JP2003254811A - 差圧式液位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気と測定対象液体の蒸気の混合気体の影響
を排除し温度補正すると共に液位のゼロレベル調整機能
を持たせた差圧式液位測定装置を得る。 【解決手段】 液位計測管３と、液位計測管３内外の差
圧Ｐｄを検出する差圧センサ６と、温度補正計測管４
と、温度補正計測管４内外の差圧Ｐｔを検出する温度補
正圧力センサ７と、差圧Ｐｄ、Ｐｔと予め設定された各
種設定を受けて温度補正計測管４内の混合気体の平均温
度を換算し液槽１の液位ｈａを温度補正を行い演算する
液位演算手段差圧式液位測定装置において、温度補正計
測管４内に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体２と略同
様の封入液２ｂを所定少量封入し混合気体内の蒸気と温
度を勘案したものとし、液位計測管３の底部に上部開放
・底部密閉とした液溜め容器１０を設け液位のゼロレベ
ル調整機能を持たせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚濁廃水、含油廃水
などを溜める液槽の液位測定に際し、液体の悪影響を受
けぬように気体の供給源を用いることなく、管内の圧力
を非接触で検出して液位を測定する差圧式液位測定装置
において、測定対象液体の温度補正すると共に蒸気圧の
影響を排除した差圧式液位測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液位測定法として、高い耐環境性
や耐酸、耐アルカリ性などを求められる液のレベルを測
定するには圧力式として、例えば特公平８−１６６２４
号公報に示すごとく、レベル計本体部に一体に形成され
下部が被測定液体の液面下に没入される管体部と、管体
部の管路と連通してレベル計本体部に形成されたエアチ
ャンバーと、エアチャンバーに気密状に装着されたダイ
ヤフラムと、ダイヤフラムを所定荷重でエアチャンバー
側に付勢するとともにダイヤフラムと一体に変動するよ
うに滑動自在に保持されたウェート部材と、ウェート部
材の付勢力に抗する所定以上の液面圧力による管本体及
びエアチャンバー内の一定体積の空気の移動に伴うダイ
ヤフラムの変動によって生ずるウェート部材の変動位置
を検出するセンサとからなるレベル計とし、センサの作
動機構部には被測定液体が直接接触することがないの
で、被測定液体が腐食性や高粘性の場合にも有効なもの
としたものがある。また、特開平１０−１１５５４２号
公報に示すごとく、水槽内の水面下に下方が開いている
容器を没入し、この容器の上部に圧力検出式水位計の感
圧部を設け、この感圧部を気体又は流動パラフィンやシ
リコンオイルの如き比重の小さい液体で被って、感圧部
に異物が付着しないので長い期間機能が低下せず、感圧
部が水により侵されないので感圧部の素材を自由に選べ
るようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、被測定液体に
浸漬される部分が、前記特公平８−１６６２４号公報に
示すものでは細い管体部であり、廃水の中の泥や汚物な
ど異物が付着したり藻や貝類が成長したりすることによ
り細い通路が塞がり測定不能になるおそれが有り、液面
が管体より下迄下がり管体内に空気が入ると０点の再調
整が必要になるという問題があった。また、特開平１０
−１１５５４２号公報に示すものでは請求項５のフロー
ト及びおもりと連動して作動する液漏れ阻止弁を使用す
るもの以外では誤って栓を開いたり液面が低下したりす
ると感圧部を被っている比重の小さい液体が被測定液体
側に流出してしまうので感圧部を保護しなくなってしま
うと共に、０点の再調整が必要になるという問題があ
り、請求項５の液漏れ阻止弁を使用するものも、誤って
栓を開くと管体内に空気が入り０点の再調整が必要にな
るという問題と、構造が複雑であるとともに、フロート
及びおもりに廃水の中の泥や汚物など異物が付着したり
藻や貝類が成長したりし感圧部を保護しなくなってしま
う等の問題が有る。

【０００４】また深い液面の高さを測定する場合は、以
下に示すごとく温度変化による誤差が無視出来なくなる
が、何れの場合も温度変化に対する配慮がなされていな
い。例えば図１において、液槽１内の液体２の液位ｈａ
を検出する液位測定装置として液位計測管３と差圧セン
サ６を備えたものとする。耐環境材料を用いた上端を閉
じ下端開放の筒状管からなる全長Ｌ・断面積Ｓの液位計
測管３にセットアップ時に圧力Ｐ０（例えば１０１３．
３ｈＰａ＝１０３３ｃｍ水頭）、絶対温度Ｔ０（例えば
２０℃＝２９３Ｋ）の大気を充満した状態で、液位計測
管３の下部のゼロレベルが液槽１の底近傍に予め設定し
た液位の基準位置Ａに達するよう液体２（液体２の絶対
温度Ｔ、密度ρ＝１ｇ／ｃｃとし）内に没入し、測定時
の大気圧はＰα、液位計測管３内の混合気体の圧力は
Ｐ、液位計測管３内下部に出来る液位の基準位置Ａから
の液面の高さ液位をｈｄとすると。水頭圧で換算した液
位の関係式は次のごとくなり、 Ｐα／ρ＋ｈａ＝Ｐ／ρ＋ｈｄ （１） また、液位計測管３の全長Ｌ１より下端から基準液面ま
での長さＬ０を引いた長さをＬとし内径断面積をＳとす
ると、液位計測管３内の混合気体の体積と、圧力と、絶
対温度の関係はボイル・シャールの法則により次の式と
なり、 Ｐ０・Ｓ・Ｌ／Ｔ０＝Ｐ・Ｓ（Ｌ−ｈｄ）／Ｔ（＝ｎＲ） （２） 液位ｈａは次の式となり、 ｈａ＝（Ｐ−Ｐα）／ρ＋Ｌ｛１−（Ｐ０／Ｐ）・（Ｔ／Ｔ０）｝ （３） 温度や混合気体内の蒸気の影響を受けるが、前述のごと
く、従来例では温度や混合気体内の蒸気は勘案されてい
ないので誤差を生じる。

【０００５】圧力だけ検出し、温度を勘案せぬと液位ｈ
ａの関係式は次のごとくとなり、 ｈａ＝Ｐ−Ｐ０＋Ｌ（１−Ｐ０／Ｐ） （３１） 例えば、上記 Ｌ＝４ｍ、セットアップ時大気圧力Ｐ０
＝１０１３．３ｈＰａ＝１０．３３ｍ水頭、液位ｈａ＝
３ｍとし、温度を勘案せぬと（１）（２）式より １０．３３ｍ＋３ｍ＝Ｐ＋ｈｄ （１１） １０．３３ｍ・４ｍ＝Ｐ・（４ｍ−ｈｄ） （２１） ∴ Ｐ＝１２．６１ｍ≒１１８．２９Ｐａ…となるが、
セットアップ時大気温度Ｔ０（＝２０℃）＝２９３Ｋに
対し、測定時の液位計測管７内の混合気体の温度Ｔ（＝
６０℃）＝３３３Ｋと差があり、温度を勘案すると
（１）（２）式より、 １０．３３ｍ＋３ｍ＝Ｐ＋ｈｄ （１１） １０．３３ｍ・４ｍ／２９３＝Ｐ・（４ｍ−ｈｄ）／３３３ （２２） ∴ Ｐ＝１２．９５ｍ…となり、実際の圧力は１２．９
５ｍとなるので、そのまま（３１）式で演算すると。液
位ｈａは次の（３２）に示すごとく、 ｈａ＝１２．９５ｍ−１０．３３ｍ＋（１−１０．３３／１２．９５）・４ｍ ＝３．４３ｍ （３２） 即ち、温度補正すれば３ｍと正しい値が求められるとこ
ろ温度補正せぬと３．４３ｍとなり、測定誤差が大とな
る。また、液位計測管７内の混合気体の圧力Ｐは液体蒸
気の影響も設けているので、温度差が大きくなると多少
誤差が大きくなる。

【０００６】本発明は前記問題点に鑑み、液槽の液位測
定に際し、耐環境性を備え、かつ設置条件に広い許容性
を持ち高耐久性を備え、液体の悪影響を受けぬように気
体の供給源を用いることなく、管内の圧力を非接触で検
出して液位を測定する差圧式液位測定装置において、温
度や混合気体内の蒸気を勘案した温度補正計測管を設
け、又は更に計測用導管の底部に液溜め容器を設けて液
位のゼロレベル調整機能を持つ差圧式液位測定装置を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は廃液や排水など測定対象液体を溜める液
槽などの液体内に没入自在に配置し且つ耐環境材料を用
い上端を閉じ下端開放の筒状管からなる液位計測管と、
この液位計測管の上面に設けた計測用導管を介して連設
され液位計測管内と大気圧との差圧（以下液位計測管内
外の差圧と記す）を検出する差圧センサと、前記液位計
測管最近傍に垂直並行に配置され液体内に没入自在であ
り上下端とも閉じ筒状に形成された温度補正計測管と、
この温度補正計測管の上面に設けた計測用導管を介して
連設され温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外
の差圧を検出する温度補正圧力センサと、差圧センサが
検出する液位計測管内外の差圧と温度補正圧力センサが
検出する温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外
の差圧と予め設定された計測管長さや液体密度など各種
設定を受けて液位計測管内の混合気体の平均温度と同等
となる温度補正計測管内の気体の平均温度を換算し液槽
の液位を温度補正を行い演算する液位演算手段とを備え
た差圧式液位測定装置において、前記温度補正計測管内
に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の封入液
（測定対象液体が一般的な排水や各種用水などの場合水
が適している）を所定少量封入したものとした。

【０００８】上記構成により、液位計測管内外の差圧や
温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差圧を
同じ温度圧力特性の混合気体にて検出することにより、
液位演算手段にて温度補正計測管内にも液位計測管内と
同様に空気と液体の蒸気との混合気体を充満させた状態
で液位計測管内の混合気体の平均温度と同等となる温度
補正計測管内の混合気体の平均温度を換算し液槽の液位
を温度補正を行い演算出来、耐環境性や高耐久性を備
え、液位計測管の直径には依存せず、長さのみに依存し
ているので、液槽内の液体に含まれる油分や固形物に影
響されない大きめの内径とすることが出来、また別途気
体の供給源を必要とせず、動作不良や腐食など液体の悪
影響を受けることなく液槽の液位を混合気体内の蒸気と
温度を勘案して演算を行い正しく測定することが出来る
ものとなる。

【０００９】又は、前記液位計測管の底部に液位計測管
の開放下端より上端を所定寸法高く底面を任意の寸法離
して保持され、液位計測管外形より内径を所定寸法大き
くし、上部開放・底部密閉とした液溜め容器を設け、前
記計測用導管の反差圧センサ側を内圧調整用導管とし、
この内圧調整用導管に大気に対し開閉する調整バルブを
連設し、密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の
封入液を所定少量封入した前記温度補正計測管の計測用
導管の反温度補正圧力センサ側も内圧調整用導管とし、
この内圧調整用導管にも大気に対し開閉する調整バルブ
を連設し、前記差圧センサが検出する液位計測管内外の
差圧と温度補正圧力センサが検出する温度補正計測管内
の圧力や温度補正計測管内外の差圧と予め設定された計
測管長さや液体密度など各種設定を受けて液位計測管内
の混合気体の平均温度と同等となる温度補正計測管内の
混合気体の平均温度を換算し液槽の液位を温度補正を行
い演算する液位演算手段を備えた構成とした。

【００１０】上記構成により、前記計測用導管側の調整
バルブを開放して前記液溜め容器に温度補正計測管と同
様に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の基準
液体を満量充填し、大気圧に対する０点合わせをし、従
って液溜め容器の上端を０位置（以下ゼロレベルと記
す）として、調整バルブを閉止し、前記温度補正計測管
側も調整バルブを開放して、温度補正計測管内をセット
アップ時大気圧でセットアップ時温度の大気として調整
バルブを閉止しセットアップ時大気を封じ込め、ゼロレ
ベルである液溜め容器の上端が液槽などの底近傍に予め
設定した液位基準位置に達するよう液位計測管と温度補
正計測管を液体内に没入することにより、液位計測管の
液位のゼロレベル調整機能を持たせ、液位計測管内外の
差圧や温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の
差圧を同じ温度圧力特性の混合気体にて検出することに
より、液位演算手段にてセットアップ時大気圧と測定時
点の温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差
圧と液位計測管内外の差圧と予め設定された計測管長さ
や液体密度など各種設定を受けて液槽の液位を混合気体
内の蒸気と温度を勘案して演算し、動作不良や腐食など
液体の悪影響を受けることなく液位計測管の液位のゼロ
レベルを安定させた状態で液槽の液位を温度補正演算を
行い測定するとともに、液位計測管内だけでなく温度補
正計測管内でも同じ温度圧力特性の混合気体による圧力
の変化を生じるようにし液槽の液位を正しく測定するこ
とが出来るものとした。

【００１１】上記の液溜め容器の上端の液位計測管の開
放下端より高くする所定寸法、即ち液溜め容器と液位計
測管の重なり寸法は液位計測管の予定最大温度上昇によ
る液位計測管内混合気体の膨張により液位計測管内液面
が下がる分より大とし、また、液位計測管外形より液溜
め容器内径を大きくする所定寸法は、液溜め容器の液位
計測管の開放下端より上の容積が運転中に起り得る液槽
の最高液位による圧力で上がる液位計測管内の液位相当
量より大となる寸法とするとよい。以上により、過剰排
水や清掃などで液槽の液面が液位計測管の下端より低下
しても液位計測管内の液は残りゼロレベルは確保され
る。また、誤って調整バルブなどを計測中に開いてゼロ
レベルが狂っても、調整バルブを開いたまま、液溜め容
器を保持した液位計測管を液槽の液面の上に出るまで上
げ、調整バルブを閉じるだけでゼロレベルは確保され、
運転が再開出来る。また、液溜め容器に対象とする液体
と略同じ基準液体を充満しているので、液槽内の液体に
含まれる油分や固形物の悪影響を受けず、また、液槽底
の汚泥等よりの発泡により、ガスが液位計測管内に入り
内圧を変化させることも防止出来ると共に、ガスによる
差圧センサの劣化も防止出来、また、液位計測管内では
基準液体に内圧が掛かり液槽の液体は液位計測管内まで
は浸透が少ない、また別途気体の供給源を必要とせず、
容易に液位のゼロレベル調整が出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図１〜図
６により説明する。図１は本発明の一実施例を施した差
圧式液位測定装置の制御ブロック図であり、図２は同じ
く差圧式液位測定装置の他の例を示す制御ブロック図で
あり、図３は同差圧式液位測定装置のゼロレベル調整過
程における液溜め容器と液体との関係を示す図であり、
図４は同じく液溜め容器の仕様を決める上限温度や上限
液位における液溜め容器と液体との関係を示す図であ
り、図５及び図６は同じく種々の条件における液溜め容
器と液体との関係を示す図であり、図７は同差圧式液位
測定装置の温度補正計測管内に封入液を封入した場合と
封入しない場合の温度補正計測管内外の差圧の温度特性
比較図である。

【００１３】図において、１は施設内の廃液など管理対
象の液体２を溜める廃水槽や各種廃液ピットなどのごと
き液槽であり、３は液槽１の液体２内に没入自在に配置
された耐環境材料を用い上端を閉じ下端開放の筒状管か
らなる液位計測管であり、４は液位計測管３最近傍に垂
直並行に液体２内に没入自在に配置された温度補正計測
管であり、温度補正計測管４内に密度や蒸気圧特性等が
測定対象液体２と略同様の封入液２ｂ（測定対象液体が
一般的な排水や各種用水などの場合水が適している）を
所定少量封入してある。５は液位計測管３及び温度補正
計測管４の上面に設けた計測用導管であり、６は液位計
測管３の上面に設けた計測用導管５を介して連設され液
位計測管３内外の差圧Ｐｄ＝Ｐ−Ｐα（Ｐは液位計測管
３内の混合気体の圧力、Ｐαは大気圧である）を検出す
る差圧センサであり、７は計測用導管５を介して温度補
正計測管４に連設され温度補正計測管４内の混合気体の
圧力Ｐｐや温度補正計測管４内外の差圧Ｐｔ＝Ｐｐ−Ｐ
αを検出する温度補正圧力センサであり、８は計測用導
管５の反差圧センサ６側及び反温度補正圧力センサ７側
を夫々延長した内圧調整用導管であり夫々大気に対し開
閉する調整バルブ９を連設してある。１０は液位計測管
３と温度補正計測管４の底部に液位計測管３の開放下端
より上端を所定寸法Ｌ０高く、底面を任意の寸法離して
何らかの手段基準位置Ａからの液面の高さ液位をｈｄと
すると。水頭圧で換算した液位の関係式は次のごとくな
り、 Ｐα／ρ＋ｈａ＝Ｐ／ρ＋ｈｄ （１） また、液位計測管３の全長Ｌ１より下端から基準液面ま
での長さＬ０を引いた長さをＬとし内径断面積をＳとす
ると、液位計測管３内の混合気体の体積と、圧力と、絶
対温度の関係はボイル・シャールの法則により次の式と
なり、 Ｐ０・Ｓ・Ｌ／Ｔ０＝Ｐ・Ｓ（Ｌ−ｈｄ）／Ｔ（＝ｎＲ） （２） 液位ｈａは次の式となり、 ｈａ＝（Ｐ−Ｐα）／ρ＋Ｌ｛１−（Ｐ０／Ｐ）・（Ｔ／Ｔ０）｝ （３） 温度や混合気体内の蒸気の影響を受けるが、前述のごと
く、従来例では温度や混合気体内の蒸気は勘案されてい
ないので誤差を生じる。

【０００５】圧力だけ検出し、温度を勘案せぬと液位ｈ
ａの関係式は次のごとくとなり、 ｈａ＝Ｐ−Ｐ０＋Ｌ（１−Ｐ０／Ｐ） （３１） 例えば、上記 Ｌ＝４ｍ、セットアップ時大気圧力Ｐ０
＝１０１３．３ｈＰａ＝１０．３３ｍ水頭、液位ｈａ＝
３ｍとし、温度を勘案せぬと（１）（２）式より １０．３３ｍ＋３ｍ＝Ｐ＋ｈｄ （１１） １０．３３ｍ・４ｍ＝Ｐ・（４ｍ−ｈｄ） （２１） ∴ Ｐ＝１２．６１ｍ≒１１８．２９Ｐａ…となるが、
セットアップ時大気温度Ｔ０（＝２０℃）＝２９３Ｋに
対し、測定時の液位計測管７内の混合気体の温度Ｔ（＝
６０℃）＝３３３Ｋと差があり、温度を勘案すると
（１）（２）式より、 １０．３３ｍ＋３ｍ＝Ｐ＋ｈｄ （１１） １０．３３ｍ・４ｍ／２９３＝Ｐ・（４ｍ−ｈｄ）／３３３ （２２） ∴ Ｐ＝１２．９５ｍ…となり、実際の圧力は１２．９
５ｍとなるので、そのまま（３１）式で演算すると。液
位ｈａは次の（３２）に示すごとく、 ｈａ＝１２．９５ｍ−１０．３３ｍ＋（１−１０．３３／１２．９５）・４ｍ ＝３．４３ｍ （３２） 即ち、温度補正すれば３ｍと正しい値が求められるとこ
ろ温度補正せぬと３．デジタル信号に変換して通信する
通信手段１８とで前記コントローラ２０を構成してい
る。

【００１５】液位のゼロレベル調整は図３に示すごと
く、前記調整バルブ９を開放して液溜め容器１０に温度
補正計測管４と同様に密度や蒸気圧特性等が測定対象液
体２と略同様の基準液体２ａを満量充填し、セットアッ
プ時大気圧Ｐ０に対する０点合わせをし、従って液溜め
容器１０の上端をゼロレベルＺとして（３−１）、調整
バルブ９を閉止し、このゼロレベルＺである液溜め容器
１０の上端が液槽１などの底近傍に予め設定した液位基
準位置Ａに達するよう液体２内に没入する（３−２）こ
とにより行える。液溜め容器１０の仕様を決める図４で
は、液溜め容器１０の上端の液位計測管３の開放下端よ
り高くする所定寸法、即ち液溜め容器１０と液位計測管
３の重なり寸法Ｌ０は液位計測管３の予定最大温度上昇
Ｔｍａｘ−Ｔ０による液位計測管３内の混合気体の膨張
により液位計測管３内液面が下がる分より大とし（４−
１）、また、液位計測管３外形より液溜め容器１０内径
を大きくする所定寸法は、液溜め容器１０の液位計測管
３の開放下端より上の容積が運転中に起り得る液槽１の
最高液位ｈａｍａｘによる圧力で上がる液位計測管３内
の液位ｈｄ（４−２）相当量より大となる寸法とすると
よい。

【００１６】以上により図５に示すごとく、過剰排水や
清掃などで液槽の液面が液位計測管の下端より低下して
（５−１）も、液溜め容器１０内の基準液体２ａは残る
のでゼロレベルＺは確保され、この時液槽１の液面の波
があっても液位計測管３内への液体２の浸入を防ぎゼロ
レベルＺを正確に維持される。また、誤って調整バルブ
９などを計測中に開いてゼロレベルＺが狂って（５−
２）も、調整バルブ９を開いたまま、液溜め容器１０を
保持した液位計測管３を液槽１の液面の上に出るまで上
げ、調整バルブ９を閉じるだけでゼロレベルＺは確保さ
れ、運転が再開出来る。また、図６に示すごとく、液溜
め容器１０に対象とする液体２と密度や蒸気圧特性等が
略同様の基準液体２ａを充満しているので、液槽１内の
液体２に含まれる油分や固形物の悪影響を受けず（６−
１）、また、液槽１底の汚泥等よりの発泡により、ガス
が液位計測管３内に入り内圧を変化させることも防止出
来（６−２）ると共に、ガスによる差圧センサ６の劣化
も防止出来、また、液位計測管３内では基準液体２ａに
内圧がかかっているので、液槽１の液体２は液位計測管
３内への浸透が少ない。長期間使用することにより、液
溜め容器１０内の基準液体２ａが液槽１内の液体２によ
り汚れた場合は、調整バルブ９を開とし液位計測管３上
部から新しい基準液体２ａを洗浄液として注ぎ込むこと
により、洗浄してから調整バルブ９を閉じるだけでゼロ
レベルＺは再度確保される。従って別途気体の供給源を
必要とせず、容易に液位のゼロレベル調整が出来る。

【００１７】次に上記構成からなる実施例の動作につい
て説明する。初期設定として、操作入力手段１２にて、
予め液槽１の底近傍に液位の基準Ａや液位計測管長Ｌや
液体密度ρや何らかの手段で求めたセットアップ時大気
圧Ｐ０や排水ポンプ２１の運転制御を行う所定の液位の
範囲（ｈａｌ〜ｈａｈ）や液位（ｈａ１、ｈａ２、、、
ｈａｎ−１）やポンプ運転開始液位ｈｓｔやポンプ運転
停止液位ｈｓｐや、警報手段１６にて警報を出す危険高
液位ｈｄｈや危険低液位ｈｄｌなど各種設定値を設定し
入力するとともに、例えば温度補正計測管４側の調整バ
ルブ９を開放して、温度補正計測管４内をセットアップ
時大気圧Ｐ０でセットアップ時温度Ｔ０の大気としてセ
ットアップ時大気圧Ｐ０を検出して、これらを記憶手段
１３に記憶させ、液溜め容器１０に測定対象液体２と密
度や蒸気圧特性等が略同様の基準液体２ａを満量充填
し、大気圧Ｐ０に対する０点合わせをし、調整バルブ９
を閉止し、ゼロレベルＺである液溜め容器１０の上端が
液槽１などの底近傍に予め設定した液位基準位置Ａに達
するよう液体２内に没入することにより、前記のごとく
容易に液位のゼロレベル調整が出来る。

【００１８】前述のごとく、温度補正計測管４は液位計
測管３最近傍に垂直並行に液体２内に没入されており、
また、温度補正計測管４内にも液位計測管３内と略同一
組成で同じ温度圧力特性の混合気体が充満されているの
で、液位計測管３内と温度補正計測管４内の混合気体の
平均温度は同様であり前記液体２の絶対温度Ｔと略同等
となり、その状態で、差圧センサ６が検出する液位計測
管３内外の差圧データＰｄや温度補正圧力センサ７が検
出する温度補正計測管４内外の差圧Ｐｔを液位演算手段
１１に入力し、液位演算手段１１にてこれらのデータＰ
ｄ、Ｐｔや記憶手段１３が記憶する液位計測管長Ｌや液
体密度ρとセットアップ時大気圧Ｐ０を受けて、前記液
位演算手段１１にて、温度補正計測管４内にも液位計測
管３内と同様に空気と液体の蒸気との混合気体を充満さ
せた状態で、下記により液位計測管内３の混合気体の平
均温度と同等となる温度補正計測管４内の混合気体の平
均温度を換算し液槽１の液位２を温度補正を行い演算す
ることが出来る。

【００１９】温度補正計測管４側ではセットアップ時大
気圧Ｐ０、温度補正計測管４内の体積Ｖｐ、混合気体の
圧力Ｐｐ、絶対温度Ｔとの関係はボイル・シャールの法
則により次のごとくなり、 Ｐｐ・Ｖｐ／Ｔ＝Ｐ０・Ｖｐ／Ｔ０ ∴Ｔ／Ｔ０＝Ｐｐ／Ｐ０（４） 液位計測管３と温度補正計測管４との差圧データＰｃは
次のごとくなり、 Ｐｃ＝Ｐｄ−Ｐｔ＝Ｐ−Ｐα−（Ｐｐ−Ｐα）＝Ｐ−Ｐｐ （５） 前述の液位の演算式（３）は次のごとくなり、 ｈａ＝（Ｐ−Ｐα）／ρ＋Ｌ｛１−（Ｐ０／Ｐ）・（Ｔ／Ｔ０）｝ ｈａ＝Ｐｄ／ρ＋Ｌ｛１−（Ｐ０／Ｐ）・（Ｐｐ／Ｐ０）｝ ＝Ｐｄ／ρ＋Ｌ（１−Ｐｐ／Ｐ）＝Ｐｄ／ρ＋Ｌ（Ｐ−Ｐｐ）／Ｐ ＝Ｐｄ／ρ＋Ｌ（Ｐｄ−Ｐｔ）／（Ｐｄ＋Ｐα） Ｐα≒Ｐ０であるから、次式にて液位ｈａを演算する。 ∴ｈａ≒Ｐｄ／ρ＋Ｌ（Ｐｄ−Ｐｔ）／（Ｐｄ＋Ｐ０） （３２）

【００２０】なお、図７は温度補正計測管４内に封入液
２ｂを封入した場合と封入しない場合の温度補正計測管
４内外の差圧Ｐｔの温度特性比較図であり、内径２３ｍ
ｍ、管長２１０ｍｍの計測管に、室内温度２３℃、相対
湿度２２％の大気中で、一方は封入液２ｂとして水を封
入した混合気体として封止し、他方は封入液２ｂを封入
しない大気だけの気体にて封止し、それぞれ４０℃と８
０℃の湯に１８０ｍｍ浸漬した場合の温度補正計測管４
内外の差圧Ｐｔを測定したものである。図７により、温
度補正計測管４内に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体
２と略同様の封入液２ｂを封入し液位計測管３内と同じ
条件の混合気体としたものに対し、温度補正計測管４内
に密度や蒸気圧特性等が異質の気体、セットアップ時大
気だけを封入すると、温度補正計測管４内外の差圧Ｐｔ
の値が低くなり、上記液位ｈａの演算に誤差を生じ液位
ｈａが大と演算される、特に温度差が大きいと誤差も大
となることが判る。

【００２１】ポンプ制御手段１５はこの液位ｈａを受け
て排水ポンプ２１に対し、例えば液位ｈａがｈａｌ以下
なら全数運転停止、ｈａｌ〜ｈａ１なら１台運転、ｈａ
１〜ｈａ２なら２台運転、、ｈａｎ−２〜ｈａｎ−１な
らｎ−１台運転、ｈａｈ以上ならｎ台全数運転と、排水
ポンプ２１の運転制御を行い所定の液位の範囲（ｈａｌ
〜ｈａｈ）となるよう管理する。また、前記警報手段１
６は液槽の液位ｈａが危険低液位ｈｄｌより低くなると
低液位警報Ｈｌを出し、液槽の液位ｈａが危険高液位ｈ
ｄｈより高くなると高液位警報Ｈｈを出し、前記表示手
段１７は液位ｈａや排水ポンプ２１の運転状況や警報手
段１６が出す低液位警報Ｈｌ又は高液位警報Ｈｈを表示
する。更に液槽１の液位ｈａが変化すると差圧センサ６
による液位計測管３内外の差圧データＰｄや温度補正圧
力センサ７が検出する温度補正計測管４内外の差圧Ｐｔ
の変化の検出以降の作用を繰り返す。

【００２２】また、前記のごとく計測用導管３の底部に
設けた液溜め容器１０に液体を満たし、上部に設けた調
整バルブ９を開閉するだけで、別途気体の供給源を必要
とせず、容易に液位のゼロレベル調整が出来ると共に、
液位計測管３や温度補正計測管４の直径には依存せず、
長さＬのみに依存しているので、液位計測管３や温度補
正計測管４は液槽１内の液体２に含まれる油分や固形物
に影響されない大きめの内径とすることが出来、また別
途気体の供給源を必要とせず、差圧センサ６にてセット
アップ時大気圧Ｐ０と液位計測管３内外の差圧Ｐｄを検
出し、温度補正圧力センサ７にて温度補正計測管４内外
の差圧Ｐｔを検出することにより、液位演算手段１１に
て液位ｈａを温度補正して演算出来るので、耐環境性や
高耐久性を備え、液体２の悪影響を受けることなく液槽
１の液位ｈａを温度補正演算を行い正しく測定すること
が出来る。

【００２３】なお、本発明は上記構成に限定するもので
なく、例えば温度補正計測管４を備えた例において、液
溜め容器１０は液位計測管３と温度補正計測管４の底部
に液位計測管３の開放下端より上端を所定寸法Ｌ０高く
底面を任意の寸法離して保持したが、液位計測管３と温
度補正計測管４を離し液溜め容器１０を液位計測管３だ
けの底部に保持するものとしても良く、液溜め容器１０
の上端に液体を通過させる網様のカバーを載置し油分や
固形物の悪影響を減らすとより好ましく、差圧センサ６
や温度補正圧力センサ７をコントローラ２０内に配置
し、夫々圧力伝達パイプとしての計測用導管５を介して
液位計測管３および温度補正計測管４の圧力を検出する
ものとしても良く、逆に計測用導管５を短くし液槽１側
の液位計測管３の上部に差圧センサ６や温度補正計測管
４の上面に温度補正圧力センサ７を設置しコントローラ
２０へデータを送るものとしても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、耐環境材料を用い上端を閉じ
下端開放の筒状管からなる液位計測管と、液位計測管内
外の差圧を検出する差圧センサと、液位計測管最近傍に
垂直並行に配置され上下端とも閉じ筒状に形成された温
度補正計測管と、温度補正計測管内外の差圧を検出する
温度補正圧力センサと、差圧センサが検出する液位計測
管内外の差圧と温度補正圧力センサが検出する温度補正
計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差圧と予め設定
された各種設定を受けて温度補正計測管内の混合気体の
平均温度を換算し液槽の液位を温度補正を行い演算する
液位演算手段とを備えた差圧式液位測定装置にて、温度
補正計測管内に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略
同様の封入液を所定少量封入したものとし、温度補正計
測管内にも液位計測管内と略同一組成で同じ温度圧力特
性の混合気体を充満させたから、液位計測管内外の差圧
や温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差圧
を同じ温度圧力特性の混合気体にて検出することによ
り、液位演算手段にて温度補正計測管内にも液位計測管
内と同様に空気と液体の蒸気との混合気体を充満させた
状態で液位計測管内の混合気体の平均温度と同等となる
温度補正計測管内の混合気体の平均温度を換算し液槽の
液位を温度補正を行い演算出来、耐環境性や高耐久性を
備え、液位計測管の直径には依存せず、長さのみに依存
しているので、液槽内の液体に含まれる油分や固形物に
影響されない大きめの内径とすることが出来、また別途
気体の供給源を必要とせず、動作不良や腐食など液体の
悪影響を受けることなく液槽の液位を混合気体内の蒸気
と温度を勘案して演算を行い正しく測定することが出来
る効果的な差圧式液位測定装置が提供出来る。

【００２５】又は、前記液位計測管の底部に液位計測管
の開放下端より上端を所定寸法高く底面を任意の寸法離
して保持され、液位計測管外形より内径を所定寸法大き
くし、上部開放・底部密閉とした液溜め容器を設け、前
記計測用導管の反差圧センサ側を内圧調整用導管とし、
この内圧調整用導管に大気に対し開閉する調整バルブを
連設し、密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の
封入液を所定少量封入した温度補正計測管の計測用導管
の反温度補正圧力センサ側も内圧調整用導管とし、この
内圧調整用導管にも大気に対し開閉する調整バルブを連
設した構成とすると、液溜め容器に温度補正計測管と同
様に密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の基準
液体を満量充填し、液溜め容器の上端を０位置として、
温度補正計測管側も調整バルブを開放して、温度補正計
測管内をセットアップ時大気を封じ込め、液溜め容器の
上端が液位基準位置に達するよう液位計測管と温度補正
計測管を液体内に没入することにより、液位計測管の液
位のゼロレベル調整機能を持たせ、液位計測管内外の差
圧や温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差
圧を同じ温度圧力特性の混合気体にて検出することによ
り、液位演算手段にてセットアップ時大気圧と測定時点
の温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外の差圧
と液位計測管内外の差圧と予め設定された計測管長さや
液体密度など各種設定を受けて液槽の液位を混合気体内
の蒸気と温度を勘案して演算し、動作不良や腐食など液
体の悪影響を受けることなく液位計測管の液位のゼロレ
ベルを安定させた状態で液槽の液位を温度補正演算を行
い測定するとともに、液位計測管内だけでなく温度補正
計測管内でも同じ温度圧力特性の混合気体による圧力の
変化を生じるようにし液槽の液位を正しく測定すること
が出来る効果的な差圧式液位測定装置が提供出来る。

【００２６】上記液溜め容器を設けたことにより、過剰
排水や清掃などで液槽の液面が液位計測管の下端より低
下しても液位計測管内の液は残りゼロレベルは確保さ
れ、誤って調整バルブなどを計測中に開いてゼロレベル
が狂っても、容易に再調整してゼロレベルは確保出来、
また、液溜め容器に対象とする液体と略同じ基準液体を
充満しているので、液槽内の液体に含まれる油分や固形
物の悪影響を受けず、また、液槽底の汚泥等よりの発泡
により、ガスが液位計測管内に入り内圧を変化させるこ
とも防止出来ると共に、ガスによる差圧センサの劣化も
防止出来、また、液位計測管内では基準液体に内圧がか
かり液槽の液体は液位計測管内への液槽の液体の浸透を
少なくし、液溜め容器内の基準液体の液体による汚れを
液位計測管上部から新しい基準液体を注ぎ込み洗浄する
ことが出来、別途気体の供給源を必要とせず、容易に液
位のゼロレベル調整が出来、容易に液槽の液位を測定す
ることが出来る差圧式液位測定装置が提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を施した計測ゼロレベル調整
機能付差圧式液位測定装置の制御ブロック図である。

【図２】同じく、他の例を示す制御ブロック図である。

【図３】同差圧式液位測定装置のゼロレベル調整過程に
おける液溜め容器と液体との関係を示す図である。

【図４】同じく液溜め容器の仕様を決める上限温度や上
限液位における液溜め容器と液体との関係を示す図であ
る。

【図５】同じく種々の条件における液溜め容器と液体と
の関係を示す図である。

【図６】同じく種々の条件における液溜め容器と液体と
の関係を示す図である。

【図７】同差圧式液位測定装置の温度補正計測管内に封
入液を封入した場合と封入しない場合の温度補正計測管
内外の差圧の温度特性比較図である。

【符号の説明】

１ 液槽 ２ 液体 ２ａ 基準液体 ２ｂ 封入液 ３ 液位計測管 ４ 温度補正計測管 ５ 計測用導管 ６ 差圧センサ ７ 温度補正圧力センサ ８ 内圧調整用導管 ９ 調整バルブ １０ 液溜め容器 １１ 液位演算手段 Ａ 液位の基準位置 ｈａ 液位 ｈｄ 液位計測管内の液位 Ｌ 計測管長 Ｐ 液位計測管内の混合気体の圧力 Ｐα 大気圧 Ｐｄ 液位計測管内外の差圧 Ｐ０ セットアップ時大気圧 Ｐｐ 温度補正計測管内の混合気体の圧力 Ｐｔ 温度補正計測管内外の差圧 Ｔ 温度 Ｚ ゼロレベル ρ 液体密度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃液や排水など測定対象液体を溜める液
   槽などの液体内に没入自在に配置し且つ耐環境材料を用
   い上端を閉じ下端開放の筒状管からなる液位計測管と、
   この液位計測管の上面に設けた計測用導管を介して連設
   され液位計測管内と大気圧との差圧（以下液位計測管内
   外の差圧と記す）を検出する差圧センサと、前記液位計
   測管最近傍に垂直並行に配置され液体内に没入自在であ
   り上下端とも閉じ筒状に形成された温度補正計測管と、
   この温度補正計測管の上面に設けた計測用導管を介して
   連設され温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管内外
   の差圧を検出する温度補正圧力センサと、前記差圧セン
   サが検出する液位計測管内外の差圧と温度補正圧力セン
   サが検出する温度補正計測管内の圧力や温度補正計測管
   内外の差圧と予め設定された計測管長さや廃液密度など
   各種設定を受けて液位計測管内の空気と液体の蒸気との
   混合気体（以下、混合気体と記す）の平均温度と同等と
   なる温度補正計測管内の気体の平均温度を換算し液槽の
   液位を温度補正を行い演算する液位演算手段とを備えた
   差圧式液位測定装置において、前記温度補正計測管内に
   密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と略同様の封入液を
   所定少量封入し、温度補正計測管内にも液位計測管内と
   同様に空気と液体の蒸気との混合気体を充満させた状態
   で液位計測管内の混合気体の平均温度と同等となる温度
   補正計測管内の混合気体の平均温度を換算し液槽の液位
   を温度補正を行い演算するものとしたことを特徴とする
   差圧式液位測定装置。
2. 【請求項２】 前記液位計測管の底部に液位計測管の開
   放下端より上端を所定寸法高く底面を任意の寸法離して
   保持され、液位計測管外形より内径を所定寸法大きく
   し、上部開放・底部密閉とした液溜め容器を設け、この
   液溜め容器内にも密度や蒸気圧特性等が測定対象液体と
   略同様の基準液体を満量充填し、前記計測用導管の反差
   圧センサ側を内圧調整用導管とし、この内圧調整用導管
   に大気に対し開閉する調整バルブを連設し、密度や蒸気
   圧特性等が測定対象液体と略同様の封入液を所定少量封
   入した前記温度補正計測管の計測用導管の反温度補正圧
   力センサ側も内圧調整用導管とし、この内圧調整用導管
   にも大気に対し開閉する調整バルブを連設し、前記差圧
   センサが検出する液位計測管内外の差圧と温度補正圧力
   センサが検出する温度補正計測管内の圧力や温度補正計
   測管内外の差圧と予め設定された計測管長さや液体密度
   など各種設定を受けて液位計測管内の混合気体の平均温
   度と同等となる温度補正計測管内の混合気体の平均温度
   を換算し液槽の液位を温度補正を行い演算する液位演算
   手段を備えた構成とした請求項１記載の差圧式液位測定
   装置。