JPH03135734A

JPH03135734A - 燃料感知装置

Info

Publication number: JPH03135734A
Application number: JP2253993A
Authority: JP
Inventors: James E Lacava; ジェイムズ　イー　ラカーヴァ; David C Richmond; ディヴィッド　シー　リッチモンド; Norman S Martucci; ノーマン　エス　マーテュッチ; Peter A Hochstein; ピーター　エイ　ホックスタイン
Original assignee: Teleflex Inc
Current assignee: Teleflex Inc
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1991-06-10
Also published as: CA2023594A1; EP0420421A2; EP0420421A3; US5001927A

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、２つのプレート間のキャパシタンスの変化を
感知することによって、液体のレベルを測定する、キャ
パシタンス・ゲージに関する。

従来の技術キャパシタンス・ゲージは、タンク内の燃料レベルを測
定するため、様々な乗り物環境で使用されている。キャ
パシタンス・ゲージは可動部分を持たないため、とても
信頼性のあるものである。

振動が大きく、また温度が著しく大きいために、機械的
なレベルセンサを使いものにならなくしてしまうといっ
た悪環境において、特にそれは信頼性がある。液体レベ
ルにおける線型変化が液体値の線型変化に対応しないと
いった、色々な形態を持つタンクにも、キャパシタンス
・ゲージは比較的簡単に適用させることが出来る。測定
コンデンサのプレートを分割するような媒体における誘
電率の変化は、測定された容量に変化を引き起こす。

空気は１．０という、はんの僅かな誘電率を持ち、そし
て灯油あるいはガソリンのような一般のオイル即ち流体
は、２．０というほんの僅かな誘電率を持っている。２
つの平行なプレート間でそのような流体が増加すると、
測定セルの正味のキャパシタンスは、流体の高さの関数
として増加するであろう。測定されている流体が、誘電
率を変化させないこともあるし、また測定されたキャパ
シタンスにおける変化が、レベル変化に誤って起因しな
いということもある。

エタノールそれにメタノールは、それぞれ２４．３６と
いった誘電率をもっており、また水は７８といった誘電
率を持っている。これらの添加剤がガソリンにほんの少
しでも濃縮されると、その結果できる混合物の誘電率は
多大に変化してしまう。

誘電率を決定するレベル即ち測定センサコンデンサ及び
基準コンデンサを利用した、幾つかのレベル感知アセン
ブリが市場に出回っている。

発明者の１人であるＰｅｔｅｒ　Ａ、　Ｈｏｃｈｓｔｅ
ｉｎの名前で１９８９年１月１３日に出願された、米国
特許出願シリアル番号第２９７．１１３号は、容量性液
体センサー構造とレベルを感知するための制御回路を開
示している。その制御回路は、本発明に用いられるかも
しれないが、そのセンサアセンブリの構成は用いられる
ことはない。その出願では、レベル即ち測定コンデンサ
及び基準コンデンサを備えるセンサアセンブリを開示し
ている。レベルコンデンサは、ハウジングの上方部に備
えつけられており、基準コンデンサはハウジングの下方
部に備えつけられている。そこには様々な設計が開示さ
れている。それは適当に動作を行うが、操作上、レンジ
欠陥がある。なぜなら、容器内の液体のレベルがレベル
コンデンサより下のポイントに減少してしまうと、アセ
ンブリがタンク内の燃料の総量を適当には示してくれな
いからである。言葉を変えて言えば、液体のレベルがレ
ベルコンデンサの下にある基準コンデンサに到達すると
、容器に部分的に残りがあってもその制御回路はエンピ
ティを示すであろうということである。

そのようなアセンブリはこの他、ＤｉＧｉａｃｏｍの名
前で１９７５年１１月２５日に付与された、米国特許　
Ｎｏ。

３、９２１．４５１に開示されている。その出願は、レ
ベル即ち測定コンデンサ、基準コンデンサの効果を開示
している。基準コンデンサはタンクの下方部分に配置さ
れており、レベル感知コンデンサはタンクの深さにそっ
て配置されている。そのようなアセンブリは、液体レベ
ルをより広く測定することを可能にするが、基準コンデ
ンサは常に浸水したままというわけではなく、そのため
に液体レベルの表示にエラーが起きてしまう。

３番目のアセンブリは、１９８６年５月２０日にＥｍｐ
　ｌ　ｉ　ｔの名前で付与された、米国特許番号４．５
９０゜５７５号に開示されている。その特許は、基準コ
ンデンサ及びレベル即ち測定コンデンサを利用するレベ
ル感知システムを開示している。それらのコンデンサは
、コンデンサを形成するのに、タンクの壁即ち容器と相
互に関連しあうプローブを含んでいる。そのようなアセ
ンブリが持つ問題点は、タンクのサイズが所定のもので
なけれなならいということである。なぜなら、コンデン
サはプローブ及びタンク壁との間に形成されるものであ
るからである。そのようなものは実行不可能なものであ
る。なぜなら、タンクは各々異なるサイズ、異なる製造
過程を持つものであり、あるいは非伝導性物質で作られ
ているかもしれないからである。

本発明は、容器内の液体レベルを感知するためのレベル
感知アセンブリである。アセンブリは、レベル感知手段
及び容器内の液体レベルを感知する基準感知手段、それ
にそのレベル感知手段及び基準感知手段を支持するハウ
ジング手段とを備えている。このアセンブリは、ハウジ
ング手段内で、レベル感知手段及び基準感知手段との間
に、その間から液体が流れるのを防ぐ保持器（ｒｅｔａ
ｉｎｅｒ）手段を備えていることによって特徴づけられ
る。

また、第１及び第２エンド、前記第１及び第２エンド間
にあって液体を受けそしてその液体を前記基準感知手段
へと流出させる入力及び前記第１エンドにあって液体を
前記感知手段の外へと流出させるアウトレット、を備え
るハウジング手段をも含む。

このタイプのアセンブリの利点は、容器中の液体を広い
範囲に渡ってレベル表示が出来るが、その一方、液体が
基準感知手段を常に取り巻いていることを確実にするこ
とによって、基準補償を保っているということにある。

実施例容器１２内の液体レベルを感知するレベル感知アセンブ
リが、第１図において１０によって概略的に示されてい
る。そのアセンブリ１０はレベル感知手段１４及び容器
１２内の液体１８のレベルを感知する基準感知手段１６
とを含んでいる。より好ましい実施例において、その液
体１８は燃料のタイプ、つまりガソリン、メタノール、
あるいはそのようなものであり、そしてその容器１２は
燃料タンクである。

レベル感知アセンブリ１０は、前記米国特許出願に開示
された制御回路とともに使用されることも出来る。

レベル感知手段１４及び基準感知手段１６は、各々キャ
パシタンス値を示す信号を作り出し、容器１２内の燃料
のレベルはそれから決定されるであろう。

感知手段１４、Ｉ６は、２つの「平行プレート」からな
り、そしてコンデンサを形成している。「プレート」の
１つは、正の値を与えられており、２番目の「プレート
」はグランドに与えられている。

それらの「プレート」は、ワイアによって形成されてい
る。それら２つのプレート間の物質のタイプが、キャパ
シタンスが依存する誘電率を確立する。空気は誘電率１
．０を持ち、対して燃料及び他の液体は、より大きい誘
電率をもっており、そのためキャパシタンス値が変わる
のである。

基準感知手段１６は、継続的に浸水するように設計され
ており、そうして誘電率を示すだけの燃料レベルとは別
のキャパシタンス読み取りを与えてくれる。そのレベル
感知手段１４は、レベル及び誘電率の両方に依存してい
るキャパシタンス読み取りを与えるよう設計されている
。それ故、基準感知手段１６を用いることによって、レ
ベル感知手段１４キヤパシタンスの誘電率の項が明らか
となり、そうしてレベルを決定することが出来るのであ
る。

これら２つのセンサ１４．１６の特別の設計は後に述べ
る。

アセンブリ１０は、レベル感知手段１４及び基準感知手
段１６とを支持するためにハウジング手段２０を含んで
いる。ハウジング手段２０は、第１及び第２部分２６を
第１及び第２端２８．３０にそれぞれ有する、ホロー円
筒部材２２を備えている。より好ましい実施例において
、円筒部材２２はステンレススチール金属で作られてい
るが、他のどんな電気導電物質でもよ、い。基準感知手
段１６は第１部分２４に配置されており、レベル感知手
段１４は第２部分２６に配置されている。円筒部材２２
は、基準感知手段１６及びレベル感知手段１４のためプ
レートの１つを提供する。

アセンブリ１０は、シーリング手段３２を、円筒部材２
２内のレベル感知手段１４及び基準感知手段１６の間に
備えており、その間から液体が流出するのを防ぐのであ
る。シーリング手段３２は、円筒部材２２の第１及び第
２部分２４．２６を形成しかつ分割する。

基準感知手段Ｉ６は、第１部分２４内に基準プレート３
４を含み、円筒部材２２及び基準プレート３４間のキャ
パシタンスを形成する。より好ましい実施例では、基準
プレート３４はコイルされたワイアを第１部分２４の円
筒部材２２内側に備えており、そのワイアは電流を供給
するためアダプタ３８に接続された端を持ち、そうして
円筒部材２２のステンレススチール壁とキャパシタンス
を形成する。レベル感知手段１４はレベルプレー）４０
を第２部分２６内に備えており、円筒部材２２及びレベ
ルプレート手段４０の間にキャパシタンスを形成してい
る。レベルプレー）４０は基準プレート３４と同様のも
のであり、その中にコイルされたワイアを含んでおり、
それは円筒手段２２のステンレススチール壁とともにキ
ャパシタンスを形成する働きをする。

アセンブリ１０は、コア素子４１を含んでおり、それは
一般にプラスチックあるいは他の非導電物質から製造さ
れる固体円筒である。コア素子４１は、円筒部材２２内
に挿入されており、そしてワイア３４．４０は、そのあ
たりに巻回され、あるいはコイルされている。

シーリング手段３２は、周囲を取り巻くように配置され
た複数のタブ４４を備えており、それは円筒部材２２の
壁の内面から放射状に内部に形成されている。またそれ
は、ラバーリングのようなシール４６も備えており、そ
れは円筒部材２２内にありそしてコア素子４１の周りに
しっかり密着するようなサイズにされており、そうして
液体がその辺りから流出するのを防いでいる。シール４
６は、縦方向にホール４８を持っており、そうしてコア
素子４１はその中を通じているのである。

コア素子４１は、アダプタ３８の一部がら第２部分２６
へと延びているホローチューブ５ｏを備えており、そう
して基準プレート３４及びレベルプレート４ｏのワイア
は、アダプタ３８からそれぞれ、基準感知手段１６及び
レベル感知手段１４へと延びている。コア素子４１は、
各々のワイア３４．４ｏを、チューブ５ｏがらプラスチ
ックを通じて延長し、感知手段１４．１６を形成してい
る。

円筒部材２２の第１部分２４は、シール４６に隣接して
おり、そしてその上方にインレット５２を含んでおり、
第１部分２４への液体の流出を受ける。より好ましい実
施例において、インレット５２は一般に、車のエンジン
コンパートメントから燃料リターンライン５４へと接続
されている。一般に自動エンジンで知られているように
、燃料噴射システムは全て、インジェクタや燃料路を冷
却するために循環燃料を用いている。燃料ポンプ８ｏは
フランジ８２によって支持されており、開口８４から流
体を受は入れそしてホース８６を通じて燃料を車のエン
ジンへとくみ出すのである。燃料ポンプ８ｏの容量は、
エンジンによって使用されるのが少量であるのに比べて
非常に大きなものであり、それ故に、はとんどの燃料は
再循環される。よって、リターンライン５４は再循環燃
料、即ち液体を受けることになるのである。

第１部分２４はまた、インレット５６から距離を隔てた
上方で、かつ第１端２８の近接に複数のアウトレット５
６を含み、それは液体を第１部分２４から容器１２中へ
と溢れさせたり流出させたりする。それ故に、インレッ
ト５２中へと流れた再循環燃料は、基準感知手段１６を
通り、アウトレット５６を通じて容器１２中へと流れる
ことになる。基準感知手段１６は、常に液体に囲まれて
おり、そうして誘電率を表示するキャパシタンスの正確
な基準測定が得られることになる。

アダプタ３８は、円筒部材２２の第１端２８に接続され
ており、レベルプレート４０及び基準プレート３４のワ
イアを第１、第２コネクタ６２．６４において受け、そ
うして、それは前記の米国特許出願に開示されたように
適合され、レベルの出力表示を与えてくれるのである。

グランドコネクタ６６は、コンダクタ６８を通じて円筒
部材２２に接続され、円筒部材２２をアースしている。

円筒部材２２の第２端３０は、一般にオープンホロ一端
であり、それは液体を円筒部材２２中の上方へと流出さ
せ、そして液体のレベルが減少するのを防ぐ。ハウジン
グ手段１４は、円筒部材２２の第２端３０の周りに密着
されたキャップ部材７０を有し、そのキャップ７０は第
２端３０の周りに放射上に延びているサイド７２を含ん
でいる。また、円筒部材２２中へと延びているプラグ７
４をも含み、またコア素子４１の端を受ける窪み７６を
有している。キャップ部材７０は、複数の開口５８を含
むため、液体は円筒部材２２中へそしてレベル感知手段
１４へと流出する。

第２部分２６の円筒部材２２中の液体のレベルは、ハウ
ジング手段２０外部の容器１２内の液体のレベルと等し
く保たれているだろう。液体の最高レベルは、はぼシー
ル４０の辺りであり、それは実際のレベルを表示してく
れるわけである。それ故に、レベル感知手段１４の長さ
は、最高レベルに依存しているということになる。

また、開口５８の周りのキャップ部材７ｏに接続され、
第２部分２６そしてレベル感知手段１４中へと流れる残
物を防ぐ、スクリーンをも備えている。より好ましい実
施例としては、スクリーン６ｏが、水や残滓がその場所
に入り込むのを防ぐ一方、ガスあるいは燃料だけをハウ
ジング１４中へと流れさせるといったものである。

本発明は、図を用いて記述されている。気をつけてもら
いたいのは、ここで使用された用語は、それを限定する
というよりも記述した単語の性質を意図したものである
。

本発明の多くの変調や変形が可能であることは上の記述
から明らかであろう。よって、請求項中の参照番号は単
に便宜上のものであってこれを限定するものではないと
いうことを理解していただきたい。また本発明はここで
特別に述べたも（２０）と違ったふうに実施することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の部分断片図である。第２図は、第１図の部分平面図である。図において、１０、・・・・液体感知アセンブリ１２　・・・・容器１４　・・・・レベル感知手段１８　・・・・液体１６　・・・・基準感知手段２０　・・・・ハウジング２２　・・・・円筒部材２６　・・・・第２部分２４　・・・・第１部分２８拳・・・第１端８６　・・・・ソース・第２端・基準プレート・シーリング手段・アダプタ・端 φレベルプレート・コア素子・シール・インレット・ホローチューブ・アウトレット・開口・リターンライン・スクリーン・第１コネクタ・第２コネクタ・グランドコネクタ・サイド・燃料ポンプ・フランジ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器内の液体のレベルを感知するためのレベル感
知アセンブリにおいて、前記アセンブリは、容器（１２
）内の液体のレベルを感知するためのレベル感知手段（
１４）及び基準感知手段（１６）、前記レベル感知手段
（１４）及び前記基準感知手段（１６）を支持するため
のハウジング手段（２０）とを備えており、前記アセン
ブリは、前記ハウジング手段（２０）内の、前記レベル
感知手段（１４）と前記基準感知手段（１６）との間に
、その間から液体が流れるのを防ぐためのシーリング手
段（３２）を含むことによって特徴づけられることを特
徴とするアセンブリ。
（２）請求項（１）記載のアセンブリは更に、第１（２
４）及び第２（２６）部分を第１（２８）及び第２（３
０）端において持ちそしてその間に前記シーリング手段
（３２）を備えているホローシリンダ（２２）と、容器
（１２）内の液体に浸され、前記第１部分（２４）に配
置されている前記基準感知手段（１６）及び前記第２部
分（２６）に配置されている前記レベル感知手段（１４
）とを備える、前記ハウジング手段（２０）によって特
徴づけられるアセンブリ。
（３）請求項（２）記載のアセンブリは更に、前記第１
部分（２４）中への液体の流れを受けるため、前記シー
リング手段の近接にインレット（５２）を含んでいる前
記第１部分によって特徴づけられるアセンブリ
（４）請求項（３）記載のアセンブリは更に、前記第１
端（２８）の近接にアウトレット（５６）を含み、そう
して前記基準感知手段（１６）から前記第１部分の外部
そしてその周囲の容器（１２）へと液体を溢れさせるよ
うな、前記第１部分（２４）によって特徴づけられるア
センブリ。
（５）請求項（４）記載のアセンブリは更に、基準プレ
ート（３４）を前記第１部分（２４）内に含み、そうし
て前記ハウジング手段（２０）と前記基準プレート（３
４）との間のキャパシタンスを形成するような、前記基
準感知手段によって特徴づけられるアセンブリ。
（６）請求項（７）記載のアセンブリは更に、開口（５
８）を前記第２端（３０）に有し、そうして周囲の容器
（１２）の液体からそれ自身の前記第２部分（２６）内
でのレベルを求めることが出来るような、前記第２部分
（２６）によって特徴づけられるアセンブリ。
（７）請求項（６）記載のアセンブリは更に、前記第２
部分（２６）中へと残滓が流れるのを防ぐため、前記開
口（５８）においてスクリーン手段（６０）を備えると
いうことによって特徴づけられるアセンブリ。
（８）請求項（７）記載のアセンブリは更に、前記第２
部分（２６）内にレベルプレート（４０）を含み、そう
して前記ハウジング手段（２０）と前記レベルプレート
（４０）との間にキャパシタンスを形成するような、前
記レベル感知手段によって特徴づけられるアセンブリ。
（９）請求項（８）記載のアセンブリは更に、前記ホロ
ーシリンンダー（２２）から内面に拡がっている１組の
隔てられたタブ（４４）を含むような、前記シーリング
手段（３２）によって特徴づけられるアセンブリ。
（１０）請求項（９）記載のアセンブリは更に、前記タ
ブ（４４）の間にシール（４６）を含み、そうして液体
が前記基準感知手段（１６）と前記レベル感知手段（１
４）との間から流出するのを防ぐような、前記シーリン
グ手段（３２）によって特徴づけられるアセンブリ。
（１１）容器（１２）内の液体のレベルを感知するため
のレベル感知アセンブリにおいて、前記アセンブリは、
容器（１２）内の液体のレベルを感知するためレベル感
知手段（１４）及び基準感知手段（１６）、前記第２端
（２８）において前記レベル感知手段（１４）をそして
前記第１端（３０）において前記基準感知手段（１６）
を支持するために、第１（２８）及び第２（３０）端を
有するハウジング手段（２０）とを備えており、前記ア
センブリは、前記第１端と第２端との間にあり液体を受
けかつ前記基準感知手段（１６）中へと流出させる入口
（５２）、及び、前記第１端（２８）において前記イン
レット（５２）から前記ハウジング手段（２０）に沿っ
て縦方向に隔てられ、そうして液体を前記ハウジング手
段（２０）の外部そして前記レベル感知手段（１４）へ
と流出させるアウトレットといったものを有するような
、前記ハウジング手段（２０）によって特徴づけられる
ことを特徴とするレベル感知アセンブリ。
（１２）請求項（１１）記載のアセンブリにおいて更に
、前記ハウジング手段（２０）内で、前記レベル感知手
段（１４）と前記基準感知手段（１６）との間に、シー
リング手段（３２）を含み、そうしてその間から液体が
流出するのを防ぐ、ということによって特徴づけられる
アセンブリ。