JPH08201146A - 異常検出機能を備えたフロート式水位送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台のフロート式水位送信装置を使用し、そ
の検出水位データが正確か否かの判断をそれ自体で可能
とする、異常検出機能を備えたフロート式水位送信装置
を提供すること。 【構成】 アンバランスなフロート１および、一端にウ
エイト４が吊下げられ、その中間は回転軸と一体的に回
転するプーリー２に巻き付けられ、他端はフロート１に
取付けられて、フロート１をバランスを保持して水面に
浮かせるワイヤー３を備えた水位検出器と、回転軸によ
り回転され水位の変化に応ずる水位信号を出力する水位
信号変換器（ポテンショメータ５）と、フロート１に設
けた３個の電極間の電気的導通の有無により水位検出器
の異常を検出する異常検出回路装置とから成ることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電所の調整池或
いは上水槽等において、その水位を検出し、その検出結
果を水力発電所の建屋内に設置される発電機制御盤に送
信して、発電機制御盤の水位計に表示させるフロート式
水位送信装置の改良に関し、特に、フロート式水位送信
装置に異常が発生した場合には、その異常を検出し必要
に応じて、異常警報を発するようにした異常検出機能を
備えたフロート式水位送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水力発電所においては、ダム、調整池或
いは上水槽等から水圧管路を介して水車に流水を導入し
水車を回転させ、この水車に直結した発電機により発電
する。水車に導入する流水量（略々発電機の出力電力）
は、ダム、調整池或いは上水槽等に流入する流水量に応
じて制御され、一般に、ダム、調整池或いは上水槽等の
水位を略々一定に保つ水位調整制御が行われている。

【０００３】この様な理由から、水力発電所において
は、調整池等にはその水位を検出するために水位送信装
置を設ける必要があり、通常、フロート式水位送信装置
が設置され、水力発電所の制御上極めて重要な装置とな
っている。

【０００４】図４は、従来のフロート式水位送信装置の
原理を示す概略図である。

【０００５】図４において、１は、フロートであり、ダ
ム、調整池或いは上水槽等の水面上に浮き、この水面の
上昇・下降に応じて上・下に移動して水面水位を検出す
る水位検出器として作動する。その外形は、同一形状で
中空の２個の直円錐を、それぞれの底面の周縁で互いに
接合したものである。

【０００６】２は、プーリーであり、その中心には図示
しない軸受により支承されプーリー２と一体の回転軸２
ａを有し、図示はしないが、その周面には後述のワイヤ
を巻き付けるための溝が設けられている。３は、ワイヤ
ーであり、その一端にはウエイト４が吊下げられ、中間
部は上記のプーリー２の溝に半周巻き付けられ、他端は
上記のフロート１の頂端に取付けられている。

【０００７】そのため、水面上に浮くフロート１には、
ワイヤー３を介してウエイト４により生ずる上方向の力
が常時作用することになり、ワイヤー３は緩むことはな
いから、水面水位の上昇・下降に応じてフロート１が上
・下に移動すると、それに伴うワイヤー３の移動によ
り、プーリー２は回転軸２ａと共に水面水位の上昇時に
は半時計方向に回転する。

【０００８】５は、ポテンショメータであり、その両端
に端子を有し、上記の回転軸２ａを中心とする円形に形
成された抵抗器５ａと、この抵抗器５ａの中心に位置
し、且つ上記のプーリー２の回転軸２ａを延長した同軸
上に取付けられ、この回転軸２ａの回転により回転して
抵抗器５ａ上を摺動する導体を材質とする摺動子５ｂと
から構成され、この摺動子５ｂの基端にも端子５ｃが設
けられる。

【０００９】上記構成のポテンショメータ５は、その抵
抗器５ａの両端子に接続したリード線６、６を介して適
宜の直流電圧が加えられ、上記水面水位の上昇・下降に
応ずるフロート１の上・下動によるプーリー２の回転に
伴う回転軸２ａの回転により、摺動子５ｂを抵抗器５ａ
上を摺接しつつ回転させ、機械的運動を電気信号に変換
して、その基端に設けた端子５ａより水面水位に応ずる
水位電圧信号を得る。

【００１０】このようにして得られた水位電圧信号は、
端子５ａに接続したリード線６ａを介して水力発電所の
建屋内に設置される発電機制御盤に送信され、発電機制
御盤の水位計に水面水位を表示させる。

【００１１】なお、この場合のポテンショメータ５は、
機械的運動を電気信号に変換する水位信号変換器として
作用するが、水位信号変換器としてはポテンショメータ
以外にセルシン発信器を使用する場合もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、フロー
ト式水位送信装置の水位信号変換器（ポテンショメータ
或いはセルシン発信器）には、水位の検出を目的とする
機能から、機械的動作をするフロート１或いはプーリー
２等を必要とするが、水面に浮遊する流木、秋季におけ
る落葉、或いは冬季における水面の凍結等により、水面
の上昇・下降にも拘らず、フロート１の不動作が発生し
たり、または、塵埃等によりプーリー２の回転が阻害さ
れる惧があった。そして、フロート式水位送信装置は、
上記理由により水面水位を正確に送信し得ない誤動作状
態に陥いっても、それを検出することができないという
問題点があった。

【００１３】そこで従来は、図４に示すように、フロー
ト、ワイヤ、プーリーおよびポテンショメータ等から構
成されるフロート式水位送信装置を２台設け、それぞれ
の水位送信装置から送信される水位のデータを監視し、
２つのデータが不一致になると水位送信装置の不良と判
断していた。

【００１４】しかしながら、フロート式水位送信装置を
２台設け、２つのデータを常時監視する監視装置を設け
ることは、経費の点で問題があり、さらに、それらの機
器の保守点検には多くの人手と時間を要し問題であっ
た。

【００１５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、１台のフロート式水位送信装置を
使用し、その検出水位データが正確か否かの判断をそれ
自体で可能とする、異常検出機能を備えたフロート式水
位送信装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、それ自体ではバランスを崩して水面上に
浮くフロートおよび、一端にはウエイトが吊下げられ、
その中間部は回転軸を有しこの回転軸と一体的に回転す
るプーリーに巻き付けられ、他端は前記フロートに取付
けられてこのフロートをバランスを保持して水面上に浮
かせるワイヤーを備えた水位検出器と、前記水面の上昇
・下降に応ずる前記フロートの上・下動による前記プー
リーの回転と共に回転する前記回転軸により回転され、
水面の水位の変化に応ずる水位信号を出力する水位信号
変換器と、前記フロートに取付けられ、常時水面下に没
している第１の電極と、前記フロートに取付けられ、こ
のフロートがバランスを保持して水面上に浮いている時
には水面に接し、バランスを崩して水面上に浮いている
時には水面上に出る第２の電極と、前記フロートに取付
けられ、このフロートがバランスを保持して水面上に浮
いている時には水面上にあり、バランスを崩して水面上
に浮いている時には水面下に没する第３の電極と、前記
第１、第２および第３の電極に接続され、第１の電極と
第２および第３の電極との間の電気的導通の有無により
前記水位検出器の異常を検出する異常検出回路装置と、
から成ることを特徴とする。

【００１７】

【作用】水位を検出するフロートとして、それ自体、ま
た水位検出器に異常が発生した時にはバランスを崩して
水面上に浮くが、水位検出器が正常の時にはバランスを
保持して水面上に浮くフロートを用い、このフロート
に、フロートがバランスを保持しているか否かを検出す
るための３個の電極を取付け、これらの３個の電極間の
電気的導通の有無によりフロートのバランス状態を検出
する異常検出回路装置を設け、この異常検出回路装置に
よりフロートのバランス状態を検出するようにしたか
ら、１台のフロート式水位送信装置の使用で、その検出
水位データが正確か否かの判断が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。図
１は本発明の一実施例を示す概略図、図２は本発明装置
の異常を検出するため、例えば図示しない発電機制御盤
に設けられる異常検出回路装置の展開接続図、図３は本
発明のフロートの外形、異常状態および本発明装置の作
動を説明するための説明図である。なお図１において
は、図４の同一部分には図４と同一符号を付したのでそ
れらの詳細な説明は省略する。

【００１９】図１において、１はフロート、２はプーリ
ー、２ａは、プーリー２の回転軸、３はワイヤー、４は
ウエイトである。５は水位信号変換器として作動するポ
テンショメータで、その両端に端子を有する抵抗器５ａ
と、その基端に端子５ｃを有する摺動子５ｂとから構成
され、６、６、６ａは上記の各々の端子にそれぞれ接続
したリード線である。なお、水位信号変換器としてはセ
ルシン発信器を使用してもよい。

【００２０】図１において図４と異なる部分は、水面水
位を検出する水位検出器として作動するフロート１のみ
であり、フロート１は下記の２点について従来のフロー
トと異なるので、以下このフロート１について詳細に説
明する。

【００２１】（１） フロート式水位送信装置の異常を
検出するため、フロート１は、その外形の形状に無関係
に、それ自体が単独で水面上に浮いている時には、図３
に示すように、その片側が水中に没してバランスを崩し
た状態となるように製作されている。そして使用状態に
おいては、図１に示すようにバランスを保持して水面上
に浮くように、ワイヤー３は頂端から変位して取付けら
れる。

【００２２】フロート１のバランスを崩す方法として
は、上記の図４に示したように、その外形は、同一形状
で中空の２個の直円錐を、それぞれの底面の周縁で互い
に接合したものを使用し、図１に示すように、内部の片
側に適宜の重量のウエイト１ａを取付け、重心の位置が
片側に偏るようにする。

【００２３】または、図３に示すように、その外形を、
左右が非対称となるように製作して片側を重くし、重心
の位置が片側に偏るようにしてもよい。

【００２４】そしてフロート１の使用に際しては、図１
に示すように、バランスを保持した状態で水面上に浮く
ようにワイヤー３の取付位置を適宜に選択する。

【００２５】（２） 重心の位置を片側に偏らせたフロ
ート１に、さらに下記条件を満たす３個の電極Ａ、Ｂお
よびＣを取付ける。

【００２６】（ａ） 水面上に浮いているフロート１の
バランス状態に無関係に常に水面下に没している第１の
電極［Ａ］（図１、図３参照）。 （ｂ） 水面上に浮いているフロート１がバランス状態
を保持している時には常に水面に接しており、バランス
を崩している時には水面上に出る第２の電極［Ｂ］（図
１、図３参照）。 （ｃ） 水面上に浮いているフロート１がバランス状態
を保持している時には常に水面上にあり、バランスを崩
している時には水面下に没する第３の電極［Ｃ］（図
１、図３参照）。

【００２７】次に、図２を参照して、上記の第１の電極
Ａ、第２の電極Ｂおよび第３の電極Ｃの３個の電極を用
いた、フロート式水位送信装置の異常を検出するための
異常検出回路装置を説明する。

【００２８】図２は上記の異常検出回路装置８の展開接
続図である。図２において、Ｐ、Ｎは制御電源母線、Ａ
は第１の電極、Ｂは第２の電極、Ｃは第３の電極、Ｘ、
Ｙはそれぞれ補助継電器である。

【００２９】Ｔは限時継電器であり、動作指令信号が入
力されると、予め定められた所定時間が経過した後に動
作する。この限時継電器Ｔは、風により水面に波が発生
すると、フロート１がバランス状態を保持していても、
上記の３つの電極は、バランスを崩しているものと誤判
断して、異常検出にあたり誤動作する惧があるので、誤
動作を防止するために設けたものである。

【００３０】そして、第１、第２、第３の電極、Ａ、
Ｂ、Ｃは、図２に示すように接続されリード線９により
引き出されて異常検出回路装置８に導かれる。また、補
助継電器、Ｘ、Ｙおよび限時継電器Ｔと、これらの継電
器、Ｘ、Ｙ、Ｔのそれぞれの接点は、制御電源母線Ｐ、
Ｎ間に図示のように接続される。

【００３１】ところで、これらの第１、第２および第３
の電極Ａ、ＢおよびＣの３個に対する上記の条件から、
フロート１がバランス状態を保持している時には、第１
の電極Ａと第２の電極Ｂとの間は、「水」を介して導通
状態にあり、第１の電極Ａと第３の電極Ｃとの間は、非
導通状態にある（図１参照）。

【００３２】また、フロート１がバランスを崩している
時には、第１の電極Ａと第２の電極Ｂとの間は、非導通
状態になり、第１の電極Ａと第３の電極Ｃとの間は、
「水」を介して導通状態となる（図３参照）。

【００３３】ここで、説明の便宜上、さらに異常検出回
路装置の理解を容易にするために、フロート１を補助継
電器Ｆ、「水」を補助継電器の可動接触子と見做し、さ
らにフロート１が、バランス状態を保持している時を補
助継電器Ｆの不動作状態、バランスを崩している時を補
助継電器Ｆの動作状態と見做すと、第１の電極Ａと第２
の電極Ｂの間は、補助継電器Ｆの常閉接点（ｂ接点）
（以下Ｆｂと記す）に相当し、また第１の電極Ａと第３
の電極Ｃの間は、補助継電器Ｆの常開接点（ａ接点）
（以下Ｆａと記す）に相当するものと見做すことができ
る。

【００３４】上記理由から、図２に示す異常検出回路装
置の展開接続図においては、第１、第２および第３の
Ａ、ＢおよびＣの３個の電極部分を補助継電器の可動接
触子と同様の記号で示すと共に、これらに符号Ｆａ、Ｆ
ｂを付した。

【００３５】以上、本発明の構成を説明したので次に図
１、図２および図３を用いて本発明装置の作動を説明す
る。

【００３６】水面上に異常がなく、フロート１はバラン
ス状態を保持して水面上に浮き、且つプーリー２、その
回転軸２ａおよびこの回転軸２ａと共に回転するポテン
ショメータ５の摺動子５ｂ等が正常であれば、水面水位
の上昇・下降に応じてフロート１はバランス状態を保持
して上・下方向に移動する。

【００３７】フロート１の上・下方向の移動は、ワイヤ
ー３を介してプーリー２に伝達され、プーリー２と共に
その回転軸２ａおよびポテンショメータ５の摺動子５ｂ
を反時計方向・時計方向に回転させ、リード線６、６ａ
を介して水面水位に応ずる水位電圧信号を送信する。

【００３８】このように、フロート式水位送信装置に異
常がなく正常に動作している場合は、補助継電器Ｆ（フ
ロート１）は不動作状態にあるから、その常閉接点Ｆｂ
（電極Ａ・Ｂ間）は閉路し、常開接点Ｆａ（電極Ａ・Ｃ
間）は開路している。

【００３９】よって、図２に示す異常検出回路装置の展
開接続図における上記接点Ｆｂ、Ｆａの開閉状態は図示
の通りであるから、補助継電器Ｘは動作し、その常閉接
点Ｘｂは開路する。また、補助継電器Ｙは不動作で、そ
の常開接点Ｙａも開路している。

【００４０】したがって、限時継電器Ｔは不動作で、そ
の常開限時接点Ｔａは閉路しないから警報指令信号を発
することはない。

【００４１】これに反して、水面に浮遊する流木、秋季
における落葉、冬季における水面の凍結等により、或い
は塵埃等によりプーリー２が回転不能になると、水面水
位が下降してもフロート１の動きは水位の下降に追従で
きなくなる。そのため、フロート１は浮き上がってワイ
ヤー３により吊下げられた状態になり、水面に接してい
た電極Ｂは水面から離れることになるから、電極Ｂと電
極Ａとの間は非導通状態となる。つまり補助継電器Ｆ
（フロート１）は動作状態となり、その常閉接点Ｆｂ
（電極Ａ・Ｂ間）は開路する。

【００４２】すなわち展開接続図において、上記常閉接
点Ｆｂは開路し、補助継電器Ｘは不動作となって、その
常閉接点Ｘｂは閉路するから限時継電器Ｔは動作する。
したがって、その常開限時接点Ｔａは所定時間後に閉路
して図示しない警報器に警報指令信号を発し、警報を与
えることになる。

【００４３】また、逆に水面水位が上昇した場合、プー
リー２が塵埃等により回転不能になっていると、水位の
上昇に伴なってフロート１は上昇するから、ワイヤー３
にはたるみが生ずる。そのため、それ自体ではバランス
を崩して製作されたフロート１は、図３に示すように傾
き、水面に接していた電極Ｂは水面から離れ、水面上に
あった電極Ｃは水面下に没することになる。よって、電
極Ｂと電極Ａとの間は非導通状態となり、電極Ａと電極
Ｃとの間は導通状態となる。つまり補助継電器Ｆ（フロ
ート１）は動作状態となり、その常閉接点Ｆｂ（電極Ａ
・Ｂ間）は開路し、常開接点Ｆａ（電極Ａ・Ｃ間）は閉
路する。

【００４４】すなわち、展開接続図において、上記常閉
接点Ｆｂ、常開接点Ｆａの開閉状況は図示と逆の状態と
なるから、補助継電器Ｘは不動作となり、その常閉接点
Ｘｂは閉路する。また、補助継電器Ｙは動作して、その
常開接点Ｙａも閉路する。

【００４５】したがって、限時継電器Ｔは動作し、その
常開限時接点Ｔａは所定時間後に閉路するから図示しな
い警報器に警報指令信号を発し、警報を与えることにな
る。このようにして、本発明いおいては、水面水位の上
昇時或いは下降時に関係なくフロート式水位送信装置の
異常を検出することが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】以上、本発明について詳細に説明した
が、本発明によれば、水位検出器のフロートを、それ自
体はアンバランスであり、また水位検出器或いは水面に
異常が発生するとアンバランスとなるように構成し、こ
のフロートのアンバランスを、フロートに設けた３個の
電極により検出するようにしたから、１台のフロート式
水位送信装置の使用で、その検出水位データが正確か否
かの判断が可能となり、水位検出器の異常のみならず水
面の異常に起因する水位検出器の異常動作をも検出する
ことのできる異常検出機能を備えたフロート式水位送信
装置を得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】本発明装置の異常を検出するための異常検出回
路装置の展開接続図である。

【図３】本発明のフロートの外形、異常状態および本発
明装置の作動を説明するための説明図である。

【図４】従来のフロート式水位送信装置の原理を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ フロート ２ プーリー ２ａ プーリーの回転軸 ３ ワイヤー ４ ウエイト ５ ポテンショメータ ５ａ 抵抗器 ５ｂ 摺動子 ６ リード線 ６ａ リード線 ８ 異常検出回路装置 ９ リード線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それ自体ではバランスを崩して水面上に
   浮くフロートおよび、一端にはウエイトが吊下げられ、
   その中間部は回転軸を有しこの回転軸と一体的に回転す
   るプーリーに巻き付けられ、他端は前記フロートに取付
   けられてこのフロートをバランスを保持して水面上に浮
   かせるワイヤーを備えた水位検出器と、前記水面の上昇
   ・下降に応ずる前記フロートの上・下動による前記プー
   リーの回転と共に回転する前記回転軸により回転され、
   水面の水位の変化に応ずる水位信号を出力する水位信号
   変換器と、前記フロートに取付けられ、常時水面下に没
   している第１の電極と、前記フロートに取付けられ、こ
   のフロートがバランスを保持して水面上に浮いている時
   には水面に接し、バランスを崩して水面上に浮いている
   時には水面上に出る第２の電極と、前記フロートに取付
   けられ、このフロートがバランスを保持して水面上に浮
   いている時には水面上にあり、バランスを崩して水面上
   に浮いている時には水面下に没する第３の電極と、前記
   第１、第２および第３の電極に接続され、第１の電極と
   第２および第３の電極との間の電気的導通の有無により
   前記水位検出器の異常を検出する異常検出回路装置と、
   から成ることを特徴とする異常検出機能を備えたフロー
   ト式水位送信装置。