JPS6145925A - 比重及び境界面の遠隔測定が可能な液面計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液面計、特に比重及び境界面測定の機能をも
つ液面計に関するものである。

従来技術とその問題点 従来の代表的な液面計は、第４図に示すように、ディス
プレーサ（１）、テープ（２’）、テープ・テンション
検出装置（３′）、サーボ機構（４りにより構成されて
いる。ディスプレーサ（１）が液面（５）に達すると浮
力を受け、テープ（２′）のテンションが変化する。

このテンションの変化をテープ・テンション検出装置（
３′）で電気信号に変換し、これをサーボ機構（４′）
に送る。サーが機構（４′）は、テープ・テンションが
常に一定になるようにテープを捲き取ったり、送シ出し
たシする。このような従来の液面計では、液の種類が業
わると比重が変わり、液位が同じでも目盛の指示が変わ
ってしまう。これは誤差となるが、従来の液面計には仁
のような誤差を補正する機能はなかった。したがって、
誤差を除くにはタンクの液体の比重を測定する必要があ
るが、従来は、人がタンクから液体を採取し、第６図に
示すように、その液体に浮子（６）を浮かべその沈下量
全測定することにより比重を求めていた〇また、境界百
計は、第５図に示すように、構成において液面計と変わ
るところはない０ただし）テープ・テンション検出装置
（３′）の定数が液面計と変えて設定されておシ、比重
差のある境界面（７）でディスプレーサ（１）がバラン
スするようにしである。境界百計においても、液面計と
同様に、テープ・テンション検出装置（３′）の定数設
定は機械的に固定である。ゆえに、液体のいずれか一方
又は両方が変わると、指示に誤差が生じる。誤差を除く
ための比重測定に人手を要することは、液面計の場合と
同様である。

このように、境界面の測定には専用の計器を必要とし、
−また、液面計及び境界百計のテープ・テンション検出
装置の設定された定数の変更は、遠隔で行なうことがで
きず、極めて不便であった。

し７たがって、本発明は、液面測定、境界面測定及び比
重測定の機能をもち且つその機能全遠隔操作により切換
え制御しうる装置を提供しようとするものである・ 問題点を解決するだめの手段及び作用 本発明は、従来の液面計と同様な測定ワイヤ昇降機構に
結合されたテンション検出器の出力を比較回路の一方の
入力に供給し、双方向伝送部からの制御（モード）信号
によシ液面測定モード、比重測定モード又は境界面測定
モードのうちのいずれかの動作に入り、各モードにおい
てそれぞれ液面測定モード設定値、比重値又は境界面測
定モード設定値のいずれかを演算する演算制御回路を設
け、液面及び境界面測定モードにおいては演算制御回路
の出力を上記比較回路の他方の入力に供給する。また、
演算制御回路にはメモリを接続し、比較回路の出力によ
って測定ワイヤ昇降機構を制御する。比較回路、演算制
御回路及びメモリには、マイクロプロセッサ・ユニット
を利用することができる。

以下、図示の実施例に基いて本発明を具体的に説明する
。

実施例 ｇＨ図は、本発明の好適な実施例を示す系統図である。

同図において、（１ンはディスプレーサ、（２）は測定
ワイヤ、（３）はテンション検出器、（４）は測定ワイ
ヤ昇降（捲上げ捲下げ）機構、（５）は液面、（８）は
アナログ・デジタル変換器、（９）は比較回路、α０は
演算制御回路、０］）はメモリ、（６）は手動操作部（
キーボード）、（１１ハマイクロプロセツサ・ユニット
、◇◆は液位アナログ・デジタル変換器、（６）はモ・
−タ駆動部、αＱはモータ、←ηは双方向伝送部、０樽
は制御室を示す。

ディスプレーサ（１）は、従来と同様に測定ワイヤ（２
）に吊り下げられている。測定ワイヤ（２）は、テンシ
ョン検出器（３）に結合された測定ワイヤ昇降機構（捲
取υドラム）（４）に巻かれている。モータαＱは捲取
りドラム（４）に結合され、測定ワイヤ（２）の繰り出
し量は液位アナログ・デジタル変換器（１４によりデジ
タル値に変換されて演算制御回路０Ｑに出力される。こ
こで、ディスプレーサ（１）は、第２図に示すような力
を受ける。この図において、ディスプレーサ（１）は簡
単のため球で示されておシ、ｖ’ｌディスゾレーサの体
積、ｗ２ディスプレーサの重量、ρを液体の比重、Ｆを
浮力、Ｔを測定ワイヤ（２）のテンションとすると、こ
れらの量の間には次の関係がある。

Ｔ＝Ｗ−Ｆ　　　　・・・・・・・（１）Ｆ＝ρＶ・・
・・・・・・（２ン （１）式においてＷは既知であるから、ＴＦｉＦに応じ
て変化する。このテンションＴｋテンション検出器（３
）により電気信号に変換し、更に、め変換器（８）によ
りデジタル値に変換して比較回路（９）の一方の入力に
供給する。

一方、双方向伝送部αηは、制御室０椴から送られてき
たモード信号を翻訳して演算制御回路ＯＱに出力すると
共に、演算制御回路α０からの液位信号又は比重信号を
制御室α呻の受信器に伝送する。演算制御回路へＱは、
手動操作部（６）又”は双方向伝送部（１７＞からのモ
ード信号によって、液面測定モード、比重測定モード及
び境界面測定モードのうちの指定されたモード動作に入
り、モータαＱを制御すると共に双方向伝送部ＣＩ”／
）Ｋデータを出力する。また、演算制御回路αＯは、液
面及び境界面測定モードでは液面及び境界面測定モード
の各設定値全演算して比較回路（９）の他方の入力に供
給する。なお、比較回路（９）、演算制御回路００及び
メモリ０］）は、破線で囲んで示すようにマイクロプロ
セッサ・ユニットα１で代替しうる。以下各モードにつ
いて説明する。

（Ａ）　ｉ面測定モード 第３図Ａに示すようにディスプレーサ（１）が液面（５
）゛に達して一部沿に沈んだときのテンションＴ１は、
次式で表わせる。

ＴＩ＝Ｗ−αＶρ　・・・・・・・・・（３）ただし、
αは、ディスプレーサ（１）の全体積Ｖと液に沈んだ部
分の体積との比でＯ〜１の値になるが、通常は０．５程
度とする。

液面測定モードにおいては、演算制御回路αＱは１（３
）式を演算して得たテンションＴ＋　ｋ液面測定モード
設定値として比較回路（９）に出力する。一方、テンシ
ョン検出器（３）のテンション出力Ｔは、Ａ／Ｄ変換器
（８）ヲ経て比較回路（９）へ送られる。比較回路（９
）は、Ｔ　＝　Ｔ、のときはディスプレーサ（１）全停
止、Ｔ）Ｔ、のときはディスプレーサ（１）を下降、Ｔ
（Ｔ、のときはディスプレーサ（１）全上昇させるよう
に出力をモータ駆動部α→に送シ、モータｔｓ”＋制御
して測定ワイヤ（２）を捲下げ又は捲上げ、ディスプレ
ーサ（１）が液面（５）に追従するようにして平衡を取
る。

しかし、（３）式が示すようにテンションＴ、は比重ρ
の関数になるため、貯蔵タンクの液種全変えるとか、同
じ液種でも成分比が変わることなどによシ液比重が変わ
ると、平衡位置が変わシブイスプレーサ（１）の吃水線
が変わって、液面測定値に誤差を生じる。これを自動的
に補正するには、次の２つの方法があるＣ （ａ）　　ｉ百計本体内のプログラム又は遠隔操作によ
り制御室０樽から信号を送シ後述の比重測定モードにし
て液比型を測定し、この比重値ヲ（３）式に代入するこ
とによってＴｌを変更する。これ全液面曲］定モード設
定値としで更新した後に液面測定モードに移せば、前と
同じディスプレーサ吃水線で液面を測定することができ
る。すなわち、液比型変化があっても液面測定値は変わ
らないことになる。

（ｂ）　　比重変化に伴う補正は、マイクロプロセッサ
内で演算テせて行なうことができる。すなわち、彷述の
方法で液比型を測定し、これをメモＩＪ　Ｑｌ）に記憶
させる。次いでこの飴を使用してＷ−α■ρを計ｐ６シ
、この結果を前のＴ１と比較することによりディスプレ
ーサの吃水線の変化量を演算し記憶させておく。液面測
定モード設定値は前のＴ＋　ｋ使って平衡させ、その前
の液面測定値に対し、記憶させた吃水線変化ｋｌｘ使っ
て演算補正を行なう。

（Ｂ）比重ｄり定モード 比重測定に当たっては、第３図Ｂに示すようにディスプ
レーサ（１ンを完全に液中に沈めなければならない。し
たがって、比重の不明な液体の場合、ディスプレーサ（
１）が完全に液中に沈んだかどうかを知るため、次のよ
うな方法を取る。

まず、ディスプレーサ（１）の大きさ等によって決定さ
れる測定可能な比重の最小値を予めメモリαυに記憶さ
せておき、電源投入時に使用するメモリ番地に移す、そ
して、液面測定モード処しその設定値にこの比重値を使
い　ディスプレーサ（１）が平衡した点で液位を読む。

こうすると、ディスプレーサ（１）は液面上に浮くので
、液位の概略の値を知ることができる。ここで、フィー
ドバック・ループからモータｏＱを切ジ離し、別の、信
号でモータを駆動してディスプレーサを液中に完全に沈
む位置まで下降させる。そこで、比重測定モードに移し
比重を測定し、その値を前にメモリに記憶させた比重最
小値と置き換える。

いま、ディスプレーサ（１）が液中に完全に沈んだ位置
で静止している状態を考えると、そのときのテンション
Ｔ２は次式で与えられる。

Ｔ２＝Ｗ−Ｖρ　　・・・・・・（４）このときのテン
ション値Ｔ２を直接演算制御回路α０に入れて演算を行
なわせ、ρを求める。

すなわち、（４）式を変形すると、 −Ｔ２ ρ＝□・・・・・・（５） ■ となるので、（５）式よシＴ２が求まれば（Ｗ、ｖは既
知）比重ρが求まる。この比重値をメモリ（１つに記憶
させると同時に双方向伝送部←７１’ｆｒ通して制御室
０υに送信する。

（Ｃ）境界面測定モード 第３図Ｃに示すように、比重がρ１．ρ、の２液の境界
面位置にディスプレーサ（１）が来て平衡しているとき
のテンションＴ３は、次のようになる。

Ｔ３−Ｗ−Σｖ（ρ１＋ρ２）　・・曲（６）ここで、
比重ρ盲、ρ２が既知の場合は予めメモ□　　リθのに
記憶させておき、不明の場合は、比重測定′　モードで
ディスプレーサ（１）をそれぞれの液中に沈め、ρ１．
ρ２を測定してメモリ０ηに記憶させておく・ 境界面測定モードに移すと、演算制御回路α０は、（６
）式よりＴ３に演算しこれを境界面測定モード設定値と
して比較回路（９）へ出力する。一方、テンション検出
器（３）のテンション出力Ｔｔ′ｉＡ／ｌ）変換器（８
）を通って比較回路（９）に送られ、ＴとＴ３の間に偏
差がある限シ、モータα０が駆動されてディスプレーサ
（１ンは下降を続ける。Ｔ、！：Ｔ３が等しくなった位
置でディスプレーサ（１）が止まり、この位置で液位を
読めば２液の境界面を知ることができる。

以上の動作釦おいて、各モードの切替え、各モードにお
ける測定値の伝送、ρ１及びρ２の伝送等は、双方向伝
送部ａηを介して２線によシ制御室０椴との間で行なわ
れる。また、マイクロプロセッサ・ユニツ）　＜１４は
、現場に設置する液面計本体内に内蔵しうる。

なお、本発明は、上述の実施例に限らず、特許請求の範
囲内において種々の変形・変更をしうるものである。

発明の効果　　　一 本発明による液面計は、上述の如く通常の液面計の機能
のほかに比重測定及び境界面測定の機能をもつことが大
きな特徴で、その効果を列記すると次のとおりである。

（イン　液面測定、比重測定及び境界面測定を遠隔操作
により切換えて行なうことができる。

（ロ）液の比重の遠隔測定ができるので、人手が不要と
なり省力化が図れる。

（ハ）液の比重変化による誤差を自動補正することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例を示す系統図、第２図は
液中のディスプレーサに働く力を示す説明図、第３図は
各測定モードにおけるディスプレーサの位置を示す説明
図、第４図は従来の液面計を示す略図、第５図は従来の
境界面針を示す略図、第６図は従来の比重測定方法を示
す略図である。 （１）・・ディスプレーサ、（２）・・・測定ワイヤ、
（３）・・テンション検出器、（４）・・・測定ワイヤ
昇降機構、（９）・・・比較回路、００・・演算制御回
路、（ｌ］）・・・メモリ、（１７）・・・双方向伝送
部、０時、ＯＱ・・・測定ワイヤ昇降機構制御手段（モ
ータ駆動部、モータ）。 同　　松隈秀盛乙、Ｔｊ：；−，，，。 に　　　旨

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定ワイヤに吊り下げられたディスプレーサと、上記測
   定ワイヤを昇降させる機構と、この測定ワイヤ昇降機構
   に結合されたテンション検出器と、このテンション検出
   器の出力を一方の入力に受ける比較回路と、双方向伝送
   部と、この双方向伝送部からの制御信号により液面測定
   モード、比重測定モード及び境界面測定モードのいずれ
   かの動作モードに入り、比重測定モードでは上記テンシ
   ョン検出器の出力を受けて比重を計算し、液面及び境界
   面測定モードではそれぞれのモードにおける設定値を演
   算して上記比較回路の他方の入力に出力する演算制御回
   路と、メモリと、上記比較回路の出力により上記測定ワ
   イヤ昇降機構を制御する手段とを具えた比重及び境界面
   の遠隔測定が可能な液面計。