JP2008145411A - Concentration detector for particles in liquid - Google Patents

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Hiroshi Nakamura
博 中村
Akikazu Uchida
暁和 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentration detector for a particle in a liquid, capable of restraining foreign matters in the liquid from depositing on a face, serving as an optical path for an inspection light, and capable of reducing the number using optical sensors. <P>SOLUTION: This concentration detector for the particle in the liquid uses one photodiode 5, and alternately switches an optical path, until the light emitted from a light-emitting diode 4 enters the photodiode 5 from a light guide part 31 to a path comprising only a lubricating oil and vice versa, by a rotor 3 rotated by receiving the flow of the lubricating oil. A concentration sensor 1 for the particle in the liquid capable of accurately detecting particle concentration is provided, in this manner by using one optical sensor. The foreign matters, deposited on surfaces of a window member 6 and a window member 7, are separated immediately to be removed by pressure pulsation, generated when the light guide part 31 of the rotor 3 is passed through the window member 6 and the window member 7. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学式の液中粒子濃度検出装置に関するものであり、たとえば自動車のエンジンオイル中に含まれる炭素粒子等の粒子濃度検出に用いて好適である。   The present invention relates to an optical liquid particle concentration detecting device, and is suitable for use in detecting the particle concentration of carbon particles contained in, for example, automobile engine oil.

従来の液中粒子濃度検出装置として、たとえば、液体に接する導光体に光源からの光を照射し、導光体内をその接液面で全反射しながら進行する光をメイン光センサで受光すると共に導光体の反射面での反射光を基準光センサで受光し、両センサの出力に基づいて接液面での反射率を算出し、それにより液中粒子濃度を算出する構成のものがある(特許文献1参照)。   As a conventional liquid particle concentration detection device, for example, light from a light source is irradiated onto a light guide that is in contact with the liquid, and light that travels while being totally reflected by the liquid contact surface in the light guide is received by a main light sensor. In addition, the light reflected by the reflecting surface of the light guide is received by the reference light sensor, and the reflectance at the liquid contact surface is calculated based on the outputs of both sensors, thereby calculating the concentration of particles in the liquid. Yes (see Patent Document 1).

また、別の従来の液中粒子濃度検出装置として、液体中を透過する光路長が異なる2種類の光路長の光についてそれぞれ測定された2つの透過光量比、および、上述の2種類の光路長比に基づいて液中粒子濃度を検出する構成のものがある(特許文献2参照)。
特開平8−247933号公報 特開2004−340806号公報
Further, as another conventional particle concentration detector in liquid, two transmitted light quantity ratios respectively measured for two types of light path lengths with different optical path lengths transmitted through the liquid, and the above-described two types of optical path lengths. There is a configuration that detects the particle concentration in the liquid based on the ratio (see Patent Document 2).
JP-A-8-247933 JP 2004-340806 A

特許文献1に記載される液中粒子濃度検出装置において、使用時間の経過とともに導光体の接液面に液体中に含まれる異物が付着して、検出精度が低下する、という問題がある。   In the liquid particle concentration detection apparatus described in Patent Document 1, there is a problem in that foreign matter contained in the liquid adheres to the liquid contact surface of the light guide as the usage time elapses, and the detection accuracy decreases.

また、従来の液中粒子濃度検出装置では、メイン光センサおよび基準光センサの2つの光センサを用いているため、液中粒子濃度検出装置の部品点数増加、体格増大、コスト上昇を招く恐れがある。   In addition, since the conventional liquid particle concentration detection device uses two optical sensors, the main light sensor and the reference light sensor, there is a risk that the number of parts of the liquid particle concentration detection device will increase, the physique will increase, and the cost will increase. is there.

一方、特許文献2に記載される液中粒子濃度検出装置においては、液体中を透過する光路長が異なる2種類の光路長の光についてそれぞれ測定された2つの透過光量比、および、上述の2種類の光路長比に基づいて液中粒子濃度を検出することから、導光体の接液面に付着した異物が液中粒子濃度検出精度におよぼす影響を排除できるものの、光源および光センサが複数対必要、且つ液体中を透過する光路長が異なる2種類の光路長となるような、複雑な形状の液体通路を備えた部品が必要となるため、液中粒子濃度検出装置の部品点数増加、体格増大、コスト上昇を招く恐れがある。   On the other hand, in the liquid particle concentration detection device described in Patent Document 2, two transmitted light quantity ratios respectively measured for light of two types of optical path lengths having different optical path lengths transmitted through the liquid, and the above-mentioned 2 Since the particle concentration in the liquid is detected based on the type of optical path length ratio, it is possible to eliminate the influence of foreign matter adhering to the liquid contact surface of the light guide on the particle particle concentration detection accuracy, but there are multiple light sources and optical sensors. Since it is necessary to have parts with liquid passages with complex shapes that require two different optical path lengths that pass through the liquid, the number of parts in the liquid particle concentration detector increases. There is a risk of increased physique and cost.

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、検査光の光路となる面に液中の異物が付着することを抑制可能、且つ使用する光センサの個数を低減可能な液中粒子濃度検出装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to suppress the adhesion of foreign substances in the liquid to the surface that becomes the optical path of the inspection light and to reduce the number of optical sensors to be used. An object of the present invention is to provide a liquid particle concentration detection device.

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

本発明の請求項1に記載の液中粒子濃度検出装置は、液体の通路を備えるケーシングと、液体中に光を照射可能にケーシングに固定された光源と、液体中を進行する光源からの光を受光可能にケーシングに固定された光センサと、通路内に配置され液体が流れる時の流体力を受けて軸周りに回転可能に支持されるロータとを備え、光源および光センサはロータの軸方向においてロータを挟んで互いに対向するように配置され、ロータは光源が発する光に対して液体よりも透過率が高い透光性材質から形成され、ロータは光源および光センサに対向し且つ光源からの光をロータ内を進行させて光センサへ導くように形成された導光部を備え、通路を液体が流れるとロータが回転し光源と光センサとの間に導光部および液体が交互に出現することを特徴としている。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid particle concentration detecting device comprising: a casing having a liquid passage; a light source fixed to the casing so as to be able to irradiate light into the liquid; and light from the light source traveling in the liquid. An optical sensor fixed to the casing so as to be able to receive light, and a rotor that is disposed in the passage and is supported so as to be rotatable around an axis by receiving a fluid force when the liquid flows. The rotor is disposed so as to face each other across the rotor in the direction, the rotor is formed of a translucent material having higher transmittance than the liquid with respect to the light emitted from the light source, and the rotor is opposed to the light source and the optical sensor and from the light source. The light guide unit is formed so that the light in the rotor travels through the rotor and is guided to the optical sensor, and when the liquid flows through the passage, the rotor rotates and the light guide unit and the liquid alternate between the light source and the optical sensor. Appearing It is characterized.

上述の構成において、通路を液体が流れ、その流体力を受けてロータが回転すると、光源から発する光が光センサへ到る光路は、導光部と液体の2種類となる。すなわち、光源と光センサとの間にロータの導光部が有るときは、光源からの光はロータ内を経由して光センサに入射する。一方、光源と光センサとの間にロータの導光部が存在せず替わりに液体が有るときは、光源からの光は液体内を経由して光センサに入射する。したがって、光センサからの出力信号も、これらに応じて2種類となる。ここで、ロータの光透過率は液体の透過率よりも高いので、光源と光センサとの間にロータの導光部が有るときの光センサの出力信号レベルは、光源と光センサとの間に液体のみが有るときの光センサの出力信号レベルよりも高くなる。また、液中粒子濃度検出装置の使用過程において、ロータの光透過率はほとんど変化しないが、液体の光透過率は液中粒子濃度変化に応じて変化する。すなわち、液中粒子濃度検出装置の使用過程において、光源と光センサとの間にロータの導光部が有るときの光センサの出力信号は常に一定レベルであるのに対して、光源と光センサとの間に液体のみが有り光源からの光が液体中を通って光センサに入射するときの光センサの出力信号レベルは、導光部があるときに比べて低く且つ液中粒子濃度の変化に連動して変化する。つまり、本発明の請求項1に記載の液中粒子濃度検出装置では、光センサを1個用いると共に、ロータの回転により基準光の光路と検査光の光路との切替えを行っている。   In the above-described configuration, when the liquid flows through the passage and the rotor rotates by receiving the fluid force, there are two types of optical paths for the light emitted from the light source to reach the optical sensor: the light guide and the liquid. That is, when the light guide part of the rotor is provided between the light source and the optical sensor, the light from the light source enters the optical sensor via the inside of the rotor. On the other hand, when the light guide part of the rotor does not exist between the light source and the optical sensor and there is a liquid instead, the light from the light source enters the optical sensor via the liquid. Therefore, the output signals from the optical sensor are also two types according to these. Here, since the light transmittance of the rotor is higher than that of the liquid, the output signal level of the light sensor when the light guide part of the rotor is between the light source and the light sensor is between the light source and the light sensor. Higher than the output signal level of the optical sensor when only liquid is present. Further, in the process of using the liquid particle concentration detection apparatus, the light transmittance of the rotor hardly changes, but the light transmittance of the liquid changes according to the change in the particle concentration in the liquid. That is, in the process of using the liquid particle concentration detection device, the output signal of the optical sensor when the light guide part of the rotor is between the light source and the optical sensor is always at a constant level, whereas the light source and the optical sensor The output signal level of the light sensor when light from the light source enters the light sensor through the liquid is lower than when there is a light guide and the concentration of particles in the liquid changes. It changes in conjunction with. That is, in the liquid particle concentration detection apparatus according to the first aspect of the present invention, one optical sensor is used, and the optical path of the reference light and the inspection light are switched by the rotation of the rotor.

また、本発明の請求項1に記載の液中粒子濃度検出装置においては、ケーシングの通路を液体が流れる際に、ケーシングに設けられた光源からの光の出射窓および光センサへの入射窓の表面に沿って液体が流れるとともに、それらの近傍をロータの導光部が間歇的に通過する。このため、通路の出射窓および入射窓の各表面上の圧力がロータの導光部の通過時に変動する。つまり、出射窓および入射窓の各表面上に圧力脈動が生じている。この圧力脈動により、出射窓および入射窓の各表面上に異物が付着しても、直ちに剥離して液体により持ち去られることになる。これにより、出射窓および入射窓の各表面は、常に異物等が付着せずに清浄に維持される。   In the liquid particle concentration detection device according to claim 1 of the present invention, when the liquid flows through the passage of the casing, the light emission window from the light source provided in the casing and the incident window to the optical sensor As the liquid flows along the surface, the light guide part of the rotor passes intermittently in the vicinity thereof. For this reason, the pressure on each surface of the exit window and the entrance window of the passage varies when passing through the light guide portion of the rotor. That is, pressure pulsations are generated on the surfaces of the exit window and the entrance window. Due to this pressure pulsation, even if foreign matter adheres to the surfaces of the exit window and the entrance window, they are immediately separated and carried away by the liquid. As a result, the surfaces of the exit window and the entrance window are always kept clean with no foreign matter attached thereto.

以上により、ケーシングにおける検査光の光路となる面に液中の異物が付着することを抑制でき、且つ使用する光センサを1個に低減できる液中粒子濃度検出装置を実現することができる。   As described above, it is possible to realize a liquid particle concentration detection apparatus that can suppress foreign substances in the liquid from adhering to the surface that becomes the optical path of the inspection light in the casing and can reduce the number of optical sensors to be used to one.

本発明の請求項2に記載の液中粒子濃度検出装置は、ケーシングは少なくとも光源が通路に臨む部分および光センサが通路に臨む部分は透光性材質から形成されていることを特徴としている。これにより、光源が発する光を確実に液体の通路中に照射し且つ光センサへ入射させることができる。また、ケーシング全体を透光性材質から形成すれば、光源からの光の出射窓および光センサへの入射窓を別部品とした場合と比べて、部品点数および組付け工数を低減することができる。   In the liquid particle concentration detecting device according to claim 2 of the present invention, at least a portion where the light source faces the passage and a portion where the optical sensor faces the passage are formed of a translucent material. Thus, the light emitted from the light source can be reliably irradiated into the liquid passage and incident on the optical sensor. Further, if the entire casing is formed of a light-transmitting material, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where the light emission window from the light source and the incident window to the optical sensor are separate parts. .

本発明の請求項3に記載の液中粒子濃度検出装置は、ロータの軸方向におけるロータおよびケーシング間の隙間の大きさはロータの滑らかな回転を維持できる範囲でできるだけ小さく設定されることを特徴としている。このような構成によれば、光源と光センサとの間にロータの導光部が有るときに、光源と光センサ間の光路長さにおいて導光部が占める割合を最大とすることができる。言い換えると、光源と光センサ間の光路長さにおいて液体が占める割合を最小とすることができる。これにより、基準光受光時の光センサの出力信号レベルを高めるとともに、液中粒子濃度の変化が基準光受光時の出力信号レベルに及ぼす影響を最小限度とすることができる。したがって、液中粒子濃度検出装置の使用過程における基準光受光時の光センサ出力信号レベルを安定させて、液中粒子濃度検出精度を良好に維持することができる。   In the liquid particle concentration detection device according to claim 3 of the present invention, the size of the gap between the rotor and the casing in the axial direction of the rotor is set as small as possible within a range in which smooth rotation of the rotor can be maintained. It is said. According to such a configuration, when the light guide unit of the rotor is provided between the light source and the optical sensor, the ratio of the light guide unit in the optical path length between the light source and the optical sensor can be maximized. In other words, the ratio of the liquid in the optical path length between the light source and the optical sensor can be minimized. As a result, the output signal level of the optical sensor when receiving the reference light can be increased, and the influence of the change in the particle concentration in the liquid on the output signal level when receiving the reference light can be minimized. Accordingly, it is possible to stabilize the optical sensor output signal level when receiving the reference light in the process of using the liquid particle concentration detection device, and to maintain good particle particle concentration detection accuracy.

本発明の請求項4に記載の液中粒子濃度検出装置は、ロータはその軸方向における導光部の両端面の少なくとも一方に弾性部材からなり通路に接触する接触片を備えることを特徴としている。このような構成においては、液体の流通によりロータが回転すると、接触片は通路表面を通路の出射窓および入射窓の各表面も含めて摺動する。これにより、通路の出射窓および入射窓の各表面上に異物が付着しても、直ちに摺動片により拭き取ることができるので、出射窓および入射窓の各表面を、常に清浄に維持することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, the rotor includes a contact piece made of an elastic member and in contact with the passage on at least one of both end faces of the light guide portion in the axial direction. . In such a configuration, when the rotor rotates due to the flow of the liquid, the contact piece slides on the surface of the passage including the surfaces of the exit window and the entrance window of the passage. As a result, even if foreign matter adheres to each surface of the exit window and the entrance window of the passage, it can be immediately wiped off by the sliding piece, so that each surface of the exit window and the entrance window can be always kept clean. it can.

本発明の請求項5に記載の液中粒子濃度検出装置は、光源は発光ダイオードであり且つ光センサはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴としている。発光ダイオード、フォトダイオードおよびフォトトランジスタは一般的な素子であり、特性・形状等の種類が豊富且つ安価であるので、検査対象の液体および含まれる粒子の種類に応じて精度良く粒子濃度を検出可能な素子を容易且つ安価に設定することができる。   The liquid particle concentration detecting device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the light source is a light emitting diode and the optical sensor is a photodiode or a phototransistor. Light-emitting diodes, photodiodes, and phototransistors are common elements, and have a wide variety of characteristics, shapes, etc. and are inexpensive, so that the concentration of particles can be detected accurately according to the liquid to be inspected and the type of particles contained. Simple elements can be set easily and inexpensively.

本発明の請求項6に記載の液中粒子濃度検出装置は、液体の通路を備えるケーシングと、液体中に光を照射可能にケーシングに固定された光源と、液体中を進行する光源からの光を受光可能にケーシングに固定された光センサと、通路内に配置され液体が流れる時の流体力を受けて軸周りに回転可能に支持されるロータとを備え、光源および光センサはロータの軸方向においてロータを挟んで互いに対向するように配置され、ロータは光源が発する光に対して液体よりも透過率が高い透光性材質から形成され、ロータは光源および光センサに対向し光源からの光をロータ内を進行させて光センサへ導く2種類の導光部である第1導光部および第2導光部を備え、第1導光部における光源から光センサに向かう光の進路長さである第1光路長と、第2導光部における光源から光センサに向かう光の進路長さである第2光路長とは異なるように形成され、通路を液体が流れるとロータが回転し光源と光センサとの間に第1導光部および第2導光部が交互に出現することを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a liquid particle concentration detection apparatus, comprising: a casing having a liquid passage; a light source fixed to the casing so as to be able to emit light into the liquid; and light from the light source traveling in the liquid. An optical sensor fixed to the casing so as to be able to receive light, and a rotor that is disposed in the passage and is supported so as to be rotatable around an axis by receiving a fluid force when the liquid flows. The rotor is disposed so as to face each other across the rotor in the direction, the rotor is formed of a translucent material having a higher transmittance than the liquid with respect to the light emitted from the light source, and the rotor is opposed to the light source and the optical sensor from the light source. A first light guide part and a second light guide part, which are two kinds of light guide parts that guide light to the optical sensor by traveling in the rotor, and the light path length from the light source to the optical sensor in the first light guide part Is the first optical path length The second light guide unit is formed to be different from a second optical path length that is a path length of light traveling from the light source to the optical sensor, and when the liquid flows through the passage, the rotor rotates and the second optical path is formed between the light source and the optical sensor. 1 light guide part and 2nd light guide part appear alternately.

上述の構成において、通路を流れる液体の流体力を受けてロータが回転すると、光源から発する光が光センサへ到る光路は、第1導光部およびそれに続く液体部からなる光路と、第2導光部およびそれに続く液体部からなる光路の2種類が交互に現れることになる。ここで、第1導光部に続く液体部における光源から光センサに向かう光の進路長さを第3光路長、第2導光部に続く液体部における光源から光センサに向かう光の進路長さを第4光路長と表すと、光源と光センサとの間に第1導光部が出現したときの光源から光センサまでの光路長さは、第1光路長+第3光路長となり、光源と光センサとの間に第2導光部が出現したときの光源から光センサまでの光路長さは、第2光路長+第4光路長となる。そして、「第1光路長+第3光路長」と「第2光路長+第4光路長」は等しく、且つ第1光路長と第2光路長とが異なることから、たとえば、第1光路長>第2光路長とすれば、(第1光路長+第3光路長)=(第2光路長+第4光路長)の関係から、第3光路長<第4光路長となる。   In the above-described configuration, when the rotor is rotated by receiving the fluid force of the liquid flowing through the passage, the light path from the light source to the optical sensor includes the first light guide section and the optical path composed of the liquid section that follows the second light path. Two types of optical paths composed of a light guide portion and a subsequent liquid portion appear alternately. Here, the path length of light traveling from the light source to the optical sensor in the liquid section following the first light guide section is the third optical path length, and the path length of light traveling from the light source to the optical sensor in the liquid section following the second light guide section. When the length is expressed as the fourth optical path length, the optical path length from the light source to the optical sensor when the first light guide portion appears between the light source and the optical sensor is the first optical path length + the third optical path length. The optical path length from the light source to the optical sensor when the second light guide portion appears between the light source and the optical sensor is the second optical path length + the fourth optical path length. Since “first optical path length + third optical path length” and “second optical path length + fourth optical path length” are equal and the first optical path length and the second optical path length are different, for example, the first optical path length Assuming that the second optical path length is satisfied, from the relationship of (first optical path length + third optical path length) = (second optical path length + fourth optical path length), the third optical path length <the fourth optical path length.

ここで、光センサにおける受光量について考える。光源と光センサとの間に第1導光部が出現したときの受光量を第1受光量、光源と光センサとの間に第2導光部が出現したときの受光量を第2受光量と表す。光が液体中を透過する場合、液体中に粒子が含まれると粒子により光が吸収されたり拡散反射されたりして減衰するため透過光量が減少する。また、光が液体中を透過するときの光の減衰度合いは、粒子濃度が同一である場合は、液体中の光路長が長いほど透過光の減衰度合いは大きくなる。一方、ロータは光源が発する光に対して液体よりも透過率が高い透光性材質から形成されている。このため、第1導光部と第2導光部とで光路長が異なるものの、両光路長差が第1受光量および第2受光量におよぼす影響は非常に小さく無視できる。以上から、第1受光量および第2受光量は、第1液体部の光路長および第2液体部の光路長、すなわち第3光路長および第4光路長により定まることになる。   Here, the amount of light received by the optical sensor will be considered. The amount of light received when the first light guide portion appears between the light source and the light sensor is the first light amount received, and the amount of light received when the second light guide portion appears between the light source and the light sensor is the second light amount received. Expressed as a quantity. When light passes through the liquid, if the liquid contains particles, the light is absorbed or diffusely reflected by the particles and attenuates, so the amount of transmitted light decreases. In addition, the degree of attenuation of light when light passes through the liquid increases as the optical path length in the liquid becomes longer when the particle concentration is the same. On the other hand, the rotor is formed of a translucent material having a higher transmittance than the liquid with respect to the light emitted from the light source. For this reason, although the optical path length differs between the first light guide section and the second light guide section, the influence of both optical path length differences on the first received light amount and the second received light amount is very small and can be ignored. From the above, the first received light amount and the second received light amount are determined by the optical path length of the first liquid part and the optical path length of the second liquid part, that is, the third optical path length and the fourth optical path length.

次に、本発明の請求項6に記載の液中粒子濃度検出装置を用いた液中粒子濃度検出方法について説明する。   Next, a liquid particle concentration detection method using the liquid particle concentration detection device according to claim 6 of the present invention will be described.

第3光路長および第4光路長の比が1:nであるとすると、第3光路長における透過光量である第1受光量は、液体中の光の透過率を透過率α(0<α<1)とすると、次式(1)で表すことができる。   Assuming that the ratio of the third optical path length and the fourth optical path length is 1: n, the first received light amount, which is the transmitted light amount in the third optical path length, is the transmittance α (0 <α If <1), it can be expressed by the following formula (1).

第1受光量=発光部の発光量×透過率α・・・(1)
また、第4光路長における透過光量である第2受光量は、液体中の光の透過率を透過率α(0<α<1)とすると、次式(2)で表すことができる。
First received light amount = light emission amount of light emitting portion × transmittance α (1)
The second received light amount, which is the transmitted light amount in the fourth optical path length, can be expressed by the following equation (2), where the transmittance of light in the liquid is the transmittance α (0 <α <1).

第2受光量=発光部の発光量×(透過率α)・・・(2)
そして、上記式(1)および式(2)から次式(3)が得られる。
Second received light amount = amount of light emitted from the light emitting unit × (transmittance α) n (2)
Then, the following equation (3) is obtained from the above equations (1) and (2).

(透過率α)n−1=第2受光量/第1受光量・・・(3)
そして、式(3)から式(4)が得られる。
(Transmissivity α) n−1 = second received light amount / first received light amount (3)
Then, Expression (4) is obtained from Expression (3).

透過率α=(第2受光量/第1受光量)1/n−1・・・(4)
上記式(4)から分かるように、第3光路長および第4光路長の比が1:nである場合、各光路長の比、および各光路長で測定された各受光量の比を用いて液体の透過率αを求めることができる。そして、周知のように液体における光の透過率と液体中の粒子濃度とは相関関係にあるため、透過率を求めることで粒子濃度を求めることができる。
Transmittance α = (second received light amount / first received light amount) 1 / n−1 (4)
As can be seen from the above equation (4), when the ratio of the third optical path length and the fourth optical path length is 1: n, the ratio of the respective optical path lengths and the ratio of the respective received light amounts measured at the respective optical path lengths are used. Thus, the liquid transmittance α can be obtained. As is well known, since the light transmittance in the liquid and the particle concentration in the liquid are in a correlation, the particle concentration can be obtained by obtaining the transmittance.

このように、各受光量に基づいて粒子濃度と相関関係にある値(透過率)を求めると、発光部や光センサの特性変化が粒子濃度の検出精度に与える影響を小さく抑えることができるので、粒子濃度を高精度で検出できる。   As described above, if the value (transmittance) correlated with the particle concentration is obtained based on each received light amount, the influence of the change in the characteristics of the light emitting unit and the optical sensor on the detection accuracy of the particle concentration can be suppressed to a small level. The particle concentration can be detected with high accuracy.

また、上述の方法によれば、発光部からの光が液中に発射される出射面および液中の透過光が光センサに入射する入射面が液体中の異物等の付着により汚れた場合においても、この汚れによる透過光量への影響を相殺できるので、粒子濃度を高精度で検出できる。   Further, according to the above-described method, in the case where the exit surface where the light from the light emitting unit is emitted into the liquid and the incident surface where the transmitted light in the liquid enters the optical sensor are contaminated due to adhesion of foreign matter or the like in the liquid However, since the influence of the dirt on the amount of transmitted light can be offset, the particle concentration can be detected with high accuracy.

また、以上説明した、本発明の請求項6に記載の液中粒子濃度検出装置においては、ロータを回転させることにより、液体中における2種類の光路長さの切替えを行っている。これにより、発光部および光センサの個数を1組とすることができる。すなわち、1個の光源および1個の光センサを用いて、2種類の異なる信号を検出することができる。したがって、液中粒子濃度検出装置に用いられる発光部および光センサの個数を低減することができる。   In the liquid particle concentration detection apparatus according to claim 6 of the present invention described above, the two types of optical path lengths in the liquid are switched by rotating the rotor. Thereby, the number of light emission parts and optical sensors can be made into one set. That is, two different signals can be detected using one light source and one optical sensor. Therefore, it is possible to reduce the number of light emitting units and optical sensors used in the liquid particle concentration detection device.

また、以上説明した、本発明の請求項6に記載の液中粒子濃度検出装置においては、通路内を流れる液体の流体力によりロータが回転すると、ケーシングに設けられた光源からの光の出射窓および光センサへの入射窓の少なくとも一方の表面近傍をロータの導光部が間歇的に通過する。このため、ケーシングに設けられた出射窓および入射窓の各表面上の圧力が変動し、それにより、出射窓および入射窓の少なくとも一方の表面を清浄に維持することができる。   In the liquid particle concentration detection device according to claim 6 of the present invention described above, the light emission window from the light source provided in the casing is rotated when the rotor is rotated by the fluid force of the liquid flowing in the passage. And the light guide part of a rotor passes intermittently at least one surface vicinity of the entrance window to an optical sensor. For this reason, the pressure on each surface of the exit window and the entrance window provided in the casing varies, and thereby at least one surface of the exit window and the entrance window can be kept clean.

本発明の請求項7に記載の液中粒子濃度検出装置は、ロータはその軸方向における導光部の両端面の少なくとも一方に弾性部材からなり通路に接触する接触片を備えることを特徴としている。このような構成においては、液体の流通によりロータが回転すると、接触片は通路表面を通路の出射窓および入射窓の各表面も含めて摺動する。これにより、通路の出射窓および入射窓の各表面上に異物が付着しても、直ちに摺動片により拭き取ることができるので、出射窓および入射窓の各表面を、常に清浄に維持することができる。   In the liquid particle concentration detection apparatus according to claim 7 of the present invention, the rotor includes a contact piece made of an elastic member and in contact with the passage on at least one of both end faces of the light guide portion in the axial direction. . In such a configuration, when the rotor rotates due to the flow of the liquid, the contact piece slides on the surface of the passage including the surfaces of the exit window and the entrance window of the passage. As a result, even if foreign matter adheres to each surface of the exit window and the entrance window of the passage, it can be immediately wiped off by the sliding piece, so that each surface of the exit window and the entrance window can be always kept clean. it can.

本発明の請求項8に記載の液中粒子濃度検出装置は、光源は発光ダイオードであり且つ光センサはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴としている。発光ダイオード、フォトダイオードおよびフォトトランジスタは一般的な素子であり、特性・形状等の種類が豊富且つ安価であるので、検査対象の液体および含まれる粒子の種類に応じて精度良く粒子濃度を検出可能な素子を容易且つ安価に設定することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the particle concentration detecting device in a liquid, wherein the light source is a light emitting diode and the light sensor is a photodiode or a phototransistor. Light-emitting diodes, photodiodes, and phototransistors are common elements, and have a wide variety of characteristics, shapes, etc. and are inexpensive, so that the concentration of particles can be detected accurately according to the liquid to be inspected and the type of particles contained. Simple elements can be set easily and inexpensively.

本発明の請求項9に記載の液中粒子濃度検出方法は、請求項6ないし請求項8のいずれか一つに記載の液中粒子濃度検出装置を用いた液中粒子濃度検出方法であって、光源から光センサに向かう光の光路中に第1導光部が出現したときにおいて光センサにより検出された受光量である第1受光量と光源から光センサに向かう光の光路中に第2導光部が出現したときにおいて光センサにより検出された受光量である第2受光量との比、および、光源から光センサに向かう光の光路中に第1導光部が出現したときの液体中の光路長さである第3光路長と光源から光センサに向かう光の光路中に第2導光部が出現したときの液体中の光路長さである第4光路長との比から求められる液体の透過率に基づいて液体の粒子濃度を検出することを特徴としている。   A liquid particle concentration detection method according to claim 9 of the present invention is a liquid particle concentration detection method using the liquid particle concentration detection device according to any one of claims 6 to 8. When the first light guide portion appears in the optical path of the light from the light source to the optical sensor, the first received light amount that is detected by the optical sensor and the second in the optical path of the light from the light source to the optical sensor. The ratio of the received light amount that is the amount of received light detected by the optical sensor when the light guide portion appears, and the liquid when the first light guide portion appears in the optical path of light from the light source toward the optical sensor. It is obtained from the ratio of the third optical path length, which is the optical path length, and the fourth optical path length, which is the optical path length in the liquid when the second light guide portion appears in the optical path of the light from the light source toward the optical sensor. Detecting the concentration of liquid particles based on the liquid permeability There.

上述の液中粒子濃度検出方法によれば、先に述べた請求項6記載の液中粒子濃度検出装置の説明中における、式(4)に示すように、液体の透過率αは、液体中の光路長比および各光路長を経て計測された受光量比で表される。これにより、液中への光の発光面および液中を透過した光の受光面に異物等が付着して透過率が変動しても、その影響が排除されるので、液体の透過率αを精度良く検出できる。そして、周知のように液体における光の透過率と液体中の粒子濃度とは相関関係にあるため、透過率を求めることによって粒子濃度を高精度で求めることができる。   According to the above-described liquid particle concentration detection method, as shown in the equation (4) in the description of the liquid particle concentration detection device according to claim 6, the liquid transmittance α And the received light amount ratio measured through each optical path length. As a result, even if foreign matter or the like adheres to the light emitting surface of light into the liquid and the light receiving surface of light transmitted through the liquid and the transmittance varies, the influence is eliminated. It can be detected with high accuracy. As is well known, the light transmittance in the liquid and the particle concentration in the liquid have a correlation, so that the particle concentration can be obtained with high accuracy by obtaining the transmittance.

以下、本発明による液中粒子濃度検出装置を、自動車のエンジンの潤滑油の劣化度合いを判定するオイル劣化検出システムに用いられている潤滑油中粒子濃度センサ1に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the case where the liquid particle concentration detecting device according to the present invention is applied to a particle concentration sensor 1 in a lubricating oil used in an oil deterioration detecting system for determining the degree of deterioration of lubricating oil in an automobile engine will be described with reference to the drawings. This will be explained based on.

自動車の使用過程において、エンジンの潤滑油中には、燃焼ガス中のカーボン、各運動部分104からの磨耗粉等の粒子が混入し潤滑油としての機能が徐々に劣化する。オイル劣化検出システムは、潤滑油中粒子濃度センサ1により潤滑油中の粒子濃度を検出し、それに基づいて潤滑油の劣化度合いを算出するものである。さらに、潤滑油の劣化度合いが所定値を超えたときには何らかの手段により警報を発し、それによって運転者に潤滑油の交換を促すものである。   In the process of using an automobile, carbon such as combustion gas and particles such as abrasion powder from each moving part 104 are mixed in the lubricating oil of the engine, and the function as the lubricating oil gradually deteriorates. The oil deterioration detection system detects the particle concentration in the lubricating oil by the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil, and calculates the deterioration degree of the lubricating oil based on the detected particle concentration. Further, when the degree of deterioration of the lubricating oil exceeds a predetermined value, an alarm is issued by some means, thereby prompting the driver to replace the lubricating oil.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1は、自動車のエンジンにおける潤滑油の循環経路途中に配置されている。エンジンの潤滑油の循環経路は、図3に示すように、オイルパン101、オイルポンプ102、オイルフィルタ103、エンジンの各運動部分104から構成されている。オイルパン101内の潤滑油は、オイルポンプ102によりオイルフィルタ103へ圧送されオイルフィルタ103を通過することにより異物等が除去されて、エンジンの各運動部分104(たとえば、クランク軸やカム軸の軸受け、ピストン・シリンダ摺動部、歯車列の噛合い部等)へ供給される。各運動部分104から流出した潤滑油はオイルパン101に集められ、再び圧送される。潤滑油中粒子濃度センサ1は、図1に示すように、オイルフィルタ103の下流側の潤滑油経路途中に装着されている。以下に、本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の構成について説明する。
(First embodiment)
The lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention is disposed in the middle of a lubricating oil circulation path in an automobile engine. As shown in FIG. 3, the engine lubricating oil circulation path includes an oil pan 101, an oil pump 102, an oil filter 103, and engine moving parts 104. The lubricating oil in the oil pan 101 is pressure-fed to the oil filter 103 by the oil pump 102 and passes through the oil filter 103 to remove foreign matters and the like, so that each moving part 104 of the engine (for example, a bearing of a crankshaft or a camshaft) , Piston / cylinder sliding portion, gear train meshing portion, etc.). Lubricating oil flowing out from each moving part 104 is collected in the oil pan 101 and pumped again. As shown in FIG. 1, the lubricating oil particle concentration sensor 1 is mounted in the middle of the lubricating oil path on the downstream side of the oil filter 103. Below, the structure of the particle concentration sensor 1 in lubricating oil by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

潤滑油中粒子濃度センサ1は、液体である潤滑油の通路21を備えるケーシング2、ケーシング2の通路21内に回転自在に収容支持されるロータ3、光源である発光ダイオード4および光センサであるフォトダイオード5から構成されている。   The particle concentration sensor 1 in lubricating oil is a casing 2 having a passage 21 for lubricating oil that is a liquid, a rotor 3 that is rotatably accommodated in the passage 21 of the casing 2, a light emitting diode 4 that is a light source, and an optical sensor. It is composed of a photodiode 5.

ケーシング2は、樹脂材質から形成されている。樹脂材質としては、耐熱性および耐油性に優れ通常の遮光性を有するものが用いられている。ケーシング2には、図1に示すように、液体である潤滑油が流れる通路21が形成されている。通路21の両端には、図1に示すように、入口部21aおよび出口部21bが形成されている。入口部21aおよび出口部21bには、図1に示すように、エンジンの潤滑油回路を形成する潤滑油パイプ11が接続されている。オイルポンプ102により圧送された潤滑油は、入口部21aから潤滑油中粒子濃度センサ1の通路21に流入し、通路21内を図1中の矢印の方向に流れ、出口部21bからエンジンの各運動部分104へ向かって流出する。ケーシング2を形成する樹脂材質としては、耐潤滑油性、耐熱性に優れる材質が用いられている。ケーシング2には、後述する光源である発光ダイオード4からの光を通路21内へ出射させるための窓孔22、光センサであるフォトダイオード5へ光を入射させるための窓孔23、後述するロータ3を回転自在に支持するシャフト8を固定する軸孔24がそれぞれ設けられている。窓孔22および窓孔23は、図1に示すように、互いに対向するように配置されている。言い換えると、窓孔22および窓孔23は互いに同軸上に配置され、両窓22、23の軸方向は、潤滑油の流れ方向に直交している。   The casing 2 is formed from a resin material. As the resin material, a material excellent in heat resistance and oil resistance and having ordinary light shielding properties is used. As shown in FIG. 1, a passage 21 through which lubricating oil that is a liquid flows is formed in the casing 2. As shown in FIG. 1, an inlet 21 a and an outlet 21 b are formed at both ends of the passage 21. As shown in FIG. 1, a lubricating oil pipe 11 forming an engine lubricating oil circuit is connected to the inlet portion 21a and the outlet portion 21b. The lubricating oil pumped by the oil pump 102 flows into the passage 21 of the lubricating oil particle concentration sensor 1 from the inlet portion 21a, flows in the passage 21 in the direction of the arrow in FIG. It flows out toward the moving part 104. As the resin material forming the casing 2, a material excellent in lubricating oil resistance and heat resistance is used. The casing 2 has a window hole 22 for emitting light from the light emitting diode 4 as a light source, which will be described later, into the passage 21, a window hole 23 for allowing light to enter the photodiode 5, which is an optical sensor, and a rotor which will be described later. A shaft hole 24 for fixing the shaft 8 that rotatably supports the shaft 3 is provided. The window hole 22 and the window hole 23 are arrange | positioned so that it may mutually oppose, as shown in FIG. In other words, the window hole 22 and the window hole 23 are arranged coaxially with each other, and the axial direction of both the windows 22 and 23 is orthogonal to the flow direction of the lubricating oil.

ケーシング2の窓孔22には、光源である発光ダイオード4が通路21内の潤滑油を照射可能に配置されている。すなわち発光ダイオード4はその光軸(発光輝度が最大である方向)を窓孔22と平行にして配置されている。一方、ケーシング2の窓孔23には、光センサであるフォトダイオード5が発光ダイオード4からの光を受光可能に配置されている。すなわち、フォトダイオード5は、その光検出感度が最大である方向を発光ダイオード4の光軸と一致するようにして配置されている。また、窓孔22には窓部材6が、窓孔23には窓部材7が、それぞれ図1に示すように、嵌合固定されている。窓部材6および窓部材7は、両窓部材6、7における光損失ができるだけ小さくなるように、透過率の高い透光性材質、たとえば無色透明の樹脂あるいはガラス等から形成されている。窓部材6および窓部材7は、窓孔22、23に接着等により強固に気密的に固定され、窓孔22、23を介して潤滑油が発光ダイオード4およびフォトダイオード5周辺に漏れることを阻止している。発光ダイオード4の発光面と窓部材6、フォトダイオード5の受光面と窓部材7とは、図1に示すように、全面に亘って密着している。すなわち、両者間に空気層が無いようにして固定されている。これにより、両者間に空気層がある場合の伝達光量損失を無くしている。発光ダイオード4、フォトダイオード5は、それぞれ電極であるリード41、51を備え、各リードは、図1に示すように、それぞれターミナル9に接続され、各ターミナル9を介して、潤滑油中粒子濃度センサ1外部の電気回路に接続されている。各ターミナル9とケーシング2との間には、図1に示すように、封止部材10が充填されている。封止部材10としては、たとえばエポキシ樹脂等が用いられ、封止部材10により、ケーシング21内において発光ダイオード4およびフォトダイオード5が気密的に収納される。   In the window hole 22 of the casing 2, a light emitting diode 4 as a light source is disposed so as to be able to irradiate the lubricating oil in the passage 21. That is, the light emitting diode 4 is arranged with its optical axis (direction in which the light emission luminance is maximum) parallel to the window hole 22. On the other hand, a photodiode 5, which is an optical sensor, is disposed in the window hole 23 of the casing 2 so as to receive light from the light emitting diode 4. That is, the photodiode 5 is arranged so that the direction in which the light detection sensitivity is maximum coincides with the optical axis of the light emitting diode 4. Further, the window member 6 is fitted and fixed to the window hole 22 and the window member 7 is fixed to the window hole 23 as shown in FIG. The window member 6 and the window member 7 are made of a light-transmitting material having a high transmittance, such as a colorless transparent resin or glass, so that light loss in the window members 6 and 7 is minimized. The window member 6 and the window member 7 are firmly and airtightly fixed to the window holes 22 and 23 by adhesion or the like, and the lubricating oil is prevented from leaking around the light emitting diode 4 and the photodiode 5 through the window holes 22 and 23. is doing. The light emitting surface of the light emitting diode 4 and the window member 6 and the light receiving surface of the photodiode 5 and the window member 7 are in close contact with each other as shown in FIG. That is, it is fixed so that there is no air layer between them. This eliminates the loss of transmitted light quantity when there is an air layer between them. The light emitting diode 4 and the photodiode 5 are respectively provided with leads 41 and 51 as electrodes, and each lead is connected to a terminal 9 as shown in FIG. It is connected to an electric circuit outside the sensor 1. As shown in FIG. 1, a sealing member 10 is filled between each terminal 9 and the casing 2. As the sealing member 10, for example, an epoxy resin or the like is used, and the light emitting diode 4 and the photodiode 5 are hermetically accommodated in the casing 21 by the sealing member 10.

ケーシング2内、すなわち通路21内には、図1および図2に示すように、ロータ3が回転可能に支持されている。ロータ3は透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂あるいはガラス等から形成されている。ロータ3の材質は、その透過率がエンジンの潤滑油の透過率よりも高い材質が用いられている。詳しくは、潤滑油中粒子濃度センサ1が装着されるエンジンにおいて通常使用される潤滑油の新品時における透過率よりも高い材質が用いられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor 3 is rotatably supported in the casing 2, that is, in the passage 21. The rotor 3 is made of a translucent material such as a colorless and transparent polycarbonate resin or glass. The rotor 3 is made of a material whose transmittance is higher than that of engine lubricating oil. Specifically, a material having a higher transmittance than that of a lubricating oil normally used in an engine to which the lubricant concentration sensor 1 is attached is used.

ロータ3は、シャフト8により回転可能に支持されている。ロータ3には、シャフト8と係合する軸受け孔32が設けられている。軸受け孔32は、図1に示すように、円錐面状の凹部として形成されている。シャフト8は、樹脂材料あるいは金属材料等から形成されてケーシング2の軸孔24に圧入固定されている。シャフト8のロータ3側端部は、図1に示すように、円錐状に形成されてロータ3の軸受け孔32と係合している。シャフト8の円錐の中心角は、ロータ3の軸受け孔32の中心角より小さく形成されるとともに、シャフト8の先端がロータ3の軸受け孔32の底部に軽く接触している。これにより、ロータ3とシャフト8との接触面積を非常に小さくして、両者の間に生じる転がり抵抗を極めて小さくすることができる。ロータ3の回転軸であるシャフト8は、発光ダイオード4とフォトダイオード5の対向方向と平行に配置されている。言い換えると、ロータ3の回転軸であるシャフト8は、発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光軸と平行に配置されている。また、ロータ3の軸方向におけるロータ3とケーシング2との隙間は、ロータ3の滑らかな回転を維持できる範囲で最小限度に小さく設定されている。   The rotor 3 is rotatably supported by the shaft 8. The rotor 3 is provided with a bearing hole 32 that engages with the shaft 8. As shown in FIG. 1, the bearing hole 32 is formed as a conical recess. The shaft 8 is formed of a resin material or a metal material and is press-fitted and fixed in the shaft hole 24 of the casing 2. As shown in FIG. 1, the end portion of the shaft 8 on the rotor 3 side is formed in a conical shape and is engaged with a bearing hole 32 of the rotor 3. The central angle of the cone of the shaft 8 is formed smaller than the central angle of the bearing hole 32 of the rotor 3, and the tip of the shaft 8 is in light contact with the bottom of the bearing hole 32 of the rotor 3. Thereby, the contact area of the rotor 3 and the shaft 8 can be made very small, and the rolling resistance produced between both can be made very small. A shaft 8 that is a rotation axis of the rotor 3 is arranged in parallel to the facing direction of the light emitting diode 4 and the photodiode 5. In other words, the shaft 8, which is the rotation axis of the rotor 3, is arranged in parallel with the optical axis of light traveling from the light emitting diode 4 to the photodiode 5. Further, the gap between the rotor 3 and the casing 2 in the axial direction of the rotor 3 is set to be as small as possible within a range in which the smooth rotation of the rotor 3 can be maintained.

ロータ3は、その径方向に放射状に伸びる導光部31を備えている。本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の場合、導光部31は、図2に示すように、3個が120度間隔で設けられている。ロータ3の回転範囲A、つまり導光部31の径方向先端の軌跡の内側領域は、図2に示すように、窓孔22、窓孔23を包含している。このため、ロータ3が回転すると、導光部31は、ロータ3の軸方向において、窓孔22および窓孔23と同時に対向するときがある。   The rotor 3 includes a light guide portion 31 extending radially in the radial direction. In the case of the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention, three light guides 31 are provided at intervals of 120 degrees as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the rotation range A of the rotor 3, that is, the inner region of the trajectory at the radial tip of the light guide portion 31 includes a window hole 22 and a window hole 23. For this reason, when the rotor 3 rotates, the light guide 31 may face the window hole 22 and the window hole 23 simultaneously in the axial direction of the rotor 3.

ロータ3の回転軸Cは、図2に示すように、通路21の流路中心Rとオフセットして配置されている。言い換えると、ロータ3は、径方向においてその一部が通路21中に臨むように配置されている。このため、通路21を潤滑油が流れ、その流体力がロータ3、つまり通路21内にある導光部31に作用すると、ロータ3に時計回りの回転モーメントが発生する。これにより、ロータ3は、潤滑油が流れることにより時計回りに回転する。   The rotation axis C of the rotor 3 is arranged offset from the flow path center R of the passage 21 as shown in FIG. In other words, the rotor 3 is arranged such that a part thereof faces the passage 21 in the radial direction. Therefore, when lubricating oil flows through the passage 21 and the fluid force acts on the rotor 3, that is, the light guide portion 31 in the passage 21, a clockwise rotational moment is generated in the rotor 3. Thereby, the rotor 3 rotates clockwise by the lubricating oil flowing.

次に、以上説明したように構成された潤滑油中粒子濃度センサ1の作動、すなわち潤滑油中の粒子濃度検出動作について説明する。   Next, the operation of the lubricating oil particle concentration sensor 1 configured as described above, that is, the particle concentration detecting operation in the lubricating oil will be described.

自動車の作動中、つまりエンジン作動中においては、潤滑油中粒子濃度センサ1の通路21内を潤滑油が流れており、これによりロータ3が回転している。ロータ3が回転しているときには、通路21内の発光ダイオード4およびフォトダイオード5間の空間には、ロータ3の導光部31が間歇的に出現する。導光部31が通過すると、発光ダイオード4およびフォトダイオード5間の空間は潤滑油のみで満たされる。すなわち、発光ダイオード4およびフォトダイオード5間の空間には、導光部31と潤滑油とが交互に出現している。言い換えると、発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路が、導光部31のときと潤滑油の時とが交互に切替えられている。   During the operation of the automobile, that is, during the operation of the engine, the lubricating oil flows through the passage 21 of the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil, whereby the rotor 3 rotates. When the rotor 3 is rotating, the light guide portion 31 of the rotor 3 appears intermittently in the space between the light emitting diode 4 and the photodiode 5 in the passage 21. When the light guide portion 31 passes, the space between the light emitting diode 4 and the photodiode 5 is filled only with lubricating oil. That is, in the space between the light emitting diode 4 and the photodiode 5, the light guide portions 31 and the lubricating oil appear alternately. In other words, the light path until the light emitted from the light emitting diode 4 enters the photodiode 5 is switched alternately between the light guide portion 31 and the lubricating oil.

また、自動車の作動中においては、潤滑油中粒子濃度センサ1の発光ダイオード4は所定電流により点灯駆動され、且つフォトダイオード5も作動状態となっている。   Further, during the operation of the automobile, the light emitting diode 4 of the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil is driven to be lit by a predetermined current, and the photodiode 5 is also in an operating state.

発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路が、潤滑油であるときは、フォトダイオード5の出力電圧が図4中導光部31の透過率が、潤滑油の新品時における透過率よりも高いので潤滑油の新のときと潤滑油の時とが交互に切替えられている。   When the light path from which the light emitted from the light emitting diode 4 enters the photodiode 5 is lubricating oil, the output voltage of the photodiode 5 is the transmittance of the light guide portion 31 in FIG. Since it is higher than the transmittance at, the time when the lubricating oil is new and the time when the lubricating oil is used are alternately switched.

フォトダイダイオード5は、そこに入射した発光ダイオード4からの光の光量に応じた出力電圧を発生する。すなわち光量が多いときは出力電圧が高く、光量が少ないときは出力電圧が低い。本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、ロータ3の透過率が潤滑油の新品時の透過率よりも高く設定されている。このため、フォトダイオード5へ入射する発光ダイオード4からの光の光量は、発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路が、導光部31であるときに多く、潤滑油であるときには少なくなる。すなわち、フォトダイオード5の出力電圧は、発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路が、導光部31であるときに高く、潤滑油であるときには低くなる。   The photo diode 5 generates an output voltage corresponding to the amount of light from the light emitting diode 4 incident thereon. That is, the output voltage is high when the amount of light is large, and the output voltage is low when the amount of light is small. In the lubricant concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention, the transmittance of the rotor 3 is set higher than the transmittance of the lubricant when it is new. For this reason, the amount of light from the light emitting diode 4 incident on the photodiode 5 is large when the light path from the light emitting diode 4 until the light emitted from the light emitting diode 4 enters the photodiode 5 is the light guide 31, and the lubricating oil When it is, it becomes less. That is, the output voltage of the photodiode 5 is high when the light path from which the light emitted from the light emitting diode 4 enters the photodiode 5 is the light guide portion 31, and is low when it is the lubricating oil.

ここで、フォトダイオード5の出力電圧について、図4に基づいて説明する。図4は、フォトダイオード5の出力電圧E(縦軸)と時間T(横軸)との関係を表すグラフである。発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路が潤滑油であるときのフォトダイオード5の出力電圧E、すなわち検査電圧Edは、潤滑油が新品のとき、つまり潤滑油中の粒子濃度が最低のときに最も高くなる。このときの検査電圧Edが、図4中のEd1である。エンジンの運転時間が経過して潤滑油中にカーボン粒子や摩耗粉等が混入し潤滑油中の粒子濃度が高まるに連れて、フォトダイオード5に入射する発光ダイオード4からの光の光量が減少し、検査電圧Edも、図4中に示すように、Ed1からEd2へと低下する。一方、発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路がロータ3の導光部31であるときのフォトダイオード5の出力電圧E、すなわち基準電圧Ecは、エンジンの運転時間が経過してもほとんど変化しない。したがって、自動車の作動中において、潤滑油中粒子濃度センサ1は2種類の出力電圧である基準電圧Ecおよび検査電圧Edを出力する。これら2つの信号であると基準電圧Ecおよび検査電圧Edを比較することにより、潤滑油中の粒子濃度を高精度で検出することができる。   Here, the output voltage of the photodiode 5 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the output voltage E (vertical axis) of the photodiode 5 and time T (horizontal axis). The output voltage E of the photodiode 5 when the light path until the light emitted from the light emitting diode 4 enters the photodiode 5 is the lubricating oil, that is, the inspection voltage Ed, is when the lubricating oil is new, that is, in the lubricating oil. Highest when particle concentration is lowest. The inspection voltage Ed at this time is Ed1 in FIG. As the engine operation time elapses and carbon particles, wear powder, etc. are mixed in the lubricating oil and the particle concentration in the lubricating oil increases, the amount of light from the light emitting diode 4 incident on the photodiode 5 decreases. The inspection voltage Ed also decreases from Ed1 to Ed2, as shown in FIG. On the other hand, the output voltage E of the photodiode 5, that is, the reference voltage Ec when the light path from the light emitting diode 4 until the light enters the photodiode 5 is the light guide portion 31 of the rotor 3, is the engine operating time. Almost no change even after elapse. Therefore, during operation of the automobile, the lubricant particle concentration sensor 1 outputs the reference voltage Ec and the inspection voltage Ed, which are two types of output voltages. By comparing the reference voltage Ec and the inspection voltage Ed for these two signals, the particle concentration in the lubricating oil can be detected with high accuracy.

なお、エンジンの運転時間がさらに経過し、潤滑油中の粒子濃度が潤滑油の使用限度に達する、すなわちフォトダイオード5の出力電圧Eが図4中の検査電圧Ed3まで低下すると、オイル劣化検出システムの制御回路(図示せず)はそれを検知し潤滑油の交換時期であると判定し、オイル劣化検出システムが備える警報動作(図示せず。警告灯点灯、警告音吹鳴等)を実行して、自動車の運転者に注意を促す。   If the engine operating time further elapses and the particle concentration in the lubricating oil reaches the use limit of the lubricating oil, that is, the output voltage E of the photodiode 5 decreases to the inspection voltage Ed3 in FIG. The control circuit (not shown) detects this, determines that it is time to replace the lubricating oil, and executes an alarm operation (not shown, warning lamp lighting, warning sound blowing, etc.) provided in the oil deterioration detection system. Call attention to car drivers.

本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、1個のフォトダイオード5を用いるとともに、発光ダイオード4から出射した光がフォトダイオード5へ入射するまでの光路を、潤滑油の流れを受けて回転するロータ3により導光部31と潤滑油のみとを交互に切替えている。これにより、従来の液中粒子濃度検出装置における基準光受光用および検査光受光用の2つの光センサを1個に減らしつつ、高精度で粒子濃度を検出可能な潤滑油中粒子濃度センサ1を実現することができる。   In the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention, one photodiode 5 is used, and an optical path from the light emitted from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 is changed to that of the lubricating oil. The light guide 31 and only the lubricating oil are alternately switched by the rotor 3 that rotates in response to the flow. Thereby, the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil that can detect the particle concentration with high accuracy while reducing the number of the two light sensors for receiving the reference light and the inspection light in the conventional liquid particle concentration detecting device to one. Can be realized.

また、本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、ケーシング2内においてロータ3が回転すると、ロータ3の導光部31が発光ダイオード4からの光の出射部である窓部材6、およびフォトダイオード5への光の入射部である窓部材7それぞれの表面近傍を通過する。ロータ3の軸方向におけるロータ3とケーシング2との隙間は、ロータ3の滑らかな回転を維持できる範囲で最小限度に小さく設定されているので、導光部31と窓部材6および窓部材7との隙間も小さくなっている。このため、窓部材6および窓部材7の表面上の圧力がロータ3の導光部31の通過時に変動する。つまり、窓部材6および窓部材7の表面上に圧力脈動が生じている。この圧力脈動により、窓部材6および窓部材7の表面上に異物が付着しても、直ちに剥離して潤滑油により持ち去られることになる。これにより、窓部材6および窓部材7の表面は、異物等が付着滞留せずに常に清浄に維持される。したがって、潤滑油中粒子濃度センサ1の粒子濃度検出精度を良好に維持することができる。   Further, in the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention, when the rotor 3 rotates in the casing 2, the light guide portion 31 of the rotor 3 is a window from which the light emitting diode 4 emits light. It passes near the surface of each of the member 6 and the window member 7 that is a light incident portion to the photodiode 5. Since the gap between the rotor 3 and the casing 2 in the axial direction of the rotor 3 is set to a minimum as long as the smooth rotation of the rotor 3 can be maintained, the light guide portion 31, the window member 6, and the window member 7 The gap between is also smaller. For this reason, the pressure on the surfaces of the window member 6 and the window member 7 varies when the light guide part 31 of the rotor 3 passes. That is, pressure pulsation is generated on the surfaces of the window member 6 and the window member 7. Due to this pressure pulsation, even if foreign matter adheres to the surfaces of the window member 6 and the window member 7, it is immediately peeled off and carried away by the lubricating oil. As a result, the surfaces of the window member 6 and the window member 7 are always kept clean without foreign matter or the like adhering thereto. Therefore, the particle concentration detection accuracy of the lubricating oil particle concentration sensor 1 can be maintained satisfactorily.

(第2実施形態)
図5に、本発明の第2実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の断面図を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the second embodiment of the present invention.

本発明の第2実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1は、本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1に対して、ロータ3の構成が異なっている。すなわち、ロータ3の導光部31に、図5に示すように、接触片であるワイパ12を取り付けている。ワイパ12は、弾性部材である柔らかいゴム材料あるいは樹脂材料から形成されている。ワイパ12は、図6に示すように、導光体31のロータ3の回転方向後ろ側に、ケーシング2の窓部材6側および窓部材7側にそれぞれ突き出して取り付けられている。ワイパ12の突き出し度合いは、ケーシング2の通路21の壁面、窓部材6および窓部材7に常時軽く接触するように設定されている。ワイパ12のロータ3の径方向長さは、ロータ3が回転中に、窓部材6および窓部材7の表面全域を確実に払拭可能な最短長さに設定されている。これにより、ロータ3の回転中において窓部材6および窓部材7の表面は、常にワイパ12により払拭されて異物等が滞留しない清浄な状態に保たれる。したがって、潤滑油中粒子濃度センサ1の粒子濃度検出精度を良好に維持することができる。   The lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the second embodiment of the present invention is different in the configuration of the rotor 3 from the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention. That is, the wiper 12 as a contact piece is attached to the light guide portion 31 of the rotor 3 as shown in FIG. The wiper 12 is formed from a soft rubber material or a resin material which is an elastic member. As shown in FIG. 6, the wiper 12 is attached to the rear side in the rotation direction of the rotor 3 of the light guide 31 so as to protrude toward the window member 6 side and the window member 7 side of the casing 2. The degree of protrusion of the wiper 12 is set so that the wall surface of the passage 21 of the casing 2, the window member 6 and the window member 7 are always in light contact. The radial length of the rotor 3 of the wiper 12 is set to the shortest length that can reliably wipe the entire surface of the window member 6 and the window member 7 while the rotor 3 is rotating. Thereby, during rotation of the rotor 3, the surfaces of the window member 6 and the window member 7 are always wiped by the wiper 12 and kept in a clean state in which foreign matter or the like does not stay. Therefore, the particle concentration detection accuracy of the lubricating oil particle concentration sensor 1 can be maintained satisfactorily.

ところで、ワイパ12を通路21の内壁面に常時接触させることで、ロータ3の回転に対する摩擦力が増加する。しかし、ワイパ12の長さを窓部材6および窓部材7の表面全域を確実に払拭可能な最短長さに設定すること、および接触圧力をできるだけ小さくなるように材質・形状を選定することにより、回転に対する摩擦力の増加を最小限度に抑えることができる。   By the way, the frictional force with respect to the rotation of the rotor 3 is increased by always bringing the wiper 12 into contact with the inner wall surface of the passage 21. However, by setting the length of the wiper 12 to the shortest length that can reliably wipe the entire surface of the window member 6 and the window member 7, and by selecting the material and shape so as to make the contact pressure as small as possible, An increase in frictional force with respect to rotation can be minimized.

なお、本発明の第2実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1では、ロータ3が備える3個の導光部31のうちの一つにのみワイパ12を装着しているが、2個の導光部31、あるいはすべての導光部31にワイパ12を取り付けてもよい。   In the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the second embodiment of the present invention, the wiper 12 is attached to only one of the three light guides 31 included in the rotor 3. The wiper 12 may be attached to the light unit 31 or all the light guide units 31.

(第3実施形態)
図7に、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の断面図を示す。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a sectional view of a particle concentration sensor 1 in a lubricating oil according to a third embodiment of the present invention.

本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1は、本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1に対して、ロータ3の形状が異なっている。ロータ3の形状以外の構成は、本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1と同じである。以下に、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の構成、特にロータ3の構成と、その作動について説明する。   The lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the third embodiment of the present invention is different in the shape of the rotor 3 from the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention. The configuration other than the shape of the rotor 3 is the same as that in the lubricant particle concentration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention. The configuration of the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the third embodiment of the present invention, in particular, the configuration of the rotor 3 and the operation thereof will be described below.

ロータ3は、透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂あるいはガラス等から略長方形の板状形成されている。すなわち、ロータ3は、その回転軸を挟んで2枚のブレードを有するプロペラのような形状と成っている。そして、2枚のブレードの一方には、図7に示すように、第1導光部33が設けられ、他方のブレードには第2導光部34が設けられている。本発明の第3実施形態によるロータ3においては、図7に示すように、L1>L2に設定されている。第1導光部33における発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路長は、図7に示すように、第1光路長L1、第2導光部34における発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路長は、図7に示すように、第2光路長L2となっている。したがって、第1導光部33が発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路中にあるときの潤滑油中の光路長は、図7に示すように、第3光路長L3、第2導光部34が発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路中にあるときの潤滑油中の光路長は、図7に示すように、第4光路長L4であり、L3<L4となっている。   The rotor 3 is formed in a substantially rectangular plate shape from a translucent material such as a colorless and transparent polycarbonate resin or glass. In other words, the rotor 3 has a propeller-like shape having two blades with its rotating shaft interposed therebetween. As shown in FIG. 7, the first light guide 33 is provided on one of the two blades, and the second light guide 34 is provided on the other blade. In the rotor 3 according to the third embodiment of the present invention, L1> L2 is set as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the optical path length of light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 in the first light guide 33 is the first optical path length L1, and from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 in the second light guide 34. The optical path length of the light which goes is 2nd optical path length L2, as shown in FIG. Therefore, the optical path length in the lubricating oil when the first light guide portion 33 is in the optical path of the light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 is the third optical path length L3, the second optical path length, as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the optical path length in the lubricating oil when the optical unit 34 is in the optical path of light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 is the fourth optical path length L4, and L3 <L4. Yes.

エンジンの作動中において、通路21中を潤滑油が流れると、その流体力を受けて、ロータ3は、図8に示すように、時計回りに回転する。そうすると、発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路は、ロータ3の第1導光部33があるとき、すなわち発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路中の潤滑油中部分長さが第3光路長L3である、言い換えると潤滑油中の光路長さが最も短いでときと、発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路がすべて潤滑油中である、言い換えると潤滑油中の光路長さが最も長いときと、ロータ3の第2導光部34があるとき、すなわち発光ダイオード4からフォトダイオード5へ向かう光の光路中の潤滑油中部分長さが第4光路長L4であるとき、言い換えると潤滑油中の光路長さが上記2つの中間の長さであるときの3種類の状態が、上述した順番で繰り返して現れる。この場合、フォトダイオード5の出力電圧Eは、図9に示すように変化する。すなわち、図9中の各出力電圧Eのうち出力電圧E1は、ロータ3の第1導光部33を経た場合、出力電圧E2は、ロータ3の第2導光部34を経た場合、出力電圧E3はロータ3が無い、つまり100%潤滑油の場合である。したがって、ロータ3が回転すると、フォトダイオード5の出力電圧Eは、図9に示すように、E1、E3、E2、E3の順番で繰り返し変動する。   When the lubricating oil flows through the passage 21 during the operation of the engine, the rotor 3 rotates clockwise as shown in FIG. Then, the optical path of light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 is the length in the lubricating oil in the optical path of light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 when the first light guide portion 33 of the rotor 3 is present. Is the third optical path length L3, in other words, when the optical path length in the lubricating oil is the shortest, and all the optical paths of light from the light emitting diode 4 to the photodiode 5 are in the lubricating oil, in other words, in the lubricating oil When the second light guide 34 of the rotor 3 is present, that is, the length in the lubricating oil in the light path from the light emitting diode 4 toward the photodiode 5 is the fourth optical path length L4. In other words, in other words, three types of states when the optical path length in the lubricating oil is the intermediate length between the two appear repeatedly in the order described above. In this case, the output voltage E of the photodiode 5 changes as shown in FIG. That is, among the output voltages E in FIG. 9, the output voltage E <b> 1 passes through the first light guide 33 of the rotor 3, and the output voltage E <b> 2 passes through the second light guide 34 of the rotor 3. E3 is the case where there is no rotor 3, that is, 100% lubricating oil. Therefore, when the rotor 3 rotates, the output voltage E of the photodiode 5 repeatedly fluctuates in the order of E1, E3, E2, and E3 as shown in FIG.

次に、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1を用いた潤滑油中粒子濃度検出方法について説明する。   Next, a method for detecting particle concentration in lubricating oil using the particle concentration sensor 1 in lubricating oil according to the third embodiment of the present invention will be described.

第3光路長L3および第4光路長L4の比、つまりL3:L4を1:nと表すと、第3光路長L3を経た透過光量である第1受光量は、潤滑油中の光の透過率を透過率α(0<α<1)とすると、次式(1)で表すことができる。   When the ratio of the third optical path length L3 and the fourth optical path length L4, that is, L3: L4 is expressed as 1: n, the first received light amount that is the transmitted light amount after passing through the third optical path length L3 is the transmission of light in the lubricating oil. If the rate is transmittance α (0 <α <1), it can be expressed by the following equation (1).

第1受光量=発光部の発光量×透過率α・・・(1)
また、第4光路長における透過光量である第2受光量は、潤滑油中の光の透過率を透過率α(0<α<1)とすると、次式(2)で表すことができる。
First received light amount = light emission amount of light emitting portion × transmittance α (1)
The second received light amount, which is the transmitted light amount in the fourth optical path length, can be expressed by the following equation (2), where the transmittance of light in the lubricating oil is the transmittance α (0 <α <1).

第2受光量=発光部の発光量×(透過率α)・・・(2)
そして、上記式(1)および式(2)から次式(3)が得られる。
Second received light amount = amount of light emitted from the light emitting unit × (transmittance α) n (2)
Then, the following equation (3) is obtained from the above equations (1) and (2).

(透過率α)n−1=第2受光量/第1受光量・・・(3)
そして、式(3)から式(4)が得られる。
(Transmissivity α) n−1 = second received light amount / first received light amount (3)
Then, Expression (4) is obtained from Expression (3).

透過率α=(第2受光量/第1受光量)1/n−1・・・(4)
ここで、第1受光量であるフォトダイオード5の出力電圧E1、および第2受光量であるフォトダイオード5の出力電圧E2を式(4)に代入して、次式(5)が得られる。
Transmittance α = (second received light amount / first received light amount) 1 / n−1 (4)
Here, the following expression (5) is obtained by substituting the output voltage E1 of the photodiode 5 that is the first received light amount and the output voltage E2 of the photodiode 5 that is the second received light amount into the expression (4).

透過率α=(E2/E1)1/n−1・・・(5)
上記式(5)から分かるように、第3光路長および第4光路長の比を1:nに置き換えるとともに、フォトダイオード5により測定された各受光量としての出力電圧E1、E2の比を用いて潤滑油の透過率αを求めることができる。そして、この透過率αに基づいて透過率αと相関関係にある潤滑油中の粒子濃度を求めることができる。
Transmittance α = (E2 / E1) 1 / n−1 (5)
As can be seen from the above equation (5), the ratio of the third optical path length and the fourth optical path length is replaced with 1: n, and the ratio of the output voltages E1 and E2 as the respective received light amounts measured by the photodiode 5 is used. Thus, the permeability α of the lubricating oil can be obtained. Based on this transmittance α, the particle concentration in the lubricating oil having a correlation with the transmittance α can be obtained.

このように、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1を用いた潤滑油中粒子濃度検出方法によれば、第3光路長および第4光路長の比、およびフォトダイオード5の出力電圧E1、E2の比に基づいて潤滑油中の粒子濃度を求めることにより、出射面である窓部材6の表面および入射面である窓部材7の表面に潤滑油中の異物等が付着して窓部材6および窓部材7の透過率が変化しても、この汚れによる透過光量への影響を相殺できるので、精度良く粒子濃度を検出することができる。また、発光ダイオード4やフォトダイオード5の特性が変化しても、これらの特性変化による透過光量への影響を相殺できるので、精度良く粒子濃度を検出することができる。   Thus, according to the method for detecting the concentration of particles in the lubricating oil using the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil according to the third embodiment of the present invention, the ratio between the third optical path length and the fourth optical path length, and the photodiode 5 By obtaining the particle concentration in the lubricating oil based on the ratio of the output voltages E1 and E2, foreign matters in the lubricating oil adhere to the surface of the window member 6 that is the exit surface and the surface of the window member 7 that is the incident surface. Even if the transmittance of the window member 6 and the window member 7 changes, the influence of the dirt on the transmitted light amount can be offset, so that the particle concentration can be detected with high accuracy. Further, even if the characteristics of the light emitting diode 4 and the photodiode 5 change, the influence on the transmitted light amount due to the change in these characteristics can be offset, so that the particle concentration can be detected with high accuracy.

また、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1では、ロータ3を回転させることにより、潤滑油中における2種類の光路長さの切替えを行っている。これにより、発光ダイオード4およびフォトダイオード5を各1個用いることにより潤滑油中粒子濃度を検出することができる。したがって、液中粒子濃度検出装置に用いられる発光部および光センサの個数を低減することができる。   In the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the third embodiment of the present invention, the two kinds of optical path lengths in the lubricating oil are switched by rotating the rotor 3. Thus, the particle concentration in the lubricating oil can be detected by using one each of the light emitting diode 4 and the photodiode 5. Therefore, it is possible to reduce the number of light emitting units and optical sensors used in the liquid particle concentration detection device.

さらに、本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、通路21内を流れる潤滑油の流体力によりロータ3が回転すると、ケーシング2に設けられた窓部材7の表面近傍をロータ3が間歇的に通過する。このため、窓部材7表面上の圧力が変動し、それにより、窓部材7の表面を清浄に維持することができる。   Furthermore, in the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil according to the third embodiment of the present invention, when the rotor 3 is rotated by the fluid force of the lubricating oil flowing in the passage 21, the vicinity of the surface of the window member 7 provided in the casing 2 is observed. The rotor 3 passes intermittently. For this reason, the pressure on the window member 7 surface fluctuates, whereby the surface of the window member 7 can be kept clean.

なお、以上説明した、本発明の第1、第2実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、ロータ3の導光部31の個数を3個としているが、3個に限定する必要はなく、ロータ3が滑らかに回転可能であれば何個設けてもよい。   In the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first and second embodiments of the present invention described above, the number of the light guide portions 31 of the rotor 3 is three, but it is necessary to limit the number to three. However, any number of rotors 3 may be provided as long as the rotor 3 can rotate smoothly.

また、以上説明した、本発明の第1〜第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1においては、遮光性を有する樹脂材料によってケーシング2を形成するとともに、発光ダイオード4からの光の通路となる窓孔22、23に透光性を有する窓部材6、7をケーシング2に固定しているが、ケーシング2全体を、透光性を有する材質から形成してもよい。   In the lubricating oil particle concentration sensor 1 according to the first to third embodiments of the present invention described above, the casing 2 is formed of a resin material having a light shielding property, and the light path from the light emitting diode 4 Although the transparent window members 6 and 7 are fixed to the casing 2 in the window holes 22 and 23, the entire casing 2 may be formed of a transparent material.

また、発光ダイオード4としては、その出射光のピーク波長が、粒子濃度が高い潤滑油中においてもある程度透過可能な波長であるものを用いることが望ましい。ここで、「ある程度透過可能」とは、フォトダイオード5が、図4中における検査電圧Ed3を確実に出力できることを意味する。   Further, as the light emitting diode 4, it is desirable to use a light emitting diode whose peak wavelength is such that it can be transmitted to some extent even in lubricating oil having a high particle concentration. Here, “permeable to some extent” means that the photodiode 5 can reliably output the inspection voltage Ed3 in FIG.

なお、以上説明した、本発明による液中粒子濃度検出装置の各実施形態では、液中粒子濃度検出装置を自動車に搭載される潤滑油中粒子濃度センサ1に適用した場合を例に説明しているが、液中粒子濃度検出装置の用途を潤滑油中粒子濃度センサ1に限る必要は無く、潤滑油以外の他の液体、たとえば燃料あるいは自動変速機用作動液等に含まれる粒子濃度検出用途に適用してもよい。さらに、その用途を自動車用に限る必要は無く、他の用途、例えば各種民生用機器に適用してもよい。たとえば、燃焼式暖房装置の燃料中粒子濃度検出用に適用してもよい。   In each of the embodiments of the liquid particle concentration detection device according to the present invention described above, the case where the liquid particle concentration detection device is applied to the lubricating oil particle concentration sensor 1 mounted on an automobile will be described as an example. However, it is not necessary to limit the use of the particle concentration detector in the liquid to the particle concentration sensor 1 in the lubricating oil, and use for detecting the concentration of particles contained in other liquids other than the lubricating oil, such as fuel or hydraulic fluid for automatic transmissions. You may apply to. Furthermore, the use need not be limited to automobiles, and may be applied to other uses such as various consumer devices. For example, the present invention may be applied to detecting the concentration of particles in the fuel of a combustion heating apparatus.

本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の断面図であり、図2中のI−I線断面図である。It is sectional drawing of the particle concentration sensor 1 in lubricating oil by 1st Embodiment of this invention, and is the II sectional view taken on the line in FIG. 図1中のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line in FIG. 本発明の第1実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1が装着されたエンジンの潤滑油回路を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining a lubricating oil circuit of an engine equipped with the particle concentration sensor 1 in lubricating oil according to the first embodiment of the present invention. フォトダイオード5の出力電圧E(縦軸)と時間T(横軸)との関係を表すグラフである。3 is a graph showing the relationship between the output voltage E (vertical axis) and the time T (horizontal axis) of the photodiode 5; 本発明の第2実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の断面図であり、図2に相当する。It is sectional drawing of the particle concentration sensor 1 in lubricating oil by 2nd Embodiment of this invention, and is equivalent to FIG. 図5のVI矢視図である。FIG. 6 is a view taken in the direction of arrow VI in FIG. 5. 本発明の第3実施形態による潤滑油中粒子濃度センサ1の断面図であり、図8中のVII−VII線断面図である。It is sectional drawing of the particle concentration sensor 1 in lubricating oil by 3rd Embodiment of this invention, and is the VII-VII sectional view taken on the line in FIG. 図7中のVIII−VIII線断面図である。It is the VIII-VIII sectional view taken on the line in FIG. フォトダイオード5の出力電圧E(縦軸)と時間T(横軸)との関係を表すグラフである。3 is a graph showing the relationship between the output voltage E (vertical axis) and the time T (horizontal axis) of the photodiode 5;

符号の説明Explanation of symbols

1 液中粒子濃度検出装置
2 ケーシング
21 通路
21a 入口部
21b 出口部
22 窓孔
23 窓孔
24 軸孔
3 ロータ
31 導光部
32 軸受け孔
33 第1導光部
34 第2導光部
4 発光ダイオード(光源)
41 リード
5 フォトダイオード(光センサ)
51 リード
6 窓部材
7 窓部材
8 シャフト
9 ターミナル
10 封止部材
11 潤滑油パイプ
12 ワイパ(接触片)
A 回転範囲
C 回転軸
E 出力電圧
Ec 基準電圧
Ed、Ed1、Ed2、Ed3 検査電圧
L1 第1光路長
L2 第2光路長
L3 第3光路長
L4 第4光路長
R 流路中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid particle concentration detection apparatus 2 Casing 21 Passage 21a Inlet part 21b Outlet part 22 Window hole 23 Window hole 24 Shaft hole 3 Rotor 31 Light guide part 32 Bearing hole 33 1st light guide part 34 2nd light guide part 4 Light emitting diode (light source)
41 Lead 5 Photodiode (Optical sensor)
51 Lead 6 Window member 7 Window member 8 Shaft 9 Terminal 10 Sealing member 11 Lubricating oil pipe 12 Wiper (contact piece)
A Rotation range C Rotational axis E Output voltage Ec Reference voltage Ed, Ed1, Ed2, Ed3 Inspection voltage L1 First optical path length L2 Second optical path length L3 Third optical path length L4 Fourth optical path length R Channel center

Claims (9)

液体の通路を備えるケーシングと、
前記液体中に光を照射可能に前記ケーシングに固定された光源と、
前記液体中を進行する前記光源からの光を受光可能に前記ケーシングに固定された光センサと、
前記通路内に配置され前記液体が流れる時の流体力を受けて軸周りに回転可能に支持されるロータとを備え、
前記光源および前記光センサは前記ロータの軸方向において前記ロータを挟んで互いに対向するように配置され、
前記ロータは前記光源が発する光に対して前記液体よりも透過率が高い透光性材質から形成され、
前記ロータは前記光源および前記光センサに対向し且つ前記光源からの光を前記ロータ内を進行させて前記光センサへ導くように形成された導光部を備え、
前記通路を前記液体が流れると前記ロータが回転し前記光源と前記光センサとの間に前記導光部および前記液体が交互に出現することを特徴とする液中粒子濃度検出装置。
A casing with a passage for liquid;
A light source fixed to the casing so as to be able to irradiate light into the liquid;
An optical sensor fixed to the casing so as to be able to receive light from the light source traveling in the liquid;
A rotor that is disposed in the passage and that is supported so as to be rotatable around an axis by receiving fluid force when the liquid flows;
The light source and the optical sensor are arranged to face each other across the rotor in the axial direction of the rotor,
The rotor is formed of a translucent material having a higher transmittance than the liquid with respect to light emitted from the light source,
The rotor includes a light guide portion that is opposed to the light source and the light sensor and is formed to guide light from the light source to the light sensor by traveling through the rotor.
When the liquid flows through the passage, the rotor rotates, and the light guide and the liquid alternately appear between the light source and the optical sensor.
前記ケーシングは少なくとも前記光源が前記通路に臨む部分および前記光センサが前記通路に臨む部分は透光性材質から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液中粒子濃度検出装置。   The in-liquid particle concentration detecting device according to claim 1, wherein at least a portion of the casing facing the light path and a portion of the optical sensor facing the passage are formed of a translucent material. 前記ロータの軸方向における前記ロータおよび前記ケーシング間の隙間の大きさは前記ロータの滑らかな回転を維持できる範囲でできるだけ小さく設定されることを特徴とする請求項1または請求項2のどちらかに記載の液中粒子濃度検出装置。   The size of the gap between the rotor and the casing in the axial direction of the rotor is set as small as possible within a range in which smooth rotation of the rotor can be maintained. The in-liquid particle concentration detection apparatus of description. 前記ロータはその軸方向における前記導光部の両端面の少なくとも一方に弾性部材からなり前記通路に接触する接触片を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載の液中粒子濃度検出装置。   The said rotor is provided with the contact piece which consists of an elastic member in at least one of the both end surfaces of the said light guide part in the axial direction, and contacts the said channel | path. In-liquid particle concentration detector. 前記光源は発光ダイオードであり且つ前記光センサはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の液中粒子濃度検出装置。   The liquid particle concentration detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source is a light emitting diode and the photosensor is a photodiode or a phototransistor. 液体の通路を備えるケーシングと、
前記液体中に光を照射可能に前記ケーシングに固定された光源と、
前記液体中を進行する前記光源からの光を受光可能に前記ケーシングに固定された光センサと、
前記通路内に配置され前記液体が流れる時の流体力を受けて軸周りに回転可能に支持されるロータとを備え、
前記光源および前記光センサは前記ロータの軸方向において前記ロータを挟んで互いに対向するように配置され、
前記ロータは前記光源が発する光に対して前記液体よりも透過率が高い透光性材質から形成され、
前記ロータは前記光源および前記光センサに対向し前記光源からの光を前記ロータ内を進行させて前記光センサへ導く2種類の導光部である第1導光部および第2導光部を備え、
前記第1導光部における前記光源から前記光センサに向かう光の進路長さである第1光路長と、前記第2導光部における前記光源から前記光センサに向かう光の進路長さである第2光路長とは異なるように形成され、
前記通路を前記液体が流れると前記ロータが回転し前記光源と前記光センサとの間に前記第1導光部および前記第2導光部が交互に出現することを特徴とする液中粒子濃度検出装置。
A casing with a passage for liquid;
A light source fixed to the casing so as to be able to irradiate light into the liquid;
An optical sensor fixed to the casing so as to be able to receive light from the light source traveling in the liquid;
A rotor that is disposed in the passage and that is supported so as to be rotatable around an axis by receiving fluid force when the liquid flows;
The light source and the optical sensor are arranged to face each other across the rotor in the axial direction of the rotor,
The rotor is formed of a translucent material having a higher transmittance than the liquid with respect to light emitted from the light source,
The rotor includes a first light guide portion and a second light guide portion which are two types of light guide portions that face the light source and the optical sensor and guide light from the light source to the optical sensor by traveling in the rotor. Prepared,
A first optical path length which is a path length of light from the light source toward the optical sensor in the first light guide section; and a path length of light which travels from the light source to the optical sensor in the second light guide section. Formed different from the second optical path length,
When the liquid flows through the passage, the rotor rotates and the first light guide part and the second light guide part appear alternately between the light source and the optical sensor. Detection device.
前記ロータはその軸方向における前記導光部の両端面の少なくとも一方に弾性部材からなり前記通路に接触する接触片を備えることを特徴とする請求項6に記載の液中粒子濃度検出装置。   The liquid particle concentration detection device according to claim 6, wherein the rotor includes a contact piece made of an elastic member and in contact with the passage on at least one of both end faces of the light guide portion in the axial direction thereof. 前記光源は発光ダイオードであり且つ前記光センサはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴とする請求項6または請求項7のどちらか一つに記載の液中粒子濃度検出装置。   8. The liquid particle concentration detecting device according to claim 6, wherein the light source is a light emitting diode and the optical sensor is a photodiode or a phototransistor. 請求項6ないし請求項8のいずれか一つに記載の液中粒子濃度検出装置を用いた液中粒子濃度検出方法であって、
前記光源から前記光センサに向かう光の光路中に前記第1導光部が出現したときにおいて前記光センサにより検出された受光量である第1受光量と前記光源から前記光センサに向かう光の光路中に前記第2導光部が出現したときにおいて前記光センサにより検出された受光量である第2受光量との比、および、前記光源から前記光センサに向かう光の光路中に前記第1導光部が出現したときの前記液体中の光路長さである第3光路長と前記光源から前記光センサに向かう光の光路中に前記第2導光部が出現したときの前記液体中の光路長さである第4光路長との比から求められる前記液体の透過率に基づいて前記液体の粒子濃度を検出することを特徴とする液中粒子濃度検出方法。
A liquid particle concentration detection method using the liquid particle concentration detection device according to any one of claims 6 to 8,
When the first light guide portion appears in the optical path of light from the light source toward the optical sensor, the first received light amount that is detected by the optical sensor and the light from the light source toward the optical sensor. When the second light guide portion appears in the optical path, the ratio to the second received light amount that is the received light amount detected by the optical sensor, and the optical path of the light from the light source toward the optical sensor. In the liquid when the second light guide part appears in the third optical path length, which is the optical path length in the liquid when the one light guide part appears, and in the optical path of the light from the light source toward the optical sensor A liquid particle concentration detection method, comprising: detecting a particle concentration of the liquid based on a transmittance of the liquid obtained from a ratio with a fourth optical path length which is an optical path length of the liquid.
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