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▶ 前田 和幸の特許一覧

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  • 特開-液面の位置を計測する装置と方法 図1
  • 特開-液面の位置を計測する装置と方法 図2
  • 特開-液面の位置を計測する装置と方法 図3
  • 特開-液面の位置を計測する装置と方法 図4
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022139961
(43)【公開日】2022-09-26
(54)【発明の名称】液面の位置を計測する装置と方法
(51)【国際特許分類】
   G01F 23/00 20220101AFI20220915BHJP
【FI】
G01F23/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021040566
(22)【出願日】2021-03-12
(71)【出願人】
【識別番号】517271935
【氏名又は名称】前田 和幸
(72)【発明者】
【氏名】前田 和幸
【テーマコード(参考)】
2F014
【Fターム(参考)】
2F014AA16
2F014AA17
2F014AB01
(57)【要約】
【課題】液面の位置を計測する装置と方法に関する
【解決手段】容器内の液体の液面を安定して精度良く計測するために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にするとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする液面の位置を計測する装置と方法
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む構造物が設置された、二重構造の防波管を有することを特徴とする、液面の位置を計測する装置。
【請求項2】
防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む構造物が設置された、二重構造の防波管を用いることを特徴とする、液面の位置を計測する方法。
【請求項3】
防波管の強度を向上させるために、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む波形の構造物を有することを特徴とする、請求項1に記載された液面の位置を計測する装置。
【請求項4】
防波管の強度を向上させるために、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む波形の構造物を設置するという方法を用いることを特徴とする、請求項2に記載された液面の位置を計測する方法。
【請求項5】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする、請求項1に記載された液面の位置を計測する装置。
【請求項6】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする、請求項2に記載された液面の位置を計測する方法。
【請求項7】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその下部(液体中にある部分)を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を空気で満たすことにより空気の断熱層を形成するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする、請求項1に記載された液面の位置を計測する装置。
【請求項8】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその下部(液体中にある部分)を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を空気で満たすことにより空気の断熱層を形成するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする、請求項2に記載された液面の位置を計測する方法。
【請求項9】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にするとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする、請求項1に記載された液面の位置を計測する装置。
【請求項10】
防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にするとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする、請求項2に記載された液面の位置を計測する方法。





























【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容器内に貯蔵された液体の液面位置を計測する装置と方法に関する。
【背景技術】
【0002】
容器内に貯蔵された液体の状態を知るために、液面計(レベルゲージ)が用いられている。液面計は、容器内に貯蔵された液体の液面位置を何らかの方法で数値化することにより、液体の(絶対)量(容積又は、及び質量)や最大貯蔵容積に対する割合(%)を目視又は、及び計算により求めることができる。容器内の液面位置を計測するための計測装置には、容器内の液体と接触し可動部を有するフロート式、容器内の液と接触し可動部を有しない電極式、静電容量式、差圧式、ガイドパルス式、光式、振動式などの液面計が用いられている。また、容器内の液と接触せず、可動部を有しない超音波式、電波式、レーザー式などの液面計が用いられているが、いずれの方式においても、対象となる液面を安定させることにより計測精度が向上する。
例えば、特許文献1には「ボイラに給水するポンプの動作をレベルセンサーで制御して、高水位と低水位に設置すると共に、該レベルセンサーで設定された高水位と低水位の範囲内において、比例制御レベルセンサーからの比例信号によりボイラ水位制御弁を制御して、ボイラ内の水位を一定の低いレベルに保持する技術」が記載されている。
特許文献2には「タンク内の液体が、液面計の接続部に用いられる金属材料を腐食させるという不具合や、液面計の内部で結晶化して固まるという不具合を未然に防止するために、空気槽を有するタンク液面検知装置を用いて、タンク内の液体とは異なる液体を用いてタンク内の液面を表示する技術」が記載されている。
特許文献3には「高水位と低水位を検知する検知管からなる液面レベルセンサーにおいて、検知管の取り付け部分から底部までを覆うガイド管を設け、ガイド管の下部と上部に槽内物質が通過する穴を設け、かつ下部の穴をガイド管の最下部に位置させることにより、槽内に発生する泡が入り込まないようにする技術」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平8-247204号公報
【特許文献2】特開2019-105618号公報
【特許文献3】特開平4-128618号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載された方法を用いる場合、2重の検知装置を用いることにより安定した計測・制御が可能となるが、特許文献2に記載されているように、「タンク内の液体が、液面計の接続部に用いられる金属材料を腐食させるという不具合や、液面計の内部で結晶化して固まるという不具合」が発生する可能性がある。
特許文献2に記載された方法を用いる場合、「タンク内の液体が、液面計の接続部に用いられる金属材料を腐食させるという不具合」は解消されるものの、装置が複雑になるとともに、タンク内の液体とタンク液面検知装置との接合部に同様の不具合が発生する可能性がある。
特許文献3に記載された方法を用いる場合、水位を検知するセンサー部分が直接液体に接するため、例えば200℃以上の高温液体の液面を計測する場合、センサー部分の耐熱温度がそれ以上になるような構造と機能を持たせる必要がある。
【0005】
そこで本発明は、
(1)タンク内の液体が、液面計の接続部に用いられる金属材料を腐食させるという不具合や、液面計の内部で結晶化して固まるという不具合を未然に防止するために、液面計のセンサー部分を直接液体に挿入して計測する。
(2)液体の波立ちや泡がある場合にも対応できるように、液面計のセンサー部分の周囲に防波管を設置する。
(3)防波管が槽内に発生する波により湾曲などの変形を起こさないように、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む波形の構造物を設置する。
(4)計測する液体の温度が、液面計のセンサー部分の耐熱温度よりも高い場合を考慮して、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させる。
(5)さらに、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物の両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にすることにより、断熱効果を向上させる。
ことにより、これまで困難とされてきた液体の液面を安定して精度良く計測することが可能にした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む構造物が設置された、二重構造の防波管を有することを特徴とする。なお、防波管と防波管の外側に設置された防波管の周囲を取り囲む構造物との位置関係は、一部が接している場合と、全部が隔てられて、防波管と防波管の周囲を取り囲む構造物との間に空間を形成する場合がある。
【0007】
請求項2に記載の発明は、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む構造物が設置された、二重構造の防波管を用いることを特徴とする。
【0008】
請求項3に記載の発明は、防波管の強度を向上させるために、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む波形の構造物を有することを特徴とする。なお、波形の構造物は防波管の外側に設置される場合に加え、従来の防波管と同じ機能を持たせた構造物として単独で用いてもよい。
【0009】
請求項4に記載の発明は、防波管の強度を向上させるために、防波管の外側に防波管の周囲を取り囲む波形の構造物を設置するという方法を用いることを特徴とする。なお、波形の構造物は防波管の外側に設置するという方法に加え、従来の防波管と同じ機能を持たせた構造物として単独で用いるという方法を用いてもよい。
【0010】
請求項5に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする。
【0011】
請求項6に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする。
【0012】
請求項7に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその下部(液体中にある部分)を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を空気で満たすことにより空気の断熱層を形成するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする。
【0013】
請求項8に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその下部(液体中にある部分)を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を空気で満たすことにより空気の断熱層を形成するとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする。
【0014】
請求項9に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にするとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させることを特徴とする。
【0015】
請求項10に記載の発明は、防波管内の液体(液面計のセンサー部に接する液体)の温度を低下させるために、防波管の外側に筒状の物質をらせん状に巻き付け、らせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた筒状の物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にするとともに、らせん状の物質の内部に、液面計のセンサー部の耐熱温度よりも低温の流体を流動させるという方法を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明を用いることにより、容器に貯蔵された液体の液面を安定して精度良く計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】通常用いられている液面計の問題点(解決すべき課題)を示したものである。
図2】防波管の効果を示したものである。
図3】本発明の実施の形態に係る基本構成を示したものである。
図4】本発明の実施の形態に係る応用構成の実施例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1は、通常用いられている液面計の問題点(解決すべき課題)を示したものである。液面計は、図1に示すようにセンサー式液面計1と直視式液面計2に大別される。
センサー式液面計は、容器内の液と接触し可動部を有しない電極式、静電容量式、差圧式、ガイドパルス式、光式、振動式などの液面計が用いられている。また、容器内の液と接触せず、可動部を有しない超音波式、電波式、レーザー式などの液面計が用いられているが、液面が波立っている場合や、図1に示すように、液面泡がある場合には正確な計測ができない可能性がある。
直視式液面計は通常の貯蔵設備において広く用いられているが、特許文献2に記載されているように「タンク内の液体が、液面計の接続部に用いられる金属材料を腐食させるという不具合や、液面計の内部で結晶化して固まるという不具合」が生じる可能性がある。また、図1に示すように、かくはん装置3を用いてかくはんを行った場合、液面の位置が変化するため、正確な計測ができない可能性がある。
【0019】
図2は、防波管の効果を示したものである。
防波管を用いることにより、液面が波立っている場合や、図1に示すように、液面泡がある場合にもより正確な計測が可能となる。液面の移動距離が長いとセンサー部分の長さも長くなる。この際、図に示すようにかくはんによる波立ちや旋回力が防波管に作用して防波管が湾曲すると、防波管の下部と液面計センサーの底部が接触して計測精度に影響を与えるだけでなく、損傷に至る可能性もある。これを防止する方法の一つとして、防波管の外周部に波形の物質を設置することにより、防波管の曲げに対する強度を高めることができる。また、図2に示すように、防波管はその底部が液体に対して開かれているが、その上部の液面より高い位置に穴を設けることにより、液面の変化に追従するとともに、防波管の液面から最下部までの間に複数の穴を設けることにより、防波管内の液体が防波管の外の液体と入れ替わることにより、滞留による変質や劣化を防止することができる。
【0020】
図3は、本発明の実施の形態に係る基本構成を示したものである。
図に示すように、防波管を2重構造として内部を冷却することにより、防波管の外側の液体の温度が、液面計のセンサー部分の許容温度以上であっても、防波管内部の温度を液面計のセンサー部分の許容温度以下に保つことが可能となる。具体的には、防波管の外周に筒状の物質をらせん状に設置し、筒状の物質の内部に、液面計のセンサー部分の許容温度以下の流体を連続的に流動させることにより、防波管内部の液体の温度を低下させることができる。この際、防波管及び防波管に設置する物質は、できるだけ熱伝導率が大きい物質を用いるとともに、防波管に設置した筒状の物質を覆う物質は、できるだけ熱伝導率が小さい物質を用いることにより、容器内にある高温の液体と防波管内ある液体との効果的な断熱と、筒状の物質内部を流動する流体による効果的な冷却が可能となる。
なお、防波管に設置する筒状の物質の設置方法としては、図に示すようにらせん状に巻き付けるとともに、最下部で折り返して再びらせん状に巻き付けることにより管の途中に継ぎ目がない状態となり、信頼性と耐久性を高めることができる。
【0021】
図4は、本発明の実施の形態に係る応用構成の実施例を示したものである。
図に示すように、らせん状に巻き付けた物質の周囲を取り囲む構造物を設置してその両端を閉じ、防波管と、防波管にらせん状に巻き付けた物質の周囲を取り囲む構造物とで構成される空間を真空にすることにより、容器内にある高温の液体から防波管内にある液体への熱の移動を最小限にすることができる。これにより、防波管の外部に設置した筒状の物質を流動する流体の量を低減できるとともに、筒状の物質の相互間隔を広くとるなど、防波管の外部に設置する物質の容積、重量、材料費なその低コスト化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0022】
本発明は、容器に貯蔵された液体の液面を安定して精度良く計測したい場合に適用可能である。
【符号の説明】
【0023】
1. センサー式液面計
2. 直視式液面計
3. かくはん装置
4. 防波管
5. 2重構造の防波管
6. 筒状の物質
7. 真空の密閉空間

















図1
図2
図3
図4