JP2009019980A - 井戸の液位・液深測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の種類にかかわらず、井戸内の液面の地表面からの距離である液位と、井戸内の液中の任意位置から液面までの距離とを測定可能とする。
【解決手段】井戸５内に挿入される検出管７の先端から気体が漏出するように加圧気体供給源１１が検出管７に接続され、検出管７の先端からの長さを目視で確認することを可能とした測長手段８が検出管７に付設され、検出管７に接続される圧力検出器１５の検出値が井戸５内への検出管７の挿入途中で急激に上昇するのに応じて液位を測長手段８で目視計測するタイミングが報知手段３８で報知され、井戸５内の液中に検出管７の先端を浸漬させた状態での圧力検出器１５の検出値に基づいて検出管７の先端から液面までの距離が演算手段で演算される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、井戸内の液面の地表面からの距離である液位と、井戸内の液中の任意位置から液面までの距離とを測定するための井戸の液位・液深測定装置に関する。

巻尺テープの先端に、水面を検知するためのプローブが設けられるようにした水位計が、たとえば特許文献１によって既に知られている。
特開２００２−３１８１５０号公報

ところが、上記特許文献１で開示されるものは、井戸の水面の地表面からの距離を測定し得るだけであり、井戸内の水中の任意位置から水面までの距離を測定することはできない。またプローブは、水の導電性を利用して水面を検出するものであり、測定し得るのは導電性を有する水との液体に限定される。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、液体の種類にかかわらず、井戸内の液面の地表面からの距離である液位と、井戸内の液中の任意位置から液面までの距離とを測定可能とした井戸の液位・液深測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、井戸内の液中に浸漬することを可能として前記井戸内に挿入される検出管と、該検出管の先端から気体を漏出させるに充分な圧力および量の気体を供給し得る加圧気体供給源と、前記検出管内の気体圧を検出するようにして前記検出管に接続される圧力検出器と、前記検出管の先端からの長さを目視で確認することを可能として前記検出管に付設される測長手段と、井戸内の液面の地表面からの距離である液位を前記測長手段で目視計測するタイミングを報知するために前記井戸内への前記検出管の挿入途中で前記圧力検出器の検出値が急激に上昇するのに応じて報知作動する報知手段と、前記井戸内の液中に前記検出管の先端を浸漬させた状態での前記圧力検出器の検出値に基づいて前記検出管の先端から液面までの距離を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、可撓性を有する材料によって形成される前記検出管の先端に重錘が取付けられることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、可撓索に目盛りが施されて成る前記測長手段が、可撓性および透光性を有する材料によって形成される前記検出管の先端に固定されるとともに前記検出管の外部からの視認を可能として該検出管内に挿入されることを特徴とする。

なお実施例の巻尺テープ８が本発明の測長手段に対応し、実施例のランプ３８が本発明の報知手段に対応し、実施例の制御ユニットＣが本発明の演算手段に対応する。

請求項１記載の発明によれば、検出管には加圧気体が供給されており、検出管の先端が井戸内の液面に達すると、検出管内の圧力が急激に上昇するので検出管の先端が液面に達したことが分かり、その状態で報知手段が報知作動するので、検出管に付設された測長手段を目視することで井戸内の液面の地表面からの距離である液位を測定することができる。また検出管の先端が液中に浸漬すると、検出管の先端からは加圧気体が気泡となって常時漏出することになり、その際の検出管内の圧力は、検出管の先端から液面までの圧力に対応した値となっており、検出管の先端が井戸内の液中の任意位置にあるときの圧力検出器の検出値によって検出管の先端から液面までの距離を測定することができる。しかも測定対象である液体は導電性を有することが必須の条件ではなく、液体の種類にかかわらず、液位および液深を測定することができる。

また請求項２記載の発明によれば、可撓性を有する検出管の先端に重錘が取付けられるので、井戸の深さに正確に対応した長さの検出管を準備することが不要であり、検出管を真っ直ぐ延ばしつつ井戸内で降下させることができ、液位および液深をより正確に測定することができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、可撓性および透光性を有する検出管内に、該検出管の外部からの視認を可能として測長手段が挿入されるので、井戸内に検出管を挿入する際に、測長手段が井戸の側面に付着する等の問題を生じることなく検出管を円滑に井戸内に挿入することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は本発明装置の全体構成を示す図、図２は図１からリールを省略して制御ボックス内の構成を示した図、図３は圧力検出器の縦断面図、図４は検出管の先端が井戸の底に当接していない状態での図１に対応した図である。

先ず図１において、井戸５内の液面Ｌの地表面からの距離である液位ＬＡと、井戸５内の液中の任意の位置から前記液面Ｌまでの距離ＬＢを測定するために、可撓性および透光性を有する材料たとえば合成樹脂により形成されるとともにリール６に巻かれた検出管７がその先端を井戸５内の液中に浸漬させることを可能として井戸５内に挿入される。

しかも前記検出管７内には、該検出管７の先端からの長さを目視で確認することを可能として、可撓索に目盛りが施されて成る測長手段が付設されるものであり、この実施例にあっては、前記測長手段は巻尺テープ８であり、検出管７の先端に固定される巻尺テープ８が、検出管７の外部からの視認を可能として該検出管７内に挿入される。

図２を併せて参照して、前記検出管７の先端には重錘Ｗが取付けられており、重錘Ｗの下面には、検出管７の先端から漏出する空気を通過せしめる複数の溝４，４…が設けられる。

前記リール６の中央部には、制御ボックス９が取付けられており、この制御ボックス９内で前記検出管７には管路１０の下流端が接続される。この管路１０の上流端は接続口１０ａとして前記制御ボックス９の外側面に開口されており、リール６の外部に設置された加圧気体供給源である空気供給源１１Ａが、前記接続口１０ａに接続される。而して空気供給源１１Ａは、前記検出管７の先端から空気を漏出させるに充分な圧力および量の空気を供給可能である。

前記管路１０には、空気供給源１１Ａ側から順に、たとえば常閉型電磁弁である電磁開閉弁１２、一方向弁１３および絞り１４が介設され、絞り１４よりも下流側で前記管路１０には圧力検出器１５が接続され、電磁開閉弁１２、一方向弁１３、絞り１４および圧力検出器１５は制御ボックス９内に収容される。

図３において、圧力検出器１５は、半導体圧力センサ１６を用いるものであり、該半導体圧力センサ１６が備える半導体感圧要素１７に対する空気圧を検出するように構成される。

半導体圧力センサ１６は、圧力導入管１８ａを有して合成樹脂により形成されるハウジング１８内に半導体感圧要素１７が内蔵されて成るものであり、半導体感圧要素１７に連なる複数の端子１９，１９…がハウジング１８を液密に貫通してハウジング１８外に突出され、図２で示すように、制御ボックス９内に配設される演算手段としての制御ユニットＣに接続される。

半導体圧力センサ１６は支持部材２０で支持される。この支持部材２０は、円盤部２０ａと、円盤部２０ａの一端中心部から同軸に突出する円筒部２０ｂと、円盤部２０ａの他端外周から半径方向外方に張出す鍔部２０ｃとを一体に有して、たとえば真鍮等の金属により形成されるものであり、該支持部材２０の中心部には貫通孔２１が設けられる。

前記貫通孔２１の一端側には大径孔部２１ａが形成されており、半導体圧力センサ１６のハウジング１８が備える圧力導入管１８ａは、前記大径孔部２１ａの内面との間にリング状のシール部材２２を介在させて貫通孔１８にその一端側から液密に嵌入される。而して半導体圧力センサ１６は前記シール部材２２を介して支持部材２０で支持されるとともに、前記端子１９…が制御ユニットＣに接続されることによって制御ユニットＣの基板に支持される。

貫通孔１８に圧力導入管１８ａを嵌入させたハウジング１８に支持部材２０とは反対側から対向する内向き鍔部２３ａを一端に有する円筒状のカバー２３に前記ハウジング１８および前記円筒部２０ｂが収容され、該カバー２３の他端に設けられて半径方向外方に張り出す外向き鍔部２３ｂが、複数のねじ部材３４，３４…で円盤部２０ａの一端に締結される。

支持部材２０の他端側には、貫通孔１８の他端側を覆う金属たとえばステンレス鋼製のダイヤフラム２４が取付けられ、該ダイヤフラム２４の一面を臨ませて支持部材２０およびハウジング１８内に形成される受圧室２５に、たとえばシリコーンオイル等の液状媒体が充填される。

支持部材２０の他端側外周部すなわち鍔部２０ｃの外周部には、金属たとえばステンレス鋼によってダイヤフラム２４の他面側を臨ませる皿状に形成される挟持部材２６の外周部全周が、支持部材２０との間にダイヤフラム２４の周縁部を挟持するようにしてかしめ結合される。

ダイヤフラム２４の周縁部を挟持するにあたり、支持部材２０の鍔部２０ｃおよび挟持部材２６には、相互に対応してリング状に形成される挟持突部２０ｄ，２６ａがそれぞれ突設されており、ダイヤフラム２４の周縁部は、それらの挟持突部２０ｄ，２６ａ間に挟持される。

また挟持突部２０ｄ，２６ａよりも外方側で、ダイヤフラム２４および鍔部２０ｃ間にはリング状のシール部材２７が挟持され、ダイヤフラム２４および挟持部材２６間にはリング状のシール部材２８が挟持されており、これらのシール部材２７，２８によりシール性を維持するようにして、ダイヤフラム２４の周縁部が支持部材２０の鍔部２０ｃおよび挟持部材２６の外周部間に挟持される。

挟持部材２６の中央部にはダイヤフラム２４とは反対側に突出する連結筒部２６ｂが一体に連設され、該連結筒部２６ｂには袋ナット２９が連結される。この袋ナット２９は、前記連結筒部２６ｂを挿通させる挿通孔３０が中心部に設けられる端壁２９ａを有するものであり、挿通孔３０に挿通された連結筒部２６ｂの先端を袋ナット２９内で彎曲させて成る係合部２６ｃが端壁２９ａの内面に係合することにより、袋ナット２９に連結筒部２６ｃが連結される。

一方、管路１０の途中に設けられる管継手３１（図２参照）が備える分岐管部３１ａの先端部外面には前記袋ナット２９に螺合する雄ねじ３２が刻設されており、袋ナット２９内には、前記挿通孔３０に挿通された連結筒部２６ｃの先端部と、前記分岐管部３１ａの先端との間に挟まれるリング状のシール部材３３が収容されており、管継手３１の分岐管部３１ａに袋ナット２９が螺合されることにより、管継手３１すなわち管路１０が圧力検出器１５に気密に接続される。この圧力検出器１５からは、検出管７内の圧力が増加するのに応じて比例的に増大する信号が出力される。

前記制御ボックス９の外側面には、電源用スイッチ３５、計測ボタン３６、液位・液深切換スイッチ３７、報知手段であるランプ３８および液深表示器３９が配設されており、電源用スイッチ３５、計測ボタン３６および液位・液深切換スイッチ３７からの信号が制御ユニットＣに入力される。而して制御ユニットＣは、電源スイッチ３５のオンに応じて電磁開閉弁１２を開弁し、液位・液深切換スイッチ３７で液位を選択した状態で検出管７を井戸５内に挿入すると、その挿入途中で検出管７の先端が液面Ｌに達することで圧力検出器１５の検出値が急激に上昇するのに応じて制御ユニットＣは前記ランプ３８を点灯させる。そこで検出管７内にある巻尺テープ８の地表面に対応する目盛を、検出管７の外部から視認することで、井戸５内の液面Ｌの地表面からの距離である液位ＬＡを測定することができる。

上記液位ＬＡの測定後に、井戸５内の液中の任意の位置から前記液面Ｌまでの距離ＬＢたとえば井戸５の底５ａから液面Ｌまでの距離ＬＢである液深を測定するにあたっては、液位・液深切換スイッチ３７で液深を選択して検出管７を井戸５の底５ａに重錘Ｗが当接するまで降下させた後、計測ボタン３６を押すと、制御ユニットＣは、圧力検出器１５の検出値に基づく液深ＬＢを液深表示器３９に表示することになる。そこで液深表示器３９の表示が安定するまで計測ボタン３６を押し続けることにより、液深表示器３９の安定した表示によって液深ＬＢを得ることができる。

すなわち少量の空気が供給されるとともに供給された分の少量の空気が漏出している状態で、検出管７内の圧力は、検出管７の先端から液面Ｌまでの液体圧力に対応した値となっている。したがって検出管７内の圧力を圧力検出器１５で検出することにより、液面Ｌに応じた圧力を検出することができ、圧力検出器１５の検出値に応じた制御ユニットＣの演算により井戸５内の液深ＬＢを正確に得ることができる。

また井戸５内に泥等が厚く堆積している等の理由によって、図４で示すように、検出管７の先端を井戸５の底５ａに当接させ得ない状態でも、液中にある検出管７の先端から液面Ｌまでの距離ＬＢを検出することが可能であり、液中の任意位置から液面Ｌまでの距離ＬＢを測定することができる。

この際、前記巻尺テープ８は、検出管７の先端が井戸５の底５ａに当接していない状態で検出管７の先端から液面Ｌまでの距離ＬＢを測定する際に、可撓性を有する検出管７が重錘Ｗや自重で伸び過ぎてしまうのを防止する構造体としての役割を持っている。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、検出管７には空気供給源１１Ａからの空気が供給されており、検出管７の先端が井戸５内の液面Ｌに達すると、検出管５内の圧力が急激に上昇するので検出管７の先端が液面Ｌに達したことが分かり、その状態で制御ユニットＣがランプ３８を点灯するので、検出管７に付設された巻尺テープ８を目視することで井戸５内の液面Ｌの地表面からの距離である液位ＬＡを測定することができる。

また検出管７の先端が液中に浸漬すると、検出管７の先端からは空気が気泡となって常時漏出することになり、その際の検出管７内の圧力は、検出管７の先端から液面Ｌまでの圧力に対応した値となっており、検出管７の先端が井戸５の底５ａに達したときの圧力検出器１５の検出値によって井戸５の底５ａから液面Ｌまでの距離である液深ＬＢや、井戸５の底５ａに先端を当接させていない検出官７の先端から液面Ｌまでの距離ＬＢ、すなわち液中の任意の位置から液面Ｌまでの距離ＬＢを測定することができる。しかも測定対象である液体は導電性を有することが必須の条件ではなく、液体の種類にかかわらず、液位および液深を測定することができる。

また可撓性を有する検出管７の先端に重錘Ｗが取付けられるので、井戸５の深さに正確に対応した長さの検出管を準備することが不要であり、検出管７を真っ直ぐ延ばしつつ井戸５内で降下させることができ、液位ＬＡならびに液中の任意の位置にある検出管７の先端から液面Ｌまでの距離ＬＢをより正確に測定することができる。

さらに可撓性および透光性を有する検出管７内に、該検出管７の外部からの視認を可能として巻尺テープ８が挿入されるので、井戸５内に検出管７を挿入する際に、巻尺テープ８が井戸５の側面に付着する等の問題を生じることなく検出管７を円滑に井戸５内に挿入することができる。

図５は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみで詳細な説明は省略する。

前記リール６の中央部に取付けられた制御ボックス９内には、検出管７に連なる空気供給原１１Ｂが収容される。この空気供給源１１Ｂは、井戸５が比較的浅く、高圧の空気が必要とされない場合に用いられるものであり、たとえば小型のエアポンプである。この空気供給原１１Ｂの作動は制御ユニットＣで制御されるものであり、計測ボタン３６のオンに応じて制御ユニットＣは前記空気供給源１１Ｂの作動を開始させる。

井戸５の液井ＬＡを測定する際には、液位・液深切換スイッチ３７で液位を選択した状態で空気供給原１１Ｂの作動を休止したまま検出管７を井戸５内に挿入する。そうすると検出管７の先端が液面Ｌに達することで検出管７内が密閉状態となることで圧力検出器１５の検出値が急激に上昇することになり、それに応じて制御ユニットＣはランプ３８を点灯させる。そこで検出管７内にある巻尺テープ８の地表面に対応する目盛を、検出管７の外部から視認することで、井戸５内の液面Ｌの地表面からの距離である液位ＬＡを測定することができる。

上記液位ＬＡの測定後に、井戸５内の液中の任意の位置から前記液面Ｌまでの距離ＬＢたとえば井戸５の底５ａから液面Ｌまでの距離ＬＢである液深を測定するにあたっては、液位・液深切換スイッチ３７で液深を選択して検出管７を井戸５の底５ａに重錘Ｗが当接するまで降下させた後、計測ボタン３６を押すと、制御ユニットＣは、空気供給源１１Ｂの作動を開始し、圧力検出器１５の検出値に基づく液深ＬＢを液深表示器３９に表示することになる。そこで液深表示器３９の表示が安定するまで計測ボタン３６を押し続けることにより、液深表示器３９の安定した表示によって液深ＬＢを得ることができる。

図６は本発明の第３実施例を示すものであり、上記第１および第２実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみで詳細な説明は省略する。

前記リール６の中央部に取付けられた制御ボックス９内に収容される小型の空気供給原１１Ｂと、制御ボックス９外に配置される大型の空気供給源１１Ａとは、三方切換弁４０を介して管路１０に接続される。この三方切換弁４０は、空気供給源１１Ｂからの加圧空気を管路１０に導く状態と、空気供給源１１Ａからの加圧空気を前記管路１０に導く状態とを、手動操作もしくは制御ユニットＣによる制御によって切換可能である。

この第３実施例は、井戸５内の液面Ｌが急激な増水で上昇する場合に対応したものであり、急激な増水によって空気供給原１１Ｂの能力を超えた場合に、空気供給源１１Ａからの加圧空気を管路１０に導くようにすることで液面Ｌの上昇に対処することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、測長手段として、検出管７内に挿入される巻尺テープ８を用いたが、可撓性を有する検出管の外面に測長用目盛を付すようにして測長手段を構成することもできる。

また可撓索に目盛りが施されて成る測長手段として、等間隔に色分けしたロープや糸を用いることも可能であり、そのようなロープや糸は、検出管７が長い場合に有効である。

本発明装置の全体構成を示す図である。 図１からリールを省略して制御ボックス内の構成を示した図である。 圧力検出器の縦断面図である。 検出管の先端が井戸の底に当接していない状態での図１に対応した図である。 第２実施例の図２に対応した図である。 第３実施例の図２に対応した図である。

符号の説明

５・・・井戸
７・・・検出管
８・・・測長手段である巻尺テープ
１１Ａ，１１Ｂ・・・加圧気体供給源である空気供給源
１５・・・圧力検出器
３８・・・報知手段であるランプ
Ｃ・・・演算手段である制御ユニット
Ｗ・・・重錘

Claims (3)

1. 井戸（５）内の液中に浸漬することを可能として前記井戸（５）内に挿入される検出管（７）と、該検出管（７）の先端から気体を漏出させるに充分な圧力および量の気体を供給し得る加圧気体供給源（１１Ａ，１１Ｂ）と、前記検出管（７）内の気体圧を検出するようにして前記検出管（７）に接続される圧力検出器（１５）と、前記検出管（７）の先端からの長さを目視で確認することを可能として前記検出管（７）に付設される測長手段（８）と、井戸（５）内の液面の地表面からの距離である液位を前記測長手段（８）で目視計測するタイミングを報知するために前記井戸（５）内への前記検出管（７）の挿入途中で前記圧力検出器（１５）の検出値が急激に上昇するのに応じて報知作動する報知手段（３８）と、前記井戸（５）内の液中に前記検出管（７）の先端を浸漬させた状態での前記圧力検出器（１５）の検出値に基づいて前記検出管（７）の先端から液面までの距離を演算する演算手段（Ｃ）とを備えることを特徴とする井戸の液位・液深測定装置。
2. 可撓性を有する材料によって形成される前記検出管（７）の先端に重錘（Ｗ）が取付けられることを特徴とする請求項１記載の井戸の液位・液深測定装置。
3. 可撓索に目盛りが施されて成る前記測長手段（８）が、可撓性および透光性を有する材料によって形成される前記検出管（７）の先端に固定されるとともに前記検出管（７）の外部からの視認を可能として該検出管（７）内に挿入されることを特徴とする請求項１または２記載の井戸の液位・液深測定装置。

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