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JP2017090167A - Oil physical property sensor - Google Patents

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JP2017090167A JP2015218716A JP2015218716A JP2017090167A JP 2017090167 A JP2017090167 A JP 2017090167A JP 2015218716 A JP2015218716 A JP 2015218716A JP 2015218716 A JP2015218716 A JP 2015218716A JP 2017090167 A JP2017090167 A JP 2017090167A
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Abstract

【課題】オイルの誘電率の変化を検出して、オイルの物性の変化を検出することが可能なオイル物性センサを提供する。【解決手段】オイル物性センサ1は、筒状の外部導体5及び外部導体の内部で外部導体の軸線L1上に配置された棒状の内部導体4を有し、外部導体と内部導体との間でオイルを貯留可能なオイル貯留部を含む同軸共振器2と、内部導体を介してオイルに入射されるマイクロ波MWを送信する送信部と、オイル中を伝搬し内部導体の上端部4aで反射したマイクロ波の反射波W2を、内部導体を介して受信する受信部と、オイル貯留部の底部6から入射したマイクロ波の入射波W1と内部導体の上端部で反射してオイル貯留部の底部に到達した反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定する測定部と、を備える。【選択図】図1An oil property sensor capable of detecting a change in physical properties of oil by detecting a change in dielectric constant of the oil. An oil property sensor (1) has a cylindrical outer conductor (5) and a rod-shaped inner conductor (4) disposed on the axis (L1) of the outer conductor inside the outer conductor, and between the outer conductor and the inner conductor. Coaxial resonator 2 including an oil reservoir that can store oil, a transmitter that transmits microwave MW that is incident on the oil via the internal conductor, and propagated through the oil and reflected by the upper end 4a of the internal conductor The microwave reflected wave W2 is reflected by the receiving unit that receives the reflected wave W2 through the inner conductor, the microwave incident wave W1 incident from the bottom 6 of the oil reservoir and the upper end of the inner conductor, and is reflected on the bottom of the oil reservoir. A measurement unit that measures at least one of a phase difference or an amplitude difference from the reflected wave that has arrived. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、オイル物性センサに関する。   The present invention relates to an oil property sensor.

従来、例えばエンジンオイルの劣化を判定する装置として、エンジンオイル中に含まれるカーボン粒子の量(残留炭素分)を評価するために光学式センサを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の劣化診断装置では、光源から出射された光をエンジンオイル中に導き、当該エンジンオイルを透過した光を受光する。この劣化診断装置は、受光された光の伝送光強度を測定し、2波長間の光透過損失差と、予め記憶されている光透過損失とオイルの劣化度との関係を示すマップを参照し、オイルの劣化度を判定する。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, as an apparatus for determining deterioration of engine oil, there is an apparatus equipped with an optical sensor for evaluating the amount of carbon particles (residual carbon content) contained in engine oil (for example, see Patent Document 1). In the deterioration diagnosis device of Patent Document 1, light emitted from a light source is guided into engine oil, and light transmitted through the engine oil is received. This degradation diagnosis device measures the transmitted light intensity of received light, and refers to a map showing the relationship between the light transmission loss difference between two wavelengths and the light transmission loss stored in advance and the degree of deterioration of oil. Determine the degree of oil degradation.

特開平11−235097号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-235097

上記従来技術では、受光用のスリットにオイルがあることが必須であり、スリット間に粘度のあるオイルが常時存在することで、投光面、受光面が汚れてしまうので、光損失が変化して劣化度の判定に誤差が生じるおそれがある。   In the above prior art, it is essential that oil is present in the light receiving slit, and since there is always oil with viscosity between the slits, the light projecting surface and the light receiving surface become dirty, so the light loss changes. This may cause an error in the determination of the degree of deterioration.

本発明は、オイルの誘電率の変化を検出して、オイルの物性の変化を検出することが可能なオイル物性センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an oil property sensor capable of detecting a change in physical properties of oil by detecting a change in dielectric constant of the oil.

本発明のオイル物性センサは、筒状の外部導体及び当該外部導体の内部で外部導体の軸線上に配置された棒状の内部導体を有し、外部導体と内部導体との間でオイルを貯留可能なオイル貯留部を含む同軸共振器と、内部導体を介してオイルに入射されるマイクロ波を送信する送信部と、オイル中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置で反射したマイクロ波の反射波を、内部導体の基端部を介して受信する受信部と、オイル貯留部の底部から入射したマイクロ波の入射波と内部導体の先端に対応する位置で反射してオイル貯留部の底部に到達した反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定する測定部と、を備える。   The oil property sensor of the present invention has a cylindrical outer conductor and a rod-shaped inner conductor disposed on the axis of the outer conductor inside the outer conductor, and can store oil between the outer conductor and the inner conductor. A coaxial resonator including an oil reservoir, a transmitter for transmitting the microwave incident on the oil through the inner conductor, and a reflection of the microwave propagating through the oil and reflected at a position corresponding to the tip of the inner conductor The receiving part that receives the wave through the base end part of the inner conductor and the incident wave of the microwave incident from the bottom part of the oil storing part and the position corresponding to the tip of the inner conductor are reflected on the bottom part of the oil storing part. A measurement unit that measures at least one of a phase difference or an amplitude difference from the reflected wave that has arrived.

このオイル物性センサでは、マイクロ波がオイル貯留部に貯留されたオイル中を同軸共振器の軸線方向に伝搬し、内部導体の先端に対応する位置で反射したマイクロ波の反射波を受信する。マイクロ波は誘電体(複素誘電率:ε=ε+jε)中を伝搬することにより、マイクロ波の位相及び振幅が変化する。例えば、使用により不純物を含みオイルの物性が変化すると、誘電体であるオイルの誘電率が変化し、オイル中を伝搬したマイクロ波に位相のずれ及び振幅の減衰が生じる。そして、オイル中を伝搬したマイクロ波の位相のずれ及び振幅の減衰は、オイルに含まれる不純物の量に依存する。劣化したオイルは、例えば金属粉、PM(粒子状物質、例えば煤)、有機物(例えばオイル分解生成物)等の不純物を含んでいる。 In this oil property sensor, the microwave propagates in the oil stored in the oil reservoir in the axial direction of the coaxial resonator, and receives the reflected microwave reflected at the position corresponding to the tip of the internal conductor. The microwave propagates through a dielectric (complex dielectric constant: ε = ε r + jε i ), so that the phase and amplitude of the microwave change. For example, when the physical properties of oil including impurities change due to use, the dielectric constant of oil, which is a dielectric, changes, and phase shift and amplitude attenuation occur in the microwave propagated in the oil. The phase shift and amplitude attenuation of the microwave propagated in the oil depend on the amount of impurities contained in the oil. The deteriorated oil contains impurities such as metal powder, PM (particulate matter such as soot), and organic matter (eg oil decomposition product).

オイル物性センサでは、マイクロ波の入射波と反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定することにより、オイルに含まれる不純物の増加を検出して、オイルの物性を把握することができる。例えば、実際に測定されたデータと、過去に測定されたデータとを比較することで、オイルの劣化を判定することができる。このオイル物性センサは、オイルに不純物が含まれている場合であってもマイクロ波を受信することができるので、従前の光学式センサで測定できないオイルに対しても使用可能である。   In the oil property sensor, by measuring at least one of the phase difference or amplitude difference between the incident wave and the reflected wave of the microwave, it is possible to detect an increase in impurities contained in the oil and grasp the oil property. . For example, the deterioration of oil can be determined by comparing data actually measured with data measured in the past. This oil physical property sensor can receive microwaves even when impurities are contained in the oil, so that it can be used for oil that cannot be measured by a conventional optical sensor.

また、マイクロ波が伝搬する長さが長くなるほど、マイクロ波の位相差及び振幅差は大きくなるため、マイクロ波の伝搬する長さを長くすることで測定精度の向上を図ることができる。オイル物性センサでは、オイル貯留部の底部から入射した入射波と、オイル中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置で反射してオイル貯留部の底部に到達した反射波との位相差又は振幅差を測定するので、マイクロ波を同軸共振器の軸線方向に往復させて、マイクロ波が伝搬する長さを確保している。これにより、同軸共振器の大型化を抑制すると共に測定精度の向上が図られている。同軸共振器の小型化を図ることで、オイルが使用される機器(例えば車両)への搭載が容易となる。   Further, since the microwave phase difference and the amplitude difference increase as the propagation length of the microwave increases, the measurement accuracy can be improved by increasing the propagation length of the microwave. In the oil property sensor, the phase difference or amplitude between the incident wave incident from the bottom of the oil reservoir and the reflected wave that propagates through the oil and reflects at the position corresponding to the tip of the internal conductor and reaches the bottom of the oil reservoir. Since the difference is measured, the microwave is reciprocated in the axial direction of the coaxial resonator to ensure the length of propagation of the microwave. Thereby, the enlargement of the coaxial resonator is suppressed and the measurement accuracy is improved. By reducing the size of the coaxial resonator, it can be easily mounted on a device (for example, a vehicle) in which oil is used.

また、軸線が延在する方向において、外部導体は内部導体よりも底部とは反対側に張り出し、外部導体の内径は、マイクロ波の波長の1/2以下の長さである構成でもよい。これにより、外部導体から外部に漏洩するマイクロ波を低減することができ、外部の機器へのマイクロ波の影響を抑制することができる。また、マイクロ波の損失を少なくして、測定精度の向上を図ることができる。   Further, in the direction in which the axis extends, the outer conductor may protrude to the opposite side of the bottom from the inner conductor, and the inner diameter of the outer conductor may be ½ or less of the wavelength of the microwave. Thereby, the microwave which leaks outside from an external conductor can be reduced, and the influence of the microwave on an external apparatus can be suppressed. Further, it is possible to reduce the loss of microwaves and improve the measurement accuracy.

また、送信部から送信されるマイクロ波の周波数は、0.1GHz以上25GHz以下とすることができる。これにより、オイルに含まれる煤による測定への影響を抑えることができ、オイル中の残留炭素分の増加に対する感度を向上させて、オイルの劣化を精度良く検出することができる。   Moreover, the frequency of the microwave transmitted from a transmission part can be 0.1 GHz or more and 25 GHz or less. Thereby, the influence on the measurement by the soot contained in the oil can be suppressed, the sensitivity to the increase in the residual carbon content in the oil can be improved, and the deterioration of the oil can be detected with high accuracy.

また、測定部によって測定されたマイクロ波の位相差又は振幅差に基づいて、オイルに含まれる残留炭素分を算出する残留炭素分算出部を更に備える構成でもよい。これにより、残留炭素分算出部によって算出された残留炭素分を用いて、エンジンオイルの劣化を判定することができる。   Moreover, the structure further provided with the residual carbon content calculation part which calculates the residual carbon content contained in oil based on the phase difference or amplitude difference of the microwave measured by the measurement part may be sufficient. Thereby, deterioration of an engine oil can be determined using the residual carbon content calculated by the residual carbon content calculation part.

また、残留炭素分算出部によって算出された残留炭素分に基づいて、オイルに含まれる金属粉の濃度を算出する金属粉濃度算出部を更に備える構成でもよい。これにより、オイルに含まれる金属粉の濃度を把握することもできる。   Moreover, the structure further provided with the metal powder concentration calculation part which calculates the density | concentration of the metal powder contained in oil based on the residual carbon content calculated by the residual carbon content calculation part may be sufficient. Thereby, the density | concentration of the metal powder contained in oil can also be grasped | ascertained.

また、オイル物性センサは、基準となるオイルを伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を格納する記憶部と、測定部で測定された位相差又は振幅差の少なくとも一方と、記憶部に格納されている対応する基準値とを比較して、オイルの劣化を判定する判定部と、を備える構成でもよい。これにより、位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定して、基準値と比較するだけで、オイルの劣化を判定することができ、判定部における演算負荷を軽減することができる。   In addition, the oil physical property sensor includes a storage unit that stores a reference value that is information on at least one of a phase difference or an amplitude difference of a microwave propagated through a reference oil, and a phase difference or an amplitude difference measured by the measurement unit. The structure provided with the determination part which compares at least one and the corresponding reference value stored in the memory | storage part and determines deterioration of oil may be sufficient. Thereby, it is possible to determine the deterioration of the oil simply by measuring at least one of the phase difference or the amplitude difference and comparing it with the reference value, and the calculation load in the determination unit can be reduced.

本発明によるオイル物性センサによれば、オイルの誘電率の変化を検出して、オイルの物性を測定することができる。   According to the oil property sensor of the present invention, it is possible to measure the physical property of the oil by detecting a change in the dielectric constant of the oil.

本発明の一実施形態のオイル物性センサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the oil physical property sensor of one Embodiment of this invention. エンジンオイルに含まれる残留炭素分とマイクロ波の位相の変化との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual carbon content contained in engine oil, and the change of the phase of a microwave. エンジンオイルに含まれる残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual carbon content contained in engine oil, and attenuation | damping of the amplitude of a microwave. 残留炭素分の増加量と金属粉(Fe)濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the increase amount of residual carbon content, and metal powder (Fe) density | concentration.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1に示されるオイル物性センサ(例えばエンジンオイル劣化センサ)1は、ディーゼルエンジン(以下、「エンジン」という)で使用されたエンジンオイル(潤滑油)100の劣化を判定する際に利用されるセンサである。オイル物性センサ1は、車両に搭載されて使用されるものでもよく、車両に搭載されないで車両整備時などに使用されるものでもよい。   An oil property sensor (for example, engine oil deterioration sensor) 1 shown in FIG. 1 is a sensor used when determining deterioration of engine oil (lubricating oil) 100 used in a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”). It is. The oil property sensor 1 may be used by being mounted on a vehicle, or may be used at the time of vehicle maintenance without being mounted on a vehicle.

エンジンは、車両の駆動源として利用されるものであり、エンジンが搭載される車両は、特に限定されず、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。また、エンジンは、例えば船舶、鉄道、その他の発電設備等に適用されるものでもよい。   The engine is used as a driving source of the vehicle, and the vehicle on which the engine is mounted is not particularly limited. For example, the vehicle is a large vehicle such as a truck, a bus, or a heavy machine, a medium-sized vehicle, a normal passenger car, a small vehicle, or a light vehicle. Etc. Further, the engine may be applied to, for example, a ship, a railway, other power generation facilities, and the like.

オイル物性センサ1は、同軸共振器2を備え、エンジンオイル100中を伝搬したマイクロ波MW(以下、「マイクロ波」と記す。)から、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度を測定する。同軸共振器2は、内部導体4、外部導体5、及び底部6備える。同軸共振器2では、内部導体4と外部導体5との間の領域にエンジンオイル100が貯留される。外部導体5は、円筒状を成し、オイル貯留部の側壁を構成し、底部6はオイル貯留部の底面を構成する。内部導体4は、外部導体5内に配置されてマイクロ波をエンジンオイル100中に入射するものである。   The oil property sensor 1 includes a coaxial resonator 2 and measures the concentration of residual carbon contained in the engine oil 100 from a microwave MW (hereinafter referred to as “microwave”) that has propagated through the engine oil 100. . The coaxial resonator 2 includes an inner conductor 4, an outer conductor 5, and a bottom portion 6. In the coaxial resonator 2, engine oil 100 is stored in a region between the inner conductor 4 and the outer conductor 5. The outer conductor 5 has a cylindrical shape and constitutes a side wall of the oil reservoir, and the bottom 6 constitutes a bottom surface of the oil reservoir. The inner conductor 4 is disposed in the outer conductor 5 and makes microwaves enter the engine oil 100.

外部導体5及び底部6は、例えば金属(ジュラルミン、アルミニウム等)により形成されている。外部導体5の上端部(軸線L1方向の一方の端部)5bは、開口(一方の開口)7側の端部であり、外部導体5の下端部(軸線L1方向の他方の端部)5cは、底部6側の端部である。開口7は、エンジンオイル100を同軸共振器2の内部に注入する場合、または、同軸共振器2の内部に貯留されたエンジンオイル100を外部に排出する場合に利用される。   The outer conductor 5 and the bottom 6 are made of, for example, metal (duralumin, aluminum, etc.). An upper end portion (one end portion in the direction of the axis L1) 5b of the outer conductor 5 is an end portion on the opening (one opening) 7 side, and a lower end portion (the other end portion in the direction of the axis L1) 5c of the outer conductor 5 Is the end on the bottom 6 side. The opening 7 is used when the engine oil 100 is injected into the coaxial resonator 2 or when the engine oil 100 stored in the coaxial resonator 2 is discharged to the outside.

底部6は、外部導体5の下部側の開口(他方の開口)を覆う円盤状の底板である。底部6は例えば外部導体5と一体的に形成されている。外部導体5及び底部6は、例えば円柱体を切削加工することで一体的に形成されている。底部6の径方向の中央には、内部導体4を挿通させるための開口部分が形成されている。   The bottom 6 is a disc-shaped bottom plate that covers the lower opening (the other opening) of the outer conductor 5. The bottom 6 is formed integrally with the outer conductor 5, for example. The outer conductor 5 and the bottom portion 6 are integrally formed, for example, by cutting a cylindrical body. At the center of the bottom portion 6 in the radial direction, an opening for inserting the internal conductor 4 is formed.

内部導体4は、円柱状(棒状)を成し、外部導体5の内部で外部導体5の軸線L1に沿って配置されている。内部導体4の材質は、例えば、外部導体5と同一の金属(ジュラルミン、アルミニウム等)により形成されている。内部導体4の外径は、例えば、5.1mmである。内部導体4の外径は、同軸共振器2の特性インピーダンスと、後述する同軸ケーブル15の特性インピーダンスとが一致するように設定される。同軸ケーブル15の特性インピーダンスは、例えば、50Ωとなっている。なお、特性インピーダンスは、50Ωに限定されず、75Ωでもよく、その他の値でもよい。   The inner conductor 4 has a cylindrical shape (bar shape), and is disposed along the axis L <b> 1 of the outer conductor 5 inside the outer conductor 5. The material of the inner conductor 4 is made of the same metal (duralumin, aluminum, etc.) as the outer conductor 5, for example. The outer diameter of the inner conductor 4 is, for example, 5.1 mm. The outer diameter of the inner conductor 4 is set so that the characteristic impedance of the coaxial resonator 2 and the characteristic impedance of a coaxial cable 15 to be described later match. The characteristic impedance of the coaxial cable 15 is 50Ω, for example. The characteristic impedance is not limited to 50Ω, and may be 75Ω or other values.

内部導体4の基端部は、同軸共振器2の底部6に接続された支持部8によって支持されている。内部導体4の上端部(一方の端部、先端部)4aは、軸線L1方向において、外部導体5の上端部(一方の端部)5b側に配置されている。   The base end portion of the inner conductor 4 is supported by a support portion 8 connected to the bottom portion 6 of the coaxial resonator 2. The upper end portion (one end portion, tip end portion) 4a of the inner conductor 4 is disposed on the upper end portion (one end portion) 5b side of the outer conductor 5 in the direction of the axis L1.

外部導体5の上端部5bは、内部導体4の上端部4aよりも上方に配置されている。軸線L1方向において、内部導体4の上端部4aより上方に突き出した外部導体5の上端部分の突き出し長さL2は、例えば20mmである。この突き出し長さL2が20mmであると、同軸共振器2を円筒導波管として機能させることができ、外部導体5の内径Daをマイクロ波の波長の1/2以下にすれば、同軸共振器2から外部へのマイクロ波の漏洩を防止できる。なお、突き出し長さL2は、軸線L1方向において、例えば、内部導体4の上端面から外部導体5の上端面までの長さである。また、外部導体5の内径Daは、軸線L1を挟んで対向する内周面5a間の距離である。   The upper end portion 5 b of the outer conductor 5 is disposed above the upper end portion 4 a of the inner conductor 4. In the direction of the axis L1, the protruding length L2 of the upper end portion of the outer conductor 5 protruding upward from the upper end portion 4a of the inner conductor 4 is, for example, 20 mm. If the protruding length L2 is 20 mm, the coaxial resonator 2 can function as a cylindrical waveguide. If the inner diameter Da of the outer conductor 5 is made equal to or less than ½ of the wavelength of the microwave, the coaxial resonator Microwave leakage from 2 to the outside can be prevented. The protruding length L2 is, for example, the length from the upper end surface of the inner conductor 4 to the upper end surface of the outer conductor 5 in the direction of the axis L1. The inner diameter Da of the outer conductor 5 is a distance between the inner peripheral surfaces 5a facing each other across the axis L1.

本実施形態において、外部導体5の内径Daは例えば16.6mmである。外部導体5の内径Daはマイクロ波の波長の1/2以下の長さである。オイル物性センサ1におけるマイクロ波の遮断波長λが8.3mmである場合には、外部導体5の内径Daと遮断波長λとの関係はλ=Da/2であるので、外部導体5の内径Daは16.6mmであればよい。なお、内部導体4の上端部4aに対応する高さで、マイクロ波を反射させるためには、λ/2≧Daの条件を満たす必要がある。   In the present embodiment, the inner diameter Da of the outer conductor 5 is 16.6 mm, for example. The inner diameter Da of the outer conductor 5 has a length of ½ or less of the wavelength of the microwave. When the cutoff wavelength λ of the microwave in the oil physical property sensor 1 is 8.3 mm, the relationship between the inner diameter Da of the outer conductor 5 and the cutoff wavelength λ is λ = Da / 2. May be 16.6 mm. In order to reflect microwaves at a height corresponding to the upper end portion 4a of the inner conductor 4, it is necessary to satisfy the condition of λ / 2 ≧ Da.

内部導体4の他方の端部4bは、同軸共振器2の底部6を貫通して、外部(下方)に突き出している。内部導体4の下部側を支持する支持部8は、外部導体5よりも小径である筒体9と、筒体9の下端側の開口を覆う底部蓋体10と、を備える。   The other end 4 b of the inner conductor 4 penetrates the bottom 6 of the coaxial resonator 2 and protrudes outward (downward). The support portion 8 that supports the lower side of the inner conductor 4 includes a cylindrical body 9 that is smaller in diameter than the outer conductor 5 and a bottom lid body 10 that covers an opening on the lower end side of the cylindrical body 9.

筒体9の軸線は、外部導体5の軸線L1に沿って配置されている。筒体9の上端部(一方の端部)9aは、同軸共振器2の底部6の開口の周縁に接続されている。筒体9は、底部6から下方に突き出している。底部蓋体10は、円盤状(板状)を成し、筒体9の下端部(他方の端部)9bに対して一体成形されている。筒体9及び底部蓋体10は、例えば円柱体を切削加工することで一体的に形成されている。   The axis of the cylinder 9 is disposed along the axis L <b> 1 of the outer conductor 5. An upper end portion (one end portion) 9 a of the cylindrical body 9 is connected to the periphery of the opening of the bottom portion 6 of the coaxial resonator 2. The cylindrical body 9 protrudes downward from the bottom portion 6. The bottom cover body 10 has a disk shape (plate shape), and is integrally formed with respect to the lower end portion (the other end portion) 9 b of the cylindrical body 9. The cylinder body 9 and the bottom cover body 10 are integrally formed, for example, by cutting a cylindrical body.

筒体9の上端部9aの外周面には、おねじ部が形成され、底部6の開口部の内周面には、めねじ部が形成されている。筒体9の上端部9aは、底部6の開口部にねじ込まれることで、底部6に接合されている。底部6に対する筒体9の接合方法は、ねじ込みに限定されず、溶接でもよく、ボルト接合などその他の接合方法でもよい。   A male screw portion is formed on the outer peripheral surface of the upper end portion 9 a of the cylindrical body 9, and a female screw portion is formed on the inner peripheral surface of the opening of the bottom portion 6. The upper end portion 9 a of the cylindrical body 9 is joined to the bottom portion 6 by being screwed into the opening portion of the bottom portion 6. The method for joining the cylindrical body 9 to the bottom 6 is not limited to screwing, but may be welding or other joining methods such as bolt joining.

また、支持部8の内部には、例えば円柱状の絶縁体13が充填されている。絶縁体13の円柱の中心に沿って、内部導体4を挿通するための孔13aが貫通している。内部導体4は、絶縁体13の孔13aに挿通されて、支持部8に保持されている。内部導体4は、絶縁体13によって保持されて、同軸共振器2の外部導体5、底部6、支持部8の筒体9、及び底部蓋体10に対して絶縁されている。絶縁体13としては例えばテフロン(登録商標)が使用されている。なお、絶縁体13は、テフロンに限定されず、その他の誘電体損失の小さい絶縁体でもよい。   Further, for example, a cylindrical insulator 13 is filled in the support portion 8. A hole 13 a for inserting the inner conductor 4 passes through the center of the cylinder of the insulator 13. The inner conductor 4 is inserted into the hole 13 a of the insulator 13 and is held by the support portion 8. The inner conductor 4 is held by an insulator 13 and is insulated from the outer conductor 5 of the coaxial resonator 2, the bottom portion 6, the cylindrical body 9 of the support portion 8, and the bottom lid body 10. As the insulator 13, for example, Teflon (registered trademark) is used. The insulator 13 is not limited to Teflon, and may be another insulator having a small dielectric loss.

オイル物性センサ1は、同軸共振器2に接続されたコネクタ14、同軸ケーブル15及び分析器16を備えている。コネクタ14は、同軸ケーブル15の一端側に設けられている。このコネクタ14は、底部蓋体10から外方に突出する内部導体4の端部4bに接続されている。同軸ケーブル15の他端側には、分析器16が接続されている。分析器16は、演算処理を行うCPU、記憶部となるROM及びRAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを有する。   The oil property sensor 1 includes a connector 14, a coaxial cable 15, and an analyzer 16 connected to the coaxial resonator 2. The connector 14 is provided on one end side of the coaxial cable 15. The connector 14 is connected to an end 4 b of the inner conductor 4 that protrudes outward from the bottom lid 10. An analyzer 16 is connected to the other end of the coaxial cable 15. The analyzer 16 includes a CPU that performs arithmetic processing, a ROM and a RAM that are storage units, an input signal circuit, an output signal circuit, a power supply circuit, and the like.

分析器16は、高周波回路17を備え、高周波回路17は、マイクロ波を発振して送信する送信部(マイクロ波発振部)として機能すると共に、マイクロ波を受信する受信部として機能する。高周波回路17は、例えば、周波数が2.45GHzであるマイクロ波を送信する。高周波回路17は、マイクロ波の周波数を可変とする周波数可変機能を有するものでもよい。高周波回路17が送信するマイクロ波の周波数は、2.45GHzに限定されず、例えば、2.9GHzでもよく、5.8GHzでもよく、24.125GHzでもよく、その他の周波数でもよい。マイクロ波としては、周波数が0.1GHz以上、25GHz以下のものを使用することができる。また、高周波回路17は、受信したマイクロ波に関する信号に基づいて、マイクロ波の周波数特性を分析する分析部(測定部)として機能する。   The analyzer 16 includes a high frequency circuit 17. The high frequency circuit 17 functions as a transmission unit (microwave oscillation unit) that oscillates and transmits microwaves, and also functions as a reception unit that receives microwaves. The high frequency circuit 17 transmits a microwave having a frequency of 2.45 GHz, for example. The high frequency circuit 17 may have a frequency variable function for changing the frequency of the microwave. The frequency of the microwave transmitted by the high frequency circuit 17 is not limited to 2.45 GHz, and may be, for example, 2.9 GHz, 5.8 GHz, 24.125 GHz, or other frequencies. A microwave having a frequency of 0.1 GHz or more and 25 GHz or less can be used. The high-frequency circuit 17 functions as an analysis unit (measurement unit) that analyzes the frequency characteristics of the microwave based on the received signal related to the microwave.

更に、分析器16は、高周波回路17で受信したマイクロ波の位相差又は振幅の減衰に基づいてエンジンオイル100の劣化を判定する判定部18と、各種データを格納する記憶部19と、を備えている。判定部18は、マイクロ波の位相差又は振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を算出する残留炭素分算出部として機能する。判定部18は、算出された残留炭素分が判定閾値以上である場合には、エンジンオイル100が劣化していると判定する。   The analyzer 16 further includes a determination unit 18 that determines deterioration of the engine oil 100 based on the phase difference or amplitude attenuation of the microwave received by the high-frequency circuit 17 and a storage unit 19 that stores various data. ing. The determination unit 18 functions as a residual carbon content calculation unit that calculates the residual carbon content contained in the engine oil 100 based on the phase difference or amplitude attenuation of the microwave. The determination unit 18 determines that the engine oil 100 has deteriorated when the calculated residual carbon content is equal to or greater than the determination threshold.

記憶部19は、エンジンオイル100の劣化を判定するための判定閾値、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を算出するための数式、マップ、データなどが格納されている。記憶部19は、エンジンオイル100の劣化を判定するための判定閾値として、例えば、使用されていない基準となるエンジンオイル(バージンオイル)を伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を記憶している。また、判定閾値として、その他の値を記憶部19に記憶させてもよい。   The storage unit 19 stores a determination threshold for determining deterioration of the engine oil 100, a mathematical formula, a map, data, and the like for calculating a residual carbon content contained in the engine oil 100. The storage unit 19 is, for example, information related to at least one of the phase difference or amplitude difference of the microwave propagated through the reference engine oil (virgin oil) that is not used as a determination threshold value for determining the deterioration of the engine oil 100. Is stored as a reference value. Moreover, you may memorize | store the other value in the memory | storage part 19 as a determination threshold value.

次に、オイル物性センサ1における測定原理について説明する。マイクロ波は、誘電体(複素誘電率:ε=ε+jε)中を伝搬することにより、位相及び振幅が変化する。伝搬距離Lwを伝搬したマイクロ波の位相差または振幅差の少なくとも一方を検出することで、誘電体の実数部εまたは虚数部εの変化を測定することができる。ディーゼルエンジンに使用されたエンジンオイル100は、その使用によって含有する不純物の量が増大し、エンジンオイル100の物性が変化して誘電率が変化する。エンジンオイル100の誘電率が変化すると、エンジンオイル100中を伝搬したマイクロ波に位相のずれ及び振幅の減衰が生じる。 Next, the measurement principle in the oil property sensor 1 will be described. Microwave propagates through a dielectric (complex dielectric constant: ε = ε r + jε i ), and thus changes in phase and amplitude. By detecting at least one of the phase difference or amplitude difference of the microwave propagated through the propagation distance Lw, the change in the real part ε r or the imaginary part ε i of the dielectric can be measured. The amount of impurities contained in the engine oil 100 used in the diesel engine increases, and the physical properties of the engine oil 100 change to change the dielectric constant. When the dielectric constant of the engine oil 100 changes, a phase shift and an amplitude attenuation occur in the microwave propagated through the engine oil 100.

そして、エンジンオイル100中を伝搬したマイクロ波の位相のずれ及び振幅の減衰は、エンジンオイル100に含まれる不純物の量に依存する。ディーゼルエンジンに使用されたエンジンオイル100には、例えば、煤(残留炭素分)、金属粉等の不純物が含まれている。   The phase shift and amplitude attenuation of the microwave propagated through the engine oil 100 depend on the amount of impurities contained in the engine oil 100. The engine oil 100 used in the diesel engine contains impurities such as soot (residual carbon) and metal powder.

例えば、軸線L1方向において、入射点P1からエンジンオイル100に入射したマイクロ波は、底部6側から内部導体4の上端部4a側に伝搬されて、内部導体4の先端に対応する位置で反射し、底部6側に向かって反対方向に伝搬され入射点P1に到達する。本実施形態では、内部導体4の軸線方向において、内部導体4の先端とエンジンオイル100の液面100aが一致しているので、エンジンオイル100の液面100aが反射位置となる。オイル物性センサ1では、入射点P1におけるマイクロ波の入射波W1と入射点P1におけるマイクロ波の反射波W2との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定し、エンジンオイル100の劣化を検出する。なお、複素誘電率εの実数部εは反射波W2の位相に依存し、複素誘電率εの虚数部εは反射波W2の振幅に依存している。 For example, in the direction of the axis L 1, the microwave incident on the engine oil 100 from the incident point P 1 is propagated from the bottom 6 side to the upper end 4 a side of the inner conductor 4 and reflected at a position corresponding to the tip of the inner conductor 4. Then, it propagates in the opposite direction toward the bottom 6 side and reaches the incident point P1. In the present embodiment, since the tip of the inner conductor 4 and the liquid level 100a of the engine oil 100 coincide with each other in the axial direction of the inner conductor 4, the liquid level 100a of the engine oil 100 becomes the reflection position. The oil property sensor 1 measures at least one of the phase difference or the amplitude difference between the microwave incident wave W1 at the incident point P1 and the microwave reflected wave W2 at the incident point P1, and detects the deterioration of the engine oil 100. The real part ε r of the complex dielectric constant ε depends on the phase of the reflected wave W2, and the imaginary part ε i of the complex dielectric constant ε depends on the amplitude of the reflected wave W2.

オイル物性センサ1では、使用されていない基準となるエンジンオイル(バージンオイル)を伝搬したマイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方である基準値と、実際に測定された使用済みのエンジンオイル100を伝搬したマイクロ波の対応する測定値(位相差又は振幅差)とを比較して、エンジンオイル100の劣化を判定する。オイル物性センサ1では、位相差同士を比較すると共に、振幅差同士を比較している。なお、基準となるエンジンオイルに対する測定と、劣化判定されるエンジンオイル100に対する測定とにおいて、マイクロ波の伝搬距離Lwが同一となるように、エンジンオイル100の液面100aを同一として測定する。   In the oil property sensor 1, a reference value that is at least one of a phase difference or an amplitude difference of a microwave propagated through a reference engine oil (virgin oil) that is not used, and a used engine oil 100 that is actually measured. The deterioration of the engine oil 100 is determined by comparing the measured value (phase difference or amplitude difference) of the microwave propagated through the. The oil property sensor 1 compares the phase differences and the amplitude differences. Note that the liquid level 100a of the engine oil 100 is measured to be the same so that the microwave propagation distance Lw is the same in the measurement of the reference engine oil and the measurement of the engine oil 100 that is determined to be deteriorated.

図2は、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度[%]を示し、縦軸にマイクロ波の位相差(位相の変化)[deg]を示している。このグラフは実験結果に基づくものであり、周波数が2.45GHzのマイクロ波をエンジンオイル100に入射して、底部6から内部導体4の先端に対応する位置まで伝搬し、この内部導体4の先端に対応する位置である液面100aで反射して底部6まで到達したマイクロ波を受信して、位相差を測定したものである。この位相差は、入射点P1における入射波W1の位相と、入射点P1における反射波W2の位相との差であり、マイクロ波が入射点P1と液面100aとの間を1往復して、伝搬距離Lw分、進んだときの位相のずれである。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the residual carbon content contained in the engine oil 100 and the phase difference between the microwaves. The horizontal axis represents the concentration [%] of the residual carbon contained in the engine oil 100, and the vertical axis represents the microwave phase difference (phase change) [deg]. This graph is based on experimental results. A microwave having a frequency of 2.45 GHz is incident on the engine oil 100 and propagates from the bottom 6 to a position corresponding to the tip of the inner conductor 4. The phase difference is measured by receiving the microwave reflected at the liquid surface 100a, which is the position corresponding to, and reaching the bottom 6. This phase difference is the difference between the phase of the incident wave W1 at the incident point P1 and the phase of the reflected wave W2 at the incident point P1, and the microwave makes one round trip between the incident point P1 and the liquid surface 100a. This is a phase shift when traveling by the propagation distance Lw.

図2では、直線で示されるグラフG1によって、残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係が示されている。このときの寄与率Rは、0.9以上であり、強い相関があった。判定部18は、残留炭素分とマイクロ波の位相差との関係を示す数式を用いて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を把握することができる。 In FIG. 2, the relationship between the residual carbon content and the phase difference of the microwave is shown by a graph G1 indicated by a straight line. Contribution R 2 at this time is 0.9 or more, there is a strong correlation. The determination unit 18 can grasp the residual carbon content contained in the engine oil 100 using a mathematical formula indicating the relationship between the residual carbon content and the phase difference between the microwaves.

図3は、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度[%]を示し、縦軸にマイクロ波の振幅の減衰[dB]を示している。このグラフは実験結果に基づくものであり、周波数が2.45GHzのマイクロ波をエンジンオイル100に入射して、底部6から液面100aまで伝搬し、液面100aで反射して底部6まで到達したマイクロ波を受信して、振幅差を測定したものである。この振幅差は、入射点P1における入射波W1の振幅と、入射点P1における反射波W2の振幅との差であり、マイクロ波が入射点P1と液面100aとの間を1往復して、伝搬距離Lw分、進んだときの振幅の減衰である。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the residual carbon content contained in the engine oil 100 and the attenuation of the amplitude of the microwave. The horizontal axis represents the concentration [%] of the residual carbon contained in the engine oil 100, and the vertical axis represents the attenuation [dB] of the microwave amplitude. This graph is based on experimental results, and a microwave having a frequency of 2.45 GHz is incident on the engine oil 100, propagates from the bottom 6 to the liquid level 100a, is reflected by the liquid level 100a, and reaches the bottom 6 The amplitude difference is measured by receiving a microwave. This amplitude difference is the difference between the amplitude of the incident wave W1 at the incident point P1 and the amplitude of the reflected wave W2 at the incident point P1, and the microwave makes one round trip between the incident point P1 and the liquid surface 100a. Attenuation of amplitude when traveling by the propagation distance Lw.

図3では、直線で示されるグラフG2によって、残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係が示されている。このときの寄与率Rは、0.9以上であり、強い相関があった。判定部18は、残留炭素分とマイクロ波の振幅の減衰との関係を示す数式を用いて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を把握することができる。 In FIG. 3, the relationship between the residual carbon content and the attenuation of the microwave amplitude is shown by a graph G <b> 2 indicated by a straight line. Contribution R 2 at this time is 0.9 or more, there is a strong correlation. The determination unit 18 can grasp the residual carbon content contained in the engine oil 100 using a mathematical formula indicating the relationship between the residual carbon content and the attenuation of the amplitude of the microwave.

また、判定部18は、把握した残留炭素分の増加量に基づいて、エンジンオイル100に含まれる金属粉(Fe)濃度[ppm]を算出する金属粉濃度算出部としても機能する。図4は、残留炭素分の増加量と金属粉(Fe)濃度との関係を示すグラフである。横軸にエンジンオイル100に含まれた残留炭素分の増加量[points]を示し、縦軸に金属粉(Fe)濃度[ppm]を示している。このグラフは実験結果に基づくものである。残留炭素分の増加量ΔCは、例えば使用前のエンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度C[%]と、一定期間使用した後のエンジンオイル100に含まれた残留炭素分の濃度C[%]との差である(ΔC=C−C)。 The determination unit 18 also functions as a metal powder concentration calculation unit that calculates the metal powder (Fe) concentration [ppm] contained in the engine oil 100 based on the grasped increase in the residual carbon content. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of increase in residual carbon content and the metal powder (Fe) concentration. The horizontal axis shows the increase [points] of the residual carbon contained in the engine oil 100, and the vertical axis shows the metal powder (Fe) concentration [ppm]. This graph is based on experimental results. The increase amount ΔC of the residual carbon content is, for example, the concentration C 0 [%] of the residual carbon content contained in the engine oil 100 before use and the concentration C of the residual carbon content contained in the engine oil 100 after being used for a certain period. 1 [%] (ΔC = C 1 −C 0 ).

このときの残留炭素分の濃度C,Cは、周波数が2.45GHzのマイクロ波をエンジンオイル100に入射して、入射点P1の入射波W1の位相と、入射点P1の反射波W2の位相との差(位相差)を測定し、図2に示すグラフG1に基づく数式を用いて、残留炭素分の濃度C,Cを算出したものである。 Concentrations C 0 and C 1 of the residual carbon content at this time are such that a microwave having a frequency of 2.45 GHz is incident on the engine oil 100, and the phase of the incident wave W1 at the incident point P1 and the reflected wave W2 at the incident point P1. The difference (phase difference) with respect to the above is measured, and the concentrations C 0 and C 1 of the residual carbon content are calculated using a mathematical formula based on the graph G1 shown in FIG.

次に、オイル物性センサ1の動作について説明する。   Next, the operation of the oil property sensor 1 will be described.

まず、エンジンオイルを同軸共振器2の内部に充填する。エンジンオイル100は、例えば、内部導体4の上端部4aまで充填され、内部導体4の上端面とエンジンオイル100の液面100aとが一致している。これにより、内部導体4の外周面は、全てエンジンオイル100と接することになる。   First, the engine oil is filled into the coaxial resonator 2. For example, the engine oil 100 is filled up to the upper end portion 4 a of the inner conductor 4, and the upper end surface of the inner conductor 4 and the liquid level 100 a of the engine oil 100 coincide with each other. As a result, the outer peripheral surface of the inner conductor 4 is all in contact with the engine oil 100.

次に、分析器16からマイクロ波を送信する。このとき、例えば、周波数が2.45GHzのマイクロ波を送信する。分析器16から送信されたマイクロ波は、同軸ケーブル15を通じて内部導体4に伝達される。内部導体4に伝達されたマイクロ波は、エンジンオイル貯留部の底部6からエンジンオイル100に入射される。   Next, a microwave is transmitted from the analyzer 16. At this time, for example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz is transmitted. The microwave transmitted from the analyzer 16 is transmitted to the inner conductor 4 through the coaxial cable 15. The microwave transmitted to the inner conductor 4 enters the engine oil 100 from the bottom 6 of the engine oil reservoir.

マイクロ波は、エンジンオイル100中を軸線L1方向に伝搬されて、内部導体4の先端に対応する位置であるエンジンオイル100の液面100aで反射し、エンジンオイル100中を軸線L1方向に反対方向に伝搬されて、エンジンオイル貯留部の底部6に到達し、内部導体4で受信される。このマイクロ波は、エンジンオイル100中を伝搬する際に位相がずれ(遅れ)たり、振幅が減衰したりする。底部6まで達した反射波W2は、内部導体4で受信されて、同軸ケーブル15を通じて分析器16に受信される。   The microwave is propagated through the engine oil 100 in the direction of the axis L1, reflected by the liquid level 100a of the engine oil 100 corresponding to the tip of the inner conductor 4, and opposite to the direction of the axis L1 in the engine oil 100. , Reaches the bottom 6 of the engine oil reservoir, and is received by the inner conductor 4. When the microwave propagates through the engine oil 100, the phase is shifted (delayed) or the amplitude is attenuated. The reflected wave W <b> 2 reaching the bottom 6 is received by the inner conductor 4 and is received by the analyzer 16 through the coaxial cable 15.

分析器16で受信されたマイクロ波は、高周波回路17によって分析される。そして、マイクロ波の位相差及び振幅差を測定する。なお、高周波回路17は、マイクロ波の位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定するものでもよい。   The microwave received by the analyzer 16 is analyzed by the high frequency circuit 17. Then, the phase difference and amplitude difference of the microwave are measured. The high frequency circuit 17 may measure at least one of the phase difference or the amplitude difference of the microwave.

続いて、判定部18は、マイクロ波の位相差又は振幅差に基づいて、エンジンオイル100が劣化しているか否かを判定する。判定部18は、図2に示すグラフG1を用いて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度を把握して、残留炭素分の濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル100が劣化していると判定する。または、判定部18は、図3に示すグラフG2を用いて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分の濃度を把握して、残留炭素分の濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル100が劣化していると判定する。なお、判定閾値は、エンジンオイル100の取替え時期を決定する際の指標となる値であり、基準となる未使用のエンジンオイル(バージンオイル)との比較、過去の実績、実験などによって決定することができる。   Subsequently, the determination unit 18 determines whether or not the engine oil 100 has deteriorated based on the phase difference or amplitude difference of the microwaves. The determination unit 18 uses the graph G1 shown in FIG. 2 to grasp the concentration of the residual carbon contained in the engine oil 100, and the engine oil 100 is deteriorated when the concentration of the residual carbon is equal to or higher than the determination threshold. It is determined that Or the determination part 18 grasps | ascertains the density | concentration of the residual carbon content contained in the engine oil 100 using the graph G2 shown in FIG. 3, and when the density | concentration of a residual carbon content is more than a determination threshold value, the engine oil 100 Is determined to be deteriorated. The determination threshold is a value that serves as an index when determining the replacement time of the engine oil 100, and is determined by comparison with a reference unused engine oil (virgin oil), past results, experiments, and the like. Can do.

また、判定部18は、把握した残留炭素分の濃度に基づいて、エンジンオイル100に含まれる金属粉(Fe)濃度[ppm]を測定する。エンジンオイル100に含まれる金属粉は、エンジンが駆動されることで、金属製の部品同士(例えば、ピストン、シリンダ、コンロッド、クランクシャフト、ピン、ギアなど)が摩耗することで、生じたものである。判定部18は、図4に示される残留炭素分の増加量と金属粉濃度との関係を示すグラフG3を用いて、金属粉濃度を算出する。また、判定部18は、金属粉濃度が判定閾値以上である場合に、エンジンオイル100が劣化していると判定してもよい。   Moreover, the determination part 18 measures the metal powder (Fe) density | concentration [ppm] contained in the engine oil 100 based on the density | concentration of the grasped residual carbon content. The metal powder contained in the engine oil 100 is generated by wear of metal parts (for example, piston, cylinder, connecting rod, crankshaft, pin, gear, etc.) when the engine is driven. is there. The determination unit 18 calculates the metal powder concentration using the graph G3 that shows the relationship between the increase in residual carbon content and the metal powder concentration shown in FIG. Moreover, the determination part 18 may determine with the engine oil 100 having deteriorated, when a metal powder density | concentration is more than a determination threshold value.

そして、オイル物性センサ1は、エンジンオイル100が劣化していると判定した場合には、判定結果を報知する。例えば、警告ランプを点灯することで、エンジンオイル100が劣化していることを報知する。または、例えば液晶表示装置を用いて、判定結果を報知してもよい。オイル物性センサ1は、エンジンオイル100が劣化していない場合において、エンジンオイル100が正常な状態であることを報知してもよい。   When the oil property sensor 1 determines that the engine oil 100 has deteriorated, the oil property sensor 1 notifies the determination result. For example, the warning lamp is turned on to notify that the engine oil 100 has deteriorated. Or you may alert | report a determination result, for example using a liquid crystal display device. The oil property sensor 1 may notify that the engine oil 100 is in a normal state when the engine oil 100 is not deteriorated.

以上、本実施形態のオイル物性センサ1によれば、エンジンオイル100中を伝搬したマイクロ波の位相差または振幅の減衰を測定して、エンジンオイル100の劣化を判定することができる。オイル物性センサ1では、エンジンオイルに不純物が含まれている場合であっても、マイクロ波の位相差又は振幅差を測定することができる。オイル物性センサ1では、エンジンオイル100の残留炭素分を測定することができ、エンジンオイル100の劣化の判定精度を向上することができる。   As described above, according to the oil property sensor 1 of the present embodiment, the deterioration of the engine oil 100 can be determined by measuring the phase difference or the attenuation of the amplitude of the microwave propagated through the engine oil 100. The oil property sensor 1 can measure the phase difference or amplitude difference of the microwave even when the engine oil contains impurities. The oil physical property sensor 1 can measure the residual carbon content of the engine oil 100 and can improve the determination accuracy of the deterioration of the engine oil 100.

オイル物性センサ1では、周波数が2.45GHzのマイクロ波を送信して、残留炭素分の増加を検出する。マイクロ波の周波数が0.1GHz以上25GHz以下であると、エンジンオイル中の残留炭素分の増加に対する感度を向上させて、エンジンオイルの劣化を精度良く検出することができる。   The oil property sensor 1 transmits a microwave having a frequency of 2.45 GHz to detect an increase in residual carbon content. When the frequency of the microwave is 0.1 GHz or more and 25 GHz or less, the sensitivity to an increase in the residual carbon content in the engine oil can be improved, and deterioration of the engine oil can be detected with high accuracy.

オイル物性センサ1では、オイル貯留部の底部6から入射した入射波W1と、エンジンオイル100中を伝搬し内部導体の先端に対応する位置である液面100aで反射して底部6に到達した反射波W2との位相差又は振幅差を測定するので、マイクロ波を同軸共振器2の軸線L1方向に往復させて、マイクロ波が伝搬する長さを確保している。これにより、同軸共振器2の大型化を抑制すると共に測定精度の向上が図られている。オイル物性センサ1によれば、同軸共振器2の小型化を図ることで、車両への搭載が容易となる。   In the oil property sensor 1, the incident wave W1 incident from the bottom 6 of the oil reservoir and the reflection that has propagated through the engine oil 100 and reflected at the liquid level 100a corresponding to the tip of the internal conductor and reached the bottom 6 Since the phase difference or amplitude difference with the wave W2 is measured, the microwave is reciprocated in the direction of the axis L1 of the coaxial resonator 2 to ensure the length of propagation of the microwave. Thereby, the coaxial resonator 2 is prevented from being enlarged and the measurement accuracy is improved. According to the oil property sensor 1, the coaxial resonator 2 can be easily mounted on the vehicle by downsizing the coaxial resonator 2.

また、オイル物性センサ1は、外部導体5の上端部5bが、内部導体4の上端部4aよりも上方に突き出しており、外部導体の内径Daは、マイクロ波の波長の1/2以下の長さであるので、外部導体5の外部に漏洩するマイクロ波を低減することができ、外部の機器へのマイクロ波の影響を抑制することができる。   In the oil property sensor 1, the upper end portion 5b of the outer conductor 5 protrudes upward from the upper end portion 4a of the inner conductor 4, and the inner diameter Da of the outer conductor is a length of 1/2 or less of the wavelength of the microwave. Therefore, the microwave leaking to the outside of the external conductor 5 can be reduced, and the influence of the microwave on the external device can be suppressed.

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present invention.

上記実施形態では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を算出し、算出された残留炭素分が判定閾値以上であるか否かを判定しているが、マイクロ波の位相差または振幅の減衰が判定閾値以上であるか否かを判定して、エンジンオイル100の劣化を判定してもよい。   In the above embodiment, the residual carbon content contained in the engine oil 100 is calculated based on the microwave phase difference or amplitude attenuation, and it is determined whether or not the calculated residual carbon content is greater than or equal to the determination threshold. However, the deterioration of the engine oil 100 may be determined by determining whether or not the microwave phase difference or amplitude attenuation is equal to or greater than the determination threshold.

また、上記実施形態では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル100に含まれる残留炭素分を算出している。また、オイル物性センサ1では、マイクロ波の位相差または振幅の減衰に基づいて、エンジンオイル100に含まれる水分量を算出することも可能であり(水分量算出部)、算出された水分量が判定閾値以上である場合に、エンジンオイルが劣化していると判定してもよい。   In the above embodiment, the residual carbon content contained in the engine oil 100 is calculated based on the phase difference or amplitude attenuation of the microwave. In addition, the oil property sensor 1 can also calculate the amount of water contained in the engine oil 100 based on the phase difference or amplitude attenuation of the microwave (moisture amount calculation unit). When it is equal to or greater than the determination threshold, it may be determined that the engine oil has deteriorated.

また、上記実施形態では、内部導体4の上端部4aの高さまで、エンジンオイル100を満たしているが、上端部4aより低い位置まで、エンジンオイル100を注入して、オイル物性センサ1を使用してもよく、上端部4aよりも高い位置まで、エンジンオイル100を注入してもよい。なお、エンジンオイル100の液面100aと内部導体4の上端部4aとが一致していると、残留炭素分の測定精度を向上することができる。   Further, in the above embodiment, the engine oil 100 is filled up to the height of the upper end portion 4a of the inner conductor 4, but the engine oil 100 is injected to a position lower than the upper end portion 4a and the oil property sensor 1 is used. Alternatively, the engine oil 100 may be injected up to a position higher than the upper end portion 4a. In addition, if the liquid level 100a of the engine oil 100 and the upper end part 4a of the internal conductor 4 coincide, the measurement accuracy of the residual carbon content can be improved.

なお、「オイルの液面」が「内部導体4の上端部4a」よりも低いときは、内部導体がオイルに接している距離が短くなるので、オイルの誘電率測定に供しない内部導体4の部分が存在することになる。反対に、「オイルの液面」が「内部導体4の上端部4a」よりも高いときは、誘電率測定に供しないオイルが存在していることになる。   When the “oil level” is lower than the “upper end portion 4a of the inner conductor 4”, the distance that the inner conductor is in contact with the oil becomes shorter. There will be a part. On the other hand, when the “oil level” is higher than “the upper end 4a of the inner conductor 4”, there is oil that is not subjected to dielectric constant measurement.

また、上記実施形態では、送信部から送信されたマイクロ波の位相と、受信部で受信されたマイクロ波の位相とを比較して、マイクロ波の位相差を算出しているが、初期値(又は前回の値)を記憶部に記憶させておき、記憶部に記憶されているマイクロ波の位相(初期値又は前回の値)と、その後の測定において受信部で受信されたマイクロ波の位相と、を比較して位相差を算出して、オイルの物性の変化を検出してもよい。マイクロ波の振幅の減衰の算出についても、記憶部に記憶されている値(初期値又は前回の値)と、測定時において受信部で受信されたマイクロ波の振幅とを比較して、マイクロ波の振幅の減衰を算出して、オイルの物性の変化を検出してもよい。   Further, in the above embodiment, the phase difference of the microwave is calculated by comparing the phase of the microwave transmitted from the transmission unit and the phase of the microwave received by the reception unit. Or the previous value) is stored in the storage unit, and the microwave phase (initial value or previous value) stored in the storage unit, and the microwave phase received by the receiving unit in the subsequent measurement, , May be calculated to detect a change in the physical properties of the oil. For the calculation of the attenuation of the microwave amplitude, the value (initial value or previous value) stored in the storage unit is compared with the amplitude of the microwave received by the reception unit at the time of measurement. The change in the physical properties of the oil may be detected by calculating the attenuation of the amplitude of the oil.

また、上記実施形態では、エンジンオイル100の劣化を判定する場合について説明しているが、オイル物性センサに適用されるオイルは、エンジンオイルに限定されず、その他の潤滑油、絶縁油、油圧作動油、燃料油など、その他のオイルでもよい。   In the above embodiment, the case where the deterioration of the engine oil 100 is determined has been described. However, the oil applied to the oil physical property sensor is not limited to the engine oil, and other lubricating oil, insulating oil, hydraulic operation Other oils such as oil and fuel oil may be used.

1…オイル物性センサ、2…同軸共振器(オイル貯留部)、4…内部導体、5…外部導体、6…底部、7…開口、8…支持部、9…支持部の筒体、10…底部蓋体、13…絶縁体、14…コネクタ、15…同軸ケーブル、16…分析器、17…高周波回路(送信部(マイクロ波発振部)、受信部、測定部)、18…判定部(残留炭素分算出部、金属粉濃度算出部)、19…記憶部、100…エンジンオイル、Da…外部導体の内径、L1…外部導体の軸線、L2…外部導体の上端部分の長さ、W…マイクロ波、W1…マイクロ波の入射波、W2…マイクロ波の反射波。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oil physical property sensor, 2 ... Coaxial resonator (oil storage part), 4 ... Internal conductor, 5 ... External conductor, 6 ... Bottom part, 7 ... Opening, 8 ... Support part, 9 ... Cylindrical body of support part, 10 ... Bottom cover, 13 ... insulator, 14 ... connector, 15 ... coaxial cable, 16 ... analyzer, 17 ... high frequency circuit (transmitter (microwave oscillator), receiver, measuring unit), 18 ... determining part (residual) Carbon component calculation unit, metal powder concentration calculation unit), 19: storage unit, 100: engine oil, Da: outer conductor inner diameter, L1: outer conductor axis, L2: length of upper end portion of outer conductor, W: micro Wave, W1... Microwave incident wave, W2... Microwave reflected wave.

Claims (6)

筒状の外部導体及び当該外部導体の内部で前記外部導体の軸線上に配置された棒状の内部導体を有し、前記外部導体と前記内部導体との間でオイルを貯留可能なオイル貯留部を含む同軸共振器と、
前記内部導体を介して前記オイルに入射されるマイクロ波を送信する送信部と、
前記オイル中を伝搬し前記内部導体の先端に対応する位置で反射した前記マイクロ波の反射波を、前記内部導体の基端部を介して受信する受信部と、
前記オイル貯留部の底部から入射した前記マイクロ波の入射波と前記位置で反射して前記オイル貯留部の前記底部に到達した前記反射波との位相差又は振幅差の少なくとも一方を測定する測定部と、を備えるオイル物性センサ。
An oil storage section having a cylindrical outer conductor and a rod-shaped inner conductor disposed on the axis of the outer conductor inside the outer conductor and capable of storing oil between the outer conductor and the inner conductor Including a coaxial resonator,
A transmitter for transmitting the microwave incident on the oil via the inner conductor;
A receiving unit that receives the reflected wave of the microwave that has propagated through the oil and reflected at a position corresponding to the tip of the inner conductor via the base end of the inner conductor;
A measuring unit that measures at least one of a phase difference or an amplitude difference between the incident wave of the microwave incident from the bottom of the oil reservoir and the reflected wave reflected at the position and reaching the bottom of the oil reservoir. And an oil property sensor.
前記軸線が延在する方向において、前記外部導体は前記内部導体よりも前記底部とは反対側に張り出し、
前記外部導体の内径は、前記マイクロ波の波長の1/2以下の長さである請求項1に記載のオイル物性センサ。
In the direction in which the axis extends, the outer conductor projects to the opposite side of the bottom from the inner conductor,
2. The oil physical property sensor according to claim 1, wherein an inner diameter of the outer conductor is a length of ½ or less of a wavelength of the microwave.
前記送信部から送信される前記マイクロ波の周波数は、0.1GHz以上25GHz以下である請求項1又は2に記載のオイル物性センサ。   3. The oil property sensor according to claim 1, wherein a frequency of the microwave transmitted from the transmission unit is 0.1 GHz or more and 25 GHz or less. 前記測定部によって測定された前記マイクロ波の前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方に基づいて、前記オイルに含まれる残留炭素分を測定する残留炭素分算出部を更に備える請求項1〜3の何れか一項に記載のオイル物性センサ。   The residual carbon content calculation part which measures the residual carbon content contained in the oil based on at least one of the phase difference or the amplitude difference of the microwave measured by the measurement part. The oil property sensor according to any one of the above. 前記残留炭素分算出部によって算出された前記残留炭素分に基づいて、前記オイルに含まれる金属粉の濃度を算出する金属粉濃度算出部を更に備える請求項4に記載のオイル物性センサ。   The oil physical property sensor according to claim 4, further comprising a metal powder concentration calculation unit that calculates a concentration of metal powder contained in the oil based on the residual carbon content calculated by the residual carbon content calculation unit. 基準となるオイルを伝搬した前記マイクロ波の前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方に関する情報である基準値を格納する記憶部と、
前記測定部で測定された前記位相差又は前記振幅差の少なくとも一方と、前記記憶部に格納されている対応する前記基準値とを比較して、前記オイルの劣化を判定する判定部と、を備える請求項1〜5の何れか一項に記載のオイル物性センサ。
A storage unit that stores a reference value that is information related to at least one of the phase difference or the amplitude difference of the microwave that has propagated the reference oil;
A determination unit that compares at least one of the phase difference or the amplitude difference measured by the measurement unit and the corresponding reference value stored in the storage unit to determine deterioration of the oil; The oil property sensor according to any one of claims 1 to 5.
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