(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンが設けられたフロートを先端に持つフロートアームと、
該フロートアームの移動位置を磁気的に検出して、前記フロートの移動位置に応じた液面レベルの電気信号を出力する磁電変換素子と、を備えたフロートを用いた液面レベルセンサであって、
前記磁電変換素子は、前記液面レベルの出力値を格納するメモリを有し、
液体の最上位液面レベル及び最下位液面レベル付近にあらかじめ設定された水平支持面を有する基準位置書き込み治具を用いて、前記水平支持面に前記フロートの前記ピンを載せて得られる基準情報に基づく前記フロートの最上位位置及び最下位位置が、前記メモリに、それぞれ最上位液面レベル及び最下位液面レベルとして書き込まれるとともに、
前記フロートの最上位位置及び最下位位置に対応する出力値が、それぞれ最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域で飽和する出力特性があらかじめ記憶されており、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域では、前記磁電変換素子の入出力特性による出力値ではなく、メモリに記憶された出力特性における飽和した出力値により、それぞれ最上位位置及び最下位位置を示す液面レベルが表示され、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域以外の領域では、前記磁電変換素子の入出力特性により、液面レベルが表示される、
ことを特徴とするフロートを用いた液面レベルセンサ。
【請求項２】
前記フロートの最上位位置及び最下位位置がそれぞれ最上位液面レベル及び最下位液面レベルの公差内に収められることを特徴とする請求項１に記載のフロートを用いた液面レベルセンサ。
【請求項３】
ピンが設けられたフロートを先端に持ったフロートアームの移動位置を磁電変換素子により磁気的に検出し、前記フロートの移動位置に応じた液面レベルの電気信号を出力するフロートを用いた液面レベル検出方法であって、
前記磁電変換素子が持つメモリに、液体の最上位液面レベル及び最下位液面レベル付近にあらかじめ設定された水平支持面を有する基準位置書き込み冶具を用いて、前記水平支持面に前記フロートの前記ピンを載せて得られる基準情報に基づく前記フロートの最上位位置及び最下位位置を、前記メモリに、それぞれ最上位液面レベルを超える領域及び最下位液面レベルを下回る領域で飽和する出力特性として書き込み、書き込まれた出力特性に基づき、フロートアームの移動位置対応の出力値を出力し、前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域では、前記磁電変換素子の入出力特性による出力値ではなく、メモリに記憶された出力特性における飽和した出力値により、それぞれ最上位位置及び最下位位置を示す液面レベルを表示し、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域以外の領域では、前記磁電変換素子の入出力特性により、液面レベルを表示する、
ことを特徴とするフロートを用いた液面レベル検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロートを用いた液面レベルセンサ及びフロートを用いた液面レベル検出方法に関し、より詳細には、予め設定されたフロートの最上位位置及び最下位位置対応の出力値をメモリに書き込み、このメモリ内のデータを利用してフロート位置対応の液面レベルを高精度検出するフロートを用いた式液面レベルセンサ及びフロートを用いた式液面レベル検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車輌用燃料タンクに搭載されて、液体燃料の貯溜量を検出する液面レベルセンサは、フロートの移動に応じて回動するフロートアームの動きを、電気抵抗値の変化として捉え、この変化量に応じた電圧を出力して計測器に液面レベルの表示を行わせている。
【０００３】
この液面レベルセンサでは、フロートアームを支持するアームホルダに取り付けられたコンタクト片上の接点を、フレーム（ケーシング）に設けられた絶縁基板上の抵抗体上に摺接させている。従って、フロートアームの動き、つまりこの摺接位置に応じて得られる電圧値が、液面レベルに対応することとなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、このような抵抗接触式の液面レベルセンサは、接点や抵抗体が酸化したり一部が摩耗するなどして抵抗値の変動を招いたり、ノイズ発生の原因となったりし、結果として液面レベルの検出精度が次第に悪化するという問題を生じていた。
【０００５】
これに対し、ホール素子等の磁電変換素子及びフロートを用いた液面レベルセンサ（以下、フロートを用いた液面レベルセンサという。）が提示されている。このフロートを用いた液面レベルセンサは、例えば自動車の燃料の液量を監視するためのレベルセンサなどとして利用される。このフロートを用いた液面レベルセンサは、フロートの移動に応じて回動するマグネットの磁場の変化を、磁電変換素子によって検知し、その磁場の変化に応じた磁電変換信号（電気信号）を出力する。また、この磁電変換信号に基づき計測器上で液面レベルの表示が行われる。
【０００６】
また、今日では、磁電変換素子に磁電変換出力の補正や増幅の処理を行う機能を付加したホールＩＣが用いられている。このホールＩＣは、フロートを持つフロートアームの回動角度に対応する磁電変換出力値をメモリに書き込み、さらに、この出力値対応の液面レベルを計測器に表示させる。
【０００７】
従って、ホールＩＣの前記メモリに、フロートが移動可能な最上位位置及び最下位位置に対する出力値を書き込むことで、図３に示すように、その最上位位置Ｆ及び最下位位置Ｅ間の実測位置に対応する出力値を液面レベルとして出力することができる。この場合に、前記最上位位置Ｆ及び最下位位置Ｅは、フロートを先端に持つフロートアームの回動量を規制するストッパにより決められる。
【０００８】
図４は、前記のようなホールＩＣを備えたフロートを用いた液面レベルセンサ１１を概念的に示す構成図である。このフロートを用いた液面レベルセンサ１１は、センサ本体であるケーシング１２の略中心部に、フロートアーム１３の一端を回動自在に支持するような形態をなす。
このフロートアーム１３は全体として金属棒で「Ｌ」字状に折り曲げて形成され、前記一端側から所定部分で「へ」字状に折り曲げられて、ストッパ１４、１５に対する係止棒部１３ａとされている。
フロートアーム１３の先端（他端）には、フロート１６がプッシュナット等で固定されている。フロートは、被測定液体に対して浮力を有する材料からなる。
【０００９】
前記ストッパ１４、１５は、上下一つずつの二等辺三角形を頂点で突き合わせたような形状をなし、一方の対向面ａ、ｂに係止棒部１３ａが接触する位置を  フロート１６の最上位位置Ｆ及び最下位位置Ｅとしている。
【００１０】
一方、ケーシング１２内には、図５に示すように、フロートアーム１３の前記一端を保持（固定）する回転軸１７と、回転軸１７の外周に一体に設けられたマグネット１８と、このマグネット１８の周囲に配置された一対のステータ１９と、各ステータ１９間（ギャップ）に介装されたホールＩＣ２０が、それぞれ備えられている。
【００１１】
この液面レベルセンサ１１では、フロート１６の上下移動に従って回動するフロートアーム１３が、これに固定された回転軸１７及びマグネット１８を回動させる。このため、このマグネット１８の着磁パターンに従った磁束変化をホールＩＣ２０が検出し、対応する電気信号を出力する。
【００１２】
このホールＩＣは、前記メモリに書き込まれた最上位位置及び最下位位置間の領域内でのフロート１６の移動位置、つまりフロートアーム１３の回動位置を求め、液面レベル対応の電気信号として出力する。
【特許文献１】特開２００４−２０５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のフロートを用いた液面レベルセンサは以上のように構成されているため、フロートアーム１３の移動（回動）量を規制するストッパ１４、１５やフロートアーム１３に構造上や取付け上の寸法のバラツキ、またはホールＩＣ２０の入出力特性のバラツキなどがあると、ホールＩＣの出力値が不正確になる。
【００１４】
すなわち、図６に示すような最上位位置Ｆ及び最下位位置Ｅに対応する出力値（直線Ａ）の書き込みを行う場合に、前記ストッパ１４、１５の寸法上のバラツキなどによって、図６に示すように実際には直線Ｂに示す出力値が書き込まれる。従って、この出力値のバラツキに基づいて、フロート位置ごとに得られる出力値、つまり最終的に計測値、表示値として出力される液面レベル値が信頼性のないものとなる。
【００１５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フロートの最上位位置及び最下位位置を基準位置として設定するような基準位置書き込み冶具を使用して、その各基準位置に対応する出力値を基準データとして磁電変換素子のメモリに書き込み、この基準データに従って、各フロート位置に応じた液面レベル信号を出力することができるフロートを用いた液面レベルセンサ及びフロートを用いた液面レベル検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
１）本発明のフロートを用いた液面レベルセンサは、
ピンが設けられたフロートを先端に持つフロートアームと、
該フロートアームの移動位置を磁気的に検出して、前記フロートの移動位置に応じた液面レベルの電気信号を出力する磁電変換素子と、を備えたフロートを用いた液面レベルセンサであって、
前記磁電変換素子は、前記液面レベルの出力値を格納するメモリを有し、
液体の最上位液面レベル及び最下位液面レベル付近にあらかじめ設定された水平支持面を有する基準位置書き込み治具を用いて、前記水平支持面に前記フロートの前記ピンを載せて得られる基準情報に基づく前記フロートの最上位位置及び最下位位置が、前記メモリに、それぞれ最上位液面レベル及び最下位液面レベルとして書き込まれるとともに、
前記フロートの最上位位置及び最下位位置に対応する出力値が、それぞれ最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域で飽和する出力特性があらかじめ記憶されており、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域では、前記磁電変換素子の入出力特性による出力値ではなく、メモリに記憶された出力特性における飽和した出力値により、それぞれ最上位位置及び最下位位置を示す液面レベルが表示され、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域以外の領域では、前記磁電変換素子の入出力特性により、液面レベルが表示される、
ことを特徴とする。
【００１７】
前記構成のフロートを用いた液面レベルセンサによれば、ストッパやフロートの構造上や取付け上のバラツキ、磁電変換素子の入出力特性のバラツキがあっても、前記最上位位置及び最下位位置の各基準値間を移動するフロートの位置、つまり液面レベルの変化を高精度検出及び表示することができる。
また、フロートが設定された最上位位置または最下位位置を超える領域では、フロートアームの回動量に関係なく、出力値をそれぞれ前記最上位位置または最下位位置にあるときの値に維持させるようにしている。これにより、フロートが仮に基準値位置を超えて移動するようなことがあっても、引き続きその基準位置対応の出力値を最上位位置または最下位位置の値として出力させることができる。
【００１８】
２）また、本発明のフロートを用いた液面レベルセンサは、前記１）記載のフロートを用いた液面レベルセンサであって、前記フロートの最上位位置及び最下位位置がそれぞれ最上位液面レベル及び最下位液面レベルの公差内に収められることを特徴とする。
【００１９】
前記構成のフロートを用いた液面レベルセンサによれば、フロートが最上位位置または最下位位置を超えて上昇または下降しないように、貯留タンク等における最上位液面レベル及び最下位液面レベルを超えないその付近の所定レベルを設定できる。これにより、最上位及び最下位対応の各出力が不安定となることを防止することができる。
【００２４】
３）また、本発明のフロートを用いた液面レベル検出方法は、
先端にフロートを持ったフロートアームの移動位置を磁電変換素子により磁気的に検出し、前記フロートの移動位置に応じた液面レベルの電気信号を出力する非接触式液面レベル検出方法であって、
前記磁電変換素子が持つメモリに、基準位置書き込み冶具により設定したフロートの最上位位置及び最下位位置を、それぞれ最上位液面レベルを超える領域及び最下位液面レベルを下回る領域で飽和する出力特性として書き込み、書き込まれた出力特性に基づき、フロートアームの移動位置対応の出力値を出力し、前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域では、前記磁電変換素子の入出力特性による出力値ではなく、メモリに記憶された出力特性における飽和した出力値により、それぞれ最上位位置及び最下位位置を示す液面レベルを表示し、
前記フロートの最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域以外の領域では、前記磁電変換素子の入出力特性により、液面レベルを表示する、
ことを特徴とする。
【００２５】
前記構成のフロートを用いた液面レベル検出方法によれば、ストッパやフロートの構造上や取付け上のバラツキ、磁電変換素子の入出力特性のバラツキがあっても、前記最上位位置及び最下位位置の各基準値間を移動するフロートの位置、つまり液面レベルの変化を高精度検出及び表示することができる。また、基準位置書き込み冶具を利用することで、フロートの最下位位置及び最上位位置の基準値設定を、複数の貯留タンクに設けられる各液面レベルセンサについて、迅速に実施できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のフロートを用いた液面レベルセンサ及びフロートを用いた液面レベル検出方法は、設定したフロートの最上位位置及び最下位位置に対応する磁電変換素子の出力をメモリに書き込むようにしているため、このメモリから得られる最上位位置及び最下位位置間で移動するフロート位置対応の出力値を、フロートアーム等の寸法上のバラツキや磁電変換素子特性のバラツキに関係なく、高精度出力することができる。従って、複数の貯留タンクに設置される液面レベルセンサについて、全て同一の最上位位置及び最下位位置の設定値を基準として、同一出力値を得ることができる。従って、実測されたフロート位置対応の液面レベルも正確に検出及び表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るフロートを用いた液面レベルセンサの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態であるフロートを用いた液面レベルセンサ１１を示す構成図である。このフロートを用いた液面レベルセンサ１１は、センサ本体であるケーシング１２の略中心部にフロートアーム１３の一端が回動自在に支持された形態をなす。
このフロートアーム１３は、全体として金属棒で「Ｌ」字状に折り曲げて形成され、前記一端側から所定部分が「へ」字状に折り曲げられて、ストッパ１４、１５に対する係止棒部１３ａとされている。フロートアーム１３の先端（他端）には、フロート１６がプッシュナット等で固定されている。フロートは、被測定液体に対して浮力を有する材料からなる。
【００２８】
前記ストッパ１４、１５は、上下一つずつの二等辺三角形を頂点で突き合わせたような形状をなし、一方の対向面ａ、ｂが係止棒部１３ａの最大移動量を規制するように機能する。すなわち、ストッパ１４、１５はフロートアーム１３が過剰に上昇（時計方向回動）したり、下降（反時計方向回動）したりするのを規制するように機能する。従って、ストッパ１４、１５はフロートの最上位位置及び最下位位置を出力値書き込みのための基準位置として設定するものではない。
【００２９】
また、ケーシング１２内には、図５にも示したように、フロートアーム１３の前記一端を保持（固定）する回転軸１７と、回転軸１７の外周に一体に設けられたマグネット１８と、このマグネット１８の周囲に配置された一対のステータ１９と、各ステータ１９間（ギャップ）に介装され、例えば磁電変換素子に磁電変換出力の補正や増幅の処理を行う機能を付加したホールＩＣ２０が、前記同様に備えられている。
【００３０】
この液面レベルセンサ１１では、フロート１６の上下に従って回動するフロートアーム１３が、回転軸１７及びマグネット１８を回動させる。このため、このマグネットの着磁パターンに従った磁束変化をホールＩＣが検出し、対応する電気信号を出力する。
【００３１】
図１において、符号２１は基準位置書き込み治具である。この基準位置書き込み治具２１は、ホールＩＣのメモリに対し、フロートの最上位位置及び最下位位置の基準値に対応の出力値（電気信号）を書き込むように利用される。従って、この基準値対応の出力に基づいて、その最上位位置から最下位位置の区間におけるフロート移動位置に対応する出力値を出力させることができる。この出力値は、前記基準値に基づいて得られるものであるから、その精度は高い。
【００３２】
この基準位置書き込み治具２１は、例えば図示のように全体としてコ字状をなし、水平形の上部支持片２２及び下部支持片２３を有することができる形状である。ここで、上部支持片２２及び下部支持片２３は、フロート１６やフロートアーム１３の一部（図１では、フロート１６の中心部に設けられたピン２４）を支持する水平支持面Ｓ１、Ｓ２を有する。
【００３３】
これらの水平支持面Ｓ１、Ｓ２間の距離は、液体貯溜タンクのタイプごとに予め決められており、本発明では、この液体貯溜タンク内に貯溜可能な液体の最上位液面レベル及び最下位液面レベル付近に設定されている。具体的には、液面レベルの変化に対してフロート１６の移動をスムースに行わせる点を考慮して、前記液体の最上位液面レベルより、例えば５ミリ程度下方の基準面Ｆと最下位液面レベルより例えば５ミリ程度上方の基準面Ｅに、前記水平支持面Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ設定される。このように、基準面Ｆ、Ｅに許容幅を持たせ、この基準面Ｆ、Ｅ対応の書き込み出力値を許容範囲内に収めている。これにより、フロート１６の最上位位置及び最下位位置で出力される基準出力値を信頼性の高い値とすることができる。
【００３４】
一方、本発明のフロートを用いた液面レベルセンサは、前記のようにフロート１６の位置（フロートアーム１３の回動位置）を磁気的に検出するホールＩＣ２０を有する。このホールＩＣ２０は、磁気的に検出したフロート位置の信号に、メモリに格納した書き込み情報による処理を加えて、液面レベル信号を出力する。
【００３５】
本発明では、前記ホールＩＣ２０のメモリに、基準位置書き込み治具２１の水平支持面Ｓ１、Ｓ２にピン２４を載せて得られる最上位位置及び最下位位置に対応のホールＩＣ出力を書き込む。従って、貯溜タンク内に液体が充填された後に変化する液面レベルの位置、つまりフロートの位置が、前記メモリに書き込んだ基準位置Ｆ、Ｅ及び出力から得られる基準情報に基づいて正確に求められる。このため、ストッパ１４、１５やフロートアーム１３の取付け上や寸法上のバラツキなどに影響されることなく、信頼性の高い液面レベル計測と表示を行うことができる。
【００３６】
なお、実際の運用では、ストッパ１４、１５はフロートアーム１３の上限、下限を規制しないので、フロート１６が前記の基準面Ｆ、Ｅを超えて上昇または下降する場合がある。この場合には、前記ホールＩＣ２０の出力もさらに大きく増減してしまう。しかし、この増減する領域は、前記のようにフロート１６の正規の移動が妨げられる可能性がある領域であるため、予め設定したプログラムに従って、図２に示すように、ホールＩＣ２０内の処理によって出力値を、図２のｈ１、ｈ２に示すように、飽和させることとしている。
【００３７】
前記実施の形態によれば、  ホールＩＣ２０に液面レベルの出力値を格納するメモリを設け、このメモリに、基準位置書き込み治具２１によって設定したフロート１６の最上位位置Ｆ及び最下位位置Ｅを、それぞれ最上位液面レベル及び最下位液面レベルとして書き込むことで、ストッパ１４、１５やフロート１６の構造上や取付け上のバラツキ、ホールＩＣ２０の入出力特性のバラツキがあっても、最上位位置及び最下位位置間で移動するフロート１６の位置、つまり液面レベルを高精度に検出及び表示することができる。また、前記基準位置書き込み治具２１を使用し、多数の貯留タンクに設置した液面レベルセンサ１１のホールＩＣ２０に最上位位置及び最下位位置のデータの書き込みを行っても、全て同一出力値を得ることができる。
【００３８】
また、フロート１６の最上位液面レベル及び最下位液面レベルに対応する出力値を公差内に収めることで、フロート１６が最上位液面レベルまたは最下位液面レベルを超えて上昇または下降しないように、タンク等における液体の最上位レベル及び最下位レベルを超えないその付近の所定レベルを、フロート１６の最上位レベル及び最下位レベルとして設定できる。
【００３９】
また、前記フロート１６の最上位位置及び最下位位置に対応する出力値を、それぞれ最上位位置を超える領域及び最下位位置を下回る領域で飽和するように設定することで、フロート１６が仮に設定基準値を超えて移動しても、引き続きその設定基準値対応の出力値を出力させることができる。
【００４０】
また、基準位置書き込み冶具２１に、フロート１６の最上位位置及び最下位位置を基準設定するための、フロート１６支持用の各一の水平支持面Ｓ１、Ｓ２を持たせたことで、これらにフロート１６またはフロートアーム１３を支持させるだけで、フロート１６の最上位位置及び最下位位置の基準レベルを容易に設定できる。
【００４１】
また、上下二つの最上位の基準面及び最下位の基準支持面に、フロート１６またはフロートアーム１３を支持させるだけで、フロート１６の最上位及び最下位の基準レベルを容易に設定可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態であるフロートを用いた液面レベルセンサを示す構成図である。
【図２】本発明のホールＩＣで利用される出力特性を示すグラフである。
【図３】従来のホールＩＣで利用される出力特性を示すグラフである。
【図４】従来のフロートを用いた液面レベルセンサを示す構成図である。
【図５】従来のフロートを用いた液面レベルセンサの内部構成を示す正面図である。
【図６】従来のフロートを用いた液面レベルセンサにおけるホールＩＣの出力誤差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１１…フロートを用いた液面レベルセンサ
１３…フロートアーム
１６…フロート
１８…マグネット
１９…ステータ
２０…ホールＩＣ
２１…基準位置書き込み冶具
Ｓ１、Ｓ２…水平支持面
【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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