JP2004317367A

JP2004317367A - 液体粘度計測方法および液体粘度計測装置

Info

Publication number: JP2004317367A
Application number: JP2003113168A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Masuzawa; 淳増沢
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測装置を提供する。
【解決手段】圧力センサ３７，３８が、管路３６内の第１計測箇所の圧力Ｐ１と、この第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測する。コントローラは、ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して、油の実際の動粘度μを演算する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体管路の差圧から液体の動粘度を計測する液体粘度計測方法および液体粘度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧回路において、例えば、作動油の粘度が高い場合は、油圧ポンプにおける吸入抵抗の増加などによるキャビテーションの発生、油圧馬力の低下を生じさせ、制御弁における応答性能の悪化などの問題が発生するので、正確な粘度を把握することは重要である。
【０００３】
一般的に、作動油の温度（以下、「油温」という）を計測して、油温−粘度特性データから粘度を求めるようにしているが、油温を介して間接的に作動油の粘度を類推する方法では、作動油の劣化などにより、油温−粘度特性が変化した場合は、正確な粘度を把握することができない。
【０００４】
一方、ポンプとアクチュエータとを備えた油圧回路にあって、作動油の粘度の変化を検出するための回転式粘度センサと、作動油の汚染度を検出するための光学センサとを備えるとともに、作動油中の含有異物量が設定値よりも大きくなったことを第１の判定手段により判定するとともに、作動油の粘度が設定範囲を外れたかどうかを第２の判定手段により判定するようにした作動油の劣化度検出手段がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１７９８７号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転式粘度センサは、それ自体が作動油の粘度を計測して信号を発信できる独立したセンサであり、機構が複雑で高価であるとともに、作動油タンクの内部に設置箇所が制限される問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測方法および液体粘度計測装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、ポンプから管路に液体を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握し、管路内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測し、ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して、液体の実際の動粘度μを演算する液体粘度計測方法であり、そして、把握した管路へのポンプ吐出流量と、既知の管路平均断面積と、計測した管路内の差圧とによって、液体の実際の動粘度を演算することができるので、管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測方法を提供できる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、ポンプから管路に液体を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握するポンプ吐出流量把握手段と、管路内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測する差圧計測手段と、ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して、液体の実際の動粘度μを演算する演算手段とを具備した液体粘度計測装置であり、そして、ポンプ吐出流量把握手段により把握されたポンプ吐出流量と、既知の管路平均断面積と、差圧計測手段により計測された管路内の差圧とから、演算手段が液体の実際の動粘度を演算するので、管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測装置を提供できる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の液体粘度計測装置におけるポンプ吐出流量把握手段が、ポンプ駆動用エンジンの回転速度を計測する回転速度センサを備え、回転速度センサで計測したポンプの回転速度と、ポンプが有するポンプ容量とから、ポンプ吐出流量を把握する液体粘度計測装置であり、そして、ポンプ駆動用エンジンの回転速度を計測する回転速度センサは、エンジン回転速度を制御するために一般的に用いられている既設センサであり、ポンプ容量も既知であるので、このポンプ吐出流量把握手段は、特別なセンサを新設することなくポンプ吐出流量を把握できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態、図３乃至図５に示された応用例を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、液体粘度計測装置を示し、図２は、この液体粘度計測装置が組込まれた液体粘度制御装置および液圧回路制御装置を示し、これらの装置は、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されている。なお、本発明で取扱われる液体は、液圧回路としての油圧回路における動力伝達媒体である作動油の場合を例示するが、これに限られるものではなく、例えばエンジンなどに用いられる潤滑油などにも適用できる。
【００１３】
図２に示されるように、液圧回路としての油圧回路１０において、ポンプ駆動用エンジン１１により駆動されるメインポンプ１２の吐出ライン１３は、油圧ショベルなどの作業機械を作動する油圧モータまたは油圧シリンダなどを制御する負荷回路１４に接続されている。
【００１４】
この負荷回路１４で仕事をした液体としての作動油（以下、この作動油を単に「油」という）は温度上昇するので、その油を油タンク１５に戻す前に冷却するためのオイルクーラ１６が設置されている。
【００１５】
このオイルクーラ１６は、ポンプ駆動用エンジン冷却用のラジエータ１７およびターボチャージャ吸気冷却用のインテークエアクーラ１８と共用または別個の冷却ファン１９を備え、この冷却ファン１９の外気吸引作用により外部から冷風の供給を受ける。
【００１６】
オイルクーラ１６、ラジエータ１７、インテークエアクーラ１８および冷却ファン１９は、油を冷却する冷却能力を制御可能な冷却手段２０を構成している。
【００１７】
この冷却ファン１９は、ポンプ駆動用エンジン１１により駆動されるポンプとしてのパイロットポンプ２１から供給された油により回転される油圧モータ２２によって駆動される。
【００１８】
パイロットポンプ２１は、演算手段としてのコントローラ２３からの制御信号に応じて動作する電磁アクチュエータ２４により制御される容量可変手段２５を備えた可変容量型ポンプであり、容量可変手段２５により可変制御されたポンプ容量ｑに応じてポンプ吐出流量Ｑが変化するので、このポンプ吐出流量Ｑに応じて油圧モータ２２の回転速度を可変制御でき、この油圧モータ２２により駆動される冷却ファン１９の回転速度も可変制御できる。
【００１９】
コントローラ２３には、ポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを自動制御する制御装置が内蔵されている。例えば、負荷回路１４のコントロール弁をパイロット操作する手動パイロット弁（リモコン弁）のレバー操作がなされない状態が一定時間経過すると、ポンプ駆動用エンジン１１のアクセル位置を自動的にアイドリング状態まで低下させ、レバー操作がなされると同時に、エンジン回転速度Ｎをアクセルダイヤルによる設定位置に回復させる機能などが内蔵されている。
【００２０】
また、このコントローラ２３は、計測した実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれない異常状態が一定時間継続したと判断した場合は、その異常状態に係る信号を出力する。
【００２１】
さらに、このコントローラ２３には、入力装置としても機能する表示装置としてのモニタ２７が接続されている。
【００２２】
このモニタ２７は、建設機械の、燃料残量、冷却水温、油温などに関する各種情報を表示するとともに、油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれない異常状態が一定時間継続したと判断したコントローラ２３から出力された信号により異常状態を表示する機能も有する。
【００２３】
さらに、このコントローラ２３には、オイルクーラ１６の上流側に設けられた電磁比例弁（分流弁）２８と、油タンク１５内の油の温度を計測する温度計測手段としての油温センサ２９とが、それぞれ接続されている。
【００２４】
電磁比例弁２８は、負荷回路１４からオイルクーラ１６を経て油タンク１５に戻される油と、負荷回路１４からオイルクーラ１６を経ないで油タンク１５に戻される油との比率をコントローラ２３からの信号に応じて変化させる分流弁である。
【００２５】
この電磁比例弁２８も、冷却手段２０の冷却能力を制御可能とする手段であり、負荷回路１４からオイルクーラ１６を経て油タンク１５に戻される油の比率を上げることで、冷却能力を上げ、また、負荷回路１４からオイルクーラ１６を経ないで油タンク１５にバイパスされる油の比率を上げることで、冷却能力を下げる。
【００２６】
メインポンプ１２は、コントローラ２３からの制御信号に応じて動作する電磁アクチュエータ３１により制御される容量可変手段３２を備えた可変容量型ポンプであり、このメインポンプ１２の吐出ライン１３と油タンク１５との間には、設定圧可変式のリリーフバルブ３３が設けられている。このリリーフバルブ３３のスプリングプリセット荷重すなわち設定圧は、コントローラ２３からの信号により作動する電磁アクチュエータにより可変制御できる。
【００２７】
コントローラ２３には、ポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを制御するアクセルアクチュエータ３４と、エンジン回転速度Ｎを計測するための回転速度センサ３５が接続されている。
【００２８】
パイロットポンプ２１の吐出側の管路３６には、差圧計測手段としての、圧力センサ３７と、この圧力センサ３７より下流側に位置する圧力センサ３８とが設けられている。
【００２９】
この図２に示された回路において、４１は、パイロットポンプ２１から管路３６に油を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握するポンプ吐出流量把握手段であり、このポンプ吐出流量把握手段４１は、ポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを計測する回転速度センサ３５を備え、この回転速度センサ３５で計測したパイロットポンプ２１の回転速度と、パイロットポンプ２１の容量可変手段２５を作動する電磁アクチュエータ２４に対するコントローラ２３の指令値より容易に把握可能なパイロットポンプ２１のポンプ容量ｑとによって、パイロットポンプ２１から管路３６に油を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握する。
【００３０】
ここで、ポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを計測する回転速度センサ３５は、エンジン回転速度Ｎを制御するために一般的に用いられている既設センサであり、パイロットポンプ２１のポンプ容量ｑも上記のように既知であるので、このポンプ吐出流量把握手段４１は、特別なセンサを新設することなくパイロットポンプ２１のポンプ吐出流量Ｑ（＝Ｎ・ｑ）を把握できる。
【００３１】
また、差圧計測手段としての圧力センサ３７，３８が、管路３６内の第１計測箇所の圧力Ｐ１と、この第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測する。
【００３２】
そして、演算手段としてのコントローラ２３は、図１に示されるようにポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、
Ｑ＝Ｃ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）、
に代入して、油の実際の動粘度μを演算する。なお、Ｃ（＝ｋ・μ）は流量係数であり、また、比例定数ｋは予め求めておく。
【００３３】
このように、ポンプ吐出流量把握手段４１により把握された管路３６へのポンプ吐出流量Ｑと、既知の管路平均断面積Ａと、圧力センサ３７，３８により計測された管路３６内の差圧とから、コントローラ２３が油の実際の動粘度μを演算するので、既存の回路を流用して、２箇所の圧力Ｐｌ、Ｐ２を計測すれば動粘度μを算出でき、管路３６内で流れる油の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測方法および液体粘度計測装置を提供できる。
【００３４】
次に、図３は、各種油の温度と動粘度との関係を示す温度・動粘度特性データであり、このデータは、コントローラ２３に内蔵または付設された記憶装置（メモリ）にマッピングされ、油温センサ２９で計測した温度における油の適正範囲の動粘度が随時読出可能となっている。
【００３５】
例えば、Ｎｏ．３２は、寒冷地（例えば北海道のみ）に適する油の特性を示し、Ｎｏ．４６は、寒冷地を除く全域に適する油の特性を示すものである。
【００３６】
次に、図４は、得られた動粘度が不適合の場合に、冷却手段２０の運転条件を変更して油圧回路１０を継続運転する油粘度制御システムのフローチャートを示す。
【００３７】
この図４に示された油粘度制御システムは、ポンプ吐出流量把握手段４１の回転速度センサ３５により計測されたエンジン回転速度Ｎと、電磁アクチュエータ２４への指令値によりコントローラ２３内で把握されているパイロットポンプ２１のポンプ容量ｑとによって、パイロットポンプ２１から管路３６に油を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑ（＝Ｎ・ｑ）を把握し、圧力センサ３７，３８により、管路３６内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測し、油温センサ２９により、油の温度ｔを計測し（ステップ１）、コントローラ２３により、ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して油の実際の動粘度μを演算し（ステップ２）、図３に示された油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから、計測した温度ｔにおける油の適正範囲の動粘度を求め、油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれるか否かを判断し（ステップ３）、実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれない場合は、油を冷却する冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲に含ませるように制御する。
【００３８】
すなわち、油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より低い場合（オーバーヒート状態）は、油を冷却する冷却手段２０の冷却能力を増加させ（ステップ４）、実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より高い場合（オーバークール状態）は、油を冷却する冷却手段２０の冷却能力を減少させる（ステップ５）。
【００３９】
例えば、オーバーヒートにより油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より低い場合は、コントローラ２３により電磁比例弁（分流弁）２８を制御して、冷却手段２０のオイルクーラ１６に供給される油の流量を増加させるように制御することで、あるいは、コントローラ２３によりパイロットポンプ２１の容量可変手段２５を制御して、冷却手段２０が備えた冷却ファン１９の回転速度を増速させるように制御することで、冷却能力を増加させて、油温を強制的に下げ、油の動粘度を適正範囲内に制御する（ステップ４）。
【００４０】
一方、オーバークールにより油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より高い場合は、コントローラ２３により電磁比例弁（分流弁）２８を制御して、冷却手段２０のオイルクーラ１６に供給される油の流量を減少させるように制御することで、あるいは、コントローラ２３によりパイロットポンプ２１の容量可変手段２５を制御して、冷却ファン１９の回転速度を減速させるように制御することで、冷却能力を減少させて、油温の上昇を図り、油の動粘度を適正範囲内に制御する（ステップ５）。
【００４１】
このような冷却能力の増減制御は、実際の動粘度μが適正範囲内に入るまで継続し、数分毎に、ステップ１の計測を再度行い、再計測で得られた実際の動粘度μが適正範囲内に制御されたか否かを再判定し（ステップ２、３）、実際の動粘度μが適正範囲内に制御された場合は、その動粘度μの油により作動される油圧回路１０の運転を継続する。
【００４２】
一定時間を過ぎても、油の実際の動粘度μが適正範囲内に制御されない粘度不適合が継続した場合、コントローラ２３は、その状態を異常として認知する（ステップ６）。
【００４３】
そして、コントローラ２３は、運転を継続しつつ、モニタ２７上に運転条件を表示する（ステップ７）。
【００４４】
例えば、一定時間経過しても動粘度が高め、または低めで一定の場合は、油粘度不適当として、油タンク１５に充填されている油の推定動粘度を表示し、また、一定時間経過しても、動粘度の変更が起こらない場合は、冷却手段２０に異常が発生しているなどの不具合継続状態での運転を記録する。
【００４５】
この図４に示された油粘度制御システムによれば、把握した管路３６へのポンプ吐出流量Ｑと、既知の管路平均断面積Ａと、計測した管路３６内の差圧とによって、管路３６内で流れる油の実際の動粘度μを直接演算した上で、この実際の動粘度μが、図３に示された油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから求めた適正範囲の動粘度に含まれない場合は、冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲内に制御できるので、例えば油の粘度が高い場合に発生する、メインポンプ１２におけるポンプ吸入抵抗の増加などによるキャビテーションの発生、油圧回路１０が有する液圧有効馬力としての油圧有効馬力の低下、負荷回路１４内のコントロール弁における応答性能の悪化などを解消できる。
【００４６】
すなわち、オーバーヒート状態などにより油の実際の動粘度μが適正範囲より低い場合は、冷却能力を増加させ、また、オーバークール状態などにより油の実際の動粘度μが適正範囲より高い場合は、冷却能力を減少させることで、油の粘度を適正範囲内に制御できる。
【００４７】
また、ポンプ吐出流量把握手段４１により把握された管路３６へのポンプ吐出流量Ｑと、既知の管路平均断面積Ａと、圧力センサ３７，３８により計測された管路３６内の差圧（Ｐ１−Ｐ２）とから、コントローラ２３が管路３６内で流れる油の実際の動粘度μを直接演算した上で、この実際の動粘度μが、油温センサ２９により計測された油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから求めた適正範囲の動粘度に含まれるか否かを判断し、含まれない場合は、冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲内に制御できるので、例えば油の粘度が高い場合に発生する、メインポンプ１２におけるポンプ吸入抵抗の増加などによるキャビテーションの発生、油圧回路１０の油圧有効馬力の低下、制御弁における応答性能の悪化などを解消できる。
【００４８】
コントローラ２３が、油の実際の動粘度μを適正範囲内に制御できない異常状態であると判断したときは、その異常状態をモニタ２７に表示して、作業者に注意を喚起できる。
【００４９】
オーバーヒート状態などにより油の実際の動粘度μが適正範囲より低い場合は、コントローラ２３により電磁比例弁（分流弁）２８を制御することにより、冷却手段２０に供給される油の流量を増加させるように制御することで、あるいは、コントローラ２３によりパイロットポンプ２１の容量可変手段２５を制御することにより、冷却ファン１９の回転速度を増加させるように制御することで、冷却能力を増加させて、油の動粘度を適正範囲内に制御できる。
【００５０】
次に、図５は、得られた動粘度が不適合の場合に、油圧回路の運転条件を制御する油圧回路制御システムのフローチャートを示す。
【００５１】
この図５に示された油圧回路制御システムは、ポンプ吐出流量把握手段４１の回転速度センサ３５により計測されたエンジン回転速度Ｎと、電磁アクチュエータ２４への指令値によりコントローラ２３内で把握されているパイロットポンプ２１のポンプ容量ｑとによって、パイロットポンプ２１から管路３６に油を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑ（＝Ｎ・ｑ）を把握し、圧力センサ３７，３８により、管路３６内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測し、油温センサ２９により、油の温度ｔを計測し（ステップ１１）、コントローラ２３により、ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路３６の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して、油の実際の動粘度μを演算し（ステップ１２）、図３に示される油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから、計測した温度ｔにおける油の適正範囲の動粘度を求め、油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれるか否かを判断し（ステップ１３）、実際の動粘度μが適正範囲の動粘度に含まれない場合は、油を冷却する冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲に含ませるように制御する。
【００５２】
すなわち、オーバークール状態で油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より高い場合は、コントローラ２３により電磁比例弁（分流弁）２８を制御することにより、一定時間（数分）の間、冷却手段２０のオイルクーラ１６に供給される油の流量を減少させるように制御することで、冷却手段２０の冷却能力を減少させて、油温の上昇を図り、油の動粘度を適正範囲内に制御する（ステップ１４）。
【００５３】
このような冷却能力の制御を一定時間（数分）継続し、一定時間の経過後に、ステップ１１の計測を再度行い、再計測で得られた実際の動粘度μが適正範囲内に制御されたか否かを再判定し（ステップ１２、１３）、実際の動粘度μが適正範囲内に制御された場合は、その動粘度μの油により作動される油圧回路１０の運転を継続する。
【００５４】
一方、一定時間（数分）の経過後も実際の動粘度μが適正範囲内に制御されない場合は、あるいは、オーバーヒート状態となって油の実際の動粘度μが適正範囲の動粘度より低くなった場合、コントローラ２３は、その状態を異常として認知する（ステップ１５）。
【００５５】
そして、このコントローラ２３からモニタ２７上に異常表示、または警報を出力するとともに、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるように制御する（ステップ１６）。
【００５６】
例えば、一定時間内に実際の動粘度μが適正範囲内に制御されない異常を認知したコントローラ２３は、アクセルアクチュエータ３４を制御して、ポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを減速させるように制御したり、電磁アクチュエータ３１により容量可変手段３２を制御して、メインポンプ１２のポンプ吐出流量を減少させるように制御し、これらによりメインポンプ１２のポンプ吸収馬力を低下させ、また、リリーフバルブ３３の設定圧を電磁アクチュエータにより下げて、メインポンプ１２のポンプ吐出圧力を低下させるように制御し、また、場合によってはポンプ駆動用エンジン１１を停止させる。
【００５７】
この図５に示された油圧回路制御システムによれば、把握した管路３６へのポンプ吐出流量Ｑと、既知の管路平均断面積Ａと、計測した管路３６内の差圧とによって、油の実際の動粘度μを演算し、この実際の動粘度μが、図３に示される油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから求めた油の適正範囲の動粘度に含まれない場合は、冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲に含ませるように制御し、実際の動粘度μを適正範囲内に制御できるときは油圧回路１０の運転をそのまま継続するとともに、実際の動粘度μを適正範囲内に制御できないときは、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるように制御することで、無理な運転継続を防止でき、油の動粘度との関係で油圧回路１０を適切に制御できる。
【００５８】
すなわち、ポンプ吐出流量把握手段４１により把握された管路３６へのポンプ吐出流量Ｑと、既知の管路平均断面積Ａと、圧力センサ３７，３８により計測された管路３６内の差圧とから、コントローラ２３が、油の実際の動粘度μを演算し、この実際の動粘度μが、温度計測手段により計測された油の温度と動粘度との関係を表わす温度・動粘度特性データから求めた油の適正範囲の動粘度に含まれるか否かを判断し、含まれない場合は、冷却手段２０の冷却能力を可変制御することによって実際の動粘度μを適正範囲に含ませるように制御し、実際の動粘度μを適正範囲内に制御できるときは油圧回路１０の運転を継続するとともに、実際の動粘度μを適正範囲内に制御できないときは、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるように制御することで、無理な運転継続を防止でき、油の動粘度との関係で油圧回路１０を適切に制御できる。
【００５９】
例えば、油の実際の動粘度μを適正範囲内に制御できないと判断したコントローラ２３は、油圧回路１０のポンプ駆動用エンジン１１のエンジン回転速度Ｎを減速させて、メインポンプ１２の吐出流量を減少させることで、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるので、油圧回路１０の無理な運転継続を防止でき、油の動粘度との関係で油圧回路１０を適切に制御できる。
【００６０】
または、油の実際の動粘度μを適正範囲内に制御できないと判断したコントローラ２３は、メインポンプ１２の電磁アクチュエータ３１を制御して、油圧回路１０のポンプ吐出流量を減少させることで、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるので、油圧回路１０の無理な運転継続を防止でき、油の動粘度との関係で油圧回路１０を適切に制御できる。
【００６１】
あるいは、油の実際の動粘度μを適正範囲内に制御できないと判断したコントローラ２３は、リリーフバルブ３３の設定圧を可変制御して、油圧回路１０のポンプ吐出圧力を低下させることで、油圧回路１０の油圧馬力を低下させるので、油圧回路１０の無理な運転継続を防止でき、油の動粘度との関係で油圧回路１０を適切に制御できる。
【００６２】
また、コントローラ２３が、油の実際の動粘度μを適正範囲内に制御できない異常状態であると判断したときは、その異常状態をモニタ２７に表示して、作業者に注意を喚起できる。
【００６３】
以上のような液体粘度計測装置は、油圧ショベルなどの建設機械に搭載し、油の動粘度を直接計測するので、測定精度が高く、また、この液体粘度計測装置からの出力信号により、上述のようにポンプ駆動用エンジン１１、メインポンプ１２などの運転条件を自動制御でき、油圧回路１０の油圧馬力を落としたり、冷却手段２０の冷却能力を制御することができるが、さらに、以下のような機能を付加することもできる。
【００６４】
（１）異常なコンタミネーション（ごみ）が混入した場合、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなることで、見かけ上の粘度が上がるため、コンタミネーション混入異常を検知することが可能である。
【００６５】
異常なコンタミネーションがなくても、油の劣化に伴ない発生する不純物などにより油の粘度が高くなった場合も、タイムリーに油の交換時期をオペレータに知らせることが可能となる。通常は、５０００時間程度を目安に交換している。
【００６６】
（２）油タンク１５などに実際に充填されている油の粘度グレードを、モニタ２７に表示できるので、この表示を確認することで、交換時に油の粘度グレードを間違えることがない。
【００６７】
（３）計測された差圧（Ｐ１−Ｐ２）より換算した油の動粘度から、間違った油が充填されている場合などの、油自体が適正でない場合も、その油の交換をモニタ２７などにて勧告することが可能である。例えば、建設機械を温暖な地域から寒冷地に運搬した場合の、油の不適正を機械側から指摘することができる。
【００６８】
（４）本発明は、油圧回路１０の作動油だけでなく、全く同じ考え方をポンプ駆動用エンジン１１の潤滑油にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、把握した管路へのポンプ吐出流量と、既知の管路平均断面積と、計測した管路内の差圧とによって、液体の実際の動粘度を演算することができるので、管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測方法を提供できる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、ポンプ吐出流量把握手段により把握されたポンプ吐出流量と、既知の管路平均断面積と、差圧計測手段により計測された管路内の差圧とから、演算手段が液体の実際の動粘度を演算するので、管路内で流れる液体の動粘度を直接演算できる安価な液体粘度計測装置を提供できる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、ポンプ駆動用エンジンの回転速度を計測する回転速度センサは、エンジン回転速度を制御するために一般的に用いられている既設センサであり、ポンプ容量も既知であるので、このポンプ吐出流量把握手段は、特別なセンサを新設することなくポンプ吐出流量を把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体粘度計測装置の一実施の形態を示す原理説明図である。
【図２】同上液体粘度計測装置が組込まれた液圧回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図３】同上液体粘度計測装置が比較対象とする各種油の温度と動粘度との関係を示す温度・動粘度特性図である。
【図４】同上液体粘度計測装置を用いた液体粘度制御方法の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】同上液体粘度計測装置を用いた液体回路制御方法の一実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ポンプ駆動用エンジン
２１ポンプとしてのパイロットポンプ
２３演算手段としてのコントローラ
３５回転速度センサ
３６管路
３７，３８差圧計測手段としての圧力センサ
４１ポンプ吐出流量把握手段

Claims

ポンプから管路に液体を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握し、
管路内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測し、
ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、
Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）
に代入して、液体の実際の動粘度μを演算する
ことを特徴とする液体粘度計測方法。
ポンプから管路に液体を吐出する際のポンプ吐出流量Ｑを把握するポンプ吐出流量把握手段と、
管路内の第１計測箇所の圧力Ｐ１とこの第１計測箇所より下流側に位置する第２計測箇所の圧力Ｐ２との間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）を計測する差圧計測手段と、
ポンプ吐出流量Ｑ、第１計測箇所・第２計測箇所間の管路平均断面積Ａ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）、比例定数ｋを、Ｑ＝ｋ・μ・Ａ・√（Ｐ１−Ｐ２）に代入して、液体の実際の動粘度μを演算する演算手段と
を具備したことを特徴とする液体粘度計測装置。
ポンプ吐出流量把握手段は、
ポンプ駆動用エンジンの回転速度を計測する回転速度センサを備え、
回転速度センサで計測したポンプの回転速度と、ポンプが有するポンプ容量とから、ポンプ吐出流量を把握する
ことを特徴とする請求項２記載の液体粘度計測装置。