JPS6120503Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧電磁器の圧電効果を利用して容器
中の液体や粉体、粒体等のレベルを検知する圧電
式レベルセンサに関し、感度のばらつきが少く、
安定に動作する圧電式レベルセンサを提供しよう
とするものである。

まず、第１図に従来の圧電式レベルセンサの断
面図を、第２図にその圧電式レベルセンサを使用
したレベル検知回路の一例を示す。図中、１は金
属から成る振動板で、その内面に圧電磁器板２が
貼り合わされており、振動板１と圧電磁器板２で
構成される振動子イの外周は、シリコンゴム等の
弾性体７を介して金属や樹脂から成るケース８に
保持されている。圧電磁器板２の両面には電極
３，５が設けられており表面電極５は第２のケー
ス８′に植設された端子１３とリード線１０で連
絡されている。

又、圧電磁器２の裏面電極３と電気的に導通し
ている振動板１はリード線１１で他の端子１４に
連絡されている。

圧電式レベルセンサは、衆知の如く、容器の壁
面や底面等に固定され、容器中の液体や粉体粒体
等被検知物質のレベルを振動子イの共振抵抗の変
化により検知するセンサである。

第２図に於て、Ａは第１図に示すようなレベル
センサで、ＢはセンサＡの振動子イを励振すると
共に整流回路Ｃに出力電圧を供給する発振回路で
ある。センサの振動板１が被検知物質の上部に露
出している時には振動子イの共振抵抗は小さく、
発振回路は振動子イの共振周波数近傍の周波数で
発振状態になる。

即ちセンサＡの振動板１と圧電磁器２から成る
振動子は共振し、発振回路Ｂから整流回路Ｂから
整流回路Ｃに大きな出力電圧が供給される。

振動数１の一部を被検知物質がおおつた場合に
は、この被検知物質は振動子イの共振振幅を抑制
する働きをするので振動子イの共振抵抗が大きく
なり、発振回路Ｂの発振出力電圧は減少する。

更に、被検知物質が多量に振動板１をおおうと
発振が停止し、整流回路Ｃに供給される出力電圧
はＯとなる。

一方、整流回路Ｃは発振回路Ｂの交流出力電圧
を直流電圧に変換する。比較回路Ｄは整流回路Ｃ
より供給される直流電圧が規定値以上の時に表示
回路Ｅに電圧を供給し規定値以下の時には電圧を
供給しない。又、表示回路Ｅは比較回路より供給
される電圧に応じてランプを点灯したりブザーを
鳴らせる為の表示出力をランプやブザー等の表示
器Ｆに供給する。

従つて、センサＡが被検知物質中にあつて振動
子イの共振抵抗が大きい場合には発振回路Ｂは発
振停止状態にあるため表示器Ｆはオフの状態にあ
り、センサＡの振動板１が被検知物質の上部に出
た時には振動子イの共振抵抗が小さくなつて発振
回路Ｃが発振状態になり従つて表示器Ｆをオンの
状態にすることができる。

このようにして、振動板１に圧電磁器板２を貼
合せた振動子イを用いて液体や粉体、粒体などの
レベルを検知する圧電式レベルセンサは構成され
ている。

ところが、第１図に示す従来の圧電式レベルセ
ンサにおいては、振動板１の外周を直接弾性体７
で保持する構造であたため、この場合には振動板
１の外周が共振時に大きく変位し、振動エネルギ
ーの一部が弾性体７に吸収されて弾性体７による
保持状態により振動子イの共振抵抗が大きく異
り、多数のセンサを製造した場合に感度のばらつ
きが大きいという欠点があつた。又、弾性体７に
よる保持状態が振動板１の外周全体で均一でない
場合には感度が温度により大きく変化するという
不都合があつた。

一方、このような不都合を除く為に、従来より
弾性体７を介さずケース８に直接振動板１の外周
を固定する構造も提案されていた。しかし、この
場合には振動板１の外周の振動がケース８に伝わ
るため、ケースを被検知物質が入れられた容器に
取り付けた際に振動エネルギーがケースを介して
容器に伝わり、感度が不安定となるという大きな
欠点があつた。

そこで、本考案は以上の如き従来の欠点を解消
し、感度のばらつきが少く安定に動作する圧電式
レベルセンサを提供することを目的とするもので
ある。

第３図は本考案の一実施例の断面図、第４図は
その組立図である。ここで、１は円板状の振動板
で、横銅、鉄ニツケル合金、ステンレス等の金属
板で構成され、必要に応じてニツケルメツキ等の
メツキ処理が施されている。２は圧電磁器板で、
振動板１の内面に貼り合わされて取り付けられて
いる。

３，４，５は圧電磁器板の表面及び裏面に設け
られた電極であり、銀ペーストを焼付けたりNi
メツキ等により設けられる。第３図の例では表面
の電極として大小２個の電極４，５が設けられて
いるが、１個の電極の場合もある。

振動板１の外周には、本考案の特徴である支持
板６が固定されている。この支持板６は、金属板
を打ち抜くか切削加工して構成されるか、又は樹
脂を成形して構成されるのが適当であるが、いず
れの場合も振動板１の振動の節が支持板６の固定
された外周上に位置するように充分剛性の高い材
質で構成されることが望ましい。

支持板６に固定された振動板１は、弾性体７を
介してケース８に保持される。

弾性体７はシリコンゴム等の弾性物質を適当な
形状に成形した弾性体を用いてもよく、又液状の
弾性物質を流し込んだ後硬化させてもよい。

圧電磁器板２の表面電極４，５はリード線９，
１０で第２のケース１５に植設された端子１２，
１３に連絡され又、支持板６が金属の場合は支持
板６と端子１４がリード線１１で連絡されてい
る。但し、リード線１１は振動板１に半田付けし
てもよく、支持板６が絶縁体の場合にはそのよう
に構成される。

一方、振動板１とケース８は弾性体７で封止さ
れ、ケース８と第２のケース１５は密封されてい
て液体や粉体、粒体がケース内部に侵入しないよ
うに配慮されている。ケース８には容器の壁面に
ケース８を固定するためのリブ１６が設けられ、
リブ１６には取付穴１７が設けられている。

第５図は他の実施例の断面図で、第６図はその
組立図である。振動板１は、外周が折り曲げら
れ、更につばが設けられている。

支持板６は振動板１の外周のつばに固定され、
その内径はリード線１０を通過させるに必要な程
度に小さな直径にされている。振動板１のつばと
支持板６は上下からシリコンゴム等の弾性体７，
７′で挾持され、更に弾性体７，７′は第１のケー
ス１８と第２のケース１９の端部で挾持されてい
る。ケース１８，１９は金属板を打抜き成形して
構成してもよく、樹脂成形品で構成してもよい。

ケース１９の底面には発振回路や整流回路、比
較回路表示回路等、センサに接続されるべき回路
を取り付けた回路ユニツト２０が取り付けられて
いる。２１，２２，２３は夫々回路ユニツトに接
続された電源コード、表示出力コード及びアース
コードである。

これらの実施例のいずれも振動板１及び支持板
６はケース８，１８，１９に弾性体７，７′を介
して保持されており、互に直接接触していない。

本考案の圧電式レベルセンサは以上の如く構成
されているので、次のような効果を奏する。

まず、振動板の外周に剛性の大きな支持板６が
固定されているので、振動板の振動の節が振動板
外周近傍に位置する。即ち、振動板の外周及び支
持板は殆んど振動せず、弾性体への保持状態によ
り振動板の振動状態や共振抵抗の値が左右される
ことがない。このため、同一構造の多数のセンサ
を製造した時にも感度のばらつきが極めて少く、
温度特性も安定している。

次に、弾性体を介してケースに振動板を保持し
ているため、振動板の振動エネルギーがケースに
伝わることがない。従つて、ケースを容器等の他
の物体に取り付けた際の取り付け状態によりセン
サの感度が変化する等の不安定が生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電式レベルセンサの断面図、
第２図はレベル検出回路のブロツク図、第３図は
本考案の一実施例における圧電式レベルセンサの
断面図、第４図はその組立図、第５図は本考案の
他の実施例における圧電式レベルセンサの断面
図、第６図はその組立図である。 １……振動板、２……圧電磁器板、３，４……
電極、６……支持板、７……弾性体、８……ケー
ス、９，１０……リード線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属板製の振動板の内面に圧電磁器板を取り付
   け、この振動板の外周に金属製又は充分剛性の高
   い樹脂製の支持板を固定し、これら振動板と支持
   板の外周を弾性物質を介してケースに固定した圧
   電式レベルセンサ。