差圧測定ユニット、及び、液量推定システム
【課題】複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定が１ユニットで可能となる差圧測定ユニット、及び、この差圧測定ユニットを有する液量推定システムを提供する。
【解決手段】車両燃料システム１の液量推定装置７は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する気相ダイヤフラム部４０と、燃料タンク１０内の複数の収容室１１の底壁１０ｂに加わる合計圧力Ｐｃ及びダイヤフラム５２の面積Ｓに比例した第２圧力Ｐ２をそれぞれ出力する複数の液相ダイヤフラム部５０と、これら気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が接続された差圧センサ３０と、を有している。
【解決手段】車両燃料システム１の液量推定装置７は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する気相ダイヤフラム部４０と、燃料タンク１０内の複数の収容室１１の底壁１０ｂに加わる合計圧力Ｐｃ及びダイヤフラム５２の面積Ｓに比例した第２圧力Ｐ２をそれぞれ出力する複数の液相ダイヤフラム部５０と、これら気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が接続された差圧センサ３０と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両の燃料タンクなどの液体タンクに収容されたガソリンや液化ガスなどの液体の液量推定に用いられる差圧測定ユニット、及び、この差圧測定ユニットを備える液量推定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される液量推定装置としての燃料残量検出装置は、液体タンク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、例えば、特許文献１に開示されている圧力式液位計測装置が用いられていた。
【０００３】
図３に示すように、特許文献１に示された圧力式液位計測装置８０１は、可動隔壁８１２で仕切られた可動容積室Ｘ、Ｙを内部に有する背圧箱８１０と、タンク底の液相部に設けられた差圧センサＡと、タンク内上部空間の気相部に設けられた差圧センサＢと、を有している。
【０００４】
差圧センサＡは、一方の受圧部にタンク底の液相圧力Ｐ１が導かれ、他方の受圧部である背圧部に導圧管８２３が接続されている。差圧センサＢは、一方の受圧部にタンク内の気相圧力Ｐ２が導かれ、他方の受圧部である背圧部に導圧管８２４が接続されている。導圧管８２３と導圧管８２４とは連通されて、背圧箱８１０の可動容積室Ｘに接続されている。また、タンクの気相部は導圧管８２５により可動容積室Ｙに接続されている。
【０００５】
液相部の液量に応じた液圧Ｐは、液相圧力Ｐ１から気相圧力Ｐ２を差し引くことにより得られる。そして、差圧センサＡは、液相圧力Ｐ１と可動容積室Ｘの圧力Ｐ３との差圧を測定し、差圧センサＢは、気相圧力Ｐ２と可動容積室Ｘの圧力Ｐ３との差圧を測定して、差圧センサＡにより測定された差圧から差圧センサＢにより測定された差圧を差し引くことにより上記圧力Ｐ３が相殺されて、液圧Ｐを得ることができた。そして、図示しない制御部がこの液圧Ｐに基づいてタンク内の液位を検出していた。
【０００６】
しかしながら、上述した圧力式液位計測装置８０１は、可動隔壁８１２で内部が仕切られた背圧箱８１０や複数の差圧センサＡ、Ｂを備えるなど構造が複雑で製造コストが高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ものとして、次に示す液量推定装置がある。
【０００７】
図４に示すように、液量推定装置９２０は、差圧センサ９３０、気相ダイヤフラム部９４０及び液相ダイヤフラム部９５０で構成された差圧測定ユニット９２５と、図示しない制御部と、を有している。
【０００８】
差圧センサ９３０は、箱形のセンサケース９３１と、センサケース９３１の内部を第１受圧室９３１ａと第２受圧室９３１ｂとに仕切る差圧検知ダイヤフラム９３２と、差圧検知ダイヤフラム９３２の第１受圧室９３１ａ側の面９３２ａが受けた圧力と第２受圧室９３１ｂ側の面９３２ｂが受けた圧力との差に応じた差圧信号を制御部に出力する図示しない差圧信号出力部と、を有している。
【０００９】
気相ダイヤフラム部９４０は、開口９４１ａが設けられたケース９４１と、開口９４１ａを塞ぐように設けられた薄膜状のダイヤフラム９４２と、を有している。ケース９４１は、導圧管９４５を介して上記第１受圧室９３１ａと接続されている。ケース９４１、導圧管９４５及び第１受圧室９３１ａには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。気相ダイヤフラム部９４０は、液体タンク９１０の上壁９１０ａ内面にダイヤフラム９４２を底壁９１０ｂ側に向けて配設されている。ダイヤフラム９４２が圧力を受けると、当該圧力に応じた第１圧力Ｐ１が圧力伝達溶液を介して第１受圧室９３１ａに伝達される。
【００１０】
液相ダイヤフラム部９５０は、上記気相ダイヤフラム部９４０と同一に構成されており、ケース９５１とダイヤフラム９５２とを有している。ダイヤフラム９５２の面積は、上記ダイヤフラム９４２と同一面積に形成されている。ケース９５１は、導圧管９５５を介して上記第２受圧室９３１ｂと接続されている。ケース９５１、導圧管９５５、及び、第２受圧室９３１ｂには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。液相ダイヤフラム部９５０は、液体タンク９１０の底壁９１０ｂ内面にダイヤフラム９５２を上壁９１０ａ側に向けて配設されている。ダイヤフラム９５２が圧力を受けると、当該圧力に応じた第２圧力Ｐ２が圧力伝達溶液を介して第２受圧室９３１ｂに伝達される。
【００１１】
気相ダイヤフラム部９４０は、液体タンク９１０の上壁９１０ａに配設されているので、ダイヤフラム９４２が気相部ＴＡの圧力Ｐａを受けて、この圧力Ｐａ及びダイヤフラム９４２の面積に応じた第１圧力Ｐ１が第１受圧室９３１ａに伝達される。液相ダイヤフラム部９５０は、液体タンク９１０の底壁９１０ｂに配設されているので、ダイヤフラム９５２が気相部ＴＡの圧力Ｐａと液体タンク９１０に収容された液体の液圧Ｐｂとの合計圧力Ｐｃを受けて、この合計圧力Ｐｃ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた第２圧力Ｐ２が第２受圧室９３１ｂに伝達される。
【００１２】
液体タンク９１０内に収容された液体の高さ（深さ）が高いほど、つまり、液量が多いほど上記液圧Ｐｂは高くなり、つまり、液圧Ｐｂは液量に応じた圧力となる。そして、第２圧力Ｐ２には、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた気相圧力成分Ｐ２ａと、液圧Ｐｂ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた液圧成分Ｐ２ｂと、が含まれているので、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差を求めると、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２に含まれる上記気相圧力成分Ｐ２ａとが相殺されて、液圧成分Ｐ２ｂが差圧信号として出力される。そして、図示しない制御部によって、この差圧信号に基づいて液体タンク９１０内の液量を推定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開７−２４３８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、例えば、液体タンクに収容される液体が液化石油ガス（ＬＰＧ）などの高圧の液化ガスの場合に当該液体タンクの耐圧を向上させるために、または、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隙間を利用して液体タンク（燃料タンク）を搭載するために、図５に示すように液体タンク９１０内を複数の収容室９１１（１）〜（３）に区画する場合があるところ、このような場合には、収容室毎に上記差圧測定ユニット９２５（１）〜（３）を設けて収容室毎に液位（液量）を推定する必要があるので、液量推定装置９２０には、収容室の数だけ複数の差圧測定ユニット９２５が必要となり、製造コストが増加してしまうという問題があった。
【００１５】
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、複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定が当該収容室数より少数のユニットで可能となる差圧測定ユニット、及び、この差圧測定ユニットを有する液量推定システム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】
【００１６】
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、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定に用いられる差圧測定ユニットであって、第１受圧部、第２受圧部、及び、前記第１受圧部が受けた圧力と前記第２受圧部が受けた圧力との差に応じた差圧信号を出力する差圧信号出力部、を有する差圧センサと、前記気相部に設けられ、前記気相部の圧力に応じた第１圧力を出力するとともに前記第１圧力が伝達されるように前記第１受圧部に接続された気相ダイヤフラム部と、前記複数の収容室のそれぞれの底壁又はその近傍に設けられ、前記底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力の合成圧力が伝達されるように前記第２受圧部にそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部と、を有していることを特徴とする差圧測定ユニットである。
【００１７】
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、前記複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比がそれらが設けられた前記収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
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、前記気相部の圧力が所定量変化したときの前記第１圧力の変化量と、前記気相部の圧力が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５のいずれか一項に記載の差圧測定ユニットと、前記差圧測定ユニットの出力する差圧信号に基づいて液体タンク内の液量を推定する液量推定手段と、を有する液量推定装置と、前記液量推定装置が設けられ、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンクと、を有することを特徴とする液量推定システムである。
【００２２】
請求項１、６に記載された発明によれば、気相部の圧力に応じた第１圧力を出力する気相ダイヤフラム部と、液体タンク内の複数の収容室のそれぞれの底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力する複数の液相ダイヤフラム部と、これら気相ダイヤフラム部及び液相ダイヤフラム部が接続された差圧センサと、を有している。気相ダイヤフラム部が出力した第１圧力は、差圧センサの第１受圧部に伝達され、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが出力した複数の第２圧力は、互いに合成されて合成圧力となり差圧センサの第２受圧部に伝達される。この合成圧力には、気相部の圧力に応じた気相圧力成分と、各収容室に収容された液体の液量の合計値（即ち、液体タンク内の液体全体）の液圧に応じた液圧成分と、が含まれている。そのため、差圧センサによって出力される第１圧力と合成圧力との差に応じた差圧信号から、液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができる。そして、この液圧は、液体タンク内の液体全体の液量と関係を有し、この液圧に基づいて液体タンク内の液量を推定することができる。
【００２３】
請求項２に記載された発明によれば、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されているので、いずれの収容室内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力（即ち、上記液圧成分）の変化量も同一となり、そのため、液体タンク内の液量の変化に応じて合成圧力が変化する。
【００２４】
請求項３に記載された発明によれば、液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比が、それらが設けられた収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されているので、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部を、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できる。
【００２５】
請求項４に記載された発明によれば、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されているので、気相部の圧力変化に応じて、第１圧力と合成圧力（即ち、上記気相圧力成分）とが等しく変化する。
【００２６】
請求項５に記載された発明によれば、気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部が形成されているので、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれを、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できる。
【発明の効果】
【００２７】
以上より、請求項１、６に記載された発明によれば、差圧センサによって出力される、気相ダイヤフラム部からの第１圧力と複数の液相ダイヤフラム部からの合成圧力との差圧に応じた差圧信号から、液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができるので、複数の収容室に区画された液体タンクの液量の推定において、収容室と同一数の複数の差圧測定ユニットを設けることなく１ユニットのみ又は収容室数より少数のユニットを用いて液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができ、そのため、この液圧に基づいて安価に当該液体タンクの液量の推定ができる。
【００２８】
請求項２に記載された発明によれば、液体タンクのいずれの収容室内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力（即ち、上記液圧成分）の変化量も同一となり、液体タンク内の液量の変化に応じて合成圧力が変化するので、差圧センサが出力する差圧信号から得られる液体タンク内の液体全体の液圧も、液体タンク内の液量に応じて変化し、そのため、この液圧に基づいて容易且つ正確に当該液体タンクの液量の推定ができる。
【００２９】
請求項３に記載された発明によれば、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部を、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できるので、製造コストを低減できる。
【００３０】
請求項４に記載された発明によれば、気相部の圧力変化に応じて、第１圧力と合成圧力（即ち、気相圧力成分）とが等しく変化するので、差圧センサによって出力される第１圧力と合成圧力との差圧信号において、気相部の圧力の変化による第１圧力の変化分と合成圧力に含まれる気相圧力成分の変化分とが相殺され、そのため、液体タンクの周囲温度の変化などに起因する気相部の圧力変化が、差圧センサの出力に影響を及ぼすことを防止でき、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
請求項５に記載された発明によれば、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれを、容易に形成できるので、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の液量推定システムの一実施形態である車両燃料システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の車両燃料システムの変形例の構成を示す図である。
【図３】従来の圧力式液位計測装置を示す図である。
【図４】従来の液量推定装置の構成を示す図である。
【図５】図４の液量推定装置が、複数の収容室に区画された液体タンクに複数個配設された構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の液量推定システムの一実施形態である車両燃料システムを、図１〜図２を参照して説明する。
【００３４】
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、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された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の液量を推定するシステムである。この車両燃料システムでは、燃料タンクの気相部の圧力と複数の収容室の液相部の圧力とに基づいて、燃料Ｆの液量を推定する。
【００３５】
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、燃料タンク内が高圧（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）になるのでこのような高圧に耐えるために、また、車両の傾きなどによって燃料Ｆが偏らないようにするために、燃料タンク内を、複数の収容室に区画して構成することがある。そして、上述した従来の液量推定装置では、このような複数の収容室に区画された燃料タンク内の液量の推定のために上述した従来の差圧測定ユニットが複数個必要となる。差圧測定ユニットに用いられる差圧センサは高価であり、差圧測定ユニットの数が増えるとその分コストが高くなり、従来の液量測定装置及び差圧測定ユニットは、上記燃料タンクの液量の推定に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する車両燃料システム、液量推定装置及び差圧センサユニットは、複数の収容室に区画された燃料タンク内の液量の推定に適したものである。
【００３６】
車両燃料システム１は、図１に示すように、燃料Ｆを収容する液体タンクとしての燃料タンク１０と、燃料タンク１０に収容された燃料Ｆの液量（即ち、ＬＰＧ残量）を推定する液量推定装置２０と、を有している。
【００３７】
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る。燃料タンク１０は、燃料供給スタンドなどから燃料Ｆが供給される車両の燃料充填口に、図示しない流入管を通じて接続されている。また、燃料タンク１０は、車両の内燃機関に燃料Ｆを供給するためのインジェクション装置等に、図示しない流出管を通じて接続されている。
【００３８】
本実施形態では、燃料タンク１０は、全体が直方体の箱形状に形成されており、底壁１０ｂ内面から燃料タンク１０の半分程度の高さまで垂直に立設された複数の区画壁１０ｃ、１０ｄが、幅方向（図１の左右方向）に間隔をあけて設けられている。燃料タンク１０は、この区画壁１０ｃ、１０ｄによって、図１に点線で示すように第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）の複数の収容室に区画されている。本実施形態においては、第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、第３収容室１１（３）の順に容積が小さくなるように、各収容室１１（１）〜（３）が設けられており、また、各収容室１１（１）〜（３）は、上壁１０ａから底壁１０ｂにわたって幅方向断面積が同一となる筒状（即ち、軸方向が鉛直方向（図１の上下方向）に平行となる縦筒状）に形成されている。つまり、各収容室１１（１）〜（３）の容積比が、各収容室１１（１）〜（３）のそれぞれの底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように、各収容室１１（１）〜（３）が形成されている。
【００３９】
第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）のそれぞれには、気化した燃料Ｆ等が収容される気相部ＴＡと、液体状の燃料Ｆが収容される液相部ＴＬと、が存在する。そして、第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）は、区画壁１０ｃ、１０ｄが燃料タンク１０の半分程度の高さとされておりそれぞれの上部が連通されているので、各収容室１１（１）〜（３）の気相部ＴＡはそれぞれ連通されている。燃料タンク１０内には、燃料Ｆが空の場合は気相部ＴＡ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ＴＡが存在する。
【００４０】
液量推定装置２０は、差圧センサ３０、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０、で構成された差圧測定ユニット２５と、制御部６０と、を有している。
【００４１】
差圧センサ３０は、箱形に形成されたセンサケース３１と、センサケース３１内を第１受圧室３１ａ及び第２受圧室３１ｂとに仕切る差圧検知ダイヤフラム３２と、差圧検知ダイヤフラム３２に設けられ、当該差圧検知ダイヤフラム３２の変形量に応じた信号（即ち、差圧信号）を出力する図示しない歪みゲージと、を有している。差圧検知ダイヤフラム３２は、一方の受圧面３２ａが第１受圧室３１ａに面し、他方の受圧面３２ｂが第２受圧室３１ｂに面しており、第１受圧室３１ａ内の圧力及び第２受圧室３１ｂの圧力のバランス（即ち、互いの差）に応じて変形する。そして、この差圧検知ダイヤフラム３２の変形量に応じて、歪みゲージが差圧信号を出力する。差圧センサ３０は、燃料タンク１０の上壁１０ａ外面に設けられており、その歪みゲージが、後述する制御部６０に接続されている。なお、一方の受圧面３２ａが、請求項中の第１受圧部に相当し、他方の受圧面３２ｂが、請求項中の第２受圧部に相当し、歪みゲージが、請求項中の差圧信号出力部に相当する。
【００４２】
気相ダイヤフラム部４０は、ケース４１と、ダイヤフラム４２と、を有している。ケース４１は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて、燃料タンク１０内の圧力で変形しない剛性を有する平たい箱形に形成されており、一の平面部に開口４１ａが設けられている。ダイヤフラム４２は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて薄膜状に形成されており、ケース４１内が密閉空間となるように、ケース４１の開口４１ａを塞ぐように配設されている。このように設けられたダイヤフラム４２は、その外面に圧力が加えられると、当該圧力に応じた第１圧力Ｐ１が後述する圧力伝達溶液を介してケース４１に接続された導圧管４５に出力される。この第１圧力Ｐ１は、ダイヤフラム４２の外面に加えられる圧力及びダイヤフラム４２の面積に比例した大きさとなる。
【００４３】
気相ダイヤフラム部４０は、ケース４１の開口４１ａ（即ち、ダイヤフラム４２）を燃料タンク１０の底壁１０ｂに向けるようにして、燃料タンク１０の上壁１０ａ内面に重ねて配設されている。気相ダイヤフラム部４０のケース４１は、導圧管４５を介して差圧センサ３０の第１受圧室３１ａに接続されている。つまり、気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａは互いに連通されている。
【００４４】
複数の液相ダイヤフラム部５０は、上記気相ダイヤフラム部４０と同様に構成されており、ケース５１と、ダイヤフラム５２と、を有している。ケース５１は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて、燃料タンク１０内の圧力で変形しない剛性を有する平たい箱形に形成されており、一の平面部に開口５１ａが設けられている。ダイヤフラム５２は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて上記気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２と同一の厚みの薄膜状に形成されており、ケース５１内が密閉空間となるように、ケース５１の開口５１ａを塞ぐように配設されている。このように設けられたダイヤフラム５２は、その外面に圧力が加えられると、当該圧力に応じた第２圧力Ｐ２が後述する圧力伝達溶液を介してケース５１に接続された導圧管５５に出力される。この第２圧力Ｐ２は、ダイヤフラム５２の外面に加えられる圧力及びダイヤフラム５２の面積に比例した大きさとなる。
【００４５】
複数の液相ダイヤフラム部５０のそれぞれは、開口５１ａ（即ち、ダイヤフラム５２）を燃料タンク１０の上壁１０ａに向けるようにして、各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）内面に重ねて配設されている。勿論、これに限定されるものではなく、複数の液相ダイヤフラム部５０のそれぞれは、例えば、ダイヤフラム５２と底壁１０ｂとの間に若干の隙間をあけて、開口５１ａを底壁１０ｂに向けるようにして配設されていても良く、底壁１０ｂに加わる圧力（本発明の目的に反しない程度に当該圧力と同等の圧力を含む、即ち、後述する合計圧力Ｐｃ）がダイヤフラム５２に加わるように、底壁１０ｂ又はその近傍に設けられていればよい。特に、ダイヤフラム５２を底壁１０ｂに向けることで、液面がダイヤフラム５２より下方になったときにダイヤフラム５２上に液体が残存することを防止できるとともに液体の振動の影響を防止でき、測定誤差の発生を防止できる。つまり、液相ダイヤフラム部５０は、ダイヤフラム５２が上下どちら向きに配設されていても良いが、走行時の振動などが生じる自動車用途としては下向きに配設されることが望ましい。
【００４６】
以下、各収容室１１（１）〜（３）のそれぞれに設けられた複数の液相ダイヤフラム部５０及びその構成部材等を区別するときは、各収容室１１（１）〜（３）に対応して、符号末尾に（１）〜（３）を付して示す。各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のケース５１（１）〜（３）のそれぞれは、導圧管５５を介して差圧センサ３０の第２受圧室３１ｂに接続されている。つまり、複数のダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂは、互いに連通されている。
【００４７】
各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のダイヤフラム５２（１）〜（３）は、それぞれの面積比が、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が設けられた各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように形成されている。即ち、ダイヤフラム５２（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＳ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）とし、底壁１０ｂ（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＴ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（３）としたとき、次の（ｉ）式が成立するように、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）が形成されている。
Ｓ（１）：Ｓ（２）：Ｓ（３）＝Ｔ（１）：Ｔ（２）：Ｔ（３）・・・（ｉ）
【００４８】
また、気相ダイヤフラム部４０と各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれは、気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２の面積と、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積と、が等しくなるように形成されている。即ち、ダイヤフラム４２の面積をＳ（０）とし、ダイヤフラム５２（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＳ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）としたとき、次の（ｉｉ）式が成立するように、気相ダイヤフラム部４０と各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれが形成されている。
Ｓ（０）＝Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３）・・・（ｉｉ）
【００４９】
気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａには、例えば、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が圧力を受けると、当該圧力及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する。当該第１圧力Ｐ１は、圧力伝達溶液を介して第１受圧室３１ａに伝達される。また、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂには、上記と同一の圧力伝達溶液が封入されている。各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）が圧力を受けると、当該圧力及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）〜（３）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）をそれぞれ出力する。当該第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は、互いに合成されて合成圧力Ｐ２ｇとなり、この合成圧力Ｐ２ｇは圧力伝達溶液を介して第２受圧室３１ｂに伝達される。
【００５０】
気相ダイヤフラム部４０は、燃料タンク１０の上壁１０ａ内面に設けられているので、そのダイヤフラム４２には、気相部ＴＡの圧力Ｐａが加わる。そのため、気相ダイヤフラム部４０が出力する第１圧力Ｐ１は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例する。この関係を、（ｉｉｉ）式に示す。
Ｐ１＝Ｐａ×Ｓ（０）×α０・・・（ｉｉｉ）
（但し、α０は定数）
【００５１】
また、液相ダイヤフラム部５０（１）は、底壁１０ｂ（１）内面に設けられているので、そのダイヤフラム５２（１）には、底壁１０ｂ（１）に加わる圧力が加わる。この圧力は、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（１）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（１）との合計圧力Ｐｃ（１）となる。そのため、液相ダイヤフラム部５０（１）が出力する第２圧力Ｐ２（１）は、圧力Ｐａと液圧Ｐｂ（１）との合計圧力Ｐｃ（１）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）に比例する。この関係を、（ｉｖ）式に示す。
Ｐ２（１）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（１））×Ｓ（１）×α１・・・（ｉｖ）
（但し、α１は定数）
【００５２】
また、液相ダイヤフラム部５０（２）が出力する第２圧力Ｐ２（２）は、上記と同様に、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（２）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（２）との合計圧力Ｐｃ（２）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（２）に比例し、液相ダイヤフラム部５０（３）が出力する第２圧力Ｐ２（３）は、上記と同様に、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（３）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（３）との合計圧力Ｐｃ（３）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（３）に比例する。これら関係を、（ｖ）、（ｖｉ）式に示す。
Ｐ２（２）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（２））×Ｓ（２）×α２・・・（ｖ）
Ｐ２（３）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（３））×Ｓ（３）×α３・・・（ｖｉ）
（但し、α２、α３は定数）
【００５３】
上記（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）式に含まれる定数α０〜α３は、各ダイヤフラムの厚み（剛性）や導圧管の太さなどの構成に応じて決定される。本実施形態においては、これら定数α０〜α３がそれぞれ等しく同一の定数αとなるように各ダイヤフラム部、導圧管及び差圧センサが構成されている。
【００５４】
そして、第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を合成した合成圧力Ｐ２ｇは、上記Ｐ２（１）〜（３）を合計するとともに上記（ｉｉ）式を考慮して導き出された次の（ｖｉｉ）式で示される。
Ｐ２ｇ＝Ｐ２（１）＋Ｐ２（２）＋Ｐ２（３）
＝（Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３））×Ｐａ×α
＋（Ｐｂ（１）×Ｓ（１）＋Ｐｂ（２）×Ｓ（２）＋Ｐｂ（３）×Ｓ（３））×α
＝Ｓ（０）×Ｐａ×α
＋（Ｐｂ（１）×Ｓ（１）＋Ｐｂ（２）×Ｓ（２）＋Ｐｂ（３）×Ｓ（３））×α
・・・（ｖｉｉ）
【００５５】
ここで、液圧Ｐｂ（１）は、燃料Ｆ（液体）の深さｈ（１）と当該燃料Ｆの比重ρと重力加速度ｇとを乗じることで求めることができる。
Ｐｂ（１）＝ｈ（１）×ρ×ｇ ・・・（ｖｉｉｉ）
また、収容室１１（１）は縦筒状に形成されているので、収容室１１（１）内の液量Ｖ（１）は、液体の深さｈ（１）と底壁１０ｂ（１）の面積Ｓ（１）とを乗じることで求めることができる。
Ｖ（１）＝ｈ（１）×Ｓ（１） ・・・（ｉｘ）
【００５６】
これら（ｖｉｉｉ）、（ｉｘ）式より、収容室１１（１）内の液量Ｖ（１）は、
Ｐｂ（１）＝（Ｖ（１）／Ｓ（１））×ρ×ｇ
Ｖ（１）＝（Ｐｂ（１）×Ｓ（１））／（ρ×ｇ）・・・（ｘ）
となり、同様に、収容室１１（２）内の液量Ｖ（２）、収容室１１（３）内の液量Ｖ（３）は、
Ｖ（２）＝（Ｐｂ（２）×Ｓ（２））／（ρ×ｇ）・・・（ｘｉ）
Ｖ（３）＝（Ｐｂ（３）×Ｓ（３））／（ρ×ｇ）・・・（ｘｉｉ）
となる。
【００５７】
そして、定数α’＝（ρ×ｇ）×αとして、上記（ｖｉｉ）、（ｘ）〜（ｘｉｉ）式から、次の（ｘｉｉｉ）式が導かれる。
Ｐ２ｇ＝（Ｓ（０）×Ｐａ×α）＋（（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’）
・・・（ｘｉｉｉ）
上記（ｘｉｉｉ）式において、右辺第１項が、気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた気相圧力成分Ｐ２ａを示し、右辺第２項が、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に応じた液圧成分Ｐ２ｂを示す。液量Ｖ（１）〜（３）の合計値は、燃料タンク１０に収容された燃料Ｆ全体の液量を示す。
【００５８】
差圧センサ３０の差圧検知ダイヤフラム３２の一方の受圧面３２ａには、上記第１圧力Ｐ１が加わり、他方の受圧面３２ｂには、上記合成圧力Ｐ２ｇが加わる。そして、差圧検知ダイヤフラム３２は、第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇに応じて変形し、これら第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰに応じた差圧信号を出力する。この第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰは、上記（ｉｉｉ）、（ｘｉｉｉ）式から、
ΔＰ＝Ｐ２ｇ−Ｐ１
＝（Ｓ（０）×Ｐａ×α）＋（（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’）
−（Ｓ（０）×Ｐａ×α）
＝（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’・・・（ｘｉｖ）
となり、この差ΔＰは、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に応じた液圧成分Ｐ２ｂであり、即ち、燃料タンク１０内に収容された燃料Ｆ全体の液量を示す値である。
【００５９】
この式（ｘｉｖ）より、気相部ＴＡの圧力Ｐａが変化すると第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇがともに変化するが、差ΔＰを求める時点でこれら第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇの気相圧力成分Ｐ２ａは相殺されることになり、つまり、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐａの変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる。
【００６０】
また、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、それぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力する。そして、上記（ｉ）式より、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積Ｓ（１）〜（３）の面積比は、各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積Ｔ（１）〜（３）の面積比と等しく、そして、各収容室１１（１）〜（３）が縦筒状に形成されているのでそれぞれの容積比も面積Ｔ（１）〜（３）の面積比と等しくなる。そのため、各収容室１１（１）〜（３）内の液量Ｖ（１）〜（３）が同一であるとき、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が出力する第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は同一となる。つまり、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる。
【００６１】
制御部６０は、例えば、周知のマイクロコンピュータなどで構成されており、液量推定装置２０全体の制御を司る。制御部６０のマイクロコンピュータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データメモリ、外部インタフェースなどを備えている。
【００６２】
ＣＰＵは、車両燃料システム１における各種制御を司り、ＲＯＭ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。ＲＯＭ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、ＲＯＭは、ＣＰＵを、液量推定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、ＣＰＵ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。ＲＡＭは、ＣＰＵ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。データメモリは、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。このデータメモリには、液量推定処理で用いられる数式やパラメータ等の各種情報が記憶されている。特に、このデータメモリには、差圧信号と燃料タンク１０内に収容された燃料Ｆ全体の液量との関係を示すデータテーブルが記憶されている。外部インタフェースは、上述した差圧センサ３０を接続されており、差圧センサ３０からの差圧信号が外部インタフェースを通じてＣＰＵに入力される。また、外部インタフェースは、他の電子機器（ＥＣＵ）と通信可能なように図示しない車両ネットワークに接続されている。
【００６３】
ＣＰＵは、差圧センサ３０からの差圧信号が入力されると、データメモリに記憶されている上記データテーブルを参照して、差圧信号に対応する液量を取得し、この液量に応じた表示信号を生成して、当該表示信号を図示しないコンビネーションメータ（メータＥＣＵ）に向けて車両ネットワークを通じて送信する。コンビネーションメータは、この表示信号を受信すると、それが有する燃料計に当該表示信号が示す液量を表示する。なお、差圧測定値への圧力伝達溶液の自重の影響を回避するために、ＣＰＵにおいて差圧信号の補正を行うか、又は、予め上記影響を考慮してデータテーブルを作成することが好ましい。ＣＰＵ（制御部６０）は、請求項中の液量推定手段に相当する。
【００６４】
本実施形態によれば、車両燃料システム１の液量推定装置７は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する気相ダイヤフラム部４０と、燃料タンク１０内の収容室１１（１）の底壁１０ｂ（１）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（１））及びダイヤフラム５２（１）の面積Ｓ（１）に比例した第２圧力Ｐ２（１）を出力する液相ダイヤフラム部５０（１）と、燃料タンク１０内の収容室１１（２）の底壁１０ｂ（２）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（２））及びダイヤフラム５２（２）の面積Ｓ（２）に比例した第２圧力Ｐ２（２）を出力する液相ダイヤフラム部５０（２）と、燃料タンク１０内の収容室１１（３）の底壁１０ｂ（３）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（３））及びダイヤフラム５２（３）の面積Ｓ（３）に比例した第２圧力Ｐ２（３）を出力する液相ダイヤフラム部５０（３）と、これら気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が接続された差圧センサ３０と、を有している。
【００６５】
気相ダイヤフラム部４０が出力した第１圧力Ｐ１は、差圧センサ３０の一方の受圧面３２ａに伝達される。複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが出力した複数の第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は、互いに合成されて合成圧力Ｐ２ｇとなり差圧センサ３０の他方の受圧面３２ｂに伝達される。この合成圧力Ｐ２ｇには、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積に比例した気相圧力成分Ｐ２ａと、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に比例した液圧成分Ｐ２ｂと、が含まれている。そのため、差圧センサ３０によって出力される第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰに応じた差圧信号から、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧（液圧成分Ｐ２ｂ）を得ることができる。そして、この液圧は、燃料タンク１０内の液量と関係を有し、この液圧に基づいて燃料タンク１０内の液量を推定することができる。したがって、複数の収容室１１（１）〜（３）に区画された燃料タンク１０の液量の推定において、複数の差圧測定ユニット（即ち、差圧センサ）を設けることなく１つの差圧測定ユニット２５のみ用いて燃料タンク１０内の液体全体の液圧を得ることができ、そのため、この液圧に基づいて安価に当該燃料タンク１０の液量の推定ができる。
【００６６】
また、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されているので、いずれの収容室１１（１）〜（３）内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力Ｐ２ｇ（即ち、上記液圧成分Ｐ２ｂ）の変化量も同一となり、そのため、燃料タンク１０内の液量の変化に比例して合成圧力Ｐ２ｇが変化する。したがって、差圧センサ３０が出力する差圧信号から得られる燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧も、燃料タンク１０内の液量に比例して変化し、そのため、この液圧に基づいて容易且つ正確に当該燃料タンク１０の液量の推定ができる。
【００６７】
また、燃料タンク１０の複数の収容室１１（１）〜（３）のそれぞれが、縦筒状に形成され、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積比が、それらが設けられた収容室１１の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように形成されているので、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）を、ダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積Ｓ（１）〜（３）を調整することにより容易に形成できる。したがって、製造コストを低減できる。
【００６８】
また、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されているので、気相部ＴＡの圧力変化に応じて、第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇ（即ち、上記気相圧力成分Ｐ２ａ）とが等しく変化する。したがって、差圧センサ３０によって出力される第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差圧信号において、気相部ＴＡの圧力Ｐａの変化による第１圧力Ｐ１の変化分と合成圧力Ｐ２ｇに含まれる気相圧力成分Ｐ２ａの変化分とが相殺され、そのため、燃料タンク１０の周囲温度の変化などに起因する気相部ＴＡの圧力Ｐａの変化が、差圧センサ３０の出力に影響を及ぼすことを防止でき、測定精度を向上させることができる。
【００６９】
また、気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２の厚みと複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の厚みとが同一で、且つ、ダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）と、ダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３）とが、等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が形成されているので、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれを、ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積Ｓ（０）〜（３）を調整することにより容易に形成できる。したがって、製造コストを低減できる。
【００７０】
また、気相ダイヤフラム部４０と複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれが、圧力伝達溶液としてのシリコンオイルを封入して構成されているので、例えば、厚みが同一で面積が異なる複数のダイヤフラムにおいてはダイヤフラム面積が小さいほど剛性が高くなる傾向にあり、そのため、各ダイヤフラム部４０、５０（１）〜（３）においてダイヤフラム面積が小さいほど、加えられた圧力に対する出力圧力が小さくなることがあるが、圧力伝達溶液を封入すると、圧力伝達媒体として気体が封入されている場合に比べてダイヤフラムが変形しにくくなり、そのため、ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の剛性（変形量）の差異が各ダイヤフラム部４０、５０（１）〜（３）の出力する第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２（１）〜（３）に及ぼす影響が小さくなる。したがって、差ΔＰの測定精度を向上させることができるとともに、燃料タンク１０内の液量の推定精度を向上させることができる。
【００７１】
本実施形態では、差圧測定ユニット２５において、気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が受ける気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力し、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、ダイヤフラム５２（１）〜（３）が受ける合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）〜（３）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力するものであったが、これに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積を同一にするとともにそれぞれ厚み（剛性）を面積Ｔ（０）〜（３）に応じて調整して、気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が受ける気相部ＴＡの圧力Ｐａ及び上壁１０ａの面積Ｔ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力し、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、ダイヤフラム５２（１）〜（３）が受ける合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）及び底壁１０ｂの面積Ｔ（１）〜（３）（即ち、各収容室１１（１）〜（３）の容積）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力するようにしてもよい。なお、燃料タンク１０が直方体であるので、上壁１０ａの面積Ｔ（０）は、底壁１０ｂの面積Ｔ（１）〜（３）の合計面積に等しい。即ち、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の厚みを調整することで、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成され、さらに、気相部ＴＡの圧力が所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されている。
【００７３】
または、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積又は厚みなどを特に考慮しない構成（例えば、面積又は厚みなどを同一になるように調整しない構成など）においても、気相ダイヤフラム部４０が出力する第１圧力Ｐ１は、少なくとも気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた値となり、また、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が出力する第２圧力Ｐ２（１）〜（３）の合成圧力Ｐ２ｇは、少なくとも気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた値となる気相圧力成分Ｐ２ａを含んでいるので、例えば、差圧センサ３０の初期化処理などにおいて、第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇの気相圧力成分Ｐ２ａとが相殺されるようにゼロ点調整などをおこなうことで、燃料タンク１０内の液量の推定が可能となる。
【００７４】
つまり、差圧測定ユニット２５は、少なくとも、差圧センサ３０と、気相部ＴＡに設けられ、気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた第１圧力Ｐ１を出力するとともに第１圧力Ｐ１が伝達されるように差圧センサ３０の一方の受圧面３２ａに接続された気相ダイヤフラム部４０と、複数の収容室１１（１）〜（３）のそれぞれの底壁１０ｂ（１）〜（３）に設けられ、底壁１０ｂ（１）〜（３）に加わる合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）に応じた第２圧力Ｐ２（１）〜（３）をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力Ｐ２（１）〜（３）の合成圧力Ｐ２ｇが伝達されるように差圧センサ３０の他方の受圧面３２ｂにそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）と、を有していれば、例えば、上記（ｉ）、（ｉｉ）式を満たさなくてもよく、上述した本実施形態の構成に限定されず、本発明の目的に反しない限り、差圧測定ユニット２５の構成は任意である。
【００７５】
また、本実施形態では、気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されており、同様に、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂには、上記と同一の圧力伝達溶液が封入されているものであったが、これに限定されるものではなく、上記圧力伝達溶液に代えて、圧力伝達媒体として気体が封入されているものであってもよい。このように、圧力伝達媒体として気体を用いることにより、差圧測定値への圧力伝達媒体の自重の影響を小さくでき、差圧測定精度を向上でき、特に、燃料タンクが深く、導圧管が深さ方向に長くなる場合にその効果が顕著となる。
【００７６】
また、本実施形態では、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２に示すように、高さや幅、奥行きが異なる複数の収容室１１が組み合わされて構成された燃料タンク１０などでもよい。また、収容室についても縦筒状に限定されるものではない。即ち、燃料タンク１０の形状は、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００７７】
上述した実施形態は、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、各種液体燃料や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。
【００７８】
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】
【００７９】
１ 車両燃料システム（液量推定システム）
１０ 燃料タンク（液体タンク）
１０ｂ 燃料タンクの底壁（収容室の底壁）
１１ 複数の収容室
２０ 液量推定装置
２５ 差圧測定ユニット
３０ 差圧センサ
３２ 差圧検知ダイヤフラム
３２ａ 一方の受圧面（第１受圧部）
３２ｂ 他方の受圧面（第２受圧部）
４０ 気相ダイヤフラム部
４１ ケース
４２ ダイヤフラム
５０ 複数の液相ダイヤフラム部
５１ ケース
５２ ダイヤフラム
６０ 制御部（液量推定手段）
ＴＡ 気相部
ＴＬ 液相部
Ｐａ 気相部の圧力
Ｐｃ 合計圧力（収容室の底壁に加わる圧力）
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｐ２ｇ 合成圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両の燃料タンクなどの液体タンクに収容されたガソリンや液化ガスなどの液体の液量推定に用いられる差圧測定ユニット、及び、この差圧測定ユニットを備える液量推定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される液量推定装置としての燃料残量検出装置は、液体タンク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、例えば、特許文献１に開示されている圧力式液位計測装置が用いられていた。
【０００３】
図３に示すように、特許文献１に示された圧力式液位計測装置８０１は、可動隔壁８１２で仕切られた可動容積室Ｘ、Ｙを内部に有する背圧箱８１０と、タンク底の液相部に設けられた差圧センサＡと、タンク内上部空間の気相部に設けられた差圧センサＢと、を有している。
【０００４】
差圧センサＡは、一方の受圧部にタンク底の液相圧力Ｐ１が導かれ、他方の受圧部である背圧部に導圧管８２３が接続されている。差圧センサＢは、一方の受圧部にタンク内の気相圧力Ｐ２が導かれ、他方の受圧部である背圧部に導圧管８２４が接続されている。導圧管８２３と導圧管８２４とは連通されて、背圧箱８１０の可動容積室Ｘに接続されている。また、タンクの気相部は導圧管８２５により可動容積室Ｙに接続されている。
【０００５】
液相部の液量に応じた液圧Ｐは、液相圧力Ｐ１から気相圧力Ｐ２を差し引くことにより得られる。そして、差圧センサＡは、液相圧力Ｐ１と可動容積室Ｘの圧力Ｐ３との差圧を測定し、差圧センサＢは、気相圧力Ｐ２と可動容積室Ｘの圧力Ｐ３との差圧を測定して、差圧センサＡにより測定された差圧から差圧センサＢにより測定された差圧を差し引くことにより上記圧力Ｐ３が相殺されて、液圧Ｐを得ることができた。そして、図示しない制御部がこの液圧Ｐに基づいてタンク内の液位を検出していた。
【０００６】
しかしながら、上述した圧力式液位計測装置８０１は、可動隔壁８１２で内部が仕切られた背圧箱８１０や複数の差圧センサＡ、Ｂを備えるなど構造が複雑で製造コストが高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ものとして、次に示す液量推定装置がある。
【０００７】
図４に示すように、液量推定装置９２０は、差圧センサ９３０、気相ダイヤフラム部９４０及び液相ダイヤフラム部９５０で構成された差圧測定ユニット９２５と、図示しない制御部と、を有している。
【０００８】
差圧センサ９３０は、箱形のセンサケース９３１と、センサケース９３１の内部を第１受圧室９３１ａと第２受圧室９３１ｂとに仕切る差圧検知ダイヤフラム９３２と、差圧検知ダイヤフラム９３２の第１受圧室９３１ａ側の面９３２ａが受けた圧力と第２受圧室９３１ｂ側の面９３２ｂが受けた圧力との差に応じた差圧信号を制御部に出力する図示しない差圧信号出力部と、を有している。
【０００９】
気相ダイヤフラム部９４０は、開口９４１ａが設けられたケース９４１と、開口９４１ａを塞ぐように設けられた薄膜状のダイヤフラム９４２と、を有している。ケース９４１は、導圧管９４５を介して上記第１受圧室９３１ａと接続されている。ケース９４１、導圧管９４５及び第１受圧室９３１ａには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。気相ダイヤフラム部９４０は、液体タンク９１０の上壁９１０ａ内面にダイヤフラム９４２を底壁９１０ｂ側に向けて配設されている。ダイヤフラム９４２が圧力を受けると、当該圧力に応じた第１圧力Ｐ１が圧力伝達溶液を介して第１受圧室９３１ａに伝達される。
【００１０】
液相ダイヤフラム部９５０は、上記気相ダイヤフラム部９４０と同一に構成されており、ケース９５１とダイヤフラム９５２とを有している。ダイヤフラム９５２の面積は、上記ダイヤフラム９４２と同一面積に形成されている。ケース９５１は、導圧管９５５を介して上記第２受圧室９３１ｂと接続されている。ケース９５１、導圧管９５５、及び、第２受圧室９３１ｂには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。液相ダイヤフラム部９５０は、液体タンク９１０の底壁９１０ｂ内面にダイヤフラム９５２を上壁９１０ａ側に向けて配設されている。ダイヤフラム９５２が圧力を受けると、当該圧力に応じた第２圧力Ｐ２が圧力伝達溶液を介して第２受圧室９３１ｂに伝達される。
【００１１】
気相ダイヤフラム部９４０は、液体タンク９１０の上壁９１０ａに配設されているので、ダイヤフラム９４２が気相部ＴＡの圧力Ｐａを受けて、この圧力Ｐａ及びダイヤフラム９４２の面積に応じた第１圧力Ｐ１が第１受圧室９３１ａに伝達される。液相ダイヤフラム部９５０は、液体タンク９１０の底壁９１０ｂに配設されているので、ダイヤフラム９５２が気相部ＴＡの圧力Ｐａと液体タンク９１０に収容された液体の液圧Ｐｂとの合計圧力Ｐｃを受けて、この合計圧力Ｐｃ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた第２圧力Ｐ２が第２受圧室９３１ｂに伝達される。
【００１２】
液体タンク９１０内に収容された液体の高さ（深さ）が高いほど、つまり、液量が多いほど上記液圧Ｐｂは高くなり、つまり、液圧Ｐｂは液量に応じた圧力となる。そして、第２圧力Ｐ２には、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた気相圧力成分Ｐ２ａと、液圧Ｐｂ及びダイヤフラム９５２の面積に応じた液圧成分Ｐ２ｂと、が含まれているので、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差を求めると、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２に含まれる上記気相圧力成分Ｐ２ａとが相殺されて、液圧成分Ｐ２ｂが差圧信号として出力される。そして、図示しない制御部によって、この差圧信号に基づいて液体タンク９１０内の液量を推定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開７−２４３８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、例えば、液体タンクに収容される液体が液化石油ガス（ＬＰＧ）などの高圧の液化ガスの場合に当該液体タンクの耐圧を向上させるために、または、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隙間を利用して液体タンク（燃料タンク）を搭載するために、図５に示すように液体タンク９１０内を複数の収容室９１１（１）〜（３）に区画する場合があるところ、このような場合には、収容室毎に上記差圧測定ユニット９２５（１）〜（３）を設けて収容室毎に液位（液量）を推定する必要があるので、液量推定装置９２０には、収容室の数だけ複数の差圧測定ユニット９２５が必要となり、製造コストが増加してしまうという問題があった。
【００１５】
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、複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定が当該収容室数より少数のユニットで可能となる差圧測定ユニット、及び、この差圧測定ユニットを有する液量推定システム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】
【００１６】
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、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定に用いられる差圧測定ユニットであって、第１受圧部、第２受圧部、及び、前記第１受圧部が受けた圧力と前記第２受圧部が受けた圧力との差に応じた差圧信号を出力する差圧信号出力部、を有する差圧センサと、前記気相部に設けられ、前記気相部の圧力に応じた第１圧力を出力するとともに前記第１圧力が伝達されるように前記第１受圧部に接続された気相ダイヤフラム部と、前記複数の収容室のそれぞれの底壁又はその近傍に設けられ、前記底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力の合成圧力が伝達されるように前記第２受圧部にそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部と、を有していることを特徴とする差圧測定ユニットである。
【００１７】
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、前記複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比がそれらが設けられた前記収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
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、前記気相部の圧力が所定量変化したときの前記第１圧力の変化量と、前記気相部の圧力が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５のいずれか一項に記載の差圧測定ユニットと、前記差圧測定ユニットの出力する差圧信号に基づいて液体タンク内の液量を推定する液量推定手段と、を有する液量推定装置と、前記液量推定装置が設けられ、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンクと、を有することを特徴とする液量推定システムである。
【００２２】
請求項１、６に記載された発明によれば、気相部の圧力に応じた第１圧力を出力する気相ダイヤフラム部と、液体タンク内の複数の収容室のそれぞれの底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力する複数の液相ダイヤフラム部と、これら気相ダイヤフラム部及び液相ダイヤフラム部が接続された差圧センサと、を有している。気相ダイヤフラム部が出力した第１圧力は、差圧センサの第１受圧部に伝達され、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが出力した複数の第２圧力は、互いに合成されて合成圧力となり差圧センサの第２受圧部に伝達される。この合成圧力には、気相部の圧力に応じた気相圧力成分と、各収容室に収容された液体の液量の合計値（即ち、液体タンク内の液体全体）の液圧に応じた液圧成分と、が含まれている。そのため、差圧センサによって出力される第１圧力と合成圧力との差に応じた差圧信号から、液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができる。そして、この液圧は、液体タンク内の液体全体の液量と関係を有し、この液圧に基づいて液体タンク内の液量を推定することができる。
【００２３】
請求項２に記載された発明によれば、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されているので、いずれの収容室内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力（即ち、上記液圧成分）の変化量も同一となり、そのため、液体タンク内の液量の変化に応じて合成圧力が変化する。
【００２４】
請求項３に記載された発明によれば、液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比が、それらが設けられた収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されているので、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部を、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できる。
【００２５】
請求項４に記載された発明によれば、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されているので、気相部の圧力変化に応じて、第１圧力と合成圧力（即ち、上記気相圧力成分）とが等しく変化する。
【００２６】
請求項５に記載された発明によれば、気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部が形成されているので、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれを、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できる。
【発明の効果】
【００２７】
以上より、請求項１、６に記載された発明によれば、差圧センサによって出力される、気相ダイヤフラム部からの第１圧力と複数の液相ダイヤフラム部からの合成圧力との差圧に応じた差圧信号から、液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができるので、複数の収容室に区画された液体タンクの液量の推定において、収容室と同一数の複数の差圧測定ユニットを設けることなく１ユニットのみ又は収容室数より少数のユニットを用いて液体タンク内の液体全体の液圧を得ることができ、そのため、この液圧に基づいて安価に当該液体タンクの液量の推定ができる。
【００２８】
請求項２に記載された発明によれば、液体タンクのいずれの収容室内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力（即ち、上記液圧成分）の変化量も同一となり、液体タンク内の液量の変化に応じて合成圧力が変化するので、差圧センサが出力する差圧信号から得られる液体タンク内の液体全体の液圧も、液体タンク内の液量に応じて変化し、そのため、この液圧に基づいて容易且つ正確に当該液体タンクの液量の推定ができる。
【００２９】
請求項３に記載された発明によれば、複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部を、ダイヤフラムの面積を調整することにより容易に形成できるので、製造コストを低減できる。
【００３０】
請求項４に記載された発明によれば、気相部の圧力変化に応じて、第１圧力と合成圧力（即ち、気相圧力成分）とが等しく変化するので、差圧センサによって出力される第１圧力と合成圧力との差圧信号において、気相部の圧力の変化による第１圧力の変化分と合成圧力に含まれる気相圧力成分の変化分とが相殺され、そのため、液体タンクの周囲温度の変化などに起因する気相部の圧力変化が、差圧センサの出力に影響を及ぼすことを防止でき、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
請求項５に記載された発明によれば、気相部の圧力が所定量変化したときの第１圧力の変化量と、気相部の圧力が前記所定量変化したときの合成圧力の変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部及び複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれを、容易に形成できるので、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の液量推定システムの一実施形態である車両燃料システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の車両燃料システムの変形例の構成を示す図である。
【図３】従来の圧力式液位計測装置を示す図である。
【図４】従来の液量推定装置の構成を示す図である。
【図５】図４の液量推定装置が、複数の収容室に区画された液体タンクに複数個配設された構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の液量推定システムの一実施形態である車両燃料システムを、図１〜図２を参照して説明する。
【００３４】
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、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された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の液量を推定するシステムである。この車両燃料システムでは、燃料タンクの気相部の圧力と複数の収容室の液相部の圧力とに基づいて、燃料Ｆの液量を推定する。
【００３５】
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、燃料タンク内が高圧（０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）になるのでこのような高圧に耐えるために、また、車両の傾きなどによって燃料Ｆが偏らないようにするために、燃料タンク内を、複数の収容室に区画して構成することがある。そして、上述した従来の液量推定装置では、このような複数の収容室に区画された燃料タンク内の液量の推定のために上述した従来の差圧測定ユニットが複数個必要となる。差圧測定ユニットに用いられる差圧センサは高価であり、差圧測定ユニットの数が増えるとその分コストが高くなり、従来の液量測定装置及び差圧測定ユニットは、上記燃料タンクの液量の推定に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する車両燃料システム、液量推定装置及び差圧センサユニットは、複数の収容室に区画された燃料タンク内の液量の推定に適したものである。
【００３６】
車両燃料システム１は、図１に示すように、燃料Ｆを収容する液体タンクとしての燃料タンク１０と、燃料タンク１０に収容された燃料Ｆの液量（即ち、ＬＰＧ残量）を推定する液量推定装置２０と、を有している。
【００３７】
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る。燃料タンク１０は、燃料供給スタンドなどから燃料Ｆが供給される車両の燃料充填口に、図示しない流入管を通じて接続されている。また、燃料タンク１０は、車両の内燃機関に燃料Ｆを供給するためのインジェクション装置等に、図示しない流出管を通じて接続されている。
【００３８】
本実施形態では、燃料タンク１０は、全体が直方体の箱形状に形成されており、底壁１０ｂ内面から燃料タンク１０の半分程度の高さまで垂直に立設された複数の区画壁１０ｃ、１０ｄが、幅方向（図１の左右方向）に間隔をあけて設けられている。燃料タンク１０は、この区画壁１０ｃ、１０ｄによって、図１に点線で示すように第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）の複数の収容室に区画されている。本実施形態においては、第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、第３収容室１１（３）の順に容積が小さくなるように、各収容室１１（１）〜（３）が設けられており、また、各収容室１１（１）〜（３）は、上壁１０ａから底壁１０ｂにわたって幅方向断面積が同一となる筒状（即ち、軸方向が鉛直方向（図１の上下方向）に平行となる縦筒状）に形成されている。つまり、各収容室１１（１）〜（３）の容積比が、各収容室１１（１）〜（３）のそれぞれの底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように、各収容室１１（１）〜（３）が形成されている。
【００３９】
第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）のそれぞれには、気化した燃料Ｆ等が収容される気相部ＴＡと、液体状の燃料Ｆが収容される液相部ＴＬと、が存在する。そして、第１収容室１１（１）、第２収容室１１（２）、及び、第３収容室１１（３）は、区画壁１０ｃ、１０ｄが燃料タンク１０の半分程度の高さとされておりそれぞれの上部が連通されているので、各収容室１１（１）〜（３）の気相部ＴＡはそれぞれ連通されている。燃料タンク１０内には、燃料Ｆが空の場合は気相部ＴＡ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ＴＡが存在する。
【００４０】
液量推定装置２０は、差圧センサ３０、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０、で構成された差圧測定ユニット２５と、制御部６０と、を有している。
【００４１】
差圧センサ３０は、箱形に形成されたセンサケース３１と、センサケース３１内を第１受圧室３１ａ及び第２受圧室３１ｂとに仕切る差圧検知ダイヤフラム３２と、差圧検知ダイヤフラム３２に設けられ、当該差圧検知ダイヤフラム３２の変形量に応じた信号（即ち、差圧信号）を出力する図示しない歪みゲージと、を有している。差圧検知ダイヤフラム３２は、一方の受圧面３２ａが第１受圧室３１ａに面し、他方の受圧面３２ｂが第２受圧室３１ｂに面しており、第１受圧室３１ａ内の圧力及び第２受圧室３１ｂの圧力のバランス（即ち、互いの差）に応じて変形する。そして、この差圧検知ダイヤフラム３２の変形量に応じて、歪みゲージが差圧信号を出力する。差圧センサ３０は、燃料タンク１０の上壁１０ａ外面に設けられており、その歪みゲージが、後述する制御部６０に接続されている。なお、一方の受圧面３２ａが、請求項中の第１受圧部に相当し、他方の受圧面３２ｂが、請求項中の第２受圧部に相当し、歪みゲージが、請求項中の差圧信号出力部に相当する。
【００４２】
気相ダイヤフラム部４０は、ケース４１と、ダイヤフラム４２と、を有している。ケース４１は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて、燃料タンク１０内の圧力で変形しない剛性を有する平たい箱形に形成されており、一の平面部に開口４１ａが設けられている。ダイヤフラム４２は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて薄膜状に形成されており、ケース４１内が密閉空間となるように、ケース４１の開口４１ａを塞ぐように配設されている。このように設けられたダイヤフラム４２は、その外面に圧力が加えられると、当該圧力に応じた第１圧力Ｐ１が後述する圧力伝達溶液を介してケース４１に接続された導圧管４５に出力される。この第１圧力Ｐ１は、ダイヤフラム４２の外面に加えられる圧力及びダイヤフラム４２の面積に比例した大きさとなる。
【００４３】
気相ダイヤフラム部４０は、ケース４１の開口４１ａ（即ち、ダイヤフラム４２）を燃料タンク１０の底壁１０ｂに向けるようにして、燃料タンク１０の上壁１０ａ内面に重ねて配設されている。気相ダイヤフラム部４０のケース４１は、導圧管４５を介して差圧センサ３０の第１受圧室３１ａに接続されている。つまり、気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａは互いに連通されている。
【００４４】
複数の液相ダイヤフラム部５０は、上記気相ダイヤフラム部４０と同様に構成されており、ケース５１と、ダイヤフラム５２と、を有している。ケース５１は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて、燃料タンク１０内の圧力で変形しない剛性を有する平たい箱形に形成されており、一の平面部に開口５１ａが設けられている。ダイヤフラム５２は、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いて上記気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２と同一の厚みの薄膜状に形成されており、ケース５１内が密閉空間となるように、ケース５１の開口５１ａを塞ぐように配設されている。このように設けられたダイヤフラム５２は、その外面に圧力が加えられると、当該圧力に応じた第２圧力Ｐ２が後述する圧力伝達溶液を介してケース５１に接続された導圧管５５に出力される。この第２圧力Ｐ２は、ダイヤフラム５２の外面に加えられる圧力及びダイヤフラム５２の面積に比例した大きさとなる。
【００４５】
複数の液相ダイヤフラム部５０のそれぞれは、開口５１ａ（即ち、ダイヤフラム５２）を燃料タンク１０の上壁１０ａに向けるようにして、各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）内面に重ねて配設されている。勿論、これに限定されるものではなく、複数の液相ダイヤフラム部５０のそれぞれは、例えば、ダイヤフラム５２と底壁１０ｂとの間に若干の隙間をあけて、開口５１ａを底壁１０ｂに向けるようにして配設されていても良く、底壁１０ｂに加わる圧力（本発明の目的に反しない程度に当該圧力と同等の圧力を含む、即ち、後述する合計圧力Ｐｃ）がダイヤフラム５２に加わるように、底壁１０ｂ又はその近傍に設けられていればよい。特に、ダイヤフラム５２を底壁１０ｂに向けることで、液面がダイヤフラム５２より下方になったときにダイヤフラム５２上に液体が残存することを防止できるとともに液体の振動の影響を防止でき、測定誤差の発生を防止できる。つまり、液相ダイヤフラム部５０は、ダイヤフラム５２が上下どちら向きに配設されていても良いが、走行時の振動などが生じる自動車用途としては下向きに配設されることが望ましい。
【００４６】
以下、各収容室１１（１）〜（３）のそれぞれに設けられた複数の液相ダイヤフラム部５０及びその構成部材等を区別するときは、各収容室１１（１）〜（３）に対応して、符号末尾に（１）〜（３）を付して示す。各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のケース５１（１）〜（３）のそれぞれは、導圧管５５を介して差圧センサ３０の第２受圧室３１ｂに接続されている。つまり、複数のダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂは、互いに連通されている。
【００４７】
各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のダイヤフラム５２（１）〜（３）は、それぞれの面積比が、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が設けられた各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように形成されている。即ち、ダイヤフラム５２（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＳ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）とし、底壁１０ｂ（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＴ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（３）としたとき、次の（ｉ）式が成立するように、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）が形成されている。
Ｓ（１）：Ｓ（２）：Ｓ（３）＝Ｔ（１）：Ｔ（２）：Ｔ（３）・・・（ｉ）
【００４８】
また、気相ダイヤフラム部４０と各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれは、気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２の面積と、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積と、が等しくなるように形成されている。即ち、ダイヤフラム４２の面積をＳ（０）とし、ダイヤフラム５２（１）〜（３）のそれぞれの面積を順にＳ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）としたとき、次の（ｉｉ）式が成立するように、気相ダイヤフラム部４０と各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれが形成されている。
Ｓ（０）＝Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３）・・・（ｉｉ）
【００４９】
気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａには、例えば、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されている。気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が圧力を受けると、当該圧力及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する。当該第１圧力Ｐ１は、圧力伝達溶液を介して第１受圧室３１ａに伝達される。また、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂには、上記と同一の圧力伝達溶液が封入されている。各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）が圧力を受けると、当該圧力及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）〜（３）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）をそれぞれ出力する。当該第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は、互いに合成されて合成圧力Ｐ２ｇとなり、この合成圧力Ｐ２ｇは圧力伝達溶液を介して第２受圧室３１ｂに伝達される。
【００５０】
気相ダイヤフラム部４０は、燃料タンク１０の上壁１０ａ内面に設けられているので、そのダイヤフラム４２には、気相部ＴＡの圧力Ｐａが加わる。そのため、気相ダイヤフラム部４０が出力する第１圧力Ｐ１は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例する。この関係を、（ｉｉｉ）式に示す。
Ｐ１＝Ｐａ×Ｓ（０）×α０・・・（ｉｉｉ）
（但し、α０は定数）
【００５１】
また、液相ダイヤフラム部５０（１）は、底壁１０ｂ（１）内面に設けられているので、そのダイヤフラム５２（１）には、底壁１０ｂ（１）に加わる圧力が加わる。この圧力は、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（１）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（１）との合計圧力Ｐｃ（１）となる。そのため、液相ダイヤフラム部５０（１）が出力する第２圧力Ｐ２（１）は、圧力Ｐａと液圧Ｐｂ（１）との合計圧力Ｐｃ（１）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）に比例する。この関係を、（ｉｖ）式に示す。
Ｐ２（１）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（１））×Ｓ（１）×α１・・・（ｉｖ）
（但し、α１は定数）
【００５２】
また、液相ダイヤフラム部５０（２）が出力する第２圧力Ｐ２（２）は、上記と同様に、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（２）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（２）との合計圧力Ｐｃ（２）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（２）に比例し、液相ダイヤフラム部５０（３）が出力する第２圧力Ｐ２（３）は、上記と同様に、気相部ＴＡの圧力Ｐａと収容室１１（３）内の燃料Ｆの自重による液圧Ｐｂ（３）との合計圧力Ｐｃ（３）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（３）に比例する。これら関係を、（ｖ）、（ｖｉ）式に示す。
Ｐ２（２）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（２））×Ｓ（２）×α２・・・（ｖ）
Ｐ２（３）＝（Ｐａ＋Ｐｂ（３））×Ｓ（３）×α３・・・（ｖｉ）
（但し、α２、α３は定数）
【００５３】
上記（ｉｉｉ）〜（ｖｉ）式に含まれる定数α０〜α３は、各ダイヤフラムの厚み（剛性）や導圧管の太さなどの構成に応じて決定される。本実施形態においては、これら定数α０〜α３がそれぞれ等しく同一の定数αとなるように各ダイヤフラム部、導圧管及び差圧センサが構成されている。
【００５４】
そして、第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を合成した合成圧力Ｐ２ｇは、上記Ｐ２（１）〜（３）を合計するとともに上記（ｉｉ）式を考慮して導き出された次の（ｖｉｉ）式で示される。
Ｐ２ｇ＝Ｐ２（１）＋Ｐ２（２）＋Ｐ２（３）
＝（Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３））×Ｐａ×α
＋（Ｐｂ（１）×Ｓ（１）＋Ｐｂ（２）×Ｓ（２）＋Ｐｂ（３）×Ｓ（３））×α
＝Ｓ（０）×Ｐａ×α
＋（Ｐｂ（１）×Ｓ（１）＋Ｐｂ（２）×Ｓ（２）＋Ｐｂ（３）×Ｓ（３））×α
・・・（ｖｉｉ）
【００５５】
ここで、液圧Ｐｂ（１）は、燃料Ｆ（液体）の深さｈ（１）と当該燃料Ｆの比重ρと重力加速度ｇとを乗じることで求めることができる。
Ｐｂ（１）＝ｈ（１）×ρ×ｇ ・・・（ｖｉｉｉ）
また、収容室１１（１）は縦筒状に形成されているので、収容室１１（１）内の液量Ｖ（１）は、液体の深さｈ（１）と底壁１０ｂ（１）の面積Ｓ（１）とを乗じることで求めることができる。
Ｖ（１）＝ｈ（１）×Ｓ（１） ・・・（ｉｘ）
【００５６】
これら（ｖｉｉｉ）、（ｉｘ）式より、収容室１１（１）内の液量Ｖ（１）は、
Ｐｂ（１）＝（Ｖ（１）／Ｓ（１））×ρ×ｇ
Ｖ（１）＝（Ｐｂ（１）×Ｓ（１））／（ρ×ｇ）・・・（ｘ）
となり、同様に、収容室１１（２）内の液量Ｖ（２）、収容室１１（３）内の液量Ｖ（３）は、
Ｖ（２）＝（Ｐｂ（２）×Ｓ（２））／（ρ×ｇ）・・・（ｘｉ）
Ｖ（３）＝（Ｐｂ（３）×Ｓ（３））／（ρ×ｇ）・・・（ｘｉｉ）
となる。
【００５７】
そして、定数α’＝（ρ×ｇ）×αとして、上記（ｖｉｉ）、（ｘ）〜（ｘｉｉ）式から、次の（ｘｉｉｉ）式が導かれる。
Ｐ２ｇ＝（Ｓ（０）×Ｐａ×α）＋（（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’）
・・・（ｘｉｉｉ）
上記（ｘｉｉｉ）式において、右辺第１項が、気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた気相圧力成分Ｐ２ａを示し、右辺第２項が、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に応じた液圧成分Ｐ２ｂを示す。液量Ｖ（１）〜（３）の合計値は、燃料タンク１０に収容された燃料Ｆ全体の液量を示す。
【００５８】
差圧センサ３０の差圧検知ダイヤフラム３２の一方の受圧面３２ａには、上記第１圧力Ｐ１が加わり、他方の受圧面３２ｂには、上記合成圧力Ｐ２ｇが加わる。そして、差圧検知ダイヤフラム３２は、第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇに応じて変形し、これら第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰに応じた差圧信号を出力する。この第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰは、上記（ｉｉｉ）、（ｘｉｉｉ）式から、
ΔＰ＝Ｐ２ｇ−Ｐ１
＝（Ｓ（０）×Ｐａ×α）＋（（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’）
−（Ｓ（０）×Ｐａ×α）
＝（Ｖ（１）＋Ｖ（２）＋Ｖ（３））×α’・・・（ｘｉｖ）
となり、この差ΔＰは、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に応じた液圧成分Ｐ２ｂであり、即ち、燃料タンク１０内に収容された燃料Ｆ全体の液量を示す値である。
【００５９】
この式（ｘｉｖ）より、気相部ＴＡの圧力Ｐａが変化すると第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇがともに変化するが、差ΔＰを求める時点でこれら第１圧力Ｐ１及び合成圧力Ｐ２ｇの気相圧力成分Ｐ２ａは相殺されることになり、つまり、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐａの変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる。
【００６０】
また、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、それぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力する。そして、上記（ｉ）式より、各ダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積Ｓ（１）〜（３）の面積比は、各収容室１１（１）〜（３）の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積Ｔ（１）〜（３）の面積比と等しく、そして、各収容室１１（１）〜（３）が縦筒状に形成されているのでそれぞれの容積比も面積Ｔ（１）〜（３）の面積比と等しくなる。そのため、各収容室１１（１）〜（３）内の液量Ｖ（１）〜（３）が同一であるとき、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が出力する第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は同一となる。つまり、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる。
【００６１】
制御部６０は、例えば、周知のマイクロコンピュータなどで構成されており、液量推定装置２０全体の制御を司る。制御部６０のマイクロコンピュータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データメモリ、外部インタフェースなどを備えている。
【００６２】
ＣＰＵは、車両燃料システム１における各種制御を司り、ＲＯＭ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。ＲＯＭ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、ＲＯＭは、ＣＰＵを、液量推定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、ＣＰＵ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。ＲＡＭは、ＣＰＵ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。データメモリは、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。このデータメモリには、液量推定処理で用いられる数式やパラメータ等の各種情報が記憶されている。特に、このデータメモリには、差圧信号と燃料タンク１０内に収容された燃料Ｆ全体の液量との関係を示すデータテーブルが記憶されている。外部インタフェースは、上述した差圧センサ３０を接続されており、差圧センサ３０からの差圧信号が外部インタフェースを通じてＣＰＵに入力される。また、外部インタフェースは、他の電子機器（ＥＣＵ）と通信可能なように図示しない車両ネットワークに接続されている。
【００６３】
ＣＰＵは、差圧センサ３０からの差圧信号が入力されると、データメモリに記憶されている上記データテーブルを参照して、差圧信号に対応する液量を取得し、この液量に応じた表示信号を生成して、当該表示信号を図示しないコンビネーションメータ（メータＥＣＵ）に向けて車両ネットワークを通じて送信する。コンビネーションメータは、この表示信号を受信すると、それが有する燃料計に当該表示信号が示す液量を表示する。なお、差圧測定値への圧力伝達溶液の自重の影響を回避するために、ＣＰＵにおいて差圧信号の補正を行うか、又は、予め上記影響を考慮してデータテーブルを作成することが好ましい。ＣＰＵ（制御部６０）は、請求項中の液量推定手段に相当する。
【００６４】
本実施形態によれば、車両燃料システム１の液量推定装置７は、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力する気相ダイヤフラム部４０と、燃料タンク１０内の収容室１１（１）の底壁１０ｂ（１）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（１））及びダイヤフラム５２（１）の面積Ｓ（１）に比例した第２圧力Ｐ２（１）を出力する液相ダイヤフラム部５０（１）と、燃料タンク１０内の収容室１１（２）の底壁１０ｂ（２）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（２））及びダイヤフラム５２（２）の面積Ｓ（２）に比例した第２圧力Ｐ２（２）を出力する液相ダイヤフラム部５０（２）と、燃料タンク１０内の収容室１１（３）の底壁１０ｂ（３）に加わる圧力（合計圧力Ｐｃ（３））及びダイヤフラム５２（３）の面積Ｓ（３）に比例した第２圧力Ｐ２（３）を出力する液相ダイヤフラム部５０（３）と、これら気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が接続された差圧センサ３０と、を有している。
【００６５】
気相ダイヤフラム部４０が出力した第１圧力Ｐ１は、差圧センサ３０の一方の受圧面３２ａに伝達される。複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが出力した複数の第２圧力Ｐ２（１）〜（３）は、互いに合成されて合成圧力Ｐ２ｇとなり差圧センサ３０の他方の受圧面３２ｂに伝達される。この合成圧力Ｐ２ｇには、気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積に比例した気相圧力成分Ｐ２ａと、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧に比例した液圧成分Ｐ２ｂと、が含まれている。そのため、差圧センサ３０によって出力される第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差ΔＰに応じた差圧信号から、燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧（液圧成分Ｐ２ｂ）を得ることができる。そして、この液圧は、燃料タンク１０内の液量と関係を有し、この液圧に基づいて燃料タンク１０内の液量を推定することができる。したがって、複数の収容室１１（１）〜（３）に区画された燃料タンク１０の液量の推定において、複数の差圧測定ユニット（即ち、差圧センサ）を設けることなく１つの差圧測定ユニット２５のみ用いて燃料タンク１０内の液体全体の液圧を得ることができ、そのため、この液圧に基づいて安価に当該燃料タンク１０の液量の推定ができる。
【００６６】
また、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されているので、いずれの収容室１１（１）〜（３）内の液量が変化しようとも液量の変化量が同じであれば合成圧力Ｐ２ｇ（即ち、上記液圧成分Ｐ２ｂ）の変化量も同一となり、そのため、燃料タンク１０内の液量の変化に比例して合成圧力Ｐ２ｇが変化する。したがって、差圧センサ３０が出力する差圧信号から得られる燃料タンク１０内の燃料Ｆ全体の液圧も、燃料タンク１０内の液量に比例して変化し、そのため、この液圧に基づいて容易且つ正確に当該燃料タンク１０の液量の推定ができる。
【００６７】
また、燃料タンク１０の複数の収容室１１（１）〜（３）のそれぞれが、縦筒状に形成され、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積比が、それらが設けられた収容室１１の底壁１０ｂ（１）〜（３）の面積比と等しくなるように形成されているので、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室１１内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室１１内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）を、ダイヤフラム５２（１）〜（３）の面積Ｓ（１）〜（３）を調整することにより容易に形成できる。したがって、製造コストを低減できる。
【００６８】
また、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されているので、気相部ＴＡの圧力変化に応じて、第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇ（即ち、上記気相圧力成分Ｐ２ａ）とが等しく変化する。したがって、差圧センサ３０によって出力される第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇとの差圧信号において、気相部ＴＡの圧力Ｐａの変化による第１圧力Ｐ１の変化分と合成圧力Ｐ２ｇに含まれる気相圧力成分Ｐ２ａの変化分とが相殺され、そのため、燃料タンク１０の周囲温度の変化などに起因する気相部ＴＡの圧力Ｐａの変化が、差圧センサ３０の出力に影響を及ぼすことを防止でき、測定精度を向上させることができる。
【００６９】
また、気相ダイヤフラム部４０のダイヤフラム４２の厚みと複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれのダイヤフラム５２（１）〜（３）の厚みとが同一で、且つ、ダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）と、ダイヤフラム５２（１）〜（３）の合計面積Ｓ（１）＋Ｓ（２）＋Ｓ（３）とが、等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が形成されているので、気相部ＴＡの圧力Ｐａが所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力Ｐａが前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなる気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれを、ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積Ｓ（０）〜（３）を調整することにより容易に形成できる。したがって、製造コストを低減できる。
【００７０】
また、気相ダイヤフラム部４０と複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）とのそれぞれが、圧力伝達溶液としてのシリコンオイルを封入して構成されているので、例えば、厚みが同一で面積が異なる複数のダイヤフラムにおいてはダイヤフラム面積が小さいほど剛性が高くなる傾向にあり、そのため、各ダイヤフラム部４０、５０（１）〜（３）においてダイヤフラム面積が小さいほど、加えられた圧力に対する出力圧力が小さくなることがあるが、圧力伝達溶液を封入すると、圧力伝達媒体として気体が封入されている場合に比べてダイヤフラムが変形しにくくなり、そのため、ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の剛性（変形量）の差異が各ダイヤフラム部４０、５０（１）〜（３）の出力する第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２（１）〜（３）に及ぼす影響が小さくなる。したがって、差ΔＰの測定精度を向上させることができるとともに、燃料タンク１０内の液量の推定精度を向上させることができる。
【００７１】
本実施形態では、差圧測定ユニット２５において、気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が受ける気相部ＴＡの圧力Ｐａ及びダイヤフラム４２の面積Ｓ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力し、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、ダイヤフラム５２（１）〜（３）が受ける合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）及びダイヤフラム５２の面積Ｓ（１）〜（３）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力するものであったが、これに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積を同一にするとともにそれぞれ厚み（剛性）を面積Ｔ（０）〜（３）に応じて調整して、気相ダイヤフラム部４０は、ダイヤフラム４２が受ける気相部ＴＡの圧力Ｐａ及び上壁１０ａの面積Ｔ（０）に比例した第１圧力Ｐ１を出力し、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）は、ダイヤフラム５２（１）〜（３）が受ける合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）及び底壁１０ｂの面積Ｔ（１）〜（３）（即ち、各収容室１１（１）〜（３）の容積）に比例した第２圧力Ｐ２（１）〜（３）を出力するようにしてもよい。なお、燃料タンク１０が直方体であるので、上壁１０ａの面積Ｔ（０）は、底壁１０ｂの面積Ｔ（１）〜（３）の合計面積に等しい。即ち、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の厚みを調整することで、複数の収容室１１（１）〜（３）のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成され、さらに、気相部ＴＡの圧力が所定量変化したときの第１圧力Ｐ１の変化量と、気相部ＴＡの圧力が前記所定量変化したときの合成圧力Ｐ２ｇの変化量と、が等しくなるように、気相ダイヤフラム部４０及び複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）のそれぞれが形成されている。
【００７３】
または、各ダイヤフラム４２、５２（１）〜（３）の面積又は厚みなどを特に考慮しない構成（例えば、面積又は厚みなどを同一になるように調整しない構成など）においても、気相ダイヤフラム部４０が出力する第１圧力Ｐ１は、少なくとも気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた値となり、また、液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）が出力する第２圧力Ｐ２（１）〜（３）の合成圧力Ｐ２ｇは、少なくとも気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた値となる気相圧力成分Ｐ２ａを含んでいるので、例えば、差圧センサ３０の初期化処理などにおいて、第１圧力Ｐ１と合成圧力Ｐ２ｇの気相圧力成分Ｐ２ａとが相殺されるようにゼロ点調整などをおこなうことで、燃料タンク１０内の液量の推定が可能となる。
【００７４】
つまり、差圧測定ユニット２５は、少なくとも、差圧センサ３０と、気相部ＴＡに設けられ、気相部ＴＡの圧力Ｐａに応じた第１圧力Ｐ１を出力するとともに第１圧力Ｐ１が伝達されるように差圧センサ３０の一方の受圧面３２ａに接続された気相ダイヤフラム部４０と、複数の収容室１１（１）〜（３）のそれぞれの底壁１０ｂ（１）〜（３）に設けられ、底壁１０ｂ（１）〜（３）に加わる合計圧力Ｐｃ（１）〜（３）に応じた第２圧力Ｐ２（１）〜（３）をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力Ｐ２（１）〜（３）の合成圧力Ｐ２ｇが伝達されるように差圧センサ３０の他方の受圧面３２ｂにそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）と、を有していれば、例えば、上記（ｉ）、（ｉｉ）式を満たさなくてもよく、上述した本実施形態の構成に限定されず、本発明の目的に反しない限り、差圧測定ユニット２５の構成は任意である。
【００７５】
また、本実施形態では、気相ダイヤフラム部４０、導圧管４５及び第１受圧室３１ａには、シリコンオイルなどの圧力伝達溶液が封入されており、同様に、各液相ダイヤフラム部５０（１）〜（３）、導圧管５５及び第２受圧室３１ｂには、上記と同一の圧力伝達溶液が封入されているものであったが、これに限定されるものではなく、上記圧力伝達溶液に代えて、圧力伝達媒体として気体が封入されているものであってもよい。このように、圧力伝達媒体として気体を用いることにより、差圧測定値への圧力伝達媒体の自重の影響を小さくでき、差圧測定精度を向上でき、特に、燃料タンクが深く、導圧管が深さ方向に長くなる場合にその効果が顕著となる。
【００７６】
また、本実施形態では、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２に示すように、高さや幅、奥行きが異なる複数の収容室１１が組み合わされて構成された燃料タンク１０などでもよい。また、収容室についても縦筒状に限定されるものではない。即ち、燃料タンク１０の形状は、本発明の目的に反しない限り、任意である。
【００７７】
上述した実施形態は、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、各種液体燃料や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。
【００７８】
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】
【００７９】
１ 車両燃料システム（液量推定システム）
１０ 燃料タンク（液体タンク）
１０ｂ 燃料タンクの底壁（収容室の底壁）
１１ 複数の収容室
２０ 液量推定装置
２５ 差圧測定ユニット
３０ 差圧センサ
３２ 差圧検知ダイヤフラム
３２ａ 一方の受圧面（第１受圧部）
３２ｂ 他方の受圧面（第２受圧部）
４０ 気相ダイヤフラム部
４１ ケース
４２ ダイヤフラム
５０ 複数の液相ダイヤフラム部
５１ ケース
５２ ダイヤフラム
６０ 制御部（液量推定手段）
ＴＡ 気相部
ＴＬ 液相部
Ｐａ 気相部の圧力
Ｐｃ 合計圧力（収容室の底壁に加わる圧力）
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｐ２ｇ 合成圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定に用いられる差圧測定ユニットであって、
第１受圧部、第２受圧部、及び、前記第１受圧部が受けた圧力と前記第２受圧部が受けた圧力との差に応じた差圧信号を出力する差圧信号出力部、を有する差圧センサと、
前記気相部に設けられ、前記気相部の圧力に応じた第１圧力を出力するとともに前記第１圧力が伝達されるように前記第１受圧部に接続された気相ダイヤフラム部と、
前記複数の収容室のそれぞれの底壁又はその近傍に設けられ、前記底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力の合成圧力が伝達されるように前記第２受圧部にそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部と、を有している
ことを特徴とする差圧測定ユニット。
【請求項２】
前記複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の差圧測定ユニット。
【請求項３】
前記液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、
前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比がそれらが設けられた前記収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の差圧測定ユニット。
【請求項４】
前記気相部の圧力が所定量変化したときの前記第１圧力の変化量と、前記気相部の圧力が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形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差圧測定ユニット。
【請求項５】
前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の差圧測定ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の差圧測定ユニットと、前記差圧測定ユニットの出力する差圧信号に基づいて液体タンク内の液量を推定する液量推定手段と、を有する液量推定装置と、
前記液量推定装置が設けられ、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンクと、を有することを特徴とする液量推定システム。
【請求項１】
互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンク内の液量の推定に用いられる差圧測定ユニットであって、
第１受圧部、第２受圧部、及び、前記第１受圧部が受けた圧力と前記第２受圧部が受けた圧力との差に応じた差圧信号を出力する差圧信号出力部、を有する差圧センサと、
前記気相部に設けられ、前記気相部の圧力に応じた第１圧力を出力するとともに前記第１圧力が伝達されるように前記第１受圧部に接続された気相ダイヤフラム部と、
前記複数の収容室のそれぞれの底壁又はその近傍に設けられ、前記底壁に加わる圧力に応じた第２圧力をそれぞれ出力するとともに複数の前記第２圧力の合成圧力が伝達されるように前記第２受圧部にそれぞれ接続された複数の液相ダイヤフラム部と、を有している
ことを特徴とする差圧測定ユニット。
【請求項２】
前記複数の収容室のうち任意の一の収容室内の液量が所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、任意の他の収容室内の液量が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の差圧測定ユニット。
【請求項３】
前記液体タンクの複数の収容室のそれぞれが、縦筒状に形成され、
前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みが同一で且つ面積比がそれらが設けられた前記収容室の底壁の面積比と等しくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の差圧測定ユニット。
【請求項４】
前記気相部の圧力が所定量変化したときの前記第１圧力の変化量と、前記気相部の圧力が前記所定量変化したときの前記合成圧力の変化量と、が等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれが形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差圧測定ユニット。
【請求項５】
前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの厚みと前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの厚みとが同一で、且つ、前記気相ダイヤフラム部のダイヤフラムの面積と、前記複数の液相ダイヤフラム部のそれぞれのダイヤフラムの合計面積とが、等しくなるように、前記気相ダイヤフラム部及び前記複数の液相ダイヤフラム部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の差圧測定ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の差圧測定ユニットと、前記差圧測定ユニットの出力する差圧信号に基づいて液体タンク内の液量を推定する液量推定手段と、を有する液量推定装置と、
前記液量推定装置が設けられ、互いに気相部が連通された複数の収容室に区画された液体タンクと、を有することを特徴とする液量推定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２５７８７（Ｐ２０１２−２２５７８７Ａ）
【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２０１１−９３９６５（Ｐ２０１１−９３９６５）
【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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