JP2002195869A - 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】 軸ヨーク１０と外側ヨーク２０とによっ
て構成されるフロート軸にガイドされて、リング状のフ
ロート３０が液位に応じて摺動する。フロート３０には
放射状にＮ極及びＳ極が交互に多極着磁されたリング状
の磁石３１が収容されており、この磁石３１の他方の極
が、液位検出点にそれぞれ応じた長さの外側ヨーク２０
の足部Ｙのいずれか或いはいくつかと磁気結合する。こ
れにより、液位に応じて、上記磁石３１の他方の極、軸
ヨーク１０、外側ヨーク２０、及び磁石３１の一方の極
からなる磁気結合ループが形成され、このループに介在
する磁気検出素子４０Ａによりその磁力が検出される。
そして、この磁力を利用して容器ＴＮＫ内にある液体Ｌ
Ｑの液面レベルが測定される。

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９及び図１０を用いてこの問題を説
明する。図９は、従来の液面レベルセンサを示す概要図
である。図９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１０は、図９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９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
１０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１０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、放射状にＮ極及びＳ極が交互に
多極着磁されたリング状の磁石３１と、前記磁石３１を
収容し、前記液体ＬＱに対して浮力を有するリング状の
フロート３０と、前記フロート３０を貫通して前記フロ
ート３０が摺動する際のガイドとなるフロート軸の一部
を構成し、摺動する前記フロート３０に収容される前記
磁石３１の一方の極の着磁位置に対向するように放射状
に、かつ軸方向に連続的に延びた複数の縦長リブ１２を
有する、磁性体で形成された軸ヨーク１０と、前記軸ヨ
ーク１０を外側から覆うような形状をしており、前記軸
ヨーク１０と一体化されて、前記フロート軸を構成し、
摺動する前記フロート３０に収容される前記磁石３１の
他方の極の着磁位置に対向するように、予め段階的に設
定された複数の液位検出点にそれぞれ応じた長さの複数
の足部Ｙを有する、磁性体で形成された外側ヨーク２０
と、前記磁石３１の一方の極、前記軸ヨーク１０、前記
外側ヨーク２０、及び前記磁石３１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４０Ａ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、軸ヨーク１
０と外側ヨーク２０とによって構成されるフロート軸に
ガイドされて、リング状のフロート３０が液位に応じて
摺動する。フロート３０には放射状にＮ極及びＳ極が交
互に多極着磁されたリング状の磁石３１が収容されてお
り、この磁石３１の他方の極が、液位検出点にそれぞれ
応じた長さの外側ヨーク２０の足部Ｙのいずれか或いは
いくつかと磁気結合する。また、軸ヨーク１０は、磁石
３１の一方の極の着磁位置に対向するように放射状に、
かつ軸方向に連続的に延びた複数の縦長リブ１２を有す
るので、縦長リブ１２を介して磁石３１の一方の極は軸
ヨーク１０と常に磁気結合している。これにより、上記
磁石３１の他方の極、軸ヨーク１０、外側ヨーク２０、
及び磁石３１の一方の極からなる磁気結合ループが形成
されるが、液位に応じて上記磁気結合する外側ヨーク２
０の足部Ｙが変動するので、これに伴い変動する磁力が
磁気検出素子４０Ａにより検出される。そして、この磁
力を利用して容器ＴＮＫ内にある液体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４０Ａは、前記複数の足部Ｙが集結する前記外側ヨー
ク２０の平面部と前記軸ヨーク１０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
２０の各足部Ｙが集結する平面部と軸ヨーク１０の上端
部との間に検出素子４０Ａ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１０の上端部に検出素子４０
Ａを搭載し、その上から、検出素子４０Ａを挟むように
外側ヨーク２０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及び図４に示すよう
に、請求項２記載の液面レベルセンサにおいて、外側ヨ
ーク２０の足部Ｙの長さは、液位検出点に応じて螺旋状
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。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、外側ヨーク
２０の足部Ｙの長さは液位検出点に応じて螺旋状に段階
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２０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２０を成形するようにすれ
ばよい。

【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１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、前記磁気検出素
子４０Ａ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。

【００１５】請求項４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、外
側ヨーク２０を螺旋状に段階的に均等に変化するように
すると、成形容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
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
ゆる形状の容器内の液体の液位を測定できるようにな
る。

【００１６】

【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。

【００１７】まず、図１及び図２を用いて本液面レベル
センサの概要を説明する。図１は、本発明の液面レベル
センサの一実施形態を示す概要図である。図２（Ａ）及
び（Ｂ）はそれぞれ、図１の液面レベルセンサのＡＡ線
断面図及び下面図である。なお、この図２（Ａ）及び
（Ｂ）では、図１のタンクＴＮＫは省略している。

【００１８】図１の概要図に示すように本液面レベルセ
ンサは、例えば、車載ガソリンタンク等の容器ＴＮＫ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はほぼ円
筒状の外形を有し、上記容器ＴＮＫにある液体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。

【００１９】本液面レベルセンサは、フロート軸を構成
する軸ヨーク１０、外側ヨーク２０、及びこれにガイド
されて摺動するリング状の磁石３１を収容するリング状
のフロート３０により基本外形が構成されている。この
軸ヨーク１０及び外側ヨーク２０で構成されるフロート
軸は実際には、磁力結合を妨げない材質で形成された円
筒状のフロート軸筐体（不図示）で外周が覆われてい
る。

【００２０】軸ヨーク１０は、フロート３０を貫通して
フロート３０が摺動する際のガイドとなるフロート軸の
一部を構成するもので、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、摺動するフロート３０に収容される磁石３１の一
方の極（例えばＳ極）の着磁位置に対向するように放射
状に、かつ軸方向に連続的に延びた複数の縦長リブ１２
を有する。このリブ１２の数は、８磁極対の磁石３１に
対応して、この例では８つである。更に軸ヨーク１０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１１が形成されている。そして、この軸ヨー
ク１０は、後述の磁気ループを形成するため、磁性体で
形成されている。

【００２１】外側ヨーク２０は、軸ヨーク１０を外側か
ら覆うような形状をしており、上記軸ヨーク１０と一体
化されて前述したフロート軸を構成する。そして、図２
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、摺動するフロート３０
に収容される磁石３１の他方の極（例えばＮ極）の着磁
位置に対向するように、予め段階的に設定された複数の
液位検出点にそれぞれ応じた長さの複数の足部Ｙ（Ｙ１
〜Ｙ８）を有する。この足部Ｙ１〜Ｙ８は、この例では
検出する液位が８段階であることに基づく。そして、こ
の外側ヨーク２０は、後述の磁気ループを形成するた
め、磁性体で形成されている。なお、上記軸ヨーク１０
及び外側ヨーク２０は、後述の図３及び図４を用いた説
明により、全体形状がより明確になる。

【００２２】フロート３０は図２（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、リング状をしており、磁石３１を収容する。
そして、フロート３０は容器ＴＮＫ内の液体ＬＱに対し
て浮力を有する材質で形成されている。このフロート３
０には、上記軸ヨーク１０及び外側ヨーク２０により構
成されるフロート軸が貫通され、これにガイドされてフ
ロート３０は摺動する

【００２３】このフロート３０に収容される磁石３１も
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、リング状をしてお
り、放射状にＮ極及びＳ極が交互に多極着磁された永久
磁石である。この例では、８つの液位を測定可能にする
ため、８磁極対になっている。このようにリング型にす
ることにより、重量バランスがよく、フロート摺動が安
定的になる。

【００２４】また上記磁気検出素子４０Ａを含む検出回
路４０、特にその検出素子４０Ａが磁力を検出しやすい
ように外側ヨーク２０の平面部と軸ヨーク１０の先端に
形成された先端凸部１１の間に挟まれるようにして固定
されている。

【００２５】このように外側ヨーク２０の各足部Ｙ１〜
Ｙ８が集結する平面部と軸ヨーク１０の上端部との間に
検出素子４０Ａを含む検出回路４０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１０の上端部に検出
回路４０を搭載し、その上から、検出回路４０を挟むよ
うに外側ヨーク２０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１０及び外側ヨーク２０の形状も必要以上
に複雑化することもない。

【００２６】この検出回路４０は磁気検出素子４０Ａ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４０Ａ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
４０Ａ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ＥＥ
ＰＲＯＭとマイコンもしくはＡＳＩＣ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し、電気信号出力端子５０
から出力する。なお、上記補正電気信号に関しては、図
８を用いて再度説明する。

【００２７】検出回路４０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。

【００２８】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Ｌｎはこの例では８段階に設定さ
れており、フロート３０は液位に応じてフロート軸にガ
イドされて、図１の矢印で示すように上下に摺動する。
この例では、液位は８段階中、４段階にあるとしてい
る。

【００２９】そうすると、フロート３０に内蔵されてい
る磁石３１の４つの各Ｓ極は、この４段階の位置に対応
する外側ヨークの足部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３及びＹ４とそれ
ぞれ磁気結合する。これにより、図１の点線で示すよう
に、磁石３１の４つの各Ｓ極、（４つの各縦長リブ１２
を介して）軸ヨーク１０、（足部Ｙ１〜Ｙ４を介して）
外側ヨーク２０、及び磁石３１の４つの各Ｎ極からなる
４系統の磁気結合ループが形成されることになる。な
お、この磁気結合に関しては、図５〜図７で後述する。

【００３０】上述のように、軸ヨーク１０の先端凸部１
１及び外側ヨーク２０の間には、検出回路４０が介在す
るので、そこに含まれる磁気検出素子４０Ａ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が測定できるようになる。

【００３１】このように本実施形態によれば、液位検出
点Ｌｎに応じたフロート３０に内蔵される磁石３１、軸
ヨーク１０、外側ヨーク２０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Ｌｎが増えても、磁石付
きフロート３０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。

【００３２】次に図３及び図４を用いて、上記軸ヨーク
及び外側ヨークによって構成されるフロート軸について
説明を加える。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞ
れ、本液面レベルセンサの軸ヨーク及び外側ヨークから
構成されるフロート軸を示す正面図、平面図及び下面図
である。図４は、図３で示すフロート軸を構成する軸ヨ
ーク及び外側ヨークの分解斜視図である。

【００３３】図３（Ａ）及び図４に示すように、外側ヨ
ーク２０が軸ヨーク１０を外側から覆うようして、これ
らが一体化されフロート軸を構成している。そして、図
３（Ｃ）に示すように、外側ヨーク２０と軸ヨーク１０
とは、外側ヨーク２０の８本の足部Ｙ１〜Ｙ８と軸ヨー
ク１０の８本の縦長リブ１２とが互い違いになるように
して、一体化されている。なお、このフロート軸は実際
には、磁力結合を妨げない材質で形成された円筒状のフ
ロート軸筐体（不図示）で外周が覆われている。

【００３４】図３（Ｂ）及び（Ｃ）、並びに図４に示す
ように、軸ヨーク１０は、前述したリング状の磁石３１
のそれぞれのＳ極の着磁位置に対向するように放射状
に、かつ軸方向に連続的に延びた８本の縦長リブ１２を
有する円柱状に形成される。このリブ１２の数は、８磁
極対の磁石３１に対応して、この例では８つである。更
に軸ヨーク１０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１１が形成されている。そ
して、軸ヨーク１０は、後述の磁気ループを形成するた
め、磁性体で形成されている。

【００３５】図３及び図４に示すように、外側ヨーク２
０は、軸ヨーク１０を外側から覆うように上記軸ヨーク
１０と一体化されて前述したフロート軸を構成する。そ
して、フロート３０が摺動する際に、ここに収容される
磁石３１のＮ極の着磁位置に対向するように、かつ予め
段階的に設定された複数の液位検出点にそれぞれ応じた
長さの８本の足部Ｙ（Ｙ１〜Ｙ８）を有する。この足部
Ｙ１〜Ｙ８が８本であるのは、この例では液位検出点Ｌ
ｎが８段階であることに基づく。

【００３６】また、図４に示すように上記足部Ｙ１〜Ｙ
８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３（Ｂ）の平面図に示
すように８本の足部Ｙ１〜Ｙ８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。これら足部Ｙ１〜Ｙ８は、螺旋状の細長い短冊
状であり、それらの長さは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Ｙ８
より所定長だけ短い足部Ｙ７が隣設され、このように左
回り螺旋状にＹ６、Ｙ５、…、Ｙ１が形成される。足部
Ｙ８の長さは１番に低位の検出点Ｌ１に対応し、足部Ｙ
７の長さは２番に低位の検出点Ｌ１に対応するという具
合に、順次、足部Ｙ６、Ｙ５、Ｙ４、Ｙ３、Ｙ２、及び
Ｙ１の長さはそれぞれ、検出点Ｌ３、 Ｌ４、 Ｌ５、
Ｌ６、 Ｌ７、及びＬ８に対応している。

【００３７】なお、これら足部Ｙ１〜Ｙ８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、螺旋状に均等に順次変化するよう
に形成すると、この外側ヨーク２０が全体的に成形しや
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
２０を成形するようにすればよい。

【００３８】更に、図５〜図７を用いて、フロート位置
と磁束量の関係を説明する。図５（Ａ）、図６（Ａ）及
び図７（Ａ）はそれぞれ、液位が最低点時、中位点時及
び最高点時の磁気結合の説明図である。図５（Ｂ）、図
６（Ｂ）及び図７（Ｂ）はそれぞれ、図５（Ａ）、図６
（Ａ）及び図７（Ａ）の状態における磁束量を示すグラ
フである。なお、磁気結合の状態は、上記各図と共に図
１を再び参照すると理解がしやすくなる。

【００３９】液位が最低点時（Ｌ１）には、図５（Ａ）
に示すように、外側ヨーク２０の足部Ｙ１だけが磁石３
１のＮ極と対峙するので、その際の結合磁束は、図５
（Ａ）及び図１の点線で示すように、磁石３１のＳ極、
軸ヨーク１０の縦長リブ１２及び先端凸部１１、外側ヨ
ーク２０の平面部及び足部Ｙ１を介して、上記磁石３１
のＮ極及びＳ極に至り、これにより検出点Ｌ１の液位に
応じた磁気結合ループが形成される。このように、磁気
結合ループは足部Ｙ１に基づく１系統だけなので、この
時の全磁束量は図５（Ｂ）のＧ１で示すように最低とな
る。

【００４０】また、液位が中位時（Ｌ４）には、図６
（Ａ）に示すように、外側ヨーク２０の足部Ｙ１〜Ｙ４
が磁石３１の４つのＮ極と対峙するので、その際の結合
磁束は、図６（Ａ）及び図１の点線で示すように、磁石
３１のＳ極、軸ヨーク１０の縦長リブ１２及び先端凸部
１１、外側ヨーク２０の平面部及び足部Ｙ１〜Ｙ４を介
して、上記磁石３１のＮ極及びＳ極に至り、これにより
検出点Ｌ４の液位に応じた磁気結合ループが形成され
る。このように、磁気結合ループは足部Ｙ１〜Ｙ４に基
づく４系統あるので、この時の全磁束量は図６（Ｂ）の
Ｇ４で示すように最高位の約半分となる。

【００４１】更に、液位が最高位時（Ｌ８）には、図７
（Ａ）に示すように、外側ヨーク２０の全足部Ｙ１〜Ｙ
８がそれぞれ、磁石３１の全ての各Ｎ極と対峙するの
で、その際の結合磁束は、図７（Ａ）及び図１の点線で
示すように、磁石３１のＳ極、軸ヨーク１０の縦長リブ
１２及び先端凸部１１、外側ヨーク２０の平面部及び足
部Ｙ１〜Ｙ８を介して、上記磁石３１のＮ極及びＳ極に
至り、これにより検出点Ｌ８の液位に応じた磁気結合ル
ープが形成される。このように、磁気結合ループは足部
Ｙ１〜Ｙ８に基づく８系統あるので、この時の全磁束量
は図７（Ｂ）のＧ４で示すように最大となる。

【００４２】なお、他の検出点Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６
及びＬ７の時にも上記と同様に考えることができ、各液
位に応じた磁束量が生成される。

【００４３】最後に図８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８（Ａ）は補正前のフロー
ト磁石位置と電気出力信号との関係を示すグラフであ
る。図８（Ｂ）は補正後のフロート磁石位置と電気出力
信号との関係を示すグラフである。

【００４４】補正回路による補正前には、磁気検出素子
４０Ａによって検出された磁力は磁電気変換回路によっ
て図８（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、液位がＬ４からＬ５に変化すると、電気出力信
号も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が
検出点Ｌ５にあることを算出することができる。上記は
液位の増加時であるが、減少時には電気出力信号が６０
Ｘ（Ｖ）から５０Ｘ（Ｖ）への変化部でも、液位がＬ５
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。

【００４５】これに対して、図８（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８（Ａ）のような電気出力信号が補正され
て、図８（Ｂ）に示すような電気出力信号になる。すな
わち、図８（Ｂ）に示すように、液位がＬ５からＬ６、
又はＬ６からＬ５へと変化する際、その電気出力信号は
２０Ｘ（Ｖ）増減する。一方、Ｌ６からＬ７（又はＬ７
からＬ６）等の変化の際には、それらの電気出力信号は
１０Ｘ（Ｖ）しか増減しない。

【００４６】すなわち、形状データが示す容器ＴＮＫの
形状によると、上記液位がＬ５からＬ６、又はＬ６から
Ｌ５へと変化する箇所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、液位が
１段階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。逆に、液位がＬ２からＬ
３、又はＬ３からＬ２へと変化する際等は、その電気出
力信号は５Ｘ（Ｖ）だけしか変化しない。すなわち、こ
の液位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段階だけ変動
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。

【００４７】図３及び図４で説明したように、外側ヨー
ク２０を螺旋状に段階的に均等に変化するようにする
と、成形容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。

【００４８】なお、上記実施形態で説明した、磁石３
１、軸ヨーク１０及び外側ヨーク２０で説明した極性
は、全く反対にしてもよい。また、液位検出点の変更に
伴って、磁極対の数や足部の本数も適宜変更可能であ
る。

【００４９】

【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、液位検出点に応じて変動するフロート３０
に内蔵される磁石３１、軸ヨーク１０、外側ヨーク２０
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３１の多極化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。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、外側ヨーク
２０の各足部Ｙが集結する平面部と軸ヨーク１０の上端
部との間に検出素子４０Ａ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１０の上端部に検出素子４０
Ａを搭載し、その上から、検出素子４０Ａを挟むように
外側ヨーク２０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１０及び外側ヨーク２０の形状も複雑化するこ
ともない。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、外側ヨーク
２０の足部Ｙの長さは液位検出点に応じて螺旋状に段階
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２０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２０を成形するようにすれ
ばよい。

【００５２】請求項４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、外
側ヨーク２０を螺旋状に段階的に均等に変化するように
すると、成形容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
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一実施形態を示す
概要図である。

【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図１の液面
レベルセンサのＡＡ線断面図及び下面図である。

【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、本
液面レベルセンサの軸ヨーク及び外側ヨークから構成さ
れるフロート軸を示す正面図、平面図及び下面図であ
る。

【図４】図３で示すフロート軸を構成する軸ヨーク及び
外側ヨークの分解斜視図である。

【図５】図５（Ａ）は、液位が最低点時の磁気結合の説
明図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態における
磁束量を示すグラフである。

【図６】図６（Ａ）は、液位が中位点時の磁気結合の説
明図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態における
磁束量を示すグラフである。

【図７】図７（Ａ）は、液位が最高点時の磁気結合の説
明図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の状態における
磁束量を示すグラフである。

【図８】図８（Ａ）は補正前のフロート磁石位置と電気
出力信号との関係を示すグラフである。図８（Ｂ）は補
正後のフロート磁石位置と電気出力信号との関係を示す
グラフである。

【図９】従来の液面レベルセンサを示す概要図である。

【図１０】図９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】

１０ 軸ヨーク １１ 先端凸部 １２ 縦長リブ ２０ 外側ヨーク ３０ フロート ３１ 磁石 ４０ 検出回路 ４０Ａ 磁気検出素子 ５０ 電気信号出力端子 ＴＮＫ 容器 Ｌｎ 液位検出点 ＬＱ 液体 ＬＶ 液位 Ｙ１〜Ｙ８ 足部

Claims (4)

【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、 放射状にＮ極及びＳ極が交互に多極着磁されたリング状
   の磁石と、 前記磁石を収容し、前記液体に対して浮力を有するリン
   グ状のフロートと、 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
   イドとなるフロート軸の一部を構成し、摺動する前記フ
   ロートに収容される前記磁石の一方の極の着磁位置に対
   向するように放射状に、かつ軸方向に連続的に延びた複
   数の縦長リブを有する、磁性体で形成された軸ヨーク
   と、 前記軸ヨークを外側から覆うような形状をしており、前
   記軸ヨークと一体化されて、前記フロート軸を構成し、
   摺動する前記フロートに収容される前記磁石の他方の極
   の着磁位置に対向するように、予め段階的に設定された
   複数の液位検出点にそれぞれ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２記載の液面レベルセンサにおい
   て、 外側ヨークの足部の長さは、液位検出点に応じて螺旋状
   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。
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。