JP2009276281A - Substance concentration detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液体の透過量に基づいて同液体の物質濃度を検出する物質濃度検出装置に関する。 The present invention relates to a substance concentration detection device that detects a substance concentration of a liquid based on a liquid permeation amount.
従来より、物質濃度検出装置としては、機関のオイルに混入した煤の濃度等、液体中の物質濃度をその液体の光透過特性、具体的には同液体を透過する透過光の光量に基づいて検出することが行われている。例えば、発光部からオイル等の液体に光を照射して同液体を透過した透過光量を受光部で計測し、その計測された透過光量に基づいて上記液体に混入した物質の濃度を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、発光部には、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。
ところで、発光部の発光ダイオードの輝度は、通電電流と温度とによって決定され、発光部の発光ダイオードの順方向電圧も通電電流と温度とによって決定されている。 Incidentally, the luminance of the light emitting diode of the light emitting unit is determined by the energization current and the temperature, and the forward voltage of the light emitting diode of the light emitting unit is also determined by the energization current and the temperature.
その場合、上記従来のもののように、発光部に発光ダイオードが用いられていると、発光ダイオード自体が自己発熱し、その自己発熱によって温度変化が生じることになる。このように温度変化が生じていると、発光ダイオードの順方向電圧に影響を与える上、発光ダイオードの輝度に変化が生じる。つまり、発光ダイオードの自己発熱により温度変化が生じると、発光ダイオードの順方向電圧が変化する上、発光ダイオードの輝度も変化するため、物質濃度検出装置による物質濃度の検出精度に悪影響を与えることになる。 In that case, if a light emitting diode is used in the light emitting portion as in the conventional case, the light emitting diode itself self-heats, and the temperature changes due to the self-heating. When the temperature changes as described above, the forward voltage of the light emitting diode is affected and the luminance of the light emitting diode is also changed. In other words, when a temperature change occurs due to self-heating of the light emitting diode, the forward voltage of the light emitting diode changes and the luminance of the light emitting diode also changes, which adversely affects the substance concentration detection accuracy by the substance concentration detecting device. Become.
そのため、物質濃度検出装置によって液体の物質濃度を精度よく検出するに当たり、発光ダイオードの自己発熱による温度変化が安定するまで待機する必要があり、かかる点から、物質濃度の検出を開始するまでに時間を要し、液体の物質濃度を精度よく速やかに検出することができない。 Therefore, it is necessary to wait until the temperature change due to self-heating of the light-emitting diode is stabilized before accurately detecting the substance concentration of the liquid by the substance concentration detection device. From this point, it takes time to start the substance concentration detection. Therefore, the substance concentration of the liquid cannot be detected accurately and promptly.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液体の物質濃度を検出する際の待機時間を短縮して物質濃度を精度よく速やかに検出することができる物質濃度検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to reduce the waiting time when detecting the substance concentration of the liquid and to detect the substance concentration quickly and accurately. The object is to provide a concentration detection device.
上記目的を達成するため、本発明では、発光部から液体に光を照射して同液体を透過した透過光量を受光部で計測し、その計測された透過光量に基づいて上記液体に混入した物質の濃度を検出する物質濃度検出装置を前提とする。更に、上記発光部として定電流駆動する発光ダイオードを適用し、上記発光ダイオードを、その発光ダイオードが自己発熱した際の熱量を効率よく伝達する良熱伝導性材料に取り付ける。そして、上記良熱伝導性材料に、上記発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように同良熱伝導性材料を加熱または冷却する冷熱手段を設けている。 In order to achieve the above object, in the present invention, the amount of light transmitted through the liquid by irradiating the liquid from the light emitting unit is measured by the light receiving unit, and the substance mixed in the liquid based on the measured transmitted light amount It is premised on a substance concentration detection device that detects the concentration of the substance. Furthermore, a light-emitting diode driven at a constant current is applied as the light-emitting portion, and the light-emitting diode is attached to a heat-conductive material that efficiently transmits the amount of heat when the light-emitting diode self-heats. The good heat conductive material is provided with cooling means for heating or cooling the good heat conductive material so that the forward voltage of the light emitting diode is constant.
この特定事項により、発光部の発光ダイオードが自己発熱すると、その自己発熱による熱量が良熱伝導性材料に速やかに伝達される。このとき、発光ダイオードの自己発熱による温度変化によって発光ダイオードの順方向電圧に影響を与えることになるが、良熱伝導性材料に設けられた冷熱手段によって、発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように良熱伝導性材料を介して同発光ダイオードが冷却または加熱される。このため、発光ダイオードの自己発熱による温度変化が冷熱手段によって速やかに一定に保たれ、発光ダイオードの順方向電圧に変化が生じることがなくなって安定する上、同発光ダイオードの輝度の変化が速やかに収束することになる。これにより、発光ダイオードの自己発熱による温度変化が安定するまでに要する待機時間、つまり物質濃度の検出を開始するまでに要する待機時間が大幅に短縮され、液体の物質濃度を速やかに検出することが可能となる。 Due to this specific matter, when the light emitting diode of the light emitting unit self-heats, the amount of heat due to the self-heating is quickly transmitted to the heat conductive material. At this time, the forward voltage of the light emitting diode is affected by the temperature change due to the self-heating of the light emitting diode, but the forward voltage of the light emitting diode is made constant by the cooling means provided in the heat-conductive material. As described above, the light emitting diode is cooled or heated through the heat conductive material. Therefore, the temperature change due to self-heating of the light emitting diode is quickly kept constant by the cooling means, and the forward voltage of the light emitting diode is not changed and stabilized, and the luminance change of the light emitting diode is quickly changed. It will converge. As a result, the standby time required for the temperature change due to self-heating of the light emitting diode to be stabilized, that is, the standby time required for starting the detection of the substance concentration, is greatly reduced, and the substance concentration of the liquid can be detected quickly. It becomes possible.
しかも、発光ダイオードの自己発熱による温度変化によって影響を与えていた発光ダイオードの輝度が、発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように冷熱手段により加熱または冷却されることによって安定することから、物質濃度検出装置による物質濃度の検出精度を高めることが可能となる。 In addition, since the brightness of the light emitting diode, which has been affected by the temperature change due to self-heating of the light emitting diode, is stabilized by being heated or cooled by a cooling means so that the forward voltage of the light emitting diode becomes constant, It becomes possible to improve the detection accuracy of the substance concentration by the concentration detector.
また、より精度よく液体の物質濃度を検出するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記発光部として、互いに波長の異なる可視光の発光ダイオードおよび赤外光の発光ダイオードよりなる複数の発光ダイオードを適用する一方、上記受光部として、上記複数の発光ダイオードの波長にそれぞれ個別に感度を有する複数のフォトダイオードを適用する。さらに、上記複数の発光ダイオードを、上記良熱伝導性材料にそれぞれ取り付けている。そして、上記冷熱手段によって、上記複数の発光ダイオードのうちのいずれか１つの発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように上記良熱伝導性材料を加熱または冷却している。 Further, the following configuration is listed as a means for detecting the substance concentration of the liquid with higher accuracy. In other words, as the light emitting unit, a plurality of light emitting diodes composed of visible light emitting diodes and infrared light emitting diodes having different wavelengths are applied, and as the light receiving unit, the wavelengths of the light emitting diodes are individually set. A plurality of photodiodes having sensitivity are applied. Further, the plurality of light emitting diodes are respectively attached to the good heat conductive materials. The good heat conductive material is heated or cooled by the cooling means so that the forward voltage of any one of the plurality of light emitting diodes is constant.
この特定事項により、可視光の発光ダイオードおよび赤外光の発光ダイオードよりなる複数の発光ダイオードがそれぞれ自己発熱すると、それぞれの自己発熱による熱量が良熱伝導性材料に速やかに伝達される。このとき、複数の発光ダイオードの自己発熱による温度変化によってそれぞれの発光ダイオードの順方向電圧に影響を与えることになるが、良熱伝導性材料に設けられた冷熱手段によって、複数の発光ダイオードのうちのいずれか１つの発光ダイオードの順方向電圧が一定となるようにそれぞれの発光ダイオードが良熱伝導性材料を介して冷却または加熱され、複数の発光ダイオードの自己発熱による温度変化が速やかに一定に保たれる。そして、複数の発光ダイオードのうちの１つの発光ダイオードの順方向電圧に変化が生じることがなくなって一定となると、他の発光ダイオードの順方向電圧も一定となって全ての発光ダイオードの順方向電圧が安定することになる。このように、複数の発光ダイオードの自己発熱による温度変化が一定に保たれると、各発光ダイオードの輝度の変化が、各発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように冷熱手段により加熱または冷却されることによって速やかに収束して安定することになる。これにより、輝度が安定した互いに波長の異なる複数の発光ダイオードを用いることによって、それぞれ液体を透過する透過光の光量の散乱、吸収による差が正確に生じ、その正確な透過光の光量差に基づいて物質濃度を精度よく測定することが可能となって、物質濃度検出装置による物質濃度の検出精度をより一層高めることが可能となる。 Due to this specific matter, when a plurality of light emitting diodes composed of visible light emitting diodes and infrared light emitting diodes each self-heats, the amount of heat generated by each self-heating is quickly transferred to the heat-conductive material. At this time, the forward voltage of each light-emitting diode is affected by the temperature change due to self-heating of the plurality of light-emitting diodes, but by the cooling means provided in the heat-conductive material, Each of the light emitting diodes is cooled or heated via a heat-conductive material so that the forward voltage of any one of the light emitting diodes is constant, and the temperature change due to self-heating of the plurality of light emitting diodes is quickly constant. Kept. When the forward voltage of one of the plurality of light emitting diodes does not change and becomes constant, the forward voltages of the other light emitting diodes become constant and the forward voltages of all the light emitting diodes become constant. Will be stable. In this way, when the temperature change due to self-heating of a plurality of light emitting diodes is kept constant, the brightness change of each light emitting diode is heated or cooled by the cooling means so that the forward voltage of each light emitting diode becomes constant. This will quickly converge and stabilize. As a result, by using a plurality of light emitting diodes having stable wavelengths and different wavelengths, a difference due to scattering and absorption of the amount of transmitted light passing through the liquid is accurately generated, and based on the accurate difference in the amount of transmitted light. Thus, the substance concentration can be accurately measured, and the substance concentration detection accuracy by the substance concentration detection apparatus can be further increased.
更に、上記冷熱手段としてペルチェ素子を適用し、上記ペルチェ素子に、このペルチェ素子により吸収された熱量を放熱する放熱部を設けている場合には、ペルチェ素子により吸収された熱量が放熱部によって効率よく放熱され、冷熱手段による冷却効率または加熱効率を図ることが可能となる上、冷熱手段による冷却効果または加熱効果を自在に操ることが可能となる。 Furthermore, when a Peltier element is applied as the cooling means, and the Peltier element is provided with a heat dissipating part that dissipates the amount of heat absorbed by the Peltier element, the amount of heat absorbed by the Peltier element is efficiently reduced by the heat dissipating part. The heat is well radiated, so that the cooling efficiency or heating efficiency by the cooling means can be improved, and the cooling effect or heating effect by the cooling means can be freely controlled.
以上、要するに、発光部の発光ダイオードの自己発熱による熱量が速やかに伝達される良熱伝導性材料を冷熱手段により冷却または加熱して発光ダイオードの順方向電圧を一定にすることで、発光ダイオードの自己発熱による温度変化を速やかに一定に保ち、発光ダイオードの順方向電圧を安定させている上、同発光ダイオードの輝度を安定させている。これにより、物質濃度検出装置による物質濃度の検出精度を高めることができる上、物質濃度の検出を開始するまでに要する待機時間を大幅に短縮して液体の物質濃度を速やかに検出することができる。 In short, in short, the good heat conductive material to which the amount of heat due to self-heating of the light emitting diode of the light emitting unit is quickly transmitted is cooled or heated by the cooling means to make the forward voltage of the light emitting diode constant, thereby The temperature change due to self-heating is quickly kept constant, the forward voltage of the light emitting diode is stabilized, and the luminance of the light emitting diode is stabilized. As a result, the detection accuracy of the substance concentration by the substance concentration detection device can be improved, and the waiting time required for starting the detection of the substance concentration can be greatly shortened, so that the substance concentration of the liquid can be detected quickly. .
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本実施形態に係る物質濃度検出装置の構成を示し、この物質濃度検出装置は内燃機関の潤滑油を検査対象液とし、その潤滑油の透過光量に基づいて当該潤滑油に混入した物質（例えば煤等）の濃度を検出するようにしている。この物質濃度検出装置は、検出機構２、演算部３、表示部４を備えている。
FIG. 1 shows a configuration of a substance concentration detection apparatus according to the present embodiment. This substance concentration detection apparatus uses a lubricating oil of an internal combustion engine as a liquid to be inspected, and a substance mixed in the lubricating oil based on the amount of transmitted light of the lubricating oil. The concentration of (for example, soot) is detected. This substance concentration detection apparatus includes a
図２は検出機構２の外観図を示し、この検出機構２は検査対象液である潤滑油の透過光量を計測する機構であり、大きくはボディ２１、潤滑油の透過光量を計測する検出部２２、潤滑油を入れる容器であって検出機構２から着脱可能なセル２３、検出部２２への電力供給や同検出部２２からの計測信号が出力される入出力ポート２４を備えている。
FIG. 2 shows an external view of the
図３はセル２３の構造を示し、このセル２３は、開口面を備える有底薄箱形状のケース２３１と、その開口面を閉塞するプレート２３２とから構成されている。そして、検査対象液である潤滑油がケース２３１に入れられた後、同潤滑油はプレート２３２によってケース２３１内に密閉される。なお、このセル２３は光の減衰率が小さい素材、例えば石英ガラス等で形成されている。
FIG. 3 shows the structure of the
図４はボディ２１の部分断面図であって、検出部２２の断面構造を示している。この図４に示すように、ボディ２１には、セル２３を挿入可能な挿入穴２１１が形成されており、同セル２３は検出機構２に対して着脱可能となっている。
FIG. 4 is a partial sectional view of the
上記検出部２２は、ボディ２１内に設けられ、光を発する発光部２２１とその光を受光する受光部２２２とから構成されている。この発光部２２１は、図５に示すように、波長が６７０ｎｍの可視光を発する可視光発光部２２１ａと、波長が８９０ｎｍの赤外光を発する赤外光発光部２２１ｂとを備えている。
The
また、図５に示すように、受光部２２２は、可視光発光部２２１ａから発光された光を受光する可視光受光部２２２ａと、赤外光発光部２２１ｂから発光された光を受光する赤外光受光部２２２ｂとを備えている。
In addition, as shown in FIG. 5, the
これら発光部２２１および受光部２２２は、図４に示すように、挿入穴２１１を挟んで互いに対向するように配設されている。さらに、発光部２２１および受光部２２２は、この発光部２２１および受光部２２２の間の光路がセル２３の挿入方向に対して直交するように配設されている。このような構成により、セル２３は、発光部２２１および受光部２２２の間を着脱可能とされている。
As shown in FIG. 4, the
可視光発光部２２１ａは、潤滑油に可視光を照射する部分であり、発光素子や発光用レンズ等から構成されている。この発光素子は、波長が６７０ｎｍの検査光を発する素子であり、所定の電流が流されると一定光量の可視光を発する。なお、本実施形態では、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。発光素子の先端には発光用レンズが設けられており、このレンズによって検査光は平行光に変換される。すなわち、発光用レンズによって発光素子から発せられる光のほとんどが拡散されることなく可視光受光部２２２ａに向けられる。そして、潤滑油中の物質濃度は、例えば、エンジンの燃焼に伴う燃料劣化物が潤滑油中に混入して生成されるスラッジ前駆体などの着色性物質を透過する透過光の光量に基づいて検出される。この場合、可視光発光部２２１ａから発せられた検査光は、潤滑油中に混在する着色性物質に対し吸収または散乱して減光され、赤外光発光部２２１ｂから発せられた検査光は、潤滑油中に混在する着色性物質に対し散乱して減光される特性を有している。なお、上記赤外光発光部２２１ｂは、その発光素子が波長８９０ｎｍの検査光を発する素子である点、およびその検査光が赤外光受光部２２２ｂに向けられている点を除いて、可視光発光部２２１ａと同一の構造となっている。
The visible
可視光受光部２２２ａは、可視光発光部２２１ａから発せられた検査光の光量を検出する部分であり、受光素子等から構成されている。この受光素子は、可視光発光部２２１ａからの検査光を受光してその光量を検出する素子であり、その出力は受光量が増大するほど大きくなる。なお、本実施形態では、受光素子としてフォトダイオードを用いている。そして、この受光素子の出力は増幅回路にて適宜増幅される。なお、赤外光受光部２２２ｂは、赤外光発光部２２１ｂから発せられた検査光の光量を検出する部分である点を除いて、可視光受光部２２２ａと同一の構造になっている。
The visible
そして、セル２３に不溶解分物質の含まれていない新油が満たされた状態において発光部２２１（可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂ）を発光させた場合には、受光部２２２（可視光受光部２２２ａおよび赤外光受光部２２２ｂ）は、基準値、すなわち物質濃度ゼロでの受光量が計測される。
When the light emitting unit 221 (the visible
一方、セル２３に不溶解分物質の含まれている劣化油が満たされた状態において発光部２２１（可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂ）を発光させた場合には、受光部２２２（可視光受光部２２２ａおよび赤外光受光部２２２ｂ）は、潤滑油内の物質により散乱、吸収されることで、減光された光量が計測される。このときの光量の上記基準値に対する変化率（減光度）によって、潤滑油内の物質濃度を検出する。
On the other hand, when the light emitting unit 221 (the visible
この場合、受光部２２２で計測される透過光量は、物質濃度のみならず、発光部２２１の温度変化といった検出部２２の特性変化によっても変化する。
In this case, the amount of transmitted light measured by the
また、図４に示すように、検出部２２の可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂは、アルミニウム等の良熱伝導性材料よりなるステー２５に取り付けられている。このステー２５は、略Ｌ字状を呈し、その一片２５１をセル２３に向き合わせた状態でボディ２１に下端が固設されている。このステー２５の他片２５２には、冷熱手段としてのペルチェ素子２６が設けられている。このペルチェ素子２６は、ステー２５を介して可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの自己発熱による熱量を吸収することによって可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂを冷却するものである。また、ペルチェ素子２６の上側には、放熱部としてのヒートシンク２７が設けられ、このヒートシンク２７によって、ペルチェ素子２６により吸収された熱量を放熱するようにしている。
Further, as shown in FIG. 4, the visible
この場合、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化によって、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの輝度が低下し、これと同時に可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの順方向電圧も低下している。可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの輝度は、通電電流と温度とによって決定され、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの順方向電圧も通電電流と温度とによって決定される。かかる点から、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードを定電流駆動させた場合に温度を一定に保つことができれば、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの輝度を一定にすることが可能となる上、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの順方向電圧も一定にすることが可能となる。
In this case, the luminance of the light emitting diodes of the visible
そこで、本実施形態では、ステー２５を介して可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂを冷却するペルチェ素子２６によって、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように制御している。この場合、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧のみを一定にする制御を行うのは、双方の発光ダイオードの順方向電圧を一定にしなくとも一方の発光ダイオードの順方向電圧を一定にすれば、他方の発光ダイオードの順方向電圧も一定になるからである。
Therefore, in the present embodiment, the
ここで、ペルチェ素子２６による可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧を一定にする制御を図６に基づいて説明する。
Here, control for making the forward voltage of either one of the visible
図６の２８ａは定電流駆動部であって、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードを定電流駆動させている。また、２８ｂは順方向電圧検出部であって、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧を検出している。更に、２８ｃは温度調整部であって、順方向電圧検出部２８ｂにより検出された可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧をＡ／Ｄ変換してＣＰＵに入力している。そして、ＣＰＵでは、Ａ／Ｄ変換された一方の発光ダイオードの順方向電圧を設定値として記憶し、それ以降に入力される一方の発光ダイオードの順方向電圧との比較に基づいて変調したパルス幅信号をペルチェ素子２６に出力することによって、一方の発光ダイオードの順方向電圧の設定値に基づくペルチェ素子２６のデジタル制御を行っている。これにより、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの一方の発光ダイオードの順方向電圧を設定値通りに一定にするペルチェ素子２６のデジタル制御が行われる。このとき、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化は、ペルチェ素子２６のデジタル制御によりステー２５を介して所望する温度まで収束して安定することになり、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの輝度も一定に保たれる。
したがって、上記実施形態では、検出部２２の可視光発光部２２１ａの発光ダイオードおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードが自己発熱すると、その自己発熱による熱量がステー２５に速やかに伝達される。このとき、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化によって可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの順方向電圧に影響を与えることになるが、ステー２５に設けられたペルチェ素子２６によって、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのうちのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードがステー２５を介して冷却される。このため、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化が速やかに一定に保たれ、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの一方の発光ダイオードの順方向電圧に変化が生じることがなくなって一定となると、他の発光ダイオードの順方向電圧も一定となって全ての発光ダイオードの順方向電圧が安定することになる。このように、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化が一定に保たれると、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化によって影響を与えていた発光ダイオードの輝度の変化が、各発光ダイオードの順方向電圧が一定となるようにペルチェ素子２６により冷却されることによって速やかに収束して安定することになる。このとき、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの一方の発光ダイオードの順方向電圧を設定値として記憶し、それ以降に入力される一方の発光ダイオードの順方向電圧との比較に基づいて変調したパルス幅信号によってペルチェ素子２６がデジタル制御されて可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化が速やかに一定に保たれ、一方の発光ダイオードの順方向電圧を設定値として記憶した後に発光ダイオードの自己発熱による温度変化が一定に保たれれば、直ぐに潤滑油中の物質濃度が正確に検出されることになる。これにより、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードの自己発熱による温度変化が安定するまでに要する待機時間、つまり物質濃度の検出を開始するまでに要する待機時間が大幅に短縮され、潤滑油の物質濃度を速やかに検出することができる。
Therefore, in the above embodiment, when the light emitting diode of the visible
そして、可視光発光部２２１ａから発せられた検査光（透過光量）が潤滑油中の着色性物質に対し吸収、散乱して減光されるのに対し、赤外光発光部２２１ｂから発せられた検査光（透過光量）が潤滑油中の着色性物質に対し散乱して減光されることから、可視光受光部２２２ａおよび赤外光受光部２２２ｂによって計測された検査光の受光値に差が生じるが、その差は色による吸収のみに相当することから、散乱による減光分を除去することができる。しかも、輝度が安定した互いに波長の異なる可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂの発光ダイオードを用いることによって、正確な受光の差を精度よく測定することが可能となって、物質濃度検出装置による物質濃度の検出精度を効果的に高めることができる。
The inspection light (transmitted light amount) emitted from the visible
更に、ペルチェ素子２６により吸収された熱量がヒートシンク２７によって効率よく放熱されるので、ペルチェ素子２６による冷却効率を図ることができる上、ペルチェ素子２６による冷却効果を自在に操ることができる。
Furthermore, since the amount of heat absorbed by the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなくその他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、互いに波長の異なる可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂを備えた発光部２２１を用いたが、可視光発光部および赤外光発光部のいずれか一方のみを備えた発光部であってもよい。その場合、発光部は、アルミニウム製のステーに取り付けられた発光ダイオードよりなり、このステーに、発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように該ステーを加熱または冷却するペルチェ素子が設けられることになる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Other various modifications are included. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂといった２つの発光部からそれぞれ可視光および赤外光を発光させるようにしたが、１つの発光部内に可視光発光素子および赤外光発光素子を設け、同１つの発光部から可視光および赤外光を発光させるようにしてもよい。更に、１つの可視光発光部内に複数の可視光発光素子を設けたり、１つの赤外光発光部に複数の赤外光発光素子を設け、それぞれの発光部から複数の可視光および赤外光を発光させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, visible light and infrared light are emitted from two light emitting units such as the visible
また、上記実施形態では、可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧が一定となるようにペルチェ素子２６によりステー２５を冷却させたが、可視光発光部および赤外光発光部のいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧が一定となるようにステーをペルチェ素子により加熱するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、順方向電圧検出部２８ｂにより検出された可視光発光部２２１ａおよび赤外光発光部２２１ｂのいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換した順方向電圧を設定値としてＣＰＵに記憶し、それ以降に入力される一方の発光ダイオードの順方向電圧との比較に基づいて変調したパルス幅信号によりペルチェ素子２６をデジタル制御したが、順方向電圧検出部により検出された可視光発光部および赤外光発光部のいずれか一方の発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように、ペルチェ素子に対する通電量がアナログ制御されるようにしてもよい。
In the above embodiment, the forward voltage of one of the visible
また、上記実施形態では、可視光として６７０ｎｍの波長の光を用いるようにしたが、同可視光として６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長の光を用いるようにしても、異なる波長の光でそれぞれ計測される上記各透過光量を好適に計測することができ、もって上記実施形態と同様な効果を得ることができる。 In the above embodiment, light having a wavelength of 670 nm is used as visible light. However, even if light having a wavelength in the range of 600 nm to 700 nm is used as the visible light, the light with different wavelengths is measured. Each transmitted light amount can be suitably measured, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.
また、上記実施形態では、赤外光として８９０ｎｍの波長の光を用いるようにしたが、同赤外光として８００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長の光を用いるようにしても、異なる波長の光でそれぞれ計測される上記各透過光量を好適に計測することができ、もって上記実施形態と同様な効果を得ることができる。 In the above embodiment, light having a wavelength of 890 nm is used as infrared light. However, light having a wavelength in the range of 800 nm to 1100 nm may be used as the infrared light. Each of the measured transmitted light amounts can be suitably measured, so that the same effect as in the above embodiment can be obtained.
また、上記実施形態では、開口面を備える有底薄箱形状のケース２３１およびその開口面を閉塞するプレート２３２によりセル２３を構成したが、セルはこれに限定されるものではなく、要は、発光部および受光部の間を着脱可能であって、潤滑油を入れることができる構造を有しているものであればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
更に、上記実施形態では、内燃機関の潤滑油の物質濃度を検出するようにしたが、他の液体、例えば、変速機構等の潤滑油の物質濃度を検出する場合にも本発明は同様に適用することができる。 Further, in the above embodiment, the substance concentration of the lubricating oil of the internal combustion engine is detected. However, the present invention is similarly applied to the case of detecting the substance concentration of the lubricating oil of other liquids such as a transmission mechanism. can do.
２２１ 発光部
２２１ａ 可視光発光部
２２１ｂ 赤外光発光部
２２２ 受光部
２２２ａ 可視光受光部
２２２ｂ 赤外光受光部
２５ ステー（良熱伝導性材料）
２６ ペルチェ素子（冷熱手段）
２７ ヒートシンク（放熱手段）
221
26 Peltier element (cooling means)
27 Heat sink (heat dissipation means)
Claims (3)
上記発光部は、定電流駆動する発光ダイオードを備え、その発光ダイオードが自己発熱した際の熱量を効率よく伝達する良熱伝導性材料に取り付けられており、
上記良熱伝導性材料には、上記発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように同良熱伝導性材料を加熱または冷却する冷熱手段が設けられていることを特徴とする物質濃度検出装置。 This is a substance concentration detection device that measures the amount of light transmitted through the liquid by irradiating the liquid from the light emitting unit with the light receiving unit, and detects the concentration of the substance mixed in the liquid based on the measured amount of transmitted light. And
The light emitting unit includes a light emitting diode that is driven at a constant current, and is attached to a heat conductive material that efficiently transmits the amount of heat when the light emitting diode self-heats,
A substance concentration detecting device, wherein the good heat conductive material is provided with cooling means for heating or cooling the good heat conductive material so that a forward voltage of the light emitting diode is constant.
上記発光部としては、互いに波長の異なる可視光の発光ダイオードおよび赤外光の発光ダイオードよりなる複数の発光ダイオードが適用されている一方、上記受光部としては、上記複数の発光ダイオードの波長にそれぞれ個別に感度を有する複数のフォトダイオードが適用されており、
上記複数の発光ダイオードは、上記良熱伝導性材料にそれぞれ取り付けられているとともに、
上記冷熱手段は、上記複数の発光ダイオードのうちのいずれか１つの発光ダイオードの順方向電圧が一定となるように上記良熱伝導性材料を加熱または冷却していることを特徴とする物質濃度検出装置。 The substance concentration detection apparatus according to claim 1,
As the light emitting unit, a plurality of light emitting diodes composed of visible light emitting diodes and infrared light emitting diodes having different wavelengths are applied, while the light receiving unit has a wavelength of each of the plurality of light emitting diodes. Multiple photodiodes with individual sensitivity are applied,
The plurality of light emitting diodes are respectively attached to the good heat conductive material,
The material temperature detection is characterized in that the cooling means heats or cools the heat-conductive material so that the forward voltage of any one of the plurality of light-emitting diodes is constant. apparatus.
上記冷熱手段としては、ペルチェ素子が適用されており、
上記ペルチェ素子には、このペルチェ素子により吸収された熱量を放熱する放熱部を備えていることを特徴とする物質濃度検出装置。 In the substance concentration detection apparatus according to claim 1 or 2,
As the cooling means, a Peltier element is applied,
The Peltier element is provided with a heat radiating section for radiating the amount of heat absorbed by the Peltier element.
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