(57)【要約】【課題】  高圧のガス容器に取り付けられて使用される場合であっても、検出プローブ（センシング体）の抜け落ちを確実に阻止することのできる安全性の高い構造の静電容量型液面計を提供する。【解決手段】  基台に設けられた貫通孔を、段差部を介して外筒電極を装着する下端部側の内径を大きくした大径部と、センタプラグの上端部が大径部側から嵌め込まれる小径部とを段差部を介して設けた構造とする。一方、センタプラグを上記貫通孔の小径部に嵌め込まれる支持部とこの支持部に連なって前記段差部に前記貫通孔の大径部側から対峙する拡径部とを備えた構造とする。そしてセンタプラグに加わる力を、上記拡径部を介して前記段差部にて確実に受け止めることでその抜け落ちを阻止する。【選択図】      図１
2005069888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の容器の壁面を貫通して該容器に取り付けられる基台と、
この基台に穿たれた貫通孔に絶縁体を介して該基台から電気的に絶縁して装着されるセンタプラグと、
このセンタプラグと軸方向を揃えて該センタプラグの下端部に取り付けられる棒状の中心電極と、
前記基台の下端部に取り付けられて前記中心電極と同軸に配置される外筒電極とを具備し、
前記基台に設けられた貫通孔は、段差部を介して前記外筒電極を装着する下端部側の内径を大きくした大径部と前記センタプラグの上端部が嵌め込まれる小径部と備え、
前記センタプラグは、上記貫通孔の小径部に嵌め込まれる支持部とこの支持部に連なって前記段差部に前記貫通孔の大径部側から対峙する拡径部とを備えることを特徴とする静電容量型液面計。
【請求項２】
前記絶縁体は、前記拡径部を含む前記センタプラグの外周を覆うものであって、
この絶縁体は、第１の０リングを介して前記センタプラグとの間を気密シールされると共に、第２のＯリングを介して前記基台の貫通孔との間を気密シールされて設けられるものである請求項１に記載の静電容量型液面計。
【請求項３】
前記センタプラグは前記中心電極の外部接続端子をなし、前記基台は前記外筒電極の外部接続端子をなすものである請求項１に記載の静電容量型液面計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液化ガス容器に充填された高圧の液化ガスの液面を検出するに好適な静電容量型液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロパンガス等の液化ガスは、専ら、所定の液化ガス容器（ガスボンベ）に充填されて提供される。しかし法規制の緩和に伴い、一般家庭においても据置型の液化ガス容器（タンク・バルク）を設置し、タンクローリー車等から上記液化ガス容器に直接液化ガスを充填することが試みられている。このような据置型の液化ガス容器を用いる場合、液化ガス容器に充填した液化ガスの量、或いは液化ガス容器に残存している液化ガスの量を正確にモニタすることが重要である。
【０００３】
従来、このような液化ガス容器における液化ガスの充填量をモニタする装置として、所定の長さの同軸に配置された外筒電極と中心電極とを備えた静電容量型液面計が知られている（例えば特許文献１,２を参照）。この種の静電容量型液面計は、上記外筒電極と中心電極とからなる棒状のセンシング体１を、図３に例示するように液化ガス容器（タンク）２の内部に鉛直に設け、該液化ガス容器（タンク）２に充填された液化ガス３に浸漬する上記センシング体１の長さによって前記外筒電極と中心電極との間の静電容量が変化することを利用して上記液化ガス３の液面を検出するものである。
【０００４】
即ち、この静電容量型液面計は、図４にその概略構成を示すように外筒電極５の内径をＤ、中心電極６の外径をｄ、その全長をＬ、そして電極５,６間の空気の誘電率をεoとしたとき、基本的には上記電極５,６間に
Ｃ＝２π・εo・Ｌ／log（Ｄ／ｄ）
なる静電容量Ｃを有する。そして前記センシング体１（電極５,６）が液化ガス３に浸漬したとき、その浸漬長をＬr、そして液化ガス３の誘電率をεrとすると、上記電極５,６間の静電容量Ｃxは
Ｃr＝２π・εo・Ｌ／log（Ｄ／ｄ）
＋２π・εo・Ｌr（εr−１）／log（Ｄ／ｄ）
と変化する。静電容量型液面計は、このような電極５,６間の静電容量の変化を検出することで、センシング体１が液化ガス３に浸漬している長さＬrを、ひいては液化ガス容器（タンク）２に充填された液化ガス３を検出するように構成される。
【特許文献１】特開平６−２３９３８４号公報
【特許文献２】特開平８−２９６９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで液化ガス容器（タンク）２に充填される液化ガス３、例えば液化プロパンガスは有毒であり、液化ガス容器２からの漏洩を確実に防ぐことが必要である。しかも液化ガス容器２に充填される液化ガス３の圧力は略２ＭＰaもの高圧なので、その圧力に耐え得るように静電容量型液面計を液化ガス容器２に取り付けることが必要である。
そこで特許文献１等に示される静電容量型液面計においては、専ら、真空用または高圧用の配管継手を用いて液化ガス容器２に静電容量型液面計を取り付けるようにしている。しかしながら配管継手の一方の部品を液化ガス容器２に溶接する等して固定し、他方の部品に検出プローブ（センシング体）の上端部を絶縁体を介して挿通させて一体化固定し、これらの部品をパッキング材を介して袋ナットを用いて気密に結合しているに過ぎない。この為、上記絶縁体を介する検出プローブ（センシング体）の支持構造に何等かの不具合が生じたとき、液化ガス容器２の内圧（高圧）によって前記配管継手（他方の部品）から検出プローブ（センシング体）が抜け落ちる（飛び出す）虞があった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、高圧のガス容器に取り付けられて使用される場合であっても、検出プローブ（センシング体）の抜け落ちを確実に阻止することのできる安全性の高い構造の静電容量型液面計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するべく本発明に係る静電容量型液面計は、同軸に設けられる外筒電極と中心電極とを備え、例えば高圧の液化ガス容器に装着されて該容器に充填された液化ガスの液面を検出するに好適なものであって、
液化ガス容器等の所定の容器の壁面を貫通して該容器に取り付けられる金属製導体からなる基台と、この基台に穿たれた貫通孔に絶縁体を介して該基台から電気的に絶縁して装着されるセンタプラグと、このセンタプラグと軸方向を揃えて該センタプラグの下端部に取り付けられる棒状の中心電極と、前記基台の下端部に取り付けられて前記中心電極と同軸に配置される外筒電極とを具備する。
【０００８】
特に本発明に係る静電容量型液面計は、前記基台に設けられた貫通孔を、段差部を介して前記外筒電極を装着する下端部側の内径を大きくした大径部と前記センタプラグの上端部が上記大径部側から嵌め込まれる小径部と備えた構造とし、一方、前記センタプラグを上記貫通孔の小径部に嵌め込まれる支持部とこの支持部に連なって前記段差部に前記貫通孔の大径部側から対峙する拡径部とを備えた構造としてことを特徴としている。
【０００９】
即ち、本発明に係る静電容量型液面計は、容器に取り付けられる基台に穿たれた貫通孔に絶縁体を介してセンタプラグを装着し、このセンタプラグの下端部に中心電極を取り付けると共に、この中心電極と同軸に設けられる外筒電極を前記基台の下端部に取り付けた構造を有し、特に前記貫通孔の下端部側の内径を段差部を介して大径とし、前記センタプラグに上記段差部に対峙する拡径部を設けることで、前記容器の内側から加わる高圧を上記段差部と拡径部とによって強固に受け止めるようにし、これによって前記中心電極等の抜け落ちを確実に防止したことを特徴としている。
【００１０】
好ましくは前記絶縁体は、前記拡径部を含む前記センタプラグの外周を覆うものであって、第１のＯリングを介して前記センタプラグとの間を気密シールして設けられると共に、第２のＯリングを介して前記基台の貫通孔との間を気密シールして設けられる。ちなみにこの静電容量型液面計においては、前記センタプラグは前記中心電極の外部接続端子として用いられ、また前記基台は前記外筒電極の外部接続端子として用いられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る静電容量型液面計によれば、外筒電極および中心電極の各端部がそれぞれ取り付けられる基台とセンタプラグとが、その軸方向に対峙して上記センタプラグに加わる力を機械的に受け止める構造を有しているので、高圧の液化ガス容器に取り付ける場合であっても、センタプラグの抜け落ちを確実に防止することができる。従って外筒電極および中心電極の取付構造の機械的・構造的に安定した信頼性の高い静電容量型液面計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る静電容量型液面計について説明する。
図１は実施形態に係る静電容量型液面計の要部概略構成を示す図で、５は所定の内径Ｄを有する所定長さの筒状の外筒電極、６は所定の外径ｄを有する所定長さの棒状の中心電極である。これらの外筒電極５および中心電極６は、高圧の液化ガス容器２の壁面を貫通して該容器２に取り付けられる金属製の基台１１に、その上端部をそれぞれ取り付けられて同軸に配置されて液面検出用のセンシング体（検出プローブ）１を構成する。
【００１３】
さて黄銅（真鍮）やステンレス鋼等の導電性を有する金属材料からなる基台１１は、液化ガス容器２の壁面に穿たれた液面計取付孔に螺合するねじ部１１ａをその周面に備えた６角ボルト形状をなし、その軸心に該基台１１の上下端を貫通する貫通孔１２を備えている。特にこの貫通孔１２は、基台１１の頭部側を小径部１２ａとし、この小径部１２ａから段差部１２ｂを介してその下端部側を大径部１２ｃとした形状を有する。尚、大径部１２ｃの下部内壁面には、後述する筒状の固定部材が螺合するねじ溝１２ｄが刻設されており、更に上記ねじ溝１２ｄの下端には、後述するＯリング１７ｃが嵌め込まれる切欠き（段差）１２ｅがその内周面に亘って設けられている。
【００１４】
このような段差形状を有する貫通孔１２は、以下に説明するようにその内側に合成樹脂からなる筒状の絶縁体１３を介して金属製のセンタプラグ１４を嵌め込み、前記ねじ溝１２ｄに螺合して貫通孔１２の下端部に装着される筒状の固定部材１５と協働して上記センタプラグ１４を基台１１と一体に支持する役割を担う。
一方、黄銅（真鍮）やステンレス鋼等からなる金属製のセンタプラグ１４は、概略的には丸棒体の周面中央部に鍔状（フランジ状）に突出する大径の拡径部（ブッシュ）１４ａを備えた形状を有する。この拡径部（ブッシュ）１４ａの外径は、前記貫通孔１４の小径部１２ａの内径よりも大きく、且つ前記貫通孔１４の大径部１２ｃの内径よりも前記絶縁体１３の厚み分だけ小さく設定されている。そしてこのセンタプラグ１４を絶縁体１３を介して前記基台１１の貫通孔１２に嵌め込んだとき、上記拡径部（ブッシュ）１４ａの周縁部上面が前記貫通孔１２の段差部１２ｂに対峙するようになっている。
【００１５】
尚、センタプラグ１４の上端部には、外部接続用の端子ねじ１６が螺着されるねじ孔１４ｂが設けられており、またセンタプラグ１４の下端部には前述した中心電極６の上端部が螺着されるねじ孔１４ｃが設けられている。更にセンタプラグ１４の前記拡径部（ブッシュ）１４ａの下面に位置する部位には、その全周に亘って後述するＯリング１７ｂが嵌め込まれるリング溝１４ｄが設けられている。
【００１６】
このような形状のセンタプラグ１４を前記基台１１の貫通孔１２に挿入して組み付ける際、該センタプラグ１４と基台１１との間に介挿されてこれらの間を電気的に絶縁する絶縁体１３は、この例では前記センタプラグ１４の前述した拡径部（ブッシュ）１４ａから上の部分を覆って設けられる筒状の第１の絶縁体１３ａと、上記拡径部（ブッシュ）１４ａからその下端部までを覆う筒状の第２の絶縁体１３ｂとからなる。これらの第１および第２の絶縁体１３ａ,１３ｂは、ジュラコン（商品名）等の熱可塑性樹脂製の部材からなる。
【００１７】
特に上記第１の絶縁体１３ａは、前記センタプラグ１４の上部を囲繞する筒部と、この筒部の下端に設けられて前記センタプラグ１４の拡径部１４ａの上面を覆うフランジ部を備えた形状を有する。また第２の絶縁体１３ｂは、センタプラグ１４の下部を囲繞する筒部と、その上端から外側に張り出して前記拡径部１４ａの下面を覆うフランジ部、そしてこのフランジ部から情報に延びて前記拡径部１４ａの周面および前記第１の絶縁体１３ａのフランジ部周面を覆う筒部とを形成した形状を有する。
【００１８】
そして前記第１の絶縁体１３ａは、センタプラグ１４の上端側から嵌め込まれて、また第２の絶縁体１３ｂはセンタプラグ１４の下端側から嵌め込まれることで該センタプラグ１４の外周面の全体を覆って設けられる。この際、前述したリング溝１４ｄにＯリング１７ｂを嵌め込んでおくことで、該Ｏリング１７ｂによりセンタプラグ１４と絶縁体１３との間、特に第２の絶縁体１３ｂとの間が気密にシールされる。
【００１９】
このようにして絶縁体１３にてその周面が覆われたセンタプラグ１４は、前記第２の絶縁体１３ｂの周面にＯリング１７ａを嵌め込んだ状態で前記貫通孔１３の下端部側から、該貫通孔１３に嵌め込まれる。尚、第１の絶縁体１３ａを貫通孔１２に嵌め込んだ後、この第１の絶縁体１３ａの内側にセンタプラグ１４を嵌め込み、その後、このセンタプラグ１４を覆って第２の絶縁体１３ｂを前記貫通孔１２に嵌め込むようにしても良い。
【００２０】
しかる後、貫通孔１２の大径部１２ｃ側から前記筒状の固定部材１５のねじ込み、その上端部と前記貫通孔１２の段差部１２ｂとの間に前記第２の絶縁体１３ｂを挟み込むことで、絶縁体１３を介して前記センタプラグ１４を貫通孔１２内に固定する。この結果、センタプラグ１４の拡径部１４ａの上面が段差部１２ｂに平行に対峙して位置付けられる。また貫通孔１２と固定部材１５との間は、該固定部材１５の周面に嵌め込まれたＯリング１７ｃにて気密にシールされる。
【００２１】
尚、上述した如く基台１１の貫通孔１２内に組み付けられたセンタプラグ１４の下端部には、中心電極６の先端部がねじ込まれて固定される。また第２の絶縁体１３ｂと固定部材１５の間に形成された隙間には、外筒部材５の一端部が嵌め込まれて支持される。そして外筒電極５の他端部は、前記中心電極６の他端部にねじ止め固定される絶縁部材からなる皿状の押さえ部材１８により支持され、この該押さえ部材１８と前記第２の絶縁体１３ｂとの間に挟み込まれて前記中心電極６と同軸に固定される。
【００２２】
このように構成された静電容量型液面計においては、前記中心電極６が取り付けられたセンタプラグ１４と、外筒電極５が取り付けられた基台１１とは絶縁体１３を介して電気的に絶縁されている。そして中心電極６は上記センタプラグ１４を介して外部接続され、また外筒電極５は基台１１を介して外部接続される。従って基台１１およびセンタプラグ１４は、前記外筒電極５および中心電極６の外部接続用端子としてそれぞれ機能する。
【００２３】
特に上述した構造によれば、基台１１の貫通孔１２に組み付けられたセンタプラグ１４は、その拡径部１４ａの上面を前記貫通孔１２の段差部１２ｂに対峙させて設けられる。これ故、この静電容量型液面計を高圧の液化ガス容器２に取り付けて使用した際、外筒電極５および中心電極６の支持部に液化ガス容器２内の高い圧力が加わっても、特に液化ガス容器２の内側から前記センタプラグ１４に高い圧力を加わっても、その力がセンタプラグ１４の拡径部１４ｂを介して貫通孔１２の段差部１２ｂにて機械的に強固に受け止められる。従って液化ガス容器２内の圧力によってセンタプラグ１４が基台１１から外れてその外部に抜け落ちることがない。従って高圧の液化ガスが充填される液化ガス容器２に組み付けて、その充填量（液面）をモニタする用途に用いる場合であっても、その機械的（構造的）信頼性を十分に高くすることができ、実用的利点が絶大である。
【００２４】
また拡径部１４ａを備えたセンタプラグ１４の周面に沿って前記基台１１の貫通孔１２との間に絶縁体１３を段部を形成しながら設けているので絶縁体１３とセンタプラグ１４との接触面、および絶縁体１３と貫通孔１２との接触面を介して雨水やシール検査用の石鹸水等が侵入し難い構造となっている。しかもこれらの各接触面には、前述したようにそれぞれＯリング１７ａ,１７ｂが嵌め込まれ、更には貫通孔１４と固定部材１５との接触面にもＯリング１７ｃが嵌め込まれているので、これらの各部材間の気密シール性を十分に高いものとすることができる。この結果、液化プロパンガス用の液化ガス容器２に取り付けた場合にであっても、有毒な液化プロパンガスの不本意な漏れを確実に防止することができる等の安全性を十分に高めることができ、実用上の利点が多大である。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば基台１１とセンタプラグ１４との間を電気的に絶縁する絶縁体１３については、図２に示すように第１の絶縁体１３ａの下端部にて第２の絶縁体１３ｂの上端部を覆うようにし、これらの絶縁体１３ａ,１３ｂが互いに嵌合して密着するような構造としても良い。このような構造とすれば、第１および第２の絶縁体１３ａ,１３ｂの接合部における気密シール性を容易に高めることができる。
【００２６】
また基台１１やセンタプラグ１４の大きさ等については、外筒電極５や中心電極６の径に応じたものであれば良く、センタプラグ１４に設けた拡径部１４ａの形状も特に前述したフランジ状のものに限定されない。例えば一端側を小径部、他端側を大径部とした棒状のものであっても良い。更には貫通孔１４に設けた段差部１２ｂが、その上端側に向けて徐々に小径化されたテーパ面として構成され、センタプラグ１４の拡径部１４ａも上記段差部１２ｂの形状に合わせた円錐台状のものであっても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電容量型液面計の要部概略構成図。
【図２】本発明の変形例を示す図。
【図３】静電容量型液面計の使用例を示す図。
【図４】静電容量型液面計の動作原理を説明する為の図。
【符号の説明】
【００２８】
１  静電容量型液面計
２  液化ガス容器
５  外筒電極
６  中心電極
１１  基台
１２  貫通孔
１２ａ  小径部
１２ｂ  段差部
１２ｃ  大径部
１３  絶縁体
１４  センタプラグ
１４ａ  拡径部
１５  固定部材
１７  Ｏリング
【図１】
2005069888.tif 000003
【図２】
2005069888.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005069888.tif 000006