JPS5847022B2 - 液体検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は海、川、湖、排水口或いは防液堤内の一段と
低くなったピット内の第１液に浮べられ、この第１液上
にこれよりも比重の軽い例えば石油などの第２液が到来
した事を検出する液体検出器に関する。

従来この種の液体検出器としてフロートを第１液上に浮
べ、そのフロート内に電極を設け、例えば第１液が水の
場合は比誘電率は８０程度であるが、石油の場合は２〜
４であるため第２液、例えば油が到来してそこにある程
度の油層が形成されると検出電極とその油との間の静電
容量が第１電極との静電容量に対して大きく変化し、こ
の静電容量の変化に基ずいて発振器の発振を停止させ、
この発振器が発振しているか停止しているか否かによっ
て第２液の到来を検出する事が提案されている。

このように上記静電容量の変化を検出する場合において
は温度変化によっても静電容量が変化するため、温度変
化などの外部条件の変化によって誤動作しないようにす
る必要があり、又当然の事であるが全体としての構成が
簡単で安定に動作し、信頼性の高い事が要求される。

この発明はこのような点に特に考慮された液体検出器を
提供するものである。

以下この発明による液体検出器を図面を参照して具体的
に説明しよう。

第１図において１１はフロートを示し、このフロート１
１は第１液１２上に浮べられる。

フロート１１内において第１液１２の液面１２ａの付近
に検出電極１３が取付けられる。

検出電極１３は液面１２ａになるべく沿うように、つま
り平行するような状態にする事が好ましく、このためフ
ロート１１はその垂直断面形状が液面１２ａ付近におい
て特に傾斜がゆるくされて取付部１４とされ、この取付
部１４に電極１３が取付けられる。

フロート１１の上板１５はフロート本体に対して例えば
溶着される。

フロート１１は耐薬品性の比較的強い例えば塩化ビニル
等の合成樹脂材の成形品として作られる。

上板１５の中央部には大きな孔があけられており、これ
に蓋１６がねじ込められ、その上板と蓋との間にＱ Ｉ
Ｊンフグ７が介在されて内部に対する気密性が保たれる
。

蓋１６の中心部にはケーブル固定具１８が例えばねじ込
まれて固着され、この固定具１８を通じてケーブル１９
がフロートの内外に挿通されている。

フロート１１内において検出電極１３は３〜４などの複
数個がフロート１１の軸心に対して等角度間隔をもって
取付けられる。

電極１３は例えば１ｃＷＬの方形成いはＩＣｒＩＬの円
板状電極とされる。

フロート１１内において検出電極１３よりも低い位置に
共通電極２１及び比較電極２２が取付けられる。

これ等電極２１．２２はなるべく低く、この例ではフロ
ート１１の低板２３の中心に共通電極２１が、その外周
にこれと離れてリング状の比較電極２２が取付けている
。

これ等電極２１゜２２の上において間隔をおいて配線基
板２４が底板２３に取付けら札この配線基板２４に電子
部品などが取付けられて検出回路部２５が形成される。

共通電極２１と第１液１２との間の静電容量を通じて検
出電極１３及び比較電極２２に高周波信号を印加して検
出電極１３及び第１液間の静電容量と、比較電極２２及
び第１液間の静電容量との相対的変化を検出回路部１５
で検出する。

例えば第２図に示すようにトランジスタ２７を発振素子
として高周波信号源２８が設けられ、この高周波信号源
２８は共通電極２１及び第１液１２間の静電容量Ｃ８を
通じて共通電位点に接続される。

一方検出電極１３及び第１液間の静電容量Ｃ１と、比較
電極２２及び第１液間の静電容量Ｃ２との一端は共通電
位点に接続される。

この共通電位点は第１液１２である。

検出電極１３はダイオード２９、抵抗器３１を通じて比
較器３２の反転入力端に接続され、比較電極２２はダイ
オード３３、抵抗器３４を通じて比較器３２の非反転入
力端に接続される。

検出電極１３及びダイオード２９の接続点と、比較電極
２２及びダイオード３３の接続点との間にダイオード３
５．３６の直列回路が接続される。

ダイオード３５の陰極側がダイオード２９の陽極側に、
又ダイオード３６の陰極側がダイオード３３の陽極側に
それぞれ接続される。

ダイオード２９、ダイオード３３の陰極側は抵抗器３７
．３８を通じて互に接続され、又コンデンサ３９及び４
１を通じて互に接続される。

ダイオード３５．３６の接続点、抵抗器３７．３８の接
続点、コンデンサ３９．４１の接続点は互に接続される
が、抵抗器３７及び３８の接続点間に可変抵抗器を挿入
して静電容量Ｃ１，Ｃ２の平衡調整する事ができる。

抵抗器３１．３４と比較器３２の接続点はコンデンサ４
２．４３の直列回路を通じて互に接続され、その接続点
はコンデンサ３９．４１の接続点に接続され、比較器３
２の出力側はトランジスタ４４のベースに接続され、ト
ランジスタ４４のコレクタは抵抗器４５を通じて電源線
４６に接続され、エミッタは基準電圧用のツェナーダイ
オード４７を通じて電源線４８に接続される。

電源線４６．４８は比較器３２、高周波信号源２８等に
対する電源を供給するように接続されると共に端子５１
．５２にダイオード回路５３を通じて接続される。

端子５１．５２間には伝送線５４．５５を通じて電源５
６に接続される。

この電源５６に則する接続極性の如何にかかわらず例え
ば電源線４６側が正となるようにダイオード回路５３が
構成される。

このダイオード回路５３の出力側、つまり電源線４６．
４８側にはコンデンサ５７．５８の直列回路及び抵抗器
５９．６１の直列回路をそれぞれ通じて接続されると共
にこれ等コンデンサ５７．５８、抵抗器５９．６１の各
接続点は互に接続されると共にコンデンサ４２及び４３
の接続点に接続される。

電源５６よりの電力によって高周波信号源２８が動作し
、これよりの高周波信号は容量Ｃ６の両端に印加され容
量Ｃ６の一端は共通電位点に接続され、他端は電源線４
６，４８を通じ、更にコンデンサ５７．５８を通じ、コ
ンデンサ４２．４３を通じて静電容量Ｃ１，Ｃ２に接続
され、よって容量Ｃ１，Ｃ２に高周波信号が印加される
。

この場合静電容量Ｃ１及びＣ２が等しくなるように、つ
まり第１液１２に対して検出電極１３が対向している時
はＣ１，Ｃ２が等しくなるように選ばれている。

又静電容量Ｃ１及びダイオード３５，２９、抵抗器３７
、コンデンサ３９は倍電圧整流平滑回路を構成し、同様
に静電容量Ｃ２、ダイオード３３．３６、抵抗器３８、
コンデンサ４１は倍電圧整流回路を構成し、これ等倍電
圧整流回路は互に特性が等しくなるように選ばれ、また
抵抗器３１．３４もその抵抗値が等しく選ばれる。

従って第１液１２が検出電極１３と対向している間は比
較器３２に対する２つの入力は等しく、比較器３２の出
力はＯとなっていてトランジスタ４４は不導通である。

しかし第１液１２上に第２液、例えば油が到来し、その
油の厚味が成る程度以上大になると、検出電極１３と第
１液との間の静電容量Ｃ１は小さくなり、比較電極２２
は第２液と対向しないためＣ２は変化しないから比較器
３２は静電容量Ｃ１側よりの入力が、比較電極側からの
入力よりも小さくなって比較器３２の出力は正の電源電
位に絡路なる。

この出力電圧はツェナーダイオード４γのツェナー電圧
を超え、トランジスタ４４が導通し、このトランジスタ
に抵抗器４５で制限された比較的大きい電流が流れる。

つまり伝送線５４゜５５に流れる電流は第」液に検出電
極１３が対向している場合よりも著しく大きくなる。

従ってこの伝送線５４に例えば電流計６４を挿入してお
けば電流計６４が著しく大きく振れる事によって第２液
の到来を検出する事ができる。

この第２図に示した電気回路の端子５１，５２より回路
５３側が第１図における電子回路部２５として構成され
、伝送線５４．５５はケーブル１９を通じて外部に導出
される。

第１図の構成において電極１３，２１，２２と対向して
フロート１１に第１液上の浮遊物が付着し、所謂ノロが
連続して付着するとこのノロは導電性であるため、これ
等電極１３．２２間が短絡さね、第２液が到来しても動
作しなくなる。

このような点より例えば第３図に示すようにフロート１
１に、これより外部に突出してフロート１１の周面との
間に第１液と接しない間隔を保って検出電極１３を設け
る。

即ち第４図においてフロートの上板１５上に板状の金属
板６６を取付け、その周縁部を適当な間隔をもって下方
に折曲げ延長し、その折曲げ端部を検出電極１３とする
。

この金属板６６及び検出電極１３の内外の面には絶縁材
のコーティング６７を形成してさびなどの腐蝕を防止す
る事ができる。

電極１３の端部は第１液１２に直接接触しても良いし、
そのコーティングを介在して接触しても良い。

防液堤内のピットにこのフロート１１を配する場合にお
いて、そのピット内の第１液が著しく減少して第１液が
なくなった場合においてはその電極１３は空気と対向し
容量Ｃ□が減少して第１液上に第２液が到来した場合と
同一の動作とし、第２図において電流計が大きく振れて
誤動作する。

第３図はこのような事を防止するように構成した場合で
あって、フロートの底板２３の中央部にフロート内に突
出した凹所６８を形成し、その凹所６８の周面と対向し
てフロート１１内にリードスイッチ６９及び永久磁石γ
１を設ける。

常時はリードスイッチ６９はオンとなっていて例えば第
２図におけるコンデンサ４１及び抵抗器３４の接続点と
ダイオード３３及び抵抗器３８の接続点との間に点線で
示すようにリードスイッチ６９が直列に挿入され、常時
はリードスイッチ６９がオンになっていて第２図につい
て説明した動作をする。

この底板２３の下においてダイヤフラム７２が取付けら
れ、ダイヤフラム１２には取付板７３が取付けられ、そ
の中央部に磁性材の案内棒７４が突出され、これが凹所
６８内に挿入されると共にばね７５がこの案内枠７４上
に巻装され、このばねによりダイヤフラム７２は外方に
突出されている。

第１液が減少してフロート１１がその水底に達すると、
ダイヤフラム７２が底板２３側に移動して取付板７３が
磁石７１側に接近し、案内棒７４が磁石７１及びリード
スイッチ６９間を磁気遮断してリードスイッチ６９がオ
フとなるようにされる。

このリードスイッチ６９がオフとなると第１液が存在し
なくなって容量Ｃ１が減少しても容量Ｃ２側の整流出力
は比較器３２に全く供給されないため、比較器３２の出
力が正の電源電圧側になるおそれはない。

即ち誤動作を発生する事が防止される。更に第５図に示
すように検出電極１３上にカバー７１が取付けられる。

フロート１１は第１液内に上下方向の金属性の案内枠を
円筒上の局面に位置するようにされた案内体内に位置さ
れ、フロート１１が流れるのが防止される。

その際その案内体と電極１３との接触を防止し、また雨
水が案内体側より電極１３の対向面に流れ、その雨水を
通じて電極１３がピット磁石又は案内体と接触して第２
液が到来しても動作しなくなるようなことがなく、かつ
日よけによっても発生を防止するようにカバー１７を付
ける事ができる。

第６図に示すようにフロート１１の周面に鍔７８を取付
け、その鍔７８上に適当な角度間隔をもって球状の導電
性検出電極１３を取付け、この検出電極１３が小フロー
トを兼ねてフロート１１の安定性を良くする事もできる
。

この場合第１図に示したように検出電極１３はフロート
１１の本体の外周面の位置迄延長し、これと対向して補
助電極１９をフロート１１内に設け、この電極７９を第
２図のダイオード２９側に接続して、検出電極１３と補
助電極７９と容量結合してフロート１１内の電子回路に
電気的に接続する事もできる。

ノロにより検出電極１３及び世較電極２２が高周波的に
短絡されないように補助電極７９は第１液の液面よりも
上側に位置される。

上述において共通電極２１はフロート１１の重りを兼ね
る事もできる。

検出電極１３及び比較電極２２の両者が共に第２液の液
層内に位置するとこれ等間の容量Ｃ１，Ｃ２は同一にな
り検出不能となってしまう。

従って比較電極及び共通電極はフロート１１においてな
るべく下に位置させる事が好ましい。

以上述べたようにこの発明による液体検出器によれば第
１液１２上にその誘電率と著しく異なる第２液の到来を
検出する事ができる。

その場合第１液１２を共通電位点とし、共通電極を設け
てこれを通じて高周波信号を検出電極及び比較電極に印
加し、このフロート部分において電気回路が構成されて
おり、外部の影響を受は難い。

又容量Ｃ１，Ｃ２の容量差を検出するものであり、これ
等Ｃ１，Ｃ２を含む各回路は対称構造となっているため
高周波電源のレベルが変動しても、又周波数が変動して
も、これ等容量Ｃ１，Ｃ２に対する影響は同一であって
電圧、温度など外部条件の変化の影響を受は難い。

しかもその構成は簡単であって安定に動作する。

又フロート１１としてその電極取付部分１４を液面に沿
わした構造とする時はフロート１１が安定であり波の影
響を受は難い。

即ち例えばフロート１１の一側が液内に深く入ろうとす
ると浮力が急に増大し、これをさまたげる作用が働き、
常に傾きがなく、しかも一定のレベルで浮んでいる事に
なる。

第３図及び第５図、第６図等においてはその金属板６６
或いは鍔７８をフロート１１に対して軸方向のねじによ
って取付け、そのねじを回動する事により検出電極１３
の第１液中の深さを調節する事によって検出感度を調整
する事ができる。

更に電気回路部に対する動作電源の供給と、検出信号の
伝送とを伝送線５４゜５５にて共用しているため、それ
だけ安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による液体検出器の一例を示す断面図
、第２図はその電気回路の一例を示す接続図、第３図は
この発明による液体検出器の他の例を示す断面図、第４
図はその外観斜視図、第５図及び第６図は他の例の外観
斜視図、第７図は第６図の一部の内部を示す路線図であ
る。 １１：フロート、１２：第１液、１２ａ：第１液の液面
、１３：検出電極、１４：取付部、２１：共通電極、２
２：比較電極、２５：電気回路部、２８：高周波電源、
３２：比較回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第４液に浮べられたフロートと、その第１液の液面
   の近くにおいてその液と対向して上記フロートに取付け
   られた検出電極と、その検出電極よりも低い位置におい
   て互に電気的に絶縁されて、上記フロートに取付けられ
   た共通電極及び比較電極と、その共通電極及び上記第１
   液間の静電容量を通じて、上記検出電極及び比較電極に
   高周波信号を印加する高周波信号源と、上記第１液上に
   第２液が到来した事による上記検出電極及び第１液間の
   静電容量と、上記比較電極及び第１液間の静電容量との
   相対的変化を検出する検出回路とを具備する液体検出器
   。 ２ 検出電極はフロートより外部に突出され、そのフロ
   ートの周面と間隔をもって位置されて第１液と接してい
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体検出
   器。 ３ 検出電極は小フロートを兼ねている事を特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の液体検出器。 ４ フロートは第１液の液面付近においてその液面に略
   沿うような形状とされた電極取付部が形成され、その電
   極取付部に検出電極が取付けられてなる特許請求の範囲
   第１項記載の液体検出器。