JP3216384U - 液面計 - Google Patents

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JP3216384U JP2018000885U JP2018000885U JP3216384U JP 3216384 U JP3216384 U JP 3216384U JP 2018000885 U JP2018000885 U JP 2018000885U JP 2018000885 U JP2018000885 U JP 2018000885U JP 3216384 U JP3216384 U JP 3216384U
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哲 北澤
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Abstract

【課題】ディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計において、液面近傍を測定する液面測定計の精度向上と接触式センサー部の劣化による不安定性を改善する。【解決手段】ディスプレーサ1またはバランサー1の液面測定計2の液面測定部4はレーザー距離計により構成し、レーザー送信器7により放射されたレーザー光11は液面上に浮かべたフロート6により反射し、反射レーザー光11はレーザー受信器10により受光して液面距離8を測定する。ディスプレーサ1またはバランサー1は円筒型で構成され下部等に液体出入用の穴12を設けおり、フロート6は測定液面5に浮上している。フロート6はディスプレーサ1またはバランサー1の内部に保持される。ディスプレーサ1またはバランサー1の内部に液体出入用の穴12から侵入した浮遊物体の除去はディスプレーサ1またはバランサー1の上部に接続されている測長ワイヤー9または目盛り付き測長ケーブル9によりディスプレーサ1またはバランサー1を上部に引き上げて除去できる。【選択図】図1

Description

本考案は、液面高さを測定する従来のディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計の改良に関するものである。
ディスプレーサ方式およびバランサー方式液面計は
(1)測定液面が数m〜100m程度の水位測定
(2)水面上にごみなどの障害物が存在し、水面上から電波、超音波などの照射による測定ができない液面測定
(3)水位以外の産業用途のタンクなどの液面測定
等に広く利用可能であるが、測定精度およびセンサー部が測定液に接触して測定する接触式センサー部の安定性の改良が必要である。
本考案は水位以外の液面測定にも利用可能であるが、説明では水位計として説明する。
特許第56633755号 特許文献1は目盛り付けなしの測長ワイヤー長をワイヤー式リニアエンコーダ等により測定した測長ワイヤー長と、測長ワイヤーの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したディスプレーサ方式の液面計である。 特許第5699399号特許文献2は目盛り付けした測長ケーブル長を目盛り自動読取りにより測定した測長ケーブル長と、測長ケーブルの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したディスプレーサ方式の液面計である。 特許第5699400号特許文献3は目盛り付けした測長ケーブル長を目盛り自動読取りにより測定した測長ケーブル長と、測長ケーブルの先端に接続して、液面までの液面距離を測定した液面測定計の測定値を加算することにより構成したバランサー方式の液面計である。
特許文献1、特許文献2、特許文献3の構成は、ワイヤーまたはケーブルの長さ
測定機構と液面近傍で液面までの距離を測定する液面計により構成されている。
このうち、ワイヤーまたはケーブルの伸縮による測定誤差は読取誤差を含めて、
10m当たり1mm程度である。ただし特許文献1はワイヤー式リニアエンコーダ等のワイヤー巻取りに基づく測定誤差が同程度見込まれる。
この他に、特許文献1、特許文献2、特許文献3とも液面近傍に設けた液面測定計の誤差および測定計のセンサー部分が液面に接触して測定することによる劣化等が課題である。
本考案は、液面計の測定誤差および液面測定計のセンサー部分が液面に接触し
て測定することによる劣化等の課題を解決するためになされたものである。
液面測定計として、数10cm以下の測定距離の測定用として市販されている安価なレーザー距離計を採用して課題を解決した。
図1はレーザー距離計を用いたディスプレーサおよびバランサーの構成を示している。
ディスプレーサ1またはバランサー1の液面測定計2の液面測定部4はレーザー距離計により構成し、レーザー送信器7により放射されたレーザー光11は液面上に浮かべたフロート6により反射し、反射レーザー光11はレーザー受信器10により受光して液面距離8を測定する。ディスプレーサ1またはバランサー1は円筒型で構成され下部等に液体出入用の穴12を設けおり、フロート6は測定液面5に浮上している。
フロート6はディスプレーサ1またはバランサー1の内部に保持されている。
したがって、ディスプレーサ1またはバランサー1の内部に液体出入用の穴12から侵入した浮遊物体の除去はディスプレーサ1またはバランサー1の上部に接続されている測長ワイヤー9または目盛り付き測長ケーブル9によりディスプレーサ1またはバランサー1を上部に引き上げて除去できるような構造としている。
従来の液面測定計2の課題をレーザー式液面測定計の導入により解決した効果は
以下のとおりである。
液面測定計2として考えられていた方式は
(1)超音波式
(2)静電容量式
(3)ガイドパルス方式
等である。静電容量式、ガイドパルス方式はセンサー部分が接触式である欠点を
有する。超音波式は測定精度に課題がある。最近、技術的進歩が大きい被接触式
の液面測定計の方式としてレーザー方式、電波(マイクロ波)方式が考えられる
が、電波式は市販品としてのセンサー部分が発売されていない。これに対して
レーザー式の距離計は、数10cm程度の測定スパンの市販品が安価に入手でき
る。レーザー光は拡がり小さく、狭い空間での測定を可能とし、測定距離の精度は
1mm以下の精度が安定的に確保できる。
また、測定液面でのレーザー光の吸収はフロートの設置により解決でき、レーザー
光の大気での吸収は、測定スパンが短いため無視できる。
以上により、液面測定計2にレーザー方式を採用することにより、非接触測定が可
能となり、測定精度、安定性が向上し、市販品の採用により価格が低下する。
は請求項1および請求項2のディスプレーサ方式、請求項3のバランサー 方式に対応したレーザー方式の液面計の構成図である。 は請求項1 レーザー方式液面計を用いた測長ワイヤーによるディスプレーサ方式液面計の構成図例である。 は請求項2 レーザー方式液面計を用いた目盛り付き測長ケーブルによるディスプレーサ方式液面計の構成図例である。 は請求項3 レーザー方式液面計を用いた目盛り付き測長ケーブルによるバランサー方式液面計の構成図例である。 は請求項3 バランサー方式に対応したレーザー方式液面計において、フロートを保護管内に留置した構成図例である。 は請求項3 バランサー方式に対応した目盛り付き測長ケーブル位置制御方法の例を示した図である。
本考案においては、第一に、測長ワイヤー長17または目盛り付きの測長ケーブル長18を測定する。第二に測長ワイヤー9または目盛り付き測長ケーブル9と測定液面5までの距離を液面測定計2で測定して、両者の和として測定基準点高さ19と測定液面5までの距離を求める液面計である。
請求項1の構成図を図2に示す。請求項2の構成図を図3に示す。請求項1、請求項2はディスプレーサ方式である。請求項1の測長ワイヤー9に対する張力付与部24および請求項2の目盛り付き測長ケーブル9に対する目盛り付き測長ケーブル張力付与部25に対する張力付与の方法はともに、ゼンマイばねまたは定張力ばね等の機械的方法によりおこなう。定張力ばねにより張力を付与する場合、定張力ばねは動作回数寿命短いために測長ワイヤー9または目盛り付き測長ケーブル9に対して、液面変化幅が一定幅変化時のみ定張力ばねが動作するようにブレーキまたはクラッチ等により動作制限をおこない、定張力ばねの寿命を延ばす対策を行う。
請求項1、請求項2の測長ワイヤー9と目盛り付き測長ケーブル9の長さ測定の相違は、請求項1においては、測長ワイヤー長測定部26はワイヤー式リニアエンコーダ等で構成し、張力付与部24、測長ワイヤー巻き取り部22と一体的に構成する場合が多い。
これに対して請求項2の目盛り付き測長ケーブル9の長さ測定は目盛り付き測長ケーブル9に目盛り付けされている目盛りを直接読取ることによる。
請求項3の構成図を図4に示す。請求項3はバランサー方式であり、請求項2と同様に、目盛り付き測長ケーブル9の長さ測定は目盛り付き測長ケーブル9に目盛り付けされている目盛りを直接読取ることによる。バランサー1の測定液面5との相対位置は、液面測定計2が測定液面5と一定の範囲の距離を保つように、目盛り付き測長ケーブル位置制御部34により自動制御する。自動制御の一例は目盛り付き測長ケーブル長測定部27により、目盛り付き測長ケーブル長18を測定して液面距離8を一定範囲に不感帯を設けて制御する。
制御方法は、目盛り付き測長ケーブル長18の測定値を用いてステッピングモータで目盛り付き測長ケーブル巻取り部23により、巻取り巻き戻しをおこない液面距離8を一定範囲に制御する。
図6にバランサー1の位置制御例を示す。レーザー式液面計距離測定可能範囲L3の値を400mmとした時、目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点16に対する液面距離基準値L11を300mmに設定する。液面距離基準値L11は測定液面5をL11を目標値として自動制御する液面レベルである。図6でレーザー式液面計距離測定可能範囲L3の値の400mmを下記のように割振る。
上部収束不感帯L5および下部収束不感帯L6の値50mm
上部許容不感帯L7および下部許容不感帯L8の値50mm
上部許容不感帯外L9および下部許容不感帯外L10の値100mm

測定液面5が収束不感帯または許容不感帯にあるとき位置制御動作はおこなわない。
測定液面5が液面上昇により上部許容不感帯外なったとき、目盛り付き測長ケー
ブル9を100mm巻き上げて液面距離5が上部収束不感帯と下部収束不感帯の
中心に近づくように位置制御動作をおこなう。測定液面5が液面下降により下部
許容不感帯外なったとき、目盛り付き測長ケーブル9を100mm巻き戻して液面
距離5が上部収束不感帯と下部収束不感帯の中心に近づくように位置制御動作
をおこなう。
目盛り付き測長ケーブル9の動きは100mm単位で目盛り付けされた位置から
動作および停止するように制御する。このため、目盛り付き測長ケーブル9の目
盛りは100mm単位とすることができる。
請求項1および請求項2のディスプレーサ方式を例示した図2および図3、請求項3のバランサー方式を例示した図4の液面計において、測定液面5は静止液面でなく、河川などでは流れ、波浪により変動している。また、ディスフレーサ1およびバランサー1、測長ワイヤー9、目盛り付き測長ケーブル9は風圧加重を受けている。これらの影響により液面が変動する。
また、塵介物などがディスプレーサ1およびバランサー1に衝突して液面測定値に影響を与える。このため、構成図2、構成図3および構成図4には保護管20を設けている。保護管20には測定液出入穴12を設ける。
なお、保護管は本考案の構成要件の必須条件ではない。波浪、風圧荷重等の影響が小さく、液面変動が無視できる場合、保護管は必要がない。
図5は請求項3のバランサー方式において、フロート6をバランサー1内に留置せず、保護管20内に留置した構成図である。この場合、フロート6をバランサー1の目盛り付き測長ケーブル9により引き上げてフロート6をメンテナンスすることができない。
この場合には、フロート6は磁性体により構成して、フロート6を磁石付きのワイヤーを保護管20内に垂らして、フロート6を引き上げてフロート6のメンテナンスを行う。
なお、請求項1および請求項2のディスプレーサ方式の場合もフロート6をディスプレーサ1内に留置せず、保護管20内に留置した構成においては同様の方法でフロート6のメンテナンスを行う。
1 ディスプレーサまたはバランサー
2 液面測定計
3 信号送信部
4 液面測定部
5 測定液面
6 フロート
7 レーザー送信器
8 液面距離
9 測長ワイヤーまたは目盛り付き測長ケーブル
10 レーザー受信器
11 レーザー光
12 液体出入用穴
13 無線信号送信部
14 測長ワイヤーとディスプレーサとの接続点
15 目盛り付き測長ケーブルとディスプレーサとの接続点
16 目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点
17 測長ワイヤー長
18 目盛り付き測長ケーブル長
19 測長基準点高さ
20 保護管
21 固定部
22 測長ワイヤー巻き取り部
23 目盛り付き測長ケーブル巻き取り部
24 張力付与部
25 目盛り付き測長ケーブル張力付与部
26 測長ワイヤー長測定部
27 目盛り付き測長ケーブル長測定部
28 演算装置
29 演算部
30 無線信号受信部
31 信号受信部
32 目盛り読取り高さ位置
33 回転軸
34 目盛り付き測長ケーブル位置制御部
35 モータ
36 位置制御モータ駆動回路

Claims (3)

  1. 測長ワイヤーとの接続点と液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したディスプレーサと、
    該ディスプレーサを吊り下げる測長ワイヤーと、
    測長ワイヤー巻き取り部と、
    前記ディスプレーサの一部が測定液面より上部に突出してバランスするように前記測長ワイヤーに対して、張力を付与する張力付与部と、
    測長基準点高さから前記ディスプレーサの測長ワイヤーとの前記接続点までの測長ワイヤー長測定値を測定する測長ワイヤー長測定部と、
    前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記測長ワイヤー長測定値と加算することにより測定基準点高さと液面間の距離を求める演算装置と、
    を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
  2. 目盛り付き測長ケーブルとディスプレーサとの接続点と測定液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したディスプレーサと、
    該ディスプレーサを吊り下げる目盛り付き測長ケーブルと、
    目盛り付き測長ケーブル巻き取り部と、
    前記ディスプレーサの一部が測定液面より上部に突出してバランスするように前記目盛り付き測長ケーブルに対して、張力を付与する目盛り付き測長ケーブル張力付与部と、
    測長基準点高さから前記ディスプレーサの目盛り付き測長ケーブルとの前記接続点までの目盛り付き測長ケーブル長測定値を測定する目盛り付き測長ケーブル長測定部と、
    前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記目盛り付き測長ケーブル長測定値と加算することにより測定基準点高さと液面間の距離を求める演算装置と、
    を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
  3. 目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点と測定液面間の液面距離を測定して液面距離測定値を送信する液面測定計を実装したバランサーと、
    該バランサーを吊り下げる目盛り付き測長ケーブルと、
    目盛り付き測長ケーブル巻き取り部と、
    前記液面測定計に対して、液面距離基準値を決めて、測定液面を前記液面距離基準値を目標値として、目盛り付き測長ケーブル長を制御する目盛り付き測長ケーブル位置制御部と、
    測長基準点高さから目盛り付き測長ケーブルとバランサーとの接続点までの目盛り付き測長ケーブル長測定値を測定する目盛り付き測長ケーブル長測定部と、
    前記液面測定計で測定した前記液面距離測定値を受信し、該液面距離測定値を前記目盛り付き測長ケーブル長測定値と加算することにより測定基準点高さと測定液面間の距離を求める演算装置と、
    を具備する液面計において、前記液面測定計として、レーザー距離計および測定液面に浮かべ、レーザー距離計のレーザー光を反射させるフロートにより構成した前記液面測定計を具備した液面計。
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CN112323410A (zh) * 2020-11-30 2021-02-05 珠海格力电器股份有限公司 一种洗涤剂盒组件、液位检测方法及洗衣机
KR20220045420A (ko) * 2020-10-05 2022-04-12 최민규 하이브리드 급유 시스템

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