JP3559098B2 - 液面測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給油所等に設置した貯液タンク内の残量を高精度に測定し得るようにした液面測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガソリン給油所の地下タンク（貯液タンク）等にあっては、油の残量を常時監視するために、特開昭５８−１０６４２３号公報および特開平１−２２３３１９号公報のような液面測定装置が用いられている。
【０００３】
この従来技術による液面測定装置では、複数個の貯液タンク毎に静電容量式の液面センサが挿入され、該各液面センサの近傍には切換回路が設けられている。ここで、該切換回路は発振回路を液面センサと、該液面センサによって検出された静電容量の補正を行なう標準コンデンサと切換えるようになっており、さらに液面センサは外筒，上部内筒および下部内筒からなり、切換回路の切換えによって、液面の計測ばかりでなく、液面検出のために誘電率の測定、水面等の測定もできるようになっている。
【０００４】
また、給油所はガソリン等の危険物を取扱うものであるから、電気機器等は本質安全防爆が採用され、本質安全防爆構造のセイフティバリア回路（以下、本安バリア回路という）は、貯液タンクから離れた安全場所となる給油所事務室等内に設けられている。この際、本安バリア回路は各液面センサ毎に１対１に対応してそれぞれ設けられており、各液面センサは各本安バリア回路およびタンク選択回路を介して発振回路に接続されている。そして、該発振回路では、測定された液面センサからの静電容量または標準コンデンサの基準容量に対応した発振周波数となる周波数信号を発生し、次段の演算回路によってその周波数信号に基づいて演算して各貯液タンク毎の油面高さを測定する。
【０００５】
ここで、前記タンク選択回路は、各貯液タンクのうち、液面測定を行なう貯液タンクを指定するもので、指定された貯液タンクの液面センサは各貯液タンク近傍に設けられた切換回路によって順次外筒に対する上部内筒，下部内筒，標準コンデンサを順に切換えて、前記発振回路と接続することにより、液面高さ，誘電率，タンク内水面の高さ等を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による液面測定装置では、各液面センサ毎に該液面センサと離間した安全場所にそれぞれ本安バリア回路が設けられるものであって、例えば給油所に１０個の貯液タンクを備え、各貯液タンク毎に液面センサを備えてなる１０チャンネルの液面測定装置においては、安全場所に設けた本安バリア回路も１０個必要となる。このため、本安バリア回路の個数が多くなって、高価になるばかりでなく、該本安バリア回路が収容されるパネルが大きくなり、占有面積が嵩張るという問題がある。
【０００７】
また、各貯液タンク近傍に設けた切換回路は、貯液タンク内の液面高さ，誘電率，貯留水面の高さ等を、液面センサの外筒に対する上部内筒と下部内筒，標準コンデンサ等の切換えによって検出するため、該切換回路と本安バリア回路との間には少なくとも５本の電源ケーブルおよび制御信号ケーブルと、静電容量を検出した検出信号を演算回路に送信するために少なくとも２本の撚合線からなる信号ケーブルが必要となり、１０チャンネルの場合には約（５＋２）×１０のケーブル、即ち合計で７０本のケーブルが必要となり、ケーブル配線材料のコストおよび設置工事に伴う作業労力が嵩み、さらにメンテナンスも高価となるという問題がある。
【０００８】
さらに、液面センサまたは標準コンデンサから出力される容量信号は、ケーブルを介して給油所事務室に設けられた本安バリア回路，タンク選択回路および発振回路に接続されているから、該発振回路と液面センサとの間には浮遊容量を有するケーブルが長い寸法で存在している。このため、ケーブルの浮遊容量によって発振回路から出力される発振周波数が外界（温度、湿度等）の影響によって変動し、測定誤差発生の要因となっているという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の第１の目的は、使用されるケーブル寸法本数を少なくできると共に、貯液タンク内の残量を高精度に検出することのできる液面測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する液面測定装置は、１個以上の貯液タンクに貯えられた油液の液面を測定する液面測定装置において、前記各貯液タンクに貯える油液の静電容量を検出するために、該各貯液タンク内にそれぞれ挿入される外筒および内筒からなる同軸円筒形の液面センサと、該各液面センサの近傍に位置して前記各貯液タンクに設けられ、既知の基準容量を有する標準コンデンサと、前記各貯液タンクの近傍に設けられ、予め設定された自己の貯液タンク番号を記憶し、当該自己の貯液タンク番号を指定すべき指定信号が入力されたとき検出動作を開始するタンク選択回路と、該各タンク選択回路の次段に設けられ、該各タンク選択回路によって自己の貯液タンク番号が指定されたとき、当該自己の液面センサの内筒，外筒間に接続した状態と標準コンデンサに接続した状態とに所定の順序で順次切換える切換回路と、該各切換回路に近接して前記各貯液タンクの近傍に設けられ、該各切換回路の切換えによって前記各液面センサの内，外筒間に形成される静電容量または標準コンデンサによる基準容量に対応した発振周波数をもった周波数信号を発振する発振回路と、前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、周波数信号に対応して液面高さを演算する単一の演算回路と、前記各発振回路からの周波数信号を該演算回路に出力するために一端側が該各発振回路に接続され、他端側が演算回路に接続された単一の信号ラインと、前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、本安電源を出力する本安電源回路と、該本安電源回路からの本安電源を前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に供給するために、一端側が本安電源回路に接続され、他端側が前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に接続された単一の電源ラインと、前記各貯液タンクのうち所望の貯液タンクを指定するために、該電源ラインを用いて前記各タンク選択回路に指定信号を出力するタンク指定手段とから構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、前記各切換回路、タンク選択回路および発振回路は、前記各貯液タンクにセンサを挿入するマンホール内にそれぞれ設けたことにある。
【００１２】
請求項３の発明は、前記各タンク選択回路および切換回路の近傍には、液面の測定を行うために前記電源ラインを用いて本安電源の供給が開始されたことを検出したとき、該各タンク選択回路および切換回路にリセット信号を出力するリセット回路を設けたことにある。
【００１３】
【作用】
請求項１の構成により、所望の貯液タンクの液面を測定するために、タンク指定手段からの指定信号が、本安電源回路から出力される本安電源に重畳して電源ラインを用いて各タンク選択回路に入力されると、該各タンク選択回路では、入力された指定信号が予め設定された自己の貯液タンクの番号に一致するか否かを判定し、一致したタンク選択回路のみが検出動作を開始する。そして、自己のタンク選択回路が自己の貯液タンクであると判定したら、その次段に設けられた切換回路は液面センサの内，外筒間に接続した状態と標準コンデンサに接続した状態とに所定の順序で順次切換え、該切換回路近傍に設けられた発振回路と順次接続する。該発振回路では、それぞれの静電容量に対応した発振周波数をもった周波数信号を単一の信号ラインを用いて安全場所に設けられた演算回路に出力し、該演算回路ではこの周波数信号の発振周波数に基づいて液面高さ，残量等を演算する。
【００１４】
請求項２のように、タンク選択回路、切換回路および発振回路を、各貯液タンクのセンサ挿入口周囲を囲繞するマンホール内にそれぞれ設ける構成とすることにより、液面センサおよびその近傍に位置した標準コンデンサに対し、切換回路を介して発振回路を近づけることができ、該発振回路と液面センサおよび標準コンデンサとを接続する信号線を短くできる。これにより、液面センサまたは標準コンデンサから出力される静電容量に加わる浮遊容量が基板上の浮遊容量だけとなって、当該浮遊容量を小さくでき、発振回路から出力される発振周波数に加わる容量誤差を低減することができる。
【００１５】
請求項３の発明のように、前記タンク選択回路および切換回路の近傍には、電源ラインを用いて本安電源の供給が開始されたときにリセット信号を出力するリセット回路を設けたから、本安電源と共に指定信号がタンク選択回路に入力される前に、電源ラインを用いてタンク選択回路および切換回路を初期状態に設定できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例による液面測定装置を給油所に用いた場合を、図１ないし図６に基づいて説明する。
【００１７】
図中、１Ａ，１Ｂ，…，１ＮはＮ個の貯液タンク（全体として、貯液タンク１という）、２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎは各貯液タンク１内に挿入された液面センサ（全体として、液面センサ２という）を示し、該液面センサ２は当該貯液タンク１内に貯えられる油液の静電容量を検出するものである。
【００１８】
ここで、Ｎ個からなる液面センサ２は図３に示すように、同軸円筒状に形成され、１本の筒体からなる外筒３と、該外筒３内に同軸に挿入された内筒４とを有し、該内筒４は上部内筒４Ａと、下部内筒４Ｂと、該下部内筒４Ｂの下側に位置した水検出用内筒４Ｃからなる３本の筒体からなり、該上部内筒４Ａの下端と下部内筒４Ｂの上端は絶縁部材５Ａを介して接続されると共に、下部内筒４Ｂの下端と水検出用内筒４Ｃの上端も絶縁部材５Ｂを介して接続されている。
【００１９】
そして、液面センサ２は、上部内筒４Ａと外筒３との間で上側液センサ部６、下部内筒４Ｂと外筒３との間で下側液センサ部７、水検出用内筒４Ｃと外筒３との間で水センサ部８をそれぞれ形成し、センサ部６，７，８はそれぞれ静電容量Ｃ１ ， Ｃ２ ，Ｃ３ を検出すると共に、該センサ部６，７，８はスイッチ９，１０，１１を介して後述の発振回路２１と接続されている（図４参照）。なお、３Ａ，４Ａ１ ，４Ｂ１ ，４Ｃ１ はセンサ側ユニット１４に接続する信号線をそれぞれ示している。
【００２０】
１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎは前記液面センサ２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎの近傍に設けられた標準コンデンサ（全体として、標準コンデンサ１２という）を示し、該標準コンデンサ１２は基準容量Ｃ０ を有し、該基準容量Ｃ０ は例えば下側液センサ部７の静電容量Ｃ２ の変化範囲のほぼ中間の値に設定され、該標準コンデンサ１２は液面センサ２が受ける温度、湿度等の外界条件と等しい条件を受ることにより、基準容量Ｃ０ が変化しない安定度の良いコンデンサが使われており、液面センサ２から検出される静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ の補正を温度の影響を受けないで行っている。また、標準コンデンサ１２はスイッチ１３を介して発振回路２１と接続されている（図４参照）。
【００２１】
１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎは各貯液タンク１Ａ，１Ｂ，…，１Ｎの近傍にそれぞれ設けられたセンサ側ユニット（全体として、センサ側ユニット１４という）を示し、該センサ側ユニット１４は図２に示すように、後述するマンホール３２内に設けられ、該センサ側ユニット１４はタンク選択回路１５，切換回路２０，発振回路２１およびリセット回路２２から構成されている（図４参照）。
【００２２】
ここで、Ｎ個からなるセンサ側ユニット１４について、図４を参照しつつ説明する。
【００２３】
図中、１５はタンク選択回路を示し、該タンク選択回路１５は、自己の貯液タンク番号を予め設定記憶するディップスイッチ等によって構成された番号設定回路１６と、後述する電源ライン２８に接続され、該電源ライン２８を介して本安電源に重畳して入力される指定信号を抽出するカウンタ回路１７と、該カウンタ回路１７で抽出された指定信号と番号設定回路１６で設定されたタンク番号とが一致するか否かを判定する一致判定回路１８とから構成されている。そして、該一致判定回路１８でタンク番号と指定信号とが一致したときには、一致信号を切換回路２０と発振回路２１への電源供給を規制するスイッチ１９とに送信し、切換回路２０と発振回路２１の動作を同時に開始する。
【００２４】
２０はタンク選択回路１５の次段に接続された切換回路を示し、該切換回路２０は例えばシフトレジスタからなり、その入力側には前記タンク選択回路１５が接続され、出力側には液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７および水センサ部８を発振回路２１に接続するスイッチ９，１０，１１と、標準コンデンサ１２を発振回路２１に接続するスイッチ１３とがそれぞれ接続されている。
【００２５】
そして、前記切換回路２０にタンク選択回路１５から一致信号が入力されたとき、即ち自己の貯液タンク１（液面センサ２）が指定信号によって指定された場合には、図６に示すように所定時間ｔ（例えば１００ｍＳ）毎に駆動信号を順次スイッチ９，１０，１１，１３に向けて自動的に出力し、前記液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８および標準コンデンサ１２を発振回路２１に順次接続するようになっている。
【００２６】
２１は発振回路を示し、該発振回路２１はある所定のインダクタンスＬを有するコイルからなり、前述した液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８によって検出された静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ とを順次並列接続することにより、インダクタンスＬと静電容量Ｃによって発振周波数ｆの周波数信号を発生させ、この周波数信号を後述の信号ライン２６を用いて演算回路２４に出力する。なお、インダクタンスＬが固定であるから、発振周波数ｆは静電容量Ｃの変化に対応した発振を起こすようになる。
【００２７】
２２はセンサ側ユニット１４に内蔵されたリセット回路を示し、該リセット回路２２は電源ライン２８を用いて本安電源が供給されたときに、リセット信号をタンク選択回路１５のカウンタ回路１７と切換回路２０とに送信するもので、このリセット信号でタンク選択回路１５および切換回路２０を初期状態に設定し、電源立上げ時における本安電源の波形をカウンタ回路１７で指定信号として誤って読取るのを防止している。
【００２８】
このように構成されるセンサ側ユニット１４においては、図５に示すように、電源ライン２８を用いて供給される本安電源に重畳した指定信号が当該自己の貯液タンク１を指定したときにのみ、タンク選択回路１５の一致判定回路１８から切換回路２０と発振回路２１に向けて一致信号が送信される。また、該切換回路２０では、入力された一致信号に基づいて図６に示すようにスイッチ９，１０，１１，１３の駆動信号を所定時間ｔ毎に順次出力し、センサ部６，７，８および標準コンデンサ１２を発振回路２１に順次接続する。そして、該発振回路２１ではセンサ部６，７，８および標準コンデンサ１２の静電容量に基づいた発振周波数となる周波数信号を信号ライン２６を介して表示側ユニット２３に出力するようになっている。
【００２９】
２３は安全場所となる給油所事務室等（図示せず）に設けた単一の表示側ユニットを示し、該表示側ユニット２３は、図１に示すように、演算回路２４と、該演算回路２４の入力側に接続され、指定信号を出力する後述の指定回路２９と、前記演算回路２４の出力側に接続され、該演算回路２４からの電源信号に基づいて指定信号が重畳した本安電源をセンサ側ユニット１４に向けて出力する本安電源回路２７と、前記演算回路２４の出力側に接続され、該演算回路２４内で液面高さ，水面高さ，誘電率等を演算し、その結果を表示する表示器２５とから構成されている。
【００３０】
ここで、前記演算回路２４はマイクロコンピュータ等によって構成され、処理回路（ＣＰＵ），入出力回路および記憶回路（いずれも図示せず）からなり、該演算回路２４は、液面センサ２の検出部６，７，８によって順次検出される静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ に基づいた発振周波数および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ に基づいた発振周波数から貯液タンク内の液面高さ，誘電率，タンク内に貯留した水面高さ等を標準コンデンサ１２によって補正した状態で演算を行い、その結果を表示器２５に表示するようになっている。
【００３１】
２６は単一のツイストペアの撚合線からなる信号ラインを示し、該信号ライン２６の一端側はセンサ側ユニット１４のうち一のユニット、例えばタンク番号がＮＯ．１となるセンサ側ユニット１４Ａの発振回路２１Ａに接続され、他端側が表示側ユニット２３の演算回路２４に接続されている。また、他のセンサ側ユニット１４Ｂ，…，１４Ｎは信号ライン２６の一端側に接続された分岐信号ライン２６Ａ，２６Ａ，…を介してそれぞれ並列に接続されている。
【００３２】
２７は表示側ユニット２３に内蔵された単一の本安電源回路を示し、該本安電源回路２７は、例えば本安トランス，本安抵抗，サイリスタまたは光学素子等（いずれも図示せず）からなるセイフティ本安バリア回路として構成され、センサ側に供給される電力が着火エネルギよりも大きくなるのを抑える回路構成となっている。また、該本安電源回路２７から出力される本安電源は電源ライン２８を用いてセンサ側ユニット１４に向けて供給される。
【００３３】
２８は単一のツイストペアの撚合線からなる電源ラインを示し、該電源ライン２８の一端側が前記本安電源回路２７に接続され、他端側がタンク番号がＮＯ．１となるセンサ側ユニット１４Ａのタンク選択回路１５（カウンタ回路１７，一致判定回路１８），切換回路２０およびリセット回路２２に接続されている。また、他のセンサ側ユニット１４Ｂ，…，１４Ｎは電源ライン２８の他端側に接続された分岐電源ライン２８Ａ，２８Ａ，…を介してそれぞれ並列に接続されている。
【００３４】
２９は所望の貯液タンク１を指定するタンク指定手段としての指定回路を示し、該指定回路２９はキーボードまたはプッシュスイッチ等を含んで構成され、油液の残量を確認したいタンク番号を入力すると、このタンク番号に基づいた指定信号を演算回路２４に入力し、該演算回路２４では、この指定信号を電源信号に重畳する。そして、該電源信号が本安電源回路２７を用いてセンサ側ユニット１４に向けて供給されるとき、指定信号もセンサ側ユニット１４に送信される。
【００３５】
次に、図２に貯液タンク１近傍におけるセンサ側ユニット１４の配置について説明する。
【００３６】
図２中、３１は給油所の敷地を示し、該敷地３１には貯液タンク１が埋設され、該貯液タンク１には複数個の穴（１個のみ図示）が形成され、その１つが液面センサ２を挿入するためにマンホール３２が形成され、該マンホール３２の開口部は蓋体３３によって施蓋されている。
【００３７】
ここで、前述したセンサ側ユニット１４は、前記マンホール３２の底部側に配置されている。
【００３８】
本実施例による液面測定装置は上述の如く構成されるが、次にその動作について説明する。
【００３９】
まず、電源の供給においては、建屋にある表示側ユニット２３のメインスイッチ（図示せず）を閉成することにより、電源は投入され、表示側ユニット２３内にある演算回路２４，表示器２５，本安電源回路２７および指定回路２９がＯＮ状態となる。
【００４０】
一方、センサ側ユニット１４では、本安電源回路２７から電源ライン２８を介して供給される本安電源によって、タンク選択回路１５（カウンタ回路１７，一致判定回路１８），切換回路２０およびリセット回路２２がＯＮ状態となる。このとき、リセット回路２２に図５に示すように本安電源が入力されることにより、リセット信号がカウンタ回路１７と切換回路２０に出力される。ここで、カウンタ回路１７と切換回路２０はリセット信号が入力されることにより、記憶されていた前回の測定における指定信号と一致信号を消去して初期状態に戻し、カウンタ回路１７においては電源立上げ時における波形を指定信号として誤検知するのを防止するようにしている。
【００４１】
次に、作業者が測定したい貯液タンク１を指定すべく、給油所事務室にある表示側ユニット２３の指定回路２９にタンク番号を入力すると、この番号は指定信号となり演算回路２４を介して本安電源回路２７から出力される本安電源に重畳される。そして、この本安電源は電源ライン２８を介してセンサ側ユニット１４に供給される。
【００４２】
ここで、本安電源に重畳される指定信号は、図５に示すように、本圧電源の立上り後のパルス信号となり、例えば、貯液タンク１Ａのときには１個のパルス、貯液タンク１Ｂのときには２個のパルス、…，貯液タンク１ＮのときにはＮ個のパルスとなっている。
【００４３】
一方、センサ側ユニット１４は、電源ライン２８を介してタンク選択回路１５に供給された本安電源を、カウンタ回路１７で指定信号のみを抽出し、予め番号設定回路１６で設定された貯液タンク１の番号と一致するか否かを一致判定回路１８で判定し、一致したときのみ該一致判定回路１８から一致信号を出力するようになっている。このため、作業者が指定した貯液タンク１の番号におけるセンサ側ユニット１４しか動作せず、例えば、ＮＯ．１の貯液タンク１Ａを指定した場合には、図５の上段に示すように、貯液タンク１Ａに設けられたセンサ側ユニット１４Ａが動作し、一致信号を切換回路２０と発振回路２１に供給して該回路２０，２１をＯＮ状態にすると共に、図６に示すように、液面センサ２のセンサ部６，７，８および標準コンデンサ１２を順次切換えて発振回路２１と接続すべく、駆動信号を所定時間ｔ毎に出力し、検出動作を開始する。
【００４４】
これにより、発振回路２１では液面センサ２のセンサ部６，７，８の静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ に基づいた発振周波数を有する周波数信号を信号ライン２６を用いて表示側ユニット２３の演算回路２４に送信することができる。該演算回路２４では、この周波数信号の発振周波数によりセンサ部６，７，８の静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ を算出し、この静電容量に基づいて、特開平１−２３４３２０号公報に示すような演算を行なうことにより、貯液タンク１Ａ内の液面高さ、水面高さ、誘電率等を標準コンデンサ１２によって補正した状態で測定することができる。
【００４５】
さらに、作業者がＮＯ．２の貯液タンク１Ｂを指定した場合には、図５の中段に示すような指定信号がセンサ側ユニット１４に供給され、指定された貯液タンク１Ｂに設けられたセンサ側ユニット１４Ｂのみが作動して、前述した動作を繰返して貯液タンク１Ｂ内の液面高さ、水面高さを測定するようになっている。
【００４６】
然るに、本実施例による液面測定装置においては、タンク選択回路１５，切換回路２０，発振回路２１およびリセット回路２２とから構成されるセンサ側ユニット１４を貯液タンク１の近傍に設けたから、発振回路２１と液面センサ２間、発振回路２１と標準コンデンサ１２間等の距離を著しく短くすることができる。これにより、この間を接続する信号線に存在する浮遊容量を低減することができ、発振回路２１に出力される液面センサ２の上側液センサ部６の静電容量Ｃ１ ，下側液センサ部７の静電容量Ｃ２ ，水センサ部８の静電容量Ｃ３ および標準コンデンサの基準容量Ｃ０ を正確に検出でき、発振回路２１から発生する発振周波数における誤差を確実に低減することができる。また、信号線を短くすることにより、温度、湿度等の外界条件の影響も少なくすることができる。
【００４７】
この結果、表示側ユニット２３の演算回路２４に信号ライン２６を介して送信される周波数信号の発振周波数は誤差の少ない静電容量に対応した発振周波数となっているから、当該演算回路２４では貯液タンク１内の液面高さおよび水量を正確に測定でき、測定精度を高めることができる。
【００４８】
また、センサ側ユニット１４に設けたタンク選択回路１５は、予め設定された自己の貯液タンク番号を記憶する番号設定回路１６と、本安電源に重畳した指定信号を抽出するカウンタ回路１７と、前記番号設定回路１６で設定された当該自己の貯液タンク番号と指定信号とが一致したか否かを判定する一致判定回路１８とから構成している。これにより、電源ライン２８を介して指定信号を供給することができると共に、センサ側ユニット１４Ａ〜１４Ｎのタンク選択回路１５に判定処理をほぼ同時に行わせることができる。
【００４９】
従って、従来技術のように、外部から指定したセンサ側のみ検出動作を開始する信号を送信する場合に必要であった安全場所の複数個のセンサ側とを接続する何本もの信号線が廃止でき、撚合線からなる信号ライン２６を１本用いて表示側ユニット２３とセンサ側ユニット１４Ａを接続し、他のセンサ側ユニット１４Ｂ〜１４Ｎは分岐信号ライン２６Ａ，２６Ａ，…によって接続できる。
【００５０】
さらに、センサ側ユニット１４に送信される指定信号は、表示側ユニット２３から入力される保安電源に重畳するようにしたから、表示側ユニット２３からセンサ側ユニット１４Ａに入力される電源線は１本の電源ライン２８のみで接続でき、他のセンサ側ユニット１４Ｂ〜１４Ｎは分岐電源ライン２８Ａ，２８Ａ，…によってセンサ側ユニット１４Ａに接続することができる。
【００５１】
さらにまた、発振回路２１と液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８および標準コンデンサ１２との接続を順次切換えるスイッチ９，１０，１１，１３の動作を、切換回路２０によって自動的に切換える構成としたから、この切換動作のためのケーブルを廃止することができる。
【００５２】
この結果、従来技術では貯液タンクが１０個である１０チャンネルの場合、センサ側と表示側とを接続する配線は、最低でも７０本必要だったのを、本実施例では１０チャンネルの場合はもとより、チャンネル数に関係なく、信号ライン２６と電源ライン２８の２本のケーブルのみでよく、ケーブルの本数と長さを大幅に削減でき、配線材料のコスト低減、その設置工事の労力を確実に少なくすることができる。
【００５３】
また、給油所はガソリン等の危険物を取扱うものであるから、電気機器は本質安全防爆を構成する必要がある。しかし、本実施例ではセンサ側ユニット１４と表示側ユニット２３とを接続するケーブルは、電源ライン２８と信号ライン２６の２本しかないため、本安電源回路２７は表示側ユニット２３内に１個設けるだけでよく、従来においてチャンネル（貯液タンク）の数だけ必要であった本安バリア回路を、１個にすることができ表示側ユニット２３の小型化を図ることができる。
【００５４】
なお、前記実施例では、貯液タンク１を１０個設けた１０チャンネルの場合について述べたが、本発明は貯液タンク１が１個の場合でもよく、この場合には、タンク選択回路１５の番号設定回路１６のタンク番号をＮＯ．１として設定するようにすればよい。
【００５５】
また、前記実施例では、セイフティ本安バリア回路となる本安電源回路２７は電源側にしか接続しなかったが、信号ライン２６側にも本安バリア回路を設けてもよいことは勿論である。
【００５６】
また、タンク選択回路１５を構成する一致判定回路１８および切換回路２０はハード回路として構成したが、本発明はこれに限らず、ＣＰＵ等によってソフト的に処理してもよい。
【００５７】
さらに、各液面センサ２は、外筒３、上部内筒４Ａ，下部内筒４Ｂおよび水検出用内筒４Ｃからなるものとして述べたが、上部内筒４Ａと下部内筒４Ｂを１本の内筒として構成してもよく、また水検出用内筒４Ｃは必要に応じて設ければよいものであって、該内筒４Ｃを廃止してもよく、液面センサ２は種々の形式の同軸円筒状センサとして液面検出が可能な構成であればよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明では、各貯液タンク側に該各タンクの個数に対応したタンク選択回路、切換回路および発振回路をそれぞれ設け、該各貯液タンクから離れた安全場所には単一の演算回路，本安電源回路およびタンク指定手段を設けたから、安全場所と貯液タンク側とを接続するケーブルは、安全場所から貯液タンク側に指定信号の重畳した本安電源を供給する電源ラインと、貯液タンク側の発振回路で静電容量に基づいて発振させた周波数信号を安全場所に送信する信号ラインのみとなり、発振回路を安全場所に設けた場合に比較して、長いケーブルの浮遊容量が静電容量として加わるのを大幅に低減でき、演算回路に入力する周波数信号の発振周波数に基づいて液面高さを高精度に測定できる。また、ケーブルの本数と長さを削減でき、コスト低減を図ることができる。
【００５９】
請求項２の発明では、前記各切換回路，タンク選択回路および発振回路を、各貯液タンクのセンサを挿入するマンホール内にそれぞれ設けたから、貯液タンクに挿入された液面センサおよび近傍に位置した標準コンデンサに対し、切換回路を介して発振回路に近づけることができ、該発振回路と液面センサおよび標準コンデンサとを接続するケーブルを短くできる。これにより、液面センサまたは標準コンデンサから出力される静電容量に加わるケーブルの浮遊容量を極めて小さくでき、発振回路から出力される発振周波数に加わるケーブル誤差を低減することができ、液面高さをより高精度に測定することができる。
【００６０】
請求項３の発明では、液面の測定を行なうため、電源ラインを介して本安電源の供給が開始されたことを検知したときリセット信号を出力するリセット回路を設けたから、電源ラインを介して本安電源と共に指定信号がタンク選択回路に入力される前に、タンク選択回路および切換回路を初期状態に設定でき、電源立上げ時における誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液面測定装置の全体を示す系統図である。
【図２】貯液タンクに液面センサを挿入した状態を示す断面図である。
【図３】実施例に用いられる液面センサを示す拡大断面図である。
【図４】図１に示すセンサ側ユニット，液面センサおよび標準コンデンサを示すブロック図である。
【図５】タンク選択回路に入力される本安電源と出力されるリセット信号および一致信号を示す波形図である。
【図６】切換回路に入力される一致信号と出力される駆動信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，…，１Ｎ 貯液タンク
２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎ 液面センサ
３ 外筒
４ 内筒
４Ａ 上部内筒
４Ｂ 下部内筒
４Ｃ 水検出用内筒
６ 上側液センサ部
７ 下側液センサ部
８ 水センサ部
１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎ 標準コンデンサ
１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎ センサ側ユニット
１５ タンク選択回路
１６ 番号設定回路
１７ カウンタ回路
１８ 一致判定回路
２０ 切換回路
２１ 発振回路
２２ リセット回路
２３ 表示側ユニット
２４ 演算回路
２５ 表示器
２６ 信号ライン
２７ 本安電源回路
２８ 電源ライン
２９ 指定回路（タンク指定手段）
３２ マンホール
【産業上の利用分野】
本発明は、給油所等に設置した貯液タンク内の残量を高精度に測定し得るようにした液面測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガソリン給油所の地下タンク（貯液タンク）等にあっては、油の残量を常時監視するために、特開昭５８−１０６４２３号公報および特開平１−２２３３１９号公報のような液面測定装置が用いられている。
【０００３】
この従来技術による液面測定装置では、複数個の貯液タンク毎に静電容量式の液面センサが挿入され、該各液面センサの近傍には切換回路が設けられている。ここで、該切換回路は発振回路を液面センサと、該液面センサによって検出された静電容量の補正を行なう標準コンデンサと切換えるようになっており、さらに液面センサは外筒，上部内筒および下部内筒からなり、切換回路の切換えによって、液面の計測ばかりでなく、液面検出のために誘電率の測定、水面等の測定もできるようになっている。
【０００４】
また、給油所はガソリン等の危険物を取扱うものであるから、電気機器等は本質安全防爆が採用され、本質安全防爆構造のセイフティバリア回路（以下、本安バリア回路という）は、貯液タンクから離れた安全場所となる給油所事務室等内に設けられている。この際、本安バリア回路は各液面センサ毎に１対１に対応してそれぞれ設けられており、各液面センサは各本安バリア回路およびタンク選択回路を介して発振回路に接続されている。そして、該発振回路では、測定された液面センサからの静電容量または標準コンデンサの基準容量に対応した発振周波数となる周波数信号を発生し、次段の演算回路によってその周波数信号に基づいて演算して各貯液タンク毎の油面高さを測定する。
【０００５】
ここで、前記タンク選択回路は、各貯液タンクのうち、液面測定を行なう貯液タンクを指定するもので、指定された貯液タンクの液面センサは各貯液タンク近傍に設けられた切換回路によって順次外筒に対する上部内筒，下部内筒，標準コンデンサを順に切換えて、前記発振回路と接続することにより、液面高さ，誘電率，タンク内水面の高さ等を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による液面測定装置では、各液面センサ毎に該液面センサと離間した安全場所にそれぞれ本安バリア回路が設けられるものであって、例えば給油所に１０個の貯液タンクを備え、各貯液タンク毎に液面センサを備えてなる１０チャンネルの液面測定装置においては、安全場所に設けた本安バリア回路も１０個必要となる。このため、本安バリア回路の個数が多くなって、高価になるばかりでなく、該本安バリア回路が収容されるパネルが大きくなり、占有面積が嵩張るという問題がある。
【０００７】
また、各貯液タンク近傍に設けた切換回路は、貯液タンク内の液面高さ，誘電率，貯留水面の高さ等を、液面センサの外筒に対する上部内筒と下部内筒，標準コンデンサ等の切換えによって検出するため、該切換回路と本安バリア回路との間には少なくとも５本の電源ケーブルおよび制御信号ケーブルと、静電容量を検出した検出信号を演算回路に送信するために少なくとも２本の撚合線からなる信号ケーブルが必要となり、１０チャンネルの場合には約（５＋２）×１０のケーブル、即ち合計で７０本のケーブルが必要となり、ケーブル配線材料のコストおよび設置工事に伴う作業労力が嵩み、さらにメンテナンスも高価となるという問題がある。
【０００８】
さらに、液面センサまたは標準コンデンサから出力される容量信号は、ケーブルを介して給油所事務室に設けられた本安バリア回路，タンク選択回路および発振回路に接続されているから、該発振回路と液面センサとの間には浮遊容量を有するケーブルが長い寸法で存在している。このため、ケーブルの浮遊容量によって発振回路から出力される発振周波数が外界（温度、湿度等）の影響によって変動し、測定誤差発生の要因となっているという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の第１の目的は、使用されるケーブル寸法本数を少なくできると共に、貯液タンク内の残量を高精度に検出することのできる液面測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する液面測定装置は、１個以上の貯液タンクに貯えられた油液の液面を測定する液面測定装置において、前記各貯液タンクに貯える油液の静電容量を検出するために、該各貯液タンク内にそれぞれ挿入される外筒および内筒からなる同軸円筒形の液面センサと、該各液面センサの近傍に位置して前記各貯液タンクに設けられ、既知の基準容量を有する標準コンデンサと、前記各貯液タンクの近傍に設けられ、予め設定された自己の貯液タンク番号を記憶し、当該自己の貯液タンク番号を指定すべき指定信号が入力されたとき検出動作を開始するタンク選択回路と、該各タンク選択回路の次段に設けられ、該各タンク選択回路によって自己の貯液タンク番号が指定されたとき、当該自己の液面センサの内筒，外筒間に接続した状態と標準コンデンサに接続した状態とに所定の順序で順次切換える切換回路と、該各切換回路に近接して前記各貯液タンクの近傍に設けられ、該各切換回路の切換えによって前記各液面センサの内，外筒間に形成される静電容量または標準コンデンサによる基準容量に対応した発振周波数をもった周波数信号を発振する発振回路と、前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、周波数信号に対応して液面高さを演算する単一の演算回路と、前記各発振回路からの周波数信号を該演算回路に出力するために一端側が該各発振回路に接続され、他端側が演算回路に接続された単一の信号ラインと、前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、本安電源を出力する本安電源回路と、該本安電源回路からの本安電源を前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に供給するために、一端側が本安電源回路に接続され、他端側が前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に接続された単一の電源ラインと、前記各貯液タンクのうち所望の貯液タンクを指定するために、該電源ラインを用いて前記各タンク選択回路に指定信号を出力するタンク指定手段とから構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、前記各切換回路、タンク選択回路および発振回路は、前記各貯液タンクにセンサを挿入するマンホール内にそれぞれ設けたことにある。
【００１２】
請求項３の発明は、前記各タンク選択回路および切換回路の近傍には、液面の測定を行うために前記電源ラインを用いて本安電源の供給が開始されたことを検出したとき、該各タンク選択回路および切換回路にリセット信号を出力するリセット回路を設けたことにある。
【００１３】
【作用】
請求項１の構成により、所望の貯液タンクの液面を測定するために、タンク指定手段からの指定信号が、本安電源回路から出力される本安電源に重畳して電源ラインを用いて各タンク選択回路に入力されると、該各タンク選択回路では、入力された指定信号が予め設定された自己の貯液タンクの番号に一致するか否かを判定し、一致したタンク選択回路のみが検出動作を開始する。そして、自己のタンク選択回路が自己の貯液タンクであると判定したら、その次段に設けられた切換回路は液面センサの内，外筒間に接続した状態と標準コンデンサに接続した状態とに所定の順序で順次切換え、該切換回路近傍に設けられた発振回路と順次接続する。該発振回路では、それぞれの静電容量に対応した発振周波数をもった周波数信号を単一の信号ラインを用いて安全場所に設けられた演算回路に出力し、該演算回路ではこの周波数信号の発振周波数に基づいて液面高さ，残量等を演算する。
【００１４】
請求項２のように、タンク選択回路、切換回路および発振回路を、各貯液タンクのセンサ挿入口周囲を囲繞するマンホール内にそれぞれ設ける構成とすることにより、液面センサおよびその近傍に位置した標準コンデンサに対し、切換回路を介して発振回路を近づけることができ、該発振回路と液面センサおよび標準コンデンサとを接続する信号線を短くできる。これにより、液面センサまたは標準コンデンサから出力される静電容量に加わる浮遊容量が基板上の浮遊容量だけとなって、当該浮遊容量を小さくでき、発振回路から出力される発振周波数に加わる容量誤差を低減することができる。
【００１５】
請求項３の発明のように、前記タンク選択回路および切換回路の近傍には、電源ラインを用いて本安電源の供給が開始されたときにリセット信号を出力するリセット回路を設けたから、本安電源と共に指定信号がタンク選択回路に入力される前に、電源ラインを用いてタンク選択回路および切換回路を初期状態に設定できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例による液面測定装置を給油所に用いた場合を、図１ないし図６に基づいて説明する。
【００１７】
図中、１Ａ，１Ｂ，…，１ＮはＮ個の貯液タンク（全体として、貯液タンク１という）、２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎは各貯液タンク１内に挿入された液面センサ（全体として、液面センサ２という）を示し、該液面センサ２は当該貯液タンク１内に貯えられる油液の静電容量を検出するものである。
【００１８】
ここで、Ｎ個からなる液面センサ２は図３に示すように、同軸円筒状に形成され、１本の筒体からなる外筒３と、該外筒３内に同軸に挿入された内筒４とを有し、該内筒４は上部内筒４Ａと、下部内筒４Ｂと、該下部内筒４Ｂの下側に位置した水検出用内筒４Ｃからなる３本の筒体からなり、該上部内筒４Ａの下端と下部内筒４Ｂの上端は絶縁部材５Ａを介して接続されると共に、下部内筒４Ｂの下端と水検出用内筒４Ｃの上端も絶縁部材５Ｂを介して接続されている。
【００１９】
そして、液面センサ２は、上部内筒４Ａと外筒３との間で上側液センサ部６、下部内筒４Ｂと外筒３との間で下側液センサ部７、水検出用内筒４Ｃと外筒３との間で水センサ部８をそれぞれ形成し、センサ部６，７，８はそれぞれ静電容量Ｃ１ ， Ｃ２ ，Ｃ３ を検出すると共に、該センサ部６，７，８はスイッチ９，１０，１１を介して後述の発振回路２１と接続されている（図４参照）。なお、３Ａ，４Ａ１ ，４Ｂ１ ，４Ｃ１ はセンサ側ユニット１４に接続する信号線をそれぞれ示している。
【００２０】
１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎは前記液面センサ２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎの近傍に設けられた標準コンデンサ（全体として、標準コンデンサ１２という）を示し、該標準コンデンサ１２は基準容量Ｃ０ を有し、該基準容量Ｃ０ は例えば下側液センサ部７の静電容量Ｃ２ の変化範囲のほぼ中間の値に設定され、該標準コンデンサ１２は液面センサ２が受ける温度、湿度等の外界条件と等しい条件を受ることにより、基準容量Ｃ０ が変化しない安定度の良いコンデンサが使われており、液面センサ２から検出される静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ の補正を温度の影響を受けないで行っている。また、標準コンデンサ１２はスイッチ１３を介して発振回路２１と接続されている（図４参照）。
【００２１】
１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎは各貯液タンク１Ａ，１Ｂ，…，１Ｎの近傍にそれぞれ設けられたセンサ側ユニット（全体として、センサ側ユニット１４という）を示し、該センサ側ユニット１４は図２に示すように、後述するマンホール３２内に設けられ、該センサ側ユニット１４はタンク選択回路１５，切換回路２０，発振回路２１およびリセット回路２２から構成されている（図４参照）。
【００２２】
ここで、Ｎ個からなるセンサ側ユニット１４について、図４を参照しつつ説明する。
【００２３】
図中、１５はタンク選択回路を示し、該タンク選択回路１５は、自己の貯液タンク番号を予め設定記憶するディップスイッチ等によって構成された番号設定回路１６と、後述する電源ライン２８に接続され、該電源ライン２８を介して本安電源に重畳して入力される指定信号を抽出するカウンタ回路１７と、該カウンタ回路１７で抽出された指定信号と番号設定回路１６で設定されたタンク番号とが一致するか否かを判定する一致判定回路１８とから構成されている。そして、該一致判定回路１８でタンク番号と指定信号とが一致したときには、一致信号を切換回路２０と発振回路２１への電源供給を規制するスイッチ１９とに送信し、切換回路２０と発振回路２１の動作を同時に開始する。
【００２４】
２０はタンク選択回路１５の次段に接続された切換回路を示し、該切換回路２０は例えばシフトレジスタからなり、その入力側には前記タンク選択回路１５が接続され、出力側には液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７および水センサ部８を発振回路２１に接続するスイッチ９，１０，１１と、標準コンデンサ１２を発振回路２１に接続するスイッチ１３とがそれぞれ接続されている。
【００２５】
そして、前記切換回路２０にタンク選択回路１５から一致信号が入力されたとき、即ち自己の貯液タンク１（液面センサ２）が指定信号によって指定された場合には、図６に示すように所定時間ｔ（例えば１００ｍＳ）毎に駆動信号を順次スイッチ９，１０，１１，１３に向けて自動的に出力し、前記液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８および標準コンデンサ１２を発振回路２１に順次接続するようになっている。
【００２６】
２１は発振回路を示し、該発振回路２１はある所定のインダクタンスＬを有するコイルからなり、前述した液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８によって検出された静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ とを順次並列接続することにより、インダクタンスＬと静電容量Ｃによって発振周波数ｆの周波数信号を発生させ、この周波数信号を後述の信号ライン２６を用いて演算回路２４に出力する。なお、インダクタンスＬが固定であるから、発振周波数ｆは静電容量Ｃの変化に対応した発振を起こすようになる。
【００２７】
２２はセンサ側ユニット１４に内蔵されたリセット回路を示し、該リセット回路２２は電源ライン２８を用いて本安電源が供給されたときに、リセット信号をタンク選択回路１５のカウンタ回路１７と切換回路２０とに送信するもので、このリセット信号でタンク選択回路１５および切換回路２０を初期状態に設定し、電源立上げ時における本安電源の波形をカウンタ回路１７で指定信号として誤って読取るのを防止している。
【００２８】
このように構成されるセンサ側ユニット１４においては、図５に示すように、電源ライン２８を用いて供給される本安電源に重畳した指定信号が当該自己の貯液タンク１を指定したときにのみ、タンク選択回路１５の一致判定回路１８から切換回路２０と発振回路２１に向けて一致信号が送信される。また、該切換回路２０では、入力された一致信号に基づいて図６に示すようにスイッチ９，１０，１１，１３の駆動信号を所定時間ｔ毎に順次出力し、センサ部６，７，８および標準コンデンサ１２を発振回路２１に順次接続する。そして、該発振回路２１ではセンサ部６，７，８および標準コンデンサ１２の静電容量に基づいた発振周波数となる周波数信号を信号ライン２６を介して表示側ユニット２３に出力するようになっている。
【００２９】
２３は安全場所となる給油所事務室等（図示せず）に設けた単一の表示側ユニットを示し、該表示側ユニット２３は、図１に示すように、演算回路２４と、該演算回路２４の入力側に接続され、指定信号を出力する後述の指定回路２９と、前記演算回路２４の出力側に接続され、該演算回路２４からの電源信号に基づいて指定信号が重畳した本安電源をセンサ側ユニット１４に向けて出力する本安電源回路２７と、前記演算回路２４の出力側に接続され、該演算回路２４内で液面高さ，水面高さ，誘電率等を演算し、その結果を表示する表示器２５とから構成されている。
【００３０】
ここで、前記演算回路２４はマイクロコンピュータ等によって構成され、処理回路（ＣＰＵ），入出力回路および記憶回路（いずれも図示せず）からなり、該演算回路２４は、液面センサ２の検出部６，７，８によって順次検出される静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ に基づいた発振周波数および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ に基づいた発振周波数から貯液タンク内の液面高さ，誘電率，タンク内に貯留した水面高さ等を標準コンデンサ１２によって補正した状態で演算を行い、その結果を表示器２５に表示するようになっている。
【００３１】
２６は単一のツイストペアの撚合線からなる信号ラインを示し、該信号ライン２６の一端側はセンサ側ユニット１４のうち一のユニット、例えばタンク番号がＮＯ．１となるセンサ側ユニット１４Ａの発振回路２１Ａに接続され、他端側が表示側ユニット２３の演算回路２４に接続されている。また、他のセンサ側ユニット１４Ｂ，…，１４Ｎは信号ライン２６の一端側に接続された分岐信号ライン２６Ａ，２６Ａ，…を介してそれぞれ並列に接続されている。
【００３２】
２７は表示側ユニット２３に内蔵された単一の本安電源回路を示し、該本安電源回路２７は、例えば本安トランス，本安抵抗，サイリスタまたは光学素子等（いずれも図示せず）からなるセイフティ本安バリア回路として構成され、センサ側に供給される電力が着火エネルギよりも大きくなるのを抑える回路構成となっている。また、該本安電源回路２７から出力される本安電源は電源ライン２８を用いてセンサ側ユニット１４に向けて供給される。
【００３３】
２８は単一のツイストペアの撚合線からなる電源ラインを示し、該電源ライン２８の一端側が前記本安電源回路２７に接続され、他端側がタンク番号がＮＯ．１となるセンサ側ユニット１４Ａのタンク選択回路１５（カウンタ回路１７，一致判定回路１８），切換回路２０およびリセット回路２２に接続されている。また、他のセンサ側ユニット１４Ｂ，…，１４Ｎは電源ライン２８の他端側に接続された分岐電源ライン２８Ａ，２８Ａ，…を介してそれぞれ並列に接続されている。
【００３４】
２９は所望の貯液タンク１を指定するタンク指定手段としての指定回路を示し、該指定回路２９はキーボードまたはプッシュスイッチ等を含んで構成され、油液の残量を確認したいタンク番号を入力すると、このタンク番号に基づいた指定信号を演算回路２４に入力し、該演算回路２４では、この指定信号を電源信号に重畳する。そして、該電源信号が本安電源回路２７を用いてセンサ側ユニット１４に向けて供給されるとき、指定信号もセンサ側ユニット１４に送信される。
【００３５】
次に、図２に貯液タンク１近傍におけるセンサ側ユニット１４の配置について説明する。
【００３６】
図２中、３１は給油所の敷地を示し、該敷地３１には貯液タンク１が埋設され、該貯液タンク１には複数個の穴（１個のみ図示）が形成され、その１つが液面センサ２を挿入するためにマンホール３２が形成され、該マンホール３２の開口部は蓋体３３によって施蓋されている。
【００３７】
ここで、前述したセンサ側ユニット１４は、前記マンホール３２の底部側に配置されている。
【００３８】
本実施例による液面測定装置は上述の如く構成されるが、次にその動作について説明する。
【００３９】
まず、電源の供給においては、建屋にある表示側ユニット２３のメインスイッチ（図示せず）を閉成することにより、電源は投入され、表示側ユニット２３内にある演算回路２４，表示器２５，本安電源回路２７および指定回路２９がＯＮ状態となる。
【００４０】
一方、センサ側ユニット１４では、本安電源回路２７から電源ライン２８を介して供給される本安電源によって、タンク選択回路１５（カウンタ回路１７，一致判定回路１８），切換回路２０およびリセット回路２２がＯＮ状態となる。このとき、リセット回路２２に図５に示すように本安電源が入力されることにより、リセット信号がカウンタ回路１７と切換回路２０に出力される。ここで、カウンタ回路１７と切換回路２０はリセット信号が入力されることにより、記憶されていた前回の測定における指定信号と一致信号を消去して初期状態に戻し、カウンタ回路１７においては電源立上げ時における波形を指定信号として誤検知するのを防止するようにしている。
【００４１】
次に、作業者が測定したい貯液タンク１を指定すべく、給油所事務室にある表示側ユニット２３の指定回路２９にタンク番号を入力すると、この番号は指定信号となり演算回路２４を介して本安電源回路２７から出力される本安電源に重畳される。そして、この本安電源は電源ライン２８を介してセンサ側ユニット１４に供給される。
【００４２】
ここで、本安電源に重畳される指定信号は、図５に示すように、本圧電源の立上り後のパルス信号となり、例えば、貯液タンク１Ａのときには１個のパルス、貯液タンク１Ｂのときには２個のパルス、…，貯液タンク１ＮのときにはＮ個のパルスとなっている。
【００４３】
一方、センサ側ユニット１４は、電源ライン２８を介してタンク選択回路１５に供給された本安電源を、カウンタ回路１７で指定信号のみを抽出し、予め番号設定回路１６で設定された貯液タンク１の番号と一致するか否かを一致判定回路１８で判定し、一致したときのみ該一致判定回路１８から一致信号を出力するようになっている。このため、作業者が指定した貯液タンク１の番号におけるセンサ側ユニット１４しか動作せず、例えば、ＮＯ．１の貯液タンク１Ａを指定した場合には、図５の上段に示すように、貯液タンク１Ａに設けられたセンサ側ユニット１４Ａが動作し、一致信号を切換回路２０と発振回路２１に供給して該回路２０，２１をＯＮ状態にすると共に、図６に示すように、液面センサ２のセンサ部６，７，８および標準コンデンサ１２を順次切換えて発振回路２１と接続すべく、駆動信号を所定時間ｔ毎に出力し、検出動作を開始する。
【００４４】
これにより、発振回路２１では液面センサ２のセンサ部６，７，８の静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ に基づいた発振周波数を有する周波数信号を信号ライン２６を用いて表示側ユニット２３の演算回路２４に送信することができる。該演算回路２４では、この周波数信号の発振周波数によりセンサ部６，７，８の静電容量Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ および標準コンデンサ１２の基準容量Ｃ０ を算出し、この静電容量に基づいて、特開平１−２３４３２０号公報に示すような演算を行なうことにより、貯液タンク１Ａ内の液面高さ、水面高さ、誘電率等を標準コンデンサ１２によって補正した状態で測定することができる。
【００４５】
さらに、作業者がＮＯ．２の貯液タンク１Ｂを指定した場合には、図５の中段に示すような指定信号がセンサ側ユニット１４に供給され、指定された貯液タンク１Ｂに設けられたセンサ側ユニット１４Ｂのみが作動して、前述した動作を繰返して貯液タンク１Ｂ内の液面高さ、水面高さを測定するようになっている。
【００４６】
然るに、本実施例による液面測定装置においては、タンク選択回路１５，切換回路２０，発振回路２１およびリセット回路２２とから構成されるセンサ側ユニット１４を貯液タンク１の近傍に設けたから、発振回路２１と液面センサ２間、発振回路２１と標準コンデンサ１２間等の距離を著しく短くすることができる。これにより、この間を接続する信号線に存在する浮遊容量を低減することができ、発振回路２１に出力される液面センサ２の上側液センサ部６の静電容量Ｃ１ ，下側液センサ部７の静電容量Ｃ２ ，水センサ部８の静電容量Ｃ３ および標準コンデンサの基準容量Ｃ０ を正確に検出でき、発振回路２１から発生する発振周波数における誤差を確実に低減することができる。また、信号線を短くすることにより、温度、湿度等の外界条件の影響も少なくすることができる。
【００４７】
この結果、表示側ユニット２３の演算回路２４に信号ライン２６を介して送信される周波数信号の発振周波数は誤差の少ない静電容量に対応した発振周波数となっているから、当該演算回路２４では貯液タンク１内の液面高さおよび水量を正確に測定でき、測定精度を高めることができる。
【００４８】
また、センサ側ユニット１４に設けたタンク選択回路１５は、予め設定された自己の貯液タンク番号を記憶する番号設定回路１６と、本安電源に重畳した指定信号を抽出するカウンタ回路１７と、前記番号設定回路１６で設定された当該自己の貯液タンク番号と指定信号とが一致したか否かを判定する一致判定回路１８とから構成している。これにより、電源ライン２８を介して指定信号を供給することができると共に、センサ側ユニット１４Ａ〜１４Ｎのタンク選択回路１５に判定処理をほぼ同時に行わせることができる。
【００４９】
従って、従来技術のように、外部から指定したセンサ側のみ検出動作を開始する信号を送信する場合に必要であった安全場所の複数個のセンサ側とを接続する何本もの信号線が廃止でき、撚合線からなる信号ライン２６を１本用いて表示側ユニット２３とセンサ側ユニット１４Ａを接続し、他のセンサ側ユニット１４Ｂ〜１４Ｎは分岐信号ライン２６Ａ，２６Ａ，…によって接続できる。
【００５０】
さらに、センサ側ユニット１４に送信される指定信号は、表示側ユニット２３から入力される保安電源に重畳するようにしたから、表示側ユニット２３からセンサ側ユニット１４Ａに入力される電源線は１本の電源ライン２８のみで接続でき、他のセンサ側ユニット１４Ｂ〜１４Ｎは分岐電源ライン２８Ａ，２８Ａ，…によってセンサ側ユニット１４Ａに接続することができる。
【００５１】
さらにまた、発振回路２１と液面センサ２の上側液センサ部６，下側液センサ部７，水センサ部８および標準コンデンサ１２との接続を順次切換えるスイッチ９，１０，１１，１３の動作を、切換回路２０によって自動的に切換える構成としたから、この切換動作のためのケーブルを廃止することができる。
【００５２】
この結果、従来技術では貯液タンクが１０個である１０チャンネルの場合、センサ側と表示側とを接続する配線は、最低でも７０本必要だったのを、本実施例では１０チャンネルの場合はもとより、チャンネル数に関係なく、信号ライン２６と電源ライン２８の２本のケーブルのみでよく、ケーブルの本数と長さを大幅に削減でき、配線材料のコスト低減、その設置工事の労力を確実に少なくすることができる。
【００５３】
また、給油所はガソリン等の危険物を取扱うものであるから、電気機器は本質安全防爆を構成する必要がある。しかし、本実施例ではセンサ側ユニット１４と表示側ユニット２３とを接続するケーブルは、電源ライン２８と信号ライン２６の２本しかないため、本安電源回路２７は表示側ユニット２３内に１個設けるだけでよく、従来においてチャンネル（貯液タンク）の数だけ必要であった本安バリア回路を、１個にすることができ表示側ユニット２３の小型化を図ることができる。
【００５４】
なお、前記実施例では、貯液タンク１を１０個設けた１０チャンネルの場合について述べたが、本発明は貯液タンク１が１個の場合でもよく、この場合には、タンク選択回路１５の番号設定回路１６のタンク番号をＮＯ．１として設定するようにすればよい。
【００５５】
また、前記実施例では、セイフティ本安バリア回路となる本安電源回路２７は電源側にしか接続しなかったが、信号ライン２６側にも本安バリア回路を設けてもよいことは勿論である。
【００５６】
また、タンク選択回路１５を構成する一致判定回路１８および切換回路２０はハード回路として構成したが、本発明はこれに限らず、ＣＰＵ等によってソフト的に処理してもよい。
【００５７】
さらに、各液面センサ２は、外筒３、上部内筒４Ａ，下部内筒４Ｂおよび水検出用内筒４Ｃからなるものとして述べたが、上部内筒４Ａと下部内筒４Ｂを１本の内筒として構成してもよく、また水検出用内筒４Ｃは必要に応じて設ければよいものであって、該内筒４Ｃを廃止してもよく、液面センサ２は種々の形式の同軸円筒状センサとして液面検出が可能な構成であればよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明では、各貯液タンク側に該各タンクの個数に対応したタンク選択回路、切換回路および発振回路をそれぞれ設け、該各貯液タンクから離れた安全場所には単一の演算回路，本安電源回路およびタンク指定手段を設けたから、安全場所と貯液タンク側とを接続するケーブルは、安全場所から貯液タンク側に指定信号の重畳した本安電源を供給する電源ラインと、貯液タンク側の発振回路で静電容量に基づいて発振させた周波数信号を安全場所に送信する信号ラインのみとなり、発振回路を安全場所に設けた場合に比較して、長いケーブルの浮遊容量が静電容量として加わるのを大幅に低減でき、演算回路に入力する周波数信号の発振周波数に基づいて液面高さを高精度に測定できる。また、ケーブルの本数と長さを削減でき、コスト低減を図ることができる。
【００５９】
請求項２の発明では、前記各切換回路，タンク選択回路および発振回路を、各貯液タンクのセンサを挿入するマンホール内にそれぞれ設けたから、貯液タンクに挿入された液面センサおよび近傍に位置した標準コンデンサに対し、切換回路を介して発振回路に近づけることができ、該発振回路と液面センサおよび標準コンデンサとを接続するケーブルを短くできる。これにより、液面センサまたは標準コンデンサから出力される静電容量に加わるケーブルの浮遊容量を極めて小さくでき、発振回路から出力される発振周波数に加わるケーブル誤差を低減することができ、液面高さをより高精度に測定することができる。
【００６０】
請求項３の発明では、液面の測定を行なうため、電源ラインを介して本安電源の供給が開始されたことを検知したときリセット信号を出力するリセット回路を設けたから、電源ラインを介して本安電源と共に指定信号がタンク選択回路に入力される前に、タンク選択回路および切換回路を初期状態に設定でき、電源立上げ時における誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液面測定装置の全体を示す系統図である。
【図２】貯液タンクに液面センサを挿入した状態を示す断面図である。
【図３】実施例に用いられる液面センサを示す拡大断面図である。
【図４】図１に示すセンサ側ユニット，液面センサおよび標準コンデンサを示すブロック図である。
【図５】タンク選択回路に入力される本安電源と出力されるリセット信号および一致信号を示す波形図である。
【図６】切換回路に入力される一致信号と出力される駆動信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，…，１Ｎ 貯液タンク
２Ａ，２Ｂ，…，２Ｎ 液面センサ
３ 外筒
４ 内筒
４Ａ 上部内筒
４Ｂ 下部内筒
４Ｃ 水検出用内筒
６ 上側液センサ部
７ 下側液センサ部
８ 水センサ部
１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎ 標準コンデンサ
１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎ センサ側ユニット
１５ タンク選択回路
１６ 番号設定回路
１７ カウンタ回路
１８ 一致判定回路
２０ 切換回路
２１ 発振回路
２２ リセット回路
２３ 表示側ユニット
２４ 演算回路
２５ 表示器
２６ 信号ライン
２７ 本安電源回路
２８ 電源ライン
２９ 指定回路（タンク指定手段）
３２ マンホール
Claims (3)
- １個以上の貯液タンクに貯えられた油液の液面を測定する液面測定装置において、
前記各貯液タンクに貯える油液の静電容量を検出するために、該各貯液タンク内にそれぞれ挿入される外筒および内筒からなる同軸円筒形の液面センサと、
該各液面センサの近傍に位置して前記各貯液タンクに設けられ、既知の基準容量を有する標準コンデンサと、
前記各貯液タンクの近傍に設けられ、予め設定された自己の貯液タンク番号を記憶し、当該自己の貯液タンク番号を指定すべき指定信号が入力されたとき検出動作を開始するタンク選択回路と、
該各タンク選択回路の次段に設けられ、該各タンク選択回路によって自己の貯液タンク番号が指定されたとき、当該自己の液面センサの内筒，外筒間に接続した状態と標準コンデンサに接続した状態とに所定の順序で順次切換える切換回路と、
該各切換回路に近接して前記各貯液タンクの近傍に設けられ、該各切換回路の切換えによって前記各液面センサの内，外筒間に形成される静電容量または標準コンデンサによる基準容量に対応した発振周波数をもった周波数信号を発振する発振回路と、
前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、周波数信号に対応して液面高さを演算する単一の演算回路と、
前記各発振回路からの周波数信号を該演算回路に出力するために一端側が該各発振回路に接続され、他端側が演算回路に接続された単一の信号ラインと、
前記各貯液タンクとは離間した安全場所に設けられ、本安電源を出力する本安電源回路と、
該本安電源回路からの本安電源を前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に供給するために、一端側が本安電源回路に接続され、他端側が前記各発振回路、タンク選択回路および切換回路に接続された単一の電源ラインと、
前記各貯液タンクのうち所望の貯液タンクを指定するために、該電源ラインを用いて前記各タンク選択回路に指定信号を出力するタンク指定手段とから構成したことを特徴とする液面測定装置。 - 前記各切換回路、タンク選択回路および発振回路は、前記各貯液タンクにセンサを挿入するマンホール内にそれぞれ設けてなる請求項１記載の液面測定装置。
- 前記各タンク選択回路および切換回路の近傍には、液面の測定を行うために前記電源ラインを用いて本安電源の供給が開始されたことを検出したとき、該各タンク選択回路および切換回路にリセット信号を出力するリセット回路を設けてなる請求項１または２記載の液面測定装置。
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-
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