JP2000510240A - 改善された磁気フロート式液面計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液面指示計は、非磁性材料の立ち上がり円筒形管（10）、この管内に同軸に移動可能に整列する第一の円筒形永久磁石（22）、この管の外に同軸に移動可能に整列する第二の環状の永久磁石（35）を組み合わせて含み、１つの前記磁石がフロート（20）によって支持されることを特徴とし、かつ磁石の磁場が同様な方向に整列して、磁石が他の磁石（35）をフロートが磁気反発によって支えることにより支持されるように磁石（22）を相対的に軸方向に隔置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 改善された磁気フロート式液面計 この発明は、非磁性材料の立ち上がり円筒形管、その管内で軸方向に移動可能 な第一の永久磁石、第一の磁石と磁気的に結合しその管の外側に沿って移動可能 な第二の永久磁石を組み合わせて含み、さらに浮動磁石が上下するように、その 磁石の１つが液表面に浮くように取り付けられて整列されるフロート内に組み込 まれ、第二の磁石が上下に同調して追従し、それによって浮動磁石を支える液体 の表面の位置を指示する、種類の液面指示計装置に関する。 管が液面を測定される液体内に浸かる、例えばDE-A-1139660又はUS-A-5020367 もしくは逆に配置される、例えばDE-A-1034877と比較して、ここに提案されるよ うな配列においては、管はこのような液体を収容する。したがってフロートは、 その中に第二の磁石が配置される管を取り囲むリングもしくはカラーの形状であ り；もしくは逆の配列で、浮動磁石はゲージの中に配置され、第二の磁石はゲー ジ管の外に配置されるフォロア内に配置される。 このようにオーステナイトステンレス鋼のような非磁性材料の密閉されたゲー ジ管の内側をフロートが上下するゲージシステムを提供することは公知であり、 このシステムでは、管が密封された手法でタンク又は容器に接続されて、その中 の内容物である液面が測定又は指示される。このようなタンク及びゲージは、例 えば引火性の流体又は有毒な流体を収容することがあり、もしくは加圧システム の一部であることがある。この形式のゲージの全体の構造及び耐圧構造は、この タンク及びゲージを船舶もしくはプロセスエンジニアリング、多くの他の用途に おいて特に安全にかつ好適に使用される。 磁力が、一方がゲージ内に、もう一方がゲージ外に配置される、２つの磁石の 結合を利用するとすれば、衝撃もしくは振動によってその現在の位置から追従磁 石が容易に移動しないように、特に確実かつ信頼される設計のシステムの場合に は；確かに第二の磁石に追従する１つの磁石を必要とする磁気結合力は非常に強 い。 また磁気的な引力もしくは磁気的な反発力のどちらかを使用する、磁気的に結 合する内部及び外部の磁石は公知であり、このようなゲージにおいて使用される 。しかしながら強い磁気的な引力が使用されると、一般にもう一方に対して結合 した磁石を引っ張る半径方向の著しい力が存在する。内側の磁石がゲージ管の側 壁の横方向に付勢されるので；等しい強い力が管の外側方向の外側の磁石を引き つけると同時に、これは磁気アレイの厳密な不安定性を生じさせる。このような 半径方向の力は、液面指示の正確さを非常に損なう可能性のある摩擦を生じさせ る。他方磁気的な結合が磁気的な強い反発力を利用すると、従来技術は、大きな 摩擦力をさける、１つの磁石が確かに他の磁石の移動に追従するような磁気的に 安定なアレイを提供する、実用的かつ商用的に利用できるシステムを開示してい ない。 したがって、本発明の主たる目的は、内外で結合する磁石を有する管を備え、 しかしその管の中で磁石は磁気的に安定なアレイに配列され、浮動磁石と一方の 管壁の間に、及びフォロア磁石ともう一方の管壁との間に加わる摩擦力が最小と なる、液面の変化がフロートの移動を生じさせる、確かな、迅速な、敏感な応答 を提供するようなシステムである、参照した一般の種類の液面計の管を提供する ことである。 このような装置のさらに好適な必要条件は、液面の視覚的指示が外部フォロア システムの前面に実質上制限されないことである。また装置が軽量、単純、経済 的であり、さらにそれ自身遠隔表示に向いていることが好ましく；高位及び低位 警報位置を指示するように取り付けることが可能であることが好ましい。 したがって、この発明は第一の好ましい形態として、非磁性材料の立ち上がり 円筒形管、この管内に同軸に移動可能に整列する第一の円筒形永久磁石、この管 の外に同軸に移動可能に整列する第二の環状の永久磁石を組み合わせてなる、液 面指示器を提供し、本発明のこの形態は、１つの前記磁石がフロートによって支 持されることを特徴とし、かつ磁石の磁場が同様な方向に整列して、磁石が磁気 反発によって他の磁石をフロートが支えることにより支持するように相対的に軸 方向に磁石が隔置されることを特徴とする。 好ましくは、第三の永久磁石が与えられ、第三の磁石は前記第一の永久磁石も しくは前記第二の永久磁石のどちらかと機械的に連結しかつ連結する磁石と同様 の形状であり、第三の磁石の磁場は第一及び第二の磁石と同様の方向に整列する 。 第一の磁石はフロートによって支持され、フロートは管内で滑動し、第二の磁 石は、管外側に沿って滑動可能な液面指示スリーブに取り付けられる。 本発明の他の局面によれば、非磁性材料の立ち上がり円筒形管、この管に沿っ て管内で軸方向に移動可能な円筒形円盤形状もしくはリング形状の第一の永久磁 石、この管を取り囲む環形状で、この管の外側に沿って軸方向に移動可能な第二 の永久磁石を組み合わせてなる液面指示ゲージ装置が提供され；この装置では、 管の軸に沿ってもしくはそれと共に平行に配向されるそれらの磁極をもって磁場 方向に同一の極性を備えるように、前記磁石の双方は磁化され、互いに及び管に 関して配向するように維持され、かつ前記磁石の１つは、液体の表面に浮くよう に取り付けられて配置されるフロートに組み込まれ、それと同時に前記磁石のも う一方は、この浮動磁石によって取り付けられる直上の高さに磁気反発によって 支持され、この磁気反発は軸方向及び半径方向の両方の成分を有する。磁気反発 力の軸方向及び半径方向双方のこれらの成分のために、磁気的に安定なアレイ内 で一方が他方によって支持される、結合磁石を配置することが可能となり、「自 己センタリング」効果；すなわちゲージ管の内外の磁石が管の軸に実質上同軸な 位置に達するような効果と一致する半径方向の力成分が与えられる。 管が測定すべき高さの液体に浸かっていても；もしくは管がそのような液体を 収容していてもどちらでも良い。浮動磁石は、管を取り囲むカラー形状のフロー トによって支持され；もしくは浮動磁石は、ゲージ管内に配置されるフロート内 に取り付けられる。第二の場合であっても、フォロア磁石は、浮動磁石から環壁 の対向する側でより高い位置に磁気反発によって支持される。 好適な配置では、記載される限りでは、一方はフロートに取り付けられ、もう 一方は第一のフォロアムーブメントに配置される、２つの磁石が存在する。しか しながら代替的な配置では、一般に前記管の軸に沿って行ったり来たりして、同 軸に移動可能に配置される３つの永久磁石が存在する。全ての磁石は、磁場方向 における同一の極が管の軸に沿ってかつ平行であるように、磁化され；磁石の２ つが、他方から固定された距離離れて、管の軸に沿って対をなし、それと同時に 第三の磁石が一般に、それらの間の高さで、磁気反発により、その対の磁石と同 軸に維持される。このようなアレイにおいて、第三の磁石は他の２つの磁石の低 い方の磁石により磁気反発によって支持される。 フォロア磁石がゲージ管の外側に配置されるので、ゲージ管を取り囲むのに都 合がよい。磁石は、複数部分環構造であり、またゲージ管に沿って上下に滑動し て、ゲージが接続されるタンクもしくは容器の本体によって覆われるまで、ゲー ジ周囲全ての方向からはっきりと見える複数部分指示スリーブ内に収容される。 はっきりと見える１つのマークもしくは複数のマークは、スリーブ上に与えるこ とができ、それらはフォロア環に関連する液面の正確な位置を指示するように配 置され、較正され、選択される。例えばこの相対的な位置は、まず第一に磁気ア センブリの磁場強さに合致して、第二にはゲージ内の液体の密度に合致して、よ って液体内のフロートの沈んでいる深さに合致して変化する。したがって指示ス リーブ上に与えられるマークの範囲から、それぞれの液面が所定の密度に対して 調節されるように指示することができるということによって、適当な較正がなさ れまた選択がなされる。 ゲージの内側には、一対の円筒形環もしくは円盤形状の磁石が、それらの厚み に関して特徴づけられる距離だけ離れて一体となる、円筒形のフロートが存在す る。フロート内の磁石の高さは、調節可能である。一度液面に関して調節された 円盤状の磁石は、フロート内で堅く保持され、その隣接面が反対の極性を備えて 配置される。 添付の図面を参照することによって本発明はさらに理解される。その図面とは ； 図１は、２つの磁石がゲージ管内に設けられ、さらなる磁石が２つの内部の磁 石の間の高さでゲージ管の周囲に設けられる場合に存在する、磁気的な力の場を 示す図である。 図２及び図３は、ゲージ管内に配置に関する２つの対照的な磁極アレイに生じ るポテンシャルエネルギーを説明する図である。 図４は、本発明による液面計の一実施例であり、このアセンブリは垂直断面が 示されている。 図５は、フォロア磁石を一体に組み込む指示スリーブの一実施例を示す拡大正 面図である。 まず図４を参照すると、13で示されるタンクの壁の部分の内側に上部ユニオン 11及び下部ユニオン12によって接続されるボアを備えるゲージ管10が示される。 タンク及び管10、ユニオン11と12は、液体に対する密閉耐圧容器を形成し、最近 ではこの液体は漏れることを防がなくてはならない必要のある有毒なものにまで 範囲が広がっている。 本発明による管10は非磁性材料である。例えば管はオーステナイトステンレス 鋼から造ることができ、この場合ボア内の液体及びその表面の液面は、管壁が不 透明であるために、見ることができない。ゲージ管内のこのような液面はタンク 内の液体の高さに相当し、本発明の目的は、管10が不透明であることによりこの ような液面が見えないにも関わらず、液面の指示を与えることである。 本発明の図解される例によれば、管10のボア内にプラスチック材料の細長い中 空円筒形本体であるフロート20が与えられる。フロート20の中空内部には、この 例ではフロートの上端からぶら下がるロッド23に隔置される一対の磁石21及び22 が設けられる。 フロート20はゲージ管10のボア内に適合して容易に滑動し、フロートはその端 部の各々に小さく突き出す点もしくは突起部25のリングを備える。これらの突起 部25は、ゲージ管10の内壁と接触する際に点接触を与え、液体の高さが上下する ときに管10のボアに沿ってフロート20の容易な移動を可能とするのに役立つ。突 起部25は、フロートの外側円筒形表面の両端のそれぞれもしくは両端近傍のそれ ぞれに、隔置される２つのリングとして配置される。 磁石21及び22は、円筒形の円盤もしくは環である強力に磁化された永久磁石で ある。それらの磁極が一般に円筒形フロート20及び管10の軸上に置かれるように 、磁石は磁化される。磁石はどちらも同様な極性を備えるように磁化され；例え ば磁石の最上部がＮ極を備えるように分極される。ロッド23に沿う軸方向の磁石 21及び22の位置は調節可能である。この調節は液体の密度に対してフロートを調 節する較正として実行される。 一般に30で示される指示スリーブが、ゲージ管10の外側に容易に滑動するよう に設けられる。スリーブ30は、フロート20のように非磁性材料で造られ、ガラス 強化樹脂のようなプラスチック材料で造ることができる。スリーブは、フロート 20の外側の突起部25のような小さな突起部をその内側に備え、スリーブの内側の この突起部は、管に沿うスリーブの滑動運動を容易にする際に接触領域を小さく するために、ゲージ管の外側壁との点接触をもたらす。 スリーブ30は、細長い円筒形状であり、図５に示されるように、ネジ33によっ て一緒に固定される２つの半スリーブ31及び32を含む複数部分構造である。２つ のＣ字型の半環により形成される環形状の強力に磁化された永久磁石35が、半ス リーブ31及び32により形成される細長い部屋の中に収容される。磁石35は軸方向 に磁化され、フロート内に設けられる磁石21及び22と同様の磁極を備えて磁化さ れる。全ての３つの磁石は、同じ方向に向かう同様な磁極を備え；したがって例 えば、全ての３つの磁石21及び22、35は、図４に示す配置の上方に面するＮ極を 備える。全ての磁石が同じ方向に面する同様な磁極を備える、３つの磁石のアレ イを備えるゲージ管10の同一の配置及び結果として生じる磁場の強さのパターン が図１に示される。 図１のシステムにおいて、使用される３つの磁石は全て永久磁石であり、それ らは全て軸方向に磁化されて、ゲージ管10の軸に沿う一致した磁場方向を備え、 磁石は全て上方に面するＮ極を有する。環の表面における極性はフロート磁石の 隣接表面の極性とは異なっており；したがって図１において、環磁石35の上面は Ｎ極であり、これは上部円盤磁石21の下側におけるＳ極に向き、それと同時に環 磁石35の下面のＳ極は、フロート20に設けられる下部円盤磁石22の上方に面する Ｎ極に向く。磁極が他のものに対して直接対置されると、同一の磁極は反発し、 同時に異なる磁極は引きつけるということが支配則となる。しかしながらこの場 合には、磁石21及び22は管の内側にあり、かつ管10の外側に配置される磁石35よ りも小さな直径であり；したがって磁極は直接対置されない。その代わりに力の 場を適当に考慮することにより、磁気反発の力により環22によって支持される環 35が示される。これは一見反対に認識されそうであるが、採用される特別なアレ イにより、及び磁力場の相互作用により引き出される。事実試験はこの配置が非 常に良好に機能することを示し、エネルギーの井戸である、ポテンシャルエネル ギーの低い領域もしくは最低領域が存在し、この領域は２つの円盤磁石21及び22 の間の中央の面に一般に位置する。その中心位置から環磁石もしくはフォロア磁 石35の軸方向の変位は、浮動磁石及びフォロア磁石の配列が実質上同軸に維持さ れる限りは、軸方向どちらにおいても抵抗が増加することになる。 磁石の全周囲を取り囲む磁気的な力線の性質及び方向を熟慮すれば、このシス テムの確かに機能することに対する理由が理解される。図１はこの配置における 力線の輪郭を表す図であり；またこれは、軸方向のポテンシャルエネルギーが最 小となる位置であるエネルギーの井戸41を示し、これは、図の脇にあるように、 ゲージ管に沿う軸方向でポテンシャルエネルギーＰＥをプロットすることにより 示される。磁気的な力線は、Ｎ極からＳ極へ走り抜け、引力はそれ自体力線に沿 って影響を受ける。 円盤磁石21がＮ極表面からＳ極表面に続くトロイダル力線によって取り囲まれ 、これらの力線が、円盤の近傍で密な（すなわち高い強度の）束となり、円盤か らさらに離れた領域では次第に弱くなる力を配するより疎な束となる。また環磁 石35は、それを取り囲む力線の一対のトロイダル半スプールを備える。一方の半 スプールは、環のＮ極面からＳ極面へ環の内側を通り、他方の半スプールは、同 じように環の外側を通る。 互いに平行に力線が走る限り、磁気反発力は力線間を横切ることにより生じる 場合である。図１に示されるように、ゲージ管の軸に30度から40度の間の角度で 力線を横切り、上部円盤磁石21の下面から環磁石35の上面の極表面の中央に描か れる、円盤磁石21及び環磁石35双方のトロイダル力線は同じ平行な方向に走り、 その結果磁気反発力が発生してこの力線に沿って影響を及ぼす。これらの反発力 の性質が磁石の軸の周りで周囲に対称であるため、矢印37によって示される結果 として生じる反発力が存在し、軸方向に円盤磁石21から環磁石35を離す傾向があ る。環磁石35の反対側では、磁気反発力の同様な逆の相対的な配置が存在し、矢 印38によって示される結果として生じる反発力が導かれる。矢印37及び38により 表現される、これら反発力の組み合わせによって、環磁石35（その重量を無視す る）は、円盤磁石21及び22間の実質上中程の軸方向の位置を取り；この中間位置 からの環磁石35の如何なる軸方向の変位も、どちらの方向でも、抵抗が増加する こととなり、最小ポテンシャルエネルギーの中間位置に常に押し戻される。その 重量のために、磁石35は、２つの内部磁石21及び22の高さ間の中間位置よりも低 い位置を実際には取る。 図１の配置においては、フロートに設けられるのが内部磁石21及び22であり、 それと同時に外側環磁石35がフォロア磁石である。しかしながら本発明は、ゲー ジ管の外側に配置される１つの磁石もしくは複数の磁石がフロートに設けられ、 同時に管の内側に配置される１つもしくは複数の磁石が外部の磁石の運動に応答 しもしくは追従する、逆の配置にまで拡張される。 また環磁石35の上方を向くＮ極と円盤磁石21の下方を向くＳ極の間の磁気引力 が存在するが、これらの表面間の軸方向の距離が大きいために、これらの力は弱 く、またそれらは如何なる場合にも環磁石の他の表面及び下部の円盤の対抗する 引力によって相殺される。これら引力に関しては円盤21及び22の間の中程の位置 の環磁石の位置は最小ポテンシャルエネルギーの安定位置である必要はないとい うことが事実であると同時に、磁気引力が低強度であり、円盤磁石及び環磁石周 囲の固有の力線の場により、それらは反発力から結果として生じる安定平衡位置 を乱す可能性はない。 記述されたように環磁石35及び円盤磁石21と22の間の軸方向の平衡安定位置は また、環磁石が全くないかもしくは最小である半径方向の力を受ける位置であり 、この半径方向の力は、一方で外側指示フォロアとゲージ管との間の、他方でフ ロートとゲージ管の内壁との間の摩擦の原因となる。説明してきたように、記載 された位置は、磁気反発力間の平衡な位置の１つであり、本当の同軸位置から相 対的に半径方向にわずか移動すると、その同軸位置に環を戻そうとする増大した 反発力が発生する。したがってこの配置は、円盤磁石の間の中程の位置で上下す るフロートの動きに確実に常に追従することにより、磁気ゲージ動作の目的にお いて特に有益であり、さらに液面指示の動作を緩慢にする傾向のある、摩擦を発 生する半径方向の力が全くないかもしくは極わずかしかない。実際の試験は、記 載されるような磁気結合を備えるゲージの動作が信頼性がありかつ非常に感度が よいことを示す。 特に図１及び図４に採用される磁石の配列は、管の軸の半径方向に作用する磁 気反発力を与え、これは間の内外双方の磁石を中心に集める傾向がある。「自己 センタリング」のこの傾向は、重要な効果であり、内部の１つの磁石もしくは複 数の磁石が管の軸に一致する位置にとどめておくことが可能であり、全磁石の管 の壁に対する接触を最小とする。 図１及び図４の実施例を参照すると、上述の記述は、全ての磁石が上方に向く Ｎ極を備えて磁化されることが仮定されている。しかしながら全ての磁石が上方 に向くＳ極を有して磁化されても、全く等しく機能することは明白である。適切 な分極を検討すると、配置及び相互作用、力の場の機能が重要である。 また記述される磁気結合システムの本質のさらなる局面は、図２の図に示され る配置に関連して、検討される環磁石と共に機能する単一円盤磁石の効果を検討 することにより、理解され、図２には環磁石が円盤磁石と同軸にかつ同一軸面に 置かれている。双方の磁石はある所定の軸方向に同一の極性を有するとすれば、 一方では同軸の位置に保持するのに環と円盤との間の半径方向に極度の反発力が 存在し；如何なるわずかな軸方向如何なる方向への移動も同様の極間の距離が増 加するために、他方では軸方向の平衡が不安定である。事実この位置は、もし可 能であれば、軸方向どちらかに環が離れていってしまうであろう、ポテンシャル エネルギー最大の位置の１つである。 記述されるように２つの磁石の配列を図２は表し、またフォロア環磁石のポテ ンシャルエネルギーの軸方向及び半径方向の表示も与える。管内に位置する磁石 が液面をモニターされる液体の表面のフロートに設けられるとすれば、外側の環 磁石は、液面の変化に一致して上下するフォロアであり、この外側の環磁石は、 内側磁石の高さよりも高い位置で磁気反発によって支持される。図２の配置は、 フロートの内側に設けられる単一円盤磁石を使用し、ゲージ管の外側を滑動する 指示本体もしくはスリーブに設けられる単一環磁石もしくはフォロア磁石を備え る。もちろんフォロア磁石がフロート設置磁石の上方の位置を常にとって配置さ れることが必須である。２つの磁石間の反発がフォロアもしくは指示ユニットの 重みとつり合う。液面が上昇すると、フロート設置磁石はフォロア磁石を上方に 持ち上げて駆動し；一方液面が降下するとフォロア磁石は、それ自体の重みの効 果でゲージ管を下方に滑り落ちる。 逆のアレイにおいて、液体の表面に設けられるフロートである外側の磁石を備 え、内側の磁石がフォロアであると、管内を移動する内側の磁石は、管の外側に 位置する外側フロート設置磁石の位置よりも高い位置で、磁気反発により支持さ れる。 これはゲージのより単純な形であり、フロートに関連する高さを正確に画定す ることができない点で、及びゴミもしくは汚れの存在によりゲージ管の増大した 滑り摩擦が生じる点で、図１を参照して記述された二重環もしくは円盤フロート 設置磁石の配置と比較すると不利であり、これによってフォロア磁石は、フロー ト設置磁石の上下動に厳密に追従することができない。 さらに図１及び４の二重円盤フロート設置磁石の配置を参照すると、まず環磁 石を環磁石21もしくは22の一方と同じ面に位置するかのように仮定すると、他の 円盤に向かう環の転置によって、ポテンシャルエネルギー最大領域から他の円盤 にわたりポテンシャルエネルギーのピークに対する傾きがそれ自体によって影響 される点へ移動することが理解される。実際にポテンシャルエネルギー最小に対 する軸方向の位置が円盤間に画定され；これは、等しい力の円盤磁石を備える、 ２つのフロート設置磁石間の高さに位置する。実際問題として、ゲージの垂直配 列をもって、フォロア本体は、環磁石及び下部円盤磁石の間の増大した反発力が フォロア及びそこに設けられる磁石の重さとつり合うように作用することにより 、円盤間の中間の面よりわずか下の位置に結局置かれる。しかしながら中間位置 からのこの離脱は、安定であり、フロートの上下どちらにもフォロア磁石は、そ の新しい平衡位置に向けて明確に押される。 フロート設置磁石及び環磁石に関連する空間的及び寸法は、装置の信頼性のあ る機能に関して相当に重要であり、ここに引用される実際の実施は、例示すれば 、フロートに設けられる円盤磁石は、直径12.5mm、厚み３mm、それらの間隔は40 mmである。この例では、環磁石は内径35mm、外径41mm、また厚み３mmである。 もちろん他の寸法及び形状も使用可能であるが、円盤磁石間の距離が、環磁石 の厚みと同様に円盤の厚みに関して相対的に大きく、また環磁石の内径と円盤の 直径の差より相対的に大きいことが重要であり、与えられる例では３：１に近い 有意な数量である。 上述の磁気結合アレイは、図３の配置を検討することにより、さらに理解され る。ここでは内側フロート磁石及び外側フォロア磁石が反対向きに磁化されてい る。このような場合、円盤磁石の面の環磁石の位置は、軸方向でポテンシャルエ ネルギー最小の位置の１つである。軸方向どちら側の如何なる変位も、異なる極 間に引力を発生させ、この力は円盤の面のその中心位置に環を戻すような軸方向 の成分を有する。しかしながらこの場合には、また半径方向の向きで不安定平衡 が存在し、軸の位置から如何なる半径方向の変位も、より小さな半径方向の間隙 の側では増大し、より大きな半径方向の間隙の側では減少する、異なる極の引力 のために、この変位を増大させる傾向のある強力な半径方向の力が発生する。内 側磁石がフロート設置であると、一般的な場合であるが、この配列は、一方でフ ォロアスリーブとゲージ管の外側、他方でフロートとゲージ管の内側の間に生じ る半径方向の摩擦の原因となる。この摩擦の効果は、液面指示の機能を緩慢にし 、かつ信頼できないものとする。 図１及び図２を参照した上述の磁気結合配列では、フロートとフォロアの間の 半径方向の力が小さいかもしくは全く存在しないので、やはりできる限りゲージ 内の中心位置にフロートを保持する点で有利である。フロートそれ自体一般に、 その外径とゲージのボアの間に容易に上下できるようにいくらかの間隙を有し、 この明細書で認識されるようなフロートは、所望の同軸配列にフロートを維持す るようにゲージ管の壁に接触するように計算されたその外周の周りに小さな突き 出す点もしくは突起部25を有利に与え；またこのような突起部は、過度の領域に わたる壁に対するフロートの接触を防ぎ、液面の急な上下動に対してフロートを 通過する適当な液体の流れとするための部屋を与える。 円筒形フロート20の上端及び下端近傍の面に２つのリングとして突き出す点も しくは突起部25を配列することは、特に有利である。このような場合、すなわち 半球形の端部がフロートに存在しないが、フロートがリップを溶接した上端及び 下端を備える構造である場合、回転すると、フロートはゲージ管のボアと上端の 縁もしくは下端の縁のどちらかが接触するのを防がれる。このような溶接リップ に起因する摩擦は過度であり、上端の縁及び下端の縁の近傍に点のリングを与え ることは、この摩擦が発生するのを防ぐ。フロートと管の間の如何なる接触も、 ゲージ管の壁に接触するフロートのほんの一部が点25である、最小の領域となる ように制限される。 フロート20は液面を測定される液体の表面に、液体の密度に依存する高さで浮 かぶ。したがって液体の密度に依存するため較正を行う必要があり；磁気反発力 を補正し又は見込むことにより、またその中に収容される磁石35を備えるフォロ アスリーブアセンブリ30の重さを見込むことにより較正される。この較正のため の調整は、先に記述されたように、磁石21及び22をフロート20内でロッド23に沿 って上下動させることにより、部分的に行うことができる。又は及び図５に示す ように、フォロアスリーブ30は、フロート20によって採用される異なる高さにそ れぞれ対応する、複数の、例えば５つの異なる高さ位置46によって特徴づけられ ；較正が終了すると、47で示されるような彩色されるマーカが適当な選択された 高さ位置46に配置され、適当な高さで指示するように目立つマーカを与える。 さらにまた本発明によれば、磁気ゲージがいわゆる透明プラスチック材料のハ ウジングで囲まれ、このハウジングは、損傷もしくはゴミからゲージ管の外側表 面を保護する。この透明ハウジングは、図４の45で示され、押し出されたゴムも しくはプラスチック材料を切り抜きもしくは押しつけ形抜きによって対向する縦 の縁に沿って共に押しつけられる半円透明プラスチックシートに都合良く作り上 げられる。ハウジングの上端部及び下端部において、またこのハウジングは、ゴ ミもしくは油の進入を防ぐ密封手段を与える、ゲージ接続本体から相応する形成 された面に対して都合良く密封する。 本発明による磁気液面計は、またゲージ管に沿うフォロア本体内の磁石環の位 置を検知するセンサを提供する。このセンサは、ホール効果原理に基づき、この センサは、強力な磁場に極めて接近することにより電気信号を発生する。このよ うなセンサは、しばしばゲージ用途で必要とされるような、低位及び高位の警報 システムに対して使用するのに都合良い。いわゆる通常位から満タン位もしくは 満タンを越えた位置から通常位の、警報位置を横切る方向を識別する目的で、ホ ール効果センサは、いわゆる下側のセンサが最初に通過して次に上側のセンサが 通過する（高位警報）と、信号を発生し、最初に上部センサがトリガされて次に 下側のセンサがトリガされる（満タン位を越えた落ちる位置）と信号を発生しな い、論理シーケンスで動作可能な近接して隔置される対の形で配列可能である。 記述された形式のセンサは、締め付け端部の２つの半ハウジングのどちらかに 沿って、ゲージに取り付けられ、もしくは上部ゲージ接続から下部ゲージ接続に 通る１つ以上のロッドに沿って配置され、それらの高さは要求される位置に調節 可能である。近接して隔置される対の形である必要がない同様のセンサは、ゲー ジに沿った様々な不連続位置に配置され、高位及び低位の警報位置の間を示す中 間信号を発生することが可能である。全体としてこのゲージ設計は、その実施に おいて経済的であり、サービス要求の広い範囲に応じることができる、丈夫で重 宝な配置を与える。 図に示されたシステムのいくつかの転置を考えることができる。上記で言及し たように、タンクに適合する外部ゲージ管は、液体を通過するタンク内部の管と なり得る。この場合には、管を取り囲む環磁石は、２つの液体間の何らかの相互 作用領域もしくは液面に浮かぶフロート内に組み合わせることが可能である。管 内側のフロートとして記述されたものは、さらに外側のフロートの中の環磁石の 動きに応答して、管内側で上下するフォロアボビンとなる。さらに管内側のボビ ンは、フロートの位置の外部指示として役立つ。浅いタンクに対しては、これは タンクの上端部のスケールに対して上下する、突き出すポインタの形状である。 より深いタンクでは、例えばポテンショメータ線に沿う接触の動きのような、電 気もしくは電気的な手段を、フロートの位置を指示するのに考えることができる 。 また特に、フロートに適当に収容される管の外側に隔置される２つの環を備え 、フロートと共に上下動する管内側の単一円盤磁石を備え、遠隔指示手段として 使用される、タンク内の内部ゲージ管の場合もある。外部環磁石の下側からの反 発によってつり合う、単一円盤磁石のより小さい重さのため、これは有利である 。このシステムの機能の方法は、外部ゲージ管に関して記述されたのと全く類似 する。 最後に、ゲージ管内側の円盤磁石は、タンクの上端部に達する指示ポインタを いわば支持するように、その中に穴を有し、もしくは円盤磁石は概して軸方向に 磁化される環磁石として形成される。このような配置は、円盤磁石として同様な 方法で、しかし円盤よりも一層コンパクトかつ効率の良く、広く使用される。し かしながらこの設計の特徴は、円盤の代わりに環の使用が望ましいということに ある。 ゲージの各磁石は、管内に沿って滑動可能な円筒もしくは管の外に沿って滑動 可能なスリーブとして構成される準円筒形部材に連結されもしくは準円筒形部材 内に組み込まれ；好ましくはこのような各準円筒形部材は、磁石が滑動する管の 面の直径の少なくとも1.5倍の軸長さを有する。これは、応答部材が真の軸の整 列から乱され得る、広さに対する制限であり、したがって自由に容易に滑動する 動きを助長し、それぞれの部材が管に対して引っかかる如何なる傾向をも減少さ せる。 好ましくは、他の磁石に対して機械的に連結される第三の磁石を提供する実施 例において、これら２つの連結する磁石が、管の外径に少なくとも等しい距離を もって軸方向に隔置（中心−中心）される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年３月４日（１９９８．３．４） 【補正内容】 また磁気的な引力もしくは磁気的な反発力のどちらかを使用する、磁気的に結 合する内部及び外部の磁石は公知であり、このようなゲージにおいて使用される 。しかしながら、DE-A-2342735にあるように、強い磁気的な力が使用されると、 一般にもう一方に対して結合した磁石を引っ張るもしくは押しやる半径方向の著 しい力が存在する。内側の磁石がゲージ管の側壁の横方向に付勢されるので；等 しい強い力が管の外側方向の外側の磁石を引きつけると同時に、これは磁気アレ イの厳密な不安定性を生じさせる。このような半径方向の力は、液面指示の正確 さを非常に損なう可能性のある摩擦を生じさせる。それどころか、従来技術は、 大きな摩擦力をさける、１つの磁石が確かに他の磁石の移動に追従するような磁 気的に安定なアレイを提供する、実用的かつ商用的に利用できるシステムを開示 していない。 したがって、本発明の主たる目的は、内外で結合する磁石を有する管を備え、 しかしその管の中で磁石は磁気的に安定なアレイに配列され、浮動磁石と一方の 管壁の間に、及びフォロア磁石ともう一方の管壁との間に加わる摩擦力が最小と なる、液面の変化がフロートの移動を生じさせる、確かな、迅速な、敏感な応答 を提供するようなシステムである、参照した一般の種類の液面計の管を提供する ことである。 このような装置のさらに好適な必要条件は、液面の視覚的指示が外部フォロア システムの前面に実質上制限されないことである。また装置が軽量、単純、経済 的であり、さらにそれ自身遠隔表示に向いていることが好ましく；高位及び低位 警報位置を指示するように取り付けることが可能であることが好ましい。 概して、この発明は、非磁性材料の立ち上がり円筒形管、この管内に同軸に移 動可能な第一の円筒形永久磁石、この管の外に同軸に移動可能な第二の環状の永 久磁石を組み合わせてなる、液面指示器を提供し、双方の磁石は該管の軸に平行 である磁極軸を有し、双方の磁石は一番上に同様の極を有し、１つの前記磁石が 高さが指示されるべき液体の表面に位置するフロートによって支持され、磁石が 磁気反発によって、浮動磁石によって採用されるよりも上の高さで他の磁石をフ ロートが支えることにより支持するように相対的に軸方向に磁石が隔置されるこ とを特徴とする。 請求の範囲 １．液面指示計であって、非磁性材料の立ち上がり円筒形管（10）、この管内で この間に沿って軸方向に移動可能な、円筒形円盤形状もしくは環形状の第一の永 久磁石（22）、この管の外側に沿って軸方向に移動可能かつこの管を取り囲む環 形状の第二の永久磁石（35）を組み合わせてなり； 双方の前記磁石（22、35）が、前記管の軸に沿ってもしくはそれに平行に整列 する磁極を備え、双方の磁石が一番上に同様の極を備え、磁場方向で同一の極を 有するように、お互いに及び前記管（10）に関して配向するように磁化されて維 持され、さらに前記磁石の１つが、液体の表面で浮くように調節して配列される フロート（20）に組み込まれ、一方で前記磁石の他方が浮動磁石によって採用さ れる高さよりも上で磁気反発によって支持され、前記磁気反発力が軸方向及び半 径方向の双方の成分を有することを特徴とする液面指示計。 ２．前記磁石（22、35）が、互いに関して及び前記管（10）に対して配向するよ うに磁化されて維持され、それらは軸方向及び半径方向の双方を適当に考慮する ポテンシャルエネルギーに対応する位置に各々配置され；浮動磁石（22）の位置 に関連する支持磁石（35）の位置の変化、もしくはその逆の変化の如何なる変化 も、結果として前記軸（10）の半径方向及び軸方向の双方の方向で、２つの磁石 （22、35）間に作用する磁気反発力を増大させる、請求項１記載の液面指示計。 ３．前記第一の磁石（22）が前記フロート（20）によって支持され、前記フロー トが管（10）内を滑動可能であり、前記第二の磁石（35）が該管の外側に沿って 滑動可能な液面指示スリーブ（30）に取り付けられる、請求項１又は２記載の液 面指示計。 ４．第三の永久磁石（21）が与えられ、この第三の磁石が、前記第一の永久磁石 （22）に機械的に連結され、また連結される磁石の形状と同様の形状であり、こ の磁石の磁場は前記第一及び第二の磁石の磁場の方向と同一の方向に整列され、 前記３つの磁石は一番上に同様の極を有する、請求項１記載の液面指示計。 ５．軸方向前後に移動可能な、一般に前記管の軸に沿う、３つの永久磁石（21、 22、35）が存在し、該全ての磁石は、管の軸に沿いかつ平行な磁場方向で同一の 極を備えるように磁化され、かつ一番上に同様な極を有し、前記磁石の２つ（21 、 22）が互いに固定された距離で前記軸に沿って対をなして配列され、同時に第三 の磁石（35）が磁気反発によって前記対の磁石の高さの間の高さで、一般に前記 対の磁石と同軸に維持される、請求項１記載の液面指示計。 ６．１つ以上の磁石を設ける液面指示スリーブ（30）が、前記管内の軸方向に移 動可能に配列される１つ以上の前記永久磁石の影響下で、前記管の外側で前記管 （10）に沿って滑動可能に配列され、前記管内で軸方向に移動可能に配列される 前記１つもしくは複数の磁石を支持するフロート（20）を含む、請求項１記載の 液面指示計。 ７．前記管（10）及び前記液面指示スリーブ（30）が透明ハウジング（45）に囲 まれる、請求項６記載の液面指示計。 ８．前記液面指示スリーブ（30）が、複数の高さにマークを備え、フロートが浮 く液体表面でフロート（20）の浮力レベルに対応して計算され、該浮力レベルが 前記液体の密度により変化し、及び／又は前記マークが前記指示スリーブ（30） 内に取り付けられる磁石（35）の高さに関してフロート支持磁石（21、22）の高 さに関して補正するように計算され、前記高さの選択された１つでマークにブロ ミネンスを与える指示手段（47）を含む、請求項６記載の液面指示計。 ９．前記指示スリーブ（30）が、前記軸面で分離し、２つの分離可能な半スリー ブによって構成され、この半スリーブが前記管（10）を取り囲むように組み立て られる際に共に固定可能である、請求項６〜８の１項記載の液面指示計。 １０．前記フロート（20）が、前記ゲージ管（10）の内側壁に対向する細長い円 筒形の壁を備え、前記フロートと前記ゲージ管壁の接触が、前記フロートの円筒 形壁に点もしくは突起部（25）を与えることにより最小となり、前記フロートの 壁に与えられるこの突起部が２つの隔置されたリングであり、前記フロートのた だ１つの部分が前記ゲージ管の壁と接触する、請求項６記載の液面指示計。 １１．前記他の磁石に機械的に連結される前記第三の磁石を与える実施例におい て、これら連結された２つの磁石（21、22）が、前記管（10）の外径と少なくと も等しい距離をもって軸方向に隔置（中心−中心）される、請求項５〜１０の１ 項記載の液面指示計。 １２．前記磁石の各々が、前記管の内側に沿って滑動可能な円筒もしくは前記管 の外側に沿って滑動可能なスリーブとして構成される準円筒形部材に連結され、 もしくはこの準円筒形部材内に組み込まれ；この準円筒形部材の各々が、前記管 に対して滑動する管の面の直径の少なくとも1.5倍である軸長さを有する、請求 項５記載の液面指示計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液面指示計であって、非磁性材料の立ち上がり円筒形管、この管内に同軸に 移動可能に整列する第一の円筒形永久磁石、この管の外に同軸に移動可能に配列 される第二の環状の永久磁石を組み合わせてなり、１つの前記磁石がフロートに よって支持され、磁石の磁場が同様な方向に配列され、磁石が磁気反発によって 他の磁石をフロートが支えることにより支持するように相対的に軸方向に磁石が 隔置される、ことを特徴とする液面指示計。 ２．第三の永久磁石が提供され、この第三の磁石は前記第一の永久磁石もしくは 前記第二の永久磁石のどちらかと機械的に連結され、この第三の磁石が連結され る磁石の形状と同様であり、この第三の磁石の磁場が前記第一及び第二の磁石の 磁場の方向と同一である、請求項１記載の液面指示計。 ３．前記第一の磁石が前記フロートによって支持され、前記フロートが管内を滑 動可能であり、前記第二の磁石が該管の外側に沿って滑動可能な液面指示スリー ブに取り付けられる、請求項１又は２記載の液面指示計。 ４．非磁性材料の立ち上がり円筒形管、この管に沿ってこの管内に同軸に移動可 能な円筒円盤形状もしくは環形状の第一の円筒形永久磁石、この管を取り囲み、 かつこの管の外側に沿って軸方向に移動可能な環形状の第二の永久磁石を組み合 わせてなり；前記磁石の双方が、前記管の軸に沿ってもしくはそれらに平行に整 列される磁極を備え、磁場方向に関して同一の極を有するように、お互いにもし くは管に関して配向するように磁化され維持され、前記磁石の１つが、液体の表 面に浮くように適合されて配置されるフロート内に組み込まれ、同時に前記磁石 のもう一方は前記浮動磁石によって採用される高さより上方で磁気反発によって 支持され、該磁気反発が軸方向及び半径方向の成分を有する、請求項１記載の液 面指示計。 ５．軸方向前後に移動可能な、一般に前記管の軸に沿う、３つの永久磁石が存在 し、該全ての磁石は、管の軸に沿いかつ平行な磁場方向で同一の極を備えるよう に磁化され、前記磁石の２つが互いに固定された距離で前記軸に沿って対をなし て配列され、同時に第三の磁石が磁気反発によって前記対の磁石の高さの間の高 さで、一般に前記対の磁石と同軸に維持される、請求項４記載の液面指示計。 ６．１つ以上の磁石を設ける液面指示スリーブが、前記管内の軸方向に移動可能 に配列される１つ以上の前記永久磁石の影響下で、前記管の外側で前記管に沿っ て滑動可能に配列され、前記管内で軸方向に移動可能に配列される前記１つもし くは複数の磁石を支持するフロートを含む、請求項４又は５記載の液面指示計。 ７．前記管及び前記液面指示スリーブが透明ハウジングに囲まれる、請求項６記 載の液面指示計。 ８．前記液面指示スリーブが、複数の高さにマークを備え、フロートが浮く液体 表面でフロートの浮力レベルに対応して計算され、該浮力レベルが前記液体の密 度により変化し、及び／又は前記マークが前記指示スリーブ内に取り付けられる 磁石の高さに関してフロート支持磁石の高さに関して補正するように計算され、 前記高さの選択された１つでマークにプロミネンスを与える指示手段を含む、請 求項６記載の液面指示計。 ９．前記指示スリーブが、前記軸面で分離し、２つの分離可能な半スリーブによ って構成され、この半スリーブが前記管を取り囲むように組み立てられる際に共 に固定可能である、請求項６〜８の１項記載の液面指示計。 １０．前記フロートが、前記ゲージ管の内側壁に対向する細長い円筒形の壁を備 え、前記フロートと前記ゲージ管壁の接触が、前記フロートの円筒形壁に点もし くは突起部を与えることにより最小となり、前記フロートの壁に与えられるこの 突起部が２つの隔置されたリングであり、前記フロートのただ１つの部分が前記 ゲージ管の壁と接触する、請求項６記載の液面指示計。 １１．前記磁石の各々が、前記管の内側に沿って滑動可能な円筒もしくは前記管 の外側に沿って滑動可能なスリーブとして構成される準円筒形部材に連結され、 もしくはこの準円筒形部材内に組み込まれ；この準円筒形部材の各々が、前記管 に対して滑動する管の面の直径の少なくとも1.5倍である軸長さを有する、請求 項３又は４〜６の１項記載の液面指示計。 １２．前記他の磁石に機械的に連結される前記第三の磁石を与える実施例におい て、これら連結された２つの磁石が、前記管の外径と少なくとも等しい距離をも って軸方向に隔置（中心−中心）される、請求項２記載の液面指示計。