特許 6019317 フロート式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】6019317

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】フロート式液面レベル検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/72 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/72

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-160561(P2012-160561)

(22)【出願日】2012年7月19日

(65)【公開番号】特開2014-20956(P2014-20956A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】512189369

【氏名又は名称】有限会社フジタックス

(73)【特許権者】

【識別番号】500024632

【氏名又は名称】有限会社ジェイ・エス・ケー・シナプス

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＳＩＮＰＡＴ

(72)【発明者】

【氏名】山本 光雄

(72)【発明者】

【氏名】秋山 鎭徳

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２２０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７００２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−１０８６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１０９６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ２３／３０−２３／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性を有するマグネットフロートを、略鉛直に配置されるステムの外周に沿って上下動するように挿管し、前記マグネットフロートの位置の変化から、被検出液体の液面レベルの変化を検出するフロート式液面レベル検出装置であって、
前記マグネットフロートの下面側に反発力を生じさせるための反発手段と、
前記マグネットフロートの上面側に吸引力を生じさせるための吸引手段と、
を備えることを特徴とするフロート式液面レベル検出装置。

【請求項2】

前記吸引手段が、前記マグネットフロートの磁極に対して、吸引磁界を形成する吸引用磁石であることを特徴とする請求項１に記載のフロート式液面レベル検出装置。

【請求項3】

前記吸引手段は、固定手段によって前記ステムの所定位置に固定されているとともに、前記固定手段によって、前記吸引手段と前記マグネットフロートとの間にギャップが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフロート式液面レベル検出装置。

【請求項4】

前記マグネットフロートの可動範囲において、前記反発手段の反発力と、前記吸引手段の吸引力との和である合成力Ｆが下記式（１）を満たし、かつ、前記マグネットフロートの上端位置において、前記反発手段の反発力と、前記吸引手段の吸引力との和である合成力Ｆ'が下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフロート式液面レベル検出装置。
Ｆ＞Ａ−Ｃ×Ｇ ・・・式（１）
Ｆ'＜Ａ ・・・式（２）
但し、
Ｆは、マグネットフロートが可動範囲にある場合の反発手段の反発力と吸引手段の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ｆ'は、マグネットフロートが上端位置にある場合の反発手段の反発力と吸引手段の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ａは、マグネットフロートの重量（ｇ重）、
Ｃは、マグネットフロートの体積（ｃｍ³）、
Ｇは、被検出液体の密度（ｇ重／ｃｍ³）、
とする。

【請求項5】

前記反発手段が、前記マグネットフロートの磁極に対して、反発磁界を形成する反発用磁石であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフロート式液面レベル検出装置。

【請求項6】

前記反発手段は、前記マグネットフロートの下面に取り付けられた圧縮バネであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフロート式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関し、より具体的には、磁性を有するマグネットフロートを用いて、このマグネットフロートの位置の変化から、液面レベルの変化を検出するフロート式液面レベル検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液面レベルを検出する機構として、液面に浮くように形成されたフロートを用いて、このフロートの位置変化を検知することにより、液面レベルの変化を検出するフロート式液面レベル検出装置が知られている。

【0003】

図６は、従来の液面レベル検出装置の一例を示す概略構成図である。
図６に示すように、従来の液面レベル検出装置１００は、略円筒形状のステム１０２と、磁性を有する磁性フロート１０４と、磁性フロート１０４が近接することによってスイッチがＯＮとなる磁気感応素子１０６と、磁気感応素子１０６から信号を取り出すためのリード線１０８とから構成される。

【0004】

なお、磁性フロート１０４は、中央に貫通孔を有するリング形状に成形されており、貫通孔にステム１０２を挿通し、ステム１０２に沿って上下動可能な状態で配置されている。また、磁性フロート１０４は、液面レベルを検出する液体（以下、「被検出液体」という）よりも比重が小さくなるように形成されている。

【0005】

このように構成された液面レベル検出装置１００は、被検出液体が貯留される容器に、略鉛直状に取り付けられる。磁性フロート１０４は、被検出液体の液面に浮いているため、この状態で液面レベルが変化、例えば、液面レベルが上昇したり、下降したりすることによって所定位置に達した場合に、磁気感応素子１０６がＯＮとなり、リード線１０８を介してＯＮ信号が出力される。

【0006】

これによって、被検出液体の液面レベルが変化、例えば、液面レベルが上昇したり、下降したりすることによって所定位置に達したことを検出することができる。

【0007】

なお、フロート式液面レベル検出装置に用いられる磁性フロート１０４としては、例えば、焼結磁石とプラスチックの発泡体を一体的に成形したいわゆる発泡プラスチックフロート、焼結磁石とニトリルゴム（ＮＢＲ）などのゴムの発泡体を一体的に成形したいわゆる発泡ＮＢＲフロート、あるいは、中空金属内に焼結磁石を内蔵したいわゆる金属フロートなどが用いられている。

【0008】

しかしながら、発泡プラスチックフロートは、発泡部分が連続気泡となっているため、フロート外面の発泡が進んでいない薄いプラスチック層であるスキン層が傷ついたり、熱水中において蒸気の透湿があったりすると、フロート内に液体が蓄積し、フロート自身の重量変化によって、液面に対するフロートの位置が変化し、場合によっては、フロートが液体中に沈んでしまうおそれがある。

【0009】

一方、発泡ＮＢＲフロートは、発泡部分が独立気泡であるため、フロート外面が傷ついたりした場合にも、フロート内部に液体が浸入することはない。しかしながら、６０℃以上の熱水では発泡ＮＢＲが膨潤するため、フロート自身の重量変化が生じたり、一体化している焼結磁石がフロートから脱落してしまうおそれがある。

【0010】

また、金属フロートは、溶接部の信頼性が充分ではなく、例えば、フロート内部に液体が浸入するなどして、フロートが液体中に沈んでしまうおそれがあるため、使用可能な液体や仕様温度条件などの使用環境条件に適したフロートを使い分ける必要がある。

【0011】

このため、耐薬品性を有する合成樹脂に磁性粉末を混合して成形したマグネットフロートが提案されている（特許文献１）。このようなマグネットフロートでは、合成樹脂を発泡させたものと、発泡させないものが存在するが、合成樹脂を発泡させたものでは、上述する発泡プラスチックフロートと同様な問題が生じるため、合成樹脂を発泡させないマグネットフロートとすることが好ましい。

【0012】

しかしながら、合成樹脂の比重は、通常０．９５〜２．０程度であり、また、磁性粉末の比重は３〜９程度であるため、これらの混合成形体であるマグネットフロートの比重は、合成樹脂と磁性粉末の混合比にもよるが、１以上となってしまう。

【0013】

マグネットフロートの比重が１以上となってしまうと、該フロートを用いて、比重が１である水や、比重が０．８程度の油類の液面レベル検出することは、マグネットフロートの浮力が足りず、液体中に沈んでしまうため、できない。

【0014】

このようなマグネットフロートを用いた場合の問題を解決するため、マグネットフロートの磁極に対して、反発磁界を形成するように配置した磁石を用いて、マグネットフロートに付加浮力を与える方法が提案されている（特許文献２，３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】実開昭５５−１６１２２４号公報

【特許文献2】特開２０１０−１２２０７０号公報

【特許文献3】実開昭６１−４７５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

しかしながら、磁石の磁力は距離の二乗に反比例するため、このようなフロート式液面検出装置では、マグネットフロートと磁石との間隙が大きくなると、マグネットフロートに対して充分な付加浮力が与えられずに、マグネットフロートが被検出液体中に沈んでしまう可能性がある。

【0017】

また、このようなフロート式液面検出装置を、輸送機器など振動によって液面の波立ちが発生する機器に用いた場合には、フロートが波立ちの影響を受け上下動してしまう。

【0018】

このため、液面レベル検出装置に組み込まれた磁気感応素子がＯＮ−ＯＦＦを繰り返すチャタリング現象が生じ、液面レベルを正確に検出することができないという問題も有している。

【0019】

なお、液面の波立ちの影響を軽減するため、液面レベル検出装置のフロート外形よりもやや大きめの筒によって、フロートを覆う方法などもあるが、液面レベル検出装置の構造が複雑となり、製造コストも上昇してしまう。

【0020】

本発明は、このような現状に鑑み、マグネットフロートの比重が被検出液体の比重よりも大きい場合であっても、マグネットフロートの可動範囲全域において、マグネットフロートに対して充分に付加浮力が与えられ、マグネットフロートが被検出液体中に沈んでしまうことがないフロート式液面レベル検出装置を提供することを目的とする。

【0021】

さらに本発明では、被検出液体の液面レベルが上昇して、マグネットフロートの位置が上昇したとしても、マグネットフロートの上面側に生じる吸引力によってマグネットフロートが安定させられ、液面の波立ちの影響を受けにくく、正確に液面レベルの変化を検出することができる液面レベル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】

【0022】

本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の液面レベル検出装置は、磁性を有するマグネットフロートを、略鉛直に配置されるステムの外周に沿って上下動するように挿管し、マグネットフロートの位置の変化から、被検出液体の液面レベルの変化を検出するフロート式液面レベル検出装置であって、
前記マグネットフロートの下面側に反発力を生じさせるための反発手段と、
前記マグネットフロートの上面側に吸引力を生じさせるための吸引手段と、
を備えることを特徴とする。

【0023】

また、前記吸引手段は、前記マグネットフロートの磁極に対して、吸引磁界を形成する吸引用磁石であることが好ましい。
さらに、前記吸引手段は、固定手段によって前記ステムの所定位置に固定されているとともに、前記固定手段によって、前記吸引手段と前記マグネットフロートとの間にギャップが形成されていることが好ましい。

【0024】

また、本発明のフロート式液面レベル検出装置では、前記マグネットフロートの可動範囲において、前記反発手段の反発力と、前記吸引手段の吸引力との和である合成力Ｆが下記式（１）を満たし、かつ、前記マグネットフロートの上端位置において、前記反発手段の反発力と、前記吸引手段の吸引力との和である合成力Ｆ'が下記式（２）を満たすことが好ましい。

【0025】

Ｆ＞Ａ−Ｃ×Ｇ ・・・式（１）
Ｆ'＜Ａ ・・・式（２）
但し、
Ｆは、マグネットフロートが可動範囲にある場合の反発手段の反発力と吸引手段の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ｆ'は、マグネットフロートが上端位置にある場合の反発手段の反発力と吸引手段の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ａは、マグネットフロートの重量（ｇ重）、
Ｃは、マグネットフロートの体積（ｃｍ³）、
Ｇは、被検出液体の密度（ｇ重／ｃｍ³）、
とする。

【0026】

なお、前記反発手段は、前記マグネットフロートの磁極に対して、反発磁界を形成する反発用磁石であってもよい。
また、前記反発手段は、前記マグネットフロートの下面に取り付けられた圧縮バネであってもよい。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、マグネットフロートの下面側に反発力を生じさせるための反発手段及びマグネットフロートの上面側に吸引力を生じさせるための吸引手段を備えているため、被検出液体よりも比重の大きいマグネットフロートを用いることができる。

【0028】

このため、例えば、発泡プラスチックや発泡ゴムなど、被検出液体中に浸漬した場合に、マグネットフロートに被検出液体が浸入または膨潤してしまうような材料を用いる必要がなく、品質劣化のおそれがないマグネットフロートとすることができる。

【0029】

また、液面レベルの上昇に伴ってマグネットフロートが可動範囲の上端位置近傍に至った場合に、吸引手段によってマグネットフロートが吸引されることになるため、液面の波立ちの影響を受けにくくすることができる。

【0030】

また、吸引手段、反発手段として、磁石を用いた場合には、被検出液体中に混入するおそれがある金属磁性粉をこの磁石によって吸着し、被検出液体中から除去することができる。これにより、液面レベル検出装置を取り付けた機器の長寿命化を図ることができる。

【0031】

さらに、反発手段として、圧縮バネを用いた場合には、磁石と比べて安価であるため、液面レベル検出装置の製造コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、本発明の液面レベル検出装置の一例における断面図である。

【図2】図２は、マグネットフロート１４の別の形状の例を示す概略構成図であり、図２（ａ）は、マグネットフロート１４の平面図、図２（ｂ）は、マグネットフロート１４の中央断面図である。

【図3】図３（ａ）は、マグネットフロート１４に反発手段を取り付けた例を示す概略断面図であり、図３（ｂ）は、圧縮バネの一例を示す概略図である。

【図4】図４は、本発明の液面レベル検出装置の実施例におけるマグネットフロート１４の下面と反発用磁石２０の上面との間隙と、反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力との関係性を示す表１をグラフ化したものである。

【図5】図５は、本発明の液面レベル検出装置の別の実施例におけるマグネットフロート１４の下面と反発用磁石２０の上面との間隙と、反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力との関係性を示す表２をグラフ化したものである。

【図6】図６は、従来の液面レベル検出装置の一例における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の液面レベル検出装置の一例における断面図である。
図１に示すように、この実施例の液面レベル検出装置１０は、略円筒形状のステム１２と、磁性を有するマグネットフロート１４と、マグネットフロート１４が近接することによってスイッチがＯＮとなる磁気感応素子１６と、磁気感応素子１６から信号を取り出すためのリード線１８と、マグネットフロート１４の下面側に反発力を生じさせる反発用磁石２０と、マグネットフロート１４の上面側に吸引力を生じさせる吸引用磁石２２とを備えている。

【0034】

ステム１２は、フランジ部１２ａの上端部にねじ部１２ｂが一体的に形成されており、被検出液体が貯留される容器（図示せず）に、例えば、図示しないパッキン及びナットを介して略鉛直状に取り付けられる。

【0035】

また、磁気感応素子１６としては、例えば、リードスイッチなどを用いることができ、磁気感応素子１６とリード線１８とは、例えば、はんだ付けなどの方法によって電気的に接続されている。

【0036】

磁気感応素子１６は、ステム１２内の所定位置に配置され、リード線１８が、例えば、ブッシングなどの絶縁手段３２と、防水防滴構造とすることを目的としたエポキシ樹脂などのモールド材３４とによって固定されている。

【0037】

なお、リード線１８の一方の端部は、ステム１２の外部に導出され、図示しない制御回路に接続されている。後述するように、磁気感応素子１６からのＯＮ信号が制御回路によって検出されることによって、被検出液体の液面レベルが変化したことが検出される。

【0038】

また、マグネットフロート１４は、特に限定されることはなく、既知のマグネットフロートを用いることができるが、フロート内に液体が浸入することがなく、耐薬品性にも優れることから、耐薬品性を有するプラスチック樹脂材に、ストロンチウムフェライト等のフェライト磁石や希土類磁石などの粉末、特に、コストパフォーマンスおよび磁気特性などの点から、好ましくはストロンチウムフェライト粉末を適量混合してリング状に射出成形し、図１において、マグネットフロート１４の厚み方向において、Ｎ極およびＳ極となるように着磁されたものが望ましい。

【0039】

なお、本実施例では、図１において、マグネットフロート１４の上面側がＳ極、下面側がＮ極となるように着磁されている。
また、反発用磁石２０は、マグネットフロート１４の下面側に反発力を生じさせるための反発手段として作用し、マグネットフロート１４の磁極に対して反発磁界を形成するように、本実施例では、磁石２０の上面側がＮ極、下面側がＳ極となるように、ステム１２の底面付近に、例えば、圧入、接着、溶着などの方法によって、脱落しないように固定されている。

【0040】

また、吸引用磁石２２は、マグネットフロート１４の上面側に吸引力を生じさせるための吸引手段として作用し、マグネットフロート１４の磁極に対して吸引磁界を形成するように、本実施例では、磁石２２の上面側がＳ極、下面側がＮ極となるように、ステム１２の所定位置に、例えば、Ｅリング、Ｃリング、スナップリングなどの非磁性材料からなる固定手段２４によって、脱落しないように取り付けられている。

【0041】

このような反発用磁石２０および吸引用磁石２２としては、特に限定されるものではないが、例えば、プラスチック磁石、ゴム磁石、焼結磁石、希土類磁石などを用いることができ、反発用磁石２０および吸引用磁石２２の形状も特に限定されるものではない。

【0042】

なお、固定手段２４は、吸引用磁石２２を所定位置に固定する目的以外に、マグネットフロート１４と吸引用磁石２２との間にギャップを形成する目的を有している。
マグネットフロート１４が液位の上昇に伴って吸引用磁石２２に密着した場合、この密着面に被検出液体が介在すると、この被検出液体の表面張力による粘着力が生じ、液面レベルの下降に伴うマグネットフロート１４の下降動作が遅れることになる。

【0043】

この現象を防ぐ目的で、固定手段２４を取り付けることによって、マグネットフロート１４と吸引用磁石２２との間にギャップを形成し、マグネットフロート１４と吸引用磁石２２との粘着を防いで、マグネットフロート１４の下降時の動きを滑らかにすることができる。

【0044】

なお、本実施例においては、反発用磁石２０の上面から固定手段２４の下面までが、マグネットフロート１４が上下動することができる可動範囲となり、マグネットフロート１４の下面が反発用磁石２０の上面に最接近した位置がマグネットフロート１４の「下端位置」、マグネットフロート１４の上面が固定手段２４の下面と最接近した位置がマグネットフロート１４の「上端位置」としている。

【0045】

なお、後述する表１および図４に示すように、反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力の変動が大きい場合には、合成力の変動幅が小さい範囲でのみマグネットフロート１４が上下動するように、ストッパー（図示せず）などを用いて、マグネットフロート１４の可動範囲を限定することもできる。

【0046】

また、本実施例では、磁気感応素子１６は、マグネットフロート１４の上端位置近傍に配置されており、液面レベルの上昇に伴いマグネットフロート１４が上端位置近傍に達したときに、リード線１８を介してＯＮ信号が出力されるように構成されている。

【0047】

このように構成された液面レベル検出装置１００では、マグネットフロート１４の下面側に反発力が生じるとともに、マグネットフロート１４の上面側には吸引力が生じることになる。

【0048】

このため、液面レベルが上昇してマグネットフロート１４と反発用磁石２０との間隙が大きくなり、反発用磁石２０の反発磁力が小さくなったとしても、マグネットフロート１４と吸引用磁石２２との間隙が小さくなり、吸引用磁石２２の吸引磁力が大きくなり、マグネットフロート１４に対する付加浮力が充分に与えられることになる。

【0049】

このように、マグネットフロート１４に対する付加浮力を充分に与えるためには、下記式（１）で表される条件を満たすように、マグネットフロート１４、反発用磁石２０、吸引用磁石２２の形状および磁力を適宜選定することが好ましい。

【0050】

Ｆ＞Ａ−Ｃ×Ｇ ・・・式（１）
但し、
Ｆは、マグネットフロート１４が可動範囲にある場合の反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ａは、マグネットフロート１４の重量（ｇ重）、
Ｃは、マグネットフロート１４の体積（ｃｍ³）、
Ｇは、被検出液体の密度（ｇ重／ｃｍ³）、
とする。

【0051】

また、マグネットフロート１４を被検出液体の液面レベルの変化に伴って上下動させるために、下記式（２）で表される条件を満たすように、マグネットフロート１４、反発用磁石２０、吸引用磁石２２の形状および磁力を適宜選定することが好ましい。

【0052】

Ｆ'＜Ａ ・・・式（２）
但し、
Ｆは、マグネットフロート１４が上端位置にある場合の反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力（ｇ重）、
Ａは、マグネットフロート１４の重量（ｇ重）、
とする。

【0053】

式（１）および（２）を満たす合成力は、マグネットフロート１４を被検出液体に浮かばせるための必要浮力である。このように選定することによって、マグネットフロート１４を被検出液体の液面に浮かばせることができ、被検出液体の液面レベルの変化に伴って、マグネットフロート１４がステム１２における可動範囲を上下動することになる。

【0054】

なお、マグネットフロート１４が下端位置にある場合の反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力Ｆが、マグネットフロート１４の重量Ａよりも大きい場合に、マグネットフロート１４は反発用磁石２０と密着せず、合成力Ｆと重量Ａが釣り合う位置で浮いた状態となる。
このため、マグネットフロート１４の可動範囲は、反発用磁石２０の上面から固定手段２４の下端までよりも、反発用磁石２０の上面から、合成力Ｆと重量Ａが釣り合う位置で浮いた状態のマグネットフロート１４の下面との距離だけ短くなるため、液面レベル検出範囲が狭くなり好ましくない。
従って、前記合成力Ｆは、下記式（３）を満たすことが好ましい。

【0055】

Ａ＞Ｆ＞Ａ−Ｃ×Ｇ ・・・式（３）
但し、Ｆ、Ａ、ＣおよびＧは、前記と同様である。

【0056】

ステム１２の全長を伸ばすことによって、液面レベル検出範囲を広くすることができるが、設計が複雑になったり、製造コストが上昇したりする傾向にある。
式（３）を満たすようにマグネットフロート１４、反発用磁石２０、吸引用磁石２２の磁力を選定することによって、被検出液体の液面レベルの変化に伴って、マグネットフロート１４が正確に上下動するとともに、マグネットフロート１４の可動範囲を最大とすることができる。

【0057】

このように構成される液面レベル検出装置１０を、例えば、輸送機器や発電機などの潤滑油の液面レベルを検出するために使用する場合、機器の使用時間の経過に伴い、潤滑油中に磁性金属粉が混入することがある。

【0058】

この場合、機器の寿命に影響する問題が生じるため、通常は、フィルターの交換や潤滑油の交換が必要となる可能性があるが、磁性金属粉は、液面レベル検出装置１０の反発用磁石２０および吸引用磁石２２に吸着されることになる。

【0059】

このように、潤滑油などの被検出液体中の磁性金属粉を、液面レベル検出装置１０の反発用磁石２０および吸引用磁石２２によって除去することができるため、液面レベル検出装置１０を取り付けた機器の長寿命化が期待される。

【0060】

なお、磁性金属粉は、マグネットフロート１４へはごくわずかにしか付着しないため、マグネットフロート１４とステム１２との間に磁性金属粉が混入して、マグネットフロート１４の動きが阻害されることもない。

【0061】

図２は、マグネットフロート１４の別の形状の例を示す概略構成図であり、図２（ａ）は、マグネットフロート１４の平面図、図２（ｂ）は、マグネットフロート１４の中央断面図である。

【0062】

図２に示すように、このマグネットフロート１４は、合成樹脂、好ましくは耐薬品性を有するプラスチック樹脂によって形成される円筒リング形状のフロート本体２６と、フロート本体の上下面に、例えば、ゴム磁石などの薄板リング形状の薄板磁石２８を取り付けたものである。

【0063】

なお、図２において符号２６ａは、薄板磁石２８に設けられた固定用孔２８ａに挿入した状態で、熱溶着などの方法で固定するための薄板磁石取り付けリブである。なお、薄板磁石取り付けリブ２６ａは、マグネットフロート１４と反発用磁石２０および吸引用磁石２２とが密着しないようにするためのギャップを形成する効果も有する。

【0064】

なお、これまでの実施例では、吸引手段として吸引用磁石を、反発手段として反発用磁石を用いているが、これには限らず、例えば、反発手段として、以下に示すように圧縮バネを用いることもできる。

【0065】

図３（ａ）は、図３（ａ）は、マグネットフロート１４に圧縮バネ３０を取り付けた例の中央断面図であり、図３（ｂ）は、マグネットフロート１４の下面側に取り付けられる圧縮バネ３０の底面図である。
図３（ａ）に示すように、反発手段として圧縮バネを用いる場合には、このマグネットフロート１４の下面側には、圧縮バネ３０が取り付けられている。

【0066】

なお、圧縮バネ３０は、例えば、０．０３ｍｍ〜０．１０ｍｍ程度のステンレス板やリン青銅などのバネ用板材を型で打ち抜き、荷重をかけて円錐状に成形し、熱処理を行ってバネとしたものである。

【0067】

このようにして製作された圧縮バネ３０の最大荷重は、数グラム程度と小さくすることができ、マグネットフロート１４の下面側に反発力を生じさせることができ、反発用磁石２０の代わりに用いることができる。

【0068】

なお、圧縮バネ３０の材料は特に限定されるものではなく、例えば、プラスチック樹脂材やゴム材などを用いてもよい。

【0069】

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、マグネットフロート１４、反発用磁石２０、吸引用磁石２２の磁極の対向関係を、本実施例とはそれぞれ反対となるように取り付けることもできる。

【0070】

また、本実施例では、液面レベルが上昇してマグネットフロート１４が上端位置近傍に達したときに、リード線１８を介してＯＮ信号が出力されるように構成したが、磁気感応素子１６をマグネットフロート１４の下端位置近傍に配置することによって、液面レベルが下降してマグネットフロート１４が下端位置近傍に達したときに、リード線１８を介してＯＮ信号が出力されるように構成することもできるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【実施例】

【0071】

［実施例１］
本発明の液面レベル検出装置の実施例におけるマグネットフロート１４の下面と反発用磁石２０の上面との間隙と、反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力との関係性を表１に示す。

【0072】

【表1】

【0073】

本実施例１において使用したマグネットフロート１４は、ポリプロピレン樹脂にストロンチウムフェライトの磁性粉末を混合してリング状に射出成形し、厚み方向において、Ｎ極およびＳ極となるように着磁したものである。

【0074】

マグネットフロート１４は、外径：１８．５ｍｍ、内径：６．５ｍｍ、厚さ：８ｍｍ、重量：１．９５２ｇ重、体積：１．５９３ｃｍ³、比重：１．２２５、磁力：１２．７ｍＴである。

【0075】

このため、このマグネットフロート１４が被検出液体に浮かばせるために必要な浮力は、例えば、比重１の水であれば、１．９５２−１．５９３×１．０＝０．３５９（ｇ重）であり、比重０．８の油であれば、１．９５２−１．５９３×０．８＝０．６７８（ｇ重）である。

【0076】

表１は、マグネットフロート１４を電子秤に乗せ、反発用磁石（反発用磁石２０に相当）および吸引用磁石（吸引用磁石２２に相当）を、それぞれ、マグネットフロート１４に対して、平行かつ同軸に配置して、マグネットフロート１４と反発用磁石または吸引用磁石との間隙を０．５ｍｍずつ変化させたときの重量変化を測定したものである。

【0077】

なお、間隙０．０ｍｍの位置は、図１において、マグネットフロート１４の下面が、反発用磁石２０の上面に近接する位置、すなわち、下端位置にある場合を表し、間隙０．５ｍｍの位置は、図１において、マグネットフロート１４の下面が、反発用磁石２０の上面から０．５ｍｍ離れた位置にある場合を表す。また、表１において間隙の最大値は、マグネットフロート１４の上面が、固定手段２４の下面に近接する位置、すなわち、上端位置にある場合を表す。

【0078】

図４は、表１の測定結果をグラフ化したものであり、合成力の値は、上述の式（３）を満たしている。

【0079】

このように反発用磁石（反発用磁石２０）および吸引用磁石（吸引用磁石２２）の磁力を選定することによって、マグネットフロート１４が上端位置近傍に至ると、マグネットフロート１４は吸引用磁石（吸引用磁石２２）の強い吸引力を受けるため、液面の波立ちの影響を受けにくくなる。

【0080】

［実施例２］
本発明の液面レベル検出装置の別の実施例におけるマグネットフロート１４の下面と反発用磁石２０の上面との間隙と、反発用磁石２０の反発力と吸引用磁石２２の吸引力の合成力との関係性を表２に示す。

【0081】

【表2】

【0082】

本実施例２において使用したマグネットフロート１４は、実施例１と同じ材料・方法によって形成されている。一方で、反発用磁石２０及び吸引用磁石２２の外径はマグネットフロート１４の外径の半分程度とし、かつ、吸引磁石の磁力を強くする（３０．００ｍＴ）構成としている。

【0083】

このように、本実施例２では、マグネットフロートの体積を同一として、外径を大きく、厚さを薄くするとともに、反発用磁石２０及び吸引用磁石の外径をできるだけ小さく、磁力を強くする構成とすることによって、マグネットフロート１４、反発用磁石２０、吸引用磁石２２の磁力が互いに効率よく作用するため、合成力の変化を少なくすることができる。

【0084】

本実施例２のような液面レベル検出装置としては、マグネットフロート１４の可動範囲全域における合成力の最小値が、マグネットフロート１４の可動範囲全域における合成力の最大値の８０％以上である装置が好ましく、９０％以上である装置がより好ましい。

【0085】

図５は、表２の測定結果をグラフ化したものである。図５に示すように、図４と比べて、マグネットフロート１４の可動範囲全域における合成力の変化が少なくなっている。すなわち、マグネットフロート１４の可動範囲全域において、被検出液体中のマグネットフロート１４の浮き代がほとんど変化せず、液面レベルの検出をより正確に行うことができる。

【0086】

このように、反発用磁石（反発用磁石２０）および吸引用磁石（吸引用磁石２２）の形状や磁力の選定により、特性の異なる液面レベル検出装置とすることができることを示しており、使用用途によって使い分けが可能となる。

【符号の説明】

【0087】

１０ 液面レベル検出装置
１２ ステム
１２ａ フランジ部
１２ｂ ねじ部
１４ マグネットフロート
１６ 磁気感応素子
１８ リード線
２０ 反発用磁石
２２ 吸引用磁石
２４ 固定手段
２６ フロート本体
２６ａ 薄板磁石取り付けリブ
２８ 薄板磁石
２８ａ 固定用孔
３０ 圧縮バネ
３２ 絶縁手段
３４ モールド材
１００ 液面レベル検出装置
１０２ ステム
１０４ 磁性フロート
１０６ 磁気感応素子
１０８ リード線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】