JP2017150852A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形中や使用中に熱による伸縮による接続不良を防止することができる液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置は、液面の変動に伴うフロートの変位に応じて回動する回動ホルダと、回動ホルダに固定され回動ホルダとともに回動する磁石と、磁石の回動動作に伴う磁力変化を検出し、複数の側面と、複数の側面のうち一つの側面から延びるリード端子４２とを有する磁気検出素子４１と、リード端子４２と接続される接続端子６０を内蔵し、磁気検出素子４１を保持する本体部５０と、を備える。磁気検出素子４１は、複数の側面のうち他の側面に設けられる被固定部４３を備え、接続端子６０は、金属製で板状に構成されるとともに、リード端子４２と被固定部４３とに導通した状態で固定される。【選択図】図６

Description

本発明は液面検出装置に関する。

液体燃料のタンクなどの液面を検出する液面検出装置として、液面の変動に伴うフロートの変位に応じて回動するホルダと、ホルダに固定した磁石と、磁石の回動に伴う磁力変化を検出する磁気検出素子とで行うものがある。
例えば特許文献１に開示された液面検出装置では、磁石の回動に伴う磁力変化を検出する磁気検出素子と電気的に接続される端子が内蔵される本体部に、複数の端子を設け、少なくとも本体部の両側に設けた端子の長手方向に変形防止部を設けておき、本体部を成形する際の成形材料の射出圧力による端子の変形を防止するようにしている。

特開２０１５−０１０９１３号公報

特許文献１に記載の液面検出装置は、本体部の両側の端子に変形防止部を設けて本体部を成形したのち、端子と変形防止部とを接続していた接続片を除去するようにしている。このため本体部に固定されている磁気検出素子が樹脂に固定されるのに対し、本体部に内蔵された金属製の端子と磁気検出素子が電気的に接続されているため、成形中や使用中の温度変化によって、樹脂と金属の線膨張係数の差による応力が加わり、磁気検出素子と端子との電気的な接続部が断線するなど接続不良が生じる恐れがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、成形中や使用中に熱による伸縮による接続不良を防止することができる液面検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液面検出装置は、
液面の変動に伴うフロートの変位に応じて回動する回動ホルダと、
前記回動ホルダに固定され前記回動ホルダとともに回動する磁石と、
前記磁石の回動動作に伴う磁力変化を検出し、複数の側面と、前記複数の側面のうち一つの側面から延びるリード端子とを有する磁気検出素子と、
前記リード端子と接続される接続端子を内蔵し、前記磁気検出素子を保持する本体部と、を備える液面検出装置において、
前記磁気検出素子は、前記複数の側面のうち他の側面に設けられる被固定部を備え、
前記接続端子は、金属製で板状に構成されるとともに、前記リード端子と前記被固定部とに導通した状態で固定される、
ことを特徴とする。

本発明によれば、成形中や使用中に熱による伸縮による接続不良を防止することができる。

本発明の液面検出装置の一実施の形態を示す正面図である。 本発明の一実施の形態の図１中のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態の本体部の外観斜視図である。 本発明の一実施の形態の磁気検出部の正面図である。 本発明の一実施の形態の第１の樹脂体の外観斜視図である。 本発明の一実施の形態の第１の樹脂体の平面図である。

以下に、本発明の一実施の形態に係る液面検出装置を添付図面に基づいて説明する。
本発明の液面検出装置１は、液面の変動に伴うフロート１０の変位に応じて回動する回動ホルダ２０と、回動ホルダ２０に固定され回動ホルダ２０とともに回動する磁石３０と、磁石３０の回動動作に伴う磁力変化を検出し、複数の側面と、この複数の側面のうち一つの側面から延びるリード端子４２とを有する磁気検出素子４１と、リード端子４２と接続される接続端子６０を内蔵し、磁気検出素子４１を保持する本体部５０と、を備える液面検出装置１において、磁気検出素子４１は、複数の側面のうち他の側面に設けられる被固定部４３を備え、接続端子６０は、金属製で板状に構成されるとともに、リード端子４２と被固定部４３とに導通した状態で固定されて構成される。
液面検出装置１は、例えば、ガソリンなどの液体燃料を貯留する図示しない燃料タンク内に設置されるもので、液位に応じて液体中に浮くフロート１０の上下動を回動ホルダ２０に伝達し、回動ホルダ２０の回動中心部に磁石３０を取り付けておく。一方、回動ホルダ２０が水平軸回りに回動可能に支持される本体部５０には、磁気検出素子４１を備えた磁気検出部４０が設けられ、磁石３０と対向させて磁気検出素子４１を設けておく。これにより、磁気検出素子４１で回動ホルダ２０の回動に伴う磁石３０の磁力変化を検出することで、液面を検出できるようにしてある。

液面検出装置１では、本体部５０が樹脂材料で構成され、内側となる第１の樹脂体５１と、第１の樹脂体５１を覆って外側となる第２の樹脂体５２とで構成される。本体部５０の詳細については、後述する。
以下の説明では、燃料タンクの液体貯留側を表側とし、燃料タンクの側壁やブラケット等への取付側を裏側とする。
本体部５０の表側（図２中の左側）に円柱状の回動支持軸５３が一体に形成され、回動支持軸５３に回動ホルダ２０のホルダ軸受部２１が回動可能に装着されている。すなわち、回動支持軸５３は、本体部５０を構成する第２の樹脂体５２に形成されている。
これにより、回動ホルダ２０が本体部５０の回動支持軸５３に対して水平軸回りに回動可能に支持される。

回動ホルダ２０には、中間部の外周にアーム保持部２２が形成されており、アーム保持部２２に、液位に応じて上下動するフロート１０に連結されたフロートアーム１１が固定されている。これにより、フロート１０の上下動がフロートアーム１１に伝達され、フロートアーム１１を介して回動ホルダ２０が本体部５０の回動支持軸５３とホルダ軸受部２１を中心に回動される。
回動ホルダ２０は、ホルダ軸受部２１の表側に、ホルダ軸受部２１の回動中心と同軸上に磁石収納部２３が形成されており、磁石収納部２３に円柱状の磁石３０が収納される。回動ホルダ２０の磁石収納部２３への磁石３０の収納は、例えばインサート成形により、磁石３０をセットした金型に樹脂を注入することで成形される。成形樹脂は、例えばポリアセタールなどの樹脂が用いられる。
回動ホルダ２０は、磁石収納部２３の表側にホルダ回動軸２４がホルダ軸受部２１と同軸上に形成されている。ホルダ回動軸２４は、本体部５０に固定されるカバー７０のカバー軸受部７１に装着されて回動可能に支持される。カバー７０は、本体部５０を構成する第２の樹脂体５２に固定されている。
これにより、回動ホルダ２０は、一端部が本体部５０の回動支持軸５３とホルダ軸受部２１で回動可能に支持され、他端部がホルダ回動軸２４とカバー軸受部７１で回動可能に支持される。
なお、カバー７０の詳細については、後述する。

磁石３０は、円柱形状とされ、回動ホルダ２０の磁石収納部２３に収納され、ホルダ回動軸２４と同心上で回動する。磁石３０は、例えば、ネオジムやフェライト材料などからなり、磁石３０は、例えば、２極着磁されたものが使用される。

本体部５０は、図２及び図３に示すように、本体部５０の裏側で、外側に突き出す固定用位置決め部５４が、例えば上下２箇所に形成されとともに、側面の両側に、固定側の図示しない係止孔に係止して固定する固定用フック５５が一体に形成されている。すなわち、固定用位置決め部５４及び固定用フック５５は、本体部５０を構成する第２の樹脂体５２に一体に形成されている。
これにより、上下２箇所の固定用位置決め部５４で位置決めし、両側の固定用フック５５を係止することで、所定の位置に液面検出装置１を設置することができる。

本体部５０には、表側の内部に磁気検出素子４１を備える磁気検出部４０が設けられる。磁気検出部４０は、回動ホルダ２０に収納された磁石３０と対向して磁気検出素子４１が配置され、回動ホルダ２０の回動動作に伴う磁石３０の磁力変化を磁気検出素子４１によって検出する。磁気検出素子４１は、例えば、ホールＩＣなどで構成される。
磁気検出部４０は、図４に示すように、磁気検出素子４１及び電子部品４５を樹脂に内蔵した樹脂体４４として構成される。樹脂体４４は、磁気検出素子４１が内蔵された樹脂体４４ａと電子部品４５が内蔵された樹脂体４４ｂとで構成されている。
磁気検出素子４１が内蔵された樹脂体４４ａでは、樹脂体４４ａ（磁気検出素子４１）の４角形状の４側面の内の１側面、図示例では、下方となる側面にリード端子４２が突き出すように設けられている。さらに、磁気検出素子４１が内蔵された樹脂体４４ａは、樹脂体４４ａ（磁気検出素子４１）からリード端子４２が突き出す側面の両側の側面（図示例の左右側面）に１対の被固定部４３が対角位置（右側は上方で、反対の左側は下方）に突き出すように設けられている。被固定部４３は、板状に形成され、樹脂体４４の厚みより薄く形成してある。
被固定部４３は、後述する本体部５０への位置決めに用いられるほか、磁気検出素子４１の接地用の端子と兼用される。
磁気検出部４０は、ノイズ吸収用のコンデンサや抵抗で構成された電子部品４５を備えており、電子部品４５は、磁気検出素子４１のリード端子４２と電気的に接続される。電子部品４５は、樹脂に内蔵されて樹脂体４４ｂとして構成されている。
電子部品４５が内蔵された樹脂体４４ｂでは、樹脂体４４ｂ（電子部品４５）の４角形状の１側面である下方の側面からリード端子４２ａがリード端子４２と同様に、下方に突き出すように設けられ、樹脂体４４ｂ（電子部品４５）の左右両側の側面からは、被固定部４３ａが対角位置（右側は下方に、反対の左側は上方）に突き出すように設けられている。被固定部４３ａは、板状に形成され、樹脂体４４の厚みより薄く形成してある。
被固定部４３ａは、被固定部４３と同様、後述する本体部５０への位置決めに用いられるほか、電子部品４５の接地用の端子と兼用される。
磁気検出部４０では、リード端子４２ａは、図４に示すように、３つの端子で構成されている。
３つの端子のうち接地される接地リード端子４２ａｇが、樹脂体４４の内部で、磁気検出素子４１及び電子部品４５の周囲を囲むように配置される。そして、接地リード端子４２ａｇは、被固定部４３，４３ａと樹脂体４４ａ，４４ｂの内部で電気的に接続されている。
２つのリード端子４２ａと接地リード端子４２ａｇとは、後述する本体部５０の３つの接続端子（外側端部６０ａ）６０を介して３本のリード線６１と接続されて外部に導出され、電源供給や検出信号の伝達が行われる。

次に、樹脂体４４に内蔵された磁気検出部４０の本体部５０への実装について説明する。
本体部５０は、樹脂材料、例えばガラス繊維入りポリアセタール等が用いられ、内側となる第１の樹脂体５１と、第１の樹脂体５１を覆って外側となる第２の樹脂体５２とで構成される。本体部５０は、ガラス繊維入り樹脂を用いることにより線膨張係数を小さくし、磁気検出部４０の樹脂体４４をアウトサート成型する際に、樹脂体４４への熱による樹脂の膨張収縮による応力を緩和させ、リード端子４２，４２ａの断線など接続不良を防ぐようにする。
本体部５０を構成する内側となる第１の樹脂体５１には、図５及び図６に示すように、導電性を備えた金属製で板状の接続端子６０がインサート成形されている。接続端子６０は、例えば３つの接続端子６０で構成されており、接続端子６０の外側端部６０ａが第１の樹脂体５１の先端部の表側に露出し、接続端子６０の内側端部６０ｂは、第１の樹脂体５１の中間部の表側に露出し、接続端子６０の外側端部６０ａと内側端部６０ｂの中間部が第１の樹脂体５１に埋設（インサート）されて固定されている。
３つの接続端子６０のうちの１つが電気に接地される接地端子６２とされており、接地端子６２は、図６に示すように、磁気検出部４０の樹脂体４４の外側で周囲を囲むように略コ字状に形成されて、第１の樹脂体５１にインサート成形されている。
接地端子６２には、磁気検出素子４１の被固定部４３及び電子部品４５の被固定部４３ａを両側から挟んで位置決めする位置決め部６２ａが４箇所に一体に形成してある。
第１の樹脂体５１にインサート成形された接続端子６０には、外側端部６０ａにリード線６１が電気的に接続され、内側端部６０ｂに磁気検出素子４１のリード端子４２が電気的に接続される。

接続端子６０が内蔵された第１の樹脂体５１には、磁気検出部４０を接続端子６０上に載置するようにセットし、接地端子６２の位置決め部６２ａに樹脂体４４，４４ａの４箇所の設置用の端子と兼用された被固定部４３，４３ａを入れるようにして位置決めする。
この後、樹脂体４４，４４ａの４箇所の設置用の端子と兼用された被固定部４３，４３ａを接地端子６２と電気的に接続して、位置決め状態を保持する。
さらに、接続端子６０の外側端部６０ａとリード線６１を電気的に接続するとともに、内側端部６０ｂと磁気検出素子４１のリード端子４２を電気的に接続する。電気的な接続は、抵抗溶接や半田付けなどで行われる。
このように本体部５０を構成する第１の樹脂体５１にインサート成形された接続端子６０の接地端子６２に、樹脂体４４の設置用の端子と兼用した被固定部４３，４３ａをレーザ溶接や抵抗溶接で接続することで、略コ字状の接地端子６２の内側の４箇所で樹脂体４４が第１の樹脂体５１に固定される。
これにより、金属板状の接地端子６２に囲まれて磁気検出部４０が内蔵された樹脂体４４が第１の樹脂体５１に強固に固定された状態となる。

次に、磁気検出部４０が固定された第１の樹脂体５１は、第２の樹脂体５２によってインサート成形し、本体部５０が形成される。
第２の樹脂体５２は、第１の樹脂体５１と同一の樹脂材料（例えば、ガラス繊維入りポリアセタール）が用いられ、第１の樹脂体５１の外側を覆っている。
これにより、第１の樹脂体５１に取り付けた磁気検出部４０が内蔵された樹脂体４４は、気密的に封止される。また、第１の樹脂体５１が第２の樹脂体５２で覆われて一体に成形されることで、本体部５０は強固な一体構造となり、内蔵された磁気検出部４０を確実に固定することができ、熱による伸び縮みの影響を抑えることができ、リード端子４２の断線など接続不良が防止される。
すなわち、本体部５０では、磁気検出部４０を内蔵した樹脂体４４をアウトサート成形した際に、樹脂体４４への熱による樹脂の膨張収縮が生じるが、第１の樹脂体５１と第２の樹脂体５２が同一樹脂材料であり、第１の樹脂体５１の樹脂体４４を囲んでいる接続端子６０（接地端子６２）と樹脂体４４のリード端子４２，４２ａとが固定されているので、第２の樹脂体５２の熱による第１の樹脂体５１の膨張収縮を抑えて、リード端子４２，４２ａの断線など接続不良を防止することができる。
また、第１の樹脂体５１の接続端子６０（接地端子６２）が金属製の板状としてあるので、第１の樹脂体５１や第２の樹脂体５２の樹脂材料と比較して線膨張率が小さく、第２の樹脂体５２の熱による接続端子６０の膨張収縮を抑えて、リード端子４２，４２ａの断線など接続不良を防止することができる。
また、磁気検出部４０が内蔵された樹脂体４４が金属製の板状の接続端子６０に囲まれ、接続端子６０が電気的に接地された接地端子６２で構成してあるので、シールド効果によって耐ノイズ性を向上すことができ、検出精度を高めることができる。

このような本体部５０の外側の第２の樹脂体５２を覆うように、カバー７０が取り付けられる。カバー７０は、ポリアセタールなどの樹脂材料からなり、横断面形状がハット状に形成され、円板状の表側の壁面部７２にカバー軸受部７１が、既に説明したように、形成されている。カバー軸受部７１は、回動ホルダ２０のホルダ回動軸２４を回動可能に支持している。
カバー７０は、環状の側壁部に開口部７３が形成され、開口部７３を介してフロートアーム１１がアーム保持部２２に取り付けられている。フロートアーム１１の回動範囲に応じて開口部７３の大きさが定めてあり、開口部７３をストッパとして機能させている。
カバー７０のつば部分に対応して、本体部５０を構成する第２の樹脂体５２の表側に溶着用の突起部が複数設けられ、レーザ溶着などで本体部５０に固定される。
これにより、回動ホルダ２０のホルダ回動軸２４の回動を支持すると同時に、回動ホルダ２０の脱落を防止する。

以上のように構成した液面検出装置１では、本体部５０の裏側の上下２箇所の固定用位置決め部５４で位置決めし、両側の固定用フック５５を係止することで、燃料タンクなどの所定の位置に液面検出装置１を設置する。
この状態では、回動ホルダ２０が水平軸回りに本体部５０に回動可能に支持され、液位の変化に応じてフロート１０が上下動すると、フロートアーム１１を介して回動ホルダ２０が回動されて磁石３０がホルダ回動軸２４を中心に回動される。
磁石３０の回動による磁力変化が本体部５０に内蔵した磁気検出部４０の磁気検出素子４１によって検出され、検出結果がリード線６１を介して外部に取り出され、液面の変化を検知することができる。

以上、実施の形態とともに、具体的に説明したように、本発明の液面検出装置１によれば、液面の変動に伴うフロート１０の変位に応じて回動する回動ホルダ２０と、回動ホルダ２０に固定され回動ホルダ２０とともに回動する磁石３０と、磁石３０の回動動作に伴う磁力変化を検出し、複数の側面と、複数の側面のうち一つの側面から延びるリード端子４２とを有する磁気検出素子４１と、リード端子４２と接続される接続端子６０を内蔵し、磁気検出素子４１を保持する本体部５０と、を備える液面検出装置１において、磁気検出素子４１は、複数の側面のうち他の側面に設けられる被固定部４３を備え、接続端子６０は、金属製で板状に構成されるとともに、リード端子４２と被固定部４３とに導通した状態で固定されているので、磁気検出素子４１のリード端子４２が延びる側面と異なる側面に設けた被固定部４３，４３aを、本体部５０の金属製の板状に構成された接続端子６０と導通状態で接続し固定することで、本体部５０に加わる成形時や液面検出装置１の使用中の熱などよって本体部５０が伸び縮みしても線膨張係数の小さい金属製の接続端子６０に固定された磁気検出素子４１の熱による影響を抑えることができ、リード端子４２の断線など接続不良を防止することができる。

本発明の液面検出装置１によれば、本体部５０は、接続端子６０及び接続端子６０に固定される磁気検出素子４１を保持する第１の樹脂体５１と、接続端子６０及び磁気検出素子４１の周囲に充填される第２の樹脂体５２と、を備えているので、第１の樹脂体５１に接続端子６０を設けて接続端子６０に磁気検出素子４１を保持することで、磁気検出素子４１の保持固定を高精度かつ確実に行うことができる。また、第１の樹脂体５１の周囲に樹脂を充填して第２の樹脂体５２を設けることで、接続端子６０と磁気検出素子４１のリード端子４２との接続状態や磁気検出素子４１の固定状態を一層確実に保持することができ、本体部５０が伸び縮みしても線膨張係数の小さい金属製の接続端子６０に固定された磁気検出素子４１の熱による影響を抑えてリード端子４２の断線など接続不良を防止することができる。

本発明の液面検出装置１によれば、接続端子６０は、被固定部４３が接続端子６０に当接した状態で、被固定部４３を押さえて磁気検出素子４１を位置決めする位置決め部６２ａを備えているので、本体部５０の第１の樹脂体５１に設けた接続端子６０の位置決め部６２ａを利用して磁気検出素子４１を位置決めすることができ、磁気検出素子４１を本体部５０に簡単に位置決めすることができる。これにより、液面検出の精度を向上することができる。

本発明の液面検出装置１によれば、接続端子６０は、電気的に接地される接地端子６２と兼用されているので、接地端子６２に接続することで、電気的な接続と同時に接地することができ、接地端子６２によって耐ノイズ性を向上することもできる。

なお、上記の実施の形態では、磁気検出素子４１の被固定部４３を用いて、接続端子６０の位置決め部６２ａで位置決めすようにしたが、位置決め部を省略して、磁気検出素子４１の位置決めは、別に用意した治具を用いて位置決めするようにしても良く、被固定部４３は、単に接続端子６０に固定するだけとする。
また、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定するものでない。

１ 液面検出装置
１０ フロート
１１ フロートアーム
２０ 回動ホルダ
２１ ホルダ軸受部
２２ アーム保持部
２３ 磁石収納部
２４ ホルダ回動軸
３０ 磁石
４０ 磁気検出部
４１ 磁気検出素子
４２ リード端子
４２ａ リード端子
４２ａｇ 接地リード端子
４３ 被固定部
４３ａ 被固定部
４４ 樹脂体
４４ａ 樹脂体
４４ｂ 樹脂体
４５ 電子部品
５０ 本体部
５１ 第１の樹脂体
５２ 第２の樹脂体
５３ 回動支持軸
５４ 固定用位置決め部
５５ 固定用フック
６０ 接続端子
６０ａ 外側端部
６０ｂ 内側端部
６１ リード線
６２ 接地端子
６２ａ 位置決め部
７０ カバー
７１ カバー軸受部
７２ 壁面部
７３ 開口部

Claims (4)

1. 液面の変動に伴うフロートの変位に応じて回動する回動ホルダと、
   前記回動ホルダに固定され前記回動ホルダとともに回動する磁石と、
   前記磁石の回動動作に伴う磁力変化を検出し、複数の側面と、前記複数の側面のうち一つの側面から延びるリード端子とを有する磁気検出素子と、
   前記リード端子と接続される接続端子を内蔵し、前記磁気検出素子を保持する本体部と、を備える液面検出装置において、
   前記磁気検出素子は、前記複数の側面のうち他の側面に設けられる被固定部を備え、
   前記接続端子は、金属製で板状に構成されるとともに、前記リード端子と前記被固定部とに導通した状態で固定される、
   ことを特徴とする液面検出装置。
2. 前記本体部は、
   前記接続端子及び前記接続端子に固定される前記磁気検出素子を保持する第１の樹脂体と、
   前記接続端子及び前記磁気検出素子の周囲に充填される第２の樹脂体と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記接続端子は、前記被固定部が前記接続端子に当接した状態で、前記被固定部を押さえて前記磁気検出素子を位置決めする位置決め部を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面検出装置。
4. 前記接続端子は、電気的に接地される接地端子と兼用される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液面検出装置。

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