JP2015087231A - 液面高さ検出計 - Google Patents

Abstract

【課題】開放系容器だけでなく、密閉系容器においても、液面高さを検出でき、さらに、容器に入っていない液体の液面高さも検出できる液面高さ検出計を提供する。
【解決手段】液面高さ検出計の構成を、一面１０ａとその反対側の他面１０ｂを有し、一面１０ａが液体２に向いているとともに、一面１０ａが液面２ａの高さ方向に平行な状態とされた検出素子１０と、検出素子１０の他面１０ｂ側に設けられたペルチェ素子２０と、液体２の液面高さの検出処理を行う制御部とを備える構成とする。そして、ペルチェ素子２０によって、他面１０ｂから一面１０ａに向かって検出素子１０の内部を通過し、液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成する。制御部は、検出素子の内部を通過する熱流に応じて出力された電気信号の出力値と、検出素子の出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液面高さ検出計に関するものである。

従来の液面高さ検出計として、特許文献１に記載のものがある。これは、溶湯（溶融金属）の湯面位置を検知するものであり、上部が開放された開放系容器の側壁に複数の熱電対を埋設し、複数の熱電対によって熱流束差を測定し、この測定結果から湯面位置を算出するものである。ここでいう熱流束差とは、容器内部の溶湯（液体）から容器外部に向かう熱流束と、湯面上側の気体から容器外部に向かう熱流束の差である。開放系容器であれば、溶湯と気体との間に温度差があり、熱流束差が生じるので、熱流束差に基づいて、湯面位置を算出することができる。

特許第４６８１１２７号公報

しかし、密閉された閉鎖系容器の場合、容器内部の液体と気体には、ほとんど温度差がなく、熱流束差が生じないので、上記した従来技術では、液面位置を検出することができない。

また、上記した従来技術は、容器の側壁に熱電対を埋設していることから明らかなように、容器に入っている液体の液面を検出するものであり、容器に入っていない液体の液面高さを検出するものではない。

本発明は上記点に鑑みて、開放系容器だけでなく、密閉系容器においても、液面高さを検出でき、さらに、容器に入っていない液体の液面高さも検出できる液面高さ検出計を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
一面（１０ａ）とその反対側の他面（１０ｂ）を有し、一面が検出対象の液体に向いているとともに、一面が液面の高さ方向に平行な状態とされた検出素子（１０）と、
検出素子の他面側に設けられた加熱手段（２０）と、
液体の液面高さの検出処理を行う検出処理手段（３０）とを備え、
１つの検出素子は、液面高さ方向における長さが液面高さの検出範囲と同じ長さであり、１つの検出素子によって１つのセンサユニットが構成されており、
検出素子は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
加熱手段は、他面から一面に向かって検出素子の内部を通過し、液体もしくは気体に向かう熱流を形成し、
検出素子は、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材にて、検出素子の内部を通過する熱流に応じた起電力を発生し、その起電力に応じた電気信号を検出処理手段に対して出力し、
検出処理手段は、検出素子の出力値と、検出素子の出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明では、
一面（１０ａ）とその反対側の他面（１０ｂ）を有し、一面が検出対象の液体に向いているとともに、一面が液面の高さ方向に平行な状態とされた複数の検出素子（１０）と、
複数の検出素子の他面側に設けられた加熱手段（２０）と、
液体の液面高さの検出処理を行う検出処理手段（３０）とを備え、
複数の検出素子は、液面高さの検出範囲にわたって液面高さ方向に並んでおり、複数の検出素子によって１つのセンサユニットが構成されており、
複数の検出素子は、それぞれ、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
加熱手段は、他面から一面に向かって複数の検出素子の内部を通過し、液体もしくは気体に向かう熱流を形成し、
複数の検出素子は、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材にて、検出素子の内部を通過する熱流に応じた起電力を発生し、その起電力に応じた電気信号を検出処理手段に対して出力し、
検出処理手段は、複数の検出素子の総出力値と、複数の検出素子の総出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することを特徴としている。

請求項１、２に記載の発明は、加熱手段から検出素子の内部を通過して液体もしくは気体に向かう熱流を形成し、検出素子の内部を通過する熱流の大きさに基づいて、液面高さを検出するものである。ここで、一般的に、液体の方が気体よりも熱伝導が高い。このため、熱流が液体に向かうときの方が、熱流が気体に向かうときよりも、検出素子の内部を通過する熱流が大きい。したがって、検出素子の内部を通過する熱流の大きさから、液面の位置を特定することが可能である。

このとき、液体と気体に温度差がない場合であっても、液体に向かう熱流と気体に向かう熱流の大きさに差が生じる。したがって、請求項１、２に記載の発明によれば、開放系容器だけでなく、閉鎖系容器においても、液面高さを検出できる。なお、請求項１、２に記載の発明では、センサユニットを容器の側壁外面に設けたり、容器の内部に設けたりすることができる。

また、請求項１、２に記載の発明によれば、センサユニットを液体に浸漬させて使用することで、容器に入っていない液体の液面高さを検出することもできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における車両用燃料計の構成を示す図である。 第１実施形態における車両用燃料計の構成を示す図である。 図２中の検出素子およびペルチェ素子の平面図である。 図３中のIV−IV線に沿った断面図である。 図３中のV−V線に沿った断面図である。 検出素子の製造工程を示す断面図である。 図２中の検出素子およびペルチェ素子の作動を説明するための断面図である。 図２中の検出素子の出力値と液面高さの関係を示す図である。 図１、２中の制御部が実行する制御処理のフローチャートである。 図２中のペルチェ素子の印加電圧値と検出素子の出力値との関係を示す図である。 第２実施形態における車両用燃料計の構成を示す図である。 周囲温度がＴ℃、Ｔ−α℃、Ｔ＋α℃のときの図１１中の検出素子の出力値と液面高さの関係を示す図である。 第３実施形態における車両用燃料計の構成を示す図である。 図１３中の容器、検出素子およびペルチェ素子の断面図である。 図１３中の複数の検出素子の総出力値と液面高さの関係を示す図である。 図１３中の制御部が実行する制御処理のフローチャートである。 第４実施形態における車両用燃料計の構成を示す図である。 周囲温度がＴ℃、Ｔ−α℃、Ｔ＋α℃のときの図１７中の検出素子の出力値と液面高さの関係を示す図である。 第５実施形態における容器およびセンサユニットの外観図である。 図１９中の容器およびセンサユニットの断面図である。 第６実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 図２１中の第１センサユニットにおける複数の検出素子の総出力値と液面高さの関係を示す図である。 図２１中の第２センサユニットにおける複数の検出素子の総出力値と液面高さの関係を示す図である。 第７実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第７実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第８実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に平行な状態を示す図である。 液面位置が図２５に示す位置のときの各センサユニットの出力値の一例を示す図である。 第８実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器に対して傾いた状態を示す図である。 液面位置が図２７に示す位置のときの各センサユニットの出力値の一例を示す図である。 第９実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に平行な状態を示す図である。 液面位置が図２９に示す位置のときの各センサユニットの出力値の一例を示す図である。 第９実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に対して傾いた状態を示す図である。 液面位置が図３１に示す位置のときの各センサユニットの出力値の一例を示す図である。 第１０実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第１１実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第１２実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第１２実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第１２実施形態が解決する課題を説明するための容器およびセンサユニットの断面図である。 第１３実施形態における容器およびセンサユニットの断面図である。 第１４実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に平行な状態を示す図である。 第１４実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に対して傾いた状態を示す図である。 第１５実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に平行な状態を示す図である。 第１５実施形態における容器およびセンサユニットの外観図であって、液面が容器底面に対して傾いた状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明の液面高さ検出計を、車両に搭載される車両用燃料計に適用したものである。

図１、２に示されるように、車両用燃料計は、１つのセンサ部１０、２０と、制御部３０と、表示部４０とを備えている。センサ部１０、２０は、検出素子１０とペルチェ素子２０を有するものであり、容器１の側壁外面に設けられている。本実施形態では、１つのセンサ部１０、２０によって１つのセンサユニットＵ１が構成されている。

容器１は、液面高さの検出対象である液体２、すなわち、燃料を収容する直方体形状の密閉容器（閉鎖系容器）である。容器１の内部には、液体２と気体３とが入っている。容器１の４つの側壁のうち１つの側壁の外面に、センサ部１０、２０が接着テープ、接着剤等によって貼り付けられている。

検出素子１０は、両面の温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子である。検出素子１０は、一面１０ａとその反対側の他面１０ｂを有する板状であり、厚さが１ｍｍ以下であって、平面形状が長方形である。検出素子１０は、一面１０ａを容器１側とし、他面１０ｂを外側として容器１の側壁に貼り付けられている。すなわち、検出素子１０は、一面１０ａおよび他面１０ｂが容器１の高さ方向（図１、２中上下方向）に平行となるように、容器１に設けられている。

容器１の高さ方向における検出素子１０の長さは、容器１全体の高さとほぼ同じ長さである。これは、容器１の内部の高さ方向全域における液面高さを検出するためである。液面高さを検出したい範囲が容器１の高さ方向全域よりも狭ければ、検出素子１０の長さを容器１全体の高さよりも短くしてもよい。このように、検出素子１０の長さは、液面高さを検出したい範囲に応じて適宜設定される。

ペルチェ素子２０は、検出素子１０の他面１０ｂ側、すなわち、外側に設けられている。ペルチェ素子２０は、一面２０ａとその反対側の他面２０ｂを有する板状であり、電力を与えると、一面２０ａと他面２０ｂの一方が発熱し、他方が吸熱する熱電変換素子である。ペルチェ素子２０の一面２０ａ側を検出素子１０側として、ペルチェ素子２０が設けられている。容器１の高さ方向におけるペルチェ素子２０の長さは、検出素子１０と同じである。

ペルチェ素子２０は、図３〜図５に示されるように、検出素子１０と同じ構造を有し、検出素子１０と積層されて一体化されている。すなわち、検出素子１０とペルチェ素子２０は、同じ構造の熱電変換素子を２つ積層した積層体であり、一方の熱電変換素子を検出素子１０とし、他方の熱電変換素子をペルチェ素子２０として構成したものである。

具体的には、図３〜図５に示されるように、検出素子１０とペルチェ素子２０は、両方とも、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続されたものである。なお、図３は、理解をし易くするために、ペルチェ素子２０の表面保護部材１１０を省略して示してある。また、図３は、断面図ではないが、理解をし易くするために第１、第２層間接続部材１３０、１４０にハッチングを施してある。

検出素子１０とペルチェ素子２０は、同じ構造であるため、以下では、検出素子１０の構造について説明する。

絶縁基材１００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。そして、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。

なお、本実施形態の第１、第２ビアホール１０１、１０２は、表面１００ａから裏面１００ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、表面１００ａから裏面１００ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよい。また、裏面１００ｂから表面１００ａに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。

そして、第１ビアホール１０１には第１層間接続部材１３０が配置され、第２ビアホール１０２には第２層間接続部材１４０が配置されている。つまり、絶縁基材１００には、第１、第２層間接続部材１３０、１４０が互い違いになるように配置されている。

このように、第１、第２ビアホール１０１、１０２内に第１、第２層間接続部材１３０、１４０を配置しているため、第１、第２ビアホール１０１、１０２の数や径、間隔等を適宜変更することで、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の高密度化が可能となる。これにより、起電圧を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。

第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる金属で構成されている。例えば、第１層間接続部材１３０は、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。また、第２層間接続部材１４０は、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。このように、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金である。これにより、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電圧を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。

このように、本実施形態では、高感度な検出素子１０を用いるので、検出素子１０を用いて液面高さを検出することが可能である。

絶縁基材１００の表面１００ａには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成される表面保護部材１１０が配置されている。この表面保護部材１１０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ側に銅箔等の導体箔がパターニングされた複数の表面パターン１１１が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン１１１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。

具体的には、図４に示されるように、隣接する１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とを組１５０としたとき、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は同じ表面パターン１１１と接続されている。つまり、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は表面パターン１１１を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、絶縁基材１００の長手方向（図４中紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とが組１５０とされている。

絶縁基材１００の裏面１００ｂには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成される平面矩形状の裏面保護部材１２０が配置されている。この裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００の長手方向の長さが絶縁基材１００より長くされており、長手方向の両端部が絶縁基材１００から突出するように絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置されている。

そして、裏面保護部材１２０には、絶縁基材１００と対向する一面１２０ａ側に銅箔等の導体箔がパターニングされた複数の裏面パターン１２１が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン１２１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。

具体的には、図４に示されるように、絶縁基材１００の長手方向に隣接する組１５０において、一方の組１５０の第１層間接続部材１３０と他方の組１５０の第２層間接続部材１４０とが同じ裏面パターン１２１と接続されている。つまり、組１５０を跨いで第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１を介して電気的に接続されている。

また、図５に示されるように、絶縁基材１００の外縁では、長手方向と直交する方向（図３中紙面上下方向）に沿って隣接する第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１と接続されている。詳述すると、絶縁基材１００の長手方向に表面パターン１１１および裏面パターン１２１を介して直列に接続されたものが折り返されるように、隣接する第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１と接続されている。

また、裏面パターン１２１のうち、上記のように直列に接続されたものの端部となる部分は、図３および図４に示されるように、絶縁基材１００から露出するように形成されている。そして、裏面パターン１２１のうち絶縁基材１００から露出する部分が制御部３０と接続される端子として機能する部分となる。

以上が本実施形態における基本的な検出素子１０の構成である。そして、このような検出素子１０は、検出素子１０の内部を両面１０ａ、１０ｂに垂直な方向に通過する熱流（熱流束）に応じたセンサ信号（起電圧）を制御部３０に出力する。熱流束が変化すると、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電圧が変化する。

一方、ペルチェ素子２０は、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０に、制御部３０によって電力が供給されることにより、一面２０ａと他面２０ｂの一方が発熱し、他方が吸熱する。交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０に流れる電流の向きによって、発熱側と吸熱側とが決まる。

本実施形態の検出素子１０およびペルチェ素子２０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が熱可塑性樹脂を用いて構成されており、可撓性を有している。このため、容器１の側壁が湾曲していても、側壁に応じて湾曲させた状態で、検出素子１０およびペルチェ素子２０を容器１の外面に貼り付けることができる。

ここで、上記検出素子１０およびペルチェ素子２０の製造方法について図６を参照しつつ説明する。

まず、図６（ａ）に示されるように、絶縁基材１００を用意し、複数の第１ビアホール１０１をドリルやレーザ等によって形成する。

次に、図６（ｂ）に示されるように、各第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。なお、第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する方法（装置）としては、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の方法（装置）を採用すると良い。

簡単に説明すると、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に、裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置する。そして、第１導電性ペースト１３１を溶融させつつ、第１ビアホール１０１内に第１導電性ペースト１３１を充填する。これにより、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第１ビアホール１０１に合金の粉末が密接して配置される。

なお、吸着紙１６０は、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。また、第１導電性ペースト１３１は、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末を融点が４３℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。このため、第１導電性ペースト１３１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａが約４３℃に加熱された状態で行われる。

続いて、図６（ｃ）に示されるように、絶縁基材１００に複数の第２ビアホール１０２をドリルやレーザ等によって形成する。この第２ビアホール１０２は、上記のように、第１ビアホール１０１と互い違いとなり、第１ビアホール１０１と共に千鳥パターンを構成するように形成される。

次に、図６（ｄ）に示されるように、各第２ビアホール１０２に第２導電性ペースト１４１を充填する。なお、この工程は、上記図６（ｂ）と同様の工程で行うことができる。

すなわち、再び、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置した後、第２ビアホール１０２内に第２導電性ペースト１４１を充填する。これにより、第２導電性ペースト１４１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第２ビアホール１０２に合金の粉末が密接して配置される。

第２導電性ペースト１４１は、第１導電性ペースト１３１を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｔｅ合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。つまり、第２導電性ペースト１４１を構成する有機溶剤は、第１導電性ペースト１３１を構成する有機溶剤より融点が低いものが用いられる。そして、第２導電性ペースト１４１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａが常温に保持された状態で行われる。言い換えると、第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤が固化された状態で、第２導電性ペースト１４１の充填が行われる。これにより、第１ビアホール１０１に第２導電性ペースト１４１が混入することが抑制される。

なお、第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤が固化された状態とは、上記図６（ｂ）の工程において、吸着紙１６０に吸着されずに第１ビアホール１０１に残存している有機溶剤のことである。

そして、上記各工程とは別工程において、図６（ｅ）および図６（ｆ）に示されるように、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ、１２０ａに銅箔等の導体箔を形成する。そして、この導体箔を適宜パターニングすることにより、互いに離間している複数の表面パターン１１１が形成された表面保護部材１１０、互いに離間している複数の裏面パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０を用意する。

その後、図６（ｇ）に示されるように、裏面保護部材１２０、絶縁基材１００、表面保護部材１１０を順に積層して積層体１７０を形成する。このとき、図６（ｇ）に示される積層体１７０を１段とし、これを２段重ねた状態とする。

なお、本実施形態では、裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００より長手方向の長さが長くされている。そして、裏面保護部材１２０は、長手方向の両端部が絶縁基材１００から突出するように配置される。

その後、図示しないが、２段重ねの積層体１７０を一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧することにより、積層体１７０を一体化する。具体的には、第１、第２導電性ペースト１３１、１４１が固相焼結されて第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成すると共に、第１、第２層間接続部材１３０、１４０と表面パターン１１１および裏面パターン１２１とが接続されるように加熱しながら加圧（一括加熱加圧）して２段重ねの積層体１７０を一体化する。

なお、特に限定されるものではないが、２段重ねの積層体１７０を一体化する際には、積層体１７０とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。以上のようにして、上記検出素子１０およびペルチェ素子２０が製造される。

制御部３０は、検出素子１０の検出結果に基づいて、液面高さの検出処理を行う検出処理手段である。制御部３０は、例えばマイクロコンピュータ、記憶手段としてのメモリ、その周辺回路にて構成される電子制御装置であり、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行って、表示部４０の作動を制御する。

表示部４０は、制御部３０によって算出された液面高さを表示する表示手段である。表示部４０は、モニタ等の表示装置によって構成される。

ここで、本実施形態の車両用燃料計による液面高さの検出方法について説明する。

図７中の太線矢印のように、ペルチェ素子２０の一面２０ａを発熱させることによって、容器外部から容器内部に向かう熱流を形成する。すなわち、検出素子１０の他面１０ｂから一面１０ａに向かって検出素子１０の内部を通過し、容器内部の液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成する。

このとき、熱流が検出素子１０の内部を通過して液体に向かうときと、熱流が検出素子１０の内部を通過して気体に向かうときでは、液体と気体の熱伝導差により、検出素子１０の内部を通過する熱流量（熱流の大きさ）が異なる。

すなわち、一般的に、液体層と気体層の熱伝導を比較すると、液体層の方が気体層よりも熱伝導が高い。このため、熱流が検出素子１０の内部を通過して液体に向かうときの方が、熱流が検出素子１０の内部を通過して気体に向かうときよりも、検出素子１０の内部を通過する熱流が大きい。このため、検出素子１０の出力値（電圧値）は、容器１の内部が液体２で満たされているときの方が、容器１の内部が気体３で満たされているときよりも大きい。

そして、本実施形態では、液面２ａの位置が変動すると、検出素子１０の一面１０ａにおいて、液体２に対向する領域と気体３に対向する領域との割合が変動する。すなわち、液面２ａの位置が高くなるにつれて、検出素子１０の一面１０ａのうち液体２に対向する領域の割合が大きくなり、検出素子１０の内部を流れる熱流が大きくなる。

このため、図８に示されるように、容器１の周囲温度が一定のとき、液面位置が高くなるにつれて、検出素子１０の出力値（電圧値）が大きくなるという関係がある。すなわち、液面高さをｙとし、電圧値をｘとしたとき、ｙ＝ａｘ＋ｂという線形関係がある。ａ、ｂは、所定の定数である。したがって、検出素子１０の電圧値と、検出素子１０の電圧値と液面高さの関係とに基づけば、液面高さを算出することができる。

そこで、制御部３０は、液面検出処理として、図９に示される制御処理を実行する。この制御処理は、イグニッションスイッチもしくはエンジンスタートスイッチがオンになったときに実行され、所定の時間間隔で繰り返し実行される。なお、図９中の各制御ステップは、制御部３０が有する各種の機能実現手段を構成している。

まず、制御部３０は、図９に示される制御処理を実行する前に、ペルチェ素子２０に所定の電圧を印加して、ペルチェ素子２０の一面２０ａを発熱させておく。これにより、常に、検出素子１０の内部を通過し、容器内部の液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成しておく。

そして、ステップＳ１で、検出素子１０の出力値（電圧値）ｘを取得する。

続いて、ステップＳ２で、ステップＳ１で取得した電圧値ｘが第１電圧値Ｖ_１以下か否かを判定する。第１電圧値Ｖ_１は、図８に示されるように、液面高さがほぼ０のときの電圧値である。

したがって、液面高さが０の場合、電圧値ｘはＶ_１以下となるので、ステップＳ２で肯定（ＹＥＳ）判定して、ステップＳ３に進み、液面高さが０、すなわち、燃料の残量が０（ｅｍｐｔｙ）であると決定する。続いて、ステップＳ４で、ステップＳ３の決定内容を表示部４０に表示させるために、表示部４０に制御信号を出力する。これにより、表示部４０に、「ｅｍｐｔｙ」が表示される。

一方、液面高さが０でない場合、電圧値ｘはＶ_１より大きいので、ステップＳ２で否定（ＮＯ）判定して、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５で、電圧値ｘが第２電圧値Ｖ_２より小さいか否かを判定する。第２電圧値Ｖ_２は、図８に示されるように、液面高さが最大、すなわち、燃料が満タン（ｆｕｌｌ）のときの電圧値である。

したがって、液面高さが最大でない場合、電圧値ｘはＶ_２よりも小さいので、ステップＳ５で、肯定（ＹＥＳ）判定して、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６で、電圧値ｘと、図８に示される関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）とを用いて、液面高さｙを算出する。続いて、ステップＳ４で、ステップＳ６の算出結果を表示部４０に表示させるために、表示部４０に制御信号を出力する。これにより、表示部４０に、算出された液面高さが表示される。なお、液面高さから燃料の残量を算出して、燃料の残量が数値で表示部４０に表示されるようにしてもよい。

一方、液面高さが最大である場合、電圧値ｘはＶ_２となるので、ステップＳ５で、否定（ＮＯ）判定して、ステップＳ７に進み、燃料が満タン（ｆｕｌｌ）であると決定する。続いて、ステップＳ４で、ステップＳ３の決定内容を表示部４０に表示させるために、表示部４０に制御信号を出力する。これにより、表示部４０に、「ｆｕｌｌ」が表示される。

以上の説明の通り、本実施形態では、ペルチェ素子２０から検出素子１０の内部を通過して液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成し、検出素子１０の内部を通過する熱流の大きさに基づいて、液面高さを検出するようにしている。これによれば、液体２と気体３に温度差がない場合であっても、液体２に向かう熱流と気体３に向かう熱流の大きさに差が生じるので、閉鎖系容器１の内部の液体２の液面高さを検出できる。

また、上記した従来技術では、熱電対を容器側壁に埋設する必要があるため、熱電対が故障した場合の修復が不可能である等の問題が生じる。これに対して、本実施形態によれば、センサユニットＵ１を容器側壁に埋設しなくてよいので、このような問題を回避できる。

また、本実施形態では、図１０に示されるように、ペルチェ素子２０の印加電圧値が大きいほど、検出素子１０の出力値（電圧値）が大きくなる。したがって、ペルチェ素子２０の印加電圧値を任意に設定することで、検出素子１０の出力感度を調整することができる。なお、図８に示される関係は、ペルチェ素子２０の印加電圧値の大きさによって、異なる。そこで、ペルチェ素子２０の印加電圧値の大きさに応じた、図８に示される関係式を予め実験から求めておき、メモリに記憶しておく。そして、設定されるペルチェ素子２０の印加電圧値の大きさに応じて、液面高さの算出に用いる関係式を選択するようにする。

また、本実施形態では、常に、ペルチェ素子２０に所定の電圧を印加したが、常時測定の必要が無い場合、ペルチェ素子２０に間欠的に電圧を印加するようにしてもよい。すなわち、図９に示される制御処理を繰り返し実行する間隔が長い場合、図９に示される制御処理を実行する毎に、ペルチェ素子２０に電圧を印加するようにしてもよい。このようにすると、容器１の温度上昇を抑制できる。ただし、この場合、熱流が一定になるまで待つ必要が生じる。

また、ペルチェ素子２０に流れる電流の向きを変えて、ペルチェ素子２０の一面２０ａにおける発熱と吸熱とを入れ替えることによっても、容器１の温度上昇を抑制できる。ただし、この場合、検出素子１０の感度が鈍くなる。

（第２実施形態）
図１１に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１実施形態の車両用燃料計に対して、温度センサ３１を追加したものであり、その他の構成は、第１実施形態と同じである。

温度センサ３１は、容器１、センサ部１０、２０の周囲温度（環境温度）を検出するものであり、検出温度に応じたセンサ信号を制御部３０に向けて出力する。温度センサ３１は、センサ部１０、２０とは別体である。温度センサ３１は、容器１の周辺に配置されている。温度センサ３１として、熱電対等を用いることができる。

ここで、ペルチェ素子２０の印加電圧が一定のとき、液面高さが同じであっても、周囲温度（環境温度）が異なると、検出素子１０の内部を通過する熱流の大きさも異なる。このため、図１２に示されるように、周囲温度によって、液面高さと検出素子１０の出力値（電圧値）との関係は異なる。すなわち、周囲温度が標準温度よりも高温（Ｔ＋α℃）のとき、周囲温度が標準温度（Ｔ℃）のときと比較して、熱流が小さくなるため、同じ液面高さに対応する電圧値が低くなる。一方、周囲温度が標準温度よりも低温（Ｔ−α℃）のとき、周囲温度が標準温度（Ｔ℃）のときと比較して、熱流が大きくなるため、同じ液面高さに対応する電圧値が高くなる。

このため、周囲温度が一定でなく変化する場合、周囲温度を考慮せずに、出力値から液面高さを算出すると、算出した液面高さと実際の液面高さに誤差が生じてしまう。

そこで、本実施形態では、温度センサ３１が測定した周囲温度と、検出素子１０の電圧値と、周囲温度に応じた検出素子１０の電圧値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出する。

例えば、種々の周囲温度毎に、検出素子１０の電圧値と液面高さの関係を予め実験から求めておく。そして、標準温度（Ｔ℃）のときの検出素子１０の電圧値と液面高さの関係との違いから、周囲温度毎に必要な補正係数を求めておき、メモリに記憶しておく。制御部３０は、液面高さの算出時に、検出素子１０の電圧値に補正係数をかけ、標準温度のときの検出素子１０の電圧値と液面高さの関係を用いて、液面高さを算出する。

また、例えば、種々の周囲温度毎に、検出素子１０の電圧値と液面高さの関係を予め実験から求めておき、それらをメモリに記憶しておく。そして、制御部３０は、液面高さの算出時に、温度センサ３１が測定した周囲温度に対応する検出素子１０の電圧値と液面高さの関係を用いる。

このようにして、液面高さを算出することで、液面高さを正確に検出することができる。

なお、本実施形態の車両用燃料計に対して、さらに、容器１の内部温度を検出する温度センサを追加してもよい。このとき、１つの温度センサを用いたり、液体２の温度検出用と、気体３の温度検出用の２つの温度センサを用いたりしてもよい。そして、周囲温度と、容器内部温度と、検出素子１０の電圧値と、周囲温度および容器内部温度に応じた検出素子１０の電圧値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することで、液面高さをより正確に検出することができる。

（第３実施形態）
図１３、１４に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１実施形態の車両用燃料計に対して、１つのセンサ部１０、２０を複数のセンサ部１０、２０に変更したものである。その他の構成は第１実施形態と同じである。

本実施形態では、６つのセンサ部１０、２０が容器１の側壁外面に設けられている。各センサ部１０、２０は、第１実施形態のセンサ部１０、２０と同じ構造であり、容器１の高さ方向における長さを、第１実施形態のセンサ部１０、２０よりも短くしたものである。各センサ部１０、２０は、別体であり、所定の間隔にて、容器１の高さ方向に並んでいる。各センサ部１０、２０は、ワイヤやケーブル等の配線を介して、個別に制御部３０と電気的に接続されている。この複数のセンサ部１０、２０によって、１つのセンサユニットＵ１が構成されている。

制御部３０は、各検出素子１０の出力値（電圧値）を合算する。なお、各検出素子１０同士が配線によって直列接続されており、各検出素子１０の出力を合算した総出力（総起電圧）が制御部３０に入力されるようにしてもよい。

図１５に示されるように、本実施形態の車両用燃料計においても、容器１の周囲温度が一定のとき、液面位置が高くなるにつれて、検出素子１０の総出力値（総電圧値）が大きくなるという関係がある。このため、第１実施形態と同様に、液面高さを検出できる。

ただし、本実施形態では、液面２ａが隣り合うセンサ部１０、２０の間に位置する場合、液面高さを正確に検出できない。すなわち、液面２ａの位置がセンサ部１０、２０の設置範囲内のときでは、液面高さと総電圧値との間に比例関係があるため、総電圧値から液面高さを点で特定することができる。しかし、液面２ａの位置が隣り合うセンサ部１０、２０の間の範囲内のときでは、液面高さに関わらず、総電圧値は一定である。図１５に示されるように、電圧値Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４、Ｖ_５、Ｖ_６のとき、これらの電圧値に対応する液面高さは、ある範囲を持つ。このため、総電圧値から液面高さを点で特定することができず、ある範囲でしか特定できない。

本実施形態では、制御部３０は、液面検出処理として、図１６に示される制御処理を実行する。この制御処理は、第１実施形態で説明した図９に示される制御処理と同様に実行される。以下では、図９に示される制御処理と異なる点を説明する。

ステップＳ２において、液面高さが０でない場合、電圧値ｘはＶ_１より大きいので、否定（ＮＯ）判定して、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１で、電圧値ｘが図１５中の第２電圧値Ｖ_２より小さいか否かを判定する。肯定（ＹＥＳ）判定したとき、ステップＳ１２に進み、ｙ＝ａｘ＋ｂ_１を用いて、ステップＳ１で取得した電圧値ｘから液面高さｙを算出する。一方、否定（ＮＯ）判定したとき、ステップＳ１３に進み、電圧値ｘが図１５中の第３電圧値Ｖ_３より小さいか否かを判定する。

このように、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２１で、電圧値ｘが第２〜第７電圧値Ｖ_２〜Ｖ_７より小さいか否かを判定する。そして、各ステップで肯定（ＹＥＳ）判定したとき、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２で、図１５に示されるように、対応する関係式ｙ＝ａｘ＋ｂ_１〜ｙ＝ａｘ＋ｂ_６を用いて、液面高さｙを算出する。例えば、液面２ａの位置が図１４に示される位置のとき、図１５に示されるように、電圧値ｘは、第３電圧値Ｖ_３以上、第４電圧値Ｖ_４未満であるため、ｙ＝ａｘ＋ｂ_３を用いて液面高さｙを算出する。その後、ステップＳ４で、ステップＳ６の算出結果を表示部４０に表示させるために、表示部４０に制御信号を出力する。これにより、表示部４０に、算出された液面高さが表示される。

そして、図１５に示されるように、液面高さが最大である場合、電圧値ｘは第７電圧値Ｖ_７となるので、ステップＳ２１で、否定（ＮＯ）判定して、ステップＳ２３に進み、燃料が満タン（ｆｕｌｌ）であると決定する。続いて、ステップＳ４で、ステップＳ３の決定内容を表示部４０に表示させるために、表示部４０に制御信号を出力する。これにより、表示部４０に、「ｆｕｌｌ」が表示される。

本実施形態の車両用燃料計は、液面高さを高精度に検出する必要が無く、液面高さを大まかに検出できればよい場合での使用が好ましい。

本実施形態によれば、複数のセンサ部１０、２０を用いるので、液面高さの検出範囲全域にわたって、１つのセンサ部１０、２０を配置する場合と比較して、センサ部１０、２０の総面積を小さくできる。

また、本実施形態によれば、複数のセンサ部１０、２０を離間して配置するので、容器１が歪な形状のために、容器１の側壁外面に１つのセンサ部１０、２０を広範囲にわたって配置できない場合であっても、配置可能となる。

なお、センサ部１０、２０の大きさや数は任意に変更可能である。センサ部１０、２０を小さくし、多数配置することで、隣り合うセンサ部１０、２０同士の間隔を小さくすることが好ましい。これにより、液面高さを精度良く検出できる。

（第４実施形態）
図１７に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第３実施形態の車両用燃料計に対して、第２実施形態と同様の理由により、温度センサ３１を追加したものであり、その他の構成は、第３実施形態と同じである。

すなわち、図１８に示されるように、周囲温度によって、液面高さと検出素子１０の出力値（電圧値）との関係は異なる。そこで、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、温度センサ３１が測定した周囲温度と、検出素子１０の電圧値と、周囲温度に応じた検出素子１０の電圧値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出する。これにより、液面高さを正確に検出することができる。

さらに、本実施形態においても、第２実施形態での説明と同様に、容器１の内部温度を検出する温度センサを追加してもよい。このとき、１つの温度センサを用いたり、液体２の温度検出用と、気体３の温度検出用の２つの温度センサを用いたりしてもよい。そして、周囲温度と、容器内部温度と、検出素子１０の電圧値と、周囲温度および容器内部温度に応じた検出素子１０の電圧値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することで、液面高さをより正確に検出することができる。

（第５実施形態）
図１９、２０に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第３、４実施形態の車両用燃料計において、複数のセンサ部１０、２０を一体化したものであり、その他の構成は、第３、第４実施形態と同じである。

複数のセンサ部１０、２０は、樹脂部１１によって連なっているとともに、樹脂部１１の内部の導体箔１２によって、各検出素子１０が直列接続され、各ペルチェ素子２０が直列接続された構造となっている。これにより、１つのセンサユニットＵ１が構成されている。図示しないが、この１つのセンサユニットＵ１と、制御部３０とが配線によって電気的に接続されている。

樹脂部１１は、図４中の基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が積層され、第１、第２層間接続部材１３０、１４０および表面、裏面パターン１１１、１２１を有していない構造である。また、導体箔１２は、図４中の表面パターン１１１、１２１である。樹脂部１１のうち導体箔１２が形成されている部位は、図４中の基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が積層され、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を有していない構造であって、基材１００と表面保護部材１１０の間に表面パターン１１１が形成され、基材１００と裏面保護部材１２０との間に裏面パターン１２１が形成された構造である。

このセンサユニットは、図６に示される製造方法に対して、複数のセンサ部１０、２０が表面、裏面パターン１１１、１２１で直列接続されたレイアウトに変更し、一括加熱加圧することで製造可能である。

本実施形態では、センサユニットＵ１の内部の導体箔１２によって、複数のセンサ部１０、２０を直列接続している。これにより、複数のセンサ部１０、２０からワイヤやケーブル等の配線を取り出す場合と比較して、取り出し配線を減少させることができる。

（第６実施形態）
図２１に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第３実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットの数を１つから２つに変更したものであり、その他の構成は、第３実施形態と同じである。

本実施形態の車両用燃料計は、２つのセンサユニットＵ１、Ｕ２を備えている。各センサユニットＵ１、Ｕ２は、第３実施形態で説明したセンサユニットＵ１と同じ構成である。ただし、第１センサユニットＵ１は、６つのセンサ部１０、２０で構成され、第２センサユニットＵ２は、５つのセンサ部１０、２０で構成されている。

第１、第２センサユニットＵ１、Ｕ２は、それぞれ、容器１の異なる側壁に設けられている。このとき、一のセンサユニットにおける隣り合うセンサ部１０、２０の間に、他のセンサユニットのセンサ部１０、２０が対向するように、第１、第２センサユニットＵ１、Ｕ２は、互いに容器１の高さ方向（図中上下方向）にずらされている。

ここで、１つのセンサユニットのみを用いる場合、液面２ａが隣り合うセンサ部１０、２０の間に位置するとき、液面高さ２ａを高精度に検出できないという問題が生じる。すなわち、第１センサユニットＵ１のみを用いる場合、図２１に示されるように、液面２ａが隣り合うセンサ部１０、２０の間に位置するときでは、図２２に示されるように、総電圧値ｘ_１に対応する液面高さは、ｙ_１１〜ｙ_２２の範囲となる。

これに対して、本実施形態では、第１、第２センサユニットＵ１、Ｕ２をずらして容器１の側壁に設けている。このため、図２１に示されるように、液面２ａの位置が、第１センサユニットＵ１では隣り合うセンサ部１０、２０の間の位置であっても、第２センサユニットＵ２ではセンサ部１０、２０に対向する位置となる。この場合、図２３に示されるように、第２センサユニットＵ２の総電圧値ｘ_２に対応する液面高さはｙ_２の一点となる。

したがって、本実施形態では、第１センサユニットＵ１の電圧値ｘが、液面２ａが２つのセンサ部１０、２０の間に位置するときの電圧値の場合に、第２センサユニットＵ２の電圧値ｘから液面高さｙを算出する。第１センサユニットＵ１の電圧値ｘがそれ以外の場合は、第１センサユニットＵ１の電圧値ｘから液面高さｙを算出する。これにより、液面高さ２ａを高精度に検出できる。

（第７実施形態）
図２４Ａに示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１実施形態の車両用燃料計に対して、センサ部１０、２０を覆う断熱部材１３を追加したものであり、その他の構成は第１実施形態と同じである。

断熱部材１３は、センサ部１０、２０のうち容器１との接触面を除く部位を覆っている。なお、断熱部材１３は、少なくともセンサ部１０、２０のうち容器側とは反対側を覆っていればよい。断熱部材１３としては、ロックウール等の繊維系断熱材や、発泡ウレタン等の発泡系断熱材等を用いることができる。

ここで、センサ部１０、２０に断熱部材１３を設けていない場合、センサ部１０、２０の周囲に気流（風）が発生する等によって周囲温度が変動すると、検出素子１０の出力が変動してしまう。

これに対して、本実施形態によれば、周囲温度の変動の影響を低減でき、検出素子１０の出力を安定させることができる。このため、液面高さの検出精度を高めることができる。

なお、第３〜第６実施形態においても、本実施形態と同様に、複数のセンサ部１０、２０で構成されるセンサユニットＵ１を断熱部材１３で覆うことにより、本実施形態の効果が得られる。例えば、図２４Ｂに示されるように、複数のセンサ部１０、２０のそれぞれを断熱部材１３で覆うようにする。このとき、断熱部材１３は、隣り合うセンサ部１０、２０同士において連続していてもよい。

（第８実施形態）
図２５に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットの数を増大させたものであり、その他の構成は第１実施形態と同じである。

本実施形態では、４つのセンサユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を用いている。各センサユニットは、第１実施形態と同様に、１つのセンサ部１０、２０で構成されている。各センサユニットＵ１〜Ｕ４は、容器１の４つの側面のそれぞれに設けられている。各センサユニットＵ１〜Ｕ４の検出素子１０は、それぞれ、熱流に応じた起電圧を制御部３０に向けて出力する。

ここで、図２５に示されるように、容器１が傾いていない場合、液面２ａが容器１の底面と平行であるため、図２６に示されるように、４つの検出素子１０の出力値は同じである。この出力値から液面高さを算出すれば、算出した液面高さと容器１内部の底面積とから液体２の体積を算出できる。

一方、図２７に示されるように、容器１が傾いている場合、液面２ａが容器１の底面に対して平行でなく傾斜しているので、図２８中の破線で示されるように、４つの検出素子１０の出力値は異なる。この場合、４つの検出素子１０の出力値を平均し、平均した出力値から液面高さを算出すれば、算出した液面高さと容器１内部の底面積とから液体２の体積を算出できる。なお、ここでいう液面高さとは、容器１の高さ方向、すなわち、容器１の底面に垂直な方向での高さである。

そこで、制御部３０は、各検出素子１０の出力値の平均値を算出し、この平均値から液面高さを算出する。この液面高さの算出方法は、第１実施形態と同じである。さらに、制御部３０は、算出した液面高さと容器内部の底面積とから液体２の体積を算出する。そして、制御部３０は、この算出した液体２の体積を燃料の残量として、表示部４０に表示させる。

このように、本実施形態によれば、容器１の側壁に複数のセンサユニットＵ１〜Ｕ４を設けることにより、容器１が傾いても、液体２の体積を算出することができる。

なお、本実施形態では、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４を容器１の４つの側壁にそれぞれ１つずつ設けたが、センサユニットの数および設置場所は、容器１の形状に応じて、任意に変更可能である。要するに、液体２の体積を算出できるように、容器１の側壁外面のうち容器１が傾いた場合に液面高さが異なる位置に、複数のセンサユニットをそれぞれ配置すればよい。

（第９実施形態）
図２９に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第３実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットの数を増大させたものであり、その他の構成は第３実施形態と同じである。

本実施形態では、容器１の高さ方向に並べて配置される複数のセンサ部１０、２０を１つのセンサユニットとして、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４を用いている。各センサユニットは、第３実施形態のセンサユニットと同じものである。各センサユニットは、容器１の４つの側面のそれぞれに設けられている。各センサユニットＵ１〜Ｕ４の検出素子１０は、それぞれ、熱流に応じた起電圧を制御部３０に向けて出力する。

第８実施形態と同様に、制御部３０は、各センサユニットＵ１〜Ｕ４の出力値（電圧値）の平均値を算出し、この平均値から液面高さを算出する。なお、各センサユニットＵ１〜Ｕ４の出力値（電圧値）とは、センサユニットを構成する複数の検出素子１０の総出力値（総電圧値）である。さらに、制御部３０は、算出した液面高さと容器内部の底面積とから液体２の体積を算出する。そして、制御部３０は、この算出した液体２の体積を燃料の残量として、表示部４０に表示させる。

図２９に示されるように、容器１が傾いていない場合、液面２ａが容器１の底面と平行であるため、図３０に示されるように、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４の出力値は同じである。この出力値の平均値から液面高さを算出すれば、算出した液面高さと容器１内部の底面積とから液体２の体積を算出できる。

また、図３１に示されるように、容器１が傾いている場合、液面２ａが容器１の底面に対して平行でなく傾斜しているので、図３２中の破線で示されるように、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４の出力値は異なる。この場合、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４の出力値を平均し、平均した出力値から液面高さを算出すれば、算出した液面高さと容器１内部の底面積とから液体２の体積を算出できる。

本実施形態においても、複数のセンサユニットＵ１〜Ｕ４を用いているので、第８実施形態と同様に、容器１が傾いても、液体２の体積を算出することができる。

なお、本実施形態では、４つのセンサユニットＵ１〜Ｕ４を容器１の４つの側壁にそれぞれ１つずつ設けたが、センサユニットの数および設置場所は、容器１の形状に応じて、任意に変更可能である。要するに、液体２の体積を算出できるように、容器１の側壁外面のうち容器１が傾いた場合に液面高さが異なる位置に、複数のセンサユニットをそれぞれ配置すればよい。

また、本実施形態においては、第６実施形態のように、一のセンサユニットにおける隣り合うセンサ部１０、２０の間に、他のセンサユニットのセンサ部１０、２０が対向するように、複数のセンサユニットのうち任意の２つ以上のセンサユニットを互いに容器１の高さ方向でずらして配置することが好ましい。

（第１０実施形態）
図３３に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットＵ１の設置場所を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態と同じである。

本実施形態では、１つのセンサ部１０、２０で構成されたセンサユニットＵ１が容器１の内部に設けられている。センサユニットＵ１は、容器１の内部に液体２が入っている場合、その一部もしくは全部が液体２に浸漬された状態となる。

本実施形態においても、ペルチェ素子２０の一面２０ａを発熱させることによって、検出素子１０の他面１０ｂから一面１０ａに向かって検出素子１０の内部を通過し、容器内部の液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成する。そして、制御部３０は、第１実施形態と同様の制御処理を実行することにより、液面高さを検出することができる。

本実施形態によれば、センサユニットＵ１を容器１の内部に設けるので、センサ部１０、２０が容器１から落下する恐れがないとともに、容器１の外形が変化しない。また、本実施形態によれば、センサユニットＵ１を容器１の内部に設けるので、容器１がいびつな形状であっても、容易に液体高さを検出することができる。

なお、本実施形態においても、第２実施形態のように、周囲温度等に基づいて、液面高さを算出することで、液面高さを正確に検出することができる。

（第１１実施形態）
図３４に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第３実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットＵ１の設置場所を変更したものであり、その他の構成は第３実施形態と同じである。

本実施形態では、６つのセンサ部１０、２０が、支持部材１４に支持された状態で、容器１の内部に設けられている。容器１の高さ方向に並ぶ複数のセンサ部１０、２０によって、１つのセンサユニットＵ１が構成されている。支持部材１４は、樹脂製であり、６つのセンサ部１０、２０が貼り付けられている。なお、支持部材１４は、他の材質で構成されていてもよい。

本実施形態においても、ペルチェ素子２０の一面２０ａを発熱させることによって、検出素子１０の他面１０ｂから一面１０ａに向かって検出素子１０の内部を通過し、容器内部の液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成する。そして、制御部３０は、第３実施形態と同様の制御処理を実行することにより、液面高さを検出することができる。

本実施形態によれば、センサユニットＵ１を容器１の内部に設けるので、第１０実施形態と同じ効果が得られる。

なお、第４〜第７実施形態の車両用燃料計に対して、本実施形態と同様に、センサユニットの設置場所を容器１の内部に変更しても、液面高さを検出できる。

（第１２実施形態）
図３５Ａに示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１０実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットＵ１を覆う断熱部材１３を追加したものであり、その他の構成は第１０実施形態と同じである。

断熱部材１３は、１つのセンサ部１０、２０で構成されるセンサユニットＵ１のうち検出素子１０の一面１０ａを除く部位を覆っている。なお、断熱部材１３は、少なくともペルチェ素子２０の他面２０ｂを覆っていればよい。断熱部材１３としては、第７実施形態の断熱部材１３と同じものを用いることができる。断熱部材１３の内部への液体の進入防止のために、断熱部材１３の表面を被覆層で覆うようにしてもよい。

ここで、図３６に示されるように、センサユニットＵ１に断熱部材１３を設けていない場合、ペルチェ素子２０の他面２０ｂが吸熱面となるため、図３６中の太線矢印のように、液体２や気体３からペルチェ素子２０の他面２０ｂに向かう熱流が発生する。この熱流がノイズとなり、検出素子１０の出力が不安定となる。すなわち、検出素子１０の内部を通過する熱流に影響を及ぼすことで、液面高さの検出精度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態によれば、液体２や気体３からペルチェ素子２０の他面２０ｂに向かう熱流の発生を抑制できる。このため、センサユニットＵ１に断熱部材１３を設けていない場合と比較して、液面高さの検出精度を向上できる。

なお、図３５Ｂに示されるように、第１１実施形態においても、本実施形態と同様に、複数のセンサ部１０、２０で構成されるセンサユニットＵ１を断熱部材１３で覆うことにより、本実施形態の効果が得られる。

（第１３実施形態）
図３７に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１０実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットを２枚積層した構成に変更したものであり、その他の構成は第１０実施形態と同じである。

本実施形態では、２枚のセンサユニットＵ１、Ｕ２を用いている。各センサユニットＵ１、Ｕ２は、１つのセンサ部１０、２０で構成されている。２枚のセンサユニットＵ１、Ｕ２は、ペルチェ素子２０側を内側にして張り合わされている。

これによれば、第１２実施形態と同様に、液体２や気体３からペルチェ素子２０の他面２０ｂに向かう熱流の発生を抑制できる。さらに、本実施形態によれば、センサユニットが１枚の場合と比較して、検出素子１０の出力が２倍になるので、Ｓ／Ｎ比（シグナル/ノイズ比）が向上し、液面高さの検出精度が向上する。

なお、第１１実施形態においても、本実施形態と同様に、複数のセンサ部１０、２０で構成されるセンサユニットＵ１を２枚重ねとすることにより、本実施形態の効果が得られる。

（第１４実施形態）
図３８に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１０実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットの数を増大させたものであり、その他の構成は第１０実施形態と同じである。

本実施形態では、４つのセンサユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４が、容器１の内部に互いに離れて設けられている。各センサユニットＵ１〜Ｕ４の検出素子１０は、それぞれ、熱流に応じた起電圧を制御部３０に向けて出力する。

本実施形態は、容器１の４つの側壁にそれぞれセンサユニットＵ１〜Ｕ４を設けた第８実施形態に対して、センサユニットＵ１〜Ｕ４の設置場所を容器１の内部に変更したものである。したがって、本実施形態によれば、図３９に示されるように、容器１が傾いても、第８実施形態と同様に、液体２の体積を算出することができる。

また、本実施形態によれば、複数のセンサユニットＵ１〜Ｕ４を容器１の内部に設置するので、容器１がいびつな形状であっても、容易に液体２の体積を算出することができる。

（第１５実施形態）
図４０に示されるように、本実施形態の車両用燃料計は、第１１実施形態の車両用燃料計に対して、センサユニットの数を増大させたものであり、その他の構成は第１１実施形態と同じである。

本実施形態では、４つのセンサユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４が、容器１の内部に互いに離れて設けられている。各センサユニットＵ１〜Ｕ４の検出素子１０は、それぞれ、熱流に応じた起電圧を制御部３０に向けて出力する。

本実施形態は、容器１の４つの側壁にそれぞれセンサユニットＵ１〜Ｕ４を設けた第９実施形態に対して、センサユニットの設置場所を容器１の内部に変更したものである。したがって、本実施形態によれば、図４１に示されるように、容器１が傾いても、第９実施形態と同様に、液体２の体積を算出することができる。

また、本実施形態によれば、複数のセンサユニットＵ１〜Ｕ４を容器１の内部に設置するので、容器１がいびつな形状であっても、容易に液体２の体積を算出することができる。

なお、本実施形態に対して、第４〜第７実施形態を組み合わせることも可能である。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）上記した各実施形態では、容器１の高さ方向におけるペルチェ素子２０の長さを、検出素子１０と同じとしたが、検出素子１０の内部を通過して、液体２もしくは気体３に向かう熱流を形成できる範囲であれば、ペルチェ素子２０の長さを検出素子１０の長さと異ならせてもよい。

（２）上記した各実施形態では、加熱手段として、検出素子１０と同じ構造のペルチェ素子２０を用いたが、他の構造のペルチェ素子を用いてもよい。また、電気ヒータ等の他の加熱手段（ヒータ）を用いてもよい。

（３）上記した各実施形態では、本発明の液面高さ検出計を車両用燃料計に適用したが、他の用途に適用することも可能である。例えば、特許文献１の記載の溶湯（溶融金属）の湯面位置を検出する湯面高さ検出計に適用することも可能である。

（４）上記した各実施形態では、容器１が閉鎖系容器であったが、本発明の液面高さ検出計によれば、容器１が開放系容器であっても、上記した各実施形態と同様に、液面高さを検出できる。

（５）上記した各実施形態では、容器１に入っている液体２の液面高さを検出したが、本発明の液面高さ検出計によれば、センサユニットを液体に浸漬させて使用することで、容器１に入っていない液体の液面高さ、例えば、河川や海の潮位を検出することが可能である。

（６）上記した各実施形態では、検出素子１０で発生した起電圧（電圧値）に基づいて、制御部３０が液面高さを算出したが、電圧値の代わりに、電流値に基づいて、液面高さを算出してもよい。要するに、検出素子１０は、検出素子１０の内部を通過する熱流に応じた起電力を発生し、その起電力に応じた電気信号を制御部３０に対して出力するようになっており、制御部３０は、その検出素子１０の出力値と、検出素子１０の出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することができる。

（７）上記した各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属が、それぞれ、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｂｉ−Ｔｅ合金であったが、他の合金であってもよい。 また、上記各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が、固相焼結された焼結合金であったが、少なくとも一方が固相焼結された焼結合金であればよい。これにより、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が固相焼結された焼結金属でない場合と比較して、起電力を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。

（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

１ 容器
１０ 検出素子
１３ 断熱部材
２０ ペルチェ素子
３０ 制御部（検出処理手段）
１００ 絶縁基材
１０１、１０２ 第１、第２ビアホール
１３０、１４０ 第１、第２層間接続部材

Claims (9)

1. 一面（１０ａ）とその反対側の他面（１０ｂ）を有し、前記一面が検出対象の液体に向いているとともに、前記一面が液面の高さ方向に平行な状態とされた検出素子（１０）と、
   前記検出素子の他面側に設けられた加熱手段（２０）と、
   前記液体の液面高さの検出処理を行う検出処理手段（３０）とを備え、
   １つの前記検出素子は、液面高さ方向における長さが液面高さの検出範囲と同じ長さであり、１つの前記検出素子によって１つのセンサユニットが構成されており、
   前記検出素子は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、前記第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、前記第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
   前記加熱手段は、前記他面から前記一面に向かって前記検出素子の内部を通過し、前記液体もしくは気体に向かう熱流を形成し、
   前記検出素子は、交互に直列接続された前記第１、第２層間接続部材にて、前記検出素子の内部を通過する熱流に応じた起電力を発生し、その起電力に応じた電気信号を前記検出処理手段に対して出力し、
   前記検出処理手段は、前記検出素子の出力値と、前記検出素子の出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することを特徴とする液面高さ検出計。
2. 一面（１０ａ）とその反対側の他面（１０ｂ）を有し、前記一面が検出対象の液体に向いているとともに、前記一面が液面の高さ方向に平行な状態とされた複数の検出素子（１０）と、
   前記複数の検出素子の他面側に設けられた加熱手段（２０）と、
   前記液体の液面高さの検出処理を行う検出処理手段（３０）とを備え、
   前記複数の検出素子は、液面高さの検出範囲にわたって液面高さ方向に並んでおり、前記複数の検出素子によって１つのセンサユニットが構成されており、
   前記複数の検出素子は、それぞれ、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、前記第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、前記第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
   前記加熱手段は、前記他面から前記一面に向かって前記複数の検出素子の内部を通過し、前記液体もしくは気体に向かう熱流を形成し、
   前記複数の検出素子は、交互に直列接続された前記第１、第２層間接続部材にて、前記検出素子の内部を通過する熱流に応じた起電力を発生し、その起電力に応じた電気信号を前記検出処理手段に対して出力し、
   前記検出処理手段は、前記複数の検出素子の総出力値と、前記複数の検出素子の総出力値と液面高さの関係とに基づいて、液面高さを算出することを特徴とする液面高さ検出計。
3. 前記第１、第２層間接続部材を形成する前記金属の少なくとも一方は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の液面高さ検出計。
4. 前記加熱手段は、前記検出素子と同じ構造を有するとともに、前記検出素子と一体化されたペルチェ素子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の液面高さ検出計。
5. 前記センサユニットは、前記液体を収容する容器（１）の側壁外面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の液面高さ検出計。
6. 前記センサユニットは、前記液体を収容する容器（１）の内部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の液面高さ検出計。
7. 前記センサユニットは、前記加熱手段側を内側として２枚積層されていることを特徴とする請求項６に記載の液面高さ検出計。
8. 前記センサユニットは、前記加熱手段側を覆う断熱部材（１３）を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の液面高さ検出計。
9. 前記センサユニットは、前記容器が傾いた場合に液面高さが異なる位置に、複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の液面高さ検出計。

Images