(57)【要約】【課題】電極式のレベル検出装置を低コストに実現できるようにする。【解決手段】所定の液体が流入するとともに、その流入した所定の流体が流出する所定の容積を有する液槽内の液体レベルを検出するレベル検出装置であって、前記液槽内の液体の液面に向けて垂下して設けられている電極棒と、その電極棒からの信号を所定の時間を保って間欠的に入手する信号入手手段と、その信号入手手段が前記電極棒から前回の信号入力時と同じ所定の信号を入力したことに基づいて、又はその電極棒から前回の信号入力時と異なる所定の信号を入力したことに基づいて前記液槽内の液体レベルを判定するレベル判定手段とからなることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体が流入するとともに、その流入した所定の流体が流出する所定の容積を有する液槽内の液体レベルを検出するレベル検出装置であって、
前記液槽内の液体の液面に向けて垂下して設けられている電極棒と、
前記電極棒からの信号を所定の時間を保って間欠的に入手する信号入手手段と、
前記信号入手手段が前記電極棒から前回の信号入力時と同じ所定の信号を入力したことに基づいて、又はその電極棒から前回の信号入力時と異なる所定の信号を入力したことに基づいて前記液槽内の液体レベルを判定するレベル判定手段と、
を有することを特徴するレベル検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレベル検出装置において、前記レベル判定手段が前記液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内への所定の液体の流入を開始させ、又はその所定の液体の流入を停止させ、あるいはその液体の流入量を変化させる制御手段を設けたことを特徴とするレベル検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレベル検出装置において、前記レベル判定手段が前記液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内からの所定の液体の流出を開始させ、又はその所定の液体の流出を停止させ、あるいはその液体の流出量を変化させる制御手段を設けたことを特徴とするレベル検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のレベル検出装置において、前記液槽は複数個からなり、前記信号入手手段は各液槽にそれぞれ設けられている電極棒から順に入手するものであることを特徴とするレベル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレベル検出装置に係り、特に電極式センサを用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極棒を検出素子として用いた電極式センサからなるレベル検出装置は、液体を取り扱う技術分野、例えば水処理の技術分野等で多用されている。この従来の電極式センサを用いたレベル検出装置は、コモン電極棒の他に少なくとも長さの異なる２本の電極棒を有していて、これら複数の電極棒が液槽内の液面に向くように垂下して設けられている。
【０００３】
上記従来の電極式センサのレベル検出装置においては、液槽内の液面が長さの短い電極棒の下端面に達したときに、コモン電極棒とその長さの短い電極棒との間の電気導通により槽内の液面が所定の上限レベルに達したと判定できるように構成されている。そしてその判定に基づいて、例えば、その槽内への流体の供給を停止させたり、あるいはその槽内からの液体の排出を開始させるように、ポンプやバルブ等の機器を駆動制御するようにしている。また、液槽内の液面が長さの長い電極棒の下端面以下となったときに、コモン電極棒とその長さの長い電極棒間の電気導通が断たれることにより槽内の液面が所定の下限レベルに達したと判定ができるように構成されている。そしてその判定に基づいて、例えばその槽内への流体の供給を開始したり、あるいはその槽内からの液体の排出を停止するように、ポンプやバルブ等の機器を駆動制御するようにしている。
【特許文献１】特になし。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の電極式センサを用いたレベル検出装置は、電極棒からの検出信号に基づいてポンプやバルブ等の機器を操作しようとするときにコモン電極を除いた電極はチャタリングを防止するために、少なくとも長さの異なる２本の電極棒を必要とするので、電極数が多くなる欠点があるとともに、一つの電極式センサ毎に電極棒から入力した信号を処理するためのアンプ等の処理回路を必要とし、水処理装置のように多数の液槽（水槽）を有するときは、レベル検出装置全体の設備費が嵩むという欠点があった。
【０００５】
また、本出願人が別途提案している除鉄・除マンガン処理装置のように、水槽内に設けられた濾過層内に、常時、水面を維持するように水位を制御しなければならないときは、濾過層内に電極棒を挿入して水位を検出することができないので、新たな方式のレベル検出装置の出現が待たれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記欠点を除去するとともに、上記要望に応えるためになされたものであって、その目的は、多数の液槽があってレベル検出箇所が多数存在していても低コストにレベル検出ができるようにするとともに、電極棒を直接設置できない場所であっても、液面を判定できるようにしたレベル検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレベル検出装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の液体が流入するとともに、その流入した所定の流体が流出する所定の容積を有する液槽内の液体レベルを検出するレベル検出装置であって、前記液槽内の液体の液面に向けて垂下して設けられている電極棒と、その電極棒からの信号を所定の時間を保って間欠的に入手する信号入手手段と、その信号入手手段が前記電極棒から前回の信号入力時と同じ所定の信号を入力したことに基づいて、又はその電極棒から前回の信号入力時と異なる所定の信号を入力したことに基づいて前記液槽内の液体レベルを判定するレベル判定手段と、を有することを特徴している。
本発明の請求項２に係るレベル検出装置は、前記レベル判定手段が前記液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内への所定の液体の流入を開始させ、又はその所定の液体の流入を停止させ、あるいはその液体の流入量を変化させる制御手段を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項３に係るレベル検出装置は、前記レベル判定手段が前記液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内からの所定の液体の流出を開始させ、又はその所定の液体の流出を停止させ、あるいはその液体の流出量を変化させる制御手段を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項４に係るレベル検出装置は、前記液槽は複数個からなり、前記信号入手手段は各液槽にそれぞれ設けられている電極棒から順に入手するものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載のレベル検出装置は、液槽内の液体の液面に向けて垂下して設けられている電極棒と、その電極棒からの信号を所定の時間を保って間欠的に入手する信号入手手段と、その信号入手手段が前記電極棒から前回の信号入力時と同じ所定の信号を入力したことに基づいて、又はその電極棒から前回の信号入力時と異なる所定の信号を入力したことに基づいて前記液槽内の液体レベルを判定するレベル判定手段、すなわち、電極棒から入力した今回の信号と前回の信号とを対比して液体レベルを判定するレベル判定手段とからなるので、一本の電極棒の検出信号に基づいて液体のレベル検出ができるから低コストにレベル検出装置を実現することができる。また、電極棒を挿入できない場所（箇所）内の液体レベルであっても検出することができる。
本発明の請求項２に記載のレベル検出装置は、レベル判定手段が液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内への所定の液体の流入を開始させ、又はその所定の液体の流入を停止させ、あるいはその液体の流入量を変化させる制御手段を設けたので、容易に液体レベルを調整することができる。
本発明の請求項３に記載のレベル検出装置は、レベル判定手段が前記液槽内の液体レベルを所定の液体レベルと判定したときに、その液槽内からの所定の液体の流出を開始させ、又はその所定の液体の流出を停止させ、あるいはその液体の流出量を変化させる制御手段を設けたので、容易に液体レベルを調整することができる。
本発明の請求項４に記載のレベル検出装置は、液槽を複数個とし、信号入手手段を各液槽にそれぞれ設けられている電極棒から順に入手するようにしたときは、低コストにレベル検出装置を実現することができる。また、順にレベル検出が行われるので、つまり、任意に設定可能な所定の時間を保って間欠的に検出信号が得られるので、この検出信号に基づいてポンプやバルブ等の機器を駆動制御するときは、チャタリングを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係るレベル検出装置を除鉄・除マンガン装置に適用したときの概略構成図であり、ここでは、本発明に係る液槽として１個の濾過槽１と、１個の貯水槽１０とが示されている。なお、液槽としては、処理水槽等の他の水槽も存在するが、ここでは説明を簡単にするために２槽のみが示されている。
【００１０】
先ず、最初に濾過槽１から説明すると、この濾過槽１は、本出願人が別途提案している水処理装置で用いられているものである。この濾過槽１内には、その濾過槽１の底部から所定の間隔を保った上方に設けられた図示しないスクリーン（ストレーナ）が設けられていて、その上に砂利層、その砂利槽の上に設けられた砂層の二層からなる濾材層２が充填されている。そして、この濾過槽１の上部には、井戸水等の地下水からなる原水がバルブＶ1を有する配管３を介して供給されるように構成されている。そして、この供給される原水には、図示しないが配管３の途中に設けられているベンチュリ管（エジェクタ管）を介して空気（酸素）が溶解されるように構成されている。なお、配管３にはバルブＶ1を設けて原水の供給の開始と停止を行うようにしているが、このバルブＶ1に代えて図示しない原水の供給を行うポンプの駆動をＯＮ・ＯＦＦ制御して原水の供給の開始及び停止を行うようにしてもよい。なお、この濾過槽１内には、濾材層２の逆洗洗浄排水を排出するトラフも設けられているが、図示を簡略化するために省略されている。
【００１１】
図１中、Ｐ1はポンプであって、濾過槽１の底部側に接続されている配管４の途中に設けられていて、濾過槽１から処理水を排出できるように構成されている。なお、濾過槽１からの処理水を水位差で排出できるときはポンプＰ1は省略され、ポンプＰ1の代わりにバルブが設けられる。
【００１２】
上記濾過槽１は、原水中に含まれている鉄分を自触媒接触濾過を行って除去するもので、このため酸素の溶解された原水を速やかに、かつ大気に可能な限り触れさせることなく、濾材層２に供給するように構成されているとともに、濾過処理時には、常時、濾材層２の表面（上面）２ａより少し低い位置に水位２ｂが位置するように水位調整が行われている。この水位調整は、後述する電極式センサＬ1及び制御器Ｃを用いて行われるが、これについては後述する。
【００１３】
次に、貯水槽１０について説明する。この貯水槽１０は、上記濾過槽１内の濾材層２を逆洗洗浄するための洗浄水を貯留するためのもので、通常、濾過槽１と図示しない処理水槽との間に設けられる。この貯水槽１０には、ポンプＰ2を有する配管１１を介して洗浄水、すなわち、濾過槽１で処理された処理水が供給されるように構成されている。なお、図示の例では、ポンプＰ2を用いて洗浄水が貯水槽１０に供給されるように構成されているが、実際の水処理装置においてはポンプＰ1によって供給され、したがってポンプＰ1及びポンプＰ2は同一のポンプである。
【００１４】
図１中、Ｖ2はバルブであって、貯水槽１０の低部側に設けられた配管１２中に設けられていて、貯水槽１０内の処理水を図示しない処理水槽へ排出できるように構成されている。なお、貯水槽１０から処理水を処理水槽へ水位差で排出できないときは、バルブＶ2の代わりにポンプが設けられる。
【００１５】
この貯水槽１０は、濾過槽１の濾材層２を逆洗洗浄するための洗浄水を確実に確保するために、常時、所定の基準水位１３が保たれるように水位調整が行われる。この水位調整は、後述する電極式センサＬ2及び制御器Ｃを用いて行われるが、これについては後述する。
【００１６】
さて、電極式センサＬ1は濾過槽１の上部に設けられ、また電極式センサＬ2は貯水槽１０の上部に設けられていて、これら電極棒Ｌ10，Ｌ20は、水面に向けてそれぞれ垂下して設けられている。そして、電極式センサＬ1の電極棒Ｌ10の下端位置は、濾材層２の表面２ａの位置より少し上となるように決められ、また、電極式センサＬ2の電極棒Ｌ20の下端位置は、貯水槽１０の所定の上部の基準位置１３となるように決められている。
【００１７】
なお、電極式センサＬ1には、図示しないコモン電極棒（濾過槽１が導電性からなるときは、その濾過槽１をコモン電極とすることもできる。）の他に、濾過槽１内の水位が何らかの原因で異常に上昇したときの水位を検出する電極棒も設けられているが、ここでは省略されている。また、電極式センサＬ2には、図示しないコモン電極棒（貯水槽１０が導電性からなるときは、その貯水槽１０をコモン電極とすることもできる。）の他に、貯水槽１０内の水位が何らかの原因で異常に上昇したときの水位を検出する電極棒、及び貯水槽１０内の処理水が濾過槽１の洗浄水として用いられたときの下限水位を検出する電極棒も設けられているが、ここでは省略されている。
【００１８】
上記電極式センサＬ1，Ｌ2は、信号回線２０を介して制御器Ｃに接続されている。この制御器Ｃは、本発明のレベル判定手段及び制御手段を担うもので、図２に示されるように、ＲＯＭ３０に格納されているシステムプログラム及びＲＡＭ３１に格納されているワーキングデータを用いて所定の演算処理を行う中央処理部（ＣＰＵ）３２を中心に構成されていて、一種のプログラマブルコントローラ、いわゆるＰＣに形成されている。
【００１９】
上記ＣＰＵ３２には、Ｉ／Оユニット３３を介して上記電極式センサＬ1，Ｌ2からの検出信号を入手するセンサアンプ３４と、各種設定条件等を表示する表示ユニット３５と、上記電極式センサＬ1，Ｌ2からの検出信号の取込時間（スキャンタイム）等を任意に設定する設定ユニット３６と、バルブＶ1，Ｖ2及びポンプＰ1，Ｐ2等の駆動信号を生成する駆動ドライバ３７とが接続されている。なお、上記表示ユニット３５及び設定ユニット３６は、タッチパネルで構成して一つの表示設定ユニットとすることもできる。
【００２０】
以下、図３のフローチャートを用いて水位調整の制御動作を説明する。先ず、各電極式センサＬ1，Ｌ2からの信号取込（信号入手）は、濾過槽１及び貯水槽１０の順に所定の時間を保って間欠的に、つまりサイクリックに行われる。すなわち、制御器Ｃの設定ユニット３６によって少なくともバルブＶ1，Ｖ2及びポンプＰ1，Ｐ2等の機器がチャタリングを起こさないように設定された所定の時間を保って間欠的に順に行われる。
【００２１】
先ず、濾過槽１による濾過の開始後（ステップ１００肯定。以下、ステップを「Ｓ」とする。）、濾過槽３に設けられている電極式センサＬ1からの検出信号の取込みが行われ（Ｓ１０２、Ｓ１０４肯定）、その後、貯水槽１０に設けられている電極式センサＬ2からの検出信号の取込みが行われる（Ｓ１０６、Ｓ１０８肯定）。そして、この貯水槽１０からの信号取込み後には、再び濾過槽１からの信号取込みが行われる。このような信号取込みは、濾過処理が終了するまで継続される（Ｓ１１０）。図示の例では、電極式センサは２個の場合であるが、水槽が３個以上で電極式センサが３個以上の場合も同様に順に間欠的に行われる。
【００２２】
図４は、電極式センサＬ1からの検出信号を用いた水位調整制御動作のフローチャートである。先ず、濾過槽１において濾過処理が開始され、濾過槽１内の水位が電極式センサＬ1の電極棒Ｌ10で検出されるまで、ポンプＰ1の運転が停止される（Ｓ２００肯定、Ｓ２０２否定、Ｓ２０３）。そして、その電極棒Ｌ10によって水位が検出されると、ポンプＰ1が駆動を開始して処理水の排出が開始される（Ｓ２０４）。
【００２３】
制御器Ｃによる検出タイミングが電極式センサＬ1に当るときに、その電極式センサＬ1の電極棒Ｌ10で水位が検出されたときは（Ｓ２０６肯定、Ｓ２０８肯定）、濾過槽１内の水位は濾材層２の上面２ａより上と判定されるとともに、ポンプＰ1の運転が継続されて処理水の排出が継続される。
【００２４】
その後の検出タイミングにおいて、電極式センサＬ1の電極棒Ｌ10で水位が検出されず（Ｓ２０８否定）、しかも濾過槽１内に原水の供給が行われているときは（Ｓ２１２肯定）、水位は濾材層２内に位置していると判定される（Ｓ２１４、図１の水位２ｂ参照）。濾過槽１内の水位は、この濾材層２内のときが除鉄・除マンガン処理のための自触媒接触濾過作用が最も効果的に行われるので、この水位を維持するように、原水の供給量及びポンプＰ1の排出量が決められている。
【００２５】
濾過槽１の処理が所定時間継続されて濾材層２の逆洗洗浄時刻が到来したり、あるいは原水の供給が何らかの原因で停止されたときは（Ｓ２１２否定）、ポンプＰ1は停止される（Ｓ２１６）。したがって、このときの濾過槽１内の水位は、濾材層２内の水位２ｂに保持される。
【００２６】
図５は、電極式センサＬ2からの検出信号を用いた水位調整制御動作のフローチャートである。先ず、濾過槽１において濾過処理が開始され、貯水槽１０内の水位が電極式センサＬ2の電極棒Ｌ20で検出されるまで、バルブＶ2が閉じられて貯水槽１０内に処理水が溜められる（Ｓ３００肯定、Ｓ３０２否定、Ｓ３０３）。そして、その電極棒Ｌ20によって水位が検出されると、バルブＶ2が開かれて図示しなし処理水槽側へ処理水の排出が開始される（Ｓ３０４）。
【００２７】
制御器Ｃによる検出タイミングが電極式センサＬ2に当るときに、その電極式センサＬ2の電極棒Ｌ20で水位の検出が継続しているときは（Ｓ３０６肯定、Ｓ３０８肯定）、貯水槽１０内の水位は基準水位１３と判定され、そして、貯水槽１０内の処理水は図示しない処理水槽へ排出される（Ｓ３１０）。また、ポンプＰ2が停止されて貯水槽１０内への給水が停止したときは、バルブＶ2が閉じられて貯水槽１０内の洗浄水が保持される（Ｓ３１２否定、Ｓ３１８）。
【００２８】
その後の検出タイミングにおいて、電極式センサＬ2の電極棒Ｌ20で水位が検出されず（Ｓ３０８否定）、しかも貯水槽１０内に処理水の供給が行われているとき（Ｓ３１２肯定）、貯水槽１０内の水位は基準水位１３以下と判定され、貯水槽１０内の水量を所定量保持するためにバルブＶ2が閉じられて貯水槽１０内への貯水が行われる（Ｓ３１４肯定、Ｓ３１６）。
【００２９】
濾過槽１の処理が所定時間継続されて濾材層２の逆洗洗浄時刻が到来したり、あるいは原水の供給が何らかの原因で停止されたときはポンプＰ2が停止されるので（Ｓ３１４否定）、バルブＶ2は閉とされる（Ｓ３１８）。したがって、このときの貯水槽１０内の水位は、濾材層２を逆洗洗浄するのに十分な基準水位１３に保持される。
【００３０】
上述のように、濾過槽１内の水位は１本の電極棒Ｌ10を用いて、また貯水槽１０内の水位も１本の電極棒Ｌ20を用いて検出（判定）できるように構成されているので、すなわち、１本の電極棒から入力した今回の信号と前回の信号とを対比して液体レベルを判定するレベル判定手段を有しているので、レベル検出装置を簡素化することができるとともに、電極棒Ｌ10を挿入できない濾材層２内の水位も検出（判定）することができる特長がある。また、１本の電極棒Ｌ10，Ｌ20で水位を検出し、この検出信号に基づいてポンプやバルブ等の機器を制御するときも、任意に設定可能な所定の時間を保って間欠的に検出しているので、すなわちサイクリックに検出しているので、チャタリングを効果的に防止しながらポンプやバルブ等の機器を制御することができる。
【００３１】
なお、上述した実施例では、液槽を水処理装置の濾過槽及び貯水槽の水槽としたが、水以外の液体、例えば、薬液等の液体を貯留する液槽であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るレベル検出装置を水処理装置に適用したときの概略構成図である。
【図２】制御器の概略構成を示すブロック図である。
【図３】制御動作を示すフローチャートである。
【図４】制御動作を示すフローチャートである。
【図５】制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  濾過槽（液槽）
２  濾材層
３，４，１１，１２配管
１０  貯水槽（液槽）
２０  信号回線
Ｖ1，Ｖ2  バルブ
Ｐ1，Ｐ2  ポンプ
Ｌ1，Ｌ2  電極式センサ
Ｌ10，Ｌ20  電極棒
Ｃ  制御器
【図１】
2007147508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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