JP2012068048A - Device for monitoring lubricating oil deterioration - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潤滑油劣化モニター装置に関する。詳しくは、あらゆる潤滑油の劣化度合いを最もよく判定するべく潤滑油を透過する光を最適化し、その光を検知することによって潤滑油の劣化度を判定する装置に関する。 The present invention relates to a lubricant deterioration monitoring device. More specifically, the present invention relates to an apparatus for optimizing the light transmitted through the lubricating oil so as to best determine the degree of deterioration of any lubricating oil and determining the degree of deterioration of the lubricating oil by detecting the light.
自動車用潤滑油や工業用潤滑油等、各種装置、各種機関、機械の駆動部等に用いられる潤滑油の劣化度合いを正確にかつ連続的にモニターすることは、必要な時期の潤滑油の交換が可能になるばかりでなく、計画的に潤滑油の交換を行うことを可能にする。このことは、潤滑油資源の省資源になるばかりか、機械寿命を延長することに繋がる。 To accurately and continuously monitor the degree of deterioration of lubricating oil used in various equipment, various engines, machine drive parts, such as automotive lubricating oil and industrial lubricating oil, it is necessary to replace the lubricating oil when necessary This makes it possible to change the lubricant systematically. This not only saves the resources of the lubricating oil, but also extends the machine life.
潤滑油の劣化度を判定する場合、一般的には、使用中の潤滑油を採取し、別な実験室で色、粘度、酸価、きょう雑物量などの各種物性を測定することによって行われる。これらの方法では、潤滑油の劣化度を総合的に判断することが可能であるが、多くの時間と人手を要するため、産業上重要な装置又は高価な装置においてのみ行われているのが現状である。一方、一般に存在する自動車を含む数多くの機械には、このような対応が行われていないのが実情であり、これらの多くの機械では、これまでの経験から駆動時間や走行距離に応じて劣化状況を想定し、又は簡単な目視により潤滑油の交換が行われているのが現状である。 When determining the degree of deterioration of lubricating oil, it is generally performed by collecting the lubricating oil in use and measuring various physical properties such as color, viscosity, acid value, and amount of impurities in another laboratory. . In these methods, it is possible to comprehensively determine the degree of deterioration of the lubricating oil, but since it takes a lot of time and manpower, it is currently performed only in industrially important devices or expensive devices. It is. On the other hand, the fact is that such measures are not taken for many machines, including automobiles that exist in general, and many of these machines deteriorate according to driving time and mileage based on past experience. The current situation is that the lubricating oil is exchanged by assuming the situation or by simple visual inspection.
多くの劣化モニターの中で精度と価格の両立に最も可能性がある装置としては、透過光の測定による方法および電気的特性の測定による方法が挙げられる。その他の方法では、高価格であるか、もしくは精度に問題がある。電気的特性による方法は、装置の構造が簡単であるため、コストを低く抑えられ、大きな魅力がある。ただし、この方法では、測定値が測定環境によってばらつくという問題があるほか、工業用潤滑油に対しては使用初期から中期までの測定値の変化が小さいという欠点を有する。 Among the many deterioration monitors, apparatuses that are most likely to achieve both accuracy and price include a method by measuring transmitted light and a method by measuring electrical characteristics. Other methods are expensive or have problems with accuracy. The method based on electrical characteristics is very attractive because the structure of the device is simple and the cost can be kept low. However, this method has a problem that the measurement value varies depending on the measurement environment, and has a drawback that the change in the measurement value from the initial use to the middle period is small for industrial lubricating oil.
一方、光による色の判定法は、潤滑油の色変化が使用時間と共に必ず少しずつ変化していき、かつ測定値そのものの測定精度が極めて高いという特徴がある。この方法を利用して、可視光の透過率を測定して、劣化判定を行う単純な装置が市販されている。しかしながら、この単純な方法では、潤滑油の使用中に透過率が変化しても、潤滑油の種類によって劣化度と透過率が直線関係にはないため、劣化度の判定を一義的に決められないという欠点を有する。 On the other hand, the color determination method using light is characterized in that the color change of the lubricating oil always changes little by little with the use time, and the measurement value itself is very accurate. A simple apparatus is commercially available that uses this method to measure the transmittance of visible light to determine deterioration. However, with this simple method, even if the transmittance changes during the use of the lubricating oil, the deterioration degree and the transmittance are not in a linear relationship depending on the type of the lubricating oil, so the determination of the deterioration degree can be uniquely determined. Has the disadvantage of not.
潤滑油の種類によって着色傾向が異なっていることに対しての対策としては、透過光をRGBに分けて測定するという方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。しかしながら、この方法では、潤滑油の種類によって劣化パターンが異なることから油種毎の対応が必要となり、汎用的な劣化度の判定が困難となる。このように可視域を単色光に分けて測定した場合、それを選択もしくは適当な式で演算するということが必要となる。また、選択した光の波長のみの情報となり、潤滑油の多くの種類あるいは使用状況への対応が難しくなると推察される。また、透過光をRGBを分けて測定するため、RGBの3種類の発光素子と1個の受光素子、あるいは1個の光源とRGBの3種類の受光素子を用いる必要があった。 As a countermeasure against the difference in coloring tendency depending on the type of lubricating oil, a method of measuring transmitted light separately for RGB is known (see, for example, Patent Document 1). However, in this method, since the deterioration pattern differs depending on the type of lubricating oil, it is necessary to deal with each oil type, and it is difficult to determine a general-purpose deterioration degree. In this way, when the visible region is measured by dividing it into monochromatic light, it is necessary to select it or calculate it with an appropriate formula. Moreover, it becomes information only about the wavelength of the selected light, and it is assumed that it is difficult to cope with many types of lubricants or usage conditions. In addition, in order to measure transmitted light separately for RGB, it is necessary to use three types of RGB light emitting elements and one light receiving element, or one light source and three types of RGB light receiving elements.
また、透過光の三刺激値の一つのYおよび三刺激値から求めた色度座標x、yと、あらかじめ潤滑油の種類によって設定した定数A、B、C、Dとから潤滑油の劣化を判定する評点を計算で求めるという方法が知られている。(例えば、特許文献2を参照)。しかしながら、この方法では、あらかじめ油種毎に4つの定数を求めておくことが必要となるため汎用性に問題が残る。また、センサーが3つ必要なことから、コストが高くなってしまうという問題がある。 Further, the deterioration of the lubricating oil is determined from one of the tristimulus values of transmitted light and the chromaticity coordinates x and y obtained from the tristimulus values and constants A, B, C and D set in advance according to the type of the lubricating oil. There is known a method of obtaining a judgment score by calculation. (For example, see Patent Document 2). However, in this method, since it is necessary to obtain four constants for each oil type in advance, there remains a problem in versatility. Further, since three sensors are required, there is a problem that the cost becomes high.
さらに、波長の異なる少なくとも2種の単色光光源を用い、2波長間の光吸収損失差でオイルの劣化度を判定する装置が知られている(例えば、特許文献3を参照)。しかしながら、この方法では、油種毎に最適の単色光が異なるため、多くの油種に対応するには信頼性に問題が残る。 Furthermore, there is known an apparatus that uses at least two types of monochromatic light sources having different wavelengths and determines the degree of oil degradation based on the difference in light absorption loss between the two wavelengths (see, for example, Patent Document 3). However, in this method, since the optimal monochromatic light is different for each oil type, there remains a problem in reliability in dealing with many oil types.
前述のように、従来の潤滑油劣化モニター装置としては、透過光又は特定波長の光吸収による方法、赤外線又は紫外線の吸収による方法、電気的特性たとえば静電容量、電気抵抗、誘電率、又は電極の起電力測定による方法、粘度又は密度等物理特性による方法、粒子カウンター又は光透過量から不溶分を計測する方法など、多くの方法を採用したものが提案されている。しかしながら、いずれもが劣化判定の指標としての精度や再現性に問題があり、あるいは問題がないとしても装置が高価格であることなどの理由により、広く使用されるに至っていない。多くの機械に適用するためには、劣化判定の指標としての精度の向上と低廉な価格の両立が求められていた。 As described above, conventional lubricant deterioration monitoring devices include a method based on absorption of transmitted light or light of a specific wavelength, a method based on absorption of infrared light or ultraviolet light, electrical characteristics such as capacitance, electrical resistance, dielectric constant, or electrodes. Many methods have been proposed, such as a method based on electromotive force measurement, a method based on physical properties such as viscosity or density, a particle counter, or a method of measuring insoluble matter from light transmission. However, none of them has been widely used due to reasons such as a problem in accuracy and reproducibility as an index for determining deterioration, or even if there is no problem, the device is expensive. In order to be applied to many machines, both improvement in accuracy as an index for determining deterioration and low price have been required.
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、広い油種および広い使用環境に対して高精度であると共に、コストを低減できると共に簡易な測定を可能とすることのできる潤滑油劣化モニター装置を提供することを目的とする。 The object of the present invention is to solve such problems, and is highly accurate with respect to a wide range of oil types and a wide use environment, and can reduce costs and enable simple measurement. It is an object of the present invention to provide a lubricating oil deterioration monitoring device that can be used.
ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、単色光ではなく特定の波長幅を持った透過光を測定することで、より正確に潤滑油の劣化を把握できることを見出した。また、本発明者らは、特定の波長幅の設定は単一もしくは複数のコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルターを用いることによって容易にかつ安価に達成できることを見出した。すなわち、ガラス又は樹脂にコーティングを施すことによって波長幅を調整する場合、既存のフィルターを張り合わせる場合に比べて、コーティング膜を自由に設定できることにより透過光量を自在に調整することが可能になることから、高性能化が期待できる。また、数種類のフィルターをガラス等に貼り付ける作業が不要になることから、部品点数を減らすことが可能となり、薄型化につながり、その結果小型化が可能になる。また、このことは同時に制作費の低減にもつながる。さらには、張り合わせ時の誤差による製品間のばらつきも軽減できる。このように、本発明者らは、ガラス又は樹脂にコーティングを施すことでフィルターを形成することによる種々のメリットを見出し、本発明に至った。 Here, as a result of intensive studies, the present inventors have found that the deterioration of the lubricating oil can be grasped more accurately by measuring transmitted light having a specific wavelength width instead of monochromatic light. Further, the present inventors have found that the setting of a specific wavelength width can be easily and inexpensively achieved by using a glass or resin filter provided with a single or a plurality of coatings. In other words, when adjusting the wavelength width by coating glass or resin, the amount of transmitted light can be adjusted freely by setting the coating film freely compared to pasting existing filters. Therefore, high performance can be expected. In addition, since it is not necessary to attach several types of filters to glass or the like, the number of parts can be reduced, leading to a reduction in thickness, and as a result, downsizing. This also leads to a reduction in production costs. In addition, variations between products due to errors in pasting can be reduced. Thus, the present inventors have found various merits by forming a filter by coating glass or resin, and have reached the present invention.
そこで、本発明に係る潤滑油劣化モニター装置は、単一の光源から発生した可視光線を潤滑油に透過させ、単一の受光素子で受光して電気信号に変えて潤滑油の劣化を検知する装置であって、光源と受光素子の間に、所定の中心波長と半値幅を有する透過光を得るための、単一もしくは複数のコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルターを配置することを特徴とする。 Therefore, the lubricating oil deterioration monitoring device according to the present invention transmits visible light generated from a single light source to the lubricating oil, receives the light with a single light receiving element, and converts it into an electrical signal to detect the deterioration of the lubricating oil. It is a device, and a glass or resin filter with a single or plural coatings is provided between a light source and a light receiving element to obtain transmitted light having a predetermined center wavelength and half width. Features.
この潤滑油劣化モニター装置によれば、光源と受光素子との間に、所定の中心波長と半値幅を有する透過光を得るための単一又は複数のコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルターが配置されている。従って、波長の幅を持たせて測定することができ、これによって、潤滑油の劣化度合いを的確に把握することができる。すなわち、単色光ではなく波長に幅を持たせて測定することによって、油種および劣化状況の違いがあったとしてもそれらの違いを平均化した値として透過光を測定することが可能となる。更に、必要とされる部材が光源とコーティングを施したフィルターと受光素子だけであるため、装置自体を極めて小さくすることが可能であると共に簡易に測定を行うことができる。また、例えばハロゲンランプのような単一の光源、及び単一の受光素子があれば潤滑油の劣化が測定可能となるため、より安価に装置が製造できると共により多くの機械への設置が可能になる。特に、ガラスや樹脂にコーティングを施すことによってフィルターを形成するため、容易かつ安価に所望のフィルターを得ることが可能となる。以上によって、広い油種および広い使用環境に対して高精度であると共に、コストを低減できると共に簡易な測定を可能とすることができる。 According to this lubricant deterioration monitoring device, a filter made of glass or resin having a single or a plurality of coatings for obtaining transmitted light having a predetermined center wavelength and half width between a light source and a light receiving element. Is arranged. Therefore, the measurement can be performed with a wavelength range, and the degree of deterioration of the lubricating oil can be accurately grasped. That is, by measuring with a wavelength range instead of monochromatic light, it is possible to measure the transmitted light as a value obtained by averaging the differences even if there are differences in the oil type and the deterioration state. Furthermore, since the required members are only a light source, a coated filter, and a light receiving element, the apparatus itself can be made extremely small and measurement can be performed easily. In addition, if there is a single light source such as a halogen lamp and a single light receiving element, the deterioration of the lubricating oil can be measured, so that the device can be manufactured at a lower cost and installed in more machines. become. In particular, since a filter is formed by coating glass or resin, a desired filter can be obtained easily and inexpensively. As described above, it is possible to achieve high accuracy with respect to a wide range of oil types and a wide use environment, reduce costs, and enable simple measurement.
また、本発明に係る潤滑油劣化モニター装置において、複数のコーティングを施すことによって、最も適当な透過光の波長を複数選別し、それぞれの波長の強度を調節することによって、潤滑油の劣化をモニターするために最も有効な光を得ることが出来る。透過光量の強度は、透過光の中心波長の強度と半値幅を決めることによって調整される。 Further, in the lubricant deterioration monitoring apparatus according to the present invention, by applying a plurality of coatings, a plurality of wavelengths of the most appropriate transmitted light are selected, and the intensity of each wavelength is adjusted to monitor the deterioration of the lubricant. The most effective light can be obtained. The intensity of the transmitted light amount is adjusted by determining the intensity and the half-value width of the center wavelength of the transmitted light.
また、本発明に係る潤滑油劣化モニターにおいては、具体的には、光源と受光素子との間に、単一の光源から発生した可視光線を潤滑油に透過させ、単一の受光素子で受光して電気信号に変えて潤滑油の劣化を検知する装置であって、光源と受光素子の間に、単一もしくは複数のコーティングを施すことにより、所定の中心波長と半値幅を有する透過光を得るためのガラス製の又は樹脂製のフィルターが配置される。また、フィルターは、中心波長が500nm以上600nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上120nm未満であり、測定する全波長域が350nm以上750nm未満となるような透過光を得ることができる。また、フィルターは、中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光を持つようにし、第1透過光と第2透過光の透過比率をそれぞれ0〜80%、20〜100%となるような透過光を得ることができる。また、フィルターは、中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光と、更に可視域の中心波長が575nm以上650nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第3透過光を持つようにし、第1透過光、第2透過光、及び第3透過光の透過比率をそれぞれ0〜80%、20〜100%、0〜60%となるような透過光を得ることができる。また、光源と受光素子の間に配置するコーティングを施すガラス又は樹脂として、集光レンズを利用することが可能である。また、フィルターは、紫外および赤外線を遮断するフィルターの役割を果たすことも可能である。 In the lubricant deterioration monitor according to the present invention, specifically, visible light generated from a single light source is transmitted through the lubricant between the light source and the light receiving element, and is received by the single light receiving element. The device detects the deterioration of the lubricating oil by changing it into an electrical signal, and by applying a single or a plurality of coatings between the light source and the light receiving element, transmitted light having a predetermined center wavelength and a half width is obtained. A glass or resin filter is obtained for obtaining. In addition, the filter can obtain transmitted light having a center wavelength of 500 nm or more and less than 600 nm, a half width of 30 nm or more and less than 120 nm, and a whole wavelength range to be measured of 350 nm or more and less than 750 nm. The filter has a first transmitted light having a center wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm, and a first transmitted light having a center wavelength of 500 nm or more and less than 575 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm. It is possible to obtain transmitted light such that the transmission ratio of the first transmitted light and the second transmitted light is 0 to 80% and 20 to 100%, respectively. The filter has a first transmitted light having a center wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm, and a first transmitted light having a center wavelength of 500 nm or more and less than 575 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm. 2 transmitted light and a third transmitted light having a center wavelength in the visible range of 575 nm or more and less than 650 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm, the first transmitted light, the second transmitted light, and the third transmitted light Transmitted light can be obtained such that the transmission ratio of transmitted light is 0 to 80%, 20 to 100%, and 0 to 60%, respectively. Moreover, it is possible to use a condensing lens as glass or resin which performs the coating arrange | positioned between a light source and a light receiving element. The filter can also serve as a filter that blocks ultraviolet and infrared rays.
本発明によれば、広い油種および広い使用環境に対して高精度であると共に、コストを低減できると共に簡易な測定を可能とすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being highly accurate with respect to a wide kind of oil and a wide use environment, cost can be reduced and simple measurement can be performed.
以下、図面を参照して、本発明に係る潤滑油劣化モニター装置の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a lubricant deterioration monitoring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態の潤滑油劣化モニター装置100の構成を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100の構成を示す図である。図1に示されるように、潤滑油劣化モニター装置100は、検査対象となる潤滑油1に可視光を照射する単一の光源3と、潤滑油1を透過した可視光を通過させるコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルター4と、潤滑油1及びフィルター4を透過した可視光を受光して検出する単一の受光素子5と、受光素子5から出力される電気信号を処理するADC/MPU6と、ADC/MPU6で処理されたデータを表示する表示器7及び当該データを処理するパソコン8とを備えて構成されている。潤滑油1はタンクなどの測定場所2に貯留されており、実際の測定においては、光源3、フィルター4、受光素子5が測定ユニット10として潤滑油1内に浸漬される。ただし、試料セルに潤滑油1を充填して、光源3とフィルター4の間に試料セルを配置することによって測定してもよい。
First, the configuration of the lubricant
潤滑油1は、自動車用潤滑油や工業用潤滑油などの各種装置、各種機関、各機械の駆動部等に用いられる多種多様な潤滑油を適用することができ、たとえば、空気圧縮機油、工業用多目的油、油圧動作油、工業用汎用油などを測定することができる。 As the lubricating oil 1, various kinds of lubricating oils used for various devices such as automobile lubricating oil and industrial lubricating oil, various engines, driving parts of each machine, and the like can be applied. Multipurpose oil, hydraulic working oil, industrial general purpose oil, etc. can be measured.
光源3は、可視光を発光する単一の光源から構成されており、タングステンランプやハロゲンランプのような連続投射のできるもの、あるいは、パルスキセノンランプのように瞬間的な投射ができるものから構成されている。この光源3は、連続投射式でも瞬間的な投射のいずれでもよく、その波長にも制限はない。また、光源3として、白色LEDを使用することも可能である。また、受光素子5は、光源3から照射されて潤滑油1及びフィルター4を透過した光を受光して電圧に変換してADC/MPU6へ出力する機能を有している。この受光素子5は、単一の素子から構成されており、一般に市販されているフォトダイオードであれば光センサーとしてすべて使用可能である。
The
ADC/MPU6は、受光素子5から入力された信号をA/D変換するためのA/D変換器と演算処理を行うためのマイクロプロセッサー(MPU)から構成されている。マイクロプロセッサーによる演算処理としては、平方根処理、立方根処理、又は対数処理等があり、これら演算処理をすることにより、潤滑油の劣化程度が大きく濃く着色した潤滑油の測定感度を向上させることが可能となる。マイクロプロセッサーによる演算結果は表示器7及びパソコン8へ出力される。なお、A/D変換した信号を直接表示器7及びパソコン8へ出力してもよい。
The ADC /
潤滑油劣化モニター装置100による測定は、光源3、受光素子5、A/D変換器および表示器7及びパソコン8の電源スイッチを入れるだけの動作で開始される。データをパソコン8に読み込ませ、経時変化をプロットさせることが望まれる。測定値が新油時の20〜30%程度となった時が潤滑油の交換の基準と判断できるが、正確な判断を行うには最初の使用段階で一度従来の潤滑油採取法による各種の物理性状や化学性状と比較検討しておくことが望ましい。
The measurement by the lubricant
また、本発明の潤滑油劣化モニター装置100は、測定ユニット10として必要な部材が光源3とフィルター4と受光素子5だけであるため、測定ユニット自体を極めて小さくすることが可能である。この測定ユニットは、構成部材が簡素であるため、受光素子5のセンサー部を直径3mm〜15mmとすることが可能である。これによって、配管、タンク、クーラー、アクチュエーター等の機械のあらゆる部分への測定ユニット10の取り付けが可能となる。なお、光源3からフィルター4へ向かうグラスファイバー(GF1と称する)と、一端部がグラスファイバーGF1の端部と対向するように光源3側に配置されてフィルター4に取り付けられるグラスファイバー(GF2と称する)を配置し、各グラスファイバーで光路をつなぐような構成としてもよい。これらのグラスファイバーによって、光源3からの光がフィルター4及び受光素子5へ導かれる。そして、光源3、グラスファイバーGF1、グラスファイバーGF2、フィルター4、受光素子5を含むようなケースに潤滑油1を満たして測定することができる。あるいは、グラスファイバーGF1の一部、グラスファイバーGF2、フィルター4、受光素子5を含むようなケースに潤滑油1を満たして測定してもよい。あるいは、グラスファイバーGF1の一部、グラスファイバーGF2、フィルター4の一部を含むようなケースに潤滑油1を満たして測定してもよい。更に、グラスファイバーGF1の一部、グラスファイバーGF2の一部のみを含むようなケースに潤滑油1を満たして測定してもよく、この場合はグラスファイバーのみが潤滑油1に浸漬される。各ケースによって光源3、フィルター4、受光素子5の間を各グラスファイバーで光を誘導することができる。
In addition, the lubricant
測定に当たって、本実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100の測定ユニット10を設置する測定場所2は、機械の潤滑油タンク、オイルパン、又は配管等の潤滑油1に触れるいかなる場所でもよい。また、通常時は潤滑油1に触れない場所においておき、測定のたびにタンク等に挿入してもよい。また、設備上は工夫が必要であるが、通常時は潤滑油1に触れないようにしておき、測定時に潤滑油1を導き入れることにより測定を行うことも可能である。このような構成にすることによって、装置が潤滑油1によって汚れることを防ぐことができる。
In measurement, the
潤滑油劣化モニター装置100の測定ユニット10を数年間潤滑油1に浸したままであると、測定ユニット10の受光素子5のセンサー部に潤滑油1の汚れが付着する可能性があるため、時々は潤滑油1の汚れをふき取る必要がある。汚れをふき取る方法は各種の方法が考えられる。簡単なワイパーを設置すれば、自動的なふき取りが可能であり、定期的に汚れた部品のみを交換する等も考えられる。あるいは、一度空気中に取り出すことにより、汚れを電気的にキャンセルすることも可能である。
If the
次に、本実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100のフィルター4について詳細に説明する。フィルター4は、光源3と受光素子5との間に、所定の中心波長と半値幅を有する透過光を得るために単一もしくは複数のコーティングを施した、ガラス製のフィルター又は樹脂製フィルターによって構成される。本実施形態におけるコーティング膜の生成方法は、通常の真空蒸着法、スパッタリング法及び気相成長法を用いて製作される。真空蒸着法においては、電子ビーム法(EB法)、イオンアシスト蒸着法(IAD法)などを用いて製作される。コーティング物質としては、金属、半導体物質、誘電体物質(金属酸化物、フッ化物など)が一般的に使用できる。透過波長の選択はコーティング物質の選択により行われ、透過光量はコーティング膜の厚さによって調節される。また、多層膜コーティングが可能なので、1枚のガラスまたは樹脂上に必要な中心波長、半値幅、強度を持つような透過光が得られるようにすることが出来る。又、異なる波長の光を組合わせて、且つ、透過光量をそれぞれ調整することも可能である。
Next, the
フィルター4は、ガラス又は樹脂に一定の半値幅を持った一つの波長の透過光を持つようにコーティングを施しても目的を達成できるが、それぞれに適した半値幅を持った1から3の中心波長を持つ透過光を得るようにコーティングを施すことにより、より良く目的を達成できる。
The
一つの中心波長の透過光によって目的を達成しようとした場合は、中心波長が500nm以上600nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上120nm未満であり、測定する全波長域が350nm以上750nm未満となるように単一もしくは複数層のコーティングをガラス又は樹脂に施すことによって達成される。 When the objective is to be achieved by the transmitted light of one central wavelength, the central wavelength is 500 nm or more and less than 600 nm, the half width is 30 nm or more and less than 120 nm, and the entire wavelength range to be measured is 350 nm or more and less than 750 nm. This is accomplished by applying a single or multiple layer coating to glass or resin.
二つの中心波長からなる透過光の場合は、中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光を持つようにし、第1透過光と第2透過光の透過比率をそれぞれ0〜80%、20〜100%となるように複数層のコーティングを施すことによって目的が達成される。一枚のガラス又は樹脂上に、複数回コーティングを施すことで、所望の第1透過光及び第2透過光を得ることができるよう調整する。 In the case of transmitted light having two central wavelengths, the first transmitted light having a center wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm, the center wavelength of 500 nm or more and less than 575 nm, and a half value width By having a second transmitted light of 30 nm or more and less than 100 nm, and applying a plurality of layers of coating so that the transmission ratio of the first transmitted light and the second transmitted light is 0 to 80% and 20 to 100%, respectively. The objective is achieved. It adjusts so that desired 1st transmitted light and 2nd transmitted light can be obtained by coating several times on one glass or resin.
三つの中心波長からなる透過光の場合は、中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光と、更に可視域の中心波長が575nm以上650nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第3透過光を持つようにし、第1透過光、第2透過光、及び第3透過光の透過比率をそれぞれ0〜80%、20〜100%、0〜60%となるように複数のコーティングを施すことによって目的が達成される。この透過比率は、好ましくは0〜20%、40〜80%、20〜60%、より好ましくは、0〜10%、40〜60%、40〜60%である。一枚のガラス又は樹脂上に、複数回コーティングを施すことで、所望の第1透過光、第2透過光、及び第3透過光を得ることができるよう調整する。 In the case of transmitted light having three central wavelengths, the first transmitted light having a center wavelength of 400 nm to less than 500 nm and a half width of 30 nm to less than 100 nm, the center wavelength of 500 nm to less than 575 nm, and a half width Having a second transmitted light of 30 nm or more and less than 100 nm and a third transmitted light having a center wavelength in the visible region of 575 nm or more and less than 650 nm and a half-value width of 30 nm or more and less than 100 nm. The object is achieved by applying a plurality of coatings so that the transmission ratios of the two transmitted light and the third transmitted light are 0 to 80%, 20 to 100%, and 0 to 60%, respectively. This transmission ratio is preferably 0 to 20%, 40 to 80%, 20 to 60%, and more preferably 0 to 10%, 40 to 60%, and 40 to 60%. It adjusts so that desired 1st transmitted light, 2nd transmitted light, and 3rd transmitted light can be obtained by coating several times on one glass or resin.
光源3と受光素子5の間に配置するフィルター4において、コーティングを施すガラス又は樹脂として、集光レンズを利用することが可能である。グラスファイバーから出た光は、レーザー光ではないため、潤滑油1の中を通る際に、若干広がる場合がある。従って、フィルター4におけるガラス又は樹脂として集光レンズを用いることにより、このような光の広がりを防止できる。また、フィルター4は、紫外線および赤外線を遮断するフィルターとしての役割を果たすようにしてもよい。紫外線や赤外線はノイズとなるため、これらを遮断することによって、劣化度合いを測定するのに必要な光のみを選択することが可能となり、感度が向上する。なお、フィルター4の位置は特に限定されず、光路上であればよく、潤滑油1を通過する前後を問わない。
In the
次に、本発明の実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100の作用・効果について説明する。
Next, the operation and effect of the lubricant
まず、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、単色光ではなく特定の波長幅を持った透過光を測定することで、より正確に潤滑油の劣化を把握でき、かつ特定の波長幅の設定はコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルターを配置することによって容易に達成できることを見出した。 First, as a result of intensive research, the inventors have been able to more accurately grasp the deterioration of the lubricating oil by measuring transmitted light having a specific wavelength width instead of monochromatic light, and having a specific wavelength width. It was found that this setting can be easily achieved by arranging a glass or resin filter with coating.
本発明者らは、更に、ある特定の波長幅を持たせた透過光を測定することで潤滑油の劣化をより正確に把握できる理由は、以下の理由によるものであることを見出した。潤滑油の可視光の透過度は短波長側で小さく、長波長側で大きいという特徴を持っている。さらに、潤滑油の劣化に伴う透過度の低下の度合いは短波長側が大きく、長波長側が小さい傾向を示す。このため、可視域全域で測定する場合は、透過度が大きくかつ変化の小さい長波長側の情報が主になるため、潤滑油の劣化に伴う光の透過度の変化の度合いが小さくなってしまう。 Furthermore, the present inventors have found that the reason why the deterioration of the lubricating oil can be grasped more accurately by measuring transmitted light having a specific wavelength width is as follows. The visible light transmittance of the lubricating oil is small on the short wavelength side and large on the long wavelength side. Further, the degree of decrease in the transmittance accompanying the deterioration of the lubricating oil tends to be large on the short wavelength side and small on the long wavelength side. For this reason, when measuring over the entire visible range, information on the long wavelength side, which has a large transmittance and a small change, is mainly used, and therefore the degree of change in the light transmittance accompanying the deterioration of the lubricating oil becomes small. .
上述の見地に鑑みて導き出された本発明の実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100によれば、可視域の光を区分して、かつ波長の幅を持たせて測定するため、潤滑油の劣化度合いを的確に把握することができる。すなわち、単色光ではなく波長に幅を持たせて測定することによって、油種および劣化状況の違いがあったとしてもそれらの違いを平均化した値として透過光を測定することが可能となる。また、本実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100では可視域の中央付近の波長の光を測定の主対象としている。これは、短波長側はもともと透過度が小さいのに加えて、変化の度合いが大きいため劣化の早い時期に透過度がゼロに到達する場合があり、長波長側は透過度の変化が小さ過ぎて潤滑油の劣化初期では変化の検出精度が低くなるためである。従って、本実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100では、油種や使用環境の違いによる劣化状況の違いがあったとしても高精度に測定を行うことができる。
According to the lubricating oil
更に、本発明の実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100は、ADC/MPU6、表示器7、パソコン8以外に必要とされる部材が光源3とフィルター4と受光素子5だけであるため、装置自体を極めて小さくすることが可能であると共に簡易に測定を行うことができる。また、光源3としてはハロゲンランプ又は白色LEDのような単一の光源、及び受光素子5としては単一のセンサーがあれば潤滑油の劣化が測定可能となるため、より安価に装置が製造できると共により多くの機械への設置が可能になる。以上によって、広い油種および広い使用環境に対して高精度であると共に、コストを低減できると共に簡易な測定を可能とすることができる。
Furthermore, since the lubricant
測定する波長域は中央付近だけでも良いが、幅を持った波長域の光を組み合わせることによって、より多くの油種や劣化状況への適用が可能である。2つ以上の波長域の測定は、複数のコーティングを施すことにより、それぞれに適した半値幅を持った複数の中心波長を持つ透過光を得るようにコーティングを施したガラス製又は樹脂製のフィルター4を使用することにより可能となる。 The wavelength range to be measured may be only near the center, but by combining light with a wide wavelength range, it can be applied to more oil types and degradation conditions. Two or more wavelength ranges can be measured by applying a plurality of coatings, and a filter made of glass or resin that has been coated to obtain transmitted light having a plurality of center wavelengths with half-widths suitable for each. This is possible by using 4.
また、本発明の実施形態に係る潤滑油劣化モニター装置100において、それぞれに適した半値幅を持った複数の中心波長を持つ透過光を得るようにコーティングを施したガラス又は樹脂製フィルターが可視光線の光路上に配置されている。これによって、潤滑油の劣化をモニターするのにより適した光を1つの受光素子5で受光することが可能であるため、演算回路を不要とすることができる。更に、複数の中心波長を持ち、それぞれに適した半値幅を持つ透過光をバランスよく透過させることによってさらに精度を向上させ汎用性を高めることができる。
Further, in the lubricant
更に、ガラス又は樹脂にコーティングを施すことによって波長幅を調整する場合、既存のフィルターを張り合わせる場合に比べて、コーティング膜を自由に設定できることにより透過光量を自在に調整することが可能になることから、フィルター4の高性能化を図ることができる。また、数種類のフィルターをガラス等に貼り付ける作業が不要になることから、部品点数を減らすことが可能となり、フィルター4の薄型化につながり、その結果小型化が可能になる。また、このことは同時に制作費の低減にもつながる。更には、張り合わせ時の誤差による製品間のばらつきも軽減できる。
Furthermore, when adjusting the wavelength width by coating glass or resin, the amount of transmitted light can be adjusted freely by setting the coating film freely compared to pasting existing filters together. Therefore, high performance of the
以下、本実施形態に従って行った実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples performed according to the present embodiment will be described.
[実験例1]
中心波長が550nm、且つ半値幅が80nmとなるような透過光を得るようにコーティングした樹脂製フィルターを装着した本発明の潤滑油劣化モニター装置100を用い、空気圧縮機油の劣化をモニターした結果である劣化度指数(MPUで演算処理した立方根の値)を図2(a)に示す。また、図2(b)に劣化度指数と残存寿命のデータとをプロットした。図2(b)において実線で示される残存寿命は劣化油の各種性状(粘度、酸価、色、きょう雑物量、添加剤残存量など)を実験室で別途求め、総合的に劣化油の残存寿命を判定したものである。可視光の透過度から求めた劣化度指数は、多くのデータから判定した残存寿命と比較的よく一致しており、装置ごとの劣化挙動を把握していれば劣化の指数として十分用いることができることがわかる。
[Experimental Example 1]
As a result of monitoring the deterioration of the air compressor oil using the lubricating oil
[実験例1における実験条件]
実験例1における実験条件は以下の通りである。
・使用LED:豊田合成社製 砲弾型白色LEDランプE1L53−AW0C30−01型
・印加電圧:3.4V
・光が潤滑油中を透過する距離:10mm
・受光素子:浜松フォトニクス社製 S1336−44BK型
[Experimental conditions in Experimental Example 1]
The experimental conditions in Experimental Example 1 are as follows.
LED used: Toyoda Gosei Cannonball type white LED lamp E1L53-AW0C30-01 type Applied voltage: 3.4V
-Distance through which light passes through the lubricating oil: 10 mm
-Light receiving element: S1336-44BK type, manufactured by Hamamatsu Photonics
[実験例2]
中心波長が450nm、半値幅が80nmとなるようにした第1透過光と、中心波長が550nm、半値幅が80nmとなるような第2透過光を持つようにし、第1透過光と第2透過光の透過比率をそれぞれ40%、60%となるように複数のコーティングを施したガラス製フィルターを使用した本発明の潤滑油劣化モニター装置100を用い、工業用多目的油を実験室で強制劣化し劣化度をモニターした結果である劣化度指数(MPUで演算処理した平方根の値)を図3(a)に示す。また、図3(b)に劣化度指数と残存寿命のデータとをプロットした。図3(b)において実線で示されるすべてのデータを考慮に入れた判定結果と比較してよく一致していることが分かる。
[Experiment 2]
First transmitted light having a center wavelength of 450 nm and a half-value width of 80 nm, and second transmitted light having a center wavelength of 550 nm and a half-value width of 80 nm, the first transmitted light and the second transmitted light are provided. The industrial multipurpose oil was forcibly deteriorated in the laboratory using the lubricating oil
[実験例3]
中心波長が450nm、半値幅が80nmとなるようにした第1透過光と、中心波長が550nm、半値幅が80nmとなるようにした第2透過光と、及び中心波長が600nm、半値幅が80nmとなるようにした第3透過光を持つようにし、第1透過、第2透過光および第3透過光の透過比率をそれぞれ30%、60%、10%となるようにコーティングを施した樹脂製フィルターを用いた本発明の潤滑油劣化モニター装置100を用い、油圧作動油を実験室で強制劣化し劣化度をモニターした結果である劣化度指数(MPUで演算処理した平方根の値)を図4(a)に示す。また、図4(b)に劣化度指数と残存寿命のデータとをプロットした。図4(b)において実線で示されるすべてのデータを考慮に入れた判定結果と比較してよく一致していることが分かる。
[Experiment 3]
A first transmitted light having a center wavelength of 450 nm and a half-value width of 80 nm, a second transmitted light having a center wavelength of 550 nm and a half-value width of 80 nm, and a center wavelength of 600 nm and a half-value width of 80 nm. Made of resin with a coating so that the transmission ratio of the first transmitted light, the second transmitted light, and the third transmitted light is 30%, 60%, and 10%, respectively. FIG. 4 shows a deterioration index (square root value calculated by MPU), which is the result of monitoring the degree of deterioration by forcibly degrading hydraulic fluid in a laboratory using the lubricating oil
1…潤滑油、2…測定場所、3…光源、4…フィルター、5…受光素子、6…ADC/MPU、7…表示器、8…パソコン、10…測定ユニット、100…潤滑油劣化モニター装置、GF1,GF2…グラスファイバー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lubricating oil, 2 ... Measuring place, 3 ... Light source, 4 ... Filter, 5 ... Light receiving element, 6 ... ADC / MPU, 7 ... Display, 8 ... Personal computer, 10 ... Measuring unit, 100 ... Lubricating oil deterioration monitoring apparatus , GF1, GF2 ... glass fiber.
Claims (6)
中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光とを持つようにし、前記第1透過光と前記第2透過光の透過比率がそれぞれ0〜80%、20〜100%となるような透過光を得ることを特徴とする請求項1記載の潤滑油劣化モニター装置。 The filter is
A first transmitted light having a center wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm; and a second transmitted light having a center wavelength of 500 nm or more and less than 575 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm. 2. The deterioration of lubricating oil according to claim 1, wherein the transmitted light is obtained such that transmission ratios of the first transmitted light and the second transmitted light are 0 to 80% and 20 to 100%, respectively. Monitor device.
中心波長が400nm以上500nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第1透過光と、中心波長が500nm以上575nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第2透過光と、更に可視域の中心波長が575nm以上650nm未満であり、且つ半値幅が30nm以上100nm未満の第3透過光を持つようにし、前記第1透過光、前記第2透過光、及び前記第3透過光の透過比率がそれぞれ0〜80%、20〜100%、0〜60%となるような透過光を得ることを特徴とする請求項1記載の潤滑油劣化モニター装置。 The filter is
A first transmitted light having a center wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm; and a second transmitted light having a center wavelength of 500 nm or more and less than 575 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm; Further, the first transmitted light, the second transmitted light, and the third transmitted light are provided so as to have third transmitted light having a center wavelength in the visible range of 575 nm or more and less than 650 nm and a half width of 30 nm or more and less than 100 nm. 2. The lubricating oil deterioration monitoring device according to claim 1, wherein the transmitted light has a transmission ratio of 0 to 80%, 20 to 100%, and 0 to 60%.
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