(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定器本体内にワイヤを巻装した巻取りドラムを有し、液面に対し上方から該ワイヤを繰出し下降させて液面までの距離を測定する液面測定器において、
前記ワイヤの繰出し長さを示す信号を発生するワイヤ繰出し長信号発生手段と、
該ワイヤの先端に連結され、液面に到達したとき液面検出信号を発生する液面検出器と、
該液面検出器が上昇端にあることを検出する上昇端検出器と、
該液面検出器に設けられ、該液面検出信号を測定器本体側に向けて送信する液面検出信号送信手段と、
該測定器本体側に設けられ、該液面検出信号送信手段から送られた液面検出信号を受信する液面検出信号受信手段と、
該上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され前記液面検出器が液面に到達するまでの間、前記ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、該ワイヤ繰出し長データに基づいて該測定器本体から液面までの距離を演算する演算制御手段と、
該液面検出器内の電源に充電可能に設けられ、該液面検出器が上昇端に位置するとき、充電が行なわれる蓄電手段と、
を備えたことを特徴とする液面測定器。
【請求項２】
前記測定器本体内に前記ワイヤの緩みを検出するワイヤ緩み検出器が設けられたことを特徴とする請求項１記載の液面測定器。
【請求項３】
前記液面検出信号送信手段と液面検出信号受信手段間では、電波、光線、又は超音波を用いた空間伝送手段により信号伝送を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液面測定器。
【請求項４】
前記蓄電手段としてコンデンサが液面検出器内の電源回路に使用される請求項１記載の液面測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大形タンク内の液面の測定に好適な巻取り式の液面測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大形タンク内の液面を測定する液面測定器として、定張力スプリングによる巻取り式の液面測定器が知られている。この液面測定器は、ワイヤ（又はテープ）の先端にフロートを取付け、本体内に、ワイヤを定張力で巻取るためのスプリングとスプロケットを設けると共に、スプロケットにカウンタ表示部を直結させて構成される。この液面測定器は、フロートの真上にあるワイヤの重量だけスプリングの張力が変化するようにして、液面の上下に対しフロートを追従させ、フロートから上のワイヤの長さを液面レベルとしてカウンタ表示部に表示するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の液面測定器は、電気や空気圧等の補助動力を必要とせずに、大形タンク内の液面を比較的正確に測定することができるものの、上方からフロートを液面上に落して測定する際、或は液面レベルが大きく変動した場合、ワイヤドラムやスプロケットの慣性により、ワイヤがスプロケットやドラムから外れやすく、また、ワイヤに緩みが生じやすいため、高精度の液面測定ができにくいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、高い精度で液面を測定することができると共に、ワイヤの外れを防止することができる巻取り式の液面測定器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液面測定器は、測定器本体内にワイヤを巻装した巻取りドラムを有し、液面に対し上方から該ワイヤを繰出し下降させて液面までの距離を測定する液面測定器において、ワイヤの繰出し長さを示す信号を発生するワイヤ繰出し長信号発生手段と、ワイヤの先端に連結され、液面に到達したとき液面検出信号を発生する液面検出器と、液面検出器が上昇端にあることを検出する上昇端検出器と、液面検出器に設けられ、該液面検出信号を測定器本体側に向けて送信する液面検出信号送信手段と、測定器本体側に設けられ、該液面検出信号送信手段から送られた液面検出信号を受信する液面検出信号受信手段と、該上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され前記液面検出器が液面に到達するまでの間、前記ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、該ワイヤ繰出し長データに基づいて該測定器本体から液面までの距離を演算する演算制御手段と、該液面検出器内の電源に充電可能に設けられ、該液面検出器が上昇端に位置するとき、充電が行なわれる蓄電手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用・効果】
このような構成の液面測定器では、液面測定を行う場合、巻取りドラムからワイヤを繰出し、ワイヤ先端の液面検出器を液面に向けて下降させていく。このとき、ワイヤ繰出し長信号発生手段はワイヤの繰出し長さを示す信号を発生し、演算制御手段は、上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態から、ワイヤの繰出し長さを示す信号を取り込んでいく。そして、液面検出器が液面に到達したとき、液面検出器の液面検出信号送信手段から本体側の液面検出信号受信手段に液面検出信号が送信され、ワイヤの繰出しが停止される。
【０００７】
演算制御手段は、上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され液面検出器が液面に到達するまでの間、ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、ワイヤ繰出し長データに基づいて測定器本体から液面までの距離を演算する。
【０００８】
このように、フロートが液面に到着したときのワイヤの緩みを検知するのではなく、液面検出器が液面に到達したことを電気的に検出してワイヤの繰出しを止めるため、ワイヤに緩みが生じにくく、高精度に液面までの距離を測定することができる。また、測定器本体にワイヤの緩みを検出するワイヤ緩み検出器を設ければ、仮にワイヤに緩みが発生したとしても、その緩みを検出できるため、緩み検出時には、ワイヤの繰出しに非常停止をかけて、ワイヤの外れや絡みを防止することができる。
【０００９】
また、液面検出信号送信手段と液面検出信号受信手段間で、電波、光線、又は超音波を用いた空間伝送手段により信号伝送を行えば、ワイヤに有線伝送手段を設ける必要がなく、ワイヤの構造を簡単にしてその外れや絡みを防止することができる。
【００１０】
また、液面検出器内の電源に充電可能な蓄電手段を設け、液面検出器が上昇端に位置するとき、蓄電手段への充電を行うため、液面検出器内の電池の管理を簡単化することができる。また、その蓄電手段としてコンデンサを使用すれば、電池交換等のメインテナンスが不要となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は液面測定器の縦断面図を示し、図２はその横断面図を示している。１は測定器本体のケースであり、ケース１の底部には、液面検出器１０を受け入れるための開口部１ａが形成される。
【００１３】
ケース１内には、ワイヤ２を巻取るための巻取りドラム３が取付けられ、巻取りドラム３は減速機４ａを介して巻取りモータ４により回転駆動される。さらに、プーリ５が巻取りドラム３の隣に回転自在に取付けられ、巻取りドラム３から引き出されたワイヤ２がプーリ５に掛けられる。ワイヤ２の先端には液面検出器１０が連結される。なお、ワイヤ２はテープ状の線材としてもよい。
【００１４】
プーリ５には、ワイヤ繰出し長信号発生手段として、プーリ５の回転角に応じた周波数信号を出力するロータリエンコーダ２４が設けられる。ロータリエンコーダ２４としては、磁気センサ、光センサ等を用いたものが使用され、プーリ５の周縁部にはそれらのセンサに対応して磁極部、開口部、反射部等が所定間隔で設けられる。
【００１５】
ケース底部の開口部１ａの上方には、液面検出器１０を収納するための収納部６が設けられ、収納部６内には、液面検出器１０の充電部に充電するための一方の充電用端子７がばね弾性を有する金属により設けられる。収納部６の上方にプーリ５から引き出されるワイヤ２をガイドするガイドプーリ９が配設される。
【００１６】
このガイドプーリ９は、絶縁された導電性金属からなり、ワイヤ２とガイドプーリ９間に電圧が印加され、その間の導通状態を判定することにより、ワイヤ２に緩みが発生したか否かを検出するワイヤ緩み検出器２６を構成する。また、充電用端子の他方側はワイヤ２とガイドプーリ９により形成される。さらに、収納部６の上部には液面検出器１０が上昇端つまり収納部６内にあることを検出するためのリミットスイッチ等が上昇端検出器２５として設けられる。
【００１７】
なお、上端検出器としては、充電用端子７の一方のばね性金属と液面検出器１０の端子部１１を使用し、その間の電圧を検出して液面検出器１０の上昇端を検知することもできる。
【００１８】
ケース１内には、充電用の電源、及び各種検出回路の電源としてバッテリ３０が内蔵される。さらに、ケース１の底部には、液面検出器１０から出力される液面検出時の光信号を受信するための受光素子１９が下向きに設けられる。この受光素子１９は液面検出信号受信手段を構成する。
【００１９】
ワイヤ２の先端に連結された液面検出器１０は、図３に示すように、錘状に形成され、外周部には、上記収納部６内で充電用端子７と接触する端子部１１が設けられる。さらに、液面検出器１０の底部先端には電極１３が突設され、この電極１３と一方の端子部１１間の抵抗値の変化を検出して液面の検出が行われる。また、液面検出器１０の上部には液面検出信号送信手段として、検出時に光信号を出力する発光素子１４が上向きに取付けられる。
【００２０】
液面検出器１０内には、図４のブロック図に示すように、電極１３と端子部１１間の抵抗値の変化を捕えて液面を検出する液面検出回路１５、液面検出回路１５からの検出信号を受けて発振動作する発振回路１６、発振回路１６からの出力を受けて投光素子１４を発光動作させる発光回路１７、及び各回路の電源となる電源回路１８を含む回路基板が内蔵される。これらの回路と投光素子１４から液面検出信号送信手段が構成される。電源回路１８には、充電して蓄電可能なコンデンサ或は二次電池を使用することができ、検出器１０の上昇端で、充電用端子７と端子部１１、ワイヤ２とガイドプーリ９を通して充電を行う。
【００２１】
上記構成の測定器本体は、大形タンクの内側上部に取付けられ、その液面検出器１０をタンク内の液面に向けて上方から下降させるように設置される。一方、液面検出信号受信手段である受光素子１９、エンコーダ２４などからの信号を受けて測定値を演算し表示する測定器の制御盤は、別に設置される。
【００２２】
その制御盤の制御回路は、図５のブロック図に示すように、マイクロコンピュータを主要部にして構成され、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、及び入出力回路２９を備える。上記巻取りモータ４、ロータリエンコーダ２４、上端検出器２５、ワイヤ緩み検出器２６、操作スイッチ２７、受光素子１９は、入出力回路２９に接続される。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、予めＲＯＭ２１に記憶されたプログラムデータに基づき、液面検出信号、エンコーダ２４の出力信号を取り込み、液面までの距離を算出し、表示器２３に測定値を表示するなどの処理を実行する。また、ＲＯＭ２１内には、演算された距離データを補正するために、距離データに対応して補正係数がテーブルデータなどとして予め記憶される。補正係数は、例えばプーリとワイヤの滑り、ワイヤの伸びに応じて、実測値から予め算出され、記憶される。
【００２４】
次に、上記構成の液面測定器の動作を説明する。
【００２５】
タンク内の液面までの距離を測定するために、所定の操作スイッチ２７をオンすると、ＣＰＵ２０は、図６の液面測定の処理に入り、先ず、ステップ１００で、液面検出器１０が上昇端にあるか否かを判定する。上昇端検出器２５がその上昇端を検出している場合、次に、ステップ１１０にて、巻取りモータ４を下降側に駆動し、ステップ１２０で、エンコーダ２４からのデータの取り込みを開始する。
【００２６】
これにより、巻取りドラム３がワイヤ繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ２の先端の液面検出器１０は、その自重によりタンク内を下降していく。このとき、ワイヤ２の繰出しに応じてプーリ５が従動回転し、その回転角を示す信号がエンコーダ２４から出力され、その信号はＣＰＵ２０に取り込まれ、ステップ１３０で、現在のワイヤの長さつまり液面検出器１０までの距離が演算され、ステップ１４０で、その距離が表示器２３に表示される。このような処理は所定時間（数百ミリ秒）毎に繰り返され、表示距離はインクリメントされていく。
【００２７】
一方、液面検出器１０の下降中に、ワイヤ２に緩みが生じた場合、ワイヤ緩み検出器２６でそれが検出され、ＣＰＵ２０に送られると、ステップ１５０からステップ２３０に進み、非常停止をかけて巻取りドラム３の駆動を停止させる。
【００２８】
そして、液面検出器１０の下部が液面に達すると、液体により電極１３と端子部１１間の抵抗値が変化し、液面検出回路１５において液面到着が検出され、発振回路１６と発光回路１７が動作して、検出器上部に設けた投光素子１４が投光動作する。
【００２９】
このとき、測定器本体側の受光素子１９は、投光素子１４からの液面検出を示す光信号を受光し、その受光信号（液面検出信号）をＣＰＵ２０に送る。ＣＰＵ２０は、この液面検出信号を入力すると、液面検出と判断し、ステップ１６０からステップ１７０に進み、巻取りモータ４を直ちに停止させ、液面検出器１０の下降を停止させる。そして、次に、ステップ１８０で、その時点の距離データに補正を加えて、最終的な液面までの距離データを算出し、ステップ１９０でその距離データつまりタンクの上端から液面までの距離を表示器２３に表示する。
【００３０】
この後、ＣＰＵ２０は、ステップ２００で、巻取りモータ４を巻取り側に駆動させ、巻取りドラム３にワイヤ２を巻取り、液面検出器１０を上昇させ、ステップ２１０で、液面検出器１０が測定器本体の収納部６まで上昇し、上昇端検出器２５がその上昇端を検出したとき、ステップ２１０からステップ２２０に進み、巻取りモータ４による上昇動作を停止させ、この回の液面測定を完了する。
【００３１】
液面検出器１０が収納部６内に収納された状態において、その外周部の端子部１１は収納部６の充電用端子７に接続され、充電用端子７とワイヤ２間には所定の充電電圧がかかっているため、この状態で、収納部６の充電用端子７と端子部１１、及びワイヤ２とガイドプーリ９を通して充電電流が液面検出器１０の電源回路１８に供給され、電源回路１８のコンデンサに電力が充電される。このコンデンサに充電された電力は次回の液面測定時に使用される。
【００３２】
このように、フロートが液面に到着したときのワイヤの緩みを検知するのではなく、液面検出器１０が液面に到達したことを電気的に検出して巻取りモータ４を止めるため、ワイヤ２に緩みが生じにくく、高精度に液面までの距離を測定することができる。また、仮にワイヤ２に緩みが発生したとしても、ワイヤ緩み検出器２６によりワイヤの緩みを検出できるため、緩み検出時には、巻取りモータ４に非常停止をかけることにより、ワイヤの外れや絡みを防止することができる。
【００３３】
なお、上記実施例では、液面検出器１０が検出した液面検出信号を光信号として測定器本体側に送信したが、光信号の他に、電波、超音波を使用することができ、このような空間伝送手段を使用することにより、ワイヤに有線伝送手段を設ける必要がなく、ワイヤの巻取りや繰出しを良好に行うことができる。
【００３４】
また、上記実施例では、液面検出器１０が収納部に収納された際、有接点の充電用端子７を通して液面検出器の電源用コンデンサに充電したが、収納部６側と液面検出器１０側に電磁結合可能な電磁コイルを対向して設け、近接した両電磁コイルによる電磁結合を介して、測定器本体側から液面検出器の電源用コンデンサに、無接点で充電することもできる。
【００３５】
また、液面検出器１０の蓄電電源としては、コンデンサの他に二次電池を使用することも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す測定器本体の縦断面図である。
【図２】同測定器本体の横断面図である。
【図３】液面検出器の断面図である。
【図４】液面検出器内の回路のブロック図である。制御回路のブロック図である。
【図５】液面測定器の制御回路のブロック図である。
【図６】液面測定の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２−ワイヤ
３−巻取りドラム
４−巻取りモータ
５−プーリ
６−収納部
７−充電用端子
１０−液面検出器
１１−端子部
１３−電極
１４−投光素子
１９−受光素子
２０−ＣＰＵ
２４−ロータリエンコーダ
２５−上昇端検出器
２６−ワイヤ緩み検出器
【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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【図６】
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