JPH02276917A - 静電容量式燃量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、静電容量式の検出センサである燃料体積検出
用コンデンサ（タンクユニット、以下ｒ　Ｔ　Ｕ　Ｊと
略称する）や誘電率感知用コンデンサ（コンベンセータ
ユニット、以下’　ＣＵ　Ｊ　ト略Ｗｒ＋する）を用い
た静電容量式燃量計に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、この種の静電容量式燃量計としては、第１３図の
従来の静電容量式燃量計の構成を示すブロック線図に示
すようなサーボ機構を用いず純電子的に燃料の質量を測
定する構造が知られている（例えば、特開昭５１−８５
７５６号公報参照）。

この第１３図の静電容量式燃量計は、トランス′ｒの２
次巻線に接続した燃料タンク７内に設置されるＴＵｌと
比較用コンデンサＣＦとの接続点Ｐを非反転端子を接地
した増幅器Ｑの反転端子に接続すると共に、この増幅器
Ｑの出力側と反転端子との間に固定コンデンサＣｓと燃
料タンク７内に設置されるＣｕ２との並列回路から成る
フィードバックループを形成し、’Ｉ’　Ｕ　１の出力
変化と増幅器Ｑの出力との関係式における係数が燃料の
密反信号となるように回路定数を定めることにより整流
回路３を介して得られる出力電圧（アナログ値）を電流
計４で指示させることで燃料の質量を測定することがで
きる。ところでこの出力を用いてデジタル表示をする場
合には、整流口ｆＲ１３の後にアナログデジタル変換回
路（以下ｒＡＤＣＪという）５を設置してアナログ出力
電圧をデジタル変換した後にデジタル表示器６でデジタ
ル表示する。

この時にＴＵｌは第１４図乃至第１５図のように構成さ
れる。

第１４図乃至第１５図はＴＵの説明に供する図である。

第１４図において、燃料残量容量に比例した信号を′ｆ
″Ｕ１かち得るためには、燃料レベルをＬとした時の各
間隔をΔＬ　（Ｌ＝ΔＬ　Ｘ　６　）とし、この時の各
ΔＬに対応する燃料容量Δ■１〜Δ■６（合計燃料容量
■＝Δｖ１＋・・・十ΔＶｓ）からなる燃料タンク７の
形状に合致した容量ΔＣ１〜ΔＣ６〈φｄ１〜φ（１６
）を検出出来るような複雑な形状の内側電極１ａを外側
型＠１１ｂと共に必要としていた。

この時に全増加静電容量をΔＣ（＝ΔＣ１＋・・・十Δ
Ｃ６）とし、′ｒＵが全没時の静電容量値をＣＷｅｔと
し、１゛Ｕかドライの時の静電容量値をｃｏｒｙとした
時■、ΔＣは、ΔＣ−＝Ｃ，ｅｔ　ｃｏｒｙとなる。こ
こで燃料の誘電係数が２．０９の場合における所定の燃
料位置りにおける増加静電容量量ΔＣｈは、 ΔＣｈ　＝　０．０２４１　／　（ｉｏ　９＋　ｏ　　
（Ｄ／ｄｈ　）　１×ΔＬ　Ｘ　（２，０９−１） となる。ところで、燃料残量容量に比例し′た静電容量
信号を得るなめにはΔＶｈ　（所定の位置りの燃料タン
ク容積）ｏＣΔＣｈとなるように内部電極の径φｃｉｈ
を決定しなければならない。

第１５図において、前記内ＩＦｉＩ　Ｚ　Ｎ　１　ａは
、前記したような複雑な形状を必要とする上に更に、ア
ルミ心棒１ａ、（同図（Ａ）参照）をアルモン処理して
銅メツキし、更に銅メツキした上で例えば約２時間程度
の時間をかけてｔ−約Ｑ、　２ｍｍ厚程度のニッケルメ
ッキ１ａ、の処理をしく同図（Ｂ）参照）、その後にア
ルミ心棒及び同メツキを水酸化ナトリウム溶液及びシア
ン化ナトリウム溶液で溶解して製作し、アルミ心棒１ａ
＋の部分を空洞化１ａ３する（同図（Ｃ）参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところでこの従来の静電容量式燃量計の構成におけるデ
ジタル表示は、増幅器Ｑのオフセットの変化分が測定値
に直接影響を与えるために測定精度に影響するという問
題かある。又、燃料中に水分が含まれる場合、この水分
によって測定精度に彩りか現れる。ところで、この燃料
中に含まれる水分の量は、異なる周波数を発振する一対
の正弦波電圧発生器を用い、タンクユニットの一対の正
弦波電圧発生器を切替得ることで異なる周波数から水分
によって発生した絶縁抵抗の値を検知して知る技術があ
る（例えば、ＵＳＰ４，４２６，６１６号公報参照）。

しかしながら、この装置においては、周波数の切替をす
るなめに回路構成が複雑化すること、これに伴い製作が
大変で装置も大型化し、しかも製品価格が高いという問
題点がある。

又、′ｒＵの内部電極１ａ、の製作に当たっては、製造
工程において電鋳の設備が必要な上に製作に要する工数
か多大に掛かるという点で問題となり、このことは前記
しなと同様に製品価格が高くなるということともなって
いる。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、複雑
な形状の内部電極を只のバイブ電極に置換えた簡単な形
状とし、しかも簡単な回路構成で測定時にオフセットに
よる影響がなく燃料残量及び燃料内に含まれる水分量を
測定でき、デジタル出力ができる比較的安価で高精度な
静電容量式燃量計を提供するものである。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明の静電容量式燃量計
は、 燃料タンク内に取付けられ燃料タンク内の燃料の状態を
静電容量式の１゛Ｕを用いて測定する静電容量式燃量計
において、 前記’Ｉ’　Ｕに接続される回路を、所定の周波数に基
づくサンプリング・タイミング信号を出力すると同時に
前記所定の周波数を前記ＴＵのＵｊｔＪ磁周波数周波数
回分周して該分周した信号に基づくタイミング信号と前
記２回目の分周で得た第２分間借号波形とを出力するタ
イミングコントロールと、前記第２分間借号波形に基づ
く励磁信号を前記ゴＵに出力するドライブ回路と、前記
ＴＵからの信号を前記サンプリング・タイミング信号で
サンプルホールドするサンプルホールド回路と、該サン
プルホールド回路からの信号を入力して前記タイミング
信号に基づいて前記燃料の状態を演算する演算要素と、
を具備したことを第１の特徴とし、前記ＴＵに並列に基
準コンデンサを設けると共に検出センサ出力ライン又は
基準コンデンサ出力ラインにスイッチを設けて、このス
イッチの開閉により前記基準コンデンサの単体の測定及
び前記基準コンデンサと前記検出センサの並列接続時の
測定を行い、これ等測定から前記Ｔ　Ｕの抵抗成分と静
電容量成分との算出を前記回路で行うことを第一２の特
徴とするものである。

又、燃料タンクの特性化をＴＵにおいで行なう場合につ
いては、ＴＵを、最も内側に配置された同心円筒の内ｍ
ｊ主電極、最も外側に配置された同心円筒の外側電極と
、該外側電極と前記内＋１’ｌ電極との間に配置された
シールド電極とからなる構造を存して、前記シール１ｚ
電椿により燃料残量レベルに対する静電容量信号を特性
化するようにしたことを特徴とする。

く作用〉 タイミングコントロールにおいて、所定の周波数に基づ
くサンプリング・タイミング信号を出力すると同時に、
所定の周波数をＴＵの励磁周波数まで第１ステツプ、第
２ステツプと２回にわたって分周し、この第１ステツプ
、第２ステツプと分周した信号に基づき、必要に応じて
、第１ステツプに基づく第１タイミング信号及び又は第
２ステツプに基づく第２タイミング信号をタイミング信
号として出力し、且つ２回目の分周で得た第２分間借号
波形を出力する。そして、ドライブ回路から前記第２分
間借号波形に基づく励磁信号を１゛Ｕに出力する。その
結果として得るＴＵからの検出信号を入力してサンプル
ホールド回路においてサンプリング・タイミング信号で
サンプルホールドする。その後に演算要素で、サンプル
ホールド回路から入力した信号を必要に応じて入力した
第１タイミング信号及び又は第２タイミング信号に基づ
いて、燃料の状態、即ち、燃料残量及び又は燃料内に含
まれる水分の量を演算する。

又、′Ｉ″Ｕに並列に基準コンデンサを設け、検出セン
サ出力ラインにスイッチを設けるようにしたことにより
、このスイッチのオンオフにより基準コンデンサ単体の
測定、基準コンデンサとＴＵの並列接続に対する測定を
夫々行い、これ等測定から′ｒＵの抵抗成分（Ｒｖ）と
静電容量成分（Ｃｖ　）との算出を行う。

ここで、燃量針の燃料タンクの特性化は、以後に述べる
ようにＩ’　Ｕにおいて実施しても良いし、前記演算要
素内のメモリに定数として組込んで演ユ処理してもよい
。

従って、この時の燃料タンクの特性化をＴ　Ｕにおいて
行なう時の該′「Ｕは、外側電極と内側電極との間に設
けられたシールド電極のスリット形状により燃料残量レ
ベルに対する静電容量信号を特性化する方式とする。

〈実施例〉 以下、具体的な実施例である図面を参照して説明する。

尚、以下の図面において、第１３図乃至第１５図と重複
する部分は同一＃号を付してその説明は省略する。

く請求項１〉 第１図は本発明の実施例を示す静電容゛量式燃量計のブ
ロック系統図である。第２図は第１図の説明に供するタ
イムヂャートである。

第１図及び第２図において、燃料タンク７内には’Ｉ’
　Ｕ　１やＣｕ２等の静電容量式の検出センサが取付け
・設置されている。尚、第１図にはＴＵｌが１つ設置さ
れた場合で示すが、周知のように燃料タンクか大きくな
ったり形状が複雑化（例えば飛行機等の場合）するにし
たがって、通常ＣＵ２は１つであるがＴＵｌの数はそれ
に対応して複数用いられ、この場合、図示しないが、例
えば夫々が切替回路等を用いて接続されるている。そし
てこれ等は舷空機の燃料残量測定システムとして周知の
技術であるのでこれ以上の説明は省略する。

尚、第１図においては、Ｔ　Ｕ　１を、等価回路として
燃料残量に対応した可変容量（Ｃｖ　）分を燃料中に含
まれる水分の景に対応した抵抗（Ｒｖ）分を有している
ものとして記載しである。８はＴＵｌ及び表示器（デイ
スプレィ）６が接続される燃料及び燃料中の水分量を測
定するための回路である。

この回路８の構成は以下のようになっている。

回路８において、８ａは第２図（１）に示すような所定
の周波数を発振する周波数発振回路（以下「Ｏ２０」・
と略称する）、８ｈは燃量針のプログラムを内臓するＲ
　ＯＭ　、　ＲＡ　Ｍ等を有して燃料残量や燃料に含ま
れる水分量等を演算する演算要素（以下ｒｃＰＵ」と略
称する）である、　８ｃはタイミングコントロール（以
下「１゛・Ｃ」と略称する）である、このｉ’　−Ｃ８
ｃは、０３Ｃ８ａからの第２図（１）のような所定の周
波数から成る発振周波数を入力して、この周波数に基づ
きサンプルホールド回路（以下ｒＳ／ＨＪと略称する）
　８ｄへ第２図（１１）に示すような’Ｉ’　ｔＪ　１
の励磁周波数に同期したサンプリング・タイミング信号
（タイミング波形）Ｓｙｉを出力すると同時に、この内
部において、前記発振周波数をＴ’　Ｕ　１の励磁周波
数以外１ステップ。

第２ステツプと２回にわたって分周（即ち第２図（１１
）から第２図（ｉｉ）に示すように、又この第２図（ｉ
）から同図（ｌ／）に示すように’ｒ　ｕ　ｉの励磁周
波数まで分周）し、２回目の分周で得な分周波形である
矩形信号（第２分間借号波形）Ｋｉを出力する。この時
、演算の内容状況に応じて、第１ステツプに基づく第１
タイミング信号（第２図（ｉｌ）に示す分周信号の立上
がりの信号）及び又は、第２ステツプに基づく第２タイ
ミング信号（第２図（めに示す分周信号の立上がり、立
下がりの信号）とをＣＰＵ８ｂに出力する。ＣＰＵ８ｂ
では、必要に応じて入力したタイミング信号に応じて燃
料の状態を演算する。

即ち、第２図（ｉｎ）に示ず分周信号に基づいて静電容
量（詳細は後述）に基づく燃料残量の演算を行い、第２
図（ｌ／）示す分周信号に基づいて絶縁抵抗（詳細は後
述）に基づく燃料タンク７内に貯っな（言替えれば燃料
内に含まれる）水分量の演算を行う。

これ等はいずれか一方でもよく、要求仕様によって決め
ることができる。８ｅは１゛・Ｃ８ｃからの矩形信号に
、を入力して第２図（Ｖ）に示すような正弦波に変換し
て目的のサンプリング位置となるように位相調整を行う
フィルタ回路（位相調整回路）である。８ｆは’ｒ’　
Ｕ　１へ第２図（ロ）正弦波形に基づく（第２分間借号
波形に基づく）励磁信号（以下「１゛Ｕ入力信号」とい
う）　’ｆ”　己をＴＵｌに出力するドライブ回路であ
る。８ｇは１′Ｕ１からの信号（以下［］゛Ｕ出力信号
Ｊという）ゴｍｔを入力して増幅するプリアンプ回路、
８ｈはＴ　Ｕ　１の励磁周波数以外はカットするバンド
パスフィルタ（以下ｒＢ−ＦＪと略称する）である、こ
の時、Ｓ／ト【８ｄはＢ−ｒ”ａｈからの信−号をＴ　
−Ｃ８Ｃ７’Ｐ　ラノ＋　７７’リング・タイミング信
号ＳＴｊによりサンプルホールドしてデジタル値に変換
（Ａ／Ｄ変換）するａ能から成る。８ｊはＣＰＵ８ｂで
演算した燃料残量や水分量等の値を例えばＬＥＤ等を用
いてデジタル表示する表示器６をドライブするデイスプ
レィドライバーである。

第３図及び第４図は本発明の説明に洪する図であり、特
に第３図はＴ　ｔＪからの入力信号波形の一例を表した
図、第４図は第１図の動作のフローシーＩ−を表わす。

以下、この第３図及び第４図を用いながら本発明の説明
をする。

第１図乃至第４図において、まず、ドライブ回＃、８ｆ
から１゛Ｕ１に第２図Ｍに示すようなＴＵ入力信号′「
屯を出力する。このＴＵ入力信号Ｔ屯に基づいなＴ　Ｕ
　１からのＴＵ出力信号Ｔｌ１Ｕｔは、第３図（Ａ＞に
示すような水分の混入が熱い場合のＴＵ出力信号（この
時の記号を区別するためにＴ　１１１１１　。

とする）か、第３図（Ｂ）に示すような水分の混入が有
場合の１゛Ｕ出力信号（この時の記号を区別するために
Ｔ　［１Ｈとする）かのいずれかである。

ところで、ＴＵ出力信号’ｒ’　ＣＬｌｔ　ノ成分は、
ＴＵＩ　の静電容量成分と絶縁抵抗成分である。ここで
、静電容量は燃料残量に対応し、絶縁抵抗は燃料タンク
７内に貯っな水分量に対応している。そして、第３図（
Ｂ）において、−点鎖線は静電容量成分出力特性を表し
、破線は絶縁抵抗成分出力特性を表し、実線はこれ等の
合成した値で水分を含んだ’ｒ　ｕ出力信号Ｔ　ｆｌｌ
ｔ　Ｈとなる。このことから、水分量が多くなるにした
がって破線の振幅は大となり、水分量が少なくなるにし
たがって破線の振幅は小となり、水分量が無い時は絶縁
抵抗値無限大となるから特性の振幅はゼロとなり静電容
量のみの出力特性となるから、合成したＴＵ出力信号Ｔ
ＯＩＩＬＨは静電容量のみの出力特性となり、これは第
３図（Ａ）のＴＵ出力信号Ｔｍｔ。となる、尚、この第
３図において、ＰＯ〜Ｐ３のポイントの内、ポイントｐ
０．ｐ２は絶縁抵抗（水分量）を表し、ＴＵ出力信号Ｔ
咄の静電容量成分（−点鎖線）が最も大きいポイントＰ
＋　、Ｐ３は静電容量（燃料残量）を表す、この時、水
分等の混入か無い場合のＰＯ，Ｐ２の値はほぼゼロであ
るが、燃料タンク７内に水分が貯ってくるとＴｔＪｌの
絶縁抵抗が劣化し、この結果絶縁抵抗分が現れ、ＴＵ出
力信号′「暉の位相がずれてくることとなる。したがっ
て、この各ポイントのデータを取組むことで燃料残量や
水分量を知ることかできる。

この様なＴＵ出力信号′「阻をプリアンプ８（］、　Ｂ
・ド８ｈを通過してＳ　／　Ｈ８ｄに入力する。Ｓ／Ｈ
８ｄでは’Ｉ’　Ｕ出力信号Ｔ［ＸＪｔはアナログ値な
のでこれをデジタル値に変換しＴ−Ｃ８ｃからのサンプ
リング・ボールド信号５ｖｊ（図では時刻１．．１２゜
・・・）でサンプルホールドする。このサンプルホール
ド値はＣＰＵ８ｂに取込まれる。ＣＰＵ８ｂにおいては
、ポイントＰ０〜Ｐ３のどのポインｌ〜かをＴ・Ｃ８ｃ
からの第２図（紐、（Ｍの分周信号に基づき分類分けし
、各ポイント毎の処理を行う、ここで、第２図（資）の
分周信号の立ち上がり、即ち信号波形の静電容量成分が
最も大きいポイント（Ｐ、）から１８０°　（Ｐ３）毎
のタイミングで、］゛Ｕ出力信号’Ｉ”　ｍｌのデジタ
ル値のサンプリング値を演算する時には燃ｆＪ残量が、
このサンプリング時点から更に９０°位相のずれた第２
図（Ｐ／）の分周信号の立ち上がり立ち下がり、即ちポ
イント（Ｐｏ　、　Ｐ２　）毎のタイミングで′ｒＵ出
力信号１゛川のデジタル値のサンプリング値を用いて演
算する時には燃料中に含まれる水分量か演算できる。こ
の演算処理は、ポイントＰｏ、Ｐ、については夫々その
値を読むだけとし、ポイントＰ、において、 （Ｐ＋Ｐ３）／２　　　　　　　　　・・・（１）の演
算処理を行い、ポイントＰ２において、（Ｐｏ　　Ｐ２
）／２　　　　　　　　　・・・（２）の処理を行う、
これ等演算式はＣＰＵ８ｂのＲＯＭに記憶されている。

これにより、ポイントＰ。。

〜Ｐ３迄データに含まれているプリアンプ８ｇにおける
オフセット分は消去されるからここに生ずるオフセット
影響を取り除くことができる。このような入力処理を各
ポイントについて所定の回数（例えば２５６回というよ
うに）行いＲＡＭに逐次記憶していく、その上で、これ
等演算結果の加算値（この加算値はその時々で加算して
いってもよし最終的に一括して加算してもよくその方法
は任意）の平均を演算する（平均値の演算も逐次平均し
ても良いし最終的に平均してもよい）ことで燃料残量や
燃料中に含まれる水分の量が演算できる。このＣＰＬＪ
８ｂで演算した結果をデイスプレィドライバー８ｊを介
して表示器６で燃料残量表示したり水分量表示できる。

尚、ここでは表示のことで記載したが、これを外部出力
するように構成することも勿論可能であるし、又、デジ
タルアナログ変換すればアナログ出力することもできる
ことはいうまでもない。

尚、燃料残量と燃料中に含まれる水分の址の機能は夫々
分離した機能として構成することも勿論できることはい
うまでもない、これ等は使用に基づいて分離しなり、組
合せなりされた上で製品化されるものである。又、０８
Ｃ８ａは第１図のようにＣＰＵ８ｂと分離した形で設け
てもよいしＣＰＵ内に組込んでもよい。

くその他の実施例、請求項２〉 ところで、この回路構成においては、フィルタ回路８ｅ
によって抵抗成分“Ｏ”又は容量成分“０”の点がサン
プルホールドされるように位相調整されている。従って
、位相がずれると、抵抗成分と容量成分が加算された値
を測定することになり、抵抗成分と容量成分の分離が困
難となることから場合によっては測定誤差が発生ずる恐
れがある。

そして前記位相調整は非常に難しく、−度設定しても素
子の温度変化及び経年変化により必ずずれてくるし、又
、位相ずれと同時に回路ゲイン（回路ゲインの変化分は
直接測定誤差となる）のずれも発生するから、この様な
ことを考えると、第１図の回路構成は以下のように変型
することか考えられる。

第５図は第１図のその他の実施例を示す本発明の請求項
２の静電容量式燃量計のブロック系統図である。尚、第
１図と共通する部分は同一番号を付してその説明は省略
又は簡略化する。

第５図において、回路８のドライブ回路８ｆの励磁信号
出力Ｔ　ｒｎは燃料タンク７内部に設置するＴＵｌをド
ライブすると共にＴｔＪｌに並列に設けられる基準コン
デンサＣ１をドライブする。ＳＷ。

は’Ｉ’　Ｕ　１の出力ラインに設けられたスイッチ要
素（以下「スイッチ」という）である。このスイッチＳ
Ｗ、はｃｐｕａｂによりオンオフさせられる。

そして、スイッチＳＷ、のオフで基準コンデンサＣ１の
単体の静電容量の測定が行なわれ、スイッチＳＷ、のオ
ンで基準コンデンサＣ４と’Ｉ’　Ｕ　１の並列接続時
の“抵抗士静電容量成分゛°の測定を行い、回路８によ
りこれ等測定からＴＵＩの抵抗成分と静電容量成分との
算出を回路で行う、そしてこの時においてはフィルタ回
路８ｅの位相調整は不要となる。

第６図は第５図の説明に供する図であり、特に第３図に
対応して表わす信号波形及びタイミングの図である。

以下、この第３図を用いながら第５図の説明をする。

第５図乃至第６図において、第６図（Ａ＞に示す実線（
Ｔｏｕｔｏ＋）は水分（又は静電防止剤）の混入が無い
場合の１゛Ｕ１の出力信号、破線（Ｔ叱ｔ。２）は基砧
コンデンサＣ７の出力信号である。

ここで基準コンデンサ草体のｔｉ付近の測定値をＡ（φ
十α）、シ、付近の測定値をＢ（（π／２）＋α）とす
ると、夫々、 Ａ（φ十ａ　）　＝ｆｅ　−ａｓｉｎ（φ十α）？　−
ａ　ｆｓｉｎ［π／　２　）　ＣＯ３ａ　＋ｃｏｓ（π
／　２　）ｓｉｎ　　α） １−　　ａｃｏｓａ　　　　　　　　　　　　　　　　
”４３）ＨＩ　（π／２　）　＋ａ　）　＝Ａ　−ａｓ
ｉｎｆφ十α）ｋ　−ａ　ｆｓｉｎ（ｚ／２）ｃｏｓ　
α十ｃｏｓ（π／２）ｓｉｎ　　α） ＝ｉ−ａ、ｃｏｓａ　　　　　　　　　　　　　　　　
−−−（４）となる、但し、αはｔｌ及びｔ２からの位
相のずれ分、ａは基準コンデンサＣ４の公称静電容量値
、ｋは回路ゲインを表わす、又、第３図（Ｂ）において
実線は’ｒ”　Ｕ　１の出力信号であり、破線が抵抗成
分、−点鎖線が静電容量成分である。この時、１゛Ｕ１
と基準コンデンサＣ７とを並列に接続しな場合のｔ、１
付近の測定値をＤ（φ十α）とし、ｔ２付近の測定値を
Ｆ、（（π／２）十α）とすると、Ｄ（φ十α）は、 Ｄ（φ十ａ　）　＝ｋ　（（ｄ＋ａ）　５ｉｎ（φ＋α
）±ｅ　ｃｏｓ（φ十α）） ＝１　（（ｄ＋ａ） （ｓｉｎ　φＣＯ３α＋ＣＯ３φｓｉｎα）十ｅ（ｃｏ
ｓφＣＯ３α＋ｓｉｎφｓｉｎα））＝１　（（ｄ十ａ
）　ｓｉｎφ十ｅ　ｃｏｓ　ａ　）　　・（５）となり
、Ｅ（（π／２）十α）は、 Ｆｌ（π／２）十α） ｋ　［（ｄ＋ａ）ｓｉｎ（（π／２）十α）＋　ｅ　ｃ
ｏｓ（（π／２）＋α））］＝１　（（ｄ＋ａ）　ＣＱ
Ｓ　ａ−ｅｓｉｎ　ａ　）　　−（６）となる、ここで
ｄはＴ　Ｕ　１の静電容量成分、ｅｌ、よ抵抗成分を表
わす。

従って、静電容量成分ｄの算出は以下による。

（３）式から １ｓｉｎ　ａ＝Ａ　（φ＋ａ　）　）　／　ａ　　　　
　　　・・１７）（４）式から ｋｃｏｓ　　ａ＝Ｂ　　（（π／２）＋αｌ／ａ　　　
　　−・（８）（７）、（８）式を（５）式に代入し、
Ｄ（φ＋α）＝　（ｄ十ａ）（Ａ　（φ＋α）／ａ）＋
ｅ　［Ｂ　＋　（π／２）十α）／ａ］・・・（９）を
得、（７）　、　（８）式を（６）式に代入し、ｌ１ｌ
（π／２）＋α）＝ （ｄ＋ａ）　［Ｂ　Ｉ　（π／２）十α）／ａ）−ｅ（
Ａ（φ＋α）／ａ）・・・０ω となる。ここで、Ａ〈φ＋α）−Ａ、Ｂ（（π／２）→
Ｂ、　Ｄ　（φ＋α）−Ｄ、Ｆｌ（π／２）＋α）→Ｅ
とすると、（９）　、　００）式から、Ｄ−Ａ−１−Ｅ
−Ｂ （（ｄ／ａ）＋１　）（Ａ’　十Ｂ’　）、ｌ　（ｄ／
ａ）＋１＝　（］）−Ａ＋Ｂ−Ｂ）／（Ａ２士８２） となるから、静電容量成分ｄは、 ｄ＝ａ　［（（Ｄ−Ａ＋Ｅ−Ｂ）／ （Ａ２　＋８２）　ｌ　−１］・・・０Ｄとなる。

又、抵抗成分ｅの算出は、以下による。

（９）、（１ω式から Ｄ−Ａ−Ｅ−Ｂ＝ （ｅ／ａ）　　・　（Ａ’　＋Ｂ’　　）、、ｅ＝ａ　
　（（Ｄ−Ａ−Ｅ　　−Ｂ）／　　（Ａ　　２　＋８　
２　　）　　　）・・・（１２） となる。

故に、（Ｉ＋）、　（１２）式にはα及びｋの項が入っ
ていないことによりＯｆ）、　（１２）式を計算するだ
けで位相のずれ及び回路ゲインに関係熱（Ｔ　ｔＪ　１
の静電容量成分ｄと抵抗成分ｅを測定することができる
ことが分る。このことは、フィルタ回路８ｅでの位相調
整が必要蕉＜、回路ゲインに無関係に第２図の■に示す
波形に同期さえしていれば静電容量成分ｄと抵抗成分ｅ
を測定することができることを意味する。

尚、基準コンデンサＣ１は変化分が直接測定精度に影響
を与えるために、温度係数の小さい、高精度のものを用
いる必要が有ることはいうまでもないことである。

ところで、第５図の回路はこれに限定されるものではな
い。

例えば、基準コンデンサＣ１の前段に反転増幅器を配置
して基準コンデンサ出力を反転させ、１゛ｔＪ出力に加
えて測定することも可能である。そしてこの様にすると
より入力レンジを大きくとれる。

又、スイッチＳＷ、を基準コンデンサＣ１の出力ライン
に設けて、Ｔ　Ｕ　１の出力単体の場合の測定と、’Ｉ
’　ｔＪ　１　と基準コンデンサＣ７を並列接続した場
合の測定を行い、この測定結果からＴ　ｔＪ　１の抵抗
成分と静電容量成分を算出するようにしてもよい 第７図はこれ等を合成した場合の第５図の他の実施例を
示す図である。この第７図において、９は反転増幅器を
表わす。

ここで、燃量針の燃料タンクの特性化については、ＴＵ
で実施しても良いし、演算要素内のメモリに定数として
組込んで演算処理してもよい。

燃料タンクの特性化をＴＵにおいて行なう時について、
前記したように従来の方法では色々と問題も有る。そこ
で、以下のようにすることにより従来の技術における問
題点を解決することができる。このことを以下に述べる
。

〈請求項３〉 第８図は本発明の請求項３の′Ｉ″Ｕの概要構成図、第
９図は請求項３の具体的実施例であるＴＵの構成図であ
り、特に同（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の
Ｘ−Ｘ断面図、第１０図乃至第１１図は第８図及び第９
図の説明に供する図である。

第８図において、’ｒＵ１０は、最も内側に同心円筒の
内側電極１０ａを配置し、最も外側に同心円筒の外側電
極１０ｂを配置し、この外１ｌｌｌ電極１０ｂと内ＩＦ
Ｉ　Ｃ＆　１０　ａとの間にスリット形状を有する（特
性化された）シールド電極１０ｃが配置されたｇＩ造と
なっている。この時、シールドｔ　極１０　ｃにより内
側電極１０ａを第５図のような電鋳品から只のパイプ材
に置換えることができる。この結果、シールド電極１０
　ｃのスリット形状により燃料残量レベルに対する静電
容量信号を特性化出来る。

ＴＵの具体的Ｊｉｆ４造を第９図に示す。

第９図において、１０ｄは絶縁材でありシールド電極１
０ｃと共にリベツ１１０ｅ＋〜１０ｅ４によりシールド
電１１０ｃと結合される。この結合されたシールド電極
１０ｃと絶縁材１０ｄは更にリベット１０ｅ１〜１０ｅ
４の外側のリベット１０ｆｔ〜１０ｆａにより外ロー１
電極１０ｂに結合される。この結果、外側電＠！１０ｂ
とシールド電極１０ｃとは絶縁材１０ｄにより完全に絶
縁された状態で組付けられて本体となる。

この本体は更に、リベット１０ｇ、〜１０ｇ２により絶
縁取付は部材１０ｈに結合される。そして絶縁取付は部
材１０ｈはその先端部分がフランジ１０ｊの結合部１０
ｊ、に係止してカシメ部１０ｊ２でカシメられて固定さ
れる。

一方内側電１１０ａは、絶縁固定ピン１０ｋにより本体
に固定され、電極間の同心度が同心度用絶縁ピン１０１
．〜１０１４で押え付けられるようにして出される。こ
の時に同心度用絶縁ピン１０／、〜７０１４は、スリー
ブ１０ｍ、〜１０ｍ４を介して渦巻き状スプリング１０
ｎ、〜１０ｎ４を用いて本体に固定される。

夫々の電極１０ａ　、　１０ｂ　、　１０ｃはフランジ
１０ｊに例えば半田付は等により固定されたコネクタ１
０ｐのピン１０ｐ１ヘリード線１０９により外部に引出
される。そしてフランジ１０ｊは燃料タンク７の外壁１
０ｒにポル）−１０ｓによって取付けられる。

この様な構造からなる１゛Ｕ１の機能を、以下第１０図
及び第１１図を交えながら説明する。

ＴＵＩＯをモデル化すると第１０図のように表わすこと
ができる。

第１０図において、シールドｔ　極１０　ｃの形状によ
り燃料液面レベルＬに対する外側内ｌｌｌ電極間の静電
容量信号を特性化することができる。

例えばその具体的−例を第１１図に示す、尚、第１１図
（Ｂ）は第１Ｏ図のＺ方向から見た時の図を示す。

第１１図において、ΔｖｈｏｃΔＣｈとなるようにシー
ルドｔ　＆　１０　ｃの形状を決定すれば、各液面レベ
ルにおける燃料残量に比例した静電容量信号を外側／内
側電極間に取出すことができる。

ところで以上述べたＴＵｌｏにおいて、外側電極及びシ
ールドＺ　＆に付いては上記説明に限定されるものでは
ない。

例えば、第１２図の第８図のその他の実施例を示す図に
示すように、外側電［１１００ｂを円筒形の両面プリン
ト基板とすれば、シールド＝＆１００Ｃのパターンをグ
リントエッチングで製作して組付けすることが可能とな
る。

尚、このＴＵは第１図乃至第７図の回路に使用されるも
のに限定されるものではなく、単独で従来の回路等に用
いられることができることはいうまでもない。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載するような効果を奏する。

Ａ：請求項１においては、 ■：ＴＵ出力信号を直接Ｓ　／　Ｈ迄導くように構成し
たことにより回路構成を簡単化できる。

■：回路内に設けられる部品（プリアンプ）のオフセヅ
ト分は除去できるなめ測定精度は向上する。

■：燃料残量測定と燃料中の水分量を同一の回路構成で
共有化できるために部品点数を大幅に減らすことがでさ
、故に、これ等両機能を兼ね供えた製品にあっても小形
且つコストパフォーマンスの勝れた製品ができる。

Ｂ：請求項２においては、更に、 ■二位相調整が不要になったために組立て時間が短縮出
来る。

■二位相とゲインの影響が無くなったために測定精度が
更に向上する。

■：二位相ゲインの影響が無くなったなめに、フィルタ
回路に高精度の部品を使用する必要が無くなり、コスト
が低減する（高精度の部品は基準コンデンサ１個で済む
ようになる） Ｃ：請求項３においては、 ■：特性化されたシールド電極により内側電極を電鋳品
から只のパイプ材に置換えることができる。

■：そして前記電鋳品に比べて本発明のシールド電極部
分の加工費用や開発費用は安価であるから、製品価格を
低下させることができる。

■：従来製品に比絞してシールド電極部分が製品構造と
しては追加されることとなるが、このシールド電極に関
する部分はｆｉＩ、Ｓｔ加工やプリント基板等で簡単に
製作することができるから製作工程や製作費用等は大幅
に省略でき、安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す静電容量式燃量計のブロ
ック系統図、第２図は第１図の説明に供するタイムチャ
ート、第３図及び第４図は本発明の説明に供する図、第
５図は第１図のその他の実施例を示す本発明の請求項２
の静電容量式燃量計のブロック系統図、第６図は第５図
の説明に供する図、第７図はこれ等を合成しな場合の第
５図の曲の実施例を示す図、第８図は本発明の請求項３
のＴＵの概要構成図、第９図は請求項３の具体的実施例
であるＴＵの構成図、第１０図乃至第１１図は第８図及
び第９図の説明に供する図、第１２図は第８図のその他
の実施例を示す図、第１３図は従来の静電容量式燃量計
の構成を示すブロック線図、・第１４図乃至第１５図は
′［Ｕの説明に供する図である。 １．１０・・・タンクユニット（ＴＵ）　、６・・・表
示器、８ａ・・・周波数発振回Ｒ（Ｏ３Ｃ）、８ｂ・・
・演算要素（ＣＰＵ）、８ｃ・・・タイミングコントロ
ール（ＴＣ）　、８ｄ−・・サンプルホールド回路（Ｓ
／Ｈ）、８ｅ・・・フィルタ回路、８ｆ・・・ドライブ
回路、８ｇ・・・プリアンプ回路、８ｈ・・・バンドパ
スフィルタ（Ｂ−Ｆ）、８Ｊ・・・デイスプレィドライ
バ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃料タンク内に取付けられ燃料タンク内の燃料
   の状態を静電容量式の検出センサを用いて測定する静電
   容量式燃量計において、前記検出センサに接続される回
   路の構成を、所定の周波数に基づくサンプリング・タイ
   ミング信号を出力すると同時に前記所定の周波数を前記
   検出センサの励磁周波数まで２回分周して該分周した信
   号に基づくタイミング信号と前記２回目の分周で得た第
   ２分周信号波形とを出力するタイミングコントロールと
   、前記第２分周信号波形に基づく励磁信号を前記検出セ
   ンサに出力するドライブ回路と、前記検出センサからの
   信号を前記サンプリング・タイミング信号でサンプルホ
   ールドするサンプルホールド回路と、該サンプルホール
   ド回路からの信号を入力して前記タイミング信号に基づ
   いて前記燃料の状態を演算する演算要素と、を具備した
   ことを特徴とする静電容量式燃量計。
2. （２）、請求項１の静電容量式燃量計において、前記検
   出センサに接続される前記回路にあって、前記検出セン
   サに並列に基準コンデンサを設けると共に検出センサ出
   力ライン又は基準コンデンサ出力ラインにスイッチを設
   けて、該スイッチの開閉により前記基準コンデンサの単
   体の測定及び前記基準コンデンサと前記検出センサの並
   列接続時の測定を行い、これ等測定から前記検出センサ
   の抵抗成分と静電容量成分との算出を前記回路で行うこ
   とを特徴とする静電容量式燃量計。
3. （３）、請求項１の静電容量式燃量計において、前記前
   記検出センサは、最も内側に配置された同心円筒の内側
   電極と、最も外側に配置された同心円筒の外側電極と、
   該外側電極と前記内側電極との間に配置されたシールド
   電極とからなる構造を有して、前記シールド電極により
   燃料残量レベルに対する静電容量信号を特性化するよう
   にしたことを特徴とする静電容量式燃量計。