JPH0816624B2

JPH0816624B2 - レベル計

Info

Publication number: JPH0816624B2
Application number: JP61273587A
Authority: JP
Inventors: 広宣松沢
Original assignee: Advance Denki Kogyo KK
Current assignee: Advance Denki Kogyo KK
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPS63127117A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はレベル計に関し、特には液面高さ（深さ）
の測定等に使用されるレベル計に関する。

（従来の技術）従来公知のレベル計は、その検出方式の違いにより、
フロート式、静電容量センサー式、エアーブロー式に大
別される。

まず、フロート式レベル計は、液面に浮かぶフロート
の上下動により液面高さを測定するものである。この方
式では液体に直接、検出部であるフロートが接触するた
めに耐食性という面で問題があり、腐食性液体の検出で
は該液体の汚染にもつながっていた。また、被検出液体
が高粘度である場合には誤動作のおそれも十分にあっ
た。

静電容量センサーによるレベル計では、電気的に出力
が取出せるという利点がある反面、前記静電容量センサ
ーの特質上、液面以外のファクター、例えば周囲の誘電
体等の影響を受けやすく誤動作が生じやすいという根本
的な問題を有していた。また、前記方式と同じく被検出
液体が高粘度の場合には誤差が大きいという問題があ
る。

また、エアーブロー式は、エアーの背圧を測定するこ
とで液面レベルを検出するものであるが、基本的にこの
方式ではエアーブロー装置が必要となり、測定性能以前
の問題として、配管の繁雑さや設備装置が大型化する等
の問題がある。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、上述した従来の各種方式における問題点
に鑑みて提案されたものであって、その目的とするとこ
ろは、作動安定性をより向上させ、検出流体の性質を問
わない、全く新規な方式のレベル計を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段）すなわち、この発明によるレベル計は、レベル計本体
部と、前記レベル計本体部に一体に形成され下部が被測
定液体の液面下に没入される管体部と、前記管体部の管
路と連通して前記レベル計本体部に形成されたエアチャ
ンバーと、前記エアチャンバーに気密状に装着されたダ
イヤフラムと、前記ダイヤフラムを所定荷重で前記エア
チャンバー側に付勢するとともに、前記ダイヤフラムと
一体に変動するように滑動自在に保持されたウェート部
材と、前記ウェート部材の付勢力に抗する所定以上の液
面圧力による前記管体部およびエアチャンバー内の一定
体積の空気の移動に伴う前記ダイヤフラムの変動によっ
て生ずる前記ウェート部材の変動位置を検出するセンサ
ーとからなることを特徴とする。

（作用）上記構成からなるレベル計は、被測定液体とダイヤフ
ラムとの間に一定容積の管体部およびエアチャンバーを
介在させ、被測定液体の液面高さから生じている液圧
と、該ダイヤフラム上方からのウェート部材の荷重によ
る付勢力とのつりあい関係をその作動原理としている。
ウェート部材の荷重による付勢力は、該ウェート部材の
質量及び重力加速度により決まるものであり必ず一定で
ある。

従って、液面の上昇にともなって増加するダイヤフラ
ム下方からの与圧力（液圧）が前記ウェート部材の付勢
力に抗する所定以上のものとなったとき、管体部および
エアチャンバー内の一定体積の空気の移動をひきおこ
し、これによって当該ダイヤフラムをその増加に比例し
た量だけ変位させる。そして、このダイヤフラムの変位
量を、該ダイヤフラムと一体に設けられたウェート部材
の変動位置を検出するセンサーによって検出し、もって
被測定液体の液面高さ位置を検知する。

基準となる初期の設定液面高さ（深さ）はウェート部
材の重さの調節により行われる。また、レベル計本体部
に一体に形成された管体部を被測定液体の液面下に没入
することによって、該管体部およびエアチャンバーの容
積が定められる。さらに、このエアチャンバーの断面積
と前記管体の内径との比によって設定感度を調節するこ
とができる。

この発明では、被測定液体とダイヤフラムとの間に一
定容積の管体部およびエアチャンバーを介在させること
によって、該センサーの作動機構部には検出流体が直接
接触することなく、しかし直接的にその液面高さ変化が
検出される。

（発明の実施の形態）以下、この発明の実施例を図面に従って説明する。

添付の図面第１図はこの発明の一実施例を示すレベル
計の断面図、第２図はその測定状態を示す概略断面図、
第３図は被測定液体の液面高さとダイヤフラムの変位量
との関係を示した説明図、第４図はこの発明の実施例の
レベル計における液面高さとダイヤフラム変位量とを実
測したグラフである。

第１図に示したこのレベル計10は、レベル計本体部11
と、下部が被測定液体内に液面下に没入される管体部20
と、前記レベル計本体部に形成されたエアチャンバー12
と、前記エアチャンバーに装着されたダイヤフラム30
と、前記ダイヤフラムを所定荷重で前記エアチャンバー
側に付勢するとともに該ダイヤフラムと一体に変動する
ように滑動自在に保持されたウェート部材40と、前記ウ
ェート部材の変動位置を検出するセンサー60から構成さ
れる。

レベル計本体部11には、図示のように、上部側にセン
サー60を保持するセンサー保持部材15が螺着され、下部
側には管体部20が螺着されている。

管体部20はその下部が被測定液体の液面下に没入され
るもので、その材質として耐食性の高いテトラフッ化エ
チレン等を使用すれば、検出液体が腐食性であっても、
また高粘性であってもその影響をなくすることができ
る。

エアチャンバー12は前記管体部20の管路と連通して前
記レベル計本体部11に形成される。

ダイヤフラム30は公知のもので、前記エアチャンバー
12に気密状に装着される。

ウェート部材40は、前記ダイヤフラム30を所定荷重で
前記エアチャンバー12側に付勢するとともに、前記ダイ
ヤフラム30と一体に変動するように滑動自在に保持され
る。

図はウェート部材40の保持構造の一例を示すもので、
符号50,51はウェート部材40の上下に突設された支持
軸、52,53は前記支持軸50,51のための軸受部材、55はダ
イヤフラム上に載置するために支持軸51下部に取付けら
れた作用板である。なお、支持軸50はこの実施例におい
ては磁性体より構成されていて、近接センサーのための
感知部を兼ねている。

センサー60は、例えばセンサー保持部材15にロックナ
ット16等により固定された公知の近接センサーよりな
り、前記ウェート部材40の付勢力に抗する所定以上の液
面圧力による前記管体部20およびエアチャンバー12内の
一定体積の空気の移動に伴うダイヤフラム30の変動によ
って生ずるウェート部材40の変動位置を検出する。

実施例の近接センサー60は、前記ウェート部材40の上
部支持軸50を兼ねる磁性体よりなる感知部の上方の適宜
間隔位置に設けられ該感知部の移動量を検知するように
なっている。

（実施例）次に、第２図および第３図について、この発明を作動
とともに説明する。

まず、このレベル計10は、第２図のように、管体部20
の下部を被測定液体Ｆの液面下の所定深さｄまで浸して
配設される。符号70は該センサーの取付部材、75は被測
定液体槽、D0はその初期の液面高さ位置である。

この所定深さｄ位置の意味するところは、被測定液体
Ｆの初期液面高さ位置D0において、その液面深さｄの液
圧により被測定液体Ｆが管体部20に高さＬまで導入され
て管体部20およびエアチャンバー12内の空気Ａが圧縮さ
れ、前記空気Ａの体積が最小となりエアチャンバー12の
内圧が一定となるような、ウェート部材40の荷重による
付勢力と前記液圧とが拮抗する臨界位置である。

言い換えれば、これより液面が上昇すれば、その変化
した液面高さD1によって液圧が増加して管体部20内に入
り込む液体量が増大しその分ΔＬだけ管体部20内の空気
Ａが押し上げられ（第２図参照）、該管体部20およびエ
アチャンバー12内の一定体積の空気の移動が生じ、この
移動に伴ってウェート部材40の荷重による付勢力に抗し
てダイヤフラム30が変位される作動開始位置である（な
お、第３図参照）。

従って、ウェート部材40の荷重を変えることによっ
て、ダイヤフラム30の作動点、つまりこのセンサーの作
動範囲を変えることができる。

そして、第３図のように、被測定液体Ｆの液面高さの
変動に伴うダイヤフラム30の変位は、該ダイヤフラム上
に滑動自在に載置されたウェート部材40をその変動に比
例した量だけ変位させ、このウェート部材40の変位量を
センサー60により検出することによって被測定液体の液
面高さ位置D1を検知することができる。

（効果）第４図はこの発明の実施例のレベル計における液面高
さ（縦軸）とダイヤフラム変位量（横軸）とを実測した
グラフである。このグラフから理解されるように、被測
定液体の液面下5cmのところに設置された本レベル計の
線図80は、液面高さ（深さ）の上昇率と全く比例したダ
イヤフラムの変位率が得られることを示している。

なお、本発明者は、本発明によるウェート部材による
ダイヤフラムの付勢方式に先立ち、バネ体による付勢を
試みた。しかしながら、バネ体は履歴現象を有するため
に、例えば、液面高さがD0から設定液面高さであるD1に
変化したことを近接センサーが感知したとしても、逆に
液面高さがD1から減少したときに当該近接センサーがリ
セットされないという問題が提起されるに至った。ま
た、バネ体による方式では、その初動作時期が一定せず
ラグがあるという点も見逃せない問題であり、本発明の
ウェート部材によるレベル計がバネ方式および従来機構
に比してもその有効性が極めて高いことが分かった。

以上説明したようにこの発明によれば、液面高さ（深
さ）の変化をリニア型の高精度な出力として得ることが
可能となった。

また、検出する液面高さの設定もウェート部材の重
さ、感知部と近接センサーとの間隔を調節することによ
って簡単に行なうことができ、検出感度設定もエアチャ
ンバー断面積と管体の内径との関係調節で行うことがで
きる。

さらに、このレベル計にあっては、レベル検出のため
の作動機構が被測定液体に接触することなく行われるの
で、被測定液体が腐食性や高粘性の場合にも有効に用い
ることができ、また機構的にコンパクトにすることが可
能である。

このように、この発明の実用性は極めて大きく、この
種レベル計に対する産業界の高度な要求を十分に満足さ
せることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレベル計の断面図、
第２図はその測定状態を示す概略断面図、第３図は被測
定液体の液面高さとダイヤフラム変位量との関係を示し
た説明図、第４図はこの発明の実施例のレベル計におけ
る液面高さとダイヤフラム変位量とを実測したグラフで
ある。 10……レベル計、11……レベル計本体部、12……エアチ
ャンバー、 20……管体部、30……ダイヤフラム、40……ウェート部
材、 50……感知部、60……近接センサー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レベル計本体部と、前記レベル計本体部に一体に形成され下部が被測定液体
の液面下に没入される管体部と、前記管体部の管路と連通して前記レベル計本体部に形成
されたエアチャンバーと、前記エアチャンバーに気密状に装着されたダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムを所定荷重で前記エアチャンバー側に
付勢するとともに、前記ダイヤフラムと一体に変動する
ように滑動自在に保持されたウェート部材と、前記ウェート部材の付勢力に抗する所定以上の液圧によ
る前記管体部およびエアチャンバー内の一定体積の空気
の移動に伴う前記ダイヤフラムの変動によって生ずる前
記ウェート部材の変動位置を検出するセンサーとからなることを特徴とするレベル計。