(57)【要約】【課題】過酷な環境下でも信頼性が高く、長期に渡る安定した検知を可能とした液面検出装置を提供する。【解決手段】棒状に形成した金属製の超音波伝導体１３の一端面に超音波センサ１４を固定した複数の超音波プラグ１２をボイラ１に連通する加圧水管１０の壁面を上下方向に間隔を有して水平に貫通させ、各超音波伝導体１３の先端部に貫通開口する開口部２５の軸方向に沿って対向する内壁面を界面１９と反射面２０とし、開口２５が液相に浸っていると界面１９から射出される超音波が少さな減衰を受けるだけで反射面２０で反射されて界面１９で受信されるため、この反射波が液面検出手段で識別されて液面の検出が行われる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状に形成した棒状金属体の一端面に超音波発信及び受信機能を備えた超音波センサを密着固定し、該超音波センサから発信した超音波を該棒状金属体の一端面から先端側の界面に向けて伝播させ、該界面から射出された超音波の反射波を該界面から前記超音波センサで受信する超音波プラグを有し、前記超音波センサで受信した受信エコーに基づいて前記反射波の有無を判別し、該判別結果に基づいて前記棒状金属体が液体を検知したか否かを判断することを特徴とする液体検知装置。
【請求項２】
前記棒状金属体は、先端部に径方向に沿って貫通する開口部が形成され、該開口部の内壁面の中で軸方向に沿って対向する内壁面の一方を前記界面とし、該界面と対向する内壁面を該界面から射出される超音波の反射面としたことを特徴とする請求項１に記載の液体検知装置。
【請求項３】
観測対象の液面変位に応じて内部の液面が変動する管体と、前記管体の壁面を上下方向に沿って間隔を有して貫通し、先端部が管内に挿入される請求項１または２に記載の複数の超音波プラグと、前記複数本の超音波プラグで受信した受信エコーに基づいて前記反射波の有無を判別し、該判別結果に基づいて前記超音波プラグが液相に存在しているか否かを判断して液面を検知する液面検知手段とを有することを特徴とする液面検出装置。
【請求項４】
前記複数の超音波プラグの液面検知位置に対応して複数の表示灯を備えた表示器を有し、前記液面判断手段で検知した超音波プラグに対応の液面検知情報に応じて前記複数の表示灯を点灯、消灯させることを特徴とする請求項３に記載の液面検出装置。
【請求項５】
前記超音波プラグは、棒状金属体が前記管体の壁面に溶接で固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液相内と気相内とでは振動の伝播性の減衰に差があることを利用して、液体の有無を検知できる液体検知装置と、この液体検知装置を用いてボイラ等のタンク内の液面を検出する液面検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液面検出装置は、常温常圧下のタンク内における水等の液体の液面を検出する場合から、火力発電所におけるボイラのように高温高圧という非常に過酷な環境下における高熱液体の液量を適宜時に検出するために用いられている。
【０００３】
特に、火力発電所のボイラのように、温度５００℃、圧力３４．３ＭＰａの環境条件に耐える液面検出装置としては、液相と気相との抵抗値（導電性）の差を利用した導電電極式の液面検出装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
この導電電極式の液面検出装置は、図７に示すように、タンク（ボイラ）１の側面から上下に離隔して該タンク１に連通する導管１ａ、１ｂを取り付け、これら上下の導管１ａ、１ｂに不図示の弁を介して上下方向に延びるタンク１に対してバイパスされる圧力水管１０を取り付け、タンク１と圧力水管１０内の液面とを同じレベルとしている。
【０００５】
圧力水管１０の管壁には、上下方向に沿って所定の間隔を有して複数の導電電極プラグ取り付け孔が形成され、これら導電電極プラグ取り付け孔にはそれぞれ同じ構造の導電電極プラグ３０が装着固定されている。
【０００６】
導電電極プラグ３０は、図８に示すように、金属材料にて中空円筒状に形成された固定金属体３４と、この固定金属体３４内を長手方向に貫通するファインセラミックス製の電極棒３１と、固定金属体３４の先端から突出する電極棒３１の外周を取り囲み、該電極棒３１の先端部のみが露出するように電極棒３１を固定金属体３４に対して電気的に絶縁する筒状の絶縁部３２と、固定金属体３４の後端から後方に突出する電極棒３１を貫通支持し、固定金属体３４の後端部に羅着されるセラミックキャップ３６とにより構成され、セラミックキャップ３６を貫通する電極棒３１の後端部に結線部３７が形成されている。また金属体３４は後端側の外周部にフランジ部３４ａが形成され、このフランジ部３４の根元の部分が前方に向けてテーパー状に形成されたメタルタッチ部３５としている。なお、絶縁部３２はメタライズ法にて電極棒３１及び固定金属体３４に固定支持されている。
【０００７】
このように形成された導電電極プラグ３０は、図９に示すように、圧力水管１０の管壁に形成した取り付け孔１０ａを取り囲む台座３９の先端内周部にメタルタッチ部３５を当接させ、袋ナット３８を台座３９の外周部に形成したねじ部にねじ込むことにより、メタルタッチ部３５が台座３９の先端内周部にメタルタッチで強く押し付けられ、耐高圧性のシールをなしている。
【０００８】
また、固定金属体３４は圧力水管１０の管壁に直接接触することにより電気的に圧力水管１０と導通しており、圧力水管１０を接地状態とし、電極棒３１の結線部３７を図７に示す制御器の入力端子に接続し、圧力水管１０内において電極棒３１の露出先端部が気相にある場合と液相にある場合との抵抗値との差を該検出回路で検出し、ボイラ内の水位の上昇又は下降に伴って液相にあると判定した導電電極プラグの位置を液面とし、表示器に表示する。
【０００９】
図７に示す制御器は、上下に所定間隔で複数個配置された各導電電極プラグ３０から得られる高インピーダンスの液面検知信号を低インピーダンスに変換するインピーダンス変換回路と、このインピーダンス変換回路から出力される信号を増幅し、前記表示器の所定の表示灯を点灯又は消灯させる増幅スイッチング回路とから構成されている。
【００１０】
【特許文献１】特許第２８９８０３２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の導電電極式の液面検出装置において、特に火力発電所のボイラのように過酷な高温・高圧（例えば、５００℃、３４．３Ｍｐａ）での使用環境にあっては以下のような問題点が指摘されている。
【００１２】
１  圧力水管内に長期に渡って導電電極プラグ３０が挿入されていると、導電電極プラグ３０の絶縁部３２（ファインセラミックス製）が徐々に侵食され、この結果導電電極プラグ３０の絶縁部３２に絶縁不良を生じさせ、あるいは電極棒３１と固定金属体３４との間に短絡を生じさせることがあり、液面の検出に乱れを招くことがあった。
【００１３】
２  導電電極プラグ３０のメタルタッチ部３５の損耗
導電電極プラグ３０は、メタルタッチ部３５が台座３９に耐高圧性の加圧接触状態を保持して固定されるために、袋ナット３８を強力なトルク値（例えば１２７．４Ｎ・ｍ）で締め付けており、このため導電電極プラグ３０側のメタルタッチ部３５のみならず、台座３９側のメタルタッチ部においてもメタルタッチ部の金属が導電電極プラグ３０の数回の着脱で変形損耗し、水漏れを発生させるおそれがある。
【００１４】
特に、導電電極プラグ３０はプラグ点検、清掃のために年に一度は着脱が行われ、また導電電極プラグの使用寿命期限（２年間）の到来で新品に付け替える際に新品の導電電極プラグ３０のメタルタッチ部３５は高圧力で台座３９に必ず当接される。
【００１５】
３  導電電極プラグ３０の連続使用期間（寿命）が短い。
【００１６】
最近の導電電極式液面計を使用するユーザーは、液面計の運用・維持・管理について、経済上及び保守工数低減の観点より、消耗部品がなく事故故障のない連続使用可能期間の長い（４〜５年）液面計を強く要求している。
【００１７】
従来の導電電極式液面計では、その導電電極プラグ３０及び台座３９側の取り付けメタルタッチ部はともに連続使用期間の寿命が約２年間である。したがって、導電電極プラグ３０の部品交換及び補修を不要とし、連続使用可能期間の長い新しい液面計を開発し、連続使用可能期間が短いというユーザーの不満を解決する必要がある。
【００１８】
４  従来の導電電極式液面計においては、導電電極プラグ３０の製造原価が高価であり電極式液面計の経済性の欠陥となることがある。
【００１９】
従来の電極式水面計に使用する導電電極プラグ３０は、その絶縁部３２に高純度のファインセラミックスを加圧成形し高温焼成したものを使用し、導電電極プラグ３０の電極棒３１と固定金属体３４との接着はメタライズ法で溶着したものであり、また、導電電極プラグ３０を圧力水管１０の台座３９に取り付ける耐圧シール部は精密加工のメタルタッチ方式である。
【００２０】
したがって、導電電極プラグ３０とその装着部である台座３９の製造には、高価な材料と高度の技術と、さらに多くの工程と工数を必要とし、その製造価格は高額となる。このため、導電電極プラグ３０を多数使用する従来の電極式液面計は販売価格が高価になり経済性の欠陥となることがある。
【００２１】
本出願に係る発明の目的は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、例えばボイラ等の高温高圧といった過酷な環境下でも信頼性が高く、また比較的簡単な取り付け構造とすることができ、長期に渡る安定した検知を可能とすると共に、構造の単純化を図り、長寿命で廉価の高耐熱高耐圧性を備えた液体検知装置及びこの液体検知装置を用いた液面検出装置を提供しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、請求項１に記載のように、棒状に形成した棒状金属体の一端面に超音波発信及び受信機能を備えた超音波センサを密着固定し、該超音波センサから発信した超音波を該棒状金属体の一端面から先端側の界面に向けて伝播させ、該界面から射出された超音波の反射波を該界面から前記超音波センサで受信する超音波プラグを有し、前記超音波センサで受信した受信エコーに基づいて前記反射波の有無を判別し、該判別結果に基づいて前記棒状金属体が液体を検知したか否かを判断することを特徴とする液体検知装置にある。
【００２３】
第２の発明は、請求項２に記載のように、上記第１の発明において、前記棒状金属体は、先端部に径方向に沿って貫通する開口部が形成され、該開口部の内壁面の中で軸方向に沿って対向する内壁面の一方を前記界面とし、該界面と対向する内壁面を該界面から射出される超音波の反射面としたことを特徴とする。
【００２４】
第３の発明は、請求項３に記載のように、観測対象の液面変位に応じて内部の液面が変動する管体と、前記管体の壁面を上下方向に沿って間隔を有して貫通し、先端部が管内に挿入される上記複数の超音波プラグと、前記複数本の超音波プラグで受信した受信エコーに基づいて前記反射波の有無を判別し、該判別結果に基づいて前記超音波プラグが液相に存在しているか否かを判断して液面を検知する液面検知手段とを有することを特徴とする液面検出装置にある。
【００２５】
第４の発明は、請求項４に記載のように、上記第３の発明で、前記複数の超音波プラグの液面検知位置に対応して複数の表示灯を備えた表示器を有し、前記液面判断手段で検知した超音波プラグに対応の液面検知情報に応じて前記複数の表示灯を点灯、消灯させることを特徴とする。
【００２６】
第５の発明は、請求項５に記載のように、上記第３または第４の発明で、前記超音波プラグは、棒状金属体が前記管体の壁面に溶接で固定されていることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態における例示が本発明を限定することはない。
【００２８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る第１の実施の形態について図１から図６を参照して説明する。図１は本発明による液面検出装置を火力発電所のボイラ用に適用した水位検出装置の全体構成を示す概略図、図２（ａ）は図１の超音波プラグの取り付け状態を示す横断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ部詳細図、（ｃ）は図２（ｂ）のＢ矢視図である。
【００２９】
図１において、１は高温高圧の液体が収容されるボイラ本体のタンクであり、１０は前記タンク１内の水位を検出するための耐圧鉄鋼管製の圧力水管（コラム）である。
【００３０】
前記圧力水管１０は、前記タンク１の側面側に垂直方向に沿って配置され、前記タンク１の上方及び下方で導管１１ａ及び１１ｂを介して連通され、前記タンク１から高温高圧の液体が流入される。前記圧力水管１０と前記タンク１は導管１１ａ及び１１ｂによって連通されているため等圧となり、前記圧力水管１０の水位は前記タンク１の水位と略等しくなる。
【００３１】
前記圧力水管１０の管壁には、上下方向に所定間隔で貫通孔部が形成され、これらの貫通孔部に超音波プラグ１２が夫々貫通して取り付けられ、図６に示すように、各超音波プラグ１２を水平姿勢に保持して溶接ＷＤにより固定している。
【００３２】
本実施の形態における超音波プラグ１２は、図２（ａ）に示すように、ステンレス鋼製の中実丸棒で構成される超音波伝導体１３と、超音波伝導体１３の一端面にパッキン２を介して密着された送信及び受信機能を備えた超音波センサ１４と、この超音波センサ１４をパッキン２を介して超音波伝導体１３に一体的に密着固定するステンレス鋼製の袋ナット１５とにより構成され、袋ナット１５に超音波センサ１４を筒状のクッションゴム３を介して内包した状態で袋ナット１５を超音波伝導体１３の外周部に形成したねじ部にねじ込むことにより、袋ナット１５の底部で超音波センサ１４が超音波伝導体１３に押し付けられ、超音波センサ１４と超音波伝導体１３との間における超音波振動の授受が高効率に行われる。袋ナット１５の底部に形成した孔部から超音波センサ１４の導線４が引き出され、制御器１００に接続されている。
【００３３】
本発明による超音波プラグは、超音波が水等の液相内を通過する場合と、空気等の気相内を通過する場合とでは伝播特性が大きく異なり、気相では殆ど伝播せず、液相では良好に伝播するという特性を利用したものである。
【００３４】
本実施の形態の超音波プラグは、超音波の射出及び反射波を受信する界面と、超音波を反射する反射面とを共に超音波伝導体１３に設けるようにしたものである。
【００３５】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、超音波伝導体１３の先端部には、側面に矩形形状の開口部２５が径方向に形成されており、この開口部２５の内壁面のうち、長手方向後端側の後端面を界面１９（図２（ｃ）参照）、この界面１９と対向する長手方向前端側の前端面を反射面（水中反射面）２０としている。この界面１９及び反射面２０は共に平行面に仕上げられ、かつ超音波伝導体１３の長手軸方向と直交する平面に仕上げられている。したがって、超音波伝導体１３を長手軸方向に沿って伝播する超音波は界面１９から真っ直ぐ射出され、反射面２０から真っ直ぐ界面１９に向けて反射する。その際、開口部２５内が水で浸っていると、開口部２５内における超音波伝播の減衰が小さいため、界面１９では反射面２０からの反射波を十分に受信することができ、この反射波と超音波プラグ３０の配置されている高さに基づいて液面を検出することができる。
【００３６】
すなわち、本実施の形態の超音波プラグ３０は、開口部２５の対向する前後端壁面（界面１９と反射面２０）間に水等の液体が存在するか否かによってオン／オフするスイッチとして機能する。
【００３７】
また、開口部２５には、上下に内壁面２５ａと２５ｂが形成され、界面１９から射出される射出波および反射面２０からの反射波の中で開口部２５の外に漏れ出ようとする該射出波及び反射波がこれら上下の内壁面２５ａと２５ｂに反射し、上方及び下方の超音波プラグ３０に影響を及ぼさないようにしている。したがって、開口部２５の開口向きを超音波伝導体１３の後端側（圧力水管１０の外に露出する部分）に表示する表示部を設けておけば、超音波伝導体１３を圧力水管１０に溶接する際の目安となる。なお、圧力水管１０は鉄鋼製であり、超音波伝導棒１３はステンレス鋼製であるため容易に溶接を行うことができる。
【００３８】
また、図６に示すように、超音波伝導体１３を加圧水管１０に溶接で固定する際、超音波伝導体１３を水平に固定することは実際上困難であるが、超音波伝導体１３自体に反射面２０を有しているため、超音波伝導体１３の取り付け精度が超音波の射出と反射及び受信に影響を及ぼすことはない。
【００３９】
図６において、袋ナット１５の後端部にゴムカバー２４を装着し、防滴構造とすることにより、屋外に設置した場合に対処できるようにしている。
【００４０】
また、本実施の形態の超音波プラグ１２は、高温高圧の環境、例えば５００℃、３４．３Ｍｐａにも耐え得る構成としている。
【００４１】
なお、パッキン２は超音波伝導体１３の一端面と超音波センサ１４の送受信面をなす前端面との間に隙間が存在するとその間で超音波振動が減衰して送信波及び受信波が弱まるので、固相であるパッキン２を超音波伝導体１３と超音波センサ１４との間に配置し、送受信波である超音波振動の減衰を防止している。
【００４２】
また、前記超音波伝導棒１３と前記超音波センサ１４との接合面に密着されるパッキン２は、超音波の通過伝播の良い絶縁性のものが使用される。
【００４３】
上記した構成の超音波プラグ１２は、圧力水管１０内に挿入される部分が１部材の超音波伝導体１３のみであり、この超音波伝導体１３は中実の丸棒で構成されている高温耐食性に優れたステンレス鋼製であるため、圧力水管１０内で早期に腐食等によって傷むことが少なく、また寿命が長いため、貫通孔に差し込んで溶接するという簡単な処理で、５００℃、３４．３Ｍｐａの環境にも十分耐え得るものである。
【００４４】
各レベル位置に配置されている複数の超音波プラグ１２の各超音波センサ１４は夫々導線４を介して制御器１００に接続されており、制御器１００において、各超音波プラグ１２に対し、例えばリング式切り換え回路（不図示）を介して超音波送信回路２２と超音波受信回路２３（図３ではこれらをまとめて超音波送信・受信回路１００ａと示している）が切り換え可能に接続されている。
【００４５】
各超音波プラグ１２による検出結果から、制御器１００における制御によって、圧力水管１０内の水位、すなわちタンク１内の水位が検出されて、その水位が水位表示部１０１に表示される（図３参照）。さらに、制御器１００は、遠隔地に設置された遠隔水位表示器１１０に水位の検知結果を送信する。そして、遠隔水位表示器１１０は同様に水位結果を水位表示部１１１に表示する。
【００４６】
制御器１００及び遠隔水位表示器１１０で水位を表示する方法は、図１に示すように、各超音波プラグ１２に対応したランプを設けて、水中であると検知した超音波プラグ１２に対応するランプを例えば緑色に点灯し、水蒸気中であると検知した超音波プラグ１２に対応するランプを例えば赤色に点灯する。その他にも、このように検出された水位をデジタル表示とすることもできる。
【００４７】
制御器１００を構成する超音波送信回路２２と超音波受信回路２３とは、図４に示すように構成されている。
【００４８】
超音波送信回路２２は、ＮＡＮＤ回路２２ａと、ＮＯＴ回路２２ｂと、抵抗２２ｃ，２２ｄと、ダイオード２２ｅと、トランジスタ２２ｆと、パルストランス２２ｇとにより構成されており、ＮＡＮＤ回路２２ａの一方の入力端子Ｘには超音波の出力タイミングを制御する制御パルス波（本実施の形態では３００Ｈｚ）が入力し、他方の入力端子Ｙには射出される超音波である制御キャリア波（本実施の形態では１０ＭＨｚ）が入力される。ＮＡＮＤ回路２２ａからは制御パルス波が出力されるタイミングで１０ＭＨｚの制御キャリア波がＮＯＴ回路２２ｂに出力され、ＮＯＴ回路２２ｂからの反転出力によってトランジスタ２２ｆがオンしている間、パルストランス２２ｇの一次側への通電が行われ、２次側から昇圧したパルス信号が超音波センサ１４の送信部に出力され、１０ＭＨｚのパルス信号が超音波伝導体１３に伝播される。
【００４９】
超音波伝導体１３では、１０ＭＨｚの超音波が先端に向けて伝播し、先端部に形成された開口部２５の界面１９から射出される。界面１９から射出された１０ＭＨｚの超音波は、対向する反射面２０に向かうが、この超音波プラグ１２の高さ位置に液面がなければ、当該超音波プラグ１２の超音波伝導体１３の開口２５は気相の雰囲気中に存在するので、射出される超音波は大きく減衰し反射面２０からの反射波を界面１９で受信し、受信回路２３で検出されることは殆どない。
【００５０】
受信回路２３は、抵抗２３ａ，２３ｇ，２３ｉ，２３ｋ，コンデンサ２３ｄ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｍ、２３ｌ、ダイオード２３ｂ，２３ｃ、オペアンプ２３ｅにより構成され、超音波センサ１４の受信部で受信した受信データをオペアンプ２３ｅに入力し、所定レベル以上の受信データを表示用変換回路１００ｂに出力する。
【００５１】
反射面２０からの反射波は、超音波プラグ１２の開口部２５が液相にある場合には上述のように超音波伝播の減衰が小さいため比較的強い水中反射波が得られ、受信回路２３により液面検知が認識され、これが表示器に表示されることになる。
【００５２】
この受信回路２３により受信する波形を図５に示す。
【００５３】
図５（ａ）は、超音波プラグ１２の開口部２５が気相に存在している場合を示し、図５（ｂ）は超音波プラグ１２の開口部２５が液相に存在している場合を示す。また、図５において、Ｖは電圧、Ｔは送信エコー、Ｂ１は界面反射波エコー（第１回）、Ｂ２は界面反射波エコー（第２回）、Ｄは遅れエコー、Ｗは水中反射波エコー、ｔは時間を示している。なお、遅れエコーＤとは、超音波伝導体１３の径方向を横切るエコーであって、水中反射波エコーＷは遅れエコーＤの後に現れる。
【００５４】
この水中反射波エコーの存否によりこの超音波プラグ１２が水相にあるか気相にあるかを検知することができる。そして、この検知結果に基づいて制御器１００によりタンク１内の水位が検出される。
【００５５】
図５において、超音波センサ１４の送信部から超音波伝導体１３に伝播した超音波は、界面１９で反射面２０に向かう振動と、開口部２５内には向かわずに界面１９で反射し受信部に向かう振動とが存在し、界面１９で反射し受信部に向かう振幅の大きな振動を検知し、これが第１回界面反射エコーＢ１として表示される（さらに界面１９に向かい再び反射するものが第２回界面反射エコーＢ２となる）。なお、前記送信部から送信される振動は直接前記受信部において受信され、これが送信エコーＴとして送信直後に検出され、送信開始時をｔ＝０とすると、この送信エコーＴの受信時刻ｔ１、その後に受信する第１回界面反射エコーＢ１の受信時刻ｔ２、遅れエコーＤを受信するを受信時刻ｔ３，ｔ３´、水中反射エコーＷを受信する受信時刻ｔ４、第２回界面反射エコーＢ２を受信する受信時刻ｔ５は超音波プラグ１２の特性によって予め分かっており、これらの受信時刻が制御器１００に予めインプットされている。
【００５６】
したがって、予めインプットされているこれらの受信時刻と受信回路２３で処理した受信データとを比較することにより、検出した受信データに水中反射エコーＷが存在しているか否かが判別でき、図５（ａ）にあっては、遅れエコーＤの後に検知した情報は時刻ｔ５であるから水中反射エコーＷではなく、第２回界面反射エコーＢ２と判定され、この超音波プラグ１２は気相に存在していると判断される。
【００５７】
また、図５（ｂ）に示す場合は、超音波プラグ１２の開口部２５が液相内に存在しているので、遅れエコーＤの後に検知したエコーは時刻ｔ４であるから、水中反射エコーＷと判定され、この超音波プラグ１２は液相に存在していると判断される。
【００５８】
本実施の形態において、圧力水管１０には最高５００℃の熱水が流入するが、超音波伝導体１３の長手方向の超音波センサ１４側は、例えば約５０ｍｍの長さの部分が圧力水管１０の外側に突出して外気による強制冷却で冷却されている。
【００５９】
したがって、超音波伝導体１３の超音波センサ１４側の端部は、冷やされて最高約２００℃以下に温度が低下する。これより、最高使用温度が例えば３００℃の超音波センサ１４が使用可能となる。
【００６０】
さらに、超音波伝導体１３と超音波センサ１４の接合面にはパッキン２が設けられ、このパッキン２が断熱材として機能するため、当該接合面の温度をさらに低下させることができる。
【００６１】
また、図２（ａ）に示すように、圧力水管１０内には復水落下遮蔽板５が垂直方向に設けられ、導管１１ａからの蒸気をこの復水落下遮蔽板５に当てて復水として圧力水管１０の下方に落下させているため、この復水落下遮蔽板５によって、超音波伝導体１３に直接蒸気が吹き付けられることはない。なお、図１において超音波伝導体１３の位置を分かりやすくするために、導管１１ａ、１１ｂと超音波伝導体１３とは平行に描いているが、図２（ａ）に示すように、導管１１ａ、１１ｂと超音波伝導体１３とは実際には直交するように配置されている。
【００６２】
このように、本第１の実施の形態によれば、超音波プラグ１２が液相に接触するか否かによって、超音波センサ１４で受信される反射波に水中反射波が存在するか否かの違いがあることを利用することにより、所定の超音波プラグ１２が配置された位置に水相があるか否かを検知することができ、この検知結果に基づいて制御器１００及び遠隔表示器１１０によって圧力水管１０内、すなわちボイラ１内の液量を検出して表示することができる。
【００６３】
なお本実施の形態における超音波プラグ１２は、ボイラの水位を検出するために水平姿勢で上下に複数並設して用いているが、この超音波プラグ１２は液体の有無を検出するセンサとして用いることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、圧力水管１０の壁面に対して超音波プラグ１２を水平方向に沿って貫通固定しているが、例えば超音波プラグ１２の超音波伝導体１３の長さが異なるものを複数本用意し、これらの長さの異なる超音波プラグ１２を上下方向に沿って配置することにより液面を検出できるようにしても良い。
【００６５】
（第２の実施の形態）
上記した第１の実施の形態では、超音波プラグ１２は超音波伝導体１３の先端部に開口部２５を形成し、超音波伝導体１３自体で界面１９と反射面２０を有するものであるが、超音波伝導体の先端部にこのような開口部を設けず、そのまま中実丸棒の形状とし、この中実丸棒のままの超音波伝導体の先端面を界面とし、例えば加圧水管１０内に差し込んだ超音波伝導体の先端の界面と、該界面と対向する加圧水管１０の内壁面を反射面とするようにしても良い。
【００６６】
このように構成することで、超音波伝導体の構造をより単純化することが可能となる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、棒状金属体の界面から射出された超音波が液相を通して反射し該界面で受信される場合と、気相を通して反射し該界面で受信される場合とでは減衰に大きな差があるので、例えば超音波プラグが液相に浸っている場合に液体の存在を検知することができる。このため、従来のように電極を必要としないことから、部品も少なくて済み、構成の簡素化が図れ、また棒状金属体の材質を選択することにより耐食性に優れた廉価な液体検知装置を提供することができる。
【００６８】
また、部品腐食等による短絡の心配もなく、誤検知のおそれもない。
【００６９】
請求項２に係る発明によれば、超音波プラグの棒状金属体事態に界面と反射面とを設けたので、超音波プラグの固定状態に関係なく、界面から射出された超音波を該界面に向けて確実に反射させることができる。
【００７０】
請求項３に係る発明によれば、棒状金属体の界面から射出された超音波が液相を通して反射し該界面で受信される場合と、気相を通して反射し該界面で受信される場合とでは減衰に大きな差があることを利用して液面を検出する構成なので、従来のように電極を不要とし、簡単な構成で確実にボイラ等の液面を検出することができる。
【００７１】
また観測対象の液面変位、例えば火力発電所のボイラーの液面を検出するのに用いられる場合、高温・高圧の環境下にさらされる超音波プラグはステンレス鋼製の棒状金属体のみなので、長寿命化を図ることができる。
【００７２】
請求項４に係る発明によれば、従来と同様に表示灯の点灯、消灯で液面を即座に把握することができる。
【００７３】
請求項５に係る発明によれば、超音波プラグは溶接で管体の壁面に固定することができるので、従来のように高トルクでプラグを加圧固定する必要がなくなり、部品の損傷を防ぐことができ、プラグの長寿命化を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液面検出装置を火力発電所のボイラ用に適用した水位検出装置の全体構成を示す第１の実施の形態の概略図。
【図２】（ａ）図１の超音波プラグの取り付け状態を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部詳細図、（ｃ）は（ｂ）のＢ矢視図。
【図３】図１の制御器のブロック図。
【図４】図３の送受信回路の回路図。
【図５】図３の受信回路で受信したエコーと超音波導電体内の超音波の伝播の関係を示す図で、（ａ）は気相内に存在する場合、（ｂ）は液相内に存在する場合を示す。
【図６】超音波プラグの取り付け状態を示す縦断面図。
【図７】従来の導電電極式液面計の概略図。
【図８】図７の導電電極を示す断面図。
【図９】図８の導電電極の取り付け状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…タンク
２…パッキン
３…クッションゴム
４…導線
５…復水落下遮蔽板
１０…圧力水管
１１ａ、１１ｂ…導管
１２−１〜ｎ…超音波プラグ
１３…超音波伝導体
１４…超音波センサ
１５…袋ナット
１９…界面
２０…水中反射面
２２…超音波送信回路
２３…超音波受信回路
２４…ゴムカバー
２５…開口部
３０−１〜ｎ…導電電極プラグ
３１…電極
３２…絶縁部
３３…メタライズ溶着部
３４…固定金属体
３５…メタルタッチ部
３６…セラミックキャップ
３７…結線部
３８…袋ナット
３９…台座
１００…制御器
１０１…水位表示部
１１０…遠隔水位表示器
１１１…水位表示部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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