JPH035864Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 （産業上の利用分野） この考案は自動車、産業用機械器具等に設けら
れるタンクその他の各種容器内における、ガソリ
ン、オイル、石油、水その他の各種液体のレベル
を検出して表示するための液体レベル計に係り、
詳しくは液面レベル計の検出部において、コイル
に用いられるコアに関するものである。

（従来の技術） 従来の液面レベル計としては、フロートアーム
によつてポテンシヨンメータを作動させるフロー
トアーム式、リニアポテンシヨメータ式、コイル
のインダクタンス変化を利用する誘導式、その他
の多くの種類が知られている。これらのうち特に
誘導式はフリクシヨンの影響がなく、測定精度が
高い点において優れている。

本考案者の一部は、先に、コイルの外周にフロ
ート付きの導電性リングを移動可能に設け、導電
性リングの移動に伴うコイルのインダクタンス変
化を電圧変化に変換して指示計を駆動するタイプ
の誘導式液面レベル計を考案している。この液面
レベル計においては、コイルのインダクタンス変
化を大きくして液面レベルの検出感度を上昇させ
るために、コイル内部にコアを設けることが望ま
しい。

また、該コアはコア自体の巻き線成分を解放し
て、コイルのインダクタンス変化を導電体リング
の移動のみによらしめるために、電気絶縁性を有
する磁性体で形成することが有効である。このよ
うに形成したコアとして代表的なものはフエライ
トコアである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、該コアを電気絶縁性を有する磁
性体で形成すると、その電気絶縁性のためにコ
イルに生じる浮遊容量が問題となり、コイル電圧
をひずませる、この浮遊容量を打ち消すために
は別途、手段を設ける必要がある、フエライト
コアに代表されるように粉体をプレス成形してな
るため、コアの長さに応じた金型を必要とする、
長いコアは成形性及び強度に問題があるため、
湾曲したり衝撃で折れたりする等の問題があつ
た。

これらの問題点を解決するためには、導電性を
有する複数の磁性材を積層してコアとする手段が
極めて有効である。しかしながら、このコアは断
面四角形となるので、コアの回りに直接コイルを
巻くと角ばつて巻きにくい上、折曲によつて過剰
なストレスがかかるという問題がある。

この巻き難さ及び過剰なストレスという問題を
解消する一手段としては、コアの回りに円筒上の
ボビンを被せてその周囲に巻き線を巻くという方
法も考えられるが、巻き線とコアの間のスペース
が無駄になるという問題が残る。

考案の構成 （問題点を解決するための手段） この考案の液面レベル計は上記問題点を解決す
るために、薄板状で導電性を有する磁性材をロー
ル状に１回又は２回以上巻くとともに、横断面方
向に電流の閉ループが形成されないよう磁性材間
を電気絶縁してコアを形成し、該コアをコイルの
巻き線の内部に設けるという手段を採つた。

（作用） コアがロール状なので、巻き線をスパイラル状
に設けることができる。従つて、巻き線は角ばら
ず巻き易いばかりでなく、折曲による過剰なスト
レスがかからない。また、巻き線とコアの間に無
駄なスペースがほとんど生じないため、コイルを
細くすることができ、測定対象である液体の容器
内に挿入し易く、インダクタンスを高めるのに好
都合で、コイルの巻き数を増す必要もない。

横断面方向に電流の閉ループが形成されないよ
う、磁性材の重なり面の間又は巻き端部の間を電
気絶縁したため、コアの横断面方向には極めて小
さな過電流しか流れない。従つて、当該コアにお
ける過電流損は無視できる程に小さい。また、コ
イルの等価回路において、コア自体の巻き線成分
はほとんど解放されるので、コイルのインダクタ
ンス変化は該巻き線成分によつてほとんど影響さ
れない。

また、磁性材は導電性を有するため、コイルの
巻き線に生じるる浮遊容量は極めて小さくなる。
従つて、この浮遊容量によるコイル電圧のひずみ
はほとんど起こらず、浮遊容量の打消手段を別途
設ける必要もない。

さらに、成形型を用いなくても磁性材を巻くだ
けで、容易にコアを製造することができる。種々
の長さのコアを製造する場合にも、その長さに応
じた成形型を用意する必要がない。また、長尺の
コアも容易に製造することができ、その強度にも
問題がない。

（実施例） 以下、自動車の燃料タンクに装着されガソリン
や軽油等の燃料の残量を表示する液面レベル計に
対して、本考案を具体化した一実施例を図面に従
つて説明する。

まず、第４図に従つて構成全体の概略を説明し
ておくと、本実施例は棒状のコアを有するコイル
の外周に、導電体リングを内蔵したフロートが移
動可能に設けられてなる検出部Ａと、同コイルに
接続されてそのインダクタンス変化を電圧変化、
電流変化等に変換する変換回路Ｂと変換回路Ｂの
出力電圧を指示計の特性に合せるための出力補正
回路Ｃと、液面レベルの指示計Ｄとよりなるもの
である。そこで、これら各部Ａ〜Ｄの順に詳述す
る。

〔検出部Ａ〕

検出部Ａにつき第１〜６図に従つて説明する
と、１はガソリン、軽油等の燃料２を貯溜する自
動車の燃料タンクであつて、上板３と底板４のみ
が図示されている。５は上板３に設けられた検出
部Ａの装着穴である。

６はタンク１の上板３にネジ７によつて取付け
られた検出部Ａのハウジングであつて、その中央
部には貫通孔８が設けられている。９はハウジン
グ６の上部に設けられた収納凹部であつて、その
上面にはカバー１０が取着されている。１１はハ
ウジング６とタンク１の間に介装されたゴム製の
パツキンである。

１２は上端において貫通孔８に取付けられ、底
板４の直上まで下方に鉛直に延びる棒状のコイル
であつて、次述するようにコア、巻き線及びスリ
ーブを有している。

１３は非磁性体のコアホルダ１３ａによつて貫
通孔８に取付けられ、底板４の直上まで延びるロ
ール状のコアであつて、第１，３図に示すように
薄板状で導電性を有する磁性材１３ｂがロール状
に２回以上（本実施例では10〜30回巻かれてい
る）巻かれるとともに、横断面方向に電流の閉ル
ープが形成されないよう磁性材１３ｂの重なり面
の間が電気絶縁されることによつて、外径10mm、
内径４mm、長さ160mmの寸法に形成されている。

本実施例で使用した磁性材１３ｂは厚さ約0.1
mm、長さ160mmのケイ素鋼板であつて、その両面
には電気絶縁性のガラス質被覆（カーライト）が
施されているので、２回以上巻かれた磁性材１３
ｂの重なり面の間が電気絶縁されるのである。ま
た、磁性材１３ｂ間はワニス等の接着剤によつて
接着されている。

１３ｃはコア１３の中心に設けられたポリエス
テル樹脂製の巻き芯であつて、その一部に長手方
向に形成された溝１３ｄに磁性材１３ｂの内端が
嵌入されており、磁性材１３ｂを巻くときの芯に
なつている。

１４はコア１３の外周に巻き付けられたコイル
１２の巻き線であつて、次のような巻き方が施さ
れている。すなわち、特に第５図に示すように、
コア１３の最下端部の約10mmには不巻部１４ａ
が形成され、コア１３下端からの距離で10〜140
mmの範囲には均一かつ一方向に巻かれた平巻部１
４ｂが形成され、コア１３上端からの距離で10〜
20mmの範囲には多数巻きされた密巻部１４ｃが
形成され、コア１３の最上端部の約10mmには不
巻部１４ｄが形成されている。

なお、前記巻き線１４はロール状のコア１３に
スパイラル状に巻かれているので、角ばらず巻き
易いばかりでなく、折曲による過剰なストレスが
かからないようになつている。

１５は巻き線１４の外周に遊嵌され、貫通孔８
に嵌着された合成樹脂製（非磁性体）のスリーブ
であつて、巻き線１４を保護するとともに、次に
述べるフロートの上下動をガイドするようになつ
ている。１６はスリーブ１５の下端に嵌着された
合成樹脂製（非磁性体）のキヤツプであつて、燃
料２のスリーブ１５内への侵入を防いでいる。

１７はコイル１２の外周に上下動可能に遊嵌さ
れたフロートであつて、ゴム又は合成樹脂の発泡
体（非磁性体）によりドーナツ状に形成されてお
り、その比重は燃料２の比重より小さい。従つ
て、フロート１７は燃料２上に浮き、燃料２の液
面レベルの変化によつて上下動される。１８はフ
ロート１７の内周に取着された導電体リングであ
つて、小さい比重（燃料２の比重に近い）で導電
性を有する高分子材料、例えばカーボンを充填し
た合成樹脂により形成されている。この導電体リ
ング１８の下端は、前記キヤツプ１６に係止され
て落下が防止される。

１９はハウジング６の収納凹部９内に装着され
た基板であつて、後述する変換回路Ｂ及び出力補
正回路Ｃが組込まれている。

前記コイル１２の等価回路を第６図に示す。ロ
ール状に巻かれた磁性材１３ｂの重なり面の間
は、横断面方向に電流の閉ループが形成されない
よう電気絶縁されているため、コア１３自体の巻
き線成分Scはほとんど解放される。

また、導電体リング１８は導電性を有するた
め、その巻き線成分Srは短絡される。Smは巻き
線１４の巻き線成分、Cmは巻き線１４の浮遊容
量であるが、磁性材１３ｂは導電性を有するた
め、同浮遊容量Cmは極めて小さくなる。Cxは導
電体リング１８とコイル１２の間の静電容量であ
つて、導電体リング１８の移動にかかわらず一定
である。

次に、前記コア１３の製造方法及び製造上の効
果について説明する。

コア１３の磁性体１３ｂには予め表面に電気絶
縁性のガラス質被覆が施された厚さ約0.1mmの市
販のケイ素鋼板を使用する。まず、この磁性材１
３ｂの端部を巻き芯１３ｃの溝１３ｄに嵌入し
て、磁性材１３ｂ最内部を小さい曲率半径に曲げ
易くする。次いで、磁性材１３ｂを巻き芯１３ｃ
の外周に２回以上巻き付けるとともに、磁性材１
３ｂの重なり面の間をワニス等の接着剤によつて
接着すれば、コア１３が形成される。

従つて、本実施例ではフエライトコア等の製造
には必須とされる成形型を用いなくても、容易に
コア１３を製造することができる。特に、種々の
長さのコア１３を製造する場合には、その長さに
応じた成形型を用意する必要がないので、生産コ
ストを著しく低減することができる。また、長い
コア１３であつても容易に製造することがき、そ
の強度にも問題がない。

また、前記巻き線１４はロール状のコア１３に
にスパイラル状に巻かれるので、角ばらず巻き易
いばかりでなく、折曲されないので過剰なストレ
スがかからない。また、巻き線１４とコア１３の
間に無駄なスペースがほとんど生じないため、コ
イル１２全体を細くすることができ、測定対象で
ある燃料２のタンク１に挿入し易く、インダクタ
ンスを高めるの好都合で、巻き線１４の巻き数を
増す必要もない。

次に、以上のように構成された検出部Ａの使用
上の作用効果について説明する。

前記コイル１２の磁気回路ではオープン状態に
あるとき、電圧を印加すると磁束分布が生ずる。
ここで、導電体リング１８があると、同リング１
８に電磁誘導が生ずるが、導電体であるため過電
流損が生ずる。従つて、巻き線１４からみた場合
のインダクタンスが減少する。すなわち、コイル
１２の磁束分布により、インダクタンスの減少の
仕方が変化する。ところで、導電体リング１８は
液面レベル変化によるフロート１７の上下動に伴
つて、コイル１２の外周上を移動するが、導電体
リング１８に直交する磁束密度は、コイル１２の
位置によつて異なり、過電流損も異なる。従つ
て、インダクタンスは導電体リング１８の移動に
よつて変化することになる。

ここで、フロート１７のコイル１２下端からの
変位をＸとし、燃料２が空になりフロート１７が
最も下にあるとき、Ｘ＝０、燃料２が満たされフ
ロート１７が最も上にきたとき、Ｘ＝Ｆとする。

いま仮に、巻き線１４がすべて均一な平巻部で
あつたとすると、コイルは上下対称となり、導電
体リング１８に直交する磁束密度はコイル１２の
中央部で最大になるため、インダクタンスはＸが
Ｆ／２に近いときに極小となる。従つて、全変位
にわたるインダクタンスのリニアリテイがとれな
い。

しかし、本実施例では平巻部１４ｂの上部に連
続して密巻部１４ｃを設けて、磁束分布を非対称
にしているため、導電体リング１８に直交する磁
束密度はコイル１２の上端部付近で最大になる。
従つて、インダクタンスが最小となる導電体リン
グ１８の位置はコイル１２の上端近くまで上昇
し、インダクタンスはフロート１７が上へ移動す
るに伴つて常に減少する。また、不巻部１４ａ，
１４ｄを設けているため、磁束分布が変化し、Ｘ
＝Ｆ付近におけるインダクタンスの上昇が押さえ
られる。

以上より、コイル１２のインダクタンスは、フ
ロート１７の変位Ｘによつて直線的に変化するこ
とになる。

また、横断面方向に電流の閉ループが形成され
ないよう磁性材１３ｂの重なり面の間を電気絶縁
したため、コア１３の横断面方向には極めて小さ
な過電流しか流れない。従つて、当該コア１３に
おける過電流損は無視できる程に小さい。

また、コイル１２の等価回路において、コア自
体の巻き線成分Scはほとんど解放されるので、
コイル１２のインダクタンス変化は該巻き線成分
Scによつてほとんど影響されない。従つて、イ
ンダクタンスは導電体リング１８のみによつて変
化するため、検出感度が上昇する。

また、磁性材１３ｂは導電性を有するため、コ
イル１２の巻き線１４に生じる浮遊容量Cmは極
めて小さくなる。従つて、この浮遊容量Cmによ
るコイル電圧のひずみはほとんど起こらないた
め、浮遊容量Cmの打消手段を別途設ける必要が
ない。

また、導電体リング１８を小さい比重の材料で
形成したため、軽量となり小さい浮力で浮く。従
つて、フロート１７を小さく形成することができ
る。

従つて、検出部Ａは燃料タンク１に装着しやす
く、タンク１内において移動する範囲も小さい。
また、検出部Ａは電気的に非接触であるため、フ
リクシヨンの影響もなくフロート１７の上下動が
スムーズである。よつて、動作不良や精度低下が
少なく、フロート１７の揺動も故障につながらな
い。

さらに、コイル１２の表面凹凸がないので、液
体中のゴミが付着しにくく、フロート１７の動作
不良が著しく低減される。また、フロート１７は
コイル１２の外周を直線的に動くので、液面の横
揺れに対して精度の低下が少ない。

〔変換回路Ｂ〕

次に、検出部Ａに接続され、コイル１２のイン
ダクタンスの変化を電圧変化、電流変化等に変換
する変換回路Ｂについて説明する。当該回路Ｂの
構成は特定のものに限定されず、例えば次の回路
を採用することができる。

前記コイル１２と抵抗によるLR直列回路に
数KHZから数十KHZの矩形波パルスを印加さ
せ、これに伴う過渡応答を利用してＬ−Ｖ変換
するもの。

このとき、コイル１２の巻き線１４の浮遊容
量Cmが大きいと、共振回路が形成さてLR直列
回路に生ずるコイル電圧波形にはひずみが発生
する。しかし、本実施例の検出部Ａでは、前記
の通り磁性材１３ｂが導電性を有するため、巻
き線１４の浮遊容量Cmは極めて小さく上記ひ
ずみがほとんど生じない。

発振回路中に前記コイル１２を組込み、この
インダクタンスによる発振周波数の変化を検出
するもの。

前記コイル１２と抵抗によるLR直列回路に
おける位相差から検出するもの。これは発振波
形を正弦波とし、LR直列回路における電流の
位相遅れを検出する方法である。

〔出力補正回路Ｃ及び指示計Ｄ〕

指示計Ｄは液面レベルを指示しうるものであれ
ば、アナログ式、デジタル式を問わず、どのよう
な種類のものでもよい。しかし、自動車の電源を
OFFした場合でも、その時の指示をそのまま保
持することができるものが好ましい。燃料の残量
を知る機会が増え、従つて、燃料補給を怠り走行
途中で燃料切れを起すという事態を防止すること
ができるからである。その一例としては、駆動電
磁コイルに生ずる電磁力と、制動電磁コイルに生
ずる電磁力とがバランスする位置に指針が振れる
ホールドタイプのメータを挙げることができる。

また、出力補正回路Ｃは変換回路Ｂの出力電
圧、出力電流等を指示計Ｄの特性に合せるために
設けられるものであつて、変換回路Ｂ及び指示計
Ｄの種類に応じて適宜設計されるものである。従
つて、変換回路Ｂ及び指示計Ｄの性質上、必要が
なければ省略することもできる。

なお、この考案は前記実施例の構成に限定され
るものではなく、例えば次にようにして具体化し
ても良い。

(1) コア１３を構成する磁性材１３ｂの材料は前
記ケイ素鋼板に限定されず、薄板状で導電性を
有する磁性材料であればどのようなものでもよ
い。例えば、軟鋼等の普通鋼、パーマロイ、ア
モルフアス合金等を挙げることができる。

特に、高透磁率の磁性材料の使用はコイル１
２のインダクタンスを高めることができるので
好適である。

(2) コア１３の寸法形状も前記実施例に限定され
ず、測定対象に応じて任意に決定できる。ま
た、磁性材１３ｂの厚さも限定されないが、過
電流の防止、製造容易性等を考慮すると、厚さ
は0.05〜１mm程度が一般的である。

(3) 前記実施例では磁性材１３ｂを10〜30回巻い
てコア１３を形成したが、この磁性材１３ｂの
巻き回数は所望のインダクタンス、磁性材１３
ｂの厚さ等に応じて任意に変更することもでき
る。

また、磁性材１３ｂの巻き回数は２回以上に
限定されず、第７図に示すように１回でもよ
い。その場合も、巻き端同士が導通して電流の
閉ループを形成しないよう、第７図ａに示すよ
うに巻き端の間に隙間を設けたり、第７図ｂに
示すように巻き端が重なる場合には重なり面の
間を絶縁する必要がある。

(4) 合成樹脂製の巻き芯１３ｃに代えて、第８図
に示すように、複数の線状の磁性材１３ｅを互
いに電気絶縁しながら束ねて、これを磁性材１
３ｂの内部に設けてもよい。同磁性材１３ｅは
磁性材１３ｂとともにコイル１２のコア１３と
して働くので、インダクタンスが高まり、コイ
ルのスペース効率がさらに改善される。

(5) 自動車の燃料タンクにおける液面レベル計以
外に、オイルタンク、貯水タンク、石油タン
ク、電解液タンク等、種々の容器内における液
面のレベル計として具体化することもできる。

考案の効果 以上詳述したように、この考案は巻き線に折
曲による過剰なストレスがかからず巻き易い、
コイルを細くすることができ、測定対象である液
体の容器内に挿入し易く、インダクタンスを高め
るにも好都合である、コアにおける過電流損が
小さく、コイルの巻き線に生じる浮遊容量も極め
て小さい、コアの製造が容易で、長いコアも容
易かつ安価に形成することができ、その強度にも
問題がないという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図はこの考案を自動車の燃料タンクに
おける液面レベル計に具体化した実施例を示し、
第１図はコイルの断面図、第２図は検出部全体の
断面図、第３図はコアの一部を示す斜視図、第４
図は実施例全体を示す概略図、第５図は同コイル
の正面図、第６図は同コイルの磁気等価回路を示
す回路図、第７図ａ及びｂは別例のコアの断面
図、第８図は他の別例のコアの断面図である。 コイル……１２、コア……１３、磁性材……１
３ｂ、巻き線……１４。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ コイルのインダクタンス変化を利用して液面
   レベルを検出する液面レベル計において、薄板
   状で導電性を有する磁性材１３ｂをロール状に
   １回又は２回以上巻くとともに、横断面方向に
   電流の閉ループが形成されないよう磁性材１３
   ｂ間を電気絶縁してコア１３を形成し、該コア
   １３をコイル１２の巻き線１４の内部に設けた
   ことを特徴とする液面レベル計。 ２ 磁性材１３ｂを巻き芯１３ｃの回りに巻いた
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の液面レベル計。 ３ 巻き芯１３ｃは磁性材１３ｂの端部を嵌入す
   る溝１３ｄを備えていることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第２項に記載の液面レベル
   計。