JP2018031695A - 高位液面警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体等を貯蔵するタンクの液面監視において、簡易な構成で複数の警報点を監視可能な高位液面警報装置を提供する。
【解決手段】 １つの筺体１０に複数の液面警報ユニット１１、２１を備える高位液面警報装置１であって、複数の液面警報ユニット１１、２１それぞれが警報を発する液面の高さは異なり、液面警報ユニット１１、２１のそれぞれは電波を検知する電波検知部１１１、２１１を有し、電波を検知していないときに電波を発信して所定の液面に達したか否かの判定動作を行う、高位液面警報装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、高位液面警報装置に関する。

液体等を貯蔵するタンクの液面がタンク内の所定の高さに到達したことを検知して、警報を通知する高位液面警報装置が知られている。

従来、警報を発する必要がある高さが複数存在する場合、センサを収容する筺体以外の構成要素をすべて複数備えた構造にする必要があった。

特許文献１には、センサをタンク内の所定の高さ位置に固定し本体に接続する垂直棒体を有し、センサが液面位を検知することによって警報を発する高位液面警報装置が開示されている。また、特許文献２には、発信素子と受信素子を備える金属製の垂直な棒体等の垂直棒体の下端に、アースされた連結棒を介して絶縁板を設けてなる高液位検出装置が開示されている。

特許文献３には、検出可能な各チャネルの特徴によって相互に区別可能な関連する波が、少なくとも一つの別のレーダ測定チャネルによって一つの同じアンテナを介して送信される構成が開示されている。

特許第４８１８１４４号 特開平８−１５９８４２号 特表２００３−５０３７２４号

本発明は、液体等を貯蔵するタンクの液面監視において、簡易な構成で複数の警報点を監視可能な高位液面警報装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる高位液面警報装置は、１つの筺体に複数の液面警報ユニットを備える高位液面警報装置であって、複数の液面警報ユニットそれぞれが警報を発する液面の高さは異なり、液面警報ユニットのそれぞれは電波を検知する電波検知部を有し、電波を検知していないときに電波を発信して所定の液面に達したか否かの判定動作を行う。

本発明によれば、液体等を貯蔵するタンクの液面監視において、簡易な構成で複数の警報点を監視可能である。

本発明にかかる高位液面警報装置の実施の形態を示す構成図である。 上記高位液面警報装置の機能ブロック図である。 上記高位液面警報装置が備える液面警報ユニットの動作を示すフローチャートである。 上記高位液面警報装置が備える２つの液面警報ユニットの動作の様子を示すタイムチャートである。

●高位液面警報装置
以下、本発明にかかる高位液面警報装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

●高位液面警報装置の概要
高位液面警報装置１は、電波方式により液体等を貯蔵するタンク内の液面の高さを判定し、液面が所定の高さにある場合に警報を発する装置である。

●高位液面警報装置の構成
図１に示すように、高位液面警報装置１は、筺体１０と、第１液面警報ユニット１１と、第２液面警報ユニット２１と、アンテナ１２と、上位制御装置１３と、を備える。第１液面警報ユニット１１、第２液面警報ユニット２１およびアンテナ１２は、１つの筺体１０の中に配置されている。

第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、共通の送受信用アンテナ１２に接続されている。第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、アンテナ１２から液面に向かって電波を発信し、液面により反射した反射波を受信することでタンク内の液面が所定の高さ、すなわち警報点に達しているかどうかを判定する。液面が警報点に達している場合、第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、図２に示すユーザインタフェース２（以下、「ＵＩ２」という。）にその旨を表示する。使用者は、ＵＩ２を通じて、タンク内の液面の高さを把握することができる。

第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１は、異なる液位を警報点として監視することが可能である。例えば、第１液面警報ユニット１１は高位液面警報ユニットとして、第２液面警報ユニット２１は溢位警報ユニットとして設定することができる。高位液面警報ユニットとは、タンク内の液体が所定量を超えていることを予備的に警報するユニットである。溢位警報ユニットとは、高位液面警報ユニットの警報点を超えて、タンク内の液体の液面が溢れ出る限界にまで達していることを警報するユニットである。

上述のように、高位液面警報装置１は、１つのアンテナ１２を用いて２点の警報点を監視することができる。

本実施の形態において、高位液面警報装置１が備える液面警報ユニットは２個であったが、３個以上であってもよい。

高位液面警報装置１は、タンク内部に電波により基準位置を判定可能な被測定物を設置し、運用上常に基準位置と判定位置を比較校正する機能を有していてもよい。具体的には、高位液面警報装置１に対する位置があらかじめ定められている被測定物がタンク内部に設置されている。被測定物は、例えば高位液面警報装置１の測定方向に直交する反射板を持つ平板状の突起であるが、その形状は任意である。高位液面警報装置１に対する被測定物の位置、すなわち基準位置は、上位制御装置１３等に記憶されている。高位液面警報装置１は、高位液面警報装置１の被測定物に対する実際の位置を定期的に判定し、基準位置と比較する。判定位置と基準位置が異なる場合、高位液面警報装置１は、判定位置と基準位置に基づいて液面判定の判定結果を校正する。判定位置と基準位置が大きく異なる場合、高位液面警報装置１は、ＵＩ２を通じてアラームを発報し、高位液面警報装置１が正しく動作していない可能性があることを使用者に通知する。

●液面警報ユニットの構成
図２に示すように、第１液面警報ユニット１１は、電波検知部１１１と、電波発信部１１２と、電波受信部１１３と、高位液面判定部１１４と、を備える。また、第２液面警報ユニット２１は、第１液面警報ユニットと同様に、電波検知部２１１と、電波発信部２１２と、電波受信部２１３と、高位液面判定部２１４と、を備える。すなわち、第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１の機能ブロックは、同一である。言い換えれば、第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１の回路構成は同一である。

各高位液面判定部１１４、２１４は、ＵＩ２に接続されている。各高位液面判定部１１４、２１４は、液面が警報点に達していることを、ＵＩ２を通じて使用者に通知する。

第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１の警報点は、ソフトウェア的に書き換え可能である。第１液面警報ユニット１１および第２液面警報ユニット２１は、それぞれの警報点を記憶した上位制御装置１３に接続されている。上位制御装置１３に記憶された警報点を書き換えることにより、物理的な設計変更を行うことなく各液面警報ユニット１１、２１の警報点を変更することができる。この構成により、警報を発する距離に応じて製品の大きさを決める必要がない。すなわち、装置の大量生産性が大幅に向上する。

第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１の警報点は、上述のように上位制御装置１３に記憶されていてもよいし、各液面警報ユニット１１、２１に記憶されていてもよい。

第１液面警報ユニット１１と第２液面警報ユニット２１の警報点は、上述のように使用者により手動で書き換えられてもよいし、上位制御装置１３により自動的に変更されるように構成してもよい。例えば、後述する高位液面判定処理Ｓ４は一定時間ごとに繰り返されるから、高位液面判定処理Ｓ４を行う度に監視する警報点を周期的に変更してもよい。具体的には、１回目の高位液面判定処理Ｓ４においては液位Ａ、２回目の高位液面判定処理Ｓ４においては液位Ａとは異なる液位Ｂ、３回目の高位液面判定処理Ｓ４においては液位Ａおよび液位Ｂとは異なる液位Ｃを警報点として液面判定を行い、４回目以降はこれを繰り返す。この場合、１つの液面警報ユニットで液位Ａ、ＢおよびＣの監視が可能である。

このように、警報点が自動的に変更される構成により、１つの液面警報ユニットで複数の警報点を監視可能である。警報の種類は、高位液面警報および溢位警報に加えて、高位液面警報の警報点よりも液位の低い予告警報としてもよい。予告警報を発報可能とすることで、液位の監視をより確実に行うことができる。

また、警報点が自動的に変更される構成により、一方の液面警報ユニットが故障した場合にも、故障したユニットが監視すべき警報点を他方の液面警報ユニットにより監視することができる。例えば、第１液面警報ユニット１１が故障したことを検知して、第２液面警報ユニット２１は、一定時間ごとに繰り返される高位液面判定処理Ｓ４において第１液面警報ユニット１１の警報点と第２液面警報ユニット２１の警報点とを交互に判定する。同様に、第２液面警報ユニット２１が故障した場合は、第１液面警報ユニット１１が第１および第２液面警報ユニット１１、２１の警報点を交互に判定することができる。すなわち、２つの液面警報ユニット１１、２１は、一方が他方の予備機として動作することができる。

●液面警報ユニットのフローチャート
図３を用いて、第１液面警報ユニット１１および第２液面警報ユニット２１の動作について説明する。ここではまず、第１液面警報ユニット１１の動作として説明する。

第１液面警報ユニット１１は、初期化（Ｓ０）の後、電波検知部１１１により電波検知処理を行う（Ｓ１）。電波検知部１１１が第２液面警報ユニット２１の電波を検知した場合、第１液面警報ユニット１１は電波を発信せず、一定時間の後、再度電波検知処理Ｓ１を行う。電波検知部１１１が第２液面警報ユニット２１の電波を検知しない場合、第１液面警報ユニット１１は液面に向けて電波を発信する電波発信処理を行う（Ｓ２）。すなわち、第１液面警報ユニット１１は、第２液面警報ユニット２１が電波を発信しているかどうかを電波検知処理Ｓ１により判定する。

次いで、第１液面警報ユニット１１は、液面により反射した電波を検知する反射波検知処理を行う（Ｓ３）。第１液面警報ユニット１１は、反射波検知処理Ｓ３により検知した反射波の情報に基づいて、液面の高さが警報点に達しているかどうかを判定する高位液面判定処理を行う（Ｓ４）。液面の高さが警報点に達している場合は、ＵＩ２を通じて使用者にアラームを通知する（Ｓ５）。第１液面警報ユニット１１は、これらの一連の処理を一定時間ごとに繰り返す。

上述した一連の処理は、第２液面警報ユニット２１でも同様である。第２液面警報ユニット２１は、電波検知処理Ｓ１において、第１液面警報ユニット１１が発信する電波の有無を検知する。

●第１および第２液面警報ユニットのタイムチャート
図４に示すように、第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、それぞれ一定の時間間隔で高位判定のための電波を発信する。各液面警報ユニットは、図３で示したように、電波検知部１１１、２１１により他の液面警報ユニットが電波を発信しているか否かを検知し、他の液面警報ユニットが電波を発信しているときには電波を発信しない。したがって、第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、電波を交互に液面に向けて発信する。言い換えれば、第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、時分割制御により１つのアンテナで２点の警報点を監視している。

このように、第１液面警報ユニット１１、２１と第２液面警報ユニット１１、２１は、同じ回路構成でありながら交互に電波を発信することができる。同じ回路構成のユニットを使用することで、装置の構成を簡単にすることができる。

第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、それぞれ他方の液面警報ユニットから発信される電波の受信状態から他方の前記液面警報ユニットが正しく動作しているか否かを判断する機能を有していてもよい。この機能は、例えば、電波検知部により他方の液面警報ユニットから発信される電波を監視しておき、電波を所定の時間受信しなかった場合に液面警報とは異なるアラームをＵＩ２に表示するようにして実現してもよい。

第１、第２の液面警報ユニット１１、２１は、他方の液面警報ユニットが電波を発信していないときに電波を発信するように、前記電波を発信するタイミングがあらかじめ定められていてもよい。このとき、各液面警報ユニットは、他方の液面警報ユニットが電波を発信しているかどうかを判定する検知処理機能を備える。この検知処理は、複数実装された液面警報ユニット相互間における通信手段によって実現させる。具体的には、フォトカプラ等を用いた光学的結合方式、または絶縁トランスを用いた電磁的な結合方式により、他の液面警報ユニットが電波を発信しているかどうか判定する。

第１および第２液面警報ユニット１１、２１は、周波数分割制御により１つのアンテナ１２で２点の警報点を監視してもよい。すなわち、第１液面警報ユニット１１によりアンテナ１２から発信された電波の周波数と、第２液面警報ユニット２１によりアンテナ１２から発信された電波の周波数が異なるように構成してもよい。この場合、第１および第２液面警報ユニット１１、２１により発信される電波は互いに干渉しないため、２つの液面警報ユニットは異なる警報点を同時に監視することができる。

１ 高位液面警報装置
１０ 筺体
１１ 第１液面警報ユニット
２１ 第２液面警報ユニット
１１１ 電波検知部
２１１ 電波検知部

本発明にかかる高位液面警報装置は、１つの筺体に複数の液面警報ユニットを備える高位液面警報装置であって、複数の液面警報ユニットは１つの液面を監視するものであり、複数の液面警報ユニットそれぞれが警報を発する液面の高さは異なり、液面警報ユニットのそれぞれは電波を検知する電波検知部を有し、電波を検知していないときに電波を発信して所定の液面に達したか否かの判定動作を行い、１つの液面警報装置が判定動作を行っているとき、他の液面警報装置は判定動作を行わない。

Claims (13)

1. １つの筺体に複数の液面警報ユニットを備える高位液面警報装置であって、
   前記複数の液面警報ユニットそれぞれが警報を発する液面の高さは異なり、
   前記液面警報ユニットのそれぞれは電波を検知する電波検知部を有し、電波を検知していないときに電波を発信して所定の液面に達したか否かの判定動作を行う、高位液面警報装置。
2. 前記液面警報ユニットは、高位警報ユニットと溢位警報ユニットを含む、請求項１記載の高位液面警報装置。
3. 前記各液面警報ユニットは、他の前記液面警報ユニットが電波を発信していないときに電波を発信するように、前記電波を発信するタイミングがあらかじめ定められている、請求項１又は２記載の高位液面警報装置。
4. 複数の前記液面警報ユニットは、共通のアンテナに接続され、前記アンテナにより前記電波を送受信する、請求項１乃至３のいずれかに記載の高位液面警報装置。
5. 前記各液面警報ユニットは、他の前記液面警報ユニットから発信される電波の受信状態から他の前記液面警報ユニットが正しく動作しているか否かを判断する、請求項１乃至４のいずれかに記載の高位液面警報装置。
6. 前記他の液面警報ユニットが正しく動作していないとき、前記液面警報ユニットは、前記他の液面警報ユニットが警報を発する液面の高さにおいて警報を発する、請求項５記載の高位液面警報装置。
7. 前記複数の液面警報ユニットのそれぞれは、同じ回路構成である、請求項１乃至６のいずれかに記載の高位液面警報装置。
8. 前記液面警報ユニットが警報を発する液面の高さは、前記液面警報ユニットに接続される制御装置に記憶されている、請求項１乃至７のいずれかに記載の高位液面警報装置。
9. 前記液面警報ユニットが警報を発する液面の高さは、ソフトウェア的に変更可能である、請求項１乃至８のいずれかに記載の高位液面警報装置。
10. 前記液面警報ユニットが警報を発する液面の高さは、自動で変更可能である、請求項１乃至９のいずれかに記載の高位液面警報装置。
11. 前記液面警報ユニットは、前記警報を発する液面の高さを自動で変更することにより前記高位警報ユニットの警報点に達する前に予告警報を発報する、請求項２記載の高位液面警報装置。
12. 基準位置に設置された被測定物を有し、
    前記被測定物の位置を定期的に判定し、
    前記被測定物の位置と前記基準位置が異なる場合、前記被測定物の位置と前記基準位置に基づいて前記判定動作の判定結果を校正する、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の高位液面警報装置。
13. 前記複数の液面警報ユニットのそれぞれが発信する電波の周波数は異なる、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の高位液面警報装置。