JP5529656B2 - 液位検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液位検出装置に関する。

従来、検出指示量の誤差を抑制することが可能な液位検出装置が提案されている。この液位検出装置は、容器内の液位に応じて回転する容器内マグネットと、容器内マグネットと磁気的に結合した回転伝達用マグネットと、回転伝達用マグネットと共に回転する検出側マグネットと、検出側マグネットの回転により変化する磁束によって起電力が変化するホールＩＣとを備え、ホールＩＣから出力される起電力の大きさにより液位を検出する。また、この液位検出装置では、液位の検出に要する部材同士が非接触となっているため、摩耗劣化などが殆どなく、劣化による検出指示量の誤差を抑えることができる（例えば特許文献１参照）。

さらに、従来、液位に応じて上下動するフロートと、フロートに設けられた磁石と、磁石の高さ位置に応じた信号を出力する磁気センサとを備えた液位検出装置が知られている。この液位検出装置によれば、リードスイッチを用いることなく階段状の出力を得ることができる（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−２０１３９０号公報 特開２００２−１９５８６９号公報

しかし、特許文献１に記載の液位検出装置において容器内マグネットは容器内回転シャフトの一端に接続され、容器内回転シャフトの他端には２つの歯車が接続される。さらに、特許文献１に記載の液位検出装置は、上記歯車にアーム及びフロートが設けられている。このため、特許文献１に記載の液位検出装置は可動部が多い構成となっており、可動部における破損など故障の可能性が高まってしまう。

また、特許文献１に記載の液位検出装置では、液位を検出するためにはフロートがタンクの上端から下端まで移動しなければならず、この移動を確保するためアームをある程度長くしなければならなくなってしまう。このため、アームの可動範囲を確保可能な大きさのタンクにしか液位検出装置を用いることができない。

また、特許文献２に記載の液位検出装置では、磁気センサからの信号をタンク外部に出力する必要があるため、タンクに電線挿通用の穴を設けなければならなくなる。よって、タンク内の液体（液化ガスを含む）が電線挿通用の穴を通じてタンク外部に漏洩する可能性があった。

さらに、特許文献２に記載の液位検出装置では、階段状にしか出力を得ることができず、詳細な液位の検出ができない構成となっている。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、故障の可能性を低減すると共に、タンクの大きさに制限を受け難く、タンク内の液体（液化ガスを含む）がタンク外部に漏洩することをより防止し、且つ、詳細な液位の検出が可能な液位検出装置を提供することにある。

本発明の液位検出装置は、非磁性の材料により構成され、内部に液体を収納するタンクと、タンク内の液位に応じて上下動すると共に、磁石を有したフロートと、タンク外に設けられ、磁束密度を磁電変換して出力する磁気センサと、磁気センサから得られる出力信号から液位を検出する液位検出部と、一端側がタンクの上面内壁又は下面内壁に接続され、他端側がフロートに接続された弾性部材と、を備え、フロートは、水平方向よりも鉛直方向に長く形成された長尺形状であって、弾性部材がタンクの上面内壁に接続される場合、上方に向けて開放された凹部が形成されており、弾性部材が前記タンクの下面内壁に接続される場合、下方に向けて開放された凹部が形成されており、弾性部材は、液位が任意位置より高い場合にフロートを下げる力を加えると共に、液位が当該任意位置より低い場合にフロートを持ち上げる力を加え、一端側がタンク内壁に接続され、他端側が凹部の底面に接続されていることを特徴とする。

この液位検出装置によれば、非磁性の材料により構成されたタンクと、タンク内の液位に応じて上下動すると共に、磁石を有したフロートとを備える。このため、液位に応じて磁石が上下動して、磁気センサにて検出される磁束密度が変化し、液位検出部によって液位が検出されることとなる。また、上記の液位検出構成であるため、歯車やアームを備える必要がなく、可動部自体が少なくなっており、故障の可能性が低減される。さらに、フロートをタンクの上端から下端まで移動させるにあたり、アームの可動範囲を確保する必要がなく、タンクの大きさに制限を受け難くなる。加えて、磁気センサがタンク外に設けられているため、タンクに電線挿通用の穴を設ける必要がなく、タンク内の液体（液化ガスを含む）がタンク外部に漏洩することをより防止できる。さらには、磁束密度を磁電変換して出力する磁気センサを用いるため、出力は階段状でなく連続的に得られることなり詳細な液位の検出が可能となる。従って、故障の可能性を低減すると共に、タンクの大きさに制限を受け難く、タンク内の液体（液化ガスを含む）がタンク外部に漏洩することをより防止し、且つ、詳細な液位の検出を可能とすることができる。

さらに、弾性部材を備えるため、弾性部材がタンク上面内壁に接続される場合、液位が上がったときに、フロートは浮力により上方移動するが、弾性部材がその自由長より縮むこととなりフロートを押すため、フロートの動きを制限してフロートを所定位置で止めることとなる。一方、液位が下がった場合、フロートが下方移動して弾性部材はその自由長より伸びることとなる。このため、弾性部材は、フロートの自重を打ち消すようにフロートを持ち上げる力が働くこととなり、フロートを所定位置で止めることとなる。

このフロートを所定位置で止める作用、及び、長尺形状のフロートにより浮力が変化する作用から、フロート位置の変化量は液位の変化量のｎ分の１とすることができる。この結果、磁石の可動範囲も小さくなり、通常では磁気センサに磁束が到達できないほど縦長のタンクに対しても適用することができる。

また、タンクの下面内壁に接続される場合も同様に、磁石の可動範囲を小さくでき、通常では磁気センサに磁束が到達できないほど縦長のタンクに対しても適用することができる。

さらに、フロートは、弾性部材がタンクの上面内壁に接続される場合、上方に向けて開放された凹部が形成されており、弾性部材がタンクの下面内壁に接続される場合、下方に向けて開放された凹部が形成されており、弾性部材は、一端側がタンク内壁に接続され、他端側が凹部の底面に接続されている。このため、弾性部材は凹部に収納可能となり、例えばフロートがタンク上端や下端まで移動する場合に弾性部材によってフロートの移動が妨げられることを防止することができる。従って、フロートの移動を不必要に阻害することなく、タンク上端から下端まで計測することができる。

また、本発明の液位検出装置において、磁石は、２つの磁極を結ぶ方向が垂直方向となっており、磁気センサは、垂直方向の磁束に応じた電気信号を出力することが好ましい。

この液位検出装置によれば、磁石は、２つの磁極を結ぶ方向が垂直方向となっており、磁気センサは、垂直方向の磁束に応じた電気信号を出力するため、水平方向の地磁気の影響を受け難く、液位の検出精度を高めることができる。

また、本発明の液位検出装置において、磁気センサは、高さが異なる状態で２つ設けられ、液位検出部は、２つの磁気センサから得られた出力信号の差分に基づいて、液位を検出することが好ましい。

この液位検出装置によれば、磁気センサは、高さが異なる状態で２つ設けられ、液位検出部は、２つの磁気センサから得られた出力信号の差分に基づいて、液位を検出する。よって、温度や経時的な磁力変化に対してもキャンセルすることとなり、一層正確に液位を検出することができる。

また、本発明の液位検出装置において、タンクは、非磁性の金属部材により構成されていることが好ましい。

この液位検出装置によれば、タンクは、金属部材により構成されている。ここで、タンクが樹脂により構成されている場合、収納する液体の種類にもよるが液体がタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要がなく、小型化を図ることができる。

また、本発明の液位検出装置において、タンクの金属部材は、ステンレスであることが好ましい。

この液位検出装置によれば、タンクの金属部材はステンレスであるため、例えばタンク内にアルミでは腐食する液体を収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体の透過を防止することができる。

本発明によれば、故障の可能性を低減すると共に、タンクの大きさに制限を受け難く、タンク内の液体（液化ガスを含む）がタンク外部に漏洩することをより防止し、且つ、詳細な液位の検出を可能とすることができる。

本発明の実施形態に係る液位検出装置の概略構成図である。 図１に示した磁気センサの出力信号を示す図である。 図１に示した差動アンプの出力信号を示す図である。 フロート位置に応じた差動アンプの出力の実測値を説明する図であって、（ａ）はフロート及び磁気センサの設置状態を示し、（ｂ）はフロート位置に応じた差動アンプの出力の実測値を示すグラフである。 第２実施形態に係る液位検出装置の概略構成図である。 液位が下がった場合におけるフロート及びコイルスプリングの状態を示す図である。 第２実施形態に係る液位検出装置の第１変形例を示す第１の図である。 第２実施形態に係る液位検出装置の第１変形例を示す第２の図である。 第２実施形態に係る液位検出装置の第２変形例を示す図であって、フロート及びコイルスプリングの詳細を示している。 第２実施形態に係る液位検出装置の第３変形例を示す図であって、フロート及びコイルスプリングの詳細を示している。 第２実施形態に係る液位検出装置の第４変形例を示す図であって、フロート及びコイルスプリングの詳細を示している。 第２実施形態に係る液位検出装置の第５変形例を示す図であって、フロート及びコイルスプリングの詳細を示している。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液位検出装置の概略構成図である。図１に示すように、液位検出装置１は、液体Ｆを収納したタンク１０内の液位を検出するものであって、タンク１０と、フロート２０と、ガイドレール３０と、磁気センサ４１，４２と、差動アンプ５０と、液位検出部６０とを備えている。

タンク１０は、内部に液体Ｆを収納するものである。このタンク１０は、非磁性の材料、すなわち樹脂やアルミなどにより構成されている。また、タンク１０は、樹脂よりも非磁性の金属部材により構成されていることが望ましい。タンク１０が樹脂で構成されている場合、収納する液体Ｆの種類にもよるが液体Ｆがタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要が無く、小型化を図ることができるからである。

さらに、タンク１０の金属部材は、ステンレスにより構成されていることがより望ましい。例えばタンク１０内にアルミでは腐食する液体Ｆを収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体Ｆの透過を防止することができるからである。

フロート２０は、タンク１０内の液位に応じて上下動するものであって、本実施形態においてはタンク１０の一側端側（図中右側）に設けられている。ガイドレール３０は、フロート２０の横方向への移動を規制するための案内部材である。フロート２０はガイドレール３０に横方向の移動が規制されることでタンク１０の一側端側において上下動することとなる。さらに、フロート２０は、磁石２１を備えている。この磁石２１は、２つの磁極（Ｎ極及びＳ極）を結ぶ方向が垂直方向となっている。

磁気センサ４１，４２は、タンク１０外に設けられ、磁束密度を磁電変換して出力するものである。具体的に磁気センサ４１，４２は、タンク１０外においてフロート２０に近接するように設置され、ホールＩＣやＭＲセンサなどが用いられる。このような磁気センサ４１，４２は、垂直方向の磁束に応じた電気信号を出力するように配置されている。

また、磁気センサ４１，４２は、高さが異なる状態で２つ設けられており、それぞれが差動アンプ５０に信号出力する。差動アンプ５０は、２つの入力信号の差分を一定係数（差動利得）で増幅する増幅回路である。差動アンプ５０の非反転入力端子にはタンク１０外の上部に設けられる第１磁気センサ４１からの出力信号が入力され、差動アンプ５０の反転入力端子にはタンク１０外の下部に設けられる第２磁気センサ４２からの出力信号が入力される。

液位検出部６０は、磁気センサ４１，４２から得られる出力信号から液位を検出するものであって、本実施形態では２つの磁気センサ４１，４２から得られた出力信号の差分に基づいて液位を検出する。

次に、本実施形態に係る液位検出装置１による液位検出の概要について説明する。図２は、図１に示した磁気センサ４１，４２の出力信号を示す図である。図２に示すように、第１磁気センサ４１はタンク１０外の上部に設けられている。このため、液位が上がって第１磁気センサ４１と磁石２１とが近くなった場合、大きい出力が得られる。一方、液位が下がって第１磁気センサ４１と磁石２１とが遠くなった場合、小さい出力が得られる。特に、第１磁気センサ４１は、液位の上昇に応じて指数関数的に大きくなる信号を出力する。

また、第２磁気センサ４２はタンク１０外の下部に設けられている。このため、液位が上がって第２磁気センサ４２と磁石２１とが遠くなった場合、小さい出力が得られる。一方、液位が下がって第２磁気センサ４２と磁石２１とが近くなった場合、大きい出力が得られる。特に、第２磁気センサ４２は、液位の上昇に応じて指数関数的に小さくなる信号を出力する。

図３は、図１に示した差動アンプ５０の出力信号を示す図である。上記したように、第１磁気センサ４１からの出力信号は差動アンプ５０の非反転入力端子に入力され、第２磁気センサ４２からの出力信号は差動アンプ５０の反転入力端子に入力される。このため、差動アンプ５０は、図３に示すように液位に応じて略比例的な信号を出力することとなる。

液位検出部６０は、差動アンプ５０から得られた信号に基づいて、液位を検出する。この際、液位検出部６０は、例えば図３に示すような液位と出力信号との関係を示すデータを記憶しておき、差動アンプ５０から得られた信号に基づいて液位を検出する。

ここで、図４を参照してフロート位置に応じた差動アンプ５０の出力の実測値を説明する。図４は、フロート位置に応じた差動アンプ５０の出力の実測値を説明する図であって、（ａ）はフロート２０及び磁気センサ４１，４２の設置状態を示し、（ｂ）はフロート位置に応じた差動アンプ５０の出力の実測値を示すグラフである。

図４（ａ）に示すように、磁気センサ４１，４２とフロート２０との距離は９０ｍｍに設定した。具体的には２つの磁気センサ４１，４２を通る直線と、上下動するフロート２０の通過軌跡となる直線との距離を９０ｍｍに設定した。また、２つの磁気センサ４１，４２との距離は１５０ｍｍに設定し、フロート２０の位置が０ｍｍ〜１５０ｍｍとなる範囲において差動アンプ５０の出力を計測した。なお、フロート位置が０ｍｍとは、フロート２０が第２磁気センサ４２と同一平面上に位置する場合であり、フロート位置が１５０ｍｍとは、フロート２０が第１磁気センサ４１と同一平面上に位置する場合である。

この場合、図４（ｂ）に示すように、フロート位置が０ｍｍから１５０ｍｍになるにつれて出力は略比例的に増加している。

このようにして、本実施形態に係る液位検出装置１によれば、非磁性の材料により構成されたタンク１０と、タンク１０内の液位に応じて上下動すると共に、磁石２１を有したフロート２０とを備える。このため、液位に応じて磁石２１が上下動して、磁気センサ４１，４２にて検出される磁束密度が変化し、液位検出部６０によって液位が検出されることとなる。また、上記の液位検出構成であるため、歯車やアームを備える必要がなく、可動部自体が少なくなっており、故障の可能性が低減される。さらに、フロート２０をタンク１０の上端から下端まで移動させるにあたり、アームの可動範囲を確保する必要がなく、タンク１０の大きさに制限を受け難くなる。加えて、磁気センサ４１，４２がタンク１０外に設けられているため、タンク１０に電線挿通用の穴を設ける必要がなく、タンク１０内の液体Ｆ（液化ガスを含む）がタンク１０外部に漏洩することをより防止できる。さらには、磁束密度を磁電変換して出力する磁気センサ４１，４２を用いるため、出力は階段状でなく連続的に得られることなり詳細な液位の検出が可能となる。従って、故障の可能性を低減すると共に、タンク１０の大きさに制限を受け難く、タンク１０内の液体Ｆ（液化ガスを含む）がタンク１０外部に漏洩することをより防止し、且つ、詳細な液位の検出を可能とすることができる。

また、磁石２１は、２つの磁極を結ぶ方向が垂直方向となっており、磁気センサ４１，４２は、垂直方向の磁束に応じた電気信号を出力するため、水平方向の地磁気の影響を受け難く、液位の検出精度を高めることができる。

また、磁気センサ４１，４２は、高さが異なる状態で２つ設けられ、液位検出部６０は、２つの磁気センサ４１，４２から得られた出力信号の差分に基づいて、液位を検出する。よって、温度や経時的な磁力変化に対してもキャンセルすることとなり、一層正確に液位を検出することができる。

また、タンク１０は、金属部材により構成される場合もある。ここで、タンク１０が樹脂により構成されている場合、収納する液体Ｆの種類にもよるが液体Ｆがタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要が無く、小型化を図ることができる。

また、タンク１０の金属部材がステンレスである場合、例えばタンク１０内にアルミでは腐食する液体Ｆを収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体Ｆの透過を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る液位検出装置は第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図５は、第２実施形態に係る液位検出装置の概略構成図である。図５に示すように、本実施形態に係る液位検出装置２は、コイルスプリング（弾性部材）７０を備えている。このコイルスプリング７０は、一端側がタンクの上面内壁に接続され、他端側がフロート２０に接続されている。また、コイルスプリング７０は、液位が高い場合に自由長より縮むこととなり、液位が低い場合に自由長より伸びることとなる。すなわち、コイルスプリング７０は、任意位置より液位が高い場合に圧縮状態となり、任意位置より液位が低い場合に伸張状態となる。

さらに、本実施形態においてフロート２０は柱状に形成されており、水平方向よりも鉛直方向に長く形成された長尺形状となっている。この長尺形状のフロート２０において磁石２１はフロート２０の上部に取り付けられている。

このような構成であるため、液位が上がった場合、フロート２０は浮力により上方移動するが、コイルスプリング７０がフロート２０を押すこととなり、フロート２０の動きを制限してフロート２０を所定位置で止めることとなる。このとき、フロート２０の大部分が液体Ｆに浸かっており浮力が大きくなる。このため、コイルスプリング７０がフロート２０を押す力についても大きくなっている。

図６は、液位が下がった場合におけるフロート２０及びコイルスプリング７０の状態を示す図である。図６に示すように液位が下がった場合、フロート２０が下方移動してコイルスプリング７０は、図５に示す状態より伸びることとなる。しかし、僅かに液体Ｆが存在しているため、液体Ｆによりフロート２０には浮力が発生する。一方、コイルスプリング７０は、フロート２０の自重を打ち消すようにフロート２０を持ち上げる力が働くこととなり、フロート２０を所定位置で止める。このとき、フロート２０の大部分が液体Ｆに浸かっておらず浮力は小さくなるが、フロート２０には（浮力）＋（コイルスプリング７０の持ち上げる力）−（フロート２０の自重）という力が働いて、結果的にフロート２０には上方へ作用する力が加えられることとなる。

また、図５及び図６から明らかなように、フロート２０は、長尺形状に形成されており、液位が高いときに上方からコイルスプリング７０に押される状態にあり、液位が低いときに上方からコイルスプリング７０に持ち上げられる状態にある。このようなフロート２０の形状及びコイルスプリング７０からすると、液位の変化量に対してフロート位置の変化量はｎ分の１（ｎは１より大きい数）とされる。この結果、磁石２１の可動範囲も制限され、磁石２１が磁気センサ４１，４２から遠く離れてしまう事態を防止することができる。また、磁石２１が磁気センサ４１，４２から遠く離れてしまう事態を防止することができるため、コイルスプリング７０を備えない場合において磁気センサ４１，４２に磁束が到達できないほど縦長のタンク１０に対しても適用することができる。なお、第２実施形態ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

次に、第２実施形態に係る液位検出装置２の変形例について説明する。図７は、第２実施形態に係る液位検出装置２の第１変形例を示す第１の図である。図７に示すように、コイルスプリング７０は、一端側がタンク１０の下面内壁に接続され、他端側がフロート２０の下部に接続されていてもよい。

このような構成であるため、液位が上がった場合、フロート２０は浮力により上方移動するが、コイルスプリング７０がフロート２０を引っ張ることとなり、フロート２０の動きを制限してフロート２０を所定位置で止めることとなる。このとき、フロート２０の大部分が液体Ｆに浸かっており浮力が大きくなる。このため、コイルスプリング７０がフロート２０を引く力は大きくなっている。

図８は、第１変形例において液位が下がった場合におけるフロート２０及びコイルスプリング７０の状態を示す第２の図である。図８に示すように液位が下がった場合、フロート２０が下方移動してコイルスプリング７０は、図７に示す状態より縮むこととなる。しかし、少なからず液体Ｆが存在しているため、液体Ｆによりフロート２０には浮力が発生する。一方、コイルスプリング７０は、フロート２０の自重を打ち消すようにフロート２０を持ち上げる力が働くこととなり、フロート２０を所定位置で止める。このとき、フロート２０の多くが液体Ｆに浸かっておらず浮力は小さくなるが、フロート２０には（浮力）＋（コイルスプリング７０の持ち上げる力）−（フロート２０の自重）という力が働いて、結果的にフロート２０には上方へ作用する力が加えられることとなる。

また、図７及び図８から明らかなように、フロート２０は、長尺形状に形成されており、液位が高いときに下方からコイルスプリング７０に引っ張られる状態にあり、液位が低いときに下方から押し上げられる状態にある。このようなフロート２０の形状及びコイルスプリング７０からすると、液位の変化量に対してフロート位置の変化量はｎ分の１（ｎは１より大きい数）とされる。この結果、磁石２１の可動範囲も制限され、磁石２１が磁気センサ４１，４２から遠く離れてしまう事態を防止することができる。また、磁石２１が磁気センサ４１，４２から遠く離れてしまう事態を防止することができるため、コイルスプリング７０を備えない場合において磁気センサ４１，４２に磁束が到達できないほど縦長のタンク１０に対しても適用することができる。なお、第１変形例ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

図９は、第２実施形態に係る液位検出装置２の第２変形例を示す図であって、フロート２０及びコイルスプリング７０の詳細を示している。

図９に示すように、フロート２０は凹部２０ａが形成されている。この凹部２０ａはフロート２０の上端からフロート２０を刳り抜くように形成され、上方に向けて開放している。また、第２変形例においてコイルスプリング７０は、一端側がタンク１０の上面内壁に接続され、他端側が凹部２０ａの底面に接続されている。このため、コイルスプリング７０は凹部２０ａに収納可能となっている。

上記のような構成であるため、例えばフロート２０がタンク上端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロート２０の移動が妨げられることを防止することができる。具体的には図９に示すように、コイルスプリング７０は凹部２０ａ内において自由長より短く圧縮されて収まるようになる。このため、フロート２０の上端はタンク１０の上面内壁に接して、コイルスプリング７０により不必要にフロート２０の移動が妨げられることが防止されている。

なお、上記構成の場合、凹部２０ａがフロート２０の上部に設けられているため、凹部２０ａに液体Ｆが溜まってしまい、フロート２０の可動範囲に影響を及ぼしてしまう可能性がある。このため、凹部２０ａの側壁からフロート２０の側壁まで通じる貫通孔２０ｂが形成されている。これにより、凹部２０ａに液体Ｆが入っても貫通孔２０ｂから液体Ｆが抜けることとなり、フロート２０の可動範囲が変動してしまう事態を防止できるからである。

なお、第２変形例ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

図１０は、第２実施形態に係る液位検出装置２の第３変形例を示す図であって、フロート２０及びコイルスプリング７０の詳細を示している。

図１０に示すように、フロート２０は凹部２０ａが形成されている。この凹部２０ａはフロート２０の下端からフロート２０を刳り抜くように形成され、下方に向けて開放している。また、第３変形例においてコイルスプリング７０は、一端側がタンク１０の下面内壁に接続され、他端側が凹部２０ａの底面に接続されている。このため、コイルスプリング７０は凹部２０ａに収納可能となっている。

上記のような構成であるため、例えばフロート２０がタンク下端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロート２０の移動が妨げられることを防止することができる。具体的には図１０に示すように、コイルスプリング７０は凹部２０ａ内において自由長より短く圧縮されて収まるようになる。このため、フロート２０の下端はタンク１０の下面内壁に接して、コイルスプリング７０により不必要にフロート２０の移動が妨げられることが防止されている。

なお、上記構成の場合、凹部２０ａがフロート２０の下部に設けられているため、凹部２０ａに気体が溜まってしまい、フロート２０の可動範囲に影響を及ぼしてしまう可能性がある。このため、凹部２０ａの側壁からフロート２０の側壁まで通じる貫通孔２０ｂが形成されている。これにより、凹部２０ａに気体が入っても貫通孔２０ｂから気体が抜けることとなり、フロート２０の可動範囲が変動してしまう事態を防止できるからである。

なお、第３変形例ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

図１１は、第２実施形態に係る液位検出装置２の第４変形例を示す図であって、フロート２０及びコイルスプリング７０の詳細を示している。

図１１に示すように、第４変形例においてコイルスプリング７０は、そのコイル内にフロート２０が挿入された状態となっている。また、コイルスプリング７０の一端側はタンク１０の上面内壁に接続され、他端側はフロート２０の側面（フロート２０の上面及び下面を除く部分あって、具体的には符号ａの部位）に接続されている。

上記のような構成であるため、例えばフロート２０がタンク上端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロートの移動が妨げられることを防止することができる。具体的には図１１に示すように、コイルスプリング７０は、タンク１０の上面内壁と接続部ａとの間で自由長より短く圧縮されるようになる。このため、フロート２０の上端はタンク１０の上面内壁に接して、コイルスプリング７０により不必要にフロート２０の移動が妨げられることが防止されている。

なお、第４変形例ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

図１２は、第２実施形態に係る液位検出装置２の第５変形例を示す図であって、フロート２０及びコイルスプリング７０の詳細を示している。

図１２に示すように、第５変形例においてコイルスプリング７０は、そのコイル内にフロート２０が挿入された状態となっている。また、コイルスプリング７０の一端側はタンク１０の下面内壁に接続され、他端側はフロート２０の側面（フロート２０の上面及び下面を除く部分あって、具体的には符号ａの部位）に接続されている。

上記のような構成であるため、例えばフロート２０がタンク下端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロートの移動が妨げられることを防止することができる。具体的には図１２に示すように、コイルスプリング７０は、タンク１０の下面内壁と接続部ａとの間で自由長より短く圧縮されるようになる。このため、フロート２０の下端はタンク１０の下面内壁に接して、コイルスプリング７０により不必要にフロート２０の移動が妨げられることが防止されている。

なお、第５変形例ではコイルスプリング７０を例に挙げているが、これに限らず、弾性部材であれば他のスプリングやゴム等であってもよい。

このようにして、第２実施形態に係る液位検出装置２によれば、第１実施形態と同様に、故障の可能性を低減すると共に、タンク１０の大きさに制限を受け難く、タンク１０内の液体Ｆ（液化ガスを含む）がタンク１０外部に漏洩することをより防止し、且つ、詳細な液位の検出を可能とすることができる。

さらに、第２実施形態によれば、コイルスプリング７０を備えるため、コイルスプリング７０がタンク上面内壁に接続される場合、液位が上がったときに、フロート２０は浮力により上方移動するが、コイルスプリング７０が自由長より短くなり、フロート２０を押すため、フロート２０の動きを制限してフロート２０を所定位置で止めることとなる。一方、液位が下がった場合、フロート２０が下方移動してコイルスプリング７０はその自由長より伸びることとなる。このため、コイルスプリング７０は、フロート２０の自重を打ち消すようにフロート２０を持ち上げる力が働くこととなり、フロート２０を所定位置で止める。

このフロート２０を所定位置で止める作用、及び、長尺形状のフロート２０により浮力が変化する作用から、フロート位置の変化量は液位の変化量のｎ分の１とすることができる。この結果、磁石２１の可動範囲も小さくなり、通常では磁気センサ４１，４２に磁束が到達できないほど縦長のタンク１０に対しても適用することができる。

また、タンク１０の下面内壁に接続される場合も同様に、磁石２１の可動範囲を小さくでき、通常では磁気センサ４１，４２に磁束が到達できないほど縦長のタンク１０に対しても適用することができる。

また、フロート２０は、コイルスプリング７０がタンク１０の上面内壁に接続される場合、上方に向けて開放された凹部２０ａが形成されており、コイルスプリング７０がタンク１０の下面内壁に接続される場合、下方に向けて開放された凹部２０ａが形成されており、コイルスプリング７０は、一端側がタンク内壁に接続され、他端側が凹部２０ａの底面に接続されている。このため、コイルスプリング７０は凹部２０ａに収納可能となり、例えばフロート２０がタンク上端や下端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロート２０の移動が妨げられることを防止することができる。従って、フロート２０の移動を不必要に阻害することなく、タンク上端から下端まで計測することができる。

また、コイルスプリング７０はコイル内にフロート２０が挿入された状態となっているため、コイルスプリング７０はフロート２０の周囲を覆うように配置され、例えばフロート２０がタンク上端や下端まで移動する場合にコイルスプリング７０によってフロート２０の移動が妨げられることを防止することができる。従って、フロート２０の移動を不必要に阻害することなく、タンク上端から下端まで計測することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態において磁気センサ４１，４２は上下２つに設けられているが、これに限らず、１つだけであってもよい。また、タンク１０に収納する液体Ｆの種類によって、タンク１０は樹脂部材により構成されていてもよいし、アルミなどの金属部材により構成されていてもよい。

また、本実施形態においてフロート２０の案内部材としてガイドレール３０を備えているが、このガイドレール３０は筒状のものであってもよいし、複数本の長尺棒により構成されていてもよい。

また、第２実施形態において磁石２１はフロート２０の上部に設けられているが、これに限らず、中間部に設けられていてもよいし、下部に設けられていてもよい。

１，２…液位検出装置
１０…タンク
２０…フロート
２０ａ…凹部
２０ｂ…貫通孔
２１…磁石
３０…ガイドレール
４１，４２…磁気センサ
５０…差動アンプ
６０…液位検出部
７０…コイルスプリング（弾性部材）

Claims (5)

1. 非磁性の材料により構成され、内部に液体を収納するタンクと、
   前記タンク内の液位に応じて上下動すると共に、磁石を有したフロートと、
   前記タンク外に設けられ、磁束密度を磁電変換して出力する磁気センサと、
   前記磁気センサから得られる出力信号から液位を検出する液位検出部と、
   一端側が前記タンクの上面内壁又は下面内壁に接続され、他端側が前記フロートに接続された弾性部材と、を備え、
   前記フロートは、水平方向よりも鉛直方向に長く形成された長尺形状であって、前記弾性部材が前記タンクの上面内壁に接続される場合、上方に向けて開放された凹部が形成されており、前記弾性部材が前記タンクの下面内壁に接続される場合、下方に向けて開放された凹部が形成されており、
   前記弾性部材は、液位が任意位置より高い場合に前記フロートを下げる力を加えると共に、液位が当該任意位置より低い場合に前記フロートを持ち上げる力を加え、一端側がタンク内壁に接続され、他端側が凹部の底面に接続されている
   ことを特徴とする液位検出装置。
2. 前記磁石は、２つの磁極を結ぶ方向が垂直方向となっており、
   前記磁気センサは、垂直方向の磁束に応じた電気信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液位検出装置。
3. 前記磁気センサは、高さが異なる状態で２つ設けられ、
   前記液位検出部は、２つの前記磁気センサから得られた出力信号の差分に基づいて、液位を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液位検出装置。
4. 前記タンクは、非磁性の金属部材により構成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液位検出装置。
5. 前記タンクの金属部材は、ステンレスである
   ことを特徴とする請求項４に記載の液位検出装置。
   

Images