JP6372427B2 - 液面レベル測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の内部に蓄えられた液体の液面レベルを測定する液面レベル測定装置に、関する。

従来、通路部材により形成されて気体を案内する案内通路において、下流端を容器内部の液体中に開口させた状態下、圧縮して案内通路へと供給した気体を利用することで、液面レベルを測定する液面レベル測定装置は、広く知られている。

例えば、特許文献１に開示の液面レベル測定装置では、案内通路の下流端から気体をパージさせて、当該気体の圧力が安定したときの圧力検出値に基づき、液面レベルが算出されている。これにより、液面レベルの測定精度を確保することが可能となっている。

特開２０１０−５４２６０号公報

さて、特許文献１に開示の液面レベル測定装置では、ポンプからの供給停止後に気体の圧力が安定すると、圧力検出値に基づき液面レベルの算出が実行されている。ここで、ポンプからの供給停止後においては、気体の圧力が低下することで、下流端から液体が案内通路へと流入する。その結果、圧力検出値に誤差が生じて、液面レベルの測定精度が低下するという問題があった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、液面レベルの測定精度を高める液面レベル測定装置を、提供することにある。

以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
容器（２）の内部に蓄えられた液体（３）の液面レベル（ＬＬ）を測定する液面レベル測定装置（１）であって、
容器内部において液体中に開口する下流端（１４ａ）を有し、下流端へ気体（５）を案内する案内通路（１２）が形成される通路部材（１０）と、
気体を圧縮して案内通路に供給する気体供給ユニット（４０）と、
容器内部のうち液体よりも上方において気体の溜まる気相空間（４）に対し、案内通路を下流端よりも上流側において連通させる連通状態（Ｓｃ）と、案内通路及び気相空間の連通を遮断する遮断状態（Ｓｉ）とを切替える切替ユニット（６０）と、
連通状態下、案内通路のうち下流端よりも上流側から気相空間へ流入する気体の体積流量（Ｆｖ）を、検出する流量検出ユニット（７０，１０７０）と、
切替ユニットによる遮断状態下、気体供給ユニットによる気体の供給を実行して、気体を下流端から液体中にパージさせる供給制御ユニット（Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ２１０１，Ｓ２１０２，Ｓ２１０３，Ｓ２１０５）と、
気体供給ユニットにより気体の供給を停止し且つ切替ユニットにより遮断状態から切替えた連通状態下、流量検出ユニットにより検出される体積流量を積算する流量積算制御ユニット（Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１０７，Ｓ１１０９，Ｓ２１０４）と、
気体供給ユニットによる気体の供給停止から流量積算制御ユニットにより積算された体積流量の積算値（ΣＦ）に基づき、液面レベルを算出するレベル算出ユニット（Ｓ１１０，Ｓ１１１）とを、備えることを特徴とする。

このような第一発明によると、容器内部のうち液体よりも上方において気体の溜まる気相空間に対し、案内通路の連通を遮断する遮断状態下では、気体が圧縮供給されて案内通路の下流端から液体中にパージされる。またその後、下流端よりも上流側において案内通路が容器内部の気相空間と連通する連通状態へ、先の遮断状態から切替わると、気体の供給が停止された案内通路には、液体が下流端から流入する。これにより、案内通路において流入液体に押された気体は、下流端よりも上流側へと逆流することで、当該上流側から気相空間側へと流通する。このとき気体の体積流量が検出されて、さらに積算される。その結果、供給停止からの体積流量の積算値は、案内通路のうち液面レベルと対応する位置まで流入した液体の体積を表すことになるので、当該積算値に基づくことで液面レベルを正確に算出できる。このように第一発明では、気体の供給停止により液体が案内通路へと流入する現象を逆に利用することで、液面レベルの測定精度を高めることが可能となっている。

また、開示された第二発明によると、
レベル算出ユニットは、連通状態下、案内通路において下流端よりも上流側へ逆流した気体の体積膨張量（δＶ）を推定して、当該推定の結果に基づき液面レベルの算出値を補正することを特徴とする。

このような第二発明によると、気相空間と連通状態の案内通路において、下流端よりも上流側へと逆流した気体の体積膨張量が推定されることで、当該推定の結果に基づいた液面レベルの算出値補正が実現される。これによれば、遮断状態において圧縮された気体が連通状態では逆流時に体積膨張するのに起因して、体積流量の積算値が正規値よりも大きく取得されたとしても、その体積膨張量の推定結果に基づくことで、液面レベルの算出値に生じる誤差を解消できる。したがって、液面レベルの測定精度を高めることにおいて、特に有効となる。

第一実施形態による液面レベル測定装置を示す構成図である。 第一実施形態による液面レベル測定装置の一作動状態を説明するための模式図である。 第一実施形態による液面レベル測定装置の図２とは別の作動状態を説明するための模式図である。 第一実施形態による液面レベル測定装置が実現する液面レベル測定フローを示すフローチャートである。 第二実施形態による液面レベル測定装置が実現する液面レベル測定フローを示すフローチャートである。 図１の変形例を示す構成図である。 図１の変形例を示す構成図である。 図１の変形例を示す構成図である。 図４の変形例を示すフローチャートである。 図４の変形例を示すフローチャートである。 図４の変形例を示すフローチャートである。 図５の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

図１に示すように、本発明の第一実施形態による液面レベル測定装置１は、容器２の内部に蓄えられた所定液体３の液面レベルＬＬを測定する。尚、図１の上下方向は、水平面上の鉛直方向と実質一致している。

容器２は、下方の底壁２ａ及び上方の天壁２ｂ間を周壁２ｃで囲んでなり、外部の大気に対して内部の閉塞された中空状を呈している。容器２は、閉塞される内部のうち、底壁２ａから設定高さとなる零レベルＬＬ０以上には液体３が導入された状態で、通常使用される。そこで、容器２内部における液体３の液面レベルＬＬは、零レベルＬＬ０を基準とする液面高さとして、定義される。また、容器２の通常使用状態では、天壁２ｂから下方へ所定距離に位置する導入限界レベルＬＬｔｈまで、液体３の導入が可能となっている。

閉塞された通常使用状態の容器２内部において液体３の液面レベルＬＬよりも上方には、上述した導入限界レベルＬＬｔｈの設定により、気相空間４が常に形成される。この気相空間４には、液体３から蒸発した蒸気と共に、空気が閉じ込められる。こうして空気に蒸気が混入してなる気体５は、蒸気圧に応じた圧力で気相空間４に溜まることとなる。したがって、気相空間４の気体５から圧力を受けて蒸気平衡の状態となる液体３について、液面レベルＬＬが液面レベル測定装置１により測定される。

尚、容器２内部に蓄えられる液体３は、例えば燃料、オイル、洗浄液、冷却液等である。ここで、必要に応じて液体３は、導入口（図示しない）から容器２内部へ導入される。また、必要に応じて液体３は、供給口（図示しない）から容器２外部へ供給される。

このような容器２の構成を受けて、液面レベル測定装置１は、案内管１０，２０，３０、気体供給源４０、チェックバルブ５０、切替バルブ６０、体積流量計７０及び電子制御ユニット８０を備えている。

「通路部材」としての第一案内管１０は、容器２のうち天壁２ｂを貫通することで、当該容器２の内外に跨って配置されている。第一案内管１０は、管内面により第一案内通路１２を形成している。第一案内管１０のうち、上下方向に沿って容器２内部に挿入された第一下流管部１４は、天壁２ｂから零レベルＬＬ０の高さまで垂下されている。これにより、真下を向く第一下流管部１４の下流端１４ａは、通常使用状態では、零レベルＬＬ０の位置にて容器２内部の液体３中に常に開口する。ここで特に、第一案内管１０のうち少なくとも第一下流管部１４の全域では、第一案内通路１２の通路断面積が実質一定値に設定されている。

第二案内管２０は、容器２のうち天壁２ｂを貫通することで、当該容器２の内外に跨って配置されている。第二案内管２０は、管内面により第二案内通路２２を形成している。第二案内管２０のうち、上下方向に沿って容器２内部に挿入された第二上流管部２６は、導入限界レベルＬＬｔｈよりも上方となる高さまで、天壁２ｂから垂下されている。これにより、真下を向く第二上流管部２６の上流端２６ａは、通常使用状態では、容器２内部のうち気相空間４の気体５中に常に開口する。

第三案内管３０は、容器２のうち天壁２ｂを貫通することで、当該容器２の内外に跨って配置されている。第三案内管３０は、管内面により第三案内通路３２を形成している。第三案内管３０のうち、上下方向に沿って容器２内部に挿入された第三下流管部３４は、導入限界レベルＬＬｔｈよりも上方となる高さまで、天壁２ｂから垂下されている。これにより、真下を向く第三下流管部３４の下流端３４ａは、通常使用状態では、容器２内部のうち気相空間４の気体５中に常に開口する。また、第三案内管３０のうち容器２外部に配置された第三上流管部３６は、第一案内管１０のうち容器２外部に配置された第一上流管部１６の中途部に位置する連結点１６ｂに、連結されている。

「気体供給ユニット」としての気体供給源４０は、電気作動式のポンプ又は圧縮機（コンプレッサ）等からなる。気体供給源４０は、第一案内管１０のうち容器２外部に配置された第一上流管部１６の上流端１６ａに、連結されている。それと共に気体供給源４０は、第二案内管２０のうち容器２外部に配置された第二下流管部２４の下流端２４ａに、連結されている。こうした連結形態の気体供給源４０は、制御信号に応じて作動又は停止する。ここで作動中の気体供給源４０は、第二案内通路２２を通して気相空間４から吸入した気体５を、大気圧よりも高い設定圧まで圧縮して、第一案内通路１２に供給する。その結果、気体供給源４０から圧縮供給された気体５は、第一案内管１０の有する下流端１４ａまで、第一案内通路１２を通して案内される。このとき、気体供給源４０からの気体５の供給圧力により、第一案内通路１２の全体圧力が液面レベルＬＬに応じたヘッド圧以上となると、気体５が気泡状態にて下流端１４ａから液体３中へとパージされる。一方、気体供給源４０からの気体５の供給圧力によっても、第一案内通路１２の全体圧力が液面レベルＬＬに応じたヘッド圧に達しないときには、気体５のパージは生じない。

チェックバルブ５０は、スプリング型又はスプリングレス型のメカ式ワンウェイバルブである。チェックバルブ５０は、第一案内管１０のうち第一上流管部１６の上流端１６ａ及び連結点１６ｂ間に位置する逆止点１６ｃに、設けられている。チェックバルブ５０は、第一案内通路１２において第一上流管部１６の上流端１６ａ側から第一下流管部１４の下流端１４ａ側へと向かう気体５の順流Ｆｆを、図２の如き開弁作動により許容する。一方でチェックバルブ５０は、第一案内通路１２において第一下流管部１４の下流端１４ａ側から第一上流管部１６の上流端１６ａ側へと向かう気体５の逆流Ｆｒを、図３の如き閉弁作動により規制する。

「切替ユニット」として図１に示す切替バルブ６０は、電気作動式の開閉バルブである。切替バルブ６０は、第三案内管３０のうち第三上流管部３６の中途部に位置する切替点３６ｃに、設けられている。切替バルブ６０は、制御信号に応じて開閉弁する。具体的に切替バルブ６０は、図１，３の如き開弁作動により第三案内通路３２を開放することで、下流端１４ａよりも上流側において第一案内通路１２を、容器２内部の気相空間４に対して連通させる。こうした第一案内通路１２及び気相空間４の連通状態Ｓｃでは、図３の如く気体５の逆流Ｆｒが第一案内通路１２に生じることで、当該気体５が第三案内通路３２を通じて気相空間４へと流入する。一方で切替バルブ６０は、図２の如き閉弁作動により第三案内通路３２を閉塞することで、第一案内通路１２及び気相空間４の連通を遮断する。こうした第一案内通路１２及び気相空間４の遮断状態Ｓｉでは、第一案内通路１２に気体５の順流Ｆｆが生じることで、当該気体５が下流端１４ａから液体３中へとパージされる。そして、これら連通状態Ｓｃ及び遮断状態Ｓｉを実現するために、容器２の通常使用状態では、各案内通路１２，２２，３２と気相空間４とが外部には実質開放されないようになっている。

「流量検出ユニット」として図１に示す体積流量計７０は、電気作動式のフローセンサである。体積流量計７０としては、例えば差圧式流量計、電子気流量計、超音波流量計、容積式流量計等、単位時間当たりの体積流量Ｆｖを検出可能な流量計が採用される。体積流量計７０は、第三案内管３０のうち第三上流管部３６の上流端３６ａ及び切替点３６ｃ間に位置する検出点３６ｂに、設けられている。体積流量計７０は、第三案内通路３２において第三上流管部３６の上流端３６ａ側から第三下流管部３４の下流端３４ａ側へと図３の如く向かう気体５の体積流量Ｆｖを、検出する。ここで、第三案内通路３２において図３の如く下流側の気相空間４側へと向かう気体５の流通は、本実施形態では、第一案内通路１２における上流側への気体５の逆流Ｆｒにより発生する。したがって、第一案内通路１２において下流端１４ａよりも上流側へと逆流することで、当該上流側から気相空間４側へと流通する気体５の体積流量Ｆｖを、体積流量計７０は検出することになる。こうして体積流量Ｆｖを検出する体積流量計７０は、当該検出流量Ｆｖを表す検出信号を出力する。

図１に示す電子制御ユニット８０は、プロセッサ８０ａ及びメモリ８０ｂを有したマイクロコンピュータを主体として、構成されている。電子制御ユニット８０は、気体供給源４０と切替バルブ６０と体積流量計７０とに、電気接続されている。電子制御ユニット８０は、気体供給源４０及び切替バルブ６０の作動を制御しつつ、体積流量計７０から出力の検出信号により把握した体積流量Ｆｖに基づき液面レベルＬＬを測定する。具体的に、液面レベルＬＬを測定するために電子制御ユニット８０は、メモリ８０ｂに記憶の制御プログラムをプロセッサ８０ａにより実行することで、図４に示す如き液面レベル測定フローを実現する。尚、液面レベル測定フローは、ユーザによる電源スイッチ（図示しない）のオン操作に応じて開始され、同スイッチのオフ操作に応じて終了する。また、液面レベル測定フロー中の「Ｓ」とは、各ステップを意味する。さらに、液面レベル測定フローを実現するための制御プログラムを記憶する電子制御ユニット８０のメモリ８０ｂは、半導体メモリ、磁気媒体若しくは光学媒体等といった記憶媒体を、一つ又は複数使用してそれぞれ構成される。

液面レベル測定フローのＳ１０１では、メモリ８０ｂにおいて記憶される体積流量Ｆｖの積算値ΣＦを、零値に初期化する。ここで体積流量Ｆｖは、単位時間当たりに第一案内通路１２を逆流する気体５の体積を意味し、積算値ΣＦは、当該逆流状態の継続する時間分、体積流量Ｆｖを積算した値を意味する。

次にＳ１０２では、制御信号の出力により切替バルブ６０を制御して閉弁させることで、第一案内通路１２及び気相空間４間の状態を図２の遮断状態Ｓｉに設定する。続いてＳ１０３では、制御信号の出力により気体供給源４０を制御することで、第一案内通路１２への気体５の圧縮供給を実行する。これらＳ１０２，Ｓ１０３の結果、気相空間４からの気体５は、図２の如くチェックバルブ５０を開弁させて第一案内通路１２を下流側へと流通する一方、閉弁状態の切替バルブ６０により第三案内通路３２における下流側への流通が規制される。

さらにＳ１０４では、Ｓ１０３による気体５の供給開始から供給必要時間Ｔｆが経過したか否かを、判定する。ここで供給必要時間Ｔｆは、第一案内通路１２の全体を気体５により満たして下流端１４ａから液体３中へ気体５をパージさせるのに必要な時間に、予め設定される。こうして、供給必要時間Ｔｆが経過していないことで否定判定がＳ１０４により下される間は、同Ｓ１０４が繰り返し実行される。一方、供給必要時間Ｔｆが経過したことで肯定判定がＳ１０４により下されると、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、制御信号の出力により気体供給源４０を制御することで、第一案内通路１２への気体５の圧縮供給を停止させる。続いてＳ１０６では、制御信号の出力により切替バルブ６０を制御して開弁させることで、第一案内通路１２及び気相空間４間の状態を図２の遮断状態Ｓｉから図３の連通状態Ｓｃへと切替える。

さらにＳ１０７では、体積流量計７０により体積流量Ｆｖを検出して、当該体積流量計７０から出力の検出信号に基づき体積流量Ｆｖの検出値を取得する。このときＳ１０７では、図３の如き液体３の第一案内通路１２への流入により気体５が押されて同通路１２を逆流することで、チェックバルブ５０が閉弁しつつ、当該気体５の体積流量Ｆｖが体積流量計７０によって検出される。続いてＳ１０８では、Ｓ１０７による体積流量Ｆｖの検出値を積算して、Ｓ１０５による気体５の供給停止からの積算値ΣＦを取得する。このときＳ１０８では、体積流量Ｆｖの積算値ΣＦを取得する毎に、メモリ８０ｂにおける積算値ΣＦの記憶値を当該取得値により更新する。

またさらにＳ１０９では、第一案内通路１２における逆流状態が終了したか否かを、体積流量計７０から出力の検出信号に基づき判定する。その結果、体積流量計７０により検出された体積流量Ｆｖが０よりも大きいことで否定判定がＳ１０９により下される間は、Ｓ１０７へと戻る。一方、体積流量計７０により検出された体積流量Ｆｖが実質０となることで肯定判定がＳ１０９により下されると、Ｓ１１０へ移行する。

Ｓ１１０では、メモリ８０ｂに記憶されている最新の積算値ΣＦに基づき、液面レベルＬＬを算出する。このときＳ１１０では、図１の如く液面レベルＬＬと実質同一位置まで液体３が第一案内通路１２に流入することで、気体５が上流側へと押上げられている。そこで、流入液体３の体積は積算値ΣＦに実質等しいものとして、当該積算値ΣＦを第一案内通路１２の通路断面積により割り算する。こうした割り算により導出される値は、液面レベルＬＬを表すこととなる。

但し、本実施形態では、遮断状態Ｓｉにおいて圧縮された気体５が連通状態Ｓｃでは逆流時に体積膨張する場合を想定して、Ｓ１１０による液面レベルＬＬの算出値を、同Ｓ１１０に続くＳ１１１により補正する。具体的にＳ１１１では、連通状態Ｓｃにて逆流した気体５の体積膨張量δＶを推定することで、当該推定の結果に基づき液面レベルＬＬの算出値を補正する。このとき体積膨張量δＶは、例えば液面レベルＬＬに応じたヘッド圧等を考慮して推定される。またこのとき、液面レベルＬＬの算出値に対して引き算される補正値は、体積膨張量δＶを第一案内通路１２の通路断面積により割り算することで、導出される。尚、こうした補正を経て液面レベルＬＬが測定されると、本液面レベル測定フローではＳ１０１へと戻るが、その戻り前に液面レベルＬＬの測定値を、例えば表示装置により表示する等してもよい。

以上説明した第一実施形態では、Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４を実行する電子制御ユニット８０が「供給制御ユニット」を構築する。また、Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９を実行する電子制御ユニット８０が「流量積算制御ユニット」を構築する。さらにまた、Ｓ１１０，Ｓ１１１を実行する電子制御ユニット８０が「レベル算出ユニット」を構築する。

（作用効果）
ここまで説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。

第一実施形態によると、容器２内部のうち液体３よりも上方において気体５の溜まる気相空間４に対し、第一案内通路１２の連通を遮断する遮断状態Ｓｉ下では、気体５が圧縮供給されて第一案内通路１２の下流端１４ａから液体中にパージされる。またその後、下流端１４ａよりも上流側において第一案内通路１２が容器２内部の気相空間４と連通する連通状態Ｓｃへ、先の遮断状態Ｓｉから切替わると、気体５の供給が停止された第一案内通路１２には、液体３が下流端１４ａから流入する。これにより、案内通路１２において流入液体３に押された気体５は、下流端１４ａよりも上流側へと逆流することで、当該上流側から気相空間４側へと流通する。このとき気体５の体積流量Ｆｖが検出されて、さらに積算される。その結果、供給停止からの体積流量Ｆｖの積算値ΣＦは、第一案内通路１２のうち液面レベルＬＬと対応する位置まで流入した液体３の体積を表すことになるので、当該積算値ΣＦに基づくことで液面レベルＬＬを正確に算出できる。このように第一実施形態では、気体５の供給停止により液体３が第一案内通路１２へと流入する現象を逆に利用することで、液面レベルＬＬの測定精度を高めることが可能となっている。

加えて、第一実施形態によると、第一案内通路１２と気相空間４との遮断状態Ｓｉ下、気体供給源４０により気相空間４から吸入された気体５は、第一案内通路１２へと供給される。これにより、気相空間４の体積が変動し難くなるので、当該気相空間４の下方に現れる液面レベルＬＬの変動を抑制できる。故に、液面レベルＬＬの測定精度を高めることが可能となる。

また加えて、第一実施形態によると、第一案内通路１２と気相空間４との連通状態Ｓｃ下、第一案内通路１２において下流端１４ａよりも上流側へ逆流した気体５は、気相空間４へと流入する。故に、第一案内通路１２と気相空間４との間では、気体５の圧力差が生じるのを抑制できる。これによれば、第一案内通路１２のうち液面レベルＬＬと対応する位置まで、正確に液体３を流入させ得る。したがって、流入液体３の体積を表した体積流量Ｆｖの積算値ΣＦに基づくことで、液面レベルＬＬの測定精度を高めることが可能となる。

ここで、気相空間４からの吸入気体５を第一案内通路１２へ供給することと、第一案内通路１２での逆流気体５を気相空間４へ戻すこととを、共に実現する容器２の通常使用状態では、各案内通路１２，２２，３２と気相空間４とが外部に開放されない。これによれば、高地と低地とにおける大気圧の差に起因して、液面レベルＬＬの算出値に生じる誤差を、解消できる。したがって、液面レベルＬＬの測定精度を高めることにおいて、特に有効となる。

さらに加えて、第一実施形態によると、気相空間４と連通状態Ｓｃの第一案内通路１２において、下流端１４ａよりも上流側へと逆流した気体５の体積膨張量δＶが推定されることで、当該推定の結果に基づいた液面レベルＬＬの算出値補正が実現される。これによれば、遮断状態Ｓｉにおいて圧縮された気体５が連通状態Ｓｃでは逆流時に体積膨張するのに起因して、体積流量Ｆｖの積算値ΣＦが正規値よりも大きく取得されたとしても、その体積膨張量δＶの推定結果に基づくことで、液面レベルＬＬの算出値に生じる誤差を解消できる。したがって、液面レベルＬＬの測定精度を高めることにおいて、特に有効となる。

（第二実施形態）
図５に示すように本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。

第二実施形態による液面レベル測定フローでは、Ｓ１０１の実行前に、Ｓ２１０１〜Ｓ２１０３が実行される。具体的にＳ２１０１では、制御信号の出力により切替バルブ６０を制御して開弁させることで、第一案内通路１２及び気相空間４間の状態を連通状態Ｓｃに設定する。続いてＳ２１０２では、制御信号の出力により気体供給源４０を制御することで、第一案内通路１２への気体５の圧縮供給を実行する。さらにＳ２１０３では、体積流量計７０により体積流量Ｆｖが検出されたか否かを、判定する。その結果、体積流量Ｆｖが検出される、即ち体積流量計７０及び気体供給源４０が正常であることで、肯定判定がＳ２１０３により下されると、Ｓ１０１へ移行する。一方、体積流量Ｆｖが検出されない、即ち体積流量Ｆｖを検出できない体積流量計７０の異常又は気体５を供給できない気体供給源４０の異常が発生したことで、否定判定がＳ２１０３により下されると、例えば表示装置や音響装置により警告が発せられる等として、液面レベル測定フローが終了する。尚、こうした第二実施形態では、Ｓ２１０３からＳ１０１へ移行した後のＳ１０２では、第一案内通路１２及び気相空間４間の状態が連通状態Ｓｃから遮断状態Ｓｉへ切替えられ、さらにＳ１０３では、気体５の圧縮供給が先のＳ２１０２から継続して実行される。また、Ｓ１１１の実行後には、Ｓ２１０１へと戻ることになる。

第二実施形態による液面レベル測定フローではさらに、Ｓ１０６，Ｓ１０７の間に、Ｓ２１０４が実行される。具体的に、Ｓ１０６から移行するＳ２１０４では、体積流量計７０により体積流量Ｆｖが検出されたか否かを、判定する。その結果、体積流量Ｆｖが検出される、即ち切替バルブ６０及び第一案内通路１２が正常であることで、肯定判定がＳ２１０４により下されると、Ｓ１０７へ移行する。一方、体積流量Ｆｖが検出されない、即ち逆流Ｆｒを発生させないような切替バルブ６０又は第一案内通路１２の異常が発生したことで、否定判定がＳ２１０４により下されると、例えば表示装置や音響装置により警告が発せられる等として、液面レベル測定フローが終了する。

以上説明した第二実施形態では、Ｓ２１０１，Ｓ２１０２，Ｓ２１０３，Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４を実行する電子制御ユニット８０が「供給制御ユニット」を構築する。また、Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ２１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９を実行する電子制御ユニット８０が「流量積算制御ユニット」を構築する。

このような第二実施形態によっても、第一実施形態と同様な作用効果を発揮することが可能である。

さらに第二実施形態によると、連通状態Ｓｃ下、体積流量計７０及び気体供給源４０が正常であることで、体積流量Ｆｖが検出された場合には、遮断状態Ｓｉへの切替え下での気体５の供給が実行される。これによれば、気体供給源４０又は体積流量計７０の異常に起因して気体５の供給停止後に液面レベルＬＬが誤測定される事態を回避して、液面レベルＬＬの測定精度を高めることが可能である。

しかも第二実施形態によると、気体５の供給停止且つ遮断状態Ｓｉから切替えの連通状態Ｓｃ下、切替バルブ６０及び第一案内通路１２が正常であることで、体積流量Ｆｖが検出された場合には、体積流量Ｆｖが積算されて液面レベルＬＬに供される。これによれば、第一案内通路１２又は切替バルブ６０の異常に起因して液面レベルＬＬが誤測定される事態も回避して、液面レベルＬＬの測定精度を高めることが可能である。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

第一及び第二実施形態に関する変形例１では、図６に示すように、第三案内管３０のうち第三上流管部３６において上流端３６ａ及び検出点３６ｂの間に、切替点３６ｃを配置してもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例２では、図７に示すように、メカ式のチェックバルブ５０に代えて、電気作動式の開閉バルブ１０５０を採用してもよい。この変形例２の場合、電子制御ユニット８０からの制御信号の出力により、Ｓ１０２における遮断状態Ｓｉの設定では開閉バルブ１０５０を開弁させる一方、Ｓ１０６における連通状態Ｓｃへの切替えでは同バルブ１０５０を閉弁させる。

第一及び第二実施形態に関する変形例３では、図８（同図は第一実施形態の変形例３）に示すように、単位時間あたりの体積流量Ｆｖを検出する体積流量計７０に代えて、同流量Ｆｖと共に積算値ΣＦを検出する積算流量計１０７０を、「流量検出ユニット」として採用してもよい。この変形例３の場合、図９に示すようにＳ１０７，Ｓ１０８に代わるＳ１１０７では、体積流量Ｆｖ及び供給停止からの積算値ΣＦを積算流量計１０７０により検出して、当該検出の積算値ΣＦをメモリ８０ｂにおいて更新する。尚、図８の変形例３では、Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１１０７，Ｓ１０９を実行する電子制御ユニット８０が「流量積算制御ユニット」を構築する。

第一及び第二実施形態に関する変形例４では、図１０に示すように、Ｓ１１１による補正を実行しなくてもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例５では、図１１（同図は第一実施形態の変形例５）に示すように、Ｓ１０５による気体５の供給停止又はＳ１０６による連通状態Ｓｃへの切替えから、検出必要時間Ｔｄが経過したか否かを、Ｓ１０９に代わるＳ１１０９により判定してもよい。この変形例５の場合、Ｓ１１０９により否定判定が下される間はＳ１０７へ戻る一方、同Ｓ１１０９により肯定判定が下されることでＳ１１０へと移行する。ここで検出必要時間Ｔｄは、第一案内通路１２における気体５の逆流状態を終了させるのに必要な時間に、予め設定される。尚、図１１の変形例５では、Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１１０９を実行する電子制御ユニット８０が「流量積算制御ユニット」を構築する。

第二実施形態に関する変形例６では、図１２に示すようにＳ１０１，Ｓ１０２の間のＳ２１０５では、制御信号の出力により気体供給源４０を制御することで、第一案内通路１２への気体５の圧縮供給を一旦停止してもよい。この変形例６の場合、Ｓ２０１５からＳ１０２を経て移行するＳ１０３にて、気体５の圧縮供給が再実行される。尚、図１２の変形例６では、Ｓ２１０１，Ｓ２１０２，Ｓ２１０３，Ｓ１０２，Ｓ２１０５，Ｓ１０３，Ｓ１０４を実行する電子制御ユニット８０が「供給制御ユニット」を構築する。

第一及び第二実施形態に関する変形例７では、第二案内管２０のうち第二上流管部２６の上流端２６ａを、容器２の外部に配置してもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例８では、第三案内管３０のうち第三下流管部３４の下流端３４ａを、容器２の外部に配置してもよい。

第一及び第二実施形態に関する変形例９では、第一案内管１０のうち第一下流管部１４を、容器２の内部において上下方向に対し傾けて配置することで、下流端１４ａを下方に向けてもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例１０では、第一案内管１０のうち第一下流管部１４を、容器２のうち周壁２ｃにおいて貫通させて容器２の内部で逆Ｌ字状に曲げることで、下流端１４ａを下方に向けてもよい。

１ 液面レベル測定装置、２ 容器、３ 液体、４ 気相空間、５ 気体、１０ 第一案内管、１２ 第一案内通路、１４ａ 下流端、２０ 第二案内管、２２ 第二案内通路、３０ 第三案内管、３２ 第三案内通路、４０ 気体供給源、５０ チェックバルブ、６０ 切替バルブ、７０ 体積流量計、８０ 電子制御ユニット、１０５０ 開閉バルブ、１０７０ 積算流量計、Ｆｒ 逆流、Ｆｖ 体積流量、ＬＬ 液面レベル、Ｓｃ 連通状態、Ｓｉ 遮断状態、δＶ 体積膨張量、ΣＦ 積算値

Claims (6)

1. 容器（２）の内部に蓄えられた液体（３）の液面レベル（ＬＬ）を測定する液面レベル測定装置（１）であって、
   前記容器内部において前記液体中に開口する下流端（１４ａ）を有し、前記下流端へ気体（５）を案内する案内通路（１２）が形成される通路部材（１０）と、
   前記気体を圧縮して前記案内通路に供給する気体供給ユニット（４０）と、
   前記容器内部のうち前記液体よりも上方において前記気体の溜まる気相空間（４）に対し、前記案内通路を前記下流端よりも上流側において連通させる連通状態（Ｓｃ）と、前記案内通路及び前記気相空間の連通を遮断する遮断状態（Ｓｉ）とを切替える切替ユニット（６０）と、
   前記連通状態下、前記案内通路のうち前記下流端よりも上流側から前記気相空間側へ流通する前記気体の体積流量（Ｆｖ）を、検出する流量検出ユニット（７０，１０７０）と、
   前記切替ユニットによる前記遮断状態下、前記気体供給ユニットによる前記気体の供給を実行して、前記気体を前記下流端から前記液体中にパージさせる供給制御ユニット（Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ２１０１，Ｓ２１０２，Ｓ２１０３，Ｓ２１０５）と、
   前記気体供給ユニットにより前記気体の供給を停止し且つ前記切替ユニットにより前記遮断状態から切替えた前記連通状態下、前記流量検出ユニットにより検出される前記体積流量を積算する流量積算制御ユニット（Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１０７，Ｓ１１０９，Ｓ２１０４）と、
   前記気体供給ユニットによる前記気体の供給停止から前記流量積算制御ユニットにより積算された前記体積流量の積算値（ΣＦ）に基づき、前記液面レベルを算出するレベル算出ユニット（Ｓ１１０，Ｓ１１１）とを、備えることを特徴とする液面レベル測定装置。
2. 前記気体供給ユニットは、前記遮断状態下、前記気相空間から吸入した前記気体を、前記案内通路へ供給することを特徴とする請求項１に記載の液面レベル測定装置。
3. 前記切替ユニットは、前記案内通路において前記下流端よりも上流側へ逆流した前記気体を、前記気相空間へ流入させる前記連通状態に、切替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液面レベル測定装置。
4. 前記レベル算出ユニットは、前記連通状態下、前記案内通路において前記下流端よりも上流側へ逆流した前記気体の体積膨張量（δＶ）を推定して、当該推定の結果に基づき前記液面レベルの算出値を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液面レベル測定装置。
5. 前記供給制御ユニット（Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ２１０１，Ｓ２１０２，Ｓ２１０３，Ｓ２１０５）は、前記切替ユニットによる前記連通状態下、前記気体供給ユニットによる前記気体の供給を実行して、前記流量検出ユニットにより前記体積流量が検出された場合に、前記切替ユニットにより前記連通状態を前記遮断状態へ切替えて、前記気体供給ユニットによる前記気体の供給を実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液面レベル測定装置。
6. 前記流量積算制御ユニット（Ｓ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９，Ｓ２１０４）は、前記気体供給ユニットにより前記気体の供給を停止し且つ前記切替ユニットにより前記遮断状態から切替えた前記連通状態下、前記流量検出ユニットにより前記体積流量が検出された場合に、前記体積流量を積算することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液面レベル測定装置。

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