(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜一定間隔を有して二重の筒状に形成されたノズル兼用の静電容量式の液面センサーと、
リザーブタンク内の廃オイルを抜取り収容しておくための廃オイルタンクと、前記リザーブタンク内に注入する新オイルを収容しておくための新オイルタンクと、
一方を前記液面センサーに接続し、他方をモーターで駆動されるポンプ手段及び管路切換手段を介して前記廃オイルタンク及び新オイルタンクに連接した抜取及び注入管路と、
前記液面センサーからの検出値に基づき、前記ポンプ手段の発停及び管路切換手段の切換を制御する制御手段とで構成され、
前記液面センサーを前記リザーブタンク内に挿入した時に、前記リザーブタンク内に入っている廃オイルの液面レベルを検出し、初期液面レベルとして記憶する工程と、
前記リザーブタンク内の廃オイルを前記廃オイルタンク内に抜き取る抜取工程と、
前記新オイルタンク内の新オイルを前記リザーブタンク内に注入する注入工程と、
注入行程時、前記初期液面レベルよりも所定量だけ低い一時停止液面レベルを検出すると注入を一時停止する行程と、
一時停止後も暫くの間吐出され続ける新オイルの液面が変化しなくなった時の液面レベルを、行き過ぎ液面レベルとして検出して記憶する行程と、
前記行き過ぎ液面レベルから前記一時停止液面レベルを差し引いた値が所定値以上であるか否かを判断し、前記リザーブタンクの内径を特定する行程と、
前記特定されたリザーブタンクの内径と、前記初期液面レベルと前記行き過ぎ液面レベルとの液面差と、前記ポンプ手段の単位時間当たりの定格吐出量と、前記特定されたリザーブタンクの内径であるときの行き過ぎ量とに基づき、前記初期液面レベルまで新オイルを注入するのに必要な注入時間を演算する行程と、
前記注入時間だけ新オイルを再注入する行程と、
再注入後の液面レベルが略前記初期液面レベルであるか否かを判定する行程と、
該判定結果に基づき、前記再注入を繰り返し行うか又は注入を終了する行程とを有することを特徴とするオイル交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として給油所や整備工場などに設置され、自動車のパワーステアリングなどに使用されているオイルを交換するオイル交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、例えばパワーステアリングオイル用リザーブタンク内の廃オイルを交換する方法として、既存のエンジンオイル交換機などを流用して、ポンプで抜き取った後、新オイルを目視にて液面位置を確認しながらポンプで徐々に注入していくか、抜き取った廃オイルを別途設けたロードセル等の重量計で計量して同量の新オイルを自動的に注入する方法、または、抜き取りのみの機能を備えた専用機にて、リザーブタンク内の廃オイルをポンプで抜き取った後、目視にて液面位置を確認しながら新オイルをオイルジョッキなどで徐々に注入していく方法、さらに、比較的小さい能力のポンプとノズルに光センサーを備えた専用機にて、廃オイルを抜き取った後、新オイル注入時センサー部まで液面が上昇してきたら注入を停止する方法などがとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存のエンジンオイル交換機では、交換するオイル量がかなり多いため、交換機が備えているポンプ能力が比較的大きいものとなっている。よってパワーステアリングオイル用リザーブタンクのような容量の小さいものでは、いくらロードセルを使用して抜取量と注入量を同量としようとしても、注入量が行き過ぎてしまい、新オイルを注入する場合にオーバーフローを起こしてしまう危険性があった。
【０００４】
また、パワーステアリングオイルはその性質上エンジンオイルのように頻繁に交換を要するオイルではないため、たとえ、ポンプ能力を下げ、ロードセルを備えたエンジンオイル交換機を改良してパワーステアリングオイルを交換する装置にしたとしても、そのコストは高価となってしまうため、装置の償却を考えると、わりにあわないものとなってしまう。
【０００５】
さらに、抜き取りのみを行なう専用機では、注入時には液面を目視にて確認しながらの面倒な作業となるばかりか、リザーブタンクはタンク側面から液面が見える樹脂製のものもあるが、鉄製で中が目視できない構造のものもあり、さらに樹脂製のものが液面を確認できるといっても、タンク周面に汚れが付着していたり、薄暗い場所では液面を確認するのは非常に困難となるため、正確な注入を行なうのはほとんど無理なことであり、ときには前述の場合と同様、オーバーフローを起こしてしまい、周辺機器にオイルがかかってしまうことがあった。
【０００６】
さらにまた、比較的小さい能力のポンプとノズルに光センサーを備えた専用機を使用すると、新オイル注入時には確かに光センサーまで新オイルの液面が上昇した時に注入を停止させることはできるが、液面を検出する光センサーとノズルとの位置関係が常に一定であり、ノズルの挿入深さ、つまり光センサーの位置によって新オイル注入終了時の液面位置も決まってしまうので、ノズルの挿入深さによっては、新オイルの注入液面を正規の高さにできない場合があり、この場合には廃オイル抜き取り前のノズル挿入時に光センサーの挿入位置を事前に目視にて液面に合わせておく必要が生じてしまう。
【０００７】
本発明は前記の様な問題点を解消できるオイル交換装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、適宜一定間隔を有して二重の筒状に形成されたノズル兼用の静電容量式の液面センサーと、リザーブタンク内の廃オイルを抜取り収容しておくための廃オイルタンクと、前記リザーブタンク内に注入する新オイルを収容しておくための新オイルタンクと、一方を前記液面センサーに接続し、他方をモーターで駆動されるポンプ手段及び管路切換手段を介して前記廃オイルタンク及び新オイルタンクに連接した抜取及び注入管路と、前記液面センサーからの検出値に基づき、前記ポンプ手段の発停及び管路切換手段の切換を制御する制御手段とで構成され、前記液面センサーを前記リザーブタンク内に挿入した時に、前記リザーブタンク内に入っている廃オイルの液面レベルを検出し、初期液面レベルとして記憶する工程と、前記リザーブタンク内の廃オイルを前記廃オイルタンク内に抜き取る抜取工程と、前記新オイルタンク内の新オイルを前記リザーブタンク内に注入する注入工程と、注入行程時、前記初期液面レベルよりも所定量だけ低い一時停止液面レベルを検出すると注入を一時停止する行程と、一時停止後も暫くの間吐出され続ける新オイルの液面が変化しなくなった時の液面レベルを、行き過ぎ液面レベルとして検出して記憶する行程と、前記行き過ぎ液面レベルから前記一時停止液面レベルを差し引いた値が所定値以上であるか否かを判断し、前記リザーブタンクの内径を特定する行程と、前記特定されたリザーブタンクの内径と、前記初期液面レベルと前記行き過ぎ液面レベルとの液面差と、前記ポンプ手段の単位時間当たりの定格吐出量と、前記特定されたリザーブタンクの内径であるときの行き過ぎ量とに基づき、前記初期液面レベルまで新オイルを注入するのに必要な注入時間を演算する行程と、前記注入時間だけ新オイルを再注入する行程と、再注入後の液面レベルが略前記初期液面レベルであるか否かを判定する行程と、該判定結果に基づき、前記再注入を繰り返し行うか又は注入を終了する行程とを有するオイル交換装置を提供することを要旨とするものである。
【０００９】
【作用】
注入行程時一時停止してその時の行き過ぎ量に基づき、リザーブタンクの内径を推測し、ポンプ手段をあとどれぐらい駆動すれば、初期液面レベルまで注入できるかを決めるという行程を複数回繰り返し行いながら、インチング注入していくので、どのような形状のリザーブタンクにも正確に注入が行える。
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施例であるオイル交換装置の全体構成図であり、本体１内には抜き取った廃オイルを収納する廃オイルタンク２と、注入する新オイルを収納する新オイルタンク３とがそれぞれ配設されており、それぞれのタンク２、３には抜取管路４及び注入管路５が連接されている。
【００１１】
本体１上部外面には、操作部６が設けられており、エンジンをアイドリングした状態で複数回オイル交換を行い、パワーステアリング油圧系統内の全オイルを自動的に交換するための全自動選択スイッチ２９と、エンジンを止めた状態で１回だけパワーステアリングのリザーブタンク２０内のオイルを自動的に交換するための自動選択スイッチ７と、抜取及び注入をそれぞれ手動とするための抜取選択スイッチ８及び注入選択スイッチ９と、全自動、自動、抜取、注入の各選択スイッチが選択された後、各工程を実行及び中止させるためのスタートスイッチ１０及びストップスイッチ１１とが配設されている。
【００１２】
また、前記両管路４、５には管路切換手段たる電磁弁１３、１４、１５、１６及び正転逆転可能なモーター駆動の可逆ポンプ１７が介装されており、操作部６からの各スイッチ入力を受ける従来周知のマイクロコンピュータからなる制御手段１８に制御され、管路４、５を切り換えたり、可逆ポンプ１７の回転方向を変えたりできるようになっている。
【００１３】
本体１外の両管路４、５は、柔軟性のある可撓性ホースとなっており、その先端は、適宜一定間隔を有して二重の筒状に形成されたノズル兼用の静電容量式の液面センサー１９に接続されていて、オイル交換時には図示したようにパワーステアリングオイル用リザーブタンク２０内に挿入されるものであるが、液面センサー１９外筒周面軸方向には略全長にわたり長孔が穿設されており、粘性のあるオイルでも容易に液面センサー１９内にオイルが出入りできるようになっている。
【００１４】
図２は液面センサー１９の要部断面図で、ノズル部を兼ねる部分は金属製の内筒２１であり、この内筒２１根本部には前記可撓性ホースの先端が接続されており、オイルの抜取・注入がこの内筒２１で行えるようになっている。
【００１５】
また、その外周に適宜一定間隔を有してやはり金属製の外筒２２がそれぞれ絶縁性のガイド２３、２４に固定されており、これら内筒２１と外筒２２とで所謂コンデンサーを形成していて、オイルが外筒２２に穿設された前記長孔から内筒２１との間に速やかに入り込み、液面レベルの変化に追従して前記コンデンサーによる静電容量がやはり速やかに変化しうるものとなっている。
【００１６】
さらに、内筒２１及び外筒２２の先端部は絶縁性の円筒形支持具２５にて支持されており、内筒２１と外筒２２が金属製のリザーブタンクに触れてショートしないようにしているものであると同時に、支持具２５には底面と底部周面に複数の孔が設けられていて、この孔がオイル通路となるようにしてある。
【００１７】
ガイド２４の内部には、内筒２１と外筒２２に配線した充放電を繰り返し行うための発振回路２６が設けられており（液面レベルの変化に伴い変化する内筒２１と外筒２２の静電容量変化を充放電の時間間隔の変化としてとらえ、その変化をパルス信号の変化として出力する回路である。）、さらに制御手段１８からは発振回路２６に電源線２７が、逆に発振回路２６からは充放電の繰り返しをパルス数に変換して制御手段１８に送るための信号線２８が配線されている。
【００１８】
次に実施例の使用法及び動作について、図３乃至図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００１９】
ところで、本発明のオイル交換装置は、エンジンをアイドリングしながら複数回の抜取及び注入を行い、パワステのリザーブタンクのみならず、油圧機構内のオイルをも交換してしまう全自動交換と、エンジンを止めた状態で１回だけ抜取と注入を行い、リザーブタンク内のオイルのみを交換する自動交換と、抜取と注入を手動で行う手動交換とが行えるようになっているが、本発明の主旨をわかりやすくするため、ここでは自動交換の場合について説明を行う。
【００２０】
まず、作業者が、ノズル兼用の液面センサー１９をパワーステアリングオイル用リザーブタンク２０内に挿入し、自動選択スイッチ７を押した後（ステップ１）、スタートスイッチ１０を押すと（ステップ２）、その時のリザーブタンク２０内の廃オイルの液面レベルに対応したパルス信号が、液面センサー１９内の発振回路２６から信号線２８を通じて制御手段１８に送られてくるので（装置の電源が投入されている時は常時液面センサー１９には電源線２７を通じて電圧がかけられていて、発振回路２６からパルス信号が送られてきているが、スタートスイッチ１０が押されるまでは、制御手段１８ではその信号を無視するようになっている。）、制御手段１８ではそのパルス数を初期液面レベルＡとして記憶する（ステップ３）と共に、制御手段１８は電磁弁１３、１４を開いて可逆ポンプ１７を抜取方向に回転駆動させる（ステップ４）。
【００２１】
すると、リザーブタンク２０内の廃オイルが内筒２１及び抜取管路４を通って廃オイルタンク２内に抜き取られてきて抜取工程の開始となる。
【００２２】
やがて、リザーブタンク２０内の廃オイルが少なくなり、液面が液面センサー１９先端の支持具２５周面に開けられた丸孔より下がると、内筒２１からは空気が吸われることとなり、発振回路２６から制御手段１８に送られてくるパルス数が変化しなくなり（ステップ５）、制御手段１８では、これを受けて抜取終了と判断し、電磁弁１３、１４を閉じ、代わりに電磁弁１５、１６を開くと共に、可逆ポンプ１７を注入方向に反転駆動させる（ステップ６）。
【００２３】
すると、新オイルタンク３内の新オイルが注入管路５及び内筒２１を通って、リザーブタンク２０内に注入され注入工程の開始となる。
【００２４】
注入工程が開始されると、リザーブタンク２０内の液面は次第に上昇してくるが、リザーブタンク２０の内径がかなり細いものなので、液面上昇速度はかなり速いものとなり、このまま一気に初期液面レベルＡまで注入してしまうと、オーバーフローしてしまう危険性がある。
【００２５】
そこで、制御手段１８では一旦初期液面レベルＡよりも所定量だけ低い液面レベルＢを検出したときに（ステップ７）、可逆ポンプ１７を停止し、電磁弁１５、１６を閉じて（ステップ８）注入を一時停止するが、すぐには液面上昇が停止するわけではなく、流体慣性により若干行き過ぎるので、その行き過ぎが収まる程度の時間ｔが経過するまで、制御手段１８にだかれているタイマーが、カウントを開始する。
【００２６】
その後時間ｔが経過して液面レベルが落ち着いた時点で（ステップ９）、制御手段１８では、行き過ぎ液面レベルから一時停止液面レベルＢを引き、その値が予め記憶されている基準値、例えばリザーブタンク２０の内径が６５mmのときの液面レベル差よりも大きいか否かで今回交換を行っているリザーブタンク２０の内径を特定する。
【００２７】
ここでは、基準値よりも大きければ今回のリザーブタンク２０の内径は６５mmであり、以下であれば４５mm（これより細い内径のリザーブタンクは存在しないとする。）であると仮に特定し、制御手段１８がもつ６５mm或いは４５mmのときのインチング注入テーブルに基づき、以後のインチング注入を行うようになっている（ステップ１０）。
【００２８】
つまり、基準値よりも大きい場合には、リザーブタンク２０の内径は６５mmであると仮定し、次に初期液面レベルＡから今回の行き過ぎ液面レベルと次回インチング注入時の行き過ぎ量（予め制御手段１８にだかれているテーブルに基づき、リザーブタンク２０の内径が６５mmのときの行き過ぎ量を使用する。）とを引いた値に内径６５mmの円の面積を掛け、さらに可逆ポンプ１７の単位時間当たりの吐出量で除し、初期液面レベルに達するまでにあとどのぐらいの時間可逆ポンプ１７を駆動させればよいかを算出し、基準値よりも小さい場合には、リザーブタンク２０の内径は４５mmであると仮定し、次に初期液面レベルＡから今回の行き過ぎ液面レベルと次回インチング注入時の行き過ぎ量（予め制御手段１８にだかれているテーブルに基づき、リザーブタンク２０の内径が４５mmのときの行き過ぎ量を使用する。）とを引いた値に内径４５mmの円の面積を掛け、さらに可逆ポンプ１７の単位時間当たりの吐出量で除し、初期液面レベルに達するまでにあとどのぐらいの時間可逆ポンプ１７を駆動させればよいかを算出するのである（ステップ１１、１７）。
【００２９】
ところで、以上のようにして算出された可逆ポンプ１７の駆動時間Ｔｘ、Ｔｙは、いずれも実際の内径より小さい内径として算出された時間であるため、初期液面レベルＡに近づきこそすれ、決して初期液面レベルＡを越える時間ではない。
【００３０】
このようにして判断した後、制御手段１８では、可逆ポンプ１７を注入方向に駆動させると共に、電磁弁１５、１６を開け（ステップ１２、１８）、注入を再開し、可逆ポンプ１７の駆動時間がＴｘまたはＴｙに達すると（ステップ１３、１９）、可逆ポンプ１７を停止させると共に、電磁弁１５、１６を閉じ（ステップ１４、２０）、注入を停止し、行き過ぎがおさまり液面が落ち着く時間ｔが経過した後（ステップ１５、２１）、液面センサー１９にて液面を検出して、初期液面レベルＡに達しているかどうかを確認し（実際には若干のマイナス誤差をもたせその範囲内に達しているかを確認する。）（ステップ１６、２２）、達していれば交換動作を終了し、達していなければ特定されたリザーブタンク２０の内径等に基づき、前述のようにして注入駆動時間ＴｘまたはＴｙを再び算出し、インチング注入動作を繰り返す。
【００３１】
以上のようにして迅速確実に初期液面レベルまでのインチング注入を行うのであるが、複数回の交換を連続して行う全自動交換の場合でもこのようなインチング注入を実施できるのはいうまでもない。
【００３２】
ところで、ここでは可逆ポンプ１７を使用すると共に、抜取管路４と注入管路５を一部共通としているが、廃オイルと新オイルとのオイル交換中の混ざりを厳密に防止するため、高価にはなるが、抜取管路と注入管路を別々に配管しそれぞれに専用のポンプを設けた構造としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、パワーステアリングオイルなどのように管路漏れがない限りほとんどオイル量が変化しないオイルを交換する場合には、作業者の手をほとんど煩わすことなく、短時間且つ正確にオイル交換を行なえる。
また、新オイルの注入時には決してオーバーフローさせることなく正確に規定量のインチング注入が行える。
また、ノズルと液面センサーとを兼用した構造としているので、従来のロードセル等の重量計を用いるものに比較し安価に製作できる。
また、車両の駆動状態によってはオイル温度のばらつきが大きい廃オイルではなく、比較的温度の安定している新オイルを用いてリザーブタンクの内径を特定してインチング注入を行うようにしてあるので、誤差が少なく、安定したオイル交換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるオイル交換装置の全体構成図である。
【図２】同装置の液面センサーの要部断面図である。
【図３】乃至
【図５】同装置の動作状態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  廃オイルタンク
３  新オイルタンク
４  抜取管路
５  注入管路
１３、１４、１５、１６  切換手段
１７  可逆ポンプ
１８  制御手段
１９  液面センサー
２０  リザーブタンク
２１  内筒
２２  外筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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