特許 6100140 液量検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6100140

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】液量検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/38 20060101AFI20170313BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/38

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-225348(P2013-225348)

(22)【出願日】2013年10月30日

(65)【公開番号】特開2015-87218(P2015-87218A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野口 雄生

【審査官】 山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】 実開平２−１１５１２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５１１７６９３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８４４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４１５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４０９１３６５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１８０３２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４５９１０７３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実公平０３−０２８３４５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２００９−２４３９９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／３２ − ２３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フロートと、
フロートに取り付けられており、フロートの上下方向の運動を回転運動に変換するアーム部材と、
アーム部材の回転中心に対して、フロートとは反対側に位置するアーム部材に取り付けられている錘部材と、を備え、
錘部材は、アーム部材から突出しており、
錘部材が、アーム部材の回転に伴って移動して、錘部材に当接可能な位置に配置される部材に当接することによって、アーム部材の回転が規制される液量検出装置。

【請求項2】

アーム部材の回転運動に応じたアナログ信号を出力する磁気センサを、さらに備える、請求項１に記載の液量検出装置。

【請求項3】

アーム部材は、錘部材からアーム部材の回転中心を越えて、フロート側に伸びる錘取付部分と、錘取付部分の先端からフロートまで伸びるフロート取付部分と、を備え、
錘取付部分とフロート取付部分とは、別部材で作製されている、請求項１又は２に記載の液量検出装置。

【請求項4】

錘取付部分は、フロート取付部分よりも密度が低い材料で作製されている、請求項３に記載の液量検出装置。

【請求項5】

燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプを備える燃料ポンプユニットと、
請求項１から４のいずれか一項に記載の液量検出装置と、を備え、
アーム部材は、燃料ポンプユニットに回転可能に取り付けられている、燃料供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、容器内に貯留されている液体の液量を検出する液量検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、液面レベル検知構造が開示されている。液面レベル検知機構は、回転自在に支持されたアームと、アームの一端に取り付けられるフロートと、アームの他端に取り付けられるバランスウエイトと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２５３４２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アームは、液面が上下方向に変動するのに従って上下方向に移動するフロートを、回転運動に変換する。このため、アームは、フロートが液面の上下方向の変動に従った上下方向の移動が可能となる角度で回転可能に配置されている。一方において、アームの回転可能角度が大きくなると、アーム及びフロートの周辺に配置される部品が、アーム及びフロートに接触しないように、アーム及びフロートから離間して配置しなければならず、装置が大型化する可能性がある。本明細書では、アーム部材の回転角度を規制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書で開示される液量検出装置は、フロートと、アーム部材と、錘部材と、を備える。アーム部材は、フロートに取り付けられており、フロートの上下方向の運動を回転運動に変換する。錘部材は、アーム部材の回転中心に対して、フロートとは反対側に位置するアーム部材に取り付けられている。錘部材は、アーム部材の回転を規制する規制部を有する。

【0006】

上記の液量検出装置では、錘部材が、アーム部材の回転を規制する規制部を有する。このため、アーム部材の回転を規制する専用の部材を配置しなくても、アーム部材の回転を規制することができる。この構成によれば、液量検出装置の構造が複雑化することを抑制しつつ、アーム部材の回転角度を規制することができる。

【0007】

本明細書で開示される燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプを備える燃料ポンプユニットと、上記の液量検出装置と、を備える。アーム部材は、燃料ポンプユニットに取り付けられている。

【0008】

この構成によれば、液量検出装置の構造が複雑化することを抑制しつつ、アーム部材の回転角度を規制することができるため、燃料ポンプユニットの構造を複雑化することを抑制することができる。この結果、アーム部材の回転可能角度が規制されていない構成と比較して、燃料ポンプユニット等の部品の位置の制限が緩和される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】燃料供給システムの構成を示す。

【図2】図１のII-II断面を示す。

【図3】磁気センサユニットの縦断面を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

最初に、以下に説明する実施例の特徴を列記する。なお、ここに列記する特徴は、何れも独立して有効なものである。

【0011】

（特徴１）液量検出装置は、アーム部材の回転運動に応じたアナログ信号を出力する磁気センサを、さらに備えていてもよい。この構成によれば、磁気センサによって、アーム部材の回転運動を検出することができる。この結果、磁気センサの検出結果を用いて、液量を検出することができる。

【0012】

（特徴２）液量検出装置では、アーム部材は、錘部材からアーム部材の回転中心を越えて、フロート側に伸びる錘取付部分と、錘取付部分の先端からフロートまで伸びるフロート取付部分と、を備えていてもよい。フロート取付部分と錘取付部分とは、別部材で作製されていてもよい。この構成によれば、フロート取付部分と錘取付部分とを、異なる材料で作製し得る。

【0013】

（特徴３）錘取付部分は、フロート取付部分よりも密度が低い材料で作製されていてもよい。この構成によれば、アーム部材を比較的に軽くすることができる。この結果、フロートが受ける浮力を小さくすることができる。

【実施例】

【0014】

図１に示すように、燃料供給システム１は、自動車に搭載される燃料タンク４内の燃料を、図示省略した内燃機関に供給するためのシステムである。燃料供給システム１は、燃料メータ６０と、燃料供給装置１０と、を備える。燃料メータ６０は、図示省略された自動車の表示装置に用いられる。燃料供給装置１０は、燃料タンク４に配置される。燃料メータ６０と、燃料供給装置１０とは、複数のライン５２、５４、５６によって電気的に接続されている。

【0015】

燃料供給装置１０は、燃料ポンプユニット１２と、燃料量検出装置２０と、を備える。燃料ポンプユニット１２は、燃料タンク４に収容される。燃料ポンプユニット１２は、燃料タンク４の開口を閉塞するセットプレート６に取付けられている。燃料ポンプユニット１２は、図示省略した燃料ポンプを備えている。燃料ポンプは、燃料タンク４内の燃料を、燃料ポンプ内に吸入し昇圧して、燃料ポンプ外に吐出する。燃料ポンプから吐出された燃料は、吐出ポート１４から、図示省略された内燃機関に供給される。

【0016】

燃料量検出装置２０は、フロート２２と、フロート２２に固定されたアーム部材２４と、アーム部材２４の回転角を検出する磁気センサユニット３０と、を備える。フロート２２は、燃料タンク４内の燃料に浮かんでおり、燃料の液位に応じて上下方向に運動する。フロート２２は、アーム部材２４の先端に回転自在に取り付けられている。アーム部材２４の基端は、磁気センサユニット３０に対して、回転可能に支持されている。このため、燃料タンク４内の燃料の液位に応じてフロート２２が上下動すると、それによってアーム部材２４が燃料ポンプユニット１２に対して揺動回転する。

【0017】

アーム部材２４は、フロート取付部分２４ａと、基部分２４ｂと、を備える。フロート取付部分２４ａは、例えばステンレス等の燃料に対する耐性を有する金属で作製されている。フロート取付部分２４ａは、円柱の棒状の部材を中間位置で屈曲することによって作製されている。フロート取付部分２４ａの先端には、フロート２２が取付けられている。フロート取付部分２４ａの基端には、基部分２４ｂが固定されている。

【0018】

基部分２４ｂは、燃料に対する耐性を有する樹脂（例えばＰＰＳ（即ちポリフェニレンサルファイド樹脂））で作製されている。基部分２４ｂは、フロート取付部分２４ａとは異なる材料で作製されている。具体的には、基部分２４ｂは、フロート取付部分２４ａと比較して、軽い材料、即ち密度（単位体積当りの質量）が小さい材料で作製されている。また、フロート取付部分２４ａは、基部分２４ｂと比較して、剛性が高い材料で作製されている。

【0019】

基部分２４ｂは、平板状に形成されている。図２に示すように、基部分２４ｂの先端部（図２の下端部）には、フロート取付部分２４ａを係合して固定する係合部２４ｄが配置されている。なお、図２では、フロート取付部分２４ａの一部が省略されている。基部分２４ｂは、基端よりも先端側の支点部２４ｃにおいて、磁気センサユニット３０に回転可能に支持されている。

【0020】

支点部２４ｃは、円板形状を有する。アーム部材２４の回転中心Ｘは、支点部２４ｃの中心と一致する。図２に示すように、支点部２４ｃには、磁石２６が収容されている。磁石２６は、例えば、基部分２４ｂを成形する際に、インサート成形することによって、基部分２４ｂ内に配置される。磁石２６は、永久磁石である。磁石２６は、円板形状を有する。磁石２６の中心は、支点部２４ｃの中心（即ち回転中心Ｘ）と一致する。磁石２６は、一方の半円部分にＮ極を有し、他方の半円部分にＳ極を有する。磁石２６は、アーム部材２４の揺動回転に従って回転する。この結果、磁石２６によって発生される磁界の向きは、アーム部材２４の揺動回転に従って変動する。

【0021】

基部分２４ｂの基端には、ウエイト２８が固定されている。ウエイト２８は、フロート２２に対して、回転中心Ｘを挟んで、アーム部材２４の反対側に取付けられている。このため、ウエイト２８は、フロート２２に上向きの力を与えるためのカウンタウエイトの機能を果たす。この結果、フロート２２の浮力が小さくても、フロート２２は燃料の液面に浮く。

【0022】

ウエイト２８は、基部分２４ｂから燃料ポンプユニット１２側に向かって突出している。ウエイト２８は、燃料ポンプユニット１２から燃料量検出装置２０が配置されている側に突出している突起部１６，１８に当接可能な位置に配置されている。なお、突起部１６，１８は、燃料ポンプユニット１２の燃料ポンプを覆うケーシングと同一の材料、例えば樹脂で作製されていてもよいし、異なる材料、例えば金属材料で作製されていてもよい。突起部１６，１８は、燃料ポンプユニット１２のケーシングと一体的に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。具体的には、アーム部材２４が図１の時計回りに回転する場合、ウエイト２８が突起部１８に当接することによって、アーム部材２４の回転が規制される。また、アーム部材２４が図１の反時計回りに回転する場合、ウエイト２８が突起部１６に当接することによって、アーム部材２４の回転が規制される。即ち、ウエイト２８は、アーム部材２４の揺動回転を規制する規制部の機能を果たす。

【0023】

磁気センサユニット３０は、アーム部材２４を回動自在に支持している。図３は、磁気センサユニット３０の断面図を示し、図１の回転中心Ｘを通る上下方向の断面を表す断面図である。図３に示すように、磁気センサユニット３０は、ケーシング３２と、磁気センサ４０と、を備える。ケーシング３２は、樹脂を複数層に成形することによって作製されている。ケーシング３２は、アーム部材２４の支点部２４ｃのうち、磁石２６が収容されている部分を受け入れる受入部３４を有する。受入部３４は、円筒形状を有している。受入部３４の中空部分には、磁石２６が配置される。ケーシング３２は、受入部３４に磁石２６が配置されている状態で、受入部３４のフランジ３６に、アーム部材２４の支点部２４ｃが摺動可能に係合することによって、アーム部材２４を回動自在に支持している。

【0024】

ケーシング３２は、磁気センサ４０を覆っている。磁気センサ４０は、アーム部材２４の回転運動を検出し、その検出結果に基づいて燃料タンク４内に貯留される燃料量に応じたアナログ信号を、燃料メータ６０に出力する（図１参照）。磁気センサ４０は、アーム部材２４の回転角を検出する磁気式のセンサであって、例えば、ホールＩＣを利用した公知のセンサを用いることができる。具体的には、磁気センサ４０では、磁石２６の磁界の向きを検出するホール素子４２と、ホール素子４２に接続されるコンデンサ４４と、を備える。ホール素子４２とコンデンサ４４とは、ケーシング３２の樹脂カバー４６によって覆われている。

【0025】

磁気センサ４０は、電源ライン５２、出力ライン５４及びグランドライン５６を介して、燃料メータ６０に接続されている。電源ライン５２、出力ライン５４及びグランドライン５６は、セットプレート６を貫通して燃料メータ６０に接続されている。

【0026】

燃料メータ６０は、ＣＰＵ６４と、表示器６２と、を有している。ＣＰＵ６４は、電源ライン５２を介して、燃料量検出装置２０、詳細には磁気センサ４０に電源を供給する。ＣＰＵ６４には、出力ライン５４を介して、磁気センサ４０から出力されるアナログ信号が入力される。ＣＰＵ６４は、磁気センサ４０から入力されるアナログ信号を用いて、燃料タンク４内に貯留される燃料量を特定し、その特定した燃料量を表示器６２に表示する。ＣＰＵ６４と表示器６２とは、従来公知の燃料メータにおけるそれぞれと同様に構成することができる。なお、ＣＰＵ６４では、グランドライン５６は接地されている。

【0027】

（液量検出方法）
次いで、液量検出方法について説明する。ＣＰＵ６４は、自動車の駆動中、磁気センサ４０に電力を供給している。磁気センサ４０は、磁石２６の磁界の向きに応じたアナログ信号を出力する。燃料タンク４内の燃料の液面の高さが変化すると、フロート２２が上下方向に移動し、フロート２２の上下方向の移動に従ってアーム部材２４が回転する。磁石２６は、アーム部材２４の回転に伴って自転する。この結果、磁石２６の磁界の向きは、アーム部材２４の回転、即ち、燃料タンク４内の燃料の液面の高さに応じて変動する。このため、磁気センサ４０から出力されるアナログ信号は、燃料タンク４内の燃料の液面の高さに相関する。

【0028】

ＣＰＵ６４は、磁気センサ４０から出力されるアナログ信号が入力されると、燃料タンク４内に貯留される燃料量を特定し、その特定した燃料量を表示器５０に表示する。具体的には、ＣＰＵ６４は、ＣＰＵ６４に格納されている磁気センサ４０から出力されるアナログ信号と燃料量との関係を示すデータベース又は関数を用いて、燃料量を特定する。データベース又は関数は、実験又はシミュレーションを実行することによって、予め特定され、ＣＰＵ６４に格納されている。

【0029】

（本実施例の効果）
上記の燃料量検出装置２０では、ウエイト２８は、フロート２２に対するカウンタウエイトの機能を果たすと共に、アーム部材２４の揺動回転を規制する規制部の機能を果たす。このため、カウンタウエイトと規制部とを個別に配置する必要が無い。この構成によれば、燃料量検出装置２０の構造が複雑化することを抑制しつつ、アーム部材２４の回転角度を規制することができる。この結果、燃料供給装置１０の構造を複雑化することを抑制することができる。また、アーム部材２４の揺動回転を適切に規制することによって、燃料供給装置１０等の部品の配置の自由度が抑制されることを防止することができる。

【0030】

上記の燃料量検出装置２０では、アーム部材２４は、フロート取付部分２４ａと基部分２４ｂとが別々の部材で作製されている。このため、アーム部材２４を、複数の材料で作製することができる。

【0031】

また、基部分２４ｂは、フロート取付部分２４ａと比較して、軽い材料、即ち密度（単位体積当りの質量）が小さい材料で作製されている一方で、フロート取付部分２４ａは、基部分２４ｂと比較して、剛性が高い材料で作製されている。この構成によれば、アーム部材２４に要求される剛性を維持しつつ、軽量のアーム部材２４を作製することができる。この結果、アーム部材２４が変形することによって、検出誤差が発生することを抑制することができる。また、アーム部材２４が軽くなると、フロート２２に作用すべき浮力を小さくすることができる。即ち、例えば、アーム部材２４全体がＳＵＳ等の比較的に高密度の材料で作製されている場合と比較して、フロート２２を小型化することができる。フロート２２が小型化されると、燃料の残量が少なくなっても、フロート２２が、燃料タンク４の底に接触しにくくなる。この結果、燃料量検出装置２０を用いて、残量の少ない燃料（即ち燃料タンク４の底付近の燃料）の液量を適切に検出することができる。

【0032】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0033】

例えば、燃料量検出装置２０に配置されるセンサは、磁気センサ４０に限定されない。例えば、燃料量検出装置２０は、フロート２２の上下方向の移動に応じて、抵抗値が変動する抵抗式（接触式）のセンサを備えていてもよい。

【0034】

また、例えば、本明細書の「液量検出装置」は、燃料タンク４内の燃料量を検出する燃料量検出装置２０以外に、容器内の液体、例えば、貯水タンク内の貯水量等を検出する装置であってもよい。

【0035】

また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0036】

１：燃料供給システム、４：燃料タンク、６：セットプレート、１０：燃料供給装置、１２：燃料ポンプユニット、１６，１８：突起部、２０：燃料量検出装置、２２：フロート２４：アーム部材、２４ａ：フロート取付部分、２４ｂ：基部分、２４ｃ：支点部、２６：磁石、２８：ウエイト、３０：磁気センサユニット、４０：磁気センサ、４２：ホール素子

【図1】

【図2】

【図3】