JP2014085144A

JP2014085144A - フロート式液面レベルセンサ

Info

Publication number: JP2014085144A
Application number: JP2012232021A
Authority: JP
Inventors: Ayako Saito; 亜矢子齋藤; Takahiro Shoda; 隆博荘田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: JP5995654B2

Abstract

【課題】従来に比して液面レベルを高精度に測定できるフロート式液面レベルセンサを提供すること。
【解決手段】永久磁石３１が固定されたフロート３２と、フロート３２が遊嵌され、液面に追従するフロート（３２）の昇降を案内する案内部材３３と、案内部材３３の上部及び下部に配置された磁気センサ３４，３５とを有するフロート式液面レベルセンサであって、フロート３２が、所定の内径、外径及び高さを有して液面と接触する円板部３２１と、円板部３２１の内径と連通する同一寸法の内径及び円板部３２１より小さな外径を有し、円板部３２１上に一体形成された円筒部３２２と、からなる凸型フロートである。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロート式液面レベルセンサに関するものである。

フロート式液面レベルセンサの一例として、永久磁石が固定されたフロートと、前記フロートが遊嵌され前記フロートの昇降を案内する案内部材と、前記案内部材の上部及び下部に配置された磁気センサとを有し、フロートと共に昇降する永久磁石の磁束密度を磁気センサが検知することにより液面レベルを検出する方式のものがある。

図２は、従来のフロート式液面レベルセンサの構成例を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。液面レベル検出装置１は、自動車のエンジンオイルタンク内に設置され、エンジンオイルの液面レベルを検出するものである。液面レベル検出装置１は、液面（エンジンオイル面）Ｆに追従して昇降するフロート３を有する。このフロート３は、発泡ＮＢＲ（ニトリルゴム）、発泡ＰＡ６６（ポリアミド）等からなり、外径約２５ｍｍ、内径約１２ｍｍ、鉛直方向の長さ（高さ）約１５ｍｍの略円筒状である。フロート３の内周面３ｎの上方には、内周面３ｎの全周にわたって凹んだ凹溝３ｈが形成されている。

そして、この凹溝３ｈ内には、略リング状の永久磁石５が、フロート３の内周面３ｎと永久磁石５の内周面５ｎとが略面一となるように、はめ込まれ固着されている。この永久磁石５は、希土類磁石（ネオジム磁石）からなり、外径は約１８ｍｍ、内径は約１２ｍｍ、鉛直方向の長さ（高さ）は約１０ｍｍである。また、磁力が約１５０ｍＴで、内周面５ｎ側がＮ極、外周面５ｇ側がＳ極に一様に着磁されている。従って、永久磁石５の周りには、図２中に破線と矢印で示すような磁力線が生じる。

また、液面レベル検出装置１は、フロート３の昇降を案内する案内部材１１を有する。この案内部材１１は、鉛直方向に延設されると共に、フロート３の孔に遊挿された直径約８ｍｍ、鉛直方向の長さ（高さ）約３０ｍｍの略円筒状のステム部１３を有する。なお、このステム部１３は、ＰＡ６６（ポリアミド）等の材質からなる。また、このステム部１３の上端及び下端には、フロート３の内径よりも大きく外径よりも小さい直径約２０ｍｍの略円盤状の上端円盤部１５と下端円盤部１７が固着されている。従って、フロート３は、ステム部１３に沿って鉛直方向に自由に動くことができる一方、上端円盤部１５及び下端円盤部１７によりステム部１３（案内部材１１）からの抜けが防止されている。

案内部材１１のステム部１３内には、水平方向の長さが約７ｍｍ、鉛直方向の長さが２８ｍｍ、厚さが約１ｍｍの略矩形板状の基板１９が挿入され固着されている。この基板１９の一表面には、磁気センサである２つのホール素子（第１ホール素子２１及び第２ホール素子２３）が鉛直方向にそれぞれ離間して固着されている。第１ホール素子２１と第２ホール素子２３は、約８ｍｍの間隔を開けて、第１ホール素子２１が上方に第２ホール素子２３が下方に固着されている。これら第１，第２ホール素子２１，２３は、同様の特性を有する。即ち、第１，第２ホール素子２１，２３に駆動電圧を印加すると、液面に追従するフロート３に配置された永久磁石５の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号、より具体的には、その磁束密度にほぼ直線的に対応する電圧を出力する。なお、この出力電圧は、駆動電圧に比例する。

特開２００２−２７７３０８号公報

ところが、上記の従来の液面レベル検出装置では、フロート内部の永久磁石が磁気センサに極端に近づいたとき、特にタンク内容物の低液面レベルを測定する場合に、磁気センサが検知する磁力の向きが逆になり、正確な液面レベルの測定ができなくなる。さらに、フロートが案内部材に遊嵌されているため、フロートががたついて永久磁石の上下の位置が変わり、磁気センサの検出出力に誤差を生じることがある。

そこで、本発明は、従来に比して液面レベルを高精度に測定できるフロート式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、永久磁石（３１）が固定されたフロート（３２）と、前記フロート（３２）が遊嵌され、液面に追従する前記フロート（３２）の昇降を案内する案内部材（３３）と、前記案内部材（３３）の上部及び下部に配置された磁気センサ（３４，３５）とを有するフロート式液面レベルセンサであって、前記フロート（３２）が、所定の内径、外径及び高さを有して液面と接触する円板部（３２１）と、前記円板部（３２１）の内径と連通する同一寸法の内径及び前記円板部（３２１）より小さな外径を有し、前記円板部（３２１）上に一体形成された円筒部（３２２）と、からなる凸型フロートであることを特徴とする。

上述した課題を解決するための請求項２記載の発明は、請求項１記載のフロート式液面レベルセンサにおいて、前記永久磁石（３１）が、前記凸型フロートの前記円板部（３２１）の上面かつ外周近傍に固定されていることを特徴とする。

なお、上述の課題を解決するための手段の説明におけるかっこ書きの参照符号は、以下の、発明を実施するための形態の説明における構成要素の参照符号に対応しているが、これらは、特許請求の範囲の解釈を限定するものではない。

請求項１に記載の発明によれば、凸型フロートの出っ張り部分（円筒部）があるため、案内部材に対するフロートの傾き（がたつき）を従来より抑えることができ、液面レベルを高精度に測定することができる。また、凸型フロートの出っ張り部分（円筒部）の長さを調節することで、液面レベルの測定可能領域の上限を設定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、永久磁石が凸型フロートの円板部の上面かつ外周付近に固定されているため、磁気センサと永久磁石の距離を確保でき、低い液面レベルも高精度に測定することができる。

本発明に係るフロート式液面レベルセンサの一実施形態の構成例を示す縦断面図である。従来のフロート式液面レベルセンサの構成例を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。

図１は、本発明に係るフロート式液面レベルセンサの一実施形態の構成例を示す縦断面図である。本発明のフロート式液面レベルセンサ３０は、永久磁石３１が固定されたフロート３２と、フロート３２が遊嵌され、液面に追従するフロート３２の昇降を案内する案内部材３３と、案内部材３３の上部及び下部に配置された磁気センサ３４及び３５とを有する。このフロート式液面レベルセンサ３０は、液面レベルを測定すべき液体が入ったタンク４０の内部に、磁気センサ３４が上方かつ磁気センサ３５が下方になるように配置される。

フロート３２は、円板部３２１と、円板部３２１上に一体形成された円筒部３２２とからなり、断面凸型の形状になっている凸型フロートである。円板部３２１は、中央に貫通孔３２１ａが形成されていると共に、所定の内径、外径及び高さを有し、その下部が液体に浸る。円筒部３２２は、円板部３２１の貫通孔３２１ａの内径と同一寸法の内径を有する貫通孔３２２ａが形成されていると共に、円板部３２１より小さな外径と、円板部３２１より高い高さとを有する。

永久磁石３１は環状磁石であり、フロートの円板部３２１の上面かつ外周近傍に固定されている。

案内部材３３は、例えば樹脂製の円筒状の部材であり、フロート３２が遊嵌される外径を有する。案内部材３３には、その上端から下端にわたって回路基板３６が内蔵されている。回路基板３６の上端及び下端付近には、それぞれ、磁気センサ３４及び３５が実装されている。

上記の構成を有する本発明のフロート式液面レベルセンサの使用時、液面レベルに追従してフロート３２と共に永久磁石３１が昇降する。磁気センサ３４，３５は、永久磁石３１の昇降に応じて変化する磁束密度を検知し、その磁束密度に対応する検出電圧を出力する。磁気センサ３４，３５からの検出電圧は、図示しない検出回路に入力され、液面レベルに対応した電圧に変換されて外部に出力され、例えば、自動車の室内に設置されたメータ等に液面レベルが表示される。

以上説明した本発明のフロート式液面レベルセンサによれば、より低液面レベルにおける液面レベルの変動でも、凸型フロートによって検出することができる。フロートの円板部の厚み以下の液面レベルでも、永久磁石とフロートの重量に対するフロートの体積を増やすなどの方法による喫水率の調整によって、フロートを液面に浮かばせることができ、液面レベルの測定ができる。永久磁石がフロートの円板部の上面かつ外周付近に固定されているため、低液面レベルの時でも下部の磁気センサと永久磁石との距離を確保でき、また、上記と同様に、高液面レベルの時でも上部の磁気センサと永久磁石との距離を確保でき、従来構成のように永久磁石が磁気センサに近づきすぎて磁気センサが検知する磁力の向きが逆になることが防止されるため、高精度な液面レベルの測定ができる。また、凸型フロートの出っ張り部分（円筒部）があるため、液面の揺らぎやフロートの昇降によって生じる案内部材に対する凸型フロートの傾き（がたつき）が従来構造のフロートよりも抑制されるので、液面レベルをより高精度に測定することができる。さらに、凸型フロートの出っ張り部分（円筒部）の長さを調節することで（例えば、図１ではタンク内部の高さの２０％に調節されている。）、液面レベルの測定可能領域の上限を設定することができる。

以上の通り、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、永久磁石３１は環状磁石であるが、環状に限らず他の形状でもよい。

また、本願発明は、凸型フロートの円筒部３２２の追加によリフロート３２の傾き（ガタ付き）が抑制されるが、例えば、案内部材３３とフロート３２の隙間の寸法と、フロート３２上の永久磁石３１と案内部材３３の中心軸との間の距離と、凸型フロートの全体高さ（円板部３２１の高さと円筒部３２２の高さの合計高さ）との関係を、フロート３２が最大に傾いてフロート３２の上下の内周が案内部材３３の上下の外周に接した時の検出誤差が液面レベルの測定上の許容誤差範囲内に入るように設定してもよい。

また、フロート３２は、発泡ニトリルゴムなどの発泡樹脂材料で作製し、その内部に永久磁石を埋め込んでも良い。

３０フロート式液面レベルセンサ
３１永久磁石
３２フロート
３２１円板部
３２１ａ貫通孔
３２２円筒部
３２２ａ貫通孔
３３案内部材
３４磁気センサ
３５磁気センサ
３６回路基板
４０タンク

Claims

永久磁石が固定されたフロートと、前記フロートが遊嵌され、液面に追従する前記フロートの昇降を案内する案内部材と、前記案内部材の上部及び下部に配置された磁気センサとを有するフロート式液面レベルセンサであって、
前記フロートが、所定の内径、外径及び高さを有して液面と接触する円板部と、前記円板部の内径と連通する同一寸法の内径及び前記円板部より小さな外径を有し、前記円板部上に一体形成された円筒部と、からなる凸型フロートである
ことを特徴とするフロート式液面レベルセンサ。
請求項１記載のフロート式液面レベルセンサにおいて、
前記永久磁石が、前記凸型フロートの前記円板部の上面かつ外周近傍に固定されていることを特徴とするフロート式液面レベルセンサ。