(57)【要約】【課題】液位の連続的変化の検知を、磁電変換素子を用いて確実に行うことができ、かつ、低コストで実現する。【解決手段】  本発明の液面レベルセンサ１は、支持軸１０に、軸方向に沿って所定長さの磁気収束部材１１を設け、磁気検出素子として磁電変換素子１２を用い、この磁電変換素子１２を、磁気収束部材１１の長手方向の少なくとも一端に設けた構成である。磁気収束部材１１を有するため、磁束密度が直線的に変化する範囲を大きくとることができる。従って、この磁束密度の変化を磁電変換素子１２で検知することにより、フロート２０の位置、すなわち、液位の変化を連続的に検知することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子を支持する支持軸と、略中央部に設けた孔部に前記支持軸を挿通して配置され、液位の変化に従って、前記支持軸に案内されて変位するフロートと、前記フロートに支持されるマグネットとを備えてなる液面レベルセンサであって、
前記支持軸は、円筒状部材からなり、その中空部内に、軸方向に沿って所定長さの磁気収束部材が設けられており、前記磁気検出素子として磁電変換素子が用いられ、該磁電変換素子が前記磁気収束部材の長手方向の少なくとも一端に設けられていることを特徴とする液面レベルセンサ。
【請求項２】
前記磁電変換素子が、前記磁気収束部材の長手方向の一端及び他端の２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液面レベルセンサ。
【請求項３】
前記マグネットは、リング状に形成され、前記磁気収束部材は、前記リング状のマグネットの中心線上を通るように、前記支持軸の中空部内において、鉛直方向に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液面レベルセンサ。
【請求項４】
前記マグネットは、磁化方向が厚み方向となるように着磁されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の液面レベルセンサ。
【請求項５】
前記磁気収束部材は、長さ２０〜１００ｍｍの範囲で形成された軟質磁性材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の液面レベルセンサ。
【請求項６】
前記磁気収束部材は、さらに、幅１〜２ｍｍ、厚さ０．５〜１．５ｍｍの平板状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の液面レベルセンサ。
【請求項７】
前記軟質磁性材料がソフトフェライトであることを特徴とする請求項５又は６記載の液面レベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロート式の液面レベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料タンク、石油ファンヒータの灯油タンク、加湿器の貯水タンク等において、それらの液量の変化を検知するためにフロート式の液面レベルセンサが用いられている。この液面レベルセンサは、円筒状部材からなる支持軸を、その外方に突出するように設けられた取り付けフランジによって液体タンクのケースなどに液面に垂直になるように固定し、該支持軸の外周に、内部にリング状のマグネットを保持した環状のフロートを配置して、液面の昇降に伴って該フロートが支持軸をガイドとして昇降するようになっている。支持軸には、マグネットの磁界を検知するリードスイッチ等の磁気検出素子が組み込まれており、液位の変化に伴ってフロートが昇降すると、磁気検出素子がフロートに組み込まれたマグネットの磁界を検知して液位を測定する。
【０００３】
しかしながら、かかる構成の液面レベルセンサは、フロートに組み込まれたリング状のマグネットによる磁界を支持軸内の所定の位置に組み込まれたリードスイッチで検知するため、ある磁界の強さ以上でＯＮ又はＯＦＦ動作するのみで、いわば点の検知しか行えなかった。このため、液位の連続的な変化を検知することはできず、きめ細かい液位のコントロールができなかった。この点に鑑み、特許文献１においては、リードスイッチを支持軸の垂直方向に多数配置して多数の点で磁界を検知するようにした液面レベルセンサが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３１１６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の液面レベルセンサによれば、リードスイッチが多数配置されているため、フロートの昇降に伴って、より連続的に近い液位を検知することができるが、多数のリードスイッチが必要であり、コストが増加するという問題がある。
【０００５】
また、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁束密度の直線的変化を検知できる磁電変換素子を用いることも考えられるが、フロートに組み込まれたマグネットの磁束密度変化の直線的範囲が極めて狭いため、実用的ではなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液位の連続的変化の検知を、磁電変換素子を用いて確実に行うことができ、かつ、多数のリードスイッチを使用する構成と比較して低コストで実現できるフロート式の液面レベルセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の液面レベルセンサは、磁気検出素子を支持する支持軸と、略中央部に設けた孔部に前記支持軸を挿通して配置され、液位の変化に従って、前記支持軸に案内されて変位するフロートと、前記フロートに支持されるマグネットとを備えてなる液面レベルセンサであって、前記支持軸は、円筒状部材からなり、その中空部内に、軸方向に沿って所定長さの磁気収束部材が設けられており、前記磁気検出素子として磁電変換素子が用いられ、該磁電変換素子が前記磁気収束部材の長手方向の少なくとも一端に設けられていることを特徴とする。
前記磁電変換素子は、前記磁気収束部材の長手方向の一端及び他端の２箇所に設けられていることが好ましい。また、前記マグネットは、リング状に形成され、前記磁気収束部材は、前記リング状のマグネットの中心線上を通るように、前記支持軸の中空部内において、鉛直方向に配置されていることが好ましい。なお、前記マグネットは、磁化方向が厚み方向となるように着磁されたものを用いる。
また、前記磁気収束部材は、長さ２０〜１００ｍｍの範囲で形成された軟質磁性材料からなることが好ましく、前記磁気収束部材は、さらに、幅１〜２ｍｍ、厚さ０．５〜１．５ｍｍの平板状に形成されていることが好ましい。また、前記軟質磁性材料としてはソフトフェライトを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液面レベルセンサは、支持軸に、軸方向に沿って所定長さの磁気収束部材を設け、磁気検出素子として磁電変換素子を用い、この磁電変換素子を、磁気収束部材の長手方向の少なくとも一端に設けた構成である。磁気収束部材を有するため、磁束密度が直線的に変化する範囲を大きくとることができる。従って、この磁束密度の変化を磁電変換素子で検知することにより、フロートの位置、すなわち、液位の変化を連続的に検知することができ、きめ細かな液位コントロールが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の液面レベルセンサ１の概略構成を示す図である。この図に示したように、本実施形態の液面レベルセンサ１は、支持軸１０、フロート２０を有して構成される。
【００１０】
支持軸１０は、所定の長さを有する円筒状部材からなり、外方に突出する取り付けフランジ１０ａを有している。支持軸１０は、液体タンクのケースなどにおける任意部位に、この取り付けフランジ１０ａを固定し、その長手方向が液面に対して垂直となるように取り付けられる。
【００１１】
支持軸１０の中空部１０ｂ内には、磁気収束部材１１と、磁気検出素子である磁電変換素子１２とが配置されている。磁気収束部材１１は、フロート２０に組み込まれるリング状のマグネット２１からの磁束を収束する機能を果たすものであり、磁気収束部材１１を有することにより、マグネット２１の磁界を、磁気収束部材１１を有しない場合と比較して、より離れた距離から磁電変換素子１２に及ぼすことができる。その結果、磁束密度が直線的に変化する範囲を大きくとることができる。磁気収束部材１１としては、かかる機能を果たすものであれば限定されるものではないが、例えば、パーマロイ、電磁軟鉄、電磁ステンレス、ソフトフェライト、ＳＰＣ等の軟質磁性材料が適しており、なかでも、ソフトフェライトを用いることが好ましい。
【００１２】
磁気収束部材１１の寸法は、自動車の燃料タンク、石油ファンヒータの灯油タンク、加湿器の貯水タンク等のような比較的小型の液体タンクに適用する場合、長さが２０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。１００ｍｍを超える場合には、上記した磁気収束効果が薄れるからである。また、幅及び厚さは、大きくなるほど、フロート２０のマグネット２１との吸着の問題が生じ、フロート２０の動作が円滑でなくなるため、幅及び厚さ共に２ｍｍ以下が好ましい。形状は、断面円形、楕円形等であってもよいが、加工容易性、取り付け易さ等を考慮すると薄い平板状のものが好ましく、その場合の幅は１〜２ｍｍの範囲、厚さは０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００１３】
磁電変換素子１２としては、磁気抵抗素子、ホール素子等を用いることが好ましい。磁電変換素子１２は、磁気収束部材１１の一端（上端）のみに設けてもよいし、両端に設けてもよい。なお、上端のみに設けた場合と両端に設けた場合の違いについては後述する。
【００１４】
磁気収束部材１１及び磁電変換素子１２は、中空部１０ｂ内において、磁気収束部材１１の長手方向が鉛直方向となるような向きで、支持軸１０の軸方向に沿って、取り付け部材（図示せず）を介し、あるいは、合成樹脂でモールドされて固定配置される。
【００１５】
フロート２０は、中央部に孔部２０ａを有し、この孔部２０ａに支持軸１０が挿通されるように配置され、液位の変化に伴って、支持軸１０の外周をガイドとして上下動する。フロート２０内には、リング状のマグネット２１が組み込まれている。また、リング状のマグネット２１は、厚み方向に着磁されているものを用いる。なお、リング状のマグネット２１と上記した磁気収束部材１１との相対的位置関係は、磁気収束部材１１が、リング状のマグネット２１の中心線上を通るように配置される。
【００１６】
（試験例１）
図２は、グラフ中に図示したように、磁気収束部材１１の上端にガウスメータプローブをセットして、フロート２０の上面及びガウスメータプローブ間の距離と磁束密度との関係を測定した際の測定結果を示したグラフである（試験例１）。また、図２には、磁気収束部材１１を配置せずに同様の測定を行った場合（比較例１）を併せて示している。
【００１７】
図２から明らかなように、比較例１の場合、磁束密度の変化の直線的範囲は、約６〜１０ｍｍという極めて狭い範囲で若干見られるものの、その他の領域では明確な直線的範囲は現れていない。これに対し試験例１では、約２０〜４０ｍｍの範囲という長い距離で直線的範囲が現れており、磁束密度の直線的変化を捉えやすくなっていることがわかる。
【００１８】
（試験例２）
図２のグラフ中に図示したガウスメータプローブの位置、すなわち、磁気収束部材１１の上端に、磁電変換素子１２として、磁気抵抗素子にバイアス磁石を組み合わせたものを配置した。その出力電圧と距離（フロート２０の上面と磁気検出素子１２までの距離）との関係を示したものが図３である。
【００１９】
図３から、約２０〜４０ｍｍの範囲において、出力電圧の直線的変化が検出されており、出力電圧と距離との関係から、液面レベルの連続的変化を広い範囲で検知できることがわかる。
【００２０】
（試験例３）
磁気収束部材１１の上端と下端に磁気検出素子１２をそれぞれ配置し、２つの磁電変換素子１２の出力電圧の差と距離との関係を測定した。その結果が図４である。なお、磁電変換素子１２は、いずれも、磁気抵抗素子にバイアス磁石を組み合わせたものである。
【００２１】
ここで、図４の横軸の距離は、図３と同様に、磁気収束部材１１の上端に設けた磁電変換素子１２とフロート２０の上面とが同じ位置に至った時点を０ｍｍとしている。その結果、磁気収束部材１１の下端に設けた磁電変換素子１２の出力電圧は、フロート２０及びマグネット２１が上昇して０ｍｍに近づくほど出力が小さくなり、図示しないが図３とは逆の変化を示すグラフとなる。そして、上端に設けた磁電変換素子１２と下端に設けた磁電変換素子１２との出力電圧の差と距離との関係を求めると図４に示したようになる。
【００２２】
図４から、両者の出力電圧差を用いた場合には、約１５〜６５ｍｍの範囲が直線的範囲として現れるため、液面レベルの連続的変化を、試験例２の場合より、より広い範囲で捉えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係る液面レベルセンサの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、試験例１及び比較例１の磁束密度と距離の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、試験例２における出力電圧と距離との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、試験例３における出力電圧差と距離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  液面レベルセンサ
１０  支持軸
１１  磁気収束部材
１２  磁電変換素子
２０  フロート
２１  マグネット
【図１】
2009300189.tif 000003
【図２】
2009300189.tif 000004
【図３】
2009300189.tif 000005
【図４】
2009300189.tif 000006