JP3310207B2

JP3310207B2 - 投込式水位計

Info

Publication number: JP3310207B2
Application number: JP31955997A
Authority: JP
Inventors: 省三葛西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH11153469A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下水道や河川、
貯水池などの水位の測定や堰などの水位測定から流量を
測定するための投込式水位計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水頭圧力を利用した投込式水位計
は、図６に示すように、検出器１と変換器２とが分離
し、両者を電線３および大気圧を導入するパイプ４とを
組み込んだ中空ケーブル５で接続した分離形がある。ま
た、投込式水位計の他の例としては、検出器と変換器と
が一体で構成され、一体のまま水面の下に沈めて使用す
る一体形がある。

【０００３】従来の分離形投込式水位計は、圧力センサ
７を組み込んだ耐水圧ケース８に変換部９、端子板また
は出力コネクタ１０、あるいは必要により、耐ノイズフ
ィノレター回路１１、誘導雷によるサージ電圧から変換
部を保護する回路を収納し、耐水圧ケースに上ふた１２
を、ねじ２０で止めて防水防塵の気密構造のケースとし
ている。

【０００４】投込式水位計は、通常０．１メートルから
１００メートルにおよぶ水位に沈めて設置するため、耐
水圧ケースには最大１ＭＰａの水圧が加わることにな
る。したがって、金属部分の接続は溶接により行い、上
ふた１２は、Ｏリング１３および１３’で二重にシール
している。

【０００５】また、電気信号を接続する電線３とパイプ
４からなる中空ケーブル５のシールは、ゴム製のＶパッ
キング１４をパッキング押さえ１５と押さえリング１６
で圧縮して使用することにより、中空ケーブル５の外形
がパッキングの圧縮で小さくなってもＶパッキングの内
径が縮んでシール性が保持されるような自緊作用をする
構造にしている。

【０００６】なお、圧力センサはダイアフラム１７で保
護され、圧力センサとダイアフラム１７との間には圧力
伝達媒体のシリコンオイル１８が封入されている。ま
た、ダイアフラム１７は薄い金属であるため、下カバー
１９を付けてダイアフラム１７が直接、測定液に触れな
いようにしている。

【０００７】図７は、他の例における耐水圧ケースの構
造を示すものである。この構造は検出器の外径が細い場
合の例である。基本構造は、図６の例と同様であるが、
上ふた１２にはねじが加工して有り、ねじ込み締め付け
構造となっている。シールはＯリング１３、１３’の二
重構造であるが、水深が変わってもシール力は変わらな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術にあっては、次きのような問題がある。すな
わち、耐水圧ケース８には水深が１０メートル増すごと
に０．１ＭＰａの水圧が増加するが、Ｏリング１３、’
１３には、上ふた１２とケース８で加える一定の締め付
け圧力が加わるのみである。

【０００９】したがって、経年変化でＯリング１３、１
３’の変形が発生したり、水深が小さくなるとＯリング
１３、１３’に加わる締め付け圧力が減少し気密性が保
持できなくなり、耐水圧ケース内８に水が浸入する事故
となる。浸入液が下水や化学薬品、海水の場合は電子部
品を簡単に腐蝕し、水位を測定することができなくなっ
てしまうという事故となる。

【００１０】さらに、図７に示した例にあっては、は耐
水圧ケース８に上ふた１２をねじ込む場合に中空ケーブ
ル５も回され、電線３が捻じれて変換部９との接続部が
破損することがあり、組立が難しいという欠点があっ
た。分解する場合も同じ問題が発生する。

【００１１】本発明の目的は、水深に係わらず、長期間
シール性が保持され、信頼性が向上された投込式水位計
を実現することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るため、本発明は、次のように構成される。すなわち、
圧力センサを有する耐水圧ケースに変換部、耐ノイズフ
ィルタ、出力端子板を内蔵し、中空ケーブルを通うした
上ふたを耐水圧ケースの上部に取り付け、気密ケースと
される投込式水位計において、上記上ふたは、この耐水
圧ケースの長手方向の所定の距離だけ、移動可能に耐水
圧ケース内に支持され、耐水圧ケースと上ふた間、上ふ
たと中空ケーブル間の気密シールを２重とし、少なくと
も各２重シールの１つは測定水圧により自緊作用をす
る。

【００１３】（２）また、圧力センサを有する耐水圧ケ
ースに変換部、耐ノイズフィルタ、出力端子板を内蔵
し、中空ケーブルを通うした上ふたを耐水圧ケースの上
部に取り付け、気密ケースとされる投込式水位計におい
て、耐水圧ケースと上ふた間、上ふたと中空ケーブル間
の気密シールを２重とし、上ふたの外周に複数のつめが
取付けられ、耐水圧ケース上端内周部に溝が形成され、
上記上ふたの複数のつめは、耐水圧ケースの上記溝に差
し込まれ、上記上ふたは、耐水圧ケースの長手方向の所
定の距離だけ、移動可能に耐水圧ケース内に支持され、
少なくとも各２重シールの１つは測定水圧により自緊作
用をする。

【００１４】（３）好ましくは、上記（２）において、
上記溝の幅と上記つめの厚さとの差と、自緊作用をする
シールの最大つぶし代と最少つぶし代との差と、を同じ
にする。

【００１５】（４）また、好ましきは、上記（２）にお
いて、上記複数のつめは、止めねじにより上記上ふたに
固定され、上記２重の気密シールのうち、一方の気密シ
ールは、Ｏリングであり、上記止めねじは、上記Ｏリン
グの内周側に配置される。

【００１６】（５）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、上記２重の気密シールは、耐水圧ケー
スと上ふた間とをシールするＯリングと、上ふたと中空
ケーブル間とをシールするＶパッキングとする。

【００１７】（６）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、上記変換部は、信号増幅器を有する。
耐水圧ケースの内径に比べて上ふたの外径を小さくし、
水圧の変化で上ふたが耐水圧ケース内で可動的であり、
かつ、シールは二重構造とすることにより水深の変化と
ともに上ふたがＯリングを締め付ける力が変わり、ゴム
の自緊作用でシール力が水深で変わる。

【００１８】耐水圧ケースの内側に溝を作り、上ふたに
止めたつめを溝に差し込んで上ふたの抜け止めとし、耐
水圧ケースに対して上ぶたが上下に可動的に支持するよ
うに構成し、投込式水位計の外形を極力小さくする。

【００１９】上記溝の幅とつめの厚さとの差とシールの
つぶし代の最大と最少の差を等しくすると、常に適度の
締め付け圧が得られ、水位計に過大圧が加わってもっめ
の移動が溝により制限されるためシールが破損すること
はない。

【００２０】つめを固定するねじをＯリングの内側にな
る位置とすると、計器の外径を極力小さくすることがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、添付
図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態で
ある投込式水位計の概略断面構成図である。図１におい
て、圧力センサ７をセンサ本体２１に、圧力センサ７の
下にダイアフラム１７を、それぞれ溶接し、液封口２２
から圧力センサ７とダイアフラム１７間にシリコンオイ
ル１８を封入し、封入ピン２３を打ち込んで溶接する。
センサ本体には耐水圧ケース８を溶接し、圧力センサ７
と変換部９とを接続するＦＰＣリード２４と信号コネク
タ２５はコネクタサポート２６で支持されている。

【００２２】耐水圧ケース８内の水分は電気の接続部分
や電子部品を劣化させるため、シリカゲルなどの乾燥剤
２７を、耐水圧ケース８内に入れてある。ダイアフラム
１７の下には薄いダイアフラムを保護するためゴム板で
形成されたダイアフラムカバー２８がカバー押さえ２９
で固定されている。ダイアフラムカバー２８の材質は測
定水の性質により変え、上下水ではＮＢＲゴムを、海水
ではシリコンゴムを使用する。なお、６は、水面であ
る。

【００２３】下カバー１９には測定水圧が正しくダイア
フラムカバー２８に伝わるように気泡抜き孔３０が複数
個形成されており、ロックねじ３１でセンサ本体に固定
される。変換部９の上にはサージアブソーバを内蔵した
耐ノイズフィルタ回路１１があり、この耐ノイズフィル
タ回路１１は、基板コネクタ３２で変換部９と接続され
る。

【００２４】ダイアフラムカバー２８と出力端子板３３
とは固定され、かつ、電気的にも接続される。出力端子
板３３の接続ねじ３９に電線３が接続され、外部に信号
が取り出される。変換部９と耐ノイズフィルタ回路１
１、端子板３３は支柱３４で一体化され、支柱３４の下
端が耐水圧ケース８の内側の段さａに当たるまで押し込
まれる。

【００２５】端子板３３の上にはＯリング１３をあらか
じめ入れておき、上ふた１２にはＯリング１３’が組み
込まれ、中空ケーブル５と２重のＶパッキング１４、押
さえリング１６、パッキング押さえ１５が通され、電線
３を端子板３３に接続した後に、上ふた１２が、耐水圧
ケース８に押し込まれる。

【００２６】上ふた１２と耐水圧ケース８との固定は、
図６に示したように、フランジで固定する方法もある
が、この方法では固定ねじがＯリング１３、１３’の外
側となり、検出器の外形が大きくなる。

【００２７】また、上ふた１２が耐水圧ケース８から外
れないように複数のつめ３５を耐水圧ケース８の溝３６
に内側から差し込み、止めねじ３７で上ふた１２に留め
る。

【００２８】すなわち、止めねじ３７がＯリング１３、
１３’の内側で上ふた１２に固定でき、検出器外形を小
さくでき、小形化と軽量化がはがれ、設置性と取扱性が
大幅に改善できる。出力端子板３３に形成した端子板通
気孔４５は、中空ケーブル５のパイプ４により導いた大
気圧を圧力センサに伝えるために設けたものである。

【００２９】図２は、図１の投込式水位計を上から、つ
まり、図１の上部側から見た図であり、つめ３５の固定
状況がわかる。Ｏリング１３は太さを５ｍｍ前後に太く
し、つぶし代を大きく取れるようにしている。また、Ｏ
リング１３の硬度は標準的な値の７０（ＪＩＳＡによ
る）に比べて柔らかめの４０から５０とし、上ふた１２
は、耐水圧ケース８に手で押し込みながら、つめ３５を
一つずつ溝３６に入れて組み立てることができるように
している。最後にＶパッキング１４をパッキング押さえ
１５でねじ込み、中空ケーブル５を固定する。

【００３０】３８はケーブルが上ふた１２から抜けない
ためのケーブル抜け止めである。通常のつめ３５の位置
はＯリング１３の反発力で溝３６の上側に付いている。

【００３１】以上説明した本発明の一実施形態は、下記
に示す構造的な特徴を備えている。（１）耐水圧ケース８の内径は上ふた１２の外径より大
きい。（２）Ｏリング１３は端子板３３と上ふた１２で挟み込
み自緊作用が発生する構造としＯリング１３’は耐水圧
ケース８内をスライドする。（３）上ふた１２は、複数のつめ３５を耐水圧ケース８
の上端の溝３６に差し込んで抜け止めとし、可動的に支
持する。（４）溝３６の幅とつめ３５の厚さの差（図５のｌ）は
Ｏリング１３の最大つぶし代と最少つぶし代の差と同じ
にする。（５）シールは２重とする。（６）耐水圧ケース８と上ふた１２を固定する止めねじ
３７は、Ｏリング１３、１３’の内側とする。

【００３２】また、図３に示すように耐水圧ケース８の
内径と上ふた１２の外径間の隙間ｇは、０．２ｍｍから
０．５ｍｍだけ耐水圧ケースの内径が大きくなるように
作ってある。Ｏリング１３’で１重の水シールをし、さ
らに、２重のシールとして上ふた１２とＯリング１３の
反発力と水圧とが加わり、Ｏリング１３が潰されシール
力は一層増加する。

【００３３】なお、上ふた１２にはＯリング１３、１
３’が内側に変形しないようにつば４０が付いている。
すなわち、Ｏリング１３、１３’は潰されると、自緊作
用によりシール力が大きくなることを利用している。Ｏ
リング１３の潰し代の範囲はＯリング径の８％から２５
％が一般的である。したがって、Ｏリング径を５ｍｍと
すれば、潰し代は０．４ｍｍから１．２５ｍｍとなる。

【００３４】また、上ふた１２に過大水圧が加わると、
つめ３５が溝３６の下側に当たり、それ以上は上ふた１
２が押されずＯリング１３、１３’は保護される。

【００３５】Ｖパッキング１４、１４’も２重に入れて
あるため、仮に水圧で中空ケーブル５の径が小さくなっ
たり、パッキング押さえ１５で締め付けた力以上の水圧
が加わっても、上のＶパッキング１４が下のＶパッキン
グ１４’を押し込み、Ｖパッキングの内径は小さく、外
径は大きくなり、相互に自緊作用が発生しシールカが増
加される。なお、図において４１は投込式水位計を水中
から引き上げたときに、上ふた１２上に溜まった水を抜
き取るための排水孔である。

【００３６】図４は出力端子板３３や変換部９を組立て
た時に回転しないように耐水圧ケース８の側面に付けた
回転止めピン４２の形状を示す図である。この回転止め
ピン４２は、出力端子板３３の側面の形成されたガイド
溝４３に挿入され、変換部９の基板の信号コネクタがス
ムーズに差し込まれるように、ガイド溝４３に沿って変
換部９をガイドする目的も有する。また、図５は、図４
の矢印Ａからみた、ガイド溝４３と回転止めピン４２の
先端４４との位置関係を示す図である。

【００３７】以上のように、本発明の一実施形態によれ
ば、耐水圧ケース８の内径に比べて上ふた１２の外径が
小さく、上ふた１２には複数のつめ３５が取り付けられ
ている。これらのつめ３５が耐水圧ケース８の内周側に
形成された溝３６に挿入される。つめ３５の厚みは、溝
３６の幅より小となっているので、水圧が変化すると、
上ふた１２は耐水圧ケース８内で、上下方向に可動す
る。シールは二重構造となっている。水深の変化ととも
に、上ふた１２がＯリング１３、１３’を締め付ける力
が変わり、ゴムの自緊作用でシール力が水深で変わるよ
うに構成される。

【００３８】したがって、水深に係わらず、長期間シー
ル性が保持され、信頼性が向上された投込式水位計を実
現することができる。

【００３９】また、耐水圧ケース８の内側に溝３６を作
り、上ふた１２に止めたつめ３５を溝３６に差し込ん
で、上ふた１２の抜け止めとし、耐水圧ケース８に対し
て上ぶた１２が上下に可動的に固定する構造としたの
で、投込式水位計の外径を極力小さくすることができ
る。

【００４０】また、溝３６の幅とつめ３５の厚さの差
と、シール１３のつぶし代の最大と最少の差とが等しく
なるように構成したので、常に適度の締め付け圧が得ら
れ、水位計に過大圧が加わってもつめ３５の移動が溝３
６により制限されるためシール１３が破損することはな
い。

【００４１】また、つめ３５を固定するねじ３７をＯリ
ング１３、１３’の内側になる位置としたので、投げ込
み式水位径計の外径を極力小さくすることができる。

【００４２】また、変換部９には、信号増幅器（メイン
アンプ）を有している。これによって、投込式水位計の
出力信号が、水位信号そのものであり、あらためて、増
幅する必要はない。したがって、水位計から信号受信部
までの間におけるノイズの影響を抑制することができる
とともに、信号増幅器の使用温度が圧力センサとほぼ同
一であるので、圧力センサと信号増幅器とを別体とした
場合に比較して、温度補正等の処理を省略することがで
きる。

【００４３】なお、上述した例においては、シール１
４、１４’をＶパッキングとしたが、これに限らず、角
パッキング、丸パッキング等とすることもできる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次のような効果がある。水圧が変化する
と、上ふたは耐水圧ケース内で、上下方向に可動し、シ
ールは二重構造となっているので、水深の変化ととも
に、上ふたがシールを締め付ける力が変わり、ゴムの自
緊作用でシール力が水深で変わるように構成される。

【００４５】したがって、水深に係わらず、長期間シー
ル性が保持され、信頼性が向上された投込式水位計を実
現することができる。

【００４６】また、耐水圧ケースの内側に溝を作り、上
ふたに止めたつめを溝に差し込んで、上ふたの抜け止め
とし、耐水圧ケースに対して上ぶたが上下に可動的に固
定する構造としたので、投込式水位計の外径を極力小さ
くすることができる。

【００４７】また、溝の幅とつめの厚さの差と、シール
のつぶし代の最大と最少の差とが等しくなるように構成
したので、常に適度の締め付け圧が得られ、水位計に過
大圧が加わってもつめの移動が溝３６により制限される
ためシールが破損することはない。

【００４８】また、つめを固定するねじをシールの内側
になる位置としたので、投げ込み式水位径計の外径を極
力小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である投込式水位計の概略
断面構成図である。

【図２】図１の投込式水位計を上部側から見た図であ
る。

【図３】図１の例の部分拡大図である。

【図４】図１の例における回転止めピンとガイド溝４３
とを説明する図である。

【図５】図４の例を矢印Ａから見た図である。

【図６】従来における投込式水位計の一例の概略構成図
である。

【図７】従来における投込式水位計の他の例の概略構成
図である。

【符号の説明】

３電線４パイプ５中空ケーブル６水面７圧力センサ８耐水圧ケース９変換部１０出力コネクタ１１耐ノイズフィルタ回路１２上ふた１３、１３’ Ｏリング１４、１４’ Ｖパッキング１５パッキング押さえ１６押さえリング１７ダイアフラム１８シリコンオイル１９下カバー２０ねじ２１センサ本体２２液封口２３封入ピン２４ＦＰＣリード２５信号コネクタ２６コネクタサポート２７乾燥剤２８ダイアフラムカバー２９カバー押さえ３０気泡抜き孔３１ロックねじ３２基板コネクタ３３出力端子板３４支柱３５つめ３６溝３７止めねじ３８ケーブル抜け止め３９接続ねじ４０つば４１排水孔４２回転止めピン４３ガイド溝４４回転止めピン先端４５端子版通気孔

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 23/14 - 23/18 G01L 19/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力センサを有する耐水圧ケースに変換
部、耐ノイズフィルタ、出力端子板を内蔵し、中空ケー
ブルを通うした上ふたを耐水圧ケースの上部に取り付
け、気密ケースとされる投込式水位計において、上記上ふたは、この耐水圧ケースの長手方向の所定の距
離だけ、移動可能に耐水圧ケース内に支持され、耐水圧
ケースと上ふた間、上ふたと中空ケーブル間の気密シー
ルを２重とし、少なくとも各２重シールの１つは測定水
圧により自緊作用をする構造としたことを特徴とする投
込式水位計。
【請求項２】圧力センサを有する耐水圧ケースに変換
部、耐ノイズフィルタ、出力端子板を内蔵し、中空ケー
ブルを通うした上ふたを耐水圧ケースの上部に取り付
け、気密ケースとされる投込式水位計において、耐水圧ケースと上ふた間、上ふたと中空ケーブル間の気
密シールを２重とし、上ふたの外周に複数のつめが取付
けられ、耐水圧ケース上端内周部に溝が形成され、上記
上ふたの複数のつめは、耐水圧ケースの上記溝に差し込
まれ、上記上ふたは、耐水圧ケースの長手方向の所定の
距離だけ、移動可能に耐水圧ケース内に支持され、少な
くとも各２重シールの１つは測定水圧により自緊作用を
する構造としたことを特徴とする投込式水位計。
【請求項３】請求項２記載の投込式水位計において、上
記溝の幅と上記つめの厚さとの差と、自緊作用をするシ
ールの最大つぶし代と最少つぶし代との差と、を同じに
したことを特徴とする投込水位計。
【請求項４】請求項２記載の投込式水位計において、上
記複数のつめは、止めねじにより上記上ふたに固定さ
れ、上記２重の気密シールのうち、一方の気密シール
は、Ｏリングであり、上記止めねじは、上記Ｏリングの
内周側に配置されることを特徴とする投込式水位計。
【請求項５】請求項１又は２記載の投込式水位計におい
て、上記２重の気密シールは、耐水圧ケースと上ふた間
とをシールするＯリングと、上ふたと中空ケーブル間と
をシールするＶパッキングとしたことを特徴とする投込
式水位計。
【請求項６】請求項１又は２記載の投込式水位計におい
て、上記変換部は、信号増幅器を有することを特徴とす
る投込式水位計。