KR20160061402A

KR20160061402A - 액면 높이 검출계

Info

Publication number: KR20160061402A
Application number: KR1020167010911A
Authority: KR
Inventors: 도시카즈 하라다; 아츠시 사카이다; 도시히사 다니구치; 노리오 고우코; 요시타로 야자키; 요시히코 시라이시; 야스히로 다나카; 게이타 사이토우
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-31
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: KR101840265B1; CN105683723B; WO2015064618A1; US20160273952A1; CN105683723A; JP2015087231A; EP3064909A1; TW201531669A; US10113898B2; JP6011514B2; EP3064909A4; TWI524056B

Abstract

액면 높이 검출계는, 일면과 그 반대측의 타면을 갖고, 상기 일면이 액체를 향해 있는 것과 함께, 상기 일면이 액면의 높이 방향으로 평행한 상태로 된 검출 소자와, 검출 소자의 타면측에 설치된 펠티에 소자와, 상기 액체의 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 제어부를 구비한다. 상기 펠티에 소자는 상기 타면으로부터 상기 일면을 향하여 상기 검출 소자의 내부를 통과하고, 상기 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성한다. 상기 제어부는 상기 검출 소자의 내부를 통과하는 열류에 따라서 출력된 전기 신호의 출력값과, 검출 소자의 출력값과 상기 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출한다.

Description

액면 높이 검출계{LIQUID SURFACE HEIGHT DETECTOR}

본 개시는 액면 높이 검출계에 관한 것이다.

종래, 액면 높이 검출계가 알려져 있다. 예를 들면, 특허 제 4681127호 공보에서는 이하의 액면 높이 검출계를 개시하고 있다. 이 액면 높이 검출계는 용탕(용융 금속)의 탕면 위치를 검지하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 액면 높이 검출계에는 상부가 개방된 개방계 용기의 측벽에 복수의 열전쌍이 매설되어 있고, 복수의 열전쌍에 의하여 열유속차를 측정하고, 이 측정 결과로부터 탕면 위치를 산출하고 있다. 이 열유속차란, 용기 내부의 용탕(액체)으로부터 용기 외부를 향하는 열유속과, 탕면 상측의 기체로부터 용기 외부를 향하는 열유속의 차이다. 개방계 용기이면, 용탕과 기체의 사이에 온도차가 있어서, 열유속차가 발생하기 때문에 열유속차에 기초하여 탕면 위치를 산출할 수 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 제 4681127호 공보

그러나 밀폐된 폐쇄계 용기의 경우, 용기 내부의 액체와 기체에는 거의 온도차가 없어서, 열유속차가 발생하지 않기 때문에 상기한 종래 기술에서는 액면 위치를 검출할 수 없다.

또한, 상기의 특허 문헌이 개시하는 기술에서는 용기의 측벽에 열전쌍을 매설하고 있는 것으로부터 명백한 바와 같이, 용기에 들어 있는 액체의 액면을 검출하고, 용기에 들어 있지 않은 액체의 액면 높이를 검출하지 않고 있다.

본 개시는 개방계 용기뿐만 아니라, 밀폐계 용기에 있어서도 액면 높이를 검출할 수 있고, 또한, 용기에 들어 있지 않은 액체의 액면 높이도 검출할 수 있는 액면 높이 검출계를 제공한다.

본 개시의 전형적인 일례의 액면 높이계로서는, 제 1 면(10a)과 그 반대측의 제 2 면(10b)을 갖고, 상기 제 1 면이 검출 대상의 액체를 향해 있는 것과 함께, 상기 제 1 면이 액면의 높이 방향으로 평행한 상태로 된 검출 소자(10)와, 상기 검출 소자의 제 2 면측에 설치된 가열 수단(20)과, 상기 액체의 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 검출 처리 수단(30)과, 1개의 상기 검출 소자는 액면 높이 방향에 있어서의 길이가 액면 높이의 검출 범위와 같은 길이이고, 1개의 상기 검출 소자에 의하여 구성된 1개의 센서 유닛과, 상기 검출 소자에 형성되어, 열가소성 수지로 이루어지는 절연 기재(100)에 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)과, 상기 검출 소자에 매립되어, 상기 제 1, 제 2 비아홀에 서로 다른 금속으로 형성된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 구비하고 있다.

상기 액면 높이 검출계에 따르면, 상기 가열 수단은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면을 향하여 상기 검출 소자의 내부를 통과하고, 상기 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성한다. 상기 검출 소자는 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재가 번갈아 직렬 접속된 구조를 갖고, 번갈아 직렬 접속된 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재에서 상기 검출 소자의 내부를 통과하는 열류에 따른 기전력을 발생시키고, 그 기전력에 따른 전기 신호를 상기 검출 처리 수단에 대하여 출력한다. 그리고 상기 검출 처리 수단은 상기 검출 소자의 출력값과, 상기 검출 소자의 출력값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출한다.

또한, 전형적인 별도의 일례의 액면 높이계로서는, 제 1 면(10a)과 그 반대측의 제 2 면(10b)을 갖고, 상기 제 1 면이 검출 대상의 액체를 향해 있는 것과 함께, 상기 제 1 면이 액면의 높이 방향으로 평행한 상태로 된 복수의 검출 소자(10)와, 상기 복수의 검출 소자의 제 2 면측에 설치된 가열 수단(20)과, 상기 액체의 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 검출 처리 수단(30)과, 상기 복수의 검출 소자는 액면 높이의 검출 범위에 걸쳐서 액면 높이 방향으로 나열해 있고, 상기 복수의 검출 소자에 의하여 구성된 1개의 센서 유닛과, 상기 복수의 검출 소자는 상기 복수의 검출 소자에 형성되어, 각각 열가소성 수지로 이루어지는 절연 기재(100)에 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)과, 상기 복수의 검출 소자에 매립되어, 상기 제 1, 제 2 비아홀에 서로 다른 금속으로 형성된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 구비한다.

상기 액면 높이 검출계에 따르면, 상기 가열 수단은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면을 향하여 상기 복수의 검출 소자의 내부를 통과하고, 상기 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성하고, 상기 복수의 검출 소자는 번갈아 직렬 접속된 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재에서 상기 검출 소자의 내부를 통과하는 열류에 따른 기전력을 발생시키고, 그 기전력에 따른 전기 신호를 상기 검출 처리 수단에 대하여 출력하고, 상기 검출 처리 수단은 상기 복수의 검출 소자의 총 출력값과, 상기 복수의 검출 소자의 총 출력값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출한다.

상기의 본 개시의 전형적인 예에 따르면, 가열 수단으로부터 검출 소자의 내부를 통과하여 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성하고, 검출 소자의 내부를 통과하는 열류의 크기에 기초하여 액면 높이를 검출한다. 여기에서, 일반적으로는 액체쪽이 기체보다도 열전도가 높다. 이 때문에, 열류가 액체를 향할 때가 열류가 기체를 향할 때보다도 검출 소자의 내부를 통과하는 열류가 크다. 따라서, 검출 소자의 내부를 통과하는 열류의 크기로부터 액면의 위치를 특정하는 것이 가능하다.

이때, 액체와 기체에 온도차가 없는 경우이어도 액체를 향하는 열류와 기체를 향하는 열류의 크기에 차이가 발생한다. 따라서, 상기의 액면 높이계의 예에 따르면, 개방계 용기뿐만 아니라, 폐쇄계 용기에 있어서도 액면 높이를 검출할 수 있다. 또한, 상기의 액면 높이계의 예에서는 센서 유닛을 용기의 측벽 외면에 설치하거나, 용기의 내부에 설치할 수 있다.

또한, 상기의 액면 높이계의 예에 따르면, 센서 유닛을 액체에 침지시켜서 사용함으로써 용기에 들어 있지 않은 액체의 액면 높이를 검출할 수도 있다.

또한, 이 란(欄) 및 특허 청구 범위에서 기재한 각 수단의 괄호 내의 부호는 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적 수단과의 대응 관계를 나타내는 일례이다.

도 1은 제 1 실시 형태에 있어서의 차량용 연료계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 있어서의 차량용 연료계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2 중의 검출 소자 및 펠티에(Peltier) 소자의 평면도이다.
도 4는 도 3 중의 Ⅳ―Ⅳ선을 따른 단면도이다.
도 5는 도 3 중의 Ⅴ―Ⅴ선을 따른 단면도이다.
도 6은 검출 소자의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 2 중의 검출 소자 및 펠티에 소자의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 2 중의 검출 소자의 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1, 도 2 중의 제어부가 실행하는 제어 처리의 흐름도이다.
도 10은 도 2 중의 펠티에 소자의 인가 전압값과 검출 소자의 출력값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 2 실시 형태에 있어서의 차량용 연료계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 주위 온도가 T℃, T―α℃, T＋α℃인 때의 도 11 중의 검출 소자의 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 제 3 실시 형태에 있어서의 차량용 연료계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13 중의 용기, 검출 소자 및 펠티에 소자의 단면도이다.
도 15는 도 13 중의 복수의 검출 소자의 총 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 13 중의 제어부가 실행하는 제어 처리의 흐름도이다.
도 17은 제 4 실시 형태에 있어서의 차량용 연료계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 주위 온도가 T℃, T―α℃, T＋α℃인 때의 도 17 중의 검출 소자의 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 제 5 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도이다.
도 20은 도 19 중의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 21은 제 6 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 22는 도 21 중의 제 1 센서 유닛에 있어서의 복수의 검출 소자의 총 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 21 중의 제 2 센서 유닛에 있어서의 복수의 검출 소자의 총 출력값과 액면 높이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24a는 제 7 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 24b는 제 7 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 25는 제 8 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 평행한 상태를 나타내는 도면이다.
도 26은 액면 위치가 도 25에 나타내는 위치인 때의 각 센서 유닛의 출력값의 일례를 나타내는 도면이다.
도 27은 제 8 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기에 대하여 기울어진 상태를 나타내는 도면이다.
도 28은 액면 위치가 도 27에 나타내는 위치인 때의 각 센서 유닛의 출력값의 일례를 나타내는 도면이다.
도 29는 제 9 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 평행한 상태를 나타내는 도면이다.
도 30은 액면 위치가 도 29에 나타내는 위치인 때의 각 센서 유닛의 출력값의 일례를 나타내는 도면이다.
도 31은 제 9 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 대하여 기울어진 상태를 나타내는 도면이다.
도 32는 액면 위치가 도 31에 나타내는 위치인 때의 각 센서 유닛의 출력값의 일례를 나타내는 도면이다.
도 33은 제 10 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 34는 제 11 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 35a는 제 12 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 35b는 제 12 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 36은 제 12 실시 형태가 해결하는 과제를 설명하기 위한 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 37은 제 13 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 단면도이다.
도 38은 제 14 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 평행한 상태를 나타내는 도면이다.
도 39는 제 14 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 대하여 기울어진 상태를 나타내는 도면이다.
도 40은 제 15 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 평행한 상태를 나타내는 도면이다.
도 41은 제 15 실시 형태에 있어서의 용기 및 센서 유닛의 외관도로서, 액면이 용기 저면에 대하여 기울어진 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면에 기초해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 실시한다.

(제 1 실시 형태)

본 실시 형태는 본 개시의 액면 높이 검출계를 차량에 탑재되는 차량용 연료계에 적용한 것이다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 연료계는 1개의 센서부(10, 20)와, 제어부(30)와, 표시부(40)를 구비하고 있다. 센서부(10, 20)는 검출 소자(10)와 펠티에 소자(20)를 갖는 것이고, 용기(1)의 측벽 외면에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는 1개의 센서부(10, 20)에 의하여 1개의 센서 유닛(U1)이 구성되어 있다.

용기(1)는 액면 높이의 검출 대상인 액체(2), 즉, 연료를 수용하는 직방체 형상의 밀폐 용기(폐쇄계 용기)이다. 용기(1)의 내부에는 액체(2)와 기체(3)가 들어 있다. 용기(1)의 4개의 측벽 중 1개의 측벽의 외면에 센서부(10, 20)가 접착 테이프, 접착제 등에 의하여 부착되어 있다.

검출 소자(10)는 양면의 온도차에 따른 기전력을 발생시키는 열전 변환 소자이다. 검출 소자(10)는 일면(10a)(제 1 면)과 그 반대측의 타면(10b)(제 2 면)을 갖는 판 형상이고, 두께가 1㎜ 이하이고, 평면 형상이 직사각형이다. 검출 소자(10)는 일면(10a)을 용기(1)측으로 하고, 타면(10b)을 외측으로 하여 용기(1)의 측벽에 부착되어 있다. 즉, 검출 소자(10)는 일면(10a) 및 타면(10b)이 용기(1)의 높이 방향(도 1, 도 2 중 상하 방향)으로 평행하게 되도록 용기(1)에 설치되어 있다.

용기(1)의 높이 방향에 있어서의 검출 소자(10)의 길이는 용기(1) 전체의 높이와 대략 같은 길이이다. 이것은 용기(1) 내부의 높이 방향 전역에 있어서의 액면 높이를 검출하기 위함이다. 액면 높이를 검출하고 싶은 범위가 용기(1)의 높이 방향 전역보다도 좁으면, 검출 소자(10)의 길이를 용기(1) 전체의 높이보다도 짧게 해도 좋다. 이와 같이, 검출 소자(10)의 길이는 액면 높이를 검출하고 싶은 범위에 따라서 적절히 설정된다.

펠티에 소자(20)는 검출 소자(10)의 타면(10b)측, 즉, 외측에 설치되어 있다. 펠티에 소자(20)는 일면(20a)과 그 반대측의 타면(20b)을 갖는 판 형상이고, 전력을 주면, 일면(20a)과 타면(20b)의 한쪽이 발열하고, 다른쪽이 흡열하는 열전 변환 소자이다. 펠티에 소자(20)의 일면(20a)측을 검출 소자(10)측으로 하여 펠티에 소자(20)가 설치되어 있다. 용기(1)의 높이 방향에 있어서의 펠티에 소자(20)의 길이는 검출 소자(10)와 같다.

펠티에 소자(20)는 도 3∼도 5에 도시된 바와 같이, 검출 소자(10)와 같은 구조를 갖고, 검출 소자(10)와 적층되어 일체화되어 있다. 즉, 검출 소자(10)와 펠티에 소자(20)는 같은 구조의 열전 변환 소자를 2개 적층한 적층체이고, 한쪽의 열전 변환 소자를 검출 소자(10)로 하고, 다른쪽의 열전 변환 소자를 펠티에 소자(20)로 하여 구성한 것이다.

구체적으로는, 도 3∼도 5에 도시된 바와 같이, 검출 소자(10)와 펠티에 소자(20)는 양쪽 모두 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110), 이면 보호 부재(120)가 일체화되고, 이 일체화된 것의 내부에서 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 번갈아 직렬로 접속된 것이다. 또한, 도 3은 이해를 하기 쉽게 하기 위해, 펠티에 소자(20)의 표면 보호 부재(110)를 생략하여 나타내고 있다. 또한, 도 3은 단면도는 아니지만, 이해를 하기 쉽게 하기 위해, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에 해칭을 실시하고 있다.

검출 소자(10)와 펠티에 소자(20)는 같은 구조이기 때문에 이하에서는 검출 소자(10)의 구조에 대하여 설명한다.

절연 기재(100)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성되어 있다. 그리고 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)이 엇갈리게 되도록 격자 패턴으로 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)은 표면(100a)으로부터 이면(100b)을 향하여 직경이 일정한 원통 형상이지만, 표면(100a)으로부터 이면(100b)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 해도 좋다. 또한, 이면(100b)으로부터 표면(100a)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상이어도 좋고, 각통 형상이어도 좋다.

그리고 제 1 비아홀(101)에는 제 1 층간 접속 부재(130)가 배치되고, 제 2 비아홀(102)에는 제 2 층간 접속 부재(140)가 배치되어 있다. 즉, 절연 기재(100)에는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 엇갈리게 되도록 배치되어 있다.

이와 같이, 제 1, 제 2 비아홀(101, 102) 내에 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 배치하고 있기 때문에 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)의 수나 직경, 간격 등을 적절히 변경함으로써 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 고밀도로 하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 기전압을 크게 할 수 있어서, 검출 소자(10)의 고감도화가 가능하다.

제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 제벡 효과를 발휘하도록 서로 다른 금속으로 구성되어 있다. 예를 들면, 제 1 층간 접속 부재(130)는 P형을 구성하는 Bi―Sb―Te 합금의 분말이 소결 전에 있어서의 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다. 또한, 제 2 층간 접속 부재(140)는 N형을 구성하는 Bi―Te 합금의 분말이 소결 전에 있어서의 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다. 이와 같이, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속은 복수의 금속 원자가 해당 금속 원자의 결정 구조를 유지한 상태로 소결된 소결 합금이다. 이에 따라, 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에서 발생하는 기전압을 크게 할 수 있어서, 검출 소자(10)의 고감도화가 가능하다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 고감도의 검출 소자(10)를 이용하기 때문에 검출 소자(10)를 이용하여 액면 높이를 검출하는 것이 가능하다.

절연 기재(100)의 표면(100a)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성되는 표면 보호 부재(110)가 배치되어 있다. 이 표면 보호 부재(110)는 절연 기재(10)와 평면 형상이 같은 크기이고, 절연 기재(100)와 대향하는 일면(110a)측에 동박 등의 도체박이 패터닝된 복수의 표면 패턴(111)이 서로 이격하도록 형성되어 있다. 그리고 각 표면 패턴(111)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(130)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(140)를 세트(150)로 했을 때, 각 세트(150)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 같은 표면 패턴(111)과 접속되어 있다. 즉, 각 세트(150)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)는 표면 패턴(111)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 절연 기재(100)의 세로 방향(도 4 중 지면 좌우 방향)을 따라서 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(130)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(140)가 세트(150)이다.

절연 기재(100)의 이면(100b)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 열가소성 수지 필름으로 구성되는 평면 직사각형상의 이면 보호 부재(120)가 배치되어 있다. 이 이면 보호 부재(120)는 절연 기재(100)의 세로 방향의 길이가 절연 기재(100)보다 길게 되어 있고, 세로 방향의 양단부가 절연 기재(100)로부터 돌출하도록 절연 기재(100)의 이면(100b)에 배치되어 있다.

그리고 이면 보호 부재(120)에는 절연 기재(100)와 대향하는 일면(120a)측에 동박 등의 도체박이 패터닝된 복수의 이면 패턴(121)이 서로 이격하도록 형성되어 있다. 그리고 각 이면 패턴(121)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 기재(100)의 세로 방향에 인접하는 세트(150)에 있어서, 한쪽의 세트(150)의 제 1 층간 접속 부재(130)와 다른쪽의 세트(150)의 제 2 층간 접속 부재(140)가 같은 이면 패턴(121)과 접속되어 있다. 즉, 세트(150)에 걸쳐서 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 같은 이면 패턴(121)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연 기재(100)의 외부 가장자리에서는 세로 방향과 직교하는 방향(도 3 중 지면 상하 방향)을 따라서 인접하는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 같은 이면 패턴(121)과 접속되어 있다. 상세히 서술하면, 절연 기재(100)의 세로 방향으로 표면 패턴(111) 및 이면 패턴(121)을 통하여 직렬로 접속된 것이 되꺾이도록, 인접하는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)가 같은 이면 패턴(121)과 접속되어 있다.

또한, 이면 패턴(121) 중, 상기와 같이 직렬로 접속된 것의 단부로 되는 부분은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 기재(100)로부터 노출되도록 형성되어 있다. 그리고 이면 패턴(121) 중, 절연 기재(100)로부터 노출되는 부분이 제어부(30)와 접속되는 단자로서 기능하는 부분으로 된다.

이상이 본 실시 형태에 있어서의 기본적인 검출 소자(10)의 구성이다. 그리고 이와 같은 검출 소자(10)는 검출 소자(10)의 내부를 양면(10a, 10b)에 수직인 방향으로 통과하는 열류(열유속)에 따른 센서 신호(기전압)를 제어부(30)에 출력한다. 열유속이 변화하면, 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에서 발생하는 기전압이 변화한다.

한편, 펠티에 소자(20)는 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에, 제어부(30)에 의하여 전력이 공급됨으로써 일면(20a)과 타면(20b)의 한쪽이 발열하고, 다른쪽이 흡열한다. 번갈아 직렬 접속된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)에 흐르는 전류의 방향에 따라서 발열측과 흡열측이 결정된다.

본 실시 형태의 검출 소자(10) 및 펠티에 소자(20)는 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110), 이면 보호 부재(120)가 열가소성 수지를 이용하여 구성되어 있고, 가요성을 갖고 있다. 이 때문에, 용기(1)의 측벽이 만곡해 있어도 측벽에 따라서 만곡시킨 상태에서 검출 소자(10) 및 펠티에 소자(20)를 용기(1)의 외면에 부착할 수 있다.

여기에서, 상기 검출 소자(10) 및 펠티에 소자(20)의 제조 방법에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다.

우선, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 절연 기재(100)를 준비하고, 복수의 제 1 비아홀(101)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다.

다음으로, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 각 제 1 비아홀(101)에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전한다. 또한, 제 1 비아홀(101)에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전하는 방법(장치)으로서는, 본 출원인에 의한 일본 특허출원 2010―50356호에 기재된 방법(장치)을 채용하면 좋다.

간단히 설명하면, 흡착지(160)를 통하여 도시하지 않는 지지대 상에 이면(100b)이 흡착지(160)와 대향하도록 절연 기재(100)를 배치한다. 그리고 제 1 도전성 페이스트(131)를 용융시키면서 제 1 비아홀(101) 내에 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전한다. 이에 따라, 제 1 도전성 페이스트(131)의 유기 용제의 대부분이 흡착지(160)에 흡착되고, 제 1 비아홀(101)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

또한, 흡착지(160)는 제 1 도전성 페이스트(131)의 유기 용제를 흡수할 수 있는 재질의 것이면 좋고, 일반적인 상질지 등이 이용된다. 또한, 제 1 도전성 페이스트(131)는 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 Bi―Sb―Te 합금의 분말을 융점이 43℃인 파라핀 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 이 때문에, 제 1 도전성 페이스트(131)를 충전할 때에는 절연 기재(100)의 표면(100a)이 약 43℃로 가열된 상태에서 실시된다.

계속해서, 도 6(c)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(100)에 복수의 제 2 비아홀(102)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 이 제 2 비아홀(102)은 상기와 같이, 제 1 비아홀(101)과는 엇갈리게 되고, 제 1 비아홀(101)과 함께 격자 패턴을 구성하도록 형성된다.

다음으로, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 각 제 2 비아홀(102)에 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전한다. 또한, 이 공정은 상기 도 6(b)와 동일한 공정으로 실시할 수 있다.

즉, 다시 흡착지(160)를 통하여 도시하지 않는 지지대 상에 이면(100b)이 흡착지(160)와 대향하도록 절연 기재(100)를 배치한 후, 제 2 비아홀(102) 내에 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전한다. 이에 따라, 제 2 도전성 페이스트(141)의 유기 용제의 대부분이 흡착지(160)에 흡착되고, 제 2 비아홀(102)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

제 2 도전성 페이스트(141)는 Bi―Te 합금(즉, 제 1 도전성 페이스트(131)를 구성하는 금속 원자와 다른 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금)의 분말을 융점이 상온인 테레피네 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 즉, 제 2 도전성 페이스트(141)를 구성하는 유기 용제는 제 1 도전성 페이스트(131)를 구성하는 유기 용제보다 융점이 낮은 것이 이용된다. 그리고 제 2 도전성 페이스트(141)를 충전할 때에는 절연 기재(100)의 표면(100a)이 상온으로 유지된 상태에서 실시된다. 바꾸어 말하면, 제 1 도전성 페이스트(131)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태에서 제 2 도전성 페이스트(141)의 충전이 실시된다. 이에 따라, 제 1 비아홀(101)에 제 2 도전성 페이스트(141)가 혼입되는 것이 억제된다.

또한, 제 1 도전성 페이스트(131)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태란, 상기 도 6(b)의 공정에 있어서, 흡착지(160)에 흡착되지 않고 제 1 비아홀(101)에 잔존해 있는 유기 용제를 말한다.

그리고 상기 각 공정과는 별개 공정에 있어서, 도 6(e) 및 도 6(f)에 도시된 바와 같이, 표면 보호 부재(110) 및 이면 보호 부재(120) 중, 절연 기재(100)와 대향하는 일면(110a, 120a)에 동박 등의 도체박을 형성한다. 그리고 이 도체박을 적절히 패터닝함으로써 서로 이격해 있는 복수의 표면 패턴(111)이 형성된 표면 보호 부재(110), 서로 이격해 있는 복수의 이면 패턴(121)이 형성된 이면 보호 부재(120)를 준비한다.

그 후, 도 6(g)에 도시된 바와 같이, 이면 보호 부재(120), 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110)를 차례로 적층하여 적층체(170)를 형성한다. 이때, 도 6(g)에 도시된 적층체(170)를 1단으로 하고, 이것을 2단 겹친 상태로 한다.

또한, 본 실시 형태에서는 이면 보호 부재(120)는 절연 기재(100)보다 세로 방향의 길이가 길게 되어 있다. 그리고 이면 보호 부재(120)는 세로 방향의 양단부가 절연 기재(100)로부터 돌출하도록 배치된다.

그 후, 도시하지 않았지만, 2단 겹침의 적층체(170)를 한쌍의 프레스판의 사이에 배치하고, 적층 방향의 상하 양면으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압함으로써 적층체(170)를 일체화한다. 구체적으로는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(131, 141)를 고상 소결시키고, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성한다. 그리고 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)와 표면 패턴(111) 및 이면 패턴(121)이 접속되도록 가열하면서 가압(일괄 가열 가압)하여 2단 겹침의 적층체(170)를 일체화한다.

또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 2단 겹침의 적층체(170)를 일체화할 때에는 적층체(170)와 프레스판의 사이에 록 울 페이퍼 등의 완충재를 배치해도 좋다. 이상과 같이 하여, 상기 검출 소자(10) 및 펠티에 소자(20)가 제조된다.

제어부(30)는 검출 소자(10)의 검출 결과에 기초하여 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 검출 처리 수단이다. 제어부(30)는 예를 들면, 마이크로컴퓨터, 기억 수단으로서의 메모리, 그 주변 회로로 구성되는 전자 제어 장치이고, 미리 설정된 프로그램에 따라서 사전에 결정된 연산 처리를 실시하여 표시부(40)의 작동을 제어한다.

표시부(40)는 제어부(30)에 의하여 산출된 액면 높이를 표시하는 표시 수단이다. 표시부(40)는 모니터 등의 표시 장치에 의하여 구성된다.

여기에서, 본 실시 형태의 차량용 연료계에 의한 액면 높이의 검출 방법에 대하여 설명한다.

도 7 중의 굵은 선 화살표와 같이, 펠티에 소자(20)의 일면(20a)을 발열시킴으로써 용기 외부로부터 용기 내부를 향하는 열류를 형성한다. 즉, 검출 소자(10)의 타면(10b)으로부터 일면(10a)을 향하여 검출 소자(10)의 내부를 통과하고, 용기 내부의 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성한다.

이때, 열류가 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 액체를 향할 때와, 열류가 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 기체를 향할 때에서는 액체와 기체의 열전도차에 의해 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열유량(열류의 크기)이 다르다.

즉, 일반적으로, 액체층과 기체층의 열전도를 비교하면, 액체층쪽이 기체층보다도 열전도가 높다. 이 때문에, 열류가 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 액체를 향할 때가, 열류가 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 기체를 향할 때보다도 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열류가 크다. 이 때문에, 검출 소자(10)의 출력값(전압값)은 용기(1)의 내부가 액체(2)로 채워져 있을 때가, 용기(1)의 내부가 기체(3)로 채워져 있을 때보다도 크다.

그리고 본 실시 형태에서는 액면(2a)의 위치가 변동하면, 검출 소자(10)의 일면(10a)에 있어서, 액체(2)에 대향하는 영역과 기체(3)에 대향하는 영역의 비율이 변동한다. 즉, 액면(2a)의 위치가 높아짐에 따라서 검출 소자(10)의 일면(10a) 중, 액체(2)에 대향하는 영역의 비율이 커져서, 검출 소자(10)의 내부를 흐르는 열류가 커진다.

이 때문에, 도 8에 도시된 바와 같이, 용기(1)의 주위 온도가 일정할 때, 액면 높이와 검출 소자(10)의 출력값의 관계는 액면 위치가 높아짐에 따라서 검출 소자(10)의 출력값(전압값)이 커진다. 즉, 액면 높이와 검출 소자(10)의 출력값의 관계는 액면 높이를 y로 하고, 전압값을 x로 했을 때, y＝ax＋b라는 선형 관계로 된다. a, b는 사전에 결정된 정수이다. 따라서, 검출 소자(10)의 전압값과, 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계에 기초하면, 액면 높이를 산출할 수 있다.

제어부(30)는 액면 검출 처리로서, 도 9에 도시된 제어 처리를 실행한다. 이 제어 처리는 이그니션 스위치 또는 엔진 스타트 스위치가 온으로 되었을 때에 실행되고, 사전에 결정된 시간 간격으로 반복 실행된다. 또한, 도 9 중의 각 제어 단계는 제어부(30)가 갖는 각종 기능 실현 수단을 구성하고 있다.

우선, 제어부(30)는 도 9에 도시된 제어 처리를 실행하기 전에 펠티에 소자(20)에 사전에 결정된 전압을 인가하여 펠티에 소자(20)의 일면(20a)을 발열시켜 둔다. 이에 따라, 항상 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 용기 내부의 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성해 둔다.

그리고 단계 S1에서, 검출 소자(10)의 출력값(전압값)(x)을 취득한다.

계속해서, 단계 S2에서, 단계 S1에서 취득한 전압값(x)이 제 1 전압값(V₁) 이하인지의 여부를 판정한다. 제 1 전압값(V₁)은 도 8에 도시된 바와 같이, 액면 높이가 대략 0인 때의 전압값이다.

따라서, 액면 높이가 0인 경우, 전압값(x)은 V₁ 이하로 되기 때문에 단계 S2에서 긍정(YES) 판정하여 단계 S3로 진행한다. 단계 S3에서는 액면 높이가 0, 즉, 연료의 잔량이 0(empty)이라고 결정한다. 계속해서, 단계 S4에서, 단계 S3의 결정 내용을 표시부(40)에 표시하기 위해, 표시부(40)에 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 표시부(40)에 “empty”가 표시된다.

한편, 액면 높이가 0이 아닌 경우, 전압값(x)은 V₁보다 크기 때문에 단계 S2에서 부정(NO) 판정하여 단계 S5로 진행한다.

단계 S5에서, 전압값(x)이 제 2 전압값(V₂)보다 작은지의 여부를 판정한다. 제 2 전압값(V₂)은 도 8에 도시된 바와 같이, 액면 높이가 최대, 즉, 연료가 가득(full)한 때의 전압값이다.

따라서, 액면 높이가 최대가 아닌 경우, 전압값(x)은 V₂보다도 작기 때문에 단계 S5에서 긍정(YES) 판정하여 단계 S6로 진행한다. 그리고 단계 S6에서, 전압값(x)과, 도 8에 도시된 관계식(y＝ax＋b)을 이용하여 액면 높이(y)를 산출한다. 계속해서, 단계 S4에서, 단계 S6의 산출 결과를 표시부(40)에 표시하기 위해, 표시부(40)에 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 표시부(40)에 산출된 액면 높이가 표시된다. 또한, 액면 높이로부터 연료의 잔량을 산출하여 연료의 잔량의 수치를 표시부(40)에 표시하도록 해도 좋다.

한편, 액면 높이가 최대인 경우, 전압값(x)은 V₂로 되기 때문에 단계 S5에서 부정(NO) 판정하여 단계 S7으로 진행하고, 연료가 가득(full)이라고 결정한다. 계속해서, 단계 S4에서, 단계 S3의 결정 내용을 표시부(40)에 표시시키기 위해, 표시부(40)에 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 표시부(40)에 “full”이 표시된다.

이상의 설명대로, 본 실시 형태에서는 펠티에 소자(20)로부터 검출 소자(100)의 내부를 통과하여 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성하고, 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열류의 크기에 기초하여 액면 높이를 검출하도록 하고 있다. 이에 따르면, 액체(2)와 기체(3)에 온도차가 없는 경우이어도, 액체(2)를 향하는 열류와 기체(3)를 향하는 열류의 크기에 차이가 발생하기 때문에 폐쇄계 용기(1) 내부의 액체(2)의 액면 높이를 검출할 수 있다.

또한, 상기의 종래 기술에서는 열전쌍을 용기 측벽에 매설할 필요가 있기 때문에 열전쌍이 고장난 경우의 수리복구가 불가능한 등의 문제가 발생한다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 센서 유닛(U1)을 용기 측벽에 매설하지 않아도 좋기 때문에 이와 같은 문제를 회피할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 펠티에 소자(20)의 인가 전압값이 클수록 검출 소자(10)의 출력값(전압값)이 커진다. 따라서, 펠티에 소자(20)의 인가 전압값을 임의로 설정함으로써 검출 소자(10)의 출력 감도를 조정할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 관계는 펠티에 소자(20)의 인가 전압값의 크기에 따라서 다르다. 그래서 펠티에 소자(20)의 인가 전압값의 크기에 따른, 도 8에 도시된 관계식을 미리 실험으로부터 구해 두고, 메모리에 기억해 둔다. 그리고 설정되는 펠티에 소자(20)의 인가 전압값의 크기에 따라서 액면 높이의 산출에 이용하는 관계식을 선택하도록 한다.

또한, 본 실시 형태에서는 항상 펠티에 소자(20)에 사전에 결정된 전압을 인가했지만, 상시 측정의 필요가 없는 경우, 펠티에 소자(20)에 간헐적으로 전압을 인가하도록 해도 좋다. 즉, 도 9에 도시된 제어 처리를 반복 실행하는 간격이 긴 경우, 도 9에 도시된 제어 처리를 실행할 때마다 펠티에 소자(20)에 전압을 인가하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 용기(1)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다만, 이 경우, 열류가 일정해지기까지 기다릴 필요가 발생한다.

또한, 펠티에 소자(20)에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어서, 펠티에 소자(20)의 일면(20a)에 있어서의 발열과 흡열을 교체하는 것에 의해서도 용기(1)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다만, 이 경우, 검출 소자(10)의 감도가 둔해진다.

(제 2 실시 형태)

도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 1 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 온도 센서(31)를 추가한 것이고, 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

온도 센서(31)는 용기(1), 센서부(10, 20)의 주위 온도(환경 온도)를 검출하는 것이고, 검출 온도에 따른 센서 신호를 제어부(30)를 향하여 출력한다. 온도 센서(31)는 센서부(10, 20)와는 별도로 설치되어 있다. 온도 센서(31)는 용기(1)의 주변에 배치되어 있다. 온도 센서(31)로서, 열전쌍 등을 이용할 수 있다.

여기에서, 펠티에 소자(20)의 인가 전압이 일정한 때, 액면 높이가 같아도 주위 온도(환경 온도)가 다르면, 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열류의 크기도 다르다. 이 때문에, 도 12에 도시된 바와 같이, 주위 온도에 따라서 액면 높이와 검출 소자(10)의 출력값(전압값)의 관계는 다르다. 즉, 주위 온도가 표준 온도보다도 고온(T＋α℃)인 때, 주위 온도가 표준 온도(T℃)인 때와 비교하여 열류가 작아지기 때문에 같은 액면 높이에 대응하는 전압값이 낮아진다. 한편, 주위 온도가 표준 온도보다도 저온(T－α℃)인 때, 주위 온도가 표준 온도(T℃)인 때와 비교하여 열류가 커지기 때문에 같은 액면 높이에 대응하는 전압값이 높아진다.

이 때문에, 주위 온도가 일정하지 않고 변화하는 경우, 주위 온도를 고려하지 않고 출력값으로부터 액면 높이를 산출하면, 산출한 액면 높이와 실제의 액면 높이에 오차가 발생해 버린다.

그래서 본 실시 형태에서는 온도 센서(31)가 측정한 주위 온도와, 검출 소자(10)의 전압값과, 주위 온도에 따른 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출한다.

예를 들면, 여러 가지 주위 온도마다 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계를 미리 실험에서 구해 둔다. 그리고 표준 온도(T℃)인 때의 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계의 차이로부터 주위 온도마다 필요한 보정 계수를 구해 두고, 메모리에 기억해 둔다. 제어부(30)는 액면 높이의 산출 시에 검출 소자(10)의 전압값에 보정 계수를 곱하고, 표준 온도인 때의 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계를 이용하여 액면 높이를 산출한다.

또한, 예를 들면, 여러 가지 주위 온도마다 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계를 미리 실험에서 구해 두고, 그들을 메모리에 기억해 둔다. 그리고 제어부(30)는 액면 높이의 산출 시에 온도 센서(31)가 측정한 주위 온도에 대응하는 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계를 이용한다.

이와 같이 하여 액면 높이를 산출함으로써 액면 높이를 정확히 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 용기(1)의 내부 온도를 검출하는 온도 센서를 더 추가해도 좋다. 이때, 1개의 온도 센서를 이용하거나, 액체(2)의 온도 검출용과, 기체(3)의 온도 검출용의 2개의 온도 센서를 이용해도 좋다. 그리고 주위 온도와, 용기 내부 온도와, 검출 소자(10)의 전압값과, 주위 온도 및 용기 내부 온도에 따른 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출함으로써 액면 높이를 보다 정확히 검출할 수 있다.

(제 3 실시 형태)

도 13, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 1 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 1개의 센서부(10, 20)를 복수의 센서부(10, 20)로 변경한 것이다. 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 6개의 센서부(10, 20)가 용기(1)의 측벽 외면에 설치되어 있다. 각 센서부(10, 20)는 제 1 실시 형태의 센서부(10, 20)와 같은 구조이고, 용기(1)의 높이 방향에 있어서의 길이를 제 1 실시 형태의 센서부(10, 20)보다도 짧게 한 것이다. 각 센서부(10, 20)는 별개체이고, 사전에 결정된 간격으로 용기(1)의 높이 방향으로 나열해 있다. 각 센서부(10, 20)는 와이어나 케이블 등의 배선을 통하여 개별로 제어부(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 이 복수의 센서부(10, 20)에 의하여 1개의 센서 유닛(U1)이 구성되어 있다.

제어부(30)는 각 검출 소자(10)의 출력값(전압값)을 합산한다. 또한, 각 검출 소자(10)끼리가 배선에 의하여 직렬 접속되어 있고, 각 검출 소자(10)의 출력을 합산한 총 출력(총 기전압)이 제어부(30)에 입력되도록 해도 좋다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계에 있어서도, 용기(1)의 주위 온도가 일정한 때, 액면 위치가 높아짐에 따라서 검출 소자(10)의 총 출력값(총 전압값)이 커진다는 관계가 있다. 이 때문에, 제 1 실시 형태와 마찬가지로 액면 높이를 검출할 수 있다.

다만, 본 실시 형태에서는 액면(2a)이 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이에 위치하는 경우, 액면 높이를 정확히 검출할 수 없다. 즉, 액면(2a)의 위치가 센서부(10, 20)의 설치 범위 내인 때에는 액면 높이와 총 전압값의 사이에 비례 관계가 있기 때문에 총 전압값으로부터 액면 높이를 점(点)으로 특정할 수 있다. 그러나 액면(2a)의 위치가 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이의 범위 내인 때에는 액면 높이에 불구하고, 총 전압값은 일정하다. 도 15에 도시된 바와 같이, 전압값(V₂, V₃, V₄, V₅, V₆)인 때, 이들의 전압값에 대응하는 액면 높이는 어떤 범위를 갖는다. 이 때문에, 총 전압값으로부터 액면 높이를 점으로 특정할 수 없어서, 어떤 범위에서밖에 특정할 수 없다.

본 실시 형태에서는, 제어부(30)는 액면 검출 처리로서 도 16에 도시된 제어 처리를 실행한다. 이 제어 처리는 제 1 실시 형태에서 설명한 도 9에 도시된 제어 처리와 마찬가지로 실행된다. 이하에서는 도 9에 도시된 제어 처리와 다른 점을 설명한다.

단계 S2에 있어서, 액면 높이가 0이 아닌 경우, 전압값(x)은 V₁보다 크기 때문에 부정(NO) 판정하여 단계 S11으로 진행한다.

단계 S11에서, 전압값(x)이 도 15 중의 제 2 전압값(V₂)보다 작은지의 여부를 판정한다. 긍정(YES) 판정했을 때, 단계 S12로 진행하고, y＝ax＋b₁을 이용하여 단계 S1에서 취득한 전압값(x)으로부터 액면 높이(y)를 산출한다. 한편, 부정(NO) 판정했을 때, 단계 S13으로 진행하고, 전압값(x)이 도 15 중의 제 3 전압값(V₃)보다 작은지의 여부를 판정한다.

이와 같이, 단계 S11, S13, S15, S17, S19, S21에서, 전압값(x)이 제 2∼제 7 전압값(V₂∼V₇)보다 작은지의 여부를 판정한다. 그리고 각 단계에서 긍정(YES) 판정했을 때, 단계 S12, S14, S16, S18, S20, S22에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 대응하는 관계식(y＝ax＋b₁∼y＝ax＋b₆)을 이용하여 액면 높이(y)를 산출한다. 예를 들면, 액면(2a)의 위치가 도 14에 도시된 위치인 때, 도 15에 도시된 바와 같이, 전압값(x)은 제 3 전압값(V₃) 이상, 제 4 전압값(V₄) 미만이기 때문에 y＝ax＋b₃를 이용하여 액면 높이(y)를 산출한다. 그 후, 단계 S4에서, 단계 S6의 산출 결과를 표시부(40)에 표시시키기 위해, 표시부(40)에 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 표시부(40)에, 산출된 액면 높이가 표시된다.

그리고 도 15에 도시된 바와 같이, 액면 높이가 최대인 경우, 전압값(x)은 제 7 전압값(V₇)으로 되기 때문에 단계 S21에서, 부정(NO) 판정하여 단계 S23로 진행하고, 연료가 가득(full)하다고 결정한다. 계속해서, 단계 S4에서, 단계 S3의 결정 내용을 표시부(40)에 표시시키기 위해, 표시부(40)에 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 표시부(40)에 “full”이 표시된다.

본 실시 형태의 차량용 연료계는 액면 높이를 고정밀도로 검출할 필요가 없어서, 액면 높이를 대략적으로 검출할 수 있으면 좋다.

본 실시 형태에 따르면, 복수의 센서부(10, 20)를 이용하기 때문에 액면 높이의 검출 범위 전역에 걸쳐서 1개의 센서부(10, 20)를 배치하는 경우와 비교하여 센서부(10, 20)의 총 면적을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 복수의 센서부(10, 20)를 이격하여 배치하기 때문에, 용기(1)가 비뚤어진 형상이기 때문에 용기(1)의 측벽 외면에 1개의 센서부(10, 20)를 광범위하게 배치할 수 없는 경우이어도 배치할 수 있게 된다.

또한, 센서부(10, 20)의 크기나 수는 임의로 변경할 수 있다. 센서부(10, 20)를 작게 하고, 다수 배치함으로써 이웃하는 센서부(10, 20)끼리의 간격을 작게 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 액면 높이를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

(제 4 실시 형태)

도 17에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 3 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 제 2 실시 형태와 동일한 이유에 의해 온도 센서(31)를 추가한 것이고, 그 밖의 구성은 제 3 실시 형태와 같다.

즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 주위 온도에 따라서 액면 높이와 검출 소자(10)의 출력값(전압값)의 관계는 다르다. 그래서 본 실시 형태에 있어서도 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 온도 센서(31)가 측정한 주위 온도와, 검출 소자(10)의 전압값과, 주위 온도에 따른 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출한다. 이에 따라, 액면 높이를 정확히 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도 제 2 실시 형태에서의 설명과 마찬가지로, 용기(1)의 내부 온도를 검출하는 온도 센서를 추가해도 좋다. 이때, 1개의 온도 센서를 이용하거나, 액체(2)의 온도 검출용과 기체(3)의 온도 검출용의 2개의 온도 센서를 이용해도 좋다. 그리고 주위 온도와, 용기 내부 온도와, 검출 소자(10)의 전압값과, 주위 온도 및 용기 내부 온도에 따른 검출 소자(10)의 전압값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출함으로써 액면 높이를 보다 정확히 검출할 수 있다.

(제 5 실시 형태)

도 19, 도 20에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 3, 4 실시 형태의 차량용 연료계에 있어서, 복수의 센서부(10, 20)를 일체화한 것이고, 그 밖의 구성은 제 3, 제 4 실시 형태와 같다.

복수의 센서부(10, 20)는 수지부(11)에 의하여 이어져 있는 것과 함께, 수지부(11)의 내부의 도체박(12)에 의하여 각 검출 소자(10)가 직렬 접속되고, 각 펠티에 소자(20)가 직렬 접속된 구조로 되어 있다. 이에 따라, 1개의 센서 유닛(U1)이 구성되어 있다. 도시하지 않았지만, 이 1개의 센서 유닛(U1)과 제어부(30)가 배선에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.

수지부(11)는 도 4 중의 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110), 이면 보호 부재(120)가 적층되고, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140) 및 표면, 이면 패턴(111, 112)을 갖고 있지 않은 구조이다. 또한, 도체박(12)은 도 4 중의 표면, 이면 패턴(111, 121)이다. 수지부(11) 중, 도체박(12)이 형성되어 있는 부위는 도 4 중의 절연 기재(100), 표면 보호 부재(110), 이면 보호 부재(120)가 적층되고, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 갖고 있지 않은 구조이다. 또한, 절연 기재(100)와 표면 보호 부재(110)의 사이에 표면 패턴(111)이 형성되고, 절연 기재(100)와 이면 보호 부재(120)의 사이에 이면 패턴(121)이 형성된 구조이다.

이 센서 유닛은 도 6에 도시된 제조 방법에 대하여, 복수의 센서부(10, 20)가 표면, 이면 패턴(111, 121)에서 직렬 접속된 레이아웃으로 변경하고, 일괄 가열 가압함으로써 제조할 수 있다.

본 실시 형태에서는 센서 유닛(U1)의 내부의 도체박(12)에 의하여 복수의 센서부(10, 20)를 직렬 접속하고 있다. 이에 따라, 복수의 센서부(10, 20)로부터 와이어나 케이블 등의 배선을 꺼내는 경우와 비교하여, 인출 배선을 감소시킬 수 있다.

(제 6 실시 형태)

도 21에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 3 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛의 수를 1개에서 2개로 변경한 것이고, 그 밖의 구성은 제 3 실시 형태와 같다.

본 실시 형태의 차량용 연료계는 2개의 센서 유닛(U1, U2)을 구비하고 있다. 각 센서 유닛(U1, U2)은 제 3 실시 형태에서 설명한 센서 유닛(U1)과 같은 구성이다. 다만, 제 1 센서 유닛(U1)은 6개의 센서부(10, 20)로 구성되고, 제 2 센서 유닛(U2)은 5개의 센서부(10, 20)로 구성되어 있다.

제 1, 제 2 센서 유닛(U1, U2)은 각각 용기(1)의 다른 측벽에 설치되어 있다. 이때, 하나의 센서 유닛에 있어서의 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이에 다른 센서 유닛의 센서부(10, 20)가 대향하도록 제 1, 제 2 센서 유닛(U1, U2)은 서로 용기(1)의 높이 방향(도면 중 상하 방향)으로 어긋나도록 설치되어 있다.

여기에서, 1개의 센서 유닛만을 이용하는 경우, 액면(2a)이 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이에 위치할 때, 액면 높이(2a)를 고정밀도로 검출할 수 없다는 문제가 발생한다. 즉, 제 1 센서 유닛(U1)만을 이용하는 경우, 도 21에 도시된 바와 같이, 액면(2a)이 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이에 위치할 때에는 도 22에 도시된 바와 같이, 총 전압값(x₁)에 대응하는 액면 높이는 y₁₁∼y₂₂의 범위로 된다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 센서 유닛(U1, U2)을 어긋나게 하여 용기(1)의 측벽에 설치하고 있다. 이 때문에, 도 21에 도시된 바와 같이, 액면(2a)의 위치가 제 1 센서 유닛(U1)에서는 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이의 위치이어도 제 2 센서 유닛(U2)에서는 센서부(10, 20)에 대향하는 위치로 된다. 이 경우, 도 23에 도시된 바와 같이, 제 2 센서 유닛(U2)의 총 전압값(x₂)에 대응하는 액면 높이는 y₂의 1점으로 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 제 1 센서 유닛(U1)의 전압값(x)이, 액면(2a)이 2개의 센서부(10, 20)의 사이에 위치할 때의 전압값인 경우에, 제 2 센서 유닛(U2)의 전압값(x)으로부터 액면 높이(y)를 산출한다. 제 1 센서 유닛(U1)의 전압값(x)이 그 이외인 경우에는, 제 1 센서 유닛(U1)의 전압값(x)으로부터 액면 높이(y)를 산출한다. 이에 따라, 액면 높이(2a)를 고정밀도로 검출할 수 있다.

(제 7 실시 형태)

도 24a에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 1 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서부(10, 20)를 덮는 단열 부재(13)를 추가한 것이고, 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

단열 부재(13)는 센서부(10, 20) 중, 용기(1)와의 접촉면을 제외한 부위를 덮고 있다. 또한, 단열 부재(13)는 적어도 센서부(10, 20) 중, 용기측과는 반대측을 덮고 있으면 좋다. 단열 부재(13)로서는, 록 울 등의 섬유계 단열재나 발포 우레탄 등의 발포계 단열재 등을 이용할 수 있다.

여기에서, 센서부(10, 20)에 단열 부재(13)를 설치하고 있지 않은 경우, 센서부(10, 20)의 주위에 기류(바람)가 발생하는 등에 의하여 주위 온도가 변동하면, 검출 소자(10)의 출력이 변동해 버린다.

이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 주위 온도의 변동의 영향을 저감할 수 있어서, 검출 소자(10)의 출력을 안정시킬 수 있다. 이 때문에, 액면 높이의 검출 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 제 3∼제 6 실시 형태에 있어서도, 본 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 센서부(10, 20)로 구성되는 센서 유닛(U1)을 단열 부재(13)로 덮음으로써 본 실시 형태의 효과가 얻어진다. 예를 들면, 도 24b에 도시된 바와 같이, 복수의 센서부(10, 20)의 각각을 단열 부재(13)로 덮도록 한다. 이때, 단열 부재(13)는 이웃하는 센서부(10, 20)끼리에 있어서 연속해 있어도 좋다.

(제 8 실시 형태)

도 25에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 1 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛의 수를 증대시키는 것이고, 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 4개의 센서 유닛(U1, U2, U3, U4)을 이용하고 있다. 각 센서 유닛은 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 1개의 센서부(10, 20)로 구성되어 있다. 각 센서 유닛(U1∼U4)은 용기(1)의 4개의 측면의 각각에 설치되어 있다. 각 센서 유닛(U1∼U4)의 검출 소자(10)는 각각 열류에 따른 기전압을 제어부(30)를 향하여 출력한다.

여기에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어 있지 않은 경우, 액면(2a)이 용기(1)의 저면과 평행하기 때문에 도 26에 도시된 바와 같이, 4개의 검출 소자(10)의 출력값은 같다. 이 출력값으로부터 액면 높이를 산출하면, 산출한 액면 높이와 용기(1) 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

한편, 도 27에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어져 있는 경우, 액면(2a)이 용기(1)의 저면에 대하여 평행하지 않고 경사져 있기 때문에 도 28 중의 파선으로 도시된 바와 같이, 4개의 검출 소자(10)의 출력값은 다르다. 이 경우, 4개의 검출 소자(10)의 출력값을 평균하고, 평균한 출력값으로부터 액면 높이를 산출하면, 산출한 액면 높이와 용기(1) 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 액면 높이란, 용기(1)의 높이 방향, 즉, 용기(1)의 저면에 수직인 방향에서의 높이이다.

그래서 제어부(30)는 각 검출 소자(10)의 출력값의 평균값을 산출하고, 이 평균값으로부터 액면 높이를 산출한다. 이 액면 높이의 산출 방법은 제 1 실시 형태와 같다. 또한, 제어부(30)는 산출한 액면 높이와 용기 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출한다. 그리고 제어부(30)는 이 산출한 액체(2)의 체적을 연료의 잔량으로서 표시부(40)에 표시시킨다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 용기(1)의 측벽에 복수의 센서 유닛(U1∼U4)을 설치함으로써 용기(1)가 기울어도 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 4개의 센서 유닛(U1∼U4)을 용기(1)의 4개의 측벽에 각각 1개씩 설치했지만, 센서 유닛의 수 및 설치 장소는 용기(1)의 형상에 따라서 임의로 변경할 수 있다. 요컨대, 액체(2)의 체적을 산출할 수 있도록 용기(1)의 측벽 외면 중, 용기(1)가 기울어진 경우에 액면 높이가 다른 위치에 복수의 센서 유닛을 각각 배치하면 좋다.

(제 9 실시 형태)

도 29에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 3 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛의 수를 증대시킨 것이고, 그 밖의 구성은 제 3 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 용기(1)의 높이 방향에 나열하여 배치되는 복수의 센서부(10, 20)를 1개의 센서 유닛으로 하여 4개의 센서 유닛(U1∼U4)을 이용하고 있다. 각 센서 유닛은 제 3 실시 형태의 센서 유닛과 같은 것이다. 각 센서 유닛은 용기(1)의 4개의 측면의 각각에 설치되어 있다. 각 센서 유닛(U1∼U4)의 검출 소자(10)는 각각 열류에 따른 기전압을 제어부(30)를 향하여 출력한다.

제 8 실시 형태와 마찬가지로, 제어부(30)는 각 센서 유닛(U1∼U4)의 출력값(전압값)의 평균값을 산출하고, 이 평균값으로부터 액면 높이를 산출한다. 또한, 각 센서 유닛(U1∼U4)의 출력값(전압값)이란, 센서 유닛을 구성하는 복수의 검출 소자(10)의 총 출력값(총 전압값)이다. 또한, 제어부(30)는 산출한 액면 높이와 용기 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출한다. 그리고 제어부(30)는, 이 산출한 액체(2)의 체적을 연료의 잔량으로서 표시부(40)에 표시시킨다.

도 29에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어 있지 않은 경우, 액면(2a)이 용기(1)의 저면과 평행하기 때문에 도 30에 도시된 바와 같이, 4개의 센서 유닛(U1∼U4)의 출력값은 같다. 이 출력값의 평균값으로부터 액면 높이를 산출하면, 산출한 액면 높이와 용기(1) 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

또한, 도 31에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어 있는 경우, 액면(2a)이 용기(1)의 저면에 대하여 평행하지 않고 경사져 있기 때문에 도 32 중의 파선으로 도시된 바와 같이, 4개의 센서 유닛(U1∼U4)의 출력값은 다르다. 이 경우, 4개의 센서 유닛(U1∼U4)의 출력값을 평균하고, 평균한 출력값으로부터 액면 높이를 산출하면, 산출한 액면 높이와 용기(1) 내부의 바닥 면적으로부터 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 복수의 센서 유닛(U1∼U4)을 이용하고 있기 때문에 제 8 실시 형태와 마찬가지로, 용기(1)가 기울어도 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제 6 실시 형태와 같이, 하나의 센서 유닛에 있어서의 이웃하는 센서부(10, 20)의 사이에 다른 센서 유닛의 센서부(10, 20)가 대향하도록 복수의 센서 유닛 중, 임의의 2개 이상의 센서 유닛을 서로 용기(1)의 높이 방향에서 어긋나게 하여 배치하는 것이 바람직하다.

(제 10 실시 형태)

도 33에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 1 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛(U1)의 설치 장소를 변경한 것이고, 그 밖의 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 1개의 센서부(10, 20)로 구성된 센서 유닛(U1)이 용기(1)의 내부에 설치되어 있다. 센서 유닛(U1)은 용기(1)의 내부에 액체(2)가 들어 있는 경우, 그 일부 또는 전부가 액체(2)에 침지된 상태로 된다.

본 실시 형태에 있어서도, 펠티에 소자(20)의 일면(20a)을 발열시킴으로써 검출 소자(10)의 타면(10b)으로부터 일면(10a)을 향하여 검출 소자(10)의 내부를 통과하고, 용기 내부의 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성한다. 그리고 제어부(30)는 제 1 실시 형태와 동일한 제어 처리를 실행함으로써 액면 높이를 검출할 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 센서 유닛(U1)을 용기(1)의 내부에 설치하기 때문에 센서부(10, 20)가 용기(1)로부터 낙하할 염려가 없는 것과 함께, 용기(1)의 외형이 변화하지 않는다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 센서 유닛(U1)을 용기(1)의 내부에 설치하기 때문에 용기(1)가 비뚤어진 형상이어도 용이하게 액체 높이를 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도 제 2 실시 형태와 같이, 주위 온도 등에 기초하여 액면 높이를 산출함으로써 액면 높이를 정확히 검출할 수 있다.

(제 11 실시 형태)

도 34에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 3 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛(U1)의 설치 장소를 변경한 것이고, 그 밖의 구성은 제 3 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 6개의 센서부(10, 20)가 지지 부재(14)에 지지된 상태로 용기(1)의 내부에 설치되어 있다. 용기(1)의 높이 방향으로 나열하는 복수의 센서부(10, 20)에 의하여 1개의 센서 유닛(U1)이 구성되어 있다. 지지 부재(14)는 수지제이고, 6개의 센서부(10, 20)가 부착되어 있다. 또한, 지지 부재(14)는 다른 재질로 구성되어 있어도 좋다.

본 실시 형태에 있어서도, 펠티에 소자(20)의 일면(20a)을 발열시킴으로써 검출 소자(10)의 타면(10b)으로부터 일면(10a)을 향하여 검출 소자(10)의 내부를 통과하고, 용기 내부의 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성한다. 그리고 제어부(30)는 제 3 실시 형태와 동일한 제어 처리를 실행함으로써 액면 높이를 검출할 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 센서 유닛(U1)을 용기(1)의 내부에 설치하기 때문에 제 10 실시 형태와 같은 효과가 얻어진다.

또한, 제 4∼제 7 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 본 실시 형태와 마찬가지로, 센서 유닛의 설치 장소를 용기(1)의 내부로 변경해도 액면 높이를 검출할 수 있다.

(제 12 실시 형태)

도 35a에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 10 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛(U1)을 덮는 단열 부재(13)를 추가한 것이고, 그 밖의 구성은 제 10 실시 형태와 같다.

단열 부재(13)는 1개의 센서부(10, 20)로 구성되는 센서 유닛(U1) 중, 검출 소자(10)의 일면(10a)을 제외한 부위를 덮고 있다. 또한, 단열 부재(13)는 적어도 펠티에 소자(20)의 타면(20b)을 덮고 있으면 좋다. 단열 부재(13)로서는, 제 7 실시 형태의 단열 부재(13)와 같은 것을 이용할 수 있다. 단열 부재(13)의 내부로의 액체의 진입 방지를 위해, 단열 부재(13)의 표면을 피복층으로 덮도록 해도 좋다.

여기에서, 도 36에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(U1)에 단열 부재(13)를 설치하고 있지 않은 경우, 펠티에 소자(20)의 타면(20b)이 흡열면으로 되기 때문에 도 36 중의 굵은 선 화살표와 같이, 액체(2)나 기체(3)로부터 펠티에 소자(20)의 타면(20b)을 향하는 열류가 발생한다. 이 열류가 노이즈로 되고, 검출 소자(10)의 출력이 불안정하게 된다. 즉, 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열류에 영향을 미침으로써 액면 높이의 검출 정밀도가 저하해 버린다.

이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 액체(2)나 기체(3)로부터 펠티에 소자(20)의 타면(20b)을 향하는 열류의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 센서 유닛(U1)에 단열 부재(13)를 설치하고 있지 않은 경우와 비교하여 액면 높이의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 35b에 도시된 바와 같이, 제 11 실시 형태에 있어서도 본 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 센서부(10, 20)로 구성되는 센서 유닛(U1)을 단열 부재(13)로 덮음으로써 본 실시 형태의 효과가 얻어진다.

(제 13 실시 형태)

도 37에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 10 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛을 2장 적층한 구성으로 변경한 것이고, 그 밖의 구성은 제 10 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 2장의 센서 유닛(U1, U2)을 이용하고 있다. 각 센서 유닛(U1, U2)은 1개의 센서부(10, 20)로 구성되어 있다. 2장의 센서 유닛(U1, U2)은 펠티에 소자(20)측을 내측으로 하여 대항해 있다.

이에 따르면, 제 12 실시 형태와 마찬가지로, 액체(2)나 기체(3)로부터 펠티에 소자(20)의 타면(20b)을 향하는 열류의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 센서 유닛이 1장인 경우와 비교하여, 검출 소자(10)의 출력이 2배로 되기 때문에 S／N비(시그널／노이즈비)가 향상되어, 액면 높이의 검출 정밀도가 향상된다.

또한, 제 11 실시 형태에 있어서도 본 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 센서부(10, 20)로 구성되는 센서 유닛(U1)을 2장 겹침으로 함으로써 본 실시형태의 효과가 얻어진다.

(제 14 실시 형태)

도 38에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 10 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛의 수를 증대시키는 것이고, 그 밖의 구성은 제 10 실시 형태와 같다.

본 실시 형태에서는 4개의 센서 유닛(U1, U2, U3, U4)이 용기(1)의 내부에 서로 이격하여 설치되어 있다. 각 센서 유닛(U1∼U4)의 검출 소자(10)는 각각 열류에 따른 기전압을 제어부(30)를 향하여 출력한다.

본 실시 형태는 용기(1)의 4개의 측벽에 각각 센서 유닛(U1∼U4)을 설치한 제 8 실시 형태에 대하여, 센서 유닛(U1∼U4)의 설치 장소를 용기(1)의 내부로 변경한 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 도 39에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어도 제 8 실시 형태와 마찬가지로, 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 복수의 센서 유닛(U1∼U4)을 용기(1)의 내부에 설치하기 때문에 용기(1)가 비뚤어진 형상이어도 용이하게 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

(제 15 실시 형태)

도 40에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 연료계는 제 11 실시 형태의 차량용 연료계에 대하여, 센서 유닛의 수를 증대시킨 것이고, 그 밖의 구성은 제 11 실시 형태와 같다.

본 실시 형태는 용기(1)의 4개의 측벽에 각각 센서 유닛(U1∼U4)을 설치한 제 9 실시 형태에 대하여, 센서 유닛의 설치 장소를 용기(1)의 내부로 변경한 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 도 41에 도시된 바와 같이, 용기(1)가 기울어도 제 9 실시 형태와 마찬가지로, 액체(2)의 체적을 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 대하여, 제 4∼제 7 실시 형태를 조합하는 것도 가능하다.

(다른 실시 형태)

본 개시는 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 하기와 같이, 특허 청구 범위에 기재한 범위 내에서 적절히 변경이 가능하다.

(1) 상기한 각 실시 형태에서는 용기(1)의 높이 방향에 있어서의 펠티에 소자(20)의 길이를 검출 소자(10)와 같게 했지만, 검출 소자(10)의 내부를 통과하여 액체(2) 또는 기체(3)를 향하는 열류를 형성할 수 있는 범위이면, 펠티에 소자(20)의 길이를 검출 소자(10)의 길이와 다르게 해도 좋다.

(2) 상기한 각 실시 형태에서는 가열 수단으로서, 검출 소자(10)와 같은 구조의 펠티에 소자(20)를 이용했지만, 다른 구조의 펠티에 소자를 이용해도 좋다. 또한, 전기 히터 등의 다른 가열 수단(히터)을 이용해도 좋다.

(3) 상기한 각 실시 형태에서는 본 개시의 액면 높이 검출계를 차량용 연료계에 적용했지만, 다른 용도에 적용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 용탕(용융 금속)의 탕면 위치를 검출하는 탕면 높이 검출계에 적용하는 것도 가능하다.

(4) 상기한 각 실시 형태에서는 용기(1)가 폐쇄계 용기이었지만, 본 개시의 액면 높이 검출계에 따르면, 용기(1)가 개방계 용기이어도 상기한 각 실시 형태와 마찬가지로, 액면 높이를 검출할 수 있다.

(5) 상기한 각 실시 형태에서는 용기(1)에 들어 있는 액체(2)의 액면 높이를 검출했지만, 본 개시의 액면 높이 검출계에 따르면, 센서 유닛을 액체에 침지시켜서 사용함으로써 용기(1)에 들어 있지 않은 액체의 액면 높이, 예를 들면, 하천이나 바다의 조위(潮位)를 검출하는 것이 가능하다.

(6) 상기한 각 실시 형태에서는 검출 소자(10)에서 발생한 기전압(전압값)에 기초하여 제어부(30)가 액면 높이를 산출했지만, 전압값 대신에, 전류값에 기초하여 액면 높이를 산출해도 좋다. 요컨대, 검출 소자(10)는 검출 소자(10)의 내부를 통과하는 열류에 따른 기전력을 발생시키고, 그 기전력에 따른 전기 신호를 제어부(30)에 대하여 출력하게 되어 있고, 제어부(30)는, 그 검출 소자(10)의 출력값과, 검출 소자(10)의 출력값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출할 수 있다.

(7) 상기한 각 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속이 각각 Bi―Sb―Te 합금, Bi―Te 합금이었지만, 다른 합금이어도 좋다. 또한, 상기 각 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속의 양쪽이 고상 소결된 소결 합금이었지만, 적어도 한쪽이 고상 소결된 소결 합금이면 좋다. 이에 따라, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 형성하는 금속의 양쪽이 고상 소결된 소결 금속이 아닌 경우와 비교하여 기전력을 크게 할 수 있어서, 검출 소자(10)의 고감도화가 가능하다.

(8) 상기 각 실시 형태는 서로 무관계한 것은 아니고, 조합이 명백히 불가한 경우를 제외하고, 적절히 조합이 가능하다. 또한, 상기 각 실시 형태에 있어서, 실시 형태를 구성하는 요소는 특별히 필수라고 명시한 경우 및 원리적으로 명백히 필수라고 생각되는 경우 등을 제외하고, 반드시 필수의 것은 아닌 것은 말할 것도 없다.

1: 용기
10: 검출 소자
13: 단열 부재
20: 펠티에 소자
30: 제어부(검출 처리 수단)
100: 절연 기재
101, 102: 제 1, 제 2 비아홀
130, 140: 제 1, 제 2 층간 접속 부재

Claims

제 1 면(10a)과 그 반대측의 제 2 면(10b)을 갖고, 상기 제 1 면이 검출 대상의 액체를 향해 있고 또한, 상기 제 1 면이 액면의 높이 방향으로 평행한 상태로 된 검출 소자(10)와,
상기 검출 소자의 제 2 면측에 설치된 가열 수단(20)과,
상기 액체의 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 검출 처리 수단(30)과,
1개의 상기 검출 소자는 액면 높이 방향에 있어서의 길이가 액면 높이의 검출 범위와 같은 길이이고, 1개의 상기 검출 소자에 의하여 구성된 1개의 센서 유닛과,
상기 검출 소자에 형성되어, 열가소성 수지로 이루어지는 절연 기재(100)에 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)과,
상기 검출 소자에 매립되어, 상기 제 1, 제 2 비아홀에 서로 다른 금속으로 형성된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 구비하고,
상기 가열 수단은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면을 향하여 상기 검출 소자의 내부를 통과하고, 상기 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성하고,
상기 검출 소자는 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재가 번갈아 직렬 접속된 구조를 갖고, 번갈아 직렬 접속된 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재에서 상기 검출 소자의 내부를 통과하는 열류에 따른 기전력을 발생시키고, 그 기전력에 따른 전기 신호를 상기 검출 처리 수단에 대하여 출력하고,
상기 검출 처리 수단은 상기 검출 소자의 출력값과, 상기 검출 소자의 출력값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제 1 면(10a)과 그 반대측의 제 2 면(10b)을 갖고, 상기 제 1 면이 검출 대상의 액체를 향해 있고 또한, 상기 제 1 면이 액면의 높이 방향으로 평행한 상태로 된 복수의 검출 소자(10)와,
상기 복수의 검출 소자의 제 2 면측에 설치된 가열 수단(20)과,
상기 액체의 액면 높이의 검출 처리를 실시하는 검출 처리 수단(30)과,
상기 복수의 검출 소자는 액면 높이의 검출 범위에 걸쳐서 액면 높이 방향으로 나열해 있고, 상기 복수의 검출 소자에 의하여 구성된 1개의 센서 유닛과,
상기 복수의 검출 소자는 상기 복수의 검출 소자에 형성되어, 각각 열가소성 수지로 이루어지는 절연 기재(100)에 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(101, 102)과,
상기 복수의 검출 소자에 매립되어, 상기 제 1, 제 2 비아홀에 서로 다른 금속으로 형성된 제 1, 제 2 층간 접속 부재(130, 140)를 구비하고, 상기 가열 수단은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면을 향하여 상기 복수의 검출 소자의 내부를 통과하고, 상기 액체 또는 기체를 향하는 열류를 형성하고,
상기 복수의 검출 소자는 번갈아 직렬 접속된 상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재에서 상기 검출 소자의 내부를 통과하는 열류에 따른 기전력을 발생시키고, 그 기전력에 따른 전기 신호를 상기 검출 처리 수단에 대하여 출력하고,
상기 검출 처리 수단은 상기 복수의 검출 소자의 총 출력값과, 상기 복수의 검출 소자의 총 출력값과 액면 높이의 관계에 기초하여 액면 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성하는 상기 금속의 적어도 한쪽은 복수의 금속 원자가 상기 금속 원자의 결정 구조를 유지한 상태로 소결된 소결 합금인 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 수단은 상기 검출 소자와 같은 구조를 갖고 또한, 상기 검출 소자와 일체화된 펠티에 소자인 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 액체를 수용하는 용기(1)의 측벽 외면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 액체를 수용하는 용기(1)의 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제6항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 가열 수단측을 내측으로 하여 2장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 가열 수단측을 덮는 단열 부재(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 용기가 기울어진 경우에 액면 높이가 다른 위치에 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
액면 높이 검출계.