JP4720159B2

JP4720159B2 - 液面検出装置

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Publication number: JP4720159B2
Application number: JP2004345217A
Authority: JP
Inventors: 智幸田中
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006153679A

Description

本発明は、貯蔵タンクに貯留した各種液体の液量を検出する液面検出装置に関するもので、特に非接触式の液面検出装置の改良構造に関するものである。

従来、たとえば車両などの乗り物の燃料タンク内の液面（液量）を検出する液面検出装置としては、燃料の残量に応じて上下に追従作動するフロートにフロートアームを取り付け、このフロートアームの動きに連動する摺動接点で抵抗体に接続された固定接点上を摺動することで、フロートの位置（燃料の液面）を電気抵抗値に変換して検出するものが知られている。

ところで、前述した液面検出装置は、摺動接点と固定接点の電気的な接触を伴うため、燃料が導電性の液体である場合には、使用することができなかった。

そこで、この接触方式の液面検出装置に代わる液面検出装置の方式として、フロートの動きに追従するマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子として磁気抵抗素子などの磁気センサを用いた非接触式の液面検出装置が提案されている。（たとえば、特許文献１を参照。）
特開平８−９４４１３号公報

特許文献１などによる液面検出装置においては、フロートの動きに追従するマグネットの回動に伴い、そのマグネット側の厚み方向に所定の間隔を配して磁気の変化を検出する検出素子（磁気センサ）が液面検出装置の本体フレーム側に設置されているため、液面検出装置のユニットとして全体の厚みがあるために嵩張ってしまうという問題があり、このような事態は、図示はしないが車両などの燃料タンク内に装備される液面検出装置や燃料ポンプなどを収容する上において、液面検出装置の小型化は重要な課題である。

また燃料タンクには、非接触式の液面検出装置の外部側に設置されている前記燃料ポンプあるいは他の電気部品などが接近して配設されていると、燃料ポンプのモータや電機部品による磁気の影響により、液面検出装置に設けられているマグネットと検出素子（磁気センサ）との間における磁界に乱れが発生し、これにより検出素子の出力に変化が生じてしまうため、結果として出力誤差として現れてしまうことがある。

また燃料タンク内の液面（液量）を検出する液面検出装置としては、マグネットがタンク内の液体に触れるため、液体中に混入している金属粉などの異物がマグネットに吸引されて付着して、マグネットなどの可動部側の円滑な動きが妨げられてしまうという虞があり、またマグネットに異物が付着することによって磁界にも影響を及ぼしてしまうことがあり、検出素子の出力に変化が生じて精度の高い指示が得られない虞がある。

そこで、本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、従来タイプに比べて非接触式の液面検出装置の小型化を実現しつつ、外部磁界の影響を極力抑えることを第１の目的とし、また液体中の異物による悪影響を抑えることを第２の目的とするものである。

本発明では、請求項１に記載のように、本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記本体フレームに設けられた前記軸受部材の一部に前記検出素子を配設し、前記軸受部材の外周部に配置される前記マグネットをリング状に形成するとともに、このリング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材を設け、前記リング状のマグネットに対して前記磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることを特徴とする液面検出装置である。

また本発明では、請求項２に記載のように、本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記軸受部材を中空状に形成するとともに、その中空状の空間部内に前記検出素子を配設し、前記軸受部材の外周部に配置される前記マグネットをリング状に形成するとともに、このリング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材を設け、前記リング状のマグネットに対して前記磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることを特徴とする液面検出装置である。

（削除）

本発明による液面検出装置においては、軸受部材に検出素子を配設することによって軸受部材の機能に加えて検出素子の収納部を兼用することができるため、小型化が可能となる。また、リング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くようにカップ状からなる磁気シールド部材を配置してなることにより、非接触式であるマグネットと検出素子からなるの液面検出装置において、その液面検出装置の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材によって遮断することができ、マグネットと検出素子（磁気センサ）との間における磁界に悪影響を与えることがないため、検出素子の検出出力に影響を与えることがなくなるから、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネットの底面と外周面とを磁気シールド部材によって取り巻くように覆ってなることにより、液体内に混入している金属粉などの異物がマグネットに吸引されて付着することを抑制することができるので、マグネットを含む可動部側の回動を確実に維持することができる。またマグネットへの異物の付着を抑制することにより、検出素子の出力に悪影響を与えることがなく、これにより安定した精度の高い検出出力を得ることができる。またリング状のマグネットに対してカップ状の磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることにより、ホルダー側に磁気シールド部材を取り付け固定するに際し、磁気的な結合（マグネットによって引き付ける作用）によって磁気シールド部材をホルダー側に設けたマグネットに沿わせて送り込むことができ、組み付け作業性においても良好に行うことができるものであり、これにより所期の目的を達成することができる。

本発明の請求項１に記載による液面検出装置は、本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記本体フレームに設けられた前記軸受部材の一部に前記検出素子を配設し、前記軸受部材の外周部に配置される前記マグネットをリング状に形成するとともに、このリング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材を設け、前記リング状のマグネットに対して前記磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなるものである。このように構成することにより、軸受部材の一部に検出素子を配設することにより、軸受部材の機能に加えて検出素子の収納部の役目を兼用することができ、小型化が可能となるとともに、ホルダーに設けたマグネットと同一平面上にて検出素子を配置することができ、本体フレームを含む液面検出装置のユニットを薄型で小型に構成することができる。またマグネットの底面と外周面とを取り巻くようにカップ状からなる磁気シールド部材を配置してなることにより、液面検出装置の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材によって遮断することができ、マグネットと検出素子との間における磁界に悪影響を与えることがないため、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネットの底面と外周面とをカップ状からなる磁気シールド部材によって取り巻くように覆ってなることにより、液体内に混入している金属粉などの異物がマグネットに吸引されて付着することを抑制することができ、マグネットを含む可動部側の回動を確実に維持することができ、またマグネットへの異物の付着を抑制することにより、検出素子の出力に悪影響を与えることがなく、これにより安定した精度の高い出力を得ることができる。またリング状のマグネットに対してカップ状の磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることにより、ホルダー側に磁気シールド部材を取り付け固定するに際し、磁気的な結合（マグネットによって引き付ける作用）によって磁気シールド部材をホルダー側に設けたマグネットに沿わせて送り込むことができ、組み付け作業性においても良好に行うことができる。

また本発明の請求項２に記載による液面検出装置は、本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記軸受部材を中空状に形成するとともに、その中空状の空間部内に前記検出素子を配設し、前記軸受部材４Ａの外周部に配置される前記マグネット８をリング状に形成するとともに、このリング状のマグネット８の底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材１５を設け、前記リング状のマグネット８に対して前記磁気シールド部材１５を磁気的に結合保持してなるものである。このように構成することにより、軸受部材に設けた中空状の空間部内に検出素子を配設することによって軸受部材の機能に加えて検出素子の収納部の機能をも兼用することができ、小型化が可能となるとともに、ホルダーに設けたマグネットと同一平面上にて検出素子を設置することができ、本体フレームを含む液面検出装置のユニットを薄型化を実現することができ、しかも全体ユニットの小型化を図ることができる。またマグネットの底面と外周面とを取り巻くようにカップ状からなる磁気シールド部材を配置してなることにより、液面検出装置の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材によって遮断することができ、マグネットと検出素子との間における磁界に悪影響を与えることがないため、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネットの底面と外周面とをカップ状からなる磁気シールド部材によって取り巻くように覆ってなることにより、液体内に混入している金属粉などの異物がマグネットに吸引されて付着することを抑制することができ、マグネットを含む可動部側の回動を確実に維持することができ、またマグネットへの異物の付着を抑制することにより、検出素子の出力に悪影響を与えることがなく、安定した精度の高い出力を得ることができる。またリング状のマグネットに対してカップ状の磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることにより、ホルダー側に磁気シールド部材を取り付け固定するに際し、磁気的な結合（マグネットによって引き付ける作用）によって磁気シールド部材をホルダー側に設けたマグネットに沿わせて送り込むことができ、組み付け作業性においても良好に行うことができる。

（削除）

以下、図１から図６を用いて本発明の第１実施例を説明する。本発明の液面検出装置１は、タンク２内に収容されている液体３の液量である液面３Ａ位置を検出するものである。液面検出装置１は、タンク２側に取り付けられる液面検出用本体１Ａと、この液面検出用本体１Ａに組み付けられる合成樹脂製からなる液面計ユニットの本体フレーム４と、この本体フレーム４から一体的に突き出し形成された軸受部材４Ａと、この軸受部材４Ａに回動可能に支持される合成樹脂材料からなるホルダー５と、このホルダー５に取り付けられ、液面３Ａの変位に追従作動するフロート６を備えたフロートアーム７と、前記ホルダー５に配設され、フロート６の作動に伴いホルダー５とともに回動するマグネット８と、このマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出し出力する、たとえばホール素子からなる磁気感応素子を用いた検出素子９と、この検出素子９を保持するとともに、検出素子９と電気的に接続するプリント基板１０と、このプリント基板１０から前記検出素子９によって検出した信号を液面検出装置１の外部に出力するためのターミナル部１１にリード線１２を介して接続するように構成している。

なお、本体フレーム４側に取り付けられる検出素子９やプリント基板１０およびリード線１２などを保護するなどの目的で充填剤１３によって覆うことにより、本体フレーム４の内部側へ塵埃や液体３などが侵入しないように水密状態を保つように構成している。

また、液面検出装置１はタンク２内に臨むようにその一部を収容配置されており、液面検出装置１の液面検出用本体１Ａのプレート部分とタンク２側との間から液体３が洩れないように図示しないＯリングなどを介して水密状態を保つように取り付け固定されている。

フロート６は本実施例において、ステンレスなどの腐食しにくい金属材料から形成されており、液面３Ａの変動に伴い移動するものである。なお、フロート６の材質は前記材料に限定されるものではなく、合成樹脂などで形成しても良い。

フロートアーム７は非磁性体である金属で形成されており、一端にフロート６を保持し、他端がホルダー５に設けられたアーム差込支持部５Ａに挿入支持されるとともに、その手前側にてフロートアーム７の軸部を支持するホルダー５に設けられたアーム係止部５Ｂによって保持されている。また、ホルダー５の中央部には本体フレーム４に設けられた軸受部材４Ａによって軸支される支持孔５Ｃが形成されるとともに、その支持孔５Ｃの回りにて環状（リング状）のマグネット８がホルダー５に支持されている。なお、環状のマグネット８はホルダー５の成形と同時にインサート成形などの手段によって一体的にかつ同軸的に形成されている。

本体フレーム４から一体的に突き出し形成された軸受部材４Ａは、その軸受部材４Ａ自体が中空状に形成されるとともに、その中空状の空間部４Ｂ内にホール素子からなる磁気感応素子（検出素子）９が配設され、軸受部材４Ａの外周部にホルダー５に支持され、２極着磁された環状のマグネット８が対峙して配置されている。なお、検出素子９は本実施例にのみ限定されるものではなくマグネット８の回動を磁気的に検出する手段であればよいものであり、たとえばＭＲ素子などの検出素子を用いてもよい。

また軸受部材４Ａに回動可能に支持される合成樹脂材料からなるホルダー５の上方には、本体フレームカバー１４が配設され、この本体フレームカバー１４によってホルダー５の上端部側が抜け止め状態にて保持されている。この際、上記本体フレームカバー１４によってホルダー５の上部を軸支する軸受部として併設するようにしてもよい。

前記プリント基板１０はガラスエポキシ樹脂などからなる硬質の基板からなり、検出素子９から伸びるリードを半田によって固定するとともに、プリント基板１０上には図示しない電子部品が実装されている。また、リード線１２も半田によって固定されている。これら検出素子９やプリント基板１０あるいはリード線１２の一部は、充填材１３により、本体フレーム４に形成された中空状の空間部４Ｂおよび収納凹部４Ｃによる空間部内に水密状態を保つように固定されている。

またリング状のマグネット８の底部と外周面を覆うように磁気シールド部材１５が設けられている。この磁気シールド部材１５としては、たとえば鉄ニッケル製の材料からなり、前記マグネット８の底部と外周面側とを覆うようにカップ状に形成されており、この実施例においてはホルダー５側に磁気シールド部材１５を取り付け固定するに際し、ホルダー５に一体的に形成されたマグネット８の磁力を利用して磁気シールド部材１５を磁気的に結合保持（マグネット８による引き付ける作用）するようにしている。

この際、カップ状からなる磁気シールド部材１５の組み付け時において、磁気シールド部材１５の縁部をホルダー５に設けた環状のフランジ部５Ｄの内面側に沿わせて配置するように設けることにより、液体３内に混入している金属粉などの異物の侵入を防ぐようにしている。

次に本実施例の液面検出装置１の液面３Ａ（液量）の検出について説明する。

タンク２内の液面３の変位に伴いフロート６が上下動し、フロート６の移動によってフロートアーム７とともに本体フレーム４の軸受部材４Ａに支持されたホルダー５の支持孔５Ｃを基点としてホルダー５が回動する。このホルダー５の回動によりマグネット８も回動し、マグネット８の回動により、検出素子９に対向するマグネット８の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を検出素子９が検出し、プリント基板１０からリード線１２を介してターミナル部１１へと出力され、この出力信号に基づいて図示しない外部の機器（指示計器）に液面レベルを示す電気信号が出力され、タンク２内の液量が検出される。

このように、本発明の液面検出装置１にあっては、合成樹脂製からなる液面計ユニットの本体フレーム４に設けられた軸受部材４Ａの一部に検出素子９を配設するとともに、軸受部材４Ａの外周部に環状（リング状）からなるマグネット８を対峙して配置してなることにより、ホルダー５の軸受部材４Ａの機能に加えて検出素子９の収納部（実施例においては中空状の空間部４Ｂ）を兼用することができ、これにより小型化が可能となるとともに、ホルダー５に設けたマグネット８と同一平面上にて検出素子９を設置することができるため、本体フレーム４の厚み寸法を抑えることができ、薄型でしかも小型の液面検出装置１を提供することができる。

また軸受部材４Ａの外周部に配置されるマグネット８をリング状に形成してなることにより、ホルダー５を介して軸受部材４Ａと同心円状にマグネット８を配設することができるため、リング状のマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子９によって安定した指示特性を実現することができるものであり、ホルダー５を合成樹脂材料により形成するとともに、このホルダー５の成形時にマグネット８を一体的に成形したり、あるいはホルダー５に対して圧入して保持してなることにより、可動部側となるホルダー５とマグネット８を含む部材を一体的に簡単に形成することができるため、小型で精度の高い可動部側の部品を提供することができる。

また磁気シールド部材１５をカップ状に形成するとともに、磁気シールド部材１５によってリング状のマグネット８の底部と外周面を覆ってなることにより、液面検出装置１の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材１５によって遮断することができ、マグネット８と検出素子９との間における磁界に悪影響を与えることがないため、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネット８の底面と外周面とを磁気シールド部材１５によって取り巻くように覆ってなることにより、液体３内に混入している金属粉などの異物がマグネット８に吸引されて付着することを抑制することができ、マグネット８を含む可動部側の回動を確実に維持することができ、またマグネット８への異物の付着を抑制することにより、検出素子９の出力に悪影響を与えることがなく、安定した精度の高い出力を得ることができる。

次に、図７、図８を用いて本発明の第２実施例を説明する。なお、前記実施例と同一または相当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施例では、液面検出装置１の本体フレーム４から一体的に突き出し形成された軸受部材４Ａは、その軸受部材４Ａ自体が中空状に形成されるとともに、その中空状の空間部４Ｂ内に磁気感応素子（検出素子）９が配設され、軸受部材４Ａの外周部にホルダー５に支持され、２極着磁された環状のマグネット８が対峙して配置されている。この際、軸受部材４Ａに回動可能に支持される合成樹脂材料からなるホルダー５は、軸受け部材４Ａ上端側に設けた弾性を有する爪部からなる係止部材４Ｄによってホルダー５の上端部側が抜け止め状態にて保持されている。

またリング状のマグネット８の底部と外周面を覆うようにカップ状の磁気シールド部材１５が設けられており、この実施例においてはホルダー５側に磁気シールド部材１５を取り付け固定するに際し、ホルダー５に一体的に形成されたマグネット８の磁力を利用して磁気シールド部材１５を磁気的に結合保持（マグネット８による引き付ける作用）するようにしているため、簡単に沿わせて送り込むことができる。

この際、カップ状からなる磁気シールド部材１５の組み付け時において、磁気シールド部材１５の縁部をホルダー５に設けた環状の溝部５Ｅに沿わせて軽圧入するように設けることにより、液体３内に混入している金属粉などの異物の侵入を防ぐことができるとともに、組み付け固定強度も充分保つことができる。

従って、この第２実施例においても、前述した第１実施例と同様にして本体フレーム４の厚み寸法を抑えることができ、薄型でしかも小型の液面検出装置１を提供することができるものであり、磁気シールド部材１５によってリング状のマグネット８の底部と外周面を覆ってなることにより、液面検出装置１の外部側からの磁気の影響を磁気シールド部材１５によって遮断することができ、マグネット８と検出素子９との間における磁界に悪影響を与えることがないため、高信頼性および高精度の検出出力を得ることができる。またマグネット８の底面と外周面とを磁気シールド部材１５によって取り巻くように覆ってなることにより、液体３内に混入している金属粉などの異物がマグネット８に吸引されて付着することを抑制することができ、マグネット８を含む可動部側の回動を確実に維持することができ、またマグネット８への異物の付着を抑制することにより、検出素子９の出力に悪影響を与えることがなく、安定した精度の高い出力を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。たとえば、前述した実施例ではリング状のマグネット８の底部と外周面を覆う磁気シールド部材１５を可動部側であるホルダー５に組み付け保持するように構成していたが、本体フレーム４に設けた軸受部材４Ａに磁気シールド部材１５を挿入して固定保持することも可能であり、また実施例においては、タンク２側に取り付けられる液面検出用本体１Ａと、この液面検出用本体１Ａに組み付けられる合成樹脂製からなる液面計ユニットの本体フレーム４側とを別部品によって形成していたが、更なる小型軽量をねらいとして、液面検出用本体部分と液面計ユニットの本体フレーム側とを一体形成するようにしても良いものである。また環状のマグネット８はホルダー５の成形と同時にインサート成形などの手段によって一体的にかつ同軸的に形成していたが、ホルダー５に対してマグネット８を圧入により固定保持するようにしても良いものである。

また、前述した実施例においては、液面検出用本体部分に液面計ユニットのみを取り付け固定するタイプを例にして説明したが、液面計ユニットの本体フレームに加えて燃料ポンプユニットを液面検出用本体部分に取り付け固定タイプなどにおいても適用することができるものである。

本発明の液面検出装置の第１実施例を示す全体概要正面図である。図２は、図１における側面図である。図３は、図２の液面計ユニット部分を断面で表した側面図である。図４（Ａ）（Ｂ）は、図１の液面計ユニット部分の正面図およびその断面図である。図５は、図３の液面計ユニット部分の主要箇所を示した断面図である。図６は、図５の液面計ユニット部分の分解断面図である。図７は、本発明の液面検出装置の第２実施例である液面計ユニット部分の主要箇所を示した断面図である。図８は、図７の液面計ユニット部分の分解断面図である。

１液面検出装置
１Ａ液面検出用本体
２タンク
３液体
３Ａ液面
４本体フレーム
４Ａ軸受部材
４Ｂ空間部
４Ｃ収納凹部
４Ｄ係止部材
５ホルダー
５Ａアーム差込支持部
５Ｂアーム係止部
５Ｃ支持孔
５Ｄフランジ部
５Ｅ溝部
６フロート
７フロートアーム
８マグネット
９検出素子
１０プリント基板
１１ターミナル部
１２リード線
１３充填材
１４本体フレームカバー
１５磁気シールド部材

Claims

本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記本体フレームに設けられた前記軸受部材の一部に前記検出素子を配設し、前記軸受部材の外周部に配置される前記マグネットをリング状に形成するとともに、このリング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材を設け、前記リング状のマグネットに対して前記磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることを特徴とする液面検出装置。
本体フレームに設けられた軸受部材と、この軸受部材に回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動するマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記軸受部材を中空状に形成するとともに、その中空状の空間部内に前記検出素子を配設し、前記軸受部材の外周部に配置される前記マグネットをリング状に形成するとともに、このリング状のマグネットの底部と外周面とを取り巻くように覆うカップ状からなる磁気シールド部材を設け、前記リング状のマグネットに対して前記磁気シールド部材を磁気的に結合保持してなることを特徴とする液面検出装置。