JPS6336117A - 液面レベル・界面レベル検出装置 - 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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は固体状粒子が液体中に混入しているような液体
の液面レベルと、液体中の液層と固定状粒子の沈［１と
の界面レベルを検出する液面レベル・界面レベル検出装
置に関する。

（従来の技術） 例えば粉末状あるいは粒子状の固体（以下固体状粒子と
いう）が混入しているような液体を貯留した貯槽では、
液体の比重と固体状粒子の比重の違いにより固体状粒子
の沈澱層と液留との二層に分離する。但し沈澱層の上に
液層が位置する。

このような固体状粒子が混入した液体にあっては、固体
状粒子の割合が高くなると貯槽の系外への固体状粒子の
流出・混入が懸念されるために、安全を見込んだ規定値
下での液面レベル、及び界面レベルの監視が必要となる
。そこで従来の液面レベル・界面レベル検出装置の構成
について説明する。

まず第１の従来例を第６図を参照して説明する。

第６図は超音波式レベル検出器により液面レベルを検出
するとともに、ディスプレーサにより界面レベルを検出
するものである。図中符号１は貯槽である。この貯槽１
内には固体状粒子２を含有した液体３が貯留されており
、上記固体状粒子２ｔま図にも示すように下方に沈澱し
て沈澱層４を形成している。この沈′Ｒ層４の上方に液
層５が形成されており、これら沈’１１Ｍ４と液層５と
の間には界面６が形成されている。又符号７は液面であ
る。

貯槽１の上端壁１ａには超音波式レベル検出器８が設置
されており、この超音波式レベル検出器８により液面７
までの距離を検出する。上記超音波式レベル検出器８に
はレベル指示計９が接続されている。まず超音波式レベ
ル検出器８より超音波ａが発信され、この超音波ａの液
面７からの反射波すが超音波式レベル検出器８に受信さ
れる。

この発信波ａと受信波すどの時間差より超音波式レベル
検出器８から液面７までの距離を算出し、その距離と超
音波式レベル検出器８自体のレベルとから液面７のレベ
ルを算出するものである。算出された液面レベルは上記
レベル指示計９に指示される。

次に界面６の検出であるが、これはディスプレーサ１１
がディスプレーサガイド１２に沿って上下動し、液体３
と固体状粒子２との比重差により形成された界面６にて
静止することによって検出される。すなわちその時のテ
ープ１３の長さを検出して、上端壁１ａのレベルから減
算することにより界面６のレベルを検出するものである
。尚図中符号１４はディスプレーサ式レベル検出器であ
り、又符号１５はレベル指示計である。このレベル指示
計１５に界面６のレベルが指示される。

しかしながら上記液面レベル・界面レベル検出装置にあ
っては以下のような問題がある。

■まず超音波式レベル検出器８であるが、空気中におけ
る超音波の伝搬速度が周囲の雰囲気によって影響を受け
ないように貯槽１内の雰囲気温度および圧力を一定に保
持する必要があり、又超音波の伝搬路中に障害物がない
ことが必要である。ところが貯槽１内に貯留される液体
３の温度は一定ではなく、また貯留中でも温度は変化す
る。したがってそれに伴い貯ｔＷＩ内の雰囲気温度、湿
度および圧力も変動してしまうのである。よって精度の
高い測定を行なう為には上記温度等の変化によって補正
を施す必要があり、煩雑な処理を余１！≧くされてしま
うのである。

■次に界面６の検出であるが、界面６を検出するために
はディスプレーサ１１をその都度上下動させなければな
らない。換言すれば連続的な検出ができないという問題
があった。またディスプレーサ１１はある一定の密度の
固体状粒子２に対してのみ検出可能なように設計される
ものであり、よって固体状粒子２の密度が変化するよう
な場合には正確な検出が不可能となると言う不具合もあ
った。

次に第７図を参照して第２の従来例を説明する。

この第２の従来例はまずエアーバージ式液面計により液
面７を検出するものである。図中符号２１はバブラー管
であり、このバブラー管２１にはエアー供給配管２２を
介して一定量のエアーが供給される。その際エアーの供
給圧力は液面７のレベルに応じて変化し、この供給圧力
と大気圧との差圧を差圧計２３により検出することによ
り液面７のレベルを検出するものである。

一方界面６の検出であるが、これは超音波レベルスイッ
チ２４によりなされる。上記超音波レベルスイッチ２４
には検出部２５ａ及び２５ｂにて超音波の送／受信が行
なわれ、液体３中での送／受信メカニズムと固体状粒子
２中での送／受信メカニズムとの相違を利用して界面６
を検出するものである（固体状粒子２は超音波を遮る）
。

しかしなかなかかる構成の液面・界面検出装置によると
以下のような問題がある。■まず液面７の検出であるが
、バブラー管２１からのエアーの供給が停止すると固体
状粒子２がバブラー管２内に人込み、バブラー管２１の
内部に付着するという問題があり、ＲＲの場合には測定
不能となってしまう。

■また界面６の検出であるが、この場合にも最初の従来
例の場合と同様に連続して検出できないという問題があ
る。すなわち界面６が規定値に達しないと検出できない
のである。また超音波レベルスイッチ２４を貯槽１の側
部より貫通配置させているので保守・点検を行なおうと
する場合には貯槽１内から液体を排出しなければならな
いという問題がある。

次に第８図及び第９図を参照して第３の従来例を説明す
る。図中符号３１は超音波式レベル検出器であり、この
超音波式レベル検出器３１は第１の従来例で示した超音
波式レベル検出器８と同様の作用により液面７のレベル
を検出する。

次に界面６の検出であるが、これは別の超音波レベルス
イッチ３２によりなされる。この超音波レベルスイッチ
３２は前記第２の従来例における超音波レベルスイッチ
２４と同様のものであってその下端部に検出部３３及び
３４を備えている。

これら検出部３３．３４は第９図に示すように平面的に
配置された発信部３５およびセンサ３６とから構成され
ている。つまり発信部３５から超音波を発信し、これを
センサ３６で検出するものである。そして検出部３３或
いは３４が沈澱層４中に入っていると上記超音波が遮ら
れセンサ３６に検出されなくなる。これによって界面６
が規定値に達したことを確認するものである。

この従来例においても以下のような問題がある。

■先ず超音波式レベル検出器３１の場合には第１の従来
例の超音波式レベル検出器８と同様雰囲気状態の変化に
伴う誤差、その誤差を補正するための煩雑な処理という
問題がある。

■界面６の検出については前記２つの従来例と同様に連
続的な検出ができないという問題がある。

つまり規定値に達しないと界面６を検出することができ
ないのである。

（発明が解決しようとする問題点〉 このように従来の液面レベル・界面レベル検出装置にあ
っては、信頼性の高い検出を行なう上で種々の問題があ
り、本発明はこのような点に基づいてなされたものでそ
の目的とするところは、複雑な構成および煩ｍな操作を
要することなく高い精度で液面レベル及び界面レベルを
検出することができ、且つ界面レベルでは連続的な検出
を可能とする液面レベル・界面レベル検出装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち第１の発明による液面レベル・界面レベル検出
装置は、固体状粒子を含有する液体を貯留する貯槽にあ
って上記液体の液面レベルを検出するとともに液体中の
液層と固体状粒子の沈澱層との界面レベルを検出する液
面レベル・界面レベル検出装置において、上記液面に浮
遊し液面の変動に伴って上下動するフロートと、上記貯
槽の外部に取付けられ上記フロートに連結されたテープ
の長さによって液面レベルを検出するフロート式レベル
検出器と、上記フロートに取付けられ上記界面に向って
超音波を発信するとともに界面からの反射波を受信して
液面と界面との距離を検出する超音波式レベル検出器と
、上記フロート式レベル検出器からの検出信号と上記超
音波式レベル検出器からの検出信号を処理して液面レベ
ルおよび界面レベルを算出するとともにそれを指示する
１１１ｕ処理手段とを具備したことを特徴とするもので
ある。

また第２の発明による液面レベル・界面レベル検出装置
は、固体状粒子を含有する液体を貯留する貯槽にあって
上記液体の液面レベルを検出するとともに液体中の液層
と固体状粒子の沈ｌａ層との界面レベルを検出する液面
レベル・界面レベル検出装置において、上記液面に浮遊
し液面の変動に伴って上下動するフロートと、このフロ
ートに取付けられ上記界面に向って超音波を発信すると
ともに界面からの反射波を受信して液面と界面との距離
を検出する第１の超音波式レベル検出器と、上記液面と
貯槽の上端壁との距離を検出する第２の超音波式レベル
検出器と、これら第１の超音波式レベル検出器からの検
出信号と第２の焔音波式レベル検出器からの検出信号と
を演算処理して液面レベル及び界面レベルを算出すると
ともにこれを指示する演算処理手段とを具備したことを
特徴とするものである。

（作用） つまり第１の発明は、まずフロートの上下動によりその
長さが変化するテープを介してフロート式レベル検出器
により液面レベルを検出するとともに、超音波式レベル
検出器により液面と界面との距離を検出し、これらを基
にして演算処理手段により液面レベル及び界面レベルを
算出し且つ指示するものである。

また第２の発明はフロートに取付けられた第１の超音波
式レベル検出器により液面と界面との距離を検出すると
ともに、第２の超音波式レベル検出器により液面と貯槽
上端壁との距離を検出し、これら各検出信号を基に演算
処理手段により液面レベル及び界面レベルを算出しかつ
指示するものである。

（実施例） 以下第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施例
を説明する。尚従来と同一部分には同一符号を付して示
しその説明は省略する。図中符号１０１は超音波式レベ
ル検出器であり、この超音波式レベル検出器１０１は第
２図にも示すようにフロート１０２に取付けられている
。上記フロート１０２は液面７位置にて浮遊し液面７の
変動に伴ないフロートガイド１０３に沿って上下動する
。

尚このフロートガイド１０３は貯槽１の底壁１ｂから上
＠壁１ａまで配置されている。そして上記超音波式レベ
ル検出器１０１は界面６に対して超音波を発信し、界面
６からの反射波を受信する。

そして発信波と受信波との時間差により液面７と界面６
との距ＩＩ（ｈｌ＞を検出する。

また図中符号１０４は上記）Ｄ−ト１０２に連結された
テープであって、このテープ１０４はフロート１ｏ２の
位置によってその長さが変化する。

貯槽１の側部にはフロート式レベル検出器１０５が設置
されており、このフロート式レベル検出器１０５は上記
テープ１０４の長さと貯槽１の上端壁１ａのレベルとか
ら液面７のレベルを検出する。

そしてＭ３＠波式レベル検出器１０１の検出信号とフロ
ート式レベル検出器１０５の検出信号とは演算処理部１
０６に入力される。演算処理部１０６はそれに基づいて
液面７のレベル（ｈ＋＋　）と界面６のレベル（ｈ２）
を譚出し、２針式レベル指示計１０６ａに夫々指示させ
る。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず超音波式レ
ベル検出器１０１によって液面７と界面６との距離（ｈ
ｌ）が検出される。その際超音波式レベル検出器１０１
は固体状粒子２（こ対して３ト接触の状態にあるので、
固体状粒子２の密度変化に影響されることはない。一方
液面７のレベル（ｈａ）についてはフロート式レベル検
出器１０５により検出される。これらの検出信号しよ演
譚処理部１０６に入力される。そして界面６のレベル（
ｈｌ）は以下の式により算出される。

（ｈｌ　　）　　−（ｈｏ　　　）　　−（ｈｌ　　　
）　　・・・　・・・　（Ｉ＞このようにして算出され
た液面７のレベル（ｈａ　）及び界面６のレベル（ｈｌ
）は２針式レベル指示計１０６により夫々指示される。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

■まず液面７のレベルの検出はもとより、界面６のレベ
ルについて連続的に検出することができる。

したがって界面７のレベルが規定値に遅する時間も予想
できるので以後の処理に対する準備も余裕を持って行な
うことができる。

■次に超音波式レベル検出器１０１はフロート１０２に
取付けられており、固体状粒子２とは非接触の状態であ
る。したがって固体状粒子２の密度変化により影響され
ることもなく、信頼性の高い検出が可能である。

次に第３図を参照して第２の実施例を説明する。

この実施例ではフロート１０２に第１の超音波式レベル
検出器１１１及び第２の超音波式レベル検出器１１２が
取付けられている。上記第１の超音波式レベル検出器１
１１は前記第１実施例の超音波式レベル検出器１０１と
同様のもので液面７と界面６との距離（ｈｌ〉を検出す
る。一方第２の超音波式レベル検出器１１２は液面７と
貯槽１の蓋体１ａ内面との距１！ｆｆ（ｈａ）を検出す
るものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず第１の超音
波式レベル検出器１１１により液面７と界面６との距＃
（ｔＬ＋）が検出される。一方第２の超音波式レベル検
出器１１２により液面７と上端壁１ａ内面との距離（ｈ
ａ）が検出される。これら各検出信号は演算処理部１０
６に入力される。

上端壁１ａ内面のレベル〈ｈ４）は既知であるから、液
面７のレベル（ｈｏ　）は次の式（Ｉ［＞により算出さ
れる。

（ｈａ　）−（ｈｑ　　）−（ｔ’ｌ　　）・・・・・
・（ＩＩ）また界面６のレベル（ｈｌ）は次の式（Ｉ［
［）により算出される。

（ｈｌ　　）　　＝　　（ｈ　　ロ　　）−（ｈｔ）　
　・・・　・・・　（ＩＩＩ）以上この第２実施例によ
ると、前記第１実施例と同様の効果を奏することができ
るのはもとより、第１の実施例におけるフロート式レベ
ル検出器１０５を設置しない構成であるので、装置とし
ての構成が簡略化される。また液面７の検出についても
超音波式レベル検出器を使用して信号形態を合わせてい
るので、演算処理部１０６での信号処理が容易となる。

次に第４図及び第５図を参照して第３の実施例を説明す
る。図中符号１２１は超音波式レベル検出器であり、こ
の超音波式レベル検出器１２１はフロート１２２上に取
付けられている。上記フロー１〜１２２は液面７の変動
に伴ってフロートガイド１２３に沿って上下動する。上
記超音波式レベル検出器１２１により液面７と界面６と
の距離（ｈｔ　）を検出する。−力士端壁１ａには別の
超音波レベル検出器１２４が設置されており、この超音
波式レベル検出器１２４により上端壁１ａと液面７との
距離（ｈａ）を検出する。この超音波式レベル検出器１
２４及び前記超音波式レベル検出器１２１からの検出信
号は演算処理部１０６の変換器１２５．１２６に入力さ
れる。これら変換器１２５及び１２６で変換された信号
は加減演算器１２７に入力されて処理され、液面７のレ
ベル（ｈａ）及び界面６のレベル（ｈｌ）か算出される
。これらはレベル指示計１０６ａにて指示される。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず超音波式レ
ベル検出器１２１により液面７と界面６との距離（ｈｌ
）を検出するとともに、ｉｆ！４音波式レベル検出器１
２４により上端壁１ａと液面７との距ｗｉ（ｈａ）を検
出する。これら各検出信号は演算処理部１０６の各変換
器１２５及び１２６に入力されるとともに、変換された
信号は加減演算器１２７に入力される。そしてまず液面
７のレベル（ｈａ）は既知のレベル（ｈ４　）と上記距
離（ｈａ）より次の式により算出される。

（ｈｏ　）＝　（ｈｑ　）−（ｈｑ　）　・・・・・・
（ＩＶ）又界面６のレベル（ｈｌ）は次の式により算出
される。

（ｈ２）＝　（ｈｏ　）−（ｈｌ　）＝　（Ｖ）以上こ
の第３の実施例の場合にも前記第２の実施例の場合と略
同様の効果を秦することができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明による液面レベル・界面レベ
ル検出装置によると、液面レベル及び界面レベルな高い
精度で連続的に検出することができ、液面レベル及び界
面レベルを監視する上で極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す図で、
第１図は液面・界面検出装置の構成図、第２図は第１図
の一部を拡大して示す断面図、第３図は第２の実施例に
よる液面・界面検出装置の構成図、第４図および第５図
は第３の実施例を示す図で第４図は液面・界面検出装置
の構成図、第５図は第４図のｖ−■断面図、第６図乃至
第９図は従来例を示す図で、第６図乃至第８図は液面・
界面検出装置の構成図、第９図は第８図の■−ｒＸ断面
図である。 １・・・貯槽、２・・・固体状粒子、３・・・液体、４
・・・沈澱層、５・・・液層、６・・・界面、７・・・
液面、１０１・・・超音波式レベル検出器、１０２・・
・フロート、１０４・・・テープ、１０５・・・フロー
ト式レベル検出器、１０６・・・演弾処理部、１１１．
１２１・・・第１の超音波式レベル検出器、１１２．１
２４・・・第２の超音波式レベル検出器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ！！６図 に５７図 第８図 第　９凶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体状粒子を含有する液体を貯留する貯槽にあつ
   て上記液体の液面レベルを検出するとともに液体中の液
   層と固体状粒子の沈澱層との界面レベルを検出する液面
   レベル・界面レベル検出装置において、上記液面に浮遊
   し液面の変動に伴って上下動するフロートと、上記貯槽
   の外部に取付けられ上記フロートに連結されたテープの
   長さによって液面レベルを検出するフロート式レベル検
   出器と、上記フロートに取付けられ上記界面に向つて超
   音波を発信するとともに界面からの反射波を受信して液
   面と界面との距離を検出する超音波式レベル検出器と、
   上記フロート式レベル検出器からの検出信号と上記超音
   波式レベル検出器からの検出信号を演算処理して液面レ
   ベルおよび界面レベルを算出するとともにそれを指示す
   る演算処理手段とを具備したことを特徴とする液面レベ
   ル・界面レベル検出装置。
2. （２）固体状粒子を含有する液体を貯留する貯槽にあつ
   て上記液体の液面レベルを検出するとともに液体中の液
   層と固体状粒子の沈澱層との界面レベルを検出する液面
   レベル・界面レベル検出装置において、上記液面に浮遊
   し液面の変動に伴って上下動するフロートと、このフロ
   ートに取付けられ上記界面に向って超音波を発信すると
   ともに界面からの反射波を受信して液面と界面との距離
   を検出する第１の超音波式レベル検出器と、上記液面と
   貯槽の上端壁との距離を検出する第２の超音波式レベル
   検出器と、これら第１の超音波式レベル検出器からの検
   出信号と第２の超音波式レベル検出器からの検出信号と
   を演算処理して液面レベル及び界面レベルを算出すると
   ともにこれを指示する演算処理手段とを具備したことを
   特徴とする液面レベル・界面レベル検出装置。
3. （３）上記第２の超音波式レベル検出器は上記フロート
   に取付けられており、貯槽の上端壁に向って超音波を発
   信するとともに上端壁からの反射波を受信して液面と上
   端壁との距離を検出するものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の液面レベル・界面レベル検出
   装置。
4. （４）前記第２の超音波式レベル検出器は、貯槽の上端
   壁に取付けられ液面に向かつて超音波を発信するととも
   に液面からの反射波を受信して液面と上端壁との距離を
   検出するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の液面レベル・界面レベル検出装置。