CN106066311A - 油雾检测装置和油雾检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够减少反射光从而防止检测精度恶化的油雾检测装置和油雾检测方法。所述油雾检测装置具备收容体，收容体具有用于收容发光元件和受光元件的收容空间以及供油雾导入的导入空间，在所述收容体内，从所述发光元件射出的光向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光被所述受光元件接收，从而检测油雾。油雾检测装置包括透镜，透镜分隔所述收容空间和所述导入空间并且形成有向所述收容空间侧开口的有底槽，所述透镜在被所述有底槽分隔的一方具备第一导光区域，第一导光区域把从所述发光元件射出的光向所述导入空间引导，所述透镜在被所述有底槽分隔的另一方具备第二导光区域，第二导光区域把由油雾反射或散射的光向所述受光元件引导。

Description

油雾检测装置和油雾检测方法
技术领域
本发明涉及检测油雾的油雾检测装置和油雾检测方法。
背景技术
例如内燃机所使用的润滑油有时因轴承过热等而被加热从而成为油雾，作为检测这种油雾的油雾检测装置，例如有专利文献1记载的油雾检测装置。
所述专利文献1记载的油雾检测装置具备壳体，所述壳体具有传感器收容室和油雾导入室，所述传感器收容室收容发光元件、受光元件、第一折射机构和第二折射机构，所述油雾导入室供油雾导入并扩散，在所述壳体内，从发光元件射出的光经过第一折射机构向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光经过第二折射机构被受光元件接收，由此检测油雾。
而且，为了防止油雾进入传感器收容室，由透光窗将传感器收容室与油雾导入室之间分隔。
专利文献1：日本专利公开公报特开2006-234836号
可是，在专利文献1记载的装置中，存在相对于传感器收容室或油雾导入室导出或导入的光的一部分被透光窗反射，受光元件错误地接收所述反射光时导致油雾的检测精度恶化的问题。而且，由于所述反射光会因暴露在油雾中的透光窗的污染情况而变化，所以难以进行修正。
发明内容
本申请是鉴于上述问题而完成的，本申请的主要目的是提供一种能防止反射光导致检测精度恶化的油雾检测装置。
本发明的油雾检测装置具备收容体，所述收容体具有用于收容发光元件和受光元件的收容空间以及供油雾导入的导入空间，在所述收容体内，从所述发光元件射出的光向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光被所述受光元件接收，从而检测油雾，其中，所述油雾检测装置包括透镜，所述透镜分隔所述收容空间和所述导入空间，并且形成有向所述收容空间侧开口的有底槽，所述透镜在被所述有底槽分隔的一方具备第一导光区域，所述第一导光区域把从所述发光元件射出的光向所述导入空间引导，并且所述透镜在被所述有底槽分隔的另一方具备第二导光区域，所述第二导光区域把由油雾反射或散射的光向所述受光元件引导。
按照上述结构，设置在透镜的收容空间侧的第一导光区域和第二导光区域在一个透镜内一体构成，使光相对于收容空间或导入空间导出或导入，并且导入空间侧的透镜防止了油雾进入收容空间，所以不必配置透光窗等其他构件。因此，能够减少反射光，可以防止检测精度恶化。此外，由于能够减少部件个数，所以能够实现装置的简单化和小型化。
作为本发明的油雾检测装置的一个具体方式，优选所述透镜包括：呈球面形状的第一透镜部件，配置在所述收容空间侧且形成有所述有底槽；以及呈圆柱形状的第二透镜部件，配置在所述导入空间侧。
如果减小第二透镜部件的厚度来缩短第二透镜部件内的光路长度，则可以借助第二透镜部件，防止光从第一导光区域向第二导光区域泄漏。此外，即使在导入空间侧的透镜面上附着有油雾导致的污垢的情况下，只要缩短第二透镜部件内的光路长度，就可以将因所述污垢而产生的受光元件的受光量的变动减小到可以忽略的程度。
作为本发明的油雾检测装置的一个具体方式，优选所述透镜由聚萘二甲酸乙二醇酯构成。
由于普通的透镜材料缺乏耐化学品性，所以为了在产生油雾的环境下使用，需要用保护膜等覆盖透镜的表面。可是，保护膜存在将相对于收容空间或导入空间导出或导入的一部分光反射的问题，以及在产生油雾的高温环境下发生剥离的问题。对此，在本发明的油雾检测装置中，由于用耐化学品性和耐热性良好的聚萘二甲酸乙二醇酯构成透镜，所以即使不用保护膜等覆盖透镜的表面，也能够防止油雾使透镜劣化或破损。
作为本发明的油雾检测装置的一个具体方式，优选还包括密闭构件，所述密闭构件配置成使所述收容体和所述透镜之间没有间隙。
按照上述结构，因为能进一步可靠地防止油雾进入收容体的收容空间，所以可以防止油雾检测装置劣化。
本发明提供一种油雾检测方法，在具有用于收容发光元件和受光元件的收容空间以及供油雾导入的导入空间的收容体内，从所述发光元件射出的光向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光被所述受光元件接收，从而检测油雾，其中，透镜分隔所述收容空间和所述导入空间并且形成有向所述收容空间侧开口的有底槽，用遮光构件覆盖所述透镜的所述导入空间侧，并存储从所述发光元件射出的光被所述受光元件接收的初始受光量，再次用遮光构件覆盖所述透镜的所述导入空间侧，并存储从所述发光元件射出的光被所述受光元件接收的诊断受光量，通过比较所述初始受光量和所述诊断受光量，来判断所述油雾检测装置的劣化。
在诊断发光元件或受光元件的劣化时，存在将劣化诊断时的受光元件的受光量与预先取得的初始受光量进行比较的方法，但是由于劣化诊断时透镜上附着有油雾导致的污垢，因此不去除所述污垢就会使噪声的影响呈现于受光量，从而不能进行准确的劣化诊断。
对此，由于本发明的油雾检测装置用遮光构件覆盖附着有污垢的透镜的导入空间侧，所以能防止污垢导致的噪声的影响呈现于受光量，而且由于不必去除污垢，所以能简便地进行劣化诊断。
按照本发明，不必设置透光窗和保护膜等其他构件，可以减少反射光，防止检测精度恶化。
附图说明
图1是第一实施方式的油雾检测装置的立体图。
图2是第一实施方式的油雾检测装置的侧视图。
图3是第一实施方式的油雾检测装置的AA断面图。
图4是第一实施方式的透镜的立体图。
图5是表示第一实施方式的油雾检测装置的光路的示意图。
图6是第二实施方式的油雾检测装置的AA断面图。
图7是表示第二实施方式的油雾检测装置的光路的示意图。
图8是第二实施方式的油雾检测装置的框图。
附图标记说明
1 油雾检测装置
4 发光元件
5 受光元件
7 收容空间
8 导入空间
9 透镜
18 有底槽
19a 第一导光区域
19b 第二导光区域
具体实施方式
以下利用附图说明本发明的油雾检测装置的一个实施方式。
(第一实施方式)
第一实施方式的油雾检测装置1例如安装于大型柴油发动机等，用于检测发动机室中使用的润滑油等过热而产生的油雾，即，用于检测油雾的有无，或者测定油雾的浓度。
而且如图1和图2所示，油雾检测装置1具备圆筒形状的传感器部2和长方体形状的信息处理部3，所述传感器部2生成因油雾而产生的检测信号，所述信息处理部3与传感器部2的基端连接设置，处理由传感器部2生成的检测信号。将传感器部2在油雾的产生位置大致水平地突出配置，从而使用油雾检测装置1。
传感器部2构成为：使从发光元件4射出的光向油雾照射，由受光元件5接收碰到油雾而反射或散射的光，并根据所述受光元件5接收的受光量生成检测信号，如图3所示，传感器部2具备收容体6，所述收容体6设置有用于收容发光元件4和受光元件5的收容空间7，以及供油雾导入并扩散的导入空间8。
发光元件4例如是LED，发出适合油雾粒径的波长区域的光。另外，发光元件4不限于LED，例如也可以是LD等其他的发光元件。
受光元件5例如是PD(光电二极管)，向信息处理部3发送检测信号，所述检测信号的值与受光元件5的受光面接收的光的强度对应。另外，受光元件5不限于PD，例如也可以是CCD等其他的受光元件。
收容体6的末端与信息处理部3连接设置，并且收容体6具备呈圆筒形状的第一收容部件6a和呈圆筒形状的第二收容部件6b，所述第一收容部件6a的内部形成有收容空间7，所述第二收容部件6b与第一收容部件6a连接，内部形成有导入空间8且一端封闭。而且，通过在第一收容部件6a和第二收容部件6b之间配置透镜9，将收容空间7和导入空间8之间分隔。
如图3所示，收容空间7是由支承板10和透镜9分隔的空间，所述支承板10配置成封闭第一收容部件6a的一端开口。发光元件4和受光元件5以相对于轴向呈对称的方式，分别安装于所述支承板10。此外，在上述发光元件4和受光元件5之间，设有将收容空间7一分为二的沿轴向延伸的隔板11，隔板11的一端支承于支承板10。因此，所述收容空间7被隔板11分为：把从发光元件4射出的光向透镜9引导的第一空间7a；以及把从透镜9射入的光向受光元件5引导的第二空间7b。
如图3所示，导入空间8是设置在透镜9与第二收容部件6b的封闭的一端之间的空间。另外，第二收容部件6b的周壁构成为呈由内壁12和外壁13形成的双层壁结构，内壁12和外壁13分别形成有通孔14。而且，油雾从所述通孔14导出或导入。
此外，如图3和图4所示，透镜9包括呈凸面的第一折射面S1和呈平滑面的第二折射面S2，所述第一折射面S1配置在收容空间7侧，所述第二折射面S2配置在导入空间8侧。在第一折射面S1上形成有将所述凸面纵向断开的凹形的有底槽18，将收容空间7一分为二的隔板11的另一端嵌入所述有底槽18。
此外，如图3和图4所示，透镜9包括呈球面形状的第一透镜部件15和呈圆柱形状的第二透镜部件16，所述第一透镜部件15具有第一折射面S1，所述第二透镜部件16具有第二折射面S2。作为构成所述透镜的材料，例如可以使用聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、丙烯、环烯烃聚合物等光学用树脂材料，更优选使用聚萘二甲酸乙二醇酯。
第一透镜部件15将发光元件4的光向导入空间8引导，并且将碰到导入空间8中存在的油雾而反射或散射的光向受光元件5引导。具体而言，第一透镜部件15在由有底槽18分隔的一方具备第一导光区域19a，所述第一导光区域19a配置于第一空间7a，把从发光元件4射出的光向导入空间8引导，第一透镜部件15在由有底槽18分隔的另一方具备第二导光区域19b，所述第二导光区域19b配置于第二空间7b，把由导入空间8中存在的油雾反射或散射的光向受光元件5引导。
第二透镜部件16还发挥防止油雾从导入空间8进入收容空间7的作用。第二透镜部件16的厚度比第一透镜部件15的厚度薄。另外，该厚度可以适当变更。
所述透镜9以如下方式配置在收容体6内。
如图3所示，呈圆环形状的密闭构件17将透镜9的侧面端部固定，并且配置成使透镜9和收容体6之间没有间隙，在配置有所述密闭构件17的状态下，将透镜9和密闭构件17配置在第二收容部件6b的开口的一端，一边将透镜9和密闭构件17按压于第二收容部件6b的一端，一边将第一收容部件6a以覆盖第二收容部件6b的所述一端附近的外周面的方式安装于第二收容部件6b，从而将透镜9固定在第一收容部件6a和第二收容部件6b之间。此时，例如由弹性变形的衬垫等构成密闭构件17，则在使密闭构件17变形的同时将其埋入第一收容部件6a和透镜9之间，并且埋入第二收容部件6b和透镜9之间。因此，利用密闭构件17，可以防止第一收容部件6a和透镜9之间以及第二收容部件6b和透镜9之间产生间隙。
信息处理部3是在结构上具有CPU、内部存储器、I/O缓冲电路、AD转换器等的所谓计算机电路。而且，按照内部存储器的规定区域中存储的程序进行动作，从而执行信息处理，本实施方式中，信息处理部3根据从受光元件发送的检测信号检测油雾的有无，或者根据检测信号测定油雾的浓度。
说明上述结构的油雾检测装置1的油雾检测动作。
如图5所示，从发光元件4射出的光在第一空间7a中少许扩散，并且沿与收容体6的轴向大致平行的方向行进，在第一透镜部件15的第一导光区域19a中光轴折曲并大致平行化，通过第二透镜部件16后射入到导入空间8，再照射到设定在第一导光区域19a的焦点附近的区域S。
在此，由于第二透镜部件16一体成型于第一透镜部件15，所以在第一导光区域19a中折曲的光几乎不改变行进方向地通过第二透镜部件16。
而且，碰到导入空间8的区域S中存在的油雾而反射或散射的光中，借助第二透镜部件16射入第二导光区域19b的光，在第二导光区域19b中以其光轴平行于收容体6的轴向的方式折射而被导向受光元件5，并被受光元件5接收。
受光元件5将检测信号经过前置放大电路等之后向信息处理部3发送，所述检测信号的值与接收的光的强度对应。信息处理部3根据所述检测信号进行处理，进行有无油雾的判定或测定油雾的浓度，并将结果例如显示于灯、显示器等显示装置。另外，所述显示装置可以设置于信息处理部3，还可以与信息处理部3独立地设置。
上述结构的第一实施方式的油雾检测装置1具有以下的特殊效果。
即，由于设置在透镜9的收容空间侧的第一导光区域19a和第二导光区域19b把光从收容空间7导入到导入空间8或者从导入空间8导出到收容空间7，并且透镜9的导入空间侧防止了导入空间8中存在的油雾进入收容空间7，所以不必配置透光窗，能够减少反射光，可以防止检测精度恶化。此外，与配置透光窗时相比，由于可以减少部件个数，所以能实现油雾检测装置1的小型化和简单化。
此外，如果将第二透镜部件16的厚度减薄，使第二透镜部件16内的光路长度变短，则借助第二透镜部件16，可以防止光从第一导光区域19a向第二导光区域19b泄漏。因此，即使在第二折射面S2上附着有油雾形成的污垢时，也可以将所述污垢导致的受光元件5的受光量的变动减小到可以忽略的程度。
另外，由于由耐化学品性和耐热性良好的聚萘二甲酸乙二醇酯构成透镜9，所以能防止油雾使透镜9破损或劣化，并且可以提高油雾检测装置1在高温环境下的使用可靠性。
此外，由于在收容体6和透镜9的间隙中配置有密闭构件17，所以能够进一步可靠地防止油雾进入收容体6的收容空间7，可以防止油雾检测装置1劣化。
(第二实施方式)
接着说明第二实施方式的油雾检测装置20。
另外，第二实施方式的油雾检测装置20在第一实施方式的油雾检测装置1的基础上，信息处理部3具有诊断发光元件4或受光元件5的劣化的劣化诊断功能，由于其他部分与第一实施方式相同，因而在此省略说明。另外，以下说明对发光元件4进行诊断的情况。
如图8所示，第二实施方式的信息处理部3包括：存储部23，接收从受光元件5发送的检测信号并存储；以及判断部24，从存储部23取得规定的信息，进行油雾检测装置的劣化判断。另外，存储部23例如还可以将表示取得检测信号的日期时间的日期时间信号与检测信号相关联地存储。
第二实施方式的油雾检测装置20以如下方式进行油雾检测装置的劣化诊断。
首先，在油雾检测装置20未使用的状态下，如图6所示，用户以覆盖透镜9的导入空间8侧的方式设置遮光构件21。
在此，遮光构件21是具有与密闭构件17的内径大致相同的直径的圆板状构件，被夹入透镜9和密闭构件17之间而被按压固定，从而被收容于收容体6。所述遮光构件21可以是完全遮光的构件，也可以是如下的构件：具有能忽略污垢影响的程度的反射率。作为这种遮光构件，例如可以采用黑色的尼龙系树脂板或氟系的橡胶板等耐化学品性良好的材料。
而且，如图7所示，所述状态下使油雾检测装置20动作时，从发光元件4射出的光中，在收容体6的内周面和透镜9内反射或散射的光到达受光元件5。受光元件5生成与接收的受光量对应的值的检测信号，并向信息处理部3发送。所述检测信号是由所谓杂散光产生的信号，信号量微小，优选利用第二透镜部件16的厚度来调整上述信号量，使上述信号量小于通常的油雾检测中所使用的信号量的1％。经过这种调整，在通常的油雾浓度检测时，能防止所述杂散光产生的信号导致的不良影响。
如图8所示，信息处理部3中的存储部23接收从受光元件5发送来的检测信号并存储。下面将所述存储部23存储的检测信号设为初始受光量。存储初始受光量后，用户从透镜9取下遮光构件21。
接着，怀疑油雾检测装置20的发光元件4发生劣化时或者想要定期诊断发光元件4的劣化时，用户以覆盖透镜9的导入空间8侧的方式设置遮光构件21。
而后，所述状态下使油雾检测装置20动作时，如图7所示，从发光元件4射出的光中，在收容体6的内周面反射或散射的光到达受光元件5。受光元件5生成与接收的光的受光量对应的值的检测信号，并向信息处理部3发送。
如图8所示，信息处理部3中的存储部23接收从受光元件5发送来的检测信号并存储。下面将所述存储部23存储的检测信号设为诊断受光量。而后，判断部24从存储部23抽出初始受光量和诊断受光量，如果诊断受光量达到初始受光量的规定比例以下，则判断发光元件4发生劣化，将该内容显示于显示装置等。
上述结构的第二实施方式的油雾检测装置20发挥以下的特殊效果。
即，由于用遮光构件21覆盖附着有污垢的透镜的导入空间8侧，所以能够防止污垢导致的噪声的影响呈现于受光量，因为不必去除污垢，所以能简便地进行劣化诊断。
本发明不限于上述实施方式。
上述实施方式中，第一透镜部件呈球面形状，但是例如也可以呈长方体形状，只要具备第一导光区域和第二导光区域，第一透镜部件的形状可以适当自由变更。此外，上述实施方式中，将有底槽18延伸到第一透镜部件15与第二透镜部件16的交界处，但是也可以适当变更有底槽的深度。例如，有底槽18可以延伸到第一透镜部件15的中途，还可以超过第一透镜部件15与第二透镜部件16的交界处，并到达第二透镜部件16的一部分。
此外，构成透镜的材料不限于上述实施方式，只要是耐化学品性、耐热性、耐油性等良好的材料即可。
而且，上述第二实施方式中，由用户取得初始受光量，但是初始受光量例如也可以在出厂时的阶段预先存储于存储部。此外，信息处理部可以不具备判断部，而是由用户对存储部存储的初始受光量和诊断受光量进行比较，进行油雾检测装置的劣化诊断。
此外，在上述第二实施方式中，例如可以将遮光构件构成为自动开闭的闸门，通过由用户按压例如单独设置的开关，由信息处理装置接收请求信号，根据从信息处理装置发送的开闭信号进行开闭。此外，可以在导入空间侧设置开闭门，从所述门进行遮光构件的装拆。
此外，例如可以用COP、PC、PMMA等材料构成透镜，以覆盖所述透镜的导入空间侧的方式粘贴例如由薄膜构成的保护膜。如果保护膜较薄地构成，则由于可以减少反射光，所以通过用上述的普通材料构成透镜并在导入空间侧粘贴保护膜，可以降低成本。
本发明可以在不脱离发明构思的范围内进行各种变形。

Claims (5)

1.一种油雾检测装置，具备收容体，所述收容体具有用于收容发光元件和受光元件的收容空间以及供油雾导入的导入空间，在所述收容体内，从所述发光元件射出的光向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光被所述受光元件接收，从而检测油雾，所述油雾检测装置的特征在于，
包括透镜，所述透镜分隔所述收容空间和所述导入空间，并且形成有向所述收容空间侧开口的有底槽，
所述透镜在被所述有底槽分隔的一方具备第一导光区域，所述第一导光区域把从所述发光元件射出的光向所述导入空间引导，并且所述透镜在被所述有底槽分隔的另一方具备第二导光区域，所述第二导光区域把由油雾反射或散射的光向所述受光元件引导。
2.根据权利请求1所述的油雾检测装置，其特征在于，
所述透镜包括：
呈球面形状的第一透镜部件，配置在所述收容空间侧且形成有所述有底槽；以及
呈圆柱形状的第二透镜部件，配置在所述导入空间侧。
3.根据权利请求1所述的油雾检测装置，其特征在于，所述透镜由聚萘二甲酸乙二醇酯构成。
4.根据权利请求1所述的油雾检测装置，其特征在于，还包括密闭构件，所述密闭构件配置成使所述收容体和所述透镜之间没有间隙。
5.一种油雾检测方法，在具有用于收容发光元件和受光元件的收容空间以及供油雾导入的导入空间的收容体内，从所述发光元件射出的光向油雾照射，碰到油雾而反射或散射的光被所述受光元件接收，从而检测油雾，所述油雾检测方法的特征在于，
透镜分隔所述收容空间和所述导入空间并且形成有向所述收容空间侧开口的有底槽，用遮光构件覆盖所述透镜的所述导入空间侧，并存储从所述发光元件射出的光被所述受光元件接收的初始受光量，
再次用遮光构件覆盖所述透镜的所述导入空间侧，并存储从所述发光元件射出的光被所述受光元件接收的诊断受光量，
通过比较所述初始受光量和所述诊断受光量，来判断所述油雾检测装置的劣化。
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