KR20160015291A

KR20160015291A - 액면 검출 장치

Info

Publication number: KR20160015291A
Application number: KR1020157036867A
Authority: KR
Inventors: 이사오 미야가와
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-02-12
Also published as: JP6123521B2; US9989399B2; KR101798744B1; US20160161321A1; BR112015032646A2; WO2015001778A1; JP2015010989A; BR112015032646B1

Abstract

액면 검출 장치는, 용기(2) 내의 액면(4)의 상하 이동에 따라 회전하는 수지제의 회전체(30, 2030, 3030)와, 회전체에 보유 지지되어 회전체와 함께 회전하는 마그넷(60a, 60b)과, 용기에 고정되어 회전체를 회전 가능하게 축 받이하는 고정체(70)와, 고정체에 매설되고 마그넷의 발생 자계를 검출함으로써 액면을 나타내는 전기 신호를 출력하는 자전 변환 소자(78)를 구비한다. 회전체는, 마그넷을 수용하는 수용 공간(36)과, 수용 공간으로 돌출되고 탄성 변형 상태에서 마그넷에 접촉함으로써 마그넷을 수용 공간의 수용벽(34, 342)에 압박하는 탄성 갈고리(40, 2040, 3040)와, 수용 공간에 있어서 마그넷의 반대측으로부터 탄성 갈고리를 향해 돌출되고 팽창함으로써 탄성 갈고리와 접촉하는 돌기(50, 2050, 3050)를 갖는다.

Description

액면 검출 장치 {LIQUID SURFACE SENSING DEVICE}

본 개시는, 2013년 7월 1일에 출원된 일본 출원 번호 제2013-138098호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.

본 개시는, 액체의 액면을 검출하는 액면 검출 장치에 관한 것이다.

종래, 탱크에 고정된 고정체에 축 받이되는 회전체와, 동 탱크 내의 액체의 액면에 떠오르는 플로트 사이를 아암에 의해 연결하고, 액면에 따른 플로트의 상하 이동을 회전체의 회전 운동으로 변환함으로써, 당해 액면을 검출하는 액면 검출 장치가 알려져 있다. 이러한 액면 검출 장치의 일례로서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 장치에서는, 액면이 변화하여 플로트가 상하 이동하면 마그넷이 회전하고, 자전 변환 소자를 통과하는 자력선의 자속 밀도가 변화하여, 이에 따른 전기 신호를 출력하고 있다. 또한, 특허문헌 1에 개시되어 있는 장치는, 탄성 갈고리를 탄성 변형시켜 마그넷을 압입함으로써 마그넷과 자전 변환 소자의 상대 위치의 어긋남을 저감시킬 수 있으므로, 당해 마그넷의 자속 밀도의 감지 결과에 기초한 액면의 검출 정밀도는 높은 것으로 되어 있다.

그러나, 탄성 갈고리를 탄성 변형시켜 마그넷을 압입하는 결합 방법에서는, 마그넷을 보유 지지하는 회전체가 액체를 흡수하여 팽창(팽윤)하거나 또는 열을 흡수하여 팽창한다. 이로 인해, 축부에 변형이 발생하여 마그넷과 자전 변환 소자의 위치 관계가 변화하는 경우가 있었다. 이 경우, 발생 자계의 감지 결과에 기초한 액면의 검출 정밀도가 저하되게 된다.

일본 특허 출원 공개 제2010-139490호 공보

본 개시는, 이상 설명한 문제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 액면의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시의 제1 형태는, 용기 내에 있어서 액체의 액면을 검출하는 액면 검출 장치이며, 액면의 상하 이동에 따라 회전하는 수지제의 회전체와, 회전체에 보유 지지되어 회전체와 함께 회전하는 마그넷과, 용기에 고정되어, 회전체를 회전 가능하게 축 받이하는 고정체와, 고정체에 매설되고, 마그넷의 발생 자계를 검출함으로써, 액면을 나타내는 전기 신호를 출력하는 자전 변환 소자를 구비하고, 회전체는, 마그넷을 수용하는 수용 공간과, 수용 공간으로 돌출되고, 탄성 변형 상태에서 마그넷에 접촉함으로써, 마그넷을 수용 공간의 수용벽에 압박하는 탄성 갈고리와, 수용 공간에 있어서 마그넷의 반대측으로부터 탄성 갈고리를 향해 돌출되고, 팽창함으로써 탄성 갈고리와 접촉하는 돌기를 갖는 것을 특징으로 한다.

이러한 형태에 따르면, 액면의 상하 이동에 따라 회전하는 수지제의 회전체에 보유 지지되어 회전체에 보유 지지되어 회전체와 함께 회전하는 마그넷의 발생 자계를 검출하여, 액면을 나타내는 전기 신호를 출력하는 자전 변환 소자에 의해, 액면을 검출할 수 있다. 여기서, 수용 공간으로 돌출되는 탄성 갈고리가, 탄성 변형 상태에서 마그넷을 수용 공간의 수용벽에 압박함으로써, 보유 지지 위치를 안정시킬 수 있다. 또한, 수용 공간에 있어서, 마그넷의 반대측으로부터 탄성 갈고리를 향해 돌출되는 돌기가, 팽창에 의해 탄성 갈고리와 접촉하므로, 하중이 큰 상태에서 마그넷을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷과 자전 변환 소자의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 개시의 제2 형태에서는, 탄성 갈고리는, 마그넷과 접촉하는 제1 접촉부와, 팽창함으로써 돌기와 접촉하는 제2 접촉부를 갖고, 제2 접촉부는, 제1 접촉부보다도 탄성 갈고리의 선단측에 설치된다.

이러한 형태에 따르면, 마그넷과 접촉하는 제1 접촉부와, 돌기와 접촉하는 제2 접촉부를 갖는 탄성 갈고리에 의해, 돌기가 팽창하여 마그넷에 하중을 가하는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 접촉부보다도 선단측의 제2 접촉부에 접촉하는 돌기에 의해, 지레의 원리에 의해, 탄성 갈고리가 마그넷에 부여하는 하중을 크게 할 수 있다. 따라서, 하중이 큰 상태에서 마그넷을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷과 자전 변환 소자의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 개시의 제3 형태에서는, 탄성 갈고리는, 마그넷과 접촉하는 제1 접촉부와, 팽창함으로써 돌기와 접촉하는 제2 접촉부를 갖고, 제2 접촉부는, 제1 접촉부보다도 탄성 갈고리의 근원측에 설치된다.

이러한 형태에 따르면, 마그넷과 접촉하는 제1 접촉부와, 돌기와 접촉하는 제2 접촉부를 갖는 탄성 갈고리에 의해, 돌기가 팽창하여 마그넷에 하중을 가하는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 접촉부보다도 근원측의 제2 접촉부에 접촉하는 돌기에 의해, 돌기가 팽창한 경우에, 돌기의 변위량에 대한 탄성 갈고리의 탄성 변형량이 커지므로, 반발력을 높일 수 있다. 따라서, 하중이 큰 상태에서 마그넷을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷과 자전 변환 소자의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치를 제공할 수 있다.

본 개시에 관한 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 이점은, 첨부의 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해, 보다 명확해진다. 그 도면은,
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 액면 검출 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이며, 회전체 및 고정체를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선 단면도이며, 마그넷을 조립하기 전의 회전체를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 III-III선 단면도이며, 마그넷을 조립한 후의 회전체를 도시하는 단면도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 있어서의 회전체를 도시하는 단면도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 있어서의 회전체를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 6의 탄성 갈고리 및 돌기의 조립하기 전의 상태를 나타내는 정면도이다.
도 8은 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 2의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 2의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 5의 변형예를 나타내는 단면도이다.

이하, 복수의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여함으로써, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 실시 형태에 있어서 구성의 일부분만을 설명하고 있는 경우, 당해 구성의 다른 부분에 대해서는, 선행하여 설명한 다른 실시 형태의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 각 실시 형태의 설명에 있어서 명시하고 있는 구성의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 복수의 실시 형태의 구성끼리를 부분적으로 조합할 수 있다.

(제1 실시 형태)

본 실시 형태의 액면 검출 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액체로서의 연료를 저장하는 용기로서의 연료 탱크(2) 내에 설치되어 있다. 액면 검출 장치(1)는, 연료 펌프 모듈(3) 등에 보유 지지된 상태에서, 연료 탱크(2)에 저장되어 있는 연료의 액면(4)의 높이를 검출한다. 액면 검출 장치(1)는, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 플로트(10), 아암(20), 회전체(30), 한 쌍의 마그넷(60a, 60b) 및 고정체(70)를 구비하고 있다.

플로트(10)는, 예를 들어 발포시킨 에보나이트 등의 연료보다도 비중이 작은 재료에 의해 형성되어 있고, 연료의 액면(4)에 의해 부양 가능하게 되어 있다. 플로트(10)는, 아암(20)을 통해 회전체에 지지되어 있다.

아암(20)은, 예를 들어 스테인리스강 등의 금속 재료에 의해 굴곡되는 환봉 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 한쪽의 단부가 플로트(10)에 형성된 관통 구멍(12)에 삽입 관통되어 있음과 함께, 다른 쪽의 단부가 회전체(30)에 장착되어 있다.

회전체(30)는, 예를 들어 폴리페닐렌술피드(PPS) 수지 등의 수지 재료에 의해, 원통 구멍(32)을 갖는 원반 형상으로 형성되어 있다. 회전체(30)는, 아암(20)을 통해 플로트(10)를 지지함으로써, 액면(4)의 상하 이동에 따라 회전하도록 되어 있다.

한 쌍의 마그넷(60a, 60b)은, 예를 들어 영구 자석이며, 회전체(30)에 보유 지지되어, 당해 회전체(30)와 함께 회전하도록 되어 있다.

고정체(70)는, 예를 들어 PPS 수지 등의 수지제이며, 연료 탱크(2)의 내부로부터 외부로 연료를 토출하기 위한 연료 펌프 모듈(3)을 통해, 연료 탱크(2) 내의 내벽에 고정되어 있다. 고정체(70)는, 직사각형의 판상으로 형성된 저벽(72) 및 저벽(72)의 외측 테두리 부분을 따라 기립 설치된 측벽(74)에 의해, 바닥이 있는 용기 형상을 나타내고 있다. 그리고, 고정체(70)에는, 액면(4)이 이루는 수평면에 대해 수평 방향으로 돌출되는 자세로 되는 축부(76)가 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 축부(76)가, 회전체(30)의 원통 구멍(32)에 의해 축 받이됨으로써, 회전체(30)를 회전축 주위로 회전 가능하게 하고 있다.

또한, 고정체(70)의 축부(76)에는, 자전 변환 소자(78)가 매설되어 있다. 자전 변환 소자(78)는, 고정체(70)에 대한 회전체(30)의 상대 각도를 검출하는 검출 소자이며, 예를 들어 홀 효과를 이용하여 자속 밀도를 검출하는 홀 IC이다. 자전 변환 소자(78)로부터는 리드선(80)이 연장되어 있고, 또한 리드선(80)은, 터미널(82)에 접속되어 있다. 그리고, 자전 변환 소자(78)는, 한 쌍의 마그넷(60a, 60b)의 발생 자계를 검출함으로써, 터미널(82) 등을 통해, 외부의 기기에 전기 신호를 출력한다.

다음으로, 이러한 액면 검출 장치(1)의 마그넷(60a, 60b)의 배치에 대해, 도 4를 사용하여, 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의 내주측이라 함은, 회전체(30)의 직경 방향에 있어서, 원통 구멍(32)이 있는 회전축측을 나타내고, 외주측이라 함은, 회전축의 반대측을 나타낸다.

한 쌍의 마그넷(60a, 60b)은, 축부(76)를 사이에 놓고 대향하는 2개소에 배치되어 있다. 여기서, 마그넷(60a, 60b)은, 회전체(30)의 내주측이 원통 형상으로 오목해지는 오목면으로 형성되어 있음으로써, 후술하는 베어링벽(342)과 밀착하여 보유 지지 가능하게 되어 있다.

도시하지 않지만, 한 쌍의 마그넷(60a, 60b)은 다른 극이 대향하도록 되어 있고, 예를 들어 마그넷(60a)은, 외주측이 S극, 내주측이 N극으로 되어 있고, 한쪽의 마그넷(60b)은, 내주측이 S극, 외주측이 N극으로 되어 있다. 이러한 자극의 배치에 의해, 자속은, 마그넷(60a)의 내주측으로부터 축부(76)를 경유하여 마그넷(60b)의 내주측을 향하도록 형성된다. 그리고, 회전체(30)와 함께 마그넷(60a, 60b)이 회전하면, 고정체(70)의 축부(76)에 매설된 자전 변환 소자(78)에 있어서의 자속 밀도의 검출 방향 성분이, 코사인 함수에 기초하여 변화하므로, 고정체(70)에 대한 회전체(30)의 상대 각도가 검출된다.

그런데, 축부(76)를 경유하는 자속 밀도는, 자전 변환 소자(78)와 각 마그넷(60a, 60b)의 자극의 거리에 의해 변화되어 버린다. 예를 들어, 마그넷(60a, 60b)의 외주측으로 위치 어긋남이 발생하면, 축부(76)를 경유하는 자속 밀도가 감소하고, 자전 변환 소자(78)의 출력이 저하된다.

여기서, 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지하는 회전체(30)에 대해 상세하게 설명한다. 회전체(30)는, 수용벽(34), 수용 공간(36), 탄성 갈고리(40) 및 돌기(50)를 갖고 있다.

수용벽(34)은, 외주벽(340), 베어링벽(342), 원반 저벽(344) 및 고정벽(346)에 의해 형성되어 있다. 외주벽(340)은, 최외주에 있어서 주위 방향으로 원통 형상으로 형성되어 있다. 또한, 베어링벽(342)은, 회전체(30) 중앙의 원통 구멍(32)을 형성하기 위해 주위 방향으로 원통 형상으로 형성되어 있다. 또한, 원반 저벽(344)은, 원반 형상으로 형성되어 회전체(30)와 고정체(70) 사이를 구획한다. 또한, 고정벽(346)은, 원반 저벽(344)으로부터 수직으로 돌출되어 형성되고, 각 마그넷(60a, 60b)의 주위 방향의 양단부에 각각 한 쌍씩 배치되어 있다. 그리고, 외주벽(340)의 내주측의 면, 베어링벽(342)의 외주측의 면, 원반 저벽(344)의 아암(20)측의 면, 및 고정벽(346)에 인접하는 마그넷(60a, 60b)측의 면 등의, 수용벽(34) 내면에 의해 둘러싸인 수용 공간(36)이 형성되어 있다. 그리고, 수용 공간(36)은, 마그넷(60a, 60b)을 수용하고 있다.

또한, 회전체(30)는, 각 마그넷(60a, 60b)에 대응하여 형성되어 있는 탄성 갈고리(40) 및 돌기(50)를 갖고 있다.

탄성 갈고리(40)는, 외주벽(340)에 있어서 축부(76)를 사이에 놓고 대향하는 2개소로부터 신장되도록 외주벽(340)과 일체로 형성되어 있고, 외주벽(340)과 일체로 되어 있는 근원(42)측으로부터 선단(44)측을 향해, 수용 공간(36)으로 돌출되어 있다. 또한, 탄성 갈고리(40)는, 외주측[여기서는 마그넷(60a 또는 60b)의 반대측]으로 굴곡되는 제1 접촉부(46), 및 제1 접촉부(46)보다도 탄성 갈고리(40)의 선단(44)측에 형성되어 내주측[여기서는 마그넷(60a 또는 60b)측]으로 굴곡되는 제2 접촉부(48)를 갖고 있다. 이와 같이 하여 형성된 탄성 갈고리(40)는, 제1 접촉부(46) 또는 제2 접촉부(48)에 외주측 또는 내주측으로의 힘이 부여되었을 때, 근원(42)을 지지점으로 하여 탄성 변형되도록 되어 있다.

그리고, 도 4에 도시하는 마그넷(60a, 60b)이 조립된 상태에 있어서의 탄성 갈고리(40)는, 제1 접촉부(46)에 있어서 마그넷(60a, 60b)과 접촉함으로써, 마그넷(60a 또는 60b)을 수용 공간(36)의 수용벽(34)에 압박하고 있다. 보다 상세하게는, 탄성 갈고리(40)는, 근원(42)을 지지점으로 하여 외주측으로 탄성 변형된 상태에서 마그넷(60a, 60b)에 접촉하고 있으므로, 반발력에 의해 회전체(30)의 직경 방향의 외주측으로부터 내주측으로, 마그넷(60a, 60b)을 수용 공간(36)의 베어링벽(342)에 압박하고 있다.

돌기(50)는, 외주벽(340)에 있어서 축부(76)를 사이에 놓고 대향하는 탄성 갈고리(40)의 근원(42)과는 별도의 2개소로부터 신장되도록 외주벽(340)과 일체로 형성되어 있고, 마그넷(60a 또는 60b)의 반대측에 위치하는 외주벽(340)으로부터 탄성 갈고리(40)의 제2 접촉부(48)를 향해 돌출되는 기둥 형상으로 형성되어 있다. 또한, 돌기(50)의 선단(52)은, 평면 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 도 4에 도시하는 마그넷(60a, 60b)이 조립된 상태에 있어서의 돌기(50)는, 탄성 갈고리(40)의 외주측으로의 탄성 변형 상태에 의해, 제2 접촉부(48)에 있어서 탄성 갈고리(40)와 접촉하고 있다.

본 실시 형태의 액면 검출 장치(1)는, 전술한 바와 같이 연료를 저장하는 연료 탱크(2) 내에 설치되어 있다. 즉, 액면 검출 장치(1)는, 연료의 저장량에 따라 연료 내에 침지하게 된다. 이 경우에 수지제의 돌기(50)에는, 연료를 흡수하여 팽창하는 팽윤이 발생한다. 혹은, 액면 검출 장치(1)가 차량에 탑재되는 등의 경우, 사용 환경에 따라서는, 수지제의 돌기(50)가 열에 의해 팽창한다. 이러한 팽창에 의해 팽창하는 돌기(50)는, 탄성 갈고리(40)의 제2 접촉부(48)와 접촉하여 내주측, 즉, 마그넷(60a 또는 60b)측으로 하중을 가하게 되고, 당해 하중은 팽창에 대응하여 커진다.

이와 같이 하여, 전술한 자전 변환 소자(78)의 출력 저하를 억제하기 위해, 마그넷(60a, 60b)의 외주측에 탄성 갈고리(40) 및 돌기(50)가 배치됨으로써, 마그넷(60a, 60b)이 회전체(30)에 보유 지지된다.

이러한 회전체(30)에의 마그넷(60a, 60b)의 조립은, 이하와 같이 행해진다. 도 3에 도시되어 있는 마그넷(60a, 60b)을 조립하기 전의 회전체(30)에서는, 수용벽(34)을 구성하는 고정벽(346)이 제거되어 있다. 또한, 외주벽(340)으로부터 돌출되는 탄성 갈고리(40)는, 탄성 변형되어 있지 않은 상태이며, 마그넷(60a, 60b)이 조립된 상태보다도 선단(44)이 내주측에 위치하고 있다. 이로 인해, 탄성 갈고리(40)와 돌기(50)는 비접촉 상태로 되어 있다.

우선, 도 3의 각 탄성 갈고리(40)의 선단(44)을 탄성 변형에 의해 외주측으로 당김으로써, 베어링벽(342)과 각 탄성 갈고리(40) 사이에, 마그넷(60a, 60b)의 크기보다도 큰 2개소의 간극이 형성된다(이 상태는 도시하지 않음). 그리고, 2개소의 간극의 각각에, 바움쿠헨형의 마그넷(60a, 60b)이 수용된다. 또한, 마그넷(60a, 60b)의 주위 방향의 양단부에는, 한 쌍의 고정벽(346)이 원반 저벽(344)에 대해 수직으로 설치 고정된다. 이와 같이 마그넷(60a, 60b)이 압입되는 것을 억제하여 수용 공간(36)에 수용되어 조립됨으로써, 회전체(30)는 도 4와 같은 배치로 되는 것이다.

이상 설명한 제1 실시 형태의 작용 효과를 이하에 설명한다.

제1 실시 형태에 따르면, 액면(4)의 상하 이동에 따라 회전하는 수지제의 회전체(30)에 보유 지지되어 회전체(30)와 함께 회전하는 마그넷(60a, 60b)의 발생 자계를 검출하여, 액면(4)을 나타내는 전기 신호를 출력하는 자전 변환 소자(78)에 의해, 액면(4)을 검출할 수 있다. 여기서, 수용 공간(36)으로 돌출되는 탄성 갈고리(40)가, 탄성 변형 상태에서 마그넷(60a, 60b)을 수용 공간(36)의 수용벽(34)에 압박함으로써, 보유 지지 위치를 안정시킬 수 있다. 또한, 수용 공간(36)에 있어서, 마그넷(60a, 60b)의 반대측으로부터 탄성 갈고리(40)를 향해 돌출되는 돌기(50)가, 팽창에 의해 탄성 갈고리(40)와 접촉하므로, 하중이 큰 상태에서 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷(60a, 60b)과 자전 변환 소자(78)의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면(4)의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 따르면, 마그넷(60a, 60b)과 접촉하는 제1 접촉부(46)와, 돌기(50)와 접촉하는 제2 접촉부(48)를 갖는 탄성 갈고리(40)에 의해, 돌기(50)가 팽창하여 마그넷(60a, 60b)에 하중을 가하는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 접촉부(46)보다도 선단(44)측의 제2 접촉부(48)에 접촉하는 돌기(50)에 의해, 지레의 원리에 의해, 탄성 갈고리(40)가 마그넷(60a, 60b)에 부여하는 하중을 크게 할 수 있다. 따라서, 하중이 큰 상태에서 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷(60a, 60b)과 자전 변환 소자(78)의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면(4)의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 따르면, 회전체(30)의 내주측의 수용벽(34)에, 마그넷(60a, 60b)을 압박하는 탄성 갈고리(40)에 의해, 축부(76)에 변형이 발생하는 것을 억제하여 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지할 수 있다. 따라서, 액면(4)의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치(1)를 제공할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 5에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태는 제1 실시 형태의 변형예이다. 제2 실시 형태에 대해, 제1 실시 형태와는 다른 점을 중심으로 설명한다.

본 실시 형태의 회전체(2030)는, PPS 수지 등의 수지제이며, 각 마그넷(60a, 60b)에 대응하여 형성되어 있는 탄성 갈고리(2040) 및 돌기(2050)를 갖고 있다.

탄성 갈고리(2040)는, 외주벽(340)에 있어서 축부(76)를 사이에 놓고 대향하는 2개소로부터 신장되도록 외주벽(340)과 일체로 형성되어 있고, 외주벽(340)과 일체로 되어 있는 근원(42)측으로부터 선단(44)측을 향해, 수용 공간(36)으로 돌출되어 있다. 또한, 탄성 갈고리(2040)는, 외주측[여기서는 마그넷(60a 또는 60b)의 반대측]으로 굴곡되는 제1 접촉부(2046), 및 제1 접촉부(2046)보다도 탄성 갈고리(2040)의 근원(42)측에 설치되어 직선적으로 신장되는 제2 접촉부(2048)를 갖고 있다. 이와 같이 하여 형성된 탄성 갈고리(2040)는, 제1 접촉부(2046) 또는 제2 접촉부(2048)에 외주측 또는 내주측으로의 힘이 부여되었을 때, 근원(42)을 지지점으로 하여 탄성 변형되도록 되어 있다.

그리고, 탄성 갈고리(2040)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 접촉부(2046)에 있어서 마그넷(60a, 60b)과 접촉함으로써, 마그넷(60a, 60b)을 수용 공간(36)의 수용벽(34)에 압박하고 있다.

돌기(2050)는, 외주벽(340)에 있어서 축부(76)를 사이에 놓고 대향하는 탄성 갈고리(2040)의 근원(42)과는 별도의 2개소로부터 신장되도록 외주벽(340)과 일체로 형성되어 있고, 탄성 갈고리(2040)의 근원(42)에 가까운 위치로부터 탄성 갈고리(2040)의 제2 접촉부(2048)를 향해 돌출되는 기둥 형상으로 형성되어 있다. 또한, 돌기(2050)의 선단(2052)은, 제2 접촉부(2048)를 따른 평면 형상으로 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 돌기(2050)의 선단(2052)은, 기둥 형상의 측면에 대해 경사를 갖는 경사면으로 되어 있고, 탄성 갈고리(2040)의 근원(42)측으로 낮게, 또한 선단(44)측으로 높게 형성되어 있다.

그리고, 돌기(2050)는, 외주측으로의 탄성 변형 상태인 탄성 갈고리(2040)와, 탄성 갈고리(2040)의 외주측으로의 탄성 변형 상태에 의해, 제2 접촉부(2048)에 있어서 탄성 갈고리(2040)와 접촉하고 있다. 이와 같이 하여, 선단(2052)이 제2 접촉부(2048)를 따른 경사면인 돌기(2050)와 제2 접촉부(2048)가 접촉 면적을 크게 하여 접촉하도록 설계되어 있다.

제2 실시 형태의 작용 효과에 대해 설명한다. 이상 설명한 제2 실시 형태에서는, 팽창함으로써 탄성 갈고리(2040)와 접촉하는 돌기(2050)에 의해, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 제1 실시 형태에 준한 작용 효과의 발휘가 가능해진다.

또한, 제2 실시 형태에 따르면, 마그넷(60a, 60b)과 접촉하는 제1 접촉부(2046)와, 돌기(2050)와 접촉하는 제2 접촉부(2048)를 갖는 탄성 갈고리(2040)에 의해, 돌기(2050)가 팽창하여 마그넷(60a, 60b)에 하중을 가하는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 접촉부(2046)보다도 근원(42)측의 제2 접촉부(2048)에 접촉하는 돌기(2050)에 의해, 돌기(2050)가 팽창한 경우에, 돌기(2050)의 변위량에 대한 탄성 갈고리(2040)의 탄성 변형량이 커지므로, 반발력을 높일 수 있다. 따라서, 하중이 큰 상태에서 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지할 수 있다. 이상으로부터, 마그넷(60a, 60b)과 자전 변환 소자(78)의 위치 관계가 변화하는 것이 억제되므로, 액면(4)의 검출 정밀도가 높아지는 액면 검출 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 따르면, 제2 접촉부(2048)를 따른 형상의 돌기(2050)에 의해, 돌기(2050)와 탄성 갈고리(2040)는 접촉 면적이 커짐으로써 면압이 낮아지므로, 탄성 갈고리(2040)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내구성을 장기에 걸쳐 발휘할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 6에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태는 제1 실시 형태의 다른 변형예이다. 제3 실시 형태에 대해, 제1 실시 형태와는 다른 점을 중심으로 설명한다.

본 실시 형태의 회전체(3030)는, 제1 실시 형태의 구성에 더하여, 자기 실드 부재(3038)를 갖고 있다. 자기 실드 부재(3038)는, 예를 들어 철 등의 자성 재료에 의해, 외주벽(340)의 내주측에 밀착하도록 원통 형상으로 형성되어 있다. 자기 실드 부재(3038)는, 한 쌍의 마그넷(60a, 60b)을 주위 방향으로 둘러쌈으로써, 당해 마그넷(60a, 60b)의 자속이 회전체(30) 밖으로 누설되는 것을 억제함과 함께, 회전체(30) 밖의 이물에 의해 회전체(30) 내의 자속이 변화하는 것을 억제하고 있다.

그리고, 자기 실드 부재(3038)의 내주측의 면, 베어링벽(342)의 외주측의 면, 원반 저벽(344)의 아암(20)측의 면, 및 고정벽(346)에 인접하는 마그넷(60a, 60b)측의 면 등의, 수용벽(34) 내면에 의해 둘러싸인 수용 공간(36)이 형성되어 있다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 수용 공간(36)의 2개소에 있어서 한 쌍씩의 고정벽(346)이 원반 바닥에 대해 수직으로 설치 고정되어 있다. 그리고 이러한 2개소에는, 한 쌍의 고정벽(346)이 대향함으로써 형성되는 간극에 있어서, 제1 실시 형태와 마찬가지의 마그넷(60a, 60b)이, 베어링벽(342)의 외주측의 면에 밀착하도록 끼워 맞추어져 있다. 또한, 마그넷(60a, 60b)은, 자기 실드 부재(3038)와 이격하여 배치되어 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 탄성 갈고리(3040)는, 돌기(3050)와 일체로 형성되고, 또한 회전체(3030)와 별개의 부재로 형성되어 있다. 구체적으로는, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, PPS 수지 등의 수지제이며, 판 스프링(3054)으로서 일체로 형성되어 있다. 회전체(3030)에 조립되기 전의 판 스프링(3054)은, 단면 C자형으로 형성되어 있다. 탄성 갈고리(3040)는, 판 스프링(3054)의 일단부(3056)로부터 약 3/4 바퀴를 차지하고 있다. 또한, 돌기(3050)는, 판 스프링(3054) 중 탄성 갈고리(3040)를 제외한 부분이며, 판 스프링(3054)의 타단부(3058)로부터 약 1/4 바퀴를 차지하고 있다. 그리고, 탄성 갈고리(3040)의 제1 접촉부(3046)는, 일단부(3056)로부터 약 1/4 바퀴의 위치에 설치되어 있고, 제2 접촉부(3048)는 일단부(3056)에 설치되어 있다. 또한, 제2 접촉부(3048)는, 평면 형상으로 형성되어 있고, 타단부(3058)에 위치하는 돌기(3050)의 선단(3052)은, 제2 접촉부(3048)를 따른 평면 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 하여 형성된 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, 예를 들어 외측으로부터 압박함으로써, 탄성 변형되도록 되어 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 회전체(3030)에 조립된 후의 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, 각 마그넷(60a, 60b)과 자기 실드 부재(3038) 사이에 수용되어 있다. 그리고, 양단부(3056, 3058), 즉, 탄성 갈고리(3040)의 제2 접촉부(3048)와 돌기(3050)의 선단(3052)이 접촉함으로써, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, 단면 타원 형상으로 되어 있다. 보다 상세하게는, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, 타원의 단축 방향이 회전체(3030)의 직경 방향과 맞도록 수용되고, 마그넷(60a, 60b)은, 당해 마그넷(60a, 60b)의 외주측에 있어서 탄성 갈고리(3040)의 제1 접촉부(3046)와 접촉하고 있다. 또한, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)는, 타원의 장축 방향을 한 쌍의 고정벽(346)에 둘러싸임으로써, 회전체(3030)의 주위 방향으로부터 빠져나오는 것이 방지된다.

그리고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이유로 팽창하는 돌기(3050)는, 탄성 갈고리(3040)의 제2 접촉부(3048)와 접촉하여, 마그넷(60a 또는 60b)측으로 하중을 가하게 되고, 당해 하중은 팽창에 대응하여 커진다.

제3 실시 형태의 작용 효과에 대해 설명한다. 이상 설명한 제3 실시 형태에서는, 팽창함으로써 탄성 갈고리(3040)와 접촉하는 돌기(3050)에 의해, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 제1 실시 형태에 준한 작용 효과의 발휘가 가능해진다.

또한, 제3 실시 형태에 따르면, 돌기(3050)와 일체로 형성되고, 또한 회전체(3030)와 별개의 부재로 형성되는 탄성 갈고리(3040)에 의해, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)를 수용 공간(36)에 끼워 넣는 것만으로, 간단하게 하중 저하를 억제하여 마그넷(60a, 60b)을 보유 지지할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 따르면, 제2 접촉부(3048)를 따른 형상의 돌기(3050)에 의해, 돌기(3050)와 탄성 갈고리(3040)는 접촉 면적이 커짐으로써 면압이 낮아지므로, 탄성 갈고리(3040) 및 돌기(3050)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내구성을 장기에 걸쳐 발휘할 수 있다.

이상, 복수의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 개시는, 그들 실시 형태에 한정하여 해석되는 것이 아니라, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 실시 형태 및 조합에 적용할 수 있다. 상기 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다.

구체적으로 변형예 1에서는, 탄성 갈고리(40)가 마그넷(60a, 60b)을 수용 공간의 수용벽(34)에 압박하고 있으면, 압박하는 방향은, 회전체(30)의 직경 방향의 외주측으로부터 내주측으로의 방향 이외여도 된다. 이 예의 1개의 형태에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 탄성 갈고리(40)는, 회전체(30)의 직경 방향의 내주측으로부터 외주측으로의 방향으로, 마그넷(60a, 60b)을 압박하고 있다. 또한, 이 예의 다른 형태에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 탄성 갈고리(40)는, 축부(76)의 축 방향의 아암(20)측으로부터 저벽(72)측으로의 방향으로, 마그넷(60a, 60b)을 압박하고 있다. 또한, 이 예의 또 다른 형태에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 탄성 갈고리(40)는, 축부(76)의 축 방향의 저벽(72)측으로부터 아암(20)측으로의 방향으로, 마그넷(60a, 60b)을 압박하고 있다.

변형예 2에서는, 탄성 갈고리(40) 및 돌기(50)는, 1개의 마그넷(60a 또는 60b)에 대해 각각 2개 이상 형성되어 있어도 된다.

변형예 3에서는, 돌기(50)는, 사용 시에 팽창함으로써 탄성 갈고리(40)와 접촉하는 것이면, 마그넷(60a, 60b)이 조립된 시점에서 탄성 갈고리(40)와 접촉하고 있지 않아도 된다.

변형예 4에서는, 제2 접촉부(48)는, 제1 접촉부(46)와 동일한 위치에 설치되어 있어도 된다.

변형예 5에서는, 돌기(50)는, 제2 접촉부(48)를 따른 형상이면, 돌기(50)의 선단(52)이 구형으로 되어 있어도 된다. 이 예에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 돌기(50)가 제2 접촉부(48)에 하중을 가하면, 탄성 갈고리(40)는, 제2 접촉부(48)가 외주측[여기서는 마그넷(60a 또는 60b)의 반대측]으로 굴곡되도록 탄성 변형된다. 이와 같이 하여, 선단(52)이 구형인 돌기(50)와 제2 접촉부(48)가 접촉 면적을 크게 하여 접촉하도록 설계되어 있다. 이에 따르면, 선단(52)이 구형인 돌기(50)에 의해, 돌기(50)와 탄성 갈고리(40)는 면적이 커짐으로써 면압이 낮아지므로, 탄성 갈고리(40)가 파손되는 것을 억제할 수 있다.

본 개시는, 실시예에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 당해 실시예나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는, 다양한 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 또한, 다양한 조합이나 형태, 나아가서는, 그들에 1요소만, 그 이상, 혹은 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도, 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.

Claims

용기(2) 내에 있어서 액체의 액면(4)을 검출하는 액면 검출 장치이며,
상기 액면(4)의 상하 이동에 따라 회전하는 수지제의 회전체(30, 2030, 3030)와,
상기 회전체(30, 2030, 3030)에 보유 지지되어 상기 회전체(30, 2030, 3030)와 함께 회전하는 마그넷(60a, 60b)과,
상기 용기(2)에 고정되어, 상기 회전체(30, 2030, 3030)를 회전 가능하게 축 받이하는 고정체(70)와,
상기 고정체(70)에 매설되고, 상기 마그넷(60a, 60b)의 발생 자계를 검출함으로써, 상기 액면(4)을 나타내는 전기 신호를 출력하는 자전 변환 소자(78)를 구비하고,
상기 회전체(30, 2030, 3030)는,
상기 마그넷(60a, 60b)을 수용하는 수용 공간(36)과,
상기 수용 공간(36)으로 돌출되고, 탄성 변형 상태에서 상기 마그넷(60a, 60b)에 접촉함으로써, 상기 마그넷(60a, 60b)을 상기 수용 공간(36)의 수용벽(34, 342)에 압박하는 탄성 갈고리(40, 2040, 3040)와,
상기 수용 공간(36)에 있어서 상기 마그넷(60a, 60b)의 반대측으로부터 상기 탄성 갈고리(40, 2040, 3040)를 향해 돌출되고, 팽창함으로써 상기 탄성 갈고리(40, 2040, 3040)와 접촉하는 돌기(50, 2050, 3050)를 갖는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40)는, 상기 마그넷(60a, 60b)과 접촉하는 제1 접촉부(46)와, 팽창함으로써 상기 돌기(50)와 접촉하는 제2 접촉부(48)를 갖고,
상기 제2 접촉부(48)는, 상기 제1 접촉부(46)보다도 상기 탄성 갈고리(40)의 선단(44)측에 설치되는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(2040)는, 상기 마그넷(60a, 60b)과 접촉하는 제1 접촉부(2046)와, 팽창함으로써 상기 돌기(2050)와 접촉하는 제2 접촉부(2048)를 갖고,
상기 제2 접촉부(2048)는, 상기 제1 접촉부(2046)보다도 상기 탄성 갈고리(2040)의 근원(42)측에 설치되는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 돌기(2050, 3050)는, 상기 제2 접촉부(2048, 3048)를 따른 형상인 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40, 2040, 3040)는, 상기 회전체(30, 2030, 3030)의 내주측의 상기 수용벽(34, 342)에, 상기 마그넷(60a, 60b)을 압박하는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(3040)는, 상기 돌기(3050)와 일체로 형성되고, 또한 상기 회전체(3030)와 별개의 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40)는 상기 근원(42)으로부터 상기 수용 공간(36)으로 돌출되고,
상기 제1 접촉부(46)는 상기 회전체(30)의 외주측에서 상기 마그넷(60a, 60b)의 반대측으로 굴곡되고,
상기 제2 접촉부(48)는 상기 회전체(30)의 내주측에서 상기 마그넷(60a, 60b)측으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제3항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40, 2040)는 상기 근원(42)으로부터 상기 수용 공간(36)으로 돌출되고,
상기 제1 접촉부(46, 2046)는 상기 회전체(30, 2030)의 외주측에서 상기 마그넷(60a, 60b)의 반대측으로 굴곡되고,
상기 제2 접촉부(48, 2048)는 직선적으로 신장되는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40)는 상기 근원(42)으로부터 상기 회전체(30)의 회전축을 따라 상기 수용 공간(36)으로 돌출되고,
탄성 변형 상태에서 상기 회전체(30)의 직경 방향의 내주측으로부터 외주측으로의 방향으로 상기 마그넷(60a, 60b)을 압박하는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성 갈고리(40)는 근원(42)으로부터 상기 수용 공간(36)으로 돌출되고,
탄성 변형 상태에서 상기 회전체(30)의 회전축에 있어서의 상기 근원(42)측으로부터 상기 근원(42)과 반대측으로의 방향으로 상기 마그넷(60a, 60b)을 압박하는 것을 특징으로 하는, 액면 검출 장치.