JPH02193022A

JPH02193022A - 液面検出装置

Info

Publication number: JPH02193022A
Application number: JP33078788A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kanamori; 郁夫金森; Keiichi Murano; 村野　恵一; Masao Yasaka; 矢坂　正男
Original assignee: Tabai Espec Co Ltd
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-30

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】〔産業上の利用分野］本発明は液槽式冷熱衝撃試験装置等における高温液槽や
低温液槽等の液槽における液面を検出する装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、液槽式冷熱衝撃試験装置等における高温液槽や低
温液槽等の液槽における液面を検出する代表的手段とし
ては次のものが知られている。

■　リードスイッチを数段に内蔵し、一部を液中に漬け
て定位置配置されるシャフトにリードスイッチ駆動用マ
グネットを有するフロートを昇降自在に嵌めてなるフロ
ートスイッチを利用するもの、 ■　液槽に連通ずるサブタンクを設けるとともに１亥サ
フ゛タンクに前述のよう永フロートスイッチを設けたも
の、 ■　液槽に連通させた透明管内液面の目視によるもの。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記フロートスイッチは、ａ、液体が高
温または低温の場合、シャフト内のリードスイッチ、配
線等が損傷する、ｂ、フロートとシャフトの作動部分に熱歪みによる変形
が発生し、正常に作動しない、Ｃ０また、低温液体の場合、フロートとシャフトが氷結
する、という問題がある。

前記サブタンクを設けてこれにフロートスイッチを配置
する場合には、液槽温度からの悪影響は少なくなるとい
う利点はあるが、液槽内液量とサブタンク内液温が異な
るため、サブタンク内液面が正確に液槽内液面に一致し
ない、従って正確に液槽内液面位置を検出できない、と
いう問題がある。この問題は例えば液槽式冷熱衝撃試験
装置等において使用されるフッ素系不活性流体のように
常温より著しく高温（例えば１００″Ｃ，２００″Ｃ等
）または低温〔例えば−４０℃、−６５°Ｃ等）に維持
され、しかも熱膨張係数が大きい液体の場合に特に顕著
である。

また、液槽内の液にフロートスイッチを設ける場合、サ
ブタンクを利用する場合のいずれにおいても、液槽内液
面を例えば上限、下限というように段階的に検出できる
だけで連続的に検出できず、該液面の正確な制御に供す
ることができない。

前記液槽に連通させた透明管を利用する場合には、液槽
内液量と透明管内液温が異なるため、正確に液槽内液面
位置を検出できないばかりか、最終的には目視による液
面判断に顛るため、検出結果を直ちに液面制御に供する
ことができない。

さらに、前記いずれの検出手段による場合でも、液温か
変化する場合、例えば冷熱衝撃試験装置において試験液
温を変化させる場合や装置運転停止により液温か装置周
囲温度になる場合等に該温度変化後の液面位置を予測す
ることができず、したがって、液温変化による液の体積
変化により液槽から液が溢れ出るとか、液槽内液量が不
足するとかの予測ができず、不便である。

そこで本発明の一つの目的は、高温、低温に維持される
液体、熱膨張係数の大きい液体を含め、広く一般に液槽
内に収容される液面位置を、液槽からの熱的影響を少な
くできるサブタンクの利点を生かして、円滑な作動のも
とに正確かつ連続的に検出でき、また、検出結果を液面
制御に供し易い液面検出装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、前記目的を達成できるとと
もに、液槽内液量が変化した場合の液面位置を予測でき
゛る液面検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は最初に記載した目的にしたがい、底部が液槽底
部に連通管にて連通ずるとともに上部が前記液槽上部に
均圧管にて連通ずるサブタンクと、前記サブタンク内液に浮かべられるフロートと、前記フ
ロートに連結されたフロート位置伝達部材と、前記サブタンク内液面位置に対応する前記伝達部材位置
を連続的に検出しつつ電気量に変換してサブタンク内液
面位置を求める手段と、前記液槽内液体の現在温度を検
出する手段と、前記サブタンク内液体の現在温度を検出
する手段と、前記液槽内液面位置を求める演算手段と、前記演算手段
に液体の熱膨張係数を指示入力する熱膨張係数指示手段
と、を備え、前記演算手段は、前記サブタンク内液面位置を求める手
段により求められる液面位置、前記両温度検出手段によ
り検出される前記液槽内液体およびサブタンク内液体の
温度ならびに前記熱膨張係数指示手段により指示される
液体の熱膨張係数に基づいて前記液槽内液面位置を算出
することを特徴とする液面検出装置を提供するものであ
る。

前記サブタンク内液面位置を求める手段としては、前記
伝達部材位置をラックピニオン機構、各種リンク機構等
の手段で物理的にとらえ、これを可変抵抗器等で抵抗値
、電流値、電圧値等の電気量に変換するものが考えられ
る。

また、本発明は二番目に記載した目的にしたがい、かか
る液面検出装置において、さらに、現在とは異なる液槽
内液体温度を前記演算手段へ指示入力する液体温度指示
手段を設け、前記演算手段が、前記サブタンク内液面位
置を求める手段により求められる液面位置、前記サブタ
ンク内液体温度検出手段により検出される該サブタンク
内液体現在温度、前記熱膨張係数指示手段により指示さ
れる液体の熱膨張係数および前記液体温度指示手段によ
り指示される現在とは異なる液槽内液体温度に基づいて
該異なる液体温度における液槽的予測液面位置を算出す
ることができる液面検出装置を提供するものである。

なお、この場合、演算手段は、液槽的予測液面位置を求
めるにあたって該液槽内液体の現在温度等も考慮して前
記予測液面位置を算出するものでもよい。

また、現在とは異なる液槽内液体温度を前記演算手段へ
指示入力する液体温度指示手段は、周囲温度を検出する
手段を含むことができ、前記異なる液体温度が該周囲温
度下における液槽内液体温度であるときには、該周囲温
度検出手段により検出される温度を咳異なる液体温度と
して前記演算装置へ入力するようにしてもよい。

なお、「周囲温度」とは、液面検出装置を付設した装置
類の周囲雰囲気温度（例えば室温）である。

〔作　用〕

本発明液面検出装置によると、サブタンク内に浮かべら
れるフロートが液面の上下動により昇降し、該フロート
の昇降にフロート位置伝達部材が連動し、該伝達部材の
位置が連続的に電気量に変換されてサブタンク内液面位
置が求められる。

前記演算手段では、前記サブタンク内液面位置と、サブ
タンク内液体温度検出手段および液槽内液体温度検出手
段により求められる両液体温度と、前記液体の熱膨張係
数とに基づいて前記液槽内液面位置が算出される。

現在とは異なる液槽内液体温度を前記演算手段へ指示入
力する液体温度指示手段が備わっているときには、現在
とは異なる所望の液槽内液体温度を前記演算手段へ入力
して該異なる液体温度における液槽的予測液面位置を求
めることができる。

また、液面検出装置が付設された周囲温度を検出する手
段が設けられていて、前記異なる液体温度が該周囲温度
下における液槽内液体温度であるときには、該周囲温度
検出手段により検出される温度を該異なる液体温度とし
て前記演算装置べ入力して、周囲温度下における液槽内
の予測液面位置を求めることができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図面に示す実施例液面検出装置は冷熱衝撃試験装置９０
に付設されているものである。該液面検小装置を説明す
る前に、まず、冷熱衝撃試験装置９０の概略を説明する
。

該装置９０は上下全体にわたり水平断面積が実質上−様
な高温液槽９１および低温液槽９２を備えている。高温
液槽９１には所定の高温（本例の場合１５０″Ｃ）に維
持されたフッ素系不活性液Ｌ１が収容されており、液槽
９２には所定の低温（本例の場合−６５°Ｃ）に維持さ
れたフッ素系不活性液Ｌ２が収容されている。これら両
液槽は断熱壁９３によって囲まれている。

また、各液槽の上部には液のやや上方まで張り出した縁
枠部材９４が設けられており、この部材に両開きタイプ
の開閉可能なシャッタ９５が設けられている。

図示しない試料は試料かご９６に収められ、この試料か
ごが図示しない駆動手段により図面に示す矢印方向に上
下動あるいは左右方向に往復動して両液槽に交互に漬け
られる。

液槽９１および９２の上部は液槽口部を含め、気密性の
ある箱体９７によって覆われている０箱体９７の前部は
図示、ない開閉自在の扉によってて試料かご９６に試料
を出し入れすることができる。

液面検出装置は高温液槽および低温液槽のそれぞれに対
し設けられているが、両液面検出装置ＡおよびＢはいず
れも実質上同構造のものであるから、ここでは高温液槽
９１に対し設けられた装置Ａを中心に説明する。なお、
液面検出装置Ｂにおける部品で装置Ａにおけると同様の
ものには添字ｒｌ）Ｊをともなった数字符号が付けられ
ている。

液面検出装置Ａは水平断面積が実質上−様なサブタンク
ｌを備えている。該サブタンクは高温液槽９１から熱的
に隔絶されるに十分な距離をとって配置されており、そ
の底部は液槽９１の底部に連通管１１によって連通して
おり、上部は液槽９１の上部（気相部）に均圧管１２に
よって連通している。なお、サブタンク１の底部にはス
トップバルブ１４が設けられており、ここを開いてサブ
タンク内の液体を排出することができるようになってい
る。

該サブタンク内の液にはフロート２が浮かべられており
、該フロートにはシャフトの形態のフロート位置伝達部
材３が固定されている。該部材３はサブタンク上部に設
けられたガイド部１３を昇降自在に貫通して上方へ伸び
ており、フロート昇降動作にｌ対ｌで連動する。フロー
トｌおよび部材３は液体からの熱的影響、化学的影響を
考慮し、耐熱および耐食性の高い材料（本例の場合、ス
テンレススチール）から作られている。なお、これらの
材質については、サブタンク内液体温度が液槽内液体温
度よりかなり周囲態度に近くなっているときには、適当
な合成樹脂等を採用することもできる。この場合には、
それだけ材料費を安価に抑えることができる。

（以下、この頁余白）部材３の上端はタンクｌ内の液体や蒸気から熱的および
化学的影響を受けない位置まで突出している。該上端に
はサブタンク内の液面位置に対応する該部材３の位置を
連続的に検出しつつ電気量に変換して現在サブタンク内
液面位置を求める装置４が連結されている。該°装置４
は、部材３の上端に摺動子を連結したスライド式抵抗器
を含んでおり、該抵抗器における抵抗値の変化にもとづ
いてサブタンク内液面位置を電気量（例えば電圧）とし
て求めるものである。

また、液面検出装置Ａはマイクロコンピュータを主体と
する演算装置５を備えている。この演算装置５の入力ポ
ートには、前記サブタンク内液面位置検出装置４、高温
槽９１内の液温度を検出する熱電対等め温度センサ６１
を含む温度検出器６、サブタンク内の液体温度を検出す
る熱電対等の温度センサ７１含む温度検出器７および冷
熱衝撃試験装置の周囲温度を検出する温度検出器８なら
びに操作部ｌＯが接続されている。

操作部１０には現在の高温液槽内の液体温度とは異なる
温度における該液槽９１内液面位置を予測するために咳
異なる温度を指示入力するための温度指示部１０１、液
体の熱膨張係数を指示入力するための熱膨張係数指示部
１０２が設けられている。

温度指示部１０１は、「周囲温度ｊを指定できる部分を
備えており、この温度を指定すると、周囲温度検出器８
の出力が演算装置５において採用される。

操作部１０には、さらに、高温液槽内の現在液面位置を
求めるモードと予測液面位置を求めるモードとを切り換
える部分１０３が設けられている。

また、演算装置５の出力ボートには高温液槽内の液面位
置を表示する表示器１０４が接続されている。

液面検出装置Ａによると、切り換え部１０３において現
在液面位置を求めるモードが設定されているときには、
装置４からのサブタンク１内液面位置を示す出力、温度
検出器６および７からの出力ならびに熱膨張係数指示部
１０２によって入力された熱膨張係数に基づいて高温液
槽９１内の液面位置が算出される。すなわち、本例では
、サブタンク１内の液槽９１底からの液面位置（高さ）
をＨｌ、タンクｌ内液体温度をｔ１°Ｃ１槽９１内液体
温度をＣ２”Ｃ１液体の膨張係数をαｃＩ＋１７　ｃｎ
？　’Ｃとすると、槽９１内の槽底がらの液面位置（高
さ）Ｈ２は次式により算出される。

Ｈ２＝ＨＩ　　（１＋α（ｔ　２−ｔ　１）　）この計
算結果は表示器１ｏ４゛に表示される。

モード切り換え部１０３によって予測液面位置を求める
モードが設定されているときには、装置４の出力、温度
検出器７からの出力、熱膨張係数指示部１０２によって
セットされた液体の熱膨張係数および温度指示部１０１
において指示された現在の液体温度とは異なる所望の温
度Ｌ３に基づいて該異なる温度における高温液槽９１内
の予測液面位置が算出される。本例では前述の式におい
て温度ｔ２を温度指示部１０１において指示した温［Ｃ
３に置き換えて算出する。この計算結果は表示器１０４
に表示される。

また、予測液面位置を求めるモードのとき、温度指示部
１０１において「周囲温度」が指示されると、演算装置
５では周囲温度検出器８からの入力が採用され、表示器
１０４には周囲温度Ｃ４°Ｃ下における液体温度のもと
の液槽内液面位置が表示される０本例では、該予測液面
位置は前述の式における温度ｔ２をＣ４に置き換えて算
出され、この計算結果が表示器１０４に表示される。

前記実施例液面検出装置によると、サブタンク内の液面
位置を求める装置４は、液体自体や液体から発生する蒸
気に影響されることなく、またそれらの温度に影響され
ることなく円滑正確に且つ連続的に作動し、こうして連
続的に得られるサブタンク内液面位置が演算装置５にお
いて温度を補正データとして液槽内の液面位置に換算さ
れる。

カ＜シて液槽内液面位置を正確且つ連続的に検出、モニ
タできる。

また、種々の温度条件における槽内液面位置を予測する
ことができ、したがって安全に液槽を使用でき、また、
液面位置の制御にも利用できる。

さらに、演算装置５において得られる算出結果は液面位
置の制御に容易に供することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく他
にも様々の態様で実施することができる。

例えばサブタンク内液面位置を求める装置４において使
用される直線型のスライド式抵抗器に代えて回転形の抵
抗器を用いることができる。この場合には該抵抗器にお
ける回転摺動子をピニオン軸に固定し、該ピニオンを部
材３上端に固定のラックに噛み合わせることができる。

また、液面装置ＡとＢにおいて演算装置の全部または一
部等を共通にしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によると、高温、低温に維持される液体、熱膨張
係数の大きい液体を含め、広く一般に液槽内に収容され
る液面を、液槽からの熱的影響を少なくできるサブタン
クの利点を生かして、円滑な作動のもとに正確かつ連続
的に検出でき、また、検出結果を液面制御に供し易い液
面検出装置を提供することができる。

また、現在液体温度とは異なる液体温度（周囲温度下に
おける場合を含む）における予測液面位置を求めること
ができるように構成されているときには、現在液体温度
とは異なる種々の所望の液体温度における予測液面位置
を容易に求めることができるとともに幅広い液面位置制
御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は液槽式冷熱衝撃試験装置に採用した本発明実施例
の概略説明図である。９０・・・冷熱衝撃試験装置、９１・・・高温液槽、９２・・・低温液槽、Ｌｌ・・・高温液、Ｌ−２・・・低温液、１、ｉｂ・・・サブタンク、２．２ｂ・・・フロート、３．３ｂ・・・フロート位置伝達部材、４．４ｂ・・・
サブタンク内液面位置を求める装置、５．５ｂ・・・演
算装置、ｓ’：ｓｂ・・・液槽内液体温度検出器、７．７ｂ・・
・サブタンク内液体温度検出器゛、８．８ｂ・・・周囲
温度捻出器、１０１．１０１ｂ・・・温度指示部、１０２．１０２ｂ・・・熱膨張係数指示部、１０３．１
０３ｂ・・・モード切り換え部、１０４．１０４ｂ・・
・液面位置表器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）底部が液槽底部に連通管にて連通するとともに上
部が前記液槽上部に均圧管にて連通するサブタンクと、前記サブタンク内液に浮かべられるフロートと、前記フロートに連結されたフロート位置伝達部材と、前記サブタンク内液面位置に対応する前記伝達部材の位
置を連続的に検出しつつ電気量に変換してサブタンク内
液面位置を求める手段と、前記液槽内液体の現在温度を
検出する手段と、前記サブタンク内液体の現在温度を検
出する手段と、前記液槽内液面位置を求める演算手段と、前記演算手段に液体の熱膨張係数を指示入力する熱膨張
係数指示手段と、を備え、前記演算手段は、前記サブタンク内液面位置を求める手
段により求められる液面位置、前記両温度検出手段によ
り検出される前記液槽内液体およびサブタンク内液体の
温度ならびに前記熱膨張係数指示手段により指示される
液体の熱膨張係数に基づいて前記液槽内液面位置を算出
することを特徴とする液面検出装置。
（２）現在とは異なる液槽内液体温度を前記演算手段へ
指示入力する液体温度指示手段が設けられており、前記演算手段は、前記サブタンク内液面位置を求める手
段により求められる液面位置、前記サブタンク内液体温
度検出手段により検出される該サブタンク内液体現在温
度、前記熱膨張係数指示手段により指示される液体の熱
膨張係数および前記液体温度指示手段により指示される
現在とは異なる液槽内液体温度に基づいて該異なる液体
温度における液槽内予測液面位置を算出することができ
ることを特徴とする請求項１記載の液面検出装置。
（３）前記現在とは異なる液槽内液体温度を前記演算手
段へ指示入力する液体温度指示手段は、周囲温度を検出
する手段を含んでおり、前記異なる液体温度が該周囲温
度下における液槽内液体温度であるときには、該周囲温
度検出手段により検出される温度を該異なる液体温度と
して前記演算装置へ入力するように構成されている請求
項２記載の液面検出装置。