JP3714242B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体貯蔵槽の中に貯えられた液体の液面レベルを検出する液面検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液面検出装置としては、たとえば、特開平８−９４４１３号公報に開示される液面レベル測定装置がある。この液面レベル測定装置は、液面に浮かぶフロートの上下動によって回動する磁石と、この磁石の回動によって電気的抵抗値が変化する磁気抵抗素子を備え、液面レベルの変化を磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この液面レベル測定装置において、磁石は液面レベル測定装置の外部に露出しているため、液体中に混入した金属粉等の異物が磁石に吸引され付着して、磁石等の可動部の円滑な動きが妨げられる可能性があった。
【０００４】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、その目的は、磁石の配置に工夫を凝らして磁石への異物付着を抑制することにより、磁石等の可動部の円滑な動きを確実に維持することができるような液面検出装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の液面検出装置では、本体部に設けられシャフトを回動自在に保持する保持孔は略有底孔状に形成され、シャフトは、保持孔と同軸上の略有底円筒状に形成され且つその開口部を本体部側にして保持孔に嵌合され、磁石はシャフトの円筒の内側に配置されている構成とした。これにより、磁石は液面検出装置外の液体に露出させずに配置される。つまり、磁石が取付けられている空間をシャフトと保持孔との間に形成される隙間を介して液面検出装置外部と連通させた。この隙間は、通常は、シャフトの円滑な回動を維持する上で必要最小の大きさに設定されている。したがって、この隙間により、液体内に混入した金属粉等の異物が磁石が取付けられている空間に到達して磁石に付着することを抑制できるので、磁石の円滑な回動を確実に維持することができる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の液面検出装置では、磁気検出素子からの出力信号を処理する信号処理回路を備える構成とした。これにより、液面検出装置からの電気信号をノイズの影響を受け難くいものとして、外部に確実に伝達することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態による液面検出装置を、自動車に搭載される燃料タンク内に装着されて燃料の液面位置を検出し表示させる燃料レベルゲージに適用した場合を例として、図に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による液面検出装置である燃料レベルゲージ１の断面図であり、図２のＩ−Ｉ線断面図である。図２は、燃料レベルゲージ１の正面図であり、燃料の液面１３が最低位にある状態を示している。また、図１および図２において、図の上方が自動車に搭載された状態における上方となっている。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１０】
燃料レベルゲージ１は、その本体部であるボディ２が、図１および図２に示すように、自動車の燃料タンク（図示せず）の天板内面（図示せず）から垂下するブラケット１２に取付けられている。液面１３の変動に追随するフロート３の上下動によりシャフト４と一体的に磁石５が回動すると、磁石５に対向してボディ２に取付けられている磁気検出素子である磁気抵抗素子６の出力電圧が変化する。この磁気抵抗素子６の出力電圧によりフロート３の位置、すなわち燃料の液面１３レベルが検出される。
【００１１】
なお、図１および図２は、燃料の液面１３が最低位にある状態を示しているが、燃料の液面１３が最高位にある時、いわゆる満タンの場合は、液面１３は燃料レベルゲージ１より上方となり、燃料レベルゲージ１は完全に液没する。
【００１２】
本体部であるボディ２は、たとえば樹脂等から形成されている。ボディ２には、図１に示すように、後述するシャフト４を回動自在に保持するための保持孔である軸受け部２ａが有底孔状に形成されている。軸受け部２ａの軸方向は、自動車の水平方向、つまり図１の左右方向に設定されている。また、ボディ２には、磁気検出素子である磁気抵抗素子６等が実装されたプリント基板７を収容するための袋状の収容部２ｂが設けられている。また、ボディ２には、取付け部２ｄが設けられ、この２ｄを介して燃料レベルゲージ１が燃料タンク（図示せず）のブラケット１２に取付けられている。
【００１３】
シャフト４は、たとえば樹脂等から、図１に示すように、略有底円筒状に形成されており、その円筒の外周面４ａがボディ２の軸受け部２ａに嵌合している。シャフト４の開口端側の端部には、磁石５を保持固定するための保持部４ｂが形成されている。また、保持部４ｂと軸方向反対側には、フロート３とシャフト４を連結する連結桿９を保持固定するための孔部４ｃが形成されている。シャフト４は、その開口端側をボディ２に対向させて、つまり磁石５をボディ２に対向させて、ボディ２の軸受け部２ａに嵌合している。この時、シャフト４の外周面４ａとボディ２の軸受け部２ａとの間には、シャフト４を滑らかに回動させるために必要且つ最小の環状隙間Ｃが設けられている。
【００１４】
磁石５は、たとえばフェライト磁石等から形成され、シャフト４の保持部４ｂに接着等により固定されており、シャフト４と一体的に回動する。また、磁石５は、図１および図３に示すように、シャフト４の軸方向と直交する方向に磁極を有し、図１に示すように、磁束Ｍが流れている。なお、図３は、図１中におけるＩＩＩ矢視図である。
【００１５】
シャフト４が軸受け部２ａに取付けられると、磁石５は、シャフト４とボディ２とにより囲まれた空間Ｋ内に配置され、燃料レベルゲージ１の外部には露出しなくなる。これにより、磁石が燃料レベルゲージの外部に露出した従来の液面レベル測定装置における燃料中に混入している金属粉等の異物が磁石に吸引され付着し磁石等の可動部の円滑な動きが妨げられる、という不具合を防止することができる。ここで、磁石５が配置される空間Ｋは、環状隙間Ｃを介して燃料レベルゲージ１の外部と連通しているが、環状隙間Ｃの大きさは上述したように小さく、且つ空間Ｋは袋小路状のため、金属粉等の異物が燃料と共に空間Ｋ内に流入することはほとんどない。
【００１６】
フロート３は、樹脂等からなり、燃料の液面１３に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。フロート３は、金属パイプ等からなる連結桿９によりシャフト４に連結されている。すなわち、連結桿９の一方の端部がフロート３に固定され、連結桿９の他方の端部がシャフト４の孔部４ｃに圧入固定されている。燃料の液面レベルの変動に追従したフロート３の上下動が連結桿９により伝達されると、シャフト４が回動し磁石５もシャフト４と一体的に回動する。
【００１７】
プリント基板７には、磁気検出素子である磁気抵抗素子６が実装されている。
【００１８】
この磁気抵抗素子６は、磁界の強さが変化すると電気的抵抗が変化する素子を複数組合わせて形成されており、磁気抵抗素子６を横切る磁束の方向が変化すると、磁気抵抗素子６の抵抗値が変化する、すなわち出力電圧が変化する。したがって、磁気抵抗素子６に対向して配置されている磁石５が燃料の液面１３レベルの変動に応じて回動すると、磁気抵抗素子６を横切る磁束Ｍの方向が変化して磁気抵抗素子６の出力電圧が変化する。これにより、フロート３の位置、すなわち液面１３レベルを検出することができる。また、磁気抵抗素子６は、プリント基板７上に、プリント基板７が収容部２ｂ内に固定された状態において磁石５に対向し、且つ磁石５の回動範囲における磁気抵抗素子６の出力電圧の変化度合ができるだけ大きくなるような位置、すなわち感度が大きくなるような位置に装着されている。さらに、プリント基板７には、磁気抵抗素子６からの出力信号を燃料レベルゲージ１の外部の電気装置が必要とするような電気信号に変換する、信号処理回路８が実装されている。
【００１９】
なお、磁石５の磁力による磁束Ｍを磁気抵抗素子６を横切るように流す必要があるので、シャフト４は、非磁性体の材質、たとえば樹脂あるいはアルミ等の非磁性金属から形成されることが望ましい。
【００２０】
磁気抵抗素子６および信号処理回路８が実装されたプリント基板７がボディ２の収容部２ｂに挿入固定された後に、プリント基板７の絶縁保護のために絶縁性樹脂１１（たとえば、シリコン樹脂等）が収容部２ｂ内に充填される。その後、キャップ１０がボディ２に密着固定されて収容部２ｂ内の気密が確保される。
【００２１】
以上説明した、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１においては、ボディ２に、シャフト４を回動自在に保持する保持孔である軸受け部２ａを略有底孔状に形成し、一方、シャフト４を、軸受け部２ａと同軸上の略有底円筒状に形成し且つその開口端側をボディ２側にして軸受け部２ａに嵌合させた。さらに、磁石５を、シャフト４の外周面４ａより内径側にボディ２に対向させて取付けた。こうすることにより、磁石５は、シャフト４とボディ２とにより囲まれた空間Ｋ内に配置され、燃料レベルゲージ１の外部には露出しなくなる。このため、燃料レベルゲージ１の外部の燃料に混入している金属粉等の異物が空間Ｋに燃料と共に流入することが抑制される。したがって、燃料中に混入している金属粉等の異物が磁石５に吸引され付着し、磁石５やシャフト４等の可動部が固着してしまう等の不具合を防止して、磁石５やシャフト４等の可動部の円滑な回動を維持することができる。
【００２２】
なお、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１においては、磁気検出素子として磁気抵抗素子６を用いているが、これ以外の磁気検出素子、たとえばホール素子（ホール効果素子）、あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。
【００２３】
また、本発明の一実施形態による指針を燃料レベルゲージ１に適用した場合を例に説明したが、その用途は自動車用の燃料レベルゲージ１に限らず、それ以外の液面検出装置に適用してもよい。また、検出対象である液体も、燃料以外に水、潤滑油、各種薬品等であってもよい。その場合も、上述の一実施形態による燃料レベルゲージ１の場合と同様の構成とすることにより、液体中に混入している金属粉等の異物が磁石５に吸引され付着し、磁石５やシャフト４等の可動部が固着してしまう等の不具合を防止して、磁石５やシャフト４等の可動部の円滑な回動を維持することができる。
【００２４】
図４には、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の変形例の断面図を示す。この変形例においては、シャフト４と連結桿９の固定部分の形状を、図４に示すような形状に変更している。すなわち、シャフト４の孔部４ｃを外周面４ａと略同軸上に設けると共に、連結桿９の他方の端部をＬ字状に曲げて孔部４ｃに圧入している。この場合も、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の場合と同様の効果が得られる。さらに、経年変化により連結桿９がシャフト４から外れる可能性を、上述の本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の断面図で、図２中のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の正面図であり、液面１３レベルが最低位の状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１のシャフト４の正面図であり、図１のＩＩＩ矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ１の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料レベルゲージ（液面検出装置）
２ ボディ（本体部）
２ａ 軸受け部
３ フロート
４ シャフト
４ａ 外周面
４ｂ 保持部
４ｃ 孔部
５ 磁石
６ 磁気抵抗素子（磁気検出素子）
７ プリント基板
８ 信号処理回路
９ 連結桿
Ｃ 環状隙間
Ｋ 空間

Claims (2)

1. 液面に浮かぶフロート（３）と、
   前記フロート（３）に連結されたシャフト（４）と、
   前記シャフト（４）を回動自在に保持する保持孔（２ａ）を有する本体部（２）と、
   前記シャフト（４）に前記本体部（２）と対向するように取付けられた磁石（５）と、
   前記本体部（２）に前記磁石に対向して取付けられ前記フロート（３）の上下動により前記磁石（５）が回動した時の回動角度を検出する磁気検出素子（６）とを備える液面検出装置において、
   前記保持孔（２ａ）は略有底孔状に形成され、
   前記シャフト（４）は、前記保持孔（２ａ）と同軸上の略有底円筒状に形成され且つその開口部を前記本体部（２）側にして前記保持孔（２ａ）に嵌合され、前記磁石（５）は前記シャフト（４）の外周面（４ａ）の内側に配置されていることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記磁気検出素子（６）からの出力信号を処理する信号処理回路（８）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。

Images