JPH10332461A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイアス磁石の磁束密度の設定が容易で汎用
性の高い製造が容易な安価な液面検出装置を提供する。 【解決手段】 有底略筒状のガイド管１内に収納する細
長板状の基板９の一面側に、リードスイッチ11a 〜11e
および抵抗15a 〜15e を複数配設する。基板９の他面側
に、各リードスイッチ11a 〜11e の一対の端子14a ，14
b のリード線13a，13b の近傍にチップ状のバイアス磁
石16a ，16b を積層可能に取り付ける。バイアス磁石16
a ，16b は、リードスイッチ11a 〜11e の端子14a ，14
b の接点片12a ，12b が接触しない弱い磁力で異なる磁
極を生じさせる磁束密度に設定する。バイアス磁石16，
16は、リードスイッチ11a 〜11e の感動値およびオン・
オフヒステリシスに応じ、それぞれ適当数を取り付け所
定の磁束密度に調整する。１種類のチップ状のバイアス
磁石16a ，16b で容易に磁束密度の設定および調整がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液面変化に対応し
て上下動する磁気フロートにより開閉するリードスイッ
チを有した液面検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば油圧系回路のオイルの残量
や内燃機関の燃料の残量などを検出するために用いる液
面検出装置としては、リードスイッチを略円筒状のガイ
ド管内に長手方向の両端部に導出する一対の端子が上下
方向に位置するように基板に配設し、このガイド管の外
側に略環状の磁気フロートを液面の上下動に追従して移
動自在に設けた構成が知られている。そして、この液面
検出装置は、図７に示すように、基板31のリードスイッ
チ32の反対側に長手方向に異なる磁極を有するバイアス
磁石33を長手方向を上下方向に位置させて配設し、リー
ドスイッチ32の一対の端子34，34の対向する接点部分の
先端部に異なる磁極を生じさせる構成が採られている。

【０００３】そして、液面に浮いている磁気フロート
が、液面の変化とともにガイド管に沿って上下動するこ
とにより、磁気フロートの磁力によりリードスイッチ32
がオン・オフし、磁気フロートがリードスイッチ32から
離れてもバイアス磁石33による端子34，34の先端部に生
じる異なる磁極により、オン・オフ状態を維持するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図７に
示すバイアス磁石33を有した液面検出装置において、バ
イアス磁石33は、磁気フロートがリードスイッチ32に近
付いていない場合にはオン状態およびオフ状態がそのま
ま維持され、磁気フロートが上下動によりリードスイッ
チ32に近付いた際にオン・オフし遠ざかってもこのオン
状態あるいはオフ状態をそのまま維持するように、リー
ドスイッチ32の感動値やオン・オフヒステリシスを考慮
して、リードスイッチ32の端子34，34に異なる磁極を生
じさせる磁束密度に設定する必要がある。このため、上
記図７に示すバイアス磁石33を有した液面検出装置で
は、液面の上下の移動距離などに対応して感動値の異な
るリードスイッチ32を適宜選択した場合、このリードス
イッチ32の感動値および製品間の感動値のばらつきに対
応してバイアス磁石33の磁束密度を設定しなければなら
ない。したがって、異なる磁束密度の複数のバイアス磁
石33が必要となり、磁束密度の調整のために所定の磁束
密度に付け替えなければならず、製造が煩雑となるとと
もに製造コストが増大する問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、バイアス磁石の磁束密度の設定が容易で汎用性の高
い製造が容易な安価な液面検出装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の液面検出装置
は、筒状のガイド管と、長手方向の両端部に先端部が接
触可能に対向する一対の端子を有し前記ガイド管内に長
手方向を軸方向に沿って配設されたリードスイッチと、
前記ガイド管に液体の液面の上下の移動に対応して上下
動自在に嵌挿保持されこの上下動により前記リードスイ
ッチを開閉する略円筒状の磁気フロートと、前記リード
スイッチの一対の端子の基端部近傍にそれぞれ積層可能
に少なくとも一つづつ配設され前記一対の端子の先端部
にそれぞれ異なる磁極を生じさせ前記磁気フロートの上
下動によりオン・オフ状態を維持させる一対のバイアス
磁石とを具備したものである。

【０００７】そして、長手方向の両端部に先端部が接触
可能に対向する一対の端子を有したリードスイッチを、
筒状のガイド管内に長手方向を軸方向に沿って配設する
とともに、リードスイッチの一対の端子の基端部近傍に
一対の端子の先端部にそれぞれ異なる磁極を生じさせる
一対のバイアス磁石をそれぞれ積層可能に少なくとも一
つづつ配設し、ガイド管に嵌挿保持された磁気フロート
が液体の液面の上下の移動に対応して上下動する際に、
リードスイッチをオン・オフし、このオン・オフ状態を
一対のバイアス磁石により一対の端子の先端部に生じる
それぞれ異なる磁極にて維持する。また、バイアス磁石
の磁束密度の設定は、リードスイッチの感動値およびオ
ン・オフヒステリシスに対応して一対の端子の基端部近
傍にそれぞれ１つまたは複数個を積層して配設し設定す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液面検出装置の実
施の一形態を図面を参照して説明する。

【０００９】図１において、１はガイド管で、このガイ
ド管１は、合成樹脂などの非磁性材料にて、上端部にゴ
ムブッシュ２およびエポキシ樹脂３の２部材の非磁性材
料にて構成されたキャップ４にて閉塞される上端開口部
５を開口する有底略筒状に形成されている。そして、こ
のガイド管１の上端部近傍には、液体６が貯溜する図示
しないタンクにボルト７などにて取り付けられるフラン
ジ状に取付板８が取り付けられている。また、ガイド管
１内には、長手方向がガイド管１の軸方向に沿って細長
板状の基板９が収納されている。

【００１０】そして、基板９には、例えば５個、磁気を
感知するリードスイッチ11a ，11b，11c ，11d ，11e
が所定間隔で配設されている。これらリードスイッチ11
a 〜11e は、対向する各接点片12a ，12b に長手方向の
両端部から導出するリード線13a ，13b が接続された一
対の端子14a ，14b を有し、これら端子14a ，14b のリ
ード線13a ，13b が上下方向に位置するように略直線状
に基板９に配設されている。さらに、基板９には、図２
に示すように、抵抗15a ，15b ，15c ，15d ，15e ，15
f が複数配設されている。

【００１１】また、基板９には、リードスイッチ11a 〜
11e および抵抗15a 〜15f が設けられた側と反対側にリ
ードスイッチ11a 〜11e の一対の端子14a ，14b の基端
側であるリード線13a ，13b が基板９に取り付けられた
部分の近傍に位置してそれぞれチップ状のバイアス磁石
16a ，16b が取り付けられている。なお、これらバイア
ス磁石16a ，16b は、リードスイッチ11a 〜11e の端子
14a ，14b の先端側の接点片12a ，12b が接触しない程
度の弱い磁力で異なる磁極を生じるように、１個または
図３に示すように複数個が積層させて取り付けられ、所
定の磁束密度に設定されている。さらに、各リードスイ
ッチ11a 〜11e の上方に位置する端子14a の磁極は、そ
れぞれ同極、例えば上方に位置するリード線13a に接続
する先端部分の接点片12a がＮ極となるようになってい
る。そして、基板９には電線17が接続され、ガイド管１
の上端開口部５に気密状に嵌着されたキャップ４を通し
て外部に導出されている。

【００１２】一方、ガイド管１の基端部側の外側には、
略円筒状の磁気フロート20が移動自在に嵌合されてい
る。

【００１３】そして、この磁気フロート20は、例えばナ
イロン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニト
リルブタジエンゴムなどの合成樹脂が略円筒状に発泡形
成されたフロート21を有している。また、このフロート
21内には、フェライトなどの磁性体の粉末にて略環状に
形成された磁石部22が被覆されるように一体的に設けら
れている。そして、磁石部22は、径方向に着磁されるこ
とにより磁化、例えば内周面側が、リードスイッチ11a
〜11e の上方の端子14a ，14a の接点片12a ，12a のバ
イアス磁石16a ，16a により生じる磁極と同様のＮ極と
なるようになっている。なお、磁気フロート20は、磁石
部22の形成後にインサート成形などによりフロート21を
発泡形成して一体的に形成される。そして、磁気フロー
ト20は、あらかじめ形成した磁石部22をフロート21の内
周側に組み込んだり、例えばナイロン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンゴムな
どの合成樹脂とフェライトなどの磁性体の粉末との混合
物を発泡形成して一体に形成するなど、いずれの構成の
ものでもできる。

【００１４】さらに、ガイド管１の下端部には抜止手段
としての止め輪24が嵌着されて、磁気フロート20はガイ
ド管１に抜け止めされて、取付板８と止め輪24との間を
移動自在に保持されて、液面検出装置25が構成されてい
る。

【００１５】次に、上記実施の形態の回路構成を図４を
参照して説明する。

【００１６】電線17が接続される基板９の端子ａおよび
端子ｂ間に、５個のリードスイッチ11a ，11b ，11c ，
11d ，11e および１個の抵抗15a が並列に接続されてい
る。また、各リードスイッチ11a 〜11e の接続点間に
は、抵抗15b ，15c ，15d ，15e がそれぞれ接続され、
端子ａおよびリードスイッチ11e 間に抵抗15f が直列に
接続されている。そして、液面検出装置25の下端部から
上端部に位置するリードスイッチ11a ，11b ，11c ，11
d ，11e が順次オンとなるにしたがって基板９の端子ａ
および端子ｂ間の抵抗値が低下するようになっている。

【００１７】次に、上記実施の形態の組み立て動作を説
明する。

【００１８】あらかじめ電線17が接続されリードスイッ
チ11a ，11b ，11c ，11d ，11e および抵抗15a ，15b
，15c ，15d ，15e ，15f を取り付けた基板９に、バ
イアス磁石16a ，16b を、リードスイッチ11a 〜11e の
一対の端子14a ，14b のリード線13a ，13b 近傍に取り
付ける。なお、このバイアス磁石16a ，16b は、取り付
けたリードスイッチ11a 〜11e の感動値および液面位置
に対応してオン・オフさせるタイミングのオン・オフヒ
ステリシスに応じて、図３に示すように、適宜複数重ね
て所定の磁力となるように取り付ける。

【００１９】次に、この基板９をガイド管１内に配設
し、電線17を導出させてキャップ４にてガイド管１の上
端開口部５を閉塞する。さらに、磁気フロート20をガイ
ド管１に嵌挿し、止め輪24を取り付けて抜け止めし、液
面検出装置25を組み立て形成する。

【００２０】そして、この液面検出装置25の取り付けに
際しては、液面検出の基準位置となる図示しないタンク
の天板あるいは蓋体などに取付板８をボルト７などにて
取り付けて、リードスイッチ11a 〜11e の各接点片12a
，12b の位置がタンクに対して所定の高さ位置となる
ようにガイド管１を液面検出位置に垂直に配置して取り
付ける。

【００２１】なお、リードスイッチ11a 〜11e は、バイ
アス磁石16a ，16b により、一対の端子14a ，14b の対
向する各接点片12a ，12b に接触しない程度の弱い異な
る磁極が生じている。そして、液面検出装置25をタンク
に取り付けることにより、タンク内に貯溜する液体６の
液面に磁気フロート20が浮いて、この磁気フロート20の
位置に対応して所定のリードスイッチ11が閉成した状
態、例えば図１に示すように、ガイド管１の下端部から
１番目および２番目のリードスイッチ11a ，11bが閉成
した状態となる。

【００２２】次に、上記実施の形態の作用を説明する。

【００２３】そして、液面検出装置25の液面位置の検出
動作としては、図示しないタンク内に貯溜する液体６の
液面に浮いた磁気フロート20が、液面の変動に伴ってガ
イド管１に沿って上下動し、この磁気フロート20の上下
動によりリードスイッチ11a〜11e がオン・オフする。

【００２４】すなわち、例えば図１に示す状態からタン
クへの液体６の補充などにより液面が上昇する場合に
は、図５（ａ）に示すように、磁気フロート20の磁石部
22は、ガイド管１の下端から３番目のリードスイッチ11
c の下方の端子14b のリード線13b の近傍まで上方に移
動する。この状態で、下方の端子14b のリード線13b
は、バイアス磁石16b より磁力の強い磁気フロート20の
磁石部22の影響により、Ｎ極からＳ極に反転するととも
に、このリード線13b の極性の反転によりこのリード線
13b に接続する接点片12b がＳ極からＮ極に反転する。
そして、上方に位置するリード線13a に接続する接点片
12a は、バイアス磁石16a の磁力により、Ｎ極となって
いる。このため、対向する接点片12a ，12b は同極のＮ
極となって接触することはなく、離間した状態のオフ状
態が維持される。

【００２５】さらに、液面が上昇して磁気フロート20の
磁石部22が、図５（ｂ）に示す接点片12a ，12b の近傍
に位置した場合には、磁石部22の強い磁力により、下方
のリード線13b に接続する接点片12b が、バイアス磁石
16b により生じる極性と同極のＳ極に再び反転して磁石
部22に吸い寄せられるように移動するとともに、上方の
リード線13a に接続しバイアス磁石16a にてＮ極の極性
となっていた接点片12a もＳ極に反転して磁石部22に吸
い寄せられるように移動して互いに接触し、接触した状
態のオン状態となる。なお、この上方のリード線13a
は、接点片12a のＳ極への反転により、Ｓ極からＮ極に
反転する。

【００２６】そして、さらに液面が上昇して磁気フロー
ト20の磁石部22が、図５（ｃ）に示す上方の端子14a の
リード線13a の近傍まで移動すると、反転していた上方
のリード線13a は、磁石部22の強い磁力にてバイアス磁
石16a により生じる極性と同様のＳ極に再び反転すると
ともに、このリード線13a に接続する接点片12a も始め
のＮ極に反転する。このため、一対の接点片12a ，12b
は、異極となるので、接触した状態が維持される。

【００２７】さらに、液面が上昇して磁気フロート20の
磁石部22が、リードスイッチ11c の端子14a ，14b に磁
気影響を与えなくなる図５（ｄ）の位置まで移動する
と、バイアス磁石16a ，16b の磁力にて接点片は初期状
態の異なる極性となっているので、接触した状態のオン
状態が維持され、ガイド管１の下端の１番目から３番目
までのリードスイッチ11a ，11b ，11c がオン状態とな
って、図１に示す状態より抵抗値が低下し、液面が上昇
したことを認識できる。

【００２８】一方、例えば液体６の使用などにより液面
が図１に示す状態より下降する場合には、磁気フロート
20の磁石部22は、ガイド管１の下端から２番目のリード
スイッチ11b を通過してこの２番目のリードスイッチ11
b をオフし、図６（ａ）に示すように、ガイド管１の下
端の１番目のリードスイッチ11a の上方の端子14a のリ
ード線13a の近傍まで下方に移動する。この状態で、上
方のリード線13a は、バイアス磁石16a の磁力によりＳ
極となっており、バイアス磁石16a より磁力の強い磁気
フロート20の磁石部22の影響を受けても、対向する磁石
部22の内周面側の極性はＮ極であり、リード線13a の極
性が反転せず、このリード線13a に接続する接点片12a
もＮ極のままで反転することはない。また、下方に位置
するリード線13b に接続する接点片12b は、磁気フロー
ト20の磁石部22の影響を受けずバイアス磁石16b の磁力
によりＳ極となっている。このため、対向する接点片12
a，12b は異極の状態であり、接触した状態のオン状態
が維持される。

【００２９】さらに、液面が下降して磁気フロート20の
磁石部22が、図６（ｂ）に示す接点片12a ，12b の近傍
に位置した場合には、バイアス磁石16a ，16b より磁力
の強い磁石部22の影響により、上方のリード線13a に接
続する接点片12a が、Ｎ極からＳ極に反転するととも
に、この接点片12a の極性の反転によりこの上方のリー
ド線13a がＳ極からＮ極に反転する。また、下方に位置
するリード線13b に接続する接点片12b は、磁石部22の
影響を受けてもバイアス磁石16b による磁石部22の極性
と異極のＳ極が維持され、磁石部22に吸い寄せられるよ
うに互いに接触した状態で移動して、オン状態が維持さ
れる。

【００３０】そして、さらに液面が上昇して磁気フロー
ト20の磁石部22が、図６（ｃ）に示す下方の端子14b の
リード線13b の近傍まで移動すると、上方の端子14a の
接点片12a は、磁気フロート20の磁石部22による磁気影
響を受けなくなり、バイアス磁石16a の影響により、上
方のリード線13a に接続する接点片12a がＮ極に再び反
転するとともに、上方のリード線13a がＳ極に再び反転
する。また、下方の端子14b のリード線13b は、バイア
ス磁石16b より磁力の強い磁気フロート20の磁石部22の
影響により、Ｎ極からＳ極に反転するとともに、このリ
ード線13b の極性の反転によりこのリード線13b に接続
する接点片12b がＳ極からＮ極に反転する。このため、
対向する接点片12a ，12b は同極のＮ極となって反発し
合い接触したオン状態から離間した状態のオフ状態とな
る。

【００３１】さらに、液面が下降して磁気フロート20の
磁石部22が、リードスイッチ11a の端子14a ，14b に磁
気影響を与えなくなる図６（ｄ）の位置まで移動する
と、下方のリード線13b は、バイアス磁石16b の磁力に
てＮ極に再び反転するとともに、このリード線13b に接
続する接点片12b もＳ極に再び反転する。そして、対向
する接点片は、離間した状態であるため、対向する接点
片12a ，12b は異極となるが、バイアス磁石16a ，16b
による磁力では吸着しないため、磁気フロート20が磁気
影響を与えない離れていく方向に移動しても、離間した
オフ状態が維持され、図１に示す状態より抵抗値が増大
し、液面が下降したことを認識できる。

【００３２】ところで、リードスイッチ11a 〜11e の感
動値やバイアス磁石16a ，16b の磁束密度のばらつきな
どにより、リードスイッチ11a 〜11e のオン・オフのタ
イミングがずれて調整が必要な時には、ガイド管１から
基板９を取り出し、調整が必要なリードスイッチ11a 〜
11e に対応して取り付けたバイアス磁石16a ，16b を適
宜取り外すあるいはさらに重ねて取り付けるなどにより
全体としての磁束密度を調整する。

【００３３】上記実施の形態によれば、各リードスイッ
チ11a 〜11e の一対の端子14a ，14b のそれぞれにチッ
プ状のバイアス磁石16a ，16b をそれぞれ積層可能に少
なくとも一つづつ配設するため、リードスイッチ11a 〜
11e の接点片12a ，12b からバイアス磁石16a ，16b が
離れて位置するので、磁束の漏れが少なくなって安定し
た磁気回路が得られ、１種類のチップ状のバイアス磁石
16a ，16b でリードスイッチ11の感動値およびオン・オ
フヒステリシスに対応して端子14a ，14b に極性を生じ
させる磁束密度を容易に設定でき、製造後の調整も容易
で、製造性を向上できコストを低減できる。そして、リ
ードスイッチ11a 〜11e を測定対象の液体の種類やオン
・オフのタイミングなどを異ならしめてもバイアス磁石
16a ，16b を取り付ける個数を可変するのみで対応で
き、汎用性も向上できる。

【００３４】なお、上記実施の形態において、リードス
イッチ11a 〜11e を上方に位置する端子14a の接点片12
a が、磁気フロート20の磁石部22の対向する内周面と同
極となるように配設し、磁気フロート20が上昇すること
によりリードスイッチ11a 〜11e がオン状態となるよう
に説明したが、異極となるように配設してもできる。な
お、この場合には、磁気フロート20が上昇することによ
りリードスイッチ11a〜11e がオフ状態となり、動作が
逆転し、液面の上昇および下降に対応して抵抗値が増大
および減少する。

【００３５】また、磁気フロート20の磁石部22として
は、環状に限らず、チップ状の磁石部22をフロート21に
１箇所または複数箇所設けてもできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の液面検出装置によれば、リード
スイッチを筒状のガイド管内に長手方向を軸方向に沿っ
て配設するとともに、リードスイッチの一対の端子の基
端部近傍に一対の端子の先端部にそれぞれ異なる磁極を
生じさせる一対のバイアス磁石をそれぞれ複数積層可能
に配設したため、１種類のバイアス磁石でリードスイッ
チの感動値およびオン・オフヒステリシスに対応して端
子に磁極を生じさせる磁束密度を容易に設定でき、製造
後の調整も容易で、製造性を向上できコストを低減でき
るとともに、汎用性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液面検出装置の実施の一形態を示す断
面図である。

【図２】同上基板のリードスイッチ近傍を示す一部を切
り欠いた正面図である。

【図３】同上バイアス磁石を積層して取り付けた状況を
示す側面図である。

【図４】同上リードスイッチおよび抵抗の接続状況を示
す回路図である。

【図５】同上液面の上昇によるリードスイッチの開閉状
況を示す説明図である。

【図６】同上液面の下降によるリードスイッチの開閉状
況を示す説明図である。

【図７】従来例のリードスイッチ近傍を示す一部を切り
欠いた側面図である。

【符号の説明】

１ ガイド管 ６ 液体 11a ，11b ，11c ，11d ，11e リードスイッチ 14a ，14b 端子 16a ，16b バイアス磁石 20 磁気フロート 25 液面検知装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のガイド管と、 長手方向の両端部に先端部が接触可能に対向する一対の
   端子を有し前記ガイド管内に長手方向を軸方向に沿って
   配設されたリードスイッチと、 前記ガイド管に液体の液面の上下の移動に対応して上下
   動自在に嵌挿保持されこの上下動により前記リードスイ
   ッチを開閉する略円筒状の磁気フロートと、 前記リードスイッチの一対の端子の基端部近傍にそれぞ
   れ積層可能に少なくとも一つづつ配設され前記一対の端
   子の先端部にそれぞれ異なる磁極を生じさせ前記磁気フ
   ロートの上下動によりオン・オフ状態を維持させる一対
   のバイアス磁石とを具備したことを特徴とする液面検出
   装置。