JP2002174544A - 液面レベルセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液位検出点が増加してもリードスイッチ等の
磁気検出素子の増加を伴わず、コストアップを抑えかつ
信頼性を高めた液面レベルセンサを提供する。 【解決手段】 液位検出点Ｌ１〜Ｌ１０に応じて、複数
のフロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０に収容され、軸ヨーク１
０２にガイドされて摺動するフロートＦ１〜Ｆ１０のい
くつかが収容室の天井面に接する。各フロートＦ１〜Ｆ
１０には磁石Ｍ１〜Ｍ１０が内蔵されており、これらの
磁石はフロートがこの天井面に接した際、各フロート収
容室Ｒ１〜Ｒ１０の位置に対応する外側ヨーク１０３の
足部Ｙと磁気結合する。これにより、磁石の一方の極、
軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３、及び磁石の他方の
極からなる磁気結合ループが形成され、これによる磁力
が磁気検出素子１０４Ａにより検出される。そして、こ
の磁力を利用して容器ＴＮＫに貯蔵される液体ＬＱの液
位ＬＶが測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の液体の液
面レベル（又は液位）を検出する液面レベルセンサに関
し、特に、磁石付フロートを利用して液位を検出する液
面レベルセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の液面レベルセンサは、例えば、
自動車のガソリンやオイルの液量を監視するためのレベ
ルセンサとして利用されている。この種の液面レベルセ
ンサでは、磁石付フロートが液面レベルに応じて複数個
配列されたリードスイッチに沿って上下方向に摺動し、
これらのリードスイッチの一部を開閉させることによっ
て、液位を検出するようになっている。しかしながら、
従来の液面レベルセンサには複数個のリードスイッチが
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。

【０００３】以下図５及び図６を用いてこの問題を説明
する。図５は、従来の液面レベルセンサを示す概要図で
ある。図５は従来の液面レベルセンサの側断面図に近い
概要図である。図６は、図５の従来例による液面レベル
と電気出力信号の関係を示すグラフである。

【０００４】図５の概要図に示す従来の液面レベルセン
サは、例えば、車載ガソリンタンク等の容器ＴＮＫ１に
装着されて、この容器ＴＮＫ１内のガソリン等の液体Ｌ
Ｑの液位ＬＶを検出する。この液面レベルセンサのレベ
ルセンサ筐体９０１は、円筒状の検出部及び箱形状の電
気回路部から構成され、円筒状の検出部が容器ＴＮＫ１
内に浸されるように装着される。この円筒状検出部の内
部には、複数のリードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄが液
面レベルに応じて、図に示すように縦列接続されてい
る。これら各リードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄの一端
は共通に電気信号出力端子９０４の一方に接続され、各
リードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄの他端はそれぞれ、
検出抵抗９０６Ａ〜９０６Ｄを介して電気信号出力端子
９０４の他方に接続されている。また、上記レベルセン
サ筐体９０１の円筒状検出部にガイドされて、リング状
のフロート９０７が液面レベルに応じて摺動する。この
フロート９０７には同じくリング状の磁石９０２が内蔵
されている。

【０００５】このフロート９０７が液位に応じて摺動す
る際に、内蔵された磁石９０２の磁力線（点線で示す）
が複数のリードスイッチ９０５Ａ〜９０５Ｄのうちのひ
とつ或いは複数をオン制御し、これに伴って変化する電
気信号出力端子９０４の端子間の抵抗値に基づいて、図
６に示すような液面レベルに応じた電気出力信号値が取
得される。なお、この電気信号出力端子９０４の両端に
は所定の基準電圧が印加される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の液面レベルセンサによると、設定する液位検出点
（この例では４つ）の数に応じた複数のリードスイッチ
が必要となる。リードスイッチは高価であるので、検出
点が増加するに伴って部品点数が増加し非常にコスト高
となる。また、図６に示すような段階状出力を得ようと
すると、隣接するリードスイッチが必ず２個同時にオン
するような近接配置が必要となり、液位の変化量が大き
くなるに伴い、更に部品点数が増加しますますコスト高
となる。このような２個或いはそれ以上のリードスイッ
チを同時にオンするような多点検出が増加すると、リー
ドスイッチの半田接合部も増加し、このため信頼性も低
下することになる。

【０００７】よって本発明は、上述した現状に鑑み、液
位検出点が増加してもリードスイッチ等の磁気検出素子
の増加を伴わず、コストアップを抑えかつ信頼性を高め
た液面レベルセンサを提供することを課題としている。

【０００８】

【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記載の液面レベルセンサは、図１に
示すように、液体ＬＱを貯蔵する容器ＴＮＫに装着さ
れ、この液体ＬＱの液位を磁力を利用して測定する液面
レベルセンサであって、筒形状のレベルセンサ筐体１０
１と、磁石Ｍが内蔵され、前記液体ＬＱに対して浮力を
有するリング状の複数のフロートＦと、前記レベルセン
サ筐体１０１の中心軸を貫通するようにこの筐体に取付
けられ、前記フロートＦを貫通して前記フロートＦが摺
動する際のガイドとなる、磁性体で形成された軸ヨーク
１０２と、前記レベルセンサ筐体１０１の一部であり、
前記フロートＦが所定量だけ摺動できるように前記複数
のフロートＦをそれぞれ収容する、複数の液位検出点に
それぞれ応じて形成された複数のフロート収容室Ｒと、
前記複数のフロート収容室Ｒを外側から覆うような形状
であり、前記フロートＦが摺動により前記フロート収容
室Ｒの天井面に接した際前記磁石Ｍと磁気結合するよう
に、前記複数のフロート収容室Ｒのそれぞれの位置に応
じた長さの複数の足部Ｙを有する、磁性体で形成された
外側ヨーク１０３と、前記磁石Ｍの一方の極、前記軸ヨ
ーク１０２、前記外側ヨーク１０３、及び前記磁石Ｍの
他方の極からなる磁気結合ループに介在し、この磁気結
合ループによる磁力を検出する磁気検出素子１０４Ａと
を有することを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、液位検出点
に応じて、上記複数のフロート収容室Ｒに収容され、軸
ヨーク１０２にガイドされて摺動するフロートＦのいく
つかが収容室の天井面に接する。各フロートＦには磁石
が内蔵されており、この磁石はフロートがこの天井面に
接した際、各フロート収容室Ｒの位置に対応する外側ヨ
ーク１０３の足部Ｙと磁気結合する。これにより、磁石
の一方の極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３、及び
磁石の一方の極からなる磁気結合ループが形成され、こ
れによる磁力が磁気検出素子１０４Ａにより検出され
る。そして、この磁力を利用して容器ＴＮＫに貯蔵され
る液体ＬＱの液面レベルが測定される。

【００１０】上記課題を解決するためになされた請求項
２記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求
項１記載の液面レベルセンサにおいて、前記磁気検出素
子１０４Ａは、前記複数の足部Ｙが集結する前記外側ヨ
ーク１０３の平面部と前記軸ヨーク１０２の上端部との
間に挟着されることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、外側ヨーク
１０３の各足部Ｙが集結する平面部と軸ヨーク１０２の
上端部との間に磁気検出素子１０４Ａを挟着するように
しているので、本液面レベルセンサの組立作業が容易に
なる。すなわち、組立時には軸ヨーク１０２の上端部に
磁気検出素子１０４Ａを搭載し、その上から、磁気検出
素子１０４Ａを挟むように外側ヨーク１０３を装着する
ようにして組み立てることができる。

【００１２】上記課題を解決するためになされた請求項
３記載の液面レベルセンサは、図１に示すように、請求
項１又は２いずれか記載の液面レベルセンサにおいて、
前記複数のフロートＦは共に全て同型状であり、前記複
数のフロート収容室Ｒは共に全て同型状であり、前記複
数のフロート収容室Ｒ間の距離は等しく、前記複数のフ
ロートＦに内蔵されるそれぞれの前記磁石Ｍの形状及び
磁力は同等であることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、本液面レベ
ルセンサを構成する各フロートＦは共に全て同型状であ
り、各フロート収容室Ｒは共に全て同型状であり、各フ
ロート収容室Ｒ間の距離は等しく、各フロートＦに内蔵
されるそれぞれの前記磁石Ｍの持つ磁力及び形状は同等
である。このように、本液面レベルセンサを構成する基
本部分を均等化することにより、成形が容易になる、組
立が簡素化し工数が減る、磁石も液位検出点の数に関わ
らず１種類でよくなる等、請求項１記載の効果に加えて
更にコストアップを抑えることができるようになる。

【００１４】上記課題を解決するためになされた請求項
４記載の液面レベルセンサは、図２（Ａ）に示すよう
に、請求項３記載の液面レベルセンサにおいて、前記外
側ヨーク１０３の足部Ｙの長さは、螺旋状に段階的に均
等に変化していくように形成されていることを特徴とす
る。

【００１５】請求項４記載の発明によれば、外側ヨーク
１０３の足部Ｙの長さは螺旋状に段階的に均等に変化し
ていくように形成されているので、この外側ヨーク１０
３が形成しやすくなる。すなわち、足部Ｙの長さが、螺
旋状に回転する方向に順次均等な長さだけ変化するよう
に外側ヨーク１０３を成形するようにすればよい。

【００１６】上記課題を解決するためになされた請求項
５記載の液面レベルセンサは、図１の基本構成図に示す
ように、前記磁石Ｍは、ラジアル状に着磁されたリング
型であることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明によれば、各フロート
Ｆに内蔵される各磁石Ｍはラジアル状に着磁されたリン
グ型であるので、重量バランスがよく、フロート摺動が
安定的になる。したがって測定精度がより正確になる。

【００１８】上記課題を解決するためになされた請求項
６記載の液面レベルセンサは、請求項３〜５いずれか記
載の液面レベルセンサにおいて、前記磁気検出素子１０
４Ａからの検出された磁力を電気信号に変換する磁電気
変換回路と、前記容器ＴＮＫの形状に応じた形状データ
を書き換え可能に格納し、前記電気信号を前記形状デー
タに基づき前記形状に応じて補正した補正電気信号を生
成する補正回路と、を更に有することを特徴とする。

【００１９】請求項６記載の発明によれば、あらゆる形
状の容器ＴＮＫ内の液体ＬＱの液位をより正確に測定で
きるようになる。すなわち、請求項３記載のように、フ
ロートＦ、フロート収容室Ｒ、フロート収容室Ｒ間の距
離及び磁石Ｍの磁力はすべて同等であり液面レベルに応
じて均等に割り当てられているので上記のように成形容
易さ、組立易さ等の効果を得られるが、液面レベルの検
出は均等間隔で出力されるので、様々な形状の容器ＴＮ
Ｋにも対応できるように上記補正回路を付加している。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】図１は、本発明の液面レベルセンサの実施
形態を示す概要図である。図１の概要図に示す本液面レ
ベルセンサは、例えば、車載ガソリンタンク等の容器Ｔ
ＮＫに装着されて、この容器ＴＮＫ内のガソリン等の液
体ＬＱの液位ＬＶを検出する。この液面レベルセンサの
レベルセンサ筐体１０１は、円筒状の外形を有し、上記
容器ＴＮＫに貯蔵される液体ＬＱの液位ＬＶの上限から
下限に渡って測定可能なように上記容器ＴＮＫ内に装着
されている。

【００２２】本液面レベルセンサは、リング磁石Ｍ（Ｍ
１〜Ｍ１０）がそれぞれ内蔵され、液体ＬＱに対して浮
力を有する材質で形成されたリング状の１０個のフロー
トＦ（Ｆ１〜Ｆ１０）、及びこのフロートＦを貫通し、
フロートＦが摺動する際のガイドとなる、磁性体で形成
された棒状の軸ヨーク１０２を含む。上記磁石Ｍは、ラ
ジアル状に着磁されたリング型の永久磁石である。この
ように各磁石はラジアル状に着磁されたリング型である
ので、重量バランスがよく、フロート摺動が安定的にな
る。そして、各磁石Ｍ１〜Ｍ１０の形状及び磁力は同等
である。また各磁石Ｍ１〜Ｍ１０を内蔵する各フロート
Ｆ１〜Ｆ１０も共に全て同型状である。更に軸ヨーク１
０２の先端には、後述の磁気検出素子と磁気結合しやす
いように先端凸部１０２Ａが形成されている。

【００２３】また、本液面レベルセンサは、上記各フロ
ートＦ１〜Ｆ１０を収容する１０個のフロート収容室Ｒ
（Ｒ１〜Ｒ１０）、磁気検出素子１０４Ａを含む検出回
路１０４及び外側ヨーク１０３も有する。上記各フロー
ト収容室Ｒ１〜Ｒ１０は、例えば、プラスティック系の
材料で形成され、各フロートＦ１〜Ｆ１０が所定量だけ
摺動できるように各フロートＦ１〜Ｆ１０をそれぞれ収
容する。そして、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０は、各
液位検出点Ｌ（Ｌ１〜Ｌ１０）にそれぞれ応じて形成さ
れている。各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０では、液位Ｌ
Ｖが到達するとそこに収容されるフロートＦがその浮力
により、そのフロート収容室Ｒの天井面に押しつけられ
（Ｒ１〜Ｒ６参照）、液位ＬＶが到達していない時には
床面に接するか或いは天井面から離れた状態になる（Ｒ
７〜Ｒ１０参照）。また、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１
０は共に全て同型状であり、これらフロート収容室間の
距離はそれぞれ等しくなるように形成されている。本例
ではフロート収容室Ｒは１０個であるが、この数に限定
するものでなく、液位検出点の数に応じて増減させるよ
うにする。

【００２４】上述のように、各フロートＦ１〜Ｆ１０は
共に全て同型状であり、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０
は共に全て同型状であり、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１
０間の距離は等しく、各フロートＦ１〜Ｆ１０に内蔵さ
れる各磁石Ｍ１〜Ｍ１０の持つ磁力及び形状は同等であ
る。このように、本液面レベルセンサを構成する基本部
分を均等化することにより、成形が容易になる、組立が
簡素化し工数が減る、磁石Ｍも液位検出点の数に関わら
ず１種類でよくなる等、コストアップを抑えることがで
きるようになる。

【００２５】上記外側ヨーク１０３は、磁性体で形成さ
れ、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０を後述する足部Ｙ
（Ｙ１〜Ｙ１０）が外側から覆うような形状であり、複
数の足部Ｙ１〜Ｙ１０が集結する平面部を有する。各足
部Ｙ１〜Ｙ１０は、各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０のそ
れぞれの位置に応じた長さを有し、特にこの長さは上述
のようにフロートＦがそのフロート収容室Ｒの天井面に
押しつけられて接した位置で、フロートＦに内蔵される
リング磁石Ｍと磁気結合するように予め定められてい
る。この外側ヨーク１０３の形状に関しては、図２を用
いて後述する。

【００２６】また上記磁気検出素子１０４Ａを含む検出
回路１０４が、レベルセンサ筐体１０１の上端に形成さ
れた検出素子収容部１０１Ｒに収容され、特にその検出
素子１０４Ａが磁力を検出しやすいように外側ヨーク１
０３の平面部と軸ヨーク１０２の先端に形成された先端
凸部１０２Ａの間に挟まれるようにして固定されてい
る。

【００２７】このように外側ヨーク１０３の各足部Ｙ１
〜Ｙ１０が集結する平面部と軸ヨーク１０２の上端部と
の間に検出素子１０４Ａを含む検出回路１０４を挟着す
るようにしているので、本液面レベルセンサの組立作業
が容易になる。すなわち、組立時には軸ヨーク１０２の
上端部に検出回路１０４を搭載し、その上から、検出回
路１０４を挟むように外側ヨーク１０３を装着するよう
にして組み立てることができる。また、このような挟着
構造にすることにより、軸ヨーク１０２及び外側ヨーク
１０３の形状も複雑化することもない。

【００２８】この検出回路１０４は磁気検出素子１０４
Ａの他に、図示しないが磁電気変換回路及び補正回路を
有している。この磁電気変換回路は、磁気検出素子１０
４Ａによって検出された磁力を電気信号に変換する。検
出素子１０４Ａ及び磁電気変換回路としては、例えば公
知のホール素子等が用いられる。また、補正回路は基本
的にＥＥＰＲＯＭとマイコンとから構成され、この補正
回路のＥＥＰＲＯＭは容器ＴＮＫの形状に応じた形状デ
ータを書き換え可能に格納し、そのマイコンは磁電気変
換回路からの電気信号を形状データに基づいて補正した
補正電気信号を生成する。なお、上記補正電気信号に関
しては、図４を用いて再度説明する。

【００２９】検出回路１０４に含まれる上記素子及び回
路を、磁電変換及びプログラマブル補正機能を備えた集
積回路構成とすれば、各検出液位の出力レベルを任意に
補正できるようになり、容器ＴＮＫ形状の違いから生じ
る被検出液体ＬＱの残量の補正も容易に可能となる。ま
た、上記の集積回路を用いることにより形状が異なる容
器ＴＮＫに対しても本液面レベルセンサが共用化できる
ようになる。

【００３０】上述のような構成の本液面レベルセンサに
おいて、各液位検出点Ｌ１〜Ｌ１０に応じて、上記各フ
ロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０にそれぞれ収容され、軸ヨー
ク１０２にガイドされて摺動するフロートＦ１〜Ｆ１０
のいくつかが収容室Ｒ１〜Ｒ１０の天井面に接する。例
えば、図１に示すような液位の場合、フロートＦ１、Ｆ
２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５及びＦ６がそれぞれの収容室Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の天井面に接す
る。

【００３１】そうすると、フロートＦ１、Ｆ２、Ｆ３、
Ｆ４、Ｆ５及びＦ６にそれぞれ内蔵されている磁石Ｍ
１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６は、各フロート収
容室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の位置に対
応する外側ヨークの足部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５
及びＹ６とそれぞれ磁気結合する。これにより、磁石Ｍ
１のＳ極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の足部Ｙ
１、及び磁石Ｍ１のＮ極からなる磁気結合ループが形成
される。また、磁石Ｍ２のＳ極、軸ヨーク１０２、外側
ヨーク１０３の足部Ｙ２、及び磁石Ｍ２のＮ極からなる
磁気結合ループが形成される。同様に、磁石Ｍ３のＳ
極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の足部Ｙ３、及
び磁石Ｍ３のＮ極からなる磁気結合ループ、磁石Ｍ４の
Ｓ極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の足部Ｙ４、
及び磁石Ｍ４のＮ極からなる磁気結合ループ、磁石Ｍ５
のＳ極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の足部Ｙ
４、及び磁石Ｍ４のＮ極からなる磁気結合ループ、磁石
Ｍ５のＳ極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の足部
Ｙ５、及び磁石Ｍ５のＮ極からなる磁気結合ループ、並
びに磁石Ｍ５のＳ極、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０
３の足部Ｙ５、及び磁石Ｍ５のＮ極からなる磁気結合ル
ープが形成される。

【００３２】上述のように、軸ヨーク１０２の先端凸部
１０２Ａ及び外側ヨーク１０３の間には、検出回路１０
４が介在するので、その磁気検出素子１０４Ａにより上
記各磁気結合ループの合成された磁力（又は磁束密度）
が検出される。そして、液位に応じて形成される磁気結
合ループの数は異なるので、すなわち磁力が異なるの
で、この磁力を検出することによって容器ＴＮＫに貯蔵
される液体ＬＱの液位ＬＶが測定できる。

【００３３】このように本実施形態によれば、液位検出
点Ｌに応じたフロートＦに内蔵される磁石Ｍ、軸ヨーク
１０２、外側ヨーク１０３の磁力結合による磁力を利用
して、液位ＬＶを測定するようにしているので、検出液
位検出点の数が増えても、従来のように高価なリードス
イッチの及びそれに伴う半田接合作業の増加が伴うこと
はない。すなわち、液位検出点Ｌが増えても、磁石付き
フロートＦと各ヨークの形状変化のみで対応できるよう
になるので、高価な部品点数の増加防止、組立工数増加
防止等コストアップを抑えることができるようになる。
更に、従来のリードスイッチ方式とは異なり無接点で液
位検出できるようになるうえ、半田接合作業の増加もな
いので信頼性も高まる。

【００３４】次に、図２を用いて、図１で説明した外側
ヨーク及び本液面レベルセンサの構造について説明す
る。図２（Ａ）は、外側ヨークの概観を示す斜視図であ
る。図２（Ｂ）は、本液面レベルセンサの平面図であ
る。図２（Ｃ）は、図１に示すＡＡ線断面図である。

【００３５】図２（Ａ）において示される外側ヨーク１
０３は、前述したように磁気結合ループの一部を構成す
るように磁性体で一体形成される。この外側ヨーク１０
３は、図１で説明した各フロート収容室Ｒ１〜Ｒ１０の
位置にそれぞれ対応する長さで、各収容室Ｒ１〜Ｒ１０
を覆う形状の外側ヨークの足部Ｙ１〜Ｙ１０を有してい
る。特にこれらの足の長さは、上述のようにフロートＦ
がそのフロート収容室Ｒの天井面に押しつけられて接し
た位置で、フロートＦに内蔵されるリング磁石Ｍと磁気
結合するように予め定められている。

【００３６】また、足部Ｙ１〜Ｙ１０は、所定位置で折
り曲げられて、共通の上底平面部に集結している。上か
ら見ると、図２（Ｂ）に示すように１０本の足部Ｙ１〜
Ｙ１０が中心から均等に放射線状に延びて所定の箇所で
共に略直角に下側に折れ曲がっている。更に、下方に延
びた各足部Ｙ１〜Ｙ１０の先端部はリング磁石Ｍ１〜１
０と磁気結合しやすいように内側に折り曲げられてい
る。また、各足部Ｙ１〜Ｙ１０は、螺旋状に段階的に均
等に順次変化していくように形成されている。すなわ
ち、最長の足部Ｙ１０より所定長だけ短い足部Ｙ９が隣
設され、このように左回り螺旋状にＹ８、Ｙ７、…、Ｙ
１が形成される。

【００３７】この各足部Ｙ１〜Ｙ１０を有する外側ヨー
ク１０３をレベルセンサ筐体１０１に取り付ける際に
は、まず各足部Ｙ１〜Ｙ１０を筐体９０１の上底面の所
定箇所に差し込んだあと、上記先端部を内側に折り曲げ
るようにするとよい。このように、外側ヨーク１０３を
取り付けた後、これを防水するように筐体全体を覆う外
部カバー（不図示）を装着する。

【００３８】なお、これら足部Ｙ１〜Ｙ１０は、必ずし
も上記のように左回りに螺旋状に均等に変化するように
形成する必要はないが、前述のように各フロート収容室
Ｒ１〜Ｒ１０の位置に対応した１０種類の長さが必要で
ある。足部Ｙ１〜Ｙ１０を螺旋状に均等に順次変化する
ように形成することにより、この外側ヨーク１０３が成
形しやすくなる。すなわち、足部Ｙの長さが、螺旋状に
回転する方向に順次均等な長さだけ変化するように外側
ヨーク１０３を成形するようにすればよい。

【００３９】また、図２（Ｂ）に示すように、外側ヨー
ク１０３の中心から均等に放射線状に延び、所定位置で
略直角に折れ曲がった各足部Ｙ１〜Ｙ１０は、レベルセ
ンサ筐体１０１の円形状の上底面の端部付近に差し込ま
れるようにして、レベルセンサ筐体１０１に固定されて
いる。レベルセンサ筐体１０１の上底面の中心付近、す
なわち、各足部Ｙ１〜Ｙ１０が結集している平面部の下
には、円形状の検出回路収容部１０１Ｒに収容された上
記検出回路１０４が固定されている。

【００４０】また、図２（Ｃ）の断面図に示すように、
レベルセンサ筐体１０１の中心部は、軸ヨーク１０２が
貫通している。この軸ヨーク１０２を摺動時のガイド棒
として、この軸ヨーク１０２にはリング磁石Ｍを内蔵す
るフロートＦが取り付けられている。この例では、リン
グ磁石ＭのＳ極は軸ヨーク１０２に対向し、そのＮ極は
足部Ｙ１０の上記内側に折り曲げられた先端部に対向す
るようになっているが、この極性は逆になってもよい。

【００４１】なお、参考のために、上から見た際の他の
足部Ｙ１〜Ｙ９の内側に折り曲げられた先端部の状態を
点線で示す。

【００４２】更に図３を用いて、液位変動によるフロー
トの摺動と磁気結合の関係を説明する。図３（Ａ）及び
（Ｂ）は、フロートの摺動と磁気結合の関係を説明する
ための説明図である。特に、図３（Ａ）は磁気結合して
いる場合、図３（Ｂ）は磁気結合していないか、又は弱
い場合を示す。

【００４３】図３（Ａ）は、図１で説明したフロートＦ
１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５及びＦ６の状態に対応す
る。この図３（Ａ）に示すように、液体ＬＱに対する浮
力により、例えばフロートＦがフロート収容室Ｒの天井
に押しつけられると、そのフロートＦに内蔵されるリン
グ磁石Ｍは外側ヨーク１０３の足部Ｙの内側に折り曲げ
られた先端部に近接する。すると磁石Ｍの磁力が、磁性
体である外側ヨーク１０３の上記先端部に到達するよう
になり、磁石Ｍと外側ヨーク１０３との間に磁気結合が
形成される。これによって、上記磁気結合ループが形成
される。

【００４４】一方、図３（Ｂ）は、図１で説明したフロ
ートＦ７、Ｆ８、Ｆ９及びＦ１０の状態に対応する。こ
の図３（Ｂ）に示すように、液体ＬＱに対する浮力は働
かないので、フロートＦはフロート収容室Ｒの床に接触
することになり、そのフロートＦに内蔵されるリング磁
石Ｍは外側ヨーク１０３の足部Ｙの内側に折り曲げられ
た先端部から離れることになる。すると磁石Ｍの磁力
が、外側ヨーク１０３の上記先端部に到達しなくなる
か、或いは非常に弱くなり、磁石Ｍと外側ヨーク１０３
との間に磁気結合は形成されないか、ま或いは極めて弱
いものになる。これら図３（Ａ）及び図３（Ｂ）により
生成される磁力（又は磁束密度）を検出することによっ
て、液位が測定される。

【００４５】最後に図４を用いて、上述した集積回路化
された検出回路に含まれる補正回路による電気出力信号
の補正について説明する。図４（Ａ）は補正前の磁気結
合磁石数と電気出力信号との関係を示すグラフである。
図４（Ｂ）は補正後の磁気結合磁石数と電気出力信号と
の関係を示すグラフである。これら両グラフにおいて、
横軸の磁気結合磁石数とは、例えば、磁気結合磁石数４
の場合には図１に示した磁石配列にしたがい磁石Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３及びＭ４の４個の磁石Ｍが磁気結合してお
り、同様に磁気結合磁石数１０の場合には図１に示した
磁石配列にしたがい磁石Ｍ１〜Ｍ１０の１０個全てが磁
気結合していることを示す。

【００４６】補正回路による補正前には、磁気検出素子
１０４Ａによって検出された磁力は磁電気変換回路によ
って図４（Ａ）に示すような波形の電気信号に変換され
る。ここに示すような階段状に出力される電気出力信号
の電位変化部を上記各検出液位とみなすことができる。
例えば、磁気結合磁石数が５個になると、すなわち、磁
石Ｍ１〜Ｍ５が磁気結合すると電気出力信号が４０Ｘ
（Ｖ）から５０Ｘ（Ｖ）に変化するので、この電気出力
信号の各変化点を検出するとによって液位を算出するこ
とができる。電気出力信号が５０Ｘ（Ｖ）に変化した時
には、液位ＬＶが磁石Ｍ５に対応する液位検出点５に到
達したとすることができる。上記は液位ＬＶの増加時で
あるが、減少時には電気出力信号が６０Ｘ（Ｖ）から５
０Ｘ（Ｖ）への変化部でも、液位検出点５に到達したと
することができる。他の例についても同様である。

【００４７】これに対して、図４（Ｂ）に示すように補
正回路による補正後では、事前に補正回路のＥＥＰＲＯ
Ｍに格納される容器ＴＮＫの形状に応じた形状データに
基づいて、図４（Ａ）のような電気出力信号が補正され
て、図４（Ｂ）に示すような電気出力信号になる。すな
わち、図４（Ｂ）に示すように、磁気結合磁石数が７か
ら８、又は８から７へと変化する際、その電気出力信号
は２０Ｘ（Ｖ）増減する。８から９（又は９から８）、
或いは、９から１０（又は１０から９）の変化の際に
は、それらの電気出力信号は１０Ｘ（Ｖ）しか増減しな
い。

【００４８】すなわち、形状データが示す容器ＴＮＫの
形状によると、磁気結合磁石数が７から８、又は８から
７へと変化する箇所、すなわち、磁石Ｍ７及びＭ８が摺
動する範囲のフロート収容室Ｒ７及びＲ８の近辺の容器
断面は他の箇所より広くなっていることになる。容器断
面が広いと、液位ＬＶが１単位だけ変動しても実際の液
量の変動は他よりも大きくなるはずなので、この点を考
慮して補正回路は電気出力信号を補正して出力する。同
様に、磁気結合磁石数が４から５、又は５から４へと変
化する際、その電気出力信号は５Ｘ（Ｖ）だけしか変化
しない。すなわち、磁石Ｍ４及びＭ５が摺動する範囲の
フロート収容室Ｒ４及びＲ５の近辺の容器断面は他の箇
所より狭くなっていることになる。容器断面が狭いと、
液位が１単位だけ変動しても実際の液量の変動は他より
も小さくなるはずなので、この点を考慮して補正回路は
電気出力信号を補正して出力する。

【００４９】図１で説明したように、フロートＦ、フロ
ート収容室Ｒ、フロート収容室Ｒ間の距離及び磁石Ｍの
磁力はすべて同等であり液面レベルに応じて均等に割り
当てられているので上述のように成形容易さ、組立易さ
等の効果を得られるが、これによって液面レベルの検出
は均等間隔で出力されるので、様々な形状の容器ＴＮＫ
にも対応できるように上記補正回路を付加している。こ
のように、補正回路により容器ＴＮＫの形状を考慮して
補正した電気出力信号を生成することにより、より正確
に液位を測定できるようになる。また、補正回路は形状
データを書き換え可能に格納するので、形状データ書き
換えによりあらゆる形状の容器ＴＮＫ内の液体ＬＱの液
位ＬＶを測定できるようになる。

【００５０】

【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、液位検出点に応じたフロートＦに内蔵され
る磁石Ｍ、軸ヨーク１０２、外側ヨーク１０３の磁力結
合による磁力により、液位を測定するようにしているの
で、液位検出点の数が増えても、従来のように高価なリ
ードスイッチの及びそれに伴う半田接合作業の増加が伴
うことはない。すなわち、液位検出点が増えても、磁石
付きフロートＦと各ヨークの形状変化のみで対応できる
ようになるので、高価な部品点数の増加防止、組立工数
増加防止等コストアップを抑えることができるようにな
る。更に、従来のリードスイッチ方式とは異なり無接点
で液位検出できるようになるうえ、半田接合作業の増加
もないので信頼性も高まる。

【００５１】請求項２記載の発明によれば、外側ヨーク
１０３の各足部Ｙが集結する平面部と軸ヨーク１０２の
上端部との間に検出回路１０４を挟着するようにしてい
るので、本液面レベルセンサの組立作業が容易になる。
すなわち、組立時には軸ヨーク１０２の上端部に検出回
路１０４を搭載し、その上から、検出回路１０４を挟む
ように外側ヨーク１０３を装着するようにして組み立て
ることができる。また、このような挟着構造にすること
により、軸ヨーク１０２及び外側ヨーク１０３の形状も
複雑化することもない。

【００５２】請求項３記載の発明によれば、本液面レベ
ルセンサを構成する各フロートＦは共に全て同型状であ
り、各フロート収容室Ｒは共に全て同型状であり、各フ
ロート収容室Ｒ間の距離は等しく、各フロートＦに内蔵
されるそれぞれの前記磁石Ｍの持つ磁力及び形状は同等
である。このように、本液面レベルセンサを構成する基
本部分を均等化することにより、成形が容易になる、組
立が簡素化し工数が減る、磁石も液位検出点の数に関わ
らず１種類でよくなる等、請求項１記載の効果に加えて
更にコストアップを抑えることができるようになる。

【００５３】請求項４記載の発明によれば、外側ヨーク
１０３の足部Ｙの長さは螺旋状に段階的に均等に変化し
ていくように形成されているので、この外側ヨーク１０
３が形成しやすくなる。すなわち、足部Ｙの長さが、螺
旋状に回転する方向に順次均等な長さだけ変化するよう
に外側ヨーク１０３を成形するようにすればよい。

【００５４】請求項５記載の発明によれば、各フロート
Ｆに内蔵される各磁石Ｍはラジアル状に着磁されたリン
グ型であるので、重量バランスがよく、フロート摺動が
安定的になる。したがって測定精度がより正確になる。

【００５５】請求項６記載の発明によれば、あらゆる形
状の容器ＴＮＫ内の液体ＬＱの液位をより正確に測定で
きるようになる。すなわち、請求項３記載のように、フ
ロートＦ、フロート収容室Ｒ、フロート収容室Ｒ間の距
離及び磁石Ｍの磁力はすべて同等であり液面レベルに応
じて均等に割り当てられているので上記のように成形容
易さ、組立易さ等の効果を得られるが、液面レベルの検
出は均等間隔で出力されるので、様々な形状の容器ＴＮ
Ｋにも対応できるように上記補正回路を付加している。
このように、補正回路により容器ＴＮＫの形状を考慮し
て補正電気信号を生成することにより、より正確に液位
を測定できるようになる。また、補正回路は形状データ
を書き換え可能に格納するので、形状データ書き換えに
よりあらゆる形状の容器ＴＮＫ内の液体ＬＱの液位を測
定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液面レベルセンサの実施形態を示す概
要図である。

【図２】図２（Ａ）は、外側ヨークの概観を示す斜視図
である。図２（Ｂ）は、本液面レベルセンサの平面図で
ある。図２（Ｃ）は、図１に示すＡＡ線断面図である。

【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）は、フロートの摺動と磁
気結合の関係を説明するための説明図である。

【図４】図４（Ａ）は補正前の磁気結合磁石数と電気出
力信号との関係を示すグラフである。図４（Ｂ）は補正
後の磁気結合磁石数と電気出力信号との関係を示すグラ
フである。

【図５】従来の液面レベルセンサを示す概要図である。

【図６】図５の従来例による液面レベルと電気出力信号
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｒ、Ｒ１〜Ｒ１０ フロート収容室 Ｆ、Ｆ１〜Ｆ１０ フロート Ｍ、Ｍ１〜Ｍ１０ 磁石 Ｌ１〜Ｌ１０ 液位検出点 ＬＱ 液体 ＬＶ 液位 １０１ レベルセンサ筐体 １０１Ｒ 検出回路収容部 １０２ 軸ヨーク １０２Ａ 先端凸部 １０３ 外側ヨーク １０４ 検出回路 １０４Ａ 磁気検出素子 １０５ 電気信号出力端子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を貯蔵する容器に装着され、この液
   体の液位を磁力を利用して測定する液面レベルセンサで
   あって、 筒形状のレベルセンサ筐体と、 磁石が内蔵され、前記液体に対して浮力を有するリング
   状の複数のフロートと、 前記レベルセンサ筐体の中心軸を貫通するようにこの筐
   体に取付けられ、前記フロートを貫通して前記フロート
   が摺動する際のガイドとなる、磁性体で形成された軸ヨ
   ークと、 前記レベルセンサ筐体の一部であり、前記フロートが所
   定量だけ摺動できるように前記複数のフロートをそれぞ
   れ収容する、複数の液位検出点にそれぞれ応じて形成さ
   れた複数のフロート収容室と、 前記複数のフロート収容室を外側から覆うような形状で
   あり、前記フロートが摺動により前記フロート収容室の
   天井面に接した際前記磁石と磁気結合するように、前記
   複数のフロート収容室のそれぞれの位置に応じた長さの
   複数の足部を有する、磁性体で形成された外側ヨーク
   と、 前記磁石の一方の極、前記軸ヨーク、前記外側ヨーク、
   及び前記磁石の他方の極からなる磁気結合ループに介在
   し、この磁気結合ループによる磁力を検出する磁気検出
   素子と、 を有することを特徴とする液面レベルセンサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液面レベルセンサにおい
   て、 前記磁気検出素子は、前記複数の足部が集結する前記外
   側ヨークの平面部と前記軸ヨークの上端部との間に挟着
   される、 ことを特徴とする液面レベルセンサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２いずれか記載の液面レベ
   ルセンサにおいて、 前記複数のフロートは共に全て同型状であり、 前記複数のフロート収容室は共に全て同型状であり、 前記複数のフロート収容室間の距離は等しく、 前記複数のフロートに内蔵されるそれぞれの前記磁石の
   形状及び磁力は同等である、 ことを特徴とする液面レベルセンサ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の液面レベルセンサにおい
   て、 前記外側ヨークの足部の長さは、螺旋状に段階的に均等
   に変化していくように形成されている、 ことを特徴とする液面レベルセンサ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の液面レベルセンサにおい
   て、 前記磁石は、ラジアル状に着磁されたリング型である、 ことを特徴とする液面レベルセンサ。
6. 【請求項６】 請求項３〜５いずれか記載の液面レベル
   センサにおいて、 前記磁気検出素子からの検出された磁力を電気信号に変
   換する磁電気変換回路と、 前記容器の形状に応じた形状データを書き換え可能に格
   納し、前記電気信号を前記形状データに基づき前記形状
   に応じて補正した補正電気信号を生成する補正回路と、 を更に有することを特徴とする液面レベルセンサ。