KR20170096927A

KR20170096927A - 액압 측정 유닛 및 액면계

Info

Publication number: KR20170096927A
Application number: KR1020160092839A
Authority: KR
Inventors: 이와오 야마다
Original assignee: 무사시노 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-08-25
Also published as: JP5918458B1; JP2017146206A; CN107091668B; KR102128518B1; CN107091668A

Abstract

측정 대상인 액체가 폭기되지 않아서 박테리아류의 증식을 방지할 수 있으며, 불감대의 영향도 없고 교정도 필요 없는 액압 측정 유닛 및 이를 이용한 액면계를 얻는다.
일면 측이 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면으로 되어 있고, 타면 측이 공기실(6)에 면하여 공기압 받음면으로 되어 있는 다이어프램(5)과, 공기실(6) 내에서 개구되는 압축 공기 공급 포트와, 공기실(6) 내에서 개구단(71)이 다이어프램(5)에 대면하고 있는 배기 포트를 가지며, 배기 포트의 개구단(71)과 다이어프램(5)은 압력 받음면에 걸리는 압력과 공기실(6)에 걸리는 공기압이 균형을 이룸으로써 다이어프램(5)이 개구단(71)을 막는 립 구조로 되어 있다.

Description

액압 측정 유닛 및 액면계{Hydraulic measuring unit and liquid level meter}

본 발명은, 액압 측정 유닛 및 이 액압 측정 유닛을 이용한 액면계에 관한 것이다.

컨테이너선이나 탱커와 같은 선박에서의 밸러스트 탱크나 오일 탱크 등에는, 저류되어 있는 액체의 레벨을 검출하기 위한 액면계가 탱크마다 설치되어 있다. 이러한 액면계의 계측 방식 중 하나로서 기포식 액면계가 있다. 기포식 액면계는, 액체 탱크에 그 바닥부로부터 상단부에 이르는 급기관을 설치하고, 탱크에 저류되어 있는 액체에 잠겨 있는 급기관에 압축 공기를 보내어, 급기관의 하단으로부터 기포를 배출시키는 구조로 되어 있다. 기포식 액면계의 원리는 이하와 같다. 흡기관 내의 공기압은, 탱크에 저류되어 있는 액체의 레벨 즉 액면의 높이에 대응하여 변화하므로, 상기 공기압을 측정함으로써 액면의 높이를 측정할 수 있다.

종래 일반적으로 이용되고 있는 기포식 액면계는, 압축 공기 공급원으로부터 항상 급기관에 압축 공기를 공급할 필요가 있기 때문에, 압축 공기의 소비량이 많고, 압축 공기의 방출에 의한 맥동이 있어 표시값이 불안정하다는 어려움이 있었다. 그래서, 본 출원인은 압축 공기 공급원으로부터 급기관에의 압축 공기 공급 경로를 개폐하는 제1 전자 밸브와, 급기관으로부터 압력 센서에의 기압 검출 경로를 개폐하는 제2 전자 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 기포식 액면계를 제안하였다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 기포식 액면계가 그것이다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 기포식 액면계에 의하면, 제1 전자 밸브와 제2 전자 밸브의 개폐를 제어함으로써, 간헐적으로 압축 공기 공급과 급기관 내의 기압 검출을 행하면 된다. 따라서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 기포식 액면계에 의하면, 압축 공기의 소비량을 줄일 수 있고 압축 공기의 맥동이 없고 표시값의 불안정이 없어 안정된 표시를 행할 수 있다.

선박의 밸러스트수의 레벨 검출에 기포식 액면계를 이용하면, 기포에 의해 탱크 내의 물에 산소가 공급되기 때문에, 박테리아류가 수중에서 활성화되어 증식하기 쉬워진다. 특히 국제 간을 항행하는 선박에서는, 한 나라 내에서 도입한 공기에 혼입되어 있는 박테리아류가 밸러스트수 중에서 증식하고, 이 박테리아류가 증식한 밸러스트수가 다른 나라에서 배출됨으로써, 다른 나라에서 박테리아류가 증식할 우려가 있다.

이러한 기포식 액면계의 개재에 의한 박테리아류의 증식을 방지하려면, 액면 레벨의 측정 대상인 탱크 내의 액체에 측정을 위한 압축 공기를 접촉시키지 않도록 연구하면 된다. 그래서, 다이어프램을 이용하여 다이어프램의 일면 측을 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면으로 하고, 다이어프램의 타면 측이 기밀실에 면하는 구조의 측정 유닛을 이용한 액면계가 제안되어 있다. 구체적으로 기밀실에 공기를 일정 유량으로 항상 공급하여 기밀실의 기압을 측정하는 구조로 되어 있다. 일종의 에어 퍼지식 액면계이다. 다이어프램의 압력 받음면에 걸리는 압력의 높이에 따라 기밀실의 기압도 변화하므로, 기밀실의 기압을 측정함으로써 액압을, 나아가서는 액체의 레벨을 알 수 있다.

특허문헌 1: 일본특허 제3992153호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제3983240호 공보

상술한 다이어프램을 이용한 액압 측정 유닛에 의하면, 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면과 압축 공기를 다이어프램으로 분리하기 때문에, 밸러스트수 등이 폭기되는 것에 의한 박테리아류의 증식 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 다이어프램에는 불감대 즉 입력값의 증가 방향과 감소 방향에 따라 입력값에 대응하는 출력값이 다르다는 이른바 히스테리시스 현상이 발생하는 대역이 있다. 그 때문에, 종래의 다이어프램을 이용한 액압 측정 유닛에 의하면, 측정값이 불균일한 어려움이 있다. 따라서, 다이어프램을 액압 측정 유닛에 이용하는 경우, 측정값이 불감대의 영향을 받지 않도록 연구할 필요가 있다.

액면계의 개재에 의한 탱크 내의 액체의 박테리아류의 증식을 방지하려면, 전기식 압력계를 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 전기식 압력계는 정기적인 교정이 필요하여 사용자에게 교정의 수고를 강요하는 어려움이 있다.

본 발명은 이상 설명한 종래 기술의 문제점을 감안하여, 측정 대상인 액체가 폭기되지 않고 박테리아류의 증식을 방지할 수 있으며, 불감대의 영향도 없고 교정도 필요 없는 액압 측정 유닛 및 이를 이용한 액면계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 액압 측정 유닛은,

일면 측이 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면으로 되어 있고, 타면 측이 공기실에 면하여 공기압 받음면으로 되어 있는 다이어프램과,

상기 공기실 내에서 개구되는 압축 공기 공급 포트와,

상기 공기실 내에서 개구단이 상기 다이어프램에 대면하고 있는 배기 포트를 가지며,

상기 배기 포트의 상기 개구단과 상기 다이어프램은, 상기 압력 받음면에 걸리는 압력과 상기 공기실에 걸리는 공기압이 균형을 이룸으로써 상기 다이어프램이 상기 개구단을 막는 립 구조로 되어 있는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.

본 발명에 관한 액면계는,

상기 액압 측정 유닛과,

상기 액압 측정 유닛의 공기실에, 상기 액압 측정 유닛의 액체에 의한 압력 받음면에 걸리는 압력보다 높은 압력의 압축 공기를 상기 액압 측정 유닛의 압축 공기 공급 포트를 거쳐 공급하는 압축 공기 공급원과,

상기 압축 공기 공급 포트에 연결되어 상기 공기실 내의 기압을 측정하는 공기압 측정기와,

상기 압축 공기 공급 포트를 상기 압축 공기 공급원과 상기 공기압 측정기에 선택적으로 연결하는 절환 밸브를 가지며,

상기 절환 밸브는, 상기 압축 공기 공급 포트를 상기 압축 공기 공급원에 일시적으로 연결한 후 상기 공기압 측정기에 연결하고,

상기 공기압 측정기는, 측정값이 강하되어 안정되었을 때의 측정값으로 액면 레벨을 산출하는 것을 특징으로 한다.

다이어프램의 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면에 걸리는 액압보다 다이어프램의 공기압 받음면에 걸리는 공기압이 높아지도록, 압축 공기 공급 포트로부터 공기실에 압축 공기를 일시적으로 공급한다. 상기 액압보다 상기 공기압이 높을 때는, 배기 포트로부터 공기가 배출되고 공기압 받음면에 걸리는 기압은 강하되어 간다. 상기 액압과 공기압이 동일해지거나 상기 액압보다 공기압이 약간이라도 낮아지면, 다이어프램이 배기 포트를 막아 공기압의 강하가 정지되어 공기압의 측정값이 안정된다. 이 안정되었을 때의 공기압이 액압이 된다. 따라서, 다이어프램이 일방향으로 이동할 때에만 측정하므로, 다이어프램 특유의 불감대의 영향을 받지 않고 높은 정밀도로 액압을 측정할 수 있다.

측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면과 공기압 받음면이 다이어프램에 의해 격절(隔絶)되어 액체가 폭기되는 일은 없다. 따라서, 본 발명에 관한 액압 측정 유닛 및 액면계를 선박의 밸러스트 탱크 등에 장착해도 밸러스트수에 박테리아 등이 증식하는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 액압 측정 유닛의 실시예를 도 2 중의 선 A-A에 따라 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 실시예의 정면도이다.
도 3은 상기 실시예의 사용 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 상기 실시예의 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는 상기 실시예 중의 플랜지를 나타내는 단면도이다.
도 6은 상기 플랜지와 조합되는 누름 플랜지를 나타내는 단면도이다.
도 7은 상기 실시예 중의 완충판을 나타내는 정면도이다.
도 8은 상기 실시예 중의 패킹을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 상기 액압 측정 유닛을 탱크에 장착한 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 10은 상기 액압 측정 유닛을 이용한 액면계에 의한 공기실 압력 변화의 예를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 관한 액압 측정 유닛 및 액면계의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

실시예

[액압 측정 유닛의 실시예]

도 1, 도 2에서, 액압 측정 유닛은 플랜지(1)와, 플랜지(1)에 겹쳐 있는 누름 플랜지(2)를 가지고 이루어진다. 플랜지(1)와 누름 플랜지(2)는 모두 금속 등의 강도가 높은 소재로 이루어지는 외주 형상이 원형인 부재이다. 플랜지(1)는 원판 형상, 누름 플랜지(2)는 중심공(28)을 갖는 링 형상이다.

도 5에도 도시된 바와 같이, 플랜지(1)에는 외주의 원형과 동심의 원을 따라 O링 홈(11)이 전둘레에 걸쳐 형성되어 있다. O링 홈(11)의 외주연(外周緣)에 이어서 평면 방향에서 보아 원형의 돌제(突堤; 15)가 플랜지(1)의 전둘레에 걸쳐 동심원을 따라 형성되어 있다. 돌제(15)의 폭방향 중심에는 돌기(16)가 플랜지(1)의 전둘레에 걸쳐 동심원을 따라 형성되어 있다. 플랜지(1)의 O링 홈(11)보다 내주측은 돌제(15)의 높이보다 약간 낮은 평면(17)으로 되어 있다.

플랜지(1)의 중심부에는, 플랜지(1)를 두께 방향으로 관통하여 배기 포트(12)가 형성되어 있다. 플랜지(1)에는, O링 홈(11)보다 반경 방향 내측이고 배기 포트(12)보다 반경 방향 외측에 압축 공기 공급 포트(14)가 플랜지(1)를 두께 방향으로 관통하여 형성되어 있다. 배기 포트(12), 압축 공기 공급 포트(14)는 모두 도 5에서 플랜지(1)의 바닥면 측과 평면(17) 측에서 개구되어 있다.

배기 포트(12)는, 플랜지(1)의 바닥면 측이 대직경이고 이 대직경부에 암나사가 형성되며, 평면(17) 측이 소직경부(122)가 되고, 소직경부(122)와 상기 대직경부의 사이에 단부(段部; 121)가 형성되어 있다. 압축 공기 공급 포트(14)도 플랜지(1)의 바닥면 측이 대직경이고 이 대직경부에 암나사가 형성되며, 평면(17) 측이 소직경부(171)로 되어 있다. 평면(17)에서의 소직경부(171)의 개구단은, 나중에 상세하게 설명하는 바와 같이 압력 검출단(9)으로 되어 있다.

플랜지(1)의 배기 포트(12)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 패킹(7)과 조인트(8)가 장착되어 있다. 도 8은 패킹(7)의 종단면을 나타낸다. 패킹(7)은, 평면에서 보아 원형의 베이스 부분(72)과, 베이스 부분(72)으로부터 상승한 소직경 부분(73)과, 베이스 부분(72) 및 소직경 부분(73)을 상하로 관통하는 배기 통로(74)를 가진다. 배기 통로(74)의 상단은 개구단(71)으로 되어 있다. 패킹(7)은 플랜지(1)의 배기 포트(12)에 삽입되고, 소직경 부분(73)이 상기 소직경부(122)에 끼워지고, 베이스 부분(72)이 상기 단부(121)에 맞대어 있다.

패킹(7)이 플랜지(1)의 배기 포트(12)에 삽입되어 있는 상태로 조인트(8)가 배기 포트(12)의 암나사에 나사결합되어 조인트(8)가 플랜지(1)에 장착되어 있다. 조인트(8)는 패킹(7)의 배기 통로(74)에 연통하는 배기 통로(81)를 가지고 있다. 조인트(8)는 패킹(7)의 베이스 부분(72)을 배기 포트(12)의 단부(121)에 눌러 붙여, 패킹(7)을 플랜지(1)의 배기 포트(12)에 강고하게 고착하고 있다.

이와 같이 하여, 배기 포트(12)의 공기 통로는 실질적으로 패킹(7)의 배기 통로(74)로 제한되고, 패킹(7) 상단의 개구단(71)이 배기 포트(12)의 개구단으로 되어 있다. 이하, 패킹(7) 상단의 개구단(71)은 배기 포트(12)의 개구단으로서도 설명한다. 플랜지(1)에 고착되어 있는 패킹(7)의 개구단 즉 배기 포트(12)의 개구단(71)은, 플랜지(1)의 평면(17)으로부터 약간 돌출되어 공기실(6) 내에 위치하고 있다. 개구단(71)은, 공기실(6) 내에서 다이어프램(5)에 약간의 간극을 두고 대면하고 있다.

플랜지(1)의 압축 공기 공급 포트(14)에는 조인트(10)가 나사결합되어 플랜지(1)에 조인트(10)가 장착되어 있다. 조인트(10)에는 중심공이 형성되어 있다. 조인트(10)에는 압축 공기 공급원이 절환 밸브를 통해 접속됨과 아울러, 압력 센서에 이르는 기압 검출 경로가 절환 밸브를 개재하여 접속된다. 이 절환 밸브는, 압축 공기 공급 포트(14)를 압축 공기 공급원과 공기압 측정기에 선택적으로 연결한다. 부언하면, 상기 절환 밸브는 압축 공기 공급 포트(14)를 압축 공기 공급원에 일시적으로 연결한 후 공기압 측정기에 연결한다. 압축 공기 공급원으로부터 공급되는 압축 공기는, 수분의 결로 등에 의한 센서 회로의 단락 등의 결함을 없애기 위해 건조한 공기 즉 드라이 에어인 것이 바람직하다.

도 6은, 플랜지(1)에 겹쳐 서로 결합하는 누름 플랜지(2)를 나타내고 있다. 도 6에서는 누름 플랜지(2)가 상하 반전하여 나타나 있고, 도 6에 도시된 누름 플랜지(2)는 상하로 반전하여 플랜지(1)에 겹쳐진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 누름 플랜지(2)는 플랜지(1)의 O링 홈(11)과 겹치는 위치에 O링 홈(21)을 가지며, O링 홈(21)의 외주연에 이어서 플랜지(1)의 돌제(15)와 겹치는 단부(22)를 가진다. 단부(22)에는, 플랜지(1)의 돌기(16)와 겹치는 홈(24)이 형성되어 있다. O링 홈(21), 단부(22), 홈(24)은 각각 동심원을 따라 누름 플랜지(2)의 전둘레에 걸쳐 형성되어 있다.

누름 플랜지(2)의 중심공(28)은, 누름 플랜지(2)의 두께 방향의 양측으로부터 직경이 약간 넓어짐으로써 각각 대직경부(261, 271)가 형성되고, 대직경부(261)에 이어지는 단부(26), 대직경부(271)에 이어지는 단부(27)가 형성되어 있다. 대직경부(271)는 플랜지(1)와 대면하는 측에 있고, 누름 플랜지(2)의 두께 방향에서의 대직경부(271)의 치수 즉 깊이는, 누름 플랜지(2)의 두께 방향에서의 다른 쪽의 대직경부(261)의 치수 즉 깊이보다 크다. 누름 플랜지(2)의 플랜지(1)와의 대향면 측에는, O링 홈(21)과 대직경부(271)의 사이에 상기 단부(22)의 면보다 낮은 위치에 평면(23)이 형성되어 있다.

누름 플랜지(2)의 대직경부(261)에는 완충판(30)이 끼워지고, 단부(26)에 완충판(30)이 고착되어 있다. 완충판(30)은, 도 7에 도시된 바와 같은 이른바 펀칭 메탈을 이용할 수 있고, 원판상 금속판에 다수의 구멍을 뚫은 형태를 하고 있다. 누름 플랜지(2)의 대직경부(271)에는 완충판(32)이 끼워지고, 단부(27)에 완충판(32)이 고착되어 있다. 완충판(32)도 완충판(30)과 마찬가지 형상의 펀칭 메탈을 이용할 수 있다. 단, 완충판(30)과 완충판(32)의 두께는, 끼워지는 대직경부(261, 271)의 깊이에 따라, 완충판(30)은 얇고 완충판(32)은 두껍다. 그리고, 완충판(32)의 외측면은 평면(23)과 거의 동일면에 있다.

누름 플랜지(2)에는, 외주면의 1개소로부터 반경 방향 내측으로 향하여 드레인 구멍(25)이 형성되어 있다. 드레인 구멍(25)은, 누름 플랜지(2)의 반경 방향 내측에서 상기 평면(23)에서 개구되어 있다. 누름 플랜지(2)의 외주측에서 드레인 구멍(25)의 개구부에는 암나사(251)가 형성되어 있다.

도 1은, 플랜지(1)에 누름 플랜지(2)를 겹쳐 결합한 액압 측정 유닛의 구조를 나타내고 있다. 플랜지(1)에 누름 플랜지(2)를 겹치기 전에 플랜지(1)의 O링 홈(11)에 O링(3)을 끼운다. O링(3) 상에, O링(3) 전체를 위부터 덮도록 하여 다이어프램(5)을 겹친다. 또한, 다이어프램(5) 상에 다른 하나의 O링(4)을 겹친다. O링(4)은 O링(3)과 동일한 지름 및 동일한 굵기이며, O링(3)의 위치에 맞추어 O링(4)을 겹친다.

다음에, 누름 플랜지(2)를 플랜지(1)에 대해 위치 맞춤하여 겹친다. 플랜지(1)의 돌기(16)에 누름 플랜지(2)의 홈(24)이 끼워져 플랜지(1)와 누름 플랜지(2)의 상대 위치가 결정된다. 플랜지(1)의 돌제(15)의 면과 누름 플랜지(2)의 단부(22)의 면이 겹치고, O링(4)이 누름 플랜지(2)의 O링 홈(21)에 끼워진다.

다음에, 플랜지(1)의 외주연 부근에 설치되어 있는 결합공(18), 누름 플랜지(2)의 외주연 부근에 설치되어 있는 결합공(29), 볼트(35)(도 2, 도 4 참조) 등을 이용하여 플랜지(1)와 누름 플랜지(2)를 체결한다. 플랜지(1)와 누름 플랜지(2)의 체결에 의해, 플랜지(1) 측의 O링(3)과 누름 플랜지(2) 측의 O링(4)이 압축되고, O링(3, 4)이 다이어프램(5)의 외주연부를 클램핑한다.

이와 같이 하여, 다이어프램(5)은 일면 측에 있는 플랜지(1) 측의 공간과 타면 측에 있는 누름 플랜지(2) 측의 공간을 분리하고 있다. 플랜지(1) 측에 면하는 다이어프램(5)의 일면 측에는, 이 다이어프램(5)의 일면과 플랜지(1)의 평면(17) 및 O링(3)으로 구획되는 공기실(6)이 형성되어 있다. 공기실(6) 내에는, 배기 포트의 개구단 즉 패킹(7)의 개구단(71)이 위치하고, 개구단(71)이 다이어프램(5)에 대면하고 있다. 개구단(71)과 다이어프램(5)은, 다이어프램(5)의 일면 측과 타면 측에 걸리는 압력이 거의 균형을 이룸으로써 개구단(71)을 막는 립 구조로 되어 있다.

립 구조를 구성하는 개구단(71) 및 이에 이어지는 배기 통로(74)는, 대량의 공기를 배출할 필요는 없고 소량씩 공기를 배출하면 되기 때문에, 횡단면적을 작게 줄인 구조로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있는 액압 측정 유닛의 사용 태양 및 액압 측정 유닛을 이용한 액면계에 대해 설명한다. 도 9는 액압 측정 유닛을 탱크(40)에 장착한 상태를 나타내는 개략도로서, 부호 42는 탱크(40)에 수용되어 있는 액체를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 누름 플랜지(2) 측을 탱크(40)로 향하여 탱크(40)에 수납되는 액체의 압력이 완충판(30, 32)을 통해 다이어프램(5)에 걸리도록 설치한다. 따라서, 다이어프램(5)의 누름 플랜지(2) 측의 면이 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면으로 되어 있다. 다이어프램(5)의 액체 압력 받음면과 공기실(6) 측의 면은 O링(3, 4)에 의해 격절된다.

도 3, 도 4, 도 9에 도시된 바와 같이, 조인트(8)는 배관(50)을 거쳐 압축 공기 공급 포트(14)를 압축 공기 공급원과 공기압 측정기에 접속한다. 배관(50)과 압축 공기 공급원과 공기압 측정기의 사이에는 전자 밸브 등으로 이루어지는 절환 밸브가 개재되어 있다. 절환 밸브는, 압축 공기 공급 포트(14)를 압축 공기 공급원과 공기압 측정기에 선택적으로 연결한다. 보다 구체적으로 절환 밸브는, 압축 공기 공급 포트(14)를, 압축 공기 공급원에 일시적으로 연결한 후, 공기압 측정기의 압력 센서로 바꾸어 연결한다.

절환 밸브가 공기압 측정기 측으로 절환되면, 공기실(6)의 공기압은 압력 검출단(9)으로부터 조인트(10)를 거쳐 공기압 측정기의 압력 센서에 걸리고, 압력 센서에 의해 공기실(6)의 공기압이 검출된다. 드레인 구멍(25)은 조인트(36)를 거쳐 드레인 회수부에 접속한다. 도 3, 도 9에 도시된 바와 같이, 액압 측정 유닛과 탱크의 사이에 밸브(44)를 개재시키면 좋다.

상기 액압 측정 유닛은, 이하와 같이 하여 액압 측정 장치 혹은 액면계로서 사용한다. 액압 측정 장치 혹은 액면계로서 사용하기에 앞서서, 절환 밸브를 제로점 조정 모드로 절환하고 공기실(6)을 대기압에 개방함으로써 제로점 조정을 행한다. 제로점 조정을 행함으로써, 정밀도가 높은 액압 측정을 행할 수 있다.

제로점 조정 후 절환 밸브를 압축 공기 공급원 측으로 절환하고, 압축 공기 공급원 측으로부터 공기실(6)에, 배관(50)(도 4, 도 9 참조), 압축 공기 공급 포트(14)를 통해 일시적이고 간헐적으로 압축 공기를 공급한다. 압축 공기의 공기압은, 측정 대상인 액체의 액면 레벨이 최대일 때에 다이어프램(5)에 걸리는 압력보다 큰 압력으로 한다.

일시적으로 압축 공기를 공급한 후, 절환 밸브로 압축 공기 공급 포트(14)를 공기압 측정기 측으로 절환한다. 압축 공기 공급 포트(14)를 공기압 측정기 측으로 절환한 당초는, 다이어프램(5)의 공기실(6) 측에 걸리는 공기압이 다이어프램(5)의 액체에 의한 압력 받음면 측에 걸리는 액압을 이겨, 다이어프램(5)과 배기 포트(12)의 개구단(71)의 사이에 간극이 생긴다. 따라서, 공기실(6)의 공기가 개구단(71)을 통해 배기되어 공기실(6)의 공기압이 강하되어 간다. 이윽고 공기실(6) 측에 걸리는 공기압과 액체에 의한 압력 받음면 측의 압력이 균형을 이루면, 개구단(71)이 다이어프램(5)에 의해 막혀 상기 배기가 정지되고 공기실(6)의 공기압이 안정된다. 이 안정되었을 때의 공기압을 상기 압력 센서로 측정한다.

압축 공기는 압축 공기 공급원으로부터 일시적이고 간헐적으로 공기실(6)에 공급되기 때문에, 도 10에 도시된 바와 같이 공기실(6)의 기압이 상기 간헐적인 주기에 맞추어 변화를 반복한다. 탱크 내의 액면 레벨이 변화하면, 공기실(6)의 기압이 안정되는 레벨도 액면 레벨에 따라 변화하기 때문에, 안정되었을 때의 기압을 검출함으로써 변화한 액면 레벨을 산출할 수 있다.

압축 공기 공급원으로부터 압축 공기를 일시적이고 간헐적으로 공급하기 위한 절환 밸브의 동작 제어, 공기실(6)의 기압을 검출하기 위한 절환 밸브의 동작 제어 등은 본원발명의 본질적인 것이 아니기 때문에 설명은 생략한다. 덧붙여 압축 공기를 간헐적으로 공급하기 위한 절환 밸브의 제어 등은, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재되어 있는 것을 적용할 수 있다.

본 발명에 관한 액압 측정 유닛은, 액체를 수납하는 탱크의 바닥판에 장착해도 되고, 바닥판 근처의 측벽에 장착해도 된다.

탱크 내의 액체를 배출하였을 때, 드레인 구멍(25)에 연결되는 밸브를 개방하여 다이어프램(5)의 액체에 의한 압력 받음면 측에 쌓여 있는 찌꺼기를 배출한다.

[실시예의 효과]

이상 설명한 본 발명에 관한 액압 측정 유닛 및 액면계의 실시예에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

다이어프램(5)이 일방향으로 이동할 때에만 측정 대상인 액체의 압력을 측정하므로, 다이어프램 특유의 불감대의 영향을 받는 일이 없고 높은 정밀도로 액압을 측정할 수 있다.

측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면과 공기압 받음면이 다이어프램(5)에 의해 격절되어 액체가 폭기되는 일은 없다. 따라서, 실시예에 관한 액압 측정 유닛 및 액면계를 선박의 밸러스트 탱크 등에 장착해도 박테리아 등이 밸러스트수에 증식하는 것을 억제할 수 있다.

다이어프램(5)의 공기압 받음면 측에 형성되어 있는 공기실(6)의 용적은 극히 작은 용적이어도 공기실(6)에 걸리는 공기압을 측정함으로써, 측정 대상인 액체의 압력을 측정할 수 있다. 또한, 공기실(6)에 공급하는 압축 공기는 일시적이고 간헐적으로 공급하면 되므로, 소형의 압축 공기 공급원으로 충분하다.

공기실(6)의 공기압 강하가 정지되어 공기압이 안정되었을 때의 공기압을 측정하면 되기 때문에, 공기압 측정 중에 공기압의 변동이나 맥동이 없어 높은 정밀도로 액압을 측정할 수 있다.

1 플랜지
2 누름 플랜지
3 O링
4 O링
5 다이어프램
6 공기실
7 패킹
8 조인트
9 압력 검출단
10 조인트
11 O링 홈
12 배기 포트
14 압축 공기 공급 포트
15 돌제
16 돌기
17 평면
18 결합공
21 O링 홈
22 단부
24 홈
25 드레인 구멍
26 단부
27 단부
28 중심공
29 결합공
30 완충판
32 완충판
35 체결 부재
36 조인트
40 탱크
42 액체
44 밸브
50 배관
54 드레인관
71 개구단
81 압축 공기 통로

Claims

일면 측이 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면으로 되어 있고, 타면 측이 공기실에 면하여 공기압 받음면으로 되어 있는 다이어프램과,
상기 공기실 내에서 개구되는 압축 공기 공급 포트와,
상기 공기실 내에서 개구단이 상기 다이어프램에 대면하고 있는 배기 포트를 가지며,
상기 배기 포트의 상기 개구단과 상기 다이어프램은, 상기 압력 받음면에 걸리는 압력과 상기 공기실에 걸리는 공기압이 균형을 이룸으로써 상기 다이어프램이 상기 개구단을 막는 립 구조로 되어 있는 액압 측정 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 압축 공기 공급 포트는, 기압 검출 포트를 겸하고 있는 액압 측정 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 공기실에는, 압축 공기가 상기 압축 공기 공급 포트를 통해 간헐적으로, 또한 상기 다이어프램의 상기 압력 받음면에 걸리는 액체의 압력보다 큰 공기압이 상기 공기실에 걸리도록 공급되는 액압 측정 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 공기실에 공급되는 압축 공기는 건조한 공기인 액압 측정 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 공기실에 공급되는 압축 공기가 상기 배기 포트로부터 배기되고, 상기 공기실에 걸리는 공기압의 강하가 정지되었을 때의 공기실에 걸리는 공기압을 측정값으로 하는 액압 측정 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 다이어프램은, 플랜지와 누름 플랜지에 의해 주연부(周緣部)가 클램핑되어 보유지지되어 있는 액압 측정 유닛.
청구항 6에 있어서,
상기 다이어프램은, 상기 플랜지 측의 O링과 상기 누름 플랜지 측의 O링에 의해 주연부가 클램핑되어 보유지지되어 있는 액압 측정 유닛.
청구항 6에 있어서,
상기 플랜지 측에 상기 압축 공기 공급 포트와 상기 배기 포트가 마련되고, 상기 누름 플랜지 측이 측정 대상인 액체에 의한 압력 받음면 측으로 되어 있는 액압 측정 유닛.
청구항 6에 있어서,
상기 누름 플랜지에는, 상기 다이어프램의 상기 액체에 의한 압력 받음면 측에 완충판이 고착되어 있는 액압 측정 유닛.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 액압 측정 유닛과,
상기 액압 측정 유닛의 공기실에, 상기 액압 측정 유닛의 액체에 의한 압력 받음면에 걸리는 압력보다 높은 압력의 압축 공기를 상기 액압 측정 유닛의 압축 공기 공급 포트를 거쳐 공급하는 압축 공기 공급원과,
상기 압축 공기 공급 포트에 연결되어 상기 공기실 내의 기압을 측정하는 공기압 측정기와,
상기 압축 공기 공급 포트를 상기 압축 공기 공급원과 상기 공기압 측정기에 선택적으로 연결하는 절환 밸브를 가지며,
상기 절환 밸브는, 상기 압축 공기 공급 포트를 상기 압축 공기 공급원에 일시적으로 연결한 후 상기 공기압 측정기에 연결하고,
상기 공기압 측정기는, 측정값이 강하되어 안정되었을 때의 측정값으로 액면 레벨을 산출하는 액면계.