JPH04106427A - 液面検出装置 - 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］ 本発明は液面検出装置に関する。

［従来の技術及びその問題点１ 第５図、第６図及び第７図は第１従来例の液面検出装置
を示すものであるが、図において容器ｆｉｌ内には液体
（２）が収容されており、この液体（２）のレベルＬを
確認するためにレベルゲージ（３）が容器（１）の側壁
部の所定の液面レベルＬ。

に対応して設けられている。これは例えば透明のガラス
窓でなり第７図で示すように所定のレベルＬｏより所定
距離の上下限を示すレベルとして（４ａ）の上限表示線
及び下限表示線（４ｂ）が表示されている。

このようなレベルゲージ（３）はよく知られているが目
視によって液面りを確認するものであり透明のガラス窓
を介して液面りが表示線（４ａ）　（４ｂ）に対してど
の位置にあるかを検出するようにしている。然しなから
これは目視によるものであって、この窓が汚れていたり
あるいは周囲が暗い場合にはそのレベルＬを読取る事が
困難な場合がある。

第８図は第２従来例を示すもので容器（５）には液体（
６）が収容されてるが、この液面レベルＬを測定するた
めに浮子（７）が浮遊状態で配設されており、この上下
にはロッドρが取り付けられているが、これはガイド部
材１８ａ）　（８ｂ）　（静止部に固定）により液面り
の変化により正確に上下方向に移動し得るように構成さ
れている。そしてこのロッドβの上端部には電気スイッ
チ（９）が接続されている。液体（６）の液面レベルＬ
の変化により、これに応じて浮子（７）のレベルも変化
するのであるが、この変化量でロッドｉがガイド部材［
８ａ）　（８ｂ）によりガイドされて正確に上下動し所
定のレベルＬ。まで減少すると電気スイッチ（９）の接
点が開かれるようになっている。これにより容器（５）
内の液体（６）が所定の液面レベルＬ。より低下した事
を検出するようしている。

然しなからこのような装置においてはガイド部材（８ａ
）　（８ｂ）が図示せずども静止部又は容器の一部に固
定されているのであるが、これらが変形したりあるいは
液体（６）により腐蝕したりするとロッドＱが正確に上
下動あるいは引つか５つて移動しなくなったりする事が
ある。これでは液面レベルＬ０を正確に検知する事がで
きない。

第９図は第３従来例を示すもので容器（ｌＯ）には液体
（１３）収容されているが、この容器（ｌＯ）には蓋（
１））が密封状態で被覆されており、従ってこの蓋＋１
）＋と液体（１３）の液面レベルＬとの間には密閉した
空間ｆ１２１が形成されている。これは真空又は何等か
のガスが封入されていてもよい。容器（ｌＯ）の底壁部
外面には相互に近接して超音波発信器（１４）及び超音
波受信器（１５）が取り付けられている。液面測定回路
（１６）からは超音波発信器（１４）を励起するための
電気信号が供給される。これによりこれから容器（ｌＯ
）の内側に向って超音波Ｓを発射する。これはこの液体
（１３）の液面レベルＬで反射して反射超音波Ｓ°とな
りこれが超音波受信器（１５）により受信される。この
受信信号は液面測定回路（１６）に供給される。この回
路（１６）からの測定出力は液高比較器（１７）に供給
され、ここで所定のレベルと比較されるのであるが超音
波発信器（１４）からの超音波Ｓを発してから液面レベ
ルＬに反射されて超音波受信器（１５）に戻る迄の時間
を液面測定回路（」６）で測定し、この結果を液高比較
器（１７）に供給するのであるが、ここで所定のレベル
すなわち時間と比較してこれよりは大きいと所定の液面
レベルＬ。よりは高いレベルにあると判断し、又この時
間よりは短い時には所定のレベルＬｏよりは低いと判断
し、この判断出力を検出端子（１８）にローレベルの信
号かハイレベルの信号として導出するようにしている。

すなわちこの従来例では液面レベルＬの絶対値を測定し
ているのであるが液面りまで超音波を液体内を貫通させ
ねばならず特にこの距離が長い場合には液体の変質例え
ば粘度の変化や物性変化等により超音波Ｓが、ある一定
の液面レベルまで達する時間が変化するかもしれず、こ
れでは液高比較器（１７）において設定された値と比較
しても所定のレベルより上にあるか下にあるかを正確に
検出することができない。あるいは液体（１３）の中に
何等かの超音波を反射させる異物が混入しているとする
と、これによって反射される事もあり到底正確な液面レ
ベルの測定は期待することができなｉＸａ 第１Ｏ図は第４従来例の液面検出装置を示すものである
が容器（１９）において液体（２０）が収容されており
本従来例においても蓋（２７）で閉塞されているのであ
るがこの蓋（２７）の上に相近接して超音波発信器（２
２）及び超音波受信器（２３）が取り付けられている。

液面計（２４）から送信機（２２）を励起するための電
気信号が供給され、これにより超音波発信器（２２）か
ら超音波Ｓを液体（２０）の液面りに向って発射し、こ
の液面りからの反射波Ｓ°を超音波受信器（２３）で受
信する。そしてこの受信信号を液面計（２４）に供給す
るものであるが、本従来例においても超音波発信器（２
２）から超音波Ｓを発射してから受信器（２３）で受信
するまでの時間は液面計（２４）において測定され、こ
の測定値が設定比較回路（２５）において所定の値と比
較され、これより大きいと液面りは所定のレベルよりは
以下にあると判断し、またこれより小さい時は所定のレ
ベルより上方にあると判断し、判断出力を端子（２６）
から導出する。

すなわち第１Ｏ図の従来例においては第９図の従来例と
異なり空間（２１）に超音波を反射して液面りからの反
射波を同じ（空間（２１）を伝播させ受信器（２３）に
より受信するのであるが、空間（旦）が真空であれば超
音波Ｓを液面りまで伝播させる事ができず、従ってこの
従来例では空間（２１）が真空の場合には適用する事が
できない。

第１）図は第５従来例を示すものであるが容器（３０）
内には液体（３１）が収容されており、これの上方は開
放されているが、この両側壁部に対向して超音波の発信
器（３２）及び受信機（３３）が所定のレベルＬｏとレ
ベルにあるように取り付けられている。この従来例では
超音波発信器（３２）からの超音波はこれに対向する受
信器（３３）に向って発射するのであるが液体（３１）
の液面りが所定のレベルＬ０より上方にある場合には発
信器（３２）からの超音波はその減衰量を少なくして受
信器（３３）に伝達されるので受信器（３３）の受信レ
ベルは比較的高い。これにより所定のレベルＬ。より上
方にあると判断される。又液体（３１）の液面レベルＬ
が所定のレベルＬ０より以下になると発信器（３２）か
らの超音波は気体中を通るので大きく減衰される。従っ
て受信器（３３）で受ける超音波のレベルは低くなる。

これにより容器（３０）内の液体（３１）の液面レベル
Ｌは所定のレベルＬ０より下にあると判断される。なお
第１）図に示すように液面りが所定のレベルＬ０にある
時は上記比較的高い値と比較的低い値との間の受信レベ
ルとなる。

このような従来例でも容器（３０）内の液体（３１）の
レベルの所定レベルＬ。に対する高低を判断する事がで
きるのであるが発信器（３２）及び受信器（３３）を正
確に所定のＬ０レベルに整列して取り付けなければなら
ない。もしこれが不正確であれば所定のレベルＬ。より
以下にあるか以上にあるかが正確に判断する事ができな
い。又正確に所定のレベルに整列して取り付けたとして
もこの容器（３０）が例えばプラスチックでなるような
場合には熱変形し易く、変形する事によってその相対的
な取付位置が変動する。これでは容器（３０）内の液体
（３１）のレベルが所定のレベルＬ０より上にあるか下
にあるかを正確に判断することができない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述の種々の問題に鑑みてなされ、以上に述べ
たような従来の欠点を除去する事のできる液面検出装置
を提出することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 以上の目的は、液体を収容する容器において、少なくと
も所定のレベルの液面に近接する側壁部分を超音波透過
性の材質で形成し、該側壁部分の外面に超音波の発信器
及び受信器を取り付け、これら発信器及び受信器の少な
くとも一方を前記所定のレベルと同一レベル上に配設し
前記容器内に設けた超音波反射体に向けて発信した前記
発信器からの超音波の前記超音波反射体による反射超音
波を前記受信器で受信し、この受信レベルの高低により
前記容器内の液の液面レベルが前記所定のレベルより上
にあるか下にあるかを検出するようにしたことを特徴と
する液面検出装置によって達成される。

［作　　　用１ 所定のレベルの液面に近接する側壁部分は超音波透過性
の材質で形成されているので、この側壁部分の外面に取
付けられた発信器からの超音波はこの側壁部分を通過し
容器内部へと伝播される。

容器内の液体の液面レベルが所定のレベルより上方にあ
ると同側壁部分に取付けられた発信器及び受信器の少な
くとも一方は所定のレベルと同一レベル上にあるので発
信器より発信した超音波は容器内の超音波反射体に向か
って発信された後、これにより反射された超音波を受信
器で受信するのであるが液体中にある発信器から発する
、または受信器で受ける超音波は液体中を通過するので
その減衰量は小さく、従って受信器の比較的高いレベル
により液面が所定のレベルより上方にあると判断するこ
とができる。

また容器内の液体のレベルが所定のレベルより以下にあ
ると発信器からの超音波は空間内を伝播することにより
その減衰量が大きく、従って受信器に対する反射超音波
の受信レベルは比較的低くなり従ってこのレベルより容
器内の液体のレベルは所定のレベルよりは以下にあると
判断することかできる。

以上のような作用を行なうので空間が真空であっても液
体のレベルが所定のレベルより上にあるか下にあるかを
検出することができ、また超音波の受信器及び発信器は
側壁部分の外面に取付けられているので液体により汚染
されることはなく、また上記従来例の機械式のようにガ
イド部材や移動する部材が不必要であるので常に正確に
容器内の液体のレベルが所定のレベルより上にあるか下
にあるかを判断することができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例による液面検出装置について図面
を参照して説明する。

まず、第１図及び第２Ａ図乃至第２Ｃ図を参照して本発
明の詳細な説明する。第１図において容器（５■）内に
は液体（５２）が収容されておりその液面レベルはＬと
する。従ってこの上方に容器【５１）内において空間Δ
を画成しているがこれは大気と連通している。容器（５
１）の一方の側壁部には超音波を透過させることのでき
る材質でなる取付板（５４）が第２Ａ図に示すように容
器（５１）の側壁部に形成された孔（５１ａ）を塞ぐよ
うに取付けられている。

これに相近接して超音波発信器（５５）及び超音波受信
器（５６）が取付けられており、これらから導出するリ
ード線は制御器（５７）に接続されている。制御器（５
７）内には所定の液面レベルＬ。に対応する電気的レベ
ルが設定されている。また容器（５１）内には超音波の
反射体（５３）が配設されており、これは明示せずども
容器（５１）の相対する側壁部分にその端部が固定され
ているものとする。また受信器（５６）のレベルは所定
の液面レベルＬ０に第２Ａ図に示すようにあるものとす
る。

第２Ａ図に示すように容器（５１）内の液体（５２）の
液面レベルＬが所定のレベルＬ０より上方にある場合に
は超音波発信器（５５）から完封した超音波Ｓは反射板
（５３）により反射されて反射超音波Ｓ°　として受信
器（５６）に向けられる。この場合には超音波Ｓは第２
Ａ図に示すような軌跡を経て受信器（５６）に達するの
であるがこれら軌跡は液体（５２）内にあるので超音波
Ｓ及び反射超音波Ｓ′はほとんど減衰されることなく受
信器（５６）に到達するのでこの受信器（５６）の受信
レベルは比較的高い。この受信レベルの信号が制御器（
５７）に供給され設定値と比較されてこれにより高いの
でこの出力端子（５８）から、いま容器（５１）内の液
体（５２）の液回レベルＬが所定のレベルＬ。より上方
にあると判断する出力を発する。

次に第２Ｂ図に示すように液体（５２）のレベルＬが所
定のレベルＬ。より以下になっていると超音波の発信器
（５５）からの超音波Ｓは反射体（５３）により反射す
るがこの反射超音波は液体（５２）の上方の空間Δ内へ
と反射されるので大きく減衰する。

よって受信器（５６）にはほとんど到達することはない
。従ってこの受信器（５６）の受信レベルは比較的低い
ものとなり、これが制御器（５７）に供給され設定値と
比較されてこれより低いことが判断され端子（５８）か
らいま容器（５１）内の液体（５２）の液面レベルＬが
所定のレベルＬ、より以下にあると判断する出力を発す
る。

第２Ｃ図は液体（５２）のレベルＬが所定のレベルＬ、
すなわち受信器（５６）の取付レベルと一致している時
であるが、この場゛合には第２Ａ図及び第２Ｂ図に示す
場合の受信レベルの中間のレベルの受信信号制御器（５
７）に供給する。従って場合によっては、この設定値と
一致するようにしておけば、いま容器（５１）内の液体
（５２）の液面レベルＬは正に所定のレベルＬ０にある
と判断する出力を端子（５８）から発するようにするこ
ともできる。

第３図及び第４図は本発明の実施例による液面検出装置
を備えた油回転真空ポンプを示すものであるが図におい
て該ポンプ全体は（６０）で示され油収容器（６１）に
は隣接してモータ（６２）が取付けられており、また容
器（６Ｉ）の土壁部分には排出口（６３）及び吸気口（
６４）が公知のように形成されている。

また油収容器（６１）の一方の側壁部に本発明に係わる
液面検出装置（８０）が取付けられており、その詳細は
第４図に示されるが容器（６エ）の側壁部に開口（６１
ａ）が形成され、これに超音波透過性の材質でなる取付
板（６５）がシールリング（６９）を介在させて密封し
て容器（６１）の側壁部に固定されている環状の取付部
材（７９）に嵌着されている。取付板（６５）には上述
したような超音波発信器（６６）と超音波受信器（６７
）が取付けられており取付板（６５）に対向するように
容器（６１）内には超音波の反射板（７８）が図示せず
ども容器（６１）の相対する他側壁部に両端部が固定さ
れている。制御器（６８）からは超音波発信器（６６）
を励磁するための電気信号が供給され、また受信器（６
７）からは反射超音波を受けることによって発生する受
信出力を制御器（６８）に供給するように構成されてい
る。容器（６１）内においては油Ｑが収容されているの
であるがこの上方には真空となる空間旦が形成されてい
る。このような液体Ｑを収容する容器（６１）において
も上述の作用、効果が得られることが明らかであるが特
に本実施例においては液体Ｑの上方に形成される空間が
真空であるが第４従来例においてはこのような場合では
検出不能であったのが本実施例によれば同等問題なくそ
の液面レベルを検出することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれに限定されることなく、種々の変形が可能であ
る。例えば、以上の実施例では受信器を発信器よりは上
のレベルに配置し、このレベルを所定の液面レベルとし
たがこれら上下を逆転させ、すなわち上のレベルに発信
器を配設し、下のレベルに受信器を配設させるようにし
てもよい。この場合には上方の発信器のレベルを所定の
液面レベルとすればよい。あるいはこれら受信器及び発
信器を同じレベルに取付けてもよい。この場合には勿論
これら受信器及び発信器のレベルを所定の液面レベルと
すればよい。

また以上の実施例では受信器及び発信器の具体的構成に
ついては特に詳細に述べなかったがこの材質ケ圧電性の
材質で形成し、これをフィルム又は薄膜としてその両面
に電極を取付けて構成したものであってもよい。

また、以上の実施例では容器の一部を超音波透過性の材
質で成るものとしたが、容器全体をこのような材質で形
成してもよい。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明の液面検出装置によれば、常に
正確に容器内の液面が所定のレベルより上方にあるか下
方にあるかを検出することができ、また、液面によって
画成される上方の空間が真空であってもそのレベルの高
低を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための液面検出装置を
備えた容器の模式図、第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図
は第１図の作用を説明するための部分拡大断面図、第３
図は本発明の実施例による液面検出装置を備えた油回転
真空ポンプの側面図、第４図は同実施例の要部の拡大断
面図、第５図は第１従来例の液面検出装置を備えた容器
の概略断面図、第６図は同側面図、第７図は同装置にお
けるレベルゲージの拡大断面図、第８図は第２従来例の
液面検出装置を備えた容器の概略断面図、第９図は第３
従来例の液面検出装置を備えた容器の電気回路と共に示
す概略断面図、第１０図は第４従来例の液面検出装置を
備えた容器の電気回路と共に示す概略断面図及び第１）
図は第５従来例の液面検出装置を備えた容器の概略断面
図である。 なお図において （５３）　（７８）・−・・・・・・・・・・（５４１
（６５）・・・・・・・・・・・・ｆ５５１　（６６１
・・・自・・・・・・・（５６１［６７）・・・・・・
・−・・・・反　　　射　　　板 取　　　付　　　板 超音波発信器 超音波受信器 代 理 人 飯 阪 泰 雄 第１ 図 第３図 第２Ａ図 第５図 第６図 第７ｒｌＲ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体を収容する容器において、少なくとも所定の
   レベルの液面に近接する側壁部分を超音波透過性の材質
   で形成し、該側壁部分の外面に超音波の発信器及び受信
   器を取り付け、これら発信器及び受信器の少なくとも一
   方を前記所定のレベルと同一レベル上に配設し前記容器
   内に設けた超音波反射体に向けて発信した前記発信器か
   らの超音波の前記超音波反射体による反射超音波を前記
   受信器で受信し、この受信レベルの高低により前記容器
   内の液の液面レベルが前記所定のレベルより上にあるか
   下にあるかを検出するようにしたことを特徴とする液面
   検出装置。
2. （２）前記受信器及び前記発信器のうち少なくとも一方
   を圧電材質で成るフィルム又は薄膜で形成した請求項（
   １）に記載の液面検出装置。