(57)【要約】【課題】冷却系内の適正冷却水量の的確な判断を容易にする。【解決手段】リザーブタンク２０に設置される水位確認用のレベルゲージ２２は、レベルゲージ本体２４、水位基準決定手段３０、及び基準マーク位置変更機構３４を備える。レベルゲージ本体２４には、下限水位及び上限水位をそれぞれ表す基準マーク２６ａ及び２６ｂが設けられる。基準マーク２６ａ及び２６ｂは、レベルゲージ本体２４の上下方向に移動可能に設けられる。基準マーク位置変更機構３４は、レベルゲージ本体２４と水位基準決定手段３０とを接続する。水位基準決定手段３０は温度変化に基づいてレベルゲージの水位基準を決定する。水位基準決定手段３０によって決定された水位基準に従って、基準マーク位置変更機構３４は、基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水のリザーブタンクの水位確認用レベルゲージであって、
前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定する水位基準決定手段と、
前記水位基準決定手段で決定された水位基準に対応して、前記レベルゲージに備えられた基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する基準マーク位置変更手段と、
を備えることを特徴とするレベルゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載のレベルゲージにおいて、
前記水位基準決定手段は、前記リザーブタンク内の冷却水と体積膨張率の異なる液体が封入された容器を含み、
前記基準マーク位置変更手段は、温度変化による前記容器内の液面の変動に連動して前記基準マークを動かす機構を含むことを特徴とするレベルゲージ。
【請求項３】
請求項１に記載のレベルゲージにおいて、
前記水位基準決定手段は、前記リザーブタンク内の冷却水の推定蒸発量を求め、前記推定蒸発量及び前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定することを特徴とするレベルゲージ。
【請求項４】
請求項３に記載のレベルゲージにおいて、
前記水位基準決定手段は、前記レベルゲージの水位を用いて前記リザーブタンク内の冷却水の推定蒸発量を求め、前記推定蒸発量及び前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定することを特徴とするレベルゲージ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のレベルゲージにおいて、
前記レベルゲージの水位基準は、前記リザーブタンクの形状に依存する関数ｆ（ｘ）によって決定され、ｘは前記液温Ｔにおける前記リザーブタンク内の冷却水の望ましい体積であり、式、
ｘ＝η×（Ｔ−Ｔref）×（ｘref−ξ）
に従って計算され、前記式において、
ηは前記リザーブタンク内の冷却水の体積膨張率、ｘrefは予め設定された基準温度Ｔrefにおける前記リザーブタンク内の冷却水の体積、ξは前記推定蒸発量であることを特徴とするレベルゲージ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のレベルゲージにおいて、
前記水位基準制御装置の動作モードを、点検モード又は通常モードに設定するモード切り替えスイッチをさらに備え、
前記モード切り替えスイッチが点検モードに設定されている場合に、前記水位基準決定手段及び前記基準マーク位置変更手段が動作することを特徴とするレベルゲージ。
【請求項７】
冷却水のリザーブタンクの水位確認用レベルゲージに備えられた基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する方法であって、
前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定する水位基準決定ステップと、
前記水位基準決定ステップで決定された水位基準に対応して、前記基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する基準マーク位置変更ステップと、
を備えることを特徴とする基準マーク位置変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水のリザーブタンクの水位確認用レベルゲージ及びレベルゲージの基準マーク位置変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却系を目的としたラジエータと接続して車両などに設置される、冷却水のリザーブタンクは、一般に、水位確認用のレベルゲージを備える。レベルゲージには、通常、冷却水の下限水位及び上限水位を表す基準マークが付されている。冷却水の温度によって冷却水の密度が変化するため、このレベルゲージの水位は冷却水の温度によって変化する。冷却水の温度によるレベルゲージの水位変動を考慮せずに、レベルゲージの基準マークが固定されている場合、レベルゲージの水位が適正かどうか、つまり、冷却系内の冷却水量が適正かどうかを判断することは困難である。例えば、リザーブタンクに冷却水を補給する際、低温時にレベルゲージの上限水位を示す基準マークの位置まで水を入れてしまうと、不凍液などが薄まりすぎたり、エンジンが作動して冷却水の温度が上昇したときに冷却水がオーバーフローしたりすることがある。また、レベルゲージの水位を確認することで、冷却水漏れやエアかみなどのエンジン冷却系の異常を判断できるが、温度変化によるレベルゲージの水位変動に関係なく基準マークが固定されていると正確な判断が困難な場合がある。
【０００３】
図６に、特許文献１で開示される、低温時及び高温時の二種類の水位確認用レベルマークを備えたリザーブタンクを示す。図６の冷却水のリザーブタンクＢでは、タンク殻体１０の側面に、水温を感知して変色する温感シール１３が貼り付けられ、低温時の水位確認用のレベルマーク１５Ａ，１６Ａと、高温時の水位確認用のレベルマーク１５Ｂ，１６Ｂと、が設けられる。図６のリザーブタンクＢでは、低温時用のレベルマーク１５Ａ，１６Ａ及び高温時用のレベルマーク１５Ｂ，１６Ｂの色は、それぞれ、対応する温度条件での温感シール１３の示す色に着色される。したがって、リザーブタンクＢの水位を確認する際は、温感シール１３の色と同じ色合いのレベルマークに基づいて水位を確認すればよい。
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１１１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の、温度変化によるレベルゲージの水位変動は、特に、リザーブタンクの体積が小さい場合に、わずかな温度変化でレベルゲージの水位が大きく変化するため、大きな問題となる。このため、温度に従ったきめ細かい基準マーク位置の調整が望まれる。しかしながら、特許文献１に記載される従来技術では、低温時用及び高温時用の、固定された二種類のレベルマークがリザーブタンクに設けられるだけで、水位の基準マーク位置が温度に従ってきめ細かく調整されることはない。
【０００６】
また、レベルゲージの水位は、リザーブタンク内の冷却水の蒸発によって低下することもあり、冷却水漏れなどのエンジン冷却系の異常による水位低下と区別がつかないことがある。このため、冷却水の蒸発量を考慮した基準マーク位置の調整が望まれる。しかし、従来技術では、冷却水の蒸発量を考慮して基準マーク位置を調整することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、冷却系内の適正冷却水量の的確な判断を容易にするレベルゲージ及びレベルゲージの基準マーク位置変更方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るレベルゲージは、冷却水のリザーブタンクの水位確認用レベルゲージであって、前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定する水位基準決定手段と、前記水位基準決定手段で決定された水位基準に対応して、前記レベルゲージに備えられた基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する基準マーク位置変更手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るレベルゲージにおいて、前記水位基準決定手段は、前記リザーブタンク内の冷却水と体積膨張率の異なる液体が封入された容器を含み、前記基準マーク位置変更手段は、温度変化による前記容器内の液面の変動に連動して前記基準マークを動かす機構を含むことが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るレベルゲージにおいて、前記水位基準決定手段は、前記リザーブタンク内の冷却水の推定蒸発量を求め、前記推定蒸発量及び前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定することが好ましい。また、前記水位基準決定手段は、前記レベルゲージの水位を用いて前記リザーブタンク内の冷却水の推定蒸発量を求め、前記推定蒸発量及び前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定することが好ましい。また、前記レベルゲージの水位基準は、前記リザーブタンクの形状に依存する関数ｆ（ｘ）によって決定され、ｘは前記液温Ｔにおける前記リザーブタンク内の冷却水の望ましい体積であり、式、ｘ＝η×（Ｔ−Ｔref）×（ｘref−ξ）に従って計算され、前記式において、ηは前記リザーブタンク内の冷却水の体積膨張率、ｘrefは予め設定された基準温度Ｔrefにおける前記リザーブタンク内の冷却水の体積、ξは前記推定蒸発量であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るレベルゲージにおいて、前記水位基準制御装置の動作モードを、点検モード又は通常モードに設定するモード切り替えスイッチをさらに備え、前記モード切り替えスイッチが点検モードに設定されている場合に、前記水位基準決定手段及び前記基準マーク位置変更手段が動作することが好ましい。
【００１２】
本発明に係るレベルゲージの基準マーク位置変更方法は、冷却水のリザーブタンクの水位確認用レベルゲージに備えられた基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する方法であって、前記リザーブタンク内の液温に基づいて前記レベルゲージの水位基準を決定する水位基準決定ステップと、前記水位基準決定ステップで決定された水位基準に対応して、前記基準マークの、前記レベルゲージ上での位置を変更する基準マーク位置変更ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、冷却系内の適正冷却水量の的確な判断を容易にするレベルゲージ及びレベルゲージの基準マーク位置変更方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るレベルゲージ及びレベルゲージの基準マーク位置変更方法を適用可能な、リザーブタンク及びレベルゲージの一例を示す図である。リザーブタンク２０は、冷却系のラジエータ（図示しない）に接続され、その内部に冷却水を蓄える。水位確認用のレベルゲージ２２は、リザーブタンク２０に備えられる。レベルゲージ本体２４には、冷却水の下限水位を表す基準マーク２６ａ及び上限水位を表す基準マーク２６ｂが設けられる。レベルゲージの水位２８Ａは、リザーブタンク２０の水位２８Ｂの変化に連動して変化する。ここで、「水位」とは、レベルゲージ２２又はリザーブタンク２０の底面から冷却水液面までの高さを示す。基準マーク２６ａ及び２６ｂは、レベルゲージ本体２４の上下方向に移動可能に設けられる。後述する基準マーク位置変更機構及び電気モータなどの基準マーク位置変更手段（図示しない）によって、冷却水の温度変化に応じて基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置が変更される。
【００１６】
図２は、本発明の１つの実施形態のレベルゲージ及びそのレベルゲージを備えたリザーブタンクを示す図である。図２に示す実施形態のレベルゲージ２２は、レベルゲージ本体２４、容器３０、及び基準マーク位置変更機構３４を備える。図１と同様、レベルゲージ本体２４には、レベルゲージ本体２４の上下方向に移動可能な基準マーク２６ａ及び２６ｂが設けられる。容器３０には、リザーブタンク２０内の冷却水とは体積膨張率の異なる液体（例えば、油）が封入される。基準マーク位置変更機構３４は、容器３０と、レベルゲージの下限水位及び上限水位を示す基準マーク２６ａ及び２６ｂと、を機械的に接続する。例えば、基準マーク位置変更機構３４は、３つの端部３６ａ、３６ｂ、及び３６ｃを有する支持部材を備え、その３つの端部３６ａ、３６ｂ、及び３６ｃはそれぞれ、基準マーク２６ａ、基準マーク２６ｂ、及び容器３０の側面と接して設けられる。端部３６ａ及び３６ｂは、レベルゲージ本体２４の上下方向に移動可能に設けられる。端部３６ａ及び３６ｂが移動すると基準マーク２６ａ及び２６ｂも共に移動するように、端部３６ａ及び３６ｂはそれぞれ基準マーク２６ａ及び２６ｂに固定される。また、端部３６ｃは、容器３０の上下方向に移動可能に設けられる。
【００１７】
図２に示す実施形態では、容器３０内の液体の温度変化により、容器３０の液面３２が上下する。基準マーク位置変更機構３４が液面３２の変動に従って上下に動く構成にすると、液面３２の変動に従って基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置が変更される。例えば、液面３２に浮かぶ磁石製のフロート部材（図示しない）を容器３０に液体と共に封入し、容器３０の側面に接する基準マーク位置変更機構３４の端部３６ｃに鉄などの磁性体を設ける。こうすると、液面３２に浮かぶフロート部材と基準マーク位置変更機構３４の端部３６ｃとが磁気的に結合され、液面３２の変動に従って端部３６ｃが上下に動く。それに伴って基準マーク２６ａ及び２６ｂのそれぞれに接する基準マーク位置変更機構３４の端部３６ａ及び３６ｂも上下に動き、基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置が変更される。
【００１８】
図２に示す実施形態では、容器３０内の液体の温度変化とリザーブタンク２０内の冷却水の温度変化とが対応するように、容器３０は、リザーブタンク２０付近に設置されることが望ましい。例えば、リザーブタンク２０の側面におけるリザーブタンク２０の底部から水位２８Ｂまでの一部と、容器３０の側面における容器３０の底部から液面３２までの一部と、が接するように容器３０を設置する。
【００１９】
また、図２に示す実施形態では、冷却水温度の変化によるレベルゲージの水位変動の大きさに応じて液面３２の高さが変動するように、容器３０の形状、大きさ、及び液体の封入量が決定される。冷却水温度の変化によるレベルゲージの水位変動の大きさはリザーブタンク２０の形状及び大きさに依存するので、リザーブタンク２０の形状及び大きさに合わせて、容器３０の形状、大きさ、及び液体の封入量が決定される。図２に示す構成によると、リザーブタンク２０付近の温度変化に応じて、レベルゲージの基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置が変更される。
【００２０】
図３は、本発明の他の１つの実施形態のレベルゲージの構成を示す図である。図３に示す実施形態のレベルゲージは、基準マーク２６ａ及び２６ｂが備えられたレベルゲージ本体２４、水位基準制御装置３８、温度センサ４６、水位センサ４８、及びモータ５０を備える。図３には図示していないが、本実施形態のレベルゲージは、例えば図１と同様、リザーブタンクに備えられる。水位基準制御装置３８は、冷却水温度に基づいてレベルゲージの適切な水位基準を決定し、決定した水位基準に従って基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置を制御する装置である。水位基準制御装置３８は、後述のように、例えばマイクロコンピュータなどのコンピュータを用いて実現され、レベルゲージ本体２４及びリザーブタンクから離れた位置に設置しても良いし、レベルゲージ本体２４又はリザーブタンクに設置しても良い。温度センサ４６、水位センサ４８、及びモータ５０は、レベルゲージ本体２４に設置される。温度センサ４６は、レベルゲージ本体２４内の冷却水の温度を検出するセンサである。レベルゲージ本体２４ではなく、リザーブタンクに温度センサ４６を設置し、リザーブタンク内の冷却水の温度を検出させても良い。水位センサ４８は、レベルゲージの水位を検出するセンサである。モータ５０は、基準マーク２６ａ及び２６ｂを動かす動力源である。モータ５０は、例えば電気モータであって、水位基準制御装置３８からの制御信号に従って基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置を変更する。
【００２１】
水位基準制御装置３８は、水位基準決定処理部４０、記憶部４２、及びモード切替スイッチ４４を備える。水位基準決定処理部４０は、温度センサ４６が検出した冷却水温度及び水位センサ４８が検出したリザーブタンクの水位を用いて、冷却水の推定蒸発量を求め、水位基準を決定する。水位基準を決定した後、水位基準決定処理部４０は、決定した水位基準に応じて基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置を変更するよう、モータ５０に対して動作を指示する制御信号を送る。記憶部４２は、水位基準決定処理部４０における水位基準の算出に必要な関数や数値などを保持しておく。モード切替スイッチ４４は、レベルゲージの動作モードを、通常モード又は点検モードに切り替えるスイッチである。
【００２２】
水位基準制御装置３８が備える各機能は、マイクロコンピュータなどのコンピュータを用いて実現できる。例えば、車両に搭載され、各センサの情報を基にエンジンなどの動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の機能の一部として、水位基準制御装置３８が備える各機能を実現できる。すなわち、後述する水位基準決定処理部４０が行う処理の手順を記述したプログラム及び記憶部４２に保持される数値などをＥＣＵの記憶装置に記憶させておき、ＥＣＵのマイクロプロセッサが記憶装置からそのプログラムを呼び出して実行することで、ＥＣＵを水位基準制御装置３８として機能させることができる。また、モード切替スイッチ４４は、図３ではレベルゲージ本体２４と離れた位置に図示されているが、レベルゲージ本体２４に備えられ、手動で操作できるスイッチとして実現しても良い。
【００２３】
図４は、水位基準決定処理部４０が行う処理の流れを示すフローチャートである。まずステップＳ１で、水位基準決定処理部４０は、温度センサ４６が検出したレベルゲージ本体２４内の冷却水の温度を取得する。
【００２４】
次に、ステップＳ２で、予め設定された方法に従って冷却水の推定蒸発量を算出する。例えば、最後にリザーブタンクに冷却水を補給した際に水位センサ４８が検出したレベルゲージの水位を記憶部４２に記憶させておき、その際の水位及び現在のレベルゲージの水位を用いて蒸発量を推定する。冷却水を補給する度に水位センサ４８が検出したレベルゲージの水位を記憶部４２に記憶させたり、レベルゲージの水位や冷却水の温度の時間変化を記憶部４２に記憶させたりして、それらの情報を基に推定蒸発量を算出することもできる。例えば、ある一定期間のレベルゲージの水位の変化量及び冷却水温度の平均を求め、水位の変化量と冷却水温度の影響を補償する係数との積を、その一定期間における推定蒸発量とすることができる。また、例えば、冷却水補給前後のレベルゲージの水位から冷却水の補給量を求め、推定蒸発量の算出において、冷却水の補給量によるばらつきを補正することもできる。既存の統計処理手法やコンピュータ学習手法を用いて、推定蒸発量の算出精度を上げることも考えられる。また、レベルゲージが水位センサ４８を備えない実施形態においては、例えば、最後にリザーブタンクに冷却水を補給した日付及び一日当たりの予測蒸発量を記憶部４２に記憶させておくことで、前回の冷却水補給時から現在までの冷却水の蒸発量を推定する。
【００２５】
次に、ステップＳ３で、レベルゲージの水位基準を算出する。ここでは、リザーブタンクの形状及び大きさに合った水位基準の算出が行われる。例えば、リザーブタンクの形状及び大きさに依存する関数ｆ（ｘ）（図５参照）を用いて水位基準を決定する。ここで、ｘは、温度センサ４６が検出した冷却水温度Ｔでの、リザーブタンク２０内の望ましい冷却水の体積であり、次の式（１）で計算される。
ｘ＝η×（Ｔ−Ｔref）×（ｘref−ξ）    （１）
式（１）で、ηはリザーブタンク内の冷却水の体積膨張率、ｘrefは、予め設定された基準温度Ｔrefでのリザーブタンク２０内の冷却水体積、ξは、ステップＳ２で算出された推定蒸発量である。関数ｆ（ｘ）、η、Ｔ、Ｔref、ｘref、及びξは、記憶部４２に記憶させておき、その記憶された値などを用いて計算を行う。
【００２６】
図５は、望ましい冷却水体積ｘと水位基準との関係の一例を示すグラフである。水位基準を求めるための関数ｆ（ｘ）の形は、リザーブタンクの形状及び大きさに依存する。図５に示すグラフの水位基準の値は、レベルゲージの底部と下限水位を表す基準マーク２６ａとの間の長さを表す。上限水位としては、関数ｆ（ｘ）に従って決定された下限水位に予め定められた定数を加算した値を設定できる。冷却水漏れなどのエンジン冷却系の異常を判断するには、特に下限水位が重要なので、下限水位に着目して水位基準を決定するのが好ましい。また、下限水位と上限水位との間の距離を予め設定しておき、下限水位と上限水位との中点を関数ｆ（ｘ）に従って求めるようにしてもよい。いずれにしても、下限水位と上限水位との間の距離を予め設定しておけば、関数ｆ（ｘ）に従った計算を１回行うだけで、下限水位及び上限水位の両方を一意に決定できる。下限水位と上限水位との間の距離を予め設定しておかなくても、下限水位及び上限水位のそれぞれについて、リザーブタンクの形状及び大きさに依存する関数を用意し、各関数に基づいて下限水位及び上限水位を求めても良い。
【００２７】
ステップＳ３で水位基準を算出したら、次に、ステップＳ４で、基準マーク位置の変更を行う。水位基準決定処理部４０は、算出した水位基準に対応する制御信号をモータ５０に送る。モータ５０は、水位基準決定処理部４０から受け取った制御信号に従い、水位基準決定処理部４０が算出した水位基準に合わせて基準マーク２６ａ及び２６ｂを移動させる。
【００２８】
図３に示す実施形態では、モード切替スイッチ４４が点検モードに設定されているときのみ、水位基準決定処理部４０は図４の処理を行う。モード切替スイッチ４４が通常モードに設定されているときには、冷却水の温度が変化しても、基準マーク２６ａ及び２６ｂの位置の変更は行われない。このような構成によると、水位の確認が必要な場合のみ基準マーク位置の変更を行うようにできるため、余分な電力消費が抑えられる。
【００２９】
以上、図３から図５を参照して説明した実施形態では、推定蒸発量が算出され、冷却水の温度及び算出された推定蒸発量を基に水位基準が決定される。しかしながら、他の１つの実施形態のレベルゲージでは、図３と同様の構成を備え、推定蒸発量の算出を行わずに、冷却水の温度のみに従って水位基準を決定し、モータによって基準マークを動かすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るレベルゲージ及びレベルゲージの基準マーク位置変更方法を適用可能な、リザーブタンク及びレベルゲージの一例を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態のレベルゲージを示す図である。
【図３】本発明の他の１つの実施形態のレベルゲージの構成を示す図である。
【図４】図３に示す実施形態において、水位基準決定処理部が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】望ましい冷却水体積ｘと水位基準との関係の一例を示すグラフである。
【図６】特許文献１で開示されるリザーブタンクを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  タンク殻体、１３  温感シール、１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ  レベルマーク、２０  リザーブタンク、２２  レベルゲージ、２４  レベルゲージ本体、２６ａ，２６ｂ  基準マーク、３０  容器、３４  基準マーク位置変更機構、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  基準マーク位置変更機構の端部、３８  水位基準制御装置、４０  水位基準決定処理部、４２  記憶部、４４  モード切替スイッチ、４６  温度センサ、４８  水位センサ、５０  モータ。
【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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【図６】
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