JPS6316226A - レベル計測装置 - Google Patents

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、液面又は境界面のレベルを検出し計測するレ
ベル計４１１１装置に関するものである。

〔発明のｍ要〕

本発明は、自動平衡型レベルδを測装置において、被測
定レベルの変位によるカップリング・マグネット外輪と
内輪の間のずれに基く両輪間の磁束変化を電気信号に変
換することにより、摩擦を生じる機械部分を減少し計測
感度を著しく向上させたものである。

〔従来の技術〕

第４図は、従来のレベル計測装置の構成を−Ｑ１％分解
して示す斜視図である。この図において、ディスプレー
サ（１１は測定ワイヤ（２）によりし１ボしない液面に
吊リドげられ、ワイヤ（２）はフィー１．−トラム（ニ
ジ）に巻回され巻き取られたり巻き戻されたりするよう
になっている。ワイヤドラム（３）に加わるワイヤ（２
）の液面変位による張力変化は、カップリング・マグネ
ット外輪（４）及びカップリング・マグネット内輪（５
）を介して検出軸（８）のトルクに変換され、検出軸（
８）に固定された金具（９）を介してバランス・スプリ
ング（］１）に変位を与える０図では、分かり易くする
ため金具（９）及びバランス・スプリング（１１）をウ
オームホイール（１３）から離して示したが、実際は、
金具（９）及びバランス・スプリング（１１）はＬ字形
金具（１２）を介してウオーム・ホイール（１３）に固
着されている。バランス・スプリング（１１）の変位は
、マグネット（１０）及び磁電変換器（１４）により電
気信号に変換され、スリップ・リング（１６）を介して
サーボ・アンプ（増幅器）　　（ＩＴ）へ伝達され、電
力増幅された信号はモータ（１８）に供給され、駆動軸
（１９）、ウオーム（２０）及びウオームホイール（１
３）をン皮面の変位に応じて正又は逆方向に回転させ、
ディスプレーサ（１）に対する液面の変位がな（なった
時点で回転は停止し、平衡状態が保持される。一方、駆
動軸（１９）及びベル）　＜２１）を介してレベル計測
用カウンタ（２２）を動かし、静止した時点でレベル計
測値が読取れるようになっている。なお、（６）及び（
７）は検出軸（８）を支持するベアリング、（１５）は
検出軸（８）とウオームホイール（１３）を互いに回転
自在とするためのボールベアリングである。

（発明が解決しようとする問題点〕 上述の従来装置では、検出軸（８）とつｆ−ムホイール
（１３）をボールベアリング（１５）等を使用してＪし
いに自由に回転できる構造とする必要があるため、構造
が複雑であり？ｉＪＪ価である。また、検出軸（８）と
これを支持するベアリング（６１，（？）との間及び検
出軸（８）とボールベアリング（１５）とウオームホイ
ール（１３）との間の摩擦力は、ワイヤ（２）の張力変
化を検出する上で機械的感度の低下をもたらす欠点があ
る。したがって、従来方式では、機械的感度において限
界に近く、最新の高増幅率のサーボ・アンプを充分活か
しきれず、これまで以上の高感度化はもはや望めない状
態にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、検出軸（８）に結合されたカップリング・マ
グネット内輪（５）に磁電変換器を固定し、液面又は境
界面レベルの変位によりカップリング・マグネット外輪
（４）と内輪（５）の結合トルクに逆らう力、すなわち
カップリング・マグネット外輪と内輪の間にずれを起こ
させるような力が作用したとき、両輪間に生じる磁束変
化を磁電変換器により電気４ｆ、号に変換するようにし
た。

〔作用〕

カップリング・マグネット外輪と内輪の間の磁束変化を
検出するようにしたので、従来のようなバランス・スプ
リング（１１）やボールベアリング（１５）などが不要
となり、構造が簡単になると共に検出感度の低下をもた
らす機械的摩擦が殆どなくなっζ、高感度化が可能とな
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の好適な実施例を示す斜視図であり、第
２図は同実施例の動作を示す説明図である。

第１図において、ディスプレーサ（１）が測定ワイヤ（
２）で液面に吊り下げられ、ワイヤ（２）がワイヤドラ
ム（３）に巻き取られ又は巻き戻される点は、従来と同
様である。カップリング・マグネット外輪（巾は、ワイ
ヤドラム（３）に固定され、その円周方向にＮ極とＳ極
が交互に配列して磁化されている１２図参照）、カップ
リング・マグネット内輪＜５）は、検出軸（８）に結合
され、外輪＜４）の磁極と同数の磁極が交互に配列して
磁化されており、異なる磁極の境界部に磁電変換器（１
４’）が固定される。第り図では、分かり易くするため
、カップリング・マグネット外輪（４）の一部を切開し
て磁電変換器（１４’）を示しである。磁電変換器（１
４’）の４本のリード線は、スリップ・リング（１６）
に接続されるが、実際は破線で示すように検出軸（８）
の中を通して接続する。ウオームホイール（１３）は、
ボールベアリングを介することなく直接検出軸（８）に
固定される。その他、第４図に対応する部分には同一の
符号を付しである。

第２図Ａは、ワイヤ張力Ｆに変化がないときのカップリ
ング・マグネット外輪（４）及び内輪（５）の状態を示
す断面図、第２図Ｂは、ワイヤ張力がＦ＋ΔＦに変化し
たときのカップリング・マグネット外輪及び内輪の状態
を示す断面し１、第２図Ｃはワイヤ張力がＦ−ΔＦに変
化したときのカンブリング・マグネット外輪及び内輪の
状態を示す断面図である。

平衡状態においては、カップリング・マグネット外輪及
び内輪は、第２図へのようにＳ極とＮ極が互いに対向し
両輪の間に結合力が作用して静止している。いま、液面
が低下して平衡状態がくずれ、ワイヤ張力がＦ＋ΔＦに
変化したとすると、カップリング・マグネット外輪（４
）に第２図Ｂの矢印方向の同転力が働く。一方、カップ
リング・マグネット内輪（５）は、モータ（１８）が回
転してウオーム（２０）及びウオームホイール（１３）
が勅かない限り静止しているので、カップリング・マグ
ネット外輪（４）は、内輪（５）に対しワイヤ張力の変
化ΔＦによりδで示すように僅かにずれる。このため、
カップリング・マグネット内輪（５）に固定された磁電
変換器（１４’）を通る磁束が第２図Ａの状態のときに
比べて変化し、磁電変換器（ｂｌ’）の出力にワイヤ張
力の変化ΔＦに応じた電気信号の変化が現われる。第２
図ＩＡの状態で磁電変換器（１４’）の出力がＯになる
ように調整しておけば、磁電変換器＜１４’）はΔＦに
応じた電気信号を出力する。この電気信号は、スリップ
・リング（１６）を介してサーボ・アンプ（１７）で電
力増幅され、モータ（１８）により駆動軸（１９）、ウ
オーム（２０）、　ウオームホイール（１３）を介して
検出軸（８）及びカップリング・マグネット内輪（５）
をワイヤ張力の変化ΔＦに応じて外輪（４）に追従する
方向に回転させる。外輪（４）及び内輪（５）間のずれ
δが０になると、磁電変換器（１４’）の出力がＯにな
る。この時点で、ディスプレーサ（１）の液面に対する
変位がな（なり、モータ（１Ｂ）の回転は止まり、再び
平１）ｉ状態が維持される。この間に、駆動軸（１９）
及びベルＩ−（２１）を介してレベル計測用カウンタ（
２２）を動かし、静止した時点でレベル計測値が表示さ
れる。

また、平衡状態から液面が上昇してワイヤ張力がＦ−Δ
Ｆに変化した場合は、第２図Ｃに矢印で示すように前と
逆方向の回転力がカップリング・マグネット外輪（４）
に働＜、そのため、カップリング・マグネット外輪及び
内輪＋４）、　（５１間にワイヤ張力の変化−ΔＦによ
り前と逆方向のずれが生じる。

そうすると、前と逆の磁束変化が起こり、磁電変換器（
１４’）は−ΔＦに応じた前と逆極性の電気信号を出力
する。以下、前述と同様にしてずぺて逆方向の運動が生
じ、平衡状態が保持される。

なお、’ｄｌ電変換器（１４’）としては、ホール素子
。

磁気抵抗素子又はサーチコイル等を使用しうるが、ホー
ル素子を使用する場合について簡単に説明する。第３図
は、ホール素子の基本構造を丞す斜視図である０間図に
おいて、ａ及びｂは入力端子、Ｃ及びｄは出力端子であ
り、入力端子ａ、ｂに制御電流１ｃを流し、素子面に磁
界Ｂを加えると、出力端子ｃ、ｄに磁界Ｂと制御電流１
ｃの積に比例したホール電圧Ｖ）ｌが得られる。制御電
流１ｃを一定にしておけば、ホール電圧Ｖ１４は磁界Ｂ
に比例する。そこで、第２図Ａの状態すなわち＋　ｉｓ
ｉ状態のときのホール電圧ＶＵを０ボルトに調整してお
けば、第２図Ｂの状態のときホール電圧Ｖ。

は例えば負電圧となり、第２図Ｃの状態のときホール電
圧Ｖ、は正電圧となる。この電圧をサーボ・アンプ（１
７）により電力増幅し、ホール電圧ＶＨがＯボルトにな
る方向にモータ（１８）を正又は逆方向に回転させるこ
とにより、液面が変位しワイヤ張力が変化しても直ちに
自動的に平ｉ）ｉ状態に復帰する。

上述においては液面レベルの計測を例にとって説明した
が、本発明は、２種類の液体（石油と水など）の境界面
のレベルの計測にも適用することができる。その他、本
発明は、上述の実施例に躍らず、特許請求の範囲に記載
した要旨内において種々の変形・変更をしうるちのであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、次の如き顕著な効果が得られる。

１）構造が簡単であり、安価になる。

２）機械的摩擦が生じる場所はワイヤドラム側のみとな
り、機械的検出感度が格段によくなる。

３）バランス・スプリングを使用しないので、スプリン
グのヒステリシス、経年変化等の影響が全くない。

４）最新のエレクトロニクス技術による高安定。

妬増幅率のサーボ・アンプの性能を充分活かすことが可
能となり、極めて高感度で精密なレベル計測ができる。

５）高感度化に伴っ°ζディスプレーサを従来のものよ
り小形とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は間実施
例の動作を示す説明図、第３図は本発明に用いる磁電変
換器の一例を示す斜視図、第４図は従来例を示す斜視図
である。 ＋ｌ）・・・ディスプレーサ、（２）・・・測定ワイヤ
、（３）・・・ワイヤドラム、（４〕・・・カップリン
グ・マグネット外輪、（５）・・・カップリング・マグ
ネット内輪、（８）・・・検出軸、（１４’）・・・磁
電変換器、δ・・・カップリング・マグネット外輪と内
輪の間のずれ、ΔＦ・・・ずれδを起こさせるような力
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定ワイヤにより被測定レベル面に吊り下げられたディ
   スプレーサと、上記ワイヤが巻回されたワイヤドラムと
   、該ワイヤドラムに固着されたカップリング・マグネッ
   ト外輪と、検出軸に結合されたカップリング・マグネッ
   ト内輪と、該カップリング・マグネット内輪に固定され
   た磁電変換器と、該磁電変換器の出力により上記検出軸
   を回転させる手段とを具え、 上記被測定レベルの変位により上記カップリング・マグ
   ネット外輪と内輪の間にずれを起こさせるような力が作
   用したときに上記カップリング・マグネット外輪と内輪
   の間に生ずる磁束の変化を上記磁電変換器により電気信
   号に変換し、該電気信号により上記カップリング・マグ
   ネット外輪と内輪の間のずれをなくす方向に上記検出軸
   を回転させると共に計測値を得ることを特徴とするレベ
   ル計測装置。