JP2008157909A

JP2008157909A - 井戸の液面検出装置

Info

Publication number: JP2008157909A
Application number: JP2007113165A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Komata; 典秋小俣
Original assignee: Fuji Controls Co Ltd
Current assignee: Fuji Controls Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】充分な耐久性を確保するとともに構造を簡単にした上で、環境温度の変化によっても井戸の液面を精度良く検出する。
【解決手段】検出管２が井戸１内の液中に先端部を浸漬させるようにして井戸１に挿入され、検出管２の先端から気体を漏出させるに充分な圧力および量の加圧気体を連続的に供給し得る加圧気体供給源３および検出管２間に、細管がコイル状に巻回されて成る絞り７が介設され、該絞り７を迂回する迂回管路１０への加圧気体供給源３からの加圧気体の流通・遮断が切換弁５で切換えられ、検出管２内の圧力を検出する圧力検出器１２が検出管２に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、井戸の液面検出装置の改良に関する。

温泉井戸に挿入された検出管に空気供給源を接続し、検出管の先端から空気を漏出させた後に検出管への空気供給源からの空気供給を遮断した状態で検出管内の圧力を検出することで井戸の液面を検出するようにしたものが、たとえば特許文献１によって既に知られている。
特開２００６−７１５５４号公報

ところが、温泉井戸の設置場所によっては環境温度の変化が大きく、上記特許文献１で開示された液面検出装置のように検出管に空気供給源から間欠的に空気を供給するようにしたものでは、空気供給を停止した状態で検出管内の空気の容積が環境温度の変換によって大きく変化し、それによって湯面の検出精度が低下してしまうことがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、環境温度の変化によっても井戸の液面を精度良く検出することを可能とした井戸の液面検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、井戸内の液中に先端部を浸漬させるようにして前記井戸に挿入される検出管と、該検出管の先端から気体を常時漏出させるに充分な圧力および量の加圧気体を連続的に供給し得る加圧気体供給源と、細管がコイル状に巻回されて成るとともに前記検出管および前記加圧気体供給源間に介設される絞りと、該絞りを迂回して前記加圧気体供給源からの加圧気体を前記検出管に導き得る迂回管路と、前記加圧気体供給源からの加圧気体の前記迂回管路への流通・遮断を切換える切換弁と、前記検出管内の圧力を検出するようにして前記検出管に接続される圧力検出器とを備えることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記迂回管路に、開弁時期および開弁時間がタイマーで設定される電磁開閉弁が介設されることを特徴とする。

このような請求項１記載の発明の構成によれば、加圧気体供給源からの加圧気体の迂回管路への流通が切換弁によって遮断された状態では、絞りによって流量が絞られた少量の加圧気体が検出管に常時供給され、検出管の先端からは少量の気体が気泡となって常時漏出することになり、その際の検出管内の圧力は、検出管の先端から液面までの水頭圧に対応した値となっており、検出管内の圧力を検出する圧力検出器で液面レベルに応じた圧力を正確に検出することができ、検出管に供給される気体量が少量ですむので加圧気体供給源の小型化が可能である。しかも検出管内に少量の気体が常時供給されるので、環境温度の変化が生じても検出管内の気体の容積が大きく変化することはなく、環境温度の変化によっても井戸の液面を精度良く検出することができる。また迂回管路への加圧気体供給源からの加圧気体の流通を許容するように切換弁が作動すると、検出管内に比較的大量の気体を供給することができるので、検出開始時に液面レベルを速やかに検出することができる。さらに井戸の深さによっては加圧気体供給源で必要とされる圧力が変化するものであり、深い井戸の場合に比較的大量の気体を検出管に供給するには加圧気体供給源で必要とされる圧力は高圧とならざるを得ないが、そのような高圧の気体を絞りで充分に絞って少量の気体を検出管に供給するにあたり、孔径を小さくした絞りでは孔径を極端に小さくする必要があり、加工が困難となるが、細管をコイル状に巻回して絞りを構成したので、加工が容易であり、しかも細管の長さを変化させることで絞り度を変化させることができるので、井戸の深さの変化に容易に対応することができる。

また請求項２記載の発明によれば、開弁時期および開弁時間がタイマーで設定される電磁開閉弁が迂回管路に介設されるので、井戸が深いために高圧の加圧気体が必要であるときに窒素ボンベ等の加圧気体用ボンベを加圧気体供給源として用いざるを得ない場合には、そのボンベから供給される加圧気体の消費量が多くなるとボンベの取換え回数が多くなり、コストも増大するので、電磁開閉弁の開弁時だけボンベから迂回管路を経て検出管内に加圧気体を供給するようにして消費量を低減することができる。またボンベの取換え時には、絞りによって流量が絞られた少量の加圧気体供給源からの加圧気体を検出管に供給することで、検出管への加圧気体の供給が停止されることによって検出管内に入ってきた液体を検出管から排除することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は液面検出装置の構成を示す図、図２は圧力検出器の縦断面図である。

先ず図１において、地面にはたとえば温泉井戸である井戸１が掘削されており、その井戸１内の液面Ｌを検出するために、たとえば内径を８ｍｍφとした検出管２がその先端を井戸１の底部１ａに近接する位置まで挿入され、検出管２の先端部は湯中に浸漬される。しかも検出管２は、耐熱性および耐食性を有する材料によって形成されるものであり、たとえばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０６Ｌ等のステンレス鋼製またはフッ化樹脂製のものである。また地表では、加圧気体供給源としてのたとえば窒素ボンベ３が、管路４、切換弁である三方弁５、管路６、絞り７、管路８およびＴ字形の管継手９を介して検出管２に接続され、また前記三方弁５は、前記絞り７を迂回して前記窒素ボンベ３からの加圧窒素ガスを前記検出管２に導き得る迂回管路１０、Ｔ字形の管継手１１および前記管継手９を介して検出管２に接続され、前記管継手１１には圧力検出器１２が接続される。

前記窒素ボンベ３は、手動の制御弁１３および圧力計１４を備えており、圧力計１４を見ながら制御弁１３の開度を変化させることにより、所定圧力に調圧された加圧気体すなわち加圧窒素ガスが管路４に供給される。

前記絞り７は、細管がコイル状に巻回されて成るものであり、細管の長さすなわち巻き数を変化させることで、絞り７の絞り度が変化する。しかも絞り７は、搬送時や組立時に他の部材との衝突によって変形して絞り度が変化することがないようにするために、保護ケース１５に内蔵されるとともに、管路６，８が保護ケース１５に固着される。

而して前記絞り７で絞られた少量の加圧窒素ガスが、前記検出管２の先端から窒素ガスを漏出させるに充分な圧力で検出管２に常時供給されることになる。また三方弁５は、窒素ボンベ３に連なる管路４を管路６に連通するものの迂回管路１０とは遮断する状態、ならびに管路４を迂回管路１０に連通するものの管路６とは遮断する状態を手動操作に応じて切換可能である。

図２において、圧力検出器１２のケーシング１７は、一対のケーシング半体１８，１９の周縁部がかしめ結合されて成るものであり、一方のケーシング半体１８の中央部に設けられる接続筒部１８ａにナット２０が回転可能に装着される。また管継手１１が備える分岐管部１１ａの先端部外面には前記ナット２０を螺合せしめる雄ねじ３８が刻設されており、接続筒部１８ａおよび分岐管路部１１ａ間にガスケット２２が挟持される。

前記ケーシング１２を構成する両ケーシング半体１８，１９のかしめ結合部には、ダイヤフラム２３の周縁部が挟持されるものであり、このダイヤフラム２３は、たとえばステンレス鋼の薄板円板を加工して同心形状の波形に形成されて成る。而してケーシング１２のケーシング半体１８およびダイヤフラム２３間には、該ダイヤフラム２３の一面を臨ませる圧力室２４が、検出管２内に通じるようにして形成される。

他方のケーシング半体１９の中央部には開口部２５が設けられており、この開口部２５を外方から覆うようにしてプリント基板２６が配置される。しかもプリント基板２６およびケーシング半体１９間には円筒状である一対のスペーサ２７，２７が介装されており、前記プリント基板２６および両スペーサ２７，２７にそれぞれ挿通されるねじ部材２８，２８がケーシング１７におけるケーシング半体１９に螺合されることにより、前記開口部２５を介してダイヤフラム２３の他面側に臨むようにしてプリント基板２６がケーシング半体１９に固定されることになる。

前記プリント基板２６の内面側には、一次コイル３０と、その一次コイル３０を囲繞する二次コイル３１とがダイヤフラム２３の中心と同軸にして固定的に支持される。而して一次コイル３０は常時通電状態にあるものであり、その通電によって生じる一次コイル３０からの磁力線により二次コイル３１に電圧が生じるものであり、一次コイル３０への通電ならびに二次コイル３１の発生電圧検出のためのハーネス３２がプリント基板２６に接続される。

ところでダイヤフラム２３の中央部両面には円板状のリテーナ３３，３４が当接されており、一方のリテーナ３３およびケーシング半体１８間には第１コイルばね３５が縮設され、他方のリテーナ３４およびケーシング半体１９間には第２コイルばね３６が縮設され、第１および第２コイルばね３５，３６のばね荷重は同一に設定され、両リテーナ３３，３４は第１および第２コイルばね３５，３６が発揮するばね力によってダイヤフラム２３の中央部に実質的に固定される。

ダイヤフラム２３の他面に実質的に固定されるリテーナ３４には、ダイヤフラム２３の中心部と同軸にしてプリント基板２６側に突出する支持突部３４ａが一体に設けられており、その支持突部３４ａは、たとえばステンレス鋼や銅等の非磁性金属材料から成る遮蔽筒３７の一端部に嵌合固定される。すなわち遮蔽筒３７の一端部はダイヤフラム２３の他面中央部に固定されることになる。

前記遮蔽筒３７の他端部は、前記一次および二次コイル３０，３１間に、挿入量を変化させることを可能として挿入される。すなわち圧力室２４の圧力変化に伴うダイヤフラム２３の撓み量変化に応じて一次および二次コイル３０，３１間への挿入量を変化させるようにして前記遮蔽筒３７が一次および二次コイル３０，３１間に挿入される。

このような圧力検出器１２によれば、圧力室２４の圧力が変化するのに応じて、一次および二次コイル３０，３１間への遮蔽筒３７の挿入量が変化することになり、それに応じて一次コイル３０で生じる磁力線の遮蔽筒３７による遮蔽量が変化し、二次コイル３１の発生電圧が磁力線の遮蔽量変化に応じて変化するので、二次コイル３１の発生電圧を検出することで圧力室２４内すなわち検出管２内の圧力を検出することが可能となる。而して圧力検出器１２からは、検出管２内の圧力が増加するのに応じて比例的に増大する信号が出力され、液面計２１は、検出管２内の圧力に応じた液面を表示する。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、井戸１内の液中に先端部を浸漬させるようにして検出管２が井戸１に挿入され、窒素ボンベ３に連なる管路４を管路６に連通するものの迂回管路１０とは遮断するように三方弁５を切換えた状態で、窒素ボンベ３から加圧窒素ガスを供給すると、加圧窒素ガスが絞り７で絞られることにより、少量の窒素ガスが検出管２に常時供給され、検出管２の先端からは少量の窒素ガスが気泡となって常時漏出される。しかも検出管２には、該検出管２内の圧力を検出する圧力検出器１２が接続されている。

このように少量の窒素ガスが常時供給されるとともに供給された分の少量の窒素ガスが漏出して入る状態で、検出管２内の圧力は、検出管２の先端から液面Ｌまでの水頭圧に対応した値となっている。したがって検出管２内の圧力を圧力検出器１２で検出することにより、水頭圧すなわち液面Ｌに応じた圧力を検出することができ、圧力検出器１２の検出値に応じた液面Ｌを液面計２１で正確に得ることができる。

しかも検出管２内に常時少量の窒素ガスが供給されるので、環境温度の変化が生じても検出管２内の窒素ガスの容積が大きく変化することはなく、環境温度の変化によっても井戸１の液面Ｌを精度良く検出することができる。また検出管２に供給される窒素ガス量が少量ですむので窒素ボンベ３の小型化が可能である。

また井戸１内に挿入されるのは、耐熱性および耐蝕性を有する材料から成る検出管２だけであり、井戸１内が腐食性ガスの存在する高温雰囲気にあっても、充分な耐久性を確保することができる。

また管路４を迂回管路１０に連通せしめるとともに管路６とは遮断するように三方弁５を切換えると、検出管２内に比較的大量の窒素ガスを供給することができるので、検出管２内の圧力を水頭圧に対応した値とするまでの時間を短縮し、検出開始時に液面Ｌを速やかに検出することができる。

さらに井戸１の深さによっては窒素ボンベ３で必要とされる圧力が変化するものであり、井戸１が深い場合には比較的大量の窒素ガスを検出管２に供給するには窒素ボンベ３で必要とされる圧力は高圧とならざるを得ないが、そのような高圧の窒素ガスを絞り７で充分に絞って少量の窒素ガスを検出管２に供給するにあたり、孔径を小さくした絞りでは孔径を極端に小さくする必要があり、加工が困難となるが、細管をコイル状に巻回して絞り７を構成したので、加工が容易であり、しかも細管の長さを変化させることで絞り度を変化させることができるので、井戸１の深さの変化に容易に対応することができる。

図３は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

井戸１内の液面Ｌを検出するために検出管２がその先端を井戸１の底部１ａに近接する位置まで挿入され、検出管２の先端部は湯中に浸漬される。また窒素ボンベ３が、管路４、管路６、絞り７、管路８およびＴ字形の管継手９を介して検出管２に接続される。また前記管路４は、前記絞り７を迂回して前記窒素ボンベ３からの加圧窒素ガスを前記検出管２に導き得る迂回管路３５およびＴ字形の管継手１１および前記管継手９を介して検出管２に接続され、管継手１１には圧力検出器１２が接続される。しかも前記迂回管路３５には、窒素ボンベ３からの加圧窒素ガスの前記迂回管路３５への流通・遮断を切換える切換弁としての電磁開閉弁３６が介設される。

而して電磁開閉弁３６の閉弁状態では、窒素ボンベ３からの加圧窒素ガスが絞り７で絞られて検出管２に常時供給されることになり、検出管２の先端からは少量の窒素ガスが気泡となって常時漏出される。また電磁開閉弁３６を開弁すると、管路４からの窒素ガスが迂回管路３５を流通することになり、検出管２内に比較的大量の窒素ガスを供給することができる。

この第２実施例によっても上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

図４は本発明の第３実施例を示すものであり、上記第１および第２実施例に対応する部分には同一の符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

窒素ボンベ３が、管路４、三方弁５、管路６、絞り７、管路８およびＴ字形の管継手９を介して検出管２に接続され、また前記三方弁５は、前記絞り７を迂回して前記窒素ボンベ３からの加圧窒素ガスを前記検出管２に導き得る迂回管路１０、Ｔ字形の管継手１１および前記管継手９を介して検出管２に接続され、迂回管路１０には、電磁開閉弁３７が介設される。

前記電磁開閉弁３７の開弁時期および開弁時間は、圧力検出器１２に接続された液面計２１とともに制御盤３９に配設されたタイマー３８で設定される。

この第３実施例によれば、井戸１が深いために高圧の加圧気体が必要であるときに窒素ボンベ３等の加圧気体用ボンベを加圧気体供給源として用いざるを得ない場合に、通常時には電磁開閉弁３７の開弁時だけ窒素ボンベ３から迂回管路１０を経て検出管２内に加圧窒素ガスを供給するようにして、窒素ガスの消費量を低減することができる。また窒素ボンベ３の取換え時には、絞り７によって流量が絞られた少量の加圧窒素ガスを検出管２に供給することで、検出管２への加圧窒素ガスの供給が停止されることによって検出管２内に入ってきた湯を検出管２内から排除することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、温泉井戸の液面を検出する場合について説明したが、本発明は、井戸の液面を検出する検出装置として広く実施可能である。また上記実施例では加圧気体として加圧窒素ガスを用いた場合について説明したが、加圧空気等の他の加圧気体を用いることも可能である。

第１実施例の液面検出装置の構成を示す図である。圧力検出器の縦断面図である。第２実施例の液面検出装置の構成を示す図である。第３実施例の液面検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１・・・井戸
２・・・検出管
３・・・加圧気体供給源である窒素ボンベ
５・・・切換弁である三方弁
７・・・絞り
１０，３５・・・迂回管路
１２・・・圧力検出器
３６・・・切換弁である電磁開閉弁
３７・・・電磁開閉弁
３８・・・タイマー

Claims

井戸（１）内の液中に先端部を浸漬させるようにして前記井戸（１）に挿入される検出管（２）と、該検出管（２）の先端から気体を常時漏出させるに充分な圧力および量の加圧気体を連続的に供給し得る加圧気体供給源（３）と、細管がコイル状に巻回されて成るとともに前記検出管（２）および前記加圧気体供給源（３）間に介設される絞り（７）と、該絞り（７）を迂回して前記加圧気体供給源（３）からの加圧気体を前記検出管（２）に導き得る迂回管路（１０，３５）と、前記加圧気体供給源（３）からの加圧気体の前記迂回管路（１０，３５）への流通・遮断を切換える切換弁（５，３６）と、前記検出管（２）内の圧力を検出するようにして前記検出管（２）に接続される圧力検出器（１２）とを備えることを特徴とする井戸の液面検出装置。
前記迂回管路（１０）に、開弁時期および開弁時間がタイマー（３８）で設定される電磁開閉弁（３７）が介設されることを特徴とする請求項１記載の井戸の液面検出装置。