(57)【要約】【課題】狭隘な場所において、貯留されている液体の透明度が高い場合であっても正確に液位を測定することが可能な液位測定システムおよび液位測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる液位測定システム１００の代表的な構成は、液面１０４に光を反射させて距離を測定する測距センサ１１０と、測距センサから光が照射される位置の液面下に気泡１０２を発生させる気泡発生装置１２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面に光を反射させて距離を測定する測距センサと、
前記測距センサから光が照射される位置の液面下に気泡を発生させる気泡発生装置と、
を備えることを特徴とする液位測定システム。
【請求項２】
前記気泡発生装置は、上方から懸垂して液面下に配置することを特徴とする請求項１に記載の液位測定システム。
【請求項３】
前記気泡発生装置を懸垂するワイヤーと、
前記ワイヤーのテンションにより前記気泡発生装置が液面下に配置されているか否かを検知して該ワイヤーの長さを調節する懸垂制御装置と、
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の液位測定システム。
【請求項４】
前記気泡発生装置は、窒素の気泡を発生させることを特徴とする請求項１に記載の液位測定システム。
【請求項５】
前記測距センサは、三角測距方式またはパルス測距方式であることを特徴とする請求項１に記載の液位測定システム。
【請求項６】
液面に光を反射させて距離を測定する測距センサと、
液体中に気泡を発生させる気泡発生装置とを用いて、
前記測距センサから光が照射される位置の液面下に、前記気泡発生装置によって気泡を発生させることを特徴とする
液位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯留設備に貯留されている液体の液位を測定する液位測定システムおよび液位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯留設備に貯留されている液体の液位を測定する装置として、例えば特許文献１に示す三角測距式光電センサ（位置センサまたは変位センサとも称される）を用いることができる。特許文献１の三角測距式光電センサは、投光部から対象物に向けて光を投光し、かかる対象物から乱反射した反射光を受光部（受光素子）において受光し、受光素子の受光面における受光スポット位置または受光量分布の重心位置を求めることにより対象物までの距離を求めている。すなわち、特許文献１の三角測距式光電センサは光を用いた三角測距によって対象物までの距離を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２４６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子力発電所では、原子炉格納容器内の内圧上昇を抑制するために、発生した蒸気を凝縮して圧力を下げるための貯留槽としてサプレッションプール（サプレッションチェンバ（Ｓ／Ｃ）とも称される）が設けられている。サプレッションプールは、トーラス室に収納されていて、トーラス室と同じ階の四隅に三角コーナーと呼ばれるエリアが隣接している。この三角コーナーには、サプレッションプールに貯水されている水（貯留されている液体)が流れ込むことがあり、この流れ込んだ水の水位（液位）を測定する手法の開発が検討されている。
【０００５】
液位を測定する測定装置として超音波を利用することが検討されたが、三角コーナーの階段の踊り場において液位の測定を行う場合、階段の隙間から測定を行うこととなり、この階段の隙間は極めて狭隘である。故に超音波であると、入射波が広がってしまい、反射波を受信しづらくなってしまうため好ましくない。
【０００６】
そこで、狭隘な場所であっても適用可能な液位測定方法として、特許文献１のように光（レーザ）を利用した変位センサを用いることが検討されている。しかしながら、貯留されている液体の透明度が高いと、光の大部分が液面を透過して設備底面に到達してしまう。すると、設備底面における反射光の強度が強すぎてしまい、液位を正確に把握できなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、狭隘な場所において、貯留されている液体の透明度が高い場合であっても正確に液位を測定することが可能な液位測定システムおよび液位測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる液位測定システムの代表的な構成は、液面に光を反射させて距離を測定する測距センサと、測距センサから光が照射される位置の液面下に気泡を発生させる気泡発生装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、気泡発生装置から発生される気泡によって液面近傍が擬似的に濁った状態になるため、液体の透明度を低下させることができる。これにより、測距センサから照射される光が液面において乱反射しやすくなるため、液面からの反射光の強度を高めることができる。したがって、狭隘な場所において、貯留されている液体の透明度が高い場合であっても正確に液位を測定することが可能となる。また、気泡を用いているため、液体の性質（水であれば水質）を変化させることがない。
【００１０】
上記気泡発生装置は、上方から懸垂して液面下に配置するとよい。これにより、液面近傍の気泡の密度を容易に高めることができる。また上記気泡発生装置は、窒素の気泡を発生させるとよい。気泡発生装置が発生させる気泡としては、窒素のように反応性が低い気体が好適である。更に、上記測距センサとしては、三角測距方式またはパルス測距方式を好適に採用することができる。
【００１１】
当該液位測定システムは、気泡発生装置を懸垂するワイヤーと、ワイヤーのテンションにより気泡発生装置が液面下に配置されているか否かを検知してワイヤーの長さを調節する懸垂制御装置と、を更に備えるとよい。これにより、貯留設備に貯留されている液体の量が減ることで液位が下がったとしても、気泡発生装置を再度液面下に配置される。したがって、上述した効果をより確実に得ることが可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる液位測定方法の代表的な構成は、液面に光を反射させて距離を測定する測距センサと、液体中に気泡を発生させる気泡発生装置とを用いて、測距センサから光が照射される位置の液面下に、気泡発生装置によって気泡を発生させることを特徴とする。上述した液位測定システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該液位測定方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、狭隘な場所において、貯留されている液体の透明度が高い場合であっても正確に液位を測定することが可能な液位測定システムおよび液位測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる液位測定システムを説明する図である。
【図２】測距センサを説明する図である。
【図３】本実施形態の液位測定システムの実施態様について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態にかかる液位測定システムを説明する図である。なお、本実施形態では、貯留設備として貯水設備１５０を例示し、そこに貯留される液体の液位、すなわち貯水される水の水位を測定する場合を例示して説明するが、これに限定するものではない。本実施形態にかかる液位測定システム１００および液位測定方法は、水以外の液体、例えば油や薬品等の液体の液位を測定することも当然にして可能である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の液位測定システム１００は、測距センサ１１０と気泡発生装置１２０を含んで構成される。測距センサ１１０は、水面１０４（液面）に光を反射させて距離を測定する。気泡発生装置１２０は、測距センサ１１０から光が照射される位置の水面１０４下に気泡を発生させる。図１では、剛体のフレーム１０６に、測距センサ１１０およびワイヤー１０８ａ・１０８ｂ、および懸垂制御装置１３０を取り付け、ワイヤーによって気泡発生装置１２０を懸垂する構成となっている。
【００１８】
図２は、測距センサ１１０を説明する図である。図２に示す測距センサ１１０では、半導体レーザ１１２（投光部）からの光（レーザ光）が投光レンズ１１４によって絞られ、水面１０４ａに照射される。そして、水面１０４ａにおいて反射した反射光が受光レンズ１１６において集光され、受光素子１１８（受光部）において受光される。このとき、水面１０４ａにおいて反射した反射光は、受光素子１１８において点Ａで受光され、水面１０４ａよりも高い水面１０４ｂにおいて反射した反射光は、受光素子１１８において点Ｂで受光される。この受光素子１１８における受光位置（結像位置）により、水面までの距離すなわち水位（変位量）を計測することができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、測距センサ１１０として三角測距方式の測距センサを例示して説明したが、これに限定するものではない。測距センサ１１０としては例えばパルス測距方式等の測距センサを用いることも可能である。
【００２０】
図１に示すように、気泡発生装置１２０は、チューブ１２２によってポンプ１２４に接続されている。これにより、ポンプ１２４によって送出された気体が、気泡発生装置１２０から気泡１０２として噴出する。ポンプ１２４が送出する気体、すなわち気泡発生装置１２０が発生させる気泡１０２としては、反応性が低い気体が好ましく、例えば窒素を好適に用いることができる。なお、本実施形態において、気泡発生装置１２０を用いて気泡を発生させる構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、液体中（水中）に投入されると気泡が発生する発泡体等を気泡発生装置１２０に換えて用いることも可能である。
【００２１】
上記の気泡発生装置１２０を水面下（水面１０４の近傍）に配置することにより、水面下において気泡発生装置１２０から気泡１０２が発生する。すると、かかる気泡１０２によって水面１０４の近傍が擬似的に濁った状態になるため、水の透明度が低下し、測距センサ１１０によって照射された光が水面において乱反射しやすくなる。すなわち、気泡１０２が反射体として作用する。これにより、水面１０４からの反射光の強度を高めることができるため、貯水されている水の透明度が高い場合であっても正確に水位を測定することが可能となる。
【００２２】
特に本実施形態では、気泡発生装置１２０を上方から懸垂して水面下に配置する。仮に気泡発生装置１２０を貯水設備の底面に載置すると、気泡発生装置１２０からの気泡１０２が水面１０４の近傍まで到達せず、上述した効果を十分に得られない可能性がある。また気泡発生装置１２０を貯水設備の底面に載置した場合、水の流れによって位置がずれてしまうことが考えられ、位置を直すためには水中から気泡発生装置１２０を一度取り出さなくてはならず、煩雑な作業が必要となる。
【００２３】
これに対し、本実施形態のように気泡発生装置１２０をワイヤー１０８ａ・１０８ｂによって上方から懸垂して水面下に配置することにより、気泡発生装置１２０を水面近傍に好適に配置することができるため、水面１０４の近傍において気泡１０２を十分に発生させることができ、上述した効果を高めることができる。また本実施形態のように上方から懸垂していれば、仮に気泡発生装置１２０の位置がずれることがあっても、容易に位置を直すことが可能である。
【００２４】
特に本実施形態では、懸垂制御装置１３０が、ワイヤー１０８ａ・１０８ｂのテンションにより気泡発生装置１２０が液面下に配置されているか否かを検知し、その検知結果に応じてかかるワイヤー１０８ａ・１０８ｂの長さが調節される。これにより、貯水設備１５０に貯水されている水の量が減り水位が下がっても、懸垂制御装置１３０によって気泡発生装置１２０が水面の上方にあることが検知されてワイヤー１０８ａ・１０８ｂの長さが調節されて気泡発生装置１２０は再度水面下に配置される。したがって、水位の測定をより確実に行うことが可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態では懸垂制御装置１３０を備える構成を例示したが、これに限定するものではない。ただし、水位は上下に変動するものであるから、懸垂制御装置１３０を備えない構成とする場合は、想定される最も低い水位においても気泡発生装置１２０が水面下にあるようにワイヤーの長さを設定することが望ましい。
【００２６】
次に、上記説明した液位測定システム１００の実施態様について説明しながら、本実施形態にかかる液位測定方法について詳述する。図３は、本実施形態の液位測定システム１００の実施態様について説明する図であり、図３（ａ）は、本実施形態の液位測定システム１００を適用する貯水設備１５０を例示する平面図であり、図３（ｂ）は、トーラス室１５４に隣接する三角コーナー１６０ｂの側面図である。
【００２７】
図３（ａ）に示す貯水設備１５０では、サプレッションプール１５２がトーラス室１５４に収納されていて、かかるトーラス室１５４へアクセスするために三角コーナー１６０ａ〜１６０ｄ（階段室）が設けられている。この三角コーナー１６０ａ〜１６０ｄに設けられた階段１６２は踊り場１６４で折り返している。以下、踊り場１６４より上方の階段を上階段１６４ａと称し、踊り場１６４より下方の階段を下階段１６４ｂと称する。
【００２８】
なお、本実施形態では、貯水設備１５０（貯留設備）として、サプレッションプール１５２が収納されるトーラス室１５４に隣接している三角コーナー１６０ａ〜１６０ｄを例示しているが、これに限定するものではなく、他の貯留設備に対して本実施形態の液位測定システム１００および後述する液位測定方法を適用することも可能である。また三角コーナー１６０ａ〜１６０ｄはすべて同様の構成であるため、以下の説明および図３（ｂ）では三角コーナー１６０ｂを例示する。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、三角コーナー１６０ｂには、サプレッションプール１５２に貯水（貯留）されている水（液体）が流れ込むことがあり、この流れ込んだ水の水位（水面１０４の位置）を測定する手法が求められている。しかし、三角コーナー１６０ｂの踊り場１６４において水位の測定を行う場合、階段１６２の隙間１６６は５ｃｍ程度で極めて狭隘であるため、超音波を利用する測定装置による測定が難しい。このため、光（レーザ）を利用した変位センサの採用が検討されたが、貯水されている水の透明度が高いと、光の大部分が水面を透過して設備底面で反射してしまうため、水位（液位）を正確に把握することが難しいという課題があった。
【００３０】
そこで本実施形態にかかる液位測定方法では、図３（ｂ）に示すように、測距センサ１１０を上階段１６４ａの手摺に設置し、階段１６２の隙間１６６を通して気泡発生装置１２０を水面１０４の近傍に配置する。そして、気泡発生装置１２０によって、水面１０４の近傍において測距センサ１１０からの光が照射される位置の水面下に気泡を発生させ、測距センサ１１０により水面１０４に光を反射させて距離を測定する。これにより、狭隘な場所において、貯水されている水の透明度が高い場合であっても正確に水位を測定することが可能となる。
【００３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、貯留設備に貯留されている液体の液位を測定する液位測定システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１００…液位測定システム、１０２…気泡、１０４・１０４ａ・１０４ｂ…水面、１０６…フレーム、１０８ａ・１０８ｂ…ワイヤー、１１０…測距センサ、１１２…半導体レーザ、１１４…投光レンズ、１１６…受光レンズ、１１８…受光素子、１２０…気泡発生装置、１３０…懸垂制御装置、１２２…チューブ、１２４…ポンプ、１５０…貯水設備、１５２…サプレッションプール、１５４…トーラス室、１６０ａ〜１６０ｄ…三角コーナー、１６２…階段、１６４…踊り場、１６４ａ…上階段、１６４ｂ…下階段、１６６…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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