(57)【要約】【課題】差圧計の設置位置について自由度を向上させ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る。差圧式液位検出装置１は、タンク１０外の上部に設置された差圧計２０と、差圧計２０からタンク１０内の上部に伸びる第１の管３０と、差圧計２０からタンク１０内の下部に伸びる第２の管４０とを備えている。また、第２の管４０は、差圧計２０からタンク１０の下部まで伸びる垂直部４１と、垂直部４１に接続されてタンク１０の下部において略水平方向に伸びる水平部４２とを有し、水平部４２は、液位が最上位位置に達した場合において、タンク１０内に収納される液体Ｆの垂直部４１への浸入を気体の圧縮により防止する長さとされている。【選択図】図２
2013029338.tif 000002
【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、
前記タンク外の上部に設置された差圧計と、
前記差圧計から前記タンク内の上部に伸びる第１の管と、
前記差圧計から前記タンク内の下部に伸びる第２の管と、を備え、
前記第２の管は、前記差圧計からタンクの下部まで伸びる垂直部と、当該垂直部に接続されてタンクの下部において略水平方向に伸びる水平部とを有し、
前記水平部は、液位が最上位位置に達した場合において、タンク内に収納される液体の前記垂直部への浸入を気体の圧縮により防止する長さとされている
ことを特徴とする差圧式液位検出装置。
【請求項２】
前記水平部は、前記垂直部に浸入しようとする液体を貯留する貯留部を前記垂直部側に有する
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。
【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、タンク内における２種類の異なった密度を有する流体（例えば液体と気体）の界面位置を求める差圧式液位検出装置が提案されている。この差圧式液位検出装置は、気体などの低圧側の圧力を計測すると共に、低圧側の圧力と液体などの高圧側の圧力との差圧を計測する。さらに、この差圧式液位検出装置は、低圧側の圧力から定まる低圧側流体及び高圧側流体の密度、及び、差圧に基づいて、界面位置を検出する（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２００７−３２２２９２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、従来の差圧式液位検出装置では、差圧を求める差圧計をタンク底面位置より鉛直下側に設けなければならず、差圧計の設置位置に制限を受けてしまう。特に、車両においてタンクは車両下側に設けられるため、差圧計の位置がタンクのさらに下側に限定されてしまうと差圧計を一層設置し難くなってしまう。なお、この問題は車両に限定されるものではない。
【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、差圧計の設置位置について自由度を向上させ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、タンク外の上部に設置された差圧計と、差圧計からタンク内の上部に伸びる第１の管と、差圧計からタンク内の下部に伸びる第２の管と、を備え、第２の管は、差圧計からタンクの下部まで伸びる垂直部と、当該垂直部に接続されてタンクの下部において略水平方向に伸びる水平部とを有し、水平部は、液位が最上位位置に達した場合において、タンク内に収納される液体の垂直部への浸入を気体の圧縮により防止する長さとされてい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、水平部は、液位が最上位位置に達した場合においてタンク内に収納される液体の垂直部への浸入を気体の圧縮により防止する長さとされている。このため、液位が最上位位置に達して第２の管内に液体が浸入しても、その液体は水平部で留まることとなり、垂直部は大凡気体で占められることとなる。ここで、気体の密度は液体に比較して無視できるほど小さい。よって、差圧計をタンク外の上部に設置しても差圧計の計測値は液位に応じた値となる。従って、差圧計の設置位置について自由度を向上させることができる。
【０００８】
なお、タンク外の上部とはタンクの鉛直上方側を意味しており、差圧計はタンクの上面に設けられている必要はなく、タンクから離れてタンク上側に設けられていてもよいし、タンクから離れてタンクの斜め上方に設けられていてもよい。
【０００９】
また、本発明の差圧式液位検出装置において、水平部は、垂直部に浸入しようとする液体を貯留する貯留部を垂直部側に有することが好ましい。
【００１０】
この差圧式液位検出装置によれば、水平部は、垂直部に浸入しようとする液体を貯留する貯留部を垂直部側に有するため、水平部内の液体に気泡が入ってしまうなどの理由から予定外に液体が垂直部内に浸入しようとする場合であっても、貯留部において液体を貯留できる。従って、差圧の検出精度が低下してしまう事態を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、差圧計の設置位置について自由度を向上させ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】
【００１２】
【図１】差圧計をタンク底面位置より鉛直上側に設けた場合と鉛直下側に設けた場合との一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る差圧式液位検出装置の概略構成図である。
【図３】液位が最上位位置付近まで達した場合の一例を示す図である。
【図４】水平部に気泡に進入した場合の一例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る差圧式液位検出装置の概略構成図である。
【図６】図５に示した貯留部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を説明するに先立って、差圧計をタンク底面位置より鉛直下側に設けなければならない理由を説明する。図１は、差圧計をタンク底面位置より鉛直上側に設けた場合と鉛直下側に設けた場合との一例を示す概略図である。
【００１４】
図１に示す差圧式液位検出装置１００では、タンク１１０の底面位置より鉛直下側に第１差圧計１２１が設けられており、タンク１１０の底面位置より鉛直上側に第２差圧計１２２が設けられている。また、タンク１１０の内圧はＰ１であり、タンク１１０内において液体Ｆはタンク１１０の底面位置から高さｈの位置まで満たされてタンク１１０の底面位置の圧力はＰ２となっている。
【００１５】
この場合、第１差圧計１２１は、差圧ΔＰを、ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１＝（ρｇｈ＋Ｐ１）−Ｐ１＝ρｇｈと検出する。ここで、ρは液体Ｆの密度であり、ｇは重力加速度である。ここで、ρ及びｇは既知の値であるため、高さｈすなわち液位を求めることができる。
【００１６】
一方、第２差圧計１２２は、タンク１１０の底面位置より鉛直上側に設けられている。このため、第２差圧計１２２は、差圧ΔＰを、ΔＰ＝〔（ρｇｈ＋Ｐ１）−{ρｇ（ｈ−ｈ’）}〕−Ｐ１＝ρｇｈ’と検出する。このため、第２差圧計１２２では高さｈを検出することができなくなってしまう。
【００１７】
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２は、本発明の実施形態に係る差圧式液位検出装置の概略構成図である。図２に示すように、差圧式液位検出装置１は、液体（その液化ガスも含む）Ｆを収納したタンク１０内の液位を差圧に基づいて検出するものであって、タンク１０と、差圧計２０と、第１の管３０と、第２の管４０と、フランジ５０とを備えている。
【００１８】
タンク１０は、液位の測定対象となる液体Ｆを収納するものである。この高圧液化ガスタンク１０は、例えば樹脂、鉄、アルミ及びステンレスなどにより構成されている。
【００１９】
差圧計２０は、液位を検出するための差圧を検出するものであって、タンク１０外の上部位置に設置されている。この差圧計２０からは極小径の第１及び第２の管３０，４０が伸びている。第１の管３０は、差圧計２０からタンク１０内の上部に伸びる管であって、タンク１０内の上部圧力を差圧計２０まで導くものである。一方、第２の管４０は、差圧計２０からタンク１０内の下部に伸びる管であって、タンク１０内の下部圧力を差圧計２０まで導くものである。
【００２０】
また、第２の管４０は、略垂直方向にタンク１０の下部まで伸びる垂直部４１と、垂直部４１に接続されてタンク１０の下部において略水平方向に伸びる水平部４２を有している。
【００２１】
また、差圧計２０はフランジ５０に載置されている。フランジ５０は、タンク１０の開口部Ｒを塞ぐように配置される。また、第１及び第２の管３０，４０は、フランジ５０を貫通してタンク１０内まで伸びている。このようなフランジ５０は、差圧計２０、第１の管３０及び第２の管４０を一体的に接続する部材として機能し、これらの位置関係を保持する役割を果たす。
【００２２】
このような構成において、タンク１０の内圧はＰ１であり、タンク１０内において液体Ｆはタンク１０の底面位置から高さｈの位置まで満たされてタンク１０の底面位置の圧力はＰ２となっているとする。
【００２３】
この場合、第２の管４０には液体Ｆが浸入し、第２の管４０内の気体が圧縮されることとなる。このため、第２の管４０側の圧力は高まることとなる。そして、差圧計２０は差圧ΔＰを検出して、その情報を信号処理回路（不図示）に送信する。次いで、信号処理回路は送信された差圧ΔＰの情報から液位を検出することとなる。
【００２４】
さらに、本実施形態に係る差圧式液位検出装置１において第２の管４０の水平部４２は、液位が最上位位置に達した場合であっても、第２の管４０内の気体の圧縮によって液体Ｆの垂直部４１への浸入を防止する長さとされている。すなわち、本実施形態において液位が最上位位置に達して第２の管４０内に液体Ｆが最も浸入する場合であっても、水平部４２は充分に長さを有しており、水平部４１への液体Ｆの浸入を防止する構造とされている。
【００２５】
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。図３は、液位が最上位位置付近まで達した場合の一例を示す図である。図３に示すように、液位が最上位位置付近まで達した場合、液体Ｆが図２に示す状態より多く第２の管４０に浸入する（符号Ｆ１参照）。このため、第２の管４０の気体は図２に示す状態より圧縮されることとなる。
【００２６】
ここで、本実施形態では液位が最上位位置付近まで達した場合であっても、垂直部４１は気体で満たされている。このため、差圧計２０をタンク１０外の上部に設けたとしても、図１に示すような第２差圧計１２２のように液位の検出ができなくなってしまう事態を防止できる。
【００２７】
具体的にタンク１０の内圧をＰ１とし、タンク１０の底面位置の圧力をＰ２とすると、差圧計２０近傍における第２の管４０の圧力Ｐ２’は、Ｐ２’＝（ρｇｈ＋Ｐ１）−ρ’ｇ（ｈ＋ｈ’）＝ｇｈ（ρ−ρ’）＋Ｐ１−ρ’ｇｈ’となる。ここで、第２の管４０内の気体の密度ρ’は、液体Ｆの密度ρに対して非常に小さく、ρ’＜＜ρとなる。
【００２８】
従って、圧力Ｐ２’は、Ｐ２’≒ρｇｈ＋Ｐ１＋０＝ρｇｈ＋Ｐ１となる。よって、垂直部４１が気体で満たされている限り、差圧計２０をタンク１０の鉛直上方側に設けてもよいこととなる。なお、液体Ｆが垂直部４１に浸入した場合、液体Ｆが例えば符号Ｆ２の位置まで浸入した場合、液体Ｆの自重により鉛直下方に下がる力が働き、圧力Ｐ２’は上記した値（ρｇｈ＋Ｐ１）とならない。
【００２９】
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、水平部４２は、液位が最上位位置に達した場合においてタンク１０内に収納される液体Ｆの垂直部４１への浸入を気体の圧縮により防止する長さとされている。このため、液位が最上位位置に達して第２の管内４０に液体が浸入しても、その液体Ｆは水平部４２で留まることとなり、垂直部４１は大凡気体で占められることとなる。ここで、気体の密度は液体Ｆに比較して無視できるほど小さい。よって、差圧計２０をタンク１０外の上部に設置しても差圧計２０の計測値は液位に応じた値となる。従って、差圧計２０の設置位置について自由度を向上させることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
図４は、水平部４２に気泡Ｂ１〜Ｂ３に進入した場合の一例を示す図である。図４に示すように、水平部４２内の液体Ｆに気泡Ｂ１〜Ｂ３に進入した場合、気泡Ｂ１〜Ｂ３の分だけ液体Ｆが第２の管４０に深く浸入することとなる。このため、垂直部４１に液体Ｆが浸入してしまう可能性がある。
【００３２】
図５は、第２実施形態に係る差圧式液位検出装置の概略構成図である。図５に示すように、第２実施形態において水平部４２は、垂直部４１に浸入しようとする液体Ｆを貯留する貯留部４３を垂直部４１側に有している。このため、水平部４２内の液体Ｆに気泡Ｂ１〜Ｂ３に進入した場合であっても、余分な液体Ｆは貯留部４３に貯留され、液体Ｆの垂直部４１への浸入を防止することとなる。
【００３３】
図６は、図５に示した貯留部４３の拡大図である。貯留部４３が設けられている場合、液体Ｆが貯留部４３に到達すると、図６に示すように液体Ｆが貯留される。このため、液体Ｆが垂直部４１に浸入し難くなる。
【００３４】
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、差圧計２０の設置位置について自由度を向上させることができる。
【００３５】
また、水平部４２は、垂直部４１に浸入しようとする液体Ｆを貯留する貯留部４３を垂直部４１側に有するため、水平部４２内の液体Ｆに気泡Ｂ１〜Ｂ３が入ってしまうなどの理由から予定外に液体Ｆが垂直部４１内に浸入しようとする場合であっても、貯留部４３において液体Ｆを貯留できる。従って、差圧の検出精度が低下してしまう事態を抑制することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、上記実施形態に係る差圧式液位検出装置１，２において差圧計２０はフランジ５０上に載置されているが、特に載置されておらず、タンク１０から離れた位置に設けられていてもよい。また、タンク１０から離れて差圧計２０が設置されている場合、タンク１０の鉛直上方に限らず斜め上方に設けられていてもよい。
【００３８】
また、本実施形態において垂直部４１は差圧計２０からタンク１０内の下部まで略垂直に伸びているが、これに限らず、差圧計２０からタンク１０内の下部まで斜めに伸びていてもよい。さらに、本実施形態において水平部４２はタンク１０内の下部において一方向に伸びているが、特にこれに限らず、略水平方向に伸びていれば、途中で折れ曲がったり円形を描いていたりしてもよい。
【００３９】
さらに、図５を参照した説明では、水平部４２に気泡Ｂ１〜Ｂ３が入った場合に垂直部４１に液体Ｆが浸入する例を示したが、これに限らず、液体Ｆはタンク１０内の温度や圧力の変化時にも垂直部４１に浸入する可能性がある。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、温度や圧力の変化時における垂直部４１への液体Ｆの浸入についても防止することができる。
【００４０】
加えて、本実施形態に係る貯留部４３は図６に示すように左右非対称であるが、左右対称であってもよいし、箱型など他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１，２…差圧式液位検出装置
１０…タンク
２０…差圧計
３０…第１の管
４０…第２の管
４１…垂直部
４２…水平部
４３…貯留部
５０…フランジ
【図１】
2013029338.tif 000003
【図２】
2013029338.tif 000004
【図３】
2013029338.tif 000005
【図４】
2013029338.tif 000006
【図５】
2013029338.tif 000007
【図６】
2013029338.tif 000008