(57)【要約】  本発明は、タンク１２；３０内の液体１４の液位の温度補償測定を行う装置１０に関する。装置は、音響信号を送受信する変換器２２と、変換器に接続され液体中に延在するように適合された導波管２４とを備える。装置は作動中に液位よりも上方に位置する導波管部分の外側に沿って、タンクからの液体の流れを誘導する手段１６；１８；４０を特徴とする。また、本発明は、それに対応する、タンク中の液位の温度補償測定を行う方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（１２；３０）内の液体（１４）の液位の温度補償測定を行う装置（１０）であって、
音響信号を送受信する変換器（２２）と、
前記変換器に接続され、前記液体内に延在するように適合された導波管（２４）と
を含む装置において、
作動中に前記液位よりも上方に位置する導波管部分の外側に沿って、前記タンクからの液体の流れを誘導する手段（１６；１８；４０）を特徴とする温度補償測定を行う装置。
【請求項２】
前記誘導手段がパイプ（１６、１８、４０）を含む請求項１に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項３】
前記導波管と前記パイプとが互いに隣接して配置されている請求項２に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項４】
前記導波管の少なくとも一部分と前記パイプとが、互いに並んで配置されている請求項２に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項５】
前記導波管の一部分がハウジング（２８）に収容され、前記パイプが前記ハウジングに隣接しているか、又は前記ハウジングの中を通っている請求項２に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項６】
前記導波管と前記パイプとが単一構造に一体化されている請求項２に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項７】
前記パイプが、前記タンクに関連する燃料ポンプ（２０）の吸込み管及び／又は戻り管（１６、１８）である請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項８】
前記タンクが、
第１の領域（３４）と、
第２の領域（３６）と、
第１の領域と第２の領域の間で液体を移動させる搬送管（４０）を有するエゼクタ・システムと
を有する鞍状タンク（３０）であり、前記パイプが前記エゼクタ・システムの前記搬送管（４０）である請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項９】
第２の導波管（４６）を更に含む請求項８に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項１０】
前記液体がディーゼル油である請求項１に記載された温度補償測定を行う装置。
【請求項１１】
タンク（１２；３０）内の液体（１４）の液位の温度補償測定を行う方法であって、
変換器（２２）から、前記液体内に延在するように適合された導波管（２４）内に音響信号を送信するステップと、
前記導波管から前記変換器への反射音響信号を受信するステップと
を含む方法において、
作動中に前記液位よりも上方に位置する前記導波管部分の外側に沿って、前記タンクからの液体の流れを誘導するステップを特徴とする温度補償測定を行う方法。
【請求項１２】
タンク（１２；３０）と、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された温度補償測定を行う装置と
を含むタンク構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液位測定装置に関するものである。とりわけ、本発明は、タンク内の液位の温度補償測定を行う装置に係るものであり、本発明は、タンク内の液位の温度補償測定を行う方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液位測定装置の例が、文献ＷＯ２００５０３８４１５（特許文献１）に開示されている。その装置は、液体の外に配置され音響信号を送受信する変換器と、変換器に接続され液体に挿入された導波管とを備える。装置の基本的な動作は、音響信号が、変換器から導波管内に送信され、その信号が、導波管の挿入された液体の表面によって反射される。信号の伝播時間及び速さを知ることによって、液位を計算することができる。
【０００３】
音響信号の速さが例えば温度に依存し、それが測定に誤差を生じさせることが分かっている。そのために、ＷＯ２００５０３８４１５の装置は、その時点での音速を求めるために音響信号が既知の距離を伝播する基準システムを備え、それによって、その時点での音速を使用して液位が計算される。
【０００４】
しかし、例えば液位が低い場合、測定装置全体に測定誤差を生じさせる著しい温度差があることがある。これは、たとえ基準システムが用いられても生じる可能性がある。なぜならば、基準システムの温度が、測定装置の他の部分の温度とは異なることがあり得るからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３８４１５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、この問題を克服し、温度補償が改善された液位測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的又はその他の目的は、以下の説明から明らかになるが、添付の特許請求の範囲によるタンク内の液位の温度補償測定を行う装置、及びそれに対応する方法によって達成される。
【０００８】
本発明の一観点によれば、音響信号を送受信する変換器と、その変換器に接続され液体内に延在するように適合された導波管とを備える装置において、作動中に液位よりも上方に位置する導波管部分の外側に沿って、タンクからの液体の流れを誘導する手段を特徴とする装置が提供される。
【０００９】
液位よりも上方に位置する導波管部分の外側に沿って、タンクから生じる液体の流れを誘導する手段を有することによって、導波管全体にわたって温度が本質的に同じになり、速さが温度に依存する導波管中の音速を用いる液位測定が極めて正確になる。
【００１０】
ＷＯ２００５０３８４１５が、液位よりも上方に位置する導波管部分内にタンクから生じる液体の流れを送り込む手段を備える装置を開示していることに注目されたい。この目的は、ガス組成を補償する測定を実現することである。しかし、場合によっては、温度のみが問題であり、それによって、構造及びコストの点から見て、導波管の内側よりも導波管の外側に沿って液体を供給する方が大幅に好都合である。導波管の内側の場合は、例えば、導波管内に流体を送り込む開口並びに排出装置を必要とする。
【００１１】
一具体例では、誘導手段が、タンクに関連する燃料ポンプの吸込み管及び／又は戻り管である。導波管と吸込み管及び／又は戻り管とが互いに隣接して配置されていることが好ましい。例えば、導波管の一部分を、吸込み管及び／又は戻り管の横に沿って配置することができ、それによって、吸込み管及び／又は戻り管の温度を導波管に伝達することができる。別の例では、導波管の一部分がハウジングに収容され、吸込み管及び／又は戻り管がハウジングに隣接するか又はその中を通って配置でき、この場合も、吸込み管及び／又は戻り管から導波管へ温度を伝達する。更に、導波管並びに吸込み管及び／又は戻り管は、単一の構造に一体化することができ、それにより、製造及び組立てが容易になり、コストが低減する。ここで、燃料ポンプが液体の流れをタンクから供給することが有利である。燃料ポンプの吸込み管及び／又は戻り管を使用することによる利点は、液体の流れを誘導するのに専用の手段を追加する必要がないことであり、それにより、コストが低減する。
【００１２】
別の具体例では、タンクは、第１の領域と、第２の領域と、両領域の間で液体を移動させる搬送管を有するエゼクタ・システムとを有する鞍状タンクであり、誘導手段は、前記エゼクタ・システムの搬送管である。装置は、第２の導波管を追加して備えてもよく、その第２の導波管は、第１の導波管と同じ変換器、又はそれ自体の変換器に接続できる。好ましくは、第１の導波管は鞍状タンクの第１の領域内に延在し、第２の導波管は鞍状タンクの第２の領域に延在する。更に、エゼクタ・システムの搬送管も、第２の導波管の液位よりも上方に位置する部分の外側に沿って液体の流れを誘導するべきである。この構成により、鞍状タンクの両方の領域の補償測定が可能になり、それにより、より正確な全体の測定が実現する。
【００１３】
上記のとおり、導波管と搬送管とが、互いに隣接して配置されることが好ましい。例えば、導波管の一部分を搬送管の横に沿って配置でき、それによって、搬送管の温度を導波管に伝達できる。別の例では、１つ又は複数の導波管の一部分がハウジングに収容され、搬送管がハウジングに隣接して、又はその中を通って配置できる。この場合も、搬送管から導波管へ温度を伝達する。更に、１つ又は複数の導波管及び搬送管は、単一の構造に一体化することができ、それにより、製造及び組立てが容易になり、コストが低減する。ここで、エゼクタ・システムが、液体の流れをタンクから供給することが有利である。エゼクタ・システムの搬送管を使用することによる利点は、液体の流れを誘導するのに専用の手段を追加する必要がないことである。
【００１４】
上記の測定装置は、測定する燃料がディーゼル油の場合には、ディーゼル油に関して考慮すべき支配的な因子が温度なので、特に有用である。ディーゼル油は、例えばガソリンや石油のように大量に蒸発することがないので、ガス組成の補償はそれほど問題ではない。
【００１５】
本発明の別の観点によれば、タンク内の液位の温度補償測定を行う方法であって、変換器から、液体内に延在するように適合された導波管内に音響信号を送信するステップと、導波管から変換器への反射音響信号を受信するステップとを含む方法において、作動中に液位よりも上方に位置する導波管部分の外側に沿って、タンクからの液体の流れを誘導するステップを特徴とする方法が提供される。この観点は、上記に説明した本発明の観点と同様の長所を示す。
【００１６】
本発明の更に別の観点によれば、タンクと、上記の説明による装置とを備えるタンク構成が提供される。この態様は、上記で説明した本発明の観点と同様の長所を示す。
【００１７】
次に、これら及び他の本発明の態様が、現時点で好ましい本発明の実施例を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】本発明の実施例による測定装置を有する燃料タンクの概略側面図。
【図１ｂ】図１ａの測定装置の拡大概略部分透視図。
【図２ａ】本発明の別の実施例による、鞍状タンク内に配置された測定装置の概略透視図。
【図２ｂ】図２ａの鞍状タンク及び測定装置の概略側面図。
【図２ｃ】図２ａ及び図２ｂの鞍状タンク及び測定装置の変形実施例を示す図。
【実施例】
【００１９】
図１ａは、本発明の実施例による測定装置１０を有するタンク１２の概略側面図である。タンク１２は、自動車、トラック、ボートなどの乗り物用の燃料タンクであることができ、測定装置１０はタンク１２の燃料１４の液位を検出するように適合されている。
【００２０】
タンク１２内には、測定装置１０以外に、吸込み管１６及び戻り管１８が設けられている。吸込み管１６は、タンク１２の外側に配置される燃料ポンプ２０に接続されており、戻り管１８は、やはりタンク１２の外側に配置される燃料戻りシステム（図示せず）に接続されている。吸込み管１６及び戻り管１８は、単一の構造に一体化することができる。
【００２１】
作動に際し、タンク１２からの燃料１４は、周知の技術により、吸込み管１６を介して燃料ポンプ２０によって吸上げられ、過剰又は「使用されなかった」燃料は、戻り管１８を介してタンク１２へ戻される。即ち、作動中の燃料の流れは、それぞれ燃料ポンプ２０及び燃料戻りシステムによって、吸込み管１６及び戻り管１８の両方に形成される。
【００２２】
次に、測定装置１０の構造及び動作が、図１ａ及び図１ｂを参照して説明される。測定装置１０は、変換器２２と、変換器２２に接続された導波管２４とを備える。図１ａでは、変換器２２は、タンク１２の外部に配置されているが、別法として、タンク１２の内側の上部に配置することもできる。更に、変換器２２は、やはりタンク１２の外部に配置された電子制御装置２６に接続されて配置されている。更に、変換器２２は、複合ユニットでもよく、例えば独立の送信器及び受信器を備えていてもよい。
【００２３】
導波管２４は、変換器２２から下方へタンク１２の底まで、燃料１４の中まで延在する。より正確には、本発明の本実施例によれば、導波管２４は、吸込み管１６及び／又は戻り管１８の横に沿って配置される。導波管２４と、吸込み管１６及び戻り管１８の少なくとも１つとは、互いに接触させて（図１ａのように）配置してもよく、更には単一の構造に一体化することもできる。また、導波管２４、並びに吸込み管１６及び戻り管１８の少なくとも１つは、共通の細長いハウジング・パイプ（図示せず）によって囲ってもよい。更に、平らな螺旋形を有し、又はその螺旋形部分を収容するハウジング２８を有する、変換器２２に近接した導波管２４の部分は、吸込み管１６及び／又は戻り管１８に近接し、又は接触して配置されるべきである。或いは、吸込み管１６及び／又は戻り管１８は、ハウジング２８の中を通ってもよい（図示せず）。
【００２４】
測定装置１０の作動に際し、電子制御装置２６が変換器２２を活動させて音響パルスを発生させる。変換器２２から送信されたパルスは、導波管２４を通ってタンク１２内の燃料１４の表面に向かって導かれ、そのパルスは導波管２４の中を伝播し、次いで表面により反射され、最終的に変換器２２に戻る。戻りパルスに応答して、変換器２２が対応する信号を制御装置２６に向けて生成する。パルスの伝播時間及び速さを知ることによって、制御装置２６は、タンク１２内の燃料の液位又は燃料容積を計算することができる。測定の精度を向上させるために、測定装置１０は、基準システム（図示せず）を更に備えることができる。例えば、好ましくは螺旋部分の直後、かつ生じ得る最高燃料液位よりも上方に、導波管内に基準要素を設けて、変換器と基準要素との間に導波管の基準部分を形成することができる。そのような基準システムの例及びその他が上記の文献ＷＯ２００５０３８４１５に記載されている。同文献の内容を本明細書に援用する。
【００２５】
更に、互いに隣接してそれらが配置されているので、吸込み管１６及び戻り管１８内の燃料の流れは、導波管２４の外側に沿って導かれる。このこと、及び、ハウジング２８も吸込み管１６及び戻り管１８に隣接して配置されていることにより、吸込み管１６及び戻り管１８内の燃料の「温度」が、導波管２４の、燃料レベルよりも上方に位置している部分に伝達され、それにより、温度に関して状態が導波管２４全体で一様になり、それにより、音響パルスの速さ（それは温度に依存する）が主燃料の液位よりも上方に位置する導波管２４の全体で本質的に一様になるので、より正確な測定が可能になる。タンクからの燃料の流れは、例えば、タンク１２から直接（吸込み管１６による場合）、又は燃料戻りシステムを介して間接的に（戻り管１８による場合）来ることができる。
【００２６】
本発明による測定装置は、測定する燃料がディーゼル油の場合には、ディーゼル油に関して考慮すべき支配的な因子が温度であるので、特に有用である。ディーゼル油は、例えばガソリンや石油のように大量に蒸発することがないので、やはりパルス速さに影響することのあるガス組成はそれほど問題ではない。
【００２７】
図２ａ〜図２ｃは、本発明の別の実施例による測定装置１０を示す。その測定装置は、この場合、鞍状タンク３０内に配置されている。
【００２８】
鞍状タンクは、陥凹部３２をその底面に有し、第１の領域３４及び第２の領域３６を形成している。通常、陥凹部は、車両の駆動シャフト（図示せず）を通すためにある。燃料ポンプ２０が、第２の領域３６に配置され、そのポンプは、燃料を供給管３８を介してタンクから汲み上げるように適合されている。別法として、燃料ポンプをタンクの外部に配置することもできる。更に、第１の領域画３４に残された燃料を燃料ポンプ２０に移動させるためにエゼクタ・システムが設けられている。
【００２９】
図２の例示的エゼクタ・システムは、第１の領域３４から第２の領域３６まで延在する第１の搬送管４０と、第２の搬送管４４とを備える。図２では、第２の搬送管４４は、タンク３０の外部に配置された燃料戻りシステム（図示せず）から過剰燃料を戻す燃料戻り管であり、その搬送管は、第１の領域３４内の第１の搬送管４０の入り口に向かうノズル４２で終端する。
【００３０】
エゼクタ・システムは、周知のサクション・ジェットの原理に従って作動する。エゼクタ・システムの作動に際しては、燃料が、燃料戻りシステムから第２の搬送管４４を介してノズル４２へ供給される。ノズル４２において、周知の方式でサクション圧力が生成され、それにより第１の領域３４の燃料が第１の搬送管４０を介して第２の領域３６へ搬送され、そこでその燃料は燃料ポンプ２０によってタンク３０から汲みあげることができる。即ち、作動中、燃料の流れは、エゼクタ・システムによって搬送管４０内に形成される。
【００３１】
図２ａ〜図２ｃの測定装置１０は、図１ａ及び図１ｂの測定装置と同じであるが、付加的に第２の導波管４６を含む。第２の導波管４６は、変換器２２（図１ｂに示される）、又はそれ自体の変換器（図示せず）に接続することができ、鞍状タンク３０の一方の領域３６に延在し、第１の導波管２４は鞍状タンク３０の他方の領域３４に延在する。より正確には、導波管２４、４６は、第１の搬送管４０の横に沿って配置されている。更に、導波管２４、４６及び搬送管４０は、導波管２４、４６が搬送管４０に接触するように単一の構造に一体化することもできる。また、導波管２４、４６及び搬送管４０は、共通の細長いハウジング（図示せず）によって囲まれてもよい。更に、導波管２４、４６の螺旋部分、又は前記螺旋部分を収容するハウジング２８は、図２ｂに示すように、領域３４と領域３６との間の陥凹部３２の上方の狭窄通路４８内のタンク３０の上部で、搬送管４０に接近又は接触して配置されるべきである。或いは、搬送管４０は、図２ｃに示されるように、ハウジング２８の中を通ってもよい。ハウジング２８も、導波管２４、４６及び搬送管４０と一体化して単一の構造を形成することができる。
【００３２】
作動に際し、図２の測定装置１０は、図１ａ及び図１ｂの測定装置と同様に機能するが、２つの導波管２４、４６により、鞍状タンク３０の各領域３４、３６に対して１回づつ２回の測定を行い、それにより、タンク３０内の燃料１４レベルの全体の測定値が、２回の測定値の平均値とすることが有利である。更に、互いに隣接してそれらが配置されているので、搬送管４０内の燃料の流れは、導波管２４、４６の外側に沿って導かれる。これにより、搬送管４０内の燃料の「温度」が、導波管２４、４６の、燃料の液位よりも上方に位置している部分に伝達されるようになり、それにより、温度に関する状態が導波管２４、４６全体で一様になり、それにより、音響パルスの速さ（それは温度に依存する）が主燃料の液位よりも上方に位置する導波管２４、４６全体で本質的に一様になるので、より正確な測定が可能になる。
【００３３】
２つの導波管を用いる本発明による測定装置は、鞍状タンクに対して唯１つだけしか開口を必要としない点でも有利である。図２ａ〜図２ｃの構成では、導波管２４のみが狭窄通路４８を介して第１の領域３４に延在している。導波管が動作不良になる可能性は極めて低いが、もしそうなったとしても、タンクの燃料ポンプ側の開口から狭窄通路を介して第１の領域に新しい導波管を挿入することは比較的容易な作業である。これを、第１の領域内に従来のフロート測定装置が配置された場合と比較されたい。動作不良の場合にフロートを修理できるようにするために、フロートに届くように第１の領域に達するための追加のタンク開口が第１の領域に必要になる。
【００３４】
また、製造においては、所謂「瓶に入った模型船」（ＳＩＢ：ｓｈｉｐ−ｉｎ−ａ−ｂｏｔｔｌｅ）技術を使用すると有利であり、その場合、タンクが測定装置（及び燃料ポンプ、エゼクタ・システムの部品など他のタンク部品）の周りに形成される。例えば、プラスチックの燃料タンクが、測定装置及び他のタンク部品を囲むようにブロー成型できる。
【００３５】
当業者には、本発明が、決して上記の好ましい実施例に限定されないことが理解されよう。それとは反対に、多くの修正例及び変形例が、添付特許請求の範囲内で可能である。例えば、上記のエゼクタ・システムは、本発明の範囲内で様々な方式で設計することができる。例えば、過剰な燃料を戻す燃料戻り管である代わりに、第２の搬送管は、供給管から直接枝分かれしてタンク内をノズルへ通じることができる。そのような第２の搬送管は、誘導手段として用いることもできる。例えば、第２の搬送管は、導波管の螺旋部分を収容しているハウジングの中を通過するように配置することができる。又、第１の領域に配置する代わりに、ノズルは、鞍状タンクの第２の領域で第１の搬送管に配置することもできる。本発明と共に用いることができる適切なエゼクタ・システムが、例えば、文献ＵＳ５９４１２７９、ＤＥ１９９５５１３３、ＤＥ４２０１０３７、及びＥＰ０８６４４５８に記載されている。
【００３６】
更に、説明された実施例では音響パルスが用いられたが、本発明の測定装置は、定常波測定などの他の測定形態で用いることもできる。
【００３７】
更に、吸込み管／戻り管、又は搬送管ではなくて、専用のパイプを用いることもできる。又、タンクからの液体の流れを形成するためにポンプなどの専用装置を用いることもできる。
【図１ａ−１ｂ】
2009543091.tif 000003
【図２ａ】
2009543091.tif 000004
【図２ｂ】
2009543091.tif 000005
【図２ｃ】
2009543091.tif 000006
【国際調査報告】
2009543091.tif 000007
2009543091.tif 000008
2009543091.tif 000009
2009543091.tif 000010