JP6178673B2

JP6178673B2 - 計測装置

Info

Publication number: JP6178673B2
Application number: JP2013177757A
Authority: JP
Inventors: 池谷　昌紀; 昌紀池谷; 伸博加藤; 千明片岡
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2015045302A; US20150059470A1; US9810569B2

Description

本明細書は、燃料タンク内に貯留されている燃料の性状を計測する計測装置に関する。

特許文献１に開示される計測装置では、燃料タンクの上壁に形成された開口部を塞ぐフランジに燃料通路が形成されている。燃料通路には開口部が形成され、開口部にはハウジングが取付けられる。ハウジングには燃料センサが取付けられている。燃料通路の開口部にハウジングが取付けられると、開口部がハウジングによって塞がれると共に、センサが燃料通路内に位置決めされる。これによって、燃料通路を流れる燃料の性状がセンサによって計測される。

特開２０１２−１０８０３０号公報

燃料タンクは、内部に貯留される燃料の外部への漏れを防止するために、気密性を確保することが求められる。一方、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料タンク外に供給するためには、燃料タンク内と燃料タンク外とを接続する燃料流路が必要となる。さらに、燃料タンク内には燃料ポンプやセンサ等が配設されるため、燃料タンク内の機器と燃料タンク外の機器（電源等）とを接続する電気的接続部（配線等）も必要となる。このため、燃料タンクの開口部を塞ぐ蓋部材には、電気的接続部や燃料流路といった蓋部材を貫通する部品が複数備えられる。その結果、従来技術では、気密性を確保するためのシール箇所が複数存在し、構造が複雑になるという問題を有していた。

本明細書では、蓋部材を貫通する部品を一体化することにより、シール箇所の数を少なくして構造を簡易とすることができる技術を開示する。

本明細書が開示する計測装置は、燃料タンク内の燃料の性状を計測する。この計測装置は、燃料タンクに形成されている開口部を塞ぐ蓋部材と、蓋部材に形成された貫通孔を塞ぐ栓部材と、燃料タンク内の燃料の性状を計測するセンサを備えている。栓部材は、その上面から下面まで貫通し、燃料タンクの内部と外部を電気的に接続する電気接続部と、燃料タンクの内部に向って開口する開口部を有する燃料流路と備えている。そして、センサは栓部材の燃料流路内に配置されている。

上記の計測装置では、燃料タンクの内部から外部に貫通する電気接続部と燃料流路が栓部材と一体に形成されており、燃料流路内にセンサが配置されている。この構成によれば、蓋部材のシール箇所を、栓部材と貫通孔との間に集約することができ、蓋部材の気密性を簡易な構造で実現することができる。

第１実施例の燃料タンクの全体構成を示す。第１実施例の計測装置の構成を示す。第１実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第２実施例の計測装置の構成を示す。第２実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第２実施例の計測装置の変形例を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第３実施例の計測装置の構成を示す。第３実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第４実施例の計測装置の構成を示す。第４実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第５実施例の計測装置の構成を示す。第５実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。第６実施例の計測装置の構成を示す。第６実施例の計測装置を燃料タンク内部から視た下面図を示す。

以下、本明細書で開示する実施例の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

（特徴１）燃料流路は、当該燃料流路を通過して燃料が流出する流出口が備えられていてもよい。この場合、流出口が燃料タンクの内部に向かって開口していてもよい。このような構成によれば、燃料タンクから燃料流路に流れた燃料は、燃料流路を流れて燃料タンク内に戻される。燃料流路は燃料の性状を測定するためにのみ用いられるため、燃料流路を通過する燃料の流量を一定に保つことができ、計測精度を安定化することができる。

（特徴２）燃料流路の流出口は、燃料タンクの外側に向かって開口していてもよい。この構成によれば、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料タンク外に供給するための燃料流路と、燃料の性状を計測するためのセンサを備える燃料流路を一カ所に統合することができ、構造をさらに簡易にすることができる。

（特徴３）電気接続部と燃料流路の一方は、電気接続部と燃料流路の他方の周囲に配置されていてもよい。この構成によれば、電気接続部と燃料流路を１ヶ所に集約することができ、それらを配置するスペースを小さくすることができる。その結果、栓部材の小型化ができ、蓋部材と栓部材の間のシール面積を小さくすることができる。これにより、シール性能の信頼性を向上することができる。

（特徴４）計測装置は、燃料タンク内に配置される電気機器およびセンサに接続される制御回路をさらに備えていてもよい。この場合、栓部材は、制御回路を収納する回路ケース部をさらに備えていてもよい。そして、栓部材が蓋部材に取付けられたときに、回路ケース部に収容される制御回路が、蓋部材の燃料タンクの外側の面に位置してもよい。この構成によれば、燃料タンク内に配置される電気機器を制御するための制御回路とセンサからの信号を受け取る制御回路を統合することができ、部品点数を低減させることができる。

（第１実施例）本実施例の計測装置１は、自動車等に搭載される燃料タンク２の上面に設置される。図１に示されるように計測装置１は、燃料タンク２の上面に設けられた開口部３を塞ぐ蓋部材４を備えている。燃料タンク２の上面の開口部３を蓋部材４が塞ぐことで、燃料タンク２に計測装置１が設置される。まず、計測装置１が設置される燃料タンク２の構成について説明する。

図１に示すように燃料タンク２は、燃料を貯留する容器であり、その内部に燃料を貯留する貯留空間８を有している。燃料タンク２の貯留空間８には、リザーブカップ２ａが配置されている。リザーブカップ２ａは、燃料タンク２の底部に配置され、リザーブカップ２ａ内に燃料ポンプユニット９が収容されている。燃料ポンプユニット９には、第１燃料配管１３の一端と第２燃料配管１６の一端が接続されている。燃料ポンプユニット９は、リザーブカップ２ａ内の燃料（詳細には、燃料タンク２内からリザーブカップ２ａ内に流入した燃料）を吸入口（図示省略）から吸入し、その内部で昇圧し、第１燃料配管１３に吐出する。第１燃料配管１３の他端は、蓋部材４に備えられた吐出管１５に接続されている。このため、燃料ポンプユニット９から第１燃料配管１３に吐出された燃料は、吐出管１５より燃料タンク２の外部へ吐出される。吐出管１５から吐出された燃料は、燃料タンク２の外部に設置されたエンジン（図示省略）へ送られる。また、燃料ポンプユニット９は、昇圧された燃料の圧力を調整するプレッシャーレギュレータ（図示省略）が備えられる。プレッシャーレギュレータから排出される余剰燃料は、第２燃料配管１６に流れる。第２燃料配管１６の他端は計測装置１に接続されている。後述するように計測装置１は、第２燃料配管１６を流れる燃料の特性を計測する。また、燃料ポンプユニット９には、第１リード線１１の一端が電気的に接続されている。第１リード線１１の他端は電気コネクタ１４に接続されている。電気コネクタ１４には、さらに、第２リード線１２の一端が接続されている。第２リード線１２の他端は、燃料タンク２内に配置された液位計測装置１０に接続されている。液位計測装置１０は、フロート式の液位計測装置であり、燃料タンク２内に貯留された燃料の液位を計測する。電気コネクタ１４は、計測装置１の挿し込み口２３に接続される。挿し込み口２３内には、電気接続部２２（後述）が突出している。電気コネクタ１４が挿し込み口２３に挿し込まれると、リード線１１，１２が電気接続部２２に接続される。燃料ポンプユニット９及び液位計測装置１０は、リード線１１，１２、電気コネクタ１４、及び電気接続部２２を介して外部電源に接続される。

次に、計測装置１について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。図２Ａ，２Ｂに示すように計測装置１は、蓋部材４と、栓部材２０と、燃料性状センサ２８と、シール部材７を備えている。

蓋部材４は、燃料タンク２の上面の開口部３を塞ぐ大きさの板状の部材である。蓋部材４の下面と燃料タンク２の上面の間にはシール部材６が配されている（図１参照）。蓋部材４が燃料タンク２の開口部３に取付けられると、蓋部材４と燃料タンク２の間の隙間がシール部材６によってシールされる。蓋部材４には、貫通孔５と、吐出管１５が設けられている。吐出管１５には第１燃料配管１３が接続される。貫通孔５は、蓋部材４の上面から下面までを貫通している。貫通孔５には栓部材２０が嵌合する。

栓部材２０は、嵌合部３５と、嵌合部３５の上面に設けられた回路ケース２５と、嵌合部３５の下面に設けられた燃料計測部２４を有している。嵌合部３５は、蓋部材４の貫通孔５に対応する外形状を有している。蓋部材４に栓部材２０を取付けると、栓部材２０の嵌合部３５が貫通孔５に嵌合する。嵌合部３５の外周面にはシール部材７が配されている。嵌合部３５が貫通孔５に嵌合すると、嵌合部３５と貫通孔５の間がシール部材７によってシールされる。

燃料計測部２４は、ケーシング３３と、ケーシング３３の内部空間２１に収容された燃料性状センサ２８を備えている。ケーシング３３には、燃料タンク２内に向かって開口する流入口３１及び流出口３２が形成されている。流入口３１は、内部空間２１を介して流出口３２と連通している。上述したように流入口３１には第２燃料配管１６が接続される（図１参照）。このため、燃料ポンプユニット９からの燃料は、第２燃料配管１６を通って流入口３１に流入し、流入口３１から内部空間２１を流れて流出口３２より燃料タンク２内に戻される。したがって、内部空間２１は燃料が流れる燃料流路となっている。燃料性状センサ２８は、内部空間２１を流れる燃料の性状（例えば、アルコール濃度等）を計測する公知のセンサである。燃料性状センサ２８には、リード配線２９の一端が接続されている。リード配線２９は、嵌合部３５を貫通し、その他端が回路ケース２５内に位置している。

既に説明したように、嵌合部３５の下面には挿し込み口２３がさらに形成されている。挿し込み口２３は、円筒形状の部材であり、燃料タンク２の底面に向って開口している（図１参照）。挿し込み口２３内には、電気接続部２２が突出している。すなわち、電気接続部２２は、挿し込み口２３によって周囲を囲まれている。図２Ｂに示すように、電気接続部２２は、複数個（本実施例では２×２の４つ）の接続端子によって構成されている。電気接続部２２を構成する４つの接続端子は、リード配線２９と同様、嵌合部３５を貫通し、その先端が回路ケース２５内に位置している。

回路ケース２５は、嵌合部３５の上面に配置される底壁と、底壁の端縁から立設された側壁を備えている。回路ケース２５の側壁には、入出力部３４が形成されている。入出力部３４には、接続端子２７が突出している。接続端子２７は、回路ケース２５の側壁を貫通して回路ケース２５内にまで伸びている。入出力部３４には、外部電源に接続された電源配線（図示しない）が接続される。回路ケース２５の側壁で囲まれた空間には制御回路２６が収容される。制御回路２６には、上述した電気接続部２２、リード配線２９、及び接続端子２７が接続される。したがって、制御回路２６は、接続端子２７、入出力部３４及び電源配線を介して外部電源に接続される。また、制御回路２６は、リード配線２９を介して燃料性状センサ２８に接続され、また、電気接続部２２及びリード線１１，１２を介して燃料ポンプユニット９及び液位計測装置１０に接続される。制御回路２６は、外部電源から供給される電力によって動作し、各種検出装置１０，２８からの信号を受信すると共に、燃料ポンプユニット９を制御する。

上述した計測装置１の動作を説明する。外部電源から供給される電力が制御回路２６を介して燃料ポンプユニット９に供給されると、燃料ポンプユニット９が動作を開始する。燃料ポンプユニット９が動作を開始すると、燃料タンク２内の燃料が燃料ポンプユニット９内に吸入され、燃料ポンプユニット９内で昇圧される。燃料ポンプユニット９内で昇圧された燃料は、プレッシャーレギュレータにより調圧され、調圧された燃料が第１燃料配管１３から燃料タンク２外に吐出される。また、プレッシャーレギュレータから排出される余剰燃料は、第２燃料配管１６を通って燃料計測部２４に流れ、燃料計測部２４から燃料タンク２内に戻される。燃料計測部２４を流れる燃料は、燃料性状センサ２８によって燃料性状が検出される。燃料性状センサ２８から出力される信号は制御回路２６に入力され、制御回路２６で処理される。また、燃料タンク２内の燃料の液位は、液位計測装置１０で検出される。液位計測装置１０からの信号も制御回路２６に入力され、制御回路２６で処理される。

上述した計測装置１では、栓部材２０に電気接続部２２と燃料計測部２４が統合されている。このため、シール箇所を２箇所、すなわち、蓋部材４と栓部材２０の間と、蓋部材４と燃料タンク２との間だけとすることができる。このため、少ないシール箇所で燃料タンクを密閉することができ、燃料タンク２の気密性を向上させることができる。また、栓部材２０に装備される制御回路２６が、燃料ポンプユニット９の電力制御機能と、各種検出装置１０，２８からの信号を受信する機能を備える。これによって、制御系の構成を簡易にすることができ、部品点数の削減を図ることができる。さらに、蓋部材４に栓部材２０を嵌合することで両者が組み付けられるため、計測装置１を簡易な作業で製造することができる。

なお、燃料計測部２４には、プレッシャーレギュレータから吐出される余剰燃料が送られるが、余剰燃料の流量はエンジンに供給される燃料の流量に比べ少ない。このため、余剰燃料の流量の変動も小さくなり、燃料性状センサ２８は精度良く燃料性状を計測することができる。

（第２実施例）第２実施例の計測装置１ａについて、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。第２実施例の計測装置１ａでは、第１実施例と比較して、燃料ポンプユニット９からエンジンに供給される燃料流路中に燃料性状センサが配置される点で相違する。以下、第１実施例と相違する点について説明する。

図３Ａ，３Ｂに示されるように、第２実施例の栓部材２０ａには吐出管１５ａが設けられる。吐出管１５ａは、燃料タンク２の内側から外側へ栓部材２０ａを貫通している。吐出管１５ａの流入口３１ａは、燃料タンク２の内側に向かって開口している。流入口３１ａには、第１燃料管１３が接続されている。吐出管１５ａの流出口３２ａは、燃料タンク２の外側に向かって開口している。流出口３２ａは、図示しない燃料配管を介してエンジンに接続されている。吐出管１５ａ内には、燃料性状センサ２８ａが配置される。燃料性状センサ２８ａは、吐出管１５ａ内を流れる燃料の燃料性状を検出する。

このような構成によっても、シール箇所を少なくすることができ、燃料タンク２の気密性を向上することができる。また、組付けられる部品数が減少することから組付け性を向上することができる。

なお、図４に示すように、燃料計測部２４ｂの形状は円形以外の形状（すなわち、角が面取りされた矩形状）としてもよい。また、挿し込み部２３ｂの形状及び電気接続部２２ｂの本数も、第１実施例と相違してもよい。

（第３実施例）第３実施例の計測装置１ｃについて、図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明する。図５Ａ、５Ｂに示すように計測装置１ｃでは、第２実施例と比較して、電気コネクタが挿し込まれる挿し込み部２３ｃと、燃料をエンジンに吐出する吐出管１５ｃとが同心状に配置されている点で相違する。すなわち、吐出管１５ｃは、栓部材２０ｃを貫通し、燃料タンク２の内部から外部まで伸びている。吐出管１５ｃの内部には、燃料性状センサ２８ｃが配置されている。吐出管１５ｃの周囲には、挿し込み部２３ｃが設けられている。吐出管１５ｃと挿し込み部２３ｃは同心状に配置されており、吐出管１５ｃの周囲には電気接続部２２ｃが設けられている。

第３実施例の計測装置１ｃでも、シール箇所を少なくすることができ、燃料タンク２の気密性を向上することができる。また、吐出管１５ｃと挿し込み部２３ｃが同心状に配置されるため、嵌合部３５ｃの面積を小さくすることができる。その結果、嵌合部３５ｃのシール面（すなわち、貫通孔５の内周面）の面積が小さくなり、気密性をより向上することができる。

（第４実施例）第４実施例の計測装置１ｄについて、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。図６Ａ、６Ｂに示すように、第４実施例の計測装置１ｄでは、第３実施例の計測装置１ｃと異なり、挿し込み部２３ｄの内側に第１実施例と同様の燃料計測部２４ｄが同心状に配置される。したがって、燃料計測部２４ｄには、プレッシャーレギュレータからの余剰燃料が供給され、この余剰燃料の燃料性状が燃料性状センサ２８ｄにより検出される。なお、燃料計測部２４ｄに供給された余剰燃料は、燃料計測部２４ｄ内を流れ、燃料タンク２に戻される。第４実施例の計測装置１ｄでも、第３実施例の計測装置１ｃと同様、シール面の面積が小さくなり、燃料タンク２の気密性をより向上することができる。

（第５実施例）第５実施例の計測装置１ｅについて、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。図７Ａ、７Ｂに示すように、第５実施例の計測装置１ｅでは、挿し込み口２３ｅの外側に燃料計測部２４ｅが設けられる。挿し込み口２３ｅと燃料計測部２４ｅは同心状に配置されている。

燃料計測部２４ｅは、流入流路４１と、内部空間２１ｅと、流出流路４２を備えている。流入流路４１は、燃料タンク２内に開口しており、その流入口に第１燃料配管１３が接続されている。流出流路４２は、嵌合部３５ｅを貫通しており、その流出口には燃料配管を介してエンジンに接続される。内部空間２１ｅは、平面視したとき挿し込み口２３ｅの周囲を囲むように備えられる。したがって、燃料ポンプユニット９からの燃料は、第１燃料配管１３、流入入路４１、内部空間２１ｅ、及び流出流路４２を通ってエンジンに供給される。内部空間２１ｅには、燃料性状センサ２８ｅが収容される。燃料性状センサ２８ｅは、内部空間２１ｅ内を流れる燃料の燃料性状を検出する。

第５実施例の計測装置１ｅでも、シール箇所を少なくすることができ、燃料タンク２の気密性を向上することができる。また、制御回路２６の近傍に燃料流路（すなわち、内部空間２１ｅ，流出流路４２）が配置されるため、この燃料流路２１ｅ，４２を流れる燃料によって制御回路２６を冷却することができる。

（第６実施例）第６実施例の計測装置１ｆについて、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａ、図８Ｂに示すように、第６実施例の計測装置１ｆでも、挿し込み口２３ｆの外側に燃料計測部２４ｆが設けられる。ただし、第６実施例の計測装置１ｆでは、燃料計測部２４ｆは、燃料ポンプユニット９のプレッシャーレギュレータから余剰燃料を供給され、その余剰燃料を燃料タンク２内に戻す点で相違する。すなわち、燃料計測部２４ｆの流入流路４１ｆ及び流出流路４２ｆは、ともに燃料タンク２内に開口する。流入流路４１ｆには第２燃料配管１６が接続される。プレッシャーレギュレータからの余剰燃料は、第２燃料配管１６から流入流路４１ｆに流れ、内部空間２１ｆを通って流出流路４２ｆより燃料タンク２内に戻される。内部空間２１ｆ内には燃料性状センサ２８ｆが配置され、内部空間２１ｆ内を流れる燃料の性状が検出される。第６実施例の計測装置１ｆでも、第５実施例の計測装置１ｅと略同様の作用効果を奏することができる。

なお、図３Ａ〜図８Ｂに示す実施例において、図２Ａに示す実施例と同一の構成部品には同一符号を付している。一方、図２Ａに示す実施例と構成が一部相違する部品には、図２Ａに示す実施例の対応する部品と同一の符号に加えてａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆをさらに付している。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：計測装置
２：燃料タンク
３：開口部
４：蓋部材
５：貫通孔
６：シール部材
７：シール部材
８：貯留空間
９：燃料ポンプユニット
１０：液位計測装置
１１：第１リード線
１２：第２リード線
１３：第１燃料配管
１４：電気コネクタ
１５：吐出管
１６：第２燃料配管
２０：栓部材
２１：内部空間
２２：電気接続部
２３：挿し込み口
２４：燃料計測部
２５：回路ケース
２６：制御回路
２７：入出力接続部
２８：燃料性状センサ
２９：リード配線
３１：流入口
３２：流出口
４１：流入流路
４２：流出流路

Claims

燃料タンク内の燃料の性状を計測する計測装置であり、
前記燃料タンクに形成されている開口部を塞ぐ蓋部材と、
前記蓋部材に形成された貫通孔を塞ぐ栓部材と、
前記燃料タンク内の燃料の性状を計測するセンサと、を備え、
前記栓部材は、
前記栓部材の上面から下面まで貫通する電気接続部と、
前記燃料タンクの内部に向って開口する流入口を有する燃料流路と、を備えており、
前記電気接続部の前記上面の側に位置する一端は、前記燃料タンクの外側に配置される制御回路に接続されており、
前記電気接続部の前記下面の側に位置する他端は、前記燃料タンクの内側に配置される電気機器にリード線を介して接続されており、
前記電気機器は、吐出する燃料の圧力を調整するプレッシャーレギュレータを備える燃料ポンプユニットであり、
前記燃料流路は、前記プレッシャーレギュレータから排出される余剰燃料が通過する流路であり、
前記センサは、前記栓部材の前記燃料流路内に配置されている、計測装置。
前記燃料流路は、当該燃料流路を通過して燃料を流出させる流出口を備えており、前記流出口は、前記燃料タンクの内部に向って開口している、請求項１に記載の計測装置。
前記燃料流路は、当該燃料流路を通過して燃料を流出させる流出口を備えており、前記流出口は、前記燃料タンクの外部に向って開口している、請求項１に記載の計測装置。
前記電気接続部と前記燃料流路の一方は、前記電気接続部と前記燃料流路の他方の周囲に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の計測装置。
前記センサは、前記制御回路に接続されており、
前記栓部材は、前記制御回路を収納する回路ケース部をさらに備え、
前記栓部材が前記蓋部材に取付けられたときに、前記回路ケース部に収容される前記制御回路が、前記蓋部材の前記燃料タンクの外側の面に位置する、請求項１〜４のいずれかに記載の計測装置。