JP2014085139A - 液面レベルセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】低い液面レベルも測定することができる液面レベルセンサを提供する。
【解決手段】マグネット５が内蔵されたフロート押さえ治具３が、タンク２に貯蔵された液体の液面に浮かべられ、液体の液面レベルの変化に応じて上下動する。磁気センサ７ａ、７ｂが取り付けられたロッド６には、フロート押さえ治具３が上下動自在に嵌合され、ロッド６はフロート押さえ治具３の上下動をガイドする。ロッド６には、フロート押さえ治具３の底面と当接してフロート押さえ治具３の抜けを防止するストッパ６ａが設けられている。また、フロート４が、フロート押さえ治具３底面のストッパ６ａと当接する当接面を除いた部分に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液面レベルセンサに係り、特に、自動車のガソリンやエンジンオイルなどの液体を貯蔵するタンクに装着され、前記液体の液面レベルを、磁力を利用して測定する液面レベルセンサに関するものである。

従来、この種の液面レベルセンサの一例として、図６に示すような液面レベルセンサが知られている（特許文献１）。同図に示すように、液面レベルセンサ１００は、タンク２００に貯蔵された液体の液面に浮かべられ、液体の液面の変化に応じて上下動するフロート１０１と、フロート１０１に取り付けられたマグネット１０２と、フロート１０１に設けられた貫通孔に挿入され、フロート１０１の上下動をガイドする案内部材としてのロッド１０３と、ロッド１０３の上下端に取り付けられた磁気センサ１０４ａ、１０４ｂと、を備えている。以上の構成によれば、液面レベルの変動に応じてフロート１０１が上下動し、これに応じて磁気センサ１０４ａ、１０４ｂの出力も変動するため、磁気センサ１０４ａ、１０４ｂの出力に基づいて液面レベルを測定することができる。

上述したフロート１０１やロッド１０３は、収容ケース１０５に収容されている。収容ケース１０５は、フロート１０１やロッド１０３が収容される筒状ハウジング１０５ａと、筒状ハウジング１０５ａの下側開口を塞ぐように取り付けられた下蓋１０５ｂと、筒状ハウジング１０５ａの上側開口を塞ぐように取り付けられた上蓋１０５ｃと、から構成されている。タンク２００の天井には液面レベルセンサ１００用の開口が設けられ、その開口から収容ケース１０５をタンク２００内に挿入し、上蓋１０５ｃをタンク２００の天井に重ねることにより上記収容ケース１０５は取り付けられている。

上述したように収容ケース１０５は、タンク２００の天井に取り付けられているため、下蓋１０５ｂはタンク２００の底面よりも少し上側に配置される。このため、図７に示すように、液面レベルが（タンク２００底面から下蓋１０５ｂの上面までの高さＨ１）＋（フロート１０１の喫水Ｈ２）よりも低くなるとフロート１０１の底面がストッパとして働く下蓋１０５ｂに当接してそれ以上降下することができなくなり、Ｈ１＋Ｈ２よりも低い液面レベルについては検出することができない、という問題があった。なお、喫水Ｈ２とは、フロート１０１が浮いているときの液面からフロート１０１の底面までの距離である。

そこで、下蓋１０５ｂをタンク２００底面と同じ高さになるようにロッド１０３や収容ケース１０５を設けることが考えられるが、そのように精度良く設けることは難しい。また、下蓋１０５ｂをタンク２００底面に一体に設けることも考えられるが、タンク２００と一体に設けるには構造が複雑となり、コスト的に問題があった。

実公昭６０−２００１９号公報

そこで、本発明は、低い液面レベルも測定することができる液面レベルセンサを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動する第１フロートと、前記第１フロートに取り付けられたマグネットと、前記第１フロートが上下動自在に嵌合され、前記第１フロートの上下動をガイドする案内部材と、前記案内部材に取り付けられた磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを測定する液面レベルセンサにおいて、前記案内部材には、前記第１フロートの底面と当接して前記第１フロートの抜けを防止するストッパが設けられ、前記第１フロート底面の前記ストッパと当接する当接面を除いた部分に固定された第２フロートをさらに備えたことを特徴とする液面レベルセンサに存する。

請求項２記載の発明は、前記第２フロートの厚みが、前記ストッパの上面から前記案内部材の底面までの距離よりも長く設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサに存する。

請求項３記載の発明は、前記第１フロートは、円盤状に設けられ、その中央に前記案内部材が貫通される第１貫通孔が設けられ、前記第２フロートは、円盤状に設けられ、その中央に前記ストッパが貫通される第２貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが重なるように前記第２フロートが前記第１フロートに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベルセンサに存する。

請求項４記載の発明は、前記第１フロートの中央には、前記案内部材が貫通される第１貫通孔が設けられ、前記第２フロートが、前記貫通孔を囲むように複数固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベルセンサに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、第１フロートの底面には、ストッパと当接する当接面よりもタンク底面側に突出する第２フロートが固定されているので、ストッパをタンク底面より少し上に設けても、第２フロートの底面がタンク底面に当接する場合がある。この場合、ストッパよりもタンク底面からストッパまでの高さから第２フロートの喫水を減じた分だけ低い液面レベルを測定できる。第２フロートの底面がタンク底面に届かない場合であっても、ストッパよりも第２フロートの厚みから第２フロートの喫水を減じた分、低い液面レベルを測定できる。しかも、第２フロートの比重を小さくしたり、扁平にすれば、さらに低い液面レベルを測定できる。

請求項２記載の発明によれば、第２フロートの厚みが、ストッパの上面から案内部材の底面までの距離よりも長く設けられているので、より低い液面レベルを測定できる。

請求項３記載の発明によれば、第１、第２フロート共に円盤に第１、第２貫通孔を設けた従来と同じ構成で設けることができる。

請求項４記載の発明によれば、第２フロートが貫通孔を囲むように複数固定されているので、液体に適した比重を持ちかつ成形性が悪い材料でも、第２フロートの材料として利用できるので、さまざまな液体に対応できる。

本発明の液面レベルセンサの一実施形態を示す縦断面図である。 図１に示すフロート押さえ治具及びフロートを上面側から見た図である。 他の実施形態における本発明の液面レベルセンサの部分断面図である。 他の実施形態におけるフロート押さえ治具及びフロートを上面側から見た図である。 他の実施形態におけるフロート押さえ治具及びフロートを上面側から見た図である。 従来の液面レベルセンサの一例を示す縦断面図である。 従来の問題点を説明するための図６の部分縦断面図である。

本発明の液面レベルセンサの一実施形態について図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明の液面レベルセンサの一実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１に示すフロート押さえ治具及びフロートを上面側から見た図である。図１に示すように、液面レベルセンサ１は、タンク２に貯蔵された液体の液面に浮かべられ、液体の液面の変化に応じて上下動する第１フロートとしてのフロート押さえ治具３と、フロート押さえ治具３の底面に固定された第２フロートとしてのフロート４と、上記フロート押さえ治具３に取り付けられたマグネット５と、フロート押さえ治具３が上下動自在に嵌合され、フロート押さえ治具３及びフロート４の上下動をガイドする案内部材としてのロッド６と、ロッド６に取り付けられた磁気センサ７ａ、７ｂと、を備えている。

上記ロッド６は、上下方向に延在する棒状に設けられていて、フロート押さえ治具３に設けた第１貫通孔３ａに通すことによりフロート押さえ治具３が上下自在に嵌合される。このロッド６の下端部には、フロート押さえ治具３の底面と当接してフロート押さえ治具３の抜けを防止するフランジ状のストッパ６ａが設けられている。ストッパ６ａは、円盤状に設けられていて、その径はフロート押さえ治具３に設けられた第１貫通孔３ａの径よりも大きく設けられている。このストッパ６ａは、フロート押さえ治具３に内蔵されたマグネット５が磁気センサ７ａよりも下側に位置しないようにフロート押さえ治具３の底面と当接して、下方向の移動を制限している。なお、ストッパ６ａとしては、ロッド６と一体に形成しても良いし、ロッド６と別体に設け、ロッド６に取り付けるようにしても良い。

また、ロッド６の上端部には、液面レベルセンサ１をタンク２に取り付けるためのフランジ状の取付フランジ６ｂが設けられている。取付フランジ６ｂは、円盤状に設けられていて、その径はタンク２天井に設けられた液面レベルセンサ１をタンク２内に挿入するための開口２ａの径よりも大きく設けられている。ロッド６は、取付フランジ６ｂとストッパ６ａとの間にフロート押さえ治具３を通していて、フロート押さえ治具３は取付フランジ６ｂ及びストッパ６ａの間をロッド６に沿って上下動する。

上記フロート押さえ治具３は、図１及び図２に示すように、円盤状に設けられていて、その中央にロッド６が貫通される第１貫通孔３ａが形成されている。上記フロート４は、円盤状に設けられていて、その中央にストッパ６ａの径よりも大きく、ストッパ６ａが貫通される第２貫通孔４ａが形成されている。そして、第１貫通孔３ａと第２貫通孔４ａとが重なるようにフロート４がフロート押さえ治具３に固定されている。即ち、上記フロート４は、フロート押さえ治具３底面のストッパ６ａと当接する当接面を除いた部分に固定される。

上記フロート押さえ治具３及びフロート４は、互いに別体に形成され、接着剤や熱溶着などにより固定されている。また、上記フロート押さえ治具３及びフロート４の材料としては、互いに同じものであっても良いし、違う材料であってもよい。また、フロート４の厚みＨ３は、ストッパ６ａの上面からロッド６の底面までの距離Ｈ５よりも長く設けられている。

マグネット５は、上述したフロート押さえ治具３内に内蔵されている。上記磁気センサ７ａ、７ｂは、パイプ状に形成されたロッド６内に取り付けられている。詳しくは、上記磁気センサ７ａは、ロッド６下端部に取り付けられている。上記磁気センサ７ｂは、ロッド６上端部に取り付けられている。上記磁気センサ７ａ及び７ｂは、例えばホール素子、磁気抵抗素子などで構成され、上下動するマグネット５との距離に応じて変化する磁界の強さをそれぞれ検出する。

よって、液面レベルが例えば増加すると、増加する液面に追従してフロート押さえ治具３が上昇し、マグネット５と上側の磁気センサ７ｂとの距離が近づき、磁気センサ７ｂにより検出される磁界が強くなると共に、マグネット５と下側の磁気センサ７ａとの距離が離れて、磁気センサ７ａにより検出される磁界が弱くなる。これに対して、液面レベルが減少すると、減少する液面に追従してフロート押さえ治具３が下降し、マグネット５と上側の磁気センサ７ｂとの距離が離れ、磁気センサ７ｂにより検出される磁界が弱くなると共に、マグネット５と下側の磁気センサ７ａとの距離が近づき、磁気センサ７ａにより検出される磁界が強くなる。即ち、磁気センサ７ａと磁気センサ７ｂとにより検出された磁界の差に基づいて液面レベルを測定することができる。

上述した構成の液面レベルセンサ１は、タンク２天井に設けた液面レベルセンサ１用の開口２ａからタンク２内に挿入され、取付フランジ６ｂをタンク２の天井に重ねることによりタンク２に取り付けられる。このとき、ロッド６の下端は、タンク２の底面よりも少し上側に位置する。図１に示す例では、タンク２の底面とストッパ６ａとの距離が、フロート４の厚みＨ３よりも短いため、液面レベルが低いとき、フロート押さえ治具３がストッパ６ａに当たる前にフロート４の底面がタンク２底面に当接する。この場合、液面レベルがフロート４の喫水Ｈ２よりも高くなると、フロート４が浮き上がり、液面レベルが測定できるようになり、ストッパ６ａよりもタンク２底面からストッパ６ａまでの高さＨ１から第２フロート４の喫水Ｈ２を減じた分だけ低い液面レベルまで測定でき、フロート４がない図６及び図７に示す従来のフロート１０１よりも低い液面レベルまで測定できる。

また、図３に示す例では、タンク２の底面とストッパ６ａとの距離Ｈ１が、フロート４の厚みＨ３よりも大きいため、液面レベルが低いとき、フロート押さえ治具３がストッパ６ａに当たってもフロート４がタンク２の底面に届かない。この場合であっても、液面レベルが（フロート４の喫水Ｈ２）＋（フロート４とタンク２底面までの距離Ｈ４）（＜Ｈ１）よりも高くなると、フロート４が浮き上がり、液面レベルが測定できるようになり、ストッパ６ａよりもフロート４の厚みＨ３からフロート４の喫水Ｈ２を減じた分、低い液面レベルまで測定でき、フロート４がない図６及び図７に示す従来のフロート１０１よりも低い液面レベルまで測定できる。しかも、フロート４の比重を小さくしたり、扁平にすれば、さらに低い液面レベルを測定できる。

また、上述した液面レベルセンサ１によれば、フロート４の厚みＨ３が、ストッパ６ａの上面からロッド６の底面までの距離Ｈ５よりも長く設けられているので、より低い液面レベルを測定できる。

また、上述した液面レベルセンサ１によれば、フロート押さえ治具３及びフロート４は円盤状に設けられ、その中央に第１貫通孔３ａ及び第２貫通孔４ａが設けられている。このように円盤状に設けることにより、中心にロッド６を通る穴をあけるだけで、従来からある既存の円盤状のフロートをフロート４として用いることができるので、コストダウンを図ることができる。

また、上述した液面レベルセンサ１によれば、ストッパ６ａは、フロート押さえ治具３に内蔵されたマグネット５が磁気センサ７ａよりも下側に位置しないようにフロート押さえ治具３の底面と当接して、下方向の移動を制限している。これにより、液面レベルが低くなってもマグネット５が磁気センサ７ａよりも下側に位置しないので、磁気センサ７ａに入力される磁界の向きがマグネット５が磁気センサ７ａよりも上側に位置していたときとは逆となり、正確な液面レベルの測定ができなくなるのを防止している。

なお、上述した実施形態によれば、フロート４としては円盤状のものを１つフロート押さえ治具３に固定していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図４及び図５に示すように、立方体状又は円柱状の複数のフロート４を設け、これら複数のフロート４が、第１貫通孔３ａを囲むように固定されていてもよい。このように複数のフロート４を設けることにより、液体に適した比重を持ちかつ成形性が悪い材料でも、フロート４の材料として利用できるので、さまざまな液体に対応できる。

また、上述した液面レベルセンサ１によれば、２つの磁気センサ７ａ、７ｂがロッド６の上下端に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。ロッド６の上下方向に３つ以上磁気センサを並べて配置した液面レベルセンサ１に適用してもよい。

また、上述した液面レベルセンサ１によれば、ロッド６は、フロート押さえ治具３に設けた第１貫通孔３ａに貫通されていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ロッド６をパイプ状に設け、その中にフロート押さえ治具３を収容する液面レベルセンサ１に適用するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 液面レベルセンサ
２ タンク
３ フロート押さえ治具（第１フロート）
３ａ 第１貫通孔
４ フロート（第２フロート）
４ａ 第２貫通孔
５ マグネット
６ ロッド（案内部材）
６ａ ストッパ
６ｂ 取付フランジ
７ａ 磁気センサ
７ｂ 磁気センサ

Claims (4)

1. タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動する第１フロートと、前記第１フロートに取り付けられたマグネットと、前記第１フロートが上下動自在に嵌合され、前記第１フロートの上下動をガイドする案内部材と、前記案内部材に取り付けられた磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを測定する液面レベルセンサにおいて、
   前記案内部材には、前記第１フロートの底面と当接して前記第１フロートの抜けを防止するストッパが設けられ、
   前記第１フロート底面の前記ストッパと当接する当接面を除いた部分に固定された第２フロートをさらに備えたことを特徴とする液面レベルセンサ。
2. 前記第２フロートの厚みが、前記ストッパの上面から前記案内部材の底面までの距離よりも長く設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液面レベルセンサ。
3. 前記第１フロートは、円盤状に設けられ、その中央に前記案内部材が貫通される第１貫通孔が設けられ、
   前記第２フロートは、円盤状に設けられ、その中央に前記ストッパが貫通される第２貫通孔が設けられ、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが重なるように前記第２フロートが前記第１フロートに固定されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベルセンサ。
4. 前記第１フロートの中央には、前記案内部材が貫通される第１貫通孔が設けられ、
   前記第２フロートが、前記貫通孔を囲むように複数固定されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベルセンサ。

Images