(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに比重と粘度の異なる２種以上の混合液体を水槽内に収容してこれらをそれぞれ上下に層分離させた後、その層分離した液界面のレベルを計測するための液界面レベルセンサーにおいて、上記水槽内の液体中で回転する回転子と、その回転子を垂直に支持する支持ロッドと、その支持ロッドの上端部に設けられ、上記回転子を回転させる駆動部と、上記支持ロッドを垂直に支持しつつ昇降させる昇降手段と、上記回転子の回転抵抗力を検知すると共に、その回転抵抗力から上記回転子が上記液界面に達した際の回転抵抗力の変化を検知する抵抗力検出部と、上記支持ロッドの側面に設けられた目盛りと、上記抵抗力検出部が上記回転抵抗力の変化を検知したときの上記回転子の高さ位置を上記目盛りから計測し、上記液界面のレベルを検出する計測手段とを備えたことを特徴とする液界面レベルセンサー。
【請求項２】
上記計測手段は、ＣＣＤカメラあるいは赤外線センサーからなる請求項１記載の液界面レベルセンサー。
【請求項３】
上記昇降手段は、上記支持ロッドを挟持して昇降させる一対のローラーと、そのローラーを回転駆動するモータとからなる請求項１または２記載の液界面レベルセンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、都市ゴミ処理設備の乾留炉からでる水と油又は灰溶融炉のメタルとスラグ等といった互いに比重及び粘度の異なる結果、上下に層分離する２種以上の液体の液面及び液界面の位置を検出するための液界面レベルセンサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び課題が解決しようとする課題】
従来、水と油等のように上下に層分離する２種類以上の液体のうち、特に下層に位置する液体の液レベルを測定する方法としては各層の比重の差を利用した方法が知られている。
【０００３】
すなわち、この方法は比重の異なる２種類の液体のほぼ中間の比重を有するフロートを透明な水槽中に投入した際にこれが下層の液体の液界面に浮遊する性質を利用する方法であり、そのフロートの高さ位置を水槽の側面から目視することで下層の液界面の高さ位置（貯留量）を知るようにしたものである。
【０００４】
しかしながら、このような従来方法では、フロートの高さ位置を外部から水槽越しに目視できるようなほぼ透明に近い液体の場合にしか利用できず、フロートの位置を目視できない色の濃い液体（タール等）や水槽自体が非透明の場合には、適用することができないといった不都合がある。また、この方法の場合は、水槽のサイズが大型化するに従ってフロートが益々目視でき難くなる上に、その回収も容易でないといった問題点がある。さらに、対象とする液体が、例えば灰溶融炉からでるメタルとスラグといった極めて高温の液体では、この温度に耐え得るフロートが見あたらない上に、作業員が近寄ることができないため、この方法を適用することは不可能である。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は上下に層分離する２種以上の混合液体の液面及び液界面の位置を容易かつ正確に検出できる新規な液界面レベルセンサーを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、互いに比重と粘度の異なる２種以上の混合液体を水槽内に収容してこれらをそれぞれ上下に層分離させた後、その層分離した液界面のレベルを計測するための液界面レベルセンサーにおいて、上記水槽内の液体中で回転する回転子と、その回転子を垂直に支持する支持ロッドと、その支持ロッドの上端部に設けられ、上記回転子を回転させる駆動部と、上記支持ロッドを垂直に支持しつつ昇降させる昇降手段と、上記回転子の回転抵抗力を検知すると共に、その回転抵抗力から上記回転子が上記液界面に達した際の回転抵抗力の変化を検知する抵抗力検出部と、上記支持ロッドの側面に設けられた目盛りと、上記抵抗力検出部が上記回転抵抗力の変化を検知したときの上記回転子の高さ位置を上記目盛りから計測し、上記液界面のレベルを検出する計測手段とを備えたものである。上記計測手段は、ＣＣＤカメラあるいは赤外線センサーからなってもよい。上記昇降手段は、上記支持ロッドを挟持して昇降させる一対のローラーと、そのローラーを回転駆動するモータとからなってもよい。
【０００７】
すなわち、本発明は上層と下層液との比重差のみならず、粘度差に注目し、それらの粘度差の違いを昇降する液界面レベルセンサーによって検出するようにしたことから、従来のように透明な液体は勿論、タール等のような色の濃い液体や溶融メタル／スラグ等といった高温の液体であっても容易かつ正確にその液面及び液界面の高さ位置を知ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の一形態を示したものであり、図中１は水槽、Ｌはこの水槽１底部に層分離した下層液（例えば、水，スラグ等）、Ｕはこの下層液Ｌの上方に層分離した上層液（例えば、油，タール，メタル等）、２は液面レベルセンサーである。尚、この下層液Ｌ及び上層液Ｕは比重のみならず、粘度も互いに異なる性質を有している。
【００１０】
液界面レベルセンサー２は、水槽１内の液体中で回転する回転子（プロペラ）３と、この回転子３を垂直に支持するパイプ状の支持ロッド４と、この支持ロッド４の上端部に設けられ、図示しない駆動ロッドを介して回転子３を回転駆動する駆動部５と、この回転子３の回転抵抗力を検知すると共に、その回転抵抗力から回転子３が液界面に達した際の回転抵抗力の変化を検知する抵抗力検出部６と、上記支持ロッド４を垂直に支持しつつ昇降させる昇降手段７と、支持ロッド４の側面に設けられた目盛りと、抵抗力検出部６が回転抵抗力の変化を検知した時の回転子３の高さ位置を支持ロッド４の目盛りから計測し、液界面のレベルを検出する計測手段８とから構成されている。尚、昇降手段７は水槽１との相対位置が変わらないように水槽１の上部に固定されており、そのケーシング内部には上記支持ロッド４を挟持して昇降させる一対のローラー９，９と、このローラー９，９を回転駆動するモータ１０が収容されている。
【００１１】
本実施形態に係る液面検出方法を、液界面レベルセンサー２の動作と共に説明する。本実施形態に係る液面検出方法では、先ず、昇降手段７によって支持ロッド４を垂直に上昇させてその下端部の回転子３を上層液Ｕの液面上に位置させた後、駆動部５によって回転子３を一定の回転数で回転させ、その回転数が一定になったならば、昇降手段７によって支持ロッド４をゆっくりと降下させる。そして、この回転子３が上層液Ｕの液面に達すると、その回転子３が上層液Ｕの抵抗を受けるので回転速度を一定にするためにトルクをかけ、そのトルク変化を抵抗力検出部６によって検知すると同時に、その支持ロッド４の高さ位置を計測手段８によって計測することで、先ず上層液Ｕの液面高さを知ることができる。ここで、この計測手段８及び計測方法として、例えば、ＣＣＤカメラや赤外線センサー等を用い、支持ロッド４に刻まれた目盛りをこのＣＣＤカメラでモニターリングしたり、赤外線センサーによって検出するようにすれば、作業員が現場で直に支持ロッド４の目盛りを目視して確認する作業の必要がなくなり、その計測作業を極めて容易かつ安全に行うことができる。特に、水槽１内に貯留される液体が有毒ガスを発生するような液体である場合や、灰溶融炉からでるメタルとスラグといった極めて高温の液体であって作業員が近寄ることができない場合には、より安全で効果的となる。尚、このときの回転子３の回転速度は、なるべく液体を攪拌しないように可能な限り遅い速度に設定することは勿論である。また、これら液体が灰溶融炉からでるメタルとスラグといった極めて高温のものである場合には、回転子３等の材質は、セラミック等の耐熱性に優れたものを用いることはいうまでもない。
【００１２】
次に、このようにして上層液Ｕの液面高さを検出したならば、回転子３の回転数を常時確認しながら、さらに、支持ロッド４をゆっくりと降下させる。そして、この回転子３が下層液Ｌの液面に達すると、下層液Ｌの粘度が上層液Ｕの粘度より大きいことから、回転子３の回転抵抗が増して回転数を一定にするために必要なトルクがさらに増加するため、トルクが増加した瞬間の支持ロッド４の目盛りを上記と同様に計測手段８によって計測すれば、下層液Ｌの液界面の高さ位置を正確に知ることができる。
【００１３】
このように液界面レベルセンサー２は、上下に層分離する液体相互の比重差のみならず、その粘度差に着目し、粘度差の違いを検出するようにした。これにより、従来のように透明な液体は勿論、タール等のような色の濃い液体やメタルとスラグといった極めて高温のものであっても容易かつ正確にその液界面の高さ位置を知ることが可能となる。
【００１４】
尚、本実施の形態では、回転子３を液面上方から降下させながら、その回転数の変化を検出して液面の位置を検出するようにしたが、反対にこの回転子３を予め水槽１の底部に位置させておき、水槽１底部からゆっくりと上昇させながらその回転数の変化を検出して液面の位置を検出するようにしても良い。また、液界面レベルセンサー２によれば、水槽１内の液体が上下に分離するものであれば図２に示すように、３層以上に分離したものにもそのまま適用できることは勿論である。さらに、液界面レベルセンサー２を同時に二つ以上使用すれば、より正確な検出が可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来のように透明な液体は勿論、タール等のような色の濃い液体や溶融メタル／スラグ等といった高温の液体であって作業員が近寄ることができない場合であっても容易・安全かつ正確にその液面及びその液界面の高さ位置を知ることができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す液界面レベルセンサーの概略図と、液界面レベルセンサを用いた液面検出方法を示す概念図である。
【図２】  本発明の液界面レベルセンサーを用いた液面検出方法の他の実施例を示す概念図である。
【符号の説明】
１  水槽
２  液界面レベルセンサー
３  回転子
４  支持ロッド
５  駆動部
６  抵抗力検出部
８  計測手段
９  ローラー
10  モーター
Ｕ  上層液
Ｌ  下層液
【図１】
0004066549.tif 000002
【図２】
0004066549.tif 000003