JP2005017231A - 液体状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱抵抗体からなる検知部を用いて可燃性液体の状態を検出するにあたり、過大電流検出および通電遮断を行う通電遮断機器として高価な機器を用いることなく、可燃性液体の発火を防止できる液体状態検出装置を提供する。
【解決手段】オイルレベル検出装置１では、ＣＰＵ１１において、レベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたと判定すると、通電遮断回路１９が、通電経路を遮断してレベルセンサ素子１３への電流通電を強制的に遮断する。レベルセンサ素子１３は、発熱抵抗体７１が被覆保護部材７４に覆われて構成されており、発熱抵抗体７１で発生した熱量は、被覆保護部材７４を介して可燃性オイル２４へ熱伝導されるため、熱伝導に要する熱伝導所要時間が長くなる。このため、通電遮断回路１９として応答速度の速い高価な機器を用いない場合であっても、可燃性オイル２４が発火する前にレベルセンサ素子１３への通電を遮断できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性液体を収容する液体収容領域に配置される発熱抵抗体からなる検知部に検知用定電流を通電し、検知用定電流の通電時における検知部の両端電圧に基づいて液体収容領域に収容されている可燃性液体の状態を検出する液体状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発熱抵抗体（ヒータ素子）からなる検知部を用いて、液体収容領域に収容されている可燃性液体（オイルなど）の状態（液量や液温など）を検出する液体状態検出装置が知られている。なお、液体状態検出装置の一例としては、液体収容領域に収容されている液体の量を表す液レベルを検出する液レベル検出装置を挙げることができる。
【０００３】
液レベル検出装置は、例えば、検知部に対して、所定電流値の検知用定電流を所定の検知用通電時間にわたり通電し、通電前後における検知部の両端電圧の変化量に基づいて液レベルを検出するよう構成されている。
つまり、検知部のうち液体中に配置（浸漬）されている部分は、電流通電により発生した熱量が液体に熱伝導するため、温度上昇量（温度変化量）が小さくなり、他方、検知部のうち液体の外部に配置される部分は、空気への熱伝導量が小さいため、温度上昇量が大きくなる。このため、通電に伴う検知部の全体的な温度変化量は、液体中に配置（浸漬）される部分の割合に応じて変化することになり、検知部の温度変化量に基づいて液体レベルを検出することができる。
【０００４】
また、発熱抵抗体は、温度変化に応じて電気抵抗値が変化する特性があり、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる発熱抵抗体を用いた場合、温度が上昇するほど抵抗値が高くなることから、電流通電に伴い検知部の温度が上昇すると、検知部の電気抵抗値が上昇する。そして、検知部に対する通電電流値を一定に制御する場合には、検知部の両端電圧は、検知部の抵抗値変化に応じて変化する。このため、検知部に対する通電電流値を一定に制御することで、検知部の両端電圧の変化量に基づき、検知部の抵抗値変化量を検知でき、液レベルを検知することができる。
【０００５】
そして、液体状態検出装置に備えられる検知部としては、ワイヤ状の発熱抵抗体がむき出しの状態で基板上の複数のピンに架け渡されるようにして構成されて、発熱抵抗体が可燃性液体に直接接触する状態で、液体収容領域に配置されるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０２−２６４８２７号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発熱抵抗体がむき出し状態の検知部は、この検知部に接続される回路に異常が発生するなどにより過大電流が通電されることがあると、発熱量が瞬間的に過度に大きくなり、その熱が瞬時に検出対象である可燃性液体に及んで、可燃性液体の発火を引き起こす虞がある。
【０００８】
この問題に対しては、検知部に実際に通電される実測電流値を検出し、検知部に過大電流が流れた場合には、通電を遮断して検知部の温度上昇を防止することで、可燃性液体の発火を防止する対策方法が考えられる。
しかし、この対策方法においては、過大電流の検出から通電遮断までの応答時間が長くなる場合には、過大電流を検出した場合であっても、通電遮断時期よりも前に検知部が可燃性液体の発火温度まで上昇すると、可燃性液体の発火を防止できないという問題がある。
【０００９】
なお、過大電流検出および通電遮断を行う通電遮断機器として応答速度の速いものを用いて過大電流検出および通電遮断を実施し、応答時間を短縮することで、発火を防止することも可能であるが、そのような通電遮断機器は高価であることから、液体状態検出装置のコストが高くなるという問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、発熱抵抗体からなる検知部を用いて可燃性液体の状態（液レベルや液温度など）を検出するにあたり、過大電流検出および通電遮断を行う通電遮断機器として高価な機器を用いることなく、可燃性液体の発火を防止できる液体状態検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明方法は、可燃性液体を収容する液体収容領域に配置される発熱抵抗体からなる検知部と、検知部に対して予め定められた設定電流値の検知用定電流を通電する定電流通電手段と、検知用定電流の通電時における検知部の両端電圧を検出し、両端電圧に基づいて液体収容領域に収容されている可燃性液体の状態を判定する液体状態判定手段と、を備えて、可燃性液体の状態を検出する液体状態検出装置であって、検知部に流れる実測電流値を検出し、実測電流値に基づき検知部に過大電流が通電されたか否かを判断し、過大電流が通電されたと判定すると、検知部への通電を遮断する通電遮断手段と、検知部の発熱抵抗体のうち少なくとも可燃性液体の内部に配置される部分を覆う絶縁性材料からなる被覆保護部材と、を備えることを特徴とする液体状態検出装置である。
【００１２】
この液体状態検出装置は、通電遮断手段を備えており、実測電流値に基づき検知部に過大電流が通電されたと判定すると、検知部への通電を遮断するよう構成されている。
また、この液体状態検出装置に備えられる検知部は、発熱抵抗体が被覆保護部材に覆われて構成されている。つまり、液体状態検出装置においては、発熱抵抗体にて発生した熱量は、被覆保護部材を介して可燃性液体へ熱伝導されることから、発熱抵抗体から可燃性液体に対して直接熱伝導される場合に比べて、熱伝導に要する熱伝導所要時間が長くなる。
【００１３】
このため、過大電流が通電されて検知部が高温となる場合であっても、可燃性液体までの熱伝導所要時間が従来に比して長くなることから、通電遮断手段として応答速度の速い高価な機器を用いない場合でも、可燃性液体が発火する前に検知部への通電を遮断することができる。
【００１４】
すなわち、通電遮断手段により検知部への通電を遮断するにあたり、通電遮断手段に加えて、発熱抵抗体を覆う被覆保護部材を併せて備えることで、通電遮断手段の応答速度の遅れによる可燃性液体の発火を防止することができる。
よって、本発明によれば、高価な機器を用いることなく、過大電流の通電による可燃性液体の発火を防止できる液体状態検出装置を実現することができる。
【００１５】
なお、被覆保護部材の材質や被覆保護部材のうち発熱抵抗体から可燃性液体までの厚さ寸法は、発熱抵抗体から可燃性液体までの熱伝導に要する熱伝導所要時間が通電遮断手段の応答時間よりも長くなるように、かつ液体状態検出の検出精度が実用上問題の無い範囲になるように、適宜設定すればよい。
【００１６】
そして、上述の液体状態検出装置においては、通電遮断手段が、検知用定電流の通電開始時における実測電流値に基づき、検知部に過大電流が通電されたか否かを判断するとよい。
つまり、過大電流の通電を判定するための実測電流値の検知時期（検知タイミング）を、検知用定電流の通電開始時に設定することで、過大電流を早期に検出することができる。これにより、過大電流の通電時間を最短にすることができ、可燃性液体の発火をより効果的に防止することができる。
【００１７】
なお、検知用定電流を継続して通電するのではなく、検知用定電流を周期的に通電する場合には、各周期における通電開始タイミングで実測電流値を検出し、過大電流が通電されたか否かを判断することで、より確実に可燃性液体の発火を防止することができる。
【００１８】
次に、上述の液体状態検出装置においては、被覆保護部材は、樹脂フィルムにて形成することができる。
樹脂フィルムは薄膜形成が容易であるため、この樹脂フィルムからなる被覆保護部材にて発熱抵抗体を覆うことで、発熱抵抗体にて発生した熱量が可燃性液体に熱伝導する所要時間を遅らせることができるとともに、被覆保護部材の熱容量が過度に大きくなるのを防いで熱伝導所要時間が長くなり過ぎるのを防止できる。それにより、可燃性液体の発火を抑制しつつ、液体状態検出の応答性を良好にした液体状態検出装置とすることができる。
【００１９】
なお、樹脂フィルムの材料としては、２００℃の高温に耐えられる耐熱性を有し、耐油性、耐酸化性を有する材料を用いるとよく、具体的には、ＰＩ（ポリイミド）などが挙げられる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用した実施例を、図面と共に説明する。
本実施例では、可燃性オイルを収容するオイルタンクのオイルレベルを検出するオイルレベル検出装置について説明する。なお、オイルレベルは、オイルタンクに収容されているオイルの収容量を表す。
【００２１】
オイルレベル検出装置１の概略構成を表す回路図を、図１に示す。
図１に示すように、オイルレベル検出装置１は、中央演算処理装置１１（以下、ＣＰＵ１１ともいう）と、発熱抵抗体を備えるレベルセンサ素子１３と、レベルセンサ素子１３とグランドラインとの間に直列接続される電流検知用抵抗１５と、予め定められた設定電流値Ｉｔの検知用定電流を出力する定電流回路１７と、電源ライン２０から定電流回路１７への通電経路に設けられる通電遮断回路１９と、を備えている。
【００２２】
なお、電源ライン２０は、図示しない電源装置（バッテリ（出力電圧値：１２［Ｖ］））に接続されており、装置の各部に電力供給を行う電流経路として備えられている。
ＣＰＵ１１は、内部処理としてオイルレベル検出処理を実行することで、レベルセンサ素子１３の両端電圧Ｖを検出し、その両端電圧Ｖに基づいてオイルタンクに収容されているオイルの量（換言すれば、オイルレベル）を検出する。なお、オイルレベル検出処理の処理内容については、後述する。
【００２３】
ＣＰＵ１１は、外部からのアナログ信号を入力するためのＡ／Ｄ入力端子を備えており、このうち少なくとも２つのＡ／Ｄ入力端子が、レベルセンサ素子１３の両端部（電流検知用抵抗１５に接続される第２端部５３、および定電流回路１７に接続される第１端部５１）に接続されている。これにより、ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ入力端子に入力されるアナログ信号に基づき、レベルセンサ素子１３の第１端部５１および第２端部５３の各電位を検出し、各電位の差分を算出してレベルセンサ素子１３の両端電圧値を検出するよう構成されている。
【００２４】
また、ＣＰＵ１１は、レベルセンサ素子１３と電流検知用抵抗１５との接続点（レベルセンサ素子１３の第１端部５１）における電位に基づいて、電流検知用抵抗１５の両端電圧を検出できる。そして、ＣＰＵ１１は、電流検知用抵抗１５の両端電圧と電流検知用抵抗１５の電気抵抗値（本実施例では１［Ω］）とに基づいて、電流検知用抵抗１５に実際に流れる電流値を検出することができる。また、レベルセンサ素子１３は、電流検知用抵抗１５に直列接続されており、電流検知用抵抗１５と同等の電流が流れることから、電流検知用抵抗１５に流れる電流値を、レベルセンサ素子１３に実際に流れる電流値（実測電流値Ｉｇ）として検出することができる。
【００２５】
ここで、図２に、オイルタンク２１を含めたオイルレベル検出装置１の概略構成を模式的に表した構成図を示す。
図２に示すように、レベルセンサ素子１３は、自身の長さ方向がオイルタンク２１の深さ方向となるように、オイルタンク２１の内部に配置されている。つまり、レベルセンサ素子１３は、オイルタンク２１に収容される可燃性オイル２４の収容量（換言すれば、オイルレベル）に応じて、可燃性オイル２４に浸漬される浸漬部分の長さ寸法が変化するように配置されている。
【００２６】
図１に戻り、オイルレベル検出装置１は、バイパス抵抗素子２３およびバイパス容量素子２５が直列接続されたバイパス回路２７を備えており、バイパス回路２７をレベルセンサ素子１３に対して並列接続することで、レベルセンサ素子１３への瞬時的な過大電流の流入を防止して、過電流通電によるレベルセンサ素子１３の破損を防止している。
【００２７】
定電流回路１７は、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる第１スイッチング素子３１と、第１スイッチング素子３１のゲート電圧を制御するオペアンプ３３と、ＣＰＵ１１からの通電切替信号１０１に基づきオペアンプ３３の非反転入力端子（＋）への入力電圧値を切り換える第２スイッチング回路３５と、を備えている。
【００２８】
なお、オペアンプ３３は、反転入力端子（−）が抵抗素子６１を介してレベルセンサ素子１３の第２端部５３に接続されており、非反転入力端子（＋）が容量素子６２を介してグランドラインに接続されており、反転入力端子（−）と出力端子が抵抗素子６３および容量素子６４の直列回路を介して接続されており、出力端子が抵抗素子６５を介して第１スイッチング素子３１に接続されて構成されている。
【００２９】
第１スイッチング素子３１は、電源ライン２０からレベルセンサ素子１３に至る通電経路に設けられており、オペアンプ３３により設定されるゲート電圧の大きさに応じてオン状態に制御されると通電経路を導通状態（閉状態）に設定し、ゲート電圧の大きさに応じてオフ状態制御されると通電経路を遮断状態（開状態）に設定するよう動作する。つまり、第１スイッチング素子３１は、レベルセンサ素子１３への通電経路を導通状態または遮断状態に設定する電流制御用スイッチング手段として備えられている。
【００３０】
第２スイッチング回路３５は、ＣＰＵ１１からの通電切替信号１０１に基づいて、オペアンプ３３の非反転入力端子（＋）への入力電圧値を、基準電圧Ｖｒｅｆまたは０［Ｖ］のいずれかに設定するよう構成されている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは、電流検知用抵抗１５の通電電流値が予め設定された設定電流値Ｉｔ（本実施例では、４００［ｍＡ］）となるときの電流検知用抵抗１５の両端電圧値と等しい電圧値が設定されている。
【００３１】
基準電圧Ｖｒｅｆは、定電圧発生回路３７にて設定されるが、定電圧発生回路３７は、第２電源ライン２２（電圧値：５［Ｖ］）の電圧値を２個の抵抗素子３８，３９を用いて分圧することで、基準電圧Ｖｒｅｆを所定の電圧値に設定している。つまり、定電圧発生回路３７は、抵抗素子３８，３９の各抵抗値を適宜設定することで、設定電流値Ｉｔが通電される時の電流検知用抵抗１５の両端電圧値と等しくなる基準電圧Ｖｒｅｆを出力することができる。
【００３２】
なお、第２電源ライン２２は、図示しない電源装置（バッテリ）から出力される電圧の電圧変換を行い定電圧（本実施例では、５［Ｖ］）を出力する電圧変換回路に接続されており、電圧変換回路が出力する定電圧を装置の各部に供給するために備えられている。
【００３３】
また、第２スイッチング回路３５は、ＣＰＵ１１からの通電切替信号１０１に基づいて、オペアンプ３３の非反転入力端子（＋）とグランドラインとを抵抗素子３６を介して接続することで、オペアンプ３３の非反転入力端子（＋）への入力電圧値を０［Ｖ］に設定するよう構成されている。
【００３４】
オペアンプ３３は、第２スイッチング回路３５からの入力電圧値と、電流検知用抵抗１５の両端電圧値とが等しくなるように、第１スイッチング素子３１のゲートに印加する電圧の大きさを制御している。
このように構成される定電流回路１７は、ＣＰＵ１１からの通電切替信号１０１が通電指令状態（オン状態）となると、レベルセンサ素子１３に対して設定電流値Ｉｔの検知用定電流を供給し、また、ＣＰＵ１１からの通電切替信号１０１が停止指令状態（オフ状態）となると、レベルセンサ素子１３への通電を停止するよう動作する。
【００３５】
次に、通電遮断回路１９は、電源ライン２０から定電流回路１７に至る通電経路に設けられており、ＣＰＵ１１からの異常停止信号１０３に応じて、通電経路を導通状態（閉状態）または遮断状態（開状態）に設定するよう動作する。
なお、本実施例の通電遮断回路１９は、半導体スイッチング素子である遮断用トランジスタ４１，４５と、４個の抵抗素子４２．４３．４６．４７を備えて構成されている。そして、通電遮断回路１９は、異常停止信号１０３が正常指令状態（ハイレベル）の場合には、遮断用トランジスタ４１，４５がオン状態（閉状態）となり通電経路を導通状態（閉状態）に設定する。また、通電遮断回路１９は、異常停止信号１０３が異常指令状態（ローレベル）の場合には、遮断用トランジスタ４１，４５がオフ状態（開状態）となり通電経路を遮断状態（開状態）に設定する。
【００３６】
なお、オイルレベル検出装置１のＣＰＵ１１は、正常指令状態の異常停止信号１０３としてハイレベル信号を出力し、異常指令状態の異常停止信号１０３としてローレベル信号を出力するよう構成されている。
次に、ＣＰＵ１１で実行されるオイルレベル検出処理について説明する。図５に、オイルレベル検出処理の処理内容を表すフローチャートを示す。また、図３に、オイルレベル検出処理を実行する際の、レベルセンサ素子１３の両端電圧Ｖの変化状態を表すタイムチャートを示す。
【００３７】
オイルレベル検出処理が開始されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す。以下同様。）では、通電切替信号１０１を通電指令状態（オン状態）に切り換えて、定電流回路１７からレベルセンサ素子１３への検知用定電流（設定電流値Ｉｔ）の供給（通電）を開始する（図３における時刻ｔ１）。また、Ｓ１１０では、検知用定電流の通電開始時期を起点として検知用通電時間ＴＨを計測するためのタイマカウントを開始する。
【００３８】
次のＳ１２０では、ＣＰＵ１１のＡ／Ｄ入力端子に入力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、レベルセンサ素子１３の第１端部５１および第２端部５３の各電位を検出すると共に、検出した各電位に基づいて通電開始時のレベルセンサ素子１３の両端電圧Ｖを検出する。このとき検出されるレベルセンサ素子１３の両端電圧Ｖが、通電開始時両端電圧Ｖ０である。また、Ｓ１２０では、レベルセンサ素子１３の第２端部５３の電位に基づき、電流検知用抵抗１５の両端電圧を検出し、検出した両端電圧と電流検知用抵抗１５の電気抵抗値とに基づいて、電流検知用抵抗１５に流れる電流値（換言すれば、レベルセンサ素子１３に流れる実測電流値Ｉｇ）をモニタ（検出）する処理を行う。
【００３９】
続くＳ１３０では、Ｓ１２０で検出した実測電流値Ｉｇに基づき、レベルセンサ素子１３に異常電流（過大電流）が通電されているか否かを判断し、肯定判定する場合にはＳ２００に移行し、否定判定する場合にはＳ１４０に移行する。なお、Ｓ１３０では、予め定められた過大電流判定値と実測電流値Ｉｇとを比較して、実測電流値Ｉｇが過大電流判定値以上となる場合に肯定判定し、実測電流値Ｉｇが過大電流判定値より小さい場合に否定判定する。
【００４０】
なお、過大電流判定値は、レベルセンサ素子１３が破損することのない電流範囲に設定されており、より詳細には、レベルセンサ素子１３の温度が可燃性オイル２４の発火温度と等しくなるときの電流値よりも小さい値が設定される。
続くＳ１４０では、Ｓ１１０でカウントを開始したタイマ値に基づき、通電開始時点から検知用通電時間ＴＨが経過したか否かを判断し、肯定判定する場合にはＳ１５０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行して、検知用通電時間ＴＨが経過するまで待機する。
【００４１】
なお、検知用通電時間ＴＨは、通電によるレベルセンサ素子１３の温度変化（上昇）を検知できる最短時間よりも長く、かつ、レベルセンサ素子１３の温度が過度に上昇することのない時間内に設定されている。本実施例では、検知用通電時間ＴＨは、２［ｓｅｃ］に設定されている。
【００４２】
Ｓ１４０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると（図３における時刻ｔ２）、Ｓ１５０では、Ａ／Ｄ入力端子に入力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、レベルセンサ素子１３の第１端部５１および第２端部５３の各電位を検出すると共に、検出した各電位に基づいてレベルセンサ素子１３の両端電圧Ｖを検出する。これにより、検知用通電時間ＴＨにわたり検知用定電流を通電した時のレベルセンサ素子１３の両端電圧（通電後センサ出力電圧ＶＨ）を検出する。
【００４３】
次のＳ１６０では、通電切替信号１０１を停止指令状態（オフ状態）に切り換えて、定電流回路１７からレベルセンサ素子１３への検知用定電流（設定電流値Ｉｔ）の供給（通電）を停止する。また、Ｓ１６０では、検知用定電流の通電停止時期を起点として通電停止時間ＴＣを計測するためのタイマカウントを開始する。
【００４４】
続くＳ１７０では、Ｓ１２０で検出した通電開始時両端電圧Ｖ０とＳ１５０で検出した通電後センサ出力電圧ＶＨとの差分を算出して、両端電圧変化量ΔＶを算出する。
次のＳ１８０では、通電開始時両端電圧Ｖ０および両端電圧変化量ΔＶに基づきオイルレベルを判定するレベル判定マップを用い、オイルレベル判定および温度判定の処理を行う。なお、レベル判定マップへの入力データとしては、実測データ（Ｓ１２０で検出した通電開始時両端電圧Ｖ０およびＳ１７０で算出した両端電圧変化量ΔＶ）を用いる。
【００４５】
ここで、通電開始時両端電圧Ｖ０および両端電圧変化量ΔＶを入力パラメータとし、入力パラメータに応じてオイルレベルを出力するレベル判定マップの概念を表す説明図を、図４に示す。
レベル判定マップは、両端電圧変化量ΔＶに基づいてオイルレベルを判定することを基本として構成されているが、さらに、通電開始時両端電圧Ｖ０に基づき通電開始時におけるレベルセンサ素子１３の温度（初期温度）を判定できるよう構成されている。つまり、レベル判定マップは、通電開始時両端電圧Ｖ０に基づき通電開始時における初期温度を判定しており、通電開始時両端電圧Ｖ０が小さくなるほど初期温度が低温であると判定し、通電開始時両端電圧Ｖ０が大きくなるほど初期温度が高温であると判定する。
【００４６】
そして、レベル判定マップは、両端電圧変化量ΔＶが同一値であっても、通電開始時両端電圧Ｖ０に基づき判定された初期温度に応じて、異なるオイルレベルを検出するように構成されている。つまり、レベル判定マップは、初期温度が変化した場合であっても、初期温度の変化に応じた適切なオイルレベルを判定できるように構成されている。
【００４７】
例えば、図４に示すレベル判定マップを用いる場合には、両端電圧変化量ΔＶが約０．４０［Ｖ］であっても、通電開始時両端電圧Ｖ０が約２．９［Ｖ］の場合にはオイルレベルを約３０［ｍｍ］と判定し、通電開始時両端電圧Ｖ０が約３．６［Ｖ］の場合にはオイルレベルを約０［ｍｍ］と判定する。
【００４８】
このように、通電開始時両端電圧Ｖ０および両端電圧変化量ΔＶに基づきオイルレベルを判定するレベル判定マップを用いることで、通電開始時におけるレベルセンサ素子１３の温度（初期温度）が異なる場合でも、オイルレベルの検出値に誤差が生じるのを防止することができる。
【００４９】
次のＳ１９０では、Ｓ１６０でカウントを開始したタイマ値に基づき、通電停止時点から通電停止時間ＴＣが経過したか否かを判断し、肯定判定する場合にはＳ１１０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行して、通電停止時間ＴＣが経過するまで待機する。なお、通電停止時間ＴＣは、レベルセンサ素子１３の温度を検知用定電流を通電する前段階の温度まで低下させることができる時間に設定されている。
【００５０】
Ｓ１９０で肯定判定されてＳ１１０に移行すると（図３における時刻ｔ３）、Ｓ１１０では、再び上述した処理を実行する。
このようにして処理を行うオイルレベル検出処理は、Ｓ１１０からＳ１９０までの処理を１サイクル（１周期）として上述した処理を繰り返し実行することで、周期的にオイルレベルを検出する処理を行う。
【００５１】
また、オイルレベル検出処理では、Ｓ１３０にて否定判定されて、Ｓ２００に移行すると、Ｓ２００では、異常停止信号１０３を異常指令状態に設定する処理を行う。これにより、異常停止信号１０３に応じて通電遮断回路１９が動作し、通電遮断回路１９が、通電経路を遮断してレベルセンサ素子１３への電流通電を強制的に停止させる。
【００５２】
次のＳ２１０では、電子制御装置８１（以下、ＥＣＵ８１ともいう）に対して、異常警報通知信号を出力する処理を行う。異常警報通知信号は、ＥＣＵ８１に対して、レベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたことを通知するために出力される。
【００５３】
なお、ＣＰＵ１１は、信号線を介してＥＣＵ８１と接続されており、ＥＣＵ８１との間で各種信号の送受信を行っている。そして、ＥＣＵ８１は、ＣＰＵ１１から異常警報通知信号を受信すると、警報ブザー８３を鳴動させると共に、警報ランプ８５を点滅（または点灯）させることにより、オイルレベル検出装置１の使用者に対して、レベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたことを報知する処理を行う。
【００５４】
Ｓ２１０の処理が終了すると、オイルレベル検出処理が終了する。
このあと、ＣＰＵ１１は、別途実行される正常復帰判定処理において、レベルセンサ素子１３へ通電される実測電流値Ｉｇが正常範囲内に復帰したか否かを判断する。正常復帰判定処理は、レベルセンサ素子１３の実測電流値Ｉｇが正常範囲内であると判断すると、異常停止信号１０３を正常指令状態に設定する処理を行い、そのあと、オイルレベル検出処理を再起動する処理を行う。
【００５５】
つまり、ＣＰＵ１１は、レベルセンサ素子１３の第２端部５３の電位に基づき実測電流値Ｉｇを検出し、検出した実測電流値Ｉｇが所定の過大電流判定値を超えると、レベルセンサ素子１３に過大電流が通電されていると判断して、レベルセンサ素子１３への通電経路を遮断状態（開状態）に設定する制御処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ１１は、レベルセンサ素子１３の実測電流値Ｉｇが正常範囲内である場合には、異常停止信号１０３を正常指令状態に設定する処理を行い、レベルセンサ素子１３の実測電流値Ｉｇが過大となった場合（過大電流通電を検出した場合）には、異常停止信号１０３を異常指令状態に設定する処理を行う。これにより、異常停止信号１０３に応じて通電遮断回路１９が動作し、通電遮断回路１９が通電経路を遮断することで、過電流によりレベルセンサ素子１３が破損するのを防止している。
【００５６】
次に、レベルセンサ素子１３の構造について説明する。図６に、レベルセンサ素子１３の外観を表す外形図を示す。
図６に示すように、レベルセンサ素子１３は、電流通電により発熱するＦｅ−Ｎｉ合金からなる発熱抵抗体７１と、発熱抵抗体７１への通電経路を形成する２つのリード部７２と、外部の電源に接続するためにリード部７２の端部に形成された端子部７３と、発熱抵抗体７１を覆う絶縁性材料からなるシート形状の被覆保護部材７４と、を備えている。なお、端子部７３は、２個備えられており、前述した第１端部５１および第２端部５３を形成する。
【００５７】
そして、図６に示すレベルセンサ素子１３のうちＡ−Ａ視断面における断面構造を表した断面図を、図７に示す。
図７に示すように、被覆保護部材７４は、ＰＩ（ポリイミド）からなる２枚の絶縁フィルム層７５，７６と、接着剤からなる２つの接着層７７，７８と、を備えている。つまり、被覆保護部材７４は、接着層７７を積層した絶縁フィルム層７５と、接着層７８を積層した絶縁フィルム層７６とを、発熱抵抗体７１を挟み込む状態で重ね合わせて接着することで構成されている。この結果、発熱抵抗体７１は、被覆保護部材７４に覆われた状態となり、被覆保護部材７４は、発熱抵抗体７１を内部に配置するシート形状に構成される。
【００５８】
このように構成されたレベルセンサ素子１３は、発熱抵抗体７１が測定対象の液体（可燃性オイル２４）に直接接触するのではなく、発熱抵抗体７１が被覆保護部材７４を介して可燃性オイル２４に接触するよう構成されている。このため、発熱抵抗体７１にて発生した熱量は、被覆保護部材７４を介して可燃性オイル２４へ熱伝導されることから、発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４に対して直接熱伝導される場合に比べて、熱伝導に要する熱伝導所要時間が長くなる。
【００５９】
なお、被覆保護部材７４の厚さ寸法Ｗ１は約１０５［μｍ］であり、発熱抵抗体７１の厚さ寸法Ｗ４は約５０［μｍ］である。また、被覆保護部材７４のうち、絶縁フィルム層７５，７６の厚さ寸法Ｗ２は約１２．５［μｍ］であり、接着層７７，７８のうち発熱抵抗体７１と絶縁フィルム層７５，７６とに挟まれる部分の厚さ寸法Ｗ３は約１５．０［μｍ］である。
【００６０】
つまり、被覆保護部材７４のうち、発熱抵抗体７１から絶縁フィルム層７５，７６の外側表面までの厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）、換言すれば、発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４までの厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）は、約２７．５［μｍ］に形成されている。
【００６１】
発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４までの厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）は、発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４までの熱伝導に要する熱伝導所要時間が、ＣＰＵ１１での過大電流検出タイミングから通電遮断回路１９が通電経路を遮断するまでの応答時間よりも長くなるように、設定されている。つまり、厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）は、発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４までの熱伝導所要時間が、ＣＰＵ１１および通電遮断回路１９の応答時間と同等となる時の厚さ寸法（最薄寸法）に比べて、大きく（厚く）なるよう設定されている。
【００６２】
これにより、熱伝導所要時間がＣＰＵ１１および通電遮断回路１９の応答時間よりも長くなることから、可燃性オイル２４の発火前にレベルセンサ素子１３への通電を遮断することができ、過電流通電による可燃性オイル２４の発火を確実に防止することができる。
【００６３】
また、被覆保護部材７４における厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）は、可燃性オイル２４から発熱抵抗体７１までの熱伝導に要する熱伝導所要時間が、オイルレベル検出にて要求されるレベルセンサ素子１３の応答時間よりも短くなるように、設定されている。つまり、厚さ寸法（Ｗ２＋Ｗ３）は、可燃性オイル２４から発熱抵抗体７１までの熱伝導所要時間が、オイルレベル検出において要求されるレベルセンサ素子１３の応答時間となるときの厚さ寸法（最厚寸法）に比べて、小さく（薄く）なるよう設定されている。
【００６４】
これにより、可燃性オイル２４から発熱抵抗体７１までの熱伝導に要する熱伝導所要時間を、オイルレベル検出にて要求されるレベルセンサ素子１３の検出応答時間よりも短く設定できることから、オイルレベル検出における検出応答速度の遅れを抑制でき、検出精度の低下を防ぐことができる。
【００６５】
なお、上記実施例においては、レベルセンサ素子１３が特許請求の範囲に記載の検知部に相当し、可燃性オイル２４が可燃性液体に相当し、オイルタンク２１の内部領域が液体収容領域に相当し、定電流回路１７が定電流通電手段に相当し、ＣＰＵ１１で実行されるオイルレベル検出処理が液体状態判定手段に相当し、オイルレベル検出処理のＳ１３０，Ｓ２００および通電遮断回路１９が通電遮断手段に相当している。
【００６６】
以上説明したように、オイルレベル検出装置１は、オイルレベル検出処理を実行するＣＰＵ１１と、レベルセンサ素子１３への通電経路上に設けられる通電遮断回路１９と、を備えている。そして、オイルレベル検出処理のＳ１３０にて、実測電流値Ｉｇに基づきレベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたか否かを判断している。Ｓ１３０にてレベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたと判定すると、Ｓ２００にて異常停止信号１０３を異常指令状態に設定し、通電遮断回路１９が、異常停止信号１０３に応じて通電経路を遮断して、レベルセンサ素子１３への電流通電を強制的に遮断する。
【００６７】
また、オイルレベル検出装置１に備えられるレベルセンサ素子１３は、発熱抵抗体７１が被覆保護部材７４に覆われて構成されており、発熱抵抗体７１で発生した熱量は、被覆保護部材７４を介して可燃性オイル２４へ熱伝導される。このため、発熱抵抗体７１から可燃性オイル２４に対して直接熱伝導される場合に比べて、熱伝導に要する熱伝導所要時間が長くなる。
【００６８】
このことから、過大電流の通電により発熱抵抗体７１が瞬時に高温となる場合であっても、可燃性オイル２４が発火するまでの時間を長くすることができ、通電遮断回路１９として応答速度の速い高価な機器を用いない場合であっても、可燃性オイル２４が発火する前にレベルセンサ素子１３への通電を遮断できる。つまり、通電遮断回路１９を用いてレベルセンサ素子１３への通電を遮断するにあたり、通電遮断回路１９に加えて、発熱抵抗体７１を覆う被覆保護部材７４を併せて備えることで、通電遮断回路１９の応答速度の遅れによる可燃性オイル２４の発火を防止することができる。
【００６９】
よって、本実施例のオイルレベル検出装置１は、高価な通電遮断回路を用いることなく、レベルセンサ素子１３への過大電流通電による可燃性オイル２４の発火を防止できるという利点がある。
また、オイルレベル検出処理では、レベルセンサ素子１３に対して検知用定電流を周期的に通電するにあたり、各周期における通電開始タイミングで実測電流値Ｉｇを検出し（Ｓ１２０）、通電開始時の実測電流値Ｉｇに基づいてレベルセンサ素子１３に過大電流が通電されたか否かを判断している（Ｓ１３０）。
【００７０】
このように、過大電流の通電を判定するための実測電流値Ｉｇの検知時期（検知タイミング）を、検知用定電流の通電開始時に設定することで、過大電流を早期に検出できる。このことから、オイルレベル検出装置１は、過大電流の通電時間を最短にすることができ、可燃性液体の発火をより効果的に防止することができる。
【００７１】
さらに、被覆保護部材７４は、ＰＩからなる絶縁フィルム層７５，７６を備えており、発熱抵抗体７１を内部に配置するシート形状に形成されている。なお、ＰＩ（ポリイミド）は、２００℃の高温に耐えられる耐熱性を有し、耐油性、耐酸化性を有する材料であることから、被覆保護部材７４は、オイルタンク２１の温度が高温となる用途に使用でき、また、可燃性オイル２４による腐食に耐えることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されることなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、検出対象は液レベルに限られることはなく、発熱抵抗体からなる検知部を用いて、液温度など他の液体状態を検出する液体状態検出装置に対しても、本発明を適用することができる。
【００７３】
さらに、過大電流の判定処理は、実測電流値Ｉｇが過大電流判定値以上となる場合に、即座に検知部への通電を遮断するのではなく、検知用定電流を周期的に通電する場合には、実測電流値Ｉｇが過大電流判定値以上となる回数を積算し、積算回数が所定の閾値を超えた場合に、検知部への通電を遮断するようにしてもよい。これにより、何らかの原因で瞬時的に実測電流値Ｉｇの増大し、直後に正常範囲まで電流値が低下した場合に、瞬時的な電流を過大電流であると誤判定してしまうのを防止することができる。
【００７４】
また、通電遮断回路は、上記のような構成に限られることはなく、例えば、図８に示すように、第１スイッチング素子３１とオペアンプ３３とを接続する信号経路を強制的にグランドラインと同電位に制御する第２通電遮断回路１１９を用いて構成することもできる。
【００７５】
ここで、上述したオイルレベル検出装置１の通電遮断回路１９に代えて第２通電遮断回路１１９を備えて構成される第２オイルレベル検出装置１１１の概略構成を表す回路図を、図８に示す。
図８に示すように、第２通電遮断回路１１９は、半導体スイッチング素子である第２遮断用トランジスタ１２１と、２個の抵抗素子１２３，１２５とを備えて構成されている。第２遮断用トランジスタ１２１は、ベースが、抵抗素子１２５を介してＣＰＵ１１における異常停止信号１０３の出力端子に接続され、コレクタが、オペアンプ３３の出力端子と抵抗素子６５との間の信号経路に接続され、エミッタが、グランドラインに接続されて構成されている。
【００７６】
そして、第２通電遮断回路１１９は、異常停止信号１０３が正常指令状態（ローレベル）の場合には、第２遮断用トランジスタ１２１がオフ状態（開状態）となり、信号経路の電位をオペアンプ３３の出力に応じた電位に設定し、異常停止信号１０３が異常指令状態（ハイレベル）の場合には、第２遮断用トランジスタ１２１がオン状態（閉状態）となり、信号経路の電位を強制的にグランドラインと同電位に設定する。
【００７７】
なお、第２オイルレベル検出装置１１１のＣＰＵ１１は、正常指令状態の異常停止信号１０３としてローレベル信号を出力し、異常指令状態の異常停止信号１０３としてハイレベル信号を出力するよう構成されている。
つまり、第２遮断用トランジスタ１２１が、信号経路の電位を強制的にグランドラインと同電位に設定すると、第１スイッチング素子３１の入力信号は常にローレベル（グランド電位）と略等しくなり、オペアンプ３３の出力電位にかかわらず、第１スイッチング素子３１は強制的にオフ状態（開状態）に設定される。
【００７８】
これにより、レベルセンサ素子１３に過大電流が通電された場合であっても、レベルセンサ素子１３への通電を強制的に遮断することができ、過電流通電による可燃性オイル２４の発火を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイルレベル検出装置の概略構成を表す回路図である。
【図２】オイルタンクを含めたオイルレベル検出装置の概略構成を模式的に表した構成図である。
【図３】オイルレベル検出処理を実行する際の、レベルセンサ素子の両端電圧の変化状態を表すタイムチャートである。
【図４】通電開始時両端電圧Ｖ０および両端電圧変化量ΔＶを入力パラメータとし、入力パラメータに応じてオイルレベルを出力するレベル判定マップの概念を表す説明図である。
【図５】オイルレベル検出処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図６】レベルセンサ素子の外観を表す外形図である。
【図７】図６に示すレベルセンサ素子のうちＡ−Ａ視断面における断面構造を表した断面図である。
【図８】第２通電遮断回路を備えて構成される第２オイルレベル検出装置の概略構成を表す回路図である。
【符号の説明】
１…オイルレベル検出装置、１１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、１３…レベルセンサ素子、１５…電流検知用抵抗、１７…定電流回路、１９…通電遮断回路、２１…オイルタンク、２４…可燃性オイル、３１…第１スイッチング素子、３３…オペアンプ、３５…第２スイッチング回路、３７…定電圧発生回路、５１…第１端部、５３…第２端部、７１…発熱抵抗体、７４…被覆保護部材、７５…絶縁フィルム層、７６…絶縁フィルム層、８１…電子制御装置（ＥＣＵ）、８３…警報ブザー、８５…警報ランプ、１１１…第２オイルレベル検出装置、１１９…第２通電遮断回路。

Claims (3)

1. 可燃性液体を収容する液体収容領域に配置される発熱抵抗体からなる検知部と、
   前記検知部に対して予め定められた設定電流値の検知用定電流を通電する定電流通電手段と、
   前記検知用定電流の通電時における前記検知部の両端電圧を検出し、前記両端電圧に基づいて前記液体収容領域に収容されている前記可燃性液体の状態を判定する液体状態判定手段と、
   を備えて、可燃性液体の状態を検出する液体状態検出装置であって、
   前記検知部に流れる実測電流値を検出し、前記実測電流値に基づき前記検知部に過大電流が通電されたか否かを判断し、過大電流が通電されたと判定すると、前記検知部への通電を遮断する通電遮断手段と、
   前記検知部の前記発熱抵抗体のうち少なくとも前記可燃性液体の内部に配置される部分を覆う絶縁性材料からなる被覆保護部材と、
   を備えることを特徴とする液体状態検出装置。
2. 前記通電遮断手段は、前記検知用定電流の通電開始時における前記実測電流値に基づき、前記検知部に過大電流が通電されたか否かを判断すること、
   を特徴とする請求項１に記載の液体状態検出装置。
3. 前記被覆保護部材は、樹脂フィルムにて形成されていること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体状態検出装置。

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