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專利名稱：料位計的制作方法
技術領域：
本發明涉及檢測貯藏在貯藏容器內的液體及粉體的貯量而使用的料位計。
背景技術：
通常，在貯藏各種液體和粉體的容器內，為了檢測各種液體和粉體的貯量而設置有料位計。例如，以液體為例進行說明，在貯藏液體的容器內，安裝有用于檢測液體貯量的液位計。
典型的液位計是使浮子浮在液面上，根據該浮子的位置以及浮子受到的浮力檢測液面的浮子式液位計。但是，在這種浮子方式中，由于液體和浮子接觸，所以，測量值容易受液體比重的變化、液體的粘度或容器的搖動等影響。另外，當貯藏液體為石油及(液化石油氣)等危險物品時，由于浮子是可動部件，伴隨其上下浮動將產生靜電，會在容器內部起火，還有引起火災及爆炸的危險性。
另外，現在廣泛使用著靜電電容式料位測量裝置。該靜電電容式料位測量裝置的檢測原理是將測量電極和接地電極相隔微小間隙相對地配置在容器內，若被檢測物導入這兩個電極之間，由于兩電極間的電容量發生變化，所以通過檢測該變化量便可檢測液位。
另外，作為非接觸式液位計，如

圖14所示，還使用在容器1的側壁上相對設置的檢測窗2上從外部安裝發生放射線、超聲波、激光或微波等測量媒體的發射器3和接收器4而構成的液位計。
液位的檢測是利用上述測量媒體被液體吸收的性質進行的。即，當液位達到檢測窗2的位置時，從發射器3發射的測量媒體便被液體吸收，切斷向接收器4的傳播，所以，當將接收器4的微波檢測切斷時，便輸出切斷信號，這樣，便可進行液位的檢測。
特別是，當上述測量媒體為微波時，由于微波具有透過液體以外的物質例如塑料類及陶瓷、紙等材料的性質，所以，還有即使檢測窗2被污染也可以檢測液位的優點。
另外，當想將液體設定為多個貯量，例如2個貯量而在容器1內貯藏液體時，如圖15所示的那樣，便在容器1的側壁上與相當于2個貯量的液位對應的高低相對地設置2組檢測窗2，2a，同時，與其對應地設置2組發射器3，3a和接收器4，4a。
由于上述靜電電容式料位測量裝置依據的是檢測電極間的電容量變化的原理，所以，特別是當被檢測體的介電常數小時，有時，與有無被檢測物對應的電容量的變化不顯著，從而不能檢測。此外，電極表面上的附著物對測量值的影響也不能不考慮。
另外，由于靜電電容式料位測量裝置用導線將放大器與電極連接，所以，當由于某種原因致使放大器一側發生故障或發生沖擊電壓等而在電極間加上高電壓時，將會發生火花放電。特別是當被檢測物為可燃性物質時，就有引起火災及爆炸的危險性，存在安全上的問題。
另外，由于需要用電線與電極連接，所以，在設置作業及維修保養作業中十分麻煩。而且，對每一種被檢測物都必須調整測量靈敏度，且電容量也隨電線的長度及設置條件而發生微妙的變化，所以，在各設置現場對放大器進行微調也是不可缺少的作業。
另一方面，如上所述，在相對地配置發射器3和接收器4而構成的液位計中，當容器為大型容器時，發射器3與接收器4之間的距離將變長，結果，必須增大發射器3的輸出，同時包括檢測窗2在內必須增大收發部的面積，從而檢測精度將會降低。另外，當設定多個貯量時，與其對應地還必須設置多組檢測窗2(2a)及微波發射器3(3a)、微波接收器4(4a)，從而招致增加零部件數以及與其相應的電力消耗，使裝置和運轉的成本提高。
另外，通常，被檢測物的介電常數越大，對微波的吸收越大，對于介電常數小的各種油類，則不能進行可靠而精密地測量。當被檢測物為粉體時，由于粉體與形成物質為固體的情況相比介電常數顯著地減小，所以，由于同樣的理由也不能檢測。
除了由以上的檢測原理引起的問題外，檢測窗2通常用樹脂形成，當貯藏液體為LPG(液化石油氣)及LNG(液化天然氣)之類，容器內部保持高壓狀態時，還有強度方面的問題。同樣，當貯藏液體為石油及LPG、LNG、酒精、油類具有點火性及爆炸性時，容器1和微波發射器3、微波接收器4應為防爆結構并且相互不影響是很重要的。但是，在上述結構中，由于容器1和微波發射器3及微波接收器4通過檢測窗2相連接，所以，不能說是完全的防爆結構。
另外，由于必須在容器1的側壁上相對地設置1組或多組微波發射器3和微波接收器4，維修時必須進行拆卸和安裝這些機器的作業，而增加作業的麻煩。
另外，關于安裝位置，除了安裝在容器1的側壁上以外，其他位置不可能，所以，設計的自由度小。
這樣，在浮子式料位計指示器、靜電電容式料位測量裝置和相對地配置發射器3和接收器4而構成的液位計中，都存在各種問題。
因此，本發明的目的就是要解決上述問題，即，目的是提供一種料位計，該料位計可以與被檢測物的介電常數的大小無關地進行檢測，并且當被檢測物為粉體時也可以可靠而高精度地檢測被檢測物的貯藏料位，同時，不需要大輸出的發射器、從而不必增大收發部的面積。而且，安全性和維修時的操作方便性具佳。發明的公開本發明的料位計的特征在于通過導向部件將微波發射器發射的微波可靠地引導給微波接收器。而且，其特征還在于使導向部件具有以下所示的各種結構。
第1，發射器一側的導向部件分支為向貯藏容器一側突出的長度不同的多個導向部，另一方面接收器一側的導向部件具有與上述導向部對應的突出長度，而且各導向部端部的反射面相對地配置。這樣，利用1個微波發射器便可向多個微波接收器傳播微波，從而利用1個微波發射器便可檢測不同的貯量。
這時，構成發射器一側的導向部件的多個導向部和接收器一側的導向部件的內徑通過使突出一側的端部作為最佳傳播直徑成為逐漸增大的圓錐狀，便可使微波在導向部件內部良好地傳播，同時可以防止被檢測液體將導向部件堵塞。
第2，通過用電介質構成導向部件，利用導向部件中心微波的傳播量隨空氣的介電常數與被檢測物的介電常數之差而變化。另外，使導向部件的波導管的直徑小于微波在空氣中可以傳播的直徑，利用在波導管內存在被檢測物時和不存在時，微波的傳播狀態不同。這樣，便可與被檢測物的介電常數無關地檢測貯藏料位，另外，不限于液體，還可以應用于檢測粉體的貯藏料位。而且，檢測時不必進行靜電電容式料位裝置那樣的靈敏度微調，便可可靠地檢測貯藏料位。
其中，通過使上述導向體的一部分的截面積小于其他部分或者使導向體具有銳角，可以改善進行具有與空氣接近的小介電常數的被檢測物的料位檢測時的信噪比。
另外通過使上述導向體的兩端部形成向下傾斜的形狀，同時，通過在上述發射器一側的波導管和上述接收器一側的波導管上設置與上述導向體的端部連續、且直徑小于微波泄漏直徑的通孔，可以將在管材內部因結露而產生的水滴向導向部件外部排出，從而可以防止水滴吸收微波。而且，通過在導向體上形成傾斜面，可以減少微波向導向體入射時發生的散射，從而可以抑制微波衰減。
另外，其特征在于在發射器一側的導向部上設有由電介質構成的微波反射部件。這樣當微波反射部件的介電常數和被檢測物的介電常數相近時，微波將透過微波反射部件而不被導入微波導入用開口部內；當被檢測物的介電常數大時，微波將由被檢測體所吸收，也不被導入微波導入用開口部內。因此，和上述一樣，可以根據微波反射部件的介電常數與被檢測體的介電常數之差檢測貯藏料位，同時，也不限于液體，還可以檢測粉體的貯藏料位。
其中，通過在微波導入用開口部的正下方設置由微波非透過性材料構成的屏蔽材料，可以防止透過微波反射部件的微波在容器底部反射后混入到接收器一側的導向部內，從而可以改善被檢測物的料位檢測的信噪比。
另外，通過使構成導向部件的波導管的彎曲部分的管徑小于微波在空氣中可以傳播的管徑，當介電常數大于空氣的物質填充到波導管內時，可以傳播微波，從而可將微波導入微波接收器內。因此，依據微波接收器有無接收信號便可檢測貯藏料位。
通過這樣構成以后，便可檢測范圍更寬的物質的貯藏料位，特別是還可以檢測先前難于檢測的介電常數小的電介質的貯藏料位。另外，利用上述可以傳播的管徑的設定值還可以選擇可檢測的物質。
此外，本發明的料位計的特征還在于將微波發射器和微波接收器以及各種電路元件裝配在盒內，同時通過安裝部件將該盒和導向部件安裝在容器上。這樣，即使盒內部的部件發生火花，也不會有火花濺到容器內的貯藏物品上。另外，由于在盒和安裝部件上形成與大氣連通的通氣孔，所以，可以防止貯藏物的揮發成分侵入到盒內部。這對于貯藏物具有可燃性和爆炸性時尤其重要。通過上述方式構成料位計便可獲得優異的防爆結構。附圖的簡要說明圖1是本發明的料位計的第1實施例的主要部分的剖面圖，圖2是圖1所示的料位計的導向部件的變更例的主要部分的斜視圖，
圖3是本發明的料位計的第2實施例的局部剖面斜視圖，圖4是圖3的AA剖面圖，圖5是圖3的BB剖面圖，圖6是用于說明圖3所示的料位的的液位檢測原理的說明圖，圖7是圖3所示的料位計的發射器一側的導向部件的變更例的半剖面圖，圖8是圖3所示的料位計的接收部一側的導向部件的變更例的半剖面圖，圖9是本發明的料位計的第3實施例切去一部分的側視圖，圖10是圖9所示的料位計的導向部件的另一結構的主要部分的剖面圖，圖11是圖9所示的料位計的導向部件的另一結構的主要部分的剖面圖，圖12是圖9所示的料位計的導向部件的另一結構的主要部分的剖面圖，圖13是圖9所示的料位指示器的導向部件其他結構的主要部分的剖面圖，圖14是先有的使用微波的非接觸式料位計的局部剖面的斜視圖，圖15是先有的使用微波的另一非接觸式料位計的局部剖面的斜視圖。實施發明的最佳形態下面，參照附圖詳細說明本發明的料位計。為了簡單起見，以液體為例作為被檢測體進行說明。
(第1實施例)如圖1所示，料位計10由收容微波發射器11、微波接收器12和各種電路元件13的盒14、對微波導向的導向部件15、和用于將盒14與導向部件15連接并安裝到液體的貯藏容器1上的安裝部件16構成。
微波發射器11是用于發生微波的部件，可以使用例如，耿氏二級管、碰撞雪崩渡越時間二極管、タンタツト二極管、俘獲等離子體雪崩觸發渡越二極管、墊壘注入渡越時間二極管和LSA二極管等眾所周知的微波振蕩器。另外，由于微波的傳播只在導向部件15的內部進行，所以，微波發射器11的輸出功率不必特別大。
另一方面，微波接收器12是用于接收微波發射器11發射的微波的部件，可以使用以混頻二極管(壓敏電阻)為代表的眾所周知的微波接收器。另外，關于微波接收器12的特性，也不必具有特別低的噪音指數。
電路元件13是例如晶體管及電阻等電子元件、開關類、各種調整旋鈕、端子和指示燈等，用于對微波發射器11和微波接收器12進行驅動和控制。這些電路元件13裝配在電路基板17上，再收容在盒14內。另外，利用電纜18與圖中未示出的電源及外部機器連接。
盒14是由金屬構成的中空容器，在與后面所述的安裝部件16的接合面19上設有法蘭盤20，同時，與接合面19相對的面呈開口狀，并利用蓋板21將其封閉。在接合面19上形成開口部22a，22b，微波發射器11和微波接收器12分別裝到上述開口部22a，22b。另外，裝配著各種電路元件13的電路基板17呈層狀安裝在微波發射器11和微波接收器12的上部空間，收容在盒14內。
微波發射器11、微波接收器12和各種電路元件13的配置可以根據元件數量及盒14的形狀等而變更，例如，也可以將上述各部件裝配在同一塊基板上。
導向部件15是用于將微波發射器發送的微波引導給微波接收器12的部件，是將具有耐腐蝕性的金屬構成的中空的管子加工成U字形。微波發射器11發送的微波先在導向部件15的直線部15a內直線前進，然后，在彎曲部15b內，經內壁面反射后進入另一邊的直線部15c內，在該直線部15c內直線前進到達微波接收器12。
另外，在導向部件15的彎曲部15b上設有多個液體導入孔23，當液位達到彎曲部15c時，便可浸入到該彎曲部15b的內部。該液體導入孔23的孔徑及數量沒有特別的限制，但是，如果孔徑過小，粘度大的液體就不能浸入到導向部件15的彎曲部15b內，如果孔徑大，則微波有可能通過液體導入孔23泄漏到彎曲部15b的外部，從而不能導入微波接收器12上，所以，應根據液體的種類及彎曲部15b的長度等適當地設定。
盒14和導向部件15通過安裝部件16相互連接，并裝到容器1上。
安裝部件16由金屬制的板材構成，并形成與盒14上形成的開口部22a，22b對應的開口部24a，24b，當與盒14接合時，構成貫通兩者之間的貫通孔25a，25b。盒14通過法蘭盤20由螺釘26固定到安裝部件16上。
另外，在安裝部件16上，在形成開口部24a，24b的位置，通過焊接或整體成形的方法設置向容器1一側突出的連接部27a，27b，導向部件15的直線部15a，15c與其前端部連接。這時，在接連部27a，27b的外周面上形成螺紋，使內壁上形成螺紋的接頭28a，28b與導向部件15的直線部15a，15c嵌合，同時，將該接頭28a，28b與連接部27a，27b螺紋連接后，將導向部件15裝到安裝部件16上。
安裝部件16的開口部24a，24b和盒14的開口部22a，22b利用由微波穿透性物質構成的密封部件29進行密封。另外，密封部件29既可以將上述微波穿透性物質加工成塞栓部件嵌入上述開口部內，也可以以熔融狀態注入到上述開口部內固化而形成。
當貯藏液體為LPG、LNG和酒精等揮發性強的液體時，利用該密封部件29可以防止它們的氣體從導向部件15上的液體導入孔23及導向部件15與安裝部件16的連接部分進入并通過貫通孔25a，25b向盒14內部擴散，所以，即使萬一在盒14內部由于短路等發生火花時，也可以防止起火及爆炸。同時，可以防止盒14內部發生的火苗向容器1內部擴展。
另外，在盒14的接合面19上，由開口部22a，22b形成與大氣連通的開口30。該開口30在接合面19上例如從開口部22a，22b延續到法蘭盤20的外端部，可以通過刻制適當深度的溝槽來形成。這樣，萬一密封部件29破損時，也可以防止貯藏液體的揮發成分擴散到盒14內部，從而可以防止在盒14內部發生的火苗向容器1內擴展。
開口30不限于設在盒14的接合面19上，圖中雖然未示出，但是在安裝部件16或盒14上也可以從開口部24a，24b設置與大氣連通的同樣的開口。另外，也可以在盒14和安裝部件16上都設置開口。
安裝部件16上安裝了盒14和導向部件15后，利用螺釘31固定到容器1上的料位計安裝用開口部。
下面，參照上述相同的圖說明上述料位計10的液位檢測原理。
如前所述，微波雖然可以透過空氣、陶瓷、合成樹脂和玻璃等，但是，具有可以被液體吸收的性質。因此，當貯藏在容器1內的液體的液位位于導向部件15的下方時(符號L1)，從微波發射器11發射的微波，如符號M所示的那樣在導向部件15的內部傳播并被導入微波接收器12內。
另外，當液位上升到導向部件15的彎曲部15b的一部分時(符號L2)，液體將從液體導入孔23浸入并滯留在彎曲部15b的底部。但是，在該狀態下由于在彎曲部15b的內部仍然存在空腔部分，所以除了微波的一部分被液體吸收外其余部分仍可在該空洞部分傳播并到達微波接收器12。
但是，當液位進一步上升到將導向部件15的彎曲部15b全部浸沒時(符號L3)，從液體導入孔23浸入的液體充滿彎曲部15b的內部，將微波的傳播空間完全堵塞，所以，將微波阻斷不能到達微波接收器12。這時，通過微波接收器12輸出阻斷信號的電路，便可進行液位的檢測。
這樣，由于在微波的傳播被阻斷時檢測液位，所以，通過改變導向部件15的直線部15a(15c)的長度，便可任意設定液體的貯量。另一方面，將裝置安裝到容器的側壁上時，當然就不必改變導向部件15的長度了。
圖2是改變導向部件15的液體導入部分的結構的例子。如圖所示，也可以將彎曲部15b用頂部設有液體導入孔23的圓錐狀的反射部件32來構成，微波如符號M所示的那樣從直線部15a導出后，經反射部件32的圓錐面反射而導入直線部15c內。
當液體從設在反射部件32的頂部的液體導入孔23浸入圓錐內部并且液位達到比微波的反射部件31的反射位置R高的高度時，便將微波阻斷。
由于如上構成導向部件15，只要液體導入孔23不影響微波的反射(理論上，圓錐的直徑可以大到微波反射位置R處)，就可以是大孔徑，所以，對于粘性大的液體也完全可以使用。
只要是將從導向部件15的直線部15a導出的微波導入另一邊的直線部15c內，反射部件32不限于圓錐狀，可以具有各種形狀。例如，可以將剖面呈V字形的部件與導向部件15的直線部15a，15b的前端連接來取代圓錐。
另外，通過在導向部件15的直線部15a；15b與反射部件32的連接部分或者與彎曲部15b(參見圖1)的連接部分設置由上述微波穿透性物質構成塞栓部件33，可以用塞栓部件33將從液體導入孔23浸入的液體阻擋住，從而可以防止直線部15a，15b的內壁污染，或者當液體為高粘性液體時，可以防止液體堵塞到內部。
料位計10除了設置在容器1的頂部以外，設置到容器1的側面也可以和上述一樣檢測液位。
本發明的料位計可以采用各種結構的導向部件，將其具體的結構作為第2實施例和第3實施例進行說明。(第2實施例)圖3所示的料位計100以收容微波發射器111、微波接收器112a，112b和各種電路元件113(參見圖4)的盒114、對從微波發射器111發射的微波導向的發射器一側的導向部件115和將在發射器一側的導向部件115內傳播的微波導入微波接收器112a，112b的接收器一側的導向部件116a，116b為主要結構部件而構成。
并且，料位計100以盒114、發射器一側的導向部件115和微波接收器112a，112b相連接的狀態，通過安裝部件117裝到容器1上。
微波發射器111發射的微波被導入與微波發射器111的發射面連續設置的發射器一側的導向部件115內。
發射器一側的導向部件115是由具有耐腐蝕性的金屬構成的中空的部件，微波從發射器一側的導向部件115的內壁面上進行反射而傳播。
另外，發射器一側的導向部件115如圖4所示，由與微波發射器111的發射部連接設置的微波導入部118、從微波導入部118分支設置的第1導向部115a和第2導向部115b構成。
其中，第1導向部115a和第2導向部115b向容器1一側的突出的長度根據與設定貯藏液量相當的容器1內的液位高度而設定。因此，發射器一側的導向部件115如圖4所示，由1個微波導入部118和具有與貯液量多時(高液位)對應的短突出長度(H1)的第1導向部115a以及具有與貯液量少時(低液位)對應的長突出長度(H2)的第2導向部115b構成。
另外，第1導向部115a和第2導向部115b的突出一側的端部呈開口狀，并且設有分別形成45°的傾斜角的反射面119a，119b。
微波導入部118的內部如圖4所示，被延伸到第1導向部115a與第2導向部115b的分支點120的隔壁121二等分，其截面為半圓形。
按上述構成的發射器一側的導向部件115，通過由微波透過性物質構成的密封部件122，使微波導入部118的開口面與微波發射器111的發射部相對地設置。
另一方面，在各微波接收器112a，112b上，如圖5所示，接收器一側的導向部件116a，116b通過由微波透過性物質構成的密封部件122與微波接收器112a，112b的接收部相對地設置。
接收器一側的導向部件116a，116b由具有耐腐蝕性的金屬構成的中空直管構成，而且，如圖5所示，將一邊的接收器一側的導向部件116a的突出長度可設定為與構成發射器一側的導向部件115的第1導向部115a的突出長度(H1)相同，將另一邊的接收器一側的導向部件116b的突出長度可設定為與第2導向部115b的突出長度(H2)相同。
在下面的說明中，為了簡便，將接收器一側的導向部件116a稱為第1接收器一側的導向部件，將接收器一側的導向部件116b稱為第2接收器一側的導向部件。
另外，上述各接收器一側的導向部件116a，116b的突出一側的端部呈開口狀，并且形成具有45°的傾斜角的反射面123a，123b。
如上構成的發射器一側的導向部件115和第1接收器一側的導向部件116a及第2接收器一側的導向部件116b安裝到安裝部件117上，使發射器一側的導向部件115的第1導向部115a的反射面119a與第1接收器一側的導向部件116a的反射面123a相對，使發射器一側的導向部件115的第2導向部115b的反射面119b與第2接收器一側的導向部件116b的反射面123b相對。
因此，從微波發射器111發射的微波，如符號M所示，由發射器一側的導向部件115的隔壁121大致均等地分配到第1導向部115a一側和第2導向部115b一側，分別在導向部115a，115b內傳播、在反射面119a，119b上反射并向外部導出后，在反射面123a，123b上反射并導入第1接收器一側的導向部件116a和第2接收器一側的導向部件116b內，從而導入微波接收器112a，112b。
另外，發射器一側的導向部件115的第1導向部115a與第2導向部115b的分支角度α(參見圖4)越小，對微波M的分配及傳播越有利。
料位計100如上構成后，通過安裝部件117裝到容器1上。
下面，參照圖6說明上述料位計100的液位檢測原理。
當貯藏在容器1內的液體的液位位于發射器一側的導向部件115的第1導向部115a的反射面119b和第2接收器一側的導向部件116b的反射面123b的下方時(符號L0)，從微波發射器111發射的微波如符號M所示，被導入第1接收器一側的導向部件116a和第2接收器一側的導向部件116b內，并且進而導入與它們的端部連接的微波接收器112a，112b內。
但是，當液位上升到將發射器一側的導向部件115的第2導向部115b的反射面和第2接收器一側的導向部件116b的反射面123b全部復蓋的高度(符號L1)時，從第2導向部115b的反射面119b導出的微波就被液體阻斷向第2接收器一側的導向部件116b的反射面123b的傳播，從而不能到達微波接收器112b。
這時，通過將電路構成為從微波接收器112b輸出阻斷信號，便可進行第1(液位L1)的檢測。
當液位進一步上升到將發射器一側的導向部件115的第1導向部115a的反射面119a和第1接收器一側的導向部件116a的反射面123a全部復蓋的高度(符號L2)時，從第1導向部115a的反射面119a導出的微波就被液體阻斷向第1接收器一側的導向部件116a的反射面123a的傳播，從而不能到達微波接收器112a。
這時，通過將電路構成能從微波接收器112a輸出阻斷信號，便可進行第2液位(L2)的檢測。
這樣，由于在微波的傳播被阻斷時能檢測液位，所以，通過改變發射器一側的導向部件115的第1導向部115a和第2導向部115b的突出長度(H1，H2)，以及與其對應的第1、第2接收器一側的導向部件116a，116b的突出長度，便可任意設定液體的貯量，并且可以設定2個液位。
上述料位計100的導向部件可以如圖7和圖8所示的那樣進行變更。通常，微波在中空管的內部傳播時，對于上述中空管，存在對微波的傳播最佳的內徑(最佳傳播直徑)。該內徑與微波的頻率有關，例如，對于作為典型的微波即X射線波段的微波的情況，其頻率為10.525GHz，最佳傳播直徑約為19～27.6mm。
離微波發射器111的發射部的距離越長，該最佳傳播直徑對微波的傳播的影響越大。另外，為了實現料位計100整體的小型化和節省電力消耗，希望微波發射器111的發射部的面積越小越好，并且，發射器一側的導向部件115的微波導入部118是單個的，不希望使發射器導向部件115的全長都以上述最佳傳播直徑構成。
根據上述觀點，如圖7所示，將發射器一側的導向部件115，以與微波發射器111的發射部的面積相對應的小直徑構成微波導入部118，且使分支后的第1導向部115a和第2導向部115b形成隨著向端部延伸而直徑逐漸增大的圓錐狀，最后傳播直徑變大，便可使微波良好地傳播。
另外，第1導向部115a和第2導向部115b的端部呈開口狀，形成反射面119a，119b。
另一方面，第1和第2接收器一側的導向部件116a，116b如圖8所示，具有與發射器一側的導向部件115的第1導向部115a和第2導向部115b對應的突出長度，同時，突出一側的端部形成上述最佳傳播直徑的圓錐狀。另外，各個端部呈開口狀，形成反射面123a，123b。
并且，將發射器一側的導向部件115和第1及第2接收器一側的導向部件116a，116b設置成如圖3所示的那樣，使發射器一側的導向部件115的第1導向部115a的反射面119a與第1接收器一側的導向部件116a的反射面123a相對，使發射器一側的導向部件115的第2導向部115b的反射面119b與第2接收器一側的導向部件116b的反射面123b相對。
液位的檢測，按照參照圖6說明過的上述檢測原理進行。其中，通過使發射器一側的導向部件115和第1及第2接收器一側的導向部件116a，116b成為大直徑，使包含端部的反射面在內的開口部分增大，從而不會發生由被檢測液體將各導向部件堵塞，特別是對于原油等高粘度的液體也可以使用。
在以上的說明中，示出了構成為使發射器一側的導向部件115分支成向容器1一側的突出長度不同的第1導向部115a和第2導向部115b而檢測2個高度的液位的例子，但是，只要可以傳播微波，可以進而將發射器一側的導向部件115分支為多個突出長度不同的導向部。并且，通過使接收器一側的導向部件也與其對應地用多個構成，便可檢測多個液位高度。(第3實施例)如圖9所示，料位計200由容納微波發射器210、微波接收器211和各種電路元件212的盒213、對微波導向的導向部件214和用于將盒213與導向部件214連接并裝到容器1上的安裝部件216構成。
導向部件214是用于將微波發射器210發射的微波導入微波接收器211的部件，使用由實心的電介質構成的導向體219將與微波發射器210連接的發射器一側的波導管218a和與微波接收器211連接的接收器一側的波導管218b相連接而構成。
各波導管218a，218b是由具有耐腐蝕性的金屬構成的中空的管子，分別通過由微波透過性材料構成的塞栓部件220與微波發射器210及微波接收器211連接。
如果導向體219是介電常數小的材料，則能夠檢測的被檢測體的介電常數的范圍可望擴大。另外，最好耐藥品性和耐熱性好。導向體219由介電常數小的材料彎曲成略呈U字形的形狀而形成。
并且，通過將導向體219的兩端部219a嵌入發射器一側的波導管218a和接收器一側的波導管218b的端部內而接合，構成導向部件214。
因此，從微波發射器210發射的微波便如圖中符號M所示，經發射器一側的波導管218a的內壁面上反射并前進，接著入射到導向體219內，經過U字形彎曲部后，在接收器一側的波導管218b內傳播并到達微波接收器211的接收部，其中，通過使導向體219的兩端部219a向圖中下方傾斜，可以抑制微波向導向體219入射及出射時發生的散射，從而可以防止微波衰減。
并且，通過在波導管218a，218b的與導向體219連接的接合部分設置與導向體219的兩端部219a的傾斜面連續的通孔221，可以使在各波導管218a，218b的內部由于結露而生成的水滴向導向部件214的外部排出，從而可以防止水滴滯留在導向體219的端部219a上阻斷微波的傳播。
該通孔221的孔徑必須小于微波的泄漏直徑，例如，對于通常使用的X波段的微波，由于上述微波泄漏直徑約為15mm，所以，最好設定為小于該直徑的孔徑。當必須將通孔221的孔徑做成大于上述微波泄漏直徑的大孔徑時，通過在通孔221上設置框體222，便可使通孔221的孔徑實際上減小，防止微波泄漏。
下面，參照該圖9說明上述料位計200對容器1內的被檢測體的料位檢測的原理。
本實施例的料位計200利用的是當微波在由電介質構成的傳播媒體中傳播時，通過與介電常數不同的物質接觸，其傳播量(強度)降低的特性。
當容器1內貯藏的被檢測體的貯藏料位位于導向體219的下方時(符號L0)，從微波發射器210發射的微波便以某一恒定的傳播量通過導向體219導入微波接收器211。這里，通過用介電常數小的電介質形成導向體219，能夠檢測的被檢測體的介電常數的范圍便可展寬。
因此，微波接收器211可以繼續檢測到某一恒定強度的微波。
當貯藏料位上升到導向體219與被檢測體接觸或者其一部分被浸沒時(符號L1)，導向體219中傳播的微波的傳播量將發生變化。
在形成導向體219的電介質的周圍為空氣時，發射器一側的波導管218a傳播的微波入射到導向體219內后，雖然在導向體219中無衰減地傳播，但是，當到達由空氣包圍的介電常數大的被檢測體的部分時，將向被檢測體一側擴散。因此，導向給微波接收器211的微波的傳播量減少，從而微波接收器211的檢測強度將降低。
因此，通過預先構成的電路使得當微波接收器211的檢測強度變化時，從微波接收器211輸出檢測信號，便可進行貯藏料位的檢測。
另外，由于是根據空氣與被檢測體的介電常數之差而進行檢測的，所以，作為被檢測體不只限于液體，也可以檢測粉體。
這里作為形成導向體219的電介質，通過選擇介電常數小的材料可以擴展能夠檢測的被檢測體的范圍。
另外，通過改變導向部件214的波導管218a，218b的長度，可以任意設定貯量。
如果以上述那種直徑一定的電介質棒構成導向體219，則在被檢測體的介電常數與空氣的介電常數接近時，在被檢測體將導向體219包圍時微波的擴散量便減少，相應地微波接收器2兒的接收強度的變化量也減小，從而檢測精度將降低。
通常，微波在電介質中傳播時，若電介質的截面積小，則衰減量將增加。有鑒于此，在本發明中如圖10所示，構成上述導向體219。即，將導向體223的U字形彎曲部與波導管218a，218b接合的部分做成大直徑(D1)，并且以彎曲部的中央為最小直徑(D2)而直徑逐漸減小。
利用這種結構，使在導向體223的U字形彎曲部衰減相當量的微波，即使在周圍由介電常數小的物質包圍，發生微小的微波擴散的狀態下，微波接收器的接收強度的變化量也會增大，從而即使是介電常數小的物質也可以可靠地檢測。
另外，利用圖11所示的具有銳角的彎曲部的導向體224，也可以實現和上述縮小導向體219的直徑相同的效果。這時，微波從導向體224的銳角部分225向被檢測體泄漏。
也可以使導向體224隨著靠近其銳角部分225而直徑逐漸減小。
另外，還可以將導向部件214改變為圖12所示的結構。如圖所示，導向部件230由在發射器一側的波導管231a的下端部附設由電介質構成的反射部件232而成的發射器一側的導向部233和在接收器一側的波導管231b的下端部設置開口部234的接收器一側的導向部235構成。
反射部件232以相對于微波的行進軸線M成45°的角度附設在發射器一側的波導管231a的下端開口部的正下方。
開口部234通過從接收器一側的波導管231b的下端部向反射部件232一側彎曲延伸的下延部236形成。
并且，反射部件232與開口部234以指定間隔相對地配置。
從圖中未示出的微波發射器發射的微波如圖中符號M所示，從發射器一側的波導管231a的下端導出后，由在其下方的反射部件232上反射后，導入接收器一側的波導管231b的開口部234內。并且，導入圖中未示出的微波接收器。
被檢測體的貯藏料位的檢測是通過被檢測體將導向部件230的反射部件232和開口部234包圍而進行的。
這里，如果被檢測體的介電常數與形成反射部件232的電介質的介電常數近似，包含反射部件232的區域就會成為具有基本上均勻的介電常數的狀態。因此，反射部件232便失去對微波的反射功能，從而微波將不發生反射并且幾乎全部透過反射部件232向圖中下方直線前進。
結果，便沒有微波導入開口部234內，在微波接收器中，微波接收強度急劇減小。利用該接收強度的變化進行被檢測體的貯藏料位的檢測。
另一方面，當被檢測體的介電常數大于形成反射部件232的電介質的介電常數時，由于被檢測體阻斷微波向開口部234一側的傳播，所以，同樣，微波接收器的接收強度也急劇地減小。因此，利用該接收強度的變化便可檢測貯藏料位。
另外，在上述導向部件230的結構中，微波透過反射部件232時，從貯藏容器的底部及壁部的反射部分導入開口部234內成為噪聲源。因此，通過將不透過微波的物質例如金屬構成的屏蔽部件237設置到接收器一側的波導管231b的下延部236的下方，便可阻斷上述發射微波。
另外，還可以將導向部件214改變為圖13所示的結構。如圖所示，導向部件240由將圖中未示出的微波發射器和微波接收器相連接的略呈U字形的波導管241構成。
這里，波導管241形成為其彎曲部分以波導管241的直徑(D3)為大徑部，以彎曲部中央為小徑部(D4)逐漸減小直徑，同時，設有用于將被檢測體導入和排出波導管241內部的多個通孔242。
通常，微波在波導管內傳播時，與微波的頻率相對應的存在能夠傳播的管徑。另外，還知道當波導管內填充物質時該能夠傳播的管徑隨填充物的介電常數而變化。具體地講，設上述管徑為d(mm)，上述填充物的介電常數為ε，微波的頻率為f(GHz)，則有如下關系式d＝175.70/f(ε)1/2即，若使微波的頻率f一定，則介電常數ε越大的物質能夠傳播的直徑d越小。
因此，通過使構成導向部件240的波導管241的彎曲部分的小徑部(D4)小于微波在空氣中能夠傳播的管徑，當介電常數大于空氣的物質通過通孔242浸入到波導管241內并由上述物質填充在管內時，便可傳播微波，從而圖中未示出的微波接收器便可接收到微波。因此，根據微波接收器有無接收便可檢測貯藏料位。
通常，由于被檢測體的介電常數大于空氣的介電常數，所以，可以檢測更寬范圍的物質的貯藏料位，特別是可以檢測先前難于檢測的介電常數小的物質的貯藏料位。另外，利用上述能夠傳播的管徑的設定還可以選擇能檢測的物質。產業上利用的可能性如上所述，本發明的料位計，不論被檢測體的介電常數的大小如何，并且即使被檢測體是粉體也可以可靠而高精度地檢測被檢測體的貯藏料位，同時，不需要大輸出功率的發射器，并且收發部的面積很小即可滿足要求，此外，安全性和維修時操作的方便性也極佳。
權利要求
1.料位計，其特征在于具有微波發射器、微波接收器和被檢測體的導入部或與非檢測體的接觸部，并且具有一端與上述微波發射器連接、另一端與上述微波接收器連接、用于將從上述微波發射器發射的微波導入上述微波接收器的導向部件，同時，使上述導向部件向貯藏容器內部突出地安裝到該貯藏容器上。
2.按權利要求1所述的料位計，其特征是上述導向部件由中空的管體構成，并設有將被檢測體導入該導向部件內部的導入孔。
3.按權利要求1所述的料位計，其特征是上述微波發射器只有1個，并且在該微波發射器上設有由多個導向部件構成的發射器一側的導向部件，該多個導向部件從微波導入部分支并且突出長度各不相同，其端部具有反射面，另一方面，上述微波接收器設有數量與上述發射器一側的導向部件的導向部數相同并且在各微波接收器上具有與上述發射器一側的導向部件的導向部的突出長度對應的突出長度、且端部具有反射面的接收器一側的導向部件，同時，上述發射器一側的導向部件的反射面與上述接收器一側的導向部件的反射面相對地配置。
4.按權利要求3所述的料位計，其特征是上述發射器一側的導向部件的導向部和上述接收器一側的導向部件的內徑隨著靠近突出一側的端部而逐漸增大。
5.按權利要求1所述的料位計，其特征是上述導向部件使用由電介質構成的導向體將上述與微波發射器連接的發射器一側的波導管和與上述微波接收器連接的接收器一側的波導管相連接而構成。
6.按權利要求5所述的料位計，其特征是上述導向體的一部分的截面積小于其他部分。
7.按權利要求5所述的料位計，其特征是上述導向體具有呈銳角的彎曲部分。
8.按權利要求5～7的任一權項所述的料位計，其特征是上述導向體的兩端部向下方傾斜，同時，在上述發射器一側的波導管和上述接收器一側的波導管上設有與上述導向體的端部連續、并且設有帶框體的通孔。
9.按權利要求5～8的任一權項所述的料位計，其特征是形成上述導向體的電介質是介電常數小的電介質。
10.按權利要求1所述的料位計，其特征是上述導向部件由發射器一側的導向部和接收器一側的導向部構成，發射器一側的導向部由一端與上述微波發射器連接、另一端附設有由電介質構成的反射部件的波導管構成；接收器一側的導向部由一端與上述微波接收器連接、另一端形成與上述反射部件相對的開口部的波導管構成。
11.按權利要求10所述的料位計，其特征是在上述接收器一側的導向部上，在上述開口部的正下方附設有由微波非透過性材料構成的屏蔽部件。
12.按權利要求1所述的料位計，其特征是上述導向部件由將上述微波發射器與上述微波接收器連接的略呈U字形的波導管構成，并且，彎曲部分的一部分的管徑小于微波在空氣中能夠傳播的管徑，同時，設有將被檢測體導入或排出該導向部件內部的通孔。
13.按權利要求1～12的任一權項所述的料位計，其特征是上述微波發射器、上述微波接收器和各種電路元件裝在盒內，該盒和上述導向部件通過安裝部件安裝在貯藏容器上，同時，上述機盒和上述安裝部件形成將這兩個部件接合時構成貫通該兩部件之間的貫通孔的開口部，上述微波發射器和上述微波接收器安裝在上述盒的開口部，另外，導向部件與上述安裝部件的開口部連接，并且，上述貫通孔利用微波透過性物質進行密封。
14.按權利要求13所述的料位計，其特征是在上述盒和/或上述安裝部件上形成從貫通孔與大氣連通的開口。
全文摘要
料位計(10)具有微波發射器(11)、微波接收器(12)和用于將微波發射器(11)發射的微波(M)導入微波接收器(12)的導向部件(15)。導向部件(15)具有將被檢測體導入的導入孔(23)或由電介質構成的導向體(219)，并且一端與微波發射器(11)連接，另一端與微波接收器(12)連接。使導向部件(15)向容器(1)內部突出地被安裝到容器(1)上。被檢測體從導向部件(15)的導入孔(23)浸入到導向部件(15)內，阻斷微波(M)的傳播。微波接收器(12)檢測到該阻斷后，報知被檢測物體已達到指定的料位。另外，通過被檢測體與導向體(219)接觸，改變在導向體(219)中傳播的微波(M)的傳播量，通過檢測該變化量來探測被檢測體的貯藏料位。
文檔編號G01F23/284GK1113093SQ94190562
公開日1995年12月6日 申請日期1994年10月19日 優先權日1993年10月19日
發明者飯田幸雄, 萱野早衛 申請人:株式會社線自動設備, 武藏野機器株式會社