JP2014163709A - Ph sensor, and oil deterioration level detection method using the sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン油、タービン油、油圧作動油、ギヤ油などの、一般に潤滑油として用いられる油の劣化度を検知するpHセンサに係り、特に常温(−20℃〜100℃)で、ディーゼルエンジンの潤滑油等の油の経年的な劣化度を検知するpHセンサに関する。 The present invention relates to a pH sensor for detecting the deterioration level of oils generally used as lubricating oils such as engine oil, turbine oil, hydraulic hydraulic oil, and gear oil, and more particularly at normal temperature (−20 ° C. to 100 ° C.), diesel The present invention relates to a pH sensor that detects the deterioration of oil such as engine lubricating oil over time.
従来潤滑油等の油は、混合溶剤に溶かした液のpHを測定する方法により全酸価や全塩基価を求めている。
全酸価は油の中の酸性成分の全量、すなわち添加剤中の酸性物質、使用中に生成した有機酸などすべてを合せた量を示す。全酸価をもって潤滑油の精製度の目安としたり、製造工程の管理指標、使用潤滑油の管理あるいは潤滑油の酸化試験や実用試験後の劣化状態を知るための目安として広く用いられている。一般に潤滑油が劣化するにしたがって、全酸価は増加するのが通常である。
Conventionally, oils such as lubricating oils have been determined for total acid number and total base number by a method of measuring the pH of a solution dissolved in a mixed solvent.
The total acid value indicates the total amount of acidic components in the oil, that is, the total amount of acidic substances in the additives, organic acids generated during use, and the like. It is widely used as a guideline for the refinement degree of lubricating oil with the total acid number, as a guideline for manufacturing process control index, management of used lubricant oil, or for knowing deterioration state after oxidation test and practical test of lubricant oil. In general, as the lubricating oil degrades, the total acid number usually increases.
このような油の全酸価は、油の劣化指標として従来から用いられているが、油は非水系の液体であるため、油のpHは直接測定することが出来ず、そこで、JISK2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法−」に示されるように、油をトルエン、2−プロパノールおよび少量の水の混合溶剤に溶かし、pHをモニターしながら塩酸標準2−プロパノール液または水酸化カリウム標準2−プロパノール液で滴定する方法が採用されている。 The total acid value of such an oil has been conventionally used as an index of deterioration of the oil. However, since the oil is a non-aqueous liquid, the pH of the oil cannot be directly measured. As shown in "Products and Lubricating Oils-Neutralization Test Method", dissolve the oil in a mixed solvent of toluene, 2-propanol and a small amount of water, and monitor hydrochloric acid standard 2-propanol solution or potassium hydroxide while monitoring the pH. A method of titration with a standard 2-propanol solution is employed.
そしてこのようなpHの測定は、図6(原理図)に示すように、ガラス電極10と比較電極20からなる構成のpH電極センサ1を用いて測定される。
即ち、ガラス電極10は、先端部にpHに敏感に応答するpH応答ガラス薄膜11が形成され(前記ガラス電極10の先端に用いるpH応答ガラスは、ケイ素とリチウムを主成分とし、その他pH測定用ガラスとしての性能向上を目的としていくつかの元素を副成分とし、係るpH応答ガラス薄膜11は周知であるのでその詳細な説明は省略する。)、内部に塩化カリウム(KCl)と中性のpH緩衝液からなるガラス電極10内部液12が満たされている。比較電極20は、内部に塩化カリウム溶液からなる比較電極内部液22が充填され、先端部に液絡部23と呼ぶ、いわば繊細な穴(アルミナやジルコニアなどの多孔性セラミックスが多用される)が形成され、溶液サンプルと電気的に連通する。図中26は内部液補充口である。14,24は夫々AgCl電極である。
Such pH is measured using a
That is, the
そして該ガラス電極10と比較電極20からなるpH電極センサ1を溶液サンプルに浸すと、ガラス電極10はpH応答ガラス薄膜11の表面で溶液サンプルのpHに応じた起電力を発生し、比較電極20は液絡部23でイオンを介してサンプルと電気的に接触しつつ常に一定の起電力を発生する。そして演算部3を有するpH測定器本体5は、pH電極1のガラス電極10と比較電極20に発生する起電力の差(電圧)を電位差計4で計測し、演算部3で演算処理してサンプルのpHを表示する。このようなpH測定方法はガラス電極A法と呼ばれる(非特許文献1:JISK2501参照)。
When the
また、比較電極とガラス電極とを一体化した技術が特許第4733588号(特許文献1)に開示されている。しかし図1や図6に示すように、ガラス電極と比較電極が離れていると、この間が油である場合に両電極間が電気的に連通しないので測定できない。 Moreover, the technique which integrated the comparison electrode and the glass electrode is disclosed by patent 4733588 (patent document 1). However, as shown in FIG. 1 and FIG. 6, if the glass electrode and the comparative electrode are separated from each other, when the gap is oil, the electrodes are not electrically communicated with each other, so that measurement cannot be performed.
かかる技術を図1(本発明の前提技術)に基づいて説明するに、図1に示す前提技術において、一体型の電極センサは、比較電極20Aがガラス電極10Aの支持管34を取り囲むように一体に形成されており、ガラス電極10Aは、円筒状のガラス製の支持管34と、その支持管34の先端部に接合したガラス応答膜31とを備えている。即ち詳細にはこのガラス電極10Aの支持管34は前記比較電極の支持管24Aよりも若干先端部を突出させてあり、その先端部に前記ガラス応答膜31が接合されている。
This technique will be described with reference to FIG. 1 (a prerequisite technique of the present invention). In the prerequisite technique shown in FIG. 1, the integrated electrode sensor is integrated so that the
また前記ガラス電極10Aの支持管34には、内部電極31が収容してあり、ガラス電極10Aの内部液32として例えばpH7のKCl溶液が充填してある。比較電極20Aは、液絡部23Aが比較電極24Aの支持管24の外周壁の底側に設けてある。比較電極20Aの内部電極14A及びガラス電極10Aの内部電極24Aには、それぞれリード線11A、21Aが接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管2の基端部から外部に延出し図示しないpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
The
しかし図1に示すような一体型の電極センサであっても、ガラス電極と比較電極は離れているので、油の場合は測定できない。
このため図1に示す測定器を用いて油の全酸価を測定するには、pH電極1のガラス電極10Aと比較電極20Aに発生する起電力の差(電圧)を電位差計で計測するものであるため、前記ガラス応答膜31と測定しようとする油に親和性(導電性)がなければならず、このため従来は、測定しようとする油を混合溶剤に溶かして用いている。
However, even an integrated electrode sensor as shown in FIG. 1 cannot measure in the case of oil because the glass electrode and the comparative electrode are separated.
For this reason, in order to measure the total acid value of oil using the measuring device shown in FIG. 1, the difference (voltage) of the electromotive force generated between the
即ち油に前記pH電極1を直接油に浸漬してもpH応答ガラス薄膜31と油との間に親和性(導電性)は得られないため、起電力の測定は出来ない。このため試料油を、所定時間間隔毎にオフラインにラボ等の研究所に持ち込んで前記試料油に前記混合溶剤を加えて水溶液状態にして電位差及びpH測定から油の全酸価を測定している。
That is, even if the
しかしながら試料油に前記混合溶剤を加えて水溶液状態にして油の全酸価を測定する方法では、前記したように所定時間間隔毎にオフラインでしか測定できず、油劣化の連続的変化状況やオンラインでの計測が不可能である。 However, in the method of measuring the total acid number of the oil by adding the mixed solvent to the sample oil and measuring the total acid value of the oil, it can only be measured offline at a predetermined time interval as described above. Measurement with is impossible.
一方連続的にオンラインで油の劣化を判断する手法として特許文献2に示すように、油流路に互いに並行して設置された2枚の極板と、前記2枚の極板間に交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流計と、前記2枚の極板に交流電圧を印加したときの該極板間の電圧を計測する電圧計と、前記電流計および前記電圧計による計測結果に基づいて前記油の導電率および誘電率を求め、該導電率および該誘電率に基づき該油の劣化を判断する手法が提案されている。
On the other hand, as shown in
しかしかかる従来技術は、導電率および誘電率に基づき油の劣化を判断するので、より具体的には油のpHの変化を「直接」測定するのではなく油中のコンタミ混入に伴う電気特性の変化について、導電率および誘電率の観点から2次元的に捉えるもので、pHの変化に伴う油そのものの劣化を判断できない。 However, such prior art determines oil degradation based on conductivity and dielectric constant, and more specifically, it does not “directly” measure changes in the pH of the oil, but rather the electrical characteristics associated with contamination in the oil. The change is captured two-dimensionally from the viewpoint of conductivity and dielectric constant, and the deterioration of the oil itself accompanying the change in pH cannot be determined.
本発明は係る技術的課題に鑑み、潤滑油等の試料油に前記pH電極1を直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できるpHセンサ及び該センサを用いた油劣化度検知方法、特にディーゼルエンジンの潤滑油やタービン油の劣化度を検知するのに好適なpHセンサ及び該センサを用いた油劣化度検知方法を提供することを目的とする。
In view of the technical problem of the present invention, the
本発明は、活性センサエリアの外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているpHセンサであって、特に前記pHセンサが比較電極とガラス電極とを一体化した複合電極であって前記活性センサエリアが、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜からなり、前記イオン液体膜が、前記液絡部とpH応答ガラス薄膜間に被着されているpHセンサにある。 The present invention relates to a pH sensor in which an outer surface of an active sensor area is coated with a non-oil-soluble and conductive ionic liquid film, and in particular, the composite electrode in which the pH sensor is integrated with a reference electrode and a glass electrode The active sensor area is composed of a liquid junction on the comparison electrode side and a pH responsive glass thin film on the glass electrode side, and the ionic liquid film is deposited between the liquid junction and the pH responsive glass thin film. Located in the pH sensor.
具体的に説明するに本第1発明は、先端にpHに敏感に応答するpH応答ガラス薄膜が形成され、内部にガラス電極内部液が充填されているガラス電極と、内部に比較電極内部液が充填され、先端部に液絡部が形成された比較電極からなるpH電極センサであって、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜間のセンサ支持体外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とするpHセンサにある。 Specifically, according to the first aspect of the present invention, a glass electrode in which a pH-responsive glass thin film that responds sensitively to pH is formed at the tip and the glass electrode internal liquid is filled therein, and the internal liquid of the comparison electrode is contained therein. A pH electrode sensor comprising a reference electrode filled and formed with a liquid junction at the tip, which is insoluble on the outer surface of the sensor support between the liquid junction on the reference electrode side and the pH-responsive glass thin film on the glass electrode side And a conductive ionic liquid film is applied.
本発明によれば、潤滑油等の油に前記pH電極1を直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。
According to the present invention, the
尚、前記イオン液体とは、常温で液体となる常温溶融塩で、イオン液体は様々なアニオン、カチオンの組み合わせから構成され、潤滑油等の油に前記pH電極1を直接浸漬させる為に、非油溶性で且つ導電性であることが条件となる。
又前記イオン液体は、pH応答ガラス薄膜と比較電極側の液絡部間に被着されていることが必要で、更に前記イオン液に増ちょう剤を加えてグリース状にすると被着効果が一層高まる。
The ionic liquid is a room temperature molten salt that becomes a liquid at room temperature, and the ionic liquid is composed of a combination of various anions and cations. In order to immerse the
The ionic liquid needs to be applied between the pH-responsive glass thin film and the liquid junction on the side of the reference electrode. Further, if a thickener is added to the ionic liquid to form a grease, the application effect is further increased. Rise.
本発明の第2の発明は、イオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)の構造を使用したpH半導体センサの活性センサエリアとなる半導体電極と液絡部を結ぶセンサ支持体外表面間に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とする。 The second aspect of the present invention is an oil-insoluble material between the outer surface of the sensor support that connects the semiconductor electrode that forms the active sensor area of the pH semiconductor sensor using the structure of an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) and the liquid junction. In addition, a conductive ionic liquid film is deposited.
例えば表面が水素終端された合成ダイヤモンド半導体は、真性、外因形に関わらず、電解質中にて導電性薄膜31となり、電解質のpHそしてイオン濃度に敏感になる。この導電性“Ion Sensitive Field Effect Transistor”(「ISFET」)の構造を使用してpH半導体センサを製造することができることは特開2007−78373号公報等で公知である。
そこで第2の発明は、イオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)の構造を使用したpH半導体センサの活性センサエリアとなる半導体電極と液絡部を結ぶセンサ支持体外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とする。
For example, a synthetic diamond semiconductor having a hydrogen-terminated surface becomes a conductive
Therefore, the second invention is an oil-insoluble and conductive material on the outer surface of the sensor support that connects the semiconductor electrode and the liquid junction, which is an active sensor area of a pH semiconductor sensor using an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) structure. The ionic liquid film is deposited.
第2の発明によれば、第1発明と同様に、潤滑油等の試料油に前記pH電極1を直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出することが可能である。
According to the second invention, as in the first invention, the
第3の発明は、pH応答ガラス薄膜の外表面に前記非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているガラス電極部、若しくはISFETの構造を使用して製造され活性センサエリアの外表面に前記非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているpH半導体センサ部を直接油中に浸漬して油のPH値を測定することを特徴とする油の劣化度検出方法にある。 According to a third aspect of the present invention, the outside surface of the active sensor area is manufactured using the glass electrode portion or the ISFET structure in which the non-oil-soluble and conductive ionic liquid film is coated on the outer surface of the pH-responsive glass thin film. A method for detecting the degree of deterioration of oil, comprising measuring a pH value of oil by directly immersing a pH semiconductor sensor part, the surface of which is coated with the non-oil-soluble and conductive ionic liquid film, in the oil. is there.
本発明によれば、試料油に前記pH電極1を直接浸漬しpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。
According to the present invention, the
先ず本発明に用いるイオン液体について説明する。
本発明に用いるイオン液体は、100℃以下、好ましくは潤滑油が作動している状態の−20〜+100℃の範囲で、液体となっている常温溶融塩とも呼ばれるもので非油溶性で且つ導電性であることが条件である。
又前記イオン液体は、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜からなり、前記イオン液体膜が、前記液絡部とpH応答ガラス薄膜間に被着されていることが必要で、このため前記イオン液に増ちょう剤を加えてグリース状にすることで見かけ上の粘度が増加し被着効果を一層高めている。
First, the ionic liquid used in the present invention will be described.
The ionic liquid used in the present invention is a non-oil-soluble and electrically conductive, which is also called a room temperature molten salt in a range of −20 to + 100 ° C., preferably in a state where the lubricating oil is operating, at 100 ° C. or less. It is a condition that it is sex.
The ionic liquid is composed of a liquid junction on the comparison electrode side and a pH-responsive glass thin film on the glass electrode side, and the ionic liquid film must be deposited between the liquid junction and the pH-responsive glass thin film. For this reason, by adding a thickener to the ionic liquid to make it grease, the apparent viscosity increases and the deposition effect is further enhanced.
このようなイオン液体は様々なアニオン、カチオンの組み合わせから構成され、本発明で用いるイオン液体を構成するアニオンとしては、フォスフィネート、イミド、カルボン酸、フォスフェート、ボレート、チオシアネート、チオサリシレートが好ましい。またカチオンとしてはイミダゾリウム、ピリジニウム、ピラゾリウム、ピペリジニウム、ピロリジニウム、モルホリン、ピロール、ホスホニウム、四級アンモニウム塩、スルホニウム、イソオキサゾリウムが好ましい。 Such an ionic liquid is composed of a combination of various anions and cations, and as the anion constituting the ionic liquid used in the present invention, phosphinate, imide, carboxylic acid, phosphate, borate, thiocyanate, and thiosalicylate are preferable. . The cation is preferably imidazolium, pyridinium, pyrazolium, piperidinium, pyrrolidinium, morpholine, pyrrole, phosphonium, quaternary ammonium salt, sulfonium or isoxazolium.
非水かつ非油溶性のイオン液体の具体例(カチオン/アニオン)としては
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/bis(2,4,4-trimethyl-pentyl)phosphinate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium/bis(pentafluoroethylsulfonyl)imide
1-butyl-1-methyl-pyrrolidinium/bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
Tetrabutyl-ammonium/bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/decanoate
1-butyl-3-(3,3,・・・・・-tridecafluorooctyl)-imidazolium/hexafluorophosphate
1-methyl-3-(3,3,・・・・・-tridecafluorooctyl)-imidazolium/hexafluorophosphate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-butyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-butyl-4-methyl-pyridinium/hexafluorophosphate
1-methyl-3-octyl-imidazolium/hexafluorophosphate
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/hexafluorophosphate
Tetrabutyl-ammonium/nonafluoro-butanesulfonate
Tetrabutyl-ammonium/heptadecafluoro-octanesulfonate
Tetrabutyl-phosphonium/tetrafluoroborate
Tetrahexyl-ammonium/tetrafluoroborate
Tetrapentyl-ammonium/thiocyanate
Trioctylmethylammonium/thiosalicylate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium/trifluoromethansulfonate
が挙げられる。
Specific examples of non-aqueous and non-oil-soluble ionic liquids (cation / anion)
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / bis (2,4,4-trimethyl-pentyl) phosphinate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium / bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide
1-butyl-1-methyl-pyrrolidinium / bis (trifluoromethylsulfonyl) imide
Tetrabutyl-ammonium / bis (trifluoromethylsulfonyl) imide
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / decanoate
1-butyl-3- (3,3, ...- tridecafluorooctyl) -imidazolium / hexafluorophosphate
1-methyl-3- (3,3, ...- tridecafluorooctyl) -imidazolium / hexafluorophosphate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-butyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-butyl-4-methyl-pyridinium / hexafluorophosphate
1-methyl-3-octyl-imidazolium / hexafluorophosphate
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / hexafluorophosphate
Tetrabutyl-ammonium / nonafluoro-butanesulfonate
Tetrabutyl-ammonium / heptadecafluoro-octanesulfonate
Tetrabutyl-phosphonium / tetrafluoroborate
Tetrahexyl-ammonium / tetrafluoroborate
Tetrapentyl-ammonium / thiocyanate
Trioctylmethylammonium / thiosalicylate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium / trifluoromethansulfonate
Is mentioned.
〔増ちょう剤〕
本発明のイオン液に増ちょう剤を含ませることにより、見掛け粘度を大きくすることが出来る。
増ちょう剤には導電性で油溶性のものがよく、ウレア系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、MCA、カーボンブラックに代表される有機系増ちょう剤、の他に、銅や銀などの金属や酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、窒化ホウ素など窒化物など無機の微粉末も増ちょう剤として使用可能である。
増ちょう剤の含有量はイオン液に対して、好ましくは1〜50質量%、さらに好ましくは3〜30質量%である。
[Thickener]
By adding a thickener to the ionic liquid of the present invention, the apparent viscosity can be increased.
Thickeners are preferably conductive and oil-soluble, and include urea-based thickeners, polytetrafluoroethylene (PTFE), MCA, organic thickeners typified by carbon black, and copper and silver. Metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide, and inorganic fine powders such as nitrides such as boron nitride can also be used as thickeners.
The content of the thickener is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 30% by mass with respect to the ionic liquid.
(実施例1)
本発明に適用されるガラス電極式のpH電極1センサについて説明する。
図2は図1を前提技術として、本発明の実施例に係るガラス電極10Aと比較電極20AからなるpH電極1からなるオイル劣化(PC)センサで、図1と同様に前記ガラス電極10A支持管34には、内部電極31が収容してあり、ガラス電極10A内部液32として例えばpH7のKCl溶液が充填してある。比較電極20Aは、液絡部23Aが比較電極24Aの支持管24の外周壁の底側に設けてある。比較電極20Aの内部電極14A及びガラス電極10Aの内部電極24Aには、それぞれリード線11A、21Aが接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管2の基端部から外部に延出し図示しないpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
そして、前記球状のpH応答ガラス薄膜11の全表面と比較電極24Aの支持管24を挟んで液絡部23A外表面に至るまで非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜15が被覆されている。
そして前記イオン液15は潤滑油が作動している状態の−20〜+100℃の範囲で、液体となっている常温溶融塩とも呼ばれるもので非油溶性で且つ導電性のイオン液で前記実施例で示すイオン液の単数若しくは複数の組合わせから構成した。
又イオン液15の40℃動粘度は、12mm2/s未満では電極に対する付着性が低下するので12mm2/s以上とするのがよい。
更に前記イオン液に前記増ちょう剤を加えてグリース状にすると被着効果が一層高まる。
Example 1
The glass electrode
FIG. 2 is an oil deterioration (PC) sensor comprising a
Then, the non-oil-soluble and conductive
The
The 40 ° C. kinematic viscosity of the
Furthermore, when the thickener is added to the ionic liquid to form a grease, the deposition effect is further enhanced.
図2において、前記したイオン液体15が、比較電極側の液絡部23Aとガラス電極側のpH応答ガラス薄膜31間に被着されている状態を表している。イオン液体の代表例については前述してあるが、図2の状態は概念図である。実際には、比較電極側の液絡部23Aとガラス電極側のpH応答ガラス薄膜31間にイオン液体15が保持される必要がある。そこで、イオン液体15を半固体状すなわちグリース状にしておけば塗布が楽になる。イオン液体15をベースにLiせっけんなどの増ちょう剤でグリース化する方法については、協同油脂の発明国際公開第2012/018137号などに記載されている。また、増ちょう剤を用いずに半固体状にする方法については、イオン液体を無機の微粉末と混ぜる方法が考えられる。
無機の微粉末には酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、アルミナ、窒化けい素などのセラミックス、窒化ほう素などの窒化物、PTFEなどのふっ素樹脂を用いるのが好ましい。
FIG. 2 shows a state in which the
As the inorganic fine powder, it is preferable to use metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide, ceramics such as alumina and silicon nitride, nitrides such as boron nitride, and fluorine resins such as PTFE.
そして前記pHセンサ1をカルボン酸(弱酸性成分)と硫酸(強酸性成分)を含むエンジン油に浸漬して、pHセンサの起電力を電位差計4で計測した結果を図5に示す。図5の縦軸は本発明で測定した起電力であり、横軸はJIS規格法で測定した全酸価である。
このpHセンサの起電力と従来の全酸価が対応付けられることを示している。
And the result of having measured the electromotive force of the pH sensor with the
This shows that the electromotive force of this pH sensor is associated with the conventional total acid value.
本実施例によれば、油のpHを直接測定する場合、図2に示すpHセンサを直接油中に浸漬して、pH応答ガラス薄膜11の全表面と比較電極24Aの支持管24を挟んで液絡部23A外表面に至るまで前記イオン液体で被覆させた状態で、図5の校正図を用いて、あらかじめ全酸価と起電力の関係を校正しておけば、全酸価が未知のオイルの起電力から全酸価を求めることができるのでオンラインでのオイル劣化の検知が可能となる。
According to the present embodiment, when directly measuring the pH of the oil, the pH sensor shown in FIG. 2 is directly immersed in the oil, and the entire surface of the pH-responsive glass
(実施例2)
図3は本発明の前提条件となるイオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)を使用したpH半導体センサの従来例である。
図3において、内部電極であるAg/AgCl電極24Bが内包された支持管34には、内部電極24Bとともに、内部液32として例えばpH7のKCl飽和溶液が充填してある。支持管24の外周壁の底側には液絡部23Bが設けてあるとともに、底側の液絡部23Bの近くの支持管24外周にはISFET半導体電極10Bが設けてある。そしてISFET半導体電極10B及びAg/AgCl電極24Bには、それぞれリード線11B、21Bが接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管24の基端部から外部に延出し図示しないpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
(Example 2)
FIG. 3 shows a conventional example of a pH semiconductor sensor using an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) which is a precondition for the present invention.
In FIG. 3, a
図4は図3の前提技術を用いた本発明の実施例2で、前記したイオン液体が比較電極側の液絡部とISFET半導体電極10B間の支持管上に被着されているのは実施例1と同様である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention using the base technology of FIG. 3, in which the ionic liquid is deposited on the support tube between the liquid junction on the comparison electrode side and the
本実施例によれば、油のpHを直接測定する場合、図4に示すpHセンサを直接油中に浸漬して、pH応答ガラス薄膜11の全表面と比較電極24Aの支持管24を挟んで液絡部23A外表面に至るまで前記イオン液体で被覆させた状態で、図5の校正図を用いて、あらかじめ全酸価と起電力の関係を校正しておけば、全酸価が未知のオイルの起電力から全酸価を求めることができるのでオンラインでのオイル劣化の検知が可能となる。
According to the present embodiment, when directly measuring the pH of the oil, the pH sensor shown in FIG. 4 is directly immersed in the oil, and the entire surface of the pH-responsive glass
以上記載の如く本発明の油の劣化度を検知するpHセンサ若しくはPH半導体センサによれば潤滑油等の試料油に前記pH電極を直接浸漬して全酸価の変化(pHの変化)に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。 As described above, according to the pH sensor or the PH semiconductor sensor for detecting the degree of deterioration of the oil according to the present invention, the pH electrode is directly immersed in sample oil such as lubricating oil, which is accompanied by a change in total acid value (change in pH). It is possible to determine the deterioration of the oil itself, and as a result, it is possible to continuously detect the oil deterioration state of the lubricating oil or the like online.
1 pH電極センサ
3 演算部
4 電位差計
10,10A ガラス電極
20,20A 比較電極
15 非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜
1B pH半導体センサ
23A,23B 液絡部
DESCRIPTION OF
本発明は、エンジン油、タービン油、油圧作動油、ギヤ油などの、一般に潤滑油として用いられる油の劣化度を検知するpHセンサに係り、特に常温(−20℃〜100℃)で、ディーゼルエンジンの潤滑油等の油の経年的な劣化度を検知するpHセンサに関する。 The present invention relates to a pH sensor for detecting the deterioration level of oils generally used as lubricating oils such as engine oil, turbine oil, hydraulic hydraulic oil, and gear oil, and more particularly at normal temperature (−20 ° C. to 100 ° C.), diesel The present invention relates to a pH sensor that detects the deterioration of oil such as engine lubricating oil over time.
従来潤滑油等の油は、混合溶剤に溶かした液のpHを測定する方法により全酸価や全塩基価を求めている。
全酸価は油の中の酸性成分の全量、すなわち添加剤中の酸性物質、使用中に生成した有機酸などすべてを合せた量を示す。全酸価をもって潤滑油の精製度の目安としたり、製造工程の管理指標、使用潤滑油の管理あるいは潤滑油の酸化試験や実用試験後の劣化状態を知るための目安として広く用いられている。一般に潤滑油が劣化するにしたがって、全酸価は増加するのが通常である。
Conventionally, oils such as lubricating oils have been determined for total acid number and total base number by a method of measuring the pH of a solution dissolved in a mixed solvent.
The total acid value indicates the total amount of acidic components in the oil, that is, the total amount of acidic substances in the additives, organic acids generated during use, and the like. It is widely used as a guideline for the refinement degree of lubricating oil with the total acid number, as a guideline for manufacturing process control index, management of used lubricant oil, or for knowing deterioration state after oxidation test and practical test of lubricant oil. In general, as the lubricating oil degrades, the total acid number usually increases.
このような油の全酸価は、油の劣化指標として従来から用いられているが、油は非水系の液体であるため、油のpHは直接測定することが出来ず、そこで、JISK2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法−」に示されるように、油をトルエン、2−プロパノールおよび少量の水の混合溶剤に溶かし、pHをモニターしながら塩酸標準2−プロパノール液または水酸化カリウム標準2−プロパノール液で滴定する方法が採用されている。 The total acid value of such an oil has been conventionally used as an index of deterioration of the oil. However, since the oil is a non-aqueous liquid, the pH of the oil cannot be directly measured. As shown in "Products and Lubricating Oils-Neutralization Test Method", dissolve the oil in a mixed solvent of toluene, 2-propanol and a small amount of water, and monitor hydrochloric acid standard 2-propanol solution or potassium hydroxide while monitoring the pH. A method of titration with a standard 2-propanol solution is employed.
そしてこのようなpHの測定は、図6(原理図)に示すように、ガラス電極10と比較電極20からなる構成のpH電極センサ1を用いて測定される。
即ち、ガラス電極10は、先端部にpHに敏感に応答するpH応答ガラス薄膜11が形成され(前記ガラス電極10の先端に用いるpH応答ガラスは、ケイ素とリチウムを主成分とし、その他pH測定用ガラスとしての性能向上を目的としていくつかの元素を副成分とし、係るpH応答ガラス薄膜11は周知であるのでその詳細な説明は省略する。)、内部に塩化カリウム(KCl)と中性のpH緩衝液からなるガラス電極内部液12が満たされている。比較電極20は、内部に塩化カリウム溶液からなる比較電極内部液22が充填され、先端部に液絡部23と呼ぶ、いわば繊細な穴(アルミナやジルコニアなどの多孔性セラミックスが多用される)が形成され、溶液サンプルと電気的に連通する。図中26は内部液補充口である。14,24は夫々AgCl電極である。
Such pH is measured using a
That is, the
そして該ガラス電極10と比較電極20からなるpH電極センサ1を溶液サンプルに浸すと、ガラス電極10はpH応答ガラス薄膜11の表面で溶液サンプルのpHに応じた起電力を発生し、比較電極20は液絡部23でイオンを介してサンプルと電気的に接触しつつ常に一定の起電力を発生する。そして演算部3を有するpH測定器本体5は、pH電極1のガラス電極10と比較電極20に発生する起電力の差(電圧)を電位差計4で計測し、演算部3で演算処理してサンプルのpHを表示する。このようなpH測定方法はガラス電極A法と呼ばれる(非特許文献1:JISK2501参照)。
When the
また、比較電極とガラス電極とを一体化した技術が特許第4733588号(特許文献1)に開示されている。しかし図1や図6に示すように、ガラス電極と比較電極が離れていると、この間が油である場合に両電極間が電気的に連通しないので測定できない。 Moreover, the technique which integrated the comparison electrode and the glass electrode is disclosed by patent 4733588 (patent document 1). However, as shown in FIG. 1 and FIG. 6, if the glass electrode and the comparative electrode are separated from each other, when the gap is oil, the electrodes are not electrically communicated with each other, so that measurement cannot be performed.
かかる技術を図1(本発明の前提技術)に基づいて説明するに、図1に示す前提技術において、一体型の電極センサは、比較電極20Aがガラス電極10Aの支持管34を取り囲むように一体に形成されており、ガラス電極10Aは、円筒状のガラス製の支持管34と、その支持管34の先端部に接合したガラス応答膜(以下において、pH応答ガラス薄膜ともいう。)31とを備えている。即ち詳細にはこのガラス電極10Aの支持管34は前記比較電極の支持管25よりも若干先端部を突出させてあり、その先端部に前記ガラス応答膜31が接合されている。
This technique will be described with reference to FIG. 1 (a prerequisite technique of the present invention). In the prerequisite technique shown in FIG. 1, the integrated electrode sensor is integrated so that the
また前記ガラス電極10Aの支持管34には、内部電極14Aが収容してあり、ガラス電極10Aの内部液12Aとして例えばpH7のKCl溶液が充填してある。比較電極20Aは、液絡部23Aが比較電極20Aの支持管25の外周壁の底側に設けてある。比較電極20Aの内部電極24A及びガラス電極10Aの内部電極14Aには、それぞれリード線11A、21Aが接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管25,34の基端部から外部に延出し図示しないpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
Further, the
しかし図1に示すような一体型の電極センサであっても、ガラス電極と比較電極は離れているので、油の場合は測定できない。
このため図1に示す測定器を用いて油の全酸価を測定するには、pH電極1Aのガラス電極10Aと比較電極20Aに発生する起電力の差(電圧)を電位差計で計測するものであるため、前記ガラス応答膜31と測定しようとする油に親和性(導電性)がなければならず、このため従来は、測定しようとする油を混合溶剤に溶かして用いている。
However, even an integrated electrode sensor as shown in FIG. 1 cannot measure in the case of oil because the glass electrode and the comparative electrode are separated.
Therefore, in order to measure the total acid value of oil using the measuring device shown in FIG. 1, the difference (voltage) of the electromotive force generated between the
即ち油に前記pH電極1Aを直接油に浸漬してもpH応答ガラス薄膜31と油との間に親和性(導電性)は得られないため、起電力の測定は出来ない。このため試料油を、所定時間間隔毎にオフラインにラボ等の研究所に持ち込んで前記試料油に前記混合溶剤を加えて水溶液状態にして電位差及びpH測定から油の全酸価を測定している。
That is, even if the
しかしながら試料油に前記混合溶剤を加えて水溶液状態にして油の全酸価を測定する方法では、前記したように所定時間間隔毎にオフラインでしか測定できず、油劣化の連続的変化状況やオンラインでの計測が不可能である。 However, in the method of measuring the total acid number of the oil by adding the mixed solvent to the sample oil and measuring the total acid value of the oil, it can only be measured offline at a predetermined time interval as described above. Measurement with is impossible.
一方連続的にオンラインで油の劣化を判断する手法として特許文献2に示すように、油流路に互いに並行して設置された2枚の極板と、前記2枚の極板間に交流電圧を印加したときに流れる電流を計測する電流計と、前記2枚の極板に交流電圧を印加したときの該極板間の電圧を計測する電圧計と、前記電流計および前記電圧計による計測結果に基づいて前記油の導電率および誘電率を求め、該導電率および該誘電率に基づき該油の劣化を判断する手法が提案されている。
On the other hand, as shown in
しかしかかる従来技術は、導電率および誘電率に基づき油の劣化を判断するので、より具体的には油のpHの変化を「直接」測定するのではなく油中のコンタミ混入に伴う電気特性の変化について、導電率および誘電率の観点から2次元的に捉えるもので、pHの変化に伴う油そのものの劣化を判断できない。 However, such prior art determines oil degradation based on conductivity and dielectric constant, and more specifically, it does not “directly” measure changes in the pH of the oil, but rather the electrical characteristics associated with contamination in the oil. The change is captured two-dimensionally from the viewpoint of conductivity and dielectric constant, and the deterioration of the oil itself accompanying the change in pH cannot be determined.
本発明は係る技術的課題に鑑み、潤滑油等の試料油に前記pH電極1Aを直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できるpHセンサ及び該センサを用いた油劣化度検知方法、特にディーゼルエンジンの潤滑油やタービン油の劣化度を検知するのに好適なpHセンサ及び該センサを用いた油劣化度検知方法を提供することを目的とする。
In view of the technical problem of the present invention, the
本発明は、活性センサエリアの外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているpHセンサであって、特に前記pHセンサが比較電極とガラス電極とを一体化した複合電極であって前記活性センサエリアが、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜からなり、前記イオン液体膜が、前記液絡部とpH応答ガラス薄膜間に被着されているpHセンサにある。 The present invention relates to a pH sensor in which an outer surface of an active sensor area is coated with a non-oil-soluble and conductive ionic liquid film, and in particular, the composite electrode in which the pH sensor is integrated with a reference electrode and a glass electrode The active sensor area is composed of a liquid junction on the comparison electrode side and a pH responsive glass thin film on the glass electrode side, and the ionic liquid film is deposited between the liquid junction and the pH responsive glass thin film. Located in the pH sensor.
具体的に説明するに本第1発明は、先端にpHに敏感に応答するpH応答ガラス薄膜が形成され、内部にガラス電極内部液が充填されているガラス電極と、内部に比較電極内部液が充填され、先端部に液絡部が形成された比較電極からなるpH電極センサであって、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜間のセンサ支持体外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とするpHセンサにある。 Specifically, according to the first aspect of the present invention, a glass electrode in which a pH-responsive glass thin film that responds sensitively to pH is formed at the tip and the glass electrode internal liquid is filled therein, and the internal liquid of the comparison electrode is contained therein. A pH electrode sensor comprising a reference electrode filled and formed with a liquid junction at the tip, which is insoluble on the outer surface of the sensor support between the liquid junction on the reference electrode side and the pH-responsive glass thin film on the glass electrode side And a conductive ionic liquid film is applied.
本発明によれば、潤滑油等の油に前記pH電極1Aを直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。
According to the present invention, the
尚、前記イオン液体(以下において、イオン液ともいう。)とは、常温で液体となる常温溶融塩で、イオン液体は様々なアニオン、カチオンの組み合わせから構成され、潤滑油等の油に前記pH電極1Aを直接浸漬させる為に、非油溶性で且つ導電性であることが条件となる。
又前記イオン液体は、pH応答ガラス薄膜と比較電極側の液絡部間に被着されていることが必要で、更に前記イオン液に増ちょう剤を加えてグリース状にすると被着効果が一層高まる。
The ionic liquid (hereinafter also referred to as ionic liquid) is a room temperature molten salt that becomes liquid at room temperature, and the ionic liquid is composed of a combination of various anions and cations. In order to directly immerse the
The ionic liquid needs to be applied between the pH-responsive glass thin film and the liquid junction on the side of the reference electrode. Further, if a thickener is added to the ionic liquid to form a grease, the application effect is further increased. Rise.
本発明の第2の発明は、イオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)の構造を使用したpH半導体センサの活性センサエリアとなる半導体電極と液絡部を結ぶセンサ支持体外表面間に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とする。 The second aspect of the present invention is an oil-insoluble material between the outer surface of the sensor support that connects the semiconductor electrode that forms the active sensor area of the pH semiconductor sensor using the structure of an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) and the liquid junction. In addition, a conductive ionic liquid film is deposited.
例えば表面が水素終端された合成ダイヤモンド半導体は、真性、外因形に関わらず、電解質中にて導電性薄膜となり、電解質のpHそしてイオン濃度に敏感になる。この導電性“Ion Sensitive Field Effect Transistor”(「ISFET」)の構造を使用してpH半導体センサを製造することができることは特開2007−78373号公報等で公知である。
そこで第2の発明は、イオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)の構造を使用したpH半導体センサの活性センサエリアとなる半導体電極と液絡部を結ぶセンサ支持体外表面に非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被着されていることを特徴とする。
For example surface synthetic diamond semiconductor, which is hydrogen-terminated, the intrinsic, regardless of exogenous form, becomes conductive thin film by the electrolyte, be sensitive to pH and ion concentration of the electrolyte. It is known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-78373 and the like that a pH semiconductor sensor can be manufactured using this conductive “Ion Sensitive Field Effect Transistor” (“ISFET”) structure.
Therefore, the second invention is an oil-insoluble and conductive material on the outer surface of the sensor support that connects the semiconductor electrode and the liquid junction, which is an active sensor area of a pH semiconductor sensor using an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) structure. The ionic liquid film is deposited.
第2の発明によれば、第1発明と同様に、潤滑油等の試料油に前記pH電極1Aを直接浸漬してpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出することが可能である。
According to the second invention, as in the first invention, the
第3の発明は、pH応答ガラス薄膜の外表面に前記非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているガラス電極部、若しくはISFETの構造を使用して製造され活性センサエリアの外表面に前記非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜が被覆されているpH半導体センサ部を直接油中に浸漬して油のPH値を測定することを特徴とする油の劣化度検出方法にある。 According to a third aspect of the present invention, the outside surface of the active sensor area is manufactured using the glass electrode portion or the ISFET structure in which the non-oil-soluble and conductive ionic liquid film is coated on the outer surface of the pH-responsive glass thin film. A method for detecting the degree of deterioration of oil, comprising measuring a pH value of oil by directly immersing a pH semiconductor sensor part, the surface of which is coated with the non-oil-soluble and conductive ionic liquid film, in the oil. is there.
本発明によれば、試料油に前記pH電極1Aを直接浸漬しpHの変化に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。
According to the present invention, the
先ず本発明に用いるイオン液体について説明する。
本発明に用いるイオン液体は、100℃以下、好ましくは潤滑油が作動している状態の−20〜+100℃の範囲で、液体となっている常温溶融塩とも呼ばれるもので非油溶性で且つ導電性であることが条件である。
又前記イオン液体は、比較電極側の液絡部とガラス電極側のpH応答ガラス薄膜からなり、前記イオン液体膜が、前記液絡部とpH応答ガラス薄膜間に被着されていることが必要で、このため前記イオン液に増ちょう剤を加えてグリース状にすることで見かけ上の粘度が増加し被着効果を一層高めている。
First, the ionic liquid used in the present invention will be described.
The ionic liquid used in the present invention is a non-oil-soluble and electrically conductive, which is also called a room temperature molten salt in a range of −20 to + 100 ° C., preferably in a state where the lubricating oil is operating, at 100 ° C. or less. It is a condition that it is sex.
The ionic liquid is composed of a liquid junction on the comparison electrode side and a pH-responsive glass thin film on the glass electrode side, and the ionic liquid film must be deposited between the liquid junction and the pH-responsive glass thin film. For this reason, by adding a thickener to the ionic liquid to make it grease, the apparent viscosity increases and the deposition effect is further enhanced.
このようなイオン液体は様々なアニオン、カチオンの組み合わせから構成され、本発明で用いるイオン液体を構成するアニオンとしては、フォスフィネート、イミド、カルボン酸、フォスフェート、ボレート、チオシアネート、チオサリシレートが好ましい。またカチオンとしてはイミダゾリウム、ピリジニウム、ピラゾリウム、ピペリジニウム、ピロリジニウム、モルホリン、ピロール、ホスホニウム、四級アンモニウム塩、スルホニウム、イソオキサゾリウムが好ましい。 Such an ionic liquid is composed of a combination of various anions and cations, and as the anion constituting the ionic liquid used in the present invention, phosphinate, imide, carboxylic acid, phosphate, borate, thiocyanate, and thiosalicylate are preferable. . The cation is preferably imidazolium, pyridinium, pyrazolium, piperidinium, pyrrolidinium, morpholine, pyrrole, phosphonium, quaternary ammonium salt, sulfonium or isoxazolium.
非油溶性のイオン液体の具体例(カチオン/アニオン)としては
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/bis(2,4,4-trimethyl-pentyl)phosphinate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium/bis(pentafluoroethylsulfonyl)imide
1-butyl-1-methyl-pyrrolidinium/bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
Tetrabutyl-ammonium/bis(trifluoromethylsulfonyl)imide
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/decanoate
1-butyl-3-(3,3,・・・・・-tridecafluorooctyl)-imidazolium/hexafluorophosphate
1-methyl-3-(3,3,・・・・・-tridecafluorooctyl)-imidazolium/hexafluorophosphate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-butyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium/hexafluorophosphate
1-butyl-4-methyl-pyridinium/hexafluorophosphate
1-methyl-3-octyl-imidazolium/hexafluorophosphate
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium/hexafluorophosphate
Tetrabutyl-ammonium/nonafluoro-butanesulfonate
Tetrabutyl-ammonium/heptadecafluoro-octanesulfonate
Tetrabutyl-phosphonium/tetrafluoroborate
Tetrahexyl-ammonium/tetrafluoroborate
Tetrapentyl-ammonium/thiocyanate
Trioctylmethylammonium/thiosalicylate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium/trifluoromethansulfonate
が挙げられる。
Specific examples of non- oil-soluble ionic liquids (cations / anions)
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / bis (2,4,4-trimethyl-pentyl) phosphinate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium / bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide
1-butyl-1-methyl-pyrrolidinium / bis (trifluoromethylsulfonyl) imide
Tetrabutyl-ammonium / bis (trifluoromethylsulfonyl) imide
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / decanoate
1-butyl-3- (3,3, ...- tridecafluorooctyl) -imidazolium / hexafluorophosphate
1-methyl-3- (3,3, ...- tridecafluorooctyl) -imidazolium / hexafluorophosphate
1-ethyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-butyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium / hexafluorophosphate
1-butyl-4-methyl-pyridinium / hexafluorophosphate
1-methyl-3-octyl-imidazolium / hexafluorophosphate
Trihexyl-tetradecyl-phosphonium / hexafluorophosphate
Tetrabutyl-ammonium / nonafluoro-butanesulfonate
Tetrabutyl-ammonium / heptadecafluoro-octanesulfonate
Tetrabutyl-phosphonium / tetrafluoroborate
Tetrahexyl-ammonium / tetrafluoroborate
Tetrapentyl-ammonium / thiocyanate
Trioctylmethylammonium / thiosalicylate
1-hexyl-3-methyl-imidazolium / trifluoromethansulfonate
Is mentioned.
〔増ちょう剤〕
本発明のイオン液に増ちょう剤を含ませることにより、見掛け粘度を大きくすることが出来る。
増ちょう剤には導電性で油溶性のものがよく、ウレア系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、MCA、カーボンブラックに代表される有機系増ちょう剤、の他に、銅や銀などの金属や酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、窒化ホウ素など窒化物など無機の微粉末も増ちょう剤として使用可能である。
増ちょう剤の含有量はイオン液に対して、好ましくは1〜50質量%、さらに好ましくは3〜30質量%である。
[Thickener]
By adding a thickener to the ionic liquid of the present invention, the apparent viscosity can be increased.
Thickeners are preferably conductive and oil-soluble, and include urea-based thickeners, polytetrafluoroethylene (PTFE), MCA, organic thickeners typified by carbon black, and copper and silver. Metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide, and inorganic fine powders such as nitrides such as boron nitride can also be used as thickeners.
The content of the thickener is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 30% by mass with respect to the ionic liquid.
(実施例1)
本発明に適用されるガラス電極式のpH電極センサについて説明する。なお、以下において「イオン液体膜」と「イオン液体」には同一の符号を付す。
図2は図1を前提技術として、本発明の実施例に係るガラス電極10Aと比較電極20AからなるpH電極1Aからなるオイル劣化(pH)センサ100で、図1と同様に前記ガラス電極10Aの支持管34には、内部電極14Aが収容してあり、ガラス電極10Aの内部液12Aとして例えばpH7のKCl溶液が充填してある。比較電極20Aは、液絡部23Aが比較電極20Aの支持管25の外周壁の底側に設けてある。比較電極20Aの内部電極24A及びガラス電極10Aの内部電極14Aには、それぞれリード線111,201が接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管25,34の基端部から外部に延出しpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
そして、前記球状のpH応答ガラス薄膜31の全表面と比較電極20Aの支持管25を挟んで液絡部23A外表面に至るまで非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜15が被覆されている。
そして前記イオン液15は潤滑油が作動している状態の−20〜+100℃の範囲で、液体となっている常温溶融塩とも呼ばれるもので非油溶性で且つ導電性のイオン液で前記実施例で示すイオン液の単数若しくは複数の組合わせから構成した。
又イオン液15の40℃動粘度は、12mm2/s未満では電極に対する付着性が低下するので12mm2/s以上とするのがよい。
更に前記イオン液に前記増ちょう剤を加えてグリース状にすると被着効果が一層高まる。
Example 1
It explained pH electrostatic Gokuse capacitors glass electrode type to be applied to the present invention. In the following, “ionic liquid film” and “ionic liquid” are denoted by the same reference numerals.
Figure 2 is a base technology to Figure 1, an oil degradation (pH)
Then, the non-oil-soluble and conductive
The
The 40 ° C. kinematic viscosity of the
Furthermore, when the thickener is added to the ionic liquid to form a grease, the deposition effect is further enhanced.
図2において、前記したイオン液体15が、比較電極側の液絡部23Aとガラス電極側のpH応答ガラス薄膜31間に被着されている状態を表している。イオン液体の代表例については前述してあるが、図2の状態は概念図である。実際には、比較電極側の液絡部23Aとガラス電極側のpH応答ガラス薄膜31間にイオン液体15が保持される必要がある。そこで、イオン液体15を半固体状すなわちグリース状にしておけば塗布が楽になる。イオン液体15をベースにLiせっけんなどの増ちょう剤でグリース化する方法については、協同油脂の発明国際公開第2012/018137号などに記載されている。また、増ちょう剤を用いずに半固体状にする方法については、イオン液体を無機の微粉末と混ぜる方法が考えられる。
無機の微粉末には酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、アルミナ、窒化けい素などのセラミックス、窒化ほう素などの窒化物、PTFEなどのふっ素樹脂を用いるのが好ましい。
FIG. 2 shows a state in which the
As the inorganic fine powder, it is preferable to use metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide, ceramics such as alumina and silicon nitride, nitrides such as boron nitride, and fluorine resins such as PTFE.
そして前記pHセンサ1Aをカルボン酸(弱酸性成分)と硫酸(強酸性成分)を含むエンジン油に浸漬して、pHセンサの起電力を電位差計4で計測した結果を図5に示す。図5の縦軸は本発明で測定した起電力であり、横軸はJIS規格法で測定した全酸価である。
このpHセンサの起電力と従来の全酸価が対応付けられることを示している。
FIG. 5 shows the results of measuring the electromotive force of the pH sensor with the
This shows that the electromotive force of this pH sensor is associated with the conventional total acid value.
本実施例によれば、油のpHを直接測定する場合、図2に示すpHセンサを直接油中に浸漬して、pH応答ガラス薄膜31の全表面と比較電極20Aの支持管25を挟んで液絡部23A外表面に至るまで前記イオン液体で被覆させた状態で、図5の校正図を用いて、あらかじめ全酸価と起電力の関係を校正しておけば、全酸価が未知のオイルの起電力から全酸価を求めることができるのでオンラインでのオイル劣化の検知が可能となる。
According to the present embodiment, when directly measuring the pH of the oil, the pH sensor shown in FIG. 2 is directly immersed in the oil, and the entire surface of the pH-responsive glass
(実施例2)
図3は本発明の前提条件となるイオン感受形電界効果トランジスタ(ISFET)を使用したpH半導体センサの従来例である。
図3において、内部電極であるAg/AgCl電極24Bが内包された支持管25には、内部電極24Bとともに、内部液22Bとして例えばpH7のKCl飽和溶液が充填してある。支持管25の外周壁の底側には液絡部23Bが設けてあるとともに、底側の液絡部23Bの近くの支持管25外周にはISFET半導体電極10Bが設けてある。そしてISFET半導体電極10B及びAg/AgCl電極24Bには、それぞれリード線11B、21Bが接続してあり、それらのリード線はケーブル束としてこの支持管25の基端部から外部に延出し図示しないpH測定器本体5に接続されるようにしてある。
(Example 2)
FIG. 3 shows a conventional example of a pH semiconductor sensor using an ion-sensitive field effect transistor (ISFET) which is a precondition for the present invention.
In FIG. 3, a
図4は図3の前提技術を用いた本発明の実施例2で、前記したイオン液体15が比較電極側の液絡部とISFET半導体電極10B間の支持管上に被着されているのは実施例1と同様である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention using the base technology of FIG. 3, in which the
本実施例によれば、油のpHを直接測定する場合、図4に示すpHセンサを直接油中に浸漬して、ISFET半導体電極10Bの全表面と比較電極24Bの液絡部23B外表面に至るまで前記イオン液体15で被覆させた状態で、図5の校正図を用いて、あらかじめ全酸価と起電力の関係を校正しておけば、全酸価が未知のオイルの起電力から全酸価を求めることができるのでオンラインでのオイル劣化の検知が可能となる。
According to the present embodiment, when directly measuring the pH of the oil, the pH sensor shown in FIG. 4 is directly immersed in the oil so that the entire surface of the
以上記載の如く本発明の油の劣化度を検知するpHセンサ若しくはPH半導体センサによれば潤滑油等の試料油に前記pH電極を直接浸漬して全酸価の変化(pHの変化)に伴う油そのものの劣化を判断することが出来、結果としてオンラインで潤滑油等の油劣化状態を継続して検出できる。 As described above, according to the pH sensor or the PH semiconductor sensor for detecting the degree of deterioration of the oil according to the present invention, the pH electrode is directly immersed in sample oil such as lubricating oil, which is accompanied by a change in total acid value (change in pH). It is possible to determine the deterioration of the oil itself, and as a result, it is possible to continuously detect the oil deterioration state of the lubricating oil or the like online.
1 pH電極センサ
3 演算部
4 電位差計
10,10A ガラス電極
20,20A 比較電極
15 非油溶性で且つ導電性のイオン液体膜
1B pH半導体センサ
23A,23B 液絡部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The non-oil soluble and non-oil soluble on the outer surface of the active sensor area manufactured using the glass electrode part or the structure of ISFET whose outer surface of the pH responsive glass thin film is coated with the non-oil soluble and conductive ionic liquid film. A method for detecting the degree of deterioration of an oil, wherein the pH value of the oil is measured by directly immersing the pH sensor coated with a conductive ionic liquid film in the oil.
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