特許 7173025 液面検出装置

(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】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】液面検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/36 20060101AFI20221109BHJP

【ＦＩ】

G01F23/36

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019545125

(86)(22)【出願日】2018-09-25

(86)【国際出願番号】 JP2018035410

(87)【国際公開番号】W WO2019065615

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-07-15

(31)【優先権主張番号】P 2017186858

(32)【優先日】2017-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】坂牧 明

【審査官】羽飼 知佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１３９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１９２３４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１０２７２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の液面の高さの変化に伴い回転軸を中心に回動する回動部材と、
前記回動部材を回動可能に支持する支持部材と、
前記回動部材に設けられる複数の電極と、
前記支持部材に設けられ、前記回動部材の回動位置に応じて前記複数の電極のうち摺動接触する電極が切り替わる接点部材と、を備え、
前記回動部材と前記支持部材との少なくとも一方に設けられ、前記複数の電極と前記接点部材とが摺動接触する部分に前記液体を流入させたうえで前記液体を前記支持部材および前記回動部材の外部に流出させて洗浄する流入出部を備え、
前記支持部材は、取付対象に位置決めする位置決め部を備え、
前記位置決め部は、前記複数の電極と前記接点部材とが摺動接触する部分の近傍に配置され、
前記位置決め部は、前記複数の電極と前記接点部材とが摺動接触する部分に連通させて前記流入出部を設け、
前記位置決め部は、前記支持部材の表側から裏側に突き出すように配置され、
前記表側は、前記支持部材の前記回動部材と対向する側であり、
前記裏側は、前記支持部材の前記取付対象の側である、
ことを特徴とする液面検出装置。

【請求項2】

前記回動部材は、前記支持部材と対向する側壁面に前記流入出部を設ける、
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】

前記流入出部は、複数の溝及び／または孔で構成される、
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。

【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】

従来から、燃料タンクなどの容器内に貯蔵される液体の液面の高さを検出する液面検出装置が知られている。
例えば、特許文献１に開示されている液面検出装置は、液面の高さの変化に追従するフロートの動きに伴い回動するホルダと、このホルダを回動可能に支持するフレームと、ホルダに設けられる複数の電極を有する電極部と、フレームに設けられ、ホルダの回動位置に応じて電極部の電極のいずれかと摺動接触する接点部を備える端子と、を備える。この液面検出装置では、電極部の電極と端子の接点部とが摺動接触する位置による抵抗値の変化から電気的に液面を検出するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１３９５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された液面検出装置では、ホルダの電極部の電極とフレームの端子の接点部とが絶えず摺動接触しているため摩耗粉が発生し、摩耗粉が電極と接点部に堆積し、電極間が短絡したり、検出する液体の種類によっては、硫化物が生じ、硫化物の体積によって検出精度や信頼性の低下を招く虞がある。

【0005】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、検出精度や信頼性の低下を招くことがない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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の液面検出装置は、
液体の液面の高さの変化に伴い回転軸を中心に回動する回動部材と、
前記回動部材を回動可能に支持する支持部材と、
前記回動部材に設けられる複数の電極と、
前記支持部材に設けられ、前記回動部材の回動位置に応じて前記複数の電極のうち摺動接触する電極が切り替わる接点部材と、を備え、
前記回動部材と前記支持部材との少なくとも一方に設けられ、前記複数の電極と前記接点部材とが摺動接触する部分に前記液体を流入させたうえで前記液体を前記支持部材および前記回動部材の外部に流出させて洗浄する流入出部を備える、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、検出精度や信頼性の低下を招くことのない液面検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の液面検出装置の一実施の形態に係る概略斜視図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係る電極と接点部材との接触状態を説明する概略斜視図および回路基板の説明図である。

【図3】本発明の一実施の形態に係る反転状態の概略斜視図である。

【図4】本発明の一実施の形態に係るフレーム部分のみの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る液面検出装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
液面検出装置１は、図１及び図２に示すように、フロート１０と、フロートアーム２０と、アームホルダ(回動部材）３０と、フレーム（支持部材）４０と、回路基板５０と、を備える。回路基板５０は、複数の電極５１，５２備え、フレーム４０は、電極５１，５２上を接触しながら摺動する接点部材４６を備える。

【0010】

フロート１０は、図示しない燃料タンク内の液体の液面に浮くように、 合成樹脂により中空状に形成される。フロート１０は液体の液面の高さに応じて変位する。

【0011】

フロートアーム２０は、金属により棒状に形成され、フロート１０の位置に応じてアームホルダ３０を回動させる。
フロートアーム２０は、フロート１０及びアームホルダ３０の間に延びるＬ字状のアーム本体部２１と、アーム本体部２１の一端に位置しフロート１０が装着される第１の屈曲部２２と、アーム本体部２１の他端に位置しアームホルダ３０に装着する第２の屈曲部２３と、を備える。第１の屈曲部２２及び第２の屈曲部２３は、それぞれＬ字状のアーム本体部２１の平面に対して直角（紙面に直交する方向）に屈曲するように形成される。第２の屈曲部２３は、フレーム４０に対し回動可能に支持する回転軸Ｏを構成する。また、アーム本体部２１は、液面検出装置１の燃料タンクなどへの取り付け位置によりその形状がＬ字状に限らず、適宜変更され、液面の高さの変化に応じて変位できる形状とされる。

【0012】

アームホルダ３０は、回動部材の一例であり、図１～図３に示すように、フロートアーム２０を保持しつつ、フロートアーム２０とともに回転軸Ｏを中心にフレーム４０に対して回動する。アームホルダ３０は、合成樹脂により略四角形と略三角形を一体に組み合わせた略ベース状に形成される。
アームホルダ３０は、略三角形状の回動支持部３１と、略四角形状の本体部３２と、を備え、本体部３２は、内側の基板保持部３３と、外側のアーム保持部３４と、を備える。

【0013】

回動支持部３１は、図２および図３に示すように、略三角形の外側面に対し間隔を隔てて三角形の頂点部分を外側から覆うようにコ字状に形成され、コ字状の対向面（内側面）に軸受孔３１ａが形成されている。回動支持部３１の対向するコ字状の部分の間には、後述するフレーム４０が配置され、軸受孔３１ａには、フロートアーム２０の第２の屈曲部２３が外側から挿入され、回動支持部３１の内側に第２の屈曲部２３の先端が突出している。第２の屈曲部２３の先端には、抜け止め機能を有する固定金具３１ｂが設けられる。
これにより、回動支持部３１のコ字状の部分の間に位置するフレーム４０からアームホルダ３０及びフロートアーム２０の第２の屈曲部２３が外れることを防止する。

【0014】

四角形状の本体部３２の内側は、図２に示すように、基板保持部３３が形成されており、アームホルダ３０の内側に凹部として形成され、長方形板状をなす回路基板５０をその周囲で保持する。基板保持部３３は、回路基板５０の周囲３辺を係止する係止部３３ａが一体に形成されており、残りの一辺を凹部側壁面に接触させることで回路基板５０を保持する。

【0015】

本体部３２の外側のアーム保持部３４は、図１に示すように、本体部３２の中央部に沿って回動支持部３１の三角形の頂点から底辺方向に把持部３４ａが配置される。把持部３４ａは、本体部３２と一体に形成され、アーム本体部２１を把持する。把持部３４ａは、アーム本体部２１の外形に応じた円筒部を備え、円筒部の側方が開口して形成されている。これにより、把持部３４ａの開口から弾性変形させて、アーム本体部２１を押し込んで円筒部に装着することで、アームホルダ３０にフロートアーム２０が把持され、フロートアーム２０の動きと一体にアームホルダ３０が回動する。

【0016】

本体部３２には、図２に示すように、アームホルダ３０の回動範囲を規制するホルダ側ストッパ部３５が一体に形成され、後述するフレーム４０のストッパ部４３と当接することでアームホルダ３０の回動範囲を規制する。ホルダ側ストッパ部３５は、基板保持部３３より内側（フレーム４０側、図２では、上方）に突き出して形成された側壁部分が利用され、略四角形状の本体部３２の回動支持部３１から遠い一方（フロート１０に近い方）の直角部分の端面３５ａと、直角部分に設けた溝部の端面３５ｂがストッパ面とされる。

【0017】

フレーム４０は、図３に示すように、略四角形状のフレーム本体部４１を備え、フレーム本体部４１には、表裏を仕切る仕切部の両側に収容凹部４５が形成されている。フレーム本体部４１の表側（アームホルダ３０と対向する側）に収容凹部４５ａが形成されている。裏側の収容凹部４５ｂ内には、一対の接点部材４６が収容されている。また、フレーム４０は、アームホルダ３０が装着された状態において、フレーム４０の収容凹部４５ｂ内の接点部材４６と、フレーム４０に回動可能に取り付けられたアームホルダ３０の基板保持部３３とが対向するよう配置される。これにより、接点部材４６と回路基板５０の複数の電極５１，５２とが摺動接触可能な状態となる。

【0018】

軸受部４２は、アームホルダ３０を回動可能に支持するためのものであり、フレーム本体部４１の側方に突き出した位置に形成される。軸受部４２は、貫通孔を備え、アームホルダ３０のコ字状の回動支持部３１の間に装着され、アームホルダ３０の回動支持部３１の外側からフロートアーム２０の第２の屈曲部２３が回転軸Ｏとして挿入される。これにより、フレーム４０に対し、アームホルダ３０が回転軸Ｏを中心として回動可能に支持される。

【0019】

一対の接点部材４６は、図２に示すように、アームホルダ３０の基板保持部３３に保持された回路基板５０の複数の電極５１，５２（図２（ｂ）参照）に向かって平行に延びて配置されている。各接点部材４６は、導体、例えば洋白により、略櫛状に形成される。例えば、一対の接点部材４６は、フレーム４０を構成する合成樹脂にインサート成形される。
各接点部材４６は、アームホルダ３０の回動位置に応じて、回路基板５０の複数の電極５１，５２の何れかに接触する接点４６ａと、配線コード４７が接続される端子部４６ｂと、を備える。接点４６ａはアームホルダ３０側に近い各接点部材４６の一端側（液面検出装置１の内側）に位置し、端子部４６ｂはアームホルダ３０から遠い各接点部材４６の他端側（液面検出装置１の外側）に位置する。フレーム４０に対してアームホルダ３０が回転すると、回路基板５０上の複数の電極５１の一方のうち接点４６ａが接触する電極５１が切り替わる。
端子部４６ｂは、配線コード４７を介して図示しない外部装置に接続される。
これにより、液面検出装置１は、フロート１０の位置に応じた出力信号を端子部４６ｂに接続された配線コード４７を介してこの外部装置に出力する。外部装置は、この出力信号を受けて、フロート１０の位置、すなわち液面の高さを認識する。

【0020】

フレーム４０側のストッパ部４３は、図１および図３に示すように、アームホルダ３０のホルダ側ストッパ部３５の端面３５ａと溝部の端面３５ｂとそれぞれ接触することで、アームホルダ３０の回動範囲を規制する。
ストッパ部４３は、フレーム本体部４１の側壁部に回転軸Ｏを中心とした所定の角度だけ離間する２箇所に配置される。各ストッパ部４３は、ホルダ側ストッパ部３５の両側の端面３５ａ，３５ｂが接触するストッパ面４３ａを有する。

【0021】

ストッパ部４３は、両側のストッパ面４３ａで規制する許容回動範囲（回動角度）を超えた場合に、アームホルダ３０の離脱を防止する離脱防止部４３ｂを備える。離脱防止部４３ｂは、各ストッパ面４３ａの外側端部に突き出して形成され、回動範囲を越えて回動するホルダ側ストッパ部３５を当てることで回動を規制し、アームホルダ３０が乗り越えて離脱することを防止する。

【0022】

取付部４４は、フレーム４０の表側から裏側に突き出すように配置され、図示しない取付対象（例えば、燃料タンク内の燃料ポンプモジュールなど）に取り付けるためのものである。これにより、フレーム４０を介して液面検出装置１を取付対象に設ける図示しない取付板に固定することができる。
取付部４４は、フレーム４０の左右両側及び先端側（フロート１０側）に設けた３つのフック部４４ａと、フレーム４０の中央部から突出する先端側と基端側（先端側と反対のフロート１０から離れた側）の２つの位置決め部４４ｂとを備えている。フック部４４ａは、外側に向けて係止爪が形成され、取付対象に固定された取付板に係止される。先端側の位置決め部４４ｂは、接点部材４６の接点４６ａの近傍に配置されており、この位置決め部４４ｂに、後述する流入出部６０が形成される。これにより、２つの位置決め部４４ｂで位置決めし、これと交差する両側のフック部４４ａと先端側のフック部４４ａの３つで図示しない取付対象に固定された取付板に係止することで、所定の位置に固定することができる。

【0023】

回路基板５０は、図２に示すように、硬質のプリント基板からなり、長方形板状に形成されている。回路基板５０は、上述したアームホルダ３０の基板保持部３３の係止部３３ａによりアームホルダ３０の後面に固定されている。回路基板５０の後面には、複数の電極５１，５２が形成されており、複数の電極５１，５２に抵抗体５３が電気的に接続されている。これにより、フレーム４０に対するアームホルダ３０の回転位置に応じて複数の電極５１のうち接点部材４６の接点４６ａが接触する電極５１が切り替わる。

【0024】

この液面検出装置１では、アームホルダ（回動部材）３０とフレーム（支持部材）４０との少なくとも一方に液面の検出対象である液体の流入出部６０が設けられる（図２および図３参照）。流入出部６０は、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に液体を流入させたうえで液体をフレーム（支持部材）４０およびアームホルダ（回動部材）３０の外部に流出させて洗浄することで、摩耗粉や液体によって生成される硫化物などによる電気的な接続に対する信頼性を向上するためものである。
流入出部６０は、図２および図３に示すように、アームホルダ３０のフレーム４０と対向する側壁面やフレーム４０のアームホルダ３０と対向する側壁面、さらに、フレーム４０の中間部を仕切る仕切面に形成する。
また、流入出部６０は、位置決め部４４ｂに設けることで、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に連通させるようにしても良い。
こうすることで、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に近いことから、流入する液体の流入量を多くでき、摩耗粉等の堆積をより効果的に抑えることができる。
また、流入出部６０は、例えば図示した複数の溝で構成する場合に限らず、孔として形成するようにしたり、溝及び孔を組み合わせても良いが、溝とすることで、合成樹脂による金型成形を容易とすることができる。

【0025】

このように構成した液面検出装置１では、次のようにして液面の検出が行われる。
液面検出装置１を、図示しない燃料タンク内の液体に浸漬可能な状態で、図示しない取付板を介してフレーム４０の取付部４４で固定する。
燃料タンク内の液体の液面の高さが変位することによりフロート１０が変位する。このフロート１０の変位によりフロートアーム２０を介してアームホルダ３０が回動する。
すると、回路基板５０上の複数の電極５１の一方のうち接点４６ａが接触する電極５１が切り替わり、フロート１０の位置に応じた出力信号を端子部４６ｂに接続された配線コード４７を介して外部装置に出力する。
外部装置は、この出力信号を受けて、フロート１０の位置、すなわち液面の高さを認識する。
このようなフロート１０の位置が変位すると、アームホルダ３０の基板保持部３３の回路基板５０の複数の電極５１，５２と、フレーム４０の接点部材４６との摺動接触が生じ、これによって摩耗粉が発生し、堆積する。また、摺動接触する部分に燃料の種類によっては、硫化物が生成され、堆積することがある。なお、摺動接触は、液面の変位だけでなく、フロート１０に加わる車両などからの振動などによっても、同様に生じる。
一方、この液面検出装置１では、アームホルダ（回動部材）３０とフレーム（支持部材）４０との少なくとも一方に、液面の検出対象である液体の流入出部６０が設けてあり、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に液体を流入させたうえで液体をフレーム（支持部材）４０およびアームホルダ（回動部材）３０の外部に流出させる。
これにより、摩耗粉や液体によって生成される硫化物などを洗い流してアームホルダ３０やフレーム４０の外部に流出させることができ、堆積物による電気的な接続に対する影響を抑えることができる。
したがって、検出精度や信頼性の低下を招くことがない液面検出装置１を提供することができる。

【0026】

また、流入出部６０を、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に近い取付部４４の位置決め部４４ｂに形成することで、摺動接触する部分に流入する液体の量を多くすることが可能となり、一層効率的に摩耗粉や硫化物の堆積を防止することができ、検出精度や信頼性の高い液面検出装置１とすることができる。

【0027】

また、流入出部６０は、溝及び／または孔（溝及び孔の組み合わせ、溝のみ、あるいは孔のみ）で構成することができ、合成樹脂の金型成形で形成することができ、特に溝で構成する場合には、金型設計が容易となる。
このような溝及び／または孔で流入出部６０を設けることで、簡単に、摺動接触する部分に液体を流入させて、摩耗粉や硫化物の堆積を防止することができ、検出精度や信頼性の高い液面検出装置１とすることができる。

【0028】

以上、実施の形態と共に、具体的に説明したように、本発明の液面検出装置１によれば、液体の液面の高さの変化に伴い回転軸Ｏを中心に回動するアームホルダ（回動部材）３０と、アームホルダ３０を回動可能に支持するフレーム（支持部材）４０と、アームホルダ３０に設けられる複数の電極５１，５２と、フレーム４０に設けられ、アームホルダ３０の回動位置に応じて複数の電極５１，５２のうち摺動接触する電極５１が切り替わる接点部材４６と、を備え、アームホルダ３０とフレーム４０との少なくとも一方に設けられ、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に液体を流入させたうえで液体をフレーム４０およびアームホルダ３０の外部に流出させて洗浄する流入出部６０を備えているので、流入出部６０から流入する液体で摩耗粉や液体によって生成される硫化物などを洗い流すことができ、洗い流した摩耗紛や硫化物を流入出部６０からアームホルダ３０やフレーム４０の外部に流出させることができる。なお、燃料タンク内に残る摩耗粉や硫化物は、フィルタで分離され、燃料計への混入は防止される。
これにより、堆積物による電気的な接続に対する影響を除去し、検出精度や信頼性を向上することができる。

【0029】

本発明の液面検出装置１によれば、フレーム（支持部材）４０は、取付対象部に位置決めする位置決め部４４ｂを備え、位置決め部４４ｂには、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に連通させて流入出部６０を設けたので、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動接触する部分に近い位置決め部４４ｂに流入出部６０を形成することで、摺動接触する部分に流入する液体の量を多くすることが可能となる。
これにより、一層効率的に摩耗粉や硫化物の堆積を防止することができ、検出精度や信頼性の高い液面検出装置１とすることができる。

【0030】

本発明の液面検出装置１によれば、流入出部６０は、複数の溝及び／または孔で構成されることで、簡単に、摺動接触する部分に液体を流入させて、摩耗粉や硫化物の堆積を防止することができ、特に溝で構成する場合には、金型設計が容易となる。

【0031】

なお、本発明の液面検出装置１は、上記実施の形態に限定するものではなく、これを適宜変更して実施するようにしても良い。

【0032】

上記実施の形態においては、アームホルダ３０とフレーム４０とが対向する側壁面に流入出部６０を形成するようにしたが、これに限らず、アームホルダ３０やフレーム４０の表裏方向に貫通する流入出部６０を形成しても良く、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動する部分に液体を流入させ、その後流出させることができるものであればよい。
また、液面検出装置１を取り付けるための図示しない取付板に流入出部６０を形成することで、複数の電極５１，５２と接点部材４６とが摺動する部分に液体を流入させ、その後流出させて洗浄するようにすることもできる。
さらに、流入出部６０は、少なくとも１個形成すれば良く、形成位置もアームホルダ３０のみ、フレーム４０のみ、あるいは位置決め部４４ｂのみとしたり、複数形成する場合には、形成位置は、これらを組み合わせて形成するようにしても良い。

【符号の説明】

【0033】

１ 液面検出装置
１０ フロート
２０ フロートアーム
２１ アーム本体部
２２ 第１の屈曲部
２３ 第２の屈曲部
３０ アームホルダ（回動部材）
３１ 回動支持部
３１ａ 軸受孔
３１ｂ 固定金具
３２ 本体部
３３ 基板保持部
３３ａ 係止部
３４ アーム保持部
３４ａ 把持部
３５ ホルダ側ストッパ部
３５ａ 端面
３５ｂ 溝部の端面
４０ フレーム（支持部材）
４１ フレーム本体部
４２ 軸受部
４３ ストッパ部
４３ａ ストッパ面
４３ｂ 離脱防止部
４４ 取付部
４４ａ フック部
４４ｂ 位置決め部
４５ 収容凹部
４５ａ 表側の収容凹部
４５ｂ 裏側の収容凹部
４６ 接点部材
４６ａ 接点
４６ｂ 端子部
４７ 配線コード
５０ 回路基板
５１ 電極
５２ 電極
５３ 抵抗体
６０ 流入出部
Ｏ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】