(57)【要約】【課題】背圧を利用して液体の残量を自動的に検出する場合、揮発性ガスによる引火、爆発の危険性が無く、塗料による汚れに影響されない検出を可能とする装置として安定して使用できる信頼性の高い塗料容器用残量検出装置が求められている。【解決手段】検知する液体中に背圧を検出する検知チューブを挿入し、液面に対し微圧供給が可能な調圧弁より微量の気体を供給し、排出に要する圧力を差圧検知器で検出して残量に置換する。調圧や差圧計側の供給通路に逆流遮断手段を設け、供給が停止したときに溶剤等の有害ガスが調圧弁や差圧計、差圧スイッチ等に侵入することを防いで装置の信頼性を高める。遮断手段は逆止弁の他、三方バルブを用いて流路を切り替えるように構成しても良い。【選択図】  図１
2004212267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体容器内の底面に向けた開口を有する検知パイプを配置し、該検知パイプに背圧検出用気体を供給する手段を接続して微量気体を連続的に供給するとともに、その供給通路に差圧検知器を接続して前記気体の排出圧力を検出し、排出圧力に相当する液体残量を検出する装置であって、前記供給通路の検知パイプ側に逆流遮断手段を設けてなる残量検出装置。
【請求項２】
逆流遮断手段が弁体の重力を利用した逆止弁である請求項１の残量検出装置。
【請求項３】
逆流遮断手段が、供給通路と検知パイプ側通路とを遮断したとき、供給通路側を大気開放する通路を持つ切り替え弁である請求項１の残量検出装置。
【請求項４】
検出液体が塗料であり、供給する微量気体が精密ゴミ及びオイルの除去フィルター、微圧減圧弁を介して供給される請求項１から３の残量検出装置。
【請求項５】
差圧検出器の検出信号を警報手段もしくは制御手段に出力する制御装置を設けた請求項１から３の残量検出装置。
【請求項６】
差圧検出器が機械式であり、検出圧力により警報手段もしくは制御手段への開閉出力を行う請求項１から３の残量検出装置。
【請求項７】
容器内の液体中に、底面に向け開口を有する検知パイプを配置し、該検知パイプに背圧検出用気体を供給する手段を接続して微量気体を連続的に供給して前記開口より排出するとともに、その供給通路に前記気体の排出圧力を検出し、排出圧力に相当する液体残量に比例して出力する圧力によって指針を回転させ、この指針の回転角度に比例したアナログ表示板を指針の背景表示とした表示器を備えた残量検出装置。
【請求項８】
検知チューブを取付位置が変更可能な固定手段に着脱可能に設けた請求項１から請求項７の残量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器に入れられた塗料等の液体残量を、液中に挿入した検知チューブに微圧を供給して排出させ、その背圧を検知して検出する場合に、安定した自動検出が可能で、検出信号を二次的に警報や制御信号として利用できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を供給する場合に貯留しておく容器内の残量を検知して、使用量の管理をしたり、補給のタイミングを把握するための残量検知の方法は多くの方法が知られている。しかし塗料においては色の付着によるレベルの確認不可、多くが揮発性の引火し易い溶剤を含むために電気的な検知装置の使用不可等の問題が多くある。
【０００３】
防爆使用を施した各種レベルセンサーを用いた方法、重量による変化を計測する方法、フロート等による位置変化をマグネットセンサーによって検知する方法、液中で回転する羽根の負荷抵抗を検知して残量に置き換える方法等々が提案されているが、それぞれに問題点を有している。
【０００４】
この種の残量検知には塗料の引火、爆発の危険性から安全性が第１に考慮されるべきであり、その方法として空気等を用いた制御の利用が考えられる。すなわち液体はその深さに対して液面からの深さに比例した圧力がかかり、液中にチューブを挿入し、その開口部より気体を押し出す場合には液体の深さに相当する圧力が必要であり、言い換えれば気体を押し出す圧力により液体の深さすなわち残量が検出できることになる。この方法は貯水槽や石油等の燃料タンク、薬品等の貯留槽の分野で利用されているが、種々の液体物性を有し、多くが有機溶剤を含む塗料に対しては検出の安定性、装置の耐溶剤性等の問題から塗装分野で汎用的に使用するにはいくつかの課題点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
比較的大きなタンクで、一定の物性を有する貯留槽と異なり、主として扱う液体が塗料のように揮発性溶剤を含む場合にこの方法を実施するには、液体の背圧に見合う微圧の圧縮気体を安定して送り込むための圧力調整弁が必要であり、微圧を検知する圧力センサーが必要不可欠である。ところが検知用の圧縮空気もしくは不活性気体を供給し続ける場合は良いが、不稼働時等、長時間の中断で検出を停止する場合には、省エネの観点から検出用気体の供給を止めることになり、液中に挿入した検知パイプより塗料中の溶剤が蒸発して逆流し、前記の圧力調整弁等のパッキンや受圧部材等が侵されてしまう危険性があって安定した検出が維持できなくなる問題がある。
【０００６】
また塗料の場合は塗料中への油水分はもちろんのこと微細なゴミ等の不純物が侵入すると、塗装後の仕上がり不良を起こし、塗装完成製品そのものの不良につながるために、これらを侵入させないことが極めて重要な事項として要求される。
【０００７】
塗装の使用される塗料容器の場合通常で１０リットルから８０リットル程度が多く、液位検出には微少圧力が必要とされ、安定した検出が維持できるようにしなければならない。すなわち微少圧力によって作動する差圧計が前記溶剤の逆流から保護されなければならないと共に、この微圧に影響されない逆止弁の構造が必要とされる。また逆流防止のために遮断手段を用いた場合は供給圧力による微圧検出器への過圧状態を防止し微圧検出器を破損の危険から守る必要がある。
【０００８】
また実用的な観点から重要なことは易いコストで安全に使用できる検出器を得ることで、残量の確認、特に下限レベルでの確認を容易に出来る取扱い性の優れた検出器が求められている。更に塗料の比重、粘性は多岐にわたり検出用の気体供給パイプ壁面への付着等の問題を解決し、安全で信頼性の高い液面検出を行い、手軽に使用できる塗料用の残量検出装置を得ることが課題となっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体容器内の底面に向けた開口を有する検知パイプを配置し、該検知パイプに背圧検出用気体を供給する手段を接続して微量気体を連続的に供給するとともに、その供給通路に差圧検知器を接続して前記気体の排出圧力を検出し、排出圧力に相当する液体残量を検出する装置であって、前記供給通路の検知パイプ側に逆流遮断手段を設たことを特徴とするものである。
【００１０】
逆流遮断手段は、検知パイプ側から供給通路側への逆流を防止し、最小検出圧より低い圧力で作動する逆止弁として軽量の材料による重力を利用している。これによって容器側から発生する溶剤が差圧検知器等へ侵入することを防止する。同様に遮断弁を設けた場合は、供給通路側の圧力が外部へ放気されるように切り替えられる切替弁とすることによって、圧力検出器への侵入防止と供給する全圧力が差圧検出器にかかって微圧検出器が破損に至る危険性を回避する。
【００１１】
塗料等の液体中に挿入され常時供給される気体は、精密フィルターを通した清浄空気が供給されることが望ましい。これによって塗料中への不純物混入を防止し、塗装面の品質低下を起こすことなく使用することが可能となる。特に高級塗装、精密機器の塗装等での利用が可能となる。
【００１２】
差圧検出器により検知された結果は電気信号として出力し、警報の作動、予め設定された値と比較された結果により残量ランプを表示する等による下限あるいは上限検知の他、塗料の自動補給装置と連動させて塗料管理の自動制御を行わせるなど、既存の制御技術を用いてその利用拡大が図れる。
【００１３】
また容器内の残量を簡単に確認したい場合は、差圧検出器に代えて、もしくはその通路に、背圧力を残量に換算する表示機能を有する表示器を設けることで可能である。表示器は一般に使用される微圧の圧力計が使われることにより、隠れた場所や離れた場所の容器内の残量確認が可能となる。一方表示器は機械式検出器を使用することにより、安全な検知が可能であり、コストの安い取扱いが簡便なものとすることができる。残量は下限値の確認が容易に出来ることが重要であり、本発明では液体残量に比例して出力する圧力によって指針を回転させ、この指針の回転角度に比例したアナログ表示板を指針の背景表示とした表示器を採用することによって目視で容易に確認ができるようになる。
【００１４】
また検出する塗料の比重によって異なる検出レベルは検出器の交換によって容易に可能であるが表示レベルを可変とすることによって残量を比重に応じた換算表示に合わせ、正しく確認ができるようなる。
【００１５】
更に塗料容器に挿入する検出パイプの取付は塗料容器に限定されることがなく、取付ける固定手段を自在構造にすることで、検出したい容器あるいは塗料ポンプの吸い込みパイプに簡単に取り付け、取り外しを行い汎用的に使用が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施する上での主な構成を示し、塗料の容器１は開放型の容器で収容された塗料には大気圧がかかっている。容器は大きさ形状材質に限定されず種々の容器に対応できる。残量検出用の検出パイプ２は下端に開口２５を有するパイプ状で、容器１の底面に近くその開口が位置づけられて設置される。検出パイプ２には検出のための供給通路４が接続され、圧縮空気源３よりフィルター５、減圧弁６を介して供給される。
【００１７】
フィルター５は塗料中に不純物、一般には水分、油分等が送り込まれないように清浄化するために設けられ、扱う液体の要求度合いによってその清浄度が決定される。減圧弁６は検出する液体の比重を加味した最大の背圧より若干高い圧力で安定供給できる調整弁であることが要求される。微圧の差圧計に対応して調整弁の最低圧を安定供給するための低圧調整弁はコストが高く、実用上使用できない現状があり、本例では１０から１５キロパスカルとしている。
【００１８】
液体の比重が１とした場合、５０ｃｍの深さが満量であれば約５キロパスカルであり、この背圧に対して検出パイプ２の開口２５から空気を押し出す圧力が供給できればよい。減圧弁６からの圧縮空気は絞り弁７で流量を調整されて検出パイプ２に送られる。絞り弁７は背圧に相当する圧力を供給通路中に満たすに足りる量であれば良く、多すぎると流れになり背圧が正確に計れないことになる。通常開口２５から気泡が断続的にでる程度であれば良い。本例の場合気泡の発生は１秒間隔程度としている。
【００１９】
検出パイプ２の太さ、材質は特別に限定されるものでないが、検出する液体の粘性等によって安定した気泡の排出が得られる寸法が選ばれる。塗料の場合好ましくはフッ素樹脂パイプ又はコート等による付着性が少なく、洗浄性の良い材質を使用すると良い。検出パイプ２は適当な固定手段によって容器１に対し固定され、液体の下限位置Ｅに開口２５が位置する。パイプ用ワンタッチ継手を固定手段に備え、取外しが容易に出来る構成とすることで塗料による汚れの洗浄等、取扱いの容易化を図ることが可能となる。
【００２０】
供給通路４は配管により取り扱い液体の危険範囲外に置かれた制御装置１０内の差圧計１１に接続されている。実施例の場合、差圧計１１は供給圧力と大気圧との差を検出するものであり、出力信号を取り出すための圧力センサーが使用されている。
【００２１】
最も簡単には圧力センサーの検知圧力を制御装置１０内の比較演算手段１２により出力信号として出力し、その出力信号を受けて警報１４を作動させたり、ランプ１５を点灯させて残量が下限であることを知らせることができる。また圧力センサーの出力値により演算結果を残量として適時表示するようにすることもできる。更に出力値に応じて下限値では補給開始の信号を外部出力信号１６として容器１への液体補給を開始し、上限値では、同様に補給を停止するように制御することが可能となる。比較演算手段１２に代え差圧検出による直接作動のスイッチを用いることでも必要とする残量の管理、特に下限もしくは上限の液面レベル管理が可能となる。すなわち実用的コスト面からは、機械式の微差圧スイッチもしくは微圧圧力スイッチが使用され上限、下限の管理を安価な構成で行うことが可能となる。
【００２２】
これらの制御装置１０は取り扱う液体によっては、配管によりその危険地域より離れた場所に設置されて安全を図ることが容易となる。すなわち塗料等の揮発性有機溶剤を扱う場合、溶剤蒸気の引火、爆発の危険性から電気的制御機器の設置は避けるか、完全な防爆仕様を使用しなければならないが、検出する空気圧の測定をチューブ配管を通じて危険区域外に置かれた制御装置１０で行えば安価に安全性が確保できる。
【００２３】
又供給通路４と検出パイプ２の間には逆止弁８が設けられ、検出パイプ２内に侵入する溶剤蒸気が逆流しないように構成される。逆止弁８は供給する空気の圧力が実質的に背圧検出に影響を与えない程度の抵抗の低い弁が望ましい。
【００２４】
本発明の検出装置では液中に検出パイプ２を挿入しているため、測定をする必要がない場合は省エネの観点から空気の供給が停止される。このため長時間の停止によって塗料中の溶剤が蒸発し、供給通路４を逆流、検知用差圧計１１や供給用の減圧弁６に至る可能性がある。逆止弁８はこれらの機器への溶剤の侵入を防止するもので、通常使用されるパッキンやゴム製の受圧部材を守り、安定した使用を維持できる構成としている。
【００２５】
高価な特殊仕様を除き、これらの受圧部材には一般にはゴムを使用することが多く、特に本発明に適用する微圧を対象とする装置は、反応に敏感な、高い柔軟性を必要とし、溶剤に弱いことが多い。したがって後述の実施例に示すような逆止弁や逆流を遮断する切替弁等が設けることで、確実にかつ安価にできることになる。
【００２６】
図２、図３は具体的実施例を示している。この例では塗料を吸い込んで使用する機器に送り込むポンプ（図示しない）の吸込みパイプ２０に検出パイプ２がクリップ２１で固定されている。開口の位置は必要な下限レベルＥを決め、その位置に合わせて簡単に固定できる構成としている。
【００２７】
検出用の気体を供給する供給通路４は逆止弁８、切替弁９を介して接続チューブ１９により検出パイプ２と接続されている。一方供給通路４は検知用チューブ１７により前記差圧計１１に接続される。逆止弁８は図４に示すようにボールバルブを使用、このボール８１はわずかな空気圧で開くよう軽い樹脂製が使用され、検出パイプ２側から供給通路４、差圧計１１側への逆流を防止する。ボールは１平方センチメートルの通路面積に対して重さが１ｇであれば約０．１キロパスカルすなわち液位差１ｃｍ以下での作動が可能となる。検出用の空気は図１で説明したように空気フィルター５、減圧弁６、を経て絞り弁７で流量を調整されて逆止弁８の入口側に送り込まれ、同時に検知用チューブ１７を経て差圧計１１とも連通し、管内の背圧を検知する。
【００２８】
逆止弁８の出口側に設けられた切替弁９は、逆止弁８に代えて設けても良いが、装置の安全性を高めるため直列に接続されている。通常検出時は検出パイプ側と供給通路側が連通しており、検出を中止する場合に連通が遮断されるが、この時減圧弁６からの供給気体は、その全圧力が差圧検出器にかかり微圧を検出する圧力センサーの破損を招くことになる。このため切替弁はノブ２３を切替えると検出パイプ側への遮断をすると同時に供給側が大気側２２に開放する通路を設けている。
【００２９】
以上の構成により、供給空気は液中に侵入した高さの液圧（背圧）に相当する圧力が供給通路４内に維持され、それ以上の圧力は気泡となって検出パイプ２部分の開口２５から逃げることになる。したがって図１に示したようにこの供給通路４内の一部に圧力計等の圧力表示器１８を接続すれば直接残量を知ることができる。
【００３０】
圧力表示器１８はブルドン管で代表される圧力を受けた曲管が延びる変形を利用して回転する指針に伝え、出力される圧力を表示するものである。通常は目盛り表示であるが、表示板そのものを図５に示す如く指針の回転角度に比例して増大するアナログ表示部を持たせ、目視で容易に判断ができる構成としている。この種の装置にあっては下限が容易に判断でき、上限との間で容易に残量レベルが判断できれば良いことから、一目で判断できる表示方法によって確認ができる効果が得られる。
【００３１】
他の問題として圧力は液圧の表示であり、液体の比重が１の場合であれば水柱と同等であり下限までの液面高さとして知ることができるが、異なる比重の液体を使い分ける場合は、容器の満量時における圧力が異なり使用者が誤認する可能性が生ずるために、表示器を交換するか、換算する必要がある。この様な時には図５に示す例の如く、圧力表示器１８の表示目盛りを使用する液体の比重によって変更できるようにすることで対応が可能となる。
【００３２】
すなわち一例として示す図５の（Ａ）は比重が１の場合の下限から満量までの位置を示し、（Ｂ）は比重が１．５の場合の同じく満量までの位置を示している。この表示板２２は比重によって回転位置を変更・固定する調整板２４によって満量位置を隠して変更できるようにしている。この他デジタル表示であれば既存技術の演算処理を行って換算値を残量レベルとして表示することも可能である。これらの圧力表示器１８は検知用管を通して離れた場所に設置することでも良い。
【００３３】
また既に述べたとおり、供給通路４内の圧力は検知用管１７を経て制御装置１０に伝えられ、内部の圧力センサーに作用し、その出力信号がブザー、ランプを働かせる。更には他の制御信号として出力することもできる。
【００３４】
図６は検出パイプ２を固定する別の例を示したもので、図の（Ａ）、（Ｂ）は垂直な吸込みパイプ２０に固定した場合、（Ｃ）はクリップ２１の向きを変更して塗料容器１の縁２３に固定している例を示す。使用する容器によって様々な取付位置や取付方法が考えられるが、検出パイプに簡単な固定手段を設け、その固定手段を可変にしておけば様々な容器に対応でき、より簡単に使用することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば火災等の危険性がない空気等の気体圧力を液中に送り込み、その排出に要する背圧を安定状態で検知して液体の残量を検出するもので、特に塗料のように揮発性の有機溶剤を含み、溶剤蒸気の引火等の危険性が高い液体の残量検出が安全かつ確実に得られる効果がある。
【００３６】
また溶剤の逆流を防止して装置の機能を損なうことが無いように構成したことで安定して検出が維持でき、容器やポンプ吸い込みパイプに検出パイプを挿入取り付けるだけで簡単に検出が可能で、検出パイプのみを固定手段からワンタッチで取外し可能とすることにより、汚れた場合の洗浄等のメンテナンスを含め、使い安く他の容器への転用も容易なため、必要な容器に対し必要な時に有効な使用が可能である。
【００３７】
その他本発明は、差圧検出器の検出信号を警報手段もしくは制御手段に出力する制御装置を設けることにより、例えば下限値のみの管理であれば差圧が無くなった時に出力することで警報や補給の開始ができ、差圧の変化を出力させれば、残量の変化を表示させることができ、必要な値に応じた制御を行うことが可能となって自動的な液体の管理が可能となる。
【００３８】
さらに検知パイプに取付位置が変更可能な固定手段を設けることで、塗料容器に限定されずに、容器の所定位置に検出パイプを簡単に設置でき、取扱いが容易になる等、実用面で使用しての大きな効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の構成を具体的実施例で示す外観構成図である。
【図３】図２のＡ方向矢示図である。
【図４】逆止弁と切替弁の一例を示す一部断面構成図である。
【図５】残量の表示器の一例で、比重による満量表示の違いを示す外観図である。
【図６】検出パイプの固定方法を示し、Ａ，Ｂは吸込みパイプに固定する方法、Ｃは容器の縁に固定する方法の例を示す。
【符号の説明】
１    容器
２    検出パイプ
４    供給通路
５    フィルター
６    減圧弁
７    絞り弁
８    逆止弁
９    切替弁
１０    制御装置
１１    差圧計
１４    警報器
１６    外部出力信号
１８    圧力表示器
２０    吸込みパイプ
２１    クリップ
２５    開口
【図１】
2004212267.tif 000003
【図２】
2004212267.tif 000004
【図３】
2004212267.tif 000005
【図４】
2004212267.tif 000006
【図５】
2004212267.tif 000007
【図６】
2004212267.tif 000008