JP2865857B2 - 回路中の金属破砕粒子検出装置 - Google Patents
回路中の金属破砕粒子検出装置Info
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-
- G—PHYSICS
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- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
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- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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Description
【発明の詳細な説明】 技術の分野 この発明は、粒子の検出に関するもので、殊に、流
体、特にガスタービンエンジンに使用する潤滑油、燃料
中に混入する金属粒子を検出する装置に関するものであ
る。
体、特にガスタービンエンジンに使用する潤滑油、燃料
中に混入する金属粒子を検出する装置に関するものであ
る。
従来の技術 流体の流れに混入する金属粒子の存在を検出すること
の出来る種々の装置が従来より知られている。流体の流
通装置内の金属粒子の存在を検出する伝統的な方法は、
磁気プラグを使用するもので、この磁気プラグを流体の
流れ中に挿入して、流体中に生成された強磁性体粒子に
作用して、これを捕捉するものである。この方法の、最
も単純な例は、プラグを周期的に装置から取り外して強
磁性体の有無を調べる方法である。この種の物質が流動
流体内に存在していることは装置全体の健全性と相関し
ている。従って、所定の時間内に除去され、磁気的にプ
ラグによって捕捉された強磁性体粒子の数及び大きさ
は、こうした装置全体の健全性を示すものとなる。特
に、この方法により、ベアリング及び／又は歯車部材の
劣化の情報を、これらの部材に破壊的な故障が生じる前
に得ることが出来る。
の出来る種々の装置が従来より知られている。流体の流
通装置内の金属粒子の存在を検出する伝統的な方法は、
磁気プラグを使用するもので、この磁気プラグを流体の
流れ中に挿入して、流体中に生成された強磁性体粒子に
作用して、これを捕捉するものである。この方法の、最
も単純な例は、プラグを周期的に装置から取り外して強
磁性体の有無を調べる方法である。この種の物質が流動
流体内に存在していることは装置全体の健全性と相関し
ている。従って、所定の時間内に除去され、磁気的にプ
ラグによって捕捉された強磁性体粒子の数及び大きさ
は、こうした装置全体の健全性を示すものとなる。特
に、この方法により、ベアリング及び／又は歯車部材の
劣化の情報を、これらの部材に破壊的な故障が生じる前
に得ることが出来る。
磁気プラグによる方法は、流動流体系に混入されてい
る粉砕粒子を検出することが出来るが、装置全体の健全
性の監視の観点から単に部分的で、不十分な解決をもた
らすにすぎない。特に、磁気プラグは、装置から取り外
して、視覚的に強磁性体の付着の有無を調べなければな
らない。これは、部材の疲労の問題が、磁気プラグの検
査と検査の間に生じた場合には、検出されず、次の検査
の予定されている時点までに、問題のある部材に重大な
又は破壊的な故障を引き起こす可能性があるという、重
大な欠点を有している。第二に、磁気フラグを検査する
ために、監視する装置の一体性を必然的に乱してしま
う。これにより破壊的な結果がもたらされた幾つかの例
が知られている。さらに、プラグの磁気的な捕捉性能は
100％ではなく、破砕粒子の大きさや流体の流速に影響
をうける。さらに、磁気によって捕捉する方法は、強磁
性体の検出にのみ使用可能である。
る粉砕粒子を検出することが出来るが、装置全体の健全
性の監視の観点から単に部分的で、不十分な解決をもた
らすにすぎない。特に、磁気プラグは、装置から取り外
して、視覚的に強磁性体の付着の有無を調べなければな
らない。これは、部材の疲労の問題が、磁気プラグの検
査と検査の間に生じた場合には、検出されず、次の検査
の予定されている時点までに、問題のある部材に重大な
又は破壊的な故障を引き起こす可能性があるという、重
大な欠点を有している。第二に、磁気フラグを検査する
ために、監視する装置の一体性を必然的に乱してしま
う。これにより破壊的な結果がもたらされた幾つかの例
が知られている。さらに、プラグの磁気的な捕捉性能は
100％ではなく、破砕粒子の大きさや流体の流速に影響
をうける。さらに、磁気によって捕捉する方法は、強磁
性体の検出にのみ使用可能である。
少なくとも上記の欠点の一部を除くために、この分野
において、流体の流れ中の粉砕粒子の検出技術を改良す
るための開発がすすめられており、その結果、磁気プラ
グのデザインが進歩をしてきた。こうした開発の一つに
よれば、磁気プラグに電気的な解放ギャップを設けて、
破砕粒子の付着によりこのギャップを電気的にブリッジ
して、短絡させるようにしている。これは、目視による
検査の必要を減少し、又は無くすることを意図するとと
もに、流体の健全性の連続的な監視を可能にすることを
意図している。これは従来の磁気プラグによる検出方法
に比べて進歩してはいるものの、この電気的なギャップ
を設ける方法には、未だに大きな欠点がある。すなわ
ち、この装置も磁気による磁気を用いた捕捉を行ってい
るので、強磁性体のみが検出できるものとなっている。
さらに、より大きな欠点としては、こうした磁気による
検出方法では、小さな粒子のほうが運動量及び慣性力が
小さく、捕捉し易いため、この種の検出器では数ミクロ
ン程度の小さな粒子が多く捕捉される傾向がある。さら
に、数ミクロン程度の粒子は、流体の不健全な状態を示
しているとか、部材に破壊が生じているとかという判断
にはつながらず、むしろ回転部材や、相互に接触しなが
ら運動する機械的な部品間に生じる自然な摩耗によって
自然に生じたものと判断される。したがって、電気的な
ギャップを設けた磁気プラグにおいては、機械の健全な
状態において生じる微細粒子を検出して警報を発する誤
検出の頻度が極めて高くなってしまう。この欠点が発見
されて以降、この種の検出器に電源を接続せずに使用す
るのが一般化しており、従来の通り目視による検査が行
われている。
において、流体の流れ中の粉砕粒子の検出技術を改良す
るための開発がすすめられており、その結果、磁気プラ
グのデザインが進歩をしてきた。こうした開発の一つに
よれば、磁気プラグに電気的な解放ギャップを設けて、
破砕粒子の付着によりこのギャップを電気的にブリッジ
して、短絡させるようにしている。これは、目視による
検査の必要を減少し、又は無くすることを意図するとと
もに、流体の健全性の連続的な監視を可能にすることを
意図している。これは従来の磁気プラグによる検出方法
に比べて進歩してはいるものの、この電気的なギャップ
を設ける方法には、未だに大きな欠点がある。すなわ
ち、この装置も磁気による磁気を用いた捕捉を行ってい
るので、強磁性体のみが検出できるものとなっている。
さらに、より大きな欠点としては、こうした磁気による
検出方法では、小さな粒子のほうが運動量及び慣性力が
小さく、捕捉し易いため、この種の検出器では数ミクロ
ン程度の小さな粒子が多く捕捉される傾向がある。さら
に、数ミクロン程度の粒子は、流体の不健全な状態を示
しているとか、部材に破壊が生じているとかという判断
にはつながらず、むしろ回転部材や、相互に接触しなが
ら運動する機械的な部品間に生じる自然な摩耗によって
自然に生じたものと判断される。したがって、電気的な
ギャップを設けた磁気プラグにおいては、機械の健全な
状態において生じる微細粒子を検出して警報を発する誤
検出の頻度が極めて高くなってしまう。この欠点が発見
されて以降、この種の検出器に電源を接続せずに使用す
るのが一般化しており、従来の通り目視による検査が行
われている。
しかしながら、流動流体による潤滑及び／又は燃料装
置を使用する装置において、これらの流体に混入する破
砕粒子の特徴的な性質から装置の健全性を監視すること
の価値は、多くの産業分野において認められている。こ
のため、こうした目的に有効に使用できる誘導型の破砕
粒子の検出装置の開発が進められている。誘導型検出装
置の利点は、連続した装着状態での検出が可能であると
ともに、非磁性体金属粒子の検出も可能とする点にあ
る。流体通路を包囲して設ける多巻線コイルに交流電源
を供給して使用した誘導型破砕粒子検出装置は、磁気プ
ラグを使用した検出装置に対しては、革新的な進歩をも
たらしてはいるものの、未だに基本的な問題を有してい
る。すなわち、使用するコイルデザインの性質上、これ
らのコイル及びこれに連携される共振ブリッジ回路は、
破砕粒子によって生起され渦電流ばかりではなく、コイ
ルによる検出領域内の流体の誘電率の変化にも反応して
しまう。この流体の誘電率に対する反応により、誤検出
の頻度が高くなってしまう。この理由は、通常のオイル
潤滑装置には、潤滑油及び破砕金属粒子のほかに、泡や
大小の気泡が含まれているためである。代表的な大きな
気泡（即ち気泡の径が流路の径に一致する場合）が、全
流量の50％以上になってしまうような場合である。さら
に、細かく浮遊する粉砕粒子群及び例えば水等に他の物
質は潤滑装置の流体の流れの中で頻繁に検出される。こ
れらの流体の流れの中にある幾つか又はすべては流体の
誘電率を大きく変化させるので、誘導型検出装置は、こ
れらを検出して粉砕粒子を検出したのと同様に動作をし
てしまうため、検出精度を極端に低下させる結果とな
る。
置を使用する装置において、これらの流体に混入する破
砕粒子の特徴的な性質から装置の健全性を監視すること
の価値は、多くの産業分野において認められている。こ
のため、こうした目的に有効に使用できる誘導型の破砕
粒子の検出装置の開発が進められている。誘導型検出装
置の利点は、連続した装着状態での検出が可能であると
ともに、非磁性体金属粒子の検出も可能とする点にあ
る。流体通路を包囲して設ける多巻線コイルに交流電源
を供給して使用した誘導型破砕粒子検出装置は、磁気プ
ラグを使用した検出装置に対しては、革新的な進歩をも
たらしてはいるものの、未だに基本的な問題を有してい
る。すなわち、使用するコイルデザインの性質上、これ
らのコイル及びこれに連携される共振ブリッジ回路は、
破砕粒子によって生起され渦電流ばかりではなく、コイ
ルによる検出領域内の流体の誘電率の変化にも反応して
しまう。この流体の誘電率に対する反応により、誤検出
の頻度が高くなってしまう。この理由は、通常のオイル
潤滑装置には、潤滑油及び破砕金属粒子のほかに、泡や
大小の気泡が含まれているためである。代表的な大きな
気泡（即ち気泡の径が流路の径に一致する場合）が、全
流量の50％以上になってしまうような場合である。さら
に、細かく浮遊する粉砕粒子群及び例えば水等に他の物
質は潤滑装置の流体の流れの中で頻繁に検出される。こ
れらの流体の流れの中にある幾つか又はすべては流体の
誘電率を大きく変化させるので、誘導型検出装置は、こ
れらを検出して粉砕粒子を検出したのと同様に動作をし
てしまうため、検出精度を極端に低下させる結果とな
る。
混入された気泡及び他の誘電物質による問題を解決す
るための試みがイギリス特許1348881に提案されてい
る。この提案によれば、無線周波数のブリッジ回路を多
巻線コイルとともに使用して流体中に生成された破砕粒
子の存在を検出している。上記の特許における装置は、
流体の流れを二つの平行な流路に分割し、それぞれが一
方の誘導コイルを通過するように構成する。この方法の
理論は、例えば大きな気泡は二つの通路に分離され、し
たがって両コイルに生じる信号はほぼ同じものとなり、
これとは逆に流体中に混入された破砕金属粒子は一方の
流体通路のみを通過するので、金属破砕粒子が通過した
側の通路の設けたコイルのみに信号が発生する。これに
は、これらの二つの現象が判別するメカニズムとして機
能するであろうと予測される。しかしながら、気泡も金
属破砕粒子と同様に分離されない事もあり、気泡等の金
属破砕粒子以外の誘電体が一方の通路にのみ流通した場
合には、一方のブリッジ回路の信号が他方よりも大きく
なり誤検出を生じてしまう。
るための試みがイギリス特許1348881に提案されてい
る。この提案によれば、無線周波数のブリッジ回路を多
巻線コイルとともに使用して流体中に生成された破砕粒
子の存在を検出している。上記の特許における装置は、
流体の流れを二つの平行な流路に分割し、それぞれが一
方の誘導コイルを通過するように構成する。この方法の
理論は、例えば大きな気泡は二つの通路に分離され、し
たがって両コイルに生じる信号はほぼ同じものとなり、
これとは逆に流体中に混入された破砕金属粒子は一方の
流体通路のみを通過するので、金属破砕粒子が通過した
側の通路の設けたコイルのみに信号が発生する。これに
は、これらの二つの現象が判別するメカニズムとして機
能するであろうと予測される。しかしながら、気泡も金
属破砕粒子と同様に分離されない事もあり、気泡等の金
属破砕粒子以外の誘電体が一方の通路にのみ流通した場
合には、一方のブリッジ回路の信号が他方よりも大きく
なり誤検出を生じてしまう。
気泡検出の問題を解決するための他の試みとしては、
一対の分離した流体通路に複数のコイルの流れ方向を離
間して配意するものである。このタイプの装置は、複雑
となり、またこの方法によっても十分な精度が得られて
いないことは、この種の装置が市販されるに至っていな
いことからも証明されている。
一対の分離した流体通路に複数のコイルの流れ方向を離
間して配意するものである。このタイプの装置は、複雑
となり、またこの方法によっても十分な精度が得られて
いないことは、この種の装置が市販されるに至っていな
いことからも証明されている。
引き続く開発の成果は、1983年１月12日に発行された
イギリス特許2101303に反映されている。このイギリス
特許には、二つの誘導コイルを流体の流通通路の断面に
離間して配置し、それぞれが通路断面の検出部分を包囲
するように配設された流動する流体中に混入された粒子
の検出装置が開示されている。強磁性体粒子や他の流体
中に混入された物質が、検出通路部分を通過すると、そ
れらによってコイルのインピーダンスが変化し、この変
化が評価される。コイルと評価回路が検出器を構成して
おり、原理的に、装置の検出性能を選択された位相角に
制限して気泡による不連続の影響を排除することにより
検出通路部分を通過する誘電的不均一物質に対しての誤
検出信号の発生を防止することが出来るものと予想され
る。残念ながら、これは同時に、この装置から非磁性体
粒子の検出性能を無くしてしまう。したがって、この装
置は、高度の複雑さに拘わらず、磁気プラグを使用した
ものに対して大きな進歩は認められない。さらに、実際
上において、この種の誘導型破砕粒子検出装置は、気泡
が二つのコイルに同一検出出力を常に生じるものではな
いため、未だに誤検出の頻度の高いものとなっている。
これは少なくとも部分的には、潤滑系遠における流れの
脈動性が起因している。
イギリス特許2101303に反映されている。このイギリス
特許には、二つの誘導コイルを流体の流通通路の断面に
離間して配置し、それぞれが通路断面の検出部分を包囲
するように配設された流動する流体中に混入された粒子
の検出装置が開示されている。強磁性体粒子や他の流体
中に混入された物質が、検出通路部分を通過すると、そ
れらによってコイルのインピーダンスが変化し、この変
化が評価される。コイルと評価回路が検出器を構成して
おり、原理的に、装置の検出性能を選択された位相角に
制限して気泡による不連続の影響を排除することにより
検出通路部分を通過する誘電的不均一物質に対しての誤
検出信号の発生を防止することが出来るものと予想され
る。残念ながら、これは同時に、この装置から非磁性体
粒子の検出性能を無くしてしまう。したがって、この装
置は、高度の複雑さに拘わらず、磁気プラグを使用した
ものに対して大きな進歩は認められない。さらに、実際
上において、この種の誘導型破砕粒子検出装置は、気泡
が二つのコイルに同一検出出力を常に生じるものではな
いため、未だに誤検出の頻度の高いものとなっている。
これは少なくとも部分的には、潤滑系遠における流れの
脈動性が起因している。
現在、最後に説明した方法はセンシス／フェロスキャ
ン（Sensys/Feroscan）技術として使用されている。し
かしながら、上述した種々の問題が生じている。これら
の方法の内で最も注目すべきものは、タデコ コーポレ
イション（Tadeco Corporation）によって製造されてい
る定量による破砕粒子検出装置である。この装置は、磁
気による捕捉技術の変形を用いているが、その検出手段
が流体の流れに混入する気泡に対しても感度を持つ欠点
がある。これを解決するために、新たに気泡分離装置
（タデコ コーポレイションによってルブリクロン（Lu
briclone）が開発された。この気泡分離装置は、エフ．
ディパスクアール（F.DiPasqual）によって「定量的破
砕粒子測定における実施経験」（SAE Paper No.87173
6 1987年10月５−６日）に、上記の形式の定量的な破
砕粒子測定装置において気泡を除去することが記載され
ている。しかしながら、この方法は、複雑で、サイズ的
に問題があり、またコスト的にも問題があり、さらに効
率も悪く、効果を期待出来るには至っていない。
ン（Sensys/Feroscan）技術として使用されている。し
かしながら、上述した種々の問題が生じている。これら
の方法の内で最も注目すべきものは、タデコ コーポレ
イション（Tadeco Corporation）によって製造されてい
る定量による破砕粒子検出装置である。この装置は、磁
気による捕捉技術の変形を用いているが、その検出手段
が流体の流れに混入する気泡に対しても感度を持つ欠点
がある。これを解決するために、新たに気泡分離装置
（タデコ コーポレイションによってルブリクロン（Lu
briclone）が開発された。この気泡分離装置は、エフ．
ディパスクアール（F.DiPasqual）によって「定量的破
砕粒子測定における実施経験」（SAE Paper No.87173
6 1987年10月５−６日）に、上記の形式の定量的な破
砕粒子測定装置において気泡を除去することが記載され
ている。しかしながら、この方法は、複雑で、サイズ的
に問題があり、またコスト的にも問題があり、さらに効
率も悪く、効果を期待出来るには至っていない。
そこで、本発明の目的は、従来の磁気式及び誘導型の
検出装置の両方の欠点を解消することの出来る誘導型の
破砕粒子検出及び／又は監視装置を提供することにあ
る。
検出装置の両方の欠点を解消することの出来る誘導型の
破砕粒子検出及び／又は監視装置を提供することにあ
る。
さらに、本発明のより特定した目的は、温度変化、流
動媒体の誘電特性及び装置の振動に影響を受けない誘導
型粒子検出装置を提供することにある。
動媒体の誘電特性及び装置の振動に影響を受けない誘導
型粒子検出装置を提供することにある。
本発明のさらにもう一つの目的は、流体中に混入され
た金属破砕粒子の、各粒子に関してサイズ及び磁性体か
ら非磁性体かを判定することの出来る誘導型粒子検出装
置を提供することにある。
た金属破砕粒子の、各粒子に関してサイズ及び磁性体か
ら非磁性体かを判定することの出来る誘導型粒子検出装
置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、流体の流れに直接挿入さ
れず、したがって流体の流れを阻害しない誘導型破砕粒
子検出装置を提供することにある。
れず、したがって流体の流れを阻害しない誘導型破砕粒
子検出装置を提供することにある。
さらに、本発明のもう一つの目的は、正常状態で摩擦
によって発生する数ミクロン程度の破砕粒子を検出しな
い誘導型破砕粒子検出装置を提供することにある。
によって発生する数ミクロン程度の破砕粒子を検出しな
い誘導型破砕粒子検出装置を提供することにある。
本発明の付随的な目的は、比較的小型で、安価に製造
出来、使用がし易く、しかも動作の信頼性の高い誘導型
破砕粒子検出及び／又は監視装置を提供することにあ
る。
出来、使用がし易く、しかも動作の信頼性の高い誘導型
破砕粒子検出及び／又は監視装置を提供することにあ
る。
発明の説明 図面の簡単な説明 本発明は、以下に添付図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明による流体の流れ中の金属粒子の存
在及び特性を検出する装置の斜視図、 第２図は、流体の流れに含まれる金属及び非金属子混
入物に対する第１図の装置の反応状態を示すグラフ、及
び 第３図は本発明による、第１図の装置の反応から混入
されている金属粒子の特性を判定することが出来る回路
の回路図である。
在及び特性を検出する装置の斜視図、 第２図は、流体の流れに含まれる金属及び非金属子混
入物に対する第１図の装置の反応状態を示すグラフ、及
び 第３図は本発明による、第１図の装置の反応から混入
されている金属粒子の特性を判定することが出来る回路
の回路図である。
発明を実施するための好適な態様 図について、特に第１図について説明をすれば、参照
符号10は筒状のプローブハウジング又はパイプ部を示し
ている。パイプ部10は、非導電性で、磁気透過性を有す
る均一の材料によって形成され、金属及び非金属等の混
入物の存在を検査する流体を流通させる流体通路11を形
成している。
符号10は筒状のプローブハウジング又はパイプ部を示し
ている。パイプ部10は、非導電性で、磁気透過性を有す
る均一の材料によって形成され、金属及び非金属等の混
入物の存在を検査する流体を流通させる流体通路11を形
成している。
プローブ部材12は、例えば銅等の高導電性の材料で形
成され、パイプ10内に流体通路11を包囲するように配
置、固定されている。例えば、プローブ部材12は、パイ
プ部10に埋め込み又は植え込み等により、若しくは包囲
して巻き付けして配設される。プローブ部材12は、一巻
回のコイルを構成しており、重合部13及び14を有してお
り、この重合部13及び14によりギャップ15を形成してい
る。プローブ部材12は、１よりも大きい径に対する軸方
向の長さ比を有している。例えば、プローブ部材12の軸
方向の長さは１−1/8（9/8）″とされ、径は0.71″とさ
れ、3mmの厚さの銅板で形成されている。上記の寸法
は、本発明による特定の構造の検出装置を構成するため
に、慎重に選択されたものではあるが、以下に詳述する
動作条件を満足する限りにおいて本発明の範囲を逸脱す
ることなく変更することが可能なものである。
成され、パイプ10内に流体通路11を包囲するように配
置、固定されている。例えば、プローブ部材12は、パイ
プ部10に埋め込み又は植え込み等により、若しくは包囲
して巻き付けして配設される。プローブ部材12は、一巻
回のコイルを構成しており、重合部13及び14を有してお
り、この重合部13及び14によりギャップ15を形成してい
る。プローブ部材12は、１よりも大きい径に対する軸方
向の長さ比を有している。例えば、プローブ部材12の軸
方向の長さは１−1/8（9/8）″とされ、径は0.71″とさ
れ、3mmの厚さの銅板で形成されている。上記の寸法
は、本発明による特定の構造の検出装置を構成するため
に、慎重に選択されたものではあるが、以下に詳述する
動作条件を満足する限りにおいて本発明の範囲を逸脱す
ることなく変更することが可能なものである。
第１図に示すプローブ部材の構成において、重合部13
及び14は、互いに重合され容量装置16が重合部13及び14
の領域に形成されたギャップ15内に配設される。容量装
置16は誘導材料性の層またはスラブで形成されており、
この場合に、重合部13及び14がそれぞれ容量のコンデン
サ板を形成する。しかしながら、しばしばではないが、
重合部13及び14の領域は所要の容量を得るには不十分で
ある。この場合、本発明によれば、容量装置16は、単一
の乗算コンデンサによって構成されるか、より好適には
複数の乗算コンデンサにより構成し、同一等の所定の間
隔でギャップ15に沿ってプローブ部材12の重合部13及び
14間に配設する。いずれの場合においても、容量装置16
はギャップ15内に配置され、流体通路11からは分離され
ている。
及び14は、互いに重合され容量装置16が重合部13及び14
の領域に形成されたギャップ15内に配設される。容量装
置16は誘導材料性の層またはスラブで形成されており、
この場合に、重合部13及び14がそれぞれ容量のコンデン
サ板を形成する。しかしながら、しばしばではないが、
重合部13及び14の領域は所要の容量を得るには不十分で
ある。この場合、本発明によれば、容量装置16は、単一
の乗算コンデンサによって構成されるか、より好適には
複数の乗算コンデンサにより構成し、同一等の所定の間
隔でギャップ15に沿ってプローブ部材12の重合部13及び
14間に配設する。いずれの場合においても、容量装置16
はギャップ15内に配置され、流体通路11からは分離され
ている。
第１図にさらに示すように、重合部13及び14には、導
電性リード17及び18がそれぞれ重合部13及び14に接続さ
れている。導電性リード17及び18は交流電源を重合部13
及び14に供給する。この構成により、プローブ部材12は
容量装置16に並列のタンク回路を形成する。
電性リード17及び18がそれぞれ重合部13及び14に接続さ
れている。導電性リード17及び18は交流電源を重合部13
及び14に供給する。この構成により、プローブ部材12は
容量装置16に並列のタンク回路を形成する。
本発明によれば、容量装置16の容量は、比較的高い値
とされる。この容量の値は、プローブ部材12にインダク
タンス対容量の比が1:4又はそれ以下となるように選択
される。プローブ部材12及び容量装置15は、共振器を形
成しており、この共振器は、以下に詳述するように共振
して動作する。この共振器の共振特性は、流体通路11内
に存在する混入物の電磁特性に影響を受ける。
とされる。この容量の値は、プローブ部材12にインダク
タンス対容量の比が1:4又はそれ以下となるように選択
される。プローブ部材12及び容量装置15は、共振器を形
成しており、この共振器は、以下に詳述するように共振
して動作する。この共振器の共振特性は、流体通路11内
に存在する混入物の電磁特性に影響を受ける。
プローブ部材12は、細長い１巻回コイルで構成され、
容量装置16の位置を物理的に重合部13及び14に最も近い
ギャップ15内としたので、このタンク回路は高いＱ因子
を有する。プローブ部材12の寸法を変更する場合（及び
／又は容量装置16の容量を変更する場合）に、高いＱ因
子の保持と、中央のプローブ通路領域における磁界の均
一性の保持と、低いインダクタンス対容量比の保持が必
要であることが理解されなければならない。
容量装置16の位置を物理的に重合部13及び14に最も近い
ギャップ15内としたので、このタンク回路は高いＱ因子
を有する。プローブ部材12の寸法を変更する場合（及び
／又は容量装置16の容量を変更する場合）に、高いＱ因
子の保持と、中央のプローブ通路領域における磁界の均
一性の保持と、低いインダクタンス対容量比の保持が必
要であることが理解されなければならない。
タンク回路を上記のように構成したプローブ部材12及
び容量装置16で構成することにより、流体の流通系内の
金属破砕粒子の検出における二つの主要な利点が得られ
る。第一の利点は、上記によって得られた共振器は、非
常に高い品質因子、即ちこうした共振器の有効電気イン
ピーダンスが流体通路11に存在する流体の特徴的な性状
の比較的小さな変動に対しても大きい影響をうけること
を意味する。これにより、流体通路11に存在する細かい
金属粒子の高感度の検出が行われる。
び容量装置16で構成することにより、流体の流通系内の
金属破砕粒子の検出における二つの主要な利点が得られ
る。第一の利点は、上記によって得られた共振器は、非
常に高い品質因子、即ちこうした共振器の有効電気イン
ピーダンスが流体通路11に存在する流体の特徴的な性状
の比較的小さな変動に対しても大きい影響をうけること
を意味する。これにより、流体通路11に存在する細かい
金属粒子の高感度の検出が行われる。
しかしながら、こうして得られた混入物の電磁特に対
する高感度は、流体中に生成された破砕粒子の検出を正
確でかつ信頼性の高い状態で行おうとする場合には不十
分である。これは、以下に液体潤滑油を使用する潤滑系
に関して説明する理由によるもので、この流体に限ら
ず、循環する流体特に潤滑油においては、通路内の流体
の量は、装置の運転中に潤滑油が殆ど無い状態から潤滑
油が満たされた状態まで変化する。代表的な潤滑油は、
空気に対して３のオーダーの誘電定数を持っている。し
たがって、破砕粒子の検出を行う通路に潤滑油が満たさ
れている場合と空の場合では、通路内の電磁特性、即
ち、通路の誘電定数、したがって包囲しているコイル又
は共振器の動作に影響を与える電気の変位フィールド、
が変化してしまう。前述したように従来の多巻回コイル
を使用した従来の誘導型破砕粒子検出装置においては、
こうした流体のレベル変化はコイル又は共振器の性能を
変化させ必然的に破砕粒子の存在を誤検出する結果とな
る。これに対して、本発明により、大きく、固定され、
流体から分離された装置の容量は、上記した利点の内の
第二の利点をもたらす。即ち、共振器の特徴的な動作
は、流体通路11における電気の変位フィールドのこうし
た変化に対してさほど大きな影響を受けない。本発明に
よる装置におけるこの効果の低減は、0.07″の径を有す
る強磁性体の球が0.75″の内径の流体通路11を通行した
ときに、代表的な潤滑油の干満によって生じるノイズ信
号の３倍の大きさの信号が生起される。
する高感度は、流体中に生成された破砕粒子の検出を正
確でかつ信頼性の高い状態で行おうとする場合には不十
分である。これは、以下に液体潤滑油を使用する潤滑系
に関して説明する理由によるもので、この流体に限ら
ず、循環する流体特に潤滑油においては、通路内の流体
の量は、装置の運転中に潤滑油が殆ど無い状態から潤滑
油が満たされた状態まで変化する。代表的な潤滑油は、
空気に対して３のオーダーの誘電定数を持っている。し
たがって、破砕粒子の検出を行う通路に潤滑油が満たさ
れている場合と空の場合では、通路内の電磁特性、即
ち、通路の誘電定数、したがって包囲しているコイル又
は共振器の動作に影響を与える電気の変位フィールド、
が変化してしまう。前述したように従来の多巻回コイル
を使用した従来の誘導型破砕粒子検出装置においては、
こうした流体のレベル変化はコイル又は共振器の性能を
変化させ必然的に破砕粒子の存在を誤検出する結果とな
る。これに対して、本発明により、大きく、固定され、
流体から分離された装置の容量は、上記した利点の内の
第二の利点をもたらす。即ち、共振器の特徴的な動作
は、流体通路11における電気の変位フィールドのこうし
た変化に対してさほど大きな影響を受けない。本発明に
よる装置におけるこの効果の低減は、0.07″の径を有す
る強磁性体の球が0.75″の内径の流体通路11を通行した
ときに、代表的な潤滑油の干満によって生じるノイズ信
号の３倍の大きさの信号が生起される。
したがって、高いＱ因子の達成は、重合部13及び14に
導電性リード17及び18を介して電流が供給されたとき
に、流体通路11内の流体に混入物がない状態において共
振周波数又はこれに近い周波数となっていたタンク回路
の周波数が例えば流体通路11内の流体の流れ内の金属粒
子の存在等により流体通路11の特性反応に変化が生じた
場合に、変化されて、タンク回路の動作に混入物の電磁
特性に応じた不均衡が生じることを、意味している。さ
らに、金属粒子はプローブ部材12によって発生される電
磁界に影響して、タンク回路に流れる電流を変化させ
る。さらに、誘電粒子又は他の誘電性混入物及び非磁性
体金属粒子は電磁界により大きく影響を与えて、位相の
変位を生起する一方、各粒子又は混入物の大きさに応じ
た大きな変化を生じる。これと同時に、プローブ部材12
の細長い単巻回コイルに形状と低いL/C率を有するタン
ク回路の結合により、プローブ部材12の電気の変位フィ
ールドは、流体から分離された固定容量領域に存在する
電界との関係において出来る限り小さくして、潤滑油中
に頻繁に発生する気泡によるタンク回路の動作への影響
を小さく又は全くなくする。
導電性リード17及び18を介して電流が供給されたとき
に、流体通路11内の流体に混入物がない状態において共
振周波数又はこれに近い周波数となっていたタンク回路
の周波数が例えば流体通路11内の流体の流れ内の金属粒
子の存在等により流体通路11の特性反応に変化が生じた
場合に、変化されて、タンク回路の動作に混入物の電磁
特性に応じた不均衡が生じることを、意味している。さ
らに、金属粒子はプローブ部材12によって発生される電
磁界に影響して、タンク回路に流れる電流を変化させ
る。さらに、誘電粒子又は他の誘電性混入物及び非磁性
体金属粒子は電磁界により大きく影響を与えて、位相の
変位を生起する一方、各粒子又は混入物の大きさに応じ
た大きな変化を生じる。これと同時に、プローブ部材12
の細長い単巻回コイルに形状と低いL/C率を有するタン
ク回路の結合により、プローブ部材12の電気の変位フィ
ールドは、流体から分離された固定容量領域に存在する
電界との関係において出来る限り小さくして、潤滑油中
に頻繁に発生する気泡によるタンク回路の動作への影響
を小さく又は全くなくする。
本発明により構成されたタンク回路の、流体通路11の
電磁特性の変化に対する位相シフト反応は、第２図に図
式的に示されている。第２図において、原点Ｏは、流体
通路11が潤滑油で満たされ、その潤滑油にいかなる混入
物も存在しない状態を示している。流体通路11内の又は
これに流通する流体の誘電定数に、もとの誘電性流体か
ら新しい誘電性流体に交換された場合等により変化が生
じた場合、タンク回路全体（プローブ部材12及び容量装
置16に加えて流体通路11内の流体を含む）の相対抵抗
（R/R）及び相対インピーダンス（L/L）の双方が、同一
の比較的小さな割合で変化する。これは、第２図に直線
Ｄ上の点Ａで示されており、OA間の距離はオイルを空気
に完全に置き換えた最も悪い状態の場合を示している。
この距離が比較的小さいことがわかる。一方、この距離
は、従来の多巻回コイルを使用した誘導型破砕粒子検出
装置では、相当に大きくなる。
電磁特性の変化に対する位相シフト反応は、第２図に図
式的に示されている。第２図において、原点Ｏは、流体
通路11が潤滑油で満たされ、その潤滑油にいかなる混入
物も存在しない状態を示している。流体通路11内の又は
これに流通する流体の誘電定数に、もとの誘電性流体か
ら新しい誘電性流体に交換された場合等により変化が生
じた場合、タンク回路全体（プローブ部材12及び容量装
置16に加えて流体通路11内の流体を含む）の相対抵抗
（R/R）及び相対インピーダンス（L/L）の双方が、同一
の比較的小さな割合で変化する。これは、第２図に直線
Ｄ上の点Ａで示されており、OA間の距離はオイルを空気
に完全に置き換えた最も悪い状態の場合を示している。
この距離が比較的小さいことがわかる。一方、この距離
は、従来の多巻回コイルを使用した誘導型破砕粒子検出
装置では、相当に大きくなる。
一方、プローブ部材12によって包囲された流体通路11
に強磁性体粒子が進入すると、相対インピーダンス及び
相対抵抗の双方が、粒子の大きさに応じて曲線Ｆ上の点
に変化する。なお、曲線Ｆは粒子が強磁性体で実質的に
球状である場合に生じる変化を示している。例えば、曲
線Ｆの点Ｂは、球状の強磁性体粒子の径が７ミルの場合
のもので、曲線Ｆ上でのＯからの距離は、球状強磁性体
粒子がより小さい場合には短くなり、より大きい場合に
は長くなる。他の形状の強磁性体の場合には、曲線Ｆと
同様の他の曲線が示されファミリーとして適用される。
しかしながら、それらは、いずれも第２図グラフの第一
象元のものなる。従って、第一象元が強磁性体の特性を
示し、点Ｏからの変位量が各強磁性体粒子の大きさを示
す。
に強磁性体粒子が進入すると、相対インピーダンス及び
相対抵抗の双方が、粒子の大きさに応じて曲線Ｆ上の点
に変化する。なお、曲線Ｆは粒子が強磁性体で実質的に
球状である場合に生じる変化を示している。例えば、曲
線Ｆの点Ｂは、球状の強磁性体粒子の径が７ミルの場合
のもので、曲線Ｆ上でのＯからの距離は、球状強磁性体
粒子がより小さい場合には短くなり、より大きい場合に
は長くなる。他の形状の強磁性体の場合には、曲線Ｆと
同様の他の曲線が示されファミリーとして適用される。
しかしながら、それらは、いずれも第２図グラフの第一
象元のものなる。従って、第一象元が強磁性体の特性を
示し、点Ｏからの変位量が各強磁性体粒子の大きさを示
す。
これに対して、プローブ部材12の流体通路11に進入し
た粒子が金属であるが非磁性体である場合には、相対抵
抗は正の変化を示し、相対インピーダンスは曲線Ｎ及び
その同族のファミリーで示すように負の変化を示す。こ
のファミリーを構成する曲線は、曲線Ｎと同様に常に第
四象元に位置する。また、曲線上の点Ｏからの距離が粒
子の大きさを示す。従って、値が第四象元にあると判定
された場合、検出された粒子は非磁性体金属であり、点
Ｏからの変位量が粒子の大きさを示すことになる。
た粒子が金属であるが非磁性体である場合には、相対抵
抗は正の変化を示し、相対インピーダンスは曲線Ｎ及び
その同族のファミリーで示すように負の変化を示す。こ
のファミリーを構成する曲線は、曲線Ｎと同様に常に第
四象元に位置する。また、曲線上の点Ｏからの距離が粒
子の大きさを示す。従って、値が第四象元にあると判定
された場合、検出された粒子は非磁性体金属であり、点
Ｏからの変位量が粒子の大きさを示すことになる。
本発明による回路構成は、第３図に示されている。第
３図において、上記の構成と電気的に等価要素は同一の
参照符号を用いて示す。タンク回路12及び16から伸びる
リード18は図示のように接地されている。一方、リード
17は、駆動及びピックアップ用トランス20のトランス巻
線19の一側に接続されている。駆動及びピックアップ用
トランス20は他のトランス巻線21を有しており、その一
端は接地され、他端には電圧制御発信機（VCO）22から
交流電流が供給される。トランス巻線21によって発生さ
れる交流磁界は、対応する交流電流をトランス巻線19に
誘起する。後者の交流電流によりタンク回路12及び16が
駆動される。交流電流の周波数は発振器VCOによってタ
ンク回路12及び16が共振周波数又はその近傍の周波数で
動作するように発生される。
３図において、上記の構成と電気的に等価要素は同一の
参照符号を用いて示す。タンク回路12及び16から伸びる
リード18は図示のように接地されている。一方、リード
17は、駆動及びピックアップ用トランス20のトランス巻
線19の一側に接続されている。駆動及びピックアップ用
トランス20は他のトランス巻線21を有しており、その一
端は接地され、他端には電圧制御発信機（VCO）22から
交流電流が供給される。トランス巻線21によって発生さ
れる交流磁界は、対応する交流電流をトランス巻線19に
誘起する。後者の交流電流によりタンク回路12及び16が
駆動される。交流電流の周波数は発振器VCOによってタ
ンク回路12及び16が共振周波数又はその近傍の周波数で
動作するように発生される。
交流電流は、第一のミキサ23の一方の入力にも直接供
給され、第二のミキサ25には90゜移相器24を介して供給
される。ライン26は、トランス巻線19から流れるトラン
ス巻線19に流れる交流電流を示し、従ってタンク回路12
及び16の入出力電流を示す交流電流をプレアンプ27に供
給する。プレアンプ27からは増幅された電気信号が第一
のミキサ23の他側に入力されると同時に、第二のミキサ
25の他側の入力にも入力される。これらの第一のミキサ
23及び第二のミキサ25において、入力された交流電流が
相互にミキシングされ同位相の矩形のエラー信号が発生
される。このエラー信号は、VCO22の発振周波数とタン
ク回路12及び16の共振周波数の差を示し、各第一のミキ
サ23及び第二のミキサ25の出力28及び29に生じる。これ
らのエラー信号は、それぞれローパスフィルタ30及び31
によって濾波してそれぞれ抵抗（同一位相）及び無効
（直角位相）のエラー信号が得られる。
給され、第二のミキサ25には90゜移相器24を介して供給
される。ライン26は、トランス巻線19から流れるトラン
ス巻線19に流れる交流電流を示し、従ってタンク回路12
及び16の入出力電流を示す交流電流をプレアンプ27に供
給する。プレアンプ27からは増幅された電気信号が第一
のミキサ23の他側に入力されると同時に、第二のミキサ
25の他側の入力にも入力される。これらの第一のミキサ
23及び第二のミキサ25において、入力された交流電流が
相互にミキシングされ同位相の矩形のエラー信号が発生
される。このエラー信号は、VCO22の発振周波数とタン
ク回路12及び16の共振周波数の差を示し、各第一のミキ
サ23及び第二のミキサ25の出力28及び29に生じる。これ
らのエラー信号は、それぞれローパスフィルタ30及び31
によって濾波してそれぞれ抵抗（同一位相）及び無効
（直角位相）のエラー信号が得られる。
無効エラー信号は、無効エラー信号増幅器32に供給さ
れる。この無効エラー信号増幅器32は、無効エラー信号
を増幅して、増幅された無効エラー信号をVCO22の入力
に供給する。VCO22は増幅された無効エラー信号の大き
さに応じて動作（出力）周波数を変化させる。同時に、
抵抗エラー信号が、抵抗エラー信号増幅器33に入力され
る。抵抗エラー信号増幅器33は、抵抗エラー信号を増幅
して、増幅された抵抗エラー信号を電圧制御抵抗器（VC
R34）に供給する。VCR34はトランス巻線19の他側と接地
間に挿入されており、増幅された抵抗エラー信号の大き
さに応じて抵抗値を変化させる。抵抗エラー信号増幅器
33及び無効エラー信号増幅器32は、比較的大きな時定数
で動作するように構成されており、VCR34の抵抗及びVCO
22の周波数が、特に温度変化等の比較的長い時間のタン
ク回路及び／又は流体通路11の特徴的特性の変化に対し
て徐々に変化するように構成されている。一方、プロー
ブ部材12の内側を単一の金属粒子が通過することによっ
て生じるような短い時間における変化に対してVCO22及V
CR34は反応しないように構成されている。
れる。この無効エラー信号増幅器32は、無効エラー信号
を増幅して、増幅された無効エラー信号をVCO22の入力
に供給する。VCO22は増幅された無効エラー信号の大き
さに応じて動作（出力）周波数を変化させる。同時に、
抵抗エラー信号が、抵抗エラー信号増幅器33に入力され
る。抵抗エラー信号増幅器33は、抵抗エラー信号を増幅
して、増幅された抵抗エラー信号を電圧制御抵抗器（VC
R34）に供給する。VCR34はトランス巻線19の他側と接地
間に挿入されており、増幅された抵抗エラー信号の大き
さに応じて抵抗値を変化させる。抵抗エラー信号増幅器
33及び無効エラー信号増幅器32は、比較的大きな時定数
で動作するように構成されており、VCR34の抵抗及びVCO
22の周波数が、特に温度変化等の比較的長い時間のタン
ク回路及び／又は流体通路11の特徴的特性の変化に対し
て徐々に変化するように構成されている。一方、プロー
ブ部材12の内側を単一の金属粒子が通過することによっ
て生じるような短い時間における変化に対してVCO22及V
CR34は反応しないように構成されている。
ローパスフィルタ30及び31の出力信号は、評価回路35
にも供給される。評価回路35は、無効エラー信号及び抵
抗エラー信号を評価するように構成されており、これら
の信号から流体回路11に存在する金属粒子の特徴及び大
きさを判別する。この評価回路35の最も簡単な実施例
は、第３図に示すような回路である。なお、評価回路35
の構成は図示の構成に限定されるものではなく、検出精
度に対する必要性及び要求に応じていかなる構成とする
ことも出来るものである。図示の実施例による評価回路
35は、分圧器36及び複数の比較器37a乃至37n（ｎは適宜
選択される整数）で構成され、比較器37a乃至37nは、そ
れぞれ一方が分圧器36の関連する部分に接続され、他方
にはローパスフィルタ30の出力に生じる濾液された抵抗
エラー信号が供給される。しかして、比較器37a乃至37n
は濾波された抵抗エラー信号を分圧器36によって発生さ
れる種々の基準電圧レベルと比較して、濾波された抵抗
エラー信号が基準電圧よりも大きい場合には出力信号を
発生し、ディスプレイ39を駆動する周知の駆動回路38に
供給される。さらに、ローパスフィルタ32の出力に発生
される濾波された無効エラー信号はディスプレイ39を駆
動する駆動回路38に供給される。
にも供給される。評価回路35は、無効エラー信号及び抵
抗エラー信号を評価するように構成されており、これら
の信号から流体回路11に存在する金属粒子の特徴及び大
きさを判別する。この評価回路35の最も簡単な実施例
は、第３図に示すような回路である。なお、評価回路35
の構成は図示の構成に限定されるものではなく、検出精
度に対する必要性及び要求に応じていかなる構成とする
ことも出来るものである。図示の実施例による評価回路
35は、分圧器36及び複数の比較器37a乃至37n（ｎは適宜
選択される整数）で構成され、比較器37a乃至37nは、そ
れぞれ一方が分圧器36の関連する部分に接続され、他方
にはローパスフィルタ30の出力に生じる濾液された抵抗
エラー信号が供給される。しかして、比較器37a乃至37n
は濾波された抵抗エラー信号を分圧器36によって発生さ
れる種々の基準電圧レベルと比較して、濾波された抵抗
エラー信号が基準電圧よりも大きい場合には出力信号を
発生し、ディスプレイ39を駆動する周知の駆動回路38に
供給される。さらに、ローパスフィルタ32の出力に発生
される濾波された無効エラー信号はディスプレイ39を駆
動する駆動回路38に供給される。
上記より明らかなように、第３図に示す評価回路35、
駆動回路38及びディスプレイ39は、いかなる周知の金属
粒子の大きさ、粒子が強磁性体か非磁性体かを示す抵抗
エラー信号の値を示す数値表示を行う構成、又は単に強
磁性体粒子を非磁性体粒子から区別する無効エラー信号
の符号を示すオン、オフ表示する構成とすることが出来
る。しかしながら、本発明によれば、より洗練され、精
度の高い表示が行う他の構成の評価回路35及び／又はデ
ィスプレイ36が提供することも可能である。例えば、ロ
ーパスフィルタ30及び31から出力される無効エラー信号
と抵抗エラー信号をオシログラフに供給して信号の変化
を記録して、無効エラー信号と抵抗エラー信号の変化軌
跡を比較して相互の関係から各粒子の大きさ判定するこ
とが出来る。勿論、この相互比較を自動化して、各粒子
のグラフ上の位置から第２図の特性により、より正確に
粒子の特性（大きさ、磁性特性）を判定することも可能
である。
駆動回路38及びディスプレイ39は、いかなる周知の金属
粒子の大きさ、粒子が強磁性体か非磁性体かを示す抵抗
エラー信号の値を示す数値表示を行う構成、又は単に強
磁性体粒子を非磁性体粒子から区別する無効エラー信号
の符号を示すオン、オフ表示する構成とすることが出来
る。しかしながら、本発明によれば、より洗練され、精
度の高い表示が行う他の構成の評価回路35及び／又はデ
ィスプレイ36が提供することも可能である。例えば、ロ
ーパスフィルタ30及び31から出力される無効エラー信号
と抵抗エラー信号をオシログラフに供給して信号の変化
を記録して、無効エラー信号と抵抗エラー信号の変化軌
跡を比較して相互の関係から各粒子の大きさ判定するこ
とが出来る。勿論、この相互比較を自動化して、各粒子
のグラフ上の位置から第２図の特性により、より正確に
粒子の特性（大きさ、磁性特性）を判定することも可能
である。
上述の電気的な駆動回路は、プローブ部材12及び容量
装置16で構成する共振器を共振周波数又はその近傍の周
波数で駆動する。これにより破砕粒子の検出装置は非常
に高感度となり、正確に、かつほぼ瞬間的にプローブ部
材12の流体通路11を金属破砕粒子が通過することによっ
て生じる共振器の挙動（即ち、共振周波数）の短時間の
変化を検出することが出来るものとなる。一方、温度変
化、経年変化等の徐々に起こる変化に対しては共振器の
共振周波数が、自動的かつ連続的に補償される。こうし
た短時間に生じる変化の検出と長時間にわたって生じる
変化の補償は、同位相及び直角位相の検出及びフィード
バック装置を使用することにより、長時間にわたって生
じる変化による共振器の共振周波数尾世に品質因子Ｑの
ドリフトに対する高周波ブリッジ回路の反応を無効とす
るとともに、流体通路11を金属破砕粒子が通過した場合
の過渡変化に対する感度を高くすることが出来る。上述
した検出装置について行った実験によれば、信頼性のあ
る温度補償性能と（15℃乃至200℃）の広い温度範囲に
おける優れた検出性能が認められた。この検出装置の出
力は、リアルタイムの金属粒子検出と強磁性体の破砕粒
子と非磁性体粒子の判別、及び各粒子の大きさを示す情
報を示した。
装置16で構成する共振器を共振周波数又はその近傍の周
波数で駆動する。これにより破砕粒子の検出装置は非常
に高感度となり、正確に、かつほぼ瞬間的にプローブ部
材12の流体通路11を金属破砕粒子が通過することによっ
て生じる共振器の挙動（即ち、共振周波数）の短時間の
変化を検出することが出来るものとなる。一方、温度変
化、経年変化等の徐々に起こる変化に対しては共振器の
共振周波数が、自動的かつ連続的に補償される。こうし
た短時間に生じる変化の検出と長時間にわたって生じる
変化の補償は、同位相及び直角位相の検出及びフィード
バック装置を使用することにより、長時間にわたって生
じる変化による共振器の共振周波数尾世に品質因子Ｑの
ドリフトに対する高周波ブリッジ回路の反応を無効とす
るとともに、流体通路11を金属破砕粒子が通過した場合
の過渡変化に対する感度を高くすることが出来る。上述
した検出装置について行った実験によれば、信頼性のあ
る温度補償性能と（15℃乃至200℃）の広い温度範囲に
おける優れた検出性能が認められた。この検出装置の出
力は、リアルタイムの金属粒子検出と強磁性体の破砕粒
子と非磁性体粒子の判別、及び各粒子の大きさを示す情
報を示した。
なお、本発明は、上記の構成に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成に含まれる構成を包
含するもので、発明の範囲は、専ら請求の範囲の記載に
基づいて決定されるべきものである。
く、特許請求の範囲に記載した構成に含まれる構成を包
含するもので、発明の範囲は、専ら請求の範囲の記載に
基づいて決定されるべきものである。
フロントページの続き (56)参考文献 実開 平１−163850（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−5462（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 15/00 - 15/14 G01N 27/22 G01N 27/72
Claims (17)
- 【請求項１】細長い通路に連続的に流通する流体に混入
された金属破砕粒子の検出に使用される、前記通路を包
囲する誘導コイルを有するプローブであって、 前記誘導コイルは、単一の巻回数の導電体により構成さ
れ、少なくとも巻回された導電体の径に等しい軸線方向
の長さを有し、かつ、この誘導コイルは、ギャップを有
し、このギャップは、導電体の全長にわたって形成され
て、導電体を相互に物理的に分離された二つの軸線方向
に伸びる部分に物理的に分離し、 更に、前記ギャップ内に配設され、前記導電体の部分の
間に電気的に接続されるとともに前記通路より分離され
た容量手段を有していることを特徴とするプローブ。 - 【請求項２】前記導電体と前記容量手段によって構成さ
れる共振器は、１以下のインダクタンス対容量比を有し
ている請求項第１項のプローブ。 - 【請求項３】細長い通路に連続的に流通する流体に混入
された金属破砕粒子の検出に使用される、前記通路を包
囲するとともに交流電流が供給される誘導コイルを有す
る各個の流体中の金属粒子を検出する装置であって、 前記誘導コイルは、単一の巻回数の導電体により構成さ
れ、少なくとも巻回された導電体の径に等しい軸線方向
の長さを有し、かつ、この誘導コイルは、ギャップを有
し、このギャップは、導電体の全長にわたって形成され
て、導電体を相互に物理的に分離された二つの軸線方向
に伸びる部分に物理的に分離し、 更に、前記ギャップ内に配設され、前記導電体の部分の
間に電気的に接続されるとともに前記通路より分離され
た容量手段を有と、 前記通路に流通する流体中の混入物の存在により影響を
受けた場合に、前記導電体と前記容量手段によって構成
される電気的な共振器の共振周波数に実質的に対応する
周波数の交流電流を供給するように駆動手段を制御する
制御手段と、 前記制御手段によって発生され前記共振周波数に対する
前記混入物の影響を示すエラー信号より金属性混入物の
磁気特性及び大きさを判定する判定手段とを有すること
を特徴とする流体中の金属粒子を検出する装置。 - 【請求項４】少なくとも一つの流体が流通する通路を形
成する手段と、 前記通路形成手段に対して固定され、分離された管体に
より形成され、該管体が前記通路に沿って伸びるととも
に二つの重合部を有し、該重合部が通路に沿って伸びる
ギャップを規定するとともに、該ギャップにより相互に
物理的に分離されている金属製プローブ部材と、 前記ギャップ内に配設され、少なくとも二つの相互に対
向する容量面を有し、各容量面が前記プローブ部材の前
記重合部の一方に電気的に接続されるとともに少なくと
も一つの誘電層が前記容量面間に配設された容量手段
と、 前記通路の周囲に配設されたプローブ手段の前記二つの
容量面間に流れる交流電流を発生して、前記プローブ手
段と前記容量手段により通路内に存在する混入物の電磁
特性に応じて影響を受ける共振特性を有するタンク回路
を構成させる手段と、 金属粒子による前記共振周波数に対する影響を示す前記
交流電流の変化から通路に存在する少なくとも金属粒子
の特性を判定する手段とを有することを特徴とする流体
中に混入した金属粒子の検出装置。 - 【請求項５】前記容量手段は前記ギャップに沿って配設
された複数の個別のコンデンサによって構成される請求
項第４項の装置。 - 【請求項６】前記コンデンサはチップ型コンデンサであ
る請求項第５項の装置。 - 【請求項７】前記プローブの重合部が相互に重合して前
記容量手段の容量板を構成しており、前記容量手段は重
合する重合部間に介装された少なくとも一つの誘電部材
を有している請求項第４項の装置。 - 【請求項８】前記プローブの前記重合部相互に重合して
おり、前記容量手段は、前記重合された重合部間に配設
されている請求項第４項の装置。 - 【請求項９】前記容量手段がギャップに沿って配設され
た複数の個別のコンデンサを有している請求項第８項の
装置。 - 【請求項１０】前記コンデンサは、チップ型コンデンサ
である請求項第９項の装置。 - 【請求項１１】前記発生手段は、交流電界をプローブ部
材に与える手段を有し、前記判定手段は前記交流電流の
交流電圧を異なる同相位相及び直角位相で前記交流電界
を示す交流電圧とそれぞれ混合して、前記通路に金属粒
子が存在している時に抵抗エラー信号及び無効エラー信
号を発生する手段と、前記抵抗エラー信号及び無効エラ
ー信号を評価して金属粒子の大きさ及び磁気特性を示す
情報を得る手段とを有する請求項第４項の装置。 - 【請求項１２】前記の供給手段は、制御入力を有する電
圧制御発振器と無効エラー信号を前記電圧制御発振器に
フィードバックして発振周波数を前記タンク回路に追随
させるように制御するフィードバック手段を有する請求
項第11項の装置。 - 【請求項１３】前記プローブ部材とともに回路に配設さ
れた制御入力を有する電圧制御抵抗と前記抵抗エラー信
号を前記制御入力にフィードバックして前記タンク回路
の有効抵抗の変化に応じて前記電圧制御抵抗をフィード
バック制御する抵抗エラー信号フィードバック手段とを
有する請求項第12項の装置。 - 【請求項１４】流体が流通する通路を少なくとも一つ形
成する手段を有し、 前記通路形成手段に対して固定され、分離された管体に
より形成され、該管体が前記通路に沿って伸びる、少な
くとも一つの金属製プローブ部材を有し、 少なくとも二つの相互に対向する容量面を有し、各容量
面は前記プローブ部材の互いに異なる部位に電気的に接
続されるとともに、少なくとも一つの誘電層が前記容量
面間に配設された容量手段を有し、 前記通路の周囲に配設されたプローブ手段の前記二つの
容量面間に流れる交流電流を発生して、前記プローブ手
段と前記容量手段により通路内に存在する混入物の電磁
特性に応じて影響を受ける共振特性を有するタンク回路
を構成させる手段を有し、この手段は、前記プローブ部
材に交流励起電流を与えるための手段を有しており、 金属粒子による前記共振特性に対する影響を示す前記交
流電流の変化から、通路に存在する金属粒子の特性を判
定する手段を有し、この手段は、前記交流電流と前記交
流励起電場とを、同一位相及び直角位相においてそれぞ
れ分離して混合することで、金属粒子が前記通路内に存
在するときにおける抵抗エラー信号及び無効エラー信号
をそれぞれ得る手段と、前記抵抗エラー信号及び無効エ
ラー信号を評価して、前記金属粒子のサイズ及び磁気特
性に関する情報を得る手段と、をそれぞれ有することを
特徴とする、流体中に混入した金属粒子の検出装置。 - 【請求項１５】前記供給手段は、制御入力を有する電圧
制御発振器と、無効エラー信号を前記電圧制御発振器に
フィードバックして前記電圧制御発振器の前記制御入力
を制御するフィードバック手段と、を有する請求項第14
項の装置。 - 【請求項１６】前記プローブ部材とともに回路に配設さ
れた制御入力を有する電圧制御抵抗と、前記記抵抗エラ
ー信号を前記電圧制御抵抗の前記制御入力にフィードバ
ックする抵抗エラー信号フィードバック手段とを有する
請求項第15項の装置。 - 【請求項１７】流体が流通する通路を少なくとも一つ形
成する手段と、 前記通路形成手段に対して固定され、分離された管体に
より形成され、該管体が前記通路に沿って伸びるととも
に、前記通路で互いに周方向に離間した二つの部位の間
に前記通路に沿って電流が流されたときに前記通路に生
成される電場を最小化する、少なくとも一つの金属製プ
ローブ部材と、 少なくとも二つの相互に対向する容量面を有し、各容量
面が前記プローブ部材の前記部位の一方に電気的に接続
されるとともに少なくとも一つの誘電層が前記容量面間
に配設された容量手段と、 前記通路の周囲に配設されたプローブ手段の前記二つの
容量面間に流れる交流電流を発生して、前記プローブ手
段と前記容量手段により通路内に存在する混入物の電磁
特性に応じて影響を受ける共振特性を有するタンク回路
を構成させる手段と、 金属粒子による前記共振周波数に対する影響を示す前記
交流電流の変化から通路に存在する少なくとも金属粒子
の特性を判定する手段とによって構成した流体中に混入
した金属粒子の検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US290,531 | 1988-12-27 | ||
| US07/290,531 US4926120A (en) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | In-line metallic debris particle detection system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04502513A JPH04502513A (ja) | 1992-05-07 |
| JP2865857B2 true JP2865857B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=23116427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2502116A Expired - Fee Related JP2865857B2 (ja) | 1988-12-27 | 1989-12-22 | 回路中の金属破砕粒子検出装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4926120A (ja) |
| EP (1) | EP0451209B1 (ja) |
| JP (1) | JP2865857B2 (ja) |
| KR (1) | KR0150205B1 (ja) |
| AR (1) | AR243279A1 (ja) |
| AU (2) | AU635516B2 (ja) |
| DE (1) | DE68917480T2 (ja) |
| IL (1) | IL92887A (ja) |
| TR (1) | TR25614A (ja) |
| WO (1) | WO1990007705A1 (ja) |
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| WO2008038407A1 (fr) | 2006-09-26 | 2008-04-03 | Ntn Corporation | Capteur pour la détection de morceaux cassés |
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