JPH0287022A - 液面測定装置 - 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］ この発明は、例えば自動車用に使用される燃料タンク内
の燃料量を測定する装置として使用される液面測定装置
に関する。

［従来の技術］ 自動車用の燃料タンク内の残存燃料量を測定表示するた
めに、燃料タンク内に燃料の液面を検出し測定するため
の機構が設定されているものであり、−船釣にはフロー
ト式の液面検出装置が設けられている。しかし、このフ
ロート式の液面検出機構にあっては、機械的な作動部分
が多く、この機械的な作動機構によって液面が検出され
るものであり、その作動不良によって精度および安定度
の高い液面測定が困難となることがある。

このような点を考慮し、機械的な作動部分が存在せず、
容易に精度の高い液面測定が行われるようにするものと
して、静電容量式の液面測定装置が考えられている。こ
の静電容量式の測定装置は、例えば一対の棒状電極を測
定しようとする液体中に垂直の状態で設定し、液位の変
化に伴う」二記電極間の静電容量の変化を検出するよう
に構成されている。

しかし、このような静電容量式の液面検出装置にあって
は、測定しようとする液体の誘電率に対応して電極間の
容量か決定されるものであり、したがって液体誘電率に
対応した調整が要求される。

例えば、自動車のガソリンタンクにおける燃料量を測定
するために使用する場合、ガソリンのメカ、種類（レギ
ュラー、ハイオク、アルコール混合燃料等）の違いや、
水抜き剤のような添加剤の影響等により変化する誘電率
に対し、その都度再調整をしなければ、精度の高い液面
測定が行われない。

このような点を改善する手段として、例えば特開昭６３
−７９０１６号公報に示されるように、タンク内の液体
中に垂直状態で設定されるようにしだ長尺の基体の下部
に基準電極を配置すると共に、上記基体の基準電極部の
上方に測定用電極部を設定し、基準電極部は常時タンク
内の液体中に浸漬されるように構成することが考えられ
ている。

すなわち、基準電極部において測定される静電容量に基
づいて、タンク内に充填される液体の誘電率を測定する
と共に、測定用電極部で液位に対応した静電容量を測定
し、上記測定観測された誘電率に基づいて、測定電極部
で測定された液体の静電容量から液位を算出させるよう
にしている。

しかし、このような構成では基準電極部が測定しようと
する液体中に完全に浸漬されていることが１つの条件と
なるものであり、したがってこの基準電極の上端より上
のレベルしか測定できないものであり、必然的に測定不
能の領域が存在する。

また、この場合測定精度を安定したものとするためには
、基準電極部の面積をある程度大きくする必要であるも
のであるが、基準電極を高さ方向に大きくすれば、上記
測定不能領域が増大するものであり、また基準電極を横
方向に拡大すれば、組付は性等が悪化するようになる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
静電式の測定装置において、誘電率の補正が効果的に実
行されるようにすると共に、特に液位が低下するような
状態のときにおいても、高精度に液体誘電率が基準電極
において安定して測定することができ、例えば自動車用
のガソリン等の液位測定装置として効果的に利用できる
ようにした液面測定装置を提供しようとするものである
。

［課題を解決するための手段］ この発明の係る液面測定装置にあっては、液体を収納す
るメインタンク内に、このメインタンクと連通されるよ
うにして液体を吐出するポンプが設定されるサブタンク
を設定するもので、このサブタンク内は上記液体で充満
されるようにしている。このサブタンク内には、さらに
基準電極部が設定されるものであり、また」二記メイン
タンクに連通ずる状態でこのタンク内の液体の液面に交
わる方向に延びるようにして測定電極部を設定する。

そして、上記サブタンク内で液体中に浸漬される基準電
極部で液体誘電率が測定されるようにすると共に、この
誘電率に基づき上記測定電極部で測定される静電容量か
らこの電極部の液体中にある量、すなわち液位を算出さ
せるようにする。

［作用コ 上記のような液面測定装置にあっては、通常の自動車用
のガソリンタンクのインタンク方式の燃料ポンプ部の構
成を効果的に利用しているものであり、通常は燃料で充
満されるようになるサブタンク内に基準電極部が設定さ
れるようになる。したがって、メインタンク内の燃料量
に関係することなく、基準電極部において液体誘電率か
測定できるものであり、また基準電極部の面積も容易に
大きく設定できるものであるため、誘電率が安定して測
定されるようになる。したがって、メインタンク内に収
納される液体の誘電率が変化するような状態となっても
、その誘電率は直ちに測定され基準値として使用できる
ようになるものであり、特に補正調整をすることなく、
容易且つ確実に液面が高精度に測定できるようになる。

［発明の実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は自動車用のガソリンタンクに応用した例を説明
するためのもので、ガソリンのメインタンク１１の内部
に、サブタンク１２が設定される。メインタンク１１の
内部にはガソリン等の燃料１３が収納されるもので、サ
ブタンク１２はその燃料中に設定されて、タンク１１の
底板上に設置されている。

このサブタンク１２は燃料ポンプモジュールを構成する
ようになるもので、このサブタンク１２の内部には燃料
ポンプ１４が設置されており、燃料吐出口１５より燃料
が所定圧力で吐出されている。ここで、このサブタンク
１２の内部には、例えばリタンＬｅａを利用したジェッ
トポンプｌＢｂによりリターン吐出口１７から、メイン
タンク１１内の燃料が供給されて、メインタンク１１の
液面レベルに関係なく、サブタンク１２内は燃料で常に
充満されてオバフローするようになっている。

上記サブタンク１２には、その上下を貫通するようにし
て第１の筒体１８が設定されている。この筒体１８は金
属等の導電材料によって構成されるものであり、この第
１の筒体１８の外周部には、同軸的に同じく導電材料に
よって構成された第２の筒体１９が設定されるものであ
り、さらにこの第２の筒体１９の外周部には、さらに同
軸的にして導電材料によって構成した第３の筒体２０を
設定する。ここで、上記第１の筒体１８と第２の筒体１
９との間には、スペーサ２１によって所定の間隔が設定
されるようにし、さらに第２の筒体１９と第３の筒体２
０との間は、スペーサ２２によって所定の間隔が設定さ
れるようにする。

同軸的にそれぞれ所定の間隔を設定して設けられた第１
乃至第３の筒体１８〜２０は、それぞれ測定電極部およ
び基準電極部を構成するようになるもので、第１の筒体
１Ｂと第２の筒体１９とによって測定電極部２３が構成
され、第２の筒体１９と第３の筒体２０とによって基準
電極部２４が形成されるようにしているもので、各筒体
１８〜２０に接続されたリド線が集合ターミナル２５部
に導かれている。

ここで、測定電極部２３を構成する第１および第２の筒
体１８．１９はサブタンク１２の上方に突出するように
構成され、基準電極部２４を構成する第３の筒体２０の
上端は、サブタンク１２の内部に設定されるようにして
いる。そして、第３の筒体２０の下方にはサブタンク１
２の内部に連通ずる開口２６を形成し、基準電極部２４
を構成する第２の筒体１９と第３の筒体２０との間は、
サブタンク１２の内部の液体（燃料）で充満されるよう
にする。また、測定電極部２３を構成する第１の筒体Ｉ
８と第２の筒体１９とによって形成される部屋は、開口
２７を通じてメインタンク１１の下部に連通され、この
部屋内の液面レベルがメインタンク１１の液面レベルと
一致されるようにしている。

第２図は例えば集合ターミナル２５部に接続されるよう
になる検出回路の例を示すもので、この検出回路はＲ−
Ｃ発振回路３０を備える。この発振回路３０の発振信号
の周期は、抵抗Ｒ１およびＲ２の値、および容量Ｃの値
によって決定されるもので、抵抗Ｒ１およびＲ２の値が
固定であるとすれば、この出力信号の周期Ｔは容量Ｃの
値により決定され、Ｔ−Ｃとなる。

したがって、第３図で示すように容量Ｃを設定する電極
板３１および３２と液面レベルＸの関係が存在するとす
れは、この電極板３１．３２による容量Ｃによる発振信
号の周期Ｔは次式で表現される。

Ｔ＝Ａ争Ｃ ＝Ａ　（ｅｆ　（Ｘ−Ｗ／ｄ）　十 ｅａ［（ｈ−Ｘ）Ｗコ　／ｄｉ＝（１）但し、Ａ；定数 Ｗ：電極の幅 ｈ：電極の高さ ｄ：電極相互間の間隔 ｅｒ：燃料（液体）の誘電率 ｅａ：空気の誘電率 すなわち、上記容量Ｃは基準電極部２４あるいは測定電
極部２３によって構成されるようになるものであり、発
振回路３０から上記電極部２３あるいは２４の容量Ｃに
対応した周期Ｔの出力信号が得られるようになる。

第４図は測定処理回路部の構成例を示したもので、発振
回路３０に対しては基準電極部２４による第１の容量Ｃ
１と測定電極部２３による第２の容量Ｃ２とが、それぞ
れスイッチ素子ＳＷＩおよびＳＷ２を介して接続される
ようになっている。そして、発振回路３０からの出力信
号はマイクロコンピュータ３３に供給されようになり、
所定の処理が実行されるものであり、またこのマイクロ
コンピュータ３３からその処理内容に対応して切換え信
号が出力され、液体（燃料）の誘電率を測定する処理に
際しては、スイッチ素子ＳＷＩにオン指令を出し、基準
電極部２４における容量ＣＩが発振回路３０に接続され
るよにする。そして、レベル測定処即時にはスイッチ素
子ＳＷ２にオン指令を出し、測定電極部２３における容
量Ｃ２に対応した周期の発振出力が得られるようにする
。このように構成すれば、測定電極部２３および基準電
極部２４に対して、発振回路３０が共用できるようにな
る。

第５図は上記のような装置における液面レベル測定処理
の流れを示しているもので、まずスタート後のステップ
１００でイニシャライズ処理を行ない、ステップ１０１
で第４図におけるマイクロコンピュータ３３から選択信
号Ｓ１を出力してスイッチ素子ＳＷ１を閉じ、基準電極
部２４における容量Ｃ１を発振回路３０に接続する。そ
して、ステップ１０２で基準周期Ｔ１を読み出す。そし
て、ステップ１０３でこの周期Ｔ１を記憶する。

またステップ１０４では測定用電極部２３を選択する信
号Ｓ２を出力し、発振回路３０に測定用の容量Ｃ２を接
続して、このときの発振回路３０からの出力信号の周期
Ｔ２を、ステップ１０５で読み取る。

そして、上記基準周期ＴＩに基づき求められた燃料の誘
電率ｅｒを用い、測定周期Ｔ２から液面しベルをステッ
プ１０６で算出するようになる。

ここで、基準電極部２３が空気中に設定された場合の発
振信号の周期をＴａｌとし、この電極部２３が測定液体
中に設定された状態での発振信号の周期をＴｂｌとする
と、この液体の誘電率ｅｆはｅｆ　＝　（Ｔｂｌ−Ｔａ
ｌ）　Ａ十ｅａ　・−−−−−（２）（Ａは定数、ｅａ
は空気の誘電率） となる。また測定用電極部２３において、空気中に設定
した場合の発振信号の周期がＴａ２であるのに対して、
測定時における発振信号の周期がＴｂ２であるとすると
、この周期の差ＴＩ２　（＝Ｔｂ２−Ｔａ２）は、上記
誘電率ｅｆと測定電極部２３の液中の高さ、すなわち液
面レベルＸに比例する。したがって、この液面レベルＸ
は次式により算出されるようになる。

Ｘ＝Ｔノ／　Ｂ　ｅ　ｆ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（３）（Ｂは定数） 上記実施例においては、基準電極部２４および測定用電
極部２３を、同軸状態に設定した第１乃至第３の筒体１
８〜２０により構成するようにした。しかし、この電極
部は特に筒体の組合わせによって構成することに限定さ
れるものではなく、例えば第６図で示すように板状の電
極の組合わせによって構成することもできる。

すなわちこの実施例にあっては、サブタンク１２の内部
に一対の電極板４１および４２を設定し、これにより基
準電極部２４が構成されるようにすると共に、このサブ
タンク１２の外部に位置してメインタンク１１の内部に
、垂直状態にして一対の電極板４３および４４を設定し
、これにより測定用電極部２３が構成されるようにして
いる。

すなわち、このように構成される装置にあっては、基準
電極部２４となる電極板４１および４２は、サブタンク
１２の内部の燃料中に浸漬設定されるようになり、燃料
の誘電率をメインタンクの燃料レベルに関係なく測定す
ることができる。そして、測定用電極部２３を構成する
電極板４３および４４部では、メインタンク１１内の燃
料レベルに対応した容量が設定されるもので、前記実施
例と同様にして、このメインタンク１１の液面レベルが
検出測定されるようになる。

尚、この第６図において第１図と同一の構成部分は同一
の符号を付してその説明は省略する。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る液面測定装置にあっては、
メインタンク内の液面レベルの上下に関係なく、基準用
電極部が液体中に浸漬設定されるものであり、この基準
用電極部で測定される容量に基づいて、液体の誘電率が
観測される。そして、この観測された誘電率を用いて、
測定用電極部の液面レベルに対応した容量に基づいて、
液面レベルが算出される。この場合、基準用電極部は液
体の充満されるようになるサブタンク内に設定されるも
のであるため、この基準用電極部の全面の相互間に常時
液体が設定されるようになり、またこの電極部を構成す
る電極の面積を充分な大きさに設定されるものであるた
め、」１記液体の誘電率が安定した状態で正確に観測測
定できるようになる。

またこの測定装置においては測定用電極をタンクの底ま
で伸ばすことができる。したがって、測定された液体の
誘電率に基づいて、メインタンクの燃料残量かＯとなる
まで、液面レベルが高精度に安定して測定できるように
なり、例えば自動車用燃料測定装置として効果的に使用
できる。そして、例えばアルコール混合燃料等のように
、燃料の誘電率か変化するような場合であっても、この
誘電率変化が自動的に修正されるようになり、精度の高
い燃料レベルが測定されるようになる。

１４・・・燃料ポンプ、１７・・・吐出口、１８〜２０
・・・第１乃至第３の筒体（導電材料）、２１．２２・
・・スペーサ、２３・・・測定電極部、２４・・・基準
電極部、３０・・・発振回路、３３・・・マイクロコン
ピュータ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る液面測定装置を説明
するための断面構成図、第２図は上記実施例における検
出回路部の構成を示す図、第３図は上記検出回路部にお
ける検出電極部と液面レベルとの関係を説明するための
図、第４図は測定処理部の構成を説明する図、第５図は
液面レベル測定処理の流れを説明するフローチャート、
第６図はこの発明の他の実施例を説明する構成図である
。 １１・・・メインタンク、１２・・・サブタンク、１３
・・・燃料、出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液面の測定すべき液体の収納されたメインタンク
   と、 内部に液体を吐出するためのポンプが設定され、上記メ
   インタンクに連通してこのタンク内の液体で充満される
   ようにしたサブタンクと、このサブタンク内に設定され
   、このサブタンク内の液体内に浸漬されるようにした基
   準電極部と、 上記メインタンク内に設定される液体の液面に交わる方
   向に延びるように設定された測定用電極部と、 上記基準電極部で測定された静電容量と上記測定用電極
   部で測定された静電容量とに基づき、上記測定用電極の
   上記液体による浸漬深さを算出する手段と、 を具備したことを特徴とする液面測定装置。
2. （２）上記液体の液面に交わる方向に延びるように設定
   された導電材料からなる第１の筒体の外周部に、特定さ
   れる間隔を設定して同じく導電材料からなる第２の筒体
   を同軸的に設定すると共に、この第２の筒体の外周部に
   特定される間隔を設定して同じく導電材料からなる第３
   の筒体を同軸的に設定し、上記第１の筒体と第２の筒体
   との間を上記メインタンク内の液体充填部に連通して、
   この第１および第２の筒体によって上記測定用電極が構
   成されるようにし、且つ上記第２の筒体と第３の筒体と
   の間を上記サブタンク内に連通して、この第２および第
   ３の筒体によって基準電極部が構成されるようにした特
   許請求の範囲第１項記載の液面測定装置。
3. （３）上記基準電極部は上記サブタンク内に設定した一
   対の電極板により構成すると共に、上記測定用電極は上
   記メインタンク内に液体の液面に交わる方向に延びるよ
   うに設定した一対の電極板によって構成されるようにし
   た特許請求の範囲第１項記載の液面測定装置。