JP2008215947A - 液体性状検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング用摺動子の駆動機構に工夫を凝らして、発光素子および受光素子の各表面に付着した異物を完全に除去してエンジン作動中において発光素子および受光素子の各表面を清浄に保つことができる液体性状検出装置を提供する。
【解決手段】払拭子７を動かす駆動力として、サーモワックス１０の熱変形力を用いている。サーモワックス１０は非圧縮性であり、体積変化時の力は従来の液体性状検出装置の場合の潤滑油の流体力に比べて格段に大きい。これにより、潤滑油温度が高く異物の付着力が弱い時期に払拭子７を出射面５１および入射面６１に密着させた状態で払拭子７を往復動させることができ、出射面５１および入射面６１に付着した異物を確実に除去することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学式の液体性状検出装置に関するものであり、たとえば自動車のエンジンオイル中に含まれる炭素粒子等の粒子濃度検出に用いて好適である。

従来の液体性状検出装置として、発光からの光をオイルを通して受光素子により受光し光透過率の変化に基づいてオイルの性状変化を検出する液体性状検出装置において、発光素子および受光素子の常にオイルと接している表面に接しながら摺動可能なクリーニング用摺動子を備える構成としたものがある（特許文献１参照）。これは、クリーニング用摺動子により発光素子および受光素子の常にオイルと接している表面を拭い清浄に保つことにより、発光素子および受光素子の各表面にオイル中の各種異物が付着堆積し受光素子の受光が変化してオイルの光透過率が正確に検出できなくなることを防止することを目指したものである。
特開昭６１−１６４１４４号公報

従来の液体性状検出装置では、エンジンのオイル通路の天地方向部分に発光素子および受光素子を設け、このオイル通路内にクリーニング用摺動子を配置し、オイル通路内を下方から上方へオイルが流れるように構成している。クリーニング用摺動子は、オイル通路内において発光素子および受光素子よりも上流側、つまりオイル通路の天地方向下側に配置されている。エンジンが停止状態から始動され、それによりオイル通路内のオイルが流動すると、クリーニング用摺動子はオイルの流体力の作用で上方に移動し、そのとき発光素子および受光素子の各表面を通過する。その際に、発光素子および受光素子の各表面を拭って汚れを除去することを狙っている。そして、エンジン作動中においては、クリーニング用摺動子は、オイルの流体力の作用で下流側に押され続けるので発光素子および受光素子の各表面を通り過ぎた位置で停止している。一方、エンジンが停止されオイル流動が停止すると、クリーニング用摺動子は重力の作用で下方に移動し、そのとき発光素子および受光素子の各表面を通過し初期位置で停止する。

あるいは、エンジンのオイル通路の発光素子および受光素子が設けられた部分内よりも上流側にクリーニング用摺動子を配置するとともに、クリーニング用摺動子を上流側に付勢するように弾性部材を配置するように構成している。エンジンが停止状態から始動され、それによりオイル通路内のオイルが流動すると、クリーニング用摺動子はオイルの流体力の作用で弾性部材の付勢力に打ち勝って下流側に移動し発光素子および受光素子の各表面を通過する。その際に、発光素子および受光素子の各表面を拭って汚れを除去することを狙っている。この場合、エンジン作動中において、クリーニング用摺動子は、オイルの流体力の作用で下流側に押され続けるので発光素子および受光素子の各表面を通り過ぎた位置で停止している。

ところで、発光素子および受光素子の各表面への各種異物の付着堆積は、エンジン停止中のオイル温度が低いときに発生し易い。エンジン作動中は、オイル温度が高く且つオイル通路内をオイルが流動しているため、発光素子および受光素子の各表面へ各種異物が付着堆積することは稀である。従来の液体性状検出装置では、いずれの構成においても、クリーニング用摺動子による払拭動作は、オイル通路内を流動するオイルの流体力によるため、エンジンの始動直後およびエンジン停止直後に実施される。ところで、エンジン始動直後はオイルの温度が低いため異物の付着力が強く、クリーニング用摺動子が発光素子および受光素子の各表面を拭いつつ通過しても、各表面に付着堆積した異物が完全には除去されない可能性がある。このため、従来の液体性状検出装置では、エンジン作動中において発光素子および受光素子の各表面には各種異物が付着したままとなってしまう。

また、従来の液体性状検出装置では、いずれの構成においても、クリーニング用摺動子を動かす動力はクリーニング用摺動子に作用するオイルの流体力、あるいはクリーニング用摺動子に作用する重力である。これらの力は比較的小さいため、クリーニング用摺動子により発光素子および受光素子の各表面から異物を完全に除去するのは困難である。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、クリーニング用摺動子の駆動機構に工夫を凝らして、発光素子および受光素子の各表面に付着した異物を完全に除去するとともに、エンジン作動中において発光素子および受光素子の各表面を清浄に保つことができる液体性状検出装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の液体性状検出装置は、液体が流れる通路を備えるケーシングと、通路に臨み且つ通路中に光を照射可能にケーシングに固定された発光手段と、通路に臨み且つ通路内を進行する発光手段からの光を受光可能にケーシングに固定され受光量に応じた出力信号を発生する受光手段とを備え、出力信号に基づいて液体の性状を検出する液体性状検出装置であって、往復動可能に通路内に配置される摺動部材と、摺動部材を往復動させるための駆動手段とを備え、摺動部材はその往復動中において少なくとも発光手段の通路に臨む面である発光面および受光手段の通路に臨む面である受光面に接して摺動し、駆動手段は液体の温度変化に対応して駆動力を発生して摺動部材を往復動させることを特徴としている。

上述の構成によれば、摺動部材を動かすための駆動手段は、液体の温度変化に対応して駆動力を発生して摺動部材を往復動させる。したがって、摺動部材は、従来の液体性状検出装置のようにエンジン始動直後、すなわち液体温度が低い状態のときではなく、温度が変化した時点、つまり液体温度が或る程度上昇した時点で移動する。これにより、発光面および受光面に付着した異物を確実に除去することができ、エンジン作動中において発光面および受光面を清浄に保つことができる液体性状検出装置を提供することができる。

また、上述の構成によれば、摺動部材を動かす駆動手段は液体の温度変化に対応して駆動力を発生するものであるので、従来の液体性状検出装置における流動する液体の流体力に比べて駆動力を増大させることができる。したがって、摺動部材と発光面および受光面との接触力を高めることができ、それにより発光面および受光面に付着した異物を確実に除去することができる。

本発明の請求項２に記載の液体性状検出装置は、液体の温度が液体の温度変化範囲の低温側温度であるときに摺動部材はその往復動範囲の一端側に位置し、液体の温度が液体の温度変化範囲の高温側温度であるときに摺動部材はその往復動範囲の他端側に位置し、発光面および受光面は摺動部材の摺動方向において往復動範囲の途中に位置することを特徴としている。

上述の構成によれば、エンジン始動前には摺動部材はオイルの温度が低いので往復動範囲の一端にあり、エンジン始動後暫くするとオイル温度が上昇しそれにより摺動部材は往復動範囲の他端へ移動する。ここで、発光面および受光面は摺動部材の摺動方向において往復動範囲の途中に配置されるので、オイル温度上昇に伴って摺動部材が移動するときには、摺動部材は確実に発光面および受光面上を摺動する。したがって、発光面および受光面に付着した異物を摺動部材により確実に除去することができる。

本発明の請求項３に記載の液体性状検出装置は、駆動手段は、液体の温度変化に対応して変形する熱変形部材および該熱変形部材の変形を直線運動に変換するとともにその直線運動を摺動部材に伝達する伝達部材を備え、摺動部材は伝達部材の直線運動が伝達されることにより往復動することを特徴としている。

上述の構成によれば、液体の温度変化に対応して容易に摺動部材を動かす駆動力を発生させて摺動部材を往復動させることができる。

本発明の請求項４に記載の液体性状検出装置は、駆動手段は、伝達部材を摺動部材の往復動のどちらか一方方向に向けて付勢する弾性部材を備えることを特徴としている。

上述の構成によれば、摺動部材は、往復動の一方は熱変形部材の変形による力により、往復動の他方は弾性部材の付勢力により、それぞれ駆動されることになる。これにより、摺動部材を確実に往復動させることができる。また、弾性部材の付勢力は、熱変形部材を変形前の状態、つまり液体の温度変化前における形状状態に戻すように作用しているので、液体の温度変化に対応して熱変形部材を確実に初期状態に戻すことができる。

本発明の請求項５に記載の液体性状検出装置は、熱変形部材はサーモワックス、バイメタルあるいは形状記憶合金であることを特徴としている。

サーモワックス、バイメタルあるいは形状記憶合金は、いずれも市場において特性、形状等種類が豊富且つ比較的安価であるので、これらを熱変形部材として採用することにより、容易且つコスト上昇を抑制しつつ、発光面および受光面に付着した異物を摺動部材により確実に除去することが可能な液体性状検出装置を提供することができる。

以下、本発明に係る液体性状検出装置の実施の形態について、自動車に搭載された潤滑油劣化検出システムに用いられる潤滑油性状センサ１に適用した場合を例に図１〜図５を参照して説明する。

（第１実施形態）
自動車の使用過程において、エンジンの潤滑油中には、燃焼ガス中のカーボン粒子やエンジンの各運動部分１０４からの磨耗粉等の粒子が混入し潤滑油としての機能が徐々に劣化する。潤滑油劣化検出システムは、潤滑油性状センサ１により潤滑油中の粒子濃度を検出し、それに基づいて潤滑油の劣化度合いを算出するものである。さらに、潤滑油の劣化度合いが所定値を超えたときには何らかの手段により警報を発し、それによって運転者に潤滑油の交換を促すものである。

先ず、自動車用エンジンの潤滑油回路について説明する。エンジンの潤滑油回路は、図５に示すように、オイルパン１０１、オイルポンプ１０２、オイルフィルタ１０３、エンジンの各運動部分１０４をパイプ部材あるいはエンジン本体中に形成された潤滑油通路等により接続して構成されている。オイルパン１０１内の潤滑油は、オイルポンプ１０２によりオイルフィルタ１０３へ圧送されてオイルフィルタ１０３を通過することにより異物等が除去された後に、エンジンの各運動部分１０４（たとえば、クランク軸やカム軸の軸受け、ピストン・シリンダ摺動部、歯車列の噛合い部等）へ供給される。各運動部分１０４を潤滑した後そこから流出した潤滑油はオイルパン１０１に集められ、オイルポンプ１０２により再び圧送される。潤滑油性状センサ１は、図５に示すように、オイルフィルタ１０３の下流側の潤滑油回路途中に装着されている。

次に、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１の構成について説明する。

潤滑油性状センサ１は、大きくは、液体である潤滑油の通路２１を備えるケーシング２、通路２１内に光を照射可能に当該ケーシングに固定された発光ダイオード３、通路２１を介して発光ダイオード３からの光を受光可能にケーシング２に固定されたフォトダイオード４、発光ダイオード３からの光が通路２１内に出射する出射面５１およびフォトダイオード４へ到る光の通路２１側における入射面６１を払拭するために通路２１内に摺動可能に配置された払拭子７、払拭子７を往復動させるための駆動ユニット８等から構成されている。

ケーシング２は、金属材料あるいは樹脂材料から形成されている。樹脂材料が用いられる場合は、潤滑油性状センサ１の取り付け部位の環境温度および潤滑油の最高温度に耐えうる耐熱性および耐油性を備え且つ遮光性を有するものが用いられている。ケーシング２には、図１に示すように、液体である潤滑油が流れる通路２１が形成されている。通路２１は図１に示すように略Ｌ字状に形成されており、エンジンの運転中において潤滑油は、通路２１内を図１中の矢印で示す方向に流れている。通路２１は、その断面形状が、図２に示すように、円形に形成されている。通路２１の両端には、表示を省略しているが、エンジンの潤滑油回路を形成する潤滑油パイプが接続されている。なお、本発明の一実施形態による潤滑油性状センサ１は、通路２１内における潤滑油の流れる方向が図１中の矢印と反対向きであっても、潤滑油の性状、すなわち粒子濃度を検出可能である。ケーシング２には、発光素子である発光ダイオード３および受光素子であるフォトダイオード４が、図１に示すように、通路２１を挟んで対向するように固定されている。

発光手段である発光ダイオード３は、半導体からなる発光部（図示せず）を透光性の樹脂によりインサート成型加工して形成されている。発光ダイオード３は、透光性材質、たとえば樹脂材料からなる発光手段であるホルダ５に、図１に示すように保持固定されている。発光ダイオード３は、その発光面をホルダ５に密着させてホルダ５に固定されている。つまり、発光ダイオード３およびホルダ５が、発光手段を構成している。ホルダ５は、図１に示すように、その一部をケーシング２の通路２１内に露出させてケーシング２に固定されている。ホルダ５の通路２１に露出した部分の端部が、発光ダイオード３からの光が通路２１内に出射する出射面５１となっている。すなわち、発光ダイオード３は、ホルダ５を介してケーシング２に固定され、発光ダイオード３から発せられた光は、ホルダ５を介してホルダ５の出射面５１から潤滑油中に出射する。出射面５１は、通路２１の内壁と同一面上にあるように形成されている。出射面５１は、潤滑油に直接触れている。発光ダイオード３の出射面５１と反対側の端部には、発光ダイオード３を外部の電気回路に接続するための電極であるリード３１が設けられている。発光ダイオード３は、リード３１を介して電圧を印加されるとその発光部（図示せず）から光を発する。

受光手段であるフォトダイオード４は、半導体からなる受光部（図示せず）を透光性の樹脂によりインサート成型加工して形成されている。フォトダイオード４は、透光性材質、たとえば樹脂材料からなる受光手段であるホルダ６に、図１に示すように保持固定されている。フォトダイオード４は、その受光面をホルダ６に密着させてホルダ６に固定されている。つまり、フォトダイオード４およびホルダ６が、受光手段を構成している。ホルダ６は、図１に示すように、その一部をケーシング２の通路２１内に露出させてケーシング２に固定されている。ホルダ６の通路２１に露出した部分の端部が、通路２１内を進行してきた発光ダイオード３からの光がホルダ６からフォトダイオード４へ到る際の入射面６１となっている。すなわち、フォトダイオード４は、ホルダ６を介してケーシング２に固定されている。入射面６１は、通路２１の内壁と同一面上にあるように形成されている。入射面６１は、潤滑油に直接触れている。フォトダイオード４の入射面６１と反対側の端部には、フォトダイオード４を外部の電気回路に接続するための電極であるリード４１が設けられている。フォトダイオード４は、リード４１を介して電圧を印加されるとその受光部（図示せず）における受光量に応じて流れる電流の大きさが変化する。

発光ダイオード３およびフォトダイオード４は、ケーシング２に対して通路２１を挟んで対向するように配置されている。すなわち、発光ダイオード３およびフォトダイオード４は、発光ダイオード３の発光輝度が最も高い方向である光軸３２と、フォトダイオード４の受光感度が最も高い方向である光軸４２とを一致させて、つまり一直線上にあるようにして取り付けられている。そして、両光軸３２、４２は、通路２１と直交して、つまり潤滑油の流れ方向と直交している。

次に、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１の検出作動について説明する。

潤滑油性状センサ１は、潤滑油劣化検出システムが備える図示しない制御回路、たとえばマイクロコンピュータ等に接続されている。図示しないマイクロコンピュータにより発光ダイオード３が点灯駆動されると、発光ダイオード３が発した光は潤滑油中を進行してフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、入射した発光ダイオード３からの光の光量に応じた検出信号を発生し、図示しないマイクロコンピュータに出力する。フォトダイオード４への入射光量が多いときは検出信号が大きく、入射光量が少ないときは検出信号が小さい。潤滑油が新しいときは、潤滑油中に混入している粒子であるカーボン粒子や摩耗粉等が少なく、フォトダイオード４への入射光量が多い。一方、エンジンの運転時間が経過し潤滑油中に含まれるカーボン粒子や摩耗粉等が増えると、潤滑油中を進行する発光ダイオード３からの光がそれら粒子に遮られフォトダイオード４に入射する光量が減少する。図示しないマイクロコンピュータは、このようなフォトダイオード４からの検出信号に基づいて潤滑油中の粒子濃度を算出し、それに基づいて潤滑油劣化度合いを判定している。

上述したように、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１は、出射面５１および入射面６１間において潤滑油を透過する発光ダイオード３からの光の光量をフォトダイオード４により検出し、それに基づいて潤滑油劣化度合いを判定している。このため、出射面５１および入射面６１の少なくとも一方に潤滑油中のスラッジ等の異物が付着すると、フォトダイオード４の受光量が減少し、潤滑油劣化度合いを正確に検出することが困難となる。

この問題を解決するために、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１は、通路２１の出射面５１および入射面６１に対応した位置にこれらに接触可能に払拭子７を配置し、この払拭子７を駆動ユニット８により往復動させて出射面５１および入射面６１に付着した異物を除去するようにしている。以下に、払拭子７および駆動ユニット８の構成について、図１および図２に基づいて説明する。なお、図１中における払拭子７の位置は、潤滑油温度が低いとき、すなわちエンジンが停止中であるとき等の場合を示している。

摺動部材である払拭子７は、図１に示すように、通路２１内において往復動可能に配置されている。払拭子７の往復動方向は、通路２１の軸方向、つまり潤滑油の流れ方向に沿う方向ある。払拭子７は、図２に示すように、円形の通路２１に内接する円盤の一部を切り取った形状に形成されている。したがって、通路２１内において潤滑油は、この切り取られた部分を通過して流れることができる。払拭子７の外周側の通路２１に接触する部分は払拭部７１となっている。払拭部７１は、図２に示すように、出射面５１および入射面６１に対応して２箇所形成され、通路２１の周方向において、出射面５１および入射面６１を完全に覆っている。これにより、払拭子７を確実に出射面５１および入射面６１に密着させることができる。払拭子７を上述の形状に形成したことにより、出射面５１および入射面６１を確実に払拭できると同時に、払拭子７が通路２１内における潤滑油の流動を妨げることを防止して潤滑油性状センサ１内を潤滑油が円滑に流れることを保障できる。払拭子７は、たとえば樹脂あるいはゴム等の柔軟な材質から形成されている。すなわち、その硬度は、払拭部７１が出射面５１および入射面６１にほぼ密着しつつ容易に往復動できる程度に設定されている。

駆動手段である駆動ユニット８は、大きくは、本体であるボディ９、ボディ９内に密封された熱変形部材としてのサーモワックス１０、サーモワックス１０の変形を直線運動に変換し且つ払拭子７へ伝達する伝達部材としてのピストン１２等から構成されている。以下に、駆動ユニット８の構成について説明する。

ボディ９は、金属材料、たとえばアルミニウム等から形成され、図１に示すように、略有底円筒状のシリンダ部９１およびシリンダ部９１の端部に形成されたフランジ部９２を備えている。駆動ユニット８は、ボディ９のフランジ部９１をボルト１６を締め付けることによりケーシング２に固定される。駆動ユニット８がケーシング２に固定されると、シリンダ部９１は、通路２１内に配置され潤滑油中に浸漬される。シリンダ部９１のフランジ部９２側には、図１に示すように、サーモワックス１０が密封されている。詳しくは、サーモワックス１０は、図１に示すように、ゴム製のダイヤフラム１１内に封入され、バックアッププレート１４を介してプラグ１５をボディ９に締め付けて固定することにより、シリンダ部９１内に設置されている。サーモワックス１０は、例えていえばラードのような物質で正の熱膨張特性を有しており、温度が高くなるに連れてその体積が増加する。シリンダ部９１内には、ピストン１２がシリンダ部９１内を軸方向に移動可能に配置されている。さらに、シリンダ部９１内には、図１に示すように、ピストン１２と略同軸上に弾性部材としてのコイルスプリング１３が配置されている。コイルスプリング１３は、シリンダ部９１内に圧縮状態で装着されている。したがって、ピストン１２は、コイルスプリング１３の弾性力により図１の右側へ向けて付勢され、ピストン１２のダイヤフラム１１側端面はダイヤフラム１１に密着し且つダイヤフラム１１を図１の右側へ向けて押圧している。サーモワックス１０が封入されたダイヤフラムは、シリンダ部９１の内壁およびピストン１２に密着している。シリンダ部９１には、図１に示すように、シリンダ部９１内のコイルスプリング１３が収納されている空間を外部と連通する貫通孔９１ａが設けられている。これにより、シリンダ部９１内のコイルスプリング１３が収納されている空間が潤滑油で満たされると同時に、潤滑油が該空間および通路２１間を自由に行き来できる。したがって、サーモワックス１０が環境温度変化に伴って熱変形すると、つまり膨脹・収縮すると、それに応じてピストン１２は容易に移動できる。ピストン１２のダイヤフラム１１と反対側の端部は、図１に示すように、払拭子７に固定されている。ピストン１２のダイヤフラム１１と反対側の端部は、図３に示すように、略コ字状に形成されており、コ字の開放端部に払拭子７が挟持固定されている。ピストン１２の払拭子７との固定部の形状、すなわち上述したコ字形状は、
次に、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１における、払拭子７および駆動ユニット８の払拭動作、およびその作用効果について説明する。

エンジンが停止状態のときは、潤滑油温度は外気温度とほぼ同等の低い温度となっている。したがって、サーモワックス１０は固体状であり、払拭子７は図１に示す初期位置にある。このとき、払拭子７は、図１に示すように、出射面５１および入射面６１とは重なっていない。また、コイルスプリング１３は、この状態においても依然として圧縮状態であり付勢力を発生し、ピストン１２を図１の右側へ向けて押圧している。潤滑油温度が低い時には、潤滑油中に含まれる異物、たとえばスラッジ等が出射面５１および入射面６１に付着し易く、またその付着力も大きい。

エンジンが始動されるとオイルポンプ１０２が作動して潤滑油を圧送するので、潤滑油性状センサ１の通路２１内を潤滑油が図１中の矢印の方向に流れる。そして、エンジン各部の温度が上昇し、それにともなって潤滑油の温度が上昇する。潤滑油の熱がケーシング２やピストン１２を介してサーモワックス１０に伝達されサーモワックス１０の温度が徐々に上昇すると、サーモワックス１０は固体から液体にかわるとともに、体積が膨脹する。サーモワックス１０が膨脹すると、ピストン１２は、サーモワックス１０に押されてコイルスプリング１３の付勢力に抗しつつ図１中の左側へ移動する。このピストン１２の直線運動が払拭子７に伝達されて払拭子７も図１中の左側へ移動する。潤滑油温度はエンジンの運転時間経過に連れて上昇し、やがてある温度、すなわち最高温度に達すると昇温が停止する。潤滑油温度がこの最高温度に達すると、サーモワックス１０の体積膨脹も止まり、払拭子７は、図１中において二点鎖線で示す位置、つまり往復動の折り返し位置で停止する。すなわち、払拭子７が、初期位置から折り返し位置まで動くあいだに、つまり往動中に、払拭子７は、出射面５１および入射面６１上を摺動し、それらの全面を完全に払拭する。このとき、潤滑油温度が高いので出射面５１および入射面６１への異物の付着力は弱まっており、出射面５１および入射面６１に付着した異物は確実に払拭子７によって除去される。また、払拭子７が、上述したその往復動の折り返し位置にあるとき、すなわち図３中の二点鎖線で示す位置にあるとき、言い換えると、エンジンの通常運転時には、ホルダ６の入射面６１は、図３に示すように、ピストン１２のコ字状部の内側に内包されている。このため、潤滑油中の粒子濃度を計測するための発光ダイオード４からの光の経路、つまりホルダ５の出射面５１からホルダ６の入射面６１に到る経路（図３において紙面に垂直方向）内にピストン１２が侵入することがない。これにより、潤滑油を透過する発光ダイオード４からの光は何物にも邪魔されずに進行できるので、粒子濃度計測精度を良好に維持することができる。なお、潤滑油温度の最高温度は、エンジン各部を潤滑中に受ける熱量と、オイルパンやオイルクーラから放散される熱量とがほぼ釣り合う状態になったときの温度であり、エンジンの負荷状態、エンジン機種等により変動する。

エンジンが停止すると、潤滑油温度は徐々に低下していく。それに応じて、サーモワックス１０の温度も低下し、その体積が減少し、やがてサーモワックス１０は液体から固体へ変化する。この過程において、ピストン１２は、コイルスプリング１３の弾性力により付勢されて図１中の右側へ移動する。このピストン１２の直線運動が払拭子７に伝達されて払拭子７も図１中の右側へ移動し、最後に図１において実線で示す初期位置で停止する。払拭子７は、この復動中においても出射面５１および入射面６１上を摺動して、それらの全面を完全に払拭する。

従来の液体性状検出装置では、クリーニング用摺動子（本実施形態の払拭子７相当）を動かす動力はクリーニング用摺動子に作用する潤滑油の流体力、あるいはクリーニング用摺動子に作用する重力である。これらの力は比較的小さいので、クリーニング用摺動子を円滑に摺動移動させるためには、クリーニング用摺動子の外周と潤滑油通路内壁面との間に必要最小限度の隙間が設けられている。このため、クリーニング用摺動子は、その摺動中において発光素子および受光素子の各表面の全面には必ずしも接触しない。さらに、クリーニング用摺動子の移動力が小さいため、クリーニング用摺動子が異物に接触しても完全に除去できずに異物から逃げるように動いてしまう。したがって、発光素子および受光素子の各表面から異物を完全に除去するのは困難であった。

また、従来の液体性状検出装置では、クリーニング用摺動子を動かす動力はクリーニング用摺動子に作用する潤滑油の流体力である。したがって、エンジンが始動すると直ちにクリーニング用摺動子が移動する。つまり、潤滑油温度がほとんど上昇しないうちにクリーニング用摺動子が発光素子および受光素子の各表面上を通過してしまう。潤滑油温度が低い状態においては、各種異物の発光素子および受光素子の各表面への付着力が大きいため、クリーニング用摺動子が通過してもそれらを除去するのは困難であった。

以上のように、従来の液体性状検出装置では、エンジンの運転中に発光素子および受光素子の各表面上から異物を除去することが困難であり、潤滑油の光透過率、すなわち潤滑油性状を正確に測定することが困難であった。

これに対して、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１では、払拭子７を動かす駆動力として、サーモワックス１０の熱変形力を用いている。サーモワックス１０は低温で固体、高温で液体であり非圧縮性であるので、温度変化により体積変化したときの力は、従来の液体性状検出装置の場合の潤滑油の流体力に比べて格段に大きい。これにより、払拭子７を出射面５１および入射面６１に密着させた状態においても払拭子７を往復動させることができる。したがって、出射面５１および入射面６１に付着した異物を確実に除去することができる。

また、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１では払拭子７を動かす駆動力としてサーモワックス１０の熱変形力を用いているので、払拭子７の払拭動作は潤滑油温度が高いときに行われる。これにより、各種異物の出射面５１および入射面６１の各表面への付着力が小さくなったときに払拭動作を行うことができるので、異物を完全に除去することができる。

また、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１は、伝達部材であるピストン１２を、サーモワックス１０側に向けて、つまりピストン１２の復動方向に向けて付勢するコイルスプリング１３を備えている。これにより、潤滑油温度が上昇中においては、熱変形部材であるサーモワックス１０の体積変化により払拭子７を往動させるとともに、潤滑油温度が下降中においても、コイルスプリング１３の付勢力により払拭子７を復動させて潤滑油が低温状態における初期状態まで戻すことができる。コイルスプリング１３の仕様は、その付勢力が、ピストン１２をサーモワックス１０（詳しくはダイヤフラム１１）に常時密着可能であるよう設定されているので、潤滑油温度が下降中においても、コイルスプリング１３の付勢力により払拭子７を復動させて潤滑油が低温状態における初期状態まで戻すことができる。

以上から、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１では、エンジンの運転中に出射面５１および入射面６１から異物を確実に除去することができるので、潤滑油の光透過率、すなわち潤滑油性状を正確に測定することができる。

なお、以上説明した、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１では、駆動ユニット８のボディ９をアルミニウムから形成しているが、ボディ９の材質をアルミニウムに限る必要は無く、他の材質、たとえば鉄、あるいは樹脂材料等を用いてもよい。アルミニウムは熱伝導率が高いので、エンジン始動後潤滑油温度が上昇すると、その熱が速くサーモワックス１０に伝達され、サーモワックス１０の熱変形が早い時点で開始される。一方、ボディ９を、熱伝導率がアルミニウムより小さい材質、たとえば鉄から形成すれば、エンジン始動後、サーモワックス１０が熱変形する時期をアルミニウムの場合より遅くする、言い換えると払拭子７が往動開始するときの潤滑油温度を高くすることができる。

（第２実施形態）
図４に、本発明に係る液体性状検出装置の第２実施形態である潤滑油性状センサ１の断面図を示す。

本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１は、第１実施形態である潤滑油性状センサ１に対して、駆動ユニット８が備える熱変形部材を変更したものである。すなわち、熱変形部材としてサーモワックス１０に替えてバイメタル１７を用いている。以下、駆動ユニット８および払拭子７の作動について説明する。

バイメタル１７は、２種類の金属板１７ａ、１７ｂを接合して形成したものである。金属板１７ａの線膨張係数は金属板１７ｂの線膨張係数よりも大きい。

潤滑油温度が低いとき、つまりエンジン停止時には、バイメタル１７の形状は、図４に示すように、ほぼ直線状となっている。エンジンが始動されて潤滑油温度が上昇し、バイメタル１７の温度が高くなるとバイメタル１７は熱膨張するが、金属板１７ａの熱膨張長さが金属板１７ｂの熱膨張長さよりも大きいため、バイメタル１７形状は、図４中の二点鎖線で示すように、略Ｕ字状に変形する。このため、ピストン１２は、コイルスプリング１３の付勢力により図４中の右側へ移動する。このピストン１２の直線運動が払拭子７に伝達されて払拭子７も図４中の右側へ移動する。払拭子７は、この往動中において出射面５１および入射面６１上を摺動して、それらに付着した異物を完全に除去する。一方、エンジンが停止すると潤滑油温度が下降し、それに応じて、バイメタル１７が略Ｕ字状から元の直線状に変形する。この過程において、ピストン１２は、バイメタル１７に押されてコイルスプリング１３の付勢力に抗しつつ図４中の左側へ移動する。このピストン１２の直線運動が払拭子７に伝達されて払拭子７も図４中の左側へ移動し、最後に図４において実線で示す初期位置で停止する。払拭子７は、この復動中においても出射面５１および入射面６１上を摺動して、それらの全面を完全に払拭する。

以上説明したように、本発明に係る液体性状検出装置の第２実施形態である潤滑油性状センサ１においても、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態である潤滑油性状センサ１と同様の効果を得ることができる。

なお、以上説明した、本発明に係る液体性状検出装置の第１実施形態および第２実施形態である潤滑油性状センサ１では、払拭子７を、たとえば樹脂あるいはゴム等の柔軟な材質から一体的に形成しているが、このような構成に限る必要はない。たとえば、払拭子７を金属あるいは硬質樹脂から形成し、且つ払拭子７の出射面５１および入射面６１を摺動する部分、つまり払拭部７１のみを柔軟な樹脂あるいはゴム等から形成しもよい。

また、以上説明した、本発明に係る液体性状検出装置の実施の形態である潤滑油性状センサ１では、受光素子としてフォトダイオード４を用いているが、フォトダイオード４に限る必要は無く、他の種類の受光素子、たとえばフォトトランジスタ等を用いてもよい。

また、以上説明した、本発明に係る液体性状検出装置の各実施形態である潤滑油性状センサ１では、熱変形部材としてサーモワックス１０、あるいはバイメタル１７を用いているが、これらに限定する必要は無い。潤滑油温度変化に応じて払拭子７を往復動させられる大きさの駆動力を発生可能な部材であれば他の部材でもよい。たとえば、形状記憶合金等を用いてもよい。

また、以上説明した、本発明に係る液体性状検出装置の各実施形態では、液体性状検出装置を自動車に搭載される潤滑油性状センサ１に適用した場合を例に説明しているが、液体性状検出装置の用途を潤滑油性状センサ１に限る必要は無く、潤滑油以外の他の液体、たとえば燃料あるいは自動変速機用作動液等に含まれる粒子濃度検出用途に適用してもよい。さらに、その用途を自動車用に限る必要は無く、他の用途、例えば各種民生用機器に適用してもよい。たとえば、燃焼式暖房装置の燃料中粒子濃度検出用に適用してもよい。

本発明の第１実施形態による潤滑油性状センサ１の断面図であり、図２中のＩ−Ｉ線断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第２実施形態による潤滑油性状センサ１の断面図であり、図１中に相当する。 本発明の各実施形態による潤滑油性状センサ１が装着されたエンジンの潤滑油回路を説明する模式図である。

符号の説明

１ 液体性状検出装置
２ ケーシング
２１ 通路
３ 発光ダイオード（発光手段）
３１ リード
３２ 光軸
４ フォトダイオード（受光手段）
４１ リード
４２ 光軸
５ ホルダ（発光手段）
５１ 発光面
６ ホルダ（受光手段）
６１ 受光面
７ 払拭子（摺動部材）
７１ 払拭部
８ 駆動ユニット（駆動手段）
９ ボディ
９１ シリンダ部
９１ａ 貫通孔
９２ フランジ部
１０ サーモワックス（熱変形部材）
１１ ダイヤフラム
１２ ピストン（伝達部材）
１３ コイルスプリング（弾性部材）
１４ バックアッププレート
１５ プラグ
１６ ボルト
１７ バイメタル（熱変形部材）
１７ａ、１７ｂ 金属板

Claims (5)

1. 液体が流れる通路を備えるケーシングと、
   前記通路に臨み且つ前記通路中に光を照射可能に前記ケーシングに固定された発光手段と、
   前記通路に臨み且つ前記通路内を進行する前記発光手段からの光を受光可能に前記ケーシングに固定され受光量に応じた出力信号を発生する受光手段とを備え、
   前記出力信号に基づいて前記液体の性状を検出する液体性状検出装置であって、
   往復動可能に前記通路内に配置される摺動部材と、
   前記摺動部材を往復動させるための駆動手段とを備え、
   前記摺動部材はその往復動中において少なくとも前記発光手段の前記通路に臨む面である発光面および前記受光手段の前記通路に臨む面である受光面に接して摺動し、
   前記駆動手段は前記液体の温度変化に対応して駆動力を発生して前記摺動部材を往復動させることを特徴とする液体性状検出装置。
2. 前記液体の温度が前記液体の温度変化範囲の低温側温度であるときに前記摺動部材はその往復動範囲の一端側に位置し、
   前記液体の温度が前記液体の温度変化範囲の高温側温度であるときに前記摺動部材はその往復動範囲の他端側に位置し、
   前記発光面および前記受光面は前記摺動部材の摺動方向において往復動範囲の途中に位置することを特徴とする請求項１に記載の液体性状検出装置。
3. 前記駆動手段は、前記液体の温度変化に対応して変形する熱変形部材および該熱変形部材の変形を直線運動に変換するとともにその直線運動を前記摺動部材に伝達する伝達部材を備え、
   前記摺動部材は前記伝達部材の直線運動が伝達されることにより往復動することを特徴とする請求項１または請求項２のどちらか一つに記載の液体性状検出装置。
4. 前記駆動手段は、前記伝達部材を前記摺動部材の往復動のどちらか一方方向に向けて付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の液体性状検出装置。
5. 前記熱変形部材はサーモワックス、バイメタルあるいは形状記憶合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の液体性状検出装置。

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