(57)【要約】【課題】フロートに磁石を収容するためにフロートの形状に課せられた制限をなるべく減らすことでその製造が容易であり、磁石の体積の減少による必要な浮力の低減により小型化したマグネットフロートを提供する。【解決手段】磁気検知手段を内蔵したロッド４に沿って液面の位置変動に応じて上下動する磁気を帯びたマグネットフロートにおいて、前記マグネットフロートが、前記ロッド４を通す孔を中心部に有するフロート２と前記フロートに分割されて固定された３個以上の磁石１とを有する。３個以上の磁石を用いることで、フロートの傾きに対する異方性が無くなる。そして磁石の体積が減少することにより磁石材料の省資源化が図られフロートの形状の自由度が向上するとともに、必要な浮力の低減によりフロートの小型化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検知手段を内蔵したロッドに沿って液面の位置変動に応じて上下動する、磁気を帯びたマグネットフロートにおいて、
前記マグネットフロートが、前記ロッドを通す孔を中心部に有するフロートと前記フロートに固定された磁石を有し、
前記磁石が分割された３個以上の磁石であることを特徴とするマグネットフロート。
【請求項２】
前記磁石が、それぞれ前記ロッドを通す孔の中心から等距離で且つ互いに等距離に置かれたことを特徴とする請求項１に記載のマグネットフロート。
【請求項３】
前記磁石が、前記フロートの表面に配置されものであることを特徴とする請求項１または２に記載のマグネットフロート。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載されたマグネットフロートと、前記マグネットフロートの上下動をガイドし前記マグネットフロートの磁気を検出する磁気検知手段を内蔵するロッドと、を有することを特徴とする液面計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石分割型マグネットフロート及び液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
液面計で使われるマグネットフロートは、磁気を帯びたマグネットフロートと、磁気検知手段を内蔵するロッドとを組み合わせて構成される（特許文献１を参照）。液面に浮いたマグネットフロートはロッドに沿って液面の上下動に応じて上下し、磁気検知手段である磁気感応素子がその磁界を検知して液面の高さが検出される。
【０００３】
通常マグネットフロートは磁石とフロートで構成される。磁石は金属磁石や有機物質に磁性体を混ぜたプラスチック磁石などが使われ、浮力を得るためのフロートの材料として比重の小さいプラスチックが使われることが多い（特許文献２を参照）。
【０００４】
フロートの比重を小さくするために、従来のフロートではゴム発泡体又はプラスチック発泡体などで構成することも行われている。発泡体を用いる場合には、経時変化によりフロートの比重の一様性が損なわれないように、いわゆる独立発泡体が好ましい。しかしながら、ゴムやプラスチックの発泡体を用いると、製造工程において連泡化し易く、また使用中に独立泡が破損して連泡化するおそれもある。
【０００５】
従って、経時変化を考慮すると実用的には発泡体でないプラスチック製の中空フロートが好ましいことになる。一例として、ガソリンタンクやオイルタンクなどの液面計には中空かつリング状のフロートが用いられている。このリング状フロートにリング状マグネットを固定してマグネットフロートを構成し、フロートの浮沈動作に応じて液位表示を行ったり、液位降下の警告を発している。
【０００６】
このリング状中空フロートは、その構造上、一体成形することが難しいので、上下に二分割して成形された成形体を接着剤又は高周波溶着等で接合してリング状中空フロートを製造することが多い。しかし係る製造法においては成型に必要な金型の複雑化を招くことになる。
【０００７】
次に、リング状マグネットとリング状フロートとの接合は機械的に行うことが望ましいが、リング状フロートにリング状磁石を嵌合させて固定するための環状凹部を形成するなどのフロートへの付加的な造作が必要だった。
【０００８】
ところが、この環状凹部がフロートに形成されるとフロートの肉厚がこの部分で薄くなるので薄肉となった部分でフロートが座屈するおそれがある。そこで、対策として底面に補強用リブを円周方向等配に数箇所形成することが行われる。従ってこのリング状磁石を固定するためのフロートへの付加的な造作はフロート製造のためのさらなる金型の複雑化につながっている。
【０００９】
上記のように、リング状マグネットを固定するための形状を有する中空フロートを成型するには複雑な金型を用いる必要があるのでマグネットフロートの製造費用の高騰を招くと言う問題があった。またリング状マグネットにもある程度の厚みを持たせるので体積が大きくなりその重さも大きくなるので浮力を確保するためにフロートが大型化するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−９０７５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、フロートにリング状磁石を収容するためにフロートの形態に課せられた制限をなるべく少なくすることでその製造が容易であるとともに、磁石の体積の減少により必要な浮力を低減することで小型化できるマグネットフロート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】
【００１２】
本願発明者は、従来のマグネットフロートの磁石の形状がリング状に限られていることに注目しリング状フロートの動きを観察して磁石の配置を工夫することで、リング状磁石と同等の磁気特性が得られるマグネットフロートの発明を完成した。
【００１３】
請求項１に記載された発明に係るマグネットフロートは、磁気検知手段を内蔵したロッドに沿って液面の位置変動に応じて上下動する磁気を帯びたマグネットフロートにおいて、前記マグネットフロートが、前記ロッドを通す孔を中心部に有するフロートと前記フロートに固定された磁石とを有し、前記磁石が分割された３個以上の磁石であることを特徴としている。
【００１４】
フロートは液面の傾きに応じて様々な方向に傾くが、分割された磁石が３個以上あることでリング状の磁石と同様に傾きの方向に因らずに液面位を検出することができる。また磁石を分割することで磁石材料の使用量を減らし、フロートの形状の自由度を増すことができる。また、磁石の体積が減少することによりフロートに求められる浮力が低減し、その分フロート材料の省資源化とフロートの小型化が可能になる。
【００１５】
請求項２に記載された発明に係るマグネットフロートは、請求項１に記載のマグネットフロートにおいて、前記磁石が、それぞれ前記ロッドを通す孔の中心、すなわちフロートの中心部に開けられた孔の中心から等距離で且つ互いに等距離に置かれたことを特徴としている。
【００１６】
磁石が、それぞれ前記ロッドを通す孔の中心から等距離で且つ互いに等距離に置かれたことにより、各磁石に因る磁界はロッドの中心部において等しくなる。また、磁石がフローとの孔の中心から等距離に置かれることから、磁石が固定された部分にかかる浮力から重力を引いた実質的な浮力によるトルクの大きさも等しくなる。さらに、磁石が互いに等距離に置かれることから、磁石は円周を磁石の数で分割した位置に置かれることになり、隣り合う全ての磁石間においてロッドの中心から見た中心角が等しくなる。そうすると磁石の存在する部分の実質的な浮力によるトルクが正確に相殺されてリング状磁石と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載された発明に係るマグネットフロートは、請求項１または２に記載のマグネットフロートにおいて、前記磁石が、前記フロートの表面に配置されたものであることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る磁石は分割されていることからフロートに比べその大きさが小さく、フロートに載せて接着剤で固定したり、フロートに設けられた穴に円筒状の磁石を圧入するなどの固定方法を取ることで容易に固定することができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明に係る液面計は、請求項１乃至３の何れか１項に記載されたマグネットフロートと、前記マグネットフロートの上下動をガイドし、前記マグネットフロートの磁気を検出する磁気検知手段を内蔵するロッドと、を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項１乃至３の何れか１項に記載されたマグネットフロートを用いることで、各マグネットフロートの有する特徴を活かした液面計を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分割型磁石を用いることで磁石の体積を減らして省資源化を図り、フロートの形状の自由度を向上させることができ、従来に比べフロートを成型する金型の費用を削減することが出来る。また、３個以上の分割型磁石を用いることで磁石の体積が減り必要な浮力が低減するのでフロートを小型化できることからフロートの材料費用が低減する。そして３分割型磁石の数を３個以上とすることでリング状磁石と同じようにフロートの傾きの方向に因らずに液面位を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】フロートへの３個の分割型磁石の配置例と、このフロートを用いた液面計の構成図である。
【図２】３個の磁石が置かれた部分によるトルクの大きさを説明するフロートの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ'軸から見たフロートの断面図である。
【図４】フロートへの２個の分割型磁石の配置例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を用いて本発明に係るマグネットフロートについての詳細を説明する。
【００２４】
図１の上部にはフロート２に配置された３個の分割型磁石１を配置した例を記載してある。フロートは、汎用のエンジニアリングプラスチック材料、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂等で作られる。また、熱可塑性樹脂を用いれば、高温で溶融し金型へ吹き込むことで容易に好みの形状を得ることができる。
【００２５】
磁石１は、例えばフェライト磁石、ゴム磁石、金属磁石などで、その形状は市場で入手可能な安価なものから選択しても良い。また、ロッドに配置された磁気検出手段は、例えばホール素子、リードスイッチ、磁気抵抗素子などが感応する磁気を発生するものであればその原理は問わない。
【００２６】
従来のリング状磁石はフロートに対してその体積が比較的大きいので、リング状磁石とフロートを固定するには、フロートに磁石を嵌め込んで固定するためにフロートを比較的複雑な形状に作り込む必要があった。これに対して分割型磁石の場合は、フロートに対してその体積が小さいので、フロートへの磁石の固定には簡便な方法を用いることができる。
【００２７】
具体的な磁石の固定方法としては、超音波や接着材でフロートの表面に固定しても良いしフロートの表面へ磁石よりも大き目の寸法の穴を設けて設超音波や接着材で固定しても良い。また穴の寸法を磁石の寸法よりも小さく作り圧入することで固定しても良い。
【００２８】
また、フロート２の形状は円形に限らず、例えば三角形などの多角形でも良く、分割型磁石を用いることでフロートの形状の自由度が大きくなる。フロートが多角形の場合、磁石を頂点付近に置いてもよいし辺の部分に置いても良い。
【００２９】
図１の３個の磁石はフロートの中心（フロートの孔の中心）からそれぞれ等距離で、且つ、お互いの距離が等しく配置されている。
【００３０】
図１の下部は、この時期を帯びたマグネットフロートを用いた液面計のセンサ部の構成である。フロートがフロートの中心部の孔に通されたロッドに沿って、液面の上下動に伴って上下に位置変動するので、それを磁気で検知する。ロッド４に透磁性の材料を使い連続的に磁界の強さを磁気検知手段である磁気センサで検出することもできるし、磁気センサをロッドに内蔵された磁気スイッチとして液面の低下を検出することもできる。
【００３１】
次に図２を用い、本発明で分割型磁石の数を３個にした場合のトルクの大きさについて説明する。従来のリング状磁石を用いた場合は、フロートの中心から見て円周方向に異方性が無いので、液面が傾いた場合は、液面の傾斜に沿ってフロートが傾くことになる。
【００３２】
しかし、磁石をリング状でなく、分割した場合、磁石の置かれた部分は、磁石の重さが下に加わるのでこの部分ついての浮力から重力を引いた実質的な浮力が磁石の無い他の部分と異なり、液面の傾きに対するフロートの傾きの異方性が問題になる。そこで、図２において、Ｂ−Ｂ'軸の周りにフロートが傾いた場合を検討する。磁石が置かれた部分は、フロートのみの場所に比べ見かけの比重が大きいので実質的な浮力が小さくなる。
【００３３】
ここで、３個の磁石は、フロートの中心からそれぞれ等距離（ｒ）で、且つ、互いに等距離に置かれるので、フロートの中心から見て、各２個の磁石は３６０度／３＝１２０度の中心角で配置されている。
【００３４】
次に、磁石１の置かれたフロートが受ける実質的な浮力（Ｆ）とフロートの中心からの距離（ｒ）で決まるトルクの大きさ、Ｎ＝Ｆ・ｒに着目する。図２に示すフロートの平面図のＡ−Ａ'軸の断面図である図３に示すように実質的な浮力Ｆをフロートの作る平面に対して垂直として以下の検討を行う。液面が傾くとそれに沿ってフロートも傾くがフロートは剛体とみなせるのでフロートの任意の場所で傾きの影響は共通になる。
【００３５】
先ず、Ｂ−Ｂ'軸の周りの磁石アの部分のトルクの大きさは、磁石アのフロートの中心からの距離ａがａ＝ｒなので実質的な浮力をＦとして、Ｎ（ア）＝Ｆ・ａ＝Ｆ・ｒとなる。また、磁石イの部分によるＢ−Ｂ'軸の周りのトルクの大きさはＮ（イ）＝Ｆ・ｃ＝Ｆ・ｒ・ｃｏｓ６０°＝Ｆ・ｒ・１／２となる。さらに磁石ウの部分によるＢ−Ｂ'軸の周りのトルクの大きさはＮ（ウ）＝Ｆ・ｄ＝Ｆ・ｒ・ｃｏｓ６０°＝Ｆ・ｒ・１／２となる。磁石イの部分によるトルクと磁石ウの部分によるトルクは同じ向きなので両者によるトルクの大きさは加算されて、Ｎ（イ）＋Ｎ（ウ）＝Ｆ・ｒとなる。また、Ｎ（ア）=Ｆ・ｒなので、磁石イの部分によるトルクと磁石ウによるトルクの大きさの合計が磁石アによるトルクの大きさと等しくなる。磁石アの部分によるトルクの向きと磁石イの部分及び磁石ウの部分によるトルクの向きは逆なので互いにトルクを打ち消し合い磁石の存在による不均一な実質的な浮力の影響が相殺される。
【００３６】
次に、Ａ−Ａ'軸の周りに傾いた場合を検討する。磁石アはＡ−Ａ'軸からは距離が０なので磁石アからのトルクへの寄与は無い。
【００３７】
磁石イの部分によるＡ−Ａ'軸の周りのトルクの大きさＮ（イ）はＮ（イ）＝Ｆ・ｂ＝Ｆ・ｒ・ｓｉｎ６０°。さらに磁石ウの部分によるＡ−Ａ'軸の周りのトルクの大きさはＮ（ウ）＝Ｆ・ｅ＝Ｆ・ｒ・ｓｉｎ６０°となる。そして磁石イの部分と磁石ウの部分によるトルクの大きさは、Ｎ（イ）＝Ｆ・ｒ・ｓｉｎ６０°＝Ｎ（ウ）となって等しくなる。磁石イの部分によるトルクの向きと磁石ウの部分によるトルクの向きはＡ−Ａ'軸の周りでは逆なので互いにトルクを打ち消し合い磁石の存在による不均一な実質的な浮力の影響が相殺されることになり磁石の存在による傾きに対する異方性は生じない。
【００３８】
フロートの傾きは全て、Ａ−Ａ’軸の周りの回転とＢ−Ｂ’軸の周りの回転分解できるので、少なくとも３個の磁石を配置することであらゆる傾きについての異方性は生じないことが分かる。
【００３９】
そして、３個以上の磁石の説明は４個以上の分割型磁石についても適用することができる。
【００４０】
次に、対比のために、磁石が２個の場合を図４を用いて説明する。図４において、磁石１１はＢ−Ｂ’軸上にのみ存在している。そうするとフロートの受ける実質的な浮力はＡ−Ａ’軸の周りの傾きとＢ−Ｂ’軸の周りの傾きでは異なることになり、分割型磁石の数が２個の場合は、フロートの動きに異方性が生じることとなる。特に、液面の傾きの変化の速度が速い場合は、フロート全体の重量分布がＡ−Ａ’軸の周りとＢ−Ｂ’軸の周りとでは異なるので、液面変化への追随性の違いによる別の誤差要因となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は従来、フロート用の磁石を分割して資源の有効利用を図ったもので、分割された磁石の数を３個以上にすることで、リング状磁石と同等の性能をもつ小型のフロートを実現することができ、省資源の点で社会的な効用は大きい。
【符号の説明】
【００４２】
１  分割型磁石
２  フロート
３  ロッド通過用の孔
４  ロッド
５  磁気センサ（磁気検知手段）
６  フロートのロッド通過用の孔の中心
７  ロッド通過用の孔の中心軸
１１  分割型磁石
２２  フロート
３３  ロッド通過用の孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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