JP3760851B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体貯蔵器、たとえば自動車等の車両に装備される燃料タンクの内部に取付けられて燃料の液面を計測し表示させ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１１−２３７２７５号公報に開示される液面レベルセンサがある。この液面レベルセンサは、先端にフロートを有し本体部であるケースに変位自在に保持されて液面変動に追従するアームと、このアームの変位を電気信号に変換するセンサ部とを備えている。センサ部は、アームに固定されてアームと一体的に変位する磁石と、磁石の変位、つまり動きを非接触で検出する磁電変換素子とから構成されている。そして、センサ部の一部である磁電変換素子は、それが実装されている配線板と共にケースに設けられた配線板収容部内に収容されている。配線板収容部は、パッキンを介して固定されたケースカバーにより密閉されて気密を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車の作動中においてはエンジンからのリターン燃料等により燃料タンク内温度が上昇するので、上述の配線板の収容部内の空気温度も上昇し収容部内の空気圧力が上昇する。すると、収用部内外に圧力差が生じてケースあるいはケースカバーに応力が作用する。一方、エンジンが停止すると、燃料タンク内温度はほぼ外気温度まで下がるので、収容部内の空気圧力も低下する。それに連れて収用部内外の圧力差も解消する。すなわち、エンジンの作動・停止を繰返すことにより、ケースあるいはケースカバーに繰返して応力が作用する。このため、収容部の気密不良が発生し収容部内に燃料が浸入してしまう可能性がある、という問題がある。
【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、配線板の収容部のカバーである蓋に容易に変形可能な緩衝部を設けることにより、配線板の収容部の気密を確実に維持することができ、また万が一カバーに何らかの欠陥が生じても収容部内への燃料の侵入を防止できるような液面検出装置を提供しようとするものである。
【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、開口部を塞ぐ蓋は、本体部に気密的に密着固定される固定部と収容部に対して配置され容易に変形可能な緩衝部とを備え、液体貯蔵器への取付状態において本体部の開口部は液体貯蔵器の下方に向けて開口する構成とした。これにより、液体貯蔵器内の温度変化により本体部に設けられた配線板収容部内の空気圧が変化すると、蓋の緩衝部がそれに応じて容易に変形するので、収容部内外の圧力差の発生を抑制して、本体部作用する応力を抑えることができる。したがって、配線板収容部の気密を確実に維持することができる。また、緩衝部に何らかの欠陥が生じても、収容部内への燃料の侵入を防止することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の液面検出装置では、蓋は、樹脂材料またはゴム材料から作られている構成とした。これにより、容易に、緩衝部を固定部と一体的に形成することができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の液面検出装置では、蓋の固定部と緩衝部とは異なる材質から形成されている構成とした。これにより、緩衝部の柔軟性を適切に設定することができる。
【００１０】
【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、自動車用燃料タンク内に装着されて燃料の液面位置を計測し表示させる燃料レベルゲージに適用した場合を例に図に基づいて説明する。
【００１１】
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の正面図である。また、図２は、燃料液面１１が最低位にある状態を示している。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。
【００１２】
燃料レベルゲージ１は、図１および図２に示すように、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、液体貯蔵器である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１０に取付けられている。ボディ２には、先端にフロート３ｃを取付けたアーム３が回動自在に取付けられ、燃料の液面レベルに対応して回動するアーム３には、同軸上にセンサ部の一方である磁石５が取付けられている。また、ボディ２の収用部２ｂ内には、センサ部の他方である磁気抵抗素子６が組込まれている。すなわち、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、センサ部は、磁石５および磁気抵抗素子６から構成されている。燃料の液面レベルに対応してアーム３と一体的に磁石５が回動すると、磁気抵抗素子６を横切る磁束密度が変化し磁気抵抗素子６の抵抗値が変化する。これにより、アーム３の回動角度、すなわち燃料の液面レベルが検出される。
【００１３】
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は、図１に示すように、後述するアーム３を回動自在に保持するための軸受け部２ａを備えている。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）の天板内面（図示せず）から垂下するブラケット１０に取付けられている。なお、図１および図２は、燃料レベルゲージ１が燃料タンク（図示せず）内に取付けられた状態を示し、図１および図２の上方が自動車の上方となっている。また、ボディ２には、センサ部の一部である磁気抵抗素子６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。ここで、収容部２ｂの開口部２ｃは、図１に示すように、燃料レベルゲージ１が燃料貯蔵器としての燃料タンク（図示せず）に取付けられた状態において、燃料タンク（図示せず）の下方（図１および図２の下方）に向けて開口している。
【００１４】
アーム３は、金属製の棒材等から形成されるアーム本体３ａの一端に燃料の液面に浮かぶフロート３ｃが固定されると共に、他端にベアリング３ｂが固定されて形成されている。フロート３ｃは樹脂等から形成され、燃料の液面１１に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。ベアリング３ｂは樹脂等から円筒状に形成され、ボディ２の軸受け部２ａに回動自在に嵌合している。さらに、ベアリング３ｂの収容部２ｂ側には、センサ部の一方である円盤状の磁石５が同軸上に取付けられ、ベアリング３ｂと一体的に回動する。燃料の液面レベルの変化に追随してフロート３ｃが動くことにより、アーム３がボディ２の軸受け部２ａと同軸上に回動すると、磁石５もベアリング３ｂと一体的に回動する。
【００１５】
プリント基板７には、センサ部の他方である磁気抵抗素子６が実装されている。この磁気抵抗素子６は、プリント基板７上において、プリント基板７が収容部２ｂ内に固定された時に磁石５に対向し、且つ磁石５の回動範囲において磁気抵抗素子６を横切る磁束の磁束密度の変化度合ができるだけ大きくなるような、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の出力信号を処理する信号処理回路８が実装されている。
【００１６】
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をボディ２の収容部２ｂに挿入し固定した後、絶縁保護のために絶縁性樹脂９（たとえば、シリコン樹脂等）を収容部２ｂ内に充填する。なお、絶縁性樹脂９は、図１に示すように、プリント基板７上に露出している回路パタン（図示せず）、磁気抵抗素子６および信号処理回路８を覆うための必要最小限度量だけ注入される。その後、収容部２ｂの開口部２ｃにカバー４を密着固定して、収容部２ｂを気密的に密閉する。
【００１７】
カバー４は、樹脂材料から形成され、ボディ２に密着固定される固定部４ａと、収容部２ｂに対応して配置される、すなわち図１に示すように、収容部２ｂ内に突出する緩衝部４ｂとを一体成形して作られている。緩衝部４ｂは、容易に変形できるように、固定部４ａと比較して肉厚が薄く設定されている。また、カバー４は、ボディ２に接着または溶着等により取付けられている。
【００１８】
次に、カバー４に設けた緩衝部４ｂの作用、効果について説明する。
【００１９】
自動車の作動状態、つまりエンジン（図示せず）運転中においては、エンジンからのリターン燃料（通常高温になっている）により燃料タンク（図示せず）内の燃料温度が上昇する。図２は、燃料の液面１１レベルが最低位にある状態を示している。一方、燃料タンク（図示せず）が満タン状態の時は、燃料レベルゲージ１のボディ２は完全に燃料に液没している。高温の燃料に接触することにより、ボディ２の収容部２ｂ内温度も上昇して収容部２ｂ内の空気圧力が高くなり収容部２ｂ内外に圧力差が生じてボディ２あるいはカバー４に応力が作用する。この時、カバー４の緩衝部４ｂは上述の圧力差により容易に変形するので、収容部２ｂ内外の圧力差がほとんど無くなるまで収容部２ｂ内の空気圧力が低下する。これにより、ボディ２あるいはカバー４には応力が作用しなくなる。一方、エンジンが停止すると、燃料タンク（図示せず）内燃料温度はほぼ外気温度まで下がり収容部２ｂ内の空気圧力が収容部２ｂ外の空気圧力より低くなる。つまり、再び収容部２ｂ内外に圧力差が生じる。すると、カバー４の緩衝部４ｂは再び容易に変形し収容部２ｂ内外の圧力差がほとんど無くなるまで収容部２ｂ内の空気圧力が上昇する。以上述べたような作用により、エンジンの作動・停止を繰返した時に、ボディ２あるいはカバー４に応力が作用することを確実に防止できる。したがって、ボディ２あるいはカバー４における亀裂等損傷の発生を防止して収容部２ｂ内の気密を確実に維持することができる。
【００２０】
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に設けられてセンサ部の一方である磁気抵抗素子６等が実装されたプリント基板７を収容する収容部２ｂの蓋であるカバー４は、ボディ２に気密的に密着固定される固定部ａと収容部２ｂに対応して配置され容易に変形可能な緩衝部４ｂとを備える構成とした。これにより、自動車のエンジンの作動・停止に対応した燃料タンク（図示せず）内の温度の変動、すなわち収容部２ｂ内の空気圧力変動に伴って、収容部２ｂ内外に圧力差が生じても、緩衝部４ｂがそれに応じて容易に変形し、この圧力差を解消できる。したがって、ボディ２あるいはカバー４における応力発生を防止しボディ２あるいはカバー４の損傷を防止して、収容部２ｂの気密を確実に維持することができる。
【００２１】
また、以上説明した、本発明の一実施例による燃料レベルゲージ１においては、収容部２ｂの開口部２ｃを、燃料レベルゲージ１を燃料タンク（図示せず）へ取付けた状態において、燃料タンク（図示せず）の下方に向けて開口させた。これにより、万が一カバー４に何らかの欠陥が生じても、収容部２ｂ内への燃料の侵入を防止することができる。
【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、センサ部を磁石５と磁気検出素子６とにより構成しているが、他の形式のセンサ部を用いてもよい。たとえば、磁石とホール素子から構成してもよい。さらには、ブラシと抵抗体、静電容量センサ等であってもよい。
【００２３】
また、本発明の一実施形態による液面検出装置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、燃料レベルゲージ１以外の液面検出装置に適用してもよい。また、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の場合と同様に、収容部２ｂの気密を確実に維持することができる。
【００２４】
図３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、カバー４の固定部４ａ、緩衝部４ｂを別材料から形成している。すなわち、固定部４ａをたとえば硬質樹脂により、また、緩衝部４ｂを柔軟なゴムから形成している。そして、固定部４ａと緩衝部４ｂを接着により一体化している。この場合、緩衝部４ｂの材質を適宜選定することで緩衝部４ｂの剛性、つまり変形し易さを容易に変更することができる。
【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１１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の変形例の断面図である。
【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
２ｂ 収容部
２ｃ 開口部
２ｄ 取付け部
３ アーム
３ａ アーム本体
３ｂ ベアリング
３ｃ フロート
４ カバー（蓋）
４ａ 固定部
４ｂ 緩衝部
５ 磁石（センサ部）
６ 磁気抵抗素子（センサ部）
７ プリント基板
１０ ブラケット（液体貯蔵器）

Claims (3)

1. 液体貯蔵器の内部に取付けられる本体部と、
   先端にフロートを有し前記本体部に変位自在に保持され液面変動に追従するアームと、
   前記アームの変位を電気信号に変換するセンサ部と、
   前記本体部に設けられて前記センサ部またはその一部を収容する収容部と、
   前記収容部の開口部を塞ぐように取付けられて前記収容部内を密閉する蓋とを備える液面検出装置において、
   前記蓋は、前記本体部に気密的に密着固定される固定部と、前記収容部に対応して配置され容易に変形可能な緩衝部とを備え、
   前記開口部は、前記液体貯蔵器への取付状態において前記液体貯蔵器の下方に向けて開口していることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記蓋は、樹脂材料またはゴム材料からなることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記蓋の前記固定部と前記緩衝部は異なる材質から形成され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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