JP2015121434A - 電波式レベル計および電波式レベル計の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性を向上させるとともに対象面を正確に測定できる電波式レベル計を提供する。【解決手段】電波の出力とゲインとを任意に変更して、液面１３ａからの反射波を検出する電波式レベル計１であって、タンク１０の絶縁部１１ｂの外側から液面１３ａに電波を照射するようにアンテナ２が取り付けられるとともに、電波の照射方向であるアンテナ２の軸方向Ｌ１２を絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１に対して所定の角度θ１になるように取り付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、対象面に電波を照射して、対象面のレベルを検出する電波式レベル計および電波式レベル計の調整方法に関する。

従来から、タンクに貯溜される貯溜物（液体または粉体）の内容量を検出するための手段として、電波式レベル計が用いられている。
電波式レベル計は、対象面（タンクの貯溜物の表面）に電波を照射して、対象面からの反射波を受信する。電波式レベル計は、電波を照射してから反射波を受信するまでの時間に基づいて、電波式レベル計から対象面までの距離を測定する。これにより、電波式レベル計は、対象面のレベル、すなわち、タンク内における対象面の高さ位置を検出する。

特許文献１に開示される液面測定装置は、タンクの開口部であるセンサ取り付け台にフランジを介してハウジングが取り付けられる。特許文献１に開示されるタンクは、フッ素樹脂のような電波が透過する材質からなる防護板によってセンサ取り付け台を閉塞する。特許文献１に開示される液面測定装置は、防護板の上方に平面アンテナが配置される。
特許文献１に開示される液面測定装置は、平面アンテナからの電波を、防護板を透過させて対象面まで伝搬させる。

特許文献１に開示される液面測定装置は、電波を透過させるために、防護板で閉塞した開口部にハウジングを取り付ける必要がある。
従って、特許文献１に開示される液面測定装置は、タンクの開口部分に合わせてハウジング等を形成する必要がある。

タンクの開口部分に合わせることなくハウジングを形成する手段としては、図１５に示すように、タンクの開口部分を塞ぐ蓋体の上方にアンテナを配置することが考えられる。
しかし、この場合には、蓋体がガラス等である場合および蓋体とアンテナとの距離が長すぎる場合等に、電波の多くが蓋体で反射してしまう。従って、この場合には、図１６に示すように、蓋体からの反射波と対象面からの反射波とを区別できず、その結果、対象面のレベルを正確に測定できない可能性がある。

特開２０１２−６８１９５号公報

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、汎用性を向上させるとともに対象面を正確に測定できる電波式レベル計および電波式レベル計の調整方法を提供するものである。

請求項１においては、電波の出力とゲインとを任意に変更して、対象面からの反射波を検出する電波式レベル計であって、前記タンクの絶縁部の外側から前記対象面に電波を照射するようにアンテナが取り付けられるとともに、前記アンテナの軸方向を前記絶縁部のうち前記電波が照射される面の垂線に対して所定の角度になるように取り付けられる、ものである。

請求項２においては、電波の出力とゲインとを任意に変更して対象面からの反射波を検出する電波式レベル計の調整方法であって、タンクの絶縁部の外側から対象面に電波を照射するように、前記電波式レベル計を取り付ける工程と、前記電波式レベル計の前記アンテナの軸方向を、前記絶縁部のうち前記電波が照射される面の垂線に対して所定の角度になるように調整する工程と、を行う、ものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の電波式レベル計によれば、汎用性を向上させるとともに対象面のレベルを正確に測定できる。

請求項２に記載の電波式レベル計の調整方法によれば、汎用性を向上させるとともに対象面のレベルを正確に測定できる。

第一実施形態の電波式レベル計およびタンクを示す説明図。 電波式レベル計の装置構成を示す説明図。 タンクに照射される電波を示す説明図。 液面からの反射波を示す説明図。 液面のレベルを測定する様子を示す説明図。 反射波の強度を示す図。 反射波の電波エネルギーが基準値よりも大きい場合において、出力とゲインとを変更する様子を示す図。 反射波電波エネルギーが基準値よりも小さい場合において、出力とゲインとを変更する様子を示す図。 第二実施形態の電波式レベル計を示す説明図。 第二実施形態の電波を示す説明図。 第二実施形態における液面からの反射波を示す説明図。 第三実施形態の電波式レベル計を示す説明図。 第三実施形態の電波を示す説明図。 第二実施形態における液面からの反射波を示す説明図。 従来技術において、タンクの外側から電波を照射する図。 図１５における反射波の受信強度を示す図。

以下では、第一実施形態の電波式レベル計１および電波式レベル計１の調整方法について説明する。

まず、電波式レベル計１の全体的な構成について説明する。

図１に示すように、第一実施形態の電波式レベル計１は、タンク１０に貯溜される貯溜物（液体または粉体）の内容量を、タンク１０の外側から検出するためのものである。

タンク１０は、上面の二箇所（図１では左右両端部）が上方に突出する。タンク１０は、導電体によって構成される。タンク１０の右端部の突出部分には、メンテナンスホール１１が形成される。タンク１０の左端部の突出部分には、のぞき窓１２が形成される。

メンテナンスホール１１は、タンク１０をメンテナンスするときに作業者等が入るための孔である。メンテナンスホール１１は、平面視略円状に形成される。
メンテナンスホール１１は、タンク１０の右端部の突出部分に配置されるフランジ１１ａに、ボルトおよびナット等によって絶縁部１１ｂが着脱可能に取り付けられることによって閉塞される。
メンテナンスホール１１の上面は、水平方向（タンク１０の高さ方向と直交する方向）に対して平行となる。絶縁部１１ｂは、例えば、ガラス等によって構成される。絶縁部１１ｂの上下両面は、水平方向に対して平行となる。

以下では、このような絶縁部１１ｂの上面を「絶縁面１１ｃ」と表記する。

なお、メンテナンスホールの形状および配置位置は、本実施形態に限定されるものでない。つまり、メンテナンスホールは、タンクの形状等に応じて平面視略四角形上に形成されていてもよく、タンクの中央部に形成されていてもよい。

のぞき窓１２は、タンク１０の内部を確認するための孔である。のぞき窓１２は、タンク１０の左端部の突出部分に配置される二つのフランジ１２ａによって、絶縁部１２ｂの上下両面を挟んで固定することで構成される。
絶縁部１２ｂは、円板状に形成される。絶縁部１２ａは、例えば、タンク１０の内部を外側から視認可能な材料、例えば、ガラス等によって構成される。絶縁部１２ｂの上面は、タンク１０の外側に向かうにつれて下側に向かうようなテーパ面となる。

なお、のぞき窓の形状および配置位置は、本実施形態に限定されるものでない。つまり、のぞき窓は、タンクの形状等に応じて平面視略四角形上に形成されていてもよく、タンクの中央部に形成されていてもよい。

第一実施形態のタンク１０には、液体１３（例えば、水等）が貯溜される。つまり、第一実施形態においては、液面１３ａがレベルを測定する対象面となる。

なお、電波式レベル計の測定対象は、液体に限定されるものでない。
電波式レベル計は、例えば、粉体が貯溜されるタンクの粉面のレベルを計測しても構わない。
また、電波式レベル計は、粉体と液体とを攪拌する攪拌機の容器の内容量、すなわち、スラリーの液面のレベルを計測しても構わない。

第一実施形態の電波式レベル計１は、このようなタンク１０の外側方（タンク１０から離れた位置）に配置される。
図１および図２に示すように、電波式レベル計１は、アンテナ２、送信器３、受信器４、制御部５、およびパーソナルコンピュータ６等を具備する。

アンテナ２は、電波の照射および反射波の受信を行うためのものである。アンテナ２は、先端部（下端部）に向かうにつれてその外径が小さくなるロッドを備えるロッドアンテナである。
アンテナ２は、電波式レベル計１の調整方法の所定の工程が行われることにより、その取付位置および向きが調整されている。

なお、アンテナの形状は、本実施形態に限定されるものでない。つまり、アンテナは、タンクに接近するにつれて開口部の形状が大きくなるようなホーンアンテナ等であっても構わない。

本実施形態においてアンテナ２は、タンク１０の上方、より詳細には、メンテナンスホール１１の右斜め上方に配置される。つまり、アンテナ２は、タンク１０の高さ方向における一側方に所定の間隔を空けて配置される。
図３に示すように、アンテナ２の軸方向Ｌ１２（ロッドの軸方向）は、上下方向に対して傾斜して、左斜め下方向を向いている。アンテナ２は、左斜め下方向に向けて電波を照射する。これにより、アンテナ２は、絶縁部１１ｂおよび液面１３ａに電波を照射する。つまり、アンテナ２は、タンク１０の高さ方向に対して傾斜する方向に向けて電波を照射する。

つまり、アンテナ２の軸方向Ｌ１２は、電波を照射する方向であり、第一実施形態において左斜め下方向である。

このように、電波式レベル計１の調整方法は、絶縁部１１ｂの外側から液面１３ａ（対象面）に電波を照射するように、電波式レベル計１を取り付ける工程を行う。
つまり、第一実施形態において、メンテナンスホール１１の絶縁部１１ｂは、タンク１０に形成される絶縁部の実施の一形態である。また、第一実施形態において、メンテナンスホール１１の絶縁面１１ｃは、タンク１０の絶縁部のうち電波が照射される面である。

また、アンテナ２は、その軸方向Ｌ１２が絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１に対して所定の角度θ１だけ傾斜するように、その向きが調整されている。
このような所定の角度θ１は、アンテナ２の軸方向Ｌ１２と絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１とにより成す角のうち狭角となる角である。

このように、電波式レベル計１の調整方法は、アンテナ２の軸方向Ｌ１２が絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１に対して所定の角度θ１になるように調整する工程を行う。

アンテナ２は、例えば、タンク１０の周囲の壁に固定される等して、軸方向Ｌ１２が調整された状態で固定される。

図２に示すように、送信器３は、アンテナ２および制御部５と接続される。送信器３は、制御部５より送信信号が入力される。送信器３は、送信信号を電波エネルギーに変換し、アンテナ２に電波エネルギーを入力する。これによりアンテナ２は、電波を照射する。

受信器４は、アンテナ２および制御部５と接続される。受信器４には、アンテナ２で受信した反射波の電波エネルギーが入力される。受信器４は、電波エネルギーを受信信号に変換する。受信器４は、変換した受信信号を制御部５に入力する。

制御部５は、受信器４から入力される受信信号に基づいて、液面１３ａのレベルＨ（図５参照）を計算するためのプログラムを実行する演算部および液面１３ａのレベルＨの計算結果を出力する出力部を備える。
制御部５は、送信器３に対して出力変更信号を入力することで、送信器３の出力を変更する。制御部５は、受信器４に対してゲイン変更信号を入力することで、受信器４のゲインを変更する。

パーソナルコンピュータ６は、制御部５と接続される。パーソナルコンピュータ６には、液面１３ａのレベルＨの計算結果が制御部５から入力される。パーソナルコンピュータ６は、液面１３ａのレベルＨの計算結果を出力するためのプログラムおよび出力装置、前記プログラムを実行するための演算装置等を備える。

次に、電波式レベル計１の動作について説明する。

まず、電波式レベル計１は、制御部５から送信器３に送信信号を入力し、送信器３からアンテナ２に電波エネルギーを入力する。そして、図３に示すように、電波式レベル計１は、アンテナ２よりタンク１０の絶縁部１１ｂに向けて電波を照射する（図３に示す矢印Ｗ参照）。

電波は、左斜め下方向に照射される。絶縁面１１ｃは、水平方向に平行な面である。
つまり、電波式レベル計１は、絶縁面１１ｃに対して入射角をつけて電波を照射する。

電波式レベル計１は、入射角をつけることで、絶縁面１１ｃで反射した電波（以下、「絶縁面１１ｃからの反射波」と表記する）がアンテナ２に向かって伝搬することを防止できる（図３に示す矢印Ｗ１参照）。
このため、電波式レベル計１は、絶縁面１１ｃからの反射波の電波エネルギーを低減できる。

ここで、入射角は、電波の照射方向と電波が入射される面の垂線とにより成す角のうち、狭角となる角度である。
絶縁面１１ｃに入射する電波の入射角において、このような電波の照射方向は、アンテナ２の軸方向Ｌ１２である。また、電波が入射される面の垂線は、絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１である。

つまり、電波式レベル計１は、アンテナ２の軸方向Ｌ１２を絶縁面１１ｃの垂線Ｌ１１に対して調整することで、絶縁面１１ｃに電波が入射するときの入射角を調整しているのである。

これにより、第一実施形態の電波式レベル計１は、電波が絶縁面１１ｃにブリュースター角で入射するように、つまり、絶縁面１１ｃに電波が入射するときのブリュースター角と入射角θ１とが同じ角度となるように、アンテナ２の軸方向Ｌ１２を調整している。

ブリュースター角は、屈折率の異なる界面でＰ偏光（絶縁面１１ｃに対して平行な偏光方向）の反射率が０となる入射角のことである。

電波式レベル計１は、入射角θ１をブリュースター角とすることで、絶縁面１１ｃでのＰ偏光の反射量を抑制できる。
従って、電波式レベル計１は、絶縁面１１ｃからタンク１０の内部に伝搬する電波エネルギーを増大できる（図３に示す矢印Ｗ２参照）。
タンク１０の内部に伝搬する電波は、絶縁部１１ｂで一部が屈折するとともに他部が絶縁部１１ｂの高分子の配列をすり抜けて絶縁部１１ｂを透過する。なお、図３および図４には屈折した一部の電波のみを記載している。

タンク１０の内部に伝搬した電波は、液面１３ａで反射する。そして、図４に示すように、液面１３ａで反射した電波（以下、「液面１３ａからの反射波」と表記する）は、タンク１０の内部から絶縁部１１ｂに入射して、絶縁部１１ｂからタンク１０の外側に伝搬する（図４に示す矢印Ｗ３・Ｗ４参照）。

図２および図４に示すように、電波式レベル計１は、このようなタンク１０の内側から外側に伝搬した液面１３ａからの反射波をアンテナ２で受信して、受信した電波エネルギーを受信器４で受信信号に変換する。
電波式レベル計１は、変換した受信信号を受信器４から制御部５に入力する。

制御部５は、演算装置でプログラムを実行することにより、受信器４から入力された受信信号に基づいて、電波を送信してから液面１３ａからの反射波を受信するまでの時間を算出する。

そして、図３から図５に示すように、制御部５は、前記反射波を受信するまでの時間の算出結果および入射角θ１等に基づいて、アンテナ２から液面１３ａまでの上下方向に沿った距離Ｄを算出する。
このとき、制御部５は、アンテナ２からタンク１０の下面までの距離Ｌから、アンテナ２の先端部から液面１３ａまでの上下方向に沿った距離Ｄの算出結果を減算して、液面１３ａのレベルＨを算出する。

電波式レベル計１は、電波の照射を短時間で複数回行って、アンテナ２で複数回液面１３ａからの反射波を受信する。
電波式レベル計１は、受信した反射波の中で、最も効率よく受信できた反射波の波形を選別する。このとき、電波式レベル計１は、例えば、反射波の波形の中で、最も強度が強い波形および最もノイズがない波形等を選別する。
電波式レベル計１は、選別した波形を液面１３ａのレベルＨとして制御部５の出力部に出力する。そして、電波式レベル計１は、液面１３ａのレベルＨを制御部５よりパーソナルコンピュータ６に入力し、パーソナルコンピュータ６の出力装置に液面１３ａのレベルＨを出力する。これにより、電波式レベル計１は、液面１３ａのレベルＨを測定する。

前述のように、第一実施形態の電波式レベル計１は、タンク１０の外側から液面１３ａのレベルＨを測定する。
この場合、電波式レベル計１は、タンク１０の内側から電波を照射する場合や電波を透過し易い部材（例えば、薄いフッ素樹脂の板等）に接近させた状態で電波を照射する場合等と比較して、液面１３ａからの反射波以外の反射波をより多く、かつ、より強い電波エネルギーで受信してしまう。
このような液面１３ａで反射した反射波以外の反射波としては、例えば、絶縁面１１ｃからの反射波およびタンク１０の内側面からの反射波等である。

つまり、図６の上側のグラフに示すように、タンク１０の外側から入射角をつけることなく電波を照射して液面１３ａのレベルＨを測定する場合には、液面１３ａからの反射波とそれ以外の反射波との比率、すなわち、ＳＮ比が悪化してしまう可能性がある。
この場合には、精度よく液面１３ａのレベルＨを測定できない可能性がある（図６の上側に示す反射波Ｅ１〜Ｅ４参照）。

なお、図６においては、反射波Ｅ４が液面１３ａからの反射波であり、反射波Ｅ１〜Ｅ３が反射した反射波以外の反射波を示している。これは、図７および図８においても同様である。

第一実施形態の電波式レベル計１は、絶縁面１１ｃでの電波の入射角θ１がブリュースター角となるように電波を照射して、タンク１０の内部に伝搬する電波エネルギーを増大している。

さらに、電波式レベル計１は、入射角θをつけることで絶縁部１１ｂの高分子の配列および傾きに対して、アンテナ２の軸方向Ｌ１２を絶縁部１１ｂの高分子の配列に対して垂直に近い角度にすることができる。
従って、電波式レベル計１は、入射角θをつけなかった場合と比較して、電波が絶縁部１１ｂの高分子の配列をすり抜け易やすい状態にすることができる。
つまり、電波式レベル計１は、絶縁部１１ｂを透過する電波エネルギーを増大できる。

これにより、図６の下側のグラフに示すように、電波式レベル計１は、液面１３ａからの反射波の電波エネルギーを増大できるとともに、液面１３ａからの反射波以外の反射波の電波エネルギーを低減できる（図６の下側に示す反射波Ｅ１〜Ｅ４参照）。
また、電波式レベル計１は、絶縁面１１ｃに入射する電波に入射角をつけることで、絶縁面１１ｃからの反射波をアンテナ２で受信しにくくして、絶縁面１１ｃからの反射波の電波エネルギーを抑制している。

これにより、電波式レベル計１は、ＳＮ比を改善できるため、受信した全ての反射波の中で、液面１３ａからの反射波の電波エネルギーを最も大きくすることができる（図６の下側に示す反射波Ｅ１〜Ｅ４参照）。
しかし、タンク１０の外側から電波を照射する場合、電波を照射する面の材質および厚み等により、入射角θ１をブリュースター角とするだけでは、液面１３ａからの反射波以外の反射波の電波エネルギーを充分に低減できない可能性がある。

そこで、電波式レベル計１は、制御部５で以下のような制御を行うことにより、液面１３ａからの反射波以外の反射波、すなわち、ノイズを除去している。

図７に示すように、制御部５は、受信した全ての反射波の中で、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４、すなわち、液面１３ａからの反射波と予め設定される電波エネルギーの基準値Ｓとを比較する（図７の上側のグラフ参照）。このような基準値Ｓは、予め実験等を行うことによって設定される。

仮に、図７の上側のグラフに示すように、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４の電波エネルギーが基準値Ｓよりも大きい場合、制御部５は、送信器３に対して出力変更信号を入力して送信器３の出力を下げるとともに、受信器４に対してゲイン変更信号を入力して受信器４のゲインを弱くする。

また、図８の上側のグラフに示すように、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４の電波エネルギーが基準値Ｓよりも小さい場合、制御部５は、送信器３に対して出力変更信号を入力して送信器３の出力を上げるとともに、受信器４に対してゲイン変更信号を入力して受信器４のゲインを強くする。

制御部５は、このように出力とゲインとを変更した後で再度電波を照射して、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４の電波エネルギーと基準値Ｓとを比較する。
図７および図８の下側のグラフに示すように、制御部は、このような出力とゲインとの変更および基準値Ｓとの比較を繰り返し行うことにより、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４の電波エネルギーが基準値Ｓを僅かに超える程度となる波形を得る。

これにより、制御部５は、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４以外の反射波Ｅ１〜Ｅ３を除去する。
制御部５は、このような出力とゲインとの変更を行って、受信した反射波の中で最も効率よく受信できた反射波の波形を選別し、選別した波形を液面１３ａのレベルＨとして出力する。

これによれば、電波式レベル計１は、最も電波エネルギーが大きい反射波Ｅ４、すなわち、液面１３ａからの反射波だけを確実に検出できる（図７および図８の下側に示す反射波Ｅ１〜Ｅ４参照）。

このため、電波式レベル計１は、液面１３ａからの反射波以外の反射波を液面１３ａからの反射波として誤検出してしまうことを防止でき、液面１３ａのレベルＨを精度よく測定できる。

これによれば、電波式レベル計１は、タンク１０に形成される開口部に合わせてハウジングを取り付けたり、タンク１０の内部にアンテナを配置することなく、液面１３ａのレベルＨを測定できる。
また、電波式レベル計１は、閉塞された状態のタンク１０の液面１３ａのレベルＨを、タンク１０の外側から測定できる。つまり、電波式レベル計１は、タンク１０のメンテナンスホール１１やのぞき窓１２を開放することなく、液面１３ａのレベルＨを測定できる。
さらに、電波式レベル計１は、閉塞された状態のタンク１０の外側から電波を照射することにより増大する、液面１３ａからの反射波以外の反射波の影響を受けることなく液面１３ａのレベルＨを測定できる。

つまり、電波式レベル計１および電波式レベル計１の調整方法は、汎用性を向上させる（決まった条件を満たすタンク、例えば、決まった大きさのフランジが形成されるタンクにしか取り付けられないことを解消できる）とともに、液面１３ａのレベルＨを正確に測定できる。

このように、電波式レベル計１は、電波の出力とゲインとを任意に変更して、液面１３ａ（対象面）からの反射波を検出する。
また、電波式レベル計１は、タンク１０の絶縁部１１ｂ（絶縁部）の外側から液面１３ａ（対象面）に電波を照射するようにアンテナ２が取り付けられるとともに、アンテナ２の軸方向Ｌ１２を絶縁面１１ｃ（絶縁部のうち電波が照射される面）の垂線Ｌ１１に対して所定の角度θ１になるように取り付けられる。

なお、メンテナンスホールの絶縁部が水平方向に対して傾斜している場合、電波式レベル計は、アンテナの軸方向をメンテナンスホールの絶縁部に合わせて（電波の絶縁面への入射角が所定の角度となるように）アンテナの軸方向を上下方向と平行な方向、若しくは、上下方向に対して傾斜させてメンテナンスホールから液面を測定すればよい。

なお、電波式レベル計は、必ずしも絶縁面での電波の入射角がブリュースター角となるように電波を照射する必要はない。
例えば、電波式レベル計は、絶縁面での電波の入射角がブリュースター角に近い角度（例えば、ブリュースター角よりも５°程度大きい角度）になるように電波を照射しても構わない。
これにより、電波式レベル計は、Ｐ偏光の反射率を０に近付けることができるため、絶縁面からタンクの内部に伝搬するエネルギーを増大できる。従って、電波式レベル計は、出力とゲインとの変更で液面からの反射波を検出し、タンクの外側から精度よく測定面のレベルを測定できる。

つまり、本発明に係る電波式レベル計において、電波が照射される面の垂線に対する所定の角度とは、ブリュースター角と同じ角度だけでなく、ブリュースター角に近い角度も含むものである。
このようなブリュースター角に近い角度は、入射角をつけることによって増大する絶縁部の高分子の配列をすり抜ける電波のエネルギー量（ＳＮ比の改善度合い）、および出力とゲインとの変更によって液面からの反射波をどの程度安定して検出できるか等を検証することによって、適宜設定される。

次に、第二実施形態の電波式レベル計１０１および電波式レベル計１０１の調整方法について説明する。

なお、以下において、第一実施形態の電波式レベル計１と同様に構成される部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。

図１および図９に示すように、第二実施形態の電波式レベル計１０１は、タンク１０ののぞき窓１２からタンク１０の液面１３ａを測定する点だけが、第一実施形態の電波式レベル計１と異なる。
つまり、第二実施形態の電波式レベル計１０１は、第一実施形態の電波式レベル計１のアンテナ２の軸方向Ｌ１２および取付位置を、のぞき窓１２に合わせて調整したものである。

図９に示すように、第二実施形態の電波式レベル計１０１は、タンク１０の傾斜面に対して電波を照射して、液面１３ａのレベルＨを測定するものである。

以下では、のぞき窓１２の絶縁部１２ｂの上面を「絶縁面１２ｃ」と表記する。

つまり、第二実施形態においてタンク１０は、のぞき窓１２の絶縁部１２ｂが絶縁部として形成され、のぞき窓１２の絶縁面１２ｃが電波を照射される面となる。

図１０に示すように、電波式レベル計１０１のアンテナ２は、タンク１０の外側方に配置される。アンテナ２は、電波式レベル計１０１の調整方法が用いられ、アンテナ２の軸方向Ｌ２２、すなわち、電波の照射方向が下方向に対して平行になるように、その向きが調整される。
これにより、第二実施形態の電波式レベル計１０１は、絶縁面１２ｃの垂線Ｌ２１に対して所定の角度θ２になるように、アンテナ２の軸方向Ｌ２２が調整される。

所定の角度θ２は、第一実施形態の入射角θ１と同じ角度、すなわち、絶縁面１１ｃに電波が入射するときのブリュースター角と同じ角度である。

図１０および図１１に示すように、第二実施形態の電波式レベル計１０１は、このような状態でアンテナ２より電波を照射して、第一実施形態の電波式レベル計１と同じ要領でタンク１０の液面１３ａのレベルＨを測定する（図１０に示す矢印Ｗ・Ｗ２および図１１に示す矢印Ｗ３・Ｗ４参照）。なお、図１０および図１１には、絶縁部１２ｂを透過した電波のみを記載している。
これにより、電波式レベル計１０１は、タンク１０の内部に伝搬する電波エネルギーを大きくし、出力とゲインとを変更することによって液面１３ａからの反射波だけを検出する（図６〜図８参照）。

このように、電波式レベル計１０１は、絶縁部１２ｂの姿勢（絶縁面１２ｃの水平方向に対する傾斜度合い）に応じて、下方向に電波を照射しても構わない。

第二実施形態の電波式レベル計１０１は、下方向に電波を照射することで、液面１３ａに対して垂直に電波を照射できる。このため、電波式レベル計１０１は、絶縁面１２ｃを透過する電波の伝搬方向を液面１３ａに対して垂直な方向にすることができる。
これにより、電波式レベル計１０１は、液面１３ａからの反射波の電波エネルギーをより強くできる。

つまり、第二実施形態の電波式レベル計１０１および電波式レベル計１０１の調整方法は、絶縁部１１ｂを透過して液面１２ａで反射する反射波の電波エネルギーが、反射波の中で最も強くなる。
従って、電波式レベル計１０１および電波式レベル計１０１の調整方法は、絶縁部１１ｂを透過する電波の反射波から液面１２ａのレベルＨを測定することとなる。

前述のように、絶縁部１１ｂを透過する電波は、入射角θをつけることによって電波エネルギーが増大している。
このため、電波式レベル計１０１および電波式レベル計１０１の調整方法は、第一実施形態の電波式レベル計１と比較して、より精度よく液面１３ａのレベルＨを測定できる。

なお、のぞき窓の絶縁部が水平方向に沿っている場合、電波式レベル計は、アンテナの軸方向を上下方向に対して傾斜させてのぞき窓から液面を検査すればよい。

第一実施形態および第二実施形態の電波式レベル計１・１０１および電波式レベル計１・１０１の調整方法は、タンク１０の外側に取り付けられた状態で液面１２ａのレベルＨを測定できるため、液体１２がアンテナ２等に付着してしまうことを防止できる。
従って、電波式レベル計１・１０１および電波式レベル計１・１０１の調整方法は、液体１２が付着することによる影響で発生する誤作動およびコンタミネーションを防止できる。
これにより、電波式レベル計１・１０１および電波式レベル計１・１０１の調整方法は、アンテナ２に付着した液体１２を清掃する作業を削減できるため、メンテナンス性を向上できる。

また、第一実施形態および第二実施形態の電波式レベル計１・１０１および電波式レベル計１・１０１の調整方法は、タンク１０の外側に取り付けられるため、アンテナ２を清掃する等の目的でタンク１０を開放する必要がなくなる。
従って、電波式レベル計１・１０１および電波式レベル計１・１０１の調整方法は、タンク１０の開閉頻度を下げることができるため、生産工程に支障をきたすことを防止でき、ひいては、サニタリー性を向上させる。

次に、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法について説明する。

図１および図１２に示すように、第三実施形態の電波式レベル計２０１は、第一実施形態のタンク１０とは異なるタンク２０の液面２２ａを測定する点だけが、第一実施形態の電波式レベル計１と異なる。
つまり、第三実施形態の電波式レベル計２０１は、第一実施形態の電波式レベル計１のアンテナ２の軸方向Ｌ１２を、タンク２０に合わせて調整したものである。

図１２に示すように、第三実施形態のタンク２０は、上部２１がパラボラ状（楕円の上下に二分割したもののうち、上側の半円形状）に形成され、電波を透過可能な材料、例えば、ポリエチレンによって構成される。
第三実施形態のタンク２０は、第一実施形態のようなメンテナンスホール１１および第二実施形態のようなのぞき窓１２が形成されていない。
このようなタンク２０には、劇毒物、例えば、フッ酸等の液体２２が貯溜される。

なお、第一実施形態のようなメンテナンスホール１１および第二実施形態のようなのぞき窓１２が形成されていないタンクの形状は、第三実施形態にあるようなタンクに限定されるものでない。

第三実施形態の電波式レベル計２０１は、タンク２０の上方より電波を照射して、液面２２ａのレベルＨを測定する。
つまり、電波式レベル計２０１は、タンク２０の上面２１ａ、すなわち、曲面に電波を照射して、液面２２ａのレベルＨを測定するものである。

このように、第三実施形態においてタンク２０は、上部２１が絶縁部として形成され、タンク２０の上面２１ａが電波を照射される面となる。

図１３に示すように、このようなタンク２０の液面２２ａのレベルＨを測定する場合、電波式レベル計２０１の調整方法では、タンク２０の上面２１ａの接線Ｌ３０の垂線Ｌ３１に対して所定の角度θ３になるように、アンテナ２の軸方向Ｌ３２を調整する。

このとき、電波式レベル計２０１の調整方法では、まず、タンク２０の上面２１ａのどの部分に電波を照射するかを決定する。
なお、図１３では、電波を照射する部分を上部２１の右端部としている。

そして、電波式レベル計２０１の調整方法では、タンク２０の上面２１ａの電波を照射する部分における接線Ｌ３０に対する垂線Ｌ３１と、所定の角度θ３とにより、アンテナ２の軸方向Ｌ３２（アンテナ２の向き）および取付位置を調整する。

第三実施形態において所定の角度θ３は、上部２１に電波が入射するときのブリュースター角と同じ角度である。

これにより、電波式レベル計２０１のアンテナ２は、タンク２０の外側方に配置され、軸方向Ｌ３２、すなわち、電波の照射方向が左斜め下方向になるように配置される。

図１３および図１４に示すように、第三実施形態の電波式レベル計２０１は、このような状態でアンテナ２より電波を照射して、第一実施形態の電波式レベル計１と同じ要領でタンク２０の液面２２ａのレベルＨを測定する（図１３に示す矢印Ｗ・Ｗ２および図１４に示す矢印Ｗ３・Ｗ４参照）。なお、図１３および図１４には、上部２１で屈折した電波のみを記載している。
これにより、電波式レベル計２０１は、タンク２０の内部に伝搬する電波エネルギーを大きくし、出力とゲインとを変更することによって液面２２ａからの反射波だけを検出する（図６〜図８参照）。

これによれば、電波式レベル計２０１は、のぞき窓およびメンテナンスホールが形成されていないタンク２０の外側からでも、液面２２ａのレベルＨを測定できる。

第三実施形態の電波式レベル計２０１は、タンク２０の上部２１を間に介してタンク２０の液面２２ａのレベルＨを測定できるため、気化した劇毒物の液体２２が浸透することに起因する電波式レベル計２０１の故障を防止できる。
従って、電波式レベル計２０１は、長期間継続して液面２２ａのレベルＨを測定できる。

第三実施形態のタンク２０は、開放することで毒ガスが漏れ出る可能性のあるタンク、すなわち、できるだけ開放しないことが好ましいタンクである。
電波式レベル計２０１は、このようなタンク２０の液面Ｈを測定することで、電波式レベル計２０１のメンテナンス時にタンク２０を開放する必要がなくなる。
従って、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、タンク２０の開閉頻度を下げることで、タンク２０から毒ガスが漏れ出る頻度を下げることができる、すなわち、安全性を向上できる。

また、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、気化した液体２２が付着することによってアンテナ２等が腐食してしまうことを防止できる。
従って、電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、メンテナンスを頻繁に行うことなく、長期間継続して液面２２ａのレベルＨを測定できる。

さらに、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、フランジをタンクに形成することなく、液面２２ａのレベルＨを測定できる。
従って、電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、フランジが形成されていないタンクに対しても後付できる。

つまり、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、タンク２０のような上部に開口部が形成されていないタンクを加工することなく、液面のレベルを測定できる。
このため、第三実施形態の電波式レベル計２０１および電波式レベル計２０１の調整方法は、前記開口部が形成されていないタンクに貯溜される貯溜物（液体、粉体、スラリー）の種類に関わらず、タンクの外側から非接触でタンク内の対象面のレベルの測定ができる。

なお、電波式レベル計は、電波を透過し易い部材、例えば、薄いフッ素樹脂によって構成される部材に対して電波を照射する場合、電波が照射される面の垂線に対して平行な角度、すなわち、入射角を０°として電波を照射しても構わない。
このような場合において、電波式レベル計は、出力とゲインとを変更するだけで、液面からの反射波だけを精度よく検出できる。

電波式レベル計は、必ずしもアンテナをタンクから離して配置する必要はない。つまり、電波式レベル計は、アンテナをタンクの外側面に密着させても構わない。
ただし、本実施形態のように、アンテナをタンクから離して配置することで、電波式レベル計は、タンクのメンテナンス等に干渉することを防止できる。

１ 電波式レベル計
２ アンテナ
１０ タンク
１１ａ 絶縁部
１１ｂ 絶縁面（電波が照射される面）
１３ａ 液面（対象面）
Ｌ１１ 垂線
Ｌ１２ アンテナの軸方向
θ１ 所定の角度

Claims (2)

1. 電波の出力とゲインとを任意に変更して、対象面からの反射波を検出する電波式レベル計であって、
   前記タンクの絶縁部の外側から前記対象面に電波を照射するようにアンテナが取り付けられるとともに、前記アンテナの軸方向を前記絶縁部のうち前記になるように取り付けられる、
   電波式レベル計。
2. 電波の出力とゲインとを任意に変更して対象面からの反射波を検出する電波式レベル計の調整方法であって、
   タンクの絶縁部の外側から対象面に電波を照射するように、前記電波式レベル計を取り付ける工程と、
   前記電波式レベル計の前記アンテナの軸方向を、前記絶縁部のうち前記電波が照射される面の垂線に対して所定の角度になるように調整する工程と、
   を行う、
   電波式レベル計の調整方法。

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