JP6325391B2 - 投込式水位計の調節システム、その調節方法、その調節プログラムおよび調節機能付き投込式水位計 - Google Patents

Description

本実施形態は、投込式水位計の指示値の調節技術に関する。

津波や震災などで被災した原子力発電所などのように、立ち入りが困難となった施設において、その内部の液体の水位の測定が求められることがある。従来から知られる水位計として、開口端が水底に配置されたバブラチューブで水底に気泡を送り込むのに必要な圧力を計測することで水位を算出する気泡式水位計がある。

気泡式水位計とは、液体に開口した管からゆっくり気泡を出し、そのときの管内の圧力をセンサによって測定する水位計である。管内の圧力が大気圧と管の開口端にかかる水圧との和に等しくなることから、この開口端の圧力から、大気圧を差し引いて水位を求めることができる。

気泡式水位計は、気泡を水底に送り込むためのエアー供給源などが必要となり装置が大型になる。また、この装置を液体の近傍に固定するための設置工事が必要となる。
このような設置工事を不要とする水位計に、投込式水位計がある。投込式水位計は、気泡式水位計に比べ、装置が小さく操作も容易である。この投込式水位計は、一般産業において、河川の監視プログラムや上下水道などの水位を測定するのに広く用いられている。
また、投込式水位計について、設定および維持管理がより簡便で、安定した水位の測定が可能なものも提案されている。

ところで、投込式水位計が指示する水位は、いくつかの要因によって真の水位からずれることがある。
例えば、水圧に基づいて水位を導く水位計では、貯蔵されている液体の種類によって液体の密度が比重１より高い場合には、水位は実際よりも深いものと表示される。
また、表示部に内蔵されるメータの機械的なずれによって、表示部に送られてくる水位に関する電気信号と水位の指示値とにずれが発生する場合もある。
よって、投込式水位計が算出する水位の指示値の正確性を向上させるためには、ずれの要因ごとに校正または補正する必要がある。

特開平０７−０５４３９４号公報 特開２０００−３３７９４５号公報 実公平３−２８２１号公報

しかしながら、貯蔵された液体が放射性核種を含む場合であって、水位の指示値の補正手段または校正手段の一部材（浸水部材）を水位計の検出器とともにこの液体に投げ込む場合、この浸水部材は容易には水上に引き上げることができない。
よって、貯蔵された液体が放射性核種を含む場合には、この浸水部材を容易に交換または修理をすることができない。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、補正手段または校正手段の浸水部材の一部に不具合が生じた場合でも水上に検出器を引き上げることなく測定を継続させることを可能とする投込式水位計の調節システム、その調節方法、その調節プログラムおよび調節機能付き投込式水位計を提供することを目的とする。

本実施形態にかかる投込式水位計の調節システムは、貯蔵された液体に投げ込まれる検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、３以上の水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、主測定水圧と副測定水圧との差異および主測定器と副測定器との水深の差異に基づいて液体の密度を導出する導出部と、導出部で導出された密度に基づいて水位の指示値を補正する第１の補正部と、を備えるものである。

本実施形態にかかる投込式水位計の調節システムは、一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、圧力センサが液体から受ける水圧と筐体に接続された中空ケーブルによって筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、水圧および大気圧の差圧に基づいて液体の水位を表示する表示部と、を有する投込式水位計に対して、表示部に表示される水位の指示値を校正する調節システムにおいて、検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、３以上の水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、主測定水圧と副測定水圧との差異および主測定器と副測定器との水深の差異に基づいて液体の密度を導出する導出部と、導出部で導出された密度に基づいて主測定器で測定された主測定水圧に補正する第１の補正部と、補正された主測定水圧を中空ケーブルから加圧する加圧部と、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を校正する校正部と、を備えるものである。

また、本実施形態にかかる調節機能付き投込式水位計は、一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、圧力センサが液体から受ける水圧と筐体に接続された中空ケーブルによって筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、差圧に基づいて液体の水位を表示する表示部と、検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、３以上の水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、主測定水圧と副測定水圧との差異および主測定器と副測定器との水深の差異に基づいて液体の密度を導出する導出部と、導出部で導出された密度に基づいて水位の指示値を補正する第１の補正部と、補正された主測定器で主測定水圧を中空ケーブルから加圧する加圧部と、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を校正する校正部と、を備えるものである。

また、本実施形態にかかる投込式水位計の調節方法は、一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、圧力センサが液体から受ける水圧と筐体に接続された中空ケーブルによって筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、水圧および大気圧の差圧に基づいて液体の水位を算出する投込式水位計に対して、表示部に表示される水位の指示値を校正する調節方法において、３以上の異なる水深のうち水圧を主測定水圧および副測定水圧として測定する２つの水深を選択するステップと、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を補正するステップと、主測定水圧と副測定水圧との差異および２つの水深の差異に基づいて液体の密度を導出するステップと、導出された密度に基づいて測定された主測定水圧に補正するステップと、補正された測定された主測定水圧を中空ケーブルから加圧するステップと、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を校正するステップと、を含むものである。

また、実施形態にかかる投込式水位計の調節プログラムは、一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、圧力センサが液体から受ける水圧と筐体に接続された中空ケーブルによって筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、水圧および大気圧の差圧に基づいて液体の水位を算出する投込式水位計の調節方法において、コンピュータに、３以上の異なる水深のうち水圧を主測定水圧および副測定水圧として測定する２つの水深を選択するステップ、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を補正するステップ、主測定水圧と副測定水圧との差異および２つの水深の差異に基づいて液体の密度を導出するステップ、導出された密度に基づいて測定された主測定水圧に補正するステップと、補正された主測定水圧を中空ケーブルから加圧するステップ、主測定水圧が加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を校正するステップ、を実行させるものである。

本実施形態により、補正手段または校正手段の浸水部材の一部に不具合が生じた場合でも水上に検出器を引き上げることなく測定を継続することが可能な投込式水位計の調節システム、その調節方法、その調節プログラムおよび調節機能付き投込式水位計が提供される。

第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システムの概略構成図。 投込式水位計が備える検出器の概略断面図。 第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システムが対象とする投込式水位計の概略構成図。 基準圧側ダイヤフラムおよび水圧側ダイヤフラムにかかるそれぞれの圧力の差圧と表示部で表示される水位の指示値との対応関係を示す図。 第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システムに対応した仕様の表示部の一例を示す図。 （Ａ）は従来の投込式水位計の調節方法の説明図、（Ｂ）は第１実施形態にかかる調節方法の説明図。 第１実施形態にかかる投込式水位計の調節方法における調節の説明図。 第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システムに合わせて設計された中継器の概略構成図。 第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システムおよび投込式水位計の常設される部材の概略構成図。 第１実施形態にかかる調節方法を示すフローチャート。 第２実施形態にかかる投込式水位計の調節システムの部分構成図。 第２実施形態にかかる投込式水位計の調節システムに対応した仕様の表示部の一例を示す図。 第２実施形態にかかる投込式水位計の調節システムの変形例を示す部分構成図。

以下、本実施形態の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる投込式水位計の調節システム１０（以下、単に「調節システム１０」という）の概略構成図である。
図２は、調節システム１０が適用される投込式水位計２０が備える検出器２４の概略断面図である。

第１実施形態にかかる調節システム１０は、図１または図２に示されるように、一部が液体に開放された筐体２１の端部を圧力センサ２２で封止して、圧力センサ２２が液体から受ける水圧Ｐ_ｗと筐体２１に接続された中空ケーブル２３によって内部から受ける大気圧Ｐ_atmとの差圧ΔＰを検出する検出器２４と、水圧Ｐ_ｗおよび大気圧Ｐ_atmの差圧ΔＰに基づいて液体の水位を表示する表示部２６と、を有する投込式水位計２０の調節システム１０において、検出器２４の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器５０と、３以上の水圧測定器５０のうちから主測定水圧Ｐ_ｍを測定する主測定器および副測定水圧Ｐ_ｓを測定する副測定器を割り当てる割当部４３と、主測定水圧Ｐ_ｍと副測定水圧Ｐ_ｓとの差異および主測定器と副測定器との水深の差異に基づいて液体の密度σを導出する導出部４７と、導出部４７で導出された密度σに基づいて主測定器で測定された主測定水圧Ｐ_ｍを補正する第２の補正部４４と、補正された主測定水圧Ｐ_ｍを中空ケーブル２３から加圧する加圧部４５と、主測定水圧Ｐ_ｍが加圧されたときに指示値がゼロ点を示すように指示値を校正する校正部４６と、を備える。
また、調節システム１０は、導出部４７で導出された密度σに基づいて水位の指示値を補正する第１の補正部４８を備える。

なお、使用している「指示値」は、作業員に視認されるものに限定されず、投込式水位計２０で水位として認識される値を意味する。ただし、各実施形態では、例として表示部２６で表示される水位の指示値に関する調節について説明する。

〔投込式水位計２０〕
まず、調節システム１０が適用される投込式水位計２０について図２および図３（適宜、図１参照）を用いて詳細に説明する。
図３は、第１実施形態にかかる調節システム１０が対象とする投込式水位計２０の概略構成図である。
検出器２４は、水位を測定する液体に投げ込まれて、この液体を貯蔵する構造物の底面まで沈下する。検出器２４は、図２に示されるように、例えば一方の底面に入水孔３３が設けられた筐体２１によって、外形が円筒状となっている。

筐体２１の内部には、入水孔３３が設けられた底面の付近に圧力センサ２２が筐体２１を封止するように設置されている。
この圧力センサ２２によって筐体２１の内部は周囲の液体から隔離されて、圧力センサ２２からさらに内部には液体は侵入しない。

一方、入水孔３３が設けられていない他方の底面には、中空ケーブル２３が接続されている。中空ケーブル２３は、通常時は、筐体２１が接続されていない他端で大気開放されており、筐体２１の内部を大気圧Ｐ_atmに維持する。圧力センサ２２のうち、封止された筐体２１の内部に面する一面は、この中空ケーブル２３を介して、大気圧Ｐ_atmを受ける。

一方、圧力センサ２２の液体と接触する他面は水圧Ｐ_ｗを受ける。圧力センサ２２は、例えば、ダイヤフラム２５を利用したものが広く使用されている。
ダイヤフラムとは、弾性のある隔膜のことであり、圧力による隔膜の膨張およびへこみの度合いが読み取られるものである。

読み取りには各種の方法があり、オイルで満たしたブルドン管ゲージに接続して読み取る場合や、その変形を機械的、光学的または電気的に読み取る場合もある。電気的に読み取る方法には、ダイヤフラム２５に設置された圧電素子によって歪みを感知する半導体歪ゲ−ジ式または変位を感知する静電容量式などがある。

なお、図２では、水圧Ｐ_ｗを受ける水圧側ダイヤフラム２５ａと、中空ケーブル２３から大気圧Ｐ_atmを受ける基準圧側ダイヤフラム２５ｂと、を有する圧力センサ２２を一例として記載している。
以下、圧力センサ２２を、これら２つのダイヤフラム２５にそれぞれ圧電素子が設けられて、圧電素子に発生した電圧の差分を差分部３５で読み取るものとして説明する。

差分部３５で読み取られた電圧差は、水圧側ダイヤフラム２５ａおよび基準圧側ダイヤフラム２５ｂの受ける圧力の差圧ΔＰとして、Ｖ／Ｉ変換回路３７に送信される。Ｖ／Ｉ変換回路３７は、この電圧差を電流信号に変換して信号線３８に出力する。信号線３８は、中空ケーブル２３および強化線１８とともに被覆材２８に被覆されて、変換部３２に接続されている。

なお、この変換部３２は、図３に示されるように、液体が貯蔵された構造物から離れた場所に設置されていることが多い。
調節システム１０を適用する投込式水位計２０の多くが、放射線汚染水に対して用いられるからである。
このように設置された変換部３２は、受信した電流信号についてＩ／Ｖ変換をして、例えば中央制御室４１などに設置された表示部２６へ送信する。

ここで、図４は、基準圧側ダイヤフラム２５ｂおよび水圧側ダイヤフラム２５ａにかかるそれぞれの圧力の差圧ΔＰと表示部２６で表示される水位の指示値との対応関係を示す図である。
表示部２６は、変換部３２から送信される差圧ΔＰに基づく電気信号を液体（比重１の液体の場合）の水位（図４では、３６．４ｍ）として表示する。

しかし、この水位の指示値は、水圧Ｐ_ｗなどの圧力に基づいて計算されるものであるため、実際の水位と完全には一致していないことがある。
例えば、貯蔵されている液体の種類によって液体の密度σが高くなると、水位は実際よりも深いものと表示される。
また、表示部２６に内蔵されるメータに機械的なずれがある場合も、水位は正確に表示されない。
第１実施形態にかかる調節システム１０は、この表示部２６の水位の指示値を校正および補正の少なくとも一方を実施するものである。

なお、各実施形態において、加圧部４５からの加圧によって水位の指示値の適否を確認または修正する「ゼロ点校正（後述）」または「スパン校正（第２実施形態）」などを「校正」の語で統一する。
また、各実施形態において、指示値または信号値を密度σに基づいて修正することを統一して「補正」と表す。
補正のうち特に第１の補正部４８に基づく補正と校正とは、それぞれ独立して実施することも、同時に実施することも可能である。

〔調節システム１０〕
次に、図１に戻って、調節システム１０が備える各種の部材について説明する（適宜、図２および図６を参照）。

検出器２４の外表面には、異なる水深で固定される３以上の水圧測定器５０（５０_１〜５０_４）が設置される。
開口端２７が互いに異なる水深で固定されることで、各々の水圧測定器５０が測定する水深どうしに水深差Ｌ（Ｌ_１，Ｌ_２，…，Ｌ_１＋Ｌ_２，…）が発生する。

１つの水圧測定器５０は、例えば、検出器２４の外表面に開口端２７が固定されたバブラチューブ５１（浸水部材５１）と、バブラチューブ５１に加圧をして背圧を計測する計測部５３と、から構成される。
以下、各実施形態では、水圧測定器５０（５０_１〜５０_４）は、これらバブラチューブ５１（５１_１〜５１_４）および計測部５３（５３_１〜５３_４）から構成されるものとして説明する。
また、水圧測定器５０は３以上であればいくつでもよいが、以下、例として４つが備えられているとして説明する。

バブラチューブ５１（５１_１〜５１_４）は、検出器２４の外表面に開口端２７が固定されたシリコンや金属などからなる管である。
既製の検出器２４に付加的にバブラチューブ５１を固定する場合には、図２に示されるように被覆材２８をさらに包巻材１９で包巻して一本の伝線２９にすればよい。

バブラチューブ５１の大気中に開口する他方の自由端は、変換部３２の近傍に設置されたそれぞれ対応する計測部５３に接続される。
計測部５３は、接続されたバブラチューブ５１から加圧し、逆に受ける背圧を計測することで、バブラチューブ５１の開口端２７における水圧を取得する。

これら計測部５３（５３_１〜５３_４）は、いずれも割当部４３に接続される。
割当部４３は、計測部５３で接続された水圧測定器５０のうちから検出器２４が受ける水圧Ｐ_ｗを主測定水圧Ｐ_ｍとして測定する主測定器を例えば、作業員による選択で割り当てる。
また、割当部４３は、液体の密度σを導出するのに用いられる水圧を副測定水圧Ｐ_ｓとして測定する、主測定器とは別の副測定器を割り当てる。

ここで、図５は、第１実施形態にかかる調節システム１０に対応した仕様の表示部２６の一例を示す図である。
表示部２６には、例えば、主群と副群の２列のボタン群からなる測定器選択ボタン３４が設けられる。

主群のボタン群は、作業員に第１から第４に番号付けられた複数の水圧測定器５０（５０_１〜５０_４）から主測定器を選択させるものである。
副群のボタン群は、作業員に、主測定器として選択された水圧測定器５０以外の水圧測定器５０を副測定器として選択させるものである。

測定器選択ボタン３４から作業員に選択された主測定器は、第２の補正部４４および導出部４７へ割当部４３を介して接続される。
同様に、作業員に選択された副測定器は導出部４７へ接続される。

そして、選択により特定された２つの水圧測定器５０は起動して、それぞれの水深における水圧を測定する。
より具体的には、第１計測部５３_１が主測定器、第２計測部５３_２が副測定器として特定されたとする。
第１計測部５３_１および第２計測部５３_２は、それぞれに接続されたバブラチューブ５１（５１_１，５１_２）に、その開口端２７からバブルが漏出するまで加圧をする。

この加圧によって、第１計測部５３_１および第２計測部５３_２は、逆にバブラチューブ５１（５１_１，５１_２）から背圧を受ける。
主測定器および副測定器に接続されるそれぞれのバブラチューブ５１にかかる背圧が、主測定水圧Ｐ_ｍおよび副測定水圧Ｐ_ｓなどの測定水圧となる。

（密度σによる補正）
この主測定水圧Ｐ_ｍおよび副測定水圧Ｐ_ｓは、その大きさが電気信号に変換され、導出部４７へ送信される。
導出部４７は、これら主測定水圧Ｐ_ｍと副測定水圧Ｐ_ｓとの差異を算出する。
そして、この差異および主測定器の水深と副測定器の水深との水深差Ｌに基づいて、式（１）で示す液体の密度σを導出する。
σ＝（｜Ｐ_ｍ−Ｐ_ｓ｜／ｇ）／Ｌ （１）
ただし、ｇは重力加速度を表わす。

今、主測定器を第１計測部５３_１、副測定器を第２計測部５３_２としているので、密度σは次式（２）となる。
σ＝（｜Ｐ_ｓ１−Ｐ_ｓ２｜／ｇ）／Ｌ_２ （２）

このようにして導出された密度σは、表示部２６に表示されるとともに、第１の補正部４８に送信される。
第１の補正部４８は、導出部４７で導出された密度σを用いて式（３）に従って水位の指示値を補正する。
Ｌ_ｋ＝（｜Ｐ_ｗ−Ｐ_atm｜／ｇ）／σ （３）
ただし、Ｌ_ｋは、圧力センサ２２の真の水深である。
なお、補正は、表示部２６に密度補正ボタン４８ａ（４８）を設け、作業員が手動で反映させてもよい。

（ゼロ点校正）
一方、校正時においては、導出部４７で導出された密度σは、導出部４７に接続された第２の補正部４４に送信される。
第２の補正部４４は、第１実施形態においては、密度σおよびバブラチューブ５１_１の開口端２７と水圧側ダイヤフラム２５ａとの水深差Ｌ_１に基づいて、この主測定水圧Ｐ_ｍの値を水圧Ｐ_ｗの値に一致させる補正する。

そして、第２の補正部４４は、補正がなされた主測定水圧Ｐ_ｍの値を加圧部４５に送信する。
なお、Ｌ_１＝０のときは、はじめから主測定水圧Ｐ_ｍおよび水圧Ｐ_ｗは一致するので、第２の補正部４４を省略することができる。
また、この水深差Ｌ_１は、検出器２４の水深に比べて小さく、さらにその密度σによる誤差の影響も小さいので第２の補正部４４は設けなくてもよい。

主測定水圧Ｐ_ｍの値を受信した加圧部４５は、通常は大気開放されている中空ケーブル２３からこの主測定水圧Ｐ_ｍを加圧する。
中空ケーブル２３を介して主測定水圧Ｐ_ｍは、基準圧側ダイヤフラム２５ｂにかかる。
よって、水圧側ダイヤフラム２５ａと基準圧側ダイヤフラム２５ｂとにかかる圧力の圧力差はゼロとなる。
よって、このときに表示部２６に表示される水位の指示値は、この指示値にずれがない場合、ゼロとなる。

一方、指示値がゼロでない場合、表示部２６に接続された校正部４６でゼロ点を示すように指示値の校正をする。
校正部４６は、例えば作業員によって発信されたゼロ点校正ボタン４６ａ（４６）からの指令信号を受けたタイミングで校正をする。

校正部４６は、図１に示されるように変換部３２に接続されて、校正を自動で行うこともできる。
自動で校正をする場合、例えば、加圧部４５が主測定水圧Ｐ_ｍを加圧した際に、同時に信号Ｓを発信させて、この信号Ｓを校正部４６が受信したときの指示値がゼロ点を示すように校正をすればよい。

次に、従来の投込式水位計２０の調節方法および第１実施形態にかかる調節方法の原理の相違点について、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を用いて詳述する。
図６（Ａ）は、従来の投込式水位計２０の調節方法の説明図、図６（Ｂ）は、第１実施形態にかかる調節方法の説明図である。

従来では、表示部２６の水位の指示値を校正する場合、検出器２４を一度水面まで引き上げ、水圧側ダイヤフラム２５ａにかかる水圧Ｐ_ｗを大気圧Ｐ_atmと一致させていた。
従来では中空ケーブル２３が常に大気開放されているため、基準圧側ダイヤフラム２５ｂには、常に大気圧Ｐ_atmがかかる。
検出器２４を引き上げることで、図６（Ａ）に示されるように、水圧Ｐ_ｗは降下する（Ｐ_ｗ１→Ｐ_ｗ２）。
検出器２４を水上まで引き上げることで、水圧側ダイヤフラム２５ａにかかる圧力を大気圧Ｐ_atmと一致させて、このとき指示値がゼロ点を示すか確認していた。

一方、第１実施形態にかかる調節方法では、検出器２４を引き上げる代わりに、基準圧側ダイヤフラム２５ｂに上述の主測定水圧Ｐ_ｍを加圧して基準圧を変化させる。つまり、図６（Ｂ）に示されるように、基準圧側ダイヤフラム２５ｂにかかる圧力を上昇させて（Ｐ_atm１→Ｐ_atm２）、基準圧側ダイヤフラム２５ｂの圧力を水圧Ｐ_ｗに一致させる。

ここで、図７は、第１実施形態にかかる調節方法における調節の説明図である。図７は、主測定水圧Ｐ_ｍを水圧Ｐ_ｗに完全に一致させている。
このとき表示部２６の指示値が０でない場合（図７では１．２ｍ）、この指示値はずれていることとなり、ゼロ点校正が必要となる。

なお、上述した調節システム１０を投込式水位計２０に一体化させて、全体として調節機能付き水位計４０とすることもできる。

[中継器１３]
次に、図８を用いて、調節システム１０に好適に用いることができる中継器１３について説明する。
図８は、第１実施形態にかかる調節システム１０に合わせて設計された中継器１３の概略構成図である。上述したように、差圧ΔＰの電気信号は、信号線３８で変換部３２へ伝送される。

しかし、調節システム１０が適用される投込式水位計２０の多くは放射線汚染水に対して適用されるので、その水位は遠隔管理される。よって、信号線３８は、延長信号線３８ａで延長されて、放射線汚染水を貯蔵する構造物から離して設置された変換部３２へ接続されることが想定される。

信号線３８の自由端は、液体の注入口など少なくとも作業員が短時間立ち入られる場所で、中継器１３のコネクタ１４ａを有する信号線孔１４に通されて固定される。
また、中継器１３には、大気開放孔１５が設けられており、中空ケーブル２３が接続される。大気開放孔１５には、通常時では中空ケーブル２３以外何も接続されず、中空ケーブル２３は大気開放されている。

しかし、調節システム１０で校正する際、この中空ケーブル２３に加圧部４５などを接続して、主測定水圧Ｐ_ｍを加圧する必要がある。そこで、この大気開放孔１５にコネクタ１５ａを設けて、延長中空ケーブル２３ａが中空ケーブル２３に容易に接続されるようにする。

さらに、主測定水圧Ｐ_ｍおよび副測定水圧Ｐ_ｓの値を取得するため、複数のバブラチューブ５１をそれぞれ対応する計測部５３に接続する必要がある。そこで、中継器１３に、バブラチューブ５１を固定する背圧孔１６およびそのコネクタ１６ａを設ける。
そして、校正時には、背圧孔１６に延長バブラチューブ５２（５２_１〜５２_４）を接続して、この延長バブラチューブ５２を介して、対応する計測部５３に接続する。
背圧孔１６は、図８に示されるように、バブラチューブ５１の個数と同数設けられていてもよいし、複数のバブラチューブ５１をいくつかまとめて固定するものであってもよい。

また、いずれのコネクタ（１４ａ，１５ａ，１６ａ）も、図８に示されるような一部品である必要はなく、それぞれの接続孔（１４，１５，１６）と一体となっていてもよい。
このように、信号線孔１４、大気開放孔１５、および背圧孔１６を備えた中継器１３を設けることで、校正時に調節システム１０を短時間で接続することができる。すなわち、作業員の被ばくを最小限にすることができる。

〔調節方法〕
次に、第１実施形態にかかる調節方法を図１０のフローチャートを用いて説明する（適宜図１、図２および図９を参照）。
図９は、第１実施形態にかかる調節システム１０および投込式水位計２０の常設される部材の概略構成図である。

対象となる投込式水位計２０は、検出器２４が、水位が検出される液体を貯蔵した構造物の底部に沈下している。検出器２４には、複数のバブラチューブ５１が、それぞれ開口端２７を検出器２４の外表面に固定されて設置されている。バブラチューブ５１の自由端は、中継器１３に接続されている。また、中空ケーブル２３は、中継器１３の大気開放孔１５において大気開放されている。

一方、信号線３８は、校正時でなくても、延長信号線３８ａで変換部３２に接続されており、検出された差圧ΔＰの電気信号を変換部３２へ伝送させている。変換部３２で受信した電気信号は、中央制御室４１などに設置された表示部２６へ送られて、水位として作業員に監視されている。

このような投込式水位計２０に対して、まず、調節システム１０を接続する（Ｓ１１）。
具体的には、まず、作業員が中継器１３の背圧孔１６に延長バブラチューブ５２を接続して、バブラチューブ５１と計測部５３などの各種部材を接続する。
同時に、校正部４６を変換部３２および表示部２６に接続する。

次に、設置された水圧測定器５０のうちから主測定器および副測定水圧Ｐ_ｓを測定する副測定器を割り当てる（Ｓ１２）。
上述のように表示部２６に測定器選択ボタン３４を設けて作業員がから選択してもよいが、割当部４３が自動で選択してもよい。

仮に、第１計測部５３_１が主測定器、第２計測部５３_２が副測定器として特定されたとする。
第１計測部５３_１および第２計測部５３_２は、それぞれに接続されたバブラチューブ５１に加圧し、その背圧を主測定水圧Ｐ_ｍおよび副測定水圧Ｐ_ｓとして計測する（Ｓ１３）。
次に、主測定水圧Ｐ_ｍと副測定水圧Ｐ_ｓとの差異および第１計測部５３_１と第２計測部５３_２との水深差Ｌ_２から式（１）に基づいて液体の密度σを導出する（Ｓ１４）。

密度σの値は、表示部２６に表示されるとともに、第１の補正部４８に送信される。
そして、第１の補正部４８が、導出部４７で導出された密度σを用いて式（３）で、水位の指示値に補正する（Ｓ１５）。
また、第２の補正部４４が、密度σおよび水深差Ｌ_１に基づき、主測定水圧Ｐ_ｍに補正をし、主測定水圧Ｐ_ｍを水圧Ｐ_ｗと一致させる（Ｓ１６）。

水圧Ｐ_ｗと一致した主測定水圧Ｐ_ｍは、第２の補正部４４から加圧部４５に送信される。
加圧部４５は、この主測定水圧Ｐ_ｍを基準圧側ダイヤフラム２５ｂに加圧する（Ｓ１７）。
このとき、表示部２６の水位の指示値にずれがない場合、この指示値はゼロとなる。
指示値がゼロ点でない場合、校正部４６はゼロ点を示すように指示値を校正する（Ｓ１８）。

以上のように、第１実施形態にかかる調節システム１０および調節方法によれば、貯蔵される液体の密度σを遠隔から取得して、この密度σに応じて水位の指示値の校正をすることができる。

以上のように、第１実施形態にかかる調節システム１０によれば、基準圧側ダイヤフラム２５ｂに水圧側ダイヤフラム２５ａが受ける水圧Ｐ_ｗと同一の圧力をかけることで、水上に検出器２４を引き上げることなく指示値の校正をする。
また、第１の補正部４８において、水位の測定がなされる液体の密度σを考慮して、表示部２６の水位の指示値を補正する。

そして、調節システム１０は、これら校正手段および補正手段のうち、浸水部材５１の水深をそれぞれ異ならせるとともに、これら浸水部材５１を含む水圧測定器５０を校正手段と補正手段とで共有させている。
そして、共有された３以上の水圧測定器５０のうち、任意な２つを主測定器または副測定器として遠隔から割り当てて校正または補正に用いている。

よって、例えば、９つの水圧測定器５０のうち７つに不具合があっても、残りの２つが正常であれば、上述の測定を継続させることができる。
また、この９つの水圧測定器５０のいずれも、主測定器にも副測定器にもなりうるので、最小限の水圧測定器５０で、効率的に校正手段および補正手段を冗長化させることができる。

以上より、第１実施形態にかかる調節システム１０によれば、補正手段または校正手段の浸水部材５１に不具合が生じた場合でも水上に検出器２４を引き上げることなく最小限の部材で簡易に測定を継続させることができる。

（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態にかかる調節システム１０の部分構成図である。
なお、図１１では、図１で示した第２の補正部４４を省略している。
また、図１２は、第２実施形態にかかる調節システム１０に対応した仕様の表示部２６の一例を示す図である。

第２実施形態にかかる調節システム１０は、図１１または図１２に示されるように、中空ケーブル２３を介して検出器２４に大気圧Ｐ_atmから水圧Ｐ_ｗまでの範囲の複数の指標圧Ｐ_ｃ（Ｐ_ｃ１〜Ｐ_ｃ５）を加圧する指標圧付加部５４と、指標圧付加部５４に接続されて指標圧Ｐ_ｃと主測定水圧Ｐ_ｍとの差圧ΔＰ_ｃを検知する基準圧力計３６と、を備える。

表示部２６の指示値が適切であるか否かを厳密に確認する場合、一般には、第１実施形態に示したゼロ点校正だけでは不十分である。２つのダイヤフラム２５にかかる差圧ΔＰが０のとき指示値が０となる場合でも、差圧ΔＰが０以外の値となったときに、指示値が正確な値となることは保障されないからである。

つまり、表示部２６の指示値を厳密に校正する場合には、ゼロ点校正に加えて、０以外の差圧ΔＰに対する指示値が適切であるか確認する、いわゆるスパン校正をする必要がある。そこで、第２実施形態にかかる調節システム１０は、上述のように、指標圧付加部５４および基準圧力計３６を備える。

指標圧付加部５４は、検出器２４に大気圧Ｐ_atmから水圧Ｐ_ｗまでの複数の指標圧Ｐ_ｃを加圧する。指標圧付加部５４は、例えば図１１に示されるように、基準圧力計３６が接続された加圧ポンプ５４ａ（５４）などである。

延長中空ケーブル２３ａに設置された前述の基準圧切換弁３１は三方弁などである。
校正時には、基準圧切換弁３１の２つの接続孔は、一方に加圧部４５が接続されて、他方が大気開放されて、適宜基準圧側ダイヤフラム２５ｂにかかる基準圧が切り換えられる。

第２実施形態のスパン校正を行う際は、この大気開放側の接続孔に、同じく三方弁のスパン切換弁４２が接続される。そして、このスパン切換弁４２に指標圧付加部５４が基準圧力計３６とともに接続される。

基準圧力計３６は、図１１に示されるように、指標圧付加部５４が加圧した指標圧Ｐ_ｃと背圧との差圧ΔＰ_ｃの値またはこの差圧ΔＰ_ｃを水位に変換した値を表示する（図１２では、１７．３ｍ）。この基準圧力計３６の値を正確なものとみなして、表示部２６の指示値が基準圧力計３６の表示からずれている場合に（図１２では、１９．２ｍ）、表示部２６の指示値の校正をする。

表示部２６の校正は、中央制御室４１の作業員が基準圧力計３６を視認しながら、手動で行う。また、基準圧力計３６を変換部３２に接続して、変換部３２に接続された校正部４６で自動で校正をさせてもよい。

次に、図１３の、第２実施形態にかかる調節システム１０の変形例を示す部分構成図を用いて変形例について説明する。
図１３においても、第２の補正部４４を省略している。

調節システム１０の変形例では、指標圧付加部５４を、加圧ポンプ５４ａに代わり、変換部３２および加圧部４５に接続される調圧部５４ｂ（５４）としている。
例えば、調圧部５４ｂは、加圧部４５が出力する圧力を指標圧Ｐ_ｃに調節して、基準圧切換弁３１に加圧する。同時に、加圧した指標圧Ｐ_ｃと背圧との差圧ΔＰ_ｃを変換部３２へ送信して、変換部３２に接続された校正部４６で自動で校正をさせる。
この場合の基準圧力計３６は、調圧部５４ｂに内蔵された部材またはプログラムである。

当然、完全に自動化せずに、表示部２６に備えられたスパン校正ボタン４６ｂ（４６）で加圧する指標圧Ｐ_ｃを決定してもよい。この場合、決定された指標圧Ｐ_ｃは、変換部３２を介して調圧部５４ｂへ送信される。このように指標圧付加部５４を調圧部５４ｂとすることで、スパン校正を完全自動化または半自動化にすることができる。

このように、第２実施形態では、ゼロ点以外の指示値も校正するスパン校正をすることができる。

なお、ゼロ点以外の指示値を校正すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の調節システム１０によれば、補正手段または校正手段の浸水部材５１に不具合が生じた場合でも水上に検出器２４を引き上げることなく最小限の部材で簡易に測定を継続させることを可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…投込式水位計の調節システム（調節システム）、１３…中継器、１４（１４ａ）…信号線孔（コネクタ）、１５（１５ａ）…大気開放孔（コネクタ）、１６（１６ａ）…背圧孔（コネクタ）、１８…強化線、１９…包巻材、２０…投込式水位計、２１…筐体、２２…圧力センサ、２３（２３ａ）…中空ケーブル（延長中空ケーブル）、２４…検出器、２５（２５ａ，２５ｂ）…ダイヤフラム（水圧側ダイヤフラム，基準圧側ダイヤフラム）、２６…表示部、２７…開口端、２８…被覆材、２９…伝線、３１…基準圧切換弁、３２…変換部、３３…入水孔、３４…測定器選択ボタン、３５…差分部、３６…基準圧力計、３７…Ｖ／Ｉ変換回路、３８（３８ａ）…信号線（延長信号線）、４０…調節機能付き水位計、４１…中央制御室、４２…スパン切換弁、４３…割当部、４４…第２の補正部、４５…加圧部、４６（４６ａ，４６ｂ）…校正部（ゼロ点校正ボタン，スパン校正ボタン）、４７…導出部、４８（４８ａ）…第１の補正部（密度補正ボタン）、５０…水圧測定器、５１（５１_１〜５１_４）…バブラチューブ（浸水部材）、５２（５２_１〜５２_４）…延長バブラチューブ、５３（５１_１〜５１_４）…計測部（第１計測部〜第４計測部）、５４（５４ａ）…指標圧付加部（加圧ポンプ，調圧部）、Ｌ（Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，…，Ｌ_１＋Ｌ_２，…）…水深差、Ｐ_atm…大気圧、Ｐ_ｃ…指標圧、Ｐ_ｍ…主測定水圧、Ｐ_ｓ…副測定水圧、Ｐ_ｗ…水圧、Ｓ…信号、ΔＰ…差圧、ΔＰ_ｃ…指標圧からの差圧、σ…密度。

Claims (13)

1. 貯蔵された液体に投げ込まれる検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、
   ３以上の前記水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、
   前記主測定水圧と前記副測定水圧との差異および前記主測定器と前記副測定器との前記水深の差異に基づいて前記液体の密度を導出する導出部と、
   前記導出部で導出された前記密度に基づいて水位の指示値を補正する第１の補正部と、を備えることを特徴とする投込式水位計の調節システム。
2. 一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、前記圧力センサが液体から受ける水圧と前記筐体に接続された中空ケーブルによって前記筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、を備え、前記水圧および前記大気圧の差圧に基づいて液体の水位を算出する投込式水位計の調節システムにおいて、
   前記検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、
   ３以上の前記水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、
   前記主測定水圧と前記副測定水圧との差異および前記主測定器と前記副測定器との前記水深の差異に基づいて前記液体の密度を導出する導出部と、
   前記導出部で導出された前記密度に基づいて前記主測定器で測定された前記主測定水圧に補正する第２の補正部と、
   補正された前記主測定水圧を前記中空ケーブルから加圧する加圧部と、
   前記主測定水圧が加圧されたときに水位の指示値がゼロ点を示すように前記指示値を校正する校正部と、を備えることを特徴とする投込式水位計の調節システム。
3. 前記導出部で導出された前記密度に基づいて前記水位の前記指示値を補正する第１の補正部を備えることを特徴とする請求項２に記載の投込式水位計の調節システム。
4. 前記水圧測定器は、
   前記検出器の前記外表面に開口端が固定されたバブラチューブと、
   前記バブラチューブに加圧をして背圧を計測する計測部と、を備え、
   前記主測定水圧および前記副測定水圧は前記背圧であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投込式水位計の調節システム。
5. 前記中空ケーブルに設置されて前記中空ケーブルを前記加圧部への接続状態と大気開放状態とに相互に切り換える基準圧切換弁を備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の投込式水位計の調節システム。
6. 前記中空ケーブルを介して前記検出器に前記大気圧から前記水圧までの複数の指標圧を加圧する指標圧付加部と、
   前記指標圧付加部に接続されて前記指標圧と前記主測定水圧との差圧を検知する基準圧力計と、を備えることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の投込式水位計の調節システム。
7. 前記指標圧付加部は、圧力ポンプであり、
   前記基準圧切換弁に接続されて前記検出器の前記内部を前記圧力ポンプへの接続状態と大気開放状態とに相互に切り換えるスパン切換弁を備えることを特徴とする請求項６に記載の投込式水位計の調節システム。
8. 一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、前記圧力センサが液体から受ける水圧と前記筐体に接続された中空ケーブルによって前記筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、
   前記差圧に基づいて液体の水位を表示する表示部と、
   前記検出器の外表面に異なる水深で固定される３以上の水圧測定器と、
   ３以上の前記水圧測定器のうちから主測定水圧を測定する主測定器および副測定水圧を測定する副測定器を割り当てる割当部と、
   前記主測定水圧と前記副測定水圧との差異および前記主測定器と前記副測定器との前記水深の差異に基づいて前記液体の密度を導出する導出部と、
   前記導出部で導出された前記密度に基づいて測定された前記主測定水圧に補正する第２の補正部と、
   補正された前記主測定水圧を前記中空ケーブルから加圧する加圧部と、
   前記主測定水圧が加圧されたときに水位の指示値がゼロ点を示すように前記指示値を校正する校正部と、を備えることを特徴とする調節機能付き投込式水位計。
9. 前記水圧測定器は、
   前記検出器の前記外表面に開口端が固定されたバブラチューブと、
   前記バブラチューブに加圧をして背圧を計測する計測部と、を備え、
   前記主測定水圧および前記副測定水圧は前記背圧であることを特徴とする請求項８に記載の調節機能付き投込式水位計。
10. 前記差圧を電気信号の形態で伝送する信号線を固定する信号線孔、前記バブラチューブを固定する背圧孔を有する中継器を備えることを特徴とする請求項９に記載の調節機能付き投込式水位計。
11. 前記圧力センサは、開放された前記筐体の端部を封止して液体中で前記水圧を受ける水圧側ダイヤフラムと、封止された前記筐体の前記内部に配置されて前記筐体に接続された前記中空ケーブルから大気圧を受ける基準圧側ダイヤフラムと、を備えることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の調節機能付き投込式水位計。
12. 一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、前記圧力センサが液体から受ける水圧と前記筐体に接続された中空ケーブルによって前記筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、前記水圧および前記大気圧の差圧に基づいて液体の水位を算出する投込式水位計の調節方法において、
    ３以上の異なる水深のうち水圧を主測定水圧および副測定水圧として測定する２つの水深を選択するステップと、
    前記主測定水圧と前記副測定水圧との差異および前記２つの水深の差異に基づいて前記液体の密度を導出するステップと、
    導出された前記密度に基づいて測定された前記主測定水圧に補正するステップと、
    補正された前記主測定水圧を前記中空ケーブルから加圧するステップと、
    前記主測定水圧が加圧されたときに水位の指示値がゼロ点を示すように前記指示値を校正するステップと、を含むことを特徴とする投込式水位計の調節方法。
13. 一部が液体に開放された筐体の端部を圧力センサで封止して、前記圧力センサが液体から受ける水圧と前記筐体に接続された中空ケーブルによって前記筐体の内部から受ける大気圧との差圧を検出する検出器と、
    前記水圧および前記大気圧の差圧に基づいて液体の水位を算出する投込式水位計の調節プログラムにおいて、
    コンピュータに、
    ３以上の異なる水深のうち水圧を主測定水圧および副測定水圧として測定する２つの水深を選択するステップ、
    前記主測定水圧と前記副測定水圧との差異および前記２つの水深の差異に基づいて前記液体の密度を導出するステップ、
    導出された前記密度に基づいて測定された前記主測定水圧に補正するステップ、
    補正された前記主測定水圧を前記中空ケーブルから加圧するステップ、
    前記主測定水圧が加圧されたときに水位の指示値がゼロ点を示すように前記指示値を校正するステップ、を実行させることを特徴とする投込式水位計の調節プログラム。

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