JPH0599728A - 振動式レベル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器内に収納された被検出対象物が所定レベ
ルに達しているか否かを種々の条件下において確実に精
度高く検出することを目的とする。 【構成】 被検出対象物を収納する容器６等に装着され
る振動式レベル検出装置において、容器６等内部へ突設
された閉塞部３が振動体２の実質的な中央を支持してお
り、この振動体２の容器等内部へ突設された感知部2aの
先端部９には加速度感知素子10を設け、閉塞部３の内部
にある振動体２の加振部2bには加振素子８を設けて、加
振素子８による振動体２の振動状態を前記加速度感知素
子10により検出する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、容器等に収納された
粉粒体や液体等のレベルの変化を検出するために設けら
れる振動式レベル検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の振動式レベル検出装置が
被検出対象物を収納した容器６に固定されたところを示
す側面断面図である。この振動式レベル検出装置は、容
器６に収納された被検出対象物である粉粒体や液体等に
当該振動式レベル検出装置の本体50より突出した感知部
22aが接触するように構成されている。感知部22aは、本
体50の筒状部24の内部に収納された検出部22bとともに
棒状の振動体22で構成されており、この振動体22はその
略中央において、筒状部24の突出端部に設けられた膜板
23により支持されている。この膜板23は容器６内部へ突
出する筒状部24の突出端部を閉塞するように設けられて
いる。この振動式レベル検出装置は、筒状部24に形成さ
れた螺刻部24aにナット25を螺合することにより、被検
出対象物を収納した容器６に固定される。

【０００３】前記振動体22の検出部22bには励振用圧電
素子26と受振用圧電素子27が設けられている。励振用圧
電素子26は振動体22を振動させるものであり、受振用圧
電素子27はこの振動体22の励振用圧電素子26による振動
状態を電気信号に変換するものである。この電気信号は
本体50に収納されている増幅回路で増幅された後、出力
回路を介して前記励振用圧電素子26に与えられる。この
ようにして、振動体22は固有振動数で振動が持続するよ
う構成されている。

【０００４】振動体22の感知部22aに被検出対象物であ
る粉粒体等が接触して、この振動体22の振動に抵抗が与
えられると、感知部22aの振動は減衰又は停止する。こ
の感知部22aの振動状態は、検出部22bに取付けられた受
振用圧電素子27により電気信号に変換されて、本体50に
設けられた検波回路により検出される。このようにし
て、従来の振動式レベル検出装置は、検出部22bの振動
状態の変化を検出して被検出対象物がこの振動式レベル
検出装置の感知部22aの周囲に存在するか否かを検知す
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
振動式レベル検出装置は、被検出対象物が所定のレベル
に達しているかどうかを、本体50の筒状部24内部に配設
された検出部22bの振動状態の変化に基づいて検出する
ものであり、本体50から容器６内部へ突出した感知部22
aの振動モードが検出部22bの振動モードと同じように変
化するという前提に立っている。

【０００６】しかしながら、粉粒体等が大きな圧力で固
く充填され感知部22aの振動が被検出対象物である粉粒
体等により強く拘束されて強制的に停止させられたとき
は、振動体22の検出部22bのみが停止せず自励振動を起
こす場合があった。このため、従来の振動式レベル検出
装置は被検出対象物が感知部22aに接触しているにもか
かわらず、被検出対象物が所定レベルに達していないと
いう誤ったデータを出力する可能性があった。この発明
は、上記のような問題を解決して、検出精度が高く、各
種容器に対応することのできる取扱いの容易な振動式レ
ベル検出装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る振動式レ
ベル検出装置は、被検出対象物を収納する容器等の外側
に固定される基部と、前記基部から当該容器等内部へ導
出された閉塞部にその実質的中央部分を支持される振動
体であって、前記閉塞部の内部に配設された内側部分が
平板状に形成され、前記筒状部から突設された外側部分
が実質的に筒状に形成された振動体と、前記振動体の内
側部分に設けられ、前記振動体を振動させる加振手段
と、前記振動体の外側部分の先端部に設けられ、前記振
動体の振動状態を検出する検振手段とを具備するもので
ある。

【０００８】

【作用】この発明の振動式レベル検出装置は、被検出対
象物を収納する容器等内部へ突設された閉塞部の先端に
より支持された振動板を、その振動板の閉塞部内側に配
設された加振部に設けられた加振手段により振動させ
る。振動板の閉塞部外側に配設された感知部に被検出対
象物が接触すると振動板の感知部の先端部の振動は減衰
又は停止し、その振動の減衰又は停止という変化が振動
板の感知部の先端部に設けられた検振手段、例えば加速
度感知素子により検出される。

【０００９】

【実施例】この発明の振動式レベル検出装置の一実施例
を図を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例で
ある振動式レベル検出装置の側面断面図、図２は図１の
振動式レベル検出装置の平面断面図、図３は図１の振動
式レベル検出装置における振動体２近傍を示す側面断面
図、図４は図３の振動体２近傍の平面断面図、図５は図
１の振動式レベル検出装置における電気回路のブロック
ダイヤグラムである。

【００１０】図１に示すように、本実施例の振動式レベ
ル検出装置は、被検出対象物である粉粒体や液体等を収
納する容器６に取付けられて容器６外部に配設される基
部１と容器６内部へ突設される筒状部４を具備してい
る。基部１には、後述する振動体２の振動を安定したも
のにするための重量物であるウェイト７と当該振動式レ
ベル検出装置を駆動するための電気回路等を有するプリ
ント基板15等が収納されている。また、基部１には、被
検出対象物が収納された容器６に取付けるための取付ネ
ジ部1aが形成されており、振動式レベル検出装置はこの
取付ネジ部1aに螺合したナット５により容器６にパッキ
ン、ワッシャを介して固定される構成となっている。基
部１から容器６の内部へ突設された筒状部４はパイプ状
に形成されており、その先端には閉塞部３が設けられて
いる。この実施例では、閉塞部３及び筒状部４はステン
レス鋼(ＳＵＳ304又はＳＵＳ316)で形成されているが、
チタン材、ハステロイ材、モネルメタル材、インコネル
材及び鋼材(ＳＳ材、ＳＣ材等）で形成したパイプを用
いてもよい。閉塞部３の先端に形成された膜板であるダ
イヤフラムには振動体２が貫通するように振動体２の実
質的な中央部にある支持部2cが溶接されており、この支
持部2cが閉塞部３に溶接されることにより振動体２はそ
の実質的な中央で支持されている。この振動体２の筒状
部４内部に配設された加振部2bには、振動体２を振動さ
せるためのチタン酸鉛ジルコン酸鉛(ＰｂＴｉＯ₃-Ｐｂ
ＺｒＯ₃)を主成分とする圧電素子である加振手段として
の加振素子８が、加振部2bの側面に取付けられている。
この加振素子８は基部１の内部に設けられている電気回
路に振動体２の支持部2cに形成された貫通孔2dを通るリ
ード線11を介して電気的に接続されている。したがっ
て、リード線11が貫通孔2dの縁と接触しているために、
リード線11の張力は分散されており、加振素子８とリー
ド線11の接続部分へのリード線11による張力を緩和させ
ている。

【００１１】筒状部４から容器６内部へ突設されている
感知部2aの先端に設けられている先端部９には、検振手
段である加速度感知素子10がその感知方向と前記振動体
２の振動方向が同一方向となるように配設されている。
この加速度感知素子10からの信号は、感知部2aの内部を
通って基部１に設けられている電気回路にリード線11を
介して伝えられている。

【００１２】基部１内において、前記リード線11はリー
ド線固定ボルト13の圧着により前述ウェイト７の略中央
にあるゴム支持体において保持されて、プリント基板15
等へ電気的に接続されている。このプリント基板15は、
前記ウェイト７に固着された防振ゴム14に固定されてお
り、前記振動体２の振動がプリント基板15へ伝わらない
よう構成されている。符号12は端子板を示しており、入
力電源端子及び出力端子が設けられている。この端子板
12に接続されているリード線（図示なし）は、電線グラ
ント16から導出できるよう構成されている。

【００１３】図２は図１に示した振動式レベル検出装置
における上部から見た平面断面図である。図１及び図２
に示されているように、振動体２は、筒状の感知部2aと
平板状の加振部2bと断面が偏平な支持部2cにより構成さ
れている。この振動体２の拡大図を図３及び図４に示
す。なお、図３及び図４ではリード線11を省略してい
る。振動体２は、ステンレス鋼(ＳＵＳ304又はＳＵＳ31
6)のパイプを異形状に一体成形したものである。すなわ
ち、加振部2bは材料であるパイプをその直径方向に完全
に押し潰すプレス成形したものであり、支持部2cは断面
が偏平になるようにプレス成形したものである。また、
感知部2aは被検出対象物が接触しても変形や破壞を受け
にくいようにパイプ状のままに構成されている。振動体
２の感知部2aの先端部９には、前記加速度感知素子10が
先端部に形成されている穴に嵌着されており、加振部2b
の側面には前記加振素子８が固着されている。この振動
体２はその突出方向における略中央の溶接部2eで前記閉
塞部３と図３及び図４に示すように溶接固定されてい
る。

【００１４】以上のように構成された、本発明の振動式
レベル検出装置の本実施例の動作について説明する。こ
の振動式レベル検出装置は、加振素子８による励振によ
り振動体２が閉塞部３と支持部2cの溶接部2eを節として
振動する。基部１の内部には重量物であるウェイト７が
設けられているために、振動体２の振動を安定なものと
している。したがって、本実施例の振動式レベル検出装
置が装着される容器６等の構造や材質や質量が異なるも
のであったとしても、又上記実施例と異なる方法で容器
６等に装着されたとしても、上記振動体２は実質的に同
じ振動モードで安定して振動する。この振動体２の振動
モードは、振動体２の先端部９に設けられている加速度
感知素子10により検知され電気信号に変換される。

【００１５】図５は基部１に収納されている電気回路の
ブロックダイヤグラムを示す。振動体２は、加振素子８
を強制励振させるための増幅回路17からの信号を受けた
加振素子８により振動状態となる。この振動体２の振動
状態は、先端部９に設けられた加速度感知素子10により
電気信号に変換されて増幅回路17へ入力される。増幅回
路17へ入力された信号は、増幅された後再び加振素子８
へ入力される（正帰還ループ）。したがって、振動体２
は自励発振し、振動体２の固有振動数にしたがって振動
する。

【００１６】この振動体２の振動モードは加速度感知素
子10からの電気信号が入力された検出回路18により検波
されて、この検出回路18により検出信号が出力される。
この検出信号は、先端部９に設けられた加速度感知素子
10からの出力信号に基づいているため、先端部９の振動
モードを正確に示している。前述のように振動体２が固
有振動数で振動しているとき、被検出対象物である粉粒
体や液体等が振動体２の感知部2aに接触すると、振動体
２の振動が減衰もしくは停止する。この振動体２の振動
の減衰又は停止状態は、振動体２の感知部2aの先端部９
において顕著に、かつ確実に表われる。このために、感
知部2aの先端部９に設けられた加速度感知素子10によ
り、振動体２の振動モードの変化は精度高く検出され
る。加速度感知素子10により検出された振動モードは、
電気信号に変換されて、基部１の内部に設けられた電気
回路へ伝えられる。なお、他の実施例として、前述の実
施例における振動式レベル検出装置の検出回路18からの
検出信号を比較回路へ入力して基準振動モードと比較
し、その値が所定値を超えたときのみリレーを動作させ
る信号を出力するように構成してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明の振動式レベル
検出装置によれば、振動体の感知部の先端部分に検振手
段である加速度感知素子を設けたため、被検出対象物に
より振動体の振動が減衰せしめられたとき又は強制的に
停止された場合のいずれの場合でも、被検出対象物の各
種容器などの中における所定レベル以上の存在を確実に
精度高く検知することができる。また、振動体の感知
部、支持部、検出部をそれぞれの機能に適した異なる形
状にパイプのプレス成形により精度高く容易に形成する
ことが出来るため、量産化に適した高精度の振動式レベ
ル検出装置を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による振動式レベル検出装
置を示す側面断面図。

【図２】図１の振動式レベル検出装置の平面断面図。

【図３】図１の振動式レベル検出装置における振動体近
傍を示す側面断面図。

【図４】図３の振動体近傍の平面断面図。

【図５】図１の振動式レベル検出装置におけるブロック
ダイヤグラム。

【図６】従来の振動式レベル検出装置を示す側面断面
図。

【符号の説明】

１ 基部 ２ 振動体 2a 感知部 2b 加振部 ３ 閉塞部 ６ 容器 ８ 加振素子 ９ 先端部 10 加速度感知素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出対象物を収納する容器等の外側に
   固定される基部、 前記基部から当該容器等内部へ導出された閉塞部にその
   実質的中央部分を支持される振動体であって、前記閉塞
   部の内部に配設された内側部分が平板状に形成され、前
   記閉塞部から突設された外側部分が実質的に筒状に形成
   された振動体、 前記振動体の内側部分に設けられ、前記振動体を振動さ
   せる加振手段、 前記振動体の外側部分の先端部に設けられ、前記振動体
   の振動状態を検出する検振手段、 を具備することを特徴とする振動式レベル検出装置。
2. 【請求項２】 前記振動体の前記内側部分と前記外側部
   分が筒状のパイプをプレス加工により一体成形されたも
   のである請求項１記載の振動式レベル検出装置。
3. 【請求項３】 前記検振手段が前記振動体の外側部分の
   先端部の加速度を検知する加速度検知素子で構成された
   請求項２記載の振動式レベル検出装置。