JP3407530B2 - 液面検知装置 - Google Patents

液面検知装置

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JP3407530B2
JP3407530B2 JP04450496A JP4450496A JP3407530B2 JP 3407530 B2 JP3407530 B2 JP 3407530B2 JP 04450496 A JP04450496 A JP 04450496A JP 4450496 A JP4450496 A JP 4450496A JP 3407530 B2 JP3407530 B2 JP 3407530B2
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村上  茂
憲司 近藤
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
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  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液体燃料燃焼器の液
面検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の液面検知装置は、温度検知
素子のサーミスタとサーミスタの抵抗値を測定する測定
手段とを備え、液体中と気体中の微小な温度差を検出し
て気液判定を行うものや、温度検知素子に所定の電圧を
印加して自己発熱状態を作り、液体中と気体中の温度検
知素子の熱放散定数の違いを利用して気液判定を行うも
のがある。
【0003】また、温度検知素子と一定の巾を有するパ
ルス電圧の印加により温度検知素子を加熱する加熱手段
とを備え、この加熱手段による温度検知素子に対する加
熱開始時の温度検知素子温度と加熱終了時の温度検知素
子温度との温度差を測定して、この温度差と予め設定し
た気液判定のための境界値とを比較することにより、温
度検知素子に対する液面の位置を検知しようとするもの
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、温度検
知素子の抵抗値の温度依存性を液面検知に利用する場合
は、温度検知素子が設置されている雰囲気温度によって
温度検知素子温度が変化するため、使用環境や使用条件
によっては液体中と気体中における温度検知素子の抵抗
値に差が発生しない場合もあり、使用し得る環境条件の
範囲にある程度の制限があるという問題がある。
【0005】また、温度検知素子を自己加熱して熱放散
定数の違いを利用して気液判定を行うものについては、
自己加熱温度を高く設定しておけば、上記方法に比べる
と使用し得る環境条件の範囲は緩和され、使い勝手もよ
くなるが自己加熱温度を高く設定するため、温度検知素
子に大きな電流を流し、温度検知素子温度を上昇させな
ければならず信頼性の面で問題がある。
【0006】また、加熱前後の温度差を利用して気液判
定を行うものにおいては、上記方法に比べ、さらに使い
勝手は改善されるが、温度検知素子の熱容量や印加電圧
など、装置を構成する要素には本来多少のバラツキがあ
り、そのバラツキが大きくなったとき、例えば印加電圧
が定格値より低い場合は、自己加熱による温度上昇が低
くその分温度差が小さくなって、気体中での温度差が気
液判定のための境界値以下になる場合がある。一方印加
電圧が高いときには、自己加熱による温度上昇が高くそ
の分温度差が大きくなる。そして、そのようなバラツキ
により全体として標準特性からのずれが大きくなって、
液体中での温度差が境界値以上になる場合がある。した
がって上記従来のものでは、このような場合に気液判定
が正確に行えないという問題がある。
【0007】また、燃焼器における液面検知装置の構成
が、燃料タンクに単独で取り付ける構成のため、取付場
所の確保や取付工数のアップなど設計および製造面で制
限があるという問題があった。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなしたもの
で、温度検知素子部を燃料ポンプと一体化して構成し、
使用雰囲気温度による影響を補正する手段を講ずること
により、液面検知精度の向上と使用範囲を広げ使い勝手
のよい液面検知装置を提供することを目的としたもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するため、まず、液面検知用の温度検知素子を兼
用して温度検知素子部の雰囲気温度を測定し、予め設定
してある気液判定のための境界値の温度補正を行う。そ
の後、所定周期で温度検知素子に通電して自己発熱状態
のときの温度検知素子のレベルを読み込み、前記補正後
の境界値と比較して気液判定を行わせるような構成とし
ている。
【0010】具体的には、自己発熱により電気抵抗が変
化する温度検知素子と、この温度検知素子に所定の周期
で断続的に通電を行う通電手段と、前記温度検知素子の
レベルを読み込みデータに変換するA/D変換器と、前
記温度検知素子が非通電時に読み込んだA/D変換器の
データより該素子部の雰囲気温度データして検出する温
度検知手段と、所定の基準温度において前記温度検知素
子の液体中と気体中の熱放散定数の違いで差が出始める
電流値で設定した気液判定の境界値を記憶する記憶手段
と、予め記憶した境界値に前記温度検知手段のデータで
周囲温度補正を行う補正部と、この補正部により補正さ
れた境界値と通電時に読み込んだA/D変換器のデータ
を比較して気液判定を行う判定手段を備え、前記温度検
知手段の検出温度に応じて境界値を更新し、自己発熱時
の電流値を抑える構成としている。
【0011】上記発明によれば、まず、温度検知素子の
素子部の雰囲気温度を測定し、予め設定してある気液判
定の境界値に対して温度補正を行う。次に、温度検知素
子に所定の電圧を印加して自己発熱の状態とする。この
自己発熱の経過は通電開始から一定時間は急激な温度上
昇を示し、一定時間経過後は周囲の気体または液体から
の冷却の影響(熱放散定数)を受けて、その温度上昇速
度を徐々に鈍らせてほぼ飽和状態に達する。この飽和状
態に達した時点の温度検知素子のレベルを読み込み、前
記温度補正をした境界値と比較して液面位置が温度検知
素子よりも上方にあるか下方にあるか判定する。このよ
うに気液判定の境界値を温度検知素子部の雰囲気温度に
より補正を行うことで、雰囲気温度の影響を考慮した高
い自己発熱温度に設定する必要がなく、気体中と液体中
の熱放散定数に差が生じ始める自己発熱条件に設定する
ことが可能となる。このため自己発熱温度の低い状態で
気液判定を行うことができ、信頼性が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、液体燃料を気化し燃焼
させる燃焼装置において、自己発熱により電気抵抗が変
化する温度検知素子と、この温度検知素子に所定の周期
で断続的に通電を行う通電手段と、前記温度検知素子の
レベルを読み込みデータに変換するA/D変換器と、前
記温度検知素子が非通電時に読み込んだA/D変換器の
データより該素子部の雰囲気温度データして検出する温
度検知手段と、所定の基準温度において前記温度検知素
子の液体中と気体中の熱放散定数の違いで差が出始める
電流値で設定した気液判定の境界値を記憶する記憶手段
と、予め記憶した境界値に前記温度検知手段のデータで
周囲温度補正を行う補正部と、この補正部により補正さ
れた境界値と通電時に読み込んだA/D変換器のデータ
を比較して気液判定を行う判定手段を備え、前記温度検
知手段の検出温度に応じて境界値を更新し、自己発熱時
の電流値を抑えるようにしたもので、前記温度検知素子
は燃料を供給する燃料ポンプに一体化して構成したもの
である。
【0013】そして、まず、温度検知素子の素子部の雰
囲気温度を測定し、予め設定してある気液判定の境界値
に対して温度補正を行う。次に、温度検知素子に所定の
電圧を印加して自己発熱の状態とする。この自己発熱の
経過は通電開始から一定時間は急激な温度上昇を示し、
一定時間経過後は周囲の気体または液体からの冷却の影
響(熱放散定数)を受けて、その温度上昇速度を徐々に
鈍らせてほぼ飽和状態に達する。この飽和状態に達した
時点の温度検知素子のレベルを読み込み、前記温度補正
をした境界値と比較して液面位置が温度検知素子よりも
上方にあるか下方にあるか判定する。このように気液判
定の境界値を温度検知素子部の雰囲気温度により補正を
行うことで、雰囲気温度の影響を考慮した高い自己発熱
温度に設定する必要がなく、気体中と液体中の熱放散定
数に差が生じ始める自己発熱条件に設定することが可能
となる。このため自己発熱温度の低い状態で気液判定を
行うことができる。
【0014】(実施例)以下本発明の一実施例について
図面に基づいて説明する。図1は本発明による液面検知
の方法を示すブロック図で、1は温度検知素子で抵抗を
介して所定の電圧が印加されるようになっている。2は
抵抗で温度検知素子1の雰囲気温度を測定するための設
定用である。3はトランジスタ、4は抵抗、5は通電手
段で、これらの3〜5で所定の周期で温度検知素子1を
自己発熱状態としている。6はA/D変換器で前記通電
手段の信号に同期して温度検知素子1のレベルを読み込
みデータに変換する。7は温度検出手段で温度検知素子
1が自己発熱していない状態のA/D変換器のデータを
読み込み、雰囲気温度データとする。8は補正部で前記
雰囲気温度データに基づき、気液判定をするために予め
記憶させている境界値を所定の演算手段により補正して
いる。9は記憶手段で気液判定用の初期の境界値を記憶
するとともに、前記補正手段により補正された境界値を
更新し、判定用境界値として確定する。10は判定手段
で通電手段5の信号に同期してA/D変換器で読み込ま
れた液面データと記憶手段9の補正後の判定用境界値を
比較し、液面が温度検知素子1の上方にあるか、下方に
あるか判定する。
【0015】図6に温度検知素子1の取付構成を示して
いる。燃料タンク13に取り付けた燃料ポンプ12の吸
入部近傍にホルダー11を介して一体化して取り付ける
構成としている。
【0016】以上のように構成した液面検知装置のにつ
いて、図2〜図5を用いて説明する。まず、図2は温度
検知素子1のI−V特性を示すもので、自己発熱の条件
や気液判定用の境界値を設定するとき必要な特性で、温
度検知素子1に保護抵抗を介して電圧を印加し、温度検
知素子1に流れる電流と電圧の関係を測定するものであ
り、図2によれば電流を6mA流した自己発熱状態をつ
くると、雰囲気温度が0℃〜40℃の範囲においては、
各雰囲気温度で気体中と液体中の特性に差が生じるた
め、本発明の液面検知装置を用いると気液判定が可能と
なることが判る。従来の方法によると、気体中と液体中
の特性が使用温度範囲で影響を受けない値、20mAに
設定する必要があり、自己発熱時の温度検知素子1の温
度が高温になるという問題があった。
【0017】次に、図3に上記図2より得られる各雰囲
気温度の境界値の補正特性を示すと、雰囲気温度の変化
に対して境界値に負特性の補正を行う必要がある。つま
り、雰囲気温度が高くなるとマイナスの補正、低くなる
とプラスの補正をして、雰囲気温度に応じた境界値の設
定を行う訳である。このように境界値の温度補正を行う
ことで、上記で説明したように小さい電流の自己発熱状
態で気液判定を行うことができ、温度検知素子1の温度
も低温でよいため、信頼性の向上が図れる。
【0018】次に、図3、図4を用いて、その動作を説
明する。まず、液面検知動作に入る前に、境界値の温度
補正を行うため温度検知素子1近傍の雰囲気温度を測定
する。これは、温度検知素子1を兼用して抵抗2との関
係で求まるレベルをA/D変換器6で読み込み、温度検
出手段7により温度データとして確定する。この温度デ
ータに基づき、補正部8で補正値演算を行い、記憶手段
9に予め設定してある境界値の補正動作を行う。補正後
の境界値は、記憶手段9に記憶しておき、次の補正動作
により更新するような構成としている。補正動作が完了
すると、通電手段によりトランジスタ3、抵抗4を介し
て温度検知素子1に通電を開始する。通電が開始される
と、温度検知素子1は自己発熱して素子部温度は上昇
し、素子部の環境条件により、ある温度で飽和する。気
体中の場合は高い温度で飽和し、液体中の場合は低い温
度で飽和することになる。この飽和するまでの時間T1
経過した時点で通電手段5より信号を出し、A/D変換
器6で温度検知素子1のレベルを読み込み、液面データ
として判定手段10に送る。判定手段10はA/D変化
機器6の液面データと記憶手段9に記憶している補正後
の境界値を比較し、境界値<液面データの関係の場合
は、温度検知素子1は気体中にあり、燃料切れの状態で
ある旨、給油予告等の警報を発するように作動させる。
【0019】また、境界値>液面データの関係の場合
は、温度検知素子1は液体中にあるため問題なく、所定
時間T2が経過すると通電手段5よりOFF信号を発し
て温度検知素子1の自己発熱を停止する。次に、所定時
間T3が経過すると再度、上記動作を繰り返して液面検
知を所定周期で断続的に行うような構成としている。
【0020】なお、本実施例では液面検知方法として、
自己発熱の飽和状態における温度検知素子の絶対値レベ
ルを読み込む方法としたが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、自己発熱開始から一定時間経過後
の温度偏差を見るものや、発熱終了から一定時間経過後
の温度偏差を用いるものにおいても、上記実施例と同様
の効果を得ることができるものである。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液面検知装
置は、温度検知素子を兼用して、自己発熱状態にする前
に素子部の温度を測定し、気液判定のための境界値を素
子部温度に基づき補正することで、温度検知素子に流す
電流を小さく抑えることが可能となり、自己発熱時の素
子温度が低くなる。これにより回路電源の容量が軽減さ
れるとともに温度検知素子の信頼性を大巾に向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す液面検知装置のブロッ
ク図
【図2】温度検知素子のI−V特性を示す図
【図3】同装置を用いた場合の特性図
【図4】同装置の動作状態を示すフローチャート
【図5】同装置の動作状態を示すタイミングチャート
【図6】同装置の取付構成図
【符号の説明】
1 温度検知素子 5 通電手段 6 A/D変換器 7 温度検出手段 8 補正部 9 記憶手段 12 判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−139216(JP,A) 特開 平3−99119(JP,A) 特開 昭64−65419(JP,A) 特開 昭60−14125(JP,A) 実開 昭62−160(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 23/22 F23K 5/14 505 F23N 1/00 107

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体燃料を気化し燃焼させる燃焼装置に
    おいて、自己発熱により電気抵抗が変化する温度検知素
    子と、この温度検知素子に所定の周期で断続的に通電を
    行う通電手段と、前記温度検知素子のレベルを読み込み
    データに変換するA/D変換器と、前記温度検知素子が
    非通電時に読み込んだA/D変換器のデータより該素子
    部の雰囲気温度データして検出する温度検知手段と、
    定の基準温度において前記温度検知素子の液体中と気体
    中の熱放散定数の違いで差が出始める電流値で設定した
    気液判定の境界値を記憶する記憶手段と、予め記憶した
    境界値に前記温度検知手段のデータで周囲温度補正を行
    う補正部と、この補正部により補正された境界値と通電
    時に読み込んだA/D変換器のデータを比較して気液判
    定を行う判定手段を備え、前記温度検知手段の検出温度
    に応じて境界値を更新し、自己発熱時の電流値を抑える
    ようにした液面検知装置。
  2. 【請求項2】 温度検知素子は燃料を供給する燃料ポン
    プに一体化して構成した請求項1記載の液面検知装置。
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