(57)【要約】【課題】コストを抑えて、底部と頂部がオフセットしているタンクについて、液面検出装置を取り付ける構造を提供すること。【解決手段】タンク（２０）は、最も低い部位をタンク底部（２１）とし、最も高い部位をタンク頂部（２２）として、タンク（２０）を上方から見下ろした場合に、タンク頂部（２２）が、タンク底部（２１）に対してオフセットされた部位に位置する形状を呈している。液面検出装置（３０）は、振動を発生させることができる振動発生部（４０）と、この振動発生部（４０）に固定され振動が伝わる伝搬部（５０）と、を有している。液面検出装置（３０）は、タンク底部（２１）からタンク頂部（２２）に亘って設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵可能なタンクに、前記液体の液面高さを検出する液面検出装置が取付けられてなり、
前記タンクは、最も低い部位をタンク底部とし、最も高い部位をタンク頂部として、前記タンクを上方から見下ろした場合に、前記タンク頂部が、前記タンク底部に対してオフセットされた部位に位置する形状を呈し、
前記液面検出装置は、振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に固定され前記振動が伝わる伝搬部と、を有し、
前記伝搬部の一部は、前記振動の一部を前記振動発生部に向かって反射可能に切り欠いた溝部を有している、液面検出装置のタンクへの取付け構造において、
前記液面検出装置は、前記タンク底部から前記タンク頂部に亘って設けられていることを特徴とする液面検出装置のタンクへの取付け構造。
【請求項２】
前記伝搬部は、直線状に延びていると共に鉛直軸に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置のタンクへの取付け構造。
【請求項３】
前記振動発生部は、前記タンク底部に当接しつつ、前記溝部は、前記タンク底部に当接する前記振動発生部よりも上方に位置する、又は、前記振動発生部は、前記タンク頂部に当接しつつ、前記溝部は、前記タンク頂部に当接する前記振動発生部よりも下方に位置する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液面検出装置のタンクへの取付け構造。
【請求項４】
前記溝部は、略Ｕ字状を呈し、前記振動を反射する溝部反射面と、この溝部反射面に対向している溝部対向面と、これらの溝部反射面及び溝部対向面を繋いでいる溝部底面と、を有し、
前記溝部反射面は、前記振動の伝搬方向と直交する方向に延び、
前記溝部反射面と前記溝部対向面との間隔は、前記溝部底面から離れるにつれて広がることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液面検出装置のタンクへの取付け構造。
【請求項５】
前記溝部は、下方を向いていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の液面検出装置のタンクへの取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに貯蔵された液体の液面高さを検出する液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの車両の燃料タンクの内部に、液面検出装置が設置されている。液面検出装置は、タンクに貯蔵された燃料の液面高さを検出することができる。液面高さを検出することにより、タンクに貯蔵された燃料の残量を計測することができる。このような液面検出装置の従来技術として特許文献１に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１に開示された液面検出装置は、振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に一端が固定され振動が伝わる伝搬部と、を有する。伝搬部の一部は、振動の一部を振動発生部に向かって反射可能に切り欠いた溝部を有している。液面検出装置は、振動発生部を上端として、吊り下げられるようにタンクに取付けられ、伝搬部が液体に浸かる。
【０００４】
振動発生部が振動すると、伝搬部の表面を伝わる表面波と、伝搬部の内部を伝わる内部波が生じる。表面波は、伝搬部の他端で反射し、再び振動発生部に到達する。内部波は、伝搬部の溝部で反射して、再び振動発生部に到達する。表面波が往復する時間は、内部波が往復する時間で補正される。表面波及び内部波の速度と、補正された時間に基づいて液面高さが検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１２５８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１を参照する。図１は、二輪車の燃料タンク１００が示されている。燃料タンク１００の注入口１０１から燃料が注がれると、はじめに、燃料は、最も低い部位であるタンク底部１０２に溜まる。燃料が注がれるにつれ、燃料の液面高さｈは高くなる。燃料が最も高い部位であるタンク頂部１０３に到達すると、タンクは満タンの状態となる。
【０００７】
ところで、この燃料タンク１００を上方から見下ろした場合に、タンク頂部１０３は、タンク底部１０２に対してオフセットされた部位に位置する。そのため、タンク底部１０２の下方に液面検出装置１０４が取付けられた構造では、満タンに近い状態の液面高さｈ１は検出されない。一方、タンク頂部１０３の上方に液面検出装置１０４が取付けられた構造では、燃料が空に近い状態の液面高さｈ２は検出されない。タンク底部１０２及びタンク頂部１０３の双方に液面検出装置１０４，１０４が取付けられた構造では、部品点数が増えて、製造コストが嵩む。
【０００８】
本発明は、コストを抑えて、底部と頂部がオフセットしているタンクについて、液面検出装置を取り付ける構造の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１による発明によれば、液体を貯蔵可能なタンクに、前記液体の液面高さを検出する液面検出装置が取付けられてなり、
前記タンクは、最も低い部位をタンク底部とし、最も高い部位をタンク頂部として、前記タンクを上方から見下ろした場合に、前記タンク頂部が、前記タンク底部に対してオフセットされた部位に位置する形状を呈し、
前記液面検出装置は、振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に固定され前記振動が伝わる伝搬部と、を有し、
前記伝搬部の一部は、前記振動の一部を前記振動発生部に向かって反射可能に切り欠いた溝部を有している、液面検出装置のタンクへの取付け構造において、
前記液面検出装置は、前記タンク底部から前記タンク頂部に亘って設けられていることを特徴とする液面検出装置のタンクへの取付け構造が提供される。
【００１０】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記伝搬部は、直線状に延びていると共に鉛直軸に対して傾いている。
【００１１】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記振動発生部は、前記タンク底部に当接しつつ、前記溝部は、前記タンク底部に当接する前記振動発生部よりも上方に位置する、又は、前記振動発生部は、前記タンク頂部に当接しつつ、前記溝部は、前記タンク頂部に当接する前記振動発生部よりも下方に位置する。
【００１２】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記溝部は、略Ｕ字状を呈し、前記振動を反射する溝部反射面と、この溝部反射面に対向している溝部対向面と、これらの溝部反射面及び溝部対向面を繋いでいる溝部底面と、を有し、
前記溝部反射面は、前記振動の伝搬方向と直交する方向に延び、
前記溝部反射面と前記溝部対向面との間隔は、前記溝部底面から離れるにつれて広がる。
【００１３】
請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記溝部は、下方を向いている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、液面検出装置は、最も低い部位であるタンク底部から最も高い部位であるタンク頂部に亘って設けられている。即ち、単体の液面検出装置が、タンク底部からタンク頂部に亘って設けられている。タンク底部とタンク頂部とがオフセットしたタンクについて、液面検出装置の数を増やさずに、液面高さが検出できる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、伝搬部は、直線状に延びていると共に鉛直軸に対して傾いている。即ち、タンク底部とタンク頂部との間を直線的に繋ぐように、液面検出装置は取付けられている。伝搬部が直線状を呈する標準的な液面検出装置を採用することにより、製造コストが抑えられる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、振動発生部は、タンク底部に当接しつつ、溝部は、振動発生部よりも上方に位置する。通常の取付構造では、タンク底部と伝搬部の下端部との間に隙間が設けられる。そのため、液面高さが隙間の寸法よりも低い場合、液体が残っているにもかかわらず、液面高さがゼロとなってしまう。一方、本発明のように、振動発生部が、タンク底部に当接する構造では、隙間が生じない。そのため、液体が少量でも液面高さを検出できる。
【００１７】
加えて、振動発生部は、タンク頂部に当接しつつ、溝部は、振動発生部よりも下方に位置してもよい。振動発生部をタンク底部に取り付ける構成と比較すると、取り付けが容易となる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、溝部は、略Ｕ字状を呈し、振動を反射する溝部反射面と、この溝部反射面に対向している溝部対向面と、これらの溝部反射面及び溝部対向面を繋いでいる溝部底面と、を有する。溝部反射面は、振動の伝搬方向と直交する方向に延びている。そのため、振動は、溝部反射面に垂直に入射し、１８０度向きを変えて反射する。結果、振動は所定の経路を通過し、液面高さの検出精度が高まる。
【００１９】
加えて、溝部反射面と溝部対向面との間隔は、溝部底面から離れるにつれて広がる。そのため、溝部を有する伝搬部が成形品の場合、伝搬部は、金型から抜きやすくなる。
【００２０】
請求項５に係る発明では、溝部は、下方を向いている。そのため、例えば、溝部が液体に浸かった後に、液面高さが下がった場合、溝部に液体が溜まりにくい。結果、伝搬時間がより正確となり、液面高さの検出精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】参考例による液面検出装置のタンクへの取付構造を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１による液面検出装置のタンクへの取付構造が採用された二輪車の前部を説明する図である。
【図３】図２に示された燃料タンクの断面図である。
【図４】図３に示されたタンク底部の拡大図である。
【図５】本発明の実施例１による液面検出装置のタンクへの取付構造の変形例について説明する図である。
【図６】図３に示された伝搬部の先端部の拡大図である。
【図７】図３に示された振動発生部により振動を発生させる周期について説明する図である。
【図８】本発明の実施例２による液面検出装置の模式図である。
【図９】本発明の実施例３による液面検出装置のタンクへの取付構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは乗員から見て左、Ｒは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞
【００２３】
図２を参照する。図２には、本発明の実施例による液面検出装置の燃料タンクへの取付構造が採用された二輪車１０が示されている。
【００２４】
この二輪車１０は、ヘッドパイプ１１と、このヘッドパイプ１１から後下方へ延びる下部フレーム１２ａと、ヘッドパイプ１１から後方に延びる上部フレーム１２ｂと、上部フレーム１２ｂから後方に延びるシートフレーム１２ｃと、これらの下部フレーム１２ａ、上部フレーム１２ｂの間に配置されるエンジン１３と、上部フレーム１２ｂの上部に配置され燃料（液体）を貯蔵可能な燃料タンク２０と、シートフレーム１２ｃに支持されるシート１４と、ヘッドパイプ１１に回転可能に取付けられるフロントフォーク１５と、フロントフォーク１５の下端に回転自在に取付けられる前輪１６と、前輪１６の上部を覆うフロントフェンダ１７と、フロントフォーク１５の上端に取付けられるハンドル１８と、からなる。
【００２５】
図３を参照する。燃料タンク２０は、最も低い部位をタンク底部２１とし、最も高い部位をタンク頂部２２として、これらのタンク底部２１及びタンク頂部２２の間にタンク壁部２３が設けられた構成とされている。燃料タンク２０を上方から見下ろした場合に、タンク頂部２２は、タンク底部２１に対して前方にオフセットされた部位に位置している。
【００２６】
なお、タンク底部２１とタンク頂部２２についてのオフセットの方向は、前後、左右、又は、斜めであってもよい。即ち、本発明において用いられる燃料タンク２０は、燃料タンク２０を上方から見下ろした場合に、タンク頂部２２が、タンク底部２１に対してオフセットされた部位に位置していればよい。
【００２７】
燃料タンク２０には、タンク底部２１からの燃料の液面高さＨを検出する液面検出装置３０が取付けられている。この液面検出装置３０は、タンク底部２１からタンク頂部２２に亘って設けられている。詳細には、タンク底部２１とタンク頂部２２との間を直線的に繋ぐように、液面検出装置３０は配置されている。
【００２８】
液面検出装置３０は、振動を発生させることができる振動発生部４０と、この振動発生部４０に固定され振動が伝わる伝搬部５０と、振動発生部４０から発生した振動が反射して振動発生部４０に戻ってくるまでの時間に基づいて位置を算出する位置検出部６０と、を有している。
【００２９】
振動発生部４０は、タンク底部２１に当接している。伝搬部５０は、直線状に延びていると共に鉛直軸に対して傾いている。
【００３０】
伝搬部５０の一部は、振動の一部を振動発生部４０に向かって反射可能に切り欠いた溝部７０を有している。溝部７０は、振動発生部４０よりも上方に位置する。
【００３１】
液面高さＨの検出方法について説明する。振動発生部４０が振動すると、伝搬部５０の表面を伝わる表面波Ｗ１と、伝搬部５０の内部を伝わる内部波Ｗ２が生じる。表面波Ｗ１は、伝搬部５０の先端部５１で反射し、再び振動発生部４０に到達する。内部波Ｗ２は、伝搬部５０の溝部７０で反射して、再び振動発生部４０に到達する。表面波Ｗ１が往復する時間は、内部波Ｗ２が往復する時間で補正される。表面波Ｗ１及び内部波Ｗ２の速度と、補正された時間に基づいて液面高さＨが検出される。
【００３２】
図４を参照する。図４には、液面検出装置３０の要部が示されている。振動発生部４０は、リード線４１の一端が固定されている圧電素子４２と、この圧電素子４２を収容する素子収容部４３と、圧電素子４２を覆う弾性部材４４と、を有する。
【００３３】
位置検出部６０は、リード線４１の他端が差し込まれている基板６１と、この基板６１を収容する基板収容部６２と、この基板収容部６２に取付けられ基板６１を覆う蓋部６３と、からなる。基板６１には、圧電素子４２に信号を送る送信回路及び圧電素子４２からの信号を受信する受信回路が実装されている。
【００３４】
伝搬部５０の上面部５２は、素子収容部４３の底面部４５に固定されている。素子収容部４３の上部には、基板収容部６２に係止する係止部４６，４６が形成されている。素子収容部４３は、基板収容部６２に保持されている。基板収容部６２は鍔部６４，６４を有している。これらの鍔部６４，６４は締結部材６５，６５によってタンク底部２１に締結されている。
【００３５】
図５を参照する。実施例１の変形例について説明する。図５に示された変形例では、燃料タンク８０の形状と、液面検出装置３０の配置と異なる。異なる構成のみ説明すると共に、符号は流用する。タンク頂部８２は、タンク底部８１に対して前方にオフセットされた部位に位置している。液面検出装置３０は、タンク底部８１とタンク頂部８２との間を直線的に繋ぐように、配置されている。振動発生部４０は、タンク頂部８２に当接している。伝搬部５０の先端部５１は、タンク底部８１の近傍に位置する。
【００３６】
図６を参照する。溝部７０は、略Ｕ字状を呈し、内部波Ｗ２を反射する溝部反射面７１と、この溝部反射面７１に対向している溝部対向面７２と、これらの溝部反射面７１及び溝部対向面７２を繋いでいる溝部底面７３と、を有している。
【００３７】
溝部反射面７１は、内部波Ｗ２の伝搬方向と直交する方向に延びている。溝部反射面７１と溝部対向面７２との間隔Ｄは、溝部底面７３から離れるにつれて広がる。
【００３８】
次に、本発明の効果について説明する。
【００３９】
図３を参照する。液面検出装置３０は、タンク底部２１からタンク頂部２２に亘って設けられている。即ち、単体の液面検出装置３０が、タンク底部２１からタンク頂部２２に亘って設けられている。タンク底部２１とタンク頂部２２とがオフセットしたタンクについて、液面検出装置３０の数を増やさずに、液面高さが検出できる。
【００４０】
加えて、伝搬部５０は、直線状に延びていると共に鉛直軸に対して傾いている。伝搬部５０が直線状を呈する標準的な液面検出装置３０を採用することにより、製造コストが抑えられる。
【００４１】
加えて、振動発生部４０は、タンク底部２１に当接し（図３参照）、溝部７０は、振動発生部４０よりも上方に位置する。通常の取付け構造では（図１参照）、タンク底部２１と伝搬部５０の下端部との間に隙間が設けられる。そのため、液面高さｈが隙間ｄの寸法よりも低い場合、液体が残っているにもかかわらず、液面高さｈはゼロとなってしまう。一方、本発明のように、振動発生部４０が、タンク底部２１に当接する構造では、隙間が生じない。そのため、燃料が少量でも液面高さを検出できる。
【００４２】
図６を参照する。溝部７０は、略Ｕ字状を呈し、振動を反射する溝部反射面７１と、この溝部反射面７１に対向している溝部対向面７２と、これらの溝部反射面７１及び溝部７０対向面を繋いでいる溝部底面７３と、を有する。溝部反射面７１は、内部波Ｗ２の伝搬方向と直交する方向に延びている。そのため、内部波Ｗ２は、溝部反射面７１に垂直に入射し、１８０度向きを変えて反射する。結果、Ｗ２は所定の経路を通過し、液面高さＨ（図３参照）の検出精度が高まる。
【００４３】
加えて、溝部反射面７１と溝部対向面７２との間隔は、溝部底面７３から離れるにつれて広がる。そのため、溝部７０を有する伝搬部５０が成形品の場合、伝搬部５０は、金型から抜きやすくなる。
【００４４】
図７を参照する。次に、振動発生部４０により表面波Ｗ１を発生させる周期Ｔについて説明する。図７には、模式的に示された液面検出装置３０が示されている。ここでは、液面検出装置３０が液面に対して鉛直方向に差し込まれるように配置された場合における、周期Ｔについて説明する。
【００４５】
振動発生部４０から溝部反射面までの長さをＬ1とし、伝搬部５０の長手方向の長さをＬ2とし、振動発生部４０から満タン状態である液面までの距離をＬ3とし、内部波Ｗ２の音速をＶsとし、伝搬部５０の気中の表面波Ｗ１の音速をＶRとし、伝搬部５０の液中の表面波Ｗ１の音速をＶLRとし、表面波Ｗ１が伝搬部５０の先端部５１で反射した回数をｎとする。
【００４６】
伝搬部５０の気中を伝わる表面波音速ＶRが、伝搬部５０の液中を伝わる表面波音速ＶLRよりも大きい場合（ＶR＞ＶLR）の周期Ｔは、（１）式のように定める。
【００４７】
【数１】
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【００４８】
次に、伝搬部５０の気中を伝わる表面波音速ＶRが、伝搬部５０の液中を伝わる表面波音速ＶLRよりも小さい場合（ＶR＜ＶLR）の周期Ｔは、（２）式のように定める。
【００４９】
表面波を発生させる周期Ｔを（１）式、（２）式のように定めることにより、直前に発生させた表面波Ｗ１や内部波Ｗ２が干渉することを防げる。結果、液面高さを検出する精度が高まる。
【００５０】
周期Ｔ以内に、反射した表面波Ｗ１による振動が振動発生部４０に伝わらないとき、液面検出装置３０に接続される表示装置は、エラー処理を行う。エラー処理として、例えば、使用者にエラーを通知することや、直前の表示内容を一定時間保つことが考えられる。
＜実施例２＞
【００５１】
次に、実施例２について説明する。図８（ａ）、図８（ｂ）を参照する。図８（ａ），図８（ｂ）には、模式的に示された液面検出装置３０Ａ、液面検出装置３０Ｂが示されている。本発明では、液面検出装置は、タンク底部２１からタンク頂部２２に亘って設けられていればよい（図３参照）。そのため、折り曲げられた伝搬部５０Ａ，伝搬部５０Ｂが採用されてもよい。
【００５２】
図８（ａ）を参照する。伝搬部５０Ａは、長手方向の中央付近において、例えば、略４５度の角度で折り曲げられ、振動発生部４０が取付けられている第１の伝搬部５３Ａと、振動発生部４０から離れている第２の伝搬部５４Ａと、からなる。
【００５３】
溝部７０Ａは、第１の伝搬部５３Ａと、第２の伝搬部５４Ａとの境界である折り曲げ部５５Ａに形成されている。溝部反射面７１Ａは、内部波Ｗ２の伝搬方向と直交する方向に延びている。その他の構成については、実施例１の構成と同様であり、説明を省略する。
【００５４】
図８（ｂ）を参照する。伝搬部５０Ｂは、長手方向の中央付近において、略直角に折り曲げられて、振動発生部４０が取付けられている第１の伝搬部５３Ｂと、振動発生部４０から離れている第２の伝搬部５４Ｂと、からなる。
【００５５】
折り曲げ部５５Ｂには、内部波Ｗ２を、溝部反射面７１Ｂ又は振動発生部４０に向けて反射させる折り曲げ部反射面５６が形成されている。第２の伝搬部５４Ｂには、溝部７０Ａが形成されている。溝部反射面７１Ｂは、内部波Ｗ２の伝搬方向と直交する方向に延びている。
【００５６】
液面検出装置３０Ａ、液面検出装置３０Ｂにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、液面検出装置３０Ａ、液面検出装置３０Ｂであれば、例えば、タンク底部とタンク頂部とを直線状に繋ぐことができないようなタンクに対しても、取り付けることができる。
＜実施例３＞
【００５７】
次に、実施例３について説明する。図９を参照する。実施例３では、燃料タンク２０に対する液面検出装置３０の取り付ける構成が異なる。液面検出装置３０は、溝部７０が下方を向くように、燃料タンク２０に取り付けられている。そのため、液面が、溝部７０よりも上方に位置する高さＨ２からほぼ半分の高さＨ１まで下がった場合であっても、溝部７０に燃料が溜まりにくい。結果、内部波Ｗ２の伝搬時間がより正確となり、液面高さの検出精度が高まる。
【００５８】
なお、本発明による液面検出装置の燃料タンクへの取付構造は、二輪車を例に説明したが、例えば、乗用車等の四輪車や他の乗り物にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。さらに、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例及び変形例に限定されるものではない。
【００５９】
さらに、タンクは、燃料タンク２０に限定されず、オフセットされた形状のタンクであれば種類は問わない。さらに、液体は燃料に限定されず、水等の液体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の液面検出装置のタンクへの取付け構造は、二輪車に採用するのに好適である。
【符号の説明】
【００６１】
２０…燃料タンク
２１…タンク底部
２２…タンク頂部
３０…液面検出装置
４０…振動発生部
５０…伝搬部
５３Ａ、５３Ｂ…第１の伝搬部
５４Ａ、５４Ｂ…第２の伝搬部
５５Ａ、５５Ｂ…折り曲げ部
５６…折り曲げ部反射面
６０…位置検出部
７０…溝部
７１…溝部反射面
７２…溝部対向面
７３…溝部底面
８０…燃料タンク
８１…タンク底部
８２…タンク頂部
Ｈ…液面高さ
Ｗ１…表面波
Ｗ２…内部波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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