JPS58205820A - 液面センサ− - 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】 この発明は液面センサーに関し、工り具体的には圧電体
を使用した液面センサーに関するものである。

従来より使用されてｈる液面センサーとしては、電極相
互間の静電容量変化を検出する静電容量方式や、超音波
の発振から受信までの時間的変化を検出する超音波方式
あるいは空胴のポールとその内部に水銀スイッチ等を内
臓させポールの浮力により液面レベルを検出するポール
スイッチ方式等が提供されている。

しかしながらこれらの従来の液面センサーにあっては、
静電容量方式においては測定すべき対象物や異物が電極
に耐着し測定誤差が生じるという問題や、超音波方式に
おいては、測定対酸物の投入音や温度差にｚ６測定誤差
が生じなり、浮遊異物により超音波が反射されるという
問題や、ボールスイッチ方式にあっては、ボールの浮力
を利用するためポールがか々り大きく液面センサーとし
て取付ける場所的制約を受けるという問題があった。こ
の発明は上記のような従来の液面センサーの種々の問題
点に鑑みなされ大もので、その目的とするところは、チ
タン酸バリウムや水晶等からなる圧電体を金属製の弾性
薄板上に貼着し振動体となし、この振動体を所定形状ヲ
有するセンサーケース内に収容し、前記弾性薄板下面を
任意の液体に接触せしめるＩうにして液面センサーとな
すことにより、測定対象物中に異物等が混入されてｂて
も極めて安定した性能を発揮し且つ堅牢で、コンパクト
な液面センサーを提供することを目的とするものである
。

以下にこの発明の好適な実施例について図面を参照し説
明する。

第１図はこの発明に係る液面センサー全使用し、液面変
位を電気的信号に変換する場合を示すもので、左側に液
面センサ一部Ａがタンク等の液体容器側壁面に取付けら
れた状態の断面を示し、右側の破線内に検出回路部Ｂを
ブロック線図で示すものである。

この実施例においては、金属あるいは硬質グラスチック
等よりなるセンサーケース１は７ランシ状に形成され、
センサーケース１のフランジ鍔の一側端には、円形の金
属等から々る弾性薄板２がその周縁部をセンサーケース
１に固着されている。

前記弾性薄板２の上面には、チタン酸バリウムや水晶等
からなる圧電体８が蒸着等により貼着されており、弾性
薄板２と圧電体８とで振動体４を構成している。

そしてこの振動体４の振動変化を感知すべくこの実施例
においては、前記弾性薄板２上と前記圧電体Ｂ上に設け
られた主端子５が、後述する検出回路部Ｂ内の第１の増
幅器２０の出力側と接続され、さらに前記圧電体３上に
設けられたフィードバック端子６が第１の増幅器２０の
入力側に接続され発振器を構成している。これらの端子
と増幅器２０間の接続は絶縁被覆されたリード、線７で
なされている。

前記センサーケース１け、タンク等の容器側壁面８を貫
通して取付けられ、センサーケース１のフランジ鍔部と
容器側壁面８との間には、０リング９が挿入されており
前記センサーケース１の首部に周設され大雄ねじと螺合
するナラ、）ＩＯＱ締めつけることに工す、容器内部の
液体１１の漏出全防止している。

更にこの実施例においては、前記センサーケース１の後
端部には、前記リード線７が貫通されゴム等のシール材
１２が固着され、前記センサーケース１内を水蜜状態に
保ち、容器内の液体１１の漏出を厳重に防止している。

次に検出回路部８の説明をすると、前記弾性薄板２と圧
電体８及び第１の増幅器２０とで構成される発振器の出
力は、波形整形回路２１ヲ介してワンショットマルチバ
イブレータ−等で構成され一定間隔の基準信号を発生す
る基準信号発生回路２２と、ＡＮＤ回路回路リフリップ
フロップ回路構成される位相検出回路２３とに入力され
、前記基準信号発生回路２２の出力信号に位相検出回路
２３のＡＮＤ回路に入力されている。

そして位相検出回路２３の出力に、第２の増幅器２４を
介して外部に送出される。この実施例における液面セン
サーの動作及び検出信号がとの工うに送出されるかにつ
いて説明すると、まず前記弾性薄板２と圧電体８とで構
成される振動体４の動作であるが、この振動体４は弾性
薄板２の下面に接触する媒質によって共振周波数を異に
する。

従って振動体４と前記第１の増幅器２０とで構成された
発族器の発振周波数が異なることになる。

この状態は第２図に示すものであり、同図におけるｆｏ
は前記弾性薄板２に接触する媒質が空気の共振周波数を
示すものであり、ｆ、は水や油等の液体が接触した場合
の共振周波数を示すものである。

このように弾性薄板に液体が接触することにより、共振
周波数がΔｆだけ低く々る。

そしてこの状態は波形整形回路２１により整形され基準
信号発生回路２２及び位相検出回路２３に入力される。

基準信号発生回路は、波形整形回路２１からの信号を受
けある一定の時間（１，）遅れて、一定間隔の基準信号
Ｓｏ’ｊｉ７ＡＮＤ回路を介して位相検出回路２３に送
出する。

この状態は第８図に示すものであり、同図において日１
は前記弾性薄板２が空気に接して因る場合の、波形整形
後の状態を示すものであり、Ｓ２は、液体が接触した場
合の状態を示すものである。

そしてＳＯは、基準信号を示すものでありＳは位相検出
回路２３の出力を示すものである。

この位相検出回路２３の出力は、入力回路が基準信号発
生回路２２と波形整形回路２２のＡＮＤ　’（ｉ７とっ
ている大め、図に示すように弾性薄板２が空気に接触し
ている場合には出力は送出されず、液面に接し大場合に
ついてのみ出力信号を送出することになる。

この位相検出回路２３の出力信号の状態は第４図に示す
ものである。このようにして液面センサーが任意の液体
に接触することにより、電気信号が外部の制御装置や表
示装置に送出されることになる。

伺この実施例においては、タンク等の容器側壁面に液面
センサーを取り付けた場合について説明したが、この考
案に係る液面センサーがこれに限定されるものでなく、
容器の上面に取り付けること等も可能であることはいう
までもない。

以上の工うにこの発明に係る液面センサーは、チタン酸
バリウムや水晶等からなる圧電体を金属製の弾性板上面
に貼着し振動体となし、この振動体を所定形状を有する
センサーケース内に収納し、前記弾性薄板下面を任意の
液体に接触せしめるようにしてなると−う極めて簡単な
構造を有する液面センサーであり、堅牢でコンパクトな
故センサーの取付は場所の制限がないばかりでなく、経
済性にも優れ且つ被測定対象物中に浮遊物等の混入があ
った場合においても、液体に接触している弾性薄板が微
細に振動しているため測定面に異物の耐着は全く発生せ
ず測定誤差の少ない極めて安定した動作を示すものであ
る。

更には液体中に電気を通じるものでないためガソリンや
油等の可燃性液体に対しても使用でき、弾性薄板の材質
の選択や保護膜を貼着する等により耐腐食性にすぐれた
液面センサーが提供されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る液面センサーを示す断面図と液
面変位の検出回路部を示すブロック線図である。第２図
はこの発明に係る液面センサーの共振周波数の変化を示
すものであり、第８図は波形整形後の各部の信号レベル
を示すものであり、第４図は外部に対して送出される電
気信号のレベルを示すものである。 第１図において １・・・センサーケース ２・・・弾性薄板 ８・・・圧電体 ４・・・振動体 ７・・・リード線 ８・・・容器側壁面 ９・・・０リング １１・・・液面 ２０・・・第１の増幅器 ２１・・・波形整形回路 ２２・・・基準信号発生回路 ２３・・・位相検出回路 ２４・・・第２の増幅器 特　許　出　願　人　　富士電気化学株式会社（１１） １０２− Ｎ ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　チタン酸バリウムや水晶等からなる圧電体を
   金属製の弾性薄板上面に貼着し振動体となし、該振動体
   を所定形状を有する １５ノセンサーケース内に収納し、該弾性薄板下面を任
   意の液体に接触せしめる工うに・してなることを特徴と
   する液面センサー。 （２）前記振動体と前記弾性薄板下面に接触される任意
   の液体との共振周波数を電気的手段を介して検知するよ
   うにしてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の液面センサ０ （８）　　前記弾性薄板下面が接触する液体に対抗し得
   る保護膜を貼着し前記弾性薄板となすことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の液面センサー
   。 （４）前記振動体の前記圧電体を含まな込弾性薄板部を
   前記センサーケースに固定してなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項または第８項記載の液
   面センサー。