JPH11230813A - 流体残量計測装置 - Google Patents
流体残量計測装置Info
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- JPH11230813A JPH11230813A JP10048809A JP4880998A JPH11230813A JP H11230813 A JPH11230813 A JP H11230813A JP 10048809 A JP10048809 A JP 10048809A JP 4880998 A JP4880998 A JP 4880998A JP H11230813 A JPH11230813 A JP H11230813A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】自動車用燃料タンクの残量や燃料電池用燃料ボ
ンベの残量を広範囲、高精度かつ低抵抗で計測できる耐
久性および信頼性に優れた「流体残量計測装置」を提供
する。 【解決手段】燃料パイプ２に設けられた流量計３と、燃
料タンク内に投入する燃料の初期値を入力する入力器４
と、入力器により入力された燃料の初期値から流量計に
より計測された燃料量を減算して燃料残量を演算する演
算回路５と、演算回路から出力された燃料残量を表示す
る表示器６とを備える。流量計３は、燃料パイプの途中
に設けられた渦発生体３１と、渦発生体の上流側静圧と
下流側静圧との圧力差ΔＰを計測する圧力センサ３２，
３３とを有し、圧力差ΔＰに基づき燃料パイプ内を流れ
る燃料量Ｑを演算する。
ンベの残量を広範囲、高精度かつ低抵抗で計測できる耐
久性および信頼性に優れた「流体残量計測装置」を提供
する。 【解決手段】燃料パイプ２に設けられた流量計３と、燃
料タンク内に投入する燃料の初期値を入力する入力器４
と、入力器により入力された燃料の初期値から流量計に
より計測された燃料量を減算して燃料残量を演算する演
算回路５と、演算回路から出力された燃料残量を表示す
る表示器６とを備える。流量計３は、燃料パイプの途中
に設けられた渦発生体３１と、渦発生体の上流側静圧と
下流側静圧との圧力差ΔＰを計測する圧力センサ３２，
３３とを有し、圧力差ΔＰに基づき燃料パイプ内を流れ
る燃料量Ｑを演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種流体容器の残
量を計測するための流体残量計測装置に関し、特に自動
車用燃料タンクの残量や燃料電池用燃料ボンベの残量を
広範囲、高精度かつ低抵抗で計測できる耐久性および信
頼性に優れた流体残量計測装置に関する。
量を計測するための流体残量計測装置に関し、特に自動
車用燃料タンクの残量や燃料電池用燃料ボンベの残量を
広範囲、高精度かつ低抵抗で計測できる耐久性および信
頼性に優れた流体残量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用燃料タンクの残量計とし
ては、タンク内に設けられたフロートの上下移動を当該
フロートの受感部で検出して、これを残量に変換するい
わゆるフロート式のものが知られている。
ては、タンク内に設けられたフロートの上下移動を当該
フロートの受感部で検出して、これを残量に変換するい
わゆるフロート式のものが知られている。
【０００３】一方、燃料電池用燃料ボンベの燃料残量
は、管路の途中に設けられた流量計、たとえばオリフィ
スを利用した流量計、ベンチュリ管を利用した流量計、
カルマン渦列の発生周波数を測定することにより流量を
測定する流量計等々により計測されている。
は、管路の途中に設けられた流量計、たとえばオリフィ
スを利用した流量計、ベンチュリ管を利用した流量計、
カルマン渦列の発生周波数を測定することにより流量を
測定する流量計等々により計測されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
用燃料タンクの残量計にあっては、燃料タンクの形状は
きわめて複雑であることから、フロートの上下移動量と
燃料残量とがスムーズな関係にならず、計測精度に問題
があった。また、フロート式残量計ではタンク液面の揺
動によって表示針がふらつくといった基本的な問題もあ
り、表示針の応答感度を下げたとしても自ずと限界があ
った。
用燃料タンクの残量計にあっては、燃料タンクの形状は
きわめて複雑であることから、フロートの上下移動量と
燃料残量とがスムーズな関係にならず、計測精度に問題
があった。また、フロート式残量計ではタンク液面の揺
動によって表示針がふらつくといった基本的な問題もあ
り、表示針の応答感度を下げたとしても自ずと限界があ
った。
【０００５】一方、燃料電池用燃料ボンベの残量計に用
いられる流量計は、全て管路の流れ中に何らかの流体抵
抗体を配置し、流体抵抗体による管路の流れの変化を計
測することにより、流体の平均流速を求め、流量を計測
するようになっている。このため、管路抵抗が増大する
という課題を本質的に有していた。
いられる流量計は、全て管路の流れ中に何らかの流体抵
抗体を配置し、流体抵抗体による管路の流れの変化を計
測することにより、流体の平均流速を求め、流量を計測
するようになっている。このため、管路抵抗が増大する
という課題を本質的に有していた。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、自動車用燃料タンクの残量
や燃料電池用燃料ボンベの残量を広範囲、高精度かつ低
抵抗で計測できる耐久性および信頼性に優れた流体残量
計測装置を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、自動車用燃料タンクの残量
や燃料電池用燃料ボンベの残量を広範囲、高精度かつ低
抵抗で計測できる耐久性および信頼性に優れた流体残量
計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の観点によれば、燃料タンク内の燃料
残量を計測して表示する流体残量計測装置において、前
記燃料タンクから内燃機関に至る間の燃料パイプに設け
られ当該燃料パイプ内を通過する燃料の流量を計測する
流量計と、前記燃料タンク内に投入する燃料の初期値を
入力する入力器と、前記入力器により入力された燃料の
初期値から前記流量計により計測された燃料量を減算し
て燃料残量を演算する第１の演算器と、前記演算器から
出力された燃料残量を表示する表示器とを備え、前記流
量計は、前記燃料パイプの途中に設けられた渦発生体
と、前記渦発生体の上流側に位置する燃料パイプ内の上
流側静圧と、前記渦発生体の下流側に位置する燃料パイ
プ内の下流側静圧との圧力差（ΔＰ）を計測する圧力セ
ンサと、前記圧力センサで検出された圧力差（ΔＰ）に
基づき、下記に示す数式から、前記燃料パイプ内を流れ
る燃料量を演算する第２の演算器とを有することを特徴
とする流体残量計測装置が提供される。
に、本発明の第１の観点によれば、燃料タンク内の燃料
残量を計測して表示する流体残量計測装置において、前
記燃料タンクから内燃機関に至る間の燃料パイプに設け
られ当該燃料パイプ内を通過する燃料の流量を計測する
流量計と、前記燃料タンク内に投入する燃料の初期値を
入力する入力器と、前記入力器により入力された燃料の
初期値から前記流量計により計測された燃料量を減算し
て燃料残量を演算する第１の演算器と、前記演算器から
出力された燃料残量を表示する表示器とを備え、前記流
量計は、前記燃料パイプの途中に設けられた渦発生体
と、前記渦発生体の上流側に位置する燃料パイプ内の上
流側静圧と、前記渦発生体の下流側に位置する燃料パイ
プ内の下流側静圧との圧力差（ΔＰ）を計測する圧力セ
ンサと、前記圧力センサで検出された圧力差（ΔＰ）に
基づき、下記に示す数式から、前記燃料パイプ内を流れ
る燃料量を演算する第２の演算器とを有することを特徴
とする流体残量計測装置が提供される。
【０００８】
【数３】 また上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に
よれば、燃料電池に供給される反応燃料が封入された燃
料ボンベ内の燃料残量を計測して表示する流体残量計測
装置において、前記燃料ボンベから前記燃料電池に至る
管路に設けられ当該管路内を通過する前記反応燃料の流
量を計測する流量計と、前記燃料ボンベ内に封入された
反応燃料の初期値を入力する入力器と、前記入力器によ
り入力された反応燃料封入量の初期値から前記流量計に
より計測された燃料量を減算して燃料残量を演算する第
１の演算器と、前記演算器から出力された燃料残量を表
示する表示器とを備え、前記流量計は、前記管路の途中
に設けられた渦発生体と、前記渦発生体の上流側に位置
する管路内の上流側静圧と、前記渦発生体の下流側に位
置する管路内の下流側静圧との圧力差（ΔＰ）を計測す
る圧力センサと、前記圧力センサで検出された圧力差
（ΔＰ）に基づき、下記に示す数式から、前記管路内を
流れる燃料量を演算する第２の演算器とを有することを
特徴とする流体残量計測装置が提供される。
よれば、燃料電池に供給される反応燃料が封入された燃
料ボンベ内の燃料残量を計測して表示する流体残量計測
装置において、前記燃料ボンベから前記燃料電池に至る
管路に設けられ当該管路内を通過する前記反応燃料の流
量を計測する流量計と、前記燃料ボンベ内に封入された
反応燃料の初期値を入力する入力器と、前記入力器によ
り入力された反応燃料封入量の初期値から前記流量計に
より計測された燃料量を減算して燃料残量を演算する第
１の演算器と、前記演算器から出力された燃料残量を表
示する表示器とを備え、前記流量計は、前記管路の途中
に設けられた渦発生体と、前記渦発生体の上流側に位置
する管路内の上流側静圧と、前記渦発生体の下流側に位
置する管路内の下流側静圧との圧力差（ΔＰ）を計測す
る圧力センサと、前記圧力センサで検出された圧力差
（ΔＰ）に基づき、下記に示す数式から、前記管路内を
流れる燃料量を演算する第２の演算器とを有することを
特徴とする流体残量計測装置が提供される。
【０００９】
【数４】 上記本発明の第１および第２の観点による流体残量計測
装置において、特に限定はされないが、前記圧力センサ
は、前記渦発生体の上流側に位置する燃料パイプまたは
管路の壁面に装着された第１圧力センサと、前記渦発生
体の下流側に位置する燃料パイプまたは管路の壁面に装
着された第２圧力センサとを有することが好ましい。
装置において、特に限定はされないが、前記圧力センサ
は、前記渦発生体の上流側に位置する燃料パイプまたは
管路の壁面に装着された第１圧力センサと、前記渦発生
体の下流側に位置する燃料パイプまたは管路の壁面に装
着された第２圧力センサとを有することが好ましい。
【００１０】またこのとき、特に限定はされないが、前
記燃料パイプまたは管路の断面基準寸法をＤとしたとき
に、前記第１圧力センサが、前記渦発生体の上流側で１
×Ｄ以上離れた位置に装着され、前記第２圧力センサ
が、前記渦発生体の下流側で２×Ｄ以上離れた位置に装
着されていることがより好ましい。これら圧力センサ
が、渦発生体にあまりに近いと、渦発生体の影響により
上記関係式が成り立たなくなるおそれがあり好ましくな
い。特に好ましくは、前記第１圧力センサが、前記渦発
生体の上流側で約２．７５×Ｄ離れた位置に装着され、
前記第２圧力センサが、前記渦発生体の下流側で約４．
３３×Ｄ離れた位置に装着されている。
記燃料パイプまたは管路の断面基準寸法をＤとしたとき
に、前記第１圧力センサが、前記渦発生体の上流側で１
×Ｄ以上離れた位置に装着され、前記第２圧力センサ
が、前記渦発生体の下流側で２×Ｄ以上離れた位置に装
着されていることがより好ましい。これら圧力センサ
が、渦発生体にあまりに近いと、渦発生体の影響により
上記関係式が成り立たなくなるおそれがあり好ましくな
い。特に好ましくは、前記第１圧力センサが、前記渦発
生体の上流側で約２．７５×Ｄ離れた位置に装着され、
前記第２圧力センサが、前記渦発生体の下流側で約４．
３３×Ｄ離れた位置に装着されている。
【００１１】本発明において、前記燃料パイプまたは管
路に設けられる渦発生体の断面形状は特に限定されず、
円形、半円形、三角形、台形、正方形、長方形等々の断
面形状を有する渦発生体を用いることができる。
路に設けられる渦発生体の断面形状は特に限定されず、
円形、半円形、三角形、台形、正方形、長方形等々の断
面形状を有する渦発生体を用いることができる。
【００１２】この場合、渦発生体の断面形状によって前
記数式（２）中の係数Ｃが相違する点に留意する。つま
り、本発明者らが確認したところによれば、上記数式中
の係数Ｃは、一様流中の抗力係数ＣD のほぼ０．８０
倍、すなわちＣ＝０．８０・ＣD の関係が成立する。こ
こで、断面形状に応じた一様流中の抗力係数ＣD は既知
であることから、これを０．８０倍すれば上記数式の係
数Ｃを求めることができる（表１参照）。たとえば、渦
発生体の断面が円形である場合にはＣD ＝１．１７であ
ることから、係数Ｃ＝０．８５である。
記数式（２）中の係数Ｃが相違する点に留意する。つま
り、本発明者らが確認したところによれば、上記数式中
の係数Ｃは、一様流中の抗力係数ＣD のほぼ０．８０
倍、すなわちＣ＝０．８０・ＣD の関係が成立する。こ
こで、断面形状に応じた一様流中の抗力係数ＣD は既知
であることから、これを０．８０倍すれば上記数式の係
数Ｃを求めることができる（表１参照）。たとえば、渦
発生体の断面が円形である場合にはＣD ＝１．１７であ
ることから、係数Ｃ＝０．８５である。
【００１３】
【表１】 特に限定はされないが、本発明の流体残量計測装置によ
り計測される管路内流体のレイノルズ数は、１．９×１
０4 〜２．７×１０5 程度、開口比は０．６６〜０．１
９５程度の範囲内であることが好ましい。
り計測される管路内流体のレイノルズ数は、１．９×１
０4 〜２．７×１０5 程度、開口比は０．６６〜０．１
９５程度の範囲内であることが好ましい。
【００１４】
【作用】本発明者らは、管路内に置かれた渦発生体の前
後の静圧差と平均流速との間の一般的関係式について実
験を重ねた結果、渦発生体の種類や管路内断面の形状な
どによらず、幅広いレイノルズ数の範囲において、円管
路内に置かれた渦発生体に基づく流体流れの損失係数Ｋ
は、［（１−β）／β2 ］に比例することを見い出し、
本発明を完成させるに至った。従来では、渦発生体によ
る損失係数は、渦発生の種類や管路の断面形状毎に図ま
たは表で与えられ、一般式化されていなかったので、渦
発生体自体を流量計の一要素として用いることは不可能
であった。
後の静圧差と平均流速との間の一般的関係式について実
験を重ねた結果、渦発生体の種類や管路内断面の形状な
どによらず、幅広いレイノルズ数の範囲において、円管
路内に置かれた渦発生体に基づく流体流れの損失係数Ｋ
は、［（１−β）／β2 ］に比例することを見い出し、
本発明を完成させるに至った。従来では、渦発生体によ
る損失係数は、渦発生の種類や管路の断面形状毎に図ま
たは表で与えられ、一般式化されていなかったので、渦
発生体自体を流量計の一要素として用いることは不可能
であった。
【００１５】本発明では、管路内に置かれた渦発生体に
基づく流体流れの損失係数Ｋを、開口比βを用いて一般
式化することに成功した。これにより、本発明では、渦
発生体自体を流量計の一部として用い、渦発生体の前後
の静圧差を求めることで、上記数式から、管路を流れる
流体の平均流速Ｕｍ、ひいては単位時間当たりの流量Ｑ
／ｔを算出することを可能ならしめた。そして、この単
位時間当たりの流量を積算することで総流量Ｑが求めら
れるので、初期値から総流量を減算していけば、現在の
流体の残量が求められる。
基づく流体流れの損失係数Ｋを、開口比βを用いて一般
式化することに成功した。これにより、本発明では、渦
発生体自体を流量計の一部として用い、渦発生体の前後
の静圧差を求めることで、上記数式から、管路を流れる
流体の平均流速Ｕｍ、ひいては単位時間当たりの流量Ｑ
／ｔを算出することを可能ならしめた。そして、この単
位時間当たりの流量を積算することで総流量Ｑが求めら
れるので、初期値から総流量を減算していけば、現在の
流体の残量が求められる。
【００１６】本発明では、レイノルズ数が１．９×１０
4 〜２．７×１０5 程度の範囲で計測が可能であるた
め、計測可能な流速の範囲が広く、自動車用燃料タンク
や燃料電池用燃料ボンベなどあらゆる装置に適用するこ
とができる。また、管路の壁面の静圧は安定しているの
で、計測の結果求められる流体残量の精度もきわめて高
くなる。さらに、流量計の構造が簡素であることから汚
れなどによる経時変化が少なく、耐久性および信頼性に
優れたものとなる。また、開口比の範囲も十分広いの
で、管路内に設けられる渦発生体の断面積を小さくして
流通抵抗を最小限とすることができる。
4 〜２．７×１０5 程度の範囲で計測が可能であるた
め、計測可能な流速の範囲が広く、自動車用燃料タンク
や燃料電池用燃料ボンベなどあらゆる装置に適用するこ
とができる。また、管路の壁面の静圧は安定しているの
で、計測の結果求められる流体残量の精度もきわめて高
くなる。さらに、流量計の構造が簡素であることから汚
れなどによる経時変化が少なく、耐久性および信頼性に
優れたものとなる。また、開口比の範囲も十分広いの
で、管路内に設けられる渦発生体の断面積を小さくして
流通抵抗を最小限とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態に基づき説明する。第１実施形態 図１は本発明の流体残量計測装置の第１実施形態を示す
構成図、図２は本発明の流体残量計測装置に係る流量計
の実施形態を示す拡大断面図である。
態に基づき説明する。第１実施形態 図１は本発明の流体残量計測装置の第１実施形態を示す
構成図、図２は本発明の流体残量計測装置に係る流量計
の実施形態を示す拡大断面図である。
【００１８】図１に示すように、本実施形態の流体残量
計測装置は、自動車用燃料タンクの残量表示計に適用し
たものである。まず、燃料タンク１には、燃料入口が形
成され、またタンク１の最下面に燃料ポンプ７が装着さ
れている。燃料ポンプ７で吸引された燃料は、燃料パイ
プ２を介して図外のフューエルインジェクタに供給され
る。燃料パイプ２の断面は、特に限定されないがたとえ
ば円形である。
計測装置は、自動車用燃料タンクの残量表示計に適用し
たものである。まず、燃料タンク１には、燃料入口が形
成され、またタンク１の最下面に燃料ポンプ７が装着さ
れている。燃料ポンプ７で吸引された燃料は、燃料パイ
プ２を介して図外のフューエルインジェクタに供給され
る。燃料パイプ２の断面は、特に限定されないがたとえ
ば円形である。
【００１９】この燃料パイプ２の途中には、流量計３が
取り付けられている。この流量計３の詳細について説明
すると、図２に示すように、燃料パイプ２の内部には、
断面が円形の棒体からなる渦発生体３１が取り付けられ
ており、燃料の流れ方向（Ｘ矢印）に対する渦発生体３
１の上流側で、当該渦発生体３１から距離Ｌ１＝２．７
５×Ｄの位置の管壁に、第１圧力センサ３２が装着され
ている。この圧力センサ３２は、渦発生体３１の上流側
における燃料の静圧を測定する。特に限定されないが、
燃料パイプ２内の流通抵抗を極力増加させないために、
第１圧力センサ３２は、燃料パイプ２の管内壁に面一に
装着することが望ましい。
取り付けられている。この流量計３の詳細について説明
すると、図２に示すように、燃料パイプ２の内部には、
断面が円形の棒体からなる渦発生体３１が取り付けられ
ており、燃料の流れ方向（Ｘ矢印）に対する渦発生体３
１の上流側で、当該渦発生体３１から距離Ｌ１＝２．７
５×Ｄの位置の管壁に、第１圧力センサ３２が装着され
ている。この圧力センサ３２は、渦発生体３１の上流側
における燃料の静圧を測定する。特に限定されないが、
燃料パイプ２内の流通抵抗を極力増加させないために、
第１圧力センサ３２は、燃料パイプ２の管内壁に面一に
装着することが望ましい。
【００２０】また、渦発生体３１の下流側であって、当
該渦発生体３１から距離Ｌ２＝４．３３×Ｄの位置の管
壁に、第２圧力センサ３３が装着されており、この第２
圧力センサ３３は、渦発生体３１の下流側における静圧
を測定する。特に限定されないが、燃料パイプ２内の流
通抵抗を極力増加させないために、第２圧力センサ３３
も、燃料パイプ２の管内壁に面一に装着することが望ま
しい。
該渦発生体３１から距離Ｌ２＝４．３３×Ｄの位置の管
壁に、第２圧力センサ３３が装着されており、この第２
圧力センサ３３は、渦発生体３１の下流側における静圧
を測定する。特に限定されないが、燃料パイプ２内の流
通抵抗を極力増加させないために、第２圧力センサ３３
も、燃料パイプ２の管内壁に面一に装着することが望ま
しい。
【００２１】これら第１および第２圧力センサ３２．３
３で測定された圧力信号は、それぞれ演算回路５（図１
参照）へと送出され、当該演算回路５では、第１および
第２圧力センサ３２．３３で検出された圧力の差ΔＰを
算出し、この差圧ΔＰを下記数式に代入し、燃料の流量
Ｑを算出する。本実施形態の演算回路５が、本発明の第
１の演算器および第２の演算器に相当する。
３で測定された圧力信号は、それぞれ演算回路５（図１
参照）へと送出され、当該演算回路５では、第１および
第２圧力センサ３２．３３で検出された圧力の差ΔＰを
算出し、この差圧ΔＰを下記数式に代入し、燃料の流量
Ｑを算出する。本実施形態の演算回路５が、本発明の第
１の演算器および第２の演算器に相当する。
【００２２】
【数５】 図１に示すように、燃料タンク１には、燃料液位の上限
を検出する液位センサ８ａと、燃料液位の下限を検出す
る液位センサ８ｂとが設けられており、それぞれの液位
センサ８ａ，８ｂからの検出信号は演算回路５に送出さ
れる。特に限定はされないが、これら液位センサ８ａ，
８ｂはフロート式センサが用いられる。
を検出する液位センサ８ａと、燃料液位の下限を検出す
る液位センサ８ｂとが設けられており、それぞれの液位
センサ８ａ，８ｂからの検出信号は演算回路５に送出さ
れる。特に限定はされないが、これら液位センサ８ａ，
８ｂはフロート式センサが用いられる。
【００２３】また、演算回路５には、入力器４が接続さ
れており、燃料入口から注入された燃料量を手入力する
ことができるようになっている。さらに、演算回路５に
は表示器６が接続されており、現在の燃料残量および液
位の警告信号を表示する。
れており、燃料入口から注入された燃料量を手入力する
ことができるようになっている。さらに、演算回路５に
は表示器６が接続されており、現在の燃料残量および液
位の警告信号を表示する。
【００２４】次に作用を説明する。まず、燃料タンク１
の燃料入口から所望量の燃料を注入したら、入力器４を
用いてその注入量を手入力する。これにより、燃料タン
ク１に存在する初期値が既知となる。
の燃料入口から所望量の燃料を注入したら、入力器４を
用いてその注入量を手入力する。これにより、燃料タン
ク１に存在する初期値が既知となる。
【００２５】こうした状態から自動車を走行させると、
燃料ポンプ７によって燃料タンク１内の燃料がフューエ
ルインジェクタに供給され、徐々に消費されて行く。こ
の燃料が流量計３を流れる際に生じる差圧を第１および
第２圧力センサ３２，３３により検出し、演算回路５で
当該差圧ΔＰを求め、この差圧ΔＰを上述した式（１）
に代入する。
燃料ポンプ７によって燃料タンク１内の燃料がフューエ
ルインジェクタに供給され、徐々に消費されて行く。こ
の燃料が流量計３を流れる際に生じる差圧を第１および
第２圧力センサ３２，３３により検出し、演算回路５で
当該差圧ΔＰを求め、この差圧ΔＰを上述した式（１）
に代入する。
【００２６】式（１）において、重力加速度ｇ、燃料の
比重γ、燃料パイプの断面積Ａ0 、計測時間ｔはそれぞ
れ既知である。また、式（１）のＫは式（２）によって
与えられる、すなわち、式（２）において、開口比βは
燃料パイプ２の断面積と渦発生体３１の投影面積から算
出でき、定数Ｃは渦発生体３１の形状に応じて上述した
表１を参照して求められる。
比重γ、燃料パイプの断面積Ａ0 、計測時間ｔはそれぞ
れ既知である。また、式（１）のＫは式（２）によって
与えられる、すなわち、式（２）において、開口比βは
燃料パイプ２の断面積と渦発生体３１の投影面積から算
出でき、定数Ｃは渦発生体３１の形状に応じて上述した
表１を参照して求められる。
【００２７】こうして求められた燃料の流量Ｑを先程入
力器４から入力された初期値から減算することで、現在
の燃料残量が求められるので、これを表示器６へ出力し
表示する。
力器４から入力された初期値から減算することで、現在
の燃料残量が求められるので、これを表示器６へ出力し
表示する。
【００２８】また、２つの液位センサ８ａ，８ｂの何れ
かの検出信号により、燃料が上限あるいは下限に達した
ときには、演算回路５を介してその旨を表示器６へ出力
し使用者に喚起する。
かの検出信号により、燃料が上限あるいは下限に達した
ときには、演算回路５を介してその旨を表示器６へ出力
し使用者に喚起する。
【００２９】本実施形態の流体残量計測装置は、レイノ
ルズ数が１．９×１０4 〜２．７×１０5 程度、開口比
が０．６６〜０．１９５程度の範囲内で適用することが
できるので、適用される燃料の流速や燃料パイプの制限
が緩やかである。また、第１および第２圧力センサ３
２，３３で検出される燃料パイプの壁面の静圧は、きわ
めて安定しているので、計測の結果求められる流体残量
の精度もきわめて高くなる。
ルズ数が１．９×１０4 〜２．７×１０5 程度、開口比
が０．６６〜０．１９５程度の範囲内で適用することが
できるので、適用される燃料の流速や燃料パイプの制限
が緩やかである。また、第１および第２圧力センサ３
２，３３で検出される燃料パイプの壁面の静圧は、きわ
めて安定しているので、計測の結果求められる流体残量
の精度もきわめて高くなる。
【００３０】さらに、流量計３の構造が簡素であること
から、渦発生体３１やセンサ３２，３３の汚れなどによ
る経時変化が少なく、耐久性および信頼性に優れたもの
となる。また、開口比の範囲も十分広いので、燃料パイ
プ内に設けられる渦発生体３１の断面積を小さくして流
通抵抗を最小限とすることができる。
から、渦発生体３１やセンサ３２，３３の汚れなどによ
る経時変化が少なく、耐久性および信頼性に優れたもの
となる。また、開口比の範囲も十分広いので、燃料パイ
プ内に設けられる渦発生体３１の断面積を小さくして流
通抵抗を最小限とすることができる。
【００３１】第２実施形態 図３は本発明の流体残量計測装置の第２実施形態を示す
構成図であり、本実施形態は、電気自動車などに応用さ
れる燃料電池システムの反応ガス残量を計測する場合に
適用したものである。
構成図であり、本実施形態は、電気自動車などに応用さ
れる燃料電池システムの反応ガス残量を計測する場合に
適用したものである。
【００３２】こうした燃料電池システムは、水素と酸素
（または空気）とを反応させることにより発電を行うシ
ステムであって、図３に示すように、水素ガスの発生源
となる燃料が封入されたボンベ１は、バルブ９が装着さ
れた配管２を介して改質器１０に接続され、この改質器
１０によって水素ガスが生成されて燃料電池１１に供給
される。一方、コンプレッサ１２により取り込まれた空
気は、バルブ１３が装着された配管１４を介して燃料電
池１１に接続されている。
（または空気）とを反応させることにより発電を行うシ
ステムであって、図３に示すように、水素ガスの発生源
となる燃料が封入されたボンベ１は、バルブ９が装着さ
れた配管２を介して改質器１０に接続され、この改質器
１０によって水素ガスが生成されて燃料電池１１に供給
される。一方、コンプレッサ１２により取り込まれた空
気は、バルブ１３が装着された配管１４を介して燃料電
池１１に接続されている。
【００３３】こうして水素ガスと空気とが燃料電池１１
に供給されると、当該燃料電池１１内に設けられた水素
極で水素のイオン化が生じ、この水素イオンの流れと電
子の流れとに分離するプロセスを経て水素と酸素とが化
学的に結合される。このときの電子の流れが水素極と空
気極との間に生じるので、直流電流が流れることにな
り、これを直流交流変換装置によって交流電流に変換し
たのち、電気自動車の駆動モータなどに供給される。
に供給されると、当該燃料電池１１内に設けられた水素
極で水素のイオン化が生じ、この水素イオンの流れと電
子の流れとに分離するプロセスを経て水素と酸素とが化
学的に結合される。このときの電子の流れが水素極と空
気極との間に生じるので、直流電流が流れることにな
り、これを直流交流変換装置によって交流電流に変換し
たのち、電気自動車の駆動モータなどに供給される。
【００３４】本実施形態の流体残量供給装置では、燃料
ボンベ１から燃料電池１１に至る配管（管路）２に流量
計３が取り付けられており、その構成は図２に示すもの
と同一である。そして、図２に示す２つの圧力センサ３
２，３３からの検出信号は、それぞれ演算回路５に送出
される。また、燃料ボンベ１には、当該燃料ボンベ１を
交換したときに作動するボンベ取り換え検出センサ４が
設けられており、このボンベ取り換え検出センサ４から
の検出信号も演算回路５に送出される。さらに、燃料ボ
ンベ１の出口には、ボンベ１内の圧力を検出するための
圧力センサ１５が装着されており、この圧力センサ１５
の検出信号も演算回路５に送出される。
ボンベ１から燃料電池１１に至る配管（管路）２に流量
計３が取り付けられており、その構成は図２に示すもの
と同一である。そして、図２に示す２つの圧力センサ３
２，３３からの検出信号は、それぞれ演算回路５に送出
される。また、燃料ボンベ１には、当該燃料ボンベ１を
交換したときに作動するボンベ取り換え検出センサ４が
設けられており、このボンベ取り換え検出センサ４から
の検出信号も演算回路５に送出される。さらに、燃料ボ
ンベ１の出口には、ボンベ１内の圧力を検出するための
圧力センサ１５が装着されており、この圧力センサ１５
の検出信号も演算回路５に送出される。
【００３５】次に作用を説明する。まず、燃料ボンベ１
を新規に装着すると、ボンベ取り換え検出センサ４から
演算回路５にその旨の信号が送出されるので、これによ
り、燃料ボンベ１に存在する燃料の初期値が既知とな
る。
を新規に装着すると、ボンベ取り換え検出センサ４から
演算回路５にその旨の信号が送出されるので、これによ
り、燃料ボンベ１に存在する燃料の初期値が既知とな
る。
【００３６】こうした状態から燃料電池１１に燃料およ
び空気を供給すると、ボンベ１内の燃料は徐々に消費さ
れて行く。この燃料が流量計３を流れる際に生じる差圧
を第１および第２圧力センサ３２，３３により検出し、
演算回路５で当該差圧ΔＰを求め、この差圧ΔＰを上述
した式（１）に代入する。
び空気を供給すると、ボンベ１内の燃料は徐々に消費さ
れて行く。この燃料が流量計３を流れる際に生じる差圧
を第１および第２圧力センサ３２，３３により検出し、
演算回路５で当該差圧ΔＰを求め、この差圧ΔＰを上述
した式（１）に代入する。
【００３７】式（１）において、重力加速度ｇ、燃料の
比重γ、配管２の断面積Ａ0 、計測時間ｔはそれぞれ既
知である。また、式（１）のＫは式（２）によって与え
られる、すなわち、式（２）において、開口比βは配管
２の断面積と渦発生体３１の投影面積から算出でき、定
数Ｃは渦発生体３１の形状に応じて上述した表１を参照
して求められる。
比重γ、配管２の断面積Ａ0 、計測時間ｔはそれぞれ既
知である。また、式（１）のＫは式（２）によって与え
られる、すなわち、式（２）において、開口比βは配管
２の断面積と渦発生体３１の投影面積から算出でき、定
数Ｃは渦発生体３１の形状に応じて上述した表１を参照
して求められる。
【００３８】こうして求められた燃料の流量Ｑを先程ボ
ンベ取り換えセンサ４から入力された初期値から減算す
ることで、現在の燃料残量が求められるので、これを表
示器６へ出力し表示する。
ンベ取り換えセンサ４から入力された初期値から減算す
ることで、現在の燃料残量が求められるので、これを表
示器６へ出力し表示する。
【００３９】また、圧力センサ１５の検出信号により、
燃料が下限に達したときには、演算回路５を介してその
旨を表示器６へ出力し使用者に喚起する。
燃料が下限に達したときには、演算回路５を介してその
旨を表示器６へ出力し使用者に喚起する。
【００４０】本実施形態の流体残量計測装置は、レイノ
ルズ数が１．９×１０4 〜２．７×１０5 程度、開口比
が０．６６〜０．１９５程度の範囲内で適用することが
できるので、適用される燃料の流速や配管２の制限が緩
やかである。また、第１および第２圧力センサ３２，３
３で検出される配管２の壁面の静圧は、きわめて安定し
ているので、計測の結果求められる流体残量の精度もき
わめて高くなる。
ルズ数が１．９×１０4 〜２．７×１０5 程度、開口比
が０．６６〜０．１９５程度の範囲内で適用することが
できるので、適用される燃料の流速や配管２の制限が緩
やかである。また、第１および第２圧力センサ３２，３
３で検出される配管２の壁面の静圧は、きわめて安定し
ているので、計測の結果求められる流体残量の精度もき
わめて高くなる。
【００４１】さらに、流量計３の構造が簡素であること
から、渦発生体３１やセンサ３２，３３の汚れなどによ
る経時変化が少なく、耐久性および信頼性に優れたもの
となる。また、開口比の範囲も十分広いので、配管２内
に設けられる渦発生体３１の断面積を小さくして流通抵
抗を最小限とすることができる。
から、渦発生体３１やセンサ３２，３３の汚れなどによ
る経時変化が少なく、耐久性および信頼性に優れたもの
となる。また、開口比の範囲も十分広いので、配管２内
に設けられる渦発生体３１の断面積を小さくして流通抵
抗を最小限とすることができる。
【００４２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【００４３】たとえば、渦発生体３１の前後の圧力差
は、別々の圧力センサ３２，３３により検出する以外に
も、これらセンサ３２，３３が位置する部分の静圧を差
圧計に導き、この差圧計により直接差圧を検出しても良
い。
は、別々の圧力センサ３２，３３により検出する以外に
も、これらセンサ３２，３３が位置する部分の静圧を差
圧計に導き、この差圧計により直接差圧を検出しても良
い。
【００４４】また、上述した第２実施形態において、燃
料ボンベ１の残量を計測する以外にも、酸素ボンベなど
を搭載する場合にはこのボンベの残量を計測しても良
い。
料ボンベ１の残量を計測する以外にも、酸素ボンベなど
を搭載する場合にはこのボンベの残量を計測しても良
い。
【００４５】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、計測可能な流速の範囲が広く、自動車用燃料タンク
や燃料電池用燃料ボンベなどあらゆる装置に適用するこ
とができる。また、検出される管路の壁面の静圧は安定
しているので、計測の結果求められる流体残量の精度も
きわめて高くなる。さらに、流量計の構造が簡素である
ことから汚れなどによる経時変化が少なく、耐久性およ
び信頼性に優れたものとなる。また、開口比の範囲も十
分広いので、管路内に設けられる渦発生体の断面積を小
さくして流通抵抗を最小限とすることができる。
ば、計測可能な流速の範囲が広く、自動車用燃料タンク
や燃料電池用燃料ボンベなどあらゆる装置に適用するこ
とができる。また、検出される管路の壁面の静圧は安定
しているので、計測の結果求められる流体残量の精度も
きわめて高くなる。さらに、流量計の構造が簡素である
ことから汚れなどによる経時変化が少なく、耐久性およ
び信頼性に優れたものとなる。また、開口比の範囲も十
分広いので、管路内に設けられる渦発生体の断面積を小
さくして流通抵抗を最小限とすることができる。
【図１】本発明の流体残量計測装置の第１実施形態を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】本発明の流体残量計測装置に係る流量計の実施
形態を示す拡大断面図である。
形態を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の流体残量計測装置の第２実施形態を示
す構成図である。
す構成図である。
１…燃料タンク、燃料ボンベ ２…燃料パイプ、配管（管路） ３…流量計 ３１…渦発生体 ３２…第１圧力センサ ３３…第２圧力センサ ４…入力器、ボンベ取り換えセンサ ５…演算回路（第１の演算器、第２の演算器） ６…表示器
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料タンク（１）内の燃料残量を計測し
て表示する流体残量計測装置において、 前記燃料タンク（１）から内燃機関に至る間の燃料パイ
プ（２）に設けられ当該燃料パイプ内を通過する燃料の
流量を計測する流量計（３）と、前記燃料タンク内に投
入する燃料の初期値を入力する入力器（４）と、前記入
力器により入力された燃料の初期値から前記流量計によ
り計測された燃料量を減算して燃料残量を演算する第１
の演算器（５）と、前記演算器から出力された燃料残量
を表示する表示器（６）とを備え、 前記流量計（３）は、 前記燃料パイプの途中に設けられた渦発生体（３１）
と、 前記渦発生体の上流側に位置する燃料パイプ内の上流側
静圧と、前記渦発生体の下流側に位置する燃料パイプ内
の下流側静圧との圧力差（ΔＰ）を計測する圧力センサ
（３２，３３）と、 前記圧力センサで検出された圧力差（ΔＰ）に基づき、
下記に示す数式から、前記燃料パイプ内を流れる燃料量
（Ｑ）を演算する第２の演算器（５）とを有することを
特徴とする流体残量計測装置。 【数１】 - 【請求項２】 燃料電池（１１）に供給される反応燃料
が封入された燃料ボンベ（１）内の燃料残量を計測して
表示する流体残量計測装置において、 前記燃料ボンベ（１）から前記燃料電池（１１）に至る
管路（２）に設けられ当該管路内を通過する前記反応燃
料の流量を計測する流量計（３）と、前記燃料ボンベ内
に封入された反応燃料の初期値を入力する入力器（４）
と、前記入力器により入力された反応燃料封入量の初期
値から前記流量計により計測された燃料量を減算して燃
料残量を演算する第１の演算器（５）と、前記演算器か
ら出力された燃料残量を表示する表示器（６）とを備
え、 前記流量計（３）は、 前記管路の途中に設けられた渦発生体（３１）と、 前記渦発生体の上流側に位置する管路内の上流側静圧
と、前記渦発生体の下流側に位置する管路内の下流側静
圧との圧力差（ΔＰ）を計測する圧力センサ（３２，３
３）と、 前記圧力センサで検出された圧力差（ΔＰ）に基づき、
下記に示す数式から、前記管路内を流れる燃料流量
（Ｑ）を演算する第２の演算器（５）とを有することを
特徴とする流体残量計測装置。 【数２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04880998A JP3929158B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 流体残量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04880998A JP3929158B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 流体残量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11230813A true JPH11230813A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3929158B2 JP3929158B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=12813547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04880998A Expired - Fee Related JP3929158B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 流体残量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3929158B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036879A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Casio Comput Co Ltd | 電源システム |
| KR100381309B1 (ko) * | 2001-03-30 | 2003-04-18 | (주)모토닉 | 연료량 표시방법 및 표시장치 |
| JP2006040742A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Sharp Corp | 燃料電池残時間演算装置及び燃料電池残時間表示装置 |
| JP2006099963A (ja) * | 2004-01-09 | 2006-04-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池のアノードガス残量算出装置 |
| EP2006599A2 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Vehicle and method for calculating a remaining gas amount in a gas container of a vehicle |
| US7582376B2 (en) | 2004-09-29 | 2009-09-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Proton conductive polymer and fuel cell using the same |
| US7939214B2 (en) | 2005-10-31 | 2011-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic equipment provided with voltage check unit |
| US8440360B2 (en) | 2004-09-28 | 2013-05-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Fuel cell device capable of outputting a signal representing a residual capacity, method for outputting a signal representing a residual capacity of a fuel cell device, and electronic device capable of detecting a residual capacity of a fuel cell device |
| JP2013517410A (ja) * | 2010-01-13 | 2013-05-16 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | タンクから取り除かれた液体の量を決定するための方法 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP04880998A patent/JP3929158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381309B1 (ko) * | 2001-03-30 | 2003-04-18 | (주)모토닉 | 연료량 표시방법 및 표시장치 |
| JP2003036879A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Casio Comput Co Ltd | 電源システム |
| JP2006099963A (ja) * | 2004-01-09 | 2006-04-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池のアノードガス残量算出装置 |
| JP2006040742A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Sharp Corp | 燃料電池残時間演算装置及び燃料電池残時間表示装置 |
| US8440360B2 (en) | 2004-09-28 | 2013-05-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Fuel cell device capable of outputting a signal representing a residual capacity, method for outputting a signal representing a residual capacity of a fuel cell device, and electronic device capable of detecting a residual capacity of a fuel cell device |
| US7582376B2 (en) | 2004-09-29 | 2009-09-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Proton conductive polymer and fuel cell using the same |
| US7939214B2 (en) | 2005-10-31 | 2011-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic equipment provided with voltage check unit |
| US8968952B2 (en) | 2005-10-31 | 2015-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic equipment provided with battery check device |
| US9172105B2 (en) | 2005-10-31 | 2015-10-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic equipment provided with battery check device |
| EP2006599A2 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Vehicle and method for calculating a remaining gas amount in a gas container of a vehicle |
| JP2013517410A (ja) * | 2010-01-13 | 2013-05-16 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | タンクから取り除かれた液体の量を決定するための方法 |
| US9765668B2 (en) | 2010-01-13 | 2017-09-19 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissiontechnologie Mbh | Method for determining an amount of liquid removed from a tank and reducing agent supply device for a motor vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3929158B2 (ja) | 2007-06-13 |
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