JPH05164595A

JPH05164595A - 液面計

Info

Publication number: JPH05164595A
Application number: JP35306291A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Anami; 俊一郎阿波; Jun Mizoguchi; 純溝口
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】温度補償用チューブを必要とせず、温度変化
による封入液の体積変化によって生じる圧力変化を低
圧、高圧側共に等しくすることができ、封入液の使用量
の削減を図ると共に、封入液の温度変化に伴う密度変化
による測定誤差をも補償し、測定精度を向上させる。【構成】それぞれダイヤフラム室１５ａ、１５ｂ、１
６ａ、１６ｂとこれと同容積の空室３６、３８を有する
高圧、低圧側受圧部６、７を上下に離間させて配設す
る。また、低圧側受圧部７の上方には両受圧部６、７の
圧力差を検出する検出部８を配設し、この検出部に長さ
の等しい２本のキャピラリチューブ９、１０の一端をそ
れぞれ接続する。そして、一方のキャピラリチューブ９
を上方の受圧部７の空室３８を介して下方の受圧部６の
ダイヤフラム室１５ａ、１５ｂに接続し、他方のキャピ
ラリチューブ１０を上方の受圧部７のダイヤフラム室１
６ａ、１６ｂを介して下方の受圧部６の空室３６に接続
し、これらのキャピラリチューブ、空室、ダイヤフラム
室および検出部の内部に封入液２１、２２をそれぞれ封
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被側圧部の上、下２位
置に互いに離間して配設した一対の受圧部をキャピラリ
チューブによって受信部にそれぞれ接続し、両受圧部の
圧力差によって液面高さを測定するリモートシール型の
液面計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石油精製プラントなどにおいて、密閉タ
ンク内の液面高さを測定するために用いられるこの種の
リモートシール型液面計としては従来から種々提案され
ているが、その一例として図５に示すものが知られてい
る（実開昭６２−８８９３０号公報）。このリモートシ
ール型液面計は温度変化に伴う封入液の体積変化により
発生する測定誤差を補償するようにしたもので、これを
概略説明すると、１は被側圧部としてのタンクで、この
タンク１の側面には２つの圧力取出用孔２、３が上下に
離間して設けられている。タンク１内の液体４の液面高
さｈを測定するリモートシール型液面計５は、前記各圧
力取出用孔２、３にそれぞれ接続される受圧部６、７
と、受圧部６、７の差圧を検出する検出部８とを備え、
これらをキャピラリチューブ９、１０およびキャピラリ
チューブ９、１０を被覆する保護管１１、１２によって
それぞれ接続している。受圧部６、７は、それぞれ受圧
ダイヤフラム１３、１４によって画成されたダイヤフラ
ム室１５、１６を有し、下方の受圧部６の受圧ダイヤフ
ラム１３がタンク１内の液体４に接液され、上方の受圧
部７の受圧ダイヤフラム１４がタンク１内に臨んで液面
４の上方に位置している。検出部８は、内部が２つの受
圧空間１７、１８に仕切られた検出器ボデイ１９および
圧力検出センサ２０を備え、各受圧空間１７、１８が前
記キャピラリチューブ９、１０によって受圧部６、７の
ダイヤフラム室１５、１６にそれぞれ接続され、またダ
イヤフラム室１５、１６、キャピラリチューブ９、１０
および受圧空間１７、１８内にはシリコンオイル等の封
入液２１、２２がそれぞれ封入されている。キャピラリ
チューブ９、１０は、両圧力測定系での圧力伝達が等し
くなるように等長、等径のものが用いられている。前記
保護管１１、１２の中にはさらにキャピラリチューブか
らなる温度補償用チューブ２３、２４が前記キャピラリ
チューブ９、１０に沿ってそれぞれ配設されており、保
護管１１側のチューブ２３は一端が検出部８のダイヤフ
ラム室１８に接続され、他端は閉塞されて前記受圧部６
の近傍にまで延在している。保護管１２側のチューブ２
４は一端が検出部８のダイヤフラム室１７に接続され、
他端は閉塞されて前記受圧部７の近傍にまで延在してい
る。なお、これらのチューブ２３、２４の内部にも前記
封入液２１、２２がそれぞれ封入されている。

【０００３】このような構成において、タンク下方に設
置された高圧側の受圧部６の受圧ダイヤフラム１３が液
面高さｈによるヘッド圧によって変形してキャピラリチ
ューブ９内の封入液２１を移動させ、上方に設置された
低圧側の受圧部７の受圧ダイヤフラム１４がタンク内圧
によって変形してキャピラリチューブ１０内の封入液２
２を移動させると、検出部８の圧力検出センサ２０は、
その差圧を検出して電気信号に変換し、この電気信号を
処理回路によって演算処理することで液面高さｈが測定
される。

【０００４】液面高さの測定に際して、キャピラリチュ
ーブ９、１０自身が周囲温度等の影響を受けて部分的に
あるいはまた一方のチューブのみが熱膨張または熱収縮
すると、その内部に封入されている封入液２１、２２も
同様に熱膨張または熱収縮し、体積が変化する。そし
て、このような熱膨張または熱収縮によってキャピラリ
チューブ９、１０内の容積が変化すると、封入液２１、
２２の熱膨張または熱収縮を考慮したとしても、その圧
力伝達効率が変化してしまい、測定誤差を生じる。そこ
で、温度補償用チューブ２３、２４を設け、高圧側測圧
系側における熱的影響をチューブ２３によって低圧側測
圧系側に与え、低圧側測圧系側における熱的影響をチュ
ーブ２４によって高圧側測圧系側に与えるようにする
と、両測定系における温度条件を等しくすることがで
き、結果として温度変化による出力誤差を生じず、高精
度な測定を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の液面計においては、２本の温度補償用チューブ
２３、２４を必要とし、チューブの本数が増加するばか
りか、封入液２１、２２の使用量が倍必要となるという
問題があった。因に、キャピラリチューブ９、１０の長
さは約５ｍ〜１０ｍにも及ぶことが多く、封入液２１、
２２の使用量は馬鹿にならないものである。また、チュ
ーブ２３、２４の反検出部側端を受圧部６、７のダイヤ
フラム室１５、１６に接続することができないため、測
圧端における封入液の温度変化については温度補償する
ことができない。また、測定端管の距離の分だけヘッド
圧が生じ、このヘッド圧は温度変化が生じた時、封入液
２１、２２の密度変化によって変化し、圧力誤差を生じ
るが、この圧力誤差についてまでは補償することができ
ないという問題もあった。

【０００６】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、温度補償用チューブを必要とせず、温度変化によ
る封入液の体積変化によって生じる圧力変化を低圧、高
圧側共に等しくすることができ、封入液の使用量の削減
を図ると共に、封入液の温度変化に伴う密度変化による
測定誤差をも補償することができ、測定精度を向上させ
るようにした液面計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、それぞ
れダイヤフラム室とこれと同容積の空室を互いに隣接し
て設けた２つの受圧部を保護管内に軸線方向に離間させ
て配設し、また保護管の上部には両受圧部の圧力差を検
出する検出部を備えた受信部を設け、前記両受圧部間、
および上方の受圧部と受信部間を等長のキャピラリチュ
ーブによってそれぞれ接続し、且つ前記検出部、各受圧
部のダイヤフラム室、空室およびキャピラリチューブ内
に封入液を封入してなり、前記受信部に接続される２本
のキャピラリチューブのうちの一方を上方の受圧部のダ
イヤフラム室を介して下方の受圧部の空室と接続し、他
方のキャピラリチューブを上方の受圧部の空室を介して
下方の受圧部のダイヤフラム室に接続したものである。
第２の発明は、それぞれダイヤフラム室とこれと同容積
の空室を互いに隣接して設けた２つの受圧部を保護管内
に軸線方向に離間させて配設し、また保護管の上部には
両受圧部の圧力差を検出する検出部を備えた受信部を設
け、前記両受圧部間、および上方の受圧部と受信部間を
等長のキャピラリチューブによってそれぞれ接続し、且
つ前記検出部、各受圧部のダイヤフラム室、空室および
キャピラリチューブ内に封入液を封入してなり、前記受
信部に接続される２本のキャピラリチューブのうちの一
方を上方の受圧部のダイヤフラム室を介して下方の受圧
部の空室と接続し、他方のキャピラリチューブを上方の
受圧部の空室を介して下方の受圧部のダイヤフラム室に
接続し、上方の受圧部のダイヤフラム室と下方の受圧部
の空室とを接続するキャピラリチューブと、上方の受圧
部の空室と下方の受圧部のダイヤフラム室とを接続する
キャピラリチューブの内径をそれぞれｄ₁ 、ｄ₂ 、封入
液体積膨張の温度係数をα、封入液密度の温度係数を
β、受圧ダイヤフラムのコンプライアンスをΦ、円周率
をπとすると、ｄ₁ 、ｄ₂ は

【数１】の関係を満足するものである。

【０００８】

【作用】第１の発明において、各受圧部の空室は温度補
償用空室を形成する。２本キャピラリチューブのうちの
一方は、検出部と、上方の受圧部のダイヤフラム室を介
して下方の受圧部の空室とを接続し、他方は検出部と、
上方の受圧部の空室を介して下方の受圧部のダイヤフラ
ム室とを接続することにより、両測定系における温度条
件を等しくする。両測圧系の封入液量は等しいため、液
面高さが変化し、封入液の温度分布が変化しても、両測
圧系は共に等しい温度分布をもち、等しい体積変化を生
じる。この体積変化が等しい場合は、差圧を生じないた
め、温度変化によって生じる測定誤差はなくなる。第２
の発明において、温度変化時の体積変化ΔＶは、次式

【０００９】

【数２】

【００１０】によって求められる。但し：αは封入液体
積膨張の温度係数（１／°Ｃ）、ｔ₁ は液体温度（°
Ｃ）、ｔ₂ はタンク内温度（°Ｃ）、ｒ₁ 、ｒ₂ はキャ
ピラリチューブ半径（ｒ＝ｄ／２ｃｍ）、βは封入液密
度の温度係数（Ｋｇ／ｃｍ³ °Ｃ）、Φは受圧ダイヤフ
ラムのコンプライアンス（ｃｍ⁵ ／Ｋｇ）、Δｔ₁ 、Δ
ｔ₂ はｔ₁ 、ｔ₂ から基準温度を引いた温度である。温
度変化時の体積変化ΔＶによる差圧変化ΔＰD は次式

【００１１】

【数３】

【００１２】によって求められる。但し：Ｈは両測圧系
間の距離である。温度変化時の密度変化によるヘッド圧
変化ΔＰH は次式

【００１３】

【数４】

【００１４】によって求められる。このヘッド圧変化Δ
ＰHは、ｔ₁、ｔ₂ が基準温度より上昇した場合、ΔＰD
は増加、ΔＰH は減少する。但し、βは負の値をとる。
温度変化を生じた時、全体の差圧変化ΔＰは、次式

【００１５】

【数５】

【００１６】によって求められる。そこで、温度変化を
生じた時に差圧に変化を生じないようにｒ₁、ｒ₂ を定
める。すなわち、上記

【数５】でΔＰ＝０（Ｋｇｆ／ｃｍ² ）となるようにｒ
₁ 、ｒ₂ を定める。

【００１７】

【数６】

【００１８】において、温度変化が生じた時。Δｔ₁ ≠
０、Δｔ₂ ≠０であるからｈΔｔ₁ ＋（Ｈ−ｈ）Δｔ₂ ≠０となる。したがって、ΔＰ＝０とするには次式

【００１９】

【数７】

【００２０】でなければならない。この式より次式

【００２１】

【数８】

【００２２】というｒ₁ とｒ₂ の関係式が導き出され
る。上記８式でｒ₂ 、π、α、φは正の値、βは負の値
となるので、ｒ₁ はｒ₂ より大きい値となる。つまり、
上記８式の関係を満足するようにｒ₁ とｒ₂ の値を設定
すると、体積変化と密度変化を打ち消すことができ、温
度変化による測定誤差を補償する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る液面計の一実施例
を示す断面図、図２は同液面計の概略構成図、図３は受
圧部のボデイの断面図である。なお、図中図５と同一構
成部材、部分については同一符号を以て示し、その説明
を省略する。これらの図において、高圧側の受圧部６と
低圧側の受圧部７は一本の保護管１１内に上下に離間し
て挿入配置されている。保護管１１の上端開口部はタン
ク１の上面適宜箇所に開設した液面計取付孔３０の周囲
に突設されたフランジ部３１に受信部を形成するメータ
ボデイ３２と共にボルトおよびナットによって共締め固
定されている。一方、保護管１１の下端部はタンク１内
の液体４中に挿入されている。メータボデイ３２は圧力
検出センサ２０を含む検出部８を内蔵し、また計器部３
３が一体的に接続されている。

【００２４】液体４中に浸漬される高圧側受圧部６は、
両側面に受圧ダイヤフラム１３ａ、１３ｂが外周部を溶
接固定されて設けられた円板状のボデイ３５を備え、各
受圧ダイヤフラム１３ａ、１３ｂの裏側室がそれぞれダ
イヤフラム室１５ａ、１５ｂを形成し、またボデイ３５
の内部中央には両ダイヤフラム室１５ａ、１５ｂの容積
の和と等しい容積の空室３６が貫通形成されている。

【００２５】低圧側受圧部７は、前記高圧側受圧部６と
同様に両側面に受圧ダイヤフラム１４ａ、１４ｂが外周
部を溶接固定されて配設された円板状のボデイ３７を備
え、各受圧ダイヤフラム１４ａ、１４ｂの裏側室がそれ
ぞれダイヤフラム室１６ａ、１６ｂを形成し、またボデ
イ３７の内部中央には両ダイヤフラム室１６ａ、１６ｂ
の容積の和と等しい容積の空室３８が貫通形成されてい
る。

【００２６】この場合、図２においては便宜上ダイヤフ
ラム室１５ａ、１５ｂと空室３６、およびダイヤフラム
室１６ａ、１６ｂと空室３８をそれぞれ分離して示した
が、図３に示すようにいずれも一つのボデイ３５、３７
内に形成することは容易である。なお、空室３６（３
８）の一端開口部３６ａ（３８ａ）はキャピラリチュー
ブの接続口で、他端開口部３６ｂは封入液の封入後栓に
よって閉塞される。但し、低圧側受圧部７の空室３８の
他端開口部３８ｂは、高圧側受圧部６のキャピラリーチ
ューブ２１が接続される。３９はダイヤフラム室１５
ａ、１５ｂ（１６ａ、１６ｂ）を連通する連通孔であ
る。

【００２７】一端を検出部８の一方の室１７に接続され
たキャピラリチューブ９は、前記低圧側受圧部７の空室
３８を介して前記高圧側受圧部６のダイヤフラム室１５
ａ、１５ｂに接続され、これらの内部に封入液２１が封
入されている。一方、一端が検出部８の他方の室１８に
接続されたもう一方のキャピラリチューブ１０は、低圧
側受圧部７のダイヤフラム室１６ａ、１６ｂを介して高
圧側受圧部６の空室３６に接続され、これら内部に封入
液２２が封入されている。これらのキャピラリチューブ
９、１０は、共に全長に亙って同一外径ｄで、また同一
長さを有している。したがって、高圧側測圧系と低圧側
測圧系の封入液２１、２２の封入量は等しい。

【００２８】かくしてこのような構成においては、高圧
側受圧部６と低圧側受圧部７の温度変化による封入液２
１、２２の体積変化に伴う圧力変化を、空室３６、３８
の形成によって相手側受圧部に与えるようにしているの
で、液面高さｈが変化し、封入液２１、２２の温度分布
が変化しても、高圧側と低圧側の受圧部６、７は共に等
しい温度分布をもち、等しい体積変化を生じることとな
る。したがって、体積変化による差圧を生じず、液面高
さｈを精度良く測定することができる。また、本発明に
おいては、空室３６、３８をダイヤフラム室１５ａ、１
５ｂ、１６ａ、１６ｂにそれぞれ隣接してボデイ３５、
３７の内部に設けるだけでよいため、図５に示した従来
装置に比べてキャピラリチューブからなる２本の温度補
償用チューブを必要とせず、また空室３６、３８の容積
は前記ダイヤフラム室と同一容積で小さく、温度補償用
チューブを用いた場合に比べて封入液２１、２２の使用
量を少なくすることができる。さらにまた、空室３６、
３８はダイヤフラム室と同一の温度環境下にあるため、
測定端の封入液の温度変化についても良好に補償するこ
とができる。

【００２９】図４は本発明の他の実施例を示す概略構成
図である。この実施例は温度変化による体積変化と密度
変化を打ち消すようにしたもので、高圧側と低圧側のキ
ャピラリチューブ９、１０の長さを等しくし、低圧側の
キャピラリチューブ１０の一部、つまり低圧側受圧部７
のダイヤフラム室１６ａ、１６ｂと高圧側受圧部６の空
室３６とを接続するチューブ部分１０ａの内径（ｄ₁ ）
を、高圧側のキャピラリチューブ９の内径ｄ₂ より大き
く、且つ次式

【００３０】

【数９】

【００３１】を満足するように設定したものである。高
圧側キャピラリチューブ９の内径ｄ₂ は全長に亙って等
しい。低圧側キャピラリチューブ１０のダイヤフラム室
１６ａ、１６ｂと検出部８とを接続するチューブ部分１
０ｂの内径（ｄ₁ ）、は、前記キャピラリチューブ９の
内径ｄ₂ と等しい。その他の構成は上記実施例と同様で
ある。

【００３２】このような構成において、温度変化が生じ
た時、内封液２１、２２の体積が変化すると、封入液２
１、２２の密度も変化する。またこの密度変化により測
圧端間のヘッド圧も変化し、測定誤差となる。そこで、
上記した数８式の関係を満足するように、ｄ₁ 、ｄ₂ を
決定すると、上記作用の欄において述べたように、封入
液の体積変化による差圧変化と密度変化によるヘッド圧
変化を打ち消すことができ、これによって生じる誤差を
なくすことができる。この結果、液面高さｈをより高精
度に測定することができる。

【００３３】なお、上記実施例は各受圧部６、７に２つ
のダイヤフラム室を設けた場合について説明したが、こ
れに限らず１つであってもよいことは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る液
面計は、各受圧部に温度補償用の空室をそれぞれ設け、
それぞれ一端が検出部に接続される２本のキャピラリチ
ューブのうち、その一方を上方の受圧部の空室を介して
下方の受圧部のダイヤフラム室に接続し、もう一方を上
方の受圧部のダイヤフラム室を介して下方の受圧部の空
室に接続して構成したので、両測圧系の温度条件を同一
に設定することができ、内封液の体積変化による測定誤
差を良好に補償することができる。また、第２の発明に
おいては、下方の受圧部の空室と上方の受圧部のダイヤ
フラム室とを接続するキャピラリチューブの内径を、下
方の受圧部のダイヤフラム室と上方の受圧部の空室とを
接続するキャピラリチューブの内径より定められた条件
のもとに大きく設定したので、温度変化による封入液の
体積変化と密度変化を打ち消すことができる。したがっ
て、密度変化による差圧変化を生じず、より高精度な測
定が可能で、液面計の測定精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液面計の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】同液面計の概略構成図である。

【図３】受圧部のボデイの断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

【図５】リモートシール型液面計の従来例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１タンク５液面計６高圧側受圧部７低圧側受圧部８検出部９、１０キャピラリチューブ１１、１２保護管１３、１４受圧ダイヤフラム１５、１５ａ、１５ｂダイヤフラム室１６、１６ａ、１６ｂダイヤフラム室２０圧力検出センサ２１、２２封入液３６、３８空室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれダイヤフラム室とこれと同容積
の空室を互いに隣接して設けた２つの受圧部を保護管内
に軸線方向に離間させて配設し、また保護管の上部には
両受圧部の圧力差を検出する検出部を備えた受信部を設
け、前記両受圧部間、および上方の受圧部と受信部間を
等長のキャピラリチューブによってそれぞれ接続し、且
つ前記検出部、各受圧部のダイヤフラム室、空室および
キャピラリチューブ内に封入液を封入してなり、前記受
信部に接続される２本のキャピラリチューブのうちの一
方を上方の受圧部のダイヤフラム室を介して下方の受圧
部の空室と接続し、他方のキャピラリチューブを上方の
受圧部の空室を介して下方の受圧部のダイヤフラム室に
接続したことを特徴とする液面計。
【請求項２】それぞれダイヤフラム室とこれと同容積
の空室を互いに隣接して設けた２つの受圧部を保護管内
に軸線方向に離間させて配設し、また保護管の上部には
両受圧部の圧力差を検出する検出部を備えた受信部を設
け、前記両受圧部間、および上方の受圧部と受信部間を
等長のキャピラリチューブによってそれぞれ接続し、且
つ前記検出部、各受圧部のダイヤフラム室、空室および
キャピラリチューブ内に封入液を封入してなり、前記受
信部に接続される２本のキャピラリチューブのうちの一
方を上方の受圧部のダイヤフラム室を介して下方の受圧
部の空室と接続し、他方のキャピラリチューブを上方の
受圧部の空室を介して下方の受圧部のダイヤフラム室に
接続し、上方の受圧部のダイヤフラム室と下方の受圧部
の空室とを接続するキャピラリチューブと、上方の受圧
部の空室と下方の受圧部のダイヤフラム室とを接続する
キャピラリチューブの内径をそれぞれｄ₁、ｄ₂、封入
液体積膨張の温度係数をα、封入液密度の温度係数を
β、受圧ダイヤフラムのコンプライアンスをΦ、円周率
をπとすると、ｄ₁、ｄ₂は【数１】の関係を満足することを特徴とする液面計。