JPS617908A

JPS617908A - 液面制御装置

Info

Publication number: JPS617908A
Application number: JP60068353A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・エヌ・キヤンパウ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-01-14
Also published as: US4522228A; AU571069B2; AU4038285A; EP0164831A2; CA1238836A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は液面制御装置に関し、詳述すれば、貯液槽やタ
ンクなどの容器への液体の充填を制御したり、容器にお
ける液面を制御するのに利用する流体式液面制御装置に
関する。

従来の技術米国特許第３，７０３，９０７号には、入力ゾーンと出
力ゾーンとがあって、液体容器内における液面の変位を
検出する流体増幅素子が開示されている。この流体増幅
素子は、液体容器における所望の液面検出位置の近傍に
設けて、液体の本流を容器内の液体の表面に対してほぼ
横力に指向させるようになっている。併せて、容器内の
液面が液面検出位置を越して上昇すると、液体の本流を
急激に変えるように構成した入力手段が設けられている
。この装置では、本流の流れを急激に変えると、流体圧
力信号が発生するので、この圧力信号を例えば圧力応動
型流体弁とかの装置を制御できるようになっている。

前述の流体増幅素子の用途は広く、本願発明者による、
特願昭５９−８９１７４　　（特餅昭５９−２０９５９
４）の明細書には、流体充填装置において、産業用蓄電
池の各セルにおける電解液の液量を一定にするために前
記流体増幅素子を利用したものが開示されている。また
、本願発明者による、１９８２年８月２日出願の米国特
許出願節４０４．０７０　号の明細書では、容器におけ
る液面検出位置とは離れた遠隔地にて流体増幅素子を利
用することが開示されている。更に、本願発明者による
、１９８４年５月２９日出願の米国特許出願節６１５，
５５０　号の明細書には、叙法式流体−増幅素子が開示
されている。この叙法式流体増幅素子においては、主流
と副流と９２本の液体の流れがあって、副流は通常主流
と並列して流れているが、容器の液面の位置によっては
、主流に対して偏向して流れる。併せて、副流が主流と
並列して流れている時には成る値の流体圧信号を、また
、主流から偏向すれば別の値の流体圧信号を発生する信
号発生装置が使われている。

前述の流体増幅素子は、流体の流れを自動開閉するノズ
ルに利用することもでき、例えば米国再発行特許第Ｒｅ
、　２９　、７４５号では、これをセルフサービス式ガ
ソリンスタンドにおける給油装置に利用したのが開示さ
れている。

前述した従来の流体増幅素子の大部分は、容器に充填す
る液体の流れ、即ち、主流とは別に、液面制御装置を作
動させる作動流が得られる用途において使われている。

この作動流として、例えばプールのろ過装置用ポンプと
かの環流装置から得るものもあれば、手動にて、或いは
別の制御器で液体補給弁を開けた時に得られる液体を利
用しているものもある。ことに、後者の場合、補給した
液体がある所定レベルに達すると液体補給弁を閉じるよ
うに流体増幅素子が利用されており、この場合での制御
方式は、手動リセット式高レベル閉塞方式と呼ばれてい
る。

更に、用途によっては、液面が閉作動点より降下すると
、自動的にリセットされる液面制御装置を必要とするも
のがある。これに応じた従来の液面制御装置では、自動
的にリセットする、即ち、装置を開にして液体供給を開
始させるのに、浮子または電気式検液子を用いているの
が普通である。

しかし、本願発明者が一特願昭５９−８９１７４号に開
示した「自動偏流式（ｓｅｌｆ−ｄｉｖｅｒｔｉｎｇ）
　Ｊ流体増幅素子、それに、前ｍｉ蚊原流式流体増幅素
子開発されるようになってからは、装置を完全に閉じた
状態から開にするのに流体増幅素子を利用することがで
きるようになった。このように完全に閉じた状態から装
置を開にすることができるのは、閉め状態にある時に流
体増幅素子が静水圧信号の形で潜在エネルギーをたくわ
えることができるからである。それはともかく、従来の
液面制御装置では、例えば容器への液体の充填作業時に
、容器内の液面が設定レベルに達すれば給液を自動的に
遮断することができるものの、給液を再開するには手動
にてリセットしなければならない。ところが、前述の静
水圧信号は、容器の液面の位置が流体増幅素子の吐出口
の位置より低くなると発生するので、それを感圧作動弁
ないしダイヤフラム式制御弁を作動させるのに用いるこ
とができることに着目して遮断状態から自動的に開状態
にすることができる液面制御装置を開発したのが本発明
である。

聚明の目的前述したように、本発明は、容器への液体の流れを制御
する新規、かつ、改良された液面制御装置を供するのを
目的とするものである。

発明の構成本発明によれば、容器への液体の流れを制御する弁手段
と連係する流体圧応動型切換手段を流体増幅素子と組合
せて用いる。

詳述すれば、本発明の一実施例においては、液体が貫流
するに当って流れを発生させるノズル手段が使われてお
り、このノズル手段を開閉するのに、前述の流れに沿っ
て弁手段が設けられている。

流体増幅素子はこのノズル手段と連係しているとともに
、その流体増幅素子を流れるパワー流から流体圧信号が
供給される信号発生手段と、液面が容器内の設定レベル
と静的に到達するに応じて信号発生手段からパワー流を
偏向させる検出手段とを備えている。前述の弁手段には
感圧作動型切換手段が連係しているとともに、この切換
手段は、流体増幅素子の信号発生手段より下側に配置さ
れている。信号発生手段と切換手段とは圧力信号伝達管
を介して接続されているので、切換手段の上方に静水圧
の落差ができ、それにより、切換手段、しいては弁手段
を、パワー流より信号発生手段に流体圧信号が伝わって
いる時に第１状態に保持することができる。パワー流が
信号発生手段に流体圧信号を伝えなくなる、即ち、パワ
ー流が信号発生手段より偏流するようになれば、切換手
段、しいては弁手段は第２状態になる。

具体的に言えば、切換手段の上方に静水圧の落差があれ
ば、切換手段は「開」状態にあって弁手段を開けている
。ノズル手段は、その末端が設定レベルのところに置か
れている吐出手段のところは別として、空気が入るすき
がないように構成されているので、ノズル手段の吐出末
端に液面が静的に到達すると、ノズル手段の内部で圧力
が不均衡になって前述の落差を相殺してしまうことから
、切換手段は「閉」状態になる。従って弁手段は遮断さ
れるのである。この場合、切換手段を、ノズル手段の吐
出手段における末端と同一レベルか、またはそれより上
方に配置するのが普通である。

本発明の別の実施例においては、前述の切換手段はノズ
ル手段の吐出手段の吐出末端とほぼ同一レベル、または
それより低い所に配置されている。

この場合、切換手段としては、差圧作動型スイッチ手段
（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　５ｗ
１ｔｃｈ）で構成する。このような切換手段においては
、切換手段の一方側には静水圧の落差が作用し、また、
他方側は容器と連通している。

本発明のまた別の実施例においては、パワー流へのアク
セス手段が流体増幅手段に設けられている。更に、導管
がこのアクセス手段と連通ずる傍ら、設定レベルのとこ
ろに遠隔検出用ボートを備えている。導管はほぼＵ字形
自由端部を備えており、このＵ字形自由端部の底の上方
に検出用ボートがおかれている。ノズル手段の開放末端
は導管のＵ字形自由端部の底より下方に米るように配置
されているあで、開状態にする液面レベルと閉状態にす
る液面レベルとを互いにずらすことが可能である。

Ｘ散性以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例を詳述する。

先ず第１図において、ＩＯは予備貯水槽、タンクなどの
適当な容器１２への液体の流れを制御する液面制御装置
を示す。１４は、給液管１５から供給される液体の流れ
を貫流するにつれて醸し出すためのノズルである。給液
管１５には、ノズル１４の上流側において弁手段Ｉ６が
設けられており、この弁手段１６でノズルを実質的に開
閉するようになっている。

１８は流体増幅素子であって、ノズル１４への入口と連
係しているとともに、液体のパワー流２０を備えている
。この流体増幅素子１８としては、本願発明者による特
願昭５９−８９’１７４　（特開昭５９−．２０９５９
４）に開示されている自動偏流式流体増幅素子、または
、同じく本願発明者による米国特許出願節６１４，５５
０　号に開示されている叙法式流体増幅素子のいづれで
も用いることができる。いづれにしとも、流体増幅素子
１８の詳細な説明は前記出願に開示しであるのでここで
は便宜上省略するが、要するに、曲管２４の自由端に入
力ポート２２としての信号発生手段が設けられていると
ともに、液体のパワー流から流体圧信号を受けるように
、前記入力ポート２２が前記パワー流の流路に配置され
た構成をしている。

ノズル１４は、末端に形成されている吐出ボート２６か
ら内部に空気が流入し得る以外は、空気が周囲から侵入
しないように構成されている。このノズル１４の吐出ポ
ート２６は、容器１２における設定検出レベル２８と同
一レベルに位置決めさ−れており、容器１２に給液した
液体の液面がこの設定検出レベルに達すれば、後述のよ
うに液面制御装置を閉状態にすることができる。即ち、
容器１２内の液面がノズル１４の末端に形成した吐出ポ
ート２６まで上昇すれば、吐出ポート２６が液面により
閉塞され、それによりノズル１４内で圧力が不均衡状態
になり、かくて、パワー流２０　′が信号発生用入力ポ
ート２２が偏向するようになる。

弁手段１６は、ライン３２を介して接続しである感圧作
動型切換手段３０により選択的に開閉される。この切換
手段３０は、流体増幅素子１８の信号発生用入力ポート
２２のレベルより低い所に設けられているとともに、圧
力信号伝達管３４を介して曲管２４と連通している。よ
って、切換手段３０の上方において、圧力信号伝達管３
４の内部で静水圧落差△ｈが生ずることになる。そこで
、パワー流２０が入力ポート２２に流入することで流体
圧力信号が切換手段３０に伝達されると、切換手段３０
、従って弁手段１６は第１状態に設定されるが、パワー
流２０が入力ポート２２に流入しなくなると第２状態に
設定されることになる。

この第１状態ないし第２状態を開、閉のいづれにするか
は、弁手段１６の構成や、本発明の液面制御装置め用途
によって決めれば良いことであるが、図示の実施例にお
いては、第１、状態と第２状態は夫々、開状態と閉状態
に対応する。

前述の構成よりなる装置の作用を説明すれば、容器１２
内の液面がまだ設定検出レベル２８に達しておらず、従
ってノズルの吐出ポート２６を介してノズル１４内に空
気が流入し、かつ、パワー流２０が入力ポート２２に流
入している限り、切換手段３０の上方における信号伝達
管３４には液体が充填されていて静水圧落差△ｈを生じ
ている。

液面がやがて設定検出レベル２８に達すると、ノズル１
４の内部圧力が不均衡になり、パワー流２０はかくて入
力ポート２２から外れる方向に偏流するようになる。こ
の時、流体圧信号は切換手段３０に伝わらなくなるのだ
から、切、楔手段３０に作用する圧力は、圧力信号伝達
管３４において落差△ｈを醸し出していた水柱が、設定
検出レベル２８に達した液面によりすでに閉塞されたノ
ズル１４内の負圧と平衡することにより、零値となる。

よって、それまで開状態にあって給液を許容していた弁
手段１６は、切換手段３０により閉状態に切換えられ、
それにより給液は遮断する。次に、満杯になった容器１
２を空の容器に取替えるとか、−たん満杯になった容器
１２内の液体を排出するとかによりノズルＩ４の末端に
おける吐出ポート２６が開放されて、ノズル１４内に空
気が再び流入するようになれば、前述の圧力平衡がなく
なると同時に、落差△ｈに等しい急激な圧力信号が切換
手段３０に印加され、これにより、弁手段１６が再び開
状態に設定される。かくて、流体増幅素子１８、そして
ノズル１４を介して給液管１５から液体が供給されるよ
うになる。

第１図に示した実施例による装置は、設定検出レベル力
月、つじかないという意味で「単点液面制御装置」と言
える。しかし、用途によっては、弁手段を開状態にする
設定検出レベルと、同じ弁手段を閉状態にする設定検出
レベルとを別々にした方が良い場合も考えられる。この
場合に適した液面制御装置を第２図に示す。尚、第２図
の実施例を説明するに当り、第１図に示したのと同一部
品に対しては同一符号を用いて示す。

第２図に示した実施例における流体増幅素子１８には、
外部からパワー流２０へのアクセス部３８が設けられて
おり、そこには検出管３８の一端が連通している。アク
セス部３８とは反対側における検出管３８の端部は、ノ
ズル１４に沿って下方に延在しているとともに、はぼＵ
字状に曲げられている。このＵ字状に曲げられた端部の
開口端は遠隔検出ボート４０形成されていて、弁手段１
６を閉状態にする設定レベル、即ち、「オフ」設定レベ
ル４２と一致するところに配置されている。言うまでも
な（、はぼＵ字状に曲げられた検出管３８の前記端部の
底４４は、「オフ」設定レベル４２の下方で、しかも、
弁手段１６を開状態にする［オンＪ設定レベルと一致し
たノズル１４の末端における吐出ボート２６の上方に位
置決めされている。

第２図の構成の液面制御装置も第１図に示したのと同様
に作用する。但し、弁手段１６を切換手段３０により前
述と同様に閉状態にするには、容器Ｉ２内の液面は、吐
出ポート２６を塞ぐばかりではなくて、検出ボート４０
をも塞ぐ、即ち、「オフ」設定レベルに達していなけれ
ばならない。

反対に弁手段１６を開状態にするには、液面が「オフ」
設定レベル４２より下方へ下がっただけでは検出管３８
のＵ字状端部に依然と液体が滞留していることから、ノ
ズル１４内に空気が入らず、従って、液面が吐出ポート
２６のレベルから下方へ下がるのを待てば良い。検出管
３８のＵ字状端部に滞留している液体は、液面が「オフ
」設定レベル４２から「オン」設定レベルへと下がるに
つれて、検出管３８を介してノズル１４の内部へと吸込
まれ、液面が吐出ポート２６を開放するとともに、ノズ
ル１４内に完全に吸込まれる。つまり、給液が行なわれ
るとパワー流２０が存在し、それにより検出管３８の内
部の液体がアクセス部３６において生ずる負圧にまき込
まれる。要するに、容器１２内の液体の液面が「オフ」
設定レベルから下方へ下がると、ノズル１４の長さに対
する検出管３８の位置と長さとによっては、前述のよう
に検出管３８の内部の液体がノズルの内部へ完全に吸込
まれてそこを介して空気が流入することにより弁手段］
６を開状態にしてしまうこともあれば、液面が吐出ポー
ト２６を開放しない限り弁手段１６を閉状態に維持する
こともできる。

例えば弁手段１６の如きの給液弁に液もれがあれば、液
面制御装置の構成によっては問題があることがイっかっ
た。つまり、給液弁からの液もれがあれば、△ｈだけ高
いレベルまで容器内の液面が上昇するようになり、かく
て装置が誤作動して給液を開始してしまって、容器から
液体が溢流してしまうことがある。このような問題点は
、第３図に示すように、感圧作動型切換手段３０の代り
に差圧作動型切換手段４６を用いれば解消しうる。

第３図の実施例で用いた差圧作動型切換手段４６は、一
方側に前述の実施例と同様に圧力信号伝達管３４におけ
る落差が作用するように、また、他方側には、連通管４
８を介して容器１２の設定検出レベル２８に達した液体
が流入するように接続されている。縦って、容器１２内
の液面が上昇すれば、切換手段４６の両側から作用する
圧力は互いに等しいので、液面制御装置は作動しない。

但し、第１図の実施例に適用した場合では、液面がノズ
ル１４の吐出ポート２６より下方へ下がるか、または、
第２図の実施例に適用した場合では液面が検出管３８の
Ｕ字状端部の底４４より下方に下がった時のみ、液面制
御装置が作動するようになっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による液面制御装置の概略
側断面図であり、第２図と第３図とは、夫々、本発明の
第２および第３実施例を示す概略側断面図である。１２・・・容器、　　１４・・・ノズル、　　１６・弁
手段、１８・・・流体増幅素子、　２０・パワー流、　
　２２・・・入力ボート、　２４　・曲管、　２６・・
・吐出ポート、　３０　・感圧作動型切換手段、　３８
・・検出管、　４０・・・検出ボート、　４６・・差圧
作動型切換手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体の流れを創出するノズル手段と、前記流れに
あって前記ノズル手段を開閉制御する弁手段と、前記ノ
ズル手段と連係するとともに、液体のパワー流、該パワ
ー流から流体圧力信号を受ける信号発生手段、および、
容器に充填した液体の液面が設定レベルに静的に到達す
るに応じて、前記信号発生手段から前記パワー流を偏向
させる検出手段を備えた流体増幅手段と、前記弁手段と
連結されているとともに、前記信号発生手段の下方に設
置した感圧作動型切換手段と、前記信号発生手段と前記
切換手段とを接続していて、前記パワー流が信号発生手
段に流体圧信号を与えている時には第１状態に、また、
前記パワー流が信号発生手段より偏向すれば第２状態に
前記切換手段、しいては前記弁手段を維持すべく、前記
切換手段の上方にて静水圧落差を作る管路手段とからな
ることを特徴とする液面制御装置。
（２）特許請求の範囲第（１）項に記載のものであって
、前記切換手段の上方に静水圧落差が存在すれば、前記
切換手段は開状態にあって弁手段を開けていること。
（３）特許請求の範囲第（２）項に記載のものであって
、その末端が前記設定レベルに設けられている吐出手段
を除き、前記ノズル手段は空気が外気から侵入しないよ
うに構成されているので、前記末端に液面が静的に到達
すれば、ノズル手段の内部圧力が不均衡となって前記落
差を相殺し、それにより前記切換手段を閉状態にするよ
うに構成したこと。
（４）特許請求の範囲第（３）項に記載のものであって
、前記切換手段は、前記ノズル手段の吐出手段の前記末
端の位置より上方に配置したこと。
（５）特許請求の範囲第（３）項に記載のものであって
、前記切換手段は、前記ノズル手段の吐出手段の前記末
端と同一レベルか、またはその下方に配置されており、
しかも、一方側が前記落差を受けるように、また、他方
側が前記容器の設定レベルと同一レベル、またはその下
方と連通する差圧作動型切換手段で構成されていること
。
（６）特許請求の範囲第（１）項に記載のものであって
、前記パワー流へのアクセス部が前記流体増幅手段に設
けられており、このアクセス部に設定レベルに配置した
遠隔検出ポートを備えた検出管が接続してあること。
（７）特許請求の範囲第（６）項に記載のものであって
、前記検出管にほぼＵ字状の曲部があって、前記検出ポ
ートはこの曲部の底より高い所にあること。
（８）特許請求の範囲第（７）項に記載のものであって
、前記ノズル手段の開放末端が前記検出管の曲部の底よ
り低い所にあること。
（９）特許請求の範囲第（７）項に記載のものであって
、前記検出管が、両端が開放端となっている管よりなる
こと。
（１０）ノズルと連係し、かつ、該ノズルを貫流する液
体の流れを制御する弁手段と、前記ノズル手段と連係す
るとともに、液体のパワー流、該パワー流から流体圧力
信号を受ける信号発生手段、および、容器に充填した液
体の液面が設定レベルに静的に到達するに応じて、前記
信号発生手段から前記パワー流を偏向させる検出手段を
備えた流体増幅手段と、前記弁手段と連結されていると
ともに、前記信号発生手段の下方に設置した感圧作動型
切換手段と、前記信号発生手段と前記切換手段とを接続
していて、前記パワー流が信号発生手段に流体圧信号を
与えている時には開状態に、また、前記パワー流が信号
発生手段より偏向すれば閉状態に前記切換手段、しいて
は前記弁手段を夫々開、閉すべく、前記切換手段の上方
にて静水圧落差を作る管路手段とからなることを特徴と
する液面制御装置。
（１１）特許請求の範囲第（１０）項に記載のものであ
って、前記パワー流へのアクセス部が前記流体増幅手段
に設けられており、このアクセス部に設定レベルに配置
した遠隔検出ポートを備えた検出管が接続してあること
。
（１２）特許請求の範囲第（１１）項に記載のものであ
って、前記検出管にほぼＵ字状の曲部があって、前記検
出ポートはこの曲部の底より高い所にあること。
（１３）特許請求の範囲第（１２）項に記載のものであ
って、前記ノズル手段の開放末端が前記検出管の曲部の
底より低い所にあること。
（１４）特許請求の範囲第（１２）項に記載のものであ
って、前記検出管が、両端が開放端となっている管より
なること。
（１５）容器に給液するものであって、容器への液体の
流れを開閉する弁手段を含む供給手段と、該供給手段と
連係して流体の正圧信号を発生する流体増幅手段と、前
記弁手段と連結されているとともに、前記流体増幅手段
の信号発生手段の下方に設置した感圧作動型切換手段と
、前記信号発生手段と前記切換手段とを接続していて、
前記切換手段、しいては前記弁手段を前記流体増幅手段
からの流体圧信号に応じて第１状態に、また、前記流体
圧信号がない場合は第２状態に維持すべく、前記切換手
段の上方にて静水圧落差を作る圧力信号手段とからなる
ことを特徴とする液面制御装置。
（１６）特許請求の範囲第（１５）項に記載のものであ
って、前記切換手段の上方に静水圧落差があれば、前記
切換手段は開状態にあって前記弁手段を開いていること
。
（１７）特許請求の範囲第（１５）項に記載のものであ
って、前記切換手段が差圧作動型切換器よりなり、この
切換器の一方側には前記静水圧落差が作用し、また、他
方側は、前記設定レベルと同一、または、その下方にお
いて前記容器を連通していること。
（１８）特許請求の範囲第（１５）項に記載のものであ
って、前記パワー流へのアクセス部が前記流体増幅素子
手段に設けられており、このアクセス部に設定レベルに
配置した遠隔検出ポートを備えた検出管が接続してある
こと。
（１９）特許請求の範囲第（１８）項に記載のものであ
って、前記検出管にほぼＵ字状の曲部があって、前記検
出ポートはこの曲部の底より高い所にあること。
（２０）特許請求の範囲第（１９）項に記載のものであ
って、前記検出管が、両端が開放端となっている管より
なること。