(57)【要約】【課題】従来、フロート型センサの欠点を有しない電子的流体レベルセンサが提案されているが、従来の電子的流体レベルセンサは複雑で信頼性が低い欠点を有する。【解決手段】本発明の流体レベルセンサは、流体容器の底部に配置した平行板静電容量ベースプローブと、上記プローブからの信号を受け取り、上記容器内の流体レベルを示す静電容量−依存信号を発生する制御器と、より成る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）流体容器の底部に配置した平行板静電容量ベースプローブと、
（Ｂ）上記プローブからの信号を受け取り、上記容器内の流体レベルを示す静電容量−依存信号を発生する制御器と、
より成ることを特徴とする流体レベルセンサ。
【請求項２】
上記静電容量が少なくとも１つの溝付き板により形成されることを特徴とする請求項１記載の流体レベルセンサ。
【請求項３】
上記静電容量が複数の平行板により形成されることを特徴とする請求項１記載の流体レベルセンサ。
【請求項４】
上記制御器が単一体を形成するよう上記プローブに接続した集積回路ボードを含むことを特徴とする請求項１記載の流体レベルセンサ。
【請求項５】
上記集積回路ボードと上記プローブがドレンプラグ上に設けられていることを特徴とする請求項４記載の流体レベルセンサ。
【請求項６】
上記集積回路ボードが、上記プローブのベースが埋め込まれている埋込用材料によってカプセル化されていることを特徴とする請求項４記載の流体レベルセンサ。
【請求項７】
上記プローブの静電界の周波数が上記容器内の流体レベルによって変化し、上記制御器が上記静電界の周波数変化を検知して流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項１記載の流体レベルセンサ。
【請求項８】
上記制御器が、上記容器内の流体レベルが上記プローブの上記平行板の底部以下になったときのみ流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項１記載の流体レベルセンサ。
【請求項９】
（Ａ）ｉ  流体容器の底部に配置した平行板静電容量ベースプローブと、及び
ｉｉ  上記プローブからの信号を受け取り、上記容器内の流体レベルを示す静電容量−依存信号を発生する制御器と、
より成る流体レベルセンサと、
（Ｂ）上記制御器から信号を受け取るゲージと、
より成ることを特徴とする流体レベル検出システム。
【請求項１０】
上記プローブの静電容量が少なくとも１つの溝付き板により形成されることを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１１】
上記プローブの上記静電容量が複数の平行板により形成されることを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１２】
上記制御器が上記容器内に配置される単一体を形成するよう上記プローブに接続した集積回路ボードを含むことを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１３】
上記集積回路ボードが、上記プローブのベースが埋め込まれている埋込用材料によってカプセル化されていることを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１４】
上記プローブの静電界の周波数が上記容器内の流体レベルによって変化し、上記制御器が上記静電界の周波数変化を検知して流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１５】
上記制御器が上記容器内の流体レベルが上記プローブの上記平行板の底部以下になった時のみ流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項１４記載の流体レベル検出システム。
【請求項１６】
上記ゲージが、エンジンの点火システムに接続された第２の制御器を含むことを特徴とする請求項９記載の流体レベル検出システム。
【請求項１７】
上記第２の制御器が、上記センサの制御器によって流体レベル低下警報信号を検知したときエンジンを停止せしめることを特徴とする請求項１６記載の流体レベル検出システム。
【請求項１８】
上記第２の制御器が、エンジンがスタートしてから所定時間後は上記センサからの信号に応答しないことを特徴とする請求項１６記載の流体レベル検出システム。
【請求項１９】
請求項９のシステムを含む機械。
【請求項２０】
請求項９のシステムを含む打ち固め機。
【請求項２１】
容器内に配置した複数板型プローブを用いた上記容器内の流体レベルを検知することより成る方法。
【請求項２２】
上記プローブの静電界の周波数が上記容器内の流体レベルの変化により変化し、静電界周波数の変化に応じて上記制御器が流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
上記容器内の流体レベルが上記プローブの平行板の底部以下となったときのみ流体レベル低下警報信号を発生することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
検知ステップをベースとしてエンジンのための点火システムとゲージの少なくとも１つの操作を制御することを更に含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
低流体レベル条件を検出してエンジンを停止することを含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
上記検知ステップが平行板静電容量を含むセンサによってなされ、エンジンがスタートしてから所定時間後は上記センサからの信号を無効または無視することを含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
（Ａ）周波数が流体レベルと共に変化する静電界を有する平行板静電容量プローブにプリント回路ボードを接続し、
（Ｂ）ユニットを形成するため埋込用材料内にプリント回路ボードをカプセル化し、及び
（Ｃ）容器内に上記ユニットを取り付けること
より成ることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体レベルセンサ、特に、平行する板間の静電容量変化をベースとして容器内の油または他の液体のレベルを検知するためのセンサに関するものである。このセンサは、激しい振動を受ける機械またはフロート型流体レベルセンサを使用できない機械に好適である。
【背景技術】
【０００２】
流体レベルセンサは、工業用及び自動車用の容器内の流体のレベルを検知するために広く用いられている。例えば、このようなセンサは燃料タンク内の燃料のレベルやオイルパン内の油のレベルをモニタするために用いられている。これらのセンサは浮遊フロートを有するフロート型センサを含む。上記フロートは容器内の流体のレベルに応じて単純に上下し、流体レベルが所定値以下となれば信号を送る。
【０００３】
然しながらフロート型センサは或る用途には不適当である。例えば或る種の機械は激しい振動にさらされ、使用初期の姿勢が大きく変化するためモニタスペース内の流体が大きく撹拌され、また、フロートが動揺する。この結果、フロート型流体レベルセンサの信頼性が減少し、または、操作不能となる。これらの機械としては打ち固め機，破砕機及びハンマーがある。
【０００４】
フロート型センサの欠点を有しない電子的流体レベルセンサが提案されているが、従来の電子的流体レベルセンサは夫自体に問題をかかえている。例えば、チューブ型静電容量流体レベルセンサと呼ばれているものは、車の油の量を計る計量機の開口であるクランクケースの上部開口から下方に挿入している。このセンサは静電容量ブリッジを形成する内，外導電チューブを有しており、容器内の流体レベルが変化すればチューブ間の静電容量が変化し、チューブ間の流体レベルが所定値以下となれば流体レベル低下警報信号を発生するようになっている。然しながら従来の電子的流体レベルセンサは複雑で信頼性が低い欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的はシンプルで、信頼性がある流体レベルセンサを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の目的は、流体レベルを検知すべきオイルパン等の容器内に配置した集積回路に結合した平行板静電容量の形の流体レベルセンサを得るにある。上記センサは上記容器のためのドレンプラグ内に設けるのが好ましい。上記センサには、上記ドレンプラグを内部に配置した埋込用材料（ｐａｔｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）内にカプセル化した集積回路ボードと、同じく埋込用材料内にカプセル化した下端を有する、上記集積回路ボードから上方に延びるプローブとを有せしめる。
【０００７】
以下、本発明の２つの実施例を説明する。実施例１では、上記プローブは垂直方向に延びる多くの溝を有する少なくとも１つの絶縁板を有する。この板は上記集積回路ボードの延長として形成できる。上記溝の対向面（ｅｄｇｅｓ）はアルミニウム等の導電材料により形成し、上記各溝は、上記溝の対向する導電面間に形成される、静電容量ブリッジ（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  ｂｒｉｄｇｅ）を有する平行板静電容量（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を形成するようにする。実施例２においては、上記プローブを複数の平行板により形成する。この例では、上記静電容量ブリッジは隣接する板の各セット間に形成せしめる。何れの実施例においても静電容量ブリッジ内の流体レベル変化によりプローブの静電容量が変化し、検査すべき流体レベルを示す信号を作る。
【０００８】
上記プローブは、使用時激しい振動を受け、従ってフロート型流体レベルセンサを使用できない機械のタンクまたは容器内の流体レベルを検知するので特に好適である。このような機械には打ち固め機、破砕機及びハンマーが含まれる。
【０００９】
上記センサからの信号をベースとして打ち固め機や他の機械を制御するため制御器を用いる。例えば、上記センサは、検知された流体レベルが所定値以下となったときエンジンを初期の間のみ運転し、及びまたは連続した運転を阻止するように構成できる。
【００１０】
流体レベルを検知する方法も示す。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は以下図面の説明と共に明らかならしめるが、本発明は好ましい実施例のみに限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々増減、変更されるものであることは勿論である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明を打ち固め機（ランマ）に用いる油  レベル  センサとして説明する。
【００１４】
図１〜図４において２０はタンパーとして知られている打ち固め機を示し、この打ち固め機２０は、エンジン２２と、このエンジン２２に一体にボルト締めしたランマサブアセンブリ２４とを有する。ランマサブアセンブリ２４はランマクランクケース２６と、ランマ操作によって振動し、または垂直に往復動するよう往復ピストン（図示せず）によってランマクランクケース２６に結合した往復タンピングシュー２８とを有する。ピストンの下端は固定ガード３０によって、また、上端はランマクランクケース２６に相対的なシュー２８の移動に適合する可撓ブーツ３２によって保護せしめる。この機械は、ガードとして機能する操作ハンドル３４によって支持し、ガイドされる。
【００１５】
エンジン２２はスパーク点火、単一シリンダ、４−ストローク  内燃エンジンである。シリンダ（図示せず）はランマクランクケース２６の後面にボルト締めしたクランクケース３８内に位置する。エンジン２２は、例えばエンジンクランクケース３８の後面に設けた引張コード（図示せず）によってスタートされる。図３と図４に示すようにクランクケース３８はその底部に一体のオイルパン４０を有する。クランクケース３８は、エンジン２２の出力軸４６を貫通せしめる孔４４を有するフロントカバー４２を着脱自在に有する。ドレンプラグ６０を受容するためオイルパン４０の底部４８に開口５０を形成する。オイルパン４０から油を抜き出すため、オイルパン４０の底部４８の開口５０にドレンプラグ６０を着脱自在に挿入可能とする。ドレンプラグ６０はねじ込みとするがクリップタイプのものとしても良い。オイルパン４０内に延びるドレンプラグ６０の一部によって中空プラスチック筒状センサハウジング６４を形成する。ハウジング６４はクランクケース３８の外面の下に延ばす。
【００１６】
図５〜図９に示すようにハウジング６４内に平行板静電容量型流体レベルセンサ６２を設ける。このセンサ６２は集積回路ボード７０と、プローブ７２と、複数のリード線７４と、遠隔ゲージ７６とを有する。ゲージ７６は、他のインジケータと制御器の近くで打ち固め機２０の背部に設ける。図７に示すようにゲージ７６には油が減少したことを可視的に示す、例えばフラッシュ赤色光を発光するＬＥＤ７８を有せしめる。モータ点火システムの操作やセンサ６２に協働するＬＥＤ集積回路ボードのような内部制御器８０を有せしめることもできる。ゲージ７６からランマ点火システムに対して他のリード線８２を延ばす。このリード線８２によりセンサ６２とゲージ７６に電力を供給し、点火システムを制御する。
【００１７】
センサ６２の集積回路ボード７０は、プローブ７２から信号を受け取り、これらの信号を処理して流体レベルを示す信号を作り、これをゲージ７６に送る電子手段を有する。集積回路ボード７０は、非導電性絶縁陶器材料８４によってカプセル状にしてハウジング６４内に保持する。陶器材料８４はタンク内の油から集積回路ボード７０を保護し、オイルパン４０内から集積回路ボード７０を電気的に絶縁する。
【００１８】
図５〜図８に示すようにドレンプラグ６０から上方に延びる単一の溝付き絶縁板９０を集積回路ボード７０の延長部分として形成し、二つのボードを一体に結合するための二次的ハンダ付け操作等を省略せしめる。これにより製造を容易とし、センサの信頼性を高めることができる。上記“回路ボード”と“プローブ”は別個のものであるが同一のボードとして集積できる。然しながら、集積回路ボード７０の上端に電気的に及び物理的に接続した第２の回路板から絶縁板９０を形成することもできる。同様にして他の溝付き板を作ることができる。
【００１９】
図５〜図９に示すように、絶縁板９０は図３と図４に示すようにその底部を陶器材料８４によってカプセル化し、オイルパン４０の内部に上方に延ばす。多数の平行する垂直溝９２を板９０に形成する。この溝９２の側面９４はアルミニウム等の金属の導電材料によって被覆する。この被覆は例えば溝９２の全面を導電層によってメッキして行ない、次いで溝９２の上下端９６、９８から導電層を除去し、各溝９２の両側に分離した平行な板を形成せしめる。この結果、図９に示すように各溝９２の導電面間に静電容量ブリッジが形成されるようになる。
【００２０】
リード線７４は集積回路ボード７０の底部からゲージ７６に延ばす。このリード線７４は接地用リード線と、回路ボード７０とプローブ７２に電力を送る電力供給用リード線または点火用リード線と、集積回路ボード７０からゲージ７６に液体レベル信号を送るためのリード線とを含む。
【実施例２】
【００２１】
本発明の第２の実施例のセンサ１６２を図１０〜図１４により説明する。このセンサ１６２は実施例１のセンサ６２と同様集積回路ボード１７０と、プローブ１７２と、ゲージ１７６とを有する。集積回路ボード１７０とプローブ１７２は、オイルパン４０内に上方に延びるドレンプラグ１６０の一部に形成されたプラスチック筒状ハウジング１６４内に設ける。集積回路ボード１７０をハウジング１６４内に位置せしめ、樹脂によってカプセル化し外界から保護せしめる。リード線１７４は接地用リード線と、信号用リード線と、電力供給用リード線とを含み、ハウジング１６４からゲージ１７６に向って延ばす。実施例１と同様、ゲージ１７６にはＬＥＤ１７８等のインジケータを有せしめ得る。また、集積回路ボード１７０にリード線１７４によって接続され、点火線１８２によってエンジン点火回路に接続された内部制御器１８０を有せしめ得る。実施例１と同様点火線１８２によってセンサ１６２に電力を供給できる。
【００２２】
実施例２におけるセンサ１６２では、隣接する平行板１９０間に形成される間隙１９２によってプローブ１７２の静電容量ブリッジが形成され、この点において溝付き板の溝内の導電面間に静電容量ブリッジが形成される実施例１のものとは異なる。平行板１９０は、集積回路板１７０の頂部に形成された溝内に配置され、集積回路板１７０から直角に延びる回路ボードによって形成する。平行板１９０の外面の導電度を良好とし、平行板１９０間の間隙１９２内に静電容量ブリッジが形成されるようにする。この実施例においては３個の静電容量ブリッジを形成するため平行板１９０を４枚用いる。各板１９０は厚さ約０．０６インチ、長さ約０．９インチ、高さ約０．２インチ〜０．２５インチとする。板１９０間の間隙１９２は夫々約０．１インチとする。この実施例のプローブ１７２は実施例１のプローブに比べ複雑な構成となっており、回路ボードも多く必要とするが、平行板間のブリッジ内に実施例１の単一の溝の場合に比べより大きな静電界を作ることができる利点がある。
【００２３】
実施例１のプローブ７２の溝９２内または実施例２のプローブ１７２の板１９０間の間隙１９２内に形成される静電容量ブリッジ内の静電界の周波数は、オイルパン４０内の油レベルの変化によって変化する。油レベルが下がったとき、周波数は増加する。オイルパン４０内の油レベルが実施例１の溝９２の底部以下となったとき、または、実施例２の板１９０の底部以下となったとき、周波数が所定値以上となり、オイルパン４０内の油レベルが許容値以下となったことを指示する。例えば、実施例２のプローブ１７２は、板１９０が完全に露出される低油レベル条件で周波数の周期が約６００マイクロセコンドから上昇し、油レベルが板１９０の頂部に達するかまたはこれを越えた“フル”レベル条件となったときの約７００マイクロセコンドになるように構成せしめる。警報は流体レベルが平行板の底部以下に下がったときにのみ発生せしめ、静電容量を所定の単位で正確に調節する必要性を不要ならしめる。
【００２４】
打ち固め機２０はセンサ６２または１６２からの信号に同様の仕方で応答せしめる。実施例２のセンサ１６２に対する応答は同様にして実施例１のセンサ６２に対しても適用できることは勿論である。
【００２５】
ゲージ１７６内の制御器１８０は、センサ周期が板１９０間の静電容量ブリッジ内の油の消失を示す周波数の周期以下となったときのみ低油レベル信号を発生するようにするのが好ましい。従って、実施例２においては、オイルパン４０内の油板１９０の底部以下となったときにのみ低油レベル警報信号を発生せしめる。センサ１６２は、板１９０間の油レベルではなく板１９０間の油の有無を検知できる効果がある。これにより油の特性や温度変化を計るために必要なセンサ１６２の複雑な校正が不要となるため板１９０間の油レベルを定めることに比べセンサ１６２の信頼性が極めて大きくなり、そのデザインも容易となる。
【００２６】
上記打ち固め機の例では振動や他の要素が厳しい“スロッシング”や他の検査されている容器内の流体レベルに一時的変化をもたらすため、制御器１８０は、オイルパン４０内の流体レベルが少なくとも安定した時またはエンジンスタート直後にエンジン点火システムと警報灯のようなＬＥＤ１７８の操作を調和せしめる。センサ１６２からの信号はその後は発生せずまたは無効とされる。さもなければ誤った油レベル低下警報信号が機械の操作の間発生されるようになる。
【００２７】
油レベル低下信号は、短かくない期間エンジン２２の操作を阻止するために用い、エンジン２２を不適切な循滑によるダメージから防ぐようにすることができる。例えば、底油レベル信号を制御器１８０から緩衝回路に送りエンジン点火コルに対する電気的パルスを電気的に接地せしめることができる。然しながら、この信号は、エンジンが例えば３０秒間作動され、ＬＥＤ１７８が点灯される迄送らず、操作者がエンジン停止理由を察知できるようにすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の流体レベルセンサを有する打ち固め機の正面図である。
【図２】図１に示す打ち固め機の側面図である。
【図３】図１に示す打ち固め機の一部を示す斜視図である。
【図４】図１に示す打ち固め機の一部の縦断側面図である。
【図５】本発明の流体レベルセンサの斜視図である。
【図６】図５に示す流体レベルセンサの平面図である。
【図７】図５に示す流体レベルセンサの説明図である。
【図８】図５の８−８線面図である。
【図９】図５に示す流体レベルセンサの一部の斜視図である。
【図１０】本発明の流体レベルセンサの第２の実施例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す流体レベルセンサの底面図である。
【図１２】図１０に示す流体レベルセンサの説明図である。
【図１３】図１０に示す流体レベルセンサの説明図である。
【図１４】本発明の流体レベルセンサの一部の縦断正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２０    打ち固め機
２２    エンジン
２４    ランマサブアセンブリ
２６    ランマクランクケース
２８    シュー
３０    固定ガード
３２    ブーツ
３４    操作ハンドル
３８    クランクケース
４０    オイルパン
４２    フロントカバー
４４    孔
４６    出力軸
４８    底部
５０    開口
６０    ドレンプラグ
６２    流体レベルセンサ
６４    ハウジング
７０    集積回路ボード
７２    プローブ
７４    リード線
７６    遠隔ゲージ
７８    ＬＥＤ
８０    内部制御器
８２    リード線
８４    陶器材料埋込用材料
９０    絶縁板
９２    垂直溝
９４    側面
１６０    ドレンプラグ
１６２    流体レベルセンサ
１６４    ハウジング
１７０    集積回路ボード
１７２    プローブ
１７４    リード線
１７６    遠隔ゲージ
１７８    ＬＥＤ
１８０    内部制御器
１８２    点火線
１９０    平行板
１９２    間隙
【図１】
2007192823.tif 000003
【図２】
2007192823.tif 000004
【図３】
2007192823.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007192823.tif 000011
【図１０】
2007192823.tif 000012
【図１１】
2007192823.tif 000013
【図１２】
2007192823.tif 000014
【図１３】
2007192823.tif 000015
【図１４】
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