JPH0772072A - 液中粒子濃度検出装置 - Google Patents
液中粒子濃度検出装置Info
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- JPH0772072A JPH0772072A JP5326055A JP32605593A JPH0772072A JP H0772072 A JPH0772072 A JP H0772072A JP 5326055 A JP5326055 A JP 5326055A JP 32605593 A JP32605593 A JP 32605593A JP H0772072 A JPH0772072 A JP H0772072A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光の透過率の低い検査対象液体に対しても感
度が高く，気泡を内包する液体にも用いることのできる
光学式の液中粒子濃度検出装置の提供。 【構成】 検査対象液体８との境界面８０において全反
射する検査光８２を発する発光部１１と，上記全反射光
８３を受光する光センサ１２と，検査光８２を直接受光
する基準光センサ１３と，両光センサ１２，１３の出力
から反射率を求め，粒子濃度を算出する判定部とを有す
る液中粒子濃度検出装置１０である。検査対象液体８が
エンジンの潤滑油の場合，カーボンの粒子濃度を算出
し，潤滑油の劣化を判定することができる。検査光が全
反射する検出面は複数設けてもよく，また，検査対象液
体の管路等に検出面を挿入する構造とすると好適であ
る。
度が高く，気泡を内包する液体にも用いることのできる
光学式の液中粒子濃度検出装置の提供。 【構成】 検査対象液体８との境界面８０において全反
射する検査光８２を発する発光部１１と，上記全反射光
８３を受光する光センサ１２と，検査光８２を直接受光
する基準光センサ１３と，両光センサ１２，１３の出力
から反射率を求め，粒子濃度を算出する判定部とを有す
る液中粒子濃度検出装置１０である。検査対象液体８が
エンジンの潤滑油の場合，カーボンの粒子濃度を算出
し，潤滑油の劣化を判定することができる。検査光が全
反射する検出面は複数設けてもよく，また，検査対象液
体の管路等に検出面を挿入する構造とすると好適であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，光の透過率が極めて小
さい液体に対しても精度良く液中粒子濃度を測定するこ
とのできる光学式の液中粒子濃度検出装置に関する。
さい液体に対しても精度良く液中粒子濃度を測定するこ
とのできる光学式の液中粒子濃度検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】ディーゼルエンジンなどの潤滑油の劣化の
判定は，潤滑油に含まれるカーボン粒子量が有力な判断
指標となっている。即ち，潤滑油中に含まれるカーボン
粒子濃度が３〜５ｗｔ％を上限として潤滑油の更油時期
と判定されている。
判定は，潤滑油に含まれるカーボン粒子量が有力な判断
指標となっている。即ち，潤滑油中に含まれるカーボン
粒子濃度が３〜５ｗｔ％を上限として潤滑油の更油時期
と判定されている。
【０００３】このような潤滑油中の粒子濃度検出装置９
０には，図１３に示すように，発光素子９１と受光素子
９２との間に潤滑油８を導入し，潤滑油に含まれるカー
ボン粒子濃度によって変化する受光量，即ち光の透過率
から潤滑油の汚濁を検知するものがある（特開昭６１−
２１３７４９号公報参照）。同図において，符号９３は
温度補正用のサーミスタ温度計，符号９４は入出力端子
板，符号９５は，潤滑油の管路に螺着するためのねじ部
である。
０には，図１３に示すように，発光素子９１と受光素子
９２との間に潤滑油８を導入し，潤滑油に含まれるカー
ボン粒子濃度によって変化する受光量，即ち光の透過率
から潤滑油の汚濁を検知するものがある（特開昭６１−
２１３７４９号公報参照）。同図において，符号９３は
温度補正用のサーミスタ温度計，符号９４は入出力端子
板，符号９５は，潤滑油の管路に螺着するためのねじ部
である。
【０００４】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記液中粒子
濃度検出装置９０には，次のような問題がある。第１の
問題点は，光の透過率の低い検査対象液体８に関して
は，光の透過量が極めて少なく，感度が悪くなることで
ある。この対策としては，入射する検査光を大幅に強く
する方法や，検査対象液体の光の透過方向に対する厚み
ｔを小さくするなどがある。
濃度検出装置９０には，次のような問題がある。第１の
問題点は，光の透過率の低い検査対象液体８に関して
は，光の透過量が極めて少なく，感度が悪くなることで
ある。この対策としては，入射する検査光を大幅に強く
する方法や，検査対象液体の光の透過方向に対する厚み
ｔを小さくするなどがある。
【０００５】しかし，検査光を強くすれば，検査対象液
体や含有粒子が変質するなどの問題があり，また，検査
対象液体の厚みｔを小さくすることは，粒子径ｄが厚み
ｔに近いと粒子が詰まってしまうなどの問題がある。第
２の問題点は，検査対象液体が気泡などを内包する場合
には，気泡によって透過光の強さが代わり，粒子濃度を
正確に測定できないことである。
体や含有粒子が変質するなどの問題があり，また，検査
対象液体の厚みｔを小さくすることは，粒子径ｄが厚み
ｔに近いと粒子が詰まってしまうなどの問題がある。第
２の問題点は，検査対象液体が気泡などを内包する場合
には，気泡によって透過光の強さが代わり，粒子濃度を
正確に測定できないことである。
【０００６】第３の問題点は，検査光が出射する発光面
及び透過光が入射する受光面に液中の粒子が付着し，検
出誤差を生じ易いということである。本発明は，かかる
従来の問題点に鑑みて，光の透過率が小さい液体に対し
ても感度が低下せず，また気泡などの非粒子性異物の影
響を受けにくい液中粒子濃度検出装置を提供しようとす
るものである。
及び透過光が入射する受光面に液中の粒子が付着し，検
出誤差を生じ易いということである。本発明は，かかる
従来の問題点に鑑みて，光の透過率が小さい液体に対し
ても感度が低下せず，また気泡などの非粒子性異物の影
響を受けにくい液中粒子濃度検出装置を提供しようとす
るものである。
【０００７】
【課題の解決手段】本発明は，検査対象液体と接し，そ
の境界面において全反射する検査光を発する発光部と，
上記全反射光を受光する光センサと，上記検査光を直接
受光する基準光センサと，両光センサの出力信号から反
射率を求め，これより液中の粒子濃度を算出する判定部
とを有する液中粒子濃度検出装置にある。
の境界面において全反射する検査光を発する発光部と，
上記全反射光を受光する光センサと，上記検査光を直接
受光する基準光センサと，両光センサの出力信号から反
射率を求め，これより液中の粒子濃度を算出する判定部
とを有する液中粒子濃度検出装置にある。
【０００８】本発明において最も注目すべきことの第一
点は，発光部から検査対象液体に対して発せられる検査
光がその境界面において全反射するように構成されてい
ることである。即ち，検査対象液体の屈折率をｎ2 ，検
査対象液体と接する検出面を形成する発光部（以下「境
界部」という）の屈折率をｎ1 としたとき，図６に示す
検査光８２の入射角θ1 が，全反射角θC （＝ｓｉｎ-1
ｎ2 ／ｎ1 ）より大きくなるように光源位置及び境界
部の屈折率ｎ1 を定めてあることである。
点は，発光部から検査対象液体に対して発せられる検査
光がその境界面において全反射するように構成されてい
ることである。即ち，検査対象液体の屈折率をｎ2 ，検
査対象液体と接する検出面を形成する発光部（以下「境
界部」という）の屈折率をｎ1 としたとき，図６に示す
検査光８２の入射角θ1 が，全反射角θC （＝ｓｉｎ-1
ｎ2 ／ｎ1 ）より大きくなるように光源位置及び境界
部の屈折率ｎ1 を定めてあることである。
【０００９】本発明において，注目すべき第２点は，光
センサは上記全反射光を受光することのできる位置に配
設されていることであり，更に検査光を直接受光する基
準光センサを配設してあることである。また，判定部
は，粒子濃度により変化する上記両光センサの出力信号
により反射率を算出し，これより検査対象液体の粒子濃
度を判定する演算回路である。上記液中粒子濃度検出装
置には，例えば，請求項２記載のようにカーボン粒子濃
度から潤滑油の劣化を判定するディーゼルエンジンの潤
滑油劣化検出装置などがある。
センサは上記全反射光を受光することのできる位置に配
設されていることであり，更に検査光を直接受光する基
準光センサを配設してあることである。また，判定部
は，粒子濃度により変化する上記両光センサの出力信号
により反射率を算出し，これより検査対象液体の粒子濃
度を判定する演算回路である。上記液中粒子濃度検出装
置には，例えば，請求項２記載のようにカーボン粒子濃
度から潤滑油の劣化を判定するディーゼルエンジンの潤
滑油劣化検出装置などがある。
【００１０】なお，請求項３記載のように，検査対象液
体の収容部を設け，該収容部には，検査対象液体の流体
運動によって浮遊する洗浄部材を混入させることが好ま
しい。対流を含む検査対象液体の流体運動によって洗浄
部材が浮遊すれば，検出面に衝突し，このような衝突を
繰り返すことにより，上記検出面に異物が付着して検査
光の入光を妨げたり光センサの受光量を変化させたりす
ることが抑制されるからである。
体の収容部を設け，該収容部には，検査対象液体の流体
運動によって浮遊する洗浄部材を混入させることが好ま
しい。対流を含む検査対象液体の流体運動によって洗浄
部材が浮遊すれば，検出面に衝突し，このような衝突を
繰り返すことにより，上記検出面に異物が付着して検査
光の入光を妨げたり光センサの受光量を変化させたりす
ることが抑制されるからである。
【００１１】なお，このような洗浄部材を液中に混入し
た場合，反射光の光量に変化をもたらすことが懸念され
るが，このような不具合は，光を計測する計測時間を一
定時間以上長く取り，その時間平均値を用いることによ
り解消される。即ち，洗浄部材は浮遊するから，光の反
射進路に洗浄部材が浸入する頻度は，一定値以上の長さ
を計測時間に取れば，そのばらつきはほとんど無視する
ことができるからである。
た場合，反射光の光量に変化をもたらすことが懸念され
るが，このような不具合は，光を計測する計測時間を一
定時間以上長く取り，その時間平均値を用いることによ
り解消される。即ち，洗浄部材は浮遊するから，光の反
射進路に洗浄部材が浸入する頻度は，一定値以上の長さ
を計測時間に取れば，そのばらつきはほとんど無視する
ことができるからである。
【００１２】なお，このような洗浄部材を収容部に混入
させることは，従来の透光式の液中粒子濃度検出装置で
は極めて困難である。その理由は，第１に入光部と出光
部の間隙が透光率の低い液体では極めて狭いこと，第２
に洗浄部材の混入により透過光が遮断され受光量が変化
することである。
させることは，従来の透光式の液中粒子濃度検出装置で
は極めて困難である。その理由は，第１に入光部と出光
部の間隙が透光率の低い液体では極めて狭いこと，第２
に洗浄部材の混入により透過光が遮断され受光量が変化
することである。
【００１３】また，検査対象液体と接しその境界面にお
いて検査光を全反射させる検出面を複数設け，発光部の
光源から発せられた検査光を，上記複数の検出面で全反
射したのち光センサに達するよう光路を形成することが
好ましい。なぜならば，複数の検出面を設けることによ
り，同一粒子濃度の検査対象液体に対する全反射光の変
化率を大幅に拡大することができるからである。
いて検査光を全反射させる検出面を複数設け，発光部の
光源から発せられた検査光を，上記複数の検出面で全反
射したのち光センサに達するよう光路を形成することが
好ましい。なぜならば，複数の検出面を設けることによ
り，同一粒子濃度の検査対象液体に対する全反射光の変
化率を大幅に拡大することができるからである。
【００１４】詳細を後述するように，検査対象液体の粒
子濃度に応じて検出面での全反射光の強さは変化（減
少）する。そして複数の検出面で複数回の全反射を行な
わせれば，上記全反射光の変化率は累積され，その結
果，１回の全反射によっては検知の困難な変化率も検知
可能な変化率となるからである。
子濃度に応じて検出面での全反射光の強さは変化（減
少）する。そして複数の検出面で複数回の全反射を行な
わせれば，上記全反射光の変化率は累積され，その結
果，１回の全反射によっては検知の困難な変化率も検知
可能な変化率となるからである。
【００１５】なお，上記のように複数の検出面において
全反射が可能なように光路を形成することは，複数の検
出面を異なった角度で配置し，あるいは，検査光の進路
を変化させるミラー等を適宜配置することにより可能で
ある（例えば実施例２，図８参照）。
全反射が可能なように光路を形成することは，複数の検
出面を異なった角度で配置し，あるいは，検査光の進路
を変化させるミラー等を適宜配置することにより可能で
ある（例えば実施例２，図８参照）。
【００１６】また，光源から光センサに至る光路中に複
数のミラー等を配設し，該ミラー等により光路を変化さ
せることにより，光源と同一基板に配置された光センサ
に全反射光を入射させるように光路を形成すると好適で
ある。なぜならば，上記のように同一基板上に光源と光
センサとを配置することができれば，同一基板上にある
ため両部材の組付けが容易となり，また基板も１枚とす
ることができコストダウンとなるからである。
数のミラー等を配設し，該ミラー等により光路を変化さ
せることにより，光源と同一基板に配置された光センサ
に全反射光を入射させるように光路を形成すると好適で
ある。なぜならば，上記のように同一基板上に光源と光
センサとを配置することができれば，同一基板上にある
ため両部材の組付けが容易となり，また基板も１枚とす
ることができコストダウンとなるからである。
【００１７】そもそも，基板に搭載する一般回路部品は
光学的な取付角度の制約がないから，同一基板上に搭載
可能である。一方光源及び光センサは光学的な要求から
取付け角度の制約があり，両者は一般的には異なった基
板に搭載することが求められる。そのため，上記両部材
は別々の基板に搭載するか，回路部品を搭載する基板の
外部に取付けていた（図１，図１３参照）。しかし，上
記のように構成することにより，上記問題点を解消し，
両部材を同一の基板に搭載することが可能となる。
光学的な取付角度の制約がないから，同一基板上に搭載
可能である。一方光源及び光センサは光学的な要求から
取付け角度の制約があり，両者は一般的には異なった基
板に搭載することが求められる。そのため，上記両部材
は別々の基板に搭載するか，回路部品を搭載する基板の
外部に取付けていた（図１，図１３参照）。しかし，上
記のように構成することにより，上記問題点を解消し，
両部材を同一の基板に搭載することが可能となる。
【００１８】即ち，検出面に入射する検査光８２と検出
面で反射する全反射光８３とは，図１に示すように，そ
のままでは平行光線とはならず２θ1 の角度を有してい
る（θ1 は検査光の入射角）。それ故，このままでは光
源と光センサの取付角度も２θ1 の角度を有することと
なり，両者を同一基板上に平行配置（基板に垂直配置）
することはできない。
面で反射する全反射光８３とは，図１に示すように，そ
のままでは平行光線とはならず２θ1 の角度を有してい
る（θ1 は検査光の入射角）。それ故，このままでは光
源と光センサの取付角度も２θ1 の角度を有することと
なり，両者を同一基板上に平行配置（基板に垂直配置）
することはできない。
【００１９】しかしながら，上記のようにミラー等を用
いて検査光（全反射光）の光路を適宜変更すれば，光源
から放射される検査光と光センサに入射する全反射光と
を平行とすることが可能となる。その結果，光源と光セ
ンサとを同一基板上に平行に配置することが可能とな
る。なお，上記「ミラー等」には，平面鏡などの他に検
出面自体も包含される。検出面は，平面鏡と同様の反射
作用を行なうからである。
いて検査光（全反射光）の光路を適宜変更すれば，光源
から放射される検査光と光センサに入射する全反射光と
を平行とすることが可能となる。その結果，光源と光セ
ンサとを同一基板上に平行に配置することが可能とな
る。なお，上記「ミラー等」には，平面鏡などの他に検
出面自体も包含される。検出面は，平面鏡と同様の反射
作用を行なうからである。
【００２０】そして，検査光の進路を変更する上記ミラ
ー等は，例えば，光路の主要部をプリズムによって形成
し，このプリズムの外壁面上に形成することができる。
即ち，プリズムは互に交叉する複数の外壁面を有してお
り，この外壁面を適当な位置に適当な角度を有するよう
に形成し，上記外壁面上に検査光を反射するミラー等を
形成することにより，所望の光路を形成することができ
る。
ー等は，例えば，光路の主要部をプリズムによって形成
し，このプリズムの外壁面上に形成することができる。
即ち，プリズムは互に交叉する複数の外壁面を有してお
り，この外壁面を適当な位置に適当な角度を有するよう
に形成し，上記外壁面上に検査光を反射するミラー等を
形成することにより，所望の光路を形成することができ
る。
【００２１】また，光源から光センサに至る光路には，
所定の角度で入射する光のみを選択的に通過させるアパ
ーチャを配設することが好ましい。アパーチャを配設す
ることにより，所望の検査光と異なった角度から進入す
る外乱光や検査光中のノイズ光，全反射光中の散乱光な
どを除去することが可能となり，液中粒子濃度検出装置
のＳ／Ｎ比を増大し，検出精度を向上させることができ
るからである。
所定の角度で入射する光のみを選択的に通過させるアパ
ーチャを配設することが好ましい。アパーチャを配設す
ることにより，所望の検査光と異なった角度から進入す
る外乱光や検査光中のノイズ光，全反射光中の散乱光な
どを除去することが可能となり，液中粒子濃度検出装置
のＳ／Ｎ比を増大し，検出精度を向上させることができ
るからである。
【００２２】例えば，前記プリズムの入光側の光路及び
出光側の光路にアパーチャを設ける。入光側にアパーチ
ャを設けることにより，前記検出面に対して一定の角度
の検査光を入射させ，上記ノイズ光などをカットするこ
とができる。また，出光側の光路にアパーチャを設ける
ことにより，正規の全反射光のみを光センサに入射さ
せ，散乱光やノイズ光などをカットすることができる。
出光側の光路にアパーチャを設ける。入光側にアパーチ
ャを設けることにより，前記検出面に対して一定の角度
の検査光を入射させ，上記ノイズ光などをカットするこ
とができる。また，出光側の光路にアパーチャを設ける
ことにより，正規の全反射光のみを光センサに入射さ
せ，散乱光やノイズ光などをカットすることができる。
【００２３】また，液中粒子濃度検出装置の構造は，検
査対象液体を収容する容器又は管路等に挿入する突部
と，該突部を容器又は管路等に挿入し固定する固定部材
とを設け，上記突部に検出面を形成すると好適である。
このように構成すれば，検査対象液体を導入する収容部
や該収容部に検査対象液体を導く管路等が不要となり，
構成部材が少なくなる。また，検査対象液体の容器又は
管路等に直に装着することができるから，スペースを取
らず液中粒子濃度検出装置を設置することができるから
である。
査対象液体を収容する容器又は管路等に挿入する突部
と，該突部を容器又は管路等に挿入し固定する固定部材
とを設け，上記突部に検出面を形成すると好適である。
このように構成すれば，検査対象液体を導入する収容部
や該収容部に検査対象液体を導く管路等が不要となり，
構成部材が少なくなる。また，検査対象液体の容器又は
管路等に直に装着することができるから，スペースを取
らず液中粒子濃度検出装置を設置することができるから
である。
【００２４】更に，上記突部の検出面には，検査対象液
体を自由に通過させる洗浄部材の封入部を設けることが
好ましい。前記のように，洗浄部材は検査対象液体の流
体運動によって浮遊する部材であり，検出面の汚れを防
止することができるからである。
体を自由に通過させる洗浄部材の封入部を設けることが
好ましい。前記のように，洗浄部材は検査対象液体の流
体運動によって浮遊する部材であり，検出面の汚れを防
止することができるからである。
【００２５】なお，後述する（１）式（エバネッセント
波の進入深さの指標）が示すように，検査光の波長λを
大きくし，検査光の入射角θ1 を小さくし（但しθ1 ＞
θc）また，プリズムの屈折率を小さくすることにより
粒子濃度に対する全反射光の変化率，即ち検出感度を上
げることができる。例えば，検査対象液体がディーゼル
エンジンの潤滑油の場合には，光源に赤ないし赤外（６
００ｎｍ以上）の波長の光を発するＬＥＤ，半導体レー
ザなどを用い，検出面を形成する発光部の媒体に光を透
過するガラスや樹脂などを用いると共に，入射角θ1 が
全反射臨界角θC に近い値となるように光学系を構成す
る。
波の進入深さの指標）が示すように，検査光の波長λを
大きくし，検査光の入射角θ1 を小さくし（但しθ1 ＞
θc）また，プリズムの屈折率を小さくすることにより
粒子濃度に対する全反射光の変化率，即ち検出感度を上
げることができる。例えば，検査対象液体がディーゼル
エンジンの潤滑油の場合には，光源に赤ないし赤外（６
００ｎｍ以上）の波長の光を発するＬＥＤ，半導体レー
ザなどを用い，検出面を形成する発光部の媒体に光を透
過するガラスや樹脂などを用いると共に，入射角θ1 が
全反射臨界角θC に近い値となるように光学系を構成す
る。
【００２６】
【作用及び効果】光が図６に示すように全反射臨界角θ
C 以上の角度θ1 で屈折率ｎ1 の第１媒体８０１から屈
折率ｎ2 の第２媒体８０２に進むとき，光は屈折率ｎ2
の第２媒体８０２に進入せず，全反射する。しかしなが
らこの現象を仔細に観測すれば，上記反射光は，入射点
Ａより間隔Ｇだけ離れたＢ点から出射する。
C 以上の角度θ1 で屈折率ｎ1 の第１媒体８０１から屈
折率ｎ2 の第２媒体８０２に進むとき，光は屈折率ｎ2
の第２媒体８０２に進入せず，全反射する。しかしなが
らこの現象を仔細に観測すれば，上記反射光は，入射点
Ａより間隔Ｇだけ離れたＢ点から出射する。
【００２７】即ち，図６の破線で示すように，光は一旦
第２媒体８０２に進入して，上記Ｂ点から出射する。上
記進入光はエバネッセント波と言われ，間隔Ｇはグース
・ヘンシェン偏移と呼ばれる。そして，上記第２媒体８
０２中にカーボン等の固形異物８１が存在すると，図７
に示すようにエバネッセント波は吸収と散乱を受けるか
ら全反射光の強度が減少する。
第２媒体８０２に進入して，上記Ｂ点から出射する。上
記進入光はエバネッセント波と言われ，間隔Ｇはグース
・ヘンシェン偏移と呼ばれる。そして，上記第２媒体８
０２中にカーボン等の固形異物８１が存在すると，図７
に示すようにエバネッセント波は吸収と散乱を受けるか
ら全反射光の強度が減少する。
【００２８】なお，第２媒体８０２に進入する光の深さ
は，光の波長λ，媒体８０１，８０２の屈折率ｎ1 ，ｎ
2 ，入射角θ1 等によって変化する。即ち，エバネッセ
ント波の電界の強さが１／ｅに減衰する進入の深さＤ
は，次式によって示される。 Ｄ＝λ×｛２π（ｎ1 2ｓｉｎ2 θ1 −ｎ2 2）1/2 ｝・・・・・（１） そして，エバネッセント波の進入深さＤが大きいほど固
定異物８１の存在によって被る吸収と散乱は大きくなる
から，全反射光の変化（減少）の度合（変化率）も大き
くなる。
は，光の波長λ，媒体８０１，８０２の屈折率ｎ1 ，ｎ
2 ，入射角θ1 等によって変化する。即ち，エバネッセ
ント波の電界の強さが１／ｅに減衰する進入の深さＤ
は，次式によって示される。 Ｄ＝λ×｛２π（ｎ1 2ｓｉｎ2 θ1 −ｎ2 2）1/2 ｝・・・・・（１） そして，エバネッセント波の進入深さＤが大きいほど固
定異物８１の存在によって被る吸収と散乱は大きくなる
から，全反射光の変化（減少）の度合（変化率）も大き
くなる。
【００２９】本発明は，上記現象を利用して検査対象液
体の粒子濃度を検出するものである。即ち，検査対象液
体との境界面から全反射する反射光８３は，図５に示す
ように液中粒子濃度に比例して減衰するから，反射光の
強度の減少度，即ち反射率の変化によって検査対象液体
の粒子濃度を検知することができる。
体の粒子濃度を検出するものである。即ち，検査対象液
体との境界面から全反射する反射光８３は，図５に示す
ように液中粒子濃度に比例して減衰するから，反射光の
強度の減少度，即ち反射率の変化によって検査対象液体
の粒子濃度を検知することができる。
【００３０】なお，このときエバネッセント波の進入深
さδ（≒λ／２）中に存在する粒子数にばらつきが生じ
ないよう，粒子濃度に応じた適度な検出面の面積Ｓと判
定部におけるサンプリング時間長Ｔ（受光量を計測する
時間長）を選定する。即ち，検査対象液体の検出面にお
ける容積Ｓ×δ中に存在する粒子数がサンプリング時間
Ｔにおいて変動しないようにすることにより測定精度に
ばらつきがなくなるからである。
さδ（≒λ／２）中に存在する粒子数にばらつきが生じ
ないよう，粒子濃度に応じた適度な検出面の面積Ｓと判
定部におけるサンプリング時間長Ｔ（受光量を計測する
時間長）を選定する。即ち，検査対象液体の検出面にお
ける容積Ｓ×δ中に存在する粒子数がサンプリング時間
Ｔにおいて変動しないようにすることにより測定精度に
ばらつきがなくなるからである。
【００３１】本発明は，検査対象液体における反射光を
検出し粒子濃度を検知するから，検査対象液体における
光の透過率の大小には左右されない。それ故，透過率の
低い検査対象液体に対しても全く感度が低下しない。ま
た，検査対象液体中に気泡などが存在しても，エバネッ
セント波に対する影響は，ほとんどない。即ち，エバネ
ッセント波の進入深さδは極めて浅いから，エバネッセ
ント波が気泡に突き当たる確率は極めて小さく，また仮
に気泡と衝突したとしても，エバネッセント波は気泡の
ような非粒子性異物によっては殆ど散乱を受けることは
ないからである。
検出し粒子濃度を検知するから，検査対象液体における
光の透過率の大小には左右されない。それ故，透過率の
低い検査対象液体に対しても全く感度が低下しない。ま
た，検査対象液体中に気泡などが存在しても，エバネッ
セント波に対する影響は，ほとんどない。即ち，エバネ
ッセント波の進入深さδは極めて浅いから，エバネッセ
ント波が気泡に突き当たる確率は極めて小さく，また仮
に気泡と衝突したとしても，エバネッセント波は気泡の
ような非粒子性異物によっては殆ど散乱を受けることは
ないからである。
【００３２】また，従来の透光式液中粒子濃度検出装置
（図１３）においては，発光面と受光面の二つの面にお
いて粒子が付着し，光センサの受光量を弱める働きをし
たが，反射光を計測する本発明においては単一の検出面
しか存在しないから，その影響を半減することができ
る。また，反射式であるから検査対象液体を収容する収
容部等の深さを大きくすることができる。透過式では検
査対象液体の深さによって透過光の光量が減衰するから
である。それ故，洗浄部材を収容部に混入させることが
でき，これによって検出面の汚れを抑止することができ
る。
（図１３）においては，発光面と受光面の二つの面にお
いて粒子が付着し，光センサの受光量を弱める働きをし
たが，反射光を計測する本発明においては単一の検出面
しか存在しないから，その影響を半減することができ
る。また，反射式であるから検査対象液体を収容する収
容部等の深さを大きくすることができる。透過式では検
査対象液体の深さによって透過光の光量が減衰するから
である。それ故，洗浄部材を収容部に混入させることが
でき，これによって検出面の汚れを抑止することができ
る。
【００３３】そして，反射光測定式であるから気泡の存
在と同様に洗浄部材の存在が検出精度に与える影響は殆
どない。また，仮に洗浄部材の存在が受光量に若干影響
あるとしても，判定部におけるサンプリング時間Ｔを増
加させれば洗浄部材の影響を均一化することができるの
で，測定精度に影響しない。上記のように，本発明によ
れば光の透過率の小さい液体に対しても感度が低下せ
ず，また気泡などの非粒子性異物の影響を受けにくい液
中粒子濃度検出装置を提供することができる。
在と同様に洗浄部材の存在が検出精度に与える影響は殆
どない。また，仮に洗浄部材の存在が受光量に若干影響
あるとしても，判定部におけるサンプリング時間Ｔを増
加させれば洗浄部材の影響を均一化することができるの
で，測定精度に影響しない。上記のように，本発明によ
れば光の透過率の小さい液体に対しても感度が低下せ
ず，また気泡などの非粒子性異物の影響を受けにくい液
中粒子濃度検出装置を提供することができる。
【００３４】
実施例１ 本発明の実施例にかかる液中粒子濃度検出装置につい
て，図１〜図４を用いて説明する。本例は，ディーゼル
エンジンの潤滑油に含まれるカーボン粒子濃度を検出
し，潤滑油の劣化を判定するものである。本例は，図
１，図２に示すように，検査対象液体８との境界面８０
において全反射する検査光８２を発する発光部１１と，
検査対象液体８に対する上記反射光８３を受光する光セ
ンサ１２と，上記検査光８２を直接受光する基準光セン
サ１３と，両光センサ１２，１３の出力信号から反射率
σを求め，これより検査対象液体８中の粒子濃度αを算
出する判定部２０とを有する液中粒子濃度検出装置１０
である。
て，図１〜図４を用いて説明する。本例は，ディーゼル
エンジンの潤滑油に含まれるカーボン粒子濃度を検出
し，潤滑油の劣化を判定するものである。本例は，図
１，図２に示すように，検査対象液体８との境界面８０
において全反射する検査光８２を発する発光部１１と，
検査対象液体８に対する上記反射光８３を受光する光セ
ンサ１２と，上記検査光８２を直接受光する基準光セン
サ１３と，両光センサ１２，１３の出力信号から反射率
σを求め，これより検査対象液体８中の粒子濃度αを算
出する判定部２０とを有する液中粒子濃度検出装置１０
である。
【００３５】本例の検査対象液体８は，ディーゼルエン
ジンの潤滑油であり，上記判定部２０は，上記粒子濃度
σから更に潤滑油の劣化を判定する。また，検査対象液
体８と接し検査光８２が入射する検出面３１を有する検
査対象液体８の収容部３０には，検査対象液体８の流体
運動によって浮遊する，検出面３１の洗浄部材３５を混
入させてある。
ジンの潤滑油であり，上記判定部２０は，上記粒子濃度
σから更に潤滑油の劣化を判定する。また，検査対象液
体８と接し検査光８２が入射する検出面３１を有する検
査対象液体８の収容部３０には，検査対象液体８の流体
運動によって浮遊する，検出面３１の洗浄部材３５を混
入させてある。
【００３６】以下それぞれについて詳説する。図１，図
２に示すように，発光部１１の光源１１１から発せられ
た検査光８２は，プリズム１５中を進行し，検査対象液
体８との境界面８０において全反射し，反射光８３は，
光センサ１２に入射する。
２に示すように，発光部１１の光源１１１から発せられ
た検査光８２は，プリズム１５中を進行し，検査対象液
体８との境界面８０において全反射し，反射光８３は，
光センサ１２に入射する。
【００３７】即ち，プリズム１５の屈折率をｎ1 ，検査
対象液体８の屈折率ｎ2 とし，検査光８２の入射角をθ
1 とすれば，θ1 ＞ｓｉｎ-1（ｎ2 ｎ1 -1）なる関係が
成立している。また，上記収容部３０の検出面３１の側
部にはプリズム１５と接する基準光センサ１３が配設さ
れている。基準光センサ１３は，検査光８２の強度を検
出する光センサである。
対象液体８の屈折率ｎ2 とし，検査光８２の入射角をθ
1 とすれば，θ1 ＞ｓｉｎ-1（ｎ2 ｎ1 -1）なる関係が
成立している。また，上記収容部３０の検出面３１の側
部にはプリズム１５と接する基準光センサ１３が配設さ
れている。基準光センサ１３は，検査光８２の強度を検
出する光センサである。
【００３８】検査対象液体８を収容する収容部３０は，
図１に示すように，検査対象液体８の流入部３０１と図
示しない流出部と，検査光８２の検出面３１とを有して
いる。そして，上記流入部３０１と流出部には，金網性
の洗浄部材３５の流出防止部材４５が配設されている。
該流出防止部材４５の網の目は，洗浄部材３５の大きさ
より細かい目に形成されている。
図１に示すように，検査対象液体８の流入部３０１と図
示しない流出部と，検査光８２の検出面３１とを有して
いる。そして，上記流入部３０１と流出部には，金網性
の洗浄部材３５の流出防止部材４５が配設されている。
該流出防止部材４５の網の目は，洗浄部材３５の大きさ
より細かい目に形成されている。
【００３９】収容部３０に検査対象液体８と共に収容さ
れている洗浄部材３５は，プリズム１５を傷つけず，か
つ検査対象液体８中で耐久性を有するようにフッ素樹脂
等によって形成されている。洗浄部材３５の形状として
は，図４に示すように，小球状の凹部を有する球体（図
４（ａ）），球体（図４（ｂ）），小球状の凸部を有す
る球体（図４（ｃ）），正四面体（図４（ｄ）），２つ
の球の結合体（図４（ｅ））等がある。これらの洗浄部
材３５は，いずれも検査対象液体８の流動に対応して運
動し易い形状と比重を有している。
れている洗浄部材３５は，プリズム１５を傷つけず，か
つ検査対象液体８中で耐久性を有するようにフッ素樹脂
等によって形成されている。洗浄部材３５の形状として
は，図４に示すように，小球状の凹部を有する球体（図
４（ａ）），球体（図４（ｂ）），小球状の凸部を有す
る球体（図４（ｃ）），正四面体（図４（ｄ）），２つ
の球の結合体（図４（ｅ））等がある。これらの洗浄部
材３５は，いずれも検査対象液体８の流動に対応して運
動し易い形状と比重を有している。
【００４０】洗浄部材３５の素材としては，フッ素樹脂
の他にフッ素ゴム，ガラス，セラミック，金属等を用い
ることができる。また，洗浄部材３５は適切な比重を得
るために中空にしてもよい。また，洗浄部材３５の表面
は光の反射率が小さい物質であることが好ましい。これ
らの条件を満足させるため，中心部の素材と表面部の素
材とを異なる物質とすることもできる。例えば，鉄芯に
テフロンを被覆したテフロン球，鉄芯にフッ素ゴムを被
覆したフッ素ゴム球等で形成することができる。
の他にフッ素ゴム，ガラス，セラミック，金属等を用い
ることができる。また，洗浄部材３５は適切な比重を得
るために中空にしてもよい。また，洗浄部材３５の表面
は光の反射率が小さい物質であることが好ましい。これ
らの条件を満足させるため，中心部の素材と表面部の素
材とを異なる物質とすることもできる。例えば，鉄芯に
テフロンを被覆したテフロン球，鉄芯にフッ素ゴムを被
覆したフッ素ゴム球等で形成することができる。
【００４１】液中粒子濃度検出装置１０の全体は，図３
に示すような断面形状を有している。中央部にプリズム
１５等の光学系部材を配置し，その下方には検査対象液
体８の流入管６１を有し，該流入管６１と直角方向に収
容部３０とそれに続く図示しない流出管とを有してい
る。また，上方には，判定部２０を搭載したプリント配
線板６５を配置してある。図３において，符号６９は信
号及び電源の入出力コネクタである。
に示すような断面形状を有している。中央部にプリズム
１５等の光学系部材を配置し，その下方には検査対象液
体８の流入管６１を有し，該流入管６１と直角方向に収
容部３０とそれに続く図示しない流出管とを有してい
る。また，上方には，判定部２０を搭載したプリント配
線板６５を配置してある。図３において，符号６９は信
号及び電源の入出力コネクタである。
【００４２】検査対象液体８は，上記流入管６１から流
入し，収容部３０を経て図示しない流出管から流出す
る。検査対象液体８は，収容部３０内においてプリズム
１５と接触する。プリズム１５の左右側面には，光セン
サ１２と光源１１１とが取付けられ，底面には基準光セ
ンサ１３（図示略）が取付けられている。
入し，収容部３０を経て図示しない流出管から流出す
る。検査対象液体８は，収容部３０内においてプリズム
１５と接触する。プリズム１５の左右側面には，光セン
サ１２と光源１１１とが取付けられ，底面には基準光セ
ンサ１３（図示略）が取付けられている。
【００４３】一方，判定部２０は，図２に示すように，
光源１１１としてのＬＥＤを駆動するドライバ回路２１
と，光センサ１２及び基準光センサ１３の出力信号Ｉ
1 ，Ｉ0 を増幅する信号増幅器２２と，光センサ１２の
増幅出力Ｖ1 を基準光センサ１３の増幅出力Ｖ0 で除し
て，反射率σを求める除算回路２３と，上記反射率σ
（＝Ｉ1 ／Ｉ0 ）を基準反射率σS と比較し潤滑油の劣
化を判定する判別回路２４と，図示しない警報表示装置
を駆動する駆動回路２５とを有している。なお，上記判
定回路２４は，図５に示す特性図により上記反射率σを
粒子濃度αに換算し，粒子濃度αを出力するように構成
することもできる。
光源１１１としてのＬＥＤを駆動するドライバ回路２１
と，光センサ１２及び基準光センサ１３の出力信号Ｉ
1 ，Ｉ0 を増幅する信号増幅器２２と，光センサ１２の
増幅出力Ｖ1 を基準光センサ１３の増幅出力Ｖ0 で除し
て，反射率σを求める除算回路２３と，上記反射率σ
（＝Ｉ1 ／Ｉ0 ）を基準反射率σS と比較し潤滑油の劣
化を判定する判別回路２４と，図示しない警報表示装置
を駆動する駆動回路２５とを有している。なお，上記判
定回路２４は，図５に示す特性図により上記反射率σを
粒子濃度αに換算し，粒子濃度αを出力するように構成
することもできる。
【００４４】また，プリズム１５の境界面８０近傍に
は，サーミスタ温度計２６が配設されており，その出力
信号Ｔは，上記ドライバ回路２１に入力されている。ド
ライバ回路２１は，上記温度出力信号Ｔが一定の範囲Ｔ
1 〜Ｔ2 にあるときにのみ判定部２０を作動させる。
は，サーミスタ温度計２６が配設されており，その出力
信号Ｔは，上記ドライバ回路２１に入力されている。ド
ライバ回路２１は，上記温度出力信号Ｔが一定の範囲Ｔ
1 〜Ｔ2 にあるときにのみ判定部２０を作動させる。
【００４５】それ故，検査対象液体８としての潤滑油の
温度がほぼ一定の範囲Ｔ1 〜Ｔ2 にあるときにのみ粒子
濃度の測定が行われ，潤滑油の温度差によるエラーはほ
とんど生じない。また，反射光８３の光センサ１２の出
力信号Ｉ1 は，増幅された後基準光センサ１３の出力信
号Ｉ0 で除され，反射率σに変換されるから，光源１１
１の光の強さが変動しても検出エラーは生じない。
温度がほぼ一定の範囲Ｔ1 〜Ｔ2 にあるときにのみ粒子
濃度の測定が行われ，潤滑油の温度差によるエラーはほ
とんど生じない。また，反射光８３の光センサ１２の出
力信号Ｉ1 は，増幅された後基準光センサ１３の出力信
号Ｉ0 で除され，反射率σに変換されるから，光源１１
１の光の強さが変動しても検出エラーは生じない。
【００４６】次に，洗浄部材３５の作用について述べ
る。検査対象液体８は一定方向に流動すると共に，収容
部３０内においては対流も生じている。一方，洗浄部材
３５は流出防止部材４５によって収容部３０内に封入さ
れている。従って，洗浄部材３５は上記検査対象液体８
の力を受けて収容部３０中を浮動する。そのため，洗浄
部材３５はプリズム１５の検査対象液体８との境界面で
ある検出面３１に衝突し，検出面３１の汚れを解体する
と共に検出面３１から遊離させる。また，汚れが検出面
３１に成長するのを未然に防止する効果もある。
る。検査対象液体８は一定方向に流動すると共に，収容
部３０内においては対流も生じている。一方，洗浄部材
３５は流出防止部材４５によって収容部３０内に封入さ
れている。従って，洗浄部材３５は上記検査対象液体８
の力を受けて収容部３０中を浮動する。そのため，洗浄
部材３５はプリズム１５の検査対象液体８との境界面で
ある検出面３１に衝突し，検出面３１の汚れを解体する
と共に検出面３１から遊離させる。また，汚れが検出面
３１に成長するのを未然に防止する効果もある。
【００４７】本例は，検出面３１にワイパーのような特
別の汚れ除去機構を設けること無く，洗浄部材３５を混
入させるという比較的簡単な構成によって検出面３１の
汚れを除去することができる。上記のように，本例によ
れば，簡単な構造によって，プリズム１５と検査対象液
体８の境界部（検出面３１）の汚れを防止又は除去する
ことのできる液中粒子濃度検出装置１０を提供すること
ができる。なお，検査対象液体８に対して間欠的に衝動
流を与えるなどの手段により，流路中の液体の流動を促
進させればより効果的である。
別の汚れ除去機構を設けること無く，洗浄部材３５を混
入させるという比較的簡単な構成によって検出面３１の
汚れを除去することができる。上記のように，本例によ
れば，簡単な構造によって，プリズム１５と検査対象液
体８の境界部（検出面３１）の汚れを防止又は除去する
ことのできる液中粒子濃度検出装置１０を提供すること
ができる。なお，検査対象液体８に対して間欠的に衝動
流を与えるなどの手段により，流路中の液体の流動を促
進させればより効果的である。
【００４８】本例の液中粒子濃度検出装置１０は，全反
射光８３を計測し，粒子濃度を検知するから，検査対象
液体８の光の透過率の大小とは無関係である。従って，
光の透過率が低い検査対象液体８に対しても精度良く粒
子濃度を測定することができる。また，検査対象液体８
中に気泡等の非粒子性異物が存在しても，前記のよう
に，その影響を受けることがほとんどない。
射光８３を計測し，粒子濃度を検知するから，検査対象
液体８の光の透過率の大小とは無関係である。従って，
光の透過率が低い検査対象液体８に対しても精度良く粒
子濃度を測定することができる。また，検査対象液体８
中に気泡等の非粒子性異物が存在しても，前記のよう
に，その影響を受けることがほとんどない。
【００４９】また，検出面３１の汚れは，洗浄部材３５
によって抑制することができるから，検出面３１の汚れ
によるエラーも生じにくい。上記ように，本例によれ
ば，光の透過率の小さい液体に対しても感度が低下せ
ず，また気泡などの非粒子性異物の影響を受けにくく，
更に検出面３１の汚れによるエラーを抑制することので
きる液中粒子濃度検出装置１０を提供することができ
る。
によって抑制することができるから，検出面３１の汚れ
によるエラーも生じにくい。上記ように，本例によれ
ば，光の透過率の小さい液体に対しても感度が低下せ
ず，また気泡などの非粒子性異物の影響を受けにくく，
更に検出面３１の汚れによるエラーを抑制することので
きる液中粒子濃度検出装置１０を提供することができ
る。
【００５０】なお，本例では，サーミスタ温度計２６を
検査対象液体８の近傍に配置し，一定温度範囲における
検査対象液体の粒子濃度を測定するようにしたが，サー
ミスタ温度計２６を光源１１１の近くに配置し，光源１
１１であるＬＥＤの作動周囲温度を一定値以下（例えば
１００℃）に抑制し，ＬＥＤの長寿命化を図るという用
い方もある。
検査対象液体８の近傍に配置し，一定温度範囲における
検査対象液体の粒子濃度を測定するようにしたが，サー
ミスタ温度計２６を光源１１１の近くに配置し，光源１
１１であるＬＥＤの作動周囲温度を一定値以下（例えば
１００℃）に抑制し，ＬＥＤの長寿命化を図るという用
い方もある。
【００５１】実施例２ 本例は，図８に示すように，実施例１において，検査対
象液体８に接しその境界面において検査光８２を全反射
させる検出面３６１〜３６３を３面有すると共に，検出
面３６１〜３６３を，検査対象液体８を収容する容器又
は管路等に挿入し固定するよう構成したもう１つの実施
例である。
象液体８に接しその境界面において検査光８２を全反射
させる検出面３６１〜３６３を３面有すると共に，検出
面３６１〜３６３を，検査対象液体８を収容する容器又
は管路等に挿入し固定するよう構成したもう１つの実施
例である。
【００５２】以下，各部について説明する。本例は，図
８に示すように，検査対象液体８と接しその境界面にお
いて検査光８２を全反射させる検出面３６１〜３６３は
３面ある。そして，検査光８２は，３つの検出面３６１
〜３６３のそれぞれに於いて全反射し，光センサ１２に
達する。
８に示すように，検査対象液体８と接しその境界面にお
いて検査光８２を全反射させる検出面３６１〜３６３は
３面ある。そして，検査光８２は，３つの検出面３６１
〜３６３のそれぞれに於いて全反射し，光センサ１２に
達する。
【００５３】そして，検査光８２は，検出面３６１〜３
６２によって光路を変化させ，同一基板６６上に光源１
１１に近接して配置された光センサ１２に入射する。ま
た，上記検出面３６１〜３６３はプリズム１６の外壁面
上に形成されている。また，プリズム１６の入光側の光
路及び出光側の光路には，所定の角度で入射する検査光
８２及び反射光８３を選択的に通過させるアパーチャ１
８１，１８２が配設されている。
６２によって光路を変化させ，同一基板６６上に光源１
１１に近接して配置された光センサ１２に入射する。ま
た，上記検出面３６１〜３６３はプリズム１６の外壁面
上に形成されている。また，プリズム１６の入光側の光
路及び出光側の光路には，所定の角度で入射する検査光
８２及び反射光８３を選択的に通過させるアパーチャ１
８１，１８２が配設されている。
【００５４】また，上記液中粒子濃度検出装置１０は，
図８に示すように，検査対象液体８を収容する容器又は
管路等に挿入する突部４１と，突部４１を上記容器又は
管路等に挿入し螺着固定する固定部材４２とを有してお
り，突部４１には検出面３６１〜３６３が形成されてい
る。そして，突部４１には，検出面３６１〜３６３を被
い，検査対象液体８を自由に通過させる洗浄部材３５の
封入部４３を設けてあり，封入部４３には検査対象液体
８の流体運動によって浮遊する洗浄部材３５が収容され
ている。
図８に示すように，検査対象液体８を収容する容器又は
管路等に挿入する突部４１と，突部４１を上記容器又は
管路等に挿入し螺着固定する固定部材４２とを有してお
り，突部４１には検出面３６１〜３６３が形成されてい
る。そして，突部４１には，検出面３６１〜３６３を被
い，検査対象液体８を自由に通過させる洗浄部材３５の
封入部４３を設けてあり，封入部４３には検査対象液体
８の流体運動によって浮遊する洗浄部材３５が収容され
ている。
【００５５】本例における検査光８２の波長λは９４０
ｎｍであり，検査対象液体８はディーゼルエンジンのエ
ンジンオイルであり，その屈折率ｎ2 は１．４８（λ＝
９４０ｎｍにて）である。また，プリズム１６は，ＳＦ
１１やＦＤ１１などにより形成されており，その屈折率
ｎ1 は，１．７５９（λ＝９４０ｎｍ）である（全反射
角臨界角θc1はエンジンオイルの屈折率が１．４６なら
ば５６°，屈折率が１．５０ならば５８．５°とな
る）。
ｎｍであり，検査対象液体８はディーゼルエンジンのエ
ンジンオイルであり，その屈折率ｎ2 は１．４８（λ＝
９４０ｎｍにて）である。また，プリズム１６は，ＳＦ
１１やＦＤ１１などにより形成されており，その屈折率
ｎ1 は，１．７５９（λ＝９４０ｎｍ）である（全反射
角臨界角θc1はエンジンオイルの屈折率が１．４６なら
ば５６°，屈折率が１．５０ならば５８．５°とな
る）。
【００５６】上記３つの検出面３６１〜３６３は，順次
１２０°の角度差を有するようプリズム１６の外壁面に
形成されている。光源１１１から放射された検査光８２
は，第１アパーチャ１８１を経て，プリズム１６に入射
し，入射角θ1 ＝６０°で第１検出面１６１に入射す
る。
１２０°の角度差を有するようプリズム１６の外壁面に
形成されている。光源１１１から放射された検査光８２
は，第１アパーチャ１８１を経て，プリズム１６に入射
し，入射角θ1 ＝６０°で第１検出面１６１に入射す
る。
【００５７】そしてここで全反射して第２検出面１６２
に入射角６０°で入射し，再び全反射して第３検出面１
６３に入射角６０°で入射する。検査光８２はここでも
再び全反射し，第２アパーチャ１８２を経て光センサ１
２に入射するよう光路が形成されている。
に入射角６０°で入射し，再び全反射して第３検出面１
６３に入射角６０°で入射する。検査光８２はここでも
再び全反射し，第２アパーチャ１８２を経て光センサ１
２に入射するよう光路が形成されている。
【００５８】同図から知られるように，光センサ１２に
入射する反射光８３は，光源１１１から発せられた検査
光８２と逆向きの平行方向（角度差１８０°）であり，
光源１１１と光センサ１２とは基板６６上に平行（共に
垂直）に取付けられている。なお，基板６６には，図示
しない基準センサ及び判定部の回路部品も搭載されてい
る。
入射する反射光８３は，光源１１１から発せられた検査
光８２と逆向きの平行方向（角度差１８０°）であり，
光源１１１と光センサ１２とは基板６６上に平行（共に
垂直）に取付けられている。なお，基板６６には，図示
しない基準センサ及び判定部の回路部品も搭載されてい
る。
【００５９】また，突部４１には，検出面３６１〜３６
３を被うように洗浄部材３５の封入部４３が設けられて
いる。封入部４３は，金網によって形成されており，洗
浄部材３５が効果的に動作する形状に造られている。そ
して，固定部材４２の表面には，雄ねじ４２１が形成さ
れており，図示しない検査対象液体８の容器又は管路等
に設けたねじ穴に，上記雄ねじ４２１を螺合して液中粒
子濃度検出装置１０を装着することができる。
３を被うように洗浄部材３５の封入部４３が設けられて
いる。封入部４３は，金網によって形成されており，洗
浄部材３５が効果的に動作する形状に造られている。そ
して，固定部材４２の表面には，雄ねじ４２１が形成さ
れており，図示しない検査対象液体８の容器又は管路等
に設けたねじ穴に，上記雄ねじ４２１を螺合して液中粒
子濃度検出装置１０を装着することができる。
【００６０】上記容器又は管路等は，例えば，エンジン
オイルの油路（オイルフィルタのブラケット等）やオイ
ルパン等である。図８において，符号４０は液中粒子濃
度検出装置１０のハウジング，符号４０１は液体シール
用のＯリングである。
オイルの油路（オイルフィルタのブラケット等）やオイ
ルパン等である。図８において，符号４０は液中粒子濃
度検出装置１０のハウジング，符号４０１は液体シール
用のＯリングである。
【００６１】次に本例の作用効果について述べる。本例
の液中粒子濃度検出装置１０においては，３つの検出面
３６１〜３６３を有しており，それぞれの検出面３６１
〜３６３における検査光８２の全反射光は液中の粒子濃
度に応じてそれぞれ変化（減少）する。そのため光セン
サ１２で検知する粒子濃度に対応した受光量の変化率
は，検出面が１つである場合に比べてほぼ代数的に増大
する。その結果，粒子濃度に対する検出感度が大幅に増
大する。
の液中粒子濃度検出装置１０においては，３つの検出面
３６１〜３６３を有しており，それぞれの検出面３６１
〜３６３における検査光８２の全反射光は液中の粒子濃
度に応じてそれぞれ変化（減少）する。そのため光セン
サ１２で検知する粒子濃度に対応した受光量の変化率
は，検出面が１つである場合に比べてほぼ代数的に増大
する。その結果，粒子濃度に対する検出感度が大幅に増
大する。
【００６２】また，１２０°の角度差を有する３つの検
出面３６１〜３６３で，検査光８２を入射角６０°で入
射させ，その光路を変化させる。その結果，光センサ１
２に達する全反射光８３と光源１１１から放射される検
査光８２とは，１８０°反対方向となる。
出面３６１〜３６３で，検査光８２を入射角６０°で入
射させ，その光路を変化させる。その結果，光センサ１
２に達する全反射光８３と光源１１１から放射される検
査光８２とは，１８０°反対方向となる。
【００６３】そのため，光源１１１と光センサ１２と
は，全く平行に配置することが可能となり，同一基板６
６上に搭載することができる（実施例１においては図
１，図３に示すように，光源１１１と光センサとは取付
角度が異なるため，同一基板上に搭載できない）。その
ため，本例においては，判定部の回路部品を含めて両部
材を単一の基板６６に搭載することが可能となり，部品
の組付け工数を大幅に低減することができる。
は，全く平行に配置することが可能となり，同一基板６
６上に搭載することができる（実施例１においては図
１，図３に示すように，光源１１１と光センサとは取付
角度が異なるため，同一基板上に搭載できない）。その
ため，本例においては，判定部の回路部品を含めて両部
材を単一の基板６６に搭載することが可能となり，部品
の組付け工数を大幅に低減することができる。
【００６４】また，本例の液中粒子濃度検出装置１０
は，固定部材４２を用いて，検査対象液体８の容器又は
管路等に直に装着することができるから，検査対象液体
８を導入するための収容部（図１，符号３０参照）及び
検査対象液体８の導入管路は，不要であり，部品点数が
少なくて済む。また容器又は管路等に装着するから，設
置スペースも小さくなる。
は，固定部材４２を用いて，検査対象液体８の容器又は
管路等に直に装着することができるから，検査対象液体
８を導入するための収容部（図１，符号３０参照）及び
検査対象液体８の導入管路は，不要であり，部品点数が
少なくて済む。また容器又は管路等に装着するから，設
置スペースも小さくなる。
【００６５】また，プリズム１６の入光側と出光側にア
パーチャ１８１，１８２を設けてあるから，ノイズ光や
散乱光の進入を排除することができ，Ｓ／Ｎ比を改善す
ることができ，精度が向上する。その他については，実
施例１と同様である。
パーチャ１８１，１８２を設けてあるから，ノイズ光や
散乱光の進入を排除することができ，Ｓ／Ｎ比を改善す
ることができ，精度が向上する。その他については，実
施例１と同様である。
【００６６】実施例３ 本例は，図９に示すように，実施例２において，プリズ
ム１７の外壁面上に１つの検出面３６４と２つのミラー
３７１，３７２とを形成したもう１つの実施例である。
即ち，光源１１１から放射された検査光８２は，プリズ
ム１７の入射面１７１から入射した後，平面鏡である第
１ミラー３７１に於いて反射され，検出面３６４に入射
する。
ム１７の外壁面上に１つの検出面３６４と２つのミラー
３７１，３７２とを形成したもう１つの実施例である。
即ち，光源１１１から放射された検査光８２は，プリズ
ム１７の入射面１７１から入射した後，平面鏡である第
１ミラー３７１に於いて反射され，検出面３６４に入射
する。
【００６７】そして検出面３６４で全反射され，平面鏡
である第２ミラー３７２で再び反射された後，出射面１
７２から出射して光センサ１２に入射する。プリズム１
７は，ＦＦ５，ＴｉＦＮ５などにより形成されており，
その屈折率ｎ1 は約１．５７７（λ＝９４０ｎｍにて）
である（全反射角臨界角θc はエンジンオイルの屈折率
が１．４６ならば６７．８°，屈折率が１．５０ならば
７２°である）。また，検出面３６４に対する入射角は
全反射角臨界角θc2以上でそれに近い６７．８°又は７
２°である。
である第２ミラー３７２で再び反射された後，出射面１
７２から出射して光センサ１２に入射する。プリズム１
７は，ＦＦ５，ＴｉＦＮ５などにより形成されており，
その屈折率ｎ1 は約１．５７７（λ＝９４０ｎｍにて）
である（全反射角臨界角θc はエンジンオイルの屈折率
が１．４６ならば６７．８°，屈折率が１．５０ならば
７２°である）。また，検出面３６４に対する入射角は
全反射角臨界角θc2以上でそれに近い６７．８°又は７
２°である。
【００６８】そして，光源１１１から放射される検査光
８２と，光センサ１２に入射する反射光８３は，ほぼ平
行方向となり，光源１１１と光センサ１２とは同一基板
６６上に取付けられている。また，図１０に示すように
基板６６には，基準光センサ１３が搭載されており，図
示しない判定部の回路部品も搭載されている。その他に
ついては，実施例２と同様である。
８２と，光センサ１２に入射する反射光８３は，ほぼ平
行方向となり，光源１１１と光センサ１２とは同一基板
６６上に取付けられている。また，図１０に示すように
基板６６には，基準光センサ１３が搭載されており，図
示しない判定部の回路部品も搭載されている。その他に
ついては，実施例２と同様である。
【００６９】実施例４ 本例は，図１１に示すように，実施例２において，プリ
ズム１６０の第１検出面（図８，符号３６１）と，第３
検出面（図８，符号３６３）とをミラー３７３，３７４
に置換したもう１つの実施例である。即ち，本例の液中
粒子濃度検出装置１０の光路は，実施例２と同様である
が，検出面３６５は実施例２と異なり，唯一つであり，
ミラー３７３，３７４は検査対象液体と接触しない平面
鏡である。その他については，実施例１と同様である。
ズム１６０の第１検出面（図８，符号３６１）と，第３
検出面（図８，符号３６３）とをミラー３７３，３７４
に置換したもう１つの実施例である。即ち，本例の液中
粒子濃度検出装置１０の光路は，実施例２と同様である
が，検出面３６５は実施例２と異なり，唯一つであり，
ミラー３７３，３７４は検査対象液体と接触しない平面
鏡である。その他については，実施例１と同様である。
【００７０】実施例５ 本例は，図１２に示すように，実施例３において，プリ
ズム１８の形状を変更すると共に，プリズム１８の外壁
面に２つのミラー３７５，３７６を設け，検査光８２
は，それぞれのミラー３７５，３７６において複数回反
射されるよう光路を形成したもう１つの実施例である。
ズム１８の形状を変更すると共に，プリズム１８の外壁
面に２つのミラー３７５，３７６を設け，検査光８２
は，それぞれのミラー３７５，３７６において複数回反
射されるよう光路を形成したもう１つの実施例である。
【００７１】即ち，図１２に示すように，検査光８２は
第１ミラー３７５及び第２ミラー３７６の両方で反射さ
れて検出面３６６に入射する。そして検出面３６６で全
反射された反射光８３は，第１ミラー３７５及び第２ミ
ラー３７６で反射された後，再び第１ミラー３７５で反
射されて光センサ１２に入射する。また，プリズム１８
の入出射面１８１は，検出面３６６に対して非平行な傾
斜面として形成されており，基板６６は上記入出射面１
８１と平行に配置されている。その他については，実施
例３と同様である。
第１ミラー３７５及び第２ミラー３７６の両方で反射さ
れて検出面３６６に入射する。そして検出面３６６で全
反射された反射光８３は，第１ミラー３７５及び第２ミ
ラー３７６で反射された後，再び第１ミラー３７５で反
射されて光センサ１２に入射する。また，プリズム１８
の入出射面１８１は，検出面３６６に対して非平行な傾
斜面として形成されており，基板６６は上記入出射面１
８１と平行に配置されている。その他については，実施
例３と同様である。
【図１】実施例１のオイル劣化検出装置の光学系説明
図。
図。
【図２】実施例１のオイル劣化検出装置の信号処理説明
図。
図。
【図３】実施例１のオイル劣化検出装置の断面正面図。
【図４】実施例１のオイル劣化検出装置の洗浄部材の形
状説明図。
状説明図。
【図５】本発明の液中粒子濃度検出装置の粒子濃度と反
射率との相関図。
射率との相関図。
【図６】エバネッセント波説明図。
【図７】本発明の液中粒子濃度検出装置の光学系原理説
明図。
明図。
【図８】実施例２のオイル劣化検出装置の断面図。
【図９】実施例３のオイル劣化検出装置の断面図。
【図１０】図９のＡ−Ａ矢視線断面図（封入部図示
略）。
略）。
【図１１】実施例４のオイル劣化検出装置の光学系要部
断面図。
断面図。
【図１２】実施例５のオイル劣化検出装置の光学系要部
断面図。
断面図。
【図１３】従来のオイル劣化検出装置の説明図。
１０．．．液中粒子濃度検出装置， １１．．．発光部， １２．．．光センサ， １３．．．基準光センサ， ３０．．．収容部， ３１．．．検出面， ３５．．．洗浄部材， ８．．．検査対象液体， ８０．．．境界面， ８２．．．検査光， ８３．．．反射光，
フロントページの続き (72)発明者 野村 由利夫 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 大崎 理江 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 検査対象液体と接し，その境界面におい
て全反射する検査光を発する発光部と，上記全反射光を
受光する光センサと，上記検査光を直接受光する基準光
センサと，両光センサの出力信号から反射率を求め，こ
れより液中の粒子濃度を算出する判定部とを有する液中
粒子濃度検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において，検査対象液体は，デ
ィーゼルエンジンの潤滑油であり，上記判定部は，上記
粒子濃度から更に潤滑油の劣化を判定することを特徴と
する液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において，上記液
中粒子濃度検出装置は，検査対象液体と接し検査光が入
射する検出面を有する検査対象液体の収容部を有してお
り，該収容部には，検査対象液体の流体運動によって浮
遊する，上記検出面の洗浄部材を混入させたことを特徴
とする液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項４】 請求項１，請求項２又は請求項３におい
て，検査対象液体と接しその境界面において検査光を全
反射させる検出面は，複数設けられており，発光部の光
源から発せられた検査光は，上記複数の検出面を全反射
したのち光センサに達するよう光路が形成されているこ
とを特徴とする液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４において，検査光を
放射する発光部の光源から，全反射光を受光する光セン
サに至る光路中には，検査光の光路を変化させる複数の
ミラー等が配設されており，上記検査光は，ミラー等に
よって光路を変化させ，同一の基板上に上記光源と遠く
ない距離に配置された光センサに入射することを特徴と
する液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項６】 請求項５において，上記光源から光セン
サに至る光路の主要部はプリズムによって形成されてお
り，上記ミラー等は，上記プリズムの外壁面上に形成さ
れていることを特徴とする液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項５又は請求項６におい
て，光源から光センサに至る光路の一部には，所定の角
度で入射する光のみを選択的に通過させるアパーチャが
配設されていることを特徴とする液中粒子濃度検出装
置。 - 【請求項８】 請求項６において，上記光源からプリズ
ムに至るプリズムの入光側の光路及びプリズムから光セ
ンサに至るプリズムの出光側の光路には，所定の角度で
入射する光のみを選択的に通過させるアパーチャが配設
されていることを特徴とする液中粒子濃度検出装置。 - 【請求項９】 請求項１，請求項２，請求項４〜請求項
７又は請求項８において，上記液中粒子濃度検出装置
は，検査対象液体を収容する容器又は管路等に挿入する
突部と，該突部を上記容器又は管路等に挿入し固定する
固定部材とを有しており，上記突部には，上記検出面が
形成されていることを特徴とする液中粒子濃度検出装
置。 - 【請求項１０】 請求項９において，上記突部には，検
出面を被い，検査対象液体を自由に通過させる洗浄部材
の封入部を設けてあり，封入部には，検査対象液体の流
体運動によって浮遊する洗浄部材が収容されていること
を特徴とする液中粒子濃度検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32605593A JP3346004B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-11-29 | 液中粒子濃度検出装置 |
| US08/269,587 US5548393A (en) | 1993-07-05 | 1994-07-01 | Oil deterioration detection apparatus and apparatus for detecting particles in liquid |
| EP94110364A EP0635714B1 (en) | 1993-07-05 | 1994-07-04 | Oil deterioration detection apparatus and apparatus for detecting particles in liquid |
| DE69416048T DE69416048T2 (de) | 1993-07-05 | 1994-07-04 | Vorrichtung zur Bestimmung der Verschlechterung der Ölqualität sowie Vorrichtung zur Bestimmung von Teilchen in Flüssigkeiten |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19200593 | 1993-07-05 | ||
| JP5-192005 | 1993-07-05 | ||
| JP32605593A JP3346004B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-11-29 | 液中粒子濃度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772072A true JPH0772072A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3346004B2 JP3346004B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=26507037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32605593A Expired - Fee Related JP3346004B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-11-29 | 液中粒子濃度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346004B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11235097A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-27 | Hitachi Ltd | 劣化診断装置を具備した原動電動装置 |
| CN101832460A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 朱子新 | 机器润滑油过滤器滤芯磨屑检测装置 |
| JP2011508887A (ja) * | 2008-01-03 | 2011-03-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | バイオセンサにおけるエバネセント場変調 |
| JP2016170077A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 横河電機株式会社 | 液浸透過測定に用いる光学素子、透過プローブ、サンプル容器、光学装置および液浸透過測定方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102355766B1 (ko) * | 2020-01-07 | 2022-01-27 | 주식회사 워터핀 | 선박 평형수 처리 시스템용 총 잔류산화제 농도 측정 장치 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP32605593A patent/JP3346004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11235097A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-27 | Hitachi Ltd | 劣化診断装置を具備した原動電動装置 |
| JP2011508887A (ja) * | 2008-01-03 | 2011-03-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | バイオセンサにおけるエバネセント場変調 |
| CN101832460A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 朱子新 | 机器润滑油过滤器滤芯磨屑检测装置 |
| JP2016170077A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 横河電機株式会社 | 液浸透過測定に用いる光学素子、透過プローブ、サンプル容器、光学装置および液浸透過測定方法 |
| US10082462B2 (en) | 2015-03-13 | 2018-09-25 | Yokogawa Electric Corporation | Optical element, transmission probe, sample container, optical device, and immersion transmission measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3346004B2 (ja) | 2002-11-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |