JP5741399B2 - 燃料タンク構造 - Google Patents

Description

本発明は燃料タンク構造に関し、特に自動車等の車両に搭載される燃料タンク等に適用されるタンクの燃料タンク構造に関する。

従来、自動車等の燃料タンクに設けられた燃料量計測装置には種々の形式が存在するが、その一つとして車体上下方向に延設された縦長形状の検出電極（センサ）を用いて、燃料に検出電極が接する位置を検知し、液位を検出する構成が採用されている。

例えば検出部が常に液中に浸漬されるリファレンス電極と、常に液外にある気層電極と、液面と交差する液面電極とを組み合わせ、電極と液との接触／非接触による静電容量の変化から液面を検出する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このとき、常に液中に浸漬されるリファレンス電極をタンクの底に沿うように寝かせ、液面と交差する液面電極を上下方向に延設した構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに燃料タンク内に設けられた残量検知センサにて、燃料タンク内の異物を検出する機能を併せ持たせた構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また同様に、センサにて検出された静電容量の変化から被測定液の濃度、劣化度、異物の混入などを検出する構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１０−０２５７８２号公報 特開２００８−５２４６１８号公報 特開昭５９−０３１４１８号公報 特開２００７−１２０９６２号公報

しかし特許文献３、４に記載の構成のように静電容量の変化から液量を検知するセンサで異物の混入を検知するには、燃料中に含まれる異物がセンサの表面でセンサとの接触状態を維持する必要があるが、燃料の揺動やポンプによる吸引などで異物とセンサ表面の接触状態を保つのは難しい。

また特許文献２に記載の構成のようなＬ字型形状の液位センサを用いれば、センサの表面に異物が沈降することで検出可能となるが、これも上記の理由で接触状態を維持することが難しい問題は解決していない。

本発明は上記課題を解決すべく成されたもので、液位センサを用いて異物の検出を安定して行うことのできる燃料タンク構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の燃料タンク構造は、車両に備えられ、送出手段に接続された燃料チューブで内部の送り出される燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料チューブの先端に開口した吸入口を覆うフィルタと、前記燃料タンク内で燃料の液位を静電容量により測定する液位測定部を有する液位センサと、前記燃料タンクの底面に沿って前記液位センサに設けられ、車体上側面に電極を備え、前記フィルタの表面に沿ってこれと所定の間隔を保つように対向配置された電極で燃料の静電容量を検出し、所定の間隔を空けて設置された前記フィルタにより少なくとも一部が車体上側から覆われる燃料リファレンス測定部と、を備えている。

請求項１に記載の燃料タンク構造では、フィルタの表面に沿って設けられた燃料リファレンス測定部の電極が、液流でフィルタに吸い寄せられる燃料中の異物と接触することで変化する静電容量を検出し、異物の検出を行うことができる。このとき異物はフィルタと電極の間に挟まれる位置にあるので、安定して電極と異物との接触状態を維持することができる。

しかも、請求項１に記載の燃料タンク構造では、燃料リファレンス測定部は燃料タンクの底に沿うように設けられ、その上をフィルタが覆うため、電極とフィルタの間隙に入り込んだ異物は液流で流出することが抑制され、安定して電極と異物との接触状態を維持することができる。

請求項２に記載の燃料タンク構造は、請求項１の構成において、前記燃料タンクの底には底板が車体下方へ凹んだ凹部が設けられ、前記燃料リファレンス測定部は前記凹部に設けられている。

請求項２に記載の燃料タンク構造では、車体下側面の形状が平坦なフィルタを用いて、燃料リファレンス測定部を所定の間隔を空けて車体上側から覆うことができる。

請求項３に記載の燃料タンク構造は、車両に備えられ、送出手段に接続された燃料チューブで内部の送り出される燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料チューブの先端に開口した吸入口を覆うフィルタと、前記燃料タンク内で燃料の液位を静電容量により測定する液位測定部を有する液位センサと、前記液位センサに設けられ、前記フィルタの車体上側面にこれと沿うように設けられると共に車体上側面に電極を有し、前記電極で燃料の静電容量を検出する燃料リファレンス測定部と、前記フィルタの車体上側面に設けられ、前記燃料リファレンス測定部の少なくとも一部を覆うカバー部材と、を備えている。

請求項３に記載の燃料タンク構造では、フィルタの表面に沿って設けられた燃料リファレンス測定部の電極が、液流でフィルタに吸い寄せられる燃料中の異物と接触することで変化する静電容量を検出し、異物の検出を行うことができる。このとき、フィルタの上に設けられた燃料リファレンス測定部の電極を覆うカバー部材で電極近傍の液流が抑制される。このため、電極上にてこれと接触する異物が液流で流出することが抑制され、安定して電極と異物との接触状態を維持することができる。

以上説明したように、本発明に係る燃料タンク構造は液位センサを用いて異物の検出を安定して行うことができるという優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す側断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す拡大側断面図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す側断面図である。 本発明の第４実施形態に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す拡大側断面図である。 比較例に係る燃料タンク構造を備えた燃料タンクを示す側断面図である。

＜構造＞

本発明の第１実施形態に係る燃料タンク構造の例を図１〜図３に従って説明する。なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示す。

図１に示されるように、本燃料タンク構造では、燃料タンク１０の内部に液位センサ１４が設けられている。この液位センサ１４は、車体上下方向に立設され燃料の液位（液面Ｆ）を測定（検知）する液位測定部１６と、燃料タンク１０の底壁２０に沿って配置された燃料リファレンス測定部１８とを備えている。

燃料タンク１０は図１に示すように略箱形形状とされた容器であり、設置される車体などの形状や部品配置によってその形状が決定される。また燃料タンク１０は燃料（ガソリンなど）による腐食への耐性、機械的強度、耐衝撃性や衝突の際の安全性などを考慮して素材が選定される。

燃料タンク１０の車体上側には挿入口２２が設けられており、挿入口２２を外側から閉塞する蓋部２８で、内部の燃料が外へ漏れ出さないように密閉される。車体上方向に筒状に突出した挿入口２２は蓋部２８で密閉され、蓋部２８を貫通して燃料チューブ１３が燃料タンク１０の内外を連通している。

燃料タンク１０は、満タン液位（図１の液面Ｆ参照）が設定されることで、その内部に入れる燃料の総量を規制し、ベーパー層を確保している。

図１に示すように、燃料タンク１０の内部には燃料チューブ１３が設けられ、内部の燃料を燃料チューブ１３に接続された燃料ポンプ（図示せず）で汲み出し、燃料タンク１０の外部へ送り出す構成とされている。

燃料チューブ１３の先端は開口し、燃料ポンプで発生した負圧により燃料を吸入するため、燃料中に含まれる鉄粉、シリコンなどの異物を吸入する虞がある。これらの異物が燃料チューブ１３を経由して気化器（キャブレタ）、燃料噴射装置（インジェクション）等へ達して閉塞、詰まり等の不具合を生じる事態を避けるため、先端の開口をフィルタ１２でカバーし、燃料チューブ１３内への異物の混入を防止する構成とされている。

図１（Ｂ）には、図１に示した液位センサ１４を示した平面展開図が示されている。

この図に示される如く、液位センサ１４は例えば車体上下方向を長手とする樹脂フィルムなど折り曲げ可能な絶縁体で形成されたシート状のベース１４Ｃの表面に電極１４Ｄが設けられた構造とされている。例として電極１４Ｄのうちガソリンなどの燃料と接している部分の長さと、空気と接している部分の長さとによって変動する電気容量などから、燃料タンク１０の内部に残った燃料の残量を検出する。

電気的に液位（液面高さ）を測定（検出）する方法には、例えば電極１４Ｄ間の静電容量を測定する方法がある。燃料タンクの燃料が減少する（例えば使い尽くされる）と、電極１４Ｄの間の空間は、それまで燃料によって占められていたものが空気によって占められるようになるため、静電容量は減少する。従って、静電容量の減少を検出することにより、燃料タンク１０内の燃料が減少した（例えば燃料タンク１０が空になった）ことを検出できる。

なお、電極１４Ｄは単純な梯子状の配線ではなく、図１（Ｃ）に示されるように２本の電極が互いにオーバーラップするように櫛歯状に配列され、電気的には接続されない状態で図１（Ｂ）の電極１４Ｄを形成している。電極１４Ｄは液位センサ１４の端部に設けられた端子１４Ｅで外部と電気的に接続され、例えば外部に設けられた電気回路にて検出された液位は燃料量情報として燃料タンク１０の外へ伝達される。

液位センサ１４は、燃料タンク１０の底壁２０に沿って設けられる燃料リファレンス測定部１８と、満タン時の液面Ｆまでをカバーするように車体上下方向に延設された液位測定部１６とが一続きの帯状部材を形成するように構成されている。液位センサ１４の車体下側端をＬ１で折り曲げることで、燃料タンク１０の底壁２０に沿って配置される燃料リファレンス測定部１８が形成されている。

液位測定部１６は、上記の通り電極１４Ｄ間の静電容量の変化に応じて燃料タンク１０内の燃料液位を測定する構成である。一方、図１（Ａ）に示すように燃料リファレンス測定部１８は燃料タンク１０の底壁２０に沿って配置されている。このため燃料リファレンス測定部１８は、常に燃料の液中に存在しつつ燃料の静電容量を測定するようになっており、静電容量の基準となる。

また、燃料リファレンス測定部１８は、フィルタ１２によって、車体上側を向けた電極１４Ｄの少なくとも一部が車体上側から覆われている。具体的には、燃料リファレンス測定部１８は、その電極１４Ｄがフィルタ１２の車体下側面に対し所定の間隔ｄを空けて対向している。これにより、燃料リファレンス測定部１８は、その電極１４Ｄとフィルタ１２との間に燃料中の異物４０を挟み、該異物の量（フィルタ１２の目詰まりの程度）を電極１４Ｄにて静電容量の変化として検出する構成とされている。

なお、燃料リファレンス測定部１８に加え、ベーパー層（満タン液位Ｆよりも車体上側）に設けられたリファレンス測定部を設け、気相の静電容量の基準を得ることで、測定値を比較することでさらに正確な検出を行う構成としても良い。

＜作用＞

次に、本実施形態の作用を説明する。

図１（Ａ）に示すように、燃料タンク１０の内部では燃料に含まれた異物４０が燃料チューブ１３による燃料吸引や、車両の走行などによる燃料の揺動で移動しながらフィルタ１２の表面に吸着される。

このとき、図５に示す比較例のような略Ｌ字状の液位センサ１１４を用いた場合、燃料タンク１００の底壁１２０に沿うように配置された燃料リファレンス測定部１１８にも異物４０や水分４２が接触するため、静電容量の変化で検出することは可能だが、前述のような理由で燃料が揺動・流動しているため、異物４０・水分４２もまた燃料リファレンス測定部１１８の上から移動してしまうため、正確な測定は難しい。

本実施形態では燃料リファレンス測定部１８の車体上側に所定の間隔ｄを空けてフィルタ１２を配置したことで、上記の問題を解決している。すなわち、フィルタ１２が燃料を吸引する際に異物４０もまたその表面に吸着しているが、図１（Ａ）に示すように燃料リファレンス測定部１８とフィルタ１２との間隔ｄを十分に狭く保つことで異物４０を燃料リファレンス測定部１８の電極１４Ｄと、これに対向するフィルタ１２との間に留め置き、静電容量の変化で正確に検出することができる。

また、燃料に含まれる水分が凝集した場合も、燃料タンク１０の底壁２０に沿った燃料リファレンス測定部１８が静電容量の変化で水分を検出できる。

＜第２実施形態＞

図２には本発明の第２実施形態に係る燃料タンク構造の例が示されている。なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示す。以下、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図２に示されるように、燃料タンク１０の内部には液位センサ１４が設けられている。この液位センサ１４は、車体上下方向に立設され燃料の液位を測定（液面を検知）する液位測定部１６と、燃料タンク１０の底壁２０に沿って配置された燃料リファレンス測定部１８とを備えている。一方、底壁２０には車体下側に凹んだ凹部２４が設けられ、燃料リファレンス測定部１８は凹部２４に嵌り込む形で配置されている。

＜作用＞

本燃料タンク構造では、燃料リファレンス測定部１８は凹部２４に嵌り込んで配置されている。このため、車体下側面の形状が平坦なフィルタ１２を用いて、燃料リファレンス測定部１８を所定の間隔ｄを空けて車体上側から覆うことができる。換言すれば、第１実施形態と比較して、フィルタ１２の形状（構造）を簡素化することができる。

また、凹部２４に嵌り込んで配置された燃料リファレンス測定部１８は、第１実施形態と同様に異物４０を静電容量の変化で検出することができる。加えて、燃料中に混入した水が凝集した水分４２は、例えばガソリン等に比較して比重が大きいため沈み、底壁２０に溜まる。このため必然的に燃料タンク１０内で最も低い場所すなわち凹部２４に集合する。

このとき、凹部２４には燃料リファレンス測定部１８が設けられているので、図２に示すように燃料リファレンス測定部１８に水分４２が接触し易くなり、燃料中に水分が凝集していれば燃料リファレンス測定部１８で、より容易に静電容量の変化として検出することができる。

また凹部２４の深さを調整することで、燃料リファレンス測定部１８の電極１４Ｄとフィルタ１２の表面との間隔ｄの大きさを設定することができ、同時にフィルタ１２の車体下側面を単純な平面とすることができるので加工が容易となり、あるいは専用に加工されていない汎用品のフィルタ１２を流用することもできる。

＜第３実施形態＞

図３には本発明の第３実施形態に係る燃料タンク構造の例が示されている。なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示す。以下、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図３に示されるように、燃料タンク１０の内部には液位センサ１４が設けられている。この液位センサ１４は、車体上下方向に立設され燃料の液位を測定（液面を検知）する液位測定部１６と、その先端に配置されフィルタ１２の側面に沿って設けられた燃料リファレンス測定部１８とを備えている。

本実施形態においては、燃料リファレンス測定部１８は車体上下方向に延設され、フィルタ１２の側面に沿って設けられると共に、電極１４Ｄを備えた面がフィルタ１２と間隔ｄを空けて対向し配置されている。

＜作用＞

上記のように、燃料リファレンス測定部１８は車体上下方向に延設され、フィルタ１２の側面に沿って設けられると共に、電極１４Ｄを備えた面がフィルタ１２と間隔ｄを空けて対向し配置されているので、間隔ｄが十分に小さければ燃料中の異物４０はフィルタ１２と燃料リファレンス測定部１８との間に入り込むことによって両者の間に留め置かれるので、燃料リファレンス測定部１８において静電容量の変化で異物４０を正確に検出することができる。

本実施形態においては液位センサ１４自体をＬ字型に折り曲げることなく平面状のまま使用するので加工のための工数を削減できるが、揺動する燃料中で変形せずに間隔ｄを維持するには後述のように支持部材（図示せず）などで裏打ちするなど、剛性を持たせる方法を採用してもよい。

また図示しないスペーサなどを用いることで燃料リファレンス測定部１８の電極１４Ｄとフィルタ１２の表面との間隔ｄの大きさを設定することができ、同時に燃料リファレンス測定部１８と対向するフィルタ１２の側面を単純な平面とすることができるので加工が容易となり、あるいは専用に加工されていない汎用品のフィルタ１２を流用することもできる。

あるいは液位センサ１４の車体上側を除く周囲をカバー部材で覆い、液位センサ１４周囲の液流を抑制する構造とされていてもよい。これにより燃料中の異物４０がフィルタ１２と燃料リファレンス測定部１８との間に入り込むことによって両者の間に留め置かれる効果がさらに促進されるので、燃料リファレンス測定部１８において静電容量の変化で異物４０をより正確に検出することができる。

＜第４実施形態＞

図４には本発明の第４実施形態に係る燃料タンク構造の例が示されている。なお、図中矢印ＵＰは車体上方方向を示す。以下、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図４に示されるように、燃料タンク１０の内部には液位センサ１４が設けられている。この液位センサ１４は、車体上下方向に立設され燃料の液位を測定（液面を検知）する液位測定部１６と、フィルタ１２の車体上側の天面１２Ｐに沿って配置された燃料リファレンス測定部１８とを備えている。一方、天面１２Ｐには燃料リファレンス測定部１８を覆うようにカバー部材２６が設けられ、燃料リファレンス測定部１８はカバー部材２６に覆われる形で配置されている。

液流を抑止するカバー部材２６は天面１２Ｐと合わせて、車体上側が一部開口し開口部２７が設けられた箱を形成しており、開口部２７に燃料リファレンス測定部１８が挿入される構成とされている。すなわち燃料リファレンス測定部１８は天面１２Ｐに沿うように設けられ、その周囲はカバー部材２６でカバーされている。

本実施形態においては、燃料リファレンス測定部１８はフィルタ１２の天面１２Ｐに沿って設けられているが、電極１４Ｄを備えた面はフィルタ１２とは対向せず、車体上方向を向くように配置されている（第１、第２実施形態の液位センサ１４と同じ構造のものとが用いられている）。

＜作用＞

上記のように、燃料リファレンス測定部１８の電極１４Ｄを備えた面はフィルタ１２とは対向せず、車体上方向を向くように配置されている。燃料中の異物４０はポンプによる吸引に起因する液流に乗るなどして燃料リファレンス測定部１８の電極１４Ｄが設けられた面に付着する。

カバー部材２６が存在しなければ、フィルタ１２が燃料を吸引する液流（図中矢印ＦＬ）や車両の走行などによる燃料の揺動によって異物４０は押し流されるが、液流を抑止するカバー部材２６が燃料リファレンス測定部１８をカバーしているため、いったん燃料リファレンス測定部１８に付着した異物４０は安定して表面に留め置かれるので、燃料リファレンス測定部１８において静電容量の変化で異物４０を正確に検出することができる。

本実施形態においては間隔ｄの設定、およびその維持を行う必要がなく、またカバー部材２６は単純な箱形状の部材をフィルタ１２の上に固定するのみであって工作精度を要しないので、加工コストを低減することができる。

また上記各実施形態において、液位センサ１４自体の素材とは別に硬質プラスチックなどの支持部材（図示せず）を用いて液位測定部１６および燃料リファレンス測定部１８を剛体とする構成とされていてもよい。すなわち、例えば板状の支持部材で液位測定部１６および燃料リファレンス測定部１８を裏打ちすることで、液位測定部１６を自立可能とすると同時に、燃料の揺動で液位測定部１６および燃料リファレンス測定部１８が変形して液位測定や異物検出に影響することを防ぐ構成とすることもできる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 燃料タンク
１２ フィルタ
１３ 燃料チューブ
１４ 液位センサ
１６ 液位測定部
１８ 燃料リファレンス測定部
２０ 底壁
２２ 挿入口
２４ 凹部
２６ カバー部材
２８ 蓋部
４０ 異物
４２ 水分
Ｆ 液面

Claims (3)

1. 車両に備えられ、送出手段に接続された燃料チューブで内部の送り出される燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料チューブの先端に開口した吸入口を覆うフィルタと、
   前記燃料タンク内で燃料の液位を静電容量により測定する液位測定部を有する液位センサと、
   前記燃料タンクの底面に沿って前記液位センサに設けられ、車体上側面に電極を備え、前記フィルタの表面に沿ってこれと所定の間隔を保つように対向配置された電極で燃料の静電容量を検出し、所定の間隔を空けて設置された前記フィルタにより少なくとも一部が車体上側から覆われる燃料リファレンス測定部と、
   を備えた燃料タンク構造。
2. 前記燃料タンクの底には底板が車体下方へ凹んだ凹部が設けられ、前記燃料リファレンス測定部は前記凹部に設けられている請求項１に記載の燃料タンク構造。
3. 車両に備えられ、送出手段に接続された燃料チューブで内部の送り出される燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料チューブの先端に開口した吸入口を覆うフィルタと、
   前記燃料タンク内で燃料の液位を静電容量により測定する液位測定部を有する液位センサと、
   前記液位センサに設けられ、前記フィルタの車体上側面にこれと沿うように設けられると共に車体上側面に電極を有し、前記電極で燃料の静電容量を検出する燃料リファレンス測定部と、
   前記フィルタの車体上側面に設けられ、前記燃料リファレンス測定部の少なくとも一部を覆うカバー部材と、
   を備えた燃料タンク構造。

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