JP5481986B2 - タンクの液位計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンク内に索を介して吊り下げられ、タンク内の液位を測定するタンクの液位計測装置に関する。

図１に示すように、ＬＮＧ等の液体が収容されたタンク１内の天井部２に、索（ロープ）３を介して、タンク１内の液位を測定するセンサを有する計測器本体４Ｊを吊り下げた液位計測装置が知られている。センサは、例えば、自身から液面５までの距離を測定する距離センサ等からなり、求めた距離に基づき図示しない演算部によってタンク１内の液位が算出されるようになっている。

なお、タンク１の液位計測装置として特許文献１、２等に開示されたものが知られているが、これらは計測器本体をタンク内の天井部に索を介して吊り下げたものではなく本発明と直接的な関係はない。

特開平６−３３７７２１号公報 特開２０００−５６０６４号公報

ところで、図１にて、計測器本体４Ｊを吊り下げている索３が調整作業中の作業ミス等で切れる場合があり、計測器本体４Ｊが落下した場合タンク１内の液体６を沈降する。従来の計測器本体４Ｊは、その重心及び浮心位置に関し、特に考慮されていなかった。

このため、計測器本体４Ｊは、液体６に落下した後の沈降姿勢が定まらず、その形状や重心及び浮心位置によっては、最も抵抗が少なく速度が高くなる姿勢で沈降したり、タンク底部７に衝突する際に圧力が一点に集中するような姿勢（計測器本体４Ｊの角部がタンク底部７に衝突する姿勢）で沈降してしまう可能性があった。計測器本体４Ｊが高速度でタンク底部７に衝突したり、計測器本体４Ｊの角部がタンク底部７に衝突すると、衝突の際の衝撃力が大きくなり、タンク底部７や計測器本体４Ｊが損傷する虞がある。

そこで、本発明の目的は、計測器本体の重心及び浮心位置を適切に設定することで、計測器本体の液中での沈降姿勢を比較的広い面積の部分が下に向くようにし、沈降速度を遅くすると共に計測器本体がタンク底部に衝突した際の衝撃力を小さくしたタンクの液位計測装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るタンクの液位計測装置は、タンク内に索を介して吊り下げられ、タンク内の液位を測定するセンサを有する計測器本体を備えたタンクの液位計測装置において、前記計測器本体は、細長に形成され上記センサが装着されたセンサ保持部と、該センサ保持部の内側又は外側の一側に配置された浮力体とを有し、前記計測器本体の重心は前記センサ保持部側に位置し、前記計測器本体の浮心は前記重心よりも前記浮力体側に位置するように構成されていることを特徴とするものである。

上記センサ保持部側の重心と、上記浮力体側の浮心は、計測器本体の上下方向の中央に配置されていてもよい。

上記センサ保持部の側面に、衝撃吸収用パッドが装着されていてもよい。

本発明に係るタンクの液位計測装置によれば、計測器本体の重心及び浮心位置を適切に設定しているので、索が切れた場合、液中を沈降する計測器本体は幅広部が下を向く姿勢となる。よって、抵抗が大きくなって沈降速度が遅くなると共に、タンク底部に対する衝突面積が大きくなって、衝突の際の衝撃力が小さくなる。

タンク及びその液位計測装置の概要を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るタンクの液位計測装置の説明図である。 （ａ）は、図２の液位計測装置の計測器本体が落下した後、計測器本体がタンク内の液中にて回転しつつ沈降する様子を示す説明図であり、（ｂ）は、計測器本体が幅広部が下向きとなった姿勢で沈降し、タンク底部に衝突（着床）する様子を示す説明図である。 本発明の変形実施形態を示すタンクの液位計測装置の説明図である。 本発明の別の変形実施形態を示すタンクの液位計測装置の説明図である。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、本実施形態に係るタンクの液位計測装置８は、タンク（ＬＮＧタンク等）１の内部の天井部２に索３を介して吊り下げられ、タンク１内の液位を測定するセンサ９を有する計測器本体４と、計測器本体４に備えられ、計測器本体４が落下した場合、この計測器本体４がタンク１内の液体６を沈降する際の速度を減速するための浮力体４ａと、計測器本体４に形成された幅広部１０及びそれより幅が狭い幅狭部１１とを有する。

計測器本体４は、略円柱状に形成されたセンサ保持部４ｂと、センサ保持部４ｂの側部に取り付けられた浮力体４ａとを有し、側面視略矩形（長方形）の扁平状に形成されており、幅広部１０とそれよりも幅が狭い幅狭部１１とを有する。なお、計測器本体４の全体形状が幅広部１０と幅狭部１１とを有する形状であれば、センサ保持部４ｂと浮力体４ａとが一体成形されていてもよく、センサ保持部４ｂの内部に浮力体４ａが収容されていてもよく、センサ保持部４ｂが角柱状でも構わない。

センサ９は、円柱状のセンサ保持部４ｂの一端に装着されており、例えば、自身から液面５までの距離を測定する距離センサ等からなる。センサ９で求めた距離は、図示しない演算部に送信され、予め求めておいたセンサ９からタンク底部７までの距離からセンサ９で求めた距離を減ずることで、タンク１内の液位が算出されるようになっている。

浮力体４ａは、内部に気室が形成されるように水密にセンサ保持部４ｂに取り付けられた殻体１２を有する。なお、殻体１２の内部に補強用のフレームを骨組状に設けてもよい。また、タンク１内の液体６よりも比重の軽い物質（発泡ウレタン、発泡スチロール等）を殻体１２の内部に収容して浮力体４ｂとしてもよい。この場合、殻体１２を省略し、発泡ウレタン等の上記物質をセンサ保持部４ｂの側部に、直接或いは骨組状のフレームに抱き込ませるようにして取り付けてもよい。

この液位計測装置８の特徴は、図２に示すように、計測器本体４の幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の浮心Ｆまでの距離Ａが、幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の重心Ｇまでの距離Ｂよりも長い点にある。本実施形態では、センサ９等の重量物が収容されたセンサ保持部４ｂの側部に、中空の或いは発泡ウレタン等の軽量物質を有する浮力体４ａを設けることで、計測器本体４全体の重心Ｇがセンサ保持部４ｂ内に位置し、計測器本体４全体の浮心Ｆが浮力体４ａ内に位置することになる。

また、計測器本体４には、その重心Ｇの真上に位置して、索３が取り付けられている。これにより、計測器本体４を索３を介してタンク１内の天井部２に吊り下げた際、計測器本体４が傾かずに鉛直姿勢となって、センサ９が液面５に直角に相対することになり、正確な液位検出が確保される。

本実施形態の作用を述べる。

計測器本体４をタンク１内の天井部２に吊り下げている索３が何等かの原因で切れた場合、計測器本体４が落下し、タンク１内の液体６中を沈降する。

ここで、液体６中を沈降する計測器本体４は、浮心Ｆの位置が浮力体４ａ内に有り、重心Ｇの位置がセンサ保持部４ｂ内に有り、幅広部１０の外面１０ａから浮心Ｆまでの距離Ａが幅広部１０の外面１０ａから重心Ｇまでの距離Ｂよりも長いため、図３（ａ）に示すように、浮心Ｆに働く浮力Ｆ１と重心Ｇに働く重力Ｇ１とにより、幅広部１０が下向きとなるようなモーメントＭが生じ、回転しつつ沈降し、最終的には、図３（ｂ）に示すように、幅広部１０が下を向く横向きの姿勢となって沈降する。

幅広部１０が下を向く沈降姿勢の計測器本体４は、幅狭部１１が下を向く沈降姿勢の場合よりも沈降抵抗が大きくなり、沈降速度が遅くなる。また、この計測器本体４は、浮力体４ａを備えているので、浮力体４ａを備えていない従来のものと比べて、基本的な沈降速度も減速されている。また、幅広部１０が下を向く沈降姿勢の計測器本体４は、タンク底部７に衝突する際、幅広部１０が水平に衝突するので、幅狭部１１が衝突する場合と比べてタンク底部７に対する衝突面積が大きくなり、衝突の際の衝撃力が分散される。

すなわち、タンク１内の液体６中を沈降する計測器本体４は、その重心Ｇ及び浮心Ｆの位置を適切に設定しているので、幅広部１０が下向きとなる姿勢で沈降し、比較的大きな沈降抵抗で沈降することが確保されて沈降速度が遅くなり、浮力体４ａを備えていることと相俟ってタンク底部７への衝突速度が小さくなり、且つ、比較的面積が大きな幅広部１０がタンク底部７に水平に衝突するので、衝突の際の衝撃力が分散される。この結果、計測器本体４がタンク底部７に衝突した際、計測器本体４及びタンク底部７に生じる衝撃力が共に小さくなり、計測器本体４及びタンク底部７の双方の損傷を抑制できる。

図４に本発明の変形実施形態を示す。

この変形実施形態に係るタンクの液位計測装置８ａは、計測器本体４の重心Ｇの真上に索３が取り付けられていることを含めて、基本的な構成が前実施形態と同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみ述べる。

この変形実施形態に係る計測器本体４は、幅広部１０の外面１０ａが側面視直線状に形成され、その外面１０ａに直交する仮想線１３上に、計測器本体４全体の浮心Ｆ及び重心Ｇが配置されている。計測器本体４には、ＰＥＴ、フッ素樹脂等の帯電防止剤のコーティングが施される。仮想線１３は、計測器本体４の上下方向の中央を横切るように配置されている。この構成によれば、浮心Ｆに働く浮力Ｆ１と重心Ｇに働く重力Ｇ１とが一直線上に反対向きに作用するため、計測器本体４の沈降姿勢は、確実に幅広部１０が下を向く水平な横向き姿勢となる。

また、計測器本体４の幅広部１０の少なくとも外面１０ａには、衝撃吸収用パッド１４（ドットで表す）が装着されている。衝撃吸収用パッド１４には、タンク１内の液体６の影響を受けることを防止するためのコーティングが施される。この構成によれば、計測器本体４が幅広部１０を下向きとする沈降姿勢でタンク底部７に衝突する際の衝撃が、衝撃吸収用パッド１４によって吸収される。なお、この衝撃吸収用パッド１４は、図４の変形実施形態にて省略してもよく、図２の実施形態に追加してもよい。

この変形実施形態においても、計測器本体４の幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の浮心Ｆまでの距離Ａが、計測器本体４の幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の重心Ｇまでの距離Ｂよりも長いので、前実施形態と同様の作用効果を奏することは勿論である。

図５に本発明の別の変形実施形態を示す。

この変形実施形態に係るタンクの液位計測装置８ｂは、計測器本体４の重心Ｇの真上に索３が取り付けられていることを含めて、基本的な構成が最初の実施形態と同様であるので、同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみ述べる。

この変形実施形態に係る計測器本体４においては、浮力体４ａがセンサ保持部４ｂの内部に収容されている。具体的には、略円柱状の中空のセンサ保持部４ｂの内部に、一端から他端に架けて仕切壁（図示せず）を設け、その仕切壁で仕切られた一方の部屋にセンサ９等の重量物を収容し、他方の部屋を気室としてそこを浮力体４ａとする構成が考えられる。また、仕切壁を設けることなく、略円柱状のセンサ保持部４ｂを内部が気密となるように形成し、センサ９等の重量物を片側に寄せて収容することで、その反対側のスペース（気室）を浮力体４ａとする構成でもよい。また、そのスペースに発泡ウレタン等の軽量物質を充填してもよい。

この変形実施形態においても、計測器本体４の幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の浮心Ｆまでの距離Ａが、幅広部１０の外面１０ａから計測器本体４全体の重心Ｇまでの距離Ｂよりも長いので、最初の実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、図５の実施形態の重心Ｇ及び浮心Ｆの位置を図４の実施形態のように設定してもよく、図５の実施形態に図４の実施形態の衝撃吸収用パッド１４を追加してもよい。

また、本件は、海上で使用される計測機器や、船舶用試験水槽で使用される計測機器に適用してもよい。

１ タンク
３ 索
４ 計測器本体
４ａ 浮力体
６ 液体
８ 液位計測装置
８ａ 液位計測装置
８ｂ 液位計測装置
９ センサ
１０ 幅広部
１０ａ 外面
１１ 幅狭部
１３ 仮想線
１４ 衝撃吸収用パッド
Ｆ 浮心
Ｇ 重心
Ａ 距離
Ｂ 距離

Claims (3)

1. タンク内に索を介して吊り下げられ、タンク内の液位を測定するセンサを有する計測器本体を備えたタンクの液位計測装置において、
   前記計測器本体は、細長に形成され上記センサが装着されたセンサ保持部と、該センサ保持部の内側又は外側の一側に配置された浮力体とを有し、
   前記計測器本体の重心は前記センサ保持部側に位置し、前記計測器本体の浮心は前記重心よりも前記浮力体側に位置するように構成されていることを特徴とするタンクの液位計測装置。
2. 上記センサ保持部側の重心と、上記浮力体側の浮心は、計測器本体の上下方向の中央に配置された請求項１に記載のタンクの液位計測装置。
3. 上記センサ保持部の側面に、衝撃吸収用パッドが装着された請求項１又は２に記載のタンクの液位計測装置。

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