JPS6244629A - 液面レベル計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は自動車、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
。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）従来
の液面レベル計としては、フロートアームによってポテ
ンショメータを作動させるフロートアーム式、リニアポ
テンショメータ式、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ョンの影響゛がなく、測
定精度が高い点において優れている。

誘導式の具体例としては、軸心方向に不均一に分布した
巻き線密度を有するコイルと、そのコイルの内部におい
て液面レベルに応じて上下動するフロートと、同フロー
トに連動する可動コアとを有するものが知られている。

これは、可動コアのコイルへの挿入量の変化によって生
ずるコイルのインダクタンスの変化を、利用して、液面
レベルの変化を検出するものであるが、可動コアはコイ
ル全長にわたって作用するものではないので、該コイル
は基本的には空芯コイルに近いものである。従って、大
きなインダクタ　。

ンス及びその変化、を得ることは困難であり、検出感度
が低いという問題があった。

また、特公昭５５−１３２８８号特許公報に示された通
り、磁性体からなるコア上に巻回形成された主コイルと
、該主コイルの外周に１習動可能に配設されたリングコ
イルとを含む変位検出器を使用し、リングコイルに生ず
る渦電流による相互インダクタンスを利用した変位計も
知られている。

しかしながら、この変位計ではリングコイルがコイルの
外周に配設されているので、どうしてもコアとリングコ
イルとの距離が大きくなり、インダクタンス変化が高め
られないという問題があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するため、コイルの略全長に
わたってコアを設け、同コアの外周に間隙を隔てて巻き
線を設けるとともに９、前記間隙内に導電体リングを上
下動可能に挿入するという手段を採った。

（作用） 本発明では、コイルの略全長にわたってコアを設けたた
め、コイルのインダクタンスが従来の可動コア式コイル
に比べて著しく高い。

前記コイルに電圧を印加すると、コアの透磁率が高いた
め磁束はコア内に集中するとともに、磁束分布が生ずる
。従って、導電体リングに電磁誘導が生じ、導電体でお
るため渦電流損が生ずる。

この渦電流によって逆磁界が生ずるため、巻き線からみ
た場合のインダクタンスが減少する。すなわち、コア中
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。

ここで、本発明ではコアの外周に間隙を隔てて巻き線を
設けるとともに、前記間隙内に導電体リングを上下動可
能に挿入したため、導電体リングの直径が小さくなると
ともに、コアと導電体リングの距離が接近する。従って
、導電体リングの抵抗値が小さくなって渦電流が大きく
なるとともに、ビオ・サバールの法則から渦電流により
生ずる逆磁界が大きくなる。このため、インダクタンス
の変化が大きくなり、液面レベルの検出感度が高くなる
。

ところで、導電体リングに直交する磁束密度は、コイル
の位置によって異なり、渦電流損も異なる。

従って、インダクタンスは導電体リングの移動によって
変化することになる。

（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、本発明
を具体化した一実施例を図面に従って説明する。

まず、第２図に従って構成全体の概略を説明しておくと
、本実施例は燃料に挿入されるコイル等を備えた検出部
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り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１．３．４図に従って説明すると、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
ンクであって、天板１ａと底板１６のみが図示されてい
る。３は燃料タンク１の天板１ａに設けられた検出部Ａ
の装着穴である。

４はタンク１に図示しないネジによって取付けられた支
持ボスであって、衝撃を緩衝しうる軟質発泡樹脂にて形
成さ′れている。同支持ポス４とタンク１の間にはゴム
製のパツキン５が介装され、支持ボス４の下側中央部に
は取付凹部６が形成されている。

７は上端において取付凹部６に取付けられ、燃料タンク
１の底板１ｂの直上まで下方に鉛直に延びる棒状のコイ
ル部材で必って、次）ホするようにコア、コア保護筒、
ボビン、巻き線及び巻き線保護筒を有している。

８はコイル部材７上喘の非磁性体よりなるコアホルダ９
によって固定され、コイル部材７の略全長にわたるよう
底板１ｂの直上まで延びる棒状のコアであって、高透磁
率及び絶縁性を有する磁性体、例えばフェライトによっ
て直径１０ＩｒＲ１長さ１６０＃の寸法に形成されてい
る。

１０はコア８の外周に設Ｃブられだコア保護筒であって
、合成樹脂によって厚さが１〜２＃程度に薄く形成され
ている。１１はコア保護筒１０の外周に間隙１２を隔て
て設けられた合成樹脂よりなる円筒状のボビンであって
、該間隙１２は幅約５ｍの環状の空間となっている。

１４はボビン１１の外周に巻き付けられた巻き線であっ
て、次のような巻き方が施されている。

すなわち、特に第３図に示すように、コア８の最下端部
の約’ｌＱｍｍには不巻部１４ａが形成され、コア８下
端からの距離で１０〜１４０ｍｍの範囲には均一かつ一
方向に巻かれた平谷部１４ｂが形成され、コア８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１４Ｇが形成され、コア８の最上端部の約１Ｑｍｍ
には不巻部１、　　　　４ｄが形成されている。

１５は前記支持ボス４の取付凹部６に支持され、巻き線
１４の外周に配設された合成樹脂製の巻き線保護筒であ
って、下端において前記ボビン１１と一体に形成されて
いる。１６は巻き線保護筒１５とコア保護筒１０とを連
結する連結棒であって、前記間隙１２の幅を一定に保っ
ている。なお、同連結棒１６は間隙１２を塞ぐものでは
ないので、燃料２は間隙１２内に入り込むようになって
いる。

１７は間隙１２内に上下動可能に挿入されたフロートで
あって、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。従って、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って上下動される。

１８はフロ°−ト１７の内周に取着された導電体リング
であって、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は前
記連結棒１６に係止されて落下が防止される。

１９は前記巻き線１４から引き出された導線で市って、
後述する変換回路Ｂ及び出力補正回路Ｃに接続されてい
る。

前記コイル部材７の等価回路を第４図に示す。

コア８が絶縁体かつ磁性体であるため、コア８内体の巻
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３ｒは短絡される。３ｍは巻き線１４の巻き線
成分、Ｃｌｌ１は巻き線１４の浮遊容量、ＣＸは導電体
リング１８と巻き線１４の間の静電容量であって、導電
体リング１８の移動にかかわらず一定である。

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。

本実施例では、コイルの巻き線の略全長にわたってコア
８を設けたため、コイル部材７のインダクタンスが従来
の可動コア式コイルに比べて著しく高い。

前記巻き線１４に電圧を印加すると、コア８の透磁率が
高いため磁束はコア８内に集中するとともに、磁束分布
が生ずる。従ってミ導電体リング１８に電磁誘導が生じ
、導電体でおるため渦電流損が生ずる。この渦電流によ
って逆磁界が生ずるため、巻き線１４からみた場合のイ
ンダクタンスが減少する。ずなわら、コア８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。

ここで、本実施例ではコア８の外周に間隙１２を隔てて
巻き線１４を設置プるとともに、同間隙１２内に導電体
リング１Ｂを上下動可能に挿入したため、導電体リング
１８の直径が小さくなるとともに、コア８と導電体リン
グ１８の距離が接近する。従って、導電体リング１８の
抵抗値が小さくなって渦電流が大きくなるとともに、ビ
オ・サバールの法則から渦電流により生ずる逆磁界が大
きくな゛る。このため、インダクタンスの変化が大きく
なり、液面レベルの検出感度が高くなる。

ところで、導電体リング１８に直交する磁束密度は、コ
イル部材７の位置によって異なり、渦電流損も異なる。

従って、インダクタンスは導電体リング１８の移動によ
って変化することになる。

いま、フロート１７のコイル部材７下端からの変位をＸ
とし、燃料２が空になりフロート１７が最も下におると
き、Ｘ＝Ｏ，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。

仮に、巻き線１４がすべて均一な平巻部であったとする
と、コイル部材７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部材１７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。従って、全変位にわたるインダクタンスのリ
ニアリティがとれない。

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部材７
の上端部付近で最大になる。

従って、インダクタンスが最小となる導電体リング１８
の位置はコイル部材７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って常に減少
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、コイル部材７のインダクタンスは
、フロート１７の変位Ｘによって直線的に変化すること
になる。

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。従って、フロート
１７を小さく形成することができる。

また、フロート１７及び導電体リング１８はコア保護筒
１０とボビン１１の間の間隙１２内を上下動するため、
液面が揺れても動作不良や精度低下がほとんど起こらな
い。また、フロート１７及び導電体リング１８はコイル
部材７の外部に現れないので、液体中のゴミが１１着し
にくく、異物に当たって損傷することもない。

［変換回路Ｂ］ 次に、検出部Ａに接続され、コイル部材７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。

■　前記コイル部ｔ１７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。

■　発撮回路中に前記コイル部材７を組込み、このイン
ダクタンスによる発掘周波数の変化を検出するもの。

■　前記コイル部材７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］ 指示計りは液面レベルを指示しうるちのであれば、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
もにい。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、従って、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−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
流等を指示計りの特性に合せるために設けられるもので
あって、変換回路Ｂ及び指示計りの種類に応じて適宜設
計されるものである。従って、変換回路Ｂ及び指示計り
の性質上、必要がなＧプれば省略することもできる。

なお、この発明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８を構成する磁性材料は前記フェライトに限
定されず、積層したケイ素鋼板、パーマロイ、アモルフ
ァス合金等でもＪ：い。

（２）コア８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。

（３）導電体−リング１８を導電性を有し比重が極めて
小さい発泡樹脂等で形成すれば、フロート１７を省略す
ることもできる。

（４）コア保護筒１０を省略してもよい。

（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。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は液面レベルの検出感度
が高くなり、液面が揺れても動作不良や精度低下がほと
んど起こらないという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

各図はこの発明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図は検出部の断面
図、第２図は実施例全体を示す概略図、第３図はコイル
部材正面図、第４図は同コイルの磁気等価回路を示す回
路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、コイルの略全長にわ
   たってコア（８）を設け、同コア（８）の外周に間隙（
   １２）を隔てて巻き線（１４）を設けるとともに、前記
   間隙（１２）内に導電体リング（１８）を上下動可能に
   挿入したことを特徴とする液面レベル計。