JP2537352B2 - 冷却液用温度センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却液用温度センサ装置に係り、特に冷却
液の流動に異常が生じた場合に直ちに当該異常状態を検
出し出力する冷却液用温度センサ装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジン等，冷却液を必要とする機器においては、冷
却液の適正な循環を維持するために、従来より種々のセ
ンサ装置が使用されている。これらのセンサ装置として
は、例えばバイメタルを使用したもの，サーモフェライ
トを使用したもの等，種々のものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、バイメタルを使用したものは応答速度
が遅いほか、動作点の細かい設定ができないという不都
合がある。また、サーモフェライトを使用したものは機
械的なリードスイッチを備えていることから外部からの
振動や磁気の影響を受け易いという不都合があり取付場
所を制約されるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特
に冷却液の流通の異常の有無を適格に検知し出力するこ
とのできる応答性良好な冷却液用温度センサ装置を提供
することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、冷却液によって冷却されるNTC
サーミスタと、前記冷却液によって冷却されるとともに
前記NTCサーミスタを加熱するPTCサーミスタと、前記NT
Cサーミスタの抵抗値の変化を検出する抵抗値検出手段
とを備え、前記NTCサーミスタと前記PTCサーミスタとが
互いに並列に接続されてなるという構成を採り、これに
よって前記目的を達成しようとするものである。

〔発明の作用〕

NTCサーミスタ及びPTCサーミスタが冷却液によって冷
却されている場合、NTCサーミスタが高抵抗値かつPTCサ
ーミスタが低抵抗値となっている。

ここで、NTCサーミスタ及びPTCサーミスタが、何らか
の理由により冷却液によって冷却されなくなったとす
る。すると、PTCサーミスタは、低抵抗値ゆえに大きな
電流が流れているところに、冷却液への放熱が断たれる
ことにより、急速に温度が上昇し始める。一方、NTCサ
ーミスタは、冷却液への放熱が断たれていることに加
え、PTCサーミスタによってますます加熱され、さらに
低抵抗化に伴い自己発熱量を増大することによって、極
めて急速に温度が上昇して抵抗値が減少する。また、PT
Cサーミスタは、高温になるに従って高抵抗化するの
で、急速に温度が上昇し始めると急速に一定の温度及び
高抵抗値で安定化する。これにより、NTCサーミスタも
極めて急速に温度が上昇した後、急速に一定の温度及び
低抵抗値で安定化する。

次に、この状態から、NTCサーミスタ及びPTCサーミス
タが、再び冷却液によって冷却されるようになったとす
る。すると、PTCサーミスタは、高抵抗値ゆえに小さい
電流が流れているところに、冷却液への放熱が始まるこ
とにより、急速に温度が低下し始める。一方、NTCサー
ミスタは、冷却液への放熱が始まることに加え、PTCサ
ーミスタの温度低下により加熱されにくくなり、さらに
高抵抗化に伴い自己発熱量も減少することによって、極
めて急速に温度が低下して抵抗値が増加する。また、PT
Cサーミスタは、低温になるに従って低抵抗化するの
で、温度が低下し始めると発熱量が増大することにより
急速に一定の温度及び低抵抗値で安定化する。これによ
り、NTCサーミスタも極めて急速に温度が低下した後、
急速に一定の温度及び高抵抗値で安定化する。

このようにNTCサーミスタとPTCサーミスタとの相乗作
用によって、極めて高速の応答性が得られる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づ
いて説明する。この実施例は本発明をウォータセンサと
して船外機について実施した場合を示すものである。

まず第３図において、船外機50は、中央部にアッパー
ケーシング52を有し、その下部にロアーケーシング54を
備え、上部にはエンジンカウリング部56を有する構成と
なっている。アッパーケーシング52には船体への係合を
行うためのクランプブラケット57が装備されている。

また、エンジンカウリング部56には、ロアーケーシン
グ54に装備された推進プロペラ58を駆動するためのエン
ジン60と、エンジン60の第３図における左側に配設され
たシリダヘッド62を備えている。このシリンダヘッド62
部分には、エンジン60を冷却するための冷却液用通路が
配設されている。この冷却液流通路は、プロペラ58の上
側部分から始まり、エンジン60の周囲を循環したのちシ
リンダヘッド62部分を循環して再びプロペラ58部分の下
流側部分に通ずるように設けられている。

シリンダヘッドカバー62部分には、第１図ないし第２
図に示す如く、冷却液用温度センサ装置のセンサ部１が
装備されている。

このセンサ部１は、ウォータジャケット10内に突設す
るようにしてシリンダヘッド62に装備されたセンサケー
ス11と、センサケース11内の突設部11Aの内側に第１図
の如く配設されたPTCサーミスタ12及びNTCサーミスタ13
と、PTCサーミスタ12及びNTCサーミスタ13に連結された
抵抗値検出手段としてのセンサ用回路部14とにより構成
されている。センサ用回路部14及びTPCサーミスタ12及
びNTCサーミスタ13の各々はポッテング剤15によってセ
ンサケース11内に固定されている。16は防水用Ｏリグを
示す。

PTCサーミスタ12は、温度に対して第４図に示す如
く正特性を示し、本実施例では後述するように予熱手段
として機能するようになっている。また、NTCサーミス
タ13は、温度に対して第４図に示す如く負特性を示
し、本実施例では後述するように感熱センサとして機能
するようになっている。図中、A,Bはそれぞれ動作点を
示す。

PTCサーミスタ12及びNTCサーミスタ13は第５図に示す
ようにエンジン回転を規制する回転数制御回路用のウォ
ーニングシステムのセンサとして使用されている。

これを更に詳述すると、第５図の実施例は、点火装置
を構成する点火回路20と、エンジン回転を規制する回転
数制御回路30と、前述のセンサ部１を含む冷却液ウォー
ニング回路部40とにより構成されている。

点火回路20は、エンジンの回転とともに充電用コイル
21が作動してプラス出力によってコンデンサ22を充電す
る充電回路部20Aと、続いてロータの回転とともに生じ
るパルサコイル23のプラス出力によってコンデンサ12を
充電状態から開放せしめる放電制御回路部20Bと、この
放電制御回路部20Bの作動によってエンジンのスパーク
プラグ24を飛火せしめる点火用高圧回路部20Cとにより
構成されている。

この内、充電回路部20Aは、充電用コイル21に並列接
続された電源回路21Aと、電源回路21Aとコンデンサ22と
の間に設けられたダイオード21B,21Cとにより構成され
ている。また、放電制御回路20Bは、コンデンサ22に対
する放電制御用の第１のサイリスタ23Aと、パルサコイ
ル23と第１のサイリスタ23Aのゲートとの間に直列接続
されたダイオード23B及び抵抗23Cとにより構成されてい
る。23Dはレベル設定抵抗を示す。さらに、点火用高圧
回路部20Cは、充電コンデンサ22の非充電側をアースす
る接地ダイオード24Aと接地ダイオード24Aに並列接続さ
れた一次側イグニションコイル24B及び二次側イグニシ
ョンコイル24Cと、この二次側イグニションコイルに接
続されたスパークプラグ24とにより構成されている。

このため、図示しないマグネットロータがエンジンシ
ャフトと連動して回転すると、充電用コイル21に出力が
生じ、そのプラス出力によりコンデンサ22が充電され
る。次に、マグネットロータの回転が進むとパルサコイ
ル23に出力が生じ、そのプラス出力によって第１のサイ
リスタ23Aのアノードとカソードとの間が導通状態とな
る。この結果、それまでオフ（OFF）状態にあった第１
のサイリスタ23Aがターンオンされる。

第１のサイリスタ23Aがターンオンすると、先に充電
されていた充電コンデンサ22の電荷がサイリスタ23Aの
接地回路を介して一次側イグニションコイル24Bに急激
に流される。このため、点火用高圧回路部20Cの二次側
イグニションコイル24Cに高電圧が発生しスパークプラ
グ24に飛火する。

そして、マグネットロータが回転することにより、以
上の動作が繰返され、スパークプラグ24がスパークし、
その結果、シリンダ内で圧縮され混合気が爆発し、エン
ジンが連続的に作動する。25はエンジン停止用のストッ
プスイッチを示す。

回転数制御回路30は、回転数検出回路30Aと、回転数
検出回路30Aの出力によってターンオンして充電コイル2
1の出力を接地する第２のサイリスタ30Bとにより構成さ
れている。30Cは接地抵抗を示し、30Eは回転数検出回路
30Aの入力側に装備された逆流防止用ダイオードを示
す。接地抵抗30Cには、並列に表示用の発光ダイオード3
0Dが接続されている。また、回転数検出回路30Aには、
予め飛火カット設定回転数が定められている。

このため、エンジン稼働中に何らかの原因でエンジン
回転数が上昇し飛火カット設定回転数に達すると、回転
数検出回路30Aが所定の信号を出力し第２のサイリスタ3
0Bをターンオンせしめる。この結果、充電コンデンサ22
への充電が中断されエンジンの回転が低下する。一方、
回転が下がると、前記回転数検出回路30Aの所定の出力
がなくなり、これによって第２のサイリスタ30Bは再び
ターンオフとなって回転が上昇し、再度飛火カットの状
態となる。この状態が繰返されて飛火カット設定回転数
で落ち付く。

次に、回転数制御回路30に併設された冷却液ウォーニ
ング回路40の構成及び作用について説明する。

冷却液ウォーニング回路40は、PCTサーミスタ12及びN
TCサーミスタ13用の直流電源40Aと、直流電源40Aをオン
又はオフするイグニションスイッチ40Bと、PTCサーミス
タ12に並列接続されたスイッチングトランジスタ40C
と、スイッチングトランジスタ40Cのコレクタ側と回転
数検出回路30Aとの間に接続された設定回転数切換回路4
0Dと、スイッチングトランジスタ40Cのベース側に入力
される信号についての信号増幅器40Eとを備えている。4
0FはNTCサーミスタ13に対する分圧抵抗器を示し、40Gは
スイッチングトランジスタ40Cのバイアス抵抗を示す。
このため、温度に対して負特性を備えたNTCサーミスタ1
3の抵抗変化がＣ点の電位変化として増幅器25を介して
スイッチングトランジスタ40Cのベースに入力され、ス
イッチングトランジスタ40Cの動作を自由に規制し得る
ようになっている。40Hは表示用の発光ダイオードを示
す。

次に、冷却水ウォーニングシステムの動作について説
明する。

まず、エンジン始動時にはイグニッションスイッチ
（以下、「IGスイッチ」という）40Bをオンさせる。そ
うすることによりバッテリ40Aからのバッテリ電流がバ
ッテリ40A→IGスイッチ40B→PTCサーミスタ12→アース
と流れ、予熱手段としてのPTCサーミスタ12自身が発熱
する。PTCサーミスタ12自身が発熱すると、当然その熱
が感熱センサとしてのNTCサーミスタ13自身にも伝わりN
TCサーミスタ13自身も加熱される。但しこの時、PTCサ
ーミスタ12の抵抗値が低抵抗で、又、NTCサーミスタ13
は高抵抗となっているため、バッテリ電流はほとんどPT
Cサーミスタ12にのみ流れる。

エンジンが始動し冷却水が上がり、ジャケット内に流
れるようになってセンサの先端部に冷却水が当たると、
当然センサ内のPTCサーミスタ12及びNTCサーミスタ13が
冷却されることになる。この冷却状態でちょうどPTCサ
ーミスタ12の抵抗値の変位より若干手前になるように設
定しておく。例えば、第４図にてPTCサーミスタ12の温
度−抵抗値特性のＡ点とし、又PTCサーミスタ12より加
熱されたNTCサーミスタ13の温度−抵抗値特性上のバラ
ンス点をＢ点とする。これらA,B点の温度を100〔℃〕以
上に設定しておけばまず雰囲気温度に左右されることな
く一定となる。又、冷却水温度の影響もほとんど無視し
得るもので当センサの動作上問題とならない。ゆえに、
PTCサーミスタ12以降の回路には何等影響がなく正常な
運転が可能である。

設定回転数切換回路40Dは先に説明した過回転防止の
ための設定回転数に対しそれより下の回転数（例えば30
00RPM）にて回転数検出回路30Aからサイリスタ30Bのゲ
ートに出力が出るように切換える機能を持つ。いま、こ
の過回転防止用設定回転数より低い回転数で動作する回
転数を第２設定回転数とする。

第２設定回転数以上で走行中に、何等かの異常でシリ
ンダのジャケット内に冷却水が回らなくなると当然ウォ
ータセンサには冷却水が当たらなくなる。その瞬間から
センサ内のPTCサーミスタ12が自己発熱温度で急激に温
度が上昇し抵抗値変位点に達し急激に抵抗値が上昇す
る。PTCサーミスタ12の抵抗値が上昇するとそれまでPTC
サーミスタ12に流れていた電流がバッテリ40A→IGスイ
ッチ40B→NTCサーミスタ13→抵抗40F→アースと流れ
る。そのためNTCサーミスタ13がそれまでPTCサーミスタ
12によって加熱されていたＢ点に対し今度は自己発熱で
更に温度が上昇し抵抗値が下がり、電流も増加する。電
流が増加すると抵抗40FによってＣ点の電圧が上昇し、
その出力変化を増幅器40Eにて増幅しトランジスタ40Cの
ベースに電流を流す。トランジスタ40Cのベースに電流
が流れることにより、トランジスタ40Cがオン状態とな
って設定回転数切換回路40Dをアースに落とすとともに
発光ダイオード40Hのカソード側もアースに落とす。

そうすると、設定回転数切換回路40Dが作動し回転数
検出回路30Aに信号が送られ、回転数検出回路30Aから第
２設定回転数に達するまでサイリスタ30Bのゲートに出
力が出される。そして、サイリスタ30Bがターンオンす
るのでコンデンサ充電コイル21の出力が短絡され、結局
エンジン回転数は第２設定回転数まで回転が落ちること
になる。この時もサイリスタ30Bに流れる電流にて発光
ダイオード30Dが点燈し、回転制御が動作していること
を運転者に知らせる。一方この時、発光ダイオード40H
も点燈するので、運転者が冷却水異常を知ることができ
る。本実施例では発光ダイオードとしたが、これをバル
ブ又はブザーとしても良いし、又併用としても良い。以
上、冷却水がジャケット内に回らなくなってから警告を
発するまでの数秒で動作させることが可能である。冷却
水が異常をきたした場合、当センサにて即検出，エンジ
ン回転制御と、ランプ又はブザー，或いは両方とで警告
するとこにより、即座に運転者に異常を知らせて未然に
エンジンの損傷を防ぐことが可能である。冷却水異常の
原因を解除し、ジャケット内に冷却水が回れば当然セン
サも冷されPTCサーミスタ12,NTCサーミスタ13の温度が
下がりPTCサーミスタ12では変位点以下となって抵抗値
も下がるので再度電流が流れＡ点でバランスする。一
方、NTCサーミスタ13も温度下がり抵抗値が上昇しＢ点
でバランスする。そうなることにより第５図のCT点の電
圧が下がりトランジスタ40Cのベースに電流が流れなく
なるので、トランジスタ40Cはオフし設定回転数切換回
路40Dの動作が停止する。そして、正常な運転が可能と
なる。又、発光ダイオード40Hもカソード側がオフする
ことにより消燈する。

本実施例では、本発明に係る冷却液用温度センサ装置
を冷却水センサとして使用した例で示したが、その他、
種々の水位センサ，エンジン等の温度センサと幅広く使
用でき、又安価で精度の良い、雰囲気に左右されない振
動に優れたセンサを提供することが可能である。また、
気体用の流体センサとしても使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、これに
よると、周囲の室温変化の影響が少なくかつ動作点が安
定し、同時に振動に強く、しかも応答性が非常に早いと
いう従来にない優れた冷却液用温度センサ装置を提供す
ることができる。

さらに、PTCサーミスタを予熱手段として用いたの
で、PTCサーミスタが高温時において高抵抗値となるこ
とから消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のものを船外機に取り付けた場合を示すシリンダヘッ
ド部分を示す側面図、第３図は船外機を示す正面図、第
４図はそれぞれNTCサーミスタ及びPTCサーミスタの
温度特性及び動作点を示す線図、第５図は本発明を線外
機の点火回路に連動せしめた場合の一例を示す回路図で
ある。 １……PTCサーミスタ、13……NTCサーミスタ、14……セ
ンサ用回路部（抵抗値検出手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却液によって冷却されるとともに自己発
   熱するNTCサーミスタと、前記冷却液によって冷却され
   るとともに前記NTCサーミスタを加熱するPTCサーミスタ
   と、前記NTCサーミスタの抵抗値の変化を検出する抵抗
   値検出手段とを備え、前記NTCサーミスタと前記PTCサー
   ミスタとが互いに並列に接続されてなる冷却液用温度セ
   ンサ装置。