(57)【要約】【課題】ダイアフラムの破損を防止でき、かつ、コストを抑えつつ耐薬品性や耐透湿性を高めることのできる液面計を提供する。【解決手段】内部空間に圧力センサを備えた本体部と、本体部から延び、内部に流路が形成されたノズル部とを有し、内部空間と流路は互いに連通され、ノズル部の先端側の流路に第１ゲルが充填され、ノズル部の後端側の流路及び内部空間に第２ゲルが充填され、第２ゲルは、第１ゲルとの境界面が金属薄膜で覆われている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間に圧力センサを備えた本体部と、
前記本体部から延び、内部に流路が形成されたノズル部とを有し、
前記内部空間と前記流路は互いに連通され、
前記ノズル部の先端側の前記流路に第１ゲルが充填され、前記ノズル部の後端側の前記流路及び前記内部空間に第２ゲルが充填され、
前記第２ゲルは、前記第１ゲルとの境界面が金属薄膜で覆われている
ことを特徴とする液面計。
【請求項２】
前記第１ゲルは、前記第２ゲルよりも密度が高いことを特徴とする請求項１に記載の液面計。
【請求項３】
前記第２ゲルはシリコーンゲルであることを特徴とする請求項２に記載の液面計。
【請求項４】
前記第１ゲルはフッ素ゲルであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液面計。
【請求項５】
前記内部空間に充填された前記第１ゲルと前記第２ゲルは、前記第１ゲルの方が前記第２ゲルよりも体積が小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液面計。
【請求項６】
前記ノズル部の外面及び前記流路の構成面のうち、少なくとも、前記ノズル部の先端側の所定範囲に金属薄膜が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液面計。
【請求項７】
前記金属薄膜は、無電解めっき、スパッタリング、又は蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液面計。
【請求項８】
前記金属薄膜はクロム又は金であることを特徴とする請求項７に記載の液面計。
【請求項９】
測定対象となる液体は石油製品であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の液面計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクその他の容器中の液体の液面の位置を測定する液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液面計としては、ステンレス製パイプなどの筒状の管（直管）のキャビティにフッ素オイルなどの液体と、圧力センサとを封入したものがある。圧力センサは、液面計を投入する流体の圧力に応じて変化するダイアフラムの変位を検知することによって流体圧を測定する。直管型の液面計においては、オイル等の液体に代えてゲルを用いたものもある。
【０００３】
ゲルを用いた液面計として、特許文献１に記載の圧力センサでは、印加された圧力に基づく電気信号を出力するセンサ素子と、センサ素子を内部に収容するとともに、外部から内部に導入された圧力をセンサ素子に導入するケースとを備え、ケースは、ケース外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えている。この構成により、外部からの衝撃を受けたときに衝撃吸収手段で衝撃を吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の直管型の液面計では、キャビティ内に液体を充填する際に、液体の漏れ防止のためにキャビティに蓋をして閉じる必要がある。この蓋は、流体圧の変化に対応できるように、圧力センサとは別のダイアフラムで構成することが好ましい。しかし、流体圧の変化に応じて蓋の形状が変化すると、ダイアフラムで構成される圧力センサが流路中の流体圧を正確に測ることが難しくなり、圧力センサの検知感度の低下につながるおそれがある。
【０００６】
また、流体圧を直接受ける必要があるダイアフラムを露出させた状態で使用しなければならず、組み付け時や、想定外の大きな圧力が加わった時に金属薄膜からなるダイアフラムが破損してしまう恐れがある。そこで、従来、キャビティ内に液体を充填する代わりにゲルを充填し、液体漏れ防止の蓋として使用していた、ダイアフラムを用いない構造が提案されていた。
【０００７】
しかしながら、液面計は、少なくとも一部が測定対象となる液体と接触するため、例えばガソリンその他の石油製品が測定対象である場合は、耐薬品性や耐透湿性を有することが求められる。そのため、フッ素系ゲルなどの高密度のゲルを用いることによって、耐薬品性や耐透湿性を高めることも考えられるが、このような材料を用いるとコストが高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
また、高密度なゲルを用いたとしても、被測定流体のゲル内部への浸透を完全に防止することはできず、耐薬品性・耐透湿性はダイアフラムを用いた構造よりも劣ってしまう。
【０００９】
そこで本発明は、ダイアフラムの破損を防止でき、かつ、コストを抑えつつ耐薬品性や耐透湿性を高めることのできる液面計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の液面計は、内部空間に圧力センサを備えた本体部と、本体部から延び、内部に流路が形成されたノズル部とを有し、内部空間と流路は互いに連通され、ノズル部の先端側の流路に第１ゲルが充填され、ノズル部の後端側の流路及び内部空間に第２ゲルが充填され、第２ゲルは、第１ゲルとの境界面が金属薄膜で覆われていることを特徴としている。
【００１１】
これにより、第１ゲルと第２ゲルとで金属薄膜を挟む形となるため、金属薄膜及び第２ゲルが測定対象の液体に対して露出しない構成となる。したがって、第１ゲルが金属薄膜を保護し、ダイアフラム（圧力センサ）の破損を防止することができる。また、ノズル部の構成材料に拘わらず耐薬品性や耐透湿性を高めることができるため、測定対象として石油製品等を使用した場合でもゲルへの浸透やゲルの物性や品質の変化を防ぐことができることから、長期にわたった測定精度を維持することができる。また、ノズル部を安価な材料で構成することができる。さらに、金属薄膜を形成した範囲においては密度の低い安価なゲルを使用することができるため、高い測定精度を維持しつつ安価な液面計を提供することができる。
本発明の液面計において、第１ゲルは、第２ゲルよりも密度が高いことが好ましい。
【００１２】
測定対象の液体に近い部分に密度の高い第１ゲルを配置することにより、第２ゲルへの測定対象液体の浸透を抑えて第２ゲルの変質等を防ぐことができるため、圧力センサにより検知結果の信頼性を長期にわたって維持することができる。
本発明の液面計において、第２ゲルはシリコーンゲルであることが好ましい。
【００１３】
安価なシリコーンゲルを用いることにより液面計のコストを抑えることができる。
本発明の液面計において、第１ゲルはフッ素ゲルであることが好ましい。
【００１４】
密度の高いフッ素ゲルを用いることにより、第２ゲルへの測定対象液体の浸透を抑えて第２ゲルの変質等を防ぐことができる。
【００１５】
本発明の液面計において、内部空間に充填された第１ゲルと第２ゲルは、第１ゲルの方が第２ゲルよりも体積が小さいことが好ましい。
【００１６】
第１ゲルは、測定対象液体に直接接触するため、測定対象液体が内部に浸入しやすい。これに対して、内部空間内において、第１ゲルの体積を第２ゲルの体積よりも小さくすることによって、高温時にゲル内で気泡発生の原因となる測定対象液体が浸入する量を抑えることができる。
【００１７】
本発明の液面計において、ノズル部の外面及び前記流路の構成面のうち、少なくとも、前記ノズル部の先端側の所定範囲に金属薄膜が形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の液面計において、金属薄膜は、無電解めっき、スパッタリング、又は蒸着によって形成されていることが好ましい。
本発明の液面計において、金属薄膜はクロム又は金であることが好ましい。
これにより、ノズル部の耐薬品性や耐透湿性を高めることができる。
本発明の液面計において、石油製品を測定対象の液体とすることができる。
【００１９】
上述の構成により、石油製品を測定対象とした場合にもノズル部やゲルへの浸透を抑えることができるため、長期にわたって精度の良い測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ダイアフラムの破損を防止でき、かつ、コストを上げることなく耐薬品性や耐透湿性の高い液面計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る液面計の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ’線における断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ部分を拡大した断面図である。
【図４】図２のＩＶ部分に対応する断面図であって、（Ａ）は第２ゲルを充填した状態を示す斜視図、（Ｂ）は第１ゲル及び第２ゲルを充填した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る液面計について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本実施形態に係る液面計１０の構成を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線における断面図である。図３は、図２のＩＩＩ部分を拡大した断面図である。図４は、図２のＩＶ部分に対応する断面図であって、（Ａ）は第２ゲル４２を充填した状態を示し、（Ｂ）は第１ゲル４１及び第２ゲル４２を充填した状態を示す斜視図である。以下、各図に示すＺ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向として説明する。各図に示す、Ｘ１−Ｘ２方向とＹ１−Ｙ２方向は、互いに直交するとともに、Ｚ１−Ｚ２方向に直交する方向である。
【００２３】
図１に示すように、液面計１０は、本体部２０と、ノズル部３０とを備える。
図２に示すように、本体部２０は、筐体２１内にキャビティ２２（内部空間）が形成され、キャビティ２２の底面２３上には、圧力センサ２４と制御回路２５が非導電性部材２６を介して配置されている（図３）。圧力センサ２４は、例えばダイアフラムゲージであって、ダイアフラムに加わる圧力を静電容量の変化や歪みゲージを用いて検知する。制御回路２５は、圧力センサ２４の電圧や電流を検出する検出回路や、検知結果から液面を算出する演算回路や、検知結果及び演算結果を保存する記憶回路や、演算結果を外部へ送信する通信部を備える。
【００２４】
図１に示すように、ノズル部３０は、本体部２０からＺ１方向へ延びるように形成されている。図２に示すように、ノズル部３０の内部には流路３１が形成されている。この流路３１は、本体部２０のキャビティ２２に連通し、Ｚ１方向の最も上側の先端面３３に向かうにしたがってテーパー状に直径が小さくなる形状を備えている。
【００２５】
本体部２０及びノズル部３０は、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリアセタール、ネオプレン、シリコーンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ナイロン（商標）、ｎ−メトキシメチルポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ビニロン、フェノール樹脂、塩化ゴム、パラフィンワックス、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、又は、ポリフェニルサルファイドによって形成することができる。
【００２６】
図１、図２、及び図４（Ａ）に示すように、ノズル部３０においては、先端面３５と外周面３４ａを含む外面、及び、流路３１の構成面のうち、少なくとも先端側の所定範囲Ａに金属薄膜が形成されている。具体的には、（１）先端面３３、（２）外周面３４ａのうち先端面３３側の所定範囲Ａに対応する外周面３４、及び、（３）流路３１の構成面３５ａのうち先端面３３側の所定範囲Ａに対応する内周面３５に、互いに連続するように金属薄膜が形成されている。この金属薄膜は、例えばクロムや金であって、無電解めっき、スパッタリング、又は蒸着によって形成されている。
【００２７】
さらに、図４（Ａ）に示すように、第２ゲル４２の表面４２ａを覆うように金属薄膜が形成されている。この表面４２ａは、第１ゲル４１との境界面である。表面４２ａを覆う金属薄膜は、上記所定範囲Ａに形成された金属薄膜と同じ材料・方法で形成する。所定範囲Ａの金属薄膜と第２ゲル４２の表面４２ａの金属薄膜は、ノズル部３０の内部へ第２ゲル４２を充填した後に同時に形成すると、製造プロセスを簡略化できるため好ましいが、所定範囲Ａの金属薄膜は第２ゲル４２の充填前に形成しておいてもよい。
【００２８】
液面計１０は、例えば、タンク内の液体の液面の位置を測定するために、ノズル部３０の先端面３３が下側になるように、タンクの上壁に本体部２０の底面２７が固定される。ノズル部３０の先端には、中空のチューブの一端が連結され、チューブ内の流路とノズル部３０の流路３１が連通する。一方、チューブの他端は測定対象の液体内に配置される。測定対象の液体としては、ガソリン・灯油・軽油・重油・潤滑油などの石油製品が挙げられる。
【００２９】
液面計１０は、このような構成により、タンク内の液体の液面が変動すると、チューブ内の液体圧が変化して液面計１０内のゲルの圧力が変化するため、圧力センサ２４のダイアフラムに加わる圧力が変化する。したがって、この圧力の変化を検知すると、検知結果から液面の位置を算出することができる。
【００３０】
ノズル部３０の所定範囲Ａは、上記チューブを連結する範囲に対応し、Ｚ１−Ｚ２方向において先端面３３から一定の距離の範囲である。ここで、所定範囲Ａをチューブを連結する範囲よりも広く設定すると、ノズル部３０とチューブの間からもれた液体に対する耐薬品性や耐透湿性を確保できるため好ましい。
【００３１】
液面計１０の流路３１及びキャビティ２２内にはゲルが充填される。ゲルの充填は、図４に示すようにノズル部３０を上向きにした状態で、先端３２側からノズル部３０の内部へ、第２ゲル４２、第１ゲル４１の順に注入することによって行う。これにより、第２ゲル４２は、ノズル部３０の後端側（本体部２０側）の流路３１、及び、本体部２０のキャビティ２２内に充填され、第１ゲル４１は、流路３１のうち所定範囲Ａに対応する範囲に充填される。
【００３２】
第１ゲル４１は、第２ゲル４２よりも耐薬品性や耐透湿性の高いゲルであって、第２ゲル４２よりも密度が高いことが好ましい。また、第１ゲル４１と第２ゲル４２は相溶性が低いことが好ましい。第１ゲル４１は、例えばフッ素ゲルであって、例えば信越化学工業株式会社製のＳＩＦＥＬ８０００シリーズ（商標）があり、２液を所定量ずつ混合して加熱することによりゲル状の硬化物が得られる２液加熱硬化タイプや、１液を加熱してゲル状の硬化物が得られる１液加熱硬化タイプがある。第２ゲル４２は、例えばシリコーンゲルであって、例えば東レ・ダウコーニング株式会社製の２液加熱硬化タイプや１液加熱硬化タイプのものがある。
【００３３】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）ノズル部３０の先端側の流路３１に第１ゲル４１を充填し、ノズル部３０の後端側の流路３１及びキャビティ２２に第２ゲル４２を充填し、さらに第１ゲル４１と第２ゲル４２の境界面４２ａが金属薄膜で覆われている。このため、境界面４２ａの金属薄膜及び第２ゲル４２が測定対象液体に対して露出しない構成になることから、第１ゲル４１が金属薄膜を保護することができるため、第２ゲル４２内への測定対象液体の侵入を防ぐことができ、これにより圧力センサ２４のダイアフラムの破損を防止することができる。
【００３４】
（２）ノズル部３０の先端面３５、外周面３４ａのうち所定範囲Ａの外周面３４、及び、流路３１のうち所定範囲Ａに対応する内周面３５に金属薄膜を形成しているため、ノズル部３０を樹脂等で構成していても、耐薬品性や耐透湿性を高めることができる。このため、測定対象として石油製品等を使用した場合でもゲルへの浸透やゲルの物性や品質の変化を防ぐことができることから、長期にわたった測定精度を維持することができる。また、ノズル部３０を安価な材料で構成することができる。
【００３５】
（３）金属薄膜を形成して流路３１内のゲルを保護しているため、金属薄膜を形成した範囲においては耐薬品性や耐透湿性を高めることができることから、密度の低い安価なゲルを使用することができる。このため、高い測定精度を維持しつつ安価な液面計１０を提供することができる。
【００３６】
（４）ゲルの使用によって、充填した液体を封じ込めるためのダイアフラムを用いる必要がないため、圧力センサの感度を低下させることがなく、また、小型の液面計を提供できる。
【００３７】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明に係る液面計は、充填したゲルを通じて圧力を検知して液面を測定する液面計において、安価な構成で精度良く圧力を測定することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    液面計
２０    本体部
２１    筐体
２２    キャビティ（内部空間）
２４    圧力センサ
２５    制御回路
３０    ノズル部
３１    流路
３３    先端面
３４    所定範囲Ａに対応する外周面
３５    所定範囲Ａに対応する内周面
４１    第１ゲル
４２    第２ゲル
４２ａ  境界面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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