JPS63259421A - 非接触式液面センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光を透光体を介して作動液に発する発光素
子と、透光体と作動液との境界面からの反射光を受ける
受光素子とを備えた非接触式液面センサに関する。

［従来の技術とその問題点１ 例えば、自動車のブレーキオイルにあっては、油面レベ
ルを検出するのにフロート式の液面センサが用いられて
いる。この液面センサのｉ構は、プラスチック製のフロ
ートを油面に浮かべて油面の低下に追従してフロー・ト
を移動させ、この移動変位により油面レベルを検出する
ようになっている。

しかしながら、このフロート式のものでは、比較的構造
が大きいに加えて、作動液の種類によっては溶解を来し
使用不可能となる。

また、電気抵抗線を用いて、この電気抵抗線が作動油中
に浸漬している割合によって次第に相違する抵抗値を測
定することにより液面レベルを検出する熱線式もある。

ところが、この熱線式Ｃは、液面の低下に対する抵抗値
の変化が遅く、応答性が悪いという不都合がある。

［発明の目的］ この発明は上記問題をなくすようになされたもので、そ
の目的は大型化を防いで省スペース化を図り、しかも作
動液の種類に略無関係に使用でき凡用性の高シ）非接触
式液面センサを提供するにある。

［問題を解決するための手段］ この発明は、内部に作動液を貯えた容器と、この容器の
側壁に貫通状態に設けられた取付口と、この取付口に液
密状態で且つ、正規には前記作動液に接触する状態に配
置された透光体と、前記透光体の内部に配置され、該透
光体表面に対して光を発する発光素子と、前記透光体表
面からの反射光を受け、その反射光量に応じて出力する
受光素子とを有するように構成している。

［発明の作用と効果］ 上記のように構成した本発明によれば、作動液の液面変
位によって、発光素子から発して透光体表面で反射する
光の量が変わり、受光素子の出力が変化することから液
面の位置が検出でき、しかも発光素子と受光素子を設け
るだけの簡素な構造で済み、省スペース化が図られる。

また、光を用いているので、液面の変化に受光素子の出
力が迅速に追従し応答性が向上するとともに、作動液の
種類に略無関係に使用でき高い凡用性が得られるといっ
た優れた効果を奏する。

［実施例］ 以下この発明を自動車におけるブレーキマスクシリンダ
に適用した一実施例を図面を参照して説明する。先ず、
第１図において、１は作動液としてのプレー４−油を貯
蔵する容器で、これは上面開口形のカップ状を成し、側
壁下部には取付口２を形成している。この取付口２には
、枠体３が液密状態に螺着され、この枠体３を介して液
面センサ４が装着されている。このセンサ４は、枠体３
の内周面に嵌合された環状のケース５と、このケース５
の開口面に取付けられブレーキ液に接触する板状の透光
体６を備えている。この透光体６は本実施例ではフリン
トガラスから成形している。また、ケース５の透光体６
とは反対側の開口面には底板７が溶接により閉塞状態に
接合されている。

８は平坦状の基板で、これは底板７と透光体６との間に
配設されており、この基板８には、と６に透光体６に対
向する発光素子９および受光素子１０が、例えば透光性
のシリコン樹脂Ｓにより一体成形された状態で取り付け
られている。この状態では、シリコン樹脂Ｓは充填状態
になっており、シリコン樹脂Ｓと透光体６との間には空
気層が生じないように設定されている。これら発光素子
９と受光素子１０との位置関係および受光素：Ｉ！−１
０の面積寸法は１ζ記の如く設定されている。すなわち
、受光素子１０位置および長さ寸法は、第２図に模式的
に示すように発光素子９から発する光が空気と透光体６
との境界面に臨界角Ｘａで入射し、全反射して至る光か
ら、発光素子９から発する光がブレーキ液と透光体６と
の境界面に臨界角×１で入射し、全反射して至る光まで
の少なくとも一部を受りるように設定されている。しか
して、発光索子９は基板８に取り付けられた端子１１．
１２に接続され、受光素子１０も基板８に取り付けられ
た端子１３．１４に接続されている。１５ａは枠体３の
外側開口面に装着されたソケットで、これには端子１１
．１２ならびに端子１３．１４に接続されたブレード１
５．１６ならびにブレード１７．１８が取り付けられて
いる。

つぎに、第３図は発光素子９および受光素子１０が組み
込まれた電子回路を示す。この電子回路において、１９
は演算増幅器で、これの負端子１９ａは入力端子１９Ｃ
に接続されるとともに、温度補償用の電気抵抗体２０お
よび発光素子９を順に介して共通線２１に接続されてい
る。一方、演算増幅器１９の正端子１９ｂは電気抵抗体
２２およびツェナーダイオード２３を介して共通線２１
に接続されている。演算増幅器１９の正端子１９ｂの入
力電圧（Ｅｉ　）はツェナーダイオード２３によって所
定に維持され、出力電圧（ＥＯ）も所定の大きさに維持
されるが、出力電流（１０）は発光素子５の電几降下の
大小によって変化する。すなわち、周囲温度が高（なっ
て発光素？−５の電圧降下が小さくなると、出力電流（
■０）が大きくなる。また、周囲温度が低くなって発光
素子５の電圧降下が大ぎくなると、出力電流（１０）が
低くなる。このようにして、発光素子５に：は周囲温度
の変化によって発光効率の変化を補う大きさの電流が流
れるようになり温度補償作用が行なわれる。

２４は演算増幅器で、これの正端子２４ａと負端子２４
ｂとの間には受光素子１０が接続され、正端子２４ａは
共通＄１２１に接続され、負端子２４ｂは抵抗体３７を
介して出力端子２４Ｃに接続されている。この演算増幅
器２４における出力端子２４Ｃと共通線２１との間には
、スイッチングモジュール２５を介して警報ランプ２６
が互いに直列状態に接続されている。

さて、第４図は自動車におけるブレーキマスクシリンダ
の縦断面図を示す。このブレーキマスクシリンダにおい
て、２７は液圧を発生ずるシリンダ、２８はブツシュロ
ッド、２９はピストン、３０はピストン２９の端面に形
成された小孔、３１はサプライボート、３２はプライマ
リカップ、３３はリリーフボート、３４はリターンスプ
リング、３５はチェックバルブである。なお、３６は容
器１の上端間口面に被せたカップである。

しかして、入力機構に操作力が加わると、ブツシュロッ
ド２８を介してピストン２９が移動し、この移動の過程
でプライマリカップ３２によって圧力室と容器１との連
通状態を妨げつつ、さらにピストン２９が移動するに伴
いブレーキチューブを介してブレーキ油が例えばドラム
ブレーキのホイールシリンダ（いずれも図示せず）に供
給されて液圧が上昇する。入力機構に操作力を解除する
と、ピストン２９はリターンスプリング３４により元の
位置に移動復帰する。

しかして、容器１内のブレーキ油面は一般には、第５図
に太い実線で示すように所定の液位を維持しているが、
ブレーキマスクシリンダを長期間にわたって使用してる
うちに一部外部に蒸発したり漏洩したりして、プレー・
キ油面が次第に低下する。

そして、ブレーキ油面が所定のレベルから第１図に一点
鎖線で示す位置に下降するまでは、発光素子９から受光
素子の一端へ到達する光が透光体６と空気との境界面で
反射する位置よりもブレーキ油面が上方にあるので、透
光体６とブレーキ油との境界面で反射して受光素子１０
に入射する光の吊はわずかである。したがって、演算増
幅器２４の出力端子２４Ｃからの出力は第５図に細い実
線で示すように低い値になる。さらに、ブレーキ油面が
第１図の一点鎖線の位置から第５図に太い実線で示すよ
うに、次第に下降するにつれて、透光体６と空気との一
境界面で反射する光示が増えるため受光素子１０に対す
る入射量が大きくなって演算増幅器２４の出力端子２４
Ｃからの出力は第５図に細い実線で示すように漸増する
。そして、第１図に二点鎖線で示すように発光素子９か
ら受光素子の他端に到達する光が透光体６と空気との境
界面で反射する位置よりもブレーキ油面が下方になると
、受光素子１０に対する入射量が最大となって演算増幅
器２４の出力端子２４Ｃからの出力は第５図に細い実線
で示すように最大となる。これによりスイッチングモジ
ュール２５が作動し、警報ランプ２６が点灯して容′ａ
１内のブレーキ油が不足していることを知らせ、事故な
どの発生を未然に防止する。かかる効果の実現には、透
光体６とともに発光素子９および受光素子１０を用いる
だけで済み、フロート式と相違して簡素な構造でよく省
スペース化が図られる。あわせて、光を用いているので
、熱線式と相違して液面の変化に対して出力の変化が迅
速に追従し良好な応答性が得られるとともに、使用する
作動液の種類に関係なく適用でき凡用性が高い。

さらには、上記実施例では特に、発光素子９と受光素子
１０との距離寸法ならびに、受光素子１０の大きさ寸法
を下記のように設定している。すなわら、発光素子９か
ら発する光が空気と透光体６との境界面に臨界角Ｘａで
入射し、全反射して至る光から、発光素子９から発する
光がブレーキ液と透光体６との境界面に臨界角×１で入
射し、全反射して至る光までの少なくとも一部を受ける
ように設定したので、ブレーキ油面の検出に何ら支障な
く容器１の壁面に沿う方向に薄肉化を図り得て、ざらに
センサ自体を小型化できて全体のコンパクト化に繋がる
。

なお、上記実施例では、自動車のブレーキマスクシリン
ダに適用したが、空気調和装置における液冷媒の液面検
出に適用してもよい。あるいは、油や水など互いに混合
しない複数種の液を容器内に貯蔵し、これらの境界相を
検出するものに適用してもよい。また、ブレーキ液が容
器１内に正規の油面まで満たされている状態のときでブ
レーキ液内に細かい気泡などが混入した場合、受光素子
の受ける光母が変化し、その出力も変わることから、本
発明は気泡などの異物混入度合を検出する装置としても
兼用できる。

また、上記実施例では、発光素子９と受光素子１０とを
シリコン樹脂Ｓによりモールドして一体的に構成したが
、モールド材料はシリコン樹脂のみに限定されず、エポ
キシ樹脂でもよく、要は透光性材料であればよい。しか
しながら、この構成は必ずしも必要ではなく例えば透光
体６により発光素子および受光素子を一体に成形するよ
うにしてもよい。

さらには、上記実施例ではブレーキ液の欠乏時に麹報ラ
ンプ２６を点灯するようにしたが、ブザーなどの警報機
を作動させるかあるいは文字表示させるように構成して
もよい。

その他、具体的な実施例にあたっては、発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変更できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は要部の拡大縦断面図、第２図は作用説明図、第
３図は電子回路図、第４図はル−キマスタシリンダの縦
断面図、第５図はブレーキ油面の変位と受光素子からの
出力の様子を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内部に作動液を貯えた容器と、 この容器の側壁に貫通状態に設けられた取付口と、 この取付口に液密状態で且つ、正規には前記作動液に接
   触する状態に配置された透光体と、前記透光体の内部に
   配置され、該透光体表面に対して光を発する発光素子と
   、 前記透光体表面からの反射光を受け、その反射光量に応
   じて出力する受光素子とを備えて成る非接触式液面セン
   サ。 ２）前記発光素子と前記受光素子との位置関係は、少な
   くとも前記透光体の空気に対する臨界角から該透光体の
   前記作動液に対する臨界角に至るまでの反射光の少なく
   とも一部を前記受光素子が受けられる距離間隔寸法に設
   定されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の非接触式液面センサ。 ３）前記発光素子と前記受光素子との関係は、少なくと
   も前記透光体の空気に対する臨界角から該透光体の前記
   作動液に対する臨界角に至るまでの反射光の少なくとも
   一部を前記受光素子が受けられる距離間隔寸法および面
   積寸法に設定されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の非接触式液面センサ。