(57)【要約】【課題】フロートの体格を小さく抑えてコンパクト化を図ることができるオイル劣化検出装置を提供する。【解決手段】オイルパンの一側端より他側に延びるステーの他端に固定した装置本体２１の発光部２３および受光部２４を、その装置本体２１に対し浮動により上下方向に移動するフロート２２の下面より下方に垂下するオイル導入部材２２２を挟んで互いに向き合って配置する。発光部２３から照射された光がオイル導入部材２２２内部のオイルを透過した際の光量を受光部２４で計測し、その光量に基づいてオイルの性状を判定部で判定する。また、オイルの油面Ｘの高さが低下すると、それに伴い下方に移動するフロート２２によって発光部２３からの光路を遮光部２２２ｂによって遮光し、その遮光された光量を受光部２４で計測し、その光量に基づいてオイルの油面レベルを判定部で判定する。【選択図】図２
2010002203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から液体に照射した光を受光部で計測し、その計測された光量に基づいて上記液体の性状および液面レベルを検出する光学式液体検出装置であって、
上記発光部および上記受光部は、上記液体を貯留する容器に対し固定された装置本体に設けられているとともに、上記容器内の液体を内部に導入する液体導入部を挟んで互いに向き合って配置されており、
上記液体導入部は、上記液体の液面に浮動することによって上記装置本体に対し移動するフロートに設けられ、
上記フロートには、上記液体導入部の上側に連設され、かつ上記液体導入部に対して照射される上記発光部からの光路を上記液体の液面の高さが基準値よりも低下したときに遮断する光路遮断部が設けられていることを特徴とする光学式液体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式液体検出装置において、
上記液体導入部の外周面と、上記発光部および上記受光部の表面とは、上記フロートの浮動時に上記液体導入部の外周面を洗浄可能とするように互いに摺接していることを特徴とする光学式液体検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学式液体検出装置において、
上記装置本体は、上記容器内において液面変動の少ない液面中心部位に設置されていることを特徴とする光学式液体検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の光学式液体検出装置において、
上記液体の性状および液面レベルが悪化した際に報知する報知手段を備えていることを特徴とする光学式液体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の汚れ、透明度、および微粒子量等の液体性状、並びに液体の液面レベルを検出する光学式液体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような光学式液体検出装置にあっては、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の潤滑用オイルなどの劣化を光学的に検出するようにしたものがあり、発光部から潤滑用オイルに照射した光を受光部で計測し、その計測された光量に基づいて上記潤滑用オイルの性状および液面レベルを検出している。
【０００３】
そして、このような光学式液体検出装置としては、潤滑用オイルを貯留する容器に対し固定された装置本体に、発光部と、この発光部から照射される光が入射しこの光を潤滑用オイルと接触する接触面で反射させる導光体と、上記接触面で反射された光を受光する受光部とを設け、発光部から照射される光が導光体の反射面で反射して受光体で受光された光量に基づいて潤滑用オイルの性状が検出され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）。また、上記装置本体には、オイルレベル検出システムの電気回路を開成または閉成するリードスイッチが設けられており、このリードスイッチは、上記フロート内に組み込まれた磁石の磁力により作動して上記電気回路を閉成することによって容器内の潤滑用オイルの液面レベルを検出するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−３３７４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来のものでは、フロート内に磁石が格納されているため、フロート自体が重いものとなり、フロートの浮力に悪影響を及ぼすことになる。そのため、フロートの浮力を確保する上でフロート自身の体格を大きくする必要があり、光学式液体検出装置自体が非常に大きなものとなる。
【０００５】
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、フロートの体格を小さく抑えてコンパクト化を図ることができる光学式液体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、発光部から液体に照射した光を受光部で計測し、その計測された光量に基づいて上記液体の性状および液面レベルを検出する光学式液体検出装置を前提とする。そして、上記発光部および上記受光部を、上記液体を貯留する容器に対し固定された装置本体に設けるとともに、上記容器内の液体を内部に導入する液体導入部を挟んで互いに向き合って配置させている。更に、上記液体導入部を、上記液体の液面に浮動することによって上記装置本体に対し移動するフロートに設け、上記フロートに、上記液体導入部の上側に連設され、かつ上記液体導入部に対して照射される上記発光部からの光路を上記液体の液面の高さが基準値よりも低下したときに遮断する光路遮断部を設けている。
【０００７】
この特定事項により、液体を貯留する容器に固定された装置本体の発光部および受光部は、その装置本体に対し浮動により上下方向に移動するフロートに設けた液体導入部を挟んで互いに向き合って配置され、発光部から照射された光が液体導入部内部の液体を透過した光量（透過光量）を受光部で計測し、その計測された光量に基づいて液体の性状が検出されるようになっている。また、液体の液面の高さが基準値よりも低下すると、それに伴い下方に移動するフロートによって発光部からの光路が光路遮断部によって遮断されて受光部での光量が僅かなものとなり、これによって、液体の液面レベルが基準値よりも低下したことが検出される。
【０００８】
このように、フロートには、液体導入部および光路遮断部のみが設けられ、液体導入部に液面下の液体のみが導入される上、光路遮断部も光路の遮断可能な部材または塗装で済むことから、フロートの浮力に悪影響を及ぼすことがない。これにより、フロートの浮力を確保する上でフロート自身の体格を大きくする必要がなく、光学式液体検出装置自体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【０００９】
また、上記液体導入部の外周面と、上記発光部および上記受光部の表面とを、上記フロートの浮動時に上記液体導入部の外周面を洗浄可能とするように互いに摺接させている場合には、液体の液面に揺れが生じるなどしてフロートが浮動すると、発光部および受光部の表面に対し液体導入部の外周面が摺動して発光部および受光部の表面が洗浄される。このため、別途部材を追加して発光部および受光部の表面を洗浄する必要がなく、別途部材による部品点数の増加やコストアップを招くことはない。これにより、既存部材を用いてコンパクトにかつ安価に発光部および受光部の表面を洗浄することが可能となり、液体の性状および液面レベルを安定的にかつ正確に検出することが可能となる。
【００１０】
また、上記装置本体を、上記容器内において液面変動の少ない液面中心部位に設置している場合には、液体の液面に揺れが生じてもその影響を最も受け難い部位に設置されることになり、光学式液体検出装置による液体の液面レベルの精度を効果的に高めることが可能となる。
【００１１】
更に、上記液体の性状および液面レベルが悪化した際に報知する報知手段を設けている場合には、液体の性状および液面レベルの悪化が報知手段によって確実に知らしめられて、液体の交換時期および補充時期を正確に促すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、要するに、容器側の装置本体の発光部および受光部を、フロート側の液体導入部を挟んで互いに向き合って配置し、発光部から液体導入部内部の液体を透過した光の光量に基づいて液体の性状を検出する一方、液体の液面の低下に伴い下方に移動するフロートの光路遮断部によって発光部からの光路を遮断することで液体の液面レベルを検出しており、液面下の液体を導入する液体導入部、および光路の遮断可能な部材または塗装で済む光路遮断部によってフロートの浮力に悪影響を及ぼすことがなく、フロート自身の体格を大きくする必要がなくなって光学式液体検出装置自体のコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る光学式液体検出装置を設けた自動車用のエンジンのオイルパンを示している。図１において、１はオイルパンであって、このオイルパン１の一側（図１では左側）には深底部１１が設けられている一方、他側（図１では右側）には浅底部１２が設けられている。また、オイルパン１内の上部一側には、バッフルプレート１３が設けられ、このバッフルプレート１３によって、オイルパン１の上方から戻される液体としてのオイルを一旦受け止めるようにしており、これによってオイルパン１上方からのオイルの落下による油面Ｘ（液面）での泡立ちを抑制している。
【００１５】
また、オイルパン１の深底部１１内にはオイルストレーナ１４が設けられ、このオイルストレーナ１４によって深底部１１内から汲み上げられたオイルがパイプ１４１を介してエンジンの各潤滑部位および冷却部位にそれぞれ供給されるようになっている。更に、オイルパン１の深底部１１内には、上下方向に延びる管状のレベルゲージガイド１５の下端が位置付けられ、このレベルゲージガイド１５内を案内されたレベルゲージ（図示せず）によってオイルパン１内のオイルの貯留量が認識されるようになっている。
【００１６】
そして、オイルパン１の一側端には、他端（図１では右端）がオイルパン１の他側に向かって延びるステー１６の一端（図１では左端）が取り付けられている。このステー１６の他端には、光学式液体検出装置としてのオイル劣化検出装置２が取り付けられている。この場合、オイル劣化検出装置２は、オイルパン１の深底部１１の中心位置よりも若干オイルパン１の一側寄りに位置している。
【００１７】
オイル劣化検出装置２は、オイルパン１内のオイルの劣化に伴って凝集、成長する不溶解性粒子を光学的に検知することにより、オイルの性状および油面レベルを検出する検出装置である。そして、図２に示すように、オイル劣化検出装置２は、ステー１６の他端に固定された装置本体２１と、この装置本体２１に対し上下方向へ移動自在に支持されたフロート２２とを備えている。
【００１８】
装置本体２１は、光を照射する発光部２３と、この発光部２３から発光された光を受光する受光部２４とを備えている。発光部２３は、波長が６７０ｎｍの可視光を発する可視光発光素子２３１と、波長が８９０ｎｍの赤外光を発する赤外光発光素子２３２とを備えている。この可視光発光素子２３１および赤外光発光素子２３２としては、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ）が適用されている。また、受光部２４は、可視光発光素子２３１から発光された光を受光する可視光受光素子２４１と、赤外光発光素子２３２から発光された光を受光する赤外光受光素子２４２とを備えている。この可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２としては、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）が適用されている。そして、可視光発光素子２３１および赤外光発光素子２３２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それぞれ平行光に変換される。すなわち、発光用レンズによって可視光発光素子２３１および赤外光発光素子２３２から発せられる光のほとんどが拡散されることなく光路として受光部２４（可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２）に向けられる。この場合、図２中２１０，２１０は、発光部２３および受光部２４を外方側から密閉する密閉蓋材である。
【００１９】
フロート２２は、オイルの油面Ｘに浮動する略円筒形状のフロート本体２２１と、このフロート本体２２１の下面中心位置に上端が取り付けられて下方に垂下し、下面が下方に開口しているとともに下部に複数の開口を有する液体導入部としての略円管形状のオイル導入部材２２２とを備えている。このオイル導入部材２２２は、装置本体２１の中心を上下方向に貫通する貫通孔２１１内に上下方向へ摺動自在に挿通されている。また、オイル導入部材２２２の下部には、発光部２３からの光路を透過する透明なガラスまたは合成樹脂よりなる透過部２２２ａが設けられている一方、上部には、発光部２３からの光路を透過不能に遮断する光路遮断部としての遮光部２２２ｂが設けられている。そして、オイル導入部材２２２は透明なガラスまたは合成樹脂等の材質よりなり、透過部２２２ａおいてはその材質のままで用いられている一方、遮光部２２２ｂにおいては当該材質に遮光塗料などを塗布して用いられている。この場合、発光部２３（可視光発光素子２３１および赤外光発光素子２３２）および受光部２４（可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２）は、オイル導入部材２２２を挟んで互いに向き合って配置されている。
【００２０】
そして、オイル導入部材２２２の下端部には、装置本体２１の貫通孔２１１よりも大径な鍔状のストッパ２２３が設けられ、このストッパ２２３によって、装置本体２１（貫通孔２１１）に対するフロート２２（オイル導入部材２２２）の抜け止めが施されている。また、装置本体２１には、その上面中心位置より下方に凹設された凹部２１２が設けられ、この凹部２１２には、当該凹部２１２よりも下方にオイルの油面Ｘが変動した際にフロート２２の下面が着座するようになっている。このフロート２２は、装置本体２１の凹部２１２に下面が着座する着座位置（図２に示す位置）と、ストッパ２２３が装置本体２１の下面に当接する当接位置との間で上下方向へ浮動している。この場合、装置本体２１は、オイルパン１内にオイルが十分に貯留されている状態で油面Ｘに向かってフロート２２が浮動した際に遮光部２２２ｂによって発光部２４（可視光発光素子２３１および赤外光発光素子２３２）からの光が遮光されないようにステー１６に取り付けられている。
【００２１】
また、発光部２３よりも貫通孔２１１側には、その発光部２３からの光路を透過する透明な発光体窓２１３が設けられている。そして、受光部２４よりも貫通孔２１１側には、発光体窓２１３を透過した光路を受光部２４に透過させる透明な受光体窓２１４が設けられている。また、発光体窓２１３および受光体窓２１４の貫通孔２１１側には、光路を透過する略円筒形状の透過部材２１５が設けられている。この透過部材２１５の内周面は、装置本体２１の貫通孔２１１の径よりも小径に形成されている。また、オイル導入部材２２２の透過部２２２ａ上部の外周面には、光を透過する略円筒形状のスペーサ２１６が嵌合されている。そして、スペーサ２１６は、透過部材２１５の内周面に対し摺動自在に接触しており、フロート２２の浮動に伴い上下方向に摺動して透過部材２１５の内周面を洗浄するようにしている。
【００２２】
そして、可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２は、例えばシリコンフォトダイオード等、公知のフォトダイオードであって、受光した光の信号を電気信号に変換することが可能である。また、図３に示すように、オイル劣化検出装置２は、オイルの汚れ、透明度、および微粒子量等の液体性状、並びにオイルの油面レベルを判定する判定部２５を備えている。そして、可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２で受光した光信号（光量）は、電気信号に変換されて判定部２５に出力され、この判定部２５においてオイルの汚れ、透明度、および微粒子量等のオイル性状、並びにオイルの油面レベルを判定する。また、判定部２５による判定結果の出力信号は、エンジンの電子制御装置４（以下、「電子制御装置」をＥＣＵという）に出力される。そして、自動車の運転席には、オイルの性状および油面レベルが悪化した際に報知する報知手段としてのオイル状態表示器４１が設けられ、このオイル状態表示器４１に対しＥＣＵ４が接続されている。
【００２３】
ここで、判定部２５によるオイルの性状および油面レベルの判定プロセスについて説明する。
【００２４】
判定部２５は、図４に示すようなマップを備え、運転時間の経過に伴い低下する受光部２４（可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２）の光量がオイル交換閾値を下回ったときに、ＥＣＵ４に判定結果の出力信号を出力し、オイルの性状が悪化してオイル交換時期であることをオイル状態表示器４１に表示させることによって、運転者に報知する。
【００２５】
また、運転時間の経過に伴い低下する可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２の光量が基準値となるオイルレベル閾値を下回ったときに、ＥＣＵ４に判定結果の出力信号を出力し、オイルの油面レベルが悪化してオイル補給時期であることをオイル状態表示器４１に表示させることによって、運転者に報知する。そして、運転時間の経過に伴い低下する可視光受光素子２４１および赤外光受光素子２４２の光量がオイルレベル異常時に侵入したときに、ＥＣＵ４に判定結果の出力信号を出力し、オイルの油面レベルが異常であることをオイル状態表示器４１に表示させることによって、運転者に報知する。
【００２６】
したがって、上記実施形態では、オイルパン１の一側端に一端が取り付けられて他側に向かって延びるステー１６の他端に固定された装置本体２１の発光部２３および受光部２４は、その装置本体２１に対し浮動により上下方向に移動するフロート２２の下面より下方に垂下するオイル導入部材２２２を挟んで互いに向き合って配置され、発光部２３から照射された光がオイル導入部材２２２内部のオイルを透過した際の光量（透過光量）を受光部２４で計測し、その計測された光量に基づいてオイルの性状が判定部２５で判定されるようになっている。また、オイルの油面Ｘの高さが低下すると、それに伴い下方に移動するフロート２２によって発光部２３からの光路が遮光部２２２ｂによって遮光されて受光部２４での光量が僅かなものとなり、その僅かな光量（透過光量）を受光部２４で計測し、その計測された光量に基づいてオイルの油面レベルが、オイルレベル閾値を下回っているか、オイルレベル異常となっているかを判定部２５で判定するようにしている。
【００２７】
このように、フロート２２には、オイル導入部材２２２（透過部２２２ａおよび遮光部２２２ｂ）のみが設けられ、オイル導入部材２２２に油面Ｘ下のオイルのみが導入される上、遮光部２２２ｂも光路の遮断可能な遮光塗料の塗布で済むことから、フロート２２の浮力に悪影響を及ぼすことがない。これにより、フロート２２の浮力を確保する上でフロート２２自身の体格を大きくする必要がなく、オイル劣化検出装置２自体のコンパクト化を図ることができる。
【００２８】
また、オイル導入部材２２２外周面のスペーサ２１６は、透過部材２１５の内周面に対し摺動自在に接触し、フロート２２の浮動に伴い上下方向に摺動して透過部材２１５の内周面を洗浄しているので、オイルの油面Ｘに揺れが生じるなどしてフロート２２が浮動すると、透過部材２１５の内周面に対しスペーサ２１６の外周面が摺動して透過部材２１５の内周面が洗浄される。このため、別途部材を追加して透過部材２１５の内周面を洗浄する必要がなく、別途部材による部品点数の増加やコストアップを招くことはない。これにより、既存部材を用いてコンパクトにかつ安価に透過部材２１５の内周面を洗浄することができ、オイルの性状および油面レベルを安定的にかつ正確に検出することができる。
【００２９】
更に、オイルの性状および油面レベルが悪化した際に報知するオイル状態表示器４１が自動車の運転席に設けられているので、オイルの性状および油面レベルの悪化がオイル状態表示器４１によって確実に運転者に知らしめられて、オイルの交換時期および補充時期を正確に促すことができる。
【００３０】
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、オイルパン１の一側端より他側に向かって延びるステー１６の他端に固定したオイル劣化検出装置２の装置本体２１をオイルパン１の深底部１１の中心位置よりも若干オイルパン１の一側寄りに位置させたが、図５に示すように、オイルパン１内において油面変動の少ない深底部１１の油面中心部位に位置するオイルストレーナ１４のパイプ１４１にオイル劣化検出装置２（装置本体２１）が設けられていてもよく、この場合には、オイルの油面Ｘに揺れが生じてもその影響を最も受け難い部位に装置本体２１が設置されることになり、オイル劣化検出装置２によるオイルの油面レベルの精度を効果的に高めることが可能となる。また、オイル劣化検出装置２（装置本体２１）の設置位置はこれに限定されるものではなく、図５に一点鎖線で示すように、深底部１１の下面より上方に突設されたステー５１の上端にオイル劣化検出装置２（装置本体２１）が設置されていたり、図５に二点鎖線で示すように、レベルゲージガイド１５の下端にオイル劣化検出装置２（装置本体２１）が設置されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、オイル導入部材２２２の遮光部２２２ｂにおいて遮光塗料などを塗布したが、遮光部が光路を遮断する別部材により構成されていてもよい。また、遮光部による遮光性が上下方向に段階的に変化するようにしてオイルの油面レベルが段階的に判定されるようにしてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、オイル導入部材２２２外周面のスペーサ２１６と、透過部材２１５の内周面とを接触させ、フロート２２の浮動に伴い上下方向に摺動して透過部材２１５の内周面を洗浄するようにしたが、オイル導入部材の透過部上部の外周面と発光体窓および受光体窓とを摺動自在に接触させ、フロートの浮動に伴い上下方向に摺動するオイル導入部材の透過部上部の外周面によって発光体窓および受光体窓が洗浄されるようにしてもよいのはもちろんである。
【００３３】
更に、上記実施形態では、エンジンの潤滑用オイルの劣化を光学的に検出するオイル劣化検出装置２に本発明を適用した場合について述べたが、変速機の潤滑用オイルなどの劣化を光学的に検出するオイル劣化検出装置、またはオイルの劣化に限定されず、液体の汚れ、透明度、微粒子量等の液体性状および油面レベルを光学的に検出する液体検出装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るオイル劣化検出装置を適用したエンジンのオイルパンの断面図である。
【図２】オイル劣化検出装置の縦断面図である。
【図３】判定部によるオイルの性状および油面レベルの判定プロセスを説明するブロック図である。
【図４】運転時間に対する受光部の光量の特性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係るオイル劣化検出装置を適用したエンジンのオイルパンの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          オイルパン（容器）
２          オイル劣化検出装置（光学式液体検出装置）
２１        装置本体
２１５      透過部材の内周面（発光部および受光部の表面）
２２        フロート
２２２      オイル導入部材（液体導入部）
２２２ｂ    遮光部（光路遮断部）
２３        発光部
２４        受光部
４１        オイル状態表示器（報知手段）
Ｘ          油面（液面）
【図１】
2010002203.tif 000003
【図２】
2010002203.tif 000004
【図３】
2010002203.tif 000005
【図４】
2010002203.tif 000006
【図５】
2010002203.tif 000007