JPH0331373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、撹拌により反応を促進した後静止し
て時間が経過して相分離した比重が異なつた液体
間の界面位置を測定する時、液の表面に固化層が
生ずる場合および／あるいは上液の粘土が高い場
合の測定方法に関する。

従来の技術 比重が異なり相分離した液体間の界面位置を測
定する一つの方法として、自動平衡式界面計を使
用することが知られている。これに使用される界
面計は、何れの液体よりも比重の大きい材料で形
成したデイスプレーサをテープあるいはケーブル
等で液体内に吊り下げ、界面位置にてデイスプレ
ーサが平衡するような一定張力、すなわち、デイ
スプレーサの重量から２液の界面におけるデイス
プレーサの浮力を減算した力をデイスプレーサの
すぐ上のテープあるいはケーブルに作用させてお
き、これによりデイスプレーサが界面位置に追従
するようにして界面位置を測定するものである。
この方法によれば自動かつ遠隔測定が可能となる
利点がある。

しかしてこのような自動平衡界面計を使用し
て、液を撹拌後静止して分離した２液の界面位置
の測定を実施するときには、従来は、液体表面に
固形被膜を形成する液体、液体中に気泡を生じる
液体、あるいはチキソトロピー性に富む物質が表
面に生成する液体や非常に粘土の高い液体等を対
象とする測定は不可能とされていた。何故ならば
従来のこの方法では界面位置で平衡するような前
記の一定張力でデイスプレーサを吊り下げている
ので、実質的なデイスプレーサによる下降のため
の駆動力（液体外にあつては重量から張力を減算
した力による下降力、液体中にあつては重力から
張力とデイスプレーサの浮力とを減算した下降
力）は著しく小さい。この小さな駆動力では撹拌
後静置してから測定するためにデイスプレーサを
液体中に沈下させる時に固形被膜があるとこれを
突き破れず、測定不能の場合を生じ得るからであ
る。また液体中に気泡が形成されている場合には
デイスプレーサに気泡が付着して浮力を変化さ
せ、これにより測定誤差が大きくなるからであ
る。更にまたチキソトロピー性に富む物質が表面
にあるときは駆動力が小さいとデイスプレーサは
その表面で停止したり液体中を昇降できなくなつ
てしまうからである。

撹拌後静置してから、吊り下げる張力を解除し
てデイスプレーサを液体中に自由落下させ、これ
により固形被膜を突き破る方法は知られていた。
しかしこの場合にはデイスプレーサが液体槽（例
えばタンク）の底部に衝突して生じる衝撃および
落下に際しての関連各部の磨耗・損傷等の問題を
解決しなければならず、あるいはこれを回避する
ために摩擦減速機構を配備する場合はその摩擦力
によつて下降力が減少するので固形被膜を貫通し
難い問題を解決しなければならない。また撹拌終
了後２液分離前にデイスプレーサを自動平衡状態
のまま液体中に放置して固形被膜の突き破りの問
題を回避する場合には、静置後に固形被膜がテー
プあるいはケーブル等に付着して滑らかな動きを
阻害し、測定誤差が大きくなる問題を生じること
になる。しかも何れにおいてもデイスプレーサや
テープ等に付着する気泡の問題解決策を提供する
ものではなかつた。このようなことから、例えば
上述の液体の場合においては実際問題として自動
平衡式界面計の使用による界面位置の自動測定は
不可能とされていたのである。

このように自動平衡式界面計の使用による自動
測定が不可能とされる場合には、従来はサンプリ
ングによる測定を行つている。この方法は液体中
の様々な深度（例えば貯蔵タンクの場合には数セ
ンチメートル間隔程度とされる）から液体を採取
し、この採取液体から界面位置を推定するもので
ある。この方法は界面計の性能を確認する方法と
しても知られている最も基本的な方法である。

しかしこのようなサンプリングによる測定では
例えば貯蔵タンク上に検査員が登つて作業するこ
とになり、作業性が悪い上対象とする液体の種類
によつてき極めて危険性の高い作業となつてしま
う欠点がある。しかも採取深度の間隔による断続
的なデータを基にした粗雑な測定しかできず、連
続して自動かつ遠隔測定をすることが実際上困難
なために例えばコンピユータと関連させた自動運
動システム等の実現に関して大きな障害となつて
いた。

発明の目的 本発明の目的は従来のサンプリングによる方法
に頼らねばならないとされていた液体に対しても
自動かつ遠隔測定可能な界面位置の測定方法を提
供することである。

発明の構成 本発明は、比重の異なる液体相互の界面を測定
するとき、何れの液体よりも比重の大きい材料で
形成したデイスプレーサをテープまたはケーブル
で液体内に吊り下げ、前記デイスプレーサを力平
衡するように自動制御することにより界面位置に
追従させて測定する方法において、まず、前記デ
イスプレーサの重量より前記液体のうち比重の大
きいものの中における前記デイスプレーサの浮力
を減算したよりも小さい力を連続的に、あるいは
前記デイスプレーサの重量から前記界面における
デイスプレーサの浮力を減算した力を継続的に前
記テープまたはケーブルに作用させてデイスプレ
ーサの重力により、一旦前記デイスプレーサを下
降させて前記液体の中の下の方に保持し、しかる
後に、前記デイスプレーサの重量から前記界面に
おけるデイスプレーサの浮力を減算した力を連続
的に前記テープまたはケーブルに作用させること
により前記デイスプレーサを界面に追従させるこ
とを特徴とする界面測定方法である。また、より
よい測定をするためには、前記のデイスプレーサ
の重量から界面におけるデイスプレーサの浮力を
減算した力を連続的にテープまたはケーブルに作
用させる階段へ移行する前に、前記デイスプレー
サの重量よりも大きい力を前記テープまたはケー
ブルに作用させて強制的に前記デイスプレーサを
上昇させる階段を含むとよい。更に測定誤差を少
なくするためには、前記の強制的にデイスプレー
サを上昇させる階段の後、前記デイスプレーサの
重量より前記液体のうち比重の大きいものの中に
おける前記デイスプレーサの浮力を減算したより
も小さい力と、前記デイスプレーサの重量よりも
大きな力とを、交互にテープまたはケーブルに作
用させて、デイスプレーサを上下させる階段を１
回以上繰り返すことにより大きな効果が得られ
る。更にこの方法を工業的に実施するには、前記
テープまたはケーブルに作用させる力を自動また
は遠隔操作可能とするとよい。

すなわち、石鹸などを作るために、まず充分に
撹拌して反応を促進した後、ある時間静置して２
液が完全に分離してから界面を測定するとき、撹
拌したら表面の固化層が出来る前に、デイスプレ
ーサを下へ降ろしておき、２液分離した後に張力
の自動制御により上へ引き上げる。上への引き上
げは、最初は大きい力で引き上げて、下の付着物
から引き離し、さらに、付着物を引き離すため
に、上下の動作を繰り返すことにより測定誤差を
少なくすることができる。さらにこれらの動作を
計画的に行おうというものである。

実施例 第１図は本発明による界面位置の測定方法を実
施している例として、貯蔵タンクにおける場合を
全体的に概略的に示している。この貯蔵タンク４
は比重が異なり相分離する２種の液体、すなわち
比重の重い第一の液体１および比重の軽い第二の
液体２を収容して貯蔵している。こられの液体１
および液体２は相分離する関係にあることから、
静置してある時間経過すると図示するように２層
に明瞭に分離して界面２０を形成する。これらの
液体は適当な導入あるいは流出通路１５または１
６を経て貯蔵タンク４内に導入され、また導入あ
るいは流出通路１５または１６を経て貯蔵タンク
４外に供給できるようになつている。（尚通路１
５，１６については導入の場合いずれの通路を使
用し、流出に当たつては比重の軽いものについて
は通路１６を重いものについては通路１５を使用
するのが好適である。）またこの供給において、
例えば比重に重い第一の液体１あるいは比重の軽
い第二の液体２の何れをも単独で取り出せるよう
に流出通路１５および／または１６が備えられて
いて、後述する本発明の特徴とする界面２０の位
置測定に基づいてこのような液体の分離を保証で
きるようになつているのである。尚貯蔵タンク４
内には撹拌羽根５が配備されており、頂壁４Ａ上
に備えた撹拌駆動装置６により撹拌羽根５を回転
駆動できるようになつている。また符号３は比重
の軽い第二の液体２の表面に形成された固形被膜
を示している。すなわちここでは第二の液体２は
空気に触れて固形被膜を形成する液体であるとし
ている。

本発明の測定方法においては、何れの液体の比
重よりも大きな比重の材料から作られたデイスプ
レーサ９をこれらの液体中に没入させ、このデイ
スプレーサ９を最終的に界面２０の位置にてテー
プまたはケーブルによる張力を重力と浮力の差と
平衡させ、これにより界面位置を測定することを
基本とする自動平衡式界面計測の原理を応用して
いる。しかしながら本発明の特徴は、後述するよ
うにデイスプレーサ９の吊り持ち力の切替制御に
ある。

デイスプレーサ９はテープあるいはケーブルの
ような可撓性の吊り持ち部材１０の一端に連結さ
れ、貯蔵タンク４内に吊り下げられている。吊り
持ち部材１０の他端はゲージヘツド１２に備えた
張力制御用巻き取り駆動ドラム１３に巻き付けて
固定されていて、該駆動ドラム１３により、デイ
スプレーサの重力から２液の界面におけるデイス
プレーサの浮力を減算した値の張力がデイスプレ
ーサのすぐ上の吊具にかかるように吊り持ち部材
１０に張力を作用させるようになつている。この
張力制御は符号１１で全体を示す張力検出機構に
よる検出値をフイードバツクして行うようになつ
ている。このような張力検出機構１１およびこの
検出値に基づく張力制御技術自体は、基本的には
実公昭52−55080号および実公昭52−55081号公報
に開示されている。またゲージヘツド１２には界
面位置検出用ホイール１４が備えられており、吊
り持ち部材１０の繰り出し／繰り込み量を基にし
てデイスプレーサ９の昇降位置すなわち最終的に
は液体中で平衡する界面位置を検出できるように
なつている。デイスプレーサ９は貯蔵タンク４内
を垂直方向へ移動可能で、頂壁４Ａに設けた上部
ストツパー７および底壁４Ｂに設けた載置脚８の
間を移動できるようになつている。上部ストツパ
ー７は液体１，２を貯蔵タンク４内に導入する際
や撹拌駆動装置６により撹拌羽根５を回転駆動す
る際の液体の激しい流動時にデイスプレーサ９を
上昇させて符号９″で示すように係止するための
ものである。従つてこのような作業が終了するま
で係止状態を確実に保持するために適当なインタ
ーロツク機構を備えていることが望ましい。一方
載置脚８はデイスプレーサ９を液体中に沈下させ
た際にこれが底壁４Ｂに密着することなく、かつ
底面からも液体２の静圧がかかるように符号９″
で示すように支持し、然たる後の浮上を確実に行
わせるような保証を与えるためのものである。

さて本発明における測定方法を説明すれば、先
ず貯蔵タンク４内に液体１および液体２の混合液
を導入する際や撹拌羽根５による撹拌の時にはデ
イスプレーサ９を上昇させて符号９″で示すよう
に上部ストツパー７に係止させておき、デイスプ
レーサ９および吊り持ち部材１０の保護を図る。
この際、デイスプレーサ９の上昇限界を基にして
測定位置すなわち界面位置検出用ホイール１４に
よる検出値の校正が可能である。

撹拌が終了した後吊り持ち部材１０に適当な張
力を作用させつつデイスプレーサ９を降下させ
る。この降下は固形被膜３が形成されるより前、
すなわち２液が静置により図示のように分離する
前に行う。またこの時の適当な張力とは、デイス
プレーサ９を自由落下させずに比較的緩やかな速
度で降下させることを意図するものである。従つ
て例えば比重の重い第一の液体１中を沈降できる
程度の張力すなわち、デイスプレーサ９の重量よ
り液体１の中におけるデイスプレーサ９の浮力を
減算し、さらに摩擦力を減算した力よりも小さい
力がデイスプレーサ９の吊具にかかるようにドラ
ム１３を駆動するモータのトルクを設定する。か
かる設定方法および設定回路は実開昭54−74565
号公報に開示されている。あるいはまた、駆動モ
ータのトルクを解除してデイスプレーサ９の重量
により落下する途中において、間欠的に、デイス
プレーサ９が界面２０の位置において平衡するた
めの力すなわちデイスプレーサ９の重量からデイ
スプレーサ９の界面２０における浮力を減算した
力がデイスプレーサ９の吊具に作用するように巻
き取り駆動ドラム１３にトルクを与えてもよい。
この間欠動作を実行するにはゲージヘツド１２の
ドラムの駆動モータの回路を間欠的に自動／断の
切り替えをするようにプログラム制御すればよ
い。この緩やかな沈降によつてデイスプレーサ９
は符号９′で示すように載置脚８上に載置される。
この後２液は次第に分離し、図示のように明瞭な
界面２０を形成するとともに、上側液体２の表面
には固形被膜３が次第に形成されるのである。従
つてデイスプレーサ９は固形被膜３による影響を
受けないのである。

２液が完全に分離するまで静置した後に、先
ず、デイスプレーサ９の重量より大きな力を吊り
持ち部材１０に作用させて強制的にデイスプレー
サ９を上昇させる。この上昇は界面２０を越えな
い範囲でデイスプレーサ９を移動させるようにす
る。このために所定の力を予め定めた時間につき
作用させ、より急速に上昇させ得る。しかしこの
上昇により界面２０を撹乱したり泡立てるような
移動は好ましくない。この上昇に際してはゲージ
ヘツド１２に備えた張力制御用巻き取り駆動ドラ
ム１３を駆動するモータに開ループでトルクを与
えて、吊り持ち部材１０にデイスプレーサ９にデ
イスプレーサ９の重量よりも大きい力を作用させ
ることにより載置脚８に密着しているデイスプレ
ーサ９を引き離し、かつ吊り持ち部材１０に付着
している固形被膜３からこれをはぎ取る。

然る後デイスプレーサ９の重量から界面２０に
おけるデイスプレーサ９の浮力を減算した力をデ
イスプレーサ９の吊具にかかるように吊り持ち部
材１０に作用させ、デイスプレーサ９が界面２０
の位置に静止させるようにする。この静止時の位
置を界面位置検出用ホイール１４により検出し、
界面位置を知るのである。この段階は通常の自動
平衡式界面計測と同様であり、詳述しない。

上述した測定例においては、先ずデイスプレー
サ９を載置脚８上に載置させた後、強制的に上昇
させ、然る後界面に平衡化させた。しかし場合に
よつてはデイスプレーサ９を載置脚８上に載置さ
せて保持しておいた後に直ぐ界面位置に平衡化さ
せることが可能である。またこれと逆に、デイス
プレーサ９を載置脚８上に載置させた後、前記の
ようにデイスプレーサ９の重量より大きな張力を
加えて、強制的に上昇させ、さらに、前述の撹拌
後にデイスプレーサ９を降下させた手段により再
び降下させるような上昇下降を数回繰り返し、こ
れにより吊り持ち部材１０に付着した固形被膜３
を剥離させ、また、デイスプレーサ９や吊り持ち
部材１０に付着した泡を剥離させた後に、デイス
プレーサ９を界面２０の位置に平衡させることに
より、界面２０の位置より誤差が少ない測定がで
きる。この動作は、巻き取り駆動ドラム１３の駆
動モータの回路をスイツチで巻上／下降に切り換
えることにより実行できる。

以上の全工程をドラム１３の駆動モータの回路
について見ると自動／巻上／下降／断のスイツチ
切り換えをプログラムによつて行うことにより達
成できる。

以上のように本発明は撹拌した後分離した２液
の界面を測定するとき、デイスプレーサを界面に
平衡するように、デイスプレーサ重量から界面に
おけるデイスプレーサの浮力を減算した張力を吊
り持ち部材にかけて測定する前に、先ず、吊り持
ち力を界面において平衡する力よりも小さくする
か、あるいは平衡するような力を間歇的にかけな
がらデイスプレーサの重力によりゆつくり降下さ
せた後、この状態で静置して２液が分離した後、
界面で平衡するような吊り持ち力をかけるか、あ
るいはデイスプレーサが下にあるときにデイスプ
レーサの重量よりも大きな吊り持ち力により上方
へ持ち上げ、または、強制的な持ち上げに続いて
デイスプレーサにかかる力を小さくして強制的に
下降させ、さらにこのような昇降を適当回数繰り
返し、これにより吊り持ち部材１０に付着した固
形被膜を剥離させた後に界面位置に平衡化させる
ことも可能である。

以上のように本発明はデイスプレーサを界面に
平衡化させる前に先ずその吊り持ち力を平衡時の
力より小さくしあるいは作用時間を間歇的に制御
して下降させ、この状態を維持し、然る後液体が
静置されて界面が安定した後界面に平衡化させる
か、あるいは吊り持ち力を平衡時の力よりおきく
して強制的に上方へ移動させ、このような昇降を
適当回数につき繰り返した後界面に平衡化させ、
この平衡状態で界面位置を測定することを特徴と
するので、その効果は次の通りである。

表面に固形被膜が形成される前に緩やかな速
度でデイスプレーサを沈下させるために、固形
被膜および衝撃等の従来の欠点は回避され、固
形被膜を生じる液体での測定に支障が無くな
る。

必要に応じてデイスプレーサを上下に昇降さ
せるので、デイスプレーサや吊り持ち部材に対
する付着物の解放が可能になり、従来の欠点を
排除できる。

吊り持ち力の制御または該力を間歇的に作用
させるような制御によりデイスプレーサの望み
の昇降を達成できるので、制御技術が容易であ
り、安価に連続的な自動かつ遠隔の界面位置の
測定を達成できる。

測定精度を向上できる。

尚、本発明は前述した実施例に限定されず、吊
り持ち力の制御または該力を間歇的に作用させる
ような制御の実際の技術手段は知られている何れ
の方法によつて行つても良い。また界面計に限ら
ず、液体計においても本願の特徴を応用でき、測
定精度を向上できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法を実施する装置を概
略的に示す部分的に断面とした立面図。 １……第一の液体、２……第二の液体、３……
固形被膜、４……貯蔵タンク、５……撹拌羽根、
６……撹拌駆動装置、７……上部ストツパー、８
……載置脚、９……デイスプレーサ、１０……吊
り持ち部材、１１……張力検出機構、１２……ゲ
ージヘツド、１３……巻き取り駆動ドラム、１４
……界面位置検出用ホイール、１５，１６……通
路、２０……界面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 比重の異なる液体相互の界面を測定すると
   き、何れの液体よりも比重の大きい材料で形成し
   たデイスプレーサをテープまたはケーブルで液体
   内に吊り下げ、前記デイスプレーサを力平衡する
   ように自動制御することにより界面位置に追従さ
   せて測定する方法において、まず、前記デイスプ
   レーサの重量より前記液体のうち比重の大きいも
   のの中における前記デイスプレーサの浮力を減算
   したよりも小さい力を連続的に、あるいは前記デ
   イスプレーサの重量から前記界面におけるデイス
   プレーサの浮力を減算した力を断続的に前記テー
   プまたはケーブルに作用させてデイスプレーサの
   重力により、一旦前記デイスプレーサを下降させ
   て前記液体の中の下の方に保持し、しかる後に、
   前記デイスプレーサの重量から前記界面における
   デイスプレーサの浮力を減算した力を連続的に前
   記テープまたはケーブルに作用させることにより
   前記デイスプレーサを界面に追従させることを特
   徴とする界面測定方法。 ２ 前記デイスプレーサの重量から界面における
   デイスプレーサの浮力を減算した力を連続的にテ
   ープまたはケーブルに作用させる階段へ移行する
   前に、前記デイスプレーサの重量よりも大きい力
   を前記テープまたはケーブルに作用させて強制的
   に前記デイスプレーサを上昇させる階段を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１記載の界面測
   定方法。 ３ 前記の強制的デイスプレーサを上昇させる階
   段の後、前記デイスプレーサの重量から界面にお
   けるデイスプレーサの浮力を減算した力を連続的
   にテープまたはケーブルに作用させる階段へ移行
   する前に、前記デイスプレーサの重量より前記液
   体のうち比重の大きいものの中における前記デイ
   スプレーサの浮力を減算したよりも小さい力と、
   前記デイスプレーサの重量よりも大きな力とを、
   交互にテープまたはケーブルに作用させて、前記
   デイスプレーサを上下させる階段を１回以上繰り
   返すことを特徴とする特許請求の範囲第２記載の
   界面測定方法。 ４ 前記テープまたはケーブルに作用させる力を
   自動または遠隔操作可能としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１記載の界面測定方法。