(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ波を用いてもＬＮＧなどの液面を正確に計測することができる液面計を提供すること。【解決手段】液タンク２２に貯蔵された液体３６の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する反射用フロート３４と、マイクロ波を送信する送信手段及び反射マイクロ波を受信する受信手段を揺する送受信ユニット４０と、受信手段により受信された受信信号を所要の通りに処理して液面高さを演算する液面高さ演算手段４２と、を備えた液面計。反射用フロート３４の少なくとも上面には、マイクロ波の反射率の高い高反射物質が設けられている。このような反射用フロート３４は、その全体をステンレス鋼から形成することができる。【選択図】      図１
2004150952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する反射用フロートと、前記反射用フロートに向けてマイクロ波を送信する送信手段と、前記反射用フロートから反射する反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された受信信号を所要の通りに処理して液面高さを演算する液面高さ演算手段と、を備えた液面計であって、
前記反射用フロートの少なくとも上面には、マイクロ波の反射率の高い高反射物質が設けられていることを特徴とする液面計。
【請求項２】
前記液タンク内には、上下方向に延びるガイドワイヤが設けられており、前記反射用フロートは前記ガイドワイヤに上下方向に移動自在に装着されていることを特徴とする請求項１記載の液面計。
【請求項３】
前記液タンクにはノズル部が設けられ、前記ノズル部にはワイヤ巻上げ機構が設けられ、前記ガイドワイヤの上端部は前記巻上げ機構に巻かれ、その下端部にはアンカーウェイトが取り付けられており、前記巻上げ機構により前記ガイドワイヤを巻き上げると、前記アンカーウェイトとともに前記反射用フロートが持ち上げられ、前記アンカーウェイトは前記ノズル部の開口部を密封することを特徴とする請求項２記載の液面計。
【請求項４】
ノズル部を有する液タンクと、前記液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する計測用フロートと、前記計測用フロートを上下方向に移動自在に案内するためのガイドワイヤと、前記計測用フロートに連結されたフロートワイヤと、前記フロートワイヤの移動量に基づいて液体高さを演算するための第１液面高さ演算手段と、を備えたディスプレーサ式液面計から、液面に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、液面に浮いてその上下動により上下移動する反射用フロートと、前記反射フロートからの反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段の受信信号を処理して液面高さを演算する第２液面高さ演算手段と、を備えたマイクロ波液面計に交換する液面計交換方法であって、
前記フロートワイヤを巻き上げて前記計測用フロートを持ち上げるフロート持上げステップと、前記ガイドワイヤを巻き上げて前記アンカーウェイトを持ち上げ、前記アンカーウェイトにより前記ノズル部を密封するノズル部密封ステップと、前記ノズル部を開放してガイドワイヤに上下方向に移動自在に前記反射用フロートを取り付けるフロート取付けステップと、前記ノズル部内に前記送信手段及び前記受信手段を取り付ける送信・受信手段取付ステップと、前記ガイドワイヤを巻き戻して前記ノズル部を開放して前記反射用フロートを液体の液面に浮かべる密封解除ステップと、を含むことを特徴とする液面計の交換方法。
【請求項５】
ノズル部を有する液タンクと、前記液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する計測用フロートと、前記計測用フロートを上下方向に移動自在に案内するためのガイドワイヤと、前記計測用フロートに連結されたフロートワイヤと、前記フロートワイヤの移動量に基づいて液体高さを演算するための第１液面高さ演算手段と、を備えたディスプレーサ式液面計から、液面に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段の受信信号を処理して液面高さを演算する第２液面高さ演算手段と、を備えたマイクロ波液面計に交換する液面計交換方法であって、
前記フロートワイヤを巻き上げて前記計測用フロートを持ち上げるフロート持上げステップと、前記ガイドワイヤを巻き上げて前記アンカーウェイトを持ち上げ、前記アンカーウェイトにより前記ノズル部を密封するノズル部密封ステップと、前記ノズル部を開放して前記計測用フロートと前記フロートワイヤとの連結を解除する連結解除ステップと、前記計測用フロートの上面に、マイクロ波の反射率の高い高反射部材を取り付けて前記反射用フロートとして機能させるフロート改造ステップと、前記ノズル部内に前記送信手段及び前記受信手段を取り付ける送信・受信手段取付けステップと、前記ガイドワイヤを巻き戻して前記ノズル部を開放して前記改造反射用フロートを液体の液面に浮かべる密封解除ステップと、を含むことを特徴とする液面計の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダなどのマイクロ波を用いて液面を計測する液面計、またこのような液面計の交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダの如きマイクロ波を利用する液面計は、マイクロ波に対する反射率の高い重油などにおいてはその液面を直接計測することができるが、マイクロ波に対する反射率が低いＬＮＧ（液化天然ガス）などにおいてはそのまま計測することが難しく、液面の測定が可能なように工夫がされている。
【０００３】
レーダを用いた液面計として、例えば図１４に示すものがＬＮＧの分野で用いられている（例えば、非特許文献１参照）。図１４において、この公知の液面計は、送信手段及び受信手段を備えた送受信ユニット２と、外部ノイズの混入を防止するためのガイドパイプ４と、ガイドパイプ４の下端部に所定角度（例えば４５度）でもって配設された反射板６と、を備えている。ＬＮＧタンク８の上端部にはノズル部１０が設けられ、このノズル部１０を通してガイドパイプ４が設けられる。ガイドパイプ４の下端部はＬＮＧタンク８の底壁近傍まで延び、この下端部がＬＮＧタンク８内に貯蔵されたＬＮＧに浸漬される。ガイドパイプ４の上端部はノズル部１０の天壁１２を貫通して上方に突出し、この突出端部内に送受信ユニット２が内蔵される。
【０００４】
このような液面計においては、送受信ユニット２の送信手段からマイクロ波が送信され、受信手段が液面で反射されたマイクロ波を受信し、受信手段からの受信信号が信号演算処理手段１４に送られ、信号演算処理手段１４はこの受信信号を演算処理してＬＮＧの液面高さを算出する。送信手段からのマイクロ波は、ガイドパイプ４内を通して送受信され、これにより、外部からのマイクロ波（乱反射したマイクロ波など）が受信手段に受信されることを防止する。また、液面を通過したマイクロ波は、反射板６により反射されて横方向に流れ、これによって、送信手段からのマイクロ波がＬＮＧタンク８の底壁内面により反射されて受信手段に受信されることが回避され、このようにして、反射率の低いＬＮＧの液面計測を行っている。
【０００５】
【非特許文献１】
株式会社トキメック「電波レベル計ＲＴＧ２９００シリーズ」の製品カタログ（１９９８年１２月作成Ｃａｔ．Ｎｏ．１００７−１−Ｊ−２−Ｅ）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような液面計においては、次のような解決すべき問題がある。一般に、大型のＬＮＧタンク８においては、その高さが数十メートルにもなり、従って、それに用いるガイドパイプ４の長さも数十メートルになり、このような大きなガイドパイプ４を必要とする液面計は、製品自体が高価になる。また、ＬＮＧタンク８のように可燃性の液化ガスの入った低温用のタンクの施工は、タンクの新設時などに施工するか、タンク内の低温液体を抜き取り、タンク内の充満ガスを空気で置換した後しか行うことができず、このようなタンクの開放作業に多大な時間と経費を要し、更にタンクに無理な熱的ストレスを与える問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、マイクロ波を用いてもＬＮＧなどの液面を正確に計測することができる液面計を提供することである。
本発明の他の目的は、タンクに既設されたディスプレーサ式液面計からマイクロ波液面計に容易に交換することができる液面計交換方法に関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する反射用フロートと、前記反射用フロートに向けてマイクロ波を送信する送信手段と、前記反射用フロートから反射する反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された受信信号を所要の通りに処理して液面高さを演算する液面高さ演算手段と、を備えた液面計であって、
前記反射用フロートの少なくとも上面には、マイクロ波の反射率の高い高反射物質が設けられていることを特徴とする液面計である。
【０００９】
本発明に従えば、反射用フロートの少なくとも上面に高反射物質が設けられているので、送信手段からのマイクロ波は、反射用フロートの上面で高効率に反射された後に受信手段に受信される。従って、液タンクに収容される液体、例えばＬＮＧの反射率が低くても、マイクロ波が反射用フロートで高効率で反射され、受信手段の受信信号レベルが高くなり、ガイドパイプなどを設けることなく液体の液面を計測することができる。このような高反射物質は、例えばステンレス鋼であり、反射用フロートとして、例えばステンレス鋼などの金属材料から形成された中空のもの、或いは、例えば合成樹脂から形成されたフロート本体の上面にステンレス鋼などの金属材料から形成された反射プレートを設けたものなどを用いることができる。
【００１０】
本発明では、前記液タンク内には、上下方向に延びるガイドワイヤが設けられており、前記反射用フロートは前記ガイドワイヤに上下方向に移動自在に装着されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、反射用フロートがガイドワイヤに上下方向に移動自在に装着されているので、この反射用フロートが浮遊逸脱することがなく、送信手段からのマイクロ波は反射用フロートの上面で反射されて受信手段に確実に受信される。また、この反射用フロートは液面の上下変化によって上下動し、ワイヤなどで吊り下げることなく、液面の変化に応じて上下動する。ガイドワイヤの下端部は、例えば、液タンクの底壁に伸縮自在に取り付けられ、又はその下端部に液内に沈むアンカーウェイトが取り付けられる。
【００１２】
また、本発明では、前記液タンクにはノズル部が設けられ、前記ノズル部にはワイヤ巻上げ機構が設けられ、前記ガイドワイヤの上端部は前記巻上げ機構に巻かれ、その下端部にはアンカーウェイトが取り付けられており、前記巻上げ機構により前記ガイドワイヤを巻き上げると、前記アンカーウェイトとともに前記反射用フロートが持ち上げられ、前記アンカーウェイトは前記ノズル部の開口部を密封することを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、ガイドワイヤの上端部は巻上げ機構に巻かれ、その下端部にはアンカーウェイトが取り付けられているので、巻上げ機構によりガイドワイヤを巻き上げると、アンカーウェイトが持ち上げられるとともに、このアンカーウェイトとともに反射用フロートが持ち上げられる。そして、ガイドワイヤを所要の通りに巻き上げると、アンカーウェイトがノズル部の開口部を密閉するので、ノズル部内、即ちアンカーウェイトの上方空間の気体（液体の気化ガスを含んでいる）を外部にパージすることによって、このノズル部内における作業が可能となり、反射用フロートの点検、取付け、取替えなどの作業が可能となる。
【００１４】
また、本発明では、ノズル部を有する液タンクと、前記液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する計測用フロートと、前記計測用フロートを上下方向に移動自在に案内するためのガイドワイヤと、前記計測用フロートに連結されたフロートワイヤと、前記フロートワイヤの移動量に基づいて液体高さを演算するための第１液面高さ演算手段と、を備えたディスプレーサ式液面計から、液面に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、液面に浮いてその上下動により上下移動する反射用フロートと、前記反射フロートからの反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段の受信信号を処理して液面高さを演算する第２液面高さ演算手段と、を備えたマイクロ波液面計に交換する液面計交換方法であって、
前記フロートワイヤを巻き上げて前記計測用フロートを持ち上げるフロート持上げステップと、前記ガイドワイヤを巻き上げて前記アンカーウェイトを持ち上げ、前記アンカーウェイトにより前記ノズル部を密封するノズル部密封ステップと、前記ノズル部を開放してガイドワイヤに上下方向に移動自在に前記反射用フロートを取り付けるフロート取付けステップと、前記ノズル部内に前記送信手段及び前記受信手段を取り付ける送信・受信手段取付ステップと、前記ガイドワイヤを巻き戻して前記ノズル部を開放して前記反射用フロートを液体の液面に浮かべる密封解除ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、フロートワイヤを巻き上げ、前記ガイドワイヤを巻き上げると、アンカーウェイトが持ち上げられてこのアンカーウェイトによりノズル部が密封され、このように密閉することにより、液タンク内の液を抜き取ることなくノズル部内での作業が可能となる。このような状態で、ガイドワイヤに上下方向に移動自在に反射用フロートが取り付けられるとともに、ノズル部内に送信手段及び前記受信手段が取り付けられ、このようにして既設の液タンクにマイクロ波液面計が取り付けられる。その後、ガイドワイヤを巻き戻すと、ノズル部の開口部が開放され、反射用フロートが液タンク内の液面に浮かべられ、取り付けたマイクロ波液面計により液面を計測することができる。このようにマイクロ波液面計を取り付けることができるので、液タンクの開放作業に多大な時間及び経費を要することなく、また液タンクに無理な熱的ストレスを与えることなく、既設のディスプレーサ式液面計からより安価なマイクロ波液面計に置き換えることができる。
【００１６】
また、本発明では、ノズル部を有する液タンクと、前記液タンクに貯蔵された液体の液面に浮いてその液面の上下動によって上下移動する計測用フロートと、前記計測用フロートを上下方向に移動自在に案内するためのガイドワイヤと、前記計測用フロートに連結されたフロートワイヤと、前記フロートワイヤの移動量に基づいて液体高さを演算するための第１液面高さ演算手段と、を備えたディスプレーサ式液面計から、液面に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、反射マイクロ波を受信する受信手段と、前記受信手段の受信信号を処理して液面高さを演算する第２液面高さ演算手段と、を備えたマイクロ波液面計に交換する液面計交換方法であって、
前記計測用フロートを巻き上げるフロート持上げステップと、前記ガイドワイヤを巻き上げて前記アンカーウェイトを持ち上げ、前記アンカーウェイトにより前記ノズル部を密封するノズル部密封ステップと、前記ノズル部を開放して前記計測用フロートと前記フロートワイヤとの連結を解除する連結解除ステップと、前記計測用フロートの上面に、マイクロ波の反射率の高い高反射部材を取り付けて前記反射用フロートとして機能させるフロート改造ステップと、前記ノズル部内に前記送信手段及び前記受信手段を取り付ける送信・受信手段取付けステップと、前記ガイドワイヤを巻き戻して前記ノズル部を開放して前記改造反射用フロートを液体の液面に浮かべる密封解除ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、計測用フロートを巻き上げ、前記ガイドワイヤを巻き上げると、アンカーウェイトがノズル部を密封する。そして、この密閉状態において、計測用フロートとフロートワイヤとの連結が解除され、計測用フロートの上面に高反射部材が取り付けられ、このようにして計測用フロートが反射用フロートに改造される。また、ノズル部内に送信手段及び前記受信手段が取り付けられ、このようにして既設の液タンクにマイクロ波液面計が取り付けられる。その後、前記ガイドワイヤを巻き戻すと、ノズル部が開放され、改造反射用フロートが液面に浮かべられ、マイクロ波液面計を用いて液面を計測することができる。この場合、既設のディスプレーサ式液面計の計測用フロートを反射用フロートとして用いながらマイクロ波液面計に置き換えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１３を参照して、本発明に従う液面計及びその交換方法について説明する。
第１の実施形態の液面計
図１及び図２を参照して、本発明に従う液面計の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図であり、図２は、図１の液面計の反射用フロートを示し、図２（ａ）はその斜視図であり、図２（ｂ）はその断面図である。
【００１９】
図１において、ＬＮＧ（液化天然ガス）などが貯蔵されるＬＮＧタンクの如き液タンク２２の上端部にはノズル部２４が設けられ、このノズル部２４は液タンク２２から上方に突出し、その下端部２６は液タンク２２内に突出し、このノズル部２４に液面計２５が取り付けられているている。
【００２０】
この液面計２５は反射用フロート３４及び送受信ユニット４０を備え、反射用フロート３４は次の通りに取り付けられている。このノズル部２４の天壁２８の略中央部にはゲージヘッド３０が取り付けられ、ゲージヘッド３０からのワイヤ３２は天壁２８を通して液タンク２２内に延び、その先端部に反射用フロート３４が取り付けられている。このワイヤ３２は、反射用フロート３４が液タンク２２内のＬＮＧの如き液体３６の液面によって決定される位置になるように、図示していないそれ自体公知の機構により、ゲージヘッド３０から適切に繰り出されるように構成されている。
【００２１】
このノズル部２４内には筒状部材３８が配設され、その一端部（上端部）は天壁２８を貫通して上方に突出し、その他端部（下端部）はノズル部２４から幾分下方に突出している。筒状部材３８の一端部（突出端部）には送受信ユニット４０が内蔵され、この送受信ユニット４０は、液面に浮いている反射用フロート３４に対応して配置される。送受信ユニット４０は、レーダの如きマイクロ波を送信する送信手段と、マイクロ波を受信する受信手段を備えている。液面計２５は、更に、液面高さを演算するための液面高さ演算手段４２及び表示手段４４を備えている。液面高さ演算手段４２は例えばマイクロプロセッサから構成され、また表示手段４４は例えば液晶表示装置、ＣＲＴなどから構成され、演算された液面高さを表示する。
【００２２】
次に、図２を参照して、反射用フロート３４について説明すると、図示の反射用フロート３４は円盤状のフロート本体４６を備え、このフロート本体４６の上面中央部がワイヤ３２の先端部に取り付けられている。この反射用フロート３４は、少なくともその上面がマイクロ波の反射率の高い高反射物質が設けられていることが重要である。この形態では、高反射物質としてステンレス鋼が用いられ、フロート本体４６全体がステンレス鋼から形成され、曲げ加工、溶接加工などによって中空に形成されている。
【００２３】
この反射用フロート３４は、高反射物質として液タンク２２内に貯蔵される液体に対して耐性のある他の金属材料を用いて中空円盤状のフロート本体４６を形成するようにしてもよく、或いは、貯蔵される液体に対して耐性のある合成樹脂材料を用いて円盤状のフロート本体４６を形成し、このフロート本体４６の上面に、高反射物質から形成された高反射部材、例えば高反射プレートを設けるよにしてもよい。
【００２４】
このような液面計においては、送受信ユニット４０の送信手段からマイクロ波が下方に反射用フロート３４に向けて送信され、このように送信されたマイクロ波は、図１に破線矢印で示すように、反射用フロート３４の上面で反射された後送受信ユニット４０の受信手段に受信される。このとき、反射用フロート３４は高反射物質から形成されているので、送信手段からのマイクロ波は高効率に反射され、反射マイクロ波は、液タンク２２の内面周辺から乱反射したマイクロ波やその他のノイズなどと比較して充分に大きく、それ故に、受信手段によって明確に受信することができる。
【００２５】
このように受信手段により受信された受信信号は、液面高さ演算手段４２に送給され、この液面高さ演算手段４２により演算されて液タンク２２内の液体３６の液面高さが演算され、算出された液面高さが表示手段４４に表示され、かくして、マイクロ波を利用して液面高さ計測することができる。
【００２６】
第２の実施形態の液面計
図３を参照して、本発明に従う液面計の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態の液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【００２７】
尚、以下の実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
図３において、この第２の実施形態では、液タンク２２Ａ（ノズル部が省略されている）の上端部に筒状部材３８が取り付けられ、この筒状部材３８の一端部に送受信ユニット４０が内蔵されている。また、液タンク２２Ａには、上下方向に延びる複数本（例えば２〜４本）のガイドワイヤ５２が設けられ、ガイドワイヤ５２の一端部（上端部）が液タンク２２Ａの上壁内面に固定され、それらの他端部（下端部）が伸縮機構（図示せず）を介して液タンク２２Ａの底壁内面に連結され、伸縮機構は、温度変化による熱伸縮を吸収できる機能を有している。また、反射用フロート３４Ａには、図３に示すように、各ガイドワイヤ５２に対応して貫通孔５４が設けられ、各ガイドワイヤ５２を対応する貫通孔５４に挿通することによって、反射用フロート３４Ａが上下方向に移動自在に装着されている。この第２の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００２８】
第２の実施形態の液面計では、反射用フロート３４Ａは液タンク２２Ａに貯蔵された液体３６の液面に浮き、液体３６の液面変動によってガイドワイヤ５２に沿って上下方向に移動する。従って、送受信ユニット４０の送信手段から送信されたマイクロ波は反射用フロート３４Ａに反射されて受信手段に受信され、このように構成してもマイクロ波を利用して液面高さを計測することができる。また、ガイドワイヤ５２が反射用フロート３４Ａの貫通孔５４に挿通されているので、ゲージヘッド機能でもって反射用フロートを吊り下げなくても浮遊逸脱することがなく、比較的簡単な構成でもって、反射用フロート３４Ａを取り付けることができる。
【００２９】
第３の実施形態の液面計
図４を参照して、本発明に従う液面計の第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態の液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【００３０】
図４において、この第３の実施形態では、液タンク２２のノズル部２４の天壁２８に筒状部材３８が取り付けられ、この筒状部材３８の一端部に送受信ユニット４０が内蔵されている。また、この天壁２８には巻上げ機構６２が設けられ、この巻上げ機構６２からガイドワイヤ６４が天壁２８を通して下方に液タンク２２の底壁近傍まで延び、このガイドワイヤ６４の先端部に錘６６が取り付けられている。錘６６は液タンク２２に貯蔵された液体３６（例えばＬＮＧ）に浸漬され、ガイドワイヤ６４はこの錘６６によって適当な張力で張られた状態に保たれる。また、反射用フロート３４Ｂには、その中央部に貫通孔６８が設けられ、ガイドワイヤ６４をこの貫通孔６８に挿通することによって、反射用フロート３４Ｂが上下方向に移動自在に装着される。この第３の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００３１】
第３の実施形態の液面計では、第２の実施形態と同様に、反射用フロート３４Ｂは液タンク２２に貯蔵された液体３６の液面に浮き、液体３６の液面変動によってガイドワイヤ６４に沿って上下方向に移動する。従って、送受信ユニット４０の送信手段から送信されたマイクロ波は反射用フロート３４Ｂに反射されて受信手段に受信され、このように構成してもマイクロ波を利用して液面高さを計測することができる。また、ガイドワイヤ６４が貫通孔６８に挿通されているので、反射用フロート３４Ｂが浮遊逸脱することがない。更に、このような液面計では、ノズル部２４の内径を反射用フロート３４Ｂ及び錘６６よりも大きくすることによって、このノズル部２４を通して反射用フロート３４Ｂ及び錘６６などを所要の通りに組み込むことができる。更にまた、ガイドワイヤ６４の下端部に錘６６が取り付けられているのみであるので、錘６６が自由に上下移動することができ、特別な機構を設けることなく、温度変化によるガイドワイヤ６４の熱伸縮を吸収することができる。
【００３２】
尚、この実施形態では、錘６６を取り付けた一本のガイドワイヤ６４に反射用フロート３４Ｂを取り付けているが、錘６を取り付けたガイドワイヤ６４を２〜４本取り付け、これらガイドワイヤ６４に反射用フロート３４Ｂを上下方向に移動自在に取り付けるようにしてもよい。
【００３３】
第４の実施形態の液面計
図５及び図６を参照して、本発明に従う液面計の第４の実施形態について説明する。図５は、第４の実施形態の液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図であり、図６は、図５の液タンクにおいて、反射用フロート及びアンカーウェイトを持ち上げた状態を簡略的に示す断面図である。
【００３４】
図５において、この第４の形態では、液タンク２２Ｃの上端部にノズル部２４Ｃが設けられ、このノズル部２４Ｃに横方向に突出するマンホール部７２が設けられ、このマンホール部７２の開口部に蓋部材７４が取り外し可能に取り付けられている。この液タンク２２Ｃには、反射用フロート３４Ｃ用の第１ガイドワイヤ７６及びアンカーウェイト７８用の第２ガイドワイヤ８０が設けられている。第１ガイドワイヤ７６は、例えば周方向に間隔をおいて４本設けられ、各ガイドワイヤ７６の一端側はノズル部２４Ｃの天壁２８に取り付けられた巻上げ機構８２に巻かれ、その他端部（先端部）は天壁２８を通して液タンク２２Ｃ内を下方に延び、アンカーウェイト７８に取り付けられている。アンカーウェイト７８は円盤状であり、液タンク２２Ｃに貯蔵された液体３６内に沈み、その自重により第１ガイドワイヤ７６を適当な張力で張る。反射用フロート３４Ｃの外周部には周方向に間隔をおいて４個の貫通孔８３が設けられており、各第１ガイドワイヤ７６を対応する貫通孔８３に挿通することによって、反射用フロート３４Ｃが第１ガイドワイヤ７６に沿って上下方向に移動自在に装着されている。
【００３５】
第２ガイドワイヤ７８は、第１ガイドワイヤ７６の半径方向外側に例えば周方向に１８０度の間隔をおいて２本設けられ、各第２ガイドワイヤ７８の一端部（上端部）がノズル部２４Ｃの天壁２８に取り付けられ、その他端部（下端部）が伸縮機構（図示せず）を介して液タンク２２Ｃの底壁内面に取り付けられている。アンカーウェイト７８には周方向に１８０度の間隔をおいて一対の貫通孔８４が設けられ、第２ガイドワイヤ８０を対応する貫通孔８４に挿通することによって、アンカーウェイト７８が第２ガイドワイヤ８０に沿って上下方向に移動自在に装着されている。第４の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００３６】
この第４の実施形態の液面計では、第２及び第３の実施形態と同様に、反射用フロート３４Ｃは液タンク２２Ｃに貯蔵された液体３６の液面に浮き、液体３６の液面変動によって第１ガイドワイヤ７６に沿って上下方向に移動し、送受信ユニット４０の送信手段から送信されたマイクロ波は反射用フロート３４Ｃに反射されて受信手段に受信され、従って、上述したと同様に、マイクロ波を利用して液面高さを計測することができる。また、第１ガイドワイヤ７６が反射用フロート３４Ｃの貫通孔８３に挿通されているので、この反射用フロート３４Ｃが浮遊逸脱することがない。更に、第２ガイドワイヤ８０がアンカーウェイト７８の貫通孔８４に挿通されているので、アンカーウェイト７８が浮遊逸脱することもない。
【００３７】
この液面計においては、巻上げ機構８２を作動して第１ガイドワイヤ７６を巻き上げ、巻き戻すことにより、アンカーウェイト７８を第２ガイドワイヤ８０に沿って上下方向に移動させることができる。巻上げ機構８２により第１ガイドワイヤ７６を巻き上げてアンカーウェイト７８を液体３６の液面上方まで持ち上げると、このアンカーウェイト７８が液面に浮いている反射用フロート３４Ｃを持ち上げ、アンカーウェイト７８とともに反射用フロート３４Ｃが持ち上げられる。そして、巻上げ機構８２によりアンカーウエイト７８を密閉上昇位置（図６に示す位置）まで持ち上げると、図６に示すように、アンカーウェイト７８の外周部がノズル部２４Ｃの環状下突出端部に当接してその開口部を密封する。この密封状態においては、液タンク２２Ｃ内の気体（液体３６の気化ガスを含んでいる）がノズル部２４Ｃ内に流入することがなく、従って、液タンク２２Ｃ内とノズル部２４Ｃ内とを分離することができる。かく分離した状態において、マンホール部７２の蓋部材７４を取り外すことにより、ノズル部２４Ｃ内をマンホール部７２を介して外部に開放することができ、このようにすることにより、反射用フロート３４Ｃ、送受信ユニット４０（送信手段、受信手段）などの点検、修理、交換を容易に行うことが可能となる。
【００３８】
この第４の実施形態では、アンカーウェイト７８を上下方向に案内するための第２ガイドワイヤ８０を設けているが、このアンカーウェイト７８を浮遊逸脱することなく上下移動することができるときには、第２ガイドワイヤ８０を省略することができる。
【００３９】
第１の実施形態の交換方法
次に、図７〜図１２を参照して、本発明に従う液面計の交換方法の第１の実施形態について説明する。図７は、ディスプレーサ式液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図であり、図８は、計測用フロートを最上昇位置まで持ち上げたときの状態を簡略的に示す断面図であり、図９は、アンカーウェイトを密閉上昇位置まで持ち上げたときの状態を簡略的に示す断面図であり、図１０は、ノズル部内に反射用フロート及び送受信ユニットを取り付けた状態を簡略的に示す図であり、図１１は、送受信ユニットから伝送ケーブルを導出する状態を簡略的に示す断面図であり、図１２は、ディスプレーサ式液面計からマイクロ波液面計に交換したときの状態を簡略的に示す断面図である。
【００４０】
図７において、この液タンク２２Ｄには、ディスプレーサ式液面計１０２が装備されている。ディスプレーサ式液面計１０２は、計測用フロート１０４及びゲージヘッド１０６を備えている。ゲージヘッド１０６は液タンク２２Ｄのノズル部２４Ｄの天壁２８の略中央部に取り付けられ、ゲージヘッド１０６からのフロートワイヤ１０８が天壁２８を通して液タンク２２Ｄ内に延び、その先端部に計測用フロート１０４が取り付けられている。このフロートワイヤ１０８は、計測用フロート１０４が液タンク２２Ｄ内のＬＮＧの如き液体３６の液面によって決定される位置になるように、図示していないそれ自体公知のフロート巻上げ機構により、ゲージヘッド１０６から適切に繰り出されるように構成されている。
【００４１】
液タンク２２Ｄ内には、２本の第１ガイドワイヤ１１０が設けられている。ノズル部２４Ｄの天壁２８には一対のガイドワイヤ巻上げ機構１１２が設けられ、第１ガイドワイヤ１１０の一端側が対応するガイドワイヤ巻上げ機構１１２に巻き付けられ、その先端側が天壁２８を通して下方に液タンク２２Ｄの底壁近傍まで延び、第１ガイドワイヤ１１０の先端部にアンカーウェイト１１４が取り付けられている。アンカーウェイト１１４は液タンク２２Ｄに貯蔵された液体３６に浸漬され、第１ガイドワイヤ１１０はこのアンカーウェイト１１４によって適当な張力で張られた状態に保たれる。計測用フロート１０４には一対の貫通孔１１６が設けられ、第１ガイドワイヤ１１０を対応する貫通孔１１６に挿通することによって、計測用フロート１０４が上下方向に移動自在に装着される。
【００４２】
液タンク２２Ｄ内には、アンカーウェイト１１４をガイドするための一対の第２ガイドワイヤ１１８が設けられている。各第２ガイドワイヤ１１８の一端部はノズル部２４Ｄの天壁２８に取り付けられ、その他端部（下端部）は伸縮機構（図示せず）を介して液タンク２２Ｄの底壁に取り付けられている。アンカーウェイト１１４には一対の貫通孔１２０が設けられており、第２ガイドワイヤ１１８を対応する貫通孔１２０に挿通することによって、アンカーウェイト１１４が第２ガイドワイヤ１１８に沿って上下方向に移動自在に装着されている。
【００４３】
ゲージヘッド１０６には、フロートワイヤ１０８の移動量を検知するための移動量検知手段（図示せず）が設けられ、この移動量検知手段による検知信号が、例えばマイクロプロセッサから構成される第１液面高さ演算手段１２２に送給され、第１液面高さ演算手段１２２はこの検知信号に基づいて液面高さを所要の通りに算出し、算出された液面高さが表示手段１２４に表示される。
【００４４】
この液タンク２２Ｄは、更に、次のように構成されている。即ち、ノズル部２４Ｄには、横方向に延びるマンホール部１２６が設けられ、このマンホール部２４Ｄの開口部に蓋部材１２８が取外し可能に取り付けられている。また、ノズル部２４Ｄの中間部であって、液タンク２２Ｄから上方に幾分突出する部位には、一対の環状フランジ１３０が設けられ、一対の環状フランジ１３０間に環状シール部材１３２が装着され、この環状シール部材１３２の先端部がノズル部２４Ｄ内に突出している。環状シール部材１３２は、例えばゴム材料から形成される。
【００４５】
このような既設のディスプレーサ式液面計１０２を、マイクロ波を利用するマイクロ波液面計１３４（図１２）に交換する場合、次のようにして行うことができ、こように交換することによって、古いディスプレーサ式液面計１０２を新しいマイクロ波液面計１３４に液タンク２２Ｄ内の液体３６を抜くことなく行うことができる。
【００４６】
液面計の交換を行う場合、まず、図８に示すように、ゲージヘッド１０６のフロート巻上げ機構（図示せず）を作動させてフロートワイヤ１０８を巻き上げ、計測用フロート１０４をノズル部２４Ｄ内の最上昇位置に位置付ける（フロート持上げステップ）。このように位置付けると、計測用フロート１０４は天壁２８の内側に位置付けられる。
【００４７】
次いで、図９に示すように、ガイドワイヤ巻上げ機構１１２を作動させてガイドワイヤ１１０を巻き上げ、アンカーウェイト１１４を密閉上昇位置（図９に示す位置）まで上昇させる（ノズル部密封ステップ）。この密閉上昇位置においては、アンカーウェイト１１４の外周部が環状シール部材１３２に圧接され、アンカーウェイト１１４及び環状シール部材１３２によって、液タンク２２Ｄ内とノズル部２４Ｄの上部空間とが遮断されて分離される。
【００４８】
そして、このようにノズル部２４Ｄの開口側を密封した状態において、図１０に示すように、マンホール部１２６の蓋部材１２８を取り外す。この取り外しに際し、ノズル部２４Ｄの上部空間（アンカーウェイト１１４より上側の空間）内に存在する気体（液体３６の気化ガスを含んでいる）を、図示していない、空気置換用小配管、バルブ、圧力計などを活用して外部に放出し、この上部空間内の気体を空気に置き換える。尚、置換用小配管などを用いることなく、蓋部材１２８を少しずつ外して空気と置き換えるようにしてもよい。
【００４９】
このように蓋部材１２８を取り外すと、図１０に示すように、マンホール部１２６の開口部が開放され、液タンク２２Ｄの液体３６を抜くことなく、この開口部を通してノズル部２４Ｄ内の各種作業を行うことが可能となる。そして、このような開放状態において、反射用フロート３４Ｄを一対の第１ガイドワイヤ１１０に上下方向に移動自在に取り付ける（フロート取付けステップ）とともに、この反射用フロート３４Ｄに上下方向に対向するようにして、ノズル部２４Ｄの側壁に支持部材１３６を介して送受信ユニット４０Ｄ（送信手段及び受信手段を内蔵するユニット）を取り付ける（送信・受信手段取付けステップ）。反射用フロート３４Ｄは、その基本的構成が例えば図２に示すものと同様のものでよく、貫通孔１３８に連通する小さいな切欠き（図示せず）を設け、この切欠きを通して第１ガイドワイヤ１１０を貫通孔１３８に挿通するようにすることができる。
【００５０】
次いで、図１１に示すように、信号用ケーブル１４０の一端部をマンホール部１２６の開口部を通して送受信ユニット４０Ｄに接続し、その他端側を交換用蓋１４２を通して外部に導出し、その他端部を、例えばマイクロプロセッサから構成される第２液面高さ演算手段１４４に接続する。尚、信号用ケーブル１４０の導出は、例えば交換用蓋１４２にケーブル貫通用部材１４６を取り付け、この貫通用部材１４６を通して行うようにすればよく、このようにすることによって、信号用ケーブル１４０と交換用蓋１４２との間を密封することができる。
【００５１】
その後、図１２に示すように、この交換用蓋１４２をマンホール部１２６の開口部に取り付けて密封する。そして、ガイドワイヤ巻上げ機構１１２を動かせて第１ガイドワイヤ１１０を巻き戻してアンカーウェイト１１４を液タンク２２Ｄの底壁近傍まで下げ、アンカーウェイト１１４を貯蔵された液体３６に浸漬するとともに、反射用フロート３４Ｄを液体３６の液面に浮かせる（密封解除ステップ）。第１ガイドワイヤ１１０を巻き戻すと、アンカーウェイト１１４が第２ガイドワイヤ１１８に沿って下方に下がり、これとともに反射用フロート３４Ｄも下がり、液面まで下がると、反射用フロート３４Ｄが液面に浮き、アンカーウェイト１１４のみが液体３６中を図１２に示す位置まで下がる。
【００５２】
このようにして、既設のディスプレーサ式液面計１０２に代えてマイクロ波液面計１３４を取り付けることができ、その取付は液タンク２２Ｄ内の液体３６を抜くことなく行うことができる。マイクロ波液面計１３４により液面を計測する場合、反射用フロート３４Ｄは、液体３６の液面変動によって第１ガイドワイヤ１１０に沿って上下方向に移動し、送受信ユニット４０Ｄの送信手段から送信されたマイクロ波は反射用フロート３４Ｄに反射されて受信手段に受信される。そして、受信手段の受信信号が信号用ケーブル１４０を通して第２液面高さ演算手段１４４に送給され、この第２液面高さ演算手段１４４が上記受信信号に基づいて液面高さを算出し、算出された液面高さが表示手段１４８に表示され、このようにして、交換したマイクロ波液面計１３４を用いて液タンク２２Ｄ内の液体３６の液面を計測することができる。
【００５３】
変形形態の交換方法
次に、図１３を参照して、本発明に従う液面計の交換方法の変形形態について説明する。図１３は、変形形態の交換方法の一部を簡略的に示す断面図である。この変形形態では、ディスプレーサ式計面計からマイクロ波液面計に交換する際に、その計測用フロートをマイクロ波液面計の反射用フロートとして用いるようにしている。
【００５４】
図１３において、この変形形態においても、液タンク２２Ｄに上述したと同様のディスプレーサ式液面計が取り付けられており、かく取り付けられた既設のディスプレーサ式液面計をマイクロ波式液面計に交換する場合、ゲージヘッド１０６のフロート巻上げ機構（図示せず）によりフロートワイヤ１０８を巻き上げ、計測用フロート１０４を最上昇位置に位置付け（フロート持上げステップ）、次いで、ガイドワイヤ巻上げ機構１１２により第１ガイドワイヤ１１０を巻き上げ、アンカーウェイト１１４を密閉上昇位置（図１３に示す位置）まで上昇させる（ノズル部密封ステップ）。
【００５５】
そして、このようにノズル部２４Ｄの開口側を密封した状態において、マンホール部１２６の蓋部材１２８を取り外し、計測用フロート１０４とフロートワイヤ１０８との連結を解除し（連結解除ステップ）、計測用フロート１０４を第１ガイドワイヤ１１０から外してマンホール部１２６の開口部を通して外部に取出し、反射用フロートとして用いるために、次の通りの改造を施す。即ち、計測用フロート１０４の上面にマイクロ波の反射率の高い高反射部材１５２を取り付ける（フロート改造ステップ）。高反射部材１５２は、例えばステンレス製のプレート部材から形成することができ、接着材、溶接などの手段により計測用フロート１０４に取り付けられ、このようにして計測用フロート１０４を利用して反射用フロート３４Ｅを形成する。
【００５６】
その後、改造した反射用フロート３４Ｅを一対の第１ガイドワイヤ１１０に上下方向に移動自在に取り付け（フロート取付けステップ）、更に、図示していないが、上述したと同様にして、ノズル部２４Ｄ内に送受信ユニット（図示せず）を取り付け（送信・受信手段取付けステップ）、この送受信ユニットを信号用ケーブルを介して第２液面高さ演算手段に接続し、しかる後、ガイドワイヤ巻上げ機構１１２により第１ガイドワイヤ１１０を巻き戻してアンカーウェイト１１４を液タンク２２Ｄの底壁近傍まで下げ、反射用フロート３４Ｄを液体３６の液面に浮かせる（密封解除ステップ）。
【００５７】
以上、本発明に従う液面計及びその交換方法の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の請求項１の液面計によれば、反射用フロートの少なくとも上面に高反射物質が設けられているので、送信手段からのマイクロ波は、反射用フロートの上面で高効率に反射された後に受信手段に受信される。従って、受信手段の受信信号レベルが高く、従来のようにガイドパイプなどを設けることなく、ＬＮＧなどの液体の液面を計測することができる。
【００５９】
本発明の請求項２の液面計によれば、反射用フロートがガイドワイヤに上下方向に移動自在に装着されているので、この反射用フロートが浮遊逸脱することがなく、送信手段からのマイクロ波を反射用フロートの上面で反射されて受信手段に確実に受信させることができる。
【００６０】
また、本発明の請求項３の液面計によれば、ガイドワイヤの上端部は巻上げ機構に巻かれ、その下端部にはアンカーウェイトが取り付けられているので、巻上げ機構によりガイドワイヤを巻き上げることにより、アンカーウェイトとともに反射用フロートが持ち上げることができる。また、ガイドワイヤを所要の通りに巻き上げると、アンカーウェイトがノズル部の開口部を密閉するので、ノズル部内のガスを外部にパージすることによって、このノズル部内における作業が可能となり、反射用フロートの点検、取付け、取替えなどの作業が可能となる。
【００６１】
また、本発明の請求項４の液面計の交換方法によれば、比較的簡単な取り換え作業でもって既設のディスプレーサ式液面計からマイクロ波液面計に交換することができる。また、このような交換作業は、液タンクの液体を抜くことなく行うことができる。
【００６２】
また、本発明の請求項５の液面計の交換方法によれば、比較的簡単な取り換え作業でもって既設のディスプレーサ式液面計からマイクロ波液面計に交換することができ、また交換の際に、ディスプレーサ式液面計の計測用フロートをマイクロ波液面計の反射用フロートとして用い、計測用フロートを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う液面計の第１の実施形態を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【図２】図１の液面計の反射用フロートを示し、図２（ａ）はその斜視図であり、図２（ｂ）はその断面図である。
【図３】本発明に従う液面計の第２の実施形態を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【図４】本発明に従う液面計の第３の実施形態を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【図５】本発明に従う液面計の第４の実施形態を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【図６】図５の液タンクにおいて、反射用フロート及びアンカーウェイトを持ち上げた状態を簡略的に示す断面図である。
【図７】ディスプレーサ式液面計を備えた液タンクを簡略的に示す断面図である。
【図８】計測用フロートを最上昇位置まで持ち上げたときの状態を簡略的に示す断面図である。
【図９】アンカーウェイトを密閉上昇位置まで持ち上げたときの状態を簡略的に示す断面図である。
【図１０】ノズル部内に反射用フロート及び送受信ユニットを取り付けた状態を簡略的に示す図である。
【図１１】送受信ユニットから伝送ケーブルを導出する状態を簡略的に示す断面図である。
【図１２】ディスプレーサ式液面計からマイクロ波液面計に交換したときの状態を簡略的に示す断面図である。
【図１３】変形形態の交換方法の一部を簡略的に示す断面図である。
【図１４】従来の液面計を装備した液タンクを簡略的に示す断面図である。
【符号の説明】
２２，２２Ａ，２２Ｃ，２２Ｄ  液タンク
２４，２４Ｃ，２４Ｄ  ノズル部
２５  液面計
３０，１０６  ゲージヘッド
３２  ワイヤ
３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ  反射用フロート
３６  液体
４０，４０Ｄ  送受信ユニット
４２  液面高さ演算手段
４６  フロート本体
５２，６４，７６，８０，１１０，１１８  ガイドワイヤ
６６  錘
７２，１２６  マンホール部
７８，１１４  アンカーウェイト
１０２  ディスプレーサ式液面計
１０４  計測用フロート
１０８  フロートワイヤ
１１２  ガイドワイヤ巻上げ機構
１２２  第１液面高さ演算手段
１３２  環状シール部材
１３４  マイクロ波液面計
１４４  第２液面高さ演算手段
１５２  高反射部材
【図１】
2004150952.tif 000003
【図２】
2004150952.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004150952.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004150952.tif 000013
【図１２】
2004150952.tif 000014
【図１３】
2004150952.tif 000015
【図１４】
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