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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines
Flüssigkeitsstandes und spezieller eine Vorrichtung zum
Messen eines Flüssigkeitsstandes, die sich dazu eignet,
eine restliche Menge an Kraftstoff eines Fahrzeugs zu messen, wie z.
B. eines Motorfahrzeugs, das einen elektrolytischen Kraftstoff benutzt,
wie z. B. Alkohol, wie Ethanol oder Methanol, oder einen auf Alkohol
basierenden Kraftstoff, der solche Alkohole enthält.
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Ein
Beispiel für eine herkömmliche Vorrichtung zum
Messen eines Flüssigkeitsstandes ist in 9 gezeigt.
Eine Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 101,
wie in 9 gezeigt, hat einen Sensor 102, der
in einem Behälter angeordnet ist, in dem eine Flüssigkeit
aufbewahrt wird. Der Sensor 102 hat einen variablen Widerstand 103,
der einen Widerstandswert ändert, indem ein Kontakt sich in
Verbindung mit einem Flüssigkeitsstand bewegen kann, um
dadurch ein Spannungssignal auszugeben, das dem Widerstandswert
des variablen Widerstandes 3 entspricht, wenn eine vorher
festgelegte Spannung an den Sensor angelegt wird. Zusätzlich
dazu enthält die Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 101 einen
Stromversorgungs-Schaltkreis 104, der eine Spannung an
den Sensor 102 anlegt (siehe zum Beispiel Patent-Dokument
Nr. 1).
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Ein
Beispiel für die Konfiguration des Sensors 102 ist
in 10 gezeigt. Der in 10 gezeigte Sensor 102 enthält
einen Arm 111, an dessen entfernten Ende ein Schwimmer 110, der
angepasst ist, auf der Flüssigkeit zu schwimmen, angebracht
ist, einen Rahmen 112, der drehbar einen Teil des nahen Endes
des Arms 111 trägt, eine Leiterplatte 113,
die am Rahmen 112 montiert ist, und ein Kontaktelement 114,
das am nahem End-Teil des Arms 111 bereitgestellt wird.
Ein nicht gezeigter Widerstand ist auf der Oberfläche der
Leiterplatte 113 ausgebildet, und eine vorher festgelegte
Spannung wird vom Stromversorgungs-Schaltkreis 104 an diesen
Widerstand angelegt. Das Kontaktelement 114 dreht sich
um eine Rotationsachse des Arms 111 in Verbindung mit der Drehung
des Arms 111 und schiebt sich über den Widerstand
auf der Leiterplatte 113 (siehe zum Beispiel Patent-Dokument
Nr. 4).
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Ein
Ende des Widerstandes der Leiterplatte 113 und das Kontaktelement 114 sind
elektrisch mit Ausgangsanschlüssen 115, bzw. 116 des
Sensors 102 verbunden. Der Schwimmer 110 steigt
und fällt in Verbindung mit einer Änderung des
Flüssigkeitsstandes, und der Arm 111 dreht sich
in Verbindung mit der Änderung des Schwimmers 110,
was bewirkt, dass das Kontaktelement 114 sich über
den Widerstand schiebt, wodurch sich ein Widerstandswert eines Teils
des Widerstandes, der zwischen dem Ende, an dem der Widerstand mit
dem Ausgangsanschluss 115 verbunden ist, und dem Kontaktelement 114 liegt (im
Folgenden als erster Bereich des Widerstandes bezeichnet) sich ändert.
Der variable Widerstand 103 besteht aus dem Widerstand
und dem Kontaktelement 114. Die an den Widerstand angelegte
Spannung wird entsprechend dem Widerstandswert des ersten Bereichs
des Widerstandes geteilt, und die an diesen ersten Bereich angelegte
Spannung wird zwischen den Ausgangsanschlüssen 115, 116 als
Ausgangssignal des Sensors 102 gemessen.
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Mit
erneutem Bezug auf 9 erhält die Vorrichtung
zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 101 das Ausgangssignal
des Sensors 102 in einem Verarbeitungs-Schaltkreis 105 und
steuert ein Anzeigeinstrument 106 an, das auf der Grundlage
des so erhaltenen Signals die restliche Menge der Flüssigkeit anzeigt.
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Wenn
die restliche Menge des Kraftstoffs eines Fahrzeugs, wie z. B. eines
Motorfahrzeugs, gemessen wird, wird der Sensor 102 der
Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 101 übrigens in
einem Kraftstofftank angeordnet, und in den letzten Jahren wird
Bio-Ethanol und ähnliches als Kraftstoff für ein
Fahrzeug benutzt. Auf Alkohol basierender Kraftstoff, wie Bio-Ethanol,
ist eine elektrolytische Flüssigkeit, und wenn die verschiebbaren
Kontakt-Oberflächen des Widerstandes und des Kontaktelementes 114 des
Sensors 102 der elektrolytischen Flüssigkeit ausgesetzt
werden, findet eine elektrochemische Reaktion, wie eine elektrolytische
Korrosion, auf den verschiebbaren Kontakt-Oberflächen statt,
wenn daran eine Spannung angelegt wird, und als Folge davon verschlechtern
sich die Oberflächen des verschiebbaren Kontaktes, und
hierdurch erhöht sich der Kontaktwiderstand am Kontakt-Teil,
was eine genaue Messung verhindert. Um Nachteile wie diesen zu vermeiden,
wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem eine Spannung periodisch
in einem vorher festgelegten Zyklus an den Sensor angelegt wird (siehe
zum Beispiel die Patent-Dokumente Nr. 1 bis 3)
- [Patent-Dokument
Nr. 1] JP-A-2002-214023
- [Patent-Dokument Nr. 2] JP-A-63-138215
- [Patent-Dokument Nr. 3] JP-A-2006-214828
- [Patent-Dokument Nr. 4] JP-B-3898913
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Obwohl
die Zeit des leitenden Zustandes (Einschaltzeit) hier einen wichtigen
Faktor bei der elektrochemischen Reaktion, wie z. B. einer elektrolytischen
Korrosion, bildet, wird in den oben angegebenen Patent-Dokumenten
Nr. 1 bis 3 nichts über eine zu bevorzugende Zeit des leitenden
Zustandes pro Zyklus ausgesagt, und bei Vorrichtungen zum Messen
eines Flüssigkeitsstandes nach dem Stand der Technik wurden
keine ausreichenden Gegenmaßnahmen getroffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
Erfindung wurde angesichts dieser Situation gemacht, und es ist
eine ihrer Aufgaben, eine Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes bereitzustellen,
mit dem ein Flüssigkeitsstand mit hoher Genauigkeit über
eine lange Zeit gemessen werden kann, sogar wenn sie einer elektrolytischen
Flüssigkeit ausgesetzt ist.
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Das
Ziel wird durch eine Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes
gemäß der unter (1) bis (6) im Folgenden beschriebenen
Erfindung erreicht.
- (1) Eine Vorrichtung zum
Messen eines Flüssigkeitsstandes umfasst:
Einen Sensor,
der in einem Behälter bereitgestellt wird, in dem eine
Flüssigkeit aufbewahrt wird, und der einen variablen Widerstand
hat, der einen Widerstandswert in Verbindung mit der Änderung des
Flüssigkeitsstandes ändert, um ein Spannungssignal
entsprechend dem Widerstandswert des variablen Widerstandes auszugeben,
wenn eine Spannung an den Sensor angelegt wird; und
einen Stromversorgungs-Schaltkreis,
der die Spannung periodisch in einem vorher festgelegten Zyklus
an den Sensor anlegt,
wobei die Leitungs-Zeit, in der der Stromversorgungs-Schaltkreis
die Spannung an den Sensor anlegt, gleich oder kleiner als 40 ms
pro Zyklus ist.
- (2) Vorzugsweise ist die Leitungs-Zeit gleich oder kleiner als
15 ms pro Zyklus.
- (3) Vorzugsweise ist die Leitungs-Zeit größer
als 1 ms pro Zyklus.
- (4) Vorzugsweise ist die Leitungs-Zeit im Wesentlichen 5 ms
pro Zyklus.
- (5) Vorzugsweise ist ein Verhältnis der Leitungs-Zeit
in einem Zyklus 50% oder weniger.
- (6) Vorzugsweise enthält der variable Widerstand: Erste
leitfähige Muster und zweite leitfähige Muster,
die sich parallel zueinander erstrecken; und ein Kontaktelement,
das auf den ersten leitfähigen Mustern und den zweiten
leitfähigen Mustern in Verbindung mit der Änderung
des Flüssigkeitsstandes verschoben wird. Die Leitungs-Zeit
pro Zyklus wird auf eine vorher festgelegte Zeit eingestellt, so
dass eine Zeit, die vergeht, bis ein Strom, der zum ersten und zweiten
leitfähigen Muster fließt, eine steigende Tendenz
anzeigt, gleich oder größer als 60 Sekunden ist,
wenn die Spannung an den Sensor in einem Zustand angelegt wird,
in dem ein Kontakt-Teil zwischen dem Kontaktelement und dem ersten
und dem zweiten leitfähigen Muster elektrisch isoliert
ist.
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Entsprechend
der Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes, die
konfiguriert ist, wie oben beschrieben wurde, wird sogar wenn die
Messvorrichtung einer elektrolytischen Flüssigkeit ausgesetzt
ist, die elektrochemische Reaktion, wie z. B. die elektrolytische
Korrosion, unterdrückt, die andernfalls an den Kontaktteilen
des variablen Widerstandes auftreten würde. Das Folgende
wird als Grund dafür betrachtet, dass die elektrochemische
Reaktion unterdrückt wird. Moleküle, die an einer
chemischen Reaktion beteiligt sind, müssen eine Energie-Barriere überwinden,
bevor sie in ein Produkt umgewandelt werden. Bei der elektrolytischen
Korrosion müssen an dem Kontaktpunkt, wie in 4 gezeigt,
Moleküle eine Barriere der potentiellen Energie überwinden, die
auf einer metallischen Oberfläche des Kontaktteils vorhanden
ist. Wenn die gegebene Energie die potentielle Energie durch Energiezufuhr überschreitet,
werden die Moleküle aktiviert, um Elektronen auszusenden
und werden dann ionisiert, um eluiert zu werden. In dem Fall, dass
die Leitungs-Zeit pro Zyklus 40 ms oder weniger beträgt,
werden die metallischen Moleküle am Kontaktteil nicht angeregt,
um vom Grundzustand S1 in den angeregten Zustand S2 zu kommen, und
kehren somit in den Grundzustand S1 zurück. Die Leitungs-Zeit
pro Zyklus ist vorzugsweise 15 ms oder weniger, vorzugsweise mehr
als 1 ms, aber gleich oder kleiner als 15 ms, und noch mehr vorzuziehen
ist im Wesentlichen 5 ms. Im Fall, dass die Leitungs-Zeit pro Zyklus
1 ms oder kleiner ist, besteht die Gefahr, dass die Abtastzeit zu
kurz ist, wenn das Ausgangssignal des Sensors abgetastet wird. Der
Grund dafür ist, dass der Anstieg des Ausgangssignals des
Sensors, das in einen A/D-Wandler einzugeben ist, durch einen Kondensator
verzögert wird, der zwischen dem Sensor und dem A/D-Wandler
eingefügt sein kann, um einen direkten Stromfluss in den
A/D-Wandler zu verhindern. Zusätzlich dazu ist, da die
Zeit, die die Moleküle benötigen, in den Grundzustand
S1 zurückzukehren, größer ist als die Zeit
für die Anregung, das Verhältnis der Leitungs-Zeit
pro Zyklus vorzugsweise 50% oder weniger.
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Zusätzlich
dazu wird, wenn die Spannung an den Sensor so angelegt wird, dass
das erste und das zweite leitfähige Muster des variablen
Widerstandes vom Kontaktelement elektrisch isoliert ist, ein Kondensator
zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Muster
ausgebildet. Wenn die angelegte Spannung größer
ist als die Spannungsfestigkeit, wird eine Elektrolyse auf dem ersten
und dem zweiten leitfähigen Muster erzeugt, die Elektroden
des Kondensators bilden, und es fließt ein Strom. Die Vorrichtung
zum Messen eines Flüssigkeitsstandes, die so konfiguriert
ist, wie oben beschrieben wurde, wählt eine besser geeignete
Leitungs-Zeit auf der Grundlage der Leitungs-Zeit und temporären
Charakteristiken bis zu einem Zeitpunkt, an dem der Wert des Stromes
ansteigt, indem auf die Tatsache geachtet wird, dass je länger
die Zeit, die benötigt wird, bis der Wert des Stroms beginnt
zu steigen, es um so schwieriger ist, die Metalle des ersten und
des zweiten leitfähigen Musters zu eluieren, und es um
so schwieriger ist, die eluierten Metall-Ionen zu bewegen. Die Metall-Ionen,
die eluiert wurden, bewegen sich von der Anode zur Kathode hauptsächlich
durch Migration, wenn ihnen Energie zugeführt wurde, während
sie sich durch Dispersion oder Konvektion bewegen, wenn ihnen keine
Energie zugeführt wurde. Da wenn sie sich durch Dispersion
oder Konvektion bewegen, die Metall-Ionen in verschiedenen Richtungen
zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Muster
bewegen (dispergieren), wird die Bewegungs-Geschwindigkeit der Metall-Ionen,
die sich zur Kathoden-Seite des leitfähigen Musters der beiden
leitfähigen Muster bewegen, klein. Das heißt, die
elektrochemische Reaktion wird unterdrückt. Zusätzlich
dazu wird, wenn die Leitungs-Zeit pro Zyklus 15 ms oder weniger
beträgt, die Zeit, die benötigt wird, bis der
Stromwert beginnt zu steigen, 60 Sekunden oder mehr, wodurch die
Tendenz von Metall-Ionen, das Eluieren zu unterdrücken,
beträchtlich ansteigt.
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Gemäß der
Erfindung kann, sogar wenn der Sensor einer elektrolytischen Flüssigkeit
ausgesetzt wird, die elektrochemische Reaktion, wie z. B. die elektrolytische
Korrosion, an den Kontaktteilen des variablen Widerstandes des Sensors
unterdrückt werden, wobei der Flüssigkeitsstand
weiter über eine lange Zeitdauer mit hoher Genauigkeit
gemessen werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben angegebenen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
deutlicher, wenn bevorzugte beispielhafte Ausführungen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben
werden, wobei:
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1 ein
Diagramm ist, das eine schematische Konfiguration einer Ausführung
einer Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes
gemäß der Erfindung zeigt;
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2 ein
Diagramm ist, das einen Sensor zur Verwendung in der in 1 gezeigten
Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes zeigt;
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3 ein
Diagramm ist, das einen Hauptteil des in 2 gezeigten
Sensors zeigt;
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4 ein
Diagramm ist, das einen Energiezustand in einem Reaktionsprozess
der elektrolytischen Korrosion zeigt;
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5 ein
Graph ist, der die Ergebnisse von Messungen an Sensor-Ausgängen
bezüglich der Ausführung und eines Vergleichs-Beispiels
zeigt;
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6 ein
Graph ist, der die Ergebnisse von Messungen von Sensor-Widerstandswerten
bezüglich der Ausführung und der Vergleichs-Beispiele zeigt;
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7 ein
Graph ist, der die Ergebnisse von Messungen an Sensor-Widerstandswerten
bezüglich der Ausführung zeigt;
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8 ein
Graph ist, der die Ergebnisse von Messungen an Stromwerten bezüglich
der Ausführung und eines Vergleichs-Beispiels zeigt;
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9 ein
Diagramm ist, das ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung
zum Messen eines Flüssigkeitsstandes zeigt; und
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10 ein
Diagramm ist, das ein Beispiel eines Sensors zur Verwendung in der
herkömmlichen Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
AUSFÜHRUNGEN
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer Ausführung
einer Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes
gemäß der Erfindung zeigt, 2 ist ein
Diagramm, das einen Sensor zur Verwendung in der in 1 gezeigten
Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes zeigt,
und 3 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil des in 2 gezeigten
Sensors zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, enthält eine Vorrichtung zum
Messen eines Flüssigkeitsstandes 1 dieser Ausführung
einen Sensor 2, der in einem Behälter angeordnet
ist, in dem eine Flüssigkeit aufbewahrt wird. Der Sensor 2 hat
einen variablen Widerstand 3, der einen Widerstandswert ändert,
indem ein Kontakt sich in Verbindung mit der Änderung eines
Flüssigkeitsstandes bewegen kann, und ein Spannungssignal
ausgibt, das einem Widerstandswert des variablen Widerstandes 3 entspricht,
wenn eine vorher festgelegte Spannung daran angelegt wird. Zusätzlich dazu
enthält die Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 1 einen
Stromversorgungs-Schaltkreis 4, der eine vorher festgelegte
Spannung an den Sensor anlegt (siehe zum Beispiel Patent-Dokument Nr.
1).
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Mit
Bezug auf 2 enthält der Sensor 2 einen
Arm 11, an dessen entfernten Ende ein Schwimmer 10,
der angepasst ist, auf der Flüssigkeit zu schwimmen, angebracht
ist, einen Rahmen 12, der drehbar einen Teil des nahen
Endes des Arms 11 trägt, eine Leiterplatte 13,
die am Rahmen 12 montiert ist, und ein Kontaktelement 14,
das am nahem End-Teil des Arms 11 bereitgestellt wird.
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Wie
in 3 gezeigt, werden ein erstes leitfähiges
Muster 15 und ein zweites leitfähiges Muster 16 auf
einer Oberfläche der Leiterplatte 13 bereitgestellt,
und dieses erste leitfähige Muster 15 und das zweite
leitfähige Muster 16 erstrecken sich parallel zueinander
in einer bogenähnlichen Form um eine Rotationsachse 0 des
Arms 11 (siehe 2). Ein leitfähiger
Eingangs-/Ausgangs-Teil 17 wird an einem Ende des ersten
leitfähigen Musters 15 bereitgestellt, und der
leitfähige Eingangs-/Ausgangs-Teil 18 wird an
einem Ende des zweiten leitfähigen Musters 16 bereitgestellt.
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Das
erste leitfähige Muster 15, das sich auf einer
Seite des Außendurchmessers des Sensors 2 befindet,
wird durch eine Vielzahl leitfähiger Segmente 15a gebildet,
die in Umfangsrichtung in vorher festgelegten Abständen
angeordnet sind, und durch einen Widerstand 15b, der die
Vielzahl leitfähiger Segmente 15a elektrisch miteinander
verbindet. Zusätzlich dazu wird das zweite leitfähige
Muster 16 durch eine Vielzahl leitfähiger Segmente 16a gebildet,
die in Umfangsrichtung in vorher festgelegten Abständen angeordnet
sind, und durch einen Verbinder 16b, der die Vielzahl leitfähiger
Segmente 16a miteinander verbindet.
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Die
leitfähigen Segmente 15a des ersten leitfähigen
Musters 15 und die leitfähigen Segmente 16a des
zweiten leitfähigen Musters 16 werden aus zum Beispiel
Silber-Palladium ausgebildet, das eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit
aufweist, und der Widerstand 15 wird aus zum Beispiel Ruthenium-Oxid
ausgebildet, das eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit aufweist.
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Zwei
Kontakte 19, 20, die elektrisch miteinander verbunden
sind, werden auf dem Kontaktelement 14 bereitgestellt.
Das Kontaktelement 14 dreht sich um die Rotationsachse
0 des Arms 11, während es mit der Drehung des
Arms 11 verbunden ist und gleitet über die leitfähigen
Segmente 15a des ersten leitfähigen Musters 15 am
Kontakt 19, um mit einem der leitfähigen Segmente 15a verbunden
zu werden. Gleichzeitig gleitet das Kontaktelement 14 über
die leitfähigen Segmente 16a des zweiten leitfähigen Musters 16 am
Kontakt 20, um mit einem der leitfähigen Segmente 16a verbunden
zu werden. Durch diese Konfiguration wird die Länge des
Widerstandes 15b, der in einem Schaltkreis eingefügt
ist, der zwischen dem leitfähigen Eingangs-/Ausgangs-Teil 17 und
dem leitfähigen Eingangs-/Ausgangs-Teil 18 liegt,
geändert, wodurch der Widerstandswert des Schaltkreises
geändert wird. Der variable Widerstand 3 besteht
nämlich aus dem ersten leitfähigen Muster 15,
dem zweiten leitfähigen Muster 16 und dem Kontaktelement 14.
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Der
Sensor 2 enthält auch einen festen Widerstand 7,
der mit dem leitfähigen Eingangs-/Ausgangs-Teil 17 an
dessen einem Ende verbunden ist, um in Reihe mit dem variablen Widerstand 3 angeschlossen
zu sein. Eine vorher festgelegte Spannung wird durch den Stromversorgungs-Schaltkreis 4 an den
variablen Widerstand 3 und den festen Widerstand 7 angelegt.
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Der
Schwimmer 10 steigt und fällt in Verbindung mit
einer des Flüssigkeitsstandes, und der Arm 11 dreht
sich in Verbindung mit solchen Änderungen des Schwimmers 10.
Das Kontaktelement 14 dreht sich in Verbindung mit der
Drehung des Arms 11, wodurch sich der Widerstandswert des
variablen Widerstandes 3 ändert. Die an den variablen
Widerstand 3 und den festen Widerstand 7 angelegte
Spannung wird entsprechend einem Verhältnis des Widerstandswertes
des variablen Widerstandes 3 zum Widerstandswert des festen
Widerstandes 7 geteilt, und die so geteilte Spannung, die
an den variablen Widerstand 3 anzulegen ist, wird zwischen
den leitfähigen Eingangs-/Ausgangs-Teilen 17, 18 als
Ausgangssignal des Sensors 2 gemessen.
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Hier
wird, wenn die verschiebbaren Kontaktflächen der leitfähigen
Segmente 15a des ersten leitfähigen Musters 15,
die leitfähigen Segmente 16a des zweiten leitfähigen
Musters 16 und die Kontakte 19, 20 des
Kontaktelementes 14, das heißt die Kontakt-Teile,
der elektrolytischen Flüssigkeit ausgesetzt sind, in dem
Fall, dass die Spannung normal, zum Beispiel ohne Unterbrechung,
an den Sensor angelegt wird, der Leiter des ersten leitfähigen
Musters 15 auf der Anodenseite korrodieren, und andererseits werden
Metall-Ionen, die aus dem ersten leitfähigen Muster 15 eluiert
werden, im zweiten leitfähigen Muster 16 auf der
Kathoden-Seite abgesondert. Die Metalle, die sich so abgesondert
haben, tendieren dazu, leicht zu einem Isolator zu werden, und wenn
die verschiebbaren Kontaktoberflächen der leitfähigen
Segmente 16a des zweiten leitfähigen Musters 16 mit
der isolierenden Substanz bedeckt sind, steigt der Kontaktwiderstand
an den Kontakt-Teilen und unterbricht eine genaue Messung.
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Dann
wird in der Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes
dieser Ausführung der Stromversorgungs-Schaltkreis 4 so
konstruiert, dass er die Spannung periodisch in einem vorher festgelegten
Zyklus an den Sensor 2 anlegt, und eine Leitungs-Zeit,
in der die Spannung an den Sensor 2 angelegt wird, wird
auf 40 ms oder weniger pro Zyklus eingestellt, wobei sogar wenn
die Kontakt-Teile der elektrolytischen Flüssigkeit ausgesetzt
sind, die elektrochemische Reaktion, wie z. B. die elektrolytische Korrosion
an den Kontakt-Teilen unterdrückt wird. Ein Verhältnis
der Leitungs-Zeit pro Zyklus, das heißt ein Tastverhältnis,
wird vorzugsweise als 50% oder weniger genommen.
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Mit
erneutem Bezug auf 1 erhält die Vorrichtung
zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 1 die Spannung
zwischen den leitfähigen Eingangs-/Ausgangs-Teilen 17, 18 des
Sensors 2 als Ausgangssignal des Sensors 2 an
einem Verarbeitungs-Schaltkreis 5. Man beachte, dass der
Verarbeitungs-Schaltkreis 5 das Ausgangssignal des Sensors
synchron zum Zyklus erhält, mit dem der Stromversorgungs-Schaltkreis 4 die
Spannung an den Sensor 2 anlegt. Dann steuert der Verarbeitungs-Schaltkreis 5 auf
der Grundlage des so erhaltenen Ausgangssignals des Sensors 2 ein
Anzeigeinstrument 6 als Anzeige-Vorrichtung zur Anzeige
einer restlichen Menge der Flüssigkeit an.
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[Beispiele]
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Um
die Effektivität der Erfindung zu überprüfen,
wurden Vorrichtungen zum Messen eines Flüssigkeitsstandes,
wie die Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 1,
angefertigt, denen verschiedene Leitungs-Zeiten der Sensoren 2 gegeben wurden,
die so angefertigten Vorrichtungen zum Messen eines Flüssigkeitsstandes
wurden für 500 Stunden in mit Ethanol gemischtes Benzin
getaucht und anschließend wurden die Ausgangssignale der entsprechenden
Sensoren 2 gemessen. Die Messbedingungen werden unten angegeben.
Man beachte, dass die Messungen mit in einer Position, in die die
Kontakt-Elemente 14 sich drehen, wenn der Flüssigkeitsstand
in den Behältern sich auf den untersten Stand geändert
hat, befestigten Kontakt-Elementen 14 ausgeführt
wurden. Zusätzlich dazu wurden die Messungen mit in die
Flüssigkeit getauchten Leiterplatten 13 durchgeführt.
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[Messbedingungen]
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Material
der leitfähigen Segmente 15a, 16a: Silber-Palladium
Material
des Widerstandes 15b: Ruthenium-Oxid
An den Sensor 2 angelegte
Spannung: 16V
Konzentration des mit Ethanol gemischten Benzins: 30%
Temperatur
des mit Ethanol gemischten Benzins: 60°C
Zyklus: 100
ms
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Die
Ergebnisse der Messung sind in 5 gezeigt.
Man beachte, dass in einem in 5 gezeigten
Graphen Ausgangssignale der entsprechenden Sensoren als Verhältnis über
Ausgangssignalen der Sensoren, bevor sie in die Flüssigkeit
eingetaucht wurden, wobei diese Ausgangssignale als Referenz benutzt
wurden, gezeigt werden. Man kann aus den in 5 gezeigten
Ergebnissen der Messungen sehen, dass wenn die Leitungs-Zeit zum
Sensor 2 40 ms oder weniger ist, das Anstiegs-Verhältnis
des Ausgangssignals des Sensors 0,4% oder weniger ist und in einen
Bereich fällt, der keine Unterbrechung der Messung von
Flüssigkeitsständen darstellt. Der Grund dafür
ist, dass der Kontaktwiderstand an den Kontakt-Teilen nicht ansteigt,
und mit anderen Worten kann man sehen, dass die elektrochemische
Reaktion, wie z. B. elektrolytische Korrosion an den Kontakt-Teilen
unterdrückt wird.
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Zusätzlich
dazu wurde die Leitungs-Zeit pro Zyklus zum Sensor 2 unter
den oben beschriebenen Messbedingungen an den Vorrichtungen zum
Messen eines Flüssigkeitsstandes auf 10 ms, 20 ms, 40 ms,
60 ms und auf den normal eingeschalteten Zustand eingestellt, um Änderungen
des Widerstandswertes der variablen Widerstände 3 über
der Zeit zu messen, wobei die Ergebnisse in 6 gezeigt
werden. Zusätzlich dazu wurde die Leitungs-Zeit pro Zyklus
zum Sensor 2 unter den oben beschriebenen Messbedingungen
auf 5 ms eingestellt, um Änderungen des Widerstandswertes
des variablen Widerstandes 3 über der Zeit zu
messen, wobei die Ergebnisse in 7 gezeigt
werden.
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Aus
den in 6 gezeigten Ergebnissen der Messungen sieht man,
dass wenn die Leitungs-Zeit zum Sensor 2 40 ms oder weniger
ist, die Änderung (der Anstieg) des Widerstandswertes des
variablen Widerstandes 3 kleiner als 2Ω ist und
in einen Bereich fällt, der keine Unterbrechung der Messung
der Flüssigkeitsstände darstellt. Ferner sieht
man aus dem in 7 gezeigten Ergebnis der Messung,
dass wenn die Leitungs-Zeit zum Sensor 2 pro Zyklus 5 ms ist,
fast keine Änderung des Widerstandswertes des variablen
Widerstandes 3 erkennbar ist, und somit 5 ms als Leitungs-Zeit
pro Zyklus besonders vorzuziehen ist.
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Als
nächstes wurden das erste leitfähige Muster 15 und
das zweite leitfähige Muster 16 der Sensoren 2 der
Vorrichtung zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 1 einzeln
in mit Ethanol gemischtes Benzin getaucht, während ihre
Positionsbeziehungen auf dem Sensor 2 beibehalten und Kondensatoren
ausgebildet wurden. Dann wurde eine Spannung an das erste leitfähige
Muster 15 und das zweite leitfähige Muster 16 angelegt,
während die Leitungs-Zeit pro Zyklus verschieden geändert
wurde, um die Ströme zu messen, die durch beide Muster 15, 16 flossen.
Die Messbedingungen werden unten beschrieben.
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[Messbedingungen]
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Material
der leitfähigen Segmente 15a, 16a: Silber-Palladium
Material
des Widerstandes 15b: Ruthenium-Oxid
An den Sensor 2 angelegte
Spannung: 16V
Konzentration des mit Ethanol gemischten Benzins: 30%
Temperatur
des mit Ethanol gemischten Benzins: 18°C
Zyklus: 100
ms
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Die
Messergebnisse pro Leitungs-Zeit und die Zeiten, in denen der Stromwert
eine steigende Tendenz zeigte, sind in 8 gezeigt.
Man sieht aus den in 8 gezeigten Messergebnissen,
dass wenn die Leitungs-Zeit pro Zyklus 15 ms oder weniger beträgt,
die Zeit, die benötigt wird, bis der Stromwert beginnt
zu steigen, 60 Sekunden oder mehr beträgt, und dass die
Tendenz, das Eluieren von Metall-Ionen zu unterdrücken,
beträchtlich erhöht wurde.
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Somit
kann, wie oben beschrieben, indem die Spannung periodisch im vorher
festgelegten Zyklus an den Sensor 2 angelegt wird, und
die Leitungszeit, während der die Spannung an den Sensor 2 auf 40
ms oder weniger pro Zyklus eingestellt wird, sogar wenn die Vorrichtung
zum Messen eines Flüssigkeitsstandes 1 der elektrolytischen
Flüssigkeit ausgesetzt wird, die chemische Reaktion, wie
z. B. die elektrolytische Korrosion, an den Kontakt-Teilen des variablen
Widerstandes des Sensors 2 unterdrückt werden,
wodurch der Flüssigkeitsstand mit hoher Genauigkeit über
eine lange Zeitdauer gemessen werden kann.
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Man
beachte, dass die Erfindung nicht auf die Ausführung beschränkt
ist, die oben beschrieben wurde, sondern auf verschiedene Arten
nach Bedarf frei geändert, abgewandelt und verbessert werden kann.
Zusätzlich dazu sind die Materialien, Konfigurationen,
Abmessungen, numerischen Werte, Formen, Anzahlen, Standorte der
beteiligten Elemente der oben beschriebenen Ausführung
beliebig und somit nicht eingeschränkt, vorausgesetzt die
Erfindung kann erzielt werden.
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Die
vorliegende Patentanmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-281972 ,
eingereicht am 30. Oktober 2007, deren Inhalt hier als Referenz
mit aufgenommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-214023
A [0006]
- - JP 63-138215 A [0006]
- - JP 2006-214828 A [0006]
- - JP 3898913 B [0006]
- - JP 2007-281972 [0047]