JPH04252920A - 液位測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるエアパージ方
式により容器内の液位や液体の密度、比重、液間の境界
等を測定するようにした液位測定装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、槽内の液位や流体の密度等を測定
する液位測定装置としては、エアパージ方式を採用した
ものが一般に知られている。

【０００３】これを図４を参照して説明すると、自力式
流量調節弁１とパージ管２とを備え、この自力式流量調
整弁１及びパージ管２内を流れる空気やガス等の流体を
容器３内の液４中に放出させ、この時に発生する液位（
パージ管２の先端から液面までの高さ）ｈに相当する圧
力（背圧）Ｐ３　を差圧検出器５で測定して、容器３内
の液位ｈや液４の密度ρ等を検出するようにしたもので
ある。

【０００４】ここに、上記容器３の液位ｈと背圧Ｐ３　
（更には液４の密度ρ）との間には、下記の式１の関係
が成立し、背圧Ｐ３　を測定することによって液位ｈ（
または液４の密度ρ）を知ることができる。

【０００５】 Ｐ３　＝ρｇｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（式１）ここに、ｇは重力加速度である。

【０００６】ここで使用されている自力式流量調整弁１
の一般的な構成を図４を参照して説明すると、この自力
式流量調整弁１の内部に形成された空気通路内には、可
変の絞り機構（以下ニードル弁と呼ぶ）６が介装され、
このニードル弁６の前後にかかる圧力の差圧、即ち元圧
Ｐ１　とニードル弁６後の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１　−
Ｐ２　）が一定になるように受圧膜（以下ダイヤフラム
と呼ぶ）７とスプリング機構８を備えた調圧弁９を動作
させ、これによってニードル弁６を流れる空気流量が一
定となるようにしたものである。

【０００７】即ち、ダイヤフラム７を境にして、このダ
イヤフラム７に作用する下向きの力Ｆ１　及び下向きの
力Ｆ２　は、下記の式２及び式３で表すことができる。

【０００８】 Ｆ１　＝Ｐ１　＊Ａ＋Ｐ２　＊ａ　　　　　　　　　　
　　　　…（式２）Ｆ２　＝Ｐ２　＊Ａ＋Ｐ３　＊ａ＋
Ｆｓ　　　　　　　　　…（式３）ここに、Ａ；ダイヤ
フラム７の有効受圧面積ａ；調圧弁９の有効受圧面積 Ｐ３　；パージ管２の出口圧力 Ｆｓ　；スプリング機構８の上向きの力自力式流量調節
弁１が釣り合っている状態では、Ｆ１　＝Ｆ２　である
ので、ダイヤフラム７前後の差圧（Ｐ１　−Ｐ２　）は
、下記の式４で表すことができる。

【０００９】 　　　　Ｐ１　−Ｐ２　＝Ｆｓ　／Ａ−ａ（Ｐ２　−Ｐ
３　）／Ａ　　　　　　…（式４）ここに、Ｆｓ　／Ａ
は定数であり、Ａ＞＞ａに設定されているので、 ａ（Ｐ２　−Ｐ３　）／Ａ＝０ となり、差圧（Ｐ１　−Ｐ２　）は一定となる。

【００１０】この差圧（Ｐ１　−Ｐ２　）は、ニードル
弁６の前後の差圧でもあるので、Ｐ１　圧力下の流量換
算で以下の式５で表される空気流量Ｑ（ｍ３　／ｈ）が
ニードル弁６やパージ管２を流れることになる。

【００１１】 　　　　Ｑ＝ｋ＊Ｃｖ　＊［（Ｐ１　−Ｐ２　）＊（Ｐ
１　＋Ｐ２　）］１／２　＊１／Ｐ１　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…（式５）ここで、ｋは定数、元圧Ｐ１　（絶対
圧表示）は一定、ダイヤフラム７前後の差圧（Ｐ１　−
Ｐ２　）は一定、Ｃｖ　はニードル弁６の弁定数である
ので、この空気流量Ｑは、圧力Ｐ２　の圧力変化を受け
て変動することになる。

【００１２】更に、パージ管２の先端部の圧力Ｐ３　に
おける空気流量Ｑ３　に着目し、この圧力Ｐ３　におけ
る体積をＶ３　、元圧Ｐ１　における体積をＶ１　とす
ると、ガス状態式より、 Ｐ３　＊Ｖ３　＝Ｐ１　＊Ｖ１　 となり、Ｐ１　圧力下の流量換算でのこの空気流量Ｑ３
　（ｍ３／ｈ）は、以下の式６で表される。

【００１３】 　　　　Ｑ３　＝１／Ｐ３　＊ｋ＊Ｃｖ　＊［（Ｐ１　
−Ｐ２　）＊（Ｐ１　＋Ｐ２　）］１／２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（式６）このように、パージ管２の先端部
での空気流量Ｑ３　は、圧力Ｐ２　，Ｐ３　、特に圧力
Ｐ３　の影響を大きく受けてこれらの圧力変化で変動す
ることになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、パージ管先端部の圧力は液位によって変わり、一
方自力式流量調節弁は一定流量の空気を流そうとするた
め、パージ管先端部で生じる泡の量は、液位が大きいと
きは少なく、反対に液位が小さいときは多くなるように
変化してしまい、この結果、背圧が変化して正確な液位
や液体の密度の測定に支障を来しているのが現状であっ
た。

【００１５】即ち、差圧検出器は、測定精度が現状でも
十分に高いが、エアパージセットにおいては、液位や流
体の密度によりパージ管の先端から出る泡の大きさが変
化してしまうため、これに伴って背圧が変動して測定精
度を落としてしまうといった問題点があった。

【００１６】本発明は上記に鑑み、従来の一般的な自力
式流量調節弁の構造を変え、パージ管先端部での圧力が
変化しても、この先端から生じる泡の量の変化を極力抑
えて正確な液位や液体の密度の測定ができるようにした
ものを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る液体測定装置は、可変の絞り機構を介装
した空気通路と、この空気通路の前後の差圧を受ける受
圧膜と、この受圧膜の動きに連動して圧力を調節するス
プリング機構付調圧弁とを有する自力式流量調節弁を備
え、前記空気通路内を流れる流体を容器内の液中に放出
させ、発生する圧力により容器内の液位や液体の密度、
比重、液間の境界を測定するようにした液位測定装置に
おいて、前記自力式流量調節弁内に、前記調圧弁の出口
圧力の変化を前記可変の絞り機構に伝えて該絞り機構を
変位させる副受圧膜及び副スプリング機構を備えもので
ある。

【００１８】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、調圧弁
の出口圧力、即ちパージ管の先端圧力の変化に伴って、
自力式流量調節弁の空気流路内に介装した可変の絞り機
構を、副受圧膜及び副スプリング機構を介して変位させ
てこの弁定数を変化させ、両者の比を一定となすことに
より、パージ管の先端部での空気流量、ひいてはここで
生じる泡の量をほぼ一定となすことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施例を示すもの
で、本実施例は、上記図４に示す従来例に以下の構成を
付加したものである。

【００２１】即ち、ニードル弁６の前後の差圧、即ち元
圧Ｐ１　とニードル弁６後の圧力Ｐ２　との差圧（Ｐ１
　−Ｐ２　）を受けるダイヤフラム７の他に、この元圧
Ｐ１　とパージ管２の背圧Ｐ３　との差圧（Ｐ１　−Ｐ
３　）を受ける副受圧膜（以下副ダイヤフラムと呼ぶ）
１０を備え、この副ダイヤフラム１０に上記ニードル弁
６を連結して、この副ダイヤフラム１０の変位に伴って
ニードル弁６も変位するよう構成するとともに、副ダイ
ヤフラム１０の変位を規制する副スプリング機構１１を
備えたものである。

【００２２】これによって、パージ管２の背圧Ｐ３　の
変化に伴って、副スプリング機構１１の弾性力を介して
副ダイヤフラム１０の変位量、ひいてはニードル弁６の
変位量を変化させて、この弁定数を変化させるようなさ
れている。

【００２３】次に、上記実施例の作用について説明する
。

【００２４】今、例えば液位ｈがある状態（状態１とい
う）から高くなり、パージ管２の先端で生ずる背圧Ｐ３
　が大きくなったとすると、副ダイヤフラム１０に加わ
る圧力（Ｐ１　−Ｐ３　）も変化するので、ニードル弁
６は、副ダイヤフラム１０を介して副スプリング機構１
１の弾性力と平衡する位置まで変位する。その位置では
、ニードル弁６の弁開度が大きくなっているため、ニー
ドル弁６の前後の差圧（Ｐ１　−Ｐ２　）が一定になる
新しい状態（状態２）で安定する。すると、ニードル弁
６を通過する上記式５で表される空気流量Ｑは、この弁
開度が大きくなっているので増加し、これに伴ってパー
ジ管２の先端からでる泡の量が増加して、前の液位ｈの
状態（状態１）の泡の量と同じになる。

【００２５】即ち、上記各状態１及び２におけるニード
ル弁６の弁定数を各々Ｃｖ１，Ｃｖ２、パージ管２の先
端で生じる圧力を各々Ｐ３−１　，Ｐ３−２　とし、両
者の間にＣｖ１／Ｃｖ２＝Ｐ３−１　／Ｐ３−２　の関
係を持たせると、上記の式６から分かるように圧力が変
わっても、パージ管２の先端から流れる流量Ｑ３　は変
わらないことになる。

【００２６】反対に液位ｈが小さくなった場合も同様な
動きをして、泡の量が減少して前の液位の状態の時の泡
の量と同じになる。

【００２７】このように、液位ｈの変化に伴って背圧Ｐ
３　が変化しても、パージ管２の先端部の空気流量Ｑ３
　、ひいてはパージ管２の先端から出る泡の量を常に一
定となすことにより、正確な液位や液体の密度を測定す
ることができる。

【００２８】なお、測定対象の槽が開放槽ではなく、ミ
ストセパレータのように、ある差圧をもって大気に開放
されている場合も、ニードル弁６の動きは大気を基準に
しているため、液位の変動による泡の量は変動しないの
で、正確な液位や密度の測定が可能となる。

【００２９】図２は第２の実施例を示すもので、上記第
１の実施例と異なる点は、パージ管２の背圧Ｐ３　を副
ダイヤフラムアム９に導くライン中に、絞りや空気溜め
等の安定化機構１２を設けたものである。

【００３０】図３は第３の実施例を示すもので、流れる
流体に対してスプリング機構８付調圧弁９とニードル弁
６の前後関係を上記第１の実施例と逆にした自力式流量
調節弁１により調節された空気またはガスを容器３内の
液中に放出させ、発生する圧力Ｐ３　により容器３内の
液位ｈ等を測定するようにしたものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
容器内の液位の変化に伴ってパージ管先端部での圧力が
変化しても、この先端から生じる泡の量の変化を極力抑
え、これによって正確な液位や液体の密度の測定を行う
ことができる。

【００３２】特に、例えば原子力発電所の再処理設備に
おける保障措置においては、測定の確かさの期待度とし
て、プルトニウムやウランの物質収支期間の移転量また
は在庫量に対してある数値を越えないことが挙げられる
が、この数値は、プルトニウムやウランを扱う量が多く
なるに従い、徐々に厳しくなると予測される。そこで、
本発明をかかる保障措置等のような内容物の量の管理の
厳正化に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図。

【図２】同じく第２の実施例を示す概略構成図。

【図３】同じく、第３の実施例を示す概略構成図。

【図４】従来例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１　　自力式流量調節弁 ２　　パージ管 ３　　容器 ４　　液 ５　　差圧検出器 ６　　可変の絞り機構（ニードル弁） ７　　受圧膜（ダイヤフラム） ８　　スプリング機構 ９　　調圧弁 １０　　副受圧膜（副ダイヤフラム） １１　　副スプリング機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変の絞り機構を介装した空気通路と、こ
   の空気通路の前後の差圧を受ける受圧膜と、この受圧膜
   の動きに連動して圧力を調節するスプリング機構付調圧
   弁とを有する自力式流量調節弁を備え、前記空気通路内
   を流れる流体を容器内の液中に放出させ、発生する圧力
   により容器内の液位や液体の密度、比重、液間の境界を
   測定するようにした液位測定装置において、前記自力式
   流量調節弁内に、前記調圧弁の出口圧力の変化を前記可
   変の絞り機構に伝えて該絞り機構を変位させる副受圧膜
   及び副スプリング機構を備えたことを特徴とする液位測
   定装置。