JP5946176B2 - Content capacity estimation apparatus and content capacity estimation system having the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ガソリン、液化ガス、各種薬液などの液体、又は、樹脂ペレット、木質ペレット、粉砕ガラスなどの固体を収容する容器内にある前記液体又は前記固体の内容量を推定する内容量推定装置及びその内容量推定装置を有する内容量推定システムに関するものである。 The present invention is, for example, a liquid such as gasoline, liquefied gas, various chemical liquids, or an internal volume for estimating the internal volume of the liquid or the solid in a container containing a solid such as resin pellets, wood pellets, and crushed glass. The present invention relates to an estimation apparatus and an internal capacity estimation system having the internal capacity estimation apparatus.
従来、車両に搭載される内容量推定装置としての燃料残量検出装置は、容器としての燃料タンク内の燃料の液位(即ち、液面高さ)を検出する液位検出手段を有する。この液位検出手段としては、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を当該接点に出力するような構成のものなどが一般に採用されている。そして、燃料残量検出装置は、液位検出手段の電気的特性、すなわち前記接点から出力される電圧に基づいて内容量としての燃料の残量を検出していた。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel remaining amount detecting device as an internal volume estimating device mounted on a vehicle has a liquid level detecting means for detecting a liquid level (that is, a liquid level) of fuel in a fuel tank as a container. This liquid level detection means has a contact that slides on the resistor according to the position of the float that floats on the fuel liquid level, and outputs a voltage obtained by dividing the voltage applied across the resistor to the contact Such a configuration is generally adopted. The fuel remaining amount detecting device detects the remaining amount of fuel as the internal capacity based on the electrical characteristics of the liquid level detecting means, that is, the voltage output from the contact.
しかしながら、このような燃料残量検出装置は、車両が傾斜したり、振動したりすることによって、車両の燃料タンク内の液面が変動するので、燃料タンク内の液面変動にフロートが追随してフロートの高さが変動し、そのため、燃料計の表示に誤差が生じてしまうという問題があった。また、車室空間の拡大化の要請などを背景に、車両内スペースの効率化が求められる車両などにおいては、車両内の隙間を利用して燃料タンクが搭載されることがあり、そのため、燃料タンクの形状が複雑になって、液面高さに基づいて燃料残量を正確に検出することが難しいという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献1に開示されている。
However, in such a fuel remaining amount detection device, since the liquid level in the fuel tank of the vehicle fluctuates when the vehicle tilts or vibrates, the float follows the liquid level fluctuation in the fuel tank. As a result, the height of the float fluctuates, which causes an error in the display of the fuel gauge. In addition, in a vehicle or the like where efficiency of the space in the vehicle is required due to a request for expansion of the passenger compartment space, a fuel tank may be mounted using a gap in the vehicle. There is a problem that the shape of the tank becomes complicated and it is difficult to accurately detect the remaining amount of fuel based on the liquid level. And the technique which solves such a problem is disclosed by
特許文献1に提案されている燃料残量計測装置901は、図8に示すように、箱状のタンク本体903を有している。このタンク本体903の内側空間は、柔らかな袋状体905によって、燃料Fを収容する燃料貯留室907と、大気に連通する圧力調整室909と、に区画されている。さらに、燃料残量計測装置901は、圧力調整室909内へ空気を送出することで圧力調整室909内の圧力を上昇させる機能を果たす加圧器アッセンブリ913と、圧力調整室909内における空気の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力計915と、制御装置と、を有している。加圧器アッセンブリ913は、流通路937を介して圧力調整室909と接続されたシリンダ927と、シリンダ927内を往復移動されるピストン925と、を有している。
The fuel remaining
燃料残量計測装置901の制御装置は、加圧器アクチュエータによりピストンロッド923を介して、ピストン925をシリンダ927内で上方から下方に移動させて、圧力調整室909へ所定量の大気を押し込むとともに、この所定量の大気の押し込み前後での圧力調整室909の圧力を圧力計915によって測定する。このとき、圧力調整室909の容積が小さいと押し込み後の圧力変化は大きくなり、圧力調整室の容積が大きいと押し込み後の圧力変化は小さくなる。そして、制御装置は、圧力調整室909に押し込んだ大気の量と、圧力計915によって測定した押し込み前後での圧力調整室909の圧力と、に基づいて、ボイルの法則から圧力調整室909の容積を算出して、この圧力調整室909の容積をタンク本体903の容積から差し引いて、燃料貯留室907の容積、即ち、燃料Fの残量を検出していた。これにより、液面の変動や燃料タンクの形状の影響を受けることなく、燃料タンク内の燃料の残量を正確に検出することができた。
The control device of the fuel remaining
また、上記燃料残量計測装置901においては、タンク本体903の内側空間を、袋状体905によって燃料貯留室907と圧力調整室909とに区画する構成であったが、例えば、液化石油ガス(LPG)などの液化ガスを燃料Fとする場合、袋状体905内で燃料Fが気化してしまう場合があるなど、燃料Fの残量を正確に検出することができないことがある。そのため、液化ガスを燃料Fとする場合等には、図9に示すように、袋状体905を備えずにタンク本体903に直接燃料Fを収容して、液相部を燃料貯留室907とし、気相部を圧力調整室909とした構成の燃料残量計測装置901Aを用いていた。
In the fuel remaining
しかしながら、上述した燃料残量計測装置901Aでは、例えば、液化ガスを燃料Fとした場合など、圧力調整室909内で燃料Fが気化して圧力が非常に高くなる(液化石油ガスの場合、最大3MPa程度)ので、圧力調整室909内の圧力と大気の圧力との圧力差が非常に大きくなり、そのため、圧力調整室909に大気を押し込むようにピストン925を移動させるためには非常に大きな力が必要になって、装置が大型化してしまうという問題があった。また、高圧下におけるピストン925とシリンダ927と間の気密を確保するなどの高圧対策が必要となって、製造コストが増加してしまうという問題があった。
However, in the fuel remaining
また、圧力調整室909内において液化ガスが取りうる圧力は広範囲にわたるところ、このような広範囲の圧力を測定可能な圧力計は、一般的に分解能が低い(即ち、計測できる最小単位が大きい)ので圧力の測定精度、即ち、燃料残量の測定精度が低くなってしまうという問題があった。
Further, the pressure that can be taken by the liquefied gas in the
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置、及び、それを有する内容量推定システムを提供することを目的としている。 The present invention aims to solve this problem. That is, an object of the present invention is to provide a small-sized internal volume estimation device capable of accurately estimating the internal volume of a liquid or a solid in a container, and an internal volume estimation system having the same.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、気密シリンダと、前記気密シリンダ内に往復移動可能に設けられたピストンと、前記気密シリンダ内における前記ピストンで区画された2つの部分空間のうち一方の部分空間を前記容器の気相部又は他方の部分空間に連通して接続する第1連通部と、前記他方の部分空間を前記気相部に連通して接続する第2連通部と、前記第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部と、前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの一方に固定して設けられた磁性部材と、前記磁性部材に磁力を及ぼすように前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの他方に固定して設けられた磁力発生コイルと、前記気密シリンダ内で前記ピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を前記磁力発生コイルに供給する電流供給手段と、前記ピストンの往復移動と前記交流電流との共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、前記共振周波数検出手段によって検出された前記共振周波数に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。
In order to achieve the above object, an invention described in
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記気相部の温度を測定する気相部温度測定手段を更に有し、前記内容量推定手段が、前記共振周波数、及び前記気相部の温度に基づいて、前記内容量を推定するように構成されていることを特徴とするものである。
The invention described in
上記目的を達成するために、請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載された発明において、容器と、前記容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置と、を有する内容量推定システムにおいて、前記内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されていることを特徴とする内容量推定システムである。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 3 is the invention described in
請求項1に記載された発明によれば、外部から内部空間が断絶(密閉)された気密シリンダ内の空間がピストンによって2つの部分空間に区画されており、一方の部分空間が第1連通部によって気相部又は他方の部分空間に連通して接続され、他方の部分空間が第2連通部によって気相部に連通して接続されているので、これら2つの部分空間の圧力差を小さいものとすることができる。これにより、小さな力で、気密シリンダ内においてピストンを移動させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the space in the airtight cylinder in which the internal space is disconnected (sealed) from the outside is partitioned into two partial spaces by the piston, and one partial space is the first communicating portion. Is connected in communication with the gas phase part or the other partial space, and the other partial space is connected in communication with the gas phase part through the second communication part, so that the pressure difference between these two partial spaces is small. It can be. Thereby, a piston can be moved in an airtight cylinder with a small force.
また、第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部が設けられており、気密シリンダ及びピストンのうちの一方には、磁性部材が固定して設けられており、他方には、磁性部材に磁力を及ぼす磁力発生コイルが設けられている。そして、電流供給手段が、気密シリンダ内でピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を磁力発生コイルに供給し、共振周波数検出手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数を検出する。そして、内容量推定手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定する。 In addition, a flow restricting portion for restricting the flow rate of the gas flowing through the first communication portion is provided, and one of the airtight cylinder and the piston is provided with a magnetic member fixed, and the other is provided with a magnetic member. A magnetic force generating coil that applies a magnetic force to the member is provided. Then, the current supply means supplies an alternating current for generating a magnetic force for reciprocating the piston in the hermetic cylinder to the magnetic force generating coil, and the resonance frequency detecting means detects a resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current. . Then, the internal volume estimation means estimates the internal volume of the solid or liquid in the container based on the resonance frequency of the reciprocating movement of the piston and the alternating current.
即ち、磁力発生コイルに交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ内でピストンが往復移動されるところ、磁力発生コイルに供給された交流電流により磁力が生じてピストンが一方向に移動されると連通部を通じて2つの部分空間の間を気体が移動しようとするが、その流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び磁力発生コイルの磁力によりピストンが他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストンは往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストンは磁力発生コイルの磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストンの振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。 That is, when the piston is reciprocated in the hermetic cylinder by the magnetic force generated by supplying an alternating current to the magnetic force generating coil, the magnetic force is generated by the alternating current supplied to the magnetic force generating coil and the piston is moved in one direction. Then, the gas tries to move between the two partial spaces through the communication part, but the flow rate is regulated, so that the pressure in one partial space changes and becomes higher than the other partial space. Is changed, the piston is moved in the other direction by the pressure in the one partial space and the magnetic force of the magnetic force generating coil, and the pressure in the other partial space is changed to be higher than the one partial space. Thereafter, by repeating this state, the piston is reciprocated (that is, vibrated). In this state, the piston receives the magnetic force of the magnetic force generating coil and the pressure of each partial space. When the fluctuation state of the magnetic force coincides with the fluctuation state of the pressure, the vibration frequency of the piston and the frequency of the alternating current are obtained. And coincide with each other to enter a resonance state.
また、ピストンの移動によって気密シリンダ内の気体が容器の気相部(即ち、当該気相部に連通された2つの部分空間)に押し込まれたとき、気相部容積が小さいほど、気体押し込み後の気相部の圧力が高くなり、気相部の圧力が高いほど、ピストンの移動に対する反発力が大きくなり、ピストンの移動に対する反発力が大きいほど、ピストンの振幅が小さくなって当該ピストンの振動する周波数が高くなる。つまり、ピストンは、気相部容積が小さいほど、高い周波数で共振状態となる。 Further, when the gas in the hermetic cylinder is pushed into the gas phase part of the container (that is, two partial spaces communicated with the gas phase part) by the movement of the piston, the smaller the gas phase part volume, the more the gas The higher the pressure in the gas phase part, the higher the pressure in the gas phase part, the greater the repulsive force against the movement of the piston, and the greater the repulsive force against the movement of the piston, the smaller the amplitude of the piston and the vibration of the piston. The frequency to perform becomes high. That is, the piston is in a resonance state at a higher frequency as the gas phase portion volume is smaller.
このことから、共振状態となる交流電流の周波数は、ピストンの移動に伴う容器の気相部の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積に応じて共振状態が生じる周波数が変化するので、この共振周波数を用いて容器内の固体又は液体の内容量を推定する。 From this, the frequency of the alternating current in the resonance state becomes a value corresponding to the pressure change in the gas phase portion of the container accompanying the movement of the piston. That is, since the frequency at which the resonance state occurs depends on the gas phase volume, the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated using this resonance frequency.
請求項2に記載された発明によれば、容器内の気相部の温度を測定する気相部温度測定手段を更に有し、内容量推定手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数、及び、気相部の温度に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定する。 According to the second aspect of the present invention, the apparatus further includes a gas phase temperature measuring means for measuring the temperature of the gas phase inside the container, and the content capacity estimating means is a resonance between the reciprocating movement of the piston and the alternating current. Based on the frequency and the temperature of the gas phase, the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated.
請求項3に記載された発明によれば、内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されている。
According to the invention described in claim 3, the internal capacity estimation device is configured by the internal capacity estimation device according to
以上より、請求項1に記載された発明によれば、磁力発生コイルに交流電流を供給することにより生じた磁力によってピストンを往復移動するところ、気密シリンダ内におけるピストンで区画された2つの部分空間の圧力差を小さくすることができるので、小さな力でピストンを移動させることができ、そのため、装置を小型化することができる。また、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数を用いて容器内の固体又は液体の内容量を推定するので、圧力計を用いた構成に比べて、共振周波数を検出するための電流計等を用いた簡易な構成で高い分解能での測定が可能となり、内容量を精度よく推定できる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, when the piston is reciprocated by the magnetic force generated by supplying the alternating current to the magnetic force generating coil, the two partial spaces defined by the piston in the airtight cylinder are obtained. Therefore, the piston can be moved with a small force, and the apparatus can be downsized. Moreover, since the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated using the resonance frequency of the reciprocating movement of the piston and the alternating current, an ammeter or the like for detecting the resonance frequency compared to the configuration using the pressure gauge Measurement with a high resolution is possible with a simple configuration using, and the internal capacity can be estimated with high accuracy.
請求項2に記載された発明によれば、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数、及び、気相部の温度に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定するので、気相部の温度変化により当該気相部の圧力が変化してしまうが、気相部の温度を用いることにより当該気相部の圧力変化を考慮して内容量を推定でき、そのため、内容量をより精度良く推定できる。
According to the invention described in
請求項3に記載された発明によれば、請求項1又は2に記載された内容量推定装置を有しているので、装置を小型化することによりシステムを小型化することができるとともに、内容量を精度よく推定できる。
According to the invention described in claim 3, since the internal capacity estimation device described in
以下、本発明の内容量推定システムの一実施形態である車両燃料システムを、図1〜図5を参照して説明する。 Hereinafter, a vehicle fuel system which is an embodiment of the internal capacity estimation system of the present invention will be described with reference to FIGS.
以下に説明する車両燃料システムは、車両に搭載されて、液化石油ガス(LPG)を当該車両の燃料Fとして収容する燃料タンクを備えるとともに、当該燃料タンク内の燃料Fの液量(内容量)を推定するシステムである。 A vehicle fuel system described below includes a fuel tank that is mounted on a vehicle and stores liquefied petroleum gas (LPG) as fuel F of the vehicle, and a liquid amount (internal capacity) of the fuel F in the fuel tank. Is a system for estimating
LPGなどの液化ガスを燃料Fとして収容した燃料タンク内では、周囲温度により圧力が0.1MPa〜3MPa程度まで変化するので、上述した従来の燃料残量検出装置などにおいてはこのような非常に高い圧力に対抗して気体を押し込むための駆動力確保が困難であり、さらには、気化した燃料ガスが取り得る圧力範囲が広く、圧力計での測定において十分な分解能で測定することができず、そのため、液化ガスを燃料とした車両に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する本発明の車両燃料システムは、このような課題を解決して、液化ガスを燃料とした車両に適したものである。 In the fuel tank containing liquefied gas such as LPG as the fuel F, the pressure changes from about 0.1 MPa to 3 MPa depending on the ambient temperature. It is difficult to ensure the driving force to push the gas against the pressure, and furthermore, the pressure range that the vaporized fuel gas can take is wide, and it can not be measured with sufficient resolution in the measurement with the pressure gauge, Therefore, it was unsuitable for use in vehicles using liquefied gas as fuel. And the vehicle fuel system of this invention demonstrated below solves such a subject and is suitable for the vehicle which used liquefied gas as fuel.
図1に示すように、車両燃料システム(図中、符号1で示す)は、容器としての燃料タンク10と、燃料タンク10内の燃料Fの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置6と、を有している。
As shown in FIG. 1, a vehicle fuel system (indicated by
燃料タンク10は、例えば、車両の床下などに配置されて、当該車両の燃料Fを収容する周知の車両部品であり、本実施形態においては、直方体の箱形状で容積100Lとなるように形成されている。
The
燃料タンク10の上壁10aには、図示しない車両の燃料充填口に接続されて、燃料供給スタンドなどから供給される燃料Fを燃料タンク10内に流入させるための流入管11と、この流入管11を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流入弁12と、が設けられている。燃料タンクの側壁10bの下端には、図示しない内燃機関に燃料Fを供給するためのインジェクション装置等に接続されて、燃料タンク10内の燃料Fを当該インジェクション装置等に向けて流出させる流出管13と、この流出管13を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流出弁14と、が設けられている。
The
燃料タンク10内には、気化した燃料F等からなる気相部17と、液体状の燃料Fからなる液相部18と、が存在する。燃料タンク10内には、燃料Fが空の場合は気相部17のみ存在し、また、燃料Fが満量の場合でも若干の空間が設けられ、即ち、気相部17が存在する。
In the
液量推定装置6は、気密シリンダ20と、第1連通部としての第1配管28と、第2連通部としての第2配管29と、流量規制部としてのオリフィス27と、ピストン30と、磁性部材としてのマグネット35と、磁力発生コイルとしての電磁コイル41と、電流供給手段としてのコイル電源部42と、電流量測定手段としての電流計43と、気相部温度測定手段としての温度センサ51と、制御部60と、を有している。
The liquid
気密シリンダ20は、図1に示すように、燃料タンク10に近接して配置されており、本実施形態において、気密シリンダ20は、例えば、ステンレスなどの耐食性が高くかつ燃料Fの圧力にも耐えうる金属材料等を用いて、両端部が上壁部20a、下壁部20bで塞がれた円筒形状に形成されている。これにより、気密シリンダ20は、外部から内側空間が断絶(密閉)される。また、本実施形態において、気密シリンダ20の容積は2Lである。気密シリンダ20の上壁部20a、下壁部20bの内面には、後述するピストン30の移動範囲を規制するストッパ21、22が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、気密シリンダ20には、上壁部20aから下壁部20bの間に当該気密シリンダ20と同軸に設けられた円柱状のガイド柱25が設けられている。このガイド柱25は、ピストン30が気密シリンダ20の軸方向(図中、上下方向)に移動するようにピストン30の移動方向をガイドする。また、このガイド柱25の両端には、ピストン30の移動を補助する一対のスプリング26が設けられている。この気密シリンダ20は、第1配管28、第2配管29によって燃料タンク10に接続されている。
In addition, the
第1配管28は、その一端28aが、燃料タンク10の側壁10bの上端に接続され、他端28bが、気密シリンダ20の上壁部20aに接続されている。即ち、第1配管28は、気密シリンダ20の上壁部20a側にある後述の第1部分空間を気相部17に連通して接続している。第1配管28には、当該第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27が設けられている。なお、オリフィス27を設ける代わりに第1配管28の一部又は全部を細径にして、第1配管28自身で流量を規制するように構成しても良い。
The
第2配管29は、その一端29aが、第1配管28の一端28aに接続され、他端29bが、気密シリンダ20の下壁部20bに接続されている。即ち、第2配管29は、気密シリンダ20の下壁部20b側にある後述の第2部分空間を、第1配管28aの一端28aを経由して気相部17に連通して接続している。
The
つまり、気密シリンダ20は、第1配管28及び第2配管29を通じて燃料タンク10の上部、即ち、燃料タンク10内の気相部17に連通して接続されている。これにより、気密シリンダ20には、気相部17と同じ気体が充填される。
That is, the
ピストン30は、例えば、ステンレスなどの耐食性の高い金属からなり、ピストン本体部31と、それに一体に形成された一対のフランジ部32a、32bと、を有している。
The
ピストン本体部31は、気密シリンダ20より小径の円柱形状に形成されている。このピストン本体部31の両端には、気密シリンダ20の内部空間における横断面形状の径より僅かに小さい径となる一対のフランジ部32a、32bが設けられている。ピストン本体部31は、軸芯に沿ってガイド柱25と略同一径の貫通孔が設けられており、この貫通孔にガイド柱25が挿入されている。これにより、ピストン本体部31は、気密シリンダ20内に当該気密シリンダ20と同軸に収容されて、フランジ部32a、32bが、気密シリンダ20の上壁部20a、下壁部20bに平行に配置されている。フランジ部32a、32bの外縁と気密シリンダ20の周壁20cの内面との間には、互いの接触を避けるための僅かな隙間が設けられている。ピストン本体部31は、気密シリンダ20に、その軸方向(図1の上下方向)に往復移動可能に収容されている。
The
ピストン30は、気密シリンダ20内の内部空間を2つの部分空間に区画している。これら2つの部分空間のうち一方は、気密シリンダ20の上壁部20a側に配置された第1部分空間23であり、他方は、気密シリンダ20の下壁部20b側に配置された第2部分空間24である。これら第1部分空間23と第2部分空間24とは、上述した第1配管28、第2配管29を通じて互いに連通されている。
The
つまり、第1部分空間23と第2部分空間24との間は互いに連通されているので、これら第1部分空間23と第2部分空間24との間に圧力差(気圧差)があった場合でも、時間経過により第1部分空間23と第2部分空間24との間で気体が移動して、当該圧力差は無くなる、又は、小さくなる。
That is, since the first
マグネット35は、外径が一対のフランジ部32a、32bの径と同一又は小さくかつ内径がピストン本体部31の外径と略同一の環状(円筒形状)に形成されている。マグネット35は、その内側にピストン本体部31が挿通されるとともに一対のフランジ部32a、32bに挟持された状態でピストン30に固定して取り付けられている。これにより、マグネット35の移動に伴って、ピストン30が移動する。
The
電磁コイル41は、略円筒状に形成されており、気密シリンダ20の周壁20cの外面に当該気密シリンダ20と同軸に固定して設けられている。電磁コイル41は、後述するコイル電源部42によって電流が供給されると、ピストン30に設けられたマグネット35に磁力を及ぼすように配置されている。
The
コイル電源部42は、任意の波形、周波数、電圧等の交流電力(即ち、交流電流)を出力可能な周知の交流電源装置であって、後述する電流計43を介して、電磁コイル41に正弦波交流電流を供給可能に接続されている。なお、コイル電源部42が供給する交流電流は、矩形波交流電流であってもよい。また、コイル電源部42は、後述する制御部60に電気的に接続されており、当該制御部60からの制御信号に応じた周波数の電流を電磁コイル41に供給する。
The coil
コイル電源部42によって交流電流が供給されると、電磁コイル41は、マグネット35(即ち、ピストン30)を、交流電流の向きに応じて上壁部20aに近づく方向、及び、下壁部20bに近づく方向に向けて往復移動させる磁力を発生する。そして、この磁力によってピストン30が上壁部20aに近づく方向に移動されると第1部分空間23が小さくなって、第1部分空間23の気体が第1配管28を通じて気相部17に移動しようとするもののオリフィス27によって移動が規制されて、第1部分空間23の圧力が高まる。また、ピストン30が下壁部20bに近づく方向に移動されると第2部分空間24が小さくなって、当該第2部分空間24(即ち、気密シリンダ20)の気体が気相部17に押し込まれて、気相部17の圧力が高まる。
When an alternating current is supplied by the coil
電流計43は、周知の交流電流計であって、コイル電源部42と電磁コイル41との間に設けられており、これらコイル電源部42から電磁コイル41に供給された電流量(例えば、実効値)を測定する。電流計43は、後述する制御部60に電気的に接続されており、測定した電流量に応じた電気信号を制御部60に出力する。
The
温度センサ51は、例えば、サーミスタや熱電対などで構成されて、燃料タンク10の上壁10aに設けられており、気相部17の温度を測定する。温度センサ51は、後述する制御部60に電気的に接続されており、測定した気相部17の温度に応じた電気信号を制御部60に出力する。
The
制御部60は、図2に示すように、周知の組み込み機器用のマイクロコンピュータ61などで構成されている、このマイクロコンピュータ61は、中央演算処理装置(CPU)62と、ROM(Read Only Memory)63と、RAM(Random Access Memory)64と、メモリ65と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
CPU62は、車両燃料システム1における各種制御を司り、ROM63に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。
The
ROM63は、前記制御プログラムやこの制御プログラムに参照されるパラメータなどの各種情報を記憶している。特に、ROM63は、CPU62を、周波数変化手段、内容量推定手段、などの各種手段として機能させるための制御プログラムを記憶している。そして、CPU62は、この制御プログラムを実行することで前述した各種手段として機能する。RAM64は、CPU62が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。
The
メモリ65は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)やフラッシュメモリなどの電源断となってもデータを保持できる不揮発性のメモリで構成されている。このメモリ65には、後述する内容量推定処理で用いられる数式やパラメータ、(燃料タンク10の容積VTなど)等の各種情報が記憶されている。
The
また、制御部60のマイクロコンピュータ61が備えるメモリ65には、図3に一例を示すように、気相部17の温度(気相部温度T1)毎に、電磁コイル41に交流電流を供給することにより気密シリンダ20内でピストン30を往復移動(振動)させたときの共振周波数fsと、気相部容積VAと、の関係を示す気相部容積関係情報J1が格納されている。
Further, as shown in an example in FIG. 3, an alternating current is supplied to the
ここで、気相部容積関係情報J1について説明する。 Here, the vapor phase volume related information J1 will be described.
電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ20内でピストン30が往復移動されるところ、電磁コイル41に供給された交流電流により磁力が生じてピストン30が一方向に移動されると第1配管28、第2配管29を通じて2つの部分空間(第1部分空間23、第2部分空間24)の間を気体が移動しようとするが、オリフィス27によって配管を流れる気体の流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び電磁コイル41の磁力によりピストン30が他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストン30は往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストン30は電磁コイル41の磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストン30の振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。
When the
換言すると、ピストン30のフランジ部32a側には、第1部分空間23(「空間A」とする)が存在し、ピストン30のフランジ部32b側には、第2部分空間24及び気相部17(「空間B」とする)が存在し、これら空間A及び空間Bは、オリフィス27で仕切られているため、ピストン30の移動に伴う気体の移動に関しては互いに独立した空間とみなすことができる。そのため、ピストンの往復移動に伴って、空間A内の気体及び空間B内の気体が交互に圧縮されてばねのように機能する。そして、交流電流が特定の周波数となったとき、電磁コイル41の磁力に上記空間A及び空間Bによる弾性力が相乗されて、ピストン30が高効率で往復移動する共振状態が生じる。そして、気相部17の大きさが変化すると、空間Bの大きさが変化して、空間Bの弾性力が変化するので、上記共振状態が生じる周波数が変化する。
In other words, the first partial space 23 (referred to as “space A”) exists on the
また、ピストン30の移動によって気密シリンダ20内の気体が容器の気相部17(即ち、当該気相部に連通された2つの部分空間)に押し込まれたとき、気相部容積VAが小さいほど、気体押し込み後の気相部17の圧力が高くなり、気相部17の圧力が高いほど、ピストン30の移動に対する反発力(弾性力)が大きくなり、ピストン30の移動に対する反発力が大きいほど、ピストン30の振幅が小さくなって当該ピストン30の振動する周波数が高くなる。つまり、ピストン30は、気相部容積VAが小さいほど、高い周波数で共振状態となる。そして、この共振状態においては、図4に示すように、電磁コイル41におけるピストン移動負荷が小さくなって当該電磁コイル41に供給される電流量Iが最小となる。
Further, when the gas in the
このことから、電磁コイル41に交流電流を供給するとともにその周波数fをスイープしながら電流量Iを測定することで、電流量Iが最小となる周波数を共振周波数fsとして取得できるとともに、この共振周波数fsは、ピストン30の移動に伴う気相部17の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積VAに応じて共振状態が生じる周波数fsが変化するので、気相部容積VAは、この共振周波数fsと関係を有する。
From this, by supplying an alternating current to the
また、気相部17の圧力は、気相部17の温度に応じて変化するので、共振周波数fsについても気相部17の温度(気相部温度T1)に応じて変化する。つまり、気相部容積VAは、気相部温度T1と関係を有する。
Further, since the pressure of the
この気相部容積関係情報J1は、予備計測やシミュレーションなどによって求めたデータテーブルや関数などであり、本実施形態では、気相部容積関係情報J1には、図3に模式的に示すように、気相部温度T1毎(たとえば、1.0℃毎、図3においては、一例として、T1=20℃、25℃の場合を示している)に、共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示す情報が含まれている。なお、図3に示す気相部容積関係情報J1は一例であって、ピストン30やスプリング26、シリンダ30内の気体等における種々の特性などを考慮して、システムに応じて適宜設定される。
The gas phase volume relation information J1 is a data table or function obtained by preliminary measurement or simulation. In this embodiment, the gas phase volume information J1 is schematically shown in FIG. For each gas phase temperature T1 (for example, every 1.0 ° C., in FIG. 3, as an example, the case of T1 = 20 ° C. and 25 ° C. is shown) The information indicating the relationship is included. Note that the gas phase volume relationship information J1 shown in FIG. 3 is an example, and is appropriately set according to the system in consideration of various characteristics of the
また、マイクロコンピュータ61は、図示しないインタフェース部を備えている。このインタフェース部は、コイル電源部42、電流計43、及び、温度センサ51と、CPU62と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。
Further, the
また、図示していないが、インタフェース部は、上述した流入弁12及び流出弁14と、CPU62と、をさらに接続しており、CPU62は、例えば、後述する内容量推定処理実行中は、流入管11及び流出管13を閉塞するように流入弁12及び流出弁14を制御して、燃料タンク10内の圧力が漏出しないようにするなど、必要に応じて、流入弁12及び流出弁14を制御して、流入管11及び流出管13を開放及び閉塞する。また、インタフェース部は、車両に設けられた図示しない燃料計と、CPU62と、をさらに接続しており、CPU62は、推定した燃料Fの液量を当該燃料計に表示させる。
Although not shown, the interface unit further connects the above-described
次に、上述したCPU62が実行する本発明に係る処理(内容量推定処理)の一例を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, an example of processing (internal capacity estimation processing) according to the present invention executed by the
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム1に電源が供給されて制御部60のCPU62が動作を開始し、CPU62は、所定の初期化処理を実行する。そして、CPU62は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図5のフローチャートに示すステップS110に進む。
When the ignition switch of the vehicle is turned on, power is supplied to the
ステップS110では、温度センサ51から出力された電気信号に基づいて、温度センサ51によって測定された気相部17の温度(気相部温度T1)を取得する。そして、ステップS120に進む。
In step S110, based on the electric signal output from the
ステップS120では、ピストン30を気密シリンダ20内で往復移動させるための制御信号を、コイル電源部42に送出する。コイル電源部42は、受信した制御信号に応じて電磁コイル41に所定の開始周波数(例えば、10Hz)の交流電流を供給する。電磁コイル41は、コイル電源部42から上記電流を供給されると、ピストン30を往復移動させる磁力を発生させる。なお、コイル電源部42は、この内容量推定処理において、一定振幅の交流電圧を電磁コイル41に印加することにより、当該電磁コイル41に交流電流を供給する。ピストン30は、電磁コイル41の発生した磁力によって気密シリンダ20内を往復移動する。
In step S <b> 120, a control signal for reciprocating the
ステップS130では、電磁コイル41に供給されている交流電流の周波数が所定の終了周波数(例えば、1200Hz)に到達したか否かを判定して、終了周波数に到達していれば、周波数スイープが終了したものとして、ステップS160に進み(S130でY)、終了周波数に到達していなければ、周波数スイープの途中であるものとして、ステップS140に進む(S130でN)。
In step S130, it is determined whether or not the frequency of the alternating current supplied to the
ステップS140では、電流計43から出力された電気信号に基づいて、電流計によって測定された電流量I(実効値)を取得して、現在の交流電流の周波数fと関連づけて、順次RAM64に記憶する。そして、ステップS150に進む。
In step S140, the current amount I (effective value) measured by the ammeter is acquired based on the electrical signal output from the
ステップS150では、電磁コイル41に供給されている交流電流の周波数を所定幅で高めるための制御信号を、コイル電源部42に送出する。コイル電源部42は、受信した制御信号に応じて電磁コイル41に現在の周波数に所定倍率(例えば、1.05倍)を乗じた周波数の交流電流を供給する。これにより、電磁コイル41に供給される交流電流の周波数fは、低い周波数から徐々に高い周波数に変化する。そして、ステップS130に戻る。
In step S150, a control signal for increasing the frequency of the alternating current supplied to the
ステップS160では、ピストン30の共振周波数fsを検出する。具体的には、RAM64に記憶された電流量Iのうち最小値のものをサーチするとともに、この最小値の電流量Iに関連づけられた周波数fを、共振周波数fsとして検出する。そして、ステップS170に進む。
In step S160, the resonance frequency fs of the
ステップS170では、ステップS160で検出した共振周波数fs、及び、ステップS110で測定した気相部17の温度に基づいて、燃料タンク10の容積VTのうち気相部17に対応する部分の容積(気相部容積VAという)を取得する。具体的には、気相部容積関係情報J1のうち気相部温度T1により特定される共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフに、共振周波数fsを当てはめることによって、気相部容積VAを取得する。
In step S170, based on the resonance frequency fs detected in step S160 and the temperature of the
気相部容積VAの取得の一例を示すと、気相部温度T1が20.0℃、共振周波数fsが150Hzのとき、図3の気相部容積関係情報J1から、T1=20.0℃のときにおける共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフを特定して、このグラフに共振周波数fs=150Hzを当てはめて、気相部容積VA=25Lを取得する。そして、ステップS180に進む。 An example of obtaining the gas phase volume VA is as follows. When the gas phase temperature T1 is 20.0 ° C. and the resonance frequency fs is 150 Hz, T1 = 20.0 ° C. from the gas phase volume information J1 in FIG. A graph showing the relationship between the resonance frequency fs and the gas phase volume VA at this time is specified, and the resonance frequency fs = 150 Hz is applied to this graph to obtain the gas phase volume VA = 25L. Then, the process proceeds to step S180.
ステップS180では、メモリ65に記憶された燃料タンク10内の容積VTからステップS170で取得した算出した気相部容積VAを差し引くことにより、当該燃料タンク10の容積VTのうち液相部18に対応する部分の容積VL(以下、液相部容積VLという)を算出する。この液相部容積VLは、即ち、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLである。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量VLを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
In step S180, the gas phase volume VA calculated in step S170 is subtracted from the volume VT in the
上述したステップS160が、請求項中の共振周波数検出手段に相当し、ステップS170、S180が、請求項中の内容量推定手段に相当する。 Step S160 described above corresponds to the resonance frequency detection means in the claims, and steps S170 and S180 correspond to the content capacity estimation means in the claims.
次に、上述した車両燃料システム1における本発明に係る動作例について説明する。
Next, an operation example according to the present invention in the above-described
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム1は動作を開始して、周期的(例えば、1分毎)に燃料タンク10内の燃料Fの液量VLの推定を行う。
When the ignition switch of the vehicle is turned on, the
この液量VLの推定において、まず、気相部17の温度(気相部温度T1)を測定した後、電磁コイル41に所定の開始周波数の交流電流を供給して、この交流電流の周波数fを所定の終了周波数まで徐々に上げていくと同時に、電磁コイル41に供給された電流量Iを測定して、周波数に関連づけてRAM64に記憶する(S120、S130でN、S140、S150)。
In the estimation of the liquid volume VL, first, after measuring the temperature of the gas phase portion 17 (gas phase temperature T1), an alternating current having a predetermined start frequency is supplied to the
そして、交流電流の周波数fが上記終了周波数まで到達したのち(S130でY)、RAM64に記憶した電流量Iのうち最小値のものを検出すると共に、当該最小値の電流量Iに関連づけられた周波数を、共振周波数fsとして検出する(S160)。
Then, after the frequency f of the alternating current reaches the above end frequency (Y in S130), the minimum amount of the current amount I stored in the
そして、メモリ65に記憶された複数の気相部容積関係情報J1から気相部温度T1における共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフを選択して、このグラフに共振周波数fsを当てはめて気相部容積VAを取得する(S170)。そして、この気相部容積VAを燃料タンク10の容積VTから差し引くことで液相部容積VLを算出して、この液相部容積VLを、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLとして、燃料計に表示する(S180)。
A graph indicating the relationship between the resonance frequency fs at the gas phase temperature T1 and the gas phase volume VA is selected from the plurality of gas phase volume relationship information J1 stored in the
次に、車両燃料システム1における燃料タンク10内の燃料Fの液量VLの推定例を示す。
Next, an estimation example of the liquid amount VL of the fuel F in the
燃料タンク10の容積VTが100Lであり、上述した内容量推定処理において、気相部温度T1が25.0℃、共振周波数fs=30Hzだったものとする。
It is assumed that the volume VT of the
このとき、図3に示す気相部容積関係情報J1からT1=25.0℃のグラフが選択される。そして、この選択されたグラフに共振周波数fs=30Hzを当てはめると、気相部容積VAが70Lとして取得される。そして、この気相部容積VAを燃料タンク10の容積VTから差し引くと、液相部容積VL、即ち、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLは、
VL=100−70=30L
となる。このようにして、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLを推定する。
At this time, a graph of T1 = 25.0 ° C. is selected from the gas phase volume related information J1 shown in FIG. When the resonance frequency fs = 30 Hz is applied to the selected graph, the gas phase volume VA is acquired as 70L. When this gas phase volume VA is subtracted from the volume VT of the
VL = 100-70 = 30L
It becomes. In this way, the liquid amount VL of the fuel F in the
本実施形態の車両燃料システム1は、燃料タンク10と、燃料タンク10内にある燃料Fの液量VLを推定する液量推定装置6と、を有している。液量推定装置6は、気密シリンダ20と、気密シリンダ20内に往復移動可能に設けられたピストン30と、気密シリンダ20内におけるピストン30で区画された2つの部分空間のうち一方の第1部分空間23を気相部17に連通して接続する第1配管28と、他方の第2部分空間を気相部17に連通して接続する第2配管29と、第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27と、ピストン30に固定して設けられたマグネット35と、マグネット35に磁力を及ぼすように気密シリンダ20に固定して設けられた電磁コイル41と、気密シリンダ20内でピストン30を往復移動させる磁力を発生させる交流電流を電磁コイル41に供給するコイル電源部42と、気相部17の温度(気相部温度T1)を測定する温度センサ51と、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを検出する共振周波数検出手段としてのCPU62と、CPU62によって検出された共振周波数fs、及び、温度センサ51によって測定された気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを測定する内容量推定手段としてのCPU62と、を有している。
The
本実施形態では、外部から内部空間が断絶(密閉)された気密シリンダ20内の空間がピストンによって2つの第1部分空間23、第2部分空間24に区画されており、一方の第1部分空間23が第1配管28によって気相部17に連通して接続され、他方の第2部分空間24が第2配管29によって気相部17に連通して接続されているので、これら2つの部分空間の圧力差を小さいものとすることができる。これにより、小さな力で、気密シリンダ内においてピストンを移動させることができる。
In the present embodiment, the space in the
また、第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27が設けられており、ピストン30には、マグネット35が固定して設けられており、気密シリンダ20には、マグネット35に磁力を及ぼす電磁コイル41が設けられている。そして、コイル電源部42が、気密シリンダ20内でピストン30を往復移動させる磁力を発生させる交流電流を電磁コイル41に供給し、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを検出する。そして、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsに基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定する。
In addition, an orifice 27 that regulates the flow rate of the gas flowing through the
即ち、電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ20内でピストン30が往復移動されるところ、電磁コイル41に供給された交流電流により磁力が生じてピストン30が一方向に移動されると第1配管28、第2配管29を通じて第1部分空間23、第2部分空間24の間を気体が移動しようとするが、その流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び電磁コイル41の磁力によりピストン30が他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストン30は往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストン30は電磁コイル41の磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストン30の振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。
That is, when the
また、ピストン30の移動によって気密シリンダ20内の気体が気相部17(即ち、当該気相部17に連通された第1部分空間23、第2部分空間24)に押し込まれたとき、気相部容積VAが小さいほど、気体押し込み後の気相部17の圧力が高くなり、気相部17の圧力が高いほど、ピストン30の移動に対する反発力(弾性力)が大きくなり、ピストン30の移動に対する反発力が大きいほど、ピストン30の振幅が小さくなって当該ピストン30の振動する周波数が高くなる。つまり、ピストン30は、気相部容積VAが小さいほど、高い周波数で共振状態となる。
When the gas in the
このことから、共振状態となる交流電流の周波数は、ピストン30の移動に伴う気相部17の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積VAに応じて共振状態が生じる周波数が変化するので、この共振周波数fsを用いて燃料タンク10の液量VLを推定する。
From this, the frequency of the alternating current in a resonance state becomes a value corresponding to the pressure change of the
また、燃料タンク10の気相部17の温度(気相部温度T1)を測定する温度センサ51を更に有し、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fs、及び、気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定する。
Further, the
以上より、本実施形態によれば、電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によってピストン30を往復移動するところ、気密シリンダ20内におけるピストン30で区画された第1部分空間23、第2部分空間24の圧力差を小さくすることができるので、小さな力でピストン30を移動させることができ、そのため、装置を小型化することができる。また、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを用いて燃料タンク10の液量VLを推定するので、圧力計を用いた構成に比べて、電流計等を用いた簡易な構成で高い分解能での測定が可能となり、液量VLを精度よく推定できる。
As described above, according to the present embodiment, when the
また、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fs、及び、気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定するので、気相部17の温度変化により当該気相部17の圧力が変化してしまうが、気相部温度T1を用いることにより当該気相部17の圧力変化を考慮して液量VLを推定でき、そのため、液量VLをより精度良く推定できる。
Further, since the liquid amount VL of the
また、車両燃料システム1は、上述した液量推定装置6を有しているので、装置を小型化することによりシステムを小型化することができるとともに、液量VLを精度よく推定できる。
Further, since the
上述した実施形態では、共振周波数fsに加えて、さらに気相部温度T1を用いて、燃料タンク10の液量VLを推定する構成であったが、これに限定されるものではない。
In the embodiment described above, the liquid volume VL of the
例えば、気相部温度T1が変化しない環境であれば、上述した温度センサ51を設けない構成とする。そして、気相部容積関係情報J1を気相部温度T1が一定となるものとして作成する。この場合、気相部容積関係情報J1は、図3において1本のグラフのみ含むものとなる。そして、図5のフローチャートにおいて、ステップS110を省略するとともに、ステップS170で共振周波数fsのみを用いて気相部容積VAを取得する。このような構成では、より簡易に燃料タンク10の液量VLを推定できる。
For example, in an environment where the gas phase temperature T1 does not change, the above-described
また、上述した実施形態では、電磁コイル41が、気密シリンダ20の周壁20cに設けられた構成であったが、これに限定するものではなく、例えば、電磁コイルを気密シリンダ20の上壁部20aの内面及び下壁部20bの内面に、気密シリンダ20と軸が平行になるように設けた構成など、ピストン30に設けられたマグネット35に磁力を及ぼすように設けられていれば、本発明の目的に反しない限り、その配置及び構成は任意である。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、磁性部材としてのマグネット35がピストン30に設けられ、磁力発生コイルとしての電磁コイル41が気密シリンダ20に設けられた構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、マグネット35が、その内周面を気密シリンダ20の周壁20cの外面に重ねるようにして気密シリンダ20に同軸に設けられ、電磁コイル41が、ピストン本体部31の外周面に当該ピストン本体部31と同軸に固定して設けられていてもよく、本発明の目的に反しない限り、マグネット35及び電磁コイル41の配置は任意である。
In the above-described embodiment, the
また、磁性部材としてピストン30にマグネット35が設けられた構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、マグネットに代えて鉄等の強磁性体を取り付けるなど、電磁コイル41の磁力が及ぶ磁性部材であれば、本発明の目的に反しない限り、その構成は任意である。
Moreover, although the
また、上述した実施形態では、ピストン30の移動をガイドするガイド柱25が気密シリンダ20内に設けられていたが、例えば、ピストン30の外径とシリンダ20の内径とが略同一で、ピストン30がその半径方向に移動することなく軸方向に移動可能なように構成されているのであれば、ガイド柱25を省略してもよい。勿論この場合には、ピストン30本体部のガイド柱25の挿通される貫通孔を塞ぐ必要がある。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態においては、第1連通部として第1配管28を備えた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図6に示すように、上記燃料システム1の構成において第1配管28及びオリフィス27を取り除くと共に、気密シリンダ20の周壁20cの内面とピストン30(即ち、フランジ部32a、32b)との間に隙間20dを設けて、この隙間20dの大きさを、ピストン30の往復移動に伴って上記第1配管28及びオリフィス27の構成と同様の気体の移動が生じるように設定した構成の車両燃料システム1Aとしてもよい。この場合、気密シリンダ20の周壁20cの内面とピストン30とが、第1連通部及び流量規制部に相当する。
Moreover, although it was the structure provided with the
また、上述した実施形態においては、燃料タンク10が直方体の箱形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示す車両燃料システム1Bのように、上述した燃料タンク10に代えて、第1タンク部分101、第2タンク部分102からなる燃料タンク10Aを用いてもよい。第1タンク部分101と第2タンク部分102とには、それぞれ気相部17と液相部18があり、管路103によって気相部17同士が接続され、管路104によって液相部18同士が接続されている。本発明によれば、このような複雑な形状の燃料タンク10Aを用いた場合においても、燃料タンク10A内の燃料Fの液量VLを正確に推定することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態は、車両に搭載され、液化ガスを収容するとともにその液量を推定する車両燃料システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置され、灯油やガソリン、各種薬液などを収容するとともにその液量を推定する液量推定システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。また、液量の推定対象となる液体についても、液化石油ガスに限らず、例えば、液体窒素、液体酸素、アンモニアのなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料(灯油、ガソリン等)、各種薬液等、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。 Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the vehicle fuel system which mounts in a vehicle and accommodates liquefied gas and estimates the liquid quantity, it is not limited to this. For example, it may be a liquid amount estimation system that is installed in a factory or home and that contains kerosene, gasoline, various chemicals, and the like and estimates the amount of the liquid. The apparatus and system to apply are arbitrary. Also, the liquid whose liquid quantity is to be estimated is not limited to liquefied petroleum gas, but for example, liquefied gas for industrial use such as liquid nitrogen, liquid oxygen, and ammonia, or fuel that becomes liquid at room temperature and normal pressure (kerosene) As long as the object of the present invention is not violated, the type of the chemical is arbitrary.
また、容器としてのタンク内の液量(内容量)の推定に限らず、例えば、ホッパーなどの容器内にある樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなど粒状物や粉体等(以下、粒状物等という)の固体の内容量を測定するようにしても良い。この場合も、上述した本実施形態と同様に、容器内の気相部容積を算出して、容器の容積から気相部容積を差し引くことにより内容量を推定する。但し、粒状物等の固体はそれら間に空間が存在するため、当該空間が気相部容積に含まれることを考慮するとともに当該空間が粒状物等と共に占める体積を考慮して上述した各実施形態で示した内容量推定処理を適用することで、液量と同様に容器内の内容量を推定することができる。 In addition, the amount of liquid (internal volume) in the tank as a container is not limited to, for example, resin pellets, wood pellets, or pulverized glass such as resin pellets in a container such as a hopper or powder (hereinafter referred to as granular) You may make it measure the internal volume of solid of a thing etc.). Also in this case, as in the above-described embodiment, the gas phase volume in the container is calculated, and the internal volume is estimated by subtracting the gas phase volume from the volume of the container. However, since solids such as granular materials have a space between them, each embodiment described above in consideration of the volume occupied by the space together with the granular materials and the like, considering that the space is included in the gas phase volume. By applying the internal volume estimation process shown in (2), the internal volume in the container can be estimated in the same manner as the liquid amount.
具体的には、所定空間内に粒状物等を満量充填したときに粒状物等のみが上記所定空間内で占める体積割合がX%で且つ粒状物等を除く空間が上記所定空間内で占める体積割合が(100−X)%となる場合に、この粒状物等が収容される容器の容積をV、気相部容積をVAとすると、粒状物等及びそれら間の空間が上記容器内で占める内容量VSは、次式により求めることができる。
VS=(V−VA)/(X/100)
Specifically, when the predetermined space is fully filled with granular materials, etc., only the granular material occupies X% in the predetermined space, and the space excluding the granular materials occupies the predetermined space. When the volume ratio is (100-X)%, if the volume of the container in which the granular material is accommodated is V and the volume of the gas phase is VA, the granular material and the space between them are within the container. The occupied capacity VS can be obtained by the following equation.
VS = (V−VA) / (X / 100)
例えば、1.0m3の単位収容空間内に粒状物を満量充填したときに、当該粒状物が占める体積が0.8m3(80%)で且つ粒状物間の空間が占める体積が0.2m3(20%)となる場合に、この粒状物が収容される容器の容積を10.0m3とすると、上述した内容量推定処理を適用して気相部容積VAを求めたときに、気相部容積VAが9.2m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の10分の1((10.0−9.2)/(80/100)=1.0m3)となり、気相部容積VAが6.0m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の半量((10.0−6.0)/(80/100)=5.0m3)となり、気相部容積VAが2.0m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の満量((10.0−2.0)/(80/100)=10.0m3)となる。また、このような粒状物や粉体に限らず、例えば、容器としての倉庫内の貨物量(内容量)を推定するなど、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意であり、また、容器内の内容量の推定対象となる固体の種類、形状等は任意である。 For example, when a 1.0 m 3 unit housing space is filled with a granular material, the volume occupied by the granular material is 0.8 m 3 (80%) and the volume occupied by the space between the granular materials is 0.00. When the volume of the container in which the granular material is stored is 10.0 m 3 when it is 2 m 3 (20%), when the gas phase volume VA is obtained by applying the above-described internal volume estimation process, If the gas phase volume VA is 9.2 m 3 , the internal volume VS of the granular material is 1/10 of the container ((10.0−9.2) / (80/100) = 1.0 m 3 ). If the gas phase volume VA is 6.0 m 3 , the internal volume VS of the granular material becomes half the amount of the container ((10.0−6.0) / (80/100) = 5.0 m 3 ). If the phase volume VA is 2.0 m 3 , the internal volume VS of the granular material is the full capacity of the container ((10.0−2.0) / (80/100) = 10. 0 m 3 ). The apparatus and system to which the present invention is applied are not limited to such granular materials and powders, for example, as long as they do not contradict the object of the present invention, such as estimating the amount of cargo (internal capacity) in a warehouse as a container. Is optional, and the type, shape, etc. of the solid to be estimated for the content in the container are arbitrary.
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1、1A、1B 車両燃料システム(内容量推定システム)
6 液量推定装置(内容量推定装置)
10 燃料タンク(容器)
17 気相部
18 液相部
20 気密シリンダ
23 第1部分空間(一方の部分空間)
24 第2部分空間(他方の部分空間)
27 オリフィス(流量規制部)
28 第1配管(第1連通部)
29 第2配管(第2連通部)
30 ピストン
35 マグネット(磁性部材)
41 電磁コイル(磁力発生コイル)
42 コイル電源部(電流供給手段)
43 電流計
51 温度センサ(気相部温度測定手段)
60 制御部
61 マイクロコンピュータ
62 CPU(共振周波数検出手段)
65 メモリ
F 燃料F
J1 気相部容積関係情報
VT 燃料タンクの容積
VA 気相部の容積
VL 燃料タンクの液量
fs 共振周波数
1, 1A, 1B Vehicle fuel system (content capacity estimation system)
6 Liquid volume estimation device (content volume estimation device)
10 Fuel tank (container)
17
24 second subspace (the other subspace)
27 Orifice (Flow control part)
28 1st piping (1st communication part)
29 2nd piping (2nd communication part)
30
41 Electromagnetic coil (Magnetic force generating coil)
42 Coil power supply (current supply means)
43
60
65 Memory F Fuel F
J1 Gas phase volume related information VT Fuel tank volume VA Gas phase volume VL Fuel tank volume fs Resonance frequency
Claims (3)
気密シリンダと、
前記気密シリンダ内に往復移動可能に設けられたピストンと、
前記気密シリンダ内における前記ピストンで区画された2つの部分空間のうち一方の部分空間を前記容器の気相部又は他方の部分空間に連通して接続する第1連通部と、
前記他方の部分空間を前記気相部に連通して接続する第2連通部と、
前記第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部と、
前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの一方に固定して設けられた磁性部材と、
前記磁性部材に磁力を及ぼすように前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの他方に固定して設けられた磁力発生コイルと、
前記気密シリンダ内で前記ピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を前記磁力発生コイルに供給する電流供給手段と、
前記ピストンの往復移動と前記交流電流との共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数検出手段によって検出された前記共振周波数に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。 An internal volume estimation device for estimating the internal volume of a liquid or solid in a container,
An airtight cylinder;
A piston provided in the hermetic cylinder so as to be reciprocally movable;
A first communicating portion that connects one of the two partial spaces defined by the piston in the hermetic cylinder in communication with the gas phase portion of the container or the other partial space; and
A second communicating portion that communicates and connects the other partial space to the gas phase portion;
A flow rate regulating unit regulating the flow rate of the gas flowing through the first communication unit;
A magnetic member fixed to one of the airtight cylinder and the piston;
A magnetic force generating coil fixed to the other of the airtight cylinder and the piston so as to exert a magnetic force on the magnetic member;
Current supply means for supplying an alternating current for generating a magnetic force for reciprocating the piston in the hermetic cylinder to the magnetic force generating coil;
A resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current;
An internal capacity estimation device comprising: internal capacity estimation means for estimating the internal capacity based on the resonance frequency detected by the resonance frequency detection means.
前記内容量推定手段が、前記共振周波数、及び前記気相部の温度に基づいて、前記内容量を推定するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の内容量推定装置。 It further has a gas phase temperature measuring means for measuring the temperature of the gas phase,
The internal capacity estimation device according to claim 1, wherein the internal capacity estimation means is configured to estimate the internal capacity based on the resonance frequency and the temperature of the gas phase.
前記内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されている
ことを特徴とする内容量推定システム。 In an internal volume estimation system having a container and an internal volume estimation device that estimates the internal volume of a liquid or a solid in the container,
An internal capacity estimation system, wherein the internal capacity estimation apparatus is configured by the internal capacity estimation apparatus according to claim 1.
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