JPH1068651A - フロート式液面計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揺動する容器の液面を測定するフロート式液
面計の提供。 【解決手段】 略水平な軸心Ｃを中心にして揺動する容
器の内部の液面を測定するフロート式液面計１であり，
軸心Ｃと平行に配置された支柱１１と，支柱１１の軸心
に対して垂直方向に自在に移動可能かつ支柱１１の軸心
の周りに回動自在なフロート２０とを有しており，バラ
ンスウエイト等を適宜設けることによりフロート２０の
重力中心Ｇが浮力中心Ｆの下方にある。上記揺動の軸心
Ｃと支柱の軸心とは一致させることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，フロート式液面計に関するもの
であり，特に揺動する容器に対して使用可能なフロート
式液面計に関する。

【０００２】

【従来技術】液面にフロートを浮かべ，フロートの上下
浮動量を検知して液面の高さを検知する，所謂フロート
式液面計がある。そして，ボイラー，給湯器等のタンク
内の水，水溶液など導電性の液体の所定の高さの液面を
簡便に検知するものとして，フロートに永久磁石を設
け，フロートの浮動による磁束の変化により，リードス
イッチ等をオンオフ作動させるものが知られている（特
開平２−２５７０２０号公報参照）。

【０００３】例えば，図１０に示すように，従来のフロ
ート式液面計９０は，不動の壁面９９に対して支柱９１
を固定し，フロート９２をスライド可能に取り付ける。
そして，フロート９２は，液面８１の上下に対応して，
支柱９１に沿って上下する。また，支柱９１の内部に
は，リードスイッチ９３が埋め込まれており，フロート
９２には，永久磁石９４が取り付けられている。

【０００４】そして，フロート９４がリードスイッチ９
３に接近すると，永久磁石９４の磁束がリードスイッチ
９３を横切るようになり，リードスイッチ９３を動作さ
せる。即ち，図９に示すように，リードスイッチ９３に
設けた軟磁性体の可動片９３１，９３２が磁束Φにより
互いに吸引，接触し，回路をオン作動させる。図１０に
おいて，符号９１１は，支柱９１を壁面に固定する止め
具である。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記フロート
式液面計９０は，支柱９１を固定する不動壁面９９を必
要とするから，壁面全体が揺動する容器の内部の液面は
測定することが出来ない。例えば，壁面９９が９０度傾
くと支柱９１が横を向いてしまうから，フロート９２は
上下することが不可能となる。また，支柱９１が９０度
近く傾いた場合には，単にフロートの移動が困難となる
ばかりでなく，単位高さを上下するのに支柱上の移動距
離が著しく長くなり，実際上使用不可能である。

【０００６】また，リードスイッチ９３を作動させるタ
イプのフロート式液面計では，壁面９９が１８０度反転
すると，フロート自体の上下は可能であるが，フロート
９２とリードスイッチ９３との位置関係が逆転し，リー
ドスイッチ９３の動作は完全に狂ってしまうことにな
る。

【０００７】従って，例えば，太陽熱発電により作動さ
せるスターリングエンジン等の場合には，太陽の日周運
動に合わせてエンジンの姿勢が約９０度の範囲で傾斜す
るから，このようなエンジンに用いるオイルの液面計と
してフロート式液面計９０を用いることができない。即
ち，上記スターリングエンジンの出力ロッドは，高圧オ
イルを用いてシールされており，高圧オイルを供給する
オイルタンクの液面が所定の範囲にあるか否かを常に検
知する必要があるが，装置全体が揺動するために従来の
フロート式液面計は使用することができない。

【０００８】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであり，略水平な軸心の周りに揺動する容器
の液面を測定することの出来るフロート式液面計を提供
しようとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，略水平な軸心Ｃを中心に
して揺動する容器の内部の液面を測定するフロート式液
面計であって，上記軸心Ｃと平行に配置された支柱と，
上記支柱の軸心に対して垂直方向に自在に移動可能かつ
支柱の軸心の周りに回動自在なよう支柱に係止されたフ
ロートとを有しており，上記フロートは，重力中心Ｇが
浮力中心Ｆの下方となるよう構成されていることを特徴
とするフロート式液面計にある。

【００１０】本発明において，特に注目すべきことの第
１点は，フロートを係止する支柱が揺動の軸心Ｃと平行
に配置され，フロートは上記支柱の軸心に対して垂直方
向に自在に移動可能かつ支柱の軸心の周りに回動自在な
よう支柱に係止されていることである。支柱が揺動の軸
心Ｃと平行であるから，容器が揺動しても支柱は，水平
状態に維持される。一方，フロートは，上記支柱に対し
て回動自在かつ垂直方向に移動可能であるから，支柱が
容器の揺動と共に揺動しても，フロートは液面の上下に
応動して自在に上下することができる。従って，フロー
トへの上下方向の移動量を検知することにより，液面を
知ることができる。

【００１１】本発明において，最も注目すべきことの第
２点は，上記フロートの重力中心Ｇは，浮力中心Ｆの下
方となるよう構成されていることである。このため，フ
ロートは逆さまに転倒することなく，常に同一底面を下
方（液面下）に維持することができる。即ち，図８に示
すように，フロート９５の浮力中心Ｆが重力中心Ｇの下
方にある場合には，不安定となりフロート９５が転倒し
てしまうが，図５に示すように浮力中心Ｆが重力中心Ｇ
の上方にあれば，フロートは安定する。

【００１２】そして，フロートの重力中心Ｇを，浮力中
心Ｆの下方とする方法として，例えば請求項３記載のよ
うに，フロートの下方に比重の大きいバランスウェイト
を設ける方法がある（図２の符号２５参照）。

【００１３】なお，請求項２記載のように，容器の形状
を，揺動の軸心Ｃに対して平行な中心軸を有する円筒形
状とし，上記中心軸と前記支柱の軸心とを一致させるこ
とが好ましい。容器を円筒形状とし且つその中心軸を揺
動中心Ｃと平行とすることにより，容器が回動または揺
動した場合に内部の液面を容器内の同一の位置に保持す
ることができる。そして，支柱が円筒の中心軸に一致し
ているから，支柱と上記液面との位置関係も不変とな
る。

【００１４】従って，フロートと支柱との位置関係を知
ることにより，容器内の液面を直接計測することが可能
となる。それ故，例えば図１０に示すような支柱にリー
ドスイッチを固定するタイプのものを用いて，揺動する
容器の液面が所定の液面の範囲にあるか否かを直ちに知
ることができる。即ち，支柱に取り付けたリードスイッ
チは，一定の液面高さでフロートの永久磁石の磁束によ
り作動する。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本例は，図１，図２に示すように，水平な軸心Ｃ（図
１）を中心にして揺動する円筒形の容器（高圧オイルタ
ンク４０）の内部の液面８１を測定するフロート式液面
計１である。そして，上記揺動中心Ｃは円筒の中心軸で
もあり，フロート液面計１は，上記軸心Ｃに一致する軸
心を有する支柱１１と，支柱１１の軸心Ｃに対して矢印
Ｈで示すように垂直方向に自在に移動可能であると共に
図２の矢印Ｒにより示すように支柱１１の軸心Ｃの周り
に回動自在なよう支柱１１に係止されたフロート２０と
を有している。

【００１６】そして，図２に示すように，フロート２０
の下方にはバランスウェイト２５が設けられており，図
５に示すように，フロート２０は，その重力中心Ｇが浮
力中心Ｆの下方にある。以下それぞれについて説明を補
足する。

【００１７】本例のフロート式液面計１は，前記の太陽
熱発電により作動させるスターリングエンジンの高圧オ
イルタンク４０（図３，図４）のオイルの液面８１を測
定するものである。高圧オイルタンク４０は，図３，図
４に示すように，円筒計のケーシング４１を有し，ケー
シング４１は図４の矢印Ｒｏで示すように軸心Ｃ（＝円
筒の中心軸）を中心に揺動する。そして，軸心Ｃの位置
に支柱１１が突設されており，支柱１１の先端寄りに
は，フロート２０が取り付けられている。

【００１８】フロート２０は，箱形の本体２１と，図４
に示すようにコの字形に曲げた帯状のアーム２２とを有
し，アーム２２は支柱１１に嵌め込まれている。そし
て，支柱１１に設けたストッパー１２（図３）により支
柱１１上の位置を制約される以外は，フロート２０はア
ーム２２の延設範囲内において支柱１１の周りに自在に
回動しまた垂直方向に上下することができる。

【００１９】そして，フロート２０の内部には，永久磁
石３１が固定され，支柱１１には，リードスイッチ３２
がその軸心の周りに自由に回転出来るように配置されて
いる。リードスイッチ３２は自由に回転できるから，リ
ードスイッチの可動片９３（図９）は，重力により常に
同一の方向を向く。そのため，フロート２０が所定の高
さまで上昇すると，永久磁石３２の磁束がリードスイッ
チ３２を横切り，リードスイッチ３２を動作させる（図
９）。

【００２０】なお，図３の符号３２１はリードスイッチ
３２のオンオフ信号を取り出すリード線である。本例で
は，ケーシング４１が揺動しても，支柱１１は軸心Ｃの
周りに回転するだけで，移動しない。そして，フロート
２０は支柱１１の周りに自在に回転するから，ケーシン
グ４１が揺動してもフロート２０と液面８１との関係は
不変であり，リードスイッチ３２の位置も一定である。
従って，本例のフロート式液面計１によれば，高圧タン
ク４０が揺動しても常に正確に所定の液面を検知するこ
とができる。

【００２１】実施形態例２ 図６，図７に示すように，本例が実施形態例１と異なる
のは，円筒形の容器４５の中心軸と支柱１１の軸心とが
ズレていることであり，その他の部分は実施形態例１と
同様である。このように，支柱１１の中心と円筒の中心
軸とがズレていると，円筒形の容器４５が揺動した場合
に，フロート２０（または支柱１１の中心）と液面８１
との相対的な位置関係が変化する。

【００２２】従って，液面８１を常に一定にしておくた
めに液面を検知するようなタイプのものに本例は適用で
きない。しかしながら，例えば容器４５内の液のオーバ
ーフロー（上限）を検知する場合，又は液の増加限界を
検知する場合には本例を適用できる。

【００２３】即ち，標準的な液量を容器に入れ，容器４
５を揺動させてフロート２０に対して液面８１が最も近
づいた状態の所においても前記リードスイッチ３２が動
作しないような位置に支柱１１の軸心を設置しておけ
ば，上記標準的な液量以上の液の増加または液のオーバ
ーフロー時には，（例えばフロート２０に対して液面８
１が最も近づいた状態では）リードスイッチ３２が動作
するため，液の増加またはオーバーフローが検知可能と
なる。

【００２４】

【発明の効果】上記のように，本発明によれば，軸心の
周りに揺動する容器の液面を正しく測定することの出来
るフロート式液面計を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１のフロート式液面計の正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視線断面図。

【図３】実施形態例１のフロート式液面計を高圧オイル
タンクに配置した正面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視線断面図。

【図５】実施形態例１のフロートの浮力中心Ｆと重力中
心Ｇの関係を模式的に示す図。

【図６】実施形態例２のフロート式液面計の正面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ矢視線断面図。

【図８】フロートの浮力中心Ｆと重力中心Ｇの関係が実
施形態例と異なる場合を模式的に示す図。

【図９】リードスイッチの可動片の動作原理を説明する
図。

【図１０】従来のフロート式液面計の正面図。

【符号の説明】

１．．．フロート式液面計， １１．．．支柱， ２０．．．フロート，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略水平な軸心Ｃを中心にして揺動する容
   器の内部の液面を測定するフロート式液面計であって，
   上記軸心Ｃと平行に配置された支柱と，上記支柱の軸心
   に対して垂直方向に自在に移動可能かつ支柱の軸心の周
   りに回動自在なよう支柱に係止されたフロートとを有し
   ており，上記フロートは，その重力中心Ｇが浮力中心Ｆ
   の下方となるよう構成されていることを特徴とするフロ
   ート式液面計。
2. 【請求項２】 請求項１において，前記容器の形状は，
   前記揺動の軸心Ｃに対して平行な中心軸を有する円筒形
   状であり，上記中心軸と前記支柱の軸心とを一致させて
   あることを特徴とするフロート式液面計。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において，前記
   フロートの下方にバランスウェイトを設けたことを特徴
   とするフロート式液面計。