(57)【要約】【課題】液体温度の測定精度を向上させ、ひいては液体性状の判別精度を向上させることが可能な液体性状センサを提供する。【解決手段】液体性状センサ１は、液体が流れる配管の途中に設けられ、配管を流れる液体中に晒される電極部３０によって当該液体の電気的特性を測定すると共に、サーミスタ６０によって当該液体の温度を測定する。サーミスタ６０は、有底筒状に形成された第１電極３１の内側に収容されている。サーミスタ６０のリード６２の反センサ部６１側は基板５３に固定されている。リード６２の途中には、弾性変形することでセンサ部６１を第１電極３１の底部内側面３３に当接させる弾性変形部６３を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流通する液体室を有するハウジングと、
前記液体室に流通する液体に晒されるように取り付けられる第１電極及び当該第１電極と対になる第２電極と、
前記第１電極の前記液体に晒される外側面と反対側の内側面に当接し、第１電極を介して前記液体の温度を測定するためのセンサ部と、
一方の端部が前記センサ部に接続され、他方の端部が前記ハウジングに取り付けられた保持板部に接続され、前記センサ部を支持すると共に、前記センサ部の導線として機能する支持部と、
前記支持部の途中に設けられ、弾性変形して前記第１電極の前記内側面に当接する前記センサ部を当該当接方向へ付勢する弾性変形部と、
を備えていることを特徴とする燃料性状センサ。
【請求項２】
前記弾性変形部は、前記支持部の一部を湾曲させて構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の液体性状センサ。
【請求項３】
前記保持板部に固定され、前記第１電極の前記液体に晒される外側面と反対側の内側面に配設される係止部は、前記弾性変形部を収容する収容部を有し、当該弾性変形部と前記第１電極とを絶縁状態に保持することを特徴とする請求項１または２に記載の液体性状センサ。
【請求項４】
前記係止部は、前記保持板部に固定される側の端部と前記収容部とを連通し、前記支持部が挿通する連通路を有することを特徴とする請求項３に記載の液体性状センサ。
【請求項５】
前記第１電極は有底筒状に形成されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体性状センサ。
【請求項６】
前記第２電極は前記第１電極と対向するように形成されていること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体性状センサ。
【請求項７】
前記第２電極は筒状に形成されており、前記第１電極は当該第２電極の内側に配置されるように設けられていること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体性状センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用燃料などの液体の性状を判別する液体性状センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護などの観点から、ガソリンにアルコールを混合した燃料を使用する自動車についての開発が進められている。これらの自動車では、ガソリンに対するアルコールの混合比率に応じて最適な燃料噴射量および点火時期を設定する必要がある。このため、これらの自動車では、燃料の性状として、燃料中のアルコールの混合比率を判別するセンサを備えている。このような自動車用燃料などの液体の性状を判別する液体性状センサとしては、例えば、対象となる液体の電気的特性を測定して液体の性状を判別し、判別結果を液体温度によって補正して判別精度を向上させたものが開示されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に開示される液体性状センサでは、対象となる液体の電気的特性を液体に晒されている電極によって測定する。そして、この測定結果と電極を介して温度センサによって測定した液体温度とに基づいて、液体の性状を判別する。ところが、当該電極および温度センサは外気と接触するハウジングによって保持されており、ハウジングを介して外気からの熱伝導の影響を受けるので、液体温度を正確に測定できないという問題があった。液体温度を正確に測定できない場合、前述の液体の性状の判別精度を向上させることができない。
【０００４】
そこで、特許文献２に開示される液体性状センサでは、電極を中空構造として液体中に浸漬し、この電極の内部に温度センサを収容している。これによって、温度センサは、外気からの熱伝導等の影響を受けることなく液体温度を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０３０６２９号明細書
【特許文献２】実開平１−１６３８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示される液体性状センサでは、温度センサの先端のセンサ部を電極の内壁に当接させて温度を測定するのであるが、例えば、電極または温度センサの寸法にばらつきがあると、センサ部が電極の内壁に確実に当接しない虞がある。センサ部が電極に確実に当接しないと、温度センサによって液体温度を正確に検出することができないという問題が生じる。また場合によっては、電極と温度センサの導線部との線膨張係数の違いにより、基板に固定されている温度センサの導線部に応力が作用して、温度センサの導線が断線する虞がある。
【０００７】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液体温度の測定精度を向上させ、ひいては液体性状の判別精度を向上させることが可能な液体性状センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の液体性状センサは、判別対象となる液体が流れる配管の途中に設けられる。
本発明では、ハウジングは当該液体が流通する液体室を有している。第１電極及び第１電極と対になる第２電極は、当該液体に晒されるように取り付けられている。
【０００９】
第１電極の液体に晒される外側面と反対側の内側面には、センサ部が当接している。センサ部は、第１電極を介して液体の温度を測定する。センサ部には支持部の一方の端部が接続されている。支持部の他方は、ハウジングに取り付けられた保持板部に接続されている。これにより、支持部はセンサ部を支持する。なお、ここでいう支持部の他方とは、必ずしも支持部の他方の端部である必要はなく、支持部の反センサ部側のいずれの箇所であってもよい。また、支持部はセンサ部の導線としても機能する。
ところで、前述の保持板部は、電子回路等を構成した基板であることが例示される。あるいは、支持部の他方が接続されるだけの単なる板状のものであってもよい。
【００１０】
ここで特に本発明では、前述の支持部の途中に弾性変形部が設けられている。弾性変形部は、弾性変形して第１電極の内側面に当接するセンサ部を当接方向へ付勢している。つまり支持部は、弾性変形部が収縮した状態で保持板部に接続されている。これによると、弾性変形部の復元力によってセンサ部が第１電極の内側面に押し付けられるので、センサ部が第１電極の内側面に当接している状態を保持することができる。
これにより、本発明では、センサ部による液体温度の測定精度を向上させることができる。結果として、液体性状の判別精度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明では、仮に、第１電極と支持部との線膨張係数の違いにより、支持部に応力が作用したとしても、支持部は弾性変形部を有しているので、支持部の断線を抑制することができる。したがって、液体温度の測定精度を向上させることができ、結果として液体性状の判別精度を向上させることができる。
【００１２】
ここで、前述の弾性変形部は、請求項２に示すように、支持部の一部を湾曲させて構成することが例示される。このようにすれば、弾性変形部を別部材として支持部材に接続する必要がないため、弾性変形部を簡易に形成することができる。
【００１３】
また本発明では、請求項３に示すように、保持板部に固定され、第１電極の液体に晒される外側面と反対側の内側面に配設される係止部を備えている。係止部は、弾性変形部を収容する収容部を有し、当該弾性変形部と第１電極とを絶縁状態に保持している。これにより、振動等により弾性変形部が第１電極と接触することを防止できる。
【００１４】
さらにまた本発明では、請求項４に示すように、係止部は、保持板部に固定される側の端部と収容部とを連通し、支持部が挿通する連通路を有している。例えば、支持部の径より僅かに大きく連通路を形成すれば、支持部が連通路を通ることによって位置決めされた状態となるので、センサ部、すなわち支持部を保持板部に組み付けるときに、組み付け性を向上させることができる。
【００１５】
ところで、本発明では前述の様に、センサ部は第１電極の内側面に当接しており、第１電極を介して液体室を流通する液体の温度を測定している。このような構成においては、例えば請求項５に示すように、第１電極は有底筒状に形成されていることが好ましい。このようにすれば、第１電極を液体中に浸漬することができるので、第１電極を介して測定する液体温度の測定精度を向上させることができる。また、仮に第１電極を小型化したとしても液体に晒される面積を確保することができるので、結果として電極部を小型化することができる。
【００１６】
本発明の燃料性状センサは、前述の様に、いわゆる静電容量式の燃料性状センサとして構成することが例示される。すなわち、請求項６に示すように、第２電極を第１電極と対向するように形成することによって、第１電極と第２電極との間の静電容量を測定する燃料性状センサである。このような構成においては、第１電極と第２電極とを対向させるために、第１電極及び第２電極の占める体積が大きくなる虞がある。そこで、請求項７に示すように、第２電極を筒状に形成し、その内部に第１電極を配置すればよい。このようにすれば、第１電極との対向面積を減少させることなく、第２電極を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の液体性状センサの一実施形態における基本構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の液体性状センサの一実施形態における斜視図である。
【図３】本発明の液体性状センサの一実施形態における基本構成を模式的に示した分解斜視図である。
【図４】本発明の液体性状センサの一実施形態における第１ハウジングおよび電極部を模式的に示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本形態は、ガソリンにアルコールを混合した燃料を測定の対象とし、電気的特性として燃料の比誘電率に応じた静電容量を測定し、燃料性状としてガソリンに対するアルコールの混合比率を判別する燃料性状センサに本発明を適用したものである。
最初に、本形態の燃料性状センサの基本構成を図１に基づいて説明する。
【００１９】
燃料性状センサ１は、図１に示すように、第１ハウジング１１、電極部３０、及び、第２ハウジング５１等を備えている。
【００２０】
第１ハウジング１１は、例えば、ステンレスなどの金属、または、樹脂などにより有底筒状に形成されており、内部に液体室１４が設けられ、側面にハウジング部燃料配管１２、１３が溶接固定されている（図２参照）。ハウジング部燃料配管１２、１３は内部に燃料通路１７、１８を有しており、燃料通路１７、１８は第１ハウジング１１の側面に設けられた燃料孔１５，１６と連通している。
ハウジング部燃料配管１２、１３は、それぞれ、図示しない燃料タンク、あるいは図示しないインジェクタに接続している図示しない燃料配管に接続される。これにより、燃料配管に流れる燃料が液体室１４を流通する。
【００２１】
ブラケット２０は、例えば、ステンレスなどの金属によって、第１ハウジング１１の底部を包むように配置される（図３参照）。ブラケット２０には複数のフランジ２６、２７、２８、２９が設けられており、フランジ２６〜２９の各々には孔が形成されている。このフランジ２６〜２９によって、ブラケット２０が後述する第２ハウジング５１に螺着されることで、第１ハウジング１１が組み付けられる。
【００２２】
蓋部材２１は、例えばステンレスなどの金属によって略円盤状に形成されている。蓋部材２１は、縁部２２と、径方向の大きさが縁部２２の開口部より小さい第１段差面２３と、さらに径方向の大きさが第１段差面２３の径方向の大きさより小さい第２段差面２４とからなる。第２段差面２４には略円状の収容孔２５が設けられている。蓋部材２１は、第１ハウジング１１の開口側に設けられた縁部１９に溶接固定される。
【００２３】
電極部３０は、第１電極３１と第２電極４１とを有する。
第１電極３１は、例えばステンレスなどの金属によって、有底略円筒状に形成されており、内部に後述するサーミスタ６０を収容している。
【００２４】
一方、第２電極４１は、例えば第１電極３１と同様にステンレスなどの金属によって略筒状に形成されており、第１電極３１の外側に配置されている。第２電極４１は、小径部４２と、小径部４２より径の大きな中径部４３と、さらに中径部４３より径の大きな大径部４４とからなる。小径部４２の側壁には、２箇所にＵ字状の切欠き４５、４６が形成されている（図４参照）。
なお、第１電極３１と第２電極４１の大径部４４側との隙間は、ガラス部材３５により、液密にシールされている。
【００２５】
このような電極部３０は、大径部４４が第１ハウジング１１の蓋部材２１の収容孔２５に係止され、中径部４３および小径部４２は蓋部材２１の収容孔２５の内側に配置される。これにより、第１ハウジング１１の開口部は、蓋部材２１および電極部３０によって液密に閉塞される。また、第１電極３１と第２電極４１の小径部４２および中径部４３とは、共に液体室１４の燃料に晒され、燃料の電気的特性を測定する電極として機能する。
【００２６】
一方、第２ハウジング５１は、第１ハウジング１１の蓋部材２１が固定されている側に配置される。（図３参照）。第２ハウジング５１は、例えば樹脂などによって、有底筒状に形成され、内部に基板５３を有している。基板５３には、例えば、Ｃ（静電容量）−Ｖ（電圧）変換回路やサンプリング回路等が設けられた回路素子部５４が形成され、回路素子部５４の一部として後述するサーミスタ６０が電気的に接続されている。また、回路素子部５４の一部として、第１電極３１に電気的に接続された第１導線３２、および第２電極４１に電気的に接続された第２導線４７が、基板５３に電気的に接続されている。基板５３は、第２ハウジング５１の側面に設けられたコネクタ５５の図示しない端子に電気的に接続され、コネクタ５５は図示しない配線によりＥＣＵに接続されている。
【００２７】
第２ハウジング５１の底部には略円状の収容孔５２が設けられている。この収容孔５２と径方向の大きさがほぼ同じ略円状の収容孔５８を有する弾性部材５７は、第２ハウジング５１の底部に当接している。また、弾性部材５７は、蓋部材２１の第１段差面２３にも当接している。弾性部材５７は、例えば板状のエラストマなどの絶縁材料によって、略円板状に形成されており、基板５３で発生する熱が第１ハウジング１１側に伝導することを抑制する。なお、第２ハウジング５１の開口側は蓋５９により閉塞されている。
【００２８】
ところで、本形態では、前述のように、第１電極３１の内側にサーミスタ６０が収容されている。サーミスタ６０は、センサ部６１、およびリード６２を有する。サーミスタ６０は回路素子部５４の一部を構成し、リード６２の反センサ部６１側は、例えば半田付けにより、基板５３に接続されるとともに、電気的にも接続されている。一方、センサ部６１は第１電極３１の底部内側面３３に当接する。これにより、センサ部６１は、第１電極３１を介する熱伝導によって、液体室１４中の燃料温度を測定する。
【００２９】
このような構成では、第１電極３１と第２電極４１との間に電圧が印加されると、第１電極３１および第２電極４１は液体室１４中の燃料を誘電体とするコンデンサの電極として機能する。
【００３０】
液体室１４中の燃料の比誘電率の値は、ガソリンに対するエタノールの混合比率によって変化する。例えば、ガソリンの比誘電率が約２であり、エタノールの比誘電率が約２５であるとすると、燃料の比誘電率はガソンリンに対するエタノールの混合比率に応じて、約２〜２５の間で変化する、という具合である。静電容量は比誘電率に応じた値である。従って、第１電極３１と第２電極４１との間の静電容量を測定することによって、ガソンリンに対するエタノールの混合比率を判別することができる。
【００３１】
なお、静電容量は測定時の燃料温度によっても変化する。そこで本形態では、回路素子部５４において、第１電極３１と第２電極４１との間の静電容量の測定結果をサーミスタ６０で検出した燃料温度によって補正した上で、補正後の静電容量に基づいてガソリンに対するエタノールの混合比率を判別する。判別結果はＥＣＵに伝送される。これによると、ガソンリンに対するエタノールの混合比率の判別結果は燃料温度によって補正されているので、ＥＣＵは判別結果に基づいて最適な燃料噴射量、点火時期を設定することができる。
【００３２】
次に、本形態の液体性状センサ１の特徴的な構成について説明し、液体性状センサ１が発揮する効果を説明する。
以上説明した燃料性状センサ１において、本形態では特に、サーミスタ６０のリード６２の途中に弾性変形部６３が設けられている。弾性変形部６３は、図１に示すように、リード６２の一部を湾曲させて構成されている。これにより、弾性変形部６３は、弾性変形して第１電極３１の底部内側面３３に当接するセンサ部６１を当接方向へ付勢している。つまりリード６２は、弾性変形部６３が収縮した状態で基板５３に接続されている。
【００３３】
なお、サーミスタ６０は、基板５３に一端を固定されたホルダー６５によって係止されている。このホルダー６５は樹脂製となっており、上記弾性変形部６３はホルダー６５の収容部６６、６７に収容されている。これにより、弾性変形部６３は第１電極３１の内側面３４と接触しないよう電気的に絶縁された状態になっている。
また、ホルダー６５は、反収容部６６、６７側であって基板５３に固定される側の端部と収容部６６、６７とを連通する連通路６８、６９を有している。連通路６８、６９は、リード６２の径より僅かに大きく形成される。これにより、リード６２は連通路６８、６９を通ることによって位置決めされた状態となって基板５３に組み付けられている。
【００３４】
このような構成によると、弾性変形部６３の復元力によってセンサ部６１が第１電極３１の底部内側面３３に押し付けられるので、センサ部６１が第１電極３１の底部内側面３３に当接している状態を保持することができる。すなわち、振動等の要因によって離間してしまうことがない。従って、本形態ではセンサ部６１による燃料温度の測定精度を向上させることができる。結果として、本形態では液体性状の判別精度を向上させることができる。
【００３５】
また、本形態では、仮に第１電極３１とリード６２との線膨張係数の違いによりリード６２に応力が作用したとしても、弾性変形部６３の弾性変形により、リード６２の断線を抑制することができる。
【００３６】
さらにまた、本形態では、弾性変形部６３がリード６２の一部を湾曲させて構成されている。これによると、弾性変形部６３を別部材として構成する場合と比べ、弾性変形部６３を簡易に形成することができる。
【００３７】
また本形態では、弾性変形部６３はホルダー６５の収容部６６、６７に収容されて第１電極と絶縁された状態に保持されているので、振動等により弾性変形部６３が第１電極３１と接触することを防止できる。
【００３８】
さらにまた本発明では、リード６２が連通路６８、６９を通ることによって位置決めされた状態となるので、サーミスタ６０を基板５３に組み付けるときに、組み付け性を向上させることができる。      
【００３９】
ところで、本形態では、センサ部６１が第１電極３１の底部内側面３３に当接しており、第１電極３１を介して液体室１４を流通する燃料温度を測定しているのであるが、ここで第１電極３１は有底筒状に形成されている。これによると、第１電極を液体中に浸漬することができるので、第１電極を介して測定する液体温度の測定精度を向上させることができる。また、仮に第１電極を小型化したとしても液体に晒される面積を確保することができるので、結果として電極部３０を小型化することができる。
【００４０】
さらにまた、本形態では、第２電極４１を筒状に形成し、その内部に有底筒状の第１電極３１を配置している。これによると、第１電極３１との対向面積を減少させることなく第２電極４１を小型化することができるので、結果として電極部３０を小型化することができる。
【００４１】
なお、本形態における燃料性状センサ１が「液体性状センサ」を構成し、液体室１４が「液体室」を構成し、第１電極３１が「第１電極」を構成し、第２電極４１が「第２電極」を構成し、センサ部６１が「センサ部」を構成し、リード６２が「支持部」を構成し、弾性変形部６３が「弾性変形部」を構成し、基板５３が「保持板部」を構成し、ホルダー６５が「係止部」を構成し、収容部６６、６７が「収容部」を構成し、連通路６８、６９が「連通路」を構成する。また、サーミスタ６０が「センサ部」、「支持部」、および「弾性変形部」を構成する。
【００４２】
（他の実施形態）
上記形態では、対向する第１電極３１および第２電極４１によって対象となる液体の静電容量を測定する静電容量式の燃料性状センサに本発明を適用したが、他の実施形態では、対象となる液体のインピーダンスを測定し、これに基づいて液体の性状を判別する、インピーダンス式の液体性状センサに本発明を適用してもよい。インピーダンスを測定する電極となる第１電極および第２電極は、必ずしも互いに対向していなくてもよく、共に測定対象となる液体に晒されていればよい。このようにしても、上記形態と同様の効果が奏される。
【００４３】
以上、本発明は、上記実施形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：燃料性状センサ（液体性状センサ）、１１：第１ハウジング（ハウジング）、１４：液体室（液体室）、３１：第１電極（第１電極）、４１：第２電極（第２電極）、５１：第２ハウジング（ハウジング）、５３：基板（保持板部）、６０：サーミスタ（センサ部、支持部、弾性変形部）、６１：センサ部（センサ部）、６２：リード（支持部）、６３：弾性変形部（弾性変形部）６５：ホルダー（係止部）、６６、６７：収容部（収容部）、６８、６９：連通路（連通路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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