JP2000009520A - 深さ測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンクの基準点からタンク内の液面までの空
寸法を、液面に気泡があっても正確に測定でき、更に測
定器の基準をタンクの基準点に合わせる操作が容易にで
きるようにする。 【解決手段】 紐の先端に取付けた重り１１と紐を巻き
取る巻取器１６を駆動する電動機２と紐が単位長移動す
るごとに１つのパルスを発生するパルス発生手段と電動
機の駆動電流切替手段１９と紐の張力検出手段２０とで
構成する深さ測定器において、電動機の駆動電流を切替
えて重りを基準点よりその重力により移動させ、紐の張
力検出手段にて紐の張力を監視し、該張力の値が変化す
るまでの該紐の移動に伴うパルス発生手段で発生するパ
ルス数をカウントして、該カウント数に紐の単位長を乗
じて深さを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】タンク上部の基準点からタン
ク内部の液面までの高さ測定又は河川の水面までの高さ
測定を行なう測定器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】 酒タンク，醸造用の醤油，ジュース等
の貯液タンクの貯量を容器の基準点から液面までの空寸
法を計測して全容量から空寸法分を差し引いて調べてい
る。この空寸法の測定は、従来先に重りのついている目
盛の入った紐を繰り出して、その先が液面に達するまで
下げて該紐の目盛を読み取ってその深さを計測してい
る。この紐の巻取りや繰り出しを手回しで行なうものや
電動機で行なうものがある。更に重りが液面に達した事
を検知する手段として紐の中に電線を埋め込み、これが
導電性のある液面に達すると電流が流れて、液面に達し
た事を検出する方法をとっているものもある。

【０００３】 しかし、液面の上に泡が存在する場合は
泡により電極が濡れてその位置の正確性が乱れることが
ある。醸造用途の場合はその多くが泡が存在する。更に
測定用の紐も長期にわたって使用していると長さが延び
て測定に誤差が生ずることがあった。更に、水面から底
までの水深を測定するような要求がある場合もある。こ
の場合は通常液体中に重りを下ろして、底についた事を
手の感触で感じてその深さを測る方法がとられるがこれ
を自動的に測る測定器で良いものが無かった。そして液
体ではその粘性により、重りの下がるスピードを変えな
いとうまく測り得ないという問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 タンクの基準点から
タンク内の液面までの空寸法、液面上に気泡があっても
これを無視し、液面を正確に測定する事が出来ること、
液面から物理的な底面までの水深を測定することが出来
るようにする。深さを測定する紐に伸びがあってもこれ
を補正して正確に測定するようにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 紐の先端に取付けた重
りと該紐を巻き取る巻取器とこれを駆動する電動機と該
紐が単位長移動するごとに１つのパルスを発生するパル
ス発生手段と電動機の駆動電流の強弱及び／又は方向の
制御（以下、制御という）手段と該紐の張力検出手段と
で構成する深さ測定器において、電動機の駆動電流を制
御して重りを基準点よりその重力方向に移動させ、重力
により落下するときの紐の張力を張力検出手段にて該紐
の張力を監視し、重りが被測定物に達することにより該
張力の値が変化するまでの該紐の移動に伴うパルス発生
手段で発するパルス数をカウントして、該カウント数に
紐の単位長を乗じて深さを計測する。従来、人が手で重
りを落としていき重りが液面に達するときの紐の指に加
わる感触の変化を感じていたものを本発明では紐の張力
検出手段で紐に加わる力の変化を検出して測定するもの
である。すなわちこの深さ測定器は電動機で駆動する巻
取器に巻付けた紐の先に重りをつけ、これが空気中を落
下するとき，水面に達したとき，水中を落下するとき，
底に達したとき、その各々で紐に加わる力の変化すなわ
ち張力の変化を検出するものである。紐の張力検出手段
は重り等のついた紐を繰出するとき、または巻き取ると
き、その紐に加わっている張力を検出するものであり、
例えば次のようなものがある。装置に紐の移動（繰出
し）方向の変更する箇所を設け、そこにバネ状の支え金
具に取付けた滑車を介して紐を繰出し、紐に加わる張力
が変化すれば、バネのたわみ方が変わり、そのたわみの
変化を光センサーまたはマイクロＳＷのオン／オフによ
り検出し、または滑車の下に感圧センサーを置いて張力
の変化を検出するものである。すなわち紐の先についた
重りが、紐の巻取器の電動機によりブレーキをかけなが
ら、重力方向に移動するときに紐に加わる張力により、
バネにたわみが生じ、これを光センサー等で検出する。
重りが液面に達すると、その液体による浮力または液面
に達したときの衝撃により張力が変化し、該バネのたわ
み量が変化する。これを該光センサーにより検出する。
別な例としてそのたわみ量を光センサーに代わり、マイ
クロＳＷを使用し、重りの重力による紐の張力でＳＷを
ＯＮにし、重りが測定液面に達した事により紐張力が少
なくなりバネの復元力によりマイクロＳＷをＯＦＦにす
る方法もあり、更に他に感圧センサーにより紐の張力の
変化を検出することもできる。前記のパルス発生手段で
紐の単位長の移動に伴って発生するパルスをカウントす
る方法によると温度や経時変化に伴って生ずる紐の伸び
縮みによる誤差を修正することができる。すなわち、温
度変化の少ない材料を用いた軸に該紐を巻付ける等して
紐が移動することにより該軸を回転駆動させ、該軸の一
端にスリットを有する円盤を取付け、そのスリットが光
源と受光器との間で光の断続を行うことにより電気パル
スに変換するパルス発生手段を構成する。そして紐が一
定長移動すると、一定数のパルス信号を発生するので、
紐に温度や経時変化で変化が生じてもその変化が生じた
状態での紐の一単位長、すなわち軸径で決まる一定長の
紐の移動で一定数のパルスを発生するので紐の伸び縮み
を補正した正確な測定ができる。そして計測操作を簡単
にスピーディにするため、その重りが液面に達する等、
目的の測定を終わると自動的に駆動電流を制御して（増
大させて）巻取器で該紐を巻上げるようにする。

【０００６】 また測定の方法として基準点から液面ま
での紐の繰り出し過程でのパルス数をカウントする方法
と液面から基準点まで紐の巻上げ過程でのパルス数をカ
ウントする方法とがあり、更にまたこの両方を１回の重
りの下げ上げで２回の計測をすることも可能であり、こ
れを平均することにより、より正確な測定を可能にする
こともできる。更に重りの移動，紐の緩みにより誤差が
生じないように重りを基準点にしっかり位置付けをした
後に測定を開始する手段を加えている。測定開始時毎に
駆動電流制御手段にて巻取方向に駆動し、重りが基準点
に固着する事を基準位置検出手段からの信号、あるいは
紐の張力の検出手段からの信号、あるいは一定時間パル
ス発生手段からのパルス発生の停止などで検出した後、
重りの落下方向へ駆動電流制御を行なって計測に移る。
すなわち、紐の先端に取付けた重りと、該紐を巻取る巻
取器と該巻取器を駆動する電動機と該紐が単位長移動す
るごとに１つのパルスを発生するパルス発生手段と電動
機の駆動電流制御手段と紐の張力検出手段とで構成する
深さ測定器において、駆動電流制御手段を制御して巻取
器を巻上げ方向に駆動し、該紐の重りを深さ測定器の基
準点まで巻上げ、基準点に達することを検出する基準位
置検出手段により検出し、その後に計測に入る。すなわ
ち、駆動電流制御手段で駆動電流を制御して重りを重力
方向に移動させ、該紐の張力検出手段にて紐の張力が変
化するまでの紐の移動に伴うパルス発生手段から発生す
るパルスをカウントし、該重りが液面に達するとその衝
撃又は浮力による紐の張力変化で紐の繰出し用滑車を取
付けているバネのたわみが復元し、この変化量を光セン
サーで検出し、電気信号として電流値が変化するので制
御ＣＰＵでここまでのパルス数を保持した後、該駆動電
流を制御して該紐を該巻取器で巻上げて重りが液面を離
れることにより、浮力がなくなるので重力が大きくなり
紐の張力が大となる。これを該紐の張力検出手段で該張
力を監視し検出して制御部のＣＰＵで重りが上部の基準
点に達して基準位置検出手段による検出信号が出るまで
の該パルス発生手段で発生するパルス数をカウントし、
該重りの下がりと上がりとを２回カウントしてその値を
平均することにより測定精度を上げることができる。基
準位置検出手段を省き、重りが上部基準手段に達したこ
とにより、重りの移動が止まり紐の張力が増すことを紐
の張力検出手段により検出し、基準位置検出とすること
もできる。

【０００７】 基準板からタンク液面までを測定する専
用の重りの場合、該重りが空中や水面の境界の変化を鋭
敏に検出できるよう平面的な円盤状の形状で、その底部
が凹形であり、その天井部に空気抜孔を有する構造とし
て、重りが水平となるよう重心位置であるその中心に紐
を取付けるようにした重りであり、液面に達したとき、
その凹部に含む空気が重りの浮力を増すので紐の張力変
化を大きくできる工夫を加える。更にその重りが液面に
よく浮くよう、重りの比重を該被測定液体の比重より小
さいもので構成することもできる。また液面から液底面
までの水深を測定する場合は、液体比重より比重の大き
い重りを使う事は勿論であり、更に液面より空中に出た
とき、浮力の喪失による紐の張力変化が顕著に現われる
ような比重差のものが良い。すなわち比重が１．５〜４
の範囲にある、例えばアルミニウム材等がこれに当る。
そして紐の張力検出手段としては基準点より液面までの
寸法を測定する場合の紐の張力検出手段は重りが空中を
落下している時の紐の張力と重りが液体面に達した後の
紐に加わる張力の２値しかないので、紐の張力検出手段
として張力によるバネのたわみをマイクロスイッチのＯ
Ｎ／ＯＦＦの２値で検出することが出来る。しかし、基
準点より空中を落下し、水面までの寸法を測定し更に水
中を沈行し、底面に達した事を検出するような場合、紐
に加わる張力は３値以上を検出する必要がある。このよ
うな場合は紐の張力検出手段として、紐の方向変化点に
使用する滑車の支持部に圧力を加えると電流変化とし
て検出できる圧力センサーや支持部に板バネ状の張力
によりたわむ材料を使用し、これにストレインゲージ等
のたわみ量を電気信号に変換する検出手段や更に該た
わみ歪部を光を用いて、その張力によるたわみ量を光学
的にその反射角の変化で検出する検出手段等を用いるこ
とにより、その歪量を精細に検出する。そして検出した
アナログ値の電気信号をＡＤ変換し、マイクロコンピュ
ータ内に取込み、ＣＰＵで詳細に判断し各種張力の変化
する点を検出できるような紐の張力検出手段を構成する
ことができる。このような紐の張力検出手段を用いれば
水底までや更に比重の異なる２液相の各々の水深を測定
することが出来る。液体中底面までの水深を測定する場
合は、液面から重りを沈ませていき、底面に達するまで
の深さを測定するために、前記の深さ測定器において、
測定器の基準点より重りを重力方向に移動させ、該紐の
張力検出手段で該張力を監視しながら該パルス発生手段
で発生するパルス数をカウントし、該張力が変化した点
（水面）までのパルス数と、更に新たに重りを重力方向
に移動させて該移動に伴うパルス発生手段で発生するパ
ルス数を各々別々にカウントし、該張力検出手段で次の
張力変化点（底面）を検出し、これ等の制御を行うＣＰ
Ｕ部で水面から底面までのパルス数値を計測し、それぞ
れに紐の単位長を乗じて基準点から水面まで、水面から
底面までの深さを計測できるようにする。ＣＰＵ部に接
続されている操作部入力手段の指示により、そのいずれ
かを区別して測定できるようにしてもよい。更に空中落
下と粘性のある液体中落下にはその落下速度に適正値が
あるため、基準点から第一の張力変化点、すなわち液面
まで、続いて第２の張力値変化点、すなわち底面までの
測定を行なう場合、第一までの駆動電流値（落下速度）
と第一から第二張力変化点（底面）までの駆動電流を変
えて電動機の回転トルクを変えることにより、その適正
な落下速度により計測を行なうようにする。更に、粘度
や比重の不明な液体の場合は操作入力手段により移動速
度を変えて測定し、適正な落下速度により紐の張力検出
手段での液面，底面での電流変化が明瞭に出現する値を
見つけだすことが必要である。この事により正しい測定
値（深さの）が得られるようになる。

【０００８】

【実施例】 好適な実施例のブロック図を図１に示す。
この図において紐７を構成するものは、糸，ワイヤー，
ロープ等の可撓性のある細い紐状のものであれば、その
材料は植物性の繊維や樹脂（合成樹脂を含む），鉱物性
の金属であっても良く、その素材にはこだわる必要はな
い。紐７の先端に取付けた重り１１と、該紐７を巻取る
巻取器６と該巻取器６を電動機２の軸に設置した歯車
３，３′を介して駆動し、該紐７が単位長移動するとプ
ーリー８を介して、スリット円盤１７が回転し、その円
盤上にあるスリットより光パルスを発光ランプと受光器
１８とで電気変換し、パルス信号を出すよう構成したパ
ルス発生手段と電動機２の駆動電流制御手段１９と制御
プログラムを含んだＣＰＵ部２１を含む制御基板１４と
この制御基板１４に操作指令を入力する操作入力手段１
６と測定結果を表示する表示部１５とで構成する。電流
制御手段は電動機の回転を重りの荷重との関係で正転さ
せたり逆転させたり、その回転速度を変更できる機能を
有するもので、この場合重りの落下速度を自然落下速度
より小さくするため、弱い巻上方向の駆動電流を流しな
がらこれに重力が勝って落下するよう制御する。その落
下速度はその電流の強弱で決められる。重り１１は滑車
９により紐の方向が変更され、紐の張力の変化がある
と、該滑車の支持部に応力変化として現われるのでこの
応力変化を電気信号に変える張力検出手段２０が接続さ
れる。基準点より液面までを検出する場合は張力変化は
空中の移動中と液面到達以後の２値をとるのでその２値
をマイクロＳＷのＯＮ／ＯＦＦで検出しても良い。操作
入力手段１６より測定開始指示が入るとＣＰＵは駆動電
流制御手段１９で指示し、電動機２の駆動電流を増し、
巻取器６を重り１１を引き上げる方向に駆動し、重り１
１が深さ測定器筐体の紐の導出口端部に取付けてある測
定基準板１０につき当たるまで引上げ、つき当たること
により基準位置検出手段２５で基準位置にあることが検
出される。また、測定基準板１０につき当たって止まっ
た事はパルス発生手段からのパルス発生が止まったこと
によっても検出できる。

【０００９】 基準板１０はタンクの天部にある測定口
の基準点にあてがわれているので、ＣＰＵ部２１の指示
で駆動電流制御手段１９により、駆動電流を弱め、重り
１１の重力により落下せしめる。この落下速度は該駆動
電流の強弱により任意に設定できるので、あらかじめ適
当な速度に設定する。このとき順次紐７が繰り出される
のでプーリー８が廻り、これによりスリット円盤１７が
回転し、光電気変換されて電気パルスが発生する。この
パルス発生手段により出されたパルスをＣＰＵがカウン
トする。重り１１が液面１３に達すると、その衝突又は
浮力により紐に加わる張力が変化し、（少なくなる）こ
れを紐の張力検出手段２０で検出し、これまでにカウン
トしたパルス数に紐の単位長を乗じて表示部１５に表示
して基準点より液面までの深さを表示する。操作入力手
段１６よりの指示が液面までの計測である場合は直ちに
駆動電流制御手段１９の電流を増強するように制御して
巻取器６を重り１１を引き上げる方向に駆動する。そし
て、重りが液面を離れた事による失われた浮力分だけ、
荷重が増えることによる紐の張力の変化した点から基準
板に達し、基準位置検出手段による信号が出され重りの
移動が止まり、その時点までの紐の移動に伴うパルス発
生手段のパルス数をカウントし、これをＣＰＵ部２１で
１パルス当りの単位長を乗ずる計算をすることにより計
測し、このように重りを上方に巻上げる上り時にもその
液面から測定基準板までを計測することが出来る。ま
た、自動的に紐を巻上げることにより手をわずらわさな
くて短時間で計測が出来る。

【００１０】 紐の張力検出手段に前述のいろいろな値
の張力値を検出できる張力検出手段を用いた場合で操作
入力手段１６の指示により基準点から液面１２までと液
面１２からタンクの底面までの両方を測定が指示された
場合は前述の方法によりまず液面までの計測を行い、続
いて重りを沈めていき、重りが底面に到達したときの紐
の張力の変化を紐の張力検出手段２０で検出し、液面か
らの紐の繰り出し長を同じく紐の繰り出しに伴うパルス
発生手段からのパルスをカウントして計測する。その各
々のパルス数値に紐の単位長を乗じて表示部１５で表示
する。尚、このときも重りが底面に達すると自動的に巻
取り方向に駆動電流を切替えて、巻取器６を駆動する。
尚、この時、前と同様にパルス数をカウントし、各々の
電流変化点まで（各々の境界線）の計測を行なうことが
出来る。

【００１１】 尚、液体中ので重りの引上速度が大きい
と重りの引上げ抵抗が大きくなり、計測上問題があるの
で適正な値にする必要がある。尚、空気中落下又は吊上
げ等の移動する時と粘度を有する液体中を移動するとき
では重りの形状により重りに加わる抵抗が違ってくるの
で、その形状や移動スピードを変える方が良い場合もあ
り、その用途により液面用，水深用それぞれを専用にす
る場合もある。また、測定基準板から空気中を下り液面
までを計測する液面用重りの場合、重りに使用する材料
の比重を被測定液体の比重より小さくすることにより、
重りが液面に達すると浮くので紐の張力変化を検出し易
く、更に紐切れの事故が生じても重りが浮くので、その
回収が容易に出来る。

【００１２】

【発明の効果】液面上に気泡があってもこれを無視して
液面を正確に測定できること、液面から異物質の存在す
る境界面まで（底面）までの測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好適な実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１ 深さ測定器 ２ 電動機 ３，３′ 歯車 ６ 巻取器 ７ 紐 ８ プーリー ９ 滑車 １０ 測定基準板 １１ 重り １２ 液面 １４ 制御基板 １５ 表示部 １６ 操作入力部 １７ スリット円盤部 １８ 受光器 １９ 駆動電流制御手段 ２０ 張力検出手段 ２１ ＣＰＵ部 ２５ 基準位置検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紐の先端に取付けた重りと、この紐を巻
   取る巻取器と、該巻取器を駆動する電動機と、この紐が
   単位長移動するごとに１つのパルスを発生するパルス発
   生手段と、該電動機の駆動電流の強弱及び／又は方向の
   制御（以下、制御という）手段と該紐の張力検出手段と
   で構成する深さ測定器において、該電動機の駆動電流を
   制御して、該重りを基準点より重力方向に移動させ、重
   力により落下するときの紐の張力を該張力検出手段にて
   監視し、重りが被測定物に達することによりこの張力の
   値が変化するまでの該紐の移動に伴うパルス数をカウン
   トして、そのカウント数に該単位長を乗じて深さを計測
   するように構成したことを特徴とする深さ測定器。
2. 【請求項２】 紐の先端に取付けた重りと、この紐を巻
   取る巻取器と、該巻取器を駆動する電動機と、この紐が
   単位長移動するごとに１つのパルスを発生するパルス発
   生手段と、該電動機の駆動電流を制御する駆動電流制御
   手段並びに紐の張力検出手段及び表示器とで構成する深
   さ測定器において、該電動機の駆動電流を制御して、該
   重りを基準点より重力方向に移動させ、該紐の張力検出
   手段にてこの紐の張力を監視し、重りが被測定物に達す
   ることによりこの紐の張力の値が変化するまでの該紐の
   移動に伴うパルス数をカウントして該パルス数値に該単
   位長を乗じて深さを計測して表示するとともに、自動的
   に該駆動電流制御手段で該電動機の駆動電流を制御して
   該紐を巻取って該重りを基準点まで巻上げるように構成
   したことを特徴とする深さ測定器。
3. 【請求項３】 前記の深さ測定器において、前記基準点
   から被測定面までの間の距離を測定するに際して、該重
   りが該被測定面へ向かって移動した後、該被測定面から
   該基準点へ向かって前記巻取器で巻取る方向へ移動する
   ときパルス発生手段で発生するパルスを該重りが該基準
   点に到達した信号が出るまでの数をカウントして該パル
   ス数値に該単位長を乗じて深さを計測することを特徴と
   する深さ測定器。