JP6013618B2

JP6013618B2 - 液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置

Info

Publication number: JP6013618B2
Application number: JP2015543948A
Authority: JP
Inventors: ペク，ヨン−ジュ; タク，ナム−ギュ
Original assignee: ダインレベルカンパニーリミテッド
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2016503505A; WO2014081087A1; CN204963890U; KR101245268B1

Description

本発明は、磁歪方式により液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置に関し、特に外径の大きさを５０ｍｍ以内に形成し、開口部の小さな油類タンクにも適用できると共に、浮標とプローブシャフトとの間の表面張力を最小化して精密度を向上させた、液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置に関する。

一般に、油量を求めるために油類タンクのようなタンク内部の液面高さを測定する装置をタンクレベルゲージ（ＴａｎｋＬｅｖｅｌＧａｕｇｅ）と言う。タンクレベルゲージ（ＴＬＧ）が液面高さを測定する方式は多様だが、磁歪（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）現象を用いた磁歪方式が最も広く使われている。磁歪（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）現象とは、磁性体物質に磁界を加えたとき、分子構造が整列されて材料の長さが変化し弾性変形が起きる現象である。

磁場変形（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を用いた液面高さ測定装置は、通常、磁歪線上に水の上に浮かぶフロート（Ｆｌｏａｔｅｒ）の内部に永久磁石を配置して軸方向の磁場を発生させて、磁歪線にパルス（Ｐｕｌｓｅ）を印加して円周方向の磁場を発生させる。すると、軸方向磁場と円周方向の磁場との合成によって磁場歪み（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）現象が発生し、これは一種の機械的振動であるため磁歪線に沿って弾性波（超音波）が伝播される。そして、タンクレベルゲージは磁歪線にパルス（Ｐｕｌｓｅ）を印加した後、超音波の受信されるまでの時間を測定して永久磁石の位置（即ち、液面高さ)を計算する。

一方、液体貯蔵タンクで液体水位と比重を同時に測定する技術としては、韓国公開特許第１０−２００８−００９０５３９号に公開された“液体水位及び密度測定装置”が知られている。前記液体水位及び密度測定装置は、図１に図示されたように、液体密度測定用浮標１０が中空（Ｃａｖｉｔｙ）を有するシリンダー形状に製造されて、中空の中に水位測定用浮標２０が挿入されてプローブシャフト３０が貫通される構造からなっている。

しかし、このような構造の密度測定用浮標は、図２の（ａ）に図示されたように、液面用浮標と比重用浮標が互いに近接したり接触したりする時発生する液体の表面張力及び摩擦係数を無くすために、液面用浮標と比重用浮標が互いに接触しない程度に“ｄ１”の間隔を十分に保持しなければならず、比重用浮標の下端部でプローブシャフト３０と接触する領域“ｄ２”を十分に長くしなければならない。もし、ｄ１の間隔が狭かったりｄ２の長さが短かったりすると、流動的に動く液体の中で液面高さ測定用浮標２０と比重用浮標１０が図２の（ｂ）のように互いに接触して液体の表面張力及び摩擦係数の影響を受けて測定誤りが発生する。

したがって、液面高さ測定用浮標２０と比重測定用浮標１０が互いに近接したり接触したりするとき発生する液体の表面張力及び摩擦係数を無くすために、液面高さ測定用浮標２０と比重測定用浮標１０が互いに接触しない程度に十分に距離を浮かべなければならないため、韓国公開特許第１０−２００８−００９０５３９号に公開された装置の外径を５０ｍｍ以内に形成することができないという問題点がある。すなわち、給油所などで使用される液体貯蔵タンクの上部に位置するマンホールに開設された開口部のパイプ規格は、慣習的にアメリカ及びヨーロッパ圏はパイプ規格１００Ａ（内径１０５ｍｍ）に開設されているが、韓国を含む東洋圏はパイプ規格５０Ａ（内径５４ｍｍ）またはパイプ規格４０Ａ（内径４２ｍｍ）に開設されており、韓国や東洋圏の油類タンクに使用するためには開口部を確張する工事が必要だという問題点がある。

また、プローブシャフト３０が貫通する測定用浮標４０は、図３に図示されたように、プローブシャフト３０と浮標４０は近接または接触していて表面張力が作用する場合に、液体表面の上に浮かんでいる浮標は、水位が下がっても水位の下がった分だけ浮標が下がらずに測定に誤りが発生する問題点がある。図３を参照すると、水位がｈ１であり液体の上に浮かんでいる浮標４０の高さがｄ１の場合、水位がｈ２に下がっても浮標４０は水位の下がった分だけ下がらずｄ１よりｄ２が大きい場合を示すが、“ｄ２−ｄ１”だけ表面張力が作用したことになる。

本発明は、前記のような問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の目的は外径の大きさを５０ｍｍ以内に形成し、開口部が小さい油類タンクに別途の工事なしに適用することができると共に、浮標とプローブシャフトとの間の表面張力を最小化することができる液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、コア形状に製作された比重測定用浮標は外径−内径の厚さを薄くして液体の比重変化に敏感に反応するようにして、液面高さ測定用浮標は比重測定用浮標より厚くして液体の比重変化に鈍感にすることによって、相対的に敏感度で３倍以上の差を有するようにして精密度を向上させた液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置を提供することにある。

前記のような目的を達成するために、本発明の装置は、液面高さ測定用浮標と比重測定用浮標とを貫通するプローブシャフトにパルスを印加した後、磁歪を用いて液面高さと比重を測定できるようになっている液面高さ及び比重測定装置である。

前記液面高さ測定用浮標は、中央に貫通ホールが形成されて上部の内側に枠が形成された円筒状胴体と、前記円筒状胴体の上部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、前記液面高さ測定用浮標に固定されて液面高さを知らせるための液面高さ測定用永久磁石及び前記円筒状胴体の下部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記比重測定用浮標との間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイドとを含む。

前記比重測定用浮標は、上部円筒と下部円筒が一体とされ前記下部円筒の外径は前記上部円筒の外径より大きく、前記上部円筒の長さは前記下部円筒の長さより長い円柱状胴体と、前記円柱状胴体の上部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、前記円柱状胴体の下部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイド及び前記比重測定用浮標に固定されて位置を知らせるための比重測定用磁石とを含む。

前記液面高さ測定用浮標の円筒状胴体に前記比重測定用浮標の円柱状胴体の上部円筒が挿入される結合構造を有することを特徴とする。

前記比重測定用浮標は、前記円柱状胴体に付着され前記比重測定用浮標の浮力を調整するためのウエートをさらに含むことができ、前記液面高さ測定用浮標や前記比重測定用浮標の上部ガイドと下部ガイドはアルミニウム材質のヨプジョン（韓国の古銭）形状であり、ヨプジョンの形状のガイド内部を格子形に形成し当該ガイドがプローブシャフトと触れる面積を最小化したものである。

前記のような目的を達成するために、本発明の他の側面による装置は、液面高さ測定用浮標と比重測定用浮標とを貫通するプローブシャフトにパルスを印加した後、磁歪を用いて液面高さと比重を測定できるようになっている液面高さ及び比重測定装置である。

前記液面高さ測定用浮標の厚さは、前記比重測定用浮標の厚さより３倍以上厚いことを特徴とする。

通常液面高さ及び比重測定装置は、液体貯蔵タンクの上部に位置するマンホールに開設された開口部に挿入させてタンクの内部に貫通するように装着するが、本発明による装置は、固有の構造により外径を５０ｍｍ以下に設計することができ、現在広く使用されている開口部のパイプ規格５０Ａ（内径５４ｍｍ）に設置する場合には、別途の開口部拡張工事なしに容易に装着することができ、設置費用を節減できる效果がある。

また、通常の比重測定装置は、物理的現象として現われる精密度が低いと精密度を高めるための電子装置の高度化が必要になり、製作原価の上昇する問題点があるが、本発明においては、液体の比重変化に鈍感な液面高さ測定用浮標と比重変化に敏感な比重測定用浮標を用いて、比重変化による相対的な距離差を大きくすることによって物理的現象として現われる精密度を高めて製作原価を下げ、低費用で精密度を向上させることができる。例えば、従来の比重測定用浮標は外径は９５ｍｍ、内径は８２ｍｍ、外径−内径の厚さは６．５ｍｍとなっているが、本発明の比重測定用浮標は外径は２９ｍｍ、内径は２３ｍｍ、外径−内径の厚さは３ｍｍとなっている。したがって、従来の比重測定用浮標の断面積は約１８０６ｍ^２であるが、本発明の比重測定用浮標の断面積は２４５ｍ^２であるので、物理的現象として現われる精密度を約７３０％向上させることができる。

そして、本発明による液面高さ及び比重測定装置は、液面高さ測定用浮標と比重測定用浮標が内部貫通ホールにおけるプローブシャフトとの接触面積を最小化するためのアルミニウム材質のガイドを付加し、表面張力による測定誤りを防止できる效果がある。

図１は、従来の液面高さ及び比重を同時に測定する装置を図示した概略図である。
図２は、図1に図示された液面高さ及び比重を同時に測定する装置の問題点を図示した概略図である。
図３は、プローブシャフトと測定用浮標が近接または接触する場合、表面張力が作用する問題点を説明するための図である。
図４は、本発明による液面高さ及び比重を同時に測定する装置を図示した側断面図である。
図５は、図４に図示された液面高さ測定用浮標の図である。
図６は、図４に図示された比重測定用浮標の図である。
図７は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重変化がない場合の動作例である。
図８は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重が上昇した場合の動作例である。
図９は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重が下降した場合の動作例である。
図１０は、本発明によるガイドの役割を説明するために図示した図である。

本発明と本発明の実施により達成される技術的課題は、以下に説明する本発明の好適な実施例によってより明確にされる。以下の実施例は、単に本発明を説明するために例示されたものに過ぎず、本発明の範囲を制限するためのものではない。

まず、本発明によれば、液面高さと比重を同時に測定するために、液面高さ測定用浮標は比重変化に鈍感に反応し、比重測定用浮標は比重変化に敏感に反応して、液面高さ測定用浮標の敏感度と比重測定用浮標の敏感度との差が大きいほど精密度が高くなる。また、韓国や東洋圏に設置されている油類タンクの開口部は大部分内径が５４ｍｍである点を勘案してこのような油類タンクに別途の拡張工事なしに適用できるように測定装置の外径を５０ｍｍ以内に制限する必要がある。

本発明においては、このような要求条件を満たすために図４に図示されたように、内径の相対的に大きい液面高さ測定用浮標１１０の下側に比重測定用浮標１２０が嵌入される結合構造を有するようにして、液面高さ測定用浮標１１０の厚さ（Ｔ１）と比重測定用浮標１２０の厚さ（Ｔ２）を異なるようにして敏感度に差が出るようにした。すなわち、本発明による装置の構造は、円筒状の液面高さ測定用浮標１１０が上部に位置し、内部に貫通ホールが形成された円柱状の比重測定用浮標１２０が下部に位置する。円柱状の比重測定用浮標１２０の内径はプローブシャフト１０４の外径より大きく、プローブシャフト１０４を貫通させる構造であり、円筒状の液面高さ測定用浮標１１０の内径は比重測定用浮標１２０の上側外径より大きく、上部はプローブシャフト１０４を貫通させて、下部は比重測定用浮標１２０の上部を包む構造である。

本発明の実施例において測定しようとする液体の比重値は、主に０．６５〜１．０であり、通常水は１．０、軽油０．８２、ガソリン０．７２、核酸０．６６に規定され、測定用浮標の比重値は０．５５である。したがって、液面高さ測定用浮標１１０と比重測定用浮標１２０は、どちらも測定しようとする液体の上によく浮かぶようになっている。

比重計の感度は、比重測定用浮標の厚さＴ（（外径−内径）／２）が狭いほど敏感であり、厚さＴが広いほど鈍感である。本発明の実施例において、比重計の精密度を向上させるためには、液面高さ測定用浮標１１０の厚さＴ1（（外径−内径）／２）を比重測定用浮標１２０の上側厚さＴ２より厚くして、比重測定用浮標１２０は液体比重の変化に敏感に動作するようにし、液面高さ測定用浮標１１０は液体比重の変化に鈍感に動作するようにする。

より具体的には、本発明の実施例においては液面高さ測定用浮標１１０の厚さＴ１は８ｍｍになり、比重測定用浮標１２０の上側厚さＴ２は３ｍｍになるように設計したものである。液面高さ測定用浮標１１０と比重測定用浮標１２０の比重値が同じ値（例えば０．５５）の場合、液面高さ測定用浮標１１０の単位面積は比重測定用浮標１２０の体積より約３倍大きく、液面高さ測定用浮標１１０の感度は比重測定用浮標１２０より約３倍鈍感である。例えば、正常状態で液体の比重が０．１下がると、液面高さ測定用浮標１１０は約７ｍｍ下がるが、比重測定用浮標１２０は約２１ｍｍ下がる。

そして、本発明においては、比重測定範囲をウェート１２９で調節することができるが、本発明の実施例において比重測定用浮標１２０の種類としては０．７，０．８，０．９を中心値にして区分する。好適な測定下限値は“中心値−０．０５”であり、上限値は“中心値＋０．１”に設定する。例えば、ガソリン比重値は０．７２であるため、ガソリンの比重を測定する場合には比重測定用浮標１２０は中心値を０．７に適用して測定することができる。

一方、本発明においては、従来の表面張力による問題点を解消するために、比重測定用浮標１２０と液面高さ測定用浮標１１０の表面張力を以下のような方法で最小化する。

比重測定用浮標１２０は下部円筒(図6の１２２ａ)と上部円筒(図6の１２２ｂ)が一体とされ内部に貫通ホールを有する円柱状に構成されて円柱状の中央にプローブシャフト１０４が貫通する構造であり、円柱状胴体の上部と下部にヨプジョン形状のガイド１２６、１２８が付着する。ガイド１２６、１２８の材質はアルミニウムであり、ガイドの内径はプローブシャフト１０４の外径より大きくて比重測定用浮標１２０の内径より小さく製作され、厚さは１ｍｍである。また、ヨプジョン形状のガイド１２６、１２８内部を格子形に形成しガイド１２６、１２８がプローブシャフト１０４と触れる面積を最小化する。本発明により、ガイド１２６、１２８を付着した比重測定用浮標１２０は、プローブシャフト１０４を自由に上下に移動しながら比重測定用浮標１２０とプローブシャフト１０４との間に作用する表面張力の影響をほぼ受けない。すなわち、内部に貫通ホールを有する円柱状の比重測定用浮標１２０は、円柱の長さが最小１００ｍｍにはならなければならないが、ガイドがない形態では図１０（ａ）に図示されたように円柱状胴体１２２の長さ１００ｍｍ全体がプローブシャフト１０４と触れる長さとなって表面張力及び摩擦係数の影響を大きく受けるが、本発明によりガイド１２６、１２８を付着した形態では、図１０の（ｂ）に図示されたようにヨプジョン形状の厚さ１ｍｍであるアルミニウムガイド１２６、１２８、２個のみがプローブシャフト１０４に触れるので、表面張力の影響をほぼ受けない。また、比重測定用浮標１２０の材質はＮＢＲであって製造特性上比重測定用浮標の表面は摩擦係数がアルミニウムより大きい。しかし、本発明による装置は比重測定用浮標１２０の材質はＮＢＲ（ＮｉｔｒｉｌｅＢｕｔａｄｉｅｎｅＲｕｂｂｅｒ）で製作されるが、プローブシャフト１０４と触れる部分はアルミニウム材質のガイド１２６、１２８であるため、摩擦係数による影響も最小化することができる。

液面高さ測定用浮標１１０の場合も、円筒状に構成されて円筒状の上部中央にプローブシャフト１０４が貫通し、下部中央には比重測定用浮標１２０が貫通する構造であるが、液面高さ測定用浮標１１０の上部には本発明によりヨプジョン形状のガイド１１６が付着されて液面高さ測定用浮標１１０の上部とプローブシャフト１０４との間に作用する表面張力の問題を解決するようになっている。

図４は、本発明による液面高さ及び比重を同時に測定する装置を図示した側断面図であり、図５は図４に図示された液面高さ測定用浮標の図であり、図６は図４に図示された比重測定用浮標の図である。

本発明による液面高さ及び比重測定装置１００は図４乃至図６に図示されたように、測定対象液体の液面に沿ってフローティングされる液面高さ測定用浮標１１０と、測定対象液体の比重によって液面からのフローティングされる深さが可変する比重測定用浮標１２０と、液面高さ測定用浮標１１０と比重測定用浮標１２０とを貫通して測定本体からパルスが印加されると、磁歪（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を用いて液面高さ測定用浮標１１０のフローティング位置と比重測定用浮標１２０のフローティング位置とを検出できるようにするプローブシャフト１０４とで構成される。

図４を参照すると、プローブシャフト１０４は液面高さ測定用浮標１１０と比重測定用浮標１２０とを貫通しつつヘッドハウジング１０２内、あるいは別途の測定本体から印加されたパルスを伝播させて、液面高さ測定用永久磁石１１４や比重測定用永久磁石１２４により歪曲された弾性波が生成されると、測定本体の超音波受信部がプローブシャフト１０４から弾性波(超音波)を受信して液面高さ測定用永久磁石１１４と比重測定用永久磁石１２４との位置を把握して液面高さと比重を算出するようにする。そのため、プローブシャフト１０４には電気的装置であるＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＷｉｒｅが内蔵されている。

液面高さ測定用浮標１１０は図５に図示されたように、中央に貫通ホールが形成されて上部に内側に枠１１２ａが形成された円筒状胴体１１２と、枠１１２ａに装着され、プローブシャフト１０４が密着して表面張力が発生することを防止するための上部ガイド１１６と、上部ガイド１１６の上に密着固定されて液面高さを知らせるための弾性波を生成する液面高さ測定用磁石１１４と、胴体の下部に取り付けられて比重測定用浮標１２０の間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイド１１８で構成される。

図5を参照すると、（ａ）は液面高さ測定用浮標の斜視図であり、（ｂ）は側断面図であり、(c)は上部ガイド図、(d)は下部ガイド図である。

本発明の実試例において円筒状胴体１１２は、浮力が０．５５であるＮＢＲ材質となっており、内径が３４Φ、外径が５０Φで、厚さＴは８ｍｍである。胴体の高さは１１０ｍｍであり、この中で磁石領域が１２ｍｍである。上部ガイド１１６は、アルミニウム材質であって厚さが１ｍｍであり内径が２０Φであるヨプジョンの形状で、内部にプローブシャフト１０４が貫通されるホールが形成されていて４個の溝が内側に十字に配置されている。下部ガイド１１８は厚さが１ｍｍであり、内径が３０Φのヨプジョン形状で、内部に比重測定用浮標１２０の貫通されるホールが形成されていて、内側に多数個の溝が形成されている。

比重測定用浮標１２０は図6に図示されたように、外径が大きくて長さが小さい下部円筒１２２ａと内径が小さくて長さが長い上部円筒１２２ｂとを一体に合わせた円柱状胴体１２２と、上部円筒１２２ｂの上部に取り付けられて、プローブシャフト１０４が密着して表面張力が発生することを防止するための上部ガイド１２６と、下部円筒１２２ａの内側に取り付けられて、プローブシャフト１０４が密着して表面張力が発生することを防止するための下部ガイド１２８と、下部ガイド１２８に密着しながら下部円筒１２２ａの内部に固定されて位置を知らせるための弾性波を生成する比重測定用磁石１２４と、下部円筒１２２ａと上部円筒１２２ｂとの境界面に挟まれて浮力を調整するためのウェート１２９とで構成される。

図6を参照すると、（ａ）は比重測定用浮標の斜視図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は上部ガイド図、（ｄ）は下部ガイド図である。

本発明の実試例において、胴体１２２は下部円筒１２２ａと上部円筒１２２ｂからなり、浮力が０．５５であるＮＢＲ材質からなっていて、下部円筒１２２ａの内側には下部ガイド１２８を支持するための掛枠が形成されていて、下部円筒１２２ａの内径は３１Φ、２８Φであり、外径が４８Φであり、長さが２５ｍｍである。上部円筒１２２ｂは内径が２３Φであり、外径が２９Φであり、厚さが３ｍｍ、長さが９５ｍｍである。上部ガイド１２６は内径が２０Φであるワッシャー形状で上に突起が形成されると共に内部にプローブシャフト１０４が貫通されるホールが形成されていて、４個の溝が内側に十字に配置されている。下部ガイド１２８は厚さが１ｍｍであり内径が２０Φであるワッシャー形状で内部にプローブシャフト１０４が貫通されるホールが形成されていて、４個の溝が内側に十字に配置されている。

続いて、上記のように構成される本発明による液面高さ及び比重測定装置の動作を説明すると以下のようになる。

まず、本発明による液面高さ及び比重測定装置は磁歪方法で液体の液面高さ及び比重高さを測定するが、液面高さをタンク容積に対する体積計算でタンク内部の在庫量を算出し、比重高さを換算表に代入させて液体の比重値で算出する。

図7は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重変化がない場合の動作例である。

図7を参照すると、普段は液体の比重が一定であれば液体の液面高さが変更されても液面高さ測定用浮標１１０及び比重測定用浮標１２０は液面の上に一定に浮かぶ。すなわち、比重の変動がなければヘッド１０２から液面高さ測定用浮標１１０に付着された永久磁石１１４までの距離“ａ１”が変動しても液面高さ測定用浮標の永久磁石１１４と比重測定用浮標の永久磁石１２４との間の間隔“ｄ＝ａ２−ａ１”は変動しない。

そして，液面高さはヘッド１０２から液面高さ測定用浮標１１０に付着された永久磁石１１４までの距離“ａ１”を測定して液体の液面高さを測定することができ、比重高さ測定は液面高さ測定値“ａ１”及びヘッド１０２から比重測定用浮標１２０に付着された永久磁石１２４までの距離“ａ２”を測定して液体の比重高さ“ｄ＝ａ２−ａ１”を算出することができる。すなわち、液体の比重高さ“ｄ”は液面高さ測定用浮標１１０の永久磁石１１４と比重測定用浮標１２０の永久磁石１２４との間の間隔である。

図8は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重が上昇した場合の動作例であって、（ａ）は比重が上昇する前の普段の状態であり、（ｂ）は比重が上昇した状態である。

図8を参照すると、液体の比重が普段より上がると(例えば、０．７から０．８に変更になる場合)、液面高さ測定用浮標１１０及び比重測定用浮標１２０は普段より上に上がる。例えば、液面高さ測定用浮標１１０の厚さＴを８ｍｍ、比重用浮標の厚さＴを３ｍｍとする場合に、液面高さ測定用浮標１１０及び比重測定用浮標１２０の比重値を同じ値に設定すれば（例えば０．５５)、比重測定用浮標１２０の単位面積は液面高さ測定用浮標１１０の体積より約１／３倍少ないため、比重測定用浮標１２０は液面高さ測定用浮標１１０より約３倍更に上に上がる。したがって、液面高さ測定用浮標の永久磁石１１４と比重測定用浮標の永久磁石１２４との間の距離は“ａ３”から“ｂ３”に狭まり、変動幅“ｄ＝ａ３−ｂ３”分だけ狭まる。

液面高さはヘッド１０２から液面高さ測定用浮標に付着した永久磁石１１４までの距離を測定して液体の液面高さを測定することができるが、液体の比重が変動する前の液面の高さは“ａ１”であり、液体の比重が変動した後の液面の高さは“ｂ１”である。

比重高さは液面高さ測定値及びヘッド１０２から比重測定用浮標に付着された永久磁石１２４までの距離を測定して液体の比重高さを測定することができるが、液体の比重が変動する前の比重の高さは“ａ３＝ａ２−ａ１”、変動した後の比重の高さは“ｂ３＝ｂ２−ｂ１”である。比重の高さは“ａ３”から“ｂ３”に狭まり、変動幅“ｄ＝ａ３−ｂ３”分だけ狭まる。

図９は、本発明による液面高さ及び比重測定装置の比重が下降した場合の動作例であって、（ａ）は比重が上昇する前の普段の状態で、（ｂ）は比重が下降した状態である。

図9を参照すると、液体の比重が普段より下がると(例えば、０．８から０．７に変更される場合)、液面高さ測定用浮標１１０及び比重測定用浮標１２０は普段より下に下がる。液面高さ測定用浮標１１０の厚さＴを８ｍｍ、比重測定用浮標１２０の厚さＴを３ｍｍにして、液面高さ測定用浮標１１０及び比重測定用浮標１２０の比重値を同じ値に設定すれば(例えば０．５５)、比重測定用浮標１２０の単位面積は液面高さ測定用浮標１１０の体積より約１／３倍少ないため、比重測定用浮標１２０は液面高さ測定用浮標１１０より約３倍更に下に下がる。したがって、液面高さ測定用浮標１１０の永久磁石１１４と比重測定用浮標１２０の永久磁石１２４との間の距離は“ａ３”から“ｂ３”に長くなって、変動幅“ｄ＝ｂ３−ａ３”分だけ長くなる。

液面高さは測定ヘッド１０２から液面高さ測定用浮標１１０に付着された永久磁石１１４までの距離を測定して液体の液面高さを測定することができるが、液体の比重が変動する前の液面の高さは“ａ１”であり、液体の比重が変動した後の液面の高さは“ｂ１”である。

比重高さは液面高さ測定値及びヘッド１０２から比重測定用浮標１２０に付着された永久磁石１２４までの距離を測定して液体の比重高さを測定することができるが、液体の比重が変動する前の比重の高さは“ａ３＝ａ２−ａ１”であり、変動した後の比重の高さは“ｂ３＝ｂ２−ｂ１”である。比重の高さは“ａ３”から“ｂ３”に長くなって、変動幅“ｄ＝ｂ３−ａ３"分だけ長くなる。

以上で、本発明を図に示した一実試例を参照に説明したが、本技術分野の通常の知識を有した者であるなら、これより多様な変形及び均等な他の実試例が可能である点を理解するものとする。

１０２ヘッド
１０４プローブシャフト
１１０液面高さ測定用浮標
１１２円筒状胴体
１１４永久磁石
１１６上部ガイド
１１８下部ガイド
１２０比重測定用浮標
１２２円柱状胴体
１２４永久磁石
１２６上部ガイド
１２８下部ガイド
１２９ウエート

Claims

液面高さ測定用浮標と比重測定用浮標を貫通するプローブシャフトにパルスを印加した後、磁歪を用いて液面高さと比重を測定するようにした液面高さ及び比重測定装置において、
前記液面高さ測定用浮標は、
中央に貫通ホールが形成されて上部の内側に枠が形成された円筒状胴体と、前記円筒状胴体の上部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、
前記液面高さ測定用浮標に固定されて液面高さを知らせるための液面高さ測定用永久磁石と、
前記円筒状胴体の下部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記比重測定用浮標との間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイドとを含み、
前記比重測定用浮標は、
上部円筒と下部円筒が一体とされ、中央に貫通ホールが形成された円柱状胴体であって、前記下部円筒の外径は前記上部円筒の外径より大きく、前記上部円筒の長さは前記下部円筒の長さより長い円柱状胴体と、
前記円柱状胴体の上部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、
前記円柱状胴体の下部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイドと、
前記比重測定用浮標に固定されて位置を知らせるための比重測定用磁石と、
を含み、
前記液面高さ測定用浮標の円筒状胴体に前記比重測定用浮標の円柱状胴体の上部円筒が嵌入される結合構造を有することを特徴とする、液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置。
前記比重測定用浮標は、前記比重測定用浮標の円柱状胴体に取り付けられて前記比重測定用浮標の浮力を調整するためのウエートをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置。
前記液面高さ測定用浮標や前記比重測定用浮標の上部ガイドと下部ガイドは、アルミニウム材質の円板の中央に円形貫通孔が形成されたものであり、円形貫通孔の内周には、複数の凹部が形成され、これにより当該ガイドがプローブシャフトと触れる面積を最小化したことを特徴とする、請求項２に記載の液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置。
前記液面高さ測定用浮標や前記比重測定用浮標の上部ガイドと下部ガイドは、アルミニウム材質の円板の中央に円形貫通孔が形成されたものであり、円形貫通孔の内周には、複数の凹部が形成され、これにより当該ガイドがプローブシャフトと触れる面積を最小化したことを特徴とする、請求項１に記載の液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置。
液面高さ測定用浮標と比重測定用浮標を貫通するプローブシャフトにパルスを印加した後、磁歪を用いて液面高さと比重を測定するようにした液面高さ及び比重測定装置において、
前記液面高さ測定用浮標は、
中央に貫通ホールが形成されて上部の内側に枠が形成された円筒状胴体と、
前記円筒状胴体の上部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、
前記液面高さ測定用浮標に固定されて液面高さを知らせるための液面高さ測定用永久磁石と、
前記円筒状胴体の下部に固定されて前記液面高さ測定用浮標と前記比重測定用浮標との間に表面張力が発生されることを防止するための下部ガイドを含み、
前記比重測定用浮標は、
上部円筒と下部円筒が一体とされ、中央に貫通ホールが形成された円柱状胴体であって、前記下部円筒の外径は前記上部円筒の外径より大きく、前記上部円筒の長さは前記下部円筒の長さより長い円柱状胴体と、
前記円柱状胴体の上部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための上部ガイドと、
前記円柱状胴体の下部に固定されて前記比重測定用浮標と前記プローブシャフトとの間に表面張力が発生することを防止するための下部ガイドと、
前記比重測定用浮標に固定されて位置を知らせるための比重測定用磁石と、
を含み、
前記液面高さ測定用浮標の円筒状胴体の厚さ(T1)は、前記比重測定用浮標の上部円筒の厚さ(T2)より３倍以上厚いことを特徴とする、液体の液面高さ及び比重を同時に測定する装置。