(57)【要約】【課題】構成の複雑化を防止することが可能な差圧式液位検出装置を提供する。【解決手段】差圧式液位検出装置１は、差圧に基づいてタンク１０内の液位を検出するものであって、タンク１０内の上部に設置された第１ダイアフラム２１と、タンク１０内の下部に設置された第２ダイアフラム２２と、第１ダイアフラム２１が受けた圧力Ｐ１に応じた圧力Ｐ１’をタンク１０外に導く第１圧力誘導部３１と、第２ダイアフラム２２が受けた圧力Ｐ３に応じた圧力Ｐ３’をタンク１０外に導く第２圧力誘導部３２と、タンク１０外の上部に設置され、第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２とのそれぞれにより導かれた圧力の差分を検出する差圧計５０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧に基づいてタンク内の液位を検出する差圧式液位検出装置であって、
前記タンク内の上部に設置された第１ダイアフラムと、
前記タンク内の下部に設置された第２ダイアフラムと、
前記第１ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力を前記タンク外に導く第１圧力誘導部と、
前記第２ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力を前記タンク外に導く第２圧力誘導部と、
前記タンク外の上部に設置され、前記第１圧力誘導部と前記第２圧力誘導部とのそれぞれにより導かれた圧力の差分を検出する差圧計と、
を備えることを特徴とする差圧式液位検出装置。
【請求項２】
前記第１圧力誘導部と前記第２圧力誘導部とは略同じ長さ且つ略同じ内径の管により構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の差圧式液位検出装置。
【請求項３】
液位の検出対象となる液体を収納するタンクをさらに備え、
前記タンクは、金属部材により構成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の差圧式液位検出装置。
【請求項４】
前記タンクの金属部材は、ステンレスである
ことを特徴とする請求項３に記載の差圧式液位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧式液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中に沈められ、その水圧を受ける高圧側受圧ダイアフラムと、空気圧を受ける低圧側受圧ダイアフラムと、その差圧を検出する差圧計とを備えた水位計が提案されている。この水位計によれば、空気圧と水圧との差圧から水位を検出することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高圧液化ガスタンク内の液位を検出する液位検出装置に特許文献１に記載の構造を適用した場合、ダイアフラムや差圧計を高圧液化ガスタンク内の圧力から保護するための隔離ケーシングが必要になり、これを高圧に耐え得る構造にする必要があることから構造が複雑になってしまう。なお、この問題は高圧液化ガスタンクに限らず、通常圧にて液体を収容するタンクにおいても適用される問題である。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、構成の複雑化を防止することが可能な差圧式液位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】
【０００６】
本発明の差圧式液位検出装置は、差圧に基づいてタンク内の液位を検出するものであって、タンク内の上部に設置された第１ダイアフラムと、タンク内の下部に設置された第２ダイアフラムと、第１ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力をタンク外に導く第１圧力誘導部と、第２ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力をタンク外に導く第２圧力誘導部と、タンク外の上部に設置され、第１圧力誘導部と第２圧力誘導部とのそれぞれにより導かれた圧力の差分を検出する差圧計と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この差圧式液位検出装置によれば、タンク内の上部に設置された第１ダイアフラムと、タンク内の下部に設置された第２ダイアフラムとを備えているため、第１ダイアフラムはタンク内の気体の圧力を受け、第２ダイアフラムはタンク内の気体の圧力に加えて、液位に応じた圧力を受ける。また、第１ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力をタンク外に導く第１圧力誘導部と、第２ダイアフラムが受けた圧力に応じた圧力をタンク外に導く第２圧力誘導部とを備えている。このため、第１ダイアフラムが受けた気体の圧力に応じた圧力（例えば第１ダイアフラムでの圧力を差圧計の高さまで導く圧力が減じられた圧力）と、第２ダイアフラムが受けた気体及び液位の圧力に応じた圧力（例えば第２ダイアフラムでの圧力を差圧計の高さまで導く圧力が減じられた圧力）とが差圧計に導かれる。ここで、第１及び第２ダイアフラムでの圧力が差圧計に導かれた場合に液位の変化に対する差圧の変化は既知であるため、差圧計により検出された差圧から液位を検出することができる。しかも、差圧計はタンク上部に設けられているため、タンク内に隔離ケーシングを設ける必要が無く、構成の複雑化を防止することができる。
【０００８】
また、本発明の差圧式液位検出装置において、第１圧力誘導部と第２圧力誘導部とは略同じ長さ且つ略同じ内径の管により構成されていることが好ましい。
【０００９】
この差圧式液位検出装置によれば、第１圧力誘導部と第２圧力誘導部とは略同じ長さ且つ略同じ内径の管により構成されているため、温度によるタンクの内圧変化等の場合に、その圧力変化を同じ時定数で差圧計に伝達することができ、圧力変化時における液位の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の差圧式液位検出装置において、液位の検出対象となる液体を収納するタンクをさらに備え、タンクは、金属部材により構成されていることが好ましい。
【００１１】
この差圧式液位検出装置によれば、タンクは、金属部材により構成されている。ここで、タンクが樹脂により構成されている場合、収納する液体の種類にもよるが液体がタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要がなく、小型化を図ることができる。さらに、金属部材で構成することにより、ゴムやパッキンなど無しで溶接することで密閉性を保持することもできる。
【００１２】
また、本発明の差圧式液位検出装置において、タンクの金属部材は、ステンレスであることが好ましい。
【００１３】
この差圧式液位検出装置によれば、タンク１０の金属部材はステンレスであるため、例えばタンク内にアルミでは腐食する液体を収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体の透過を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧力センサや信号処理する回路等の故障の可能性を低減することが可能な差圧式液位検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る差圧式液位検出装置の一部断面図である。
【図２】図１に示した差圧計により検出される差圧と液位との相関の一例を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る差圧式液位検出装置の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る差圧式液位検出装置の一部断面図である。図１に示すように、差圧式液位検出装置１は、液体（液化ガスも含む）Ｆを収納した高圧液化ガスタンク（タンク）１０内の液位を差圧に基づいて検出するものであって、高圧液化ガスタンク１０と、ダイアフラム２１，２２と、圧力誘導部３１，３２と、ケース４１，４２と、差圧計５０と、フランジ６０とを備えている。
【００１７】
高圧液化ガスタンク１０は、内部に液体Ｆを収納するものである。この高圧液化ガスタンク１０は、例えば鉄、アルミ及びステンレスなどの金属部材により構成されている。高圧液化ガスタンク１０が樹脂で構成されている場合、収納する液体Ｆの種類にもよるが液体Ｆがタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要が無く、小型化を図ることができるからである。さらに、金属部材で構成することにより、ゴムやパッキンなど無しで溶接することで密閉性を保持することもできる。
【００１８】
さらに、高圧液化ガスタンク１０の金属部材は、ステンレスにより構成されていることがより望ましい。例えば高圧液化ガスタンク１０内にアルミでは腐食する液体Ｆを収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体Ｆの透過を防止することができるからである。
【００１９】
第１ダイアフラム２１は、高圧液化ガスタンク１０内の上部に設置されており、高圧液化ガスタンク１０内の圧力を受けて撓む薄膜である。第２ダイアフラム２２は、高圧液化ガスタンク１０内の下部に設置されており、第１ダイアフラム２１と同様に高圧液化ガスタンク１０内の圧力を受けて撓む薄膜である。
【００２０】
ここで、第１ダイアフラム２１は、高圧液化ガスタンク１０内の上部（タンク１０の上面位置近傍であって、タンク１０の最大容量時においても液面の上となる位置）に設けられているため、高圧液化ガスタンク１０内の気体の圧力Ｐ１を受けることとなる。一方、第２ダイアフラム２２は、高圧液化ガスタンク１０内の下部（タンク１０の底面位置近傍であって、タンク１０の最低容量時においても液面の下となる位置）に設けられているため、高圧液化ガスタンク１０内の液体Ｆと気体の圧力Ｐ１を合計した圧力Ｐ３を受けることとなる。
【００２１】
具体的に高圧液化ガスタンク１０内の内圧がＰ１である場合、第２ダイアフラム２２が受ける圧力Ｐ３は、Ｐ３＝Ｐ１＋ρｇｈで表わすことができる。ここで、ρは液体Ｆの密度であり、ｇは重力加速度であり、ｈは第２ダイアフラム２２から液面までの高さである。
【００２２】
第１圧力誘導部３１は、例えば極小径の管により構成され、第１ダイアフラム２１が受けた圧力Ｐ１に応じた圧力Ｐ１’を高圧液化ガスタンク１０外に導くものである。ここで、圧力Ｐ１と圧力Ｐ１’とは、第１ダイアフラム２１の弾性力、及び、第１ダイアフラム２１と差圧計５０との高さの差などから、減衰された値となる。第１ケース４１は、一面が開放された箱形状の部材であって、開放部位に第１ダイアフラム２１が設けられている。また、第１ケース４１と第１圧力誘導部３１とは接続されており、密閉構造となっている。
【００２３】
同様に、第２圧力誘導部３２は、例えば極小径の管により構成され、第２ダイアフラム２２が受けた圧力Ｐ３に応じた圧力Ｐ３’を高圧液化ガスタンク１０外に導くものである。ここで、圧力Ｐ３と圧力Ｐ３’とは、第２ダイアフラム２２の弾性力、及び、第２ダイアフラム２２と差圧計５０との高さの差などから、減衰された値となる。第２ケース４２は、一面が開放された箱形状の部材であって、開放部位に第２ダイアフラム２２が設けられている。また、第２ケース４２と第２圧力誘導部３２とは接続されており、密閉構造となっている。
【００２４】
さらに、第１及び第２圧力誘導部３１，３２並びに第１及び第２ケース４１，４２内は、空気等の気体で満たされていてもよいし、所定の液体で満たされていてもよい。
【００２５】
差圧計５０は、第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２とのそれぞれにより導かれた圧力Ｐ１’，Ｐ３’の差分を検出するものである。この差圧計５０は、高圧液化ガスタンク１０外の上部に設けられている。また、差圧計５０は検出した差圧の情報を信号処理回路（不図示）に送信する。これにより、信号処理回路は、送信された差圧の情報と、予め記憶されるデータとから、液位を検出することとなる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る差圧式液位検出装置１による液位検出の概要について説明する。まず、所定量の液体Ｆが高圧液化ガスタンク１０内に入っているとする。この場合、第１ダイアフラム２１は高圧液化ガスタンク１０の内圧Ｐ１を受け、撓むこととなる。一方、第２ダイアフラム２２は、高圧液化ガスタンク１０内の液体Ｆと気体の圧力Ｐ１を合計した圧力Ｐ３を受け、撓むこととなる。
【００２７】
そして、第１及び第２ダイアフラム２１，２２が撓んだことにより変化した各ケース４１，４２の内圧に応じた圧力Ｐ１’，Ｐ３’が第１及び第２圧力誘導部３１，３２により差圧計５０まで導かれる。そして、差圧計５０により差圧が検出され、信号処理回路により液位が検出されることとなる。
【００２８】
図２は、図１に示した差圧計５０により検出される差圧と液位との相関の一例を示す図である。図２に示すように、第２ダイアフラム２２が受ける圧力Ｐ３（実質的にはタンク１０の底面における圧力、図２においてはタンク底面圧と記載）は上記式からも明らかなように液位と比例関係にある。そして、図２に示すように差圧についても液位と比例関係にある。このため、信号処理回路は図２に示すようなデータを記憶しておくことにより、差圧から液位を検出することができる。
【００２９】
さらに、周囲温度の変化により高圧液化ガスタンク１０の内圧が上昇したとする。この場合、高圧液化ガスタンク１０の内圧Ｐ１が高まることとなる。よって、差圧計５０に導かれる圧力Ｐ１’についても高まることとなる。また、上記したように第２ダイアフラム２２が受ける圧力Ｐ３は、Ｐ３＝Ｐ１＋ρｇｈで表わすことができる。この式から明らかなように圧力Ｐ３はＰ１を含んでいる。すなわち、内圧Ｐ１が高まった場合であっても圧力Ｐ３も高まり、同様に圧力Ｐ３’についても高まることとなる。よって、本実施形態に係る差圧式液位検出装置１では周囲温度の変化に対する影響をキャンセルすることができる。
【００３０】
このようにして、本実施形態に係る差圧式液位検出装置１によれば、タンク１０内の上部に設置された第１ダイアフラム２１と、タンク１０内の下部に設置された第２ダイアフラム２２とを備えているため、第１ダイアフラム２１はタンク１０内の気体の圧力を受け、第２ダイアフラム２２はタンク１０内の気体の圧力に加えて、液位に応じた圧力を受ける。また、第１ダイアフラム２１が受けた圧力に応じた圧力をタンク１０外に導く第１圧力誘導部３１と、第２ダイアフラム２２が受けた圧力に応じた圧力をタンク１０外に導く第２圧力誘導部３２とを備えている。このため、第１ダイアフラム２１が受けた気体の圧力に応じた圧力（例えば第１ダイアフラム２１での圧力を差圧計５０の高さまで導く圧力が減じられた圧力）と、第２ダイアフラム２２が受けた気体及び液位の圧力に応じた圧力（例えば第２ダイアフラム２２での圧力を差圧計５０の高さまで導く圧力が減じられた圧力）とが差圧計５０に導かれる。ここで、第１及び第２ダイアフラム２１，２２での圧力が差圧計５０に導かれた場合に液位の変化に対する差圧の変化は既知であるため、差圧計５０により検出された差圧から液位を検出することができる。しかも、差圧計５０はタンク１０上部に設けられているため、タンク１０内に隔離ケーシングを設ける必要が無く、構成の複雑化を防止することができる。
【００３１】
また、第１ケース４１の開放部位に第１ダイアフラム２１を有しているため、第１ケース４１の大きさを調整することでダイアフラムを所望の大きさに設定できると共に、第１ケース４１と第１圧力誘導部３１とは密閉構造となっているため、第１ケース４１内の内圧を逃がすことなく、圧力を差圧計５０まで導くことができる。
【００３２】
また、第２ケース４２の開放部位に第２ダイアフラム２２を有しているため、第２ケース４２の大きさを調整することでダイアフラムを所望の大きさに設定できると共に、第２ケース４２と第２圧力誘導部３２とは密閉構造となっているため、第２ケース４２内の内圧を逃がすことなく、圧力を差圧計５０まで導くことができる。
【００３３】
また、タンク１０は、金属部材により構成されていることがある。ここで、タンク１０が樹脂により構成されている場合、収納する液体Ｆの種類にもよるが液体Ｆがタンク壁を透過してしまうため、タンク壁に或る程度の厚みを持たせる必要がある。しかし、金属部材により構成することで厚みを持たせる必要がなく、小型化を図ることができる。さらに、金属部材で構成することにより、ゴムやパッキンなど無しで溶接することで密閉性を保持することもできる。
【００３４】
また、タンク１０の金属部材はステンレスである場合、例えばタンク１０内にアルミでは腐食する液体を収納していたとしても、金属部材が腐食することなく、液体の透過を防止することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る差圧式液位検出装置は第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００３６】
図３は、第２実施形態に係る差圧式液位検出装置の一部断面図である。図３に示すように、第２実施形態に係る差圧式液位検出装置２において第１圧力誘導部３１は蛇行配置されている。これにより、第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２とは略同じ長さとなる。また、第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２とは略同じ内径の管が使用されている。
【００３７】
このため、第２実施形態に係る差圧式液位検出装置２では温度による圧力変化時に好適に作用する。まず周囲温度の変化により高圧液化ガスタンク１０の内圧Ｐ１が高まったとする。これにより、圧力Ｐ３も同様に高まることとなる。この場合、ケース４１，４２の内圧が伝達され、圧力Ｐ１’，Ｐ３’が差圧計５０まで導かれる。このとき、ケース４１，４２から差圧計５０に圧力が伝わるまでの時間は第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２との長さと太さ（管の内径）に依存する。ところが、第２実施形態では両者の長さと太さが略同じとされているため、圧力変化を同じ時定数で差圧計５０に伝達することができる。
【００３８】
このようにして、第２実施形態に係る差圧式液位検出装置２によれば、第１実施形態と同様に、タンク１０内に隔離ケーシングを設ける必要が無く、構成の複雑化を防止することができる。
【００３９】
さらに、第２実施形態によれば、第１圧力誘導部３１と第２圧力誘導部３２とは略同じ長さ且つ略同じ内径の管により構成されているため、温度によるタンク１０の内圧変化等の場合に、その圧力変化を同じ時定数で差圧計５０に伝達することができ、圧力変化時における液位の検出精度を向上させることができる。
【００４０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【００４１】
例えば、第２実施形態において差圧式液位検出装置２は第１圧力誘導部３１が蛇行配置されているが、これに限らず、第１及び第２圧力誘導部３１，３２の長さを同じにするのであれば、第１圧力誘導部３１は渦巻き配置などであってもよい。また、上記実施形態では高圧液化ガスタンク１０の液位を検出する例を説明したが、これに限らず、通常圧にて液体Ｆを収容するタンクの液位を検出してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１，２…差圧式液位検出装置
１０…高圧液化ガスタンク（タンク）
２１…第１ダイアフラム
２２…第２ダイアフラム
３１…第１圧力誘導部
３２…第２圧力誘導部
４１…第１ケース
４２…第２ケース
５０…差圧計
６０…フランジ
【図１】
2012229970.tif 000003
【図２】
2012229970.tif 000004
【図３】
2012229970.tif 000005