JP2017090345A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタとの様々な距離に対応できる液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置１００では、コネクタ２４とホールＩＣ６０とはリード線６１によって電気的に接続される。そしてリード線６１は、伸縮可能な伸縮部６４を有する。これによってコネクタ２４とホールＩＣ６０との距離が変化しても、伸縮部６４が伸縮するので、伸縮部６４の伸縮する範囲において距離の変化に対応することができる。さらにリード線６１の伸縮部６４を除いた部分うち、伸縮部６４を挟んだ少なくとも２カ所が固定位置に固定されている。これによって伸縮部６４の伸縮によって生じる応力は、２カ所の固定位置に作用し、他の部分に作用することを防ぐことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、容器に貯留された液体の液面を検出する液面検出装置に関する。

従来、容器に貯留された液体の液面レベルを検出する液面検出装置が知られている。特許文献１に開示されている液面検出装置では、容器に対して固定される固定体と、液面に浮かぶフロートと、固定体に対して回転するように保持されるホルダと、ホルダとフロートとを繋ぐアームとを備えている。ホルダには、液面に浮かぶフロートによって液面の上下動がアームに伝達される。したがって液面の上下動に連動して、ホルダが回転するので、ホルダの角変位を検出することによって、液面レベルを検出している。

特開２０１０−１８１２４４号公報

液面検出装置が搭載される容器は、様々な形状がある。液面検出装置が検出した検出信号は、リード線などを介して容器の外部に出力されるが、液面検出装置と容器のコネクタとの位置は容器の形状によって異なる。したがって容器の形状に応じて、液面検出装置のリード線の長さを調節する必要がある。このため多種類のリード線を準備しなければならず、リード線の管理工数が増加するという問題があった。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、コネクタとの様々な距離に対応できる液面検出装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、容器の外部の機器（２０）と電気的に接続され、容器に固定されているコネクタ（２４）と、液面を検出する検出部（６０）と、コネクタと検出部とを電気的に接続し、検出部によって検出された電気信号をコネクタに送信するリード線（６１〜６３）と、を含み、リード線は、両端部を除いた部分に伸縮可能な伸縮部（６４）を有し、リード線の伸縮部を除いた部分うち、伸縮部を挟んだ少なくとも２カ所が固定位置に固定されている液面検出装置である。

このような本発明に従えば、コネクタと検出部とはリード線によって電気的に接続される。そしてリード線は、伸縮可能な伸縮部を有する。これによってコネクタと検出部との距離が変化しても、伸縮部が伸縮するので、伸縮部の伸縮する範囲において距離の変化に対応することができる。さらにリード線の伸縮部を除いた部分うち、伸縮部を挟んだ少なくとも２カ所が固定位置に固定されている。このような伸縮部の伸縮によって生じる応力は、２カ所の固定位置に作用し、他の部分に作用することを防ぐことができる。これによってコネクタとリード線との接続部分、および検出部とリード線との接続部分に、伸縮によって生じる応力が作用することを防ぐことができ、接続の信頼性を確保することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の燃料ポンプモジュール１０を示す正面図である。 液面検出装置１００を示す斜視図である。 リード線６１の状態を示す図である。 第２実施形態の伸縮部の一例を示す図である。 伸縮部の他の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図３を用いて説明する。液面検出装置１００は、車両に搭載され、液体としての車両のエンジンを駆動する燃料を貯留する燃料タンク９０内に、燃料ポンプモジュール１０の一部として設置されている。まず、燃料ポンプモジュール１０の構成について、図１に基づいて説明する。燃料ポンプモジュール１０は、サブタンク３０、蓋体２３、燃料ポンプ２５、および液面検出装置１００を含んで構成されている。

サブタンク３０は、樹脂材料等によって形成されている。サブタンク３０は、有底円筒状に形成された燃料を貯留する容器であって、底壁３１および底壁３１を囲むように円周状に立設された周壁３３を有している。サブタンク３０は、燃料タンク９０の開口９０ｃと鉛直方向において対向する開口３０ａを形成している。サブタンク３０は、燃料タンク９０内に貯留されている燃料を集めて燃料ポンプ２５の周囲に蓄積するための容器である。サブタンク３０の機能によって、車両に水平方向の加速度が作用した場合であっても、燃料ポンプ２５の周囲に燃料の存在する状態が維持される。サブタンク３０は、スプリング（図示しない）によって、蓋体２３に対して燃料タンク９０の底部９０ａ側に押し付けられており、底部９０ａに固定されている。

蓋体２３は、樹脂材料等によって円盤状に形成され、燃料タンク９０の天井部９０ｂに設けられた開口９０ｃを塞ぐ蓋体である。開口９０ｃは、燃料ポンプモジュール１０を燃料タンク９０内に挿入するための開口である。蓋体２３には、径方向外側に環状に突出する鍔部が設けられている。鍔部は、開口９０ｃの周縁に、燃料タンク９０の外側から液密に密着している。蓋体２３には、コネクタ２４が形成されている。コネクタ２４は、燃料タンク９０の外部の機器と電気的に接続される。コネクタ２４は、円盤状の蓋体２３の本体部分から、燃料タンク９０の外側に向かって突出している。コネクタ２４には、外部の機器と通信するためのケーブルが接続される。これにより、燃料ポンプモジュール１０の液面検出装置１００および燃料ポンプ２５等は、たとえばコンビネーションメータ２０および制御装置の外部の機器と電気的に接続される。

燃料ポンプ２５は、全体として円柱状を呈しており、サブタンク３０内に収容されている。燃料ポンプ２５は、電動モータによってインペラを回転させることにより燃料を汲み上げる。燃料ポンプ２５は、コネクタ２４に接続された配線を通じて供給される電力を用いて電動モータでインペラを回転させ、サブタンク３０内に蓄積された燃料を、燃料タンク９０外部の内燃機関に向けて吐出する。

次に、液面検出装置１００の構成について、図１および図２に基づいて説明する。液面検出装置１００は、サブタンク３０の周壁３３に取り付けられている。液面検出装置１００は、サブタンク３０の外部に貯留されている燃料の液面９１ａの高さを検出する。液面検出装置１００は、フロート５５、マグネットホルダ５０、ハウジング４０、およびホールＩＣ６０を備えている。

フロート５５は、たとえば発泡させたエボナイト等の燃料よりも比重の小さい材料により形成されている。フロート５５は、浮力によって燃料の液面９１ａに浮かぶ。フロート５５は、ステンレス鋼等の金属材料からなるアーム５６によってマグネットホルダ５０に支持されている。

マグネットホルダ５０は、耐油性および耐溶剤性が良く、機械的性質に優れる材料、たとえばポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等により円筒形状に成形されている。マグネットホルダ５０は、アーム５６を保持している。マグネットホルダ５０の内周面には、軸受部が形成されている。マグネットホルダ５０は、軸受部によってハウジング４０に回転自在に支持されている。マグネットホルダ５０の内部には、強磁性を示す一対のマグネット５３が埋設されている。これらマグネット５３は、マグネットホルダ５０と一体で回転する。

ハウジング４０は、燃料のような有機溶剤に侵されることがなく、高温でも強度が低下しないポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等によって形成されている。ハウジング４０は、板状の底壁４０ａおよび底壁４０ａを囲むように形成される周壁４０ｂを有している。ハウジング４０は、サブタンク３０の周壁３３に取り付けられることにより、液面検出装置１００をサブタンク３０に対して固定する。ハウジング４０は、底壁４０ａから突出する円柱状の支持軸を有している。支持軸は、ホールＩＣ６０を収容することにより、ホールＩＣ６０を支持している。また、支持軸には、マグネットホルダ５０の軸受部が外嵌される。これによりハウジング４０は、マグネットホルダ５０を回転自在に支持している。

ホールＩＣ６０は、マグネットホルダ５０の支持軸に対する回転角度を検出するための検出素子である。ホールＩＣ６０は、燃料の液面９１ａを検出する検出部として機能する。ホールＩＣ６０は、マグネットホルダ５０内に設けられた一対のマグネット５３に挟まれるように、ハウジング４０の支持軸内に埋設されている。ホールＩＣ６０は、入力部、接地部および出力部という三つの入出力部を有している。ホールＩＣ６０の三つの入出力部は、ハウジング４０内に埋設される三つのターミナル、およびこれらのターミナルにそれぞれ接続される三つのリード線６１〜６３等を通じて、燃料タンク９０の外部のコンビネーションメータ２０等の機器に接続されている。ホールＩＣ６０は、入力部と接地部との間に電圧が印加された状態で外部から磁界の作用を受けることで、ホールＩＣ６０を通過する磁束の密度に比例した電圧を検出結果の電気信号として、出力部からコンビネーションメータ２０に向けて出力する。

以上の構成により、マグネットホルダ５０に支持されたアーム５６によって、燃料の液面９１ａに追従して上下移動するフロート５５の往復動作は、回転運動に変換されてアーム５６およびマグネットホルダ５０よりなる一体要素に伝達される。故に、マグネットホルダ５０は、燃料タンク９０においてサブタンク３０の外部に貯留される燃料の液面９１ａに追従しハウジング４０に対して相対回転する。このマグネットホルダ５０の相対回転により、ホールＩＣ６０に作用する磁界の磁束密度が変化する。すると、ホールＩＣ６０の出力部から出力される電圧が変化する。以上により、マグネットホルダ５０の回転角度、ひいては燃料の液面９１ａの高さの検出が実現される。

次に、リード線６１〜６３の構成に関して説明する。３本のリード線６１〜６３は、いずれも互いに等しい構成であるので、１本のリード線６１に関して説明し、他の２本のリード線６２，６３の説明を省略する。リード線６１は、コネクタ２４とホールＩＣ６０とを電気的に接続し、ホールＩＣ６０によって検出された電気信号をコネクタ２４に送信する。

リード線６１は、図２に示すように、両端部を除いた部分に伸縮可能な伸縮部６４を有する。さらにリード線６１の伸縮部６４を除いた部分うち、伸縮部６４を挟んだ２カ所が固定位置に固定されている。下方の固定位置は、サブタンク３０の周壁３３に固定部材６６を用いて固定されている。また上方の固定位置は、蓋体２３の下方から突出した取付部６７に固定部材６６を用いて固定されている。

そして上方の固定位置とコネクタ２４とは、伸縮しないリード線６１によって接続されている。図１では、コネクタ２４に接続されているリード線６１は、実線で示しているが、リード線６１と同一部材である。伸縮することによって作用する応力は、固定部材６６によってリード線６１の両端部に作用しないように構成されている。リード線６１の両端部とは、リード線６１とコネクタ２４とが接続される端部と、リード線６１とホールＩＣ６０とが接続される端部である。

伸縮部６４は、軸方向に伸縮する螺旋状に巻回されている。伸縮部６４は、コイルバネのように螺旋状に巻回されている。伸縮部６４は、図３に示すように、伸縮していない自然状態から圧縮した縮んだ状態および引張った伸びた状態では、当然にハウジング４０とコネクタ２４との距離が自然状態とは異なる。図３では、仮想的にハウジング４０とコネクタ２４と直線状に並べている。したがって実際は、伸びた状態と縮んだ状態とで固定位置が異なる。

以上説明したように本実施形態の液面検出装置１００では、コネクタ２４とホールＩＣ６０とはリード線６１によって電気的に接続される。そしてリード線６１は、伸縮可能な伸縮部６４を有する。これによってコネクタ２４とホールＩＣ６０との距離が変化しても、伸縮部６４が伸縮するので、伸縮部６４の伸縮する範囲において距離の変化に対応することができる。さらにリード線６１の伸縮部６４を除いた部分うち、伸縮部６４を挟んだ少なくとも２カ所が固定位置に固定されている。このような伸縮部６４の伸縮によって生じる応力は、２カ所の固定位置に作用し、他の部分に作用することを防ぐことができる。これによってコネクタ２４とリード線６１との接続部分、およびホールＩＣ６０とリード線６１との接続部分に、伸縮によって生じる応力が作用することを防ぐことができ、接続の信頼性を確保することができる。

また本実施形態では、燃料タンク９０は、車両のエンジンを駆動するための燃料を液体として貯留している。このような燃料タンク９０は、車種によって形状が異なり、コネクタ２４の位置とホールＩＣ６０との位置が車種によって異なる。このような燃料タンク９０であっても、伸縮部６４が伸縮可能であるので燃料タンク９０の様々な形状にも同一のリード線６１を用いた液面検出装置１００によって対応することができる。これによってリード線６１の標準化ができ、設計が容易となり、監理等の工数低減をすることができる。

さらに本実施形態では、伸縮部６４は、軸方向に伸縮する螺旋状に巻回されている。このような簡単な構成で伸縮可能な構成を実現することができる。また伸縮部６４は、自然状態よりも長さが短く圧縮された状態で、２カ所が固定位置に固定されていることが好ましい。たとえば燃料タンク９０のバリエーションのうち最もコネクタ２４とホールＩＣ６０との距離が大きい構成のときに、リード線６１が自然状態で装着できるように設計する。すると他のバリエーションの燃料タンク９０にリード線６１を装着する場合には、縮んだ状態で取付けられることになる。縮んだ状態は、伸びた状態よりも伸縮部６４への負荷が小さいので、断線することを防止し、接続信頼性を確保することができる。

また本実施形態では、コネクタ２４は、燃料タンク９０の開口９０ｃを塞ぐための蓋体２３に固定されている。コネクタ２４が蓋体２３にあるので、コネクタ２４とホールＩＣ６０との位置が変わりやすいが、伸縮部６４の伸縮によって変位を許容することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図４および図５を用いて説明する。本実施形態では、伸縮部６４の構成に特徴を有する。本実施形態の伸縮部６４は、螺旋状ではなく、図４に示すじゃばら状、および図５に示すクランク状である。いずれの伸縮部６４も屈曲している複数の曲げ部分６４ａを有し、曲げ部分６４ａが弾性を有する。また隣接する曲げ部分６４ａとの間は、間隔がある。この屈曲している曲げ部分６４ａの曲げ角度が変位することによって、伸縮部６４は伸縮する。このような伸縮部６４の構成であっても、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の各実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、圧縮された状態で２カ所が固定位置に固定されているが、伸びた状態で２カ所に固定してもよい。リード線６１は、縮んだ状態および伸びた状態の両方で用いることによって、コネクタ２４とホールＩＣ６０との様々な距離に対応することができる。またコネクタ２４は、燃料タンク９０の蓋体２３に取付けられているが蓋体２３に限るものではなく、燃料タンク９０の他の部分であってもよい。

前述の第１実施形態では、リード線６１は、２カ所固定されているが、２カ所に限るものではなく３カ所以上であってもよい。また伸縮部６４を直列に複数有し、伸縮部６４のつなぎ目を固定位置にして固定してもよい。また上方の固定位置からコネクタ２４までのリード線６１と伸縮部６４を含むリード線６１とは、別体でもよく、一体でもよい。リード線６１が別体の場合は、たとえば固定部材６６の部分で伸縮部６４のリード線６１と、コネクタ２４までのリード線６１とが電気的に接続される。

前述の第１実施形態では、燃料の液面９１ａを検出する液面検出装置１００であるが、燃料に限るものではない。車両に搭載される他の液体、例えばブレーキフルード、エンジン冷却水、エンジンオイル等の液面を検出する液面検出装置１００に適用されてもよい。さらに、車両用に限らず、各種民生用機器、各種輸送機器が備える容器内に設けられる液面検出装置に、本発明は適用可能である。

前述の第１実施形態では、磁束密度の変化に基づいて液面高さを検出する非接触式の液面検出装置１００であったが、このような構成に限るものではない。たとえば可変抵抗器を用いた可変抵抗式の液面検出装置であってもよく、その他のマグネットホルダ５０の角変位を検出する構成であってもよい。

１０…燃料ポンプモジュール ２０…コンビネーションメータ（機器） ２３…蓋体
２４…コネクタ ２５…燃料ポンプ ３０…サブタンク ４０…ハウジング
５０…マグネットホルダ ５３…マグネット ５５…フロート ５６…アーム
６０…ホールＩＣ（検出部） ６１〜６３…リード線 ６４…伸縮部
６６…固定部材 ６７…取付部 ９０…燃料タンク（容器） ９０ａ…底部
９０ｂ…天井部 ９０ｃ…開口 ９１ａ…液面 １００…液面検出装置

Claims (5)

1. 容器（９０）に貯留された液体の液面（９１ａ）の位置を検出する液面検出装置（１００）であって、
   前記容器の外部の機器（２０）と電気的に接続され、前記容器に固定されているコネクタ（２４）と、
   前記液面を検出する検出部（６０）と、
   前記コネクタと前記検出部とを電気的に接続し、前記検出部によって検出された電気信号を前記コネクタに送信するリード線（６１〜６３）と、を含み、
   前記リード線は、両端部を除いた部分に伸縮可能な伸縮部（６４）を有し、
   前記リード線の前記伸縮部を除いた部分うち、前記伸縮部を挟んだ少なくとも２カ所が固定位置に固定されている液面検出装置。
2. 前記容器は、車両のエンジンを駆動するための燃料を液体として貯留している請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記伸縮部は、軸方向に伸縮する螺旋状に巻回されている請求項１または２に記載の液面検出装置。
4. 前記伸縮部は、自然状態よりも長さが短く圧縮された状態で、前記２カ所が前記固定位置に固定されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の液面検出装置。
5. 前記容器は、開口（９０ｃ）が形成されており、
   前記コネクタは、前記開口を塞ぐための蓋体（２３）に固定されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の液面検出装置。

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