内容量推定装置
【課題】容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置を提供する。
【解決手段】車両燃焼システム１は、気密タンク３０が燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０により、気相部１７にシリンダ２１から気体が押し込まれると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられたオリフィス４１によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク１０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵによって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【解決手段】車両燃焼システム１は、気密タンク３０が燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０により、気相部１７にシリンダ２１から気体が押し込まれると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられたオリフィス４１によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク１０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵによって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガソリン、液化ガス、又は、各種薬液などの液体、又は、樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなどの固体を収容する容器内にある前記液体又は前記固体の内容量を推定する内容量推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内容量推定装置としての燃料残量検出装置は、容器としての燃料タンク内の燃料の液位（即ち、液面高さ）を検出する液位検出手段を有する。この液位検出手段としては、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を接点に出力するような構成のものなどが一般に採用されている。そして、燃料残量検出装置は、液位検出手段の電気的特性、すなわち前記接点から出力される電圧に基づいて内容量としての燃料の残量を検出していた。
【０００３】
しかしながら、このような燃料残量検出装置は、車両が傾斜したり、振動したりすることによって、車両の燃料タンク内の液面が変動するので、燃料タンク内の液面変動にフロートが追随してフロートの高さが変動し、そのため、燃料計の表示に誤差が生じてしまうという問題があった。また、車室空間の拡大化の要請などを背景に、車両内スペースの効率化が求められる車両などにおいては、車両内の隙間を利用して燃料タンクが搭載されることがあり、そのため、燃料タンクの形状が複雑になって、液面高さに基づいて燃料残量を正確に検出することが難しいという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に提案されている燃料残量計測装置９０１は、図１１に示すように、箱状のタンク本体９０３を有している。このタンク本体９０３の内側空間は、柔らかな袋状体９０５によって、燃料Ｆを収容する燃料貯留室９０７と、大気に連通する圧力調整室９０９と、に区画されている。さらに、燃料残量計測装置９０１は、圧力調整室９０９内へ空気を送出することで圧力調整室９０９内の圧力を上昇させる機能を果たす加圧器アッセンブリ９１３と、圧力調整室９０９内における気体の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力計９１５と、制御装置と、を有している。加圧器アッセンブリ９１３は、流通路９３７を介して圧力調整室９０９と接続されたシリンダ９２７と、シリンダ９２７内を往復移動されるピストン９２５と、を有している。
【０００５】
燃料残量計測装置９０１の制御装置は、加圧器アクチュエータによりピストンロッド９２３を介して、ピストン９２５をシリンダ９２７内で上方から下方に移動させて、圧力調整室９０９へ所定量の大気を押し込むとともに、この所定量の大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を圧力計９１５によって測定する。そして、制御装置は、圧力調整室９０９に押し込んだ大気の量と、大気の押し込み前の圧力調整室９０９の圧力と、大気の押し込みによる圧力調整室９０９の圧力変化量と、に基づいて、ボイルの法則から圧力調整室９０９の容積を算出して、この圧力調整室９０９の容積をタンク本体９０３の容積から差し引いて、燃料貯留室９０７の容積、即ち、燃料Ｆの残量を検出していた。これにより、液面の変動や燃料タンクの形状の影響を受けることなく、燃料タンク内の燃料の残量を正確に検出することができた。
【０００６】
また、燃料残量計測装置９０１においては、タンク本体９０３の内側空間を、袋状体９０５によって燃料貯留室９０７と圧力調整室９０９とに区画する構成であったが、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）などの液化ガスを燃料Ｆとする場合、袋状体９０５内で燃料Ｆが気化してしまう場合があるなど、燃料Ｆの残量を正確に検出することができないことがある。そのため、液化ガスを燃料Ｆとする場合等には、図１２に示すように、袋状体９０５を備えずにタンク本体９０３に直接燃料Ｆを収容して、液相部を燃料貯留室９０７とし、気相部を圧力調整室９０９とした構成の燃料残量計測装置９０１Ａを用いていた。
【０００７】
そして、上述した燃料残量計測装置９０１Ａでは、例えば、液化ガスを燃料Ｆとした場合など、燃料タンクの周囲の温度などの環境条件により圧力調整室９０９内の圧力が大きく変化し（例えば、液化石油ガスの場合、０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）、また、環境条件が一定の場合でも、燃料タンクに収容する液化ガスの種類等によって圧力調整室９０９内の圧力が変化するので、このような広範囲の圧力を測定できる圧力計を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、広範囲の圧力を測定できる圧力計は、一般的に分解能が低い（即ち、計測できる最小単位が大きい）ので測定精度が低く、また、大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を測定して、これら圧力の差分から圧力調整室９０９の圧力変化量を検出すると、測定精度の低い値から圧力変化量を求めることになり、測定精度がさらに低くなってしまうという問題があった。また、圧力計の分解能が低いので、圧力調整室９０９の圧力変化量を求めるためには多量の大気を押し込む必要があり、大型のピストンやシリンダを備えた加圧器アッセンブリ９１３が必要となって、装置が大型化してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、前記容器と別体で設けられた気密タンクと、前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、前記気体移送手段によって前記気体が移送されたときに、前記気相部と前記気密タンクとの間での気体の移動を規制可能な気体移動規制手段と、前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力との圧力差を測定する圧力差測定手段と、前記気体が移送されるように前記気体移送手段を駆動するとともに、前記気体移送手段が駆動されることにより前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記気体が移送された後に前記圧力差測定手段によって測定された前記圧力差、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記気体移動規制手段が、前記配管に設けられ、前記気体が移送された後に少なくとも前記圧力差測定手段によって前記圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、前記気体が移送される前の前記気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記気体移動規制手段が、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、前記配管に設けられた遮断弁と、前記気体移送手段によって前記気体が移送される前に、前記遮断弁を前記移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている
ことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、前記内容量推定手段が、前記圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記内容量の推定に用いるための前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、気密タンクが、容器と別体で設けられるとともに配管によって容器内の気相部に接続されており、気体移送手段によって、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように、前記気相部の外部の気体又は前記気相部の気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化して、前記気相部と気密タンクとの間で気体を移動させようとする力が働くが、前記気相部と気密タンクとの間に設けられた気体移動規制手段によって、この気体の移動が規制されて、前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力とに圧力差が生じ、この圧力差を圧力差測定手段によって測定する。そして、内容量推定手段によって、気体移送前の気相部の圧力と、気体移送後に圧力差測定手段によって測定された圧力差と、移送された気体量と、に基づいて、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【００１６】
つまり、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、気体移動規制手段により前記気相部と気密タンクとの間の気体の移動が規制されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力（気体移送前の気密タンクの圧力と厳密に同一の圧力と、内容量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある圧力とを含む）を保ち、これにより、前記気相部と気密タンクとの間に圧力差が生じるとともに、このときの圧力差は、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差を圧力差測定手段によって測定する。
【００１７】
請求項２に記載された発明によれば、気体移動規制手段が、前記気相部と気密タンクとを接続する配管に設けられ、気体移送後に少なくとも圧力差測定手段によって前記気相部と気密タンクとの間の圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体移送前の気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されている。つまり、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、流量制限部材により気体の移動の流量が制限されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じる。
【００１８】
請求項３に記載された発明によれば、気体移動規制手段が、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、配管に設けられた遮断弁と、気体移送手段によって気体が移送される前に、遮断弁を移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている。つまり、前記気相部に気体が移送される前に、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、遮断弁により気体の移動が遮断されて密閉された気密タンクは気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じる。
【００１９】
請求項４に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、容器の内容量の推定に用いるための、気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されている。つまり、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて検出した気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載された発明によれば、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、気体移動規制手段により前記気相部と気密タンクとの間の気体の移動が規制されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部と気密タンクとの間に圧力差が生じるとともに、このときの圧力差は、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差を圧力差測定手段によって測定するので、前記気相部の圧力と気密タンクの圧力との圧力差、即ち、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、前記気相部の圧力の変化範囲より非常に小さく、そのため、圧力差を測定する圧力差測定手段における分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、圧力差測定手段における分解能を高くすることで、圧力差が小さい場合でも検出が可能となり、気体移送手段によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【００２１】
請求項２に記載された発明によれば、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、流量制限部材により気体の移動の流量が制限されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じるので、簡易な構成で前記気相部と気密タンクとの間に圧力差を生じさせることができるとともに、圧力差を解消するための機構を設けることなく、時間経過により前記気相部と気密タンクとの間の圧力差を解消させることができる。
【００２２】
請求項３に記載された発明によれば、前記気相部に気体が移送される前に、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、遮断弁により気体の移動が遮断されて、気密タンクが密閉されて気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じるので、前記気相部と気密タンクとの間の圧力差を確実に生じさせることができるとともに、圧力差が生じた状態を長時間保持できる。
【００２３】
請求項４に記載された発明によれば、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて検出した気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内の内容量を推定する。ボイルの法則等を用いて内容量を推定するためには、容器内の気相部の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、容器の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、前記気相部の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、内容量の推定毎の前記気相部の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には内容量の推定精度が低下してしまう。そして、本発明では、圧力情報測定手段によって、気相部の初期圧力に応じた情報を測定して、この情報に基づいて検出した気相部の初期圧力を内容量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部の初期圧力が変化してしまう場合においても、内容量の推定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図２】図１の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１の車両燃料システムの変形例の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図６】図５の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図７】図６の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を示すフローチャートである。
【図８】図６の制御部のメモリに格納された気相部容積関係情報の一例を示すグラフである。
【図９】図６の制御部のメモリへの複数の気相部容積関係情報の格納状態を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は、液量推定装置が、加圧器に代えて、真空加圧ポンプを備えた構成を説明する図であり、（ｂ）は、加圧器に代えて、遮断弁及びヒータを備えた構成を説明する図である。
【図１１】従来の燃料残量検出装置を示す図である。
【図１２】従来の他の燃料残量検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第１の実施形態を備える車両燃料システムを、図１〜図４を参照して説明する。
【００２６】
以下に説明する車両燃料システムは、車両に搭載されて、液化石油ガス（ＬＰＧ）を当該車両の燃料Ｆとして収容する燃料タンクを備えるとともに、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量（内容量）を推定するシステムである。この車両燃料システムでは、液量を推定する際に燃料タンク内に気体を押し込むように移送することで燃料タンク内の圧力を上昇させ、気体を移送する前の燃料タンク内の圧力、気体移送前後での燃料タンク内の圧力上昇量、及び、移送された気体量に基づいて、燃料Ｆの液量を推定する。
【００２７】
ＬＰＧなどの液化ガスを燃料Ｆとして収容した燃料タンク内では、周囲温度などの環境条件により圧力が０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度まで変化するので、上述した従来の燃料残量検出装置などにおいてはこのような広範囲の圧力や、燃料タンク内の圧力上昇量（即ち、圧力変化量）を精度良く測定することが困難であり、液化ガスを燃料とした車両に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する本発明の車両燃料システムは、液化ガスを燃料とした車両に適したものである。
【００２８】
図１に示すように、車両燃料システム（図中、符号１で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置６と、を有している。
【００２９】
燃料タンク１０は、例えば、車両の床下などに配置されて、当該車両の燃料Ｆを収容する周知の車両部品であり、本実施形態においては、直方体の箱形状で容積１００Ｌとなるように形成されている。燃料タンク１０には、図示しない車両の燃料充填口に接続されて、燃料供給スタンドなどから供給される燃料Ｆを燃料タンク１０内に流入させるための流入管１１と、この流入管１１を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流入弁１２と、が設けられている。また、流入管１１には、安全上取付が必要となる図示しない遮断バルブが設けられている。また、燃料タンク１０には、図示しない内燃機関に燃料Ｆを供給するためのインジェクション装置等に接続されて、燃料タンク１０内の燃料Ｆを当該インジェクション装置等に向けて流出させる流出管１３と、この流出管１３を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流出弁１４と、が設けられている。なお、図１に示した燃料タンク１０等の構成は一例であって、例えば、流入管１１及び流出管１３の燃料タンク１０への接続箇所はシステム構成等に応じて適宜定められる。燃料タンク１０内には、気化した燃料Ｆ等が収容される気相部１７と、液体状の燃料Ｆが収容される液相部１８と、が存在する。燃料タンク１０内には、燃料Ｆが空の場合は気相部１７のみ存在し、また、燃料Ｆが満量の場合でも若干の空間が設けられ、即ち、気相部１７が存在する。
【００３０】
この気相部１７の容積は、当該気相部に移送された気体量と、気体が移送されることによる気相部１７の圧力変化量との間に相関関係があり、例えば、一定の気体量を気相部１７に押し込んだとき、気相部１７の容積が大きいほど気相部の圧力変化量が小さく、気相部１７の容積が小さいほど気相部１７の圧力変化量が大きくなる。
【００３１】
液量推定装置６は、気体移送手段としての加圧器２０と、第１配管２８と、気密タンク３０と、第２配管３８と、気体移動規制手段としてのオリフィス４１と、圧力差測定手段としての差圧センサユニット５１と、圧力情報測定手段としての気相部圧力センサ５８と、制御部６０と、を有している。
【００３２】
加圧器２０は、シリンダ２１と、ピストン２２と、ピストンロッド２３と、アクチュエータ２４と、圧力調整弁２５と、を備えている。
【００３３】
シリンダ２１は、燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、両端面部２１ａ、２１ｃが塞がれた円筒形状で容積２Ｌとなるように形成されている。シリンダ２１は、第１配管２８によって燃料タンク１０に接続されている。第１配管２８は、その一端２８ａが、燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端に接続され、他端２８ｂが、シリンダ２１の下端面部２１ｃに接続されている。つまり、シリンダ２１は、燃料タンク１０の上部、即ち、燃料タンク１０内の気相部１７（以下、単に気相部１７という）に接続されている。これにより、シリンダ２１には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００３４】
ピストン２２は、シリンダ２１の内部空間における横断面形状と同一となる円柱形状に形成されている。ピストン２２は、シリンダ２１内に収容されるとともに、その両端面２２ａ、２２ｂが、シリンダ２１の両端面部２１ａ、２１ｃに平行で且つシリンダ２１の軸方向（図１の上下方向）に移動可能に収容されている。ピストンロッド２３は、一端がピストン２２の上端面２２ａに固定され、他端がアクチュエータ２４に支持されている。
【００３５】
アクチュエータ２４は、シリンダ２１の上端面部２１ａの内面に設けられており、ピストンロッド２３を突没することにより、ピストン２２をシリンダ２１の軸方向に移動させる。アクチュエータ２４は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。圧力調整弁２５は、ピストン２２に設けられた、上端面２２ａと下端面２２ｂとを貫通する貫通孔２２ｃ内に設けられており、この貫通孔２２ｃを開放及び閉塞する電磁弁で構成されている。圧力調整弁２５は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。
【００３６】
アクチュエータ２４によって、貫通孔２２ｃが閉塞された状態でピストン２２が下端面部２１ｃに近づくように移動されると、シリンダ２１内の気体が、第１配管２８を通じて、燃料タンク１０内の気相部１７に押し込まれる。つまり、加圧器２０は、シリンダ２１内の気体をピストン２２によって気相部１７に押し込むように、シリンダ２１内の気体を移送可能に設けられている。気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍ（即ち、移送される気体量ΔＶｍ）は、アクチュエータ２４によるピストン２２の移動距離に比例する。具体的には、ピストン２２の下端面２２ｂの面積に移動距離を乗じたものが気体量ΔＶｍとなる。このピストン２２の移動距離は、燃料タンク１０の容積及びシリンダ２１の容積等に応じて予め定められている。本実施形態では、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍが１．０Ｌとなるように上記移動距離が設定されており、この気体量ΔＶｍは後述するメモリ６５に予め格納されている。このピストン２２の移動距離、即ち、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍについては、装置の構成等に応じて適宜定められているが、気相部１７の圧力などに応じて可変としてもよい。また、圧力調整弁２５によって貫通孔２２ｃが開放されると、シリンダ２１内におけるピストン２２の上端面２２ａ側と下端面２２ｂ側とが連通されてこれら両側の圧力差がなくなり、シリンダ２１内の圧力が均一になる。
【００３７】
気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられ、当該燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、直方体の箱形形状で容積１Ｌとなるように形成されている。気密タンク３０は、第２配管３８によって燃料タンク１０に接続されている。この第２配管３８は、その一端３８ａが、燃料タンク１０の上壁１０ａの上端に接続され、他端３８ｂが、気密タンク３０の下壁３０ｃに接続されている。つまり、気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに、燃料タンク１０の上部、即ち、気相部１７に接続されている。これにより、気密タンク３０には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００３８】
オリフィス４１は、第２配管３８の横断面と同形状の板状で、その中央部分に小径の貫通孔４１ａが設けられた部材であり、第２配管３８に気体の流動方向に垂直（即ち、貫通孔４１ａの軸が流動方向に平行）になるように設けられている。オリフィス４１は、貫通孔４１ａを通じて気体を流動させることにより、第２配管３８に流れる気体の流量を制限する（即ち、気体の移動を規制する）。即ち、オリフィス４１は、請求項中の流量制限部材に相当する。本実施形態において、オリフィス４１は、規制流量が１０００ｃｃｍ（圧力差１気圧において、１０００ｃｃ／分）のものを用いている。
【００３９】
オリフィス４１の構成については、気密タンク３０が、少なくとも気相部１７に気体が押し込まれた時点から後述の差圧センサユニット５１により気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体押込前の圧力を保持していられるように、液量推定装置の構成などに応じて、規制流量が適宜定められる。本明細書において、「気体押込前の圧力（即ち、気体移送前の圧力）」とは、気体押込前の気密タンク３０の圧力と厳密に同一の圧力と、気体押込前の気密タンク３０の圧力と液量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある圧力とを含む。または、オリフィス４１を設けず、第２配管３８自体が上記気体の流量を規制する流量規制部材として機能するように、第２配管３８の内径を細く形成してもよい。
【００４０】
差圧センサユニット５１は、第１圧力室５２と、第２圧力室５３と、第１圧力室５２と第２圧力室５３を仕切るとともにこれら圧力室の圧力差に応じて変形するダイヤフラム５４と、ダイヤフラムの変形量（即ち、圧力差）に応じた電気信号を出力する半導体歪みゲージ５５と、などで構成されている。第１圧力室５２は、管路５６ａを通じて燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端（即ち、気相部１７）に接続されており、第２圧力室５３は、管路５６ｂを通じて気密タンク３０の側壁３０ｂに接続されている。これにより、差圧センサユニット５１は、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差（即ち、差圧）を測定する。差圧センサユニット５１は、後述する制御部６０（即ち、ＣＰＵ６２）に電気的に接続されており、測定した圧力差に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００４１】
本実施形態において、差圧センサユニット５１は、自律して周期的に圧力差を測定するものである。つまり、この差圧センサユニット５１の測定周期が、上述した圧力保持時間の最大値となるので、オリフィス４１は、少なくともこの測定周期にわたり、気体押込前の圧力を保持できるように構成される。また、差圧センサユニット５１は、これに限定されるものではなく、制御部６０からの要求に応じて圧力差を測定するものであってもよい。この場合、気体押込後に制御部６０からの測定要求が差圧センサユニット５１に出力されるまでの時間が上記圧力保持時間となる。
【００４２】
気相部圧力センサ５８は、例えば、半導体式の圧力センサなどで構成されて、燃料タンク１０の上壁１０ａに設けられており、気相部１７の圧力を測定する。本実施形態において、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の圧力範囲である０．１ＭＰａ〜３ＭＰａを５０Ｐａ単位で計測可能な分解能を有するものを用いている。また、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の絶対圧力（真空を基準とした圧力）を測定できるものを用いる。または、液量の推定中の大気圧の変動が当該推定に影響ない程度に小さければ、ゲージ圧力（大気圧を基準とした圧力）を測定できる圧力センサを用いてもよい。気相部圧力センサ５８は、後述する制御部６０（即ち、ＣＰＵ６２）に電気的に接続されており、測定した気相部１７の圧力に応じた電気信号を制御部６０に出力する。気相部圧力センサ５８は、自律して周期的に圧力を測定するものであるが、これに限定されるものではなく、制御部６０からの要求に応じて圧力を測定するものであってもよい。
【００４３】
制御部６０は、図２に示すように、周知の組み込み機器用のマイクロコンピュータ６１などで構成されている、このマイクロコンピュータ６１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６４と、メモリ６５と、を備えている。
【００４４】
ＣＰＵ６２は、車両燃料システム１における各種制御を司り、ＲＯＭ６３に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＲＯＭ６３は、前記制御プログラムやこの制御プログラムに参照されるパラメータなどの各種情報を記憶している。特に、ＲＯＭ６３は、ＣＰＵ６２を、内容量推定手段、遮断弁切替手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ６２は、この制御プログラムを実行することで前述した各種手段として機能する。ＲＡＭ６４は、ＣＰＵ６２が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。メモリ６５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）やフラッシュメモリなどの電源断となってもデータを保持できる不揮発性のメモリで構成されている。このメモリ６５には、後述する内容量推定処理で用いられる数式やパラメータ（後述する圧力調整時間、圧力差測定待ち時間など）等の各種情報が記憶されている。
【００４５】
また、マイクロコンピュータ６１は、図示しないインタフェース部を備えている。このインタフェース部は、アクチュエータ２４、圧力調整弁２５、差圧センサユニット５１、及び、気相部圧力センサ５８のそれぞれと、ＣＰＵ６２と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。また、図示していないが、インタフェース部は、上述した流入弁１２及び流出弁１４と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、例えば、後述する内容量推定処理実行中は、流入管１１及び流出管１３を閉塞するように流入弁１２及び流出弁１４を制御して、燃料タンク１０内の圧力が漏出しないようにするなど、必要に応じて、流入弁１２及び流出弁１４を制御して、流入管１１及び流出管１３を開放及び閉塞する。また、インタフェース部は、図示しない燃料計と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、推定した燃料Ｆの液量を当該燃料計に表示させる。
【００４６】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図３のフローチャートに示すステップＳ１０５に進む。
【００４８】
ステップＳ１０５では、ピストン２２が、所定の押込前位置Ｐ１に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出するとともに、ピストン２２の貫通孔２２ｃが開放されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＳ１１０に進む。
【００４９】
ステップＳ１１０では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１の圧力、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３０の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、貫通孔２２ｃが閉塞されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００５０】
ステップＳ１２０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。そして、ステップＳ１３０に進む。
【００５１】
ステップＳ１３０では、ピストン２２が、上記押込前位置Ｐ１より下端面部２１ｃ寄りに設定された押込後位置Ｐ２に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出する。これにより、ピストン２２は、押込前位置Ｐ１から押込後位置Ｐ２まで移動されて、シリンダ２１内からピストン２２の移動距離に応じた量の気体が押し出されるとともに、第１配管２８を通じて気相部１７に押し込まれる。つまり、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１（即ち、気相部１７の外部）から気体を押し込まれるように、シリンダ２１内の気体が移送され、これにより、気相部１７の圧力が上昇する。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００５２】
ステップＳ１４０では、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれた直後に、差圧センサユニット５１から出力された電気信号に基づいて、差圧センサユニット５１によって測定された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する。そしてステップＳ１５０に進む。
【００５３】
ここで、圧力差ΔＰｍについて考察する。気相部１７と気密タンク３０とが第２配管３８を通じて接続されているので、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれる前の気密タンク３０の圧力は、気相部１７の圧力と同一になる。そして、気相部１７に気体が押し込まれると、気相部１７の圧力が上昇して、気相部１７から第２配管３８を通じて気密タンク３０に気体が流れる。このとき、オリフィス４１によって気体の流量が制限されて、気密タンク３０では差圧センサユニット５１によって圧力差ΔＰｍが測定されるまでの圧力保持時間にわたり気体押込前の圧力が保持される。そのため、気体が押し込まれた直後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍは、気体が押し込まれる前後の気相部１７の圧力上昇量（即ち、圧力変化量）と同等のものとして取り扱うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、気相部１７に気体が押し込まれた直後に差圧センサユニット５１によって圧力差ΔＰｍを測定するものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、気相部１７に気体が押し込まれた時点から、気密タンク３０の圧力が気体押込前の圧力と異なる圧力に変化する程度に長い所定の検出時間を経過した後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍを検出し、そして、予備測定やシミュレーションなどによって予め作成した当該検出時間と気密タンク３０の圧力変化との関係を示すデータテーブルなどを用いて、この圧力差ΔＰｍを補正するようにしてもよい。
【００５５】
ステップＳ１５０では、メモリ６５に格納されている、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍを読み出す、即ち、気体量ΔＶｍを取得する。そして、ステップＳ１６０に進む。
【００５６】
なお、本実施形態では、予め定められた気体量ΔＶｍをメモリ６５から読み出すものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２の移動距離を測定するとともに当該移動距離に応じた電気信号を出力するリニアエンコーダなどを別途設けて、このリニアエンコーダにより出力された電気信号に基づいて検出したピストン２２の移動距離を用いて、気体量ΔＶｍを算出するなどしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気体量ΔＶｍを取得する構成については任意である。
【００５７】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＳ１４０で検出された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、ステップＳ１５０で取得された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【００５８】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力をＰｍ１、押し込まれた後の気相部１７の圧力をＰｍ２、押し込まれた気体量をΔＶｍ、気相部１７の容積をＶＡとすると、ボイルの法則から次の式が成立し、
Ｐｍ１×（ＶＡ＋ΔＶｍ）＝Ｐｍ２×ＶＡ
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／（Ｐｍ２−Ｐｍ１）・・・（１．１）
そして、（１．１）式の分母は、気体が押し込まれる前後での圧力上昇量を示しており、この圧力上昇量は、気体が押し込まれた後の気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差と同等であるので、
ΔＰｍ＝Ｐｍ２−Ｐｍ１・・・（１．２）
となり、これら（１．１）、（１．２）式から、
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／ΔＰｍ・・・（１．３）
が導かれ、この（１．３）式を用いて、気相部容積ＶＡを算出する。そして、ステップＳ１７０に進む。
【００５９】
ステップＳ１７０では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＳ１６０で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００６０】
上述したステップＳ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１７０が、請求項中の内容量推定手段に相当する。
【００６１】
次に、上述した車両燃料システム１における本発明に係る動作例について説明する。
【００６２】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、加圧器２０のピストン２２を所定の押込前位置Ｐ１に移動し、圧力調整弁２５を開いてピストン２２に設けられた貫通孔２２ｃを開放して（Ｓ１０５）、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１、気相部１７、及び、気密タンク３０の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち、その後圧力調整弁２５を閉じて貫通孔２２ｃを閉塞する（Ｓ１１０）。この状態で、気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する（Ｓ１２０）。そして、ピストン２２を所定の押込後位置Ｐ２に移動させて、シリンダ２１内の気体を気相部１７に押し込む（Ｓ１３０）。そして、気体を押し込んだ直後に気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する（Ｓ１４０）。
【００６３】
そして、メモリ６５から気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍを取得し（Ｓ１５０）、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気体を押し込んだ直後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、を用いて、ボイルの法則から燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを算出し（Ｓ１６０）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｓ１７０）。
【００６４】
次に、車両燃料システム１における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【００６５】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌであり、上述した内容量推定処理において、加圧器２０による気体押込前の気相部１７の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、そして、加圧器２０によって１．０Ｌの気体を押し込んだ（即ち、気体量ΔＶｍが１．０Ｌ）直後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．１０ＭＰａとなったものとする。
【００６６】
このとき、気相部容積ＶＡは、上記（１．３）式から、
ＶＡ＝（１．００×１．０）／０．１０
＝１０．０Ｌ
となり、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−１０．０＝９０．０Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【００６７】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３０が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに第２配管３８によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１から気体を押し込むように、シリンダ２１の気体が移送されると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられたオリフィス４１によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク３０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵ６２によって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【００６８】
つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、オリフィス４１により気相部１７と気密タンク３０との間の気体の移動が規制されて、気密タンク３０の圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差ΔＰｍが生じるとともに、このときの圧力差ΔＰｍは、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定するので、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差ΔＰｍ、即ち、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、気相部１７の圧力の変化範囲（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）より非常に小さく、そのため、圧力差ΔＰｍを測定する差圧センサユニット５１のレンジを低く（小さく）おさえ分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、差圧センサユニット５１における分解能を高くすることで、圧力差ΔＰｍが小さい場合でも検出が可能となり、加圧器２０によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【００６９】
また、オリフィス４１が、気相部１７と気密タンク３０とを接続する第２配管３８に設けられ、気体移送後に少なくとも差圧センサユニット５１によって気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体移送前の気密タンク３０内の圧力を保持可能なように、気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動の流量を制限するものとして構成されている。つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、オリフィス４１により気体の移動の流量が制限されて、気密タンク３０の圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差ΔＰｍが、気相部１７と気密タンク３０との間に生じる。そのため、簡易な構成で気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差を生じさせることができるとともに、圧力差ΔＰｍを解消するための機構を設けることなく、時間経過により前記気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差を解消させることができる。
【００７０】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力に基づいて、燃料タンク１０の液量の推定に用いるための、気体が移送される前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そこで、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を用いて燃料タンクの液量を推定することにより、環境条件等により気相部１７の気体押込前の圧力Ｐｍ１（即ち、初期圧力）が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【００７１】
本実施形態においては、燃料タンク１０が直方体の箱形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、上述した燃料タンク１０に代えて、第１タンク部分１０１、第２タンク部分１０２からなる燃料タンク１０Ａを用いてもよい。第１タンク部分１０１と第２タンク部分１０２とには、それぞれ気相部１７と液相部１８があり、管路１０３によって気相部１７同士が接続され、管路１０４によって液相部１８同士が接続されている。本発明によれば、この燃料タンク１０Ａのように、複数のタンク部分に分割され、それぞれ気相部同士、液相部同士が接続された、複雑な形状の燃料タンクを用いた場合においても、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量ＶＬを正確に推定することができる。また、加圧器２０によって気体が移送されたときの気相部１７の圧力変化が差圧センサユニット５１の測定可能範囲内に収まる程度に、差圧センサ５１の第２圧力室５３や管路５６ｂの容積を大きくして、気密タンク３０を設けずに第２配管３８と管路５６ｂとを直接接続してもよい。この構成においては、第２圧力室５３や管路５６ｂが気密タンクとして機能する。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第２の実施形態を備える車両燃料システムを、図５〜図９を参照して説明する。
【００７３】
図５に示すように、車両燃料システム（図中、符号２で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置７と、を有している。なお、第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００７４】
液量推定装置７は、図５、図６に示すように、オリフィス４１に代えて遮断弁４２を有している以外は、第１の実施形態で示した液量推定装置６と同一の構成である。
【００７５】
遮断弁４２は、例えば、電磁弁などで構成されており、第２配管３８に設けられて、その開閉によって第２配管３８を開放又は閉塞するように動作する。つまり、遮断弁４２は、弁開制御されることにより前記気体の移動を許容する移動許容状態に切り替え、弁閉制御されることにより前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替える、ように構成されている。遮断弁４２は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって制御される。
【００７６】
制御部６０のマイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５には、図８に一例を示すように、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに所定の気体量（押込気体量）が気相部１７に押し込まれた後の燃料タンク１０内の気相部１７の圧力変化量（即ち、圧力差ΔＰｍ）と、そのときの燃料タンク１０内のうち気相部１７に対応する部分の容積（気相部容積）と、の関係を示す気相部容積関係情報Ｊが格納されている。この気相部容積関係情報Ｊは、例えば、予備計測やシミュレーションなどによって得られたグラフを示す関数やデータテーブルなどであり、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力毎及び押し込まれた気体量毎に、複数個設けられている。本実施形態では、図９に模式的に示すように、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力（押込前圧力）が０．１０ＭＰａから３．００ＭＰａまで０．０１ＭＰａ毎に、且つ、押し込まれた気体量（押込気体量）が０．１Ｌから１．０Ｌまで０．１Ｌ毎に、複数個の気相部容積関係情報Ｊが格納されている。
【００７７】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図７のフローチャートに示すステップＴ１００に進む。
【００７９】
ステップＴ１００では、遮断弁４２を開くように遮断弁４２に制御信号を送信する。これにより、第２配管３８が開放され気相部１７と気密タンク３０との接続が開かれて、気体の移動を許容する移動許容状態となる。ステップＴ１０５に進む。
【００８０】
ステップＴ１０５では、ピストン２２が、所定の押込前位置Ｐ１に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出するとともに、ピストン２２の貫通孔２２ｃが開放されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＴ１１０に進む。
【００８１】
ステップＴ１１０では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１の圧力、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３０の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、貫通孔２２ｃが閉塞されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＴ１２０に進む。
【００８２】
ステップＴ１２０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。そして、ステップＴ１２５に進む。
【００８３】
ステップＴ１２５では、遮断弁４２を閉じるように遮断弁４２に制御信号を送信する。これにより、第２配管３８が閉塞され気相部１７と気密タンク３０との接続が閉じられて、前記気体の移動を許容する移動許容状態となり、気密タンク３０が密閉される。そして、ステップＴ１３０に進む。
【００８４】
ステップＴ１３０では、ピストン２２が、上記押込前位置Ｐ１より下端面部２１ｃ寄りに設定された押込後位置Ｐ２に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出する。これにより、ピストン２２は、押込前位置Ｐ１から押込後位置Ｐ２まで移動されて、シリンダ２１内からピストン２２の移動距離に応じた量の気体が押し出されるとともに、第１配管２８を通じて気相部１７に押し込まれる。そして、ステップＴ１４０に進む。
【００８５】
ステップＴ１４０では、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれた後に、差圧センサユニット５１から出力された電気信号に基づいて、差圧センサユニット５１によって測定された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する。そしてステップＴ１５０に進む。
【００８６】
ステップＴ１５０では、メモリ６５に格納されている、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍを読み出す、即ち、気体量ΔＶｍを取得する。そして、ステップＴ１６０に進む。
【００８７】
ステップＴ１６０では、ステップＴ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＴ１４０で検出された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、ステップＴ１５０で取得された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【００８８】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１（押込前圧力）と、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍ（押込気体量）と、によって特定される気相部容積関係情報Ｊに、圧力上昇量として上記圧力差ΔＰｍを当てはめることにより、この気相部容積関係情報Ｊから気相部容積ＶＡを取得する。
【００８９】
気相部容積ＶＡの取得の一例を示すと、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａで、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍが１．０Ｌのとき、気相部容積関係情報Ｊとして、図８のグラフが特定され、そして、気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．１０ＭＰａだったとすると、上記グラフから、気相部容積ＶＡを１２Ｌとして取得する。そして、ステップＴ１７０に進む。
【００９０】
ステップＴ１７０では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＴ１６０で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００９１】
上述したステップＴ１３０、Ｔ１６０、Ｔ１７０が、請求項中の内容量推定手段に相当し、ステップＴ１２５が、請求項中の遮断弁切替手段に相当する。また、遮断弁４２及びＣＰＵ６２が、請求項中の気体移動規制手段に相当する。
【００９２】
また、上述した内容量推定処理２では、気相部容積関係情報Ｊを用いて気相部容積ＶＡを取得するものであったが、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の内容量推定処理１と同様に、（１．３）式を用いて気相部容積ＶＡを算出するようにしてもよい。但し、本実施形態のように、気相部容積関係情報Ｊを用いることで、算出式より得られる計算値には含まれない誤差要因も考慮することができる。
【００９３】
次に、上述した車両燃料システム２における本発明に係る動作例について説明する。
【００９４】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、遮断弁４２を開いたのち（Ｔ１００）、加圧器２０のピストン２２を所定の押込前位置Ｐ１に移動し、圧力調整弁２５を開いてピストン２２に設けられた貫通孔２２ｃを開放して（Ｔ１０５）、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１、気相部１７、及び、気密タンク３０の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち、その後圧力調整弁２５を閉じて貫通孔２２ｃを閉塞する（Ｔ１１０）。この状態で、気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する（Ｔ１２０）。そして、遮断弁４２を閉じて、気相部１７と気密タンク３０との接続を遮断し（Ｔ１２５）、ピストン２２を所定の押込後位置Ｐ２に移動して、シリンダ２１内の気体を気相部１７に押し込む（Ｔ１３０）。そして、気体を押し込んだ後に気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する（Ｔ１４０）。
【００９５】
そして、メモリ６５から気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍを取得し（Ｔ１５０）、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気体を押し込んだ後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、を用いて、気相部容積関係情報Ｊから燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを取得し（Ｔ１６０）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｔ１７０）。
【００９６】
次に、車両燃料システム２における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【００９７】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌであり、上述した内容量推定処理において、加圧器２０による気体押込前の気相部の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、そして、加圧器２０によって１．０Ｌの気体を押し込んだ（即ち、気体量ΔＶｍが１．０Ｌ）後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．０４ＭＰａとなったものとする。
【００９８】
このとき、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１が、１．００ＭＰａであり、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍが１．０Ｌであるので、気相部容積関係情報Ｊとして、図８に示すグラフが特定される。そして、このグラフに、気相部１７の圧力上昇量としての圧力差ΔＰｍである０．０４ＭＰａを当てはめると、気相部容積ＶＡが２６Ｌとして取得される。そして、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−２６＝８４Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【００９９】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３０が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに第２配管３８によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１から気体を押し込むように、シリンダ２１の気体が移送されると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられた遮断弁４２によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク３０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵ６２によって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【０１００】
つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、遮断弁４２により気相部１７と気密タンク３０との間の気体の移動が規制されて、気密タンク３０の圧力は変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差ΔＰｍが生じるとともに、このときの圧力差ΔＰｍは、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定するので、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差ΔＰｍ、即ち、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、気相部１７の圧力の変化範囲（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）より非常に小さく、そのため、圧力差ΔＰｍを測定する差圧センサユニット５１における分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、差圧センサユニット５１における分解能を高くすることで、圧力差ΔＰｍが小さい場合でも検出が可能となり、加圧器２０によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【０１０１】
また、開閉制御されることにより気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように第２配管３８に設けられた遮断弁４２を有し、ＣＰＵ６２によって、加圧器２０によって気体が移送される前に、遮断弁４２を移動遮断状態に切り替えるように構成されている。つまり、気相部１７に気体が移送される前に、気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、遮断弁４２により気体の移動が遮断されて、気密タンク３０が密閉されて気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差ΔＰｍが、気相部１７と気密タンク３０との間に生じるので、気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを確実に生じさせることができるとともに、圧力差ΔＰｍが生じた状態を長時間保持できる。
【０１０２】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力に基づいて、燃料タンク１０の液量の推定に用いるための、気体が移送される前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そこで、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を用いて燃料タンクの液量を推定することにより、環境条件等により気相部１７の気体押込前の圧力Ｐｍ１（即ち、初期圧力）が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、シリンダ２１とピストン２２とを備えた加圧器２０を用いて、気相部１７に押し込むようにシリンダ２１内の気体を移送するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２における、押込前位置Ｐ１を引出後位置Ｐ１とし、押込後位置Ｐ２を引出前位置Ｐ２として、ピストン２２を引出前位置Ｐ２から引出後位置Ｐ１に移動させて、気相部１７から引き出すように当該気相部１７内の気体を移送するものであっても良い。
【０１０４】
または、上述した加圧器２０に代えて、図１０（ａ）に示すように、シリンダ２１と、このシリンダ２１と燃料タンク１０とを接続する第１配管２８に設けられた真空加圧ポンプ４４と、からなる加圧器２０Ａを設けて、この加圧器２０Ａを制御部６０により制御して、気相部１７にシリンダ２１内の気体を押し込んだり又は気相部１７からその気体を引き出したりしてもよく、図１０（ｂ）に示すように、第１配管２８に設けられた開閉弁４５と、シリンダ２１の側壁２１ｂ等に設けられたヒータ４６と、からなる加圧器２０Ｂを設けて、この加圧器２０Ｂを制御部６０により制御して、開閉弁４５を閉じた状態でシリンダ２１内の気体を加熱したのち開閉弁４５を開いて、加熱により膨張した気体を気相部１７に押し込んだりしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気相部１７に気体を押し込み又は気相部１７から気体を引き出すように当該気体を移送するための構成については任意である。
【０１０５】
上述した各実施形態においては、気相部圧力センサ５８を備えるものであったが、これに限定されるものではない。この気相部圧力センサ５８に代えて、例えば、気相部１７の温度を測定するとともに、当該温度に応じた電気信号を出力する温度センサなどを設けてもよい。この場合、予め気相部１７の主成分となる気体の蒸気圧をメモリなどに格納しておき、この蒸気圧と気相部１７の温度とによって気相部１７の圧力を求めて、この圧力を用いて燃料タンク１０の液量を推定する。つまり、気相部の温度は、その圧力と関係があり、即ち、気相部の圧力に応じた情報に相当する。これにより、気相部１７が取りうる温度範囲は、一般的な温度センサによって十分な分解能を得られる程度に狭いので、測定精度を高めることができる。または、環境条件の変化が小さく、気相部１７の圧力変化がない、又は、液量の推定に影響がない程度に小さい場合など、気相部圧力センサ５８を設けずに、別途測定した気相部の圧力を予めメモリなどに記憶しておいても良い。
【０１０６】
上述した各実施形態は、車両に搭載され、液化ガスを収容するとともにその液量を推定する車両燃料システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置され、灯油やガソリン、各種薬液などを収容するとともにその液量を推定する液量推定システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。また、液量の推定対象となる液体についても、液化石油ガスに限らず、例えば、窒素、酸素、アンモニアのなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、各種薬液等、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。
【０１０７】
また、容器としてのタンク内の液量（内容量）の推定に限らず、例えば、ホッパーなどの容器内にある樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなど粒状物や粉体等（以下、粒状物等という）の固体の内容量を測定するようにしても良い。この場合も、上述した本実施形態と同様に、容器内の気相部容積を算出して、容器の容積から気相部容積を差し引くことにより内容量を推定する。但し、粒状物等の固体はそれら間に空間が存在するため、当該空間が気相部容積に含まれることを考慮するとともに当該空間が粒状物等と共に占める体積を考慮して上述した各実施形態で示した内容量推定処理を適用することで、液量と同様に容器内の内容量を推定することができる。具体的には、所定空間内に粒状物等を満量充填したときに粒状物等のみが上記所定空間内で占める体積割合がＸ％で且つ粒状物等を除く空間が上記所定空間内で占める体積割合が（１００−Ｘ）％となる場合に、この粒状物等が収容される容器の容積をＶ、気相部容積をＶＡとすると、粒状物等及びそれら間の空間が上記容器内で占める内容量ＶＳは、次式により求めることができる。
ＶＳ＝（Ｖ−ＶＡ）／（Ｘ／１００）
【０１０８】
例えば、１．０ｍ3の単位収容空間内に粒状物を満量充填したときに、当該粒状物が占める体積が０．８ｍ3（８０％）で且つ粒状物間の空間が占める体積が０．２ｍ3（２０％）となる場合に、この粒状物が収容される容器の容積を１０．０ｍ3とすると、上述した内容量推定処理を適用して気相部容積ＶＡを求めたときに、気相部容積ＶＡが９．２ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の１０分の１（（１０．０−９．２）／（８０／１００）＝１．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが６．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の半量（（１０．０−６．０）／（８０／１００）＝５．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが２．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の満量（（１０．０−２．０）／（８０／１００）＝１０．０ｍ3）となる。また、このような粒状物や粉体に限らず、例えば、容器としての倉庫内の貨物量（内容量）を推定するなど、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意であり、また、容器内の内容量の推定対象となる固体の種類、形状等は任意である。
【０１０９】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１、２ 車両燃料システム（内容量推定システム）
６、７ 液量推定装置（内容量推定装置）
１０ 燃料タンク（容器）
１７ 燃料タンク内の気相部（気相部）
１８ 燃料タンク内の液相部
２０ 加圧器（気体移送手段）
３０ 気密タンク
３８ 第２配管（配管）
４１ オリフィス（気体移動規制手段、流量規制部材）
４２ 遮断弁（気体移動規制手段）
５１ 差圧センサユニット（圧力差測定手段）
５８ 気相部圧力センサ（圧力情報測定手段）
６０ 制御部
６２ ＣＰＵ（内容量推定手段、気体移動規制手段（遮断弁切替手段））
Ｐｍ１ 気体が押し込まれる前の気相部の圧力
ΔＰｍ 気体が押し込まれた後の気相部と気密タンクとの間の圧力差
ΔＶｍ 気相部に押し込まれた気体量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガソリン、液化ガス、又は、各種薬液などの液体、又は、樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなどの固体を収容する容器内にある前記液体又は前記固体の内容量を推定する内容量推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内容量推定装置としての燃料残量検出装置は、容器としての燃料タンク内の燃料の液位（即ち、液面高さ）を検出する液位検出手段を有する。この液位検出手段としては、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を接点に出力するような構成のものなどが一般に採用されている。そして、燃料残量検出装置は、液位検出手段の電気的特性、すなわち前記接点から出力される電圧に基づいて内容量としての燃料の残量を検出していた。
【０００３】
しかしながら、このような燃料残量検出装置は、車両が傾斜したり、振動したりすることによって、車両の燃料タンク内の液面が変動するので、燃料タンク内の液面変動にフロートが追随してフロートの高さが変動し、そのため、燃料計の表示に誤差が生じてしまうという問題があった。また、車室空間の拡大化の要請などを背景に、車両内スペースの効率化が求められる車両などにおいては、車両内の隙間を利用して燃料タンクが搭載されることがあり、そのため、燃料タンクの形状が複雑になって、液面高さに基づいて燃料残量を正確に検出することが難しいという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に提案されている燃料残量計測装置９０１は、図１１に示すように、箱状のタンク本体９０３を有している。このタンク本体９０３の内側空間は、柔らかな袋状体９０５によって、燃料Ｆを収容する燃料貯留室９０７と、大気に連通する圧力調整室９０９と、に区画されている。さらに、燃料残量計測装置９０１は、圧力調整室９０９内へ空気を送出することで圧力調整室９０９内の圧力を上昇させる機能を果たす加圧器アッセンブリ９１３と、圧力調整室９０９内における気体の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力計９１５と、制御装置と、を有している。加圧器アッセンブリ９１３は、流通路９３７を介して圧力調整室９０９と接続されたシリンダ９２７と、シリンダ９２７内を往復移動されるピストン９２５と、を有している。
【０００５】
燃料残量計測装置９０１の制御装置は、加圧器アクチュエータによりピストンロッド９２３を介して、ピストン９２５をシリンダ９２７内で上方から下方に移動させて、圧力調整室９０９へ所定量の大気を押し込むとともに、この所定量の大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を圧力計９１５によって測定する。そして、制御装置は、圧力調整室９０９に押し込んだ大気の量と、大気の押し込み前の圧力調整室９０９の圧力と、大気の押し込みによる圧力調整室９０９の圧力変化量と、に基づいて、ボイルの法則から圧力調整室９０９の容積を算出して、この圧力調整室９０９の容積をタンク本体９０３の容積から差し引いて、燃料貯留室９０７の容積、即ち、燃料Ｆの残量を検出していた。これにより、液面の変動や燃料タンクの形状の影響を受けることなく、燃料タンク内の燃料の残量を正確に検出することができた。
【０００６】
また、燃料残量計測装置９０１においては、タンク本体９０３の内側空間を、袋状体９０５によって燃料貯留室９０７と圧力調整室９０９とに区画する構成であったが、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）などの液化ガスを燃料Ｆとする場合、袋状体９０５内で燃料Ｆが気化してしまう場合があるなど、燃料Ｆの残量を正確に検出することができないことがある。そのため、液化ガスを燃料Ｆとする場合等には、図１２に示すように、袋状体９０５を備えずにタンク本体９０３に直接燃料Ｆを収容して、液相部を燃料貯留室９０７とし、気相部を圧力調整室９０９とした構成の燃料残量計測装置９０１Ａを用いていた。
【０００７】
そして、上述した燃料残量計測装置９０１Ａでは、例えば、液化ガスを燃料Ｆとした場合など、燃料タンクの周囲の温度などの環境条件により圧力調整室９０９内の圧力が大きく変化し（例えば、液化石油ガスの場合、０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）、また、環境条件が一定の場合でも、燃料タンクに収容する液化ガスの種類等によって圧力調整室９０９内の圧力が変化するので、このような広範囲の圧力を測定できる圧力計を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、広範囲の圧力を測定できる圧力計は、一般的に分解能が低い（即ち、計測できる最小単位が大きい）ので測定精度が低く、また、大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を測定して、これら圧力の差分から圧力調整室９０９の圧力変化量を検出すると、測定精度の低い値から圧力変化量を求めることになり、測定精度がさらに低くなってしまうという問題があった。また、圧力計の分解能が低いので、圧力調整室９０９の圧力変化量を求めるためには多量の大気を押し込む必要があり、大型のピストンやシリンダを備えた加圧器アッセンブリ９１３が必要となって、装置が大型化してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、前記容器と別体で設けられた気密タンクと、前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、前記気体移送手段によって前記気体が移送されたときに、前記気相部と前記気密タンクとの間での気体の移動を規制可能な気体移動規制手段と、前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力との圧力差を測定する圧力差測定手段と、前記気体が移送されるように前記気体移送手段を駆動するとともに、前記気体移送手段が駆動されることにより前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記気体が移送された後に前記圧力差測定手段によって測定された前記圧力差、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記気体移動規制手段が、前記配管に設けられ、前記気体が移送された後に少なくとも前記圧力差測定手段によって前記圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、前記気体が移送される前の前記気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記気体移動規制手段が、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、前記配管に設けられた遮断弁と、前記気体移送手段によって前記気体が移送される前に、前記遮断弁を前記移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている
ことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、前記内容量推定手段が、前記圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記内容量の推定に用いるための前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、気密タンクが、容器と別体で設けられるとともに配管によって容器内の気相部に接続されており、気体移送手段によって、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように、前記気相部の外部の気体又は前記気相部の気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化して、前記気相部と気密タンクとの間で気体を移動させようとする力が働くが、前記気相部と気密タンクとの間に設けられた気体移動規制手段によって、この気体の移動が規制されて、前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力とに圧力差が生じ、この圧力差を圧力差測定手段によって測定する。そして、内容量推定手段によって、気体移送前の気相部の圧力と、気体移送後に圧力差測定手段によって測定された圧力差と、移送された気体量と、に基づいて、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【００１６】
つまり、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、気体移動規制手段により前記気相部と気密タンクとの間の気体の移動が規制されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力（気体移送前の気密タンクの圧力と厳密に同一の圧力と、内容量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある圧力とを含む）を保ち、これにより、前記気相部と気密タンクとの間に圧力差が生じるとともに、このときの圧力差は、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差を圧力差測定手段によって測定する。
【００１７】
請求項２に記載された発明によれば、気体移動規制手段が、前記気相部と気密タンクとを接続する配管に設けられ、気体移送後に少なくとも圧力差測定手段によって前記気相部と気密タンクとの間の圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体移送前の気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されている。つまり、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、流量制限部材により気体の移動の流量が制限されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じる。
【００１８】
請求項３に記載された発明によれば、気体移動規制手段が、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、配管に設けられた遮断弁と、気体移送手段によって気体が移送される前に、遮断弁を移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている。つまり、前記気相部に気体が移送される前に、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、遮断弁により気体の移動が遮断されて密閉された気密タンクは気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じる。
【００１９】
請求項４に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、容器の内容量の推定に用いるための、気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されている。つまり、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて検出した気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載された発明によれば、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、気体移動規制手段により前記気相部と気密タンクとの間の気体の移動が規制されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部と気密タンクとの間に圧力差が生じるとともに、このときの圧力差は、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差を圧力差測定手段によって測定するので、前記気相部の圧力と気密タンクの圧力との圧力差、即ち、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、前記気相部の圧力の変化範囲より非常に小さく、そのため、圧力差を測定する圧力差測定手段における分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、圧力差測定手段における分解能を高くすることで、圧力差が小さい場合でも検出が可能となり、気体移送手段によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【００２１】
請求項２に記載された発明によれば、気体移送手段によって気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、流量制限部材により気体の移動の流量が制限されて、気密タンクの圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じるので、簡易な構成で前記気相部と気密タンクとの間に圧力差を生じさせることができるとともに、圧力差を解消するための機構を設けることなく、時間経過により前記気相部と気密タンクとの間の圧力差を解消させることができる。
【００２２】
請求項３に記載された発明によれば、前記気相部に気体が移送される前に、前記気相部と気密タンクとの間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化するものの、遮断弁により気体の移動が遮断されて、気密タンクが密閉されて気体移送前の圧力を保ち、これにより、前記気相部における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差が、前記気相部と気密タンクとの間に生じるので、前記気相部と気密タンクとの間の圧力差を確実に生じさせることができるとともに、圧力差が生じた状態を長時間保持できる。
【００２３】
請求項４に記載された発明によれば、内容量推定手段が、圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて検出した気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内の内容量を推定する。ボイルの法則等を用いて内容量を推定するためには、容器内の気相部の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、容器の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、前記気相部の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、内容量の推定毎の前記気相部の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には内容量の推定精度が低下してしまう。そして、本発明では、圧力情報測定手段によって、気相部の初期圧力に応じた情報を測定して、この情報に基づいて検出した気相部の初期圧力を内容量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部の初期圧力が変化してしまう場合においても、内容量の推定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図２】図１の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１の車両燃料システムの変形例の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図６】図５の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図７】図６の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を示すフローチャートである。
【図８】図６の制御部のメモリに格納された気相部容積関係情報の一例を示すグラフである。
【図９】図６の制御部のメモリへの複数の気相部容積関係情報の格納状態を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は、液量推定装置が、加圧器に代えて、真空加圧ポンプを備えた構成を説明する図であり、（ｂ）は、加圧器に代えて、遮断弁及びヒータを備えた構成を説明する図である。
【図１１】従来の燃料残量検出装置を示す図である。
【図１２】従来の他の燃料残量検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第１の実施形態を備える車両燃料システムを、図１〜図４を参照して説明する。
【００２６】
以下に説明する車両燃料システムは、車両に搭載されて、液化石油ガス（ＬＰＧ）を当該車両の燃料Ｆとして収容する燃料タンクを備えるとともに、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量（内容量）を推定するシステムである。この車両燃料システムでは、液量を推定する際に燃料タンク内に気体を押し込むように移送することで燃料タンク内の圧力を上昇させ、気体を移送する前の燃料タンク内の圧力、気体移送前後での燃料タンク内の圧力上昇量、及び、移送された気体量に基づいて、燃料Ｆの液量を推定する。
【００２７】
ＬＰＧなどの液化ガスを燃料Ｆとして収容した燃料タンク内では、周囲温度などの環境条件により圧力が０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度まで変化するので、上述した従来の燃料残量検出装置などにおいてはこのような広範囲の圧力や、燃料タンク内の圧力上昇量（即ち、圧力変化量）を精度良く測定することが困難であり、液化ガスを燃料とした車両に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する本発明の車両燃料システムは、液化ガスを燃料とした車両に適したものである。
【００２８】
図１に示すように、車両燃料システム（図中、符号１で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置６と、を有している。
【００２９】
燃料タンク１０は、例えば、車両の床下などに配置されて、当該車両の燃料Ｆを収容する周知の車両部品であり、本実施形態においては、直方体の箱形状で容積１００Ｌとなるように形成されている。燃料タンク１０には、図示しない車両の燃料充填口に接続されて、燃料供給スタンドなどから供給される燃料Ｆを燃料タンク１０内に流入させるための流入管１１と、この流入管１１を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流入弁１２と、が設けられている。また、流入管１１には、安全上取付が必要となる図示しない遮断バルブが設けられている。また、燃料タンク１０には、図示しない内燃機関に燃料Ｆを供給するためのインジェクション装置等に接続されて、燃料タンク１０内の燃料Ｆを当該インジェクション装置等に向けて流出させる流出管１３と、この流出管１３を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流出弁１４と、が設けられている。なお、図１に示した燃料タンク１０等の構成は一例であって、例えば、流入管１１及び流出管１３の燃料タンク１０への接続箇所はシステム構成等に応じて適宜定められる。燃料タンク１０内には、気化した燃料Ｆ等が収容される気相部１７と、液体状の燃料Ｆが収容される液相部１８と、が存在する。燃料タンク１０内には、燃料Ｆが空の場合は気相部１７のみ存在し、また、燃料Ｆが満量の場合でも若干の空間が設けられ、即ち、気相部１７が存在する。
【００３０】
この気相部１７の容積は、当該気相部に移送された気体量と、気体が移送されることによる気相部１７の圧力変化量との間に相関関係があり、例えば、一定の気体量を気相部１７に押し込んだとき、気相部１７の容積が大きいほど気相部の圧力変化量が小さく、気相部１７の容積が小さいほど気相部１７の圧力変化量が大きくなる。
【００３１】
液量推定装置６は、気体移送手段としての加圧器２０と、第１配管２８と、気密タンク３０と、第２配管３８と、気体移動規制手段としてのオリフィス４１と、圧力差測定手段としての差圧センサユニット５１と、圧力情報測定手段としての気相部圧力センサ５８と、制御部６０と、を有している。
【００３２】
加圧器２０は、シリンダ２１と、ピストン２２と、ピストンロッド２３と、アクチュエータ２４と、圧力調整弁２５と、を備えている。
【００３３】
シリンダ２１は、燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、両端面部２１ａ、２１ｃが塞がれた円筒形状で容積２Ｌとなるように形成されている。シリンダ２１は、第１配管２８によって燃料タンク１０に接続されている。第１配管２８は、その一端２８ａが、燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端に接続され、他端２８ｂが、シリンダ２１の下端面部２１ｃに接続されている。つまり、シリンダ２１は、燃料タンク１０の上部、即ち、燃料タンク１０内の気相部１７（以下、単に気相部１７という）に接続されている。これにより、シリンダ２１には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００３４】
ピストン２２は、シリンダ２１の内部空間における横断面形状と同一となる円柱形状に形成されている。ピストン２２は、シリンダ２１内に収容されるとともに、その両端面２２ａ、２２ｂが、シリンダ２１の両端面部２１ａ、２１ｃに平行で且つシリンダ２１の軸方向（図１の上下方向）に移動可能に収容されている。ピストンロッド２３は、一端がピストン２２の上端面２２ａに固定され、他端がアクチュエータ２４に支持されている。
【００３５】
アクチュエータ２４は、シリンダ２１の上端面部２１ａの内面に設けられており、ピストンロッド２３を突没することにより、ピストン２２をシリンダ２１の軸方向に移動させる。アクチュエータ２４は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。圧力調整弁２５は、ピストン２２に設けられた、上端面２２ａと下端面２２ｂとを貫通する貫通孔２２ｃ内に設けられており、この貫通孔２２ｃを開放及び閉塞する電磁弁で構成されている。圧力調整弁２５は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。
【００３６】
アクチュエータ２４によって、貫通孔２２ｃが閉塞された状態でピストン２２が下端面部２１ｃに近づくように移動されると、シリンダ２１内の気体が、第１配管２８を通じて、燃料タンク１０内の気相部１７に押し込まれる。つまり、加圧器２０は、シリンダ２１内の気体をピストン２２によって気相部１７に押し込むように、シリンダ２１内の気体を移送可能に設けられている。気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍ（即ち、移送される気体量ΔＶｍ）は、アクチュエータ２４によるピストン２２の移動距離に比例する。具体的には、ピストン２２の下端面２２ｂの面積に移動距離を乗じたものが気体量ΔＶｍとなる。このピストン２２の移動距離は、燃料タンク１０の容積及びシリンダ２１の容積等に応じて予め定められている。本実施形態では、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍが１．０Ｌとなるように上記移動距離が設定されており、この気体量ΔＶｍは後述するメモリ６５に予め格納されている。このピストン２２の移動距離、即ち、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍについては、装置の構成等に応じて適宜定められているが、気相部１７の圧力などに応じて可変としてもよい。また、圧力調整弁２５によって貫通孔２２ｃが開放されると、シリンダ２１内におけるピストン２２の上端面２２ａ側と下端面２２ｂ側とが連通されてこれら両側の圧力差がなくなり、シリンダ２１内の圧力が均一になる。
【００３７】
気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられ、当該燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、直方体の箱形形状で容積１Ｌとなるように形成されている。気密タンク３０は、第２配管３８によって燃料タンク１０に接続されている。この第２配管３８は、その一端３８ａが、燃料タンク１０の上壁１０ａの上端に接続され、他端３８ｂが、気密タンク３０の下壁３０ｃに接続されている。つまり、気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに、燃料タンク１０の上部、即ち、気相部１７に接続されている。これにより、気密タンク３０には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００３８】
オリフィス４１は、第２配管３８の横断面と同形状の板状で、その中央部分に小径の貫通孔４１ａが設けられた部材であり、第２配管３８に気体の流動方向に垂直（即ち、貫通孔４１ａの軸が流動方向に平行）になるように設けられている。オリフィス４１は、貫通孔４１ａを通じて気体を流動させることにより、第２配管３８に流れる気体の流量を制限する（即ち、気体の移動を規制する）。即ち、オリフィス４１は、請求項中の流量制限部材に相当する。本実施形態において、オリフィス４１は、規制流量が１０００ｃｃｍ（圧力差１気圧において、１０００ｃｃ／分）のものを用いている。
【００３９】
オリフィス４１の構成については、気密タンク３０が、少なくとも気相部１７に気体が押し込まれた時点から後述の差圧センサユニット５１により気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体押込前の圧力を保持していられるように、液量推定装置の構成などに応じて、規制流量が適宜定められる。本明細書において、「気体押込前の圧力（即ち、気体移送前の圧力）」とは、気体押込前の気密タンク３０の圧力と厳密に同一の圧力と、気体押込前の気密タンク３０の圧力と液量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある圧力とを含む。または、オリフィス４１を設けず、第２配管３８自体が上記気体の流量を規制する流量規制部材として機能するように、第２配管３８の内径を細く形成してもよい。
【００４０】
差圧センサユニット５１は、第１圧力室５２と、第２圧力室５３と、第１圧力室５２と第２圧力室５３を仕切るとともにこれら圧力室の圧力差に応じて変形するダイヤフラム５４と、ダイヤフラムの変形量（即ち、圧力差）に応じた電気信号を出力する半導体歪みゲージ５５と、などで構成されている。第１圧力室５２は、管路５６ａを通じて燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端（即ち、気相部１７）に接続されており、第２圧力室５３は、管路５６ｂを通じて気密タンク３０の側壁３０ｂに接続されている。これにより、差圧センサユニット５１は、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差（即ち、差圧）を測定する。差圧センサユニット５１は、後述する制御部６０（即ち、ＣＰＵ６２）に電気的に接続されており、測定した圧力差に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００４１】
本実施形態において、差圧センサユニット５１は、自律して周期的に圧力差を測定するものである。つまり、この差圧センサユニット５１の測定周期が、上述した圧力保持時間の最大値となるので、オリフィス４１は、少なくともこの測定周期にわたり、気体押込前の圧力を保持できるように構成される。また、差圧センサユニット５１は、これに限定されるものではなく、制御部６０からの要求に応じて圧力差を測定するものであってもよい。この場合、気体押込後に制御部６０からの測定要求が差圧センサユニット５１に出力されるまでの時間が上記圧力保持時間となる。
【００４２】
気相部圧力センサ５８は、例えば、半導体式の圧力センサなどで構成されて、燃料タンク１０の上壁１０ａに設けられており、気相部１７の圧力を測定する。本実施形態において、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の圧力範囲である０．１ＭＰａ〜３ＭＰａを５０Ｐａ単位で計測可能な分解能を有するものを用いている。また、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の絶対圧力（真空を基準とした圧力）を測定できるものを用いる。または、液量の推定中の大気圧の変動が当該推定に影響ない程度に小さければ、ゲージ圧力（大気圧を基準とした圧力）を測定できる圧力センサを用いてもよい。気相部圧力センサ５８は、後述する制御部６０（即ち、ＣＰＵ６２）に電気的に接続されており、測定した気相部１７の圧力に応じた電気信号を制御部６０に出力する。気相部圧力センサ５８は、自律して周期的に圧力を測定するものであるが、これに限定されるものではなく、制御部６０からの要求に応じて圧力を測定するものであってもよい。
【００４３】
制御部６０は、図２に示すように、周知の組み込み機器用のマイクロコンピュータ６１などで構成されている、このマイクロコンピュータ６１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６４と、メモリ６５と、を備えている。
【００４４】
ＣＰＵ６２は、車両燃料システム１における各種制御を司り、ＲＯＭ６３に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＲＯＭ６３は、前記制御プログラムやこの制御プログラムに参照されるパラメータなどの各種情報を記憶している。特に、ＲＯＭ６３は、ＣＰＵ６２を、内容量推定手段、遮断弁切替手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ６２は、この制御プログラムを実行することで前述した各種手段として機能する。ＲＡＭ６４は、ＣＰＵ６２が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。メモリ６５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）やフラッシュメモリなどの電源断となってもデータを保持できる不揮発性のメモリで構成されている。このメモリ６５には、後述する内容量推定処理で用いられる数式やパラメータ（後述する圧力調整時間、圧力差測定待ち時間など）等の各種情報が記憶されている。
【００４５】
また、マイクロコンピュータ６１は、図示しないインタフェース部を備えている。このインタフェース部は、アクチュエータ２４、圧力調整弁２５、差圧センサユニット５１、及び、気相部圧力センサ５８のそれぞれと、ＣＰＵ６２と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。また、図示していないが、インタフェース部は、上述した流入弁１２及び流出弁１４と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、例えば、後述する内容量推定処理実行中は、流入管１１及び流出管１３を閉塞するように流入弁１２及び流出弁１４を制御して、燃料タンク１０内の圧力が漏出しないようにするなど、必要に応じて、流入弁１２及び流出弁１４を制御して、流入管１１及び流出管１３を開放及び閉塞する。また、インタフェース部は、図示しない燃料計と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、推定した燃料Ｆの液量を当該燃料計に表示させる。
【００４６】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図３のフローチャートに示すステップＳ１０５に進む。
【００４８】
ステップＳ１０５では、ピストン２２が、所定の押込前位置Ｐ１に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出するとともに、ピストン２２の貫通孔２２ｃが開放されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＳ１１０に進む。
【００４９】
ステップＳ１１０では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１の圧力、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３０の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、貫通孔２２ｃが閉塞されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００５０】
ステップＳ１２０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。そして、ステップＳ１３０に進む。
【００５１】
ステップＳ１３０では、ピストン２２が、上記押込前位置Ｐ１より下端面部２１ｃ寄りに設定された押込後位置Ｐ２に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出する。これにより、ピストン２２は、押込前位置Ｐ１から押込後位置Ｐ２まで移動されて、シリンダ２１内からピストン２２の移動距離に応じた量の気体が押し出されるとともに、第１配管２８を通じて気相部１７に押し込まれる。つまり、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１（即ち、気相部１７の外部）から気体を押し込まれるように、シリンダ２１内の気体が移送され、これにより、気相部１７の圧力が上昇する。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００５２】
ステップＳ１４０では、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれた直後に、差圧センサユニット５１から出力された電気信号に基づいて、差圧センサユニット５１によって測定された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する。そしてステップＳ１５０に進む。
【００５３】
ここで、圧力差ΔＰｍについて考察する。気相部１７と気密タンク３０とが第２配管３８を通じて接続されているので、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれる前の気密タンク３０の圧力は、気相部１７の圧力と同一になる。そして、気相部１７に気体が押し込まれると、気相部１７の圧力が上昇して、気相部１７から第２配管３８を通じて気密タンク３０に気体が流れる。このとき、オリフィス４１によって気体の流量が制限されて、気密タンク３０では差圧センサユニット５１によって圧力差ΔＰｍが測定されるまでの圧力保持時間にわたり気体押込前の圧力が保持される。そのため、気体が押し込まれた直後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍは、気体が押し込まれる前後の気相部１７の圧力上昇量（即ち、圧力変化量）と同等のものとして取り扱うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、気相部１７に気体が押し込まれた直後に差圧センサユニット５１によって圧力差ΔＰｍを測定するものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、気相部１７に気体が押し込まれた時点から、気密タンク３０の圧力が気体押込前の圧力と異なる圧力に変化する程度に長い所定の検出時間を経過した後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍを検出し、そして、予備測定やシミュレーションなどによって予め作成した当該検出時間と気密タンク３０の圧力変化との関係を示すデータテーブルなどを用いて、この圧力差ΔＰｍを補正するようにしてもよい。
【００５５】
ステップＳ１５０では、メモリ６５に格納されている、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍを読み出す、即ち、気体量ΔＶｍを取得する。そして、ステップＳ１６０に進む。
【００５６】
なお、本実施形態では、予め定められた気体量ΔＶｍをメモリ６５から読み出すものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２の移動距離を測定するとともに当該移動距離に応じた電気信号を出力するリニアエンコーダなどを別途設けて、このリニアエンコーダにより出力された電気信号に基づいて検出したピストン２２の移動距離を用いて、気体量ΔＶｍを算出するなどしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気体量ΔＶｍを取得する構成については任意である。
【００５７】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＳ１４０で検出された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、ステップＳ１５０で取得された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【００５８】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力をＰｍ１、押し込まれた後の気相部１７の圧力をＰｍ２、押し込まれた気体量をΔＶｍ、気相部１７の容積をＶＡとすると、ボイルの法則から次の式が成立し、
Ｐｍ１×（ＶＡ＋ΔＶｍ）＝Ｐｍ２×ＶＡ
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／（Ｐｍ２−Ｐｍ１）・・・（１．１）
そして、（１．１）式の分母は、気体が押し込まれる前後での圧力上昇量を示しており、この圧力上昇量は、気体が押し込まれた後の気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差と同等であるので、
ΔＰｍ＝Ｐｍ２−Ｐｍ１・・・（１．２）
となり、これら（１．１）、（１．２）式から、
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／ΔＰｍ・・・（１．３）
が導かれ、この（１．３）式を用いて、気相部容積ＶＡを算出する。そして、ステップＳ１７０に進む。
【００５９】
ステップＳ１７０では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＳ１６０で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００６０】
上述したステップＳ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１７０が、請求項中の内容量推定手段に相当する。
【００６１】
次に、上述した車両燃料システム１における本発明に係る動作例について説明する。
【００６２】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、加圧器２０のピストン２２を所定の押込前位置Ｐ１に移動し、圧力調整弁２５を開いてピストン２２に設けられた貫通孔２２ｃを開放して（Ｓ１０５）、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１、気相部１７、及び、気密タンク３０の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち、その後圧力調整弁２５を閉じて貫通孔２２ｃを閉塞する（Ｓ１１０）。この状態で、気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する（Ｓ１２０）。そして、ピストン２２を所定の押込後位置Ｐ２に移動させて、シリンダ２１内の気体を気相部１７に押し込む（Ｓ１３０）。そして、気体を押し込んだ直後に気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する（Ｓ１４０）。
【００６３】
そして、メモリ６５から気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍを取得し（Ｓ１５０）、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気体を押し込んだ直後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、を用いて、ボイルの法則から燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを算出し（Ｓ１６０）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｓ１７０）。
【００６４】
次に、車両燃料システム１における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【００６５】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌであり、上述した内容量推定処理において、加圧器２０による気体押込前の気相部１７の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、そして、加圧器２０によって１．０Ｌの気体を押し込んだ（即ち、気体量ΔＶｍが１．０Ｌ）直後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．１０ＭＰａとなったものとする。
【００６６】
このとき、気相部容積ＶＡは、上記（１．３）式から、
ＶＡ＝（１．００×１．０）／０．１０
＝１０．０Ｌ
となり、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−１０．０＝９０．０Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【００６７】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３０が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに第２配管３８によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１から気体を押し込むように、シリンダ２１の気体が移送されると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられたオリフィス４１によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク３０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵ６２によって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【００６８】
つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、オリフィス４１により気相部１７と気密タンク３０との間の気体の移動が規制されて、気密タンク３０の圧力はすぐには変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差ΔＰｍが生じるとともに、このときの圧力差ΔＰｍは、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定するので、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差ΔＰｍ、即ち、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、気相部１７の圧力の変化範囲（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）より非常に小さく、そのため、圧力差ΔＰｍを測定する差圧センサユニット５１のレンジを低く（小さく）おさえ分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、差圧センサユニット５１における分解能を高くすることで、圧力差ΔＰｍが小さい場合でも検出が可能となり、加圧器２０によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【００６９】
また、オリフィス４１が、気相部１７と気密タンク３０とを接続する第２配管３８に設けられ、気体移送後に少なくとも差圧センサユニット５１によって気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、気体移送前の気密タンク３０内の圧力を保持可能なように、気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動の流量を制限するものとして構成されている。つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、オリフィス４１により気体の移動の流量が制限されて、気密タンク３０の圧力はすぐには変化せずに少なくとも所定の圧力保持時間にわたり気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差ΔＰｍが、気相部１７と気密タンク３０との間に生じる。そのため、簡易な構成で気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差を生じさせることができるとともに、圧力差ΔＰｍを解消するための機構を設けることなく、時間経過により前記気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差を解消させることができる。
【００７０】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力に基づいて、燃料タンク１０の液量の推定に用いるための、気体が移送される前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そこで、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を用いて燃料タンクの液量を推定することにより、環境条件等により気相部１７の気体押込前の圧力Ｐｍ１（即ち、初期圧力）が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【００７１】
本実施形態においては、燃料タンク１０が直方体の箱形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、上述した燃料タンク１０に代えて、第１タンク部分１０１、第２タンク部分１０２からなる燃料タンク１０Ａを用いてもよい。第１タンク部分１０１と第２タンク部分１０２とには、それぞれ気相部１７と液相部１８があり、管路１０３によって気相部１７同士が接続され、管路１０４によって液相部１８同士が接続されている。本発明によれば、この燃料タンク１０Ａのように、複数のタンク部分に分割され、それぞれ気相部同士、液相部同士が接続された、複雑な形状の燃料タンクを用いた場合においても、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量ＶＬを正確に推定することができる。また、加圧器２０によって気体が移送されたときの気相部１７の圧力変化が差圧センサユニット５１の測定可能範囲内に収まる程度に、差圧センサ５１の第２圧力室５３や管路５６ｂの容積を大きくして、気密タンク３０を設けずに第２配管３８と管路５６ｂとを直接接続してもよい。この構成においては、第２圧力室５３や管路５６ｂが気密タンクとして機能する。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第２の実施形態を備える車両燃料システムを、図５〜図９を参照して説明する。
【００７３】
図５に示すように、車両燃料システム（図中、符号２で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置７と、を有している。なお、第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００７４】
液量推定装置７は、図５、図６に示すように、オリフィス４１に代えて遮断弁４２を有している以外は、第１の実施形態で示した液量推定装置６と同一の構成である。
【００７５】
遮断弁４２は、例えば、電磁弁などで構成されており、第２配管３８に設けられて、その開閉によって第２配管３８を開放又は閉塞するように動作する。つまり、遮断弁４２は、弁開制御されることにより前記気体の移動を許容する移動許容状態に切り替え、弁閉制御されることにより前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替える、ように構成されている。遮断弁４２は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって制御される。
【００７６】
制御部６０のマイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５には、図８に一例を示すように、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに所定の気体量（押込気体量）が気相部１７に押し込まれた後の燃料タンク１０内の気相部１７の圧力変化量（即ち、圧力差ΔＰｍ）と、そのときの燃料タンク１０内のうち気相部１７に対応する部分の容積（気相部容積）と、の関係を示す気相部容積関係情報Ｊが格納されている。この気相部容積関係情報Ｊは、例えば、予備計測やシミュレーションなどによって得られたグラフを示す関数やデータテーブルなどであり、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力毎及び押し込まれた気体量毎に、複数個設けられている。本実施形態では、図９に模式的に示すように、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力（押込前圧力）が０．１０ＭＰａから３．００ＭＰａまで０．０１ＭＰａ毎に、且つ、押し込まれた気体量（押込気体量）が０．１Ｌから１．０Ｌまで０．１Ｌ毎に、複数個の気相部容積関係情報Ｊが格納されている。
【００７７】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図７のフローチャートに示すステップＴ１００に進む。
【００７９】
ステップＴ１００では、遮断弁４２を開くように遮断弁４２に制御信号を送信する。これにより、第２配管３８が開放され気相部１７と気密タンク３０との接続が開かれて、気体の移動を許容する移動許容状態となる。ステップＴ１０５に進む。
【００８０】
ステップＴ１０５では、ピストン２２が、所定の押込前位置Ｐ１に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出するとともに、ピストン２２の貫通孔２２ｃが開放されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＴ１１０に進む。
【００８１】
ステップＴ１１０では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１の圧力、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３０の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、貫通孔２２ｃが閉塞されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＴ１２０に進む。
【００８２】
ステップＴ１２０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。そして、ステップＴ１２５に進む。
【００８３】
ステップＴ１２５では、遮断弁４２を閉じるように遮断弁４２に制御信号を送信する。これにより、第２配管３８が閉塞され気相部１７と気密タンク３０との接続が閉じられて、前記気体の移動を許容する移動許容状態となり、気密タンク３０が密閉される。そして、ステップＴ１３０に進む。
【００８４】
ステップＴ１３０では、ピストン２２が、上記押込前位置Ｐ１より下端面部２１ｃ寄りに設定された押込後位置Ｐ２に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出する。これにより、ピストン２２は、押込前位置Ｐ１から押込後位置Ｐ２まで移動されて、シリンダ２１内からピストン２２の移動距離に応じた量の気体が押し出されるとともに、第１配管２８を通じて気相部１７に押し込まれる。そして、ステップＴ１４０に進む。
【００８５】
ステップＴ１４０では、加圧器２０によって気相部１７に気体が押し込まれた後に、差圧センサユニット５１から出力された電気信号に基づいて、差圧センサユニット５１によって測定された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する。そしてステップＴ１５０に進む。
【００８６】
ステップＴ１５０では、メモリ６５に格納されている、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍを読み出す、即ち、気体量ΔＶｍを取得する。そして、ステップＴ１６０に進む。
【００８７】
ステップＴ１６０では、ステップＴ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＴ１４０で検出された気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、ステップＴ１５０で取得された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【００８８】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１（押込前圧力）と、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍ（押込気体量）と、によって特定される気相部容積関係情報Ｊに、圧力上昇量として上記圧力差ΔＰｍを当てはめることにより、この気相部容積関係情報Ｊから気相部容積ＶＡを取得する。
【００８９】
気相部容積ＶＡの取得の一例を示すと、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａで、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍが１．０Ｌのとき、気相部容積関係情報Ｊとして、図８のグラフが特定され、そして、気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．１０ＭＰａだったとすると、上記グラフから、気相部容積ＶＡを１２Ｌとして取得する。そして、ステップＴ１７０に進む。
【００９０】
ステップＴ１７０では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＴ１６０で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００９１】
上述したステップＴ１３０、Ｔ１６０、Ｔ１７０が、請求項中の内容量推定手段に相当し、ステップＴ１２５が、請求項中の遮断弁切替手段に相当する。また、遮断弁４２及びＣＰＵ６２が、請求項中の気体移動規制手段に相当する。
【００９２】
また、上述した内容量推定処理２では、気相部容積関係情報Ｊを用いて気相部容積ＶＡを取得するものであったが、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の内容量推定処理１と同様に、（１．３）式を用いて気相部容積ＶＡを算出するようにしてもよい。但し、本実施形態のように、気相部容積関係情報Ｊを用いることで、算出式より得られる計算値には含まれない誤差要因も考慮することができる。
【００９３】
次に、上述した車両燃料システム２における本発明に係る動作例について説明する。
【００９４】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、遮断弁４２を開いたのち（Ｔ１００）、加圧器２０のピストン２２を所定の押込前位置Ｐ１に移動し、圧力調整弁２５を開いてピストン２２に設けられた貫通孔２２ｃを開放して（Ｔ１０５）、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１、気相部１７、及び、気密タンク３０の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち、その後圧力調整弁２５を閉じて貫通孔２２ｃを閉塞する（Ｔ１１０）。この状態で、気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する（Ｔ１２０）。そして、遮断弁４２を閉じて、気相部１７と気密タンク３０との接続を遮断し（Ｔ１２５）、ピストン２２を所定の押込後位置Ｐ２に移動して、シリンダ２１内の気体を気相部１７に押し込む（Ｔ１３０）。そして、気体を押し込んだ後に気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを検出する（Ｔ１４０）。
【００９５】
そして、メモリ６５から気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍを取得し（Ｔ１５０）、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気体を押し込んだ後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍと、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、を用いて、気相部容積関係情報Ｊから燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを取得し（Ｔ１６０）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｔ１７０）。
【００９６】
次に、車両燃料システム２における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【００９７】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌであり、上述した内容量推定処理において、加圧器２０による気体押込前の気相部の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、そして、加圧器２０によって１．０Ｌの気体を押し込んだ（即ち、気体量ΔＶｍが１．０Ｌ）後の気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍが０．０４ＭＰａとなったものとする。
【００９８】
このとき、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１が、１．００ＭＰａであり、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍが１．０Ｌであるので、気相部容積関係情報Ｊとして、図８に示すグラフが特定される。そして、このグラフに、気相部１７の圧力上昇量としての圧力差ΔＰｍである０．０４ＭＰａを当てはめると、気相部容積ＶＡが２６Ｌとして取得される。そして、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−２６＝８４Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【００９９】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３０が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに第２配管３８によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１から気体を押し込むように、シリンダ２１の気体が移送されると、気相部１７の圧力が変動して、気相部１７と気密タンク３０との間で気体を移動させようとする力が働くが、気相部１７と気密タンク３０との間に設けられた遮断弁４２によって、この気体の移動が規制されて、気相部１７の圧力と気密タンク３０内の圧力とに圧力差ΔＰｍが生じ、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定する。そして、ＣＰＵ６２によって、気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、気体移送後に差圧センサユニット５１によって測定された圧力差ΔＰｍと、移送された気体量ΔＶｍと、に基づいて、燃料タンク１０内の液量を推定する。
【０１００】
つまり、加圧器２０によって気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、遮断弁４２により気相部１７と気密タンク３０との間の気体の移動が規制されて、気密タンク３０の圧力は変化せずに気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差ΔＰｍが生じるとともに、このときの圧力差ΔＰｍは、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しく、この圧力差ΔＰｍを差圧センサユニット５１によって測定するので、気相部１７の圧力と気密タンク３０の圧力との圧力差ΔＰｍ、即ち、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量の範囲は、気相部１７の圧力の変化範囲（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）より非常に小さく、そのため、圧力差ΔＰｍを測定する差圧センサユニット５１における分解能を十分に高くすることができるとともに直接圧力差を測定して、測定精度を高めることができる。また、差圧センサユニット５１における分解能を高くすることで、圧力差ΔＰｍが小さい場合でも検出が可能となり、加圧器２０によって移送される気体量を少なくでき、装置を小型化できる。
【０１０１】
また、開閉制御されることにより気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように第２配管３８に設けられた遮断弁４２を有し、ＣＰＵ６２によって、加圧器２０によって気体が移送される前に、遮断弁４２を移動遮断状態に切り替えるように構成されている。つまり、気相部１７に気体が移送される前に、気相部１７と気密タンク３０との間での気体の移動を遮断する移動遮断状態に切り替えることによって、当該気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化するものの、遮断弁４２により気体の移動が遮断されて、気密タンク３０が密閉されて気体移送前の圧力を保ち、これにより、気相部１７における気体移送前後の圧力変化量と等しい圧力差ΔＰｍが、気相部１７と気密タンク３０との間に生じるので、気相部１７と気密タンク３０との間の圧力差ΔＰｍを確実に生じさせることができるとともに、圧力差ΔＰｍが生じた状態を長時間保持できる。
【０１０２】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力に基づいて、燃料タンク１０の液量の推定に用いるための、気体が移送される前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（気体を移送する前の圧力）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そこで、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された気体移送前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を用いて燃料タンクの液量を推定することにより、環境条件等により気相部１７の気体押込前の圧力Ｐｍ１（即ち、初期圧力）が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、シリンダ２１とピストン２２とを備えた加圧器２０を用いて、気相部１７に押し込むようにシリンダ２１内の気体を移送するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２における、押込前位置Ｐ１を引出後位置Ｐ１とし、押込後位置Ｐ２を引出前位置Ｐ２として、ピストン２２を引出前位置Ｐ２から引出後位置Ｐ１に移動させて、気相部１７から引き出すように当該気相部１７内の気体を移送するものであっても良い。
【０１０４】
または、上述した加圧器２０に代えて、図１０（ａ）に示すように、シリンダ２１と、このシリンダ２１と燃料タンク１０とを接続する第１配管２８に設けられた真空加圧ポンプ４４と、からなる加圧器２０Ａを設けて、この加圧器２０Ａを制御部６０により制御して、気相部１７にシリンダ２１内の気体を押し込んだり又は気相部１７からその気体を引き出したりしてもよく、図１０（ｂ）に示すように、第１配管２８に設けられた開閉弁４５と、シリンダ２１の側壁２１ｂ等に設けられたヒータ４６と、からなる加圧器２０Ｂを設けて、この加圧器２０Ｂを制御部６０により制御して、開閉弁４５を閉じた状態でシリンダ２１内の気体を加熱したのち開閉弁４５を開いて、加熱により膨張した気体を気相部１７に押し込んだりしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気相部１７に気体を押し込み又は気相部１７から気体を引き出すように当該気体を移送するための構成については任意である。
【０１０５】
上述した各実施形態においては、気相部圧力センサ５８を備えるものであったが、これに限定されるものではない。この気相部圧力センサ５８に代えて、例えば、気相部１７の温度を測定するとともに、当該温度に応じた電気信号を出力する温度センサなどを設けてもよい。この場合、予め気相部１７の主成分となる気体の蒸気圧をメモリなどに格納しておき、この蒸気圧と気相部１７の温度とによって気相部１７の圧力を求めて、この圧力を用いて燃料タンク１０の液量を推定する。つまり、気相部の温度は、その圧力と関係があり、即ち、気相部の圧力に応じた情報に相当する。これにより、気相部１７が取りうる温度範囲は、一般的な温度センサによって十分な分解能を得られる程度に狭いので、測定精度を高めることができる。または、環境条件の変化が小さく、気相部１７の圧力変化がない、又は、液量の推定に影響がない程度に小さい場合など、気相部圧力センサ５８を設けずに、別途測定した気相部の圧力を予めメモリなどに記憶しておいても良い。
【０１０６】
上述した各実施形態は、車両に搭載され、液化ガスを収容するとともにその液量を推定する車両燃料システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置され、灯油やガソリン、各種薬液などを収容するとともにその液量を推定する液量推定システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。また、液量の推定対象となる液体についても、液化石油ガスに限らず、例えば、窒素、酸素、アンモニアのなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、各種薬液等、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。
【０１０７】
また、容器としてのタンク内の液量（内容量）の推定に限らず、例えば、ホッパーなどの容器内にある樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなど粒状物や粉体等（以下、粒状物等という）の固体の内容量を測定するようにしても良い。この場合も、上述した本実施形態と同様に、容器内の気相部容積を算出して、容器の容積から気相部容積を差し引くことにより内容量を推定する。但し、粒状物等の固体はそれら間に空間が存在するため、当該空間が気相部容積に含まれることを考慮するとともに当該空間が粒状物等と共に占める体積を考慮して上述した各実施形態で示した内容量推定処理を適用することで、液量と同様に容器内の内容量を推定することができる。具体的には、所定空間内に粒状物等を満量充填したときに粒状物等のみが上記所定空間内で占める体積割合がＸ％で且つ粒状物等を除く空間が上記所定空間内で占める体積割合が（１００−Ｘ）％となる場合に、この粒状物等が収容される容器の容積をＶ、気相部容積をＶＡとすると、粒状物等及びそれら間の空間が上記容器内で占める内容量ＶＳは、次式により求めることができる。
ＶＳ＝（Ｖ−ＶＡ）／（Ｘ／１００）
【０１０８】
例えば、１．０ｍ3の単位収容空間内に粒状物を満量充填したときに、当該粒状物が占める体積が０．８ｍ3（８０％）で且つ粒状物間の空間が占める体積が０．２ｍ3（２０％）となる場合に、この粒状物が収容される容器の容積を１０．０ｍ3とすると、上述した内容量推定処理を適用して気相部容積ＶＡを求めたときに、気相部容積ＶＡが９．２ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の１０分の１（（１０．０−９．２）／（８０／１００）＝１．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが６．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の半量（（１０．０−６．０）／（８０／１００）＝５．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが２．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の満量（（１０．０−２．０）／（８０／１００）＝１０．０ｍ3）となる。また、このような粒状物や粉体に限らず、例えば、容器としての倉庫内の貨物量（内容量）を推定するなど、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意であり、また、容器内の内容量の推定対象となる固体の種類、形状等は任意である。
【０１０９】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１、２ 車両燃料システム（内容量推定システム）
６、７ 液量推定装置（内容量推定装置）
１０ 燃料タンク（容器）
１７ 燃料タンク内の気相部（気相部）
１８ 燃料タンク内の液相部
２０ 加圧器（気体移送手段）
３０ 気密タンク
３８ 第２配管（配管）
４１ オリフィス（気体移動規制手段、流量規制部材）
４２ 遮断弁（気体移動規制手段）
５１ 差圧センサユニット（圧力差測定手段）
５８ 気相部圧力センサ（圧力情報測定手段）
６０ 制御部
６２ ＣＰＵ（内容量推定手段、気体移動規制手段（遮断弁切替手段））
Ｐｍ１ 気体が押し込まれる前の気相部の圧力
ΔＰｍ 気体が押し込まれた後の気相部と気密タンクとの間の圧力差
ΔＶｍ 気相部に押し込まれた気体量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、
前記容器と別体で設けられた気密タンクと、
前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、
前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、
前記気体移送手段によって前記気体が移送されたときに、前記気相部と前記気密タンクとの間での気体の移動を規制可能な気体移動規制手段と、
前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力との圧力差を測定する圧力差測定手段と、
前記気体が移送されるように前記気体移送手段を駆動するとともに、前記気体移送手段が駆動されることにより前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記気体が移送された後に前記圧力差測定手段によって測定された前記圧力差、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。
【請求項２】
前記気体移動規制手段が、前記配管に設けられ、前記気体が移送された後に少なくとも前記圧力差測定手段によって前記圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、前記気体が移送される前の前記気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内容量推定装置。
【請求項３】
前記気体移動規制手段が、
前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、前記配管に設けられた遮断弁と、
前記気体移送手段によって前記気体が移送される前に、前記遮断弁を前記移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内容量推定装置。
【請求項４】
前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、
前記内容量推定手段が、前記圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記内容量の推定に用いるための前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内容量推定装置。
【請求項１】
容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、
前記容器と別体で設けられた気密タンクと、
前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、
前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、
前記気体移送手段によって前記気体が移送されたときに、前記気相部と前記気密タンクとの間での気体の移動を規制可能な気体移動規制手段と、
前記気相部の圧力と前記気密タンク内の圧力との圧力差を測定する圧力差測定手段と、
前記気体が移送されるように前記気体移送手段を駆動するとともに、前記気体移送手段が駆動されることにより前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記気体が移送された後に前記圧力差測定手段によって測定された前記圧力差、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。
【請求項２】
前記気体移動規制手段が、前記配管に設けられ、前記気体が移送された後に少なくとも前記圧力差測定手段によって前記圧力差が測定されるまでの所定の圧力保持時間にわたり、前記気体が移送される前の前記気密タンク内の圧力を保持可能なように、前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動の流量を制限する流量制限部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内容量推定装置。
【請求項３】
前記気体移動規制手段が、
前記気相部と前記気密タンクとの間での前記気体の移動を許容する移動許容状態と、前記気体の移動を遮断する移動遮断状態と、を切替可能なように開閉制御される、前記配管に設けられた遮断弁と、
前記気体移送手段によって前記気体が移送される前に、前記遮断弁を前記移動遮断状態に切り替える遮断弁切替手段と、で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内容量推定装置。
【請求項４】
前記気相部の圧力に応じた情報を測定する圧力情報測定手段を有し、
前記内容量推定手段が、前記圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記内容量の推定に用いるための前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内容量推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２２５７８５（Ｐ２０１２−２２５７８５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３９６３（Ｐ２０１１−９３９６３）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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