JP2023058374A - 油劣化検出装置、油劣化検出システム及び油劣化検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】油の劣化をより詳細に検出することができる。【解決手段】対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を対向電極に印加することで計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出し、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出する。【選択図】図２

Description

本開示は、油の劣化を検出する油劣化検出装置、油劣化検出システム及び油劣化検出方法に関するものである。

機器の軸受等の摺動部に供給される潤滑油は、使用されることで性能が劣化していく。循環される油の劣化を検出する装置として、特許文献１には、容器に対向する電極を設置し、電極間の静電容量から油の誘電率を計測する計測部と、計測部の計測結果を周波数解析して、潤滑油の劣化状態が所定の許容状態にあるか否かを判定する劣化判定部とを有する潤滑油の劣化検出装置が記載されている。

また、特許文献２には、作動流体の状態を確認する方法として、一対の離隔された電極を流体中に配置する工程と、４つ以上の周波数範囲にわたってＡＣ信号を前記電極に加える工程と、加えられたＡＣ信号に対する電気的応答からの周波数の関数としてインピーダンスまたはアドミタンスデータを測定する工程と、抵抗、静電容量、オメガの最大値、インピーダンスおよび時定数よりなる群から選択される少なくとも１つを測定する工程と、測定された前記性質を前記性質の所定の値と比較して、前記流体の状態の指標を測定する工程と、を備える方法が記載されている。

特開２０１７－３２３５２号公報 特表２００５－５２９３３３号公報

油の性能は、特許文献１、特許文献２に記載されているように、種々の基準で評価することができる。しかしながら、特許文献１、特許文献２の検出方法では、油の劣化の原因によっては、油の劣化を評価できない場合がある。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、油の劣化をより詳細に検出することができる油劣化検出装置、油劣化検出システム及び油劣化検出方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の油劣化検出装置は、対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択された、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加することで計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出し、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出する。

上記の目的を達成するための本開示の油劣化検出方法は、対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加して、インピーダンスを計測するステップと、計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出するステップと、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出するステップと、を備える。

本開示は、油の劣化をより詳細に検出することができる。

図１は、本実施形態の油劣化検出システムを有する発電ユニットの概略構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態の油劣化検出システムの概略構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態の油劣化検出システムの油劣化検出方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。 図５は、水分量の検出処理を説明するための説明図である。 図６は、水分量の検出処理を説明するための説明図である。 図７は、水分量の検出処理を説明するための説明図である。 図８は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。 図９は、塩基価の検出処理を説明するための説明図である。 図１０は、塩基価の検出処理を説明するための説明図である。 図１１は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。 図１２は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。 図１３は、すすの検出処理を説明するための説明図である。 図１４は、すすの検出処理を説明するための説明図である。 図１５は、すすの検出処理を説明するための説明図である。 図１６は、本実施形態の油劣化検出システムの概略構成を示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態の油劣化検出システムを有する発電ユニットの概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、油劣化検出システムを発電ユニットの潤滑油の劣化（状態）の計測に用いる場合として説明するが、これに限定されない。油劣化検出システムは、種々の潤滑油、作動油の状態（劣化状態）の検出に用いることがきる。

本実施形態の発電ユニット１０は、エンジン本体１２と、過給機１４と、発電機１６と、潤滑油供給ユニット１８と、を有する。エンジン本体１２は、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等、燃料を燃焼し、回転軸を回転させる。過給機１４は、エンジン本体１２から排出されるエネルギーによりタービンが回転し、タービンと一体で回転するコンプレッサで、空気を圧縮して、エンジン本体１２に供給する。発電機１６は、エンジン本体１２に連結され、エンジン本体１２により回転されることで、発電する。

潤滑油供給ユニット１８は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に潤滑油を供給し、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６から排出された潤滑油を回収する。潤滑油供給ユニット１８は、潤滑油タンク２０と、潤滑油ライン２２と、ポンプ２４と、冷却器２６と、フィルタ２８と、逆洗こし器３０と、バイパス配管３２と、三方弁３４と、第１センサユニット５０と、第２センサユニット５２と、第３センサユニット５４と、を有する。なお、本実施形態では、配置位置を示すため、３つのセンサユニットを示すが、１つのセンサユニットで、潤滑油の劣化を検出することができる。

潤滑油タンク２０は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６から排出される潤滑油を貯留する。潤滑油ライン２２は、潤滑油タンク２０と、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６と、を接続し、潤滑油タンク２０の油をエンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給し、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６の潤滑油を潤滑油タンク２０に排出する。ポンプ２４は、潤滑油ライン２２に配置され、潤滑油タンク２０の潤滑油をエンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給する。潤滑油供給ユニット１８は、潤滑油を冷却器２６で冷却し、フィルタ２８で異物を除去しつつ、ポンプ２４で送ることで、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に潤滑油を供給する。

冷却器２６は、潤滑油ライン２２のポンプ２４の下流側に配置されている。冷却器２６は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油を冷却する。フィルタ（主こし器）２８は、潤滑油ライン２２の冷却器２６の下流側に配置されている。フィルタ２８は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油に含まれる異物を除去する。フィルタ２８を通過した潤滑油は、エンジン本体１２、過給機１４及び発電機１６に供給される。フィルタ２８は、除去した異物を逆洗で除去する。逆洗こし器３０は、フィルタ２８の逆洗時に排出される潤滑油が供給される。逆洗こし器３０は、フィルタ２８の逆洗時に排出される潤滑油から異物を除去し、異物を除去した潤滑油を潤滑油タンク２０に排出する。

バイパス配管３２は、冷却器２６をバイパスする配管である。三方弁３４は、冷却器２６を通過するラインと、バイパス配管３２と、フィルタ２８とを接続する弁である。三方弁３４が、冷却器２６を通過するラインとフィルタ２８を接続した状態と、バイパス配管３２とフィルタ２８とを接続した状態を切り替えることで、潤滑油が冷却器２６を通過するか否かを切り替えることで、潤滑油の温度を制御する。また、三方弁３４は、冷却器２６を通過するラインとバイパス配管３２の両方がフィルタ２８を接続した状態とし、それぞれの開度を調整することで、冷却器２６を通過する潤滑油の流量とバイパス配管３２を通過する潤滑油の流量との割合を調整することができる。三方弁３４は、冷却器２６を通過する潤滑油の流量とバイパス配管３２を通過する潤滑油の流量との割合を調整することで、潤滑油の温度を制御する。

第１センサユニット５０は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油の劣化状態を検出する。第１センサユニット５０は、油劣化検出システム６０と、センサライン６２と、バルブ６４と、を有する。油劣化検出システム６０は、潤滑油の劣化状態を検出する。油劣化検出システム６０については、後述する。センサライン６２は、一方の端部が循環ライン２２のフィルタ２８の下流となる位置に接続され、他方の端部が逆洗こし器３０に接続されている。センサライン６２は、フィルタ２８を通過した潤滑油の一部が流入し、油劣化検出システム６０を通過させた後、逆洗こし器３０に排出する。バルブ６４は、センサライン６２に配置され、開閉を切り替えることで、油劣化検出システム６０に潤滑油を供給するか否かを切り替える。また、バルブ６４は、開度を調整することで、油劣化検出システム６０に供給する潤滑油の流量を調整する流量調整弁の機能も備えている。

第２センサユニット５２は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油の劣化状態、を検出する。第２センサユニット５２は、油劣化検出システム７０と、センサライン７２と、バルブ７６と、を有する。油劣化検出システム７０は、油劣化検出システム６０と同様に潤滑油の劣化状態を検出する。センサライン７２は、一方の端部がフィルタ２８に接続され、他方の端部が逆洗こし器３０に接続されている。センサライン７２は、フィルタ２８の潤滑油が流入し、油劣化検出システム７０を通過させた後、逆洗こし器３０に排出する。バルブ７６は、センサライン７２に配置され、開閉を切り替えることで、油劣化検出システム７０に潤滑油を供給するか否かを切り替える。また、バルブ７６は、開度を調整することで、油劣化検出システム７０に供給する潤滑油の流量を調整する流量調整弁の機能も備えている。

第３センサユニット５４は、潤滑油ライン２２を流れる潤滑油の劣化状態を検出する。第３センサユニット５４は、油劣化検出システム８０と、センサライン８２と、バルブ８４と、を有する。油劣化検出システム８０は、潤滑油の劣化状態を検出する。油劣化検出システム８０については、後述する。センサライン８２は、一方の端部が循環ライン２２の潤滑油タンク２０とポンプ２４との間となる位置に接続され、他方の端部が逆洗こし器３０に接続されている。センサライン８２は、潤滑油タンク２０に貯留された潤滑油の一部が流入し、油劣化検出システム８０を通過させた後、逆洗こし器３０に排出する。バルブ８４は、センサライン８２に配置され、開閉を切り替えることで、油劣化検出システム８０に潤滑油を供給するか否かを切り替える。また、バルブ８４は、開度を調整することで、油劣化検出システム８０に供給する潤滑油の流量を調整する流量調整弁の機能も備えている。

第１センサユニット５０、第２センサユニット５２、第３センサユニット５４は、潤滑油の圧力差で、フィルタ２８から逆洗こし器３０に向けて潤滑油が流れ、ポンプ等の駆動力を設けずに油劣化検出システム６０に潤滑油を供給することができる。また、上述したように、本実施形態では、第１センサユニット５０、第２センサユニット５２、第３センサユニット５４を配置したが、いずれか１つのセンサユニットで潤滑油の劣化状態を計測することができる。また、センサユニットの配置位置はこれに限定されない。

次に、図２を用いて、油劣化検出システム６０、７０、８０について説明する。油劣化検出システム６０と油劣化検出システム７０と油劣化検出システム８０とは、配置位置を除いて基本的な構成は同じなので、以下代表して油劣化検出システム６０について説明する。

図２は、本実施形態の油劣化検出システムの概略構成を示す模式図である。油劣化検出システム６０は、油劣化検出システム６０は、センサライン６２に流入する潤滑油の劣化状態を計測する。油劣化検出システム６０は、計測装置１００と、演算処理装置（油劣化検出装置）１０１と、温度検出部１０３と、を備える。なお、本実施形態の油劣化検出システム６０は、計測装置１００と温度検出部１０３と、演算処理装置（油劣化検出装置）１０１と、が近距離に配置され、有線で接続され配線で、データの送受信を行うが、これに限定されない。演算処理装置（油劣化検出装置）１０１は、計測装置１００と温度検出部１０３と、無線で通信を行ってもよい。また、演算処理装置（油劣化検出装置）１０１は、計測装置１００と温度検出部１０３と公衆通信網を介してデータの授受を行ってもよい。

計測装置１００は、センサライン６２を流れる潤滑油に交流電圧を印加し、交流電圧に対する潤滑油のインピーダンスの変動を検出する。計測装置１００は、交流電圧の周波数を複数の値に切り替え可能であり、複数の周波数の交流電圧に対する潤滑油のインピーダンスを検出する。

計測装置１００は、計測部１０２と、基板部１０４と、電源１０６と、を備える。電源１０６は、基板部１０４に電力を供給する。計測部１０２は、流通路１１０と、対極１１２と、作用極１１４と、を備える。流通路１１０は、センサライン６２と接続し、センサライン６２を流れる作動油が流れる通路である。対極１１２と作用極１１４は、流通路１１０を挟んで対面した２つの平板の電極である。対極１１２と作用極１１４は、流通路１１０の壁面の一部となる。つまり、対極１１２と作用極１１４とは、流通路１１０を流れる作動油と接する。

基板部１０４は、計測部１０２の対極１１２と作用極１１４に印加する交流電圧を生成して、対極１１２と作用極１１４に供給し、交流電圧が印加された潤滑油のインピーダンスを計測する。基板部１０４は、電源回路１２０と、周波数制御部１２１と、セレクタ１２２と、インピーダンス計測回路１２４と、演算部１２６と、通信部１２８と、を含む。

電源回路１２０は、電源１０６に接続され、電源１０６から供給される電力を各部、具体的には、周波数制御部１２１と、インピーダンス計測回路１２４と、演算部１２６と、通信部１２８と、に供給する。電源回路１２０は、電源１０６から供給される電力を昇圧、降圧して、各部に必要な電流、電圧で供給する。また、電源回路１２０は、交流を直流に変換する機能を備えても、交流を直流に変換する機能を備えていてもよい。

周波数制御部１２１は、電源回路から供給された電圧の周波数変換を行う。周波数制御部１２１は、発振回路１３０、１３２、１３４、１３６、１３８を含む。発振回路１３０、１３２、１３４、１３６、１３８は、それぞれ設定された異なる周波数の交流電圧を生成する。発振回路１３０、１３２、１３４は、第１周波数範囲で選択された第１特定周波数の交流電圧を生成する。発振回路１３６、１３８は、第２周波数範囲で選択された第２特定周波数の交流電圧を生成する。

ここで、第１周波数範囲は、演算処理装置１０１で処理し、潤滑油に含まれた水分量、塩基価を判定可能な周波数の範囲である。第１周波数範囲は５０ｍＨｚ以上７ＭＨｚ以下であることが好ましい。第１特定周波数の１つは、５０ｍＨｚ以上１０Ｈｚであり、第１特定周波数の１つは、１０Ｈｚ以上５００Ｈｚであり、第１特定周波数の１つは、５００Ｈｚ以上７ＭＨｚである。例えば、発振回路１３０は、特定周波数１ｋＨｚの交流電圧を生成し、発振回路１３０は、特定周波数１００Ｈｚの交流電圧を生成し、発振回路１３０は、特定周波数１Ｈｚの交流電圧を生成する。

ここで、第２周波数範囲は、演算処理装置１０１で処理し、潤滑油に含まれたすすを判定可能な周波数の範囲であり、第１周波数範囲よりも低い周波数の範囲である。第２周波数範囲は、０．２５ｍＨｚ以上５０ｍＨｚ以下であることが好ましい。第２特定周波数の１つは、１０ｍＨｚ以上５０ｍＨｚであり、第２特定周波数の１つは、０．２５ｍＨｚ以上１０ｍＨｚである。例えば、発振回路１３６は、特定周波数８ｍＨｚの交流電圧を生成し、発振回路１３８は、特定周波数１ｍＨｚの交流電圧を生成する。なお、第１特定周波数、第２特定周波数は一例であり、これに限定されない。

セレクタ１２２は、周波数制御部１２１と、対極１１２及び作用極１１４との間に配置され、発振回路１３０、１３２、１３４、１３６、１３８から１つの発振回路を選択し、選択した回路で生成した交流電圧を対極１１２及び作用極１１４に印加する。

インピーダンス計測回路１２４は、交流電圧の印加タイミングと、交流電圧が印加された対極１１２及び作用極１１４から電流値の振幅とを検出することで、流通路１１０を流れる潤滑油のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測回路１２４は、検出したインピーダンス値を演算処理装置１０１に送る。

演算部１２６は、基板部１０４の各種処理を実行させる信号を生成する。演算部１２６は、ＣＰＵ１４０とメモリ１４２を有する。ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４０は、各種演算を実行する。メモリ１４２は、ＣＰＵ１４０の演算処理の作業領域となり、ＣＰＵ１４０の演算結果を記憶する。また、メモリ１４２は、ＣＰＵ１４０で実行する演算処理のプログラムを記憶する。通信部１２８は、演算処理装置１０１と通信し、インピーダンスの計測結果を出力する。

演算処理装置１０１は、計測装置１００で計測した結果を解析して、潤滑油のインピーダンスをＲＣ等価回路に変換して、変換した結果に基づいて、ナイキスト線図を作成する。演算処理装置１０１は、潤滑油の基準となるナイキスト線図上の特性の情報を備え、解析結果と、基準値とを比較し、比較した結果に基づいて、潤滑油の劣化状態、具体的には、水分値、塩基価、すすの量を算出する。解析方法については、後述する。演算処理装置１０１は、いわゆるパーソナルコンピュータ、タブレット等であり、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置と、オペレータが操作を入力部する入力部と、表示部等を備える。また、演算処理装置１０１は、演算処理を行うプログラムに加え、評価の基準となるパラメータの情報、基準となる潤滑油についての解析結果、基準値との乖離に基づいた、水分値、塩基価、すすの量の算出基準、温度による変動値の情報等が予め算出され、記憶される。

温度検出部１０３は、センサライン６２を流れる潤滑油の温度を検出する。温度検出部１０３は、検出結果を演算処理装置１０１に送る。

次に、図３から図１５を用いて、油劣化検出システムの油劣化検出方法の一例を説明する。図３は、本実施形態の油劣化検出システムの油劣化検出方法の一例を示すフローチャートである。図４は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。図５から図７は、それぞれ水分量の検出処理を説明するための説明図である。図９及び図１０は、塩基価の検出処理を説明するための説明図である。図１１及び図１２は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。図１３から図１５は、それぞれすすの検出処理を説明するための説明図である。

油劣化検出システム６０は、温度検出部１０３で潤滑油の温度を計測する（ステップＳ１２）。

油劣化検出システム６０は、第１特定周波数を選定する（ステップＳ１４）。具体的には、セレクタ１２２で、計測部１０２に印加する交流電圧を生成する発振回路を選定する。本実施形態の場合、発振回路１３０、１３２、１３４から１つの発振回路を選定する。油劣化検出システム６０は、選定した発振回路から計測部１０２に交流電圧を印加し、インピーダンス計測回路１２４でインピーダンスを計測する（ステップＳ１６）。

油劣化検出システム６０は、インピーダンスを計測したら、第１特定周波数でのインピーダンスを全て計測済みであるかを判定する（ステップＳ１８）。本実施形態では、発振回路１３０、１３２、１３４を用い、３つの異なる第１特定周波数でのインピーダンスの計測が完了しているかを判定する。油劣化検出システム６０は、計測が完了してない（ステップＳ１８でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１４に戻り、計測していない発振回路を選定して、インピーダンスを計測する。

油劣化検出システム６０は、計測が完了している（ステップＳ１８でＹｅｓ）と判定した場合、第１特定周波数の計測結果に基づいて等価回路解析を行う（ステップＳ２０）。図４は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。油劣化検出システム６０は、図４に示すように、３つの第１特定周波数の交流電圧でそれぞれ検出したインピーダンスの値に基づいて、ナイキスト線図上の３つの点を特定し、３つの点を通過する第１円弧２０２を作成する。図４に示す円弧２０４は、基準状態の潤滑油で計測したインピーダンスに基づいて求めた、基準円弧である。本実施形態の円弧２０４は、円弧の頂点周波数が１００ＨｚとなるＲＣ並列回路となる。

油劣化検出システム６０は、等価回路解析の結果に基づいて、水分混入量算出処理を実行する（ステップＳ２２）。油劣化検出システム６０は、算出された第１円弧２０２と、基準となる円弧２０４とのフィッティングを行う。油劣化検出システム６０は、第１円弧２０２が円弧２０４と一致していると判定した場合、潤滑油に水分が混入していないと判定する。なお、判定基準としては、円弧２０４を基準として、第１円弧２０２との差が所定範囲の場合、一致しているという判定とすることができる。油劣化検出システム６０は、第１円弧２０２が円弧２０４と一致していない場合、第１円弧２０２の円弧の大きさ、円弧２０４に対する大きさの差に基づいて、水分量を算出する。

図５から図７は、それぞれ水分量の検出処理を説明するための説明図である。図５から図７は、同じ潤滑油に対して、水分量を変化させた場合の計測結果を等価回路解析した結果である。図５は、周波数と抵抗の関係を示す。図６は、周波数と容量との関係を示す。図７は、計測結果を解析して作成したナイキスト線図である。図５から図７に示すように、潤滑油は、水分が含有することで、インピーダンスが変化する。具体的には、図７に水分量が多くなると、ナイキスト線図の円弧が大きくなる。また、図５に示すように、水分量によって、周波数と抵抗値との関係は、変化する。一方、図６に示すように、透過回路のＣ成分となる容量は、水分量が変化しても変動しない。

油劣化検出システム６０は、以上の関係を用いて、３つの第１特定周波数で算出されたインピーダンスに基づいて作成した、ナイキスト線の第１円弧から、潤滑油に含まれる水分量を算出する。図８は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。図８は、種々の条件の潤滑油について、周波数と抵抗との関係を示すグラフである。また、図８に示すように、第１特定周波数として、３点、１ｋＨｚ、１００Ｈｚ、１Ｈｚでの計測を行うことで、それぞれの潤滑油の異なる特性を示すインピーダンスを取得できることがわかる。

油劣化検出システム６０は、等価回路解析の結果に基づいて、塩基価算出処理を実行する（ステップＳ２６）。図９及び図１０は、塩基価の検出処理を説明するための説明図である。図９は、塩基価と等価回路解析結果の抵抗との関係を示すグラフである。図１０は、塩基価と等価回路解析結果の容量との関係を示すグラフである。図９及び図１０に示すように、潤滑油は、塩基価に応じて、等価回路の抵抗成分と容量成分の値が変化する。抵抗は、塩基価の減少に伴って増加する。容量は、所定の塩基価となるまで変動が小さく、所定の塩基価以下となった場合、急激に増加する。油劣化検出システム６０は、算出された円弧の頂点の最大値の容量と、抵抗値から塩基価を算出する。本実施形態では、第１特定周波数を１００Ｈｚとした結果が、円弧の頂点の最大値の近傍となる。したがって、第１特定周波数を１００Ｈｚとした結果のインピーダンスを用いて算出した容量と、抵抗値と、図９及び図１０に示す関係を用いることで、塩基価を算出することができる。ここで、潤滑油は、塩基価が一定以下となると、潤滑油としての性能が劣化しているとみなすことができる。

次に、油劣化検出システム６０は、第２特定周波数を選定する（ステップＳ２８）。具体的には、セレクタ１２２で、計測部１０２に印加する交流電圧を生成する発振回路を選定する。本実施形態の場合、発振回路１３６、１３８から１つの発振回路を選定する。油劣化検出システム６０は、選定した発振回路から計測部１０２に交流電圧を印加し、インピーダンス計測回路１２４でインピーダンスを計測する（ステップＳ３０）。

油劣化検出システム６０は、インピーダンスを計測したら、第２特定周波数でのインピーダンスを全て計測済みであるかを判定する（ステップＳ３２）。本実施形態では、発振回路１３６、１３８を用い、２つの異なる第２特定周波数でのインピーダンスの計測が完了しているかを判定する。油劣化検出システム６０は、計測が完了してない（ステップＳ３２でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ２８に戻り、計測していない発振回路を選定して、インピーダンスを計測する。

油劣化検出システム６０は、計測が完了している（ステップＳ３２でＹｅｓ）と判定した場合、第２特定周波数の計測結果に基づいて等価回路解析を行う（ステップＳ３４）。図１１及び図１２は、油劣化検出方法を説明するための説明図である。油劣化検出システム６０は、図１１及び図１２に示すように、２つの第２特定周波数の交流電圧でそれぞれ検出したインピーダンスの値と、円弧２０２の実軸の最大値（虚数が０となる点）と基づいて、ナイキスト線図上の３つの点を特定し、３つの点を通過する第２円弧２１０、２１２を作成する。図１１は、不純物が含まれている潤滑油に基づいて算出された第２円弧２１０である。図１２は、不純物が含まれていない潤滑油に基づいて算出された第２円弧２１２である。ここで、異物は、本実施形態ではすすである。図１１及び図１２に示すように、すずが混入していない場合、第２円弧２１２の径が大きくなり、第１円弧２０２を示すスケールでは、直線に近似可能な大きさとなる。

油劣化検出システム６０は、等価回路解析の結果に基づいて、異物混入量算出処理を実行する（ステップＳ３６）。油劣化検出システム６０は、算出された第２円弧と、基準となる第２円弧とのフィッティングを行う。油劣化検出システム６０は、第２円弧が基準の第２円弧と一致していると判定した場合、潤滑油にすすが混入していると判定する。なお、判定基準としては、基準の第２円弧を基準として、算出された第２円弧との差が所定範囲の場合、一致しているという判定とすることができる。油劣化検出システム６０は、算出された第２円弧が基準の第２円弧と一致している場合、第２円弧の大きさ、第２円弧の実軸の所定値までを直線近似した時の傾き、に基づいて、すすの量を算出する。油劣化検出システム６０は、第２円弧が発散している場合、第２円弧が所定よりも大きい場合、すすが含まれないと判定してもよい。

図１３から図１５は、それぞれすすの検出処理を説明するための説明図である。図１３から図１５は、同じ潤滑油に対して、不純物の成分を変化させた場合の計測結果を等価回路解析した結果である。図１３は、周波数と抵抗の関係を示す。図１４は、周波数と容量との関係を示す。図１５は、計測結果を解析して作成したナイキスト線図である。図１３から図１５に示すように、潤滑油は、不純物の成分が変化することで、各周波数でのインピーダンスが変化する。図１５に示すように、すすが含まれない場合、第２円弧の径が大きくなり、実質的に発散し、すすが含まれる場合、第１円弧と同程度の高さの近似戦を形成することができる。本実施形態の油劣化検出システム６０は、交流電圧が０．００８Ｈｚのインピーダンスに基づいて、すすの量を算出する。

本開示の油劣化検出システム６０は、第１特定周波数、第２特定周波数での潤滑油のインピーダンスを検出し、等価回路解析を行うことで、水分、塩基価（酸）、異物（すす）による潤滑油の劣化を検出することができる。具体的には、第１周波数範囲の３つ以上の第１特定周波数のインピーダンスを検出し、ナイキスト線図で評価を行うことで、水分、塩基価の評価を行うことができる。さらに第２周波数範囲の２つ以上の第２特定周波数のインピーダンスを検出し、ナイキスト線図で評価を行うことで、すすの評価を行うことができる。これにより、摺動部に潤滑油を供給する場合、摺動部に対して悪影響を生じる恐れがある水分、異物、腐食成分（塩基価）を好適に検出することができる。

ここで、上記実施形態では、潤滑油の劣化状態として、水分量、塩基価、すすを検出したが、水分量、塩基価のみを検出してもよいし、水分量のみを検出してもよい。図１６は、本実施形態の油劣化検出システムの概略構成を示す模式図である。図１６に示す油劣化検出システム６０ａは、周波数制御部１２１ａが発振回路１３０、１３２、１３４を備え、発振回路１３６、１３８を備えない。油劣化検出システム６０ａは、第１周波数範囲の交流電圧を生成する発振回路のみを備え、第２周波数範囲の交流電圧を生成する発振回路を備えない。これにより、油劣化検出システム６０ａは、検出できる劣化状態の情報が低減するが、少ない発振回路で潤滑油の劣化状態を検出することができる。

また、本実施形態では、第１周波数範囲の第１特定周波数を３つとしたが、３つ以上であればよく、４つでも５つ以上でもよい。本実施形態では、第２周波数範囲の第２特定周波数を２つとしたが、２つ以上であればよく、３つでも４つ以上でもよい。

本開示の油劣化検出システム６０、７０、８０は、対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を対向電極に印加して、インピーダンスを計測する計測装置１００と、計測装置で計測した少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出し、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出する演算処理装置１０１と、を備える。また、演算処理装置（油劣化検出装置）１０１は、対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加することで計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出し、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出する。

これにより、インピーダンスの検出により、油の劣化の原因となる水分量を検出できる。

第１周波数範囲は、５０ｍＨｚ以上７ＭＨｚ以下であることが好ましい。第１周波数範囲を上記範囲とすることで、水分量、塩基価を好適に検出することができる。

第１特定周波数の１つは、５０ｍＨｚ以上１０Ｈｚであり、第１特定周波数の１つは、１０Ｈｚ以上５００Ｈｚであり、第１特定周波数の１つは、５００Ｈｚ以上７ＭＨｚであることが好ましい。第１特定周波数として、上記範囲を満たす３つを含めることで、ナイキスト線図で円弧を高い精度で算出できる。

計測装置は、第１特定周波数をそれぞれ発信させる複数の発振回路と、発振回路を切り替えるセレクタと、を備えることが好ましい。これにより、簡単な構成で、周波数を切り替えることができる。なお、計測装置は、交流電圧の周波数の切り替え、変更を別の機構で実現してもよい。

演算処理装置は、算出された円弧の容量を基準円弧と同じ値として、抵抗値を算出して、水分量を算出することが好ましい。これにより、水分量を好適に算出することができる。

演算処理装置は、算出された円弧の頂点の最大値の容量と、抵抗値から塩基価を算出することが好ましい。これにより、塩基価を好適に検出することができる。

計測装置は、第１周波数範囲よりも低い第２周波数範囲から選択した、少なくとも２つの第２特定周波数の交流電圧を対向電極に印加して、インピーダンスを計測し、演算処理装置は、第１特定周波数に基づいた円弧である第１円弧の実軸の最大値と、計測装置で計測した少なくとも２つの第２特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上に第２円弧を算出し、第２円弧と予め算出された評価対象の油の基準円とを比較して不純物が混入しているかを判定することが好ましい。これにより、異物を好適に検出できる。

第２周波数範囲は、０．２５ｍＨｚ以上５０ｍＨｚ以下であることが好ましい。これにより、異物を好適に検出できる。

不純物は、すすであることが好ましい。すすの混入を好適に検出できる。

本開示の油劣化検出方法は、対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を対向電極に印加して、インピーダンスを計測するステップと、計測装置で計測した少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出するステップと、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出するステップと、を備える。これにより、油劣化検出システム６０は、インピーダンスの検出により、油の劣化の原因となる水分量を検出できる。

算出された円弧の頂点の最大値の容量と、抵抗値から塩基価を算出するステップをさらに備えることが好ましい。これにより、油劣化検出システム６０は、インピーダンスの検出により、油の劣化の原因となる塩基価を検出できる。

油劣化検出方法は、第１周波数範囲よりも低い第２周波数範囲から選択した、少なくとも２つの第２特定周波数の交流電圧を対向電極に印加して、インピーダンスを計測するステップと、第１特定周波数に基づいた円弧である第１円弧の実軸の最大値と、計測した少なくとも２つの第２特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上に第２円弧を算出するステップと、第２円弧と予め算出された評価対象の油の基準円とを比較して不純物が混入しているかを判定するステップと、を備えることが好ましい。これにより、油劣化検出システム６０は、インピーダンスの検出により、油の劣化の原因となる異物の混入を検出できる。

１０ 発電システム
１２ エンジン本体
１４ 過給機
１６ 発電機
１８ 潤滑油供給ユニット
２０ 潤滑油タンク
２２ 潤滑油ライン
２４ ポンプ
２６ 冷却器
２８ フィルタ
３０ 逆洗こし器
３２ バイパス配管
３４ 三方弁
５０ 第１センサユニット
５２ 第２センサユニット
５４ 第３センサユニット
６０、７０、８０ 油劣化検出システム
６２、７２、８２ センサライン
６４、７６、８４ バルブ
１００ 計測装置
１０１ 演算処理装置（潤滑油劣化検出装置）
１０２ 計測部
１０４ 基板部
１０６ 電源
１１０ 流通路
１１２ 対極
１１４ 作用極
１２０ 電源回路
１２１ 周波数制御部
１２２ セレクタ
１２４ インピーダンス計測回路
１２６ 演算部
１２８ 通信部
１３０、１３２、１３４ 発振回路
１４０ ＣＰＵ
１４２ メモリ

Claims (12)

1. 対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択された、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加することで計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出し、算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出する油劣化検出装置。
2. 前記第１周波数範囲は、５０ｍＨｚ以上７ＭＨｚ以下である請求項１に記載の油劣化検出装置。
3. 前記第１特定周波数の１つは、５０ｍＨｚ以上１０Ｈｚであり、
   前記第１特定周波数の１つは、１０Ｈｚ以上５００Ｈｚであり、
   前記第１特定周波数の１つは、５００Ｈｚ以上７ＭＨｚである請求項１または請求項２に記載の油劣化検出装置。
4. 算出された円弧の容量を前記基準円弧と同じ値として、抵抗値を算出して、水分量を算出する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
5. 算出された円弧の頂点の最大値の容量と、抵抗値から塩基価を算出する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
6. 前記第１周波数範囲よりも低い第２周波数範囲から選択された、少なくとも２つの第２特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加することで計測されたインピーダンスを取得し、前記第１特定周波数に基づいた円弧である第１円弧の実軸の最大値と、計測された少なくとも２つの第２特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上に第２円弧を算出し、第２円弧と予め算出された評価対象の油の基準円とを比較して不純物が混入しているかを判定する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
7. 前記第２周波数範囲は、０．２５ｍＨｚ以上５０ｍＨｚ以下である請求項６に記載の油劣化検出装置。
8. 前記不純物は、すすである請求項６または請求項７に記載の油劣化検出装置。
9. 対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加して、インピーダンスを計測する計測装置と、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の油劣化検出装置と、備え、
   前記計測装置は、前記第１特定周波数をそれぞれ発信させる複数の発振回路と、
   前記発振回路を切り替えるセレクタと、を備える油劣化検出システム。
10. 対向電極の間に評価対象の油が通過した状態で、第１周波数範囲から選択した、少なくとも３つの第１特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加して、インピーダンスを計測するステップと、
    計測された少なくとも３つの第１特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上の円弧を算出するステップと、
    算出された円弧が、予め算出された評価対象の油の基準円弧よりも所定以上大きい場合、水分が混入していると判定し、算出された円弧の形状に基づいて水分量を算出するステップと、を備える油劣化検出方法。
11. 算出された円弧の頂点の最大値の容量と、抵抗値から塩基価を算出するステップをさらに備える請求項１０に記載の油劣化検出方法。
12. 前記第１周波数範囲よりも低い第２周波数範囲から選択した、少なくとも２つの第２特定周波数の交流電圧を前記対向電極に印加して、インピーダンスを計測するステップと、
    前記第１特定周波数に基づいた円弧である第１円弧の実軸の最大値と、計測された少なくとも２つの第２特定周波数のインピーダンスに基づいて解析を行い、ナイキスト線図上に第２円弧を算出するステップと、
    第２円弧と予め算出された評価対象の油の基準円とを比較して不純物が混入しているかを判定するステップと、を備える請求項１０または請求項１１に記載の油劣化検出方法。

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