JP3714242B2 - 液面検出装置 - Google Patents

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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。
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