JPS6044610B2 - 液体レベルゲ−ジ組立体の観測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブラックパーツ（Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ）式液
体レベルゲージ組立体の観察装置に関する。

発電などに使用されている最近のボイラの発生する高
い圧力に耐えるように設計された営業上重要な形式の液
体レベルゲージ組立体は、閉回路テレビジョン（ＩＴＶ
）を介して遠隔点から観測されるようになつており、ブ
ラックパーツの米国特許第２、０２４、８１５号および
同第２、１１５、８９吟に開示されているいわゆる「２
色」原理を使用していフる。

このブラックパーツ式ゲージは、観測者が水蒸気で満た
されたゲージで満たされたものと誤認するという危険（
大きな災害を与える爆発事故に通じることが多い）をほ
ぼなくすことができ、この分野では非常に重要な貢献を
している。ボイラ規格では、誤つた読みを行い得ないよ
うに水面レベルを直接観測すること要求している。

実際のレベルを明瞭に表示するには、ゲージ全体を？射
することが重要である。ゲージが多ボート式であつて、
観測を閉回路テレビジョンで行なう場合、ゲージとカメ
ラの間に一連の屈折プリズムを含むディスプレイ兼焦点
合わせ装置を設置し、ゲージボートからの光をカメラの
レンズへ直接向けるのが普通である。しかしながら、ゲ
ージを直接観測しようと、挿設した上記のようなディス
プレイ兼焦点合わせ装置を介して観測しようと、ゲージ
のチューブあるいはボートを通して投射された光に加え
てディスプレイの前部も照射しなければならない。この
ような照明を、以下、前部照明と呼ぶが、これは水面レ
ベルの実際の位置を明瞭に表示するのに必要である。閉
回路テレビジョンで観察する場合、普通、前部照明には
一連のランプ（普通は６００〜７００ワットである）を
必要とする。また、閉回路テレビジョン観察では、多色
ゲージ・システムを使用せずに、水蒸気域ではゲージ・
ボートを通してＴＶカメラに白色光を投射し、水域では
観察ボートを通る観測線から側方に白色光を屈折させ、
水蒸気域を明るく、水域を暗く見せるのが慣例である。
従来の前部照明システムでは、照射されている水蒸気含
有部分とその周囲のゲージ構造あるいはディスプレイ構
造のコントラストがもともと弱いのであるが、適切な前
部照明を行なつていない場合、特に暗く無照明の水含有
部分すなわちボート区域では、ゲージの水含有部分を水
蒸気含有部分．の相対長さが良くわからないのである。

本発明の目的は、コントラストが強く、ゲージの読取り
を容易にする、上記のゲージ・システムのための改良前
部照明装置を提供することにある。本発明の関連した目
的は、ゲージ・システムの水含有区域すなわち暗いボー
トまたはチューブ区域に前部照明を集中させ、水面上方
の水蒸気域では、ゲージまたは屈折スクリーンの前面は
暗く、ボートは明るく照射され、一方、水域では、ポー
η卜が暗くなり、ゲージまたはディスプレイ構造の前面
が照射されるような装置を提供することにある。

この装置の全長にわたつて照射された部分が存在するが
、コントラストは強くなる。本発明の他の目的は、信頼
性力塙く、前部照明用の光源を別に必要とせず、エネル
ギを節約でき、それに相応して運転経費が低く、しかも
ディスプレイの水蒸気、水部分のコントラストについて
さらに改善を行なつた改良液体レベルゲージ照明装置を
提供することにある。

本発明の他の目的、利点は本願明細書の説明を全体的に
検討することによつて当業者であれば明らかとなろう。

） 図に示したように、液体レベルゲージそのものはＣ
ａｒｄｎＯの米国特許第２，９１２，８印号やＢｒｕｎ
ｉ等の米国特許第２，９４９，０３１号に開示されてい
る多ボート式のものであるが、このゲージが連続表示式
のものであつてもよく、その詳細は本発明の構・成要件
ではない。たた七、光屈折式でなければならないが、そ
れについては後に言及する。ブラツクバーン原理は本発
明の実施には不可欠である。ブラツクバーン式ゲージで
は、すべて、１２で示すような本体が金属で作つてあり
、設計圧力に耐゛えるに充分な強度を備えている。本体
１２には垂直の水通路１０が設けてある。本体１２の横
断面は全体的に台形である。ゲージが図示の多ボート式
の場合、垂直方向に隔たつた位置で本体１２の中央部を
貫いて複数の水平方向の横通路１４が設けてある。横通
路１４は水通路１０と交差し、各横通路の端は、本体の
非平行前、後面に向つて開いた端ぐり孔１５，１６とな
つている。前部端ぐり孔１５の軸線はゲージの前面に対
してほぼ直角であり、後部端ぐり孔１６の軸線はゲージ
後面に対して直角となつている。対となつている前後端
ぐり孔の各々はその軸線が１つの横通路１４の軸線と交
差するような位置にある。各端ぐり孔には留めプレート
２２，２４によつて厚い円筒形の窓１８，２０が保持さ
れている。前部留めプレート２２は観測ボートを形成し
ており、窓間の内部区域の構成するプリズム形室をこの
加速ボートを通して観察することができる。高圧多ボー
ト式ゲージを本発明に関連してこれに図示してあるが、
同様の光学的原理で作動する周知の連続表示式ゲージも
本発明を実施するのに使用できることは了解されたい。
連続表示式のブラツクバーン・ゲージの場合、隔たつた
観測ボートの代りにゲージの作動部分の全高にわたつて
延びる細長い帯型の窓が設けられる（ブラツクバーンの
米国特許第２，０２４，８１５号およびＧＯＯｄの米国
特許第２，５７３，００６号を参照されたい）。通路１
０はその上端をニップル部２５などによつて水管ボイラ
の蒸気ドラムの上部のような水蒸気域に接続するように
なつており、同様の接続ニップル２６が通路下端に設け
てあつて水域に接続するようになつている。

３０で示すような複数の電気ランプからなる適当な照明
装置が配置してあり、焦光レンズ装置３２の助けによつ
て後部から各プリズム形水域に円柱形の光束を投影する
ようになつている。

水蒸気の屈折率は比較的小さいので、水蒸気のみを含む
横通路１４またはその一部に向けられた光は、鎖線３３
で示すように、比較的まつすぐな経路をたどつて対応し
た外側の窓１８を通過する。

しかしながら、横通路１４に水が入つている楊合には、
回折率が大きくなるので、水を通つた光は側方に屈折さ
せられる。本発明を実施するに際して、ゲージは水で屈
折した光のすべてあるいはかなりの部分が前部窓を通過
し、鎖線３５で示すように片側にそれた方向に出射する
ように設計する。大型ボイラで使用するようなブラツク
バーン式ゲージは普通は閉回路テレビジョンによつて観
測される。

制御ステーションが蒸気ドラムからかなり隔たつたとこ
ろに設置してあるからである。このようなテレビジョン
・システムのカメラは概略的に４０で示してある。この
カメラは視界の狭いレンズ部４２を備えている。水蒸気
のみを通過してきた光束は、すべて、鎖線３３で示すよ
うにほぼまつすぐに出射してレンズ４２に入射する。そ
の結果、その光の明るい白色像が受像器の観測スクリー
ンに伝えられる。鎖線３５の方向にそれた光はカメラて
は見えず、そのボートは受像器の観測スクリーンには暗
く映る。鎖線３５に沿つてそれた光束はそれでもかなり
強い光である。

このそれた光束をゲージの水含有区域におけるディスプ
レイの面に投影してそれを照射するように鏡４５が設け
てある。ゲージそのものを直接見た場合、この光束が暗
いボートを含む区域の前面を照射しているのが見えるは
ずである。したがつて、観測スクリーンには、ゲージの
全長が映ることになる。これは、水域上方のボートがす
べて明るく照射されており、水面下のボートがゲージま
たは観測構造の照射された面で囲まれた暗い円として示
されるからである。明らかなように、カメラからそれた
光束は上述のように水含有区域においてゲージ前面に反
射させられるので、この反射光束で行なわれる前部照明
の上限は水面レベルの変動につれて上下に移動する。こ
うして、ボートが明るい場合、このボートを囲むゲージ
前部は周囲光による照明を受けているから、コントラス
トは最高となる。一方、水面レベル下方では、ボート（
窓部分）が暗く見え、ゲージそのものの前部は反射光で
前部照射をなされ、完全に逆であるが瞬時に観測できる
異なつた程度の最高コントラストを達成するのみならず
、水面の変動に応じて前部照明の上限が上下に移動する
につれてゲージそのものの面において照射されたボート
の数が変化することによつて与えられた表示に重なつて
付加的なレベル表示を与える。所与のボートの背後に水
がある場合、そのボートおよびそこから下のボートのす
べては暗くなり、この暗いボート区域に前部照明が反射
されるが、水面レベルが下降すると、そのボートは明る
くなり、前部照明が下降してこの明るくなつたボートま
わりのゲージ前面を暗くする。水面レベルが上昇すると
きにはこの逆の作用が生じる。更に、この区別性が良好
で、非常に絵画的な可変二重照明効果（水面レベル上方
ではボートのみ照明、水面レベル下方では前部照明のみ
）は２つの照明形態の組合わせ効果によつて常にゲージ
全長にわたつて与えられ、観測者はゲージの水を含ａむ
割合いを瞬時に識別することができる。

ゲージ前面とカメラの間にこの分野では周知の別の観測
構造を使用し、カメラ光電管のレンズに向つてレンズの
上方あるいは下方にあるボートから出射した光束を３３
で示す方向で垂直方向上方・あるいは下方に移動させる
ことによつてテレビジョン像の輝度を向上させると好ま
しい。この周知の形式の観測構造は実際に全ゲージ・シ
ステムの一部となつており、ここで使用した１ゲージョ
、１ディスプレイ構造．などの用語の意味に含まれノる
ものである。このような周知の観測構造が４４で概略的
に図示してあり、これは垂直方向に配置したプリズムか
らなり、レンズ４２の下方にある各ボートに１つずつプ
リズムが設けられ、また、レンズ４２の上方にある各ボ
ートに１つずつプリズムが設けられる。

各プリズムに対応するボートからの光束３３は、レンズ
に向けるに必要な程度まで垂直方向で上下に屈折させる
ように位置させてある。この別体の観測構造を使用した
場合、鏡４５はもちろん適正な角度に傾けられた水含有
区域においてゲージを照射する。水含有区域からの側方
へ屈折した光束３５は観測構造４４の一側面を通過し、
この観測構造は光束３５からカメラレンズを遮光すると
いう付加的な機能を果たす。また、明らかなように、鏡
４５は平面鏡でも、ディスプレイ構造の所望区域に光を
集中させるように成形、位置決めした幾分凹の焦点合わ
せ鏡であつてもよい。上述したように、カメラ４０およ
び鏡４５は概略的に図示してある。ゲージ・カメラ、鏡
間の距離は物理的な環境に応じて必然的に変わり、距離
の差をカメラ焦点、鏡の位置、寸法などによつて光学的
に容易に補正するのはもちろんである。ありそうな構造
上の弊害に加えて充分に考慮せねばならない環境条件の
１つはボイラの，熱である。この熱で各部品を密接に位
置決めすることが難しくなる可能性がある。しかしなが
ら、ボイラ可動中にブラツクバーン式ゲージを観測する
ための閉回路テレビジョンを設けることに関連してこの
ような要因は周知のこであり、その解決ｌは当業者にと
つて容易であ。また、テレビジョン式観測システムを図
示し、説明してきたが、本発明が光学的伝達システムな
どの他の観測システムと一緒に使用することもでき、ま
た、ゲージ構造あるいは観測構造が直接観察しようとす
る場合にも使用できることは了解されたい。

本発明の好ましい実施例を説明してきたが、本願特許請
求の範囲の精神、範囲から逸脱することなく種々の変更
、修正をなし得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する際に使用するようになつてい
る形式の多ボート式液体レベルゲージの斜視図である。 第２図は第１図のゲージの水平断面図であり、テレビジ
ョン観測カメラ、ディスプレイ構造、ディスプレイ構造
の観察面を照射する鏡を概略的に示す図である。図面に
おいて、１０・・・・・・通路、１２・・・・・本体、
１５，１６・・・・・端ぐり孔、１８，２０・・・・・
・窓、２２，３４・・・・・・留めプレート、２５，２
６・・・・ニップル、３０・・・・・・ランプ、３２・
・・・・・集光レンズ、３３，３５・・・・・・光束、
４０・・・・・テレビジョンカメラ、４４・・・・・・
観測構造、４５・・・・・・鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 整合した前部および後部の窓と、前部ディスプレイ
   区域と、前記後部窓に光を投射する後部照明装置とを有
   し、更に内部に光を屈折させるプリズム状流体ゲージ通
   路を有するブラックパーツゲージであつて、前記液体ゲ
   ージ通路が前記窓を通して見ることができ、かつ液体が
   前記窓の間の前記通路内のあるレベルにある時、前記後
   部照明装置からの光を前記前部窓を通して２本の光束し
   て外方に通すようになつており、これら２本の光束の一
   方を液体を通過した光で形成し、液体の上方の空間を通
   過した光によつて形成された他方の光束から離れるよう
   に側方に屈折させるようになつているブラックパーツゲ
   ージと、前記光束の一方のみを観察するように設置した
   カメラとを包含する、ブラックパーツ式液面レベルゲー
   ジ組立体用の細長い観察装置において、前記光束の他方
   のみを遮断し、かつ前記ディスプレイ区域を照射するよ
   うにこのディスプレイ区域に向けて反射してそこを照射
   する反射装置が設けられていることを特徴とする液体レ
   ベルゲージ組立体の観察装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の液体レベルゲージ組立
   体の観察装置において、前記カメラが前記液体上方の空
   間を通過した光束のみを観察するように設置してあり、
   更に、液体を通過した光によつて形成された光束が液体
   レベルより下方のディスプレイ区域部分に反射され、そ
   れによつて、液体レベル上方の空間を通過した後に前記
   カメラによつて観測された光束によつて与えられる表示
   に加えて、前記反射された光束による前記ディスプレイ
   区域の照明の範囲が液体レベルの表示を行なうことを特
   徴とする液体レベルゲージ組立体の観察装置。