JP2010529441A - 流体センサ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は流体管路（２０）内に存在する流体（３０）の誘電率を検出するための流体センサ装置（１；１′；１″；１；１′″）に関している。この装置はケーシング（５；５′；５″；５′″）と、第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）を備え前記ケーシングの内部に設けられるプレートコンデンサ装置とを有している。前記ケーシングは、その表面に流体管路（２０）取付け用の湾曲した取付け領域を有しており、前記第１及び第２のコンデンサプレートは、取付け領域の隣に配設されている。それにより取付け領域に取付けられる流体管路（２０）内に存在する流体（３０）が少なくとも部分的に前記第１及び第２のコンデンサプレートの間に配置される。

Description

本発明は流体管路内に存在する流体の誘電率を検出するための流体センサ装置に関している。

以下で説明する本発明の構成並びに本発明が解決しようとする課題に関しては、自動車への適用例に基づいて説明するが本発明自体は任意のあらゆる流体装置に適用可能なものであることを先に述べておく。

一般に自動車において使用される流体をオンラインで監視する必要性は益々広がっている。特にエンジンオイルや油圧系オイルにおいてはこの種の監視は、オイル交換の最適化を可能にする。例えば自動車の燃料などの流体においてはこの監視はまず第一に、エンジン管理を最適化すべく（例えば良好な排ガス値や良好なエンジン出力のために）、燃料の組成ないし品質をできる限り正確に特定することに用いられる。

オットエンジンに対する燃料ないし燃料添加物としてのエタノールないしメタノールはこれまではブラジルにおいて広く普及していた。しかしながらガソリン不足の逼迫や価格の上昇、石油輸出国で考えられる依存関係、工芸作物の利用の重要性、性能における利点などから特に米国にとっては鉱物油燃料とエタノールないしメタノールの混合使用が魅力的に映っている。燃料内のエタノール成分ないしメタノール成分は、エンジン制御装置において既存の信号（例えばラムダセンサ、空気質量流量計の信号）の評価を介して推定することが可能である（ソフトウエア手段）。特定の適用条件（例えば燃料タンク）のもとでは、そのようなソフトウエア手段だけでは所望の精度を達成できないこともあり得る。また今後の法規制や顧客要求に対して既存のソフトウエア手段が十分に対応できなくなることも考えられるし、既存のセンサ信号への要求がさらに先鋭化する可能性も考えられる。このようなこともシステムコストの著しい増加の要因となり得る。

これまでの例えばＤＥ４０３４４７１Ｃ１明細書またはＵＳ４，９１５，０８４明細書から公知の流体センサは、流体の誘電率測定のために容量性の構造を有しているが、大量生産には向いていなかった。なぜならそれらは一方ではコストが過度に高く、他方では流体内に設置しなければならないからである。

ＦＲ２８００８７２Ａ１明細書からも流体の誘電率を確定するためのセンサが公知である。この公知のセンサでは白金コンデンサ装置の金属電極が絶縁すべき流体管路の表面に設置され、相応の評価回路に接続されている。しかしながらこの種の解決手段も自動車分野への適用には不向きである。なぜならそれらの電極が保護されていないからである。

発明の利点
従来技術の解決手段に対して請求項１に特定されている本発明による流体センサ装置は、構造が簡単な上に取付けも容易で、後付け装備についても何の問題も生じない。

本発明による流体センサ装置のケーシングの内部では、流体管路に対する湾曲した取付け領域下方で２つのコンデンサプレートが少なくとも部分的に相対向して次のように取付けられる。すなわち取付けする流体管路内に存在する流体が少なくとも部分的に第１のコンデンサプレートと第２のコンデンサプレートの間に位置するように取付けられる。この有利にはプラスチック成形体として形成されているケーシングは、前記コンデンサプレートの安定した取付けと周辺環境からの攻撃的な影響から当該コンデンサプレートを保護する役割を果たす。このケーシングと流体管路の接続は、有利には流体管路をケーシングの凹部にクランプするか、ないしは流体管路をケーシングの引込み孔部に通すことで行われる。ケーシングの内部ではこの凹部ないし引込み孔部の湾曲領域に沿って前記コンデンサプレートが保持される。本発明による流体センサ装置は流体管路内の流体の通流を損なわせる作用は何も持っていない。

この種の流体センサ装置は例えばガソリン内のエタノール成分ないしメタノール成分を確定、ないしはディーゼル燃料内のバイオディーゼル成分の確定のための誘電率の測定を可能にする。有利には評価回路もケーシング内に収納され、この評価回路によってその集積された評価回路内で信号の評価と処理並びに必要に応じて温度測定や測定された流体の誘電率の温度補償も実施し得る。自動車分野へ適用するケースでは、市販のあらゆるタイプの自動車に簡単に後付け装備することが可能である。

従属請求項に記載されている特徴部分は本発明の対象の有利な発展形態ないし改善形態を表している。

本発明の有利な実施形態によれば、ケーシングの表面領域の取付け領域が当該ケーシングを貫通する引込み孔部内に存在する。流体管路がこの孔部に押し込まれることによって流体管路のさらなる付加的な固定を省くことができるようになる。

さらに別の有利な実施形態によれば、ケーシングの表面領域の取付け領域がケーシング表面の凹部内にある。このケースでは有利にはこの凹部に対してクランプがケーシングにおいて流体管路が当該凹部とクランプの間でケーシングに取付けられるように固定される。このことは流体管路の取外しを強いることのない容易な後付けを可能にする。

別の有利な実施形態によれば、第１及び第２のコンデンサプレートが平らに形成され、取付け領域の湾曲線に対する接線に沿って配設される。

さらに別の有利な実施形態によれば、ケーシングが実質的に円筒状の構造を有し、引込み孔部が実質的に当該円筒部の軸線に並行して延在する。

さらに別の実施形態によれば、ケーシングが実質的に半円筒状の構造を有し、この場合凹部が実質的に円筒部の軸線に並行して延在する。

さらに別の有利な実施形態によれば、ケーシングが流体管路取付けのためのクランプ可能な半円筒状のシェルから形成されている。

本発明の実施例は図面に示されており、以下の明細書で詳細に説明される。

本発明による流体センサ装置の第１実施形態の概略的な縦断面図 本発明による流体センサ装置の第１実施形態の概略的な横断面図 本発明による流体センサ装置の第２実施形態の概略的な横断面図 本発明による流体センサ装置の第３実施形態の概略的な横断面図 本発明による流体センサ装置の第４実施形態の概略的な横断面図

実施例の説明
図１ａには自動車の燃料管路が符号２０で示されており、さらにその管路内を通流方向Ｆに向かって流れている燃料、例えばガソリン／エタノール混合燃料が符号３０で示されている。

本発明による流体センサ装置１の第１実施例は、ケーシング５の内部に設けられたプレート型コンデンサ装置を有しており、このコンデンサプレート装置は第１のコンデンサプレート８ａと第２のコンデンサプレート８ｂを備えている。ケーシング５は円筒状の構造を備えた燃料用成形体であり、この円筒部の軸線に並行して延在している引込み孔部５ａを有している。この引込み孔部５ａを燃料管路はケーシング壁部と面一に当接するように通されている。２つの相対向しているコンデンサプレート８ａ，８ｂは、外部電圧の印加のもとで電界Ｅを形成し、この電界Ｅの中を燃料が通過する。例えば燃料３０のエタノール成分は、燃料／エタノール混合燃料の誘電率を用いて（場合によっては温度も考慮して）確定することが可能である。この場合ガソリンの誘電率ε＝２.０〜２.１であり、エタノールの誘電率ε＝２５.３である。信号の評価は同じ様にケーシング５内に収容されている評価回路４０において実施される。この評価回路４０はケーシング５の突起部５５に包含されている。この突起部５５の端部には電気的なプラグ装置４５が差込み可能であり、このプラグ装置４５が評価回路４０の信号を信号線路５０に供給する。

図１ｂから明らかなように、第１及び第２のコンデンサプレート８ａ，８ｂは、湾曲に形成されており、さらにケーシングの壁部領域（流体管路に対する取付け領域）の湾曲ラインに沿って並行するように引込み孔部５ａ内に配設されている。

それにより第１実施形態の流体センサ装置は非常にコンパクトに構成され、燃料３０の通流を損なうことなく評価電子回路を外部からの不所望な影響から保護し、燃料管路２０を通すことで簡単に取付けることが可能である。但しこれに対しては燃料管路を一旦取外す必要がある。

図１ａ，ｂには示していないが、流体管路２０に対する流体センサ装置１の不所望なずれ（滑り）を回避するために、当該流体センサ装置の両側で燃料管路２０にストッパを設けることも可能である。いずれにせよ燃料管路２０が軽い抵抗圧を伴って引込み孔部５ａに挿入されている場合には、このような処置は通常は不要である。また僅かなずれを許容するようにしてもよい。なぜなら流体センサ装置の燃料管路上の位置は、燃料の誘電率を測定する上では重要ではないからである。

図２には、本発明による流体センサ装置の第２実施例が概略的な断面図で示されている。

第２実施例による流体センサ装置１′は、前述した第１実施例による流体センサ装置１と次の点でのみ異なっている。すなわちケーシング５′内で成形ないし挿入されている第１及び第２コンデンサプレート８ａ′，８ｂ′の形態が異なっているのみである。これらのコンデンサプレート８ａ′，８ｂ′は平らに形成され、実質的に引込み孔部５ａの湾曲線に対する接線に沿って配設されている。

前記第１実施例による流体センサ装置においても第２実施例による流体センサ装置においても流体３０は燃料の形態で完全に第１及び第２コンデンサプレート８ａ，８ｂないし８ａ′，８ｂ′の間に配置されている。

図３には本発明による流体センサ装置の第３実施例が概略的な断面図で示されている。

この第３実施形態による流体センサ装置１″は、前記第１実施形態及び第２実施形態による流体センサ装置に比べてケーシング５″の構造が異なっている。このケーシング５″もプラスチック成形体であるが、円筒状の形態ではなく、半円筒状のシェル形状の構造を有している。ここでは凹部５９が設けられており、この凹部の中に燃料管路２０が配置されている。燃料管路２０の配設は金属性の押圧クリップ６０を用いて行われる。この押圧クリップ６０はプラスチック性のケーシング５″に固定されている。この固定クリップ６０の第１の端部にはヒンジ６４が設けられており、さらに第２の端部には解離可能な固定装置６２が設けられている。この解離可能な固定装置６２は、例えばネジであってもよいし、クランプであってもよい。押圧クリップ６０が閉じられている状態では燃料管路２０は凹部内に面一に位置する。燃料管路の取付けに際しては押圧クリップ６０を開いた後で燃料管路２０を載置し、再びこの押圧クリップ６０を閉じることで行われる。つまりこの配置構成では燃料管路２０を通すための取外しは不要である。

コンデンサプレート８ａ″，８ｂ″は前記第２実施例の形態のようにケーシング５″の内部に構成され、同じように前記凹部の湾曲線に対する接線に沿って配設されている。いずれにせよこの実施形態では、コンデンサプレート８ａ″，８ｂ″の間に燃料３０の横断面部分の全てが位置しているのではなく、横断面部分の約２／３の部分のみがコンデンサプレート８ａ″，８ｂ″の間に位置しているだけである。このことは当該ケーシングの半円筒状のシェル形状の構造に起因しているが、しかしながらこのことは測定信号の品質に何等影響を与えるものではない。

集積された評価回路４０とそこに取付けられるプラグ装置４５を伴った突起部５５は、既に前述した前記実施形態の突起部に相応するものである。

図４には本発明による流体センサ装置の第４実施例が概略的な断面図で示されている。

この第４実施形態による流体センサ装置１′″も半円筒状のシェル形状のケーシングを有している。第３の実施形態との唯一の違いは、コンデンサプレート８ａ′″，８ｂ′″が湾曲構造を有し、実質的に凹部５９の湾曲線に対する接線に沿って配置されていることである。この第４の実施形態におけるコンデンサプレート８ａ′″，８ｂ′″はそれらの端面側が相互に相対向するように構成されているのではなく、互いに僅かに曲げられて構成されている。それによりそれらはそれらの一方の側から他方の側へのプレート間隔が変化しているプレートコンデンサを形成する。しかしながらこの種のコンデンサプレート８ａ′″，８ｂ′″の配置構成でも信号品質には何等影響はない。

本発明は前述の有利な実施形態に基づいて説明したが、これは本願がそれらの実施形態に限定されることを意味するものではなく、それ以外の形態で実施されることも可能である。

例えば、ケーシングを２つの半円筒状のシェル形状に形成することも可能である。この流体管路取付け用の２つのシェル形状部分はヒンジを介して開かれる。

もちろんケーシングの半円筒状の構造の他にもケーシングの中空円筒状の構造ないしは流体管路のための湾曲した取付け領域を備えたその他のケーシングの構造も可能である。またケーシング内部において流体管路用取付け領域の横ないしは下方へのコンデンサプレートの配置構成も広範な限界内で変更することが可能である。さらに２つのコンデンサプレートについてもそれ以上の数を適用することが可能である。

最後に前述の実施形態は全て自動車分野において燃料管路内に存在する燃料の誘電率の測定に基づいて説明してきたが、本願発明はそのようなものに限定されるものではなく、任意の流体管路内の任意の流体に対して適用可能なものであることを述べておく。

Claims (13)

1. 流体管路（２０）内に存在する流体（３０）の誘電率を検出するための流体センサ装置（１；１′；１″；１；１′″）であって、
   ケーシング（５；５′；５″；５′″）と、
   第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）を備え、前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）の内部に設けられるプレートコンデンサ装置を有し、
   前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は、その表面に流体管路（２０）取付け用の湾曲した取付け領域を有しており、
   前記第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）は、取付け領域の隣に次のように配設されている、すなわち、取付け領域に取付けられる流体管路（２０）内に存在する流体（３０）が少なくとも部分的に前記第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）の間に配置され、さらに、
   ケーシング（５；５′；５″；５′″）の表面領域の取付け領域は、当該ケーシング（５；５′；５″；５′″）表面にある凹部（５９）内にある形式の流体センサ装置において、
   流体管路（２０）が前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）の凹部（５９）とクリップ（６０）の間に取付けられるように前記凹部（５９）に対してクリップ（６０）がケーシングに固定可能であることを特徴とする流体センサ装置。
2. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）の表面領域の取付け領域は前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）を通って延在する引込み孔部（５ａ）内に存在する、請求項１記載の流体センサ装置。
3. 前記クリップ（６０）の第１の端部はヒンジ（６４）を有しており、さらに第２の端部は解離可能な固定装置（６２）を有している、請求項１記載の流体センサ装置。
4. 前記クリップ（６０）は、金属性の押圧クリップである、請求項１から３いずれか１項記載の流体センサ装置。
5. 前記第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）は平らに形成され、実質的に取付け領域の湾曲線に対する接線に沿って配設されている、請求項１から４いずれか１項記載の流体センサ装置。
6. 前記第１及び第２のコンデンサプレート（８ａ，８ｂ、８ａ′，８ｂ′、８ａ″，８ｂ″、８ａ′″，８ｂ′″）は湾曲に形成され、実質的に取付け領域の湾曲線に対して並行に配設されている、請求項１から４いずれか１項記載の流体センサ装置。
7. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は実質的に円筒状の構造を有し、引込み孔部（５ａ）が実質的に当該円筒部の軸線に並行に延在している、請求項２記載の流体センサ装置。
8. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は実質的に半円筒状の構造を有し、前記合凹部（５９）は実質的に円筒部の軸線に並行に延在している、請求項１記載の流体センサ装置。
9. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は突起部（５５）を有し、該突起部にはプレート状コンデンサ装置の一方に接続された評価回路（４０）が少なくとも部分的に収容されている、請求項１から８いずれか１項記載の流体センサ装置。
10. 前記突起部（５５）の端部には電気的なプラグ装置（４５）が取付け可能である、請求項９記載の流体センサ装置。
11. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は、プラスチック成形体である、請求項１から１０いずれか１項記載の流体センサ装置。
12. 前記ケーシング（５；５′；５″；５′″）は流体管路（２０）の取付けのために開かれる２つの半円筒状のシェルから形成されている、請求項２記載の流体センサ装置。
13. 自動車の燃料管路（２０）内に存在する燃料（３０）の誘電率を検出するために請求項１から１２いずれか１項記載の流体センサ装置を適用する方法。

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