(57)【要約】【課題】燃料タンクの形状に合わせて大きな変更を必要とせず、簡易な構成で、燃料タンクに設置する際にも設置作業が容易な液位検知装置を提供する。【解決手段】燃料計１は、燃料タンク２内に設置され、モータ３と、計量フィン４とを備える。モータ３は、電流計６、検出スイッチ７、及びバッテリ８に接続される。電流計６と検出スイッチ７はコントローラ９に接続される。計量フィン４は、モータ３によって回転された際に、ガソリンＧから抵抗を受ける受圧面４ａを有する。コントローラ９の演算部１１は、計量フィン４を回転させた際のモータ３に印加される電流を電流計６で検知し、電流計６の出力信号からガソリンＧの液位Ｌを算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の燃料タンク内の液体燃料の液位を検知する液位検知装置であって、
前記燃料タンク内で前記液体燃料に挿入される負荷検知体と、
前記負荷検知体を回転させる駆動部と、
前記駆動部により前記負荷検知体を駆動させた際の負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部の出力値を用いて演算を行う演算部とを備え、
前記負荷検知体は、回転方向に向けられて回転時に液体から圧力を受ける受圧面を有し、
前記演算部では、前記負荷検出部からの出力値に基づいて前記液位が演算されることを特徴とする液位検知装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記負荷検知体を回転させるモータを備え、
前記負荷は前記モータの駆動電流であり、
前記負荷検出部は、前記モータの駆動電流を検知する電流検知部を備え、
前記演算部では、前記電流検知部からの出力値に基づいて前記液位が演算されることを特徴とする請求項１に記載の液位検知装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記負荷検知体を回転させるモータを備え、
前記負荷は前記負荷検知体を回転させた際に前記負荷検知体に生じる歪みであり、
前記負荷検出部は、前記負荷検知体に生じる歪みを検知する歪み検知素子を備え、
前記演算部では、前記歪み検知素子からの出力値に基づいて前記液位が演算されることを特徴とする請求項１に記載の液位検知装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記演算部により液位が演算される際に、所定時間駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液位検知装置。
【請求項５】
前記燃料タンク内の温度を検知する温度検知部を備え、
前記演算部では、前記温度検知部からの出力値に基づいて補正値が算出され、液位の算出値が前記補正値で補正されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液位検知装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記燃料タンクの天面側に取り付けられており、前記負荷検知体は前記燃料タンクが基本姿勢のときに垂直となるように取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液位検知装置。
【請求項７】
前記燃料タンクに、天面側に設けられた開口部と、前記開口部を塞ぐ蓋部とが設けられ、
前記負荷検知体が前記開口部から前記燃料タンク内に挿入可能に形成され、前記駆動部が前記蓋部に取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液位検知装置。
【請求項８】
前記燃料タンクに、底面に凹状に形成されたリザーブ部が設けられ、
前記負荷検知体の下端部が前記リザーブ部内に位置するように設置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液位検知装置。
【請求項９】
前記負荷検知体は、前記燃料タンクの平面視で中央部に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液位検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の燃料タンク等の燃料タンクの液位を検知する液位検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に設けられている燃料タンク等の燃料タンクにおいては、タンク内の液体の残量を計測するために液位検知装置が設けられている。従来の液位検知装置は、アームの一端に取り付けたフロートで燃料の液位を検知して燃料の残量を計測するものが一般的であった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の装置は、燃料タンクの形状が様々であるため、燃料タンクの形状に合わせて設計が必要であり、製品の設計コストや製造コストがアップするという不都合があった。また、従来の装置を燃料タンク内に設置する場合、タンクの燃料供給口等から内部に挿入して設置する必要があるが、装置の形状が複雑であるため、設置作業が困難であるという不都合があった。
【０００５】
本発明は、燃料タンク内の液位を検知する液位検知装置の改良を目的とし、さらに詳しくは、燃料タンクの形状に合わせて大きな変更を必要としない液位検知装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、簡易な構成で、燃料タンクに設置する際にも設置作業が容易な液位検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液位検知装置は、上記不都合を解消するために、移動体の燃料タンク内の液体燃料の液位を検知する液位検知装置であって、前記燃料タンク内で前記液体燃料に挿入される負荷検知体と、前記負荷検知体を回転させる駆動部と、前記駆動部により前記負荷検知体を駆動させた際の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部の出力値を用いて演算を行う演算部とを備え、前記負荷検知体は、回転方向に向けられて回転時に液体から圧力を受ける受圧面を有し、前記演算部では、前記負荷検出部からの出力値に基づいて前記液位が演算されることを特徴とする。
【０００７】
前記駆動部により前記負荷検知体を回転させると、前記受圧面が液体に浸漬されている深さに比例して負荷検知体を移動させるための負荷が増減する。従って、前記負荷検出部により前記負荷検知体に生じる負荷を検出し、前記演算部によってその出力値に基づいて演算することによって、負荷検知体が液体に浸漬している深さ、即ち燃料タンク内の液体の液位を算出することが可能となる。
【０００８】
このように、本発明の液位検知装置は、液体の液位を検出するための構成が受圧面を有する負荷検知体という簡易な構成であるため、従来のようにアーム及びフロート等を必要としない。従って、本発明の液位検知装置は、燃料タンクの形状に合わせて大きな変更をする必要がなく、燃料タンク内に設置する際にも設置作業が容易となる。
【０００９】
また、本発明の液位検知装置においては、前記駆動部が前記負荷検知体を回転させるモータを備え、前記負荷は前記モータの駆動電流であり、前記負荷検出部は、前記モータの駆動電流を検知する電流検知部を備え、前記演算部では、前記電流検知部からの出力値に基づいて前記液位が演算されるものとすることができる。
【００１０】
また、前記駆動部は、前記負荷検知体を回転させるモータを備え、前記負荷は前記負荷検知体を回転させた際に前記負荷検知体に生じる歪みであり、前記負荷検出部は、前記負荷検知体に生じる歪みを検知する歪み検知素子を備え、前記演算部では、前記歪み検知素子からの出力値に基づいて前記液位が演算されるものとすることができる。
【００１１】
当該構成によれば、前記負荷検出部を汎用的な電流計又は歪みゲージ等とすることができるため、簡易な構成で、且つコストを低減することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の液位検知装置においては、前記駆動部は、前記演算部により液位が演算される際に、所定時間駆動されることが好ましい。当該構成によれば、液位の検出が必要な場合にのみ駆動部を駆動するので、前記駆動部の駆動によって燃料タンク内の液体が駆動される時間を最小限にすることができる。ここで、所定時間とは、演算部により液位を算出するために必要な負荷のデータを取得するための時間をいう。一般的に、液体は攪拌等がなされると粘性が変化するので負荷検知体の駆動負荷にも影響が出るが、当該構成とすることにより燃料タンク内の液体の粘性の変化を極力抑えることができる。また、駆動部を駆動するためのエネルギーの消費も極力抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の液位検知装置においては、前記燃料タンク内の温度を検知する温度検知部を備え、前記演算部では、前記温度検知部からの出力値に基づいて補正値が算出され、液位の算出値が前記補正値で補正されることが好ましい。液体は一般的に温度により粘性が変化するが、当該構成により、燃料タンク内の液体の温度が変化しても前記演算部により温度補正がなされるので、常に正確な液位の検出が可能となる。
【００１４】
また、本発明の液位検知装置においては、前記駆動部は、前記燃料タンクの天面側に取り付けられており、前記負荷検知体は前記燃料タンクが基本姿勢のときに垂直となるように取り付けられていることが好ましい。当該構成によれば、駆動部の燃料タンクへの取り付けが容易となる。さらに、負荷検知体が垂直となっており負荷検知体に曲げ方向の重力が生じないため、負荷検知体及び駆動部に不要な負荷が生じない。
【００１５】
また、本発明の液位検知装置においては、前記燃料タンクに、天面側に設けられた開口部と、前記開口部を塞ぐ蓋部とが設けられ、前記負荷検知体が前記開口部から前記燃料タンク内に挿入可能に形成され、前記駆動部が前記蓋部に取り付けられることが好ましい。当該構成によれば、液位検知装置を燃料タンクに設置する際の作業が容易となり、液位検知装置のメンテナンスの際も作業が容易となる。
【００１６】
また、本発明の液位検知装置においては、前記燃料タンクに、底面に凹状に形成されたリザーブ部が設けられ、前記負荷検知体の下端部が前記リザーブ部内に位置するように設置されることが好ましい。当該構成によれば、燃料タンク内の液体が減少して前記リザーブ部のみに残存する状態となった場合であっても、前記負荷検知体で液位を検出することができる。
【００１７】
また、本発明の液位検知装置においては、前記負荷検知体が、前記燃料タンクの平面視で中央部に配置されることが好ましい。当該構成によれば、前記燃料タンクが傾いた場合であっても、燃料タンク内の液面の傾きの影響を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態の燃料計の構成を示す説明図、（Ｂ）は計量フィンの断面図。
【図２】第２の実施形態の燃料計の構成を示す説明図。
【図３】第３の実施形態の燃料計の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態の一例である燃料計（液位検知装置）について説明する。本実施形態では、自動二輪車等の車両（図示せず）用の燃料タンクに用いられる燃料計を例にして説明する。
【００２０】
本実施形態の燃料計１は、図１（Ａ）に示すように、燃料タンク２内に設置されており、モータ（駆動部）３と、計量フィン（負荷検知体）４とを備えている。また、モータ３は、ハーネス５によって、負荷検出部である電流計６、検出スイッチ７、及びバッテリ８に接続されている。電流計６と検出スイッチ７は、コントローラ９に接続されている。
【００２１】
コントローラ９には、検出スイッチ７のオン／オフを行う駆動制御部１０と、電流計６から送信される信号から燃料タンク２内のガソリンＧの液位Ｌを演算する演算部１１が設けられている。このコントローラ９は、ＣＰＵ及びメモリその他の電子デバイスからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００２２】
モータ３は、本実施形態ではブラシレスＤＣモータを使用しており、駆動軸１２が計量フィン４に接続されている。モータ３には、電流計６及び検出スイッチ７を介してバッテリ８から電流が印加される。また、モータ３は、燃料タンク２の天板２ａの内面（天面）に固定されている。
【００２３】
計量フィン４は、合成樹脂の成形品であり、図１（Ａ）に示すように、燃料タンク２の天板２ａの近傍から底板２ｂの近傍まで垂直方向に延びる長尺の板状部材で形成されている。また、この計量フィン４は、図１（Ｂ）に示すように、モータ３の軸方向から見た形状が十字形となっている。この計量フィン４は、モータ３によって回転された際に、燃料タンク２内のガソリンＧから抵抗を受ける受圧面４ａを有している。なお、図１（Ｂ）では、計量フィン４の一つの面に符号４ａを付しているが、計量フィン４の回転によってガソリンＧの抵抗を受ける全ての面が受圧面４ａとなる。
【００２４】
本実施形態の燃料計１は、ガソリンＧの液位Ｌを検知する際に、コントローラ９の駆動制御部１０が所定時間（例えば１．０秒）、検出スイッチ７をオンにする。検出スイッチ７がオンになると、バッテリ８からの電流がモータ３に印加され、モータ３が回転し、駆動軸１２によって計量フィン４が駆動されて回転される。所定時間の経過後は、駆動制御部１０によって検出スイッチ７がオフとなり、モータ３の回転が停止される。
【００２５】
計量フィン４が回転すると、計量フィン４はガソリンＧ内に挿入されているため、ガソリンＧの液位Ｌの高さに応じた回転抵抗が生じる。この計量フィン４の回転抵抗は、モータ３に印加される電流によって検知される。
【００２６】
ガソリンＧの液位Ｌが高いときは、計量フィン４がガソリンＧ内に浸漬されている部分が多くなるため、モータ３の回転抵抗が大きくなる。この場合、モータ３では計量フィン４を回転させるために高いトルクを必要とするため、モータ３に印加される電流が大きくなる。
【００２７】
逆にガソリンＧの液位Ｌが低いときは、計量フィン４がガソリンＧ内に浸漬されている部分が少なくなるので、モータ３の回転抵抗は小さくなる。この場合、モータ３は計量フィン４を低いトルクで回転させることができるため、モータ３に印加される電流は小さくなる。
【００２８】
コントローラ９の演算部１１では、計量フィン４を回転させた際のモータ３に印加される電流を電流計６で検知し、電流計６の出力信号からガソリンＧの液位Ｌを算出している。このように、本実施形態の燃料計１によれば、モータ３、計量フィン４、検出スイッチ７、電流計６及びコントローラ９という構成で、燃料タンク２内のガソリンＧの液位Ｌを検知できる。
【００２９】
その内、燃料タンク２内に設置されているのはモータ３及び計量フィン４であり、計量フィン４は軸方向視が十字形の板状部材で形成されている。このように、本実施形態の燃料計１は、従来のアーム及びフロートを有する燃料計のように嵩張ることがない。
【００３０】
このため、このモータ３及び計量フィン４を燃料タンク２内に設置する場合、燃料タンク２の天板２ａにモータ３及び計量フィン４が通過できる取付孔を設けて、そこから両部材を燃料タンク２内に挿入し、取付孔を塞ぐことで設置することができる。このように、本実施形態の燃料計１は、従来のアーム及びフロートを有する燃料計とは異なり、燃料タンク２への設置作業が容易となる。
【００３１】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態の燃料計について説明する。第２の実施形態の燃料計１ａは、図２に示すように、燃料タンク２０の天板２０ａに着脱自在に装着されるキャップ２１の裏面に設けられており、モータ３と計量フィン４とを備えている。また、第２の実施形態においては、負荷検出部として、電流計ではなく、モータ３の駆動軸１２に設けられた歪み検知部１３によって、モータ３の駆動負荷を検出している。
【００３２】
この歪み検知部１３は、歪み検知素子である歪みゲージ（図示省略）によって駆動軸１２に生じる捩れを検知し、駆動軸１２に加わるトルクを検知するものである。また、第２の実施形態においては、計量フィン４の下端部近傍に温度センサ１４を設けている。この温度センサ１４の出力信号は、コントローラ９ａの演算部１１ａに送信される。
【００３３】
また、燃料タンク２０の底板２０ｂには、リザーブ部２０ｃが形成されている。このリザーブ部２０ｃは、燃料タンク２０の底面から下方に突出する形状となっており、燃料が残り少なくなった際にこのリザーブ部２０ｃに残りの燃料が集められるようになっている。第２の実施形態の燃料計１ａは、計量フィン４の下端部がリザーブ部２０ｃ内に挿入されている。
【００３４】
なお、第２の実施形態の燃料計１ａの他の構成は、上記実施形態の燃料計１と同様であるため、上記実施形態と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
第２の実施形態の燃料計１ａは、ガソリンＧの液位Ｌを検知する際に、コントローラ９ａの駆動制御部１０ａが所定時間検出スイッチ７をオンにする。検出スイッチ７がオンになると、バッテリ８からの電流がモータ３に印加され、モータ３が回転し、駆動軸１２によって計量フィン４が駆動されて回転される。
【００３６】
計量フィン４が回転すると、計量フィン４にはガソリンＧの液位Ｌの高さに応じて回転抵抗が生じ、駆動軸１２に設けられた歪み検知部１３によって駆動軸１２に加わる駆動負荷、即ちトルクが検知される。コントローラ９ａの演算部１１ａでは、この歪み検知部１３の出力信号から、ガソリンＧの液位Ｌを算出する。
【００３７】
一方で、演算部１１ａには、温度センサ１４の出力信号も送信されている。ガソリンＧのような液体は、温度によって粘度が変化するため、同一の液位Ｌでも温度の変化によって計量フィン４の駆動負荷が変動する。この第２の実施形態の燃料計１では、演算部１１ａが、基準となる温度と温度センサ１４の検出温度との差を勘案して、算出されたガソリンＧの液位Ｌの補正を行っている。よって、第２の実施形態の燃料計１は、周囲の温度の変化に関わりなく、正確なガソリンＧの液位Ｌを検知することができる。
【００３８】
また、第２の実施形態の燃料計１では、計量フィン４の下端部がリザーブ部２０ｃ内に挿入されているため、燃料タンク２０内のガソリンＧが残り少なくなってリザーブ部２０ｃに残るのみとなった場合であっても、計量フィン４によってリザーブ部２０ｃ内のガソリンＧの液位Ｌを検知することができる。
【００３９】
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態の燃料計について説明する。第３の実施形態の燃料計１ｂは、図３に示すように、モータ３及び燃料タンク２が燃料タンク２の水平方向（図３におけるＸ方向及びＹ方向）の中央位置に設置されている。また、計量フィン４は、車両が基本姿勢となっている状態で、垂直方向（図３におけるＺ方向）となるように設置されている。
【００４０】
なお、その他の構成は、上記実施形態の燃料計１と同様であるため、図３においてはコントローラ等の構成を省略しており、同一の構成については上記実施形態と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
この第３の実施形態の燃料計１ｂによれば、図示しない車両が傾いてガソリンの液面が図３における点線Ｌ’のような状態になった場合であっても、計量フィン４の周囲の液面の変化が小さい。このため、燃料計１ｂでは、車両の状態変化による燃料タンク２の角度の変化にかかわらず、常に正確なガソリンＧの液位Ｌの検知が可能となる。
【００４２】
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、駆動部としてモータ３を用いているが、これに限らず、計量フィン４を回転させるものであれば、例えば直動アクチュエータ及びリンク機構のような構成であってもよい。このような構成であっても、直動アクチュエータの駆動負荷や計量フィン４に生じる負荷を検知することにより、燃料タンク内の燃料の液位を検知することができる。
【００４３】
また、上記各実施形態では、モータ３を燃料タンク２，２０内に設置しているが、燃料タンク２，２０の外部に設置してもよい。また、モータ３は、ブラシレスＤＣモータに限らず、他の構成のモータを用いることができる。
【００４４】
計量フィン４は、横断面視で十字形の形状のものを用いているが、これに限らず、受圧面４ａを有する形状であれば、横断面視で半円状のような形状としてもよく、全体としてスクリューのような形状とする等、任意の形状とすることができる。また、計量フィン４は、燃料タンク２の底板２ｂの近傍まで延びる構成としているが、計量フィン４から軸を延ばして底板２ｂに回転自在に支持する構成としてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、計量フィン４を回転させる所定時間を１．０秒としているが、この所定時間も負荷検知体の性能に合わせて適宜設定することができる。また、この所定時間では、計量フィン４を１回のみ回転させてガソリンＧの液位Ｌを検知してもよく、回転する方向や回数を変えて、複数回回転させたり、時計回り及び反時計回りの方向に回転させたりしてもよい。
【００４６】
また、上記第２の実施形態において、歪み検知素子を歪みゲージとした例を挙げているが、これに限らず、歪みを検知できるものであれば、例えば電歪素子（圧電素子）や、歪みによって抵抗が変化する導電樹脂のような他の手段を用いてもよい。また、上記各実施形態の燃料計は、自動二輪車のみならず、四輪車や船舶、或いは汎用機等、液体燃料の燃料タンクに広く用いることができる。また、本発明の液位検知装置は、ガソリンタンクのような燃料タンクのみならず、例えば貯水槽の水位や薬液タンク等の液位を検知するものに用いてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ，１ｂ…燃料計、２，２０…燃料タンク、３…モータ、４…計量フィン、６…電流計、７…検出スイッチ、９…コントローラ、１０，１０ａ…駆動制御部、１１，１１ａ…演算部、Ｇ…ガソリン、Ｌ…液位。
【図１】
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【図２】
2018105780.tif 000004
【図３】
2018105780.tif 000005