(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵する貯蔵タンクに装着され、前記液体の液面レベルを、磁力を利用して計測する液面レベルセンサであって、
前記液面に浮かべられ、前記液面レベルの変化に応じて上下動するフロートと、
前記フロートに収容され、前記フロートと共に上下動するマグネットと、
前記マグネットに水平方向が挟まれるように配置された、又は、前記マグネットの水平方向を挟むように配置された、前記マグネットから発生する磁界を集磁する集磁体と、
前記集磁体により集磁された磁界を検出する磁気検出素子とを備え、
前記集磁体の前記マグネットと対向する対向面が、前記マグネットの上下動に応じて前記マグネットとの距離が変化するように設けられている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の液面レベルセンサであって、
前記集磁体は、略Ｕ字の棒状に形成されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液面レベルセンサであって、
前記集磁体の対向面は、前記マグネットが上がるに従って、前記マグネットとの距離が近づく
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の液面レベルセンサであって、
前記磁気検出素子は、前記集磁体の頂部に設けられたギャップ（１０５ｃ）に、配置されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の液面レベルセンサであって、
前記フロートの内部を貫通し、前記フロートの内側面に沿って、当該フロートの上下動方向に延在する第１フロートガイド（１０２）をさらに備え、
前記集磁体は、前記第１フロートガイド内に収容されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項６】
請求項１〜５何れか１項記載の液面レベルセンサであって、
前記フロートは、円柱状であるとき、
前記フロートの外側面に、切欠部（１０１ａ）が設けられ、
前記切欠部に沿って、当該フロートの上下動方向に延在する第２フロートガイド（１０３）をさらに備える
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６何れか１項記載の液面レベルセンサであって、
前記上下動するフロートを収容する収容カバー（１０４）をさらに備え、
前記収容カバーには、前記液体が流出入する流出入口（１０４ａ）が形成されている
ことを特徴とする液面レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液面レベルセンサに係わり、特に、自動車のガソリンやエンジンオイルなどの液体を貯蔵する貯蔵タンクに装着され、その液体の液面レベルを磁力を利用して計測する液面レベルセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の液面レベルセンサの一例として、図５及び図６に示すような液面レベルセンサが知られている。図５は、液面レベルセンサの断面図であり、図６は、液面レベルセンサの正面図である。同図において、液面レベルセンサは、液面に浮かべられたフロート１と、該フロート１が一端に取り付けられているフロートアーム２とを有する。
【０００３】
そして、このフロートアーム２の他端は、約９０度に折り曲げられている。この折り曲げられたフロートアーム２の他端が、フロート１の上下方向Ｙ２の動きにより、矢印Ｙ１方向に回転する回転軸部２ａを形成する。この回転軸部２ａには、マグネットホルダ４が、その中心を貫通された状態で固定されている。このマグネットホルダ４内部には、ＮＳ極が着磁されたマグネット５が固定されている。また、回転軸部２ａは、さらに内部に回転検出センサ６を収納する収納フレーム７の中心に形成された軸受け７ａに貫通している。
【０００４】
上記回転検出センサ６は、回転軸部２ａと共に回転するマグネット５の回転を、液面レベルの変化として検出するセンサであり、マグネット５に対向する位置に設けられたコア６ａと、このコア６ａのギャップ部に設けられたホールＩＣ６ｂとを有する。
【０００５】
以上の構成によれば、液面の上下に伴って、フロート１が矢印Ｙ２方向に上下すると、この上下動によりフロートアーム２の他端である回転軸部２ａが矢印Ｙ１方向に回転する。この回転軸部２ａの回転が、マグネットホルダ４を介して、マグネット５に伝わり、マグネット５も矢印Ｙ１方向に回転する。そして、このマグネット５の回転によるコア６ａの磁界変化を、ホールＩＣ６ｂがマグネット５の回転量、即ち、液面のレベルとして検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の液面レベルセンサは、フロート１の上下方向Ｙ２の動きを、フロートアーム２を使って回転方向Ｙ１の動きに変換し、この回転をマグネット５及びホールＩＣ６ｂを利用して検出している。従って、フロートアーム２が、回転軸部２ａを中心として、回転できるスペースを必要とする。例えば、２００mmの液面を検出するためには、１００mm以上の回転半径を持つフロートアーム２が回転できるスペースを必要とし、液面レベルを検出できる貯蔵タンクの大きさが限られるという問題があった。
【０００７】
また、フロートアーム２が、回転検出センサ６を収納する収納フレーム７から突出しているため、貯蔵タンク上部の穴から液面レベルセンサを挿入して、設置する際の作業性が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、上述した問題を解決するため、図７に示すような、液面レベルセンサが提案されている。同図に示すように、この液面レベルセンサは、マグネット９０２を内蔵したフロート９０７が、液量に応じて複数個配列されたリードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄに沿って上下方向に動き、リードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄの一部を開閉させることにより液面レベルが検出できるようになっている。上述した液面レベルセンサによれば、フロートアームを必要としないため、省スペース化及び貯蔵タンクに設置する際の作業性の向上を図ることができる。
【０００９】
しかしながら、上述した液面レベルセンサには、複数個のリードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄが必要であり、コスト高になる、段階的出力を得るために多点検出をすることが多いがこれに伴い半田接合部が増え信頼性が低下する、等の問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、フロートアーム及びリードスイッチを廃止することにより、省スペース化、コストダウン及び信頼性の向上を図った液面レベルセンサを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、液体を貯蔵する貯蔵タンクに装着され、前記液体の液面レベルを、磁力を利用して計測する液面レベルセンサであって、前記液面に浮かべられ、前記液面レベルの変化に応じて上下動するフロートと、前記フロートに収容され、前記フロートと共に上下動するマグネットと、前記マグネットに水平方向が挟まれるように配置された、又は、前記マグネットの水平方向を挟むように配置された、前記マグネットから発生する磁界を集磁する集磁体と、前記集磁体により集磁された磁界を検出する磁気検出素子とを備え、前記集磁体の前記マグネットと対向する対向面が、前記マグネットの上下動に応じて前記マグネットとの距離が変化するように設けられていることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、フロートが、液面に浮かべられ、液面レベルの変化に応じて上下動する。マグネットが、フロートに収容され、フロートと共に、液面レベルの変化に応じて上下動する。集磁体が、マグネットに対向する対向面を有し、マグネットから発生する磁界を集磁する。磁気検出素子が、集磁体により集磁された磁界を検出する。また、対向面は、マグネットの上下動に応じて、マグネットとの距離が変化するように設けられている。
【００１３】
以上の構成によれば、液面レベルの変化に応じて、フロート内に収容されたマグネットが上下動する。マグネットの上下動に応じて、マグネットと、集磁体の対向面との距離が変化するため、集磁体により集磁されるマグネットから発生する磁界も変化する。そして、この磁界の変化を、液面レベルの変化として磁気検出素子により検出する。このため、フロートアームや、リードスイッチを用いずに貯蔵タンク内の液体の液面レベルを検出することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の液面レベルセンサであって、前記集磁体は、略Ｕ字の棒状に形成されていることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、集磁体が、略Ｕ字の棒状に形成されている。従って、Ｕ字の棒状の集磁体は、筒状の集磁体に比べて、容易に形成することができるため、集磁体の製造が容易となる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液面レベルセンサであって、前記集磁体の対向面は、前記マグネットが上がるに従って、前記マグネットとの距離が近づくことを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、液面レベルが増加するに従って、マグネットが上がり、このマグネットが上がるに従って、集磁体の対向面との距離が近づき、集磁体に集磁される磁界が増加する。従って、液面レベルの増加に従って、磁気検出素子により検出される磁界を増加することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液面レベルセンサであって、前記磁気検出素子は、前記集磁体の頂部に設けられたギャップに、配置されていることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、磁気検出素子が、集磁体の頂部に設けられたギャップに、配置されている。従って、磁気検出素子を組み込む回路基板や、磁気検出素子の出力端子を、液体に浸されにくい液面レベルセンサの頂部に設けることが容易となる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の液面レベルセンサであって、前記フロートの内部を貫通し、前記フロートの内側面に沿って、当該フロートの上下動方向に延在する第１フロートガイドをさらに備え、前記集磁体は、前記第１フロートガイド内に収容されていることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、第１フロートガイドが、フロート内部を貫通し、フロートの内側面に沿って、そのフロートの上下動方向に延在する。集磁体は、第１フロートガイド内に収容される。従って、振動により貯蔵タンク内の液面が揺れても、第１フロートガイドにより、フロートの水平方向の揺れを防止することができる。このため、液面の揺れにより、マグネットと対向面との距離が変動することがない。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５何れか１項記載の液面レベルセンサであって、前記フロートは、円柱状であるとき、前記フロートの外側面に、切欠部が設けられ、前記切欠部に沿って、当該フロートの上下動方向に延在する第２フロートガイドをさらに備えることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、フロートが、円柱状であるとき、第２フロートガイドが、フロートの外側面に設けられた切欠部に沿って、そのフロートの上下動方向に延在する。従って、液面が揺れても、第２フロートガイドにより、フロートが回転することなく上下動することができる。このため、フロートの回転により、集磁体に集められる磁界が変動することがない。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６何れか１項記載の液面レベルセンサであって、前記上下動するフロートを収容する収容カバーをさらに備え、前記収容カバーには、前記液体が流出入する流出入口が形成されていることを特徴とする液面レベルセンサに存する。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、収容カバーが、上下動するフロートを収容する。そして、収容カバーに形成された流出入口から収容カバーとフロートとの間に液体が流入する。従って、振動などにより貯蔵タンク内の液体が大きく振動しても、この収容カバーがフロートに対する防波堤の役割を果たすことになり、一時的な大きな振動にフロートが過反応することを防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液面レベルセンサの、一実施の形態を示す分解斜視図である。図２は、図１の液面レベルセンサのＩ−Ｉ断面図である。この液面レベルセンサ１００は、例えば、車両に搭載されるガソリン用の貯蔵タンク内に浸され、ガソリンの液面レベルを検出するものである。
【００２７】
図１に示すように、液面レベルセンサ１００は、液面上に浮かべられ、液面レベルの変化に応じて上下動する円柱状のフロート１０１を備えている。また、液面レベルセンサ１００は、このフロート１０１内部を貫通し、フロート１０１の内側面に沿って、フロート１０１の上下動方向Ｙ１１に延在する第１フロートガイド１０２と、フロート１０１の外側面に設けられた切欠部１０１ａに沿って、上下動方向Ｙ１１に延在する一対の第２フロートガイド１０３とを備えている。
【００２８】
そして、フロート１０１は、上述した第１及び第２フロートガイド１０２、１０３に沿って、上下動する。従って、車両の振動などに起因して貯蔵タンク内の液面が揺れても、第１及び第２フロートガイド１０２、１０３により、フロート１０１は、水平方向Ｙ１２や、回転方向Ｙ１３に揺れることなく、上下動することができる。
【００２９】
さらに、液面レベルセンサ１００は、フロート１０１などを収容し、ガソリンが流出入する流出入口１０４ａが設けられた金属製の収容カバー１０４とを備えている。この流出入口１０４ａから収容カバー１０４とフロート１０１との間にガソリンが流入するようになっている。従って、振動などにより貯蔵タンク内の液体が大きく振動しても、この収容カバー１０４が、フロート１０１に対する防波堤の役割を果たし、一時的な大きな振動にフロート１０１が過反応することを防止している。
【００３０】
上述したフロート１０１の内部には、図２の断面図に示すように、１対の第１マグネットＭｇ１及び第２マグネットＭｇ２（請求項中のマグネットに相当。）が内蔵されている。この第１マグネットＭｇ１は、第１フロートガイド１０２側がＳ極に、その反対側がＮ極に着磁されている。また、第２マグネットＭｇ２は、第１フロートガイド１０２側がＮ極に、その反対側がＳ極に着磁されている。
【００３１】
また、同図に示すように、上述した第１フロートガイド１０２内には、コア１０５（請求項中の集磁体に相当。）が内蔵されている。このコア１０５は、図３に示すように、略Ｕ字の棒状に形成され、上下動方向Ｙ１１に延在する一対の計測部１０５ａと、計測部１０５ａの頂部に形成され、上下動方向Ｙ１１に対して垂直な垂直部１０５ｂとを有する。そして、図２に示すように、コア１０５が有する一対の計測部１０５ａは、フロート１０１が上がる方向に従って、互いの距離が広がるように形成されている。
【００３２】
従って、第１及び第２マグネットＭｇ１及びＭｇ２が上がるに従って、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２と、計測部１０５ａの外側面１０５ａ−１との距離が近づく。上述した計測部１０５ａの外側面１０５ａ−１は、第１及び第２マグネットＭｇ１及びＭｇ２に対向する面であり、このことから請求項中の対向面に相当することがわかる。また、垂直部１０５ｂにはギャップ１０５ｃが設けられている。
【００３３】
そして、このギャップ１０５ｃに、第１フロートガイド１０２の頂部に設けられた回路基板１０７が半田付けされたホールＩＣ１０６（請求項中の磁気検出素子に相当。）が挿入される。ホールＩＣ１０６は、ギャップ１０５ｃに発生する電界に応じた信号を出力する素子である。また、液面レベルセンサ１００には、その頂部に、回路基板１０７内のホールＩＣ１０６の出力と接続されている出力ターミナル１０８が設けられている。そして、ホールＩＣ１０６の出力は、この出力ターミナル１０８及び図示しないリード線を介して表示パネル等に配置された燃料メータ部に供給される。
【００３４】
上述した構成の液面レベルセンサの動作について以下説明する。
まず、ガソリンの液面レベルが上昇して、フロート１０１が第１及び第２フロートガイド１０２、１０３に沿って上昇すると、フロート１０１内に内蔵された第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２も上昇する。この第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２の上昇に応じて、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２と、コア１０５の外側面１０５ａ−１との距離が、近づく。従って、コア１０５により集磁される、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２から発生した磁界も増加する。
【００３５】
一方、ガソリンの液面レベルが下がって、フロート１０１が第１及び第２フロートガイド１０２、１０３に従って上昇すると、フロート１０１内に内蔵された第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２も下がる。この第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２の下降に応じて、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２と、コア１０５の外側面１０５ａ−１との距離が、遠ざかる。従って、コア１０５により集磁される、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２から発生した磁界も減少する。
【００３６】
そして、上述した液面レベルセンサ１００は、上述した第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２の上下動によるコア１０５内の磁界の変化を、ホールＩＣ１０６により、液面レベルの変化として検出する。この液面レベルセンサ１００によれば、フロートアームや、リードスイッチを用いずに貯蔵タンク内のガソリンの液面レベルを検出することができるため、省スペース、コストダウン及び信頼性の向上を図ることができる。
【００３７】
また、上述した液面レベルセンサ１００は、ガソリンの液面が上昇するに従って、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２と、コア１０５の外側面１０５ａ−１との距離が近づくように構成されている。以上の構成によれば、図４に示すように、ガソリンの液面が上昇するに従って、コア１０５により集磁される磁界も増加し、ホールＩＣ１０６の出力も増加する。このため、図示しない燃料メータ部は、簡単に、ホールＩＣ１０６の出力に基づき、ガソリンの残量を求めることができる。
【００３８】
また、上述した液面レベルセンサ１００は、計測部１０５ａの頂部に設けられた垂直部１０５ｂ内のギャップ１０５ｃに、ホールＩＣ１０６が配置されている。以上の構成によれば、ホールＩＣ１０６が組み込まれている回路基板１０７や、出力ターミナル１０８を、ガソリンに浸されにくい液面レベルセンサ１００の頂部に設けることが容易となる。
【００３９】
また、上述した液面レベルセンサ１００によれば、第１及び第２フロートガイド１０２、１０３により、フロート１０１は、振動により貯蔵タンク内の液面が揺れても、水平方向Ｙ１２や、回転方向Ｙ１３に揺れることなく、上下動することができる。このため、液面の揺れにより、第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２とコア１０５の外側面１０５ａ−１との距離が変動することがなく、液面レベルの検出精度の向上を図ることができる。
【００４０】
さらに、上述した液面レベルセンサ１００によれば、防波堤として働く収容カバー１０４により、一時的な大きな振動にフロート１０１が、過反応することを防止している。このため、振動によりフロート１０１が上下動することなく、より一層、液面レベルの検出精度の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、コア１０５の形状は略Ｕ字の棒状であったが、コア１０５の形状はこの形に限られたものではなく、例えば、コア１０５を断面略Ｕ字の筒状に形成して、フロート１０１が上がるに従って、その外側面が第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２に近づくようにすることも考えられる。しかしながら、棒状に形成した方が、コア１０５の製造が簡単となるためコストダウンを図ることができる。
【００４２】
また、上述した実施形態では、フロート１０１が上がるに従って、コア１０５の外側面１０５ａ−１と第１及び第２マグネットＭｇ１、Ｍｇ２が近づくようになっていた。しかしながら、例えば、コア１０５を構成する一対の計測部１０５ａを、フロート１０１が上がる方向に従って、互いの距離が狭くなるように形成し、フロート１０１が上がるに従って、コア１０５の外側面１０５ａ−１と第１及び第２のマグネットＭｇ１、Ｍｇ２が遠ざかるようにすることも考えられる。
【００４３】
また、例えば、コア１０５を構成する一対の計測部１０５ａの内側に、マグネットを内蔵したフロート１０１を配置して、フロート１０１が上がるに従って、コア１０５の内側面１０５ａ−２と図示しないマグネットとの距離が近づくようにしたりしてもよい。この場合、内側面１０５ａ−２が請求項中の対向面に相当する。
【００４４】
このように、コア１０５の形状は、上述した実施形態に限られたものでなく、マグネットと対向する対向面を有し、その対向面が、マグネットの上下動に応じて、マグネットとの距離が変化するように形成すれば、どんな形状でもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、フロートアームや、リードスイッチを用いずに貯蔵タンク内の液体の液面レベルを検出することができるので、省スペース化、コストダウン及び信頼性の向上を図った液面レベルセンサを得ることができる。
【００４６】
請求項２記載の発明によれば、Ｕ字の棒状の集磁体は、筒状の集磁体に比べて、容易に形成することができるため、集磁体の製造が容易となるので、コストダウンを図った液面レベルセンサを得ることができる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、液面レベルの増加に従って、磁気検出素子により検出される磁界を増加することができるので、磁気検出素子出力の処理を行いやすい液面レベルセンサを得ることができる。
【００４８】
請求項４記載の発明によれば、磁気検出素子を組み込む回路基板や、磁気検出素子の出力端子を、液体に浸されにくい液面レベルセンサの頂部に設けることが容易となるので、構成が簡単となりコストダウンを図った液面レベルセンサを得ることができる。
【００４９】
請求項５記載の発明によれば、振動により貯蔵タンク内の液面が揺れても、第１フロートガイドにより、フロートの水平方向の揺れを防止することができる。このため、液面の揺れにより、マグネットと対向面との距離が変動することがないので、液面レベルの検出精度の向上を図った液面レベルセンサを得ることができる。
【００５０】
請求項６記載の発明によれば、液面が揺れても、第２フロートガイドにより、フロートが回転することなく上下動することができる。このため、フロートの回転により、集磁体に集められる磁界が変動することがないので、より一層、液面レベルの検出精度の向上を図った液面レベルセンサを得ることができる。
【００５１】
請求項７記載の発明によれば、振動などにより貯蔵タンク内の液体が大きく振動しても、この収容カバーがフロートに対する防波堤の役割を果たすことになり、一時的な大きな振動にフロートが過反応することを防止できるので、より一層、液面レベルの検出精度の向上を図った液面レベルセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液面レベルセンサ１００の一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の液面レベルセンサ１００のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図２のコア１０５の斜視図である。
【図４】図２の液面レベルセンサの液面レベル対ホールＩＣ１０６の出力、液面レベル対コア１０５内に集磁される磁界の磁束密度の関係を示すグラフである。
【図５】従来の液面レベルセンサの一例を示す断面図である。
【図６】図５の液面レベルセンサの正面図である。
【図７】従来の液面レベルセンサの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１        フロート
１０２        第１フロートガイド
１０３        第２フロートガイド
１０４        収容カバー
１０４ａ      流出入口
１０５      コア（集磁体）
１０５ａ−１  外側面（対向面）
１０６        ホールＩＣ（磁気検出素子）
Ｍｇ１        第１マグネット（マグネット）
Ｍｇ２        第２マグネット（マグネット）
１０１ａ      切欠部
【図１】
0003911137.tif 000002
【図２】
0003911137.tif 000003
【図３】
0003911137.tif 000004
【図４】
0003911137.tif 000005
【図５】
0003911137.tif 000006
【図６】
0003911137.tif 000007
【図７】
0003911137.tif 000008