JPH04118525A - 移動している筒状体内の液面レベル検出方法 - Google Patents

移動している筒状体内の液面レベル検出方法

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JPH04118525A
JPH04118525A JP2338867A JP33886790A JPH04118525A JP H04118525 A JPH04118525 A JP H04118525A JP 2338867 A JP2338867 A JP 2338867A JP 33886790 A JP33886790 A JP 33886790A JP H04118525 A JPH04118525 A JP H04118525A
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liquid level
cylindrical body
probe
ultrasonic
parylin
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Takuo Sekida
卓夫 関田
Takashi Abe
隆 阿部
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Kureha Corp
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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１ 本発明は、筒状体の表面に超音波の送信器や受信器を直
接に接触させることなく、移動している筒状体内の液面
のレベルを精度よ（検出することができる筒状体内の液
面レベル検出方法に関する。
［従来の技術］ 超音波探触子によって、液面の検出などを行なう場合、
被検査物表面と超音波の送信及び／または受信器との間
で空気層や気泡の在存しない音響学的に良好な接触を保
つ必要がある。なぜならば、音波の伝播経路内に空気層
または気泡が存在すると、音波の吸収または散乱といっ
た現象により、超音波検出が著しく阻害されるからであ
る。
本発明でいう超音波探触子は、超音波の送（受）信を行
なう振動部材と、音波の伝播経路にあって振動部材と被
検査物との間で前記の音響学的接触を行なう接触子とか
ら構成される。
従来の上記超音波探触子の構成としては、被検査物の形
、性状に応じて合成樹脂や金属材料で形成された種々の
形状の接触子を設けたもの、または内部に液体を封入し
たゴム製の風船を音波送（受）信置の前方に設けてこれ
を前記接触子としたものなどが知られている。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の合成樹脂または金属製の接触子を備え
た超音波探触子では、被検査物が特に移動している物体
、傷つきやすい物体またはフィルムなどの柔軟性のある
物体などの場合に、被検査物に摩耗、傷、変形、摩擦熱
などを与える欠点を有している。また、前記のゴム風船
を接触子として備えた超音波探触子では、フィルムなど
の柔軟物体に対しては過度の抑圧を与え、加えて表面が
凹凸形状である物体に対しては十分な接触を行い得ない
という問題がある。
また、フィルム製造工程などにおいて、押出機から筒状
に押出され冷却過程にあるパリリン内に充填されるパイ
ル剤の液面検出を行なう必要があるが、例えばこの液面
検出のために従来の超音波探触子を使用したような場合
、冷却過程にあるパノソンに傷や過度の変形を与え、パ
リリンをインフレーションにより加工したフィルム製品
の品質を低下させることになる。このパイル剤の液面検
出ならびに制御は、パリリン内部の圧力の安定をもたら
し、パリリンの厚みの均一化がはかられるので製造され
るフィルムの品質向上に役立つ。
また、液面を非接触で検出し得るものとしては光電式な
どの液面検出装置があるが、前記パリリン成型工程の場
合には、パリリン外面に沿って流れる冷却用の水により
誤検出が生じ、またパリリンが不透明の場合には検出そ
のものが不可能である。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、押出
されて冷却過程にあるパリリンなどのように軟質でかつ
移動している筒状の被検査物の内部の液面のレベルを高
精度に検出することができる筒状体内の液面レベル検出
方法を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段１ 本発明による筒状体内の液面レベル検出方法は、移動し
ている筒状体の外部に非接触の状態に超音波探触子を配
し、筒状体と探触子との間の音響学的な接触を行わしめ
るべく、探触子の振動部材と筒状体外表面との間の空間
に超音波の伝播方向に沿って流水を供給することを特徴
としている。
また、移動している筒状体の一例は、フィルム製造工程
におけるパリリンである。
さらに流水は、１ｃｍ／ｓｅｃ〜５ｍ／ｓｅｅの速度で
供給することが好ましい。
本発明の他の液面レベル検出方法は、その内表面部に超
音波振動部材が埋設されたリング状の超音波探触子を移
動している筒状体の外周域に空隙を介して配設し、筒状
体と探触子との間の音響学的な接触を行なわしめるべく
、前記空隙に超音波の伝播方向と垂直になるように流水
を供給することを特徴とするものである。
［作　用１ 上記手段では、超音波の送信器、受信器、送受信器の振
動面とフィルム製造工程におけるパリリンなどのような
移動している筒状体（以降、単に筒状体という）との間
にて、超音波の伝播方向に沿って流体を流すようにした
ため、流体を介して振動面と筒状体との間に良好な音響
学的接触を保つことができる。また流体を介しての接触
であるため、筒状体に対してやさしく、摩耗、傷、変形
、摩擦熱などを与える心配がなく、また筒状体の表面が
凸凹であっても良好な音響学的接触が行える。よって、
検出精度の高い液面検出を行なえるようになる。
［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例による液面レベル検出方法を
示す説明図、第２図は第１図の検出装置における制御装
置の一例を示す回路ブロック図、第３図は他の実施例に
よる液面レベル検出方法を示す説明図、第４図は更に他
の実施例による液面レベル検出方法を示す説明図、第５
図は本発明による液面レベル検出方法の適用例としての
樹脂フィルム製造装置のパリリン成形工程を説明する部
分正面図である。
まず、第５図に示すパリリン成形工程について説明する
。
第５図中の符号１はＰＶＤＣ（塩化ビニリデン系樹脂）
などの熱可塑性樹脂が加熱されて溶融された溶融樹脂を
押出すためのタイ、２はこのダイ１から中空円筒状に押
出された筒状溶融樹脂、２ａはこの筒状溶融樹脂が冷却
されたパリリン、２ｂは冷却過程にあるパリリン、３は
パリリン２ａを挟んで次の空気吹込み工程（図示せず）
に移送するための一対の引取りローラ、４はパリリン２
ａの進行を図の下方（引取りローラ３の方向）にガイド
するガイドローラ、５は前記一対の引取りローラ３がパ
リリン２ａを挟みやすいようにこのパリリン２ａを扁平
形状に変形させるための略■字状に配置された一群のガ
イドローラである。
符号６はダイｌの下方に設けられ且つ筒状溶融樹脂２の
外周に均一に流水層７ａを形成するための流体供給部で
あり、流体供給部６は、貯水部６ａと筒状溶融樹脂２の
外周を一定の間隔を隔てて取り囲むように配設される筒
状の堰６ｃとから構成される。貯水部６ａの液面はオー
バーフロ管６ｂの働きによって常に一定レベルに保たれ
、貯水部６ａから堰６Ｃを超えて溢れ出た流体が前記流
水層７ａを形成する。なお、流体供給部６の下方に筒状
溶融樹脂２の外周に冷却水７ｂをシャワーのように散布
する冷却リング８を設け、筒状溶融樹脂２の冷却を強化
することが好ましい。
第５図において、符号９と１０は超音波探触子てあり、
９は送信用探触子、１０は受信用探触子である。送信用
探触子９は、まだ冷却過程にあるパリリン２ｂの外部に
てパリリン２ｂの壁部に対向している。また受信用探触
子１０は、前記送信用探触子９と逆の側からパリリン２
ｂの壁部に対向している。そして送信用探触子９と受信
用探触子１ｏとはパリリン２ｂを挟んで対向しており、
その高さ位置は、ダイ１の内部を通過してパリリン２ｂ
内に注入されるパイル剤１１の液面が基準レベル以上で
ある場合に、送信用探触子９から出射される超音波の伝
播経路が、パリリン２ｂ内のパイル剤１１を通過する位
置となるように設置されている。すなわち、送信用探触
子９と受信用探触子１０との間の超音波伝播経路に、パ
リリン２ｂ内のパイル剤１１が存在しているか否かを検
出することができるようになっている。
冷却後のパリリン２８は引取りローラ３により扁平に押
しつぶされて次の工程に移送される。そして扁平に押し
つぶされた面または空隙にパイル剤１１は少しづつ塗布
または含有されて消費される。そして、パイル剤１１が
消費された分だけ、パリリン２ａ、２ｂ内の液面は低下
する。受信用探触子１０が受信する超音波のレベルは、
液面が前記伝播経路から下に外れたとき（低下したとき
）に空気層で超音波の伝播が阻害されるため減少し、そ
れによって液面の低下を検出でき、パイル剤供給手段（
図示せず）を作動させて、パイル剤１１が補給される。
次にこの送信用探触子９および受信用探触子１０を備え
た検出装置を第１図に基づいて説明する。なお、以下に
おいては、第５図に示すパリリン成形工程における液面
検出を例として本発明を説明するが、本発明はこれに限
定されるものでない。
第１図において、１５は超音波を出射し得る送信器、１
６はパリリン２ｂの内部のパイル剤１１を透過してきた
超音波を受信し得る受信器である。また１２は、送信器
１５および受信器１６の動作を制御する制御装置である
。送信器１５および受信器１６は、磁歪、電歪または圧
電素子から構成される振動子であり、−例として水晶振
動子を例示し得る。
１３．１４は、それぞれ送信器１５および受信器１６と
冷却途中のパリリン２ｂの壁部との間の音響学的接触を
行うための接触子である。送信用接触子１３と受信用接
触子１４は同一の構造であり、流体供給口１３ａ、１４
ａならびにノズル１３ｂ、１４ｂを有している。各々の
接触子１３と１４において各流体供給口１３ａ１４ａか
ら送信器１５と受信器１６の表面（振動面）１５ａ、１
６ａに供給される流体（例えば水）は、超音波の伝播経
路に沿って流れノズル１３ｂ、１４ｂから噴射され、各
ノズル１３ｂ。
１４ｂに対向するパリリン２ｂの壁部に当たる。
すなわち、ノズル１３ｂ、１４ｂは、前記振動面に接触
する流体を超音波の進行方向に沿った方向に噴出させる
ためのものである。これによって送信器１５、受信器１
６とパリリン２ｂの壁部の間に、上記流体を媒体とした
音響学的接触が計られる。本実施例においては、送信器
１５と接触子１３および受信器１６と接触子１４のそれ
ぞれの組合せを超音波探触子と呼ぶ、上記説明では送信
用探触子９と受信用探触子１０とが同一構造となってい
るが、異った構造であってもよい。
ノズル１３ｂ、１４ｂから噴射される流体の流速は、被
検査物の移動速度、剛性、表面の凹凸など及び探触子と
被検査物との間の距離などによって適宜選択されるもの
であるが、一般にｌ　ｃｍ／　ｓｅｃ　＝　５　ｍ　／
　ｓｅａ　、好ましくは３　ｃｍ／　ｓｅｅ〜３ｍ／Ｓ
ｅＣとされる。流速が１　ｃｍ／　ｓｅｅより小さいと
探触子を被検査物に必要以上に近づけなければならず、
移動している被検査物のブレにより接触する危険が大き
い、また、流速が５ｍ／ｓｅｅを超えると被検査物に加
えられる水圧が無視できず、特に柔軟な材料から作られ
た筒状体では変形して正確な内部液量を検出できなくな
る。
次に第２図に基づき制御装置１２の回路構成を説明する
。
図中の発振回路３２は、送信器１５を構成する振動子に
超音波の周波数に相当する周波数の電気エネルギーを供
給するものであり、送信器１５を構成する振動子は、送
信用ケーブル１７ａを通して供給される前記電気エネル
ギーを機械的振動に変換し、これによって超音波が出射
される。発振回路３２は、超音波領域の周波数帯域の中
から選ばれた周波数の発振ができればよく、周波数とし
ては通常は数１０ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚ程度が使用さ
れる。
方、被測定物であるパリリン２ｂ内を通過し、受信用接
触子１４に入射した超音波は、受信器１６を構成する振
動子に対し超音波の強さに対応する音圧を与え、この振
動子によって電気エネルギーに変換されて受信信号とし
て受信される。
受信信号は、受信用ケーブル１７ｂを経て制御装置１２
内の増幅回路３３に入力する。また、制御装置１２内の
比較回路３５は、基準電圧発生器３４からの基ｒｓＭ圧
Ｓ、、と増幅回路３３にて増幅された受信信号Ｓ、とを
比較するものである。この比較により、Ｓｖａ＞Ｓｒな
らばＴＴＬレベル゛０（低）”の、Ｓ、、＜Ｓｒならば
ＴＴＬレベル゛１　（高）”の信号が警報回路３６に出
力される。警報回路３６では、上記ＴＴＬ信号を受けて
、例えばＴＴＬ駆動のソリッドステートリレー（ＳＳＲ
）が開閉する。このＳＳＲの開閉により、第５図のパリ
リン成形工程においては、パイル剤の供給手段が作動し
、パリリンの内部にパイル剤１１が所定量供給される。
また必要に応じてパイル剤１１の液面レベルが下がった
ことを示す警報ランプが点灯し、またはアラームなどが
鳴り、作業者に知らせられる。
次に上記構成の検出装置を使用したパリリン内の液面レ
ベル検出方法を説明する。
第１図は被測定物であるパリリン２ｂ内のパイル剤１１
の液面が基準レベル以上である場合を示している。この
とき送信用探触子９の送信器１５から所定の周波数にて
連続に（あるいは間欠的に）出射される超音波は、接触
子１３内に供給される水などの流体ならびにパリリン２
ｂの壁部に噴射されている流体を伝播して、パリリン２
ｂ内のパイル剤ｌｌ内を伝播し、さらに受信用探触子１
０の接触子１４から噴射されている流体を介して受信器
１６にて受信される。この受信信号は増幅回路３３にて
増幅される。第１図の状態では送信器１５と受信器１６
との間に空気層の境界がないため、超音波はほとんど散
乱または反射せずにその音波エネルギーが著しく減衰す
ることなく受信器１６により受信される。よって増幅さ
れた受信信号Ｓ□は基準電圧Ｓｒよりも大きく、比較回
路３５での比較ではＳ・〉Ｓ・となり・ＴＴＬレベルは
”０”となる。
前述のように、パイル剤が消費されて、その液面が基準
レベルから低下すると、送信器１５から放射される超音
波の伝播経路に空気層が形成される。超音波はその空気
層において散乱または反射するため、このとき受信器１
６によって受信される音波エネルギーは著しく減衰する
。よって第２図の制御装置１２内の増幅回路３３により
増幅された受信信号Ｓ７は基準電圧Ｓ１よりも小さく、
よって比較回路３５における比較ではＳ、＜Ｓ、となっ
てＴＴＬ信号は”１”が出力される。このＴＴＬ信号に
より警報回路３６のＳＳＲが作動し、パイル剤供給手段
が所定時間動作し、パイル剤１１が供給されて、パリリ
ン内のパイル剤１１の液面が基準レベル以上に回復する
。
制御装置１２により上記の動作を実現させるため、基準
電圧発生器３４から出力される基準電圧Ｓｒは、超音波
の伝播経路にパイル剤１１が存在しているときの増幅さ
れたハイレベルの受信信号Ｓ１よりも小さく、また超音
波の伝播経路にあたるパリリン２ｂの内部が空気層であ
る場合の増幅されたローレベルの受信信号Ｓ１よりも大
きくなるように設定されていることが必要である。
次に第３図は、本発明による筒状体の液面レベル検出方
法の他の実施例を示している。
これはいわゆるインパルス反射法によるものであり、超
音波探触子９がパリリン２ｂの壁部に片側のみから対向
しており、この超音波探触子９が超音波送受信部材とし
て使用されている。この探触子９は第１図において送信
用探触子として用いられていたものと同じ構造のもので
あり、接触子１３のノズル１３ｂからパリリン２ｂの壁
部に流体が噴射され、送受信器（送信器と受信部として
使用される）１５とパリリン２ｂの壁部との間に音響学
的接触が形成されるようになっている。
この超音波探触子９に接続されている制御装置３８によ
り、送受信器１５から超音波が短時間のインパルスとし
て送信される。第３図ではパイル剤１１の液面がパリリ
ン２ｂ内にて基準レベル以上となっており、このとき送
受信器１５からインパルス送信された超音波は接触子１
３から噴射される流体内ならびにパイル剤１１内を伝播
し、パリリン２ｂの（ロ）で示す壁部に及ぶ、この（ロ
）で示す壁部とその外部の空気層とで境界が形成されて
いるため、インパルス送信された超音波は（ロ）で示す
壁部にて反射され、そのエコーが送受信器１５にて受信
される。またパリリン２ｂ内のパイル剤１１の液面が基
準レベル以下に低下すると、超音波の伝播経路にあたる
パリリン２ｂ内は空気層となり、（イ）で示す壁部に境
界が形成される。よってインパルス送信された超音波は
（イ）で示す壁部にて反射され、そのエコーが送受信器
１５にて受信される。よって送受信器１５から送信され
るインパルス発信時刻を基準としてエコー受信時刻を測
定し、その時間差により超音波伝播経路にパイル剤１１
が存在しているか否か、すなわちパイル剤１１の液面が
基準レベル以上となっているか否かを検出することがで
きる。
第４図は筒状体の液面レベル検出方法のさらに他の実施
例を示している。第４図（Ａ）は液面検出の概念図であ
り、第４図（Ｂ）はそれに用いられる超音波探触子の底
面図である。
この実施例では、接触子４１がリング状に構成されてお
り、この接触子４１が被検査物であるパリリン２ｂの外
周を囲む状態に形成されている。
そしてこの接触子４１の下部の内径が絞られ、パリリン
２ｂの壁部との隙間δを減少させるための水膜形成部４
１ａが形成されている。そしてこの水膜形成部４１ａに
は、パリリン２ｂを挟んで互いに対向する送信器１５と
受信器１６が保持されている。この送信器１５と受信器
１６は第１図に示した送信器ならびに受信器と実質的に
同じものであり、また制御装置も第２図に示すのと同等
のものが使用される。
第５図に示す流水層７ａならびに冷却水７ｂは、接触子
４１の受木部４１ｂに流れ込み、径が絞られている水膜
形成部４１ａにより集合させられて、水膜形成部４１ａ
とパリリン２ｂの壁部との間に一定の厚さの水膜が形成
される。この水膜は流れの偏りのない安定したものとな
り、内部の気泡の発生が抑えられている。よって送信器
１５から連続的に（または間欠的に）発せられる超音波
は水膜内を伝播し、パリリン２ｂ内のパイル剤１１の液
面が基準レベル以上の場合にはこのパイル剤１１内を伝
播し、さらに水腹を経て受信器１６により受信される。
またパイル剤１１の液面が基準レベル以下のときには超
音波の伝播経路にあたるパリリン２ｂの内部が空気層と
なり、受信器１６により受信される音波エネルギーは著
しく減衰される。よって第２図に示したとのと同等の制
御装置により受信信号と基準電圧とが比較され、パリリ
ン内のパイル剤１１の液面が基準レベル以上であるか否
かの検出が行なわれる。
なお上記の説明では水膜を形成するための流体として流
水層７ａや冷却水７ｂを使用しているが、このような流
体の供給手段が用いられていない場合には、別の流体供
給手段から接触子４１の受木部４１ｂに流体４２を供給
しても安定した水膜を形成することが可能である。
また第４図に示す液面検出装置では、例えばパイル剤１
１の液面が基準レベル以上であって且つ、パリリン２ｂ
の壁部の外面に水膜が形成されていない場合においても
受信器１６による受信信号のレベルが低下する。よって
受信信号のレベル低下により、第５図に示すパリリン成
形工程において流水層７ａや冷却水７ｂが停止している
ことを検出することもできる。また制御回路によりパイ
ル剤１１の液面レベルが低下し且つ水膜が形成されてい
る場合の受信信号と、パイル剤１１の液面が基準レベル
以上であり且つ水膜が形成されていない場合の受信信号
を識別できる基！！電圧を設定することにより、パイル
剤１１の液面レベルの低下と流水層７ａなどの停止を区
別して検出できるようになる。
また第４図に示す接触子４１を使用して、一方の送信器
１５だけを設け、これを超音波送信・受信部材として使
用することにより、第３図に示すようなインパルス反射
法による検出も可能である。
以上のように、探触子４１では、超音波の伝播方向に垂
直に水流が形成されるように構成されているので、前記
探触子９に比べ被検査物表面に対する押圧が少なく、円
筒状フィルムなどの被検査物に対しても高精度な検出が
可能である。
なお、本発明による液面レベル検出方法が適用される筒
状体は、第５図に示すような冷却過程にあるパリリンに
限られず、食品包装分野においては筒状樹脂フィルムの
内部への液状またはペースト状などの食品の充填レベル
の検出、プラスチックやガラス製の容器の内部に流体を
充填する際の液面のレベル検出などにも適用することは
可能である。
さらに本発明の検出方法は、液面検出に限られるもので
はなく、例えば長尺な被検査物を連続的に移動しながら
内部の傷や外径寸法を測定するのにも役立つ。
［効果〕 以上のように本発明によれば、超音波の送信器、受信器
または送受信器の振動面と筒状体との間に流体を供給し
て音響学的接触を保っているため、例えば筒状体が傷つ
きやすい状態や柔軟性の状態であっても傷や変形を与え
ることがなく良好な音響学的接触を保つことができ、ま
た不要な摩擦熱などを与えることがない、さらに筒状体
に過度な押圧を与えず、その表面が凹凸であっても良好
な音響学的接触を保つことができる。また不透明なもの
であっても内部の液面レベルの検出が可能である。
よって本発明の筒状体内の液面レベル検出方法は、液面
レベルを種々の条件にかかわらず、高精度に検知できる
ようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による液面レベル検出方法を
示す説明図、第２図は第１図の検出装置における制御装
置の一例を示す回路ブロック図、第３図は他の実施例に
よる液面レベル検出方法を示す説明図、第４図（Ａ）（
Ｂ）は更に他の実施例による液面レベル検出方法を示す
説明図、第５図は本発明による液面レベル検出方法の適
用例としての樹脂フィルム製造装置のパリリン成形工程
を説明する部分正面図である。 ２ａ、２ｂ・・・パリリン（被検査物）、９・・・送信
用探触子、１０・・・受信用探触子、１１・・・パイル
剤、１２・・・制御装置、１３．１４・・・接触子、１
５・・・送信器または送受信器、１６・・・受信器、３
２・・・発振回路、３３・・・増幅回路、３４・・・基
ｉｐ−電第３ 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、移動している筒状体の外部に非接触の状態に超音波
    探触子を配し、筒状体と探触子との間の音響学的な接触
    を行わしめるべく、探触子の振動部材と筒状体外表面と
    の間の空間に超音波の伝播方向に沿って流水を供給する
    ことを特徴とする筒状体内の液面レベル検出方法 ２、移動している筒状体がフィルム製造工程におけるパ
    リリンである請求項１記載の筒状体内の液面レベル検出
    方法 ３、流水を１ｃｍ／ｓｅｃ〜５ｍ／ｓｅｃの速度で供給
    することとする請求項１または２記載の筒状体内の液面
    レベル検出方法 ４、その内表面部に超音波振動部材が埋設されたリング
    状の超音波探触子を移動している筒状体の外周域に空隙
    を介して配設し、筒状体と探触子との間の音響学的な接
    触を行なわしめるべく、前記空隙に超音波の伝播方向と
    垂直になるように流水を供給することを特徴とする筒状
    体内の液面レベル検出方法
JP2338867A 1989-12-28 1990-11-30 移動している筒状体内の液面レベル検出方法 Pending JPH04118525A (ja)

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