JP2021041487A - クーラント液管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続した長期間にわたりクーラント液の濃度の確認を行うことが出来るクーラント液管理装置を提供する。【解決手段】クーラント液管理装置は、クーラント液に浸した１次側トロイダルトランス３２に電界を与えた際にクーラント液に生じる一巡電流ループの作用により二次側トロイダルトランス３３に生じる電界から得られる電圧差に基づきクーラント液の導電量を計測する電磁誘導型の導電量計２４と、導電量を予め与えられた変換式に適用して、導電量に対応するＢＲＩＸ濃度を算出する演算部と、ＢＲＩＸ濃度を外部に出力する外部通信インタフェースと、を有する。【選択図】図３

Description

本発明はクーラント液管理装置に関し、例えば、クーラント液の濃度等を管理するクーラント液管理に関する。

工場では、切削工程や研磨工程などの機械加工工程において冷却剤又は潤滑油としてクーラント液（切削油）が用いられる。このクーラント液には、水溶性のものと不水溶性のものがあり、水溶性クーラントは５倍〜２０倍程度に希釈して使用する。希釈したクーラントは、水分中にクーラント原液が乳化した状態で混ざり合う状態となる。また、適切な濃度に希釈したクーラントはｐＨが８〜９程度のアルカリ性になるよう設定されており、錆びやバクテリアの発生を防ぐ効果を発揮する。

工場では通常、クーラント液はクーラント槽に貯蔵され、使用する際に供給ポンプによって加工室に配管を通して送られ、使用後は回収用配管を通してクーラント槽へ戻されるという循環システムが構築されている。これにより、工場では、クーラント液を長期間にわたって繰り返し利用することが可能となっている。しかしながら、クーラントは長期間使用しているうちに、フィルタでは除去できない切削屑や摺動油が混入し汚れが増えてくる。また、水溶性クーラント液は、加工時の発熱により水分が蒸発し濃度が濃くなったり、逆に切削屑などにクーラント成分が付着し除去フィルタで一緒に除去され濃度が薄くなったりする。このようなクーラント液の濃度変化を放置すると、本来の加工性能(冷却性、潤滑性)が得られなかったり、分離やｐＨ低下による錆やバクテリアの発生に起因したクーラント液の変色、濁り、腐敗、ヘドロの発生が生じる。このようなクーラント液の変化は、クーラント液の劣化と言われ、加工性能低下だけでなく工場内環境面の悪化も招いてしまう。

このようなことから、加工性能を維持してクーラント液を利用するために、工場では、日常的にクーラント液の濃度等を管理している。そこで、クーラント液を管理する方法として屈折率計（例えば、ＢＲＩＸ濃度計）を用いたクーラント液の濃度管理がある。このＢＲＩＸ濃度計を用いた濃度管理は、週１回程度クーラント液を汲み上げ、濃度測定を行い、その結果に基づき規程の濃度となるようにクーラント液の濃度を調整するものである。また、濁りや臭いなどの他の項目については、視覚や嗅覚により確認することが行われている。そのため、クーラント液の濃度管理には大きな手間と経験を要する問題がある。そこで、溶液の濃度の測定方法の別の例が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の炭酸系塩類濃度測定装置は、アルカリ現像液の屈折率に関する情報、前記アルカリ現像液の導電量に関する情報、前記アルカリ現像液の吸光度に関する情報をそれぞれ取得するデータ取得部と、前記屈折率に関する情報、前記導電量に関する情報、及び、前記吸光度に関する情報に基づいて、前記アルカリ現像液中の炭酸系塩類の濃度に関する情報を取得する炭酸系塩類濃度取得部と、を備える。

特開２０１１−１２８４５５号公報

特許文献１では、アルカリ現像液中の炭酸系塩類の濃度をアルカリ現像液の屈折率、導電量、及び、吸光度に基づき取得する。しかしながら、クーラント液は、原液と水の混合比（濃度）の違いにより屈折率（ＢＲＩＸ濃度）は変化するが、切削屑や作動油に伴う吸光度の変化と屈折率とは無関係である。更に切削屑や作動油の混入が増えクーラント液が劣化してくると屈折率の測定が不正確になったり測定不能に陥る。そのため、特許文献１に記載の方法では、クーラントのＢＲＩＸ濃度を長期に渡り安定して正しく測定及び計算することが出来ないという問題が生じる。

本発明にかかるクーラント液管理装置は、クーラント液に浸した１次側トロイダルトランスに電界を与えた際に前記クーラント液に生じる一巡電流ループの作用により二次側トロイダルトランスに生じる電界から得られる電圧差に基づき前記クーラント液の導電量を計測する電磁誘導型の導電量計と、前記導電量を予め与えられた変換式に適用して、前記導電量に対応するＢＲＩＸ濃度を算出する演算部と、前記ＢＲＩＸ濃度を外部に出力する出力部と、を有する。

本発明にかかるクーラント液管理装置は、クーラント液の導電量に基づきＢＲＩＸ濃度を算出することができる。

本発明にかかるクーラント液管理装置によれば、クーラント液のＢＲＩＸ濃度を継続して監視することができる。

実施の形態１にかかるクーラント液管理装置の外観を説明する図である。 実施の形態１にかかるクーラント液管理装置のブロック図である。 実施の形態１にかかるクーラント液管理装置の導電量計のブロック図である。 実施の形態１にかかるクーラント液管理装置の第１の変換式例を用いた場合の導電量とクーラント濃度の相関を説明するグラフである。 実施の形態１にかかるクーラント液管理装置の第２の変換式例を用いた場合の導電量とクーラント濃度の相関を説明するグラフである。 実施の形態２にかかるクーラント液管理装置のブロック図である。 実施の形態２にかかるクーラント液管理装置で用いる温度補正テーブルの例を説明する図である。 実施の形態３にかかるクーラント液管理装置のブロック図である。 実施の形態３にかかるクーラント液管理装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の外観を説明する図である。 実施の形態４にかかるクーラント液管理装置のブロック図である。 実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の臭気センサの出力特性を説明する図である。 実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の臭気センサボックスの概略図である。 実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の光センサ部の構成を説明する図である。

実施の形態１
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

図１に実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１の概要を説明する概略図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１は、制御ボックス１０とセンサボックス２０の２つのボックスが吊り下げワイヤＷｉ及び連結治具により連結される。また制御ボックス１０には表示部ＩＮＤが設けられる。また、クーラント液管理装置１は、滑車にかけられた吊り下げワイヤＷｉにより重りＷｔと連結される。そして、吊り下げワイヤＷｉを上下させることでクーラント液管理装置１は、クーラント槽内を上下する。

センサボックス２０は、クーラント液に浸された状態でクーラント液の導電量等を測定するための各種センサが搭載される。なお、実施の形態１では、センサボックス２０には、導電量計が搭載される。制御ボックス１０は、センサボックス２０に搭載されている各種センサを制御すると共に、外部と通信を行う通信インタフェース等が搭載される。また、制御ボックス１０は、センサボックス２０がクーラント液に浸された状態であても、クーラント液に浸からない位置に設けられる。

続いて、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１の内部構成について説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１のブロック図を示す。図２に示すように、制御ボックス１０は、電源部１１、演算部１２、通信インタフェース１３、外部通信インタフェース１４、表示部ＩＮＤを有する。また、センサボックス２０は、電源部２１、演算部２２、制御信号生成部２３、導電量計２４、アナログデジタル変換回路２５、メモリ２６、通信インタフェース２７を有する。

電源部１１は、外部に設けられるＡＣアダプタから供給される電源を制御ボックス１０の各処理ブロックに分配する（不図示）。また、電源部１１は、センサボックス２０の電源部２１も電源を供給する。電源部２１は、センサボックス２０の各処理ブロックに供給された電源を分配する（不図示）。

演算部１２は、例えば、マイクロコントローラのようなプログラムを実行可能な演算部である。演算部１２は、例えば、クーラント液管理装置１において実行されるクーラント液のＢＲＩＸ濃度計測処理の計測シーケンスを制御する。また、演算部１２は、通信インタフェース１３、外部通信インタフェース１４を介した通信処理に関する制御、表示部ＩＮＤへの情報表示処理を行う。通信インタフェース１３は、センサボックス２０側の通信インタフェース２７を介して演算部１２と演算部２２が通信を行うための通信の具体的処理を行うインタフェース回路である。外部通信インタフェース１４は、上位システム（構内サーバー、クラウドサーバ等）と有線、或いは、無線により通信を行うためのインタフェース回路である。表示部ＩＮＤは、クーラント液管理装置１の動作状況、計測情報及びクーラント液の状態を表示するためのものである。

演算部２２は、例えば、マイクロコントローラのようなプログラムを実行可能な演算部である。演算部１２は、例えば、導電量計２４から得られた導電量の値に基づきＢＲＩＸ濃度を算出するＢＲＩＸ濃度計算処理、導電量計２４から得られた信号を具体的な数値に変換する導電量計算処理等を行う。このＢＲＩＸ濃度計算処理の詳細は後述する。また、演算部２２は、制御信号生成部２３に導電量計２４を動作させるか否かの指示を与える。

制御信号生成部２３は、演算部２２からの指示に基づき導電量計２４に動作の具体的な指示を与える。導電量計２４は、クーラント液に浸された状態でクーラント液の導電量を測定する。アナログデジタル変換回路２５は導電量計２４から出力されたアナログ値を有する出力信号をデジタル値を有する信号に変換する。メモリ２６は、演算部２２で行われるＢＲＩＸ濃度計算処理で用いられる導電量−ＢＲＩＸ変換式等の演算部２２の動作で必要な情報が格納される。通信インタフェース２７は、演算部２２が演算部１２と通信を行うための具体的な処理を行うインタフェース回路である。

続いて、実施の形態１の導電量計２４について詳細に説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかるクーラント液管理装置の導電量計のブロック図を示す。図３に示すように導電量計２４は、正弦波生成部３０、アンプ３１、一次側トロイダルトランス３２、二次側トロイダルトランス３３、ローノイズアンプ３４、信号振幅検出器３５を有する。

正弦波生成部３０は、制御信号生成部２３からの指示を受けて、一次側トロイダルトランス３２を動作させるための正弦波信号を出力する。アンプ３１は、アンプ３１から与えられた正弦波信号を互いに位相が１８０℃異なる差動信号に変換して一次側トロイダルトランス３２を駆動する。一次側トロイダルトランス３２は、アンプ３１から与えられた差動信号に基づき電界を発生させる。そして、導電量計２４では、一次側トロイダルトランス３２において発生した電界に基づきクーラント液に一次側トロイダルトランス３２及び二次側トロイダルトランス３３の内周を貫通して一巡する電流ループが発生する。

そして、二次側トロイダルトランス３３は、一次側トロイダルトランス３２が発生させた電流ループに起因して発生した電界に応じた出力信号をローノイズアンプ３４に出力する。ローノイズアンプ３４は、二次側トロイダルトランス３３の出力信号を増幅して、信号振幅検出器３５に与える。信号振幅検出器３５は、ローノイズアンプ３４から与えられた信号の振幅を検出して、当該検出信号を測定結果としてアナログデジタル変換回路２５に出力する。

実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１では、導電量計２４によって取得された導電量を用いてＢＲＩＸ濃度を計算により算出する。そこで、実施の形態１におけるＢＲＩＸ濃度の計算方法について詳細に説明する。

まず、ＢＲＩＸ濃度について説明する。ＢＲＩＸ濃度は、主に食品産業において、ショ糖、果糖、転化糖、ブドウ糖など、いわゆる糖の含有量を測るために、糖度として用いられる物理量である。ＢＲＩＸ値は、２０℃のショ糖溶液の質量百分率に相当する値で定められている。ショ糖１ｇのみを溶質として含む水溶液１００ｇをＢｒｉｘ屈折計で測定したときその示度Ｂｒｉｘ値が１％となる。

一方、導電量は、上記屈折率計で測定した値とは全く異なるものであるため、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１では、導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式を用いて、導電量からＢＲＩＸ濃度を算出する。以下の例では、第１の変換式例と第２の変換式例を示すが、変換式はこれに限られない。なお、以下の説明では、特定のソリュブルタイプの原液を希釈して造られたクーラント液に対して、濃度、実際の使用期間、切削屑及び摺動油の混入量などが異なる複数のサンプルに関して、屈折率型ＢＲＩＸ濃度測定機と実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１とで測定した結果をプロットすることで作成した相関グラフを示す。また、各相関グラフにおいて濃度０％となるのは水道水を測定したときのものである。

まず、第１の変換式例は、ＢＲＩＸ濃度をｙ、導電量をｘであらわした場合、（１）式であらわされる。
ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ・・・（１）
そして、この（１）式を用いた場合における導電量とクーラント濃度の相関を説明するグラを図４に示す。図４に示す例は、ａ＝０．０１１１７、ｂ＝０．３２０４３、ｃ＝−０．１７４６２としたものである。図４を参照すると第１の変換式例で算出した曲線状におおむね測定した濃度が沿っており、９９．８％の高い相関がえられていることがわかる。

続いて、第２の変換式例について説明する。第２の変換式例は、ＢＲＩＸ濃度をｙ、導電量をｘであらわした場合、（２）式であらわされる。
ｙ＝ｄｘ＋ｅ・・・（２）
そして、この（２）式を用いた場合における導電量とクーラント濃度の相関を説明するグラを図５に示す。

図５では、３つのグラフを示した。図５の最上段のグラフは、測定した濃度０％から測定したＢＲＩＸ濃度の全てに対して相関が最もかくなるように係数ｄ、ｅを算出したものである。具体的には、図５の最上段のグラフは、ｄ＝０．５４４１０、ｅ＝−１．０４７９４としたものである。図５の最上段のグラフでは、９８．１％の相関となる。

図５の中段のグラフは、相関を確保する範囲を最上段のグラフよりも狭くした物である、具体的には、中段のグラフは、濃度０％を除く範囲で（２）式の係数ｄ、ｅを算出したものである。中段のグラフは、ｄ＝０．６２０２９、ｅ＝−２．０６６１２としたものである。図５の中段のグラフでは、９９．７％の相関となる。

図５の下段のグラフは、相関を確保する範囲を最上段のグラフよりも狭くした物である、具体的には、下段のグラフは、高い濃度を除く範囲で（２）式の係数ｄ、ｅを算出したものである。下段のグラフは、ｄ＝０．４４９６６、ｅ＝−０．２９９５１としたものである。図５の下段のグラフでは、９９．１％の相関となる。

図５の相関グラフより、第２の変換式例を用いた場合であっても、相関を確保する範囲を狭めることで高い相関を得ることができることがわかる。実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１では、（１）式又は（２）式で用いる係数を既知の濃度のクーラント液を利用して算出しておき、算出された係数を含む変換式を導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式としてメモリ２６に格納する。

上記説明より、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１では、導電量計から得られる導電量からＢＲＩＸ濃度を算出する。ここで、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１で用いる導電量計２４は、トロイダルトランスを用いてクーラント液の導電量を計測する。そのため、クーラント液中でトロイダルの穴が塞がれない限り切削屑や作動油による汚れの影響を受けることがないため、長時間連続してメンテナンスを行う事無くクーラント液の導電量を計測することができる。このように、長期間連続してクーラント液中でＢＲＩＸ濃度を計測することは、屈折率計ではプリズムのクーラント接液面の汚れの影響を避けることが出来ないため難しい。

また、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１では、制御ボックス１０において外部通信インタフェース１４を用いて上位システムに測定結果を転送することで、クーラント槽まで行かなくてもクーラント液のＢＲＩＸ濃度を把握することができる。

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１の別の形態となるクーラント液管理装置２について説明する。なお、実施の形態２の説明では、実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図６に実施の形態２にかかるクーラント液管理装置のブロック図を示す。図６に示すように、実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２は、実施の形態１のセンサボックス２０に温度センサＴＳを追加したものである。温度センサＴＳは、クーラント液に浸された状態でクーラント液の温度を計測する。

実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２では、演算部２２がＢＲＩＸ濃度を算出する際に温度センサＴＳで取得されたクーラント液の温度に基づき導電量計２４が取得した導電量を補正する、或いは、算出したＢＲＩＸ濃度を補正する。そのため、実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２では、演算部２２が利用するメモリ２６に温度と補正量との関係を示す温度補正テーブルを格納する。この温度補正テーブルは、予め外部で作成され、クーラント液管理装置２の運用を開始する前にメモリ２６に格納されるものである。

そこで、温度補正テーブルについて説明する。図７に実施の形態２にかかるクーラント液管理装置で用いる温度補正テーブルの例を説明する図を示す。図７では、温度補正テーブルとして２つの例を示した。なお、図７に示した例は、基準温度を２５℃とするものである。

第１の例（図７の上段のテーブル）は、温度と相関濃度（算出したＢＲＩＸ濃度）との対応を示す温度−相関濃度対応表である。演算部２２は、温度−相関濃度対応表を利用する場合、算出したＢＲＩＸ濃度に対応する補正係数を算出したＢＲＩＸ濃度に適用して、補正済みＢＲＩＸ濃度を算出する。

また、第２の例（図７の下段のテーブル）は、温度と導電量との対応を示す温度−導電量対応表である。演算部２２は、温度−導電量対応表を利用する場合、導電量計２４から取得した導電量に対応する補正係数を導電量計２４から取得した導電量に適用して、補正済み導電量を算出する。これにより、演算部２２は、温度−相関濃度対応表を用いて算出した補正済みＢＲＩＸ濃度と同等の結果を算出することができる。

上記説明より、実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２では、温度センサＴＳを備えることで、クーラント液の温度に対応したＢＲＩＸ濃度の補正を行うことができる。これにより、実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２では、実施の形態１にかかるクーラント液管理装置１よりも算出するＢＲＩＸ濃度の精度を向上させることができる。

実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態２にかかるクーラント液管理装置２の別の形態となるクーラント液管理装置３について説明する。なお、実施の形態３の説明では、実施の形態１、２で説明した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図８に実施の形態３にかかるクーラント液管理装置のブロック図を示す。図８に示すように、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３は、実施の形態２のセンサボックス２０に濃度計２８を追加したものである。濃度計２８は、クーラント液に浸された状態でクーラント液のＢＲＩＸ濃度を計測する屈折率計である。以下の説明では、濃度計２８が取得するＢＲＩＸ濃度をＢＲＩＸ測定値或いはＢＲＩＸ計測値と称す。

実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３では、濃度計２８から得られるＢＲＩＸ計測値を用いて導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式の係数を更新する。そこで、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３の動作を以下で説明する。図９に実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３の動作を説明するフローチャートを示す。

図９に示すように、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３では、クーラント液を入れ替えた際に（ステップＳ１）、クーラント液管理装置３にクーラント液入れ替え通知信号を与える（ステップＳ２）。このクーラント液入れ替え通知信号は、クーラント液を入れ替える作業差、管理者がクーラント液管理装置３に与える。そして、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３は、クーラント液入れ替え通知信号が与えられたことに応じて、導電量計２４から導電量を取得し、濃度計２８からＢＲＩＸ測定値を取得し、温度センサＴＳから温度情報を取得する（ステップＳ３）。そして、演算部２２が取得した各値を利用してメモリ２６に格納されている導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式の係数を再計算する（ステップＳ４）。ここで、ステップＳ４の係数の再計算では、式に与える導電量は、例えば、図７に示した温度−導電量対応表を用いて補正されたものを利用する。そして、新たな係数が算出出来たら、算出した新たな係数を適用して導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式を更新する（ステップＳ５）。

そして、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３は、ステップＳ５で更新された導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式を用いてＢＲＩＸ濃度の算出を周期的に行う。より具体的には、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３は、導電量計２４から導電量を取得し、温度センサＴＳから温度情報を取得する（ステップＳ６）。なお、このステップＳ６において濃度計２８からＢＲＩＸ測定値を取得しても構わない。次いで、ステップＳ６で取得した導電量と温度情報を導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式に適用し、かつ、温度補正テーブルを利用した補正を行うことで、演算部２２がＢＲＩＸ濃度を算出する（ステップＳ７）。また、クーラント液管理装置３は、ステップＳ６で取得した各数値とステップＳ７で算出したＢＲＩＸ濃度を各数値の取得時刻に対応付けてメモリ２６に蓄積する（ステップＳ８）。

その後、例えば、ＢＲＩＸ濃度が規定値を超えた等のクーラント液の入れ替えタイミングを示した場合、クーラント液管理装置３は、管理者等に通知を行う等のクーラント液の入れ替えの督促を行い、管理者等がクーラント液の入れ替えを行う（ステップＳ９、Ｓ１）。一方、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３は、クーラント液の入れ替えタイミングに未だ達していなければ、所定の測定サイクルでステップＳ６からＳ９の処理を繰り返すことで、ＢＲＩＸ濃度及び各種測定値の蓄積を行う（ステップＳ１０）。なお、蓄積したデータは、クーラント液管理装置３の管理端末（例えば、パーソナルコンピュータ）或いはクラウドサーバー等により読み出すことができるものとする。

上記説明より、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３では、導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式の係数をクーラント液の入れ替えタイミング毎に更新することができる。これにより、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３では、クーラント液の種類を変更した場合であっても、その都度特性に合わせた導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式を作成出来るため、多くの種類のクーラント液に対応可能なクーラント液管理装置３を実現することができる。

また、汚れの影響を受け易い屈折率計はクーラント液の入替え時期にのみ使用し、その時点でセンサＢＯＸの清掃を行えば正確な導電量−ＢＲＩＸ濃度変換式を作成でき、その後は汚れに強い導電量計を使用してＢＲＩＸ濃度を算出するため、汚れに対して耐性の高いクーラント液管理装置３を実現することができる。

実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態３にかかるクーラント液管理装置３の別の形態となるクーラント液管理装置４について説明する。なお、実施の形態４の説明では、実施の形態１〜３で説明した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

図１０に実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の外観を説明する図を示す。図１０に示すように、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、制御ボックス１０に送風パイプＰ１、Ｐ２が取り付けられている。これは、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、制御ボックス１０に臭気センサが取り付けられており、この臭気センサに与える気体を制御するために空気の流れを利用するためである。この送風パイプＰ１、Ｐ２に送出される空気は、図示しないエアポンプから与えられる。また、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、センサボックス２０に光センサ部が追加される。

そこで、図１１に実施の形態４にかかるクーラント液管理装置のブロック図を示す。図１１に示すように、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４は、実施の形態３の制御ボックス１０に臭気センサ１６を追加したものである。実施の形態４にかかる制御ボックス１０では、臭気センサ１６の追加に伴い、制御信号生成部１５、アナログデジタル変換回路１７、エア流量制御部１８が追加されている。また、演算部１２は、臭気センサの制御処理が機能として追加されている。

制御信号生成部１５は、演算部１２からの指示に応じて臭気センサ１６に具体的な動作指示を与える。アナログデジタル変換回路１７は、臭気センサ１６が出力するアナログ値を有する測定結果をデジタル値に変換する。エア流量制御部１８は、演算部１２からの指示に応じてエアポンプ（不図示）を制御して、臭気センサ１６が格納される臭気センサボックスに流入させる空気の流れを制御する。実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、臭気センサ１６が設けられる臭気センサボックスに特徴の１つがあるため、臭気センサボックスの詳細を後述する。

また、図１１に示すように、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４のセンサボックス２０は、実施の形態３のセンサボックス２０に光センサ部２９を追加したものである。光センサ部２９は、クーラント液の液面高さとクーラント液の色相とを少なくとも計測する。この光センサ部２９の構成の詳細は後述する。

ここで、実施の形態４にかかる臭気センサ１６及び臭気センサボックスについて説明する。まず、臭気センサ１６による臭気の測定について説明する。臭気センサ１６は臭気に反応して出力する電圧が変化するが、出力される電圧の大小だけでは臭気レベルを判定することは難しい。そこで、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、臭気センサ１６を清浄用エアに晒す期間と、臭気に晒す期間とを作り、２つの期間で得られる臭気センサ１６の出力電圧の差分に基づき臭気の臭いの強さの判定に用いる。

そこで、図１２に実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の臭気センサの出力特性を説明する図を示す。図１２に示すように、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、臭気センサボックスにおいて臭気センサ１６が取り付けられる気室を充満させる気体を入れかえることで臭気に対応する電圧ＯＤ１と、清浄用エアに対応する電圧ＯＤ２とを創り出す。そして、演算部２２は、電圧ＯＤ１、ＯＤ２の比率に基づき臭気レベルを判定するための情報を創り出す。また、臭気センサ１６は気体の臭いが強い方が高い電圧を出力するものとする。

続いて、臭気センサボックスの構造について説明する。図１３に実施の形態４にかかるクーラント液管理装置の臭気センサボックスの概略図を示す。図１３に示すように、実施の形態４にかかる臭気センサボックスは、第１の気室（例えば、流入気体切り替えボックス４０）、第２の気室（例えば、臭気ボックス４２）を有する。

そして、流入気体切り替えボックス４０には、臭気連通穴Ｈ１、第１のエア注入口４１、臭気弁４４が設けられる。臭気連通穴Ｈ１は、流入気体切り替えボックス４０の下側の面に設けられる。第１のエア注入口４１は、流入気体切り替えボックス４０の側面に設けられる。臭気弁４４は臭気連通穴Ｈ１が取り付けられる面に取り付けられる。そして、臭気弁４４は、流入気体切り替えボックス４０に清浄用エアを流入させる第１のエア注入口４１と、臭気連通穴Ｈ１と、を排他的に塞ぐ。この臭気弁４４は、流入気体切り替えボックス４０の臭気連通穴Ｈ１が設けられる面にヒンジにより回動可能なように取り付けられ、清浄用エアの力により臭気連通穴Ｈ１を塞ぐ。また、臭気弁４４は、清浄用エアの流入が停止した状態では、自重により傾き第１のエア注入口４１を塞ぐとともに臭気連通穴Ｈ１を開いた状態とする。

臭気ボックス４２は、臭気センサ１６が取り付けられ、また排気連中穴Ｈ３が設けられる。そして、臭気ボックス４２と流入気体切り替えボックス４０は、ボックス間連通穴Ｈ２によって繋がれる。また、排気連中穴Ｈ３が設けられる面にそって排出路が設けられる。排出路は、一方に第２のエア注入口４３が設けられ、第２のエア注入口４３から排気連中穴Ｈ３をかすめるように排出用エアが流入する。また、ボックス間連通穴Ｈ２は、臭気連通穴Ｈ１と排気連中穴Ｈ３とを結ぶ直線から外れた位置に設けられる。これにより、臭気センサボックスでは、臭気ボックス４２内で気体を十分に循環させて臭気ボックス４２を充填対象の気体で十分に満たすことができる。

また、臭気センサボックスでは、臭気弁４４が電気的な機構を用いることなく、自重と清浄用エアの力のみで動かす。これにより、臭気弁４４に起因する電気的故障を防ぐことができる。

図１３では、臭気ボックス４２に臭気を充填する臭気充填時と清浄用エアを充填する清浄時のエア供給状態及び臭気弁４４の関係をも示している。臭気充填時は、清浄用エアの供給が停止される。これにより、臭気弁４４は、自重により傾き第１のエア注入口４１の口を塞ぐとともに臭気連通穴Ｈ１を開く。これにより、臭気連通穴Ｈ１からＨ２を通って排気連中穴Ｈ３に至る経路に、クーラント液の臭いを含む臭気が流れ込む。この時、排出用エアが供給される。排出用エアが排気連中穴Ｈ３をかすめるとき、ベンチュリ効果により臭気ボックス４２内の気体が引き出される。臭気は、排出用エアによる臭気ボックス４２内の気体の引き抜き力に応じてクーラント槽から臭気連通穴Ｈ１を介して引き上げられる。

また、清浄時は、清浄用エアが供給されるため、臭気弁４４が清浄用エアの力で押され臭気連通穴Ｈ１を塞ぐ。また、清浄用エアは、ボックス間連通穴Ｈ２を介して排気連中穴Ｈ３に向かって流れる。この時、排出用エアは流れていないが、清浄用エアが強制的に流入するものであるため排出用エアがなくても臭気ボックス４２は、清浄用エアで満たされる。

続いて、光センサ部２９の構成について詳細に説明する。そこで、図１４に実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４の光センサ部２９の構成を説明する図を示す。図１４に示すように、光センサ部２９は、複数の光センサにより構成される。具体的には、光センサ部２９は、第１のブロックセンサ（例えば、ブロックセンサＢ０）、第２のブロックセンサ（ブロックセンサＢ１）、第３のブロックセンサ（例えば、ブロックセンサＢ２（９０Ｓ）、Ｂ２（Ｓ））、第４のブロックセンサ（例えば、ブロックセンサＢ３）を有する。なお、ブロックセンサ自体、或いは、ブロックセンサを含むブロックは、センサブロックと称することもできる。

ブロックセンサＢ０は、クーラント液の液面に対して垂直方向に光を発する発光素子Ｂ０（９０Ｓ）と、クーラント液の液面を挟んでクーラント液の深さ方向に並べられる発光素子Ｂ０−１（Ｓ）〜Ｂ０−６（Ｓ）と、発光素子Ｂ０−１（Ｓ）〜Ｂ０−６（Ｓ）と対向する位置に配置される受光素子Ｂ０−１（Ｒ）〜Ｂ０−６（Ｒ）を有する。ブロックセンサＢ０は、発光素子Ｂ０（９０Ｓ）と受光素子Ｂ０−１（Ｒ）〜Ｂ０−６（Ｒ）とにより、液面の散乱量を測定する。また、ブロックセンサＢ０は、発光素子Ｂ０−１（Ｓ）〜Ｂ０−６（Ｓ）と受光素子Ｂ０−１（Ｒ）〜Ｂ０−６（Ｒ）とにより、液面上に発生した泡の有無（及び泡の高さ）を各素子の透過量の変化として検出する。また、ブロックセンサＢ０においては、発光素子Ｂ０（９０Ｓ）と受光素子Ｂ０−１（Ｒ）〜Ｂ０−６（Ｒ）とを用いて光の散乱量の変化として検出するとしても良い。

ブロックセンサＢ１は、第１の距離で発光素子Ｂ１（Ｓ）と受光素子Ｂ１（Ｒ）とが対向するように配置される。また、ブロックセンサＢ２は、第１の距離よりも長い第２の距離で発光素子Ｂ２（Ｓ）と受光素子Ｂ２（Ｒ）が対向するように配置される。このように、異なる距離で配置される受光素子と発光素子の組を用いることで透過量の透過量の異なるクーラントの測定を行うことが可能になる。具体的には、透明なクーラント液と乳白色のクーラント液とでは透明度が大きく異なるが、このように透明度が大きく異なるクーラントであっても受光素子と発光素子との間の距離が異なる光センサを用いることで計測結果の差分値を得ることが可能になり、いずれのクーラント液に対しても測定が可能になる。

ブロックセンサＢ２は、クーラント液の深さ方向（例えば、発光素子Ｂ２（Ｓ）から受光素子Ｂ２（Ｒ）に向かう方向に直交する方向）に光を出力する発光素子Ｂ２（９０Ｓ）を含む。そして、ブロックセンサＢ２は、発光素子Ｂ２（９０Ｓ）と受光素子Ｂ２（Ｒ）とにより光の散乱量を測定する。また、ブロックセンサＢ３は、クーラント液の深さ方向に光を発し、かつ、クーラント液の深さ方向から反射される光を受光する受光素子とのペアである受発光素子Ｂ３（ＳＲ）を有する。ブロックセンサＢ３は、受発光素子Ｂ３（ＳＲ）により光の散乱量を測定する。このように、異なる角度の光の散乱量を測定することで、汚れの少ないクーラントから汚れの多いクーラントまで異なる光の散乱特性を有するクーラント液の測定に対応することができる。

なお、ブロックセンサＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、いずれも赤、青、緑の光の三原色に対応するセンサと赤外光に対応する光センサを含む。例えば、光センサの少なくとも１つが波長λ１（例えば、赤色光、６５０ｎｍ）に対応する発光素子と受光素子のペアであり、他の少なくとも１つが波長λ２（例えば、青色光、４７０ｎｍ）の送受光を可能とする発光素子と受光素子のペアであり、それぞれの波長に於ける透過量、または散乱量を測定することにより、クーラントの色相の変化を検知が可能となる。

但し、光センサの組合せはこの例に限ったものではない。例えば、発光素子Ｂ２（Ｓ）及び受光素子Ｂ２（Ｒ）で例示したブロックセンサＢ２、及び、ブロックセンサＢ１は、三原色である赤、青、緑と赤外光のうち、少なくとも２種以上に対応する発光素子及び受光素子を含むように構成されることができる。また、例えば、発光素子Ｂ２（９０Ｓ）及び受光素子Ｂ２（Ｒ）で例示したブロックセンサＢ２、及び、ブロックセンサＢ３は、三原色である赤、青、緑と赤外光のうち、少なくとも２種以上に対応する発光素子及び受光素子を含むように構成されることができる。

上記説明より、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、臭気センサ１６を有することで、従来は人が嗅覚にて確認していたクーラント液の臭いの確認を遠隔で行うことができる。また、実施の形態４にかかるクーラント液管理装置４では、光センサ部２９を有することで、従来は人が視覚にて確認していたクーラント液の濁り、色等の確認を遠隔で行うことが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１〜４ クーラント液管理装置
１０ 制御ボックス
１１ 電源部
１２ 演算部
１３ 通信インタフェース
１４ 外部通信インタフェース
１５ 制御信号生成部
１６ 臭気センサ
１７ アナログデジタル変換回路
１８ エア流量制御部
２１ 電源部
２２ 演算部
２３ 制御信号生成部
２４ 導電量計
２５ アナログデジタル変換回路
２６ メモリ
２７ 通信インタフェース
２８ 濃度計
２９ 光センサ部
２０ センサボックス
３０ 正弦波生成部
３１ アンプ
３２ 一次側トロイダルトランス
３３ 二次側トロイダルトランス
３４ ローノイズアンプ
３５ 信号振幅検出器
４０ 流入気体切り替えボックス
４１ 第１のエア注入口
４２ 臭気ボックス
４３ 第２のエア注入口
４４ 臭気弁
Ｈ１ 臭気連通穴
Ｈ２ ボックス間連通穴
Ｈ３ 排気連中穴
Ｂ０〜Ｂ３ ブロックセンサ
ＴＳ 温度センサ
ＩＮＤ 表示部

Claims (12)

1. クーラント液に浸した１次側トロイダルトランスに電界を与えた際に前記クーラント液に生じる一巡電流ループの作用により二次側トロイダルトランスに生じる電界から得られる電圧差に基づき前記クーラント液の導電量を計測する電磁誘導型の導電量計と、
   前記導電量を予め与えられた変換式に適用して、前記導電量に対応するＢＲＩＸ濃度を算出する演算部と、
   前記ＢＲＩＸ濃度を外部に出力する出力部と、
   を有するクーラント液管理装置。
2. 前記演算部は、前記クーラント液を入れ替える度に、外部から与えられる前記クーラント液のＢＲＩＸ濃度初期値、前記導電量計から得られる導電量を用いて前記変換式中の係数を更新する請求項１に記載のクーラント液管理装置。
3. 前記クーラント液の温度を計測し、温度情報を出力する温度計を有し、
   前記演算部は、前記温度情報に基づき前記ＢＲＩＸ濃度若しくは前記導電量を補正して補正済みＢＲＩＸ濃度を算出する請求項１又は２に記載のクーラント液管理装置。
4. 前記クーラント液の屈折率に基づき前記クーラント液のＢＲＩＸ濃度の測定値であるＢＲＩＸ計測値を取得する屈折率計と、
   前記ＢＲＩＸ濃度、前記ＢＲＩＸ計測値を格納する記憶部と、を有し、
   前記演算部は、前記ＢＲＩＸ計測値を、算出したＢＲＩＸ濃度に対応付けて前記記憶部に格納する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクーラント液管理装置。
5. 前記クーラント液の臭気を計測して、臭気情報を出力する臭気センサを更に有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクーラント液管理装置。
6. 清浄用エアと前記クーラント液の臭いを含む臭気とのいずれか一方が流入する第１の気室と、
   前記臭気センサが取り付けられる第２の気室と、
   前記第１の気室に設けられ前記臭気を流入させる臭気連通穴と、
   前記第１の気室と前記第２の気室とを繋ぐボックス間連通穴と、
   前記第２の気室に設けられる排気連通穴と、
   前記排気連通穴をかすめるように排出用エアを流す排出路と、を有し、
   前記ボックス間連通穴は、前記臭気連通穴と前記排気連通穴とを結ぶ線上から外れた位置に設けられる請求項５に記載のクーラント液管理装置。
7. 前記第１の気室に設けられ、前記第１の気室に前記清浄用エアを流入させる第１のエア注入口と、前記臭気連通穴と、を排他的に塞ぐ臭気弁を有し、
   前記臭気弁は、前記第１の気室の壁にヒンジにより回動可能なように取り付けられ、前記清浄用エアの力により前記臭気連通穴を塞ぎ、前記清浄用エアの流入が停止した状態では、自重により傾き前記第１のエア注入口を塞ぐとともに前記臭気連通穴を開いた状態とする請求項６に記載のクーラント液管理装置。
8. 前記クーラント液の液面を跨いで前記クーラント液の深さ方向に並べられる複数の光送受信素子を含む第１のブロックセンサを有し、
   前記演算部は、前記複数の光送受信素子のそれぞれから得られる複数の受信状態情報を参照することで前記クーラント液の状態を判断する為の液面情報を生成する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のクーラント液管理装置。
9. 前記クーラント液の液中において、第１の距離で対向するように発光素子と受光素子が配置される第２のセンサブロックと、
   前記クーラント液の液中において、前記第１の距離よりも長い第２の距離で発光素子と受光素子が配置される第３のセンサブロックと、を有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のクーラント液管理装置。
10. 前記第２のセンサブロック及び前記第３のセンサブロックは、光の３原色と赤外光の少なくとも２種以上に対応する発光素子及び受光素子を含む請求項９に記載のクーラント液管理装置。
11. 前記クーラント液の液中において、互いに直交する位置に発光素子と受光素子が配置される第４のセンサブロックと、
    前記クーラント液の液中において、発光素子から発せられた光信号の後方散乱光を受光素子が検知できるように発光素子と受光素子が配置される第５のセンサブロックと、を有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のクーラント液管理装置。
12. 前記第４のセンサブロック及び前記第５のセンサブロックは、光の３原色と赤外光の少なくとも２種以上に対応する発光素子及び受光素子を含む請求項１１に記載のクーラント液管理装置。

Images