(57)【要約】【課題】  燃料がエンジン内に入る前に、燃料が含む成分を検出する、安価で簡便な構成の燃料性状センサ及び燃料タンクを提供する。【解決手段】  本発明の燃料性状センサ１０は、燃料１２が含む成分により膨潤し、体積が変化する物質からなる膨潤部材１４と、膨潤部材１４の体積の変化に基づいて、成分を検出する検出部１６と、を有することを特徴とする。本発明の燃料タンク１００は、燃料１２が含む成分の有するＳＰ値と膨潤部材１４の有するＳＰ値とに基づいて、内壁面の所定の位置に膨潤部材１４が露出されるように配置される燃料性状センサ１０を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が含む成分により膨潤し、体積が変化する物質からなる膨潤部材と、
前記膨潤部材の体積の変化に基づいて、前記成分を検出する検出部と、
を有することを特徴とする燃料性状センサ。
【請求項２】
異なるＳＰ値を有する複数の前記膨潤部材を有し、前記検出部は前記膨潤部材のそれぞれの体積の変化に基づいて、前記成分を検出することを特徴とする請求項１記載の燃料性状センサ。
【請求項３】
前記成分の有するＳＰ値と前記膨潤部材の有するＳＰ値とに基づいて、内壁面の所定の位置に前記膨潤部材が露出されるように配置される請求項１又は２記載の燃料性状センサを有することを特徴とする燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状センサおよび燃料タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料の粗悪化が懸念されるようになってきている。粗悪成分であるベンゼンやトルエン等の重質油は、エンジンの始動性を悪化させ、排気ガスへの悪影響が大きい。また、燃料の多種化が予測されている。多種燃料として使用が見込まれるエタノールは、エンジンを構成するアルミニウムやゴムへの攻撃性が大きい。そのため、燃料が含む重質油やエタノールがエンジン内に浸入しないように、エンジン内に入る前の燃料タンク内で事前に重質油やエタノールを検出することが求められている。重質油やエタノールを検出する燃料性状センサは、燃料タンク内に設置される必要がある。また、燃料性状センサは、安価で簡便な構成とすることが望ましい。
【０００３】
特許文献１には、アルコールを含有する燃料のアルコール濃度に相関する指標と、同燃料の密度に相関する指標との双方を検出することができる燃料性状検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の燃料性状検出装置は、エンジンで燃料を燃焼した後に、燃料の性状を判断するため、エンジン内に粗悪成分が入ることを未然に防止することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、燃料がエンジン内に入る前に、燃料が含む成分を検出する、安価で簡便な構成の燃料性状センサ及び燃料タンクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、燃料が含む成分により膨潤し、体積が変化する物質からなる膨潤部材と、前記膨潤部材の前記体積の変化に基づいて、前記成分を検出する検出部と、を有することを特徴とする燃料性状センサである。これにより、燃料がエンジン内に入る前に、燃料が含む成分を、より安価で簡便な構成により、検出することができる。
【０００８】
上記構成において、異なるＳＰ値を有する複数の前記膨潤部材を有し、前記検出部は前記膨潤部材のそれぞれの前記体積の変化に基づいて、前記成分を検出する構成とすることができる。これにより、精度よく、燃料が含む成分の濃度を測定することができる。
【０００９】
本発明は、前記成分の有するＳＰ値と前記膨潤部材の有するＳＰ値とに基づいて、内壁面の所定の位置に前記膨潤部材が露出されるように配置される上記の燃料性状センサを有することを特徴とする燃料タンクである。極性の異なる燃料（エタノール、水など）が混入していると相分離が発生し、各成分は比重に応じて燃料タンク内の各々異なる位置に分布する。また、各成分のＳＰ値は各々異なる。各成分が分布する位置に、各成分の有するＳＰ値と等しいＳＰ値を有する膨潤部材を燃料タンクに配置することにより、相分離が発生する燃料の各成分を検出することができる。よって、計測不良を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本構成によれば、燃料がエンジン内に入る前に、燃料が含む成分を、より安価で簡便な構成により、検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施例１に係る燃料性状センサの断面を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１に係る燃料のＳＰ値の変化と膨潤部材の体積膨張率の変化との関係を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、実施例１に係る燃料が含む重質油の濃度の変化と燃料のＳＰ値の変化との関係を示すグラフである。図３（ｂ）は、実施例１に係る、燃料が含むエタノールの濃度の変化と燃料のＳＰ値の変化との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例２に係る燃料性状センサの断面を示す模式図である。
【図５】図５は、実施例２に係る燃料のＳＰ値の変化と膨潤部材の体積膨張率の変化との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例２に係る検出部が膨張部材から受ける圧力を検出できるか否かと、燃料が含む重質油の濃度との関係を示した図である。
【図７】図７は、実施例３に係る燃料タンクの断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を用いて、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１を参照して、実施例１に係る、燃料タンク１００の内壁面に配置される燃料性状センサ１０の構造を説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は燃料性状センサ１０の断面を示す模式図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、燃料性状センサ１０は、膨潤部材１４と、検出部１６と、網１８と、を有する。膨潤部材１４、検出部１６、及び、網１８は、筐体２０により支持される。燃料性状センサ１０は、燃料タンク１００の内壁面に膨潤部材１４が露出されるように配置され、燃料１２に浸されている。燃料１２は、例えば、ガソリンである。膨潤部材１４は、燃料１２が含む成分により膨潤し、体積が変化する性質を有する。膨潤部材１４は、例えばゴムや樹脂である。燃料１２が含む成分は、例えば重質油であるベンゼン、トルエンや、エタノールである。検出部１６は、膨潤部材１４の体積の変化に基づいて、膨潤部材１４から受ける圧力を検出して、燃料１２が含む成分を検出する圧力センサである。網１８は、膨潤部材１４の周囲のうち、膨潤部材１４と検出部１６とが対向する部分を除く部分に設けられる。膨潤部材１４は網１８を介して、燃料１２と接触する。網１８により、膨潤部材１４を検出部１６と対向する方向にのみ膨張させることができる。
【００１４】
図１（ａ）は、燃料１２が含む成分により膨潤部材１４の体積が膨張する前の燃料性状センサ１０の状態を示している。図１（ｂ）は、燃料１２が含む成分により膨潤部材１４の体積が検出部１６と対向する方向（図１（ｂ）中の矢印が示す方向）に膨張して、膨潤部材１４と検出部１６とが接触したときの燃料性状センサ１０の状態を示している。検出部１６は、膨潤部材１４から図１（ｂ）中の矢印が示す方向の圧力を検出する。この圧力は、後述する膨潤部材１４の体積膨張率と比例する。
【００１５】
図２を参照して、燃料１２のＳＰ（Solubility Parameter）値の変化と、膨潤部材１４の体積膨張率の変化との関係を説明する。図２は、横軸に燃料１２のＳＰ値の変化と、縦軸に膨潤部材１４の体積膨張率の変化とを示すグラフである。ＳＰ値は、溶解パラメータとよばれ、膨潤部材１４や燃料１２は固有のＳＰ値を有する。燃料１２のＳＰ値は、後述するように、燃料１２が含む成分の濃度により変化する。膨潤部材１４は、膨潤部材１４のＳＰ値が燃料１２のＳＰ値に近いほど急激に体積が膨張して、検出部１６が受ける圧力も大きくなる。膨潤部材１４のＳＰ値と燃料１２のＳＰ値とが等しい場合に体積膨張率が最大となり、検出部１６が受ける圧力も最大となる。
【００１６】
以下、膨潤部材１４のＳＰ値がＳＰ２であるとして説明する。図２に示すように、膨潤部材１４の体積膨張率は、燃料１２のＳＰ値の変化に応じて、曲線３０のように変化する。
【００１７】
燃料１２のＳＰ値が膨潤部材１４のＳＰ値とほぼ等しいＳＰ１からＳＰ３の区間において、点３２から点３６の区間のグラフのように、膨潤部材１４の体積膨張率はＥ１からＥ２まで急激に変化する。燃料１２のＳＰ値がＳＰ２と等しい場合、点３４のように、膨潤部材１４の体積膨張率は最大のＥ２となる。検出部１６が体積膨張率がＥ１からＥ２に対応する圧力を検出することにより、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１からＳＰ３の区間の値であると予測することができる。
【００１８】
図３（ａ）は、燃料１２が含む重質油の濃度の変化と、燃料１２のＳＰ値の変化との関係を示すグラフである。図３（ａ）のグラフの横軸は、燃料１２が含む重質油の濃度を示し、縦軸は燃料１２のＳＰ値の変化を示す。点４０は、ガソリンの場合のＳＰ値を示す。点４２は、重質油であるベンゼンの濃度が１００％の場合のＳＰ値を示し、そのＳＰ値をＳＰ４とする。点４４は、重質油であるトルエンの濃度が１００％の場合のＳＰ値を示し、そのＳＰ値をＳＰ５とする。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、ガソリンが含むベンゼンの濃度が１００％に近づくに従って、燃料１２のＳＰ値は大きくなり、点４０から点４２に向けて実線４６のように変化する。ガソリンが含むベンゼンの濃度が増加するに従って、低温状態においてエンジンが始動しにくくなり、やがてエンジンが始動できなくなる限界に達する。この低温始動限界におけるベンゼンの濃度をＣ１、ベンゼンのＳＰ値をＳＰ６とすると、点４８のように示される。ＳＰ値がＳＰ６以上の膨潤部材１４を選択することにより、ベンゼンを含む、低温始動性能が劣る燃料を検出することができる。
【００２０】
同様に、図３（ａ）に示すように、ガソリンが含むトルエンの濃度が１００％に近づくに従って、燃料１２のＳＰ値は大きくなり、点４０から点４４に向けて実線４７のように変化する。低温始動限界におけるトルエンの濃度をＣ１、トルエンのＳＰ値をＳＰ７とすると、点４９のように示される。ＳＰ値がＳＰ７以上の膨潤部材１４を選択することにより、トルエンを含む、低温始動性能が劣る燃料を検出することができる。
【００２１】
図３（ａ）より、ＳＰ値がＳＰ７と等しい膨潤部材１４を選択することにより、ベンゼン及びトルエンの両方を含む、低温始動性能が劣る燃料を検出することができる。
【００２２】
図３（ｂ）は、燃料１２が含むエタノールの濃度の変化と、燃料１２のＳＰ値の変化との関係を示すグラフである。図３（ｂ）のグラフの横軸は、燃料１２が含むエタノールの濃度を示し、縦軸は燃料１２のＳＰ値の変化を示す。点５０は、ガソリンの場合のＳＰ値を示す。点５２は、エタノールの濃度が１００％の場合のＳＰ値を示し、そのＳＰ値をＳＰ８とする。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、ガソリンが含むエタノールの濃度が１００％に近づくに従って、燃料１２のＳＰ値は小さくなり、点５０から点５２に向けて実線５４のように変化する。ガソリンが含むエタノールの濃度が増加するに従って、エンジンの材料に対する攻撃性が増大し、やがて許容できる限界に達する。この材料攻撃限界のエタノールの濃度をＣ２、エタノールのＳＰ値をＳＰ９とすると、点５６のように示される。ＳＰ値がＳＰ９以下の膨潤部材１４を選択することにより、エタノールを含む、材料攻撃性能が高い燃料を検出することができる。
【００２４】
実施例１によれば、図１（ａ）および図１（ｂ）のように、燃料性状センサ１０は、燃料１２が含む成分により膨潤し、体積が変化する物質からなる膨潤部材１４と、膨潤部材１４の体積の変化に基づいて、燃料１２が含む成分を検出する検出部１６と、を有する。これにより、燃料がエンジン内に入る前に、重質油を含む、低温始動性能が劣る燃料や、エタノールを含む、材料攻撃性能が高い燃料を、より安価で簡便な構成により、検出することができる。
【００２５】
実施例１によれば、燃料性状センサ１０は、膨潤部材１４の周囲のうち、膨潤部材１４と検出部１６とが対向する部分を除く部分に設けられる網１８を有する。網１８により、膨潤部材１４を検出部１６と対向する方向にのみ膨張させることができる。よって、膨潤部材１４の体積の変化を効率よく検出することができる。
【００２６】
実施例１において、燃料性状センサ１０の膨潤部材１４は、ゴムや樹脂とする例を示したが、燃料が含む成分により、体積が膨張する性質を有する他の部材でもよい。
【実施例２】
【００２７】
図４を参照して、実施例２に係る燃料性状センサ６０の構造を説明する。図４は、実施例２に係る燃料性状センサ６０の断面を示す模式図である。以下、図１の燃料性状センサ１０の構成と異なる点について説明し、図１と同じ符号を付す構成の説明を省略する。燃料性状センサ６０は、異なるＳＰ値を有する２つの膨潤部材６２及び６４を有し、検出部６６及び６８は膨潤部材６２及び６４のそれぞれの体積の変化に基づいて、燃料１２が含む成分を検出する点が、燃料性状センサ１０と異なる。網１９は、膨潤部材６２及び６４のそれぞれの周囲のうち、膨潤部材６２及び６４と検出部６６及び６８とがそれぞれ対向する部分を除く部分に設けられる。膨潤部材６２及び６４は網１９を介して、燃料１２と接触する。網１９により、膨潤部材６２及び６４を検出部６６及び６８とそれぞれ対向する方向にのみ膨張させることができる。
【００２８】
図５を参照して、燃料１２のＳＰ値の変化と、膨潤部材６２及び６４の体積膨張率の変化との関係を説明する。図５は、横軸に燃料１２のＳＰ値の変化と、縦軸に膨潤部材６２及び６４の体積膨張率の変化とを示すグラフを示す図である。
【００２９】
以下の説明では、膨潤部材６２のＳＰ値がＳＰ１１であって、膨潤部材６４のＳＰ値がＳＰ１５であるとする。また、燃料１２は、重質油である成分を含むとする。検出部６６及び６８は、体積膨張率がＥ３からＥ４に対応する圧力を検出するとする。
【００３０】
図５に示すように、膨潤部材６２及び６４の体積膨張率は、燃料１２のＳＰ値の変化に応じて、それぞれ、曲線７０及び８０のように変化する。
【００３１】
例えば、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１１である場合、膨潤部材６２の体積膨張率は点７４のようにＥ４である。よって、検出部６６はＥ４に対応する圧力を検出することができる。一方、膨潤部材６４の体積膨張率は点８８のようにＥ５であり、Ｅ５に対応する圧力は検出部６８が検出可能なＥ３からＥ４に対応する圧力に達しない。よって、検出部６８はＥ５に対応する圧力を検出することができない。
【００３２】
例えば、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１３である場合、膨潤部材６２及び６４の体積膨張率は点９０のように共にＥ６である。Ｅ６に対応する圧力は、検出部６６及び６８が共に検出可能なＥ３からＥ４に対応する圧力に達している。よって、検出部６６及び６８はＥ６に対応する圧力を検出することができる。
【００３３】
例えば、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１５である場合、膨潤部材６２の体積膨張率は点７８のようにＥ５であり、Ｅ５に対応する圧力は検出部６６が検出可能なＥ３からＥ４に対応する圧力に達しない。よって、検出部６６はＥ５に対応する圧力を検出することができない。一方、膨潤部材６４の体積膨張率は点８４のようにＥ４である。よって、検出部６８はＥ４に対応する圧力を検出することができる。
【００３４】
図６は、以上に示した燃料１２のＳＰ値がＳＰ１１、ＳＰ１３及びＳＰ１５である場合に検出部６６及び６８がそれぞれ膨潤部材６２及び６４から受ける圧力を検出できるか否かと、燃料１２が含む重質油の濃度との関係を示した図である。行９２、９４及び９６は、それぞれ燃料１２のＳＰ値がＳＰ１１、ＳＰ１３及びＳＰ１５である場合に対応する。
【００３５】
行９２は、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１１の場合、検出部６６が膨潤部材６２からの圧力を検出できて、検出部６８が膨潤部材６４からの圧力を検出できないことを示す。このとき、図５より、燃料１２のＳＰ値は、点７２に対応するＳＰ１０から点８２に対応するＳＰ１２の区間の値であると予測することができる。よって、重質油の濃度は低いと判定することができる。
【００３６】
行９４は、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１３の場合、検出部６６及び６８が膨潤部材６２及び６４からの圧力を検出できることを示す。このとき、図５より、燃料１２のＳＰ値は、点８２に対応するＳＰ１２から点７６に対応するＳＰ１４の区間の値であると予測することができる。よって、重質油の濃度は中程度と判定することができる。
【００３７】
行９６は、燃料１２のＳＰ値がＳＰ１５の場合、検出部６６が膨潤部材６２からの圧力を検出できず、検出部６８が膨潤部材６４からの圧力を検出できることを示す。このとき、図５より、燃料１２のＳＰ値は、点７６に対応するＳＰ１４から点８６に対応するＳＰ１６の区間の値であると予測することができる。よって、燃料１２が含む重質油の濃度は高いと判定することができる。
【００３８】
実施例２によれば、図４のように、異なるＳＰ値を有する複数の膨潤部材６２及び６４を有し、検出部６６及び６８は膨潤部材６２及び６４のそれぞれの体積の変化に基づいて、燃料１２が含む成分を検出する構成とすることができる。これにより、精度よく、燃料が含む成分の濃度を測定することができる。
【００３９】
実施例２において、燃料性状センサ６０が、複数の膨潤部材と、複数の検出部と、を有する構成の一例を示したが、他の構成でもよい。例えば、異なるＳＰ値を有する膨潤部材を有する図１の燃料性状センサ１０を複数個用いてもよい。また、例えば、燃料性状センサが、複数の膨潤部材と、１つの検出部と、を有し、１つの検出部が、複数の膨潤部材が接触する領域ごとに、それぞれの変化を検出する構成としてもよい。
【００４０】
実施例２において、重質油を検出する燃料性状センサの例を示した。例えば、重質油により膨潤する膨潤部材と、エタノールにより膨潤する膨潤部材と、を用いて、重質油とエタノールの両方を検出する燃料性状センサを構成してもよい。
【実施例３】
【００４１】
図７を参照して、実施例３に係る燃料タンク１００の構成を説明する。図７は、実施例３に係る燃料タンク１００の断面を示す模式図である。図７に示すように、燃料タンク１００には燃料１０２が蓄えられている。燃料タンク１００の内壁面の上部には、重質油を検出する燃料性状センサ１０４が配置され、内壁面の下部には、エタノールを検出する燃料性状センサ１０６が配置される。燃料性状センサ１０４が有する膨潤部材のＳＰ値は、重質油のＳＰ値と略等しい。燃料性状センサ１０６が有する膨潤部材のＳＰ値は、エタノールのＳＰ値と略等しい。極性が異なる重質油とエタノールは相分離が発生するため、重質油は燃料１０２中の上部、エタノールは燃料１０２中の下部に分布する。また、重質油とエタノールのＳＰ値は各々異なる。よって、重質油とエタノールが分布する位置に、それぞれを検出する燃料性状センサ１０４及び１０６を燃料タンクに配置することにより、相分離が発生する燃料の各成分を検出することができる。よって、計測不良を低減することができる。
【００４２】
実施例３によれば、図７のように、燃料タンク１００は、燃料１０２が含む成分の有するＳＰ値と、燃料性状センサ１０４及び１０６の膨潤部材の有するＳＰ値と、に基づいて、内壁面の所定の位置に膨潤部材が露出されるように配置される燃料性状センサ１０４及び１０６を有することを特徴とする。これにより、相分離が発生する燃料１０２が含む成分を検出することができる。よって、計測不良を低減することができる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    燃料性状センサ
１２    燃料
１４    膨潤部材
１６    検出部
１８    網
１９    網
２０    筐体
６０    燃料性状センサ
６２    膨潤部材
６４    膨潤部材
６６    検出部
６８    検出部
１００    燃料タンク
１０２    燃料
１０４    燃料性状センサ
１０６    燃料性状センサ
【図１】
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【図２】
2010164348.tif 000004
【図３】
2010164348.tif 000005
【図４】
2010164348.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010164348.tif 000008
【図７】
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