JP2010190700A - 貯蔵容器用レベル計 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナに生ずる結露を抑えることにより、アンテナの感度を常に良好な状態に維持して、貯蔵容器内の内容物のレベルを正確に計測することができる比較的簡単な構成の貯蔵容器用レベル計を得る。
【解決手段】 貯蔵容器用レベル計４をマイクロ波または超音波を発信及び受信する機能を有するコントロールユニット５と、該コントロールユニット５から発信されたマイクロ波又は超音波を石炭３に向けて放出すると共に、石炭３で反射された反射波を受けてしてコントロールユニット５に受信させるアンテナ６と、該アンテナ６全体を石炭バンカー１の計測用孔１ｃ上における石炭バンカー１外の大気中に露出させた状態で該石炭バンカー上に支持する支持部材７とで構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波または超音波によって貯蔵容器内の内容物の貯蔵量（レベル）を計測する貯蔵容器用レベル計に関するものである。

例えば石炭バンカー内の石炭の貯蔵量を計測する等、貯蔵容器内の内容物のレベルを計測するに際しては、特許文献１や特許文献２に記載されているように、コントロールユニットから発信されるマイクロ波や超音波等をコーン状あるいはパラボラ状のアンテナを通じて内容物に発し、内容物に当たって反射したマイクロ波等を、アンテナを通じてコントロールユニットに受信させる構成のレベル計は従来から広く知られている。
このタイプのレベル計においては、貯蔵容器の上面に開設した計測用孔からアンテナのみを貯蔵容器内に挿入した状態で、貯蔵容器外に配設したコントロールユニットを作動させるが、内容物が水分を含んだ物、例えば発火防止や冷却のために水分を含ませた石炭やコークス等である場合には、貯蔵容器内の湿度がきわめて高くなるため、該貯蔵容器内に挿入したアンテナに水蒸気等の水分が付着して結露が生じることが多かった。

このようにアンテナに結露が生じてしまうと、アンテナによるマイクロ波等の発信・受信の妨げになるため、正確なレベル測定がきわめて困難になるだけでなく、最悪計測自体が不可能になる場合があった。
しかも、アンテナに結露生じた状態では、アンテナに貯蔵容器内の粉塵が付着することを増長してしまうため、レベル計の感度がより低下し、正確な計測できなくなる上、アンテナそのものを劣化させて寿命を短くする可能性があった。
その一方で、上述のような結露や粉塵の問題を解消するため、貯蔵容器内の水分や粉塵を貯蔵容器外に機械的に強制排出することが考えられるが、そうするとレベル計や貯蔵容器自体の構成がきわめて複雑になる上、製造及び運用、メンテナンスに掛かるコストが増大するという欠点がある。また、粉塵対策として、アンテナにカバーをすることにより結露あるいは粉塵のアンテナへの付着を防止することも考えられるが、カバー自体に結露や粉塵が付着することを防ぐことはできないため、アンテナの一時的な延命としては一応の期待できるものの、アンテナの感度の低下そのものを抑えることはできない上、感度維持のためにはカバーの交換を頻繁に行う必要があり作業が面倒であるという問題があることから、貯蔵容器内のレベルの計測を正確に行うための根本的な解決策とはならない。

特開２００６−３８７５６号公報 特開２００６−２１４６０９号公報

本発明の技術的課題は、アンテナに生ずる結露を抑えることにより、アンテナの感度を常に良好な状態に維持して、貯蔵容器内の内容物のレベルを正確に計測することができる比較的簡単な構成の貯蔵容器用のレベル計を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の貯蔵容器用レベル計は、貯蔵容器上に取付けられて、該貯蔵容器に開設された計測用孔を通じてその貯蔵容器内に貯蔵された内容物の貯蔵レベルを計測するレベル計であって、マイクロ波または超音波を発信及び受信する機能を有するコントロールユニットと、該コントロールユニットから発信されたマイクロ波又は超音波を内容物に向けて放出すると共に、内容物で反射された反射波を受けてしてコントロールユニットに受信させるアンテナと、該アンテナ全体を上記計測用孔上における貯蔵容器外の大気中に露出させた状態で該貯蔵容器上に支持する支持部材とを備えていることを特徴とするものである。

本発明においては、上記支持部材は、上記計測用孔を囲むように配置された上方に延びる複数の支柱と、これらの支柱上端に取付けられ、上記アンテナを下方に突出した状態に固定する取付板とを有しているものとすることができる。
この場合において、上記支持部材は、隣接する支柱間の各空間に、網状部材がそれぞれ取付けられていることが好ましい。

本発明によれば、アンテナ全体を、支持部材によって計測用孔上における貯蔵容器外の大気中に露出させた状態で該貯蔵容器上に支持させて、アンテナ全体が常に大気中の空気に触れて自然に通風される構成としているため、アンテナを湿度の高い貯蔵容器内に配置する場合に比べて格段に結露が生じにくく、これにより、アンテナに生ずる結露が抑えられて、アンテナの感度を常に良好な状態に維持することができ、貯蔵容器内の内容物のレベルを正確に計測することができる。
しかも、アンテナを貯蔵容器外の空気に晒して自然に通風させるものであるため、機械等で強制的に水分を貯蔵容器外に排出させる場合に比べて構成がきわめて簡単であり、製造コストも抑えることができ。

図１〜図４は、本発明の一実施の形態を示すもので、この実施の形態においては、本発明に係る貯蔵容器用レベル計を、内容物として発火防止のために水分を含ませた石炭を貯蔵する貯蔵容器、つまり石炭バンカーに取付けた例をあらわしている。
この石炭バンカー１は、図２に示すように、上段側が円筒状、中段から下段にかけて漏斗状に先細り形状に形成され、この石炭バンカー１上部を塞ぐように形成されたほぼ水平な上面部１ａに、石炭供給用の供給口１ｂを有し、この供給口１ｂから、石炭３をベルトコンベヤー２によって石炭バンカー１内に順次投入して該石炭３を貯蔵する一方、下部のシュート部（図示せず）からミル等に石炭を排出する構成のもので、上記上面部には、石炭を投入する上記供給口１ｂとは別に、上記貯蔵容器用レベル計４による石炭の貯蔵レベルの計測に使用される計測用孔１ｃが設けられている。

上記レベル計４は、図１に示すように、マイクロ波を発信及び受信する機能を有するコントロールユニット５と、該コントロールユニット５から発信されたマイクロ波を石炭バンカー１内の石炭３に向けて放出すると共に、該石炭３によって反射された反射波を受波するアンテナ６と、該アンテナ６をバンガー１外に支持する支持部材７とを有している。
そして、このレベル計４が上記石炭バンカー１の上面部１ａ上に取付けられて、該石炭バンカー１の上面部１ａに開設された計測用孔１ｃを通じてマイクロ波の発信及び受信を行うことにより、石炭バンカー１内部の石炭３の貯蔵レベルを計測することができるようになっている。

上記コントロールユニット５は、図示しない別の制御手段に電気的接続されていて、該制御手段により動作が常時制御、監視されている。
より具体的には、このコントロールユニット５は、マイクロ波を発信する発信手段と、上記アンテナを介して受信した反射波に基づいて石炭までの距離を演算する演算手段とを内蔵しており、該演算手段によって得られたデータを上記制御手段に転送して、データ収集させることができるようになっている。
また、このコントロールユニット５の下端部には、マイクロ波を送受信する導波管８が取付けられており、上記アンテナ６との連結に供されている。

上記アンテナ６は、鉛直方向に立ち上がり且つ下方に行くに従って末広がり状となる略円錐状のコーン型に形成されたもので、上端側が、上記コントロールユニット５の下部に、上記導波管８を介して連結されている。より具体的に、このアンテナ６は、上記支持部材７の後述する取付板１１に、下方に突出した状態で下方向きに固定されていて、上記コントロールユニット５が発信するマイクロ波を鉛直下方向きに放出する一方で、その発したマイクロ波が貯蔵されている石炭に反射して反射波として戻ってきた際に、その反射波を受波する機能を有している。
また、上記アンテナ６の上端部には、外方に向けて略水平に突出するように設けられた円板状のフランジ部材９が取付けられていて、上記支持部材７への取付けに供されている。
このフランジ部材９は、上記アンテナ６の最下端の直径よりも大きな外径を有していて、正面視あるいは底面視において、上記アンテナ６よりも外方に張り出した形態となっている。

上記支持部材７は、石炭バンカー１に開設された上記計測用孔１ｃを囲むように配置された、鉛直上向きに延びる４本の支柱１０と、これらの支柱１０の上端に取付けられて、上記アンテナ６を下方に突出した状態で下方向きに固定する上述の取付板１１とを一体に備えた金属製のものである。
具体的に、上記各支柱１０は、上記アンテナ６の高さよりも十分に大きい軸方向長さを有する、相互に同型・同長に形成された平面視略Ｌ字型のもので、平面視において頂部が外方を向いた状態で、且つ平面視において略正方形の角隅に位置するようにそれぞれ配置されている。
また、上記取付板１１は、上記各支柱１０の上端部に略水平となるように固定された円板状のもので、中央部には、上記アンテナの取付けに供する平面視略円形状の取付用孔１１ａが、上記支柱１０の連結部分と抵触しないように開設されている。この取付板１１は、上記アンテナ６に取付けられたフランジ部材９の外径よりも大きく形成される一方、上記取付用孔１１ａの径は該フランジ部材９の外径よりも小さく形成されている。
なお、上記各支柱１０は、取付板１１の中央近傍においてこの取付用孔１１ａを囲むように該取付板１１と連結されており、各支柱１０に荷重が等しく作用するようになっている。

そして、上記アンテナ６の支持部材７の取付板１１への固定は、該取付板１１の取付用孔１１ａに、上記アンテナ６を取付板１１の上面側から下面側に向けて挿通させた上で、該アンテナ６の上端部に取付けられた上記フランジ部材９の下面側の周縁部分を、この取付板１１における取付用孔１１ａの周縁部分に係止させ、これらフランジ部材９と取付板１１との重複部分を複数のボルト（図示せず）で固定することにより行われている。
これにより、上記アンテナ６が、全体として計測用孔１ｃ上において石炭バンカー１から露出して大気中に晒された状態で、支持部材７の取付板１１の下面ほぼ中央に下方に向けて突出した態様となる一方で、上記コントロールユニット５が取付板１１の上面側のほぼ中央に配置されることになる。

なお、この実施の形態においては、上記アンテナの高さを約２４０ｍｍ程度、最下端の直径約９５ｍｍ程度、フランジ部材の直径を約２１０ｍｍ程度とし、上記支持部材の支柱の軸方向長さ（高さ）を約５１０ｍｍ程度、取付板の直径を約７１０ｍｍ程度、取付用孔の内径を約１７０ｍｍ程度に設定している。しかしながら、各サイズについては、適宜変更することができることはもちろんである。

上記支持部材７には、図３に示すように、隣接する上記支柱１０間の各空間に、金属製の網状部材１２（金網）がそれぞれ取付けられていて、これらの網状部材１２によって、アンテナ６が収容されている支柱１０で囲まれた空間の四方が覆われた態様となっている。
このように構成することにより、アンテナ６の保護、及び各支柱間の隙間から上記石炭バンカー１の計測用孔１ｃを通じての石炭バンカー１内への大きな異物の混入が防止される一方で、網状部材１２の格子間の隙間を通じて、アンテナ６が収容されている空間内に自然な通風が行われて、アンテナ６への風通しが常時良好な状態に保たれる。しかも、網状部材１２の格子間の隙間を通してアンテナ６の状態を目視によって点検可能であるため、メンテナンス性の一層の向上が図られている。
この実施の形態においては、上記網状部材１２を、隣接する支柱１０間の各空間の大きさに適合する正面視略矩形状の枠材１２ａと、該枠材１２ａの内周縁に網状に形成されたエキスパンドメタル（金網）を張設した構成とし、４面ある支柱１０間の隙間それぞれにこの網状部材１２をあてがって、枠材１２ａを複数のボルトによって支柱１０に固定するものとしている。そして、アンテナ６のメンテナンス時には、いずれかの網状部材のボルトを外すことによって、その網状部材１２を支柱から取り外すことができるようになっている（図３参照）。

また、上記支持部材７の取付板１１上には、上記コントロールユニット５を保護するための金属製の保護カバー１３が取付けられている。この保護カバー１３は、コントロールユニット５全体を覆うことにより雨水や塵埃等から保護するものであり、上面側が閉塞された円筒状に形成され、筒内にコントロールユニット５を収容する構成となっている。
上記保護カバー１３は、上記取付板１１よりも小径に形成されていると共に、下端側の開口周縁に、外方に直角に張り出す張出部１３ａを備えていて、この保護カバー１３を上記取付板１１上に載置した状態で、この張出部１３ａを取付板１１にボルト（図示せず）で固定することができるようになっている。

さらに、上記支持部材７における各支柱１０の下端側には、これらの支柱１０の下端部が固定される基板１４が配設されている。この基板１４は、平面視略正方形状の板状に形成されていて、該基板１４の４つ角隅部それぞれに、支柱１０が１本ずつ角隅部に沿うように立設されている。
また、この基板１４の中央部には、上記石油バンカー１の計測用孔１ｃに通じる開口１４ａが開設されていて、この開口１４ａを通じて上記アンテナ６のマイクロ波の放出及び受波が行われるようにしている。
なお、この実施の形態における基板１４は、外形の１辺が約３３０ｍｍ程度、上記開口１４ａは長い辺が２３０ｍｍ、短い辺が１７０ｍｍ程度の平面視略長方形状に形成されている。

ところで、上記支持部材７は、上記石炭バンカー１の計測用孔１ｃの周縁に設置された金属製の設置台１５上に載置されることにより、該石炭バンカーの上面部１ａにおける計測用孔１ｃ上に固定されている。
上記設置台１５は、支持部材７を石炭バンカー１上に設置しにくい環境であっても、支持部材７、延いてはアンテナ６及びコントロールユニット５を安定的且つ確実に石炭バンカー１上に固定できるようにアタッチメント的な役割を果たすもので、図１及び図４に示すように、上記支持部材７が載置される平面視略円形状の載置板１６ａを備えた支持部材用載置部１６と、該載置部１６の下段に位置して上記石炭バンカー１の上面部１ａ上に設置される基台部１７とを一体に備え、この設置台１５の平面視における中央部には、石炭バンカー１の計測用孔１ｃに通じる連通孔１８が設けられている。
より具体的に、上記支持部材用載置部１６は、上面に支持部材７が載置される水平な上記載置板１６ａと、上端側が該載置板１６ａの下面側中央に固定された、載置板１６ａよりも小径な外径を有する円筒部１６ｂとを備えていて、上記載置板１６ａの中央部に、上記連通孔１８の上部側の開口が開設されている。また、円筒部１６ｂは、上記連通孔１８と同じ内径に設定されていて、実質的にこの円筒部１６ｂの内周面が連通孔１８の内周面を構成する態様となっている。
一方、上記基台部１７は、上記石炭バンカー１の計測用孔１ｃ周りを取囲むように立設された周壁部１９と、該周壁部１９の上端部に取付けられ、上面側中央に上記円筒部１６ａの下端側が固定された連結板２０とを備えている。上記周壁部１７は、長短２枚ずつ計４枚の横長板体１９ａ，１９ｂが組み合わされて、上記計測用孔１ｃを取囲む平面視略正方形状の空間が形成される構成されている。図４に示すものの場合、同じ長さの板体を対向する位置にそれぞれ配設することによって、長い板体１９ａの長手方向の両端側にリブが形成されるように構成されていて、基台部１７の補強が図られるようにしている。また、上記連結板２０は、上記周壁部１９の平面視の外形よりも大きな略正方形状の板体で、周壁部１９から外方に大きく張出した態様となっており、中央部に、上記連通孔１８の下部側の開口が開設されている。

この実施の形態における設置台１５は、上記載置板の外径を約５５０ｍｍ程度、連通孔の内径を約４００ｍｍ程度、上記周壁部が囲む空間の１辺あたりの長さを約６９０ｍｍ程度、連結板の１辺あたりの長さを約８００ｍｍ程度とし、支持部材用載置部の高さを約９５ｍｍ程度、基台部の高さを２００ｍｍ程度としているが、この設置台の大きさは、石炭バンカー及び計測用孔の大きさ、支持部材の大きさ等を考慮して適当な大きさとすることができる。

上記構成を有する貯蔵容器用レベル計４を用いて、石炭バンカー１内の石炭の貯蔵量（計測レベル）を計測する際には、該石炭バンカー１の上面部１ａに開設した計測用孔１ｃを通じ、コントロールユニット５からアンテナ６を介して鉛直方向にマイクロ波を発信及び受信する。
このとき、上記レベル計４は、アンテナ６全体を、支持部材７によって計測用孔１ｃ上における石炭バンカー１外の大気中に露出させた状態で該石炭バンカー１上に支持させて、アンテナ６全体が常に大気中の空気に触れて自然に通風される構成としているため、従来のようなアンテナを湿度の高い石炭バンカー内に配置する場合に比べ、アンテナ６に結露が生じることを格段に抑えることができる。また、アンテナ６が石炭バンカー１内の雰囲気に常時且つ直接的に触れることがないため、該アンテナ６に石炭バンカー内の水分や粉塵が付着する環境そのものが回避される。
この結果、結露を起因とするアンテナ６の感度の低下を防ぐことができる上、結露が抑えられたことによって粉塵の付着も格段に抑えることができるため、アンテナ６の感度を常に良好な状態に維持することができ、石炭バンカー１内の内容物のレベルを常時正確に計測することができる。
しかも、アンテナ６を貯蔵容器である石炭バンカー１外の空気に常時晒して自然に通風させるものであるため、機械等で強制的に水分を貯蔵容器外に排出させる場合に比べて構成がきわめて簡単であり、レベル計の製造コストも抑えることができる。

上記実施の形態においては、貯蔵容器として石炭バンカーの場合について述べているが、本発明の貯蔵容器用レベル計は、例えば、内容物を水分を含んだコークスとする貯蔵容器や、各種液体を貯蔵する貯蔵タンク等、任意の貯蔵容器の内容物の貯蔵量の計測に使用することができる。特に、水分を含む物質を貯蔵する貯蔵容器の貯蔵量の計測には好適である。

また、上記実施の形態においては、マイクロ波によって内容物のレベルを計測する例を示しているが、超音波によって内容物のレベルを計測する構成であってよい。なお、この場合、コントロールユニットが超音波を発信・受信すること以外の構成、例えばアンテナや支持部材等の構成は、基本的に上記実施の形態とほぼ同じである。

上記実施の形態では、支持部材７を４本の支柱１０と取付板１１によってアンテナ６を支持する構成としているが、これ以外であっても、アンテナ全体を計測用孔上における貯蔵容器外の大気中に露出させた状態で該貯蔵容器上に支持するものであればどのような構成でもよく、支柱１本あるいは５本以上でアンテナを安定的に下方に突出した状態に支持する等、任意の構成を用いることができる。

また、上記実施の形態では、アンテナとしてコーン型のものを採用しているが、このアンテナは、支持部材によりアンテナ全体を計測用孔上における該貯蔵容器外の大気中に露出させた状態で支持できれば、パラボラ型のものを用いてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、支柱１０が平面視略Ｌ字型のものを用いているが、支柱としては、その他にも平面視計上が角型、円型、円筒型等任意の形状のものを使用することができる。
また、上記実施の形態では、隣接する支柱１０間の各空間に、網状部材１２としてエキスパンドメタルを用いた例を示しているが、この網状部材は、複数の線状材を菱形状や格子状に編みこんだ金網、孔が大きめで通風性に優れた多孔板、樹脂製のネット等、任意のものを用いることができ、あるいは、場合によってはこの網状部材自体を省略することも可能である。なお、上記実施の形態の場合、枠材内に金網を取付けたものとしているが、必ずしもこのように構成する必要はなく、金網等をそのまま支柱に張設するようにしてもよいことはもちろんである。

さらに、上記実施の形態においては、支持部材７を石炭バンカー１の上面部１ａに設置台１５を介して固定しているが、この設置台１５は、必ずしも設ける必要はなく、支持部材を安定的且つ確実に貯蔵容器上に固定することができれば省略することができる。なお、この設置台については、貯蔵容器の上面部の状態、及び計測用孔の大きさや周囲の状態に応じて、適当な形態のものを用いることができ、状況に応じて任意に設定することができる。

本発明に係る貯蔵容器用レベル計の断面図である。ただし、設置台を介して石炭バンカー上に取付けた場合を示している。また、網状部材は省略している。 本発明に係る貯蔵容器用レベル計を取り付けた石炭バンカーの要部断面図である。ただし、網状部材は省略している。 本発明に係る貯蔵容器用レベル計の下方側からの斜視図である。 設置台の斜視図である。

１ 石炭バンカー
１ｃ 計測用孔
３ 石炭
４ 貯蔵容器用レベル計
５ コントロールユニット
６ アンテナ
７ 支持部材
１０ 支柱
１１ 取付板
１２ 網状部材

Claims (3)

1. 貯蔵容器上に取付けられて、該貯蔵容器に開設された計測用孔を通じてその貯蔵容器内に貯蔵された内容物の貯蔵レベルを計測するレベル計であって、マイクロ波または超音波を発信及び受信する機能を有するコントロールユニットと、該コントロールユニットから発信されたマイクロ波又は超音波を内容物に向けて放出すると共に、内容物で反射された反射波を受けてしてコントロールユニットに受信させるアンテナと、該アンテナ全体を上記計測用孔上における貯蔵容器外の大気中に露出させた状態で該貯蔵容器上に支持する支持部材とを備えていることを特徴とする貯蔵容器用レベル計。
2. 上記支持部材は、上記計測用孔を囲むように配置された上方に延びる複数の支柱と、これらの支柱上端に取付けられ、上記アンテナを下方に突出した状態に固定する取付板とを有していることを特徴とする請求項１に記載の貯蔵容器用レベル計。
3. 上記支持部材は、隣接する支柱間の各空間に、網状部材がそれぞれ取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の貯蔵容器用レベル計。
   
   

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