JP2017090253A - 水位計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】保護管内に設置されたヒータ付熱電対による水位の誤検知を防止し、かつ、液体容器や液槽から保護管を取り外すことなくヒータ付熱電対を容易に交換できる水位計測システムを提供する。【解決手段】互いに近接して配置されたヒータ１３と熱電対１４とをシース２５に収容してなるヒータ付熱電対５と、大気開放された水槽２の内側に固定され、前記ヒータ付熱電対を収容した保護管４と、前記ヒータに電力を供給するヒータ電源１８と、前記熱電対の起電力を計測する電圧測定回路１９とを備えた水位計測システム１において、前記ヒータ付熱電対のうち前記ヒータと前記熱電対とが内蔵されたセンサ部１５の上側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する上側周囲突起１６と、前記センサ部の下側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する下側周囲突起１７とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、液体容器や液槽などの水位を計測するための水位計測システムに係り、特に、ヒータ付熱電対を用いて水位を計測する水位計測システムに関する。

高温環境にある液体容器や液槽の水位を検出するために、ヒータ付熱電対を用いた水位計測システムが利用されている。ヒータ付熱電対は、ニッケルクロム電熱線等からなるヒータとクロメルアルメル等からなる熱電対とを金属シースに納め、それぞれの素線の間に酸化マグネシウムやアルミナ等の絶縁材を充填したものであり、耐熱性や耐環境性に優れている。ヒータ付熱電対を用いて液体容器や液槽の水位を計測する際は、ヒータに電流を印加してヒータ付熱電対の先端部（センサ部）を加熱し、熱電対で生じた熱起電力信号を測定する。センサ部が水中にある場合は、ヒータの熱が金属シース外部に放散し易くなる（センサ部から周囲への熱伝達率が大きる）ため、センサ部の温度上昇が抑制される。一方、センサ部が気中（大気中又は蒸気中）にある場合は、ヒータの熱が金属シース外部に放散し難くなる（センサ部から周囲への熱伝達率が小さくなる）ため、センサ部の温度上昇が大きくなる。このセンサ部の温度上昇分を所定の判定値と比較し、判定値より大きい場合は水位がセンサ部より高いと判定し、判定値より小さい場合は水位がセンサ部より低いと判定する。また、複数のヒータ付熱電対を備え、それぞれのセンサ部を互いに異なる高さに配置することにより、段階的な水位計測が可能となる。

水位計測システムに用いられるシース付熱電対として、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、熱電対およびヒータを有する検出部と、前記検出部を収容するスリーブと、前記スリーブの外側で前記検出部の収容位置の上側近傍に配設され、前記検出部の収容位置よりも上方から前記スリーブの外側を伝わって流れ落ちる水滴を前記スリーブから分離させて落下させる水滴逃し部とを具備することを特徴とする水位計が開示されている。

このようなヒータ付熱電対の耐震性及び耐衝撃性を確保する方法としては、金属シースを大径化及び厚肉化してヒータ付熱電対の剛性を高めるという方法と、液体容器や液槽の内側に固定された保護管の内部にヒータ付熱電対を配置するという方法が考えられる。しかしながら、金属シースを大径化した場合は、ヒータ付熱電対のセンサ部の容積が大きくなるため、ヒータの所要電源の容量が大きくなると共に、センサ部の熱応答性が低下するという問題が生じる。一方、ヒータ付熱電対を保護管内に配置した場合は、保護管によって耐震性及び耐衝撃性が確保されるため、ヒータ付熱電対の細径化が可能となる。そして、金属シースを細径化し、ヒータ付熱電対のセンサ部の容積を小さくすることにより、ヒータの所要電源の容量を抑えると共に、センサ部の熱応答性を向上させることができる。

特開２０１５−０５５５７６号公報

ヒータ付熱電対を保護管内に設置する場合、センサ部が保護管の内壁に熱的に接触しないよう離隔する必要がある。これは、センサ部が保護管の内壁に熱的に接触していた場合、ヒータの熱が接触部から保護管に散逸することにより、水中でないにも関わらずセンサ部の温度上昇が抑制され、センサ部が水中にあると誤判定する可能性があるためである。センサ部を保護管の内壁から熱的に離隔する方法としては、保護管内に複数のスペーサを設け、これら複数のスペーサの孔にヒータ付熱電対を挿通させるという方法が考えられる。

しかしながら、細径化によって撓みを有するヒータ付熱電対を長尺の保護管内に設けられた複数のスペーサの孔に通すことは極めて困難である。一方、スペーサの設置数を減らし、あるいは、スペーサの設置箇所を調整することにより、この困難性は軽減されるものの、ヒータ付熱電対の撓み具合によってはセンサ部が保護管の内壁に接触する可能性が高まる。そのため、ヒータ付熱電対が故障した場合は、保護管を液体容器や液槽から取り外した上でヒータ付熱電対を交換しなければならず、交換作業に多大な手間と労力を要する。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、保護管内に設置されたヒータ付熱電対による水位の誤検知を防止し、かつ、液体容器や液槽から保護管を取り外すことなくヒータ付熱電対を容易に交換できる水位計測システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、互いに近接して配置されたヒータと熱電対とをシースに収容してなるヒータ付熱電対と、大気開放された水槽の内側に固定され、前記ヒータ付熱電対を収容した保護管と、前記ヒータに電力を供給するヒータ電源と、前記熱電対の起電力を計測する電圧測定回路とを備えた水位計測システムにおいて、前記ヒータ付熱電対のうち前記ヒータと前記熱電対とが内蔵されたセンサ部の上側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する上側周囲突起と、前記センサ部の下側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する下側周囲突起とを備えるものとする。

本発明によれば、保護管内に設置されたヒータ付熱電対で水位を計測する水位計測システムにおいて、水位計測の信頼性を向上すると共に、ヒータ付熱電対を容易に交換することが可能となる。

本発明の第１の実施例における水位計測システムの全体構成図である。 本発明の第１の実施例におけるヒータ付熱電対のセンサ付近の垂直断面図及び水平断面図である。 本発明の第１の実施例における上側周囲突起の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施例における下側周囲突起の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施例におけるヒータ付熱電対と水位計測装置とを接続するケーブルの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例における水位計測装置の動作を示すフロー図である。 本発明の第２の実施例におけるヒータ付熱電対のセンサ付近の垂直断面図及び水平断面図である。 本発明の第３の実施例における水位計測システムの全体構成図である。 本発明の第３の実施例における水位計測装置の動作を示すフロー図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の第１の実施例における水位計測システムの全体構成図である。本実施例における水位計測システム１は、ヒータ付熱電対５を用いて水槽２の水位を計測するものである。

水位計測システム１は、大気開放された水槽２の内側に複数の支持部材３を介して固定された保護管４と、保護管４内に収容されたヒータ付熱電対５と、ヒータ付熱電対５から受信した熱起電力信号に基づいて水位を計測する水位計測装置６とを備えている。ヒータ付熱電対５の上端は、コネクタ７を介してケーブル８の一端に接続されており、ケーブル８の他端は、コネクタ９を介して水位計測装置６に接続されている。水位計測装置６には、計測結果を報知するための表示装置１０及びランプ１１が接続されている。

ヒータ付熱電対５の上端部は、固定治具１２を介して保護管４の上端部に固定されている。ヒータ付熱電対５の下端部は、ヒータ１３及び熱電対１４（図２参照）を内蔵しており、センサ部１５を形成している。センサ部１５の上側及び下側には、保護管４の内周面に向かって突出した上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７がそれぞれ設けられている。

ヒータ付熱電対５の長さは、ヒータ付熱電対５を保護管４内に設置した際に、センサ部１５が水槽２内の所定の高さに配置されるように設定されている。また、保護管４の長さは、ヒータ付熱電対５を保護管４内に設置した際に、センサ部１５が保護管４内の下側開口部付近に配置されるように設定されている。

水位計測装置６は、ヒータ電源１８、電圧測定回路１９及び計測制御回路２０を備えている。ヒータ電源１８は、ケーブル８内に収容された電源線３２ａ，３２ｂ（図５参照）を介して、センサ部１５に内蔵されたヒータ１３（図２参照）に電力を供給する。電圧測定回路１９は、ケーブル８内に収容された熱電対線３１ａ，３１ｂ（図５参照）を介して、センサ部１５の熱電対１４で生じた熱起電力信号を測定し、温度に換算する。計測制御回路２０は、制御線を介してヒータ電源１８及び電圧測定回路１９に接続されており、ヒータ電源１８に対してはＯＮ／ＯＦＦ指令を送信し、電圧測定回路１９に対しては測定指令を送信する。また、計測制御回路２０は、表示装置１０及びランプ１１に接続されており、計測結果を表示装置１０に送信し、計測結果に応じてランプ１１を点灯又は消灯させる。表示装置１０は、計測制御回路２０から受信した計測結果をスクリーン２３に表示させる。

図２（ａ）及び（ｂ）に、ヒータ付熱電対５のセンサ部１５付近の垂直断面図及び水平断面図をそれぞれ示す。ヒータ１３及び熱電対１４は、ステンレス鋼又はニッケル合金製のシース２５の下端部内に互いに近接して配置されており、シース２５内に充填されたアルミナ又は酸化マグネシウム等の粉からなる絶縁材２４で電気的に絶縁されている。ヒータ１３としてはニッケルクロム電熱線を使用するが、その他の電熱線を使用することもできる。熱電対１４としては、クロメルアルメル（クロメル線２２ａとアルメル線２２ｂとを端部で接合したもの）を使用するが、水温にヒータ加熱による温度上昇分を加えた温度をカバーできる熱電対であればクロメルアルメル以外のもの（例えば銅コンスタンタン等）を使用することもできる。ヒータ１３の両端部には、銅線製のヒータリード線２１ａ，２１ｂがそれぞれ接続されている。

センサ部１５の上側及び下側には、保護管４の内周面に向かって突出した上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７がそれぞれ設けられている。上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７の外径は、保護管４の内径よりも小さく設定されており、ヒータ付熱電対５を保護管４内に設置した際に、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７の外周端と保護管４の内壁との間に間隙２６，２７がそれぞれ確保される。また、上側周囲突起１６は、下側面の外周端部が保護管４の内壁に向かって下り傾斜するように形成されている。これにより、センサ部１５より上方のシース２５の外周面で凝縮した水滴が、上側周囲突起１６の上側面を伝ってシース２５の外周面から分離した後、上側周囲突起１６の下側面を伝ってセンサ部１５の表面に到達することを抑制している。また、下側周囲突起１７の上側面は、保護管４の内壁に向かって下り傾斜するように形成されている。これにより、センサ部１５の表面を伝って落下した水滴をセンサ部１５の表面から速やかに分離させることができる。

図３に上側周囲突起１６の変形例を示す。本変形例における上側周囲突起１６Ａは、上部を切削した中空円錐体２８と、中空円錐体２８の下側開口部に接合された円筒体２９とを有し、中空円錐体２８の上側開口部が溶接部３０を介してシース２５の外周面に接合されている。本変形例における上側周囲突起１６Ａによれば、センサ部１５より上方のシース２５外周面を伝って流れ落ちる水滴を、保護管４の内壁に向かって下り傾斜するように形成された中空円錐体２８の上側面を伝わせてシース２５の外周面から分離し、円筒体２９の外周面を伝わせて速やかに落下させることが可能となり、センサ部１５の表面に水滴が付着することを更に抑制できる。

図４に下側周囲突起１７の変形例を示す。本変形例における下側周囲突起１７Ａは、下側面が保護管４の内壁に向かって上り傾斜するように形成されている。これにより、ヒータ付熱電対５を保護管４に挿入する際の引っ掛かりや摩擦が低減し、ヒータ付熱電対５の曲がりや破損を防ぐことができる。

図５は、ヒータ付熱電対５と水位計測装置６とを接続するケーブル８の構成の一例を示す図である。ケーブル８は、熱電対の起電力を伝送するための２芯の補償導線３１ａ，３１ｂ（クロメル線３１ａ及びアルメル線３１ｂ）と、銅線からなる２芯の電源線３２ａ，３２ｂとで構成された多芯ケーブルである。クロメル線３１ａ及びアルメル線３１ｂは、コネクタ７を介して熱電対１４のクロメル線２２ａ及びアルメル線２２ｂにそれぞれ接続され、電源線３２ａ，３２ｂは、コネクタ７を介してヒータリード線２１ａ，２１ｂ（図２参照）にそれぞれ接続される。補償導線３１ａ，３１ｂ及び電源線３２ａ，３２ｂは、ポリエチレン等の樹脂材３３で互いに絶縁されている。

次に、本実施例における水位計測装置６の動作を図６を用いて説明する。

水位計測装置６を作動させると、計測制御回路２０は、電圧測定回路１９に測定指令を送信する（ステップＳ１０１）。

計測制御回路２０から測定指令を受信した電圧測定回路１９は、センサ部１５の熱電対１４で生じた熱起電力信号を測定し、その測定値を計測制御回路２０に送信する（ステップＳ１０２）。

計測制御回路２０は、電圧測定回路１９から受信した熱起電力信号の測定値を温度（以下「通電前温度」という。）Ｔ０に換算して保持し（ステップＳ１０３）、ヒータ電源１８にＯＮ指令を送信する（ステップＳ１０４）。

計測制御回路２０からＯＮ指令を受信したヒータ電源１８は、所定の時間（例えば３０秒間）、センサ部１５のヒータ１３に所定の電流（例えば１Ａ）を印加する（ステップＳ１０５）。

計測制御回路２０は、ヒータ電源１８にＯＮ指令を送信してから（ヒータ１３への通電を開始してから）所定の時間が経過した時点でヒータ電源１８にＯＦＦ指令を送信し（ヒータ１３への通電を終了し）、その直後に、電圧測定回路１９に測定指令を送信する（ステップＳ１０６）。

計測制御回路２０から測定指令を受信した電圧測定回路１９は、センサ部１５の熱電対１４で生じた熱起電力信号を測定し、その測定値を計測制御回路２０に送信する（ステップＳ１０７）。

計測制御回路２０は、電圧測定回路１９から受信した熱起電力信号の測定値を温度（以下「通電後温度」という。）Ｔ１に換算して保持する（ステップＳ１０８）。

計測制御回路２０は、通電前温度（＝Ｔ０）と通電後温度（＝Ｔ１）との差分（＝Ｔ１−Ｔ０）を所定の判定値と比較し（ステップＳ１０９）、所定の判定値よりも大きい場合はセンサ部１５が気中にある（水位がセンサ部１５より低い）と判定し（ステップＳ１１０）、小さい場合はセンサ部１５が水中にある（水位がセンサ部１５より高い）と判定する（ステップＳ１１１）。

計測制御回路２０は、判定結果に応じてランプ１１を点灯又は消灯させると共に（ステップＳ１１２）、判定結果に基づく水位情報を表示装置１０に送信し、スクリーン２３に表示させる（ステップＳ１１３）。

水位計測装置６は、上記の一連の処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１１３）を一定の周期で繰り返し行うことにより、水槽２の水位を監視することができる。

上述した動作の過程において、仮にヒータ付熱電対５のセンサ部１５が保護管４の内壁に接触していた場合、ヒータ電源１８をＯＮしている間にヒータ１３で生じた熱が保護管４を介して散逸し、センサ部１５の温度上昇が抑制され、計測制御回路２０は、センサ部１５が水中にあると誤判定する可能性がある。しかし、本実施例では、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７によってセンサ部１５と保護管４の内壁との間に間隙が確保されるため、センサ部１５が保護管４の内壁に接触することがなく、ヒータ１３の熱が保護管４に散逸することを防止できる。

続いて、ヒータ付熱電対５のセンサ部１５が故障した場合のヒータ付熱電対５の交換手順を説明する。

（１）センサ部１５の故障が検知された場合は、まず水位計測装置６の動作を停止させる。センサ部１５の故障は、ヒータ電源１８がＯＮにしている間に電圧測定回路１９によって計測される温度変化が通常と異なっていることや、ヒータ電源１８に備えられた（図示しない）電圧、電流モニタの計測値が通常と異なっていることから検知することができる。

（２）ヒータ付熱電対５の上端部からケーブル８のコネクタ７を外し、ヒータ付熱電対５の上端部を支持した状態で固定治具１２を取り外す。

（３）保護管４からヒータ付熱電対５を上方へ引き抜く。

（４）新しいヒータ付熱電対５を保護管４に挿入し、固定治具１２で保護管４に固定する。このとき、ヒータ付熱電対５が細径で撓みを有する場合でも、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７によって保護管４の内壁とセンサ部１５との間に間隙が確保されるため、センサ部１５が保護管４の内壁に接触して破損するおそれはない。また、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７の外径が保護管４の内径より小さいため、ヒータ付熱電対５を保護管４に容易に挿入することができる。

（５）ケーブル８のコネクタ７をヒータ付熱電対５の上端部に接続し、水位計測装置６の動作を再開する。

本実施例における水位計測システム１によれば、センサ部１５の上側及び下側に上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７をそれぞれ設けたことにより、センサ部１５が保護管４の内壁に接触することがなくなるため、保護管４に収容されたヒータ付熱電対５による水位の誤検知を防止することができる。また、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７が保護管４の内壁に固定されておらず、かつ、上側周囲突起１６及び下側周囲突起１７の外径が保護管４の内径より小さいため、保護管４を水槽２の内壁に固定したままの状態でヒータ付熱電対５を容易に交換することができる。

図７は、本発明の第２の実施例における水位計測システム１のセンサ部１５付近の断面図である。本実施例における水位計測システム１は、センサ部１５（上側周囲突起１６と下側周囲突起１７との間）を覆っている保護管４の一部に複数の通水孔３４が設けられている点で第１の実施例（図２参照）と相違する。

本実施例における水位計測システム１では、水槽２の水位が上昇してセンサ部１５を覆っている保護管４の一部が浸水すると、下側周囲突起１７と保護管４内壁との間隙２７及び複数の通水孔３４からセンサ部１５の周囲に侵入する。一方、水槽２の水位が低下してセンサ部１５を覆っている保護管４の一部が水面上に露出すると、センサ部１５の周囲にあった水が下側周囲突起１７と保護管４の内壁との間隙２７及び複数の通水孔３４から保護管４の外部に排出される。

本実施例における水位計測システム１においても、第１の実施例と同様の効果を達成できる。さらに、センサ部１５（上側周囲突起１６と下側周囲突起１７との間）を覆っている保護管４の一部に複数の通水孔３４を設けたことにより、センサ部１５付近における保護管４内外の水位が速やかに一致するため、水槽２の水位変化に対する応答性を更に向上させることができる。なお、通水孔３４の数、位置及び形状は適宜変更可能である。

図８は、本発明の第３の実施例における水位計測システムの全体構成図である。本実施例における水位計測システム１Ａは、複数のヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃを用いて水槽２の水位を段階的に計測するものである。

水位計測システム１Ａは、大気開放された水槽２の内壁に複数の支持部材３を介して固定された保護管４ａ，４ｂ，４ｃと、保護管４ａ，４ｂ，４ｃ内にそれぞれ収容されたヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃと、ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃからそれぞれ受信した熱起電力信号に基づいて水位を計測する水位計測装置６とを備えている。ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃの上端は、コネクタ７ａ，７ｂ，７ｃを介してケーブル８ａ，８ｂ，８ｃの一端にそれぞれ接続されており、ケーブル８ａ，８ｂ，８ｃの他端は、コネクタ９ａ，９ｂ，９ｃを介して水位計測装置６に接続されている。ケーブル８ａ，８ｂ，８ｃの構成は、第１の実施例におけるケーブル８の構成（図５参照）と同様である。水位計測装置６には、計測結果を報知するための表示装置１０及び複数のランプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが接続されている。

ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃの上端部は、固定治具１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介して保護管４ａ，４ｂ，４ｃの上端部にそれぞれ固定されている。ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃの下端部は、ヒータ１３及び熱電対１４（図２参照）をそれぞれ内蔵しており、センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成している。センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの上側及び下側には、保護管４ａ，４ｂ，４ｃの内周面に向かって突出した上側周囲突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び下側周囲突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃがそれぞれ設けられている。ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃのセンサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ付近の構造は、第１の実施例におけるセンサ部１５付近の構造（図２参照）と同様である。

ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃの長さは、ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃを保護管４ａ，４ｂ，４ｃ内に設置した際に、センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが互いに異なる高さに配置されるように設定されている。また、保護管４ａ，４ｂ，４ｃの長さは、ヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃを保護管４ａ，４ｂ，４ｃ内に設置した際に、センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが保護管４ａ，４ｂ，４ｃ内の下側開口部付近にそれぞれ配置されるように設定されている。

次に、本実施例における水位計測装置６の動作を図９を用いて説明する。

水位計測装置６を作動させると、計測制御回路２０は、センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち最も低い位置に配置されたセンサ部１５ｃを判定対象として選択する（ステップＳ２０１）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。

ステップＳ２０５で計測制御回路２０からＯＮ指令を受信したヒータ電源１８は、内部に備えたリレーにより通電先をセンサ部１５ｃのヒータ１３に切り替える（ステップＳ２０６）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０５〜Ｓ１１１（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０７〜Ｓ２１３）。

計測制御回路２０は、ステップＳ２１１での判定結果に応じて、センサ部１５ｃに対応したランプ１１ｃを点灯又は消灯する（ステップＳ２１４）。

センサ部１５ｃに対する判定処理の終了後、計測制御回路２０は、センサ部１３の次に低い位置に配置されたセンサ部１５ｂを判定対象として選択する（ステップＳ２０１）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。

ステップＳ２０５で計測制御回路２０からＯＮ指令を受信したヒータ電源１８は、内部に備えたリレーにより通電先をセンサ部１５ｂのヒータ１３に切り替える（ステップＳ２０６）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０５〜Ｓ１１１（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０７〜Ｓ２１３）。

計測制御回路２０は、ステップＳ２１１での判定結果に応じて、センサ部１５ｂに対応したランプ１１ｂを点灯又は消灯する（ステップＳ２１４）。

センサ部１５ｂに対する判定処理の終了後、計測制御回路２０は、最も高い位置に配置されたセンサ部１５ａを判定対象として選択する（ステップＳ２０１）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）。

ステップＳ２０５で計測制御回路２０からＯＮ指令を受信したヒータ電源１８は、内部に備えたリレーにより通電先をセンサ部１５ａのヒータ１３に切り替える（ステップＳ２０６）。

水位計測装置６は、第１の実施例におけるステップＳ１０５〜Ｓ１１１（図６参照）と同様の処理を行う（ステップＳ２０７〜Ｓ２１３）。

計測制御回路２０は、ステップＳ２１１の判定結果に応じて、センサ部１５ａに対応したランプ１１ａを点灯又は消灯する（ステップＳ２１４）。

センサ部１５ｃ，１５ｂ，１５ａに対する判定処理（ステップＳ２０２〜Ｓ２１４）が一通り終了した後（ステップＳ２１５でＹＥＳと判定した場合）、計測制御回路２０は、センサ部１５ｃ，１５ｂ，１５ａの判定結果に基づく水位情報を表示装置１０に送信し、スクリーン２３に表示させる（ステップＳ２１６）。

水位計測装置６は、上記の一連の処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２１６）を一定の周期で繰り返し行うことにより、水槽２の水位を段階的に監視することができる。

本実施例における水位計測システム１Ａによれば、センサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの上側及び下側に上側周囲突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び下側周囲突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃをそれぞれ設けたことにより、保護管４ａ，４ｂ，４ｃに収容されたセンサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが保護管４ａ，４ｂ，４ｃの内壁に接触するおそれがなくなるため、保護管４ａ，４ｂ，４ｃに収容されたヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃによる誤検知を防止することができる。また、上側周囲突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び下側周囲突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃが保護管４ａ，４ｂ，４ｃの内壁に固定されておらず、かつ、上側周囲突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び下側周囲突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃの外径が保護管４ａ，４ｂ，４ｃの内径よりも小さいため、保護管４ａ，４ｂ，４ｃを水槽２の内側に固定したままの状態でヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃを容易に交換することができる。

さらに、複数のセンサ部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを互いに異なる高さに配置したことにより、水槽２の水位を段階的に計測することが可能となる。なお、図８には、３本のヒータ付熱電対５を備えた構成を示したが、より多くのヒータ付熱電対５を備え、センサ部１５の高さ間隔を小さくすることにより、水位計測の精度を向上させることができる。また、図８には、複数の保護管４ａ，４ｂ，４ｃ内に複数のヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃをそれぞれ設置した構成を示したが、１つの保護管４内に複数のヒータ付熱電対５ａ，５ｂ，５ｃを設置しても良い。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１，１Ａ…水位計測システム、２…水槽、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…支持部材、４，４ａ，４ｂ，４ｃ…保護管、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…ヒータ付熱電対、６…水位計測装置、７，７ａ，７ｂ，７ｃ…コネクタ、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…ケーブル、９，９ａ，９ｂ，９ｃ…コネクタ、１０…表示装置、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…ランプ、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…固定治具、１３…ヒータ、１４…熱電対、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…センサ部、１６，１６Ａ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…上側周囲突起、１７，１７Ａ，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…下側周囲突起、１８…ヒータ電源、１９…電圧測定回路、２０…計測制御回路、２１ａ，２１ｂ…ヒータリード線、２２ａ…クロメル線（熱電対線）、２２ｂ…アルメル線（熱電対線）、２３…スクリーン、２４…絶縁材、２５…シース、２６，２７…間隙、２８…中空円錐体、２９…円筒体、３０…溶接部、３１ａ…クロメル線（補償導線）、３１ｂ…アルメル線（補償導線）、３２ａ，３２ｂ…電源線、３３…樹脂材、３４…通水孔。

Claims (8)

1. 互いに近接して配置されたヒータと熱電対とをシースに収容してなるヒータ付熱電対と、大気開放された水槽の内側に固定され、前記ヒータ付熱電対を収容した保護管と、前記ヒータに電力を供給するヒータ電源と、前記熱電対の起電力を計測する電圧測定回路とを備えた水位計測システムにおいて、
   前記ヒータ付熱電対のうち前記ヒータと前記熱電対とが内蔵されたセンサ部の上側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する上側周囲突起と、
   前記センサ部の下側に設けられ、前記保護管の内径よりも小さい外径を有する下側周囲突起と
   を備えたことを特徴とする水位計測システム。
2. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記上側周囲突起は、下側面が保護管４の内壁に向かって下り傾斜するように形成されていることを特徴とする水位計測システム。
3. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記上側周囲突起は、上側面が前記保護管の内壁に向かって下り傾斜するように形成されたことを特徴とする水位計測システム。
4. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記下側周囲突起は、上側面が前記保護管の内壁に向かって下り傾斜するように形成されたことを特徴とする水位計測システム。
5. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記下側周囲突起は、下側面が前記保護管の内壁に向かって上り傾斜するように形成されたことを特徴とする水位計測システム。
6. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記センサ部を覆っている前記保護管の一部に少なくとも１つの通水孔が設けられたことを特徴とする水位計測システム。
7. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記ヒータ付熱電対と同様の構成を有する複数のヒータ付熱電対と、前記保護管と同等の構成を有する複数の保護管とを備え、
   前記複数のヒータ付熱電対は、それぞれのセンサ部が互いに異なる高さに配置されるように前記複数の保護管のそれぞれに収容されたことを特徴とする水位計測システム。
8. 請求項１に記載の水位計測システムにおいて、
   前記ヒータ付熱電対と同等の構成を有する複数のヒータ付熱電対を備え、
   前記複数のヒータ付熱電対は、それぞれのセンサ部が互いに異なる高さに配置されるように前記保護管に収容されたことを特徴とする水位計測システム。

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