特許 5986881 液面レベル検出装置

(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】5986881

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】液面レベル検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/62 20060101AFI20160823BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/62 P

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-231985(P2012-231985)

(22)【出願日】2012年10月19日

(65)【公開番号】特開2014-85141(P2014-85141A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100060690

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 秀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100070002

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100110733

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥野 正司

(74)【代理人】

【識別番号】100173978

【弁理士】

【氏名又は名称】朴 志恩

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 亜矢子

(72)【発明者】

【氏名】荘田 隆博

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 実開平２−８５３３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−３１１６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−９１３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４１１５０３６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ２３

Ｇ０１Ｂ７

Ｇ０１Ｄ５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動するマグネットと、前記マグネットからの磁気を検出する磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを検出する液面レベル検出装置において、
ｎ個（ｎは４以上の偶数）の前記磁気センサが、前記マグネットの上下動範囲に上下方向に互いに離間して並べて設けられ、
前記ｎ個の磁気センサのうち上半分の出力を加算した加算値と前記ｎ個の磁気センサのうち下半分の出力を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、前記液面レベルを検出する演算手段をさらに備えた
ことを特徴とする液面レベル検出装置。

【請求項2】

タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動するマグネットと、前記マグネットからの磁気を検出する磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを検出する液面レベル検出装置において、
ｎ個（ｎは４以上の偶数）の前記磁気センサが、前記マグネットの上下動範囲に上下方向に互いに離間して並べて設けられ、
前記ｎ個の磁気センサの出力に各々重付値を乗じる重み付け手段と、
前記ｎ個の磁気センサのうち上半分の重み付けした出力を加算した加算値と前記ｎ個の磁気センサのうち下半分の重み付けした出力を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、前記液面レベルを検出する演算手段と、を備え、
前記重み付け手段は、前記磁気センサの配置位置が前記ｎ個の磁気センサの上下配置範囲の中央から離れるほど大きな重付値を乗じるように設定されている
ことを特徴とする液面レベル検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液面レベル検出装置に係り、特に、自動車のガソリンやエンジンオイルなどの液体を貯蔵するタンクに装着され、前記液体の液面レベルを、磁力を利用して測定する液面レベル検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の液面レベル検出装置の一例として、図１０に示すような磁気式液面計が知られている（特許文献１）。同図に示すように、磁気式液面計１００は、油槽の外部に取り付けられており、液体導入部２００の一部を構成するガラス管２０１内には、液面の変化に応じて移動可能に設けられたフロート１０１を有する。フロート１０１の上下面には、第１の磁石１０２Ａ及び第２の磁石１０２Ｂが、極性が互いに逆になるようにして設けられている。ガラス管２０１には、センサケース１０３が取り付けられており、センサケース１０３には、上下方向に互いに間隔を空けて複数のセンサ部１０４Ａ〜１０４Ｅが収容されている。

【0003】

センサ部１０４Ａ〜１０４Ｅは各々、第１の磁石１０２Ａ及び第２の磁石１０２Ｂによる磁気を検知する角度センサと、磁気により近傍にフロート１０１が到達したことを検知する磁気センサと、を備えている。上述した磁気式液面計１００によれば、磁気センサの出力が最大のセンサ部１０４Ａ〜１０４Ｅを選択し、選択したセンサ部１０４Ａ〜１０４Ｅの角度センサの出力を液面レベルに換算している。

【0004】

即ち、上述した磁気式液面計１００では、磁気センサでフロート１０１の位置を特定し、フロート１０１に最も近い角度センサで液面レベルを検出している。しかしながら、従来技術では、フロート１０１に一番近い角度センサで液面レベルを計測するため、磁気センサを用いてフロート１０１に一番近い角度センサを探す必要があり、角度センサを探すための磁気センサが必要だった、という問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２３６６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は、磁気センサの出力を液面レベルに対してほぼ線形にすることにより、液面に浮かんだマグネットの位置を探さなくても良い液面レベル検出装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動するマグネットと、前記マグネットからの磁気を検出する磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを検出する液面レベル検出装置において、ｎ個（ｎは４以上の偶数）の前記磁気センサが、前記マグネットの上下動範囲に上下方向に互いに離間して並べて設けられ、前記ｎ個の磁気センサのうち上半分の出力を加算した加算値と前記ｎ個の磁気センサのうち下半分の出力を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、前記液面レベルを検出する演算手段をさらに備えたことを特徴とする液面レベル検出装置に存する。

【0008】

請求項２記載の発明は、タンクに貯蔵された液体の液面に浮かべられ、前記液体の液面レベルの変化に応じて上下動するマグネットと、前記マグネットからの磁気を検出する磁気センサと、を備え、前記磁気センサの出力に基づいて前記液体の液面レベルを検出する液面レベル検出装置において、ｎ個（ｎは４以上の偶数）の前記磁気センサが、前記マグネットの上下動範囲に上下方向に互いに離間して並べて設けられ、前記ｎ個の磁気センサの出力に各々重付値を乗じる重み付け手段と、前記ｎ個の磁気センサのうち上半分の重み付けした出力を加算した加算値と前記ｎ個の磁気センサのうち下半分の重み付けした出力を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、前記液面レベルを検出する演算手段と、を備え、前記重み付け手段は、前記磁気センサの配置位置が前記ｎ個の磁気センサの上下配置範囲の中央から離れるほど大きな重付値を乗じるように設定されていることを特徴とする液面レベル検出装置に存する。

【発明の効果】

【0009】

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、演算手段が、ｎ個の磁気センサのうち上半分の出力を加算した加算値とｎ個の磁気センサのうち下半分を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、液面レベルを検出するので、演算手段による演算結果が液面レベルに対してほぼ線形になり、マグネットの位置を探さなくてもよい。

【0010】

請求項２記載の発明によれば、重み付け手段が、磁気センサの配置位置が中央から離れるほど大きな重付値を磁気センサの出力に乗じて重み付けし、演算手段が、ｎ個の磁気センサのうち上半分の重み付けした出力を加算した加算値とｎ個の磁気センサのうち下半分の重み付けした出力を加算した加算値との一方から他方を差し引いた値を演算して、液面レベルを検出するので、演算手段による演算結果を液面レベルに対してより一層線形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における液面レベル検出装置を示す概略構成図である。

【図2】図１に示す液面レベル検出装置の電気構成図である。

【図3】磁気センサ５Ａ−磁気センサ５Ｂ、磁気センサ５Ｂ−磁気センサ５Ｃ、磁気センサ５Ｃ−磁気センサ５Ｄの中間位置にマグネット３がそれぞれ位置したときの出力Ｖａ〜Ｖｄ、Ｖａ＋Ｖｂ、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ、Ｖｃ＋Ｖｄを示す説明図である。

【図4】マグネット３の位置に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｄの出力Ｖａ〜Ｖｄ、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄを示すグラフである。

【図5】第２実施形態における液面レベル検出装置を示す概略構成図である。

【図6】図５に示す液面レベル検出装置の電気構成図である。

【図7】液面レベル０〜５に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力及び重み付けしていない演算増幅器の出力を示す説明図である。

【図8】液面レベル０〜５に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力及び重み付けした演算増幅器の出力を示す説明図である。

【図9】液面レベル０〜５に対する重み付けした演算増幅器の出力を示すグラフである。

【図10】従来の液面レベル検出装置としての磁気式液面計の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

第１実施形態
以下、第１実施形態における液面レベル検出装置を図１及び図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態における液面レベル検出装置を示す概略図である。図２は、図１に示す液面レベル検出装置の電気構成図である。同図に示すように、液面レベル検出装置１は、タンク２に貯蔵された液体の液面に浮かべられ、液体の液面の変化に応じて上下動するマグネット３と、マグネット３が上下動自在に嵌合され、マグネット３の上下動をガイドする案内部材としてのロッド４と、ロッド４に取り付けられた４つの磁気センサ５Ａ〜５Ｄと、演算増幅器６（図２）と、を備えている。

【0013】

上記ロッド４は、上下方向に延在する棒状に設けられていて、マグネット３に設けた貫通孔３ａに通すことによりマグネット３が上下動自在に嵌合される。このロッド４の下端部には、マグネット３の底面と当接してマグネット３の抜けを防止するフランジ状のストッパ４ａが設けられている。ストッパ４ａは、円盤状に設けられていて、その径はマグネット３に設けた貫通孔３ａの径よりも大きく設けられている。

【0014】

また、ロッド４の上端部には、液面レベル検出装置１をタンク２に取り付けるためのフランジ状の取付フランジ４ｂが設けられている。取付フランジ４ｂは、例えば、円盤状に設けられていて、その径はタンク２天井に設けられた液面レベル検出装置１をタンク２内に挿入するための開口２ａの径よりも大きく設けられている。なお、取付フランジ４ｂは、開口２ａよりも大きく設けられていればよく、その形状は円盤状に限ったものではない。ロッド４は、取付フランジ４ｂとストッパ４ａとの間にマグネット３を通していて、マグネット３は取付フランジ４ｂ及びストッパ４ａの間をロッド４に沿って上下動する。

【0015】

上記マグネット３は、図１に示すように、円柱状に形成されていて、その中央にロッド４を貫通する貫通孔３ａが形成されている。本実施形態では、マグネット３自体が液面に浮かんでいるが、浮力が足りない場合には浮力のあるフロートにマグネット３を内蔵してもよい。上記４つの磁気センサ５Ａ〜５Ｄは、ロッド４内に上下方向に互いに離間して並べて配置されている。このように磁気センサ５Ａ〜５Ｄをロッド４内に配置することにより、磁気センサ５Ａ〜５Ｄをマグネット３の上下動範囲に上下方向に互いに離間して並べて設けることができる。この磁気センサ５Ａ〜５Ｄは各々、ホール素子、磁気抵抗素子などで構成され、上下動するマグネット３との距離に応じて変化する磁界の強さをそれぞれ検出する。

【0016】

上記演算増幅器６は、図２に示すように、その＋端子が抵抗Ｒａ、Ｒｂを介して磁気センサ５Ａ、５Ｂの出力Ｖａ、Ｖｂに接続され、その−端子が抵抗Ｒｃ、Ｒｄを介して磁気センサ５Ｃ、５Ｄの出力Ｖｃ、Ｖｄに接続されている。また、演算増幅器６は、その＋端子が抵抗Ｒ２を介してグランドに接続され、その−端子が抵抗Ｒ３を介して出力に接続されている。演算増幅器６の出力Ｖoutは、下記の式（１）に示す値となる。
Ｖout＝［（Ｒ２／Ｒａ）・Ｖａ＋（Ｒ２／Ｒｂ）・Ｖｂ］−［（Ｒ３／Ｒｃ）・Ｖｃ＋（Ｒ３／Ｒｄ）・Ｖｄ］ …（１）
このとき、Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝Ｒ１、Ｒ２＝Ｒ３とすると、演算増幅器６の出力Ｖoutは、下記の式（２）に示す値となる。
Ｖout＝Ｒ２／Ｒ１（Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ） …（２）

【0017】

即ち、演算増幅器６は、演算手段として働き、４個の磁気センサ５Ａ〜５Ｄのうち上半分の出力を加算した加算値（＝Ｖａ＋Ｖｂ）から４個の磁気センサ５Ａ〜５Ｄのうち下半分の出力を加算した加算値（＝Ｖｃ＋Ｖｄ）を差し引いた値を液面レベルに応じた値として出力する。

【0018】

次に、図３及び図４を参照して本発明の液面レベル検出装置１の原理について説明する。図３は、磁気センサ５Ａ−磁気センサ５Ｂ、磁気センサ５Ｂ−磁気センサ５Ｃ、磁気センサ５Ｃ−磁気センサ５Ｄの中間位置にマグネット３をそれぞれ配置したときの出力Ｖａ〜Ｖｄ、Ｖａ＋Ｖｂ、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ、Ｖｃ＋Ｖｄを示す説明図である。図４は、マグネット３の位置（液面レベル）に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｄの出力Ｖａ〜Ｖｄ、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄを示すグラフである。

【0019】

図３に示すように、液面レベルが磁気センサ５Ａ−磁気センサ５Ｂの中間位置になり、マグネット３がその中間位置に配置されると、Ｖａ＝Ｖｂ＝９、Ｖｃ＝２、Ｖｄ＝０となり、結果Ｖａ＋Ｖｂ＝１８、Ｖｃ＋Ｖｄ＝２、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ＝１６となる。液面レベルが磁気センサ５Ｂ−磁気センサ５Ｃの中間位置になり、マグネット３がその中間位置に配置されると、Ｖａ＝４、Ｖｂ＝Ｖｃ＝８、Ｖｄ＝４となり、結果Ｖａ＋Ｖｂ＝１２、Ｖｃ＋Ｖｄ＝１２、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ＝０となる。また、液面レベルが磁気センサ５Ｃ−磁気センサ５Ｄの中間位置になり、マグネット３がその中間位置に配置されると、Ｖａ＝０、Ｖｂ＝２、Ｖｃ＝Ｖｄ＝９となり結果、Ｖａ＋Ｖｂ＝２、Ｖｃ＋Ｖｄ＝１８、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ＝−１６となる。

【0020】

即ち、図４に示すように、各磁気センサ５Ａ〜５Ｄの出力は、マグネット３が磁気センサ５Ａ〜５Ｄの配置位置に位置したとき最も大きくなり、マグネット３が磁気センサ５Ａ〜５Ｄから離れるに従って小さくなる。本実施形態では、磁気センサ５Ａ及び５Ｄの中間位置と、磁気センサ５Ｂ及び５Ｃの中間位置と、が同じ位置であるため、磁気センサ５Ｂ及び５Ｃの中間位置Ｐ０では、Ｖａ＝Ｖｄ、Ｖｂ＝Ｖｃとなり、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ＝０となる。この中間位置Ｐ０よりも液面レベルが高くなると、マグネット３が磁気センサ５Ａ及び５Ｂに近づくと共に磁気センサ５Ｃ及び５Ｄから離れる。これに従って磁気センサ５Ａ及び５Ｂの出力Ｖａ、Ｖｂは増加し、磁気センサ５Ｃ及び５Ｄの出力Ｖｃ、Ｖｄは減少するため、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄは増加する。

【0021】

さらに、磁気センサ５Ｂの位置よりも液面レベルが高くなると、マグネット３が磁気センサ５Ａに近づくと共に磁気センサ５Ｂ〜５Ｄから離れる。これに従って磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂは減少し、磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄは０を維持してしまうが、磁気センサ５Ａの出力Ｖａの増加と磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃの減少とが維持されるため、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄもゆるやかに増加を維持する。従って、中間位置Ｐ０から磁気センサ５Ａの配置位置までは、傾きは変わってしまうものの液面レベルの増加に応じてＶａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄは増加する。

【0022】

一方、中間位置Ｐ０よりも液面レベルが低くなると、マグネット３が磁気センサ５Ａ及び５Ｂから離れると共に磁気センサ５Ｃ及び５Ｄに近づく。これに従って磁気センサ５Ａ及び５Ｂの出力Ｖａ、Ｖｂは減少し、磁気センサ５Ｃ及び５Ｄの出力は増加するため、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄは減少する。

【0023】

さらに、磁気センサ５Ｃの位置よりも液面レベルが低くなると、マグネット３が磁気センサ５Ａ〜５Ｃから離れると共に磁気センサ５Ｄに近づく。これに従って磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃは減少し、磁気センサ５Ａの出力Ｖａは０を維持してしまうが、磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂの減少と磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄの増加とが維持されるため、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄもゆるやかに減少を維持する。従って、中間位置Ｐ０から磁気センサ５Ｄの配置位置までは、傾きは変わってしまうものの液面レベルの減少に応じてＶａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄは減少する。

【0024】

以上のことから明らかなように、図４に示すように、Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄは、磁気センサ５Ｄから磁気センサ５Ａの配置位置に亘って液面レベルに対してほぼ線形となり、液面レベルの増加に応じて漸増する。

【0025】

上述した第１実施形態によれば、演算増幅器６が、４個の磁気センサ５Ａ〜５Ｄのうち上半分の出力を加算した加算値（Ｖａ＋Ｖｂ）から４個の磁気センサ５Ａ〜５Ｄのうち下半分を加算した加算値（Ｖｃ＋Ｖｄ）を差し引いた値（Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ）を演算するので、上述したように演算増幅器６による演算結果（Ｖａ＋Ｖｂ−Ｖｃ−Ｖｄ）が液面レベルに対してほぼ線形になり、マグネット３の位置を探さなくてもよい。

【0026】

第２実施形態
次に、第２実施形態における液面レベル検出装置１を図５及び図６を参照して説明する。図５は、第２実施形態における液面レベル検出装置を示す概略構成図である。図６は、図５に示す液面レベル検出装置の電気構成図である。図５及び図６において、図１及び図２について上述した第１実施形態で既に説明した液面レベル検出装置１と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0027】

第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、磁気センサの数である。第１実施形態においては４つの磁気センサ５Ａ〜５Ｄをロッド４内に内蔵させていたが、第２実施形態においては６つの磁気センサ５Ａ〜５Ｆをロッド４内に内蔵させている。そして、上記演算増幅器６は、図６に示すように、その＋端子が抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを介して磁気センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの出力Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに接続され、その−端子が抵抗Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆを介して磁気センサ５Ｄ、５Ｅ、５Ｆの出力Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆに接続されている。また、演算増幅器６は、その＋端子が抵抗Ｒ２を介してグランドに接続され、その−端子が抵抗Ｒ３を介して出力に接続されている。演算増幅器６の出力Ｖoutは、下記の式（３）に示す値となる。
Ｖout＝［（Ｒ２／Ｒａ）・Ｖａ＋（Ｒ２／Ｒｂ）・Ｖｂ＋（Ｒ２／Ｒｃ）・Ｖｃ］−［（Ｒ３／Ｒｄ）・Ｖｄ＋（Ｒ３／Ｒｅ）・Ｖｅ＋（Ｒ３／Ｒｆ）・Ｖｆ］ …（３）

【0028】

このとき、Ｒ２／Ｒａ＝Ｒ３／Ｒｆ＝ｍ１＞Ｒ２／Ｒｂ＝Ｒ３／Ｒｅ＝ｍ２＞Ｒ２／Ｒｃ＝Ｒ３／Ｒｄ＝ｍ３となるように各抵抗Ｒ１、Ｒ３、抵抗Ｒａ〜Ｒｄの抵抗値が設定されていると、出力Ｖoutは下記の式（４）に示すようになる。
Ｖout＝（ｍ１・Ｖａ＋ｍ２・Ｖｂ＋ｍ３・Ｖｃ）−（ｍ３・Ｖｄ＋ｍ２・Ｖｅ＋ｍ１・Ｖｆ）（ｍ１＞ｍ２＞ｍ３） …（４）

【0029】

即ち、演算増幅器６は、重み付け手段及び演算手段として働き、磁気センサ５Ａ〜５Ｆの配置位置が中央から離れるほど大きな重付値ｍ１、ｍ２、ｍ３を磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆに乗じて重み付けし、６個の磁気センサ５Ａ〜５Ｆのうち上半分の重み付けした出力ｍ１・Ｖａ、ｍ２・Ｖｂ、ｍ３・Ｖｃを加算した加算値（ｍ１・Ｖａ＋ｍ２・Ｖｂ＋ｍ３・Ｖｃ）から６個の磁気センサ５Ａ〜５Ｆのうち下半分の重み付けした出力ｍ３・Ｖｄ、ｍ２・Ｖｅ、ｍ１・Ｖｆを加算した加算値（ｍ３・Ｖｄ＋ｍ２・Ｖｅ＋ｍ１・Ｖｆ）を差し引いた値（ｍ１・Ｖａ＋ｍ２・Ｖｂ＋ｍ３・Ｖｃ）−（ｍ３・Ｖｄ＋ｍ２・Ｖｅ＋ｍ１・Ｖｆ）を液面レベルに応じた値として出力する。

【0030】

次に、図７及び図８を参照して本発明の液面レベル検出装置１の原理について説明する。図７は、液面レベル０〜５に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆ及び重み付けしていない演算増幅器６の出力を示す説明図である。図８は、液面レベル０〜５に対する各磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆ及び重み付けした演算増幅器６の出力を示す説明図である。

【0031】

図７及び図８に示す液面レベル０は、液面レベルが磁気センサ５Ｆの配置位置に位置したときのレベルであり、液面レベル１〜５は、液面レベルが磁気センサ５Ｅ〜５Ａの配置位置に位置したときのレベルである。図７及び図８に示すように、磁気センサ５Ａの出力Ｖａは、液面レベル５のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル５から下がるに従って下がる。そして、液面レベル４になると、磁気センサ５Ａの出力Ｖａは「３．５」となりこれ以上液面レベルが下がっても「３．５」を維持する。磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂは、液面レベル４のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル４から離れるに従って下がり、液面レベル５又は液面レベル３に達すると「３．５」となる。そして、磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂは、液面レベルが液面レベル３より下がっても「３．５」を維持する。

【0032】

磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃは、液面レベル３のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル３から離れるに従って下がり、液面レベル４又は液面レベル２に達すると「３．５」となる。そして、磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃは、液面レベルが液面レベル４より上がっても液面レベル２より下がっても「３．５」を維持する。磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄは、液面レベル２のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル２から離れるに従って下がり、液面レベル３又は液面レベル１に達すると「３．５」となる。そして、磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄは、液面レベルが液面レベル３より上がっても液面レベル１より下がっても「３．５」を維持する。

【0033】

磁気センサ５Ｅの出力Ｖｅは、液面レベル１のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル１から離れるに従って下がり、液面レベル２又は液面レベル０に達すると「３．５」となる。そして、磁気センサ５Ｅの出力Ｖｅは、液面レベルが液面レベル２より上がっても「３．５」を維持する。磁気センサ５Ｆの出力Ｖｆは、液面レベル０のとき最も大きい「６」になり、液面レベルが液面レベル０から離れるに従って下がり、液面レベル１に達すると「３．５」となる。そして、磁気センサ５Ｆの出力Ｖｆは、液面レベルが液面レベル１より上がっても「３．５」を維持する。

【0034】

従って、重み付しないと、演算増幅器６の出力Ｖoutは、液面レベル３及び２の中間において０になり、中間よりも液面レベルが高くなると徐々に上がりその後「２．５」でフラットとなり、中間よりも液面レベルが低くなると徐々に下がりその後「−２．５」でフラットとなる。

【0035】

一方、上述したように磁気センサ５Ａ〜５Ｆの配置位置が中央から離れるほど大きな重付値ｍ１、ｍ２、ｍ３を磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆに乗じて重み付けすると（図８に示す例ではｍ１＝３、ｍ２＝１．７６、ｍ３＝０．５５に設定している）、演算増幅器６の出力Ｖoutは、液面レベル５〜０のときそれぞれ７．５、４．４、１．３７５、−１．３７５、−４．４、−７．５となる。従って、図９からも明らかなように、出力Ｖoutは液面レベル５〜０に亘って液面レベルに対してほぼ線形となり、液面レベルの増加に応じて漸増する。

【0036】

即ち、本実施形態では、図８に示すように、液面レベル３〜２の中間位置Ｐ０では、Ｖｃ＝Ｖｄ、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｅ＝Ｖｆ＝３．５となり、（ｍ１・Ｖａ＋ｍ２・Ｖｂ＋ｍ３・Ｖｃ）−（ｍ３・Ｖｄ＋ｍ２・Ｖｅ＋ｍ１・Ｖｆ）＝０となる。この中間位置Ｐ０と液面レベル３との間の範囲Ａ１１に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ｃ（液面レベル３）に近づくに従って、磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃが増加すると共に磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄが減少し、磁気センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｅ、５Ｆの出力は変動しないため、出力Ｖoutは増加する。

【0037】

液面レベル３と液面レベル４との間の範囲Ａ１２に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ｂ（液面レベル４）に近づくに従って、磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂが増加すると共に磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃが減少し、磁気センサ５Ａ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆの出力は変動しない。このとき出力Ｖｃの重付値ｍ３よりも出力Ｖｂの重付値ｍ２の方が大きい値に設定されているため、出力Ｖoutは増加する。また、液面レベル４と液面レベル５との間の範囲Ａ１３に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ａ（液面レベル５）に近づくに従って、磁気センサ５Ａの出力Ｖａが増加すると共に磁気センサ５Ｂの出力Ｖｂが減少し、磁気センサ５Ｃ〜５Ｆの出力Ｖｃ〜Ｖｆは変動しない。このとき、出力Ｖｂの重付値ｍ２よりも出力Ｖａの重付値ｍ１の方が大きい値に設定されているため、出力Ｖoutはさらに増加する。

【0038】

一方、中間位置Ｐ０と液面レベル２との間の範囲Ａ２１に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ｄ（液面レベル２）に近づくに従って、磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄが増加すると共に磁気センサ５Ｃの出力Ｖｃが減少し、磁気センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｅ、５Ｆの出力は変動しないため、出力Ｖoutは減少する。

【0039】

液面レベル２と液面レベル１との間の範囲Ａ２２に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ｅ（液面レベル１）に近づくに従って、磁気センサ５Ｅの出力Ｖｅが増加すると共に磁気センサ５Ｄの出力Ｖｄが減少し、磁気センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｆの出力は変動しない。このとき出力Ｖｄの重付値ｍ３よりも出力Ｖｅの重付値ｍ２の方が大きい値に設定されているため、出力Ｖoutは減少する。また、液面レベル１と液面レベル０との間の範囲Ａ２３に液面レベルがある場合、マグネット３が磁気センサ５Ｆ（液面レベル０）に近づくに従って、磁気センサ５Ｆの出力Ｖｆが増加すると共に磁気センサ５Ｅの出力Ｖｅが減少し、磁気センサ５Ａ〜５Ｄの出力Ｖａ〜Ｖｄは変動しない。このとき、出力Ｖｅの重付値ｍ２よりも出力Ｖｆの重付値ｍ１の方が大きい値に設定されているため、出力Ｖoutはさらに減少する。以上の説明から明らかなように、（ｍ１・Ｖａ＋ｍ２・Ｖｂ＋ｍ３・Ｖｃ）−（ｍ３・Ｖｄ＋ｍ２・Ｖｅ＋ｍ１・Ｖｆ）は、磁気センサ５Ａから磁気センサ５Ｆの配置位置に亘って液面レベルに対してほぼ線形となり、液面レベルの増加に応じて漸増する。

【0040】

上述した第２実施形態によれば、演算増幅器６が、磁気センサ５Ａ〜５Ｆの配置位置が中央から離れるほど大きな重付値ｍ１、ｍ２、ｍ３を磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆに乗じて重み付けし、重み付けした磁気センサ５Ａ〜５Ｆの出力Ｖａ〜Ｖｆを用いて演算を行うので、出力Ｖoutを液面レベルに対してより一層線形にすることができる。

【0041】

なお、上述した実施形態によれば、磁気センサの数を４個、６個としていたが本発明はこれに限ったものではない。磁気センサの数としては４個以上の偶数であれば良い。

【0042】

また、上述した液面レベル検出装置１によれば、磁気センサはマグネット３の上下動をガイドするロッド４内に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。従来のようにロッド４とは別に設けたセンサケース内に内蔵するようにしてもよい。

【0043】

また、上述した実施形態によれば、演算増幅器６は、ｎ個の磁気センサの上半分の出力の加算値からｎ個の磁気センサの下半分の出力の加算値を差し引いていたが、本発明はこれに限ったものではない。逆に、ｎ個の磁気センサの下半分の出力の加算値からｎ個の磁気センサの上半分の出力の加算値を差し引いてもよい。

【0044】

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 液面レベル検出装置
２ タンク
３ マグネット
５Ａ〜５Ｆ 磁気センサ
６ 演算増幅器（演算手段、重み付け手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】