WO2018198820A1 - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

移動体の燃料タンクに溜められた燃料の液面高さをより正確に検出できる液面検出装置を提供すること。　移動体（１０）の燃料タンク（２１）に取付けられる液面検出装置（３０）であって、この液面検出装置（３０）は、振動（Ｗ１，Ｗ２）を発生させることができる振動発生部（３１）と、この振動発生部（３１）に一端部が固定され振動が伝わる伝搬部（４１）と、からなる。伝搬部（４１）は、筒体によって構成され、筒体によって構成された伝搬部（４１）の内周面（４８）の少なくとも一部は、振動（Ｗ１）が伝わる伝搬経路（Ｔ）となる。

Description

液面検出装置

　本発明は、タンクに貯蔵された液体の液面高さを検出する液面検出装置に関する。

　多くの車両の燃料タンクの内部に、液面検出装置が設置されている。液面検出装置は、タンクに貯蔵された燃料の液面高さを検出することができる。液面高さを検出することにより、タンクに貯蔵された燃料の残量を計測することができる。このような液面検出装置の従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

　特許文献１に開示された液面検出装置は、振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に一端が固定され振動が伝わる伝搬部と、を有する。伝搬部の一部は、振動の一部を振動発生部に向かって反射可能に切り欠いた溝部を有している。液面検出装置は、振動発生部を上端として、吊り下げられるようにタンクに取付けられ、伝搬部が液体に浸かる。

　振動発生部が振動すると、伝搬部の表面を伝わる表面波と、伝搬部の内部を伝わる内部波が生じる。表面波は、伝搬部の他端で反射し、再び振動発生部に到達する。内部波は、伝搬部の溝部で反射して、再び振動発生部に到達する。表面波が往復する時間は、内部波が往復する時間で補正される。表面波及び内部波の速度と、補正された時間に基づいて液面高さが検出される。

特開２０１６－１２５８２５号公報

　ところで、通常、液体の残量は、液面が水平であることを前提として計算される。しかし、車両が加速や減速する間、又は、曲がる間、タンクに溜められた燃料には、見かけ上の力となる慣性力が加わる。水平な路面を走っている場合であっても、慣性力が加わる間、液面は斜めとなる。その後、車両が等速で移動又は停止すると、慣性力が加わらなくなり、液面は水平に戻る。そのため、液面が斜めの状態や、液面が水平に戻るまでの波立った状態において液面高さが検出される場合がある。

　液面が水平でない時に液面高さが検出されると、誤った液体の残量が導かれてしまうおそれがある。移動体の燃料タンクに溜められた燃料の液面高さをより正確に検出できれば望ましい。

　本発明は、移動体の燃料タンクに溜められた燃料の液面高さをより正確に検出できる液面検出装置の提供を課題とする。

　請求項１による発明によれば、移動体の燃料を溜める燃料タンクに取付けられ、
　振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に一端部が固定され振動が伝わる伝搬部と、からなる液面検出装置において、
　前記伝搬部は、筒体によって構成され、
　前記筒体によって構成された伝搬部の内周面の少なくとも一部は、前記振動が伝わる伝搬経路となることを特徴とする液面検出装置が提供される。

　請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記伝搬部の他端部は、底部によって覆われており、
　この底部には、前記伝搬部の内部へ前記燃料を導くための第１の連通穴が空けられている。

　請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記第１の連通穴は、前記底部の中央に形成されている。

　請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記第１の連通穴は、前記伝搬経路に対してオフセットしている。

　請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記底部の音響インピーダンスと、前記伝搬部の音響インピーダンスの差が大きい。

　請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記筒体の一端部は、天板部に塞がれており、
　この天板部には、前記振動発生部が当接し、
　前記一端部には、前記筒体の内部及び外部を連通させる第２の連通穴が空けられている。

　請求項１に係る発明では、振動発生部に一端部が固定され振動が伝わる伝搬部は、筒体によって構成されている。筒体によって構成された伝搬部の内周面の少なくとも一部は、振動が伝わる伝搬経路となる。即ち、筒体の内部に溜まった燃料に基いて、燃料タンクの液面高さが検出される。

　通常、伝搬部は、燃料タンクの寸法に比べて、十分小さい。このため筒体の内径は、燃料タンクの寸法に比べて、十分小さい。走行中に生じる慣性力により液面が斜めになった場合、液面の傾斜角度は同一であっても、液面の最低点から最高点までの高さは、筒体の液面の高さの方が小さい。結果、筒体の内部では、伝搬部の中の液体に浸かる部位の長さの変動も小さい。この変動の小さい部位を伝わる振動を利用することにより、液面高さをより正確に検出することができる。

　請求項２に係る発明では、伝搬部の他端部は、底部によって覆われている。この底部には、伝搬部の内部へ燃料を導くための第１の連通穴が空けられている。第１の連通穴は、筒体の内径よりも小さくなる構成となる。そのため、移動体の走行中に生じる慣性力により、燃料タンクの液面高さが変動しても、伝搬部の内部に対して、燃料が急激に流入又は排出することを抑制できる。通常、燃料タンク内の燃料が急激に減少したり増加したりすることはない。伝搬部内部の燃料の増減を抑制し、より液面高さを正確に検出することができる。

　請求項３に係る発明では、第１の連通穴は、底部の中央に形成されている。そのため、燃料は、特定の部位に偏ることなく安定して流入又は排出される。

　請求項４に係る発明では、第１の連通穴は、伝搬経路に対してオフセットしている。そのため、底部は、伝搬経路を伝ってきた振動を反射可能な構成となる。伝搬部の下端で反射する振動の反射強度が上がる。反射した振動は、検出されやすくなる。

　請求項５に係る発明では、底部の音響インピーダンスと、伝搬部の音響インピーダンスの差が大きい。音響インピーダンスの差が大きいと、伝搬部の下端（底部）において反射する振動の反射強度が上がる。そのため、反射した振動は、さらに検出されやすくなる。

　請求項６に係る発明では、伝搬部の一端部は、天板部に塞がれており、この天板部には、振動発生部が当接している。即ち、振動発生部は、伝搬部に取付けやすい。加えて、一端部には、伝搬部の内部及び外部を連通させる第２の連通穴が空けられている。そのため、燃料の筒体に対する流入及び排出が滑らかとなる。

本発明の実施例１による液面検出装置を備えた燃料タンクを搭載した車両の側面図である。 図１に示された液面検出装置を説明する図である。 比較例と共に、本発明の作用を説明する図である。 本発明の実施例２による液面検出装置を説明する図である。 本発明の実施例３による液面検出装置を説明する図である。

　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは乗員から見て左、Ｒは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞

　図１を参照する。図１には、本発明による液面検出装置３０を備えた燃料タンク２１が搭載されている車両１０（移動体１０）が示されている。

　車両１０は、乗用の四輪車であり、左右の前輪１１,１１（左側の前輪のみ示されている）及び左右の後輪１２,１２（左側の後輪のみ示されている）を有している。車両１０は、車体１３と、この車体１３の側部であって前輪１１の上方に取付けられたフロントフェンダパネル１６と、車体１３の側部であって後輪１２の上方に取付けられたリアフェンダパネル１７と、車体１３の側部にスイング可能に取付けられたフロントドア１４と、このフロントドア１４の後方において車体１３の側部に取り付けられたリアドア１５と、を備えている。フロントドア１４、リアドア１５の上部には、ドアウインドウ１８，１９が開閉可能に取付けられている。

　車体１３の底部１３ａには、車両前後方向の中央において、燃料タンク２１が配置されている。燃料タンク２１には、燃料Ｆの液面高さを検出する液面検出装置３０が取付けられている。

　液面検出装置３０は、振動を発生させることができる振動発生部３１と、この振動発生部３１に一端部が固定され振動が伝わる伝搬部４１と、からなる。

　振動発生部３１は、液面位置を検出する位置検出装置に接続されている。振動発生部３１及び位置検出装置には、周知の技術が採用される。詳細な説明は省略する。

　図２を参照する。燃料Ｆに浸かる伝搬部４１は、円筒状の筒体で構成される。伝搬部４１の上端部４２（一端部４２）は、伝搬部４１と一体的に形成された天板部４３で覆われている。さらに、伝搬部４１の上端部４２には、伝搬部４１の内部及び外部を連通させる通気穴４４（第２の連通穴４４）が空けられている。

　伝搬部４１は、振動の一部を振動発生部３１（図１参照）に向かって反射可能に切り欠いた溝部４５を有している。溝部４５は、伝搬部４１の外周面４６に形成されている。溝部４５は、環状を呈する。

　天板部４３には、振動発生部３１（図１参照）の一部を構成する圧電素子３４が当接している。圧電素子３４は、振動の発生及び振動の検出が可能である。圧電素子３４は、円板状を呈する（図２（ｂ）参照）。圧電素子３４の直径は、伝搬部４１の外径より小さく、かつ、内径よりも大きい。

　伝搬部４１の下端部４７（他端部４７）は、底部５０によって覆われている。底部５０は、伝搬部４１とは別体に形成されており、円板状を呈する。底部５０の直径は、伝搬部４１の外径と等しい。底部５０の中央には、伝搬部４１の内部へ燃料Ｆを導くための流路穴５１（第１の連通穴５１）が空けられている。

　圧電素子３４が振動すると、伝搬部４１の内周面４８を伝わる表面波Ｗ１と、伝搬部４１の内部（内周面４８と外周面４６の間）を伝わる内部波Ｗ２が生じる。内周面４８全体は、表面波Ｗ１の伝搬経路Ｔとなる。伝搬部４１を見下ろした場合に、流路穴５１は、内周面４８（伝搬経路Ｔ）に対してオフセットしている（図２（ｃ）参照）。

　伝搬部４１は、合成樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主原料とする。底部５０は、金属材料で形成されている。そのため、材質の密度ρと音速ｖの積で求められる音響インピーダンス（ρｖ）について、同じ材質で構成する場合と比較すると底部５０の音響インピーダンスと、伝搬部４１の音響インピーダンスの差が大きいといえる。

　なお、底部５０の音響インピーダンスと伝搬部４１の音響インピーダンスの差が大きければ、原料は、合成樹脂、金属材料に限られない。

　次に、本発明の効果について説明する。

　図３（ａ）を参照する。比較例では、従来技術による液面検出装置１３０が燃料タンク２１に取付けられている。この液面検出装置１３０の伝搬部１３１は、円柱状を呈する。伝搬部４１の表面部１３２（円柱の側面）は、表面波Ｗ１が伝わる伝搬経路Ｃとなる。表面波Ｗ１は、伝搬経路Ｃに接触する液体、即ち、燃料タンク２１全体に溜められた燃料Ｆの液面高さを検出する。

　図３（ｂ）を参照する。本発明では、伝搬部４１は、筒体によって構成されている。底部５０には、伝搬部４１の内部へ燃料Ｆを導くための流路穴５１が空けられている。伝搬部４１の内周面４８に囲われた領域には、流路穴５１を介して燃料Ｆの一部が流入する。内周面４８全体は、表面波Ｗ１（振動）が伝わる伝搬経路Ｔとなる。表面波Ｗ１は、伝搬経路Ｔに触れる液体、即ち、内周面４８に囲まれる燃料ｆの液面高さを検出する。

　通常、伝搬部４１は、燃料タンク２１の寸法Ｌに比べて、十分小さい。このため伝搬部４１の内径ｌは、燃料タンク２１の寸法Ｌよりも十分小さい。そのため、伝搬部４１内部の燃料ｆに慣性力が加わっても、燃料ｆの液面高さの変動は小さい。この変動の小さい燃料ｆの液面を検出することにより、液面高さの検出精度は高くなる。

　図２（ａ）,図２（ｃ）を参照する。流路穴５１は、伝搬部４１の内径よりも小さい。そのため、車両１０の走行中に生じる慣性力により、燃料タンク２１の液面高さが変動しても、伝搬部４１の内部に対して、燃料Ｆが急激に流入又は排出することを抑制できる。通常、燃料タンク２１内の燃料Ｆが急激に減少したり増加したりすることはない。伝搬部４１内部の燃料の増減を抑制し、より液面高さを正確に検出することができる。

　加えて、伝搬部４１の上端部４２は、天板部４３に塞がれており、この天板部４３には、圧電素子３４が当接している。即ち、圧電素子３４は、伝搬部４１に取付けやすい。

　加えて、上端部４２には、伝搬部４１の内部及び外部を連通させる通気穴４４が空けられている。そのため、燃料Ｆの伝搬部４１の内部に対する流入及び排出が滑らかとなる。

　図２（ｃ）を参照する。加えて、伝搬部４１を見下ろした場合に、流路穴５１は、伝搬経路に対してオフセットしている。そのため、底部５０は、伝搬経路Ｔを伝ってきた表面波Ｗ１を反射可能な構成となる。伝搬部４１の下端で反射する表面波Ｗ１の反射強度が上がる。反射した表面波Ｗ１は、検出されやすくなる。

　さらに、底部５０の音響インピーダンスと、伝搬部４１の音響インピーダンスの差が大きい。音響インピーダンスの差が大きいと、底部５０において反射する表面波Ｗ１の反射強度が上がる。そのため、反射した表面波Ｗ１は、さらに検出されやすくなる。
＜実施例２＞

　次に、本発明の実施例２について説明する。図４（ａ）,図４（ｂ）を参照する。液面検出装置３０Ａの伝搬部４１Ａは、断面が矩形状を呈し、第１の壁面部４１ａと、この第１の壁面部４１ａの端部からそれぞれ延びる第２の壁面部４１ｂ,第３の壁面部４１ｃと、これらの第２の壁面部４１ｂと第３の壁面部４１ｃの端部を繋ぐ第４の壁面部４１ｄと、からなる。

　伝搬部４１Ａの上端部４２Ａは、伝搬部４１Ａと一体的に形成された天板部４３Ａに覆われている。さらに、伝搬部４１Ａの上端部４２Ａには、伝搬部４１Ａの内部及び外部を連通させる通気穴４４Ａが空けられている。第１の壁面部４１ａの外周面４６Ａには、溝部４５Ａが形成されている。

　天板部４３Ａ及び第１の壁面部４１ａの上端には、圧電素子３４Ａが当接している。圧電素子３４Ａは、矩形状を呈する。第１の壁面部４１ａの内面４８Ａは、表面波Ｗ１の伝搬経路Ｔとなる。

　図４（ａ）, 図４（ｃ）を参照する。底部５０Ａは、矩形状を呈する。この底部５０には、伝搬部４１の内部へ燃料を導くための流路穴５１Ａが空けられている。流路穴５１Ａは、伝搬部４１の長手方向に沿って、内面４８Ａ（伝搬経路Ｔ）に対向する対向面４９に連続して形成されている。

　液面検出装置３０Ａにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。
＜実施例３＞

　次に、実施例３について説明する。実施例２と比較すると、実施例３による液面検出装置３０Ｂは、圧電素子３４Ｂ、溝部４５Ｂ,４５Ｂ、流路穴５２,５３が異なる。その他の構成については、実施例２の液面検出装置３０Ａと同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

　図５（ａ）,図５（ｂ）を参照する。圧電素子３４Ｂは、天板部４３Ａ、第１の壁面部４１ａの上端、及び、第４の壁面部４１ｄの上端に当接している。第１の壁面部４１ａの内面４８Ａは、表面波Ｗ１の伝搬経路Ｔとなる。同様に、第４の壁面部４１ｄの内面６１は、表面波Ｗ１の伝搬経路Ｔとなる。

　溝部４５Ｂ、４５Ｂは、第１の壁面部４１ａの外周面４６Ａ、第４の壁面部４１ｄの外周面６２に形成されている。

　流路穴５２は、伝搬部４１Ｂの長手方向に沿って、第１の壁面部４１ａの内面４８Ａ（伝搬経路Ｔ）に連続して形成されている。同様に、流路穴５３は、伝搬部４１Ｂの長手方向に沿って、第４の壁面部４１ｄの内面６１（伝搬経路Ｔ）に連続して形成されている。

　なお、液面検出装置の実施例は、この形式のものに限られるものではない。例えば、伝搬部と底部とを一体的に形成し、天板部を別体に形成してもよい。移動体は、車両に限られず、乗員の有無は問わない。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例１～３に限定されるものではない。

　本発明の液面検出装置は、車両に搭載された燃料タンクに好適である。

１０…車両（移動体）
２１…燃料タンク
３０…液面検出装置
３１…振動発生部
４１…伝搬部（第１の壁面部４１ａ～第４の壁面部４１ｄ）
４２…上端部
４３…天板部
４４…通気穴（第２の連通穴）
４５…溝部
４６…外周面
４７…下端部
４８…内周面
４９…対向面
５０…底部
５１…流路穴（第１の連通穴）
５２、５３…流路穴（第１の連通穴）
６１…内周面
燃料…Ｆ
伝搬経路…Ｔ

Claims (6)

1. 　移動体の燃料を溜める燃料タンクに取付けられ、
   　振動を発生させることができる振動発生部と、この振動発生部に一端部が固定され振動が伝わる伝搬部と、からなる液面検出装置において、
   　前記伝搬部は、筒体によって構成され、
   　前記筒体によって構成された伝搬部の内周面の少なくとも一部は、前記振動が伝わる伝搬経路となることを特徴とする液面検出装置。
2. 　前記伝搬部の他端部は、底部によって覆われており、
   　この底部には、前記伝搬部の内部へ前記燃料を導くための第１の連通穴が空けられていることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 　前記第１の連通穴は、前記底部の中央に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液面検出装置。
4. 　前記第１の連通穴は、前記伝搬経路に対してオフセットしていることを特徴とする請求項２に記載の液面検出装置。
5. 　前記底部の音響インピーダンスと、前記伝搬部の音響インピーダンスの差が大きいことを特徴とする請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の液面検出装置。
6. 　前記筒体の一端部は、天板部に塞がれており、
   　この天板部には、前記振動発生部が当接し、
   　前記一端部には、前記筒体の内部及び外部を連通させる第２の連通穴が空けられていることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の液面検出装置。

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