(57)【要約】【課題】接点誤差による測定精度の低下が少ない液位検出装置を提供する。【解決手段】前記液位検出装置は、一端が燃料タンク１０の底面に、他端が燃料タンク１０の上面に保持されている液位検出センサ１２と、燃料タンク１０外部に配設され、液位検出センサ１２が接続されているセンサ回路１１と、を備え、液位検出センサ１２は、燃料タンク１０の底面から上面に向かって配設され、燃料タンク１０内の液位を検出する液位検出部１３と、液位検出部１３の上端に液位検出部１３と一体的に形成され、上端部において前記センサ回路１１に接続されるとともに、燃料タンク１０の上下方向に柔軟性を有する接続部１４と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの底面から前記タンクの上面に向かって配設され、前記タンク内の液位を検出する液位検出部と、
前記液位検出部の上方に前記液位検出部と一体的に形成され、前記タンクの上下方向に柔軟性を有する接続部と、
を備える液位検出センサと、
前記タンク外部に配設され、前記液位検出センサの接続部の上端が接続されているセンサ回路と、
を有する液位検出装置。
【請求項２】
前記接続部は、タンクの底面が上面に近接する方向にタンクが変形すると撓みを生じる撓み部である請求項１に記載の液位検出装置。
【請求項３】
前記液位検出センサはフィルム状であって、前記接続部は、前記液位検出センサにおける前記液位検出部よりも上方の部分を前記タンクの上下方向または前記上下方向に直交する方向を軸として巻回した巻物状構造を有する巻取部である請求項１に記載の液位検出装置。
【請求項４】
前記タンクの底面上に載置され、前記タンクの内容物を外部に取り出すためのポンプユニットが収容されたサブタンクを有し、
前記液位検出センサは、前記サブタンクに取り付けられている請求項１〜３のいずれか１項に液位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液位検出装置にかかり、特に、静電容量の変化からタンクの液位を検出する液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のタンクの液位を検出する液位検出装置には種々の形態があり、そのうちの１つに静電容量の変化を利用して液面検出を行うものがある。
【０００３】
このような液位検出装置において、タンクの深さ方向の寸法に変動を生じた場合においても正確な液面レベルを測定できるようにしたものとして、静電容量によりタンク中の液体の液面レベルを検出するためのセンサ部と、該センサ部に発振器を介して接続した液位検出部とよりなる静電容量式液面レベル検出装置において、上記センサ部が、液面レベルを検出するための測定電極と、誘電率補正用の補正電極と、共通アース電極とを有するとともに、測定電極と補正電極とがその上端が同じ高さにあり、一方、補正電極の下端は測定電極の下端よりも高い位置にあり、かつ上記測定電極、補正電極、および共通アース電極の各電極面と上記発振器とがフラットワイヤのリード線により接続されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記液面レベル検出装置においては、前記発振器と前記測定電極、前記補正電極、および前記共通アース電極とは、フラットワイヤのリード線で接続されているから、前記発振器と前記フラットワイヤのリード線とを接続するための接点の他、前記測定電極、前記補正電極、および前記共通アース電極と前記フラットワイヤのリード線とを接続する接点も存在する。したがって、これらの接点において接触不良が生じることによる接点誤差により、測定精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、接点誤差による測定精度の低下が少ない液位検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る液位検出装置は、タンクの底面から前記タンクの上面に向かって配設され、前記タンク内の液位を検出する液位検出部と、前記液位検出部の上方に前記液位検出部と一体的に形成され、前記タンクの上下方向に柔軟性を有する接続部と、を備える液位検出センサと、前記タンク外部に配設され、前記液位検出センサの接続部の上端が接続されているセンサ回路と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の液位検出装置においては、前記接続部は前記液位検出部と一体的に形成されている故に、前記接続部と前記液位検出部との間には接点は存在しない。また、前記接続部はタンク上下方向に柔軟性を有するから、前記タンクが上下方向に変形すると、前記接続部も前記タンクの変形に追従して上下方向に伸縮する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液位検出装置において、前記接続部が、タンクの底面が上面に近接する方向にタンクが変形すると撓みを生じる撓み部であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の液位検出装置においては、タンクが上下方向に変形すると、前記撓み部がタンクの変形に追従して撓む。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液位検出装置において、前記液位検出センサがフィルム状であって、前記接続部が、前記液位検出センサにおける前記液位検出部よりも上方の部分を前記タンクの上下方向または前記上下方向に直交する方向を軸として巻回した巻物状構造を有する巻取部であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の液位検出装置においては、前記巻取部はタンクの上下方向に沿って伸縮可能なので、タンクが上下方向に変形すると、前記巻取部もタンクの変形に追従して伸縮する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位検出装置において、前記タンクの底面上に載置され、前記タンクの内容物を外部に取り出すためのポンプユニットが収容されたサブタンクを有し、前記液位検出センサが、前記サブタンクに取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の液位検出装置においては、前記液位検出センサは前記サブタンクに取り付けられているから、前記サブタンクをタンク内に装着することにより、前記液位検出センサも前記タンク内に装着できる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、前記液位検出センサにおいて、前記接続部が前記液位検出部と一体的に形成され、前記接続部と前記液位検出部との間には接点は存在しない故に、前記接続部と前記液位検出部との間の接点に起因する接点誤差が発生することのない液位検出装置が提供される。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、前記接続部が撓み部とされているから、前期接続部の構成が簡略である液位検出装置が提供される。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、前記接続部は巻取部とされ、タンクの上下方向に伸縮可能であるから、前記接続部が撓み部とされている態様とは異なり、前記接続部が撓み部である態様とは異なり、接続部の伸縮が周囲の部材によって妨げられることが少ない液位検出装置が提供される。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、前記サブタンクをタンク内に装着することにより、前記液位検出センサも前記タンク内に装着できる故に、液位検出センサの装着が特に容易な液位検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施形態１に係る燃料タンクの全体的な構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料タンクが備えるサブタンクの構成を示す拡大図である。
【図３】図３は、図２に示すサブタンクを燃料タンクに装着した状態を示す拡大図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る燃料タンクが備える液面検出センサの構成を示す展開図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る燃料タンクにおいて実施形態２に係る液位検出センサを備える例について全体的な構成を示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示す燃料タンクが備えるサブタンクの構成を示す拡大図である。
【図７】図７は、図６に示すサブタンクを燃料タンクに装着した状態を示す拡大図である。
【図８】図８（Ａ）は、実施形態２に係る液面検出センサの展開図であり、図８（Ｂ）は、実施形態２に係る液面検出センサにおいて巻取部が収縮したところを、図８（Ｃ）は、実施形態２に係る液面検出センサにおいて巻取部が収縮したところを示す斜視図である。
【図９】図９は、図５に示す燃料タンクにおける蓋部の構成を示す拡大図である。
【図１０】図１０は、実施形態３に係る燃料タンクの全体的な構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料タンクが備えるサブタンクの構成を示す拡大図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すサブタンクを燃料タンクに装着した状態を示す拡大図である。
【図１３】図１３は、実施形態１に係る液面検出センサの構成を示す展開図および斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．実施形態１
以下、本発明の液位測定装置を備えるタンクの一例について図面を用いて説明する。図１以下において矢印ＵＰは車体上方を示す。
【００２１】
本発明のタンクの一例としての燃料タンク１０は、図１に示すように略箱形形状とされた容器であり、設置される車体などの形状や部品配置によってその形状が決定される。また燃料タンク１０は燃料（ガソリンなど）による腐食への耐性、機械的強度、耐衝撃性や衝突の際の安全性などを考慮して素材が選定される。
【００２２】
燃料タンク１０の車体上方の面である天井面３０にはポンプモジュール等の取付口２２が設けられており、取付口２２を外側から閉塞する蓋部２８で、内部の燃料が外へ漏れ出さないように密閉される。車両上方に筒状に突出した取付口２２は蓋部２８で密閉される。なお、蓋部２８は、取付口２２を密閉した状態において、天井面３０とともに燃料タンク１０の上面を構成する。
【００２３】
このとき、取付口２２が箱状の燃料タンク１０から突出していると、車体に組み付ける際にスペース効率が低下する虞があるので、取付口２２を燃料タンク１０の内側に沈めるように設ける方が望ましい。この場合、取付口２２および蓋部２８をクリアできる空間を燃料タンク１０の内部に設ける必要がある。
【００２４】
これにより燃料タンク１０の車体上方面は外面が凹んだ凹部２４が形成されており、天井面３０における凹部２４の内側の部分は燃料タンク１０内部の車体下側に向けて突出した凸部２６として形成されている。このため燃料タンク１０の内部に燃料を充填していくと液面Ｆは凸部２６の高さを超え、凸部２６は燃料に浸漬する。
【００２５】
燃料タンク１０は一般的に樹脂で形成されるが、車両上下方向に変形可能であれば樹脂以外に鋼板で形成してもよい。燃料タンク１０においては、図１に示すように車体上方面に凹凸を設けるなどの方法でベーパー層を確保している。すなわち、揮発性を備えた燃料は外気温やエンジンなどの熱により蒸発し、燃料タンク１０内の空隙に揮発ガス（ベーパー）となって充満する。このとき燃料をタンク全体に満たしてしまった場合、発生した燃料の揮発ガスは逃げ場を失い、燃料タンク１０内が加圧される。これを防ぐため、ある程度の空隙（ベーパー層）を燃料タンク１０内の上部に設定することで、揮発ガスの圧力の逃げ場を確保している。
【００２６】
また、上記のようにベーパー層を確保している燃料タンク１０では、燃料温度の上下（気温、路面や排気管などからの熱の影響）と燃料消費により、加圧と減圧が絶えず繰り返され、機械的ストレスが印加され続ける。このため、燃料タンク１０の上面を複雑な凹凸形状にする事は燃料タンク１０自体の機械的強度を増し、内部圧力の変化に対する対策とする意味も備わっている。
【００２７】
燃料タンク１０の内部には、上面が開口した有底容器であるサブタンク３１が設けられ、サブタンク３１にはポンプユニット３２が収容されている。燃料タンク１０内部の燃料は、ポンプユニット３２でくみ出され、燃料ホース（図示せず。）で外部へ送り出す構成とされている。
【００２８】
図１および図２に示すように、蓋部２８の下面から燃料タンク１０の底面２０に向かってガイド柱３４が延在している。ガイド柱３４は、サブタンク３１に設けられた円筒状のガイド筒３６に挿通されている。サブタンク３１は、ガイド柱３４とガイド筒３６とによって燃料タンク１０の上下方向、言い換えれば車両上下方向に沿って案内される。なお、サブタンク３１は、ガイド柱３４に挿通されたコイルばね３８によって底面２０に向かう方向、言い換えれば車両下方に向かって付勢され、これにより、サブタンク３１の底面３３は燃料タンク１０の底面２０に向かって押圧されている。なお、燃料タンク１０の底面２０およびサブタンク３１の底面３３は燃料タンク１０の底面を構成する。
【００２９】
以下、燃料タンク１０の備える液位検出装置１の構成について説明する。図１および図２に示すように、液位検出装置１は、蓋部２８の上面に固定されているとともに、燃料タンク１０外部のコンピュータ（図示せず。）に接続されたセンサ回路１１と、センサ回路１１に接続されているとともに、蓋部２８の下面からサブタンク３１の底面３３に向かって車両上下方向に延在する液位検出センサ１２と、を備える。センサ回路１１には、高周波発振回路およびインピーダンス測定回路が設けられている。
【００３０】
図１〜図３に示すように、液位検出センサ１２は、可撓性を有するフィルム状のセンサであって、燃料タンク１０内の燃料の液位を検出する液位検出部１３と、液位検出部１３の上方に、液位検出部１３と一体的に形成されているとともに、液位検出部１３とセンサ回路１１とを接続する撓み部１４と液位検出部１３の下端に形成されたセンサ土台部１５と、を備える。センサ土台部１５は、図１および図３に示すようにサブタンク３１を燃料タンク１０に装着したときに燃料タンク１０の底面２０に当接する部分である。また、撓み部１４は、センサ土台部１５が燃料タンク１０の底面２０に当接した場合に撓むように形成されている。一方、前記場合においても液位検出部１３が撓まないように、液位検出部１３にはセンサ基板１３Ｂが設けられている。蓋部２８の下面には、液位検出センサ１２を車両上下方向に案内するためのセンサガイド２１が設けられている。
【００３１】
図４に示すように、液位検出センサ１２における液位検出部１３、撓み部１４、センサ土台部１５には、夫々液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａが形成されている。なお、ベーパー層リファレンス電極１４Ａは、撓み部１４における常にベーパー層に露出される部分に形成される。
【００３２】
液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａは、何れもベースフィルム１１０上に櫛型電極１１１Ａと櫛型電極１１１Ｂとが交互に配設されて形成されている。ベースフィルム１１０は、車両上下方向に長い短冊状であって、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂など、耐油性を有する樹脂から形成されている。液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａは、櫛型電極１１１Ａにおいて共通リード線１６に接続されている。そして、液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａの櫛型電極１１１Ｂは、夫々リード線１７、１８、および１９に接続されている。共通リード線１６、リード線１７、１８、および１９は、夫々上端に設けられた端子１６Ａ、１７Ａ、１８Ａ、および１９Ａにおいてセンサ回路１１に接続されている。
【００３３】
以下、液位検出装置１において燃料タンク１０の液位を求める手順について説明する。  センサ回路１１の高周波発振回路で発生した高周波電流は、共通リード線１６およびリード線１７、１８、および１９を通して液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａに入力され、センサ回路１１のインピーダンス測定回路において液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａにおけるインピーダンスが測定される。測定されたインピーダンスはセンサ回路１１から前記コンピュータに入力され、液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａにおける静電容量が求められる。
【００３４】
ここで、燃料タンク１０の燃料が消費されると、櫛型電極１１１Ａと櫛型電極１１１Ｂとの間の空間は、それまで燃料によって占められていたものが空気によって占められるようになるため、静電容量は減少する。従って、静電容量の減少を検出することにより、燃料の液位を検出できる。このとき、常に液中に存在する燃料リファレンス電極１５Ａで検出された静電容量、および常に燃料の液面よりも上方に位置するベーパー層リファレンス電極１４Ａで検出された静電容量を基準として、測定値を比較することでさらに正確な検出を行うことができる。
【００３５】
コンピュータは、液位検出電極１３Ａの静電容量に基づいて燃料タンク１０の液位を計算する。そして、コンピュータは前記液位のデータを用いて燃料タンク１０内の燃料残量を求める。
【００３６】
実施形態１の液位検出装置１においては、図１に示すように燃料タンク１０が上下方向に変形すると、撓み部１４がタンクの変形に追従して撓む。また、液位検出センサ１２の液位検出部１３、撓み部１４、およびセンサ土台部１５は一体的に形成され、液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａと共通リード線１６とは端子を介さずに直接に接続されている。同様に、液位検出電極１３Ａとリード殿１７、ベーパー層リファレンス電極１４Ａとリード線１８、および燃料リファレンス電極１５Ａとリード線１９も直接接続されている。したがって、液位検出部１３と撓み部１４との間には端子などの接点は存在しないから、液位検出装置１においては、液位検出部１３と撓み部１４との間の接点に起因する接点誤差が発生することがない。
【００３７】
２．実施形態２
以下、実施形態１の燃料タンクが備える液位検出装置に使用される液位検出センサの別の例について図面を用いて説明する。図１〜図４と同一の符号は特に説明がない限り、これらの符号が図１〜図４において示すのと同一の構成要素を示す。
【００３８】
実施形態２に係る液位検出センサ１１２は、図５〜図７に示すように、蓋部２８の下面に燃料タンク１０の底面に向かって設けられ、車両下方側からセンサ土台部１１５、液位検出部１１３、および巻取部１１４とされている。また、図５〜図７および図９に示すように、巻取部１１４を倒れないように保持するための巻取部ガイド２３が蓋部２８から車両下方に向かって延在している。
【００３９】
センサ土台部１１５は、図５および図７に示すようにサブタンク３１を燃料タンク１０に装着したときに燃料タンク１０の底面２０に当接する部分である。
【００４０】
液位検出センサ１１２は、展開した状態においては、図８（Ａ）に示すように、センサ土台部１１５および液位検出部１１３は、燃料タンク１０の上下方向、言い換えれば車両上下方向が長手方向となるように形成されている。液位検出部１１３の上端には、被巻取部１１４Ａが車両横方向、即ち車両上下方向に直交する方向に延在するように形成される。
【００４１】
巻取部１１４は、図８（Ｂ）に示すように、液位検出部１１３の上端部の被巻取部１１４Ａを、液位検出部１１３の長手方向、即ち車両上下方向を軸として巻回した巻物状構造を有する。したがって、巻取部１１４は、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すように車両上下方向に伸縮可能である。
【００４２】
液位検出部１１３、巻取部１１４、およびセンサ土台部１１５には、夫々液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａが形成されている。液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａの構成については実施形態１のところで述べたとおりである。
【００４３】
実施形態２の液位検出センサ１１２においては、巻取部１１４は、巻取部ガイド２３によって燃料タンク１０の上下方向に沿って案内され、燃料タンク１０の上下方向の変形に追従して伸縮する。したがって、燃料タンク１０において巻取部１１４の近傍に存在する部材、たとえば凸部２６およびサブタンク３１によって巻取部１１４の伸縮が妨げられることが少ない。
【００４４】
３．実施形態３
以下、実施形態１の燃料タンクが備える液位検出装置に使用される液位検出センサの更に別の例について図面を用いて説明する。図１〜図４と同一の符号は特に説明がない限り、これらの符号が図１〜図４において示すのと同一の構成要素を示す。
【００４５】
実施形態３に係る液位検出センサ２１２は、図１０〜図１２に示すように、蓋部２８の下面に燃料タンク１０の底面に向かって設けられ、車両下方側からセンサ土台部２１５、液位検出部２１３、および巻取部２１４とされている。
【００４６】
センサ土台部２１５は、図１０および図１２に示すようにサブタンク３１を燃料タンク１０に装着したときに燃料タンク１０の底面２０に当接する部分である。
【００４７】
液位検出センサ２１２は、展開した状態においては、図１３（Ａ）に示すように、センサ土台部２１５、液位検出部２１３、および巻取部２１４は、燃料タンク１０の上下方向、言い換えれば車両上下方向が長手方向となるように形成され、巻取部２１４の上端部２１４Ａが、車両横方向、即ち車両上下方向に直交する方向に延在するように形成される。
【００４８】
巻取部２１４は、図１３（Ｂ）に示すように、巻取部２１４の上端部２１４Ａを芯として長手方向、即ち車両上下方向に直交する方向を軸として巻回した巻物状構造を有する。したがって、巻取部２１４が上端部２１４Ａの周りに巻き締められ、または緩むことにより、液位検出部２１３は上下する。
【００４９】
液位検出部２１３、巻取部２１４、およびセンサ土台部２１５には、夫々液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａが形成されている。液位検出電極１３Ａ、ベーパー層リファレンス電極１４Ａ、および燃料リファレンス電極１５Ａの構成については実施形態１のところで述べたとおりである。
【００５０】
燃料タンク１０が上下方向に変形すると、実施形態３の液位検出センサ２１２においては、巻取部２１４が巻取部２１４が上端部２１４Ａの周りに巻き締められ、または緩むことにより、液位検出部２１３が燃料タンク１０の上下方向の変形に追従して上下する。したがって、実施形態２の液位検出センサ１１２とは異なり、巻取部２１４を上下にガイドするためのガイドを別途も受ける必要がない。
【００５１】
以上、本発明の液位検出装置を車両用の燃料タンクに適用した例について説明したが、本発明の液位検出装置が適用されるタンクは車両用の燃料タンクには限定されず、例えば、水タンクや石油タンク、薬品タンクなどの各種タンクや、発酵槽や鍍金槽など液面を検出する必要のある各種槽類にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１      液位検出装置
１０      燃料タンク
１１      センサ回路
１２      液位検出センサ
１３      液位検出部
１４      撓み部
１１２      液位検出センサ
１１３      液位検出部
１１４      巻取部
１１５      センサ土台部
２１２      液位検出センサ
２１３      液位検出部
２１４      巻取部
【図１】
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【図２】
2012225790.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012225790.tif 000006
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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