JP3957639B2 - Oil mist detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑油が焼き付きの前後等に熱せられて発生するオイルミストを検知する光散乱式のオイルミスト検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のオイルミスト濃度や量を光学的に測定する装置としては、主に光透過吸収方式のものと光散乱式のものとの2つがある。
【0003】
光透過吸収方式のものは、図4に示すように、発光素子と受光素子とを適当な距離をおいて対向させ、素子間のオイルミストの有無を光吸収による透過光の減衰によって検知する。このため、光透過窓の汚れ等によって大きな影響を受け、汚れ等による光の減衰によって誤動作する場合がある。例えば、図5に示すように、正常な状態において、発光素子から受光素子が受ける最大受光光量のうち、20%が最大発生したオイルミストにより減衰する量であるとして、汚れ等により受光光量の10%が減衰したとすれば、もしオイルミストが全くなくとも、コンピュータ等の判断手段はオイルミストが最大発生量の50%発生したと判断してしまう。このように光透過吸収方式のものでは、わずかの汚れでも誤動作、より具体的にはオイルミストが発生していないにもかかわらず発生していると認識し誤報することにつながるため、フレッシュエアーなどによる定期的な校正やメンテナンスが必須である。
【0004】
一方、光散乱式のものは、図6に示すように、オイルミストの粒子サイズからはMIE散乱の領域で側方散乱を検知する方式が考えられている。この方式では、オイルミストが存在しない場合、原理的には発光素子から射出された光は受光素子には入射しないため、窓の汚れ等に対しては、感度の多少の変化はあるもののオイルミストの検知には影響されにくいというメリットがある。すなわち、汚れ等により受光光量の5%が減衰したとしても、オイルミストの発生量が5%下がったと検知するだけで、上述した光透過吸収方式のもののように、大幅に検知判断が狂うことはない。このように光散乱式のものは、オイルミストが導入される空間が大きく当該空間内壁で散乱された光を無視できる場合は、上述した効果を奏し得る。
【0005】
しかしながら、オイルミストが導入される空間が例えば小さなものであると、発光素子と受光素子とをほぼ90度で交叉させるため、空間内壁の散乱光等によりオイルミストが存在しない場合でも受光素子に多くのベース光(迷光)が入射し、そのベース光による出力レベルが汚れの影響で変動し、誤動作する場合がある。例えば図7に示すように、汚れが発生すると、そのことによりベース光による出力レベルが(ゼロ点)が低下するため、オイルミストによる散乱光で出力値が上がったとしてもその和が警報レベルに達せず、オイルミストの発生を失報する場合がある。したがって従来は、特許文献1に示すように、複雑な構成による補正を行っているものもある。
【0006】
さらに、前述したいずれの方式においても、発光素子と受光素子とを互いにある程度離間させなければならないため、1つのケーシングに納めようとすればケーシングが大きくなり、また別々にするとエンジン等への取付が煩雑になるうえ、発光素子と受光素子との取付位置精度の問題等も生じ得る。
【0007】
【特許文献1】
特許第3263085号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、光散乱式の特長であるオイルミストの汚れに強いという点を活かしつつ、コンパクト化が可能な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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明に係るオイルミスト検出装置は、発光手段から射出された基本光を所定の検出領域に照射し、その検出領域に存在するオイルミストに前記基本光が当たって生じる反射/散乱光を受光手段で受光することによりオイルミストを検出するものであって、前記発光手段及び検出領域間に介在する第1屈折手段と、前記受光手段及び検出領域間に介在する第2屈折手段とを備えてなり、少なくともいずれかの屈折手段において前記基本光又は反射/散乱光の光軸を曲げ、前記発光手段から出る基本光の光軸と前記受光手段に導かれる反射/散乱光の光軸とが略平行となるように構成するとともに、前記各屈折手段間に遮光部材を介在させており、前記各屈折手段が1個のレンズを分割した形状をなすものであり、遮光部材がその分割面間に挟み込ませるように配置した薄肉板状をなすものであり、円筒状をなすケーシングをさらに備え、そのケーシングに前記発光手段、前記受光手段及び前記各屈折手段を内蔵していることを特徴とする。
【0010】
このようなものであれば、前記発光手段から出る基本光の光軸と前記受光手段に導かれる反射/散乱光の光軸とを略平行としているため、発光手段及び受光手段を近接配置することができるなど、光学系を含む構造のコンパクト化を図れる。さらにこのことにより、全ての部材を1つのコンパクトなケーシングに納めることも可能となるため、例えばディーゼルエンジンのクランクケースの壁に例えばただ一つの孔を設けて本装置を容易に設置することができるうえ、発光手段と受光手段とをエンジンに別々に取り付ける場合などに生じ得る位置決めに係る不具合も発生しない。
【0011】
また、コンパクト化の結果、各屈折手段が互いに近接し合うこととなった場合、第1屈折手段にはいった基本光が汚れ等による内部反射で第2屈折手段に導かれ、その光によってベース光レベルが変動するおそれがあるが、本発明によれば、遮光部材を設けているため、第1屈折手段に入った基本光が第2屈折手段に導入されることはほとんどなく、またそのことによるベース光レベルの変動も生じない。
【0012】
各屈折手段がそれぞれ1個のレンズを分割した形状、具体的には、その光軸を通る直線で半割した形状をなすものであり、遮光部材がその分割面間に挟み込ませるように配置した薄肉板状をなすものとしているので、各屈折手段と遮光部材を一体化しコンパクト化を促進したり、発光手段及び受光手段で利用できる光量を増加させたりすることができる。かかる製造方法としては、遮光部材と各屈折手段とをそれぞれ別体に設けて接合してもよいし、一体に成型するようにしてもよい。
【0013】
概略円筒形状をなすケーシングを備えてなり、そのケーシングに発光手段、受光手段及び各屈折手段を内蔵させているので、エンジンのクランクケースなどに取り付けるための好適に取り付けることができる。ケーシングの外周にねじ山を設ければ、エンジンのクランクケース等に孔をあけるだけで容易に取り付けることができる。
【0014】
一方、オイルミスト導入空間が比較的小さく、例えば基本光がその空間内壁で散乱した場合にその散乱光が無視できない大きさのベース光となる場合には、前記検出領域よりも反屈折手段側であって、第1屈折手段から前記検出領域に向かう基本光の光軸延長線と前記検出領域から第2屈折手段に向かう反射/散乱光の光軸延長線との間に、光を遮断する第2遮光部材を設けているものが好ましい。この第2遮光部材によって前記ベース光のレベルを下げることができ、汚れが生じても出力値の変動が小さくなって検出精度の向上を図れるからである。
【0015】
ベース光レベルをさらに下げ、汚れ等に起因する出力シフトをさらに低減するには、前記第2遮光部材により区成される各空間がそれぞれ光を複数回内部反射させて吸収するものであることが望ましい。
【0016】
ベース光レベルを下げるための他の実施態様としては、屈折手段に対向させて、前記検出領域の周辺部近傍に第3遮光部材を設け、その第3遮光部材により、検出領域以外の空間を前後に分割したものが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0018】
<第1実施形態>
【0019】
本実施形態に係るオイルミスト検出装置1は、基本光LBを所定の検出領域Sに照射し、その検出領域Sに存在するオイルミストに基本光LBが当たって生じる反射/散乱光LSの強度を測定することによりオイルミストの濃度を検出するものであって、大型ディーゼルエンジン等の比較的オイルミスト発生空間が大きいものに適用される。
【0020】
具体的にこのものは、図1に示すように、前記基本光LBを発生する発光手段2と、前記反射/散乱光LSを受光する受光手段3と、前記発光手段2及び検出領域S間に介在する第1屈折手段41と、前記受光手段3及び検出領域S間に介在する第2屈折手段42と、それら屈折手段間に設けた遮光部材51と、前記各部材を収容するケーシング6とを備えている。
【0021】
各部を詳述する。
【0022】
発光手段2は、例えばLEDであり、電力を供給されることにより、ある程度波長帯域の限定された光を発生する。本実施形態では、MIE散乱理論に基づき、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等他の発光手段2を用いても構わない。
【0023】
受光手段3は、本実施形態では例えば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、他の受光手段3を用いても構わない。
【0024】
第1屈折手段41及び第2屈折手段42は、特に図2に示すように、円形凸レンズをその光軸(中心)を通る直線で半割した半円形状をなすものである。そして薄肉板状をなす遮光部材51をその半割面間に挟み込ませるように配置して、これら第1屈折手段41、第2屈折手段42及び遮光部材51を一体化し、輪郭円形状をなすレンズユニットRUとしている。
【0025】
ケーシング6は、先端面を開口させた概略円筒形状をなすもので、外周にねじ山を設けた周壁61と、その周壁61の基端近傍内部にケーシング主軸6Lと直交させて配置した支持板62と、前記周壁61の先端近傍内部にケーシング主軸6Lと直交させて配置した窓板63と、前記支持板62及び窓板63間に配置され、その間の空間を2分する内部仕切り板64とを備えてなる。前記支持板62は、前記発光手段2の発光面及び受光手段3の受光面が、ケーシング主軸6Lと垂直となるように、なおかつそれらがケーシング主軸6Lに対して互いに対称位置となるように、発光手段2と受光手段3とを支持するものである。窓板63には、前記発光面及び受光面に対応する位置に光通過用の貫通窓63aを設けてある。内部仕切り板64は、前記周壁61、支持板62、窓板63によって囲まれる空間を、発光手段2及び受光手段3を収容する対称な2つの収容空間に分離するもので、ケーシング主軸6Lに沿うように横架させてある。
【0026】
また、周壁61の内径は前記レンズユニットRUの外径よりも若干大きく設定してあり、周壁61先端部であって窓板63の外側に前記レンズユニットRUを嵌め込んで固定してある。
【0027】
さらに本実施形態では、前記発光手段2への電力供給や受光手段3の出力の増幅、あるいは発光周期と受光周期との同期制御等を行うための図示しない制御部を設け、この制御部を前記ケーシング6の基端側に連設した制御部ケーシング6Aに収容している。
【0028】
かかるオイルミスト検出装置1は、前記周壁61の外周に設けたねじ山を利用して、エンジンクランクケース等の所要部位に装着される。
【0029】
次にこのオイルミスト検出装置1の動作を以下に説明する。
【0030】
発光手段2から射出された基本光LBは、若干拡がりながらケーシング主軸6Lと略平行な向きに進行する。そして貫通窓63aを通過した後、第1屈折手段41で光軸を曲げられるとともに略平行化され、当該第1屈折手段41の焦点近傍に設定してある検出領域Sに照射される。
【0031】
その基本光LBが検出領域Sでオイルミストにあたって反射/散乱し生じた反射/散乱光LSのうち、第2屈折手段42に到達したものは、そこでその光軸LSCがケーシング主軸6Lと略平行となるように屈折し、受光手段3の受光面に集光される。なお、本実施形態において、検出領域Sに入射する基本光LBの光軸LBCと、検出領域Sで散乱し第2屈折手段42に向かって進む反射/散乱光LSの光軸LSCとのなす角度が90度よりも小さくなるようにしてある。
【0032】
そして受光手段3が、受けた反射/散乱光LSの強度に応じた値の電気信号を出力する。この信号は前記制御部で増幅され、その増幅された値に基づいて、前記検出領域Sに存在するオイルミストの濃度判定が行われることとなる。
【0033】
しかして本実施形態によれば、前記発光手段2から出る基本光LBの光軸と前記受光手段3に導かれる反射/散乱光LSの光軸とが略平行となるように構成しているため、発光手段2及び受光手段3を近接配置することができるなど、光学系を含む構造のコンパクト化を図れる。また、ケーシング6を円筒形状とするとともに、その内部に発光手段2、受光手段3、屈折手段41、42等を一体に収容しているため、ディーゼルエンジンのクランクケースの壁に例えばただ一つの孔を設けて本装置1を容易に設置することができるうえ、発光手段2と受光手段3とをエンジンに別々に取り付ける場合などに生じ得る位置決めに係る不具合も発生しない。
【0034】
さらに、オイルミストにより屈折手段の表面に汚れが付着し内部反射が生じても、遮光部材51により光が遮断されるため、第1屈折手段41に入った基本光LBが内部反射により第2屈折手段42に導入されることはほとんどなく、またそのことによるベース光レベルの変動も生じない。もちろん、汚れが無い場合でもレンズ表面での反射によるベース光の第2屈折手段42側への導入をこの遮光部材51により防止することができる。
【0035】
また、各屈折手段41、42を半円形状のレンズにし、円筒形状のケーシング6内に略隙間なく嵌合させているため、それぞれを独立した円形状のレンズとした場合に比べ、コンパクトな構成で、利用できる光量が増加し、大きな感度を得ることができる。
【0036】
なお、本実施形態ではオイルミスト発生空間が大きいため、検出領域Sを通過した基本光LBがオイルミスト発生空間6の内壁で反射/散乱し発生した迷光はほとんど無視できるレベルであり、そのことによるベース光レベルの変動やそれに起因する濃度検出誤差はやはり無視できる。
【0037】
<第2実施形態>
【0038】
本実施形態にかかるオイルミスト検出装置1は、小型ディーゼルエンジン等比較的オイルミスト発生空間が小さいものに適用されるもので、検出領域Sを通過した基本光LBがオイルミスト発生空間の内壁で反射/散乱し発生したベース光が無視できないレベルとなるものに対し、有効なものである。なお、この第2実施形態において前記第1実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0039】
このものは、前記第1実施形態における構成に加え、図3に示すように、前記ケーシング6の先端から更に連続して設けた第2ケーシング6Bを備えてなる。
【0040】
第2ケーシング6Bは、前記ケーシング6と略同径の概略円筒状をなすもので、先端面は封止してあり、内部にオイルミストを導くオイルミスト導入ポート(図示しない)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(図示しない)とを備えてなる。このオイルミスト導入ポート及びオイルミスト排出ポートは、例えば第2ケーシング6B内に形成される検出領域Sの近傍に設けてある。
【0041】
また、この第2ケーシング6B内部における前記検出領域Sよりも前方、すなわち反屈折手段側であって、第1屈折手段41から前記検出領域Sに向かう基本光LBの光軸延長線と前記検出領域Sから第2屈折手段42に向かう反射/散乱光LSの光軸延長線との間に第2遮光部材52を設けている。この第2遮光部材52は、板状をなすもので、検出領域Sの前方から第2ケーシング6B先端内面に亘って設けてあり、第2ケーシング6Bの先端側を略主軸6Lに沿った縦方向に二分して2つの空間6a、6bを形成している。さらに、第2ケーシング6Bの先端部内面は、先端に行くにつれて徐々にその断面積が小さくなるテーパ面にしてあって、前記第2遮光部材52によって区成される各空間6a、6bが、内部に導入された光を多数回内部反射させて吸収する黒体空洞としての機能を奏するように構成している。
【0042】
さらにこの第2ケーシング6B内部における検出領域Sに対応する部位には、ケーシング主軸6Lに直交させて第3遮光部材53を設けている。この第3遮光部材53は、中央には例えば楕円状のスリット53aを形成したもので、このスリット53aを含む前後に前記検出領域Sが形成されるように設定してある。このスリット53aは、基本光がLBが直接的に遮光部材53に当たり散乱光を生じることがないように余裕をもって形成されている。
【0043】
しかしてこのようなものであれば、小型ディーゼルエンジン等比較的オイルミスト発生空間が小さいものであっても、第2ケーシング6Bによって光が遮断されるため、オイルミスト発生空間内壁に基本光LBが当たることによる反射散乱は生じず、他の迷光の影響も無視できる。さらに、第2ケーシング6B内においては、第2遮光部材52によって、発光手段2からの光と受光手段3に入る光とが遮断され、しかも前記各空間6a、6bそれぞれが独立した黒体空洞を形成することから、遮断した光のほとんどが黒体空洞効果で吸収される。加えて、第3遮光部材53により屈折部材41、42でのレンズ収差や散乱で拡がる光をもカットできる。
【0044】
このため、背景の散乱光がほとんど無視できるレベルのものとなり、ベース光による出力シフトを抑止できるので、汚れが発生しても複雑な補正等を必要とせず、信頼性の高い安価でコンパクトなものとすることができる。
【0045】
なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではない。
【0046】
各屈折手段は独立したレンズであってももちろん構わない。また前記実施形態のように、各屈折手段で対称に基本光及び反射/散乱光の光軸をそれぞれ曲げる必要はなく、いずれか一方のみの光軸を曲げるなど、非対称であってもよい。要は、前記発光手段から出る基本光の光軸と前記受光手段に導かれる反射/散乱光の光軸とが、コンパクト化を促進できる程度に略平行となればよい。
【0047】
その他本発明は、上記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0048】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、前記発光手段から出る基本光の光軸と前記受光手段に導かれる反射/散乱光の光軸とを略平行としているため、発光手段及び受光手段を近接配置することができるなど、光学系を含む構造のコンパクト化を図れる。さらにこのことにより、全ての部材を1つのコンパクトなケーシングに納めることも可能となるため、例えばディーゼルエンジンのクランクケースの壁に例えばただ一つの孔を設けて本装置を容易に設置することができるうえ、発光手段と受光手段とをエンジンに別々に取り付ける場合などに生じ得る位置決めに係る不具合も発生しない。
【0049】
また、コンパクト化の結果、各屈折手段が互いに近接し合うこととなった場合、第1屈折手段にはいった基本光が汚れ等による内部反射で第2屈折手段に導かれ、その光によってベース光レベルが変動するおそれがあるが、本発明によれば、遮光部材を設けているため、第1屈折手段に入った基本光が第2屈折手段に導入されることはほとんどなく、またそのことによるベース光レベルの変動も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるオイルミスト検出装置の内部構造を示す模式的縦端面図。
【図2】同実施形態におけるレンズユニットを示す正面図。
【図3】本発明の第2実施形態におけるオイルミスト検出装置の内部構造を示す模式的縦端面図。
【図4】従来の光透過吸収式オイルミスト検出装置の検出原理を説明する原理説明図。
【図5】従来の光透過吸収式オイルミスト検出装置における不具合を説明する不具合説明図。
【図6】従来の光散乱式オイルミスト検出装置の検出原理を説明する原理説明図。
【図7】従来の光散乱式オイルミスト検出装置における不具合を説明する不具合説明図。
【符号の説明】
1・・・オイルミスト検出装置
2・・・発光手段
3・・・受光手段
41・・・第1屈折手段
42・・・第2屈折手段
51・・・遮光部材
52・・・第2遮光部材
53・・・第3遮光部材
53a・・・スリット
6・・・ケーシング
6a、6b・・・空間
LB・・・基本光
LS・・・反射/散乱光
LBC・・・基本光光軸
LSC・・・反射/散乱光光軸
S・・・検出領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light scattering type oil mist detecting device that detects oil mist generated when a lubricant is heated before and after seizure.
[0002]
[Prior art]
There are mainly two conventional apparatuses for optically measuring the concentration and amount of oil mist: a light transmission absorption type and a light scattering type.
[0003]
As shown in FIG. 4, in the light transmission absorption type, a light emitting element and a light receiving element are opposed to each other with an appropriate distance, and the presence or absence of oil mist between the elements is detected by attenuation of transmitted light due to light absorption. For this reason, the light transmission window is greatly affected by dirt or the like, and may malfunction due to light attenuation due to dirt or the like. For example, as shown in FIG. 5, it is assumed that 20% of the maximum received light amount received by the light receiving element from the light emitting element in the normal state is the amount attenuated by the oil mist generated at the maximum. If% is attenuated, even if there is no oil mist, the judging means such as a computer will judge that 50% of the maximum amount of oil mist has occurred. In this way, in the light transmission absorption type, even if it is a little dirt, it malfunctions, more specifically, it recognizes that it has occurred even though oil mist has not occurred and leads to false alarms, so fresh air etc. Regular calibration and maintenance by is indispensable.
[0004]
On the other hand, as for the light scattering type, as shown in FIG. 6, a method of detecting side scattering in the MIE scattering region is considered from the particle size of the oil mist. In this method, in the absence of oil mist, the light emitted from the light emitting element does not enter the light receiving element in principle, so the oil mist has some change in sensitivity to dirt on the window. There is a merit that it is hard to be influenced by detection. In other words, even if 5% of the amount of received light is attenuated due to dirt or the like, it is possible to detect that the amount of generated oil mist has decreased by 5%, and the detection judgment will be greatly confused as in the light transmission absorption method described above. Absent. As described above, the light scattering type can exhibit the above-described effects when the space into which the oil mist is introduced is large and the light scattered on the inner wall of the space can be ignored.
[0005]
However, if the space into which the oil mist is introduced is small, for example, the light emitting element and the light receiving element are crossed at approximately 90 degrees, so that even if no oil mist is present due to scattered light on the inner wall of the space, the light receiving element is often used. Base light (stray light) may be incident, and the output level of the base light may fluctuate due to contamination, resulting in malfunction. For example, as shown in FIG. 7, when dirt occurs, the output level due to the base light decreases (zero point), so even if the output value increases due to scattered light due to oil mist, the sum becomes the alarm level. The oil mist may not be reported. Therefore, conventionally, as shown in Patent Document 1, some corrections are performed using a complicated configuration.
[0006]
Furthermore, in any of the systems described above, the light emitting element and the light receiving element must be spaced apart from each other to some extent, so that the casing becomes large if it is placed in one casing, and if it is separated, it can be attached to an engine or the like. In addition to the complexity, there may be a problem in the accuracy of the mounting position between the light emitting element and the light receiving element.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3263805 [0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the main object of the present invention is to provide an oil mist detection device that can be made compact while taking advantage of the fact that it is resistant to dirt of oil mist, which is a feature of the light scattering method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the oil mist detection device according to the present invention irradiates a predetermined detection area with the basic light emitted from the light emitting means , and receives the reflected / scattered light generated when the basic light strikes the oil mist present in the detection area. Oil mist is detected by receiving light at the means, and comprises first refracting means interposed between the light emitting means and the detection area, and second refracting means interposed between the light receiving means and the detection area. becomes, bending an optical axis of the fundamental light or reflected / scattered light in at least one of refracting means, said reflected / scattered light guided to the light receiving means and the optical axis of the fundamental light emitted from the light emitting unit optical axis and is substantially together configured to be parallel, the which is interposed the light shielding member between the refracting means, which forms a shape that the respective refracting means is to divide the one lens, the light blocking member that divides Are those which form a thin plate shape that is arranged to sandwiched between, and characterized by further comprising a casing having a cylindrical shape, said light emitting means to the casing incorporates said light receiving means and the respective refracting means To do.
[0010]
In such a case, since the optical axis of the basic light emitted from the light emitting means and the optical axis of the reflected / scattered light guided to the light receiving means are substantially parallel, the light emitting means and the light receiving means are arranged close to each other. The structure including the optical system can be made compact. Furthermore, this also makes it possible to store all the members in one compact casing. For example, this apparatus can be easily installed by providing, for example, only one hole in the crankcase wall of a diesel engine. In addition, there is no problem with positioning that may occur when the light emitting means and the light receiving means are separately attached to the engine.
[0011]
In addition, when the respective refracting means come close to each other as a result of compacting, the basic light entering the first refracting means is guided to the second refracting means by internal reflection due to dirt or the like, and the light is used as the base light. Although the level may fluctuate, according to the present invention, since the light shielding member is provided, the basic light that has entered the first refracting means is hardly introduced into the second refracting means. There is no fluctuation of the base light level.
[0012]
Each refracting means has a shape in which one lens is divided, specifically, a shape that is halved by a straight line passing through the optical axis, and is arranged so that the light shielding member is sandwiched between the divided surfaces. Since it has a thin plate shape, each refracting means and the light shielding member can be integrated to promote compactness, and the amount of light that can be used by the light emitting means and the light receiving means can be increased. As such a manufacturing method, the light shielding member and each refracting means may be provided separately and joined, or may be molded integrally.
[0013]
Since the casing having a substantially cylindrical shape is provided, and the light emitting means, the light receiving means, and each refracting means are built in the casing, the casing can be suitably attached to an engine crankcase or the like . If a screw thread is provided on the outer periphery of the casing, it can be easily attached only by making a hole in the crankcase or the like of the engine.
[0014]
On the other hand, when the oil mist introduction space is relatively small, for example, when the basic light is scattered on the inner wall of the space, the scattered light becomes base light having a size that cannot be ignored. The first light refracting means blocks the light between the optical axis extension line of the basic light traveling from the first refraction means to the detection area and the optical axis extension line of the reflected / scattered light from the detection area toward the second refraction means. It is preferable to provide two light shielding members. This is because the level of the base light can be lowered by the second light shielding member, and even if contamination occurs, the fluctuation of the output value is reduced, and the detection accuracy can be improved.
[0015]
In order to further lower the base light level and further reduce the output shift caused by dirt or the like, each space defined by the second light shielding member may internally reflect and absorb light a plurality of times. desirable.
[0016]
As another embodiment for lowering the base light level, a third light shielding member is provided in the vicinity of the periphery of the detection region so as to face the refracting means, and the third light shielding member allows a space other than the detection region to be moved back and forth. What was divided | segmented into is preferable.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
<First Embodiment>
[0019]
The oil mist detection device 1 according to the present embodiment irradiates a predetermined detection region S with the basic light LB, and determines the intensity of the reflected / scattered light LS generated when the basic light LB strikes the oil mist present in the detection region S. This is to detect the concentration of oil mist by measuring, and is applied to a relatively large oil mist generating space such as a large diesel engine.
[0020]
Specifically, as shown in FIG. 1, the light emitting means 2 for generating the basic light LB, the light receiving means 3 for receiving the reflected / scattered light LS, and the light emitting means 2 and the detection region S are used. The first refraction means 41 interposed, the second refraction means 42 interposed between the light receiving means 3 and the detection region S, the
[0021]
Each part will be described in detail.
[0022]
The light emitting means 2 is, for example, an LED, and generates light having a limited wavelength band to some extent when power is supplied. In the present embodiment, based on the MIE scattering theory, one that emits light in a wavelength band that matches the particle diameter of oil mist is used. Of course, other light emitting means 2 such as LD may be used.
[0023]
In this embodiment, the light receiving means 3 is a PD (photodiode), for example, and outputs an electric signal having a value corresponding to the intensity of light received on the light receiving surface. Of course, other light receiving means 3 such as a CCD may be used.
[0024]
As shown in FIG. 2 in particular, the first refracting means 41 and the second refracting means 42 have a semicircular shape obtained by dividing a circular convex lens by a straight line passing through its optical axis (center). Then, the
[0025]
The casing 6 has a substantially cylindrical shape with an open front end surface. The
[0026]
The inner diameter of the
[0027]
Further, in the present embodiment, a control unit (not shown) is provided for performing power supply to the light emitting unit 2, amplification of the output of the
[0028]
The oil mist detection device 1 is attached to a required part such as an engine crankcase using a screw thread provided on the outer periphery of the
[0029]
Next, the operation of the oil mist detection device 1 will be described below.
[0030]
The basic light LB emitted from the light emitting means 2 travels in a direction substantially parallel to the casing
[0031]
Of the reflected / scattered light LS that has been reflected / scattered by the oil mist of the basic light LB in the detection region S, the light LS that has reached the second refracting means 42 has its optical axis LSC substantially parallel to the casing
[0032]
The light receiving means 3 outputs an electric signal having a value corresponding to the intensity of the received reflected / scattered light LS. This signal is amplified by the control unit, and the concentration of oil mist existing in the detection region S is determined based on the amplified value.
[0033]
Therefore, according to the present embodiment, the optical axis of the basic light LB emitted from the light emitting means 2 and the optical axis of the reflected / scattered light LS guided to the light receiving means 3 are configured to be substantially parallel. The structure including the optical system can be made compact, for example, the light emitting means 2 and the light receiving means 3 can be arranged close to each other. Further, since the casing 6 has a cylindrical shape, and the light emitting means 2, the light receiving means 3, the refracting means 41, 42 and the like are integrally accommodated therein, for example, only one hole is formed in the wall of the crankcase of the diesel engine. The apparatus 1 can be easily installed, and there is no problem with positioning that may occur when the light emitting means 2 and the light receiving means 3 are separately attached to the engine.
[0034]
Further, even if dirt is attached to the surface of the refracting means due to the oil mist and internal reflection occurs, the light is blocked by the
[0035]
Further, since each refracting means 41, 42 is formed into a semicircular lens and is fitted in the cylindrical casing 6 with almost no gap, it is more compact than a case where each is formed as an independent circular lens. Thus, the amount of light that can be used is increased, and a large sensitivity can be obtained.
[0036]
In this embodiment, since the oil mist generation space is large, stray light generated by reflection / scattering of the basic light LB that has passed through the detection region S on the inner wall of the oil mist generation space 6 is almost negligible. The fluctuation of the base light level and the density detection error caused by it are still negligible.
[0037]
Second Embodiment
[0038]
The oil mist detection device 1 according to the present embodiment is applied to a device having a relatively small oil mist generation space such as a small diesel engine, and the basic light LB passing through the detection region S is reflected by the inner wall of the oil mist generation space. / Effective for a base light that is scattered and has a level that cannot be ignored. In the second embodiment, the same reference numerals are assigned to members corresponding to the first embodiment.
[0039]
In addition to the structure in the said 1st Embodiment, this thing is provided with the 2nd casing 6B further provided continuously from the front-end | tip of the said casing 6, as shown in FIG.
[0040]
The second casing 6B has a substantially cylindrical shape with the same diameter as that of the casing 6, and has a sealed end surface, an oil mist introduction port (not shown) for guiding oil mist inside, and oil to the outside. An oil mist discharge port (not shown) for discharging mist is provided. The oil mist introduction port and the oil mist discharge port are provided, for example, in the vicinity of the detection region S formed in the second casing 6B.
[0041]
Further, the optical axis extension line of the basic light LB from the first refracting means 41 toward the detection area S and the detection area S in front of the detection area S in the second casing 6B, that is, on the antirefractive means side, and the detection area. A second
[0042]
Further, a third light shielding member 53 is provided at a portion corresponding to the detection region S inside the second casing 6B so as to be orthogonal to the casing
[0043]
In such a case, even if the oil mist generation space is relatively small, such as a small diesel engine, the light is blocked by the second casing 6B, so that the basic light LB is generated on the inner wall of the oil mist generation space. Reflection and scattering due to hitting does not occur, and the influence of other stray light can be ignored. Further, in the second casing 6B, the light from the light emitting means 2 and the light entering the light receiving means 3 are blocked by the second
[0044]
For this reason, the scattered light in the background is almost negligible, and the output shift due to the base light can be suppressed, so even if contamination occurs, no complicated correction etc. are required, and it is highly reliable, inexpensive and compact. It can be.
[0045]
The present invention is not limited to the above embodiments.
[0046]
Of course, each refracting means may be an independent lens. Further, as in the above-described embodiment, it is not necessary to bend the optical axes of the basic light and the reflected / scattered light symmetrically with each refracting means, and it may be asymmetrical such as bending only one of the optical axes. In short, it is sufficient that the optical axis of the basic light emitted from the light emitting means and the optical axis of the reflected / scattered light guided to the light receiving means are substantially parallel to the extent that the compactness can be promoted.
[0047]
In addition, the present invention is not limited to the above illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the optical axis of the basic light emitted from the light emitting means and the optical axis of the reflected / scattered light guided to the light receiving means are substantially parallel, The structure including the optical system can be made compact, for example, the means can be arranged close to each other. Furthermore, this also makes it possible to store all the members in one compact casing. For example, this apparatus can be easily installed by providing, for example, only one hole in the crankcase wall of a diesel engine. In addition, there is no problem with positioning that may occur when the light emitting means and the light receiving means are separately attached to the engine.
[0049]
In addition, when the respective refracting means come close to each other as a result of compacting, the basic light entering the first refracting means is guided to the second refracting means by internal reflection due to dirt or the like, and the light is used as the base light. Although the level may fluctuate, according to the present invention, since the light shielding member is provided, the basic light that has entered the first refracting means is hardly introduced into the second refracting means. There is no fluctuation of the base light level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic vertical end view showing an internal structure of an oil mist detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a lens unit in the embodiment.
FIG. 3 is a schematic vertical end view showing an internal structure of an oil mist detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a principle explanatory diagram for explaining a detection principle of a conventional light transmission absorption type oil mist detection device.
FIG. 5 is a defect explanatory view for explaining a defect in a conventional light transmission absorption type oil mist detection device.
FIG. 6 is a principle explanatory diagram for explaining the detection principle of a conventional light scattering type oil mist detection device.
FIG. 7 is a defect explanatory view for explaining a defect in a conventional light scattering type oil mist detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oil mist detection apparatus 2 ... Light emission means 3 ... Light reception means 41 ... 1st refraction means 42 ... 2nd refraction means 51 ... Light-shielding
Claims (5)
前記発光手段及び検出領域間に介在する第1屈折手段と、前記受光手段及び検出領域間に介在する第2屈折手段とを備えてなり、少なくともいずれかの屈折手段において前記基本光又は反射/散乱光の光軸を曲げ、前記発光手段から出る基本光の光軸と前記受光手段に導かれる反射/散乱光の光軸とが略平行となるように構成するとともに、前記各屈折手段間に遮光部材を介在させており、
前記各屈折手段が1個のレンズを分割した形状をなすものであり、遮光部材がその分割面間に挟み込ませるように配置した薄肉板状をなすものであり、
円筒状をなすケーシングをさらに備え、そのケーシングに前記発光手段、前記受光手段及び前記各屈折手段を内蔵しているオイルミスト検出装置。The basic light emitted from the light emitting means is irradiated to a predetermined detection area, and the oil mist is detected by receiving the reflected / scattered light generated by the basic light hitting the oil mist existing in the detection area by the light receiving means. And
A first refracting means interposed between the light emitting means and the detection region; and a second refracting means interposed between the light receiving means and the detection region. The optical axis of the light is bent so that the optical axis of the basic light emitted from the light emitting means and the optical axis of the reflected / scattered light guided to the light receiving means are substantially parallel, and light is shielded between the refracting means. Interposing a member ,
Each refracting means has a shape obtained by dividing one lens, and the light shielding member has a thin plate shape disposed so as to be sandwiched between the divided surfaces.
An oil mist detection device further comprising a cylindrical casing, wherein the light emitting means, the light receiving means, and the refraction means are built in the casing.
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