JP4058062B2 - フロート式の磁歪式液面検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロート式の磁歪式液面検知装置（以下「フロート式液面検知装置」という。）に関する。

フロート式液面検知装置は、ガイドパイプに沿って上下動するフロートの位置により液面レベルを検出するものであり、特許文献１に見られるように磁歪式液面計等として利用されている。

このようなフロート式液面検知装置は、液体貯蔵タンク内に設置する場合、液体貯蔵タンクの上部に設けられている取付管より挿入される。したがって、従来、フロート式液面検知装置においては、フロートが取付管内を通過できるようにするために、フロートの外形寸法は取付管(例えば５０Ａ未満)の内寸より小さくする必要があった。

そうすると、フロートの単位高さあたりの体積を大きくとれず、単位高さあたりの浮力も大きくとれないので、わずかな液面変化への追従性が悪くなり、高い精度を得ることが不可能であった。また、フロートの外形寸法を大きくできないため、必要な浮力を得るためにはフロートの全長を長くする必要があり、長くなった分、液面に対する安定性が悪くなり、液面の正確な位置を検出することが不可能であった。さらに、フロートの全長が長くなると、フロートが液体に浮いて作動し始めるポイントが遅くなり、液体貯蔵タンク内の液面を検知できる範囲が狭くなっていた。
特開２０００−１８６９５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、液面変化へのフロートの追従性を向上させるとともに測定範囲を拡大させることができるフロート式液面検知装置を提供することにある。

本発明は、フロート式液面検知装置のフロートを常時は取付管等の挿入用の管の内寸より大きくなるように形成し、前記管内を通過する際は前記管の内寸より小さく縮小させるようにするという基本構成を採用することで、上記課題を解決した。

すなわち、本発明は、液体貯蔵タンクの管から挿入され、磁歪線を内蔵するガイドパイプに沿って上下動するフロートの位置により液面を検知するフロート式の磁歪式液面検知装置において、前記フロートは、磁石が組み込まれガイドパイプに上下動可能に装着されるガイドリングと、ガイドリングから放射状に延びる複数のステーと、各ステーの先端に取り付けられたフロート本体とを備え、前記ステー及びフロート本体は、常時は前記管の内寸より大きくなるようにガイドパイプの周りに放射状に展開され、前記管内を通過する際は前記管の内寸より小さくなるようにガイドパイプ側に折り畳み可能であり、前記ステー及びフロート本体が展開されるときは、前記フロート本体が前記ガイドリングより下側に位置するように展開されることを特徴とするものである。

このように本発明では、フロートをガイドパイプの周りに分割して配置する。具体的にはフロートを、ガイドリングと、ガイドリングから放射状に延びる複数のステーと、各ステーの先端に取り付けられたフロート本体から構成する。これによって、フロートの展開及び折り畳みがスムーズに行えるとともに、フロートの全体としての外形寸法を大きくすることができ、単位高さあたりの浮力を大きくすることができる。

また本発明では、フロートのステー及びフロート本体がガイドパイプの周りに放射状に展開した状態においては、フロート本体がガイドリングより下側に位置するようにする。これによって、液面検知装置を前記管から取り出す際に、フロートが自然に折り畳まれて前記管内を通過できるようになる。また、フロートが液体に浮いて作動し始めるポイントが早くなり、液体貯蔵タンク内の液面の測定範囲を拡大することができる。

本発明は、以下の効果を奏する。

１．使用時にはフロートの単位高さあたりの体積を大きく取れるため、わずかな液面変化への追従性が格段に向上し、精度が大幅にアップする。

２．フロートの高さを最小限に抑えることができるため、液面に対する安定性が向上し、液面の正確な位置を検出することができる。

３．フロートの高さを最小限に抑えることができるため、フロートが液体に浮いて作動し始めるポイントが早くなり、液体貯蔵タンク内の液面の測定範囲を拡大することができる。

以下、本発明をフロート式液面計に適用した実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るフロート式液面計の実施例を示す。図面に示すフロート式液面計は磁歪式液面計であって、水面レベルを検出するための第１のフロート１と、油面レベルを検出するための第２のフロート２を備えている。第１及び第２のフロート１，２には磁石が組み込まれており、磁歪線を内蔵したガイドパイプ３に沿って上下動可能に装着される。そして、第１及び第２のフロート１，２を装着した状態で、ガイドパイプ３を液体貯蔵タンク４の上部に設けられている取付管５から液体貯蔵タンク４内に挿入し設置する。

ここで、磁歪式液面計とは、磁歪線を一定の速度で伝搬する超音波振動パルスを利用して磁石付フロートの位置検出を行うことによって液面レベルを測定する液面計である。具体的には、フロート内部に組み込まれた磁石から発生する磁界と、ガイドパイプ内の磁歪線に供給されるパルス電流の相互作用により、フロート内部の磁石の位置する場所の磁歪線にねじれ歪の超音波振動パルスが発生する。この超音波振動バルスは磁歪線を一定速度で伝搬し、センサーの検出部に配置された超音波振動検出器によって電気信号の受信パルスに変換される。超音波振動パルスが発生し、受信パルスが検出されるまでの時間は、フロート内部の磁石と超音波振動検出器との距離に比例する。つまり、磁歪線にパルス電流を供給した瞬間から、超音波振動検出器によって超音波振動パルスを受信するまでの時間を電気的に計測することでフロートの位置を知ることができる。

図１に戻って、第１及び第２のフロート１，２は、それぞれガイドパイプ３の周囲に分割（実施例では３〜４分割）して放射状に配置されたフロート本体１ａ，２ａを備え、フロート本体１ａ，２ａはステー１ｂ，２ｂを介してガイドリング１ｃ，２ｃに連結されている。このガイドリング１ｃ，２ｃがガイドパイプ３に装着され、上下動可能となっている。なお、ガイドパイプ３には上下２段にストッパー３ａ，３ｂが設けられており、これによって、第１及び第２のフロート１，２の下限位置がそれぞれ規定されている。

なお、実施例では、図２に示すように、第１及び第２のフロート１，２はガイドパイプ３の周囲に３分割あるいは４分割して配置されている。

図３は、フロートの詳細構造を示し、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）はフロートに使用されているコイルバネを示す。第１及び第２のフロートの構造は同一であるので、第１のフロートを例にとって説明する。

図３に示すように、ステー１ｂの基端部はピン１ｄによりガイドリング１ｃに軸支されており、これによって第１のフロート１は展開及び折り畳み可能となっている。また、ピン１ｄにはコイルバネ１ｅが装着されており、コイルバネ１ｅの一端１ｅ−１はステー１ｂに係止され、他端１ｅ−２はガイドリング１ｃに固定されている。このコイルバネ１ｅによって、第１のフロート１は常に展開する方向に付勢されており、図３（ａ）に示すように、ステー１ｂの基端部がガイドリング１ｃに当接することで、その展開角度が規定さる。実施例では、第１のフロート１が水平位置よりも下側に位置するように展開角度が規定されている。フロートの展開角度については、水平位置又は水平位置よりも上側に位置するようにすることもできる。

以上の構成において、第１及び第２のフロート１，２は、使用状態では、図１に示すように展開した状態にあり、その外形は取付管５の内寸よりも大きくなる。したがって、取付管５の内寸より小さい従来のフロートに比べ、フロートの単位高さあたりの体積を大きく取れ、フロートの単位高さあたりの浮力も大きくなる。

一方、取付管５内を通過する際は、第１及び第２のフロート１，２を上述したコイルバネによる付勢力に抗して折り畳み、取付管５の内寸より小さく縮小させる。すなわち、第１のフロート１を例にとって説明すると、取付管５から液体貯蔵タンク４内に挿入する際には、図４（ａ）に示すように折り畳まれた状態で通過し、取付管５を抜けると第１のフロート１はコイルバネの付勢力によって展開される（図４（ｂ）参照）。なお、第１のフロート１については、折り畳まれた状態では図４（ａ）に示すように、フロート本体１ａがガイドパイプ３の先方に整合して位置しガイドパイプ３と略同径となるように形成されている。

また、第１及び第２のフロート１，２を取付管５から外に抜き出す際には、第１及び第２のフロート１，２が水平位置よりも下方に位置しているので、第１及び第２のフロート１，２がストッパー３ａ，３ｂに当たった状態で取付管５の開口下端部に当接することにより、自然に折り畳まれて取付管５内を通過できるようになる。なお、第１及び第２のフロート１，２を抜き出す際は、各フロートを壊して抜き出すようにすることもできる。

以上の実施例では、本発明をフロート式液面計に適用した例について説明したが、本発明はフロートを用いて液面を検出する装置全般に適用可能である。例えば、ガイドパイプ内に磁力で作動するリードスイッチを設けるとともに、このガイドパイプに磁石を内蔵したフロートを上下動可能に設け、フロートがリードスイッチ近傍に達することによりリードスイッチを作動させ、これにより液面レベルの検知及び制御を行うようにしたフロートスイッチ等にも適用可能である。

本発明は、磁歪式液面計、フロートスイッチ等、フロート式液面検知装置全般に適用可能である。

本発明のフロート式液面計の実施例を示す。 フロート式液面計の上面図を示す。 フロートの詳細構造を示し、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）はフロートに使用されているコイルバネを示す。 フロートが取付管を通過する際の状態を示す。

符号の説明

１ 第１のフロート
１ａ フロート本体
１ｂ ステー
１ｃ ガイドリング
１ｄ ピン
１ｅ コイルバネ
２ 第２のフロート
２ａ フロート本体
２ｂ ステー
２ｃ ガイドリング
３ ガイドパイプ
３ａ，３ｂ ストッパー
４ 液体貯蔵タンク
５ 取付管

Claims (2)

1. 液体貯蔵タンクの管から挿入され、磁歪線を内蔵するガイドパイプに沿って上下動するフロートの位置により液面を検知するフロート式の磁歪式液面検知装置において、
   前記フロートは、磁石が組み込まれガイドパイプに上下動可能に装着されるガイドリングと、ガイドリングから放射状に延びる複数のステーと、各ステーの先端に取り付けられたフロート本体とを備え、
   前記ステー及びフロート本体は、常時は前記管の内寸より大きくなるようにガイドパイプの周りに放射状に展開され、前記管内を通過する際は前記管の内寸より小さくなるようにガイドパイプ側に折り畳み可能であり、
   前記ステー及びフロート本体が展開されるときは、前記フロート本体が前記ガイドリングより下側に位置するように展開されるフロート式の磁歪式液面検知装置。
2. 前記フロートとして、水面レベルを検知するための第１のフロートと、油面レベルを検知するための第２のフロートとを備えた請求項１に記載のフロート式の磁歪式液面検知装置。

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