(57)【要約】【課題】  液面検出部の回路構成及び液面検出部からの液面検出信号を処理する処理回路の構成を簡素化すると共に、液面検出部の異常検出を行うことができる液面検出装置を提供する。【解決手段】  本発明の液面検出装置は、フロート１７に取り付けられた磁石１８を感知して信号を出力するｎ個のホール素子Ｈ1〜Ｈnと、対応するホール素子からの感知信号によりプリセットされるｎ個の第１のフリップフロップ、前記第１のフリップフロップ所定個数おきに挿入配置され、データ区切り信号によりプリセットされる１つ以上の第２のフリップフロップが直列に接続されてなるシフトレジスタとを有し、プリセットされた前記第１，第２のフリップフロップの出力を、前記シフトレジスタよりシリアル出力する液面検出部１００と、前記シフトレジスタより出力されるシリアル出力より前記液面位置の検出出力を出力するデータ処理部１０３とを備える。【選択図】  図１
2007271364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面の位置を検出する液面検出装置において、
一直線上に配置され、それぞれ液面の位置変動に伴い移動する移動体を感知して感知信号を出力する複数の液面感知部と、
前記複数の液面感知部のそれぞれに対応して一直線上に配置され、対応する前記液面感知部からの感知信号によりプリセットされる複数の第１のフリップフロップ、及び前記第１のフリップフロップ所定個数おきに挿入配置され、データ区切り信号によりプリセットされる１つ以上の第２のフリップフロップが直列に接続されてなるシフトレジスタとを有し、プリセットされた前記第１，第２のフリップフロップの出力を、前記シフトレジスタよりシリアル出力する液面検出部と、
前記シフトレジスタより出力されるシリアル出力より前記液面位置の検出出力を出力するデータ処理部とを備えた、
ことを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液面検出装置において、
前記第１のフリップフロップ列の一端に配置される第１のフリップフロップに接続された液面感知部は、前記第１のフリップフロップ列の一方向から移動してきた前記移動体の通過を検知して検知信号を出力し続け、前記方向とは逆方向から移動してきた前記移動体の通過を検出したとき、前記検知信号をオフする、
ことを特徴とする液面検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液面検出装置において、
前記移動体は磁石であり、
前記液面感知部は、液面の位置変動に伴い移動する磁石に反応して感知信号を出力する磁電変換素子である、
ことを特徴とする液面検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液面検出装置において、
前記磁石の磁力および前記各磁電変換素子の感度は、前記磁石と前記複数の各磁電変換素子との距離、および前記複数のうちの隣接する磁電変換素子間の間隔に基づいて、該磁石が前記磁電変換素子の列の両端の素子間に位置するとき、常に１つ以上の前記磁電変換素子が前記磁石の作用を受けて感知信号を出力するように選定される、
ことを特徴とする液面検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の液面検出装置において、
前記磁電変換素子は、ホール素子である、
ことを特徴とする液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面を検出する液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種プラントに設置された大型タンクの液位や、ダム、用水池、河川等の水位の測定に用いる液面検出装置として、例えば、図６に示す液面検出装置が提案されている。図６において、液面検出装置は、液面の位置を感知するｎ個のホール素子Ｈ1〜Ｈnと、ホール素子Ｈ1〜Ｈnに接続されたｎ個のフリップフロップＦ1〜Ｆnが順送りに作動するように接続されて構成されるシフトレジスタとを有する液面検出部７００と、液面検出部７００を制御して、シフトレジスタからのデータ信号に基づいて、液面の位置を検出する制御部７０１と、制御部７０１から出力される液面の位置情報に基づいて、液面の位置を表示する表示部７０２とを備える。制御部７０１は、液面検出部７００を制御するコントローラ７０３と、パルス信号を発振するオシレータ７０４と、パルス信号をカウントするカウンタ７０５とを備える。
【０００３】
以上のように構成される液面検出装置の動作について説明する。なお、図６において、液面検出部７００では、ホール素子Ｈ1が最下段に位置することとして、以下説明を行う。液面検出部７００は、液面に浮くフロートに取り付けられた磁石に、各ホール素子Ｈ1〜Ｈnが反応することで、液面の位置を検出する。
【０００４】
その検出の手順としては、まず、制御部７０１のコントローラ７０３から各フリップフロップＦ0〜Ｆnに対してリセット信号が出力される。これにより、各フリップフロップＦ0〜Ｆnはリセットされ非作動状態となる。ただし、フリップフロップＦnについてはリセット直後に作動状態となる。
【０００５】
次に、オシレータ７０４からパルス信号が出力され、また、カウンタ７０５によりパルス信号のカウントが開始される。この際、液面が検出可能範囲になく、すべてのホール素子Ｈ1〜Ｈnが磁石の磁気に反応を示さない場合には、フリップフロップＦnが作動状態となっているため、その他のフリップフロップＦn-1〜Ｆ0が順送りに作動して、コントローラ７０３にカウント終了信号が出力される。カウンタ７０５は、コントローラ７０３を介してカウント終了信号を受信することによってカウントを終了する。このときのカウント値は、ホール素子が接続されていないフリップフロップＦ0が設けられているため、ｎ＋１個となる。
【０００６】
一方、液面が検出可能範囲にあり、例えば、ホール素子Ｈ3が磁石の磁気に反応して感知信号を出力すると、ホール素子Ｈ3からの感知信号を入力したフリップフロップＦ3から順送りに作動する。すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、フリップフロップＦ3は感知信号の入力によりプリセットされる。このため、液面検知部７００のシフトレジスタは、フリップフロップＦ3を起点として、その後に続くフリップフロップＦ2からフリップフロップＦ1、フロップフロップＦ0へと順送りに作動して、コントローラ７０３に対し、カウント終了信号を出力する。カウンタ７０５は、コントローラ７０３を介してカウント終了信号を受信することによってカウントを終了する。このときのカウント値は３個となる。
【０００７】
コントローラ７０３は、カウンタ７０５によってカウントされた値に基づいて液面の位置を判定し、判定した位置情報を表示部７０２に出力する。そして、表示部７０２によって液面の検出結果が視覚的に表示される。
【特許文献１】特開平２００４−２５７７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１に記載の液面検出装置では、各水位電極の状態を１つずつ走査することにより液面の位置を検出する構造であるため、液面感知部として機能する水位電極のほかに、走査するためのインターフェースとして、トランジスタ等のスイッチング素子が必要であり、配線形態が複雑になる。また、すべての水位電極の状態を１つずつ走査して、その都度制御部にフィードバックする方式であるため、制御部側の処理回路が複雑になる。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載の液面検出装置では、液面検出部の異常検出、例えば、液面検出部を構成するホール素子やフリップフロップが故障したことや、ホール素子の感度が下がったことを検出することができないので、液面検出部による検出結果が正確であるか否かを判断することができない。このため、液面検出部の異常によって、液面の位置を誤認識する可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、液面検出部の回路構成及び液面検出部を制御する制御部の処理回路の構成を簡素化すると共に、液面検出部の異常検出を行うことができる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】
【００１１】
本発明に係る液面検出装置は、液面の位置を検出する液面検出装置において、一直線上に配置され、それぞれ液面の位置変動に伴い移動する移動体を感知して感知信号を出力する複数の液面感知部と、前記複数の液面感知部のそれぞれに対応して一直線上に配置され、対応する前記液面感知部からの感知信号によりプリセットされる複数の第１のフリップフロップ、及び前記第１のフリップフロップ所定個数おきに挿入配置され、データ区切り信号によりプリセットされる１つ以上の第２のフリップフロップが直列に接続されてなるシフトレジスタとを有し、プリセットされた前記第１，第２のフリップフロップの出力を、前記シフトレジスタよりシリアル出力する液面検出部と、前記シフトレジスタより出力されるシリアル出力より前記液面位置の検出出力を出力するデータ処理部とを備えた、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る液面検出装置は、前記第１のフリップフロップ列の一端に配置される第１のフリップフロップに接続された液面感知部は、前記第１のフリップフロップ列の一方向から移動してきた前記移動体の通過を検知して検知信号を出力し続け、前記方向とは逆方向から移動してきた前記移動体の通過を検出したとき、前記検知信号をオフする、
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る液面検出装置は、前記移動体は磁石であり、前記液面感知部は、液面の位置変動に伴い移動する磁石に反応して感知信号を出力する磁電変換素子である、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る液面検出装置は、前記磁石の磁力および前記各磁電変換素子の感度が、前記磁石と前記複数の各磁電変換素子との距離、および前記複数のうちの隣接する磁電変換素子間の間隔に基づいて、該磁石が前記磁電変換素子の列の両端の素子間に位置するとき、常に１つ以上の前記磁電変換素子が前記磁石の作用を受けて感知信号を出力するように選定される、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る液面検出装置は、前記磁電変換素子がホール素子である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液面検出装置によれば、液面の位置を検出する液面検出装置において、一直線上に配置され、それぞれ液面の位置変動に伴い移動する移動体を感知して感知信号を出力する複数の液面感知部と、前記複数の液面感知部のそれぞれに対応して一直線上に配置され、対応する前記液面感知部からの感知信号によりプリセットされる複数の第１のフリップフロップ、及び前記第１のフリップフロップ所定個数おきに挿入配置され、データ区切り信号によりプリセットされる１つ以上の第２のフリップフロップが直列に接続されてなるシフトレジスタとを有し、プリセットされた前記第１，第２のフリップフロップの出力を、前記シフトレジスタよりシリアル出力する液面検出部と、前記シフトレジスタより出力されるシリアル出力より前記液面位置の検出出力を出力するデータ処理部とを備えた。これにより、液面感知部の状態を１つずつ走査する従来の方式に比べて、液面検出部からのデータ信号を処理するデータ処理部の回路構成を簡素化できる。また、液面感知部の状態を１つずつ走査しないので、そのためのスイッチング素子が不要になり、液面検出部の回路構成も簡素化できる。さらに、液面検出部から読み出されるデータ信号には、データ区切り信号が一定間隔おきに所定数挿入されているため、データ処理部は、読み出したデータ信号から液面検出部の異常検出を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る液面検出装置によれば、前記第１のフリップフロップ列の一端に配置される第１のフリップフロップに接続された液面感知部は、前記第１のフリップフロップ列の一方向から移動してきた前記移動体の通過を検知して検知信号を出力し続け、前記方向とは逆方向から移動してきた前記移動体の通過を検出したとき、前記検知信号をオフする。これにより、前記移動体が、前記液面検出部が前記移動体を検知できる検出範囲外に移動したことを検出できる。
【００１８】
本発明に係る液面検出装置によれば、前記移動体は磁石であり、前記液面感知部は、液面の位置変動に伴い移動する磁石に反応して感知信号を出力する磁電変換素子であり、前記磁石の磁力および前記各磁電変換素子の感度が、前記磁石と前記複数の各磁電変換素子との距離、および前記複数のうちの隣接する磁電変換素子間の間隔に基づいて、該磁石が前記磁電変換素子の列の両端の素子間に位置するとき、常に１つ以上の前記磁電変換素子が前記磁石の作用を受けて感知信号を出力するように選定されている。これにより、移動体である磁石を所定数の磁電変換素子で感知することができる。その結果、所定数の磁電変換素子が磁石を感知したか否かにより、各磁電変換素子の感度を検出できる。
【００１９】
本発明に係る液面検出装置によれば、前記磁電変換素子が、機械的応力・衝撃・振動に強く、また、安価であるホール素子であることから、液面検出部の製造コストを低減できる。さらに、前記磁電変換素子として、ホール素子を用いることで、各素子の間隔を小さくして、磁石の１つの磁極からの磁束によってホール素子が作動するように構成できるので、液面の位置を高い精度で検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る液面検出装置の一構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る液面検出装置は、液面の位置を検出する液面検出部１００と、液面検出部１００を制御する制御部１０１と、液面の位置を表示する表示部１０２とを備える。制御部１０１は、液面検出部１００からデータを読み出すためのパルス信号およびリセット信号を出力する機能と、読み出したデータ信号を処理して液面の位置の判定や液面検出部１００の異常検出を行う機能と、液面の位置情報を表示部１０２に出力して液面の位置を表示させる機能とを有するデータ処理部１０３を備える。
【００２１】
図２は、本実施の形態１に係る液面検出装置が適用される液面検出器の一構成例を示す図である。本実施の形態１に係る液面検出装置は液面検出器１０内に収容されるプリント基板１２上に組み込まれる。液面検出器１０では、プリント基板１２に組み込まれた液面検出部１００が、プリント基板１２に接続される入出力線Ｌ１〜Ｌ３を介して制御部１０１に接続される。
【００２２】
ここで、本実施の形態１に係る液面検出装置が適用される液面検出器１０は、両端がフランジ１３で閉塞され、タンク内に接続されるフランジ１４が設けられたスタンドパイプ１１に、取り付けバンド１６を介して取り付けられる。スタンドパイプ１１の両端のフランジ１３はフロート１７の脱着を行う。フランジ１４はスタンドパイプ１１のタンク接続口に設けられる。また、スタンドパイプ１１内には、スタンドパイプ内を移動可能なフロート１７が設けられる。フロート１７には、液面検出部１００内の液面感知部２０によって検出される被感知部材である磁石１８が取り付けられている。フロート１７は、フランジ１３間を液面の位置変動に伴いスタンドパイプ１１に沿って移動する。  
【００２３】
以上のように構成される液面検出器１０は、液面の位置変動に伴いフロート１７がスタンドパイプ１１に沿って移動することによって、フロート１７に設けられた被感知部材１８も移動するため、液面検知部１００によって被感知部材１８の位置を検出することにより、液面の位置を検出できる。
【００２４】
液面検出部１００は、液面の位置を感知するｎ個の液面感知部と、複数のフリップフロップが順送り作動するように接続されて構成されるシフトレジストとを備える。このシフトレジスタは、液面感知部と接続するｎ個のフリップフロップと、データ区切り信号を入力する複数のフリップフロップとの合計ｍ＋１個のフリップフロップとが順送りに作動するように接続されている。
【００２５】
以下、まず、液面検出部１００の各液面感知部について説明する。液面感知部としては、液面の位置を感知できるものであれば良く、光、磁気、超音波などを利用した公知のものを採用することができるが、デジタル処理に適した位置情報を得ることが容易で、液面検出器１０にも適用可能な磁電変換素子を用いることが好ましい。
【００２６】
磁電変換素子は磁気に反応して感知信号を出力することから、液面検知部として磁電変換素子を用いる場合、被感知部材として磁石１８をフロート１７に取り付ける。
【００２７】
ここで、磁石１８の磁力および各磁電変換素子の感度は、磁石１８と各磁電変換素子との距離、及び各磁電変換素子間の間隔に基づいて、常に１つ以上の磁電変換素子が磁石１８の作用を受けて感知信号を出力するように選定されることとする。これにより、磁石１８を所定数の磁電変換素子によって感知することができる。
【００２８】
磁電変換素子としては、例えば、リードスイッチや磁気抵抗素子が挙げられる。図３は、液面感知部としてリードスイッチＲＳを使用する場合の液面検出部１００の回路構成を示す図である。この場合、リードスイッチＲＳはフリップフロップＦのプリセット入力端子（ＰＲバー）に接続され、磁気を感知したとき、すなわち、液面の位置を感知したときに、プリセット入力端子（ＰＲバー）に感知信号を出力する。本発明の液面感知部としては、液面の位置を感知したときに、入力端子（ＰＲバー）に感知信号を出力するようなものであればどのようなものであっても良いが、磁電変換素子の一つであるホール素子が、特に好ましい。
【００２９】
ホール素子は、リードスイッチとは異なり、機械的応力・衝撃・振動に弱いという欠点がなく、また、安価であるため、ホール素子を液面感知部として用いることで製造コストを低減できる。また、ホール素子を用いることで、各素子の間隔を小さくして、１つの磁石の磁極からの磁束によってホール素子が作動するように液面検出部１００を構成できるので、液面の位置を高い精度で検出できる。
【００３０】
本実施の形態１では、上記の理由から液面感知部として、ホール素子を用いることとする。以下、液面感知部として、ホール素子を用いる場合の液面検出部１００の構成について、説明する。液面感知部２０であるホール素子Ｈ1〜Ｈnは、磁石１８に応答するように、液面検出器１０のプリント基板１２上に、その長手方向に沿って列をなすように線状に配置される。各ホール素子は後述するｎ個のフリップフロップと１対１で接続する。ホール素子は、プリセット入力端子（ＰＲバー）を介して、それぞれ対応するフリップフロップと接続する。そして、磁石１８を感知したときに、対応するフリップフロップに感知信号を出力する。ホール素子は感知信号として、「０」又は「１」のいずれかを示す信号を出力する。
【００３１】
なお、本実施の形態１では、図１、３に示したように、各ホール素子Ｈ1〜Ｈnにプルアップ抵抗Ｒが設けられている。これは、何らかの原因でホール素子Ｈ1〜Ｈnのいずれかが故障した場合、それに接続されたフリップフロップのプリセット入力端子が不定状態になり、フリップフロップが順送りに作動しなくなるおそれがあるので、このような不具合を解消するために設けられる。すなわち、プルアップ抵抗Ｒを設けることによって、ホール素子Ｈ1〜Ｈnのいずれかが故障した場合でも、それに接続されたフリップフロップを作動状態にして、順送りに作動させることができる。
【００３２】
また、液面感知部として、ホール素子Ｈ1〜Ｈnに代えてプルアップ抵抗を内蔵したものやＦＥＴ出力型（電圧出力型）のものを用いることで、プルアップ抵抗Ｒを外付けしなくても同様の機能を果たすように構成できる。本発明のホール素子としては、単に液面を検出するための磁気センサとして機能するものだけでなく、プルアップ抵抗内蔵型のものも含まれる。
【００３３】
次に、液面検出部１００内のフリップフロップについて説明する。ここでは、フリップフロップＦ0を最下段とし、フリップフロップＦmを最上段として、以下説明を行う。本実施の形態１では、図１に示すように、シフトレジスタを構成するフリップフロップとして、対応するホール素子（Ｈ1〜Ｈn）と１対１で接続され、ホール素子の列に沿って配置されるｎ個の第１のフリップフロップ（Ｆ1〜Ｆ5、Ｆ9〜Ｆ13、Ｆm-2）と、第１のフリップフロップの所定個数おきに挿入配置され、データ区切り信号を入力する１つ以上の第２のフリップフロップ（Ｆ6〜Ｆ8、Ｆ14〜Ｆ16、Ｆm-1、Ｆm）と、フリップフロップの列の一端に配置され、データ区切り信号を入力する第３のフリップフロップ（Ｆ0）とを備える。
【００３４】
第１のフリップフロップの構成例について、フリップフロップＦ1〜Ｆ5を例に挙げ、図４を用いて説明する。フリッププロップはそれぞれ順送りに作動できるように接続されている。例えば、フリップフロップＦ3の入力端子Ｄが入出力線Ｌ9を介して前段のフリップフロップＦ4の出力端子Ｑと接続し、フリップフロップＦ3の出力端子Ｑが入出力線Ｌ8を介して後段のフリップフロップＦ2の入力端子Ｄに接続され、さらに、フリップフロップＦ2はその出力端子Ｑが入出力線Ｌ7を介して後段のフリップフロップＦ1の入力端子Ｄに接続される。さらに、各フリップフロップは、クロック入力端子ＣＫが入出力線Ｌ6を介してパルス信号出力端子Ｔ3に接続され、クリア端子（ＣＬＲバー）が入出力線Ｌ5を介してリセット信号出力端子Ｔ2に接続されている。
【００３５】
第２のフリップフロップＦ6〜Ｆ8、Ｆ14〜Ｆ16は、そのプリセット入力端子（ＰＲバー）が接地又は電源と接続し、接地と接続するフリップフロップはデータ区切り信号「０」を入力し、電源と接続するフリップフロップはデータ区切り信号「１」を入力する。さらに、クロック入力端子ＣＫが入出力線Ｌ6を介してパルス信号出力端子Ｔ3に接続され、クリア端子（ＣＬＲバー）が入出力線Ｌ5を介してリセット信号出力端子Ｔ2に接続されている。
【００３６】
また、第２のフリップフロップＦm-1は、そのプリセット入力端子（ＰＲバー）が電源と接続して、データ区切り信号「１」を入力する。さらに、クロック入力端子ＣＫが入出力線Ｌ6を介してパルス信号出力端子Ｔ3に接続され、クリア端子（ＣＬＲバー）が入出力線Ｌ5を介してリセット信号出力端子Ｔ2に接続されている。
【００３７】
また、第２のフリップフロップＦmは、そのプリセット入力端子（ＰＲバー）と入力端子Ｄとが接地又は電源と接続して、データ区切り信号を入力する。図１においては、プリセット入力端子（ＰＲバー）が接地と接続してデータ区切り信号「０」を入力し、入力端子Ｄが入出力線Ｌ10を介して電源と接続して、データ区切り信号「１」を入力する。さらに、第２のフリップフロップＦmは、その出力端子Ｑが入出力線Ｌ11を介してフリップフロップＦm-1の入力端子Ｄに接続され、クロック入力端子ＣＫが入出力線Ｌ6を介してパルス信号出力端子Ｔ3に接続され、クリア端子（ＣＬＲバー）が入出力線Ｌ5を介してリセット信号出力端子Ｔ2に接続されている。
【００３８】
このように、本実施の形態１では、第１のフリップフロップの列内に所定個数（ここでは５個）おきに３個の第２のフリップフロップ（Ｆ6〜Ｆ8、Ｆ14〜Ｆ16）が配置され、最上段側に２個の第２のフリップフロップ（Ｆm-1、Ｆm）が配置される場合について示したが、１つ以上の第２のフリップフロップが、第１のフリップフロップの所定個数おきに挿入配置されれば良い。図１においては、５つのホール素子ごとにデータ区切り信号「１」「０」「１」が挿入される。よって、液面検出部１００では、ホール素子から出力される感知信号がどのような状態であっても、シフトレジスタから出力されるデータ信号のデータ列は「０」が連続するホール素子の数、「１」が連続するホール素子の数＋２、以上続かないことから、シフトレジスタから出力されるデータ信号は、０が６以上、１が８以上連続することはない。このように、データ区切り信号を入力する第２のフリップフロップを備えることで、同じ値が連続するデータ数の上限が決まる。このため、この上限より多い同じ値が連続するデータ信号が読み出された場合、ホール素子が接続されていない部分のデータの読み出しが行われているか、又は、液面検出部１００が正常な状態でないことがデータ処理部１０３で検出できる。
【００３９】
第３のフリップフロップＦ0は、そのプリセット入力端子（ＰＲバー）が接地又は電源と接続し、データ区切り信号を入力する。図１においては、プリセット入力端子（ＰＲバー）が電源と接続して、データ区切り信号「１」を入力する場合について示しているが、プリセット入力端子（ＰＲバー）が接地と接続して、データ区切り信号「０」を入力することでも良い。また、最下段のフリップフロップＦ0は、出力端子Ｑが入出力線Ｌ4を介してデータ信号入力端子Ｔ1に接続され、クロック入力端子ＣＫが入出力線Ｌ6を介してパルス信号出力端子Ｔ3に接続され、クリア端子（ＣＬＲバー）が入出力線Ｌ5を介してリセット信号出力端子Ｔ2に接続されている。
【００４０】
なお、図１に示すように、フリップフロップの列の最下段に、データ区切り信号を入力する第３のフリップフロップ（Ｆ0）を配置するようにしても良いが、本発明の液面検出部１００において、フリップフロップＦ0は必ずしも必要ない。フリップフロップＦ0を設けない場合には、最下段のデータ区切り信号が無いため、正常データの読み出し範囲の連続同一データ数が最下段のみ１つ少なくなる。
【００４１】
ここで、フリップフロップの列の一端に配置されるフリップフロップ、すなわち、最下段又は最上段のいずれかに配置されるフリップフロップは、リセット直後に作動状態となるように設定されていることが好ましい。
【００４２】
例えば、最上段のフリップフロップＦmが、リセットした直後に作動状態になるように設定される場合、全てのホール素子Ｈ1〜Ｈnが液面の位置を感知してない状態でも、フリップフロップＦmが作動状態となるため、フリップフロップＦmの出力端子ＱからフリップフロップＦm-1の入力端子Ｄにデータ信号が出力され、フリップフロップＦm-1が作動状態になる。そして、フリップフロップＦ0〜Ｆmが順送りに作動した後も、データを読み出すと入出力線Ｌ10から入力された値が読み出され続けることになる。
【００４３】
以上のように構成される液面検出部１００は、データ処理部１０３から入出力線Ｌ5を介して出力されるパルス信号に従って、シフトレジスタからデータ信号を出力する。このデータ信号のデータ列は、データ区切り信号をＤx（Ｘは１又は０）、ホール素子が出力するデータ信号をＨnとすると、図１の場合、最下段のフリップフロップＦ0から順に、Ｄ1、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、Ｈ4、Ｈ5、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1、Ｈ6、Ｈ7、Ｈ8、Ｈ9、Ｈ10、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1、・・・Ｈn、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1となる。このように、液面検出部１００は、パルス信号に従って、ホール素子からの信号とデータ区切り信号とを１つのデータ列のデータ信号として、出力する。
【００４４】
次に、以上のようにして、液面検出部１００から出力されるデータ信号を処理するデータ処理部１０３について詳細に説明する。データ処理部１０３は、データ信号に挿入されるデータ区切り信号の位置と間隔を予め記憶している。このため、入力したデータ信号からデータ区切り信号を取り除き、データ列を再配列できると共に、液面検出部１００の異常検出を行うことができる。そして、再配列したデータ列から、感知信号を出力したホール素子の位置を判定し、位置情報を表示部１０３に出力する。これにより、表示部１０３で、ホール素子によって感知された液面の位置を表示できる。また、データ処理部１０３は、液面の表示だけでなく、その液面の位置から液体の残量を求めて、表示部１０３に表示させることもできる。
【００４５】
ここで、磁石１８の磁力および前記各ホール素子の感度が、磁石１８と各ホール素子との距離、及び各ホール素子間の間隔に基づいて、常に複数のホール素子が磁石１８の作用を受けて感知信号を出力するように選定される場合、データ処理部１０３は、磁石１８を感知した複数のホール素子の位置の平均値を求めて、該平均値を位置情報として、表示部１０３に出力する。
【００４６】
また、データ処理部１０３は、液面を測定する液体の比重を予め記憶しておき、液体の比重によるフロートの位置ずれを補正し、補正した値を位置情報として表示部１０３に出力することでも良い。
【００４７】
次に、以上のように構成される本実施の形態１に係る液面検出装置の動作について説明する。例えば、給液、排液設備を備えたタンク内に、液面感知部としてのホール素子Ｈ1が最下段に位置するように液面検出器１０を設置する。そのタンクに液体が供給され、液位が上昇すると、それに伴って、液面に浮くフロート１７がスタンドパイプ１１に沿って上昇する。一方、タンクから液体が排出され、液位が下降すると、それに伴いフロート１７がスタンドパイプ１１に沿って下降する。液面検出部１００は、こうした液面の上下動に伴いスタンドパイプ１１内を移動するフロート１７に設けられた磁石１８の磁気に各ホール素子のＨ1〜Ｈn-1が反応することで、液面の位置を検出できる。
【００４８】
検出手順としては、まず、データ処理部１０３から各フリップフロップＦ0〜Ｆnに対してリセット信号が出力される。これにより、各フリップフロップＦ0〜Ｆnはリセットされ非作動状態になる。ただし、フリップフロップＦmについては、リセット直後に作動状態になる。
【００４９】
次に、データ処理部１０３からパルス信号が出力され、そのパルス信号によってシフトレジスタからデータ信号が出力され、データ処理部１０３がそれを読み取る。
【００５０】
この際、パルス信号に従って、シフトレジスタからデータ信号が、最下段のフリップフロップＦ0側から順番に出力される。データ区切り信号をＤx（Ｘは１又は０）、ホール素子が出力するデータ信号をＨnとすると、図１の場合、データ列は、フリップフロップＦ0側から順に、Ｄ1、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、Ｈ4、Ｈ5、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1、Ｈ6、Ｈ7、Ｈ8、Ｈ9、Ｈ10、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1、・・・Ｈn、Ｄ1、Ｄ0、Ｄ1となる。例えば、図１において、ホール素子Ｈ2〜Ｈ4が磁石１８に反応して、液面を感知し、感知信号「０」を出力する場合、データ信号のデータ列は、フリップフロップＦ0側から順に、１、１、０、０、０、１、１、０、１、１、１、１、１、１、１、０、１・・・１、１、０、１となる。
【００５１】
ここで、データ処理部１０３は、データ列においてデータ区切り信号が挿入される位置と間隔を予め記憶していることから、読み出したデータ信号内のデータ区切り信号の位置が予め記憶した位置と同じか、また、同じ値が連続したデータ数が正常範囲個数を超えているか、すなわち、０が６以上、１が８以上連続しているかを判定することで、異常検出を行う。さらに、磁石を所定数（ここでは３つ）のホール素子が感知したかによって、ホール素子の感度を検出する。
【００５２】
次に、データ処理部１０３は、データ区切り信号が挿入される位置が予め決まっているため、読み取ったデータ信号からデータ区切り信号の値を取り除くことで、フリップフロップＦ1側から順に、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、Ｈ4、Ｈ5、Ｈ6、Ｈ7、Ｈ8、Ｈ9、Ｈ10・・・Ｈnというデータ列のデータ信号を得る。例えば、ホール素子Ｈ2〜Ｈ4が磁石１８に反応して液面を感知し、感知信号として「０」を出力する場合、得られるデータ列は、フリップフロップＦ1側から順に、１、０、０、０、１、１、１、１、１、１・・・１となる。データ信号はシフトレジスタからパルス信号に従って、フリップフロップＦ1側から順番に出力されるため、そのデータ列によって、磁石１８の磁気を感知したホール素子の位置を検出して、フロート１７の位置を判定できる。ここでは、ホール素子Ｈ2〜Ｈ4が液面を感知していることから、データ処理部１０３は、それらのホール素子の位置の平均値を求めて、該平均値を位置情報として、表示部１０３に出力する。
【００５３】
次に、表示部１０３は、前記位置情報に基づいて液面の検出結果を視覚的に表示する。
本実施の形態１に係る液面検出装置は、上記の動作を繰り返し行うことにより、連続的に液面の位置変動を高い精度で検出できる。
【００５４】
以上のように本実施の形態１に係る液面検出装置は、液面の位置を感知して感知信号を出力する複数のホール素子Ｈ1〜Ｈnと、対応するホール素子と１対１で接続する複数の第１のフリップフロップ、第１のフリップフロップの列内に、一定間隔おきに配置され、データ区切り信号を入力する１つ以上の第２のフリップフロップ、及び第１のフリップフロップの列の一端に配置され、データ区切り信号を入力する第３のフリップフロップが順送りに作動するように接続されて構成されるシフトレジスタとを有する液面検出部１００と、液面検出部１００から出力されるデータ信号を処理する制御部１０１とを備えるようにした。これにより、制御部１０１は、液面検出部１００にパルス信号を出力することによって、液面の位置を感知する全ての液面感知部の情報を１つのデータ列として、読み出すことができる。従って、本実施の形態１に係る液面検出装置は、液面感知部１００の状態を１つずつ走査する従来の方式に比べて、制御部１０１のデータ信号の処理回路の構成を簡素化できる。また、液面感知部１００の状態を１つずつ走査しないので、そのためのスイッチング素子が不要になり、液面検出部１００の回路構成も簡素化できる。さらに、液面検出部１００から読み出されるデータ信号には、データ区切り信号が予め決められた位置に所定数挿入されているため、制御部１０１は、読み出したデータ信号から液面検出部１００の異常検出を行うことができる。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、液面感知部として磁電変換素子（ホール素子）を用いることとして、説明を行ったが、本発明はこれに限るものではない。例えば、液面感知部は、光又は超音波を感知して感知信号を出力する素子であっても良い。この場合、被感知部材として、光又は超音波を発生する部材をフロート１７に取り付ける。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２に係る液面検出装置について図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態２に係る液面検出装置の一構成例を示す図である。
【００５７】
本実施の形態２に係る液面検出装置は、第１のフリップフロップの列の一端に配置されるフリップフロップに、ホール素子に代えて接続され、磁石１８の通過を検知して検知信号を出力する検知センサを備える点で、前記実施の形態１に係る液面検出装置と異なる。
【００５８】
液面検出部１００は、例えば、前記検知センサとして、ホール素子Ｈ1に代えてフリップフロップＦ1に接続する記憶スイッチＭ1を備える。
【００５９】
記憶スイッチＭ1は、ホール素子の列に沿って移動する磁石１８の通過を検知して、検知信号をフリップフロップに出力する。記憶スイッチＭ１は、図２に示すように、液面検出器１０のプリント基板１２に配置される（記憶スイッチ１５）。
【００６０】
記憶スイッチＭ1は、例えば、下段側から上段側に移動する磁石１８の通過を検知したとき、検知信号「０」を出力する場合、上段側から下段側に移動する磁石１８の通過を検知するまで、検知信号「０」を出力し続ける。一方、上段側から下段側に移動する磁石が通過すると、検知信号「１」を出力する。これにより、記憶スイッチＭ1によって、フロート１７に取り付けられた磁石１８が、ホール素子Ｈ1〜Ｈnが磁気検出できる下限範囲外に移動したか否かを検出できる。
【００６１】
なお、記憶スイッチＭ1は下段側から上段側に移動する磁石の通過を検知して、検知信号「１」を出力し、上段側から下段側に移動する磁石の通過を検知して、検知信号「０」を出力することでも良い。
【００６２】
以上のような動作をする記憶スイッチＭ1としては、例えば、リードスイッチが挙げられる（株式会社エヌエーのウェブサイト、http：//www.na-web.co.jp/products/rs/pr-01-16-htmlを参照，2006年3月検索）。このリードスイッチは磁気に反応して開閉するものであり、開状態のときに「０」の信号を、閉状態のときに「１」の信号を出力する。
【００６３】
以上のように、本実施の形態２に係る液面検出装置によれば、フロート１７に取り付けられた磁石１８が、ホール素子が磁気検出できる下限範囲外に移動したことを検出できるように、ホール素子Ｈ1に代えてフリップフロップＦ1に接続される記憶スイッチＭ1を備えるようにした。これにより、スタンドパイプ１１に磁石１８が磁気検出の下限範囲外に移動しないようする手段を設ける必要がなくなる。
【００６４】
なお、本実施の形態２に係る液面検出装置の液面検出部１００は、フロート１７に取り付けられた磁石１８が、ホール素子が磁気検出できる上限範囲外に移動したことを検出できるように、ホール素子Ｈnに代えてフリップフロップＦm-1に接続される記憶スイッチＭ2を備えることでも良い。記憶スイッチＭ2は、例えば、下段側から上段側に移動する磁石１８の通過を検知したとき、検知信号「０」を出力する場合、上段側から下段側に移動する磁石１８の通過を検知するまで、検知信号「０」を出力し続ける。そして、上段側から下段側に移動する磁石１８が通過すると、検知信号「１」を出力する。これにより、記憶スイッチＭ2によって、フロート１７に取り付けられた磁石１８が、ホール素子Ｈ1〜Ｈnが磁気検出できる上限範囲外に移動したことを検出できる。よって、スタンドパイプ１１に磁石１８が磁気検出の上限範囲外に移動しないようする手段を設ける必要がなくなる。
【００６５】
また、フロート１７に取り付けられた磁石１８が、ホール素子が磁気検出できる上限及び下限範囲外に移動したことを検出できるように、ホール素子Ｈ1に代えてフリップフロップＦ1に記憶スイッチＭ1を、ホール素子Ｈnに代えてフリップフロップＦm-1に記憶スイッチＭ2を接続することでも良い。
【００６６】
また、本実施の形態２では、液面感知部として磁電変換素子（ホール素子）を用い、記憶スイッチとして磁石に反応して信号を出力する素子を用いることとして、説明を行ったが、本発明はこれに限るものではない。例えば、液面感知部は、光又は超音波を感知して感知信号を出力する素子であっても良い。この場合、被感知部材として、光又は超音波を発生する部材をフロート１７に取り付け、記憶スイッチとして、光又は超音波を発生する部材の通過を検知する素子を用いる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、例えば、タンク内の液位や水位、ダム、用水池、河川等の水位の検出して、液位又は水位を表示する装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液面検出装置の一構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る液面検出装置を適用した液面検出器の一構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る液面検出装置の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る液面検出装置のフリップフロップの一構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る液面検出装置の一構成例を示す図である。
【図６】従来の液面検出装置の構成図である。
【図７】従来の液面検出装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  液面検出器
１１  スタンドパイプ
１２  プリント基板
１３  フランジ
１４  フランジ
１５  記憶スイッチ
１６  取付バンド
１７  フロート
１８  磁石
１００、７００  液面検出部
１０１、７０１  制御部
１０２、７０２  表示部
１０３  データ処理部
７０３  コントローラ
７０４  オシレータ
７０５  カウンタ
Ｈ1〜Ｈn  ホール素子
Ｆ0〜Ｆm フリップフロップ
Ｌ1〜Ｌ11  入出力線
Ｔ1  データ信号入力端子
Ｔ2  リセット信号出力端子
Ｔ3  パルス信号出力端子
【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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