JPH0539464Y2

JPH0539464Y2 -

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Publication number: JPH0539464Y2
Application number: JP1635490U
Authority: JP
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1993-10-06
Anticipated expiration: 2003-10-06
Also published as: JPH03109021U

Description

【考案の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本考案は、電極棒の腐蝕及び静電容量による検
出器の誤動作を防止して水槽等の水位を検出する
電極棒式液面検出装置に関する。

【従来の技術】

従来、水槽等の水位を電極棒によつて検出する
装置としては、第７図に示すように検出器と電極
棒間に交流電圧を印加して検出するものと、第８
図に示すように直流低圧の間欠電圧を印加して検
出するものとがあつた。

【考案が解決しようとする課題】

本来、水槽等の液面は遠隔地点で検出するた
め、従来の交流式のものでは電極棒と検出器間の
配線距離が長くなり、配線間に余分な静電容量が
蓄積し、この静電容量が検出器を誤動作させてし
まうことがあつた。そして斯かる事態がポンプが
排水をしている時に発生すると、排水が継続され
てしまい、遂には渇水状態でポンプが空転し続け
ることとなり、ポンプのモーターが焼損してしま
うことがあつた。また、逆に給水が必要な時に係
る事態が生じると給水が行われず、渇水状態に陥
つてしまうこともあつた。更に、直流低圧の間欠電圧を印加する方式のも
のは、液体の電気分解による酸化によつて電極棒
が腐蝕してしまい、正確な検出ができなくなると
共に、電極棒の交換頻度が多くなつて手間がかか
り、更に電気分解による水質の変化やガスの発生
等の欠点があつた。以上のように、従来の検出器は重大な欠点を有
し、特に水槽が住宅等の生活用水を供給するもの
である場合等は、検出器の誤動作により住民の日
常生活に重大な影響を及ぼし、その被害は大きい
ものがあつた。従つて、誤動作が発生しない検出
器の早期なる開発が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記従来の各課題を解決すべく鋭意
研究の結果開発されたものであり、電極棒の腐蝕
を防ぐため液面の検出に交流電流を使用すること
を原則とし、配線間に蓄積した静電容量によつて
流れる電流と電極棒が液面を検出した電流との合
成電流を方形波電圧信号に変換し、この信号と基
準となる交流電源電圧信号の位相角より90°＋Δθ
（ここでΔθは限りなく0°に近い角度である。）遅
れた位相角を有する方形波電圧信号に変換した信
号とを信号判別回路に入力して、移相回路から出
力された信号がハイレベルとなつた時に検出回路
から出力された信号がハイレベルであるか否かを
判別し、この信号判別回路から出力される信号に
応じてリレースイツチを開閉作動させ、マグネツ
トコンタクターを作動できるように構成する。即
ちその構成とは、水槽内に検出液面の角高さに対
応して設けられた複数の電極棒と、液面検出器を
使用して液面を検出する電極棒式液面検出装置に
おいて、前記液面検出器は、電極棒が検出した電
流と配線間に蓄積された静電容量によつて流れる
電流との合成電流を入力して方形波電圧信号に変
換する検出回路と、交流電源電圧信号を入力する
と共に、交流電源電圧信号の位相角より90°＋Δθ
遅れた位相角を有する方形波電圧信号を作り出す
移相回路と、この移相回路及び前記検出回路から
出力される信号を入力すると共に、移相回路から
出力された信号がハイレベルとなつた時に検出回
路から出力された信号がハイレベルであるか否か
を判別し、マグネツトコンタクターに接続された
リレースイツチを作動する信号を出力する信号判
別回路とから成ることにある。

【作用】

電源回路は交流電源電圧信号を直流安定電圧信
号に変換すると共に、この直流安定電圧信号を移
相回路及び検出回路及び信号判別回路へ各回路の
電源として供給する。移相回路は、交流電源電圧
信号をこの交流電源電圧信号の位相角より遅れた
位相角を持つ方形波電圧信号に変換すると共に、
この方形波電圧信号を信号判別回路へ出力する。
検出回路は電極棒が検出した電流と配線間に蓄積
された静電容量によつて流れる電流との合成電流
を電圧変換し、基準となる交流電源電圧信号から
の位相差を方形波電圧信号に変換し、その信号を
信号判別回路へ出力する。そして、リレースイツ
チは信号判別回路から出力される信号に応じて開
閉作動すると共に、マグネツトコンタクターが作
動し、ポンプ用のモーターが作動または停止す
る。

【実施例】

第１図は本考案に係る電極棒式液面検出装置の
一実施例を示し、第２図は本装置全体の回路図を
示す。先づ、各回路の動作を図面に基づいて説明
する。電源回路３は交流電圧信号を直流安定電圧信号
に変換し、この直流安定電圧信号を移相回路４及
び検出回路５及び信号判別回路６に夫々の電源と
して供給する。次に移相回路４は交流電源電圧信
号より90°＋Δθ位相の遅れた方形波電圧信号（第
３図ｃ参照）を形成し、この方形波電圧信号を信
号判別回路６へ出力する。検出回路５は電極棒１
ｂまたは１ａが液面を検出した時の電流を検出
し、また、配線間に蓄積された静電容量によつて
流れる電流をも検出する。信号判別回路６はＤフ
リツプフロツプ回路を使用し、電極棒１ａと１ｃ
が液体を介して導通したときにのみＱ出力がハイ
レベル（以下、“Ｈ”と称する）となるように構
成されている。今、水槽１４内の液面は１４ｃの位置にあると
すると、電極棒１ｃと１ａ間には電流は流れない
ので、変流器１６からは何も検出されず、第２図
中の検出点ｄにおける検出回路５の出力波形は第
４図ｂに示すように電圧V_EEなる直流定電圧信号
波形になる。又第２図中の検出点Ｃにおける移相
回路４の出力は常時第５図ｂに示すような電圧信
号波形になる。従つて、信号判別回路６には第５
図ｂと第４図ｂに示すような電圧信号が夫々入力
され、第５図ｂ，ｃに示すようにCP入力が立上
がり時にＤ入力はローレベル（以下、“Ｌ”と称
する）であるため、信号判別回路６のＱ出力は
“Ｌ”となり、リレースイツチ７は作動せず、リ
レースイツチ７のｂ接点７ｂは閉じた状態を維持
する。即ち、マグネツトコンタクター８は入つた
ままの状態を保ち、ポンプ１０のモーター９は作
動を継続する。次に、液面が１４ａの位置に達す
ると、電極棒１ａと１ｃ間には液体を介してIrな
る電流が流れる。そして、この電流Irは検出回路
５の変流器１６によつて検出され、抵抗Ｒ３を介
して電圧変換されると共に、増幅器１７によつて
所定電圧まで増幅され、コンパレーター１８によ
つて第４図ｃに示すような方形波電圧信号に変換
される。従つて、信号判別回路６には第５図ｂと
第４図ｃに示すような電圧信号が夫々入力され、
第５図ｂ，ｄに示すようにCP入力が立上がり時
にＤ入力は“Ｈ”であるため、信号判別回路６の
Ｑ出力は“Ｈ”となり、リレースイツチ７のｂ接
点７ｂは開作動し、マグネツトコンタクター８が
外れ、モーター９が停止し、給水ポンプ１０の給
水動作が停止する。次に水槽の液面位置が１４ｃのとき、即ち電極
棒１ａと１ｃが非導通のときに接続線１と３
間に静電容量が蓄積すると、この静電容量による
電流Icが接続線１に流れ、この電流Icは変流器
１６によつて検出され、前記同様に方形波電圧信
号に変換されるが、この方形波電圧信号は第４図
ｄに示すように交流電源電圧信号よりも90°位相
が進んでいる。従つて信号判別回路６の入力は第
５図ｂ，ｅに示すようにCP入力が立上がり時に
Ｄ入力は“Ｌ”であるため、信号判別回路６のＱ
出力は“Ｌ”になる。従つてリレースイツチ７は
作動せず、マグネツトコンタクター８も閉じたま
まなので、給水ポンプ１０は給水動作を継続す
る。また、液面位置が１４ａのとき、即ち電極棒１
ａと１ｃが液体を介して導通しているときに接続
線１と３間に静電容量が蓄積すると、第２図
に示すように液体の抵抗Ｒを介して流れる電流Ir
と共に、静電容量による電流Icが接続線１に流
れ、これらの電流IrとIcは変流器１６によつて検
出され、前記同様に方形波電圧信号に変換され
る。しかし、この方形波電圧信号は第４図ｅに示
すように交流電源電圧信号よりも（90°−Δθ）進
んでおり、また（90°−Δθ）以上進まないので、
信号判別回路６の入力は第５図ｂ，ｆに示すよう
にCP入力が立上がり時にＤ入力は“Ｈ”であり、
信号判別回路６のＱ出力は“Ｈ”となる。従つて
リレースイツチ７は閉じたままで、マグネツトコ
ンタクター８も閉じた状態を維持するので、給水
ポンプ１０は給水動作を継続する。また、第６図に示す回路は検出回路５が作り出
す方形波電圧信号と同じ信号を作り出すことがで
きるもので、この回路を第２図に示す検出回路５
の回路に替えて用いることもできる。

【考案の効果】

以上のように本考案に係る電極棒式液面検出装
置は、交流電圧信号によつて液面を検出するた
め、直流の間欠電圧を印加する従来の方法に比
べ、電極棒の腐蝕が少ないので電極棒の交換する
手間も少なく、また、水質の変化を防止でき、精
度の高い検出ができるのである。更に、電極棒が
検出する電流と、配線間に蓄積された静電容量に
よつて流れる電流との合成電流を方形波電圧信号
に変換し、この信号と基準となる交流電源電圧信
号の位相を（90°＋Δθ）遅らせた方形波電圧信号
に変換した信号との交差を判別して、リレースイ
ツチを作動させるものであるから、配線間の静電
容量による誤動作が防止される。従つて、ポンプ
の空転による焼損や水槽の渇水、また過度の給水
を防止できる等、その効用は大である。特に水槽
が住宅、病院等の給水施設として使用されている
場合の渇水は、住民の生活環境や人命にも係るも
のであるから、それを防止できることは極めて有
益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電極棒式液面検出装置の
説明図、第２図は本考案に係る電極棒式液面検出
装置の回路図、第３図ａ，ｂ，ｃは夫々移相回路
４の検出点ａ，ｂ，ｃにおける電圧波形、第４図
ａは検出点ａにおける電圧波形、第４図ｂは電極
棒１ａと電極棒１ｃが非導通の場合の検出点ｄに
おける電圧波形、第４図ｃは電極棒１ａと電極棒
１ｃが液体抵抗Ｒを介して導通した場合の検出点
ｄにおける電圧波形、第４図ｄは電極棒１ａと電
極棒１ｃが非導通の場合に配線間の静電容量によ
る電流を検出回路５が検出した場合の検出点ｄに
おける電圧波形、第４図ｅは電極棒１ａと電極棒
１ｃが液体抵抗Ｒを介して導通している場合に配
線間の静電容量による電流を検出回路５が検出し
た場合の検出点ｄにおける電圧波形を夫々示す。
第５図ａは検出点ａにおける電圧波形、第５図ｂ
は検出点ｃにおける電圧波形、第５図ｃは電極棒
１ａと電極棒１ｃが非導通の場合の検出点ｄにお
ける電圧波形、第５図ｄは電極棒１ａと電極棒１
ｃが導通した場合の検出点ｄにおける電圧波形、
第５図ｅは電極棒１ａと電極棒１ｃが非導通の場
合に配線間の静電容量による電流を検出回路５が
検出した場合の検出点ｄにおける電圧波形、第５
図ｆは電極棒１ａと最長電極棒１ｃが導通してい
る場合に配線間の静電容量による電流を検出回路
５が検出した場合の検出点ｄにおける電圧波形を
夫々示す。第６図は検出回路５の変更実施例を示
す回路図である。第７図は電極棒に交流電圧を印
加して液面を検出する従来の液面検出装置の説明
図である。第８図は電極棒に直流低圧の間欠電圧
を印加して液面を検出する従来の液面検出装置の
説明図である。１ａ，１ｂ，１ｃ……電極棒、２……液面検出
器、３……電源回路、４……移相回路、５……検
出回路、６……信号判別回路、７……リレースイ
ツチ、７ａ……リレースイツチ７のａ接点、７ｂ
……リレースイツチ７のｂ接点、８……マグネツ
トコンタクター、９……モーター、１０……給水
ポンプ、１１，１２……電圧線、１３……中性
線、１４……水槽、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ……
水位、１５……給水源、１６……変流器、１７…
…増幅器、１８……コンパレーター、１９……動
作表示LED、２０……検知回路、２１……発振
部、２２……検知部、Ｒ……液体抵抗、R1，
R2，R3……抵抗、Ｃ……配線間静電容量、Ic…
…配線間静電容量Ｃによる電流、Ir……液体抵抗
Ｒによる電流、１，２，３……接続線、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ……検出点、CP……信号判別回
路６の移相回路４からの入力部、Ｄ……信号判別
回路６の検出回路５からの入力部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

水槽内に検出液面の各高さに対応して設けられ
た複数の電極棒と、液面検出器を使用して液面を
検出する電極棒式液面検出装置において、前記液
面検出器は、電極棒が検出した電流と配線間に蓄
積された静電容量によつて流れる電流との合成電
流を入力して方形波電圧信号に変換する検出回路
と、交流電源電圧信号を入力すると共に、交流電
源電圧信号の位相角より90°＋Δθ遅れた位相角を
有する方形波電圧信号を作り出す移相回路と、こ
の移相回路及び前記検出回路から出力される信号
を入力すると共に、移相回路から出力された信号
がハイレベルに立上がつた時に検出回路から出力
された信号がハイレベルであるか否かを判別し、
マグネツトコンタクターに接続されたリレースイ
ツチを作動する信号を出力する信号判別回路とか
ら成ることを特徴とする電極棒式液面検出装置。