(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクにおける液体レベルを決定するために使用される装置であって、
鉛直に配置されたパイプの形態で、前記タンクの底面に上に、該底面から空間を隔てて開口している導波管と、
前記導波菅を通して、液面に向かって下方に進むマイクロ波を送り、該液面から反射した該マイクロ波を受取って、液面レベルを決定するレベル測定装置と、
前記タンクの底面上で、前記パイプの開口部の下部に配置され、前記レベル測定装置からの前記マイクロ波の進行方向に対して傾斜した傾斜面を有し、該底面に入射するマイクロ波の大部分を吸収する一方で、該底面からの反射を僅かに許す吸収材で形成された吸収装置と、
を備え、
前記レベル測定装置は、前記導波管の前記開口部より下の液レベルをも決定すると共に、前記タンク底面からの前記僅かな反射で、前記タンクの空も決定する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記吸収装置は、入射するマイクロ波に面する、先端が尖っている複数の突起部を有し、複数の該突起部をつなげたプレートとして形成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
複数の前記突起部は、密接に配置された複数の角錐から成ることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２及び３のいずれか一項に記載の装置において、
前記突起部は、所望の厚さのプレート上に設置され、該プレートと該突起部とは互いに一体となっていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１及び２のいずれか一項に記載の装置において、
前記吸収装置の素材が炭素の成分を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記吸収装置の素材は、１．８より大きい誘電率と、炭素成分がなければ−１６５℃の温度では砕けやすくなる、上限４%までの炭素重量の添加剤とを有することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記吸収装置の素材は、フルオロポリマ樹脂を有することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置において、
前記素材は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）を有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記吸収装置は、前記タンクの底面に接着され、または、フレームを利用して、該タンクの底面にねじで留められることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体、例えば、液化ガスを保管するために考え出されたタンクの底面に装着させる、マイクロ波用吸収装置に関する。
【０００２】
【背景の技術】
タンクの天盤に載置されたレーダーを使用することは、タンクに保管される液体または固体粒形などの材料形態において、材料の表面のレベルを決定するための今日一般の技術である。この技術の応用装置のいくつかにおいて、タンク内の材料の表面に向かって下向きの、レーダーから送られるマイクロ波用導波管として、垂直に取り付けられたパイプが使用される。その際、このマイクロ波は、反響音として材料の表面によって反射されて、レーダーの受信機に送り返される。送信されたマイクロ波信号、そして、表面によって反射した同じ信号のための伝搬時間を分析することにより、タンク内の材料のレベル、表面までの距離を決定することが可能である。前記技術は多機種のタンクにおいて、例えば、油または油から精製される製品を保管するためのタンクおよび液槽において採用される。
【０００３】
レーダーによって容量のレベルを測定するための上記に示された技術は、現在まで、ある種類のタンクにおいて使用されなかった。その一例は、液化ガスの保管のための船舶上のタンクである。これらのタンクは、通常、大きい長方形のブロック状であり、その底面の面積はフットボール・ピッチと同規模の大きさの場合があり、かつ最高３０ｍの高さを有する大きさに設計されている。
【０００４】
そのような場合、タンクの壁は、おおよそ１ｍｍの厚さの薄い金属膜でできている。その膜は、木製構造で支持される場合もある。それによって、全体の構造を軽量にすることができる。この種類のタンクの底面積は大きいので、液体、すなわち液化ガス、のレベルが高度な精度で読みとれることが極めて重要である。面積が大きいということは、液面の小さい変化が、液体容積において比較的大きい変化に相当することを意味する。導波管として作用しているパイプを使って、レーダーが測定のために使用される場合、よりハイレベルの測定が制御された方法で実行され、良好な測定結果を生ずる。導波管として作用しているパイプはタンクの底面より上にその端で開口部を有しなければならない。その理由は、液化ガスで周期的に満たされるタンクが示す温度の大幅な変化によって、パイプの長さがかなり変化する場合があるからである。従って、レーダーレベル測定器によって測定が行われる場合、タンクの底面近くの液面測定は空きスペースにおいて実行される。
【０００５】
タンクの底面近くの液体表面レベルにおいて、レーダーを使用して判定ができるようにするために、液体の表面が引き起こす反響音と比較して、底面が過度に大きい反響音を作り出さないようにすることは、非常に重要である。
【０００６】
この点における1つの問題は、液化ガスのためのタンクの底面を作る金属膜タイプのものは、使用される波長によっては非常に強い反響音を作り出すということである。これらの問題点のため、レーダーによるレベル測定の技術は液化ガスのための、金属膜タイプで長方形のブロック状のタンクにおいては採用されてこなかった。
【０００７】
【発明の開示】
本発明に係る吸収装置は、レーダーから発するマイクロ波用の導波管として使用されタンク内の液体の表面までの距離を測定するパイプの開口部の下に配置される。この吸収装置の目的は、タンクの底面において、液体面によって反射される波を妨害する可能性がある反響音を発生させないようにすることである。
【０００８】
本発明の態様に従って、レーダーレベル測定装置によって、タンク内の液レベルを決定するための装置が提案される。この装置は、
鉛直に配置されたパイプの形態で、前記タンクの底面に上に、該底面から空間を隔てて開口している導波管と、
前記導波菅を通して、液面に向かって下方に進むマイクロ波を送り、該液面から反射した該マイクロ波を受取って、液面レベルを決定するレベル測定装置と、
前記タンクの底面上で、前記パイプの開口部の下部に配置され、前記レベル測定装置からの前記マイクロ波の進行方向に対して傾斜した傾斜面を有し、該底面に入射するマイクロ波の大部分を吸収する一方で、該底面からの反射を僅かに許す吸収材で形成された吸収装置と、
を備え、
前記レベル測定装置は、前記導波管の前記開口部より下の液レベルをも決定すると共に、前記タンク底面からの前記僅かな反射で、前記タンクの空も決定する、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の目的は、液体表面から反射されるマイクロ波信号の信号の強さと、タンクの底面によって反射される信号の強さとの相違を十分大きくし、レーダーレベル測定器によってこれらの信号が混同されることがないことを確実とすることである。
【００１０】
当該装置および方法は、特に、閉塞する特性のない液体を有するタンクにおいて使用されることを目的とする。それは、主に液化ガスの保管のためのタンクでの使用が意図される。当該吸収装置が、長期間その機能を果たす必要がある場合、タンクに保管された材料は、粘着性のある材料が吸収装置の表面に堆積するような性質を有することはできない。
【００１１】
吸収装置は、好ましくは、フルオロポリマー樹脂、例えば、ポリテトラフロロエチレン（PolyTetraFlouroEthylen[PTFE]）から成る材料でできている。
【００１２】
例えば、この材料は、商品名テフロン(商標TEFLON)の下で知られている。
【００１３】
加えて、この材料は炭素粉末の成分を有する。それによってマイクロ波の吸収性が与えられる。
【００１４】
当該吸収装置は、先端の尖った突起部を有しており、突起部の先端が入射するマイクロ波に面している。当該吸収装置は、好ましくは、吸収素材の連結プレート上に、多くの密接して配置された角錐状のものとして設計される。
【００１５】
この種の設計は、また、反響音のない部屋における音を吸収するための装置に使われている。角錐の形をした突起部を使用する理由は、その吸収装置と接触するマイクロ波は、吸収素材の連続的に増加しているエリアに衝突するからである。それによって、マイクロ波の、空中（または他のガス）の伝播から吸収素材の伝播への転換は穏やかになる。その結果、タンクの底面で望ましくない反射が生じることなく、マイクロ波を効果的に吸収することができる。
【００１６】
その断面積が深さによって増加するので、マイクロ波の吸収は、吸収装置の深いところであればあるほど効果が上がる。
【００１７】
本発明の吸収装置の利点の一つは、液化ガスの入ったタンクで、底面の近くであっても、レーダーレベル測定器を使用して高度な精度を有する液面の測定ができるようにすることである。他の利点は、「空のタンク」として定義される高さにまで下げて液レベルを測定することが可能であるということである。
【００１８】
更なる利点は、不適当なものまたは材料を入れる場合のリスクなく、提案された吸収素材を前述の種類のタンクに挿入することができるということである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のいくつかの実施形態について、図面を使って以下に説明する。
【００２０】
図１において、液化ガス１はタンク２に保管される。タンク３の底面は、金属膜から成る。タンクの壁４は、図面において部分的に図で示される。
【００２１】
タンク２の天盤の中、つまりタンク２の天盤を通って、パイプの形をした垂直の導波管５が、配置される。この導波管５は、タンクの底面３より少し上部で終端する。それにより、導波管５は下方に向かって開口する。導波管５の上部において、マイクロ波レーダー６が取り付けられる。すでに言及したように、このレーダー６は、液体表面７によって反射するマイクロ波信号を、導波管５を介して送る。これは、反射したマイクロ波信号がレーダー６によって受け取ることができることを意味する。送信されたものおよび受け取られた信号のための伝播時間を分析することによって、タンクの液体表面７のレベルは、周知の方法によって決定することができる。図１において、 液体表面のレベルは低い、すなわち、導波管５の開口部の少し下を示している。
【００２２】
通常は、反射されたマイクロ波の受信機が、液体表面７から生じる反響音と、液体表面のすぐ下に配置される底面３から生じる反響音との間に差異を認めることは、非常にむずかしい。これを調整するために、本発明の態様に従って、導波管５の開口部の下部において、吸収装置８をタンク２の底面３上に装着した。この吸収装置８は、導波管５からの、液体表面７によって反射されない、その表面上に入射するマイクロ波エネルギーの大部分を吸収することであり、それによって、反響音が防止される、すなわち、それは、底面３でつくられ、レーダー６の受信機に送られる反射波である。
【００２３】
底面３上に入射するマイクロ波エネルギーの大部分を吸収することが、吸収装置８の目的である。これを達成するために、吸収装置は高度にマイクロ波エネルギーを吸収する素材から成る。このために、PTFE形態の可塑材が、本実施形態において選択された。本実施形態において、問題となる波長のマイクロ波に関して良好な吸収能力を有する素材である炭素微粉の成分については、テフロン商標を有する素材が使用される。この実施形態において、炭素微粉の濃度は、１%である。
マイクロ波が前記効果的な吸収素材から成る平面上に入射した場合、吸収装置の表面において反射された波が生じるという危険性がまだある。この結果、マイクロ波の前方への動作方向に向かって断面積を増やすというような方法で、吸収装置を構成する。そのため、実施形態において、吸収装置８は密接に配置された起立角錐９として構成される。角錐は、吸収装置を保持する共有プレート１０に、連続して適切に取り付けられる。そこにおいて、角錐の基礎表面は共有プレート上に載せられる。プレート１０は、タンク２の底面３に接着することができる。あるいは、個々の角錐９の基礎表面を、長方形ブロック１１の上に起立させ、これらの長方形ブロック１１を、例えば、接着剤で互いに接続させ、同様に底面上に装着させることができる。好ましくは、吸収装置はタンクの底面に溶接される金属プレートおよび吸収装置を作るフレームの間で固定され、そのフレームは金属プレートにねじによって固設される。
【００２４】
上記したように、吸収装置のための素材の選択は、PTFE素材である。
【００２５】
所望のパラメータを有する他の素材を使用することができるので、これは重要でない。本発明によれば、使用のための要件は、素材が１．８を超える相対的な誘電率を有するということである。さらに、その素材は炭素を最高4%まで組み入れる性能を有しなければならない。というのは、それがなければ、液化ガスを有するタンクで起こりうる、−１６５℃まで温度が低温になった場合に、砕けやすくなってしまうからである。
【００２６】
吸収装置の高さは、当然、使用されるマイクロ波の長さに、適するようにする。
【００２７】
本実施形態における例示のように、波長が空き空間において３ｃｍであるときに、角錐の高さは３０ｍｍおよびプレートの厚さは１５ｍｍである。従って、吸収装置全体の高さは、４５ｍｍである。暗に、これはタンクの底面から３０ｍｍまで、液体表面のレベルを測定することを可能にすることを意味する。つまり、３０ｍｍというレベルは、空のタンクとして定義することができるので、これは完全に許容範囲である。また、この吸収装置はマイクロ波エネルギーの１００％を吸収することが必要でないことに言及したい。その理由は、定義によってタンクがいつ空であるかを決定することができるので、底面３からの残留反響音が残ることは有利だからである。
【００２８】
本発明の範囲内で、以上の実施形態はさまざまな方法に変化させることができる。
【００２９】
このように、吸収装置の先端が尖った突起部、すなわち、上述の角錐は、他の幾何学形によって置き換えることができる。さらに、吸収装置の素材は複数の方法で変えることができ、要件としては、その素材はマイクロ波エネルギーを吸収しなければならず、また、それはタンク環境において受け入れられる組成を有しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  液体が保管され、底面に向かってマイクロ波を送る導波管の下のタンク底面部分に、本発明による吸収装置が設置されているタンクの切取断面図である。
【図２ａ】  前述の吸収装置の上からの平面図である。
【図２ｂ】  各錐体部品が分離した直角プリズムの上に立っており、一枚のプレートを作るために結びつけられている、前述の吸収装置の変形の断面図である。
【図１】
0004499972.tif 000002
【図２ａ】
0004499972.tif 000003
【図２ｂ】
0004499972.tif 000004