JP2001222937A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料中で動く可動体の位置を非接触で検出す
る位置検出装置の信頼性を向上させる。 【解決手段】 燃料が通る溝部３３を挟んでリードスイ
ッチ２９，３０と磁石３４，３５とが対向し、溝部３３
内を磁性体部２７が移動する。（ａ）に示すように、磁
性体部２７が２つのリードスイッチ２９，３０と磁石３
４，３５との間に入り込むと、各磁石３４，３５の磁界
が磁性体部２７で遮られ、２つのリードスイッチ２９，
３０が共にオフする。（ｂ）に示すように、磁性体部２
７が２つのリードスイッチ２９，３０と磁石３４，３５
との間から抜け出ると、各磁石３４，３５の磁界が各リ
ードスイッチ２９，３０に作用し、２つのリードスイッ
チ２９，３０が共にオンする。これにより、２つのリー
ドスイッチ２９，３０のオン・オフから磁性体部２７の
位置を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料中で動く可動
体の位置を非接触で検出する位置検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の位置検出装置の従来例として、
例えば図７に示すように、燃料配管１内に設けた逆止弁
開閉検出装置２がある。このものは、逆止弁の弁体３を
磁石で円環状に形成し、リードスイッチ４を内蔵した非
磁性の円筒ケース５に弁体３をスライド可能に嵌合する
と共に、スプリング６によって弁体３を閉弁方向に付勢
し、弁体３（磁石）の開閉に応じてリードスイッチ４が
オン・オフするようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料中に
は、鉄粉等の微小な磁性粉末が含まれることがあるが、
燃料中で動く弁体３は磁石で形成されているため、燃料
中の磁性粉末が弁体３に吸着されて、弁体３と円筒ケー
ス５との間に磁性粉末が噛み込まれ、弁体３が動作不良
になるおそれがある。更に、弁体３に吸着した磁性粉末
が増えると、弁体３（磁石）から出る磁界が弱くなり、
検出不良を起こすおそれもある。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、動作不良や検出不良
を起こしにくい信頼性の高い位置検出装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、燃料中で動く可動体の位置を検
出する位置検出装置において、磁石と、その磁気を検出
する磁気検出素子とを所定の位置関係で静止部位に固定
すると共に、前記可動体の少なくとも一部に磁性体部を
設け、前記可動体の移動に伴って前記磁性体部を前記磁
石に接近又は離間させるように構成したものである。つ
まり、本発明の特徴は、磁石を静止部位に固定し、可動
体の移動に伴って磁性体部を磁石に接近又は離間させる
ことである。この構成では、磁性体部が磁石に接近する
と、磁石から出た磁束が磁性体部に集められるようなる
ため、磁気検出素子に鎖交する磁束が減少又はほとんど
無くなる。反対に、磁性体部が磁石から離間すると、磁
性体部の影響が減少又はほとんど無くなるため、磁気検
出素子に鎖交する磁束が増加する。これにより、可動体
（磁性体部）の移動に伴って磁気検出素子の出力が変化
し、その出力から可動体の位置を検出することができ
る。この場合、燃料中で動く可動体（磁性体部）は、磁
石で形成する必要がないため、燃料中の磁性粉末が可動
体（磁性体部）に吸着されず、従来の問題点（可動体へ
の磁性粉末の吸着に起因する動作不良や検出不良）を解
決できる。

【０００６】本発明は、磁石を燃料中に配置しても良い
が、このようにすると、磁石の表面に燃料中の磁性粉末
が吸着され、磁石から出る磁束が減少するおそれがあ
る。従って、請求項２のように、磁石と磁気検出素子
は、燃料に触れない場所に配置することが好ましい。こ
のようにすれば、磁石や磁気検出素子の表面に燃料中の
磁性粉末が付着することがなくなり、検出不良をより確
実に防止できる。尚、この場合でも、燃料中の磁性粉末
に磁石の磁界が作用するが、磁石の表面に磁性粉末が直
接吸着されないため、磁性粉末に対する吸引力は弱く、
磁性粉末が燃料の流れによって流されやすい。従って、
磁性粉末の吸着は少なく、磁界への影響は少ない。

【０００７】また、請求項３のように、可動体の移動に
伴って磁性体部が磁石と磁気検出素子との間に出入りす
るように構成しても良い。このようにすれば、磁性体部
が磁石と磁気検出素子との間に入り込んだ時に、磁石か
ら磁気検出素子へ向かう磁束を磁性体部で確実に遮るこ
とができる。

【０００８】ところで、磁気検出素子は、磁界の強さに
応じてオン・オフするリードスイッチ等を用いても良い
が、請求項４のように、磁界の強さに応じて出力が連続
的に変化する磁気センサを用いても良い。このようにす
れば、磁気センサの出力によって可動体（磁性体部）の
位置を連続的に検出することができ、本発明の適用範囲
を拡大できる。

【０００９】本発明は、燃料中で動く可動体の位置を検
出する種々の位置検出装置に適用でき、例えば、請求項
５のように、蓄圧式燃料供給装置に適用しても良い。蓄
圧式燃料供給装置は、燃料ポンプから吐出した燃料を容
積変化可能な蓄圧室に蓄えつつ該蓄圧室から燃料噴射弁
へ供給し、該蓄圧室内の燃料貯溜量に応じて燃料ポンプ
を駆動するポンプモータをオン・オフする。この蓄圧式
燃料供給装置に本発明を適用する場合は、磁気検出素子
と磁石を、蓄圧式燃料供給装置の静止部位に固定し、蓄
圧室を区画する可動体に磁性体部を設け、ポンプモータ
をオン又はオフする可動体の位置を磁気検出素子の出力
に基づいて検出するようにすると良い。このようにすれ
ば、ポンプモータをオン又はオフする可動体の位置を安
定して検出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を蓄圧式燃料供給装
置に適用した実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて
説明する。図４に示すように、燃料タンク１１内には燃
料ポンプ１２と蓄圧装置１４が収容され、燃料ポンプ１
２から吐出された燃料が燃料配管１３を通して蓄圧装置
１４内の蓄圧室１５内に供給され、該蓄圧室１５から燃
料噴射弁（図示せず）に供給される。燃料ポンプ１２内
には、燃料を吸入・吐出するポンプ部１６と、これを駆
動するポンプモータ１７とが内蔵されている。

【００１１】次に、図１に基づいて蓄圧装置１４の構造
を説明する。蓄圧装置１４の外ケース１９は円筒状に形
成され、その上端部に固定された樹脂製のカバー部材２
０の中心部には、燃料通路２１が上下方向に貫通するよ
うに形成され、この燃料通路２１が燃料配管１３に連結
されている。このカバー部材２０の下面側には、外ケー
ス１９内に突出する円筒部２２が一体に形成され、この
円筒部２２の外周面と外ケース１９の内周面との間に形
成された円筒状の隙間には、ステンレス鋼等の非磁性材
料で形成されたカップ状の可動体２３が上下方向にスラ
イド可能に嵌合され、この可動体２３と円筒部２２とに
よって区画された空間が蓄圧室１５となっている。

【００１２】この可動体２３の上端フランジ部２３ａと
外ケース１９の底板部２４との間にスプリング２５が装
着され、このスプリング２５によって可動体２３が上方
に付勢され、その付勢力によって蓄圧室１５内の燃料が
加圧されて燃料圧力が維持されながら燃料噴射弁に供給
されるようになっている。円筒部２２の外周面と可動体
２３との摺動部は、シール部材２６によってシールされ
ている。

【００１３】可動体２３内の底面のほぼ中央部には、細
長い板状の磁性体部２７が溶接等によって垂直に固定さ
れ、可動体２３の上下動に伴って磁性体部２７が円筒部
２２の燃料通路２１内を上下動するようになっている。
一方、円筒部２２の外周部には回路収納部２８が形成さ
れ、この回路収納部２８内には、可動体２３の上限位置
（ポンプモータ１７のオン位置）を検出する上側のリー
ドスイッチ２９（磁気検出素子）と、可動体２３の下限
位置（ポンプモータ１７のオフ位置）を検出する下側の
リードスイッチ３０（磁気検出素子）と、ポンプ制御回
路を構成するＩＣチップ３１等が収納され、回路収納部
２８全体が封止樹脂３２で封止されている。

【００１４】この場合、リードスイッチ２９，３０やＩ
Ｃチップ３１を配線基板に実装して回路収納部２８内に
収納するようにしても良いが、配線基板を省くために、
回路収納部２８の底面に配線パターンを形成してリード
スイッチ２９，３０やＩＣチップ３１を回路収納部２８
の底面に直接実装するようにしても良い。尚、カバー部
材２０のうちの回路収納部２８の上方に位置する部分に
は、コネクタハウジング３６が一体に形成され、このコ
ネクタハウジング３６内にインサートされたコネクタピ
ン３７が回路収納部２８内の配線パターンに電気的に接
続されている。

【００１５】図２に示すように、円筒部２２の燃料通路
２１には、磁性体部２７を上下動させるための溝部３３
が回路収納部２８内に突出するように形成され、各リー
ドスイッチ２９，３０が溝部３３の外側面に沿って配置
されている。図３に示すように、各リードスイッチ２
９，３０は、溝部３３を挟んで磁石３４，３５と対向し
ている。

【００１６】図１（ａ）に示すように、可動体２３が上
限位置まで上昇すると、図３（ａ）に示すように、磁性
体部２７が２つのリードスイッチ２９，３０と磁石３
４，３５との間に入り込んで、各磁石３４，３５の磁界
が磁性体部２７で遮られ、２つのリードスイッチ２９，
３０が共にオフする。従って、２つのリードスイッチ２
９，３０が共にオフした位置（上側のリードスイッチ２
９がオンからオフに切り換わった位置）が可動体２３の
上限位置（ポンプモータ１７のオン位置）として検出さ
れる。

【００１７】一方、図１（ｂ）に示すように、可動体２
３が下限位置まで下降すると、図３（ｂ）に示すよう
に、磁性体部２７が２つのリードスイッチ２９，３０と
磁石３４，３５との間から下方に抜け出て、各磁石３
４，３５の磁界が各リードスイッチ２９，３０に作用
し、２つのリードスイッチ２９，３０が共にオンする。
従って、２つのリードスイッチ２９，３０が共にオンし
た位置（下側のリードスイッチ３０がオフからオンに切
り換わった位置）が可動体２３の下限位置（ポンプモー
タ１７のオフ位置）として検出される。

【００１８】ポンプモータ１７のオフ中は、蓄圧室１５
内の燃料がスプリング２５の弾性力によって加圧されて
燃料噴射弁に供給される。これにより、蓄圧室１５内の
燃料量が減少すると、それに応じて、スプリング２５の
弾性力によって可動体２３が押し上げられ、図１（ａ）
に示すように、可動体２３が上限位置（ポンプモータ１
７のオン位置）まで上昇して蓄圧室１５の容積が最小に
なった時に、図３（ａ）に示すように、磁性体部２７が
２つのリードスイッチ２９，３０と磁石３４，３５との
間に入り込んで、各磁石３４，３５の磁界が磁性体部２
７で遮られ、２つのリードスイッチ２９，３０が共にオ
フする。この時の可動体２３の位置が上限位置と判断さ
れ、ポンプモータ１７が起動される。ポンプモータ１７
の運転中は、燃料タンク１１内から汲み上げられた燃料
が蓄圧室１５内に供給され、蓄圧室１５内の燃料量が増
加するに従って、可動体２３がスプリング２５に抗して
押し下げられる。

【００１９】その後、図１（ｂ）に示すように、可動体
２３が下限位置（ポンプモータ１７のオフ位置）まで下
降して蓄圧室１５の容積が最大になった時に、図３
（ｂ）に示すように、磁性体部２７が２つのリードスイ
ッチ２９，３０と磁石３４，３５との間から下方に抜け
出て、各磁石３４，３５の磁界が各リードスイッチ２
９，３０に作用し、２つのリードスイッチ２９，３０が
共にオンする。この時の可動体２３の位置が下限位置と
判断され、ポンプモータ１７がオフされる。

【００２０】以上説明した本実施形態（１）では、リー
ドスイッチ２９，３０と磁石３４，３５を回路収納部２
８内に配置し、可動体２３の移動に伴って磁性体部２７
を磁石３４，３５の磁場に出入りさせることで、リード
スイッチ２９，３０をオン・オフさせて可動体２３の位
置を検出するようにしたので、燃料中で動く可動体２３
（磁性体部２７）を磁石で形成する必要がない。このた
め、燃料中の鉄粉等の磁性粉末が可動体２３（磁性体部
２７）に吸着されず、従来の問題点（磁性粉末の吸着に
起因する動作不良や検出不良）を解決でき、信頼性の高
い位置検出システムを構成できる。尚、本実施形態
（１）でも、燃料中の磁性粉末に磁石３４，３５の磁界
が作用するが、磁石３４，３５の表面に磁性粉末が直接
吸着されないため、磁性粉末に対する吸引力は弱く、磁
性粉末が燃料の流れによって流されやすい。従って、溝
部３３の内壁面等への磁性粉末の吸着は少なく、磁界へ
の影響は少ない。

【００２１】上記実施形態（１）では、リードスイッチ
と磁石を２個ずつ設けて２つの位置（上限位置と下限位
置）を検出できるようにしたが、リードスイッチと磁石
を１個ずつにして、一方の位置のみをリードスイッチで
検出し、他方の位置は、他の検出手段で検出するように
しても良い。

【００２２】また、上記実施形態（１）では、可動体２
３の移動に伴って磁性体部２７が磁石３４，３５とリー
ドスイッチ２９，３０との間に出入りするように構成し
たが、本発明は、必ずしも、磁性体部が磁石とリードス
イッチとの間に出入りしなくても良く、要は、磁性体部
を磁石に接近又は離間させるように構成すれば良い。

【００２３】例えば、図５に示す本発明の実施形態
（２）では、燃料通路４１の外部に形成された回路収納
部４２内に、リードスイッチ４３と磁石４４とを対向さ
せて通路壁４５に沿って配置し、燃料通路４１内を磁性
体部４６が通路壁４５に沿って移動するようになってい
る。また、図６に示す本発明の実施形態（３）では、通
路壁４５がＬ字形に屈曲して、回路収納部４２内でリー
ドスイッチ４３と磁石４４を通路壁４５の角部を挟んで
対向させるように配置し、燃料通路４１内を磁性体部４
６が通路壁４５に沿って移動するようになっている。

【００２４】上記各実施形態（２），（３）では、図５
（ａ）、図６（ａ）に示すように、磁性体部４６が磁石
４４に接近すると、磁石４４から出た磁束が磁性体部４
６に集められるようなる。このため、リードスイッチ４
３に鎖交する磁束が減少し、リードスイッチ４３がオフ
する。反対に、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、
磁性体部４６が磁石４４から離間すると、磁性体部４６
の影響が減少するため、リードスイッチ４３に鎖交する
磁束が増加してリードスイッチ４３がオンする。これに
より、各実施形態（２），（３）でも、磁性体部４６の
位置をリードスイッチ４３のオン・オフから検出するこ
とができ、前記実施形態（１）と同様の効果を得ること
ができる。

【００２５】尚、上記各実施形態（１）〜（３）では、
常開型のリードスイッチ（磁石の磁界が作用した時にオ
ンするリードスイッチ）を用いたが、常閉型のリードス
イッチ（磁石の磁界が作用した時にオフするリードスイ
ッチ）を用いても良い。

【００２６】また、リードスイッチに代えて、磁界の強
さに応じて出力が連続的に変化する磁気センサ（ホール
素子、磁気抵抗素子等）を用いても良い。このようにす
れば、磁気センサの出力によって可動体（磁性体部）の
位置を連続的に検出することができ、連続的な位置検出
が必要な装置（例えば燃料レベル検出装置）にも本発明
を適用することができる。

【００２７】その他、本発明は、蓄圧式燃料供給装置や
燃料レベル検出装置に限定されず、燃料中で動く可動体
の位置を検出する種々の位置検出装置に広く適用して実
施することができる。また、本発明は、磁性体部の形状
を変更したり、磁性体部を可動体に一体に形成した構成
としても良い（可動体の一部又は全体を磁性体部として
も良い）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）における蓄圧装置の構
造を示したもので、（ａ）はポンプモータをオンする時
の状態を示す蓄圧装置の縦断面図、（ｂ）はポンプモー
タをオフする時の状態を示す蓄圧装置の縦断面図

【図２】図１（ａ）のII−II線に沿って示す主要部の横
断面図

【図３】図２のIII −III 線に沿って示す主要部の縦断
面図であり、（ａ）はポンプモータをオンする時の磁性
体部の位置を示す図、（ｂ）はポンプモータをオフする
時の磁性体部の位置を示す図

【図４】燃料タンクの縦断面図

【図５】本発明の実施形態（２）を説明する主要部の縦
断面図であり、（ａ）は図３（ａ）に対応する図、
（ｂ）は図３（ｂ）に対応する図

【図６】本発明の実施形態（３）を説明する主要部の縦
断面図であり、（ａ）は図５（ａ）に対応する図、
（ｂ）は図５（ｂ）に対応する図

【図７】従来の逆止弁開閉検出装置の縦断面図

【符号の説明】

１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１４…蓄圧装
置、１５…蓄圧室、１６…ポンプ部、１７…ポンプモー
タ、２１…燃料通路、２３…可動体、２５…スプリン
グ、２７…磁性体部、２８…回路収納部、２９，３０…
リードスイッチ（磁気検出素子）、３３…通路部、３
４，３５…磁石、４１…燃料通路、４２…回路収納部、
４３…リードスイッチ（磁気検出素子）、４４…磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｈ 35/18 Ｈ０１Ｈ 35/18 Ａ 36/00 ３０２ 36/00 ３０２Ｊ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料中で動く可動体の位置を検出する位
   置検出装置において、 磁石と、その磁気を検出する磁気検出素子とを所定の位
   置関係で静止部位に固定すると共に、前記可動体の少な
   くとも一部に磁性体部を設け、前記可動体の移動に伴っ
   て前記磁性体部が前記磁石に接近又は離間することで前
   記磁気検出素子の出力が変化し、その出力に基づいて前
   記可動体の位置を検出することを特徴とする位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記磁石と前記磁気検出素子は、燃料に
   触れない場所に配置されていることを特徴とする請求項
   １に記載の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記可動体の移動に伴って前記磁性体部
   が前記磁石と前記磁気検出素子との間に出入りすること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記磁気検出素子は、磁界の強さに応じ
   て出力が連続的に変化する磁気センサが用いられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位
   置検出装置。
5. 【請求項５】 燃料ポンプから吐出した燃料を容積変化
   可能な蓄圧室に蓄えつつ該蓄圧室から燃料噴射弁へ供給
   し、該蓄圧室内の燃料貯溜量に応じて前記燃料ポンプを
   駆動するポンプモータをオン・オフする蓄圧式燃料供給
   装置に適用され、 前記磁気検出素子と前記磁石は、前記蓄圧式燃料供給装
   置の静止部位に固定され、前記蓄圧室を区画する可動体
   に前記磁性体部が設けられ、 前記ポンプモータをオン又はオフする前記可動体の位置
   を前記磁気検出素子の出力に基づいて検出することを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装
   置。