JP2005299459A

JP2005299459A - 運動機関

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Publication number: JP2005299459A
Application number: JP2004115151A
Authority: JP
Inventors: Miki Fujii; 幹藤井
Original assignee: Diesel United Ltd
Current assignee: Diesel United Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: WO2005100757A1; JP3682460B1

Abstract

【課題】運動手段の異常を精度良く監視し、早期に発見し得る運動機関を提供する。
【解決手段】流体により潤滑される運動手段の状態を監視するよう監視装置１４を備えた運動機関であって、監視装置１４は、流体中の磁性体の濃度を計測する実測用のＬＣ発振回路２１と補正用のＬＣ発振回路２２とを備え、流体中の磁性体の濃度により運動手段の状態を判断するよう構成する。これにより、流体中に磨耗粉がどの程度存在するのか推測し得るので、運動手段の状態を監視して異常を早期に発見することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、摺動機関や回転機関等の運動機関に関するものである。

一般に、シリンダライナとピストン等により構成される摺動機関や、軸部と軸受等により構成される回転機関等の運動機関は、摺動部分や回転部分を潤滑油により潤滑している。

このような摺動部分や回転部分では、通常、油膜を介して接しているが、何らかの異常が発生すると、まず、小さな範囲で構成部分の金属同士が接触して磨耗粉を生じるため、図１３のフローに示す如く、潤滑油中への磨耗粉の混入によって潤滑油中の磨耗粉（磁性体）の濃度が上昇し、次に、金属同士の接触範囲が増加し、更に、エンジン等の摺動機関においては、金属同士の接触範囲の増加に伴うピストンリングのシール性能の低下により、燃焼ガスが吹き抜けを起してシリンダライナの温度が上昇し、摺動部分を劣化させて振動が発生するという問題がある。又、軸受等の回転機関においては、図１４のフローに示す如く、金属同士の接触範囲の増加に伴う摩擦熱により回転部分の温度が上昇し、回転部分を劣化させて振動が発生するという問題がある。

このため、通常、運動機関では、発生する振動を検出して摺動部分や回転部分の異常を認識し、適宜、部品を交換していた。又、部品の交換を遅らせるよう、潤滑油の供給量を多くしていた。

又、潤滑剤の供給を良好にするものとして他の例には、潤滑油に含まれる鉄の含有量をセンサにより監視するものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２７６３２３号公報

しかしながら、運動機関において摺動部分や回転部分による異常な振動を生じた際には、摺動部分や回転部分のみならず、他の部分も交換や修復を必要とすることが多いため、交換や修復を最小限にするよう、摺動部分や回転部分の異常を早期に発見することが求められていた。又、潤滑油の供給量を多くした際には、多量の潤滑油が必要になるため、運転機関の運転費用が増加するという問題があった。更に、鉄の含有量をセンサにより監視する場合には、運動機関に対して装備可能で安価な装置構成が困難なため、好適に使用できないという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなしたもので、運動手段の異常を精度良く監視し、早期に発見し得る運動機関を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の本発明は、流体により潤滑される運動手段の状態を監視するよう監視装置を備えた運動機関であって、前記監視装置は、流体中の磁性体濃度に対応する周波数の変化を検出し得るよう流体の近傍もしくは流体内に第一コイルを配する実測用のＬＣ発振回路と、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に第二コイルを配する補正用のＬＣ発振回路と、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に第三コイルを配する比較用のＬＣ発振回路とを備え、
実測用のＬＣ発振回路の発振周波数と比較用のＬＣ発振回路の発振周波数とから計測データの差を求めて第一データとすると共に補正用のＬＣ発振回路の発振周波数と比較用のＬＣ発振回路の発振周波数とから計測データの差を求めて第二データとし、更に第一データと第二データとから差を求めて外乱を取り除き、磁性体の濃度に換算するよう構成されたことを特徴とする運動機関、にかかるものである。

請求項２に記載の発明は、流体の流路に分岐する第二流路を設け、第二流路に監視装置を備えた請求項１記載の運動機関、にかかるものである。

請求項３に記載の発明は、温度を監視する温度監視装置を備え、前記温度監視装置は、温度により運動手段の状態を判断するよう構成した請求項１又は２記載の運動機関、にかかるものである。

このように本発明の請求項１によれば、実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路により、運動手段の磨耗等で増加する流体中の磁性体の濃度を計測し、運動手段がどのような状態であるのかを監視し得るので、運動手段の異常を早期に発見し、結果的に、部品の交換や修復を抑制することができる。又、実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路により、リアルタイムに運動手段の状態を監視し得るので、流体の供給量を適切に減らし、運転費用を低減することができる。更に、監視装置を実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路により構成し得るので、運動機関に対して装備可能で安価な装置構成ができ、好適に使用することができる。

本発明の請求項２に示す如く、流体の流路に分岐する第二流路を設け、第二流路に監視装置を備えると、既存の運動機関へ新たに第二流路を取り付けて監視装置を備えるので、監視装置の取付を容易にし、汎用性を高めることができる。

本発明の請求項３に示す如く、温度を監視する温度監視装置を備え、前記温度監視装置は、温度により運動手段の状態を判断するよう構成すると、磁性体の濃度を監視する監視装置と合わせて運動手段がどのような状態であるのかを監視し得るので、運動手段の異常を好適に且つ早期に発見することができる。

本発明の請求項１に示す如く、監視装置を構成すると、夫々のＬＣ発振回路による実測用の発振周波数及び補正用の発振周波数から計測データを処理して磁性体の濃度に換算するので、流体中の磁性体から常に外乱を取り除いて補正し、磁性体の濃度を連続的に計測することができる。又、ＬＣ発振回路により発振される発振周波数は微量な磁性体により変化するので、磁性体の濃度を数ｐｐｍオーダの分解能で計測することができる。更に、補正用のＬＣ発振回路の第二コイルを、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に配置し、夫々の計測データの差を求めるので、温度変化のみならず、他の磁気ノイズ等の外乱を適切に排除し、磁性体の濃度計測を単純な構成で行うことができる。更に又、実測用のＬＣ発振回路の第一のコイルを、流体の近傍もしくは流体内に配置した場合、流体が通過する配管等の配置に影響を受けることがなく、ＬＣ発振回路の構成を容易に配置することができる。

更に、本発明の請求項１によれば、実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路と比較用のＬＣ発振回路の発振周波数の二度の差をとったデータ差を基準にしてデータ差と磁性体の影響による変化量を対比するので、磁性体の影響による変化量における見かけ上の数値割合を大きく増やし、磁性体の検出感度を向上させ、結果的に磁性体の濃度が微量であっても一層好適に計測することができる。更に、二度の差をとって処理するので、磁性体の影響による変化量と対比するデータ差を容易に調整することができる。更に又、第一データと第二データとからデータ差を求めて磁性体の濃度に換算するので、比較用の発振周波数により流体中の磁性体から温度変化のノイズ等の外乱を更に取り除いて一層正しく補正することができる。

以上説明したように、本発明によれば、実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路により、流体中の磁性体の濃度を計測して流体中に磨耗粉がどの程度存在するのか推測し得るので、運動手段の状態を監視して異常を早期に発見することができるという優れた種々の効果を奏し得る。

本発明の実施の形態の第一例である運動機関を説明する。図１は本発明の実施の形態の第一例を具体的な例で示す概略図、図２は本発明の実施の形態の第一例を具体的な他例で示す概略図、図３は本発明の実施の形態の第一例における監視装置の例を上位概念で示す概略図、図４は本発明の実施の形態の第一例における監視装置の例を具体例で示す概略図、図５は本発明の実施の形態の第一例における監視装置の処理を示すフローである。

第一例の運動機関は、所定のエンジンからなる摺動機関１であり、摺動機関１は、シリンダブロック２の上部で支持されるシリンダライナ３と、シリンダライナ３の上端に配置され且つ排気バルブ４を配するシリンダヘッド５と、シリンダライナ３内を摺動するピストン６とを備え、燃焼室７を形成している。又、シリンダライナ３を支持するシリンダブロック２は、シリンダライナ３の中途位置から下部を囲うよう所定の内部空間８を形成している。

一方、ピストン６の外周には、シリンダライナ３の内壁面３ａと摺動するよう複数のピストンリング９を備えており、ピストン６の下部には、ピストン６の上下動をクランク機構１０へ伝えるピストンロッド１１を備えている。ここで、ピストンロッド１１は、クランク機構１０から内部空間８の底部を貫通してピストン６まで延在している。

シリンダライナ３の側部上部には、ピストンリング９を潤滑させるよう流体の潤滑油を導入し得る導入流路１２を備え、シリンダブロック２の側部には、ピストンリング９を潤滑した潤滑油を排出し得る排出流路１３を備えている。ここで、導入流路１２からシリンダライナ３の内部に流れ込んだ潤滑油は、シリンダライナ３の下端より内部空間８へ流下し、更に排出流路１３で排出されるようになっている。

排出流路１３の中途位置には、潤滑油中に含まれる金属の磨耗粉（磁性体）の濃度を監視する監視装置１４を備えている。ここで排出流路１３の中途部分には、図２に示す如く、分岐する第二流路１５を取付可能に設け、第二流路１５に監視装置１４を備えても良い。

監視装置１４は、実測用のＬＣ発振回路３１と、補正用のＬＣ発振回路３２と、比較用のＬＣ発振回路３３と、データの処理手段３４とを備え、実測用のＬＣ発振回路３１は、流体の潤滑油が流れる排出流路１３の配管３５の近傍もしくは排出流路１３の配管３５内に第一コイル３６を配置し、第一コイル３６を含む回路構成により所定の発振周波数（発振波）を発振するように構成されている。又、補正用のＬＣ発振回路３２は、流体の潤滑油の流れる排出流路１３の配管３５から所定の距離を介することにより、潤滑油中の磁性体の影響を受けない位置もしくは潤滑油中の磁性体の影響が少ない位置に、第二コイル３７を配置し、第二コイル３７を含む回路構成により所定の発振周波数（発振波）を発振するように構成されている。更に、比較用のＬＣ発振回路３３は、補正用のＬＣ発振回路３２と略同様に、流体の潤滑油の流れる排出流路１３の配管３５から所定の距離を介することにより、潤滑油中の磁性体の影響を受けない位置もしくは潤滑油中の磁性体の影響が少ない位置に、第三コイル３８を配置し、第三コイル３８を含む回路構成により所定の発振周波数（発振波）を発振するように構成されている。ここで、実測用のＬＣ発振回路３１と補正用のＬＣ発振回路３２と比較用のＬＣ発振回路３３は、夫々、周波数が数〜数十％の範囲で互いに異なるよう構成されて良いし、同じになるよう構成されても良い。又、夫々の回路構成は、コレクタ形、ハートレー形、コルピッツ形等のどのような構成でも良いが、実測用のＬＣ発振回路３１と補正用のＬＣ発振回路３２を同一の型にすることが好ましく、特に好ましくは三つとも同一の型にすることが好ましい。

このような実測用のＬＣ発振回路３１と、補正用のＬＣ発振回路３２と、比較用のＬＣ発振回路３３は、

ｆ：周波数
Ｌ：インダクタンス
Ｃ：キャパシタンス（コンデンサの静電容量）
の式により、夫々のコイルのインダクタンスＬが変化することにより発振周波数ｆが変化している。なお、夫々のＬＣ発振回路３１，３２，３３は、周波数ｆとインピーダンスＺは相関性はない。

一方、データの処理手段３４は、実測用のＬＣ発振回路３１と比較用のＬＣ発振回路３３に接続されて両者の発振周波数の差（両者の発振波の重ね合わせによるうなり）を求める前段の第一処理器３９と、補正用のＬＣ発振回路３２及び比較用のＬＣ発振回路３３に接続されて両者の発振周波数の差（両者の発振波の重ね合わせによるうなり）を求める前段の第二処理器４０と、前段の第一処理器３９及び前段の第二処理器４０に接続されて両者の波形の差（両者の発振波の重ね合わせによるうなり）を求める中段の処理器４１と、中段の処理器４１に接続されて周波数を電圧信号に変換するＦ／Ｖコンバータ（周波数−電圧変換器）４２と、Ｆ／Ｖコンバータ４２に接続され且つ予め磁性体の濃度と電圧値の相関関係を示す対比データが入力された後段の処理器４３と、後段の処理器４３に接続されて画面表示し得る磁性体濃度表示器４４とを備えている。

ここで、処理手段３４を構成する前段の第一処理器３９、前段の第二処理器４０、中段の処理器４１、Ｆ／Ｖコンバータ４２、後段の処理器４３、磁性体濃度表示器４４は、まとめて一つの機器で構成されても良いし、バラバラで構成されても良いし、所定の組み合わせで構成されても良い。又、第一処理器３９と第二処理器４０は、複数の経路と抵抗で構成される一つの回路の接続手段にしても良い。更に、第一処理器３９、第二処理器４０、中段の処理器４１、Ｆ／Ｖコンバータ４２の組み合わせを、実測用のＬＣ発振回路３１に接続されて周波数を電圧信号に変換する第一のＦ／Ｖコンバータ（周波数−電圧変換器）と、補正用のＬＣ発振回路３２に接続されて周波数を電圧信号に変換する第二のＦ／Ｖコンバータ（図示せず）と、比較用のＬＣ発振回路３３に接続されて周波数を電圧信号に変換する第三のＦ／Ｖコンバータ（図示せず）及び第四のＦ／Ｖコンバータ（図示せず）と、第一のＦ／Ｖコンバータ及び第三のＦ／Ｖコンバータに接続されて両者の電圧値の差（計測データの差）を求める前段の第一処理器（図示せず）と、第二のＦ／Ｖコンバータ及び第四のＦ／Ｖコンバータに接続されて両者の電圧値の差（計測データの差）を求める前段の第二処理器（図示せず）と、前段の第一処理器及び前段の第二処理器に接続されて両者の電圧値の差（計測データの差）を求める中段の処理器（図示せず）との組み合わせにしても良い。更に又、第一処理器３９、第二処理器４０、中段の処理器４１、Ｆ／Ｖコンバータ４２の組み合わせを、実測用のＬＣ発振回路３１に接続されて周波数を数値に変換する第一のパルスカウンタ（図示せず）と、補正用のＬＣ発振回路３２に接続されて周波数を数値に変換する第二のパルスカウンタ（図示せず）と、比較用のＬＣ発振回路３３に接続されて周波数を数値に変換する第三のパルスカウンタ（図示せず）及び第四のパルスカウンタ（図示せず）と、第一のパルスカウンタ及び第三のパルスカウンタに接続されて両者の数値の差（計測データの差）を求める前段の第一処理器（図示せず）と、第二のパルスカウンタ及び第四のパルスカウンタに接続されて両者の数値の差（計測データの差）を求める前段の第二処理器（図示せず）と、前段の第一処理器と前段の第二処理器に接続されて両者の数値の差（計測データの差）を求める中段の処理器（図示せず）との組み合わせにしても良い。

以下、本実施の形態の第一例である運動機関の作用を説明する。

摺動機関１を運転する際には、潤滑油がシリンダライナ３とピストンリング９（運動手段）を潤滑して排出、廃棄されており、通常、油膜を介して接しているシリンダライナ３とピストンリング９が、図５のフローに示す如く、小さな範囲で金属接触して金属の磨耗粉を生じた場合、潤滑油中への磨耗粉の混入によって潤滑油中の金属の磨耗粉（磁性体）の濃度が上昇する。

この時、監視装置１４は、排出流路１３の潤滑油中に含まれる磁性体の濃度を連続的に計測して監視しており、磁性体の濃度が所定値以上になった際には、シリンダライナ３とピストンリング９（摺動部分）に磨耗や劣化等による異常があったと判断し、種々の点検を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、磁性体の濃度が所定値以上にならない際には、連続して磁性体の濃度を監視する。ここで、運転機関において潤滑油を排出流路１３より廃棄するものである場合には、磁性体の濃度を積算し、磨耗粉による磁性体の全体量を計測するようにしても良い。なお、図５中、仮想線の部分は従来の摺動部分の異常発生を示すフローである。

次に、監視装置１４が潤滑油中の磁性体の濃度を測定する手順を詳細に説明すると、監視装置１４は、実測用のＬＣ発振回路３１により、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱と共に磁性体の影響による信号を含んだ発振周波数（発振波）を発振して前段の第一処理器３９に送ると共に、補正用のＬＣ発振回路３２により、磁気ノイズ、電磁波ノイズ、温度変化、電気的なノイズ等の外乱を含んだ発振周波数（発振波）を発振して前段の第二処理器４０に送り、且つ、同時に、比較用のＬＣ発振回路３３により、ノイズ等の外乱を含んだ発振周波数（発振波）を発振して前段の第一処理器３９及び前段の第二処理器４０に送る。ここで、実測用のＬＣ発振回路３１における磁性体の検出による変化率（検出感度）を、周波数の仮定の数値で説明すると、実測用のＬＣ発振回路３１の発振周波数が１００ＫＨｚであると共に、補正用のＬＣ発振回路３２の発振周波数が９９ＫＨｚであり、且つ比較用のＬＣ発振回路３３の発振周波数が９０ＫＨｚであり、更に実測用のＬＣ発振回路３１には１０Ｈｚの磁性体による変化量が生じている際には、実測用のＬＣ発振回路３１での磁性体の検出による変化率（検出感度）は、１０Ｈｚ／（１００ＫＨｚ＋１０Ｈｚ）より約０．０１％になる。

次に、処理手段３４の前段の第一処理器３９では、実測用のＬＣ発振回路３１の発振波と比較用のＬＣ発振回路３３の発振波を重ね合わせたうなりにより、二つの周波数の差（計測データの差）であるうなりの周期（波形）を求め、第一データとして中段の処理器４１に送る。同時に、処理手段３４の前段の第二処理器４０では、補正用のＬＣ発振回路３２の発振波と比較用のＬＣ発振回路３３の発振波を重ね合わせたうなりにより、二つの周波数の差（計測データの差）であるうなりの周期（波形）を求め、第二データとして中段の処理器４１に送る。ここで、第一処理器３９における磁性体の検出による変化率（検出感度）を、周波数の仮定の数値で説明すると、上述の段落の条件で、二つの周波数の差（計測データの差）は、（１００ＫＨｚ＋１０Ｈｚ）−９０ＫＨｚから１０ＫＨｚ＋１０Ｈｚとなり、磁性体の検出による変化率（検出感度）は、１０Ｈｚ／（１０ＫＨｚ＋１０Ｈｚ）より約０．１％になる。又、一方で、第二処理器４０における周波数の差（計測データの差）は、９９ＫＨｚ−９０ＫＨｚから９ＫＨｚとなる。
中段の処理器４１では、第一データの波形と第二データの波形を重ね合わせたうなりにより、二つの周波数の差（データ差）のうなりの周期を求めて外乱を取り除き、同時に、中段の処理器４１では、二つの周波数の差（データ差）のうなりの周期を基準にして、磁性体の影響による変化量を対比させる。ここで、中段の処理器４１における、二つの周波数の差（データ差）であるうなりの周期を基準にした磁性体の検出による変化率（検出感度）を、周波数の仮定の数値で説明すると、上述の段落の条件で、二つの周波数の差（データ差）は、（１０ＫＨｚ＋１０Ｈｚ）−９ＫＨｚから１ＫＨｚ＋１０Ｈｚとなり、磁性体の検出による変化率（検出感度）は、１０Ｈｚ／（１ＫＨｚ＋１０Ｈｚ）より約１．０％になる。

続いて、うなりの周期（波形）をＦ／Ｖコンバータ４２に送り、Ｆ／Ｖコンバータ４２では、うなりの周期（波形）を電圧信号に変換して後段の処理器４３に送り、後段の処理器４３では、磁性体の濃度と電圧値の相関関係を示す対比データと、電圧信号とを比較して磁性体の濃度に換算し、磁性体濃度表示器４４により、潤滑油中の磁性体の濃度を求めて表示する。

このように第一例によれば、監視装置１４における実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により、シリンダライナ３及びピストンリング９等の摺動手段（運動手段）の磨耗や劣化で増加する潤滑油中の磁性体の濃度を計測し、摺動手段（運動手段）がどのような状態であるのかを監視し得るので、摺動手段（運動手段）の異常を早期に発見し、結果的に、部品の交換や修復を抑制することができる。又、実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により、リアルタイムに摺動手段（運動手段）の状態を監視し得るので、潤滑油の供給量を好適に且つ安全に減らし、運転費用を低減することができる。更に、監視装置１４を実測用のＬＣ発振回路３１と補正用のＬＣ発振回路３２と比較用のＬＣ発振回路３３とにより構成し得るので、運動機関に対して装備可能で安価な装置構成ができ、好適に使用することができる。

第一例の具体的な他の例の如く、排出流路１３に分岐する第二流路１５を設け、第二流路１５に監視装置１４を備えると、既存の摺動機関１へ新たに第二流路１５を取り付けて監視装置１４を備えるので、監視装置１４の取付を容易にし、汎用性を高めることができる。

一方、シリンダライナ３及びピストンリング９が新しい状態で摺り合せ運転が必要な際には、従来、潤滑油の量を多めに供給して運転時間の経過に伴って減らしていた。これに対し、第一例によれば、潤滑油中の磁性体の濃度変化を計測するので、摺り合せの進行状態を直接的に監視し、早期に且つ安全に潤滑油の供給量を減らすことができる。

ここで、監視装置１４を配置した際には、実測用のＬＣ発振回路３１の発振周波数、補正用のＬＣ発振回路３２の発振周波数、及び比較用のＬＣ発振回路３３の発振周波数から計測データを処理して磁性体の濃度に換算するので、潤滑油中の磁性体からの信号により常に外乱を取り除いて補正し、磁性体の濃度を連続的に計測することができる。又、実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により発振される発振周波数は微量な磁性体により変化するので、磁性体の濃度を数ｐｐｍオーダの分解能で好適に計測することができる。更に、補正用のＬＣ発振回路３２の第二コイル３７及び比較用のＬＣ発振回路３３の第三コイル３８を、潤滑油中の磁性体の影響を受けない位置もしくは潤滑油中の磁性体の影響が少ない位置に配置するので、磁気ノイズ等の外乱を適切に排除し、磁性体の濃度計測を単純な構成で行うことができる。ここで、実測用のＬＣ発振回路３１の第一コイル３６を、配管３５の近傍に配置した場合、潤滑油が通過する配管３５等の配置に影響を受けることがなく、実測用のＬＣ発振回路３１の構成を容易に配置することができる。

又、実測用のＬＣ発振回路３１と補正用のＬＣ発振回路３２と比較用のＬＣ発振回路３３の発振周波数の二度の差をとったデータ差を基準にしてデータ差と磁性体の影響による変化量を対比するので、磁性体の影響による変化量における見かけ上の数値割合を大きく増やし（上記の仮定の数値の場合は１００倍）、磁性体の検出感度を向上させ、結果的に磁性体の濃度が微量であっても一層好適に計測することができる。更に、二度の差をとって処理するので、磁性体の影響による変化量と対比するデータ差を容易に調整することができる。更に又、第一データと第二データとからデータ差を求めて磁性体の濃度に換算するので、比較用の発振周波数により潤滑油中の磁性体から温度変化のノイズ等の外乱を更に取り除いて一層正しく補正することができる。

計測データの差を求める際において、発振波を重ね合わせて発生するうなりを計測して計測データの差を求めるよう構成すると、周波数の微小な差を検出できるため、発振数周波数の数万分の一の如き微小な計測データの変化であっても好適に計測し、磁性体の濃度を厳密に計測することができる。又、周波数をＦ／Ｖコンバータで電圧信号に変換して電圧値の差により計測データの差を求めるよう構成すると、一般に市販される機器を組み合わせて構成し得るので、一層低コストにすることができる。更に、周波数をパルスカウンタで数値に変換して演算により計測データの差を求めるよう構成すると、一般に市販される機器を組み合わせて構成し得るので、一層低コストにすることができる。

本発明の実施の形態の第一例である運動機関において温度監視装置を備えたものを説明する。図６は本発明の実施の形態の第一例において温度監視装置を備えた際の処理を示すフローである。

温度監視装置（図示せず）は、監視装置１４を設けた第一例に備えられており、シリンダライナ３等の検出位置に配置される温度センサ（図示せず）と、温度センサに接続される警告アラーム（図示せず）とを備えている。ここで、温度センサの配置する検出位置は、温度を好適に計測し得るならば特に限定されるものではない。又、温度監視装置は、磁性体の監視装置１４と連動するようにしても良い。

以下、本実施の形態の第一例において温度監視装置を備えた場合の作用を説明する。

摺動機関１を運転する際には、先の第一例と略同様に、排出流路１３の潤滑油中に含まれる磁性体の濃度を連続的に計測して監視しており、磁性体の濃度が所定値以上になった際には、シリンダライナ３とピストンリング９（摺動部分）に磨耗や劣化等による異常があったと判断し、種々の点検を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、磁性体の濃度が所定値以上にならない際には、連続して磁性体の濃度を監視している。ここで、運転機関において潤滑油を排出流路１３より廃棄するものである場合には、磁性体の濃度を積算し、磨耗粉による磁性体の全体量を計測するようにしても良い。

次に、何らかの理由により、磨耗や劣化等による異常があるにもかかわらず、監視装置１４で計測できない場合や、点検等を行えない場合には（図６の最初のＮＯの矢印方向）、潤滑油中の磨耗粉による濃度上昇によってシリンダライナ３とピストンリング９の接触範囲が増加し、シリンダライナ３等の検出位置の温度が上昇する。

この時、温度監視装置は、シリンダライナ３等の検出位置の温度上昇もしくは温度変化を計測して監視しており、温度上昇もしくは温度変化が所定の温度以上になった際には、シリンダライナ３とピストンリング９（摺動部分）に磨耗や劣化等による異常があったと判断して警告アラームにより警告し、種々の点検等を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、温度上昇もしくは温度変化が所定の温度以上にならない際には（図６の二回目のＮＯの矢印方向）、連続してシリンダライナ３の温度上昇もしくは温度変化を監視している。なお、図６中、仮想線の部分は従来の摺動部分の異常発生を示すフローである。

このように、温度を監視する温度監視装置を備え、前記温度監視装置は、検出位置の温度により運動手段の状態を判断するよう構成すると、磁性体の濃度を監視する監視装置１４と合わせて運動手段がどのような状態であるのかを監視し得るので、運動手段の異常を好適に且つ早期に発見することができる。

本発明の実施の形態の第二例である運動機関を説明する。図７は本発明の実施の形態の第二例を具体的な例で示す概略図、図８は本発明の実施の形態の第二例を具体的な他例で示す概略図、図９は本発明の実施の形態の第二例における監視装置の処理を示すフローである。

第二例の運動機関は、所定のエンジンからなる回転機関５１であり、回転機関５１は、シリンダブロック５２の上部で支持されるシリンダライナ５３と、シリンダライナ５３の上端に配置され且つ排気バルブ５４及び吸気バルブ５５を備えるシリンダヘッド５６と、シリンダライナ５３内を摺動するピストン５７とを備え、燃焼室５８を形成している。又、ピストン５７の外周には、シリンダライナ５３の内壁面５３ａと摺動するよう複数のピストンリング５９を備えており、ピストン５７の下部には、ピストン５７の上下動を回転運動に変換するようクランク機構６０を介してクランク軸６１を備えている。

一方、シリンダブロック５２の側部には、クランク軸６１を潤滑させるよう、流体の潤滑油をクランク軸６１の周囲へ導入し得る導入流路６２を備えると共に、シリンダブロック５２の下部には、クランク軸６１の下方で潤滑油を溜める油室６３を備え、油室６３の底部には、潤滑油を排出し得る排出流路６４を備えている。ここで、排出流路６４と導入流路６２は、潤滑油を循環させるよう循環流路６５により接続されており、循環流路６５には、循環ポンプ６６を備えると共に、潤滑油中に含まれる金属の磨耗粉（磁性体）の濃度を監視する監視装置１４を備えている。ここで循環流路６５の中途部分には、図８に示す如く、分岐する第二流路６７を取付可能に設け、第二流路６７に監視装置１４を備えても良い。

監視装置１４は、第一例と略同様に構成されている。

以下、本実施の形態の第二例である運動機関の作用を説明する。

回転機関５１を運転する際には、潤滑油がシリンダブロック５２とクランク軸６１（運動手段）を潤滑して排出、循環されており、通常、油膜を介して接しているシリンダブロック５２とクランク軸６１が、小さな範囲で金属接触して金属の磨耗粉を生じた場合、潤滑油中への磨耗粉の混入によって潤滑油中の金属の磨耗粉（磁性体）の濃度が上昇する。ここで、潤滑油は、クランク軸６１を潤滑すると同時に、クランク軸６１の跳ね上げ、ピストン５７に設けた穴を通しての給油等によりシリンダライナ５３とピストンリング５９を潤滑している。

この時、監視装置１４は、第一例と略同様に、排出流路６４の潤滑油中に含まれる磁性体の濃度を連続的に計測して監視しており、磁性体の濃度が所定値以上になった際には、シリンダブロック５２とクランク軸６１（回転部分）又は、シリンダライナ５３とピストンリング５９に磨耗や劣化等による異常があったと判断し、種々の点検を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、磁性体の濃度が所定値以上にならない際には、連続して磁性体の濃度を監視する。なお、図９中、仮想線の部分は従来の回転部分の異常発生を示すフローである。

このように第二例によれば、監視装置１４の実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により、シリンダブロック５２とクランク軸６１等の回転手段（運動手段）の磨耗や劣化で増加する潤滑油中の磁性体の濃度を計測し、回転手段（運動手段）がどのような状態であるのかを監視し得るので、回転手段（運動手段）の異常を早期に発見し、結果的に、部品の交換や修復を抑制することができる。又、監視装置１４の実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により、リアルタイムに回転手段（運動手段）の状態を監視し得るので、潤滑油の供給量を好適に且つ安全に減らし、運転費用を低減することができる。更に、監視装置１４を実測用のＬＣ発振回路３１、補正用のＬＣ発振回路３２、比較用のＬＣ発振回路３３により構成し得るので、運動機関に対して装備可能で安価な装置構成ができ、好適に使用することができる。

第二例の具体的な他の例の如く、循環流路６５に分岐する第二流路６７を設け、第二流路６７に監視装置１４を備えると、既存の回転機関５１へ新たに第二流路６７を取り付けて監視装置１４を備えるので、監視装置１４の取付を容易にし、汎用性を高めることができる。

本発明の実施の形態の第二例である運動機関において温度監視装置を備えたものを説明する。図１０は本発明の実施の形態の第二例において温度監視装置を備えた際の処理を示すフローである。

温度監視装置は、監視装置１４を設けた第二例に備えられており、クランク軸６１の近傍等の検出位置に配置される温度センサ（図示せず）と、温度センサ（図示せず）に接続される警告アラーム（図示せず）とを備えている。ここで、温度センサの配置する検出位置は、温度を好適に計測し得るならば特に限定されるものではない。又、温度監視装置は、磁性体の監視装置１４と連動するようにしても良い。

以下、本実施の形態の第二例において温度監視装置を備えた場合の作用を説明する。

回転機関５１を運転する際には、先の第二例と略同様に、排出流路６４の潤滑油中に含まれる磁性体の濃度を連続的に計測して監視しており、磁性体の濃度が所定値以上になった際には、シリンダブロック５２とクランク軸６１（回転部分）に磨耗や劣化等による異常があったと判断し、種々の点検を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、磁性体の濃度が所定値以上にならない際には、連続して磁性体の濃度を監視している。なお、図１０中、仮想線の部分は従来の回転部分の異常発生を示すフローである。

次に、何らかの理由により、磨耗や劣化等による異常があるにもかかわらず、監視装置１４で計測できない場合や、点検等を行えない場合には（図１０の最初のＮＯの矢印方向）、潤滑油中の磨耗粉の濃度上昇によってシリンダブロック５２とクランク軸６１の接触範囲が増加し、クランク軸６１の近傍等の検出位置の温度が上昇する。

この時、温度監視装置は、検出位置の温度上昇もしくは温度変化を計測して監視しており、温度上昇もしくは温度変化が所定の温度以上になった際には、シリンダブロック５２とクランク軸６１（回転部分）に磨耗や劣化等による異常があったと判断して警告アラームにより警告し、種々の点検等を介して異常原因を取り除き、継続的に運転を行う。一方、温度上昇もしくは温度変化が所定の温度以上にならない際には（図１０の二番目のＮＯの矢印方向）、連続して検出位置の温度上昇もしくは温度変化を監視している。

本発明の実施の形態の第三例である運動機関を説明する。図１１は本発明の実施の形態の第三例を具体的な例で示す概略図、図１２は本発明の実施の形態の第三例を具体的な他例で示す概略図である。

第三例の運動機関は、他のエンジンからなる回転機関７１であり、回転機関７１は、複数のタービン翼７２を備えた軸部７３と、軸部７３を支持する軸受部７４とを備えている。軸受部７４には、軸部７３を潤滑させるよう、流体の潤滑油を軸部７３と軸受部７４の間へ導入し得る導入流路７５を備えると共に流体の潤滑油を排出し得る排出流路７６を備えている。ここで、排出流路７６と導入流路７５は、潤滑油を循環させるよう循環流路７７により接続されており、循環流路７７には、循環ポンプ７８を備えると共に、潤滑油中に含まれる金属の磨耗粉（磁性体）の濃度を監視する監視装置１４を備えている。ここで循環流路７７の中途部分には、図１２に示す如く、分岐する第二流路７９を取付可能に設け、第二流路７９に監視装置１４を備えても良い。

監視装置１４は、第一例と略同様に構成されている。

以下、本実施の形態の第三例である運動機関は、第二例と略同様な作用効果を得ることができる。

なお、本発明の運動機関は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、駆動により金属の磨耗粉（磁性体）を生じるならば、運動機関を摺動機関及び回転機関に限定するものではないこと、摺動機関及び回転機関は、上記の形態例に限定されるものはないこと、運動手段を潤滑するならば、流体は潤滑油に限定されるものではなく、他の水溶液、水、ガス等でも良いこと、ＬＣ発振回路による周波数を用いて磁性体の濃度を補正し得るならば、どのような機器の組み合わせでも良いこと、データの差を算出する処理を他の方法に置き換えても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施の形態の第一例を具体的な例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第一例を具体的な他例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第一例における監視装置の例を上位概念で示す概略図である。本発明の実施の形態の第一例における監視装置の例を具体例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第一例における監視装置の処理を示すフローである。本発明の実施の形態の第一例において温度監視装置を備えた際の処理を示すフローである。本発明の実施の形態の第二例を具体的な例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第二例を具体的な他例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第二例における監視装置の処理を示すフローである。本発明の実施の形態の第二例において温度監視装置を備えた際の処理を示すフローである。本発明の実施の形態の第三例を具体的な例で示す概略図である。本発明の実施の形態の第三例を具体的な他例で示す概略図である。従来例の摺動機関における摺動部分の異常発生を示すフローである。従来例の回転機関における回転部分の異常発生を示すフローである。

符号の説明

１摺動機関（運動機関）
３シリンダライナ（運動手段）
６ピストン（運動手段）
９ピストンリング（運動手段）
１２導入流路（流路）
１３排出流路（流路）
１４監視装置
１５第二流路
３１実測用のＬＣ発振回路
３２補正用のＬＣ発振回路
３３比較用のＬＣ発振回路
３６第一コイル
３７第二コイル
３８第三コイル
５１回転機関（運動機関）
５２シリンダブロック（回転手段）
６１クランク軸（回転手段）
６２導入流路（流路）
６３油室（流路）
６４排出流路（流路）
６５循環流路（流路）
６７第二流路
７１回転機関（運動機関）
７３軸部（回転手段）
７４軸受部（回転手段）
７５導入流路（流路）
７６排出流路（流路）
７７循環流路（流路）
７９第二流路

Claims

流体により潤滑される運動手段の状態を監視するよう監視装置を備えた運動機関であって、前記監視装置は、流体中の磁性体の濃度を計測する実測用のＬＣ発振回路と補正用のＬＣ発振回路とを備え、流体中の磁性体の濃度により運動手段の状態を判断するよう構成したことを特徴とする運動機関。
流体の流路に分岐する第二流路を設け、第二流路に監視装置を備えた請求項１記載の運動機関。
温度を監視する温度監視装置を備え、前記温度監視装置は、温度により運動手段の状態を判断するよう構成した請求項１又は２記載の運動機関。
監視装置は、流体中の磁性体濃度に対応する周波数の変化を検出し得るよう流体の近傍もしくは流体内に第一コイルを配する実測用のＬＣ発振回路と、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に第二コイルを配する補正用のＬＣ発振回路とを備え、
実測用のＬＣ発振回路の発振周波数と補正用のＬＣ発振回路の発振周波数とから計測データの差を求めて外乱を取り除き、磁性体の濃度に換算するよう構成された請求項１〜３のいずれかに記載の運動機関。
監視装置は、流体中の磁性体濃度に対応する周波数の変化を検出し得るよう流体の近傍もしくは流体内に第一コイルを配する実測用のＬＣ発振回路と、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に第二コイルを配する補正用のＬＣ発振回路と、流体中の磁性体の影響を受けない位置もしくは流体中の磁性体の影響が少ない位置に第三コイルを配する比較用のＬＣ発振回路とを備え、
実測用のＬＣ発振回路の発振周波数と比較用のＬＣ発振回路の発振周波数とから計測データの差を求めて第一データとすると共に補正用のＬＣ発振回路の発振周波数と比較用のＬＣ発振回路の発振周波数とから計測データの差を求めて第二データとし、更に第一データと第二データとから差を求めて外乱を取り除き、磁性体の濃度に換算するよう構成された請求項１〜３のいずれかに記載の運動機関。