JPS6256842A - 流体の品質を赤外線を用いて電気光学的に分析する方法及び装置 - Google Patents

流体の品質を赤外線を用いて電気光学的に分析する方法及び装置

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JPS6256842A
JPS6256842A JP61199892A JP19989286A JPS6256842A JP S6256842 A JPS6256842 A JP S6256842A JP 61199892 A JP61199892 A JP 61199892A JP 19989286 A JP19989286 A JP 19989286A JP S6256842 A JPS6256842 A JP S6256842A
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infrared energy
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、物質の赤外線分析に係り、更に詳細には流体
の温度とは無関係に流体の品質を赤外線を用いて電気光
学的１．：′分析することに係る発明の背景 本発明は流体の温度とは無関係に任意の種類の流体の品
質を分析することに適用し得るものであるが、これより
本発明を石油より誘導されたオイルの如き潤滑液を必要
とする圧縮機の如き機械を使用する冷凍システム、空調
システム、又はこれらと同様のシステムに関し説明する
。例えばコンデンサとエバポレータと圧縮機とを含む空
調システムに於ては、圧縮機の運転中に成る種の潤滑液
が使用される。潤滑液は通常の使用過程中にもそれ自身
の分解に起因して、又はシステムの種々の部品や種々の
領域よりの水、酸、又は他の粒状物質により汚染された
状態になる。従って圧縮機及びそれが組込まれたシステ
ムの効率的な運転状態を維持するためには、汚染された
潤滑液が排出されて新たな潤滑液と交換されなければら
ない。
現在のところ、遠心圧縮機の如き圧縮機の潤滑液の品質
を監視する従来の方法に於ては、潤滑液のサンプルを収
集し、それを研究所へ送って分析してもらう必要がある
。一般にかかる方法に於ては、判定された汚染レベルの
データを受けるまでに長期間を要し、判定の結果潤滑液
が満足し得る状態にあることが解った場合には、不要な
出費を生じたことになる。更に潤滑液の劣化は静的な潤
滑液の分析には反映しない運転中の一連の現象の結果と
して生じる。従って現場での品質の分析はかかる衝撃的
な現象を検出し得るという利点を有している。例えば成
る一点に於て一時的な漏洩により水がシステム内へ噴射
されたとしても、静的な潤滑液のサンプルによる分析に
よってはかかる現象は検出されない。
光電子装置を用いて潤滑液の品質を正確に判定すること
には、システムの運転中に流体内に生じる温度変化に対
する補正が含まれていなければならない。かかる温度変
化に対する補正を行う一つの公知の方法は、幾つかの点
に於て一つ又は幾つかの温度を検出し、その検出結果を
温度変化の補正を行う制御システムへ供給するザーミス
タの如き温度検出装置を使用することを含んでいる。
発明の概要 本発明の一つの目的は、流体の温度とは無関係に流体の
品質を赤外線を用いて電気光学的に分析する方法及び装
置を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、運転環境より潤滑液のサン
プルを取出す必要もなく流体の品質を赤外線を用いて電
気光学的に分析する方法及び装置を提供することである
。
本発明の更に他の一つの目的は、流体の品質を赤外線を
用いて電気光学的に分析する方法及び装置であって、温
度変化の補正を行う必要がないよう電圧差が使用される
方法及び装置を提供することである。
本発明の更に他の一つの目的は、流体の温度とは無関係
に流体の品質を赤外線を用いて電気光学的に分析する装
置であって、コンパクトであり、また比較的低置に作動
させることのできる装置を提供することである。
本発明の一つの形態に於ては、流体の温度とは無関係に
流体の品質を赤外線を用いて分析する装置であって、赤
外線エネルギに対し実質的に透過性を有し内部に流体の
流れを通す通路と、前記通路を経て赤外線エネルギを放
射する赤外線手段と、前記通路を経て放射された赤外線
エネルギを検出し、検出された赤外線エネルギを示す赤
外線応答信号及び前記赤外線装置の非放射時のエネルギ
状態を示す基準信号を発生する検出手段と、前記赤外線
応答信号及び前記基準信号を受信し該二つの信号の間の
エネルギ差を測定し、前記エネルギ差より前記流体の温
度とは無関係に前記流体の品質を演算するマイクロプロ
セッサ制御手段とを含む装置が得られる。
本発明の他の一つの形態に於ては、流体の温度とは無関
係に流体の品質を赤外線を用いて分析する方法であって
、分析されるべき流体を与える過程と、前記流体を経て
赤外線エネルギを放射する過程と、前記流体を経て放射
された赤外線エネルギを検出する過程と、前記検出され
た赤外線エネルギを示す赤外線応答信号を発生ずる過程
と、非放射時の赤外線エネルギ状態を示す基準信号を発
生する過程と、前記赤外線応答信号と前記基準信号との
間のエネルギ差を求める過程と、前記求められたエネル
ギ差より流体の温度とは無関係に流体の品質を演算する
過程とを含む方法が得られる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
好ましい実施例の説明 本発明の方法及び装置は流体の品質に及ぼす汚染物質の
全体としての累積的影響を分析し、特に流体が受ける温
度変化とは無関係にががる分析を行う。流体の温度とは
無関係に流体の分析を行うことは、流体に赤外線を放射
し、流体を通過し検出された赤外線と非放射状態中の基
準電圧との間の電圧差を測定することによって達成され
る。
本発明の一つの特定の実施例に於ては、本発明は温度調
節の目的でフッ化炭素冷媒の如き流体を使用する冷凍シ
ステム、空調システム、又はこれらと同様のシステムに
使用される。この場合冷媒は後述の如くフッ化炭素冷媒
の赤外線特性と同様の特性を有する任意の流体であって
よい。
冷凍システム内の圧縮機の如き潤滑液を必要とするシス
テムに於ては、潤滑液が汚染され、従って交換されるこ
とが必要になる。冷凍システム又はこれと同様のシステ
ムに於ては、潤滑液はそれが連続的に使用される過程に
於て通常の化学的分解に起因して汚染された状態になり
、また冷凍システム内に於ける水、酸、及び他の粒状物
質により汚染された状態になることがある。前述の如く
、本発明は圧縮機の始動中に於ける潤滑液の発泡を含む
全ての汚染物質の全体としての累積的な影響を示すもの
である。
潤滑液の劣化と潤滑液を通る赤外線エネルギの伝達性と
の間には相互関係が存在する。石油より誘導された潤滑
液であって、成る量のフッ化炭素冷媒が混合された潤滑
液との関連で使用されるに好ましい赤外線の波長域は約
７〜１４μの範囲である。最適の範囲は約９．７５〜１
０．２５μである。上述の如く、潤滑液は９，７５〜１
０．２５μの範囲に於て少なくとも７５％の伝達率が存
在するよう、フッ化炭素冷媒の赤外線特性を有する任意
の流体と混合されてよい。
第１図に於て、コンデンサ１２と、膨張弁１４と、エバ
ポレータ１６と、潤滑システムを含む圧縮機１８とを含
む冷凍システム１０が図示されている。
第２図は圧縮機】８のためのトータル潤滑システム（図
示せず）の一部である潤滑液導管２ｏが組込まれた本発
明の一つの実施例を示す概略構成図である。潤滑液の流
れを本発明の赤外線分析器２６を経て導くべく、潤滑液
導管２ｏには適当なコネクタ２４により枝管２２が連結
されている。
第二の枝管２８が分析器２６よりコネクタ３ｏを経て潤
滑液導管２０へ潤滑液を導くようになっている。これら
の枝管２２及び２８はそれらの導管の連通を開閉するソ
レノイド制御弁３２を有している。潤滑液導管２０は圧
力降下をバランスさせる流れ絞り３４を枝管２２と２８
との間に有しており、これにより潤滑液の一部が枝管２
２及び２８を経て流れ得るようになっている。
第２図及び第３図に於て、本発明の一つの実施例として
の赤外線分析器２６は内部に互いに交差する通路３８及
び４０を有する本体３６を含んでいる。本体３６は赤外
線エネルギを容易には吸収しないアセタールプラスチッ
クの如き低放射性の材料にて形成されている。通路３８
はポリエチレンの如く中間周波数の赤外線を良好に伝達
する材料にて形成された管４２を収容しており、コネク
タ４４により枝管２２及び２８に連結されている。
かくして潤滑液の流れは枝管２２、コネクタ４４、チュ
ーブ４２、コネクタ４４を経て枝管２８へ導かれる。
通路４０の一端には、通路４０、チューブ４２及びそれ
らの内部を流れる潤滑液を経て通路４０の他端へ赤外線
エネルギを伝達する赤外線源４６が設けられている。赤
外線源４６は迅速な立上がり及び立下がりの照明を行う
特殊な白熱灯の如く赤外線エネルギを放射するための適
当な赤外線放射特性を有していなければならない。通路
４０の他端には通路４０を経て通過した赤外線エネルギ
を検出するための赤外線検出器４８が配置されている。
検出器４８の正面には成る選定された波長域の赤外線エ
ネルギのみが通過するようフィルタ５０が配置されてい
る。この場合選定される波長域は約７〜１４μの好まし
い波長域であってよく、特に約９．７５〜１０．２５μ
の最適の波長域であってよい。検出器４８はタンタル酸
リチウムの如き光電気検出器であることが好ましく、フ
ィルタ５０はゲルマニウムフィルタであってよい。更に
フィルタ５０はチューブ４２と検出器４８との間ではな
く赤外線源４６とチューブ４２との間に配置されてもよ
い。もし必要ならばフィルタ５０は省略されてよく、そ
の場合には赤外線源４６は成る選定された波長域内のみ
の赤外線エネルギを放射し得るものであることが必要と
される。
第４図に於て、検出器４８はプリント回路板５２上に装
着されており、フィルタ５０と検出器４８とプリント回
路板５２との組合せがエンドキャップ５４により本体３
６に固定されている。第二のエンドキャップ５６が赤外
線源４６を本体３６に固定している。エンドキャップ５
４及び５６は低放射性の材料にて形成されている。第３
図に示されている如く、赤外線源４６はエンドキャップ
５６のボア５８内に受入れられており、赤外線源４６よ
り延びる電線６０がエンドキャップ５６に設けられた通
路６２内に配置されている。同様にフィルタ５０と検出
器４８とプリント回路板５２との組合せが電線６４と共
にエンドキャップ５４の中空部６６内に受入れられてい
る。
プリント回路板５２上には、検出器４８より受けた検出
された赤外線信号を増幅する増幅器６８と、増幅器６８
よりの増幅された信号及び後述の基準信号の信号強度を
変化させる電圧範囲制御装置７０とが装着されている。
第４図に於て、赤外線分析器２６は更にプリント回路板
５２と赤外線源４６との間に接続されたマイクロプロセ
ッサ制御システム７２を含んでいる。マイクロプロセッ
サ制御システム７２はそれが受けた信号の間の電圧差を
測定し、マイクロプロセッサコントローラ７６へ電圧差
を示す信号を伝達する信号調整器７４を含んでいる。マ
イクロプロセッサコントローラ７６は幾つかの機能を果
たす。その機能の一つは電圧範囲制御装置７０に赤外線
源４６の非放射状態を示す基準電圧信号、即ち既知電圧
信号を発生させることである。この基準電圧信号は信号
調整器７４へ供給され、検出器４８よりの検出された電
圧信号と比較される。
またマイクロプロセッサコントローラ７６は電圧範囲制
御装置７０に上記二つの信号の強度を選択的に変化させ
る。
コントローラ７６は光タイマ７８ヘタイミング信号を供
給し、光タイマ７８は赤外線源４６にチューブ４２及び
該チューブ内を通過する潤滑液に対し赤外線を放射させ
る。コントローラ７６は１２秒毎の如き所定の間隔にて
光タイマ７８へ信号を供給し、これにより赤外線源４６
に１２秒毎に１秒間赤外線エネルギを発生させる。光タ
イマ７８ヘタイミング信号が供給されるのと同時に、タ
イミング信号が赤外線源４６へ供給されたことを示す信
号が光タイマ７８より信号調整器７４ヘリレーされる。
信号調整器７４は光タイマ７８より信号を受信すると、
検出された赤外線信号と基準電圧信号との間の電圧差を
測定する。次いで信号調整器７４は潤滑液の品質を判定
すべくコントローラ７６へ電圧差信号を供給する。コン
トローラ７６は信号調整器７４よりの測定された電圧差
信号を受信し、電圧差の関数として潤滑液の品質レベル
を演算するようプログラムされている。次いでコントロ
ーラ７６はオペレータに潤滑液の品質を視覚的に表示す
るためのリモートモニタ８０へ信号を供給する。
作動に於ては、潤滑液がチューブ４２内を流れている状
態にて、コントローラ７６及び光タイマ７８により赤外
線源４６が１秒間パルス状にオン状態とされ１２秒間オ
フ状態とされる。赤外線エネルギのパルスはチューブ４
２、該チューブ内を流れる潤滑液、フィルタ５０を通過
して検出器４８に衝突する。検出器４８はその表面に到
達した赤外線エネルギの大きさに応答して電圧出力信号
を発生する。前述の如く、フィルタ５０は約７〜１−４
μの好ましい範囲又は約９．７５〜１０．２５μの最適
範囲内にある赤外線エネルギを除く全ての赤外線エネル
ギの通過を阻止する。かくして検出された赤外線エネル
ギの電圧出力は検出器４８に衝突する赤外線エネルギの
大きさの関数である。更にチューブ４２及びその内部の
潤滑液を通過する赤外線エネルギの大きさは潤滑液の品
質により制御される。潤滑液の汚染レベルが増大するに
つれて、吸収や逸散に起因して潤滑液を通過する赤外線
エネルギが減少する。換言すれば、潤滑液内の汚染物質
の量又は濃度が増大するにつれて、潤滑液を経て伝達さ
れる赤外線エネルギが減少する。
一般に、清浄な潤滑液と５％の如き少量の冷媒との混合
液に於ては最大量の赤外線エネルギが通過することがで
き、従って赤外線エネルギの１秒間の照射によりＩＶの
出力が生じる。このＩＶの出力は検出器４８が増幅器６
８へ信号を供給する結果であり、増幅器６８は電圧範囲
制御装置７０へ供給される信号を増幅する。潤滑液が劣
化するにつれて汚染物質によりより多量の赤外線エネル
ギが吸収又は逸散され、従ってより少量の赤外線エネル
ギしか検出器４８によって検出されず、その結果増幅器
６８により発生される信号は０，６Ｖの出力となる。か
くして０．４Ｖの電圧差は汚染された潤滑液による赤外
線エネルギの吸収又は逸散によるものである。
電圧範囲制御装置７０は検出され増幅された信号を信号
調整器７４へ供給する。１秒間の赤外線エネルギの照射
後に、コントローラ７６は電圧範囲制御装置７０に信号
調整器７４に対し０．５ｖの如き基準電圧信号を出力さ
せる。信号調整器７４は光タイマ７８よりタイミング信
号を受信すると、検出され増幅された赤外線信号と基準
電圧信号との間の電圧差を測定し、電圧差信号をコント
ローラ７６へ供給する。コントローラ７６は二つの信号
の電圧差により決定される潤滑液の品質を演算するよう
プログラムされており、その信号をリモートモニタ８０
ヘリレーする。例えば赤外線エネルギが１秒間パルス状
に照射されると、良好な潤滑液に於ては１ｖの出力が発
生し、該出力は０．５Ｖの基準電圧信号に対し０．５Ｖ
の電圧差を有している。著しく汚染された潤滑液に於て
は０．６Ｖの出力が発生し、該出力は基準電圧信号との
間に０，１ｖの電圧差しか存していない。コントローラ
７６は潤滑液の品質をこれら二つの信号の間の電圧差と
関連付けるようプログラムされている。コントローラ７
６は基準電圧信号を変化させることができ、増幅器６８
はそれが受信した信号を所望の出力に増幅し、これによ
り信号調整器７４により測定される電圧差を与えるよう
選定されてよい。
使用可能な信号として電圧差の測定結果を使用すること
の利点は、電圧差が周囲の温度変化による影響を受けな
いということである。このことにより温度補正のための
複雑な電子回路の必要性が排除される。
更に本発１によれば、赤外線分析器２６がより一層コン
パクトなものとなり、例えば赤外線分析器はインライン
センサとして設計され、これにより第２図に於て解図的
に示された導線やコネクタが排除されてよい。更にマイ
クロプロセッサ制御システム７２は冷凍システム、空調
システム、又はこれらと同様のシステム全体を作動させ
制御する制御システムであって、演算された潤滑液の品
質を示す信号が圧力信号、温度信号、流量信号等の如く
制御システムが受信する幾つかの信号の一つである制御
システムであってよい。更にマイクロプロセッサ制御シ
ステム７２はその動作に必要な電源及びロジック回路を
含んでいる。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一つの実施例が組込まれた冷凍システ
ムを示す概略構成図である。 第２図は本発明の一つの実施例を示す概略構成図である
。 第３図は第２図に示された実施例を示す分解図である。 第４図は第２図に示された実施例の解図的ブロック線図
である。 １０・・・冷凍システム、１２・・・コンデンサ、１４
・・・膨張弁、１６・・・エバポレータ、１８・・・圧
縮機。 ２０・・・潤滑液導管、２２・・・枝管、２４・・・コ
ネクタ。 ２６・・・赤外線分析器、２８・・・枝管、３０・・・
コネクタ、３２・・・ソレノイド制御弁、３４・・・流
れ絞り。 ３６・・・本体、３８．４０・・・通路、４２・・・チ
ューブ、４４・・・コネクタ、４６・・・赤外線源、４
８・・・赤外線検出器、５０・・・フィルタ、５２・・
・プリント回路板。 ５４．５６・・・エンドキャップ、５８・・・ボア、６
０・・・電線、６２・・・通路、６４・・・電線、６６
・・・中空部。 ６８・・・増幅器、７０・・・電圧範囲制御装置、７２
・・・マイクロプロセッサ制御システム、７４・・・信
号調整器、７６・・・マイクロプロセッサコントローラ
。 ７８・・・光タイマ、８０・・・リモートモニタＦＩＧ
、　／ ＩＧ　２ ＦＩ６．３ へ２ ＩＧ　４

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）流体の温度とは無関係に流体の品質を赤外線を用
    いて電気光学的に分析する方法にして、分析されるべき
    流体を与える過程と、 前記流体を経て赤外線エネルギを放射する過程と、 前記流体を経て放射された赤外線エネルギを検出する過
    程と、 前記検出された赤外線エネルギを示す赤外線応答信号を
    発生する過程と、 非放射時の赤外線エネルギ状態を示す基準信号を発生す
    る過程と、 前記赤外線応答信号と前記基準信号との間のエネルギ差
    を求める過程と、 前記求められたエネルギ差より流体の温度とは無関係に
    流体の品質を演算する過程と、 を含む方法。
  2. （２）流体の温度とは無関係に流体の品質を赤外線を用
    いて電気光学的に分析する装置にして、赤外線エネルギ
    に対し実質的に透過性を有し内部に流体の流れを通す通
    路手段と、 前記通路手段を経て赤外線エネルギを放射する赤外線手
    段と、 前記通路手段を経て放射された赤外線エネルギを検出し
    、検出された赤外線エネルギを示す赤外線応答信号及び
    前記赤外線手段の非放射時のエネルギ状態を示す基準信
    号を発生する検出手段と、前記赤外線応答信号及び前記
    基準信号を受信し該二つの信号の間のエネルギ差を測定
    し、前記エネルギ差より前記流体の温度とは無関係に前
    記流体の品質を演算するマイクロプロセッサ制御手段と
    、 を含む装置。
  3. （３）コンデンサと、エバポレータと、圧縮機と、前記
    圧縮機へ潤滑液を供給する潤滑システムとを含む冷凍シ
    ステム、空調システム、若しくはこれらと同様のシステ
    ムに於て前記潤滑液の品質を判定する装置にして、 前記潤滑システム内に設けられ潤滑液の流れを供給する
    潤滑液供給手段と、 前記潤滑液供給手段を経て赤外線エネルギを放射する赤
    外線手段と、 前記潤滑液供給手段を経て放射された赤外線エネルギを
    検出し、検出された赤外線エネルギを示す第一の信号と
    前記赤外線手段の非放射状態を示す第二の信号とを発生
    する赤外線検出手段と、前記第一及び第二の信号を受信
    し該二つの信号の間の差を測定し、前記差より前記潤滑
    液の品質レベルを演算し、演算された品質レベルを示す
    第三の信号を発生するマイクロプロセッサ制御手段と、 前記第三の信号を受信し前記演算された潤滑液の品質レ
    ベルを視覚的に表示するモニタ手段と、を含む装置。
JP61199892A 1985-09-03 1986-08-26 流体の品質を赤外線を用いて電気光学的に分析する方法及び装置 Pending JPS6256842A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/771,911 US4649711A (en) 1985-09-03 1985-09-03 Apparatus and method for infrared optical electronic qualitative analysis of a fluid independent of the temperature thereof
US771911 1985-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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ID=25093315

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US (1) US4649711A (ja)
EP (1) EP0223727B1 (ja)
JP (1) JPS6256842A (ja)
KR (1) KR890000603B1 (ja)
DE (1) DE3680473D1 (ja)
MX (1) MX165078B (ja)

Cited By (1)

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