工程Ｓ３１４）。
【００３９】
判定部１３４は、明度Ｖが劣化閾値以上であるか否かを判定する（劣化判定工程Ｓ３１６）。その結果、明度Ｖが劣化閾値以上であると判定した場合には（Ｓ３１６におけるＹＥＳ）、酸素混入や温度上昇によって潤滑油Ｌが劣化した（通常劣化）と判定して劣化報知工程Ｓ３３０に処理を移す。一方、明度Ｖが劣化閾値未満であると判定した場合には（Ｓ３１６におけるＮＯ）、変化率導出工程Ｓ３１８に処理を移す。
【００４０】
変化率導出工程Ｓ３１８において、判定部１３４は、前回までに導出した明度Ｖおよび今回の明度Ｖに基づいて明度Ｖの変化率を導出するとともに、前回までに導出した彩度Ｓおよび今回の彩度Ｓに基づいて彩度Ｓの変化率を導出する。
【００４１】
そして、判定部１３４は、明度Ｖの変化率が第１範囲外であるか否かを判定する（明度判定工程Ｓ３２０）。その結果、明度Ｖの変化率が第１範囲外であると判定した場合には（Ｓ３２０におけるＹＥＳ）、彩度判定工程Ｓ３２２に処理を移す。一方、明度Ｖの変化率が第１範囲以内であると判定した場合には（Ｓ３２０におけるＮＯ）、潤滑油Ｌの交換の必要はないと判定して正常報知工程Ｓ３２６に処理を移す。
【００４２】
彩度判定工程Ｓ３２２において、判定部１３４は、彩度Ｓの変化率が第２範囲以内であるか否かを判定する。その結果、彩度Ｓの変化率が第２範囲以内であると判定した場合には（Ｓ３２２におけるＹＥＳ）、異物混入が生じたと判定して異物混入報知工程Ｓ３２４に処理を移す。一方、彩度Ｓの変化率が第２範囲外であると判定した場合には（Ｓ３２２におけるＮＯ）、水の混入や、温度の急上昇によって潤滑油Ｌが劣化した（異常劣化）と判定して劣化報知工程Ｓ３２８に処理を移す。
【００４３】
異物混入報知工程Ｓ３２４において、報知部１４０は、異物が混入した旨を報知する。これにより、作業者は、潤滑油Ｌの交換とともに、異物発生箇所のメンテナンスを行うことができる。正常報知工程Ｓ３２６において、報知部１４０は、異物の混入が生じておらず、潤滑油Ｌの交換の必要もない旨を報知する。劣化報知工程Ｓ３２８、Ｓ３３０において、報知部１４０は、潤滑油Ｌが劣化した旨を報知する。これにより、作業者は、潤滑油Ｌの交換を行うことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態にかかる油判定装置１００およびこれを用いた油判定方法によれば、潤滑油Ｌの明度Ｖおよび彩度Ｓを監視することで、潤滑油Ｌが劣化したか否か、および、潤滑油Ｌに異物が混入したか否かを高精度に判定することができる。
【００４５】
また、コンピュータを、油判定装置１００として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００４６】
（実施例）
使用前の潤滑油（新油）、劣化した潤滑油、新油を用いて歯車試験を行ったものそれぞれの明度Ｖおよび彩度Ｓを測定した。図５は、実施例にかかる潤滑油の測定結果を説明するための図である。図５中、新油を白い三角で、劣化した潤滑油を白い丸で、歯車試験を行ったものを白い四角（１回目の歯車試験）、および、白い菱形（２回目の歯車試験）で示す。なお、歯車試験は、潤滑油で歯車を潤滑させながら歯車の負荷を高くしていき、摩耗を進行させる試験である。
【００４７】
図５に示すように、新油と比較して、劣化した潤滑油は、明度Ｖが低く、彩度Ｓが高いことが分かった。一方、１回目の歯車試験および２回目の歯車試験では、負荷を高くするに従って（図５中、左側にいくにつれて）、明度Ｖは低下するものの、彩度Ｓは、ほとんど変化しないことが分かった。これにより、異物混入は、劣化よりも彩度Ｓの変化が小さいことが確認できた。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば、上記実施形態において、受光部２３０がＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの光量を導出する構成を例に挙げて説明した。しかし、受光部２３０は、Ｒの波長（例えば、７００ｎｍ）±５０ｎｍをＲ成分として光量を導出してもよいし、Ｇの波長（例えば、５４６．１ｎｍ）±５０ｎｍをＧ成分として光量を導出してもよいし、Ｂの波長（例えば、４３５．８ｎｍ）±５０ｎｍをＢ成分として光量を導出してもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態において、光測定部１１０が直角プリズム２１２ａ、２１２ｂを備え、光路が屈曲する場合を例に挙げて説明した。しかし、直角プリズム２１２ａ、２１２ｂは必須の構成ではなく、発光部２２０と受光部２３０との光路は直線であってもよい。
【００５１】
また、上記実施形態において、光測定部１１０は、収容部２１０が発光部２２０および受光部２３０の上方に位置するように機械１５０に設置される場合を例に挙げて説明した。しかし、機械１５０に対する光測定部１１０の設置位置に限定はなく、例えば、収容部２１０が、発光部２２０および受光部２３０の下方に位置するように機械１５０に設置されてもよいし、収容部２１０、発光部２２０、受光部２３０が水平方向に配されるように機械１５０に設置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、潤滑油、作動油等の油が劣化しているか否か、または、油に異物が混入しているか否かを判定する油判定装置、および、油判定方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００  油判定装置
１３２  属性導出部
１３４  判定部
２２０  発光部
２３０  受光部
【図１】
2017191062.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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