JP3094170B2 - 金属粒子検出センサの電極構造 - Google Patents

金属粒子検出センサの電極構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、潤滑油等の流体中に混
入した金属粒子を検出するセンサの電極構造に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】潤滑油中に浮遊金属粉の有無を検出する
手段としては、油槽壁、例えば底壁に配置した磁石にて
上気金属粉を吸着し、このときの磁束の変化を検出する
ことにより金属粉の混入量を知るようにしたものがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の浮遊金属粉
の検知手段では、油槽に対して殆ど点状にしか設置する
ことができず、１個の検知手段での検知能力は限られた
ものとなり、広い範囲にわたって検知しようとすると必
然的に多くの検知手段を設けなければならず、この設置
箇所が多くなることにより検知制御が複雑になるという
問題があった。また上記従来のものにあっては、金属粉
が微小で、かつ数十〜数千ＰＰＭと比較的希薄な場合に
は適用できなかった。
【０００４】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、油槽の広い範囲にわたって浮遊金属粉を検知する
ことができると共に、この浮遊金属粉が微小で、かつ比
較的希薄な場合でも高効率で検出できるようにした金属
粒子検出センサの電極構造を提供することを目的とする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る金属粒子検出センサの電極構造は、絶
縁基板上に、対向間隔を１〜５０μｍにすると共に、そ
れぞれの幅を３ｔ〜８ｔにした一対の電極を薄膜金属に
てくし形状に入り込み対向させて形成し、両電極の一方
の電極に電源を接続し、他方の電極を接地し、両電極間
にパルス電圧及びその頻度を検出する検出器を接続した
構成となっている。また電極を構成する薄膜金属は、こ
れが酸化物となっても絶縁体や半導体とならないＴａ，
Ｗ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ａｕ等の金属を用いる。
【０００６】
【作 用】電極間に３０〜５０Ｖの電圧を印加した状
態で両電極間に金属粉が存在すると、この電極の両端に
パルス電圧が発生し、これが検知器で検出される。
【０００７】
【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図中１は入力電極、２はアース電極であり、この量
電極１，２はくし形になって入り組み対向している。そ
してこの両電極１，２の対向間隔は１〜５０μｍとなっ
ている。上記入力電極１には電流制限抵抗３と電源４が
直列状に接続されている。５は上記両電極１，２間で発
生するパルス電圧を検出すると共に、その頻度を検出す
る検出器である。上記両電極１，２は、アルミナ基板ま
たはサファイア基板等の絶縁性が良好な基板６上に薄膜
状に形成してある。この電極１，２は上記基板６上に電
極用金属をスパッタ、または蒸着により数千μｍ程度の
薄膜層に形成し、これをレーザトレミング、リフトオ
フ、エッチング、スクリーンマスク法等の方法によりく
し形に形成して製造する。両電極１，２間には３０〜５
０Ｖの電圧を印加し、また電流制限抵抗３は５〜２０Ｋ
Ωのものを用いる。なお、この電流制限抵抗３は電極
１，２の電極抵抗が高い場合は必ずしも用いる必要はな
い。上記電極用金属としては、Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，Ｃｒ，
Ａｕ等、酸化物となっても絶縁体や半導体にならない金
属が用いられる。またその電気抵抗は少なくとも１０Ｋ
Ω以下である。
【０００８】上記両電極１，２のそれぞれの幅は、これ
を流れる電気量に影響を与える。すなわち、あまり細い
と抵抗が大きくなって小電流しか流れず、潤滑油中の金
属粒子に分極現象が発生しにくく、従って検知精度が低
くなる。このため、電極１，２の幅は両電極１，２の対
向間隔ｔの３〜８倍が適当である。
【０００９】上記構成による金属粒子検出センサを潤滑
油中に浸漬して両電極１，２間に３０〜５０Ｖの電圧を
印加する。これにより入力側の電極１に電場が生じ潤滑
油中に金属摩耗粉が存在すると、この金属摩耗粉が電場
を有する電極１に接触することにより、分極現象が発生
し、これにより潤滑油中の金属摩耗粉が両電極間に吸引
されてこれの１個１個の粒子が入力側の電極１から他方
の電極２側へ向けて数珠つなぎ状に連結していき、これ
の先端がブリッジ状になって他方の電極２に接触するこ
とにより、両電極１，２は短絡してこのブリッジ状に連
結された金属摩耗粉に通電される。そしてこの金属摩耗
粉は個々に細かいことにより、この通電により連結が破
壊され、このときに電極１，２の両端にパルス電圧が発
生し、これが検知器５で検出される。このようにこのパ
ルス電圧は、両電極１，２間に細かい金属摩耗粉が数珠
つなぎ状になってブリッジすると共に、このブリッジが
破壊したときに発生し、そのパルス電圧の高さは粒子径
の２乗に比例し、パルスの頻度は粒子密度に比例する。
従って、検出器５にて上記パルス電圧及びその頻度を検
出することにより、潤滑油中の金属摩耗粉の粒子径及び
粒子密度を知ることができる。なお上記実施例におい
て、基板６の裏面にサーミスタ等の検温素子７を貼着す
ることができ、これにより、金属粒子検出と共に温度検
知も行なうことができ、検知作業の複合化を達成するこ
とができる。また上記電極１，２は非常に細くすること
により、これの比熱が低くなるから、この電極１，２は
潤滑油の温度変化に対して温度バランスするまでの時間
が短い。
【００１０】図３は両電極１，２の間に金属粒子７が数
珠つなぎ状につながる様子を模式的に示したもので、潤
滑油に浮遊している金属粒子７に一方の電極１により分
極現象が生じて順次この電極１側に数珠つなぎ状に連結
していく。そしてこの数珠つなぎ状の金属粒子の先端と
他方の電極２との間の隙間に他の金属粒子８が飛び込ん
でブリッジが連なると共に、これが破壊したときに両電
極１，２間にパルス電圧が発生する。
【００１１】図４は潤滑油に含有している金属粒子の粒
径及びパルス頻度の関係を示す。このときの検出条件
は、電極間隔ｔが１０μｍ、印加電圧が４０Ｖであっ
た。また上記パルス頻度は１０分間に発生する数をとっ
た。また粒径はパルス発生電圧に置き替えられる。この
ことから、この図に示されるグラフを利用し、挿出作業
時において、そのときのパルス電圧により粒径がわか
り、パルス頻度により密度がわかる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、平面状に広い面積のも
のが作れることにより、油槽の広い範囲にわたって浮遊
金属粉を検知することができると共に、この浮遊金属粉
が微小で、かつ比較的希薄の場合でも高効率で検出でき
る。また本発明によれば、その構成上１度に多量に作成
することができると共に、温度検知等の複合化を容易に
行なうことができる。さらに検出センサを曲面状に形成
することができることにより、使用対応箇所を広くする
ことができる。そしてさらに、比熱が低く、温度バラン
スまでの時間が短いことにより、潤滑油の温度変化に良
く追随し、潤滑油の温度変化にもかかわらず安定した検
出結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例を示す側面図である。
【図３】電極間に金属粒子が数珠つなぎにつながる様子
を示す模式図である。
【図４】潤滑油中の金属粒子の粒径とパルス発生頻度を
示すグラフである。
【符号の説明】
１，２ 電極、３ 電流制限抵抗、４ 電源、５ 検知
器、６ 基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 国博 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所 研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−42441（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282246（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−68464（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−9799（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁基板６上に、対向間隔ｔを１〜５０
    μｍにすると共に、それぞれの幅を３ｔ〜８ｔにした一
    対の電極１，２を薄膜金属にてくし形状に入り込み対向
    させて形成し、 両電極１，２の一方の電極１に電源４を接続し、他方の
    電極２を接地し、 両電極１，２間にパルス電圧及びその頻度を検出する検
    出器５を接続した ことを特徴とする金属粒子検出センサ
    の電極構造。
  2. 【請求項２】 電極１，２を構成する薄膜金属は、これ
    が酸化物となっても絶縁体や半導体とならないＴａ，
    Ｗ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ａｕ等の金属を用いることを特徴とす
    る請求項１記載の金属粒子検出センサの電極構造。
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