(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的な液面検出が可能な液面検出装置を提供する。【解決手段】液面検出装置は、液面に追従して昇降するフロートと、フロートに取り付けられるフロート磁石と、フロートの昇降を案内する案内部材と、案内部材に取り付けられ、フロート磁石の昇降位置に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、電気信号に基づいてフロートの位置を検出する検出回路とを備え、複数の磁気センサは、第１の間隔毎に配置される第１磁気センサと、第１の間隔よりも短い第２の間隔毎に配置される第２磁気センサとを含み、検出回路は、複数の磁気センサのうち隣接する２つの第１磁気センサから出力される電気信号を補正部により補正した補正電気信号に基づいてフロートの位置を検出し、案内部材の第２領域における複数の磁気センサのうち隣接する２つの第２磁気センサから出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する。【選択図】図７
2018204973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に追従して昇降するフロートと、
前記フロートに取り付けられるフロート磁石と、
前記フロートの昇降を案内する案内部材と、
前記案内部材に取り付けられ、前記フロート磁石の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号に基づいて前記フロートの位置を検出する検出回路とを備え、
前記検出回路は、前記電気信号を補正する補正部を含み、
前記複数の磁気センサは、前記案内部材の第１領域において第１の間隔毎に配置される第１磁気センサと、前記案内部材の第２領域において前記第１の間隔よりも短い第２の間隔毎に配置される第２磁気センサとを含み、
前記検出回路は、
前記案内部材の前記第１領域における前記複数の磁気センサのうち隣接する２つの第１磁気センサから出力される電気信号を前記補正部により補正した補正電気信号に基づいて前記フロートの位置を検出し、
前記案内部材の前記第２領域における前記複数の磁気センサのうち隣接する２つの第２磁気センサから出力される電気信号に基づいて前記フロートの位置を検出する、液面検出装置。
【請求項２】
前記フロートに取り付けられる複数のフロート磁石を設け、
前記複数のフロート磁石は、同極が互いに対向して設けられる、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項３】
前記第１および第２磁気センサの各々は、前記水平方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁石を有する、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記第１および第２磁気センサの各々は、前記フロート磁石により生じる磁力線の磁気ベクトルに基づく電気信号を出力する、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記検出回路は、前記複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号のうち所定電圧との比較に基づいて隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を抽出する、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項６】
前記検出回路は、
前記抽出した２つの電気信号の一方を正弦波、他方を余弦波とした場合の角度情報を算出し、
算出した角度情報に基づいて前記フロートの位置を検出する、請求項５記載の液面検出装置。
【請求項７】
各磁気センサは、
前記バイアス磁石により生じるバイアス磁界ベクトルが印加される第１〜第４の磁気抵抗素子と、
前記バイアス磁界ベクトルの変化に基づく前記第１〜第４の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に応じた電気信号を出力する出力回路とを含む、請求項３記載の液面検出装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記出力された電気信号に対して所定の係数で累乗あるいは累乗根する補正手段を有する、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項９】
前記第１の間隔は、前記第２の間隔の２倍に設定される、請求項１記載の液面検出装置。
【請求項１０】
各前記磁気センサは、磁界強度に対して線形に出力し、極性を判別可能に設けられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面検出装置に関し、具体的には、自動車等のガソリンやエンジンオイルや尿素水などの液体を貯蔵するタンクに搭載され、磁石を利用して液面の位置を検出する液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁石と磁気センサとを備える液面検出装置が知られている。例えば、液面の位置の変化に対応して昇降し、磁石を有する浮きと、磁石の磁束密度を検知する磁気センサとを備え、磁気センサの出力信号から液面の位置を検出する液面検出装置が知られている。
【０００３】
この点で、特許文献１には、液面感得体２１と、液面感得体２１が内部に配置されている液タンク１８と、検出ロッド２３の上端に設けられた変位磁石２４と、検出部ハウジング２０に取り付けられており、複数のホール素子５、５を含む検出器本体２５とを備える、液面検出装置が開示されている（図１〜図４，図１２〜図１３参照）。
【０００４】
検出器本体２５は、変位磁石２４の移動方向と平行となるように複数のホール素子５を同一直線上に所要の配設間隔でプリント基板６上に設けた構造を有する。各ホール素子は感磁面５ａが変位磁石２４の着磁方向と平行になるよう設けられている。液面感得体２１は、検出部ハウジング２０の下面に上端を取り付けた引張ばね２２により検出ロッド２３を介してタンク内に吊り下げられていて、検出ロッド２３の上端は検出部ハウジング２０内に臨んでいる。液面検出装置は、検出部ハウジング２０内における検出ロッド２３の上端部の変位を変位磁石２４の変位として検出器本体２５にて検出して液位を測定する。検出器本体２５は制御回路７を介して、各ホール素子の出力電圧から磁石の位置を演算してさらに液位値に換算する演算回路８と、同演算回路からの液位値を画面等に出力する出力装置９に接続されている。
【０００５】
特許文献１に記載の液面検出装置では、検出ロッド２３及び変位磁石２４は、液タンク１８の天面に設けられた貫通孔から液タンク１８の外部に突出している。このため、特許文献１に記載の液面検出装置と同様に、小型化が困難であるとともに、機器によっては搭載が困難となる可能性がある。
【０００６】
一方で、タンク内に磁石を配置してなる液面検出装置も考案されている。
特許文献２には、マグネット３と、マグネット３が内部に配置されているタンク２と、ロッド４と、複数の磁気強度センサＳ［１］〜Ｓ［４］と、制御部１０とを備え、マグネット３の位置により液面の位置を検出する、液面検出装置が開示されている（図１、図４、図５参照）。
【０００７】
ロッド４は、長尺の円柱状であり、軸方向が上下方向（鉛直方向）と平行になるようにタンク２内に配置されている。マグネット３は、円環状であり、タンク２内に貯蔵された液体の液面に浮かぶように構成されている。ロッド４はマグネット３に挿通されており、マグネット３はタンク２に貯蔵された液体の液面に浮かべられた状態において、ロッド４によって移動がガイドされて上下方向に移動する。複数の磁気強度センサＳ［１］〜Ｓ［４］は、それぞれがロッド４に埋め込まれており、上方から下方に向けて互いに間隔をあけて順次並ぶように配置されている。
【０００８】
制御部１０は、切替スイッチ１２及び減算器１３を有する差分値算出部１１と、マイクロコンピュータ２０とを有する。切替スイッチ１２は、入力端子Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３、Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３、出力端子Ｏ１、Ｏ２を有する。マイクロコンピュータ２０からの制御信号によるスイッチ切替により入力端子Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３のいずれかが出力端子Ｏ１に接続される。入力端子Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３のいずれかがスイッチ切替により出力端子Ｏ２に接続される。入力端子Ｉ１１は磁気強度センサＳ［１］と接続されている。入力端子Ｉ１２は磁気強度センサＳ［２］と接続されている。入力端子Ｉ１３は磁気強度センサＳ［３］と接続されている。入力端子Ｉ２１は磁気強度センサＳ［２］と接続されている。入力端子Ｉ２２は磁気強度センサＳ［３］と接続されている。入力端子Ｉ２３は磁気強度センサＳ［４］と接続されている。これにより、切替スイッチ１２は、（１）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［１］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［２］の電圧信号が出力され、（２）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［２］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［３］の電圧信号が出力され、（３）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［３］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［４］の電圧信号が出力される。減算器１３は、出力端子Ｏ１が接続される一方の入力端子と、出力端子Ｏ２が接続される他方の入力端子と、差分電圧信号を出力する出力端子とを備える。
【０００９】
マイクロコンピュータ２０は、切替スイッチ１２及び減算器１３と接続されている。マイクロコンピュータ２０は、隣接して配置された磁気強度センサの電圧信号（出力値）の差分値とマグネット３の位置（即ち、タンク２に貯蔵された液体の液面レベル）との関係を示す高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］〜Ｇ［３］と、標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］〜Ｈ［３］、液面レベルの検出において高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］〜Ｇ［３］及び標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］〜Ｈ［３］のいずれを用いるかを判定するための高精度検出条件が予め記憶されているＲＯＭを備えている。
【００１０】
マイクロコンピュータ２０はＣＰＵをさらに備え、ＣＰＵは、減算器１３の差分電圧信号と、高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］〜Ｇ［３］と、標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］〜Ｈ［３］と、高精度検出条件を用いた信号処理を行い、マグネット３の位置、即ち、タンク２に貯蔵された液体の液面レベルを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２２４０３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記に記載の液面検出装置では、磁気強度センサは一律に一定間隔置きに設けられた構成が開示されているが、液面検出装置の用途によっては常に高精度の液面検出を必要としない状況がある。具体的には、ある所定領域においては、高精度での液面検出が期待される状況と、それ以外の領域においては、高精度ではない精度での液面検出が許容される状況とが混在する場合がある。
【００１３】
当該場合に、液面検出装置の構成として、常に高精度の液面検出が可能な磁気センサの配置とすることは効率的ではない。
【００１４】
したがって、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、効率的な液面検出が可能な液面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】
【００１５】
ある局面に従う液面検出装置は、液面に追従して昇降するフロートと、フロートに取り付けられるフロート磁石と、フロートの昇降を案内する案内部材と、案内部材に取り付けられ、フロート磁石の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する検出回路とを備える。検出回路は、電気信号を補正する補正部を含む。複数の磁気センサは、案内部材の第１領域において第１の間隔毎に配置される第１磁気センサと、案内部材の第２領域において第１の間隔よりも短い第２の間隔毎に配置される第２磁気センサとを含む。検出回路は、案内部材の第１領域における複数の磁気センサのうち隣接する２つの第１磁気センサから出力される電気信号を補正部により補正した補正電気信号に基づいてフロートの位置を検出し、案内部材の第２領域における複数の磁気センサのうち隣接する２つの第２磁気センサから出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する。
【００１６】
好ましくは、フロートに取り付けられる複数のフロート磁石を設ける。複数のフロート磁石は、同極が互いに対向して設けられる。
【００１７】
好ましくは、第１および第２磁気センサの各々は、水平方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁石を有する。
【００１８】
好ましくは、第１および第２磁気センサの各々は、フロート磁石により生じる磁力線の磁気ベクトルに基づく電気信号を出力する。
【００１９】
好ましくは、検出回路は、複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号のうち所定電圧との比較に基づいて隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を抽出する。
【００２０】
好ましくは、検出回路は、抽出した２つの電気信号の一方を正弦波、他方を余弦波とした場合の角度情報を算出し、算出した角度情報に基づいてフロートの位置を検出する。
【００２１】
好ましくは、各磁気センサは、バイアス磁石により生じるバイアス磁界ベクトルが印加される第１〜第４の磁気抵抗素子と、バイアス磁界ベクトルの変化に基づく第１〜第４の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に応じた電気信号を出力する出力回路とを含む。
【００２２】
好ましくは、補正部は、出力された電気信号に対して所定の係数で累乗あるいは累乗根する補正手段を有する。
【００２３】
好ましくは、第１の間隔は、第２の間隔の２倍に設定される。
好ましくは、各磁気センサは、磁界強度に対して線形に出力し、極性を判別可能に設けられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の液面検出装置は、効率的な液面検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に基づく液面検出装置の外観構成を説明する図である。
【図２】実施形態に基づくガイド１０に取り付けられた複数の磁気センサ５を説明する図である。
【図３】実施形態に基づく液面検出装置１の回路構成図である。
【図４】実施形態に基づく磁気センサ５の磁気抵抗素子のパターンを説明する図である。
【図５】実施形態に基づく磁気センサ５の検出原理を説明する図である。
【図６】実施形態に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２の配置を説明する図である。
【図７】実施形態に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
【図８】実施形態に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。
【図９】実施形態に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形（その１）を説明する図である。
【図１０】図９の所定領域を拡大したイメージ図である。
【図１１】実施形態に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図（その１）である。
【図１２】実施形態に基づく磁気センサからの出力信号に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【図１３】実施形態に基づく磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。
【図１４】実施形態に基づく磁気センサからの補正した出力信号に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【図１５】実施形態に基づく第１領域における液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
【図１６】実施形態に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形（その２）を説明する図である。
【図１７】図１６の所定領域を拡大したイメージ図である。
【図１８】実施形態に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図（その２）である。
【図１９】実施形態に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【図２０】実施形態に基づく第２領域における液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
【図２１】磁気センサ５ＰＢおよび５ＰＣの補正前および補正後の信号を説明する図である。
【図２２】実施形態の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
図１は、実施形態に基づく液面検出装置の外観構成を説明する図である。
図１を参照して、液面検出装置１は、液面に追従して昇降するフロート２０と、ガイド（案内部材）１０と、検出回路５０とを含む。
【００２８】
検出回路５０は、案内部材１０に取り付けられた複数の磁気センサ（ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistance）素子）から検出される出力信号（ＡＭＲ出力とも称する）に基づいてフロート２０の位置を検出する。
【００２９】
図２は、実施形態に基づくガイド１０に取り付けられた複数の磁気センサ５を説明する図である。
【００３０】
図２を参照して、複数の磁気センサ５は、昇降方向に沿って配置されている。
具体的には、複数の磁気センサ５は、ガイド１０の第１領域において第１の間隔毎に配置される第１磁気センサと、ガイド１０の第２領域において第１の間隔よりも短い第２間隔毎に配置される第２磁気センサとを含む。
【００３１】
本例においては、ガイド１０の上端から所定位置までが第１領域、所定位置からガイド１０の下端までが第２領域に設定されている場合が示されている。
【００３２】
なお、本例においては、当該構成の場合について説明するが、特にこれに限られず、ガイド１０の上端から所定位置までが第２領域、所定位置からガイド１０の下端までが第１領域に設定してもよい。あるいは、ガイド１０の中間領域が第１領域、それ以外の上端および下端の領域が第２領域に設定してもよい。あるいは、ガイド１０の中間領域が第２領域、それ以外の上端および下端の領域が第１領域に設定してもよい。
【００３３】
また、本例においては、一例として第１の間隔が距離２ａ、第２の間隔が距離ａの場合について説明する。
【００３４】
フロート２０には、フロート磁石２（以下、単に磁石２とも称する）が設けられている。具体的には、磁石ユニットとして磁石２Ａ，２Ｂが取り付けられている。磁石２Ａ，２Ｂで磁石ユニットを構成する。
【００３５】
複数の磁気センサ５は、フロート２０に取り付けられた磁石２の昇降動作に従う磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する。なお、本例においては、４ピンの磁気センサ５の構成について一例として説明するが、特にピン数はこれに限られず当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。
【００３６】
図３は、実施形態に基づく液面検出装置１の回路構成図である。
図３を参照して、実施形態に基づく液面検出装置１は、複数の磁気センサ（ＡＭＲ素子）５と、検出回路５０とを含む。本例においては、ｎ個の磁気センサが設けられている場合が示されている。
【００３７】
検出回路５０は、アナログ／デジタル変換回路であるＡ／Ｄ回路６０と、パラレル／シリアル変換回路であるＰ／Ｓ変換回路３０と、演算処理を実行するＭＰＵ（Micro-processing unit）４０とを含む。
【００３８】
Ａ／Ｄ回路６０は、複数（ｎ個）の磁気センサ５と接続されて、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００３９】
Ｐ／Ｓ変換回路３０は、ＭＰＵ４０から入力されるクロックＣＬＫに同期して並列的に入力されるＡ／Ｄ回路６０から入力されたデジタル信号を直列的に信号変換してＭＰＵ４０に出力する。
【００４０】
ＭＰＵ４０は、Ｐ／Ｓ変換回路３０から入力される複数（ｎ個）の磁気センサ５からの信号を演算処理してフロート２０の位置を検出する。
【００４１】
また、ＭＰＵ４０は、補正部４５を含む。補正部４５は、磁気センサ５からの信号を必要に応じて補正処理する。
【００４２】
なお、本例においては、第１領域におけるフロート２０の位置検出においては補正処理を実行し、第２領域におけるフロート２０の位置検出においては補正処理を実行しない。
【００４３】
なお、本例におけるＭＰＵ４０は、Ａ／Ｄ回路６０からの信号に関して、クロックＣＬＫに同期したＰ／Ｓ変換回路３０の出力を受ける構成について説明するが、特に当該構成に限られずマルチプレクサを介してＡ／Ｄ回路６０からデジタル信号の入力を受ける構成に変更することも可能である。
【００４４】
図４は、実施形態に基づく磁気センサ５の磁気抵抗素子のパターンを説明する図である。
【００４５】
図４を参照して、ここでは、磁気センサ５は、４つの磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４（総称して磁気抵抗素子ＭＲとも称する）からなるブリッジ構造からなる。
【００４６】
磁気センサ５は、磁界が印加されると、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４の抵抗値変化により抵抗値変化に応じた信号Ｖ＋，Ｖ−を出力する。磁気センサ５は、信号Ｖ＋，Ｖ−の差分ΔＶを出力する。
【００４７】
磁気センサ５の磁気抵抗素子ＭＲは異方性磁気抵抗素子であり、折り返し形状のパターン構造である。
【００４８】
磁気抵抗素子ＭＲの磁界印加時の抵抗値は、素子の長さ方向（電流方向）に対して垂直の飽和磁界（９０°）が印加された時に最小となり、平行な飽和磁界（０°）が印加されたときに最大となる特性を有する。
【００４９】
また、磁気センサ５には、バイアス磁石３Ａ，３Ｂが設けられている。バイアス磁石３Ａ，３Ｂは、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４に対して左上から右下の方向にバイアス磁界がかかるように配置されている。
【００５０】
なお、本例の磁気センサ５の磁気抵抗素子ＭＲは、一例として折り返し形状のパターン構造として説明するが、特に折り返し形状に限られずそのパターン構造は、磁気センサ５の検出特性を高めるように当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。また、バイアス磁石３Ａ，３Ｂの配置（向き）に関しても本例においては一例として左上から右下の方向に４５°の角度のバイアス磁界ベクトルがかかるように配置した構成が示されているが、当該配置あるいは角度も磁気センサ５の検出特性を高めるように当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。
【００５１】
また、本例においては、２つのバイアス磁石３Ａ，３Ｂに基づいてバイアス磁界ベクトルをかける構成について説明するが、２つのバイアス磁石ではなく１つのバイアス磁石を用いてバイアス磁界ベクトルをかけることも可能である。たとえば、磁気抵抗素子ＭＲ１〜ＭＲ４が設けられている基板上にバイアス磁石を配置しても良いし、基盤の裏面にバイアス磁石を配置する構成とするようにしても良い。
【００５２】
図５は、実施形態に基づく磁気センサ５の検出原理を説明する図である。
図５（Ａ）は、外部磁界に従って変化するバイアス磁界ベクトルを説明する図である。
【００５３】
図５（Ａ）に示されるように、磁気センサ５のバイアス磁界ベクトルは、昇降方向に対する外部磁界に従ってそのベクトル方向を変化させる。本例においては、外部磁界が無い状態のバイアス磁界ベクトルＶ０が実線で示されている。なお、バイアス磁石は、磁気センサ５が飽和感度領域に達する磁界強度となるように設定する。
【００５４】
バイアス磁界ベクトルＶ０は、外部磁界（右から左方向）に従ってバイアス磁界ベクトルＶ１に変化する。
【００５５】
一方で、バイアス磁界ベクトルＶ０は、外部磁界（左から右方向）に従ってバイアス磁界ベクトルＶ２に変化する。
【００５６】
外部磁界の磁束密度の変化に従いバイアス磁界ベクトルが変化する。磁気センサ５は、バイアス磁界ベクトルの変化を検出して、当該検出結果に応じた出力信号（電位差ΔＶ）を出力する。
【００５７】
図５（Ｂ）には、外部磁界の磁束密度の変化に従う磁気センサ５の出力信号の変化特性が示されている。
【００５８】
図５（Ｂ）に示されるように、バイアス磁石３Ａ，３Ｂに従うバイアス磁界に基づいて所定の磁束密度ＳＴがかかっている。この場合の出力は中間値に設定されており、磁気センサ５に印加される磁界の方向の変化に従い電位差ΔＶが変化する。
【００５９】
外部磁界として、右から左方向の外部磁界の磁束密度の変化に従い電位差ΔＶは、ΔＶ１側にシフトする。
【００６０】
一方、外部磁界として、左から右方向の外部磁界の磁束密度の変化に従い電位差ΔＶは、ΔＶ２側にシフトする。
【００６１】
中間値からの電位差ΔＶの増減に従って磁気センサ５に印加される磁界の極性（どの向きからの磁界か）を検知することが可能である。また、バイアス磁石３Ａ，３Ｂの磁力強度を変更することにより飽和磁界強度も高めることが可能である。
【００６２】
後述するが外部磁界の磁束密度の変化に応じた信号波形（電位差ΔＶ）に基づいてフロート２０の位置を検出することが可能である。
【００６３】
図６は、実施形態に基づくフロート２０に取り付けられたフロート磁石２の配置を説明する図である。
【００６４】
図６を参照して、ここでは、フロート２０を上視した場合の図が示されている。また、磁石２Ａ，２Ｂで形成される磁石ユニットは、ガイド１０を介して互いに向き合うように対向して設けられている。本例においては、磁石２Ａ，２ＢのＮ極が互いに向き合うように対向して設けられている。なお、磁石２Ａ，２ＢのＳ極を互いに向き合うように対向して配置することも可能である。
【００６５】
当該配置により、磁力方向は、ガイド１０に沿う方向となり、ガイド１０に沿う方向と垂直な方向の磁力成分は打ち消される。また、フロート２０が回転した場合であっても磁力方向や磁束密度にほとんど変化はなく、磁気センサ５は磁束密度の変位量を精度よく測定することが可能である。
【００６６】
なお、磁気センサ５が配列された線上に平行な磁界が印加できれば、磁石２Ａ，２Ｂは、同極を対向する配置としなくても良い。
【００６７】
図７は、実施形態に基づくフロート２０に取り付けられたフロート磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
【００６８】
図７に示されるように、磁石２Ａ，２Ｂは、１組の磁石ユニットを形成する。
磁石２Ａ，２Ｂで形成される磁石ユニットは、互いにＮ極が向き合うように配置されている。
【００６９】
本例においては、複数の磁気センサ５として、３つの磁気センサ５ＰＡ〜５ＰＣ（総称して磁気センサ５と称する）が設けられる場合が示されている。
【００７０】
本例においては、磁気センサ５ＰＡは、第１領域の磁気センサであり、昇降方向における磁気センサ５ＰＢとの間の距離は距離２ａに設定される。磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣは、第２領域の磁気センサであり、昇降方向における磁気センサ５ＰＢとの間の距離は距離ａに設定される。
【００７１】
また、磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向に沿う長さを、昇降方向における隣接する磁気センサ５ＰＢと磁気センサ５ＰＣとの間の距離を距離ａとした場合に、距離２ａに設定する。
【００７２】
磁気センサ５は、昇降方向に沿ってガイド１０に取り付けられる。
なお、本例においては、３つの磁気センサ５ＰＡ〜５ＰＣが配置されて、フロート２０の位置を検出する場合について説明するが、さらに複数の磁気センサが配置される場合についても同様である。
【００７３】
なお、本例において、例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ａと磁石２Ｂの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、基準位置（中心点）の位置に磁気センサ５ＰＢが位置している場合が示されている。
【００７４】
また、３つの磁気センサ５ＰＡ〜５ＰＣは、各磁気センサのバイアス磁界ベクトルが水平方向と平行となるように配置されている。なお、本例においては、バイアス磁界ベクトルの向きは、磁石２Ｂから磁石２Ａに向かう水平方向と同じ方向となる場合について説明するが、特にこれに限られず磁石２Ａから磁石２Ｂに向かう水平方向と同じ方向となるようにしても良い。
【００７５】
磁気センサ５ＰＡ〜５ＰＣの各々に示される、昇降方向の紙面左右方向の白抜き矢印は、この方向が磁気センサの最大感磁方向を示す。また、磁気センサ５ＰＡ〜５ＰＣの各々に示される、水平方向の紙面下向きの矢印は、バイアス磁石による磁界を示す。但し、フロート磁石の磁界によるバイアス磁界の回転までの記載は省略する。
【００７６】
図８は、実施形態に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。
【００７７】
本例においては、フロート２０が右から左方向（一例として下降方向）に変化した場合について説明する。
【００７８】
図８（Ａ）においては、フロート２０が下降して磁気センサ５ＰＡに近づいてきた場合（状態Ｓ０）が示されている。
【００７９】
磁気センサ５ＰＡは、フロート２０の磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【００８０】
図８（Ｂ）においては、図８（Ａ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１）が示されている。
【００８１】
磁気センサ５ＰＡは、フロート２０の磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。本例においては、当該状態を初期状態とする。
【００８２】
磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【００８３】
図８（Ｃ）においては、図８（Ｂ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ２）が示されている。
【００８４】
磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差ΔＶは増加する。
【００８５】
磁気センサ５ＰＢは、フロート２０の磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【００８６】
磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【００８７】
図８（Ｄ）においては、図８（Ｃ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ３）が示されている。
【００８８】
磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。
【００８９】
磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。したがって、初期状態である。
【００９０】
磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＣのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【００９１】
図８（Ｅ）においては、図８（Ｄ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ４）が示されている。
【００９２】
磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。
【００９３】
磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差ΔＶは増加する。
【００９４】
磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。したがって、初期状態である。
【００９５】
図８（Ｆ）においては、図８（Ｅ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ５）が示されている。
【００９６】
磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。
【００９７】
磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差ΔＶは増加する。
【００９８】
図８（Ｇ）においては、図８（Ｆ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ６）が示されている。
【００９９】
磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界により昇降方向に磁界がかかる場合が示されている。具体的には、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）として左から右への磁界の影響を受ける。距離に従って磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。以降同様である。
【０１００】
＜第１領域における位置検出＞
図９は、実施形態に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形（その１）を説明する図である。
【０１０１】
図９に示されるように、状態Ｓ０〜Ｓ６の位置関係と出力信号関係とが示されている。
例えば、磁気センサ５ＰＡに着目すると、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界の磁束密度に応じた信号が出力されている。
【０１０２】
フロート２０が磁気センサ５ＰＡに近づくに従って磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受けるためバイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
【０１０３】
状態Ｓ０においては、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルが変化して出力信号（電位差ΔＶ）として低下している場合が示されている。
【０１０４】
状態Ｓ１においては、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する初期状態であり、本例においては、初期状態である場合の出力信号（電位差ΔＶ）の電圧を中間値（中間電圧）とする。
【０１０５】
状態Ｓ２においては、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルがバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に出力信号が最大となった場合が示されている。
【０１０６】
状態Ｓ３においては、磁気センサ５ＰＡは、出力信号（電位差ΔＶ）が低下する場合が示されている。
【０１０７】
状態Ｓ４以降においては、距離に応じて変化する外部磁界に基づいて磁気センサ５ＰＡの出力信号が変化する場合が示されている。
【０１０８】
また、磁気センサ５ＰＢに着目すると、磁気センサ５ＰＡの出力信号を距離２ａずらした波形が示されている。磁気センサ５ＰＣに着目すると、磁気センサ５ＰＢの出力信号を距離ａずらした波形が示されている。
【０１０９】
本例においては、状態Ｓ１〜Ｓ３の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号に基づく第１領域におけるフロート２０の位置検出について説明する。
【０１１０】
図１０は、図９の所定領域を拡大したイメージ図である。
図１０を参照して、ここでは、所定領域として図９のハッチング領域の複数の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形が示されている。
【０１１１】
磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形について、中間電圧を基準とした場合、後述する円状に沿って変化する外部磁界の磁気ベクトルＰの水平成分（昇降方向の成分）に模式化（近似）する。
【０１１２】
具体的には、隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号として位相が９０°ずれた信号波形として検出する。
【０１１３】
本例においては、位相が９０°ずれた一方の出力信号（電気信号）を正弦波（sinθ）、他方の出力信号（電気信号）を余弦波（cosθ）で表わす。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて外部磁界の磁気ベクトルＰの角度θを算出する。
【０１１４】
具体的には、磁気センサ５ＰＡの出力信号をＰsinθ、磁気センサ５ＰＢの出力信号を−Ｐcosθと表し、角度θを次式から算出する。
【０１１５】
θ＝arctan（Ｐsinθ／｜−Ｐcosθ｜）
本実施形態においては、複数の磁気センサの出力信号のうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を検出して外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
【０１１６】
図１１は、実施形態に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図（その１）である。
【０１１７】
図１１には、状態Ｓ１〜状態Ｓ３に移行する場合において磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対するフロート２０の昇降方向に対する磁気ベクトルが示されている。ここでは、昇降方向はＸ軸に沿う方向である。磁気ベクトルＰは、一例として磁石２ＡのＮ極により生じる磁界の磁力線の方向を指す。
【０１１８】
なお、説明を簡易にするために磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線については省略しているが、磁気ベクトルＰの昇降方向と垂直な成分については、当該磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線の磁気ベクトルにより打ち消される。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対する外部磁界としては、昇降方向成分のみとなる。上記したように当該外部磁界に従って各磁気センサ５におけるバイアス磁界ベクトルが変化する。
【０１１９】
一例として、外部磁界である磁気ベクトルの大きさとＡＭＲ出力とは相関関係にあるため、昇降方向に対する磁気センサ５ＰＡで検出される出力信号はＰsinθ、磁気センサ５ＰＢで検出される出力信号は−Ｐcosθで表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルＰの角度θとして算出する。
【０１２０】
具体的には、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθ（Ｐsinθ／｜−Ｐcosθ｜）を算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
【０１２１】
なお、正弦波Ｐsinθ、余弦波Ｐcosθの振幅値はtanθを算出することにより打ち消される。
【０１２２】
上記処理は、検出回路５０で実行される処理である。具体的には、ＭＰＵ４０において上記算出処理が実行される。
【０１２３】
磁気ベクトルの角度情報θとして０°〜９０°の変化に対応してフロート２０の位置は距離２ａ変化する。
【０１２４】
例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、図８（Ｂ）の状態Ｓ１に示されるフロート２０の基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置と同じ位置である。
【０１２５】
本例においては、磁気センサ５ＰＡと、磁気センサ５ＰＢとの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、その位置関係を決定する。例えば、角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置から磁気センサ５ＰＢの側にａの距離移動した位置にあると検出することが可能である。
【０１２６】
図１２は、実施形態に基づく磁気センサからの出力信号に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【０１２７】
図１２（Ａ）には、角度θを０°〜９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
【０１２８】
シミュレーション結果として、基準値に対して少しずれた状態が示されている。
角度の精度としては図１２（Ｂ）に示されるように基準値に対して±１５°の範囲程度のずれであり、フロート２０の位置検出としては精度が少し悪い状態である。
【０１２９】
図１０に示されるように、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形は、理想的なsin波およびcos波からずれた信号波形である。これによりフロート２０の位置の検出精度が悪化した状態となっている。
【０１３０】
本実施形態においては、当該信号波形を補正することにより、精度の高いフロート２０の位置を検出する。
【０１３１】
具体的には、補正部４５により検出した磁気センサ５からの信号の補正処理を実行する。
【０１３２】
図１３は、実施形態に基づく磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。
【０１３３】
図１３（Ａ）には、補正前の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢでそれぞれ検出された出力信号が示されている。上記で説明したように磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＡの出力信号はＰsinθ、磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＢの出力信号は−Ｐcosθで表わされる。ここでは、磁気センサ５ＰＢの出力信号を反転させた信号が示されている。
【０１３４】
出力信号の信号波形の比が理想的なsin波とcos波の比とが同じである場合には誤差が少なく位置検出が可能であるが、上記したように実際の出力信号の信号波形の比と理想的なsin波とcos波の比との間にずれが生じているため角度精度にばらつきが生じることになる。
【０１３５】
本例においては、磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＡ，５ＰＢの出力信号に対して所定の係数で累乗する補正処理を実行することによりずれを抑制して角度精度を高めることが可能である。
【０１３６】
すなわち、各角度に対するＡＭＲ出力の値を、所定の係数で累乗することにより、信号波形を理想的なｓｉｎ波形およびｃｏｓ波形に近づけることができる。そして、上述した角度θの式を用いることにより、精度を高めた角度を導出することが可能となる。
【０１３７】
図１４は、実施形態に基づく磁気センサからの補正した出力信号に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
【０１３８】
図１４（Ａ）には、角度θを０°〜９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
【０１３９】
シミュレーション結果として、図１２に示されるシミュレーション結果と比較して基準値により近似した結果となっている。
【０１４０】
角度の精度としても図１４（Ｂ）に示されるように±６°未満のずれであり、精度を高めたフロート２０の位置検出が可能である。
【０１４１】
図１５は、実施形態に基づく第１領域における液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
【０１４２】
図１５に示されるように、所定の信号関係の組み合わせに基づく２本の信号を抽出する（ステップＳＰ２）。本例においては、中間電圧を超えた磁気センサの出力信号と、当該磁気センサと隣接する中間電圧以下の磁気センサの信号との２つの出力信号を抽出する。なお、中間電圧は、本例においては、一例として初期状態である場合の出力信号の電圧に設定する。具体的には、図８で説明したように例えば、磁気センサ５ＰＡが磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態であり、予め電圧を測定することにより中間電圧を設定することが可能である。なお、当該中間電圧の設定の方式としては種々の方式があり、当該方式に限られず、例えば、ピーク値の最大値と最小値との間の中間値に設定するようにしても良い。
【０１４３】
そして、図９で説明した点線で囲まれた領域における２本の出力信号（電気信号）を抽出する。
【０１４４】
次に、抽出した２本の信号について、補正部４５により補正する（ステップＳＰ３）。
補正部４５は、抽出した２本の信号のそれぞれについて、所定の係数で累乗する補正処理を実行する。
【０１４５】
次に、補正した２本の信号に基づいて磁気ベクトルの角度θを計算する（ステップＳＰ４）。具体的には、２本の電気信号のうちの一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定し、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルの角度θを算出する。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθを算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
【０１４６】
次に、磁気ベクトルの角度θに基づいてフロート２０の位置を算出する（ステップＳＰ６）。算出された角度情報θに基づいてフロート２０の基準位置（中心点）を磁気センサの位置から算出する。例えば、上記で説明したように角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置よりもａの距離、磁気センサ５ＰＢ側に移動した位置にあると検出することが可能である。
【０１４７】
そして、処理を終了する（エンド）。
＜第２領域における位置検出＞
図１６は、実施形態に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形（その２）を説明する図である。
【０１４８】
図１６に示されるように、図９に示される複数の磁気センサの出力信号波形と同様であり、ここでは、ハッチング領域が異なる。
【０１４９】
本例においては、状態Ｓ３〜Ｓ４の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣの出力信号に基づくフロート２０の位置検出について説明する。
【０１５０】
図１７は、図１６の所定領域を拡大したイメージ図である。
図１７を参照して、ここでは、所定領域として図１６のハッチング領域の複数の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣの出力信号波形が示されている。
【０１５１】
磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣの出力信号波形は、中間電圧を基準とした場合、後述する円状に沿って変化する外部磁界の磁気ベクトルＰの水平成分（昇降方向の成分）に模式化（近似）する。
【０１５２】
具体的には、隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号として位相が９０°ずれた信号波形を検出する。
【０１５３】
本例においては、位相が９０°ずれた一方の出力信号（電気信号）を正弦波（sinθ）、他方の出力信号（電気信号）を余弦波（cosθ）で表わす。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて外部磁界の磁気ベクトルＰの角度θを算出する。
【０１５４】
具体的には、磁気センサ５ＰＢの出力信号をＰsinθ、磁気センサ５ＰＣの出力信号を−Ｐcosθと表し、角度θを次式から算出する。
【０１５５】
θ＝arctan（Ｐsinθ／｜−Ｐcosθ｜）
本実施形態においては、複数の磁気センサの出力信号のうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を検出して外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
【０１５６】
図１８は、実施形態に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図（その２）である。
【０１５７】
図１８には、状態Ｓ３〜状態Ｓ４に移行する場合において磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣに対するフロート２０の昇降方向に対する磁気ベクトルが示されている。ここでは、昇降方向はＸ軸に沿う方向である。磁気ベクトルＰは、一例として磁石２ＡのＮ極により生じる磁界の磁力線の方向を指す。
【０１５８】
なお、説明を簡易にするために磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線については省略しているが、磁気ベクトルＰの昇降方向と垂直な成分については、当該磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線の磁気ベクトルにより打ち消される。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対する外部磁界としては、昇降方向成分のみとなる。上記したように当該外部磁界に従って各磁気センサ５におけるバイアス磁界ベクトルが変化する。
【０１５９】
一例として、外部磁界である磁気ベクトルの大きさとＡＭＲ出力とは相関関係にあるため、昇降方向に対する磁気センサ５ＰＢで検出される出力信号はＰsinθ、磁気センサ５ＰＣで検出される出力信号は−Ｐcosθで表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルＰの角度θとして算出する。
【０１６０】
具体的には、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθ（Ｐsinθ／｜−Ｐcosθ｜）を算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
【０１６１】
なお、正弦波Ｐsinθ、余弦波Ｐcosθの振幅値はtanθを算出することにより打ち消される。
【０１６２】
上記処理は、検出回路５０で実行される処理である。具体的には、ＭＰＵ４０において上記算出処理が実行される。
【０１６３】
磁気ベクトルの角度情報θとして０°〜９０°の変化に対応してフロート２０の位置は距離ａ変化する。
【０１６４】
例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、図８（Ｄ）の状態Ｓ３に示されるフロート２０の基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＢの位置と同じ位置である。
【０１６５】
本例においては、磁気センサ５ＰＢと、磁気センサ５ＰＣとの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、その位置関係を決定する。例えば、角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＢの位置から磁気センサ５ＰＣの側にａ／２の距離移動した位置にあると検出することが可能である。
【０１６６】
図１９は、実施形態に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
図１９（Ａ）には、角度θを０°〜９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
【０１６７】
シミュレーション結果として、基準値に対して近似した状態が示されている。
角度の精度としては図１９（Ｂ）に示されるように基準値に対して±２°未満のずれであり、フロート２０の精度の高い位置検出が可能である。
【０１６８】
図２０は、実施形態に基づく第２領域における液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
【０１６９】
図２０に示されるように、図１５のフロー図と比較してステップＳＰ３が削除されている点が異なる。具体的には、所定の信号関係の組み合わせに基づく２本の信号を抽出する（ステップＳＰ２）。本例においては、中間電圧を超えた磁気センサの出力信号と、当該磁気センサと隣接する中間電圧以下の磁気センサの信号との２つの出力信号を抽出する。なお、中間電圧は、本例においては、一例として初期状態である場合の出力信号の電圧に設定する。具体的には、図８で説明したように例えば、磁気センサ５ＰＢが磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態であり、予め電圧を測定することにより中間電圧を設定することが可能である。なお、当該中間電圧の設定の方式としては種々の方式があり、当該方式に限られず、例えば、ピーク値の最大値と最小値との間の中間値に設定するようにしても良い。
【０１７０】
そして、図１６で説明した点線で囲まれた領域における２本の出力信号（電気信号）を抽出する。
【０１７１】
次に、抽出した２本の信号に基づいて磁気ベクトルの角度θを計算する（ステップＳＰ４）。具体的には、２本の電気信号のうちの一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定し、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルの角度θを算出する。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθを算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
【０１７２】
次に、磁気ベクトルの角度θに基づいてフロート２０の位置を算出する（ステップＳＰ６）。算出された角度情報θに基づいてフロート２０の基準位置（中心点）を磁気センサの位置から算出する。例えば、上記で説明したように角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＢの位置よりもａ／２の距離、磁気センサ５ＰＣ側に移動した位置にあると検出することが可能である。
【０１７３】
そして、処理を終了する（エンド）。
実施形態においては、磁気センサ５間の距離が長い第１領域における位置検出においては、フロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの２つの出力信号（電気信号）を補正した補正電気信号に基づいてフロート２０の精度の高い位置検出が可能である。
【０１７４】
また、磁気センサ５間の距離が短い第２領域における位置検出においては、フロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの２つの出力信号（電気信号）に基づいてフロート２０の精度の高い位置検出が可能である。
【０１７５】
当該方式により、液面検出装置１の位置検出において、高精度の液面検出が要求される領域においては、磁気センサ５間の間隔を短くし、高精度の液面検出が要求されない領域においては、磁気センサ５間の間隔を長くすることが可能となる。したがって、ガイド１０に磁気センサ５を効率的に配置することが可能となる。また、ガイド１０に取り付ける磁気センサ５の個数を抑えることが可能となり、部品点数を抑えてコストを低下させる点でも効果がある。
【０１７６】
また、環境温度の変化に追従して、磁石や磁気センサの特性が変化して出力信号が変化する可能性があるが、角度計算において２つの出力信号のtanθ（Ｐsinθ／Ｐcosθ）を算出しているため環境温度に従う変動量が相殺されるため環境温度の影響による誤差を縮小し、精度の高い位置検出が可能である。
【０１７７】
（変形例）
上記の実施形態においては、第２領域におけるフロート２０の位置検出においては、出力信号を補正しない方式について説明したが、当該第２領域においても補正部４５により磁気センサ５からの信号を補正処理するようにしても良い。
【０１７８】
図２１は、磁気センサ５ＰＢおよび５ＰＣの補正前および補正後の信号を説明する図である。
【０１７９】
図２１（Ａ）には、補正前の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣでそれぞれ検出された出力信号が示されている。上記で説明したように磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＢの出力信号はＰsinθ、磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＣの出力信号はＰcosθで表わされる。
【０１８０】
出力信号の信号波形が理想的なsin波およびcos波である場合には誤差なく位置検出することが可能であるが、実際の出力信号の信号波形と理想的なsin波およびcos波との間にずれが生じているため角度精度にばらつきが生じることになる。
【０１８１】
本例においては、出力信号に対して所定の係数で累乗根する補正処理を実行することによりずれを抑制して角度精度を高めることが可能である。
【０１８２】
図２１（Ｂ）には、補正後の磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＢ，５ＰＣの出力信号が示されている。
【０１８３】
当該補正した信号に基づいて外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
【０１８４】
図２２は、実施形態の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
図２２（Ａ）には、角度θを０°〜９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
【０１８５】
シミュレーション結果として、基準値とはほとんど相違しない。
また、角度の精度としても図２２（Ｂ）に示されるように基準値に対して±１°未満のずれであり、フロート２０のさらに精度の高い位置検出が可能である。
【０１８６】
実施形態の変形例に基づく液面検出装置１により、磁気センサ５から出力された出力信号を補正することによりフロート２０の位置についてさらに精度の高い検出が可能であり、磁気センサ５を効率的に配置して回路構成を簡易にすることが可能であるとともに、小型化を図ることが可能である。
【０１８７】
本実施例ではＡＭＲ素子で開示しているが、これに限らない。磁界強度に対して線形に出力し、極性を判別できる磁気センサであれば適用可能である。
【０１８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８９】
１  液面検出装置、２  磁石、５，５ＰＡ〜５ＰＣ  磁気センサ、１０  ガイド、２０  フロート、３０  Ｐ／Ｓ変換回路、４０  ＭＰＵ、４５  補正部、５０  検出回路、６０  Ａ／Ｄ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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