JPS60152934A - 液位および密度計 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、タンクや種類などの密閉容器に貯溜された
液体の密度および液位等を計測する液位および密度計に
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、この種の液位計および密度計は、第１図（４）お
よび（Ｂ）に示すようにタンク等の密閉容器１内に２本
のエアパージ管２，３を垂設し、このうち少なくとも１
本のエアパージ管２を貯溜液４中に浸漬させ、このエア
ーパージ管を介して貯溜液４中に吹き込む空気の圧力差
を差圧計５で測定し、液面レベルまたは液密度をめるも
のである。第１図において、符号６は流量計を示し、第
１図囚は液位計を、第１図（Ｂ）Ｆｉ密度計をそれぞれ
表わす。

上記密度計の両エアＡ−ジ管２，３の開口端間距″離ｄ
は常に一定である。

しかしながら、エアノぞ−ジ管２，３は密閉容器１に固
定されて設置されるため、測定できる液量に制限が生じ
易く、特に、異なる密度の液体が層状に貯溜されている
場合には、貯溜液の液密度や液面レベルの測定は困難で
あった。

また、エアパージ管２．３からのエアーの吹き込みによ
シ、エアパージ管２，３の液浸漬部でバブリングが生じ
、エアパージ管２（３）の開口端付近に析出塩７が、第
１図（Ｃ）に示すように、発生し易く、この析出塩が長
時間使用によりエアパージ管２（３）を閉塞し、密度や
液面レベルの測定が不可能になることがあった。

〔発明の目的〕

この発明は上述した点を考慮し、計測管内でリフトさせ
られる液体の垂直方向の圧力差を測定することによって
、密閉容器内に存在する貯溜液の密度および液面レベル
を広範囲にわたって正確に測定することができる液位お
よび密度計を提供することを主な目的とする。

この発明の他の目的は、密閉容器内に密度が異なる液体
が層状に貯溜されている場合、各層の液体の密度、層の
厚さ、および液面レベルを測定することができる液位お
よび密度計を提供するととである。

〔発明の概要〕

上述した主な目的を達成するために、この発明に係る液
位および密度計は、タンクや種類等の密閉容器内に貯溜
された液体の密度および液位等を、液体の垂直方向の圧
力差によって測定するものにおいて、前記密閉容器の頂
部から内部に入シ、貯溜液中に立設された計測管と、上
記計測管の２定点間の差圧を測定する第１の差圧計と、
上記２定点のうちの一方の定点と密閉容器内空間との差
圧を測定する第２の差圧計と、前記貯溜液を計測管内で
リフトさせる排気装置に連通可能となるように上記計測
管に設けられた排気量調整弁と、との調整弁よシ下で前
記２定点より上方の計測管内を密閉容器内に連通可能な
液パツク用バイパス管とを備え、前記計測管内の気体を
排気することによって液柱をリフトさせ、前記各差圧計
に生ずる差圧を測定することによシ、貯溜液の密度、液
面レベルを測定するようにしたものである。

以下、この発明に係る液位および密度計の好ましい実施
例について説明する。

第２図はこの発明の液位および密度計の測定原理図であ
って、図中符号１０はタンクや種類等の密閉容器を示し
、この密閉容器１０内に例えば核燃料再処理用の硝酸ウ
ラン溶液などの液体１１が貯溜される。上記密閉容器１
０にはストレートな計測管１２がほぼ垂直に立設される
。この計測管１２は密閉容器１００頂壁を貫いて内部に
入り、その先端は容器の底壁近傍で開口している。

一方、計測管１２には軸方向に異なる２定点Ａ。

８間の圧力差を測定する第１の差圧計１４と、一方の定
点Ｂと密閉容器１０内空間の圧力差を測定する第２の差
圧計１５とが設けられ、計測管１２の上部には排気量調
整弁１６が設けられる。この調整弁１６を介して計測管
１２６図示しない排気装置に接続され、排気装置の作動
によし計測管１２内が負圧になり、貯溜液が計測管１２
内をリフトするようになっている。

前記排気量調整弁１６の下方からリフト液パンク用のバ
イパス管１８が分岐されてお夛、このパイパス管１８ハ
途中に設けられたバイパス弁１９を介して密閉容器１０
内頂部に接続される。

次に、この液位および密度計による液面レベルおよび液
体密度の測定原理について説明する。

初めに、計測管１２の２定点Ａ、Ｂ間の固定距離をｈと
し、定点Ｂと液面レベルとの間の距離をｈ□とし、貯溜
された液体１１の密度をρとする。

そして、密閉容器１０内に貯溜された液体１１の密度お
よび液位を測定する場合、バイパス弁１９を閉じて排気
量調整弁１６を開き、排気装置を作動させて計測管１２
内の気体を排気する。この排気によシ計測管１２内は負
圧になシ、液柱が上昇する。

上昇する液体１１が定点Ｂに達すると、第１の差圧計１
４が２定点Ａ、Ｂ間の圧力差を検出し、その検出値は第
３図に示すように表わされる。２定点Ａ、Ｂ間の圧力差
が一定になると、液柱の頂部は定点人を超えたことがわ
かる。このときの圧力差ΔＰ１は次式で表わされる。

ΔＰ１　＝ρｙｈ　・・呻・・・・・・（１）ただし、
ｔは重力加速度である。

この第１式よシ、密閉容器１０内に貯溜された液体の密
度をめることができる。

また、計測管１２内を上昇する液体が定点Ｂを超えると
、第２の差圧計１５は一定値を示す。その差圧をΔＰ２
とすると、 ΔＰ　−ρ？ｈ　・・・・・・・・・　（２）−１ で表わされる。

したがって、前記第１式および第２式により、ｈ□をめ
ると、 とな）、ｈｌすなわち密閉容器１０内の液面レベルを外
部から容易にめることができる。

測定終了後にはバイパス弁１９を開くことによシ計測管
１２内を上昇した液柱は下降し、液面レベル位置まで戻
される。

次に、この発明の液位および密度計の第１変形例を第４
図を参照して説明する。

この第１変形例に示されたものは、密閉容器内に貯溜さ
れる液体１１の密度が異なシ、貯溜液が層状に貯えられ
るとき、各液体の密度ρ０．ρ２．液位および層の厚さ
を測定し得るようにしたものであシ、第２図に示した液
位および密度計と同一部分には同じ符号を付し、説明を
省略する。

すなわち、第１変形例の液位および密度計は第２の差圧
計１５によシ、定点人よシ上方の定点Ｃと定点Ｂとの圧
力差を選択的に測定できるようにしたものである。第２
の差圧計１５による測定箇所の選択は切換弁２０ｍ　、
　２０ｂによシ行なわれる。上記定点Ｃの位置は、定点
Ａから定点Ｃに至る高さが密閉容器１０の全高よシ大き
くなる位置が望ましい。

また、計測管１２は密閉容器１０内に貯溜される液体１
１ヲ層状にセパレートした状態でそのまま収容できるも
のでなくてはならない。このために、密閉容器１０内に
位置する計測管１２の液体浸漬部には、第３図（４）、
　（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すように軸方向に延びるスリ
ット２２ａ、２２ｂ、２２ｃが開閉自在に形成される。

このうち、第３図（４）は二つ割りの半管構造とし、両
生管２３　ａ　、　２３　ｂを開閉自在に閉じ得るよう
にしたものである。第３図（Ｂ）は２重管構造としたも
ので、内管２４ａに対し外管２４ｂを相対的に回転自在
とし、外管２４ｂを回転させることによシスリット２２
ｂの位置合せを行ない、スリン）２２ｂを開閉できるよ
うにしたものである。また、第３図（Ｃ）に示したもの
は、計測管１２に形成されたスリン）２２ｃをカバー５
で開閉自在に積りようにしたものである。第３図（４）
〜（Ｃ）に形成されたスリン）２２＆１２２ｂ１２２ｃ
は測定時には閉じられ、貯溜液から遮断される。

さらに、計測管１２の貯溜液浸漬部は第３図［有］）に
示すように、伸縮ベローズがで形成し、測定時に伸縮ベ
ローズがを伸長させるようにしてもよい。

また、計測管１２にスリットを設ける代シに、計測管１
２の先端を密閉容器１０内で全高さにわたシ上下方向に
スライｒ自在に支持してもよい。この場合には、バイパ
ス管１８などは計測管１２のスライドを吸収できるもの
でなければならない。

次に、この液位および密度計によって、液密度が異なる
２層の液体の密度および液位の測定について説明する。

密閉容器１０内に貯溜された液体１１のうち上層の密度
１層厚をρ１．Ｈ□とし、下層の密度１層厚をρ２１Ｈ
２とする。

密閉容器１０内に貯溜された液体の密度および液位を測
定する場合、第２図に示したものと同様バイパス弁１９
を閉じ、排気量調整弁１６を開き、計測管１２内の気体
を排気する。この排気によシ計測管１２内が負圧になシ
、液柱が上昇する。

計測管１２内の液柱上昇時に、第１および第２の差圧計
１４　、１５により、２定点Ａおよび８間の差圧ΔＰ１
．定点Ｂと密閉容器１０内との差圧ΔＰ２を測定する。

液柱の上端が定点Ｂを超えると、２定点Ａ、Ｂ間の差圧
ΔＰ１は第６図に実線で示すように次第に上昇し、液柱
上端が定点Ａに達すると、平原状態に入る。この平原状
態は貯溜液の境界層が定点Ｂに達する（点ａから点すに
到る）まで続く。点すから点Ｃに至る立上がシ状態は、
２定点Ａ、Ｂ間に境界層が存在することを示し、この境
界層が定点Ａに達すると、再び平原状態に入シ、この平
原状態は点Ｃから点ｄで示される。

しかして、第１の差圧計１４が点ａから点すの平原状態
にあるとき、差圧ΔＰ１がΔＰ＆であるとすると、前述
した第１式より、 ΔＰａ＝ρｌｉｈ　・・・・・・・・・・・・　（４）
が得られ、この第４式よυ貯溜液上層の液体の密度ρ１ がまる。

また、第１の差圧計１４が点Ｃから点ｄに至る平原状態
にあるとき、差圧がΔＰｂであると、前述した第１式を
適用すると、同様にして貯溜液下層の密度ρ２がまり、
ρ２は次式で表わされる。

一方、境界層が計測管１２の定点Ｂに達したとき、切換
弁２０ａ、２０ｂを切換え、第２の差圧計１５により定
点Ｂ、Ｃ間の差圧ΔＰ３を計測する。境界層が定点Ｂに
達したか否かは、第６図に示される折線グラフを確認す
ることによシ行なわれる。す表わち、境界層が定点Ｂに
達すると、第６図のグラフで折点すの位置に来る。この
とき、第２の差圧計１５で計測管１２の定点Ｂ、Ｃ間の
差圧ΔＰ３をめると、 ΔＰ３二ρ１　ｉ）Ｉ、　・・・・・・・・・・・・・
・・　（７）となり、この第７式より貯溜液上層の層厚
町をめることができ、次式となる。

また、計測管１２内を上昇する液柱の上端が定点Ｂを超
えるまでは、第２の差圧計１５によシ定点Ｂと密閉容器
１０内空間との差圧ΔＰ２を継続的に測定する。

液柱の上端が定点Ｂを超えても、第２の差圧計１５によ
る読取値ΔＰ２が変動しない場合には、定点Ｂと密閉容
器１０内の液面レベルとの間に境界層が存在しないこと
を意味する。このときには、差圧ΔＰ２は ΔＰ２＝ρ１・ｆ　＊　ｈｌ　・・・・・・・・・・・
・　（９）で表わされる。ここに、ρ１．ΔＰ２は既知
であるので、第９式よりｈｌをめることができ、密閉容
器１０内の液面しくルを外部からめることができる。

一方、第２の差圧計１５の読取値ΔＰ２が変動する場合
には、液柱の上端が定点Ｂに達したときの差圧ΔＰ２１
を測定する。この場合には、定点Ｂと密閉容器１０内の
液面レベルとの間に境界層が存在することを意味する。

したがって、第２の差圧計による差圧ΔＰ２□は、 ΔＰ２１＝ρ１デ馬十ρ２？（ｈｌ−Ｈｌ）・・・・・
・・・・・・・　（１０ しかして、ρ□、ρ２は第５式、第６式によ請求めるこ
とができ、Ｈｌは第８式によりめられているので、この
ρ１．ρ２．Ｈ１および第１０式からｈ工をめることが
でき請求められｆｃｈ、は次式％式％ また、密閉容器１０内に貯溜される液体１１°が三層以
上に層形成される場合も同様にしてめられる。

しかして、貯溜液が何層構造であるかは、第１の差圧計
１４の折線グラフ（第６図参照）によシ確認することが
でき、各層の液体密度は第１の差圧計１４によシ測定さ
れ、各層の層厚は上記第１の差圧計１４によシ得られた
液体の密度と第２の差圧計１５により定点Ｂ、Ｃ間の差
圧測定によシ計測することができる。また、密閉容器１
０内の液面レベルは第２の差圧計１５による定点Ｂと密
閉容器１０内の差圧ならびに第１の差圧計１４による液
体の密度、第２の差圧計１５による各層の層厚を測定す
ることによりめることができる。なお、２定点Ａ、Ｂ間
の距離はできるだけ短い方が好ましい。

第７図はこの発明の第２変形例を示すものである。

この第２変形例に示された液位および密度計は第２の差
圧計１５の差圧測定を計測管１２内の定点Ａと密閉容器
１０するいは定点Ｃとの圧力差を測定するようにした点
が第１変形例に示したものと基本的に相違し、それ以外
の構成は第１変形例の液位および密度計と実質的に同一
であるので、同じ符号を付し、説明を省略する。

この第２変形例に示された液位および密度計も、第１変
形例に示したものと同様、密閉容器１０内に貯溜された
液体１１の密度が異なり、液体１１が複数層に分かれて
層状に貯溜される場合にも、各層の液体の密度９層厚、
液面レベルを外部から測定することができる。

なお、第１および第２変形例においては、計測管１２内
の定点Ｃと定点ＡまたはＢの圧力差を第２の差圧計１５
で測定する例について説明したが、上記圧力差は第３の
差圧計を設けて、この差圧計で測定するようにしてもよ
い。この場合には切換弁は不要になる。

また、上記切換弁２０ａ、２０ｂは２個の開閉弁を使用
した例について説明したが、三方切換弁を使用すれば、
必ずしも２個設ける必要がなく、１個でもよい。

さらに、各実施例では、密閉容器１０の断面積に較べ、
計測管の直径を拡大して示したが、計測管の直径は密閉
容器の断面積に較べると非常に小さい。

〔発明の効果〕

以上に述べたようにこの発明に係る液位および密度計に
おいては、密閉容器に立設された計測管内をリフトせし
められる液体の垂直方向の圧力差を２定点間および上記
２定点のうちの１方の定点と密閉容器内空間との間で測
定することにより、密閉容器内に貯溜された液体の密度
および液面レベルを外部から正確にかつ広範囲にわたっ
て測定することができる。したがって、密閉容器内に核
燃料再処理用溶液等の放射性を帯びた液体が貯溜されて
いる場合でも、密閉容器内の液位および密度を有効的に
１１１定することができる。

また、２定点のうちの１方の定点と上記２定点よシ上方
に位置する点との圧力差を測定することができる場合に
は、前記２定点間、１方の定点と密閉容器内空間との間
、および前記２定点の１方とこれより上方に位置する点
との間の圧力差を測定することにより、密閉容器内に密
度が異なる複数層の液体が貯溜されていても、各層の液
体の密度９層厚、液面レベルを測定することができる。

また、計測管内は測定時に負圧に保たれ、貯溜液中に空
気を吹き込むことがないから、計測管内にスケールが付
着することが少なく、測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図（６）および（Ｂ）は従来の液位針および密度計
をそれぞれ示す図、第１図（Ｃ）は上記液位針および密
度計に用いられる測定管に付着されるスケールの付着状
態を示す図、第２図はこの発明に係る液位および密度針
の一実施例を示す測定原理図、第３図は上記液位および
密度計に組み込まれた差圧計によ請求められた２定点間
の圧力差を示すグラフ、第４図はこの発明の第１変形例
を示す測定原理図、第５図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）および（
Ｄ）は第１変形例に示された液位および密度計の計測管
のうち、密閉容器内に位置する部分の管構造をそれぞれ
示す図、第６図は第１変形例の液位および密度計にょシ
測定された２定点間の圧力差を示すグラフ、第７図はこ
の発明の第２変形例を示す図である。 １０・・・密閉容器、１１・・・液体、１２・・・計測
管、１４・・・第１の差圧計、１５・・・第２の差圧計
、１６・・・排気量調整弁、１８・・・バイパス管、２
０ａ　、　２０ｂ・・・切換弁、人、Ｂ・・・定点。 出願人代理人　波　多　野　入 箱１図 （Ａ）　（Ｂ） 第２図 第８図 第６図 吟ｒａ”１（ｔ） 第４図 第５図 （Ｃ）　（Ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タンクや種類等の密閉容器内に貯溜された液体の密
   度および液位等を、液体の垂直方向の圧力差によって測
   定する液位および密度計において、前記密閉容器の頂部
   から内部に入シ貯溜液中に立設された計測管と、上記計
   測管の２定点間の差圧を測定する第１の差圧計と、上記
   ２定点のうちの一方の定点と密閉容器内空間との差圧を
   測定する第２の差圧計と、前記貯榴液を計測管内でリフ
   トさせる排気装置に連通可能となるように上記計測管に
   設けられた排気量調整弁と、この調整弁より下で前記２
   定点よシ上方の計測管内を密閉容器内に連通可能な液バ
   ツク用バイパス管とを備え、前記計測管内の気体を排気
   することによって液柱をリフトさせ、前記各差圧計に生
   ずる差圧を測定することにより、貯溜液の密度・液面レ
   ベルを測定するようにしたととを特徴とする液位および
   密度計。 ２、第２の差圧計は２定点のうちの一方と、計測管の排
   気量調節弁下方位置との２点間差圧を測定可能に設置さ
   れた特許請求の範囲第１項に記載の液位および密度針。 ３．２定点のうちの一方と、第２の差圧計に通じる排気
   量調節弁下方位置までの垂直方向の高さは、密閉容器の
   全高大きくなるように設定された特許請求の範囲第２項
   に記載の液位および密度計。 ４、計測管は貯溜液に浸漬する部分に軸方向のスリット
   が開閉自在に形成され、上記スリットは液り７ト時に閉
   塞される特許請求の範囲第１項に記載の液位および密度
   計。 ５、計測管は下端が密閉容器の頂部近傍から底壁近傍に
   向って伸縮自在あるいはスライＰ自在に形成され、液り
   ７ト時に前記計測管下端は密閉容器の底壁近傍で開口し
   ている特許請求の範囲第１項に記載の液位および密度針
   。