JP2008145131A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マグネットを保持するホルダーの成形時および成形後のマグネットの位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 合成樹脂製材料からなる本体フレーム４と、この本体フレーム４に回動可能に支持されるホルダー５と、このホルダー５に取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロート６を備えたフロートアーム７と、ホルダー５に配設され、フロート６の作動に伴い回動する貫通孔８ａを備えた環状のマグネット８と、このマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子９とを備えた液面検出装置１であって、マグネット８に凹部８ｂを設け、ホルダー５に凹部８ｂに合致する凸部５Ｇを設けたものである。
【選択図】 図７

Description

本発明は、貯蔵タンクに貯留した各種液体の液量を検出する液面検出装置に関するもので、特に非接触式の液面検出装置に関するものである。

従来、たとえば車両などの乗り物の燃料タンク内の液面（液量）を検出する液面検出装置としては、燃料の残量に応じて上下に追従作動するフロートにフロートアームを取り付け、このフロートアームの動きに連動する摺動接点で抵抗体に接続された固定接点上を摺動することで、フロートの位置（燃料の液面）を電気抵抗値に変換して検出するものが知られている。

ところで、前述した液面検出装置は、摺動接点と固定接点の電気的な接触を伴うため、燃料が導電性の液体である場合には、使用することができなかった。

そこで、この接触方式の液面検出装置に代わる液面検出装置の方式として、フロートの動きに追従するマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子として磁気抵抗素子などの磁気センサを用いた非接触式の液面検出装置が提案されている。（たとえば、特許文献１を参照。）
特開２００５−１００９３号公報

マグネットを用いた液面検出装置では、液面を正確に検出するためには、例えば、環状のマグネットを回転方向のズレや中心軸のズレのない位置にアームホルダなどに固定するとともに、この固定したマグネットが、液面検出装置の使用にともなう振動などによって、移動（回転）しないようにする必要がある。そこで、前記特許文献１の液面検出装置では、環状のマグネットをマグネットホルダの樹脂成形時に一体的にインサート成形によって固定していた。

しかし、環状のマグネットでは、温度の上昇下降などの外的要因により、マグネットとアームホルダとの密着状態が弱まり、アームホルダ内でマグネットが移動（回転）し、液面を検出することができなくなる虞があったり、あるいは、インサート成形前に予め着磁されたマグネットでは、形成時にマグネットが移動してしまう虞があった。

そこで、本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、マグネットを保持するホルダーの成形時および成形後のマグネットの位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することを目的とするものである。

本発明では、請求項１に記載のように、合成樹脂製材料からなる本体フレームと、この本体フレームに回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動する貫通孔を備えた環状のマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記マグネットに凹部を設け、前記ホルダーに前記凹部に合致する凸部を設けたものである。

また、請求項２に記載のように、前記凹部を２の倍数の個数で等間隔となるように設けたものである。

また、請求項３に記載のように、前記凹部を４つ等間隔となるように設けたものである。

また、請求項４に記載のように、前記複数の凹部間に前記マグネットの磁極を設けたものである。

また、請求項５に記載のように、前記凹部の少なくとも１つに前記マグネットの材料を射出するゲートのゲート跡を設けたものである。

以上、本発明によれば、所期の目的を達成することができ、マグネットを保持するホルダーの成形時および成形後のマグネットの位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

本発明の請求項１に記載による液面検出装置１は、合成樹脂製材料からなる本体フレーム４と、この本体フレーム４に回動可能に支持されるホルダー５と、このホルダー５に取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロート６を備えたフロートアーム７と、ホルダー５に配設され、フロート６の作動に伴い回動する貫通孔８ａを備えた環状のマグネット８と、このマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子９とを備えた液面検出装置１であって、マグネット８に凹部８ｂを設け、ホルダー５に凹部８ｂに合致する凸部５Ｇを設けたものである。このように構成することにより、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、凹部８ｂを２の倍数の個数で等間隔となるように設けたものである。このように構成することにより、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、凹部８ｂを４つ等間隔となるように設けたものである。このように構成することにより、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、複数の凹部８ｂ間にマグネット８の磁極を設けたものである。このように構成することにより、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、凹部８ｂの少なくとも１つにマグネット８の材料を射出するゲートのゲート跡８ｄを設けたものである。このように構成することにより、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することが可能な液面検出装置を提供することができる。

以下、図１から図１０を用いて本発明の第１実施例を説明する。

本発明の液面検出装置１は、タンク２内に収容されている液体３の液量である液面３Ａ位置を検出するものである。

液面検出装置１は、タンク２側に取り付けられる液面検出用本体１Ａと、この液面検出用本体１Ａに組み付けられる合成樹脂からなる液面計ユニットの本体フレーム４と、この本体フレーム４側に回動可能に支持される合成樹脂材料からなるホルダー５と、このホルダー５に取り付けられ、液面３Ａの変位に追従作動するフロート６を備えたフロートアーム７と、ホルダー５に配設され、フロート６の作動に伴いホルダー５とともに回動するマグネット８と、このマグネット８の回動に伴い磁気の変化を検出し出力する、たとえばホール素子からなる磁気感応素子を用いた検出素子９と、この検出素子９を保持するとともに、検出素子９と電気的に接続する回路基板１０と、この回路基板１０から検出素子９によって検出した信号を液面検出装置１の外部に出力するための通電用端子１１とを備えている。

本体フレーム４の一側面側には、ホルダー５を回動可能に支持する支軸部４Ａが設けられている。この実施例では、その支軸部４Ａには、径小な第１の支軸部４ａ１と、この第１の支軸部４ａ１と同軸上にして径大な第２の支軸部４ａ２とが設けられている。また、支軸部４Ａの一部には本体フレーム４の他側面側から凹みとなる中空状の空間部４Ｂが形成され、この空間部４Ｂ内にホール素子からなる磁気感応素子（検出素子）９が配設されている。また、支軸部４Ａの外周部にはホルダー５に支持されて２極着磁された環状（リング状）のマグネット８が対峙して配置されている。

ホルダー５は本体フレーム４の支軸部４Ａに回動可能に支持されており、その中央部には、本体フレーム４に設けられた径小な第１の支軸部４ａ１の外周面に支持される第１のラジアル受け部５Ｃと、本体フレーム４に設けられた径大な第２の支軸部４ａ２の外周面に支持される第２のラジアル受け部５Ｄと、第１の支軸部４ａ１の先端部にてホルダー５のスラスト方向への突き当て移動を規制するスラスト受け部５Ｅとが設けられている。

また、ホルダー５の上方には、フレームカバー１５が配設され、このフレームカバー１５によってホルダー５の上端部側が抜け止め状態にて保持されている。この際、フレームカバー１５によってホルダー５の上部を軸支する軸受部として併設するようにしてもよいものであり、また、図示はしないが、フレームカバー１５の代わりに本体フレーム４の第１の支軸部４ａ１の先端（上端部）に、前記ホルダー５を抜け止め保持する係止部材を一体に設けるように形成しても良い。

ホルダー５は、環状のマグネット８を保持している。ホルダー５は、本体フレーム４の支軸部４Ａを収納する凹部５Ｆ内にマグネット８を保持している。ホルダー５はマグネット８の一部が露出した状態で保持している。また、ホルダー５は後述するマグネット８の凹部に合致する凸部５Ｇを備えている。本実施例では、この凸部５Ｇは４つ設けられている。ホルダー５の製造は、マグネット８を予め金型に固定した後、インサート成形によって形成される。

フロート６は本実施例において、ステンレスなどの腐食しにくい金属材料から形成されており、液面３Ａの変動に伴い移動するものである。なお、フロート６の材質は前記材料に限定されるものではなく、合成樹脂などで形成しても良い。

フロートアーム７は非磁性体である金属で形成されており、一端にフロート６を保持し、他端がホルダー５に設けられたアーム差込支持部５Ａに挿入支持されるとともに、その手前側にてフロートアーム７の軸部を支持するアーム係止部５Ｂによって保持されている。

マグネット８は磁性を有する合成樹脂からなり、その形状は外形が円柱状であり、本実施例では貫通孔８ａを有する円筒形状であり、すなわち環状をしている。

マグネット８は凹部８ｂを備えている。この凹部８ｂは、ホルダー５の凸部５Ｇと合致するものである。凹部８ｂは、マグネット８の貫通孔８ａの中心軸を通る軸方向に対して垂直方向に交わる面８ｃ、すなわち上面８ｃに４つ設けられている（図９参照）。この凹部８ａは、マグネット８の上面８ｃに貫通孔８ａの中心軸に対して等間隔となるように設けられている。本実施例では、凹部８ｂの間隔は９０度である。

マグネット８は射出成形によって形成されるものであり、４つの凹部４ｂの一つには、合成樹脂を型の内部に射出するときに使用したゲートのゲート跡８ｄが設けられている。

また、本実施例のマグネット８は磁極の数が２つであり、複数の凹部８ｂ間に磁極が設けられている。図８で示すように、マグネット８の図８中の上側がＮ極で、下側がＳ極である。

検出素子９は本実施例にのみ限定されるものではなくマグネット８の回動を磁気的に検出する手段であればよいものであり、たとえばＭＲ素子などの検出素子を用いてもよい。

回路基板１０はガラスエポキシ樹脂などからなる硬質の基板からなり、検出素子９から伸びるリードを半田によって固定するとともに、回路基板１０上には図示しない電子部品が実装されている。また、検出素子９によって検出した信号を液面検出装置１の外部に出力するための通電用端子１１の端部と回路基板１０とが半田付けによって固定されている。また、回路基板１０を保護する目的で充填材１２によって覆うことにより、本体フレーム４の他側面側に形成された中空状の空間部４Ｂおよび収納凹部４Ｃによる収容空間部内に塵埃や液体３が侵入しないように水密状態を保つように構成している。

また、充填剤１２によるシール性に加えて、環状のマグネット８の底部と外周面を覆うように磁気シールド部材１３が設けられている。この磁気シールド部材１３としては、たとえば鉄ニッケル製の材料からなり、マグネット８の底部と外周面側とを覆うようにカップ状に形成されており、磁気シールド部材１３の内面側と本体フレーム４側との間にＯリング１４を配設してなることにより、内部電装部品を保護している。

次に本実施例の液面検出装置１の液面３Ａ（液量）の検出について説明する。

タンク２内の液面３の変位に伴いフロート６が上下動し、フロート６の移動によってフロートアーム７とともに本体フレーム４の支軸部４Ａに設けられた径小な第１の支軸部４ａ１の外周面に支持されるホルダー５の第１のラジアル受け部５Ｃと、本体フレーム４に設けられた径大な第２の支軸部４ａ２の外周面に支持されるホルダー５の第２のラジアル受け部５Ｄと、第１の支軸部４ａ１の先端部にてホルダー５のスラスト方向への突き当て移動を規制するスラスト受け部５Ｅとによってラジアル方向とスラスト方向とがそれぞれ良好に支持さてたホルダー５が回動する。このホルダー５の回動によりマグネット８も回動し、検出素子９に対向するマグネット８の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を検出素子９が検出し、回路基板１０から通電用端子１１を介して出力され、この出力信号に基づいて図示しない外部の機器（指示計器）に液面（液量）を示す電気信号が出力され、タンク２内の液量が検出される。

また、本実施例の液面検出装置１では、マグネット８のＮ極からＳ極への磁極の切りかわる部分を液面検出に使用するものであり、本実施例では、図８で示すように、検出に使用する範囲Ｃは、マグネット８のＮ極とＳ極の境界Ｄから、各極に５０度の範囲である。

図１０は、凹部８ｂを備えていないマグネットの磁気特性を示す特性図であり、縦軸が磁力を示し、横軸が角度を示すものである。波形線Ｗが前記マグネットの磁気特性を示すものである。本実施例の検出で使用する範囲Ｃは、直線Ｃ１と直線Ｃ２との間である。液面検出装置１の出力特性としては正比例の関係が最も好ましく、本実施例では、交点Ｋ１（直線Ｃ１（直線Ｃ２でもよい）と波形線Ｗと交点）と、交点Ｋ２（磁極の境界Ｄと波形線Ｗとの交点）との、２つの交点を通る直線Ｒが理想的である。この直線Ｒに対して、前記マグネットの磁気特性を示す波形線Ｗは正比例の関係ではなく、Ｎ極、Ｓ極とも直線Ｒに対して強い磁力を出力するうねりを備えていることがわかる。

そこで、本実施例のように、４つの凹部８ｂ間にマグネット８の磁極を設けた、言い換えれば、磁極間に凹部８ｂを設けたことにより、凹部８ｂを設けた部分ではマグネット８から磁力が弱まり、凹部８ｂを備えていないマグネットに対して、直線Ｒに近似した特性を得ることができる。

このように、本発明の液面検出装置１にあっては、マグネット８に凹部８ｂを設けるとともに、この凹部８ｂにマグネット８の材料を射出するゲートのゲート跡８ｄを設け、ホルダー５に凹部８ｂに合致する凸部５Ｇを設けたことにより、マグネット８の凹部８ｂとホルダー５の凹部５Ｇとが合致し、アームホルダ内でマグネットが移動（回転）することを防止でき、マグネット８を保持するホルダー５の成形時および成形後のマグネット８の位置ずれなどを防止することができる。

マグネット８の材料を射出するゲートのゲート跡８ｄを凹部８ｂに設けたことにより、マグネット８の上面８ｃからの突出部分を上面８ｃより下側に位置させることができ、マグネット８の貫通孔８ａの中心軸を通る軸方向に対して大型化することを抑制することができる。

なお、前記実施例では、４つの凹部８ｂを、マグネット８の貫通孔８ａの中心軸を通る軸方向に対して垂直方向に交わる面８ｃ、すなわち上面８ｃに全て設けていたが、前記実施例に限定されるものではなく、図１１に示すように、上面８ｃに凹部８ｂ１を２つ設け、残りの２つの凹部８ｂ２を上面８ｃの反対側の面（下面）に設け、凹部８ｂ１、８ｂ２はマグネット８の貫通孔８ａの中心軸を中心として、等間隔となるように点対称の位置に設けてあり、さらに、凹部８ｂ１と凹部８ｂ２とは、それぞれが互い違いとなるように、凹部８ｂ１と凹部８ｂ２とは、９０度ずつの角度となるように設けられてもよい。

なお、マグネット８に設ける凹部８ｂの個数は、４つ限定されるものではなく、２の倍数の個数であればよい。なお、例えば、主にＮ極側のみを用いるような検出範囲が狭い液面検出装置には、凹部８ｂの個数を２つで、かつ等間隔に設けることで、使用可能な磁気特性を得ることができる。なお、マグネット８の磁気特性が正比例でなくてもよい場合は、凹部８ｂの個数は１つでもよい。

本発明の液面検出装置の第１実施例を示す全体概要正面図。 図１の液面計ユニット部分を断面で表した側面図。 図１の液面計ユニット部分の正面図。 図３の液面計ユニット部分のＡ−Ａ線の断面図。 図４の液面計ユニット部分の分解断面図。 第１実施例のホルダーの正面図。 図６のＢ−Ｂ線の断面図。 第１実施例のマグネットの正面図。 第１実施例のマグネットの斜視図。 第１実施例のマグネットの磁気特性を示す特性図。 第１実施例の変形例のマグネットの斜視図。

符号の説明

１ 液面検出装置
４ 本体フレーム
５ ホルダー
５Ｇ 凸部
６ フロート
７ フロートアーム
８ マグネット
８ａ 貫通孔
８ｂ，８ｂ１，８ｂ２ 凹部
８ｄ ゲート跡
９ 検出素子

Claims (5)

1. 合成樹脂製材料からなる本体フレームと、この本体フレームに回動可能に支持されるホルダーと、このホルダーに取り付けられ、液面の変位に追従作動するフロートを備えたフロートアームと、前記ホルダーに配設され、前記フロートの作動に伴い回動する貫通孔を備えた環状のマグネットと、このマグネットの回動に伴い磁気の変化を検出する検出素子とを備えた液面検出装置であって、前記マグネットに凹部を設け、前記ホルダーに前記凹部に合致する凸部を設けたことを特徴する液面検出装置。
2. 前記凹部を２の倍数の個数で等間隔となるように設けたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
3. 前記凹部を４つ等間隔となるように設けたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
4. 前記複数の凹部間に前記マグネットの磁極を設けたことを特徴する請求項２または請求項３に記載の液面検出装置。
5. 前記凹部の少なくとも１つに前記マグネットの材料を射出するゲートのゲート跡を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。

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