JPH0365617A - 静電容量式液面計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、ＬＮＧ　（液化天然ガス）やＬＰＣ。

（液化石油ガス）などの液体が貯蔵されるタンクに対し
て設けられて静電容量を利用してタンク内における液面
の位置ないし高さである液位を計測する静電容量式液面
計測装置に関する。

「従来の技術」 上記のような静電容量式液面計測装置は、第４図に示す
ように、タンクｌ内に、それぞれ対向する一対のｔ極１
１および１２からなるレベルセンサが複数、例えばレベ
ルセンサ５ｔ、Ｓ２・・・Ｓ８で示すように８個、タン
クｌの高さ方向に配列されて構成されたセンサ部１０が
設けられる。電極１１および１２は例えばアルミニウム
によって形成され、具体的には同軸の内筒電極および外
筒電極として構成されるとともに、それぞれのレベルセ
ンサ５ｔ−３８の電極１１は互いに絶縁され、それぞれ
のレベルセンサＳ１〜Ｓ８の電極１２は共通接続される
。また、それぞれのレベルセンサＳ１〜Ｓ８の電極１２
には液流大穴１２ａが形成されて、タンクｌ内にＬＮＧ
やＬＰＧなどの液体２が貯蔵されたとき電極１２の外側
と電極１１゜１２間で液面２ａが同一面になるようにさ
れる。

真空中におけるセンサ部１０のそれぞれのレベルセンサ
Ｓ１〜Ｓ８の単位高さ（長さ）当たりの電極１１．１２
間の静電容ＭＣｏは、真空の誘電率をｔｏとして、 Ｃｏ−Ｋ・ε０　　　　　　　　　　　　・・・（１）
で表される。係数には、具体的に上述したように電極１
１および１２が同軸の内筒電極および外筒電極として構
成される場合には、 となる、ただし、ｒは電極１１の外径、Ｒは電極１２の
内径である。

そして、一般に高さ（長さ）ｌのレベルセンサの電極１
１．１２間に液体２が高さｈにわたって入っているとし
て、そのレベルセンサの電極１１゜１２間の静電容１ｃ
は、液体２の比誘電率をεとすると、すなわち液体２の
誘電率をε・ε０とすると、電極１１．１２間の液体２
が入っている部分の静電容量と入っていない部分の静電
容量の和として、 Ｃ＝に−ｈ−ｔ−ｔｏ＋Ｋ（ＩＩ−ｈ）ｔ。

ｍＫ−１−ｔｏ＋に−ｈ　Ｃｅ−１）ｔ。

−１−Ｃｏ＋ｈ　Ｃｅ−１）　Ｃｏ　　　　　−（３）
で表され、 １−Ｃｏ−Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
４）とおくと、 Ｃ−Ｅ＋−（ε−１）Ｅ　　　　　　　　・・・（５）
で表される。

ただし、（４）式のＥは、そのレベルセンサの電極１１
．１２間に液体２がまったく入っていないときの、すな
わちｈ−ｏのときの電極１１．１２間の静電容量で、以
後においては空容量と称する。

また、そのレベルセンサの電極１１．１２間に液体２が
、そのレベルセンサの高さｌの全体にわたって入ってい
るときの、すなわちｈ−１のときの電極１１．１２間の
静電容量をフル容量と称してＦとおくと、（５）式など
からも明らかなようにｔ　−Ｆ　／　Ｅ　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・（６）である： したがって、実際にレベルセンサＳ１〜Ｓ８のうちの液
面２ａが位置するレベルセンサである液位センサＳｃに
ついての静電容量、すなわち液位センサＳｃの電極１１
．１２間の静電容ｌｃｃは、液位センサＳｃの高さをｆ
ｆ１ｃ、液位センサＳｃにおける液面２ａの高さをｈｃ
、液位センサＳｃについての空容量をＥｃとすると、（
５）式からで表され、液位センサＳｃにおける液位ｈｃ
は、で表される。

また、液位センサＳｃの直下のレベルセンサである直下
センサｓｂについての空容量をＥｂ、フル容量をＦｂと
すると、 ε麹Ｆｂ／Ｅｂ　　　　　　　　　　　　　　・・・（
９）であるので、これを（８）式に代入すれば、液位セ
ンサＳｃにおける液位ｈｃは、 で表される。

そして、タンク１内における液位、すなわちタンク１の
底面１ａから液面２ａまでの高さＩＩは、タンク１の底
面１ａからレベルセンサＳ１までの高さをα、レベルセ
ンサＳ１から直下センサｓｂまでのそれぞれのレベルセ
ンサの高さの和をｌｘとすると、 Ｈ−ｈｃ＋Ｉ！ｘ＋ａ Ｅｂ　（Ｃｃ−Ｅｃ） −ｌｃ＋Ｉｌｘ＋ａ　　・−・θＯ Ｅｃ　（Ｆｂ−Ｅｂ） で表される。

液体２の比誘電率εは、液体２の温度や圧力および液体
２の軽質分の気化による組成変化などによって変動する
。したがって、０１）式においては、液位センサＳｃに
ついての静電容４ＪＣｃだけでなく、直下センサｓｂに
ついてのフル容１１Ｆｂが変化しうる。しかし、それぞ
れのレベルセンサＳ１〜Ｓ８についての空容量は一定で
、それらをあらかじめ測定しておくことによって、液位
センサＳＣがレベルセンサ５ＩＳ−３８のうちのいずれ
であるかが分かれば００式における液位センサＳｃにつ
いての空容１１Ｅｃおよび直下センサｓｂについての空
容ｌＥｂはただちに求められる。また、あらかじめ常温
中においてレベルセンサ５ｌ−３８のそれぞれの高さと
αを測定し、゛その測定値をそれぞれ液体２が貯蔵され
た状態でのタンク１内における高さに換算しておくこと
によって、液位センサＳｃがレベルセンサ５ＩＮＳ８の
うちのいずれであるかが分かれば００式におけるｌｃ、
ｌｘおよびαもただちに求められる。

なお、それぞれのレベルセンサＳ１〜Ｓ８についての空
容量の測定は、実際には、誘電率が真空の誘電率ε０と
ほとんど差のない、液体２の気化ガスの雰囲気中におい
て行われる。すなわち、（１）式などの誘電率ｔｏは液
体２の気化ガスの誘電率に代替される。したがって、液
体２の比誘電率Ｃも厳密に言えば液体２の誘電率の液体
２の気化ガスの誘電率に対する比である。

レベルセンサＳ１〜Ｓ８のそれぞれの電極１１および共
通接続された電極１２は、容量測定部２０に接続される
。容量測定部２０は、後述する液位計測系８０の制御部
８１からの制御信号によってレベルセンサ５ＩＮＳ８の
一つを選択して、その電極１１．１２間の静電容量を測
定し、その測定値をアナログ信号として出力する。容量
測定部２０の出力の容量測定信号は、Ａ／Ｄ変換部３０
に供給されて、制御部８１からの制御信号によってディ
ジタルデータに変換される。

液位計測系８０は、＠御部８１と制御部８１によって制
御されるデータ記憶部８２＃よびデータ演算部８３を有
し、以下に述べるような液位計測を行う。

すなわち、あらかじめデータ記憶部８２には、それぞれ
液体２が貯蔵された状態でのタンク１内における高さに
換算された、レベルセンサＳ１〜Ｓ８のそれぞれの高さ
、および上記の高さαのデータと、それぞれのレベルセ
ンサＳ１〜Ｓ８についての空容量およびフル容量の測定
データが書き込まれる。

そして、コンピュータを備える中央監視装Ｗ９０から制
御部８１に計測指令信号が与えられることによって、ま
たは制御部８１に設けられたタイマーにより設定された
時刻が到来することによって、まず、前回の液位計測に
おいてデータ記憶部８２に記憶されたタンクｌ内におけ
る液位Ｈの計測データにもとづいて、制御部８１におい
て液位センサＳｃがレベルセンサ３１〜Ｓ８のうちのい
ずれであるかが判定される。

次に、容量測定部２０が、その液位センサＳｃを選択し
て、その液位センサＳｃについての？％電容′ＷｋＣｃ
を測定し、Ａ／Ｄ変換部３０から静電容１１ｃｃについ
ての１サンプル分の容量測定データが得られて、これが
データ記憶部８２に書き込まれ、続いて、容量測定部２
０が直下センサｓｂを選択して直下センサｓｂについて
のフル容量Ｆｂを測定し、Ａ／Ｄ変換部３０からフル容
（１ｊＦｂについての１サンプル分の容量測定データが
得られて、これがデータ記憶部８２に書き込まれる。

次に、データ記憶部８２から、上記のように書き込まれ
た静電容量Ｃｃおよびフル容ｌＦｂについての容量測定
データと、すでに記憶されていた液位センサＳｃについ
ての空容量Ｅｃおよび直下センサｓｂについての空容ｆ
ｉＥｂの測定データ、液位センサＳｃの高さｌｃのデー
タ、その和が上記のｌｘで表されるレベルセンサＳｌか
ら直下センサｓｂまでのそれぞれのレベルセンサの高さ
のデータおよび上記の高さαのデータとが読み出され、
これらのデータによってデータ演算部８３において００
式に従ったデータ演算がなされて、データ演算部８３か
らタンク１内における液位Ｈの計測データが得られる。

液位計測の精度を高めるために、このようにデータ演算
部８３から得られた液位Ｈの計測データは一旦、データ
記憶部８２に記憶され、そして、上述した液位センサＳ
ｃについての静電容Ｎｃｃの測定と、その測定データの
書き込み、直下センサｓｂについてのフル容１１Ｆｂの
測定と、その測定データの書き込み、これら静電容量Ｃ
ｃおよびフル容量Ｆｂについての容量測定データを含む
必要なデータの読み出し、これら必要なデータによる０
０式に従ったデータ演算、および演算によって得られた
液位Ｈの計測データの記憶、という計測サイクルが複数
サイクルにわたって繰り返され、その後、各サイクルに
おける液位Ｈの計測データがデータ記憶部８２から読み
出されてデータ演算部８３において各サイクルにおける
液位Ｈの計測値の平均値が算出され、その得られた平均
値データが液位Ｈの計測データ出力として中央監視装置
９０に送出される。この計測データ出力は、また、次回
の液位計測において上述したように液位センサＳｃがレ
ベルセンサＳ１〜Ｓ８のうちのいずれであるかを判定す
るための計測データとしてデータ記憶部８２に記憶され
る。

以上のような１回の完結的な液位計測には５〜１０秒程
度の時間がかかり、またこのような完結的な液位計測は
相互の間に５〜１０分程度の時間をおいてなされる。

「発明が解決しようとするＵＩＡＩ＃ ＬＮＧ貯蔵タンクやＬＰＧ貯蔵タンクなどにおいては、
例えば地震発生時においてタンクが振動するとタンク内
の液面が振動し、その液面振動が大きくなるとタンクが
破壊されることがある。そのため、地震発生時などにお
いては、タンク内の液面振動の状態を検出してタンク外
においてタンク内の液面振動の様子を観測し、あるいは
その検出出力をタンクに設けた制振装置にフィードバッ
クさせることによってタンクの振動を抑えるなどの必要
がある。

しかしながら、第４図に示した従来の静電容量式液面計
測装置においては、上述したように液位センサＳｃにつ
いての静電容ｆｆ１ＣＣおよび直下センサｓｂについて
のフル容ｆｆ１Ｆｂを順次測定し、それぞれの容量測定
データを用いて００式に従ったデータ演算を行うことに
よってタンク１内における液位Ｈの計測データを得ると
ともに、このような計測サイクルを複数サイクルにわた
って繰り返したのちに各サイクルにおける液位Ｈの計測
値の平均値を算出し、その得られた平均値データを液位
Ｈの計測データ出力とするため、１回の完結的な液位計
測に５〜１０秒程度の時間がかかるので、上述した地震
発生時などにおける液面２ａの振動による液位Ｈの速い
変動に追従して液位Ｈを計測することができず、そのた
め液面２ａの振動状態を検出することができない不都合
がある。

そこで、この発明は、地震発生時などにおけるタンク内
の液面振動による液位の速い変動に追従して液位を計測
することができ、タンク内の液面振動の状態を検出する
ことができるようにしたものである。

「！！１題を解決するための手段」 この発明においては、液体が貯蔵されるタンク内に設け
られ、それぞれ対向する一対の電極からなる複数のレベ
ルセンサがタンクの高さ方向に配列されて構成されたセ
ンサ部と、このセンサ部の一つのレベルセンサを選択し
て、その一対の電極間の静電容量を測定し、その測定値
をアナログ信号として出力する容量測定部と、この容量
測定部の出力の容量測定信号をディジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換部と、計測指令信号によって、または定
められた時間間隔で、センサ部の液面が位置するレベル
センサである液位センサおよびこの液位センサの下方の
一つのレベルセンサについてＡ／Ｄ変換部から容量測定
データを得、それぞれの容量測定データを用いて所定の
演算式に従ったデータ演算を行うことによってタンク内
における液位の計測データを得て出力する、従来の静電
容量式液面計測装置の液位計測系と同様の通常時液位計
測系のほかに、特に、タンクに所定レベルを超える振動
が生じたか否かを検出する振動検出部と、特殊な振動発
生時液位計測系を設ける。

振動発生時液位計測系は、振動検出部の出力にもとづい
て、タンクに所定レベルを超えるＩＩｉ！Ｊｌが生じた
とき、容量測定部をタンクに所定レベルを超える振動が
生じる直前の液位センサを選択する状態に固定させた状
態で、容量測定部から連続波形の容量測定信号を得て出
力し、もしくはこの連続波形の容量測定信号をＡ／Ｄ変
換部においてＡ／Ｄ変換させることによってＡ／Ｄ変換
部から容量測定データを連続的に得て出力し、またはそ
の連続的な容量測定データを用いて所定の演算式に従っ
たデータ演算を行うことによってタンクに所定レベルを
超える振動が生じる直前の液位センサにおける液位の計
測データを連続的に得て出力する。

「作　用」 地震発生時などにおいてタンクに所定レベルを超える振
動が生じ、タンク内の液面が振動する場合、その液面は
センサ部において、タンクに所定レベルを超える振動が
生じる直前の液位センサ、すなわちタンクに所定レベル
を超える振動が生じる直前に液面が位置していたレベル
センサにおける液位を中心として、一般にセンサ部のそ
れぞれのレベルセンサの高さが数メートルであることか
ら、はとんどそのレベルセンサの範囲内で上下に振動し
、そのレベルセンサにおける液位の変動に追従して、そ
のレベルセンサについての静電容量、すなわちそのレベ
ルセンサの一対の電極間の静電容量が変化する。

そして、上記のように構成された、この発明の静電容量
式液面計測装置においては、タンクに所定レベルを超え
る振動が生じたとき、容Ｊ１１測定部が上記のレベルセ
ンサ、すなわちタンクに所定レベルを超える振動が生じ
る直前の液位センサである直前液位センサを選択する状
態に固定されて、容量測定部においては、その直前液位
センサについての上記のように変化する静電容量が連続
して測定され、その測定値が容Ｎ測定部から連続波形の
容量測定信号として得られるとともに、地震発生時など
におけるタンク内の液面振動は短時間のうちに収束し、
その間はタンク内の液体の比誘電率がほぼ一定であるの
で、上述した（７）式から明らかなように、液面振動が
発生してから収束するまでの間における直前液位センサ
についての上記のように変化する静電容量は、すなわち
上記のように連続波形として得られる容量測定信号は、
その直前液位センサにおいて上記のように変動する液位
をほぼ忠実に示すものとなる。したがって、その連続波
形の容量測定信号を振動発生時液位計測系から出力させ
ることによって、タンク内の液面振動による液位の速い
変動に追従して液位を計測することができ、タンク内の
液面振動の状態を検出することができる。

また、この容量測定部から得られる連続波形の容ｆｆｉ
測定信号をＡ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換させること
によりＡ／Ｄ変換部から直前液位センサについての静電
容量の測定値を示す容量測定データを連続的に得て振動
発生時液位計測系から出力させることによって、または
、この直前液位センサについての静電容量の測定値を示
すＡ／Ｄ変換部の出力の容量測定データと、例えばタン
クに所定レベルを超える振動が生じる直前に通常時液位
置測系において得られて記憶された直前液位センサの直
下のレベルセンサについてのフル容量の測定値を示す容
量測定データを用いて、上述した０ω式または００式に
従ったデータ演算を行うことにより振動発生時液位計測
系において直前液位センサにおける液位の計測データを
連続的に得て振動発生時液位計測系から出力させること
によって、タンク内の液面振動による液位の速い変動に
追従して液位を計測することができ、タンク内の液面振
動の状態を検出することができる。

「実施例Ｊ 第１図は、この発明の静電容量式液面計測装置の一例を
示す。

タンク１内に、それぞれ上述したような構成の例えば８
個のレベルセンサＳ１〜Ｓ８がタンク１の高さ方向に配
列されて槽底されたセンサ部１０が設けられる。レベル
センサＳ１〜Ｓ８のそれぞれの電極１１および共通接続
された電極１２は、容量測定部２０に接続され、容量測
定部２０は、後述する通常時液位計測系４０と振動発生
時液位計測系５０に共通の制御部６１からの制御信号に
よってレベルセンサ５ｌ−３８のうちの一つを選択して
、その電極１１．１２間の静電容量を測定し、その測定
値をアナログ信号として出力する。

容量測定部２０の出力の容量測定信号は、Ａ／Ｄ変換部
３０に供給されて、制御部６１からの制御信号によって
ディジタルデータに変換される。

通常時液位計測系４０は、制御部６１と制御部６１によ
って制御されるデータ記憶部６２およびデータ演算部６
３を有し１．第４図に示した従来の静電容量式液面計測
装置における液位計測系８０が行うのと同様の以下に述
べるような通常時の液位計測をｔテう。

すなわち、あらかじめデータ記憶部６２には上述したよ
うな各種データが書き込まれ、中央監視装置９０から制
御部６１に計測指令信号が与えられることによって、ま
たは制御部６１に設けられたタイマーにより設定された
時刻が到来することによって、まず、前回の液位計測に
おいてデータ記憶部６２に記憶したタンク１内における
液位Ｈの計測データにもとづいて、制御部６１において
液位センサＳｃがレベルセンサＳ１〜Ｓ８のうちのいず
れであるかを判定する。

次に、容量測定部２０における、その液位センサＳｃに
ついての静電容ＮＣｃの測定、その静電容量Ｃｃについ
てのＡ／Ｄ変換部３０からの容量測定データのデータ記
憶部６２への書き込み、容量測定部２０における直下セ
ンサｓｂについてのフル容ｆｉＦｂの測定、そのフル容
１１ＦｂについてのＡ／Ｄ変換部３０からの容量測定デ
ータのデータ記憶部６２への書き込み、その書き込んだ
静電容量Ｃｃおよびフル容ＩＦｂについての容量測定デ
ータを含む必要なデータのデータ記憶部６２からの読み
出し、その読み出したデータを用いたデータ演算部６３
における上述した００式に従ったデータ演算によるタン
クｌ内における液位Ｈの計測データのデータ演算部６３
からの出力、およびその計測データのデータ記憶部６２
への書き込み、という計測サイクルを複数サイクルにわ
たって繰り返す。

その後、データ記憶部６２から各サイクルにおける液位
Ｈの計測データを読み出してデータ演算部６３において
各サイクルにおける液位Ｈの計測値の平均値を算出し、
その得られた平均値データを液位Ｈの計測データ出力と
して中央監視装置９０に送出する。この計測データ出力
は、また、次回の通常時の液位計測において上述したよ
うに液位センサＳｃがレベルセンサＳ１〜Ｓ８のうちの
いずれであるかを判定するための計測データとしてデー
タ記憶部６２に記憶する。

また、例えば、このように液位Ｈの計測データ出力を中
央監視装置９０に送出し、データ記憶部６２に記憶した
のち、容ｆｆｉ測定部２０において直下センサｓｂにつ
いてのフル容１ｉ１Ｆｂを測定し、そのフル容ＪｉＦｂ
についてのＡ／Ｄ変換部３ｏからの容量測定データ、ま
たはこれとデータ記憶部６２に記憶されていたフル容Ｉ
Ｆｂについての容量測定データの平均値データを、フル
容１１Ｆｂについての更新された容量測定データとして
データ記憶部６２に記憶する。

以上のような通常時の１回の完結的な液位計測には５〜
１０秒程度の時間がかかる。また、このような通常時の
完結的な液位計測は例えば相互の間に５〜１０分程度程
度間をおいて行うようにされる。

そして、この発明においては、タンク１に対して振動検
出部７０が設けられるとともに、この振動検出部７０の
出力によって制御される特殊な振動発生時液位計測系５
０が設けられる。

振動検出部７０は、地震などによってタンク１に所定レ
ベルを超える振動が生じたか否かを検出するもので、例
えば、ペンデエラム方式による一般的なサーボ型加速度
計７１と電圧比較回路７２によって構成されて、サーボ
型加速度計７１の出力電圧Ｖｃが電圧比較回路７２にお
いてタンクｌの所定の振動レベルに相当する基１’ｌｔ
ｔ圧Ｖ「と比較され、電圧比較回路７２の出力電圧Ｖｏ
が振動検出部７０の出力として取り出される。したがっ
て、地震などによってタンク１に所定レベルを超える振
動が生じると、振動検出部７０の出力ｖｏが低レベルか
ら高レベルに変化し、タンク１に所定レベルを超える振
動が生じたことが検出される。

振動発生時液位計測系５０は、この例においては、それ
ぞれ通常時液位計測系４０と共通の制御部６１、データ
記憶部６２およびデータ演算部６３と、振動発生時液位
計測系５０独自のペンレコーダのような波形記録部５１
を有し、その制御部６１に振動検出部７０の出力Ｖｏが
与えられて、この振動検出部７０の出力Ｖｏにもとづい
て、タンク１に所定レベルを超える振動が生じたとき、
以下に述べるような振動発生時の液位計測を行う。

すなわち、制御部６１は、振動検出部７０の出力Ｖｏか
らタンクｌに所定レベルを超える振動が生じたと判断し
たときは、通常時液位計測系４０による上述したような
通常時の液位計測を中断するとともに、データ記憶部６
２からタンク１に所定レベルを超える振動が生じた時点
ｔｓの直前の回の通常時の・液位計測において記憶され
た液位Ｈの計測データを読み出して、その計測データか
ら時点ｔｓの直前に液面２ａが位置していたレベルセン
サである直前液位センサＳｙがレベルセンサＳ１〜Ｓ８
のうちのいずれであるかを判定し、次いで、タンクｌに
所定レベルを超える振動が生じていて振動検出部７０の
出力Ｖｏが高レベルを維持している期間と、その後の例
えばタンク１の振動による液面２ａの振動が収束すると
予想される時点ｔｅまでの制御部６１において設定され
た１０分程度の時間の期間において、容量測定部２０を
、その直前液位センサｓｙを選択する状態に固定して、
容量測定部２０において、その直前液位センサＳｙにつ
いての静電容量、すなわちその直前液位センサｓｙの電
極１１．１２間の静電容量を連続して測定させる。

地震発生時などにおいてタンク１に所定レベルを超える
振動が生じ、タンク１内の液面２ａが振動する場合、そ
の液面２ａはセンサ部１０において、上記の直前液位セ
ンサｓｙにおける液位を中心として、一般にセンサ部１
０のそれぞれのレベルセンサＳ１〜Ｓ８の高さが数メー
トルであることから、その直前液位センサｓｙの範囲内
で上下に振動し、その直前液位センサｓｙにおける液位
の変動に追従して、その直前液位センサＳｙについての
静電容量が変化する。そして、地震発生時などにおける
タンク１内の液面２ａの振動は上記のように短時間のう
ちに収束し、その間はタンク１内の液体２の比誘電率ε
がほぼ一定であるので、上述した（７）式において、液
位センサＳｃについての静電容ＭＣｃを直前液位センサ
Ｓｙについての静電容量に、液位センサＳｃについての
空容ｆｆ１ＥＣを直前液位センサＳｙについての空容量
に、液位センサＳｃの高さｌＣを直前液位センサＳｉｒ
の高さに、液位センサＳｃにおける液位ｈｅを直前液位
センサｓｙにおける液位に、それぞれ置き換えてみれば
明らかなように、上述した時点ｔｓから時点ｔｅまでの
期間における直前液位センサＳｙについての上記のよう
に変化する静電容量は、その直前液位センサｓｙにおい
て上記のように変動する液位をほぼ忠実に示すものとな
り、容量測定部２０から直前液位センサｓｙにおける液
位の変動にほぼ忠実に追従した連続波形の容量測定信号
が得られる。

もっとも、時点ｔｓの直前において液面２ａが直前液位
センサＳｙの中央部に位置していた場合には、第２図に
実線で示すように液面２ａは直前液位センサｓｙの範囲
内で振動し、容量測定部２０から得られる容量測定信号
は第３図に実線で示すように直前液位センサｓｙの範囲
内における液位の変動にほぼ忠実に追従して正弦波状に
変化するが、たまたま時点ｔｓの直前において液面２ａ
が直前液位センサｓｙの下端部または上端部に位置して
いた場合には、第２図に一点鎖線または二点鎖線で示す
ように液面２ａが直前液位センサＳｙの直下のレベルセ
ンサＳｘまたは直上のレベルセンサ３ｚにまたがって振
動することがあり、このようなときには、容量測定部２
０から得られる容量測定信号は第３図に一点鎖線または
二点鎖線で示すように液面２ａがそのレベルセンサＳｘ
またはＳｚに位置する期間において直前液位センサｓｙ
の空容量に相当する最小レベルまたは直前液位センサＳ
ｙのフル容量に相当する最大レベルでクリップされる。

しかし、このように容量測定信号の一部がクリップされ
ても、残部は液位の変動にほぼ忠実に追従して変化する
ので、液面２ａの振動の振幅など、液面２ａの振動状態
を知る上では特に不都合はない。

この例においては、さらに、上述した時点ｔｓから時点
ｔｅまでの期間において、このように容量測定部２０か
ら連続波形として得られる容量測定信号をＡ／Ｄ変換部
３０において液位の変動周期に比べて十分短いサンプリ
ング周期でＡ／Ｄ変換させてＡ／Ｄ変換部３０から容量
測定データを連続的に出力させ、その連続的な容量測定
データを振動発生時液位計測系５０に取り込むとともに
、振動発生時液位計測系５０のデータ記憶部６２から、
これに記憶されていた、上述した直下センサｓｂについ
てのフル容１ｉＦｂについての容量測定データ、直下セ
ンサｓｂについての主客ｆｉＥｂについての容ｆｔＨ１
１定データ、液位センサＳｃについての主客ＮＥｃにつ
いての容量測定データ、および液位センサＳｃの高さｌ
ｃのデータを読み出し、振動発生時液位計測系５０のデ
ータ演算部６３において、上述したＱＣＤ式における液
位センサＳｃについての静電容ｆｆ１ＣＣをＡ／Ｄ変換
部３０の出力の容量測定データで示される直前液位セン
サｓｙについての静電容量に、直下センサｓｂについて
のフル容量Ｆｂおよび主客ＮＥｂを直前液位センサＳｙ
の直下のレベルセンサＳｘについてのフル容量および空
容量に、液位センサＳｃについての空容量ＥＣを直前液
位センサｓｙについての空容量に、液位センサＳｃの高
さｆｆ１ｃを直前液位センサｓｙの高さに、それぞれ置
き換えたデータ演算を、Ａ／Ｄ変換部３０の出力の容量
測定データのｌサンプルごとに行うことによって、デー
タ演算部６３から、Ｑ［Ｄ式の液位センサＳｃにおける
液位ｈｃが直前液位センサｓｙにおける液位に置き換え
られた状態の、すなわち直前液位センサｓｙにおける液
位の計測データを連続的に得、その計測データを振動発
生時液位計測系５０から中央監視装置９０に出力させる
。

地震発生時などにおける液面２ａの振動による液位の変
動は平常時における液位の変動に比べれば著しく速いが
、それでも数にないしそれ以下の周波数であるので、こ
のようにデータ演算部６３においてデータ演算を行うこ
とによって直前液位センサＳ）ｙにおける液位の計測デ
ータを得て振動発生時液位計測系５０から出力させる場
合でも、上述したようにＡ／Ｄ変換部３０におけるＡ／
Ｄ変換のサンプリング周期を液位の変動周期に比べて十
分短くすることができ、直前液位センサｓｙにおける液
位の計測データとして液面２ａの振動による液位の速い
変動に追従してデータ内容が連続的に変化するものが得
られる。

また、この例においては、容量測定部２０の出力の容量
測定信号を振動発生時液位計測系５０に取り込んで波形
記録部５１に供給し、制御部６１からの制御信号によっ
て波形記録部５１を制御して、上述した時点ｔｓから時
点ｔｅまでの期間において、容量測定部２０の出力の容
量測定信号を連続波形として記録する。したがって、そ
の記録された波形から、地震発生時などにおけるタンク
１内の液面２ａの振動状態を知ることができる。

上述したようにタンク１内の液体２の比誘電率εは短時
間の間ではほぼ一定で、時点ｔｓから時点ｔｅまでの期
間における容量測定部２ｏの出力の容量測定信号および
Ａ／Ｄ変換部３０の出力の容ｆｆｉ測定データは、それ
ぞれ直前液位センサＳｙにおける液位の変動にほぼ忠実
に追従したものになるので、容量測定部２０の出力の容
量測定信号そのもの、またはＡ／Ｄ変換部３０の出力の
容量測定データそのものを、振動発生時の液位計測出力
として振動発生時液位計測系５０から出力させるように
してもよい。

また、液位計測出力をリアルタイムで得る必要がない場
合には、容量測定部２０から得られる容量測定信号また
はＡ／Ｄ変換部３０から得られる容量測定データを一旦
、適当な記録手段またはデータ記憶部６２に記録または
記憶し、上述した時点ｔｅ以降において、その記録され
た容量測定信号を再生し、またはその記憶された容量測
定データを読み出して出力させてもよく、容量測定デー
タの場合には、その際に上述したようなデータ演算を行
うようにしてもよい。

なお、液体２がＬＮＧやＬＰＧである場合、タンク１内
において液体２の重質分が上層部から気化して上層部に
重質分のみが残ることにより上層部の比重が下部より大
きくなって、ある時、上層部が下部に逆転する現象が生
じ、この時、液面２ａが大きく振動し、それによってタ
ンク１が振動するが、上述した静電容量式液面計測装置
においては、このようなロールオーバー現象による液面
２ａの振動状態をも検出することができる。

また、上述した静電容量式液面計測装置は、タンク１に
振動を与えることによって液？ｆｉ７２ａを振動させて
タンク１と液面２ａの振動特性を観測評価するのに利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の静電容量式液面計測装置の一例を
示す系統図、第２図および第３図は、その振動発生時に
おける液位の変動の様子と容量測定信号の変化の態様を
示す図、第４図は、従来の静電容量式液面計測装置の一
例を示す系統図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体が貯蔵されるタンク内に設けられ、それぞれ
   対向する一対の電極からなる複数のレベルセンサが上記
   タンクの高さ方向に配列されて構成されたセンサ部と、 このセンサ部の一つのレベルセンサを選択して、その一
   対の電極間の静電容量を測定し、その測定値をアナログ
   信号として出力する容量測定部と、 この容量測定部の出力の容量測定信号をディジタルデー
   タに変換するＡ／Ｄ変換部と、 計測指令信号によって、または定められた時間間隔で、
   上記センサ部の液面が位置するレベルセンサである液位
   センサおよびこの液位センサの下方の一つのレベルセン
   サについて上記Ａ／Ｄ変換部から容量測定データを得、
   それぞれの容量測定データを用いて所定の演算式に従っ
   たデータ演算を行うことによって上記タンク内における
   液位の計測データを得て出力する通常時液位計測系と、 上記タンクに所定レベルを超える振動が生じたか否かを
   検出する振動検出部と、 この振動検出部の出力にもとづいて、上記タンクに所定
   レベルを超える振動が生じたとき、上記容量測定部を上
   記タンクに所定レベルを超える振動が生じる直前の液位
   センサを選択する状態に固定させた状態で、上記容量測
   定部から連続波形の容量測定信号を得て出力し、もしく
   はこの連続波形の容量測定信号を上記Ａ／Ｄ変換部にお
   いてＡ／Ｄ変換させることによって上記Ａ／Ｄ変換部か
   ら容量測定データを連続的に得て出力し、またはその連
   続的な容量測定データを用いて所定の演算式に従ったデ
   ータ演算を行うことによって上記タンクに所定レベルを
   超える振動が生じる直前の液位センサにおける液位の計
   測データを連続的に得て出力する振動発生時液位計測系
   と、 を備える静電容量式液面計測装置。