JP4189967B2

JP4189967B2 - 異物検出システム

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Publication number: JP4189967B2
Application number: JP2004041766A
Authority: JP
Inventors: 田浩一郎山; 智子松葉佐
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: JP2005233722A

Description

本発明は、流体中に異物が混入した際に、当該異物を検出するための技術に関する。特に、内燃機関や運動伝達機構その他の各種機械で用いられる潤滑油中に、金属粉（例えば鉄粉）の様な異物が混入した際に、当該異物を検出するための技術に関する。それと共に本発明は、その様な潤滑油を使用する各種機械の異常を検出するための技術に関する。

内燃機関、トランスミッション等の様な各種機器では、潤滑油を使用している。
そのような潤滑油内には、前述の各種機器の運転に伴って内部の部品が摩耗し、例えば鉄粉の様な金属粉、その他の異物の混入が一般的に見られる。

潤滑油中に金属粉の様な異物が混入すると、潤滑油の潤滑性能が低下し、そのまま放置して機器の運転を継続すれば機器の動作や機器の寿命に悪影響を及ぼす。

また、当該機器を長期にわたって運転すると、運転時間や運転環境、機器の負荷等によって金属粉の様な異物の混入量が僅かずつであるが増加する。特に長期にわたって連続的に動作し続ける舶用内燃機関、発電用エンジンなどではその動作に高い信頼性が要求されるため、その潤滑油中に長期にわたって僅かずつ増加していく金属粉のような異物の混入量を常に監視したいという要請がある。

その様な金属粉の様な異物の混入量を計測するために、例えば、図１５に示す様な装置（オイルチェックセンサ）１５０において、潤滑油中に、一定の間隔を保持して配置された１対のコイルを有する検出用コイルヘッド１０から成るセンサヘッド１１０を浸漬し、検出用コイルヘッド１０に付着した鉄粉（金属粉）の量に対応してコイルのリアクタンスが変化することにより、オイル中の鉄粉混入量を決定する技術が既に存在する（特許文献１参照）。

前記オイルチェックセンサ１５０は、前記センサヘッド１１０と検出・本体部１２１とから構成され、該検出・本体部１２１は、発振同調回路３１と、位相検出回路４１、位相差測定回路５１とを有している。

ここで、潤滑油中の鉄粉の混入量が微量（例えば、数１０ｐｐｍ程度）である場合には、検出される信号の変化量が微小であるため、センサの動作環境、例えばセンサの周囲温度やセンサ自体に加わる外力(振動)等によって引き起こされるセンサ特性の変化、あるいはセンサ特性自体の経時変化の様な所謂センサ特性のドリフトの範囲内に信号の変化量が入ってしまい、検出が困難となる場合がある。

センサの微少な出力信号とセンサ特性のドリフトの関係を図１６を使って説明する。図１６は縦軸にセンサの出力、横軸に時間(例えば内燃機関の運転時間)をとり、センサ出力信号の経時変化を模式的に示したものである。ここでセンサ出力が時間とともにドリフトせず、且つ鉄粉等異物がない場合の出力は図中の一点鎖線Ｘで示される出力となり、鉄粉等異物がある場合の信号レベルはＸ'となる。この信号レベルの差が異物の量を表すこととなり、微少な差を検知できるか否かはセンサの感度等に依存することとなる。

しかし現実には前述したドリフトが存在するため、異物の存在がない場合でもＸで示すような一定の出力とならず、例えばＡで示した様に時間とともに出力値が上昇する。このドリフトのあるセンサ特性で鉄粉等異物が存在した場合、センサの出力はＢの様になる。ここで、測定と測定の間隔を「ａ」で示すと、Ｔ１における計測値と、Ｔ２における計測値の差がセンサ特性のドリフトによるものか鉄粉等異物の影響によってセンサ出力が変化したのかを判断するのは困難である。
特開２０００−３２１２４８号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、流体、例えば潤滑油中の異物混入量が数１０ｐｐｍ程度のオーダーの段階で、その異物を検出することが出来る様な異物検出システム及び方法の提供を目的としている。

本発明によれば、磁界を生ぜしめて管（１）内を流れる流体中の磁性体粉末（Ｍ）を捕捉する異物捕捉手段（２）と、上記磁性体粉末（Ｍ）を検出する異物検出手段（３）とを有する異物検出システムにおいて、前記異物捕捉手段（２）の捕捉および解放動作とその捕捉された磁性体粉末（Ｍ）を前記異物検出手段（３）によって検出する検出動作とを制御する制御手段（５）と、その検出された磁性体粉末（Ｍ）量および警告内容を表示する表示手段（４）とを備え、その異物検出手段（３）は前記管（１）に巻回されて発信器（３２）に接続された励磁コイル（Ｃ３２）と、その励磁コイル（Ｃ３２）を挟む位置で管（１）に巻回されてブリッジ（３２）に接続された２つの検出コイル（Ｃ３２）とを備え、さらに励磁コイル（Ｃ３２）の信号波を検出コイル（Ｃ３３）からの受信波に対応する位相に調節する位相器（３６）を設け、前記発信器（３２）の作動により発生する管（１）内の渦電流の領域を通過する磁性体粉末（Ｍ）が検出コイル（Ｃ３３）のリアクタンスを変化させ、その変化するリアクタンスをブリッジ（３３）を介して増幅器（３４）に送り、その増幅されたリアクタンスの変化量を同期検波器（３５）で把握するようになっている。

また本発明によれば、前記制御手段（５）は、まずタイマをリセットし、捕捉手段（２）による磁性体粉末（Ｍ）の捕捉を開示すると共に、捕捉を開始してからの時間（ｔ）を計測し、所定の捕捉時間（Ｔｃ）が経過したならば前記磁性体粉末（Ｍ）を解放し、そして異物検出手段（２）が磁性体粉末（Ｍ）を計測してその検出信号から異物検出量（ｆｍ）を算出し、そして前記異物検出量（ｆｍ）を検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）と比較し、異物検出量（ｆｍ）がその検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）より小さければ捕捉時間（Ｔｃ）に時間（ΔＴ）を加えた時間を新たな捕捉時間として設定し、異物検出量（ｆｍ）が検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）より小さくなければ、その異物検出量（ｆｍ）を検出最大閾値（Ｆｍａｘ）と比較し、異物検出量（ｆｍ）が検出最大閾値（Ｆｍａｘ）より大きければ捕捉時間（Ｔｃ）から所定時間（ΔＴ）を減算して値を新たな捕捉時間として設定し、大きくなければ捕捉時間を変化させない機能を有している。

上述したような構成を具備する本発明によれば、流体（例えば潤滑油）中の異物（例えば鉄粉その他の金属粉）が微量で、異物の捕捉量が微量となる場合には、捕捉時間を長くして（例えば、半日）、検出手段（３）における検出感度を向上させたのと同様な効果を得ることが出来る。
一方、一定時間における異物の検出量が増大した場合は捕捉時間を短縮(例えば５分)し、測定間隔を短縮すれば良い。

すなわち、（例えば金属粉の様な）異物を捕捉する時間を長くすることにより、異物の濃度が低濃度の場合に対応出来る。この場合捕捉している時間が長くなるため測定間隔も長くなるが、そもそも測定対象の金属粉等の異物の濃度が低いため本発明のシステムが取り付けられた内燃機関等の運転に支障が出るレベルではないと判断できる。言い換えると、ある一定以上の捕捉時間となる場合には当該内燃機関等は健全に動作していると判断することができる。
一方、異物捕捉時間を短くすることにより、異物の濃度が高濃度の場合にも対応出来る。
ここで金属粉等異物の濃度が高い場合は本発明のシステムが取り付けられた内燃機関等に何らかの異常が発生していることが考えられるので、捕捉時間を短縮し測定間隔を狭め、潤滑油等流体中の金属粉等異物の濃度監視を頻繁に行うことで、当該内燃機関等が故障等に至る前に対処することが可能となる。

ここで、異物が磁性体の粉末（例えば鉄粉）のため、流体が流れる管内に磁界を発生させて捕捉し、混入量の計測に際しては、磁界を消失させて磁性体の粉末を解放すれば良い。

そして、異物が磁性体の粉末（例えば鉄粉）のため、渦電流により発生した磁界中を通過した磁性体粉末量に対応して発生する信号を検出コイル（Ｃ３３）により検出して、例えば検出信号の波形から、磁性体粉末の量、即ち異物混入量を決定することが可能となる。
ここで、検出コイル（Ｃ３３）を複数設けることにより、異物混入を示す信号を増幅し、検出精度を向上することが可能である。

本発明において、異物検出量（ｆｍ）が第１の閾値（検出最小閾値Ｆｍｉｎ）より少なければ前記捕捉手段で異物を捕捉する時間を増加し、（異物検出量ｆｍが）第２の閾値（検出最大閾値Ｆｍａｘ）よりも多ければ当該時間を減少する様に構成すれば（請求項４、９）、計測対象となる流体が流れる時間（例えば、流体がエンジン潤滑油であれば、エンジン運転時間）と異物発生量（例えば、鉄粉発生量）との特性に応じて、捕捉手段で異物を捕捉する時間（捕捉時間Ｔｃ）を適宜調節することが可能である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、本発明の一実施形態に係る異物検出システム１００は、磁性体の粉末（例えば鉄粉）を捕捉する異物捕捉手段２と、磁性体の粉末(例えば鉄粉)を検出する異物検出手段３と表示手段４と制御手段であるコントロールユニット５とを備えて、構成されている。

前記異物捕捉手段２と前記異物検出手段３は、例えば、エンジン冷却及びエンジン潤滑を目的としたエンジンオイルの戻り管（潤滑油配管）１の適所の外周に取り付けられている。

その異物捕捉手段２及び異物検出手段３は、ともに制御手段であるコントロールユニット５によって磁性体の粉末の捕捉動作及び捕捉された磁性体の粉末の解放動作と、捕捉された磁性体の粉末の検出動作とが制御されるように構成されている。
更に、前記表示手段４は異物検出手段３及びコントロールユニット５に接続され、そのコントロールユニット５によって、検出された磁性体の粉末の量及び警告内容（例えば、「オイルに大量の鉄粉が混じっています」、「エンジンは故障しています」等）の表示が制御される。

前記異物捕捉手段２は、潤滑油が流過する管１内に磁界を生じせしめ、磁性体の粉末を捕捉出来る様にせしめる必要がある。
同時に、後述する様に磁性体の粉末を検出するに当たって、管１内の磁界を消失させて、捕捉された磁性体の粉末（異物：Ｍ)を、再度、管１内に流過せしめる構成である必要がある。
長時間に亘って捕捉した磁性体の粉末を一度に放出することにより、磁性体の粉末の濃度が極めて低くても、後述する検出手段３で検出可能にせしめる。換言すれば、検出手段３の感度不足を填補する機能を付帯している。

前記異物捕捉手段２の内の一例（磁性体の粉末の捕捉手段）２Ａは、図２に示すように、磁性材料の潤滑油配管１にコイル２１を巻き付け、そのコイル２１の両端を前記コントロールユニット５の図示しない電源ラインに接続し、その図示しない電源ラインに通電することによって、管１内に磁界が発生して、磁性体の粉末を捕捉することが出来るように構成されている。
従って、コイル２１への通電、または、通電遮断を行うことにより、管１内を流過する磁性体の粉末の捕捉或いは捕捉された磁性体の粉末の解放が自由に行える。

前記異物捕捉手段２の内のその他の例（磁性体の粉末の捕捉手段）２Ｂは、図３に示すように、例えば、管全体は合成樹脂等の非磁性材料で構成して、コイル２３を巻き付ける部分２２のみを、電磁石のコアとなり得る材質（磁性材料）で構成してある。
したがって、コイル２３に電流を流せば、管１内に磁界が発生して、管１内を流過する磁性体の粉末を捕捉することが出来る。
磁性体の粉末の検出の際には、コイル２３に流れる電流を遮断すれば、捕捉された磁性体の粉末が一度に放出され、一塊となって流れる。そうすることによって、検出手段の感度を補うことが可能となる。

ここで、コイル２１を巻き付けた潤滑油配管１またはコイル２３を巻き付けた部分２２以外も磁性材料であると、磁界が透磁率の大きい管壁内部に集中し、管内を流れる潤滑油中に及ぶ磁界強度が弱まる。そうした場合、磁性体の粉末を十分捕捉することが出来ない。
すなわち、後述する磁性体の粉末の検出感度が低下してしまう。
従って、潤滑油配管１そのものは非磁性材料とし、配管外に電磁石を形成することが好ましい。

前記異物捕捉手段２の別の例（磁性体の粉末の捕捉手段）２Ｃは、図４に示すように、潤滑油配管１の外方に永久磁石２４を配置し、その永久磁石２４が揺動部材２５に接続されている。
該揺動部材２５を図示しない公知の手段によって、揺動させることにより、前記永久磁石２４は潤滑油配管１に接近、或いは離隔するように構成されている。
そのように、永久磁石２４を潤滑油配管１に接近させることにより、管１内を流過する磁性体の粉末を捕捉することが出来、更に前記磁石を管壁から遠ざけることにより、捕捉した磁性体の粉末を解放して下流側に流し去ることも出来る。
尚、図示しない公知の手段は、前記コントロールユニット５によって作動が制御される。

次に、図５及び図６を参照して、前記異物検出手段３の構成を詳述する。
異物検出手段３は、発振器３２とブリッジ３３と増幅器３４と同期検波器３５と位相器３６と、潤滑油配管１に巻き付けられ、両端Ｌ３２を前記ブリッジ３３に接続された励磁コイルＣ３２と、同じく潤滑油配管１に巻き付けられ、両端Ｌ３３を前記発振器に接続された二つの検出コイルＣ３３、とから構成されている。
その二つの検出コイルＣ３３は、前記励磁コイルを挟むような位置に配置されている。

前記発振器３２はラインＬ１によってブリッジ３３に接続され、ブリッジ３３はラインＬ２によって増幅器３４に接続される。増幅器３４はラインＬ３によって同期検波器３５に接続され、位相器３６はラインＬ４によって前記ラインＬ１と、ラインＬ５によって同期検波器３５に接続されている。さらに、同期検波器３５はラインＬ６によって図示しない前記コントロールユニット５に接続されている。

ここで、異物検出手段３は、前記異物捕捉手段２で長時間に亘って捕捉された鉄粉等磁性体の粉末が一度に放出された際に、それを検出する程度の感度があればよく、過剰な感度は不要である。

検出手段３による検出原理を以下に説明する。
検出手段３の前記発振器３２を作動させ、励磁コイルＣ３２に通電することにより、励磁コイルＣ３２によって、潤滑油配管１内に渦電流が発生する。
渦電流が発生している領域を鉄粉等磁性体の粉末が通過することにより、前記検出コイルＣ３３に発生する出力信号が変化する。
即ち、検出コイルＣ３３のリアクタンスが連続して変化する。そしてその連続して変化するリアクタンスをブリッジ３３を介して前記増幅器３４に送る。

増幅器３４では当該検出信号（リアクタンスの変化量）を増幅し、且つ、同期検波器３５（公知技術）を用いることにより、微小な検出信号の変化を確実に把握することが出来る。
尚、位相器３６は励磁コイルＣ３２の信号波の、検出コイルＣ３３からの受信波に対応する位相を調節し、同期検波器３５で処理することにより、検出対象である磁性体の粉末量からノイズの影響を無くす、或いは抑制するために設けられている。

図７は、図５及び図６で示す態様の検出手段３による検出結果の一例を示している。
図７において、縦軸はセンサ出力、横軸は時間(例えば内燃機関の運転時間)である。Ｔ１は捕捉手段２を起動させ、捕捉を開始した時刻であり、Ｔ２は捕捉手段２の作動を切り、捕捉した磁性体の粉末を再び管１内に解放した時刻を示している。図中、点線Ａはドリフトを含み磁性体の粉末の影響の無い信号を、実線Ｂがドリフトに磁性体の粉末の通過量を重ね合わせた信号を表す。
ここで図中の斜線を施した領域Ｎの面積が、時刻Ｔ１からＴ２までの時間内に捕捉手段２によって捕捉された磁性体の粉末量を示している。

磁性体の粉末が微量な場合、信号レベルとセンサ信号のドリフト量の関係で測定が困難になる場合がある。本件発明ではセンサのドリフトが無視しうる短時間の間に、センサ外部において捕捉して見かけの量を増加させておいた磁性体の粉末を測定するため、ドリフトの影響を受けずに磁性体の粉末の測定が可能となる。

図８及び図９は、図７の特性図（実線）から、ドリフト（破線）の影響を除いた波形を示したものである。

図５及び図６に示したように、検出手段３の検出コイルＣ３３は励磁コイルＣ３２を跨いで２箇所に設置されている。更に上流側、下流側の検出コイルＣ３３はブリッジ３３を組んでいるため、上流側の検出コイルＣ３３では、図８及び図９の上方に凸の山Ｐ１が検出され、下流側の検出コイルＣ３３では、図８及び図９の下方に凸の谷Ｐ２が検出される。

そのように二つの検出コイルＣ３３でブリッジ３３を組むことによって、信号とノイズの識別が容易となり、ＳＮ比が向上する。
すなわち、本実施形態の検出手段３を用いる利点は、図８で示すように、上端と下端との差（振幅）を取ることにより、ドリフトの影響を無くすことである。

図１、図５及び図６において、前記捕捉手段２により、管１内の磁界を消去して、磁性体の粉末を再び流過せしめた直後から、磁性体の粉末は潤滑油内で拡散し始める。拡散すると、検出波形のピークの値が低減する。検出波形のピーク値の減少は磁性体の粉末量を検出する上で不利となる。
そこで、鉄粉が拡散する影響をキャンセルするため、振幅ではなく、図９で示す波形の面積Ｑを用いて、捕獲された磁性体の粉末量を決定する。

また、磁性体の粉末信号の出力と時間の比（例えば半振幅）から潤滑油の流速が概算出来る。
潤滑油の流速が一定していないと、磁性体の粉末量の増加、減少が判定できない恐れがある。しかし、流速が一定でない場合には、較正（キャリブレーション）を行えば良く、係る較正を行うためには、潤滑油の流速を決定する必要がある。

流速の決定は、例えば、信号出力（図９の波形）と時間との特性における波形の幅から求めることが出来る。或いは、計測は、磁性体の粉末の放出のタイミング（管１内の磁界が消失した瞬間）と、ピークとの時間差と、捕捉手段２と検出コイルＣ３３までの距離（固定された値）から求めても良い。また、別途流速計を設けて流速を決定することも可能である。

次に、図１０及び図１１を参照して、例えば、エンジンの潤滑油に鉄粉等金属粉のような異物が混入した場合に、当該異物を検出する制御の態様について説明する。

ここで、新品のエンジンの運転時間と異物発生量との関係を考えると、概略、図１０で示す様な特性となることが予想される。
図１０において、新品のエンジンの運転を開始（ポイントＳ）してから、しばらくの期間は異物の発生量は増加するが、その後、減少し、以後、比較的長い期間に亘って、異物の発生量は低いレベルの一定値を維持する。

その後、例えば故障が発生する予兆として、或いはエンジンが寿命を迎えた場合には、異物発生量が増加して、異常が顕在化するまで増加し続ける。
図１１で示す制御では、図１０を参照して説明した上述の特性或いは傾向を前提に、処理が行われている。

図１１において、制御がスタートすると、先ず、コントロールユニット５（図１参照）内の計時用のタイマ（図示せず）をリセットし（ステップＳ１）、捕捉手段２（図１参照）によって異物の捕捉を開始すると共に、捕捉を開始してからの時間tを計測する（ステップＳ２）。

次のステップＳ３では所定の捕捉時間Ｔｃ（例えば５時間）が経過したか否かを監視し（ステップＳ３がＮｏのループ）、捕捉時間Ｔｃが経過したならば（ステップＳ３がＹＥＳ）、異物Ｍを解放する（ステップＳ４）。
そして、異物検出手段３において異物を計測し、異物の検出信号から異物検出量ｆｍを算出する。（ステップＳ５）。

異物検出量ｆｍは、予め既知の濃度の異物を混入した潤滑油を用いる等して検出信号と異物量の関係づけを行っておくことで求めることができる。ここで異物検出量ｆｍは捕捉時間と関係なく予め行われた検出信号と異物量の関係づけによって求められるものである。

異物検出量ｆｍは表示器で表示される(ステップＳ５Ａ)。必要であれば捕捉時間を勘案することで潤滑油中の絶対量を表示するとともに、エンジンの状態、例えば「鉄粉が増加しています」といったメッセージが適宜表示されても良い。
その後ステップＳ６において、コントロールユニット５（図１参照）内で、異物検出量ｆｍと異物検出量の検出最小閾値Ｆｍｉｎとを比較する。異物検出量ｆｍがその検出最小閾値Ｆｍｉｎよりも小さければ（ステップＳ６がＹｅｓ）ステップＳ７に進み、異物検出量ｆｍが検出最小閾値Ｆｍｉｎ以上であれば（ステップＳ６がＮｏ）ステップＳ１０に進む。

異物検出量ｆｍがその検出最小閾値Ｆｍｉｎよりも小さければ（ステップＳ６がＹｅｓ）、捕捉時間Ｔｃを増加する制御を行う。具体的には、ステップＳ７において、コントロールユニット５は、その時点における捕捉時間Ｔｃに時間ΔＴを加えた時間「Ｔｃ＋ΔＴ」を、新たな捕捉時間として設定する。そして、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、新たに設定された捕捉時間Ｔｃと捕捉時間の最大閾値Ｔｃｍａｘとを比較する。
新たに設定された捕捉時間Ｔｃがその最大閾値Ｔｃｍａｘ以下であれば（ステップＳ８がＮｏ）、ステップＳ１に戻る。一方、新たに設定された捕捉時間Ｔｃがその最大閾値Ｔｃｍａｘよりも大きければ（ステップＳ８がＹｅｓ）、最大閾値Ｔｃｍａｘの数値を捕捉時間Ｔｃに設定して（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る。
そして、再び、ステップＳ１以降を繰り返す。

ステップＳ１０（異物検出量ｆｍが検出最小閾値Ｆｍｉｎ以上の場合：ステップＳ６がＮｏ）では、異物検出量ｆｍとその検出最大閾値Ｆｍａｘとを比較する。
異物検出量ｆｍが検出最大閾値Ｆｍａｘ以下であれば（ステップＳ１０がＮｏ：Ｆｍｉｎ≦ｆｍ≦Ｆｍａｘ）、捕捉時間Ｔｃを変化すること無く（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。

一方、異物検出量ｆｍが検出最大閾値Ｆｍａｘよりも大きければ（ステップＳ１０がＹｅｓ）、捕捉時間Ｔｃを短縮する制御を行う。具体的には、ステップＳ１２において、捕捉時間Ｔｃから所定時間ΔＴだけ減算した時間「Ｔｃ−ΔＴ」を、新たな捕捉時間Ｔｃに設定する。
そして、ステップＳ１３で、新たに設定された捕捉時間Ｔｃとその最小閾値Ｔｃｍｉｎと比較する。

捕捉時間Ｔｃが最小閾値Ｔｃｍｉｎ以上であれば（ステップＳ１３がＮｏ）、ステップＳ１に戻る。一方、捕捉時間Ｔｃが最小閾値Ｔｃｍｉｎよりも短い時間であれば（ステップＳ１３がＹｅｓ）、最小閾値Ｔｃｍｉｎの値を捕捉時間Ｔｃに設定して（ステップＳ１４）、ステップＳ１に戻る。

上述したような構成を具備する図示の実施形態によれば、捕捉量が微量の場合には、捕捉時間を長くして（例えば、半日）、検出手段３における検出感度を向上させたのと同様な効果を得ることが出来る。
一方、捕捉量増大の兆候が出て、危険と判断されれば、捕捉時間を、例えば５分に短縮すれば良い。

すなわち、（例えば金属粉の様な）異物を捕捉する時間を長くすることにより、異物の濃度が低濃度の場合に対応出来る。
この場合捕捉している時間が長くなるため測定間隔も長くなるが、そもそも測定対象の金属粉等の異物の濃度が低いため本発明のシステムが取り付けられた内燃機関等の運転に支障が出るレベルではないと判断できる。言い換えると、ある一定以上の捕捉時間となる場合には当該内燃機関等は健全に動作していると判断することができる。
一方、異物捕捉時間を短くすることにより、異物の濃度が高濃度の場合にも対応出来る。
ここで金属粉等異物の濃度が高い場合は本発明のシステムが取り付けられた内燃機関等に何らかの異常が発生していることが考えられるので、捕捉時間を短縮し測定間隔を狭め、潤滑油等流体中の金属粉等異物の濃度監視を頻繁に行うことで、当該内燃機関等が故障等に至る前に対処することが可能となる。

異物が磁性体の粉末（例えば鉄粉）であれば、潤滑油が流れる管内に磁界を発生させて捕捉し、混入量の計測に際しては、磁界を消失させて磁性体粉末を解放するように構成されているので、異物が磁性体の粉末（例えば鉄粉）であれば、渦電流で発生した磁界中を通過した磁性体粉末量に対応して発生する信号を検出コイルＣ３３により検出して、例えば検出信号の波形から、磁性体粉末の流量、即ち異物混入量を決定することが可能となる。

更に、検出コイルＣ３３を複数図示の例では２箇所に設けることにより、異物混入を示す信号を増幅し、検出精度を向上することが可能である。

上述した実施形態では、コイルに通電して潤滑油が流過する管内に渦電流を発生せしめ、当該渦電流中を磁性体粉末が通過することにより発生する信号を検出コイルで検出する方式を採用しているが、その他の検出方式或いは検出手段を採用することが可能である。
図１２〜図１４は、その様な検出手段を例示している。そして、図１２〜図１４で示す検出手段は、何れも、図１〜図１１を参照して説明した図示の実施形態において、使用可能である。

図１２において、全体を符号７０で示す検出手段は、磁極が引き合う方向に対向して配置された一対の永久磁石７２、７２と、一対の永久磁石７２、７２の磁界中に配置されたホール素子７４と、該ホール素子７４の出力信号を受信する制御装置５及びディスプレイ等の表示装置４とを有している。
一対の永久磁石７２、７２の磁界中には管１が配置されており、管１内では、異物（例えば鉄粉）Ｍが混合している潤滑油（その流れが矢印Ａ−１２で示されている）が流過している。

管１内を流れる潤滑油中に異物が存在すると、当該異物が磁界中を通過することにより磁界が乱れ、ホール素子７４が受感する磁界に変化が生じ、その結果、磁界の大きさを電気抵抗として出力する出力信号（ホール素子７４の出力信号）が変動する。
制御装置５は、ホール素子７４の出力信号中の係る変動を公知の処理により検出し、潤滑油中の異物の存在を検知する。

図１３において、全体を符号８０で示す検出手段は、磁極が引き合う方向に対向して配置された一対の永久磁石８２、８２と、一対の永久磁石８２、８２の磁界中に対向して配置された一対のサーチコイル８４、８４と、該サーチコイル８４、８４に接続されたアンプ８６と、該アンプ８６に接続された電圧計８８とを有している。
そして、サーチコイル８４、８４間の領域に、潤滑油（流れを矢印Ａ−１２で示す）が流過する管１が配置されている。

管１内を流れる潤滑油中に鉄粉等異物が存在すると、当該異物がサーチコイル８４、８４近傍の領域を通過する際に磁場が変化して、当該サーチコイルに起電力が生じる。サーチコイル８４、８４の誘導起電力はアンプ８６で増幅されて、電圧計８８で読み取られる。
電圧計８８で読み取られた電圧を、予め作成した較正曲線や較正特性等から、潤滑油中の異物（鉄粉）濃度に変換することが出来る。

図１４において、全体を符号９０で示す検出手段は、光源９２と、受光部９４（例えば、光電素子）と、受光部９４の出力信号を処理する制御手段５及び表示装置４を有している。
そして、光源９２と受光部９４との間で、光源からの光が照射されている領域に、潤滑油が流過する（その流れが矢印Ａ−１４で示されている）管１が配置されている。

光源９２から照射されて受光部９２で受光される光量は、潤滑油中の異物の含有量により変動する。従って、受光部９２で受光される光量で変動する出力信号（受光部９２の出力信号）を制御装置５で適宜処理することにより、潤滑油中の異物含有量が計測出来るのである。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。例えば、上述した通り、図１〜図１１の実施形態における検出手段を、図１２〜図１４で示す構造に変更することは可能である。

また、異物としては磁性体の粉末、特に鉄粉について述べているが、その他の異物であっても、同様に検出可能である。
さらに、潤滑油以外の他の流体が異物を混入した場合についても、本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るシステム全体の構成を示したブロック図。図１の異物捕捉手段の一例を示した構成図。図１の異物捕捉手段の他の例を示した構成図。図１の異物捕捉手段の別の例を示した構成図。図１の異物検出手段の詳細構成を説明するブロック図。図５の励磁コイル及び検出コイル部分を拡大した図。本実施形態の検出手段によって検出されたセンサ出力を示した特性図。図７に対して、ドリフトの影響を排除した特性図。ドリフトの影響を排除した特性図を用いて、異物の量を算出する方法を説明するための図。計測対象物（例えばエンジン）の運転時間と異物発生量との特性の一例を示す特性図。図示の実施形態における制御フローチャートを説明する図。検出手段のその他の例を示すブロック図。別の検出手段を示すブロック図。さらに別の検出手段を示すブロック図。従来技術の検出装置（オイルチェックセンサ）の構成を示したブロック図。従来技術の検出装置によって得られた検出結果のグラフ。

符号の説明

１・・・管
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・異物捕捉手段
３、７０、８０、９０・・・検出手段（異物検出手段）
４・・・表示手段／モニタ
５・・・制御手段／コントロールユニット
２１、２２・・・コイル
２３・・・永久磁石
２４・・・揺動部材
３２・・・発振器
３３・・・ブリッジ
３４・・・増幅器
３５・・・同期検波
３６・・・位相器
１００・・・異物検出システム
Ｃ３２・・・励磁コイル
Ｃ３３・・・検出コイル

Claims

磁界を生ぜしめて管（１）内を流れる流体中の磁性体粉末（Ｍ）を捕捉する異物捕捉手段（２）と、上記磁性体粉末（Ｍ）を検出する異物検出手段（３）とを有する異物検出システムにおいて、前記異物捕捉手段（２）の捕捉および解放動作とその捕捉された磁性体粉末（Ｍ）を前記異物検出手段（３）によって検出する検出動作とを制御する制御手段（５）と、その検出された磁性体粉末（Ｍ）量および警告内容を表示する表示手段（４）とを備え、その異物検出手段（３）は前記管（１）に巻回されて発信器（３２）に接続された励磁コイル（Ｃ３２）と、その励磁コイル（Ｃ３２）を挟む位置で管（１）に巻回されてブリッジ（３２）に接続された２つの検出コイル（Ｃ３２）とを備え、さらに励磁コイル（Ｃ３２）の信号波を検出コイル（Ｃ３３）からの受信波に対応する位相に調節する位相器（３６）を設け、前記発信器（３２）の作動により発生する管（１）内の渦電流の領域を通過する磁性体粉末（Ｍ）が検出コイル（Ｃ３３）のリアクタンスを変化させ、その変化するリアクタンスをブリッジ（３３）を介して増幅器（３４）に送り、その増幅されたリアクタンスの変化量を同期検波器（３５）で把握することを特徴とする異物検出システム。
前記制御手段（５）は、まずタイマをリセットし、捕捉手段（２）による磁性体粉末（Ｍ）の捕捉を開示すると共に、捕捉を開始してからの時間（ｔ）を計測し、所定の捕捉時間（Ｔｃ）が経過したならば前記磁性体粉末（Ｍ）を解放し、そして異物検出手段（２）が磁性体粉末（Ｍ）を計測してその検出信号から異物検出量（ｆｍ）を算出し、そして前記異物検出量（ｆｍ）を検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）と比較し、異物検出量（ｆｍ）がその検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）より小さければ捕捉時間（Ｔｃ）に時間（ΔＴ）を加えた時間を新たな捕捉時間として設定し、異物検出量（ｆｍ）が検出最小閾値（Ｆｍｉｎ）より小さくなければ、その異物検出量（ｆｍ）を検出最大閾値（Ｆｍａｘ）と比較し、異物検出量（ｆｍ）が検出最大閾値（Ｆｍａｘ）より大きければ捕捉時間（Ｔｃ）から所定時間（ΔＴ）を減算して値を新たな捕捉時間として設定し、大きくなければ捕捉時間を変化させない機能を有する請求項１記載の異物検出システム。