(57)【要約】【課題】本発明は、容器内部に貯蔵された液体燃料を正確に計測できるようにした、液体燃料量計測装置及びその装置を用いた液体燃料量計測方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１容器３内の空気圧が所定圧未満の時には、加圧手段６によって第１管路１３を介して第１容器３内へ空気を供給し、供給された空気の体積とこの空気供給による第１容器３内の空気圧の変化量とを検出或いは算出し、これらの空気の体積と空気圧の変化量とから第１容器３内の液体燃料の体積を演算し、第２容器４内の液体燃料が所定量未満の時には、移送手段８によって第２管路１２を介して第１容器３から第２容器４へ所定量の液体燃料の移送を行い、この液体燃料の移送回数に基づいて第１容器３内の液体燃料の体積を演算する。【選択図】        図２
2004257363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、
該第１容器内の空気圧を計測する計測手段と、
該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、
該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ供給された空気の体積と該計測手段によって計測された該第１容器内の空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする、液体燃料量計測装置。
【請求項２】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器と接続された第２容器と、
該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、
該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段と、
該第２容器内の液体燃料の残量を検知する検知手段と、
該検知手段からの情報に基づいて該移送手段を制御する制御手段と、
該第１容器から第２容器へ液体燃料が移送された回数から該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする、液体燃料量計測装置。
【請求項３】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、
該第１容器内の空気圧を計測する計測手段と、
該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、
該第１容器と接続された第２容器と、
該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、
該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段と、
該第２容器内の液体燃料の減少を検知する検知手段と、
該計測手段と該検知手段とからの情報に基づいて、加圧モードか給油モードか何れかのモードを選択して該移送手段と該加圧手段とを制御する制御手段と、
該加圧モード時には該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ供給された空気の体積と該計測手段によって計測された該第１容器内の空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算し、該給油モード時には該第１容器から該第２容器へ液体燃料が移送された回数から該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする、液体燃料量計測装置。
【請求項４】
該第１管路内の流通を調整する第１管路弁と、
該第２管路内の流通を調整する第２管路弁とを備え、
該第１管路の該第１管路弁よりも該第１容器側の部分と、該第２管路の第該２管路弁よりも該第１容器側の部分とが一本に集合している
ことを特徴とする、請求項３記載の液体燃料量計測装置。
【請求項５】
下部走行体と該下部走行体に連結部を介して旋回可能に取付けられた上部旋回体とを備えた作業機械に設けられ、
該第１容器は該下部走行体に主燃料タンクとして設けられ、
該第２容器は該上部旋回体に補助燃料タンクとして設けられている
ことを特徴とする、請求項４記載の作業機械。
【請求項６】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、
該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路とを備え、
該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ空気を供給し、この供給された空気の体積とこの空気供給による該第１容器内の空気圧の変化量とを検出或いは算出し、これらの空気の体積と空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする、液体燃料量計測方法。
【請求項７】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器と接続された第２容器と、
該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、
該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段とを備え、
該移送手段によって該第２管路を介して該第１容器から該第２容器へ所定量の液体燃料の移送を行い、この液体燃料の移送回数に基づいて該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする、液体燃料量計測方法。
【請求項８】
液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、
該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、
該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、
該第１容器と接続された第２容器と、
該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、
該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段とを備え、
該第１容器内の空気圧が所定圧未満の時には、該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ空気を供給し、この供給された空気の体積とこの空気供給による該第１容器内の空気圧の変化量とを検出或いは算出し、これらの空気の体積と空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算し、
該第２容器内の液体燃料が所定量未満の時には、該移送手段によって該第２管路を介して該第１容器から該第２容器へ所定量の液体燃料の移送を行い、この液体燃料の移送回数に基づいて該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする、液体燃料量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内の液体燃料量を計測する装置及びその装置を用いた液体燃料量計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルに代表される作業機械は一般に、移動を行うための下部走行体と作業を行うための上部旋回体とから構成されている。このような作業機械においては、下部走行体には主にタイヤやクローラ等の走行装置のみが配置されるのに対して、上部旋回体には作業アームやアクチュエータ，エンジン，カウンタウェイト，燃料タンク，各種装置を制御する操作装置等、下部走行体と比べて非常に多くの装置が配置される。そのため、作業機械が市街地で作業を行う場合や狭い場所で作業を行う場合を考慮して、上部旋回体をできるだけ小さく設計し、上部旋回体の旋回半径を縮小させることが要望されている。
【０００３】
このような要望に対して、燃料タンクを下部走行体に配置し、上部旋回体に設けられる各種装置の配置に余裕を持たせて、上部旋回体をコンパクトにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、下部走行体に燃料タンクと燃料フィードポンプとを設け、旋回ジョイントを介して燃料を上部旋回体のエンジンへ運ぶように構成することで、燃料タンクを上部旋回体から排すことができ、同時に上部旋回体の旋回半径を縮小させることができるようになっている。
【０００４】
しかしこの技術では、燃料タンクとエンジンとのヘッド、すなわち燃料タンクとエンジンとの配置上の高低差が大きくなるため、燃料タンクとエンジンとを繋ぐ燃料フィード通路の燃料が燃料タンクへ下降して、燃料給油切れが発生してしまうことがある。
そこでこれ対して、燃料ポンプを付設したエンジンと燃料タンクとを結ぶ燃料フィード通路の途中に、燃料フィードポンプとチェック弁とを並列に配し、燃料の燃料タンクへの下降を防止する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この技術によれば、燃料給油系統に異常がない場合には、燃料フィードポンプが作動せず、燃料はエンジンに付属した燃料ポンプによってチェック弁を介してエンジンへ供給され、チェック弁が燃料の下降を防止するように働くため、燃料給油切れを防止することができ、一方、燃料給油系統に異常が発生して燃料給油切れが起こった場合にも、チェック弁と並列に配置された燃料フィードポンプを作動させて、燃料を強制的にエンジンへ送油できるようになる。
【０００５】
【特許文献１】
実公平６−１８０５２号公報（第２頁右欄第２４行〜第２６行，第２図）
【特許文献２】
実用新案登録第２５１６６０１号公報（第２頁右欄第１３行〜第１７行，第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料タンク内の燃料量の計測装置については、上述の何れの特許文献においても記述がないが、一般的な作業機械の場合、燃料タンク内にフロートゲージを設けて燃料の液面の変化を検知するようになっている。しかし、燃料タンクが傾いた状態や、液面が動いている状態では正確に燃料量を把握できないという課題がある。
【０００７】
特に、作業機械の下部走行体に燃料タンクを設ける場合、燃料タンクを収める空間の物理的な制約から扁平な形状になることが多く、作業機械の傾きによって液面変化が大きくなりやすいため、正確な計測を行うことが一層困難になる。
また、上述の特許文献１及び２に開示されている技術のように燃料タンクを下部走行体に配置した場合、フロートゲージが検出した情報を上部旋回体へ伝達するために、フロートゲージ用の信号線（電線）をスイベル部分で接続するためのスリップリングが必要となり、上部旋回体と下部走行体との連結部の構造が複雑になるという課題もある。
【０００８】
本発明はこのような課題を鑑み創案されたもので、容器内部に貯蔵された液体燃料を正確に計測できるようにした、液体燃料量計測装置及びその装置を用いた液体燃料量計測方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の液体燃料量計測装置は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、該第１容器内の空気圧を計測する計測手段と、該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ供給された空気の体積と該計測手段によって計測された該第１容器内の空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段とを備えたことを特徴としている。具体的には図３に示すように構成することができる。図３の構成は、加圧手段６が第１管路１３を介して第１容器３に連通接続されるとともに、計測手段５が第１容器３に接続され、演算手段７が第１容器内の液体燃料の体積を演算するようになっている。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の液体燃料量計測装置は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器内と接続された第２容器と、該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段と、該第２容器内の液体燃料の残量を検知する検知手段と、該検知手段からの情報に基づいて該移送手段を制御する制御手段と、該第１容器から第２容器へ液体燃料が移送された回数から該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段とを備えたことを特徴としている。具体的には図４に示すように構成することができる。図４の構成は、第１容器３が移送手段８を備えた第２管路１２を介して第２容器４と接続され、制御手段１１が検知手段９からの情報に基づいて移送手段８を制御し、演算手段７が第１容器内の液体燃料の体積を演算するようになっている。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明の液体燃料量計測装置は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、該第１容器内の空気圧を計測する計測手段と、該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、該第１容器と接続された第２容器と、該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、該第１容器の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段と、該第２容器内の液体燃料の減少を検知する検知手段と、該計測手段と該検知手段とからの情報に基づいて、加圧モードか給油モードか何れかのモードを選択して該移送手段と該加圧手段とを制御する制御手段と、該加圧モード時には該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ供給された空気の体積と該計測手段によって計測された該第１容器内の空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算し、該給油モード時には該第１容器から該第２容器へ液体燃料が移送された回数から該第１容器内の液体燃料の体積を演算する演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
好ましくは該液体燃料量計測装置が、該第１管路内の流通を調整する第１管路弁と、該第２管路内の流通を調整する第２管路弁とを備え、該第１管路の該第１管路弁よりも該第１容器側の部分と、該第２管路の第該２管路弁よりも該第１容器側の部分とを一本に集合させる（請求項４）。
また、下部走行体と該下部走行体に連結部を介して旋回可能に取付けられた上部旋回体とを備えた作業機械に設けられ、該第１容器は該下部走行体に主燃料タンクとして設けられ、該第２容器は該上部旋回体に補助燃料タンクとして設けられることも、より好ましい（請求項５）。
【００１３】
また、請求項６記載の本発明の液体燃料量計測方法は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路とを備え、該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ空気を供給し、この供給された空気の体積とこの空気供給による該第１容器内の空気圧の変化量とを検出或いは算出し、これらの空気の体積と空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の本発明の液体燃料量計測方法は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器と接続された第２容器と、該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段とを備え、該移送手段によって該第２管路を介して該第１容器から該第２容器へ所定量の液体燃料の移送を行い、この液体燃料の移送回数に基づいて該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８記載の本発明の液体燃料量計測方法は、液体燃料を内部に貯蔵する第１容器と、該第１容器内へ空気を供給して該第１容器内の空気圧を上昇させる加圧手段と、該第１容器と該加圧手段とを連通接続する第１管路と、該第１容器と接続された第２容器と、該第１容器と該第２容器とを連通接続する第２管路と、該第１容器内の液体燃料を該第２管路を介して該第２容器へ移送する移送手段とを備え、該第１容器内の空気圧が所定圧未満の時には、該加圧手段によって該第１管路を介して該第１容器内へ空気を供給し、この供給された空気の体積とこの空気供給による該第１容器内の空気圧の変化量とを検出或いは算出し、これらの空気の体積と空気圧の変化量とから該第１容器内の液体燃料の体積を演算し、該第２容器内の液体燃料が所定量未満の時には、該移送手段によって該第２管路を介して該第１容器から該第２容器へ所定量の液体燃料の移送を行い、この液体燃料の移送回数に基づいて該第１容器内の液体燃料の体積を演算することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置を備えた作業機械の構成を模式的に示す全体構成図である。また、図２は本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置の燃料供給及び燃料量計測制御を示す制御フロー図である。また、図３，図４は何れも、本発明の一実施形態の変形例にかかる、液体燃料量計測装置の構成図であり、図５は本発明の液体燃料量計測装置を備えた作業機械の側面図である。なお、図３，図４は各々、図１の実施形態の構成要素の要部を備えて、その要部の機能に特化した変形例であり、図１の実施形態と同一の構成要素は、同一の符号で示している。
【００１７】
本実施形態にかかる作業機械は、図１及び図５に示すように、下部走行体３０と、この下部走行体３０の上に連結部（スイベル）１０を介して旋回可能に取付けられた上部旋回体２０とを備えて構成され、上部旋回体２０に設けられたエンジン２によって油圧ポンプ１９が駆動され、この油圧ポンプ１９によって加圧される駆動油を通じて、作業機械全体が駆動されるようになっている。ここでは図示されないが上部旋回体２０には、この他に作業アーム，アクチュエータ，カウンタウェイト，各種装置を制御するための制御装置を備えた運転室等が備えられている。
【００１８】
また、本液体燃料量計測装置は、メインタンク３からサブタンク４を介してエンジン２への燃料供給を行う燃料供給装置に付設されており、メインタンク３及びサブタンク４内の燃料量を計測する。メインタンク３は、エンジン２用の燃料を貯蔵するための主たるタンクとして構成され、下部走行体３０に設けられている。また、メインタンク３は気密及び液密に構成され、内部の燃料や空気の漏出や、外部からの雨水等の流入が防止されるようになっている。一方サブタンク４は、エンジン２の駆動用の燃料を一定量貯蔵しうるようにしたものであり、上部旋回体２０に設けられ、第２管路１２を介してメインタンク３と連通接続されている。そして、メインタンク３内に貯蔵された燃料は第２管路１２を介してサブタンク４内へ移送され、サブタンク４内に一定量単位で一時的に貯蔵されるようになっている。また、サブタンク４内の燃料はエンジン２へ安定供給されるようになっている。
【００１９】
サブタンク４内には、燃料液面に浮かぶセンサ先端部（フロート）の位置に基づいてサブタンク内に貯蔵されている燃料量を検知し、制御装置（制御手段）１１へ検知信号を出力する、フロートセンサ（検知手段）９が備えられている。
上部旋回体２０には、メインタンク３内へ空気を圧送するためのエアポンプ６が設けられ、第２管路弁１４の上流側（メインタンク３側）で第２管路１２から分岐接続された第１管路１３を介してメインタンク３へ連通接続されている。
【００２０】
第２管路１２には第２管路弁（開閉弁）１４が設けられ、第２管路弁１４を開弁することでメインタンク３からサブタンク４への燃料供給を行えるようにし、閉弁することで供給を停止するとともに燃料の流出を防ぐようになっている。同様に、第１管路１３には第１管路弁（開閉弁）１５が設けられ、第１管路弁１５を開弁することで、エアポンプ（加圧手段）６からメインタンク３へ空気を供給し、閉弁することで空気の供給を停止するとともに、両者間の連通を遮断し燃料のメインタンク３側からエアポンプ６側への空気の流出を防ぐようになっている。これらの第１管路弁１５と第２管路弁１４との開閉制御は、後述の制御装置１１によって行われ、通常時には閉弁されている。そして、これらの第１，第２管路を介してエアポンプ６が空気をメインタンク３へ圧送することで、メインタンク３内へ空気が蓄積され、メインタンク３内部が加圧されるようになっている。
【００２１】
なお、第１管路１３と第２管路１２との接続部は上部旋回体２０に設けられており、連結部１０内には、この接続部より上流側の第２管路１２が配設されている。これにより、エアポンプ６を上部旋回体２０に設けた本構成においても連結部１０内に配置される配管を一本のみとすることができ、連結部１０内の構造が簡素化される。
【００２２】
さらに、第１管路１３には圧力センサ（計測手段）５が設けられており、第１管路１３内の圧力を検出し、間接的にメインタンク３内の圧力状態を検出するようになっている。
制御装置１１は、エアポンプ６，第１管路弁１５，第２管路弁１４の動作を制御するためのものであり、フロートセンサ９や圧力センサ５からの入力信号に応じて、エアポンプ６の作動・停止及び第１管路弁１５，第２管路弁１４の開閉操作の組み合わせ制御を行うことで、エア及び燃料の流入方向や流入量を制御し、メインタンク３からサブタンク４への燃料移送量を調節できるようになっている。まず、圧力センサ５によって検知されたメインタンク３内の圧力が所定値未満である場合には、エアポンプ６を作動させるとともに第１管路弁１５を開弁し、メインタンク３内を加圧する。そして、圧力センサ５によって検知されたメインタンク３内の圧力が所定値以上になった場合には、エアポンプ６を停止させるとともに第１管路弁１５を閉弁する。また、制御手段１１には演算手段７が備えられており、演算手段７はメインタンク３内の燃料量の算出を行うようになっている。
【００２３】
また、サブタンク４内の燃料が減少し、液面が一定レベルより下がると、フロートセンサ９が発する信号に従って、制御装置１１が第２管路弁１４を開弁する。このときメインタンク３の内圧はサブタンク４の内圧よりも高いので、メインタンク３内の燃料は、第２管路１２を通り第２管路弁１４を介してサブタンク４へ移送される。サブタンク４内の燃料量が増加し、液面が一定レベルを超えると、フロートセンサ９が発する信号に従って、制御装置１１が第２管路弁１４を閉弁する。
【００２４】
以下、図２に示す制御フロー図を用いて、本液体燃料量計測装置によって行われる制御について具体的に説明する。なお、この処理は制御装置１１内部で処理されるメインフロー（図示略）に従属するフローとなっているため、適宜繰り返して処理されるようになっている。また、以下の制御は、制御手段１１によって行われる。
【００２５】
まずステップＳ１１０では、この時圧力センサ５によって検出されたメインタンク３内の圧力をＰ１（ａｔｍ）とすると、このＰ１が第１の規定圧Ｐｍｉｎ（所定圧）以上であるかどうかが判定される。Ｐ１が第１の規定圧Ｐｍｉｎ以上の場合にはステップＳ１２０以下のフロー、すなわち、メインタンク３からサブタンク４への燃料の移送制御を行うフロー（給油モード）へ進むが、Ｐ１が第１の規定圧Ｐｍｉｎに満たない場合にはステップＳ２１０以下のフロー、すなわち、エアポンプ６によってメインタンク３内の圧力を上昇させるフロー（加圧モード）へ進む。なお、第１の規定圧Ｐｍｉｎは、メインタンク３内の燃料が、メインタンク３内とサブタンク４内との圧力差によって、自動的に供給されうる値として設定されている。
【００２６】
加圧モードでは、まず、ステップＳ２１０では、エアポンプ６を作動させる。そして次のステップＳ２２０で、第１管路弁１５を開放する。この第１管路弁１５を開くことで、エアポンプ６によって加圧された空気が第１管路１３を通ってメインタンク３へと供給される。
次のステップＳ２３０では、この時圧力センサ５によって検出されたメインタンク３内の圧力をＰ２（ａｔｍ）とすると、このＰ２が第２の規定圧Ｐｍａｘ（所定圧）以上であるかどうかが判定される。Ｐ２が第２の規定圧Ｐｍａｘ以上になった場合にはステップＳ２４０へ進み、第２の規定圧Ｐｍａｘ未満の場合には第２の規定圧Ｐｍａｘ以上になるまでこのステップを繰り返すようになっている。なお、このステップで規定されている第２の規定圧Ｐｍａｘとは、ステップＳ１１０で規定されている第１の規定圧Ｐｍｉｎよりも大きい値として設定されている（Ｐｍｉｎ＜Ｐｍａｘ）。
【００２７】
ステップＳ２５０では、エアポンプ６を停止させる。この時、制御装置１１は、エアポンプ６が作動を開始してから停止するまでにメインタンク３内へ供給した空気の体積（１ａｔｍ、すなわち大気圧下での体積）Ｖ１（ｌ）を算出する。
なお、このメインタンク３内へ供給した空気の体積は、エアポンプ６から吐出された空気の体積（吐出量）と等しく、図６のエアポンプ６の吐出量性能表に示すように、吐出量はポンプの吐出圧力と対応関係がある。そこで、このような対応関係に基づき、予めマップを作成し、このマップを用いて圧力センサ５によって検出された圧力（エアポンプ６の吐出圧であってメインタンク３内の圧力に相当する）に応じて単位時間あたりの吐出量を算出することができる。このような吐出量の算出を所定周期（例えば、０．３秒）で行い、エアポンプ６が作動を開始してから停止するまでの吐出量を積算することによって、メインタンク３内へ供給された空気の体積が求められる。
なお、圧力センサ５の圧力の検出周期をより短くして（例えば、０．１秒）、より精度よく供給した空気の体積を求めてもよい。
【００２８】
そして、ステップ２６０でメインタンク３内の燃料量を算出する。なお、このステップの燃料量の算出は、主に演算手段７によって行われる。メインタンク３内の液体燃料量とメインタンク３自身の体積は変化しないため、メインタンク３内の空気の体積をＶａ（ｌ）とし、空気の温度変化は無視できる程度の微小なものとみなせば、気体の状態方程式から以下の式が成立する。
Ｐ１・Ｖａ＋１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖａ  ・・・  （式１）
【００２９】
従って、Ｖａは以下の式で与えられる。
Ｖａ＝Ｖ１／（Ｐ２−Ｐ１）  ・・・  （式２）
ここで、メインタンク３自身の体積をＶｔ（ｌ）とすると、Ｖｔは常に一定であるから、メインタンク３の体積からこの空気の体積Ｖａを引いたものが、メインタンク３内のその時の燃料量（体積）Ｖｆ（ｌ）となる。
Ｖｆ＝Ｖｔ−Ｖａ  ・・・  （式３）
【００３０】
このようにＰ１＜Ｐｍｉｎの場合には、エアポンプ６によってメインタンク３内へ供給された空気の体積とメインタンク３内の圧力変化量とから、メインタンク３内の燃料量が計測される。
メインタンク３内の燃料量Ｖｆの算出が終わると、ステップＳ１２０以下のフロー、すなわち、メインタンク３からサブタンク４への燃料の移送制御を行うフローへと進む。
【００３１】
メインタンク３からサブタンク４への燃料の移送を行うフローへ進んだ場合、又は、前述のメインタンク３内の圧力を上昇させた後、Ｖｆの算出を終了させた場合、すなわちステップＳ１２０では、サブタンク４内の燃料量をＶｆｓとすると、Ｖｆｓが第１の規定量Ｖｍｉｎ未満かどうかが判定される。第１の規定量Ｖｍｉｎ未満の場合にはステップＳ１３０へ進み、また第１の規定量Ｖｍｉｎ以上の場合にはサブタンク４内の燃料が消費されて第１の規定量Ｖｍｉｎ未満になるまでこのステップを繰り返す。このフローの判定に用いられる第１の規定量Ｖｍｉｎとは、エンジン２の駆動に支障なく燃料を供給することができる、サブタンク４内の燃料液面の目標下限値を表す量であり、燃料液面がこの目標下限値を下回るまでこのステップを繰り返し、燃料液面がこの目標下限値を下回るとステップＳ１３０へ進むようになっている。
【００３２】
ステップＳ１３０では、第２管路弁１４を開に制御する。この時メインタンク３内の圧力Ｐ２はステップＳ１１０で規定されている第１の規定圧Ｐｍｉｎよりも大きいため、第２管路弁１４を開くことで燃料がメインタンク３側からサブタンク４側へと自動的に流出し、燃料がサブタンク４へと移送される。そして、ステップＳ１４０へと進む。
【００３３】
ステップＳ１４０では、サブタンク４内の燃料量が第２の規定量Ｖｍａｘ以上かどうかが判定される。第２の規定量Ｖｍａｘ以上の場合にはステップＳ１５０へと進み、第２の規定量Ｖｍａｘ未満の場合には第２の規定量Ｖｍａｘ以上になるまでこのステップを繰り返す。このフローに用いられる第２の規定量Ｖｍａｘとは、エンジン２の駆動に支障なく燃料を移送することができる、サブタンク４内の燃料液面の目標上限値を表す値であり、燃料液面がこの目標上限値を上回るまでこのステップを繰り返し、燃料液面がこの目標上限値を上回るとステップＳ１５０へ進むようになっている。そして、ステップＳ１５０では第２管路弁１４を閉に制御してステップＳ１６０へ進む。
【００３４】
ステップＳ１６０は、燃料をメインタンク３からサブタンク４へ移送した後、メインタンク３内の燃料量を算出するフローである。このステップの燃料量の算出は、主に演算手段７によって行われる。ここでは、メインタンク３からサブタンク４へ移送された燃料供給回数Ｎをカウントし、一回あたりの燃料供給量に燃料供給回数Ｎを乗じることで、メインタンク３からサブタンク４へ移送された供給燃料量の合計を算出する。
【００３５】
なお、一回あたりの燃料供給量をＶｎとすると、Ｖｎは以下の式によって与えられる。
Ｖｎ＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ  ・・・  （式４）
従って、以下の式に示す通り、上記のステップＳ２６０で算出された、メインタンク３内の燃料量Ｖｆから、Ｖｎを燃料供給回数Ｎ分だけ減ずることで、このステップにおけるメインタンク３内の燃料量Ｖｆ´を算出する。そして、このフローを終了する。
Ｖｆ´＝Ｖｆ−Ｎ・Ｖｎ  ・・・  （式５）
【００３６】
以上のような制御により、本発明の一実施形態による液体燃料量計測装置によれば、次のような作用及び効果が得られる。
まず、上述のフローに従って制御が行われるとき、圧力センサ５によって検出されたメインタンク３内の圧力Ｐ１が第１の規定圧Ｐｍｉｎに満たない場合、すなわち、Ｐ１＜Ｐｍｉｎの場合には、制御装置１１がエアポンプ６を起動して第１管路弁１５を開放するように制御を行う。エアポンプ６で加圧された空気がメインタンク３内へ供給され、メインタンク３内の圧力が第２の規定圧Ｐｍａｘ以上のＰ２になると、制御装置１１はエアポンプ６を停止させて第１管路弁１５を閉じる。メインタンク３内の液体燃料量とメインタンク３自身の体積は変化しないから、メインタンク３内の空気の体積Ｖａは、式２で与えられ、メインタンク３内のその時の燃料量Ｖｆが、式３によって与えられる。
このようにＰ１＜Ｐｍｉｎの場合には、エアポンプ６によってメインタンク３内へ空気が供給され、その供給された空気の体積とメインタンク３内の圧力変化量とから、メインタンク３内の燃料量を正確に計測することができる。
【００３７】
一方、Ｐ１が第１の規定圧Ｐｍｉｎ以上ある場合、すなわち、Ｐ１≧Ｐｍｉｎの場合、サブタンク４内の燃料が十分に残っているかどうかが判定される。サブタンク４内のフロートセンサ９によって検知される燃料液面が低く、燃料が十分でないと判断されると、メインタンク３からサブタンク４へ燃料を供給するために制御装置１１が第２管路弁１４を開放するよう制御する。この場合、メインタンク３内の空気の圧力がＰｍｉｎ以上あるため、第２管路弁１４が開放されると、メインタンク３内とサブタンク４内との圧力差によって燃料が自動的にサブタンク４へ供給される。そして、フロートセンサ９によって検知される燃料液面が高くなり、燃料が十分に移送されたと判断されると、制御装置１１が第２管路弁１４を閉鎖し、メインタンク３からサブタンク４への燃料移送を停止する。ここで、フロートセンサ９によって検知されるサブタンク４内の燃料液面の高低を判断する閾値は常に一定であるため、メインタンク３からサブタンク４への一回の燃料供給量は常に一定であり、その量は式４によって与えられる。また、制御装置１１は、メインタンク３からサブタンク４へ移送された燃料供給回数Ｎをカウントし、一回あたりの燃料供給量Ｖｎに燃料供給回数Ｎを乗じてメインタンク３からサブタンク４へ供給された供給燃料量を算出する。そして、式５に従ってメインタンク３内の燃料量Ｖｆからこの供給燃料量を減ずることで、供給後のメインタンク３内の燃料量Ｖｆ´を正確に算出することができる。
【００３８】
上述のように、本液体燃料量計測装置によれば、メインタンク３内の圧力が規定値未満の時は、メインタンク３内の圧力を上昇させ加圧空気の体積を算出することで、メインタンク３内の燃料量を算出することができ、また、メインタンク３内の圧力が規定値以上の時は、メインタンク３からサブタンク４へ供給された燃料量を算出して、メインタンク３内の燃料量を算出することができる。また、算出された燃料量は、メインタンク３の形状や傾きによらない正確なものとなる。
【００３９】
また、メインタンク３とサブタンク４とが第２管路によって連通接続され、メインタンク３とサブタンク４との距離に関わらず、各々のタンク内の燃料量を正確に把握でき、燃料の移送を確実に行うことができる。また、メインタンク３とエアポンプ６とが第１管路によって連通接続されているため、メインタンク３とエアポンプ６との距離に関わらず、適切にメインタンク３内の加圧を行うことができる。
【００４０】
また、第１管路１３と第２管路１２とを接続させるとともに、第１管路弁１５と第２管路弁１４とを設けて各々の開閉を制御することで第１管路１３と第２管路１２との接続部よりメインタンク３側の第２管路を燃料移送路及び空気供給路として兼用することができ、配管構造を簡素化できる。また、エアポンプ６による加圧時以外は管路内に燃料が充填されたまま管路内の圧力が下がらないため、管路内のさびの発生を防止することができる。
【００４１】
また、メインタンク３を下部走行体３０に配置することで、上部旋回体２０を小さく設計することができ、上部旋回体２０の旋回半径を小さくできる。また、メインタンク３が上部旋回体２０に設けられる構成と比較して、旋回に必要なエネルギーを小さくすることができる。さらに、燃料タンクが下部走行体３０に設けられることで、作業機械全体の重心を下げることができ、車体を安定させることができる。
【００４２】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態において、制御装置１１によって制御されるフローは、給油モードと加圧モードとを備えており、制御装置１１は何れかのモードを選択して第１管路弁１５、第２管路弁１４及びエアポンプ６を制御しているが、何れかのモードのみを持つ構成も考えられる。例えば図３に示す液体燃料量計測装置の構成によれば、本実施形態の加圧モードに対応した制御を行うことができ、また図４に示す液体燃料量計測装置の構成によれば、本実施形態の給油モードに対応した制御を行うことができる。
【００４３】
また、本発明の液体燃料量計測装置及び液体燃料量計測方法は、作業機械のみに実施されるものではなく、正確な液体燃料量を計測するためのあらゆる液体燃料量計測装置に適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の液体燃料量計測装置及び請求項６記載の本発明の液体燃料量計測方法によれば、第１容器の形状や傾きによらず、容器内の液体燃料量を正確に把握することができる。
また、請求項２記載の本発明の液体燃料量計測装置及び請求項７記載の本発明の液体燃料量計測方法によれば、第１容器から第２容器へ供給される液体燃料量を正確に計測することができる。
【００４５】
また、請求項３記載の本発明の液体燃料量計測装置及び請求項８記載の本発明の液体燃料量計測方法によれば、第１容器の形状や傾きによらず、容器内の液体燃料量を正確に把握することができ、第１容器から第２容器へ供給される液体燃料量を正確に計測することができる。
【００４６】
また、請求項４記載の本発明の液体燃料量計測装置によれば、第１管路と第２管路とを一本に集合させるとともに、第１管路弁と第２管路弁とを設けて各々の開閉を制御することで第１管路と第２管路との接続部より第１容器側の第２管路を燃料移送路及び空気供給路として兼用することができ、配管構造を簡素化できる。また、加圧手段による加圧時以外は管路内に燃料が充填されたまま管路内の圧力が下がらないため、管路内のさびの発生を防止することができる。
【００４７】
また、請求項５記載の本発明の液体燃料量計測装置によれば、下部走行体に燃料タンクを配置することで、上部旋回体を小さく設計することができ、上部旋回体の旋回半径を小さくすることができる。また、燃料タンク分の重量が下部走行体に移動するため、旋回に必要なエネルギーを小さくすることができる。さらに、燃料タンクを下部走行体に配置することで、作業機械全体の重心を下げることができ、車体を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置を備えた作業機械の構成を模式的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置の燃料供給及び燃料量計測制御を示す制御フロー図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例にかかる、液体燃料量計測装置の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例にかかる、液体燃料量計測装置の構成図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置を備えた作業機械の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる、液体燃料量計測装置のエアポンプ（加圧手段）の吐出量性能を示すマップである。
【符号の説明】
１  作業機械
２  エンジン
３  メインタンク（第１容器）
４  サブタンク（第２容器）
５  圧力センサ（計測手段）
６  エアポンプ（加圧手段）
７  演算装置（演算手段）
８  管路弁（移送手段）
９  フロートセンサ（検知手段）
１０  連結部（スイベル）
１１  制御装置（制御手段）
１２  第２管路
１３  第１管路
１４  第２管路弁
１５  第１管路弁
１９  油圧ポンプ
２０  上部旋回体
３０  下部走行体
【図１】
2004257363.tif 000003
【図２】
2004257363.tif 000004
【図３】
2004257363.tif 000005
【図４】
2004257363.tif 000006
【図５】
2004257363.tif 000007
【図６】
2004257363.tif 000008