JPS609696Y2 - 液残量検出装置 - Google Patents

液残量検出装置

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JPS609696Y2
JPS609696Y2 JP1980167133U JP16713380U JPS609696Y2 JP S609696 Y2 JPS609696 Y2 JP S609696Y2 JP 1980167133 U JP1980167133 U JP 1980167133U JP 16713380 U JP16713380 U JP 16713380U JP S609696 Y2 JPS609696 Y2 JP S609696Y2
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resistor
capacitance
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors

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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は所定容器内に収容された液体の残量変化を正確
に検出できる液残量検出装置に関するものである。
この種のものとしては、液に浮くフロートを有し、この
フロートに固定された接点と抵抗体を組合わせ、液位に
応じたフロートの移動により接点が抵抗体上を移動し、
抵抗体の一端とこの接点間の抵抗値変化により液残量を
検出するものが一般的にある。
しかしながら、この方法では接点を動かすのに大きな浮
力が必要となり、フロートを小型化することができない
また、接点と抵抗体の摩耗等による誤動作が生じやすく
、さらに接点と抵抗体面の接触面積により抵抗値が異な
るため、正確な液レベルを知ることができないという欠
点がある。
接点と抵抗体を使用しない方法として、液体中に浸した
電極間の静電容量変化を検出する方法も考案されている
が、従来の装置は正確な液高さを知るためには、電極間
の静電容量を大きくし液高さに対応する静電容量変化を
大きくする必要があり、電極の小型、軽量化が要求され
ていた。
本考案は上記の背景に鑑みたもので、少なくとも2本の
電極を交互にらせん状に配置し、この2本の電極間の静
電容量変化を抵抗容量型発振回路にて検出することによ
り、従来の如きフロートは不要となって、小型軽量化が
可能であるばかりではなく、正確な液残量を知ることが
できる液残量検出装置を提供することを目的とする。
なお、本考案装置の好適な実施態様としては、らせん状
の電極間の間隔を塑性変形によって任意に変えることに
より、液体を収納したハウジングの形状に応じてらせん
電極間の静電容量を変化させることを可能とし、ハウジ
ングに対する検出精度を維持する点でフレキシビリティ
のある装置を得ることが可能になる。
以下、本考案装置の一実施例を図面について説明する。
第1図は本考案装置の全体の構成を示すものであり、1
01は絶縁性液体102を収納するハウジング、111
と112は液高さを検出すべくらせん状に巻いた導電体
よりなるらせん電極であり、液高さに応じてハウジング
101内の絶縁液体102の残量がらせん電極111,
112間の静電容量として現われるように、らせん電極
間隔を任意に変化できる構造となっている。
電極111.112の材質としてはエナメル被覆銅線な
どが使用され、液の揺れに対する振動が少なく、また自
重による変形が少ない、適当な径にしである。
113は前記らせん電極111,112をハウジング1
18に固定するためのプレート、114はらせん電極1
11,112の他端を保持するプレート、115,11
6は前記らせん電極111.112と前記プレート11
3上で電気的に接続され、かつ検出回路部120を収納
したプリント板117と接続された接続端子であり、絶
縁液体102がハウジング118内に流入しないための
シール効果をもつ。
119はハウジング118のカバー、121は信号引き
出し口である。
第2図は前記検出回路部120の電気結線図であり、2
0は電源端子、21はアース端子、22は出力端子、2
00は抵抗容量型発振回路であり、206は前述したら
せん電極111,112よりなるコンデンサであり、絶
縁液体102の液高さに応じて前記ハウジング101内
の絶縁液体102の残量が静電容量として現われる。
なお、コンデンサ206及びコンデンサ207で第1コ
ンデンサCを形成している。
次に上記構成による一実施例の動作について説明する。
絶縁液体102の高さが第1図中に示した如く、Xi、
X2.X3の位置にある場合、らせん電極111,11
2で構成される静電容量は液高さXI、X2.X3に応
じて連続的に変化する。
絶縁液体102の液高さがXi、X2.X3にある時の
静電容量をそれぞれCI、C2,C3とすると、第2図
で示した抵抗容量型発振回路200の第2インバータ2
02の出力端子に接続されている静電容量は、コンデン
サ207の値(COとする)と、前記らせん電極111
,112で構成され、液高さによって連続的に変化する
静電容量CI、C2,C3を加算した値である。
今、抵抗容量型発振回路200の第3インバータ203
の出力端子に接続されている第2コンデンサ208の静
電容量C4が、前記液高さX2の時にらせん電極111
,112による静電容量C2と前記コンデンサ207の
静電容量COとの和とほぼ等しい回路定数とした場合の
抵抗容量型発振回路の動作について、第3図を用いて説
明する。
液高さがX3の位置にある時の第2インバータ202の
出力端子に接続されている静電容量は、C3>C2だか
ら、前記第2コンデンサ208の静電容量C4より大き
い。
また、液高さがXlの位置にある時の第2インバータ2
02の出力端子に接続されている静電容量は、CI>C
2だから、前記第2コンデンサ208の静電容量C4よ
り小さい。
まず前者の場合、仮にj =toで前記第2インバータ
202の出力電圧Vaが199レベルに、前記第3イン
バータ203の出力電圧Veが“°0″レベルにあるも
のとすれば(第3図参照)、第2インバータ202の出
力端子に接続されているコンデンサ206と207より
なるコンデンサ(単に第1コンデンサCとする)と、第
3インバータ203の出力端子に接続されている第2コ
ンデンサ208は、第3インバータ203の出入力電圧
により互いに逆方向にバイアスされている。
このため第1コンデンサCの端子a(第2図図示)の電
圧Vaは、コンデンサ208の電圧により一部相殺され
て直流電圧VODとしきい値電圧VTHの和より低い値
となっている。
しかして微分電流が第1コンデンサC1抵抗205及び
第2コンデンサ208で決定される時間だけ流れて時間
t=tlで第1コンデンサCの電圧Vaはしきい値電圧
■ア8まで低下する。
このとき第2インバータ202の出力電圧は゛1″レベ
ルのままである。
時間tがtlに達すると電圧Vaがしきい値電圧V T
Hまて低下し、第1インバータ201の出力電圧vb
が“°1゛レベルに、第2インバータ202の出力型I
EVaが“0゛レベルに、第3インバータ203の出力
電圧Veが“1ルベルになる。
このため第1コンデンサCの電圧Vaが、前記説明と同
様に、第2コンデンサ208の電圧により一部相殺され
てV7Hより低い値■1に変化する。
しかして、微分電流が抵抗205及び第1コンデンサC
及び第2コンデンサ208で決定される時間だけ流れて
、時間t=t2で第1コンデンサCの電圧Vaはしきい
値電圧VT)lまで上昇する。
このとき、第2インバータ202の出力電圧Vdは44
099レベルのままである。
時間tがt =t2に達すると、電圧Vaがしきい値電
圧V T )Iまで上昇し、第1インバータ201の出
力電圧vbがローレベルに反転する。
これにより、第1コンデンサCの電圧Vaが上記説明と
同様にしてVTHから+V T Hより低い値■0に変
化する。
以後この繰返し作用により周期(t2−to)でもって
第2図の抵抗容量型発振回路が発振する。
次に後者の場合について説明する。
第1インバータ201の出力電圧vbが“0”レベルに
、第2インバータ202の出力電圧Vaが“1゛レベル
に、第3インバータ203の出力電圧Veが“0パレベ
ルにあるものとすれば、第1コンデンサC及び第2コン
デンサ208が第3インバータ203の入出力電圧によ
り互いに逆方向にバイアスされる。
このため、第1コンデンサCの電圧Vaがこれより大な
る第2コンデンサ208の電圧により打消されてほぼO
ボルトとなり、第1゜第2.第3インバータ201,2
02,203がその伝達時間遅れ特性にて決まる時間経
過でもって反転する。
これに応答して第1コンデンサC及び第2コンデンサ2
08が再び互いに逆方向にバイアスされ、第1コンデン
サCの電圧Vaがコンデンサ208の電圧に打消されて
ほぼ直流電圧になる。
すると第1.第2.第3インバータ201.202,2
03が上記説明と同様にして反転し、出力電圧vbが“
0″レベルに、Vdが゛1″レベルに、■eが“0”レ
ベルになる。
以上説明した様に、らせん電極111,112の間にあ
る絶縁液体の高さに対応して、第1.第2、第3インバ
ータゲート201,202.203、抵抗205及びコ
ンデンサ206,207゜208よりなる発振回路の発
振周波数は、第1コンデンサC及び第2コンデンサ20
8の大小によって決定される値となる。
さらに、コンデンサ207の容量値を変えることにより
、コンデンサ206及びコンデンサ207よりなるコン
デンサCを逆バイアスする度合を変えることができるか
ら、抵抗容量型発振回路200の発振周波数変化幅を液
レベルX1及びX3の間で任意に選ぶことができる。
このように、液レベルに応じてらせん電極の静電容量が
変化し、第1図図示の信号引き出し口121より液レベ
ルに応じた発振周波数が出力される。
ところで、上記の様に構成した本考案装置の一例につい
て実験した結果、誘導率をt=2の絶縁液体を用いて発
振周波数が50k Hzから500k Hzまで、液レ
ベルに応じた出力を得ることができた。
前述した如くコンデンサ206の静電容量は液残量と等
価であるから、出力端子22に現われる発振周波数は液
残量に対応した周波数である。
なお、上述の実施例では、発振周波数変化幅を調整する
ためにコンデンサ207を第2インバータ202の出力
端子に接続したが、これはなくても良く、液レベルX2
の時のらせん電極111゜112による静電容量C2と
第3インバータ203の出力端子に接続したコンデンサ
208との値をほぼ等しい値に選べば、前述した説明と
同じ様に変化幅の大きい発振周波数が得られる。
また、上述の実施例では、第2インバータ202の出力
端にらせん電極111,112により戊るコンデンサ2
06を接続したが、第3インバータ203の出力端子に
接続しても良い。
以上述べてきた通り、本考案においては2本の電極を交
互にらせん状に巻き、これにより静電容量を形成するか
ら、電極を小型軽量化できるという優れた効果がある。
また、液レベルによる静電容量変化を抵抗容量型発振回
路の発振周波数変化として取り出すから、大きな発振周
波数変化を液レベル変化により得ることができ、正確な
液レベル検出が可能であるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案装置の一実施例を示す断面正面図、第2
図は抵抗容量型発振回路の電気結線図、第3図は動作の
説明に供する信号波形図である。 111,112・・・・・・らせん電極、118・・・
・・・ハウジング、120・・・・・・検出回路部、2
00・・・・・・抵抗容量型発振回路 りなるコンデンサ。 206・・・・・・前記らせん電極よ

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. (1)ら旋状に交互に巻かれ、被測定液体中に配置され
    る1組のら旋電極と、このら旋電極を前記液体の収容ハ
    ウジングに支持する部材と、前記ら旋電極で構成される
    静電容量を一要素とする抵抗容量型発振回路とを備え、
    前記液体の液高さに対応した周波数の周波数信号を生じ
    ることを特徴とする液残量検出装置。
  2. (2)前記抵抗容量型発振回路は、第1インバータと抵
    抗により閉回路を形威し、この抵抗に第2インバータと
    第1コンデンサからなる直列回路を並列接続し、前記第
    1コンデンサに、第3インバータと第2コンデンサから
    成る直列回路を並列接続し、かつ前記第1、第2コンデ
    ンサのうち、どちらか一方を前記ら旋電極を含むコンデ
    ンサとした実用新案登録請求の範囲、第1項に記載の液
    残量検出装置。
  3. (3)前記ら旋電極は、塑性変形の性質を有しばね定数
    が小さくかつ自重および液体の揺れによる小荷重に対す
    る変形量が小さい枚質、形状に構成されていることを特
    徴とする実用新案登録請求の範囲第1項に記載の液残量
    検出装置。
JP1980167133U 1980-11-20 1980-11-20 液残量検出装置 Expired JPS609696Y2 (ja)

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