JPS61251718A - 容器の充填率測定方法及びその装置 - 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】 産業上の利用分野 法、及び容器の充填率測定装置に関する。

従来の技術 従来、タンク内に入っている液体や流動体、あるいはホ
ッパー内に入っている粉体等の残量を測定する方法ある
いは装置として次に述べる様なものがあった。

先ず液体を測定する方式として、タンクの頭部より挿入
した測定棒に付着した液体の位置にょシ判断する方法と
、液体の表面に浮かべたフロートの位置によって判断す
るフロート式と、タンクの外壁に設けられ、タンク内と
連通したパイプの透明部分の位置によって判断する液面
計とがあった。

次に、液体と流動体、いずれも測定出来る方式として、
超音波あるいは光を用いて、液体、流動体の表面で反射
してもどって来る往復時間を測定し、残量を知る超音波
あるいは光式があった。

さらに、液体、流動体、粉体のいずれでも測定出来る方
式として、物質の表面に検知棒を接近させ、ある所定の
静電容量になった時の値の比誘電率及び静電容量変化に
より残量を知る静電方式があった。

発明が解決しようとする問題点 以上の各々の測定方法あるいは装置は次に述べる種々の
問題点を有していた。

先ず、測定棒を使用する方法は液体が劇薬であると、測
定には不向きであること、タンクの高さが高い場合測定
者がタンクの上部に上る必要があシ、測定に危険が伴う
と共に測定棒が長くなシ測定が困難であること等の問題
点を有していた。

又、フロート式の場合はフロートが液体の表面の上下変
化に追従して確実に浮いている必要があり、フロートと
の連動機構の動作が常に円滑である必要があシ、長期間
の使用によりその円滑性が損われ、測定誤差が生じるこ
と、タンクの高さが高い場合はフロートの上下動の量が
大きくなシ測定しにくいこと等の問題点を有していた。

又、液面計の場合は、タンクの外壁に高さに合せて設け
るため、タンクの高さが高くなるほど取付及び保守管理
に手間を要する問題点があった。

又、超音波あるいは光式は液体や流動体をタンク内でか
く押している時には、表面が平らで無く、超音波や光が
乱反射して測定が出来ないこと、タンク内に液体、流動
体を流入、あるいは多少排出した直後は表面に波が生じ
、静まるまで測定を待つ必要があること等の問題点を有
していた。このことは測定棒を用いた方式、フロート式
、液面計の場合にも同様なことが言える。

又、静電方式は充填物が引火性の強い液体の場合は火災
の原因になること、流動体、粉体の場合は検知棒にそれ
等が付着し測定誤差を生じること等の問題点を有してい
た。

さらに、以上述べたいずれの方式も、液体、流動体、顆
粒、粉体、若しくはこれ等の混合物のすべての測定に使
用出来ない問題点を有していた。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とすることは、液体、流動体、顆粒、粉体、あるいは
、これ等を混合したいずれの物質でありても、安全で、
正確に、且つそれ等の表面が平らで無くても、タンク、
ホッパー内等の容器内の残量、即ち、充填率を測定出来
る方法及びその測定装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 先ず、第１の発明の充填率測定方法は、空の時と、充填
物質を流入した時との容器内の気体を排出して第１の圧
力にした後、その容器内に単位時間当りの流量が一定の
気体を流入し、前記容器内の圧力が第２の圧力になるま
での時間を夫々測定し、その時間により容器内の前記充
填物質の充填率を測定する方法である。

次に、第２の発明の充填率測定装置は、充填物質を流入
する流入口と、その充填物質を排出する排出口とを有し
た容器内の気体を排出する排出機構と、負圧状態の容器
内に流入する気体を単位時間当りの流量を一定にする定
常流機構と、前記容器内の圧力を測定する圧力測定機構
と、前記圧力が第１の圧力から第２の圧力に変化する時
間を測定するカウンターとで構成される。

実　　　　施　　　　例 以下図面に示した実施例にもとすいて本発明の詳細な説
明をする。

第１図は本発明の一実施例を示すタンクの充填率測定装
置である。

大地に設置したタンク１の下端には例えば原油Ａを流入
する流入口２と、それを排出する排出口３とが夫々設け
てあシ、パルプ４．５によって原油の流入、排出を行っ
ている。タンク１の上部には空気抜き孔６が形成してあ
シ、電磁パルプ７によって開閉する。又、その上部には
空気が流入排出される流入排出口８と、圧力測定機構Ｂ
のＵ字状のマノメータ９に連通した孔１０とが夫々形成
しである。流入；出口８は３方弁１１に接続しである。

３方弁１１の一方はオリフィス１２に、他方はバキュウ
ムボンプ１３に接続しである。オリフィス１２は後述す
る負圧状態のタンク内に吸込まれる空気を単位時間当り
の流量を一定にする働きをし定常流機構Ｃを構成するも
のである。３方弁１１とバキュウムポンプ１３との間に
は電磁パルプ１４が設けである。マノメータ９とタンク
１尚、３方弁は通常、タンク１とバキュウム１３とが連
通ずる位置に自動的に切換っている。

以上の構成において、先ず原油Ａを流入していない空の
タンク１のパルプ４．５．７を閉じてりンク１内を密閉
状態にすると共に、３方弁←→をタンク１とバキュウム
ポンブ１３とに連通した位置のままで、バキュウムボン
プ１３を始動すると、タンク１内の空気が排出され、タ
ンク１内の圧力は大気圧から徐々に下降する。それに伴
ってマノメータ９の大気に開放した側の測定液９ａが第
１図中ａの位置（大気圧とタンク１内の圧力が等しい時
の位置）から徐々に下降する。

そして、その測定液９ａが所定の高さく第１図中すの位
置）、即ち、タンク内が第１の圧力になった時、電磁バ
ルブ１４を閉じ、３方弁をコンプレッサー１３側からオ
リフィス１１側に切換えて、タンクｌ内の空気の排出を
停止する。すると、負圧状態のタンク１内に空気が流入
を開始する。それと同時にストップウォッチを手動にて
スタートさせる。

その後、オリフィス１２によって単位時間当りの流量が
一定状態の空気が負圧状態のタンク１内に自然に流入し
続ける。

そして、測定液９ａがａの位置よシやや低いＣの位置即
ち、第２の圧力になると同時に前記ストプウオ、チを手
動にて停止し、時間σ・）を測定する。その時、タンク
１内は大気圧よシやや低くなっている。その後、なおも
、空気が流入しタンクｌ内は大気圧に戻る。。

次に原油Ａを流入した場合の説明をする。

先ず、パルプ７を開いた状態で流入口２よシ圧力の加わ
った原油Ａを所定量流入した後、パルプ４を閉じる。こ
の間、原油Ａの流入によるタンク１内の圧力変動の影響
をマノメータ９に与えないためにパルプ１５を閉じてお
くのが好ましい。

次に、前述したタンク１が空の時の時間の測定手順と同
様に、先ず電磁パルプ７を閉じタンク１内を密閉状態に
すると共に、３方弁←呻がタンク１とバキュウムボンプ
１３とが連通ずるように切換っている状態からバキュウ
ムポンプ１３を始動して、タンク１内の空気を排出する
。そして、マノメータ９の測定液９ａがｂの位置に下降
した時、電磁パルプ１４を閉じ、３方弁１１をオリフィ
ス１２側に切換え、タンク１内に定常流の空気を流入す
る。それと同時にスト、プウォアチを手動にてスタート
させる。

そして、測定液９ａがＣの位置、即ち、第２の圧力に戻
ると同時に前記ストップウォッチを手動にて停止し、時
間（ＴＯを測定する。

その後、原油Ａの使用による残量、即ち、充填率を知る
ためには前述した操作手順を繰返すことによって時間を
測定する（その時間をＴ愈）。

時間を測定しない時はパルプ１５は閉に、３方弁１１は
タンク１とバキュウムポンプ１３と連通する方に夫々自
動的に切換っている。

この様にして、測定した時間Ｔ・、Ｔ思、ＴＩよシα 原油を流入した時の充填率組、多少使用した時のα 充填率船を求めると、 となる。

又、タンクの容積をＶとすると、夫々の充填容積（残量
）Ｕ重、ｕ＠は、 となる。

さらに原油の使用量Ｖ、は Ｖ重＝υ憲−Ｕ露・・・・・・■ となる。

尚、タンクの容積Ｖ及び原油が温度により容積、あるい
は、体積が多少変化するが、そのことを考慮に入れると
、よシ正確な値が求められる。

以上、説明した第１図の第１実施例は時間の測定をスト
ップウォッチを手動にて行ったが、自動的に測定するも
のとしては第２図の第２実施例に即ち、第１図のす、ｃ
の高さに該当する位置にカウンター２０（例えばデジタ
ルカウンター）をスタートさせるスタート用磁気センサ
ー２１と、停止させる停止用磁気センサー２２とが設け
である。又、ａの位置に該当する位置に３方弁１１を駆
動させる３方弁駆動用磁気センサー２３が設けである。

磁気センサー２１．２２．２３ど、３方弁１１してあシ
、電磁パルプ１４を閉じると共に、３方弁１１を作動す
る働きをしている。停止用磁気センサー２２はスタート
用磁気センサー２１が作動すると、作動可能の状態とな
る。３方弁駆動用磁気センサー２３は停止用磁気センサ
ー２２が作動すると、作動可能の状態となる。以上説明
した、カウンター２０、磁気センサー２１．２２．２３
．３方弁１１は図示しない電源回路に接続しである。

尚、電磁パルプ１４を開にするのと、磁気センサー２１
を作動可能の状態にするのは駆動用スイッチ２４によっ
て行なわれる。

このような構成において、タンク１が空の時、バキュウ
ムポンプ１３を始動した後、スイッチ２４をＯＮにする
と、電磁パルプ１４が開になると共に磁気センサー２１
が作動可能の状態になる。すると、タンク１内の空気の
排出が開始され、それに伴ってマノメータ９の測定液９
ａが下降を始める。そして、測定液９ａがスタート用磁
気センサー２１の位置（第１の圧力）ｔで下降すると、
磁気センサー２１が作動して検知信号が発せられる。

それによって、電磁パルプ１４は閉に、３方弁１１はタ
ンク１とオリフィス１２が連通ずる方に夫々切換わると
共に、カウンター２ｏはカウントを開始する。それと同
時に停止用磁気センサー２２が作動可能の状態になる。

その後、負圧状態のタンク１内に空気がオリフィス１２
を通過して流入し、測定液９ａが除々に上昇を始める。

そして、測定液９ａが停止用磁気センサー２２の位置ま
でくると、検知信号が発せられ、カウンター２０は停止
し、又、３方弁駆動用磁気センサー２３が作動可能の状
態になる。このことにより時間Ｔ・が測定される。

測定液９ａはさらに上昇し、タンク１内の圧力と大気圧
とが等しくなった時、停止する。その時、磁気センサー
２３が作動し、３方弁１１はタンクｌとバキュウムボン
プ１３と連通ずる側に切換わる。

原油を流入した時、あるいは原油を多少使用した後も同
様にして時間（Ｔ、　）　（Ｔ、　’）が自動的に測定
される。

尚、前記■乃至０式の計算を自動的に行うとすれば、第
３図に示すようにカウンター２０に、時間（Ｔ、、Ｔ、
、Ｔ、）やタンクの容積（Ｖ）、計算値（’６ｊ、鉛、
’１１１１１、Ｖｓ　）等を記憶する記憶回路（９）と
、演算回路３１と、演算結果の表示部３２とからなる演
算表示回路３３を接続する。

この構造において、先ず、カウンター２０によって時間
Ｔ・が測定され、その時間Ｔ・が記憶回路３０に記憶さ
れる。

次に時間−がカウントされると、同様に記憶回路３０に
記憶される。すると、Ｔ・とＴ、によって充填率α鵬が
演算回路３１で演算されて表示部３２に表示される。そ
れと共にその充填率α真は記憶回路３０に記憶される。

又、その充填率帽とあらかじめ記憶しであるタンクの容
積Ｖとによって充填容積Ｉ１ｇが演算表示され、且つ、
記憶回路３０に記憶される。

さらに、時間Ｔ、がカウント及び記憶されると、α＊　
、’　＊　、原油の使用量ｖＩが演算表示され、且つ、
記憶回路３０に記憶され、次の時間の測定にそなえる。

以上の第１及び第２実施例において、時間の測定を停止
するのはマノメータ９の測定する側の測定液９ａが多少
下降した位置（筒金図中　Ｃの位置）にしているが、液
の高さが左右同一レベル（第１図中ａの位置、即ち、タ
ンク内が大気圧と同一）の位置であっても良い。

その場合、スト、プウォ、チを手動操作する時は、その
ａの位置まで測定液９ａが上昇した時停止する。

又、磁気センサーを使用する時は、第４図に示すように
そのａ位置に前記停止用磁気センサーｎと、３方弁駆動
用磁気センサー２３とを兼用した磁気センサー３４を設
ける。

尚、磁気センサーを用いる方式は測定液９ａの表面に磁
性片３５を浮かべである。磁性片を用いない時は近接ス
イッチによって行う。

又、以上の説明では測定液の位置を磁気センサーによっ
て検知しているが、光、レーザー等を使用しても同一の
目的が達成される。

以上の実施例はタンク内に液体を入れた場合の説明であ
ったが、第５図のようにホッパー４０に粉体、顆粒等を
流入口４１に流入し、排出口４２よシ排出する場合も同
様にして充填率の測定が出来る（図中、４３．４４はシ
ャ、ターである。）。

その場合、表面が図のように窪んだ状態になるが、気体
を使用しているので測定には何等影響が無い。

又、このことは、タンク内の液体や、流動体の流入及び
流出直後、あるいはかく拌″等によって表面に波が生じ
ている時でも同様に測定には何等影響を受は無い。

尚、前記かく坪等によるタンク１の振動によるマノメー
タ９への影響は第４図の様にタンク１とマノメータ９と
の間に弾性を有する円筒部材４５（例えばゴム管）を介
在することにより防止出来る。

又、以上の説明では圧力測定機構Ｂとしてマノメータ９
を使用しているがこれに限定すること無く、例えばブル
ドン管等の圧力を測定するものであれば良い。

以上の説明において、タンク１あるいはホッパー４０内
の圧力をあまシ低くすると、タンク内にやはシ空気の排
出流入に長時間を必要とする。

そこで、圧力はあまシ低くない方が測定時間を短かく出
来るが、あまシ大気圧に近いと圧力の測定が困難になる
。その問題を解決したのが第６図、第７図に示す微圧計
である。

即ち、第６図はマノメータ５０のタンク１内に連通した
側５１の方よシも、大気に連通した側５２を水平方向に
近づけて傾斜させ、その傾斜部分で圧力測定を行うもの
である。従って、両側（５１，５２に該当する部分）が
垂直状態になっているＵ字状のマノメーターと比較して
拡大した測定が可能である。

又、図示していないがタンク１内に連通した側の方を大
気に連通した側よシも水平方向に近づけて傾斜し、その
傾斜部分で測定しても良い。

さらに、第７図はマノメータ５３のタンク内に連通した
側５４の内径よりも、大気に連通した側５５の内径を小
さくシ、その部分で圧力測定を行うものである。即ち、
タンク内に連通した側５４の液体の移動量が僅であって
も大気圧に連通した側５５の液体の移動量は目測可能と
なる。従って、微圧の測定が可能になると共に、タンク
内に連通した側５４の径が大きいのでタンク内の圧力の
脈動による影響をほとんど受けない。

第８図は第６図と第７図の構成を組合せたものでタンク
内の圧力の脈動による影響を受けず、且つ、拡大が可能
となるものである。

以上の説明では、タンク、ホッパー内に流入する気体は
空気であるが、引火性の強い充填物の時は窒素を使用す
るのが好ましい。

又、マノメータの測定液は水に限らず油であっても良い
。又、シリコン状のオイルを使用する時は外気温によっ
て固まるのを防止するため、マノメータ部分を一定温度
に保温しておくのが好まし“・　　　　　１、余白。

発明の効果 以上の様に、本発明は気体を使用した容器の充填率測定
方法及び測定装置であるから、容器の大きさに関係無く
安全に測定出来るとともに、充填物の液体、流動体の流
入、流出時、あるいはかく坪等によって表面に波が生じ
ても測定に同等影響を受けない。又、液体、流動体、粉
体、顆粒、若しくはこれ等の混合物であっても測定が可
能であり、測定物の範囲が従来よシも広い充填率測定方
法及び測定装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例で第１図は全体図、第２図は第２
の実施例の全体図、第３図は第２図において演算表示回
路を設けた部分図、第４図は第３の実施例の部分図、第
５図はホッパーに本発明の測定装置を設けた場合の部分
実施例、第６図、第７図、第８図は微圧計のマノメータ
である。 図中Ａは重油、Ｂは圧力測定機構、Ｃは定常流機構、Ｄ
は排出機構、１はタンク、２は流入口、３は排出口、７
．１４．１５は電磁パルプ、１１は３方弁、９．５０．
５３はマノメータ、１２はオリフィス、１３はバキュウ
ムポンプ、２０はカウンタ、２１．２２．２３．３４は
磁気センサー、３３は演算表示回路、４０はホッパーで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）空の時と、充填物質を流入した時との容器内の気体
   を排出して第１の圧力にした後、その容器内に単位時間
   当りの流量が一定の気体を流入し、前記容器内の圧力が
   第２の圧力になるまでの時間を夫々測定し、その時間に
   より容器内の前記充填物質の充填率を測定する容器の充
   填率測定方法。 ２）充填物質を流入する流入口とその充填物質を排出す
   る排出口とを有した容器内の気体を排出する排出機構と
   、負圧状態の容器内に流入する気体を単位時間当りの流
   量を一定にする定常流機構と、前記容器内の圧力を測定
   する圧力測定機構と、前記圧力が第１の圧力から第２の
   圧力に変化する時間を測定するカウンターとからなる容
   器の充填率測定装置。 ３）圧力測定機構をマノメータとしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の容器の充填率測定装置。 ４）マノメータのタンク内に連通した側と、大気に連通
   した側とのいずれか一方を傾斜させ、その傾斜部分で圧
   力の測定をすることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の容器の充填率測定装置。 ５）マノメータのタンク内に連通した側の内径より、大
   気に連通した側の内径を小さくしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項又は第４項記載の容器の充填率測定
   装置。