(57)【要約】【課題】容器内への燃料の給油時等における急激な液面の上昇／下降の際には、ケース内の液面も追従して急激に上昇／下降させ、容器の一時的な傾斜時による液面の変動時においては、ケース内の液面の変動を小さくし、検出精度が高い液面検出装置を提供する。【解決手段】液体の入った容器と、液面検出のためのフロート４と、該フロート４を内包したケース３と、該ケース３の内部と液体の入った容器との連通を可能とする液体の連通孔３ｆとを有する液面検出装置において、前記液体の連通孔３ｆの流路面積を変更する可変手段１を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の入った容器と、液面検出のためのフロートと、該フロートを内包したケースと、該ケースの内部と液体の入った容器との連通を可能とする液体の連通孔とを有する液面検出装置において、前記液体の連通孔の流路面積を変更する可変手段を備えたことを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
前記可変手段は、液体の入った容器への液体の供給時に、連通孔の流路面積を、容器が略水平で、かつ、非供給時よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記可変手段は、液体の入った容器の傾斜時に、連通孔の流路面積を、容器が略水平で、かつ、非供給時よりも小さくするか、又は連通孔を閉塞することを特徴とする請求項１又は２記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記連通孔を前記ケースの底部に設け、前記可変手段を、容器の底壁上に配置して前記連通孔に対向して設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記フロートは垂直方向に直線的に移動することで液面を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃料タンク等の液量を検出する装置として、図１０に示すように、燃料等が入った容器１００内に、容器１００の底部から上壁に亘って筒状のケース１０１を固設し、該ケース１０１内にフロート１０２を上下方向に昇降自在に設け、更に、該フロート１０２の中心を貫通し、かつ、フロート１０２が昇降できるように配置されたガイドシャフト１０３を有し、ガイドシャフト１０３内に備えられたリードスイッチ１０４とフロート１０２に埋設されたマグネット１０５とで、フロート１０２の昇降により液面を検出する液面検出装置が知られている。そして、前記ケース１０１の側面に、容器１００内の液体をケース１０１内に導入したり、ケース１０１内の液体を容器１００内へ流出するための連通孔１０１ａが形成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記のようなフロートの上下位置を検出する手段の他の例として、図１１に示すように、容器２００内のケース２０１内に、ほぼ不動に配設されたフロート２０２と、該フロート２０２の上方に備えられ、フロート２０２に及ぼされる浮力の変化に応じて、電圧が変化する液位検出素子２０３とにより液面を検出するディスプレーサ式の液面検出装置も知られている。そして、このケース２０１の側壁には、上下方向に長い燃料導入窓２０４が形成され、この燃料導入窓２０４を通じて液体がケース２０１に対して出入するようになっている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１１６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１及び２に記載の液面検出装置においては、前記連通孔１０１ａや燃料導入窓２０４が比較的小さく形成されているため、容器１００，２００内の液体がケース１０１内へ流入される際に、その流入量が規制される。そのため、燃料の給油時等における急激な液面の上昇に対してもフロート１０２の上昇やフロート２０２の浮力の上昇速度が遅くなり、液面検出反応が遅くなる問題がある。
【０００５】
また、容器１００，２００を搭載した車両等の移動による容器１００，２００の一時的な傾斜に伴い、少なからず液体が連通孔１０１ａや燃料導入窓２０４からケース１０１，２０１内に対して流出入することから液面の検出変動が生じるとともに、容器１００，２００の傾斜状態が継続すると除々に液体が連通孔１０１ａ，燃料導入窓２０４からケース１０１，２０１内に流入し、ケース１０１，２０１内の液面も上昇又は下降して、本来の液面に対して誤検出が生じる虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、前記の問題を解決した液面検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、液体の入った容器と、液面検出のためのフロートと、該フロートを内包したケースと、該ケースの内部と液体の入った容器との連通を可能とする液体の連通孔とを有する液面検出装置において、前記液体の連通孔の流路面積を変更する可変手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、容器内の液体の急激な増減や、容器の傾斜による液面変動等の各状況に合わせて、可変手段により容器内からケース内への液体流入量を調整することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可変手段は、液体の入った容器への液体の供給時に、連通孔の流路面積を、容器が略水平で、かつ、非供給時よりも大きくすることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、容器内への液体の供給時において、容器内に急激に多量の液体が流入した際には、可変手段により連通孔の流路面積を大きくして、多量の液体を即座にケース内へ流入することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記可変手段は、液体の入った容器の傾斜時に、連通孔の流路面積を、容器が略水平で、かつ、非供給時よりも小さくするか、又は、連通孔を閉塞ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、容器の傾斜時において、可変手段により連通孔の流路面積を容器の水平時よりも小さくしたり、または、連通孔を閉塞して、容器とケース間での液体の流出入量を少なく、または無くすことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記連通孔を前記ケースの底部に設け、前記可変手段を、容器の底壁上に配置して前記連通孔に対向して設けたことを特徴とするものである。
本発明によれば、ケースの下側に可変手段を配置できる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記フロートは垂直方向に直線的に移動することで液面を検出することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、フロートの水平断面積とケースの水平断面積を略同じにして、フロートを垂直方向に昇降することができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、容器内の液量や液面の変化に対応して可変手段によりケースの連通路の流通面積を制御して、容器内の液面変動によっても液面検出の精度を高めることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、燃料の給油等による容器内の急激な液面の変動時において、可変手段で連通孔での流路面積を通常時よりも大きくし、容器内への急激な多量の液体供給に追従して容器内からケース内へ多量の液体が流入するようにすることにより、急激な液体供給に対して反応のよい液面検出をすることができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、容器の傾斜時に、可変手段によって連通孔を閉じることで、ケース内への液体の流入を停止し、一時的な傾斜及び傾斜状態の継続に対して液面の誤検出を防止することができる。また、可変手段によって連通孔の流路面積を小さくすることで、ケース内への液体の流入を抑制し、容器の一時的な傾斜による液面検出変動を小さくすることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、ケースの下側に可変手段を容易に配置でき、かつ、装置の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、ケースの容積を小さくして、傾斜時におけるケース内での液面変動の影響を小さくし、可変手段と相まって一層、液面傾斜時での液面検出への影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図９に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１乃至図４は本発明の実施例１を示すもので、本発明における流路面積を変更する可変手段（以下可変手段ともいう）を昇降する液面検出装置に適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、燃料等の液体を蓄える燃料タンクやオイルタンク等の容器２内に、燃料浸漬による影響の少ない樹脂等からなる円筒状のケース３が、後述する流路面積を変更する可変手段１の上部近傍から容器２の上壁に亘って固設されている。
【００２４】
該ケース３の内部には、図２に示すように、燃料浸漬による影響が少なく、かつ、非磁性体の樹脂等からなる、円筒形のフロート４が昇降自在に収納されており、該フロート４の中心には上下方向に貫通する円筒状の貫通穴４ａが形成されている。前記ケース３の中心部には、燃料浸漬による影響が少なく、かつ、非磁性体の樹脂等からなる円柱状のガイドシャフト５が、ケース３の上部から垂設されており、該ガイドシャフト５が前記フロート４の貫通穴４ａに、フロート４の昇降を可能にして貫通している。すなわち、ケース３とガイドシャフト５が、水平面に対して略垂直状態の場合には、フロート４の外周面４ｂとケース３の内周面３ａとの間に所定の隙間を有し、フロート４の貫通穴４ａの内周面４ｃとガイドシャフト５の外周面５ａとの間にも所定の隙間を有し、フロート４がガイドシャフト５とケース３の間を上下に移動可能に配置されている。したがって、フロート４は、容器２の上下壁面に対して垂直で、かつ、ケース３とガイドシャフト５に平行して直線的に昇降するようになっている。また、ガイドシャフト５の下端は、後述する可変手段１の作動に支障とならないように可変手段１より上方に離間している。
【００２５】
ガイドシャフト５の内部には、磁電変換素子であるリードスイッチ６が複数個所定の間隔を有して軸方向に、すなわち、ガイドシャフト５の下端部から上端部まで配置されており、この間隔は、要求される液面検出精度により設定される。前記フロート４の内周面４ｃ側の内部には永久磁石からなるマグネット７が埋設されており、フロート４が昇降した場合に、そのマグネット７と対向した位置のリードスイッチ６が磁力によりオン作動し、外部へ信号を出力し、この信号に基づいて液面を検出するようになっている。
【００２６】
また、前記ケース３の下部の内側には底壁３ｂが形成されており、該底壁３ｂはケース３の下端開口部３ｃより所定量上側に入り込んだ位置に配置され、該底壁３ｂの下側にはケース３の側壁３ｄを下方に延長して、周囲が周壁３ｄ´に囲まれ、下方が開口するケース下部空間３ｅが形成されている。更に、該底壁３ｂの中心には円形の連通孔３ｆが貫通形成され、この連通孔３ｆからケース３内に容器２のガソリン等の液体が流通するようになっている。
【００２７】
この連通孔３ｆの流路面積は、例えばガソリンの給油時の急激な液面上昇に追従してケース３内の液面も速やかに上昇するように、液体の流通量を多くする大きな流路面積に形成されている。
【００２８】
前記ケース３の下方には、流路面積を変更する可変手段１が設けられている。
前記流路面積を変更する可変手段１について説明する。
【００２９】
容器２の底面には基板９が固設されている。該基板９の上方には封鎖弁８が設けられ、該封鎖弁８は、円盤状の主体部１０と、該主体部１０の中央部において一体に形成して上方へ突出する円錐状の弁部１０ａとからなり、該主体部１０が前記ケース下部空間３ｅ内を昇降し、上方がとがった弁部１０ａが、前記連通穴３ｆ内を昇降するようになっている。また、該弁部１０ａの外径と連通穴３ｆの内径との関係は、弁部１０ａが下降するにつれて該弁部１０ａの外周面と連通穴３ｆとで形成される環状通路面積が大きくなり、また、弁部１０ａが最上昇した場合には該弁部１０ａが連通穴３ｆを閉塞するようになっている。
【００３０】
また、前記封鎖弁８の主体部１０の外径は、前記ケース３の周壁３ｄ´の内径より小径に形成されており、主体部１０がケース下部空間３ｅ内を上下に移動できるように収納されている。
【００３１】
なお、前記封鎖弁８は、ガソリンなどの燃料の浸漬による影響の少ない樹脂等で形成されている。
【００３２】
該封鎖弁８の主体部１０と前記基板９間には、封鎖弁８を常時連通穴３ｆ側である上方に付勢する付勢手段１１が介在されている。該付勢手段として実施例では、コイルスプリングを用いている。実施例では、図に示すように、主体部１０の中心から外側へ所定の距離ずれた位置において、封鎖弁１０の軸心を中心とする円周上に位置して複数個設けられている。
【００３３】
また、この付勢手段１１であるコイルスプリング１１の付勢力は、後述するように封鎖弁８を開閉できるように、所定に設定され、また、液料中に長時間浸漬させても弾性性能を失わない材質、例えばＳＵＳ３０４等で形成されている。
【００３４】
更に、前記封鎖弁８における主体部１０の裏面（下面）の中央には、永久磁石からなるマグネット１２が埋設されており、該マグネット１２は、後述する電磁石１３の励磁によって下方へ引き寄せられるようになっている。
【００３５】
前記基板９には、電磁石１３が、前記マグネット１２と同芯状態で対向し、かつ、相対的に離間して設けられており、該電磁石１３の外周部に前記スプリング１１が配置されている。この電磁石１３は外部からの信号により励磁されると磁力を発生し、前記封鎖弁８に設けられたマグネット１２を下方に吸引し、封鎖弁８を、スプリング１１の上方への付勢力に抗して下方に引き移動するようになっている。
【００３６】
このように、封鎖弁８を下方へ移動して連通穴３ｆの流通面積を大きくするときは、急激な液体量の増減（液面変化）を起こすときである。そのため、このような急激な液体量の増減（液面変化）を生じる場合に電磁石１３を励磁すればよい。
【００３７】
本実施例では、このような急激な液体量の増加（液面変化）を生じる場合は、自動車の燃料タンクでは、その給油時であることから、給油口に設けられている給油ガンの挿入を検知する開閉スイッチや、給油口と燃料タンクを結ぶフィラーパイプ中に設けられて給油時の液体を感知するスイッチ等の検知手段のオン作動により電磁石１３が励磁されるように信号を出力するようになっている。
【００３８】
なお、本実施例ではスプリング１１を、封鎖弁８の中心の周りに複数個配置したが、この周りと略同径に巻回した１個のスプリングを使用してもよい。
【００３９】
次に、本発明を車両の燃料タンクに用いた場合を例として作用を説明する。
本実施例１の液面検出装置を搭載した車両の燃料タンク（容器ともいう）が通常の水平状態にあるときは、図２に示すように封鎖弁８の主体部１０が水平状態にあり、その封鎖弁８の鉛直方向の自重成分Ｍｇと、該封鎖弁８を上方へ付勢しているスプリング１１の反発力Ｒによって図３に示す位置に釣り合って静止している。
【００４０】
この状態では、封鎖弁８の弁部１０ａの先端が、ケース３の底壁３ｂの中心に形成された連通孔３ｆから、ケース３の内部に若干量挿入された状態（基準位置とする）に保たれている。また、基板９に備えられた電磁石１３は励磁されておらず、封鎖弁８に対して下方への吸引力を及ぼしてはいない。したがって、この状態では、連通孔３ｆの内周面と弁部１０ａの外周面との間には所定量の環状隙間が確保され、連通孔３ｆは所定の開口量に設定されている。
【００４１】
このような状態は、燃料タンク（容器）２内の液体の消費量が緩やかなとき、例えば内燃機関による燃料消費により容器２内の油量が緩やかに減少するときであるため、前記の開口量は、容器２内の液面とケース３内の液面が相互に同じ液面に保たれるように若干開いている。
【００４２】
これにより、ケース３内に装備されたフロート４は、容器２内の液面の減少に追従して容器２内の液面と同じ液面の部分に位置し、その液面位置をリードスイッチ６等による検知手段によって外部に信号を出力し、正常な液面検出が行なわれる。
【００４３】
次に、給油時において燃料タンク（容器）２に大量の燃料が急激に流入される時には、図示しない給油口に挿入される給油ガンの挿入を検知する開閉スイッチや、給油口と燃料タンクを結ぶフィラーパイプ中の液体（燃料）を感知するスイッチ等の検知手段によって給油工程を検知し、この検知によって電磁石１３を励磁する。
【００４４】
電磁石１３が励磁されると磁力が発生し、スプリング１１による封鎖弁８を上方へ付勢する付勢力よりも、電磁石１３の磁力による封鎖弁８のマグネット１２を吸引する吸引力が勝り、封鎖弁８が図４に示すように下降する。この封鎖弁８側における吸引される部材としてマグネットを使用したことにより、マグネット１２と電磁石１３の双方の磁力による吸引力が強くなり、電磁石１３を小型化することができる。
【００４５】
また、封鎖弁８の下降により、その弁部１０ａの外周面と連通孔３ｆの内周面とがなす環状隙間、すなわち、流通面積が前記の通常の燃料消費時よりも大きくなる。そのため、容器２から連通孔３ｆを通ってケース３内へ大量の燃料が流入し、容器内への急激な燃料の増加においても、速やかにケース３内に燃料が供給され、供給油量に応じて正確な油量の検出が可能となる。
【００４６】
なお、液体が容器より急激に排出される場合、すなわち、燃料タンク（容器）２が損傷し、燃料が容器２の外部へ漏れ出てしまう場合には、急激に排出されることを検知するスイッチを設け、該スイッチにより前記の電磁石１３を励磁するようにしてもよい。
【００４７】
次に、車両等が地面の起伏などにより傾斜した際について説明する。
この際には、給油口には給油ガンが挿入されていないので電磁石１３は励磁されず、封鎖弁８には下方への引力が作用していない。そして、この際には液面は水平状態を保とうとすることから容器２に対して図５に示すように傾斜する。この傾斜が、容器２内のケース３側に液体が集まるように傾斜すると、連通孔３ｆからケース３内に液体が流入しようとする。
【００４８】
この時、封鎖弁８も、容器２の傾斜により、図６に示すように傾斜する。この傾斜による封鎖弁８の可動方向の重力成分Ｍｇ´は、封鎖弁８の水平状態での自重成分Ｍｇに対して、Ｍｇ´＝Ｍｇ・ｃｏｓθとなり、Ｍｇ´はＭｇよりも小さくなる。このように、封鎖弁８の可動方向の重力成分Ｍｇ´が小さくなった分、スプリング１１の反発力Ｒ´によって封鎖弁８が押し上げられ、封鎖弁８が上昇する。すなわち、封鎖弁８にかかる力の釣り合いを保つべく発生していたスプリング１１の反発力が、容器２が傾斜することにより小さくなることで、スプリング１１の縮み量が水平時よりも少なくすむ。これによりスプリング１１に接続された封鎖弁８の位置が上方へ移動し、連通孔３ｆの径を小さくする、あるいは連通孔３ｆを閉じることができる。
【００４９】
前記のように、封鎖弁８が押し上げられることにより、該封鎖弁８に形成された弁部１０ａがケース３の底面３ｂの連通孔３ｆに深く挿入され、連通孔３ｆの周面と弁部１０ａの周面とが近接して、これらでの環状面積による開口量が小さくなるか、もしくは、連通孔３ｆが弁部１０ａで塞がれる。そのため、液体のケース３内と容器２内との間での流通量が前記通常時よりも小さくなるか、又は全閉によって、流通が阻止される。そのため、傾斜によるケース３内の流量の変化が極めて少ないか、或いはケース内の流量が変化しないため、フロート４が傾斜前の液面部に維持され、容器２の傾斜による液量検知への影響が低減もしくは排除される。
【００５０】
また、前記のマグネット１２は、液体中に混入する鉄系異物を吸着することができるため、容器２内への給油時や振動発生時において、ケース３内の検出装置付近に鉄系異物が浮遊することを防止でき、フロート４の安定的な動作を確保し、正常な水位検出ができる。
【００５１】
このように、本発明においては、容器２が水平の通常状態時や、容器２内への燃料の給油時や、容器２が傾いた場合に、これらに合わせて可変手段１を制御することによって、あらゆる状況において精度の高い液面レベル検出を可能とする。
【実施例２】
【００５２】
図７は実施例１の流路面積を変更する可変手段１を、ディスプレーサ式の液面検出装置に適用したものである。
【００５３】
本実施例２は、図７に示すように、ケース３の内部に、燃料浸漬による影響が少なく、かつ、非磁性体の樹脂等からなる、縦方向に長い円筒形のフロート２４が昇降自在に収納されており、該フロート２４の下部の中心には、下面から上方に向って筒状の長穴２４ａが形成されている。該長穴２４ａの中には長穴２４ａの横断面と略同径に巻回されたスプリング３０が挿入されており、該スプリング３０は長穴２４ａの上面３０ａとケース３の底壁３ｂに接している。また、フロート２４の外周面２４ｂとケース３の内周面３ａとの間には所定の隙間を有し、フロート２４がケース３内を上下に移動可能に配置されている。
【００５４】
前記の構造により、フロート２４はケース３の底壁３ｂからスプリング３０によって上方に付勢して支持されており、ケース３内の液体の増減によりフロート２４に生じる浮力が変化し、その浮力に応じてフロート２４の上部に設けられた図示しない液位検出素子（圧電素子や抵抗体）により液位を検出するようになっている。このような液位検出素子を有するディスプレーサ式の液面検出装置は、前記の特許文献２に記載されている。
【００５５】
このような、ディスプレーサ式のものにおいて、図７に示すように、前記実施例１と同様の可変手段１を配置し、また、ケース３に前記実施例１と同様の連通孔３ｆを形成している。なお、前記実施例１と同様の部分には前記と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
本実施例２においても、可変手段１の制御により、前記実施例と同様の作用、効果を発揮できる。
【００５７】
また、前記実施例１及び２に示すように、フロートを垂直方向に直線的に移動するように、図８のように構成したことによって、ケース３の水平断面Ｙ−Ｙでの水平断面積がフロート４の水平断面での径と略同一のため、容器２の傾斜時におけるケース３内での液面変動の影響を小さくできる。そのため、ケース３内の液面変動の影響の低減と前記可変手段１の制御と相まって、一層液面検出精度を高めることができ、更に、ケース３の小型化もできる。
【００５８】
なお、本発明をその他の実施例として、図９に示すように、ケース３Ａ内でフロート４Ａが回転支点４０によって支持され、該回転支点４０を中心として曲線移動して液位を検出するようなものに適用することもできる。
【００５９】
なお、本発明は、車両の燃料タンク以外の液体を入れる容器にも適用できるもので、車両の燃料タンクに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１を示す縦断面図。
【図２】図１の液面検出装置部の拡大縦断面図。
【図３】図２における力成分を示した縦断面図。
【図４】図１における封鎖弁を吸引下降させた縦断面図。
【図５】図２において容器が傾斜した状態を示す縦断面図。
【図６】図５における力成分を示した縦断面図。
【図７】本発明の実施例２を示す縦断面図。
【図８】本発明の略図で、（ａ）は略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図。
【図９】本発明の他の実施例を示す略図で（ａ）は略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図。
【図１０】従来のリードスイッチによる検出方法を使用した容器及び液面検出装置を示す縦段面図。
【図１１】従来のディスプレーサ式による検出方法を使用した容器及び液面検出装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１      液面検出装置
２      容器
３      ケース
３ｆ    連通孔
４      フロート
８      可変手段である封鎖弁
【図１】
2007003269.tif 000003
【図２】
2007003269.tif 000004
【図３】
2007003269.tif 000005
【図４】
2007003269.tif 000006
【図５】
2007003269.tif 000007
【図６】
2007003269.tif 000008
【図７】
2007003269.tif 000009
【図８】
2007003269.tif 000010
【図９】
2007003269.tif 000011
【図１０】
2007003269.tif 000012
【図１１】
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