電波式液面計
【課題】極低温環境下でも、シーリング能力の低下を阻止できる電波式液面計を提供する。
【解決手段】電波発生器にて発生し同軸接栓から照射する電波をアンテナに案内し、アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、導波管に固定する第二のフランジ部を有するアンテナと、両フランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、導波管のフランジ部のアンテナのフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成されて、シーリング材をアンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されている。
【解決手段】電波発生器にて発生し同軸接栓から照射する電波をアンテナに案内し、アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、導波管に固定する第二のフランジ部を有するアンテナと、両フランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、導波管のフランジ部のアンテナのフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成されて、シーリング材をアンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンク内に貯蔵される液体の上部端面（以下「液面」という）に電波を照射し、液体の残量を計測する電波式液面計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電波式液面計に用いる電波の照射方式には複数の種類がある。代表的なものは、ＦＭＣＷ方式とパルスレーダー式である。
【０００３】
ＦＭＣＷ方式は、貯蔵タンクの頂部に設置した液面計から下方の液面に向けて垂直方向に電波を照射し、液面計から液面までの距離を計測する方式である。この方式は、上記照射する電波の発振周波数を時間とともに直線的に変化させつつ液面に向かって照射し、照射開始時の発振周波数と、液面によって反射し再び上記液面計で受信される発振周波数との差を計測することで電波の伝搬時間を等価的に割り出して、液面計から液面までの距離を求めるものである。
【０００４】
パルスレーダー方式も貯蔵タンク頂部に設置する液面計から下方の液面に向かって照射した電波によって、液面計から液面までの距離を計測する方式である。この方式は、前記ＦＭＣＷ方式とは異なり、発振周波数を一定値として、決められた一定周期で電波を断続的に照射し、この断続波が、液面で反射され再び液面計で受信されるまでの時間差を直接計時し、等価的に電波の伝搬時間を割り出す。この割り出した伝搬時間を用いて液面計から液面までの距離を求めるものである。
【０００５】
ここで計時に利用する電波は、直進性に優れ液面での反射による減衰が少ない特性を重視して、マイクロ波帯と呼ばれる、周波数がＧＨｚオーダー帯域の電波である。
【０００６】
また、上記帯域の電波を用いる場合に適したアンテナの代表例は、構造の簡単さと機械的強度に優れた「ホーン型アンテナ」である。ホーン型アンテナを用いる電波式液面計は、電波の照射口となるアンテナ開口部から、電波の伝搬路である導波管の内部空洞部、導波管の給電部の同軸接栓までが外部に直接露出することになる。このため、貯蔵タンク内部にホーン型アンテナを設置すると、同軸接栓部が貯蔵タンク内に貯蔵している液体に対して暴露されることになる。
【０００７】
貯蔵タンクにホーン型アンテナを用いた電波式液面計を設置した概略図を図１０に示す。図１０において、貯蔵タンク９０は、液体９１を貯蔵するための構造であって、貯蔵する液体９１を貯蔵タンク９０内に流入させる図示しない貯蔵液体流入部、電波式液面計１００を設置する為の設置穴９２を有している。設置穴９２には電波式液面計１００を設置している。電波式液面計１００は、ホーンアンテナ９３、導波管９４、同軸接栓部９５、液面計装置９６、液面計装置本体外筺９７を一体としてなり、設置穴９２の上部に設けられた貯蔵タンク９０のフランジ部と液面計装置外筺９７のフランジ部とを図示しない固定ボルトで固定している。
【０００８】
電波式液面計１００を構成する液面計装置９６は電波を発する電波発生器を具備しており、発生した電波は同軸ケーブルを通じて導波管９４内の空洞に案内される。案内された電波は同軸ケーブルの先端に設置した同軸接栓部９５によって導波管９４の内部空洞に照射される。照射された電波はホーン型アンテナ９３を通じて液面９１に当たって反射され、反射された電波はホーン型アンテナ９３、導波管９４を通じ、同軸接栓部９５を介して同軸ケーブルを伝って液面計装置９６で受信され、液面計装置９６が具備する計測手段によって、貯蔵している液体９１の貯蔵タンク９０の底からの高さを計測する。
【０００９】
貯蔵タンク９０に貯蔵する液体９１は、あらゆる種類の油脂や薬品等である。従って、ホーンアンテナ９３の開口部（図１０において下方向）から上記薬品等が同軸接栓部９５を伝って液面計装置９６の内部にまで侵入する怖れがある。このように薬品類が液面計装置９６を浸食すると、装置は重大な支障を受け故障する怖れがある。このような故障を防ぐために、ホーンアンテナ９３と導波管９４の間にシーリング材９８を設けなければならない。
【００１０】
シーリング材９８は導波管９４とホーンアンテナ９３の間に挟み込んで、図示しない固定手段によって固定する。固定方法として接着剤を用いることも可能ではあるが、液体９１との化学反応によって劣化が生じ、シーリング効果が発揮できなくなる危険性が高い為に、固定ボルトなどの機械的な手段で固定することが一般的である。上記シーリング材９８は、シーリング効果が有効に持続し、また、使用可能な温度範囲が極めて広い材料を用いる。
【００１１】
一般にシーリング材９８に用いる材質は、ホーンアンテナ９３、導波管９４に用いる材質と異なる。材質が異なると当然ながら熱収縮率は異なる。従って、シーリング材９８に使用可能温度範囲が広いものを用いたとしても、液体９１の種類によっては極低温状態にて貯蔵する場合があり、そのような極低温状態ではシーリング材９８とホーンアンテナ９３、導波管９４の間に間隙が生じる。このような間隙が生じるとシーリング効果を有効に発揮することはできず、液体９１が液面計装置９６を浸食し同装置が動作不良を起こすことになる。このような課題を解決するために、導波管９４とホーンアンテナ９３に挟み込むシーリング材９８を十分に薄くし、熱収縮率の差異による間隙発生を極めて少なくする発明が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２４３７４号公報
【００１２】
特許文献１記載の発明におけるシーリング材９８の例を図１１に示す。図１１は、ホーンアンテナ９３、導波管９４、同軸接栓部９５、シーリング材９８の構成のみを示し、他の構成要素は省略している。シーリング材９８に用いる材質は、貯蔵タンク内に貯蔵される薬品類から液面計装置を防護し、かつ、液面距離測定に用いる電波の伝搬を妨害せず電波伝搬に対する影響が極力小さいことが必須条件となる。従って、この条件に合致する樹脂（誘電体）を用いる。
【００１３】
上記条件を満たす材質として、貯蔵される薬品類の種類の如何に関わらず化学的に不活性であり、使用可能な温度範囲が極めて広い「ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ−Ｔｅｔｒａ−Ｆｌｕｏｒｏ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）」樹脂が有名である。ここではシーリング材９８としてＰＴＦＥを図１２の構成に用いた例を説明する。図１２において、ホーン型アンテナ９３と導波管９４は相互に接合するフランジを有する。シーリング材９８は導波管９４の内部に嵌まる本体部分と、下側の円錐形の部分と、これら本体部分と円錐形の部分の境界部に形成された挟み込み部を有して成る。このシーリング材９８の挟み込み部を前記アンテナ９３のフランジと導波管９４のフランジの間に挟み込んで図示しないフランジ締結ボルトの締め付け圧力により固定する。このように固定したシーリング材９８によって、貯蔵タンクに貯蔵した薬品類が、導波管９４にさらには液面計装置に浸入することを阻止している。
【００１４】
シーリング材９８は、その挟み込み部がシールとしての機能を果たすものであるが、電波の伝搬特性を安定にするために、上記挟み込み部とともに全体が同じ材質であるＰＴＦＥで一体成形されている。すなわち、導波管９４の内部に充填されるシーリング材９８の本体部分も、挟み込み部と同じＰＴＦＥ誘電体で一体成形されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の構造を有するシーリング材９８とその固定方法においてシーリング材９８に使用可能な温度範囲が極めて広い材質であるＰＴＦＥ樹脂を用いても、極低温環境においてはシーリング材９８が僅かながら収縮することで、シーリング材９８とホーンアンテナ９３、導波管９４との間に微小な間隙が生じる。これはホーンアンテナ９３と導波管９４に用いる材質と、シーリング材９８に用いる材質の熱収縮率が異なるためである。
【００１６】
一般に、シーリング材９８に用いるＰＴＦＥの温度による線膨張率は、１２．３×１０−５／℃である。一方、ホーンアンテナ９３と導波管９４のフランジ部に用いる材質の代表例は、ステンレス鋼であり、ステンレス鋼の線膨張率は、１．７３×１０−５／℃であって、両者の線膨張率は１０倍近くの差を有する。従って、極低温環境下における、ＰＴＦＥ樹脂とステンレス鋼の収縮量の差異により生じる微小な間隙を伝って貯蔵タンク内に貯蔵されている薬品類が、導波管９４に侵入する可能性がある。
【００１７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、いかなる環境であっても、例えば、極低温環境下でも、シーリング能力の低下を防止することができる電波式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】
【００１８】
本発明は、電波を発する電波発生器と、電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、アンテナと固定するフランジ部を有する導波管と、導波管に固定するフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、上記導波管のフランジ部とアンテナのフランジ部間に挟み込んで固定するシーリング材を有する電波式液面計であって、上記導波管のフランジ部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されていることを最も主要な特徴とする。
上記フランジ部に弾性部材を格納する弾性部材格納部を上記導波管と同心円状に形成し、この格納部に、シーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材を嵌合してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、固定ボルトなどの外部圧力手段と合わせて、弾性部材の反発力を利用する内部圧力手段を併用し、シーリング材を導波管のフランジ部とアンテナのフランジ部に弾性部材を配置したので、シーリング材が極低温環境下において大きく収縮した場合でも弾性部材の反発力によってシーリング面の面圧を規定値以上に維持することが可能となる。これによってシーリング材と導波管およびアンテナのフランジ部の間に微小な間隙が生じることを防止することができるため、間隙から貯蔵薬品類が導波管に浸入する問題が解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる電波式液面計の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明に係るホーン型アンテナを用いた電波式液面計の例を示す概略図である。なお、図１では、液面計装置本体、貯蔵タンクなどの説明に不要な構成要素は図示を省略している。
【００２２】
図１において、ホーンアンテナ９３は上端部に水平方向に広がるフランジ部９３ａを有し、このフランジ部９３ａに、導波管９４の下端部に形成されたフランジ部９４ａが重ねられ、これらのフランジ部９３ａ，９４ａがボルトとナットなどの適宜の締結手段によって結合されている。上記二つのフランジ部９３ａ，９４ａ間にはシーリング材９８の挟み込み部９８ａが挟み込まれ、上記締結手段の締結力で上記シーリング材９８の挟み込み部９８ａが上記二つのフランジ部９３ａ，９４ａで上下方向に圧力が加えられた状態で固定されている。上記導波管９４は有底円筒状の部材を伏せた形をしており下端部に上記フランジ９４ａを有している。上記シーリング材９８は、挟み込み部９８ａを境にして上側が円柱状の本体部９８ｂ、下側がホーンアンテナ９３の軸線方向下方に円錐形状に突出した円錐部９８ｃとなっている。シーリング材９８は樹脂による一体成形などで作成することができ、挟み込み部９８ａがシーリング材９８としての本来の機能を果たす。シーリング材９８の本体部９８ｂは導波管９４内に挿入され、導波管９４内に充填されたのと実質的に同一の構成になっている。導波管９４のフランジ部９４ａには、弾性部材を格納するための溝を有している。詳しくは図１の点線で囲った格納部９９を拡大した図２を用いて説明する。
【００２３】
図２において、導波管９４のフランジ部９４ａには、内面側から半径方向外側に向かう切り込み部が形成されて、導波管９４の下端内周部が段状になっており、アンテナ９３のフランジ部９３ａにも、内面側から半径方向外側に向かう切り込み部が形成されて、アンテナ９３の上端内周部が段状になっている。上記の各切り込み部は、導波管９４およびアンテナ９３の内周の全周にわたり、導波管９４と同心の円に沿って形成されている。導波管９４の切り込み部が形成されることによって生じる庇状の水平面９４ｃには、断面が矩形状の溝が形成されている。この溝は弾性部材格納部９９ｂとなっていて、内部に弾性部材９９ａが嵌合されている。弾性部材格納部９９ｂは、導波管９４と同心の円に沿って形成されているので、上記の各切り込み部と同心の円に沿っている。弾性部材格納部９９ｂに嵌められている弾性部材９９ａも、弾性部材格納部９９ｂに対応するリング状（円環状）になっている。本実施例では、弾性部材格納部９９ｂの断面は矩形形状をしているが、形状はこれに限らず弾性部材９９ａを格納できる形状であればよい。
【００２４】
図２に示す実施例では、アンテナのフランジ部９３ａと導波管のフランジ部９４ａを締結したとき、これらフランジ部の接合面８０が、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの厚さ方向の中間点に位置するように、アンテナ９３の切り込み部と導波管９４の切り込み部の縦方向寸法が設定されている。上記接合面８０は、図８及び図９に示すように、導波管のフランジ部９４ａまたはアンテナのフランジ部９３ａに偏った位置であっても良い。図８に示す実施例は、アンテナのフランジ部９３ａの内周側にのみ切り込み部を形成して導波管のフランジ部９４ａ側には切り込み部を設けることなくフランジ部９４ａの下面を平坦な面としたものである。弾性部材格納部９９ｂは導波管９４のフランジ部９４ａの平坦な下面側に形成して、ここに弾性部材９９ａが格納されている。図９に示す実施例は、逆に、導波管９４のフランジ部９４ａの内周側にのみ切り込み部を形成してアンテナのフランジ部９３ａ側には切り込み部を設けることなくフランジ部９３ａの上面を平坦な面としたものである。弾性部材格納部９９ｂは導波管９４のフランジ部９４ａの切り込み部水平面９４ｃに形成して、ここに弾性部材９９ａが格納されている。
【００２５】
上記構造におけるシーリング原理について説明する。なお、上記弾性部材９９ａとして用いる材質の代表例は、ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｒｕｂｂｅｒ）を用いたゴム製パッキングである。断面形状が矩形であり、ドーナツ状の全体形状を有する弾性部材９９ａの内径をｄ’（ｃｍ）、外径をｄ（ｃｍ）、厚みをｈ（ｃｍ）とする。またＮＢＲ材質の静的せん断弾性率をＧｓ（ｋｇｆ／ｃｍ２）とする。ここで、弾性部材格納部９９ｂの深さ（図２における上方向長さ）をｈ１（ｃｍ）とすると、導波管のフランジ部９４ａとアンテナのフランジ部９３ａとをボルトにて完全に締結した状態で、弾性部材９９ａの厚さはｈ１（ｃｍ）まで圧縮されることになり、この時の撓み量δはδ＝（ｈ−ｈ１）（ｃｍ）となる。
【００２６】
一般にゴムのヤング率ＥａｐはＥａｐ＝Ｇｓ×（３＋４．９４Ｓ２）で表わされる。ここでＳは形状率であって、Ｓ＝（ｄ−ｄ’）／４ｈにて求められる。また、上記の撓み量によって生じる弾性部材９９ａの反発力を受ける受圧面積Ａｌは、弾性部材９９ａの接触面積と等しい。従って受圧面積Ａｌ＝π×（ｄ２−ｄ’２）／４（ｃｍ２）となり、弾性部材９９ａの反発力による下向きの荷重Ｗ（ｋｇ）は、Ｗ＝Ｅａｐ×Ａｌ×（ｈ−ｈ１）／ｈとなるからこれを分解すると、以下の式で表される荷重Ｗ（ｋｇ）にてシーリング材９８は下向きに圧迫される。
【数１】
【００２７】
上記荷重Ｗはシーリング材９８を介してアンテナのフランジ部９３aの切り込み部水平面であるシーリング面８１に伝わる。シーリング面８１の面積Ａｓは、導波管９４の内径をｄ１（ｃｍ）とすると、Ａｓ＝π×（ｄ２―ｄ１２）／４（ｃｍ）となる。ここで、荷重Ｗ（ｋｇ）をＡｓ（ｃｍ２）で除算した値を単位面積当りの面圧と言うが、この単位面積当りの面圧が一定値以上であるならばシーリング面の間隙を伝って貯蔵薬品類が導波管内に漏れることは無い。上記単位面積当りの面圧は、シーリングの対象となる薬品類の性状によって異なる。
【００２８】
ここで、シーリング材９８にＰＴＦＥ樹脂を用いて使用環境温度が２５℃の時の挟み込み部９８ａの厚さをＤ（ｃｍ）とする。また、同じ使用環境温度において、シーリング材９８が介在することなく、導波管フランジ部９４ａとアンテナフランジ部９３ａが締結されているときの、導波管フランジ部９４ａとアンテナフランジ部９３ａの切り込み部によって形成される水平面９４ｃとシーリング面８１の乖離寸法もＤ（ｃｍ）とする。かかる条件のもとにおいて、上記使用環境温度がマイナス２５℃まで下がったとすると、シーリング材９８とシーリング面８１には（１２．３×１０−５−１．７３×１０−５）×（２５−（−２５））＝５．２９×１０−３の率で間隙が生じことになる。ここで、Ｄ＝１（ｃｍ）とするならば、０．０５３（ｍｍ）の間隙が生じることとなる。
【００２９】
上記のような間隙が生じることを防ぐために、弾性部材９９ａの反発力を用いる。弾性部材９９ａの厚さｈは通常数ミリメートルであり、弾性部材９９ａの収縮時の厚さｈ１は（ｈ×０．５〜０．７）程度であることが多い。上記極低温環境下におけるシーリング材の収縮量は弾性部材９９ａの復元力によって実際には吸収されるが、弾性部材９９ａの撓み量δが復元によって吸収される収縮量の分だけ小さくなる。この結果、撓み量が小さくなった分だけシーリング面における面圧も低下する。従って、上に示したような極低温環境下におけるシーリングについては、シーリング材９８の熱収縮を考慮した圧力計算を行なう必要がある。
【００３０】
また、図２にて示すように、導波管のフランジ部９４ａに設けた弾性部材格納部９９ｂの幅は、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの挟み込み深さ、すなわち導波管９４の切り込み部およびアンテナ９３の切り込み部の半径方向外側に向かう切り込み深さｄ２よりも短くなっていて、導波管９４の内壁面側に弾性部材ガイド突堤９９ｃが形成された構造になっている。仮に、導波管のフランジ９４の切り込み部水平面９４ｃに弾性部材９９ａを直接配した場合、導波管のフランジ９４とアンテナのフランジ９３の締結による圧力によって、弾性部材９９ａは圧縮変形し、導波管９４の内周側にはみ出してしまう。また、弾性部材格納部９９ｂを導波管９４の内面端に形成した場合、すなわち弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けない構造とした場合も、同様に弾性部材９９ａは圧縮変形して導波管９４の内周側にはみ出てしまう。そうすると弾性部材９９ａによる下方向への反発力が弱まりシーリング面８１の面圧が低下することになる。このような事象を防ぐ目的で弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けた。この弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けることにより、弾性部材９９ａの反発力はシーリング材９８の挟み込み部９８ａをアンテナ９３のフランジ部９３ａにのみ向かって押圧することになり、導波管９４とアンテナ９３の締結力が熱収縮によって低下しても、シーリング材９８によるシーリング性能の低下を防止することができる。よって、弾性部材格納部９９ｂの容積と、弾性部材９９ａの体積は、上述した弾性部材９９ａが圧縮によって変形する「逃げ」の容積（マージン）を考慮して決定する必要がある。
なお、図２に示す例は、弾性部材ガイド突堤９９ｃを形成することによって、上記のように弾性部材９９ａの機能がより効果的に発揮されるようにしたより好ましい例であるが、上記のような弾性部材ガイド突堤９９ｃがない場合であっても、本発明の目的を達成することができるので、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
以上説明したように、ホーンアンテナ９３と導波管９４の間に設置するシーリング材９８をより確実に固定する為に、導波管のフランジ部９４ａに設けた弾性部材格納部９９ｂに弾性部材９９ａを配して、アンテナのフランジ部９３ａ、導波管のフランジ部９４ａを対向させてボルトなどの外部固定手段によって固定している。上記構造を形成するために用いる各構成要素の配置順序を、導波管のフランジ部９４ａ、弾性部材９９ａ、シーリング材９８、アンテナのフランジ部９３ａとしているので、シーリング材９８の素材であるＰＴＦＥ樹脂が極低温環境下において大きく収縮した場合であっても、弾性部材９９ａに用いるゴム製パッキングの反発力によって、シーリング面の面圧を規定以上に維持することができるようになり、温度変動などによってシーリング面に間隙が生じることが防止され、例えば貯蔵薬品類がシーリング面から導波管９４に侵入するという問題を解決できるようになった。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例２について図３を用いて説明する。図３において、弾性部材格納部９９ｂの形状は実施例１と同じであるが、弾性部材９９ａの断面形状が矩形ではなく円形状であって、圧縮されることによって楕円形状になっている。弾性部材を設置する目的と効果は上述したとおりであるが、図３に示す円形状の弾性部材９９ａを用いることにより、弾性部材９９ａに圧力がかかって変形した際に、弾性部材格納部９９ｂ内に「逃げる」空間が存在する。また、円形状の弾性部材の具体例は、ゴム製パッキングではなく、断面が円形のゴム製「Ｏリング」である。
【実施例３】
【００３３】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例３について図４を用いて説明する。図４において、弾性部材格納部９９ｂの形状は実施例１と同じであり、弾性部材９９ａの断面形状は実施例２と同様の円形状を有している。すでに説明した実施例との差異は、弾性部材格納部９９ｂを導波管のフランジ部９４ａにではなく、アンテナのフランジ部９３ａに設けたことである。また、弾性部材９９ａの外周をシーリング材９８と同じ材質であるＰＴＦＥ樹脂で被覆したものを用いている。このように、シーリング材９８と同材質によって弾性部材９９ａの外周を被覆することで、弾性部材９９ａ自身もシーリング材としての機能を発揮することができる。上記構成によって、シーリング材９８とアンテナフランジ部９３ａと弾性部材９９ａの接触圧によって、貯蔵される薬品類をシーリングしている。
【実施例４】
【００３４】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例４について図５を用いて説明する。図５において、シーリング材９８の挟み込み部９８ａがシーリング面８１に接触する面を凹凸に加工している。より詳細には、シーリング材９８のシーリング面８１との接触面が、半径方向の断面において複数の凹凸が交互に同心円上に一定間隔で並んだ形に加工されている。これによって、シーリング材９８がアンテナフランジ９３ａに接触する面積を約半分にすることができる。実施例１にて説明したとおり、シーリング面における面圧は、弾性部材９９ａによる下向きの荷重Ｗ（ｋｇ）をシーリング面の面積Ａｓ（ｃｍ２）で除算することで求められる。従って、荷重Ｗが一定であるならば、面積Ａｓが小さいほど単位面積当たりの面圧を大きくすることができる。
【００３５】
すなわち、図５に示すとおり、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの表面に導波管９４の軸と同心円関係となるように凹凸の溝を形成し、シーリング面との接触面積を約半分にすることで、同じ荷重Ｗであっても、単位面積当たりの面圧を約２倍にすることができ、シーリング効果をより高めることが可能となる。
【実施例５】
【００３６】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例５について、図６を用いて説明する。図６において、シーリング材９８の挟み込み部９８ａのシーリング面８１と接触する面が鋸歯形状に加工されている。実施例４と同様に、シーリング面８１との接触面積を減らすことを目的としたものであるが、本実施例に示すような鋸歯形状を用いると弾性部材９９ａの反発力によって、シーリング面８１に強力に押し付けられるので、鋸歯形状の尖鋭部分は、図７に示すように幾分押しつぶされることになる。押しつぶされる程度はＷによって異なるが、鋸歯形状の先端が有する角度を６０°とし、弾性部材９９ａの反発力によって、鋸歯形状の高さが約３分の１にまでつぶれたと仮定すると、シーリング面８１における接触面積は実施例１に示した形状に比べて約３分の１になる。
【００３７】
接触面積が約３分の１になると、弾性部材９９ａの反発力によって生じる荷重Ｗが一定であっても単位面積当たりの面圧は約３倍になり、シーリング効果をより高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に用いるシーリング構造は、劇薬などを貯蔵するタンクに計測装置を設置する際に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電波式液面計の実施例１におけるシーリング構造の例を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る電波式液面計の実施例１におけるシーリング構造部分を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明に係る電波式液面計の実施例２におけるシーリング構造の例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電波式液面計の実施例３におけるシーリング構造の別の例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電波式液面計の実施例４におけるシーリング材の接触面形状の例を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る電波式液面計の実施例５におけるシーリング材の接触面形状の例を示す断面図である。
【図７】上記実施例５におけるシーリング材が圧縮されたときの形状の例を示す拡大断面図である。
【図８】本発明に係る電波式液面計におけるシーリング構造の別の例を示す拡大断面図である。
【図９】本発明に係る電波式液面計におけるシーリング構造のさらに別の例を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の電波式液面計の構造を示す概略断面図である。
【図１１】従来の電波式液面計におけるシーリング構造の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
８０ フランジ接合面
８１ シーリング面
９０ 貯蔵タンク
９１ 貯蔵液体
９２ アンテナ設置穴
９３ ホーンアンテナ
９３ａ アンテナのフランジ部
９４ 導波管
９４ａ 導波管のフランジ部
９４ｃ 導波管の切り込み部水平面
９５ 同軸接栓部
９６ 液面計装置
９７ 液面計装置本体外筺
９８ シーリング材
９８ａ シーリング材の挟み込み部
９８ｂ シーリング材本体部
９８ｃ シーリング材円錐部
９９ａ 弾性部材
９９ｂ 弾性部材格納部
９９ｃ 弾性部材ガイド突堤
１００ 電波式液面計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンク内に貯蔵される液体の上部端面（以下「液面」という）に電波を照射し、液体の残量を計測する電波式液面計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電波式液面計に用いる電波の照射方式には複数の種類がある。代表的なものは、ＦＭＣＷ方式とパルスレーダー式である。
【０００３】
ＦＭＣＷ方式は、貯蔵タンクの頂部に設置した液面計から下方の液面に向けて垂直方向に電波を照射し、液面計から液面までの距離を計測する方式である。この方式は、上記照射する電波の発振周波数を時間とともに直線的に変化させつつ液面に向かって照射し、照射開始時の発振周波数と、液面によって反射し再び上記液面計で受信される発振周波数との差を計測することで電波の伝搬時間を等価的に割り出して、液面計から液面までの距離を求めるものである。
【０００４】
パルスレーダー方式も貯蔵タンク頂部に設置する液面計から下方の液面に向かって照射した電波によって、液面計から液面までの距離を計測する方式である。この方式は、前記ＦＭＣＷ方式とは異なり、発振周波数を一定値として、決められた一定周期で電波を断続的に照射し、この断続波が、液面で反射され再び液面計で受信されるまでの時間差を直接計時し、等価的に電波の伝搬時間を割り出す。この割り出した伝搬時間を用いて液面計から液面までの距離を求めるものである。
【０００５】
ここで計時に利用する電波は、直進性に優れ液面での反射による減衰が少ない特性を重視して、マイクロ波帯と呼ばれる、周波数がＧＨｚオーダー帯域の電波である。
【０００６】
また、上記帯域の電波を用いる場合に適したアンテナの代表例は、構造の簡単さと機械的強度に優れた「ホーン型アンテナ」である。ホーン型アンテナを用いる電波式液面計は、電波の照射口となるアンテナ開口部から、電波の伝搬路である導波管の内部空洞部、導波管の給電部の同軸接栓までが外部に直接露出することになる。このため、貯蔵タンク内部にホーン型アンテナを設置すると、同軸接栓部が貯蔵タンク内に貯蔵している液体に対して暴露されることになる。
【０００７】
貯蔵タンクにホーン型アンテナを用いた電波式液面計を設置した概略図を図１０に示す。図１０において、貯蔵タンク９０は、液体９１を貯蔵するための構造であって、貯蔵する液体９１を貯蔵タンク９０内に流入させる図示しない貯蔵液体流入部、電波式液面計１００を設置する為の設置穴９２を有している。設置穴９２には電波式液面計１００を設置している。電波式液面計１００は、ホーンアンテナ９３、導波管９４、同軸接栓部９５、液面計装置９６、液面計装置本体外筺９７を一体としてなり、設置穴９２の上部に設けられた貯蔵タンク９０のフランジ部と液面計装置外筺９７のフランジ部とを図示しない固定ボルトで固定している。
【０００８】
電波式液面計１００を構成する液面計装置９６は電波を発する電波発生器を具備しており、発生した電波は同軸ケーブルを通じて導波管９４内の空洞に案内される。案内された電波は同軸ケーブルの先端に設置した同軸接栓部９５によって導波管９４の内部空洞に照射される。照射された電波はホーン型アンテナ９３を通じて液面９１に当たって反射され、反射された電波はホーン型アンテナ９３、導波管９４を通じ、同軸接栓部９５を介して同軸ケーブルを伝って液面計装置９６で受信され、液面計装置９６が具備する計測手段によって、貯蔵している液体９１の貯蔵タンク９０の底からの高さを計測する。
【０００９】
貯蔵タンク９０に貯蔵する液体９１は、あらゆる種類の油脂や薬品等である。従って、ホーンアンテナ９３の開口部（図１０において下方向）から上記薬品等が同軸接栓部９５を伝って液面計装置９６の内部にまで侵入する怖れがある。このように薬品類が液面計装置９６を浸食すると、装置は重大な支障を受け故障する怖れがある。このような故障を防ぐために、ホーンアンテナ９３と導波管９４の間にシーリング材９８を設けなければならない。
【００１０】
シーリング材９８は導波管９４とホーンアンテナ９３の間に挟み込んで、図示しない固定手段によって固定する。固定方法として接着剤を用いることも可能ではあるが、液体９１との化学反応によって劣化が生じ、シーリング効果が発揮できなくなる危険性が高い為に、固定ボルトなどの機械的な手段で固定することが一般的である。上記シーリング材９８は、シーリング効果が有効に持続し、また、使用可能な温度範囲が極めて広い材料を用いる。
【００１１】
一般にシーリング材９８に用いる材質は、ホーンアンテナ９３、導波管９４に用いる材質と異なる。材質が異なると当然ながら熱収縮率は異なる。従って、シーリング材９８に使用可能温度範囲が広いものを用いたとしても、液体９１の種類によっては極低温状態にて貯蔵する場合があり、そのような極低温状態ではシーリング材９８とホーンアンテナ９３、導波管９４の間に間隙が生じる。このような間隙が生じるとシーリング効果を有効に発揮することはできず、液体９１が液面計装置９６を浸食し同装置が動作不良を起こすことになる。このような課題を解決するために、導波管９４とホーンアンテナ９３に挟み込むシーリング材９８を十分に薄くし、熱収縮率の差異による間隙発生を極めて少なくする発明が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２４３７４号公報
【００１２】
特許文献１記載の発明におけるシーリング材９８の例を図１１に示す。図１１は、ホーンアンテナ９３、導波管９４、同軸接栓部９５、シーリング材９８の構成のみを示し、他の構成要素は省略している。シーリング材９８に用いる材質は、貯蔵タンク内に貯蔵される薬品類から液面計装置を防護し、かつ、液面距離測定に用いる電波の伝搬を妨害せず電波伝搬に対する影響が極力小さいことが必須条件となる。従って、この条件に合致する樹脂（誘電体）を用いる。
【００１３】
上記条件を満たす材質として、貯蔵される薬品類の種類の如何に関わらず化学的に不活性であり、使用可能な温度範囲が極めて広い「ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ−Ｔｅｔｒａ−Ｆｌｕｏｒｏ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）」樹脂が有名である。ここではシーリング材９８としてＰＴＦＥを図１２の構成に用いた例を説明する。図１２において、ホーン型アンテナ９３と導波管９４は相互に接合するフランジを有する。シーリング材９８は導波管９４の内部に嵌まる本体部分と、下側の円錐形の部分と、これら本体部分と円錐形の部分の境界部に形成された挟み込み部を有して成る。このシーリング材９８の挟み込み部を前記アンテナ９３のフランジと導波管９４のフランジの間に挟み込んで図示しないフランジ締結ボルトの締め付け圧力により固定する。このように固定したシーリング材９８によって、貯蔵タンクに貯蔵した薬品類が、導波管９４にさらには液面計装置に浸入することを阻止している。
【００１４】
シーリング材９８は、その挟み込み部がシールとしての機能を果たすものであるが、電波の伝搬特性を安定にするために、上記挟み込み部とともに全体が同じ材質であるＰＴＦＥで一体成形されている。すなわち、導波管９４の内部に充填されるシーリング材９８の本体部分も、挟み込み部と同じＰＴＦＥ誘電体で一体成形されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の構造を有するシーリング材９８とその固定方法においてシーリング材９８に使用可能な温度範囲が極めて広い材質であるＰＴＦＥ樹脂を用いても、極低温環境においてはシーリング材９８が僅かながら収縮することで、シーリング材９８とホーンアンテナ９３、導波管９４との間に微小な間隙が生じる。これはホーンアンテナ９３と導波管９４に用いる材質と、シーリング材９８に用いる材質の熱収縮率が異なるためである。
【００１６】
一般に、シーリング材９８に用いるＰＴＦＥの温度による線膨張率は、１２．３×１０−５／℃である。一方、ホーンアンテナ９３と導波管９４のフランジ部に用いる材質の代表例は、ステンレス鋼であり、ステンレス鋼の線膨張率は、１．７３×１０−５／℃であって、両者の線膨張率は１０倍近くの差を有する。従って、極低温環境下における、ＰＴＦＥ樹脂とステンレス鋼の収縮量の差異により生じる微小な間隙を伝って貯蔵タンク内に貯蔵されている薬品類が、導波管９４に侵入する可能性がある。
【００１７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、いかなる環境であっても、例えば、極低温環境下でも、シーリング能力の低下を防止することができる電波式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】
【００１８】
本発明は、電波を発する電波発生器と、電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、アンテナと固定するフランジ部を有する導波管と、導波管に固定するフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、上記導波管のフランジ部とアンテナのフランジ部間に挟み込んで固定するシーリング材を有する電波式液面計であって、上記導波管のフランジ部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されていることを最も主要な特徴とする。
上記フランジ部に弾性部材を格納する弾性部材格納部を上記導波管と同心円状に形成し、この格納部に、シーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材を嵌合してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、固定ボルトなどの外部圧力手段と合わせて、弾性部材の反発力を利用する内部圧力手段を併用し、シーリング材を導波管のフランジ部とアンテナのフランジ部に弾性部材を配置したので、シーリング材が極低温環境下において大きく収縮した場合でも弾性部材の反発力によってシーリング面の面圧を規定値以上に維持することが可能となる。これによってシーリング材と導波管およびアンテナのフランジ部の間に微小な間隙が生じることを防止することができるため、間隙から貯蔵薬品類が導波管に浸入する問題が解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる電波式液面計の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明に係るホーン型アンテナを用いた電波式液面計の例を示す概略図である。なお、図１では、液面計装置本体、貯蔵タンクなどの説明に不要な構成要素は図示を省略している。
【００２２】
図１において、ホーンアンテナ９３は上端部に水平方向に広がるフランジ部９３ａを有し、このフランジ部９３ａに、導波管９４の下端部に形成されたフランジ部９４ａが重ねられ、これらのフランジ部９３ａ，９４ａがボルトとナットなどの適宜の締結手段によって結合されている。上記二つのフランジ部９３ａ，９４ａ間にはシーリング材９８の挟み込み部９８ａが挟み込まれ、上記締結手段の締結力で上記シーリング材９８の挟み込み部９８ａが上記二つのフランジ部９３ａ，９４ａで上下方向に圧力が加えられた状態で固定されている。上記導波管９４は有底円筒状の部材を伏せた形をしており下端部に上記フランジ９４ａを有している。上記シーリング材９８は、挟み込み部９８ａを境にして上側が円柱状の本体部９８ｂ、下側がホーンアンテナ９３の軸線方向下方に円錐形状に突出した円錐部９８ｃとなっている。シーリング材９８は樹脂による一体成形などで作成することができ、挟み込み部９８ａがシーリング材９８としての本来の機能を果たす。シーリング材９８の本体部９８ｂは導波管９４内に挿入され、導波管９４内に充填されたのと実質的に同一の構成になっている。導波管９４のフランジ部９４ａには、弾性部材を格納するための溝を有している。詳しくは図１の点線で囲った格納部９９を拡大した図２を用いて説明する。
【００２３】
図２において、導波管９４のフランジ部９４ａには、内面側から半径方向外側に向かう切り込み部が形成されて、導波管９４の下端内周部が段状になっており、アンテナ９３のフランジ部９３ａにも、内面側から半径方向外側に向かう切り込み部が形成されて、アンテナ９３の上端内周部が段状になっている。上記の各切り込み部は、導波管９４およびアンテナ９３の内周の全周にわたり、導波管９４と同心の円に沿って形成されている。導波管９４の切り込み部が形成されることによって生じる庇状の水平面９４ｃには、断面が矩形状の溝が形成されている。この溝は弾性部材格納部９９ｂとなっていて、内部に弾性部材９９ａが嵌合されている。弾性部材格納部９９ｂは、導波管９４と同心の円に沿って形成されているので、上記の各切り込み部と同心の円に沿っている。弾性部材格納部９９ｂに嵌められている弾性部材９９ａも、弾性部材格納部９９ｂに対応するリング状（円環状）になっている。本実施例では、弾性部材格納部９９ｂの断面は矩形形状をしているが、形状はこれに限らず弾性部材９９ａを格納できる形状であればよい。
【００２４】
図２に示す実施例では、アンテナのフランジ部９３ａと導波管のフランジ部９４ａを締結したとき、これらフランジ部の接合面８０が、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの厚さ方向の中間点に位置するように、アンテナ９３の切り込み部と導波管９４の切り込み部の縦方向寸法が設定されている。上記接合面８０は、図８及び図９に示すように、導波管のフランジ部９４ａまたはアンテナのフランジ部９３ａに偏った位置であっても良い。図８に示す実施例は、アンテナのフランジ部９３ａの内周側にのみ切り込み部を形成して導波管のフランジ部９４ａ側には切り込み部を設けることなくフランジ部９４ａの下面を平坦な面としたものである。弾性部材格納部９９ｂは導波管９４のフランジ部９４ａの平坦な下面側に形成して、ここに弾性部材９９ａが格納されている。図９に示す実施例は、逆に、導波管９４のフランジ部９４ａの内周側にのみ切り込み部を形成してアンテナのフランジ部９３ａ側には切り込み部を設けることなくフランジ部９３ａの上面を平坦な面としたものである。弾性部材格納部９９ｂは導波管９４のフランジ部９４ａの切り込み部水平面９４ｃに形成して、ここに弾性部材９９ａが格納されている。
【００２５】
上記構造におけるシーリング原理について説明する。なお、上記弾性部材９９ａとして用いる材質の代表例は、ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｒｕｂｂｅｒ）を用いたゴム製パッキングである。断面形状が矩形であり、ドーナツ状の全体形状を有する弾性部材９９ａの内径をｄ’（ｃｍ）、外径をｄ（ｃｍ）、厚みをｈ（ｃｍ）とする。またＮＢＲ材質の静的せん断弾性率をＧｓ（ｋｇｆ／ｃｍ２）とする。ここで、弾性部材格納部９９ｂの深さ（図２における上方向長さ）をｈ１（ｃｍ）とすると、導波管のフランジ部９４ａとアンテナのフランジ部９３ａとをボルトにて完全に締結した状態で、弾性部材９９ａの厚さはｈ１（ｃｍ）まで圧縮されることになり、この時の撓み量δはδ＝（ｈ−ｈ１）（ｃｍ）となる。
【００２６】
一般にゴムのヤング率ＥａｐはＥａｐ＝Ｇｓ×（３＋４．９４Ｓ２）で表わされる。ここでＳは形状率であって、Ｓ＝（ｄ−ｄ’）／４ｈにて求められる。また、上記の撓み量によって生じる弾性部材９９ａの反発力を受ける受圧面積Ａｌは、弾性部材９９ａの接触面積と等しい。従って受圧面積Ａｌ＝π×（ｄ２−ｄ’２）／４（ｃｍ２）となり、弾性部材９９ａの反発力による下向きの荷重Ｗ（ｋｇ）は、Ｗ＝Ｅａｐ×Ａｌ×（ｈ−ｈ１）／ｈとなるからこれを分解すると、以下の式で表される荷重Ｗ（ｋｇ）にてシーリング材９８は下向きに圧迫される。
【数１】
【００２７】
上記荷重Ｗはシーリング材９８を介してアンテナのフランジ部９３aの切り込み部水平面であるシーリング面８１に伝わる。シーリング面８１の面積Ａｓは、導波管９４の内径をｄ１（ｃｍ）とすると、Ａｓ＝π×（ｄ２―ｄ１２）／４（ｃｍ）となる。ここで、荷重Ｗ（ｋｇ）をＡｓ（ｃｍ２）で除算した値を単位面積当りの面圧と言うが、この単位面積当りの面圧が一定値以上であるならばシーリング面の間隙を伝って貯蔵薬品類が導波管内に漏れることは無い。上記単位面積当りの面圧は、シーリングの対象となる薬品類の性状によって異なる。
【００２８】
ここで、シーリング材９８にＰＴＦＥ樹脂を用いて使用環境温度が２５℃の時の挟み込み部９８ａの厚さをＤ（ｃｍ）とする。また、同じ使用環境温度において、シーリング材９８が介在することなく、導波管フランジ部９４ａとアンテナフランジ部９３ａが締結されているときの、導波管フランジ部９４ａとアンテナフランジ部９３ａの切り込み部によって形成される水平面９４ｃとシーリング面８１の乖離寸法もＤ（ｃｍ）とする。かかる条件のもとにおいて、上記使用環境温度がマイナス２５℃まで下がったとすると、シーリング材９８とシーリング面８１には（１２．３×１０−５−１．７３×１０−５）×（２５−（−２５））＝５．２９×１０−３の率で間隙が生じことになる。ここで、Ｄ＝１（ｃｍ）とするならば、０．０５３（ｍｍ）の間隙が生じることとなる。
【００２９】
上記のような間隙が生じることを防ぐために、弾性部材９９ａの反発力を用いる。弾性部材９９ａの厚さｈは通常数ミリメートルであり、弾性部材９９ａの収縮時の厚さｈ１は（ｈ×０．５〜０．７）程度であることが多い。上記極低温環境下におけるシーリング材の収縮量は弾性部材９９ａの復元力によって実際には吸収されるが、弾性部材９９ａの撓み量δが復元によって吸収される収縮量の分だけ小さくなる。この結果、撓み量が小さくなった分だけシーリング面における面圧も低下する。従って、上に示したような極低温環境下におけるシーリングについては、シーリング材９８の熱収縮を考慮した圧力計算を行なう必要がある。
【００３０】
また、図２にて示すように、導波管のフランジ部９４ａに設けた弾性部材格納部９９ｂの幅は、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの挟み込み深さ、すなわち導波管９４の切り込み部およびアンテナ９３の切り込み部の半径方向外側に向かう切り込み深さｄ２よりも短くなっていて、導波管９４の内壁面側に弾性部材ガイド突堤９９ｃが形成された構造になっている。仮に、導波管のフランジ９４の切り込み部水平面９４ｃに弾性部材９９ａを直接配した場合、導波管のフランジ９４とアンテナのフランジ９３の締結による圧力によって、弾性部材９９ａは圧縮変形し、導波管９４の内周側にはみ出してしまう。また、弾性部材格納部９９ｂを導波管９４の内面端に形成した場合、すなわち弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けない構造とした場合も、同様に弾性部材９９ａは圧縮変形して導波管９４の内周側にはみ出てしまう。そうすると弾性部材９９ａによる下方向への反発力が弱まりシーリング面８１の面圧が低下することになる。このような事象を防ぐ目的で弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けた。この弾性部材ガイド突堤９９ｃを設けることにより、弾性部材９９ａの反発力はシーリング材９８の挟み込み部９８ａをアンテナ９３のフランジ部９３ａにのみ向かって押圧することになり、導波管９４とアンテナ９３の締結力が熱収縮によって低下しても、シーリング材９８によるシーリング性能の低下を防止することができる。よって、弾性部材格納部９９ｂの容積と、弾性部材９９ａの体積は、上述した弾性部材９９ａが圧縮によって変形する「逃げ」の容積（マージン）を考慮して決定する必要がある。
なお、図２に示す例は、弾性部材ガイド突堤９９ｃを形成することによって、上記のように弾性部材９９ａの機能がより効果的に発揮されるようにしたより好ましい例であるが、上記のような弾性部材ガイド突堤９９ｃがない場合であっても、本発明の目的を達成することができるので、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
以上説明したように、ホーンアンテナ９３と導波管９４の間に設置するシーリング材９８をより確実に固定する為に、導波管のフランジ部９４ａに設けた弾性部材格納部９９ｂに弾性部材９９ａを配して、アンテナのフランジ部９３ａ、導波管のフランジ部９４ａを対向させてボルトなどの外部固定手段によって固定している。上記構造を形成するために用いる各構成要素の配置順序を、導波管のフランジ部９４ａ、弾性部材９９ａ、シーリング材９８、アンテナのフランジ部９３ａとしているので、シーリング材９８の素材であるＰＴＦＥ樹脂が極低温環境下において大きく収縮した場合であっても、弾性部材９９ａに用いるゴム製パッキングの反発力によって、シーリング面の面圧を規定以上に維持することができるようになり、温度変動などによってシーリング面に間隙が生じることが防止され、例えば貯蔵薬品類がシーリング面から導波管９４に侵入するという問題を解決できるようになった。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例２について図３を用いて説明する。図３において、弾性部材格納部９９ｂの形状は実施例１と同じであるが、弾性部材９９ａの断面形状が矩形ではなく円形状であって、圧縮されることによって楕円形状になっている。弾性部材を設置する目的と効果は上述したとおりであるが、図３に示す円形状の弾性部材９９ａを用いることにより、弾性部材９９ａに圧力がかかって変形した際に、弾性部材格納部９９ｂ内に「逃げる」空間が存在する。また、円形状の弾性部材の具体例は、ゴム製パッキングではなく、断面が円形のゴム製「Ｏリング」である。
【実施例３】
【００３３】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例３について図４を用いて説明する。図４において、弾性部材格納部９９ｂの形状は実施例１と同じであり、弾性部材９９ａの断面形状は実施例２と同様の円形状を有している。すでに説明した実施例との差異は、弾性部材格納部９９ｂを導波管のフランジ部９４ａにではなく、アンテナのフランジ部９３ａに設けたことである。また、弾性部材９９ａの外周をシーリング材９８と同じ材質であるＰＴＦＥ樹脂で被覆したものを用いている。このように、シーリング材９８と同材質によって弾性部材９９ａの外周を被覆することで、弾性部材９９ａ自身もシーリング材としての機能を発揮することができる。上記構成によって、シーリング材９８とアンテナフランジ部９３ａと弾性部材９９ａの接触圧によって、貯蔵される薬品類をシーリングしている。
【実施例４】
【００３４】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例４について図５を用いて説明する。図５において、シーリング材９８の挟み込み部９８ａがシーリング面８１に接触する面を凹凸に加工している。より詳細には、シーリング材９８のシーリング面８１との接触面が、半径方向の断面において複数の凹凸が交互に同心円上に一定間隔で並んだ形に加工されている。これによって、シーリング材９８がアンテナフランジ９３ａに接触する面積を約半分にすることができる。実施例１にて説明したとおり、シーリング面における面圧は、弾性部材９９ａによる下向きの荷重Ｗ（ｋｇ）をシーリング面の面積Ａｓ（ｃｍ２）で除算することで求められる。従って、荷重Ｗが一定であるならば、面積Ａｓが小さいほど単位面積当たりの面圧を大きくすることができる。
【００３５】
すなわち、図５に示すとおり、シーリング材９８の挟み込み部９８ａの表面に導波管９４の軸と同心円関係となるように凹凸の溝を形成し、シーリング面との接触面積を約半分にすることで、同じ荷重Ｗであっても、単位面積当たりの面圧を約２倍にすることができ、シーリング効果をより高めることが可能となる。
【実施例５】
【００３６】
次に、本発明に係る電波式液面計の実施例５について、図６を用いて説明する。図６において、シーリング材９８の挟み込み部９８ａのシーリング面８１と接触する面が鋸歯形状に加工されている。実施例４と同様に、シーリング面８１との接触面積を減らすことを目的としたものであるが、本実施例に示すような鋸歯形状を用いると弾性部材９９ａの反発力によって、シーリング面８１に強力に押し付けられるので、鋸歯形状の尖鋭部分は、図７に示すように幾分押しつぶされることになる。押しつぶされる程度はＷによって異なるが、鋸歯形状の先端が有する角度を６０°とし、弾性部材９９ａの反発力によって、鋸歯形状の高さが約３分の１にまでつぶれたと仮定すると、シーリング面８１における接触面積は実施例１に示した形状に比べて約３分の１になる。
【００３７】
接触面積が約３分の１になると、弾性部材９９ａの反発力によって生じる荷重Ｗが一定であっても単位面積当たりの面圧は約３倍になり、シーリング効果をより高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に用いるシーリング構造は、劇薬などを貯蔵するタンクに計測装置を設置する際に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電波式液面計の実施例１におけるシーリング構造の例を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る電波式液面計の実施例１におけるシーリング構造部分を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明に係る電波式液面計の実施例２におけるシーリング構造の例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電波式液面計の実施例３におけるシーリング構造の別の例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電波式液面計の実施例４におけるシーリング材の接触面形状の例を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る電波式液面計の実施例５におけるシーリング材の接触面形状の例を示す断面図である。
【図７】上記実施例５におけるシーリング材が圧縮されたときの形状の例を示す拡大断面図である。
【図８】本発明に係る電波式液面計におけるシーリング構造の別の例を示す拡大断面図である。
【図９】本発明に係る電波式液面計におけるシーリング構造のさらに別の例を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の電波式液面計の構造を示す概略断面図である。
【図１１】従来の電波式液面計におけるシーリング構造の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
８０ フランジ接合面
８１ シーリング面
９０ 貯蔵タンク
９１ 貯蔵液体
９２ アンテナ設置穴
９３ ホーンアンテナ
９３ａ アンテナのフランジ部
９４ 導波管
９４ａ 導波管のフランジ部
９４ｃ 導波管の切り込み部水平面
９５ 同軸接栓部
９６ 液面計装置
９７ 液面計装置本体外筺
９８ シーリング材
９８ａ シーリング材の挟み込み部
９８ｂ シーリング材本体部
９８ｃ シーリング材円錐部
９９ａ 弾性部材
９９ｂ 弾性部材格納部
９９ｃ 弾性部材ガイド突堤
１００ 電波式液面計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材を有することを特徴とする電波式液面計。
【請求項２】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部には上記アンテナのフランジ部との対向面側に弾性部材を格納する格納部が形成され、
上記格納部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が格納されていることを特徴とする電波式液面計。
【請求項３】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部には上記アンテナのフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成され、
上記溝にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されていることを特徴とする電波式液面計。
【請求項４】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材を有し、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項５】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部には上記導波管アンテナのフランジ部との対向面側に弾性部材を格納する格納部が形成され、
上記格納部にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材が格納され、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項６】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部には上記導波管のフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成され、
上記溝にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合され、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項７】
上記弾性部材は断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項８】
上記弾性部材は断面形状が円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項９】
上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１０】
上記シーリング材はＰＴＦＥを材料とすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１１】
上記シーリング材の上記第二のフランジ部接触面は、断面が凹凸状の溝を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１２】
上記シーリング材の上記第二のフランジ部接触面は、断面が鋸歯状の溝を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材を有することを特徴とする電波式液面計。
【請求項２】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部には上記アンテナのフランジ部との対向面側に弾性部材を格納する格納部が形成され、
上記格納部にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が格納されていることを特徴とする電波式液面計。
【請求項３】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記導波管のフランジ部には上記アンテナのフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成され、
上記溝にはシーリング材を上記アンテナのフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合されていることを特徴とする電波式液面計。
【請求項４】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材を有し、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項５】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部には上記導波管アンテナのフランジ部との対向面側に弾性部材を格納する格納部が形成され、
上記格納部にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材が格納され、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項６】
電波を発する電波発生器と、
上記電波発生器にて発生した電波を案内して照射する同軸接栓と、
上記同軸接栓から照射された電波をアンテナに案内し、上記アンテナと固定する第一のフランジ部を有する導波管と、
上記導波管に固定する第二のフランジ部を有し送信アンテナ及び受信アンテナとして作用するアンテナと、
上記第一のフランジ部と第二のフランジ部間に挟み込まれて固定されるシーリング材を有する電波式液面計であって、
上記アンテナのフランジ部には上記導波管のフランジ部との対向面側に導波管と同心円状の溝が形成され、
上記溝にはシーリング材を上記導波管のフランジ部に向かって押圧する弾性部材が嵌合され、上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする電波式液面計。
【請求項７】
上記弾性部材は断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項８】
上記弾性部材は断面形状が円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項９】
上記弾性部材は断面形状が円形であって、ＰＴＦＥの被覆を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１０】
上記シーリング材はＰＴＦＥを材料とすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１１】
上記シーリング材の上記第二のフランジ部接触面は、断面が凹凸状の溝を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電波式液面計。
【請求項１２】
上記シーリング材の上記第二のフランジ部接触面は、断面が鋸歯状の溝を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電波式液面計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２３４３９３（Ｐ２００６−２３４３９３Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４５１７４（Ｐ２００５−４５１７４）
【出願日】平成１７年２月２２日（２００５．２．２２）
【出願人】（３９１０１４６３１）ムサシノ機器株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２２日（２００５．２．２２）
【出願人】（３９１０１４６３１）ムサシノ機器株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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