JP2006201134A

JP2006201134A - センサ固定具およびこれを用いた水位検出装置

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Publication number: JP2006201134A
Application number: JP2005015968A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Hamachi; 禎憲濱地; Keiga Hamachi; 計雅濱地; Toshiharu Suzuki; 敏春鈴木
Original assignee: NKS KK
Current assignee: NKS KK
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-24
Also published as: JP4723867B2

Abstract

【課題】流体の水位検出に用いられる圧力式レベルセンサによる良好な水位計測の実現に寄与するセンサ固定具およびこれを用いた水位検出装置を提供すること。
【解決手段】流路７２中の流体の水位検出に用いる圧力式レベルセンサ２を保持し、前記流路７２の壁面Ａに固定されるセンサ固定具３であって、圧力式レベルセンサ２の流路壁面側に設けられた受圧部８２と流路壁面Ａとの間に前記流体の流入を許容する空間４を確保するためのスペーサ５と、前記空間４の上流側に配置される流線型のカバー６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、自由水面をもって流路を流れる流体の水位（深さ）検出に用いる圧力式レベルセンサを当該流路に固定するためのセンサ固定具およびこのセンサ固定具を用いて下水道における下水（工場排水や生活排水、雨水等）の深さを検出する水位検出装置に関する。

流路中の流体の水位検出に用いられる水位検出装置として、樹脂で一体成形されており、その形状、構造が下水道等の汚水の水圧（静圧）の測定に適するように構成された圧力式レベルセンサを用いるものがあり（特許文献１参照）、その一例を図１１〜図１３に示す。すなわち、図１１および図１２において、７０は圧力式レベルセンサ（以下、センサという）であり、センサ固定具７１によって、自由水面Ｓをもって流れると共に水位が変動する縦断面ほぼ円形、矩形、Ｕ字形等（図示例では円形）の流路７２の内壁面（図示例では底壁面）Ａに固定されている。

ここで、前記センサ固定具７１は、前記円形流路７２の周長さよりもやや短い弧長を有しそのほぼ中央に前記センサ７０がビス止めされる金属製（例えばステンレス製）で縦断面円弧状の帯状部材７３と、この帯状部材７３を拡径変形させ、その突っ張り作用により前記帯状部材７３を流路７２の内壁Ａに押接固定させるための径変更装置７４とを備えている。前記径変更装置７４は例えばターンバックルを用いるものであり、従って、上記の構成からなるセンサ固定具７１は、流路７２の壁面Ａに着脱自在に、かつ、容易に固定することができる。

一方、前記センサ７０は、図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電子基板７５が取り付けられたダイアフラム式圧力トランスデューサ７６と、このトランスデューサ７６に大気圧を付与する大気圧室７７とを備えている。そして、大気圧室７７に接続されるエアチューブ７８と前記電子基板７５に接続されるケーブル７９とは、ポリウレタン被覆のセンサケーブル８０に内挿されている。

また、前記トランスデューサ７６や大気圧室７７等はセンサ本体８１に内蔵され、このセンサ本体８１は、ポリウレタン等の樹脂成型品であり、センサ７０自体が防滴構造となるように構成されている。

さらに、前記トランスデューサ７６の受圧部としてのダイアフラム８２は、直接流体に晒されず、ベンチレーションキャップ（プラスチック製の多孔キャップ）８３により保護されている。なお、図１３において、８４はセンサ７０固定用のボスである。

上記のように構成されたセンサ７０では、流路７２（図１１，図１２参照）中の流体の水位の変化に伴う水圧の変動に応じてダイアフラム８２（図１３参照）が歪み、この歪みに対応する信号が電子基板７５からケーブル７９を経た後、流路７２の外部に設けられた圧力式水位流量変換器８５（図１１参照）に出力され、これにより、水位が導出される。また、前記大気圧室７７に連通するエアチューブ７８は、前記変換器８５にて大気圧に開放されているので、大気圧室７７内の圧力は常に大気圧に補正されている。なお、図１１において、８６は樹脂製又はステンレス製のプルボックス、８７は変換器収納盤、８８は前記センサケーブル８０を保護する直径２２ｍｍ以上で樹脂製等のケーブル保護配管である。

そして、前記センサ７０の最大の特徴は、ダイアフラム（受圧部）８２の周囲に土砂などの異物が堆積しにくく、また、土砂が堆積しても、土砂の粒子間を流体が自由に通り、受圧部８２による水圧の検出には影響が及ばないという点である。
実用新案登録第１８２０１２８号公報

しかし、上記従来の水位検出装置では、例えば油分の多い水質中での計測等の場合、汚泥状となった土砂が前記センサ７０の受圧部８２周りを目詰まり状態にすることがあり、また、生物膜等が付着して前記受圧部８２周りを目詰まり状態にすることもある。そして、汚泥や生物膜等の付着物により受圧部８２周りが目詰まり状態となって閉塞されると、受圧部８２による水圧の検出に多大な影響が及ぶおそれがある。これは、前記付着物による閉塞の結果、受圧部８２周りに形成されることとなる密閉空間の内圧が、その外側を流れる流体の流速の影響を受けて流体の水位とは無関係に変化し、その変化が受圧部８２の検出に誤差を生じさせたり、あるいは受圧部８２周りを塞ぐ付着物が前記流体の流速の影響を受けて直接受圧部８２に接触して検出に誤差を生じさせることがあるためである。そして、このような状況の発生は計測の安定性の向上を図る上で大きな障害となっていた。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、流体の水位検出に用いられる圧力式レベルセンサによる良好な水位計測の実現に寄与するセンサ固定具およびこれを用いた水位検出装置を提供することである。

上記目的を達成するために、第１発明のセンサ固定具は、流路中の流体の水位検出に用いる圧力式レベルセンサを保持し、前記流路の壁面に固定されるセンサ固定具であって、圧力式レベルセンサの流路壁面側に設けられた受圧部と流路壁面との間に前記流体の流入を許容する空間を確保するためのスペーサと、前記空間の上流側に配置される流線型のカバーとを備えたことを特徴としている（請求項１）。

第２発明の水位検出装置は、請求項１に記載のセンサ固定具を用いて前記圧力式レベルセンサを下水道に固定し、下水道における下水の深さを検出するように構成されている（請求項２）。

請求項１に係る発明では、流体の水位検出に用いられる圧力式レベルセンサによる良好な水位計測の実現に寄与するセンサ固定具が得られる。すなわち、本発明のセンサ固定具では、前記スペーサによって圧力式レベルセンサの受圧部の周囲を完全に開放することができるので、受圧部付近に汚泥や生物膜等が付着したり汚水が滞留することが効果的に防止される。しかも、カバーを設けたことにより、流路を流れる流体の流れが受圧部に直接当たることが確実に防止され、前記流体の流速の影響による圧力式レベルセンサの計測不良が発生するおそれもない。

請求項２に係る発明は、請求項１に係るセンサ固定具を用いるものであるので、油分を含む汚泥や生物膜のような滑り状の物質の付着による影響を極めて受けにくく、下水道を流れる下水の水位検出に最適な水位検出装置が得られる。

図１（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。この水位検出装置１は、図１１〜図１３に示したセンサ７０とセンサ固定具７１とからなる従来の水位検出装置において、前記センサ固定具７１を改良してなるものである。

すなわち、この実施の形態に係る水位検出装置１は、前記センサ７０と、このセンサ７０を流路７２の底壁Ａ（図１１および図１２参照）に固定するためのセンサ固定具７１とを備えている。

この実施の形態における流路７２は流体として下水が流れる下水道であり、ここでいう下水とは、上水に対する概念としての下水であって、例えば、工場排水や生活排水、雨水等を含むものである。

一方、この実施の形態に係るセンサ固定具７１は、図１１および図１２に示すセンサ固定具７１と比べて、センサ固定部３（図１（Ａ）および（Ｂ）参照）を備えている点で異なり、それ以外の構成は同一である。そして、前記センサ固定部３は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ７０の流路壁面Ａ側に設けられた受圧部８２と流路壁面Ａとの間に前記流体の流入を許容する空間４を確保するためのスペーサ５と、前記空間４の上流側に配置される流線型のカバー６とで構成されている。

詳しくは、前記スペーサ５は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ７０よりも横幅が小さく、ほぼ角パイプ形状をしており、前記センサ７０の上流部から下流部までをその上側に載せた状態で保持することができるように構成されている。また、スペーサ５は、長手方向の長さがセンサ７０よりも長く形成されており、その下流部はセンサ７０の下流端よりも下流側に延びると共に、下流部上面には下流側ほど低くなるような傾斜がつけられている。さらに、スペーサ５は、前記センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分、すなわち空間４が形成される部分が切り欠かれた形状となっており、空間４のすぐ下流側に相当する部分７は、ほぼ円柱形状となっている。なお、前記空間４の高さは１０ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、この実施の形態では約１２ｍｍ程度となっている。

また、スペーサ５はセンサ７０の底面に適宜の方法（例えばビス止め）により固定されていると共に、センサ固定具７１の帯状部材７３（図１１および図１２参照）に適宜の方法（例えばビス止め）により固定されている。

他方、カバー６は、センサ７０の上流部に形成された流線型部２ａの先端部とスペーサ５の上流部とを覆い、かつセンサ７０の両脇に沿うように構成されており、また、センサ７０の流線型部２ａに連続する形状となっている。

なお、スペーサ５およびカバー６は、ステンレス等の金属製であり、表面がバフ仕上げされていることが望ましい。また、スペーサ５、カバー６をそれぞれ銅製とすれば、生物の付着を防止する効果が高まる。また、樹脂コーティングを施すことによってもその効果は高まる。

上記の構成からなるセンサ固定部３を有するセンサ固定具７１およびこれを用いる水位検出装置１では、スペーサ５によってセンサ７０の受圧部８２の下方に適宜の大きさの空間４を形成し、受圧部８２の周囲を完全に開放して、前記空間４内に流路７２を流れる流体を流入させることができるので、受圧部８２付近に汚泥や生物膜等が付着したり汚水が滞留することを効果的に防止することができる。また、ゴミ等が絡まり易いセンサ固定部３の前記部分７をほぼ円柱形状としてあるので、上記のような絡まりが生ずることもない。しかも、カバー６を設けたことにより、流路７２を流れる流体の流れが受圧部８２に直接当たることが確実に防止され、前記流体の流速の影響によるセンサ７０の計測不良が発生するおそれもない。従って、センサ固定部３を有するセンサ固定具７１およびこれを用いる水位検出装置１によれば、極めて良好に行える水位計測を実現することができ、センサ７０に付着した汚泥や生物膜の除去などのメンテナンスの頻度を減らすこともできる。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第２の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第２の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、カバー６の形状が異なるのみである。すなわち、上記第１の実施の形態におけるカバー６は、センサ７０の上流部に形成された流線型部２ａの先端部とスペーサ５の上流部とを覆い、かつセンサ７０の両脇に沿うように構成されていた。これに対して、第２の実施の形態に係る水位検出装置１のカバー６は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ７０の流線型部２ａを少しだけ覆い、かつ、その両側部がセンサ７０およびスペーサ５の両脇から若干離れて延びる形状となっている。

図３（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第３の実施の形態に係る水位検出装置１のセンサ固定部３の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第３の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、カバー６の形状が異なるのみである。すなわち、上記第１の実施の形態におけるカバー６は、センサ７０の流線型部２ａに連続する形状となっていた。これに対して、第３の実施の形態に係るセンサ固定部３のカバー６は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、横断面ほぼ円弧状で、帯状部材７３に対してほぼ垂直に立ち上がった形状となっている。なお、図３（Ａ）において、ｂはスペーサ５をセンサ７０および帯状部材７３にビス止めするために設けたビス孔であり、このビス孔ｂは図１（Ａ）および（Ｂ）並びに図２（Ａ）および（Ｂ）に示す水位検出装置１のスペーサ５の適宜の位置にも設けられている。

図４（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第４の実施の形態に係る水位検出装置１のセンサ固定部３の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第４の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、カバー６の形状が異なるのみである。すなわち、第４の実施の形態に係るセンサ固定部３のカバー６は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ほぼ矩形の薄板状で、帯状部材７３に対してほぼ斜めに立ち上がった形状となっている。

図５（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第５の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第５の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、センサ固定部３のスペーサ５の形状が異なるのみである。すなわち、上記第１の実施の形態におけるスペーサ５は、ほぼ角棒形状または角パイプ形状をしており、また、前記センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分が切り欠かれた形状となっている。これに対して、第５の実施の形態に係るセンサ固定部３のスペーサ５は、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、板状をしており、また、センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分は切り欠かれた形状とはなっていない。すなわち、第１の実施の形態におけるスペーサ５は角棒形状または角パイプ形状であったことから、前記空間４を形成するために上記のように切り欠かれた形状とする必要があったが、この第５の実施の形態におけるスペーサ５は板状であるため、必然的に受圧部８２の下方が開放されて前記空間４が形成されることになるので、上記のように切り欠かれた形状とする必要がない。なお、図５（Ａ）において、９はスペーサ５をセンサ７０および帯状部材７３にビス止めするために設けた膨出部分である。

図６（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第６の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第６の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、センサ固定部３のスペーサ５の形状が異なるのみである。すなわち、上記第１の実施の形態におけるスペーサ５は、ほぼ角棒形状または角パイプ形状をしており、また、前記センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分が切り欠かれた形状となっている。これに対して、第６の実施の形態に係るセンサ固定部３のスペーサ５は、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分１０を切り欠かず、板状としている。このように、センサ７０の受圧部８２の直下に位置する部分１０を板状としても、受圧部８２の下方が開放されて前記空間４が形成されることになる。なお、図６（Ａ）に示すように、スペーサ５の板状部分１０よりも上流側の部分の厚みが、下流側の部分の厚みよりも大きくなっている。

図７（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第７の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第７の実施の形態に係る水位検出装置１は、第１の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、センサ固定部３のカバー６の形状が異なるのみである。すなわち、第７の実施の形態に係るセンサ固定部３のカバー６は、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ７０の流線型部２ａの前側に配置される前面部１１と、前記流線型部２ａの上側に配置される天面部１２と、前記前面部１１および天面部１２の左右両側に連設され、流線型部２ａの左右両側に配置されるほぼ台形状の左右側面部１３，１３と、これら左右側面部１３，１３の下端と前面部１１の下端とに連設され、スペーサ５の下側に配置される底面部１４とを備えている。また、前記左右側面部１３，１３は、前記空間４の側方を覆い、かつ、センサ７０の両脇との間に適宜（例えば６ｍｍ程度）の隙間が形成されるように構成されている。そして、センサ７０の両脇と左右側面部１３，１３との間に前記隙間を設けたことにより、センサ７０とカバー６との間において付着物等による目詰まりが発生するのを確実に防止することができる。

図８（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第８の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第８の実施の形態に係る水位検出装置１は、第７の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、センサ固定部３のカバー６の左右側面部１３，１３および底面部１４が後側に延びている点でのみ異なる。そして、上記構成よりなる水位検出装置１では、センサ７０の左右両脇からの汚泥等の進入を確実に防止することができる。

図９（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第９の実施の形態に係る水位検出装置１の構成を概略的に示す平面図および側面図である。第９の実施の形態に係る水位検出装置１は、第８の実施の形態に係る水位検出装置１と比べて、センサ固定部３のカバー６の天面部１２の後側にセンサ７０の上側を覆う屋根部１５が連設されている点でのみ異なる。そして、上記構成よりなる水位検出装置１では、センサ７０に直接沈殿汚泥等が堆積するのを確実に防止することができる。

なお、図１〜図９に示す実施の形態において、前記流路７２は下水道に限られず、例えば上水道等であってもよい。

また、図１０に示すように、前記流路７２がハンチ付水路である場合には、例えば、前記帯状部材７３を、前記流路７２の底壁面中央から側壁面の適宜の高さにまで沿って伸びるように構成し、この帯状部材７３の先端にセンサ７０を取り付けるとともに、帯状部材７３の適宜の箇所をメカニカルアンカー（図示していない）で固定すればよい。

（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第２の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第３の実施の形態に係る水位検出装置のセンサ固定具の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第４の実施の形態に係る水位検出装置のセンサ固定具の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第５の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第６の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第７の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第８の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第９の実施の形態に係る水位検出装置の構成を概略的に示す平面図および側面図である。センサ固定具の別実施例の構成を概略的に示す縦断面図である。従来の水位検出装置の構成を概略的に示す説明図である。上記従来の水位検出装置の構成を概略的に示す正面図である。（Ａ）および（Ｂ）は、上記従来の水位検出装置における圧力式レベルセンサの構成を概略的に示す部分透視側面図および部分透視正面図である。

符号の説明

３センサ固定具
４空間
５スペーサ
６カバー
７０圧力式レベルセンサ
７２流路
８２受圧部
Ａ流路壁面

Claims

流路中の流体の水位検出に用いる圧力式レベルセンサを保持し、前記流路の壁面に固定されるセンサ固定具であって、圧力式レベルセンサの流路壁面側に設けられた受圧部と流路壁面との間に前記流体の流入を許容する空間を確保するためのスペーサと、前記空間の上流側に配置される流線型のカバーとを備えたことを特徴とするセンサ固定具。
請求項１に記載のセンサ固定具を用いて前記圧力式レベルセンサを下水道に固定し、下水道における下水の深さを検出するように構成された水位検出装置。