JP2001201390A

JP2001201390A - 液位検出装置

Info

Publication number: JP2001201390A
Application number: JP2000008278A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Aranami; 真一郎荒浪; Kunihiro Harada; 邦弘原田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】検出指示量誤差の発生を抑えることができ、
部品点数の少ない小型化が可能な液位検出装置を提供す
る。【解決手段】容器５３内に充填されたＬＰＧ３４の液
面位置に応じて回転移動する検出側マグネット４６と容
器５３側に固定されたホールＩＣ５１との相対位置変化
に基づいてホールＩＣ５１を通る磁束により生じる起電
力により容器５３内のＬＰＧ３４の液面位置を検出する
ようにした。このため、非接触方式により検出指示量誤
差の発生を抑えることができ、且つ部品点数の少ないＬ
ＰＧ用液位検出装置３０を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液位検出装置に関
し、さらに詳しくは、例えばＬＰＧ（LiquefiedPetrole
um Gas；液化石油ガス)などの容器内に高圧条件で封
入、充填された高圧液体の液位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＰＧ用液位検出装置は、ＬＰＧ
を充填した容器内圧が高圧であるため、この高圧に耐え
得るような耐圧構造が採られている。図５及び図６は、
耐圧構造を備えたＬＰＧ用液位検出装置を示している。

【０００３】図５に示すように、容器１の上壁に形成し
たユニット取付孔２には、検出器ユニット３の構成要素
である金属製のベース４を気密的且つ液密的に固定して
いる。このベース４の外側（上側）には凹部５が形成さ
れ、この凹部５内にケーシング６が収容、固定されてい
る。

【０００４】ベース４は、容器１の内外を隔離する隔壁
７を備えている。隔壁７の下方近傍には、フロートの上
下運動をギヤ機構により回転運動として変換して回転さ
れる回転軸８の上端に設けられた内部マグネット９が配
置されている。

【０００５】ケーシング６は金属製のロアカバー１０と
合成樹脂製の絶縁性ボディ１１とを備えている。この絶
縁性ボディ１１の中心部内には、ホルダー部１２が形成
されている。このホルダー部１２に形成した環状溝１３
には、合成樹脂製の絶縁性リング１５に抵抗巻線１６を
施した環状の巻板１４が嵌装固定されている。この巻板
１４は、下方へ突出するように設定されている。

【０００６】また、ロアカバー１０の底部中心には、軸
受ピン１７が立設されている。この軸受ピン１７には、
検出側マグネット１８とコンタクト１９とを固定した管
状のコンタクト軸２０が回転自在に嵌合されている。そ
して、コンタクト１９の接点２１は、上記した巻板１４
の下面の接触面１４ａに接触するように設定されてい
る。

【０００７】ロアカバー１０と絶縁性ボディ１１とは、
それらの合わせフランジ部分でケース押え２２の爪片２
３がかしめられて結合されている。このようにケース押
え２２でロアカバー１０と絶縁性ボディ１１とを一体に
組付けたケーシング６は、ロアカバー１０をベース４の
凹部５に収容して、検出側マグネット１８を隔壁７を境
として内部マグネット９と対向配置し、ケース押え２２
のブラケット片２４をベース４の上面に締結してベース
４に固定される。

【０００８】このような構成により、このＬＰＧ用液位
検出装置は以下のような作用をする。すなわち、容器１
内のＬＰＧ液面の変位に従ってフロート（図示省略す
る）が上下方向に移動し、その上下運動が回転運動に変
換されることにより回転軸８が回転すると、内部マグネ
ット９と検出側マグネット１８との磁気結合によりコン
タクト軸２０も一体的に回転し、コンタクト１９の接点
２１が巻板１４の下面の接触面１４ａを摺動する。この
結果、フロートが追従する液位を電気抵抗値に変換して
検出することができる。すなわち、巻板１４が可変抵抗
として機能する。この電気的検出信号は図示しないメー
タに出力され、メータでは出力信号に基づいて容器１内
のＬＰＧ残量（充填量）を表示させている。

【０００９】なお、図５、６において、符号２６は検出
側マグネット１８の上面側に設けられてコンタクト軸２
０の回転を規制するストッパーを示しており、符号２
７、２８はケース押え２２と絶縁性ボディ１１との合わ
せ面と、及び絶縁性ボディ１１と文字板２５およびロア
カバー１０との合わせ面とに介在させたシール用のパッ
キンを示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＬＰＧ用液位検出装置は、絶縁性リング１５に
巻板１４に巻回した抵抗巻線１６と接点２１との接触に
より液位と相関する電気抵抗値を測定する接触式の検出
装置であるため、接触部の摩耗による抵抗値の経年変化
が発生する可能性がある。このため、従来のＬＰＧ用液
位検出装置では、長期間の使用においては点検、管理が
必要であった。また、このようなＬＰＧ用液位検出装置
では、巻板１４を使用するため小型化に制限があると共
に、組み付ける部品の点数が多いため、組立作業が繁雑
となる問題があった。このような問題は、ＬＰＧ用液位
検出装置に限定されるものではなく、他の高圧条件で充
填、保存される液体の液位検出において同様の問題があ
る。

【００１１】そこで、本発明は、検出指示量誤差の発生
を抑えることができ、部品点数の少ない小型化が可能な
液位検出装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
容器内に充填された液体の液面位置に応じて相対的に回
転する検出側マグネットとホールＩＣとを備え、前記ホ
ールＩＣを通る磁束により生じる起電力により前記容器
内の前記液面位置を検出することを特徴とする。

【００１３】このような構成の請求項１記載の発明で
は、容器内の液体の液面位置に応じて、検出側マグネッ
トとホールＩＣとが相対的に回転するため、この相対的
な回転に伴って磁束が変化し、その磁束の変化によりホ
ールＩＣに発生する起電力の変化を検知することにより
液面位置を検出することができる。よって、請求項１記
載の発明では、非接触で液面位置を検出できるため、摩
耗によるセンサ劣化などの問題が排除でき耐久性の高い
液位検出装置を実現することができる。また、検出側マ
グネットとホールＩＣとを実質的に備える構成であれば
よいため、部品点数を削減することができ組立作業性が
向上できると共に、装置の小型化を図ることができる。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の液位検出装置であって、前記ホールＩＣは前記容器
側に固定され、前記検出側マグネットは前記液面位置に
応じて回転することを特徴とする。

【００１５】したがって、請求項２記載の発明では、請
求項１記載の発明の作用に加えて、前記ホールＩＣが容
器側に固定され、配線系統を要しない検出側マグネット
が回転する構成であるため、相対的な回転を容易に行う
ことができる。

【００１６】さらに、請求項３記載の発明は、請求項２
記載の液位検出装置であって、前記検出側マグネット
は、少なくともベースを介して隔離され、前記容器内に
前記液体の液面位置に応じて回転する容器内回転シャフ
トが配置され且つ該容器内シャフトの端部に容器内マグ
ネットが固定され、該容器内マグネットの回転に伴って
前記検出側マグネットが回転することを特徴とする。

【００１７】したがって、請求項３記載の発明では、請
求項２記載の発明の作用に加えて、容器内シャフトが液
面位置に応じて回転すると容器内シャフトの端部に固定
された容器内マグネットの回転に応じて検出側マグネッ
トが回転するように設定されている。このため、ベース
を介して容器外側に配置された検出側マグネット及びホ
ールＩＣは、容器内の液体の影響を受けることなく、良
好に液位検出を行うことができる。

【００１８】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の液位検出装置であって、前記検出側マグネットは検
出側回転シャフトの一端部側に一体的に設けられ、該検
出側回転シャフトの他端部側に、前記容器内マグネット
に対して磁気的空間を保持しつつ前記ベースを介して対
峙して当該容器内マグネットの回転を前記検出側回転シ
ャフトに伝達する回転伝達用マグネットが固定されてい
ることを特徴とする。

【００１９】したがって、請求項４記載の発明では、請
求項３記載の発明の作用に加えて、容器外側に配置され
た回転伝達用マグネットが容器内マグネットと同時に回
転することにより、検出側回転シャフトを介して検出側
マグネットが回転する。このため、検出側マグネットへ
容器内マグネットの磁気的影響が及ぶのを抑制する作用
があり、検出精度を高めることができる。

【００２０】さらに、請求項５記載の発明は、請求項２
乃至請求項４のいずれかに記載の液位検出装置であっ
て、前記検出側マグネットは、２極を有する略リング状
に形成され、前記検出側マグネット内に一対のコアが離
間して配置されると共に前記コア同士の間に前記ホール
ＩＣが配置されていることを特徴とする。

【００２１】したがって、請求項５記載の発明では、請
求項２〜請求項４に記載の発明の作用に加えて、一対の
コア間の磁力線の向きが検出側マグネットの回転により
変化し、この変化に伴いホールＩＣを通る磁束密度が変
化する。そして、この磁束密度の変化によってホールＩ
Ｃで検出される起電力に基づいて液面位置を検出するこ
とが可能となる。このような磁束の変化は、検出側マグ
ネットの回転移動位置とリニアな相関を有するため、精
度の高い液面位置の検出を行うことが可能となる。

【００２２】また、請求項６記載の発明は、請求項２乃
至請求項５のいずれかに記載の液位検出装置であって、
前記検出側回転シャフトの一端部側に目視用目盛板が固
定され、その目視用目盛板に前記検出側マグネットが固
定されていることを特徴とする。

【００２３】したがって、請求項６記載の発明では、請
求項２〜請求項５に記載の発明の作用に加えて、検出側
マグネットの回転に伴って目視用目盛板も回転するた
め、液面位置を目視により認識することが可能となる。

【００２４】さらに、請求項７記載の発明は、請求項１
乃至請求項６のいずれかに記載の液位検出装置であっ
て、前記容器は耐圧容器であり、前記液体は液化石油ガ
スであることを特徴とする。

【００２５】したがって、請求項７記載の発明では、請
求項１〜請求項６に記載された発明の作用に加えて、Ｌ
ＰＧの液面位置の検出を簡単な構造の液位検出装置で安
全に検出することが可能になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液位検出装置
の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。

【００２７】図１〜図３は、本発明に係る液位検出装置
をＬＰＧ用液位検出装置に適用した実施形態を示してい
る。図１は本実施形態のＬＰＧ用液位装置３０の要部分
解斜視図、図２はＬＰＧ用液位検出装置３０の縦断面
図、図３はＬＰＧ用液位検出装置３０の検出側マグネッ
トとホールＩＣとを示す平面図である。

【００２８】本実施形態のＬＰＧ用液位検出装置３０
は、図２に示すように、耐圧性を有する容器５３内に配
置される下部機構３２と、容器５３の上部外側に設けら
れる検出部３３とから大略構成されている。

【００２９】まず、図２を用いて下部機構３２の構成に
ついて説明する。下部機構３２は、容器５３内に収容さ
れた液体であるＬＰＧ３４の液面に追従して浮かぶ中空
球体からなるフロート３５と、このフロート３５が自由
端に固定され且つ基端に第１歯車３６が固定された揺動
ロッド３７と、下端部に第１歯車３６が軸支され且つ容
器５３側に固定される軸受け筒３８と、この軸受け筒３
８に回転自在に嵌合され下端部に第１歯車３６と噛合す
る第２歯車３９が固定され且つ上端部に容器内マグネッ
ト４０が固定された容器内回転シャフト４１とを備えて
構成されている。なお、容器内マグネット４０は、容器
５３上に設けられたベース５４の内側面近傍に配置され
ている。

【００３０】このような構成の下部機構３２において
は、第１歯車３６の回転軸３６Ａは水平方向に沿って配
置され、第２歯車３９の回転軸は回転シャフト４１と同
軸で上下方向に沿って配置されている。このため、液面
を追従するフロート３５の移動に伴って揺動ロッド３７
が上下動すると、第１歯車３６の回転が第２歯車３９の
水平面での回転に変換されるようになっている。

【００３１】次に、検出部３３の構成について図１及び
図２を用いて説明する。検出部３３は、容器５３上に設
けられたベース５４の上に、上記した下部機構３２の容
器内回転シャフト４１と同一軸線上に位置するように回
転自在に配置される検出側回転シャフト４２を備えてい
る。この検出側回転シャフト４２の下部には、下部機構
３２の容器内回転シャフト４１の上端に固定された容器
内マグネット４０に対して、前記ベース（隔壁）５４を
介して対峙するように回転伝達用マグネット４３が固定
されている。なお、検出側回転シャフト４２の下端は、
ケース３１の上板３１Ａに形成された軸受け部３１Ｂに
回転自在に支持されている。一方、検出側回転シャフト
４２の上端は、後述するカバー４４の軸受け部４４Ｂに
回転自在に支持されている。

【００３２】また、検出側回転シャフト４２の上部に
は、略円盤状の目視用目盛板４５が一体的に設けられて
いる。このため、目視用目盛板４５は、検出側回転シャ
フト４２と共に回転するようになっている。また、上記
目視用目盛板４５は、周縁部に沿って垂下する側板４５
Ａを有している。そして、図１及び図２に示すように、
側板４５Ａの外側面には、ＬＰＧ３４の残量を示す数値
表示部４５Ｂが表記されている。さらに、目視用目盛板
４５の側板４５Ａの内側には、図１及び図２に示すよう
に、リング形状をなす２極の検出側マグネット４６が固
定されている。すなわち、この検出側マグネット４６
は、回転伝達用マグネット４３が容器内マグネット４０
との磁気的作用で回転されると検出側回転シャフト４２
が回転して目視用目盛板４５と共に回転するようになっ
ている。

【００３３】ところで、ケース３１に形成された軸受け
部３１Ｂの周囲には、円筒状の支持用ベース４７が上方
へ向けて突設されている。この支持用ベース４７と上板
３１Ａとで形成される凹部４８内には、上記した回転伝
達用マグネット４３が収容されている。そして、支持ベ
ース４７の上には、皿形状のコアベース４９が載置、固
定されている。このコアベース４９の上には、一対の扇
形状をなすフェライトなどの磁性材料からなるコア５
０、５０が所定間隔を置いて配置、固定されている。

【００３４】また、コア５０、５０の対向する端面同士
の間には、ホールＩＣ５１が配置、固定されている。ホ
ールＩＣ５１は、シリコンチップにホール素子や増幅器
並びにプロセッサなどを組み込んで集積化したものであ
り、本実施形態ではパッケージ化したものを用いてい
る。ホールＩＣ５１の複数の端子５１Ａは、コアベース
４９の下方に導出され、適宜配線が施されて図示しない
検出回路へ接続されている。なお、このように配置、固
定されたコア５０、５０は、リング状をなす検出側マグ
ネット４６の内側に位置するように設定されている。図
３は、コア５０、５０と、これらの間に配置されたホー
ルＩＣ５１と、コア５０、５０を取り囲む検出側マグネ
ット４６との配置状態を示す平面説明図である。

【００３５】なお、コアベース４９及びコア５０、５０
の中央には、上記した検出側回転シャフト４２が回転自
在に貫通している。すなわち、コアベース４９の中央に
は、該シャフト４２の直径よりも大きい直径をもつ開口
部４９Ａが開設されている。

【００３６】最後に、これらの構成部材は、図１及び図
２に示すように透明材料で形成された容器形状のカバー
４４で覆われている。なお、カバー４４の天板４４Ａの
下面中央には、検出側回転シャフト４２の上端を回転自
在に支持する軸受け部４４Ｂが形成されている。また、
カバー４４の下縁部は、ケース３１の上板３１Ａに固定
されている。また、カバー４４の側面の所定位置には、
外側へ膨出したレンズ部４４Ｃが形成されており、目視
用目盛板４５の側板４５Ａの外面に表記された数値表示
部４５Ｂを目視し易くしている。また、レンズ部４４Ｃ
の下には、指針シール５２が貼り付けられており、数値
表示部４５Ｂを目視する際の基準としている。

【００３７】以上、本実施形態のＬＰＧ用液位検出装置
３０の構成について説明したが、次にこの装置３０の作
用・動作について説明する。

【００３８】まず、図２に示すように、容器５３内に充
填されたＬＰＧ３４の表面に浮かぶフロート３５が液面
に追従して上下に移動すると、揺動ロッド３７が第１歯
車３６の軸３６Ａを支点として上下動して第１歯車３６
を回動させる。このとき、第１歯車３６に噛合する第２
歯車３９に回転が伝達され、上下運動が回転運動に変換
される。そして、第２歯車３９の回動に伴って容器内回
転シャフト４１が所定回転方向に回転する。これに伴っ
て、容器内回転シャフト４１の上端に固定された容器内
マグネット４０も同回転方向に回転する。

【００３９】検出部３３側では、上記した容器内マグネ
ット４０の回転に伴って、上板３１Ａを介してこのマグ
ネット４０に対峙する回転伝達用マグネット４３が容器
内マグネット４０と一体的に回転し、同時に検出側回転
シャフト４２及び目視用目盛板４５及び検出側マグネッ
ト４６が回転する。このため、カバー４４のレンズ部４
４Ｃから視認される数値表示部４５Ｂも回転移動して、
容器５３内のＬＰＧ３４の残量を認識することが可能と
なる。このとき、検出側マグネット４６の回転により、
容器５３側に固定されている一対のコア５０、５０内を
通るコア空隙部の磁束が変化する。

【００４０】このため、コア５０、５０の端面間に配
置、固定されたホールＩＣ５１を通る磁束も変化して、
当該ホールＩＣ５１で検出されるホール起電力が変化す
る。このホールＩＣ５１から出力される起電力の大きさ
により、液位（液面高さ）を検出することができ、ＬＰ
Ｇ３４の残量を知ることができる。因に、ホール効果に
よりホールＩＣ５１で検出される起電力と検出側マグネ
ット４６の回転角度との関係は図４に示す通りであり、
両者の間にリニアな相関があることを示している。

【００４１】本実施形態では、このように従来に比較し
て大幅に部品点数を削減することができるため、ＬＰＧ
用液位検出装置３０の組立作業が容易となる。特に、液
位検出において非接触方式で検出を行うため、摩耗によ
る検出精度の悪化を排除することができ、精度及び耐久
性を向上させることができる。

【００４２】以上、実施形態について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形
態では、本発明をＬＰＧ用液位検出装置に適用して説明
したが、高圧条件で容器に封入、充填される液体の液位
を検出する各種の液位検出装置に本発明を適用するが可
能である。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、非接触で液面位置を検出できる
ため、摩耗によるセンサ劣化などの問題が排除でき耐久
性の高い液位検出装置を実現することができる。また、
検出側マグネットとホールＩＣとを実質的に備える構成
であればよいため、部品点数を削減することができ組立
作業性が向上できると共に、装置の小型化が図れるとい
う効果がある。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、ホールＩＣが容器側に固定さ
れ、配線系統を要しない検出側マグネットが回転する構
成であるためホールＩＣと検出側マグネットとが相対的
な回転を円滑且つ容易に行うことができ、精度の高い液
位検出を可能にする効果がある。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明の効果に加えて、ベースを介して容器外側に配
置された検出側マグネット及びホールＩＣが、容器内の
液体の影響を受けることなく、安全且つ良好に液位検出
を行うことができる。

【００４６】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明の効果に加えて、検出側マグネットへ容器内マ
グネットの磁気的影響が及ぶのを抑制する効果があり、
検出精度を高めることができる。

【００４７】請求項５記載の発明によれば、請求項２〜
請求項４に記載の発明の効果に加えて、コア及びコア間
の磁束変化によってホールＩＣで検出される起電力に基
づいて液面位置を検出することで、精度の高い液面位置
の検出が行える効果がある。

【００４８】請求項６記載の発明によれば、請求項２〜
請求項５に記載の発明の効果に加えて、検出側マグネッ
トの回転に伴って目視用目盛板も回転するため、液面位
置を目視により認識することが可能となり、液位検出装
置の利便性を高める効果がある。

【００４９】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
請求項６に記載された発明の効果に加えて、ＬＰＧの液
面位置の検出を簡単な構造の液位検出装置で安全に検出
することできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液位検出装置をＬＰＧ用液位検出
装置に適用した実施形態を示す要部分解斜視図である。

【図２】本実施形態のＬＰＧ用液位検出装置の縦断面図
である。

【図３】本実施形態のＬＰＧ用液位検出装置における検
出側マグネットとコアとホールＩＣとの配置関係を示す
平面説明図である。

【図４】本実施形態のＬＰＧ用液位検出装置のホールＩ
Ｃにおける起電力と検出側マグネットの回転角度との関
係を示す特性図である。

【図５】従来のＬＰＧ用液位検出装置の要部断面図であ
る。

【図６】従来のＬＰＧ用液位検出装置の分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

３０ＬＰＧ用液位検出装置３１ケース３１Ａ上板３４ＬＰＧ４０容器内マグネット４１容器内回転シャフト４２検出側回転シャフト４３回転伝達用マグネット４５目視用目盛板４６検出側マグネット５０コア５１ホールＩＣ５３容器５４ベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内に充填された液体の液面位置に応
じて相対的に回転する検出側マグネットとホールＩＣと
を備え、前記ホールＩＣを通る磁束により生じる起電力
により前記容器内の前記液面位置を検出することを特徴
とする液位検出装置。
【請求項２】請求項１記載の液位検出装置であって、前記ホールＩＣは前記容器側に固定され、前記検出側マ
グネットは前記液面位置に応じて回転することを特徴と
する液位検出装置。
【請求項３】請求項２記載の液位検出装置であって、前記検出側マグネットは、少なくともベースを介して隔
離され、前記容器内に前記液体の液面位置に応じて回転
する容器内回転シャフトが配置され且つ該容器内シャフ
トの端部に容器内マグネットが固定され、該容器内マグ
ネットの回転に伴って前記検出側マグネットが回転する
ことを特徴とする液位検出装置。
【請求項４】請求項３記載の液位検出装置であって、前記検出側マグネットは検出側回転シャフトの一端部側
に一体的に設けられ、該検出側回転シャフトの他端部側
に、前記容器内マグネットに対して磁気的空間を保持し
つつ前記ベースを介して対峙して当該容器内マグネット
の回転を前記検出側回転シャフトに伝達する回転伝達用
マグネットが固定されていることを特徴とする液位検出
装置。
【請求項５】請求項２乃至請求項４のいずれかに記載
の液位検出装置であって、前記検出側マグネットは、２極を有する略リング形状に
形成され、前記検出側マグネット内に一対のコアが離間
して配置されると共に前記コア同士の間に前記ホールＩ
Ｃが配置されていることを特徴とする液位検出装置。
【請求項６】請求項２乃至請求項５のいずれかに記載
の液位検出装置であって、前記検出側回転シャフトの一端部側に目視用目盛板が固
定され、その目視用目盛板に前記検出側マグネットが固
定されていることを特徴とする液位検出装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
の液位検出装置であって、前記容器は耐圧容器であり、前記液体は液化石油ガスで
あることを特徴とする液位検出装置。