JP3379139B2 - 油劣化検出装置 - Google Patents
油劣化検出装置Info
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- JP3379139B2 JP3379139B2 JP08805293A JP8805293A JP3379139B2 JP 3379139 B2 JP3379139 B2 JP 3379139B2 JP 08805293 A JP08805293 A JP 08805293A JP 8805293 A JP8805293 A JP 8805293A JP 3379139 B2 JP3379139 B2 JP 3379139B2
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- Japan
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- potential
- electrode
- oil
- electrodes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油（オイル）の劣化等の
油の変質を検出する技術に関する。
油の変質を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、油中の酸性度、塩基性度に感応し
て電位が変化する感応電極と、その感応電極と組み合わ
せて使用される鉛・鉛合金等を材料とする基準電極とで
油の劣化を判定する装置がある。上記電極対を用いた従
来の油劣化検出装置（オイル劣化センサー）の構成は図
３に示す模式図のように、例えば感応電極として SUS
（ステンレス）電極と基準電極としてPb（鉛）電極とが
油中に設置され、その各電極の電位を差動増幅器に入力
し、両電極間の電位差を出力として取り出している。こ
の基準電極のPb電極に対して感応電極の SUS電極は電気
化学的に必ず基準電極より高い（＋）の電位となる。そ
して、油が使用されていくと油中に金属が溶け込むなど
してpHが変化し両電極間の電位が変化するという原理を
利用し、そのpH値を表示するようにしたり、ある一定以
上のpH値となったらその電位差をコンパレータなどの回
路によって検知して油の劣化をユーザーに警告するなど
の装置が形成される（特開平3-175350参照）。
て電位が変化する感応電極と、その感応電極と組み合わ
せて使用される鉛・鉛合金等を材料とする基準電極とで
油の劣化を判定する装置がある。上記電極対を用いた従
来の油劣化検出装置（オイル劣化センサー）の構成は図
３に示す模式図のように、例えば感応電極として SUS
（ステンレス）電極と基準電極としてPb（鉛）電極とが
油中に設置され、その各電極の電位を差動増幅器に入力
し、両電極間の電位差を出力として取り出している。こ
の基準電極のPb電極に対して感応電極の SUS電極は電気
化学的に必ず基準電極より高い（＋）の電位となる。そ
して、油が使用されていくと油中に金属が溶け込むなど
してpHが変化し両電極間の電位が変化するという原理を
利用し、そのpH値を表示するようにしたり、ある一定以
上のpH値となったらその電位差をコンパレータなどの回
路によって検知して油の劣化をユーザーに警告するなど
の装置が形成される（特開平3-175350参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、もとも
と油は絶縁材料であり、またpHが変化すると言ってもわ
ずかな変化量であり、電位を発生する元である電極金属
の電気陰性度は大きな電位差信号を発生せず、信号の出
力インピーダンスも非常に大きく約１０8 Ω程度とさ
れ、増幅に用いる差動増幅器の入力インピーダンスが同
程度であることから、従来化学的測定装置で行われてい
た如く、信号の検出精度を保つために電極は電位を固定
しないフローティング状態に設定されていた。このため
両電極間の電位差はほぼ一定であっても、外部からのノ
イズなどにより各電極の電位がドリフトして正や負に大
きく変動してしまうという問題があった。またそのため
に差動増幅器もその変動をカバーするように入力レンジ
を大きく正負に渡って設定しなければならず、その範囲
を越えるドリフトには対応出来ないという問題があっ
た。かつ増幅器の電源も＋／−両電源を必要とするな
ど、装置が大掛かりになる問題があった。
と油は絶縁材料であり、またpHが変化すると言ってもわ
ずかな変化量であり、電位を発生する元である電極金属
の電気陰性度は大きな電位差信号を発生せず、信号の出
力インピーダンスも非常に大きく約１０8 Ω程度とさ
れ、増幅に用いる差動増幅器の入力インピーダンスが同
程度であることから、従来化学的測定装置で行われてい
た如く、信号の検出精度を保つために電極は電位を固定
しないフローティング状態に設定されていた。このため
両電極間の電位差はほぼ一定であっても、外部からのノ
イズなどにより各電極の電位がドリフトして正や負に大
きく変動してしまうという問題があった。またそのため
に差動増幅器もその変動をカバーするように入力レンジ
を大きく正負に渡って設定しなければならず、その範囲
を越えるドリフトには対応出来ないという問題があっ
た。かつ増幅器の電源も＋／−両電源を必要とするな
ど、装置が大掛かりになる問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、油の酸性度・塩基性度に感応して電
位が変化する感応電極と、該感応電極と組み合わされて
使用される材料からなる基準電極を油中に挿入し、両電
極間の電位差を計測し、油の劣化度合いを判断する回路
を有する油劣化検出装置において、前記感応電極か前記
基準電極のいずれかが所定の基準電位に接続され、前記
電位差を増幅する増幅器の入力レンジが前記基準電位を
基準として構成され、前記両電極のリーク抵抗に対し、
前記両電極間の出力インピーダンスを誤差として許容で
きる範囲に設定したことを特徴とする。また関連発明の
構成は基準電位を接地電位にしたことを特徴とする。
め本発明の構成は、油の酸性度・塩基性度に感応して電
位が変化する感応電極と、該感応電極と組み合わされて
使用される材料からなる基準電極を油中に挿入し、両電
極間の電位差を計測し、油の劣化度合いを判断する回路
を有する油劣化検出装置において、前記感応電極か前記
基準電極のいずれかが所定の基準電位に接続され、前記
電位差を増幅する増幅器の入力レンジが前記基準電位を
基準として構成され、前記両電極のリーク抵抗に対し、
前記両電極間の出力インピーダンスを誤差として許容で
きる範囲に設定したことを特徴とする。また関連発明の
構成は基準電位を接地電位にしたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】基準電極の電位は基準電位に固定されるため、
検出する信号の電位差はドリフトを起こさず、従って差
動増幅器の入力レンジも固定された幅でよく、基準電位
を接地電位にとった場合は信号は必ず片側の電位にな
る。
検出する信号の電位差はドリフトを起こさず、従って差
動増幅器の入力レンジも固定された幅でよく、基準電位
を接地電位にとった場合は信号は必ず片側の電位にな
る。
【０００６】
【発明の効果】信号のドリフトがなくなることから、差
動増幅器の入力レンジも片電源で設定でき、オーバーレ
ンジとなることもなく安定した信号が得られ誤差なく油
の劣化が判定できる。
動増幅器の入力レンジも片電源で設定でき、オーバーレ
ンジとなることもなく安定した信号が得られ誤差なく油
の劣化が判定できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は基準電極２のPb電極側を設定電位に固定
した場合の例を示す。この設定電位を接地電位にとれ
ば、感応電極１の SUS電極は常に正の電位となり、その
場合は差動増幅器３の増幅器電源４も単一電源（片電
源）で済む。この場合の等価回路は図２のようになり、
検出すべき両電極間の真の出力であるセンサーの等価回
路はセンサー出力Ｖｓとそれに直列な出力インピーダン
スＺｓとからなる。この両端の各電極の電位をそれぞれ
Ｖsus 、ＶPbとし、ＶPbは設定電位Ｖoff とすると、次
式が成り立つ。
明する。図１は基準電極２のPb電極側を設定電位に固定
した場合の例を示す。この設定電位を接地電位にとれ
ば、感応電極１の SUS電極は常に正の電位となり、その
場合は差動増幅器３の増幅器電源４も単一電源（片電
源）で済む。この場合の等価回路は図２のようになり、
検出すべき両電極間の真の出力であるセンサーの等価回
路はセンサー出力Ｖｓとそれに直列な出力インピーダン
スＺｓとからなる。この両端の各電極の電位をそれぞれ
Ｖsus 、ＶPbとし、ＶPbは設定電位Ｖoff とすると、次
式が成り立つ。
【数１】
Ｖoff −Ｚｓ・ｉ＋Ｖｓ−Ｚl ・ｉ＝０
【数２】
Ｖsus ＝ Ｖoff ＋Ｖｓ−Ｚｓ・ｉ
ただしｉは図２の矢印に示すリーク抵抗Ｚl を通るもれ
電流である。このリーク抵抗は油の絶縁抵抗である。数
１式から電流ｉを求めると、
電流である。このリーク抵抗は油の絶縁抵抗である。数
１式から電流ｉを求めると、
【数３】
ｉ ＝（Ｖoff ＋Ｖｓ）／（Ｚｓ＋Ｚl ）
が得られるので、この数３式を数２式に代入して、
【数４】
Ｖsus ＝（Ｖoff ＋Ｖｓ）／（（Ｚｓ／Ｚl ）＋１）
となる。ここで、この実施例における実測値が
【数５】
Ｚｓ／Ｚl ＝３×１０6 ／５×１０8 ＝０．００６≒０
と、出力インピーダンスＺｓが１０6 Ωのオーダーであ
るので、
るので、
【数６】
Ｖsus − Ｖoff ≒ Ｖｓ
となり、感応電極の電位はほとんどリーク電流の影響を
受けないことがわかる。このＺｓはもともと電極の構造
などに依存するためその値は特定できないが、測定によ
ってはより小さく、またなるべく小さくなるように設計
され、リーク抵抗よりも１０分の１以下であることが望
ましい。今回、発明者らによって従来よりも電極の面積
を大幅に拡大し、電極間隔を小さくすることで出力イン
ピーダンスＺｓをリーク抵抗Ｚｌよりも１００分の１程
に小さくすることができた。
受けないことがわかる。このＺｓはもともと電極の構造
などに依存するためその値は特定できないが、測定によ
ってはより小さく、またなるべく小さくなるように設計
され、リーク抵抗よりも１０分の１以下であることが望
ましい。今回、発明者らによって従来よりも電極の面積
を大幅に拡大し、電極間隔を小さくすることで出力イン
ピーダンスＺｓをリーク抵抗Ｚｌよりも１００分の１程
に小さくすることができた。
【０００８】また、数４式からＶoff を引いたものが差
動増幅器の入力電位差であるのでこれを求めると、
動増幅器の入力電位差であるのでこれを求めると、
【数７】Ｖsus −Ｖoff ＝（Ｚl ・Ｖｓ−Ｚｓ・Ｖoff
）／（Ｚｓ＋Ｚl ） であり、実測値の数５式を代入すれば、
）／（Ｚｓ＋Ｚl ） であり、実測値の数５式を代入すれば、
【数８】
Ｖsus −Ｖoff ≒０．９９４Ｖｓ−０．００６Ｖoff
となる。従ってＶoff が高々１Ｖ程度であるとしても誤
差は約１％であり、Ｖoff ＝０と取れば数５式で示され
る値程度の誤差になるため、目的である劣化警告のため
の検出においては全く問題とならない誤差である。
差は約１％であり、Ｖoff ＝０と取れば数５式で示され
る値程度の誤差になるため、目的である劣化警告のため
の検出においては全く問題とならない誤差である。
【０００９】従来よりオイル劣化センサー等、高インピ
ーダンス信号の検出においてはリーク電流の影響がある
のを避ける必要がある為に、即ち信号源と同程度の入力
インピーダンスの測定器（増幅器）で測定しようとする
際は誤差が大きくなってしまうので、なるべくリーク分
を減らそうとして入力をフローティングで用いる習慣が
あった。フローティングの場合、等価回路を図４の様に
考えることができ、図４のノイズ電圧Ｖn は両電極に等
しくかかり、差動増幅器で検出すればほぼ正しく信号を
検出される。ここで図４のＶPb側を固定電位Ｖoff にす
ると（図４の破線の回路）Ｖsus 側はノイズ電圧Ｖn が
そのまま残り、差動で信号を正しく検出することが難し
くなる、ということがあった。
ーダンス信号の検出においてはリーク電流の影響がある
のを避ける必要がある為に、即ち信号源と同程度の入力
インピーダンスの測定器（増幅器）で測定しようとする
際は誤差が大きくなってしまうので、なるべくリーク分
を減らそうとして入力をフローティングで用いる習慣が
あった。フローティングの場合、等価回路を図４の様に
考えることができ、図４のノイズ電圧Ｖn は両電極に等
しくかかり、差動増幅器で検出すればほぼ正しく信号を
検出される。ここで図４のＶPb側を固定電位Ｖoff にす
ると（図４の破線の回路）Ｖsus 側はノイズ電圧Ｖn が
そのまま残り、差動で信号を正しく検出することが難し
くなる、ということがあった。
【００１０】しかし上記の等価回路の計算でリーク電流
を図２のように設定できた背景として、信号源のセンサ
ーの出力インピーダンスがリーク抵抗に比べて約１００
分の１のオーダーとなったためにリーク抵抗によるノイ
ズはさほど問題ではなくなったとも説明できる。即ち、
図４において、ノイズ源のインピーダンスＺn が大きい
のでノイズ電圧Ｖn はインピーダンスの低いセンサー信
号Ｖs 側に僅かな影響しか及ぼさず全く無視できると言
える。従ってＶPb側を固定電位Ｖoff にしても異常は起
きないわけである。
を図２のように設定できた背景として、信号源のセンサ
ーの出力インピーダンスがリーク抵抗に比べて約１００
分の１のオーダーとなったためにリーク抵抗によるノイ
ズはさほど問題ではなくなったとも説明できる。即ち、
図４において、ノイズ源のインピーダンスＺn が大きい
のでノイズ電圧Ｖn はインピーダンスの低いセンサー信
号Ｖs 側に僅かな影響しか及ぼさず全く無視できると言
える。従ってＶPb側を固定電位Ｖoff にしても異常は起
きないわけである。
【００１１】設定電圧Ｖoff は、理論的には差動増幅器
の電源の範囲内でどの様な電位でも可能であるが、特に
基準電極を接地電位にすると感応電極の電位は正の電位
となり、差動増幅器の電源を単一電源のみで構成でき、
他の機器類と共通の接地とできるので電源部の部品点
数、コストが少なくて済む。
の電源の範囲内でどの様な電位でも可能であるが、特に
基準電極を接地電位にすると感応電極の電位は正の電位
となり、差動増幅器の電源を単一電源のみで構成でき、
他の機器類と共通の接地とできるので電源部の部品点
数、コストが少なくて済む。
【００１２】さらに、この例では基準電極側に設定電位
を設けたが、感応電極側に設けても同様な効果がある。
その場合には信号の極性が反転するだけなので、差動増
幅器の電源も反転したものを用いればよい。また、感応
電極として SUS電極以外にも特開平3-175350に開示され
ているような電極材料でも同様な効果を有する。
を設けたが、感応電極側に設けても同様な効果がある。
その場合には信号の極性が反転するだけなので、差動増
幅器の電源も反転したものを用いればよい。また、感応
電極として SUS電極以外にも特開平3-175350に開示され
ているような電極材料でも同様な効果を有する。
【図１】本発明の実施例を示す模式図。
【図２】本発明の実施例の等価回路図。
【図３】従来の実施例を示す模式図。
【図４】従来の実施例の等価回路図。
１ 感応電極（ＳＵＳ電極）
２ 基準電極（Ｐｂ電極）
３ 差動増幅器
４ 増幅器電源（単一電源、片電源）
フロントページの続き
(72)発明者 大谷 祐司
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 岡田 謹吾
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 野沢 政衛
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特開 平３−175350（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−28051（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−25250（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−282249（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/00 - 27/49
G01N 33/26
Claims (2)
- 【請求項１】油の酸性度・塩基性度に感応して電位が変
化する感応電極と、該感応電極と組み合わされて使用さ
れる材料からなる基準電極を油中に挿入し、両電極間の
電位差を計測し、油の劣化度合いを判断する回路を有す
る油劣化検出装置において、 前記感応電極か前記基準電極のいずれかが所定の基準電
位に接続され、 前記電位差を増幅する増幅器の入力レンジが前記基準電
位を基準として構成され、 前記両電極のリーク抵抗に対し前記両電極間の出力イン
ピーダンスを誤差として許容できる範囲に設定したこと
を特徴とする油劣化検出装置。 - 【請求項２】 前記基準電位は、 接地電位であることを特徴とする請求項１に記載の油劣
化検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08805293A JP3379139B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 油劣化検出装置 |
| US08/215,759 US5523692A (en) | 1993-03-23 | 1994-03-22 | Oil deterioration detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08805293A JP3379139B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 油劣化検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273380A JPH06273380A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3379139B2 true JP3379139B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=13932071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08805293A Expired - Fee Related JP3379139B2 (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 油劣化検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379139B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP08805293A patent/JP3379139B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06273380A (ja) | 1994-09-30 |
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