JP5880456B2 - 液面検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器内に収容される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、特に、自動車等の燃料タンク内に装着されて、燃料の液面位置を検出する液面検出装置に適用することが好適なものである。

従来、この種の液面検出装置としては、例えば、液面に浮かぶフロートの上下動がアームを介して伝達されて回転する回転部材を備えるとともに、回転部材内にマグネットを固定し、回転部材を回転自在に保持する固定部材内に磁電変換素子であるホール素子を配置した構成のものがある（特許文献１参照）。

この液面検出装置においては、回転部材には貫通孔（軸孔）が設けられ、一方、固定部材には軸部が設けられており、軸孔と軸部とが回転可能に嵌合することにより、回転部材が固定部材に回転自在に保持されている。

また、ホール素子は、固定部材の軸部に配置されており、回転部材の回転に伴ってマグネットが回転すると、それによってホール素子（詳しくはその検知部）を通過するマグネットの磁束量が変化するので、その磁束量の変化から回転部材の回転状態を検知するように構成されている。

特許第４８６７５３１号公報

上述した液面検出装置では、回転部材の軸孔と固定部材の軸部との嵌合部分において、回転部材が軸部の周りに回転可能とするために、必要最小限度の隙間が形成されている。
ところが、このように隙間が設けられていることにより、軸孔の中心軸が軸部の中心軸に対して平行ではなく傾斜する場合がある。

詳しくは、回転部材の軸孔の中心軸が軸部の中心軸に対して傾斜すると、軸部内に収容されたホール素子を通過する磁束量が、回転部材が軸部に対して平行であるときに対して変化する。このため、回転部材の（回転の）角度位置が同一、つまり液面位置が同一であっても、回転部材の軸部に対する姿勢が変わるとホール素子の出力が変動し、高精度に液面位置を検出することが困難となる可能性がある。

すなわち、回転部材の軸孔の中心軸が軸部の中心軸に対して傾斜すると、液面位置が同じであっても、ホール素子から出力される値（指示値）が、傾斜していない場合に比べて変化するので、精度良く液面の高さを求めることが困難となる可能性がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転部材が固定部材の軸部に対して傾斜することを抑制して、高精度に液面位置を検出することが可能な液面検出装置を提供することである。

本発明の液面検出装置は、軸方向に沿ってあけられた軸孔を有する回転部材と、前記軸方向に延びる軸部を有し、該軸部に前記軸孔を嵌合させて、前記回転部材を回動可能に保持する固定部材と、液体に浮かぶフロートと、一端側に前記フロートが固定され且つ他端側が前記回転部材に固定され、前記液体の液面の上下動による前記フロートの上下動を前記回転部材の回転運動に変換するアームと、前記回転部材に固定され、前記回転部材と一体に、前記軸部の周方向に回転するマグネットと、前記軸部に、前記マグネットの回転による変位に伴って自身を貫通する磁束の量が変化する検知部が配置され、該検知部からの信号に基づいて、前記マグネットの変位を検出する磁電変換素子と、を備えた液面検出装置であって、前記軸方向において、前記回転部材の軸孔の内周面と前記軸部の外周面とが対向する軸受け長さを設定するとともに、該軸受け長さ内に、前記マグネットと前記検知部とを配置し、且つ、前記マグネットの磁力の前記軸方向における中心と前記検知部とを、前記軸方向と垂直の同一平面に配置し、更に、前記軸部の外周面に、前記検知部を球の中心として球状に形成された球状外周部を有するとともに、前記軸孔の内周面に、前記球状外周部に沿って前記検知部を球の中心として球状に形成された球状内周部を有することを特徴としている。

本発明では、液面検出装置の軸方向（即ち軸部や軸孔の軸方向）において、回転部材の軸孔の内周面と軸部の外周面とが対向する範囲（軸方向における範囲）を軸受け長さとして設定し、その軸受け長さ内に、マグネットと検知部とを配置している。更に、マグネットの磁力の軸方向における中心と検知部とを、軸方向と垂直の同一平面に配置している。

つまり、マグネットと検知部との位置が、軸方向において過度に離れないように、所定の軸受け長さ内に設定するとともに、マグネットの磁力の中心と検知部とを同一平面上に配置している。

従って、例えば図５に例示するように、回転部材の軸孔の中心軸が軸部の中心軸に対して傾斜して、軸部内に収容された磁電変換素子の検知部を通過する磁束量が、回転部材が軸部に対して平行であるときに比べて変化した場合でも、その変化量を、従来に比べて低減することができる。

このため、回転部材の軸孔の中心軸が軸部の中心軸に対して傾斜した場合でも、磁気変換素子から出力される値（指示値）が、傾斜していない場合に比べて大きく変化しないので、精度良く液面の高さを求めることができる。

なお、「マグネットの磁力の軸方向における中心と検知部とを、軸方向と垂直の同一平面に配置した」とは、マグネットの磁力の中心と検知部の（軸方向における）中心（例えば重心）とが完全に同一平面上に配置される場合だけでなく、マグネットの磁力の中心が、軸方向において検知部が存在する範囲に存在していればよい。

第１実施形態の燃料レベルゲージを、容器である燃料タンク内に装着した状態を示す正面図である。 ボディは図１のII-II線断面を用いるとともに、マグネットホルダは図１のアームに沿った（紙面と）垂直の断面を用い、それらを組み合わせて示す断面図である。 （ａ）は燃料レベルゲージの要部の縦断面（中心軸を通り上下方向に破断した断面）を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の中心部及び軸部を破断して示すIIIｂ−IIIｂ断面図である。 （ａ）はホール素子を板の平面方向に破断して示す断面図、（ｂ）はホール素子の側面図である。 第１実施形態の燃料レベルゲージのマグネットホルダの、平行な状態から傾斜した状態への変化を示す説明図である。 比較例（従来例）の燃料レベルゲージのマグネットホルダの、平行な状態から傾斜した状態への変化を示す説明図である。 第２実施形態の燃料レベルゲージの要部の縦断面（中心軸を通り上下方向に破断した断面）を示す断面図である。 （ａ）は第２実施形態の燃料レベルゲージの軸部を示す斜視図、（ｂ）はその燃料レベルゲージのマグネットホルダの中心部のパーツを示す斜視図である。 （ａ）は変形例の燃料レベルゲージの軸部を示す側面図、（ｂ）はその軸部の斜視図、（ｃ）はそのマグネットホルダの（ｄ）におけるＩXｃ−ＩXｃ断面図、（ｄ）はそのマグネットホルダの（ｃ）におけるＩXｄ−ＩXｄ断面図である。

以下、本発明の液面検出装置を、自動車の燃料タンク内に装着されて燃料の液面位置を検出する燃料レベルゲージに適用した場合を例として、図面に基づいて説明する。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。
［第１実施形態］
ａ）まず、本実施形態の液面検出装置である燃料レベルゲージの全体構成について説明する。

図１及び図２に示す様に、燃料レベルゲージ１は、容器である燃料タンク（図示せず）内に装着され、燃料タンク内の燃料の液面の高さ（従って燃料の量）を検出する装置である。この燃料レベルゲージ１は、図示しないが、例えば、燃料タンク内に装着されて、燃料をエンジンへ送出するための燃料ポンプに固定されている。

なお、図１では、燃料の液面３が最低位にある状態を実線（３ａ）で示すとともに、液面３が最高位にある状態を二点鎖線（３ｂ）で示してある。また、図１及び図２では、各図の上方が、燃料レベルゲージ１の使用状態における上方となっている。

図２に示す様に、上述した燃料レベルゲージ１は、主として、貫通孔である軸孔５を有し、中心軸Ａの回りに回転する回転部材であるマグネットホルダ７と、マグネットホルダ７の軸孔５に嵌合する軸部９を有し、マグネットホルダ７を回転可能に保持する固定部材であるボディ１１と、液体である燃料に浮かぶフロート１３と、一端側にフロート１３が固定されるとともに他端側がマグネットホルダ７に固定されたアーム１５と、マグネットホルダ７に固定され、マグネットホルダ７と一体に回転するマグネット１７と、マグネット１７の回転による変位を検出可能にボディ１１に収容された磁電変換素子であるホール素子１９を備えている。

以下、燃料レベルゲージ１の各構成について詳細に説明する。
前記マグネットホルダ７は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）等の樹脂材料などからなり、複数のパーツが組み合わされて一体に構成されたものであり、主として、軸部９と同軸に嵌合する筒状の中心部２１と、中心部２１の表面側（図２の左側）に配置された表面部２３とから構成されている。なお、マグネットホルダ７全体を、樹脂成形によって一体に形成してもよい。

このうち、中心部２１には、中心軸Ａと同軸に軸孔５が形成されており、この軸孔５は、図２の右側（基端側）の大径の大軸孔部５ａと、表面側の（大径部より小さい径の）小軸孔部５ｂとから構成されている。

また、中心部２１の外周面には、円環状のフランジ部２５が、周方向Ｂ（図１参照）に沿って、中心軸Ａに垂直に立設されている。更に、中心部２１の表面側には、マグネットホルダ７の軸方向Ｃにおける表面側への移動を規制する規制部２１ａが設けられている。なお、前記小軸孔部５ｂは、規制部２１ａの軸中心を貫通するように開けられている。

一方、図１に示す様に、表面部２３には、中心軸Ａを中心にして径方向に突出する略三角形状の第１突出部２７と略四角形状に突出する第２突出部２９とが形成されている。また、表面部２３の表面には、アーム１５を係止めする係止突起３１が複数（例えば３個）設けられている。更に、第１突出部２７には、アーム１５の先端がはめ込まれて固定される固定孔３３が複数（例えば３個）形成されている。

このマグネットホルダ７には、中心軸Ａを中心として一対のマグネット１７（１７ａ、１７ｂ）（図２参照）が固定されている。よって、後に詳述するように、マグネットホルダ７がボディ１１の軸部９に対して回転運動（Ｂ方向に回転）すると、マグネット１７も、マグネットホルダ７と一体的に回転して、ボディ１１に対して変位する。

前記アーム１５は、金属材料、たとえばステンレス鋼の丸棒から形成されている。このアーム１５の一端側には、フロート１３が固定されるとともに、アーム１５の他端側は、前記係止突起３１によってマグネットホルダ７に固定されている。

このフロート１３は、液体である燃料に浮かぶように設定されているので、アーム１５は、液面３の上下動によるフロート１３の上下動をマグネットホルダ７の回転運動に変換する機能を果たしている。

また、アーム１５のフロート１３と反対側の端部は、図２に示す様に、ボディ１１側にほぼ直角に折り曲げられて、ストッパ１５ａが形成されている。ストッパ１５ａは、マグネットホルダ７の回転軸、つまり軸孔５の中心軸Ａと平行に形成されている。このストッパ１５ａは、マグネットホルダ７の固定孔３３に嵌合することにより、アーム１５をマグネットホルダ７に固定する機能を果たしている。同時に、ストッパ１５ａは、後述する様に、マグネットホルダ７の回転角度範囲を規制する機能を有している。

前記フロート１３は、樹脂材料等から中空立体形状に形成され、アーム１５に取り付けられた状態で燃料の液面３に確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。よって、液面３位置の変動に応じてフロート１３が上下動すると、この動きは、アーム１５によりマグネットホルダ７に伝達されて、マグネットホルダ７がボディ１１に対して回転運動する。

前記マグネット１７は、例えばフェライト磁石等からなり、ここでは、筒型のものが用いられ、中心軸Ａと同心上にて、中心軸Ａを中心にして対向するように一対配置されている。

また、各マグネット１７ａ、１７ｂは、２極着磁されており、後述するように、マグネット１７の内周側の磁束Ｍは、軸孔５の径方向に流れている。なお、このマグネット１７は、マグネットホルダ７の中心部２１を樹脂成形する際に、マグネットホルダ７内に一体的にインサート成形されている。

一方、前記ボディ１１は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料などからなり、複数のパーツが組み合わされて一体に構成されたものであり、図２に示す様に、主として、板状の本体部３５と、本体部３５の下端部分から表面側に垂直に立設され、マグネットホルダ７の中心部２１に嵌合する軸部９とから構成されている。なお、ボディ１１を、樹脂成形によって一体に形成してもよい。

従って、軸部９とマグネットホルダ７の軸孔５とが同軸に嵌合することにより、ボディ１１は、マグネットホルダ７を回動自在に保持している。
また、軸部９の表面側（先端側）には、直径が軸部９よりも小さい小径部９ａが延出され、小径部９ａの先端には、小径部９ａより大径の規制部９ｂが設けられている。

従って、マグネットホルダ７の規制部２１ａが、軸部９の規制部９ｂに当接することにより、マグネットホルダ７のボディ１１から離れる方向への移動（図２の左側への移動）が規制される。なお、マグネットホルダ７の規制部２１ａが、軸部９の先端面９ｃに当接することにより、マグネットホルダ７のボディ１１側への移動（図２の右側への移動）が規制される。

更に、ボディ１１には、図１に示す様に、マグネットホルダ７の回転角度範囲を規制するための（左右）一対のストッパ１１ａ、１１ｂを備えている。このストッパ１１ａ、１１ｂに、マグネットホルダ７に固定されたアーム１５のストッパ１５ａが当接することにより、マグネットホルダ２の回転運動が規制される。

また、ボディ１１には、図２に示す様に、先端側に突出するガイド部１１ｃが設けられている。このガイド部１１ｃは、軸部９の軸方向Ｃにおいてマグネットホルダ７のフランジ部２５と当接可能に、軸部９と同軸上且つ円環状に形成されている。つまり、マグネットホルダ７がボディ１１に装着されると、ガイド部１１ｃとマグネットホルダ７のフランジ部２５とは同軸上且つ軸部９の軸方向Ｃにおいて対向する位置関係にある。なお、マグネットホルダ７がボディ１１に装着されると、ガイド部１１ｃとフランジ部２５との間には、隙間が形成される。

更に、本実施形態の燃料レベルゲージ１においては、図２に示す様に、ボディ１１の（円柱形状の）軸部９には、マグネットホルダ７の中心部２１の（円柱形状の）軸孔５が同軸に嵌合し、マグネットホルダ７は、軸部９の回りにて周方向Ｂに一部が摺動するようにして回転移動するので、その回転が可能なように、軸部９の外周面と軸孔５の内周面との間には、組み付け時において、僅かな（例えば厚み１００μｍ）隙間４０が全周にわたり設けてある。

その他、ボディ１１に対してマグネットホルダ７が回転移動する部分には、その回転移動が可能な様に、僅かに隙間４０が形成してある。
なお、実際にマグネットホルダ７が回転する際には、マグネットホルダ７の回転に伴い、マグネットホルダ７の位置が前後左右等に微妙に変化するので、その隙間４０の寸法も変化し、ボディ１１とマグネットホルダ７と接触する部分では、その隙間４０の寸法はゼロになる。

ｂ）次に、本実施形態の燃料レベルゲージ１の要部について説明する。
図３に示す様に、ボディ１１の軸部９内には、マグネット１７の変位を検出する磁気検出素子であるホール素子１９が内蔵されている。このホール素子１９は、ケーシング３７内に収容され、ケーシング３７は、ボディ１１内に固定されている。

ケーシング３７は、ボディ１１と同質の樹脂材質から形成されている。ケーシング３７には、保持孔３７ａが設けられ、この保持孔３７ａ内にホール素子１９が挿入固定されている。なお、ケーシング３７には、ホール素子１９を外部の電気回路と接続するために、ターミナル３９がインサート成型により一体化されている。

ターミナル３９は、導電性材料、たとえば銅系金属から形成され、その一端は、ホール素子１９のリード４１に導通可能に接続さるとともに、他端は、外部電気回路と接続するために、ケーシング３７、すなわちボディ１１から露出している。

なお、ターミナル３９は、ホール素子１９の電極、つまり、リード４１の個数と同数（ここでは各３個）配置されている。
前記ホール素子１９は、ケーシング３７の保持孔３７ａに挿入され、各リード４１が対応するターミナル３９に、かしめ、はんだ付けあるいはヒュージング等によって接続された状態で、ボディ１１にインサート成型により固定される。

図４に詳細に示す様に、前記ホール素子（ホールＩＣ）１９は、磁束量の変化を検知する板状の検知部（磁気反応センサ部）４３と、検知部４３からの信号に基づいて液面３からの高さを算出する集積回路部４５とを備えており、それらはパッケージ４７内に収容されるとともに、樹脂によってモールドされている。なお、集積回路部４５には、上述した３本のリード４１が電気的に接続されている。

また、前記図３に示す様に、前記ホール素子１９の検知部４３は、中心軸Ａ上において、自身の板厚方向が同図の上下方向となるように配置されている。一方、一対のマグネット１７ａ、１７ｂは、中心軸Ａに対して検知部４３上で垂直となる平面上に、中心軸Ａを中心にして（等距離となるように）対向して配置されている。

このホール素子１９の検知部４３は、マグネット１７の内側にて、且つ、軸部９の軸方向Ｃにおいて、マグネット１７との重なり長さができるだけ長くなるように配置されている。これにより、ホール素子１９と交差するマグネット１７の磁束Ｍの量（磁束量）を多くして、ホール素子１９の出力電圧を高めて、液面３の高さの検出精度を高めることができる。

ここで、ホール素子１９の作動について簡単に説明する。
ホール素子１９（詳しくは検知部４３）に電圧が印加された状態で外部から磁界が加えられると、検知部４３を通過する磁束密度に比例したホール電圧が発生する。つまり、図３（ｂ）に示す様に、検知部４３と磁束Ｍが直交するときに、検知部４３を通過する磁束密度が最大となり、ホール電圧が最高となる。また、検知部４３と磁束Ｍが平行となるときに、検知部４３を通過する磁束密度が最小となりホール電圧が最低となる。

また、燃料レベルゲージ１では、液面３の変動によりマグネットホルダ７が回転すると、ホール素子１９の検知部４３とマグネット１７の磁束Ｍとの交差角度が変化し、それにともなって、検知部４３の出力電圧であるホール電圧が変化する。したがって、このホール電圧を検出することにより、マグネットホルダ７の回転角度、すなわち液面３の位置を測定することができる。

特に、本実施形態の燃料レベルゲージ１では、図３（ａ）に示す様に、軸方向Ｃにおいて、マグネットホルダ７の軸孔５（詳しくは大軸孔部５ａ）の内周面と軸部９の外周面とが対向する軸受け長さＤを設定するとともに、その軸受け長さＤ内に、マグネット１７と検知部４３とを配置し、更に、マグネット１７の磁力の軸方向Ｃにおける中心と検知部４３とを、軸方向Ｃと垂直の同一平面に配置している。

前記マグネット１７の磁力の軸方向Ｃにおける中心とは、マグネット１７の軸方向においても、最も磁力が大きくなる位置をいい、本実施形態のように、マグネット１７が軸方向Ｃにおいて同一の構造及び形状の場合には、マグネット１７の軸方向における中央が磁力の中心となる。

なお、ここでは、マグネット１７の磁力の中心と検知部４３とを同一平面に配置しており、特に、マグネット１７の磁力の中心と検知部４３の中心（軸方向Ｃにおける中心）とを一致させることが望ましいが、マグネット１７の磁力の中心が存在する平面が、検知部４３上（軸方向Ｃにおいて検知部４３が存在する範囲）にあればよい。

また、本実施形態では、前記軸部９において、軸方向Ｃにおける前記軸受け長さＤの中心（同図の左右の寸法の中心）に、検知部４３が配置されている。
なお、軸受け長さＤの中心と前記検知部４３の軸方向Ｃにおける中心とが一致することが望ましいが、軸受け長さＤの中心が、検知部４３上（軸方向Ｃにおいて検知部４３が存在する範囲）にあればよい。

更に、本実施形態では、マグネットホルダ７において、軸方向Ｃにおける軸受け長さＤの中心（同図の左右の寸法の中心）に、マグネット７の磁力の中心が配置されている。
なお、軸方向Ｃにおいて、軸受け長さＤの中心とマグネット７の磁力の中心とが完全に一致することが望ましいが、軸受け長さＤの中心とマグネット７の磁力の中心とのずれが、所定の範囲内（例えば、０．５ｍｍ程度以内）であればよい。つまり、この範囲であれば、軸方向Ｃにおいて、軸受け長さＤの中心とマグネット７の磁力の中心とが一致するとみなすことができる。

ｃ）次に、燃料レベルゲージ１の製造方法について、簡単に説明する。
図１及び図２に示す様に、先ず、ターミナル３９を、ケーシング３７樹脂成形用の型内にセットしてインサート成形する。これにより、ケーシング３７を形成する樹脂材質とターミナル３９とは強固に結合される。

次に、ケーシング３７の保持孔３７ａ内にホール素子１９を挿入する。保持孔３７ａは、有底状の止まり孔になっており、ホール素子１９の先端を保持孔３７ａの底面に密着させる。

続いて、ホール素子１９の各リード４１を対応するターミナル３９に、たとえばヒュージング、はんだ付け、或いは、かしめ等により導通可能に接続する。
次に、上述の工程が完了したケーシング３７を、ボディ１１樹脂成形用の型内にセットしてインサート成形する。

次に、マグネット１７が組み込まれたマグネットホルダ７の軸孔５と軸部９とを嵌合させて、マグネットホルダ７をボディ１１に組み付ける。なお、マグネットホルダ７の規制部２１ａの内径より、規制部９ｂの外径の方が大きいが、例えば、マグネットホルダ７の規制部２１ａを軸部９の小径部９ａに通した後に、規制部９ｂを小径部９ａに（接着やねじ止め等によって）固定すればよい。

次に、フロート１３が既に固定されているアーム１５を、マグネットホルダ７に取り付ける。具体的には、アーム１５のストッパ１５ａをマグネットホルダ７の固定孔３３に挿入するとともに、アーム１５を係止突起３１によってマグネットホルダ７の表面に固定する。

以上で、燃料レベルゲージ１の製造工程が完了する。
ｄ）次に、上述したように構成された本実施形態の燃料レベルゲージ１の作用効果について説明する。

本実施形態では、燃料レベルゲージ１の軸方向Ｃ（即ち軸部９や軸孔５の軸方向Ｃ）において、マグネットホルダ７の軸孔５の内周面と軸部９の外周面とが対向する範囲（軸方向Ｃにおける範囲）を軸受け長さＤとして設定し、その軸受け長さＤ内に、マグネット１７と検知部４３とを配置し、更に、マグネット１７の磁力の軸方向における中心と検知部４３とを、軸方向Ｃと垂直の同一平面に配置している。

つまり、マグネット１７と検知部４３との位置が、軸方向Ｃにおいて過度に離れないように、所定の軸受け長さＤ内に設定するとともに、マグネット１７の磁力の中心と検知部４３とを同一平面上に配置している。

また、本実施形態では、軸部９にて、軸方向Ｃにおける軸受け長さＤの中心（図３の左右方向の中心）に、検知部４３を配置し、しかも、マグネットホルダ５５にて、軸方向Ｃにおける軸受け長さＤの中心（図３の左右方向の中心）に、マグネット１７の磁力の中心を配置している。

従って、例えば図５に模式的に示す様に、マグネットホルダ７の軸孔５の中心軸Ａ’が軸部９の中心軸Ａに対して傾斜して、軸部９内に収容されたホール素子１９の検知部４３を通過する磁束量が、マグネットホルダ７が軸部９に対して平行であるときに比べて変化した場合でも、その変化量を、従来に比べて低減することができる。

すなわち、本実施形態では、マグネットホルダ７の軸孔５の中心軸Ａ’が軸部９の中心軸Ａに対してＥ方向に回動して（即ち水平方向に対して同図左右の回転方向に揺動して）傾斜する場合には、マグネットホルダ７は（従来に比べて）検知部４３を回動の中心として回動して傾斜する傾向があるので、検知部４３を通過する磁束量の変化が少ない。

このことは、同図に示す様に、マグネットホルダ７が傾斜した場合でも、検知部４３からマグネット１７ｂまでの距離Ｄ１と、検知部４３からマグネット１７ａまでの距離Ｄ２とは、あまり変化しないことからも明らかである。

よって、ホール素子１９から出力される値（指示値）は、傾斜していない場合に比べて大きく変化しないので、精度良く液面の高さを求めることができる。
一方、図６に、従来の燃料レベルゲージ５１を模式的に示すが、この燃料レベルゲージ５１では、マグネット５３ａ、５３ｂは、マグネットホルダ５５の軸孔５７の端部（左端）に配置されており、マグネット５３ａ、５３ｂの磁力の中心とホール素子５９の検知部６１の位置は、軸方向Ｃにおいてずれており、しかも、同一平面上にはない。

従って、マグネットホルダ５５の軸孔５７の中心軸Ａ’が軸部６３の中心軸Ａに対して傾斜した場合には、検知部６１を中心にして回動し難いと考えられるので、本実施形態に比べて、ホール素子５９の検知部６１を通過する磁束量の変化が大きいと考えられる。

具体的には、マグネットホルダ５５が傾斜する場合には、同図に示す様に、検知部６１からマグネット５３ｂまでの距離Ｄ１と、検知部６１からマグネット５３ａまでの距離Ｄ２と、検知部６１の中心から中心軸Ａ’のずれΔｄとは、Ｄ１＝Ｄ２＋Δｄの関係となるので、このずれΔｄに対応する分だけ磁束量の変化が大きくなる。同様に、マグネットホルダ５５が傾斜する場合には、マグネットホルダ５５は軸方向ＣへのずれΔＬだけずれると考えられるので、このずれΔＬに対応する分だけ磁束量の変化が大きくなる。

この様に、従来例では、マグネットホルダ５５が傾斜する場合には、ホール素子５９の検知部６１を通過する磁束量の変化が大きいと考えられるので、液面の高さの検出精度が低いと考えられる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の液面検出装置について述べるが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。なお、前記第１実施形態と同様な部材には、同様な番号を付した。

ａ）まず、本第２実施形態の燃料レベルゲージの構成について説明する。
図７に示す様に、本第２実施形態の燃料レベルゲージ７１は、前記第１実施形態と同様に、マグネットホルダ７（図７には示さない）には、軸孔７３を有する中心部７５を備えており、ボディ７７には、軸孔７３に同軸に嵌合する軸部７９を備えている。

本実施形態においても、燃料レベルゲージ７１の軸方向Ｃ（即ち軸部７９や軸孔７３の軸方向Ｃ）において、軸孔７３の内周面と軸部７９の外周面とが対向する軸受け長さＤを設定し、その軸受け長さＤ内に、マグネット８１（８１ａ、８１ｂ）とホール素子８３の検知部８５とを配置している。更に、マグネット８１の磁力の軸方向における中心と検知部８５とを、軸方向Ｃと垂直の同一平面に配置している。

また、軸部７９にて、軸方向Ｃにおける軸受け長さＤの中心（図７の左右方向の中心）に、検知部８５が配置され、しかも、マグネットホルダ７の中心部７５にて、軸方向Ｃにおける軸受け長さＤの中心（図７の左右方向の中心）に、マグネット８１の磁力の中心が配置されている。

特に、本実施形態では、軸部７９の外周面に、検知部８５の中心（重心）Ｘを球の中心として、例えば半径５．０ｍｍ程度の球状に形成された球状外周部８７を有している。また、軸孔７３の内周面に、球状外周部８７に沿って検知部８５の中心（重心）Ｘを球の中心として、例えば半径５．０５ｍｍ程度の球状に形成された球状内周部８９を有している。

つまり、本実施形態では、マグネットホルダ７の中心部７５が、中心軸Ａに対して傾斜する場合には、中心部７５の球状内周部８９が軸部７９の球状外周部８７に沿って、一部摺動して回転するように、検知部８５の中心Ｘを回動の中心として回動する。

ｂ）次に、本第２実施形態の燃料レベルゲージ７１の製造方法について説明するが、基本的には、前記第１実施形態と同様に製造できるので、異なる部分について説明する。
・図８（ａ）に模式的に示す様に、本第２実施形態では、軸部７９に球状外周部８７が形成されており、例えば樹脂成形によって、この形状の軸部７９を製造することができる。

一方、筒状の中心部７５については、図８（ｂ）に模式的に示す様に、軸方向に沿って半分に分割したパーツ７５ａを、例えば樹脂成形によって作製する。尚、各パーツ７５ａの中心には、球状内周部８９に対応した半球状の凹部８９ａ、各パーツ７５ａを一体結合するためのランスである係合凸部７５ｂや係合凹部７５ｃが形成されている。

そして、一対の中心部７５のパーツ７５ａの間に、軸部７９を挟んで、一対のパーツ７５ａの係合凸部７５ｂと係合凹部７５ｃとを係合させて一体化して中心部７５を形成する。

これによって、軸部７９の周囲に中心部７５を配置した構成を形成できる。
・図９に、軸部７９の周囲に中心部７５を配置する他の方法を示す。
図９（ａ）、（ｂ）に示す様に、他の変形例では、軸部９１の一部（同図の上下方向に一対）に、球状外周部９３ａ、９３ｂが、例えば樹脂成形によって形成されている。

一方、図９（ｃ）、（ｄ）に示す様に、円筒状の中心部９７の軸孔９９は、軸部９１の形状に合わせて形成されている。具体的には、軸孔９９の中心部分には、球状内周部１０１が形成されるとともに、軸孔９９の一方の開口１０３から球状内周部１０１に至る範囲には、軸部９１の球状外周部９３ａ、９３ｂの形状に合わせて、一対の溝１０５ａ、１０５ｂが形成されている。

従って、軸部７９と中心部９７を組み付ける場合には、軸部７９を中心部９７の一方の開口１０３からはめ込む。なお、その際には、球状外周部９３ａ、９３ｂを溝１０５ａ、１０５ｂに嵌め込んで軸方向に移動させる。その後、軸部７９を周方向Ｂに回動させることにより、軸部９１を中心部９７の軸孔９９内に組み付けることができる。

ｃ）上述した構成によって、本第２実施形態では、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。また、本第２実施形態では、マグネットホルダ７は、球状外周部８７と球状内周部８９とが近接して同心状に組み合わされているので、それらが摺動するように移動することにより、検知部８５の中心Ｘを回動の中心として確実に回動する。よって、第１実施形態より、ホール素子８３の検知部８５を通過する磁束量の変化が一層小さいので、液面の高さの検出精度が一層高いという顕著な効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、各種の態様で実施できることは勿論である。

（１）例えば、本発明では、各実施形態において、請求項１の発明の構成を備えていれば高い効果（液面検出の精度向上）が得られるが、更に、請求項２の発明や請求項３の発明の構成を備えている場合には、一層十分な効果が得られるので好適である。

（２）また、前記実施形態においては、液面検出装置を自動車用の燃料レベルゲージ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に限る必要はない。例えば、自動車に搭載される他の液体、たとえばブレーキフルード、エンジン冷却水等の容器内の液面検出用に適用してもよい。さらに、自動車用に限らず、各種民生用機器が備える液体容器内の液面検出用に適用してもよい。

（３）更に、前記実施形態では、磁電変換素子としてホール素子を用いて説明したが、これに限る必要はなく、他の種類の磁電変換素子、たとえばＭＲＥ素子（磁気抵抗素子）あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。

（４）しかも、前記実施形態では、外部の電気回路と接続するためのターミナルの個数を３個としているが、３個に限定する必要はなく、必要に応じて増減してもよい。
（５）また、前記実施形態では、マグネットの材質をフェライト磁石としているが、他の材質、たとえば希土類磁石、アルニコ磁石としてもよい。また、マグネットを金属のみから形成してもよいし、金属粉末と樹脂を混合成形したボンド磁石として形成してもよい。

（６）なお、本発明の範囲を逸脱しない限り、第１実施形態の各構成を第２実施形態の各構成と組み合わせて用いてもよい。

１、５１、７１…燃料レベルゲージ（液面検出装置）
５、５７、７３、９９…軸孔
７、５５…マグネットホルダ（回転部材）
９、６３、７９、９１…軸部
１１…ボディ（固定部材）
１３…フロート
１５…アーム
１７、１７ａ、１７ｂ、５３ａ、５３ｂ、８１、８１ａ、８１ｂ…マグネット
１９、５９、８３…ホール素子（磁電変換素子）
４３、６１、８５…検知部
８７、９３ａ、９３ｂ…球状外周部
８９、１０１…球状内周部

Claims (3)

1. 軸方向に沿ってあけられた軸孔（７３）を有する回転部材（７）と、
   前記軸方向に延びる軸部（７９）を有し、該軸部（７９）に前記軸孔（７３）を嵌合させて、前記回転部材（７）を回動可能に保持する固定部材（７７）と、
   液体に浮かぶフロート（１３）と、
   一端側に前記フロート（１３）が固定され且つ他端側が前記回転部材（７）に固定され、前記液体の液面の上下動による前記フロート（１３）の上下動を前記回転部材（７）の回転運動に変換するアーム（１５）と、
   前記回転部材（７）に固定され、前記回転部材（７）と一体に、前記軸部（７９）の周方向に回転するマグネット（８１）と、
   前記軸部（７９）に、前記マグネット（８１）の回転による変位に伴って自身を貫通する磁束の量が変化する検知部（８５）が配置され、該検知部（８５）からの信号に基づいて、前記マグネット（８１）の変位を検出する磁電変換素子（８３）と、
   を備えた液面検出装置（１）であって、
   前記軸方向において、前記回転部材（７）の軸孔（７３）の内周面と前記軸部（７９）の外周面とが対向する軸受け長さ（Ｄ）を設定するとともに、該軸受け長さ（Ｄ）内に、前記マグネット（８１）と前記検知部（８５）とを配置し、
   且つ、前記マグネット（８１）の磁力の前記軸方向における中心と前記検知部（８５）とを、前記軸方向と垂直の同一平面に配置し、
   更に、前記軸部（７９）の外周面に、前記検知部（８５）を球の中心として球状に形成された球状外周部（８７）を有するとともに、
   前記軸孔（７３）の内周面に、前記球状外周部（８７）に沿って前記検知部（８５）を球の中心として球状に形成された球状内周部（８９）を有することを特徴とする液面検出装置。
2. 前記軸部（７９）にて、前記軸方向における前記軸受け長さ（Ｄ）の中心に、前記検知部（８５）を配置したことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記回転部材（７）にて、前記軸方向における前記軸受け長さ（Ｄ）の中心に、前記マグネット（８１）の磁力の中心を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の液面検出装置。