WO2017191852A1 - フィルタ状態推定システムおよびフィルタ状態の推定方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a filter state estimation system and a filter state estimation method.
  • the oil stored in the hydraulic oil tank is supplied to the hydraulic actuator by a hydraulic pump, and then activated again. Returned to the oil tank.
  • the hydraulic oil tank is provided with an oil filter device, and the oil returned from the hydraulic actuator is filtered by the oil filter and stored in the hydraulic oil tank (see, for example, Patent Document 1).
  • the filter element is housed in the filter case, and the oil flowing in from the suction port of the filter case passes through the filter medium of the filter element until the foreign matter contained in the oil is discharged from the discharge port. Removed.
  • the filter element used in the oil filter device has a problem that every time foreign matter is removed, the filter medium is clogged, and the oil gradually becomes difficult to pass through the filter element.
  • a bypass flow path is provided to connect the front and rear of the filter element, a valve is provided in the bypass flow path, and when the differential pressure across the filter element exceeds a predetermined value, the bypass flow path valve is opened.
  • a technique for notifying an operator of clogging of a filter element while maintaining the flow of hydraulic oil is known (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
  • An object of the present invention is to provide a filter state estimation system and a filter state capable of estimating the state of a filter element (hereinafter also referred to as a filter in this specification) when a valve in the bypass flow path is opened. It is to provide an estimation method.
  • a filter state estimation system is a filter state estimation system that estimates a state of a filter provided in a hydraulic circuit, and the hydraulic circuit includes a filter and a bypass channel through which oil flows around the filter.
  • a valve provided in the bypass flow path that opens and closes based on a differential pressure, detects the opening and closing of the valve, a temperature sensor that detects the temperature of oil, and is detected by the sensor and the temperature sensor
  • a state estimation unit that estimates the state of the filter based on the detected result, and the state estimation unit is detected by the temperature sensor when the sensor detects that the valve is open.
  • the state of the filter is estimated based on the temperature of the oil that has been applied.
  • the temperature of the oil is detected by the temperature sensor when the opening sensor detects that the valve is open. Therefore, when the valve of the bypass channel is opened, it is possible to estimate the clogged state of the filter according to the temperature of the oil, and to predict the life of the filter and determine that the filter has been replaced.
  • the perspective view which shows the construction machine which concerns on 1st Embodiment of this invention The schematic diagram which shows the hydraulic circuit of the construction machine in the said embodiment. Sectional drawing which shows the structure of the oil filter apparatus in the said embodiment.
  • the functional block diagram of the controller and server in the said embodiment The schematic diagram which shows the state estimation table in the said embodiment.
  • the schematic diagram which shows the maximum oil temperature time series data in the said embodiment The schematic diagram for demonstrating the lifetime prediction in the said embodiment.
  • the flowchart which shows the estimation method of the filter state in the said embodiment.
  • FIG. 1 shows a hydraulic excavator 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the hydraulic excavator 1 as a construction machine includes a lower traveling body 2, an upper swing body 3, and a work implement 5.
  • the lower traveling body 2 includes a track frame and a pair of traveling devices 2A provided at both ends in the vehicle width direction perpendicular to the traveling direction of the track frame.
  • the traveling device 2A includes a crawler belt 2B wound around a driving wheel and an idler wheel provided on the track frame, and drives the driving wheel to move the hydraulic excavator 1 forward and backward in the extending direction of the crawler belt 2B.
  • the upper swing body 3 is provided on the track frame of the lower traveling body 2 so as to be swingable via a swing circle.
  • a cab 4 is provided on the left side in the traveling direction of the upper swing body 3, and a work implement 5 is provided in the center of the front part adjacent to the cab 4.
  • a counterweight 3 ⁇ / b> A is provided at a rear portion of the upper swing body 3 on the side opposite to the cab 4 and the work machine 5.
  • the counterweight 3A is provided to balance the weight during excavation work of the hydraulic excavator 1.
  • An operator rides inside the cab 4 to drive the excavator 1.
  • an operator seat is provided in the cab 4, and operation levers are provided on both sides of the operator seat.
  • a traveling pedal is provided on the floor surface of the cab 4.
  • the work machine 5 includes a boom 6, an arm 7, and a bucket 8, and a boom cylinder 6A, an arm cylinder 7A, and a bucket cylinder 8A for operating these elements.
  • the base end of the boom 6 is operably connected to the upper swing body 3.
  • the boom 6 is moved up and down by expanding and contracting the upper cylinder 3 and the boom cylinder 6 ⁇ / b> A whose tips are connected to the boom 6.
  • the base end of the arm 7 is operably connected to the tip of the boom 6.
  • the arm 7 is moved up and down by expanding and contracting the boom cylinder 6 and the arm cylinder 7A, the distal ends of which are connected to the arm 7.
  • the bucket 8 has a base end of the bucket 8 operably connected to the arm 7 at the tip of the arm 7.
  • the bucket 8 is operated by expanding and contracting a bucket cylinder 8A whose tips are connected to the arm 7 and the bucket 8, respectively.
  • Boom cylinder 6A, arm cylinder 7A, and bucket cylinder 8A are hydraulic cylinders that are driven by hydraulic oil discharged from hydraulic pump 12 (see FIG. 2).
  • FIG. 2 shows the hydraulic circuit 10 provided in the hydraulic excavator 1 of the present embodiment.
  • the hydraulic circuit 10 includes a hydraulic oil tank 11, a hydraulic pump 12, an operation valve 13, and an oil filter device 14.
  • the hydraulic oil tank 11 supplies the hydraulic oil to the hydraulic pump 12 and stores the return hydraulic oil that has driven the hydraulic cylinders 6A, 7A, and 8A.
  • the hydraulic pump 12 sucks hydraulic oil from the hydraulic oil tank 11 and pumps the hydraulic oil to the operation valve 13.
  • the operation valve 13 changes the position of the spool by operating an operation lever in the cab 4 (not shown), supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinders 6A, 7A, and 8A that are actuators, and extends the hydraulic cylinders 6A, 7A, and 8A.
  • the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 are operated by causing the boom 6, the contraction, and the like.
  • the hydraulic oil from the operation valve 13 may be supplied to a hydraulic motor that drives the hydraulic excavator 1. Then, the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor returns to the hydraulic oil tank 11 via the operation valve 13.
  • the operation valve 13 is also operated to return the return hydraulic oil from the hydraulic cylinders 6A, 7A, 8A to the hydraulic oil tank 11 via the oil filter device 14.
  • the oil filter device 14 is provided in the return pipe from the operation valve 13 and removes foreign matters mixed in the hydraulic oil in the hydraulic circuit 10.
  • the oil filter device 14 includes a filter element 15, a bypass channel 16 that bypasses the filter element 15, and a valve 17 that is provided in the middle of the bypass channel 16.
  • the valve 17 is provided with a stroke sensor 18 as an opening sensor, and a detection value by the stroke sensor 18 is output to the controller 20.
  • a temperature sensor 19 is provided at the suction port of the hydraulic pump 12, and a detection value by the temperature sensor 19 is output to the controller 20.
  • the controller 20 as a control device outputs a control command to each part of the hydraulic circuit 10 and performs drive control of the hydraulic circuit 10.
  • the controller 20 is communicably connected to the monitor 21 and the communication terminal 22 via a control area network (CAN).
  • the monitor 21 includes a processing unit and a display unit.
  • the display unit displays various data such as the temperature of engine coolant detected by a sensor or the like, the remaining amount of fuel, and the temperature of hydraulic oil.
  • the communication terminal 22 outputs information such as a detection value detected by a sensor or the like, a setting value set by the monitor 21, a position of the hydraulic excavator 1 detected by the Global Positioning System (GPS) 23 to the outside.
  • GPS Global Positioning System
  • the communication terminal 22 outputs these pieces of information to the server 24 via a satellite communication line or a mobile communication network.
  • FIG. 3 shows a detailed structure of the oil filter device 14.
  • the oil filter device 14 includes a case main body 14A and a lid body 14B.
  • the case body 14A is configured as a cylindrical container, and the filter element 15 is accommodated therein.
  • a return oil suction port 141 as a suction portion is formed on the side surface of the case body 14A, a return pipe from the operation valve 13 is connected, and hydraulic oil returned from the operation valve 13 is supplied into the case body 14A.
  • the A hole 142 as a discharge portion is formed at the center of the bottom portion of the case main body 14 ⁇ / b> A, and hydraulic oil from which foreign matter has been removed by the filter element 15 is supplied into the hydraulic oil tank 11.
  • the lid 14B closes the upper surface of the case body 14A, and a valve 17 is attached to the center of the lid 14B.
  • the valve 17 has a valve body 17A, and a coil spring 14C arranged coaxially with the cylindrical central axis of the case body 14A is provided at the lower part of the valve body 17A.
  • the coil spring 14C urges the filter element 15 downward via the plate 14D, and fixes the filter element 15 in the case main body 14A.
  • the filter element 15 includes a filter medium 15A formed in a hollow cylindrical shape, and plates 15B provided on both end surfaces of the filter medium 15A in the cylindrical axis direction.
  • 15 A of filter media removes the foreign material in the hydraulic fluid which flows inside from the radial direction outer side.
  • the plate 15B contacts the bottom of the case body 14A and the bottom surface of the plate 14D.
  • the filter element 15 is maintained coaxially with the cylindrical axis of the case body 14A by being biased by the coil spring 14C.
  • the filter element 15 is also referred to as a filter.
  • the valve 17 includes a bypass passage 16 that allows the hydraulic oil outside the filter element 15 and the hydraulic fluid inside to communicate with each other, and a valve body 17C that opens and closes the bypass passage 16.
  • the valve 17 includes a valve stem 17B, a valve main body 17C, and a coil spring 17D, and adjusts the flow rate of oil flowing through the bypass flow path 16.
  • the valve stem 17B is made of a steel shaft-like member, is accommodated in the valve body 17A, and is supported so as to be slidable in the vertical direction with respect to the valve body 17A.
  • the valve body 17C is a disc-shaped lid member attached to the lower end of the valve stem 17B.
  • the valve body 17C closes the bypass flow path 16 and blocks the flow of hydraulic oil.
  • the valve body 17C moves downward, a gap is formed and the hydraulic oil flows.
  • the coil spring 17D is inserted into the valve stem 17B and urges the valve stem 17B to be lifted upward.
  • a stroke sensor 18 is provided at the upper base end of the valve stem 17B.
  • the stroke sensor 18 includes a movable part 18A including a magnet 18B and a sensor body 18C.
  • the movable portion 18A is connected to the proximal end of the valve stem 17B and slides up and down as the valve stem 17B slides.
  • the magnet 18B is provided at the upper end of the movable portion 18A, and moves up and down as the movable portion 18A slides up and down.
  • the sensor body 18C is provided with a magnetically sensitive element, for example, a Hall IC, and detects a change in the magnetic field due to the vertical movement of the magnet 18B.
  • valve stem 17B biased upward by the coil spring 17D is moved downward. To slide. Along with this, the valve body 17C moves downward, and the hydraulic oil that has passed through the bypass passage 16 is discharged from the hole 142.
  • the movable portion 18A of the stroke sensor 18 also slides downward simultaneously. The sensor body 18C of the stroke sensor 18 detects this and outputs an electrical signal to inform the controller 20 that the valve 17 is open.
  • FIG. 4 shows a functional block diagram of the controller 20 and server 24.
  • the controller 20 acquires detection data of various sensors provided in the excavator 1.
  • the controller 20 includes a hydraulic oil temperature acquisition unit 201, a valve opening / closing state acquisition unit 202, a position information acquisition unit 203, and an operation information acquisition unit 204.
  • the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 acquires temperature detection data from the temperature sensor 19 provided in the hydraulic oil tank 11.
  • the valve opening / closing state acquisition unit 202 acquires detection data of the opening / closing state of the valve 17 by the stroke sensor 18 and detects opening / closing of the valve 17. Specifically, the valve open / close state acquisition unit 202 opens the valve 17 based on whether or not the time during which the stroke amount detected by the stroke sensor 18 exceeds a predetermined threshold continues for a predetermined time. Get the state.
  • the position information acquisition unit 203 acquires the current position of the excavator 1 detected by the GPS 23.
  • the operation information acquisition unit 204 acquires detection data from various sensors provided in the excavator 1 and acquires operation information of the excavator 1.
  • the operation information includes, for example, engine cooling water temperature, fuel remaining amount, operation time of the hydraulic excavator 1, operating fuel consumption, and the like.
  • the controller 20 outputs the acquired hydraulic oil temperature, the open / close state of the valve 17, and the operation information of the hydraulic excavator 1 to the communication terminal 22.
  • the server 24 accepts various information output from the communication terminal 22 and stores and saves it.
  • the server 24 includes a memory 24A, a data storage unit 240, a state estimation unit 241, a life prediction unit 242, and a replacement presence / absence determination unit 243.
  • the memory 24A stores various table data described later.
  • the state estimation unit 241 estimates the clogged state of the filter element 15 based on the maximum oil temperature when the valve 17 is open. Specifically, as shown in FIG. 5, the state estimation unit 241 refers to a state estimation table that gives a relationship between the maximum oil temperature in the valve open state and the clogging rate of the filter element 15, and opens the valve 17.
  • the clogging rate of the filter element 15 is estimated from the maximum oil temperature in the state.
  • the maximum oil temperature in the opened state of the valve 17 means the highest hydraulic oil temperature when the hydraulic oil temperature in the opened state of the valve 17 is detected at any time and viewed within a certain elapsed time, for example, 10 hours. .
  • the differential pressure since the oil viscosity is usually low at high temperatures, the differential pressure is unlikely to rise. However, as the filter element 15 becomes clogged, the differential pressure will rise even at high temperatures.
  • the data storage unit 240 stores the maximum oil temperature data in the open state of the valve 17 in a time series as shown in FIG. 6 and outputs the result to the life prediction unit 242 and the replacement presence / absence determination unit 243.
  • the life prediction unit 242 predicts the life of the filter element 15 based on the transition of the state of the filter element 15 in the open state of the valve 17 from the monitoring result of the maximum oil temperature of the state estimation unit 241.
  • the filter life is that the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 at the present time and the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 in the vicinity of the current time change with time, so that the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 is the clogging alarm level. For example, a time for reaching 40 ° C. is obtained and estimated.
  • the life of the filter element 15 at the time t1 in FIG. 7A is calculated by extrapolating the time t2 when the oil temperature reaches the clogging warning alarm temperature from the amount of change in the maximum oil temperature at the time t1 and the time t0 near the time t1.
  • the time T_remain from time t1 to time t2 is estimated as the life of the filter element 15.
  • the life prediction unit 242 determines that an abnormality has occurred in the filter element 15 when a sudden change occurs in the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 as in the case of time t4. To do.
  • the replacement presence / absence determination unit 243 determines whether or not the filter element 15 is replaced based on the maximum oil temperature time-series data in the valve open state by the data storage unit 240. Specifically, it is determined that the filter element 15 has been replaced when the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 suddenly drops below a certain value. For example, in the case of FIG. 6, it is determined that the time t3 and the time t5 are times when the filter element 15 is replaced. When a predetermined operating time (for example, 1000 hours) elapses due to the replacement of the filter element 15, a message prompting the replacement of the filter element 15 is displayed on the monitor 21 or the like. In addition, on the monitor 21 or the like, the exchange time is displayed as a past history.
  • a predetermined operating time for example, 1000 hours
  • the controller 20 determines whether or not the maximum oil temperature in the opened state of the valve 17, the duration of the opened state of the valve 17, and the closed position of the valve 17 are initialized (procedure S 1). If it has been initialized (S1: Yes), the process proceeds to step S3.
  • the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 initializes the maximum oil temperature T_max in the open state of the valve 17 to, for example, ⁇ 100 ° C., and the valve open / close state acquisition unit 202 sets the valve open state.
  • the state duration time OpenTime is initialized to 0 seconds, and the valve stroke closing position L_0 is initialized to 0 mm (step S2).
  • the controller 20 determines whether or not the time after engine startup exceeds the processing start determination time (for example, 3 minutes) (step S3). If the process start determination time has not been exceeded (S3: No), the process ends.
  • the valve opening / closing state acquisition unit 202 measures the stroke L of the valve 17 by the stroke sensor 18 (step S4).
  • the valve opening / closing state acquisition unit 202 determines whether or not the operation lever is in a neutral state (step S5). When the operation lever is not in the neutral state (S5: No), the process proceeds to step S7.
  • the valve opening / closing state acquisition unit 202 automatically corrects the valve stroke closed position L_0 to the stroke L measured by the current stroke sensor 18 (step S6).
  • the valve open / closed state acquisition unit 202 determines whether or not the difference between the stroke L measured by the stroke sensor 18 and the valve stroke closed position L_0 is larger than the open determination stroke (for example, 0.3 mm) of the valve 17. (Procedure S7). If it is determined that the stroke is smaller than the opening determination stroke (S7: No), the valve open / close state acquisition unit 202 resets the open state duration OpenTime of the valve 17 to 0 (step S8) and ends the process. If it is determined that the stroke is greater than the opening determination stroke (S7: Yes), the valve opening / closing state acquisition unit 202 adds a calculation cycle (for example, 0.01 seconds) to the opening state duration OpenTime of the valve 17 to open the valve 17 The duration OpenTime is updated (step S9).
  • the valve open / close state acquisition unit 202 determines whether or not the open state duration time OpenTime of the valve 17 exceeds a determination time (for example, 1 second) of the valve open state (step S10). If the open state duration time OpenTime of the valve 17 does not exceed the open state determination time (S10: No), the process is terminated. When the open state duration time OpenTime of the valve 17 exceeds the open state determination time (S10: Yes), the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 measures the hydraulic oil temperature T by the temperature sensor 19 (procedure S11). .
  • a determination time for example, 1 second
  • the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 determines whether or not the acquired hydraulic oil temperature T exceeds the maximum oil temperature T_max (procedure S12). When the measured hydraulic oil temperature T is equal to or lower than the maximum oil temperature T_max (S12: No), the process proceeds to step S14. When the measured hydraulic oil temperature T exceeds the maximum oil temperature T_max (S12: Yes), the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 updates the maximum oil temperature T_max to the measured hydraulic oil temperature T (procedure S13). ).
  • the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 determines whether or not the measured hydraulic oil temperature T exceeds an alarm reporting oil temperature (for example, 40 ° C.) (procedure S14). When the measured hydraulic oil temperature T is equal to or lower than the alarm reporting oil temperature, the process proceeds to step S16. When the measured hydraulic oil temperature T exceeds the alarm reporting oil temperature, the hydraulic oil temperature acquisition unit 201 outputs the fact to the monitor 21, and the monitor 21 indicates that the filter element 15 is clogged. A clogging alarm indicating the warning is issued (step S15).
  • an alarm reporting oil temperature for example, 40 ° C.
  • the communication terminal 22 includes the maximum oil temperature T_max acquired by the controller 20 and the open state duration OpenTime of the valve 17 together with the position information acquired by the position information acquisition unit 203 and the operation information acquired by the operation information acquisition unit 204. It is determined whether to transmit to the server 24 (step S16). If it is determined that it is not the timing of transmission output (step S16: No), the process ends.
  • the communication terminal 22 transmits and outputs the maximum oil temperature T_max and the open state duration OpenTime of the valve 17 to the server 24 (step S17).
  • the transmission timing can be set arbitrarily, for example, it can be transmitted and output every 20 hours of operation. Further, when the filter element 15 suddenly becomes clogged as at time t4 in FIG. 7B, these pieces of information may be transmitted and output at the time t4.
  • the state estimation unit 241 estimates the clogged state of the filter element 15 based on the maximum oil temperature T_max transmitted from the communication terminal 22 and the open state duration time OpenTime of the valve 17, and the data storage unit 240. Accumulates the maximum oil temperature T_max and the open state duration OpenTime in time series. Further, the life predicting unit 242 predicts the life of the filter element 15 from the change with time of the maximum oil temperature when the valve 17 is opened. Furthermore, the replacement presence / absence determination unit 243 determines that the filter element 15 has been replaced when the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 has suddenly dropped below a certain value.
  • the controller 20 includes the valve opening / closing state acquisition unit 202 and the hydraulic oil temperature acquisition unit 201, so that the temperature sensor 19 is detected when the stroke sensor 18 detects that the valve 17 in the bypass channel 16 is in the open state. Can detect the temperature of hydraulic oil. Therefore, by analyzing the transition of the maximum oil temperature in the open state of the valve 17 by the server 24, the clogged state of the filter element 15 can be estimated, and the lifetime of the filter element 15 can be predicted and the presence or absence of replacement can be determined. .
  • the monitor 31 displays various data such as the engine coolant temperature, the remaining fuel amount, and the hydraulic oil temperature detected by a sensor and the like, and includes a processing unit 31A, a memory 31B, and a display unit 31C.
  • the processing unit 31A includes a data storage unit 310, a state estimation unit 311, a life prediction unit 312, a replacement presence / absence determination unit 313, and an alarm notification unit 314 having the same functions as those of the first embodiment. Further, a state estimation table is stored and stored in the memory 31B, as in the first embodiment.
  • the state estimation unit 311 estimates the clogged state of the filter element 15 based on the temperature detection result detected by the temperature sensor 19 with reference to the table stored in the memory 31B. In addition, the state estimation unit 311 generates image information indicating how much the clogging state of the filter element 15 is, for example, image information that displays high, medium, and low, and displays it on the display unit 31C. Display. The image information to be displayed is not limited to this, and may be an image that displays the degree of clogging as a percentage. As in the first embodiment, the data storage unit 310 stores the maximum oil temperature data of the valve 17 in time series, and outputs the result to the life prediction unit 312 and the replacement presence / absence determination unit 313.
  • the life prediction unit 312 predicts the life of the filter element 15 based on the maximum oil temperature in the opened state of the valve 17 from the maximum oil temperature monitoring result of the state estimation unit 311.
  • the method is the same as in the first embodiment.
  • the replacement presence / absence determination unit 313 determines that the filter element 15 has been replaced based on the state estimation of the filter element 15 by the state estimation unit 311.
  • the alarm notification unit 314 issues a clogging alarm on the display unit 31C.
  • the clogging state may be notified not only by displaying on the display unit 31C but also by an alarm sound.
  • the same operations and effects as those of the first embodiment can be enjoyed.
  • the filter element 15 since the state of the filter element 15 is estimated by the monitor 31 in the hydraulic excavator 1, the filter element 15 can be managed in a stand-alone manner, resulting in a complicated system. There is nothing.
  • the temperature sensor 19 was provided in the suction inlet vicinity of the hydraulic pump 12, this invention is not limited to this.
  • the temperature sensor may be provided inside the hydraulic oil tank 11 or may be provided in the vicinity of the lower hole 142 of the filter element 15.
  • the stroke sensor 18 is used to detect the opening / closing of the valve 17.
  • the present invention is not limited to this, and an optical sensor such as an encoder may be used.
  • the specific structure, shape, and the like when implementing the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.
  • SYMBOLS 1 Hydraulic excavator, 2 ... Lower traveling body, 2A ... Traveling device, 2B ... Track, 3 ... Upper turning body, 3A ... Counterweight, 4 ... Cab, 5 ... Working machine, 6 ... Boom, 6A ... Boom cylinder, 7 ... Arm, 7A ... Arm cylinder, 8 ... Bucket, 8A ... Bucket cylinder, 10 ... Hydraulic circuit, 11 ... Hydraulic oil tank, 12 ... Hydraulic pump, 13 ... Operation valve, 14 ... Oil filter device, 14A ... Case body, 14B ... Lid, 14C ... Coil spring, 14D ... Plate, 15 ... Filter element, 15A ...
  • position information acquisition unit 204 ... operation information acquisition unit 240 ... data storage unit 241 ... state estimation unit 242 ... life prediction unit, 243 ... replacement presence / absence determination unit, 310 ... data storage unit, 311 ... state estimation unit, 312 ... life prediction unit, 313 ... replacement presence / absence determination unit, 314 ... alarm reporting unit.

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Abstract

油圧回路中に設けられるフィルタの状態を推定するフィルタ状態推定システムは、油圧回路が、フィルタと、フィルタを迂回して油が流れるバイパス流路と、バイパス流路中に設けられ、差圧に基づいて開閉するバルブとを備え、バルブの開閉を検出するセンサ（１８）と、油の温度を検出する温度センサ（１９）と、センサおよび温度センサにより検出された検出結果に基づいて、フィルタの状態を推定する状態推定部（２４１）と、を備え、状態推定部（２４１）は、センサ（１８）によりバルブが開状態であると検知されたときに、温度センサにより検出された油の温度に基づいて、前記フィルタの状態を推定する。

Description

フィルタ状態推定システムおよびフィルタ状態の推定方法
　本発明は、フィルタ状態推定システムおよびフィルタ状態の推定方法に関する。
　油圧シリンダ（以下、略してシリンダともいう）等の油圧アクチュエータを備えた建設機械では、作動油タンクに貯留された油が油圧ポンプによって油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータを作動させた後に、再び作動油タンクに戻される。作動油タンクには、オイルフィルタ装置が設けられ、油圧アクチュエータから戻された油は、オイルフィルタによって濾過され、作動油タンクに貯留される（たとえば、特許文献１参照）。
　オイルフィルタ装置は、フィルタケース内にフィルタエレメントが収容され、フィルタケースの吸込口から流入した油は、排出口から排出されるまでに、フィルタエレメントの濾材を通過し、油に含まれた異物が除去される。
　オイルフィルタ装置に使用されるフィルタエレメントは、異物を除去する毎に、濾材に目詰まりが生じ、徐々に油がフィルタエレメントを通過しにくくなるという課題がある。この場合、フィルタエレメントの前後を連通させるバイパス流路を設け、バイパス流路中にバルブを設け、フィルタエレメントの前後の差圧が所定の値以上となったら、バイパス流路のバルブを開状態として作動油の流れを維持しつつ、フィルタエレメントの目詰まりをオペレータに発報する技術が知られている（たとえば、特許文献２および特許文献３参照）。
特開２０１３－６０８号公報 特開２０１１－８５２１５号公報 特開２００１－３８１１４号公報
　しかしながら、前記特許文献２および特許文献３に記載の技術では、バルブが開状態とされたことにより、フィルタエレメントに目詰まりが生じたことはわかるが、フィルタエレメントが目詰まりするまでの経緯を把握することができないという課題がある。
　本発明の目的は、バイパス流路中のバルブが開状態とされた際、フィルタエレメント（以下、本明細書中では、フィルタともいう）の状態を推定することのできるフィルタ状態推定システムおよびフィルタ状態の推定方法を提供することにある。
　本発明のフィルタ状態推定システムは、油圧回路中に設けられるフィルタの状態を推定するフィルタ状態推定システムであって、前記油圧回路は、フィルタと、前記フィルタを迂回して油が流れるバイパス流路と、前記バイパス流路中に設けられ、差圧に基づいて開閉するバルブとを備え、前記バルブの開閉を検出するセンサと、油の温度を検出する温度センサと、前記センサおよび前記温度センサにより検出された検出結果に基づいて、前記フィルタの状態を推定する状態推定部と、を備え、前記状態推定部は、前記センサにより前記バルブが開状態であると検知されたときの前記温度センサにより検出された油の温度に基づいて、前記フィルタの状態を推定することを特徴とする。
　この発明によれば、開度センサによりバルブが開状態であると検出されたときに、温度センサで油の温度を検出している。したがって、バイパス流路のバルブが開状態とされた際、油の温度に応じてフィルタの目詰まりの状態を推定し、フィルタの寿命予測や、フィルタが交換されたことを判定できる。
本発明の第１実施形態に係る建設機械を示す斜視図。 前記実施形態における建設機械の油圧回路を示す模式図。 前記実施形態におけるオイルフィルタ装置の構造を示す断面図。 前記実施形態におけるコントローラおよびサーバの機能ブロック図。 前記実施形態における状態推定テーブルを示す模式図。 前記実施形態における最高油温時系列データを示す模式図。 前記実施形態における寿命予測を説明するための模式図。 前記実施形態におけるオイルフィルタに異常が生じた場合を説明するための模式図。 前記実施形態におけるフィルタ状態の推定方法を示すフローチャート。 前記実施形態におけるフィルタ状態の推定方法を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る建設機械の油圧回路を示す模式図。 前記実施形態におけるコントローラおよびモニタの機能ブロック図。
　［１］全体構成
　図１には、本発明の実施形態に係る油圧ショベル１が示され、建設機械としての油圧ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、作業機５とを備えている。
　下部走行体２は、図示を略したが、トラックフレームと、トラックフレームの走行方向に直交する車幅方向両端に設けられる一対の走行装置２Ａとを備えている。走行装置２Ａは、トラックフレームに設けられた駆動輪および遊動輪に巻回される履帯２Ｂを備え、駆動輪を駆動させることにより、履帯２Ｂの延出方向に油圧ショベル１を前後進させる。
　上部旋回体３は、下部走行体２のトラックフレーム上にスイングサークルを介して旋回可能に設けられている。
　上部旋回体３の走行方向前部左側には、キャブ４が設けられ、このキャブ４に隣接した前部中央には、作業機５が設けられている。上部旋回体３のキャブ４および作業機５とは反対側の後部には、カウンタウェイト３Ａが設けられている。カウンタウェイト３Ａは、油圧ショベル１の掘削作業時の重量バランスをとるために設けられている。
　キャブ４は、内部にオペレータが乗車して油圧ショベル１を操縦する。キャブ４内には、図１では図示を略したが、オペレータシートが設けられ、オペレータシートの両脇には、操作レバーが設けられている。また、キャブ４の床面には、走行ペダルが設けられている。
　作業機５は、ブーム６、アーム７、およびバケット８と、これら各要素を動作させるためのブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ７Ａ、およびバケットシリンダ８Ａを備える。
　ブーム６は、基端が上部旋回体３に動作可能に接続される。ブーム６は、上部旋回体３およびブーム６にそれぞれの先端が接続されるブームシリンダ６Ａを伸縮させることにより、上下に動作される。
　アーム７は、ブーム６の先端にアーム７の基端がブーム６に動作可能に接続される。アーム７は、ブーム６およびアーム７にそれぞれの先端が接続されるアームシリンダ７Ａを伸縮させることにより、上下に動作される。
　バケット８は、アーム７の先端にバケット８の基端がアーム７に動作可能に接続される。バケット８は、アーム７およびバケット８のそれぞれに先端が接続されるバケットシリンダ８Ａを伸縮させることにより、動作される。
　ブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ７Ａ、およびバケットシリンダ８Ａは、油圧ポンプ１２（図２参照）から吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダである。
　［２］油圧回路１０の構成
　図２には、本実施形態の油圧ショベル１に設けられる油圧回路１０が示されている。油圧回路１０は、作動油タンク１１、油圧ポンプ１２、操作弁１３、およびオイルフィルタ装置１４を備える。
　作動油タンク１１は、油圧ポンプ１２に作動油を供給するとともに、油圧シリンダ６Ａ、７Ａ、８Ａを駆動した戻り作動油を貯留する。油圧ポンプ１２は、作動油タンク１１から作動油を吸い込み、操作弁１３に作動油を圧送する。
　操作弁１３は、図示しないキャブ４内の操作レバーの操作により、スプールの位置が変更され、アクチュエータである油圧シリンダ６Ａ、７Ａ、８Ａに作動油を供給し、油圧シリンダ６Ａ、７Ａ、８Ａを伸長させたり、縮退させたりすることにより、ブーム６、アーム７、およびバケット８を動作させる。なお、操作弁１３からの作動油は、油圧ショベル１を駆動する油圧モータに供給されてもよい。そして、油圧モータから排出された作動油は、操作弁１３を経由して作動油タンク１１に戻る。
　また、操作弁１３は、油圧シリンダ６Ａ、７Ａ、８Ａからの戻りの作動油を、オイルフィルタ装置１４経由で作動油タンク１１に戻すためにも操作される。
　オイルフィルタ装置１４は、操作弁１３からの戻り配管中に設けられ、油圧回路１０中の作動油に混入した異物を除去する。オイルフィルタ装置１４は、フィルタエレメント１５と、フィルタエレメント１５を迂回したバイパス流路１６と、バイパス流路１６の途中に設けられるバルブ１７とを備える。
　バルブ１７には、開度センサとしてのストロークセンサ１８が設けられ、ストロークセンサ１８による検出値は、コントローラ２０に出力される。
　また、油圧ポンプ１２の吸込口には、温度センサ１９が設けられ、温度センサ１９による検出値は、コントローラ２０に出力される。
　制御装置としてのコントローラ２０は、油圧回路１０の各部位に制御指令を出力し、油圧回路１０の駆動制御を行う。コントローラ２０は、モニタ２１および通信端末２２とControl Area Network（ＣＡＮ）を介して互いに通信可能に接続されている。
　モニタ２１は、処理部および表示部を備え、表示部には、たとえば、センサ等で検出されたエンジンの冷却水の温度、燃料残量、作動油の温度等の各種データが表示される。
　通信端末２２は、センサ等で検出された検出値や、モニタ２１で設定された設定値、Global Positioning System（ＧＰＳ）２３で検出された油圧ショベル１の位置等の情報を外部に出力する。本実施形態では、通信端末２２は、衛星通信回線や、携帯通信網を介して、サーバ２４にこれらの情報を出力している。
　［３］オイルフィルタ装置１４の詳細構造
　図３には、オイルフィルタ装置１４の詳細構造が示されている。オイルフィルタ装置１４は、ケース本体１４Ａおよび蓋体１４Ｂを備える。ケース本体１４Ａは、円筒状の容器として構成され、内部にフィルタエレメント１５が収容される。
　ケース本体１４Ａの側面には、吸込部としての戻り油吸込口１４１が形成され、操作弁１３からの戻り配管が接続され、操作弁１３から戻ってきた作動油が、ケース本体１４Ａ内に供給される。
　ケース本体１４Ａの底部には、中央に排出部としての孔１４２が形成され、フィルタエレメント１５によって異物が除去された作動油が、作動油タンク１１内に供給される。
　蓋体１４Ｂは、ケース本体１４Ａの上面を塞ぎ、蓋体１４Ｂの中央には、バルブ１７が取り付けられている。バルブ１７はバルブボディ１７Ａを有し、バルブボディ１７Ａの下部には、ケース本体１４Ａの円筒中心軸と同軸上に配置されたコイルスプリング１４Ｃが設けられている。
　コイルスプリング１４Ｃは、プレート１４Ｄを介してフィルタエレメント１５を下方に付勢し、フィルタエレメント１５をケース本体１４Ａ内に固定する。
　フィルタエレメント１５は、中空円筒状に形成された濾材１５Ａと、濾材１５Ａの円筒軸方向両端面に設けられたプレート１５Ｂとを備える。濾材１５Ａは、径方向外側から内側に流れる作動油中の異物を除去する。プレート１５Ｂは、ケース本体１４Ａの底部およびプレート１４Ｄの底面に当接する。フィルタエレメント１５は、コイルスプリング１４Ｃにより付勢されることにより、ケース本体１４Ａの円筒の軸と同軸上に維持される。なお、以下の説明では、フィルタエレメント１５をフィルタともいう。
　バルブ１７は、フィルタエレメント１５の外側にある作動油および内側にある作動油を連通させるバイパス流路１６と、バイパス流路１６を開閉するバルブ本体１７Ｃとを備える。
　バルブ１７は、バルブステム１７Ｂと、バルブ本体１７Ｃと、コイルスプリング１７Ｄとを備え、バイパス流路１６を流れる油の流量を調整する。
　バルブステム１７Ｂは、鋼製軸状部材から構成され、バルブボディ１７Ａの内部に収容され、バルブボディ１７Ａに対して、上下方向に摺動自在に支持される。
　バルブ本体１７Ｃは、バルブステム１７Ｂの下部先端に取り付けられる円板状の蓋部材である。バルブ本体１７Ｃは、バルブステム１７Ｂが上方向に移動すると、バイパス流路１６を塞ぎ、作動油の流通を遮断し、下方向に移動すると、隙間を形成し、作動油を流通させる。コイルスプリング１７Ｄは、バルブステム１７Ｂに挿入され、バルブステム１７Ｂを上方向に引き上げるように付勢する。
　バルブステム１７Ｂの上部基端には、ストロークセンサ１８が設けられている。ストロークセンサ１８は、磁石１８Ｂを備えた可動部１８Ａと、センサ本体１８Ｃとを備える。
　可動部１８Ａは、バルブステム１７Ｂの基端に接続され、バルブステム１７Ｂの摺動とともに、上下に摺動する。
　磁石１８Ｂは、可動部１８Ａの上端に設けられ、可動部１８Ａの上下の摺動とともに、上下に移動する。
　センサ本体１８Ｃは、内部に磁気感応素子、たとえばホールＩＣが設けられ、磁石１８Ｂの上下の移動による磁場の変化を検出する。
　このようなオイルフィルタ装置１４では、通常は、戻り油吸込口１４１から作動油が吸い込まれると、作動油は、フィルタエレメント１５の濾材１５Ａを通過して異物が除去された後、下部の孔１４２から作動油タンク１１に戻される。
　しかしながら、フィルタエレメント１５の濾材１５Ａが異物を捕捉して、目詰まりしてくると、濾材１５Ａを通過しにくくなり、吸い込まれた作動油は、バイパス流路１６に供給され、バイパス流路１６の内の作動油の圧力が高くなっていく。
　そして、バルブ本体１７Ｃの上流側のバイパス流路１６内の作動油の圧力と、下流側の圧力との差圧が大きくなると、コイルスプリング１７Ｄにより上方に付勢されていたバルブステム１７Ｂが、下方に摺動する。これに伴い、バルブ本体１７Ｃが下方に移動し、バイパス流路１６を経由した作動油が、孔１４２から排出される。
　バルブステム１７Ｂが下方に摺動すると、同時にストロークセンサ１８の可動部１８Ａも下方に摺動する。ストロークセンサ１８のセンサ本体１８Ｃは、これを検出して電気信号を出力して、コントローラ２０にバルブ１７が開状態であることを報せる。
　［４］コントローラ２０およびサーバ２４の機能ブロック構成
　図４には、コントローラ２０およびサーバ２４の機能ブロック図が示されている。
　コントローラ２０は、油圧ショベル１内に設けられた種々のセンサの検出データを取得する。コントローラ２０は、作動油温取得部２０１、バルブ開閉状態取得部２０２、位置情報取得部２０３、および稼働情報取得部２０４を備える。
　作動油温取得部２０１は、作動油タンク１１内に設けられた温度センサ１９による温度検出データを取得する。
　バルブ開閉状態取得部２０２は、ストロークセンサ１８によるバルブ１７の開閉状態の検出データを取得して、バルブ１７の開閉を検知する。具体的には、バルブ開閉状態取得部２０２は、ストロークセンサ１８で検出されたストロークの量が所定の閾値を超えている時間が、所定時間継続しているか否かに基づいて、バルブ１７が開状態であることを取得する。
　位置情報取得部２０３は、ＧＰＳ２３で検出された油圧ショベル１の現在位置を取得する。
　稼働情報取得部２０４は、油圧ショベル１に設けられた各種センサからの検出データを取得し、油圧ショベル１の稼働情報を取得する。稼働情報としては、たとえば、エンジン冷却水温、燃料残量、油圧ショベル１の稼働時間、稼働燃費等が挙げられる。
　コントローラ２０は、取得した作動油の温度、バルブ１７の開閉状態、および油圧ショベル１の稼働情報を、通信端末２２に出力する。
　サーバ２４は、通信端末２２から出力された各種情報を受け付け、記憶保存する。サーバ２４は、メモリ２４Ａ、データ蓄積部２４０、状態推定部２４１、寿命予測部２４２、および交換有無判定部２４３を備える。
　メモリ２４Ａは、後述する各種のテーブルデータを記憶する。
　状態推定部２４１は、バルブ１７の開状態の最高油温に基づいて、フィルタエレメント１５の目詰まりの状態を推定する。具体的には、状態推定部２４１は、図５に示すように、バルブ開状態における最高油温と、フィルタエレメント１５の目詰まり率との関係を与える状態推定テーブルを参照し、バルブ１７の開状態における最高油温から、フィルタエレメント１５の目詰まり率を推定する。ここで、バルブ１７の開状態の最高油温は、バルブ１７の開状態における作動油温度を随時検出し、一定の経過時間、たとえば１０時間の範囲で見た場合の最高の作動油温度をいう。また、通常高温では油の粘度が低いので差圧が立ちにくいが、フィルタエレメント１５の目詰まりが進むと高温でも差圧が立つようになる。
　データ蓄積部２４０は、バルブ１７の開状態の最高油温データを、図６に示すように時系列で蓄積し、その結果を寿命予測部２４２および交換有無判定部２４３に出力する。
　寿命予測部２４２は、状態推定部２４１の最高油温のモニタ結果から、バルブ１７の開状態におけるフィルタエレメント１５の状態の推移に基づいて、フィルタエレメント１５の寿命を予測する。
　フィルタ寿命は、現時点におけるバルブ１７の開状態の最高油温と、現時点近傍のバルブ１７の開状態の最高油温の経時変化より、バルブ１７の開状態の最高油温が、目詰まり警報レベルであるたとえば４０℃に達する時間を求め推定する。
　たとえば、図７Ａの時刻ｔ１におけるフィルタエレメント１５の寿命は、時刻ｔ１および時刻ｔ１近傍の時刻ｔ０における最高油温の変化量から、目詰まり警報発報油温に達する時刻ｔ２を外挿などにより計算し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ_remainをフィルタエレメント１５の寿命として推定する。
　また、図７Ｂに示すように、寿命予測部２４２は、時刻ｔ４の場合のように、バルブ１７の開状態における最高油温に急激な変化が生じた場合、フィルタエレメント１５に異常が生じたと判定する。
　交換有無判定部２４３は、データ蓄積部２４０によるバルブ開状態の最高油温時系列データに基づいて、フィルタエレメント１５の交換有無を判定する。具体的には、バルブ１７の開状態の最高油温が、一定の値以下に急降下したときに、フィルタエレメント１５が交換されたと判定する。
　たとえば、図６の場合、時刻ｔ３、時刻ｔ５を、フィルタエレメント１５を交換した時期であると判定する。なお、フィルタエレメント１５の交換により、所定の稼働時間（たとえば１０００時間）が経過すると、フィルタエレメント１５の交換を促すメッセージをモニタ２１等に表示する。また、モニタ２１等には、過去の履歴として交換した時期も表示される。
　［５］コントローラ２０におけるバルブ１７の開状態の判定方法
　次に、前述したコントローラ２０におけるバルブ１７の開状態の判定方法を、図８および図９に示されるフローチャートに基づいて説明する。なお、コントローラ２０は、このフローチャートに示した一連の処理を、所定周期、たとえば、０．０１秒周期で繰り返し実行する。なお、油圧ショベル１による作業機５の稼働状態や、稼働負荷の変化があっても、フィルタエレメント１５に流入する作動油量は、一定の時間内では平均化され、作業機５の稼働による変動は無視することができる。
　また、本実施形態では、エンジンの始動をトリガーとして最高油温の計測を行っているが、たとえば、何らかの他の原因でバルブ１７が開状態であると判断されたことをトリガーとして、最高油温の計測を行ってもよい。
　コントローラ２０は、バルブ１７の開状態における最高油温、バルブ１７の開状態の継続時間、バルブ１７の閉状態位置が初期化されているか否かを判定する（手順Ｓ１）。
　初期化されている場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、手順Ｓ３に進む。
　初期化されていない場合（Ｓ１：Ｎｏ）、作動油温取得部２０１は、バルブ１７の開状態における最高油温T_maxを、たとえば－１００℃に初期化し、バルブ開閉状態取得部２０２は、バルブ開状態継続時間OpenTimeを０秒に初期化するとともに、バルブストローク閉位置L_0を０ｍｍに初期化する（手順Ｓ２）。
　コントローラ２０は、エンジン始動後時間が処理開始判定時間（たとえば３分）を超えているか否かを判定する（手順Ｓ３）。
　処理開始判定時間を超えていない場合（Ｓ３：Ｎｏ）、処理を終了する。
　処理開始判定時間を超えている場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、バルブ開閉状態取得部２０２は、ストロークセンサ１８により、バルブ１７のストロークLを計測する（手順Ｓ４）。
　バルブ開閉状態取得部２０２は、操作レバーが中立状態にあるか否かを判定する（手順Ｓ５）。
　操作レバーが中立状態でない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、手順Ｓ７に進む。
　操作レバーが中立状態である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、バルブ開閉状態取得部２０２は、バルブストローク閉位置L_0を、現在のストロークセンサ１８で計測されたストロークLに自動補正する（手順Ｓ６）。
　バルブ開閉状態取得部２０２は、ストロークセンサ１８で計測されたストロークLと、バルブストローク閉位置L_0との差分が、バルブ１７の開判定ストローク（たとえば、０．３ｍｍ）よりも大きいか否かを判定する（手順Ｓ７）。
　開判定ストロークよりも小さいと判定されたら（Ｓ７：Ｎｏ）、バルブ開閉状態取得部２０２は、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeを０にリセットし（手順Ｓ８）、処理を終了する。
　開判定ストロークよりも大きいと判定されたら（Ｓ７：Ｙｅｓ）、バルブ開閉状態取得部２０２は、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeに演算周期（たとえば０．０１秒）を加え、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeの更新を行う（手順Ｓ９）。
　バルブ開閉状態取得部２０２は、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeが、バルブ開状態の判定時間（たとえば１秒）を超えているか否かを判定する（手順Ｓ１０）。
　バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeが、開状態の判定時間を超えていない場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、処理を終了する。
　バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeが、開状態の判定時間を超えている場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、作動油温取得部２０１は、温度センサ１９により、作動油温度Tを計測する（手順Ｓ１１）。
　作動油温取得部２０１は、取得された作動油温度Tが、最高油温T_maxを超えているか否かを判定する（手順Ｓ１２）。
　計測された作動油温度Tが、最高油温T_max以下の場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、手順Ｓ１４に進む。
　計測された作動油温度Tが、最高油温T_maxを超えている場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、作動油温取得部２０１は、最高油温T_maxを計測された作動油温度Tに更新する（手順Ｓ１３）。
　作動油温取得部２０１は、計測された作動油温度Tが、警報発報油温（たとえば４０℃）を超えているか否かを判定する（手順Ｓ１４）。
　計測された作動油温度Tが警報発報油温以下の場合、手順Ｓ１６に進む。
　計測された作動油温度Tが警報発報油温を超えている場合、作動油温取得部２０１は、モニタ２１にその旨を出力し、モニタ２１は、フィルタエレメント１５が目詰まりしていることを示す目詰まり警報を発報する（手順Ｓ１５）
　通信端末２２は、コントローラ２０が取得した最高油温T_max、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeを、位置情報取得部２０３により取得された位置情報、稼働情報取得部２０４により取得された稼働情報とともに、サーバ２４に送信出力するか否かを判定する（手順Ｓ１６）。
　送信出力のタイミングではないと判定された場合（手順Ｓ１６：Ｎｏ）、処理を終了する。
　送信出力のタイミングであると判定された場合、通信端末２２は、最高油温T_max、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeをサーバ２４に送信出力する（手順Ｓ１７）。なお、送信のタイミングは任意に設定できるが、たとえば、稼働時間２０時間毎に送信出力することができる。また、図７Ｂにおける時刻ｔ４のように、フィルタエレメント１５が突然の目詰まり状態となった場合、その時刻ｔ４でこれらの情報を送信出力してもよい。
　サーバ２４では、通信端末２２から送信出力された最高油温T_max、バルブ１７の開状態継続時間OpenTimeに基づいて、状態推定部２４１は、フィルタエレメント１５の目詰まり状態を推定し、データ蓄積部２４０は、最高油温T_max、開状態継続時間OpenTimeを時系列で蓄積する。また、寿命予測部２４２は、バルブ１７の開時の最高油温の経時変化からフィルタエレメント１５の寿命を予測する。さらに、交換有無判定部２４３は、バルブ１７の開状態の最高油温が、一定の値以下に急降下したときに、フィルタエレメント１５が交換されたと判定する。
　このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
　コントローラ２０は、バルブ開閉状態取得部２０２および作動油温取得部２０１を備えていることにより、ストロークセンサ１８でバイパス流路１６におけるバルブ１７が開状態であると検出されたときに、温度センサ１９で作動油の温度を検出できる。したがって、サーバ２４でバルブ１７の開状態の最高油温の推移を解析することにより、フィルタエレメント１５の目詰まり状態を推定し、フィルタエレメント１５の寿命予測や、交換有無の判定を行うことができる。
　［６］第２実施形態
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、すでに説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
　前述の第１実施形態では、センサ等で検出されたバルブ１７の開閉状態の検出結果、温度センサ１９による温度検出結果を、通信端末２２を介して、サーバ２４に出力していた。
　これに対して、本実施形態では、図１０および図１１に示すように、センサ等で検出されたバルブ１７の開閉状態の検出、温度センサ１９による温度検出結果を、モニタ３１で処理している点が相違する。
　モニタ３１は、センサ等で検出されたエンジンの冷却水温、燃料残量、作動油の温度等の各種データを表示し、処理部３１Ａ、メモリ３１Ｂ、および表示部３１Ｃを備える。
　処理部３１Ａは、第１実施形態と同様の機能を有する、データ蓄積部３１０、状態推定部３１１と、寿命予測部３１２、交換有無判定部３１３と、警報発報部３１４とを備える。また、メモリ３１Ｂ内には、第１実施形態と同様に、状態推定テーブルが記憶保存されている。
　状態推定部３１１は、メモリ３１Ｂ内に記憶されたテーブルを参照して、温度センサ１９で検出された温度検出結果に基づいて、フィルタエレメント１５の目詰まり状態を推定する。
　また、状態推定部３１１は、フィルタエレメント１５の目詰まりの状態が、どの程度の度合いであるかの画像情報、たとえば、高、中、低を表示する画像情報を生成し、表示部３１Ｃ上に表示させる。なお、表示させる画像情報は、これに限らず、目詰まりの度合いをパーセント表示させるような画像であってもよい。
　データ蓄積部３１０は、第１実施形態と同様に、バルブ１７の最高油温データを、時系列で蓄積し、その結果を寿命予測部３１２および交換有無判定部３１３に出力する。
　寿命予測部３１２は、状態推定部３１１の最高油温のモニタ結果から、バルブ１７の開状態における最高油温に基づいて、フィルタエレメント１５の寿命を予測する。その方法は第１実施形態と同様である。
　交換有無判定部３１３は、状態推定部３１１によるフィルタエレメント１５の状態推定に基づいて、フィルタエレメント１５が交換されたことを判定する。
　警報発報部３１４は、温度センサ１９で検出された作動油の温度が警報発報油温を超えている場合、表示部３１Ｃ上に目詰まり警報を発報させる。なお、目詰まり状態は、表示部３１Ｃ上に表示させるだけでなく、発報音によって知らせてもよい。
　このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用および効果を享受できる。
　また、本実施形態によれば、油圧ショベル１内のモニタ３１でフィルタエレメント１５の状態を推定しているため、スタンドアロンでフィルタエレメント１５の目詰まり管理を行うことができ、システムの複雑化を招くこともない。
　［７］実施形態の変形
　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　前記実施形態では、油圧ショベル１にフィルタ状態推定システムを採用していたが、これに限らず、他のホイールローダ、ブルドーザ等の他の建設機械に採用してもよい。
　前記実施形態では、温度センサ１９は、油圧ポンプ１２の吸込口近傍に設けられていたが、本発明はこれに限られない。温度センサは、作動油タンク１１内部に設けてもよく、フィルタエレメント１５の下部の孔１４２の近傍に設けられていてもよい。
　前記実施形態では、バルブ１７の開閉を検知するものとして、ストロークセンサ１８を用いていたが、これに限らず、エンコーダ等の光学式のセンサを用いてもよい。
　その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
　１…油圧ショベル、２…下部走行体、２Ａ…走行装置、２Ｂ…履帯、３…上部旋回体、３Ａ…カウンタウェイト、４…キャブ、５…作業機、６…ブーム、６Ａ…ブームシリンダ、７…アーム、７Ａ…アームシリンダ、８…バケット、８Ａ…バケットシリンダ、１０…油圧回路、１１…作動油タンク、１２…油圧ポンプ、１３…操作弁、１４…オイルフィルタ装置、１４Ａ…ケース本体、１４Ｂ…蓋体、１４Ｃ…コイルスプリング、１４Ｄ…プレート、１５…フィルタエレメント、１５Ａ…濾材、１５Ｂ…プレート、１６…バイパス流路、１７…バルブ、１７Ａ…バルブボディ、１７Ｂ…バルブステム、１７Ｃ…バルブ本体、１７Ｄ…コイルスプリング、１８…ストロークセンサ、１８Ａ…可動部、１８Ｂ…磁石、１８Ｃ…センサ本体、１９…温度センサ、２０…コントローラ、２１…モニタ、２２…通信端末、２３…ＧＰＳ、２４…サーバ、２４Ａ…メモリ、３１…モニタ、３１Ａ…処理部、３１Ｂ…メモリ、３１Ｃ…表示部、１４１…戻り油吸込口、１４２…孔、２０１…作動油温取得部、２０２…バルブ開閉状態取得部、２０３…位置情報取得部、２０４…稼働情報取得部、２４０…データ蓄積部、２４１…状態推定部、２４２…寿命予測部、２４３…交換有無判定部、３１０…データ蓄積部、３１１…状態推定部、３１２…寿命予測部、３１３…交換有無判定部、３１４…警報発報部。
 

Claims (4)

  1. 　油圧回路中に設けられるフィルタの状態を推定するフィルタ状態推定システムであって、
    　前記油圧回路は、
    　フィルタと、
    　前記フィルタを迂回して油が流れるバイパス流路と、
    　前記バイパス流路中に設けられ、差圧に基づいて開閉するバルブとを備え、
    　前記バルブの開閉を検出するセンサと、
    　油の温度を検出する温度センサと、
    　前記センサおよび前記温度センサにより検出された検出結果に基づいて、前記フィルタの状態を推定する状態推定部と、を備え、
    　前記状態推定部は、前記センサにより前記バルブが開状態であると検知されたときの前記温度センサにより検出された油の温度に基づいて、前記フィルタの状態を推定することを特徴とするフィルタ状態推定システム。
  2. 　請求項１に記載のフィルタ状態推定システムにおいて、
    　前記状態推定部は、前記バルブが開状態における油の温度を一定時間モニタし、
    　前記状態推定部により推定されたフィルタの状態の推移に基づいて、前記フィルタの寿命を予測する寿命予測部を備えていることを特徴とするフィルタ状態推定システム。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のフィルタ状態推定システムにおいて、
    　前記状態推定部は、前記バルブが開状態における油の温度を一定時間モニタし、
    　前記状態推定部により推定されたフィルタの状態の推移に基づいて、前記フィルタが交換されたことを判定する交換有無判定部を備えていることを特徴とするフィルタ状態推定システム。
  4. 　油圧回路中に設けられるフィルタの状態を推定するフィルタ状態の推定方法であって、
    　前記油圧回路は、
    　フィルタと、
    　前記フィルタを迂回して油が流れるバイパス流路と、
    　前記バイパス流路中に設けられ、差圧に基づいて開閉するバルブとを備え、
    　前記バルブが開状態であると検知する手順と、
    　前記バルブが開状態であると検知されたときの油の温度に基づいて、前記フィルタの状態を推定する手順と、
    を実施することを特徴とするフィルタ状態の推定方法。
     
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