(57)【要約】【課題】境界位置判定装置および方法において、液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出可能とする。【解決手段】原油（液体）に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で原油を囲う壁部としてのタンク１１の外側から超音波Ｓを発信する発信器１２と、発信器１２から発信された超音波Ｓを複数の位置で受信する受信器１３と、受信器１３が受信した超音波Ｓ状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の堆積方向における位置を判定する判定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で前記液体を囲う壁部の外側から音波を発信する発信器と、
前記発信器から発信された音波を複数の位置で受信する受信器と、
前記受信器が受信した音波の状態に基づいて液体層と堆積層との境界の前記堆積方向における位置を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする境界位置判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態と予め設定された基準音波の状態とを比較して前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴とする請求項１に記載の境界位置判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態に基づいて前記液体層と前記堆積層との間にある液体と不純物が混在する遷移層を検出し、前記液体層と前記堆積層との境界の位置を前記遷移層で規定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の境界位置判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態と予め設定された前記遷移層の基準音波の状態と比較して前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴とする請求項３に記載の境界位置判定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記遷移層を前記不純物の堆積方向に複数の層に分けて前記境界の位置を規定することを特徴とする請求項４に記載の境界位置判定装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記受信器が受信した音波の間隔とレベルの内の少なくともいずれか一方に基づいて前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の境界位置判定装置。
【請求項７】
前記発信器および前記受信器は、前記液体が貯留される容器の外面に鉛直方向に所定間隔を空けて複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の境界位置判定装置。
【請求項８】
前記発信器および前記受信器は、前記液体が貯留される容器の外面に鉛直方向に沿って移動自在に設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の境界位置判定装置。
【請求項９】
前記液体は、原油であり、前記容器は、前記原油を精製する熱交換器であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の境界位置判定装置。
【請求項１０】
前記発信器および前記受信器は、前記液体が流れる配管の外面に周方向に所定間隔を空けて複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の境界位置判定装置。
【請求項１１】
前記判定部により判定された前記境界の位置が前記不純物の堆積方向において予め設定された上限位置に達することを表示する表示部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の境界位置判定装置。
【請求項１２】
液体に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で前記液体を囲う壁部の外側から音波を発信する工程と、
発信された音波を複数の位置で受信する工程と、
受信した音波の状態に基づいて液体層と堆積層との境界の前記堆積方向における位置を判定する工程と、
を有する境界位置判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体層と堆積層との境界の位置を判定する境界位置判定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、海上油田にて、海底を掘削して取り出された原油は、タンクに貯留される。タンクに貯留された原油は、精製設備により加熱して蒸留される。即ち、原油は、沸点の差を利用することで、石油ガス、ガソリン（ナフサ）、灯油、軽油、重油、アスファルトなどの石油製品に分離される。
【０００３】
ところで、海底から取り出された原油は、その過程で土や砂利などの不純物が混入する。そのため、精製設備にて、タンクに原油を供給する一方で、タンクに貯留された原油を加熱して蒸留する間に、タンク内に不純物が堆積する。タンク内に多くの不純物が堆積すると、精製作業の妨げになってしまう。そのため、定期的に、精製作業を停止し、タンク内に堆積した不純物を除去する清掃作業を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４０６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タンクは、定期的に清掃作業が実施されるものの、内部に堆積している不純物の堆積量がわからず、堆積量が多くないときに内部の清掃作業を実施してしまうと、精製作業の作業効率が低下してしまう。そのため、外部からタンク内に堆積している不純物の堆積量を計測したいという要望がある。例えば、特許文献１に記載された音響による液位検出方法及び装置では、音波送受信器から容器内に向けて音波を送信し、容器内液相中の気相もしくは固相からの反射波を受信し、この反射波に基づいて液位を安定に検出するものである。ところが、不純物を含有する液体にて、液体層と堆積層は、液体層と空気層との境界のようにきれいに境界ができるものではなく、液体層と堆積層との間には、液体と不純物が混在した中間層があり、液体層と堆積層の境界の位置を高精度に検出することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出可能とする境界位置判定装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するための境界位置判定装置は、液体に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で前記液体を囲う壁部の外側から音波を発信する発信器と、前記発信器から発信された音波を複数の位置で受信する受信器と、前記受信器が受信した音波の状態に基づいて液体層と堆積層との境界の前記堆積方向における位置を判定する判定部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、発信器が不純物の堆積方向における複数の位置から音波を発信すると、受信器は、発信器から発信された音波を複数の位置で受信し、判定部は、受信器が受信した音波の状態に基づいて液体層と堆積層との境界の不純物が堆積する方向における位置を判定する。そのため、外部から容器や管などの内部にある液体における液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出することができる。
【０００９】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態と予め設定された基準音波の状態とを比較して前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴としている。
【００１０】
従って、判定部は、受信した音波の状態と基準音波の状態とを比較して液体層と堆積層との境界の位置を判定することから、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態に基づいて前記液体層と前記堆積層との間にある液体と不純物が混在する遷移層を検出し、前記液体層と前記堆積層との境界の位置を前記遷移層で規定することを特徴としている。
【００１２】
従って、判定部は、受信した音波の状態に基づいて遷移層を検出し、液体層と堆積層との境界の位置を遷移層で規定することから、液体層と堆積層との間に遷移層が存在する場合であっても、液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出することができる。
【００１３】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部は、前記受信器が受信した音波の状態と予め設定された前記遷移層の基準音波の状態と比較して前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴としている。
【００１４】
従って、判定部は、受信した音波の状態と遷移層の基準音波の状態と比較して液体層と堆積層との境界の位置を判定することから、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００１５】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部は、前記遷移層を前記不純物の堆積方向に複数の層に分けて前記境界の位置を規定することを特徴としている。
【００１６】
従って、判定部は、遷移層を不純物の堆積方向に複数の層に分けて境界の位置を規定することから、境界の位置の判定を高精度に行うことができる。
【００１７】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部は、前記受信器が受信した音波の間隔とレベルの内の少なくともいずれか一方に基づいて前記液体層と前記堆積層との境界の位置を判定することを特徴としている。
【００１８】
従って、判定部は、受信した音波の間隔やレベルに基づいて液体層と堆積層との境界の位置を判定することから、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００１９】
本発明の境界位置判定装置では、前記発信器および前記受信器は、前記液体が貯留される容器の外面に鉛直方向に所定間隔を空けて複数設けられることを特徴としている。
【００２０】
従って、発信器および受信器を容器の外面に鉛直方向に所定間隔を空けて複数設けることから、短時間で容易に境界の位置の判定を行うことができる。
【００２１】
本発明の境界位置判定装置では、前記発信器および前記受信器は、前記液体が貯留される容器の外面に鉛直方向に沿って移動自在に設けられることを特徴としている。
【００２２】
従って、発信器および受信器を容器の外面に鉛直方向に沿って移動自在に設けることから、複数の発信器および受信器を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００２３】
本発明の境界位置判定装置では、前記液体は、原油であり、前記容器は、前記原油を精製する熱交換器であることを特徴としている。
【００２４】
従って、外部から熱交換器の容器に貯留される原油における液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出することができる。
【００２５】
本発明の境界位置判定装置では、前記発信器および前記受信器は、前記液体が流れる配管の外面に周方向に所定間隔を空けて複数設けられることを特徴としている。
【００２６】
従って、発信器および受信器を液体が流れる配管の外面に周方向に所定間隔を空けて複数設けることから、短時間で容易に境界の位置の判定を行うことができる。
【００２７】
本発明の境界位置判定装置では、前記判定部により判定された前記境界の位置が前記不純物の堆積方向において予め設定された上限位置に達することを表示する表示部が設けられることを特徴としている。
【００２８】
従って、境界の位置が上限位置に達することを表示部に表示することから、作業者は、不純物の清掃作業を早期に確認することができる。
【００２９】
また、本発明の境界位置判定方法は、液体に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で前記液体を囲う壁部の外側から音波を発信する工程と、発信された音波を複数の位置で受信する工程と、受信した音波の状態に基づいて液体層と堆積層との境界の前記堆積方向における位置を判定する工程と、を有するものである。
【００３０】
従って、外部から容器や管などの内部にある液体における液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の境界位置判定装置および方法によれば、液体層と堆積層との境界の位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、第１実施形態の境界位置判定装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、液体層と遷移層と堆積層における受信波を表す概略図である。
【図３】図３は、水溶性の堆積層における受信波を表す概略図である。
【図４】図４は、非水溶性の堆積層における受信波を表す概略図である。
【図５】図５は、第２実施形態の境界位置判定装置を表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照して、本発明の境界位置判定装置および方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００３４】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の境界位置判定装置を表す概略構成図である。
【００３５】
例えば、原油は、海上油田にて、海底を掘削して取り出される。この原油は、精製設備により加熱して蒸留されることで、石油ガス、ガソリン（ナフサ）、灯油、軽油、重油、アスファルトなどの石油製品に分離される。しかし、原油は、掘削過程で土や砂利などの不純物が混入する。精製設備にて、タンクに供給されて貯留されている原油は、加熱して蒸留される一方、タンクの内部に徐々に不純物が堆積していく。そのため、タンクの内部に所定量の不純物が堆積すると、精製作業を停止し、タンクの内部に堆積した不純物を除去する清掃作業を実施する。
【００３６】
第１実施形態にて、図１に示すように、境界位置判定装置１０は、タンク（容器）１１の内部に貯留されている原油（液体）における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の不純物が堆積する方向における位置を判定するものである。そして、境界位置判定装置１０がタンク１１の内部における原油の液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定し、その境界の位置が予め設定された所定の位置（高さ）になると、タンク１１の清掃作業を実施する表示を出す。なお、このタンク１１は、原油の精製設備にて、熱交換器を構成するためのタンクであって、原油が供給されると共に、加熱して蒸留されるものである。
【００３７】
タンク１１は、円筒形状の側部１１ａの下部に底部１１ｂが設けられ、上部に天井部１１ｃが設けられたものであり、図示しないが、原油の供給部と蒸留物の排出部が設けられる。
【００３８】
境界位置判定装置１０は、発信器１２と、受信器１３と、判定部１４と、記憶部１５と、表示部１６とを備える。発信器１２は、複数（本実施形態では、５個）の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを有する、発信器１２は、複数の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが一直線上に直列に配置されて構成される。発信器１２は、タンク１１の外面に固定される。このとき、発信器１２は、複数の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが鉛直方向、つまり、不純物の堆積方向に所定間隔を空けて配置される。
【００３９】
受信器１３は、発信器１２と一体に設けられる。即ち、受信器１３は、発信器１２と同様に、複数（本実施形態では、５個）の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅを有する、受信器１３は、複数の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが一直線上に直列に配置されて構成される。受信器１３は、タンク１１の外面に固定される。このとき、受信器１３は、複数の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが鉛直方向、つまり、不純物の堆積方向に所定間隔を空けて配置される。
【００４０】
発信器１２は、原油に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で超音波（音波）Ｓを発信する。受信器１３は、発信器１２から発信された超音波（音波）Ｓを複数の位置で受信する。即ち、発信器１２は、タンク１１の外側から内部に向けて、側部１１ａの外面１１ｄに直交する水平方向に向けて複数の位置で超音波Ｓを発信する。すると、この超音波Ｓは、一部が側部１１ａの外面１１ｄで反射し、受信器１３は、側部１１ａの外面１１ｄで反射した超音波Ｓを１次反射波Ｓ１として受信する。また、発信器１２から発信された超音波Ｓは、残りが側部１１ａを透過してタンク１１の内部を直進し、反対側の側部１１ａの内面１１ｅで反射し、受信器１３は、側部１１ａの内面１１ｅで反射した超音波Ｓを２次反射波Ｓ２として受信する。
【００４１】
判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。判定部１４は、具体的に、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と予め設定された基準超音波Ｓａの状態とを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。なお、液体層Ａとその上方の気体層との境界の位置を判定してもよい。ここで、超音波Ｓの状態とは、超音波Ｓの間隔、つまり、１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）である。また、超音波Ｓの状態とは、超音波Ｓのレベル、つまり、１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２とのレベル（大きさ）である。この場合、判定部１４は、超音波Ｓの状態として、超音波Ｓの間隔と超音波Ｓのレベルのいずれか一方を用いればよいものであるが、両方を用いてもよい。
【００４２】
また、基準超音波Ｓａの状態とは、タンク１１内における原油の液体層Ａの堆積層Ｂの超音波Ｓの状態（超音波Ｓの間隔、超音波Ｓのレベル）であり、予め実験などにより求めておく。記憶部１５は、この液体層Ａの基準状態と堆積層Ｂの基準状態を記憶する。判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と、記憶部１５に記憶されている基準超音波Ｓａの状態とを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。
【００４３】
表示部１６は、判定部１４が判定した判定結果を表示する。表示部１６は、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置がタンク１１のどの位置（高さ）にあるかを表示する。ここで、タンク１１における清掃作業が必要な境界の位置の上限位置、つまり、堆積層Ｂの上限高さを設定しておき、判定部１４は、現在のタンク１１における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置が、清掃作業が必要な境界の位置の上限位置に到達したか否かを判定し、境界の位置が上限位置に到達したら表示部１６に表示する。なお、判定部１４は、境界の位置が上限位置に到達したら、警報を発したりするようにしてもよい。
【００４４】
また、タンク１１内の原油は、不純物を有することから、下部に堆積層Ｂが徐々に形成されるものの、液体層Ａと堆積層Ｂとの間に原油と不純物が混在した中間層（以下、遷移層）Ｃが形成される。判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの間にある遷移層Ｃを検出し、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を遷移層Ｃで規定する。即ち、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と予め設定された遷移層Ｃの基準超音波Ｓａの状態と比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。この場合、判定部１４は、遷移層Ｃを不純物の堆積方向に複数の層に分けて境界の位置を規定する。
【００４５】
以下、境界位置判定装置１０による液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置の判定方法について説明する。図２は、液体層Ａと遷移層Ｃと堆積層Ｂにおける受信波を表す概略図である。
【００４６】
超音波Ｓは、気体、液体、固体などの弾性体を伝播する高い周波数の弾性波であり、伝搬する速度は、気体、液体、固体により変動する。図２に示すように、原油の液体層Ａにおける受信器１３が受信した超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）をＴ１とする。そして、原油の遷移層Ｃ１における受信器１３が受信した超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）をＴ２とし、遷移層Ｃ２における受信器１３が受信した超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）をＴ３とする。
【００４７】
ここで、遷移層Ｃ１は、遷移層Ｃの上層、遷移層Ｃ２は、遷移層Ｃの下層であり、遷移層Ｃ２の方が多くの不純物が混在している。そのため、上層の遷移層Ｃ１と下層の遷移層Ｃ２との境界の位置を液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置と規定する。また、堆積層Ｂは、２次反射波Ｓ２を受信することができないか、または、極小である。なお、遷移層Ｃを２つの遷移層Ｃ１，Ｃ２に設定したが、３つ以上の遷移層に設定してもよい。
【００４８】
すると、受信器１３が受信した超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３との関係は、下記のようになる。
Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３
即ち、原油である液体層Ａよりも、不純物である堆積層Ｂの方が、伝搬速度が遅いことがわかる。また、上層の遷移層Ｃ１よりも、下層で不純物を多く含む遷移層Ｃ２の方が、伝搬速度が遅いことがわかる。この液体層Ａ、遷移層Ｃ１、遷移層Ｃ２の間隔（時間）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を予め求めておき、基準超音波Ｓａの間隔として記憶部１５に記憶させる。そして、実際に、受信器１３が受信した超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔（時間）Ｔと、基準超音波Ｓａの間隔（時間）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置の位置を判定する。
【００４９】
また、図３は、水溶性の堆積層における受信波を表す概略図、図４は、非水溶性の堆積層における受信波を表す概略図である。ここで、図３の水溶性の堆積層が上層の堆積層Ｃ１であり、図４の非水溶性の堆積層が下層の堆積層Ｃ２である。
【００５０】
また、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置は、超音波Ｓの１次反射波Ｓ１と２次反射波Ｓ２との間隔Ｔではなく、超音波Ｓの２次反射波Ｓ２のレベルによっても判定することができる。図３に示すように、上層の遷移層Ｃ１における２次反射波Ｓ２は、そのレベル（大きさ、ここでは振幅）が徐々に低くなる。一方、図４に示すように、下層の遷移層Ｃ２における２次反射波Ｓ２は、そのレベル（大きさ、ここでは振幅）が上層の遷移層Ｃ１よりも短時間ですぐに低くなる。この遷移層Ｃ１、遷移層Ｃ２のレベルの変化を予め求めておき、基準超音波Ｓａのレベルとして記憶部１５に記憶させる。そして、実際に、受信器１３が受信した超音波Ｓの２次反射波Ｓ２のレベルと、基準超音波Ｓａのレベルとを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置の位置を判定する。
【００５１】
このように第１実施形態の境界位置判定装置にあっては、原油（液体）に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で原油を囲う壁部としてのタンク１１の外側から超音波Ｓを発信する発信器１２と、発信器１２から発信された超音波Ｓを複数の位置で受信する受信器１３と、受信器１３が受信した超音波Ｓ状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の堆積方向における位置を判定する判定部とを備える。
【００５２】
従って、発信器１２が不純物の堆積方向における複数の位置から超音波Ｓを発信すると、受信器１３は、発信器１２から発信された超音波Ｓを複数の位置で受信し、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の不純物が堆積する方向における位置を判定する。そのため、外部からタンク１１の内部にある原油における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を高精度に検出することができる。
【００５３】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と予め設定された基準超音波Ｓａの状態とを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。従って、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００５４】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの間にある液体と不純物が混在する遷移層Ｃを検出し、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を遷移層Ｃで規定する。従って、液体層Ａと堆積層Ｂとの間に遷移層Ｃが存在する場合であっても、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を高精度に検出することができる。
【００５５】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と予め設定された遷移層Ｃの基準超音波Ｓａの状態と比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。従って、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００５６】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４は、遷移層Ｃを不純物の堆積方向に複数の層に分けて境界の位置を規定する。従って、境界の位置の判定を高精度に行うことができる。
【００５７】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４は、受信器１３が受信した音波の間隔とレベルの内の少なくともいずれか一方に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。従って、境界の位置の判定を容易に行うことができる。
【００５８】
第１実施形態の境界位置判定装置では、発信器１２および受信器１３を原油が貯留されるタンク１１の外面１１ｄに鉛直方向に所定間隔を空けて複数設ける。従って、短時間で容易に境界の位置の判定を行うことができる。
【００５９】
第１実施形態の境界位置判定装置では、発信器１２および受信器１３を原油が貯留されるタンク１１の外面に鉛直方向に所定間隔を空けて複数設けている。従って、短時間で容易に境界の位置の判定を行うことができる。
【００６０】
第１実施形態の境界位置判定装置では、判定部１４により判定された境界の位置が不純物の堆積方向において予め設定された上限位置に達することを表示する表示部１６を設ける。従って、作業者は、不純物の清掃作業を早期に確認することができる。
【００６１】
また、第１実施形態の境界位置判定方法は、原油（液体）に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で原油を囲う壁部としてのタンク１１の外側から超音波Ｓを発信する工程と、発信された超音波Ｓを複数の位置で受信する工程と、受信した超音波Ｓ状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の堆積方向における位置を判定する工程とを有する。従って、外部からタンク１１の内部にある原油における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を高精度に検出することができる。
【００６２】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の境界位置判定装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
第２実施形態にて、図５に示すように、境界位置判定装置１０Ａは、配管２１の内部を流れる液体（例えば、排水など）における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定するものである。そして、境界位置判定装置１０Ａが配管２１の内部における排水の液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定し、その境界の位置が予め設定された所定の位置（高さ）になると、配管２１の清掃作業を実施する表示を出す。
【００６４】
配管２１は、円筒断面形状をなし、紙面の直交方向に沿って排水が流れる。境界位置判定装置１０Ａは、発信器１２Ａと、受信器１３Ａと、判定部１４と、記憶部１５と、表示部１６とを備える。発信器１２Ａは、複数の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが一曲線上に直列に配置されて構成される。発信器１２Ａは、配管２１の湾曲した外面に周方向に沿って固定される。このとき、発信器１２Ａは、複数の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが不純物の堆積方向に所定間隔を空けて配置される。
【００６５】
受信器１３Ａは、発信器１２Ａと一体に設けられる。即ち、受信器１３Ａは、発信器１２Ａと同様に、複数の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが一曲線上に直列に配置されて構成される。受信器１３Ａは、配管２１の湾曲した外面に周方向に沿って固定される。このとき、受信器１３Ａは、複数の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが不純物の堆積方向に所定間隔を空けて配置される。
【００６６】
発信器１２Ａは、排水に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で超音波（音波）Ｓを発信する。受信器１３Ａは、発信器１２Ａから発信された超音波Ｓを複数の位置で受信する。即ち、発信器１２Ａは、配管２１の外側から内部に向けて、外面２１ａに直交する方向に向けて複数の位置で超音波Ｓを発信する。すると、この超音波Ｓは、一部が外面２１ａで反射し、受信器１３Ａは、外面で反射した超音波Ｓを１次反射波として受信する。また、発信器１２Ａから発信された超音波Ｓは、残りが配管２１を透過して内部を直進し、反対側の内面２１ｂで反射し、受信器１３Ａは、この内面２１ｂで反射した超音波Ｓを２次反射波として受信する。
【００６７】
判定部１４は、受信器１３Ａが受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。判定部１４は、具体的に、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態と予め設定された基準超音波Ｓａの状態とを比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。ここで、超音波Ｓの状態とは、超音波Ｓの間隔、つまり、１次反射波と２次反射波との間隔（時間）である。また、超音波Ｓの状態とは、超音波Ｓのレベル、つまり、１次反射波と２次反射波とのレベル（大きさ）である。
【００６８】
また、配管２１内の排水は、不純物を有することから、下部に堆積層Ｂが徐々に形成されるものの、液体層Ａと堆積層Ｂとの間に原油と不純物が混在した中間層（以下、遷移層）Ｃが形成される。判定部１４は、受信器１３Ａが受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの間にある遷移層Ｃを検出し、液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を遷移層Ｃで規定する。即ち、判定部１４は、受信器１３Ａが受信した超音波Ｓの状態と予め設定された複数の遷移層Ｃの基準超音波Ｓａの状態と比較して液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を判定する。
【００６９】
なお、判定部１４による液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置の判定方法は、第１実施形態と同様であることから、説明は省略する。
【００７０】
このように第２実施形態の境界位置判定装置にあっては、排水（液体）に含まれる不純物の堆積方向における複数の位置で配管２１の外側から超音波Ｓを発信する発信器１２Ａと、発信器１２Ａから発信された超音波Ｓを複数の位置で受信する受信器１３Ａと、受信器１３Ａが受信した超音波Ｓ状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の堆積方向における位置を判定する判定部１４とを備える。
【００７１】
従って、発信器１２Ａが不純物の堆積方向における複数の位置から超音波Ｓを発信すると、受信器１３Ａは、発信器１２Ａから発信された超音波Ｓを複数の位置で受信し、判定部１４は、受信器１３が受信した超音波Ｓの状態に基づいて液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の堆積方向における位置を判定する。そのため、外部から配管２１の内部にある排水における液体層Ａと堆積層Ｂとの境界の位置を高精度に検出することができる。
【００７２】
なお、上述した各実施形態にて、発信器１２と受信器１３を一体に設け、発信器１２から発信されて反射した超音波Ｓを受信器１３が受信するように構成したが、発信器１２と受信器１３を対向して配置し、発信器１２から発信された超音波Ｓを受信器１３が直接受信するように構成してもよい。
【００７３】
また、上述した各実施形態にて、発信器１２を複数の発信部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅから構成し、受信器１３を複数の受信部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅから構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、発信部と受信部をそれぞれ１個とし、不純物の堆積方向に移動自在に支持してもよい。この場合、複数の発信器および受信器を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００７４】
また、上述した各実施形態にて、本発明の境界位置判定装置を原油のタンク１１や排水の配管２１に適用したが、これらに限定されるものではなく、不純物を含む液体を貯留する容器や不純物を含む液体が流れる管などであれば、いずれにも適用することができる。
【００７５】
また、上述した各実施形態にて、液体を囲う壁部として、タンク（容器）１１や配管２１を適用したが、この構成に限定されるものではなく、液体を貯留する容器や流れる液体を案内する配管に適用することができ、容器や配管の形状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１０  境界位置判定装置
１１  タンク（容器）
１１ｄ  外面
１１ｅ  内面
１２，１２Ａ  発信器
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ  発信部
１３，１３Ａ  受信器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ  受信部
１４  判定部
１５  記憶部
１６  表示部
２１  配管
２１ａ  外面
２１ｂ  内面
Ａ  液体層
Ｂ  堆積層
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２  遷移層
Ｓ  超音波（音波）
Ｓ１  １次反射波
Ｓ２  ２次反射波
Ｓａ  基準超音波
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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