(57)【要約】【課題】  複雑な構造を採用することなく、タンク内の液位を連続的且つ正確に測定できるようにする。【解決手段】  上部開口が蓋体３で気密に閉止されたタンク１の底部に、複数の棒状懸架体５Ａ・５Ｂ・５Ｃおよびリング状支持体７を介して電波発信用コイル６が配置され、タンク１の内部中央における上部寄り部分から底部寄り部分にわたって、電線を束ねてなる電波受信用アンテナ９が棒状支持体８により支持されており、電波発信用コイル６から一定周波数の電波を発信し、該電波を電波受信用アンテナ９で受信するのに伴って起電力を発生させ、タンク１に入れられた水等を媒質として、その増減に伴う起電力の電圧値の変動に基づいてタンク１内の液位を測定する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに入れられた液体等の液位を測定する方法であって、タンク内に発信手段と受信手段とを所定間隔をあけて配置し、発信手段から一定周波数の電磁波を発信すると共に、該電磁波を受信手段で受信することで起電力を発生させるようにし、タンク内の前記液体等を媒質として、その増減によりリアクタンスが変化するのに伴って前記起電力の電圧が変動することを利用して該電圧値に基づいてタンク内の液位を測定することを特徴とする、液位等測定方法。
【請求項２】
発信手段がコイルであり、受信手段が電線を束ねたアンテナであり、前記コイルの巻数を増減することにより起電力の最高値を調整し、前記アンテナにおける電線の束数を増減することにより媒質としての液体等の増減に伴う起電力の電圧変化量を調整することを特徴とする、請求項１記載の液位等測定方法。
【請求項３】
タンクを電磁波のシールド作用がある材質で構成することにより、タンク外方からの電磁波の進入を阻止するようにしたことを特徴とする、請求項１または請求項２記載の液位等測定方法。
【請求項４】
タンクに入れられた液体等の液位を測定する測定器であって、タンク内に電磁波の発信手段と受信手段とを有し、発信手段は発振回路を介して電源に接続され、受信手段は検波回路および増幅回路を介して出力回路に接続されており、発信手段と受信手段の間隔が前記電磁波の送受信によって起電力が発生する間隔となされ、タンク内の液体等を媒質として、その増減に起因するリアクタンスの変化に伴う起電力の電圧変動を検知することにより液体等の液位が測定されるようになされている、液位等測定器。
【請求項５】
発信手段がコイルであり、受信手段が電線を束ねたアンテナであり、前記コイルの巻数を増減することにより起電力の最高値を調整し、前記アンテナにおける電線の束数を増減することにより媒質としての液体等の増減に伴う起電力の電圧変化量を調整するようになされた、請求項４記載の液位等測定器。
【請求項６】
タンクが有底円筒状であり、コイルがタンクの底部附近に配置され、アンテナの線束がタンクの上部から底部まで伸びていることを特徴とする、請求項５記載の液位等測定器。
【請求項７】
タンクが、電磁波のシールド作用を有し、且つ耐熱性および耐圧性を備えた材質で構成されていることを特徴とする、請求項４〜請求項６のうちのいずれか一項記載の液位等測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高温、高圧状態の液体等の液位を測定するのに適した液位等測定方法およびこれに用いる測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある測定対象系内において湿度等の調整を行う場合、水等をタンクに溜めておき、該タンクから液体用マス等へ水分を供給する所謂、液槽直接制御方式が一般に広く用いられている。この場合、前記タンク内の水等は徐々に減少するため、タンク内の液位がタンク底部付近まで下がった時には水等を随時補給する必要がある。従って、測定作業を中断することなく実施するためには、タンク内の液位を常時正確に検知し、水等を適切に補給する必要がある。
【０００３】
従来、タンク内に溜められた水等の液位を検知する方式としては以下のようなものが挙げられる。
【０００４】
すなわち、所謂フロート式液位計では、上部が蓋体で閉止されたタンクにおいて、蓋体の下面に下方に伸びるフロート保持用の支柱が設けられ、該支柱の下部にセンサとなるフロートが取り付けられていた。
【０００５】
そして、タンク内の液位がタンクの底部付近まで下がった時に、フロートが作動し、これに伴ってアラームが鳴ったり、アラームランプが点灯したり、或いは装置のモニターに液位の低下を示す表示がされていた。
【０００６】
またこの他、水等の液体が入ったタンクの総重量を測定し、測定重量からタンク自体の重量を引いてタンク内の液体の重量を算出することにより、液体の量を検知するようにしたものや、或いは超音波センサにより液位を測定するようにしたもの等が知られている。
【特許文献１】特開２００３−７５２３７
【特許文献２】特開２００４−５３５０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した従来例のうち、フロート式液位計は、通常、タンク底部等、所定位置でのフロートの作動を検知するものであるため、タンク内の液位低下を連続的に検知することができないという不都合があった。また、フロートを用いて連続的な検知を行う場合、その検知構造が複雑になるという問題が生じた。また、タンクの一部にフロートを目視するためのガラス小窓を設けて、フロートの位置を確認することも考えられるが、この場合、前記ガラス小窓とタンク本体との気密性を確保する必要が生じ、特にタンクを高温、高圧下で使用する場合にはこれが重要な問題となった。
【０００８】
この他、タンクの総重量を測定することにより、タンク内の液体量を検知するものの場合、液体の減少に伴う重量変化が小さいため、タンク内における液体の残量を的確に検知し難いという欠点があった。
【０００９】
また、超音波を利用した液位検知の場合、タンク内での超音波発生構造が複雑になると共に検知誤差が生じ易く、そのため正確な液位検知を行い難いのが実情であった。
【００１０】
本発明の目的は、複雑な構造を採用することなく、しかも高温・高圧下でもタンク内の液位を連続的且つ正確に検知することができる液位等測定方法およびこれに用いる測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の本発明は、タンクに入れられた液体等の液位を測定する方法であって、タンク内に発信手段と受信手段とを所定間隔をあけて配置し、発信手段から一定周波数の電磁波を発信すると共に、該電磁波を受信手段で受信することで起電力を発生させるようにし、タンク内の前記液体等を媒質として、その増減によりリアクタンスが変化するのに伴って前記起電力の電圧が変動することを利用して該電圧値に基づいてタンク内の液位を測定することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載の液位等測定方法について、発信手段がコイルであり、受信手段が電線を束ねたアンテナであり、前記コイルの巻数を増減することにより起電力の最高値を調整し、前記アンテナにおける電線の束数を増減することにより媒質としての液体等の増減に伴う起電力の電圧変化量を調整することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、前記請求項１または請求項２記載の液位等測定方法について、タンクを電磁波のシールド作用がある材質で構成することにより、タンク外方からの電磁波の進入を阻止するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、タンクに入れられた液体等の液位を測定する測定器であって、タンク内に電磁波の発信手段と受信手段とを有し、発信手段は発振回路を介して電源に接続され、受信手段は検波回路および増幅回路を介して出力回路に接続されており、発信手段と受信手段の間隔が前記電磁波の送受信によって起電力が発生する間隔となされ、タンク内の液体等を媒質として、その増減に起因するリアクタンスの変化に伴う起電力の電圧変動を検知することにより液体等の液位が測定されるようになされているものである。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、前記請求項４記載の液位等測定器について、発信手段がコイルであり、受信手段が電線を束ねたアンテナであり、前記コイルの巻数を増減することにより起電力の最高値を調整し、前記アンテナにおける電線の束数を増減することにより媒質としての液体等の増減に伴う起電力の電圧変化量を調整するようになされたものである。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、前記請求項５記載の液位等測定器について、タンクが有底円筒状であり、コイルがタンクの底部附近に配置され、アンテナの線束がタンクの上部から底部まで伸びていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７記載の本発明は、前記請求項４〜請求項６のうちのいずれか一項記載の液位等測定器について、タンクが、電磁波のシールド作用を有し、且つ耐熱性および耐圧性を備えた材質で構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る液位等の測定方法および測定器は、タンク内に電磁波の発信手段と受信手段とを設けるたけで、タンク内の液体等を媒質として、その起電力の電圧変動に基づき液位等の変化を連続的且つ正確に測定することができる。
【００１９】
従って、従来の所謂フロート式液位計や超音波式液位計のように、構造を複雑化することなく、連続的な液位測定が行える。
【００２０】
また、発信手段としてコイルを用い、受信手段として電線の線束を用いた本発明に係る液位等の測定方法および測定器によれば、コイルの巻数を増減することで起電力の最高値を任意に設定でき、受信手段における電線の束数を増減することで起電力の電圧値の変動幅を任意に調整することができるという利点がある。従って、内容物を含めたタンクの総重量を測定する従来例のように、液位の低下に伴う変位量が小さいといった問題も解消され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明に係る液位測定の実施形態を図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００２２】
図１〜図４に示すように、タンク１は、有底円筒状の容体２と容体２の上部開口２ａを気密に閉止する円板状の蓋体３とを有しており、耐圧・耐熱用のステンレススチール製である。
【００２３】
図１に示すように、容体２の上縁にはフランジ２ｂが設けられ、フランジ２ｂの内縁寄り部分には凹溝２ｃが形成され、凹溝２ｃにリング状パッキン４が嵌め込まれている。
【００２４】
図１〜図５に示すように、容体２のフランジ２ｂおよび蓋体３の周縁寄り部分には、対応する複数のボルト穴１３・１４が一定間隔をあけて形成され、これらボルト穴１３・１４にボルト１５を嵌合させることにより、前記リング状パッキン４を介して容体２が蓋体３により密閉される。
【００２５】
そして、蓋体３の下面には三本の棒状懸架体５Ａ・５Ｂ・５Ｃが容体２の底部２ｄ附近まで垂下状に取り付けられ、これら棒状懸架体５Ａ・５Ｂ・５Ｃによって後述する電波発信用コイル６のリング状支持体７が一体に懸架されている。また、蓋体３の下面中央部分には下端が前記リング状支持体７の中心付近まで伸びた棒状支持体８が垂下状に設けられ、棒状支持体８には線束により構成される電波受信用アンテナ９が支持されている。
【００２６】
前記電波発信用コイル６は、リング状支持体７に沿って電線が所要周回数だけ巻かれたものである。また、前記電波受信用アンテナ９も棒状支持体８に沿って電線が所要束数だけ結束されたものである。
【００２７】
そして、図２、図４および図５に示すように、電波発信用コイル６の基端側部分６ａおよび電波受信用アンテナ９の基端側部分９ａはそれぞれ蓋体３の上側へ取り出されて後述する所要回路等に接続されている。なお、図中１１は水等の媒質（物理的変化を有限の速さで周りに伝える物質）の入口であり、１２は気化した媒質の出口を示す。
【００２８】
図５および図６に示すように、電波発信用コイル６は、直流電源回路２２、発振回路２３およびバッファ回路２４を介して商用電源に接続されており、また前記発振回路２３には周波数設定部１６が付設されている。一方、電波受信用アンテナ９は検波回路１７、増幅回路１８および出力回路１９に接続されており、出力回路１９には所謂、Ｄ.Ｐ.Ｍ２１が付設されている。そして、本実施形態では容体２内には媒質として水が入っている。
【００２９】
次に、本実施形態による水位測定の原理について説明すると、先ず電波発信用コイル６から一定周波数の電波（電磁波）を発信させると、電波受信用アンテナ９で電波を受信するのに伴って起電力が発生する。そして、この時のリアクタンスは、タンク１内の水量と、電波受信用アンテナ９における電線の束数と、電波発信用コイル６と電波受信用アンテナ９間の距離によって決まるが、電波受信用アンテナ９における電線の束数と、電波発信用コイル６と電波受信用アンテナ９間の距離は一定であるため、リアクタンスは水量の増減に伴って変化することとなる（線間容量の変化）。従って、水量の増減に起因するリアクタンスの変化によって前記起電力の電圧が変わるため、これを測定することで容体２内の水位（水量）を検知することができる。
【００３０】
すなわち、容体２に多量の水が入っていて水位が高い状態では、この多量の水を媒質として電波の送受信が円滑に行われる結果、容体２における起電力の電圧が高くなり、逆に容体２内の水位が低い場合には、電波の送受信が円滑に行われなくなり、その結果、容体２における起電力の電圧が低くなる。従って、起電力の電圧と容体２内の水位との関係を予め測定しておくことで、測定された起電力の電圧から容体２内の水位を検知するのである。
【００３１】
この場合、電波発信用コイル６における電線の巻数ｎｒによって電圧の最高値を予め設定する一方、電波受信用アンテナ９における電線の束数ｎｂによって水（媒質）の容量変化に伴う電圧の変化量を適切に調整しておく。本実施形態では、前記発振回路２３により電波発信用コイル６から微弱な電界をかけ、電波受信用アンテナ９で前記電界を受けて、この時の電波受信用アンテナ９から検波回路１７に入力されてできた出力を増幅回路１８で扱い易い電圧に変換し、これを出力回路１９を通じて外部の回路に出力することで、容体２内の水位を連続的に検知する。
【００３２】
なお、水と電線との電気的絶縁を行うことで、水の圧力、湿度等に関係なく、連続的な水位測定が行える。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る液位測定方法およびこれに用いる測定器は、その構成が簡易であるため、水、油および液化ガス等の液体の液位以外に、容器に充填されている粉末物の上面位置を検知する等、幅広い分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係る液位測定器の容体を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る液位測定器の蓋体を示す斜視図である。
【図３】同じく実施形態に係る液位測定器の蓋体を示す斜視図である。
【図４】液位測定器の斜視図である。
【図５】液位測定器の垂直断面図である。
【図６】液位測定器における回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  タンク
２  容体
２ｄ  容体底部
３  蓋体
６  電波発信用コイル
９  電波受信用アンテナ
１７  検波回路
１８  増幅回路
１９  出力回路
２３  発振回路
２４  バッファ回路
【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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