JP2021085854A - オイルミスト検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化を招くことなく、防爆仕様のオイルミスト検出装置を提供する。【解決手段】ケーシング１１内のオイルミストを検出するオイルミスト検出装置１００であって、ケーシング１１内に収容されるとともに、防爆対応が要求される防爆エリアＸに配置されるセンサユニット１２と、センサユニット１２に接続された配線部材Ｐと、配線部材Ｐを介してセンサユニット１２に接続されバリア回路３０と、配線部材Ｐが貫通するとともにケーシング１１内に収容されて、防爆エリアＸを封止する隔壁部材４０とを備え、バリア回路３０が、隔壁部材４０により防爆エリアＸから隔離された非防爆エリアＹに配置されているようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、オイルミストを検出するオイルミスト検出装置に関するものである。

この種のオイルミスト検出装置としては、特許文献１に示すように、例えば船舶用内燃機関のクランクケースに取り付けられて、このクランクケース内で発生するオイルミストを検出するために用いられるものがある。

ところで、近年の環境規制に伴い、内燃機関の燃料として、これまでの重油に代えて天然ガスが用いられることがあり、かかる場合には、オイルミスト検出装置が爆発性（可燃性）の天然ガスに晒されるので、防爆対応が要求される。具体的な対応としては、例えば本質安全防爆構造を採用することが要求され、この構造では、オイルミスト検出装置のセンサユニット等に供給するエネルギーを制限するためのバリア回路を設けなければならない。

しかしながら、オイルミスト検出装置とは別体のバリア回路を備えた装置を使おうとすれば、その別装置の製造コストがかかってしまうし、かといって、これまでのオイルミスト装置にバリア回路を備えさせたとしても、バリア回路が天然ガスに晒される恐れがあり、防爆対応の要求に応えたことにはならない。

特開２００８−１５７６４８号公報

そこで、本発明は、高コスト化を招くことなく、これまでにない防爆仕様のオイルミスト検出装置を提供することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係るオイルミスト検出装置は、ケーシング内のオイルミストを検出するオイルミスト検出装置であって、前記ケーシング内に収容されるとともに、防爆対応が要求される防爆エリアに配置されるセンサユニットと、前記センサユニットに接続された配線部材と、前記配線部材を介して前記センサユニットに接続されたバリア回路と、前記配線部材が貫通するとともに前記ケーシング内に収容されて、前記防爆エリアを封止する隔壁部材とを備え、前記バリア回路が、前記隔壁部材により前記防爆エリアから隔離された非防爆エリアに配置されていることを特徴とするものである。

このように構成されたオイルミスト検出装置によれば、バリア回路を非防爆エリアに配置しているので、このバリア回路と、防爆対応が要求されるセンサユニットとを１つの装置内に実装することができる。
これにより、オイルミスト検出装置とは別体のバリア回路を備えた装置の製造は不要であり、高コスト化を招くことなく、これまでにない防爆仕様のオイルミスト検出装置を提供することができる。

例えば複数本の導線を撚り合わせてなる撚り線を用いてセンサユニットとバリア回路とを接続する場合、クランクケース内のガスが、撚り線を構成する多数本の導線の隙間をすり抜けて防爆エリアから非防爆エリアに流れ込んでしまう。
このようなガスのすり抜けを防ぐためには、複数本の前記配線部材が、互いに非接触な状態で前記センサユニット及び前記バリア回路を接続していることが好ましい。

上述したガスのすり抜けをより確実に防ぐためには、前記配線部材が単線であることが好ましい。

配線部材を絶縁部材等で被覆した場合も、クランク内のガスが絶縁部材と配線部材の間をすり抜けてしまうことから、前記配線部材が、絶縁部材で覆われることなく、前記センサユニット及び前記バリア回路を接続していることが好ましい。

配線部材と隔壁部材との間に隙間があれば、その隙間を介してクランク内のガスが防爆エリアから非防爆エリアに流れ込んでしまうので、前記配線部材が、前記隔壁部材を気密に貫通していることが好ましい。

前記隔壁部材が樹脂製の弾性体であることが好ましい。
これならば、隔壁部材をケーシングに密着させることができ、防爆エリアを確実に封止することができる。

防爆対応の要求に応えるバリア回路の実施態様としては、前記センサユニットに供給されるエネルギーを制限するものを挙げることができる。

このように構成した本発明によれば、高コスト化を招くことなく、これまでにない防爆仕様のオイルミスト検出装置を提供することができる。

本実施形態のオイルミスト検出装置の全体構成を示す模式図。 本実施形態のオイルミスト検出装置の内部構成を示す模式図。 本実施形態のバリア回路の構成を示す回路図。 その他の実施形態における隔壁部材の形状を示す模式図。 その他の実施形態における検出装置の内部構成を示す模式図。

以下に本発明に係るオイルミスト検出装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態のオイルミスト検出装置１００は、図１に示すように、例えば船舶用内燃機関のクランクケースＣに取り付けられる光散乱式のものであり、軸受過熱等によりクランクケースＣ内で発生するオイルミストを検出するために用いられる。なお、オイルミスト検出装置１００の用途はこれに限らず、船舶以外の内燃機関に取り付けられて用いられても良い。

具体的にオイルミスト検出装置１００は、先端側がクランクケースＣの内側に突出するように、当該クランクケースＣの壁に設けた取付孔に外部から貫通させて取り付けられる検出部１０と、その検出部１０の基端に連設される制御部２０とを備えている。

検出部１０は、図１及び図２に示すように、ケーシング１１と、このケーシング１１内に収容されたセンサユニット１２とを有している。

ケーシング１１は、先端面が封止された概略円筒形状をなすものであり、内部にオイルミストを導くオイルミスト導入ポート１０ａと、外部へオイルミストを排出するオイルミスト排出ポート１０ｂとが形成されている。ケーシング１１の外周面には、クランクケースＣの取付孔に螺合するねじ山（不図示）が形成されている。

このケーシング１１内の先端側には、図２に示すように、オイルミストが導入拡散し得るように構成されたオイルミスト導入室１０ｃが形成されており、基端側には、センサユニット１２を収容するセンサ収容室１０ｄが形成されている。オイルミスト導入室１０ｃ及びセンサ収容室１０ｄの間にはレンズ等の透光窓Ｗが介在しており、これによりオイルミストがオイルミスト導入室１０ｃからセンサ収容室１０ｄに流れ込むことを防ぐようにしてある。

センサユニット１２は、オイルミスト導入室１０ｃに導入されたオイルミストを検出するものであり、発光部１３及び受光部１４を備えている。

発光部１３は、その発光面を透光窓Ｗに向けて配置した例えばＬＥＤであり、本実施形態では、オイルミストの粒子径に適合する波長帯域光を発するものを用いている。もちろん、ＬＤ（レーザダイオード）等他の発光部１３を用いても構わない。

受光部１４は、その受光面を透光窓Ｗに向けて配置した例えばＰＤ（フォトダイオード）であり、その受光面に受けた光の強度に応じた値の電気信号を出力するものである。もちろん例えばＣＣＤ等、他の受光部１４を用いても構わない。

そして、発光部１３から出た照射光が、透光窓Ｗを介してオイルミスト導入室１０ｃに導入されたオイルミストに照射され、これにより生じる散乱光が、透光窓Ｗを通過した後、受光部１４で受光される。

これらの発光部１３及び受光部１４は、ここでは照射する光の光軸及び受光する光の光軸が互いに略平行となるように並列配置されており、例えば同一基板１５上に搭載されている。ただし、発光部１３及び受光部１４の光軸は必ずしも平行である必要はないし、発光部１３及び受光部１４が別々の基板に搭載されていても良い。

基板１５は、発光部１３や受光部１４とともにセンサユニット１２を構成するものであり、センサ収容室１０ｄに収容されている。この基板１５には、１又は複数の配線部材Ｐが接続されており、この配線部材Ｐによってセンサユニット１２と制御部２０とが接続されている。

配線部材Ｐは、１又は複数本設けられており、ここでは制御部２０からのエネルギー（電流及び／又は電圧）を発光部１３に供給するためのものや、受光部１４で受光された散乱光の強度に応じた電気信号である検出信号を制御部２０に送信するためのものなどが設けられている。

制御部２０は、構造的には、ＣＰＵ、内部メモリ、ＡＤコンバータ等を有した所謂コンピュータ回路２１を備えている。そして、内部メモリの所定領域に格納したプログラムに従って動作することで情報処理を行うものであり、本実施形態では、受光部１４から送信される検出信号に基づいて、オイルミストの有無を検知したり、検出信号に基づいてオイルミストの濃度を測定したりするものである。

この制御部２０は、上述したコンピュータ回路２１を収容する第２ケーシング２２をさらに備えており、この第２ケーシング２２の内部空間は、上述した検出部１０を構成するケーシング１１の内部空間と連通して、センサ収容室１０ｄを形成している。なお、第２ケーシング２２は、この実施形態では概略円筒形状をなすものであるが、例えば直方体形状等をなすものであっても良い。

ところで、船舶等の燃料として天然ガス等の爆発性（可燃性）ガスが用いられる場合、クランクケースＣ内にはこの爆発性ガスが供給されることから、オイルミスト検出装置１００における少なくともクランクケースＣ内に配置される部分、より具体的にはクランクケースＣ内の爆発性ガスが流入可能な部分は防爆対応が要求される防爆エリアＸとなる。

より詳細に説明すると、クランクケースＣ内に爆発性ガスが供給されている場合、この爆発性ガスは、上述したオイルミスト導入室１０ｃに導入されるため、このオイルミスト導入室１０ｃは防爆対応が要求される防爆エリアＸとなる。ただし、本実施形態では、オイルミスト導入室１０ｃを構成する部品に防爆対応を要するものがなく、オイルミスト導入室１０ｃに対する具体的な対応は不要である。

一方、センサ収容室１０ｄは、透光窓Ｗによりオイルミスト導入室１０ｃと仕切られているとはいえ、センサ収容室１０ｄ及びオイルミスト導入室１０ｃの間には、ガスが通過可能な僅かな隙間が介在している。これにより、センサ収容室１０ｄには爆発性ガスが流れ込むので、このセンサ収容室１０ｄも防爆対応が要求される防爆エリアＸである。そして、このセンサ収容室１０ｄには、センサユニット１２が配置されており、このセンサユニット１２を構成する発光部１３、受光部１４、及び基板１５等は点火源となり得るものであるから、具体的な本質安全防爆対応が要求されることになる。

そこで、本実施形態のオイルミスト検出装置１００は、図２に示すように、配線部材Ｐを介してセンサユニット１２に接続されて、センサユニット１２に供給されるエネルギーを制限するバリア回路３０をさらに備えている。

本実施形態のバリア回路３０は、上述した制御部２０を構成するコンピュータ回路２１と同一の回路基板に設けられており、第２ケーシング２２内に収容されている。ただし、バリア回路３０としては、コンピュータ回路２１とは別体の回路基板に設けられていても良い。

このバリア回路３０は、オイルミスト検出装置１００の本質安全防爆構造を確保するためのものであり、センサユニット１２を構成する種々の電子部品が点火源となり得ないようにセンサユニット１２に供給されるエネルギーを制限する機能を備えたものである。具体的にこのバリア回路３０は、図３に示すように、センサユニット１２に流れる電流を所定の電流値以下に制限する電流制限素子３１と、センサユニット１２に印加される電圧を所定の電圧値以下に制限する電圧制限素子３２とを少なくとも有するものであり、ここでは、電圧制限素子３２を保護する保護素子３３をさらに有している。

然して、本実施形態のオイルミスト検出装置１００は、図２に示すように、上述したケーシング１１内に収容されて、防爆エリアＸを封止する隔壁部材４０をさらに備えており、バリア回路３０が、この隔壁部材４０により防爆エリアＸから隔離された非防爆エリアＹに配置されている。

より詳細に説明すると、隔壁部材４０は、上述した配線部材Ｐが貫通するとともに、防爆エリアＸであるオイルミスト導入室１０ｃ及びセンサ収容室１０ｄを気密に封止するものであり、具体的には外周面の全周がケーシング１１の内周面に気密に接触するようにケーシング１１内に配置された概略円柱状のものである。

また、ここでの隔壁部材４０は、例えば硬化するとシリコンゴムになる液状ガスケットなど、樹脂製の弾性体であり、その外径がケーシング１１の内壁と密着するものである。ただし、隔壁部材４０の材質はこれに限らず、ガスを通さない材質であれば、例えばガラスやセラミックスなど適宜変更して構わない。

この隔壁部材４０により、装置内（ケーシング１１及び第２ケーシング２２の内部）は、隔壁部材４０よりも先端側の防爆エリアＸと、隔壁部材４０よりも基端側の非防爆エリアＹとに仕切られる。この実施形態では、防爆エリアＸはクランクケースＣの内部に配置される領域であり、非防爆エリアＹはクランクケースＣの外部に配置される領域である。そして、これらの防爆エリアＸと非防爆エリアＹとの間はガスが流通不能であり、この非防爆エリアＹに、上述したバリア回路３０が配置されている。

本実施形態のオイルミスト検出装置１００は、配線部材Ｐに起因してガスが防爆エリアＸから非防爆エリアＹに流れ込むことをも防ぐように構成してある。

具体的には、仮に配線部材Ｐが、例えば複数本の導線（配線）を撚り合わせてなる撚り線であると、クランクケースＣ内のガスが、撚り線を構成する多数本の導線（配線）の隙間をすり抜けて防爆エリアＸから非防爆エリアＹに流れ込んでしまう。

そこで、本実施形態では、複数の配線部材Ｐが、それぞれ互いに接触することなく、すなわちそれぞれが互いに非接触な状態でセンサユニット１２とバリア回路３０とを接続している。

より具体的にこれらの配線部材Ｐは、単線或いは単針と称される線状或いはピン状の金属であり、絶縁部材等の被覆部材に被覆されることなく、表面が露出した状態で用いられている。

これらの配線部材Ｐは、外周面の全周が隔壁部材４０に形成された貫通孔の内周面と気密に接触しており、これにより配線部材Ｐは、ガスが通過可能な隙間を介することなく、隔壁部材４０を気密に貫通している。

このように構成されたオイルミスト検出装置１００によれば、バリア回路３０を非防爆エリアＹに配置しているので、このバリア回路３０と、防爆対応が要求されるセンサユニット１２とを１つの装置内に実装することができる。
これにより、オイルミスト検出装置１００とは別体のバリア回路３０を備えた装置の製造は不要であり、高コスト化を招くことなく、防爆仕様のオイルミスト検出装置１００を提供することができる。

また、複数の配線部材Ｐとして、撚り線を用いることなく、互いに非接触な単線或いは単針を用いているので、撚り線を用いた場合に生じるガスのすり抜けを防止することができ、しかも配線部材Ｐが、被覆部材に被覆されることなく隔壁部材４０を気密に貫通しているので、ガスが防爆エリアＸから非防爆エリアＹに流れ込むことを確実に防ぐことができる。

さらに、隔壁部材４０が樹脂製の弾性体であり密着性が良いので、防爆エリアＸを確実に封止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記前記実施形態では、隔壁部材４０が円柱状のものであったが、図４に示すように、凹状のものであっても良いし、凸状のものであっても良く、要は、隔壁部材４０の外周面の全周が、ケーシング１１の内周面と気密に接触していれば、隔壁部材４０の形状は種々のものに変更して構わない。

また、防爆エリアＸは、図５の上段に示すように、一部がクランクケースＣの外部まで広がっていても良いし、非防爆エリアＹは、図５の下段に示すように、一部がクランクケースＣの内部まで広がっていても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・オイルミスト検出装置
Ｃ ・・・クランクケース
１０ ・・・検出部
１０ａ・・・導入ポート
１０ｂ・・・排出ポート
１０ｃ・・・オイルミスト導入室
１０ｄ・・・センサ収容室
１１ ・・・ケーシング
１２ ・・・センサユニット
１３ ・・・発光部
１４ ・・・受光部
１５ ・・・基板
Ｗ ・・・透光窓
２０ ・・・制御部
２１ ・・・コンピュータ回路
２２ ・・・第２ケーシング
Ｐ ・・・配線部材
３０ ・・・バリア回路
４０ ・・・隔壁部材
Ｘ ・・・防爆エリア
Ｙ ・・・非防爆エリア

Claims (7)

1. ケーシング内のオイルミストを検出するオイルミスト検出装置であって、
   前記ケーシング内に収容されるとともに、防爆対応が要求される防爆エリアに配置されるセンサユニットと、
   前記センサユニットに接続された配線部材と、
   前記配線部材を介して前記センサユニットに接続されバリア回路と、
   前記配線部材が貫通するとともに前記ケーシング内に収容されて、前記防爆エリアを封止する隔壁部材とを備え、
   前記バリア回路が、前記隔壁部材により前記防爆エリアから隔離された非防爆エリアに配置されている、オイルミスト検出装置。
2. 複数本の前記配線部材が、互いに非接触な状態で前記センサユニット及び前記バリア回路を接続している、請求項１記載のオイルミスト検出装置。
3. 前記配線部材が単線である、請求項１又は２記載のオイルミスト検出装置。
4. 前記配線部材が、絶縁部材で覆われることなく、前記センサユニット及び前記バリア回路を接続している、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のオイルミスト検出装置。
5. 前記配線部材が、前記隔壁部材を気密に貫通している、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載のオイルミスト検出装置。
6. 前記隔壁部材が樹脂製の弾性体である、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のオイルミスト検出装置。
7. 前記バリア回路が、前記センサユニットに供給されるエネルギーを制限するものである、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載のオイルミスト検出装置。

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