JPH07181070A - 電極および液面レベル計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電極１ｂ，２ｂ間の出力電圧に基づいて、理論
式に従って液面レベルを連続的に計測する液面レベル計
測装置において、液面レベルの算出に使用される電気伝
導係数の再計算を、液体のレベルに拘わらずできるよう
にして、経年変化等による電気伝導係数の変化に基づく
液面レベルの計測の誤差をなくすことを目的としてい
る。 【構成】計測対象範囲Ｃでの液体のレベルに拘わらず常
に一定長さが液体に浸かる電極１ａ，２ａ間の出力電圧
に基づいて、所要のタイミングで理論式に従って、電気
伝導係数算出部８で電気伝導係数の再計算を行い、再計
算された電気伝導係数および電極１ｂ，２ｂ間の出力電
圧を用いて理論式に従って液面レベル算出部７で液面レ
ベルを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンク内の液体の液面
レベルを連続的に計測できる液面レベル計測装置および
該液面レベル計測装置に好適な電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タンク内の液体のレベルを検出す
る装置として、例えば、図４に示されるフロートレスレ
ベルスイッチがある。

【０００３】このフロートレスレベルスイッチの検出原
理を説明する。

【０００４】最も長い第１電極棒３０が、基準電位とな
っており、第１電極棒３０と第２電極棒３１との間、お
よび、第１電極棒３０と第３電極棒３２との間に電圧が
印加されている。

【０００５】液体が、第２電極棒３１の先端のレベルＬ
Ｌに達すると、第１電極棒３０と第２電極棒３１との間
に、液体を介して電流経路が形成され、両電極棒３０，
３１間の電圧値が大幅に低下する。また、液体が、第３
電極棒３２の先端のレベルＬＵに達すると、第１電極棒
３０と第３電極棒３２との間に、液体を介して電流経路
が形成され、両電極棒３０，３２間の電圧値が大幅に低
下する。

【０００６】このような電圧値の急激な変化を、コンパ
レータによって検知し、液面レベルの検出信号としてＯ
Ｎ／ＯＦＦ出力を与えるものであり、この例では、「液
面レベルがレベルＬＬよりも低い」、「液面レベルがレ
ベルＬＬとレベルＬＵとの間にある」および「液面レベ
ルがレベルＬＵよりも高い」の３種類の液面レベル情報
が得られることになり、かかる情報に基づいて、図示し
ないポンプの駆動を制御して液面レベルを制御するもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
フロートレスレベルスイッチでは、電極棒間の電圧値の
急激な変化に基づいて、電極棒が液体に接しているか否
かを検出する構成であるので、液面レベルを連続的に計
測することはできないという難点がある。

【０００８】そこで、液面レベルを連続的に計測できる
装置として、例えば、図５に示されるような装置が考え
られる。

【０００９】この装置では、タンク４内に垂下された第
１，第２電極棒１５，１６間および第１，第３電極棒１
５，１７間に、電圧Ｖ０がそれぞれ印加されており、液
面レベルが上がって第１，第２電極棒１５，１６が液体
に長さＬだけ浸かっているときの第１，第２電極棒１
５，１６間の出力電圧Ｖと前記長さＬとは、次の理論式
で示される関係がある。

【００１０】Ｌ＝｛１／πσｒ（１−ａ／ｄ）｝・ｌｏ
ｇ（ｄ／ａ）・（Ｖ０／Ｖ−１） ここで、 Ｖ：第１，第２電極棒１，２間の出力電圧 Ｖ０：第１，第２電極棒間および第１，第３電極棒間に
印加される電圧 ｄ：第１，第２電極棒間の距離 ａ：電極棒の半径 σ：液体の電気伝導係数 ｒ：液面レベル計測装置の内部インピーダンス Ｌ：第１，第２電極棒が液体に浸かっている長さ レベル計測装置本体１８では、第１，第２電極棒１５，
１６間の出力電圧Ｖに基づいて、前記理論式に従って第
１，第２電極棒１５，１６が液体に浸かっている長さＬ
を算出するものである。

【００１１】前記理論式による液面レベルの算出には、
液体の電気伝導係数σが必要であるが、この電気伝導係
数σは、次にようにして算出されるものである。

【００１２】すなわち、液面レベルが、第３電極棒１７
の先端Ｌ１を越え、あるいは、先端Ｌ１を下回ると、第
１，第３電極棒間１５，１７の出力電圧Ｖｔが急激に変
化するので、これをトリガとして第１，第２電極棒１
５，１６間の出力電圧Ｖ１を取り込み、このときの液面
レベルＬ１（既知）と出力電圧Ｖ１とから前記理論式に
従って電気伝導係数σを算出するものである。

【００１３】電気伝導係数σは、液体の経年変化や不純
物の混入などによって変化するので、液面レベルが、第
３電極棒１７の先端Ｌ１を越える度に、あるいは、下回
る度に、トリガがかかって電気伝導係数σが自動的に再
計算され、再計算された電気伝導係数σを用いて液面レ
ベルが算出される。

【００１４】ところが、このように液面レベルが、トリ
ガ用の電極棒１７の先端のレベルになったときに、電気
伝導係数σを再計算するものでは、例えば、図６に示さ
れるように、液面レベルが、トリガ用の電極棒１７の先
端に達しない範囲Ａでしか変化しない場合、あるいは、
図７に示されるように、液面レベルが、トリガ用の電極
棒１７の先端を越える範囲Ｂでしか変化しない場合に
は、電気伝導係数σの再計算がなされず、このため、液
体の経年変化等に対応した補正がされず、液面レベルの
計測に誤差を生じるという難点がある。

【００１５】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、電極棒間の出力電圧に基づいて、理論式に従
って液面レベルを連続的に計測する液面レベル計測装置
において、液面レベルの算出に使用される電気伝導係数
の再計算を、液体のレベルに拘わらずできるようにし
て、計測の誤差をなくすことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【００１７】すなわち、請求項第１項に記載の本発明の
液面レベル計測装置は、計測対象範囲での液体のレベル
に応じて該液体に浸かるとともに、電圧が印加される複
数の液面レベル計測用電極と、前記液面レベル計測用電
極間の出力値と液体の電気伝導係数とに基づいて、予め
定めた算出式に従って液面レベルを算出する液面レベル
算出手段と、前記計測対象範囲での液体のレベルに拘わ
らず、該液体に一定長さに亘って浸かるとともに、電圧
が印加される電極部を有する複数の電気伝導係数計測用
電極と、前記電気伝導係数計測用電極間の出力値と前記
一定長さとに基づいて、前記算出式に従って液体の電気
伝導係数を算出する電気伝導係数算出手段とを備え、前
記電気伝導係数算出手段は、所要のタイミングで前記電
気伝導係数計測用電極間の出力値を取り込んで電気伝導
係数を算出し、前記液面レベル算出手段は、電気伝導係
数算出手段で新たに算出された電気伝導係数を使用して
液面レベルを算出するようにしている。

【００１８】請求項第２項に記載の本発明の電極は、長
手方向に延びる第１電極部と、前記第１電極部の一端側
の一定長さの部分を除いて該第１電極部を、絶縁物を介
して覆うように形成された第２電極部とを有している。

【００１９】また、請求項第３項に記載の本発明の液面
レベル計測装置は、請求項第２項に記載の電極の第１電
極部を電気伝導係数計測用電極とするとともに、第２電
極部を液面レベル計測用電極として請求項第１項に記載
の液面レベル計測装置を構成したものである。

【００２０】

【作用】請求項第１項に記載の本発明によれば、液体の
電気伝導係数を算出するための電気伝導係数計測用電極
は、計測対象範囲での液体のレベルに拘わらず、一定の
長さが浸かるように構成されており、所要のタイミング
で前記電気伝導係数計測用電極間の出力値を取り込んで
電気伝導係数を再計算し、再計算された電気伝導係数を
用いて液面レベルを算出するので、経年変化等に応じた
液面レベルの計測が行える。

【００２１】また、請求項第３項記載の本発明によれ
ば、一端側が一定長さ露出した第１電極部を電気伝導係
数計測用電極として、また、第１電極部を前記一端側を
除いて覆うように形成された第２電極部を液面レベル計
測用電極として使用することにより、一つの電極で電気
伝導係数計測用電極と液面レベル計測用電極とを兼用で
きることになり、液面レベル計測装置に必要な電極数を
低減できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面によって本発明について、詳細に
説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例の液面レベル計
測装置の構成図であり、図２は、図１の電極棒を示す図
である。

【００２４】この実施例の液面レベル計測装置は、計測
対象範囲における液面レベルの変動を、上述の理論式に
従って連続的に計測するものであり、しかも、液面レベ
ルの算出に必要な液体の電気伝導係数σの再計算を所要
のタイミングで、しかも、電極棒を少なくして行えるよ
うにするために、次のように構成している。

【００２５】この実施例では、２つの第１，第２電極棒
１，２を備えており、各電極棒１，２は、同一の構造で
あり、各電極棒１，２は、図２に示されるように、下端
部が一定長さＬ２に亘って露出するとともに、小径部が
上端側へ延びる第１電極部としての電気伝導係数計測用
電極部１ａ，２ａと、絶縁物３を介して前記電気伝導係
数計測用電極部１ａ，２ａを長手方向に沿って覆うよう
に形成された第２電極部としての液面レベル計測用電極
部１ｂ，２ｂとを有している。

【００２６】液面レベル計測用電極部１ｂ，２ｂは、図
１に示されるように、タンク４内の計測対象範囲Ｃにお
ける液体のレベルに応じて該液体に浸かるとともに、電
気伝導係数計測用電極部１ａ，２ａは、前記計測対象範
囲Ｃ内の液体のレベルに拘わらず、露出した一定長さＬ
２の部分が常に浸かるように設置されている。

【００２７】両電極棒１，２の液面レベル計測用電極部
１ｂ，２ｂ間および電気伝導係数計測用電極部１ａ，２
ａ間には、それぞれ電圧Ｖ０が印加されており、液面レ
ベル計測用電極部１ｂ，２ｂ間および電気伝導係数計測
用電極部１ａ，２ａ間の出力電圧をそれぞれ計測する第
１，第２計測部５，６が設けられている。

【００２８】第１計測部５の出力は、液面レベル算出部
７に与えられており、この液面レベル算出部７は、電気
伝導係数算出部８で算出される最新の電気伝導係数σを
使用して上述の理論式に従って、液面レベルを算出する
ものであり、算出された液面レベルは、表示部９に表示
されるようになっている。

【００２９】第２計測部６の出力は、電気伝導係数算出
部８に与えられており、この電気伝導係数算出部８に
は、トリガ信号発生回部１０から所要のタイミング、例
えば、一月毎にトリガ信号が与えられ、このトリガ信号
に応答して第２計測部６の出力、すなわち、電気伝導係
数計測用電極部１ａ，２ａ間の出力電圧を取り込み、既
知である一定の長さＬ２を用いて上述の理論式に従って
液体の電気伝導係数σを算出する。すなわち、この電気
伝導係数算出部８では、トリガ信号が与えられる度に、
電気伝導係数σを再計算するものであり、再計算された
最新の電気伝導係数σを液面レベル算出部７に与える。

【００３０】以上の構成を有する液面レベル計測装置の
動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

【００３１】先ず、電源を投入すると、電気伝導係数計
測用電極部１ａ，２ａ間の出力電圧を取り込んで液体の
電気伝導係数σを算出し（ステップｎ１）、液面レベル
計測用電極部１ｂ，２ｂ間の出力電圧を取り込んでステ
ップｎ１で算出された電気伝導係数σを用いて上述の理
論式に従って液面レベルを算出し（ステップｎ２）、算
出された液面レベルを表示部９に表示する（ステップｎ
３） 次に、トリガ信号の有無を判断し（ステップｎ３）、ト
リガ信号が無かったときには、電気伝導係数σの再計算
をすることなく、液面レベル計測用電極部１ｂ，２ｂ間
の出力電圧を取り込んで前回使用した電気伝導係数σを
用いて上述の理論式に従って液面レベルを算出し（ステ
ップｎ）、算出された液面レベルを表示部９の表示して
ステップｎ３に戻る（ステップｎ５）。

【００３２】ステップｎ３において、トリガ信号が有っ
たときには、電気伝導係数計測用電極部１ａ，２ａ間の
出力電圧を取り込んで電気伝導係数σを再計算し（ステ
ップｎ６）、液面レベル計測用電極部１ｂ，２ｂ間の出
力電圧を取り込んでステップｎ６で再計算した電気伝導
係数σを用いて上述の理論式に従って液面レベルを算出
し（ステップｎ７）、算出された液面レベルを表示部９
に表示してステップｎ３に戻る（ステップｎ８）。

【００３３】このように液体の電気伝導係数σを算出す
るための電気伝導係数計測用電極部１ａ，２ａは、計測
対象範囲Ｃでの液体のレベルに拘わらず、一定の長さＬ
２が常に浸かり、任意のタイミングで電気伝導係数σの
再計算が行えることになり、経年変化や不純物の混入な
どによる液体の電気伝導係数σの変化に基づく液面レベ
ルの計測誤差をなくすことができる。

【００３４】上述の実施例では、各１本の電極棒１，２
に、電気伝導係数計測用部１ａ，２ａおよび液面レベル
計測用電極部１ｂ，２ｂを形成したけれども、本発明の
他の実施例として、電気伝導係数計測用の電極棒と液面
レベル計測用の電極棒とを個別に設けてもよいのは勿論
である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液体の電
気伝導係数を算出するための電気伝導係数計測用電極
は、計測対象範囲での液体のレベルに拘わらず、一定の
長さが常に浸かり、所要のタイミングで電気伝導係数の
再計算が行えるので、経年変化や不純物の混入などによ
る液体の電気伝導係数の変化に基づく液面レベルの計測
誤差をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液面レベル計測装置の構成
図である。

【図２】図１の実施例の電極棒を示す図である。

【図３】図１の実施例の動作説明に供するフローチャー
トである。

【図４】従来例を示す図である。

【図５】液面レベル計測装置の構成図である。

【図６】液面レベル計測装置の問題点を説明するための
図である。

【図７】液面レベル計測装置の問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１，２ 第１，第２電極棒 １ａ，２ａ 電気伝導係数計測用電極部 １ｂ，２ｂ 液面レベル計測用電極部 ７ 液面レベル算出部 ８ 電気伝導係数算出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象範囲での液体のレベルに応じて
   該液体に浸かるとともに、電圧が印加される複数の液面
   レベル計測用電極と、前記液面レベル計測用電極間の出
   力値と液体の電気伝導係数とに基づいて、予め定めた算
   出式に従って液面レベルを算出する液面レベル算出手段
   と、前記計測対象範囲での液体のレベルに拘わらず、該
   液体に一定長さに亘って浸かるとともに、電圧が印加さ
   れる電極部を有する複数の電気伝導係数計測用電極と、
   前記電気伝導係数計測用電極間の出力値と前記一定長さ
   とに基づいて、前記算出式に従って液体の電気伝導係数
   を算出する電気伝導係数算出手段とを備え、 前記電気伝導係数算出手段は、所要のタイミングで前記
   電気伝導係数計測用電極間の出力値を取り込んで電気伝
   導係数を算出し、前記液面レベル算出手段は、電気伝導
   係数算出手段で新たに算出された電気伝導係数を使用し
   て液面レベルを算出することを特徴とする液面レベル計
   測装置。
2. 【請求項２】 長手方向に延びる第１電極部と、前記第
   １電極部の一端側の一定長さの部分を除いて該第１電極
   部を、絶縁物を介して覆うように形成された第２電極部
   とを有することを特徴とする電極。
3. 【請求項３】 請求項第２項記載の複数の電極の各電極
   の第２電極部は、計測対象範囲での液体のレベルに応じ
   て該液体に浸かるとともに、電圧が印加され、前記各電
   極の第１電極部は、前記計測対象範囲での液体のレベル
   に拘わらず、該液体に前記一定長さに亘って浸かるとと
   もに、電圧が印加され、 前記第２電極部間の出力値と液体の電気伝導係数とに基
   づいて、予め定めた算出式に従って液面レベルを算出す
   る液面レベル算出手段と、前記第１電極部間の出力値と
   前記一定長さとに基づいて、前記算出式に従って液体の
   電気伝導係数を算出する電気伝導係数算出手段とを備
   え、 前記電気伝導係数算出手段は、所要のタイミングで前記
   第１電極部間の出力値を取り込んで電気伝導係数を算出
   し、前記液面レベル算出手段は、電気伝導係数算出手段
   で新たに算出された電気伝導係数を使用して液面レベル
   を算出することを特徴とする液面レベル計測装置。