JP2001522995A - 液面計 - Google Patents
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Abstract
Description
面計に関する。
」及び日付1989年6月20日のアメリカ合衆国特許第4840137号に開
示された液面計の改良に関するものである。
することによって、本出願に取込まれる。
グを有する液面計を図解し記述するが、該ハウジングには、光屈折性のプリズム
を形成する構造を持った閉鎖端部が備えられている。ハウジング内には、光源と
光センサーが設けられている。その開示された実施例では、この光源と光センサ
ーの両者は、担持ブロック(72)によって作動位置に取り付けられている。こ
の後者の担持ブロックは、光源と光センサーとが互いに僅かに収斂するような配
置となるように、それらに対する受座を備えている。本来、この液面計は、レン
ズが液中に沈められたときに内側で反射されるレンズの光における変量を検出す
る。センサーに到達した光における変化は、レンズ外側の液面の測定に変換され
る。
自動車製造業者の制約のために、この特許へと成長したその特許出願が提出され
た後、そこで開示された設計は、細長い内部用プリント回路基板を取り込むよう
に修正を加えられたが、この回路基板には、光センサーからの出力を処理する場
合と同様、光源にエネルギーを供給するために必要な種々の電気回路を含むもの
であった。
主プリント回路基板に垂直に配置された小型プリント回路基板上に搭載すること
であった。
板と細長い主プリント回路基板との電気的接続の形成とに存在していた。
動作が可能であって長期の使用ができなければならなかった。
簡明な説明が、名称「ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシ材
料を用いた光学的液面センサー」、1991年3月5日発行のアメリカ合衆国特
許第4998022号であって、ニューヨーク州、バファロー(Buffalo)のコナ ックス・バファロー・コーポレション(Conax Buffalo Corporation)に譲渡され たものにおいてなされている。特に参照するところは、この特許の最初のシート
に記載の図面と、その6欄10行から始まる記述である。アメリカ合衆国特許第
4998022号の全ての開示事項は、特にこれを参照することによって、本出
願に取込まれる。
の欠点を、十分克服し、その一つの目的のため、作成が容易で動作に信頼性があ
る、新規でかつ改良された液面計を提供するものである。
容易で製造がより廉価である、上述の如き改良された液面計を提供することであ
る。
種々の構成要素の計測される液体との不用意な接触が防止され、かつ、振動に対
する耐性を有し、長い寿命を持つに至るものを提供することである。
て、特に多用な用途があって、かつ、最初の組立後に調整を要しないものを提供
することである。
サーと光源が、それに付帯する電気回路と同様、シールされたハウジングに全く
安全に収容されているものを提供することである。
タンク又は容器への取付けが単純化され、特別な道具類即ち取付具類を必要とし
ないものを提供することである。
したときこれに感応する装置を提供するものであり、該装置は、電気回路を有し
た細長いプリント回路基板と、該プリント回路基板の一端に搭載されその光を横
方向に向かわせる光源であって、その光源は前記基板の前記電気回路に接続され
ており、前記プリント回路基板の前記一端に搭載され、前記基板に向け横方向に
指向された光を受光する光感応手段とを、組み合わせて含んでいる。該光感応手
段は、また、前記基板の電気回路に接続されている。前記プリント回路基板を封
入する細長い液密の包囲体と、前記光源で発出され前記光感応手段で受光される
光のためのほとんど中実の反射経路を提供する、前記包囲体によって担持された
レンズ手段とが、更に設けられている。該レンズ手段は、前記包囲体の外側が前
記レンズ手段の屈折率と異なる屈折率を有する液体で囲まれたとき、前記包囲体
の外側において中実の反射経路から逸脱する経路を形成することに寄与すること
ができる。
板上に直接に横方向に搭載することができ、かつ、どちらの要素も前記レンズ手
段に対し「向かわせる(pointing)」必要がない。かくて、非常により容易化され
た組立と向上した信頼性が実現される。
するための液面計を図解したものである。液面計は、全体を数字10で示してあ
る。本液面計構造体の取付構造は、幾つかの点で、出願人の上記したアメリカ合
衆国特許第4840137号に示されたものと類似している。
2が、液面計が取付けられる容器に設けられたネジ穴(不図示)に挿入できるよ
うに備えられている。ネジ穴の壁とのシールを行うにあたって、方形断面の弾性
シールリング20と弾性O−リング22とが設けられているが、これらは従来構
造とすることができる。
コネクタ即ち端子ブロック24を保持しており、これら孔は、以下に述べる回路
基板との接続のための3個のオス電気端子即ちプロング28、30及び32を収
容する。コネクタブロック24は、電気コネクタコンセントと自動車(不図示)
の該当するワイヤハーネスとに接続するため、プロング28−32を内蔵するコ
ップ形状の凹部34(図3)と楕円状のスカート36を有している。
る外部フランジ38を有し、コネクタブロック24を常時保持する。取付部材1
2とコネクタブロック24との間のシールは、更に別のO−リング42によって
なされる。
つ改良されたプラスチックハウジングと、一体形成された複合切子面を有するレ
ンズ手段45とが提供されるが、それは、包囲体内部で発生した光のためのほと
んど中実の反射経路を形成し、かつ、包囲体44が液体で囲まれたときのみ、内
部反射光の所定経路から逸脱した光経路を包囲体44の外側で形成せしめるため
である。典型的な事例では、液体の屈折率は、包囲体44を構成するプラスチッ
クの屈折率と異なる。レンズ手段45は、示された如く円錐形プリズム46の形
態をしている。細長い包囲体と細長いプリント回路基板は、互いに略共通の軸を
有している。
、かつ、図1の点線略図で概要が示された電気回路50を有する細長いプリント
回路基板48が設けられている。電気回路50の一部は、光源と光センサーとを
有している。好ましい実施例において、また、図示されているように、光源は発
光ダイオード52の形をとっており、光センサーはフォトトランジスタ54を、
好ましくは、感度向上のためダーリントンタイプのそれを備えている。プリント
回路基板は中線を有しているが、発光ダイオード52及びフォトトランジスタ5
4の両者はこの中線上に位置し、発光ダイオード52は、フォトトランジスタ5
4とプリント回路基板48の端部即ち先端との間に配置されている。
互いに並んで配置されるように直接プリント回路基板に搭載されているが、発光
ダイオード52は基板48のある横方向に、好ましくは基板48に垂直に向かい
、一方、フォトトランジスタ54は基板48の横反対方向に、好ましくはやはり
基板48に垂直に向かうよう搭載されている。レンズ手段45は、56,58,
60,62、64及び66で総体的に表されている複数のプリズム面を含んでい
る。プリント回路基板48が、図1及び図2のように、包囲体44内部の位置に
固定されたとき、一つの面56は、発光ダイオード52の直前に配置され、他の
一つの面66は、フォトトランジスタ54の直前に配置される。その配列では、
発光ダイオード52から発出し図5の矢印で示される光ビームは、隣接する受光
面56に入り、面58で内部に反射され、面60に到達するようにされている。
そこでは、包囲体44が液に沈められているか否かにより、ビームが面62に向
かって更なる反射をすることになるか、それとも、レンズ手段45即ちプリズム
46を通って脇に逸らされ、面60から外へ出て液中に入り込むことになる。後
者の条件下では、光ビームの経路は、後者の条件でないときの反射経路即ちレン
ズ手段内に全てが位置する中実の反射経路から脇へ逸れる。
向かうもう一回の反射を行う。この反射によって、ビームは、プラスチック包囲
体の内部で、垂直方向から面64に向かって光伝送面66の方に送られることに
なり、そして、面66を通過しフォトトランジスタ54によって受光される。こ
の状態では、光ビームの経路は、本質的に包囲体44及びレンズ手段45の中実
プラスチック材の中を通っている。フォトトランジスタ54の電気伝導状態は、
包囲体44は液中に沈められていないという指示を出すに至る。
部品は、非常に多くの形態を採ることができる。3個の接触プロング、28、3
0及び32は、自動車のワイヤハーネス(不図示)からプリント回路基板48への
電気的接続を提供する。プリント回路基板48もまた、発光ダイオード52を励
起し、フォトトランジスタ54からの出力を処理するために使われる多くの電気
的能動素子及び受動素子(不図示)を含んでいるが、これらの素子は、簡明性を
目的として図1から図3において省略されている。
間には、O―リング68を有した緩衝搭載手段が設けられる。好ましい実施例で
は、プリント回路基板48の端部は、頭部即ち拡張部を備えた先端部70を有し
て首部72を形成し、また、O−リング68は拡張部上に嵌り込み、首部72を
ふさぐ。包囲体44の端部の内部は、74で円筒状の井戸状窪みを有し、本発明
によって、O−リング68との滑り嵌めを形成している。この配置では、プリン
ト回路基板が、固定的な方法で支持され衝撃や振動に対抗するようにされている
。プリント回路基板48を中央に位置付けすることは望ましいが、これは、O−
リング68を包囲体44端部の円筒形内面74に弾性的に係合させることで自動
的に行われる。かくて、O−リングは、プリント回路基板のための緩衝搭載手段
を提供するだけではなく、プリント回路基板の先端部70と包囲体の内側円筒面
との間の滑り嵌めに対する寄与も果たしている。
、また、包囲体44とのシールを形成している。図1は、プロング28−32が
挿通された孔をシールするために、該プロングに近接する横断壁26に対して塗
布されたエポキシ密封剤の層を示している。発光ダイオード52及びフォトトラ
ンジスタ54の配置を含む、ここで開示された配列は、従来の液面計に対して明
瞭な利点を有しているが、この従来の液面計の大部分は、共に離れて配置された
光源及び光センサーを利用するものであった。発光ダイオード52及びフォトト
ランジスタ54を横方向に配列する本配列によれば、これら素子が、その他の能
動及び受動電気素子と共にプリント回路基板に対して平坦であるので、これら素
子の搭載に関連した前記の問題は、完全に排除される。かくして、そこに電気的
接続を形成することにおいて問題に遭遇することはないが、これは、前記したア
メリカ合衆国特許第4840137号の装置で利用された配列と異なったもので
、該特許では、その図1に示されているように、素子56及び62の導線を通す
ために別個の支持ブロックが利用されているのである。
ような相対的位置をとるように調節されるが、これは、プリント回路基板48の
プロング28−32に対する位置合わせと同様、プリズム表面56−66の発光
ダイオード52及びフォトトランジスタ54に対する位置合わせのために必要で
ある。
規なかつ改良された液面計を提供した、ということである。発光ダイオード52
とフォトトランジスタ54をプリント回路基板48上の同一平面に搭載したこと
が、組立を簡単化している。O−リング68によるプリント回路基板48の端部
の支持も同時に組立を容易化させており、加えて、この端部が移動も振動もしな
いことが重要であり、O−リング68がこれら可能性を効果的に最小限に抑えて
いる。
らすことがわかる。
る本発明のある面を定義しており、従って、新規性又は有効性のいかなる決定に
おいて従来の装置の観点から審査されるとき、各請求項はこうしたことから処理
されるべきことが意図されたものである。
路基板とを有し、例えば、自動車のガソリンタンク、オイルパン、他の液体含有
容器のような容器に収納される液体のレベルをモニタリングするために適合した
ものである。
る。
それ自身の内部でほとんど内側に反射する光のビーム経路を表している。
Claims (27)
- 【請求項1】 容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置であ
って、 その上に電気回路を有する細長いプリント回路基板と、 前記プリント回路基板の一端に搭載され、光をその横方向に向かわせる光源で
あって、前記プリント回路基板の回路に接続された光源と、 前記プリント回路基板の前記一端に搭載され、前記プリント回路基板に対して
その横方向に指向される光を受光する光感応手段であって、前記プリント回路基
板の回路に接続された光感応手段と、 前記プリント回路基板を囲い込む、細長い液密の包囲体と、 前記光源から射出され前記光感応手段で受光される光のためのほとんど中実の
反射経路を形成する、前記包囲体に担持されたレンズ手段と、 を組合せとして含む前記装置において、 前記包囲体の外側が前記レンズ手段の屈折率と異なる屈折率を有する液体で囲
まれたとき、前記レンズ手段は、前記包囲体の前記外側において前記中実の反射
経路から逸脱する経路形成に寄与することが可能である、前記装置。 - 【請求項2】 前記プリント回路基板の一端と前記包囲体の一端との間に滑
り嵌めを形成する手段が存在する、請求項1に記載の容器中の液体が所定の高さ
に達したことに感応する装置。 - 【請求項3】 前記プリント回路基板の他の一端と前記包囲体の間に、それ
ぞれが取付具を提供する共同操作可能な複数手段が存在する、請求項1に記載の
容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項4】 前記滑り嵌めの部分で、前記プリント回路基板と包囲体との
間に緩衝手段が存在する、請求項2に記載の容器中の液体が所定の高さに達した
ことに感応する装置。 - 【請求項5】 前記緩衝手段が弾性のあるO−リングを有した、請求項4に
記載の容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項6】 前記O−リングは前記プリント回路基板の前記一端によって
担持されている、請求項5に記載の容器中の液体が所定の高さに達したことに感
応する装置。 - 【請求項7】 前記レンズ手段は、複合切子面を有した一体の光伝送構造を
備え、該光伝送構造は、軸と、該軸に位置し、かつ、前記プリント回路基板の前
記一端を収納する井戸状窪みとを有した、請求項2に記載の容器中の液体が所定
の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項8】 前記光源及び光感応手段は、前記細長いプリント回路基板の
両端に延びる中線上に配置される、請求項1に記載の容器中の液体が所定の高さ
に達したことに感応する装置。 - 【請求項9】 前記プリント回路基板はその前記一端に先端部を有し、かつ
、前記光源は該先端部と前記光感応手段との間に配置される、請求項1に記載の
容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項10】 前記包囲体は、前記滑り嵌めを備えた閉封端部を有したプ
ラスチック管を含む、請求項2に記載の容器中の液体が所定の高さに達したこと
に感応する装置。 - 【請求項11】 前記包囲体は、前記レンズ手段を備えた閉封端部を有した
光伝送プラスチック管を含む、請求項2に記載の容器中の液体が所定の高さに達
したことに感応する装置。 - 【請求項12】 前記レンズ手段は、前記プラスチック管端部上の円錐形外
面を有した、請求項11に記載の容器中の液体が所定の高さに達したことに感応
する装置。 - 【請求項13】 前記レンズ手段は、前記包囲体の内側にあってその対抗す
る内面に配置された数対のプリズム面を含む、請求項12に記載の容器中の液体
が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項14】 一対のプリズム面のうちのある面は前記光源に面し、かつ
、他の一対のプリズム面のうちのある面は前記光感応手段に面する、請求項13
に記載の容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項15】 前記数対のプリズム面のうちの他の面は、それぞれ、前記
数対のプリズム面のうち最初に挙げた面に関して角度を以って配置されている、
請求項14に記載の容器中の液体が所定の高さに達したことに感応する装置。 - 【請求項16】 液中への沈み込み用の一つの閉封端部を有する中空管と、 該中空管内部に配置された総じて平坦な回路基板であって、該回路基板の一側
から離れる方向に向かう光源を担持し、かつ、該回路基板の他の一側から離れる
方向に向かう光センサーを担持する前記回路基板と、 前記光源からの光を受光するための前記閉封端部に位置するプリズム手段であ
って、前記中空管の前記閉封端部が液中に沈み込んでいないときは、それを前記
光センサーに向かって内部で反射させ、一方、前記中空管の前記閉封端部が液中
に沈み込んで行くに従い、前記光センサーで受光した光を減衰させる前記プリズ
ム手段と、 を組合せとして有する、液面計。 - 【請求項17】 前記プリズムは、前記光源に隣接して配置された受光面と
、前記光センサーに隣接して配置された光伝送面とを有した、請求項16に記載
の液面計。 - 【請求項18】 前記受光面及び光伝送面は、実質的に互いに平行であり、
かつ、前記回路基板の反対側に配置された、請求項17に記載の液面計。 - 【請求項19】 前記受光面は、実質的に、前記光源によって発出された光
の経路内に配置されている、請求項17に記載の液面計。 - 【請求項20】 前記光伝送面は、前記光センサーに直接隣接して配置され
ている、請求項17に記載の液面計。 - 【請求項21】 前記受光面は、実質的に、前記回路基板の面に関し同一平
面になっている、請求項16に記載の液面計。 - 【請求項22】 前記光伝送面は、実質的に、前記回路基板の面に関し同一
平面になっている、請求項16に記載の液面計。 - 【請求項23】 前記光源及び光センサーは、前記回路基板上で互いに軸方
向に離間している、請求項16に記載の液面計。 - 【請求項24】 前記光源及び光センサーは、前記中空管の前記閉封端部か
ら軸方向に離間し、かつ、前記回路基板上で互いに軸方向に離間している、請求
項16に記載の液面計。 - 【請求項25】 前記中空管の前記端部は、概ね円錐形の外部表面形状を有
している、請求項16に記載の液面計。 - 【請求項26】 前記円錐形の外部表面形状は軸を有し、一方、前記受光面
及び光伝送面は、共に該軸に対して実質的に平行になっている、請求項25に記
載の液面計。 - 【請求項27】 更に、前記回路基板を前記中空管内の中央に位置させるた
めの緩衝手段を含み、該緩衝手段は、前記中空管のその閉封端部に配置され、か
つ、前記回路基板に係合している、請求項16に記載の液面計。
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