JP4218645B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液面の高さの検出を行う液面検出装置に関するもので、例えば、液面の高さによって示される燃料タンク内の燃料の残存量の検出に用いて好適である。

従来、例えば、特許文献１、２などにおいて液面検出装置が開示されている。この液面検出装置は、例えば車両等の燃料タンク内における燃料の残存量の検出に用いられる。

液面検出装置による燃料量の検出は、回動アームに接続したフロートを液面に浮かし、フロート位置が燃料の液面高さに応じて変動したときに、その変動量を回動アームの回動軸に備えた回動検出手段で検出することで行われている。例えば、回動アームの中心を同心とした扇形のマグネットを固定しておき、軸内又はマグネットの近辺に磁気反応素子を設置することで、回動アームが回動した際に、扇形のマグネットから発せられる磁束が磁気反応素子を通過する密度が変動することに基づいて、フロート位置の変動、つまり燃料の液面高さの変動を検出するようになっている。

このような液面検出装置において、従来では、検出限界等を考慮して、回動アームの回動を規制するための壁（ストッパ）が備えられ、この壁によって回動アームの回動角度の範囲が決められるようになっている。
特開２００１−１２４６１４号公報 実公昭５６−１７０７２６号公報

しかしながら、回動アームの回動を規制するための壁（ストッパ）は、特定場所に設定されるものであり、回動アームに対して１対の関係となっているため、例えば要求される液面レベルの変化に対応して回動アームの回動角度を代えようとしても、それに対応できなかった。すなわち、多様な液面レベルに対応するためには、回動アームの回動角度に合わせて異なる位置に壁（ストッパ）を設けなければならなかった。

また、従来、回動アームの回動角度を変えるために、複数の壁を設けると共に、回動アームの長さを変えたもの（特許文献１参照）、回動アームの回転半径を変えたもの等があるが、このような液面検出装置の場合、それを収容するタンク内のスペースが広くなり、省スペースに向かないという問題がある。

なお、このような問題は、磁気抵抗式の液面検出装置のみならず、抵抗式の液面検出装置に関しても同様のことが言える。

本発明は上記点に鑑みて、タンク内のスペースを広くしなくても、回動アームの回動角度を調整できる液面検出装置を提供すること目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、本体（２）に対して、回動軸（２ａ）を中心とした第１角度範囲（θ１）と該第１角度範囲（θ１）とは異なる第２角度範囲（θ２）を規定する複数のストッパ（２ｄ）を備え、この複数のストッパ（２ｄ）が回動軸（２ａ）を中心とした周方向に並べられるようにする。さらに本体（２）には、複数のストッパ（２ｄ）のうち第１角度範囲（θ１）を規定するものを両端として第１の溝部（２ｂ）が形成され、また、複数のストッパ（２ｄ）のうち第２角度範囲（θ２）を規定するものを両端として第２の溝部（２ｃ）が形成され、第１の溝部（２ｂ）と第２の溝部とは、回動軸（２ａ）を中心とした周方向に並べられるようにする。また、回動アーム（４）におけるフロート（８）が取り付けられる方の反対側の端部（４ａ）を複数のストッパ（２ｄ）の間に配置し、回動アーム（４）が回動したときに端部（４ａ）が複数のストッパ（２ｄ）に接することで、回動アーム（４）の回動が規制されるようにする。そして、この端部（４ａ）を第１の溝部（２ｂ）および第２の溝部（２ｂ）のうちいずれか１つに嵌め込むことで、当該端部（４ａ）を複数のストッパ（２ｄ）のうち第１角度範囲（θ１）を規定するものの間と第２角度範囲（θ２）を規定するものの間のいずれかに配置し、それにより、回動アーム（４）の回動角度を第１角度範囲（θ１）と第２角度範囲（θ２）のいずれか一方に選択する構成とすることを特徴としている。

このような構成の液面検出装置によれば、端部（４ａ）を複数のストッパ（２ｄ）のうち第１角度範囲（θ１）を規定するものの間と第２角度範囲（θ２）を規定するものの間のいずれに配置するかによって、回動アーム（４）の回動角度を変更することが可能となる。このため、タンク（１０）内のスペースとの関係などによって回動アーム（４）の回動角度を変えたい場合にも対処可能である。このため、液面検出装置の構成部品の統合化を図ることが可能となり、部品の統合化によるコスト削減も可能となる。

例えば、請求項２に示されるように、回動アーム（４）におけるフロート（８）が取り付けられる方の反対側の端部（４ａ）を本体（２）側に向かって曲げ、この曲げられた部分が複数のストッパ（２ｄ）に接するようにすることで、回動アーム（４）の回動が規制されるようにすることができる。

なお、上記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ものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１、図２は、本実施形態の液面検出装置の２つの形態における正面図、図３は、本実施形態の液面検出装置の部分断面図であり、図３中における断面部分は図１における二点鎖線Ｚ中の直線部分の断面を示したものに相当する。

図１〜図３に示される液面検出装置は、燃料タンク１０内における燃料１の液面の高さを測ることで燃料１の残存量を検出するために用いられるものである。この液面検出装置は、燃料タンク１０の開口部１０ａに固定されるステー１１に直接固定され、ボデー２と、マグネットホルダ３と、回動アーム４と、マグネット５と、磁気反応素子６、ターミナル７およびフロート８を有して構成されている。

そして、図１、図２に示される液面検出装置は、回動アーム４が異なる形態とされたもので、その他の構成要素に関してはすべて同じ構成とされることで、部品の統合化が図られている。以下、各構成要素の詳細について説明する。

ボデー２は、液面検出手段の本体を構成するもので、例えば樹脂等の非導電性材料によって構成される。このボデー２の裏面側、つまりマグネットホルダ３とは反対側が燃料タンク１０の開口部１０ａに固定されるステー１１に接続されることで、液面検出装置が燃料タンク１０に対して固定されるようになっている。

このボデー２のうちマグネットホルダ３が配置される場所には、ボデー２の表面から突出するように回動軸２ａが備えられており、この回動軸２ａの外周に溝部２ｂが形成されている。そして、このボデー２内において、ターミナル７がボデー２の上方から突き出し、かつ、回動軸２ａまで延設されるように配置された構成となっている。

さらに、ボデー２には、回動アーム４のフロート８が取り付けられる方とは反対側の端部４ａの回動軌跡に沿って、溝部２ｂ、２ｃが形成されている。溝部２ｂ、２ｃの溝幅は、回動アーム４の太さよりも若干多きく設定されており、溝部２ｂ、２ｃの長さは溝部２ｂと溝部２ｃとが異なる長さとなるように設定されている。具体的には、溝部２ｂ、２ｃの長さは、溝部２ｂ、２ｃの両端に配置された壁面２ｄによって規定され、この一対の壁面２ｄ間の距離が変えられることで、溝部２ｂと溝部２ｃとが異なる長さ、具体的には、溝部２ｂの方が溝部２ｃよりも短くなるようにされており、溝部２ｂが回動軸２ａを中心として角度θ１の範囲、溝部２ｃが回動軸２ａを中心として角度θ２の範囲となるように設定されている。

マグネットホルダ３は、ボデー２に対して回動自在に保持されるものでマグネット５を内蔵している。このマグネットホルダ３に回動アーム４が固定されており、マグネットホルダ３の回動と共に回動アーム４がボデー２に対して回動するようになっている。

具体的には、マグネットホルダ３は、マグネット５を収容する円筒状部分３ａと、回動アーム４の形状に合わせて円筒状部分３ａから伸ばされた棒状部分３ｂとによって構成されている。円筒状部分３ａの中央部は、中空状とされており、この中空部にボデー２から伸ばされた回動軸２ａが嵌め込まれたときに、回動軸２ａの外周に形成した溝部２ｂ内に円筒状部分３ａの中空部の内側から突出させた突出部３ｃが嵌まることで、マグネットホルダ３がボデー２に対して軸方向移動を規制し、回動できるようになっている。

また、マグネットホルダ３の表面には、回動アーム４を保持するための爪部３ｄが形成されている。この爪部３ｄはフック状になっており、回動アーム４が嵌め込まれることで保持されている。

さらに、マグネットホルダ３における棒状部分３ｂには穴部３ｅが形成されている。この穴部３ｅ内に回動アーム４の端部４ａが嵌入された構成となっている。この回動アーム４の端部４ａは、図１に示す形態では、長めに設定された溝部２ｃ内に嵌め込まれ、図２に示す形態では、短めに設定された溝部２ｂ内に嵌め込まれた状態とされている。このため、回動アーム４が回動したときには、回動アーム４の端部４ａが溝部２ｂ、２ｃの内壁面を移動することになるが、溝部２ｂ、２ｃの両側に形成された壁面２ｄがストッパとして機能することで端部４ａの移動が壁面２ｄによって遮られ、回動アーム４の回動が規制されるようになっている。

回動アーム４は、棒状部材もしくは中空状のパイプ部材によって構成されており、棒状部材もしくはパイプ部材が所望の箇所で屈曲させられることで回動アーム４が構成されている。そして、回動アーム４の端部４ａが上述したようにマグネットホルダ３における穴部３ｅ内に嵌め込まれ、回動アーム４の他端がフロート８を保持するためのものとして用いられている。

この回動アーム４の形状は、図１に示す形態と図２に示す形態とで異なる形状とされている。具体的には、図１に示す形態と図２に示す形態とで、回動アーム４の屈曲角度α１、α２（棒状部材もしくはパイプ部材を曲げた分の角度）が異ならせてあり、図１に示す形態における回動アーム４の屈曲角度α１の方が図２に示す形態における回動アーム４の屈曲角度α２よりも小さくされている。

これら図１に示す形態と図２に示す形態それぞれにおける回動アーム４の屈曲角度α１、α２は、回動アーム４の端部４ａが溝部２ｂ、２ｃ内の端から端まで、つまり各々の溝部２ｂ、２ｃの互いの両側の壁面２ｄ間を移動すると考えた場合に、一方の端に接しているときが燃料１の液面が最も低い位置にあるときと対応し、他方の端に接しているときが燃料１の液面が最も高い位置にあるときと対応するように設定されている。

マグネット５は、マグネットホルダ３における円筒状部分３ａ内に収容されている。マグネット５は、例えば扇形のように、回動アーム４が回動させられたときに、その回動状態に応じてマグネット５が発生させる磁束の回転軸２ａを通過する密度が変化するような形状となっている。

磁気反応素子６は、回動軸２ａ内に配置されており、マグネット５が発生させる磁束の密度に応じた出力を発生させるようになっている。したがって、回動アーム４の回動に伴ってマグネット５が動くと、それに従って磁気反応素子６を通過する磁束密度が変化することから、磁気反応素子６から異なった出力が発生させられるようになっている。

ターミナル７は、磁気反応素子６に対して外部電源からの電力供給を行う電源端子と、外部のＧＮＤとの電気的な接続を行うためのＧＮＤ端子と、磁気反応素子６の出力を取り出すための出力端子とを有して構成されている。

フロート８は、略長方体形状で構成され、燃料１の液面で浮くように空洞状または発泡状のもので構成されている。このフロート８が燃料１の液面で浮くようになっていることから、燃料１の液面の高さの変動に応じたフロート８の位置の移動に伴って、回動アーム４が回転軸２ａを中心として回動するようになっている。

このような構造により、本実施形態の液面検出装置が構成されている。このように構成された液面検出装置では、燃料１の液面の高さの変動に応じてフロート８の位置が移動すると、それに伴って回動アーム４が回転軸２ａを中心として回動する。

そして、図１に示す形態の場合には、回動アーム４の端部４ａが溝部２ｃに嵌め込まれているため、溝部２ｃの両端の端から端（両壁面２ｄの間）まで端部４ａが移動できるようになっている。このため、回動アーム４の回動範囲は角度（第２角度範囲）θ２となり、比較的広い範囲に対応したものとなる。

また、図２に示す形態の場合には、回動アーム４の端部４ａが溝部２ｂに嵌め込まれているため、溝部２ｂの両端の端から端（両壁面２ｄの間）まで端部４ａが移動できるようになっている。このため、回動アーム４の回動範囲は角度（第１角度範囲）θ１となり、比較的狭い範囲に対応したものとなる。

このようにして回動アーム４が回動することになる。この回動アーム４の回動に伴ってマグネット５が動くと、それに従って磁気反応素子６を通過する磁束密度が変化することから、磁気反応素子６から異なった出力が発生させられる。このため、磁気反応素子６の出力に基づいて回動アーム４の回動状態、つまりフロート８の位置が認識され、燃料１の液面の高さから燃料１の残存量を検出することが可能となっている。

以上説明したように、本実施形態の液面検出装置では、回動アーム４の端部４ａの移動軌跡に合わせた溝部２ｂ、２ｃを形成しておき、異なる屈曲角度で構成した回動アーム４の端部４ａが溝部２ｂ、２ｃのいずれか一方に嵌め込まれるようにしている。つまり、溝部２ｂ、２ｃそれぞれの両側に位置する壁面２ｄの間のいずれか一方を選択して回動アーム４の端部４ａを配置することで、回動アーム４の回動角度が変更できるような構成としている。

このため、図１に示す形態と図２に示す形態とで、回動アーム４の回動角度を変更することが可能となり、燃料タンク１０内のスペースとの関係などによって回動アーム４の回動角度を変えたい場合にも、回動アーム４の形状を変更するだけで対応することが可能となる。

したがって、燃料タンク１０のスペースを広くしなくても、回動アーム４の回動角度を調整できる液面検出装置とすることが可能となる。また、回動アーム４以外の部品、例えばボデー２やマグネットホルダ３等の部品に関しては、回動アーム４の回動角度を変えるために複数種類用意する必要が無くなり、部品の統合化を図ることが可能となる。これにより、部品の統合化によるコスト削減も可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対してボデー２の形状を変更したものである。図４に、本実施形態の液面検出装置の正面図を示す。

この図に示されるように、ボデー２に形成された溝部２ｂ、２ｃを繋がった１つの溝で構成し、この溝内に突起状とされた壁面２ｄを設けることで、突起部２ｅの左右に溝部２ｂと溝部２ｃとが構成されるようにしている。

このように、溝部２ｂ、２ｃを繋げた場合、突起状の壁面２ｄの弾性力を利用して、溝部２ｂに嵌め込んでいた回動アーム４の端部４ａを溝部２ｃ側に移動させることが可能となる。したがって、このような構成とすれば、同じ回動アーム４を利用して、異なる回動角度を実現することが可能となる。このため、回動アーム４をマグネットホルダ３から取り外さなくても回動アーム４の回動角度の調整を行うことができる。

（他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、マグネット５および磁気反応素子６を用いて液面検出を行うものを例に挙げて説明したが、回動アーム４の回動に伴って電気抵抗値が変化することに基づいて液面検出を行うような、いわゆる抵抗式の液面検出装置に本発明を適用しても良い。

また、上記第１、第２実施形態では、燃料タンクの穴部に固定されるステーに対して直接取り付けられる液面検出装置を例に挙げて説明したが、燃料タンクの穴部に固定される燃料ポンプの側面に取り付けられる液面検出装置に対しても、本発明を適用することができる。

さらに、上記第１、第２実施形態では、回動アーム４の端部４ａが溝部２ｂ、２ｃを構成する壁面を移動するような構成としたが、溝部２ｂ、２ｃ自体が必要である訳ではない。要は、ストッパとして機能する壁面２ｄが異なる間隔で配置されていて、その異なる間隔とされた壁面２ｄ間のいずれかに回動アーム４の端部４ａが配置されることで、回動アーム４の回動角度が調整されるものであれば良い。また、同様に、回動アーム４の端部４ａは、ストッパとして機能する壁面２ｄと接することで、回動アーム４の回動が規制されれば良く、必ずしも折り曲げられた形状でなければならない訳ではない。

本発明の第１実施形態における一つめの形態とされた場合の液面検出装置の正面図である。 本発明の第１実施形態におけるニつめの形態とされた場合の液面検出装置の正面図である。 図１に示す液面検出装置の部分断面図である。 本発明の第２実施形態における液面検出装置のボデーの正面模式図である。

符号の説明

１…燃料、２…ボデー、２ａ…回動軸、２ｂ、２ｃ…溝部、２ｄ…壁面（ストッパ）、３…マグネットホルダ、３ａ…円筒状部分、３ｂ…棒状部分、３ｃ…突起部、３ｄ…爪部、３ｅ…穴部、４…回動アーム、５…マグネット、６…磁気反応素子、７…ターミナル、８…フロート。

Claims (2)

1. タンク（１０）内に収容された液体（１）における液面の高さに応じて位置が上下移動するフロート（８）と、
   前記フロート（８）を保持すると共に、該フロート（８）の移動に伴って回動する回動アーム（４）と、
   前記回動アーム（４）の回動軸（２ａ）が備えられていると共に、前記回動アーム（４）の回動状態に応じた出力を発生させることで、前記フロート（８）の位置に基づいて前記液面の高さを検出する液面検出手段（５、６、７）が備えられる本体（２）と、を備えてなる液面検出装置において、
   前記本体（２）には、前記回動軸（２ａ）を中心とした第１角度範囲（θ１）と該第１角度範囲（θ１）とは異なる第２角度範囲（θ２）を規定する複数のストッパ（２ｄ）が前記回動軸（２ａ）を中心とした周方向に並べられ、
   さらに前記本体（２）には、前記複数のストッパ（２ｄ）のうち前記第１角度範囲（θ１）を規定するものを両端として第１の溝部（２ｂ）が形成され、また、前記複数のストッパ（２ｄ）のうち前記第２角度範囲（θ２）を規定するものを両端として第２の溝部（２ｃ）が形成され、前記第１の溝部（２ｂ）と前記第２の溝部とは、前記回動軸（２ａ）を中心とした周方向に並べられ、
   前記回動アーム（４）における前記フロート（８）が取り付けられる方の反対側の端部（４ａ）が前記複数のストッパ（２ｄ）の間に配置され、前記回動アーム（４）が回動したときに前記端部（４ａ）が前記複数のストッパ（２ｄ）に接することで、前記回動アーム（４）の回動が規制されるようになっており、
   前記回動アーム（４）における前記端部（４ａ）を前記第１の溝部（２ｂ）および前記第２の溝部（２ｂ）のうちいずれか１つに嵌め込むことで、前記端部（４ａ）を前記複数のストッパ（２ｄ）のうち前記第１角度範囲（θ１）を規定するものの間と前記第２角度範囲（θ２）を規定するものの間のいずれかに配置し、それにより、前記回動アーム（４）の回動角度を前記第１角度範囲（θ１）と前記第２角度範囲（θ２）のいずれか一方に選択する構成となっていることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記回動アーム（４）における前記フロート（８）が取り付けられる方の反対側の端部（４ａ）は前記本体（２）側に向かって曲げられており、この曲げられた部分が前記複数のストッパ（２ｄ）に接することで、前記回動アーム（４）の回動が規制されるようになってい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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