(57)【要約】【課題】  電極間に侵入した気泡をスムースに電極間の外に排出し得る技術を提供する。【解決手段】  液質センサ６０は、外周面１０６ａを有する電極１０６と、対向面１０４ｂを有する電極１０４と、外周面１０６ａと対向面１０４ｂとによって画定される貯蔵空間１２０を備える。貯蔵空間１２０は、燃料を貯蔵する。貯蔵空間１２０には、対向面１０６ａ及び対向面１０４ｂよりも上方に、貯蔵空間１２０内の燃料を貯蔵空間１２０外に排出するための排出口６２ｃが配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対向面を有する第１の電極と、
第１の対向面と対向する第２の対向面を有する第２の電極と、
第１の対向面と第２の対向面とによって画定される貯蔵空間であって、検出対象の液体を貯蔵する貯蔵空間と、を備え、
貯蔵空間には、第１の対向面及び第２の対向面よりも上方に、貯蔵空間内の液体を外部に排出するための排出口が配置されている、液体センサ。
【請求項２】
排出口は、第２の電極に配置されている、請求項１に記載の液体センサ。
【請求項３】
排出口は、第１の電極及び第２の電極の上方に配置されている、請求項１に記載の液体センサ。
【請求項４】
第２の電極は、第１の電極の少なくとも一部を覆っている、請求項１から３のいずれか一項に記載の液体センサ。
【請求項５】
第２の電極は、第１の電極を一巡する筒形状を有する、請求項４に記載の液体センサ。
【請求項６】
排出口は、貯蔵空間の上端に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載の液体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、第１の電極と第２の電極とを備える液体センサを開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出装置が開示されている。アルコール濃度検出装置は、円筒状の外側電極と、外側電極の内側に配置される内側電極と、を備える。外側電極は、燃料が外側電極と内側電極との間に流入するための開口と、外側電極と内側電極との間から流出するための開口と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６４０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検出対象の液体中には、気泡が含まれている場合がある。電極間に存在する検出対象の液体中に気泡が存在すると、電極を用いて、液体の性状を適切に検出することができなくなる場合がある。特許文献１の技術では、外側電極と内側電極との間に侵入した気泡は、外側電極と内側電極との間から排出されにくい。本明細書では、電極間に侵入した気泡をスムースに電極間の外に排出し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、液体センサを開示する。液体センサは、第１の対向面を有する第１の電極と、第１の対向面と対向する第２の対向面を有する第２の電極と、第１の対向面と第２の対向面とによって画定される貯蔵空間と、を備える。貯蔵空間は、検出対象の液体を貯蔵する。貯蔵空間には、第１の対向面及び第２の対向面よりも上方に、貯蔵空間内の液体を外部に排出するための排出口が配置されている。
【０００６】
上記の構成では、貯蔵空間内の液体は、排出口に向かって、貯蔵空間内を上方に流れる。このため、貯蔵空間に侵入した気泡を、貯蔵空間内の上方にスムースに移動させることができる。また、排出口は、第１の対向面及び第２の対向面よりも上方に位置している。このため、液体の流れに伴って移動される気泡を、第１の対向面及び第２の対向面よりも上方に移動させることができる。この結果、第１の対向面と第２の対向面の液体中の気泡を、第１の対向面と第２の対向面との間、即ち、第１の電極と第２の電極との間からスムースに排出し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料タンク周辺の構成を示す。
【図２】第１実施例のセンサユニットの構成を示す。
【図３】第２実施例のセンサユニットの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【０００９】
（特徴１）液体センサでは、排出口は、第２の電極に配置されていてもよい。この構成によれば、貯蔵空間の排出口を容易に形成することができる。
【００１０】
（特徴２）液体センサでは、排出口は、第１の電極及び第２の電極の上方に配置されていてもよい。この構成によれば、第２の電極に排出口を配置しなくてもよい。
【００１１】
（特徴３）液体センサでは、第２の電極は、第１の電極の少なくとも一部を覆っていてもよい。この構成によれば、第１の電極を第２の電極の内側に配置することによって、第１の電極と第２の電極とを適切に対向させることができる。
【００１２】
（特徴４）液体センサでは、第２の電極は、第１の電極を一巡する筒形状を有していてもよい。この構成によれば、第１の対向面及び第２の対向面の対向面積を広くすることができる。
【００１３】
（特徴５）液体センサでは、排出口は、貯蔵空間の上端に位置していてもよい。この構成によれば、貯蔵空間内において、排出口の上方に気泡が堆積することを抑制することができる。
【実施例】
【００１４】
（第１実施例）
本実施例の燃料供給ユニット１は、自動車等の車両に搭載され、図示省略したエンジンに燃料を供給する。燃料供給ユニット１は、燃料タンク１０と、燃料ポンプユニット３０と、センサ装置２と、を備える。燃料タンク１０には、ガソリンあるいはガソリンとアルコール（例えばエタノール）との混合燃料が貯留される。
【００１５】
燃料ポンプユニット３０は、低圧フィルタ３２と、ポンプ本体３４と、高圧フィルタ３６と、リザーブカップ８と、プレッシャーレギュレータ４２と、吐出ポート１２と、を備える。低圧フィルタ３２と、ポンプ本体３４と、高圧フィルタ３６と、リザーブカップ８と、プレッシャーレギュレータ４２と、は、燃料タンク１０内に配置される。ポンプ本体３４は、リザーブカップ８内の燃料を、ポンプ本体３４の吸引口３４ａから吸引し、昇圧する。ポンプ本体３４は、昇圧された燃料を、排出口３４ｂから高圧フィルタ３６のケース３６ａ内に排出する。
【００１６】
低圧フィルタ３２は、不織布によって、袋状に作製されている。低圧フィルタ３２の内部は、ポンプ本体３４の吸引口３４ａと連通する。高圧フィルタ３６は、ケース３６ａと、フィルタ部材（図示省略）と、を備える。図１では、簡略されているが、ケース３６ａは、ポンプ本体３４の周方向に配置されている。ケース３６ａ内に流入した燃料は、高圧フィルタ３６のフィルタ部材によって濾過され、パイプ９４に送り出される。ケース３６ａには、プレッシャーレギュレータ４２が接続されている。プレッシャーレギュレータ４２は、ケース３６ａ内の燃料の圧力が所定圧以上になると、ケース３６ａ内の過剰な燃料を、パイプ５２に放出する。これにより、ケース３６ａ内の燃料の圧力を一定圧力に調整する。燃料タンク１０内の燃料は、ポンプ本体３４とプレッシャーレギュレータ４２によって一定の圧力に調整されて、ケース３６ａから吐出ポート１２を通過して、エンジンに圧送される。
【００１７】
ポンプ本体３４と高圧フィルタ３６と低圧フィルタ３２とは、リザーブカップ８内に配置されている。リザーブカップ８は、支柱９によってセットプレート１４に固定されている。リザーブカップ８には、図示省略したジェットポンプによって、リザーブカップ８外の燃料が送り込まれる。
【００１８】
センサ装置２は、センサユニット４と、セットプレート１４と、を備える。セットプレート１４は、燃料タンク１０の開口１０ａを閉塞する。セットプレート１４は、円板形状を有している。セットプレート１４には、吐出ポート１２とセンサユニット４とが取付けられている。
【００１９】
図２に示すように、セットプレート１４の一部には、支持部材１６が形成されている。支持部材１６は、嵌合部１７と収容部１８を備える。嵌合部１７は、セットプレート１４の上面から上方に突出する円環状の突起を有する。また、嵌合部１７は、円環状の突起と同軸上に、セットプレート１４を上下方向に貫通する円形の開口を有する。なお、円形の開口は、円環状の突起よりも開口面積が小さい。
【００２０】
嵌合部１７の中心部には、収容部１８が形成されている。収容部１８は、燃料タンク１０の内側に向かって突出する。嵌合部１７の円形の開口と同一の開口面積を有する有底の円筒形状を備える。収容部１８は、後述する上壁６２と共に、収容空間１１０を画定する。収容部１８の側壁１８ａは、セットプレート１４の下面から下方に突出している。側壁１８ａの下端は、底壁１８ｂによって閉塞されている。
【００２１】
収容部１８の底壁１８ｂの中心部には、貫通口１６ａが形成されている。貫通口１６ａは、底壁１８ｂを上下方向に貫通する。貫通口１６ａの下方には、取付部２０が配置されている。取付部２０は、底壁１８ｂの下面から鉛直下向きに突出している。取付部２０は、円筒形状を有する。取付部２０の中心部には、連通口２０ａが開口している。連通口２０ａは、取付部２０の上下方向に貫通している。連通口２０ａの上端は、貫通口１６ａの下端に接している。連通口２０ａは、貫通口１６ａと同一の口径を有する。
【００２２】
底壁１８ｂの縁部には、吐出口１８ｄが形成されている。吐出口１８ｄは、底壁１８ｂを上下方向に貫通している。吐出口１８ｄは、収容空間１１０と外部とを連通する。吐出口１８ｄは、リザーブカップ（図１参照）の上方に位置している。
【００２３】
センサユニット４は、燃料タンク１０の上端部に配置されている。センサユニット４は、支持部材１６に支持されている。センサユニット４は、液質センサ６０と、制御装置８０と、を備える。
【００２４】
液質センサ６０は、支持部材１６内に配置されている。液質センサ６０は、上壁６２と、電極対１００と、サーミスタ１０８と、を備える。電極対１００は、電極１０４，１０６を備える。各電極１０４，１０６は、導電性を有する材料で作製されている。電極１０４は、貫通口１６ａと同軸上に配置されている。電極１０４は、円筒形状を有している。電極１０４の中心軸は、上下方向に伸びている。電極１０４の下端は、収容部１８の底壁１８ｂに当接している。
【００２５】
電極１０６は、電極１０４の内側に配置されている。電極１０６は、電極１０４の中心軸と同一の中心軸を有する有底の円筒形状を有している。電極１０６は、電極１０４によって全体に亘って覆われている。電極１０６の中心軸方向の長さは、電極１０４の中心軸方向の長さよりも短い。電極１０６の上端は、電極１０４の上端と同じ高さに位置する。電極１０６の外周面１０６ａは、全面に亘って、電極１０４の内周面１０４ａと隙間を開けて対向している。なお、内周面１０４ａのうち、対向面１０４ｂは外周面１０６ａと対向しており、対向面１０４ｂよりも下方は、外周面１０６ａと対向していない。電極１０４と電極１０６との間には、燃料が貯蔵される貯蔵空間１２０が形成される。
【００２６】
電極１０６の内側には、サーミスタ１０８が配置されている。サーミスタ１０８は、樹脂によって覆われている。サーミスタ１０８は、電極１０６の下端に配置されている。
【００２７】
電極１０４，１０６の上端部には、上壁６２が配置されている。上壁６２は、樹脂製である。上壁６２は、嵌合部１７に嵌合されている。上壁６２と嵌合部１７との間には、Ｏリング６が配置されている。この結果、Ｏリング６によって燃料が燃料タンク１０の外部に漏出することを抑制することができる。
【００２８】
上壁６２の下端部には、電極１０４，１０６の上端部が挿入されている。電極１０４，１０６は、樹脂成形によって上壁６２を作製する際に成形型内に配置され、インサート成形によって、上壁６２に挿入される。この結果、上壁６２の下端部は、電極１０４，１０６間において円筒状に成形される。上壁６２の下端部に位置する円筒状の円筒壁６２ａは、電極１０４，１０６間に配置されている。外周面１０６ａと内周面１０４ａと上壁６２の下面（詳細には円筒壁６２ａの下面）と底壁１８ｂの上面とによって、貯蔵空間１２０が画定される。電極１０４，１０６は、上壁６２によって支持されている。また、電極１０４，１０６は、円筒壁６２ａによって電極１０４，１０６間の隙間が保持される。
【００２９】
円筒壁６２ａは、電極１０４，１０６の隙間に沿った円環形状を有する。但し、円筒壁６２ａは、円筒壁６２ａの円周方向の一部に、円筒壁６２ａの軸方向、即ち上下方向に円筒壁６２ａを分断する排出経路６２ｂを有する。排出経路６２ｂは、電極１０４，１０６の隙間から、電極１０４，１０６の上端まで伸びる。上壁６２は、排出経路６２ｂの上端に、排出口６２ｃを有する。排出口６２ｃは、電極１０４の上端と上壁６２の下端との隙間に形成されている。このため、排出口６２ｃを形成するために、電極１０４に貫通口を形成せずに済む。排出口６２ｃは、電極１０４，１０６の上端よりも上方、即ち、電極１０６の外周面１０６ａ及び電極１０４の対向面１０４ａよりも上方であって、かつ、貯蔵空間１２０よりも上方に配置されている。排出口６２ｃと排出経路６２ｂとは、貯蔵空間１２０と電極１０４の外部の収容空間１１０とを連通する。
【００３０】
センサユニット４では、連通口１６ａ，２０ａによって、貯蔵空間１２０と燃料タンク１０とが連通しており、排出経路６２ｂ、排出口６２ｃによって、貯蔵空間１２０と収容空間１１０とが連通している。吐出口１８ｄによって、収容空間１１０と燃料タンク１０とが連通している。
【００３１】
上壁６２の上方には、制御装置８０が固定されている。制御装置８０は、制御回路８２と、外部端子８４とを備える。外部端子８４は、制御回路８２に電力を供給する。制御回路８２には、ＣＰＵ、メモリ等が実装されている。制御回路８２は、液質センサ６０を用いて、燃料の温度及びエタノール濃度を検出するための回路である。
【００３２】
（燃料供給ユニット１の動作）
運転者が、自動車を始動させると、燃料供給ユニット１は駆動する。図１に示すように、燃料供給ユニット１が駆動すると、リザーブカップ８内の燃料は、低圧フィルタ３２を通過して、ポンプ本体３４内に吸引される。ポンプ本体３４内の燃料は、ポンプ本体３４内のインペラによって昇圧され、排出口３４ｂから高圧フィルタ３６に排出される。燃料は、高圧フィルタ３６のフィルタ部材によって濾過され、パイプ９４に送り出される。そして、燃料は、吐出ポート１２からエンジンに供給される。
【００３３】
プレッシャーレギュレータ４２は、高圧フィルタ３６内の燃料の圧力が所定圧以上になると、高圧フィルタ３６内の過剰な燃料を、パイプ５２に放出する。図２の破線矢印で示すように、パイプ５２内の燃料は、連通口２０ａ、貫通口１６ａを通過して、貯蔵空間１２０に流入する。貯蔵空間１２０に流入した燃料は、電極１０６の外周面１０６ａに沿って、電極１０４と電極１０６との間を上方に向って移動する。燃料は、貯蔵空間１２０を下方から上方に流れ、排出経路６２ｂ、排出口６２ｃを通過して、貯蔵空間１２０から収容空間１１０に流入する。
【００３４】
収容空間１１０に流入した燃料は、収容空間１１０を上方から下方に流れ、吐出口１８ｄから収容空間１１０外に放出される。吐出口１８ｄから放出される燃料は、リザーブカップ８に流入する。
【００３５】
制御回路８２は、燃料供給ユニット１の駆動中、液質センサ６０を用いて、燃料に含まれるエタノール濃度を検出する。制御回路８２は、自動車のエンジンが停止されるまで、エタノール濃度の検出を繰り返し実行する。
【００３６】
具体的には、制御回路８２は、導線８６を介して、バッテリ（図示省略）から供給される電力を、予め決められた周波数（例えば１０Ｈｚ〜３ＭＨｚ）の信号（即ち交流電流）に変換して、電極１０６に供給する。制御回路８２は、電極１０４にも接続されている。電極１０６に供給された信号は、電極１０４から制御回路８２に戻る。この結果、電極対１００に電荷が蓄積され、静電容量が発生する。制御回路８２は、電極１０４から制御回路８２に戻ってきた信号を用いて、電極対１００の静電容量を算出する。次いで、制御回路８２は、導線８６を介して、サーミスタ１０８に、直流電力を供給し、サーミスタ１０８の抵抗値から、サーミスタ１０８の温度を検出する。サーミスタ１０８の温度は、貯蔵空間１２０内の燃料の温度に略等しい。このため、制御回路８２は、サーミスタ１０８の温度を検出することによって、収容空間１１０内の燃料の温度を検出することができる。
【００３７】
電極１０４の内周面１０４ａと電極１０６の外周面１０６ａとの間には、燃料が充満しているため、電極対１００の静電容量は、燃料の誘電率に相関して変動する。ガソリンの誘電率とアルコールの誘電率とは大きく異なるため、燃料の誘電率は、アルコール濃度によって変化する。また、燃料の誘電率は、燃料の温度に相関して変動する。制御回路８２には、電極１０６に供給される信号を用いて、電極対１００の静電容量を特定するための回路、及び、特定された静電容量を、燃料の誘電率に変換するための回路が実装されている。さらに、制御回路８２には、燃料の誘電率と、燃料の温度と、から燃料中のアルコール濃度を算出するためのデータベースが格納されている。データベースは、予め実験あるいは解析によって特定されている。制御回路８２は、電極１０４から制御回路８２に戻ってきた信号を取得すると、データベースを参照して、燃料の誘電率から、燃料中のエタノール濃度を検出する。制御回路８２は、検出されたエタノール濃度を、ＥＣＵ（Engine Control Unitの略）に出力する。ＥＣＵは、燃料中のエタノール濃度に応じて、エンジンに供給する燃料量を調整する。
【００３８】
（本実施例の効果）
上記の液質センサ６０では、貯蔵空間１２０内の燃料は、貯蔵空間１２０の下方から貯蔵空間１２０に流入し、排出口６２ｃに向かって、貯蔵空間１２０内を上方に流れる。このため、貯蔵空間１２０に侵入した気泡を、貯蔵空間１２０内の上方にスムースに移動させることができる。排出口６２ｃは、電極対１００の静電容量に影響する電極１０４の内周面１０４ａ及び電極１０６の外周面１０６ａよりも上方に位置している。このため、燃料の流れに沿って移動される気泡を、対向面１０４ｂ及び外周面１０６ａよりも上方に移動させることができる。この結果、対向面１０４ｂ及び外周面１０６ａの液体中の気泡を、対向面１０４ｂと外周面１０６ａとの間からスムースに排出することができる。
【００３９】
また、貯蔵空間１２０内の燃料は、排出口６２ｃを介して貯蔵空間１２０から収容空間１１０に排出される。この結果、貯蔵空間１２０の上方に移動した気泡を、排出口６２ｃから排出される燃料によって、貯蔵空間１２０から収容空間１１０に排出することができる。このため、貯蔵空間１２０内に気泡が堆積されることを抑制することができる。
【００４０】
また、排出口６２ｃは、貯蔵空間１２０の上端に形成されている。このため、気泡が、排出口６２ｃよりも上方に移動し、貯蔵空間１２０内に堆積することを抑制することができる。
【００４１】
円筒形状の電極１０６は、円筒形状の電極１０４の内側に配置されている。これにより、電極１０４，１０６を適切に対向させることができる。また、電極１０４は、電極１０６を一巡する円筒形状を有するため、対向面１０４ｂ及び外周面１０６ａの対向面積を広くすることができる。この結果、電極対１００の静電容量を比較的に大きくすることができる。これにより、燃料の誘電率に変化に対する電極対１００の静電容量の変化量を大きくすることができるため、液質センサ６０の感度を向上させることができる。
【００４２】
（第２実施例）
図３を参照して、第２実施例の液質センサ６０について、第１実施例の液質センサ６０と異なる点を説明する。本実施例では、電極１０４の上端が、電極１０６の上端よりも上方に位置する。この構成では、電極１０６の外周面１０６ａは、第１実施例と同様に、全面に亘って、電極１０４の内周面１０４ａ（即ち対向面１０４ｂ）と隙間を開けて対向する。一方、内周面１０４ａのうち、対向面１０４ｂは、外周面１０６ａと対向しているが、内周面１０４ａのうち、対向面１０４ｂよりも下方及び上方は、外周面１０６ａと対向していない。
【００４３】
また、貯蔵空間１２０と収容空間１１０とを連通する排出口１６２ｃは、電極１０４に形成されており、電極１０４の内周面１０４ａから外周面を貫通する。排出口１６２ｃは、電極１０６の上端よりも高い位置、即ち、電極１０４の内周面１０４ａのうちの電極１０６の外周面１０６ａと対向している領域よりも上方、かつ、電極１０６の外周面１０６ａの上方に配置されている。
【００４４】
本実施例によっても、第１実施例と同様の効果を奏することができる。また、電極１０４に排出口１６２ｃを形成することによって、貯蔵空間１２０の燃料を排出するための排出口１６２ｃを、容易に形成することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４６】
（変形例）
（１）上記の実施例では、センサ装置２は、液質センサ６０を用いて、燃料中のエタノール濃度を検出している。しかしながら、センサ装置２は、燃料の劣化の程度（例えば、燃料の酸化の程度）、燃料の液位等を検出してもよい。
【００４７】
（２）「液体センサ」は、燃料以外の液体、例えば、冷却水の性状（例えば劣化の程度、冷却水の種類、液位）を検出するために用いられてもよい。
【００４８】
（３）上記の各実施例では、パイプ５２は、プレッシャーレギュレータ４２に接続されている。しかしながら、パイプ５２は、パイプ９４から分岐していてもよいし、ポンプ本体３４のベーパジェットに接続されていてもよい。
【００４９】
（４）液質センサ６０等は、２対以上の電極対を備えていてもよい。
【００５０】
（５）上記の各実施例では、制御回路８２は、各電極対の静電容量、即ち、燃料の誘電率を用いて、エタノール濃度等を検出する。しかしながら、制御回路８２は、電極対の静電容量の以外の電極対を用いて得られる値、例えば、電極対を用いて得られる燃料の導電率を用いて、エタノール濃度を検出してもよい。
【００５１】
（６）上記の各実施例では、電極１０４，１０６は、共に、円筒形状を有する。しかしながら、電極１０４，１０６の形状は、円筒形状に限定されない。例えば、電極１０４，１０６の少なくとも一方は、中空の多角形の筒形状を有していてもよいし、環状に一巡していなくてもよい。あるいは、電極１０４，１０６は、平板形状であってもよい。この場合、センサ装置２は、平板形状の電極対を収容するケースを備えていてもよい。また、電極対は、各電極の対向面と共に貯蔵空間を画定するケースに収容されていてもよい。また、電極１０６は、中空でなくてもよく、例えば、円柱形状を有していてもよい。
【００５２】
上記の各実施例では、排出口６２ｃ，１６２ｃは、貯蔵空間１２０の上端に配置されていなくてもよい。例えば、第２実施例において、上壁６２の下面は、排出口１６２ｃの上端よりも上方に位置していてもよい。
【００５３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５４】
１：燃料供給ユニット、２：センサ装置、４：センサユニット、１０：燃料タンク、３０    燃料ポンプユニット、６０：液質センサ、６２：上壁、６２ａ：円筒壁、６２ｂ：排出経路、６２ｃ：排出口、８０：制御装置、８２：制御回路、８４：外部端子、８６：導線、９４：パイプ、１００：電極対、１０４，１０６：電極、１０４ａ：内周面、１０６ａ：外周面、１０８：サーミスタ、１１０：収容空間、１２０：貯蔵空間
【図１】
2015145845.tif 000003
【図２】
2015145845.tif 000004
【図３】
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