JP2005501244A - 結合型の流体状態モニター及び流体レベルセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】油タンク内流体の状態及びレベルを検出する方法を提供すること。
【解決手段】結合型の流体状態モニター及び流体レベルセンサが、近接配置された2つの部分28,30に分割されかつ電流検出電極32に平行に配置された1つの励起電極を有する。流体状態監視モード機能では、励起電極の両方の部分28,30が共通して高低の周波数で順次励起され、かつ検出電極内で検出される電流を用いて、インピーダンスの差を計算し、そして流体状態を決定する。レベル検出モード機能では、モード切換回路が、励起電極の一方の部分を接地して他方の部分を励起し、次に他方の部分を接地して一方の部分を励起することによって、その結果の電流値から、流体内に浸された電極部分の量と流体レベルを決定する。
【選択図】図2
【解決手段】結合型の流体状態モニター及び流体レベルセンサが、近接配置された2つの部分28,30に分割されかつ電流検出電極32に平行に配置された1つの励起電極を有する。流体状態監視モード機能では、励起電極の両方の部分28,30が共通して高低の周波数で順次励起され、かつ検出電極内で検出される電流を用いて、インピーダンスの差を計算し、そして流体状態を決定する。レベル検出モード機能では、モード切換回路が、励起電極の一方の部分を接地して他方の部分を励起し、次に他方の部分を接地して一方の部分を励起することによって、その結果の電流値から、流体内に浸された電極部分の量と流体レベルを決定する。
【選択図】図2
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧流体等の流体の化学的な汚染状態、及び内燃機関及び動力伝達装置に使用される潤滑剤の消耗、酸化、及び他のタイプの劣化をリアルタイムで連続的に電気指示を与えるために使用される形式の変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
このような装置の例としては、流体を監視するためにインピーダンス分光器技術が用いられており、例えば、「流体の状態監視装置」と名付けられ1998年12月23日に米国出願されかつ本発明の譲受人に譲渡された特許文献1に開示されかつ記載されている。上述の装置は、流体内に浸され、互いに組み合わされた要素を有するプローブを用いており、このプローブは、低周波及びより高い周波数を用いて順次交流信号によって駆動する。両方の周波数で作動中に発生電圧が測定されかつそのインピーダンスが計算され、さらに高低2つの周波数間のインピーダンスの差が、流体の状態を示す指標として利用される。この流体の状態は、既知の値として示された差動インピーダンス測定のテーブル検索から決定される。
【0003】
この検出装置、即ち、変換器は、これまで使用されてきたプローブを有し、このプローブは、流体内にほぼ平行で近接配置された一対の電極を有している。そして、一方の電極は、選択された複数の周波数で順次電圧を変化させることによって動作するように電気接続される。また電極間を流れる出力電流によりインピーダンス測定が行われ、検出された出力電流が他方の電極内で検出される。
【0004】
図6を参照すると、アール.エイ.バウアー(R.A.Bauer)等によって出願され、「流体状態監視装置」と名付けられかつ本発明の譲受人に譲渡された上記特許文献1等の流体状態を決定するための公知のシステムが示されている。
【0005】
図6に示す公知のシステムは、プローブを順次駆動する技術を用いており、このプローブは、流体内に浸された一対の電極を有し、高低、例えば、0.01Hz及び10Hzの周波数で交互に励起される電圧によって駆動される。そして、他方の電極に流れる電流を測定し、この測定された電流から得られるインピーダンスの差を計算する。
【0006】
図6において、参照符号1で示されたシステムは、流体内に浸された励起電極2を使用し、さらに、これと互いに組み合う配置で、ほぼ平行に近接した電流検出用の出力電極3を用いて流体を監視する。励起電極2は、レベルシフター5を介して印加される電気コントローラ(図6では図示略)からのアナログ励起信号を受けるシールドされたリード線4を介して、励起電圧を入力する。
【0007】
一方、出力電極、即ち電流検出電極3は、電流電圧変換器7の入力にシールドされたリード線6を介して接続され、この変換器の出力は、図示されていない電気コントローラに設けられたアナログデジタル変換器の入力に接続されたレベルシフタ8を介して印加される。電流電圧変換器7は、図示しないコントローラ9から入力した自動レンジ制御信号によって変化する可変抵抗RFを有する。このシステムの処理信号は、上述した特許文献1に十分に示されかつ記載されている。その内容は、ここに参考文献として包含されるので、簡略化のために詳細な説明を繰り返さない。
【0008】
レベル検出電極12,13の個別の組は、流体内に浸され、未知のコントローラにリード線14,15を介して接続されている。図6の従来例のシステムでは、流体内に浸されたサーミスタ10等の個別の温度検出素子を含んでいる。このサーミスタは、未知の電気コントローラを備えた温度検出信号処理回路にライン11を介して信号を供給する。
【0009】
また、図6に示すように互いに組み合わされた電極2,3の代わりに、従来例の図6のシステムに、プローブ電極を螺旋形状に平行に間隔を置いたワイヤの形に配置した変形例が知られている。このような螺旋形状のプローブは、エム.エッチ.ポリクリンスキ(M.H.Polcyznsky)等によって1999年11月3日に米国出願され出願されかつ本発明の譲受人に譲渡された「螺旋電極形状を用いて流体状態を監視する方法」と名付けられた特許文献2に示されかつ記載されている。
【0010】
これまで、油タンクまたは容器内の流体レベルの電気指標を与えることが要望された分野では、状態センサまたはモニターが使用されたが、流体内に組み込まれた付加的な電極を設け、さらに、流体状態検出電極と離れた関係でサポートでき、さらに、流体レベルを電気的に決定するために個別の電気回路を設けることが必要とされてきた。
【0011】
この装置は、比較的高価であり、特に監視されるべき流体が、シールが必要とされる油タンクまたは容器内に監視されるべき流体が含まれているので、流体状態を監視するプローブアセンブリの構成及び組立が複雑であることがわかっている。
【特許文献1】
同時係属出願番号第220,556号(米国1998年12月23日出願)
【特許文献2】
同時係属出願番号第09/432,971号(米国1999年11月3日出願)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特に、変速機またはエンジンの油だめのいずれかにおける流体の状態を連続して電気指示を与えるための車載用の流体状態監視センサを用いることが望まれるところでは、流体レベル検出のための付加的電極を加えることの複雑さゆえに、コスト及び組込みの観点から大量生産に向かないものと思われてきた。したがって、流体状態モニターが使用され、かつ個別の流体レベル検出電極を必要としないで流体状態の電気的指示を与えるために、油タンク容器内の流体レベルを検出する方法または装置を提供することが長いこと望まれてきた。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記問題を解決するために、検出機能用の個別の電極及び回路を必要としないで共通のセンサープローブ内に流体状態検出機能と流体レベル検出を組み合わせた構成を有する。
【0014】
本発明のセンサは、近接配置されかつ流体内に浸されたほぼ平行な一対の電極を用いており、一方の電極は、一体に電気接続された上側部分と下側部分に分割され、流体の状態を決定するために、高低の2つの周波数で順次交番する電流によって共に励起される。他方の電極は、検出用電極であり、電気コントローラに信号電流を供給し、記憶された情報から流体状態を決定するために高低の2つの周波数で励起して、差動インピーダンスを計算する。
【0015】
レベル検出機能を有する励起電極は、個別に励起される上側部分と下側部分に分割され、両方に流れる電流の割合と信号位相シフトが各部分の励起によって決定され、両方の電極が流体に浸されているかどうか、例えば、流体が所望のレベルにあるかどうかの指示を与える。いずれかの電極が流体レベルを超えている場合、かなりの位相シフトの増加が検出される。上記電流の割合は、電極がどこまで浸されたかを示すのに用いることができ、流体の中間レベルを決定する。
【発明の効果】
【0016】
本発明は、励起電極をセグメント化することにより、同一のプローブ内に流体レベル検出機能と流体状態監視機能を結合して、レベル検出機能用の電極を別個の組として設ける必要性を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1〜図3において、本発明のシステム20は、センサープローブ22を含んでいる。このセンサープローブは、容器または油タンク24内に包含される、監視されるべき流体内に浸されている。図1には、油タンクが開かれた状態で示されているが、ある適用例では、油タンクは、閉鎖されあるいはシールされていることが理解できよう。本発明のシステムは、電気コントローラ26に接続されており、この電気コントローラは、流体状態監視機能のために信号処理回路用の信号処理回路を含んでいる。この回路は、上述した特許文献1,2に開示されかつ記載されているので、ここでは、簡略化のため説明を省略する。
【0018】
プローブ22は、図2に拡大して詳細に示されており、下側励起電極30と上側励起電極28とからなる励起電極28、30を含んでいる。これらの励起電極は、好ましくは、ピックアップまたは電流検出電極32に対して、一列にかつ近接して平行配置されている。各電極は、それぞれ、互いに組み合わされるフィンガー28a、30a、32aを有する。電流検出電極32は、シールドされたリード線34に接続され、検出された電流信号を電流電圧変換器36の負入力に供給する。この変換器36は、この出力とライン38間に接続されるフィードバック抵抗Rfを有し、ライン38はコントローラ26の感知されたレベル信号入力に接続される。
【0019】
電極28、30、32は、それぞれリード線40、42を介して単極双投のモード制御スイッチの共通端子に接続される。
フィードバック抵抗Rfは、ライン39に沿って加えられるコントローラ26からの自動レンジ制御信号によって変化する。これにより、流体内のプローブがインピーダンスを変化させてプローブによって検出された電流範囲を収容できるようになる。
【0020】
プローブ22は、図2の外形見取り図で示されるように、平面アレー配置を維持するために、自立した状態または十分な厚さを形成する部材を組み合わせてもよい。また、代わりに、電極28,30,32は、図2で破線で示されかつ参照符号33で示す基板上に配置されたフィルムとすることもできる。
【0021】
モード制御スイッチSW1、SW2は、各々共通入力結合点44に接続されたオン端子を有し、この結合点44は、コントローラ26からのライン46に沿ってアナログ励起信号を受け入れる。コントローラ26からのアナログ励起信号は、コントローラ26の論理中央処理ユニット50からの複数の入力を受けるDA変換器48によって発生する。コントローラ26は、流体状態監視機能とレベル検出機能の両方のための励起信号を発生する回路を含んでいる。論理CPU50は、また、ライン39への自動レンジゲイン制御信号を供給する。
【0022】
図1及び図3において、駆動基準信号が結合点44からコントローラ26に設けられたマルチプレクサ52の基準入力に供給される。ライン38に沿ってレベル検出信号が、マルチプレクサ52の個別入力に加えられる。マルチプレクサ52は、ライン54に沿って感知された温度の入力を、プローブ22に隣接して流体内に浸された温度センサから受取る。
【0023】
オン端子に対向するスイッチSW1、SW2のサイド端子は、それぞれ、図1に示すように接地されている。スイッチSW1、SW2の共通切換端子は、図1に示すように、論理CPU50からライン56に沿ってモード制御切換信号出力によってそれぞれリレー55を介して制御される。スイッチSW1、SW2は、機能説明のために図1において機械式スイッチとして説明されることが理解できるであろう。しかし、スイッチSW1、SW2の切換機能は、好ましくは電気的に実行され、所望であれば、コントローラ26内に組み込むことができる。
【0024】
マルチプレクサ52は、AD変換器58に出力を供給し、論理CPU50に入力を供給する。論理CPU50は、また、コントローラ26内のプログラムメモリROM60とメモリRAM62に接続されている。論理CPU50は、通信インターフェース64に接続され、好ましくはコントローラ26から離れて配置される警報/ディスプレイ70にライン66に沿って出力を供給する。ユーザ起動信号72は、ライン74に沿って通信インターフェース64の入力に供給される。
【0025】
図4において、プローブの変形例が参照符号122で示されている。このプローブは、チューブ形状を有する上側励起電極128を含み、この電極は、外側円筒のチューブケーシング129内のブロック125上に取り付けられている。チューブ形状の下側励起電極130は、下側ブロック127に取り付けられ、そこからケーシング129内で上方に伸びて上側励起電極128と間隔を置いて配置されている。
【0026】
電流検出電極132は、チューブ形状で、電極128,130を取り囲んでいる。電流検出電極132は、シールドされたリード線34によって電気接続されるブロック125を貫通して上方に伸びる部分132aを有する。
【0027】
下側励起電極130は、この電極に接続されるリード線133を有しており、このリード線は、ブロック125を貫通して上方に伸びてリード線42に接続する。同様に、上側励起電極128は、ブロック125を貫通して上方に伸びる部分128aを有する。この部分は、リード線40に接続される。図4のプローブ122は、励起電極及び検出電極を同軸配置している。
【0028】
図5において、別の実施形態のプローブ222が示されており、このプローブは、中空チューブの支持体223上に配置された複数の電極を有する。この支持体は、容器24内の液体内に浸されていることが理解できるであろう。
【0029】
プローブ222は、図5において、支持体223の長さを下方に伸ばした寸法”P”で示されたピッチで支持体223上に螺旋状に巻かれたワイヤ232からなる電流検出電極を有する。ワイヤ形状の上側励起電極は、支持体223上に対応するピッチPで巻かれ、かつワイヤ232から、図5において参照符号”S”で示された均一な距離だけ離れている。そして、ワイヤ228が、電流検出電極232のほぼ中間点まで下方に伸びて、このワイヤは終端する。また、ワイヤ形状の下側励起電極は、螺旋状に支持体上にピッチ”P”で巻かれ、かつ距離Sだけ電流検出電極228と離れた関係となり、電流検出電極232の下側端部に至る距離まで下方に伸びている。
【0030】
上側励起電極228は、その上端部にリード線40が接続され、下側励起電極230は、支持体223内に設けた開口225を通って伸び、かつ支持体チューブ223を通って上方に伸びるリード線242に接続されている。電流検出電極232は、その上端部がシールドされたリード線34’で接続され、このリード線が、電流電圧変換器36に接続されていることがわかるであろう。
【0031】
動作時において、スイッチSW1、SW2は、図1の実線で示された位置に移動される。各々の共通コネクタがオン端子に接続されて、流体状態を監視する作動モードになる。
【0032】
流体レベル検出機能の作動モードに対しては、スイッチSW1は、リモートモードの制御切換信号によって図1の破線で示される接地されたサイド端子の位置に移動する。励起電流は、スイッチSW2を介して下側電極に印加され、そして、電極32において検出された電流は、コントローラ26によって決定される。リモートモード制御切換信号は、スイッチSW1をオン位置に戻し、スイッチSW2を接地位置に移動させる。そして、電極28は、スイッチSW1を介して励起され、検出された電流が電極32において決定される。論理CPUは、電極28、30の個々の励起によって検出された電流の割合を決定する。この割合は、油タンクを完全に満たす液体レベルを表す電流値の1:1の割合に関して流体内に浸された電極間の割合を決定するために用いられる。
【0033】
燃料レベルが両方の電極より下方にある場合、そのとき得られる電流値は、所定のスレッショルド値以下であり、システムは、これを欠陥であると判定する。さらに、位相シフトが増加する。
【0034】
このように、本発明は、独特でかつ新規な流体状態監視プローブを提供し、このプローブは、中間点で分割された励起電極を有し、電極の上側部分と下側部分を交互に駆動することができ、検出された電流の割合を用いて、流体に浸された2つの電極の比率を決定し、これにより流体レベルを決定する。一方、流体監視機能は、励起電極の上側部分及び下側部分の共通励起部分によって実行されることから、同一の電極配置を用いて両方の機能を実現できる。
【0035】
本発明は、例示した実施形態に関して述べてきたが、本発明は、他の修正及び変更が可能であり、特許請求の範囲に記載の事項によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】図1は、本発明に係るレベル検出機能と流体監視機能を結合したシステムを図示した概略図である。
【図2】図2は、図1のシステムに用いる平面アレー内の検出プローブを示す図である。
【図3】図3は、図1のシステムに用いる電気制御機能のブロック図である。
【図4】図4は、図1のシステムに用いる検出プローブの変形例を示す断面図である。
【図5】図5は、図1のシステムに用いる検出プローブの別の実施形態を示す断面図である。
【図6】図6は、従来の流体監視システムの概略図である。
【符号の説明】
【0037】
20 システム
22 センサープローブ
24 油タンク
26 電気コントローラ
28,30 励起電極
32 電流検出電極
122、222 プローブ
128、130 励起電極
132 電流検出電極
【0001】
本発明は、油圧流体等の流体の化学的な汚染状態、及び内燃機関及び動力伝達装置に使用される潤滑剤の消耗、酸化、及び他のタイプの劣化をリアルタイムで連続的に電気指示を与えるために使用される形式の変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
このような装置の例としては、流体を監視するためにインピーダンス分光器技術が用いられており、例えば、「流体の状態監視装置」と名付けられ1998年12月23日に米国出願されかつ本発明の譲受人に譲渡された特許文献1に開示されかつ記載されている。上述の装置は、流体内に浸され、互いに組み合わされた要素を有するプローブを用いており、このプローブは、低周波及びより高い周波数を用いて順次交流信号によって駆動する。両方の周波数で作動中に発生電圧が測定されかつそのインピーダンスが計算され、さらに高低2つの周波数間のインピーダンスの差が、流体の状態を示す指標として利用される。この流体の状態は、既知の値として示された差動インピーダンス測定のテーブル検索から決定される。
【0003】
この検出装置、即ち、変換器は、これまで使用されてきたプローブを有し、このプローブは、流体内にほぼ平行で近接配置された一対の電極を有している。そして、一方の電極は、選択された複数の周波数で順次電圧を変化させることによって動作するように電気接続される。また電極間を流れる出力電流によりインピーダンス測定が行われ、検出された出力電流が他方の電極内で検出される。
【0004】
図6を参照すると、アール.エイ.バウアー(R.A.Bauer)等によって出願され、「流体状態監視装置」と名付けられかつ本発明の譲受人に譲渡された上記特許文献1等の流体状態を決定するための公知のシステムが示されている。
【0005】
図6に示す公知のシステムは、プローブを順次駆動する技術を用いており、このプローブは、流体内に浸された一対の電極を有し、高低、例えば、0.01Hz及び10Hzの周波数で交互に励起される電圧によって駆動される。そして、他方の電極に流れる電流を測定し、この測定された電流から得られるインピーダンスの差を計算する。
【0006】
図6において、参照符号1で示されたシステムは、流体内に浸された励起電極2を使用し、さらに、これと互いに組み合う配置で、ほぼ平行に近接した電流検出用の出力電極3を用いて流体を監視する。励起電極2は、レベルシフター5を介して印加される電気コントローラ(図6では図示略)からのアナログ励起信号を受けるシールドされたリード線4を介して、励起電圧を入力する。
【0007】
一方、出力電極、即ち電流検出電極3は、電流電圧変換器7の入力にシールドされたリード線6を介して接続され、この変換器の出力は、図示されていない電気コントローラに設けられたアナログデジタル変換器の入力に接続されたレベルシフタ8を介して印加される。電流電圧変換器7は、図示しないコントローラ9から入力した自動レンジ制御信号によって変化する可変抵抗RFを有する。このシステムの処理信号は、上述した特許文献1に十分に示されかつ記載されている。その内容は、ここに参考文献として包含されるので、簡略化のために詳細な説明を繰り返さない。
【0008】
レベル検出電極12,13の個別の組は、流体内に浸され、未知のコントローラにリード線14,15を介して接続されている。図6の従来例のシステムでは、流体内に浸されたサーミスタ10等の個別の温度検出素子を含んでいる。このサーミスタは、未知の電気コントローラを備えた温度検出信号処理回路にライン11を介して信号を供給する。
【0009】
また、図6に示すように互いに組み合わされた電極2,3の代わりに、従来例の図6のシステムに、プローブ電極を螺旋形状に平行に間隔を置いたワイヤの形に配置した変形例が知られている。このような螺旋形状のプローブは、エム.エッチ.ポリクリンスキ(M.H.Polcyznsky)等によって1999年11月3日に米国出願され出願されかつ本発明の譲受人に譲渡された「螺旋電極形状を用いて流体状態を監視する方法」と名付けられた特許文献2に示されかつ記載されている。
【0010】
これまで、油タンクまたは容器内の流体レベルの電気指標を与えることが要望された分野では、状態センサまたはモニターが使用されたが、流体内に組み込まれた付加的な電極を設け、さらに、流体状態検出電極と離れた関係でサポートでき、さらに、流体レベルを電気的に決定するために個別の電気回路を設けることが必要とされてきた。
【0011】
この装置は、比較的高価であり、特に監視されるべき流体が、シールが必要とされる油タンクまたは容器内に監視されるべき流体が含まれているので、流体状態を監視するプローブアセンブリの構成及び組立が複雑であることがわかっている。
【特許文献1】
同時係属出願番号第220,556号(米国1998年12月23日出願)
【特許文献2】
同時係属出願番号第09/432,971号(米国1999年11月3日出願)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特に、変速機またはエンジンの油だめのいずれかにおける流体の状態を連続して電気指示を与えるための車載用の流体状態監視センサを用いることが望まれるところでは、流体レベル検出のための付加的電極を加えることの複雑さゆえに、コスト及び組込みの観点から大量生産に向かないものと思われてきた。したがって、流体状態モニターが使用され、かつ個別の流体レベル検出電極を必要としないで流体状態の電気的指示を与えるために、油タンク容器内の流体レベルを検出する方法または装置を提供することが長いこと望まれてきた。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記問題を解決するために、検出機能用の個別の電極及び回路を必要としないで共通のセンサープローブ内に流体状態検出機能と流体レベル検出を組み合わせた構成を有する。
【0014】
本発明のセンサは、近接配置されかつ流体内に浸されたほぼ平行な一対の電極を用いており、一方の電極は、一体に電気接続された上側部分と下側部分に分割され、流体の状態を決定するために、高低の2つの周波数で順次交番する電流によって共に励起される。他方の電極は、検出用電極であり、電気コントローラに信号電流を供給し、記憶された情報から流体状態を決定するために高低の2つの周波数で励起して、差動インピーダンスを計算する。
【0015】
レベル検出機能を有する励起電極は、個別に励起される上側部分と下側部分に分割され、両方に流れる電流の割合と信号位相シフトが各部分の励起によって決定され、両方の電極が流体に浸されているかどうか、例えば、流体が所望のレベルにあるかどうかの指示を与える。いずれかの電極が流体レベルを超えている場合、かなりの位相シフトの増加が検出される。上記電流の割合は、電極がどこまで浸されたかを示すのに用いることができ、流体の中間レベルを決定する。
【発明の効果】
【0016】
本発明は、励起電極をセグメント化することにより、同一のプローブ内に流体レベル検出機能と流体状態監視機能を結合して、レベル検出機能用の電極を別個の組として設ける必要性を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1〜図3において、本発明のシステム20は、センサープローブ22を含んでいる。このセンサープローブは、容器または油タンク24内に包含される、監視されるべき流体内に浸されている。図1には、油タンクが開かれた状態で示されているが、ある適用例では、油タンクは、閉鎖されあるいはシールされていることが理解できよう。本発明のシステムは、電気コントローラ26に接続されており、この電気コントローラは、流体状態監視機能のために信号処理回路用の信号処理回路を含んでいる。この回路は、上述した特許文献1,2に開示されかつ記載されているので、ここでは、簡略化のため説明を省略する。
【0018】
プローブ22は、図2に拡大して詳細に示されており、下側励起電極30と上側励起電極28とからなる励起電極28、30を含んでいる。これらの励起電極は、好ましくは、ピックアップまたは電流検出電極32に対して、一列にかつ近接して平行配置されている。各電極は、それぞれ、互いに組み合わされるフィンガー28a、30a、32aを有する。電流検出電極32は、シールドされたリード線34に接続され、検出された電流信号を電流電圧変換器36の負入力に供給する。この変換器36は、この出力とライン38間に接続されるフィードバック抵抗Rfを有し、ライン38はコントローラ26の感知されたレベル信号入力に接続される。
【0019】
電極28、30、32は、それぞれリード線40、42を介して単極双投のモード制御スイッチの共通端子に接続される。
フィードバック抵抗Rfは、ライン39に沿って加えられるコントローラ26からの自動レンジ制御信号によって変化する。これにより、流体内のプローブがインピーダンスを変化させてプローブによって検出された電流範囲を収容できるようになる。
【0020】
プローブ22は、図2の外形見取り図で示されるように、平面アレー配置を維持するために、自立した状態または十分な厚さを形成する部材を組み合わせてもよい。また、代わりに、電極28,30,32は、図2で破線で示されかつ参照符号33で示す基板上に配置されたフィルムとすることもできる。
【0021】
モード制御スイッチSW1、SW2は、各々共通入力結合点44に接続されたオン端子を有し、この結合点44は、コントローラ26からのライン46に沿ってアナログ励起信号を受け入れる。コントローラ26からのアナログ励起信号は、コントローラ26の論理中央処理ユニット50からの複数の入力を受けるDA変換器48によって発生する。コントローラ26は、流体状態監視機能とレベル検出機能の両方のための励起信号を発生する回路を含んでいる。論理CPU50は、また、ライン39への自動レンジゲイン制御信号を供給する。
【0022】
図1及び図3において、駆動基準信号が結合点44からコントローラ26に設けられたマルチプレクサ52の基準入力に供給される。ライン38に沿ってレベル検出信号が、マルチプレクサ52の個別入力に加えられる。マルチプレクサ52は、ライン54に沿って感知された温度の入力を、プローブ22に隣接して流体内に浸された温度センサから受取る。
【0023】
オン端子に対向するスイッチSW1、SW2のサイド端子は、それぞれ、図1に示すように接地されている。スイッチSW1、SW2の共通切換端子は、図1に示すように、論理CPU50からライン56に沿ってモード制御切換信号出力によってそれぞれリレー55を介して制御される。スイッチSW1、SW2は、機能説明のために図1において機械式スイッチとして説明されることが理解できるであろう。しかし、スイッチSW1、SW2の切換機能は、好ましくは電気的に実行され、所望であれば、コントローラ26内に組み込むことができる。
【0024】
マルチプレクサ52は、AD変換器58に出力を供給し、論理CPU50に入力を供給する。論理CPU50は、また、コントローラ26内のプログラムメモリROM60とメモリRAM62に接続されている。論理CPU50は、通信インターフェース64に接続され、好ましくはコントローラ26から離れて配置される警報/ディスプレイ70にライン66に沿って出力を供給する。ユーザ起動信号72は、ライン74に沿って通信インターフェース64の入力に供給される。
【0025】
図4において、プローブの変形例が参照符号122で示されている。このプローブは、チューブ形状を有する上側励起電極128を含み、この電極は、外側円筒のチューブケーシング129内のブロック125上に取り付けられている。チューブ形状の下側励起電極130は、下側ブロック127に取り付けられ、そこからケーシング129内で上方に伸びて上側励起電極128と間隔を置いて配置されている。
【0026】
電流検出電極132は、チューブ形状で、電極128,130を取り囲んでいる。電流検出電極132は、シールドされたリード線34によって電気接続されるブロック125を貫通して上方に伸びる部分132aを有する。
【0027】
下側励起電極130は、この電極に接続されるリード線133を有しており、このリード線は、ブロック125を貫通して上方に伸びてリード線42に接続する。同様に、上側励起電極128は、ブロック125を貫通して上方に伸びる部分128aを有する。この部分は、リード線40に接続される。図4のプローブ122は、励起電極及び検出電極を同軸配置している。
【0028】
図5において、別の実施形態のプローブ222が示されており、このプローブは、中空チューブの支持体223上に配置された複数の電極を有する。この支持体は、容器24内の液体内に浸されていることが理解できるであろう。
【0029】
プローブ222は、図5において、支持体223の長さを下方に伸ばした寸法”P”で示されたピッチで支持体223上に螺旋状に巻かれたワイヤ232からなる電流検出電極を有する。ワイヤ形状の上側励起電極は、支持体223上に対応するピッチPで巻かれ、かつワイヤ232から、図5において参照符号”S”で示された均一な距離だけ離れている。そして、ワイヤ228が、電流検出電極232のほぼ中間点まで下方に伸びて、このワイヤは終端する。また、ワイヤ形状の下側励起電極は、螺旋状に支持体上にピッチ”P”で巻かれ、かつ距離Sだけ電流検出電極228と離れた関係となり、電流検出電極232の下側端部に至る距離まで下方に伸びている。
【0030】
上側励起電極228は、その上端部にリード線40が接続され、下側励起電極230は、支持体223内に設けた開口225を通って伸び、かつ支持体チューブ223を通って上方に伸びるリード線242に接続されている。電流検出電極232は、その上端部がシールドされたリード線34’で接続され、このリード線が、電流電圧変換器36に接続されていることがわかるであろう。
【0031】
動作時において、スイッチSW1、SW2は、図1の実線で示された位置に移動される。各々の共通コネクタがオン端子に接続されて、流体状態を監視する作動モードになる。
【0032】
流体レベル検出機能の作動モードに対しては、スイッチSW1は、リモートモードの制御切換信号によって図1の破線で示される接地されたサイド端子の位置に移動する。励起電流は、スイッチSW2を介して下側電極に印加され、そして、電極32において検出された電流は、コントローラ26によって決定される。リモートモード制御切換信号は、スイッチSW1をオン位置に戻し、スイッチSW2を接地位置に移動させる。そして、電極28は、スイッチSW1を介して励起され、検出された電流が電極32において決定される。論理CPUは、電極28、30の個々の励起によって検出された電流の割合を決定する。この割合は、油タンクを完全に満たす液体レベルを表す電流値の1:1の割合に関して流体内に浸された電極間の割合を決定するために用いられる。
【0033】
燃料レベルが両方の電極より下方にある場合、そのとき得られる電流値は、所定のスレッショルド値以下であり、システムは、これを欠陥であると判定する。さらに、位相シフトが増加する。
【0034】
このように、本発明は、独特でかつ新規な流体状態監視プローブを提供し、このプローブは、中間点で分割された励起電極を有し、電極の上側部分と下側部分を交互に駆動することができ、検出された電流の割合を用いて、流体に浸された2つの電極の比率を決定し、これにより流体レベルを決定する。一方、流体監視機能は、励起電極の上側部分及び下側部分の共通励起部分によって実行されることから、同一の電極配置を用いて両方の機能を実現できる。
【0035】
本発明は、例示した実施形態に関して述べてきたが、本発明は、他の修正及び変更が可能であり、特許請求の範囲に記載の事項によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】図1は、本発明に係るレベル検出機能と流体監視機能を結合したシステムを図示した概略図である。
【図2】図2は、図1のシステムに用いる平面アレー内の検出プローブを示す図である。
【図3】図3は、図1のシステムに用いる電気制御機能のブロック図である。
【図4】図4は、図1のシステムに用いる検出プローブの変形例を示す断面図である。
【図5】図5は、図1のシステムに用いる検出プローブの別の実施形態を示す断面図である。
【図6】図6は、従来の流体監視システムの概略図である。
【符号の説明】
【0037】
20 システム
22 センサープローブ
24 油タンク
26 電気コントローラ
28,30 励起電極
32 電流検出電極
122、222 プローブ
128、130 励起電極
132 電流検出電極
Claims (10)
- 油タンク内の流体の状態及びレベルを検出するための方法であって、
(a) 前記流体内に少なくとも部分的に第1電極を配置し、
(b) 流体内に前記第1電極の上側部分から僅かに離れて第2電極を配置し、
(c) 流体内に前記第1電極の下側部分から僅かに離れて第3電極を配置し、
(d) 前記第3電極を接地して前記第2電極を交流電圧で励起し、引き続いて第2電極を接地して前記第3電極を交流電圧で励起し、これらの励起により生じる前記第1電極内の電流を検出し、
(e) これらの検出された電流を比較して前記油タンク内の流体レベルを決定し、
(f) 前記第2、第3電極を同時に比較的低い周波数の交流電圧で励起し、前記第1電極に流れる電流を検出し、そして、バルクインピーダンス及び界面インピーダンスを決定し、流体の状態とインピーダンスとの既知の関係から流体の状態を決定する、各工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記第2電極を配置する工程は、前記第2電極を前記第1電極の上側部分と組み合わせせるステップを含み、前記第3電極を配置する工程は、前記第3電極を前記第1電極の下側部分と組合わせるステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1、第2及び第3電極を流体内に配置する各工程は、前記各電極を1つの基板上に取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第2、第3電極を配置する各工程は、前記第1、第2電極の長さを均等にするステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1電極内に流れる電流を検出する工程は、電流を電圧に変換するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1電極内に流れる電流を検出する工程は、シールドされたリード線を前記第1電極に接続するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1電極からの電流を検出する工程は、前記シールドされたリード線を電流電圧変換器に接続するステップを含むことを特徴とする請求項6記載の方法。
- 前記第2、第3電極の各励起から電流を検出する工程は、前記検出された電流を配分するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1、第2及び第3電極を配置する工程は、前記第1、第2及び第3電極を螺旋形状に配置するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第2、第3電極を配置する各工程は、前記第2、第3電極を前記第1電極の回りに同軸配置するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
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