JP2008224450A

JP2008224450A - 水位測定装置

Info

Publication number: JP2008224450A
Application number: JP2007063887A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsunaga; 英樹松永
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】液体タンクに貯蔵される被測定液体に揺れが発生していても、その水位を高精度に測定する。
【解決手段】略平行に配設された一対の電極、例えば、横断面が略円環形状をなす内側電極３２Ｂ及び外側電極３２Ｃの間に存在する被測定液体を誘電体とした静電容量変化により、その水位Ｌを間接的に測定する水位計３２において、内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間に、その延設方向に沿って移動可能なように、被測定液体の比重よりも小さい材料からなる略円環形状のフロート３２Ｄを配設する。そして、振動などによる液面の上側変動をフロート３２Ｄで抑制することで、これを誘電体として変化する静電容量変化を小さくし、水位Ｌの測定精度を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体タンクに貯蔵される液体に揺れが発生していても、その水位を高精度に測定する技術に関する。

液体タンクに貯蔵される液体の水位を測定する水位測定装置として、特開平１１−３１１５６１号公報（特許文献１）に記載されるように、所定間隔を隔てて配設された一対の電極間の静電容量変化から水位を間接的に測定する技術が提案されている。
特開平１１−３１１５６１号公報

しかしながら、従来提案の水位測定装置においては、液面が安定しているときには水位を正確に測定できるものの、液面が揺れているときには水位が上下に変動してしまい、変動する値のどれを水位として採用すべきか決定することは極めて困難であった。特に、移動車両に搭載される燃料などの液体の水位を測定するときには、液体に多方向の加速度が作用して液面が不規則に揺れるため、この不具合が顕著に現われてしまうおそれがある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、液面は上側に大きく下側に小さく揺れる特性に着目し、電極間に配設したフロートで液面変動を抑制することで、液揺れの影響を受け難くした水位測定装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、略平行に配設された一対の電極間に存在する被測定液体を誘電体とした静電容量変化により、該被測定液体の水位を測定する水位測定装置において、前記一対の電極間に、その延設方向に沿って移動可能なように、前記被測定液体よりも比重が小さいフロートを配設したことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記一対の電極及びフロートの表面に、夫々、樹脂をコーティングしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、前記フロートの下面は、略平面をなしていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、略平行に配設された一対の電極間に、その延設方向に沿って移動可能なように、被測定液体よりも比重が小さいフロートが配設されているので、振動などにより被測定液体の液面が上側に変動しようとしても、これがフロートにより抑制される。このため、被測定液体に揺れが発生していても、一対の電極間に存在する被測定液体の液面変動が抑制されるので、これを誘電体とした静電容量変化が小さくなり、水位の測定精度を向上させることができる。なお、被測定液体の液面変動は、上側に大きく下側に小さい特性があるので、下側に変動しようとする液面を抑制しなくとも、水位測定精度にあまり影響がない。

請求項２記載の発明によれば、一対の電極及びフロートの表面に夫々樹脂がコーティングされているので、これらが接触しつつ相対移動しても、その接触面に傷が付くことを抑制することができる。また、一対の電極及びフロートの摺動抵抗が低減し、フロートの移動がスムーズになるという効果も期待できる。
請求項３記載の発明によれば、フロート下面が略平面をなしているため、フロートと被測定液体の液面とが極力密着する。このため、被測定液体の液面が上側に変動しようとしても、これがフロートの下面全体で受け止められ、液面変動を効果的に抑制することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用した排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ₂）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、還元剤前駆体としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアを使用して窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。

還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液は、その底部で吸込口が開口すると共に、尿素水溶液を吸い込んで圧送するポンプモジュール２６及び尿素水溶液の噴射流量を増減制御する添加モジュール２８が介装された供給配管３０を介して、噴射ノズル１８に供給される。また、還元剤タンク２４には、尿素水溶液の水位Ｌを測定する水位計３２（水位測定装置）が取り付けられる。水位計３２は、図２に示すように、還元剤タンク２４の天壁に固定された基部３２Ａからその底壁に向けて、略平行に配設された一対の電極、即ち、横断面が略円環形状をなす内側電極３２Ｂ及び外側電極３２Ｃが略同心に垂下され、両電極間に存在する尿素水溶液を誘電体とした静電容量変化から水位Ｌを間接的に測定するものである。さらに、水位計３２の内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間には、その延設方向に沿って移動可能なように、尿素水溶液よりも比重が小さい材料からなる略円環形状のフロート３２Ｄが配設される。なお、図中の符号３２Ｅは、内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間隔を略一定に保持するためのホルダである。

一方、窒素酸化触媒１６と噴射ノズル１８との間に位置する排気管１４には、排気温度Ｔを測定する排気温度センサ３４が取り付けられる。水位計３２及び排気温度センサ３４の各出力信号は、コンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット（以下「還元剤添加ＥＣＵ」という）３６に入力される。また、還元剤添加ＥＣＵ３６には、エンジン１０の各種制御を行うエンジンコントロールユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）３８から、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークを介して、エンジン回転速度及び負荷などのエンジン運転状態が入力される。そして、還元剤添加ＥＣＵ３６は、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、各種入力信号に応じてポンプモジュール２６及び添加モジュール２８を電子制御する。

かかる排気浄化装置において、噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を利用して加水分解され、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと還元反応し、水（Ｈ₂Ｏ）及び窒素（Ｎ₂）へと転化されることは知られたことである。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０によるＮＯｘ浄化能力を向上させるべく、窒素酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ₂へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ₂との比率が還元反応に適したものに改善される。一方、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることが防止される。

ところで、還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液に揺れが発生しているときには、その液面は、図３（Ａ）に示すように、上側に大きく下側に小さく揺れる特性がある。しかし、水位計３２の内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間にフロート３２Ｄが配設されているため、尿素水溶液の液面が上側に変動しようとしても、同図（Ｂ）に示すように、これがフロート３２Ｄにより抑制される。このため、尿素水溶液に揺れが発生していても、内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間に存在する尿素水溶液の液面変動が抑制されることで、これを誘電体とした静電容量変化が小さくなり、水位Ｌの測定精度を向上させることができる。なお、フロート３２Ｄにより、内側電極３２Ｂと外側電極３２Ｃとの間の静電容量が変化するが、その誘電率は既知であるので、容易に補正することができる。

また、内側電極３２Ｂ及び外側電極３２Ｃとフロート３２Ｄとが接触しつつ相対移動することから、両者の接触面に傷が付くおそれがあるので、これらの表面に樹脂をコーティングすることが望ましい。このとき、樹脂として、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を用いれば、内側電極３２Ｂ及び外側電極３２Ｃとフロート３２Ｄとの摺動抵抗が低減し、フロート３２Ｄの移動がスムーズになるという効果も期待できる。

さらに、フロート３２Ｄの下面は、尿素水溶液の液面と極力密着するようにすべく、略平面をなしていることが望ましい。このようにすれば、尿素水溶液の液面が上側に変動しようとしても、フロート３２Ｄの下面全体で受け止められるため、液面変動を効果的に抑制することができる。
なお、本発明は、排気浄化装置に限らず、例えば、燃料タンクに貯蔵される燃料の水位などを測定することにも適用可能である。また、略平行に配設された一対の電極としては、横断面が略円環形状をなす内側電極及び外側電極に限らず、例えば、２つの平板状電極などであってもよい。

本発明を適用した排気浄化装置の全体構成図水位計の具体的構造を示す説明図フロートの効果を示し、（Ａ）はフロートがないときの液面変動状態の説明図、（Ｂ）はフロートにより液面変動が抑制された状態の説明図

符号の説明

３２水位計
３２Ｂ内側電極
３２Ｃ外側電極
３２Ｄフロート

Claims

略平行に配設された一対の電極間に存在する被測定液体を誘電体とした静電容量変化により、該被測定液体の水位を測定する水位測定装置において、
前記一対の電極間に、その延設方向に沿って移動可能なように、前記被測定液体よりも比重が小さいフロートを配設したことを特徴とする水位測定装置。
前記一対の電極及びフロートの表面に、夫々、樹脂をコーティングしたことを特徴とする請求項１記載の水位測定装置。
前記フロートの下面は、略平面をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水位測定装置。