(57)【要約】【課題】  信頼性を向上させるとともに小型化を実現した液面検出センサを提供する。【解決手段】回転軸９を備え、回転自在に支持された円板２に液体に浮くフロート６と、磁石７とバランスウェイト８を備え、前記円板２をケース１にて挟持し固定する。さらに前記ケース１にホール素子３を設け、液体の昇降に伴いフロート６の浮力により前記円板２が回転すると同時に前記磁石７が回転し、磁気の強弱をホール素子３で検出することにより液面の高低レベルを検出する液面検出センサである。【選択図】図２
2007271582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体容器内の液面高低レベルを検出する液面検出センサにおいて、
回転軸を備えて回転自在に支持された平板と、
該平板の一部に具備されたフロートと、
前記平板の一部に具備された被検出部と、
前記平板に具備した被検出部の位置を検出するための検出手段を具備するとともに前記平板を内部に収納するケースとを有して成り、
液面の変動に伴い前記フロートの浮力の加減により、前記平板が前記回転軸に沿って回転すると同時に前記平板に備えた被検出部が回転し、該被検出部の移動状態を前記ケースに備えた検出手段で検出することにより液面の高低レベルを検出することを特徴とする液面検出センサ。
【請求項２】
前記液面検出センサにおいて、前記平板にバランスウェイト(錘体)を具備すること特徴とする請求項１に記載の液面検出センサ。
【請求項３】
前記液面検出センサにおいて、前記ケースにスリットが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液面検出センサ。
【請求項４】
前記被検出部を磁石とし、Ｎ極およびＳ極を前記回転軸と平行に配したことを特徴とする請求項１に記載の液面検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面検出センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体容器（例えば、燃料タンク等）内にある液体の液面高低レベルを検出する装置として、回転自在に支持されたアームと、アームの一端に設けられたフロートと、アーム他端に設けられた検出素子を備え、液面の上昇下降に伴い、フロートが上下動することで、被検出素子の近傍にある検出素子によって被検出物の位置を検出し、液面の高低、つまりは液体の有無を確認する装置が知られている。
【０００３】
図７は、従来用いられている液面検出センサの一例である。アーム１０が回転自在に支持されており、一端にフロート６を設け、他端に磁石７が設けてある。当該構成の液面検出センサは液体容器内に設置され、液面１４の変動に伴いフロート６が浮き、アーム１０が回転し、他端に設けられている磁石７を監視することによって液面１４の高低、液体１１の有無を確認するために用いられるものである。具体的には、前記アーム１０に備えられた磁石７と近傍に設けられたホール素子３との位置関係で生ずる磁力の強弱を前記ホール素子３の出力電圧で検出することによってフロートの位置を認識している。液面１４の上昇に伴い、フロート６が上昇し、同時に磁石７が下降し、ホール素子３にかかる磁力が弱まることによって出力電圧が減少する。逆に液面１４の下降に伴い、フロート６が下降し、同時に磁石７が上昇し、ホール素子３にかかる磁力が強まることにより出力電圧が増加する。この出力電圧を検出することによって液体１１の有無を認識する。例えば、特許文献１の図１に、又、特許文献２の図２に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５３４２６号公報（図１  参照）
【特許文献２】特開２００２−２２８５１２号公報（図２  参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の液面検出センサは、現在、開発が進められている燃料電池として利用されるメタノール等の液体を収容した容器内の液体残量検知手段としてその利用が望まれている。この燃料電池は携帯用の電子機器全般への搭載を目指し、更なる小型化が進められており、液体残量検知手段として期待される液面検出センサについても当然ながら小型化が要求されるものである。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２を含めた従来構成による液面検出センサを単純に小型化することは可能であるが、小型化による機能的な不具合として以下のような問題点が生じる。
【０００６】
小型化に伴い、アームが細くなり両端に設けられるフロート、被検出素子などの負荷に耐えられなくなり、衝撃などにも弱くなる。
【０００７】
また、浮力を得るためフロートには一定の体積が必要となり、アームやフロートの自重によるモーメントがあり感度が悪くなるといったことがある。前記モーメントを減少させるためにバランスウェイトを配置するが、アーム回転軸からの距離やウェイト重量などを変え調整するのでさらに負荷がかかるとともに、小型化が実現できない。
【０００８】
小型化に伴い、ケースとフロートの隙間内に液体が流入すると、毛細管現象や表面張力の影響でケース内部の液体の液切れが悪くなる。そのためケース内部に液体が留まり続け、周囲の液体の上昇・下降にかかわらず、フロートがある一定の位置に留まり、浮き沈みの動作をしない状態が続いてしまう。この結果、正確な液面レベルを検出できないという問題がある。
【０００９】
さらに、小型・軽量化すると地磁気の影響を受けやすくなり、フロートの回転角度を精度よく検出することができないといった問題点があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、携帯用の電子機器に搭載される燃料電池の液面を検出できる小型の液面検出センサを提供することにある。そして、本発明の他の目的は、小型化による機能的な不具合をなくし強度を保つことができる耐久性に優れた液面検出センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
液体容器内の液面高低レベルを検出する液面検出センサにおいて、回転軸を備えて回転自在に支持された平板と、該平板の一部に具備されたフロートと、前記平板の一部に具備された被検出部と、前記平板に具備した被検出部の位置を検出するための検出手段を具備するとともに前記平板を内部に収納するケースとを有して成り、液面の変動に伴い、前記フロートの浮力の加減により、前記平板が回転軸に沿って回転すると同時に前記平板に備えた被検出部が回転し、前記被検出部の移動状態を前記ケースに備えた検出手段で検出することにより液面の高低レベルを検出する液面検出センサとする。
【００１１】
この構成に於いて、検出部を磁気検出素子とし、被検出部を磁石とすると、平板に組み込まれた磁石が回転することで、磁気検出素子に対する磁力の強弱のよって液面の上昇を検出することができる。また、前記磁石をＮ極およびＳ極を回転軸と平行に配し、地磁気によって平板が回転するのを抑える。
【００１２】
請求項１記載の液面検出センサにおいて、前記平板にバランスウェイト(錘体)を具備した液面検出センサ。このバランスウェイトは円板にかかるモーメントを調整し、フロートを任意の位置に釣り合わせるための、大きさ、比重、位置を考慮したバランスウェイトである。
【００１３】
請求項１記載の液面検出センサにおいて、ケースにスリットが設けられて、液体の流入出口を大きく確保した液面検出センサとする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の液面検出センサの構成によれば、フロート及び被検出素子を同一の平板に設けることによって、小型で耐久性に優れた液面検出センサを実現できるといった効果がある。
【００１５】
請求項２に記載の液面検出センサの構成によれば、バランスウェイトを設けることでフロートや被検出素子の自重によるモーメントを均等にし、感度の良い液面検出センサを実現できるといった効果がある。
【００１６】
請求項３記載の液面検出センサの構成によれば、液体の出入り口が広い分、周囲の液面が下降しているのにもかかわらず、毛細管現象や表面張力によりケース内に液体が留まりつづける不具合を改善することができるので、液切れを良くするとともに、剛性のよい液面検出センサを実現できるといった効果がある。
【００１７】
請求項４記載の液面検出センサの構成によれば、Ｎ極およびＳ極を回転軸と平行に配したことで、地磁気による影響を受けることなく、精度よく液面の高低レベルを検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
液体容器内の液面高低レベルを検出する液面検出センサにおいて、回転軸を備えて回転自在に支持された円板と、該円板の一部に具備されたフロートと、前記円板の一部にＮ極およびＳ極を回転軸と平行に配した(具備された)磁石と、前記円板に具備した磁石の位置を検出するための磁気検出素子を具備するとともに前記円板を内部に収納するケースとを有して成り、前記ケースにスリットが設けてある液面検出センサである。
以下、本発明の液面検出センサの実施例について、図面を参照して詳細に説明する
【実施例１】
【００１９】
図１乃至図４は、本発明に係る液面検出センサの実施例の構成を示す。図１は液面検出センサの上面側から見た概観斜視図、図２はその正面からみた正面図、図３は、その側面から見た側面図、図４は磁石圧入部を拡大した断面図である。
図１乃至図４に示すように、回転軸９により回転自在に支持された円板２内部に、液体１１に浮くフロート６と、被検知素子である磁石（被検出部）７が図４に示すＮ極およびＳ極を回転軸９と平行に圧入されており、フロート６が下部に来るように釣り合いの位置を調整するためのバランスウェイト８が組み込まれている。前記円板２は、この中心に回転軸９を通してケース１に設けられた軸受５で両側から挟持され、ケース接合部１３にて固定されている。さらに、磁石７近傍に位置し、この磁石７の移動状態を検出する検出素子（検出手段）となるホール素子３をケース１に組み込む。フロート６の比重は液体１１や円板２よりも軽く、バランスウェイト８の比重はフロート６や円板２よりも重くしている。磁石７はＮ極およびＳ極を回転軸９と平行に配し、液体未流入でのフロート６の位置は、フロート６に垂直上向きに浮力がかかったときに軸受５を中心にモーメントがかかるよう若干傾けた位置を釣り合いの位置とし、バランスウェイト８は以上のことを鑑みた大きさ、位置を調整したものとする。
液面１４が液面１４’に上昇するに伴いフロート６に浮力が加わることで円板２にモーメントが生じ、円板２が回転しフロート６’の位置まで回転する。同時に円板２に組み込まれた磁石７が回転し、磁石７’の位置に達することで、ホール素子３から離れ、ホール素子３に対する磁力の低下によって、ホール素子３の出力端子４の出力電圧が減少し、液面１４の上昇を検出することができる。
液面が下降すると、液面が上昇したときとは逆の、円板２の動作により、ホール素子３の出力端子４の出力電圧が上昇し、液面の下降を検出することができる。
上記で説明したように、実施例１の液面検出センサは、従来のアームを円板に置き換えて、この円板の内部にフロート及び被検出素子としての磁石を設けているので、小型化が容易になるとともに、形状が円板という３次元的な形状により耐久性が維持できる。又、バランスウェイトを設けて、フロート及び磁石それぞれの重さで発生するモーメントと釣り合いをとることにより、感度の良好な液面検出センサが得られる。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明に係る液面検出センサの実施例２について説明する。実施例２において、実施例１と異なる点についてのみ説明し、図においては同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図５及び図６は、実施例１の液面検出センサに於いて、ケース１側面に数箇所スリット１２を入れたものである。スリット１２を入れることで、液体の昇降時に液体の流入出する開口部が広くなり、毛細管現象や表面張力の影響でケース１と円板２の隙間に液体が留まり続けるようなことを無くし、追随性や応答性を向上させたものができる。さらに、図５，図６のように開口部をスリット状にすることによって耐久性を維持した液面検出センサが実現できる。
【００２１】
（変形例）
本発明の液面検出センサに於いて、上述した実施形態に限定されるものではなく回転軸９の位置は円板２中心に限らず、また、磁石７もしくはバランスウェイト８の比重は、円板２と同等のものとしても良い。
【００２２】
さらに、円板は楕円もしくは多角形の平板としても本発明の液面検出センサに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例である液面検出センサを示す斜視図である。(実施例１)
【図２】本発明の一実施例である液面検出センサを示す正面図である。(実施例１)
【図３】本発明の一実施例である液面検出センサを示す側面図である。(実施例１)
【図４】本発明の一実施例である液面検出センサを示す磁石圧入部を拡大した断面図である。(実施例１)
【図５】本発明の一実施例である液面検出センサを示す斜視図である。(実施例２)
【図６】本発明の一実施例である液面検出センサを示す側面図である。(実施例２)
【図７】従来の液面検出センサを示す側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      ケース
２      円板
３      ホール素子
４      出力端子
５      軸受
６、６’  フロート
７、７’  磁石
８、８’  バランスウェイト
９      回転軸
１０    アーム
１１    液体
１２    スリット
１３    ケース接合部
１４    液面
１４’    液面
【図１】
2007271582.tif 000003
【図２】
2007271582.tif 000004
【図３】
2007271582.tif 000005
【図４】
2007271582.tif 000006
【図５】
2007271582.tif 000007
【図６】
2007271582.tif 000008
【図７】
2007271582.tif 000009