(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気センサチップの数および液面レベルの段数を増加させる場合に起きる問題、すなわち隣り合う磁気センサチップの位置が極めて接近すると、磁気センサチップの感度のバラツキから磁気センサチップが磁気を感知する順序が逆転する問題を解決した液体容器内の液面レベル検知方法及び装置を提供する。【解決手段】液面に浮かぶフロートに取り付けた磁性体の磁気を上下に一定の間隔で配置した複数の磁気センサチップＭＲで検出するにあたり、液面レベルの段数に対応する数の磁気センサチップで１列を構成し、磁気センサチップを２列並べ、各列において上下が同じ順序にある磁気センサチップを組み合わせて１組として、各組を構成する２個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとして情報を処理する液面レベル検知方法を採用するか、そのように処理をする論理回路５を液面レベル検知装置に設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知する方法であって、下記の工程を含む方法：
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器、そして該容器の内部に垂直に配置されたフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも６個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出／処理回路を含む液面レベル検知装置を含む液面レベル検知装置付き液体貯蔵装置を用意する工程；
該容器に液体を収容する工程；
該容器内に収容されている液体の液面のレベルを下記の操作および処理を含む方法により検知する工程：
１）浮力により容器内の液体の表面上に移動した磁性フロートの磁性信号を磁気センサチップにより検出する操作、
２）磁気信号検出／処理回路において、各磁気センサチップが検出した磁性信号を、予め決めておいた互いに近接する位置にある２個以上の磁気センサチップからなる磁気センサチップセットを一単位とし、該単位に含まれる全ての磁気センサチップが磁性信号を受信した場合にのみ、該単位の磁気センサチップセットが磁性フロートからの磁性信号を受信したと認識させる処理、そして
３）予め確認されている磁気センサチップセットの単位の位置と液面レベルとの関係に基づいて、上記工程２）において磁性フロートからの磁性信号を受信したとの認識がなされた磁気センサチップセット単位の位置から、液面のレベルを検知する処理。
【請求項２】
磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている請求項１に記載の液面レベル検知方法。
【請求項３】
磁気センサチップが長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている請求項１もしくは２に記載の液面レベル検知方法。
【請求項４】
長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている請求項３に記載の液面レベル検知方法。
【請求項５】
磁気センサチップセットが、一方の表面に備えられた磁気センサチップの最下部のチップからｎ番目に相当するチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップからｎ番目に相当するチップとから構成される請求項３または４に記載の液面レベル検知方法。
【請求項６】
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知するための液面レベル検知装置であって、該容器の内部に垂直に配置されるフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも６個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出／処理回路を含む液面レベル検知装置、ただし、磁気センサチップは長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている。
【請求項７】
磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている請求項６に記載の液面レベル検知装置。
【請求項８】
長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている請求項６または７に記載の液面レベル検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体容器内の液面レベルを多数の段に区分し、液面に浮かぶフロートに取り付けた磁性体の磁気を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出することにより、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する液面レベル検知方法および検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器に収容した液体の液面レベルを検知する方法には、様々な手段がある。磁気センサチップ、電極センサ、磁歪式、超音波振動式、磁気光学式のような様々な方式を採用したセンサが実際に使用されている。
【０００３】
容器の液面レベルとしては、最上昇点（水ならば満水）および最下降点（水ならば渇水）の２点が特に重要である。そこで、液面が上記２点のいずれかに到達した場合に、信号（渇水や満水の警告）を発する装置が市販されている。上記２点のみを検知する場合、磁気を感知したか否かのみを判断する比較的単純な構造の安価な磁気センサチップ（例、ＭＲセンサ）でも充分に機能することができる。
具体的には、容器内の液面レベルの最上昇点および最下降点に磁気センサチップを設置し、磁性体を取り付けたフロートを液面に浮かべる。液面が最上昇点または最下降点に到達すると、磁性体の磁気を磁気センサチップが感知して信号を発する。
【０００４】
一方、液面レベルが最上昇点と最下降点との中間に位置する場合についても、具体的な液面レベルの数値が求められる場合もある。液面レベルの数値が必要である場合は、より詳細な測定が可能であるセンサが使用される場合が多い。ただし、安価な磁気センサチップを使用して、最上昇点と最下降点との中間の液面レベルを測定できる装置についても需要があり、具体的な製品が提案および市販されている。
【０００５】
特許文献１は、中空状に形成された案内部材、マグネットを取り付けたフロート、複数の磁気センサチップ、マグネットの位置を読み取る回路、およびこの回路の出力を遠隔地に伝送する回路からなる水位検出装置を開示している（特許請求の範囲）。
特許文献１に記載の水位検出装置は、水力発電所で出力を制御するために利用され（１頁左下欄の産業上の利用分野）、そのために必要とされる出力を遠隔地に伝送する回路を備えている。ただし、出力を遠隔地に伝送する回路以外の内容は、小型である一般的な液面レベル検知装置と同様である。
【０００６】
特許文献２は、フロート、被検知体（磁石片）、所定個数のセンサ、透明ケース、および液面レベル出力部を備えた液面検出装置（実用新案登録請求の範囲）を開示している。
特許文献２に記載の考案では、透明ケース（ガラス管）の内部にフロートおよび被検知体が収容され、透明ケースがフロートの移動方向を制約する案内部材として機能している（要約書および図１）。また、フロートと被検知体とを連結棒で連結することにより、被検知体およびセンサを液面よりも上に位置するように配置し、目盛を目視することも可能になるように設計されている（要約書および図１）。
【０００７】
特許文献３は、収納ケース、フロートと第１の磁石および第２の磁石とを有する液体導入部、および多数の磁気抵抗効果素子を備えた磁気式液面計（請求項１および図２）を開示している。
特許文献３に記載の発明は、上記２種類の磁石によって形成される磁力線に応じて抵抗値が変化する（定量的な）磁気抵抗効果素子（請求項１）を使用している。
【０００８】
特許文献４は、液体タンク、マグネット付きフロート、上下に間隔を置いて配置された複数の磁気センサチップ、および複数の磁気センサチップからの検出信号の組み合わせに基づき前記液体タンク内の液位を判定する液位判定部を備える液体タンクの液位検出装置（請求項１）を開示している。
特許文献４に記載の発明は、磁気センサチップの数よりも多数の段数に区分した液位を検出できることが特徴である（発明の効果）。
【０００９】
非特許文献１は、多数の磁気センサチップを使用する市販の液面レベル検知装置（ＨＬ−Ａ）を開示している。
非特許文献１に記載の装置（ＨＬ−Ａ）は、磁性体が内部に収容されているドーナツ状のフロート；ドーナツ状のフロートの中空部分を通っている軸状の案内部材；案内部材の内部に取り付けられており、上記磁性体が上下に移動可能な範囲（例、５０ｍｍ）に対応する長さを有する基板；上下に等間隔（５ｍｍ間隔）で上記基板に取り付けられており、磁気を検知したか否かに対応する信号を出力する多数（例、１０個）の磁気センサチップ；上記磁気センサチップが出力する信号に基づいて液面レベルを判定し、液面レベルに対応する信号（特定の電圧）を出力する判定部からなる。
【００１０】
非特許文献１に記載の装置（ＨＬ−Ａ）は、安価な磁気センサチップを使用し、比較的高い（５ｍｍ単位の）精度で液面レベルが測定できるとの特徴がある。この液面レベルの出力精度（５ｍｍ）は、基板上に等間隔に配置している磁気センサチップの間隔（５ｍｍ）に対応している値である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１−２５７２２３号公報
【特許文献２】実開平５−５７６２９号公報
【特許文献３】特開２００９−２３６６１５号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２０７２４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ワッティー株式会社、センサ一覧、フロートスイッチ（水・薬液用）、ＨＬ−Ａ、［平成２５年１１月１８日検索］、インターネット＜URL:http://www.watty.co.jp/sensor/hl-l.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記非特許文献１に記載の装置（ＨＬ−Ａ）について、さらに精密な液面レベルの出力精度の要望がある。前記の通り、この装置の液面レベルの出力精度（５ｍｍ）は、基板上に等間隔に配置している磁気センサチップの間隔（５ｍｍ）に対応している値である。従って、液面レベルの出力精度をさらに精密な値（５ｍｍ未満）とするためには、より多くの数の磁気センサチップを使用して磁気センサチップの間隔を詰める手段が考えられる。
しかし、本発明者の研究の結果、より多くの数の磁気センサチップを使用して磁気センサチップの間隔を詰めると、測定において重大な問題が発生する可能性が高くなることが判明した。市販の磁気センサチップは、安価であるが、感度の均一性が低いことが多い。従って、磁気センサチップの間隔を（例えば、２．５ｍｍに）詰めると、磁性体から近い位置にある磁気センサチップよりも磁性体から遠い位置にある磁気センサチップの方が先に磁気を感知する（感知する順序が逆転する）問題が発生する可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は、液体容器内で液面レベルが変動する範囲を多数の段に区分し、液面に浮かぶフロートに取り付けた磁性体の磁気を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出することにより、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する液面レベル検知方法において、磁気センサチップの数および液面レベルの段数を増加させる場合に起きる問題、すなわち隣り合う磁気センサチップの位置が極めて接近すると、磁気センサチップの感度のバラツキから磁気センサチップが磁気を感知する順序が逆転するという新たに見いだされた問題を解決することである。
本発明の目的は、隣り合う磁気センサチップの位置が極めて接近する場合に起きる磁気センサチップの感度のバラツキから磁気センサチップが磁気を感知する順序が逆転する問題が実質的に解決された液面レベル検知装置を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知する方法であって、下記の工程を含む方法を提供する：
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器、そして該容器の内部に垂直に配置されたフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも６個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出／処理回路を含む液面レベル検知装置を含む液面レベル検知装置付き液体貯蔵装置を用意する工程；
該容器に液体を収容する工程；
該容器内に収容されている液体の液面のレベルを下記の操作および処理を含む方法により検知する工程：
１）浮力により容器内の液体の表面上に移動した磁性フロートの磁性信号を磁気センサチップにより検出する操作、
２）磁気信号検出／処理回路において、各磁気センサチップが検出した磁性信号を、予め決めておいた互いに近接する位置にある２個以上の磁気センサチップからなる磁気センサチップセットを一単位とし、該単位に含まれる全ての磁気センサチップが磁性信号を受信した場合にのみ、該単位の磁気センサチップセットが磁性フロートからの磁性信号を受信したと認識させる処理、そして
３）予め確認されている磁気センサチップセットの単位の位置と液面レベルとの関係に基づいて、上記工程２）において磁性フロートからの磁性信号を受信したとの認識がなされた磁気センサチップセット単位の位置から、液面のレベルを検知する処理。
【００１６】
上記方法は、以下の態様で実施できる。
上記磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている。
上記磁気センサチップが長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている。
上記長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている。
上記磁気センサチップセットが、一方の表面に備えられた磁気センサチップの最下部のチップからｎ番目に相当するチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップからｎ番目に相当するチップとから構成される。
【００１７】
また、本発明は、
液体供給口及び／又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知するための液面レベル検知装置であって、該容器の内部に垂直に配置されるフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも６個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出／処理回路を含む液面レベル検知装置を提供する、ただし、磁気センサチップは長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている。
【００１８】
上記装置は、以下の態様で実施できる。
上記磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている。
上記長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている。
【００１９】
さらに、本発明は、液体容器（８）内で液面レベルが変動する範囲を多数の段に区分し、液面（９１）に浮かぶフロート（１）に取り付けた磁性体（１１）の磁気（磁性信号）を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出し、磁気センサチップが出力する信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する方法であって、液面レベルの段数の複数倍（ｎ倍：ｎは２以上の整数）の数の磁気センサチップ（ＭＲ１〜ＭＲ２４）を使用し、磁気センサチップ複数個を１組として、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとして処理し、処理された信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知することを特徴とする液面レベル検知方法を提供する。
【００２０】
上記液面レベルの段数の２倍の数の磁気センサチップを使用し、磁気センサチップ２個を１組とすることが好ましい。
上記フロートの内部に上記磁性体を収容することができる。
【００２１】
上記磁気センサチップはＭＲセンサであることが好ましい。
予め各段の液面レベルにおいて予備的な測定を行い、磁気センサチップの各組が出力する信号のパターンを記録しておき、実際の測定において磁気センサチップの各組が出力する信号のパターンを、予め記録しておいたパターンと照合し、一致したパターン処理された信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知することができる。
【００２２】
さらに本発明は、
磁性体（１１）が取り付けられているフロート（１）；
上記フロート（１）が上下方向には一定の範囲で移動可能かつ水平方向には実質的に移動不可能となるように、フロート（１）の移動方向を制約する案内部材（２）；
上記案内部材（２）に取り付けられており、上記磁性体（１１）が上下に移動可能な範囲に対応する長さを有する基板（３）；
上記基板（３）に取り付けられており、上記磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して２個以上の磁気センサチップが磁性体を感知する間隔で上下に配置され、磁気を検知したか否かに対応する信号を出力する多数の磁気センサチップ（ＭＲ１〜ＭＲ２４）；
上記磁気センサチップ複数個（ｎ個：ｎは２以上の整数）を１組として、１組を構成する複数個の磁気センサチップから出力された信号を処理し、該複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとの信号を出力する上記磁気センサチップの組の数に対応する数の論理回路（Ｇ０〜Ｇ１１）；および
上記全ての論理回路が出力する信号に基づいて液面レベルを判定し、液面レベルに対応する信号を出力する判定部（６）からなる液面レベル検知装置も提供する。
【００２３】
上記磁気センサチップ２個を１組とすることが好ましい。
さらに上記装置を液体容器に取り付けるための取り付け部を有することができる。
【００２４】
上記基板の表面と裏面との双方に磁気センサチップを取り付けることができる。
さらに判定部が出力する信号に基づいて液面レベルを表示する表示部を有することができる。
【００２５】
上記案内部材が棒状（容器の内部に垂直に配置されるフロート案内シリンダ）であり、上記フロートがドーナツ状（リング状）であって、案内部材がドーナツ状の中空部分を通っており、フロートが上下に移動可能な範囲の上限と下限に対応する位置でフロートのストッパが案内部材に取り付けられていることが好ましい。
上記棒状の案内部材の内部に基板を収容することができる。
【００２６】
上記各組を構成する２個の磁気センサチップを上下に間隔をおいて配置し、上記磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して２乃至４の磁気センサチップの組の論理回路が磁気を感知したとの信号を出力することが好ましい。
上記磁気センサチップが磁気を感知した場合はＬレベル、感知しない場合はＨレベルの信号を出力し、上記論理回路はＮＯＲゲートであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明者の研究の結果、磁気センサチップの数を（例えば２倍に）増加させることによって発生する問題は、予想外に、磁気センサチップの数をさらに（例えば２倍、当初の数から比較すると４倍に）増加させることによって解決できることが判明した。
前記のように、磁気センサチップの数を増加させて隣接する複数の磁気センサチップの間隔を短縮すると、磁気から遠い位置にある磁気センサチップが、磁気に近い位置の磁気センサチップよりも先に磁気を感知してしまう問題が発生する。この問題は、磁気センサチップの感度を均一にする（例えば、感度について篩をかけて、低感度と高感度の磁気センサチップを除外する）ことにより解決できる。しかし、そのように感度を均一にすると、極めて安価であるとの磁気センサチップの利点が失われる。
【００２８】
本発明者が研究を進めたところ、相対的に高感度の磁気センサチップの方が相対的に低感度の磁気センサチップよりも、前記問題の原因になる可能性が高いことが判明した。そこで、本発明の方法では、磁気センサチップ複数個を１組として、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとして処理することにより、相対的に高感度の磁気センサチップが原因となって、磁気から遠い位置にある磁気センサチップが磁気に近い位置の磁気センサチップよりも先に磁気を感知してしまう問題を解決する。同様に、本発明の装置では、磁気センサチップ複数個を１組として、１組を構成する複数個の磁気センサチップから出力された信号を処理し、該複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとの信号を出力する上記磁気センサチップの組の数に対応する数の論理回路によって、上記問題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の液面レベル検知装置を取り付けた容器の状態を示す模式図（容器の右側は断面図）である。
【図２】本発明の液面レベル検知装置の斜視図である。
【図３】案内部材およびフロートの断面図である。
【図４】磁気センサチップを有する基板、論理回路、および判定部の関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明の液面レベル検知装置を取り付けた容器の状態を示す模式図（容器の右側は断面図）である。
図１に示すように、本発明の装置は、液体貯蔵用容器（８）内に収容されている液体（９）の液面レベル（９１）を検知するために使用する。図１には、装置のフロート（１）、案内部材（２）、および取り付け部（７）が表示されている。
【００３１】
図１に示すフロート（１）は、ドーナツ状（リング状）である。案内部材（２）は、容器の内側に垂直に配置されたフロート案内シリンダとして機能する棒状のステム（２１）、上部ストッパ（２２）、および下部ストッパ（２３）からなる。そして、案内部材（２）がドーナツ状の中空部分を通っている。この構造により、フロート（１）は、上下方向に一定の範囲（上部ストッパと下部ストッパとの間）で移動可能かつ水平方向には実質的に移動不可能となるように（該案内シリンダに沿う昇降が可能なように）、移動方向が制約されている。
【００３２】
フロート（１）は、液体（９）よりも比重が軽く、液体（９）により腐食されない物質（一般に、発泡プラスチック）から成型する。フロート（１）の内部には、磁性体（図示せず）が収容されている。磁性体をフロートの内部に収容することによって、磁性体（例えば、酸化鉄）が液体中に溶出することを防止できる。
【００３３】
なお、特許文献２が開示しているように、筒状（例、ガラス管）の案内部材の内部にフロートを収容することによって、フロートの移動方向を制約することもできる。
同様に、特許文献２が開示しているように、磁性体をフロートの内部に収容せず、フロートと（フロートの外部の）磁性体とを連結棒で連結することにより、磁性体を液面よりも上に位置するように配置することも可能である。磁性体の位置と液面レベルとが一致していなくとも、得られるデータを補正することにより、液面レベルを検知することができる。
【００３４】
案内部材（２）を構成する棒状のステム（２１）、上部ストッパ（２２）、および下部ストッパ（２３）は、液体（９）により腐食されない物質（一般に、プラスチックまたは金属）から製造する。棒状のステム（２１）の内部には、基板、磁気センサチップ、論理回路、および判定部（いずれも図示せず）が収容されている。
なお、前記のようにフロートと磁性体とを連結棒で連結することにより、磁性体を液面よりも上に位置するように配置する場合は、基板、磁気センサチップ、論理回路、および判定部も、液面よりも上に位置するように配置する。液面よりも上に位置する部品は、必ずしも案内部材の内部に収容する必要はない。
【００３５】
取り付け部（７）は、ナット（７１）、ねじ山（７２）、およびボルト（７３）からなり、これらを用いて装置が容器（８）に取り付けられている。図１に示す容器（８）には、液体供給口及び／又は液体排出口が備えられ、その上に蓋（８１）が取り付けられ、さらに取っ手（８２）が設けられている。なお、特に取り付け部を設けず（取り付け部をオプションにして）、任意の手段で装置を容器に取り付けてもよい。
【００３６】
図２は、本発明の液面レベル検知装置の斜視図である。
図１と同様に、図２には、装置のフロート（１）、案内部材（２）、および取り付け部（７）が表示されている。フロート（１）は、ドーナツ状である。案内部材（２）は、棒状のステム（２１）、上部ストッパ（２２）、および下部ストッパ（２３）からなる。取り付け部（７）は、ナット（７１）、ねじ山（７２）、およびボルト（７３）からなる。図２は、ナット（７１）を緩めた状態を示す。
【００３７】
図３は、案内部材およびフロートの断面図である。
ドーナツ状のフロート（１）の内部に、同様にドーナツ状の磁性体（１１）が収容されている。
【００３８】
ドーナツ状のフロートの標準的な寸法は、外径：３２．０ｍｍ、内径：１１．２ｍｍ、高さ（上下方向の厚さ）：１０．０ｍｍである。フロートの内部に収容されている磁性体（同様にドーナツ状）の標準的な寸法は、外径：１８．０ｍｍ、内径：１３．２ｍｍ、高さ（上下方向の厚さ）：３．０ｍｍである。
フロートおよび磁性体の寸法は、標準的な寸法の１／１０乃至１０倍の範囲内であることが好ましく、１／５乃至５倍の範囲内であることがさらに好ましく、１／２乃至２倍の範囲内であることが最も好ましい。
【００３９】
案内部材（２）は、棒状のステム（２１）、上部ストッパ（２２）、および下部ストッパ（２３）からなる。上部ストッパ（２２）は、取り付け部の一部を構成するボルト（７３）と一体化している。
棒状のステム（２１）の内部には、基板（３）、論理回路（５）、および判定部（６）が収容されている。
【００４０】
基板（３）の表面および裏面の双方に、多数の磁気センサチップ（ＭＲ１〜ＭＲ２４）が取り付けられている。磁気センサチップの数は、測定範囲（例、３０ｍｍ）を出力精度（例、２．５ｍｍ）で割った測定段差の数（例、１２段差）を複数倍（ｎ倍：ｎは２以上の整数）した数である。上記複数（ｎ）は、２、３、または４であることが好ましく、２または３であることがさらに好ましく、２であることが最も好ましい。
実際の測定範囲および出力精度は、上記の標準的な測定範囲（３０ｍｍ）および出力精度（２．５ｍｍ）の１／１０乃至１０倍の範囲内であることが好ましく、１／５乃至５倍の範囲内であることがさらに好ましく、１／２乃至２倍の範囲内であることが最も好ましい
【００４１】
使用する磁気センサチップは、ＭＲセンサまたはホール素子が好ましく、ＭＲセンサが特に好ましい。安価な磁気センサチップ（ＭＲセンサまたはホール素子）は携帯電話の開閉センサとして使用されており、本発明の装置に転用することができる。
従来の装置では、磁気センサチップを基板の一方の面のみに取り付けていた。しかし、本発明では、多数の磁気センサチップを使用する必要があるため、基板の一方の面のみでは全てを取り付けられない可能性がある。そのような場合は、図３に示すように、基板の表面および裏面の双方に磁気センサチップを取り付けることが（複数の基板を使用するよりも）好ましい。なお、図３の場合よりも、さらに多数の磁気センサチップを使用する（例えば、上記ｎが３以上の）場合、基板を多角柱（三角柱、四角柱）または円柱状にして、その周囲に多数の磁気センサチップを螺旋状に取り付けてもよい。
【００４２】
図３に示す判定部（６）は、信号／シリアル変換回路（６１）、マイクロコントローラ（６３）、およびＤ／Ａコンバータ（６５）からなる。
なお、容器内の液面レベルに加えて、液体の温度も、容器内の液体について管理すべき重要な情報である場合が多い。そのため、案内部材の内部に温度計を設置して、液面レベルの情報と共に温度の情報も出力することが好ましい。
【００４３】
図４は、磁気センサチップを有する基板、論理回路、および判定部の関係を示す概念図である。
基板（３）の表面および裏面の双方に、多数の磁気センサチップ（ＭＲ１〜ＭＲ２４）が取り付けられている。図４は基板（３）を横に表示したが、実際には図３に示したように、ＭＲ１が最も下、ＭＲ２４が最も上に位置する。本発明では、測定段差の数（例、１２段差）をｎ（例、ｎ＝２）倍した数（例、２４）の磁気センサチップを使用する。基板の一方の面に取り付けた奇数番号（ＭＲ１、ＭＲ３〜ＭＲ２１、ＭＲ２３）の磁気センサチップが一列を構成し、一列において磁気センサチップが等間隔に配置されている。基板の他方の面に取り付けた偶数番号（ＭＲ２、ＭＲ４〜ＭＲ２２、ＭＲ２４）の磁気センサチップが別の一列を構成し、一列において磁気センサチップが等間隔に配置されている。そして、各列において最下部のチップから数えてｍ番目に相当する磁気センサチップｎ個で１組を構成する。図４における磁気センサチップの組み合わせ（磁気センサチップセット）は、ＭＲ１とＭＲ２、ＭＲ３とＭＲ４〜ＭＲ２１とＭＲ２２、ＭＲ２３とＭＲ２４の１２組である。
【００４４】
図４において、基板の一方の面で隣接する二つの磁気センサチップ（例えば、ＭＲ１とＭＲ３）の間隔（例えば、ＭＲ１の中心からＭＲ３の中心までの距離）は、いずれも２．５ｍｍである。また、基板の裏側の磁気センサチップと隣接する表側の磁気センサチップとの間隔が、１．０ｍｍの場合（ＭＲ３とＭＲ２の間隔）と１．５ｍｍの場合（ＭＲ２とＭＲ５の間隔）とが交互になるように配置されている。従って、図４に示す１組を構成する二つの磁気センサチップ（例えば、ＭＲ１とＭＲ２）の間隔（例えば、ＭＲ１の中心からＭＲ２の中心までの距離）は、３．５ｍｍである。
【００４５】
以上のような磁気センサチップの配置に関する寸法は、使用する磁性体の大きさと磁気の強度、使用する磁気センサチップの大きさと平均的な感度に応じて決定する。言い換えると、上記の寸法は、磁性体の大きさと磁気の強度、磁気センサチップの大きさと感度により変動する。
具体的には、磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して１．５乃至５組、好ましくは２乃至４組、最も好ましくは２．５乃至３．５組（理想的には３組）の磁気センサチップの組（該当する論理回路）が、磁気を感知したとの信号を出力するように、磁気センサチップを配置することが好ましい。上記の寸法は、予備実験を行うことによって、決定することができる。
【００４６】
磁気センサチップは、磁気を感知した場合はＬレベル、感知しない場合はＨレベルの信号を出力する場合が普通である。もちろん、逆の関係となる磁気センサチップも本発明で使用できる。
磁気センサチップ（ＭＲ１〜ＭＲ２４）が出力した信号は、論理回路部（５）で処理される。磁気センサチップが磁気を感知した場合はＬレベル、感知しない場合はＨレベルの信号を出力する場合、論理回路部（５）はＮＯＲゲート（Ｇ０〜Ｇ１１）を採用する。ＮＯＲゲートは、各組を構成する磁気センサチップ全てがＬを出力した場合のみＨを出力し、それ以外（いずれかがＨを出力した場合）はＬを出力するゲートである。これにより、各組を構成する磁気センサチップ全てが磁気を感知した場合のみＨが出力され、いずれかの磁気センサチップが磁気を感知しなかった場合はＬが出力される。
【００４７】
なお、磁気センサチップが磁気を感知した場合はＨレベル、感知しない場合はＬレベルの信号を出力する場合は、ＮＯＲゲートに代えてＯＲゲートを採用することにより、各組を構成する磁気センサチップ全てが磁気を感知した場合のみＨを出力し、いずれかの磁気センサチップが磁気を感知しなかった場合はＬを出力することができる。
本発明は、上記のようなゲートを採用することにより、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組みが磁気を感知したとして処理をすることができる。
【００４８】
ＮＯＲゲート（Ｇ０〜Ｇ１１）から出力された信号（ＳＷ０〜ＳＷ１１）は、判定部（６）に入力され、その信号データから液面がいずれの段位に位置しているのかを判定する。
図４に示す判定部（６）は、信号／シリアル変換回路（６１）、マイクロコントローラ（６３）、およびＤ／Ａコンバータ（６５）からなる。
【００４９】
ＮＯＲゲートからの信号（ＳＷ０〜ＳＷ１１）は、ＨおよびＬのいずれかである。信号／シリアル変換回路（６１）はこの信号を、マイクロコントローラ（６３）に読み込めるように、シリアルデータ信号（６２）に変換する。
【００５０】
マイクロコントローラ（６３）には、検知する液面レベルの各段において、どのような信号パターンが出現するのかが予め記録されている。各段に対応する信号パターンは、製品の製造後（販売前）に予備試験を行い、その結果をマイクロコントローラ（６３）に記録する。各図に例示したように、３０ｍｍの測定範囲を２．５ｍｍの出力精度で検知するため液面レベルを１２段に区分する場合、２．５ｍｍ単位で液面レベルを変動させて１２回の予備的な測定を行い、それぞれの場合の信号パターンを記録する。
【００５１】
例えば、液面レベルを２．５ｍｍとなるように容器に液体を入れ、予備的な測定を行い、ＮＯＲゲートからの１２通りの信号（ＳＷ０〜ＳＷ１１）のパターン（例えばＳＷ０〜ＳＷ１１の順で、ＨＨＬＬＬＬＬＬＬＬＬＬ）を得ると、これを液面レベルが２．５ｍｍの場合のパターンとして記録する。
次に、液面レベルが５．０ｍｍとなるように容器に液体を加え、同様な測定を行い、信号パターン（例えば、ＨＨＨＬＬＬＬＬＬＬＬＬ）を得て、これを液面レベルが５．０ｍｍの場合のパターンとして記録する。
以上の測定と記録を繰り返して（実際には自動的な処理が可能）、１２段の液面レベルに対応する１２通りの信号パターンを得る。
【００５２】
実際の測定においては、得られた信号パターンが予め記録しておいた１２段の液面レベルに対応する信号パターンと一致した場合に、その液面レベルであると判定する。
なお、得られた信号パターンが１２段の液面レベルに対応する信号パターンとは異なる可能性もある。そのような場合は、出力精度の中間の過渡的な液面レベルとして無視することができる。本発明の方法および装置は、容器内の液面レベルの変化を連続的に検出する場合に適している。そのため、一時的に出力精度の中間の過渡的な液面レベルに対応する信号パターンが出現しても、問題なく無視することができる。
【００５３】
マイクロコントローラ（６３）が判断した液面レベルの数値は、デジタル信号（６４）として出力される。デジタル信号（６４）は、Ｄ／Ａコンバータ（６５）から電圧によるアナログ信号（６６）として出力される。一般に液面レベルが高い場合は高い電圧、液面レベルが低い場合は低い電圧が、測定段数（例、１２段）に応じた電圧段差（例えば、１Ｖ〜５Ｖ間の１２段）で出力される。
【００５４】
本発明の装置には、液位出力ライン（６６）に加えて、電源ライン、温度出力ライン、およびグランド（ＧＮＤ）ラインを設けることが好ましい。これらのラインは、束にして装置の外部と連絡することができる。
装置の外部には、液位出力ライン（６６）および任意に温度出力ラインを経由して、表示部を接続することができる。ただし、表示部を設ける代わりに、または表示部と共に、液位出力ライン（６６）を液位の調節手段（液体の供給または排出装置）と直結させて、自動的に液位を調節してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の方法および装置により、比較的安価な磁気センサチップを使用して、極めて精密に（例えば、２．５ｍｍの液面レベル出力精度で）容器内の液面レベルを検知することが可能になった。
本発明の方法および装置は、容器内の液面レベルの変化を連続的に検出する場合に特に適している。
【符号の説明】
【００５６】
１  フロート（磁性フロート）
１１  磁性体
２  案内部材
２１  ステム（フロート案内シリンダ）
２２  上部ストッパ
２３  下部ストッパ
３  基板（長尺状基板）
ＭＲ１〜ＭＲ２４  磁気センサチップ
５  論理回路部（電気信号検出処理回路）
Ｇ０〜Ｇ１１  ＮＯＲゲート
ＳＷ０〜ＳＷ１１  ＮＯＲゲートの出力信号
６  判定部
６１  信号／シリアル変換回路
６２  シリアル信号
６３  マイクロコントローラ
６４  デジタル信号
６５  Ｄ／Ａコンバータ
６６  電圧による出力
７  取り付け部
７１  ナット
７２  ねじ山
７３  ボルト
８  容器（液体貯蔵用容器）
８１  蓋
８２  取っ手
９  液体
９１  液面レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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