JPH0755535A

JPH0755535A - タンク剛性計測方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0755535A
Application number: JP19821493A
Authority: JP
Inventors: Haruto Tanaka; 田中晴人
Original assignee: Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】タンクの剛性を、そのタンクの体積変によっ
て評価する。【構成】剛性を測定すべきタンクに、補正タンクと、
この補正タンクと上記タンクとの間に介装され、双方タ
ンクの体積を周波数で変動させる体積変化手段と、タン
ク内の圧力変動及び補正タンク内の圧力変動を検出する
第１及び第２の圧力処理手段と、第２の圧力処理手段の
出力を第１の圧力処理手段で除算する第１の割算器と、
第１の割算器の出力を補正タンク容積に応じたゲインで
増幅する増幅器と、タンクの実際の空間容積に対応した
信号を発生する設定器と、増幅器の出力を設定器の出力
で除算する第２の割算器を設けた。【効果】タンクの剛性を非破壊の下できわめて容易か
つ迅速に、しかもタンクの総合的剛性を容易に測定（評
価）することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車に設備さ
れる燃料タンクの剛性を容易かつ正確に計測することが
できるタンクの剛性の計測方法及びその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に設備されるタンク（燃料タン
ク、ウオッシャタンク、リザーバタンク等）構造とし
て、最近では特に燃料タンクの生産性、経済性、軽量化
を高めるために、樹脂を成形素材とするブロー成形タン
クが普及されている。

【０００３】ところがこのようなブロー成形による樹脂
製のタンクにあっては、例えばその成形時に使用する成
形樹脂の材質、樹脂の溶融温度、パリソンの押出時間及
びその押出圧力、さらには、ブロー成形時の雰囲気温
度、成形型の精度、及びその寸法差等により、量産する
樹脂製燃料タンクにおいて肉厚の変化、部分的変肉等が
生じ、これが原因で各樹脂製タンクの剛性にバラツキが
生じる。

【０００４】樹脂製タンクにおいて剛性のバラツキを有
することは、タンク内容積の変化を伴ない、特に樹脂製
である燃料タンクに空気圧力式の液量計を設備してタン
ク内の燃料残液量を検出しようとする場合に、上記剛性
のバラツキによって精度の高い残液量検出ができないと
いう不具合が生じる。

【０００５】そこでこの不具合を解消するために例えば
ブロー成形されたタンクの剛性を測定して、この剛性に
マッチングした液量計の設備、あるいはその剛性が所定
値となるように修正した均一剛性なる樹脂製タンクの生
産等が要求されるが、従来において生産された樹脂製タ
ンクの剛性を測定するには種々なる問題点があった。つ
まり従来の剛性測定手段としては、成形されたタンクの
外部より圧力を加えて、そのタンクの変位量を測定する
方式、あるいは成形されたタンクの内部に加圧媒体を供
給してタンクの膨脹による変位量を計測する方式、さら
には、成形されたタンクを切断してタンク各部位の厚さ
を測定してタンクの剛性推定する方式等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記いずれ
の剛性測定方式においても、タンクの剛性を、総合的か
つ迅速に測定することができず、適格な剛性測定が不可
能である。

【０００７】特に成形タンクを切断して、そのタンクの
肉厚を計測する方式にあっては、製品タンクを破壊する
ものであるから、計測後において使用することが不可能
となり、損失費用が発生すること、又は計測用のサンプ
ルが必要である等のことで経済性が悪いといった諸々の
欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の欠点に
着目してなされたもので、成形されたタンクの剛性測定
を、非破壊の下でしかも成形タンクの総合的剛性を短時
間にかつ適格に測定することができるタンク剛性計測方
法及び装置を提供することにある。

【０００９】さらに本発明を具体的に述べるならば、剛
性を測定すべきメインタンクの開口部に気密に被着でき
る着脱可能なアダプター内部にメインタンクの容積より
も小さい容積の補正タンクを形成し、さらに、そのアダ
プターには、該メインタンクと該補正タンクの体積を所
定の周波数で変動させる体積変化手段、メインタンク内
の圧力変動を検出し、該メインタンク内の圧力変動を示
す第１のデータを作成する、第１の圧力処理手段、補正
タンク内の圧力変動を検出し、該補正タンク内の圧力変
動を示す第２のデータを作成する第２圧力処理手段、第
２の圧力処理手段の出力を第１の圧力処理手段の出力で
除算する、第１の割算器、第１の割算器の出力を補正タ
ンク容積に応じたゲインで増幅する増幅器とメインタン
クの実際の空間容積に対応した信号を発生する設定器及
び増幅器の出力を設定器の出力で除算する第２の割算器
を設け、上記メインタンクと補正タンクとのそれぞれの
内圧を所定周波数で駆動される体積変化手段を用いて変
化せしめ、その体積変化による圧力変動を前記メインタ
ンクに設けられた第１の圧力処理回路と前記補正タンク
に設けられた第２の圧力処理回路で検出し、第２の圧力
処理回路で検出された出力値を第１の圧力処理回路で検
出された出力値で除算し、前記除算信号をメインタンク
の実際の空間容積に対応した信号で除算し、その演算結
果を前記メインタンクの剛性係数とする剛性測定方法及
び装置を提供することにある。

【００１０】

【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基いて詳
細に説明する。

【００１１】まず本実施例の構造について図１を基にし
て説明する。

【００１２】１は剛性を測定すべきメインタンクであっ
て、このメインタンク１の開口部２には、剛性測定装置
３が取付けねじ環４及びシール材５によって気密に被着
される。

【００１３】この剛性測定装置３は、上記メインタンク
１の容積よりも小さい容積である補正タンク６と、この
補正タンク６と前記メインタンク１との間に位置され
て、メインタンク１と補正タンク６の体積を所定の周波
数で変動させる体積変化手段７を有する。この体積変化
手段は、例えば公知のスピーカ構造に類するものであ
る。８は前記メインタンク１内の圧力変動を検出する例
えばコンデンサマイクである第１のマイクロホン、９は
補正タンク内の圧力変動を検出し、さらに第１のマイク
ロホンより感度が低いダイナミックマイクである第２の
マイクロホンであって、第１及び第２のマイクロホン８
及び９の検出信号は、コネクタ１０を介して演算回路及
び表示器１１に送信される。なお上記補正タンク６には
オリフィス１２が設けられている。

【００１４】上記演算回路及び表示器１１の回路構成
は、図２に示す如くであって、１３は所定の角周波数ω
₀ を発振する発振器であって、この発振器１３からの信
号は増幅器１４を介して、前記体積変化手段７に供給さ
れる。１５は、第１のマイクロホン８に接続される第１
のバンドパスフィルタ、１６は第２のマイクロホン９に
接続される第２のバンドパスフィルタである。１７及び
１８は第１の振幅検出回路、及び第２の増幅検出回路で
あり、１９及び２０は第１及び第２の割算器、２１は増
幅器、２２は設定器、２３は表示器を示す。

【００１５】次に図２及び図３に基いて、上記メインタ
ンク１の剛性についての概念について説明する。

【００１６】本計測装置の基本となっている体積計測手
法、つまり、「空気圧方式による体積計測」において、
メインタンク１と補正タンク６の間に設置された体積変
化手段７を所定の周波数ω₀ で駆動した場合、メインタ
ンク１が剛性でない場合図３に示すように、断面積Ａ、
質量ｍ、バネ定数ｋ、減衰定数ｄからなるモデルで表現
できる。

【００１７】このモデルにおいて、体積変化ｖ₀ からタ
ンク内の圧力変動△Ｐ_M までのラプラス変換した伝達関
数を求めると、

【００１８】

【数１】

【００１９】で書き表わされる（前記論文集の（１ｄ）
式）。

【００２０】この考え方に基づき、タンク全体の壁面を
ｎ分割して拡張して考えると、△Ｐ_M （ｓ）は、

【００２１】

【数２】

【００２２】と書き表わされる。

【００２３】体積変化手段の駆動周波数が０に近づく
と、前式のｍｉＳ² ，ｄｉＳの項は０に近づき、

【００２４】

【数３】

【００２５】となる（以降の説明は等号を用いたもので
説明する）。

【００２６】

【数４】

【００２７】とおくと、

【００２８】

【数５】

【００２９】となり、この値がメインタンク内の圧力変
動として計測される値である。補正タンク６内の圧力変
動は

【００３０】

【数６】

【００３１】と書け、この値が補正タンク６内の圧力変
動として検出される値である。よって、

【００３２】

【数７】

【００３３】となることから、本空気圧方式によりタン
クの体積計測を行なうとＶ_G ′が計測されることが分っ
た。

【００３４】このときＶ_G ′／Ｖ_G を計算したものをｋ
とすると、

【００３５】

【数８】

【００３６】となる。

【００３７】

【数９】

【００３８】はタンクの構造によって決まり、剛体タン
クの場合は０、軟構造タンクの場合はある値を持つこと
から、剛体タンクの場合はＫ＝１、軟構造タンクの場合
はＫ＞１となる。また、非常にやわらかいタンクの場合
はＫ≫１となることからＫによりタンクの剛性を評価で
きる。

【００３９】但しＫはＶ_G に依存していることから、タ
ンクの剛性を比較するためには、同じＶ_G 、例えば、同
じ造りのタンクの剛性を比較するのであれば、タンクが
空の状態を基準にして比較するなどの方法が考えられ
る。

【００４０】次に本発明の実施例の作用について述べ
る。体積変化手段７の駆動角周波数をω₀ とすると、オ
リフィス１２は、ω₀ においては、液体抵抗が大きく、
塞がれているように作用する。

【００４１】そして、補正タンク６の圧力変動△Ｐ_S
（ｔ）は、

【００４２】

【数１０】

【００４３】であり、メインタンク１の圧力変動△Ｐ_M
（ｔ）は、

【００４４】

【数１１】

【００４５】となる。これらの圧力変動△Ｐ_S （ｔ）と
△Ｐ_M （ｔ）は、それぞれのマイクロホン８、９により
検出され、さらに中心角周波数ω₀ のバンドパスフィル
タ１５、１６により角周波数ω₀ の信号成分が各々抽出
され、その後、振幅検出器１７、１８により補正タンク
６とメインタンク１のマイク信号の振幅が検出される。
つまり第２の増幅検出器１８の出力からは、

【００４６】

【数１２】

【００４７】が出力され、第１の振幅検出器１７の出力
からは

【００４８】

【数１３】

【００４９】が出力される。これらの信号は割算器１９
により除算され、割算器の出力には

【００５０】

【数１４】

【００５１】が出力される。さらに割算器１９の出力は
増幅器２１によりＶ_S 倍増幅され出力にＶ_G ′を出力す
る。

【００５２】設定器２２はメインタンク１の実際の空間
容積を設定するためのもので、ボリューム等を用いてＶ
_G に相当する電圧を発生する。

【００５３】割算器２０は

【００５４】

【数１５】

【００５５】を演算、出力する。

【００５６】この信号をＡ／Ｄ変換して数値表示するこ
とも可能である。

【００５７】また割算器１９として乗除算器、例えば、
新日本無線（ＪＲＣ）製ＩＣ・ＮＪＭ４２００を用いる
ことにより増幅器２１は省略可能である。

【００５８】上記実施例は、第１及び第２のマイクロホ
ン８，９から得られる信号を基にしてアナログ処理する
ことでメインタンク１の剛性を測定するものであるが、
これに限らずデシタル処理によっても剛性測定が可能で
ある。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によればそ
の構成を連通して設けられたメインタンクと補正用タン
クとのそれぞれの内圧を所定周波数で駆動される体積変
化手段を用いて変化させ、この圧力変化を圧力センサで
検出し、この圧力センサの検出出力と上記体積変化手段
を駆動する信号とで相関をとり、次いでその相関値に基
づいて、上記メインタンク内の体積変化量を測定し、こ
の体積変化量に基いてタンクの剛性を測定（評価）する
ものであるから、従来では、剛性測定に手間や、費用が
かかり、しかも総合的なタンク剛性評価が不可能であっ
たものが、本発明によって、非破壊により、短時間で、
しかも定量的、総合的に、タンク剛性評価が簡単にでき
るという効果が得られる。

【００６０】さらに本発明によれば、副次効果として、
メインタンク１の材料や厚さ、温度等を変えた場合のタ
ンク剛性の比較評価ができる。さらには、樹脂製タンク
の製造において、１日の中で、１週間の中で、１年間の
中で射出ノズルのコントロールが必要であるが、そのた
めの基礎データを得るためのツールとして使用できる
（メインタンク剛性の品質管理が可能）という効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の測定装置の構造説明図。

【図２】本発明第１実施例の測定回路説明図。

【図３】剛性計測の計測原理説明図。

【符号の説明】

１…メインタンク２…開口部３…剛性測定装置４…取付けねじ環５…シール材６…補正タンク７…体積変化手段８…第１のマイクロホ
ン９…第２のマイクロホン１０…コネクタ１１…演算回路及び表示器１２…オリフィス１３…発振器１４…増幅器１５…第１のバンドパスフィルタ１６…第２のバンドパ
スフィルタ１７…第１の振幅検出回路１８…第２の振幅検出
回路１９…第１の割算器２０…第２の割算器２１…増幅器２２…設定器２３…表示器

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の測定装置の構造説明図。

【図２】本発明第１実施例の測定回路説明図。

【図３】剛性計測の計測原理説明図。

【図４】本発明第２実施例の測定回路説明図。

【図５】本発明第２実施例の波形説明図。

【符号の説明】１…メインタンク２…開口部３…剛性測定装置４…取付けねじ環５…シール材６…補正タンク７…体積変化手段８…第１のマイクロホ
ン９…第２のマイクロホン１０…コネクタ１１…演算回路及び表示器１２…オリフィス１３…発振器１４…増幅器１５…第１のバンドパスフィルタ１６…第２のバンドパ
スフィルタ１７…第１の振幅検出回路１８…第２の振幅検出
回路１９…第１の割算器２０…第２の割算器２１…増幅器２２…設定器２３…表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連通して設けられたメインタンクと補正
用タンクとのそれぞれの内圧を所定周波数で駆動される
体積変化手段を用いて変化せしめ、その体積変化による圧力変動を前記メインタンクに設け
られた第１の圧力処理回路と前記補正タンクに設けられ
た第２の圧力処理回路で検出し、第２の圧力処理回路で検出された出力値を第１の圧力処
理回路で検出された出力値で除算し、前記除算信号をメ
インタンクの実際の空間容積に対応した信号で除算し、
その演算結果を前記メインタンクの剛性係数とすること
を特徴とするタンク剛性測定方法。
【請求項２】メインタンクとメインタンクの容積より
も小さい容積の補正タンクとの間に介装されて、該メイ
ンタンクと該補正タンクの体積を所定の周波数で変動さ
せる体積変化手段と、メインタンク内の圧力変動を検出
し、該メインタンク内の圧力変動を示す第１のデータを
作成する、第１の圧力処理手段と、補正タンク内の圧力
変動を検出し、該補正タンク内の圧力変動を示す第２の
データを作成する第２圧力処理手段と、第２の圧力処理
手段の出力を第１の圧力処理手段の出力で除算する第１
の割算器と、第１の割算器の出力を補正タンク容積に応じたゲインで
増幅する増幅器と、メインタンクの実際の空間容積に対
応した信号を発生する設定器と、増幅器の出力を設定器
の出力で除算する第２の割算器を持ち、第２の割算器の
出力を電気信号で出力することを特徴とするタンク剛性
計測装置。