JP5044336B2

JP5044336B2 - Level gauge sensor

Info

Publication number: JP5044336B2
Application number: JP2007233044A
Authority: JP
Inventors: 明谷澤; 誠齋藤
Original assignee: Kanto Chemical Co Inc
Current assignee: Kanto Chemical Co Inc
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: JP2009063500A

Description

本発明は、絶縁性の容器に貯留された物質の貯留レベルを検出するレベルゲージセンサに関する。 The present invention relates to a level gauge sensor that detects a storage level of a substance stored in an insulating container.

一般的な工業上のプラントでは、製造工程や検査工程等において、夫々の工程に適した様々な液体が使用されている。例えば、化学製造プロセスや半導体製造プロセスなど様々な製造プロセスにおいても、各工程において様々な液体が使用される。このような液体の中には、硫酸や硝酸等の強酸性のものも含まれている。これらの液体は各製造プロセスにおいては必須であるが、人体に対して好ましいものとは言い難い。したがって、当該液体を使用する都度、作業員が計量して使用することは手間となると共に、人体の影響を鑑みた場合に避けるべきである。 In a general industrial plant, various liquids suitable for each process are used in a manufacturing process, an inspection process, and the like. For example, in various manufacturing processes such as a chemical manufacturing process and a semiconductor manufacturing process, various liquids are used in each step. Such liquids include strongly acidic substances such as sulfuric acid and nitric acid. These liquids are indispensable in each manufacturing process, but are hardly preferred for the human body. Therefore, every time the liquid is used, it is troublesome for an operator to measure and use the liquid, and should be avoided when considering the influence of the human body.

このようなことから、強酸性の薬液等の危険物に拘らず、液体を使用するプラントでは、その計量や使用においては、自動化がされている。このような液体は、プラントにおいて頻繁に使用されるため、プラントではタンクに貯留されている。また、上述のように各工程において大量の液体が使用されるため、製造上並びに管理上の観点から、設備管理者はタンクに貯留される液体の量を把握しておく必要がある。このようなタンクに貯留される液体の量を測定する測定器として、静電容量センサがある（例えば、特許文献１）。 For this reason, regardless of the dangerous substances such as strongly acidic chemicals, the plants that use liquids are automated in their weighing and use. Since such a liquid is frequently used in the plant, it is stored in a tank in the plant. Moreover, since a large amount of liquid is used in each process as described above, the facility manager needs to know the amount of liquid stored in the tank from the viewpoint of manufacturing and management. As a measuring instrument for measuring the amount of liquid stored in such a tank, there is a capacitance sensor (for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載の静電容量センサは、液体を貯留するタンクが有する管体の外面に管体を囲む形状である陽極と陰極として使用される電極が所定の間隔をもって配置されている。この電極はリング状やスパイラル状の形状で形成されている。このような形状で電極を形成することにより、陽極と陰極との電極間に電界が形成され、その電界分布が管体内の液面等に応じて変化し、電極間の静電容量に変化が生じる。この静電容量の変化に基づいて、基準値と対比して液面等を検出している。しかしながら、特許文献１に係る静電容量センサは、上述のように電極がリング状やスパイラル状の形状をしているため、管体に取り付ける際に、管体をタンクから取り外してその管体に合わせて電極を作製したり、巻き付けを行ったりする必要があり、非常に手間がかかるものであった。 In the capacitance sensor described in Patent Document 1, an anode used as a shape surrounding a tubular body and an electrode used as a cathode are arranged at a predetermined interval on the outer surface of the tubular body included in a tank for storing liquid. This electrode is formed in a ring shape or a spiral shape. By forming the electrode in such a shape, an electric field is formed between the anode and cathode electrodes, the electric field distribution changes according to the liquid level in the tube, and the capacitance between the electrodes changes. Arise. Based on this change in capacitance, the liquid level and the like are detected in comparison with the reference value. However, in the capacitance sensor according to Patent Document 1, since the electrode has a ring shape or a spiral shape as described above, the tube body is removed from the tank and attached to the tube body when the electrode is attached to the tube body. In addition, it is necessary to produce an electrode or perform winding, which is very time-consuming.

特開平６−１９４２１２号公報（段落番号０００４、０００５等）JP-A-6-194212 (paragraph numbers 0004, 0005, etc.)

本発明の目的は、上記問題を鑑み、絶縁性の容器、若しくは、容器に配設された絶縁性のゲージ管に対して簡易取り付けが可能なレベルゲージセンサを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a level gauge sensor that can be easily attached to an insulating container or an insulating gauge tube disposed in the container.

上記目的を達成するための本発明に係るレベルゲージセンサの特徴は、絶縁性の容器に貯留され、物質の貯留レベルを静電容量の変位に基づいて検出するレベルゲージセンサであって、前記容器、若しくは、前記容器に付設された前記物質の貯留レベルを監視する絶縁性のゲージ管に対して、前記物質の貯留レベルの増減方向に沿って配置され、前記容器あるいは前記ゲージ管を挟持可能な一対の長尺状のセンサ支持体を備えるとともに、当該センサ支持体に導電性を有する面状電極を設けてあり、前記センサ支持体と蝶番と取付具とで、前記容器、若しくは、前記ゲージ管を周方向に亘って囲むと共に、前記センサ支持体と前記蝶番と前記取付具とが夫々分離可能に構成されている点にある。 In order to achieve the above object, the level gauge sensor according to the present invention is characterized in that the level gauge sensor is stored in an insulating container and detects a storage level of a substance based on a displacement of capacitance, the container Or, the insulating gauge tube attached to the container for monitoring the storage level of the substance is arranged along the increasing / decreasing direction of the storage level of the substance, and can hold the container or the gauge pipe provided with a pair of elongated sensor support, Ri Oh provided planar electrode having conductivity on the sensor support, with said sensor support and hinge and fittings, the container, or the gauge It surrounds over the tube in circumferential direction, and the sensor support and the hinge and the fixture lies in that is configured to be respectively separated.

このように、絶縁性の容器、若しくは、容器に取り付けられ、物質の貯留レベルを監視する絶縁性のゲージ管に対して配置可能な長尺状のセンサ支持体に面状電極が設けられてあるため、容器、若しくは、ゲージ管と電極との接触面積を大きくすることができると共に、接触面を均等にすることができる。したがって、微小な静電容量の変位であっても精度良く検出することが可能となる。また、電極が容器あるいはゲージ管を挟持可能な一対の長尺状のセンサ支持体に設けられているため、容器の新設や既設に拘らず、容器、若しくは、ゲージ管への電極の取り付けは、センサ支持体で挟持することによって行えるため、簡易取り付けが可能である。 Thus, a planar electrode is provided on an insulating container or an elongated sensor support that is attached to the container and can be placed on an insulating gauge tube that monitors the storage level of the substance. Therefore, the contact area between the container or the gauge tube and the electrode can be increased, and the contact surface can be made uniform. Therefore, it is possible to accurately detect even a very small capacitance displacement. In addition, since the electrodes are provided on a pair of long sensor supports capable of sandwiching the container or the gauge tube, the attachment of the electrode to the container or the gauge tube regardless of whether the container is newly installed or existing, Since it can be carried out by sandwiching it with the sensor support, simple attachment is possible.

また、前記レベルゲージセンサは、前記面状電極が、メッシュ状の構成を有すると好適である。 In the level gauge sensor, it is preferable that the planar electrode has a mesh configuration.

このような構成とすれば、面状電極がメッシュ状の導電性材料であるため、容器あるいはゲージ管と、電極との密着性を向上させることができる。また、メッシュ状の導電性材料で、且つ曲げ加工が容易である形状であれば、ゲージ管の径が少々大きくなったり小さくなったりしても、柔軟に対応でき、容易に取り付けを行うことができる。更に、面状電極がメッシュ状であるため容器あるいはゲージ管と、電極との間の空気を抜くことができるため、精度良く測定することが可能となる。 With such a configuration, since the planar electrode is a mesh-like conductive material, the adhesion between the container or gauge tube and the electrode can be improved. In addition, if it is a mesh-like conductive material and has a shape that can be bent easily, even if the diameter of the gauge tube is slightly increased or decreased, it can be flexibly accommodated and can be easily attached. it can. Furthermore, since the planar electrode has a mesh shape, air between the container or gauge tube and the electrode can be removed, so that measurement can be performed with high accuracy.

また、前記レベルゲージセンサは、前記面状電極と前記センサ支持体との間に、絶縁性および弾性を有するバックアップ部材を設けてあると好適である。 In the level gauge sensor, it is preferable that a backup member having insulation and elasticity is provided between the planar electrode and the sensor support.

このような構成とすれば、面状電極がゲージ管と接触しない側を絶縁性および弾性を有するバックアップ部材によって押圧されるため、更に、面状電極と容器、若しくは、ゲージ管との密着性を向上させることができる。また、バックアップ部材が弾性特性を有しているため、過度に面状電極を容器、若しくは、ゲージ管に押し当てることがないため、容器、若しくは、ゲージ管を破損してしまうといった問題も生じない。 With such a configuration, the side where the planar electrode does not come into contact with the gauge tube is pressed by a backup member having insulation and elasticity, so that the adhesion between the planar electrode and the container or the gauge tube is further improved. Can be improved. Further, since the backup member has an elastic characteristic, the planar electrode is not excessively pressed against the container or the gauge tube, so that there is no problem that the container or the gauge tube is damaged. .

また、前記レベルゲージセンサは、前記センサ支持体が、電気的に接地してあると好適である。 In the level gauge sensor, it is preferable that the sensor support is electrically grounded.

このような構成とすれば、電機的に接地されているセンサ支持体を外部からのノイズを除去することが可能なシールド部材として使用することができる。したがって、レベルゲージセンサの耐ノイズ性を向上させることが可能となる。そのため、改めて耐ノイズ性のあるシールド部材を配設する必要がないため、取り付けを容易に行うことができる。 With such a configuration, the sensor support that is electrically grounded can be used as a shield member capable of removing noise from the outside. Therefore, the noise resistance of the level gauge sensor can be improved. Therefore, since it is not necessary to arrange a shield member having noise resistance again, the attachment can be easily performed.

〔本発明の第一実施形態〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は液体を貯留する容器として用いられるタンク１を概略的に示した図である。このようなタンク１はプラントに備えられており、そのプラントにおいて利用される液体等が貯留されている。タンク１は、液体を貯留する貯留部２と、貯留部２に貯留された液体の貯留レベルを目視可能なように備えられるゲージ管３とからなる。タンク１に貯留された液体は、吐出口４を介してプラント内の各装置（図示しない）に送られる。各装置で液体が使用されると、タンク１に貯留される液体の量も減ることとなるが、ゲージ管３の液面の位置を目視で確認することにより、タンク１の管理者或いは作業者はタンク１に貯留されている貯留レベルを認識することが可能である。 [First embodiment of the present invention]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a tank 1 used as a container for storing a liquid. Such a tank 1 is provided in a plant, and a liquid used in the plant is stored. The tank 1 includes a storage unit 2 that stores liquid, and a gauge tube 3 that is provided so that the storage level of the liquid stored in the storage unit 2 can be viewed. The liquid stored in the tank 1 is sent to each device (not shown) in the plant via the discharge port 4. When liquid is used in each device, the amount of liquid stored in the tank 1 also decreases. However, by visually checking the position of the liquid surface of the gauge tube 3, the administrator or operator of the tank 1 Can recognize the storage level stored in the tank 1.

図２は、本発明のレベルゲージセンサ１０の構成を示す概略図である。レベルゲージセンサ１０は、検出部１１、制御部１２、接続ケーブル１３等からなる。検出部１１は、タンク１に貯留された液体の貯留レベルの検出を行い、検出された検出信号は接続ケーブル１３を介して制御部１２に伝達される。制御部１２は検出部１１によって検出された検出信号に基づいて信号処理を行い、貯留レベルの演算を行う。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the level gauge sensor 10 of the present invention. The level gauge sensor 10 includes a detection unit 11, a control unit 12, a connection cable 13, and the like. The detection unit 11 detects the storage level of the liquid stored in the tank 1, and the detected detection signal is transmitted to the control unit 12 via the connection cable 13. The control unit 12 performs signal processing based on the detection signal detected by the detection unit 11 and calculates a storage level.

制御部１２は、検出部１１により取得された検出信号の増幅を行うために信号増幅用アンプ（図示しない）が内蔵されている。制御部１２の筐体の前面には、複数のボタン１２ａが配設されている。タンク１の管理者或いは作業者は、所定のボタン１２ａを押下することにより、前記信号増幅用アンプのオフセットの設定や測定範囲におけるキャリブレーションを行うことが可能である。また、側面には、接続ケーブル１３を接続するための接続ケーブル用端子１２ｂが設けられると共に、電源供給用端子１２ｃも設けられる。この電源供給用端子１２ｃを介して印加される電圧は、信号増幅用アンプの電源電圧として使用される。更に、他の側面には、検出されたセンサ信号が出力される出力端子１２ｄが設けられる。この出力端子１２ｄとコンピュータ（図示しない）とをケーブルで接続して、本レベルゲージセンサ１０で得られた液体の貯留レベルをコンピュータに電気信号として取り出すことによってコンピュータ管理することも可能である。 The control unit 12 includes a signal amplification amplifier (not shown) for amplifying the detection signal acquired by the detection unit 11. A plurality of buttons 12 a are arranged on the front surface of the housing of the control unit 12. An administrator or operator of the tank 1 can set the offset of the signal amplification amplifier and perform calibration within the measurement range by pressing a predetermined button 12a. In addition, a connection cable terminal 12b for connecting the connection cable 13 is provided on the side surface, and a power supply terminal 12c is also provided. The voltage applied via the power supply terminal 12c is used as the power supply voltage of the signal amplification amplifier. Furthermore, an output terminal 12d for outputting the detected sensor signal is provided on the other side surface. It is also possible to perform computer management by connecting the output terminal 12d and a computer (not shown) with a cable and taking out the liquid storage level obtained by the level gauge sensor 10 as an electrical signal to the computer.

本レベルゲージセンサ１０は、タンク１に貯留された液体の貯留レベルを静電容量Ｃの変位に基づいて検出するレベルゲージセンサである。レベルゲージセンサ１０は、タンク１が備えるゲージ管３（図１参照）の外を陽電極１１ａと陰電極１１ｂとで物質の貯留レベルの増減方向に沿ってゲージ管を挟持するように配置される。この挟持は長尺状のセンサ支持体１４により行われる。このようにレベルゲージセンサ１０をゲージ管３に配置することにより、ゲージ管３の内部における貯留レベルの変化に応じて当該陽電極１１ａと陰電極１１ｂとの間で発生する静電容量Ｃの変化に応じて、ゲージ管内の貯留レベルを検出することができる。したがって、この静電容量Ｃの変化を検出信号として用いて演算することにより、ゲージ管３の内部において連続的に変化する貯留レベルを計測することが可能となる。なお、接続ケーブル１３は、例えば同軸ケーブルであれば好適である。接続ケーブル１３として同軸ケーブルを用いると、配線ケーブルの引き回しを簡素に行うことができる。また、同軸ケーブルを用いる場合には、図示はしないが、内部導体を陽電極１１ａ、外部導体を陰電極１１ｂに接続すると良い。このような接続とすれば、微小信号である静電容量Ｃの変化を外部ノイズから保護することができる。或いは、外部導体を陽電極１１ａ、内部導体を陰電極１１ｂに接続することも可能である。 The level gauge sensor 10 is a level gauge sensor that detects the storage level of the liquid stored in the tank 1 based on the displacement of the capacitance C. The level gauge sensor 10 is disposed outside the gauge tube 3 (see FIG. 1) provided in the tank 1 so that the positive electrode 11a and the negative electrode 11b sandwich the gauge tube along the increasing / decreasing direction of the substance storage level. . This clamping is performed by a long sensor support 14. By disposing the level gauge sensor 10 in the gauge tube 3 in this way, the change in the capacitance C generated between the positive electrode 11a and the negative electrode 11b according to the change in the storage level inside the gauge tube 3. Accordingly, the storage level in the gauge tube can be detected. Therefore, it is possible to measure the storage level that continuously changes in the gauge tube 3 by calculating using the change in the capacitance C as a detection signal. Note that the connection cable 13 is preferably a coaxial cable, for example. When a coaxial cable is used as the connection cable 13, the wiring cable can be easily routed. When a coaxial cable is used, although not shown, it is preferable to connect the inner conductor to the positive electrode 11a and the outer conductor to the negative electrode 11b. With such a connection, it is possible to protect changes in the capacitance C, which is a minute signal, from external noise. Alternatively, the outer conductor can be connected to the positive electrode 11a and the inner conductor can be connected to the negative electrode 11b.

陽電極１１ａと陰電極１１ｂとは、ゲージ管３を覆うような導電性を有する面状電極であると好適である。陽電極１１ａと陰電極１１ｂとをこのような面状電極とすることにより、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂとゲージ管３との接触面積を大きくすることができ、微小な容量変化であっても精度良く検出することが可能となる。また、この面状電極は、接触性を向上するために、例えば導電性布テープのようなメッシュ状の導電性材料からなると好適である。 The positive electrode 11a and the negative electrode 11b are preferably planar electrodes having conductivity so as to cover the gauge tube 3. By making the positive electrode 11a and the negative electrode 11b into such planar electrodes, the contact area between the positive electrode 11a and the negative electrode 11b and the gauge tube 3 can be increased. It becomes possible to detect with high accuracy. The planar electrode is preferably made of a mesh-like conductive material such as a conductive cloth tape in order to improve contact.

本レベルゲージセンサ１０は、微小な静電容量Ｃの変化を測定する。そのため、検出部１１が外部のノイズ等の影響を受けないようにする必要がある。したがって、センサ支持体１４は導電性材料で構成され、当該センサ支持体１４を電気的に接地することによりシールド部材として利用している。陰電極１１ｂを接地電極として使用すれば、陰電極１１ｂと陰電極１１ｂ側のセンサ支持体１４とを接続すると共に、陽電極１１ａ側のセンサ支持体１４も接地すると好適である。このような構成とすれば、陽電極１１ａを大きくシールド部材としてのセンサ支持体１４で覆うことができガードとして機能し、耐ノイズ特性が良好となる。 The level gauge sensor 10 measures a minute change in the capacitance C. Therefore, it is necessary to prevent the detection unit 11 from being affected by external noise or the like. Therefore, the sensor support 14 is made of a conductive material, and is used as a shield member by electrically grounding the sensor support 14. If the negative electrode 11b is used as a ground electrode, it is preferable to connect the negative electrode 11b and the sensor support 14 on the negative electrode 11b side and also ground the sensor support 14 on the positive electrode 11a side. With such a configuration, the positive electrode 11a can be largely covered with the sensor support 14 serving as a shield member, functioning as a guard, and noise resistance is improved.

しかしながら、陽電極１１ａには制御部１２から電圧が印加されるため、陽電極１１ａとセンサ支持体１４とは絶縁分離する必要がある。そのため、陽電極１１ａとセンサ支持体１４との間に、絶縁性および弾性を有するバックアップ部材１５が配設される。このバックアップ部材１５はスポンジ状の弾性力を有する材料で形成すると好適である。また、バックアップ部材１５は、陽電極１１ａとセンサ支持体１４との間だけでなく、図２に示されるように陰電極１１ｂとセンサ支持体１４との間にも配設されるようにしても良い。このように陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂからなる面状電極とセンサ支持体１４との間にバックアップ部材１５を配設することにより、面状電極とゲージ管３との密着性を向上することができる。また、バックアップ部材１５は弾性力を有しているため、特に取り付け時において過度の力が加わることを防止しつつ、容易に取り付けることができる。 However, since a voltage is applied to the positive electrode 11a from the control unit 12, the positive electrode 11a and the sensor support 14 need to be insulated and separated. Therefore, a backup member 15 having insulation and elasticity is disposed between the positive electrode 11 a and the sensor support 14. The backup member 15 is preferably formed of a sponge-like material having elastic force. Further, the backup member 15 is arranged not only between the positive electrode 11a and the sensor support 14, but also between the negative electrode 11b and the sensor support 14 as shown in FIG. good. Thus, by arranging the backup member 15 between the planar electrode made up of the positive electrode 11a and the negative electrode 11b and the sensor support 14, the adhesion between the planar electrode and the gauge tube 3 can be improved. it can. Further, since the backup member 15 has an elastic force, it can be easily attached while preventing an excessive force from being applied particularly during the attachment.

陽電極１１ａと陰電極１１ｂとが配設される夫々のセンサ支持体１４は、長手方向の一方の側面に蝶番１６が設けられ、夫々所定範囲で可動するように接続される。この蝶番１６は、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂをゲージ管３の長手方向に延出して固定できるようであれば、特に数量が限定されるものではない。また、陽電極１１ａ側のセンサ支持体１４と陰電極１１ｂ側のセンサ支持体１４と陰電極１１ｂとは、当該蝶番１６を介して電気的に接地されると好適である。このような電気的接地を行う場合には、改めてこれらを接続するための配線が不要となる。もちろん、絶縁性材料からなる蝶番１６を使用する場合には、夫々のセンサ支持体１４を配線で接続することにより夫々のセンサ支持体１４を同電位にすることができる。 Each sensor support 14 provided with the positive electrode 11a and the negative electrode 11b is provided with a hinge 16 on one side surface in the longitudinal direction, and is connected so as to be movable within a predetermined range. The number of hinges 16 is not particularly limited as long as the positive electrode 11 a and the negative electrode 11 b can be extended and fixed in the longitudinal direction of the gauge tube 3. The sensor support 14 on the positive electrode 11 a side, the sensor support 14 on the negative electrode 11 b side, and the negative electrode 11 b are preferably electrically grounded via the hinge 16. When such electrical grounding is performed, wiring for connecting them again becomes unnecessary. Of course, when the hinge 16 made of an insulating material is used, each sensor support 14 can be set to the same potential by connecting each sensor support 14 with wiring.

本レベルゲージセンサ１０は、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとをタンク１が備えるゲージ管３を挟み込むように取り付けて用いられる。したがって、センサ支持体１４の長手方向の蝶番１６が設けられた他方の側面に取付具１７が配設される。当該取付具１７でゲージ管３を挟み込んでボルト１７ａ及び蝶ナット１７ｂを用いて施錠することにより、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとをゲージ管３に固定する。この取付具１７も蝶番１６と同様、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとが、ゲージ管３の長手方向に延出して取り付けることができるようであれば、特に数量が限定されるものではない。また、導電性の取付具１７を使用する場合には、陽電極１１ａ側のセンサ支持体１４と陰電極１１ｂ側のセンサ支持体１４とを同電位にすることができる。 The level gauge sensor 10 is used by attaching a positive electrode 11a and a negative electrode 11b so as to sandwich a gauge tube 3 provided in the tank 1. Accordingly, the fixture 17 is disposed on the other side surface of the sensor support 14 on which the hinge 16 in the longitudinal direction is provided. The positive electrode 11a and the negative electrode 11b are fixed to the gauge tube 3 by sandwiching the gauge tube 3 with the fixture 17 and locking it with bolts 17a and wing nuts 17b. Similarly this fixture 17 also hinge 16, and the positive electrode 11a and negative electrode 11b is equal to or can be attached extending in the longitudinal direction of the gauge pipe 3, not particularly those quantities are limited . Further, when the conductive fixture 17 is used, the sensor support 14 on the positive electrode 11a side and the sensor support 14 on the negative electrode 11b side can be set to the same potential.

図３は、レベルゲージセンサ１０をゲージ管３に取り付けた場合の上面斜視図である。図３に示されるように、センサ支持体１４は蝶番１６と取付具１７とによって、ゲージ管３を挟持するように配置することができる。 FIG. 3 is a top perspective view when the level gauge sensor 10 is attached to the gauge tube 3. As shown in FIG. 3, the sensor support 14 can be arranged so as to sandwich the gauge tube 3 by a hinge 16 and a fixture 17.

レベルゲージセンサ１０をゲージ管３に固定した場合の断面図を図４に示す。図４に示されるように、取付具１７を施錠することにより陽電極１１ａと陰電極１１ｂとがゲージ管３によって押圧され、バックアップ部材１５が圧縮されることとなる。したがって、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂとゲージ管３とが、バックアップ部材１５により適度な押圧力を受け、密着固定されることとなる。 A cross-sectional view when the level gauge sensor 10 is fixed to the gauge tube 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are pressed by the gauge tube 3 by locking the fixture 17, and the backup member 15 is compressed. Therefore, the positive electrode 11a, the negative electrode 11b, and the gauge tube 3 receive an appropriate pressing force by the backup member 15 and are fixedly fixed.

次に、本レベルゲージセンサ１０の検出原理を説明する。図５は、検出原理を示すための回路図である。本レベルゲージセンサ１０は、上述のようにゲージ管３内における貯留レベルの変化に応じた陽電極１１ａと陰電極１１ｂとの間の静電容量Ｃの変化によって、ゲージ管３内の貯留レベルの検出を行っている。陽電極１１ａと陰電極１１ｂとで、図５におけるコンデンサを形成し、当該コンデンサの誘電率εは、タンク１内に貯留される液体によって決まる。制御部１２は、陽電極１１ａを介してコンデンサに図６のようなパルス信号を印加し、その際のコンデンサに流入する充電電流が所定値（例えば、１０％）に達するまでの時定数τに基づいてコンデンサの静電容量Ｃを算出している。 Next, the detection principle of the level gauge sensor 10 will be described. FIG. 5 is a circuit diagram for illustrating the detection principle. As described above, the level gauge sensor 10 is configured to change the storage level in the gauge tube 3 by the change in the capacitance C between the positive electrode 11a and the negative electrode 11b according to the change in the storage level in the gauge tube 3. Detection is in progress. The positive electrode 11 a and the negative electrode 11 b form a capacitor in FIG. 5, and the dielectric constant ε of the capacitor is determined by the liquid stored in the tank 1. The control unit 12 applies a pulse signal as shown in FIG. 6 to the capacitor via the positive electrode 11a, and sets the time constant τ until the charging current flowing into the capacitor at that time reaches a predetermined value (for example, 10%). Based on this, the capacitance C of the capacitor is calculated.

具体的には、図５に示される電気回路におけるコンデンサの充電電流は（１）式により求めることができる。

ここで、I（ｔ）：充電電流、Ｖ：パルス信号の電圧値であり、時定数τはＲ×Ｃである。
したがって、抵抗Ｒは液体の貯留レベルに拘らず一定であるため、パルス信号を印加した際の時定数τを測定することにより、静電容量Ｃを演算することができる。 Specifically, the charging current of the capacitor in the electric circuit shown in FIG. 5 can be obtained by equation (1).

Here, I (t): charging current, V: voltage value of the pulse signal, and time constant τ is R × C.
Therefore, since the resistance R is constant regardless of the liquid storage level, the capacitance C can be calculated by measuring the time constant τ when a pulse signal is applied.

図７は、図５に示される電気回路において、図６に示されるパルス信号でコンデンサを充電した際の充電電流特性図である。図７に示されるように充電電流は、時間の経過と共に流れ難くなる特性を有している。これは、コンデンサが、充電に応じて電流を流さなくなる特性を示していることに他ならない。図７のような特性は、上述の（１）式で表される。 FIG. 7 is a charge current characteristic diagram when the capacitor is charged with the pulse signal shown in FIG. 6 in the electric circuit shown in FIG. As shown in FIG. 7, the charging current has a characteristic that it becomes difficult to flow as time passes. This is nothing but the characteristic that the capacitor stops flowing current in response to charging. The characteristic as shown in FIG. 7 is expressed by the above-described equation (1).

図８は、ゲージ管３に本レベルゲージセンサ１０を取り付け、液体として「水道水」を利用した場合における試験結果である。タンク１に貯留する「水道水」を徐々に増やしていき、時定数τから静電容量Ｃの変化を演算し、その演算結果に基づいて貯留レベルの算出を行っている。図７から明らかなように、本レベルゲージセンサ１０を使用すれば、静電容量Ｃに基づいて水位（貯留レベル）を求めることが可能である。 FIG. 8 shows the test results when the level gauge sensor 10 is attached to the gauge tube 3 and “tap water” is used as the liquid. The “tap water” stored in the tank 1 is gradually increased, the change in the capacitance C is calculated from the time constant τ, and the storage level is calculated based on the calculation result. As is clear from FIG. 7, the water level (storage level) can be obtained based on the capacitance C by using the level gauge sensor 10.

本レベルゲージセンサ１０は、上述のようにゲージ管３に取り付けて使用する。ゲージ管３に取り付けた際の断面上視図を図４で示した。図４で、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとは、ゲージ管３を挟み込んだ状態において、略平行となっているように図示したが、本レベルゲージセンサ１０の陽電極１１ａと陰電極１１ｂとは、平行となることが必須条件ではない。図９に示されるようにゲージ管３の直径が検出部１１の幅よりも大きい場合であっても、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとがゲージ管３に接触し取付具１７が施錠できる状態であれば、静電容量Ｃの検出が可能である。更に、このような場合には、必要に応じて取付具１７を大きなサイズ用のものに付け替えることにより、直径の大きなゲージ管３に対しても容易に取り付けることが可能である。このような場合であっても、本レベルゲージセンサ１０はタンク１に貯留される液体の貯留レベルの検出を行うことが可能である。 The level gauge sensor 10 is used by being attached to the gauge tube 3 as described above. A cross-sectional top view when attached to the gauge tube 3 is shown in FIG. In FIG. 4, the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are illustrated as being substantially parallel in a state where the gauge tube 3 is sandwiched, but the positive electrode 11a and the negative electrode 11b of the level gauge sensor 10 are It is not essential to be parallel. As shown in FIG. 9, even when the diameter of the gauge tube 3 is larger than the width of the detector 11, the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are in contact with the gauge tube 3 and the fixture 17 can be locked. If there is, the capacitance C can be detected. Furthermore, in such a case, it is possible to easily attach to the gauge tube 3 having a large diameter by replacing the fixture 17 with a larger size if necessary. Even in this case, the level gauge sensor 10 can detect the storage level of the liquid stored in the tank 1.

一体のレベルゲージセンサ１０が一つでは、ゲージ管３が長すぎてゲージ管３内の液体が無い状態（少ない状態）から満タンの状態まで連続的に測定できない場合には、図１０のようにレベルゲージセンサ１０を複数段、長手方向に繋いで使用することも可能である。図１０は、レベルゲージセンサ１０を３段重ねて使用した場合の例を示している。このように複数段、繋いで使用する場合には、繋いだ状態でレベルゲージセンサ１０が一体のものとなれば良いため、各陽電極１１ａを陽電極用接続線１８で接続し、各センサ支持体１４をセンサ支持体用接続線１９で接続する。このように形成された一体のレベルゲージセンサ１０であっても、取付具１７でゲージ管３に容易に取り付けることができると共に、貯留レベルの測定を行うことができる。 If the single level gauge sensor 10 is too long and the gauge tube 3 is too long to continuously measure from a state where there is no liquid in the gauge tube 3 (small state) to a full state, as shown in FIG. It is also possible to connect the level gauge sensor 10 in a plurality of stages in the longitudinal direction. FIG. 10 shows an example in which the level gauge sensor 10 is used in three stages. In this way, when used in a plurality of stages, the level gauge sensors 10 need only be integrated in a connected state. Therefore, each positive electrode 11a is connected by a positive electrode connection line 18 to support each sensor. The body 14 is connected by a sensor support connecting line 19. Even the integrated level gauge sensor 10 formed in this way can be easily attached to the gauge tube 3 with the fixture 17, and the storage level can be measured.

〔本発明の第二実施形態〕
上記第一実施形態では、コンデンサの静電容量Ｃが微小であるため、制御部１２の信号増幅用アンプで検出部１１により取得された検出信号の増幅を行っているとして説明した。本レベルゲージセンサ１０においては、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとは電気的に接地されているセンサ支持体１４で覆われているため、耐ノイズ性に優れている。したがって、第一実施形態に示すような充電電流の時定数τから静電容量Ｃを演算し、その静電容量Ｃに基づいて精度良く貯留レベルの検出を行うことができるが、更に精度を求める場合やセンサ支持体１４を使用しない場合等においては、他の原理の高精度アンプを用いて測定することも可能である。また、例えば、特開２００２−１９５８６７に開示されている公知技術を用いて、静電容量Ｃを測定することも可能である。 [Second embodiment of the present invention]
In the first embodiment, since the capacitance C of the capacitor is very small, the detection signal acquired by the detection unit 11 is amplified by the signal amplification amplifier of the control unit 12. In the present level gauge sensor 10, the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are covered with a sensor support 14 that is electrically grounded, and therefore has excellent noise resistance. Therefore, the electrostatic capacity C can be calculated from the time constant τ of the charging current as shown in the first embodiment, and the storage level can be accurately detected based on the electrostatic capacity C, but further accuracy is required. In some cases, such as when the sensor support 14 is not used, measurement can be performed using a high-precision amplifier based on another principle. Further, for example, the capacitance C can be measured by using a known technique disclosed in JP-A-2002-195867.

〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂが面状電極であるとして説明したが、これに限らない。いずれか一方が面状電極であれば、精度良く貯留レベルを検出することが可能であり、取り付けが容易となる。 [Other Embodiments]
In the said embodiment, although demonstrated as the positive electrode 11a and the negative electrode 11b being a planar electrode, it does not restrict to this. If either one is a planar electrode, it is possible to detect the storage level with high accuracy and easy attachment.

上記実施形態において、レベルゲージセンサ１０の測定結果で使用した液体は水道水であるとして説明したが、これに限らない。本レベルゲージセンサ１０では、例えば、硫酸や塩酸、フッ化水素酸等の液体であっても当然に、貯留レベルの検出は可能であるし、酸化第二鉄等のような粉末であっても検出は可能である。このような液体や粉末の誘電率が一定であれば、本レベルゲージセンサ１０で貯留レベルを検出することは可能である。なお、レベルゲージセンサ１０を固定するゲージ管３は、例えば貯留レベルを検出する液体がフッ化水素酸のようなガラスに対して侵食性を有する物質等である場合には、ガラス製のゲージ管３に代えてフッ素樹脂やアクリル等のプラスチック製のゲージ管３を使用することも可能である。このようにゲージ管３の材料が異なっていてもその材料が絶縁性であれば貯留レベルを検出することができる。 In the said embodiment, although the liquid used by the measurement result of the level gauge sensor 10 demonstrated as tap water, it is not restricted to this. In this level gauge sensor 10, for example, even a liquid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or hydrofluoric acid can naturally detect the storage level, or even a powder such as ferric oxide. Detection is possible. If the dielectric constant of such a liquid or powder is constant, it is possible to detect the storage level with this level gauge sensor 10. The gauge tube 3 for fixing the level gauge sensor 10 is a glass gauge tube, for example, when the liquid for detecting the storage level is a substance that is erosive to glass such as hydrofluoric acid. Instead of 3, it is also possible to use a gauge tube 3 made of plastic such as fluororesin or acrylic. Thus, even if the material of the gauge tube 3 is different, the storage level can be detected if the material is insulating.

上記第一実施形態において、貯留レベルの演算に使用する時定数τをコンデンサの充電電流に基づいて求められるとして説明したが、これに限らない。コンデンサの両端に掛かる電圧に基づいて時定数τを求めることも当然に可能である。電圧により時定数τを求める場合には、下記の（２）式を使用すると良い。

ここで、Ｖ（ｔ）：コンデンサの両端にかかる電位差であり、Ｅ：入力電圧として印加する電圧である。また、時定数τはＲ×Ｃである。電位差Ｖ（t）は、時間と共に電圧Ｅに飽和するような特性となるため、例えば、電位差が０〔Ｖ〕から電圧Ｅの９０％に達するまでの時間を時定数τとして使用すると、静電容量Ｃを容易に演算することができる。 In the first embodiment, the time constant τ used for the calculation of the storage level has been described as being obtained based on the charging current of the capacitor. However, the present invention is not limited to this. Of course, it is possible to obtain the time constant τ based on the voltage applied to both ends of the capacitor. When obtaining the time constant τ from the voltage, the following equation (2) should be used.

Here, V (t) is a potential difference applied to both ends of the capacitor, and E is a voltage applied as an input voltage. The time constant τ is R × C. Since the potential difference V (t) is saturated with the voltage E over time, for example, if the time until the potential difference reaches 0% from 0 [V] to 90% of the voltage E is used as the time constant τ, The capacity C can be easily calculated.

上記実施形態において、レベルゲージセンサ１０をゲージ管３に取り付ける際に取付具１７で施錠して固定すると説明したが、これに限らない。陽電極１１ａと陰電極１１ｂとをゴムチューブのような絶縁性の弾性部材で覆って当該ゴムチューブに空気を入れ、その空気の圧力により陽電極１１ａと陰電極１１ｂとをゲージ管３に押圧して固定するように構成することも当然に可能である。このような構成であっても、陽電極１１ａと陰電極１１ｂとのゲージ管３に対する接触性を向上させることができる。 In the above embodiment, the level gauge sensor 10 has been described as being locked and fixed by the fixture 17 when the level gauge sensor 10 is attached to the gauge tube 3, but this is not a limitation. The positive electrode 11a and the negative electrode 11b are covered with an insulating elastic member such as a rubber tube, air is introduced into the rubber tube, and the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are pressed against the gauge tube 3 by the pressure of the air. Of course, it is also possible to configure it to be fixed. Even with such a configuration, the contact of the positive electrode 11a and the negative electrode 11b with the gauge tube 3 can be improved.

上記実施形態において、取付具１７をゲージ管３に取り付ける際にボルト１７ａ及び蝶ナット１７ｂを用いて施錠することにより行うとして説明したが、これに限らない。図１１に示されるようにセンサ支持体１４の間に板バネ２０を設け、当該板バネ２０の付勢力によりゲージ管３をセンサ支持体１４で挟み込んで固定するような構成としても良い。或いは、図示はしないが、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂを備えた一対のセンサ支持体１４をゲージ管３に対して、ベルトや紐で捲き付けることにより固定することも可能である。更には、例えば車のシートベルトに用いられるようなバックル、或いは腕時計に用いられるようなバックルをセンサ支持体１４に設け、当該バックルを用いてゲージ管３に固定することも可能である。 In the said embodiment, when attaching the fixture 17 to the gauge pipe 3, it demonstrated as locking by using the volt | bolt 17a and the wing nut 17b, but it does not restrict to this. As shown in FIG. 11, a plate spring 20 may be provided between the sensor supports 14, and the gauge tube 3 may be sandwiched and fixed by the sensor support 14 by the urging force of the plate spring 20. Or although not shown in figure, it is also possible to fix a pair of sensor support body 14 provided with the positive electrode 11a and the negative electrode 11b with respect to the gauge tube 3 with a belt or a string. Further, for example, a buckle used for a seat belt of a car or a buckle used for a wristwatch may be provided on the sensor support 14 and fixed to the gauge tube 3 using the buckle.

上記実施形態において、陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂはゲージ管３に配設されるとして説明したが、これに限らない。陽電極１１ａ及び陰電極１１ｂを直接、液体を貯留する貯留部２に貼り付けることにより貯留レベルを測定しても良く、貯留部２を直接、センサ支持体１４で挟み込みこむように配設し、貯留レベルを測定しても良い。 In the above embodiment, the positive electrode 11a and the negative electrode 11b are described as being disposed in the gauge tube 3, but the present invention is not limited to this. The storage level may be measured by directly attaching the positive electrode 11a and the negative electrode 11b to the storage part 2 for storing the liquid. The storage part 2 is disposed so as to be sandwiched directly by the sensor support 14 and stored. The level may be measured.

上記実施形態において、本レベルゲージセンサ１０は、タンク１（容器）、若しくは、当該タンク（容器）に付設された物質の貯留レベルを監視する絶縁性のゲージ管３に配置して貯留レベルを測定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、タンク１（容器）には、絶縁性のチューブ、管、ホース等も含み、これらのものに直接本レベルゲージセンサ１０を取り付けることで、貯留レベルを測定することは当然に可能である。 In the above embodiment, the level gauge sensor 10 is disposed in the tank 1 (container) or the insulating gauge tube 3 that monitors the storage level of the substance attached to the tank (container) and measures the storage level. As explained. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, the tank 1 (container) includes insulating tubes, pipes, hoses, and the like, and it is naturally possible to measure the storage level by directly attaching the level gauge sensor 10 to these.

本レベルゲージセンサ１０に因れば、ゲージ管３を取り外して、そのゲージ管３に合わせて陽電極１１ａや陰電極１１ｂの電極を作製及び設置することが不要となるため、手を煩わせることがなくなる。したがって、タンク１内に液体が入っている場合であっても、レベルゲージセンサ１０を容易に取り付けることが可能である。 According to the level gauge sensor 10, it is not necessary to remove the gauge tube 3 and prepare and install the positive electrode 11 a and the negative electrode 11 b according to the gauge tube 3. Disappears. Therefore, even when liquid is contained in the tank 1, the level gauge sensor 10 can be easily attached.

タンクの概略を示す図Diagram showing the outline of the tank レベルゲージセンサの側面図Side view of level gauge sensor レベルゲージセンサの上面斜視図Top perspective view of level gauge sensor レベルゲージセンサをゲージ管に固定した場合の断面図Sectional view when the level gauge sensor is fixed to the gauge tube 測定原理を示す回路図Circuit diagram showing measurement principle 印加するパルス信号を示す図Diagram showing the pulse signal to be applied パルス信号を印加した場合における電流の変化を示す図Diagram showing changes in current when a pulse signal is applied 測定された静電容量と水位との関係を示す図Diagram showing the relationship between measured capacitance and water level 陽電極と陰電極とが平行状態でない場合の配置例を示す図The figure which shows the example of arrangement when a positive electrode and a negative electrode are not in a parallel state レベルゲージセンサを長手方向に繋げた場合の例を示す図The figure which shows the example at the time of connecting a level gauge sensor to a longitudinal direction 板バネを用いた取付具の例を示す図The figure which shows the example of the fixture using a leaf | plate spring

符号の説明Explanation of symbols

３：ゲージ管
１０：レベルゲージセンサ
１１：検出部
１１ａ：陽電極
１１ｂ：陰電極
１２：制御部
１２ａ：ボタン
１２ｂ：接続ケーブル用端子
１２ｃ：電源供給用端子
１２ｄ：出力端子
１３：接続ケーブル
１４：センサ支持体
１５：バックアップ部材
１６：蝶番
１７：取付具
１７ａ：ボルト
１７ｂ：蝶ナット 3: Gauge tube 10: Level gauge sensor 11: Detection unit 11a: Positive electrode 11b: Negative electrode 12: Control unit 12a: Button 12b: Connection cable terminal 12c: Power supply terminal 12d: Output terminal 13: Connection cable 14: Sensor support 15: Backup member 16: Hinge 17: Fixture 17a: Bolt 17b: Wing nut

Claims

絶縁性の容器に貯留された物質の貯留レベルを静電容量の変位に基づいて検出するレベルゲージセンサであって、
前記容器、若しくは、前記容器に付設され、前記物質の貯留レベルを監視する絶縁性のゲージ管に対して、前記物質の貯留レベルの増減方向に沿って配置され、前記容器あるいは前記ゲージ管を挟持可能な一対の長尺状のセンサ支持体を備えるとともに、
当該センサ支持体に導電性を有する面状電極を設けてあり、
前記センサ支持体と蝶番と取付具とで、前記容器、若しくは、前記ゲージ管を周方向に亘って囲むと共に、前記センサ支持体と前記蝶番と前記取付具とが夫々分離可能に構成されているレベルゲージセンサ。 A level gauge sensor that detects a storage level of a substance stored in an insulating container based on displacement of capacitance,
The insulating gauge tube attached to the container or the container and monitoring the storage level of the substance is disposed along the increasing / decreasing direction of the storage level of the substance, and holds the container or the gauge pipe With a possible pair of elongated sensor supports,
Oh Ri provided planar electrode having conductivity on the sensor support,
Between the sensor support and the hinge and fittings, the container, or, surrounds over the gauge tube in the circumferential direction, and the sensor support and the hinge and the fixture has been configured to be respectively separated Level gauge sensor.

前記面状電極が、メッシュ状の構成を有する請求項１に記載のレベルゲージセンサ。 The level gauge sensor according to claim 1, wherein the planar electrode has a mesh configuration.

前記面状電極と前記センサ支持体との間に、絶縁性および弾性を有するバックアップ部材を設けてある請求項１又は２に記載のレベルゲージセンサ。 The level gauge sensor according to claim 1 or 2, wherein a backup member having insulation and elasticity is provided between the planar electrode and the sensor support.

前記センサ支持体が、電気的に接地してある請求項１から３のいずれか一項に記載のレベルゲージセンサ。 The level gauge sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor support is electrically grounded.