(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計において、液面近傍を測定する液面測定計の精度向上と接触式センサー部の劣化による不安定性を改善する。【解決手段】ディスプレーサ１またはバランサー１の液面測定計２の液面測定部４はレーザー距離計により構成し、レーザー送信器７により放射されたレーザー光１１は液面上に浮かべたフロート６により反射し、反射レーザー光１１はレーザー受信器１０により受光して液面距離８を測定する。ディスプレーサ１またはバランサー１は円筒型で構成され下部等に液体出入用の穴１２を設けおり、フロート６は測定液面５に浮上している。フロート６はディスプレーサ１またはバランサー１の内部に保持される。ディスプレーサ１またはバランサー１の内部に液体出入用の穴１２から侵入した浮遊物体の除去はディスプレーサ１またはバランサー１の上部に接続されている測長ワイヤー９または目盛り付き測長ケーブル９によりディスプレーサ１またはバランサー１を上部に引き上げて除去できる。【選択図】図１
0003216384.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測長ワイヤーとの接続点と液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したディスプレーサと、
該ディスプレーサを吊り下げる測長ワイヤーと、
測長ワイヤー巻き取り部と、
前記ディスプレーサの一部が測定液面より上部に突出してバランスするように前記測長ワイヤーに対して、張力を付与する張力付与部と、
測長基準点高さから前記ディスプレーサの測長ワイヤーとの前記接続点までの測長ワイヤー長測定値を測定する測長ワイヤー長測定部と、
前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記測長ワイヤー長測定値と加算することにより測定基準点高さと液面間の距離を求める演算装置と、
を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
【請求項２】
目盛り付き測長ケーブルとディスプレーサとの接続点と測定液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したディスプレーサと、
該ディスプレーサを吊り下げる目盛り付き測長ケーブルと、
目盛り付き測長ケーブル巻き取り部と、
前記ディスプレーサの一部が測定液面より上部に突出してバランスするように前記目盛り付き測長ケーブルに対して、張力を付与する目盛り付き測長ケーブル張力付与部と、
測長基準点高さから前記ディスプレーサの目盛り付き測長ケーブルとの前記接続点までの目盛り付き測長ケーブル長測定値を測定する目盛り付き測長ケーブル長測定部と、
前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記目盛り付き測長ケーブル長測定値と加算することにより測定基準点高さと液面間の距離を求める演算装置と、
を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
【請求項３】
目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点と測定液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したバランサーと、
該バランサーを吊り下げる目盛り付き測長ケーブルと、
目盛り付き測長ケーブル巻き取り部と、
前記液面測定計に対して、液面距離基準値を決めて、測定液面を前記液面距離基準値を目標値として、目盛り付き測長ケーブル長を制御する目盛り付き測長ケーブル位置制御部と、
測長基準点高さから目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点までの目盛り付き測長ケーブル長測定値を測定する目盛り付き測長ケーブル長測定部と、
前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記目盛り付き測長ケーブル長測定値と加算することにより測定基準点高さと測定液面間の距離を求める演算装置と、
を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、液面高さを測定する従来のディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計は
（１）測定液面が数ｍ〜１００ｍ程度の水位測定
（２）水面上にごみなどの障害物が存在し、水面上から電波、超音波などの照射による測定ができない液面測定
（３）水位以外の産業用途のタンクなどの液面測定
等に広く利用可能であるが、測定精度およびセンサー部が測定液に接触して測定する接触式センサー部の安定性の改良が必要である。
本考案は水位以外の液面測定にも利用可能であるが、説明では水位計として説明する。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６６３３７５５号  特許文献１は目盛り付けなしの測長ワイヤー長をワイヤー式リニアエンコーダ等により測定した測長ワイヤー長と、測長ワイヤーの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したディスプレーサ方式の液面計である。
【特許文献２】特許第５６９９３９９号特許文献２は目盛り付けした測長ケーブル長を目盛り自動読取りにより測定した測長ケーブル長と、測長ケーブルの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したディスプレーサ方式の液面計である。
【特許文献３】特許第５６９９４００号特許文献３は目盛り付けした測長ケーブル長を目盛り自動読取りにより測定した測長ケーブル長と、測長ケーブルの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したバランサー方式の液面計である。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、特許文献２、特許文献３の構成は、ワイヤーまたはケーブルの長さ
測定機構と液面近傍で液面までの距離を測定する液面計により構成されている。
このうち、ワイヤーまたはケーブルの伸縮による測定誤差は読取誤差を含めて、
１０ｍ当たり１ｍｍ程度である。ただし特許文献１はワイヤー式リニアエンコーダ等のワイヤー巻取りに基づく測定誤差が同程度見込まれる。
この他に、特許文献１、特許文献２、特許文献３とも液面近傍に設けた液面測定計の誤差および測定計のセンサー部分が液面に接触して測定することによる劣化等が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、液面計の測定誤差および液面測定計のセンサー部分が液面に接触し 
て測定することによる劣化等の課題を解決するためになされたものである。
液面測定計として、数１０ｃｍ以下の測定距離の測定用として市販されている安価なレーザー距離計を採用して課題を解決した。
図１はレーザー距離計を用いたディスプレーサおよびバランサーの構成を示している。
ディスプレーサ１またはバランサー１の液面測定計２の液面測定部４はレーザー距離計により構成し、レーザー送信器７により放射されたレーザー光１１は液面上に浮かべたフロート６により反射し、反射レーザー光１１はレーザー受信器１０により受光して液面距離８を測定する。ディスプレーサ１またはバランサー１は円筒型で構成され下部等に液体出入用の穴１２を設けおり、フロート６は測定液面５に浮上している。
フロート６はディスプレーサ１またはバランサー１の内部に保持されている。
したがって、ディスプレーサ１またはバランサー１の内部に液体出入用の穴１２から侵入した浮遊物体の除去はディスプレーサ１またはバランサー１の上部に接続されている測長ワイヤー９または目盛り付き測長ケーブル９によりディスプレーサ１またはバランサー１を上部に引き上げて除去できるような構造としている。
【考案の効果】
【０００６】
従来の液面測定計２の課題をレーザー式液面測定計の導入により解決した効果は
以下のとおりである。
液面測定計２として考えられていた方式は
（１）超音波式
（２）静電容量式
（３）ガイドパルス方式
等である。静電容量式、ガイドパルス方式はセンサー部分が接触式である欠点を
有する。超音波式は測定精度に課題がある。最近、技術的進歩が大きい被接触式
の液面測定計の方式としてレーザー方式、電波（マイクロ波）方式が考えられる
が、電波式は市販品としてのセンサー部分が発売されていない。これに対して
レーザー式の距離計は、数１０ｃｍ程度の測定スパンの市販品が安価に入手でき
る。レーザー光は拡がり小さく、狭い空間での測定を可能とし、測定距離の精度は
１ｍｍ以下の精度が安定的に確保できる。
また、測定液面でのレーザー光の吸収はフロートの設置により解決でき、レーザー
光の大気での吸収は、測定スパンが短いため無視できる。
以上により、液面測定計２にレーザー方式を採用することにより、非接触測定が可
能となり、測定精度、安定性が向上し、市販品の採用により価格が低下する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】は請求項１および請求項２のディスプレーサ方式、請求項３のバランサー    方式に対応したレーザー方式の液面計の構成図である。
【図２】は請求項１  レーザー方式液面計を用いた測長ワイヤーによるディスプレーサ方式液面計の構成図例である。
【図３】は請求項２  レーザー方式液面計を用いた目盛り付き測長ケーブルによるディスプレーサ方式液面計の構成図例である。
【図４】は請求項３  レーザー方式液面計を用いた目盛り付き測長ケーブルによるバランサー方式液面計の構成図例である。
【図５】は請求項３  バランサー方式に対応したレーザー方式液面計において、フロートを保護管内に留置した構成図例である。
【図６】は請求項３  バランサー方式に対応した目盛り付き測長ケーブル位置制御方法の例を示した図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
本考案においては、第一に、測長ワイヤー長１７または目盛り付きの測長ケーブル長１８を測定する。第二に測長ワイヤー９または目盛り付き測長ケーブル９と測定液面５までの距離を液面測定計２で測定して、両者の和として測定基準点高さ１９と測定液面５までの距離を求める液面計である。
請求項１の構成図を図２に示す。請求項２の構成図を図３に示す。請求項１、請求項２はディスプレーサ方式である。請求項１の測長ワイヤー９に対する張力付与部２４および請求項２の目盛り付き測長ケーブル９に対する目盛り付き測長ケーブル張力付与部２５に対する張力付与の方法はともに、ゼンマイばねまたは定張力ばね等の機械的方法によりおこなう。定張力ばねにより張力を付与する場合、定張力ばねは動作回数寿命短いために測長ワイヤー９または目盛り付き測長ケーブル９に対して、液面変化幅が一定幅変化時のみ定張力ばねが動作するようにブレーキまたはクラッチ等により動作制限をおこない、定張力ばねの寿命を延ばす対策を行う。
請求項１、請求項２の測長ワイヤー９と目盛り付き測長ケーブル９の長さ測定の相違は、請求項１においては、測長ワイヤー長測定部２６はワイヤー式リニアエンコーダ等で構成し、張力付与部２４、測長ワイヤー巻き取り部２２と一体的に構成する場合が多い。
これに対して請求項２の目盛り付き測長ケーブル９の長さ測定は目盛り付き測長ケーブル９に目盛り付けされている目盛りを直接読取ることによる。
請求項３の構成図を図４に示す。請求項３はバランサー方式であり、請求項２と同様に、目盛り付き測長ケーブル９の長さ測定は目盛り付き測長ケーブル９に目盛り付けされている目盛りを直接読取ることによる。バランサー１の測定液面５との相対位置は、液面測定計２が測定液面５と一定の範囲の距離を保つように、目盛り付き測長ケーブル位置制御部３４により自動制御する。自動制御の一例は目盛り付き測長ケーブル長測定部２７により、目盛り付き測長ケーブル長１８を測定して液面距離８を一定範囲に不感帯を設けて制御する。
制御方法は、目盛り付き測長ケーブル長１８の測定値を用いてステッピングモータで目盛り付き測長ケーブル巻取り部２３により、巻取り巻き戻しをおこない液面距離８を一定範囲に制御する。
図６にバランサー１の位置制御例を示す。レーザー式液面計距離測定可能範囲Ｌ３の値を４００ｍｍとした時、目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点１６に対する液面距離基準値Ｌ１１を３００ｍｍに設定する。液面距離基準値Ｌ１１は測定液面５をＬ１１を目標値として自動制御する液面レベルである。図６でレーザー式液面計距離測定可能範囲Ｌ３の値の４００ｍｍを下記のように割振る。
上部収束不感帯Ｌ５および下部収束不感帯Ｌ６の値５０ｍｍ
上部許容不感帯Ｌ７および下部許容不感帯Ｌ８の値５０ｍｍ
上部許容不感帯外Ｌ９および下部許容不感帯外Ｌ１０の値１００ｍｍ
測定液面５が収束不感帯または許容不感帯にあるとき位置制御動作はおこなわない。
測定液面５が液面上昇により上部許容不感帯外なったとき、目盛り付き測長ケー
ブル９を１００ｍｍ巻き上げて液面距離５が上部収束不感帯と下部収束不感帯の
中心に近づくように位置制御動作をおこなう。測定液面５が液面下降により下部
許容不感帯外なったとき、目盛り付き測長ケーブル９を１００ｍｍ巻き戻して液面
距離５が上部収束不感帯と下部収束不感帯の中心に近づくように位置制御動作
をおこなう。
目盛り付き測長ケーブル９の動きは１００ｍｍ単位で目盛り付けされた位置から
動作および停止するように制御する。このため、目盛り付き測長ケーブル９の目
盛りは１００ｍｍ単位とすることができる。
【実施例１】
【０００９】
請求項１および請求項２のディスプレーサ方式を例示した図２および図３、請求項３のバランサー方式を例示した図４の液面計において、測定液面５は静止液面でなく、河川などでは流れ、波浪により変動している。また、ディスフレーサ１およびバランサー１、測長ワイヤー９、目盛り付き測長ケーブル９は風圧加重を受けている。これらの影響により液面が変動する。
また、塵介物などがディスプレーサ１およびバランサー１に衝突して液面測定値に影響を与える。このため、構成図２、構成図３および構成図４には保護管２０を設けている。保護管２０には測定液出入穴１２を設ける。
なお、保護管は本考案の構成要件の必須条件ではない。波浪、風圧荷重等の影響が小さく、液面変動が無視できる場合、保護管は必要がない。
【実施例２】
【００１０】
図５は請求項３のバランサー方式において、フロート６をバランサー１内に留置せず、保護管２０内に留置した構成図である。この場合、フロート６をバランサー１の目盛り付き測長ケーブル９により引き上げてフロート６をメンテナンスすることができない。
この場合には、フロート６は磁性体により構成して、フロート６を磁石付きのワイヤーを保護管２０内に垂らして、フロート６を引き上げてフロート６のメンテナンスを行う。
なお、請求項１および請求項２のディスプレーサ方式の場合もフロート６をディスプレーサ１内に留置せず、保護管２０内に留置した構成においては同様の方法でフロート６のメンテナンスを行う。
【符号の説明】
【００１１】
１  ディスプレーサまたはバランサー
２  液面測定計
３  信号送信部
４  液面測定部
５  測定液面
６  フロート
７  レーザー送信器
８  液面距離
９  測長ワイヤーまたは目盛り付き測長ケーブル
１０  レーザー受信器
１１  レーザー光
１２  液体出入用穴
１３  無線信号送信部
１４  測長ワイヤーとディスプレーサとの接続点
１５  目盛り付き測長ケーブルとディスプレーサとの接続点
１６  目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点
１７  測長ワイヤー長    
１８  目盛り付き測長ケーブル長
１９  測長基準点高さ
２０  保護管
２１  固定部
２２  測長ワイヤー巻き取り部
２３  目盛り付き測長ケーブル巻き取り部
２４  張力付与部
２５  目盛り付き測長ケーブル張力付与部
２６  測長ワイヤー長測定部
２７  目盛り付き測長ケーブル長測定部
２８  演算装置
２９  演算部
３０  無線信号受信部
３１  信号受信部
３２  目盛り読取り高さ位置
３３  回転軸
３４  目盛り付き測長ケーブル位置制御部
３５  モータ
３６  位置制御モータ駆動回路
【図１】
0003216384.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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【図６】
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