專利名稱：油霧檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光散射式的油霧檢測裝置，其對內燃機中因軸承過熱等而使?jié)櫥彤a生發(fā)熱 的油霧進行檢測，尤其涉及適用于船舶用的內燃機的油霧檢測裝置。
背景技術：
這種油霧檢測裝置配置在內燃機的曲軸箱內，具有含有油霧導入室的外殼、與設在該 油霧導入室中的透光窗的外側相對配置的發(fā)光單元及受光單元。而且該油霧檢測裝置用于從 發(fā)光單元通過透光窗將光照射到油霧導入室內的規(guī)定檢測區(qū)域，同時，受光單元通過透光窗 接收照射光照射到存在于該檢測區(qū)域的油霧所產生的散射光，由此檢測油霧。
以往，對內燃機動作中的所述透光窗實施如下防污措施將外殼做成雙重結構，不使油
飛沫(油滴)到達透光窗(專利文獻1)。 但是，不能防止比油飛沫(油滴)還細小的油霧到達并附著在透光窗上的的情況。并且知
道存在如下情況附著在透光窗上的油霧長期地反復干燥和附著，該油霧就凝結成霜，其結 果，透光率的透射率顯著下降。
另外，存在以下問題即使透光率的透射率未達到顯著下降的水平，在透光窗被弄臟的 狀態(tài)下檢測油霧，會產生檢測誤差。
另一方面，通過清洗透光窗，可再次使用靈敏度下降的油霧檢測裝置，但是，以往技術 的油霧檢測裝置存在無法知道靈敏度下降的缺點，規(guī)定必須進行定期清洗。
專利文獻l:日本特開2005—164408號公報
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種油霧檢測裝置，其透光窗的污染可簡單且可靠地被檢測出。
艮P，本發(fā)明的油霧檢測裝置具有配置在內燃機曲軸箱內的具有油霧導入室的殼體；以 及配置成與設在該油霧導入室中的透光窗外側相對的發(fā)光單元及受光單元，該油霧檢測裝置 從所述發(fā)光單元通過所述透光窗將光照射在油霧導入室內的規(guī)定檢測區(qū)域，同時，受光單元
通過所述透光窗接收所述照射光對存在于該檢測區(qū)域的油霧進行照射所產生的散射光，由此 檢測油霧，該油霧檢測裝置的特點是，具有零點漂移結構，該零點漂移結構在所述油霧導入 室內不存在油霧的狀態(tài)下，使來自所述殼體的背景散射光以一定量入射到所述受光單元。
采用這種結構，由于利用零點漂移結構而有意識使零點上升，因此，根據該零點的下降， 可檢測出透光窗的污染。于是，可簡單而且可靠地檢測出透光窗的污染。
作為油霧檢測裝置的具體實施形態(tài)及該裝置的具體的零點漂移結構，最好所述殼體呈圓 筒狀，所述零點漂移結構通過調節(jié)遮光構件的長度而構成，該遮光構件設置成將從所述透光 窗向所述檢測區(qū)域的照射光的光軸延長線與從所述檢測區(qū)域向透光窗的散射光的光軸延長線 分隔開。
為了自動地對透光窗的污染進行判斷，最好還具有接收來自所述受光單元的檢測信號并 進行規(guī)定運算處理的控制裝置，所述控制裝置具有污染異常判斷部，該污染異常判斷部接收 僅檢測背景散射光的檢測信號即零點信號，對該零點是低于規(guī)定值的數值即污染異常值和來 自所述受光單元的檢測信號所表示的檢測信號值進行比較，在所述檢測信號值小于所述污染 異常值的場合，污染異常判斷部就判斷為透光窗污染了。
為了將透光窗的污染通報給操作者，最好具有接收來自所述污染異常判斷部的判斷信號、 對所述透光窗的污染進行通報的通報單元。
釆用這種結構的本發(fā)明，能簡單且可靠地檢測油霧檢測裝置的透光窗的污染。
圖1是表示本發(fā)明一實施形態(tài)的油霧檢測裝置整體的整體立體圖。
圖2是表示該實施形態(tài)的油霧檢測裝置的使用狀態(tài)的使用狀態(tài)說明圖。
圖3是表示該實施形態(tài)的油霧檢測裝置端部的內部結構的水平方向剖視示意圖。
圖4是該實施形態(tài)的控制裝置的機器結構圖。
圖5是該實施形態(tài)的控制裝置的功能結構圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的油霧檢測裝置的一實施形態(tài)進行說明。圖1是表示本實施形 態(tài)的油霧檢測裝置整體的整體立體圖，圖2是表示其使用狀態(tài)的使用狀態(tài)說明圖，陣3是表 示其內部結構的水平方向剖視示意圖。
如圖1及圖2所示，本實施形態(tài)的油霧檢測裝置是例如安裝在船舶用柴油機的曲軸箱C
上的光散射式的裝置，用于檢測因軸承過熱等而在曲軸箱C內發(fā)生的油霧。 (裝置結構)
具體地說，如圖1及圖2所示，油霧檢測裝置具有圓筒狀的檢測部11和與該檢測部11 的基端連接設置的長方體狀的控制裝置12，該檢測部11的頂端側以大致水平 向下約15° 的狀態(tài)突出到曲軸箱C的內側，從外部貫通地安裝在設于該曲軸箱C壁上的安裝孔C1上。
如圖3示意性地表示，檢測部11具有在頂端側形成有可將油霧導入內部進行擴散的油霧 導入室66，并在基端側形成傳感器收容室61的殼體6。在該油霧導入室66中設有透明板材 的透光窗W，在其外側配設傳感器收容室61。即，油霧導入室66和傳感器收容室61由透光 窗W隔開，透光窗W用薄膜那樣的薄板狀透明板材形成，在與傳感器收容室61的所述透光窗 W相對的位置(殼體6的基端內部)并排配置發(fā)光單元2和受光單元3。
首先，對發(fā)光單元2和受光單元3進行說明。
發(fā)光單元2是將發(fā)光面面向透光窗W配置的例如LED，在本實施形態(tài)中，使用發(fā)出與油霧 粒徑適合的波段光的裝置。當然，也可使用LD(激光二極管)等其它發(fā)光單元2。
受光單元3是將受光面面向透光窗W配置的例如PD(光電二極管)，是輸出與該受光面接 收到的光的強度相對應的數值的電氣信號的裝置。當然，也可使用例如CCD等其它受光單元 3。
如圖3示意性地表示，這些發(fā)光單元2及受光單元3并排配置以使照射的光LB的光軸及 接收的光LS的光軸互相大致平行，由沿殼體6的主軸6L配置的分隔板65分隔開。
并且構成如下結構利用配置在發(fā)光單元2的發(fā)光面與透光窗W之間的第1折射單元41， 使來自發(fā)光單元2的照射光LB向受光單元3側彎折，通過所述透光窗W后照射在設定在油霧 導入室66的殼體主軸6L近旁的檢測區(qū)域S。另一方面，所述照射光LB照射到存在于所述檢 測區(qū)域S的油霧而產生的散射光LS在通過所述透光窗W后，通過配置在受光單元3的受光面 與透光窗W之間的第2折射單元42而發(fā)生彎折，并由所述受光單元接收光。
第1折射單元41及第2折射單元42呈將圓形凸透鏡以通過其光軸(中心)的直線予以一 分為二的半圓形狀，使呈薄壁板狀的第1遮光構件43夾在該分割面之間。
這樣，由所述受光單元3接收的散射光LS被變換成與其強度相對應的電氣信號即檢測信 號，經前置放大器電路等被送到所述控制裝置12，并進行表示油霧狀態(tài)的燈光顯示。
接著對殼體6進行說明。殼體6呈其頂端面被封住的大致圓筒狀，具有形成傳感器收容 室61的第1殼體部6A、形成油霧導入室66的第2殼體部6B。
第1殼體部6A包括外周具有用于安裝在發(fā)動機曲軸箱C等所需部位上的螺紋牙的周壁62;在該周壁62的基端近旁內部與殼體主軸6L正交配置的支承板63;在所述周壁62的頂 端近旁內部與殼體主軸6L正交配置的具有節(jié)流功能的窗板64;以及配置在所述支承板63與 窗板64之間、將它們之間的空間一分為二的分隔板65。
所述支承板63用于對發(fā)光單元2和受光單元3進行支承，以使發(fā)光單元2的發(fā)光面及受 光單元3的受光面成為與殼體主軸6L垂直，且使它們隔著分隔板65并相對殼體主軸6L位于 互相對稱位置。在窗板64上，在與所述發(fā)光面及受光面對應的位置設有光通過用的光闌(日 文絞D) 64a。
分隔板65沿殼體主軸6L設置，將由所述周壁62、支承板63和窗板64圍成的傳感器收 容室61的空間分離成收容有發(fā)光單元2及受光單元3的對稱的二個收容空間。
第2殼體部6B呈與第1殼體部6A大致相同直徑的大致圓筒狀，其頂端面被封住，如圖1 及圖2所示，具有將油霧引導到內部的油霧導入口 6B2、將油霧排出到外部的油霧排出口 6B1。 該油霧導入口 6B2及油霧排出口 6B1例如設在形成于第2殼體部6B內的檢測區(qū)域S的近旁。
另外，在該第2殼體部6B內部的所述檢測區(qū)域S的前方，即在折射單元的相反側，在從 第1折射單元41向所述檢測區(qū)域S的照射光LB的光軸延長線與從所述檢測區(qū)域S向第2折 射單元42的反射/散射光LS的光軸延長線之間設有第2遮光構件7。該第2遮光構件7呈板 狀，從檢測區(qū)域S的前方至第2殼體部6B的頂端內表面設置，并沿大致主軸6L的縱向將第 2殼體部6B的頂端側一分為二而形成二個空間661、 662。另外，第2遮光構件7的頂端作成
可減少散射光的刀刃狀。
此外，第2殼體部6B的頂端部內表面作成越向頂端其截面積逐漸變小的錐面，由所述第 2遮光構件7劃分成的各空間661、 662起到使導入內部的光進行多次內部反射并吸收的黑洞 的功能。
此外，在該第2殼體部6B內部的與檢測區(qū)域S對應的部位，與殼體主軸6L正交地設有 第3遮光構件8。該第3遮光構件8的中央形成有例如橢圓狀的縫隙8a，在包含該縫隙8a的 前后形成所述檢測區(qū)域S。該縫隙8a形成得足夠大，足以使照射光LB不會直接照射在第3 遮光構件8上而產生散射光LS。
而且，本實施形態(tài)的油霧檢測裝置1具有零點漂移結構，該結構在油霧導入室66(檢測區(qū) 域S)內不存在油霧的狀態(tài)下，使來自殼體6內壁的背景散射光BLS以一定量入射到受光單元 3而使檢測信號發(fā)生零點漂移。
該零點漂移結構由所述第2遮光構件7和第3遮光構件8構成。即，通過縮短第2遮光 構件7的殼體主軸6L方向的長度且降低第3遮光構件8距第2殼體部6B側壁的高度而構成。
詳細地說，對第2遮光構件7來說，將其距第2殼體部6B頂端內表面的長度縮短。而對 第3遮光構件8來說，將設在第3遮光構件8上的縫隙8a的開口增大。并且，在油霧導入室 66內不存在油霧的狀態(tài)即柴油機停止時，受光單元3就接收來自發(fā)光單元2的照射光LB因 殼體6內壁而產生散射的背景散射光BLS。
例如，受光單元3所接收的背景散射光BLS成為受光單元3的檢測滿刻度(檢測允許值) 的百分數(例如2 10%)。并且，第2遮光構件7及第3遮光構件8例如通過注塑成形制作。 并在注塑成形中，根據光澤度對這種殼體內壁的表面狀態(tài)進行調整，以在未帶有油的狀態(tài)和 表面被油弄濕的狀態(tài)下不使背景散射光產生變化。
此外，本實施形態(tài)的控制裝置12用于從受光單元3接收與受光量成比例的檢測器輸出信 號，對油霧濃度進行運算，相對于油霧輸出要求而輸出油霧濃度、及對透光窗W的污染進行 運算并進行污染警報輸出，該機器結構如圖4所示，是由CPU1201、內部存儲器1202、輸入 輸出接口 1203和AD轉換器1204等構成的通用或專用的計算機，根據在所述內部存儲器1202 的規(guī)定區(qū)域所存儲的程序使CPU1201和其周邊機器等動作，從而如圖5所示，起到檢測信號 接收部121、污染異常值存儲部D1和污染異常判斷部122等功能。
檢測信號接收部121接收來自受光單元3的檢測信號，并將該檢測信號輸出到污染異常 判斷部122。
污染異常值存儲部D1存儲污染異常值信號，由操作者等從外部存儲。這里，"污染異常 值信號"是對表示零點檢測信號的零點下降的最下限進行設定的信號。"零點檢測信號"是 在油霧導入室66內不存在油霧的狀態(tài)即柴油機停止時、從發(fā)光單元2照射光LB時由受光單 元3接收的背景散射光BLS產生的檢測信號。具體地說，將零點的背景散射光BLS的光量例 如下降20 50%以上時的光量設定為透光窗污染異常值(下面僅稱為"污染異常值")并存儲。
污染異常值判斷部122從檢測信號接收部121獲得檢測信號，同時從污染異常值存儲部 Dl獲得污染異常值信號，并對這些信號值進行比較，在檢測信號所表示的檢測信號值(測定 值)比污染異常值信號所表示污染異常值小時，判斷為透光窗W臟得超過規(guī)定以上，將該判斷 信號輸出到通報單元9。
通報單元9是獲得來自控制裝置12的污染異常判斷部122的判斷信號，并將透光窗W臟 得超過規(guī)定以上的情況通報或報警給操作者等的單元，例如，可考慮在圖面上進行顯示、發(fā) 出光或發(fā)出聲音的通報單元等。也可將設在所述控制裝置12上的燈(未圖示)用作為通報單元 9。
(動作方法)
下面，對這種結構的本實施形態(tài)的油霧檢測裝置1的動作進行說明。 (污染異常值設定工序)
設定污染異常值，基本上是在產品制造時的例如調零時。即，在不存在油霧的狀態(tài)下， 當發(fā)光單元2射出照射光LB時，根據由受光單元3接收的背景散射光BLS所輸出的檢測信號， 而將此時的油霧濃度設定為0mg/L，并將此時的檢測信號的例如50 80%設定為污染異常值。 在柴油機停止時即不存在油霧的狀態(tài)下，也可由操作者設定這些值。
(油霧檢測工序)
在無油霧的狀態(tài)(柴油機停止時)檢測窗污染。尤其，在使柴油機長期停止后再使其動作 之前，對由操作者預先設定的污染異常值與當前的檢測信號所表示的測定值(零點)進行比較， 判斷透光窗W是否臟得超過規(guī)定以上。此時，檢測信號接收部121從受光單元3接收檢測信 號，并將該檢測信號輸出到污染異常判斷部122。接收該檢測信號的污染異常判斷部122對 檢測信號所表示的測定值與零點下降量的下限(污染異常值)進行比較，當判斷為測定值低于 污染異常值時，將該判斷信號輸出到通報單元9，接收該判斷信號的通報單元9通報給操作 者。由此，操作者可知道透光窗臟得超過規(guī)定以上。
另外，在柴油機動作時(有油霧的狀態(tài))，進行通常的油霧檢測。此時，檢測信號接收部 121也從受光單元3接收檢測信號，并將該檢測信號輸出到污染異常判斷部122。即使在油霧 測定時，接收該檢測信號后的污染異常判斷部122也與上述相同地對測定值和污染異常值進 行比較，當判斷為測定值低于污染異常值時，將該判斷信號輸出到通報單元9，接收該判斷 信號的通報單元9通報給操作者。另外，也可僅僅通過通報單元9進行通報，然后可繼續(xù)進 行測定，或也可控制裝置5具有將測定予以中斷的功能。
另一方面，若測定值不低于污染異常值，則污染異常判斷部122不將判斷信號輸出到通 報單元9而仍繼續(xù)進行測定。
(本實施形態(tài)的效果)
采用如此構成的本實施形態(tài)的油霧檢測裝置1，由于可利用零點漂移結構而有意識提高零 點，對透光窗W的因污染異常所產生的受光量的下降進行檢測，故能簡單且可靠地檢測透光 窗W的污染。
并且，能簡單且可靠地檢測由于油霧長期干燥和附著所產生的透光窗W的污染，可在不 能測定之前通報給操作者。
由于始終對有油霧時的測定值與污染異常值進行比較，故可在油霧檢測裝置1發(fā)生靈敏 度顯著下降之前進行通報。此外，直接插入設在柴油機內的本實施形態(tài)的油霧檢測裝置1難以供給零氣體(曰文 甘口力'7)等，不可能進行分析儀等所應用的通常的零位校正，但采用本實施形態(tài)，若在發(fā) 動機停止時等的油霧較少的狀態(tài)，可不進行零氣體供給地檢測透光窗W污染。g卩，具有在容 易附著污染的發(fā)動機停止時可檢測窗污染的效果。另外，不言而喻，即使在定期保養(yǎng)時，只 要從發(fā)動機曲軸箱上卸下傳感器部并使其工作，也不必特別地供給零氣體，就可當即檢測窗 污染。
(其它的變形實施形態(tài))
本發(fā)明并不限于所述實施形態(tài)，在下面的說明中，對于與所述實施形態(tài)對應的構件，標 上相同的符號。
例如，在所述實施形態(tài)中，通過變更第2遮光構件7及第3遮光構件8的形狀而控制遮
光量，構成了在無油霧的狀態(tài)也可獲得規(guī)定檢測信號的零點漂移結構，但除此之外，也可在
殼體6內設置用于專門發(fā)生背景散射光BLS的構件。
或者，也可僅使用第2遮光構件7或第3遮光構件8中的任一個作為零點漂移結構。
另外，在所述實施形態(tài)中，設在第3遮光構件8上的縫隙8a形成得足夠大，足以使照射 光LB不會直接照射在遮光構件8上而產生散射光LS，但也可構成為使照射光LB直接照射在 第3遮光構件8上而產生散射光LS。
此外，第2殼體部6B的頂端部內表面作成了其截面積越朝向頂端越逐漸變小的錐面，但 也可不是錐面。通過不作成錐面，也可起到零點漂移結構的功能。
在所述實施形態(tài)中，殼體6是單層管結構，但除此之外，也可做成由內壁和外壁構成的 雙層管結構，且油霧導入室66經由內壁貫通孔、間隙及外壁貫通孔而以非直線的路徑與外部 的曲軸箱C內連接。如此，可防止油飛沫(油滴)進入油霧導入室66內。而且，由于根本不妨 礙油霧向內部導入、擴散，故可排除油飛沫的影響而正常地檢測油霧。另外，由于僅設置外 壁和內壁即可，故結構簡單且還可小型化。
殼體6的形狀和原材料等也不限定于所述實施形態(tài)。
在所述實施形態(tài)中，污染異常值由制造者或操作者設定、輸入，也可由另外的計算機發(fā) 送，控制裝置也可具有污染異常值設定部。該污染異常值設定部用于接收來自受光單元3的 零點檢測信號，對該零點檢測信號所表示的零點的下降量的最下限進行設定。
此時，在污染異常值設定工序中，可如下這樣設定污染異常值。在不存在油霧的狀態(tài)下， 發(fā)光單元2射出照射光LB。這樣，受光單元3利用零點漂移結構接收一定量的背景散射光BLS。 檢測信號接收部121將此時的檢測信號作為零點檢測信號而輸出到污染異常值設定部，并且污染異常值設定部將污染異常值設定為所獲得的零點檢測信號所表示的零點漂移量的例如 50 80%，并將該污染異常值信號存儲在污染異常值存儲部Dl。
除此之外，也可將所述的實施形態(tài)或變形實施形態(tài)的一部分或全部予以適當組合，不言 而喻，本發(fā)明不限于所述實施形態(tài)，在不脫離其宗旨的范圍內可作各種變形。
權利要求
1.一種油霧檢測裝置，其具有配置在內燃機曲軸箱(C)內的具有油霧導入室(66)的殼體(6)；以及配置成與設在該油霧導入室(66)中的透光窗(W)外側相對的發(fā)光單元(2)及受光單元(3)，其中，該油霧檢測裝置從所述發(fā)光單元(3)通過所述透光窗(W)將光照射在油霧導入室(66)內的規(guī)定檢測區(qū)域(S)，同時受光單元(3)通過所述透光窗(W)接收所述照射光照射到存在于該檢測區(qū)域(S)的油霧而產生的散射光，由此檢測油霧，具有零點漂移結構(7，8)，該零點漂移結構在所述油霧導入室(66)內不存在油霧的狀態(tài)下，使來自所述殼體(6)的背景散射光以一定量入射到所述受光單元(3)。
2. 如權利要求1所述的油霧檢測裝置，其特征在于， 所述殼體(6)呈圓筒狀，所述零點漂移結構包括遮光構件(7， 8)，且通過調節(jié)遮光構件(7)的長度而構成，所 述零點漂移結構設置成將從所述透光窗(W)向所述檢測區(qū)域(S)照射的光(LB)的光軸延 長線與從所述檢測區(qū)域(S)向透光窗(W)的散射光as)的光軸延長線分隔開。
3. 如權利要求1或2所述的油霧檢測裝置，其特征在于，還具有接收來自所述受光單元(3)的檢測信號并進行規(guī)定運算處理的控制裝置(12), 所述控制裝置(12)具有污染異常判斷部(122),該污染異常判斷部(22)接收僅檢測 到背景散射光的檢測信號即零點信號，對該零點低于規(guī)定值的數值即污染異常值和來自所述 受光單元的檢測信號所表示的檢測信號值進行比較，在所述檢測信號值小于所述污染異常值 的場合，污染異常判斷部就判斷為透光窗(W)污染了。
4. 如權利要求3所述的油霧檢測裝置，其特征在于，還具有接收來自所述污染異常判斷部(122)的判斷信號以及對所述透光窗(W)的污染 進行通報的通報單元(9)。
5. 如權利要求l 4任一項所述的袖霧檢測裝置，其特征在于，包括配置在所述發(fā)光單元(2)和所述透光窗(W)之間的第1折射單元(41)，其用于 將所述發(fā)光單元(2)發(fā)出的光折射到所述透光窗(W〉；以及配置在所述受光單元(3〉與所述 透光窗(W)之間的第2折射單元(42),其用于將發(fā)自所述油霧導入室(66)并通過所述透光窗 (W)的光折射到受光單元(3)，所述第1折射單元(41)和所述第2折射單元(42)由第1遮光 構件(43)分開。
6. 如權利要求1 5任一項所述的油霧檢測裝置，其特征在于，殼體(6)包括；收容所述發(fā)光單元(2)和所述受光單元(3)的第l殼體部(6A)和收容所述油霧導入室(66)的第2殼體部(6B)。
7. 如權利要求6所述的油霧檢測裝置，其特征在于，所述零點漂移結構包括在所述第2殼體部(6B)的前部配置在與所述折射單元(41, 42)的相反一側的第2遮光構件(7)，其在所述檢測區(qū)域(S)的前方與所述第2殼體部(6B) 的頂端內表面之間延伸而將所述第2殼體部(6B)的頂端側一分為二而形成二個空間(661、 662)。
8. 如權利要求6或7所述的油霧檢測裝置，其特征在于，所述零點漂移結構包括設置在所述透光窗(W)和所述油霧導入室(66)之間并與所述 殼體(6)的主軸(6L)正交的第3遮光構件(8)。
全文摘要
一種油霧檢測裝置(1)，其具有配置在內燃機曲軸箱(C)內的具有油霧導入室的殼體(6)、配置成與設于該油霧導入室的透光窗(W)外側相對的發(fā)光單元(2)及受光單元(3)，該油霧檢測裝置(1)從所述發(fā)光單元(2)將光通過所述透光窗(W)而照射在油霧導入室內的規(guī)定檢測區(qū)域(S)，同時所述受光單元(3)通過所述透光窗(W)而接收所述照射光(LB)照射在該檢測區(qū)域(S)所存在的油霧上產生的散射光(LS)，由此檢測油霧，本發(fā)明具有零點漂移結構，該零點漂移結構在所述油霧導入室內不存在油霧的狀態(tài)下、使來自所述殼體(6)的背景散射光(BLS)以一定量入射到所述受光單元(3)。采用本發(fā)明能簡單且可靠地檢測油霧檢測裝置(1)的透光窗(W)的污染。
文檔編號G01N21/51GK101206176SQ20071015981
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2006年12月21日
發(fā)明者中條淳也, 望月勝, 野村俊行 申請人:株式會社堀場制作所;大發(fā)柴油機株式會社