(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定装置において、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）、前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）、前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とするレベル測定装置。
【請求項２】
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）および前記圧力差（ＤＰ）を表すデータのうち少なくとも一つを受け取る通信手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載のレベル測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項５】
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定システムにおいて、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）を測定し、前記第１所定位置より上方の第２所定位置と前記第１所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）を測定する第１圧力測定装置と、
前記第２所定位置の第２圧力（Ｐ）を測定する第２圧力測定装置と、
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段を有するレベル演算装置と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とするレベル測定システム。
【請求項６】
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定システムにおいて、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）を測定する下段圧力測定装置と、
前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）を測定する上段圧力測定装置と、
前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）を測定する中段圧力測定装置と、
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段を有するレベル演算装置と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とするレベル測定システム。
【請求項７】
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定方法において、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）、前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）、前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算するステップと、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定するステップと、
を備え、
前記演算するステップでは、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定するステップでは、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とするレベル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベル測定装置、レベル測定システム、レベル測定方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、容器の内容物の密度変化の影響を受けないレベル測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントなどにおいて、容器内の液体の液位制御を行うため、液体の圧力に基づいて液位を測定するレベル測定装置が一般に知られている。図１０は、レベル測定装置５０を用いて、容器１０の内容物（液体）２０の液位を測定するための構成図である。このレベル測定について説明する。
【０００３】
図１０において、内容物２０が容器１０に溜められており、容器１０の第１所定位置ＬＣ１から内容物２０の液面Ｆまでの高さはＨである。レベル測定装置５０は、高さＨを、内容物２０の液位として測定する。
【０００４】
第１所定位置ＬＣ１における内容物２０の圧力（第１圧力）ＳＰが、受圧ダイアフラム（図示しない）および封入液を充填した導圧管（第１導圧管）３０を介してレベル測定装置５０に導かれる。
【０００５】
ここで、容器１０の第２所定位置ＬＣ２は、第１所定位置ＬＣ１および液面Ｆより上方に位置する。そして、第２所定位置ＬＣ２における内容物２０の圧力（第２圧力）Ｐが、受圧ダイアフラム（図示しない）および封入液を充填した導圧管（第２導圧管）４０を介してレベル測定装置５０に導かれる。
【０００６】
レベル測定装置５０に設けられた圧力センサ（図示しない）は、第１圧力ＳＰと第２圧力Ｐとの圧力差ＤＰＢ（＝ＳＰ−Ｐ）を検出する。内容物２０の密度をＤＥ、重力加速度をｇとすると、レベル測定装置５０に設けられた演算手段（図示しない）は、下記式（１）によって高さＨを演算する。
【０００７】
【数１】
0005550817.tif 000002
【０００８】
なお、特許文献１、２には、圧力および密度に基づくタンク内の液位測定について記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平３−２６２９３５号公報
【特許文献２】特開２００７−３２２２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、内容物２０の密度ＤＥは、内容物２０の種類（例えば、水、アルコール）または条件（例えば、内容物２０の温度、圧力）などによって変化する。演算手段が式（１）で用いる密度ＤＥは、予めレベル測定装置５０に記憶された所定の値であるため、内容物２０の密度ＤＥが変化することによって、高さＨの測定精度が悪化することがある。
【００１１】
また、ユーザーは、レベル測定装置５０に記憶された密度ＤＥを、内容物２０の種類に応じた密度ＤＥに変更設定すればよいが、誤った設定がなされた場合、高さＨの測定精度が悪化することがある。
【００１２】
同様に、ユーザーは、レベル測定装置５０に記憶された密度ＤＥを、内容物２０の条件に応じた密度ＤＥに変更設定すればよいが、誤設定によって高さＨの測定精度が悪化するほか、ユーザーにとって変更設定作業が煩雑になり、作業工数が増加することがある。
【００１３】
本発明の目的は、容器の内容物の密度変化の影響を受けずに測定精度を向上するレベル測定装置、レベル測定システム、レベル測定方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定装置において、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）、前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）、前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）および前記圧力差（ＤＰ）を表すデータのうち少なくとも一つを受け取る通信手段を備えた、
ことを特徴とする。
請求項３の発明は、コンピュータプログラムにおいて、
請求項１または２に記載の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
請求項１から３のいずれか一項に記載の各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定システムにおいて、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）を測定し、前記第１所定位置より上方の第２所定位置と前記第１所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）を測定する第１圧力測定装置と、
前記第２所定位置の第２圧力（Ｐ）を測定する第２圧力測定装置と、
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段を有するレベル演算装置と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とする。
請求項６の発明は、
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定システムにおいて、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）を測定する下段圧力測定装置と、
前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）を測定する上段圧力測定装置と、
前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）を測定する中段圧力測定装置と、
前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算する演算手段を有するレベル演算装置と、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定する決定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定手段は、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とする。
請求項７の発明は、
容器の内容物の第１所定位置からの高さ（Ｈ）を測定するレベル測定方法において、
前記第１所定位置の第１圧力（ＳＰ）、前記第１所定位置より上方の第２所定位置の第２圧力（Ｐ）、前記第１所定位置と前記第２所定位置との間の第３所定位置の第３圧力（ＰＭ）と前記第１圧力（ＳＰ）との圧力差（ＤＰ）、および前記第１所定位置と前記第３所定位置との距離（Ｌ）に基づいて、前記高さ（Ｈ）を演算するステップと、
前記圧力差（ＤＰ）、予め記憶された前記内容物の密度および予め記憶された重力加速度に基づいて演算される低レベル演算値と前記距離（Ｌ）との大小関係に基づいて、前記内容物の液面の位置を示す測定値を決定するステップと、
を備え、
前記演算するステップでは、前記高さ（Ｈ）を、Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌに基づいて演算し、
前記決定するステップでは、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）より小さい場合、前記低レベル演算値を前記測定値として決定し、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）に等しい場合、前記第１圧力（ＳＰ）、前記第２圧力（Ｐ）、前記圧力差（ＤＰ）および前記距離（Ｌ）に基づいて演算された前記高さ（Ｈ）を前記測定値として決定し、
前記内容物の液面の位置が前記第３所定位置よりも高い場合には、前記低レベル演算値が前記距離（Ｌ）と等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、密度を用いないで高さを演算することによって、容器の内容物の密度変化の影響を受けずに測定精度を向上するレベル測定装置、レベル測定システム、レベル測定方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施例］
第１の実施例について図１を用いて説明する。図１は、レベル測定装置１１０を用いて、容器１０の内容物（液体）２０の液位を測定するための構成図であり、図１０と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。
【００１７】
図１において、容器１０、内容物２０、第１所定位置ＬＣ１、液面Ｆ、高さＨ、第１圧力ＳＰ、第１導圧管３０、第２所定位置ＬＣ２、第２圧力Ｐ、第２導圧管４０、密度ＤＥおよび重力加速度ｇについては、図１０と同様なので説明を省略する。
【００１８】
容器１０の第３所定位置ＬＣ３は、第１所定位置ＬＣ１と第２所定位置ＬＣ２との間に位置し、第１所定位置ＬＣ１と第３所定位置ＬＣ３との距離はＬである。
【００１９】
第１圧力ＳＰおよび第２圧力Ｐが、第１導圧管３０および第２導圧管４０を介してレベル測定装置１１０に導かれる。そして、第３所定位置ＬＣ３における内容物２０の圧力（第３圧力）ＰＭが、受圧ダイアフラム（図示しない）および封入液を充填した導圧管（第３導圧管）１００を介してレベル測定装置１１０に導かれる。なお、第３圧力ＰＭと第１圧力ＳＰとの圧力差をＤＰ（＝ＳＰ−ＰＭ）とする。
【００２０】
つぎに、レベル測定装置１１０について、図２に示すレベル測定装置１１０の構成図を用いて説明する。
【００２１】
図２において、レベル測定装置１１０は、第１圧力センサ２００、第２圧力センサ２１０、演算手段２２０、記憶手段２３０、入出力手段２４０および表示手段２５０などを備えている。
【００２２】
第１圧力センサ２００は、第１導圧管３０および第３導圧管１００によって導かれた第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを受け、第１圧力ＳＰおよび圧力差ＤＰを検出し、電気信号に変換して演算手段２２０に出力する。第２圧力センサ２１０は、第２導圧管４０によって導かれた第２圧力Ｐを受け、第２圧力Ｐを検出し、電気信号に変換して演算手段２２０に出力する。
【００２３】
例えば、第１圧力センサ２００および第２圧力センサ２１０には、容量式圧力センサ、振動式圧力センサなどが用いられる。なお、第１圧力センサ２００および第２圧力センサ２１０は、一体化された圧力センサによって実現されてもよい。
【００２４】
演算手段２２０は、減算手段２２１、除算手段２２２、乗算手段２２３および加算手段２２４を備える。そして、演算手段２２０は、第１圧力センサ２００、第２圧力センサ２１０および記憶手段２３０から、信号およびデータを受け取って所定の演算を行い、演算結果を入出力手段２４０および表示手段２５０に出力する。
【００２５】
例えば、演算手段２２０は、プログラムを実行するＣＰＵなどのプロセッサによって実現されてもよく、論理回路などによって実現されてもよい。また、減算手段２２１および加算手段２２４は加減算器（フルアダー）、除算手段２２２は除算器（ディバイダー）、乗算手段２２３は乗算器（マルチプライヤー）を用いることができる。減算手段２２１、除算手段２２２、乗算手段２２３および加算手段２２４は、異なるプロセッサによって実現されてもよい。
【００２６】
記憶手段２３０は、距離Ｌなどのデータを記憶し、演算手段２２０との間で記憶データの入出力を行うとともに、外部からの通信データを入出力手段２４０から受け取って記憶する。例えば、記憶手段２３０は、ＥＥＰＲＯＭなどの読み書き可能な不揮発性のメモリを用いることができる。なお、距離Ｌは、第１導圧管３０および第３導圧管１００を容器１０に設置したときに決まるので、予め記憶手段２３０に記憶させることができる。
【００２７】
入出力手段２４０は、演算手段２２０から演算結果を測定値として受け取り、測定値に対応した電圧または電流信号を外部へ出力するとともに、外部からの通信データを受け取って記憶手段２３０へ出力する。例えば、入出力手段２４０は、ＤＡ変換器（デジタル−アナログ変換器）によって電圧または電流信号を外部へ出力し、ファウンデーションフィールドバス、プロフィーバス、ＨＡＲＴ（登録商標）通信などの通信データを送受信する送受信回路によって通信できる。
【００２８】
表示手段２５０は、演算手段２２０から演算結果を測定値として受け取って表示する。例えば、表示手段２５０は、液晶などを用いることができる。なお、決定手段２６０については他の実施例において説明する（後述）。
【００２９】
つぎに、レベル測定装置１１０の動作について図３を用いて説明する。図３は、高さ測定処理のフローチャート図である。
【００３０】
図３において、演算手段２２０は、第１圧力センサ２００から第１圧力ＳＰおよび圧力差ＤＰを受け取り（ステップＳ１０）、第２圧力センサ２１０から第２圧力Ｐを受け取る（ステップＳ２０）。
【００３１】
そして、演算手段２２０は、記憶手段２３０から距離Ｌを受け取り、下記式（２）に基づいて高さＨを演算する。
【００３２】
【数２】
0005550817.tif 000003
【００３３】
例えば、高さＨの演算は以下の手順で行う。減算手段２２１は、第１圧力ＳＰから第２圧力Ｐを減算する（ＳＰ−Ｐ）（ステップＳ３０）。そして、除算手段２２２は、ステップＳ３０の減算結果を圧力差ＤＰで除算する（（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ）（ステップＳ４０）。そして、乗算手段２２３は、ステップＳ４０の除算結果に距離Ｌを乗算する（Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌ）（ステップＳ５０）。このように、高さＨは、第１圧力ＳＰ、第２圧力Ｐ、圧力差ＤＰおよび距離Ｌに基づいて演算される。
【００３４】
なお、例えば、ステップＳ３０の減算結果（ＳＰ−Ｐ）に距離Ｌを乗算し（（ＳＰ−Ｐ）×Ｌ）、この乗算結果を圧力差ＤＰで除算してもよい（Ｈ＝（ＳＰ−Ｐ）×Ｌ／ＤＰ）。このように、ステップＳ３０〜Ｓ５０は、式（２）の高さＨを演算できる形に変形可能である。
【００３５】
ここで、高さＨを演算する式（２）は、下記式（３）（４）を用いて、密度ＤＥおよび重力加速度ｇを消去することによって得ることができる。
【００３６】
【数３】
0005550817.tif 000004
【００３７】
【数４】
0005550817.tif 000005
【００３８】
式（４）が成立する条件は、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合（高さＨが距離Ｌを超える場合）である。すなわち、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合、演算手段２２０は、式（２）によって高さＨを演算できる。このため、第３所定位置ＬＣ３は第１所定位置ＬＣ１に近く、距離Ｌは短いことが好ましい。
【００３９】
そして、演算手段２２０は、演算された高さＨを測定値として、入出力手段２４０を介して外部へ出力し、表示手段２５０に表示させる（ステップＳ６０）。
【００４０】
本実施例によれば、式（２）に示したように、密度ＤＥを用いないで高さＨを演算することによって、容器の内容物の密度変化の影響を受けずに測定精度を向上することができる。
【００４１】
また、ユーザーは、密度ＤＥを変更設定する必要がないため、誤設定による高さＨの測定精度の悪化を防止できるとともに、変更設定作業の煩雑さから解放され、作業工数を低減することができる。
【００４２】
［第２の実施例］
第１の実施例では、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合のレベル測定について説明した。第２の実施例においては、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合（高さＨが距離Ｌを下回る場合）のレベル測定について説明する。
【００４３】
図２において、レベル測定装置１１０は、第１の実施例で説明した構成に加えて決定手段２６０を備える。決定手段２６０は、演算手段２２０から受け取った演算結果に基づいて、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合の測定値と、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合の測定値を決定して、決定結果を演算手段２２０へ出力する。
【００４４】
液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合、演算手段２２０は、下記式（５）に基づいて高さを演算することができる。ここで、式（５）によって演算された高さは、式（２）によって演算された高さＨと区別するために、低レベル演算値ＴＬとする。
【００４５】
【数５】
0005550817.tif 000006
【００４６】
つぎに、決定手段２６０などによる動作について図４を用いて説明する。図４は、決定処理のフローチャート図である。
【００４７】
図４の決定処理は、図３のステップＳ５０とＳ６０との間で行われる。図４において、図３のステップＳ５０終了後、演算手段２２０は、以下のステップＳ１００、Ｓ１１０によって、式（５）の低レベル演算値ＴＬを演算する。
【００４８】
除算手段２２２は、圧力差ＤＰを、予め記憶手段２３０に記憶された密度ＤＥで除算する（ＤＰ／ＤＥ）（ステップＳ１００）。そして、除算手段２２２は、ステップＳ１００の除算結果を、予め記憶手段２３０に記憶された重力加速度ｇで除算する（ＴＬ＝ＤＰ／ＤＥ／ｇ）（ステップＳ１１０）。このように、低レベル演算値ＴＬは、圧力差ＤＰ、密度ＤＥおよび重力加速度ｇに基づいて演算される。
【００４９】
なお、例えば、密度ＤＥを重力加速度ｇで除算し（ＤＥ／ｇ）、この除算結果で圧力差ＤＰを除算してもよい（ＴＬ＝ＤＰ／ＤＥ／ｇ）。このように、ステップＳ１００、Ｓ１１０は、式（５）の低レベル演算値ＴＬを演算できる形に変形可能である。
【００５０】
そして、決定手段２６０は、演算手段２２０から低レベル演算値ＴＬを受け取り、低レベル演算値ＴＬを距離Ｌと比較する（ステップＳ１２０）。低レベル演算値ＴＬが距離Ｌより小さい場合（ステップＳ１２０の「はい」）、すなわち液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合、決定手段２６０は、低レベル演算値ＴＬを測定値として決定する（ステップＳ１３０）。
【００５１】
一方、低レベル演算値ＴＬが距離Ｌ以上の場合（ステップＳ１２０の「いいえ」）、すなわち液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合、決定手段２６０は、図３のステップＳ５０において演算された高さＨを測定値として決定する（ステップＳ１４０）。なお、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合、式（５）で演算される低レベル演算値ＴＬは距離Ｌと等しい。
【００５２】
このように、決定手段２６０は、低レベル演算値ＴＬと距離Ｌとの大小関係に基づいて測定値を決定する。
【００５３】
そして、決定手段２６０は、ステップＳ１３０が実行された場合、ステップＳ１３０における決定結果を演算手段２２０へ出力し、ステップＳ１４０が実行された場合、ステップＳ１４０における決定結果を演算手段２２０へ出力する。そして、演算手段２２０は、受け取った決定結果に基づいて、決定された測定値（低レベル演算値ＴＬまたは高さＨ）を入出力手段２４０を介して外部へ出力し、表示手段２５０に表示させる（図３のステップＳ６０）。
【００５４】
また、決定処理の他の例について図５を用いて説明する。図５は、決定処理のフローチャート図の他の例である。
【００５５】
図５の決定処理は、図３のステップＳ３０〜Ｓ５０の代わりに行われる。図５において、図３のステップＳ２０終了後、演算手段２２０は、図４のステップＳ１００、Ｓ１１０と同様のステップＳ２００、Ｓ２１０によって、式（５）の低レベル演算値ＴＬを演算する（ステップＳ２００、Ｓ２１０）。
【００５６】
そして、決定手段２６０は、演算手段２２０から低レベル演算値ＴＬを受け取り、低レベル演算値ＴＬを距離Ｌと比較する（ステップＳ２２０）。低レベル演算値ＴＬが距離Ｌより小さい場合（ステップＳ２２０の「はい」）、すなわち液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合、決定手段２６０は、低レベル演算値ＴＬを測定値として決定する（ステップＳ２３０）。
【００５７】
一方、低レベル演算値ＴＬが距離Ｌ以上の場合（ステップＳ２２０の「いいえ」）、すなわち液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合、決定手段２６０は比較結果を演算手段２２０に出力する。そして、演算手段２２０は比較結果を受けて、高さＨ＝（ＳＰ−Ｐ）／ＤＰ×Ｌを演算する（ステップＳ２４０）。なお、演算手段２２０は、図３のステップＳ３０〜Ｓ５０と同様の処理で高さＨを演算する。
【００５８】
そして、決定手段２６０は、ステップＳ２４０において演算された高さＨを測定値として決定する（ステップＳ２５０）。
【００５９】
そして、決定手段２６０は、ステップＳ２３０が実行された場合、ステップＳ２３０における決定結果を演算手段２２０へ出力し、ステップＳ２５０が実行された場合、ステップＳ２５０における決定結果を演算手段２２０へ出力する。そして、演算手段２２０は、受け取った決定結果に基づいて、決定された測定値（低レベル演算値ＴＬまたは高さＨ）を入出力手段２４０を介して外部へ出力し、表示手段２５０に表示させる（図３のステップＳ６０）。
【００６０】
例えば、決定手段２６０は、プログラムを実行するＣＰＵなどのプロセッサによって実現されてもよく、論理回路などによって実現されてもよい。また、決定手段２６０による比較（図４のステップＳ１２０、図５のステップＳ２２０）は、比較器（コンパレータ）などによって実現されてもよい。
【００６１】
本実施例によれば、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い低いに関係なく測定することができるため、液位に対して連続測定を行うことができる。
【００６２】
また、第１の実施例と同様に、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より高い場合、密度ＤＥを用いないで高さＨを演算することによって、容器の内容物の密度変化の影響を受けずに測定精度を向上することができる。例えば、第３所定位置ＬＣ３を第１所定位置ＬＣ１に近づけ、距離Ｌを短くすることによって、液位の測定範囲の大部分において、容器の内容物の密度変化の影響を受けずに測定精度を向上することができる。
【００６３】
また、図２の第１圧力センサ２００に測定レンジが小さく高精度の圧力センサを用いることによって、液面Ｆが第３所定位置ＬＣ３より低い場合の高さである低レベル演算値ＴＬを、精度良く測定することができるため、液位の測定範囲全体にわたって測定精度を向上することができる。
【００６４】
［第３の実施例］
第３の実施例について図６を用いて説明する。図６は、レベル測定装置３２０を用いて、容器１０の内容物（液体）２０の液位を測定するための構成図である。図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略し、図１との相違点を中心に説明する。
【００６５】
図６において、第１圧力検出手段３００は、第１導圧管３０および第３導圧管１００によって導かれた第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを受け、第１圧力ＳＰおよび圧力差ＤＰを検出し、第１圧力データＳＰＤおよび圧力差データＤＰＤを、通信ケーブルなどを介してレベル測定装置３２０に出力する。なお、第１圧力データＳＰＤ、圧力差データＤＰＤは、第１圧力ＳＰを表すデータ、圧力差ＤＰを表すデータである。
【００６６】
第１圧力検出手段３００は、第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを受けるために、図２の第１圧力センサ２００と同様の圧力センサを備えている。第１圧力データＳＰＤおよび圧力差データＤＰＤは、シリアル通信データ、パラレル通信データ、フィールドバス通信データ、電流信号、無線通信データ、光通信データなどを用いることができる。
【００６７】
なお、シリアル通信データには、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）などの非同期式シリアル通信データのほか、同期式シリアル通信データなどが用いられる。フィールドバス通信データには、ファウンデーションフィールドバス、プロフィーバスなどが用いられる。電流信号には、４〜２０ｍＡ（直流）などが用いられ、直流電流に通信データを重畳したＨＡＲＴ（登録商標）通信データなどを用いることもできる。
【００６８】
第２圧力検出手段３１０は、第２導圧管４０によって導かれた第２圧力Ｐを受け、第２圧力Ｐを検出し、第２圧力データＰＤを通信ケーブルなどを介してレベル測定装置３２０に出力する。なお、第２圧力データＰＤは第２圧力Ｐを表すデータである。
【００６９】
第２圧力検出手段３１０は、第２圧力Ｐを受けるために、図２の第２圧力センサ２１０と同様の圧力センサを備えている。第１圧力検出手段３００と同様に、第２圧力データＰＤは、シリアル通信データなどを用いることができる。
【００７０】
つぎに、レベル測定装置３２０について、図７に示すレベル測定装置３２０の構成図を用いて説明する。図２と同一のものは同一符号を付し説明を省略し、図２との相違点を中心に説明する。
【００７１】
図７において、レベル測定装置３２０は、図２の第１圧力センサ２００および第２圧力センサ２１０の代わりに、通信手段４００を備えている。
【００７２】
通信手段４００は、第１圧力検出手段３００および第２圧力検出手段３１０から、第１圧力データＳＰＤ、圧力差データＤＰＤおよび第２圧力データＰＤを受け取り、演算手段２２０に出力する。
【００７３】
通信手段４００は、前述したシリアル通信データ、パラレル通信データ、フィールドバス通信データ、電流信号、無線通信データ、光通信データなどを受信可能な通信回路を備える。
【００７４】
なお、通信手段４００は、第１圧力データＳＰＤ、圧力差データＤＰＤおよび第２圧力データＰＤを受け取る個別の通信回路を備えていてもよい。
【００７５】
また、例えば、レベル測定装置３２０は通信手段４００と図２の第１圧力センサ２００を備え、通信手段４００は第２圧力データＰＤのみ受け取り、第１圧力センサ２００は第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを受け取ってもよい。このように、通信手段４００は、第１圧力データＳＰＤ、圧力差データＤＰＤおよび第２圧力データＰＤのうち、少なくとも一つを受け取ることができる手段であってもよい。
【００７６】
そして、図３〜図５に示したように、演算手段２２０は、第１圧力データＳＰＤ、圧力差データＤＰＤ、第２圧力データＰＤを受け取り、これらのデータと距離Ｌに基づいて第１および第２の実施例と同様の演算を行い、決定手段２６０なども同様の動作を行うことによって、レベル測定を行うことができる。
【００７７】
ここで、図１において、第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭが第１導圧管３０および第３導圧管１００を介して、第２圧力Ｐが第２導圧管４０を介してレベル測定装置１１０に導かれる場合、第１導圧管３０、第３導圧管１００および第２導圧管４０に充填された封入液が、温度変化などで膨張または収縮することがある。このため、圧力が正確にレベル測定装置１１０に導かれず、測定圧力に誤差が生じ、測定された液位に誤差が生じることがある。
【００７８】
しかしながら、本実施例によれば、通信手段４００は、第１圧力データＳＰＤなどを電気、光信号などによって受け取るため、温度変化などの周囲環境の影響を受けにくく、第１圧力データＳＰＤなどを安定して受け取ることができる。
【００７９】
なお、第１〜第３の実施例で示した演算手段２２０などの各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を実現できる。
【００８０】
［第４の実施例］
第４の実施例について図８を用いて説明する。図８は、レベル演算装置５２０などを用いて、容器１０の内容物（液体）２０の液位を測定するためのレベル測定システム５３０の構成図である。図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略し、図１との相違点を中心に説明する。
【００８１】
図８において、レベル測定システム５３０は、第１圧力測定装置５００、第２圧力測定装置５１０、レベル演算装置５２０を備えている。
【００８２】
第１圧力測定装置５００は、図２の第１圧力センサ２００と同様の圧力センサを備えており、この圧力センサによって、第１導圧管３０および第３導圧管１００によって導かれた第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを受ける。そして、第１圧力測定装置５００は、第１圧力ＳＰおよび圧力差ＤＰを測定し、電気または光などの通信ケーブルなどを介してレベル演算装置５２０に第１圧力ＳＰおよび第３圧力ＰＭを出力する。
【００８３】
第２圧力測定装置５１０は、図２の第２圧力センサ２１０と同様の圧力センサを備えており、この圧力センサによって、第２導圧管４０によって導かれた第２圧力Ｐを受ける。そして、第２圧力測定装置５１０は、第２圧力Ｐを測定し、電気または光などの通信ケーブルなどを介してレベル演算装置５２０に第２圧力Ｐを出力する。
【００８４】
レベル演算装置５２０は、図２または図７と同様の構成であり、第１圧力測定装置５００および第２圧力測定装置５１０から、第１圧力ＳＰ、圧力差ＤＰおよび第２圧力Ｐを受け取る。
【００８５】
そして、図３〜図５に示したように、レベル演算装置５２０の演算手段２２０は、受け取った第１圧力ＳＰ、圧力差ＤＰ、第２圧力Ｐおよび記憶手段２３０に記憶された距離Ｌに基づいて、第１および第２の実施例と同様の演算を行い、決定手段２６０なども同様の動作を行うことによって、レベル測定を行うことができる。
【００８６】
また、レベル測定システムの他の例について、レベル測定システム６４０の構成図を図９を用いて説明する。図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略し、図１との相違点を中心に説明する。
【００８７】
図９において、レベル測定システム６４０は、下段圧力測定装置６００、中段圧力測定装置６１０、上段圧力測定装置６２０、レベル演算装置６３０を備えている。
【００８８】
下段圧力測定装置６００は、図２の第２圧力センサ２１０と同様の圧力センサを備えており、この圧力センサによって、第１導圧管３０によって導かれた第１圧力ＳＰを受ける。そして、下段圧力測定装置６００は、第１圧力ＳＰを測定し、電気または光などの通信ケーブルなどを介してレベル演算装置６３０に第１圧力ＳＰを出力する。
【００８９】
中段圧力測定装置６１０は、図２の第２圧力センサ２１０と同様の圧力センサを備えており、この圧力センサによって、第３導圧管１００によって導かれた第３圧力ＰＭを受ける。そして、中段圧力測定装置６１０は、第３圧力ＰＭを測定し、通信ケーブルなどを介してレベル演算装置６３０に第３圧力ＰＭを出力する。
【００９０】
上段圧力測定装置６２０は、図２の第２圧力センサ２１０と同様の圧力センサを備えており、この圧力センサによって、第２導圧管４０によって導かれた第２圧力Ｐを受ける。そして、上段圧力測定装置６２０は、第２圧力Ｐを測定し、通信ケーブルなどを介してレベル演算装置６３０に第２圧力Ｐを出力する。
【００９１】
レベル演算装置６３０は、図２または図７と同様の構成であり、下段圧力測定装置６００、中段圧力測定装置６１０および上段圧力測定装置６２０から、第１圧力ＳＰ、第３圧力ＰＭおよび第２圧力Ｐを受け取る。そして、レベル演算装置６３０の演算手段２２０は、第３圧力ＰＭと第１圧力ＳＰとの圧力差ＤＰを演算する。
【００９２】
そして、図３〜図５に示したように、演算手段２２０は、圧力差ＤＰ、第１圧力ＳＰ、第２圧力Ｐおよび記憶手段２３０に記憶された距離Ｌに基づいて、第１および第２の実施例と同様の演算を行い、決定手段２６０なども同様の動作を行うことによって、レベル測定を行うことができる。
【００９３】
本実施例によれば、レベル測定システム５３０、６４０は、第１〜第３の実施例と同様に、測定精度の向上、液位の連続測定、前述した通信ケーブルによって安定した信号伝送を行うことができる。
【００９４】
なお、図３〜図５の各ステップによって、測定精度の向上、液位の連続測定などを行うことができるレベル測定方法が実現できる。
【００９５】
なお、容器１０の内容物２０は液体について説明したが、流動体などの他の物質であってもよい。また、レベル測定装置３２０、レベル演算装置５２０、６３０は、ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｎｔｏｒｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）またはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などのホスト装置であってもよい。
【００９６】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各手段の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明を適用したレベル測定装置を含む液位測定のための構成図の例である。
【図２】本発明を適用したレベル測定装置の構成図の例である。
【図３】高さ測定処理のフローチャート図の例である。
【図４】決定処理のフローチャート図の例である。
【図５】決定処理のフローチャート図の他の例である。
【図６】本発明を適用したレベル測定装置を含む液位測定のための構成図の他の例である。
【図７】本発明を適用したレベル測定装置の構成図の他の例である。
【図８】本発明を適用したレベル測定システムの構成図の例である。
【図９】本発明を適用したレベル測定システムの構成図の他の例である。
【図１０】背景技術で示した液位測定のための構成図の例である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  容器
２０  内容物
１１０、３２０  レベル測定装置
２２０  演算手段
２２１  減算手段
２２２  除算手段
２２３  乗算手段
２２４  加算手段
２３０  記憶手段
２６０  決定手段
４００  通信手段
【図１】
0005550817.tif 000007
【図２】
0005550817.tif 000008
【図３】
0005550817.tif 000009
【図４】
0005550817.tif 000010
【図５】
0005550817.tif 000011
【図６】
0005550817.tif 000012
【図７】
0005550817.tif 000013
【図８】
0005550817.tif 000014
【図９】
0005550817.tif 000015
【図１０】
0005550817.tif 000016