JP2015108550A

JP2015108550A - 液位測定装置

Info

Publication number: JP2015108550A
Application number: JP2013251331A
Authority: JP
Inventors: 友一永作; Yuichi Nagasaku
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】液面レベルが傾斜した際の補正が行え、液体の揺動による測定値のばらつきを抑制可能な液位測定装置を得る。【解決手段】外筒２４の内部を４つに区画して前側小液位測定室４０Ｆ、後側小液位測定室４０Ｂ、右側小液位測定室４０Ｒ、左側小液位測定室４０Ｌを設け、各液位測定室には共通の共通電極２０を配置し、かつ、個別に電極１２，１４，１６，１８を配置する。車両走行時等で液面が揺動すると電極間の静電容量が変化するため、液面レベルの測定値もばらついてしまうが、外筒２４の内部を４つに区画して液面レベルを計測する各液位測定室の面積を小さくしたため、外筒２４の内部を仕切らない場合に比較して液面レベルの揺動を抑えることができ、液面レベルの測定値のばらつきを抑えることが出来る。【選択図】図１

Description

本発明は、タンク、貯留槽等に貯められた液体の液位を測定する液位測定装置に関する。

タンク、貯留槽等に貯められた液体の液位を測定するために液位測定装置が用いられる
（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０５―２２３６２３号公報。

特許文献１の液位測定装置は、静電容量により液面レベルを検出するセンサー部を有するものであり、センサー部は筒状の共通アース電極と、その中へ配置した絶縁基板に設けられた４つの電極を有しており、アース電極と電極との間の静電容量によって液面レベルの測定を行っている。また、複数の電極を備えているため、液面レベルが傾斜した場合に、傾斜の補正を行って真の液面レベルを算出することが可能となっている。
しかしながら、４つの電極全てが共通する空間に配置されており、空間内の燃料が揺動（上下変動）すると、各電極で計測する静電容量が変わるので、液面レベルの測定値がばらついてしまい、改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、液面レベルが傾斜した際の補正が行え、液体の揺動による測定値のばらつきを抑制可能な液位測定装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の液位測定装置は、外部からの液体の出入を可能とする内部空間を有する筐体と、前記筐体に設けられ前記内部空間を複数の小液位測定室に区画する区画部材と、前記各小液位測定室に設けられる一対の電極と、を有する。

次に、請求項１に記載の液位測定装置の作用を説明する。
請求項１に記載の液位測定装置は、例えば、液体の液位を測定すべきタンク等に配置される。一対の電極間の静電容量が液体のレベルに応じて変化するので、一対の電極間の静電容量を測定することで、液体の液面レベルを測定することができる。

また、複数の小液位測定室の各々の液面レベルを測定できるので、複数の小液位測定室の各々の液面レベルに基づいて、液面が傾斜した際の液面の傾斜角度、及び液面傾斜方向を算出することが可能となる。したがって、傾斜の補正を行って、真の液面レベルを算出することが可能となる。

さらに、筐体は、内部空間が区画部材によって複数の小液位測定室に区画されており、各小液位測定室に液面レベルを測定する一対の電極が設けられている。このため、内部空間を複数に区画しないで電極を配置した場合に比較して、電極の設けられた空間（小液位測定室）の面積が小さくなり、液体が揺動した際の液面の揺動が抑えられる。これにより、液面レベルの測定値のばらつきを抑えることが出来る。

以上説明したように本発明の液位測定装置によれば、液面レベルの測定値のばらつきを抑えることが出来る、という優れた効果を有する。

液位測定装置を示す平面図である。液位測定装置を示す側面図である。図１に示す液位測定装置の３−３線断面図である。共通電極を示す斜視図である。（Ａ）は図２に示す液位測定装置の５−５線断面図であり、（Ｂ）は燃料出入口の正面図である。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態に係る液位測定装置１０ついて説明する。
図１、及び図２に示すように、液位測定装置１０は、電極１２，１４，１６，１８，共通電極２０と、電極１２，１４，１６，１８，共通電極２０を支持する合成樹脂等の絶縁材料で形成されたケース２２とを含んで構成されるセンサー部１１を備えている。

図１及び図３に示すように、ケース２２は、例えば、自動車の燃料タンクの底部１３に設置され、軸芯を鉛直方向とした上下方向に延びる外筒２４、外筒２４の内部に配置される凸部２６を備えている。外筒２４は、軸方向に直角な断面形状が８角形であり、凸部２６は、軸方向に直角な断面形状が４角形である。

外筒２４の下端部と凸部２６の下端部とは、底板２８で連結されている。
凸部２６の内部には空間が形成されており、頂面３０の中央には上方へ突出して内部の空間と連通する円筒状のガス抜き３２が一体的に形成されている。

図４に示すように、外筒２４を構成する８つの側壁のうち、車両前後方向前側に配置される側壁３４Ｆ、車両前後方向後側に配置される側壁３４Ｂ、車両幅方向右側に配置される側壁３４Ｒ、車両幅方向左側に配置される側壁３４Ｌは、凸部２６を構成する４つの側壁のうち、車両前後方向前側に配置される側壁３６Ｆ、車両前後方向後側に配置される側壁３６Ｂ、車両幅方向右側に配置される側壁３６Ｒ、車両幅方向左側に配置される側壁３６Ｌと互いに平行に向かい合っている。

外筒２４と凸部２６との間の環状の内部空間は、４枚の仕切り壁３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄによって、車両前後方向前側に配置される前側小液位測定室４０Ｆ、車両前後方向後側に配置される後側小液位測定室４０Ｂ、車両幅方向右側に配置される右側小液位測定室４０Ｒ、車両幅方向左側に配置される左側小液位測定室４０Ｌの４つの小液位測定室に区画されている。

外筒２４の側壁３４Ｆ、側壁３４Ｂ、側壁３４Ｒ、及び側壁３４Ｌの内面、凸部２６の側壁３６Ｆ、側壁３６Ｂ、側壁３６Ｒ、及び側壁３６Ｌの外面には、一対の電極押え４２が間隔を開けて形成されている。

電極押え４２は、側壁から突出する第１の縦壁部４２Ａと、第１の縦壁部４２Ａの端部から他方の電極押え４２に向けて延びる第２の縦壁部４２Ｂとを備え、断面形状がＬ形状とされている。
外筒２４の側壁３４Ｆ、側壁３４Ｂ、側壁３４Ｒ、及び側壁３４Ｌには、一対の電極押え４２の間に、電極１２，１４，１６，１８が配置されている。

図１に示すように、凸部２６には、図４に示す共通電極２０が取り付けられている。共通電極２０は、頂面３０に載置される四角形の基部２０Ａと、基部２０Ａの各辺から下方に向けて延びて燃料に接触する４つの電極部２０Ｂとを備えている。
図５に示すように、電極部２０Ｂは、凸部２６の側壁３６Ｆ、側壁３６Ｂ、側壁３６Ｒ、及び側壁３６Ｌに形成された一対の電極押え４２の間に配置されている。

図１、及び図４に示すように、共通電極２０の基部２０Ａには、中央に丸孔４４が形成されている。共通電極２０は、丸孔４４に凸部２６の円筒状のガス抜き３２が挿入されることで凸部２６に固定されている。

本実施形態では、電極１２，１４，１６，１８、及び共通電極２０を用いて、電気的に液位（液面高さ）を測定（検出）する。より具体的には、電極１２，１４，１６，１８と共通電極２０との間の静電容量を測定する。燃料タンクの燃料が減少すると、電極間の空間は、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。したがって、静電容量の減少を検出することにより、燃料タンク内の燃料が減少したことを検出できる。電極１２，１４，１６，１８、及び共通電極２０は、図示しない電気回路に接続され、検出された液位は燃料量情報として燃料タンク外へ伝達される。このように電極間の静電容量によって液位を検出する方法は従来通りである。

図２，５に示すように、外筒２４の側壁３４Ｂの下端には、第１の燃料出入口４６が形成されており、側壁３４Ｌの下端には、第２の燃料出入口４８が形成されている。また、側壁３４Ｂに面して配置された電極１２の下端には、第１の燃料出入口４６と対向する位置に燃料出入口５０が形成されており、側壁３４Ｌに面して配置された電極１８の下端には、第２の燃料出入口４８と対向する位置に燃料出入口５２が形成されている。これにより、外筒２４の第１の燃料出入口４６及び電極１２の燃料出入口５０を介して後側小液位測定室４０Ｂの内外に燃料を行き来させることができ、外筒２４の第２の燃料出入口４８及び電極１８の燃料出入口５２を介して左側小液位測定室４０Ｌの内外に燃料を行き来させることができる。

図５に示すように、仕切り壁３８Ａの下端には後側小液位測定室４０Ｂと右側小液位測定室４０Ｒとの間で燃料を行き来可能とする第３の燃料出入口５４が形成され、仕切り壁３８Ｂの下端には右側小液位測定室４０Ｒと前側小液位測定室４０Ｆとの間で燃料を行き来可能とする第４の燃料出入口５６が形成され、仕切り壁３８Ｃの下端には前側小液位測定室４０Ｆと左側小液位測定室４０Ｌとの間で燃料を行き可能とする第５の燃料出入口５８が形成されている。

凸部２６の側壁３６Ｌの下端には、第６の燃料出入口６０が形成されている。また、側壁３６Ｌに面して配置され電極部２０Ｂには、第６の燃料出入口６０と対向する位置に燃料出入口６２が形成されている。これにより、凸部２６の第６の燃料出入口６０と電極部２０Ｂの燃料出入口６２を介して凸部２６の内外に燃料を行き来させることができる。

［作用、効果］
本実施形態の液位測定装置１０では、外筒２４の下端に第１の燃料出入口４６、第２の燃料出入口４８を設け、電極１２の下端に第１の燃料出入口４６と対応する燃料出入口５０，５２を設けているので、燃料タンクに燃料が入れられると、燃料は外筒２４の第１の燃料出入口４６、第２の燃料出入口４８、及び燃料出入口５０，５２を介して外筒２４の内部に導入される。

外筒２４の内部に導入された燃料は、第３の燃料出入口５４、第４の燃料出入口５６、第５の燃料出入口５８、第６の燃料出入口６０、及び燃料出入口６２を介して外筒内部の前側小液位測定室４０Ｆ、後側小液位測定室４０Ｂ、右側小液位測定室４０Ｒ、左側小液位測定室４０Ｌ及び凸部２６の内部へと導入され、タンク内の液面レベルと各液位測定室の燃料の液面レベルとが同一レベルとなる。

液面レベルは、共通電極２０と、これに対向する電極１２，１４，１６，１８との間の静電容量を計測すること算出することが出来る。本実施形態では、電極１２と共通電極２０との間の静電容量、電極１４と共通電極２０との間の静電容量、電極１６と共通電極２０との間の静電容量、及び電極１８と共通電極２０との間の静電容量を用いて従来と同様に、燃料タンクが傾斜して液面が傾斜した際の液面の傾斜角度、及び液面の傾斜方向を算出することで液面補正を行うことができ、車両が傾斜した場合においても正確な液面レベルを得ることができる。

ところで、車両走行時等で液面が揺動すると電極間の静電容量が変化するため、液面レベルの測定値もばらついてしまう。しかしながら、本実施形態の液位測定装置１０では、外筒２４の内部を４つに仕切って液面レベルを計測する各液位測定室の面積を小さくしたため、外筒２４の内部を仕切らない場合に比較して液面レベルの揺動を抑えることができ、各小液位測定室において液面レベルの測定値のばらつきを抑えることが出来る。
また、各小液位測定室で測定した液面レベルの値で平均値をとることで、さらに測定値のばらつきを抑えることが出来る。

本実施形態の液位測定装置１０では、電極１２，１４，１６，１８と対向する電極を単一の共通電極２０としたので、電極１２，１４，１６，１８に対して個別に対向する電極を設ける場合に比較して、電極の数を低減することができる。

本実施形態では、第６の燃料出入口６０を介して凸部２６の内部に燃料を導入できる。凸部２６の内部へ燃料が導入されると内部の空気がガス抜き３２を介してケース外へ排出され、凸部２６の内部に空気が溜まることが無いので、燃料タンクに入れる燃料の容量の低減を抑えることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記実施形態のセンサー部１１では、外筒内部に４つの液位測定室が設けられていたが、本発明はこれに限らず、外筒内部は２または３つの液位測定室が設けられていても良く、５以上の液位測定室が設けられていても良い。
本発明の液位測定装置は、自動車以外の燃料タンクに用いることもでき、燃料以外の液体の液位を測定することも可能である。

１０液位測定装置
１１センサー部
１２電極
１４電極
１６電極
１８電極
２０共通電極（電極）
２２ケース（筐体）
３８Ａ仕切り壁（区画部材）
３８Ｂ仕切り壁（区画部材）
３８Ｃ仕切り壁（区画部材）
３８Ｄ仕切り壁（区画部材）
４０Ｆ前側小液位測定室（小液位測定室）
４０Ｂ後側小液位測定室（小液位測定室）
４０Ｒ右側小液位測定室（小液位測定室）
４０Ｌ左側小液位測定室（小液位測定室）

Claims

外部からの液体の出入を可能とする内部空間を有する筐体と、
前記筐体に設けられ前記内部空間を複数の小液位測定室に区画する区画部材と、
前記各小液位測定室に設けられる一対の電極と、を有する液位測定装置。