JP2016170086A - 液面レベル計測監視装置および液面レベル計測監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】急激な液位変化が生じる異常事態発生時においても、必要最低限度の計測精度で通常時よりも素早く液位レベルを把握可能な液面レベルの計測監視技術を提供する。
【解決手段】液面レベル計測監視装置１０は、異なる高さに各々設定されるｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎを備える水位温度検出部１１と、ヒータ線１１ｂの通電状態と熱電対１１ａで計測される温度変化とに基づき、各水位温度検出要素に対し、気中か液中かを判定する液面レベル判定部１２とを具備し、さらに、各ヒータ線への供給電源１３との各接続を独立して入切可能に構成される第１の切替回路と、第１の切替回路と供給電源との接続を入切可能に構成される第２の切替回路と、各ヒータ線と供給電源との接続を一括して入切可能に構成される第３の切替回路とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液面レベル計測監視装置および液面レベル計測監視方法に関するものである。

原子力発電所における従来の燃料プールの水位計測は、通常時には、通常の水位近傍での監視を行っているが、地震や津波などの天災による影響により、通常の水位から大きく乖離する場合が生じ得る。このような事態に備えた水位計の一例として、ヒートサーモ式の水位温度測定装置が提案されている。

一般に、ヒートサーモ式水位計を備える水位計測装置は、ヒータと熱電対を組み合せた検出器を備える構成となっており、個々の検出器の位置が気中にあるか否（水中）にあるかを、空気と水との熱伝達特性の相違に起因する温度上昇の違い等から判断している。水位を計測する場合には、各検出器を順次計測状態とすることによって、水面の存在する位置（検出器間）が特定される。

特開２０１３−０４０８２２号公報

ヒートサーモ式水位計を備える水位計測装置が燃料プールに設置される場合、ヒータおよび熱電対を１セットとした検出器が燃料プールの上端から使用済燃料の下端の高さ（位置）までを網羅するように所定の間隔に配設される。

水位計測装置は、例えば、地震や津波などの重大事故が発生し電源容量に制約がある状況下においても、原子炉の冷却系に必要な機器を停止させることなく稼働を継続できることが求められる。そのため、水位計測装置への供給電源は、重大事故が発生した場合に発生し得る、電源容量に制約がある環境を想定して、電源容量が必要最低限化されている。この電源容量の必要最低限化のため、水位計測装置では、例えば、検出器１セットずつ１分間ヒータで加熱し、順次計測を行う構成が採用されているのが一般的である。

また、燃料プールに設置される水位計測装置では、計測ポイントが２０ポイント前後あるため、一通り計測を終えるまで、すなわち、計測の１周期は、それなりの時間を要する（約２０分間）。従って、検出器の故障検知の観点から前記順次計測を行う方法でもプラントに異常が生じていない通常時には問題は生じない一方、プラントに何らかの異常が生じ、大規模な燃料プール水の漏洩などによる急激な水位変化を伴う異常事態が生じた場合には、前記順次計測を行う方法では対応できない。

もちろん、電源容量を大きくし同時に複数セットの検出器に通電すれば、前記順次計測を行う方法であっても、急激な水位変化を伴うような異常事態が生じた場合にも早急に液面レベルを特定できるであろうが、当該異常事態が生じた場合には電源容量に制約がある環境下にある可能性が極めて高く、電源容量を現状よりも大きくすることは可能な限り回避したい。

本発明の実施形態は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、急激な液位変化が生じる異常事態発生時においても、必要最低限度の計測精度で通常時よりも素早く液位レベルを把握可能な液面レベル計測監視装置および液面レベル計測監視方法を提供することを目的とする。

本実施形態に係る液面レベル計測監視装置は、上述した課題を解決するため、熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素を備える水位温度検出部と、前記水位温度検出部を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部とを具備し、さらに、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入と切とに切り替え可能に構成される第３の切替回路と、を具備することを特徴とする。

また、本実施形態に係る液面レベル計測監視装置は、上述した課題を解決するため、熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素を備える水位温度検出部と、前記水位温度検出部を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部とを具備し、さらに、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、前記第１の切替回路の前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続の入切状態を独立して制御するヒータ個別制御部と、を具備し、前記ヒータ個別制御部は、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線が１個ずつ通電するように前記入切状態を制御する第１のモードと、前記ｎ個の水位温度検出要素のうち、前記液面レベル判定部が気中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も低い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線と、前記液面レベル判定部が水中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も高い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線とを含む少なくとも２個の水位温度検出要素のヒータ線が通電するように前記入切状態を制御する第２のモードとを有し、前記第１のモードと前記第２のモードとを切替可能に構成されることを特徴とする。

本実施形態に係る液面レベル計測監視方法は、上述した課題を解決するため、熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素と、前記水位温度検出要素を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部と、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入と切とに切り替え可能に構成される第３の切替回路とを具備する液面レベル計測監視装置を用いる液面レベル計測監視方法であり、前記液面レベル判定部が、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入とし、前記第１の切替回路内で、前記供給電源との接続を入とする前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線の１個を順次切り替えつつ残りのｎ−１個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を切とする一方、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を切とした状態で、前記第１の切替回路内で、前記供給電源との接続を入としているヒータ線の１個を有する前記水位温度検出要素の前記熱電対から得られる温度情報に基づき、当該水位温度検出要素が気中か液中かを判定するステップと、前記液面レベル判定部が、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を切とし、さらに、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続が一括して入にした状態に切り替わった後、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入となった後に取得される前記ｎ個の水位温度検出要素が有する熱電対から得られる温度情報に基づき、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定するステップと、を具備することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、必要最低限度の計測精度で液面レベルをより迅速に計測することができ、急激な液位変化が生じた場合においても、当該液位変化を的確に把握することができる。

実施形態に係る液面レベル計測監視装置の構成を概略的に示した構成図。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置が具備するヒータ電源供給部の構成を概略的に示した構成図。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置における、通常時の水位温度検出要素の動作タイミングチャート。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置における、緊急時の水位温度検出要素のタイミングチャート。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置が具備する液面レベル判定部による、水位温度検出要素の気中／液中を判定する手法を説明する説明図。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置が具備するヒータ電源供給部の構成例（第１の構成例）の概略図。 実施形態に係る液面レベル計測監視装置が具備するヒータ電源供給部の構成例（第２の構成例）の概略図。 実施形態に係る液面レベル計測監視方法の一例において、水位温度検出要素の気中／液中判定の手法を説明する説明図であり、（Ａ）が基準水位温度検出部のヒータ線の通電／非通電のタイミングを示す説明図、（Ｂ）が基準水位温度検出部の温度推移を示す説明図、（Ｃ）が検出要素（気中）のヒータ線の通電／非通電のタイミングを示す説明図、（Ｄ）が検出要素（気中）の温度推移を示す説明図、（Ｅ）が検出要素（液中）のヒータ線の通電／非通電のタイミングを示す説明図、（Ｆ）が検出要素（液中）の温度推移を示す説明図。 実施形態に係る液面レベル計測監視方法の一例において、水位温度検出要素の気中／液中判定の手法を説明する説明図であり、（Ａ）が検出要素（液中→気中）のヒータ線の通電／非通電のタイミングを示す説明図、（Ｂ）が検出要素（液中→気中）の温度推移を示す説明図、（Ｃ）が検出要素（気中→液中）のヒータ線の通電／非通電のタイミングを示す説明図、（Ｄ）が検出要素（気中→液中）の温度推移を示す説明図。

以下、本発明の実施形態に係る液面レベル計測監視装置および液面レベル計測監視方法について、図面を参照して説明する。なお、液面レベルの計測または監視の一例として、以下の説明では、原子力発電所内の燃料プール１内の水位（液面レベル）を計測および監視する場合の例について説明する。

図１は、実施形態に係る液面レベル計測監視装置の一例である液面レベル計測監視装置１０の構成を概略的に示す構成図である。また、図２は液面レベル計測監視装置１０が具備するヒータ電源供給部１４の構成を概略的に示した構成図である。

液面レベル計測監視装置１０は、例えば、水位温度検出部１１と、液面レベル判定部１２と、ヒータ電源（直流電源）１３の供給の仕方（例えば、個別給電か一括給電か）を切り替えるヒータ電源供給部１４と、ヒータ制御部１５と、切替入力部１６と、超音波レベル計１７からの計測結果を受け取る液位計測部１８と、基準水位温度検出部１９と、警報発報部２１と、記録部２２とを具備する。

水位温度検出部１１は、燃料プール１内の水位（液面レベル）および温度を検出可能な複数個（ここではｎ個とする。但し、ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎを備える水位および温度の検出手段である。各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎは、熱電対１１ａとヒータ線１１ｂとを１セット有しており、例えば、それぞれ、異なる高さに設置される。

各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの出力、すなわち、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有する熱電対１１ａの出力は、それぞれ、液面レベル判定部１２へ入力される。

液面レベル判定部１２は、受け取る各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの出力と各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎのヒータ線１１ｂの通電状態とに基づいて、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中にあるか液中にあるかを判定する機能と、少なくとも記録部２２へ送るまでの間、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎについての判定結果を保持する機能とを有する。

水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎのヒータ線１１ｂの通電状態は、ヒータ電源供給部１４内の接点の入切情報に基づいて判断される。なお、ヒータ電源供給部１４内の接点の入切情報は、ヒータ制御部１５から与えられる。

液面レベル判定部１２は、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中にあるか液中にあるかを判定すると、当該判定結果を警報発報部２１と記録部２２へ送る。なお、液面レベル判定部１２は、判定結果を警報発報部２１と記録部２２へ送った後、直ちに保持していた判定結果を消去する必要はなく、その後、一定時間当該判定結果を保持していてもよい。

ヒータ電源供給部１４は、直流電源であるヒータ電源１３の２ライン（ＰラインとＮライン）に水位温度検出部１１および基準水位温度検出部１９が接続されている。また、ヒータ電源供給部１４は、ヒータ制御部１５と接続されている。ヒータ電源供給部１４は、ヒータ制御部１５から与えられる切替指令に基づき、ヒータ電源１３の供給の仕方、すなわち、それぞれ接続される水位温度検出部１１のｎ個のヒータおよび基準水位温度検出部１９のヒータへの給電方式（例えば、個別給電か一括給電か）を切り替える。

ヒータ電源供給部１４は、例えば、切替回路２５，２６，２７，２８（図２）と、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎへの電流を許容値以下に制限する電流制限回路２９（図２）とを備えており、ヒータ制御部１５から与えられる切替回路２５〜２８のオンオフ（接点の短絡または開放）の切替指令に基づいて、切替回路２５〜２８のオンオフを切り替える。

切替回路２５は、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎと対応するｎ個のオンオフ（短絡または開放）可能な接点を有しており、これらｎ個の接点を入り（短絡）切り（開放）することで、ヒータ電源１３の供給先を個別に（水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎ単位で）切り替える。

切替回路２６は、切替回路２５と供給電源１３との接続をオンオフ可能、すなわち、「入」（短絡）または「切」（開放）に切替可能な接点を有し、当該接点をオンオフすることで、切替回路２５と供給電源１３との接続状態を切り替える。

切替回路２６が接点を「入」としている場合には、ヒータ電源１３と切替回路２５とが接続され、切替回路２５内のｎ個の接点の入切状態に応じて水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが個別にヒータ電源１３と接続される。一方、切替回路２６が接点を「切」としている場合には、切替回路２５がヒータ電源１３から切り離される（電源供給されない）。

切替回路２７は、電流制限回路２９を介して接続される水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎとヒータ電源１３と接続をオンオフ可能、すなわち、入（短絡）または「切」（開放）に切替可能な接点を有し、当該接点をオンオフすることで、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎとヒータ電源１３との接続状態を切り替える。

切替回路２７が接点を「入」としている場合には、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが一括してヒータ電源１３と接続される（電源供給を受ける）一方、切替回路２７が接点を「切」としている場合には、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが一括してヒータ電源１３から切り離される（電源供給されない）。

なお、切替回路２５〜２７に対して、装置保護等の観点から、接点の入切状態の禁止条件を回避するインターロック機構を設けてもよい。例えば、切替回路２５内の何れかの接点と切替回路２７の接点とが同時に「入」とならないように、切替回路２５内の全ての接点が「切」とならないと切替回路２７の接点が「入」に切り替わらないような動作制限をかけるインターロック機構を設けることができる。

また、切替回路２６および切替回路２７の各接点が同時に「切」および「入」とならないように、切替回路２６の接点が「入」の場合には切替回路２７の接点が「切」に切り替わる一方、切替回路２６の接点が「切」の場合には切替回路２７の接点が「入」に切り替わるように、一方（切替回路２６）の接点のオンオフに他方（切替回路２７）の接点のオンオフが連動する１個の切替回路を構成してもよい。

切替回路２８は、基準水位温度検出部（基準水位温度検出要素）１９とヒータ電源１３との接続を「入」（短絡）または「切」（開放）に切り替えるための構成である。切替回路２８が接点を「入」としている場合には、基準水位温度検出部（基準水位温度検出要素）１９とヒータ電源１３とが接続される（電源供給を受ける）一方、切替回路２８が接点を「切」としている場合には、基準水位温度検出部（基準水位温度検出要素）１９はヒータ電源１３から切り離される（電源供給されない）。

電流制限回路２９は、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎとヒータ電源１３と接続が一括して「入」になる場合に、複数ヒータの起動電流が外部電源としてのヒータ電源１３やヒューズ等の回路素子に影響を与えないように電流を制限する役割を担う。

ヒータ制御部１５は、ヒータ電源供給部１４が備える切替回路２５，２６，２７，２８に対して接点のオンオフ（短絡または開放）の情報と切替入力部１６のモード選択の情報を取得する機能と、ヒータ電源供給部１４が備える切替回路２５，２６，２７，２８に対してオンオフ（短絡または開放）の切替指令を与える機能とを有する。

ヒータ制御部１５は、切替回路２５，２６，２７，２８内の接点のオンオフ（短絡または開放）の情報と切替入力部１６のモード選択の情報とを監視すると共に、通常の計測時（以下、単に「通常時」と称する。）であるか、異常事態が生じた場合等の迅速な計測が要求される緊急の計測時（以下、単に「緊急時」と称する。）であるかに応じて、ヒータ線１１ｂへの電源供給の仕方を切り替える。

すなわち、ヒータ制御部１５は、通常時の計測モードと緊急時の計測モードとを有し、当該計測モードの何れが選択されているかに応じて、切替回路２５，２６，２７，２８に対して接点のオンオフ（短絡または開放）の切替指令を生成して与える。ヒータ制御部１５は、切替回路２５，２６，２７，２８に対して接点のオンオフ（短絡または開放）の切替指令を与えることで、水位検出部１１（より詳細には、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂ）および基準水位温度検出部１９への電源供給を制御する。

例えば、通常時のように迅速な計測が要求されない状況下では、多少時間をかけても精度良く計測したいのが一般的である。このように、多少時間をかけても精度良く計測したい場合には、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎがそれぞれ有するヒータ線１１ｂとの接点を順次オンオフ（短絡または開放）して接続を切り替えるように制御して１個ずつ（個別に）電源供給する。

一方、緊急時（必要最低限度の計測精度でなるべく短時間で計測したい場合）には、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎがそれぞれ有するヒータ線１１ｂとヒータ電源１３との間を一括して接続するように、切替回路２７を「入」（短絡）させるように制御して各ヒータ線１１ｂに一括して電源供給する。

ここで、緊急時に該当する場合の例としては、燃料プール１内の水位（液面レベル）を計測および監視する場合、例えば、大規模な漏水が生じている場合や、燃料プール１内に水を短時間で供給する場合等がある。

また、ヒータ制御部１５は、切替回路２５，２６，２７，２８に対してオンオフ（短絡または開放）の切替指令を、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎのヒータ線１１ｂへどの様に電源供給（給電）しているかを示すヒータ制御情報として、液面レベル判定部１２へ与える。

なお、図１に例示されるヒータ制御部１５は、水位検出部１１への電源供給を制御する機能と、基準水位温度検出部１９への電源供給を制御する機能とを有している一つの構成要素として表されているが、ヒータ制御部１５は、例えば、水位検出部１１への電源供給を制御する機能を有する構成要素と、基準水位温度検出部１９への電源供給を制御する機能とを有する構成要素とを備える等の複数の構成要素を備えていてもよい。

切替入力部１６は、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの出力、すなわち、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂへの電源供給を個別供給とするか、一括供給とするかの入力を受け付ける機能と、ヒータ電源供給部１４内の接点の一部または全部を手動で切り替える（手動モード）か自動で切り替える（自動モード）かの入力を受け付ける機能と、受け付けた内容をヒータ制御部１５へ与える機能とを有する。

切替入力部１６の手動モードは、単一のモードとは限らず複数のモードにすることもできる。例えば、手動での切り替えを許可する接点数を変えることで、各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂへの電源供給を個別供給とするか一括供給とするかの手動切替を可能とするモードと、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂへの電源供給の手動切替を可能とするモードとを併存させることもできる。

超音波レベル計１７は、超音波を利用した非接触方式の距離測定装置であり、設置位置から水面ＷＬまでの距離を計測する。なお、超音波レベル計１７には、計測範囲があるため、水面ＷＬが計測範囲を超えている場合、すなわち、燃料プール１内の水位（液位）が計測可能な下限水位Ｌを下回っていると計測できない場合がある。このような水面ＷＬまでの距離が計測範囲を超えていて水位を計測できない場合、超音波レベル計１７は、計測結果として、水面ＷＬまでの距離が計測範囲を超えている旨を示す情報を液位計測部１８へ出力する。

液位計測部１８は、超音波レベル計１７の計測結果を受け取り、受け取った超音波レベル計１７の計測結果と、予め確認されている燃料プール１の底面を基準とした超音波レベル計１７の設置高さとを用いて水位（水面ＷＬの底面からの高さ）を計算する。

また、液位計測部１８は、超音波レベル計１７から受け取る結果が、水面ＷＬまでの距離が計測範囲を超えている旨を示す結果であった場合、水面ＷＬが計測範囲を逸脱していることを示す検知信号をヒータ制御部１５へ送る。すなわち、液位計測部１８は、水面ＷＬが超音波レベル計１７の計測範囲を逸脱しているか否かを検知する手段としても機能する。

基準水位温度検出部１９は、常に気中となる位置に配設されており、温度がヒータ電源供給部１４およびヒータ制御部１５によってヒータ線１１ｂへの通電をオンオフすることによって所定範囲内に維持されている。また基準水位温度検出部１９は、少なくとも１個の水位温度検出要素（図示せず）を有する水位および温度の検出手段であり、機能的には水位温度検出部１１と同様である。

警報発報部２１は、液面レベル判定部１２の判定結果に基づく水位が予め設定された警報域に入っている場合に、燃料プール１内の水位が警報域に入っていることを示す警報を発報する。また、警報発報部２１は、超音波レベル計１７から水面ＷＬまでの距離が超音波レベル計１７の計測範囲を超えている場合にその旨を示す警報を発報してもよい。

記録部２２は、データの読み書き（リード／ライト）可能な領域を有しており、当該領域に、液面レベル判定部１２から与えられる液面レベル判定部１２の判定結果が書き込まれる。また、液面レベル判定部１２からデータ読出要求があった場合には、記録部２２から当該データ読出要求に応じたデータが読み出される。

なお、上述した液面レベル計測監視装置１０は、水位温度検出部１１と、液面レベル判定部１２と、ヒータ電源供給部１４と、ヒータ制御部１５と、切替入力部１６と、液位計測部１８と、基準水位温度検出部１９と、警報発報部２１と、記録部２２とを具備する一例であるが、ヒータ電源供給部１４の切替回路２８および電流制限回路２９、ヒータ制御部１５、切替入力部１６、液位計測部１８、基準水位温度検出部１９、警報発報部２１、および記録部２２については、必ずしも具備している必要はない。

例えば、水位温度検出部１１と、液面レベル判定部１２と、（切替回路２５，２６，２７と電流制限回路２９とを備える）ヒータ電源供給部１４と、ヒータ制御部１５とを具備する液面レベル計測監視装置１０を構成したり、水位温度検出部１１と、液面レベル判定部１２と、切替回路２５，２７とを具備する液面レベル計測監視装置１０を構成したりしてもよい。

また、図１に例示される液面レベル計測監視装置１０において、ヒータ電源１３は水位温度検出部１１と基準水位温度検出部１９とで共用されているが、水位温度検出部１１へ供給する電源と、基準水位温度検出部１９へ供給する電源とを別々に有していてもよい。

さらに、ヒータ電源供給部１４についても、水位温度検出部１１へ供給する電源を制御する構成要素（切替回路２５，２６，２７）と、基準水位温度検出部１９へ供給する電源を制御する構成要素（切替回路２８）とを、それぞれ独立したヒータ電源供給部として構成してもよい。

次に、本発明の実施形態に係る液面レベル計測監視方法の一例として、液面レベル計測監視装置１０を用いた液面レベル計測監視手順（第１の液面レベル計測監視手順〜第５の液面レベル計測監視手順）について説明する。

［第１の液面レベル計測監視手順］
第１の液面レベル計測監視手順は、被計測監視対象である液面レベルの計測を行うための処理手順であり、液面レベル計測監視装置１０が計測開始要求を受け付けると開始される。

第１の液面レベル計測監視手順は、例えば、液面レベル判定部１２が、ヒータ線１１ｂへ一括で給電するか個別に給電するかに応じて切替回路２５，２６の接点の入切状態が切り替わっている状態で、熱電対１１ａから得られる温度情報とヒータ線１１ｂへの通電状態とに基づいて各水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中にあるか液中にあるかを判定するステップを具備する。ヒータ線１１ｂへ一括で給電するか個別に給電するかは、通常時か否（緊急時）かによって異なる。

図３および図４は、液面レベル計測監視装置１０における、通常時（図３）および緊急時（図４）の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎ（より詳細にはヒータ線１１ｂ）のタイミングチャートである。なお、図３および図４に示される「＃ｎ」は、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂを表している。

通常時（図３）においては、ヒータ線１１ｂが順番に１個ずつ（例えば、＃１から＃ｎまで昇順に）通電し、順次加熱される。ヒータ線１１ｂへの通電時間は、少なくともヒータ線１１ｂを有する水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中に在るか液中に在るかを精度良く判定する（計測する）のに十分な時間であり、例えば１分程度である。

一方、緊急時（図４）においては、ｎ個のヒータ線１１ｂが一括して通電し、一括して加熱される。但し、ヒータ電源１３は同一のものを使用するため、電源容量の関係から各ヒータ線１１ｂを流れる電流は通常時（個別給電）の場合よりも小さくなる。

液面レベル判定部１２は、上述したようなタイミングでｎ個のヒータ線１１ｂが通電して加熱された熱電対１１ａから得られる温度情報とヒータ線１１ｂへの通電状態とに基づきｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎに対して気中にあるか液中にあるかを判定する。

図５は、液面レベル判定部１２（図１）による、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中に在るか液中に在るかを判定する手法を説明する説明図（横軸をヒータ線１１ｂの通電時間、縦軸を温度上昇率とした、熱電対１１ａの出力に基づく温度推移を例示したグラフ）である。

図５に例示されるように、ヒータ線１１ｂが通電した（ヒータが起動）後、当該ヒータ線１１ｂを有する水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの温度は上昇することになるが、その上昇の度合いは、周囲の環境が気中であるか液中であるかによって異なる。これは、気中と液中とでは熱伝導率が相違するためで、当該相違に起因して水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎは、時間の経過とともに高温側に位置するＸグループおよび低温側に位置するＹグループの２グループに分かれる。

液面レベル判定部１２は、図５に例示される温度情報が得られた場合、当該温度情報に基づき、例えば、通常時（個別給電）においては、所定温度（例えば、図５に例示される温度上昇率Ｔ_１）以上であれば気中と判定し、所定温度未満であれば液中と判定する、または、統計的手法（仮設検定）を用いて統計的に有意な２グループ（Ｘグループ、Ｙグループ）に分類し、高温側に位置する（温度変化が急な）Ｘグループを気中と判定し、低温側に位置する（温度変化が緩やかな）Ｙグループを液中と判定する等の手法によって、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中に在るか液中に在るかを判定する。

また、緊急時（一括給電）においては、ヒータ電源１３の電源容量の関係から各ヒータ線１１ｂを流れる電流は通常時（個別給電）の場合よりも小さくなるため、温度閾値を用いた判定ではなく、例えば、統計的手法による統計的に有意な２グループ（Ｘグループ、Ｙグループ）に分類し、高温側に位置する（温度変化が急な）Ｘグループを気中と判定し、低温側に位置する（温度変化が緩やかな）Ｙグループを液中と判定する手法を優先的に採用する。

なお、通常時および緊急時の何れにおいても、２グループに分かれる点は共通するが、緊急時（一括給電）の場合には、ヒータ電源１３の電源容量の関係から各ヒータ線１１ｂを流れる電流は通常時（個別給電）の場合よりも小さくなるため、Ｘグループに属するかＹグループに属するかの判定精度は通常時（個別給電）の場合よりも低下するものの、一度にｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎについて気中に在るか液中に在るかの判定ができるため、通常時（個別給電）の場合よりも素早くｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎについて気中に在るか液中に在るかを判定することができる。

また、緊急時（一括給電）の場合、ＸグループとＹグループとに分かれるまでに時間がかかる場合もあるため、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中に在る場合（Ｘグループに相当）と液中に在る場合（Ｙグループに相当）とでヒータ線１１ｂへの通電開始時から所定時間までの温度上昇率を記録部２２に記録しておき、記録しておいたデータが示す温度上昇率と比べることで、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの各々をＸグループとＹグループとに仕分けるようにしても良い。

第１の液面レベル計測監視手順によれば、通常時と緊急時とで計測の仕方を切り替えることができ、通常時には計測精度を重視して液面レベルを計測する一方、緊急時には計測速度を重視して通常時よりも迅速に必要最低限度の計測精度で液面レベルを計測することができる。従って、第１の液面レベル計測監視手順によれば、急激な液位変化が生じた場合においても、当該液位変化を的確に把握することができる。

また、第１の液面レベル計測監視手順によれば、通常時においても緊急時においても共通の電源を使用するため、電源容量を従来よりも大きくすることなく、電源容量に制約がある環境下においても従来同様に使用することができる。

［第２の液面レベル計測監視手順］
第２の液面レベル計測監視手順は、第１の液面レベル計測監視手順と同様に、被計測監視対象である液面レベルの計測を行うための処理手順であり、第１の液面レベル計測監視手順に対して、超音波レベル計１７の計測結果に基づいて通常時と緊急時とを切り替えるステップをさらに具備する点と、通常時の計測を超音波レベル計１７で計測される結果を優先する点とで相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、第２の液面レベル計測監視手順の説明では、超音波レベル計１７の計測結果に基づく通常時と緊急時とを切り替えるステップを中心に説明し、第１の液面レベル計測監視手順と重複する説明を省略する。

第２の液面レベル計測監視手順は、計測が開始されると、液位計測部１８が超音波レベル計１７から受け取る計測結果が具体的な距離を示すデータである場合（水面ＷＬが超音波レベル計１７の計測範囲内の場合）には、通常時として計測を行う。通常時においては、超音波レベル計１７から受け取る計測結果に基づき、水位（水面ＷＬの底面からの高さ）が得られる。第２の液面レベル計測監視手順では、通常時は、液位計測部１８が得る水位を液面レベルの計測結果として出力する。

一方、液位計測部１８が超音波レベル計１７から受け取る計測結果が超音波レベル計１７の計測範囲を超えている旨を示す情報である場合、緊急時として計測を行う。緊急時においては、ヒータ制御部１５が液位計測部１８から与えられる水面ＷＬが計測範囲を逸脱していることを示す検知信号に基づきヒータ電源供給部１４へ接点の切替指令を与えて、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂを一括して通電させる。その後の処理内容は、第１の液面レベル計測監視手順と同様である。

第２の液面レベル計測監視手順によれば、超音波レベル計１７で計測される結果に基づき、緊急時への切り替えが必要か否かの判断することで、通常時から緊急時への切り替えが必要か否かの判断が従来よりも容易になる。

また、第２の液面レベル計測監視手順によれば、超音波レベル計１７で計測される結果に基づき、切替回路２５，２６，２７が有する接点のオンオフ（短絡または開放）を行うことで通常時と緊急時とを切り替えるステップを具備するため、例えば、超音波レベル計１７で計測される結果に基づいて切替回路２５，２６，２７が有する接点のオンオフ（短絡または開放）切替指令を生成して切替回路２５，２６，２７へ出力することで、ヒータ制御部１５による通常時と緊急時との自動切替が可能になる。

第２の液面レベル計測監視手順では、通常時の計測を超音波レベル計１７で計測される結果を優先することで、従来よりも通常時の計測速度を向上させる（高速化）することができる。

なお、第２の液面レベル計測監視手順において、通常時に第１の液面レベル計測監視手順と同様に液面レベルを判定するステップを並行して行うこともできるが、省略することも可能である。

また、第２の液面レベル計測監視手順は、液面レベル計測監視装置１０を液面レベル判定部１２が超音波レベル計１７で計測される結果を取得するように構成しておき、液面レベル判定部１２が超音波レベル計１７で計測される結果と液面レベル判定部１２が判定した液面レベルの位置とを比べた結果、両者が示す液面レベルの位置が著しく相違する場合には、液面レベル判定部１２が警報発報部２１へ警報発報指令を与える、または液面レベル判定部１２による両者の比較結果を受け取り、当該比較結果基づいて警報発報部２１が警報を発報するステップをさらに具備してもよい。

［第３の液面レベル計測監視手順］
第３の液面レベル計測監視手順は、第１の液面レベル計測監視手順と同様に、被計測監視対象である液面レベルの計測を行うための処理手順であり、第１の液面レベル計測監視手順に対して、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎについて気中に在るか液中に在るかを判定する際に、基準水位温度検出部１９から得られる熱電対１１ａの出力を基準にする点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、第３の液面レベル計測監視手順の説明では、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎについて気中に在るか液中に在るかを判定するステップを中心に説明し、第１の液面レベル計測監視手順と重複する説明を省略する。

第３の液面レベル計測監視手順では、計測が開始されると、液面レベル判定部１２が、水位温度検出部１１（水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎ）および基準水位温度検出部１９が有する熱電対１１ａから得られる温度情報に基づいて、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが気中に在るか液中に在るかを判定する。

第３の液面レベル計測監視手順では、基準水位温度検出部１９が、常に気中に在り、温度が設定された所定範囲内に維持されている点を考慮して、基準水位温度検出部１９の温度変化を気中での温度変化の基準とする。

つまり、第３の液面レベル計測監視手順では、液面レベル判定部１２が、基準水位温度検出部１９の温度変化と同様の温度変化を示しているか否かを判定した結果、基準水位温度検出部１９の温度変化と同様の温度変化を示している場合には気中、否の場合には液中と判定する。基準水位温度検出部１９の温度変化と同様の温度変化を示しているか否かについては、例えば、通電中の単位時間当たりの温度上昇が設定した範囲内に収まっているか否か等に基づいて判定する。

第３の液面レベル計測監視手順によれば、常に気中に在る基準水位温度検出部１９の温度変化の情報を基準とすることで、基準とする温度変化の傾向からｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有する熱電対１１ａからの出力に基づく温度が、気中に在る側のグループ（図５に例示されるＸグループに相当）と液中に在る側のグループ（図５に例示されるＹグループに相当）とに仕分けることが可能となるタイミングよりも早期のタイミングで気中に在るか液中に在るかを判定することができる。

なお、基準水位温度検出部１９の温度変化の情報は、図１に例示される液面レベル計測監視装置１０では、ヒータ線１１ｂへの供給電流を増減可能な構成ではない（供給電流は１通りである）ため、個別給電時（通常時）または一括給電時（緊急時）における温度変化となるが、後述する図６，７に例示される液面レベル計測監視装置１０Ａを適用すれば、ヒータ線を流れる電流の大きさを変えることができる。従って、個別給電時（通常時）および一括給電時（緊急時）の両方の場合における基準水位温度検出部の温度変化の情報を得ることができ、給電時（通常時）および一括給電時（緊急時）の何れの場合においても基準水位温度検出部の温度変化の情報を基準とした、各水位温度検出要素の気中／液中判定が可能となる。

図６および図７は、実施形態に係る液面レベル計測監視装置の一例である液面レベル計測監視装置１０Ａが具備するヒータ電源供給部１４Ａの構成例の概略図である。

図６および図７に例示される液面レベル計測監視装置１０Ａは、液面レベル計測監視装置１０に対して、ヒータ電源供給部１４の代わりにヒータ電源供給部１４Ａを具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しないため、図６および図７では、ヒータ電源供給部１４Ａ以外の図示を省略し、液面レベル計測監視装置１０（図１）と重複する説明を省略する。なお、図７については、図を簡略化する観点から、ヒータ電源供給部１４Ａの一部構成（切替回路２５，２６，２７および電流制限回路２９）についても図示を省略している。

図６に例示されるヒータ電源供給部１４Ａは、切替回路２８の代わりに、切替回路２８に相当する、二つのスイッチ３１ａ，３１ｂを有する切替部３１に加え、切替部３１と基準水位温度検出部１９との間に、基準水位温度検出部１９と並列に接続される抵抗素子（抵抗値を可変できるタイプを含む）３２を有する電路（枝）と、当該電路を開閉するスイッチ３３とをさらに設けた切替回路２８Ａを備える。

切替回路２８Ａを備える液面レベル計測監視装置１０Ａを適用した場合、ヒータ電源１３と基準水位温度検出部１９との電気的な接続を、スイッチ３３を「切」（開放）とする場合と、スイッチ３３を「入」（短絡）とする場合とに切り替えることができ、基準水位温度検出部１９内のヒータ線（図６において省略）を流れる電流の大きさを少なくとも２通りに変化させることができる。

従って、変化させる電流の大きさを、個別給電時（通常時）および一括給電時（緊急時）にヒータ線１１ｂに通電させる電流の大きさと対応させれば、個別給電時（通常時）および一括給電時（緊急時）の両方の場合における基準水位温度検出部の温度変化の情報を取得することができるので、給電時（通常時）および一括給電時（緊急時）の何れの場合においても基準水位温度検出部の温度変化の情報を基準とした、各水位温度検出要素の気中／液中判定が可能となる。

なお、切替回路２８Ａ（図６）は一例であり、必ずしも図６に例示される構成に限定されるものではない。他の構成によっても、切替回路２８Ａと同様の機能を提供できる。例えば、図６に例示されるヒータ電源供給部１４Ａの代わりに、切替回路２８Ａと回路的には等価な切替回路２８Ｂ（図７）を備えるヒータ電源供給部１４Ａ（図７）等を適用することもできる。

切替回路２８Ｂ（図７）は、接点３５ａ１を短絡させる第１のオン状態と、接点３５ａ２を短絡させる第２のオン状態と、両接点３５ａ１，３５ａ２とも短絡させない（開放させる）オフ状態とを切替可能なスイッチ３５ａと、接点３５ｂ１を短絡させる第１のオン状態と、接点３５ｂ２を短絡させる第２のオン状態と、両接点３５ｂ１，３５ｂ２とも短絡させない（開放させる）オフ状態とを切替可能なスイッチ３５ｂとを有する切替部３５と、接点３５ａ２と接点３５ｂ２との間に電気的に接続される抵抗素子３２とを備える。

切替回路２８Ｂにおいて、切替部３５（スイッチ３５ａ，３５ｂ）の第１のオン状態は、切替回路２８Ａ（図６）において、スイッチ３１ａ，３１ｂを「入」（短絡）、スイッチ３３を「切」（開放）とする場合に対応する。また、第２のオン状態は、切替回路２８Ａにおいて、スイッチ３１ａ，３１ｂを「入」（短絡）、スイッチ３３を「入」（短絡）とする場合に対応する。さらに、オフ状態は、切替回路２８Ａにおいて、スイッチ３１ａ，３１ｂ，３３を全て「切」（開放）とする場合に対応する。

［第４の液面レベル計測監視手順］
第４の液面レベル計測監視手順は、第１の液面レベル計測監視手順と同様に、被計測監視対象である液面レベルの計測を行うための処理手順であり、第３の液面レベル計測監視手順に対して、通常時の計測を多周期に亘って行い、液面レベル判定部１２が、今回計測時に取得された熱電対１１ａから得られる温度変化の範囲と前回計測時に取得された熱電対１１ａから得られる温度変化の範囲とを比べて液面レベルの変動（水位変動）の有無を判定するステップをさらに具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、第４の液面レベル計測監視手順の説明では、液面レベルの変動（水位変動）の有無を判定するステップを中心に説明し、第３の液面レベル計測監視手順と重複する説明を省略する。

図８および図９は、第４の液面レベル計測監視手順における、水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの気中／液中判定の手法を説明する説明図である。

図８（図８（Ａ）〜図８（Ｆ））に関して、より詳細には、図８（Ａ）が基準水位温度検出部１９（図１）のヒータ線の通電（ＯＮ：オン）と非通電（ＯＦＦ：オフ）とのタイミングを示す説明図（タイミングチャート）、図８（Ｂ）が基準水位温度検出部１９の温度推移を示す説明図、図８（Ｃ）が気中に在る水位温度検出要素（図８（Ｃ）および図８（Ｄ）において「検出要素（気中）」）のヒータ線の通電（ＯＮ：オン）と非通電（ＯＦＦ：オフ）とのタイミングを示す説明図（タイミングチャート）、図８（Ｄ）が気中に在る水位温度検出要素の温度推移を示す説明図、図８（Ｅ）が液中に在る水位温度検出要素（図８（Ｅ）および図８（Ｆ）において「検出要素（液中）」）のヒータ線の通電（ＯＮ：オン）と非通電（ＯＦＦ：オフ）とのタイミングを示す説明図（タイミングチャート）、図８（Ｆ）が液中に在る水位温度検出要素の温度推移を示す説明図である。

また、図９（図９（Ａ）〜図９（Ｄ））に関して、より詳細には、図９（Ａ）が検出要素（液中→気中）のヒータ線の通電（ＯＮ：オン）と非通電（ＯＦＦ：オフ）とのタイミングを示す説明図（タイミングチャート）、図９（Ｂ）が検出要素（液中→気中）の温度推移を示す説明図、図９（Ｃ）が検出要素（気中→液中）のヒータ線の通電（ＯＮ：オン）と非通電（ＯＦＦ：オフ）とのタイミングを示す説明図（タイミングチャート）、図９（Ｄ）が検出要素（気中→液中）の温度推移を示す説明図である。

第４の液面レベル計測監視手順では、通常時の計測が開始されると、ヒータ電源１３からｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂに個別に給電され、液面レベル判定部１２がｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの各々に対して気中に在るか液中に在るかの判定を、緊急時（一括給電）に切り替えられるまで周期的に行われる。

気中に在る基準水位温度検出部１９（図１）は、温度変化が、例えば、最低温度Ｔ_Ｌから最高温度Ｔ_Ｈまでの所定範囲Ｒの範囲内となるように、ヒータ線の通電と非通電とが繰り返される（図８（Ａ）および（Ｂ））。

この場合において、気中に在る水位温度検出要素では、気中に在る基準水位温度検出部１９（図１）と同様に温度が変化し、例えば、最低温度Ｔ_Ｌ１から最高温度Ｔ_Ｈ１までの所定範囲Ｒ_１の範囲内で温度が変化する（図８（Ｃ）および（Ｄ））。

また、液中に在る水位温度検出要素では、ヒータ線１１ｂ（図１）で発生する熱が周囲の液体に奪われること、空気等の気体よりも熱伝導率が大きいこと等の理由から温度変化の範囲が所定範囲Ｒ_１よりも小さい、例えば、最低温度Ｔ_Ｌ２から最高温度Ｔ_Ｈ２までの所定範囲Ｒ_２の範囲内で温度が変化する（図８（Ｅ）および（Ｆ））。

例えば、図９（Ａ）および図９（Ｃ）に示されるように、周期的な判定を継続する中で液面レベルの変動（水位変動）が生じて、ｔ＝ｔaのタイミングで液中に在った水位温度検出要素が気中へ出る場合（図９（Ａ））、または気中に在った水位温度検出要素が液中に入る場合（図９（Ｃ））がある。

水位温度検出要素が液中から気中に出た場合（図９（Ａ））、例えば、図９（Ｂ）に示されるように、気中に出たｔ＝ｔa以降で温度変化が大きくなり、所定範囲Ｒ_２を逸脱する。逆に、水位温度検出要素が気中から液中へ入った場合（図９（Ｃ））、例えば、図９（Ｄ）に示されるように、液中に入ったｔ＝ｔa以降で温度変化が小さくなり、温度変化は所定範囲Ｒ_２に収まるようになる。

従って、例えば所定範囲Ｒ_２等、液中で変化し得る温度範囲を考慮して、温度の変化範囲に対して閾値を設定し、設定した閾値を超えて温度変化が生じているか否かを判定するように、液面レベル判定部１２を構成すれば、液面レベル計測監視装置１０において、当該判定結果からその水位温度検出要素が気中に在るか液中にあるかを判定することができる。

また、液面レベルの判定を周期的に多周期行うことで、前回計測時の温度変化と今回計測時の温度変化とを比較することができる。比較の結果、前回計測時と今回計測時とで温度変化の仕方に変化が生じた場合、その水位温度検出要素は、液中から気中に出た、または気中から液中に入った、の何れかの変化が生じていると判定できる。

第４の液面レベル計測監視手順によれば、液中で変化し得る温度範囲を考慮して、温度の変化範囲に対して閾値を設定し、設定した閾値を超えて温度変化が生じているか否かを判定することで、その水位温度検出要素が気中に在るか液中にあるかを判定することができる。

また、液面レベルの判定を周期的に多周期行い、前回計測時の温度変化と今回計測時の温度変化とを比べた結果、前回計測時には設定した閾値以下で生じていた温度変化が今回計測時には設定した閾値を超えて温度変化が生じている場合、その水位温度検出要素は、液中から気中に出たと判定できる。逆に、前回計測時には設定した閾値を超えて生じていた温度変化が今回計測時には設定した閾値以下で温度変化が生じている場合、その水位温度検出要素は、気中から液中に入ったと判定できる。

なお、第４の液面レベル計測監視手順は、例えば、液面レベルが低下したことが観測された場合に通常時の計測から緊急時の計測に切り替えるステップをさらに具備していても良い。液面レベル計測監視装置１０の構成としては、液面レベル判定部１２を液面レベルが低下した旨を判定した場合に、液面レベルが低下した旨の判定信号をヒータ制御部１５へ与えるように構成し、ヒータ制御部１５を当該判定信号に基づいて通常時の計測から緊急時の計測に切り替える切替指令を生成するように構成すれば良い。

また、第４の液面レベル計測監視手順を実行するにあたり、液面レベル計測監視装置１０は必ずしも現在の液面レベルをユーザに提示しなくてもよい。すなわち、液面レベル計測監視装置１０を、液面レベルが変動した場合に、例えば、警報発報部２１が液面レベルの変動を知らせる警報を発報する等して当該液面レベルの変動をユーザに報知する液面レベルの監視装置として構成してもよい。

［第５の液面レベル計測監視手順］
第５の液面レベル計測監視手順は、第１の液面レベル計測監視手順と同様に、被計測監視対象である液面レベルの計測を行うための処理手順であり、第１の液面レベル計測監視手順に対して、緊急時の計測に関するステップが相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、第５の液面レベル計測監視手順の説明では、緊急時の計測に関するステップを中心に説明し、第１の液面レベル計測監視手順と重複する説明を省略する。

第５の液面レベル計測監視手順は、計測が開始されると、通常時においては、第１の液面レベル計測監視手順と同様に処理ステップが実行される。すなわち、ヒータ電源１３からｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎが有するヒータ線１１ｂに個別に給電され、液面レベル判定部１２がｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの各々に対して気中に在るか液中に在るかの判定を、緊急時に切り替えられるまで周期的に行われる。

一方、緊急時において、第５の液面レベル計測監視手順は、第１の液面レベル計測監視手順と異なり、ｎ個のヒータ線１１ｂを一括通電するのではなく、前回の計測結果に基づく液面レベルの判定結果または液面レベルの位置情報（ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎのうち、何れの水位温度検出要素間に在るのかを示す情報）に基づき、通電させるヒータ線１１ｂを、例えば、液面レベル近傍に在る水位温度検出要素等のｎ個の少なくとも一部であるｋ個（但し、ｋは２≦ｋ≦ｎを満たす整数）に絞り込む。

すなわち、第５の液面レベル計測監視手順では、緊急時において、切替回路２５の複数（ｋ個）の接点と切替回路２６の接点とを「入」（短絡）とすることで、液面レベル判定部１２が気中に在ると判定した水位温度検出要素のうち最も低い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線１１ｂと、液面レベル判定部１２が水中に在ると判定した水位温度検出要素のうち最も高い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線１１ｂとを含む少なくとも２個の水位温度検出要素のヒータ線１１ｂに限定して通電させる。

このように、ヒータ線１１ｂの個数を絞り込んで通電させることで、ヒータ電源１３の電源容量を増大させることなく、ｎ個のヒータ線１１ｂへの一括通電時よりも単位時間当たりの温度上昇を大きくすることができるため、より短時間で温度変化の傾向を捉えることができ、また、気中側（図５におけるＸグループに相当）のヒータ線１１ｂと液中側（図５におけるＹグループに相当）のヒータ線１１ｂとの温度差が大きく出るため、温度変化の傾向をより正確に捉えることができる。

従って、第５の液面レベル計測監視手順では、緊急時の計測モードにおける、ヒータ電源１３の電源容量を増大させることなく、気中／液中判定の判定速度および判定精度をより向上させることができる。

液面レベル計測監視装置１０の構成としては、ｎ個の水位温度検出要素１１−１，…，１１−ｎの各ヒータ線１１ｂを１個ずつ通電するように切替回路２５，２６，２７の接点の入切状態を制御する通常時の計測モード（第１の計測モード）と、液面レベル判定部１２が気中に在ると判定した水位温度検出要素のうち最も低い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線１１ｂと、液面レベル判定部１２が水中に在ると判定した水位温度検出要素のうち最も高い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線１１ｂとを含む少なくとも２個（複数個）の水位温度検出要素のヒータ線１１ｂが通電するように切替回路２５，２６，２７の接点の入切状態を制御する緊急時の計測モード（第２の計測モード）とを有し、これら二つの計測モードを切替自在に、ヒータ制御部１５を構成すれば良い。

なお、第５の液面レベル計測監視手順は、緊急時の計測モードにおいても、切替回路２５，２６，２７の接点を個別にオンオフするため、第５の液面レベル計測監視手順を実行する液面レベル計測監視装置１０，１０Ａは、ヒータ電源供給部１４，１４Ａにおいて、切替回路２７および電流制限回路２９が省略されていてもよい。

第５の液面レベル計測監視手順によれば、緊急時において、通電させるヒータ線１１ｂの個数を絞り込んで通電させることで、ｎ個のヒータ線１１ｂへの一括通電時よりも単位時間当たりの温度上昇が大きくすることができ、ヒータ電源１３の電源容量を増大させることなく気中／液中判定の判定速度および判定精度を向上させることができる。

以上、液面レベル計測監視装置１０，１０Ａおよび液面レベル計測監視方法（第１の液面レベル計測監視手順〜第５の液面レベル計測監視手順）によれば、複数の異なる計測モードを有しており、此等の計測モードを切り替えることで、より柔軟に液面レベルを計測することができる。

例えば、必要最低限度以上の計測精度に設定された所定の計測精度で液面レベルを計測する通常計測モード（通常時）と、必要最低限度の計測精度まで計測精度が落ちる一方、液面レベル計測が通常時よりも迅速に行える高速計測モード（緊急時）とを有している場合、高速計測モードを選択することで、急激な水位変化が生じた場合においても、その水位変化を的確に把握することができる。

また、超音波レベル計１７で計測される結果等に基づき、ヒータ制御部１５が切替回路２５，２６，２７内の接点のオンオフ（短絡または開放）を切り替える切替指令を生成することができるので、通常計測モード（通常時）と高速計測モード（緊急時）とを自動的に切り替えることができる。

さらに、液面レベルの判定を周期的に多周期行うことで、液面レベルの監視を行うことができる。また、液面レベルの監視を行い液面レベルの変化が検出された場合、当該液面レベルの変化をトリガーとして切替回路２５，２６，２７内の接点のオンオフ（短絡または開放）を切り替える切替指令を生成するようにヒータ制御部１５を構成すれば、通常計測モード（通常時）と高速計測モード（緊急時）とを自動的に切り替えることができる。

また、高速計測モードについて、ｎ個のヒータ線１１ｂへの一括通電の他にも、液面レベル判定部１２が、前回の計測結果を読み出す等して液面レベルの位置情報を取得できる場合、例えば、液面レベルを計測するために重要な液面レベル近傍に位置するヒータ線１１ｂに絞り込んでｎ個の少なくとも一部である複数個であるｋ個（但しｋは、２≦ｋ≦ｎを満たす整数）だけを通電させることもできる。この場合、ｎ個のヒータ線１１ｂへの一括通電時よりも単位時間当たりの温度上昇が大きくなるため、ヒータ電源１３の電源容量を増大させることなく気中／液中判定の判定速度および判定精度を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能である。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 燃料プール
１０，１０Ａ 液面レベル計測監視装置
１１ 水位温度検出部
１１−１〜１１−ｎ 水位温度検出要素
１１ａ 熱電対
１１ｂ ヒータ線
１２ 液面レベル判定部
１３ ヒータ電源
１４，１４Ａ ヒータ電源供給部
１５ ヒータ制御部
１６ 切替入力部
１７ 超音波レベル計
１８ 液位計測部
１９ 基準水位温度検出部
２１ 警報発報部
２２ 記録部
２５，２６，２７，２８，２８Ａ，２８Ｂ 切替回路
２９ 電流制限回路
３１，３５ 切替部
３１ａ，３１ｂ，３３，３５ａ，３５ｂ スイッチ
３２ 抵抗素子
３５ａ１，３５ａ２；３５ｂ１，３５ｂ２ 接点
ＷＬ 水面
Ｌ 下限水位
Ｔ_Ｌ，Ｔ_Ｌ１，Ｔ_Ｌ２ 最低温度
Ｔ_Ｈ，Ｔ_Ｈ１，Ｔ_Ｈ２ 最高温度

Claims (13)

1. 熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素を備える水位温度検出部と、
   前記水位温度検出部を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部とを具備し、さらに、
   前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、
   前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、
   前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入と切とに切り替え可能に構成される第３の切替回路と、を具備することを特徴とする液面レベル計測監視装置。
2. 前記第２の切替回路は、前記１の切替回路と前記供給電源との接続の入切の切り替えの他、前記第３の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成されており、
   前記１の切替回路と前記供給電源との接続を入とする場合には、前記第３の切替回路と前記供給電源との接続が切に切り替わり、前記１の切替回路と前記供給電源との接続を切とする場合には、前記第３の切替回路と前記供給電源との接続が入に切り替わるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液面レベル計測監視装置。
3. 前記第１の切替回路および前記第２の切替回路の入切状態を制御することで、前記ｎ個の水位温度検出要素の加熱具合を制御するヒータ制御部をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の液面レベル計測監視装置。
4. 前記第１の切替回路、前記第２の切替回路、および前記第３の切替回路の入切状態を制御することで、前記ｎ個の水位温度検出要素の加熱具合を制御するヒータ制御部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の液面レベル計測監視装置。
5. 計測監視される液面が、当該液面を予め設定される範囲内で監視する超音波レベル計の範囲逸脱を検知する逸脱検知部をさらに具備し、
   前記ヒータ制御部は、前記範囲逸脱を検知した場合に前記逸脱検知部から与えられる検知信号を受け取ると、前記第３の切替回路の入切状態を切とし、前記第１の切替回路の入切状態を入に切り替えるように構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の液面レベル計測監視装置。
6. 前記水位温度検出部は、常に気中となる位置に配設され、温度が所定範囲内に維持される基準水位温度検出要素を少なくとも１個備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の液面レベル計測監視装置。
7. 前記基準水位温度検出要素を構成する前記ヒータ線の入と切とを制御する基準用ヒータ制御部を具備することを特徴とする請求項６に記載の液面レベル計測監視装置。
8. 前記液面レベル判定部は、前記ｎ個の水位温度検出要素のうち、前記基準水位温度検出要素以外の水位温度検出要素における温度変化が、前記基準水位温度検出要素における温度変化に対して設定する所定範囲内に収まっているか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、前記基準水位温度検出要素以外の水位温度検出要素が気中にあるか液中にあるかを判定するように構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の液面レベル計測監視装置。
9. 前記液面レベル判定部は、前記ｎ個の水位温度検出要素を、当該水位温度検出要素を構成する前記熱電対の出力に基づいて二つのグループに仕分け、当該仕分け結果に基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素が気中にあるか液中にあるかを判定するように構成されることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の液面レベル計測監視装置。
10. 前記液面レベル判定部は、前記第２の切替回路が入であって前記第１の切替回路が前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替えて周期的に計測を行っている場合、今回計測時に取得された前記熱電対から得られる温度変化の範囲と前回計測時に取得された前記熱電対から得られる温度変化の範囲とを比べて相違の有無を判定し、当該判定結果に基づき、今回計測時および前回計測時に取得された前記熱電対を有する前記水位温度検出要素のある場所が、液中から気中または気中から液中に変化したか否かを判定するように構成されることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の液面レベル計測監視装置。
11. 前記ヒータ制御部は、前記第１の切替回路の前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続の入切状態を独立して制御するヒータ個別制御部を備え、
    前記ヒータ個別制御部は、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線が１個ずつ通電するように前記入切状態を制御する第１のモードと、前記ｎ個の水位温度検出要素のうち、前記液面レベル判定部が気中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も低い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線と、前記液面レベル判定部が水中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も高い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線とを含む少なくとも２個の水位温度検出要素のヒータ線が通電するように前記入切状態を制御する第２のモードとを有し、前記第１のモードと前記第２のモードとを切替可能に構成されることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の液面レベル計測監視装置。
12. 熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素を備える水位温度検出部と、
    前記水位温度検出部を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部とを具備し、さらに、
    前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、
    前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、
    前記第１の切替回路の前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続の入切状態を独立して制御するヒータ個別制御部と、を具備し、
    前記ヒータ個別制御部は、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線が１個ずつ通電するように前記入切状態を制御する第１のモードと、前記ｎ個の水位温度検出要素のうち、前記液面レベル判定部が気中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も低い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線と、前記液面レベル判定部が水中にあると判定した水位温度検出要素のうち最も高い位置に配設される水位温度検出要素のヒータ線とを含む少なくとも２個の水位温度検出要素のヒータ線が通電するように前記入切状態を制御する第２のモードとを有し、前記第１のモードと前記第２のモードとを切替可能に構成されることを特徴とする液面レベル計測監視装置。
13. 熱電対とヒータ線とを有し、ぞれぞれ、異なる高さに設定される、複数であるｎ個（ｎは２以上の整数）の水位温度検出要素と、前記水位温度検出要素を構成する前記ヒータ線の通電状態と前記熱電対で計測される温度変化とに基づいて、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定する液面レベル判定部と、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と各ヒータ線への供給電源との各接続を独立して入と切とに切り替え可能に構成される第１の切替回路と、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入と切とに切り替え可能に構成される第２の切替回路と、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入と切とに切り替え可能に構成される第３の切替回路とを具備する液面レベル計測監視装置を用いる液面レベル計測監視方法であり、
    前記液面レベル判定部が、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を入とし、前記第１の切替回路内で、前記供給電源との接続を入とする前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線の１個を順次切り替えつつ残りのｎ−１個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を切とする一方、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を切とした状態で、前記第１の切替回路内で、前記供給電源との接続を入としているヒータ線の１個を有する前記水位温度検出要素の前記熱電対から得られる温度情報に基づき、当該水位温度検出要素が気中か液中かを判定するステップと、
    前記液面レベル判定部が、前記第１の切替回路と前記供給電源との接続を切とし、さらに、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続が一括して入にした状態に切り替わった後、前記ｎ個の水位温度検出要素の各ヒータ線と前記供給電源との接続を一括して入となった後に取得される前記ｎ個の水位温度検出要素が有する熱電対から得られる温度情報に基づき、前記ｎ個の水位温度検出要素の各々に対して、気中か液中かを判定するステップと、を具備することを特徴とする液面レベル計測監視方法。

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