特許 6591325 投込式水位計の補助システム、その補助方法、その補助プログラムおよび補助機能付き投込式水位計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6591325

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】投込式水位計の補助システム、その補助方法、その補助プログラムおよび補助機能付き投込式水位計

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/18 20060101AFI20191007BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/18

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-55843(P2016-55843)

(22)【出願日】2016年3月18日

(65)【公開番号】特開2017-172990(P2017-172990A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 暁

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１９１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１１７４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２６６１１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２２３６２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／００

Ｇ０１Ｆ ２３／１４ − ２３／２９６

Ｇ２１Ｃ １７／０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助システムにおいて、
前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器と、
前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算する計算部と、を備えることを特徴とする投込式水位計の補助システム。

【請求項2】

前記代表値を用いて前記投込式水位計を調節する調節部を備える請求項１に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項3】

前記代表値と前記検出器が検出した前記水圧とを用いて前記水位以外の前記貯留液体に関する物理量を導出する導出部を備える請求項１または請求項２に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項4】

前記補助計器が２つであって、２つの前記補助計器が前記測定水圧を検出する測定点および前記検出器の水圧検出面上の中心点が一直線上に配置されている場合に、前記計算部は、前記代表値を前記補助計器が測定した水圧の平均とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項5】

前記補助計器が３つである場合に、前記計算部は、前記代表値を、Ｐｓｉ（ｉ＝１，２，３）を測定水圧、α，β，γを前記３つの補助計器の測定点を通る円の中心角、Ｐを前記円の中心の圧力として

【数8】

で表される関係式に基づいて計算する請求項１または請求項４に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項6】

前記補助計器が４つ以上である場合、これらのうち任意の３つの補助計器について前記関係式を前記代表値の計算に適用する請求項５に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項7】

２以上の前記水圧どうしの差分と前記差分に対応する既得の補正量とを関連付けて保持するデータ保持部を備え、
前記計算部は、前記測定水圧どうしの差分に基づいて前記補正量を取得して前記代表値を導く請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項8】

前記補助計器は２以上の群に分けられ、一方の群の測定点の水深および前記検出器の傾きに基づいて他群の測定点の水深を算出する他群算出部を備える請求項７に記載の投込式水位計の補助システム。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の投込式水位計の補助システムを備える補助機能付き投込式水位計。

【請求項10】

貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助方法において、
前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器でそれぞれ水圧を測定するステップと、
前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算するステップと、を含むことを特徴とする投込式水位計の補助方法。

【請求項11】

貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器でそれぞれ水圧を測定するステップ、前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算するステップ、を実行させることを特徴とする投込式水位計の補助プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、投込式水位計の利便性または測定精度を向上させる補助技術に関する。

【背景技術】

【0002】

津波や震災などで被災した原子力発電所などのように、立ち入りが困難となった施設において、その内部の液体の水位の測定が求められることがある。従来から知られる水位計として、開口端が水底に配置されたバブラチューブで水底に気泡を送り込むのに必要な圧力を計測することで水位を算出する気泡式水位計がある。

【0003】

気泡式水位計とは、液体に開口した管からゆっくり気泡を出し、そのときの管内の圧力を計測することで水位を取得する水位計である。管内の圧力が大気圧と管の開口端にかかる水圧との和に等しいことから、この開口端の圧力から、大気圧を差し引いて水位を求めることができる。

【0004】

しかし、気泡式水位計は、気泡を水底に送り込むためのエアー供給源などが必要となり装置が大型になる。また、この装置を液体の近傍に固定するための設置工事が必要となる。
このような設置工事を不要とする水位計に、投込式水位計がある。また、投込式水位計は、気泡式水位計に比べ、装置が小さく操作も容易である。この投込式水位計は、一般産業において、河川の監視プログラムや上下水道などの水位を測定するのに広く用いられている。

【0005】

ところで、投込式水位計が指示する水位は、いくつかの要因によって真の水位からずれることがある。
例えば、水圧に基づいて水位を導く水位計では、貯蔵されている液体の種類によって液体の密度が比重１より高い場合には、水位は実際よりも深いものと表示される。
また、表示部に内蔵されるメータの機械的なずれによって、表示部に送られてくる水位に関する電気信号と水位の指示値とにずれが発生する場合もある。
よって、投込式水位計が算出する水位の指示値の正確性を向上させるためには、ずれの要因ごとに校正または補正などをする必要がある。

【0006】

水位の指示値の正確性の要請は、上述したような作業員が現場に立ち入れない場合にも要求される。現在、遠隔においても適切に補正を施すことで正確な水位を取得できる水位計の研究がなされている。
また、作業員が現場に立ち入れない場合には、一つの投込式水位計でできるだけ多くの水位以外の貯留液体に関する情報の取得も望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０７−０５４３９４号公報

【特許文献2】特開２０００−３３７９４５号公報

【特許文献3】実公平０３−２８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述した貯留液体に関する水位以外の情報の取得または取得した水位に関する情報の補正等をするために、投込式水位計の検出器とは別に独自に水圧を測定する補助計器を検出器とともに投げ込むことがある。
検出器が検出した水圧にこの補助計器で測定した測定水圧を組み合わせるなどすることで、貯留液体の水位以外の物理量の取得や、水位に関する情報の補正等が可能になる。
この補助計器は、冗長性などの観点から、同種または異種の補助計器を複数設置する場合がある。

【0009】

しかしながら、検出器が液中で鉛直に配置されることを想定して設計している場合に検出器が傾いて配置されると、同一の水圧を示すはずの各々の補助計器が異なる測定水圧を示してしまう。
例えば、検出器が備える圧力センサと２つの補助計器の検出端面を揃えて、圧力センサが受ける水圧と同一の水圧を補助計器で取得することがある。
この場合に検出器が傾いて配置されると、これら２つの検出端面および圧力センサの水深はいずれも相互に異なってくる。

【0010】

よって、圧力センサが受ける水圧を表していないこれらの検出端面の受ける測定水圧をそのまま投込式水位計の調整に用いると、調整の精度は低下する。
また、このような測定水圧を用いて貯留液体の密度などの物理量を導出する場合も、導出される物理量の精度が低下する。

【0011】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、補助計器が固定された検出器が液中に傾いて配置された場合にも、適切な水圧を取得することができる投込式水位計の補助システム、その補助方法、その補助プログラムおよび補助機能付き投込式水位計を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本実施形態にかかる投込式水位計の補助システムは、貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助システムにおいて、前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器と、前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算する計算部と、を備えるものである。

【0013】

本実施形態にかかる投込式水位計の補助方法は、貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助方法において、前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器でそれぞれ水圧を測定するステップと、前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算するステップと、を含むものである。

【0014】

本実施形態にかかる投込式水位計の補助プログラムは、貯留液体中に投げ込まれて水圧を検出する検出器を備えた投込式水位計の補助プログラムにおいて、コンピュータに、前記検出器の外表面であって前記検出器を鉛直に配置した場合に同一の水深となる位置に固定される２以上の補助計器でそれぞれ水圧を測定するステップ、前記補助計器がそれぞれ測定した測定水圧を前記補助計器の前記外表面における配置形状に基づく係数を用いて線形結合した代表値を計算するステップ、を実行させるものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明により、補助計器が固定された検出器が液中に傾いて配置された場合にも、適切な水圧を取得することができる投込式水位計の補助システム、その補助方法、その補助プログラムおよび補助機能付き投込式水位計が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計の概略構成図。

【図2】投込式水位計が備える検出器の概略断面図。

【図3】水圧側ダイヤフラムが受ける水圧および基準圧側ダイヤフラムが受ける大気圧の差圧と水位の指示値との関係を示す図。

【図4】第１実施形態にかかる補助システムの測定点および中心点の座標上の配置形状を示す図。

【図5】第２実施形態にかかる補助システムの測定点および中心点の座標上の配置形状を示す図。

【図6】第３実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計の概略構成図。

【図7】第３実施形態における測定水圧の代表値の計算方法を示す図。

【図8】第４実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計の概略構成図。

【図9】第４実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計の検出器および補助計器の配置形状を示す図。

【図10】検出器が鉛直方向から傾きを有して配置された場合の測定点などの配置形状を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本実施形態の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
〔投込式水位計２０〕
まず、補助システム１０が適用される投込式水位計２０について図１および図２を用いて説明する。
図１は、第１実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計１００の概略構成図である。
補助機能付き投込式水位計１００は、投込式水位計２０および補助システム１０で構成される。

【0018】

投込式水位計２０は、図１に示されるように、貯留液体中に投げ込まれる検出器２４が、信号線３８を介して変換部３２に接続されている。
変換部３２は、例えば中央制御室の内部の表示部２６に接続されている。
変換部３２は、検出器２４から受信した貯留液体の水位に関する電流信号にＩ／Ｖ変換をして、表示部２６へ送信する。

【0019】

また、図２は、投込式水位計２０が備える検出器２４の概略断面図である。
検出器２４は、図２に示されるように、一方の底面に入水孔が設けられた筐体２１によって、円筒状の外形を有している。
筐体２１の内部には、入水孔が設けられた底面の付近に圧力センサ２２が筐体２１を封止するように設置されている。
この圧力センサ２２によって筐体２１の内部は周囲の貯留液体から隔離されて、圧力センサ２２からさらに内部には貯留液体は侵入しない。

【0020】

一方、入水孔が設けられていない他方の底面には、中空ケーブル２３が接続されている。中空ケーブル２３は、通常時は、筐体２１が接続されていない他端で大気開放されており、筐体２１の内部を大気圧Ｐ_atmに維持させている。圧力センサ２２のうち、封止された筐体２１の内部に面する一面は、この中空ケーブル２３を介して、大気圧Ｐ_atmを受ける。なお、検出器２４には、この中空ケーブル２３を含む伝線２９も含まれるものとする。

【0021】

圧力センサ２２のうち貯留液体と接触する他面(水圧検出端面)は水圧Ｐ_wを受ける。
圧力センサ２２は、例えば、隔膜にかかる圧力を電気信号の大きさに変換するダイヤフラム２５を利用したものが広く使用されている。
圧力センサ２２が備える水圧側ダイヤフラム２５ａが受ける水圧Ｐ_wと、基準圧側ダイヤフラム２５ｂが中空ケーブル２３を介して受ける大気圧Ｐ_atmとの差圧ΔＰは、電圧に変換されて差分部３５に読み取られる。

【0022】

この電圧は、Ｖ／Ｉ変換回路３７で電流信号に変換されて、信号線３８に出力される。信号線３８は、中空ケーブル２３および強化線１８とともに被覆材２８に被覆されて、変換部３２（図１）に接続されている。
変換部３２は、検出器２４から信号線３８を介して受信したこの電流信号をＩ／Ｖ変換をして、表示部２６へ送信する（図１）。

【0023】

ここで、図３は、水圧側ダイヤフラム２５ａが受ける水圧Ｐ_wおよび基準圧側ダイヤフラム２５ｂが受ける大気圧Ｐ_atmの差圧ΔＰと水位の指示値との関係を示す図である。
表示部２６は、図３に示されるように、差圧ΔＰに基づくこの信号を、取得した水位として表示する。
実施形態にかかる補助システム１０は、例えばこのような原理で導かれる水位の指示値の校正、または貯留液体の濃度や温度などの水位以外の副次的な情報の取得など、この投込式水位計２０を補助するものである。

【0024】

（第１実施形態）〔補助システム１０〕
補助システム１０は、図１に示されるように、補助計器５０_n（５０₁，５０₂）が接続される。
それぞれの補助計器５０_nは、例えば、シリコンや金属などからなるバブラチューブ５１_n（浸水部材５１_n）と、バブラチューブ５１_n（５１₁，５１₂）に加圧をして背圧を計測する計測部５３_n（第１計測部５３₁，第２計測部５３₂）と、から構成される。
２つのバブラチューブ５１_nは、開口端２７が検出器２４の外表面の同一の水深となる位置に、治具１９で固定されている。

【0025】

よって、検出器２４が液中で傾かずに鉛直に配置されている場合、２つのバブラチューブ５１は、水圧側ダイヤフラム２５ａにかかる水圧と同一の水圧を受ける。
すなわち、バブラチューブ５１_nの開口端２７の位置であって補助計器５０_nが測定する２つの測定点３３、および水圧側ダイヤフラム２５ａの中心点３４の受ける水圧は同一になる。

【0026】

ここで、図４は、第１実施形態にかかる補助システム１０の測定点３３および中心点３４の座標上の配置形状を示す図である。
つまり、図４は、検出器２４を水圧側ダイヤフラム２５ａ側からみたときの配置形状を表している。
２つの測定点３３は、座標Ａ（ｘ₁，ｙ₁）および座標Ｂ（ｘ₂，ｙ₂）に、中心点３４は座標Ｏ（Ｘ，Ｙ）に配置される。
第１実施形態では、２つのバブラチューブ５１の開口端２７（測定点３３）および検出器２４の水圧側ダイヤフラム２５ａの中心点３４は、一直線上に配置されている。

【0027】

このように開口端２７が固定されたバブラチューブ５１_n（５１₁，５１₂）は、地上まで引かれる（図１）。
そして、大気中に開口するバブラチューブ５１の自由端は、それぞれ対応する計測部５３_nに接続される。

【0028】

計測部５３_nは、接続されたバブラチューブ５１_nから加圧し、逆に受ける背圧を計測することで、測定点３３における水圧Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）を取得する。
これらの計測部５３_nは、いずれも計算部４１に接続される。
測定された水圧（測定水圧Ｐ_s）Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）は、その大きさが電気信号に変換され、計算部４１へ送信される。

【0029】

また、２つの計測部５３_nは計算部４１を介して接続される。
計算部４１は、バブラチューブ５１の開口端２７の配置形状に基づいた係数を用いて、測定水圧Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）を線形結合して代表値Ｐを計算する。
第１実施形態においては、計算部４１は、補助計器５０_nが測定した測定水圧Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）の平均を代表値Ｐとする。

【0030】

前述したように、検出器２４が液中で傾かずに鉛直に配置されている場合、第１計測部５３_nおよび第２計測部５３_nは、同一の水圧を計測する。
しかし、検出器２４が水底に接触するなどして傾いて配置された場合、バブラチューブ５１_nの２つの開口端２７の水深は一致しなくなる。
よって、第１計測部５３_nおよび第２計測部５３_nの計測する測定水圧Ｐ_s1，Ｐ_s2が一致しなくなる。

【0031】

一致しない２つの測定水圧Ｐ_s1，Ｐ_s2のうち、いずれかのみを水圧側ダイヤフラム２５ａが受けた水圧Ｐ_wとみなして投込式水位計２０の調節に用いると、調節の精度が低下する。
そこで、第１計測部５３_nおよび第２計測部５３_nがそれぞれ計測した測定水圧Ｐ_sの値が異なるときは、検出器２４が鉛直方向から傾いて配置されたものと推定して、２つの測定水圧Ｐ_s1，Ｐ_s2を平均する。

【0032】

測定水圧Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）の平均が代表値Ｐとして適切であることは、下記の理由による。
図４に示されるように、バブラチューブ５１の開口端２７および水圧側ダイヤフラム２５ａの中心点３４の３点が一直線上になるように配置した場合、水圧側ダイヤフラム２５ａの中心点３４は２つの測定点３３の中点になる。
よって、座標Ｏの位置ベクトルは次式（１）で表され、座標Ｏのｙ成分から次式（２）が成り立つ。

【0033】

【数1】

【0034】

いま、貯留液体の未定の比例定数をｍ、測定点３３の水深をｙ_i、中心点３４の水深をＹとすると、測定点３３の水深ｙ_iと測定水圧Ｐ_siの関係および中心点３４の水深Ｙと水圧Ｐ_sとの関係は、次式（３）で表すことができる。

【数2】

ただし、ｉ（ｉ＝１，２）は、各測定点３３を示すサフィックスである。
よって、式（２）および式（３）から次式（４）の関係式が導かれる。

【数3】

すなわち、測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐを２つの測定水圧Ｐ_s1，Ｐ_s2の平均とすることで、代表値Ｐを水圧側ダイヤフラム２５ａの中心点３４が受ける水圧を表すものとすることができる。

【0035】

図１に戻って説明を続ける。
調節部４２は、計算した測定水圧の代表値Ｐを用いて投込式水位計２０を調節する。
投込式水位計２０を測定水圧の代表値Ｐで調節する調節部４２には種々のものがある。
例えば、調節部４２は、測定水圧の代表値Ｐを用いて投込式水位計２０のゼロ点校正をする。
ゼロ点校正とは、水圧側ダイヤフラム２５ａと基準圧側ダイヤフラム２５ｂが受ける圧力が一致したときに、水位の指示値がゼロを示すように校正することである。

【0036】

ゼロ点校正をする場合、図１に示されるように、調節部４２は、変換部３２に接続された校正部４３および大気開放された中空ケーブル２３に接続された印加部４４に接続される。
そして、調節部４２は、印加部４４に指令して印加部４４に測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐに相当する圧力を中空ケーブル２３に印加させる。

【0037】

印加された圧力は、中空ケーブル２３から検出器２４の筐体２１内部に印加されて、基準圧側ダイヤフラム２５ｂにかかる。
代表値Ｐは水圧側ダイヤフラム２５ａにかかる水圧Ｐ_wに相当するので、水圧側ダイヤフラム２５ａが受ける水圧と、基準圧側ダイヤフラム２５ｂが受ける圧力は一致するはずである。

【0038】

よって、このとき差分部３５が読み取る差圧ΔＰはゼロとなるので、このときの表示部２６に表示された水位がゼロとなるように校正部４３で校正すれば、検出器２４を引き上げることなく、水位の指示値のゼロ点校正をすることができる。
前述したように、投込式水位計２０の水位の指示値は多数の要因で真の水位からずれてしまう。
よって、調節部４２は補助計器５０_nの測定水圧の代表値Ｐを用いて投込式水位計２０を調節するものであれば、上述の一例に限定されない。

【0039】

また、計算部４１は、測定水圧の代表値Ｐを用いて水位以外の貯留液体に関する物理量を導出する導出部４９にも接続される。
例えば、２つのバブラチューブ５１_nを、水圧側ダイヤフラム２５ａとその開口端２７との深度が異なるように固定することで、代表値Ｐは、水圧側ダイヤフラム２５ａとは異なる水深の水圧を表すことになる。

【0040】

導出部４９は、例えば、この代表値Ｐと検出器２４が検出した水圧Ｐ_wとの差異から、貯留液体の密度を導出する。
さらに、導出部４９は、この密度に基づいて貯留液体の成分を推定することもできる。
なお、上述の調節部４２は、導出部４９に接続されて、導出部４９が導出した物理量を利用して投込式水位計２０の調節をしてもよい。

【0041】

なお、以上の計算方法は、プログラムに沿ってコンピュータで実行してもよい。
例えば、計算部４１、導出部４９、校正部４３および調整部４２は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、或いはＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置、を具備するコンピュータとして構成することができる。

【0042】

この場合、図１に示す各部のうち、計算部４１、導出部４９、校正部４３および調整部４２の機能は、記憶装置に記憶された所定のプログラムをプロセッサが実行することによって実現することができる。
また、このようなソフトウェア処理に換えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integration Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現することもできる。
さらに、これらは、ソフトウェア処理とハードウェアによる処理を組み合わせて実現することもできる。

【0043】

以上のように、第１実施形態にかかる補助システム１０によれば、補助計器５０_nが固定された検出器２４が液中に傾いて配置された場合にも、適切な測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐを取得することができる。
また、この代表値Ｐを用いることで、精度の高い校正または貯留液体に関する精度の高い情報を取得することができる。

【0044】

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる補助システム１０の測定点および中心点の座標上の配置形状を示す図である。
第２実施形態にかかる補助システム１０は、３つのバブラチューブ５１_n（５１₁，５１₂，５１₃）が同一の水深になるように、検出器２４の外表面に固定されることで、図５に示されるように、測定点３３が３つ配置される。

【0045】

中心点３４の座標をＯ、３つの測定点３３の座標をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとすると、Ｏの位置ベクトルは、次式（５）で表わされる。

【数4】

なお、α，β，γは、３つの測定点３３（図５中Ａ，Ｂ，Ｃ）を通る円の既知の中心角であって、順に三角形の頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対応する中心角を表す。

【0046】

よって、中心点３４の水深Ｙは、３つの測定点３３の水深（ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃）を用いて、次式（６）で表される。

【数5】

よって、前述の式（６）および式（３）から、次式（７）を算出することができる。

【数6】

第２実施形態において、計算部４１は、式（７）を用いて、測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐを計算する。

【0047】

なお、バブラチューブ５１が異なる位置に４つ以上固定される場合にも、任意の３つのバブラチューブ５１の開口端２７の位置を測定点３３として式（７）から中心点３４の水圧Ｐ_wを表す代表値Ｐを求めることができる。
さらに、例えば固定されているバブラチューブ５１が６つである場合、第１〜第３の測定点３３を用いて計算した代表値、および第４〜第６の測定点３３を用いて計算した代表値を平均して真の代表値Ｐとすることで、代表値の精度を高めることができる。

【0048】

このように第２実施形態によれば、測定点３３で測定された測定水圧Ｐ_sが３つ以上ある場合に、高い精度で中心点３４の水圧Ｐ_wを表す代表値Ｐを計算することができる。
また、いずれの２点の測定点３３も中心点３４を通る一直線上にない場合も、適切な代表値Ｐを計算することができる。

【0049】

なお、計算部４１が式（７）に基づいて測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐを計算すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0050】

このように、第２実施形態にかかる補助システム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、任意の中心角を有して配置された補助計器５０_nを用いて、中心点３４が受ける水圧Ｐ_wに相当する代表値Ｐを高い精度で計算することができる。

【0051】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計１００の概略構成図である。
また、図７は、第３実施形態における測定水圧の代表値の計算方法を示す図である。
第３実施形態にかかる補助システム１０は、図６および図７に示されるように、既得の水圧Ｐ_sどうしの差分ΔＰ_s、およびこの差分ΔＰ_sに対応する補正量Ｍを保持するデータ保持部４８（図６，７では「シミュレーション結果保持部４８」と表記）を備える。

【0052】

例えば、考慮しなければならない誤差要因が多い場合、特定の計算式に当てはめて計算するよりも、予め計測された実計測値またはシミュレーション結果等を用いて代表値Ｐを取得する方が精度が高い場合もある。
そこで、第３実施形態では、実計測値等で得られた測定水圧Ｐ_sの差分ΔＰ_sと補正量Ｍとの関係を用いる。

【0053】

データ保持部４８において、測定水圧Ｐ_sの差分ΔＰ_sとこの差分ΔＰ_sに対応する補正量Ｍとの関係は、予め実施されたＣＡＤを用いたシミュレーションまたは実計測などで関連付けられている。
計算部４１は、データ保持部４８を参照して、測定した測定水圧Ｐ_sどうしの差分ΔＰ_sに基づいて補正量Ｍを取得して代表値Ｐを導く。

【0054】

例えば、図７に示されるように、補助計器Ａの２つの実計測値Ｐ_s1およびＰ_s2の差分ΔＰ_sが、１３．１６である場合を考える。
計算部４１は、データ保持部４８のデータを参照して差分ΔＰ_sが１３．１６である場合の、補正量Ｍ３．４２を取得する。
そして計算部４１は、実計測値Ｐ_s1およびＰ_s2のうち数値の大きいＰ_s1（５６３．５）からＭ（３．４２）を引いて代表値Ｐ＝５６３．５を導く。
なお、データ保持部４８に保持される測定水圧Ｐ_s、補正量Ｍおよびこれらのそれぞれの差分ΔＰ_sは、補助計器５０_nの深度に換算されて保持されてもよい。

【0055】

なお、測定水圧Ｐ_sの差分ΔＰ_sと補正量Ｍとの既得の関係を用いて代表値Ｐを取得すること以外は、第３実施形態は第２実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0056】

このように、第３実施形態にかかる補助システム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、現実に発生している誤差要因を含めた正確な代表値Ｐを取得することができる。

【0057】

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計１００の概略構成図である。
図９は、第４実施形態にかかる補助機能付き投込式水位計１００の検出器２４および補助計器５０_nの配置形状を示す図である。

【0058】

第４実施形態にかかる補助システム１０は、図８およそ図９に示されるように、補助計器５０_nが２つの群４７から構成される。
夫々の群４７（４７ａ，４７ｂ）に属する補助計器５０_nは検出器２４の外表面で同一の水深となる位置に固定される。
そして、補助システム１０は、一方の群４７の測定点３３e（以下、「第１群測定点３３ｅ」という）の水深に基づいて他群４７の測定点３３ｆ（以下、「第２群測定点３３ｆ」という）の水深を算出する他群算出部４６を備える。

【0059】

検出器２４が鉛直に配置されている場合、中心点３４と第１群測定点３３ｅとの水深差Ｆは、第１群測定点３３ｅと第２群測定点３３との水平距離ｄに関わらず、第１群測定点３３ｅと第２群測定点３３ｆとの検出器２４に沿った鉛直距離Ｄとなる。

【0060】

また、図１０は、検出器２４が鉛直方向から既知の傾きθを有して配置された場合の測定点３３（３３ｅ，３３ｆ）などの配置形状を示す図である。
検出器２４が傾いている場合、図１０に示されるように水深差Ｆは次式（８）で表わされる。

【数7】

なお、ｌは中心点３４と測定点３３と水平距離を表す。
よって、他群算出部４６は、第１実施形態などで計算される中心点３４の水圧Ｐ_wに相当する代表値Ｐを用いて、第２群測定点３３ｆが測定する測定水圧Ｐ_soまたはその代表値Ｐを推定する。

【0061】

なお、測定水圧Ｐ_sから、群の異なる他の補助計器５０_nの水深等を補正すること以外は、第４実施形態は第２実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0062】

このように、第４実施形態にかかる補助システム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、検出器２４における固定位置の異なる一方の補助計器５０_nの測定点３３ｅの測定水圧を用いて、他の補助計器５０_nの測定点３３ｆの水深を推定することができる。
さらに、この水深から、他群の補助計器５０_nの測定する測定水圧Ｐ_soを推定することもできる。

【0063】

以上述べた少なくとも一つの実施形態の補助システム１０によれば、測定された複数の測定水圧Ｐ_sから測定点３３の配置形状に基づいて代表値Ｐを計算することにより、補助計器５０_nが固定された検出器２４が液中に傾いて配置された場合にも、適切な測定水圧Ｐ_sの代表値Ｐを取得することが可能となる。

【0064】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0065】

１０…補助システム、１８…強化線、１９…治具、２０…投込式水位計、２１…筐体、２２…圧力センサ、２３…中空ケーブル、２４…検出器、２５…ダイヤフラム、２５ａ…水圧側ダイヤフラム、２５ｂ…基準圧側ダイヤフラム、２６…表示部、２７…開口端、２８…被覆材、２９…伝線、３２…変換部、３３（３３ｅ，３３ｆ）…測定点（第１群測定点，第２群測定点）、３４…中心点、３５…差分部、３７…Ｖ／Ｉ変換回路、３８…信号線、４１…計算部、４２…調節部、４３…校正部、４４…印加部、４６…他群算出部、４７…群、４８…データ保持部（シミュレーション結果保持部）、４９…導出部、５０_n…補助計器、５１_n…バブラチューブ、５１_n…浸水部材、５３_n…計測部（第１計測部，第２計測部）１００…補助機能付き投込式水位計、５３₁…第１計測部、５３₂…第２計測部、Ｄ…鉛直距離、Ｆ…水深差、Ｍ…補正量、Ｐ…代表値、Ｐ_atm…大気圧、Ｐ_s（Ｐ_s1，Ｐ_s2）…測定水圧、Ｐ_so…他群の測定水圧、Ｐ_w…中心Ｏの水圧、ｄ…水平距離、ΔＰ_s…測定水圧の差分、θ…検出器の傾き。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】