JP2655306B2

JP2655306B2 - 液面計

Info

Publication number: JP2655306B2
Application number: JP5283832A
Authority: JP
Inventors: 早衛萱野
Original assignee: WAIYAA DEBAISU KK
Current assignee: WAIYAA DEBAISU KK
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH07113675A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種液体の貯蔵容器
に装着して、液体の貯蔵量を検出する液面計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に各種液体を貯蔵する容器には、液
体の貯蔵量を検知するために液面計が装着されている。
この種の計器としては、液面にフロート（浮き）を浮か
べ、そのフロートの位置やフロートが受ける浮力から液
面を検出するフロート型液面計が代表的であるが、この
方式では液体とフロートとが接触するために、液体の温
度や容器内部の圧力、液体の粘度あるいは容器の揺れな
どの影響を受けやすく、また貯蔵液体が石油やＬＰＧ
（液化石油ガス）、ＬＮＧ（液化天然ガス）などの危険
物の場合、フロートの上下動に伴い静電気が発生して、
容器内部の石油やＬＰＧ、ＬＮＧに引火して爆発を起こ
す危険性もある。

【０００３】そこで、液体と測定手段とが接触しない所
謂非接触型の液面計が広く使用されている。この非接触
型液面計は、例えば図３に示されるように、容器１の側
壁に対向して設けられた検出窓２に、放射線や超音波、
レーザ光あるいはマイクロ波などの測定媒体を発生する
送波器３および受波器４を外付けして構成される。液面
の検出は、前記測定媒体が液体により吸収される性質を
利用して行なわれる。即ち、液面が検出窓２の位置に達
すると、送波器３から発せられる測定媒体が液体に吸収
されて受波器４への伝播が遮断されるため、受波器４を
マイクロ波の検出が遮断された時に遮断信号を出力する
ように構成しておくことにより液面の検出を行うことが
できる。

【０００４】特に、前記測定媒体がマイクロ波の場合に
は、マイクロ波は液体以外の物質、例えばプラスチック
類やセラミックス、紙などを透過する性質を有するため
に、検出窓２が汚染されても液面を検出できるという利
点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如く
送波器３および受波器４を対向ざせて液面を検出する方
法では、容器が大型の場合、送波器３と受波器４との距
離が長くなり、その結果送波器３の出力を大きくする必
要があるとともに、検出窓２も含めて送受波部の面積を
大きくしなければならず、検出精度が低下する。

【０００６】また、容器１が金属製の場合には前記測定
媒体が透過できないために検出窓２が設けられている
が、この検出窓２は通常樹脂で形成されており、貯蔵さ
れる液体がＬＰＧやＬＮＧのように容器内部が高圧に保
持される場合には、強度的に問題がある。同様に、貯蔵
液体が石油やＬＰＧ、ＬＮＧ、アルコール、油類のよう
に引火性、爆発性液体の場合には、容器１および送波器
３、受波器４の各々が防爆構造であるとともに、相互に
影響を及ぼし合わないことが重要であるが、前記の構造
では検出窓２を介して容器１と送波器３、受波器４とが
連結されているため防爆構造が充分とは言えない。

【０００７】さらに、容器１の側壁に対向して２個の取
付穴を設けなけれはならず、それに伴い容器１および送
波器３、受波器４の保守に際して、送波器３と受波器４
の両方を取り外したり、取り付けたりしなければなら
ず、作業に手間がかかり作業性が悪い。取付位置に関し
ても、容器１の側壁に取り付ける以外は不可能であり、
設計の自由度が低い。

【０００８】このように、送波器３と受波器４とを対向
させて液面を検出する液面計には種々の問題点がある。
従って、本発明の目的は前記問題点を解消することにあ
り、即ち大出力の送波器３を必要とせず、同時に送受波
部の面積も小さくて済み、また優れた防爆構造を有し、
しかも保守時の作業が簡易で、取付位置など設計の自由
度の高い液面計を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、液面計をマイクロ波送波器、マイクロ波
受波器ならびに各種回路要素を収納するエンクロージャ
と、マイクロ波送波器から発せられたマイクロ波をマイ
クロ波受波器に導くための中空の管体からなる部材であ
って、一端がマイクロ波送波器に接続し、他端がマイク
ロ波透過性物質で閉塞された直線部と、一端がマイクロ
波受波器に接続し、他端がマイクロ波透過性物質で閉塞
された直線部と、前記両直線部を連結し、液体導入孔が
穿設された連結部とから構成されるガイド部材と、ガイ
ド部材とエンクロージャとを連結して液体貯蔵容器に装
着するための取付部材とを備えるとともに、エンクロー
ジャならびに取付部材には両部材を接合した際に両部材
間を貫通する貫通孔を構成する開口部が形成されてお
り、エンクロージャの開口部にマイクロ波送波器および
マイクロ波受波器が装着され、一方取付部材の開口部に
はガイド部材が接続されるとともに、貫通孔はマイクロ
波透過性物質により密封された構造とした。

【００１０】さらに、防爆性能の向上のために、前記液
面計のエンクロージャおよび／または取付部材に、貫通
孔から大気中につながる開口を形成した。

【００１１】

【作用】本発明に係る前記手段によれば、マイクロ波送
波器とマイクロ波受波器との距離が短く、しかもマイク
ロ波送波器から発せられたマイクロ波がガイド部材によ
り確実にマイクロ波受波器に導かれるため、マイクロ波
送波器は大出力を必要とせず、一方マイクロ波受波器の
方も検出部の面積が小さくてすみ、装置全体として小型
化することができる。

【００１２】また、マイクロ波送波器およびマイクロ波
受波器とガイド部材とを別体で構成するとともに、各々
の取付部分をマイクロ波透過性物質からなるシール部材
で密封した状態で両者を連結する構造とし、さらにエン
クロージャと取付部材により構成される貫通孔に大気中
につながる開口を形成したため、容器内部の揮発成分が
エンクロージャ内部に拡散したり、容器内部での爆発や
燃焼がエンクロージャ内部に及んだり、あるいはエンク
ロージャ内部で発生した火炎が容器内部に広がることが
防止できる。このことは、石油やＬＰＧ、ＬＮＧ、アル
コール、油類のように引火や爆発の危険性のある液体の
貯蔵タンクに使用できるという利点となる。

【００１３】さらに、マイクロ波送波器およびマイクロ
波受波器が同一エンクロージャ内部に収納されているた
め、容器への取り付け、取り外しが一度で済み、保守の
際の作業性に優れている。しかも、取付部材を容器に装
着した状態でエンクロージャ部分だけを取り外すことが
できるため、容器内に液体を貯蔵したまま、あるいは容
器内の圧力に影響を与えることなく保守作業を行うこと
ができる。

【００１４】加えて、取付位置に関しても容器の天井面
や側壁に取り付け可能であり、設計の自由度を増すこと
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係る液面計を詳細に説明する。ただし、本発明は本実
施態様のみに限定されない。図１は、本発明に係る液面
計を示す要部断面図である。液面計１０は、マイクロ波
送波器１１、マイクロ波受波器１２ならびに各種回路要
素１３を収納するエンクロージャ１４と、マイクロ波を
案内するガイド部材１５と、エンクロージャ１４および
ガイド部材１５を連結し、液体の貯蔵容器１に装着する
ための取付部材１６とから構成される。

【００１６】マイクロ波送波器１１は、マイクロ波を発
生させるための部材であり、例えばガンダイオードやイ
ンパットダイオード、タンタットダイオード、トラパッ
トダイオード、バリットダイオード、ＬＳＡダイオード
などの公知のマイクロ波発振器を使用できる。また、マ
イクロ波送波器１１の出力は、マイクロ波の伝播がガイ
ド部材１５の内部だけであるため特に大きな出力を必要
としない。

【００１７】一方、マイクロ波受波器１２は、マイクロ
波送波器１１から発信されるマイクロ波を受信するため
の部材であり、ミキサダイオード（バリスタ）に代表さ
れる公知のマイクロ波受信器を使用できる。また、マイ
クロ波受波器１２の特性に関しても特に低い雑音指数を
持つ必要は無い。回路要素１３は、例えばトランジスタ
や抵抗などの電子部品、スイッチ、各種調整ツマミ、端
子、表示灯などであり、マイクロ波送波器１１およびマ
イクロ波受波器１２の駆動や制御を行う。これら回路要
素１３は、回路基板１７に搭載されてエンクロージャ１
４内に収納される。また、ケーブル１８により図示は省
略される電源や外部機器に接続される。

【００１８】エンクロージャ１４は、アルミニウム合金
などの金属からなる中空容器であり、後述される取付部
材１６との接合面１９にはフランジ２０が周設されると
ともに、接合面１９と対向する面が開口して蓋材２１に
より閉塞される。接合面１９には開口部２２ａ，２２ｂ
が形成されており、それぞれの開口部にはマイクロ波送
波器１１およびマイクロ波受波器１２が装着される。ま
た、マイクロ波送波器１１、マイクロ波受波器１２の上
空部には各種回路要素１３を搭載した回路基板１７が積
層されて収納される。

【００１９】なお、マイクロ波送波器１１やマイクロ波
受波器１２、各種回路要素１３の配置は、部品数やエン
クロージャ１４の形状などに応じて変更可能であり、例
えば前記各部材を同一基板上に搭載することもできる。
ガイド部材１５は、マイクロ波送波器１１から発信され
たマイクロ波をマイクロ波受波器１２に案内するための
部材であり、ステンレスなど耐腐食性を有する金属から
なる中空の管体をＵ字状に加工したものである。マイク
ロ波送波器１１から発信されたマイクロ波は、先ずガイ
ド部材１５の直線部１５ａを直進し、次いで湾曲部１５
ｂでは内壁面を反射しながらもう一方の直線部１５ｃへ
と進み、該直線部１５ｃを直進してマイクロ波受波器１
２に到達する。

【００２０】また、ガイド部材１５の湾曲部１５ｂに
は、複数の液体導入孔２３が穿設されており、液面が湾
曲部１５ｃに達した際に該湾曲部１５ｂの内部に液体が
浸入するように構成されている。この液体導入孔２３の
孔径や数は、特に制限されるものではないが、孔径に関
しては小さ過ぎると粘度の高い液体がガイド部材１５の
湾曲部１５ｂ内部に浸入できず、一方大径になるとマイ
クロ波が液体導入孔２３を通じて湾曲部１５ｂの外部に
逸脱してマイクロ波受波器１２に案内されない恐れがあ
るため、液体の種類や湾曲部１５ｂの長さなどに応じて
適宜設定される。更に、ガイド部材１５の両直線部１５
ａ，１５ｃと湾曲部１５ｂとの接続部分には、マイクロ
波透過性物質からなる栓部材３３が内嵌されている。こ
れにより、液体導入孔２３から浸入する液体を栓部材３
３により堰き止め、直線部１５ａ，１５ｃの内壁の汚染
を防止したり、あるいは被検出液体が高粘性液体の場
合、液体が内部で詰まることを防止することができる。

【００２１】エンクロージャ１４ならびにガイド部材１
５は、取付部材１６により連結されるとともに、容器１
に装着される。取付部材１６は金属製の平板部材で、エ
ンクロージャ１４に形成された開口部２２ａ，２２ｂに
対応する開口部２４ａ，２４ｂが形成されており、エン
クロージャ１４と接合した際に両者間を貫通する貫通孔
２５ａ，２５ｂを構成する。エンクロージャ１４は、フ
ランジ２０を介してボルト２６により取付部材１６に螺
設される。

【００２２】また、取付部材１６には、開口部２４ａ，
２４ｂが形成された位置に容器１側に突出する接続部２
７ａ，２７ｂが、溶接あるいは一体成形により設けられ
ており、その先端部にガイド部材１５の直線部１５ａ，
１５ｃが接続される。この時、接続部２７ａ，２７ｂの
外周面にはネジが切られており、内壁にネジが切られた
継手２８ａ，２８ｂをガイド部材１５の直線部１５ａ，
１５ｂに被嵌するとともに、該継手２８ａ，２８ｂと接
続部２７ａ，２７ｂとを螺合して、ガイド部材１５を取
付部材１６に装着する。

【００２３】さらに、取付部材１６の開口部２４ａ，２
４ｂならびにエンクロージャ１４の開口部２２ａ，２２
ｂは、マイクロ波透過性物質、例えばセラミックスや合
成樹脂、ガラスなどからなるシール部材２９により密封
される。なお、合成樹脂の場合には、耐熱性や耐薬品性
の点からフッ素樹脂が好ましい。また、シール部材２９
は、前記マイクロ波透過性物質を栓部材に加工して前記
開口部に内嵌してもよいし、あるいは溶融状態で前記開
口部に注入して硬化させてもよい。

【００２４】このシール部材２９により、貯蔵液体がＬ
ＰＧやＬＮＧ、アルコールなど高揮発性液体である場
合、それらの気体がガイド部材１５の液体導入孔２３や
ガイド部材１５と取付部材１６との接続部分から入り込
み、貫通孔２５ａ，２５ｂを通じてエンクロージャ１４
内部に拡散することが防止されるため、万一エンクロー
ジャ１４内部でショートなどにより火炎が発生した場合
でも、引火や爆発を阻止することができる。同時に、エ
ンクロージャ１４内部で発生した火炎が、容器１内部に
広がることを防止できる。

【００２５】また、エンクロージャ１４の接合面１９に
は、開口部２２ａ，２２ｂから大気中につながる開口３
０が形成されている。この開口３０は、例えば接合面１
９に開口部２２ａ，２２ｂからフランジ２０の外端部に
わたり適当な深さの溝を刻設することにより形成するこ
とができる。これにより、万一シール部材２９が破損し
た場合でも、貯蔵液体の揮発成分がエンクロージャ１４
内部に拡散したり、エンクロージャ１４内部で発生した
火炎が、容器１に広がることも防止できる。

【００２６】なお、開口３０はエンクロージャ１４の接
合面１９に限らず、図示は省略するが、取付部材１６や
エンクロージャ１４に、開口部２４ａ，２４ｂから大気
中につながる同様の開口を設けてもよい。また、エンク
ロージャ１４と取付部材１６の双方に設けてもよい。こ
のように、シール部材２９および開口３０を設けること
により、容器１あるいはエンクロージャ１４で発生した
火炎や爆発が、相互に波及し合うことをより確実に回避
することができる。

【００２７】取付部材１６は、エンクロージャ１４およ
びガイド部材１５を装着した後、ボルト３１により容器
１の液面計取付用開口部に螺設される。次に、前記液面
計１０による液面の検出原理について、同図を参照して
説明する。記述したように、マイクロ波は空気中やセラ
ミックス、合成樹脂、ガラスなどは透過するが、液体に
は吸収されるという性質を有する。従って、容器１内に
貯蔵された液体の液面がガイド部材１５よりも下方にあ
る場合（符号Ｌ１）には、マイクロ波送波器１１から発
信されたマイクロ波は、符号Ｍで示されるようにガイド
部材１５の内部を伝播してマイクロ波受波器１２に案内
される。

【００２８】また、液面が上昇してガイド部材１５の湾
曲部１５ｂの一部に達した場合（符号Ｌ２）には、液体
が液体導入孔２３から浸入して、湾曲部１５ｂの底部に
溜まる。しかし、この状態でも湾曲部１５ｂの内部には
空洞部分が存在するため、マイクロ波は、その一部が液
体に吸収されるものの、この空洞部分を伝播してマイク
ロ波受波器１２に達することができる。

【００２９】しかし、液面がさらに上昇してガイド部材
１５の湾曲部１５ｂ全体が浸漬した場合（符号Ｌ３）に
は、液体導入孔２３から浸入した液体が湾曲部１５ｂの
内部に充満して、マイクロ波の伝播空間を完全に塞いで
してしまうため、マイクロ波は遮断され、マイクロ波受
波器１２に達することができなくなる。この時、マイク
ロ波受波器１２から遮断信号が出力されるように回路を
構成しておくことにより、液面の検出を行うことができ
る。

【００３０】このように、マイクロ波の伝播が遮断され
た時に液面が検出されるため、ガイド部材１５の直線部
１５ａ（１５ｃ）の長さを変えることにより、液体の貯
蔵量を任意に設定することができる。一方、装置を容器
の側壁に取り付ける場合は、ガイド部材１５の長さを変
える必要はないことは言うまでもない。本発明に係る液
面計１０は、種々の変更が可能である。例えば、図２に
示されるように、ガイド部材１５の湾曲部１５ｂを頂部
に液体導入孔２３を設けた円錐状の反射部材３２で構成
することもできる。マイクロ波は、符号Ｍで示されるよ
うに直線部１５ａから導出された後、反射部材３２の円
錐面で反射して直線部１５ｃに案内される。

【００３１】液体は、反射部材３２の頂部に設けられた
液体導入孔２３から円錐内部に浸入し、その液面がマイ
クロ波の反射部材３１の反射位置Ｒよりも高いレベルに
達した時にマイクロ波を遮断する。ガイド部材１５を上
記の如く構成することにより、液体導入孔２３がマイク
ロ波の反射に影響がない限り（理論的には、マイクロ波
の反射位置Ｒにおける円錐の直径まで）大孔径にできる
ため、粘性の高い液体にも充分対応することが可能であ
る。また、ガイド部材１５の直線部１５ａ，１５ｃの反
射部材３２との接続部分に、前記マイクロ波透過性物質
からなる栓部材３３を設けて、液体が直線部１５ａ，１
５ｃに浸入するのを防止することもできる。

【００３２】なお、反射部材３２は、ガイド部材１５の
直線部１５ａから導出されたマイクロ波を他方の直線部
１５ｃに案内するものであれば、円錐状に限らず種々の
形状を有するものでも構わない。例えば、円錐に代え
て、断面Ｖ字状の部材をガイド部材１５の直線部１５
ａ，１５ｃの先端に接続することもできる。

【００３３】さらに、液面計１０は、容器１の天井面以
外にも容器１の側面に装着しても、上記と同様に液面を
検出することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液面
計によれば、マイクロ波送波器とマイクロ波受波器との
距離が短く、しかもマイクロ波送波器から発せられたマ
イクロ波がガイド部材により確実にマイクロ波受波器に
導かれるため、マイクロ波送波器は大出力を必要とせ
ず、一方マイクロ波受波器の方も検出部の面積が小さく
てすみ、装置全体として小型化することができる。

【００３５】また、マイクロ波送波器およびマイクロ波
受波器とガイド部材とを別体で構成するとともに、各々
の取付部分をマイクロ波透過性物質からなるシール部材
で密封した状態で両者を連結する構造とし、さらにエン
クロージャと取付部材により構成される貫通孔に大気中
につながる開口を形成したため、容器内部の揮発成分が
エンクロージャ内部に拡散したり、容器内部での爆発や
燃焼がエンクロージャ内部に及んだり、あるいはエンク
ロージャ内部で発生した火炎が容器内部に広がることが
防止できる。このことは、石油やＬＰＧ、ＬＮＧ、アル
コール、油類のように引火や爆発の危険性のある液体の
貯蔵タンクに使用できるという利点となる。

【００３６】さらに、マイクロ波送波器およびマイクロ
波受波器が同一エンクロージャ内部に収納されているた
め、容器への取り付け、取り外しが一度で済み、保守の
際の作業性に優れている。しかも、取付部材を容器に装
着した状態でエンクロージャ部分だけを取り外すことが
できるため、容器内に液体を貯蔵したまま、あるいは容
器内の圧力に影響を与えることなく保守作業を行うこと
ができる。

【００３７】加えて、取付位置に関しても容器の天井面
や側壁に取り付け可能であり、設計の自由度を増すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液面計を示す要部断面図である。

【図２】図１に示される液面計のガイド部材の変更例を
示す要部斜視図である。

【図３】従来の液面計を示す斜視図である。

【符号の説明】

１容器２検出窓３送波器４受波器１０液面計１１マイクロ波送波器１２マイクロ波受波器１３回路要素１４エンクロージャ１５ガイド部材１６取付部材２３液体導入孔２５ａ，２５ｂ貫通孔２９シール部材３０開口３２反射部材３３栓部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波送波器、マイクロ波受波器な
らびに各種回路要素を収納するエンクロージャと、マイクロ波送波器から発せられたマイクロ波をマイクロ
波受波器に導くための中空の管体からなる部材であっ
て、一端がマイクロ波送波器に接続し、他端がマイクロ
波透過性物質で閉塞された直線部と、一端がマイクロ波
受波器に接続し、他端がマイクロ波透過性物質で閉塞さ
れた直線部と、前記両直線部を連結し、液体導入孔が穿
設された連結部とから構成されるガイド部材と、ガイド部材とエンクロージャとを連結して液体貯蔵容器
に装着するための取付部材とを備えるとともに、エンクロージャならびに取付部材には両部材を接合した
際に両部材間を貫通する貫通孔を構成する開口部が形成
されており、エンクロージャの開口部にマイクロ波送波
器およびマイクロ波受波器が装着され、一方取付部材の
開口部にはガイド部材が接続されるとともに、貫通孔は
マイクロ波透過性物質により密封されていることを特徴
とする液面計。
【請求項２】エンクロージャおよび／または取付部材
には、貫通孔から大気中につながる開口が形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の液面計。