JP5986882B2 - フロート式液面計 - Google Patents

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本願発明は、液体の液面の高さを計測する液面計に係り、特に液体に浮かぶフロートを用いて液面の高さを計測するフロート式の液面計に関する。
液体の液面の高さを計測する液面計の中には、液体に浮かぶフロートを用いるフロート式のレベルセンサが一般的に用いられている。このフロート式レベルセンサを用いる液面レベルの測定では、例えばタンクの振動等によってタンク内の液体が揺れるとフロートがロッドに対して傾いてしまう。この結果、液面レベルを正確に測定することが困難になる。そこで、例えば下記特許文献1に係る発明では、フロートの内側に通されるレベル計のロッドを一般的な円柱形状ではなく多角形状に形成している。これにより、フロートとロッドとのクリアランス及び接触面積を最小化して、フロートをロッドに対して傾き難くしている。
特開2003−90755号公報
しかし、上記特許文献1に係る発明が用いる多角形状のロッドは、その構造が複雑で製造し難く、安価ではない。
本願発明は、以上説明した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きを抑制して、液面の高さを精度良く測定することができるフロート式の液面計を提供することにある。
前記課題を解決して目的を達成するために、本願の請求項1に係るフロート式液面計は、内周面が円周面からなる筒形状若しくは環形状で、軸方向の一端面を下方に向けて液体に浮かび、液面の変動に応じて動くフロートと、このフロートの内側に通されて前記フロートを長手方向に沿って移動自在に案内する長尺形状かつ円柱形状又は円筒形状のロッドと、このロッドの長手方向に沿って前記フロートから上下方向に延設されるとともにその長手方向の両端部又はその近傍が前記ロッドの外周面に摺動自在に当接する複数個のフロート保持部材からなるフロート保持具と、を具備し、前記各フロート保持部材が、前記ロッドの外周面と前記フロートの内周面との間に挿通された長尺形状の部材であり、それらの長手方向の中間部が前記フロートの内周面に固定されていることを特徴とするものである。
この本願請求項1に係るフロート式液面計においては、長尺形状かつ円柱形状又は円筒形状のロッドの長手方向に沿って移動自在に案内されるフロートに、フロート保持具が設けられている。このフロート保持具は、ロッドの長手方向に沿ってフロートから上下方向に延設されるとともにその長手方向の両端部又はその近傍がロッドの外周面に摺動自在に当接する複数個のフロート保持部材からなる。これにより、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きをフロート保持具によって抑制することができる。
また、このフロート式液面計においては、フロート保持部材が、ロッドとフロートとの間に設けられてフロートに固定されている。これにより、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きをフロート保持具によってより抑制することができる。
前記課題を解決して目的を達成するために、本願の請求項に係るフロート式液面計は、請求項に記載の液面計において、前記各フロート保持部材が、前記ロッドの軸を中心として回転対称に3個以上配置されているとともに、それらの長手方向の上下各端部又はそれらの近傍の前記ロッド外周面当接位置がそれぞれ、前記ロッドの長手方向位置において略一致していることを特徴とするものである。
この本願請求項に係るフロート式液面計においては、ロッドの軸を中心として回転対称に配置された3個以上のフロート保持部材のロッドの外周面への当接位置がそれぞれ、ロッドの長手方向位置において略一致している。これにより、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きをフロート保持具によってより抑制することができる。
前記課題を解決して目的を達成するために、本願の請求項に係るフロート式液面計は、請求項1または2に記載の液面計において、前記各フロート保持部材が、湾曲した板ばねで構成されていることを特徴とするものである。
この本願請求項に係るフロート式液面計においては、フロート保持部材として湾曲した板ばねを用いる。これにより、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きを弾力的に補正することができるとともに、液体の揺れに起因するフロートの振動も柔軟に吸収することができる。ひいては、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きをフロート保持具によってさらに抑制することができる。
前記課題を解決して目的を達成するために、本願の請求項に係るフロート式液面計は、請求項1〜のうちのいずれか1項に記載の液面計において、前記フロートが磁性体を有するとともに、この磁性体の位置を検知する検知手段をさらに備えることを特徴とするものである。
この本願請求項に係るフロート式液面計においては、磁性体を用いてフロートの位置を検知する。これにより、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きに起因するフロートの位置の測定誤差を低減させることができる。
前述したように、本願請求項1に係る発明によれば、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾き等をフロート保持具によって抑制することができる。したがって、本願請求項1に係る発明によれば、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きを抑制して、液面の高さを精度良く測定することができるフロート式の液面計を提供することができる。
本願請求項に係る発明によれば、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾き等をフロート保持具によってより抑制することができる。したがって、本願請求項に係る発明によれば、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きをより抑制して、液面の高さをより精度良く測定することができるフロート式の液面計を提供することができる。
本願請求項に係る発明によれば、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾きを補正できるのみならず、フロートの振動も吸収することができる。したがって、本願請求項に係る発明によれば、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きをさらに抑制して、液面の高さをさらに精度良く測定することができるフロート式の液面計を提供することができる。
本願請求項に係る発明によれば、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾き等の構造的な問題に起因するフロートの位置の測定誤差を低減させることができる。したがって、本願請求項に係る発明によれば、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きを抑制して、液面の高さをさらに精度良く測定することができるフロート式の液面計を提供することができる。
第1の実施形態に係るフロート式液面計の一部をロッドの軸方向に沿って示す断面図である。 第1の実施形態に係るフロート式液面計をロッドの軸方向と直交する方向に沿って一部断面にするとともに上方より臨んで示す図である。 第2の実施形態に係るフロート式液面計をロッドの軸方向と直交する方向に沿って一部断面にするとともに上方より臨んで示す図である。
[第1の実施の形態]
先ず、図1及び図2を参照して、本願発明の第1の実施の形態に係るフロート式液面計1について説明する。この第1実施形態に係るフロート式液面計1は、図示を伴う詳細な説明は省略するが、例えば自動車や船舶等の移動体の燃料タンクの内部に取り付けられることが好ましい。フロート式液面計1は、フロート2、ロッド3、及びフロート保持具4を備えている。なお、図1は、図2中破断線X−X’に沿って示す縦断面図である。
フロート2は、図1及び図2に示すように、内周面2aが円周面からなる筒形状若しくは環形状に形成される。本実施形態においては、フロート2は、内周面2aのみならず外周面2bも円周面からなる。そして、フロート2は、軸方向の一端面2cを下方に向けて液体5に浮かんでいる。以下の説明においては、フロート2の一端面2cをフロート2の下面と称することとする。これに対して、フロート2の軸方向の他端面2dをフロート2の上面と称することとする。
フロート2は、その下面2cが液体5の液面5aよりも下側に沈んでいるとともに、その上面2dが液面5aよりも上側に露出している。このような姿勢を保ちつつ、フロート2は液面5aの高さ(液面レベル)の変動に応じて動く。具体的には、フロート2は液面5aの上下動に伴って上下動したり、あるいは液体5の動きに追随して揺れたり振動したりする。また、フロート2の内部には、磁性体6が設けられている。この磁性体6は、フロート2の位置、ひいては液面5aの高さを検知するために用いられる。本実施形態においては、磁性体6として一般的な磁石がフロート2の内部に埋め込まれている。
また、フロート2の内側には、図1及び図2に示すように、ロッド3が通されている。本実施形態において、ロッド3は長尺形状かつ円筒形状に形成されている。ただし、本願発明において、ロッド3は円柱形状に限定されず、円筒形状に形成されてもよい。また、ロッド3は、その長手方向が鉛直方向に沿い、液面5aに対して突没する姿勢で配置される。これにより、フロート2は、液面5aの上下動に伴って上下動する際に、ロッド3によってその長手方向に沿って移動自在に案内される。また、中空形状のロッド3の内部空間3aには、フロート2の内部に埋め込まれた磁石6の位置を検知する検知手段7が設けられている。検知手段7は、磁石6からの磁力を感知することで磁石6の位置、すなわちフロート2の位置を求め、液面5aの高さを検知する。このような検知手段7としては、例えば磁力検知器を用いることができる。
さらに、フロート2には、図1及び図2に示すように、複数個のフロート保持部材8からなるフロート保持具4が設けられている。それら各フロート保持部材8は、図1中二点鎖線Sで示すロッド3の中心軸を中心として回転対称に3個以上配置される。本実施形態においては、図2に示すように、4個のフロート保持部材8をロッド3の外周方向に沿って互いに等間隔に離間させて、ロッド3の中心軸Sを中心として互いに回転対称な位置に配置する。すなわち、各フロート保持部材8は、ロッド3をその外周側から対向して挟み込むように、ロッド3の中心軸Sを中心として約90°ごとの回転対称となる位置に配置される。また、本実施形態においては、各フロート保持部材8として、柔軟性、復元力、及び吸振性を有する長尺形状の部材を採用する。具体的には、各フロート保持部材8を、可撓性、弾力性、及び吸振性を有する湾曲した板ばねを用いて構成する。このような板ばねは、例えば金属や樹脂等により形成される。
各フロート保持部材8は、図1及び図2に示すように、ロッド3の外周面3bとフロート2の内周面2aとの間に挿通されて設けられている。各フロート保持部材8は、それらの長手方向の中間部8aが、フロート2の内周面2aのうち、図1中一点鎖線A1−A1’で示すフロート2の軸方向の中間部に固定されている。そして、各フロート保持部材8の長手方向の中間部8aは、フロート2には接触しているが、ロッド3には接触していない。各フロート保持部材8は、ロッド3の長手方向である軸方向に沿ってフロート2から上下方向に延設されている。
各フロート保持部材8は、それらの長手方向の両端部8b,8cがフロート2の外側においてロッド3の外周面3bに摺動自在に当接している。これにより、各フロート保持部材8は、フロート2がロッド3の長手方向に沿って移動する際に、フロート2の動きを殆ど妨げることなくフロート2と共に円滑に移動することができる。また、各フロート保持部材8は、それらの長手方向の両端部8b,8cのロッド3の外周面3bへの当接位置がそれぞれ、ロッド3の長手方向位置(高さ)において略一致している。具体的には、各フロート保持部材8の長手方向の上端部8bはそれぞれ、図1中一点鎖線A2−A2’で示すロッド3の軸方向に直交する同一面内においてロッド3の外周面3bに当接している。同様に、各フロート保持部材8の長手方向の下端部8cはそれぞれ、図1中一点鎖線A3−A3’で示すロッド3の軸方向に直交する同一面内においてロッド3の外周面3bに当接している。
本実施形態では、各フロート保持部材8の長手方向における中間部8aから上端部8bまでの長さと中間部8aから下端部8cまでの長さとを等しい大きさに設定とする。すなわち、各フロート保持部材8の上端部8bのロッド3への当接位置と下端部8cのロッド3への当接位置とを、各フロート保持部材8の中間部8aを中心としてロッド3の長手方向において上下対称な位置に設定する。これにより、各フロート保持部材8を介してフロート2とロッド3との間に働く力を、フロート2を中心としてロッド3の長手方向において上下対称となるように略均等に分散させることができる。そして、このように略均等に分散された力を、各フロート保持部材8にそれらの上端部8から下端部8cに亘って略均等にむらなく吸収させることができる。この結果、液体5が揺れたり振動したりしても、これらに起因するフロート2の揺れや振動を迅速かつ柔軟に吸収して、フロート2の軸方向をロッド3の中心軸Sに沿わせることができる。すなわち、ロッド3に対するフロート2の姿勢を適正な状態に保持することができる。
以上説明したように、この第1実施形態に係るフロート式液面計1によれば、円筒形状のロッド3を用いつつ、液体5が揺れた場合におけるロッド3に対するフロート2の傾きをフロート保持具4によって抑制することができる。したがって、本実施形態に係るフロート式液面計1によれば、製造が容易で安価な一般的な円筒形状のロッド3を用いつつ、液体5の揺れによるフロート2のロッド3に対する傾きを抑制して、液面5aの高さを精度良く測定することができる。なお、フロート式液面計1は、フロート式レベルセンサとも称される。
特に、本実施形態においては、フロート保持具4を構成する4個のフロート保持部材8が、ロッド3とフロート2との間に設けられてフロート2に固定されている。また、ロッド3の中心軸Sを中心として約90°ごとの回転対称の位置に配置された4個のフロート保持部材8のロッド3の外周面3bへの当接位置がそれぞれ、ロッド3の長手方向位置において略一致している。これらによれば、ロッド3に対するフロート2の傾きをフロート保持具4によってより抑制することができる。したがって、本実施形態に係るフロート式液面計1によれば、液体5の揺れによるフロート2のロッド3に対する傾きをより抑制して、液面5aの高さをより精度良く測定することができる。
また、本実施形態に係るフロート式液面計1においては、各フロート保持部材8として湾曲した板ばねを用いる。これにより、液体5が揺れた場合におけるロッド3に対するフロート2の傾きを弾力的に補正することができるとともに、液体5の揺れに起因するフロート2の振動も柔軟に吸収することができる。これにより、ロッド3に対するフロート2の傾きをフロート保持具4によってさらに抑制することができる。さらに、本実施形態に係るフロート式液面計1においては、フロート2の内部に埋め込まれた磁石6を用いてフロート2の位置を検知する。これにより、液体5が揺れた場合におけるロッド3に対するフロート2の傾きに起因するフロート2の位置の測定誤差を低減させることができる。したがって、本実施形態に係るフロート式液面計1によれば、液体5の揺れによるフロート2のロッド3に対する傾きをさらに抑制して、液面5aの高さをさらに精度良く測定することができる。
[第2の実施の形態]
次に、図3を参照して、本願発明の第2の実施の形態に係るフロート式液面計11について説明する。この第2実施形態に係るフロート式液面計11は、第1実施形態に係るフロート式液面計1を改良してその性能の向上を図ったものである。具体的には、フロート保持具12が備えるフロート保持部材8の個数を、前述した第1実施形態に係るフロート保持具4よりも減らしたものである。なお、前述した第1実施形態と同一部分には同一符号を付して、その具体的且つ詳細な説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態のフロート式液面計11は、フロート保持具12が3個のフロート保持部材8から構成されている。そして、これら3個のフロート保持部材8は、第1実施形態に係る4個のフロート保持部材8と同様に、ロッド3の外周方向に沿って互いに等間隔に離間されて配置される。ただし、本実施形態においては、第1実施形態とは異なり、各フロート保持部材8は、ロッド3の中心軸Sを中心として約90°ではなく、約120°ごとの回転対称となる位置に配置される。すなわち、本実施形態において、各フロート保持部材8は、ロッド3をその外周側から均等に挟み込む位置に配置される。
以上説明したように、この第2実施形態に係るフロート式液面計11においては、フロート保持具12を構成するフロート保持部材8の個数を3個としている。これにより、ロッド3の軸方向に直交する同一面内におけるフロート2の3点支持を実現することができる。この結果、第1実施形態に比べて、ロッド3に対するフロート2の姿勢をより安定させることができる。それとともに、第1実施形態に比べて、ロッド3に対するフロート2の傾きやフロート2の振動をより良好に抑制若しくは低減することができる。
このように、本実施形態に係るフロート式液面計11によれば、前述した第1実施形態に係るフロート式液面計1と同等若しくはそれ以上の機能、作用、及び効果を、僅か3個のフロート保持部材8で実現することができる。そして、このような構成から成る本実施形態のフロート保持具12によれば、フロート保持部材8の数が第1実施形態のフロート保持具4よりも1個少ない分、フロート保持具12とロッド3との間に生ずる摩擦力が、第1実施形態のフロート保持具4よりも低減されている。それとともに、フロート保持具12とフロート2とを合わせた重さが、第1実施形態のフロート保持具4とフロート2とを合わせた重さよりも低減されている。
これらの結果、本実施形態におけるフロート2は、第1実施形態におけるフロート2に比べて、液面5aの変動に対する追従性が向上されている。このため、本実施形態におけるフロート2は、第1実施形態におけるフロート2に比べて、より円滑にロッド3に案内されて移動することができる。したがって、本実施形態に係るフロート式液面計11によれば、第1実施形態係るフロート式液面計1に比べて、液体5の揺れによるフロート2のロッド3に対する傾きをさらに抑制して、液面5aの高さをさらに精度良く測定することができる。すなわち、この第2実施形態が実質的に本願発明に係る最良の実施形態となる。
なお、本願発明に係るフロート式液面計は、前述した第1及び第2の各実施形態には制約されない。本願発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、その構成や構造、形状、あるいは設定等々を種々様々に変更したり、あるいは組み合わせたりして実施して構わない。したがって、そのような変更や組み合わせを以ってしてもなお、本願発明の構成を実質的に具備する限り、それら変更や組み合わせは本願発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、フロート保持具4を構成するフロート保持部材8の個数は前述した4個又は3個には限定されない。ロッド3の長手方向に沿ったフロート2の移動を妨げることなく、かつ、ロッド3に対するフロート2の傾きを良好に補正したり、あるいはフロート2の振動を速やかに吸収したりすることができる限り、フロート保持部材8の個数は幾つでも構わない。フロート保持部材8の個数は、少なくとも3個であればよい。ただし、フロート保持部材8の個数は、前述した第2実施形態の3個が最良の実施形態である。
また、各フロート保持部材8のロッド3の外周面3bに当接する箇所は、前述した長手方向両端部8b,8cには限定されない。各フロート保持部材8のロッド3の外周面3bに当接する箇所は、例えば各フロート保持部材8の長手方向両端部8b,8cから中間部5a寄りにずれた位置である両端部8b,8cの近傍であっても構わない。それとともに、各フロート保持部材8のロッド3の外周面3bへの当接位置は、必ずしも前述したようにロッド3の長手方向位置において一致している必要はない。各フロート保持部材8のロッド3の外周面3bへの当接位置は、例えば前述した図1中一点鎖線A2−A2’や一点鎖線A3−A3’で示すロッド3の軸方向に直交する同一面内から僅かにずれていても構わない。各フロート保持部材8のロッド3の外周面3bへの当接位置は、各フロート保持部材8が前述したようにフロート2のロッド3に対する傾きの補正やフロート2の振動の吸収等の機能を発揮できる位置であれば構わない。
また、各フロート保持部材8は、必ずしも前述したように長手方向両端部8b,8cにおいてそれぞれ一箇所ずつで当接している必要はない。各フロート保持部材8は、それらの長手方向両端部8b,8cにおいてそれぞれ複数箇所でロッド3の外周面3bに当接していても構わない。各フロート保持部材8のロッド3への当接箇所の数は、当該当接箇所において各フロート保持部材8とロッド3との間に発生する摩擦力がロッド3の長手方向に沿ったフロート2の円滑な移動を妨げない限り、幾つでも構わない。
また、ロッド3の形状は、前述した円筒形状には限定されない。ロッド3の形状は、例えば円柱形状であっても構わない。この場合、磁力検知器7は、ロッド3の内部ではなく、ロッド3の長手方向両端部の少なくとも一方、好ましくはその両方に設ければよい。あるいは、磁力検知器7は、フロート式液面計1が取り付けられる図示しない燃料タンクの筺体に設けられても構わない。また、液面5aの高さを測定する手段は、前述した磁石6を用いる方法には限定されない。液面5aの高さは、例えば、ロッド3の外周面3a上に目盛を付すとともにフロート2の位置を目視により直接読み取ることにより計測しても構わない。
本願発明に係るフロート式液面計は、フロート、ロッド、及びフロート保持具を備える。フロートは、内周面が円周面からなる筒形状若しくは環形状で、軸方向の一端面を下方に向けて液体に浮かび、液面の変動に応じて動く。ロッドは、フロートの内側に通されてフロートを長手方向に沿って移動自在に案内する長尺形状かつ円柱形状又は円筒形状からなる。フロート保持具は、ロッドの長手方向に沿ってフロートから上下方向に延設されるとともにその長手方向の両端部又はその近傍がロッドの外周面に摺動自在に当接する複数個のフロート保持部材からなる。
このような構成からなる本願発明に係るフロート式液面計によれば、円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体が揺れた場合におけるロッドに対するフロートの傾き等をフロート保持具によって抑制することができる。したがって、本願発明に係るフロート式液面計によれば、製造が容易で安価な一般的な円柱形状又は円筒形状のロッドを用いつつ、液体の揺れによるフロートのロッドに対する傾きを抑制して、液面の高さを精度良く測定することができる。
このため、本願発明に係るフロート式液面計は、自動車や船舶等の移動体の燃料タンクのみならず、例えば製油所のコンビナートやガソリンスタンドの地下埋蔵型の燃料タンク、あるいはビルや家屋に備え付けの燃料タンク等々、様々な燃料タンクに適用して利用することができる。また、本願発明に係るフロート式液面計が取り付けられる場所は、燃料タンクには限定されない。本願発明に係るフロート式液面計は、例えば飲料水や液体の薬品等々、液体を収納する様々な容器に適用して利用することができる。
1,11 フロート式液面計
2 フロート
2a フロートの内周面
2b フロートの外周面
2c フロートの下面(フロートの軸方向の一端面)
2d フロートの上面(フロートの軸方向の他端面)
3 ロッド
3a ロッドの内部空間
3b ロッドの外周面
4,12 フロート保持具
5 液体
5a 液面
6 磁石(磁性体)
7 磁力検知器(検知手段)
8 フロート保持部材(湾曲した板ばね)
8a フロート保持部材の長手方向の中間部
8b フロート保持部材の長手方向の上端部
8c フロート保持部材の長手方向の下端部

Claims (4)

  1. 内周面が円周面からなる筒形状若しくは環形状で、軸方向の一端面を下方に向けて液体に浮かび、液面の変動に応じて動くフロートと、
    このフロートの内側に通されて前記フロートを長手方向に沿って移動自在に案内する長尺形状かつ円柱形状又は円筒形状のロッドと、
    このロッドの長手方向に沿って前記フロートから上下方向に延設されるとともにその長手方向の両端部又はその近傍が前記ロッドの外周面に摺動自在に当接する複数個のフロート保持部材からなるフロート保持具と、
    を具備し、
    前記各フロート保持部材が、前記ロッドの外周面と前記フロートの内周面との間に挿通された長尺形状の部材であり、それらの長手方向の中間部が前記フロートの内周面に固定されていることを特徴とする液面計。
  2. 前記各フロート保持部材が、前記ロッドの軸を中心として回転対称に3個以上配置されているとともに、それらの長手方向の上下各端部又はそれらの近傍の前記ロッド外周面当接位置がそれぞれ、前記ロッドの長手方向位置において略一致していることを特徴とする請求項に記載の液面計。
  3. 前記各フロート保持部材が、湾曲した板ばねで構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液面計。
  4. 前記フロートが磁性体を有するとともに、この磁性体の位置を検知する検知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のうちのいずれか1項に記載の液面計。
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