JP2001091341A - 液面検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】導電性の液体であってもその液面レベルをリニ
アに検出し得ると共に、小型化が図れかつコスト的にも
有利な液面検出器を提供する。 【解決手段】筒状部材の上下方向に所定の間隔で配置さ
れ磁力によってオンオフする複数の開閉手段と、該開閉
手段にそれぞれ直列接続されると共に一方の開閉手段側
から他方の開閉手段側に向けてその抵抗値が順に変化す
る抵抗と、筒状部材の外周部に上下動可能に嵌装される
と共に開閉手段をオンオフさせる磁石を有するフロート
とを具備し、フロートが液面レベルに応じて上下動し複
数の開閉手段のうち所定の開閉手段がオンすることによ
り、オンした開閉手段に接続された抵抗に基づいて液面
レベルが検出されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば給湯機やオ
ートバイ等の燃料タンクに装着されてタンク内の液面レ
ベルを検出する液面検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液面検出器としては、例
えば図５に示すものが知られている。この液面検出器５
１は、セラミック基板に抵抗体５１ａを貼付し、この抵
抗体５１ａ上をフロート５２のフロートレバー５２ａに
連結された接触子５１ｂがスライド移動することによっ
て、その抵抗値が変化する如く形成されている。そし
て、この液面検出器５１は、その一端がアースされると
共に、他端がアナログメータ５３のコイル５３ａの一端
に接続され、コイル５３ａの他端はボルテージレギュレ
ータ５４、スイッチ５５を介してバッテリー５６に接続
され、これらにより検出回路５７が形成されている。

【０００３】この検出回路５７によれば、スイッチ５５
をオンさせることによって、バッテリー電圧が検出回路
５７に供給され、ボルテージレギュレータ５４からアナ
ログメータ５３及び液面検出器５１の直列回路に、液面
検出器５１の抵抗値、すなわちフロート５２の位置に応
じた電流が流れ、この電流に対応してアナログメータ５
３の指針５３ｂが所定の液面レベルを指示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この液
面検出器５１においては、抵抗体５１ａと接触子５１ｂ
の接触方式であるため、例えば導電性の液体の液面レベ
ルを検出する場合に、液面検出器５１自体を液体内に浸
漬させると液体が抵抗体５１ａと接触子５１ｂ間に介在
し、また仮に液面検出器５１をタンク外に配置した場合
であっても液体が抵抗体５１ａ等に付着し易い状態とな
って、正確な抵抗値が得られず、導電性の液体の液面検
出には不向きであるという問題点があった。

【０００５】また、フロート５２と接触子５１ｂを比較
的長いフロートレバー５２ａで連結する構造であるた
め、フロート５２を含めた液面検出器５１が大型化し、
かつ、検出回路５７に高価なボルテージレギュレータ５
４を使用する必要があるため、コスト的に不利になり易
いという問題点もあった。

【０００６】さらに、上記液面検出器５１を使用した検
出回路５７の特性が、一般的に図６に示す如く、液面レ
ベルＬに応じて抵抗値Ｒ及び電流値Ｉが曲線状に変化す
るように設定されているため、液面レベルをリニアに検
出することができないという問題点があり、そこで、こ
の問題点を解消するため、曲線をリニアに近づけるよう
に液面検出器５１の抵抗体５１ａの抵抗値分布を変化さ
せることも考えられる。しかし、この場合は、抵抗体５
１ａの製作が複雑となり液面検出器５１自体がコスト高
になると共に、抵抗体５１ａに対する接触子５１ｂの長
期に亘る安定した接触状態が得られ難いという問題点が
あった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、請求項１記載の発明の目的は、導電性の液体
であってもその液面レベルをリニアに検出し得ると共
に、小型化が図れコスト的にも有利な液面検出器を提供
することにある。また、請求項２記載の発明の目的は、
請求項１記載の発明の目的に加え、よりコスト低減が図
れると共に長期に亘り安定した液面検出が行える液面検
出器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明のうち請求項１記載の発明は、筒状部材の上
下方向に所定の間隔で配置され磁力によってオンオフす
る複数の開閉手段と、該開閉手段にそれぞれ直列接続さ
れると共に一方の開閉手段側から他方の開閉手段側に向
けてその抵抗値が順に変化する抵抗と、筒状部材の外周
部に上下動可能に嵌装されると共に開閉手段をオンオフ
させる磁石を有するフロートとを具備し、フロートが液
面レベルに応じて上下動し複数の開閉手段のうち所定の
開閉手段がオンすることにより、オンした開閉手段に接
続された抵抗に基づいて液面レベルが検出されることを
特徴とする。

【０００９】このように構成することにより、例えば液
体内に配置された筒状部材とフロートは、フロートが液
面レベルに応じて筒状部材の外周部を上下動し、このフ
ロートの磁石の磁力によって複数の開閉手段のうち、フ
ロートの位置に対応した開閉手段がオンする。開閉手段
がオンすると、当該開閉手段に接続された抵抗の抵抗値
に応じた電流が検出回路に流れて、この電流値が例えば
メータに指示され、これにより液面レベルが検出され
る。

【００１０】液面レベルの検出が磁力による開閉手段の
オンオフという非接触方式で検出されることから、液面
検出器を導電性の液体内で使用することができると共
に、各抵抗の抵抗値が順に設定されていることから、液
面がリニアに検出される。また、フロートが筒状部材の
外周面を上下動する構造であることから、液面検出器自
体の小型化が図れると共に、高価なボルテージレギュレ
ータ等の使用が不要となり、液面検出器自体やこれを使
用した検出回路が安価に形成される。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、開閉手段と
抵抗が基板に実装され、該基板が筒状部材内に略密閉状
態で収納配置されていることを特徴とする。このように
構成することにより、開閉手段としての例えばリードス
イッチと抵抗を１枚の基板上に実装し、この基板を筒状
部材内に収納配置するだけで組み立てでき、液面検出器
自体のよりコストダウンが図れると共に、基板が筒状部
材内に略密閉状態で収納配置されるため、液体の影響を
受けることがなくなり、長期に亘り安定した液面検出が
可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は、本発
明に係わる液面検出器の一実施例を示し、図１がその一
部を破断した斜視図、図２がその横断面図、図３が該検
出器を使用した検出回路の一例を示す回路図、図４がそ
の特性図である。

【００１３】図１及び図２において、液面検出器１は、
所定長さの有底円筒形の筒状部材２を有し、この筒状部
材２の内部にはプリント基板３が収納配置され、筒状部
材２の外周部には所定幅ｗを有するリング状のフロート
４が上下動可能に嵌装されている。前記筒状部材２は、
例えば腐食等がし難くかつ耐液性に優れたステンレス材
等で成形され、上端開口部は蓋５で閉塞されている。

【００１４】この筒状部材２内に収納配置されるプリン
ト基板３は、その長さが筒状部材２の長さと略同一長さ
に設定され、その表面側に上下方向に所定間隔ｗ１で複
数（図では４個）のリードスイッチ６ａ〜６ｄが半田付
け固定されると共に、その裏面側には、各リードスイッ
チ６ａ〜６ｄに対応して抵抗７ａ〜７ｄ（抵抗７ｂ〜７
ｄは図３参照）が半田付け固定されている。

【００１５】リードスイッチ６ａ〜６ｄは、比較的小型
の同一仕様のものが使用され、抵抗７ａ〜７ｄは、その
抵抗値が筒状部材２の上側から所定の間隔で順に大きく
（例えば抵抗７ａ〜７ｄの抵抗値をＲ１〜Ｒ４として場
合、Ｒ１＝２０ＫΩ、Ｒ２＝４０ＫΩ、Ｒ３＝６０Ｋ
Ω、Ｒ４＝８０ＫΩ）となるように設定されている。な
お、この例ではプリント基板３として両面基板を使用し
たが、片面基板を使用する場合は、表面側にリードスイ
ッチ６ａ〜６ｄと抵抗７ａ〜７ｄをぞれそれ半田付け固
定することになる。

【００１６】そして、リードスイッチ６ａ〜６ｄと抵抗
７ａ〜７ｄが実装されたプリント基板３は、図２に示す
ように、筒状部材２の直径方向の内面両側に設けた例え
ばガイド８を利用して、上端開口部から挿入されること
により、筒状部材２内に安定した状態で収納配置されて
いる。また、プリント基板３のリードスイッチ６ａ〜６
ｄは、後述する如くフロート４の磁力をより受け易くす
るために、筒状部材２の内面にできるたげ近づくよう
に、例えばプリント基板３上から浮いた状態で半田付け
固定されている。

【００１７】さらに、筒状部材２の上端開口部を閉塞す
る蓋５には、図１に示すように、端子板９が設けられ、
この端子板９の２つの端子９ａ、９ｂにプリント基板３
が電気的に接続されている。なお、蓋５は端子板９と共
に筒状部材２の上端開口部に脱着可能に配置されてお
り、またプリント基板３は、必要に応じて例えば樹脂で
モールディングすることによって、リードスイッチ６ａ
〜６ｄや抵抗７ａ〜７ｄ等の耐候性や耐久性の向上が図
られる。

【００１８】前記フロート４は、例えば軽量な樹脂等に
よってリング状に形成され、その内部にはリング状の磁
石１０が埋設されている。このフロート４は、その幅ｗ
がリードスイッチ６ａ〜６ｄの間隔ｗ１に対応して形成
されることにより、複数のリードスイッチ６ａ〜６ｄが
同時にオンすることはなく、いずれか一つのリードスイ
ッチ６ａ〜６ｄがオンするように設定されている。な
お、この例では、磁石１０をリング状に形成したが、例
えば図２の二点鎖線で示すような形状の磁石１０ａを使
用する場合は、磁石１０ａを各リードスイッチ６ａ〜６
ｄに対向させるために、筒状部材２の外周面とフロート
４の内周面に突条と凹溝等からなるガイド１１を設けれ
ば良い。

【００１９】この液面検出器１は、図３に示すように、
端子板９の端子９ａをスイッチ１２を介してバッテリー
１３に接続し、端子９ｂをアナログメータ１４のコイル
１４ａの一端に接続し、さらにアナログメータ１４のコ
イル１４ａの他端にコンデンサ１５を接続する。これに
より検出回路１６が形成され、液面が低くフロート４が
最下位に位置する場合は、リードスイッチ６ｄがオン
（リードスイッチ６ａ〜６ｃはオフ）して、抵抗７ｄに
対応した小さな電流が検出回路１６に流れ、アナログメ
ータ１４の指針１４ｂにより液面が最下位であることが
指示される。

【００２０】また、液面が上昇するに追従してフロート
４も上昇し、オンするリードスイッチが６ｄから６ｃ、
６ｂと順に変化し、液面が最上位となった時点でリード
スイッチ６ａがオン（リードスイッチ６ｂ〜６ｄはオ
フ）する。このリードスイッチ６ａのオンにより、抵抗
７ａに対応した大きな電流が検出回路１６に流れ、アナ
ログメータ１４の指針１４ｂにより液面が最上位である
ことが指示される。

【００２１】すなわち、フロート４の液面の上昇及び下
降に追従した上下動により、複数のリードスイッチ６ａ
〜６ｄのいずれかがオンし、このオンしたリードスイッ
チ６ａ〜６ｄに接続された抵抗７ａ〜７ｄの抵抗値に対
応した電流が検出回路１６に流れ、アナログメータ１４
で液面が指示されることになる。したがって、図４に示
すように、各液面レベルＬ１〜Ｌ４と抵抗値Ｒ１〜Ｒ４
間に略リニアな特性が得られ、液面がリニアに検出され
ることになる。

【００２２】このように、上記実施例の液面検出器１に
あっては、筒状部材２の内部に複数のリードスイッチ６
ａ〜６ｄと抵抗７ａ〜７ｄの直列回路を有するプリント
基板３を収納配置すると共に、この筒状部材２の外周部
にリードスイッチ６ａ〜６ｄをオンオフさせる磁石１０
を有するリング状のフロート４を上下動可能に嵌装して
いるため、液面レベルに追従したフロート４の上下動に
応じてリードスイッチ６ａ〜６ｄのいずれかをオンさせ
て、液面を検出することができる。その結果、液面を非
接触方式で検出することができて、従来の接触方式に伴
う不具合発生がなくなり、例えば導電性の液体であって
も液面検出器１をその内部に浸漬させて液面を検出する
ことができる。

【００２３】また、液面の上昇及び下降方向に沿って複
数のリードスイッチ６ａ〜６ｄと抵抗７ａ〜７ｄを配置
すると共に、抵抗７ａ〜７ｄの抵抗値を下方から上方に
向かうに従い一定間隔で順に小さくなる如く設定してい
るため、液面レベルを略リニアに検出することができ
て、例えば給湯機の燃料タンクやオートバイの燃料タン
クの液面レベルの検出に適用した場合、タンク内の液面
を高精度かつ素早く検出できる等、大きな効果が期待で
きる。

【００２４】さらに、電子部品としてのリードスイッチ
６ａ〜６ｄや抵抗７ａ〜７ｄが実装されたプリント基板
３が、筒状部材２内に略密封状態で収納配置されている
ため、プリント基板３への液体の直接的な接触や付着を
防止することができて、長期に亘り安定した液面検出を
行うことができる。

【００２５】また、リング状のフロート４を筒状部材４
の外周面に上下動可能に嵌装する構造であるため、従来
のように長さの長いフロートレバー等が不要となり、液
面検出器１自体を小型（コンパクト）に形成することが
できる。また、使用する部品が比較的安価なリードスイ
ッチ６ａ〜６ｂと抵抗７ａ〜７ｄ等で良く、部品コスト
の低減が図れると共に、その組み立ても作成したプリン
ト基板３を、筒状部材２の内部にガイド８を利用して挿
入するだけて行うことができて、液面検出器１自体のコ
ストダウンを図ることが可能になる。

【００２６】またさらに、筒状部材２の蓋５を取り外す
ことによって、プリント基板３を筒状部材２内から取り
出すことができるため、プリント基板３の修理や交換等
の保守作業を容易に行うことができると共に、予めリー
ドスイッチ６ａ〜６ｄや抵抗７ａ〜７ｄの数及び抵抗値
を適宜に設定したプリント基板３を複数種用意すること
によって、検出する液体やタンクの形状及び大きさ等に
対応した各種特性の液面検出器１を容易に得ることがで
きる。

【００２７】なお、上記実施例においては、筒状部材２
が円筒形状である場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものでもなく、角筒形状に形成すること
もできるし、リードスイッチ６ａ〜６ｄや抵抗７ａ〜７
ｄの数、端子板９の位置や端子数、検出回路１６の回路
構成、開閉手段の種類等も一例であって、本発明に係わ
る各発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能
であることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明によれば、筒状部材内に開閉手段と抵抗を収納配置
し、開閉手段を筒状部材の外周部に上下可能に嵌装され
たフロートの磁力によってオンオフさせるため、液面を
非接触方式で検出することができて、導電性の液体内で
も使用することができると共に、各抵抗の抵抗値を順に
設定することにより、液面をリニアに検出することがで
きる。また、フロートが筒状部材の外周面を上下動する
構造であるため、液面検出器の小型化が図れると共に、
高価な電子部品が不要となり、液面検出器自体やこれを
使用した検出回路の構成を簡易にして安価に形成するこ
とができる。

【００２９】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明の効果に加え、開閉手段としての例えば
リードスイッチと抵抗を１枚の基板上に実装し、この基
板を筒状部材内に収納配置するだけで組み立てできるた
め、液面検出器自体のよりコストダウンが図れると共
に、基板が筒状部材内に略密閉状態で収納配置されるた
め、液体の影響を受けることがなくなり、長期に亘り安
定した液面検出を行うことが可能になる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる液面検出器の一実施例を示す一
部破断した斜視図

【図２】同その横断面図

【図３】同液面検出器を使用した検出回路の一例を示す
回路図

【図４】同その液面レベルと抵抗値の関係を示す特性図

【図５】従来の液面検出器を使用した検出回路の回路図

【図６】同その特性図

【符号の説明】

１・・・・・・・・・液面検出器 ２・・・・・・・・・筒状部材 ３・・・・・・・・・プリント基板 ４・・・・・・・・・フロート ６ａ〜６ｄ・・・・・リードスイッチ ７ａ〜７ｄ・・・・・抵抗 ８・・・・・・・・・ガイド ９・・・・・・・・・端子板 １０、１０ａ・・・・磁石 １２・・・・・・・・スイッチ １３・・・・・・・・バッテリー １４・・・・・・・・アナログメータ １５・・・・・・・・コンデンサ １６・・・・・・・・検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状部材の上下方向に所定の間隔で配置さ
   れ磁力によってオンオフする複数の開閉手段と、該開閉
   手段にそれぞれ直列接続されると共に一方の開閉手段側
   から他方の開閉手段側に向けてその抵抗値が順に変化す
   る抵抗と、前記筒状部材の外周部に上下動可能に嵌装さ
   れると共に前記開閉手段をオンオフさせる磁石を有する
   フロートとを具備し、前記フロートが液面レベルに応じ
   て上下動し複数の開閉手段のうち所定の開閉手段がオン
   することにより、オンした開閉手段に接続された抵抗に
   基づいて液面レベルが検出されることを特徴とする液面
   検出器。
2. 【請求項２】前記開閉手段と抵抗が基板に実装され、該
   基板が筒状部材内に略密閉状態で収納配置されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の液面検出器。