JP2002350216A - 液体残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指示器内における摩擦抵抗をなくすことによ
って高精度に液体残量を検出するとともに、経年変化や
コストアップを防止することのできる液体残量検出装置
を提供する。 【解決手段】 本発明の液体残量検出装置１は、容器２
に充填された液体の残量を検出する液体残量検出装置で
あって、フロート３の上下動によって回転するフロート
アーム４の回転を変換する変速ギア５と、この変速ギア
５によって回転される回転軸６と、この回転軸６の回転
に伴って回転するような平行磁界を発生する平行磁界発
生手段９と、この平行磁界発生手段９で発生された平行
磁界の磁界強度を検出し、この磁界強度に基づいて出力
電圧を出力する磁気検出手段１０とを含むことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器に充填された
液体の残量を検出する液体残量検出装置に係り、特に指
示器内における摩擦抵抗をなくしたことによって高精度
に液体残量を検出することのできる液体残量検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＬＰＧ（液化石油ガス）のタンク
における液体残量検出装置を図１４に示す。

【０００３】図１４に示すように、従来の液体残量検出
装置１０１は、タンク１０２内に充填されたＬＰＧの液
面をフロート１０３によって検出し、このフロート１０
３の上下動に応じてフロートアーム１０４がα方向に回
転する。

【０００４】そして、このフロートアーム１０４のα方
向への回転を変速ギア１０５でロッド１０６のβ方向へ
の回転に変換し、この回転に伴ってタンク内磁石１０７
が回転する。

【０００５】さらに、このタンク内磁石１０７の回転は
磁気カップリングによってタンク外部に設置された指示
器１０８内のタンク外磁石１０９に伝えられる。

【０００６】ここで、指示器１０８の構造を図１５に示
す。

【０００７】図１５に示すように、指示器１０８内で
は、タンク外磁石１０９に指針１１０と接点１１１が組
み付けられており、フロート１０３の上下動によってタ
ンク外磁石１０９が回転すると、それに伴って接点１１
１は巻線抵抗１１２を移動してＬＰＧの残量に応じた抵
抗値を示し、また指針１１０はタンク外磁石１０９の回
転とともに回転して文字盤１１３に印刷されたＬＰＧの
残量を指示していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の液体残量検出装置１０１では、接点１１１と巻
線抵抗１１２との間に摩擦抵抗が生じていたので、この
摩擦抵抗に打ち勝ってタンク外磁石１０９を動かすため
にはタンク外磁石１０９を動かすためのトルクを発生さ
せなければならなかった。

【０００９】したがって、タンク内磁石１０７の回転方
向が変化すると、それによって抵抗値のヒステリシスが
生じてしまい、高精度に液体残量を検出することができ
ないという問題点があった。

【００１０】また、接点１１１が接触する巻線抵抗１１
２において、摩耗や接触抵抗による抵抗値の経年変化が
発生するという問題点もあった。

【００１１】さらに、フロートアーム１０４の回転角度
に対してＬＰＧの残量に応じた抵抗値を示すようにする
ため、巻線抵抗１１２の巻き方は均一ではなく、巻き方
を変える必要があり、これによって設計工数や製造工数
が増加するので、コストアップの原因になるという問題
点もあった。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、指示器内における摩擦抵抗をなくす
ことによって高精度に液体残量を検出することができる
とともに、経年変化やコストアップを防ぐことのできる
液体残量検出装置を提供することにある。

【００１３】

【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に記載の発明である液体残量検出装置は、
容器に充填された液体の残量を検出する液体残量検出装
置であって、前記液体の液面の変化に応じて回転する回
転軸と、この回転軸の回転に伴って回転する平行磁界を
発生する平行磁界発生手段と、この平行磁界発生手段で
発生された前記平行磁界の磁界強度を検出し、この磁界
強度に基づいて出力電圧を出力する磁気検出手段とを含
むことを特徴とする。

【００１４】この請求項１の発明によれば、指示器内に
おける摩擦抵抗をなくすことができるので、高精度にタ
ンク内の液体残量を検出するとともに、経年変化やコス
トアップを防止することができる。

【００１５】請求項２に記載の発明である液体残量検出
装置は、前記液体の液面の上下動によって回転するフロ
ートアームの回転を、前記回転軸の回転運動に変換する
変速ギアをさらに含むことを特徴とする。

【００１６】この請求項２の発明によれば、変速ギアの
速度伝達比を変更することによって、磁界強度の変化と
液体残量の推移とを一致させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本実施形態の液体残量検出装置の
構成を図１に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、液体残量検出装置１
は、タンク２内に充填された液体の液面をフロート３に
よって検出し、このフロート３の上下動に応じてフロー
トアーム４がα方向に回転する。

【００１９】そして、このフロートアーム４のα方向へ
の回転を変速ギア５でロッド６のβ方向への回転に変換
し、この回転に伴ってタンク内磁石７が回転する。

【００２０】さらに、このタンク内磁石７の回転は磁気
カップリングによってタンク外部に設置された指示器８
内のタンク外磁石９に伝えられる。

【００２１】例えば、図１においてフロートアーム４が
α方向にθだけ回転すると、変速ギア５は回転軸を直交
させた２つの平歯車で構成されているので速度伝達比が
ｉの場合にはロッド６はβ方向にｉ・θだけ回転する。

【００２２】そして、この回転に伴ってロッド６の先端
に設置されたタンク内磁石７が回転し、このタンク内磁
石７と磁気カップリングされたタンク外磁石９も同様に
回転する。

【００２３】ここで、図２に基づいて指示器８内の構成
を説明する。

【００２４】図２に示すように、指示器８内にはタンク
外磁石９と、このタンク外磁石９の中心に配置されたリ
ニアホールＩＣ１０とが設置されている。

【００２５】このタンク外磁石９は、ロッド６を回転軸
とし、その回転に伴って回転するような平行磁界を発生
させる平行磁界発生手段である。そして、このタンク外
磁石９は回転軸中心部のくり抜かれた磁石に対して、上
下方向から着磁ヨークにより磁界を印加して着磁を行う
ことによって形成されており、図３に示すように回転軸
上において回転軸に対して垂直な平行磁界を発生させて
いる。

【００２６】したがって、タンク外磁石９の形状は、Ｎ
極とＳ極の形状が対象であれば、図３に示すような円柱
でもよいし、直方体やその他の形状であってもよい。ま
た、回転軸中心部のくり抜きかたも、Ｎ極とＳ極の形状
が対象であれば、円柱状でなくてもよく、直方体状やそ
の他の形状であってもよい。

【００２７】また、リニアホールＩＣ１０は、タンク外
磁石９で発生された平行磁界の磁界強度を検出し、この
磁界強度に基づいて出力電圧を出力する磁気検出手段で
あり、このリニアホールＩＣ１０の設置位置は平行磁界
の検出できる位置であればどこでもよい。

【００２８】ただし、図２及び図３に示すようにタンク
外磁石９の磁石端面と回転軸との交点にリニアホールＩ
Ｃ１０を設置すると、平行磁界の磁界強度が最も強く安
定なので好ましい。また、指示器８内ではタンク外磁石
９の下側端面はタンク内磁石７との磁気カップリングに
利用されるので、リニアホールＩＣ１０はタンク外磁石
９の上側端面に設置するほうが好ましい。

【００２９】そして、この上側端面と回転軸との交点に
おけるｘ方向の磁界強度は、タンク外磁石９の回転角度
に対して図４に示すようなｓｉｎ波形となる。

【００３０】一方、図１で示したタンク２において、液
体残量（Ｖ／Ｖｆｕｌｌ）［％］は、

【数１】 と表すことができる。ただし

【数２】

【数３】

【数４】

【数５】 であり、θはフロートアームの回転角、２Ｒはタンク内
径、Ｖは液体の体積、Ｖ _ｆｕｌｌは満タン時の液体体
積、ｈは液面からタンク中心までの高さである。

【００３１】そこで、上述の式に基づいてタンク内径３
００ｍｍ、フロートアーム長１２０ｍｍの場合のフロー
トアームの回転角θと液体残量Ｖ／Ｖ_ｆｕｌｌとの関係
を図５に示す。

【００３２】ここで、図５に示した液体残量の推移と図
４に示した磁界強度の変化とを重ね合わせると、図６
（ｂ）に示す図になる。ただし、このときリニアホール
ＩＣ１０とタンク外磁石９との配置は図６（ａ）に示す
ような配置とする。

【００３３】これは、図７（ａ）のようにリニアホール
ＩＣ１０とタンク外磁石９を配置すると、図４に示した
磁界強度の変化と図５に示した液体残量の推移とを重ね
合わせても、図７（ｂ）に示すような図になり、磁界強
度の変化と液体残量の推移とが対応しないからである。

【００３４】さらに、変速ギア５の速度伝達比ｉを適切
な値にすることによって、磁界強度の変化を、液体残量
の推移に一致させることができる。

【００３５】例えば、速度伝達比ｉをｉ＝１．１に設定
すると、図６（ｂ）に示した磁界強度の変化と液体残量
の推移は、図８に示すように一致させることができる。

【００３６】したがって、磁界強度の変化に応じて出力
電圧をプログラム可能なリニアホールＩＣ１０を磁石の
中心に設置すれば、磁界強度の変化からタンク内の液体
残量に応じた出力電圧を出力させることができる。

【００３７】例えば、図９に示すように、フロートアー
ム回転角θに対してタンク内の液体残量と一致した出力
電圧の電圧波形を得ることができる。図９では、リニア
ホールＩＣに液体残量が１０％となる角度θにおいて
０．５Ｖ、８５％のとき４．５Ｖを出力するように出力
電圧のプログラムを行い、さらにリニアホールＩＣのク
ランプ機能を利用して出力電圧のリミット値の下限を
０．５Ｖ、上限が４．５Ｖとしてプログラムした場合の
出力電圧の波形を示している。また、０．５Ｖ、４．５
Ｖの各々の一定信号をＥｍｐｔｙ点、及びＦｕｌｌ点信
号として用いることも可能である。

【００３８】このようにして本実施形態の液体残量検出
装置１は、リニアホールＩＣ１０から出力された出力電
圧に基づいて、指示器８においてタンク内の液体残量を
表示することができる。

【００３９】これによって、本実施形態の液体残量検出
装置１によれば、指示器８内において接点と巻線抵抗と
を使用しないので、この部分における摩擦抵抗がなくな
り、回転方向の変化に伴うヒステリシスを最小限に抑え
ることが可能にある。したがって、フロートアーム回転
角θに対するタンク内の液体残量を高精度に検出するこ
とが可能になり、角度検出特性における経年変化も防止
することができる。

【００４０】さらに、自動車用のＬＰＧタンクでは、十
分な耐圧が必要であることからタンクの形状は全て円柱
状であるが、このような場合にタンク内径に対するフロ
ートアームの長さなどによってＬＰＧ残量の推移の傾向
が変わったとしても、タンク外磁石９のリニアホールＩ
Ｃ１０に対する磁石の配置（Ｘｄｅｇ．）、あるいは変
速ギア５の速度伝達比（ｉ）を調整することによって磁
界強度の変化をＬＰＧ残量の推移に合わせることが可能
になる。したがって、様々なタンクに対して汎用性の高
い液体残量検出装置である。

【００４１】また、リニアホールＩＣ１０の設置位置
は、平行磁場が得られ、この設置位置を中心に回転でき
れば、本実施形態の液体残量検出装置は実現可能である
ことから、磁石形状あるいは磁気回路構造は特に限定さ
れない。

【００４２】例えば、図１０及び図１１に示すように、
外側２極、内側２極着磁を施したリング磁石においても
磁石中心では平行磁界が得られるので、平行磁界発生手
段としてタンク外磁石９に利用することが可能である。

【００４３】また、ここでは磁気検出手段の一例とし
て、リニアホールＩＣを例にして説明したが、磁界強度
に対してその出力がリニアであれば、磁気抵抗素子であ
っても良く、検出方法は限定されない。

【００４４】さらに、本実施形態の液体残量検出装置は
円柱状のタンクのほかに、立方体や球状のタンクに対し
ても適用することが可能なことは言うまでもない。

【００４５】したがって、ＬＰＧなどの高圧ガスタンク
のほかに、ガソリンや灯油などのタンクにおいてもそれ
らの液量を高精度に検出することが可能である。例え
ば、立方体のタンクに対して本実施形態の液体残量検出
装置を設置した場合の一例を、図１２に示す。そして、
この立方体タンクにおけるフロートアームの回転角θに
対する液体残量の推移を図１３に示す。

【００４６】このように、立方体のタンクの場合にも、
図５で示した円柱のタンクの場合の特性と同様の特性に
なるので、円柱のタンクと同様にして立方体やその他の
タンクの液体残量を検出することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体残量
検出装置によれば、指示器内における摩擦抵抗をなくす
ことができるので、高精度にタンク内の液体残量を検出
するとともに、経年変化やコストアップを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体残量検出装置の一実施形態の
構成を示す断面図である。

【図２】図１に示す指示器内の構成を示す図である。

【図３】図１に示すタンク外磁石により発生する平行磁
界を説明するための図である。

【図４】図３に示す回転軸上における平行磁界の磁界強
度の変化を説明するための図である。

【図５】図１に示すフロートアームの回転角と液体残量
の推移との関係を説明するための図である。

【図６】磁界強度の変化と液体残量の推移との関係を説
明するための図である。

【図７】磁界強度の変化と液体残量の推移との関係を説
明するための図である。

【図８】磁界強度の変化と液体残量の推移との関係を説
明するための図である。

【図９】液体残量の推移とリニアホールＩＣの出力電圧
との関係を説明するための図である。

【図１０】ラジアル方向着磁のリング磁石の一例を示す
図である。

【図１１】横方向着磁のリング磁石の一例を示す図であ
る。

【図１２】立方体タンクに液体残量検出装置を設置した
場合を説明するための断面図である。

【図１３】図１２に示す立方体タンクの場合のフロート
アームの回転角と液体残量の推移との関係を説明するた
めの図である。

【図１４】従来の液体残量検出装置の構成を示す断面図
である。

【図１５】図１４に示す指示器内の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１、１０１ 液体残量検出装置 ２、１０２ タンク ３、１０３ フロート ４、１０４ フロートアーム ５、１０５ 変速ギア ６、１０６ ロッド ７、１０７ タンク内磁石 ８、１０８ 指示器 ９、１０９ タンク外磁石 １０ リニアホールＩＣ １１０ 指針 １１１ 接点 １１２ 巻線抵抗 １１３ 文字盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 兼之 静岡県島田市横井１−７−１ 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 原田 邦弘 静岡県島田市横井１−７−１ 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 佐藤 孝 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 杉山 敏樹 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Ｆターム(参考） 2F013 AA07 BC04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器に充填された液体の残量を検出する
   液体残量検出装置であって、 前記液体の液面の変化に応じて回転する回転軸と、 この回転軸の回転に伴って回転する平行磁界を発生する
   平行磁界発生手段と、 この平行磁界発生手段で発生された前記平行磁界の磁界
   強度を検出し、この磁界強度に基づいて出力電圧を出力
   する磁気検出手段とを含むことを特徴とする液体残量検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記液体の液面の上下動によって回転す
   るフロートアームの回転を、前記回転軸の回転運動に変
   換する変速ギアをさらに含むことを特徴とする請求項１
   に記載の液体残量検出装置。