JPH04344425A - 液面検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液面検出装置に関し、
特に、構造の簡単なセンサによって多段階の液面高さを
検出することができ、しかも被検出液体に対するセンサ
の耐腐食性をも向上できる液面検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体槽に蓄えられた液体の量つまり液面
高さを検出し、その検出結果に基づいて液体の量を予定
の値に維持させるシステムがある。すなわち、液体の使
用や消耗によって前記液面高さが予定の下限値より下回
ったときには、液体供給ポンプを駆動させるなり、供給
路の弁を開くなりして液体の補給を行う。そして、この
補給動作によって液面高さが予定の上限値に達したなら
ば、前記ポンプを停止させるか、供給路の弁を閉じるか
して液体の補給を停止させる。このような液体量制御シ
ステムにおいては、液面高さが予定の上限値に達したり
下限値まで下がったことを検出するための検出手段が必
要となる。

【０００３】従来から知られている検出手段には次のよ
うなものがある。まずその一つとして、液面に浮かべら
れたフロートの位置によって液面高さを検出する装置が
ある。この装置では、液面高さの変動によって上下動す
る前記フロートに連動するアクチュエータを設けてある
。そして、高さ方向予定位置に設置されたリミットスイ
ッチを、前記アクチュエータによって作動させるように
し、このリミットスイッチのオン・オフ信号に基づいて
液面高さを検出するように構成されている。

【０００４】また、複数の棒状のセンサを、互いにその
先端位置を高さ方向においてずらした状態で液体槽の中
に配置し、各センサ同士の導通の有無によって液面高さ
およびその変化を判断するようにした装置も知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の検出装置には、
次のような問題点があった。まず、フロートを用いる装
置では、設定レベルの数だけリミットスイッチを設けな
ければならないし、フロートがスムーズに上下動できる
ようなガイド部材を必要としたり、アクチュエータと多
数のリミットスイッチとの取付位置の相互調整も繁雑に
なるという不具合があった。

【０００６】また、複数のセンサを液体槽に配設して構
成された装置でも、同様に多数のセンサを必要とするし
、各センサ相互の位置調整も繁雑である。さらにセンサ
自体の、液体に対する耐腐食性を考慮したとき、対象液
体の種類によっては高価な金属材料を使用しなければな
いことも有り得る。

【０００７】このように、従来の検出装置では、液面高
さを複数の設定値に制御しようとした場合、装置の取付
け調整が繁雑であり、耐久性の点でも問題があった。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、多数の液面高さ設定を簡単に行え、しかも耐久
性の高い液面検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明は、間隙を有して対向する一対の被覆導
体からなり、かつ前記被覆導体が液体槽の深さ方向予定
範囲に亘って延長して配設された静電容量形センサと、
時定数の大きさによって前記静電容量形センサの静電容
量を検出する手段と、検出された静電容量を予定の基準
値と比較して前記静電容量形センサに対する前記液体槽
内の液面高さを判定する手段とを具備した点に特徴があ
る。

【００１０】

【作用】上記の特徴を有する本発明では、時定数の大き
さによって前記静電容量形センサ（以下、単にセンサと
いう）の静電容量を検出する。センサが被検出液体に浸
漬されている深さに応じてセンサの静電容量は変化する
ので、この静電容量を基準値と比較することによって液
面高さを検出できる。

【００１１】すなわち、液面の高さに応じて、前記静電
容量形センサの導体間に介在する液体の高さも変化し、
液体と空気との比誘電率の違いによって静電容量形セン
サの静電容量が変化するのである。

【００１２】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。図３は水槽の水を予定量に保持するためのシ
ステムを示す図である。同図において、水道４がソレノ
イドバルブ３を介して水槽５に導かれている。そして、
前記ソレノイドバルブ３はは水面検出器２からの指令に
応答して開閉する。すなわち、水面高さが水面検出器２
に設定された予定の下限値以下に下がった場合はソレノ
イドバルブ３が開かれて給水され、予定の上限値以上に
上がったときにはソレノイドバルブ３は閉じられて給水
が停止される。

【００１３】水面が予定の上限値より上がったか、下限
値より下がったかは、センサ１によって判定される。セ
ンサ１は水槽５内に適宜の取付手段によって固定される
。この固定に際し、センサ１は、後で詳述する導体が水
槽５の深さ方向予定範囲に亘って延長するように、すな
わちセンサ１の長手方向と水槽５の深さ方向とが略一致
するように取付けられる。

【００１４】次に、図４を参照して前記センサの構成を
詳細に説明する。図４において、センサ１は予定の間隙
Ｇを有して対向する２本の被覆導体６，７を含んでいる
。被覆導体６，７は、本体となる銅製の導体６ａ，７ａ
のうち、少なくとも被検出液体つまり水槽５の水に浸漬
する部分がビニール被覆６ｂ，７ｂで被覆される。

【００１５】また、被覆導体６，７の間には前記間隙Ｇ
を形成するためのスペーサ８，９が挿入されている。さ
らに、被覆導体６，７およびスペーサ８，９は帯体１０
，１１によって固縛されて定形的なセンサ１が形成され
る。各導体６ａ，７ａの端部に固定されたリード線１２
，１３によってセンサ１が前記水面検出器２に接続され
る。

【００１６】続いて、前記水面検出器２の構成を説明す
る。図１は水面検出器２の構成を示すブロック図であり
、図２はブロック図における各点での波形図である。 図１において、コンデンサ１として図示されているのが
、前記センサ１である。すなわち、センサ１の導体６ａ
，７ａのうち一方は発振回路１４の出力側および比較器
１５の入力側に接続され、他方は接地されていて、図示
のようなコンデンサと等価に作用する。

【００１７】発振回路１４は単安定形マルチバイブレー
タを含み、トリガパルスに応答して図２（ａ）に示す波
形のパルス信号を出力する。このパルス信号は、ダイオ
ード１６を通って比較器１５に供給される。ところで、
回路中のコンデンサつまりセンサ１によって、前記パル
ス信号は図２（ｂ）のような波形の信号として比較器１
５に入力される。

【００１８】図２（ｂ）において、前記コンデンサつま
りセンサ１の静電容量が大きいと、時定数が大きくなっ
て比較器１５の入力信号は点線で示した波形になる。一
方、センサ１の静電容量が小さいときは、時定数が小さ
くなって比較器１５の入力信号は実線で示した波形とな
る。すなわち、センサ１が水により深く浸漬していると
きの波形は点線のようになり、水に対するセンサ１の浸
漬量が浅いときの波形は実線のようになる。

【００１９】図２（ｂ）に示した波形を基準電圧Ｖｒｅ
ｆ１をしきい値として得られる比較器１５の出力信号は
図２（ｃ）のようになる。図２（ｃ）に示した波形にお
いて波形の幅τおよびτ１はセンサ１の静電容量の大き
さによって決定される。すなわちセンサ１が水に深く浸
漬しているときの波形の幅τ１は水に対するセンサ１の
浸漬量が浅いときの波形の幅τより大きい。

【００２０】図２（ｃ）で示した波形を持つ信号は、積
分回路１７に入力される。その結果、積分回路１７に対
する入力信号は、ほぼ平均化されたレベルの信号となっ
て積分回路１７から出力される。積分回路１７から出力
された信号は液面の上限設定器１８および下限設定器１
９に供給される。上限設定器１８および下限設定器１９
にそれぞれ供給される信号と比較される設定電圧Ｅｒ１
，Ｅｒ２は、基準電圧Ｖｒｅｆ２に基づき、これが調整
器２０，２１で調整されたものである。

【００２１】積分回路１７の出力信号が上限設定器１８
の設定電圧Ｅｒ１より高い場合、上限設定器１８は検出
信号を出力する。また、積分回路１７の出力信号が下限
設定器１９の設定電圧Ｅｒ２より低い場合、下限設定器
１９が検出信号を出力する。リレー２２および２３は、
上限設定器１８および下限設定器１９の出力信号に応答
してそれぞれ作動する。なお、比較器１５に対する感度
調整のために、可変抵抗器２４を設けてもよい。これら
のリレー２２，２３の動作によって前記ソレノイドバル
ブ３を開閉させ、水量が予定の上限値を超えれば水の供
給を停止させ、その反対に水量が下限値を下回れば水を
補給させることができる。

【００２２】積分回路１７の出力信号と比較するための
電圧を設定する設定器は、本実施例のように上限値と下
限値のみを設定するだけでなく、さらに設定数を増加す
ることは任意である。設定器の増設によってより精密な
液量制御が可能になるし、上限値や下限値を超えたとき
に異常を知らせる警報器を鳴動させるなどの安全装置を
駆動させることも容易である。

【００２３】なお、本実施例では、センサ１の導体の被
覆材としてビニールを使用したが、絶縁や液体による腐
食防止を考慮して選択された材料ならば、これに限らず
他の樹脂材料やセラミックス材料でもよいし、導体６ａ
、７ａも銅に限らず導電性の高い金属材料であればよい
。また、センサ１の配設位置および長さは槽の深さおよ
び液体量の制御範囲に応じて決定すればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、液体を収容した槽の中に挿入したセンサの浸
漬量に応じて変化する静電容量を検出できるようにした
。したがって、この検出された静電容量の検出値を基準
設定値と比較することにより、この基準設定値をもとに
前記槽内の液体の量を検出できる。

【００２５】前記基準設定値の設定は実施例のように調
整器で簡単に行える。したがって基準設定値を複数設け
ることによって、液体の量を多段階で検出することは容
易となり、その検出信号に従ってソレノイドバルブや安
全装置などの各種制御機器に指令を送り、液体量の精密
な制御を実施できる。

【００２６】また、液体に浸漬するセンサは耐腐食性の
高い被覆で覆ってあるので、長期間の使用に耐え得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　　　本発明の一実施例を示す水面検出器の
ブロック図である。

【図２】　　　　水面検出器の動作を説明するための信
号波形図である。

【図３】　　　　水量調整システムを示す図である。

【図４】　　　　静電容量形センサを示す部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１…センサ、　　２…水面検出器、　　３…ソレノイド
バルブ、　　５…水槽、　　６，７…被覆導体、　　６
ａ，７ａ…導体、　　６ｂ，７ｂ…ビニール被覆、　　
８，９…スペーサ、　　１０，１１…帯体、　　１２，
１３…リード線、　　１４…発振回路、１５…比較器、
　　１７…積分回路、　　１８…上限設定器、　　１９
…下限設定器、　　２０…上限値調整器、　　２１…下
限値調整器、　　２２，２３…リレー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体槽内に配設されたセンサの出力信
   号に基づいて液体槽内の液面を検出する液面検出装置に
   おいて、間隙を有して対向する一対の被覆導体からなり
   、かつ前記被覆導体が液体槽の深さ方向予定範囲に亘っ
   て延長して配設された静電容量形センサと、時定数の大
   きさによって前記静電容量形センサの静電容量を検出す
   る手段と、検出された静電容量を予定の基準値と比較し
   て前記静電容量形センサに対する前記液体槽内の液面高
   さの高低を判定する手段とを具備したことを特徴とする
   液面検出装置。
2. 【請求項２】　　前記基準値として、液面の上限設定値
   および液面の下限設定値を設定したことを特徴とする請
   求項１記載の液面検出装置。
3. 【請求項３】　　前記基準値として、液面の上限設定値
   および液面の下限設定値のいずれか一方を少なくとも含
   む複数の値が設定されたことを特徴とする請求項１記載
   の液面検出装置。