JP2655314B2

JP2655314B2 - 液面計

Info

Publication number: JP2655314B2
Application number: JP6145786A
Authority: JP
Inventors: 早衛萱野
Original assignee: WAIYAA DEBAISU KK
Current assignee: WAIYAA DEBAISU KK
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH07333040A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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７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、液体を複数の貯蔵量、例えば２つの
貯蔵量を設定して容器１内に液体を貯蔵しようとする場
合には、図７に示されるように、容器１の側壁に２つの
貯蔵量に相当する液面に対応する高低２組の検出窓２，
２ａを対向させて設けるとともに、それに応じて２組の
送波器３，３ａと受波器４，４ａとを配設しなければな
らない。従って、貯蔵液体の貯蔵量の設定数が多くなる
と、それに応じて検出窓２並びに送波器３、受波器４を
複数組配設しなければならず、その結果部品点数の増加
やそれに伴う消費電力の増加を招き、装置並びに運転両
面においてコスト増となる。

【０００７】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。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
即ち大出力の送波器を必要とせず、同時に送受波部の面
積も小さく装置全体として小型であり、しかも単一の送
波器により複数レベルの液面が検出可能で、部品点数が
少なく安価で、消費電力の少ない液面計を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【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、マイクロ波送波器と、マイクロ波受波器
と、前記マイクロ波送波器から発せられたマイクロ波を
前記マイクロ波受波器に導くためのガイド部材とを備
え、前記ガイド部材を貯蔵容器内部に突出させて該貯蔵
容器に装着される液面計であって、前記マイクロ波送波
器は単一で、且つ該マイクロ波送波器には、マイクロ波
導入部からそれぞれ突出長が異なるように分岐し、且つ
その内径が突出側端部に向かって漸次大径になるように
形成されて該突出側端部に反射面を備えた複数のガイド
部から構成される送波器側ガイド部材が連設され、前記
マイクロ波受波器は、前記送波器側ガイド部材のガイド
部数と同数設けられるとともに、各マイクロ波受波器に
は、前記送波器側ガイド部材のガイド部の突出長に対応
する突出長を有し、且つその内径が突出側端部に向かっ
て漸次大径になるように形成されて該突出側端部に反射
面を備えた受波器側ガイド部材が連設されるとともに、
前記送波器側ガイド部材の反射面と前記受波器側ガイド
部材の反射面とが、対向して配設されていることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】本発明に係る液面計は、送波器側ガイド部材が
貯蔵容器側への突出長の異なる複数のガイド部に分岐さ
れ、一方受波器側ガイド部材が前記ガイド部に応じた突
出長を有するように構成され、しかも各ガイド部端部の
反射面が対向配置されているため、単一のマイクロ波送
波器により複数のマイクロ波受波器にマイクロ波を伝播
させることが可能であるとともに、異なる貯蔵量を単一
のマイクロ波送波器により検出することができる。

【００１０】更に、送波器側ガイド部材を構成する複数
のガイド部、並びに受波器側ガイド部材の内径が、突出
側端部を最適伝播直径として漸次大径となるテーパ状と
することにより、マイクロ波のガイド部材内部での伝播
を良好にするとともに、被検出液体によるガイド部材の
閉塞を防止することができる。

【００１１】また、マイクロ波送波器から発せられたマ
イクロ波が、送波器側ガイド部材および受波器側ガイド
部材を介して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】

【実施態様】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の構成を
示す一部断面斜視図、図２は図１のＡＡ断面図、図３は
図１のＢＢ断面図、図４は本発明に係る液面計の液面検
出原理を説明するための図、図５は送波器側ガイド部材
を示す半断面図、図６は受波器側ガイド部材を示す半断
面図である。

【００１３】図１に示されるように、本発明に係る液面
計１０は、マイクロ波送波器１１、マイクロ波受波器１
２ａ，１２ｂ並びに各種回路要素１３（図２参照）を収
納するエンクロージャ１４、マイクロ波送波器１１から
発せられたマイクロ波を案内する送波器側ガイド部材１
５、送波器側ガイド部材１５を伝播するマイクロ波をマ
イクロ波受波器１２ａ，１２ｂに案内する受波器側ガイ
ド部材１６ａ，１６ｂを主たる構成部材として構成され
る。そして、液面計１０は、エンクロージャ１４と送波
器側ガイド部材１５並びにマイクロ波受波器１２ａ，１
２ｂとを連結した状態で、取付部材１７を介して液体の
貯蔵容器１に装着される。

【００１４】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送波
器側ガイド部材１５並びに受波器側ガイド部材１６ａ，
１６ｂの内部だけであるため、特に大きな出力を必要と
しない。

【００１５】マイクロ波送波器１１から発せられたマイ
クロ波は、マイクロ波送波器１１の送波面に連続して設
けられる送波器側ガイド部材１５に案内される。送波器
側ガイド部材１５は、例えばステンレスなど耐腐食性を
有する金属からなる中空の部材であり、マイクロ波は、
送波器側ガイド部材１５の内壁面を反射しながら伝播す
る。

【００１６】また、送波器側ガイド部材１５は、マイク
ロ波送波器１１の送波部に連設されるマイクロ波導入部
１８と、マイクロ波導入部１８から分岐して設けられる
第１ガイド部１５ａおよび第２ガイド部１５ｂとから構
成される。ここで、第１ガイド部１５ａおよび第２ガイ
ド部１５ｂのそれぞれの容器１側への突出長は、設定貯
蔵液量に相当する容器１内における液面高さに応じて設
定される。従って、送波器側ガイド部材１５は、図２に
示されるように、単一のマイクロ波導入部１８と、貯蔵
液量が多い場合（高液面）に対応する短い突出長（Ｈ
１）を有する第１ガイド部１５ａ、並びに貯蔵液量が少
ない場合（低液面）に対応する長い突出長（Ｈ２）を有
する第２ガイド部１５ｂとから構成される。

【００１７】更に、送波器側ガイド部材１５は第１ガイ
ド部１５ａおよび第２ガイド部１５ｂとも、図５に示さ
れるように、その内径が突出側端部に向かって漸次大径
となるようにテーパ状に形成されており、これによりマ
イクロ波の伝播を良好にすることができる。これは、以
下の理由による。通常、マイクロ波が中空管の内部を伝
播する場合、前記中空管にはマイクロ波の伝播に最適な
内径（最適伝播直径）が存在する。これは、マイクロ波
の周波数に依存し、例えば代表的なマイクロ波であるＸ
−バンドのマイクロ波の場合には、その周波数が１０．
５２５ＧＨｚであり、最適伝播直径は約１９〜２７．６
ｍｍである。

【００１８】この最適伝播直径は、マイクロ波送波器１
１の送波部からの距離が長くなるほどマイクロ波の伝播
に影響を与える。また、マイクロ波送波器１１の送波部
の面積は、液面計１０全体としての小型化や消費電力の
省力化のために出来るだけ小さい方が望ましく、更に送
波器側ガイド部材１５のマイクロ波導入部１８は単一で
あり、送波器ガイド部材１５をその全長にわたり前記最
適伝播直径をもって構成することは好ましくない。以上
の観点から、送波器側ガイド部材１５を、マイクロ波導
入部１８はマイクロ波送波器１１の送波部の面積に対応
する小径で構成し、分岐後の第１ガイド部１５ａ並びに
第２ガイド部１５ｂを端部に向かい漸次大径となるテー
パ状とし、最終的に伝播直径が大きくなるように形成す
ることにより、マイクロ波を良好に伝播させることが可
能となる。

【００１９】また、第１ガイド部１５ａおよび第２ガイ
ド部１５ｂの突出側端部は開口しており、それぞれ４５
°の傾斜角に形成された反射面１９ａ，１９ｂが設けれ
ている。一方、マイクロ波導入部１８の内部は、図２に
示されるように、第１ガイド部１５ａと第２ガイド部１
５ｂとの分岐点２０に至る隔壁２１により、断面半円状
に２等分されている。

【００２０】以上のように構成される送波器側ガイド部
材１５は、マイクロ波導入部１８の開口面が、フッ素樹
脂やセラミックス、ガラス繊維などのマイクロ波透過性
物質からなるシール部材２２を介して、マイクロ波送波
器１１の送波部と対向するように配設される。

【００２１】一方、各マイクロ波受波器１２ａ，１２ｂ
には、受波器側ガイド部材１６ａ，１６ｂが、マイクロ
波透過性物質からなるシール部材２２を介して、マイク
ロ波受波器１２ａ，１２ｂの受波部と対向するように配
設される。マイクロ波受波器１２ａ，１２ｂは、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、その特性に関しても、特に
低い雑音指数を持つ必要は無い。

【００２２】受波器側ガイド部材１６ａ，１６ｂは、ス
テンレスなど耐腐食性を有する金属からなる中空の部材
であり、しかも、図３に示されるように、一方の受波器
側ガイド部材１６ａは送波器側ガイド部材１５を構成す
る第１ガイド部１５ａの突出長（Ｈ１）と同一となるよ
うに、また他方の受波器側ガイド部材１６ｂは第２ガイ
ド部１５ｂの突出長（Ｈ２）と同一となるように、それ
ぞれの突出長が設定されている。以下の説明において
は、便宜上受波器側ガイド部材１６ａを第１受波器側ガ
イド部材と称し、受波器側ガイド部材１６ｂを第２受波
器側ガイド部材と称することにする。

【００２３】この第１受波器側ガイド部材１６ａおよび
第２受波器側ガイド部材１６ｂは、送波器側ガイド部材
１５と同様にマイクロ波の伝播を良好にするために、図
６に示されるように、その内径が突出側端部に向かって
漸次大径となるようにテーパ状に形成されている。ま
た、第１ガイド部１５ａ並びに第２ガイド部１５ｂの突
出側端部は開口して、４５°の傾斜角を有する反射面２
３ａ，２３ｂが形成されている。

【００２４】以上の如く構成される送波器側ガイド部材
１５並びに第１受波器側ガイド部材１６ａ、第２受波器
側ガイド部材１６ｂは、図１および図４に示されるよう
に、送波器側ガイド部材１５の第１ガイド部１５ａの反
射面１９ａと第１受波器側ガイド部材１６ａの反射面２
３ａとが対向し、送波器側ガイド部材１５の第２ガイド
部１５ｂの反射面１９ｂと第２受波器側ガイド部材１６
ｂの反射面２３ｂとが対向するように取付部材１７に取
り付けられる。従って、マイクロ波送波器１１から発せ
られたマイクロ波は、符号Ｍで示されるように、送波器
側ガイド部材１５の隔壁２１により第１ガイド部１５ａ
側および第２ガイド部１５ｂ側に略等しく分配され、そ
れぞれのガイド部１５ａ，１５ｂを伝播し、反射面１９
ａ，１９ｂで反射されて外部へと導出された後、反射面
２３ａ，２３ｂで反射されて第１受波器側ガイド部材１
６ａおよび第２受波器側ガイド部材１６ｂに導入され、
マイクロ波受波器１２ａ，１２ｂに案内される。尚、送
波器側ガイド部材１５の第１ガイド部１５ａと第２ガイ
ド部１５ｂとの分岐角度α（図２参照）は、小さいほど
マイクロ波Ｍの分配並びに伝播に有利である。

【００２５】液面計１０は以上のように構成され、取付
部材１７を介して貯蔵容器１に装着される。ここで、取
付部材１７を、貯蔵容器１に設けられた開口部にボルト
２３により着脱可能に螺設することにより、保守作業を
容易にすることができる。

【００２６】次に、前記液面計１０による液面の検出原
理について、図４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、誘電率の高い液体には吸収され
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、送波器側ガイド部材１５の第１ガイド部
１５ａの反射面１９ｂ並びに第２受波器側ガイド部材１
６ｂの反射面２３ｂよりも下方にある場合（符号Ｌ０）
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で示されるように第１受波器側ガイド部材１
６ａ並びに第２受波器側ガイド部材１６ｂの両方に案内
され、更にはそれぞれの端部に連結されたマイクロ波受
波器１２ａ，１２ｂに案内される。

【００２７】しかし、液面が上昇して、送波器側ガイド
部材１５の第２ガイド部１５ｂの反射面１９ｂ並びに第
２受波器側ガイド部材１６ｂの反射面２３ｂの全面を覆
うレベル（符号Ｌ１）にまで達すると、第２ガイド部１
５ｂの反射面１９ｂから導出されるマイクロ波は、液体
により第２受波器側ガイド部材１６ｂの反射面２３ｂへ
の伝播が遮断され、マイクロ波受波器１２ｂに達するこ
とができなくなる。この時、マイクロ波受波器１２ｂ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、第１の液面（Ｌ１）の検出を行うことができ
る。

【００２８】更に液面が上昇して、送波器側ガイド部材
１５の第１ガイド部１５ａの反射面１９ａ並びに第１受
波器側ガイド部材１６ａの反射面２３ａの全面を覆うレ
ベル（符号Ｌ２）にまで達すると、第１ガイド部１５ａ
の反射面１９ａから導出されるマイクロ波は、液体によ
り第１受波器側ガイド部材１６ａの反射面２３ａへの伝
播が遮断され、マイクロ波受波器１２ａに達することが
できなくなる。この時、マイクロ波受波器１２ａ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、第２の液面（Ｌ２）の検出を行うことができる。

【００２９】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、送波側ガイド部材１５の
第１ガイド部１５ａおよび第２ガイド部１５ｂの突出長
（Ｈ１，Ｈ２）、並びにそれに対応して第１、第２各受
波器側ガイド部材１６ａ，１６ｂの突出長を変えること
により、液体の貯蔵量を任意に、しかも２レベルに設定
することができる。

【００３０】以上の説明において、送波器側ガイド部材
１５を容器１側への突出長が異なる第１ガイド部１５ａ
および第２ガイド部１５ｂとに分岐して、２レベルの液
面を検出するように構成した例を示したが、マイクロ波
の伝播が可能であれば、送波器側ガイド部材１５を更に
多数に分岐し、それぞれ突出長の異なるガイド部で構成
することもできる。そして、受波器側ガイド部材もそれ
に対応して複数で構成することにより、更に多くの液面
レベルを検出することが可能となる。

【００３１】

【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、本発明に係る前記手段によれば、送波器側
ガイド部材が貯蔵容器側への突出長の異なる複数のガイ
ド部に分岐され、一方受波器側ガイド部材が前記ガイド
部に応じた突出長を有するように構成され、しかも各ガ
イド部端部の反射面が対向配置されているため、単一の
マイクロ波送波器により複数のマイクロ波受波器にマイ
クロ波を伝播させることが可能であるとともに、異なる
貯蔵量を単一のマイクロ波送波器により検出することが
できる。従って、部品コストが低下して安価に液面計が
得られるとともに、消費電力も低減でき、防爆上有利と
なる。

【００３２】更に、送波器側ガイド部材を構成する複数
のガイド部、並びに受波器側ガイド部材の内径が、突出
側端部を漸次大径となるテーパ状とすることにより、マ
イクロ波のガイド部材内部での伝播を良好にするととも
に、被検出液体によるガイド部材の閉塞を防止すること
ができる。このことは、特に原油など高粘度の液体の液
面の検出に好都合である。

【００３３】また、マイクロ波送波器から発せられたマ
イクロ波が、送波器側および受波器側ガイド部材を介し
て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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液面計の構成を示す一部断面斜
視図である。

【図２】図１のＡＡ断面図である。

【図３】図１のＢＢ断面図である。

【図４】本発明に係る液面計の液面検出原理を説明す
るための図である。

【図５】送波器側ガイド部材を示す半断面図である。

【図６】受波器側ガイド部材を示す半断面図である。

【図７】従来の液面計を示す斜視図である。

【符号の説明】

１容器１０液面計１１マイクロ波送波器１２ａ，１２ｂマイクロ波受波器１３回路要素１４エンクロージャ１５送波器側ガイド部材１５ａ第１ガイド部１５ｂ第２ガイド部１６ａ第１受波器側ガイド部材１６ｂ第２受波器側ガイド部材１７取付部材１８マイクロ波導入部１９ａ，１９ｂ反射面２１隔壁２２シール部材２３ａ，２３ｂ反射面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波送波器と、マイクロ波受波器
と、前記マイクロ波送波器から発せられたマイクロ波を
前記マイクロ波受波器に導くためのガイド部材とを備
え、前記ガイド部材を貯蔵容器内部に突出させて該貯蔵
容器に装着される液面計であって、前記マイクロ波送波器は単一で、且つ該マイクロ波送波
器には、マイクロ波導入部からそれぞれ突出長が異なる
ように分岐し、且つその内径が突出側端部に向かって漸
次大径になるように形成されて該突出側端部に反射面を
備えた複数のガイド部から構成される送波器側ガイド部
材が連設され、前記マイクロ波受波器は、前記送波器側ガイド部材のガ
イド部数と同数設けられるとともに、各マイクロ波受波
器には、前記送波器側ガイド部材のガイド部の突出長に
対応する突出長を有し、且つその内径が突出側端部に向
かって漸次大径になるように形成されて該突出側端部に
反射面を備えた受波器側ガイド部材が連設されるととも
に、前記送波器側ガイド部材の反射面と前記受波器側ガイド
部材の反射面とが、対向して配設されていることを特徴
とする液面計。