JPS60253923A - 液面レベル計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は自動車、産業用機械器具等に設けられるタン
クその他の各種容器内における、ガソリン、オイル、石
油、水その他の各種液体のレベルを検出して表示するた
めの液体レベル８１に関するものである。

（従来の技術） 従来、第１４図に示すアームフロート式の液面レベル計
があった。この液面レベル計について簡単に説明すると
、１０１は液体の容器に取付けるセットプレートであっ
てその下面には回転ポテンショメータ（図示しない）を
内装したボディ１０２が取付けられている。１０３はボ
ディ１０２の上部に回動可能に取付けられたフロートア
ームであって、その下端には発泡ゴムにて形成されたフ
ロート１０４が取着されている。このフロートアーム１
０３の上端は、前記ポテンショメータを回動しうるよう
に連結されている。

１０５はボディ１０２に設けられたフロートアームのス
トッパである。１０６はボディ１０２の下面から下方に
延びるシャフトであって、レベルスイッチ１０７のケー
ブル１０８が巻き付けられている。１０９は出カケーブ
ルである。

このアームフロート式液面レベル計においては、■フロ
ートアーム１０３の形状誤差、取付は精度等の点から精
度が低い、■フロートアームの軸受部の７リクシヨンに
よってフロート１０４位置の検出精度にバラツキが生じ
る、■軸に対しスラスト方向の揺動に弱い回転タイプで
あるため、回転角と液面レベルとの間のりニアリテイが
低い、■液体の容器内に挿入しにくい、■容器内におい
てフロートアーム１０３の移動する範囲が広くなりすぎ
る等という問題点があった。

また、従来、第１５〜１７図に示すリニアポテンショメ
ータ式の液面レベル計もあった。この液面レベル計につ
いても簡単に説明しておくと、１１０はセットプレート
、１１１はその下面に取付けられた円筒状のケースであ
る。１１２はケース１１１の下端に取着されたブッシン
グラバーであって、その中央部にはスリット状の穴１１
３が形成され、第１７図に示すように内側へ折返されて
いる。

１１４はケース内に設けられたリニアポテンショメータ
であって、第１６図に示すようにコモンライン１１５と
矩形波状の抵抗パターン１１６がコーティングされてい
る。同すニアポテンショ゛メータ１１４の下端は前記穴
１１３に密接している。

１１７はリニアポテンショメータ１１４に外嵌されたフ
ロートであって、前記コモンライン１１５と抵抗パター
ン１１６とを短絡している。１１８はエア抜き穴、１１
９．１２０は液体の流通穴である。

このリニアポテンショメータ式液面レベル計においては
、■フロート１１７のリニアポテンショメータ１１４に
対するフリクションがフロート１１７の浮力に影響して
、精度が低くなる、■フロート１１７が大きくなる、■
フロート１１７の揺動を極力避けるためのケース１１１
が必要である、■リニアポテンショメータ１１４が露出
しており、かつ抵抗体１１５．１１６の凹凸があるため
液中のごみが付着しやすい、■従って接触不良やフロー
トの引掛りの生ずるおそれがある等という問題点があっ
た。

〈発明が解決しようとする問題点） この発明は上記のように精度が低くバラツキも生じる、
リニアリティが低い、液体の容器内に挿入しにくい、容
器内においてフロートアームの移動する範囲が広くなり
すぎる、接触式であるためフリクションの影響がある、
ケースが必要である、液中のごみか付着しやすく接触不
良やフロートの引掛りの生ずるおそれがある等という従
来の液面レベル計における問題点を解消するためになさ
れたものである。

発明の早成 （問題点を解決するための手段） この発明の液面レベル計は上記問題点を解決するために
、コアを有するコイルの外周に、導電体リングを内蔵し
たフロートが移動可能に設けられてなる検出部と、同コ
イルに接続されてそのインダクタンス変化を電圧変化に
変換するＬ−Ｖ変換回路と、Ｌ−Ｖ変換回路の出力電圧
を指示計の特性に合せるための出力補正回路と、液面レ
ベルの指示計とにより構成するという手段を採った。

（作用） この発明は検出部が電気的に非接触であるため、フロー
トがコイルに対してスムーズに移動する。

コイルの磁束漏れ分布により導電体リングに電磁誘導が
生じ、同時に渦電流損が生ずるが、フロートの移動に伴
う導電体リングの移動により、コイルのインダクタンス
が変化する。このインダクタンス変化がＬ−Ｖ変換回路
によって電圧変化に直線的に変換される。この電圧変化
は出力補正回路により、Ｌ−Ｖ変換特性と指示計の特性
を調整するように補正される。補正された電圧変化は、
指示計により液面レベルの変位として高い精度で示され
る。

（実施例） 以下、自動車の燃料タンクに装着されガソリンや軽油等
の燃料の残量を表示する液面レベル計に対して、本発明
を具体化した一実施例を図面に従って説明する。

まず、第１図に従って構成全体の概略を説明しておくと
、本実施例は棒状のコアを有するコイルの外周に、導電
体リングを内蔵したフロートが移動可能に設けられてな
る検出部Ａと、同コイルに接続されてそのインダクタン
ス変化を電圧変化に変換するＬ−Ｖ変換回路Ｂと、Ｌ−
Ｖ変挽回路日の出力電圧を指示計の特性に合せるための
出力補正回路Ｃと、液面レベルの指示計りとよりなるも
のである。そこで、これら各部Ａ−Ｄの順に詳述する。

検出部Ａ 検出部ＡにつきＭ２〜５図に従って説明すると１はガソ
リン、軽油等の燃料２を貯溜する自動車の燃料タンクで
あって、上板３と底板４のみが図示されている。５は上
板３に設けられた検出部Ａの装着穴である。

６はタンク１の上板３にネジ７によって取付けられた検
出部Ａのハウジングであって、その中央部には貫通孔８
が設けられている。９はハウジング６の上部に設けられ
た収納凹部であって、その上面にはカバー１０が取着さ
れている。１１はハウジング６とタンク１の間に介装さ
れたゴム製のパツキンである。

１２は上端において貫通孔８に取付けられ、底板４の直
上まで下方に鉛直に延びる棒状のコイルであって、送達
するようにコア、巻き線及びスリーブを有している。同
コイル１２のインダクタンスをし、直流抵抗をｒとする
。１３は非磁性体のコアホルダ１３ａによって貫通孔８
に取付けられ、底板４の直上まで延びる棒状のコアであ
って、高透磁率及び絶縁性を有する磁性体、例えばフェ
ラ、イトによって直径１０ｍｍ、長さ１６０ｍｍの寸法
に形成されている。

１４はコア１３の外周に巻き付けられたコイル１２の巻
き線であって、次のような巻き方が施されている。すな
わち、特に第３図（ａ）に示すように、コア１３の最下
端部の約１０ｍｍには不巻部１４ａが形成され、コア１
３下端からの距離で１０〜１４０ｍｍの範囲には均一か
つ一方向に巻かれた平巻部１４ｂが形成され、コア１３
上端からの距離で１０〜２０ｍｍ１７）範囲には多数巻
きされた密巻部１４ｃが形成され、コア１３の最上端部
の約１０ｍｍには不巻部１４ｄが形成されている。１５
は巻き線１４の外周に遊嵌され、貫通孔８に嵌着された
合成樹脂製（非磁性体）のスリーブであって、巻き線１
４を保護するとともに、次に述べるフロートの上下動を
ガイドするようになっている。１６はスリーブ１５の下
端に嵌着された合成樹脂製（非磁性体）のキャップであ
って、燃料２のスリーブ１５内への侵入を防いでいる。

１７はコイル１２の外周に上下動可能に遊嵌されたフロ
ートであって、ゴム又は合成樹脂の一泡体く非磁性体ン
によりドーナツ状に形成されており、その比重は燃料２
の比重より小さい。従って、フロート１７は燃料２上に
浮き、燃料２の液面レベルの変化によって上下動される
。１８はフロート１７の内周に取着された導電体リング
であって、小さい比重（燃料２の比重に近い）で導電性
を有する高分子材料、例えばカーボンを充填した合成樹
脂により形成されている。この導電体リング１８の下端
は、前記キャップ１６に係止されて落下が防止される。

・ １９はハウジング６の収納凹部９内に装着された基板で
あって、後述するＬ−Ｖ変換回路Ｂ及び出力補正回路Ｃ
が組込まれている。

２０は巻き線１４とスリーブ１５の間に設けられた導電
筒であって、第５図に示すように絶縁シート２０ａと導
電シート２０ｂを貼り合わせてなるシート体を、絶縁シ
ート２０ａが内側となるように巻き線１４の外周に筒状
に巻き付けることによりなっている。導電シート２０ｂ
の巻き端同士は接触していないため、導電筒２０に渦電
流損は生じない。この導電筒２０の作用効果については
、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの項で詳述する。

上記コイル１２の等価回路を第４図に示す。コア１３が
絶縁体であり、かつ磁性体であるため、コア１３自体の
巻き線成分Ｓｃは解放される。また、導電体リング１８
は導電性を有するため、その巻き線成分Ｓｒは短絡され
る。ＳＩｌは巻き線１４の巻き線成分、ＣＩは巻き線１
４の浮遊容量、Ｃｘはこの導電筒２０とコイル１２の間
の静電容量、Ｃｙは導電８２０と導電体リング１８との
間の静電容量である。ＣＩ及びＣｙは導電体リング１８
の移動にかかわらず一定である。

次に、以上のように構成された検出部Ａの作用効果につ
いて説明する。

上記コイル１２の磁気回路ではオープン状態にあるとき
、磁束漏れ分布が生ずる。ここで、導電体リング１８が
あると、同リング１８に電磁誘導が生ずるが、導電体で
あるため渦電流損が生ずる。

従って、巻き線１４からみた場合のインダクタンスが減
少する。すなわち、コア１３からの磁束漏れ分布により
、インダクタンスＬの減少の仕方が変化する。ところで
、導電体リング１８は液面レベル変化によるフロート１
７の上下動に伴って、コイル１２の外周上を移動するが
、導電体リング１８に直交する磁束密度は、コイル１２
の位置によって異なり、渦電流損も異なる。従って、イ
ンダクタンスＬは導電体リング１８の移動によって変化
することになる。

なお、前述の通り導電筒２０に渦電魚損が生じないため
、同導電筒２０は磁束漏れ分布にほとんど影響を及ぼさ
ない。

ここで、フロート１７のコイル１２下端からの変位をＸ
とし、燃料２が空になりフロート１７が最も下にあると
きく以下、Ｅｍｐレベルと記す）、ｘ＝０、燃料２が満
たされフロート１７が最も上にきたとき（以下、ｌ”ａ
ｌｌレベルと記す）、ｘ−Ｆとする。

いま仮に、巻き線１４がすべて均一な平巻部であったと
すると、コイルは上下対称となり、導電体リング１８に
直交する磁束密度はコイル１２の中央部で最大になるた
め、インダクタンスしはＸがＦ／２に近いときに極小と
なる。従って、全変位にわたるインダクタンスＬのリニ
アリティがとれない。

しかし、本実施例では平巻部１４ｂの上部に連続して密
巻部１４．０を設けて、磁束漏れ分布を非対称にしてい
るため、導電体リング１８に直交する磁束密度はコイル
１２の上端部付近で最大になる。従って、インダクタン
スＬが最小となる導電体リング１８の位置はコイル１２
の上端近くまで上昇し、インダクタンスＬはフロート１
７が上へ移動するに伴って常に減少する。また、不巻部
１４ａ、１４ｄを設けているため、磁束漏れ分布が変化
し、Ｘ＝Ｆ付近におけるインダクタンスＬの上昇が押さ
えられる。

以上より、コイル１２のインダクタンスＬは、フロート
１７の変位Ｘによって直線的に変化することになる。本
実施例において測定した、インダクタンスＬと変位Ｘと
の関係を第３図（ｂ）に示すが、インダクタンスＬは約
４５０ｍＨから３００ｍ）ｌまでほぼ直線的に変化（減
少）しており、高いリニアリティが得られている。

また、導電体リング１８を小さい比重く燃料２の比重に
近い〉の材料で形成したため、軽量となり小さい浮力で
浮く。従って、フロート１７を小さく形成することがで
きる。さらに、コイル１２も細く、スペースをとらない
。

従って、検出部Ａは燃料タンク１に装着しやすく、タン
ク１内において移動する範囲も小さい。

また、検出部Ａは電気的に非接触であるため、フリクシ
ョンの影響もなくフロートの上下動がスムーズである。

よって、動作不良や精度低下が少なく、フロートの揺動
も故障につながらない。

さらに、コイル１２の表面に従来のリニアポテナンショ
メータのような凹凸がないので、液体中のゴミが付着し
にくく、フロートの動作不良が著しく低減される。また
、フロートはコイルの外周を直線的に動くので、液面の
横揺れに対して精度の低下が少ない。加えて、従来のよ
うな揺動防止のケースを必要としない。

また、コア１３の材質を高透磁率と絶縁性を有する磁性
体としたことにより、前記の通りコア１３自体の巻き線
成分３ｃが解放され、インダクタンスしは導電体リング
１８のみによって変化するため、検出感度が上昇する。

Ｌ−Ｖ変換回路Ｂ 次に、検出部Ａに接続され、コイル１２のインダクタン
スＬの変化を電圧変化に変換するＬ−Ｖ変換回路Ｂにつ
き、第６〜８図に従って説明する。

Ｒ１はコイル１２の一端に接続された抵抗であって、そ
の抵抗値をＲとする。この抵抗Ｒ１はコイル１２ととも
にＬＲ直列回路を構成しており、その時定数は数十μｓ
ｅｃである。２２はコイル１２の他端に接続された発振
回路であって、１０〜１５ｋＨ２の矩形波パルスを発振
しうるようになっている。この矩形波のパルス電圧をｖ
ｆ、周期をＴ、周波数をｆとする。第７図（ａ）は矩形
波のパルス電圧Ｖｆを示し、第７図（ｂ）はＬＲ直列回
路において抵抗Ｒ１に生ずる電圧Ｖｒを示す。なお、本
Ｌ−Ｖ変挽回路Ｂの電源電圧をＶｄｄとする。

Ｒ２は基準電圧Ｖｓを発生する可変抵抗である。

２３はＬＲ直列回路に接続されてＶｒとＶＳを比較する
電圧比較回路であって、第７図（Ｃ）に示ずようにＶｒ
がＶＳより低くなるとき、出力電圧■ａが一定の正電圧
となる。２４は電圧比較回路２３と発振回路２２に接続
されたＡＮＤ論理回路であって、バッファ２４ａを有し
ており、第７図（ｄ）に示すように矩形波のパルス電圧
ｖｆと出力電圧Ｖａが共に正となるとき、その出力電圧
■ａｎｄは電源電圧Ｖｄｄに等しい値となる。この出力
時間を位相ｉ間ｔｘとする。

２５はＡＮＤ論理回路２４に接続されたローパスフィル
タであって、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１のＯＲ回路より
なる。その出力電圧ｖｂを第７図（ｅ）に示す。

次に、このＬ−Ｖ変換回路Ｂの作用効果について説明す
る。この回路Ｂ　Ｉ、ｔ　Ｌ　Ｒ直列回路に印加される
矩形波パルスに伴う過渡応答を利用するものである。

まず、矩形波形のハイレベルがＬＲ直列回路に印加され
る時、同ＬＲ直列回路は充電状態となり、また、矩形波
形のローレベル時には、ＬＲ直列回路は放電状態となり
、Ｖｒは下式のように変化なお、このＶｒ波形において
は前記検出部Ａの導電筒２０の作用により、波形ひずみ
が解消されている。

すなわち、いま仮に導、型筒２０がなかったとすると、
コイル１２間の浮遊容量、コイル１２と導電体リング１
８の間の静電容量及びコイル１２のインダクタンスによ
って共振回路が形成される。

この場合、導電体リング１８が］イル１２のある箇所に
位置するとき、同コイル１２はその点で分圧されること
になり、導電体リング１８の移動に伴って共振周波数が
変化することになる。従って、過渡現象によって第７図
（ｂ）に点線で示すように、ｖｒ波形にひずみが発生す
る。

しかし、本実施例の検出部Ａでは、前記の通り］イル１
２の外周に導電［２０を設け、コイル１２と導電体リン
グ１８の間を静電的に遮断している。すなわち、導電筒
２０とコイル１２の間の静電容量Ｃｘ、導電筒２０と導
電体リング１８との間の静電容量Ｃｙを夫々導電体リン
グ１８の移動にかかわらず一定にしているので、過渡現
象が起こらず上記ひずみが生じない。

ＡＮＤ論理回路２４の出力電圧■ａｎｄ（第７図（ｄ）
）は、しＲ直列回路の遅れ時間、すなわち電圧Ｖｒがパ
ルスの立ち上がりから基準電圧Ｖｓに至るまでの位相時
間ｔｘを周期ごとに出している。

（１）式からＶｒ　＝Ｖｓとしてｔｘをめると、下式の
通りである。

ｔｘ＝−Ｉｎ（１−Ｖｓ／Ｖｄｄ）Ｌ／Ｒ（３）■Ｓ、
■ｄｄ及びＲは定数であるから、位相時間ｔ×はインダ
クタンスＬに正比例する。ＡＮＤ論理回路２４の出力電
圧Ｖ　ａｎｄはパルスであるが、その平均電圧Ｖａｎｄ
　ｍｅａｎは下式で示される。

Ｖ’ａｎｄ　ｍｅａｎ−Ｖｄｄｔ　ｘ　／　Ｔ　（４）
（３，４）式より、Ｖ　ａｎｄ　ｍｅａｎはインダクタ
ンスＬに正比例することが分る。電圧Ｖ　ａｎｄを平均
値化するには前記ローパスフィルタ２５を用いればよく
、出力電圧Ｖ　ｂ　＝　Ｖ　ａｎｄ　ｍｅａｎとなる。

以上により、本１−Ｖ変換回路Ｂの出力電圧■ｂは下式
の通りインダクタンスしに正比例する。

Ｖｂ　＝　−Ｉ　ｎ　（１−Ｖｓ　／Ｖｄｄ）　Ｖｄｄ
Ｌ／ＲＴ（５） 前記の通り、インダクタンスしは導電体リング１８の変
位Ｘに対してリニアリティがとれている　゛ため、出力
電圧ｖｂも変位Ｘに対してリニアリティがある。本実施
例において測定した出力電圧Ｖｂと変位Ｘとの関係を第
８図に示す。これは、ｆ＝１５ｋＨ２、Ｖｓ　＝６Ｖ、
Ｖｄｄ＝８ｖの条件における測定値であるが、高いリニ
アリティが得られている。

このＬ−Ｖ変換回路Ｂが有効な理由は、コイル１２にお
いて種々の工夫を施し、そのインダクタンスＬを１０〜
１０１００Ｏという比較的大きなレベル（本実施例では
前記の通り３００〜４５０ｍＨ）で変化させることがで
きたことによる。

すなわち、出力電圧ｖｂを高めるためには周期Ｔは短か
い程、また位相時間ｔｘが長い程よいが、ｔｘ　＜Ｔ／
２を満たす必要がある。ところで、周期Ｔは、前記ＡＮ
Ｄ論理回路２４等に用いられる一般的な集積回路におけ
る応答遅れが無視できる程度の長い周期とする必要があ
る。そこで、位相時間ｔ×を長くするために、インダク
タンスＬの上昇が必要となるのである。

なお、発振回路２２は矩形波を発振すれば良く正確な正
弦波を必要としないので、構成も単純で安価かつ信頼度
の高いものができる。

ところで、第７図（ｂ）のＶｒ波形において、矩形波パ
ルスの立上がり及び立下が、り時に過渡的なリンギング
がでる（ただし、前記作用に支障はない程度である）。

これは、コイル１２の巻き数が多い場合に、巻き線１４
間で生ずる僅かな浮遊容量が影響して、ＯＲ直列回路相
当の作用をするためである。特に、コイル１２に並列に
ダイオードを接続して、放電時の時定数を小さくする方
法は、ダイオードの大きな静電容量により大きなリンギ
ングが発生するため好ましくない。巻き数が少なくなる
とこの過渡現象も小さくなるが、理想的には消失させた
方が良い。

上記Ｌ−Ｖ変換変換回路性以外換手段■としては、発振
回路中にコイルを組込み、このインダクタンスによる発
振周波数の変化を検出する方法もあるが、発振回路を構
成する部品が多くなり、夫々の特性が安定している必要
がある。逆の見方をすれば、部品器々の特性の安定性に
はコストの点から限度があるので、回路特性のバラツキ
が大きく、精度が低くなる。この精度を向上させようと
すれば、更に付加回路が必要となり、コストアップや信
頼性の低下等を生ずる。また、発振周波数を電圧に変換
するのに必要なｆ−Ｖ変換回路の部品点数が増え、コス
トや信頼性において不利である。

さらに、他の変換手段■として、ＬＲ直列回路における
位相差から検出する方法がある。これは発振波形を正弦
波とし、ＬＲ直列回路における電流の位相遅れを検出す
る方法である。しかし、良好な正弦波の発振が必要であ
る、精度の良い位相の検出が必要である、位相差信号を
インダクタンスに比例した電圧に変換する回路が必要で
ある、かつその回路はｊａｎ演算をするものとなるとい
う問題点がある。

また、同じく正弦波を印加するが、そのインピーダンス
による分圧電圧を検出する変換手段■もある。しかし、
この方法も部品点数、精度、コスト等において不利であ
る。

しかし、問題点さえ考慮すれば、上記各変換手段■〜■
を本液面レベル計に採用することも可能である。

出力補正回路Ｃ及び指示計り 次に、指示計りと、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの出力電圧ｖｂを
この指示計りの特性に合せるための出力補正回路Ｃにつ
き、第９〜１３図に従って説明する。

まず、第９図に示す指示計りについて説明すると、３１
は指示計りの指針を積極的に振らせるための駆動電磁コ
イルである。３２は指針を制御しながら逆方向に制動、
するための制動電磁コイルであって、駆動電磁コイル３
１に対して直列に接続されている。

本・実施例で採用した指示計りを、ホールドタイプとい
う。このタイプは駆動電磁コイル３１に電流によって生
ずる電磁力と、制動電磁コイル３２とによって生ずる電
磁力とがバランスするような位置に指針が振れるように
動作する。また、ゼンマイバネを持たないことから、自
動車の電源をＯＦＦした場合でも、その時の指示をその
まま保持することができる。すなわち、燃料の残量を知
る機会は従来より増え、従って、燃料補給を怠り走行途
中で燃料切れを起すという不注意を著しく低減できる。

また、構造もシンプルで安価である。

従来、このタイプの指示計りと駆動する回路として、第
１０図に示すものがあった。すなわち、抵抗Ｒａ　、　
Ｒｂを駆動電磁コイル３１に接続するとともに、前述し
た従来技術における回転ポテンショメータまたはリニア
ポテンショメータＲＸを制動動電磁コイル３２に接続し
たものである。しかし、たとえポテンショメータＲ×に
リニアリティがあったとしても、その抵抗値Ｒｘど指示
値ｍの関係は第１１図に示すようにノンリニアなもので
あった。このノンリニア特性のうち特に問題なのは、指
示計本来の役割が燃料補給タイミン゛グを正確に知らせ
るという点にあるにもかかわらず、Ｅｍｐレベルにおい
てリニアリティが悪いということである。

本実施例では、前述のとおり検出部Ａのリニアリティを
向上させているが、指示計においてこれを低下させてし
まっては、意味がない。そこで、前記第１１図の特性が
第１０図における回路構成におけるものか、指示計り自
体の特性によるものであるかを調べる必要がある。

そこで、まず、指示計り自体のリニアリティについて調
べた結果を第１２図に示す。これは、駆動電磁コイル３
１に流れる駆動電流ｉｄを一定にしておき、制動電磁コ
イル３２に流れる制動電流ｉｂのみを変化させて測定し
たものである。同図によれば、ｉｄを一定に保てば、指
示値ｍの０〜７５％において極めて良好なリニアリティ
があることが分った。０％とはＥｍｐレベルを意味して
いるので、指示計り自体ではむしろＥｍｐレベルでの燃
料の残量表示に適するのである。

このことから、第１１図の特性が指示計り自体でなく回
路構成に起因することが予想される。すなわち、両コイ
ル３１．３２が直列に接続されているため、前記従来回
路ではポテンショメータＲ■の抵抗値の変化によって、
制動電流１ｂばかりでなく、駆動電流１ｄも変化するこ
とによるものと考えられる。

本実施例では、第１２図に示す指示計りの特性をそのま
ま生かすため、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂと指示計りとの間に出
力補正回路Ｃを設けたのである。

、まず、この出力補正回路Ｃの基本原理を説明すると、
駆動電磁フィル３１を定電流制御し、リニアリティのあ
る前記Ｌ−Ｖ変換特性と第１２図に示す指示計りの特性
を調整する。ずなゎち、変位Ｘ＝Ｆｋ：おいＴ指示値ｍ
＝１００％、Ｘ−ｏにおいて指示値ｍ＝Ｑ％となるよう
な条件を作り、この範囲でリニアリティを得るように調
整するものである。

すなわち、第９図において、３３は前記Ｌ−ＩＶ変換回
変換回路力電圧ｖｂを増幅する増幅器であって、その正
入力端子には人力抵抗Ｒ４，Ｒ５が設けられている。３
４は増幅器３３のバッファ回路であって、その出力は両
電磁コイル３１．３２の接続端子に接続されるとともに
、増幅器３３の負入力端子に帰還される。同バッファ回
路３４の出力電圧をｖｏｕｔとする。Ｒ６，Ｒ７はオフ
セット電圧Ｖ　ｏｆｆｓｅｔ発生用の抵抗であって、増
幅器３３の負入力端子に接続されている。３５は駆動電
磁コイル３１に接続された定電流制御回路であって、抵
抗Ｒ８とツェナーダイオードＤ１とよりなっている。す
なわち、駆動電磁コイル３１への印加電圧が一定となり
、駆動電磁コイル３１は常に定電流駆動（ｉｄ一定）さ
れる。

なお、駆動電磁コイル３１の内部抵抗をｒｌ、制動電磁
コイル３２の内部抵抗をｒ２、増幅器３３の増幅率をＫ
とする。

次に、この出力補正回路Ｃと指示計りの作用効果につい
て説明する。

出力補正回路Ｃにおいては下式が成立する。

Ｖｏｕｔ　＝Ｋ　（Ｖｂ　−Ｖｏｆｆｓｅｔ）　（６）
Ｖｏｕｔ−ｉｂ　ｒ２　（７） また、ＦｕｌｌレベルにおけるｖｂをＶｆｕｊｌとし、
ＥｍｐレベルにおけるｖｂをＶ　ｅｍＯとすると、ｖｂ
は下式で表わすことができる。

Ｖｂ　−−（Ｖｅｍｐ　−Ｖｆｕｌｌ）　Ｘ／　Ｆ　＋
ＶｅＩｌｌｐ（８） （６〜８）式から、ｉｂについて整理すると下式となる
。

ｉ　ｂ　＝Ｋ　（−（Ｖｅｍｐ　−Ｖｆｕｌｌ）　Ｘ／
Ｆ＋Ｖｅｍｐ−Ｖｏｆｆｓｅｔ）　）／ｒ２　（９）ま
た、第１２図よりｍを下式で表わすことができる。

ｍ＝１３８．８ｉｂ／ｉｄ＋１００　（１０）（９，１
０）式よりｍについて下式が成立する。

ｍ＝１３８．８ＫＸ　（ｖｅｍｐ　−Ｖｆｕｌｌ）／ｉ
ｄ　ｒ２Ｆ＋１００−１３８．８Ｋ（Ｖｅｍｐ　−Ｖｏ
ｆｆｓｅｔ）　／　ｉ　ｄ　ｒ　２（１１） ここで、Ｘ＝Ｆのときｍ＝１００％、Ｘ＝Ｏのときｍ＝
０％の条件から、下式が成立するように調節する必要が
ある。

Ｖｆｕｌｌ＝　Ｖｏｆｆｓｅｔ　（１２）１　３８、　
８Ｋ　（Ｖｅｍｐ　−ＶｏＮｓｅｔ）　／　ｉ　ｄ　ｒ
　２＝１００　（１３） ここで、ｉｄをある値に定めれば、増幅率Ｋが決まる。

すなわち、下式が成立して指示値ｍは変位Ｘに正比例す
る。

ｍ＝１００Ｘ／Ｆ　（１４） 本実施例において測定した、指示１ａｍと変位Ｘとの関
係を第１３図に示す。これは、ｉｄ　＝５０ｍＡにおけ
る測定値であるが、高いリニアリティが得られており、
指示精度も高い。

なお、この発明は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、例えば次にようにして具体化しても良い。

（１）コア１３の材質は前記フェライトに限定されず、
高透磁率及び絶縁性を有する磁性体であれば、どのよう
なものでもよい。

（２）コイル１２の巻き方を前記実施例の巻き方以外に
、例えば巻き密度をコア１３の下端から序々に増加させ
るように巻いたり、平巻部１４．　ｂと密巻部１４Ｃの
配分を変更したりする等、任意に変更しつる。

（３）導電体リング１８の材質は前記カーボン充鐵合成
樹脂以外にカーボン＃ｊ＆維強化樹脂（ＣＦＲＰ）、導
電性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、導電性ゴム、導電性発
泡ゴム等、比重が小さく導電性を有する高分子材料であ
ればどのようなものでも使用できる。なお、これらの材
料の液体に対する耐蝕性が低い場合には、導電体リング
１８の内周に保護材を設ければよい。

また、若干の重量増加はあるが、導電体リング１８をア
ルミニウム、銅その他の金属で形成し、フロート１７の
内周に一体形成しても勿論よい。

（４）’Ｌ−Ｖ変換回路已において、発振回路２２の周
波数ｆ、ＬＲ直列回路の時定数等を変更してもよい。

（５′）、出力補正回路Ｃは駆動電磁コイル３１を定電
流駆動するものであり、前記指示計りの特性とＬ−Ｖ変
換回路Ｂの特性とを調整するものであれば、他の回路で
もよい。また、それほど高い精度を要求しない場合には
出力補正回路Ｃを省略したり、駆動電磁コイル３１を定
電流駆動するものである限りにおいて簡略化することも
できる。

（６）指示計りに別のタイプのものを使用してもよい。

特に、駆動電磁コイル３１と制動電磁コイル３２との接
続を外して独立させれば、出力補正回路Ｃを省略しうる
。

（７）自動車の燃料タンクにおける液面レベル計以外に
、オイルタンク、貯水タンク、石油タンク、電解液タン
ク等、種々の容器内における液面のレベル計として具体
化することもできる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は ■検出部が電気的に非接触であるため、フロートの上下
動がスムーズであり、動作不良や精度低下がなく、フロ
ートの揺動も故障につながらない、■検出部に液体中の
ゴミが付着しにくいため、フロートの動作不良が著しく
低減される、■フロートはコイルの外周を直線的に動く
ので、液面の横揺れに対して精度の低下が少ない、■従
来のような揺動防止のケースを必要としない、■フロー
トの変位と指示計の指示値とのリニアリティが高く、指
示精度に優れる という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を自動車の燃料タンクにお（ブる液面
レベル計に具体化した実施例の全体を示す概略図、第２
〜５図はこの実施例の検出部を示し、第２図は検出部全
体の断面図、第３図（ａ）はコイルを示す正面図、第３
図（ｂ）は同コイルのインダクタンスのフロート変位に
対する変化を示す特性例図、第４図は同コイルの磁気等
価回路を示す回路図、第５図はコイル外周の導電筒を示
す斜視図、第６〜８図はし−Ｖ変換回路を示し、第６図
はその回路図、第７図は回路の作動説明図、第７図（ａ
）は電圧Ｖｆ、同図（ｂ）は電圧Ｖｒ、同図（Ｃ）は電
圧■ａ、同図（ｄ）は電圧Ｖ　ａｎｄ、同図（ｅ）は電
圧ｖｂの変化を示す作動説明図、第８図はＬ−Ｖ変換回
路の出力電圧とフロートの変位との関係を示す特性例図
、第９図は出力補正回路と指示計の回路図、第１０図は
従来の指示計駆動方法を示す回路図、第１１図は従来の
指示値とポテンショメータの関係を示す特性例図、第１
２図は本実施例の指示値と制動電磁コイルに流れる電流
との関係を示す特性例図、第１３図は同じく指示値とフ
ロートの変位との関係を示す特性例図、第１４図は従来
のアームフロート式液面レベル計を示す斜視図、第１５
図は従来のりニアボテ　゛ンショメータ式液面レベル計
を示す斜視図、第１６図はそのリニアポテンショメータ
を示す部分拡大図、第１７図は同リニアポテンショメー
タの取付状態を示す断面図である。 検出部・・・Ａ、Ｌ−Ｖ変換回路・・・Ｂ、出力補正回
路・・・Ｃ１指示計・・・Ｄ、コイル・・・１２、コア
・・・１３、巻き線・・・１４、フロート・・・１７、
導電体リング・・・１８、発振回路・・・２２゜ 特許出願人　豊田合成　株式会社 代　理　人　弁理士　恩１）博宣 第 （ｂ） インダクタ７スＬ　（ｍｌ−Ｉ　） （ａ） 第５図 ［二’Ｉ４−１３．１４ 第７図 （ｅ）Ｏ■■ｂ 第８図 弯　位Ｘ（ｍｍ） 第１１図 第１２図 制ｍＪｆＲ流ｉＢ（ｍＡ） ／ 変　位　Ｘ　（ｍｍ） ０１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアを有するコイルの外周に、導電体リングを内蔵
   したフロートが移動可能に設けられてなる検出部（Ａ）
   と、 同コイルに接続されてそのインダクタンス変化を電圧変
   化に変換す−るＬ−Ｖ変換回路（Ｂ）と、Ｌ−Ｖ変換回
   路の出力電圧を指示計の特性に合せるための出力補正回
   路（Ｃ）と、 液面レベルの指示計（Ｄ）とにより構成したことを特徴
   とする液面レベル計。