JP6365886B2 - 液面レベル測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の燃料タンク等に取り付けられる液面レベル測定装置に関する。

車両の燃料タンク等に取り付けられる液面レベル測定装置は、フロートと、アームと、ボデーと、ホルダと、マグネットと、磁電変換素子を備えて構成され、タンク内に貯留された燃料の液面レベル（液面高さ）を測定するものである。フロートは、タンク内の液面上に浮いてその液面レベルに応じて上下動する。アームは、第一側端部にフロートが取り付けられており、フロートの上下動に応じて所定の回転軸線周りを回動する。ボデーは、アームの第一側端部とは逆の第二側端部に取り付けられ、該アームを所定の回転軸線周りにおいて回動自在に固定する。ホルダは、アームの回転中心部に位置して該アームと一体回転するとともに、内部にマグネットを収容する。マグネットは、アームの回転軸線を挟んだ対向方向に磁界方向を有する形でホルダの内部に収容保持される。磁電変換素子は、アームに対し非回転となるボデーに固定され、アームと一体回転するホルダ内のマグネットの回転に伴う磁界変化を電気信号に変換して出力する。このようにして液面レベル測定装置は、磁電変換素子の出力信号に基づいてタンク内の液面レベルを測定する（特許文献１等）。

磁電変換素子には、タンク内の液面レベルに応じたフロートの上下動に伴うマグネットの回転により、出力信号を例えば正弦波曲線（正弦曲線）として出力する出力特性（液面レベルに対する出力電圧値）を有するものがある。ところが、液面レベル測定装置のアームは、その回動範囲が予め規定されているから、液面レベル測定装置の磁電変換素子は、上記正弦波曲線のうちの上記回動範囲に対応する区間の曲線に従う出力信号を出力する。

他方、車両の燃料タンク等のタンク特性（残容量に対する液面レベル）は、一般的には略一定の傾きを有した直線状に現れる。このため、磁電変換素子の出力特性（液面レベルに対する出力電圧値）も、基本的には略一定の傾きの直線状に現れるように、マグネットがホルダ内に固定配置される。即ち、マグネットは、その磁界方向が、アームの回動区間内において上記正弦波曲線における傾きが一定以下となる略直線の区間の出力が得られる向きに固定して配置される。その結果、磁電変換素子の出力信号に基づいて測定されたタンク内の液面レベルは、そのままタンク内の残容量としてその表示に供される。

特開２０１４−１９０９５３号公報

しかしながら、タンク特性は、液面の最高位置側と最低位置側とのいずれか一方において、その傾きが大きくずれていくような場合がある。例えば最高位置側において、その最高位置に近づくほど断面が小さくなるようなタンク形状がある。この場合、最高位置側において残容量のわずかな減少で液面レベルが急激に減少する。つまり、このような場合のタンク特性は、最高位置側において傾きが増していく曲線として現れる。これに対し液面レベル測定装置に搭載された磁電変換素子の出力特性（液面レベルに対する出力電圧値）が上述のように略一定の傾きの直線状をなすことから、磁電変換素子の出力信号に基づいて測定されたタンク内の液面レベルをそのままタンク内の残容量表示に利用すると、タンクの最高位置側においてわずかな残容量変化が生じると、急激に残容量が変化する表示がなされてしまう。

このため、タンクの最高位置側の端部における残容量表示はメーターの目盛の無い領域とされる。即ち、Ｆ（ＦＵＬＬ）の目盛よりもさらに先の領域とされている。このメーターの目盛の無い領域は、タンクの最低位置側の端部（Ｅ（ＥＭＰＴＹ）の目盛よりもさらに先の領域）にもあって、この双方の領域において残量を示す指針の挙動（残容量変化に対する指針の移動量）が異なることは、利用者に違和感を与え、デザイン的にも劣る結果となる。よって、タンクの最高位置側と最低位置側との双方において、指針の挙動が同様となることが求められている。

また、タンクの最高位置側と最低位置側とにおける指針の挙動の違いは、タンク特性が略一定の傾きをなすタンク形状であっても起こり得る。例えば、液面レベル測定装置におけるアームの回転中心がタンク高さ方向において、略タンク中心より下側にある場合にも、同様の現象が発生する。つまり、液面レベル測定装置のタンクに対する取付位置によっても、同様の現象が発生してしまうのである。

こうしたタンク特性や、タンクの最高位置側と最低位置側での挙動の違いがある場合、メーターの表示制御部が磁電変換素子の出力信号に補正をかけて対応する場合もあるが、その分だけ回路構成が複雑化し、コストが増えるし、タンク毎に回路設計が必要となる等の問題がある。

本発明の課題は、タンクの最高位置側と最低位置側とのいずれかにおいて残容量に対する液面レベルの急激な変化が生じる場合であっても、タンクの最高位置側と最低位置側との双方において磁電変換素子の出力特性が同様に得られるよう調整が可能な液面レベル測定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明の液面レベル測定装置は、
容器に貯留された液面上に浮き、液面レベルに応じ上下動するフロートと、
前記フロートの上下動に応じて回動するアームと、
前記アームを所定の回転軸線周りにおいて回動可能に固定するボデーと、
前記アームの回転中心部に固定され、該アームと一体回転するホルダと、
前記ホルダの内部に収容保持され、前記回転軸線を挟んだ対向間においてその対向方向に磁界方向を有する磁界形成部材と、
前記ボデーに固定され、前記磁界形成部材の回転に伴う磁界変化を電気信号に変換し出力する磁電変換素子と、
を備え、前記磁電変換素子の出力信号に基づいて前記液面レベルを測定する液面レベル測定装置であって、
前記ホルダは、その内部において前記磁界方向を前記回転軸線周りに回転させる方向に変更できるよう、前記磁界形成部材を前記回転軸線周りの任意の位置に、あるいは前記回転軸線周りの複数の所定位置に位置決め状態で収容可能であることを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、ホルダ内の磁界形成部材（例えばマグネット）の配置位置を変えることができるから、様々な角度に回転する磁界方向の基準方向を変更することができる。これにより、磁電変換素子の出力特性を変更することが可能になる。液体を貯留する容器には様々な形状特性のものがあるから、その形状特性に適するように、磁電変換素子の出力特性を変更することが可能となる。

上記本発明において、前記アームは、前記フロートの上下動に応じて、半回転以下に定められた所定の回動範囲内を回動するものであり、
前記磁電変換素子は、前記液面レベルに応じた前記フロートの上下動に伴う前記磁界形成部材の回転により、前記出力信号を正弦曲線として出力するものであって、前記回動範囲が規定された前記アームの回動に応じて、前記正弦曲線のうちの前記回動範囲に対応する一部の回動対応区間の曲線に従う信号を出力するものであり、
前記容器は、前記容器内の液体の容量に対する液面レベルの変化が、最高位置側の端部区間又は最低位置側の端部区間において該残余区間から離れるに従い該残余区間よりも大きくなる、又は小さくなる形状をなし、該残余区間においては略一定となる形状であり、
前記磁界形成部材は、前記回動対応区間における前記磁電変換素子の前記出力信号が、前記液面レベルが前記端部区間にある時に、前記容器の形状に起因する、前記液体の容量に対する液面レベルの変化を打ち消して前記残余区間から続く略一定となるように、前記ホルダ内の前記回転軸線周りの位置に配置して収容されるように構成できる。

上記本発明の構成によれば、端部区間で急激に発生する容器の形状特性を、磁電変換素子の出力特性によって打ち消すことができるから、端部区間においても、他の残余区間と同様の傾向で、液体の容量に対する液面レベルの変化を測定することができる。

本発明の液面レベル測定装置の第一実施例の構成を簡略的に示した斜視図。 図１の液面レベル測定装置の正面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 図２のＢ−Ｂ断面図。 従来の液面レベル測定装置の構成を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図５の液面レベル測定装置におけるアームの回動に伴う磁界方向の回転変化を説明する説明図。 ホールＩＣの出力特性を示す図。 図５の液面レベル測定装置において磁界方向が一回転する際の磁電変換素子の検出値の変化と、その値の変化のうち液面レベル測定に使用される使用区間とを示した図。 図５の液面レベル測定装置の出力特性（左下）と、測定対象の液体を貯留するタンクの形状特性（右下）と、タンク内の容量と液面レベルの関係（右上）と、液面レベル測定装置の出力値とタンク内の容量との関係（左上）とを示したグラフ。 図４のＺ−Ｚ断面図。 図１の液面レベル測定装置において磁界方向が一回転する際の磁電変換素子の検出値の変化と、その値の変化のうち液面レベル測定に使用される使用区間とを示した図。 図１の液面レベル測定装置の出力特性（左下）と、測定対象の液体を貯留するタンクの形状特性（右下）と、タンク内の容量と液面レベルの関係（右上）と、液面レベル測定装置の出力値とタンク内の容量との関係（左上）とを示したグラフ。 図１の液面レベル測定装置の第二実施例の構成を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図１３の液面レベル測定装置において磁界方向が一回転する際の磁電変換素子の検出値の変化と、その値の変化のうち液面レベル測定に使用される使用区間とを示した図。 図１３の液面レベル測定装置の出力特性（左下）と、測定対象の液体を貯留するタンクの形状特性（右下）と、タンク内の容量と液面レベルの関係（右上）と、液面レベル測定装置の出力値とタンク内の容量との関係（左上）とを示したグラフ。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第一変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第二変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第三変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第四変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図１９の垂直断面を示した断面図。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第五変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図２１の垂直断面を示した断面図。 図１及び図１３の液面レベル測定装置に関する第六変形例を、図４のＺ−Ｚ断面に相当する位置にて示した断面図。 図２３の垂直断面を示した断面図。 図２３の液面レベル測定装置のマグネットの第一側の側面を示した側面図。 図２３の液面レベル測定装置のマグネットの第一側とは逆の第二側の側面を示した側面図。 図２３の液面レベル測定装置に関する変形例を、図２４と同じ断面にて示した断面図。

以下、本発明の第一実施例を図面に基づいて説明する。

第一実施例の液面レベル測定装置１は、車両に搭載され、当該車両の燃料（液体）を貯留する燃料タンク（図示無し）内に取り付けられる車両用の液面レベル測定装置である。

液面レベル測定装置１は、図１及び図２に示すように、フロート２と、フロート２が先端に取り付けられたアーム（フロートアーム）３と、アーム３に対し一体回転可能に固定されるホルダ（マグネットホルダ）４と、ホルダ４に収容されるマグネット９と、ホルダ４を回動可能に支持するボデー５と、ボデー５に設けられ、アーム３の回転角度を検出するホール（磁電変換素子）ＩＣ８等を備える。

フロート２は、燃料よりも比重の小さい材料により形成され、燃料の液面に浮揚する。フロート２には、例えば発泡させたエボナイト等が用いられる。

アーム３は、図３に示すように、第一側端部３ａ側にフロート２が保持され、その逆の第二側端部３ｂ側でホルダ４に固定される。アーム３には、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる丸棒状の心材を屈曲させたものが用いられる。

ホルダ４は、図３及び図４に示すように、アーム３の回転中心部に一体回転可能に固定され、内側にマグネット９を収容保持する。また、ホルダ４は、予め定められた回転軸線４Ｘ周りを回動可能となるよう、ボデー５に対し支持される。ホルダ４は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等により形成される。ホルダ４は、マグネット９を収容する環状の収容空間（磁界形成部材収容空間）４Ｓを有し、本実施例ではその収容空間４Ｓの外周側に磁気シールド板９０を配置している。

マグネット９は、図４及び図５に示すように、ホルダの内部に収容保持される磁界形成部材である。この収容保持状態において、マグネット９は、回転軸線４Ｘを挟んでＮ極とＳ極とが対向して位置し、回転軸線４Ｘを挟んだ対向間においてその対向方向に磁界方向９Ｍを有する。他方、アームの回動中において、マグネット９は、回転軸線４Ｘ周りを、アーム３やホルダ４と共に、ボデー５に対し相対回転するため、その際に磁界方向９Ｍも、回転軸線４Ｘ周りを回転する。このとき、磁界方向９Ｍは、常に回転軸線４Ｘを挟んだ対向間において該回転軸線４Ｘと直交した状態となる。なお、本実施例のマグネット９には永久磁石を用いている。また、本実施例のマグネット９は、ホルダ４の周方向に沿って湾曲する板状をなすものであり、ホルダ４の回転軸線を挟む形で一対が対向配置される。

ボデー５は、図示しないプレートに取り付けられ、そのプレートを介して上述のタンクに固定される。ボデー５は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等によって形成される。ボデー５は、図４に示すように、底壁部５１と、支持軸部５８と、外周壁部５２と、回転規制部５３と、を有する。底壁部５１は、底面上にホルダ４を載置する。支持軸部５８は、上記回転軸線４Ｘ（ホルダ４やボデー５の厚さ方向ともいえる）に沿って底壁部５１から筒状をなす形で突出し、かつ突出先端側が非開放となるよう閉じられた形で形成されており、内部にホールＩＣ８を収容する。支持軸部５８にはホルダ４の軸受部４８が外嵌され、これにより、ボデー５は、ホルダ４を回転自在に支持する。外周壁部５２は、回転するホルダ４の外周側から該ホルダ４側に向かうよう、底壁部５１から突出する環状壁部である。

回転規制部５３は、図２に示すように、アーム３の回動範囲を回転軸線４Ｘ周りの所定区間のみに規制するよう形成される。本実施例の回転規制部５３は、図３に示すように、ボデー５においてホルダ４とは逆側に凹む凹状をなす。他方、本実施例のアーム３の第二側端部３ｂは、ボデー５側に向けて屈曲し、その先端３ｂ０が凹状の回転規制部５３内に進入している。回転規制部５３は、回転軸線４Ｘ周りの所定区間にかけて形成されており、アーム３の第二側端部先端３ｂ０は、当該区間内を移動可能である一方、当該区間の両端の端面５３ａ，５３ａ（図２参照）に当接する形で回動が規制される。本実施例の回動範囲は、ホルダ４内に収容保持されたマグネット９，９の磁界方向９Ｍ（図中ではＮ極とＳ極の対向方向を示している）を、回転軸線４Ｘ周りに半回転させる範囲よりも短い所定角度範囲とされている。

なお、本実施例の液面レベル測定装置１は、アーム３の回動範囲を変更することが可能である。本実施例におけるアーム３の回動範囲は、図２に示すように、端面５３ａ，５３ａの間となる第一の回動範囲と、端面５３ｂ，５３ｂの間となる第二の回動範囲と、端面５３ｃ，５３ｃの間となる第三の回動範囲と、のいずれかを選択的に利用できる。アーム３の第二側端部３ｂは、ボデー５側に屈曲しており、ホルダ４の第一の貫通孔４３ａと、最内側の第二の貫通孔４３ｂと、最外側の第三の貫通孔４３ｃとのいずれに貫通配置させるかを選択することができる。そして、アーム３の第二側端部先端３ｂ０は、選択された貫通孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃから凹状の回転規制部５３内に進入し、その貫通孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃの先に位置する端面間５３ａ−５３ａ，５３ｂ−５３ｂ，５３ｃ−５３ｃに挟まれる形で、アーム３の回動範囲が第一から第三の回動範囲のいずれかに決定される。

ホールＩＣ８は、液面の高さを検出するための検出素子であり、支持軸部５８に対するホルダ４の回転角度を検出する。ホールＩＣ８は、一対のマグネット９，９の間の中心位置で挟まれるように、支持軸部５８内に固定配置されている。ホールＩＣ８は、図２に示す三つのリード線６等を介して、上述のタンクの外部の機器に接続されている。ホールＩＣ８は、電圧を印加された状態で外部から磁界の作用を受けることにより、当該ホールＩＣ８を通過する磁束の密度に比例した電圧を出力結果として、外部の機器へ向けて出力する。

以上の構成によれば、燃料の液面レベルに追従して上下移動するフロート２の往復動作は、ホルダ４に支持されたアーム３によって回転運動に変換され、アーム３およびホルダ４を有した一体の回転体へと伝達される。これにより、ホルダ４は、上述のタンクに貯留される燃料の液面レベルに追従する形でボデー５に対して相対回転する。そして、このホルダ４の相対回転により、ホールＩＣ８に作用する磁界の磁束密度が変化することで、ホールＩＣ８から出力される出力信号（電圧）は変化する。こうして液面レベル測定装置１は、ホルダ４の回転角度、ひいては燃料の液面レベル（液面高さ）を測定している。

ここで、ホールＩＣ８による液面レベル（液面高さ）の測定方法について、図５〜図９に示す従来の液面レベル測定装置１００を用いて具体的に説明する。

従来の液面レベル測定装置１００は、既に述べたように、図５に示すような形でホルダ４内にマグネット９，９を収容する。マグネット９，９は、ホルダ４内に回転軸線４Ｘを挟む形で一対が対向配置され、各々が位置決め部４３による位置決め状態で固定されている。他方、ボデー５の支持軸部５８は、対をなすマグネット９，９の対向間を等分した中間位置に配置され、図６に示すように、その内部にホールＩＣ８を備える。ホールＩＣ８の磁気センサ（ホール素子）８０は、図７の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、検出した磁束量に比例する出力値（即ち出力電圧）を出力信号として出力する。また、ホールＩＣ８の内部には、記憶装置や演算装置などが組み込まれており、図７（Ａ）の特性を図７（Ｂ）の特性に変換できるよう設定されている。磁気発生部として機能する対をなすマグネット９，９が回転軸線４Ｘの周りを１回転すると、磁気センサ８０上におけるマグネットの磁界方向９Ｍが当該磁気センサ８０（さらにいえば回転軸線４Ｘ）を中心に回転するから、磁気センサ８０は、磁束密度に応じた信号１１０として図８に示すような正弦波曲線１１０を出力する。

ただし、液面レベル測定装置１００は、回転規制部５３（図２参照）によってアーム３の回動範囲が規定されている。このため、液面レベル測定装置１００では、アーム３の回動に応じて、図８に示すような正弦波曲線のうちアーム３の回動範囲に対応する一部区間１１１の曲線に従う信号がホールＩＣ８から出力され、液面レベルの検出に使用される。即ち、この区間１１１が液面レベル測定に使用される使用区間（回動対応区間）１１１である。

使用区間（回動対応区間）１１１は、アーム３の回動範囲と、磁気センサ８０の検出面８０ａ（図６参照）の向きによって決まる。さらにいえば、使用区間１１１は、アーム３と一体回転するマグネット９，９により発生する磁界方向９Ｍ（Ｓ極とＮ極の対向方向）の回転角度範囲と、磁気センサ８０の検出面８０ａの向きによって規定される。本実施例の磁気センサ８０は、アーム３の回動中心位置に、検出面８０ａが水平方向に対し垂直上方を臨む向きで配置される。マグネット９，９により発生する磁界方向９Ｍは、図６に示すように、角度０°を中心とする角度範囲９Ｎ（具体的には３０°以上１２０°以下の範囲）を回動範囲としている。つまり、使用区間１１１は、図８に示すように、出力電圧が０Ｖ（つまり検出される磁束量が０Ｗｂ）となる角度ゼロ（０°）の位置を中心とする角度範囲９Ｎ（θＥ〜θＦ）であり、正弦波曲線１１０のプラス側及びマイナス側のピーク値に到達する手前までの角度範囲とされている。この角度範囲１１１は、正弦波曲線において所定の傾き以下の直線に近似される直線近似区間であり、アームの回動に伴い磁気センサ８０からは、アーム３の回転角度に略比例した磁束量を検出し、検出された磁束量に比例する出力値（即ち出力電圧）を得ることができる。

これに対し、タンク特性が図９の右下のように液面レベルに対し残燃料量が比例するものであったとする。このような特性のタンクにおいて、メーター表示を、図９の右上のように、残燃料量の変動に応じて直線的に変動するように行いたいのであれば、磁気センサ８０の出力電圧（即ち磁束量）が液面レベルに比例し（図９左下参照）、かつ液面レベルに対し残燃料量が比例するタンク特性（図９右下参照）を考慮すれば、磁気センサ８０の出力電圧をそのまま残燃料量としてメーター表示に利用すればよい（図９左上参照）。この場合、メーター表示（図９右上参照）は、目盛Ｆよりも残燃料量が多い側の端部区間１１１Ｆと、目盛Ｅよりも残燃料量が少ない側の端部区間１１１Ｅとでは、双方とも同等の傾きの直線となっている。したがって、それら双方の端部区間１１１Ｅ，１１１Ｆにおけるメーターの指針の挙動は同じになる。

ところが、タンク特性が、図１２の右下や図１５の右下のように、液面レベルの最高位置側と最低位置側とのいずれか一方の端部区間１１１Ｆ，１１１Ｅにおいて、他区間よりも傾きが大きく変化するタンクがある。こうしたタンクの場合、磁気センサ８０の出力電圧（磁束量）を、そのまま残燃料量としてメーター表示に利用すると、その傾きが大きく変化する端部区間１１１Ｆ，１１１Ｅにおいて、残燃料量のわずかな変化によって液面変化が大きくなる（即ち、残燃料量のわずかな変化によって他区間よりも指針の変化がリニアではなくなる）という現象が生じてしまう。

このように他区間よりも傾きがリニアではなくなる端部区間１１１Ｆ，１１１Ｅは、タンク特性が図１２の右下や図１５の右下のような場合、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）とのいずれか一方に生じる。その結果、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）とにおいて、燃料残量の変化に対する液面レベルの変化、即ち燃料残量の変化に対する指針の振れ方が異なってしまう。このため、ユーザーは、目盛表記が無いような端部区間１１１Ｆ，１１１Ｅでの指針の挙動の違いに違和感を覚えるし、そうした挙動をとるメーター表示は、デザイン的にも劣るものとなる。

こうした課題を解決するために、本実施例では、磁電変換素子８が出力する正弦波信号における使用範囲１１１として、タンク特性における上記端部区間１１１Ｆ，１１１Ｅの傾斜変化を打ち消すような区間を選択できるよう、マグネット９の配置位置変更が可能となる形で構成している。

即ち、図１２の右下のように、内部の液体収容空間の高さ方向に対する垂直断面の面積が、その高さ方向の中央区間を含む最低位置Ｌ側の区間において略一定で、かつその区間を除いた最高位置Ｈ側の端部区間１１１Ｆにおいて該最高位置Ｈに近づくに従い大きくなるタンク特性（形状）のタンク（容器）であれば、マグネット９は、使用区間１１１における磁電変換素子８０の出力信号（即ち、検出される磁束量）の変化率（傾き）が、液面レベルが上記最低位置Ｌ側の区間にある時には略一定で、かつ最高位置Ｈ側の端部区間１１１Ｆにおいて該最高位置Ｈに近づくに従い小さくなるような、ホルダ４内の回転軸線４Ｘ周りの位置に収容することができる。

具体的にいえば、図１２の右下のように、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）において、残燃料量の増加に対し急激に液面レベルが急激に上昇するタンク特性の場合は、図１１に示すように、正弦波曲線において角度θが小さくなる（即ち角度θがθＦに近づく）ほど曲線の傾斜の絶対値が小さくなる区間を使用区間１１１となるよう、図１０に示すような位置にマグネット９，９を位置決めして配置する。これにより、図１２右下に示すように、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）の端部区間１１１Ｆにおいて、残燃料量の増加に従い液面レベルが急激に上昇しても、図１２左下に示すように、液面レベル測定装置１の出力値（即ち出力電圧）は、液面レベルの増加（即ち角度θがθＦに近づく）に従い出力値の増加率が減じられていく特性を有するため、結果として双方が相殺され、磁電変換素子８は、図１２左上に示すように、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）においても、液面レベルに対し略比例する直線状の信号を出力することができる。したがって、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）との双方において、燃料残量の変化に対する指針の振れ方が一致するから、ユーザーに違和感を与えることがない。

また、図１５の右下のように、その内部の液体収容空間の高さ方向に対する垂直断面の面積が、その高さ方向の中央区間を含む最高位置Ｈ側の区間において略一定で、かつその区間を除いた最低位置Ｌ側の端部区間１１１Ｅにおいて該最低位置Ｌに近づくに従い小さくなるタンク特性（形状）のタンク（容器）であれば、マグネット９，９は、使用区間１１１における磁電変換素子８０の出力信号が、液面レベルが最高位置Ｈ側の区間にある時には略一定で、かつ最低位置Ｌ側の端部区間１１１Ｅにおいて該最低位置Ｌに近づくに従い大きくなるような、ホルダ４内の回転軸線４Ｘ周りの位置に収容することができる。

具体的にいえば、図１５の右下のように、液面レベルの最低位置側（Ｌ側）において、残燃料量の減少に対し急激に液面レベルが急激に下降するタンク特性の場合は、図１４に示すように、正弦波曲線において角度θが大きくなる（即ち角度θがθＥに近づく）ほど曲線の傾斜の絶対値が小さくなる区間を使用区間１１１となるよう、図１３に示すような位置にマグネット９，９を位置決めして配置する。これにより、図１５右下に示すように、液面レベルの最低位置側（Ｌ側）の端部区間１１１Ｅにおいて、残燃料量の減少に従い液面レベルが急激に下降しても、図１５の左下に示すように、液面レベル測定装置１の出力値は、液面レベルの減少（即ち角度θがθＥに近づく）に従い出力値（即ち出力電圧）の増加率が減じられていく特性を有するため、結果として双方が相殺され、磁電変換素子８は、図１５左上に示すように、液面レベルの最低位置側（Ｌ側）においても、液面レベルに対し比例する直線状の信号を出力することができる。したがって、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）との双方において、燃料残量の変化に対する指針の振れ方が一致するから、ユーザーに違和感を与えることがない。

なお、磁電変換素子８は、必ずしも直線状の信号とならずともよく、タンク特性における急激な傾き変化をわずかでも相殺するものであれば、一定の効果を得ることができる。

ここで、磁電変換素子８が出力する正弦波信号において、液面レベル測定装置１による液面レベル検出に使用される使用範囲１１１を変更可能とするための構成について説明する。

本実施例のホルダ４は、図１０及び図１３に示すように、底壁部４１と、軸受部（内周壁部）４８と、外周壁部４２と、を有しており、それら壁部４１，４２，４８により、回転軸線４Ｘと同軸をなす環状のマグネット収容空間４Ｓを形成している。さらにホルダ４は、マグネット９を回転軸線４Ｘ周りの複数の所定位置に位置決め状態で収容するための位置決め部４Ａを有する。本実施例においては、それら壁部４１，４２，４８に位置決め部４Ａが形成されている。

底壁部４１は、マグネット９を載置する載置面を有する。軸受部（内周壁部）４８は、マグネット９の内周側の位置を規定する外周面を有する。外周壁部４２は、マグネット９の外周側の位置を規定する内周面を有する。位置決め部４Ａは、ホルダ４に収容されるマグネット９を位置決めする。

本実施例におけるホルダ４には、軸受部４８の外周面に位置決め部４Ａが形成される。本実施例の位置決め部４Ａは、外周面上において回転軸線４Ｘ周りに等間隔おきに複数形成された位置決め係合部である。具体的にいえば、本実施例の位置決め係合部４Ａは、軸受部４８の外周面から、その外側のマグネット９の収容空間４Ｓ側へと突出する係合突起部であり、回転軸線４Ｘ周りに等間隔おきに同形状のものが複数形成されている。

他方、本実施例におけるマグネット９には、ホルダ４に収容された際に軸受部４８の外周面と対面するマグネット９の内径面に位置決め部９Ａが形成される。本実施例の位置決め部９Ａは、その内径面上に形成された、ホルダ４の位置決め係合部４Ａと係合する位置決め係合部である。具体的にいえば、本実施例の位置決め係合部９Ａは、マグネット９の内径面上で外側に凹んだ係合凹部であり、対をなすマグネット９，９のそれぞれに１または複数形成される。本実施例の位置決め部９Ａは、マグネット９の内径面上に複数形成されている。

この構成によれば、ホルダ４にマグネット９を収容するときには、マグネット９の位置決め係合部９Ａと、ホルダ４の軸受部４８の位置決め係合部４Ａとが係合するよう位置を合わせした上で、ホルダ４の外周壁部４２を外向きに押し広げる弾性変形を伴う形でマグネット９をホルダ４の収容空間４Ｓ内に収容していく。収容された後は、位置を合わせたマグネット９の位置決め係合部９Ａとホルダ４の位置決め係合部４Ａとが係合状態（噛合状態）となり、マグネット９の回転軸線４Ｘ周りの移動が規制された位置決め状態となる。本実施例の場合は、マグネット９がホルダ４に収容された際に、ホルダ４の係合突起部４Ａが、位置を合わせたマグネット９の係合凹部９Ａ内に収容される。

さらに、マグネット９は、自身の係合凹部９Ａを、ホルダ４の他の係合突起部４Ａに係合させることにより、回転軸線４Ｘ周りにおけるホルダ４内の別位置でも位置決め状態で収容保持できる。つまり、本実施例によれば、ホルダ４は、マグネット９を回転軸線４Ｘ周りにおける予め定められた複数の位置に選択的に収容可能となっている。既に述べたように、磁電変換素子８が出力する正弦波信号１１０において、液面レベル検出に使用される使用範囲１１１は、アーム３と一体回転するマグネット９，９により発生する磁界方向９Ｍの回転角度範囲９Ｎと、磁気センサ８０の検出面８０ａの向きとによって規定されるのであるから、ボデー５の支持軸部５８に固定的に取り付けられた磁気センサ８０に対し、ホルダ４内のマグネット９，９の配置を、例えば図１０や図１３のように選択的に変更して磁界方向９Ｍを回転していけば、正弦波信号１１０における使用範囲１１１をずらしていくことが可能となる。

したがって、タンク特性が図１２の右下のような場合であれば、図１１及び図１２の左下に示すような使用範囲１１１となるように、マグネット９を図１０のように配置する。

また、タンク特性が図１５の右下のような場合であれば、図１４及び図１５の左下に示すような使用範囲１１１となるように、マグネット９を図１３のように配置する。

このように本実施例によれば、ホルダ４内におけるマグネット９の配置位置を、マグネット９の磁界方向９Ｍが回転軸線４Ｘ周りに回転させる方向へと変更可能である。つまり、磁電変換素子８が出力する正弦波信号１１０において、液面レベル検出に使用される使用範囲１１１を変更することが可能である。これにより、タンク特性に応じて磁電変換素子８が出力する正弦波信号１１０の使用範囲１１１を選択することが可能となり、タンク特性が液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）とで不一致となる傾向を有していても、その傾向を打ち消すようにマグネット９，９を配置することが可能となるから、磁電変換素子８からは、液面レベルの最高位置側（Ｈ側）と最低位置側（Ｌ側）との双方で略直線状の出力を得ることが可能となっている。

以上、本発明の第一実施例を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、追加及び省略等の種々の変更が可能である。

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上記第一実施例と下記実施例ないし変形例は、技術的な矛盾を生じない範囲において適宜組み合わせて実施できる。

マグネット９を収容保持するホルダ４は、以下で示すように、上記第一実施例とは異なる構造を有したものでもよい。

例えば図１６に示すように、ホルダ４の位置決め部（例えば係合突起部）４Ａは、ホルダ４の外周壁部４２の内周面上に周方向に沿って等間隔おきに複数設けてもよい。この場合、マグネット９の位置決め部（例えば係合凹部）９Ａは、ホルダ４にマグネット９が収容された際に外周壁部４２の内周面と対面するマグネット９の外径面に設けられる。

また、図１９に示すように、ホルダ４の位置決め部（例えば係合凹部）４Ａは、ホルダ４の底壁部４１の環状の載置面上に周方向に沿って等間隔おきに複数設けてもよい。この場合、マグネット９の位置決め部（例えば係合凸部）９Ａは、ホルダ４にマグネット９が収容された際に底壁部４１の載置面と対面するマグネット９の底面に設けられる。

また、図２０に示すように、ホルダ４には、収容されたマグネット９を、その収容方向とは逆向きの抜けを阻止する抜け止め部４２を設けることができる。例えば、ホルダ４の位置決め部４Ａとマグネット９の位置決め部９Ａの係合組み付け方向に押し付ける押付部４２Ａを、抜け止め部４２として設けることができる。図２０の場合は、ホルダ４の外周壁部４２の先端部（マグネット９を収容する収容口側）が抜け止め部４２Ａである。抜け止め部４２Ａは、マグネット９の上面に重なるように位置しており、そのマグネット９を下方及び内向きへと押し付け加圧する押付部（ここではばね部）４２Ａとされている。なお、この押付部４２Ａは、最初に述べた第一実施例（図４参照）においても設けられている。

また、図２１及び図２２に示すように、ホルダ４の位置決め部（係合凹部）４Ａに対し、マグネット９の位置決め部（係合突起部）９Ａを圧入させる構成でもよい。

なお、既に述べた実施例のように、磁気シールド板９０は省略した構成が可能である。一方で、磁気シールド板９０を用いる場合には、磁気シールド板９０に、ホルダ４の位置決め部４Ａを設けることができる。例えば図２３〜図２７の場合、ホルダ４の外周壁部４２の内側に固定される環状磁気シールド板９０の内周面において、その周方向の一部に位置決め部（係合突起部）４Ａを設ける。この磁気シールド板９０は、ホルダ４の外周壁部４２の内側に、その周方向の任意の位置に位置決め部４Ａを位置させる形で配置して、位置決め部による反力や引っ掛け、あるいは圧入等で固定することができる。他方、筒状のマグネット９は、その外周面の周方向の一部に位置決め部（係合凹部）９Ａが設けられており、その位置決め部９Ａを、ホルダ４に固定された磁気シールド板９０の位置決め部４Ａと位置を合わせて係合させることで、組み付けることができる。磁気シールド板９０の位置決め部４Ａの位置は、ホルダ４に固定する際に任意に決定できる。このため、マグネット９は、磁界方向９Ｍの向きを選択する形でホルダ４に収容できる。

ここでの環状のマグネット９は、その外周面における周方向の一部には、図２６に示すように、その軸線方向に延出する溝部（ここではＶ溝）をなす位置決め部９Ａが設けられる一方で、その外周面における周方向の残余区間には、図２５に示すように、その軸線方向の中間部において周方向に延出する抜け止め部（内向きに凹む抜け止め溝部：ここではＶ溝）９Ｂが設けられている。他方、環状の磁気シールド板９０は、その内周面における周方向の一部に、その軸線方向に延出する突条部をなす位置決め部４Ａが設けられる一方で、その内周面における周方向の残余区間には、その軸線方向の中間部において周方向に延出する抜け止め部（内向きに屈曲する屈曲部）４２Ｂが設けられている。ホルダ４にマグネット９を組み付ける際には、ホルダ４に固定された磁気シールド板９０の位置決め部４Ａに対し、マグネット９の位置決め部９Ａの位置を合わせ、突条部をなす位置決め部４Ａを溝部をなす位置決め部９Ａ内に進入させる形で組み付けていく。その組付けの途中では、磁気シールド板９０の抜け止め部４Ｂに当接する形で、マグネット９の組み付けが妨げられるが、マグネット９は、屈曲部をなす抜け止め部４２Ｂを弾性変形させる形で乗り越え、その抜け止め部４２Ｂを、溝部をなす自身の抜け止め部９Ｂ内に収容することにより、組み付け方向とは逆向きの抜けを防止した組み付け状態（抜け止め状態）とすることができる。

なお、この実施例においても、磁気シールド板９０を省略してもよい。この場合、磁気シールド板９０に設けられていた位置決め部４Ａや抜け止め部４Ｂは、ホルダ４の外周壁部４２に設けられる。

また、図１７、図１８、図２１に示すように、筒状のマグネット９を用いてもよい。筒状のマグネット９であっても、回転軸線４Ｘ周りに回転させることで、ホルダ４内において磁界方向９Ｍが互いに異なる複数の所定位置に選択的に配置できる。

なお、既に述べた実施例において凹凸による係合関係は、凹側と凸側とを入れ替えた形で実施することも可能である。

また、既に述べた実施例においては、ホルダ４（あるいは磁気シールド板９０）及びマグネット９の凹凸により、ホルダ４内に収容されるマグネット９の周方向の位置決めがなされているが、凹凸形状を省略し、ホルダ４内にマグネット９を圧入固定する方法でもよい。これであれば、マグネット９をホルダ４の回転軸線周りの任意の位置に収容保持させることができる。

１ 液面レベル測定装置
２ フロート
３ アーム
４ ホルダ
４Ａ 位置決め部
４２Ａ 抜け止め部
５ ボデー
８ ホールＩＣ（磁電変換素子）
９ マグネット（磁界形成部材）
９Ａ 位置決め部

Claims (8)

1. 容器に貯留された液面上に浮き、液面レベルに応じ上下動するフロートと、
   前記フロートの上下動に応じて回動するアームと、
   前記アームを所定の回転軸線周りにおいて回動可能に固定するボデーと、
   前記アームの回転中心部に固定され、該アームと一体回転するホルダと、
   前記ホルダの内部に収容保持され、前記回転軸線を挟んだ対向間においてその対向方向に磁界方向を有する磁界形成部材と、
   前記ボデーに固定され、前記磁界形成部材の回転に伴う磁界変化を電気信号に変換し出力する磁電変換素子と、
   を備え、前記磁電変換素子の出力信号に基づいて前記液面レベルを測定する液面レベル測定装置であって、
   前記ホルダは、その内部において前記磁界方向を前記回転軸線周りに回転させる方向に変更できるよう、前記磁界形成部材を前記回転軸線周りの任意の位置に、あるいは前記回転軸線周りの複数の所定位置に位置決め状態で収容可能であることを特徴とする液面レベル測定装置。
2. 前記アームは、前記フロートの上下動に応じて、半回転以下に定められた所定の回動範囲内を回動し、
   前記磁界形成部材は、前記アームの回動中、前記回転軸線を挟んだ対向間に該回転軸線と直交する磁界方向を有するよう、前記ホルダの内部に収容保持され、
   前記磁電変換素子は、前記液面レベルに応じた前記フロートの上下動に伴う前記磁界形成部材の回転により、前記出力信号を正弦曲線として出力するものであって、前記回動範囲が規定された前記アームの回動に応じて、前記正弦曲線のうちの前記回動範囲に対応する一部の回動対応区間の曲線に従う信号を出力する請求項１に記載の液面レベル測定装置。
3. 前記ホルダは、前記回転軸線に同軸をなす環状の磁界形成部材収容空間を有しており、当該磁界形成部材収容空間内に前記磁界形成部材を圧入する形で収容するものである請求項１又は請求項２に記載の液面レベル測定装置。
4. 前記ホルダは、前記回転軸線と同軸をなす環状の磁界形成部材収容空間を有しており、該磁界形成部材収容空間を形成する壁部には、前記磁界形成部材を前記回転軸線周りの複数の所定位置に位置決め状態で収容するための位置決め部が形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液面レベル測定装置。
5. 前記壁部は、環状の前記磁界形成部材収容空間の底壁部である請求項４に記載の液面レベル測定装置。
6. 前記壁部は、環状の前記磁界形成部材収容空間の外周壁部である請求項４に記載の液面レベル測定装置。
7. 前記壁部は、環状の前記磁界形成部材収容空間の内周壁部である請求項４に記載の液面レベル測定装置。
8. 前記ホルダは、前記回転軸線と同軸をなす環状の磁界形成部材収容空間と、前記磁界形成部材収容空間に収容した前記磁界形成部材をその収容方向とは逆向きに抜け止めする抜け止め部と、を有する請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の液面レベル測定装置。
   

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