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【発明の名称】 液位検出方法およびその装置
【発明者】 【氏名】井上 一信

【氏名】武智 貞利

【氏名】小笠原 圭一
【要約】 【課題】圧力検出手段の劣化を防止し、容器からの液漏れを防止する液位検出方法およびその装置を提供することである。

【解決手段】容器１内の液体の圧力に基づいて、この容器１内の液位を検出する液位検出方法であって、検出体４の一側に備えた圧力検出手段３に連通する通路７内に、この圧力検出手段３との間に圧力伝達流体を介在させた状態で前記液体を導入し、前記圧力検出手段３に、前記液体と直接接触することなく、前記圧力伝達流体を介して前記液体の圧力を受けさせ、前記圧力伝達流体の圧力を演算することにより前記容器１内の液位を検出する方法である。また、容器１内に、一側に圧力検出手段３を備えるとともに、他側に液体の導入口６を備え、さらにこの導入口６から前記圧力検出手段３へ至る通路７を形成した検出体４を設け、前記通路７内の液体と前記圧力検出手段３との間に圧力伝達流体を介在させた液位検出装置である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 容器１内の液体の圧力に基づいて、この容器１内の液位を検出する液位検出方法であって、検出体４の一側に備えた圧力検出手段３に連通する通路７内に、この圧力検出手段３との間に圧力伝達流体を介在させた状態で前記液体を導入し、前記圧力検出手段３に、前記液体と直接接触することなく、前記圧力伝達流体を介して前記液体の圧力を受けさせ、前記圧力伝達流体の圧力を演算することにより前記容器１内の液位を検出することを特徴とする液位検出方法。
【請求項２】 前記通路７内への前記液体の導入が開始される液位が、前記容器１内への液体の補給が開始される液位Ａより上方に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液位検出方法。
【請求項３】 容器１内に、一側に圧力検出手段３を備えるとともに、他側に液体の導入口６を備え、さらにこの導入口６から前記圧力検出手段３へ至る通路７を形成した検出体４を設け、前記通路７内の液体と前記圧力検出手段３との間に圧力伝達流体を介在させることを特徴とする液位検出装置。
【請求項４】 前記通路７が、前記容器１内において上下方向に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液位検出装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液位検出方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】容器内の液位を検出する液位検出装置は、種々の産業分野で用いられる。たとえば、ボイラなどへの燃料供給システムにおいては、容器としての燃料タンク（所謂オイルサービスタンク）に液位検出装置を設け、この液位検出装置によって燃料タンク内の液体，すなわち液体燃料の液位を監視している。そして、ボイラによって燃料タンク内の液体燃料が消費され、液位が下がると燃料タンクへ液体燃料を補給し、液体燃料の液位を所定の範囲内に維持するように構成してある。
【０００３】このような液位検出装置の１つに、容器内の液体の圧力に基づいて、この容器内の液位を検出する液位検出装置がある。このような液位検出装置においては、容器の側壁の下方や底壁に圧力検出手段を設けている。
【０００４】ところで、前記液位検出装置において、圧力検出手段を容器の側壁の下方や底壁に取り付けると、この圧力検出手段には容器内の液体が常時接触することになる。そのため、液位検出装置においては、この液体によって劣化しない材質の圧力検出手段を選択して使用する必要がある。すなわち、圧力検出手段が劣化すると、液位の検出誤差が大きくなったり、さらには液位の検出ができなくなるためである。
【０００５】また、前記のように圧力検出手段が劣化すると、その劣化した部分から液漏れが生じるおそれがある。また、容器における圧力検出手段の取付部が破損すると液漏れが生じる。このような液漏れは、容器が前記のような燃料タンクの場合、火災につながる危険性がある。
【０００６】さらに、前記液位検出装置においては、圧力検出手段を容器に直に取り付けると、圧力検出手段を取り替える際に容器内の液体を排出する必要が生じるため、通常は開閉弁を介して取り付けてある。そのため、圧力検出手段が容器から出っ張って取り付けられた状態になり、この圧力検出手段に物が当たって破損する可能性が高くなる。さらに、圧力検出手段を開閉弁を介して容器に取り付ける構造では、この開閉弁を開け忘れると液位の検出ができないという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しようとする課題は、圧力検出手段の劣化を防止し、容器からの液漏れを防止する液位検出方法およびその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、容器内の液体の圧力に基づいて、この容器内の液位を検出する液位検出方法であって、検出体の一側に備えた圧力検出手段に連通する通路内に、この圧力検出手段との間に圧力伝達流体を介在させた状態で前記液体を導入し、前記圧力検出手段に、前記液体と直接接触することなく、前記圧力伝達流体を介して前記液体の圧力を受けさせ、前記圧力伝達流体の圧力を演算することにより前記容器内の液位を検出することを特徴としている。
【０００９】請求項２に記載の発明は、前記通路内への前記液体の導入が開始される液位が、前記容器内への液体の補給が開始される液位より上方に設定されていることを特徴としている。
【００１０】請求項３に記載の発明は、容器内に、一側に圧力検出手段を備えるとともに、他側に液体の導入口を備え、さらにこの導入口から前記圧力検出手段へ至る通路を形成した検出体を設け、前記通路内の液体と前記圧力検出手段との間に圧力伝達流体を介在させることを特徴としている。
【００１１】さらに、請求項４に記載の発明は、前記通路が、前記容器内において上下方向に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明は、容器内の液体の圧力に基づいて、この容器内の液位を検出する液位検出方法およびその装置において実施される。この容器としては、たとえばボイラへの燃料供給システムにおける燃料タンク（所謂オイルサービスタンク）や給水システムにおける給水タンクなどの種々の容器であり、容器内の液体としては、液体燃料や水などの種々の液体である。この液位検出装置は、たとえば液位を容器内の所定の範囲に維持する制御を行う場合に、容器内の液位を検出する目的で使用される。
【００１３】この発明は、検出体の一側に備えた圧力検出手段に連通する通路内に、この圧力検出手段との間に圧力伝達流体を介在させた状態で容器内の液体を導入する構成である。そして、圧力検出手段に、容器内の液体を直接接触させることなく、圧力伝達流体を介して液体の圧力を受けさせ、この圧力検出手段によって検出した圧力を演算することにより、容器内の液位を検出する。
【００１４】前記圧力伝達流体は、前記容器内の液体とは異なり、圧力検出手段を劣化させない流体であり、気体および液体を含む。また、この圧力伝達流体は、容器内の液体に溶けない（またはほとんど溶けない）流体であり、容器内の液体を変質させない流体である。この圧力伝達流体は、たとえば空気を用いるが、このほかにも前記のような条件を満足する流体であれば、適宜選択して使用することができる。
【００１５】したがって、この発明によれば、容器内の液体と圧力検出手段との間に、圧力伝達流体を介在させることにより、圧力検出手段に、容器内の液体を直接接触させることなく、液体の圧力を検出することができるため、液体の接触による圧力検出手段の劣化を防止することができる。
【００１６】つぎに、この発明の構成について具体的に説明する。まず、検出体の一側に圧力検出手段を設けるとともに、他側に液体の導入口を設ける。そして、この検出体の内部に、液体の導入口から圧力検出手段へ至る通路を形成する。この検出体は、たとえば管状部材などで形成する。そして、導入口を下方に位置させた状態で、容器内に検出体を取り付ける。容器に検出体を取り付けた状態において、通路は、容器内において上下方向に形成されている。
【００１７】そして、通路内に、圧力検出手段との間に圧力伝達流体としての空気を介在させた状態で、導入口から容器内の液体を導入するように、容器に検出体を取り付ける。たとえば、容器が空のときに検出体を容器に取り付け、検出体の取付後、容器内へ液体を供給して液位を上昇させると、通路内の上部に空気が滞留した状態で、通路内の液位が上昇する。また、容器内に液体が貯留されている状態において、容器内に、導入口を下端側に位置させた状態で、検出体を挿入するようにして取り付けることもできる。
【００１８】このように、検出体の上端側に圧力検出手段を位置させ、下端側に導入口を位置させた状態で、容器内において通路が上下方向に形成されるように、容器内に検出体を取り付けることにより、容器の側壁の下方や底壁に穴を開けて圧力検出手段を取り付ける必要がなく、容器からの液漏れを完全に防止することができる。
【００１９】さらに、この発明において、前記容器が、液位を所定の範囲に維持するように容器内への液体の補給が制御される構成の場合には、容器への液体の補給が開始される液位（以下、「下限液位」という）より上方に、検出体における液体の導入口を位置させる。すなわち、下限液位より上方に、通路内への液体の導入が開始される液位を設定する。
【００２０】この構成によると、容器内の液位が導入口よりも下がると、容器内の液面よりも上方の空気（以下、「外気」という）が通路内へ流入する。そのため、通路内の空気の温度は外気の温度（気温）と同じになり、また通路内の空気の圧力は外気の圧力（大気圧）と同じになる。この後、液位が下限液位に達すると、容器内への液体の補給が始まって液位が上昇していく。そして、通路内へ導入された液体によって、通路内の空気が外気と遮断されるが、この容器内の空気の温度および圧力は、外気と同じになっているため、気温や気圧の変化によって圧力検出手段からの圧力検出値が変動することによる影響を防止し、より正確な液位を検出することができる。また、容器内の液位が導入口よりも下がった時点で、圧力検出手段による圧力検出値を調整し、通路の下端（すなわち、導入口）における液位に対応する圧力に較正することもできる。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の具体的な一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明に係る液位検出装置の具体的実施例の説明図である。図１に示す実施例においては、容器１は、ボイラの燃料供給システムにおける燃料タンク（オイルサービスタンク）である。
【００２２】前記容器１には、前記容器１内の液体，すなわち液体燃料の圧力に基づいて、前記容器１内の液位を検出する液位検出装置２を取り付けてある。この液位検出装置２は、圧力検出手段３と、管状部材で形成した検出体４とを備える。前記圧力検出手段３は、前記検出体４の上端に気密に取り付けてある。前記検出体４は、前記容器１の頂壁５を上下方向に貫通させて取り付けてある。したがって、前記検出体４の上端は、前記頂壁５の上方に位置している。
【００２３】一方、前記検出体４の下端は、前記容器１内の液体燃料の導入口６としてあり、この導入口６は、前記容器１の内部の下方に位置させている。したがって、前記検出体４内には、前記容器１内の液体燃料を導入する通路７が上下方向に形成される。
【００２４】前記容器１には、前記容器１への液体燃料の補給ライン８と前記容器１からボイラ（図示省略）への液体燃料の供給ライン９とを接続してある。前記補給ライン８には、燃料ポンプ１０および遮断弁１１，１１を上流側からこの順に設けてある。前記圧力検出手段３，前記燃料ポンプ１０および前記各遮断弁１１は、それぞれ回線１２，１２，…を介して制御器１３に接続してある。
【００２５】前記制御器１３は、前記圧力検出手段３からの信号に基づいて、前記液体燃料の圧力を演算して液位を検出するとともに、この液位に基づいて前記容器１内への液体燃料の補給を制御する。すなわち、前記制御器１３は、前記容器１内の液体燃料が消費され、液位が下限液位Ａ以下となると前記容器１内へ液体燃料の補給を行い、この液体燃料の補給により液位が上限液位Ｂに達すると前記容器１内への液体燃料の補給を停止することにより、前記容器１内の液位を所定の範囲内に維持するように制御する。また、前記制御器１３は、気温の変化に応じた液位の補正を行う機能も備えている。
【００２６】また、前記容器１には、前記頂壁５に、前記容器１の内外での空気の圧力を均一化するための導通管１４を設けてある。
【００２７】つぎに、前記制御器１３の制御内容とともに、前記液位検出装置２の機能について説明する。ここにおいて、前記導入口６は、前記下限液位Ａよりも上方に開口させてある。また、初期状態では前記容器１内が空の状態とする。
【００２８】まず、前記容器１内が空であるので、前記制御器１３は、前記燃料ポンプ１０を作動させるとともに、前記各遮断弁１１を開き、前記補給ライン８から前記容器１内へ液体燃料の補給を開始させる。前記容器１内への液体燃料の補給が始まると、前記容器１内の液位が上昇していく。そして、前記容器１内の液位が前記導入口６を超えて上昇すると、前記導入口６から前記通路７内へ前記容器１内の液体燃料が導入されるため、前記通路７においても液位が上昇していく。
【００２９】前記通路７内へ液体燃料が導入され始めると、前記通路７内の空気（すなわち、圧力伝達流体）は、前記通路７内へ導入された液体燃料によって、前記容器１内の液面よりも上方の空気（以下、「外気」という）から遮断された状態になる。そして、前記容器１内の液位の上昇につれて前記通路７内の液位も上昇するが、前記通路７内においては、この液体燃料と前記圧力検出手段３との間に空気が介在しているため、前記容器１内の液位よりも低くなる。また、前記通路７内の空気は、前記液体燃料の圧力の作用によって圧縮されるため、前記容器１内の液位が上昇するほど、この空気は高い圧力で圧縮される。したがって、前記通路７内において、液体燃料の圧力は、空気を介して前記圧力検出手段３へ伝達される。前記圧力検出手段３は、前記液体燃料の圧力を前記空気の圧力として検出し、前記制御器１３は、この圧力検出値を演算することにより、前記容器１内の液位を検出する。
【００３０】そして、前記制御器１３は、前記圧力検出手段３からの圧力検出値に基づいて、液位が前記上限液位Ｂに達したと判断すると、前記各遮断弁１１を閉じるとともに、前記燃料ポンプ１０を停止させる。この後は、前記制御器１３は、前記圧力検出手段３によって、前記通路７の空気を介して液体燃料の圧力を検出することにより、前記容器１内の液位を監視する。ここで、前記液位検出装置２は、液体燃料の圧力に基づいて液位を検出するため、前記通路７内に液体燃料が導入されている状態において液位を連続的に検出することができる。すなわち、前記液位検出装置２は、前記上限液位Ｂから前記導入口６までの液位を連続的に検出することができる。
【００３１】そして、ボイラ（図示省略）による液体燃料の消費により前記容器１内の液位が低下し、前記導入口６より下方になると、前記通路７内と前記容器１内とが導通し、前記通路７内の空気は、前記容器１内の外気と同じ温度（気温）となり、また前記容器１内の外気と同じ圧力（気圧）となる。前記容器１内の液位がさらに低下し、前記下限液位Ａ以下になると、前記制御器１３は、前記燃料ポンプ１０を作動させるとともに、前記各遮断弁１１を開くことによって、前記容器１内の液位が前記上限液位Ｂに達するまで液体燃料を補給する。ここにおいて、前記下限液位Ａは、前記容器１内の液位が、前記導入口６より低下してから所定時間経過後の液位として検出する。そして、このようにして前記下限液位Ａを検出することによって、前記制御器１３は、前記容器1内への液体燃料の補給を開始させる。
【００３２】前記液体燃料の補給により、前記容器１内の液位が前記導入口６よりも上昇すると、前記通路７内と前記容器１内とが液体燃料によって再び遮断される。このときの前記通路７内の空気は、前記容器１内の外気の気温と同じ温度となっており、また前記容器１内の外気の気圧と同じ圧力となっているため、気温や気圧の変化による検出誤差を防止することができる。
【００３３】すなわち、前記通路７の空気と前記容器１内の外気とが液体燃料によって遮断されている状態において、気温が変化すると前記通路７の空気が膨張または収縮するため前記圧力検出手段３に伝達される圧力が変化し、この圧力の変化は前記液位検出装置２における液位の検出誤差として現れる。また、気圧が変化すると、この気圧の変化は、前記圧力検出手段３に伝達される圧力の変化として現れ、この圧力の変化は前記液位検出装置２における液位の検出誤差として現れる。そこで、前記容器１内の液位が、前記下限液位Ａに達するごとに、前記容器１内の外気を前記通路７内へ導入することにより、このような気温や圧力の変化による検出誤差の発生を抑制することができる。
【００３４】また、前記容器１内の液位が前記導入口６より下方となったときには、前記圧力検出手段３には、前記液体燃料の圧力が作用しない状態となるため、前記制御器１３は、このときの前記圧力検出手段３からの圧力検出値を、前記導入口６に該当する液位に対応する圧力値として較正するようにすることもできる。前記のように、気温や気圧の変化による検出誤差の低減に加えて、このような前記圧力検出手段３の較正を行うことにより、前記液位検出装置２における液位の検出誤差をさらに低減できる。
【００３５】したがって、前記液位検出装置２は、前記容器１内の液位を確実に測定することができるため、前記液位検出装置２による液位の検出により、たとえばボイラにおける液体燃料の消費量を知ることができる。すなわち、前記制御器１３によって前記燃料ポンプ１０が停止中であり、前記各遮断弁１１が閉じているときには、液位の低下は、液体燃料の消費量に対応するからである。また、前記液位検出装置２による液位の検出により、前記各遮断弁１１の故障の監視を行うことができる。たとえば、前記制御器１３によって前記各遮断弁１１を閉じているにもかかわらず、前記液位検出装置２が前記容器１内の液位の上昇を検出した場合には、前記各遮断弁１１の故障による漏れが生じたと判断することができる。
【００３６】以上説明したように、前記液位検出装置２においては、前記通路７内において、前記圧力検出手段３と前記液体燃料との間に空気が介在するため、前記圧力検出手段３に前記容器１内の液体燃料が直接接触するのが防止される。そのため、前記圧力検出手段３は、液体燃料に対する耐久性を考慮する必要がなくなり、前記圧力検出手段３を自由に選択することができる。
【００３７】また、前記液位検出装置２は、前記のような構造であるため、前記容器１の底壁１５や側壁１６に穴を開けることなく、前記圧力検出手段３を取り付けることができる。また、前記液位検出装置２においては、前記容器１の前記頂壁５の上方に前記圧力検出手段３を取り付ける構造のため、前記圧力検出手段３の交換作業が容易である。しかも、前記従来の液位検出装置のように、前記圧力検出手段３の取り替え後、開閉弁の開き忘れが生じることがないため、液位の検出を確実に行うことができる。
【００３８】以上説明した実施例において、前記圧力検出手段３の近傍に、気温の変化を検出するための温度検出手段１７を設け、この温度検出手段１７を前記回線１２を介して前記制御器１３に接続することにより、気温の変化による圧力検出値の補正を行うこともできる。すなわち、前記温度検出手段１７により気温を監視し、前記容器１への液体燃料の補給や前記容器１からボイラへの液体燃料の供給のない状態において、前記圧力検出手段３からの検出信号値に変化がある場合、この変化が予め求めた前記圧力検出手段３の出力と温度との関係にしたがう場合には、温度による変化とみなして補正することもできる。
【００３９】また、前記容器１には、前記液位検出装置２のほかに、第二の液位検出装置として、フロート式液位検出装置１８を設けることもできる。このフロート式液位検出装置１８は、前記容器１内への液体燃料の供給を制御するために設ける。前記フロート式液位検出装置１８は、液位の変化に応じて上下するフロート１９により、前記下限液位Ａと前記上限液位Ｂの２つの液位のみを検出する構造であり、前記制御器１３に回線１２を介して接続してある。また、前記フロート式液位検出装置１８は、前記液位検出装置２による液位検出のバックアップ手段として用いたり、また前記液位検出装置２からの液位の検出値と前記フロート式液位検出装置１８からの液位の検出値とを相互に比較することにより、前記液位検出装置２と前記フロート式液位検出装置１８とを相互に較正するために用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】この発明によれば、圧力検出手段に、容器内の液体を直接接触させることなく、圧力伝達流体を介して液体の圧力を受けさせ、圧力伝達流体の圧力を演算することにより容器内の液位を検出するように構成したので、液体の接触による圧力検出手段の劣化を防止することができる。
【００４１】この発明によれば、通路内への液体の導入が開始される液位が、容器内への液体の補給が開始される液位より上方に設定されているため、液位が容器内への液体の補給が開始される液位となるたびに通路内へ圧力伝達流体としての空気を導入することで、気温や気圧の変化による圧力検出手段による圧力の検出値の変動の影響を防止し、より正確な液位を検出することができる。
【００４２】さらに、この発明によれば、通路が、容器内において上下方向に形成されているため、容器の底壁や側壁に穴を開けて圧力検出手段を取り付ける必要がなくなり、容器からの液漏れの発生を確実に防止できる。
【出願人】 【識別番号】０００１７５２７２
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
【出願日】 平成１１年６月２８日（１９９９．６．２８）
【代理人】
【公開番号】 特開２００１−１２９９２（Ｐ２００１−１２９９２Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８１３５１