JP2011163871A - タンク用計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測器本体が液中を沈降する際の沈降速度を遅くでき、タンク底部または計測器本体が損傷するのを防ぐことができるタンク計測装置を提供する。
【解決手段】タンク１内に索３を介して吊り下げられた計測器本体４と、一端が蓋９ｂで塞がれた筒体状に形成され、計測器本体４にスライド可能に装着された外殻９と、タンク１内に索３を介して吊り下げられているときには外殻９を蓋９ｂが計測器本体４に近付いた収縮位置に保持し、計測器本体４が落下してタンク１内の液面５に衝突したとき外殻９を蓋９ｂが計測器本体４から遠離る伸長位置に移動させる移動機構１０と、外殻９と計測器本体４との間に区画形成され、外殻９が収縮位置となったとき容積が小さくなり、外殻９が伸長位置となったとき容積が大きくなる気室１１とを備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、タンク内に索を介して吊り下げられ、タンク内の液位等を測定するタンク用計測装置に関する。

図１に示すように、ＬＮＧ、オイル等の液体が収容されたタンク１内の天井部２に、索（ロープ、ワイヤ等）３を介して、タンク１内の液位を測定するセンサを有する計測器本体４Ｊを吊り下げた液位計測装置が知られている。センサは、例えば、自身から液面５までの距離を測定する距離センサ等からなり、求めた距離に基づき図示しない演算部によってタンク１内の液位が算出されるようになっている。

なお、タンク１用の液位計測装置として特許文献１、２等に開示されたものが知られているが、これらは計測器本体をタンク内の天井部に索を介して吊り下げたものではなく本発明と直接的な関係はない。

特開平６−３３７７２１号公報 特開２０００−５６０６４号公報

ところで、図１にて、計測器本体４Ｊを吊り下げている索３が調整作業中の作業ミス等で切れる場合がある。この場合、計測器本体４Ｊは、落下してタンク１内の液体６を沈降する。従来の計測器本体４Ｊは、液体６を沈降する際の浮力については特に考慮されていなかった。

すなわち、計測器本体４Ｊは、水密構造ではないため、液体６を沈降する際の浮力が小さく、その浮力よりも重力による落下方向（沈降方向）の力の方が遙かに大きい。このため、液体６中を沈降する計測器本体４Ｊは、それほど減速されることなくある程度の速度でタンク底部７に衝突してしまい、タンク底部７または計測器本体４Ｊが損傷する虞があった。

そこで、本発明の目的は、計測器本体が液中を沈降する際の沈降速度を遅くでき、タンク底部または計測器本体が損傷するのを防ぐことができるタンク計測装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、タンク内に索を介して吊り下げられた計測器本体と、一端が蓋で塞がれた筒体状に形成され、前記計測器本体に、前記蓋が前記計測器本体に対して近接離間する方向にスライド可能に装着された外殻と、タンク内に索を介して吊り下げられているときには前記外殻を前記蓋が前記計測器本体に近付いた収縮位置に保持し、前記計測器本体が落下して前記タンク内の液面に衝突したとき前記外殻を前記蓋が前記計測器本体から遠離る伸長位置に移動させる移動機構と、前記外殻と前記計測器本体との間に区画形成され、前記外殻が前記収縮位置となったとき容積が小さくなり、前記外殻が前記伸長位置となったとき容積が大きくなって、前記計測器本体が前記タンク内の液体を沈降する際に浮力を生じさせる気室とを備えたものである。

前記計測器本体が、上下方向に延びるロッド状に形成され、前記外殻が、前記計測器本体の上部に上下方向にスライド可能に被嵌されるとよい。
このとき、タンク内に吊り下げられたときに上となる方向を上とする。

前記移動機構が、前記外殻を前記伸長位置となる方向に付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に逆らって前記外殻を前記収縮位置にロックするロック機構と、前記計測器本体が前記タンク内の液面に衝突したとき前記ロック機構のロックを解除する解除機構とを有するとよい。

前記ロック機構が、前記計測器本体に水平方向に出没可能に設けられ、前記外殻を前記収縮位置にて係止するフックと、該フックに一体的に設けられ、下方に向かうにつれて前記計測器本体に近付く斜面状に形成されたカムと、前記フックを前記計測器本体の外方に付勢する付勢手段とを有するとよい。

前記解除機構が、前記計測器本体に上下方向に移動可能に装着され、下方から上方に移動した際に前記カムに乗り上がって前記フックを押し込み、前記フックによる前記外殻の係止を解放する押し込み部材と、前記計測器本体の下方に配置され、前記計測器本体が落下したとき前記タンク内の液面に衝突して上昇する受圧板と、該受圧板と前記押し込み部材とを連結する連結部材とを有するとよい。

本発明によれば、計測器本体が液中を沈降する際の沈降速度を遅くでき、タンク底部または計測器本体が損傷するのを防ぐことができる。

タンク及びその液位計測装置の概要を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るタンクの液位計測装置の側断面図（気室が小さいとき）である 図２の部分拡大破断図である。 図２に示す液位計測装置の気室が大きくなったときの側断面図である。 本発明の変形実施形態を示すタンクの液位計測装置の部分破断側断面図である。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、本実施形態に係るタンク１用の液位計測装置８は、タンク１内に索３を介して吊り下げられた計測器本体４と、計測器本体４にスライド可能に装着された外殻９と、外殻９をスライドさせる移動機構１０と、外殻９の内面と計測器本体４の外面とにより区画された気室１１とを備えている。

計測器本体４は、上下方向（鉛直方向）に沿ったロッド状（円柱状）に形成され、その頂部が索３を介してタンク１内の天井部２に吊り下げられている。計測器本体４の下部には、タンク１内の液位を測定するセンサ１２が設けられている。センサ１２は、例えば、自身から液面５までの距離を測定する距離センサ等からなる。センサ１２で求めた距離は、図示しない演算部に送信され、予め求めておいたセンサ１２からタンク底部７までの距離からセンサ１２で求めた距離を減ずることで、タンク１内の液位が算出されるようになっている。

計測器本体４の上部には、外殻９が上下方向にスライド可能に被嵌されている。外殻９は、計測器本体４の上部を内包する円筒状に形成された筒部９ａと、筒部９ａの頂部にその開口を塞いで設けられた蓋９ｂと、筒部９ａの下端から計測器本体４の側面４ａに向けてフランジ状に延出された係止部９ｃとを有する。外殻９は、蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂに対して近接離間する方向、即ち計測器本体４の軸方向に沿ってスライドする。なお、このスライド時、係止部９ｃの先端（内縁）が計測器本体４の側面４ａと摺接するように係止部９ｃを形成することで、外殻９のスライドをガイドするようにしてもよい。

筒部９ａに内包された計測器本体４の側面４ａには、図４に示すように、外殻９が上昇した際に係止部９ｃと当接し、外殻９の上昇位置を定めるストッパ１３が設けられている。ストッパ１３は、所定厚さの円板状に形成されており、その下面に係止部９ｃが当接する。ストッパ１３の外周面には、その外周面と筒部９ａの内周面との間を液密にシールするシール（Ｏリング等）１４が、リング状に設けられている。

かかる外殻９は、通常時（タンク１内に索３を介して吊り下げられているとき）には図２に示すように蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂに近付いたスライド位置（収縮位置）に保持され、計測器本体４が落下してタンク１内の液面５に衝突したとき、図４に示すように蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂから遠離るスライド位置（伸長位置）に移動される。このような外殻９のスライド移動は、移動機構１０によって成される。

図２、図４に示すように、移動機構１０は、外殻９を蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂから離間する方向（外殻９が伸長位置となる方向）に付勢する付勢手段たるバネ１５と、バネ１５の付勢力に逆らって外殻９を蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂに近付く収縮位置にてロックするロック機構１６と、計測器本体４がタンク１内の液面５に衝突したときロック機構１６のロックを解除する解除機構１７とを有する。

図３に示すように、ロック機構１６は、計測器本体４に水平方向に出没可能（径方向に移動可能）に設けられ、蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂに近付いた収縮位置にて外殻９を係止するフック１８と、フック１８に一体的に設けられ、下方に向かうにつれて計測器本体４の側面４ａに近付く斜面状に形成されたカム１９と、カム１９とフック１８とが一体成形されたフックカム部材２０を計測器本体４の径方向外方に付勢するバネ２１とを有する。

フックカム部材２０は、計測器本体４の周方向に間隔を隔てて複数配設されている。計測器本体４には、各フックカム部材２０を夫々径方向に移動可能且つ軸方向には移動不能に収容する収容室２２が形成されている。収容室２２は、上下に延びる溝状に形成されており、上端に開口を狭めるように形成される傾斜壁２３と上下両端に形成され水平に延びる水平壁２４と溝の底を形成する第１垂直壁２５と下端側の開口を一部塞ぐように形成された第２垂直壁２５ａとを有する。傾斜壁２３と第２垂直壁２５ａは、フックカム部材２０の突出位置（計測器本体４の側面４ａから径方向外方に突出するフックカム部材２０の突出位置）を定める機能を有する。水平壁２４は、フックカム部材２０の軸方向の移動を抑えると共にフックカム部材２０の径方向の移動をガイドする機能を有する。

第１垂直壁２５とフックカム部材２０との間には、フックカム部材２０を計測器本体４の径方向外方に付勢し、カム１９及びフック１８を第２垂直壁２５ａ及び傾斜壁２３に押し付けるバネ２１が設けられている。第１垂直壁２５とフックカム部材２０との隙間は、フック１８の頂部と計測器本体４の側面４ａとの距離と等しいか、それよりも大きく設定されており、フック１８及びカム１９が計測器本体４の側面４ａよりも径方向内方に没入し得るようになっている。これにより、係止部９ｃが確実にフック１８から外れる。

フックカム部材２０のフック１８には、通常時、図３に示すように、バネ１５の付勢力に逆らって収縮位置に引き下げられた外殻９の係止部９ｃが係止されている。かかるフック１８の係止部９ｃへの係止は、計測器本体４が落下してタンク１内の液面５に衝突した際、解除機構１７によって解除される。

解除機構１７は、図２、図４に示すように、計測器本体４に上下方向に移動可能に装着され下方から上方に移動した際にカム１９に乗り上がってフックカム部材２０を径方向内方に押し込む押し込み部材２６と、計測器本体４の下方に配置された受圧板２７と、受圧板２７と押し込み部材２６とを連結する連結部材２８とを有する。

押し込み部材２６は、計測器本体４に上下方向に移動可能に被嵌され、計測器本体４の側面４ａに摺接するリング体から成る。押し込み部材２６は、通常時には図２に示すようにカム１９の下方に位置しており、その位置から上方に移動することで図４に示すようにカム１９に乗り上がってフックカム部材２０を押し込み、フック１８による係止部９ｃの係止を解放する。

受圧板２７は、図２に示すように計測器本体４の下面から間隔を隔てて水平に配置された板（円板、矩形板等）からなり、索３が切れる等して計測器本体４が落下したとき、タンク１内の液面５に衝突して図４に示すように上昇する。受圧板２７には、センサ１２の距離計測機能を確保するための窓２９が上下に貫通して設けられている。

受圧板２７と押し込み部材２６とは、連結部材２８によって連結されている。連結部材２８は、上下方向に沿ったロッド状に形成されており、計測器本体４を囲繞するようにその周方向に間隔を隔てて複数配置されている。連結部材２８の長さは、受圧板２７が最大限上昇して計測器本体４の底面４ｃに当接したとき、押し込み部材２６がフック１９を押し込む位置（フック１９に対向する位置）となるように設定されている。

連結部材２８には、リング状に形成されその内周面が計測器本体４の側面４ａに摺接するガイド３０が設けられている。ガイド３０は、受圧板２７と連結部材２８と押し込み部材２６とから成るユニットが一体的に上昇する際、計測器本体４に対してユニットが傾いて上昇することを抑制し、傾いたユニットが適正に上昇することなく計測器本体４の側面４ａに固着してしまうことを回避する。

図２に示すように、外殻９と計測器本体４との間には、外殻９の蓋９ｂ及び筒部９ａと、計測器本体４の頂部４ｂ、側面４ａ及びストッパ１３と、により区画された気室１１が形成されている。気室１１の容積は、図２に示すように外殻９が収縮位置となったときには小さく、図４に示すように外殻９が伸長位置となったときには大きくなる。

気室１１の容積が大きくなると、気室１１の容積（体積）分、浮力が働くので、計測器本体４がタンク１内の液体６を沈降する際の浮力が大きくなり、沈降速度が遅くなる。なお、気室１１の容積を十分に大きくできれば、気室１１による浮力が重力による沈降力を上回るため、計測器本体４は沈降することなく液面５に浮上した状態となる。

また、この液位計測装置８は、外殻９が一旦、図４に示す気室１１が大きくなる伸長位置にスライドした後、その外殻９が図２に示す気室１１が小さくなる収縮位置に位置に戻ることを防止する戻り防止機構３１が備えられている。

戻り防止機構３１は、図３に示すように、三角板状の戻り防止カム３２を有する。戻り防止カム３２は、下方に向かうにつれて計測器本体４の側面４ａに近付く斜面３３と、斜面３３の上部から水平に形成された水平面３４とを有し、計測器本体４に周方向に間隔を隔てて複数配設されている。

計測器本体４には、各戻り防止カム３２を夫々径方向に移動可能且つ軸方向には移動不能に収容する収容室３５が形成されている。収容室３５は、傾斜壁３６と水平壁３７と垂直壁３８とを有し、傾斜壁３６によって戻り防止カム３２の突出位置（計測器本体４の側面４ａから径方向外方に突出する戻り防止カム３２の突出位置）を定め、水平壁３７によって戻り防止カム３２の軸方向の移動を抑えている。

垂直壁３８と戻り防止カム３２との間には、戻り防止カム３２を計測器本体４の径方向外方に付勢し、斜面３３を傾斜壁３６に押し付けるバネ３９が設けられている。垂直壁３８と戻り防止カム３２との隙間は、斜面３３の頂部と計測器本体４の側面４ａとの距離と等しいか、それよりも大きく設定されており、戻り防止カム３２が計測器本体４の側面４ａよりも径方向内方に没入し得るようになっている。

外殻９が図２の収縮位置から図４の伸長位置に上昇する際、外殻９の係止部９ｃが戻り防止カム３２の斜面３３を押さえて乗り越え、戻り防止カム３２が収容室３５内に押し込まれる。この結果、外殻９の上昇移動が許容される。その後、外殻９が図４の位置から図２の位置に下降しようとしても、外殻９の係止部９ｃが戻り防止カム３２の水平面３４に当接することで、外殻９の下降移動が防止される。

本実施形態の作用を述べる。

本実施形態に係る液位計測装置８は、図２に示すように、外殻９を収縮位置とした状態、即ち外殻９の係止部９ｃをフック１８に係止させて気室１１の容積が小さくなった状態で、タンク１内の天井部２に索３を介して吊り下げられる。この収縮状態の液位計測装置８は、コンパクトであり、タンク１の天井部２の開口から容易にタンク１の内部に搬入でき、狭隘な開口近傍であっても吊り下げ作業をスムーズに行うことができる。

吊り下げ作業における調整作業中の作業ミス等で索３が切れ、計測器本体４が落下した場合、計測器本体４の下方に配置された受圧板２７がタンク１内の液面５に衝突し、図４に示すように、受圧板２７が上昇し、連結部材２８を介して押し込み部材２６が上昇する。上昇した押し込み部材２６によってカム１９が押し下げられてフック１８が沈み込み、外殻９の係止部９ｃが解放される。この結果、外殻９は、バネ１５によって上昇し、係止部９ｃが戻し防止カム３２を押し込んで乗り越え、ストッパ１３に当接するまで上昇し、伸長位置となる。よって、気室１１の容積が大きくなり、気室１１の浮力が増大する。

これにより、気室１１の容積（体積）分の浮力が働くので、重量による落下方向の力の一部が相殺され、計測器本体４が液体６を沈降する際の落下速度（沈降速度）が小さくなる。従って、タンク底部７に衝突する際の液位計測装置８の衝突速度が小さくなり、計測器本体４及びタンク底部７の双方の破損が抑制される。また、気室１１が計測器本体４の上部に形成されるので、計測器本体４はふらつくことなく安定した直立姿勢で沈降する。

ところで、計測器本体４の沈降深さが増すにつれて水圧が高まるため、図４に示すように気室１１が大きい伸長位置となった外殻９を、図２に示す収縮位置に押し込む力が大きくなるが、外殻９の係止部９ｃが戻り防止カム３２の水平面３４に当接することで、外殻９の戻りが防止される。よって、沈降深さが増して水圧が高まっても、外殻９が戻って気室１１の容積が小さくなることはなく、浮力が保持される。

なお、気室１１の容積が十分に大きければ、気室１１による浮力が重量による落下方向の力を上回るので、計測器本体４が液体６を沈降することなく液面５に浮上し、タンク底部７への衝突の問題は生じない。

図５に本発明の変形実施形態を示す。

この変形実施形態に係るタンクの液位計測装置８ａは、外殻９をスライドさせる移動機構１０ａ以外は前実施形態と同様の構成である。前述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、相違点である移動機構１０ａについてのみ述べる。

この変形実施形態に係る移動機構１０ａの機能は前実施形態と同様である。すなわち、この移動機構１０ａも、通常時には外殻９を蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂに近付いた収縮位置に保持し、計測器本体４が落下してタンク１内の液面５に衝突したとき外殻９を蓋９ｂが計測器本体４の頂部４ｂから遠離る伸長位置に移動させる機能を有する。

かかる移動機構１０ａは、計測器本体４がタンク１内の液面５に衝突したことを検出するためのセンサ１２ａと、計測器本体４がタンク１内の液面５に衝突したことをセンサ１２ａが検出したとき、外殻９を上昇させる上昇手段４０とを備える。

センサ１２ａは、計測器本体４がタンク１内の液面５に衝突した際の衝撃を検出する加速度センサからなる。なお、センサ１２ａは、タンク１内の液位を検出するために備えられている距離センサを用い、そのセンサから液面までの距離が零となったときに計測器本体４がタンク１内の液面５に衝突したと判断するようにしてもよい。

上昇手段４０は、センサ１２ａの出力に応じて作動されるモータ４１と、モータ４１の回転軸に取り付けられたピニオン４２と、外殻９の蓋９ｂに垂直に取り付けられ計測器本体４の頂部４ｂに形成された穴４３に挿通されたロッド４４と、ロッド４４に形成されてピニオン４２に噛合するラック４５とを有する。穴４３の内周面には、ロッド４４と穴４３との間を止水する環状のシール（図示せず）が設けられている。

この変形実施形態に係るタンク１用の液位計測装置８ａにおいても、通常時には外殻９が図５に示すように気室１１の容積が小さくなる収縮位置に引き下げられている。そして、計測器本体４が落下してセンサ１２ａが液面５に対する衝突を検出したときには、モータ４１が作動され、ピニオン４２、ラック４５及びロッド４４により、外殻９は係止部９ｃがストッパ１３に当接する伸長位置まで上昇されて気室１１の容積が大きくなるので、前記施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、計測装置がタンク１内の液位を計測する液位計測装置８、８ａである場合について説明したが、タンク用計測装置はこれに限るものではない。タンク用計測装置はタンク１内に索３を介して吊り下げられる計測装置であれば圧力計測装置等の他のものであってもよい。
また、付勢手段として気室１１内に圧縮した気体を充填したり、気室１１に外から空気が入るが中からは空気が流出しない逆止弁を設けてもよい。

１ タンク
３ 索
４ 計測器本体
５ 液面
６ 液体
８ 液位計測装置
８ａ 液位計測装置
９ 外殻
９ｂ 蓋
１０ 移動機構
１０ａ 移動機構
１１ 気室
１２ センサ
１２ａ センサ
１５ バネ
１６ ロック機構
１７ 解除機構
１８ フック
１９ カム
２１ バネ
２６ 押し込み機構
２７ 受圧板
２８ 連結部材

Claims (5)

1. タンク内に索を介して吊り下げられた計測器本体と、一端が蓋で塞がれた筒体状に形成され、前記計測器本体に、前記蓋が前記計測器本体に対して近接離間する方向にスライド可能に装着された外殻と、タンク内に索を介して吊り下げられているときには前記外殻を前記蓋が前記計測器本体に近付いた収縮位置に保持し、前記計測器本体が落下して前記タンク内の液面に衝突したとき前記外殻を前記蓋が前記計測器本体から遠離る伸長位置に移動させる移動機構と、前記外殻と前記計測器本体との間に区画形成され、前記外殻が前記収縮位置となったとき容積が小さくなり、前記外殻が前記伸長位置となったとき容積が大きくなって、前記計測器本体が前記タンク内の液体を沈降する際に浮力を生じさせる気室とを備えたことを特徴とするタンク用計測装置。
2. 前記計測器本体が、上下方向に延びるロッド状に形成され、前記外殻が、前記計測器本体の上部に上下方向にスライド可能に被嵌された請求項１に記載のタンク用計測装置。
3. 前記移動機構が、前記外殻を前記伸長位置となる方向に付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に逆らって前記外殻を前記収縮位置にロックするロック機構と、前記計測器本体が前記タンク内の液面に衝突したとき前記ロック機構のロックを解除する解除機構とを有する請求項１又は２に記載のタンク用計測装置。
4. 前記ロック機構が、前記計測器本体に水平方向に出没可能に設けられ、前記外殻を前記収縮位置にて係止するフックと、該フックに一体的に設けられ、下方に向かうにつれて前記計測器本体に近付く斜面状に形成されたカムと、前記フックを前記計測器本体の外方に付勢する付勢手段とを有する請求項３に記載のタンク用計測装置。
5. 前記解除機構が、前記計測器本体に上下方向に移動可能に装着され、下方から上方に移動した際に前記カムに乗り上がって前記フックを押し込み、前記フックによる前記外殻の係止を解放する押し込み部材と、前記計測器本体の下方に配置され、前記計測器本体が落下したとき前記タンク内の液面に衝突して上昇する受圧板と、該受圧板と前記押し込み部材とを連結する連結部材とを有する請求項４に記載のタンク用計測装置。

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