(57)【要約】【課題】  フロートの傾きを無くし、精度良い液面の検出が行える液面検出装置を提供する。【解決手段】  フロート８の穴８ａをフロート８の重心点を通る鉛直線上、つまり、フロート８の浮力に対してバランスが良い位置に形成する。これにより、フロート８が傾かないように、バランスよく上下移動させることができる。このように、液面レベルに応じてフロート８が上下動したときに、フロート８が傾いたりすることを防止できるため、精度良く燃料タンク１０内の燃料１の液面検出を行うことが可能となる。【選択図】        図１
2006208041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（１０）内に収容された液体の液面の高さに応じて位置が上下移動するフロート（８）と、
前記フロート（８）を保持すると共に、該フロート（８）の移動に伴って回動する回動アーム（４）と、
前記回動アーム（４）の回動軸（２ｂ）が備えられていると共に、前記回動アーム（４）の回動状態に応じた出力を発生させることで、前記フロート（８）の位置に基づいて前記液面の高さを検出する液面検出手段（５、６、７）を有する本体（２）と、
前記フロート（８）の上下方向の移動を案内するガイド（９）とを備えてなる液面検出装置において、
前記本体（２）には、前記回動軸（２ｂ）を回動中心として回動すると共に、前記回動アーム（４）を保持するホルダ（３）が備えられており、該ホルダ（３）に備えられた案内壁（３ｅ）によって形成された溝部（３ｆ）内で前記回動アーム（４）がスライドし、前記回動中心からの前記フロート（８）の距離さが調整可能な構成とされており、
前記フロート（８）の重心点を通る鉛直線上が前記回動アーム（４）の取り付け位置とされていることを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記回動アーム（４）の前記フロート（８）への取り付け位置が、前記フロート（８）の重心点よりも下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記本体（２）のうち前記フロート（８）と対向する面には、レール（２ｅ）が配置され、
前記ガイド（９）は、前記レール（２ｅ）と平行となる直線状部分（９ａ）を含んだ構成とされており、
前記フロート（８）のうち前記レール（２ｅ）および前記ガイド（９）と対向する面には、案内溝（８ｂ、８ｃ）が備えられており、該案内溝（８ｂ、８ｃ）内に前記レール（２ｅ）および前記ガイド（９）が挿入され、前記フロート（８）が前記レール（２ｅ）および前記ガイド（９）を摺動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記案内溝（８ｂ、８ｃ）および前記レール（２ｅ）は断面半円状とされ、前記ガイド（９）は断面円形状とされていることを特徴とする請求項３に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記液面検出手段は、前記ホルダ（３）内に前記回動軸（２ｂ）を中心として回動するマグネット（５）が備えられていると共に、前記回動軸（２ｂ）内に前記マグネット（５）が発生させる磁束密度の変化に応じた出力を発生させる磁気反応素子（６）とを備え、前記マグネット（５）が前記回動軸（２ｂ）を中心として回動した際に生じる磁束密度の変化に基づいて、前記液体の液面の高さを検出する磁気抵抗式のものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面の高さの検出を行う液面検出装置に関するもので、例えば、液面の高さによって示される燃料タンク内の燃料の残存量の検出に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、液面検出装置として、油面の高さの検出を行う油面計について開示されている。この油面計では、フロートが上下動するように案内を行うガイドが備えられていると共に、このガイドに対してフランジ状のストッパを設けることで、フロートの移動限界位置を規制し、伸縮アームの回転角度が所定範囲に収まるようにされている。そして、ガイドが直線状に構成されており、フロートがガイドに沿って移動する場合に、フロートが取り付けられる回動アームの回動中心からフロートまでの距離が変わることから、回動アームが軸側アームとこの軸側アームがスライドできるフロート側アームに分けられ、軸側アームがフロート側アーム内で摺動することでその距離の変化を吸収できるようにしている。
【特許文献１】実開昭６２−１４３２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示される構造の場合、回動アームが軸側アームとフロート側アームに分けられており、構造が複雑になり、重量も重く、かつ、これら軸側アームとフロート側アームとの重量がフロートに絶えず加わることになる。しかも、フロート側アームがフロートの側面に連結された構造とされているために、フロートの左右バランスが悪くなってしまい、フロートが傾いてガイドに引っ掛かってしまって、精度良い液面の検出が行えないという問題が発生する。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、フロートの傾きを無くし、精度良い液面の検出が行える液面検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、フロート（８）の重心点を通る鉛直線上が回動アーム（４）の取り付け位置とされていることを特徴としている。
【０００６】
このように、回動アーム（４）のフロート（８）への取り付け位置をフロート（８）の重心点を通る鉛直線上とすれば、フロート（８）の浮力に対してバランスが良い位置とすることができる。このため、フロート（８）が傾かないように、バランスよく上下移動させることができる。このように、液面レベルに応じてフロート（８）が上下動したときに、フロート（９）が傾くことを防止できるため、精度良くタンク（１０）内の液体（１）の液面検出を行うことが可能となる。
【０００７】
この場合、請求項２に示されるように、回動アーム（４）のフロート（８）への取り付け位置が、フロート（８）の重心点よりも下方に設けられるようにすると好ましい。すなわち、フロート（８）の重心点よりも下方が回動アーム（４）の取り付け位置となるようにすれば、フロート（８）の浮力に対して、回動アーム（４）が下から引っ張るような状態となる。このため、回動アーム（４）がフロート（８）の浮力によって押されるような状態となった場合と比べて、フロート（８）の浮力に起因するフロート（８）の傾きをより無くすことができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、本体（２）のうち前記フロート（８）と対向する面には、レール（２ｅ）が配置され、ガイド（９）は、レール（２ｅ）と平行となる直線状部分（９ａ）を含んだ構成とされており、フロート（８）のうちレール（２ｅ）およびガイド（９）の直線状部分（９ａ）と対向する面には、案内溝（８ｂ、８ｃ）が備えられており、案内溝（８ｂ、８ｃ）内にレール（２ｅ）およびガイド（９）の直線状部分（９ａ）が挿入され、フロート（８）がレール（２ｅ）およびガイド（９）を摺動するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、フロート（８）は、上下移動するに際し、フロート（８）の両側において、ガイド（９）およびレール（２ｅ）によって案内されることになる。このため、よりフロート（８）が傾かないようにすることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、案内溝（８ｂ、８ｃ）およびレール（２ｅ）は断面半円状とされ、ガイド（９）は断面円形状とされていることを特徴としている。
【００１１】
このように、案内溝（８ｂ、８ｃ）や案内溝（８ｂ、８ｃ）に挿入されるガイド（９）やレール（２ｅ）が丸みを帯びた断面円形状もしくは断面半円状で構成されていることから、フロート（８）が上下移動する際にガイド（９）やレール（２ｅ）に引っ掛からないようにすることができる。
【００１２】
以上のような液面検出装置としては、例えば、請求項５に示されるように、液面検出手段が、マグネット（５）が回動軸（２ｂ）を中心として回動した際に生じる磁束密度の変化を磁気反応素子（６）で検出するような磁気抵抗式のものに適用することができる。その他、いわゆる抵抗式やリードスイッチ式の液面検出装置等のように、他の形式の液面検出装置に本発明を適用することもできる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の液面検出装置の正面図、図２は、本実施形態の液面検出装置の部分断面図であり、図１における二点鎖線Ｚ中の直線部分の断面を示したものである。図３は、本実施形態の液面検出装置の上面図である。また、図４は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１５】
図１〜図４に示される液面検出装置は、燃料タンク１０内における燃料１の液面の高さを測ることで燃料１の残存量を検出するために用いられるものである。この液面検出装置は、燃料タンク１０の底面における最も低い位置に固定され、ボデー２と、マグネットホルダ３と、回動アーム４と、マグネット５と、磁気反応素子６、ターミナル７、フロート８およびガイド９を有して構成されている。
【００１６】
ボデー２は、液面検出手段の本体を構成するもので、例えば樹脂等の非導電性材料によって構成される。このボデー２の高さＨ１は、液面検出装置が様々な液面レベルの燃料タンクに適用されても対応できるように、燃料検出装置が適用され得る燃料タンクのうち最も液面レベルが低いタイプのものにおける液面検出装置の取り付け位置から燃料タンク上面までの高さよりも低くされている。
【００１７】
このボデー２には、支持面２ａ、回動軸２ｂ、ステー２ｃ、保持部２ｄとを有して構成されている。
【００１８】
支持面２ａは、燃料タンク１０の底面に対して垂直を為すように組みつけられるものである。回動軸２ｂは、マグネットホルダ３の回動中心となる部分であり、支持面２ａに対して垂直方向に突き出すように備えられており、この回動軸２ｂの外周に溝部２ｂａが形成されている。
【００１９】
ステー２ｃは、回動軸２ｂよりも下方位置において、支持面２ａに対して垂直方向に突き出すように設けられたもので、ボデーの補強として設けられている。ステー２ｃの下方位置には固定板２ｃａを構成すべく、燃料タンク１０の底面と対向するように水平方向に折り曲げられた形状となっている。このステー２ｃの固定板２ｃａにおける燃料タンク１０の底面とは反対側には穴部２ｃｂが形成されている。この穴部２ｃｂにガイド９の一端が挿入されるようになっている。
【００２０】
保持部２ｄは、ボデー２の上方位置において、支持面２ａから垂直方向に突き出すように設けられている。保持部２ｄは、上方から下方に向かって空けられた保持穴２ｄａが形成されたもので、この保持部２ｄ内の保持穴２ｄａ内にガイド９の他端が挿入されるようになっている。
【００２１】
さらに、ボデー２におけるフロート８と対向する面には、案内用のレール２ｅが形成されている。レール２ｅは、フロート８の上下移動と対応するように、天地方向に向けられて真っ直ぐに延設されており、図４に示されるように断面半円状とされ、その直径がほぼガイド９の径と一致したものとなっている。このレール２ｅは、ほぼ保持部２ｄの最上位置まで延設されている。
【００２２】
そして、このように構成されたボデー２内において、ターミナル７がボデー２の上方において露出しており、かつ、回動軸２ｂまで延設されるように配置された構成となっている。
【００２３】
マグネットホルダ３は、ボデー２に対して回動自在に保持されるものでマグネット５を内蔵している。このマグネットホルダ３に回動アーム４が保持されており、マグネットホルダ３の回動と共に回動アーム４がボデー２に対して回動するようになっている。
【００２４】
具体的には、マグネットホルダ３は、マグネット５を収容する円盤状部分３ａと、回動アーム４の形状に合わせて円盤状部分３ａから伸ばされた突起部分３ｂとによって構成されている。円盤状部分３ａの中央部は、中空状とされており、この中空部にボデー２から伸ばされた回動軸２ｂが嵌め込まれたときに、回動軸２ｂの外周に形成した溝部２ｂａ内に円盤状部分３ａの中空部の内側から突出させた突出部３ｃが嵌まることで、マグネットホルダ３がボデー２に対して軸方向の移動を規制し、回動できるようになっている。
【００２５】
また、マグネットホルダ３の表面には、回動アーム４を保持するための爪部３ｄが形成されている。この爪部３ｄはフック状になっており、回動アーム４が嵌め込まれることで、爪部３ｄに対してスライド可能に保持されるようになっている。
【００２６】
さらに、マグネットホルダ３における円盤状部分３ａの表面のうち、回動アーム４の延長線に沿った両側において、突起部３ｅが４つ形成されている。これら４つ突起部３ｅは、回動アーム４の延長線上に溝部３ｆを形成するためのもので、回動アーム４がスライドしたときに、回動アーム４を案内する。
【００２７】
具体的には、突起部３ｅは、回動軸２ｂを挟んで二つずつに分けられて配置され、回動軸２ｂ側にテーパ面３ｇが形成されたものとなっている。テーパ面３ｇは、回動アーム４のスライドする方向に対して傾斜させたものであり、回動軸２ｂ側を向くように形成されている。なお、本実施形態では、この４つの突起部３ｅが本発明の案内壁に相当するものである。
【００２８】
回動アーム４は、軽量化を図るために、例えば断面円形状の金属（アルミニウムなど）製の棒状部材もしくはパイプ状部材で構成されており、棒状部材もしくはパイプ状部材を所々折り曲げることで構成されたものである。回動アーム４の一端はマグネットホルダ３に保持され、他端はフロート８を保持している。具体的には、回動アーム４のうちマグネットホルダ３に保持される側の端部には曲げ部４ａが形成されており、この曲げ部４ａにより回動アーム４がマグネットホルダ３の爪部３ｄから抜けることが防止されるようになっている。また、この曲げ部４ａは、断面円形状の回動アーム４を曲げることで形成されていることから、この曲げ部４ａにより回動アーム４の端部が丸みを帯びた形状となる。そして、この曲げ部４ａの長さが上記４つの突起部３ｅの高さよりも大きくされることで、曲げ部４ａの端面が突起部３ｅと全く接触しないような構成とされている。
【００２９】
また、回動アーム４のうちフロート８を保持する側の端部は、回動軸２ｂと平行（水平方向）かつ回動軸２ｂの支持面２ａからの突出方向とは反対方向に折り曲げられており、この折り曲げられた部分にフロート８が回動自在に保持されている。この回動アーム４は、棒状部材もしくはパイプ状部材で構成されているため、マグネットホルダ３の爪部３ｄの内壁面をフロート８を保持する側の端部からマグネットホルダ３に保持される側の端部に至るまでスライドでき、回動中心からのフロート８の距離が調整できるようになっている。
【００３０】
マグネット５は、マグネットホルダ３における円盤状部分３ａ内に収容されている。マグネット５は、例えば扇形のように、回動アーム４が回動させられたときに、その回動状態に応じてマグネット５が発生させる磁束の回動軸２ｂを通過する密度が変化するような形状となっている。
【００３１】
磁気反応素子６は、回動軸２ｂ内に配置されており、マグネット５が発生させる磁束の密度に応じた出力を発生させるようになっている。したがって、回動アーム４の回動に伴ってマグネット５が動くと、それに従って磁気反応素子６を通過する磁束密度が変化することから、磁気反応素子６から異なった出力が発生させられるようになっている。
【００３２】
ターミナル７は、磁気反応素子６に対して外部電源からの電力供給を行う電源端子と、磁気反応素子６の出力を取り出すための出力端子などを有して構成されている。このターミナル７に接続されたワイヤ７ａを通じて、図示しないが、外部電源や磁気反応素子６の出力を受け取る制御装置などに接続されたものとなっている。
【００３３】
フロート８は、略長方体形状で構成され、燃料１の液面で浮くように発泡状又は空洞状のもので構成されている。このフロート８には、水平方向に貫通する穴８ａが形成されており、この穴８ａ内に回動アーム４の端部が嵌め込まれることで、フロート８が回動アーム４に保持されるようになっている。ただし、回動アーム４の端部がフロート８の穴８ａに対して遊嵌合とされることから、回動アーム４の端部に対してフロート８が回動自在な状態とされる。この穴８ａは、フロート８の浮力に対してバランス良い位置、フロート８の重心点を通る鉛直線上に形成されている。例えば、本実施形態の場合であれば、図１の左右方向をフロート８の幅方向とした場合に、フロート８の幅方向の中心線上（好ましくは中央部よりも下方）に穴８ａが形成されている。
【００３４】
また、フロート８のうち、ガイド９が配置される面およびレール２ｅが配置される面には、案内溝８ｂ、８ｃが形成されている。案内溝８ｂ、８ｃは、共に天地方向に向けて形成され、断面半円状で構成されている。これら案内溝８ｂ、８ｃは、共に同等のサイズとされており、レール２ｅやガイド９の径よりも若干大きな径とされている。このため、案内溝８ｂ、８ｃ内にガイド９およびレール２ｅが挿入されたときに、ガイド９およびレール２ｅに対してフロート８が摺動できるようになっている。
【００３５】
ガイド９は、例えば断面円形状の棒状部材を所々で折り曲げることで構成されている。具体的には、ガイド９のうちフロート８の案内溝８ｂに挿入される部分は直線状に構成されている（以下、この部分を直線状部分９ａという）。この直線状部分９ａの高さＨ２は、要求される液面レベルの最高高さと一致するものとされ、ガイド９は、高さＨ２の場所を屈曲点９ｂとして、この屈曲点９ｂの位置で水平方向に折り曲げられた後、フロート８における両案内溝８ｂ、８ｃの間の距離よりも若干距離を開けたもう一箇所で下方に折り曲げられて、直線状部分９ｃが形成されている。このような形状とされることで、屈曲点９ｂにおいてフロート８の上方への移動が規制されるようになっている。
【００３６】
そして、この下方に向けられた直線状部分９ｃがさらに水平方向と下方に曲げられ、下方に向けられている端部がボデー２の保持部２ｄにおける保持穴２ｄａに挿入され、かつ、直線状部分９ａの端部が穴部２ｃｂに挿入されることで、ガイド９がボデー２に固定された状態となっている。
【００３７】
このような構成によれば、ガイド９は、直線状部分９ａがレール２ｅと平行をなし、かつ、直線状部分９ｃがレール２ｅの延長線上に位置することとなる。したがって、これらガイド９およびレール２ｅにより、フロート８の両側に形成された２つの案内溝８ｂ、８ｃそれぞれを案内するための部材が構成される。
【００３８】
続いて、上記のように構成された本実施形態の液面検出装置の作動について、図５に示す液面検出装置の作動中の様子を参考にして説明する。
【００３９】
本実施形態の液面検出装置では、燃料１の液面の高さの変動に応じてフロート８の位置が移動すると、それに伴って回動アーム４が回動軸２ｂを中心として回動する。このとき、フロート８の案内溝８ｂにガイド９の直線状部分９ａを挿入し、案内溝８ｃにレール２ｅもしくはガイド９の直線状部分９ｃを挿入してあるため、フロート８はガイド９やレール２ｅに沿って上下に移動することになる。そして、回動アーム４の回動中心となる回動軸２ｂからガイド９やレール２ｅまでの距離が液面レベルに応じて変化することから、図５に示されるように、その距離の変動分、回動アーム４がマグネットホルダ３における溝部３ｆ内をスライドし、その変動分が吸収される。
【００４０】
そして、回動アーム４の回動に伴ってマグネット５が動くと、それに従って磁気反応素子６を通過する磁束密度が変化することから、磁気反応素子６から異なった出力が発生させられる。このため、磁気反応素子６の出力に基づいて回動アーム４の回動状態、つまりフロート８の位置が認識され、燃料１の液面の高さから燃料１の残存量を検出することが可能となる。
【００４１】
このような動作が行われるに際して、上述したように、フロート８の穴８ａがフロート８の重心点を通る鉛直線上に形成されるようにしている。つまり、回動アーム４が挿入される穴８ａがフロート８の浮力に対してバランスが良い位置に形成されていることから、フロート８が傾かないように、バランスよく上下移動させることができる。
【００４２】
また、上述したように、フロート８の両側に案内溝８ｂ、８ｃを設けると共に、これら各案内溝８ｂ、８ｃにガイド９における直線状部分９ａと、レール２ｅもしくはガイド９における直線状部分９ｃが挿入されるようになっている。このため、フロート８は、その両側で案内されながら上下移動を行うことになる。このため、フロート８をバランスよく上下移動させることができ、より傾かないようにできる。
【００４３】
さらに、案内溝８ｂ、８ｃやガイド９およびレール２ｅを丸みを帯びた断面円形状もしくは断面半円状で構成していることから、フロート８がガイド９やレール２ｅを摺動するときの摺動抵抗が小さくなり、フロート８がガイド９やレール２ｅで引っ掛からないようにすることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の液面検出装置では、回動アーム４が挿入される穴８ａをフロート８の浮力に対してバランスが良い位置に形成するようにしているため、フロート８が傾かないように、バランスよく上下移動させることができる。
【００４５】
また、フロート８の両側において、フロート８の上下移動が案内されるようにしている。このため、フロート８をバランスよく上下移動させることができ、傾かないようにできる。
【００４６】
さらに、フロート８の両側に設けた案内溝８ｂ、８ｃや案内溝８ｂ、８ｃに挿入されるガイド９やレール２ｅが丸みを帯びた断面円形状もしくは断面半円状で構成されていることから、フロート８が上下移動する際にガイド９やレール２ｅに引っ掛からないようにすることができる。
【００４７】
特に、液面上昇時にフロート８に対して回動アーム４の自重が加わったとしても、フロート８がバランスよく上昇するため、フロート８が傾いたり、ガイド９やレール２ｅに引っ掛かったりすることを防止することが可能となる。
【００４８】
このように、液面レベルに応じてフロート８が上下動したときに、フロート８が傾いたり、ガイド９やレール２ｅに引っ掛かったりすることを防止できるため、精度良く燃料タンク１０内の燃料１の液面検出を行うことが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、マグネット５および磁気反応素子６を用いて液面検出を行うものを例に挙げて説明したが、回動アーム４の回動に伴って電気抵抗値が変化することに基づいて液面検出を行うような、いわゆる抵抗式やリードスイッチ式の液面検出装置等のように、他の形式の液面検出装置に本発明を適用しても良い。
【００５０】
上記実施形態では、燃料タンク１０に収容される燃料１の液面の検出を行う液面検出装置を例に挙げて説明したが、もちろん、タンク内に収容される液体の液面の検出を行うものであれば、どのようなものに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態における液面検出装置の正面図である。
【図２】図１に示す液面検出装置の断面図である。
【図３】図１に示す液面検出装置の上面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図１に示す液面検出装置の作動中の様子を示した正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃料、２…ボデー、２ａ…支持面、２ｂ…回動軸、２ｂａ…溝部、
２ｃ…ステー、２ｃａ…固定板、２ｄ…保持部、２ｄａ…保持穴、２ｅ…レール、
３…マグネットホルダ、３ａ…円盤状部分、３ｂ…突起部分、３ｃ…突出部、
３ｄ…爪部、３ｅ…突起部、３ｆ…溝部、３ｇ…テーパ面、４…回動アーム、
４ａ…曲げ部、５…マグネット、６…磁気反応素子、７…ターミナル、７ａ…ワイヤ、
８…フロート、８ａ、８ｂ…案内溝、９…ガイド、９ａ、９ｃ…直線状部分、
１０…燃料タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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