JP2010014518A - 金属粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル中の金属粒子を精度良く検出する。
【解決手段】オイルが通過するオイル用部材を貫通して取り付けられるセンサボディ２と、センサボディ２をオイル用部材に取り付ける取付手段と、オイル用部材を貫通したセンサボディ２の先端部に設けられる電極群１１〜１５と、オイル中に混入した金属粒子を電極群に吸着する吸着手段１７と、吸着手段１７により吸着された金属粒子により電極群の電極同士が短絡するように構成された電気回路２１〜２７，３１〜３３とを備える。電極群は、センサボディ２の中央部に設けられた中心電極１１と、中心電極１１を中心として同心状に形成された複数のリング状電極１２〜１５とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、作動油や潤滑油などのオイル中に存在する金属粒子を検出する金属粒子検出装置に関する。

従来より、センサの先端部に設けた複数の電極に磁力によってオイル中の金属粒子を吸着させ、電極間の抵抗変化を利用してオイル中の金属粒子を検出するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置は、センサの端部に磁石を装着するとともに、この磁石の周囲に絶縁体を介して複数の棒状電極を段差を付けて配設し、磁力によって吸着した金属粒子により電極同士を短絡することによる抵抗変化を利用して、オイル中の金属粒子を検出するようにしている。

特開２００５−２７４４８６号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、磁石の周囲に棒状電極を段差を付けて配設するため、例えばオイルの流れがあるオイル通路内にセンサを設けた場合、磁石を挟んで流れの上流側と下流側とでは電極間の金属粒子の吸着の程度が異なる。このため、センサの向きが異なると、オイル中の金属粒子を精度よく検出できないおそれがある。

本発明による金属粒子検出装置は、オイルが通過するオイル用部材を貫通して取り付けられるセンサボディと、センサボディをオイル用部材に取り付ける取付手段と、オイル用部材を貫通したセンサボディの先端部に設けられる電極群と、オイル中に混入した金属粒子を電極群に吸着する吸着手段と、吸着手段により吸着された金属粒子により電極群の電極同士が短絡するように構成された電気回路とを備え、電極群は、センサボディの中央部に設けられた中心電極と、中心電極を中心として同心状に形成された複数のリング状電極とを有することを特徴とする。

本発明によれば、センサボディの中央部に中心電極を設けるとともに、中心電極を中心として同心状に複数のリング状電極を設けるので、センサの向きに拘わらず電極の配置が一定となり、金属粒子を精度よく検出できる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図４を参照して本発明による金属粒子検出装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る金属粒子検出装置の取付状態を示す図である。金属粒子検出装置は、例えば作動油や潤滑油等の通過するオイル配管１に取り付けられ、配管内の金属粒子を検出する。図１の例では、センサボディ２の先端部外周面にねじ部３が設けられ、ねじ部３を介してセンサボディ２が配管１に装着されている。センサボディ２の先端部（センサ部４）は、配管１の内壁面よりも内側に突出し、配管内のオイルに浸されている。なお、５はシール用のＯリングである。

図２は、第１の実施の形態に係る金属粒子検出装置のセンサ部４の構成を示す断面図（図３のII-II線断面図）であり、図３はセンサ部４の構成を示す平面図（図１の矢視III図）である。なお、図２には、金属粒子検出装置の電気回路も示している。センサボディ２の中央部（ねじ部の中心３）には、丸棒形状の中心電極１１が設けられ、中心電極１１の周囲には、中心電極１１を中心として複数（図では４個）の円筒形状のリング状電極１２〜１５が同心状に設けられている。隣り合う各電極１１〜１５間の隙間ｗ１〜ｗ４は、径方向外側に向かうにつれて徐々に大きくなっている（ｗ１＜ｗ２＜ｗ３＜ｗ４）。

中心電極１１とリング状電極１２〜１５はそれぞれ導電体により構成され、これらは互いに離間した状態で絶縁体１６に固定されている。各電極１１〜１５の先端部は、それぞれ絶縁体１６の表面よりも所定量ΔＬだけ突出し、先端部の位置がオイルの流れに対して平行になっている。センサボディ２の内部には電極１１〜１５と接触して磁石１７（例えば永久磁石）が設けられ、磁力により配管１内の金属粒子をセンサ部４（絶縁体１６）の表面に吸着可能となっている。

図２に示すように中心電極１１は、導線３１、抵抗器２１および導線３２を介して電源２７の正極側に接続され、リング状電極１２〜１５は、それぞれ抵抗器２２〜２５および導線３３を介して電源２７の負極側に接続されている。導線３１と導線３３の間には電圧検出器２６が接続され、電圧検出器２６により導線３１，３３間の電圧Ｖが検出される。電圧検出値Ｖは記録装置２８に記録される。抵抗器２１〜２５はそれぞれセンサボディ２内に設けられ、電源２７と電圧検出器２６と記録装置２８は測定装置３０内に設けられている。センサボディ２と測定装置３０とは、導線３２〜３４により接続されている。

ここで、電源２７の電圧をＶ０、抵抗器２１の抵抗値をＲ０、導線３１，３３間の抵抗をＲとすると、電圧検出器２６による検出値Ｖは、以下のようになる。
Ｖ＝Ｖ０・Ｒ／（Ｒ０＋Ｒ）
このとき、センサ部４の表面に金属粒子が吸着していなければ、電極１１〜１５同士は短絡されない。このため、抵抗Ｒは無限大となり、Ｖ＝Ｖ０となる。

一方、磁力によってセンサ部４に金属粒子が吸着すると、金属粒子を介して電極１１〜１５同士が短絡される。この電極１１〜１５同士の短絡によって導線３１，３３間の抵抗値Ｒが変化し、電圧検出器２６の検出値Ｖも変化する。これによりセンサ部４に金属粒子が吸着したことを検出することができる。

とくに本実施の形態ではリング状電極１２〜１５を中心電極１１に対して同心状に設けているので、センサ部４は電極１１を中心とした対称形状をなし、等方性を有する。このため、ねじ部３を介したセンサボディ２の向きに拘わらず、電極１１〜１５の配置を一定とすることができる。例えばセンサボディ２のねじ込み量が１８０°多い場合も少ない場合もオイルの流れに対する電極１１〜１５の配置は一定であり、これにより金属粒子の吸着状態を精度良く検出できる。

この場合、電極１１〜１５間の隙間ｗ１〜ｗ４は中心部の隙間ｗ１が最も小さいため、電極１１〜１５は中心部から径方向外側にかけて順番に短絡し、抵抗値Ｒが徐々に変化する。ここで、抵抗器２２〜２５の抵抗をそれぞれＲ１〜Ｒ４（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）とすると、抵抗値Ｒの変化により検出電圧Ｖは図４に示すように変化する。すなわち時点ｔ１で電極１１，１２同士が短絡すると電圧はＶ０からＶ１（＜Ｖ０）となり、さらに時点ｔ２で電極１２，１３同士が短絡すると電圧はＶ２（＜Ｖ１）となり、さらに時点ｔ３で電極１３，１４同士が短絡すると電圧はＶ３（＜Ｖ２）となり、さらに時点ｔ４で電極１４，１５同士が短絡すると電圧はＶ４（＜Ｖ３）となる。このような電圧の変化により金属粒子の吸着の程度を細かく検出することができる。また、電圧変化に要した時間Δｔに基づき金属粒子の吸着量の変化も検出できる。

第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）センサボディ２の中央部に中心電極１１を設け、この中心電極１１を中心として複数のリング状電極１２〜１５を同心状に設けるようにしたので、センサ部４は中心電極１１を中心とした対称形状をなし、センサ部４の向きに拘わらず、オイル内の金属粒子を精度良く検出できる。
（２）各電極１１〜１５間の隙間ｗ１〜ｗ４を径方向外側にかけて徐々に大きくしたので、電極間の隙間が小さいものから電極同士が順次短絡し、金属粒子の吸着量の変化を検出できる。
（３）各電極１１〜１５の先端部を絶縁材１６の表面から同一量だけ突設するようにしたので、先端部の面がオイルの流れに対して平行となり、オイルの流れ抵抗を小さくすることができる。
（４）センサボディ２の周面に、中心電極１１を中心としたねじ部３を設けるようにしたので、各電極１１〜１５の配置を一定としたまま、オイル配管１に容易にセンサを取り付けることができる。

−第２の実施の形態−
図５を参照して本発明による金属粒子検出装置の第２の実施の形態について説明する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、センサ部４の形状である。すなわち第１の実施の形態では、電極１１〜１５をそれぞれ同一量ΔＬだけ突出させるようにしたが、第２の実施の形態では、電極１１〜１５毎に突出量ΔＬを変化させる。

図５は、第２の実施の形態に係る金属粒子検出装置のセンサ部４の構成を示す図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付している。第２の実施の形態では、絶縁材１６の表面から各電極１１〜１５の先端部までの長さΔＬ１〜ΔＬ５は、中心電極１１が最も長く、外径側に向かうにつれて徐々に短くなっている（ΔＬ１＞ΔＬ２＞ΔＬ３＞ΔＬ４＞ΔＬ５）。これにより各電極１１〜１５の側面がオイルの流れに対向するため、オイル中の金属粒子をより吸着しやすくなる。

−第３の実施の形態−
図６を参照して本発明による金属粒子検出装置の第３の実施の形態について説明する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、センサ部４の形状である。すなわち第１の実施の形態では、電極１１〜１５の先端部を絶縁材１６の表面よりも突出させるようにしたが、第３の実施の形態では、電極１１〜１５の先端部を絶縁材１６の表面よりも内側に位置させる。

図６は、第３の実施の形態に係る金属粒子検出装置のセンサ部４の構成を示す図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付している。第３の実施の形態では、電極１１〜１５の先端部が絶縁材１６の表面よりも内側に位置し、先端部は奥方に引っ込んでいる。これにより絶縁材１６の表面に線状ないし棒状の金属片が吸着された場合に、電極１１〜１５同士が短絡することを防止でき、細かな金属粒子の吸着による短絡のみを検出することができる。

なお、上記実施の形態では、電極１１〜１５間の隙間ｗ１〜ｗ４が中心電極１１から径方向外側にかけて徐々に大きくなるようにしたが、中心電極１１を中心としてリング状電極１２〜１５を同心状に形成するのであれば、隙間ｗ１〜ｗ４は一定でもよい。オイル中に混入した金属粒子を電極群（中心電極１１とリング状電極１２〜１５）に吸着する吸着手段として永久磁石１７を用いたが、電磁石でもよい。センサボディ２の周面にねじ部３を設けてセンサボディ２を取り付けるようにしたが、例えばボルト等により取り付けるようにしてもよく、取付手段はいかなるものでもよい。

吸着された金属粒子により電極１１〜１５同士が短絡するように構成するのであれば、電気回路の構成は図２に示したものに限らない。例えば図７に示すようにリング状電極１２，１４，１８を抵抗器２２〜２４を介してそれぞれ導線３３に接続するとともに、リング状電極１１，１３，１５をそれぞれ導線３１に接続するようにしてもよい。また、図８に示すように電源２７に、導線３２と、抵抗器２１と、導線３１と、中心電極１１と、抵抗器２２〜２６と、導線３３を直列に接続するとともに、リング状電極１２を抵抗器２２と抵抗器２３の間に、リング状電極１３を抵抗器２３と抵抗器２４の間に、リング状電極１４を抵抗器２４と抵抗器２５の間に、リング状電極１５を抵抗器２５と抵抗器２６の間に、リング状電極１８を抵抗器２６と電源２７の間に接続するようにしてもよい。

上記実施の形態では、オイル配管１にセンサボディ２を取り付けるようにしたが、オイルが通過する他のオイル用部材（例えばオイルタンク等）に取り付けるようにしてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の金属粒子検出装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る金属粒子検出装置の取付状態を示す図。 第１の実施の形態に係る金属粒子検出装置の要部構成を示す図。 図１の矢視III図。 第１の実施の形態に係る金属粒子検出装置の検出電圧の一例を示す図。 第２の実施の形態に係る金属粒子検出装置の要部構成を示す図。 第３の実施の形態に係る金属粒子検出装置の要部構成を示す図。 図２の変形例を示す図。 図２の他の変形例を示す図。

符号の説明

２ センサボディ
３ ねじ部
１１ 中心電極
１２〜１６，１８ リング状電極
１７ 磁石
２１〜２５ 抵抗器
２６ 電圧検出器
２７ 電源
３１〜３４ 導線

Claims (5)

1. オイルが通過するオイル用部材を貫通して取り付けられるセンサボディと、
   前記センサボディを前記オイル用部材に取り付ける取付手段と、
   前記オイル用部材を貫通した前記センサボディの先端部に設けられる電極群と、
   オイル中に混入した金属粒子を前記電極群に吸着する吸着手段と、
   前記吸着手段により吸着された金属粒子により前記電極群の電極同士が短絡するように構成された電気回路とを備え、
   前記電極群は、
   前記センサボディの中央部に設けられた中心電極と、
   前記中心電極を中心として同心状に形成された複数のリング状電極とを有することを特徴とする金属粒子検出装置。
2. 請求項１に記載の金属粒子検出装置において、
   前記リング状電極は、各電極間の距離が径方向にかけて徐々に大きくなるように設けられることを特徴とする金属粒子検出装置。
3. 請求項１または２に記載の金属粒子検出装置において、
   前記中心電極および前記リング状電極は、それぞれ前記センサボディの端面から突設されるとともに、各リング状電極の突出量が前記中心電極に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されることを特徴とする金属粒子検出装置。
4. 請求項１または２に記載の金属粒子検出装置において、
   前記中心電極および前記リング状電極の先端部は、それぞれ前記センサボディの端面よりも内側に位置することを特徴とする金属粒子検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属粒子検出装置において、
   前記取付手段は、前記センサボディの外周面に設けられたねじ部を有することを特徴とする金属粒子検出装置。

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