(57)【要約】  固体照明器および表示手段は、装置内の水位の正確な決定を容易にするため、高圧蒸気ドラムまたは類似の水／蒸気設備の使用に適する２色のポートを備えた水位計のために設けられる。照明器は光源としての２色の固体発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列と、ＬＥＤから与えられる光を水位計本体を通して観察スクリーン上で焦点合わせする精密レンズとから成る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する２色水位計において、
高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列を含み、エレクトロニクス分離体基板（１１）に装着される電子プリント基板（１０）と、
複数の観察ポートを含み、各ポートが前記発光ダイオード（１９）から生じる光を焦点合わせする平凸レンズ（１３）のような手段を含んでおり、前記ポートが前記発光ダイオード（１９）の数に等しくかつ前記発光ダイオード（１９）と位置合わせされているレンズ分離体基板（１２）と、
外ハウジングにある高温へ晒すことから前記プリント基板（１０）を分離する熱分離体（２６）と、
前記発光ダイオード（１９）から生じる光を操作者による検査のために投射する表示手段（１５）とからなることを特徴とする２色水位計。
【請求項２】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する２色水位計において、
高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列を含み、エレクトロニクス分離体基板（１１）に装着される電子プリント基板（１０）と、
前記発光ダイオード（１９）と位置合わせされる複数のポートを含む分離体基板（１２）と、
外ハウジングにある高温から前記プリント基板（１０）を分離する熱分離体（２６）と、
前記発光ダイオード（１９）から生じる光を操作者による検査のために投射する表示手段（１５）とからなることを特徴とする２色水位計。
【請求項３】
ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色水位計照明器において、
高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列を含み、エレクトロニクス分離体基板（１１）に装着される電子プリント基板（１０）と、
複数のポートを含み、各ポートが前記発光ダイオード（１９）から生じる光を焦点合わせする平凸レンズ（１３）のような手段を含んでおり、前記ポートが前記発光ダイオード（１９）の数に等しくかつ前記発光ダイオード（１９）と位置合わせされているレンズ分離体基板（１２）と、
外ハウジングにある高温から前記プリント基板（１０）を分離する熱分離体（２６）とからなることを特徴とする２色水位計照明器。
【請求項４】
ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色水位計照明器において、
高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列を含み、エレクトロニクス分離体基板（１１）に装着される電子プリント基板（１０）と、
前記発光ダイオード（１９）と位置合わせされる複数のポートを含む分離体基板（１２）と、
外ハウジングにある高温から前記プリント基板（１０）を分離する熱分離体（２６）とからなることを特徴とする水位照明計照明器。
【請求項５】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する請求項１又は２に記載の２色水位計において、
前記の高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列は、独立した作動のために並列に配置される少なくとも２個の前記第１色の発光ダイオードと、独立した作動のために並列に配置される少なくとも２個の前記第２色の発光ダイオードとを含む２色水位計。
【請求項６】
請求項３または４に記載のボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色水位計照明器において、
前記の高強度な狭いビームの第１色および第２色の発光ダイオード（１９）の配列は、
独立した作動のために並列に配置される少なくとも２個の前記第１色の発光ダイオードと、独立した作動のために並列に配置される少なくとも２個の前記第２色の発光ダイオードとを含む２色水位計。
【請求項７】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する請求項１，２又は５に記載の２色水位計において、
前記第１色は赤色である２色水位計。
【請求項８】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する請求項１，２、５又は７に記載の２色水位計において、
前記第２色は緑色である２色水位計。
【請求項９】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する請求項３，４又は６に記載の２色水位照明器において、
前記第１色は赤色である２色水位計照明器。
【請求項１０】
ボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定するために使用する請求項３，４，６または９のいづれか１項に記載の２色水位照明器において、
前記第２色は緑色である２色水位計照明器。
【請求項１１】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する方法において、
１個以上の第１色の発光ダイオードから第１光を投射し、
１個以上の第２色の発光ダイオードから第２光を投射し、
前記の第１光および第２光を蒸気および水を含むカラムを様々なレベルで通過させ前記発光ダイオードに対し前記カラムの対向する側に通し、
前記カラムに沿って垂直な様々なレベルで第１光および第２光の位置を観察し、
第１光および第２光の観察位置に基づき前記の様々なレベルの各々で水または蒸気の存在を決定するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する請求項１１に記載の方法において、
前記の様々な垂直のレベルの各々で水または蒸気の存在を決定するステップは、投射スクリーン上の第１光および第２光の観察位置に基づくことを特徴とする方法。
【請求項１３】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する請求項１１又は１２に記載の方法において、
前記の第１光を投射する段階は、独立した操作のために並列に配置される少なくとも２個の前記第１色の発光ダイオードを利用することを特徴とする方法。
【請求項１４】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する請求項１１,１２又は１３に記載の方法において、
前記の第２光を投射するステップは、独立した操作のために並列に配置される少なくとも２個の前記第２色の発光ダイオードを利用することを特徴する方法。
【請求項１５】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する請求項１１又は１２に記載の方法において、
前記第１色は赤色であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
ボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する請求項１１,１２又は１３に記載の方法において、
前記第２色は緑色であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、高圧ボイラードラムまたは他の類似の水／蒸気設備内の水位を正確に決定する装置に関するものである。さらに詳細には、本発明は、精密レンズの配列を通して焦点合わせされ、蒸気や水を通して投射され、観察スクリーンで表示される光を提供する垂直に配置された２色の固体発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列を利用する。ＬＥＤの配列内で各ＬＥＤに対応するレベルにおける蒸気や水の存在は、観察スクリーンで観察できる明瞭で明白な色の変化を生じるであろう。
【背景技術】
【０００２】
蒸気ボイラー内の水位を決定する２色光の設計および使用は、当該技術分野において十分に教示され、文書化されている。伝統的に、白熱光は光源としてカラーレンズを通過する。これらの設計は、その破損し易さ、効率、電力需要および寿命での数多くの欠点がある。白熱光源は、高温度で使用すると破損し易いフィラメントが利用される。このフィラメントは容易に損傷を受け、連続的な振動を受ける時に破断する。さらに、フィラメントの高い作用温度は白熱光の寿命を制限する。同じ白熱光源は点灯するために高レベルの電力を必要とし、この電力の僅かな部分が有効な光に変換される。残りの電力は主に熱として失われる。
【０００３】
本発明が進歩を提供する技術分野で数多くの液面指示装置を見出すことができる。米国特許２５１０７２９号明細書は、水と蒸気を含む垂直カラムがカラムを水平に通過する多数の孔を含み、対応するレベルにあるカラムの内容物の可視検査を可能にする指示計を記載している。操作者はカラムの内容物が水から蒸気へ移行するレベルを検査して決定できる。
【０００４】
米国特許２０２４８１５号明細書および米国特許２１１５８８９号明細書では、水、蒸気および光の反射特性および屈折特性を利用する指示装置が開示されている。各々の場合、操作者は、複数のゲージ内の個々のゲージを検査して水から蒸気への変化に応じたレベルに関連する色変化を観察することにより水／蒸気レベルを決定できる。米国特許２１１５８８９号明細書の装置は、より大きい間隔、特に、ゲージより遙かに下にある位置でゲージを可視的に検査する付加的手段を提供する。これらの各装置では白熱光源を介して光が提供される。
【０００５】
米国特許４８３６０２２号明細書は蒸気ボイラーに使用する２色フルビオグラフを説明し、光源から与えられる光強度の改良を提供し、フルビオグラフの維持周波数を減少することを目指す利点を含む。光は蛍光灯により与えられ、色は２つの平面を介して取り入れられる。一方の平面は彩色の赤色であり、他方の平面は緑色である。フルビオグラフは、ほとんどの従来の装置を実施不能にする不透明水または乱流水の状態での操作を可能にするために赤色光の強度を増加させる。別の長所は、この装置は度々、清掃する必要がないことである。伝統的に、ボイラー内に含まれる水の不純物はレンズに沈殿し、伝達される有効な光を徐々に減少するであろう。この結果は光度を増加することにより少なくされる。
【特許文献１】米国特許第２５１０７２９号明細書
【特許文献２】米国特許第２０２４８１５号明細書
【特許文献３】米国特許第２１１５８８９号明細書
【特許文献４】米国特許第４８３６０２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、蒸気ボイラーまたは類似装置内の水位を正確に、かつ安全で、経済的で効率の良い方法で決定でき、固体照明器と対応する観察スクリーンとを組み込んだ計測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
水位計照明器内で光源としての発光ダイオードの使用により、ほとんど、または、実質的に全電力が可視光に変換される低減された操作費用がもたらされる。さらに、発光ダイオードの通常の寿命は１００，０００時間である。発光ダイオードは連続した振動に影響されない。発光ダイオードは赤色光や緑色光を直接に生成でき、着色ガラスの必要性を排除する。最後に、発光ダイオードは操作のためにわずかな電力を要し、固体照明装置の使用は危険な環境で本質的に安全となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一つの態様によると、蒸気／水環境、例えば、ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色の１個のポートを備えた水位計が提供され、この水位計は、高強度で狭いビームの赤色／緑色発光ダイオードの配列と、エレクトロニクス分離体基板に装着される電子プリント基板と、複数の観察ポートからなる分離基板とを含み、この水位計はこれらの複数の観察ポートは前記発光ダイオードと個々に位置合わされ、また好ましくは前記発光ダイオードの数に実質的に等しい分離体基板と、熱伝達を減少させるオフセットスロットの列を含む外ハウジングにある高温からプリント基板を保護する熱分離体と、発光ダイオードから生じる光が操作者による検査のために投射される観察スクリーンのような表示手段とから成る。
【０００９】
本発明の他の態様によると、蒸気／水環境、例えば、ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色の１個のポートを備えた水位計照明器が提供され、この水位計照明器は高強度で狭いビームの赤色／緑色発光ダイオードの配列を含み、エレクトロニクス分離体基板に装着される電子プリント基板と、複数の観察ポートを含み、これら複数の観察ポートは前記発光ダイオードと個々に位置合わされ、また好ましくは前記発光ダイオードの数に実質的に等しい分離体基板と、熱伝達を減少するオフセットスロットの列を含む外ハウジングにある高温からプリント基板を保護する熱分離体とから成る。
【００１０】
本発明の一つの態様によると、蒸気／水環境、例えば、ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色の１個のポートを備えた水位計が提供され、この水位計は高強度で狭いビームの赤色／緑色発光ダイオードの配列を含み、エレクトロニクス分離体基板に装着される電子プリント基板と、複数の観察ポートを含み、これら観察ポートの各ポートが前記発光ダイオードから生じる光を焦点合わせする平凸レンズのような手段を含んでおり、またこれらポートが前記発光ダイオードと個々に位置合わされ、かつ好ましくは前記発光ダイオードの数に実質的に等しいレンズ分離体基板と、熱伝達を減少するオフセットスロットの列を含む外ハウジングにある高温からプリント基板を保護する熱分離体と、発光ダイオードから生じる光が操作者による検査のために投射される観察スクリーンのような表示手段とから成る。
【００１１】
本発明の他の態様によると、蒸気／水環境、例えば、ボイラー蒸気ドラム内の水位を決定するために使用する２色の１個のポートを備えた水位計照明器が提供され、この水位計照明器は、高強度で狭いビームの赤色／緑色発光ダイオードの配列を含み、エレクトロニクス分離体基板に装着される電子プリント基板と、複数の観察ポートを含み、これら観察ポートの各ポートが発光ダイオードから生じる光を焦点合わせする平凸レンズのような手段を含み、前記ポートが前記発光ダイオードと個々に位置合わせされ、かつ好ましくは前記発光ダイオードの数に実質的に等しいレンズ分離体基板と、熱伝達を減少させるオフセットスロットの列を含む外ハウジングにある高温からプリント基板を保護する熱分離体とから成る。
【００１２】
本発明の更なる態様では、１個以上の第１色の発光ダイオードから第１光を投射し、１個以上の第２色の発光ダイオードから第２光を投射し、前記第１光および前記第２光を蒸気および水を含むカラムを様々なレベルにおいて貫き、前記発光ダイオードに対し前記カラムに対向する側に配置された投射スクリーンに通し、カラムに沿って垂直な様々なレベルの投射スクリーン上の第１光および第２光を観察し、投射スクリーン上の第１光および第２光の観察位置に基づいて前記の様々な垂直レベルの各々での水または蒸気の存在を決定するステップからなることを特徴とするボイラー蒸気加熱器または類似の水／蒸気装置内の水位を決定する方法を提供する。
【実施例１】
【００１３】
本発明のシステムは２つの主要な構成要素、すなわち、照明器とレベル表示装置とから成る。
【００１４】
これらの２つの主要な構成要素は、図１Ａから分かるように従来の水位計２２と相互に作用する。従来の水位計２２はカラム２に沿って垂直に配置される一連のポート３から構成され、各ポートは光が通過できるガラスにより保護された開口４を含む。水ボイラーや類似装置に設置されると、水または蒸気、あるいはこれらの混合体はボイラーから管１を通してカラム２に流入するであろう。カラム２を検査することを欲する操作者は、一連のポート３を凝視でき、そして水位計内の水位、ひいてはそのボイラーを測定できる。
【００１５】
図２ａ、図２ｂ、図２ｃで分かるように、照明器１４とレベル表示装置２３は、照明器およびレベル表示装置の外ハウジング上のフック１８と、水位計のカラム２上のボルト１７との間に形成される接合により水位計２２と相互に作用する。
【００１６】
図３ａ乃至図３ｅを参照すると、照明器は赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）１９の配列を含む電子プリント基板（ＰＣＢ）１０と、ＬＥＤ１９の数と数が等しい平凸レンズ１３の配列と、従来の水位計に取付けるように適合する第１部分８および第２部分９から成る外ハウジング２０とから構成される。電子プリント基板１０は各ＬＥＤ１９に供給される電流を調整するための精密な抵抗体を利用する。さらに、電子プリント基板は、入力電力の連結点を提供し、個々の電子プリント基板１０の間のジャンパリングを可能にする各ＬＥＤ１９に対応する端子ブロックを利用する。電子プリント基板１０は外ハウジングの第１部分８と第２部分９に順番に取付けられるエレクトロニクス分離体基板１１に装着される。レンズ分離体基板１２はＬＥＤ１９の配列に隣接して配置され、外ハウジングの第１部分８と第２部分９に取付けられる。このレンズ分離体基板１２は、電子プリント基板１０上にあるＬＥＤ１９の数に等しい平凸レンズ１３の数を有する。これらの平凸レンズ１３は、光が水位計を通過するように外ハウジングの第１部分８上の熱分離体２６内の等しい数の穴部２１を通して光を焦点合わせする。
【００１７】
さらに、照明器の第１部分８と第２部分９は頂部から底部まで実質的に完全に延びるオフセットスロット２４の配列を含む。これらのスロット２４は水位計内で生じる熱伝達を制限するために設計され、オフセットされる。蒸気ボイラー用水位計の典型的な操作環境は非常に高温で、典型的には６９６°Ｆ（３６９°Ｃ）の範囲である。これらのスロットを設計に取り入れることにより、水位計から電子プリント基板組立体およびＬＥＤへの伝導による熱伝達が減少され、ＬＥＤは、こられの高い作用温度から絶縁される。
【００１８】
ところで、図４ａ、図４ｂ、図４ｃを参照すると、レベル表示装置２３は従来の水位計を通過した、ＬＥＤから伝達される光を観察する観察スクリーン１５と、使用されない赤色画像および緑色画像を遮断する調整可能な端板５と、従来の水位計に取付けのために適合する外ハウジングの第１部分１６と第２部分７とを含むことができる。調整可能な端板５は関係するレベルで開口６を提供し、望ましくない赤色光や緑色光の表示を遮断する。調整可能な端板５は、操作者がレベル間を明確に区別でき、エラーを減らすことができることを確実にする。
【００１９】
ところで、図５、図６を参照すると、第２熱分離体２５は水位計２２から観察スクリーン１５への熱伝達を減少するために設けられる。さらに、オフセットスロット２４の配列はレベル表示装置２３の頂部から底部まで実質的に完全に延びる。これらのスロット２４は、表示装置の機能を損なうかもしれない水位計２２内で生じる過剰な熱伝達を制限するために設計され、オフセットされる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
ここで教示される２色水位計および照明器は、一般的にボイラー蒸気ドラム、加熱器または類似の水／蒸気設備内の水位を決めるための改良手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）はポートの垂直の配列を示す従来の水位計の斜視図である。  （ｂ）は個々のポートの斜視図である。（ｃ）は個々のポートの分解斜視図である。
【図２】左から右への構成要素、すなわち、（ａ）のレベル表示装置、（ｂ）の水位計、（ｃ）の照明器を含む本発明の実施例によるシステムの斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例による照明器の分解斜視図である。  （ｂ）は（ａ）の照明器の完成斜視図である。（ｃ）は本発明の実施例によるエレクトロニクス分離体基板とレンズ分離体基板の分解斜視図である。（ｄ）はレンズの整列を含む（ｃ）のレンズ分離体基板の斜視図であってレンズの一つが分解図で示されている。（ｅ）は本発明の実施例による照明器の外ハウジングの分解斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施例による内部表示端板の斜視図である。  （ｂ）は本発明の実施例によるレベル表示装置の分解斜視図である。（ｃ）は（ｂ）のレベル表示装置の完成斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例によるレベル表示装置の分解斜視図である。
【図６】図５のレベル表示装置の完成斜視図である。
【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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【国際調査報告】
2006504964.tif 000009
2006504964.tif 000010
2006504964.tif 000011