JP2021089183A - Measurement device and measurement method for in-tank liquid level - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薬液タンクなどのタンク内の液位を計測する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring a liquid level in a tank such as a chemical liquid tank.
多くの工場では、様々な薬品が使用され、それらを備蓄するための貯蔵タンクが薬品毎、使用する目的ごとに配置される。タンク内に貯蔵される薬品は、想定される使用量・使用頻度から設計され、それぞれ生産活動に必要な容量を備えるが、使用される量は季節や需要状況により変化するため、タンク内残存量の管理は欠かせない。そのため、送液ポンプの稼働時間や流量計による使用量の管理や、薬液タンクにレベル計を設置し、残存量を確認することがある（例えば特許文献１）。 In many factories, various chemicals are used, and storage tanks for storing them are arranged for each chemical and each purpose of use. The chemicals stored in the tank are designed based on the expected amount and frequency of use, and each has the capacity required for production activities. However, the amount used varies depending on the season and demand conditions, so the remaining amount in the tank Management is indispensable. Therefore, the operating time of the liquid feed pump and the amount used by the flow meter may be controlled, or a level meter may be installed in the chemical liquid tank to check the residual amount (for example, Patent Document 1).
しかし、前者の方法はタンク内水位による吸引圧や吐出圧の変化や、送液の脈動などにより誤差を伴うことが多い。後者のように、レベル計による残存量の管理を行う場合、多数のタンク水位を計測することを人が実施することは、時間がかかる上に天候や時間帯による目視誤差などを伴うだけでなく、人的な負荷も大きい。そこで、電気的な出力を持つレベル計をタンクに設置してタンク残量を管理することが多く行われる（例えば特許文献２）。 However, the former method often involves an error due to changes in suction pressure and discharge pressure due to the water level in the tank, pulsation of liquid feed, and the like. When managing the residual amount with a level meter as in the latter case, it takes time for a person to measure a large number of tank water levels, and not only is it accompanied by visual errors due to the weather and time of day. , The human load is also heavy. Therefore, a level meter having an electric output is often installed in the tank to manage the remaining amount of the tank (for example, Patent Document 2).
特許文献２には、タンク内の液位を遠隔位置で検出する液面計として、タンク内に上方から下方にパイプを差し込み、該パイプ内の空気圧を検出して液位を計測する空気圧式液面計が記載されている。
特許文献３には、貯留水に導圧管の一端を浸漬し、導圧管の他端を圧力センサの圧力ポートに接続し、導圧管内の封入気体圧力の検出値に基づいて液位を計測することが記載されている。 In Patent Document 3, one end of the pressure guiding tube is immersed in stored water, the other end of the pressure guiding tube is connected to the pressure port of the pressure sensor, and the liquid level is measured based on the detected value of the enclosed gas pressure in the pressure guiding tube. It is stated that.
液位計測用パイプを既設のタンク上部からタンク内に差し込んで設置する場合、タンク高さが大きい時には、長さの大きいパイプをタンク上に持ち上げて鉛直姿勢とし、パイプ上面のパイプ設置座からタンク内に差し込むことになるが、タンク高さが大きい場合などには、パイプ設置作業にかなりの手間がかかり、コスト高である。 When installing the liquid level measurement pipe by inserting it into the tank from the upper part of the existing tank, when the tank height is large, lift the long pipe onto the tank to put it in a vertical position, and from the pipe installation seat on the top of the pipe to the tank. It will be inserted inside, but if the tank height is large, it will take a lot of time and effort to install the pipe, and the cost will be high.
パイプの代りに、可撓性を有したチューブをタンク上部からタンク内に垂らすように差し込むことが考えられる。 Instead of a pipe, it is conceivable to insert a flexible tube so as to hang from the upper part of the tank into the tank.
即ち、一端側に圧力計が接続されたチューブをタンク内に挿入し、チューブ内の圧力（水頭圧）を計測して、挿入したチューブの下端からの水頭長を算出することで水位を管理するレベル計を用いることが考えられる。 That is, the water level is managed by inserting a tube having a pressure gauge connected to one end side into the tank, measuring the pressure inside the tube (water head pressure), and calculating the water head length from the lower end of the inserted tube. It is conceivable to use a level meter.
この場合、チューブの下端が常に安定してタンク内の一定高さ位置に固定されることが必要であるが、既設のタンクの場合、チューブ下端をタンク内の任意の部分に固定することは困難である。 In this case, it is necessary that the lower end of the tube is always stably fixed at a fixed height position in the tank, but in the case of an existing tank, it is difficult to fix the lower end of the tube to any part in the tank. Is.
また、チューブ下端に重りを取り付けてチューブを挿入する方法も考えられるが、十分な重量を有する重りを取り付けると、挿入時の作業が難しくなるばかりでなく、チューブを交換や点検する場合の作業も難しくなる。 It is also possible to attach a weight to the lower end of the tube and insert the tube, but if a weight with sufficient weight is attached, not only the work at the time of insertion becomes difficult, but also the work when replacing or inspecting the tube is also possible. It gets harder.
本発明は、タンクに容易に設置することができ、しかも計測精度も高いタンク内液位の計測装置及び方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a measuring device and method for measuring the liquid level in a tank, which can be easily installed in a tank and has high measurement accuracy.
本発明のタンク内液位の計測装置は、タンク内に上方から下方に向って差し込まれるガイドパイプと、該ガイドパイプ内に先端側から差し込まれるチューブと、該チューブの後端側に接続された、該チューブ内の圧力の検出器とを有する。 The liquid level measuring device in the tank of the present invention is connected to a guide pipe inserted into the tank from above to downward, a tube inserted into the guide pipe from the tip side, and a rear end side of the tube. , With a pressure detector in the tube.
本発明のタンク内液位の計測方法は、タンク内に上方からガイドパイプを差し込む工程と、後端に圧力検出器が接続されたチューブを先端側から該ガイドパイプ内に差し込む工程と、該圧力検出器でチューブ内の圧力を計測して該タンク内の液位を算出する工程とを有する。 The method for measuring the liquid level in the tank of the present invention includes a step of inserting a guide pipe into the tank from above, a step of inserting a tube having a pressure detector connected to the rear end into the guide pipe from the tip side, and the pressure. It has a step of measuring the pressure in the tube with a detector and calculating the liquid level in the tank.
本発明の一態様では、前記ガイドパイプを構成するための複数のパイプを繋ぎながらタンク内に差し込んで前記ガイドパイプを構成する。 In one aspect of the present invention, a plurality of pipes for forming the guide pipe are connected and inserted into a tank to form the guide pipe.
本発明の一態様では、前記ガイドパイプの上端に鍔部を設けておき、前記タンクの上面部に設けられた開口の上縁に該鍔部を係止させることにより該ガイドパイプを該タンク内に配置する。 In one aspect of the present invention, a collar is provided at the upper end of the guide pipe, and the guide pipe is locked in the tank by locking the collar to the upper edge of an opening provided on the upper surface of the tank. Place in.
本発明の一態様では、タンク内に上方からガイドパイプを差し込んでおき、このガイドパイプ内にチューブを上方から差し込むので、チューブをその下端がタンク内の規定位置となるようにタンク内に容易に差し込むことができ、チューブの配置作業が容易である。 In one aspect of the present invention, since the guide pipe is inserted into the tank from above and the tube is inserted into the guide pipe from above, the tube can be easily inserted into the tank so that the lower end thereof is in the specified position in the tank. It can be inserted and the tube placement work is easy.
また、チューブが浮き上がるようにして変形したり移動したりすることがガイドパイプによって防止されるので、精度よく液位を計測することができる。 Further, since the guide pipe prevents the tube from being deformed or moved so as to be lifted, the liquid level can be measured with high accuracy.
タンク高さが大きい場合には、長さがタンク高さの半分以下の比較的短いパイプを繋ぎ合わせながら差し込むようにすることにより、ガイドパイプをタンク内の下部にまで容易に差し込むことができる。 When the tank height is large, the guide pipe can be easily inserted into the lower part of the tank by connecting and inserting relatively short pipes having a length of half or less of the tank height.
以下、図１を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIG.
タンク１の上面１ａに計測装置の設置口（開口）２が設けられている。この設置口２からタンク１内の下部に向ってパイプ３が差し込まれている。
An installation port (opening) 2 for a measuring device is provided on the
パイプ３の下端はタンク１の底面１ｂの近傍に位置しているが、底面１ｂより若干上位に位置している。パイプ３の上端に鍔部３ａが設けられており、該鍔部３ａが設置口２の上縁に係合している。
The lower end of the pipe 3 is located near the
この実施の形態では、パイプ３は鉛直に配置されているが、略上下方向であればよく、鉛直に限定されない。 In this embodiment, the pipe 3 is arranged vertically, but it may be substantially in the vertical direction and is not limited to the vertical direction.
パイプ３内に可撓性を有したチューブ４が挿入されている。チューブ４の下端はパイプ３内の下部に位置している。チューブ４の下端は開放している。チューブ４の下部に、小重量の重りを取り付けておいてもよい。 A flexible tube 4 is inserted into the pipe 3. The lower end of the tube 4 is located at the lower part in the pipe 3. The lower end of the tube 4 is open. A small weight may be attached to the lower part of the tube 4.
チューブ４の上端に、チューブ４内の圧力を検出するための圧力センサユニット５が取り付けられている。 A pressure sensor unit 5 for detecting the pressure inside the tube 4 is attached to the upper end of the tube 4.
圧力センサユニット５は、半導体圧力センサ等の圧力計測器を備えている。圧力センサユニット５にはノズル状のチューブ接続部５ａが下向きに突設されており、チューブ４の上端が該チューブ接続部５ａに外嵌状に装着されている。チューブ接続部５ａの外周面とチューブ４の上端部の内周面との間は、Ｏリング（図示略）等によって気密に封じられている。
The pressure sensor unit 5 includes a pressure measuring instrument such as a semiconductor pressure sensor. A nozzle-shaped
圧力センサユニット５は直接に、又は支持部材（図示略）等によって、タンク１の上面１ａ又はガイドパイプ３に支持されている。
The pressure sensor unit 5 is supported directly on the
タンク１内の液位がチューブ４の下端よりも上位にまで上昇すると、タンク１内の液がチューブ４の下端からチューブ４内に入り込み、チューブ４内の空気を圧縮するので、チューブ４内の圧力が上昇する。従って、チューブ４内の圧力を圧力センサユニット５で計測することにより、タンク１内の液位を検出することができる。 When the liquid level in the tank 1 rises above the lower end of the tube 4, the liquid in the tank 1 enters the tube 4 from the lower end of the tube 4 and compresses the air in the tube 4, so that the liquid in the tube 4 is compressed. The pressure rises. Therefore, the liquid level in the tank 1 can be detected by measuring the pressure in the tube 4 with the pressure sensor unit 5.
圧力センサユニット５の検出圧力をＰ１とし、チューブ４内の圧縮空気圧（水圧）をＰとし、図１の通り、
Ｌ０：チューブ４の全長（予め測定しておいた値）（ｃｍ）
Ｌ１：タンク１内の水位（ｃｍ）
Ｌ２：チューブ４の下端からチューブ４内の水面位までの高さ（ｃｍ）
Ｌ３：チューブ４下端のタンク底面１ｂからの高さ（ｃｍ）
としたとき、タンク１内の水位Ｌ１は、下記の計算により求めることができる。
The detected pressure of the pressure sensor unit 5 is P1, the compressed air pressure (water pressure) in the tube 4 is P, and as shown in FIG.
L0: Overall length of tube 4 (measured in advance) (cm)
L1: Water level in tank 1 (cm)
L2: Height from the lower end of the tube 4 to the water level in the tube 4 (cm)
L3: Height (cm) from the
Then, the water level L1 in the tank 1 can be obtained by the following calculation.
すなわち、タンク１内の水位とチューブ４内の水位差による検出圧力Ｐ１（ｋＰａ）は、高さ１０００ｃｍの水柱の水頭圧が９８ｋＰａであるとすると、
Ｐ１＝（Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３））／１０００＊９８ …（１）
と表される。また、チューブ４内の空気が圧縮されたことにより、チューブ４内の圧縮空気圧Ｐ（ｋＰａ）は、
Ｐ＝Ｌ０／（Ｌ０−Ｌ２）＊１００ …（２）
となっている。ここで、圧力センサユニット５の検出圧力Ｐ１が０ｋＰａを示しているとき、チューブ４内の圧縮空気圧Ｐは、大気圧、つまり１気圧（１０１．３２５ｋＰａ）である。計算を簡単にする為、Ｐ＝Ｐ１＋１００とし、（２）式をＬ２について解くと、次の（３）式となる。
That is, assuming that the detected pressure P1 (kPa) due to the difference between the water level in the tank 1 and the water level in the tube 4 is 98 kPa in the head pressure of a water column having a height of 1000 cm.
P1 = (L1- (L2 + L3)) / 1000 * 98 ... (1)
It is expressed as. Further, since the air in the tube 4 is compressed, the compressed air pressure P (kPa) in the tube 4 is increased.
P = L0 / (L0-L2) * 100 ... (2)
It has become. Here, when the detected pressure P1 of the pressure sensor unit 5 indicates 0 kPa, the compressed air pressure P in the tube 4 is atmospheric pressure, that is, 1 atmospheric pressure (101.325 kPa). In order to simplify the calculation, if P = P1 + 100 and the equation (2) is solved for L2, the following equation (3) is obtained.
Ｌ２＝Ｌ０＊（１−１００／（Ｐ１＋１００）） …（３） L2 = L0 * (1-100 / (P1 + 100)) ... (3)
（１）式をＬ１について解くと、次の（４）式となる。（４）式に（３）式を代入すると（５）式が得られる。 Solving Eq. (1) for L1 gives the following Eq. (4). Substituting equation (3) into equation (4) gives equation (5).
Ｌ１＝Ｌ３＋Ｌ２＋１０００／９８＊Ｐ１ …（４）
＝Ｌ３＋Ｌ０＊（１−１００／（Ｐ１＋１００）＋１０００／９８＊Ｐ１…（５）
L1 = L3 + L2 + 1000/98 * P1 ... (4)
= L3 + L0 * (1-100 / (P1 + 100) + 1000/98 * P1 ... (5)
（５）式において、Ｌ３はチューブ４の全長Ｌ０と、タンク１の全高と、チューブ４のタンク上面１ａからの突出長さとから算出される一定値であり、予め（５）式に代入しておく。従って、圧力検出値Ｐ１を（５）式に代入することにより、水位Ｌ１（ｃｍ）が算出される。実際には水温や周囲の気温によりチューブ内に封入した空気の圧力が変化することで計測水位値Ｌ１は変化するので、温度による補正を行うことで、誤差を少なくするのが好ましい。
In the equation (5), L3 is a constant value calculated from the total length L0 of the tube 4, the overall height of the tank 1, and the protruding length of the tube 4 from the tank
ガイドパイプ３としては、塩化ビニルなど、耐久性と硬度とを有した硬質な合成樹脂製のものが好適である。 The guide pipe 3 is preferably made of a hard synthetic resin having durability and hardness such as vinyl chloride.
ガイドパイプ３は、図１では上端から下端まで一続きの一本物となっているが、タンク１の高さが大きいときには、複数本のパイプを用意しておき、開口２から第１のパイプをある程度差し込んだ後、第１のパイプの上端に第２のパイプの下端を接続するようにして、所要長さのガイドパイプをタンク１内に配置することができる。
In FIG. 1, the guide pipe 3 is a continuous piece from the upper end to the lower end, but when the height of the tank 1 is large, a plurality of pipes are prepared and the first pipe from the
パイプ同士をつなぐには、パイプの両端にフランジを設けており、ボルト及びナットや、クランプ等によってフランジ同士を連結するのが好適である。 In order to connect the pipes to each other, flanges are provided at both ends of the pipes, and it is preferable to connect the flanges with bolts and nuts, clamps or the like.
チューブ４としては、ポリテトラフルオロエチレン等の軟質なフッ素樹脂製のものが好適であるが、これに限定されない。 The tube 4 is preferably made of a soft fluororesin such as polytetrafluoroethylene, but is not limited thereto.
１ タンク内液位の計測装置
２ 設置口（開口）
３ ガイドパイプ
４ チューブ
５ 圧力センサユニット
1 Liquid level measuring device in the
3 Guide pipe 4 Tube 5 Pressure sensor unit
Claims (4)
該ガイドパイプ内に先端側から差し込まれるチューブと、
該チューブの後端側に接続された、該チューブ内の圧力の検出器と
を有するタンク内液位の計測装置。 A guide pipe that is inserted into the tank from above to below,
A tube inserted into the guide pipe from the tip side,
A liquid level measuring device in a tank having a pressure detector in the tube connected to the rear end side of the tube.
後端に圧力検出器が接続されたチューブを先端側から該ガイドパイプ内に差し込む工程と、
該圧力検出器でチューブ内の圧力を計測して該タンク内の液位を算出する工程と
を有するタンク内液位の計測方法。 The process of inserting the guide pipe into the tank from above,
The process of inserting a tube with a pressure detector connected to the rear end into the guide pipe from the tip side, and
A method for measuring a liquid level in a tank, which comprises a step of measuring the pressure in the tube with the pressure detector and calculating the liquid level in the tank.
前記タンクの上面部に設けられた開口の上縁に該鍔部を係止させることにより該ガイドパイプを該タンク内に配置することを特徴とする請求項２又は３のタンク内液位の計測方法。 A collar is provided at the upper end of the guide pipe.
Measurement of the liquid level in the tank according to claim 2 or 3, wherein the guide pipe is arranged in the tank by locking the collar portion to the upper edge of the opening provided on the upper surface portion of the tank. Method.
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