JP2014132223A - 光学式液面センサ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクの液面レベル検知方法を光学式とし、信頼性の高いセンサを提供する。
【解決手段】燃料タンク５の内部に固定された液面センサ１０は、燃料６の液面７の高さに応じて、フロート１がフロート支持アーム２を介してフロート支点３を中心に回動し、連接棒２０を介して円筒２２内径を摺動し、円柱棒２１を直線運動に変換し、円柱棒２１末端に取り付けられた反射板２３を液面７に連動して上下運動となる構造とした。
燃料タンク５の外部には検出室２５が設けられて、検出回路４０には発光ダイオード５０およびフォトトランジスタ５１が光軸を前述の反射板２３に向けられて実装されており、発光ダイオード５０から投射された光は反射し、フォトトランジスタ５１で受光され、液面７の高さに応じて検出回路４０で電圧出力される構造とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、燃料残量表示方法及び燃料残量表示装置に係り、燃料残量をより正確に、かつ、小型化、耐久性のある、燃料残量表示方法及び燃料残量表示装置に関するものである。

従来の方法によれば、図４で示すように、車両用燃料タンク５の内部には液面７の高さを電気信号に変換するために、フロート１、フロート支持アーム２を介して、摺動抵抗器４を回動させるセンダユニット９を実装している。
運転席ではこの抵抗値の変化によって燃料計のメータを動作させ、燃料の残量が確認できる仕組みになっている。

しかしながら、従来からの摺動抵抗器を使った方法では、抵抗体、または構成している部品の軸、軸受けが摩耗によって、抵抗体の接触抵抗を増大させる、あるいは接触不良が生じるという問題があった。

特開２０１２−１０８０９１号公報

そこで本発明は、光電素子を使い、光の反射を応用して光学式に液面高さの変化を電圧出力の変化に置き換えた方法による光学式液面センサを提供する。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、液面高さに応じてフロートがフロート支点を中心に回動し、回転運動を直線運動に変換するために連接棒を備え、連接棒に連動して、円筒内で反射板が末端に取り付けられてある円柱棒を、液面の変化に応じて昇降することによって、発光体および受光器から、反射板までの距離が変化する構造を特徴とする。

請求項２記載の発明は、燃料タンク上部の外部にに検出室を備え、円筒内の反射板に光軸を向け、発光体である発光ダイオードと受光器であるフォトトランジスタが実装してあり、検出回路に接続されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、液面高さに応じて円筒内の反射板が昇降することにより、発光ダイオードより投射された光量は反射板までの距離に応じて、受光器であるフォトトランジスタのベース電流の強弱となり、フォトトランジスタはエミッタホロアで構成されて、出力電圧の変化となって、液面の高さを検知することを特徴とする。

従来からの摺動抵抗器を使った方法では、抵抗体の摩耗、または構成している部品の軸、軸受けの摩耗が接触抵抗を増大させる、あるいは接触不良が生じるという問題があったが、光電素子に置き換えることにより、摩耗による経年劣化が生じないため、安定した電気的出力が得られる。

車両用燃料タンクに取り付けた場合、摺動抵抗器のような摩擦がないので、フロートの小型化が可能であり、軽量化が出来るため、振動にも強く、耐久性が向上する。

検出室は燃料タンク外部へ設置されるため、通電している部品が直接燃料に含浸されずに防爆性が高く安全である。

従来の機械的構成部品である摺動抵抗器を削減し、構造の簡素化を図り、耐久性、生産コストの低減と共に製品品質を向上することができる。
また、フロートを動作させる機械的摺動部品が軽減されるため、光学式液面センサの全体の寸法を小さくして軽量、小型化が可能なため、２輪車、小型車などの比較的容量の小さな燃料タンクへの実装も容易になる。

この発明の実施形態を示す構造断面図である。 この発明の実施形態を構成する電気回路図である。 図２の回路による電圧出力特性のグラフである。 従来技術を示す構造断面図である。

この発明の実施形態を、図１に示す。
燃料タンク５の内部に固定された液面センサ１０は、燃料６の液面７の高さに応じて、フロート１がフロート支持アーム２を介してフロート支点３を中心に回動し、連接棒２０を介して円筒２２内径を摺動する円柱棒２１を直線運動に変換し、円柱棒２１末端に取り付けられた反射板２３を、液面７に連動して昇降する構造になっている。

燃料タンク５の内部の円筒２２と、燃料タンク５の上部の外部に設けられた検出室２５は、光の透過性のよいガラスまたはアクリル樹脂の隔壁板２４が設けられ、燃料６を密閉する構造となっている。

検出室２５の内部には、検出回路４０を具備し、発光ダイオード５０およびフォトトランジスタ５１が光軸を前述の反射板２３に向けられて実装されており、発光ダイオード５０から投射された光は反射板２３で反射し、フォトトランジスタ５１で受光される構造になっている。

この発明の実施形態の、電気回路図を図２に示す。
検出回路４０には外部接続端子である、電源入力６０、電圧出力６１、グランド６２を備えてあり、まず、安定化電源５２に電源電圧が供給され、それぞれに入出力にバイパスコンデンサＣ１、Ｃ２が接続され、グランド間につながっている。

安定化した電圧は発光ダイオード５０、フォトトランジスタ５１のコレクタに印加され、発光ダイオードの電流制御のためＲ１、フォトトランジスタ５１のエミッタフロア動作のために、エミッタにＲ２の負荷抵抗としてそれぞれ直列に接続している。

フォトトランジスタ５１は物体検出などのスイッチング動作をさせるときは、受光部に光を受けない状態では遮断領域なので出力６１はグランド６２と同じ電圧となり、発光ダイオード５０から充分受光すれば、フォトトランジスタ５１はベース電流が流れ、出力６１はコレクタ電圧まで上昇する。

本検出回路４０においては、反射板との距離の変化に応じて、出力６１を電圧変化出力とするために、電流抑制のＲ１を調整し、フォトトランジスタ５１を能動領域動作させて、さらに、発光ダイオード５０、フォトトランジスタ５１はレンズを備えたものとし、発光の拡散防止、および集光する特性として、出力特性をより直線性となるようした回路構成を特徴としている。

この発明の実施形態の、電気的電圧出力特性のグラフを図３に示す。

１ フロート
２ フロート支持アーム
３ フロート支点
４ 摺動抵抗器
５ 燃料タンク
６ 燃料
７ 液面
８ リード線
９ センダユニット
１０ 液面センサ
２０ 連接棒
２１ 円柱棒
２２ 円筒
２３ 反射板
２４ 隔壁板
２５ 検出室
４０ 検出回路
５０ 発光ダイオード
５１ フォトトランジスタ
５２ 安定化電源
６０ 電源入力
６１ 電圧出力
６２ グランド

Claims (3)

1. 液面高さに応じてフロートが支点を中心に回動し、回転運動を直線運動に変換するために連接棒を備え、円筒内で反射板が末端に取り付けられてある円柱棒を、液面の変化に応じて上下に動かすことによって、発光体および受光器から、反射板までの距離が変化する構造を特徴とする光学式液面レベルセンサ。
2. 燃料タンク上部に検出室を備え、円筒内の反射板に光軸を向け、発光体である発光ダイオードと受光器であるフォトトランジスタが実装してあり、検出回路に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光学式液面レベルセンサ。
3. 液面高さに応じて円筒内の反射板が上下することにより、発光ダイオードより投射された光量は反射板までの距離に応じて、受光器であるフォトトランジスタのベース電流の強弱となり、フォトトランジスタはエミッタホロアで構成されて、出力電圧の変化となって現れ、液面の高さを検知することを特徴とする請求項１記載請求項２記載の光学式液面レベルセンサ。