JP3983240B2 - 気泡式液面計 - Google Patents

Description

本発明は、船舶等のタンクに貯留されている液面のレベルを測定するための気泡式液面計に関するものである。

コンテナ船やタンカーのような船舶におけるバラストタンクや油タンク、水タンク等には、貯留されている液体のレベルを検出するための液面計が設置されている。このような液面計の計測方式としては、フロート式、気泡式等が従来から知られている。従来の気泡式液面計の多くは、複数配置されたタンクごとに給気管を設置し、タンクに貯留された液中に没した上記給気管に、機械室または他の区画のコンプレッサでつくられた圧縮空気を、配管を通して配送するようになっている。

気泡式液面計では、液体を入れるタンク内に、下端部が自由開口となったパイプからなる給気管を鉛直方向に配し、タンク内に液体が入っているときに、給気管の下端部より気泡となって排出されるように、上記配管を通じて給気管に圧縮空気を供給する。そのときの給気管の内圧Ｐは、液体の深さＨに液体の密度ρを乗じたヘッドρＨに、液体上部のガス圧を加えたもの、すなわち「全圧」と等しいので、検出された全圧から液体上部のガス圧を差し引いたものを液体のレベルとして指示計に表示する。圧縮空気は機関室または他の区画のコンプレッサでつくられ、甲板上に敷設された主管から枝管を経て各タンクの液面計に供給されるか、または独立の配管を経て各タンクのレベル検出部に供給されるようになっている。

パイプからなる給気管内の圧力は液体のヘッド（液体の深さ）により異なるとともに、液体のヘッドは個々のタンクごとに異なる。しかし、従来型の気泡式液面計は、圧縮空気は一つのコンプレッサから供給されるため、圧縮空気の気圧は、計測しようとする最大液体ヘッドに見合った最大圧を保つ必要があり、タンク深さやそのときどきの液体ヘッドに対しては気圧が高すぎることとなって、計測値が微妙に変化する欠点があった。

そこで本出願人は、タンク内の液中に没入する給気管と、給気管内に圧縮気体を供給可能なポンプと、ポンプと給気管との間に設けられたチェック弁と、給気管内の気圧を計測する圧力センサと、圧力センサから送られてきた圧力データによりポンプを制御する制御手段とを有してなる気圧式液面計であって、上記給気管とポンプとチェック弁と圧力センサが、タンクごとに設けられていることを特徴とする気圧式液面計に関して特許権を取得した（特許文献１参照）。特許文献１でいう「気圧式液面計」は、「気泡式液面計」のことである。

特許文献１記載の発明によれば、
１．繁雑な配管が不要となり、単独に作動する電気機器として簡便に取り扱うことができる。
２．計測部の給気管を充たすだけの圧縮気体があれば足りるため、小容量のポンプの装着で十分である。
３．計測部の至近距離から圧縮気体を供給するので、外部温度の影響がほとんどない。
４．計測部の至近距離から圧縮気体を供給するので、簡便な制御でよく、計測部は検出部端子箱の中に収まっているので、保守点検が簡単である。
というような効果を得ることができる。

特許第２９５１９５４号公報

最近、液面計の簡略化を図って経費を節減するために、タンカーやケミカル船、あるいはＬＮＧ船の防爆区画で、低価格の割には故障が少なく、安全性の高い気泡式液面計が、それほど高い計測精度を必要としないタンクに採用されるようになってきている。

そこで、最近の気泡式液面計の例を説明する。図５、図６において、船舶のタンク１０には、油、水などの液体１４が貯留される。タンク１０の天井上面側にはスタンドピース１６を介してエアパージヘッド２０が取り付けられていて、エアパージヘッド２０からは、タンク１０の底面に向かって給気管１２が、垂下した形で取り付けられている。エアパージヘッド２０には、配管３０と配管３２が接続されている。配管３０は圧縮空気を供給するための配管であり、配管３２はシグナルエアを取り出すための配管である。

図６に示すように、エアパージヘッド２０はカップを上下反転したような形で、その内部は隔壁２１で上下に二分されるとともに、隔壁２１にダイアフラム２２が取り付けられている。隔壁２１で分けられた上側の部屋はパイプを介して上記配管３０に連通している。配管３０はまたオリフィス２６を経て、また、流量制御バルブ２８を経て給気管１２に連通している。給気管１２は、流量制御バルブ２８とパイプを介して上記配管３２に連通している。給気管１２はまた、適宜のパイプを介して上記ダイアフラム２２の内部空間に連通している。したがって、ダイアフラム２２の内部の空気圧と給気管１２内の空気圧は同じである。ダイアフラム２２の内部にはコイル状のばね２４が配置されていて、ダイアフラム２２を図６において上方に向かい、したがって、隔壁２１で区画された上側の空間を狭める向きに付勢している。上記流量制御バルブ２８はダイアフラム２２の天井から垂下したロッドと一体に連結されている。

エアパージヘッド２０は次のように動作する。給気管１２の下端部がタンク１０内の液体１４に没している状態で配管３０から圧縮空気が供給されると、上側の空間の気圧すなわちダイアフラム２２の外側の気圧が、ダイアフラム２２内部の気圧すなわち給気管１２内の気圧よりも高くなり、ダイアフラム２２がばね２４の弾力に抗して圧縮される。このダイアフラム２２の作動により流量制御バルブ２８が押し下げられてバルブが開かれ、オリフィス２６を経て給気管１２内に圧縮空気が一定の流量で供給される。この圧縮空気によって給気管１２内の液面が押し下げられ、やがて給気管１２の下端から圧縮空気が放出され、液体１４内を泡となって上昇し、大気中に放出される。給気管１２内の液体１４のレベルが低くなるにしたがって給気管１２内の空気圧は高くなるので、給気管１２内の空気圧を測定することによって液体１４のレベルを測定することができる。給気管１２に圧縮空気を供給し始めた当初は流量制御バルブ２８が大きく押し下げられて圧縮空気の流量が多く、給気管１２内の液面が押し下げられるにしたがって流量制御バルブ２８の開口量が小さくなって流量が少なくなる。気泡が放出されて液面レベルを測定しているときは、給気管１２の下端から一定量ずつ圧縮空気が放出される。このように、エアパージヘッド２０は定流量メカニズムを構成している。

図５において、上記配管３０には、コンプレッサ３４から圧縮空気が供給される。コンプレッサ３４と配管３０との間には、船内レギュレータ３６とエアサプライユニット４０が介在している。船内レギュレータ３６は、コンプレッサ３４から送り出される圧縮空気の圧力を例えば７ｋｇ／ｃｍ^２程度に調整する。エアサプライユニット４０はコントロールルーム３８に配置されていて、コンプレッサ３４側から順に、ストップバルブ４２、フィルタ４４、レギュレータ４６、圧力計４８を有している。コントロールルーム３８には、切換弁５０、空電変換器５２、指示計５８が配置されている。空電変換器５２は空気圧を検出して電気信号に変換するもので、圧力センサ５４とこの圧力センサ５４の出力に応じて指示計５８による気圧指示値を制御する制御基板５６を有してなる。切り替え弁５０は、図示のように給気管１２内の気圧を空電変換器５２に導く態様と、図示の状態から時計方向に９０度回転操作することによって、空電変換器５２にかかる気圧を大気中に開放するゼロ補正態様に切り換えることができるようになっている。

切換弁５０が図５に示されている切換態様にあるときは、給気管１２内の気圧が圧力センサ５４にかかる。この気圧は、前述のとおり、タンク１０に貯留されている液体１４のレベルに依存する。圧力センサ５４はこれにかかる気圧に応じた電気信号を出力する。この電気信号は制御基板５６において指示計５８による液体レベル表示に必要な処理がなされ、指示計５８によって液体レベルが表示される。

以上説明した従来の気泡式液面計によれば、給気管に圧縮空気を一定量ずつ供給するために、ダイアフラム、ばね、流量制御バルブを備えたエアパージヘッドを有しており、構造が複雑で、故障しやすく、コスト高になる難点がある。また、圧縮空気供給源から常時給気管に圧縮空気を供給する必要があるため、圧縮空気の消費量が多くなり、加えて、圧縮空気の放出による脈動があり、これが圧力センサに伝わって、表示値がふらついて不安定になる難点がある。

そこで本発明者は、従来の気泡式液面計に用いられているエアパージヘッドが不要で、構造が簡単で故障が少なく、コストが安くなるように工夫した気泡式液面計を発明した。図７、図８に示す例がそれで、圧縮空気供給源から給気管への圧縮空気供給経路を開閉する第１の電磁バルブと、給気管から圧力センサへの気圧検出経路を開閉する第２の電磁バルブを有し、第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を開く給気モードでは第２の電磁バルブが気圧検出経路を閉じ、第２の電磁バルブが気圧検出経路を開く測定モードでは第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を閉じるように、各電磁バルブの開閉動作をソフトウエアによって制御するようにしたものである。以下、図７、図８に示す例を説明する。

図７において、油、水などの液体１４が貯留されるタンカーなどのタンク１０の天井上面側にはスタンドピース１６とフランジ６０を介して配管３０がつながれている。前述の従来例と異なって、エアパージヘッドは設置されていないが、必要に応じてここに逆止弁を設けることもある。配管３０は、例えば船舶のデッキ上の配管であって、配管３０は、第１、第２の電磁バルブ６５，６６の開閉制御によって、圧縮空気供給用配管としても機能し、また、シグナルエアを取り出すための配管としても機能する。上記スタンドピース１６からは、給気管１２がタンク１０の底面に向かって垂下した形で取り付けられ、給気管１２はその下端部からタンク１０内の液体１４中に没入するようになっている。

上記第１、第２の電磁バルブ６５，６６のほかに第３の電磁バルブ６７があり、これら３個の電磁バルブ６５，６６，６７は近接して配置されるとともに、配管によって直列的につながれている。各電磁バルブは、空電変換器５２が有している制御基板５６によって動作が制御されるようになっている。各電磁バルブは、駆動コイルが励磁されることにより一方向に移動して空気の流入側と出口側を連通させ、駆動コイルが非励磁のときは付勢力で移動して空気の流入側と出口側を遮断するように構成されている。第１の電磁バルブ６５の空気流入側はエアサプライユニット４０からの配管につながっている。電磁バルブ６５，６６をつなぐ配管は分岐して上記配管３０につながり、電磁バルブ６６，６７をつなぐ配管は分岐して、圧力センサ５４に至る配管につながっている。また、第３の電磁バルブ６７の空気の出口側は大気中に開放するための配管につながっている。

前記従来例と同様に、圧縮空気供給源であるコンプレッサ３４を有し、コンプレッサ３４と第１の電磁バルブ６５との間には、船内レギュレータ３６とエアサプライユニット４０が介在している。船内レギュレータ３６は、コンプレッサ３４から送り出される圧縮空気の圧力を適宜の圧力に調整する。エアサプライユニット４０は、コンプレッサ３４側から順に、ストップバルブ４２、フィルタ４４、レギュレータ４６、圧力計４８を有している。上記圧力センサ５４の出力に応じて図示されない指示計による気圧指示値を制御する制御基板を有している。この制御基板は、圧力センサ５４の検出出力を演算してタンク１０内の液面レベルに変換し、液面レベルを指示計に表示させる演算機能を有している。制御基板にはまた、各電磁バルブ６５，６６，６７の開閉動作を制御するソフトウエアがインストールされている。

次に、上記気泡式液面計の動作を説明する。３個の電磁バルブ６５，６６，６７の開閉作動態様によって、エア供給モード、エア停止モード、測定圧大気放出モードの三つの動作モードがある。「エア供給モード」とは圧縮空気供給源から給気管１２に圧縮空気を供給するモードすなわち「給気モード」であり、「エア停止モード」とは、エアの給気を停止して液面レベルを測定するモードすなわち「測定モード」のことである。「測定圧大気放出モード」とは、圧力センサにかかる圧縮空気を大気に開放して大気圧とし、このときの指示計の指示値をゼロとするゼロ点調整を行うための動作モードである。図７において、ＳＶ１は第１の電磁バルブ６５、ＳＶ２は第２の電磁バルブ６６、ＳＶ３は第３の電磁バルブ６７を指している。

「給気モード」では、第１の電磁バルブ６５が圧縮空気供給経路を開き、第２の電磁バルブ６６は圧力センサ５４につながる気圧検出経路を閉じ、圧縮空気が給気管１２に供給される。「エア停止モード」では、第１の電磁バルブ６５は圧縮空気供給経路を閉じ、第２の電磁バルブ６６のみがバルブが開いて上記気圧検出経路を開き、給気管１２内の気圧が圧力センサ５４にかかるようにする。「測定圧大気放出モード」では、第３の電磁バルブ６７のみがバルブを開き、圧力センサ５４にかかる気圧を大気圧と同じにする。

第１の電磁バルブのみを開く「給気モード」と、第２の電磁バルブのみを開く「測定モード」は、間歇的に交互に切り換え制御される。給気モードの開始直前までは、給気管１２内の液面はタンク１０に貯留されている液体１４の液面と同じレベルにあり、給気モードが実行されることによって給気管１２内の気圧が上昇し、給気管１２内の液面のレベルが降下する。給気モードと測定モードは交互に実行されるので、給気開始当初は、給気管１２内の気圧が段階的に上昇する。給気管１２内の気圧が上昇して、給気管１２内の液面が給気管１２の下端部まで達すると、給気管１２の下端部から圧縮空気が漏れ、タンク１０内の液体１４内を泡となって上昇し、大気に開放される。したがって、給気管１２内の気圧は、タンク１０内の液体１４のレベル（深さ）に対応した気圧となり、液体１４のレベルが変動しない限り、給気管１２内の気圧も変動しない。そこで、測定モードにおいて測定値が変動しなくなった時点で、圧力センサ５４の検出出力を液体レベルに換算し、これを図示されない指示計で読むことにより、そのときの液面１４のレベルを測定することができる。

次に、図８に示す例を説明する。この例は、図７に示す例に配管を追加した構成になっている。すなわち、第１の電磁バルブ６５の圧縮空気出口側ポートＡ１は圧縮空気供給経路３０を介して給気管１２につながれ、第２の電磁バルブ６６の空気入口側ポートＰ２は気圧検出経路３２を介して給気管１２につながれている。図７に示す例では第１、第２の電磁バルブ６５，６６が直結され、その途中が分岐して一つの配管によって給気管１２につながれていたのに対し、図８に示す例では、上記のように、第１、第２の電磁バルブ６５，６６間が分断され、それぞれ圧縮空気供給経路３０を介して、また、気圧検出経路３２を介して給気管１２につながれている。それ以外は図７に示す例の構成と同じである。

図７に示す例では、配管３０が、給気管１２への圧縮空気供給経路としての機能と、シグナルエアを取り出すための配管としての機能を有し、これらの機能が交互に繰り返し切り換えられる。この切換ごとに配管３０内に空気の流れが生じて圧力損失ΔＰが発生し、シグナルエアを取り出すための配管としての機能に切り換えられたあと上記圧力損失ΔＰに見合う時間が経過して初めて供給管１２内の気圧を正確に測定可能となり、測定に時間を要する。この問題は、配管３０が長くなるにしたがって大きくなる。その点、図８に示す例によれば、気圧検出経路３２には常時給気管１２内の気圧がかかっていて、圧縮空気は流れていない。そのため、気圧検出経路３２が長くても、気圧検出経路３２内の圧力損失ΔＰは発生せず、給気モードから測定モードに切り替わったとき、気圧検出経路３２内の圧力には圧力損失ΔＰに相当する脈動状の立ち上がりが存在せず、エア停止モードすなわち「測定モード」に切り替わると、給気管１２内の圧力および気圧検出経路３２内の圧力は直ちに安定する。

図８に示す気泡式液面計によれば、マニホルド６８と給気管１２との間の配管が一つ増える難点があるが、「給気モード」から「測定モード」に切り替わると直ちに給気管１２内の圧力を圧力センサ５４で検出して、液体のレベルを表示させることができるため、待ち時間がなく迅速な測定が可能である。また、「測定モード」に切り替わると直ちに給気管１２内の圧力が安定するので、精度のよい液面測定が可能になる。

以上説明した図７、図８に示す例は、本発明の前提となる新規な気泡式液面計である。本発明は、この気泡式液面計にさらに工夫を加えて、施工上の問題を解消したものである。すなわち、図７に示す例では、第１電磁バルブ６５の出口側ポートＡ１と第２電磁バルブ６６の入り口側ポートＰ２を、図７および図８に示す例では、第２電磁バルブ６６の出口側ポートＡ２と第３電磁バルブ６７の入り口側ポートＰ３を、それぞれ配管で接続しなければならず、配管に工数がかかるという問題がある。

そこで、本発明者は、図４（ｂ）に示すようなマニホルド６４２を使用し、これに図４（ａ）に示すような複数の電磁バルブを搭載するという発想が浮かんだ。図４に示すマニホルド６４２は、一般的な構成のマニホルドで、空気の入り口側ポートＰと、空気の出口側ポートＲと、これらのポートにそれぞれ通じる空気通路を有している。マニホルド６４２には第１、第２、第３の電磁バルブ６５，６６，６７を搭載する部分があり、所定の位置にこれらの電磁バルブを搭載すると、各電磁バルブの入り口側ポートＰ１，Ｐ２，ｐ３がマニホルド６４２の入り口側ポートＰに連通し、各電磁バルブの出口側ポートＡ１，Ａ２，Ａ３がマニホルド６４２の出口側ポートＲに連通するように構成されている。換言すれば、マニホルド６４２は、複数の電磁弁を並列的に接続するものである。

したがって、図４に示すような一般的なマニホルドによれば、複数の電磁バルブを直列的に接続するものではないから、また、電磁バルブ相互間を結ぶ空気通路を分岐させるものではないから、前述の「給気モード」、「測定モード」、さらには「測定圧大気放出」モードに切り換えて使用することは不可能であった。

本発明は、かかる点にかんがみてなされたもので、複数の電磁バルブを使用する気泡式液面計において、設置工数の低減を図るためにマニホルドを使用することを可能にした気泡式液面計を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも下端部がタンク内の液体中に没入する給気管と、給気管内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、給気管内の気圧を計測する圧力センサと、圧力センサの検出信号に基づいて上記タンク内の液体レベルを表示する表示部と、を有する気泡式液面計であって、圧縮空気供給源から給気管への圧縮空気供給経路を開閉する第１の電磁バルブと、給気管から圧力センサへの気圧検出経路を開閉する第２の電磁バルブを有し、第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を開く給気モードでは第２の電磁バルブが気圧検出経路を閉じ、第２の電磁バルブが気圧検出経路を開く測定モードでは第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を閉じるように上記第１の電磁バルブと第２の電磁バルブが制御される気泡式液面計であって、第１の電磁バルブと第２の電磁バルブを搭載可能なマニホルドを有し、マニホルドは、圧縮空気供給源につながる空気供給流路を有するメインマニホルドと、このメインマニホルドと一体に結合されたサブマニホルドを有してなり、第１の電磁バルブの空気流入側はサブマニホルドを介してメインマニホルドの空気供給流路につながれ、上記サブマニホルドは、搭載される複数の電磁バルブの空気流入側と空気出口側を直列的につなぐ空気通路と、上記圧縮空気供給経路に連通する空気通路と、上記気圧検出経路に連通する空気通路を有することを最も主要な特徴とする。

第１の電磁バルブを開くことによって圧縮空気供給源から給気管へ圧縮空気が供給され、給気管内の気圧が上昇する。給気管内の液面が給気管の下端部まで下がると吸気管内の圧縮空気が液中に泡状に漏れ、吸気管内の気圧が液面レベルに対応した気圧になる。第１の電磁バルブを閉じ、第２の電磁バルブを開くことによって給気管内の空気圧を圧力センサで検出し、検出信号に基づいて表示部にタンク内の液体レベルを表示する。多数のタンクごとに気泡式液面計を設置する場合でも、圧縮空気供給源から個々の気泡式液面計まで配管する必要が無く、メインマニホルドを共通のマニホルドとして使用し、メインマニホルドの適宜の位置にサブマニホルドを設置し、これに電磁バルブを搭載して給気管まで配管すれば足りるため、配管を簡略化することができる。また、圧縮空気供給源につながる空気供給流路を有するメインマニホルドと、このメインマニホルドと一体にサブマニホルドを結合し、サブマニホルドに複数の電磁バルブを搭載するため、「給気モード」、「測定モード」などに切り換えて使用することが可能となる。

以下、本発明にかかる気泡式液面計の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、これまで説明してきた従来例および本発明者による先行発明事例の構成と同じ構成部分には同じ符号を付した。

図１において、船舶のタンク１０には、油、水などの液体１４が貯留される。タンク１０の天井上面側にはスタンドピース１６とフランジ６０を介して配管３０がつながれている。配管３０は、例えば船舶のデッキ上の配管であって、コントロールルーム３８内に配置されたマニホルドにつながれている。配管３０は、第１、第２の電磁バルブ６５，６６の開閉制御によって、圧縮空気供給用配管としても機能し、また、シグナルエアを取り出すための配管としても機能する。上記スタンドピース１６からは、給気管１２がタンク１０の底面に向かって垂下した形で取り付けられ、給気管１２はその下端部からタンク１０内の液体１４中に没入するようになっている。

上記マニホルドは、メインマニホルド６３とサブマニホルド６４からなり、あらかじめ複数の電磁バルブを装着するための空気通路と、装着された電磁バルブ相互間および外部の配管につながる空気通路が形成されている。メインマニホルド６３とサブマニホルド６４は一体に結合されている。メインマニホルド６３を共通のマニホルドとして使用し、メインマニホルド６３の適宜の位置にサブマニホルド６４を設置し、これに一組の電磁バルブを搭載して給気管１２まで、また後述の空電変換機５２の圧力センサ５４まで配管されている。換言すれば、船舶において、複数のタンクごとに気泡式液面計を設置する場合でも、メインマニホルド６３は共通のものとして設置し、メインマニホルド６３の適宜の位置にサブマニホルド６４を設置し、これに一組の電磁バルブを搭載して、必要な配管をする。こうすることによって、複数の気泡式液面計ごとに、圧縮空気供給用配管を張り巡らすという従来の煩雑な配管を簡略化することができる。

この実施例においては、サブマニホルド６４に３個の電磁バルブ６５，６６，６７が装着されている。各電磁バルブは、空電変換器５２が有している制御基板５６によって動作が制御されるようになっている。各電磁バルブは、駆動コイルが励磁されることにより一方向に移動して空気の流入側と出口側を連通させ、駆動コイルが非励磁のときは付勢力で移動して空気の流入側と出口側を遮断するように構成された、比較的簡単な構造のものである。サブマニホルド６４は、各電磁バルブ６５，６６，６７を直列的につなぐ空気通路と、電磁バルブ６５，６６間の空気通路を分岐させて上記配管３０につながる空気通路と、電磁バルブ６６，６７間の空気通路を分岐させ、空電変換器５２内の圧力センサ５４に至る配管につながる空気通路を有している。また、メインマニホルド６３は、一端がエアサプライユニット４０からの圧縮空気供給経路につながる空気供給流路６８と、一端が大気中に開放するための大気開放流路６９を有している。各空気通路６８，６９の他端は閉鎖されている。

サブマニホルド６４に第１の電磁バルブ６５を搭載すると、電磁バルブ６５の空気流入側のポートＰ１がサブマニホルド６４の空気通路を介してメインマニホルド６３の空気供給流路６８につながり、電磁バルブ６５の空気出口側のポートＡ１がサブマニホルド６４の空気通路を介して第２の電磁バルブ６６の空気流入側のポートＰ２につながるように構成されている。サブマニホルド６４に第２の電磁バルブ６５を搭載すると、その空気出口側ポートＡ２がサブマニホルド６４の空気通路を介して第３の電磁バルブ６７の空気流入側のポートＰ３につながるように構成されている。サブマニホルド６４に第３の電磁バルブ６７を搭載すると、その空気出口側ポートＡ３がサブマニホルド６４の空気通路を介してメインマニホルド６３の大気開放流路６９につながるように構成されている。

前述の例と同様に、圧縮空気供給源であるコンプレッサ３４を有し、コンプレッサ３４とマニホルド６４との間には、船内レギュレータ３６とエアサプライユニット４０が介在している。船内レギュレータ３６は、コンプレッサ３４から送り出される圧縮空気の圧力を例えば７ｋｇ／ｃｍ^２程度に調整する。エアサプライユニット４０はコントロールルーム３８に配置されていて、コンプレッサ３４側から順に、ストップバルブ４２、フィルタ４４、レギュレータ４６、圧力計４８を有している。コントロールルーム３８には、空電変換器５２、指示計５８が配置されている。空電変換器５２は空気圧を検出して電気信号に変換するもので、圧力センサ５４とこの圧力センサ５４の出力に応じて指示計５８による気圧指示値を制御する制御基板５６を有してなる。前述のように、電磁バルブ６６，６７間に介在するサブマニホルド６４の空気通路が分岐し、配管６１を介して圧力センサ５４につながっている。制御基板５６は、圧力センサ５４の検出出力を演算してタンク１０内の液面レベルに変換し、液面レベルを指示計５８に表示させる演算機能を有している。制御基板５６にはまた、各電磁バルブ６５，６６，６７の開閉動作を制御するソフトウエアがインストールされている。

次に、上記実施例１の動作を説明する。３個の電磁バルブ６５，６６，６７の開閉作動態様によって、図３に示すように、エア供給モード、エア停止モード、測定圧大気放出モードの三つの動作モードがある。「エア供給モード」とは圧縮空気供給源から給気管１２に圧縮空気を供給するモードすなわち「給気モード」であり、「エア停止モード」とは、エアの供給を停止して液面レベルを測定するモードすなわち「測定モード」のことである。「測定圧大気放出モード」とは、圧力センサにかかる圧縮空気を大気に開放して大気圧とし、このときの指示計５８の指示値をゼロとするゼロ点調整を行うための動作モードである。図３において、ＳＶ１は第１の電磁バルブ６５、ＳＶ２は第２の電磁バルブ６６、ＳＶ３は第３の電磁バルブ６７を指している。

「給気モード」では、第１の電磁バルブ６５が圧縮空気供給経路を開き、第２の電磁バルブ６６は圧力センサ５４につながる気圧検出経路を閉じ、圧縮空気がメインマニホルド６３、サブマニホルド６４、配管３０を介して給気管１２に供給される。「エア停止モード」では、第１の電磁バルブ６５は圧縮空気供給経路を閉じ、第２の電磁バルブ６６のみがバルブが開いて上記気圧検出経路を開き、給気管１２内の気圧がサブマニホルド６４、配管６１を介して空電変換器５２の圧力センサ５４にかかるようにする。「測定圧大気放出モード」では、第３の電磁バルブ６７のみがバルブを開き、圧力センサ５４にかかる気圧を、サブマニホルド６４、メインマニホルド６３を介して大気圧と同じにする。

第１の電磁バルブのみを開く「給気モード」と、第２の電磁バルブのみを開く「測定モード」は、間歇的に交互に切り換え制御される。給気モードの開始直前までは、給気管１２内の液面はタンク１０に貯留されている液体１４の液面と同じレベルにあり、給気モードが実行されることによって給気管１２内の気圧が上昇し、給気管１２内の液面のレベルが降下する。給気モードと測定モードは交互に実行されるので、給気開始当初は、給気管１２内の気圧が段階的に上昇する。給気管１２内の気圧が上昇して、給気管１２内の液面が給気管１２の下端部まで達すると、給気管１２の下端部から圧縮空気が漏れ、タンク１０内の液体１４内を泡となって上昇し、大気に開放される。したがって、給気管１２内の気圧は、タンク１０内の液体１４のレベル（深さ）に対応した気圧となり、液体１４のレベルが変動しない限り、給気管１２内の気圧も変動しない。そこで、測定モードにおいて測定値が変動しなくなった時点での測定値を読むことによって、そのときの液面１４のレベルを測定することができる。なお、給気開始から給気管１２の下端部から圧縮空気が漏れるまで一気に給気管１２内に吸気してもよく、必ずしも、段階的に給気する必要はない。

第１、第２の電磁バルブ６５，６６を閉じ、第３の電磁バルブ６７を開いた「測定圧大気放出モード」では、圧力センサ５４にかかる気圧が大気圧と同じになるので、このときの表示計５８の指示値をゼロにする。すなわち、測定圧大気放出モードは、ゼロ点調整のためのモードである。

上記実施例にかかる気泡式液面計は一つ一つのタンクごとに設けられ、各液面計のエアサプライユニット４０、マニホルド、空電変換器５２、表示計５８は、コントロールルーム３８に一括して配置され、集中制御および集中監視が行われる。各電磁バルブ６５，６６，６７の自動制御プログラムは、タンクの積荷パターンあるいは揚げ荷パターンを想定してあらかじめ設定され、自動制御プログラムの実行によって、検出プロセスの切換、圧縮空気の供給量の調整が行われる。

以上説明した実施例１によれば、多数のタンクごとに気泡式液面計を設置する場合でも、圧縮空気供給源であるコンプレッサ３４から個々の気泡式液面計まで配管する必要が無く、メインマニホルド６３を共通のマニホルドとして使用し、メインマニホルド６３に隣接した位置にサブマニホルド６４を設置し、これに一組の電磁バルブを搭載して給気管１２および圧力センサ５４まで配管すれば足りるため、配管を簡略化することができる。また、圧縮空気供給源につながる空気供給流路６８を有するメインマニホルド６３と、このメインマニホルド６３と一体にサブマニホルド６４を結合し、サブマニホルド６４に複数の電磁バルブを搭載するため、マニホルドを使用するにもかかわらず、「給気モード」、「測定モード」などに切り換えて使用することが可能となる。メインマニホルド６３は空気供給流路６８を有するシンプルな形として固定し、サブマニホルド６４を、一組の電磁バルブの組み合わせと外部への配管に合わせた構成となるように設計変更することにより、気泡式液面計の構成に対応した構成に柔軟に対応することができる。

次に、図２に示す実施例２について説明する。この実施例２は、実施例１に配管を追加した構成になっている。すなわち、第１の電磁バルブ６５の圧縮空気出口側ポートＡ１はサブマニホルド６４１の空気通路と圧縮空気供給経路３０を介して給気管１２につながれ、第２の電磁バルブ６６の空気流入側ポートＰ２はサブマニホルド６４１の空気通路と気圧検出経路３２を介して給気管１２につながれている。実施例１では第１、第２の電磁バルブ６５，６６がサブマニホルド６４の空気通路を介してつながれ、その途中が分岐して一つの配管３０によって給気管１２につながれていたのに対し、実施例２では、上記のように、第１、第２の電磁バルブ６５，６６間が分断され、それぞれ圧縮空気供給経路３０を介して、また、気圧検出経路３２を介して給気管１２につながれている。かかる構成を実現するために、サブマニホルド６４１は、第１の電磁バルブ６５の空気出口側ポートＡ１を給気管１２につなぐための配管３０に通じる空気通路と、第２の電磁バルブ６６の空気流入側ポートＰ２を給気管１２につなぐための配管３２に通じる空気通路を有している。サブマニホルド６４１には、第１の電磁バルブ６５の空気出口側ポートＡ１と第２の電磁バルブ６６の空気流入側ポートＰ２を直接つなぐ空気通路は存在しない。それ以外は実施例１の構成と同じである。

実施例２によれば、気圧検出経路３２には常時給気管１２内の気圧がかかっていて、圧縮空気は流れていない。そのため、気圧検出経路３２が長くても、気圧検出経路３２内の前記圧力損失ΔＰは発生せず、給気モードから測定モードに切り替わったとき、気圧検出経路３２内の圧力には圧力損失ΔＰに相当する脈動状の立ち上がりが存在しない。したがって、サブマニホルド６４１と給気管１２との間の配管が一つ増える難点があるが、「給気モード」から「測定モード」に切り替わると直ちに給気管１２内の圧力を圧力センサ５４で検出して、表示計５８に液体のレベルを表示させることができるため、待ち時間がなく迅速な測定が可能である。また、「測定モード」に切り替わると直ちに給気管１２内の圧力が安定するので、精度のよい液面測定が可能になる。実施例２の場合も、メインマニホルド６３とサブマニホルド６４１を有することによって、実施例１と同様の効果を得ることができる。

本発明にかかる気泡式液面計は、タンカー、ＬＮＧ船、貨物船などの船舶における積荷貯留タンク、バラストタンクなどに適用することができるとともに、船舶以外の輸送手段のタンク、地上に設置される各種用途のタンクに適用することができる。
なお、給気管に供給される気体は、各実施例においては空気として説明したが、積荷の種類によっては、空気以外のガスである場合もある。
一つの気泡式液面計に用いられる電磁バルブの数は、図示の実施例のように３個に限定されるものではなく、それ以上使用しても差し支えない。例えば、第１の電磁バルブと並列的に別の電磁バルブを設け、この別の電磁バルブを、必要に応じて、第１の電磁バルブと同時に作動させ、また、場合によっては作動を停止させて第１の電磁バルブのみを作動させるようにしてもよい。

本発明にかかる気泡式液面計の実施例１を示す系統図である。 本発明にかかる気泡式液面計の実施例２を示す系統図である。 実施例１の各電磁バルブの各動作モードでの開閉動作を示す図である。 本発明者による先行技術にかかる気泡式液面計の要部を示すもので、（ａ）は電磁バルブの概念図、（ｂ）はマニホルドの概念図である。 従来の気泡式液面計の例を示す系統図である。 上記従来の気泡式液面計中のエアパージヘッドの内部構成を示す縦断面図である。 本発明者による先行技術にかかる気泡式液面計の一例を示す系統図である。 本発明者による先行技術にかかる気泡式液面計の別の例を示す系統図である。

符号の説明

１０ タンク
１２ 給気管
１４ 液体
３０ 配管
３２ 配管
３４ 圧縮空気供給源としてのコンプレッサ
５４ 圧力センサ
６３ メインマニホルド
６４ サブマニホルド
６４１ サブマニホルド
６５ 第１の電磁バルブ
６６ 第２の電磁バルブ
６７ 第３の電磁バルブ

Claims (5)

1. 少なくとも下端部がタンク内の液体中に没入する給気管と、給気管内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、給気管内の気圧を計測する圧力センサと、圧力センサの検出信号に基づいて上記タンク内の液体レベルを表示する表示部と、圧縮空気供給源から給気管への圧縮空気供給経路を開閉する第１の電磁バルブと、給気管から圧力センサへの気圧検出経路を開閉する第２の電磁バルブと、を有し、第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を開く給気モードでは第２の電磁バルブが気圧検出経路を閉じ、第２の電磁バルブが気圧検出経路を開く測定モードでは第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を閉じるように上記第１の電磁バルブと第２の電磁バルブが制御される気泡式液面計であって、
   上記第１の電磁バルブと第２の電磁バルブを搭載可能なマニホルドを有し、
   上記マニホルドは、圧縮空気供給源につながる空気供給流路を有するメインマニホルドと、このメインマニホルドと一体に結合されたサブマニホルドを有してなり、
   第１の電磁バルブの空気流入側はサブマニホルドを介してメインマニホルドの空気供給流路につながれ、
   上記サブマニホルドは、搭載される複数の電磁バルブの空気流入側と空気出口側を直列的につなぐ空気通路と、上記圧縮空気供給経路に連通する空気通路と、上記気圧検出経路に連通する空気通路を有することを特徴とする気泡式液面計。
2. サブマニホルドは給気管から圧力センサへの気圧検出経路を開放することができる第３の電磁バルブを搭載することができ、メインマニホルドはサブマニホルドを通じて第３の電磁バルブの空気出口側に連通する大気開放流路を有する請求項１記載の気泡式液面計。
3. 第１の電磁バルブと第２の電磁バルブは、給気モードと測定モードが交互に行われるように制御される請求項１記載の気泡式液面計。
4. 第１の電磁バルブと第２の電磁バルブはサブマニホルドを通じて直列に接続され、サブマニホルドは第１の電磁バルブと第２の電磁バルブの中間を分岐させて給気管に配管されている請求項１記載の気泡式液面計。
5. 少なくとも下端部がタンク内の液体中に没入する給気管と、給気管内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、給気管内の気圧を計測する圧力センサと、圧力センサの検出信号に基づいて上記タンク内の液体レベルを表示する表示部と、圧縮空気供給源から給気管への圧縮空気供給経路を開閉する第１の電磁バルブと、給気管から圧力センサへの気圧検出経路を開閉する第２の電磁バルブと、を有し、第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を開く給気モードでは第２の電磁バルブが気圧検出経路を閉じ、第２の電磁バルブが気圧検出経路を開く測定モードでは第１の電磁バルブが圧縮空気供給経路を閉じるように上記第１の電磁バルブと第２の電磁バルブが制御される気泡式液面計であって、
   上記第１の電磁バルブと第２の電磁バルブを搭載可能なマニホルドを有し、
   上記マニホルドは、圧縮空気供給源につながる空気供給流路を有するメインマニホルドと、このメインマニホルドと一体に結合されたサブマニホルドを有してなり、
   第１の電磁バルブの空気流入側はサブマニホルドを介してメインマニホルドの空気供給流路につながれ、
   第１の電磁バルブの空気出口側はサブマニホルドと圧縮空気供給経路を介して給気管につながれ、
   第２の電磁バルブの空気流入側はサブマニホルドと気圧検出経路を介して給気管につながれている気泡式液面計。

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