(57)【要約】  【課題】  伝送線を用いた車輌の燃料量測定装置を提供する。  【解決手段】  本発明に係る車輌の燃料量測定装置は、２本伝送線に高周波を発生し、燃料の深さによって変わる反射波或いはキャパシタンス電圧を測定する測定ユニット３と、燃料タンク１００の内部に測定結果を伝送する伝送線２とを含むことを特徴とする。【選択図】      図３
2005155584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌の燃料タンクに貯蔵されている燃料の量を測定する測定装置であって、
燃料タンクの内部に設けられる伝送線と、
前記伝送線に高周波信号を出力し、前記燃料の深さによって変わる前記高周波信号の反射波またはキャパシタンス電圧を測定する測定ユニットと、
を含む車輌の燃料量測定装置。
【請求項２】
前記測定ユニットは、防水処理されたハウジングと、ハウジング内に配され測定回路部が設けられる回路基板とを含み、
前記伝送線と前記測定ユニットとの接続部に設けられたシール部材をさらに備えた、
請求項１に記載の車輌の燃料量測定装置。
【請求項３】
前記測定ユニットは、
伝送線に印加すべき信号を生成する高周波信号発生部と、
前記高周波信号発生部で生成された信号を伝送線に印加した後に反射されてくる信号を検出し、高周波信号発生部の入力信号と前記反射信号とを比較して反射係数を計算し、該計算された反射係数により燃料タンクの燃料の高さ値を計算する反射波感知及びキャパシタンス電圧感知部と、
前記反射波感知及びキャパシタンス電圧感知部から出力された信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅された信号を車輌の計器盤に伝えるコネクタと、
を含む請求項１又は２に記載の車輌の燃料量測定装置。
【請求項４】
前記伝送線の終端部に負荷抵抗が設けられ、
前記伝送線は下端部が開放された絶縁体パイプ内に配置され、
燃料タンク内の燃料は前記パイプ内に充填される、
請求項１から３のいずれかに記載の車輌の燃料量測定装置。
【請求項５】
前記伝送線と負荷抵抗とは絶縁体の部材で防水処理されている、請求項４に記載の車輌の燃料量測定装置。
【請求項６】
前記伝送線は、一対の伝送線路、ストリップコプレナ導波路、コプレナストリップ、同軸線等の高周波伝送線のいずれか一つである、請求項１に記載の車輌の燃料量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌の燃料量測定装置、より詳しくは、伝送線を用い、フロートや可変抵抗のような素子の使用を不要とする車輌の燃料量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料量測定装置は、通常、揮発性の強い揮発油等の燃料を測定するため、電流が流れるセンサー或いは電気部品の直接的な使用は深刻な危険をもたらしかねない。
【０００３】
そこで、従来の車輌の燃料量測定装置では、燃料タンク内にフロートを浮かせて燃料の量を測定する方式を採っている。これは、空気が燃料より軽いという原理を用いており、燃料タンク内に設けられるフロートが燃料の量に応じて浮くため、フロートの先端に取り付けられた抵抗値の変化により燃料の量を把握するようにしている。
【０００４】
しかし、以上のような従来の装置では、次のような問題点を有している。まず第１に、フロートに異物が付着すると、浮力が変化することで誤差が発生したり、また故障しやすいという点である。第２に、フロートの浮力によって抵抗値が変わる可変抵抗を使用するため、可変抵抗の接点部の腐食による誤差或いは故障が頻繁に発生するという点である。
【０００５】
従って、フロートの浮力を用いることなく、可変抵抗のような素子の使用を不要とする新規形態のゲージ装置が必要であり、しかも、ゲージの対象が爆発性の強い揮発油等の燃料であるため、電流が流れるセンサー或いは電気部品を直接的に使用しないセンサー装置を備えた燃料量測定装置の開発が求められる。
【特許文献１】特開２００１−３５６０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フロートや可変抵抗素子等を使用しないことによって、機械的な欠陥や装置の腐食によるゲージの欠陥や故障の発生を抑えることができる燃料量測定装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、電流が流れるセンサー或いは電気部品を直接的に使用しないことにより、爆発性の強い揮発油等の燃料タンクにも安全に装着することができる燃料量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】
【０００８】
前述した本発明の目的を達成するための、本発明に係る車輌の燃料タンクに貯蔵されている燃料の量を測定する測定装置は、燃料タンクの内部に設けられる伝送線と、伝送線に高周波信号出力し燃料の深さによって変わる前記高周波信号の反射波またはキャパシタンス電圧を測定する測定ユニットとを含む。
【０００９】
前記測定ユニットは、防水処理されたハウジングと、ハウジング内に設けられる回路基板を含み、伝送線と測定ユニットとの接続部にはシール部材が設けられることが好ましい。
【００１０】
そして、前記測定ユニットは、伝送線に印加すべき信号を生成する高周波信号発生部と、反射波感知及びキャパシタンス電圧感知部と、増幅部と、コネクタとを含むことができる。反射波感知及びキャパシタンス電圧感知部は、高周波信号発生部で生成された信号を伝送線に印加した後に反射されてくる信号を検出し、高周波信号発生部の入力信号と反射信号とを比較して反射係数を計算し、計算された反射係数により燃料タンクの燃料の高さ値を計算する。増幅部は、反射波感知及びキャパシタンス電圧感知部から出力された信号を増幅する。コネクタは増幅部で増幅された信号を車輌の計器盤に伝える。
【００１１】
そして、伝送線の終端部には負荷抵抗が設けられることが好ましく、また、伝送線は、下端部が開放された絶縁体のパイプ内に配置され、燃料タンク内の燃料は、パイプ内に充填されることが好ましい。
【００１２】
伝送線と負荷抵抗とは絶縁体の部材で防水処理することがよい。
前記伝送線は、２本の伝送線路、ストリップコプレナ導波路、コプレナストリップ、同軸線等の高周波伝送線のいずれか一つであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
かかる本発明の構成によると、空気の浮力等の機構体により車輌の燃料タンクに貯蔵されている燃料量を測定するのではなく、伝送線理論による高周波線路による反射量またはキャパシタンス電圧で燃料量を測定するため、機構体により測定するに際する各種の問題点が防止されるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明に係る燃料量測定装置は、フロート等のような機械的測定装置でなく、電子式で実現されているため、機械的欠陥によるゲージの故障やゲージの誤作動が殆どないという長所がある。
【００１５】
更に、伝送線理論による波長に応じた電波常数及び深さによる反射波或いはキャパシタンスの変化に応じたキャパシタンス電圧の発生を感知する原理を用いるため、燃料タンクにおける燃料の量を数ｍｍ単位の深さで精度良く測定することができる。
【００１６】
更にまた、非常に微細な高周波による測定システムであるという点と伝送線及び負荷抵抗等が完全防水処理されるという点において、従来の燃料ゲージに比べて遥かに安全であるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は２本の伝送線を用いた本発明の原理を説明するための図であり、図２は、本発明に係る伝送線を用いた車輌の燃料量測定装置１が燃料タンク１００内に設けられる時の概念を示す図であり、図３は図２の燃料量測定装置１の一部概念図である。
【００１８】
図２には、２本の線路２ａ，２ｂからなる伝送線２を含む燃料量測定装置１が示されている。伝送線２では、燃料タンク内の燃料の深さによってキャパシタンスが変わると共に特性インピーダンスの変化により反射係数が変わるので、反射波或いはキャパシタンス電圧を測定すると、燃料タンク内の燃料の深さで表わされる燃料の量が分かる。したがって、伝送線から反射されてきた反射波或いはキャパシタンス電圧を測定し、これを増幅して運転席の前方のゲージに現在の燃料量として表示できる。
【００１９】
伝送線２からの反射波を用いて燃料量を測定する原理を説明すると、次の通りである。図１に示すように、２本の線路２ａ，２ｂの終端に負荷抵抗ＺL５を設ける。この時、線路間に燃料が存在するが、この時の特性インピーダンスをＺ01と設定する。
【００２０】
線路の特性インピーダンスは、線路２ａ，２ｂ間の物質の比誘電率と線路２ａ，２ｂの太さ及び線路の幅によって決まる。底部からの燃料の高さをＬ1とすると、燃料の表面でのインピーダンスＺi'は、次の数式１により求められる。
【００２１】
【数１】
2005155584.tif 000003
前記式中、βg1は伝送線２ａ、２ｂの電波常数である。
【００２２】
線路間に空気が充填された線路の特性インピーダンスをＺ0とし、燃料からの高さをＬ2とし、この時の電波常数をβg2とすると、回路が装着される燃料タンクの外部分での入力インピーダンスＺiは、次の数式２により求められる。
【００２３】
【数２】
2005155584.tif 000004
この場合、反射係数ρは、次の数式３により求められる。
【００２４】
【数３】
2005155584.tif 000005
以上から明らかなように、燃料タンク１００に貯蔵されている燃料の高さによって反射されてくる反射波の大きさが変わるので、その反射波の大きさから燃料量が分かることになる。言い換えれば、燃料の深さをＬ1とすると、燃料により伝送線の特性インピーダンスがＺ01となり、燃料表面でのインピーダンスが前記数式１により求められる。これを用いると、前記数式３により反射係数を得ることができる。
【００２５】
かかる原理により、燃料の深さによって反射係数が変わるため、反射波を測定すると、燃料タンク１００に貯蔵されている燃料の深さＬ1が分かる。即ち、燃料が伝送線２の線路２ａ，２ｂ間に充填されることにより伝送線の特性インピーダンスが変化し、伝送線２の終端に開放或いは負荷抵抗５を接続することにより燃料表面のインピーダンスが変わるのである。
【００２６】
また、線路間のキャパシタンスＣは、次の数式４により求められる。
【００２７】
【数４】
2005155584.tif 000006
前記式中、Ｃ1は燃料のある部分のキャパシタンスであり、Ｃ2は燃料のない部分のキャパシタンスである。
【００２８】
即ち、線路２ａ，２ｂ間のキャパシタンスは、燃料のある部分のキャパシタンスＣ1と燃料のない部分のキャパシタンスＣ2との和となり、燃料タンク１００に貯蔵されている燃料の量によってキャパシタンスが変わるようになる。この時、線路２ａ，２ｂの両端に高周波を印加すると電圧が誘起され、この電圧はキャパシタンスによって変わるため、誘起された電圧を測定することにより燃料の量を測定することができる。
【００２９】
図２及び図３を参照して、本発明の一実施形態による燃料量測定装置１の構成を詳細に説明する。
【００３０】
燃料タンク１００の内部には線路２ａ，２ｂからなる伝送線２が設けられ、その先端部に、伝送線２に高周波信号の供給と反射波の測定とを行う測定ユニット３が取り付けられている。伝送線２は、下端部が開放された不導体（絶縁体）のパイプ部材４、例えば、プラスチック管またはガラス管内に配置されており、燃料を伝送線２間に充填することで、車輌の動きによる急激な燃料の高さの変化を抑える。
【００３１】
伝送線２の終端には、チップ負荷抵抗５が取り付けられている。伝送線２と負荷抵抗５は、ウレタン或いはビニル樹脂等の絶縁体で完全防水処理することが好ましい。
【００３２】
図４は、測定ユニット３をより詳細に示す概念図であり、図５は、測定ユニット３のブロック図である。図４に示すように、測定ユニット３は、ハウジング７と、回路基板６と、シール部材８とを含む。ハウジング７は、その内部に燃料または異物が浸透できないようにゴム等で防水処理することが好ましく、回路基板６には、線路２ａ，２ｂが接続される。シール部材８は、測定ユニット３の内部に燃料等が浸透するのを防止するための部材である。
【００３３】
図５に示すように、測定ユニット３は、高周波信号発生部９と、コネクタ１０と、反射波感知部またはキャパシタ電圧感知部１１と、増幅部１２とを含む。
【００３４】
伝送線２の一方の線路２ａは入力端ａを介して高周波信号発生部９に接続され、他方の線路２ｂは入力端ｂを介して反射波感知部１１に接続される。高周波信号発生部９の出力は反射波感知部１１にも入力されている。
【００３５】
反射波感知部またはキャパシタンス電圧感知部１１により測定された反射波またはキャパシタンス電圧が、増幅部１２とコネクタ１０を介して計器盤（図示せず）に、燃料タンク１００内において燃料の深さをもってその相対的な量が表わされる燃料量として表示される。
【００３６】
本発明においては、２本の線路に代えて、ストリップ、コプレナ導波路（ＣＰＷ：Ｃｏｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、コプレナストリップ、同軸線といった高周波伝送線等のようなその他の伝送線を用いてもよい。しかし、２本の線路によって構成された伝送線が最も構造的に簡単であり、作製し易いという長所を有する。
【００３７】
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例について説明したが、本発明の保護範囲を逸脱しない限度内で当該分野における通常の知識を有する者が設計変更可能であり、また、そのような設計変更までも本発明の保護範囲に属することは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】２本の線路を用いた本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明に係る伝送線を用いた車輌の燃料量測定装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】図２の伝送線の詳細概念図である。
【図４】測定ユニットの詳細概念図である。
【図５】測定ユニットのブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：燃料量測定装置
２：伝送線
２ａ，２ｂ：線路
３：測定ユニット
４：パイプ部材
５：負荷抵抗
６：回路基板
７：ハウジング
８：シール部材
１０：コネクタ
１１：反射波感知部
１００：燃料タンク
【図１】
2005155584.tif 000007
【図２】
2005155584.tif 000008
【図３】
2005155584.tif 000009
【図４】
2005155584.tif 000010
【図５】
2005155584.tif 000011