JP2010281760A

JP2010281760A - 物理量測定装置

Info

Publication number: JP2010281760A
Application number: JP2009136881A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Matsubara; 直明松原; Koji Yoshikawa; 晃司吉川; Hisashi Kino; 久志木野
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】配線状況を簡単にして組付性や省スペース化の向上を図ることができる物理量測定装置を提供すること。
【解決手段】物理量測定装置１０は、燃料タンク２０内部の状態を示す複数の物理量を測定するものである。この物理量測定装置１０は、測定する物理量ごとに異なる波長の光を反射する複数のＦＢＧ１〜５を有する光ファイバ１６を備えている。光ファイバ１６に入力された入射光は、光サーキュレータ１８を通過して燃料タンク２０内の各センサ１１〜１５へと導かれる。入射光は、各センサ１１〜１５を通過する部位に設けられた各ＦＢＧ１〜５で部分的に反射する。反射光は、光サーキュレータ１８により信号処理部１７へと導かれ、各ＦＢＧ１〜５の反射光ごとに処理される。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器内部の状態を示す複数の物理量を測定する技術に関する。

従来、容器内部の状態を示す複数の物理量を測定する技術としては、様々なものが提案されている。例えば車両においては、燃料タンクに対して、内部圧力を測定するための圧力センサと、燃料温度を測定するための温度センサと、燃料残量を測定するための燃料残量計とを設けることにより、燃料タンク内の燃料圧力や、燃料温度、燃料残量を測定する技術が知られている（特許文献１）。この技術によれば、燃料タンク内部の状態に応じて、燃料の噴射量などを適切に調節することができる。

特開２００７−１９８２４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術によると、燃料圧力や燃料温度、燃料残量など、複数の測定対象に合わせて複数の測定装置を設ける必要があった。このため、測定装置の配線状況が複雑になり、測定装置の組付性や省スペース化の向上を図ることが困難であった。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、配線状況を簡単にして組付性や省スペース化の向上を図ることができる物理量測定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る物理量測定装置は、容器内部の状態を示す複数の物理量を測定する物理量測定装置において、前記物理量ごとに異なる波長の光を反射する複数のＦＢＧを有する光ファイバを備えていることを特徴とする。
なお、「ＦＢＧ」（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ）とは、光ファイバのコア中に回折格子を形成して光フィルタとしての機能（光反射機能）を持たせたものをいう。

本発明に係る物理量測定装置では、複数のＦＢＧが、測定する物理量ごとに異なる波長の光を反射する。このように反射される光の波長変化をそれぞれに検出することにより、容器内部の状態を示す複数の物理量を測定することができる。つまり、この装置によれば、複数の物理量を測定する場合であっても、複数の測定装置を設ける必要がない。このように測定装置の数を減少させることができるので、測定装置の配線状況を簡単にして、組付性や省スペース化の向上を図ることができる。

本発明に係る物理量測定装置において、前記容器は、燃料タンクであり、前記物理量は、前記燃料タンク内部の状態を示すものである態様を例示する。ここで、燃料タンク内部の状態を示す物理量としては、例えば燃料圧力、燃料温度、燃料残量、絶対圧力（真空に対する圧力）等を例示する。
このように、燃料タンク内部の状態を示す複数の物理量を効率的に取得することにより、車両等に要求される組付性や省スペース化を容易に実現することができる。

本発明に係る物理量測定装置において、前記容器は、複数であり、前記物理量は、複数の前記容器内部の状態を示すものである態様を例示する。
この態様によれば、複数の容器内の情報を一度に得ることができるため、装置の配線状況をさらに簡単にして組付性や省スペース化のさらなる向上を図ることができる。

本発明に係る物理量測定装置において、前記容器は、二次電池の電池ケースであり、前記物理量は、前記電池ケース内部の状態を示すものである態様を例示する。ここで、二次電池内部の状態を示す物理量としては、例えば温度や圧力等を例示する。
このように、二次電池内部の状態を示す複数の物理量を効率的に取得することにより、車両等に要求される組付性や省スペース化を容易に実現することができる。

本発明に係る物理量測定装置において、前記光ファイバは、前記電池ケースの外部に設けられている態様を例示する。
このように、光ファイバを電池ケースの外部に設けることにより、電池ケース内に光ファイバを通過させる必要がないため、電池ケースのシール性を確保することができる。また、測定装置の構造を簡単なものとし、組付性を向上させることもできる。

本発明に係る物理量測定装置によれば、上記した通り、配線状況を簡単にして組付性や省スペース化の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料タンクを示す全体構成図である。物理量測定装置に備わる光ファイバを説明する説明図である。物理量測定装置の測定原理を説明する説明図である。物理量測定装置による処理の一例を示す説明図である。燃料蒸気圧発生部に取り付けられる蒸気圧センサの態様を示す断面図である。変更例１に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。変更例２に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。変更例３に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。燃料タンクに取り付けられるセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例１に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例２に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例３に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例４に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例５に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。変更例６に係るセンダーゲージの態様を示す斜視図である。変更例６に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。燃料タンクに取り付けられる燃圧センサの態様を示す説明図である。変更例１に係る燃圧センサの態様を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す全体構成図である。変更例１に係る二次電池を示す全体構成図である。二次電池の測定態様を示す一部拡大断面図である。変更例１に係る測定態様を示す斜視図である。変更例１に係る測定態様を示す説明図である。変更例２に係る測定態様を示す説明図である。変更例３に係る測定態様を示す斜視図である。変更例３に係る測定態様を示す説明図である。変更例４に係る測定態様を示す説明図である。変更例５に係る測定態様を示す斜視図である。変更例５に係る測定態様を示す説明図である。

以下、本発明に係る物理量測定装置を具体化した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態では、本発明に係る物理量測定装置を、車両に搭載される燃料タンク（第１実施形態）及び二次電池（第２実施形態）に適用した場合について説明する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る燃料タンクの全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料タンクを示す全体構成図である。

燃料タンク２０は、図１に示すように、燃料ポンプ２１と、プレッシャレギュレータ２２と、第１燃料通路２３と、第２燃料通路２４と、電磁弁２５と、燃料蒸気圧発生部３０とを備えている。そして、燃料ポンプ２１で汲み上げられた燃料は、プレッシャレギュレータ２２で調圧されて第１燃料通路２３から図示しないインジェクタへと供給されるようになっている。また、燃料ポンプ２１で汲み上げられた燃料は、第２燃料通路２４から電磁弁２５を介して燃料蒸気発生部３０へも供給されるようになっている。

燃料蒸気圧発生部３０は、電磁弁２５に連通するノズル３１と、ノズル３１から噴射される燃料を気化する気化室３２と、気化室３２から気化燃料を排出するベンチュリ３３とを備えている。この燃料蒸気圧発生部３０では、電磁弁２５の開度を調節することにより、ノズル３１から噴射される燃料を制御して、発生させる蒸気圧を調節できるようになっている。

次に、上記構成を有する燃料タンク２０に適用される物理量測定装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。図２は、物理量測定装置に備わる光ファイバを説明する説明図である。
本実施形態の物理量測定装置１０は、図１に示すように、蒸気圧発生部３０の気化室３２内における蒸気圧を測定する蒸気圧センサ１１と、電磁弁２５に供給される燃料の温度を測定する燃温センサ１２と、燃料タンク２０内部の燃料残量（燃料量）を測定するセンダーゲージ１３と、プレッシャレギュレータ２２で調圧された燃料の圧力を測定する燃圧センサ１４と、燃料タンク２０下部の燃料の温度を測定する燃温センサ１５と、これらのセンサ１１〜１５を通過するように組み付けられた光ファイバ１６と、光ファイバ１６により伝播される光の信号を処理する信号処理部１７とを備えている。

光ファイバ１６は、光の透過率が高い石英ガラスにより形成されており、芯をなすコア部をコア部より屈折率の低いクラッド部で覆った構造をなしている。この光ファイバ１６には、図２に示すように、複数のＦＢＧが形成されている。このＦＢＧは、光ファイバ１６上に例えば紫外線を利用して焼付けることにより形成された回折格子である。本実施形態の光ファイバ１６には、蒸気圧センサ１１を通過する部位に設けられたＦＢＧ１と、燃温センサ１２を通過する部位に設けられたＦＢＧ２と、センダーゲージ１３を通過する部位に設けられたＦＢＧ３と、燃圧センサ１４を通過する部位に設けられたＦＢＧ４と、燃温センサ１５を通過する部位に設けられたＦＢＧ５とが形成されている。そして、各ＦＢＧ１〜５は、それぞれ異なる波長の光を反射するように、回折格子の格子間隔が設定されている。なお、これらのＦＢＧ１〜５に限られず、光ファイバ１６に形成されるＦＢＧの位置や数を適宜変更して、燃料タンク２０内における測定対象を変更してもよい。

ここで、物理量測定装置１０の具体的な測定原理について、図２〜図４を参照しながら説明する。図３は、物理量測定装置の測定原理を説明する説明図である。図４は、物理量測定装置による処理の一例を示す説明図である。

物理量測定装置１０は、図２に示すように、発光部から光ファイバ１６に入射光を入力する。この発光部には、例えば広帯域光源や掃引光源が用いられる。そして、光ファイバ１６に入力された入射光は、光サーキュレータ１８を通過して燃料タンク２０内の各センサ１１〜１５へと導かれる。各センサ１１〜１５へと導かれた入射光は、各センサ１１〜１５を通過する部位に設けられた各ＦＢＧ１〜５で部分的に反射する。そして、各ＦＢＧ１〜５で反射した反射光は、光サーキュレータ１８により受光部へと導かれる。受光部で受光された光は、信号処理部１７により以下のように処理される。なお、図１では、発光部や受光部の設置位置について図示していないが、これらは光の入力や受光のしやすい位置に設ければよく、燃料タンク２０の内部であっても外部であってもよい。

信号処理部１７により反射光を処理する様子について、図３を参照しながら説明する。
受光部に受光された反射光は、図３（ａ）に示すように、中心波長の違いを利用して、どのセンサ１１〜１５からの反射光であるかが判別される。より詳細には、本実施形態では、蒸気圧センサ１１の蒸気圧（絶対圧）、燃温センサ１２の燃温、センダーゲージ１３の燃料量、燃圧センサ１４の燃圧、燃温センサ１５の燃温に対して、対応する各ＦＢＧ１〜５が特定の波長領域の光を反射するように設定されている。

図４（ａ）に示す例では、ＦＢＧ１は、１５３５ｎｍ〜１５３７ｎｍの波長領域の光を反射するように設定されている。そして、この波長領域を、測定対象となる蒸気圧センサ１１の絶対圧０〜１００ｋＰａに対応させている。また、ＦＢＧ２は、１５４０ｎｍ〜１５４２ｎｍの波長領域の光を反射するように設定されている。そして、この波長領域を、測定対象となる燃温センサ１２の燃温−４０〜８０℃に対応させている。また、ＦＢＧ３は、１５４５ｎｍ〜１５４７ｎｍの波長領域の光を反射するように設定されている。そして、この波長領域を、測定対象となるセンダーゲージ１３の液面高さ０〜３００ｍｍに対応させている。また、ＦＢＧ４は、１５５０ｎｍ〜１５５２ｎｍの波長領域の光を反射するように設定されている。そして、この波長領域を、測定対象となる燃圧センサ１４の燃圧０〜３００ｋＰａに対応させている。なお、ＦＢＧ５や追加するＦＢＧについても同様である。以上のようにして、受光部で受光された光の中心波長がどの波長領域にあるかを判別することにより、どのＦＢＧで反射した光かを特定することができる。これにより、どのセンサからの反射光であるかを特定することができる。

その後、各ＦＢＧ１〜５の取り付け部位に後述の形状変化等が生じると、各ＦＢＧ１〜５の格子間隔も変化する。各ＦＢＧ１〜５の格子間隔に変化が生じると、図３（ｂ）に示すように、反射光の波長が変化する。なお、図３（ｂ）では、説明のため、実際より波長の変化が大きく示されている。そして、この反射光の波長の変化は、図３（ｃ）に示すように、電気信号に変換して表示される。具体的に、図４（ｂ）に示す一例では、上記した各ＦＢＧ１〜４の波長領域が、０〜５Ｖの電気信号に変換されている。そして、図４（ｃ）に示すように、各センサの測定対象となる物理量が、電気信号に変換された状態で車両側ＥＣＵ１７へと送信されるようになっている。

次に、燃料タンク２０の各部に取り付けられる各センサ１１，１３，１４の態様を例示する。
まず、燃料蒸気圧発生部３０に取り付けられる蒸気圧センサ１１の態様について、図５を参照しながら説明する。図５は、燃料蒸気圧発生部に取り付けられる蒸気圧センサの態様を示す断面図である。
図５に示すように、燃料蒸気圧発生部３０の外壁３０ａには、気化室３２へと連通する連通孔３０ｂが形成されている。蒸気圧センサ１１は、蒸気圧発生部３０の外壁３０ａに取り付けられており、連通穴３０ｂを介して気化室３２に連通するケース４０と、ケース４０と外壁３０ａとをシールするＯリング４１と、ケース４０の内部を仕切って真空室４２を形成する金属板４３とを備えている。そして、この金属板４３の気化室３２側には、光ファイバ１６のＦＢＧ１が取り付けられている。

この態様によれば、気化室３２内部の蒸気圧の変化に応じて、金属板４３が変形する。この金属板４３の変形に応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ１の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ１の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した蒸気圧の測定を行うことができる。なお、この蒸気圧センサ１１によれば、金属板４３が真空室４２と気化室３２とを仕切るように設けられているため、真空に対する絶対圧を測定することができる。

蒸気圧センサの変更例１について、図６を参照しながら説明する。図６は、変更例１に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。
変更例１に係る蒸気圧センサ１１ａでは、図６に示すように、燃料蒸気圧発生部３０の外壁３０ａに、蒸気圧センサ１１ａを収納可能な凹部３０ｃが形成されている。この凹部３０ｃの底には、気化室３２へと連通する連通孔３０ｄが形成されている。そして、蒸気圧センサ１１ａは、気化室３２への連通孔３０ｄを塞ぐ金属板５０と、金属板５０との間で真空室５１を形成するケース５２とを備えている。この金属板５０とケース５２とが、凹部３０ｃに収まる形状に形成されている。また、この金属板５０の気化室３２側には、光ファイバ１６のＦＢＧ１が取り付けられている。

この態様によれば、上述した蒸気圧の測定を行えるだけでなく、蒸気圧センサ１１ａを蒸気圧発生部３０の凹部３０ｃに収納して一体化することができる。これにより、蒸気圧センサ１１ａの組付性や燃料タンク２０内部の省スペース化を向上させることができる。

蒸気圧センサの変更例２について、図７を参照しながら説明する。図７は、変更例２に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。
変更例２に係る蒸気圧センサ１１ｂは、図７に示すように、センサ自体の構造については上記センサ１１（図５参照）と同様である。一方、燃料タンク２０の天板２０ａ及び蒸気圧発生部３０の外壁３０ａには、気化室３２へと連通する連通穴３０ｅが形成されている。そして、蒸気圧センサ１１は、この連通孔３０ｅに連通するように燃料タンク２０の天板２０ａに取り付けられている。

この態様によれば、蒸気圧センサ１１ｂを燃料タンク２０の外部に取り付けることができる。これにより、蒸気圧センサ１１ｂの組付性や燃料タンク２０内部の省スペース化をさらに向上させることができる。

蒸気圧センサの変更例３について、図８を参照しながら説明する。図８は、変更例３に係る蒸気圧センサの態様を示す断面図である。
変更例３に係る蒸気圧センサ１１ｃは、図８に示すように、センサ自体の構造については上記センサ１１ａ（図６を参照）と同様である。一方、燃料タンク２０の天板２０ａ及び蒸気圧発生部の外壁３０ａには、蒸気圧センサ１１ａを収納可能な凹部３０ｆが形成されている。この凹部３０ｆの底には、気化室３２へと連通する連通孔３０ｇが形成されている。そして、蒸気圧センサ１１ｃは、金属板５０で連通孔３０ｇを塞ぐように凹部３０ｆに収納されている。

この態様によれば、蒸気圧センサ１１ｃを燃料タンク２０の外部に取り付けられるとともに、蒸気圧センサ１１ｃを蒸気圧発生部３０の凹部３０ｆに収納して一体化することができる。これにより、蒸気圧センサ１１ｃの組付性や燃料タンク２０内部の省スペース化をさらに向上させることができる。

続いて、燃料タンク２０に取り付けられるセンダーゲージ１３の態様について、図９を参照しながら説明する。図９は、燃料タンクに取り付けられるセンダーゲージの態様を示す説明図である。
センダーゲージ１３は、図９に示すように、一端が固定部材６０により固定された剛性の棒部材６１と、棒部材６１の他端に固定されるとともに燃料の表面に浮かぶフロート６２と、一端が棒部材６１の中間部に固定され他端が固定部材６３に固定されたバネ６４とを備えている。バネ６４としては、つる巻きバネやトーションバーなどを用いることができる。このバネ６４には、光ファイバ１６のＦＢＧ３が取り付けられている。

この態様によれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶフロート６２が上下する。このフロート６２の上下動に応じて、棒部材６１が固定部材６０を中心に回動する。この棒部材６１の回動に応じて、棒部材６１に取り付けられたバネ６４が伸縮する。このバネ６４の伸縮に応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ３の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ３における反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量（燃料残量）の測定を行うことができる。

センダーゲージの変更例１について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、変更例１に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
変更例１に係るセンダーゲージ１３ａは、図１０に示すように、一端が固定部材７０により固定された可撓性の棒部材７１と、棒部材７１の他端に固定されるとともに燃料表面に浮かぶフロート７２とを備えている。この棒部材７１の中間部には、光ファイバ１６のＦＢＧ３が取り付けられている。

変更例１に係るセンダーゲージ１３ａによれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶフロート７２が上下する。このフロート７２の上下動に応じて、棒部材７１が撓む。この棒部材７１の撓みに応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ３の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ３の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。

センダーゲージの変更例２について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、変更例２に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
変更例２に係るセンダーゲージ１３ｂでは、図１１に示すように、センダーゲージ自体の構成は変更例１のもの（図１０参照）と同様であるが、ＦＢＧ３だけでなく、光ファイバ１６自体も棒部材７１の中間部に沿うように取り付けられている。

変更例２に係るセンダーゲージ１３ｂによれば、棒部材７１の撓みに応じてＦＢＧ３の格子間隔を変化だけでなく、光ファイバの屈曲に応じてＦＢＧ３の反射光の強度（減衰度）をも変化させることができる。このように、反射光の強度をも利用して測定を行うことにより、より精度の高い測定を行うことができる。

センダーゲージの変更例３について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、変更例３に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
変更例３に係るセンダーゲージ１３ｃは、図１２に示すように、燃料の表面に浮かぶフロート８０と、一端がフロート８０に取り付けられ他端が下板８２に取り付けられたバネ８１とを備えている。この下面８２には、光ファイバ１６のＦＢＧ３が取り付けられている。

変更例３に係るセンダーゲージ１３ｃによれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶフロート８０が上下する。このフロート８０の上下動に応じて、下板８２が撓む。この下板８２の撓みに応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ３の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ３の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。

センダーゲージの変更例４について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、変更例４に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
この変更例４に係るセンダーゲージ１３ｄは、燃料の表面に浮かぶフロート９０と、一端がフロート９０に取り付けられ他端が上板９２に取り付けられたバネ９１とを備えている。この上板９２には、光ファイバ１６のＦＢＧ３が取り付けられている。

変更例４に係るセンダーゲージ１３ｄによれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶフロート９０が上下する。このフロート９０の上下動に応じて、上板９２が撓む。この上板９２の撓みに応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ３の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ３の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。また、変更例４によれば、燃料の重さに影響を受ける下板ではなく、燃料の重さの影響を受けない上板９２の撓みの変化を利用して測定を行うことができる。これにより、測定の精度を高めることができる。

センダーゲージの変更例５について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、変更例５に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
この変更例５に係るセンダーゲージ１３ｅは、燃料の表面に浮かぶフロート１００と、一端がフロート１００に取り付けられ他端が下板１０２に取り付けられたバネ１０１とを備えている。このバネ１０１には、光ファイバ１６のＦＢＧ３が取り付けられている。

変更例５に係るセンダーゲージ１３ｅによれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶフロート１００が上下する。このフロート１００の上下動に応じて、バネ１０１が伸縮する。このバネ１０１の伸縮に応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ３の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ３の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。

センダーゲージの変更例６について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。図１５は、変更例６に係るセンダーゲージの態様を示す斜視図である。図１６は、変更例６に係るセンダーゲージの態様を示す説明図である。
この変更例６に係るセンダーゲージ１３ｆは、図１５に示すように、棒状の磁歪材１１０と、磁歪材１１０を内側に遊挿可能なリング状の磁石フロート１１１とを備えている。この磁歪材１１０には、長手方向に沿って光ファイバ１６が取り付けられている。また、この変更例６に係る光ファイバ１６には、格子間隔が異なる複数のＦＢＧ３ａ〜３ｄが形成されている。そして、この磁歪材１１０の上端は、図１６に示すように、上板１１２に取り付けられており、鉛直下方へ延びるように組み付けられている。そして、磁石フロート１１１は、磁歪材１１０を挿通した状態で、燃料の液面に浮かべられている。なお、磁石を利用した磁石フロート１１１の代わりに、磁性体を利用した磁性体フロートを用いてもよい。

変更例６に係るセンダーゲージ１３ｆによれば、燃料の液面高さＨが変化すると、燃料の表面に浮かぶ磁石フロート１１１が上下する。この磁石フロート１１１の上下動に応じて、磁歪材１１０の磁石フロート１１１と近接する高さ部位が歪む。これにより、磁歪材１１０の歪んだ部位に取り付けられたＦＢＧ３の格子間隔が変化し、そのＦＢＧ３の反射光の波長が変化する。例えば、図１６において、磁石フロート１１１はＦＢＧ３ａ付近に浮いていることから、ＦＢＧ３ａの波長変化が検出される。これにより、現在の燃料量が満タン程度であることがわかる。一方、燃料量が減少して燃料の液面高さＨがＨａまで低下した場合には、磁石フロート１１１がＦＢＧ３ｄ付近（図１６の二点鎖線位置を参照）に移動して、ＦＢＧ３ｄの波長変化が検出される。これにより、燃料量が液面高さＨａの位置まで減少したことがわかる。このようにして、磁歪材１１０の歪み部位を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。なお、本実施形態では４箇所にＦＢＧ３ａ〜ｄが形成されているが、適宜その数を増減し又は形成位置を変更することができる。なお、この変更例６によれば、燃料の温度変化がすべてのＦＢＧ３ａ〜ｄの格子間隔に同じ変化をもたらすので、温度による格子間隔の変化分（波長変化分）を適切に補正してより高精度に燃料量を測定することができる。

続いて、燃料タンク２０に取り付けられる燃圧センサ１４の態様について、図１７を参照しながら説明する。図１７は、燃料タンクに取り付けられる燃圧センサの態様を示す説明図である。
燃圧センサ１４は、図１７に示すように、第１燃料通路２３に形成された分岐部１２０と、分岐部１２０を覆うダイヤフラム１２１とを備えている。ダイヤフラム１２１の外側には、光ファイバ１６のＦＢＧ４が取り付けられている。

この態様の燃圧センサ１４によれば、第１燃料通路２３内の燃圧に応じて、ダイヤフラム１２１が変形する。このダイヤフラム１２１の変形に応じて、光ファイバ１６のＦＢＧ４の格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧ４の反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、上述した燃料量の測定を行うことができる。

燃圧センサの変更例１について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、変更例１に係る燃圧センサの態様を示す説明図である。
変更例１に係る燃圧センサ１４ａは、上記態様と同一の構成を有するが、光ファイバ１６のＦＢＧ４の付近には、ダイヤフラム１２１とは接触しないＦＢＧ４ａが形成されている。なお、このＦＢＧ４ａは、ＦＢＧ４とは異なる波長の光を反射するように、格子間隔が設定されている。

変更例１に係る燃圧センサ１４ａによれば、ＦＢＧ４ａの反射光を利用することにより、温度変化分の補正を行うことが可能となる。つまり、上記態様の燃温センサ１４（図１７参照）の場合、ＦＢＧを取り付けたダイヤフラム１２１が、燃圧の影響だけでなく燃温の影響をも受けて変形するおそれがある。これに対して、変更例１に係る燃温センサ１４ａでは、ＦＢＧ４ａが、ダイヤフラム１２１に接触しない位置に取り付けられている。このため、ＦＢＧ４ａの格子間隔は、温度の影響のみを受けて変形する。この変形に応じた波長変化を利用して、ＦＢＧ４が受ける温度変化の影響を補正し、燃圧の測定精度を向上させることができる。

以上、詳細に説明したように本実施形態に係る物理量測定装置１０では、複数のＦＢＧによって、測定する物理量ごとに異なる波長の光を反射させるように格子間隔が設定されている。そして、こうした反射光の波長変化を、信号処理部１７によりそれぞれに検出し処理することにより、燃料タンク２０内部の状態を示す複数の物理量を測定することができる。したがって、この測定装置１０によれば、複数の物理量を測定する場合であっても、複数の測定装置を設ける必要がない。このように他の測定装置の数を減少させることができるので、測定装置の配線状況を簡単にすることができる。こうして、燃料タンク２０内部の状態を示す複数の物理量を効率的に取得し、車両等に要求される組付性や省スペース化の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る二次電池の全体構成について、図１９及び図２０を参照しながら説明する。図１９は、本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す全体構成図である。図２０は、変更例１に係る二次電池を示す全体構成図である。

二次電池１３０は、図１９に示すように、複数のセル１３０ａから構成された組電池である。二次電池１３０としては、例えば６０〜８０セルを直列接続して１スタックにしたリチウムイオン電池等を例示できる。そして、一本の光ファイバ１６が、二次電池１３０の各セル１３０ａを通過するようにひとつなぎに取り付けられている。また、変更例１として、図２０に示すように、複数の光ファイバ１６を用いてセル１３０ａを分担させるようにしてもよい。なお、より具体的な態様については、以下で説明する。

二次電池１３０に対する具体的な測定態様について、図２１を参照しながら説明する。図２１は、二次電池の測定態様を示す一部拡大断面図である。
二次電池１３０の各セル１３０ａは、図２１に示すように、電池ケース１３１と、電池ケース１３１の内部に収納される電極板１３２とを備えている。この電極版１３２は、電池ケース１３１の天板１３１ａに固定されている。また、天板１３１ａには、光ファイバ１６のＦＢＧが取り付けられている。なお、本実施形態の光ファイバ１６にも、各セル１３０ａ内部の状態（温度や圧力）を測定するために、各セル１３０ａの数に応じて、複数のＦＢＧが形成されている。そして、第１実施形態の場合と同様に、各ＦＢＧは、異なる波長領域の光を反射するように格子間隔が設定されている。なお、物理量測定装置１０による測定原理については、上記第１実施形態のものと同様であるためその説明を省略する。

上記した態様によれば、電池ケース１３１の内部における温度や圧力の変化に応じて、電池ケース１３１の天板１３１ａが撓む。この天板１３１ａの撓みに応じて、光ファイバ１６のＦＢＧの格子間隔が変化する。この格子間隔の変化に応じて、ＦＢＧの反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化を検出することにより、各電池ケース１３１内部の温度や圧力を測定することができる。また、光ファイバ１６が電池ケース１３１の外部に設けられているので、電池ケース１３１のシール性を確保することができる。
なお、以下では、変更例に係る測定態様について説明する。

測定態様の変更例１について、図２２及び図２３を参照しながら説明する。図２２は、変更例１に係る測定態様を示す斜視図である。図２３は、変更例１に係る測定態様を示す説明図である。
変更例１に係る測定態様では、図２２及び図２３に示すように、一つのセル１３０ａに対して、反射光の波長が異なる二つのＦＢＧａ，ＦＢＧｂが用いられている。具体的には、この変更例１では、電池ケース１３１の天板１３１ａに、ダイヤフラム１４０が取り付けられている。このダイヤフラム１４０の内部には、連通孔１３１ｂを介して電池ケース１３１内部に連通する空間部１４１と、空間部１４１の側方に形成された肉厚部１４２とが形成されている。そして、ＦＢＧａが空間部１４１の上面に取り付けられ、ＦＢＧｂが肉厚部１４２の上面に取り付けられている。

変更例１に係る測定態様によると、ＦＢＧａを取り付けたダイヤフラム１４０の上面は、温度と圧力の両方の影響を受けて変形する。これに対して、ＦＢＧｂは、電池ケース１３１内部の圧力の影響を受けない肉厚部１４２の上面に取り付けられている。これにより、ＦＢＧｂの格子間隔は、温度の影響のみを受けて変形する。この変形に応じた反射光の波長変化を検出することにより、電池ケース１３１内部の温度を正確に測定しつつ、温度変化の影響を補正した電池ケース１３１内部の圧力を測定することができる。

測定態様の変更例２について、図２４を参照しながら説明する。図２４は、変更例２に係る測定態様を示す説明図である。
変更例２に係る測定態様は、図２４に示すように、変更例１の測定態様に変更を加えたものである。具体的には、ダイヤフラム１４０の肉厚部１４２及び電池ケース１３１の天板１３１ａに、電池ケース１３１内部に連通する貫通穴１３１ｃ，１３１ｄが形成されている。そして、光ファイバ１６に貫通穴１３１ｃ，１３１ｄを通過させることにより、光ファイバ１６のＦＢＧｂが電池ケース１３１内部に配置されるようになっている。

変更例２に係る測定態様によれば、ＦＢＧｂにより電池ケース１３１内部から温度や圧力を直接測定することができる。なお、電池ケース１３１内部に光ファイバ１６を通過させているため電池ケース１３１のシール性は上記態様より劣るが、精度の高い測定を行いたい場合には好ましい態様となる。

測定態様の変更例３について、図２５及び図２６を参照しながら説明する。図２５は、変更例３に係る測定態様を示す斜視図である。図２６は、変更例３に係る測定態様を示す説明図である。
変更例３に係る測定態様は、図２５及び図２６に示すように、変更例２の測定態様に変更を加えたものである。具体的には、この変更例３では、電池ケース１３１の内部を通過する光ファイバ１６が、長方形の金属板１４３に取り付けられている。金属板１４３は、ダイヤフラム１４０ａの下部に、ダイヤフラム１４０ａと一体に形成されており、金属ケース１３１の上部に形成された挿入部１４４から挿入できるようになっている。

変更例３に係る測定態様によれば、組付時に光ファイバ１６が折れないように、金属板１４３で保護することができる。また、この変更例３では、電池ケース１３１の外部でＦＢＧを金属板１４３に取り付ければよいため、変更例２のようにＦＢＧｂを電極版１３２へ直接取り付ける場合に比べて、容易に取付作業を行うことができる。

測定態様の変更例４について、図２７を参照しながら説明する。図２７は、変更例４に係る測定態様を示す説明図である。
変更例４に係る測定態様は、図２７に示すように、変更例２の測定態様（図２４参照）に変更を加えたものである。具体的には、電池ケース１３１の内部を通過する光ファイバ１６の経路が、長方形をなす電極版１３２の周囲に合わせて広がるように設けられている。そして、例えば三つのＦＢＧｃ〜ＦＢＧｅが、長方形の三辺に位置するように取り付けられている。なお、ＦＢＧの数や取り付け位置を適宜変更して測定数や測定位置を変更することができる。

変更例４に係る測定態様によれば、電池ケース１３１の内部位置による温度差や圧力差がある場合にも、複数個所に配置されたＦＢＧｃ〜ＦＢＧｅを利用してより高精度に測定を行うことができる。

測定態様の変更例５について、図２８及び図２９を参照しながら説明する。図２８は、変更例５に係る測定態様を示す斜視図である。図２９は、変更例５に係る測定態様を示す説明図である。
変更例５に係る測定態様は、図２８及び図２９に示すように、変更例４の測定態様（図２７参照）に変更を加えたものである。具体的には、図２８に示すように、電池ケース１３１の内部を通過する光ファイバ１６が、長方形状をなす電極板１３２の形状に合わせて長方形状に形成された金属板１４５に取り付けられている。この金属板１４５は、ダイヤフラム１４０の下部に一体形成されている。なお、この変更例５では、金属板１４５は、図２９示すように、各セル１３０ａの製造時に電池ケース１３１内に組み付けられる。

変更例５に係る測定態様によれば、組付時に光ファイバ１６が折れないように金属板１４５で保護できるとともに、電池ケース１３１の内部位置による温度差や圧力差がある場合にも、複数個所に配置されたＦＢＧｃ〜ＦＢＧｅを利用してより高精度に測定を行うことができる。

以上、詳細に説明したように本実施形態に係る物理量測定装置１０の測定態様によれば、二次電池１３０の電池ケース１３１内部の状態を示す複数の物理量を効率的に取得し、車両等に要求される組付性や省スペース化の向上を図ることができる。
また、本実施形態に係る測定態様によれば、二次電池１３０の電池ケース１３１の内部の状態を精度良く監視することができるため、過放電領域における可燃性ガスの発生等を適切に防止して、二次電池１３０の充電状態（ＳＯＣ）における使用領域を拡大させることができる。
さらに、光ファイバ１６を用いて電池ケース１３１内の測定を行うことにより、セル数の多い二次電池１３０に対し、従来の測定法に比べて測定速度を向上させることができる。また、光ファイバ１６を用いたことにより、各セルを走査機器等を用いて測定する場合に比べ、安全性や取り扱い易さを向上させることができる。加えて、光ファイバ１６の防爆性や高耐食性等を利用した高品質な装置を実現することができる。

なお、上記実施形態及びその変更例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施形態では、本発明に係る物理量測定装置を、燃料タンク及び二次電池に適用した場合について説明したが、内部の状態を示す複数の物理量を測定する必要のある様々な容器についても本発明を適用することができる。

１０物理量測定装置
１１蒸気圧センサ
１２燃温センサ
１３センダーゲージ
１４燃圧センサ
１５燃温センサ
１６光ファイバ
１７信号処理部
１８光サーキュレータ
１９ＥＣＵ
２０燃料タンク
１３０二次電池
１３０ａセル
１３１電池ケース

Claims

容器内部の状態を示す複数の物理量を測定する物理量測定装置において、
前記物理量ごとに異なる波長の光を反射する複数のＦＢＧを有する光ファイバを備えている
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項１に記載する物理量測定装置において、
前記容器は、燃料タンクであり、
前記物理量は、前記燃料タンク内部の状態を示すものである
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項１に記載する物理量測定装置において、
前記容器は、複数であり、
前記物理量は、複数の前記容器内部の状態を示すものである
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項３に記載する物理量測定装置において、
前記容器は、二次電池の電池ケースであり、
前記物理量は、前記電池ケース内部の状態を示すものである
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項４に記載する物理量測定装置において、
前記光ファイバは、前記電池ケースの外部に設けられている
ことを特徴とする物理量測定装置。