JP2643828B2 - タンク内流体量測定方法およびタンク液面測定装置 - Google Patents

タンク内流体量測定方法およびタンク液面測定装置

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JP2643828B2 JP6072158A JP7215894A JP2643828B2 JP 2643828 B2 JP2643828 B2 JP 2643828B2 JP 6072158 A JP6072158 A JP 6072158A JP 7215894 A JP7215894 A JP 7215894A JP 2643828 B2 JP2643828 B2 JP 2643828B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスを管から流体（液
体や気体など）中に吹き出すのに必要な圧力を管の出口
の深さでの流体の圧力を指示するものとして用いる形式
の流体液面測定装置に関する。なお、前記必要な圧力
は、気泡管の出口より上の流体液面の高さに依存する。
【０００２】
【従来の技術】気泡管（Ｂｕｂｌｌｅｒｅ Ｔｕｂｅ）
は、機械的装置を流体中に浸す必要がないため、液体の
液面を測定するための優れた手段として用いられる。特
に、腐食性の，粘着性の，粘性の，その他困難な流体に
対して、信頼性の向上および補修管理の容易が図れる。
しかしながら、圧力が正確に測定されない場合には、正
確性に欠ける。多くの要因が、圧力測定における誤差を
生じさせる。従来技術として、流体圧力のより正確な測
定を保証するための多くの設計が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】たとえば、ウーラリッ
ク（Ｕｈｌａｒｉｋ）は、米国特許第５，１１５，６７
９号明細書において、圧力が安定するにつれて気体と液
体との境界面が気泡管内をいくぶん動いたときにこの境
界面が同じ垂直方向の高さに留まるように、出口の先端
で気泡管を水平にすることを教示する。このことは、気
体と液体との境界面が流体圧力によって押されたいくぶ
んより高い位置での圧力というよりもむしろ既知の高さ
の位置での圧力を測定していることを保証する。しか
し、タンク内の既知の位置での正しい圧力を読み取るこ
とを許したとしても、水との比較における単位体積あた
りの液体の重さ（すなわち比重）もまた正確に知られて
いない限り、その位置より上の液体の高さを計算するこ
とはできない。液体の比重が常に既知であるとはかぎら
ない。水のようなありふれた流体でさえ、比重は鉱物含
有量や温度によって変化する。流体混合物は、揮発性の
成分が蒸発するにつれて時間とともに比重が変わる。
【０００４】この問題を解決するために、ボーン（Ｂｏ
ｒｎ）は、米国特許第２，６１３，５３５号明細書にお
いて、所定の距離だけ垂直方向に離された２本の気泡管
を使用することにより、この所定の距離にわたる圧力差
を確保し、この圧力差から流体の実際の比重を計算する
ことを教示する。２本の気泡管のうちの低い方によって
検出された圧力から、流体の液面を計算することができ
る。同様の解決方法が、コルネリウス（Ｃｏｒｎｅｌｉ
ｕｓ）によって米国特許第４，６６９，３０９号明細書
に、コーイ（Ｋｈｏｉ）によって米国特許第４，００
６，６３５号明細書に、ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）
によって米国特許第４，６３０，４７８号明細書にそれ
ぞれ提案されている。しかしながら、これらの従来技術
のアプローチはすべて、流体のもつある固有の問題を解
決することができない。
【０００５】流体の密度（比重）の測定は、たとえどこ
でされてもまたはたとえどのようにされても、成層の問
題のため、タンク内の流体のすべてを正確に特徴づける
ことは困難である。より重い成分は底に向かって沈む傾
向があり、液体をより低い高さでより高密度にさせる。
温度変化は密度変化を引き起こす。たとえば、一日の経
過においてあるいは雲が横切るとき、太陽はタンクの一
部分およびそれに最も近い流体を暖める。暖められた流
体は、膨張して、密度が小さくなる。より軽い流体が浮
き上がるとともにより重い流体が沈むことにより、対流
が始まる。この流れは、成層を引き起こされた成分と予
想できない形で相互作用するかもしれない。最終結果
は、連続的に変化する動的な、非線形な、数学的に混沌
とした比重分布である。したがって、正確性は、本質的
に制限される。比重の平均的な近似値が測定されて流体
の液面および体積の近似値を計算するのに用いられる
が、これらの従来技術の方法によれば、正確な高さを得
ることはできない。この問題は、タンクの高さが高くな
るに従って、飛躍的に悪い結果をもたらす。
【０００６】本発明の目的は、上記の問題を解決し、タ
ンク内の流体の深さを正確に測定することができるタン
ク内流体量測定方法およびタンク液面測定装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のタンク内流体量
測定方法は、タンク内の流体の量を測定するタンク内流
体量測定方法であって、前記タンク内の垂直方向に固定
された複数の位置における圧力を測定する第１のステッ
プと、前記流体内に浸された流体内位置を見分けるため
に、測定された圧力を比較する第２のステップと、前記
流体内位置での前記流体により引き起こされた圧力およ
び前記流体の密度から、前記流体内位置よりも上の前記
流体の深さを計算する第３のステップと、計算された深
さを前記流体内位置の高さに加算する第４のステップと
を含み、前記垂直方向に固定された複数の位置の一つ
が、前記流体内位置よりも下の次の位置であり、前記垂
直方向に固定された複数の位置の他の一つが、前記流体
よりも上にあり、前記第３のステップが、前記流体内位
置と前記流体よりも上の位置との間の圧力差が前記流体
内位置と前記流体内の位置よりも下の次の位置との間の
圧力差で割られた比を、前記流体内位置よりも下の次の
位置と前記流体内位置との間の距離に掛けるステップを
含み、前記第２のステップが、物理的に測定された深さ
の部分を最大としかつ深さの計算された部分を最小とす
るために、最も高い流体内位置を見分けるステップを含
み、前記第１のステップが、圧力検出器を固定長部材に
取り付けるステップと、前記固定長部材の一方の端を前
記タンクの底に固定するステップと、前記固定長部材の
他方の端を前記タンクの上部に弾性をもって固定するス
テップとを含むことを特徴とする。または、本発明のタ
ンク内流体量測定方法は、タンク内の流体の量を測定す
るタンク内流体量測定方法であって、前記タンク内の垂
直方向に固定された複数の位置における圧力を測定する
第１のステップと、前記流体内に浸された流体内位置を
見分けるために、測定された圧力を比較する第２のステ
ップと、前記流体内位置での前記流体により引き起こさ
れた圧力および前記流体の密度から、前記流体内位置よ
りも上の前記流体の深さを計算する第３のステップと、
計算された深さを前記流体内位置の高さに加算する第４
のステップとを含み、前記第１のステップが、圧力検出
器を固定長部材に取り付けるステップと、前記固定長部
材の一方の端を前記タンクの底に固定するステップと、
前記固定長部材の他方の端を前記タンクの上部に弾性を
もって固定するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】本発明のタンク内流体量測定装置は、タン
ク内の流体の液面を測定するタンク液面測定装置であっ
て、前記タンク内の固定された垂直方向の複数の位置に
配設された圧力検出手段と、２つの検出された圧力の差
を測定する差分圧力測定手段と、前記垂直方向の位置で
の圧力の比較ができるように、選択された圧力検出手段
に前記差分圧力測定手段を接続する弁手段と、流体内圧
力検出手段を見分けるように前記弁手段を操作するとと
もに前記差分圧力測定手段によって測定された圧力差を
記憶するために接続された制御手段とを含み、前記制御
手段が、前記流体内圧力検出手段において流体が引き起
こす圧力から、該流体内圧力検出手段よりも上の流体の
深さを計算し、前記流体内圧力検出手段よりも上の前記
計算された深さを該流体内圧力検出手段の高さに加え
て、前記タンク内の流体の液面を得、前記圧力検出手段
が、その出口端が前記固定された垂直方向の複数の位置
にされて前記タンク内に配設された複数本の気泡管と、
該気泡管の出口端からガスを吹き出すのに必要な圧力を
確保するために前記気泡管のうち選択された気泡管にガ
スを周期的に流す手段とを含み、前記気泡管の出口端
が、固定長部材に固定されており、該固定長部材が、該
固定長部材を前記タンクの底に結合するのに適当な取付
け手段を一方の端に有するとともに、該固定長部材を前
記タンクの上部に弾性的に結合するのに適当な弾性手段
を他方の端に有することを特徴とする。または、本発明
のタンク内流体量測定装置は、タンク内の流体の液面を
測定するタンク液面測定装置であって、前記タンク内の
固定された垂直方向の複数の位置に配設された圧力検出
手段と、２つの検出された圧力の差を測定する差分圧力
測定手段と、前記垂直方向の位置での圧力の比較ができ
るように、選択された圧力検出手段に前記差分圧力測定
手段を接続する弁手段と、流体内圧力検出手段を見分け
るように前記弁手段を操作するとともに前記差分圧力測
定手段によって測定された圧力差を記憶するために接続
された制御手段とを含み、前記制御手段が、前記流体内
圧力検出手段において流体が引き起こす圧力から、該流
体内圧力検出手段よりも上の流体の深さを計算し、前記
流体内圧力検出手段よりも上の前記計算された深さを該
流体内圧力検出手段の高さに加えて、前記タンク内の流
体の液面を得、前記圧力検出手段が、その出口端が前記
固定された垂直方向の複数の位置にされて前記タンク内
に配設された複数本の気泡管と、該気泡管の出口端から
ガスを吹き出すのに必要な圧力を確保するために前記気
泡管のうち選択された気泡管にガスを周期的に流す手段
とを含み、前記気泡管の出口端が、ガスと流体との境界
面を既知の高さに維持するために水平にされているとと
もに、スペースを節約するために水平面内で曲げられて
いることを特徴とする。または、本発明のタンク内流体
量測定装置は、タンク内の流体の液面を測定するタンク
液面測定装置であって、前記タンク内の固定された垂直
方向の複数の位置に配設された圧力検出手段と、２つの
検出された圧力の差を測定する差分圧力測定手段と、前
記垂直方向の位置での圧力の比較ができるように、選択
された圧力検出手段に前記差分圧力測定手段を接続する
弁手段と、流体内圧力検出手段を見分けるように前記弁
手段を操作するとともに前記差分圧力測定手段によって
測定された圧力差を記憶するために接続された制御手段
とを含み、前記制御手段が、前記流体内圧力検出手段に
おいて流体が引き起こす圧力から、該流体内圧力検出手
段よりも上の流体の深さを計算し、前記流体内圧力検出
手段よりも上の前記計算された深さを該流体内圧力検出
手段の高さに加えて、前記タンク内の流体の液面を得、
前記圧力検出手段が、その出口端が前記固定された垂直
方向の複数の位置にされて前記タンク内に配設された複
数本の気泡管と、該気泡管の出口端からガスを吹き出す
のに必要な圧力を確保するために前記気泡管のうち選択
された気泡管にガスを周期的に流す手段とを含み、前記
気泡管内の圧力が、該気泡管内を流れるガスの摩擦によ
って生じる圧力の成分を取り除くためガスの流れが止め
られたのちに測定されることを特徴とする。
【０００９】
【作用】簡単にいえば、本発明は、異なる深さに配設さ
れた複数本の気泡管を用いて、任意の大きさのタンク内
の流体の深さを所望の正確さをもって測定することを可
能とさせる。比重についての蓄積された誤差を避けるた
めに、最も高い位置の流体内気泡管より上の流体の小部
分の深さのみが比重から計算される。この計算された深
さは、最も高い位置の流体内気泡管の既知の高さに加算
される。なお、最も高い位置の流体内気泡管の既知の高
さは、比重の変化によって影響されない不変の固定され
た高さである。
【００１０】最も高い位置の流体内気泡管の選択は、窒
素などのガスを各気泡管に次々と流すとともに、このガ
スを流体中に吹き出すのに必要とされる圧力を測定する
ことにより、行われる。流体より上の圧力と比較して最
も小さいがゼロではない圧力をもつ気泡管を見つけ出す
処理が、続いて行われる。この気泡管が、流体中に沈め
られた、最も高い位置の流体内気泡管である。このよう
な計算は、当業者によく知られている方法で、適当なマ
イクロプロセッサおよびプログラムにより実行される。
この最も高い位置の流体内気泡管の物理的な高さは、こ
とによると正確でない比重に基づかれた推定値を計算す
る必要なしに、正確に求められる。唯一残された未知数
は、最も高い位置の流体内気泡管より上の流体の深さで
ある。この深さを計算するために、プログラムは、最も
高い位置の流体内気泡管と蓄えられた流体の表面との間
に圧力差を生じさせる。続いて、最も高い位置の流体内
気泡管とその次に低い位置の流体内気泡管との間の圧力
差が、記憶される。これら２つの圧力の比は、最も高い
位置の流体内気泡管とその次に低い位置の流体内気泡管
との間の距離に対する最も高い位置の流体内気泡管より
上の深さの比に等しい。したがって、最も高い位置の流
体内気泡管より上の深さが計算されて、最も高い位置の
流体内気泡管の既知の高さと加算されることにより、流
体の全体の深さが求められる。流体の変わり得る比重に
頼ることなく流体の全体の深さを測定することができる
ことに留意すべきである。
【００１１】本発明は１本の気泡管から次の気泡管まで
の圧力よりも大きな流体静力学上の圧力を測定しないた
め、圧力測定変換器として、２本の隣接する気泡管の間
の圧力の差のみを測定するのに十分な感度のフル・レン
ジを有するものを選択することができる。このことは、
はるかに大きな正確性をもたらす。従来技術の装置は、
ほとんど変換器に変化を与えない程度の液面変化を測定
するのに、タンク全体の流体圧力を測定するように設計
されたレンジの変換器を用いなければならない。たとえ
ば、１％の誤差で３０．４８ｍ（１００フィート）のタ
ンクを測定するように動作する変換器は、０．３０４８
ｍ（１フィート）以下は測定できない。同じ１％の誤差
をもってタンク内の隣接する気泡管の間のたとえば３．
０４８ｍ（１０フィート）のみを測定すればよい場合に
は、１０倍の正確性で測定可能である。
【００１２】本発明の測定装置は、流体の不確かな比重
よりもむしろ気泡管の物理的位置に主として依存するた
め、気泡管の正しい位置を確実にすることがもっと重要
である。気泡管の正しい位置を保証するために、本発明
は、気泡管の出口を正しい位置に積極的に位置づけるよ
うに、タンクの底に磁気的に固定する支持部材を提案す
る。この部材は、タンクの高さが温度により変化したと
きでも、気泡管の出口を常に所定の深さに保つように、
タンクの上部に向かってバネにより付勢されている。
【００１３】さらに、より正確な圧力測定処理が開示さ
れる。すなわち、この処理では、気泡管に対するガスの
流れが止められるとともに、流体静力学上の落差（圧
力）が記録される前に流体動力学上の平衡を達成する
間、気泡管が分離される。このことは、測定された圧力
から、圧力を引き起こす摩擦によって生じるライン・ロ
スおよび過渡的な雰囲気の擾乱の影響を排除する。
【００１４】
【実施例】図１は、流体液面を測定する方法を視覚化す
る助けとするための本発明のタンク液面測定装置（Ｔａ
ｎｋ Ｇａｕｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の概略構成図で
ある。流体液面１２を有するタンク１０は、タンク１０
内の既知の高さに配設された一組の気泡管Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅを備える。気泡管Ａは、沈殿物から守るために多
少浮かされているが、一般的には、タンク１０の底すな
わち基準面に設けられる。気泡管Ｅは、流体よりも上の
雰囲気の圧力を測定するために、常に流体よりも上にな
るように設けられている。各気泡管Ａ〜Ｅには、複数個
のバルブ１６〜２０を含む進入弁システムを介してガス
供給源１４からガス（代表的には、窒素）の流れが選択
的に供給される。気泡管Ａ〜Ｅ内のガスの圧力は、一方
の側がモニタ・バルブ２１〜２５を介して気泡管Ａ〜Ｅ
に接続されかつ他方の側がモニタ・バルブ２６〜３０を
介して気泡管Ａ〜Ｅに接続された差分圧力変換器３２に
よって、モニタされるとともに比較される。バルブ１６
〜２０およびモニタ・バルブ２１〜３０はすべて、適当
にプログラムされたマイクロコンピュータの管理の下
に、コントロール・ユニット３４によって制御される。
【００１５】好ましい実施例においては、差分圧力変換
器３２は、予期される流体の比重に対して、隣接する気
泡管の間の落差圧力差よりも少し広いフル・レンジの感
度を有するように、選択される。この点で、最大感度お
よび最大の正確性をもって、わずかな液面変化でさえも
検出することができる。変換器の技術の状態がたとえば
１％の誤差を達成する場合には、液面検出における誤差
は、タンク全体の高さの１％というよりもむしろ、隣接
する気泡管の出口間の垂直距離のみの１％となる。
【００１６】流体の液面（または深さＸ）を測定する古
い方法では、気泡管Ｅによって検出されるような流体よ
りも上の圧力との比較において、タンク１０の底に設け
られた気泡管Ａからガスを吹き出すのに必要とされる圧
力が測定されていた。この差分圧力は、流体静力学上の
落差と呼ばれている。タンク全体の高さに対する流体静
力学上の落差が測定されるため、従来の変換器では、タ
ンク全体の落差を測定するのに十分な大きさの動作可能
レンジが必要である。したがって、誤差は、それに応じ
てより大きいものである。
【００１７】流体の比重がわかっている場合には、流体
の深さＸ（図１参照）は流体静力学上の落差のみから計
算され得る。流体の比重がわかっていない場合には、従
来の装置は、気泡管Ａの流体静力学上の落差と気泡管Ｂ
の流体静力学上の落差との差を測定し、この測定値およ
び気泡管Ａと気泡管Ｂとの間の垂直距離から比重を計算
する。しかしながら、より大きなタンクに対しては、気
泡管Ａと気泡管Ｂとの間の流体の密度は、気泡管Ｂと気
泡管Ｃとの間の流体の密度，気泡管Ａと気泡管Ｃとの間
の流体の密度またはタンクの他の側の密度とさえ必ずし
も同じでないため、この方法は不十分である。成層，沈
殿および温度変化は、気泡管Ａと気泡管Ｂとで計算され
た密度を代表的なものとしない。誤差は、タンクが高く
なればなるほど大きくなる。
【００１８】本発明は、比重における変数によって生じ
る蓄積誤差を避ける測定方法および測定装置を用いる。
最も高い位置の流体内気泡管（図１では、気泡管Ｃ）を
見つけ出すために、流体静力学上の落差が各気泡管Ａ〜
Ｄごとに検査される（この検査を成し遂げるための処理
については後述する。）。気泡管Ｃの物理的な高さＹは
固定されており、一定であり、かつ流体の密度に対して
独立である。気泡管Ｃよりも上の流体液面１２の距離Ｚ
のみが未知のままである。（気泡管Ｃと気泡管Ｅとの間
で測定される）距離Ｚにわたる流体静力学上の落差と
（気泡管Ｃと気泡管Ｂとの間で測定される）距離Ｗにわ
たる流体静力学上の落差とを比較することによって、距
離Ｚと距離Ｗとの比が容易に求められる。距離Ｗは既知
の固定された距離であるため、距離Ｚもまた容易に計算
される。距離Ｚが高さＹに加算されることにより、流体
液面１２の深さＸが与えられる。比重を計算する必要す
らないことに留意すべきである。未知の増加分である距
離Ｚは、より多くの気泡管を使用することにより、任意
に小さくされてもよい。これにより、所望の正確性が達
成される。
【００１９】距離Ｚにわたる落差と固定された垂直方向
の距離Ｗにわたる落差とを比較することは、数学的に
は、距離Ｗの領域における流体の密度を測定することと
等価である。距離Ｗの領域が比較のために選択されるの
は、この領域は、次に低い気泡管の対の間にあり、か
つ、距離Ｚに最も近い流体（すなわち、密度に関して距
離Ｚの範囲内の流体と最も同様でありそうな流体）を含
むためである。しかしながら、もし望むなら、他の対の
気泡管が基準として用いられてもよい。
【００２０】流体液面１２が気泡管Ｂよりも下にある場
合には、比較するための距離Ｗにわたる落差を得るのに
使用できる次に低い気泡管の対が存在しない。この場合
には、気泡管Ａでの流体静力学上の落差が、流体密度の
デフォルト値または記憶された値を用いて気泡管Ａより
も上の深さを計算するために用いられる。
【００２１】次に、最も高い位置の流体内気泡管の選択
について説明する。多数のソフトウエア処理が、最も高
い位置の流体内気泡管を見つけ出すのに用いられる。た
とえば、コントロール・ユニット３４は、気泡管Ｄにガ
スを流して差分圧力変換器３２で気泡管Ｄでの流体静力
学上の落差を測定するために、バルブ１９とバルブ２９
とを開く。同時に、気泡管Ｅからの基準圧力を差分圧力
変換器３２に供給するために、モニタ・バルブ２５が開
かれる。
【００２２】各気泡管は流体静力学上の落差が上から下
に向かって順次測定され、ゼロ以上の落差圧力を有する
最初の気泡管が選択される。あるいは、流体静力学上の
落差が下から上に向かって順次抽出され、差分圧力変換
器３２の動作範囲を超える落差が調べられる。このよう
なレンジを超えた読取りは、流体液面が次に上の気泡管
よりも少なくとも上にあることを暗示する。サンプリン
グは、最も高い位置の流体内気泡管を示すレンジ内の流
体静力学上の落差が測定されるまで続けられる。明らか
に、多くの他の処理が、最も高い位置の流体内気泡管を
同様にして選択するために用いられる。
【００２３】次に、正確な圧力の読取りの提供について
説明する。圧力を測定する方法は、気泡管に対して再現
可能でかつ正確な圧力の読取りを保証するのに重要であ
る。図２は、コントロール・ユニット３４が気泡管を操
作するためにどのようにプログラムされているかを示
す。図２は、気泡管に加えられる圧力を測定していると
きの差分圧力変換器３２の出力（変換器出力）の変化を
グラフで示す。原点４０では、ガス供給源１４からある
１本の気泡管にガスを流すために、１個のバルブが開か
れる。ガスが気泡管内に流れるにつれて、ガスは気泡管
内にたまった流体を取り除き、気泡管の出口での流体静
力学上の落差とガスが気泡管を通って流れる際の摩擦に
よって生じる付加的な圧力との和に等しくなるまで、圧
力が上昇する。これが、図２の点４２である。コントロ
ール・ユニット３４は、連続的な上昇を調べるために、
測定された圧力とその前に測定された圧力との比較を周
期的に行うようにプログラムされている。圧力が安定に
なると、コントロール・ユニット３４は、ガスを流すの
をやめるためバルブを閉じる（図２の点４４）。圧力
は、流れによって引き起こされた摩擦の成分が取り除か
れた点４６に示す本当の落差の圧力まで低下する。コン
トロール・ユニット３４は、流体動力学上の平衡に達す
るまで待ったのち、圧力値をメモリに格納する。このよ
うにして、摩擦効果というよりはむしろ流体圧力のみ
が、気泡管の出口で測定される。各泡が気泡管の末端か
ら離れる際に発生される圧力の周期的な変動を避けるこ
ともできる。
【００２４】ガスの流れが止められたとき、ガスと流体
との境界面はしばしば短い距離だけ気泡管内に押し戻さ
れる。異なる垂直位置まで境界面が押されないことを保
証するため、本発明の気泡管は、図３（Ａ）の正面図お
よび図３（Ｂ）の平面図に示すように、その出口端で水
平部分により終端されている。垂直管５０は、曲げられ
て、水平管５２にされている。なお、本発明では、スペ
ースを節約するために、水平管５２は輪の形に曲げられ
ている。
【００２５】次に、気泡管の配置について説明する。図
４は、各気泡管の末端（水平管５２）がタンクの底に対
して正しい位置にあることを確実にするため、気泡管を
タンク１０内に支持するための一つの可能な手段を示
す。複数本の気泡管５８は、ロッド，チェーンまたはケ
ーブルからなる固定長部材６０にしっかりと取り付けら
れた水平な出口端（水平管５２）に接続されている。よ
り小さなタンクに対しては、１単位の剛性のロッドが有
効である。より深いタンクに対しては、いくつかのロッ
ドが連接されるかもしれない。チェーンおよびケーブル
もまた適しており、特に入口が制限されている場合に適
している。磁石６２は、固定長部材６０をタンク１０の
底に固定する。バネ６４は、固定長部材６０をまっすぐ
延ばしておくように、固定長部材６０に張力を与え続け
る。バネ６４は、タンク１０の上部に６６でボルトでと
められている。したがって、たとえタンク１０の高さが
温度変化に応じて変化したとしても、気泡管の末端（水
平管５２）は流体の底の基準ゼロ点から既知の選択され
た距離にあり続ける。さらに、固定長部材６０および気
泡管の末端（水平管５２）は、図４に断面で示すよう
に、これらを取り囲む静め井戸（ｓｔｉｌｌｉｎｇ ｗ
ｅｌｌ）７０によって流体の動きに起因する擾乱から保
護されている。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。本発明のタンク内流体量測定
方法は、タンク内の垂直方向に固定された複数の位置に
おいて測定した圧力を比較して流体内に浸された流体内
位置を見分け、この流体内位置での流体により引き起こ
された圧力および流体の密度から、この流体内位置より
も上の流体の深さを計算することにより、短い深さを求
めればよいため、密度（比重）についての蓄積された誤
差を避けることができる。また、この計算された深さを
前記流体内位置の高さに加算してタンク内の流体の深さ
を求めることにより、前記流体内位置の高さは密度（比
重）の変化によって影響されない不変の固定された高さ
であるため、任意の大きさのタンク内の流体の深さを所
望の正確さをもって測定することができる。本発明のタ
ンク液面測定装置は、流体内圧力検出手段において流体
が引き起こす圧力から、この流体内圧力検出手段よりも
上の流体の深さを計算することにより、短い深さを求め
ればよいため、密度（比重）についての蓄積された誤差
を避けつつこの深さを求めることができる。また、この
計算された深さを前記流体内圧力検出手段の高さに加え
て、タンク内の流体の液面を得ることにより、この流体
内圧力検出手段の高さは密度（比重）の変化によって影
響されない不変の固定された高さであるため、任意の大
きさのタンク内の流体の液面（深さ）を所望の正確さを
もって測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数本の気泡管を用いた本発明のタンク液面測
定装置の概略構成図である。
【図２】弁でガスの流れが調整されたときの気泡管内の
圧力の時間変化を示すグラフである。
【図３】気泡管の水平な出口端を示す図であり、（Ａ）
はその正面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図４】気泡管をタンク内の固定された位置に支持する
ための磁石およびバネにより位置づけされた固定長さの
ロッドまたはチェーンを示す図である。
【符号の説明】
１０ タンク １２ 流体液面 １４ ガス供給源 １６〜２０ バルブ ２１〜３０ モニタ・バルブ ３２ 差分圧力変換器 ３４ コントロール・ユニット ４０ 原点 ５０ 垂直管 ５２ 水平管 ５８，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 気泡管 ６０ 固定長部材 ６２ 磁石 ６４ バネ ７０ 静め井戸 Ｘ 深さ Ｙ 高さ Ｚ，Ｗ 距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド スタンリィ オーハシ アメリカ合衆国カリフォルニア州リバー サイド，ハリソン ストリート 4100 (56)参考文献 特開 昭52−112123（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−82126（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−78219（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−79564（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−135245（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−136729（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭43−24146（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タンク内の流体の量を測定するタンク内
    流体量測定方法であって、 前記タンク内の垂直方向に固定された複数の位置におけ
    る圧力を測定する第１のステップと、 前記流体内に浸された流体内位置を見分けるために、測
    定された圧力を比較する第２のステップと、 前記流体内位置での前記流体により引き起こされた圧力
    および前記流体の密度から、前記流体内位置よりも上の
    前記流体の深さを計算する第３のステップと、 計算された深さを前記流体内位置の高さに加算する第４
    のステップとを含み、 前記垂直方向に固定された複数の位置の一つが、前記流
    体内位置よりも下の次の位置であり、 前記垂直方向に固定された複数の位置の他の一つが、前
    記流体よりも上にあり、 前記第３のステップが、前記流体内位置と前記流体より
    も上の位置との間の圧力差が前記流体内位置と前記流体
    内の位置よりも下の次の位置との間の圧力差で割られた
    比を、前記流体内位置よりも下の次の位置と前記流体内
    位置との間の距離に掛けるステップを含み、 前記第２のステップが、物理的に測定された深さの部分
    を最大としかつ深さの計算された部分を最小とするため
    に、最も高い流体内位置を見分けるステップを含み、 前記第１のステップが、圧力検出器を固定長部材に取り
    付けるステップと、前記固定長部材の一方の端を前記タ
    ンクの底に固定するステップと、前記固定長部材の他方
    の端を前記タンクの上部に弾性をもって固定するステッ
    プとを含むことを特徴とするタンク内流体液体量測定方
    法。
  2. 【請求項２】 タンク内の流体の量を測定するタンク内
    流体量測定方法であって、 前記タンク内の垂直方向に固定された複数の位置におけ
    る圧力を測定する第１のステップと、 前記流体内に浸された流体内位置を見分けるために、測
    定された圧力を比較する第２のステップと、 前記流体内位置での前記流体により引き起こされた圧力
    および前記流体の密度から、前記流体内位置よりも上の
    前記流体の深さを計算する第３のステップと、 計算された深さを前記流体内位置の高さに加算する第４
    のステップとを含み、 前記第１のステップが、圧力検出器を固定長部材に取り
    付けるステップと、前記固定長部材の一方の端を前記タ
    ンクの底に固定するステップと、前記固定長部材の他方
    の端を前記タンクの上部に弾性をもって固定するステッ
    プとを含むことを特徴とするタンク内流体量測定方法。
  3. 【請求項３】 タンク内の流体の液面を測定するタンク
    液面測定装置であって、 前記タンク内の固定された垂直方向の複数の位置に配設
    された圧力検出手段と、 ２つの検出された圧力の差を測定する差分圧力測定手段
    と、 前記垂直方向の位置での圧力の比較ができるように、選
    択された圧力検出手段に前記差分圧力測定手段を接続す
    る弁手段と、 流体内圧力検出手段を見分けるように前記弁手段を操作
    するとともに前記差分圧力測定手段によって測定された
    圧力差を記憶するために接続された制御手段とを含み、 前記制御手段が、前記流体内圧力検出手段において流体
    が引き起こす圧力から、該流体内圧力検出手段よりも上
    の流体の深さを計算し、前記流体内圧力検出手段よりも
    上の前記計算された深さを該流体内圧力検出手段の高さ
    に加えて、前記タンク内の流体の液面を得、 前記圧力検出手段が、その出口端が前記固定された垂直
    方向の複数の位置にされて前記タンク内に配設された複
    数本の気泡管と、該気泡管の出口端からガスを吹き出す
    のに必要な圧力を確保するために前記気泡管のうち選択
    された気泡管にガスを周期的に流す手段とを含み、 前記気泡管の出口端が、固定長部材に固定されており、 該固定長部材が、該固定長部材を前記タンクの底に結合
    するのに適当な取付け手段を一方の端に有するととも
    に、該固定長部材を前記タンクの上部に弾性的に結合す
    るのに適当な弾性手段を他方の端に有することを特徴と
    するタンク液面測定装置。
  4. 【請求項４】 タンク内の流体の液面を測定するタンク
    液面測定装置であって、 前記タンク内の固定された垂直方向の複数の位置に配設
    された圧力検出手段と、 ２つの検出された圧力の差を測定する差分圧力測定手段
    と、 前記垂直方向の位置での圧力の比較ができるように、選
    択された圧力検出手段に前記差分圧力測定手段を接続す
    る弁手段と、 流体内圧力検出手段を見分けるように前記弁手段を操作
    するとともに前記差分圧力測定手段によって測定された
    圧力差を記憶するために接続された制御手段とを含み、 前記制御手段が、前記流体内圧力検出手段において流体
    が引き起こす圧力から、該流体内圧力検出手段よりも上
    の流体の深さを計算し、前記流体内圧力検出手段よりも
    上の前記計算された深さを該流体内圧力検出手段の高さ
    に加えて、前記タンク内の流体の液面を得、 前記圧力検出手段が、その出口端が前記固定された垂直
    方向の複数の位置にされて前記タンク内に配設された複
    数本の気泡管と、該気泡管の出口端からガスを吹き出す
    のに必要な圧力を確保するために前記気泡管のうち選択
    された気泡管にガスを周期的に流す手段とを含み、 前記気泡管の出口端が、ガスと流体との境界面を既知の
    高さに維持するために水平にされているとともに、スペ
    ースを節約するために水平面内で曲げられていることを
    特徴とするタンク液面測定装置。
  5. 【請求項５】 タンク内の流体の液面を測定するタンク
    液面測定装置であって、 前記タンク内の固定された垂直方向の複数の位置に配設
    された圧力検出手段と、 ２つの検出された圧力の差を測定する差分圧力測定手段
    と、 前記垂直方向の位置での圧力の比較ができるように、選
    択された圧力検出手段に前記差分圧力測定手段を接続す
    る弁手段と、 流体内圧力検出手段を見分けるように前記弁手段を操作
    するとともに前記差分圧力測定手段によって測定された
    圧力差を記憶するために接続された制御手段とを含み、 前記制御手段が、前記流体内圧力検出手段において流体
    が引き起こす圧力から、該流体内圧力検出手段よりも上
    の流体の深さを計算し、前記流体内圧力検出手段よりも
    上の前記計算された深さを該流体内圧力検出手段の高さ
    に加えて、前記タンク内の流体の液面を得、 前記圧力検出手段が、その出口端が前記固定された垂直
    方向の複数の位置にされて前記タンク内に配設された複
    数本の気泡管と、該気泡管の出口端からガスを吹き出す
    のに必要な圧力を確保するために前記気泡管のうち選択
    された気泡管にガスを周期的に流す手段とを含み、 前記気泡管内の圧力が、該気泡管内を流れるガスの摩擦
    によって生じる圧力の成分を取り除くためガスの流れが
    止められたのちに測定されることを特徴とするタンク液
    面測定装置。
JP6072158A 1993-05-26 1994-04-11 タンク内流体量測定方法およびタンク液面測定装置 Expired - Lifetime JP2643828B2 (ja)

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