JP2008039683A - 液面レベル検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、かつ高精度に液面のレベルを検出することができる液面レベル検出装置を提供する。
【解決手段】フォトインタラプタ２１−１〜２１−Ｎは、目視用窓１０の外部側の面に設置される。制御部４は、発光部３から光を出力させて、出力された光が反射パネル８で反射した反射光が受光部５に入力される光量に応じて、油浸紙コンデンサブッシング１２の内部の油面のレベルを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液面レベル検出装置に関し、特に変圧器などに用いられる油浸紙コンデンサブッシングの油面のレベルを検出する液面レベル検出装置に関する。

変圧器などに用いられる油浸紙コンデンサブッシングは、内部に絶縁油が充填されている。この絶縁油の量が少なくなると油面が低下し、変圧器などが故障する原因となる。そのため、内部の油面の位置を外部から確認するために、油浸紙コンデンサブッシングには、目視用窓が設けられている。

通常では、監視員が、この目視用窓から絶縁油の油面の位置を目視で観察することによって、油面の位置の点検が行なわれる。しかしながら、油浸紙コンデンサブッシングの目視用窓は、変圧器などの運転中は充電部となるため、至近距離から油面の位置を読み取ることができない。また、機器の配置、日光、または照明の関係で油面の位置が読み取りにくい場合がある。

これに対して、画像処理技術を用いて、油面の位置を検出する方法が提案されている。
たとえば、特許文献１では、液面探索領域を設定する領域設定手段と、カメラにより撮像された画像の中で液面を読み取るための目盛を指定する液面目盛設定手段と、画像に含まれる障害物を液面探索領域から除くマスク領域設定手段と、液面探索領域を液面と垂直方向に所定幅のスリットに分割し、認識対象とするスリットを選択する認識対象領域選択手段と、選択された対象領域について、液面の移動方向における画像色値の変化が最大となる位置を液面位置として検出する液面検出手段と、予め設定された目盛と液面位置に基づいて液面値を演算する液面値演算手段とを備える。
特開２００３−２４０６２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように画像処理で油面の位置を検出する方法では、カメラなどを用いなければならず、設置および保守のコストが高くなる。

それゆえに、本発明の目的は、低コストで、かつ高精度に液面のレベルを検出することができる液面レベル検出装置を提供することである。

上記課題を解決するために、窓と、外部から窓を通して内部に入力された光を反射する反射パネルとが設けられた容器内の液体の面の位置を検出する液面レベル検出装置であって、窓の外部側の面に設置された少なくとも１つの発光部および受光部と、発光部および受光部を制御する制御部とを備え、制御部は、少なくとも１つの発光部から光を出力させて、出力された光が反射パネルで反射した反射光が少なくとも１つの受光部に入力される光量に応じて、容器内の液体の液面レベルを検出する。

好ましくは、発光部および受光部の各々１つは、１個のフォトインタラプタで構成されており、フォトインタラプタは、容器の垂直方向に複数個設置され、制御部は、複数個のフォトインタラプタのいずれかを選択して、選択したフォトインタラプタから光を出力させて、選択したフォトインタラプタに、それに入力される反射光を検出させ、検出された反射光の光量と所定の閾値とを比較して、容器内の液体の液面レベルと選択したフォトインタラプタの設置位置との相対関係を判断し、判断した相対関係に基づいて液面レベルを検出する。

好ましくは、液面レベル検出装置は、さらに、制御部で検出された液面レベルを他の装置に送信する無線通信部を備える。

好ましくは、容器は、油浸紙コンデンサブッシングであって、容器内の液体は、絶縁油である。

本発明によれば、低コストで、かつ高精度に液面のレベルを検出することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の液面レベル検出装置の取り付け例を表わす図である。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、直径２０ｃｍ程度、高さ２〜３ｍ程度の油浸紙コンデンサブッシング１２には、目視用窓１０が設けられている。目視用窓１０のガラスの厚さは、１ｍｍ程度である。

油浸紙コンデンサブッシング１２の内部には、目視用窓１０から入射した光を反射させる反射パネル８が設けられている。反射パネル８は、目視用窓１０から数ｍｍ程度離れた位置に設置されている。

目視用窓１０の外部表面には、図１（ｂ）に示すような位置に液面レベル検出装置１が取り付けられる。

液面レベル検出装置１は、フォトインタラプタアレイ２と、制御部４と、無線通信部６とを備える。

フォトインタラプタアレイ２は、Ｎ個のフォトインタラプタ２１−１〜２１−Ｎを含む。Ｎ個のフォトインタラプタ２１−１〜２１−Ｎは、垂直方向に並べられ、第１番目のフォトインタラプタ２１−１は、最も低い位置に配置され、第Ｎ番目のフォトインタラプタ２１−Ｎは、最も高い位置に配置されている。

Ｎ個のフォトインタラプタ２１−１〜２１−Ｎは、目視用窓１０のガラス表面に接着されている。それぞれのフォトインタラプタ２１−１〜２１−Ｎは、発光部３と受光部５とを有する。

発光部３は、制御部４からの指示で、光を出力する。
受光部５は、制御部４からの指示で、入力される光量を検出する。

制御部４は、下方にあるフォトインタラプタから順番に選択し、選択したフォトインタラプタのみの発光部３から光を出力させ、選択したフォトインタラプタのみの受光部５で入力される光量を検出させる。制御部４は、選択したフォトインタラプタの受光部５で検出された光量が所定の閾値以上であるかどうかを調べる。制御部４は、検出した光量が所定の閾値以上であるときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより上方または同じ位置にあると判断し、検出した光量が所定の閾値未満であるときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより下方にあると判断する。制御部４は、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより上方にあると判断したときには、さらに上方にあるフォトインタラプタを選択して、上記の処理を繰返すことによって、油面のレベルを決定する。

無線通信部６は、制御部４で決定された油面のレベルを図示しない監視センターに送信する。

（動作例）
次に、この液面レベル検出装置１の動作を具体例を用いて説明する。

図２は、油浸紙コンデンサブッシングの垂直断面図の一部を表わす図である。図２に示すように、油面のレベルが第（Ｋ−１）レベル以上、かつ第Ｋレベル未満であるとする。

この場合には、第１番目のフォトインタラプタ２１−１〜第（Ｋ−１）番目のフォトインタラプタ２１−（Ｋ−１）では、それぞれ出力された光が油の中を通る。目視用窓１０のガラスの屈折率と絶縁油の屈折率とが近い値なので、あるフォトインタラプタの発光部３から出力された光は屈折や乱反射せずに直進し、そのフォトインタラプタの受光部５に入力される。

一方、第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋ〜第Ｎ番目のフォトインタラプタ２１−Ｎでは、それぞれから出力された光が空気の中を通る。目視用窓１０のガラスの屈折率と空気の屈折率とは近い値ではないので、あるフォトインタラプタの発光部３から出力された光は屈折および乱反射し、そのフォトインタラプタの受光部５に入力されない。

次に、上記の例の場合において、液面レベル検出装置１の各部の動作を説明する。
制御部４は、第１番目のフォトインタラプタ２１−１を選択する。制御部４は、選択した第１番目のフォトインタラプタ２１−１のみの発光部３から光を出力させる。制御部４は、選択した第１番目のフォトインタラプタ２１−１のみの受光部５で入力される光量を検出させる。選択した第１番目のフォトインタラプタ２１−１の受光部５は、検出した光量を制御部４に送る。制御部４は、第１番目のフォトインタラプタ２１−１で検出された光量の検出値と所定の閾値とを比較する。ここでは、光量の検出値が所定の閾値以上であるので、制御部４は、油面のレベルが第１レベル以上であると判断し、より上側に配置されているフォトインタラプタの選択を順次行なって、油面のレベルの検出を行なう。ここでは、第（Ｋ−１）番目のフォトインタラプタ２１−（Ｋ−１）番目までが順次選択されて、油面のレベルが第（Ｋ−１）レベル以上であると判断されたものとする。

続いて、制御部４は、第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋを選択する。制御部４は、選択した第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋのみの発光部３から光を出力させる。制御部４は、選択した第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋのみの受光部５で入力される光量を検出させる。選択した第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋの受光部５は、検出した光量を制御部４に送る。制御部４は、第Ｋ番目のフォトインタラプタ２１−Ｋで検出された光量の検出値と所定の閾値とを比較する。ここでは、光量の検出値が所定の閾値未満であるので、制御部４は、油面のレベルが第Ｋレベル未満であると判断し、フォトインタラプタのさらなる選択を終了する。

制御部４は、上記の処理の結果、油面のレベルが第（Ｋ−１）レベル以上、かつ第Ｋレベル未満であると決定し、決定した油面のレベルを無線通信部６に送る。

無線通信部６は、制御部４で決定された油面のレベル、つまり第（Ｋ−１）レベル以上、かつ第Ｋレベル未満を図示しない監視センタに無線送信する。

以上のように、本発明の実施形態の液面レベル検出装置によれば、反射光の光量によって油面のレベルを検出するので、低コストで、かつ高精度に液面のレベルを検出することができる。

（変形例）
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例を含む。

（１） 焦点位置
本発明の実施形態では、選択したフォトインタラプタに入力される光の光量が所定の閾値以上のときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより上方または同じ位置にあると判断し、選択したフォトインタラプタに入力される光の光量が所定の閾値未満のときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより下方にあると判断したが、これに限定するものではない。フォトインタラプタの焦点距離の設定具合によっては、この関係が逆転する場合がある。すなわち、フォトインタラプタの焦点距離の設定具合によっては、選択したフォトインタラプタに入力される光の光量が所定の閾値以上のときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより下方にあると判断し、選択したフォトインタラプタに入力される光の光量が所定の閾値未満のときに、油面のレベルが選択したフォトインタラプタより上方または同じ位置にあると判断すべき場合がある。

（２） 用途
本発明の実施形態では、液面レベル検出装置は、油浸紙コンデンサブッシング内の絶縁油の油面レベルを検出したが、その他の容器内の液体の液面レベルを検出するために用いることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態の液面レベル検出装置の取り付け例を表わす図である。 油浸紙コンデンサブッシングの垂直断面図の一部を表わす図である。

符号の説明

１ 液面レベル検出装置、２ フォトインタラプタアレイ、３ 発光部、４ 制御部、５ 受光部、６ 無線通信部、８ 反射パネル、１０ 目視用窓、１２ 油浸紙コンデンサブッシング、２１−１〜２１−Ｎ フォトインタラプタ。

Claims (4)

1. 窓と、外部から前記窓を通して内部に入力された光を反射する反射パネルとが設けられた容器内の液体の面の位置を検出する液面レベル検出装置であって、
   前記窓の外部側の面に設置された少なくとも１つの発光部および受光部と、
   前記発光部および受光部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記少なくとも１つの発光部から光を出力させて、前記出力された光が前記反射パネルで反射した反射光が前記少なくとも１つの受光部に入力される光量に応じて、前記容器内の液体の液面レベルを検出する、液面レベル検出装置。
2. 前記発光部および前記受光部の各々１つは、１個のフォトインタラプタで構成されており、
   前記フォトインタラプタは、前記容器の垂直方向に複数個設置され、
   前記制御部は、前記複数個のフォトインタラプタのいずれかを選択して、前記選択したフォトインタラプタから光を出力させて、前記選択したフォトインタラプタに、それに入力される反射光の光量を検出させ、前記検出された反射光の光量と所定の閾値とを比較して、前記容器内の液体の液面レベルと前記選択したフォトインタラプタの設置位置との相対関係を判断し、前記判断した相対関係に基づいて前記液面レベルを検出する、請求項１記載の液面レベル検出装置。
3. 前記液面レベル検出装置は、さらに、
   前記制御部で検出された液面レベルを他の装置に送信する無線通信部を備える、請求項１記載の液面レベル検出装置。
4. 前記容器は、油浸紙コンデンサブッシングであって、前記容器内の液体は、絶縁油である、請求項１記載の液面レベル検出装置。

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