JPH07243893A - 圧力式液位計測装置 - Google Patents

圧力式液位計測装置

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JPH07243893A
JPH07243893A JP6445394A JP6445394A JPH07243893A JP H07243893 A JPH07243893 A JP H07243893A JP 6445394 A JP6445394 A JP 6445394A JP 6445394 A JP6445394 A JP 6445394A JP H07243893 A JPH07243893 A JP H07243893A
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Tokio Sugi
時夫 杉
Shigemi Kato
繁実 加藤
Takeshi Yasuhara
毅 安原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】メンテナンスが容易で、液位を高精度で測定す
ることができ、しかも気相部の圧力が高い場合やタンク
が浅く液圧の測定範囲が比較的小さい場合でも高精度な
液位の計測ができるようにする。 【構成】タンク内の液相部と気相部にそれぞれ差圧セン
サA、Bを設け、内部が可動隔壁12によりX室および
Y室の2つの可変容積室に仕切られ、大気から遮断され
た背圧箱10のX室に前記差圧センサを導圧管C、Dに
より接続し、また、前記Y室を導管によってタンク内の
気相部と連通させ、液相部の差圧センサで検出される差
圧と気相部の差圧センサで検出される差圧との差から液
量または液位が測定されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は密閉式タンク用の圧力式
液位計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】タンク内の貯蔵液量を計測する方法の一
つとして、タンク底における液相部の圧力とタンク上部
における気相部の圧力の差を液の比重で除して液位を求
める、いわゆる圧力式液位計測装置が広く実用に供され
ている。
【0003】圧力式液位計測装置においてタンク底の圧
力を測定するセンサの装着方法としては、 (1)図4のように圧力センサ2をタンク1の側面に取り
付ける方法 (2)図5のように圧力センサ2をタンク頂部からタンク
内に挿入する方法 があり、またタンクの構造上の分類としては、 (A)タンクの気相部が大気に開放されているもの (B)タンクが密閉されており、タンクの気相部の圧力が
大気圧と異なるもの の2つがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記(2)、(B)
の手段を備えるタイプの圧力式液位計測装置の改良に関
する。このタイプの液位計測装置においては、タンク底
の液相部の圧力と、密閉されたタンク内の気相部の圧力
の差を求める必要があり、それには次ぎの2つの方式が
実用に供されてきた。
【0005】(a)図6のように差圧センサ3をタンク1
の底に設け、ダイヤフラム4を介してタンク底の液相部
の圧力を一方の受圧部3aに伝え、もう一方の受圧部3
b(背圧部)には導圧管5によってタンク内上部空間の
気相部の圧力を導いて圧力の差を検出し、計器6で指示
する。
【0006】(b)図7のようにタンク底の液中とタンク
内上部空間の気相部にそれぞれ絶対圧測定用の圧力セン
サ2A、2Bを設け、それぞれの圧力を電気信号に変換
し、電子回路7で演算を行って圧力の差を求める。
【0007】(a) の方法は差圧センサ1個で計測がで
き、差圧センサに加わる差圧は液圧に等しいので、液位
計測の精度が高く、コスト、精度面で優れているが、導
圧管内にタンク内液の気化したガス等が流入するためし
ばしば導圧管内に結露による液滴が発生し、これが導圧
管内を降下して差圧センサの背圧部に侵入することによ
り精度不良を生じたり、故障の発生につながることが大
きな欠点となっている。特に図6の構造の装置では一旦
液滴が受圧部に溜まると、これを除去することがなかな
か容易ではなく、メンテナンスが難しい。
【0008】一方(b) の方法はセンサが絶対圧を測定す
る圧力計であるため、導圧管を必要とせず、(a) の方法
のような液滴の滞留による問題はないが、タンク底の圧
力センサには液による圧力と気相部の圧力とを加えた圧
力が作用するため測定範囲の広いセンサを使用する必要
があり、液位を高精度で測定することが(a) の方法に比
べて難しくなる。
【0009】特に気相部の圧力が高い場合、またはタン
クが浅く液圧の測定範囲が比較的小さい場合には、タン
ク底のセンサの出力に液圧分が占める比率が小さくなる
ため液位の精度が低くなる。
【0010】本発明は上記の(a)、(b) の方法の問題点を
ともに解決できる新しい方式の圧力式液位計測装置を提
供できるようにした。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の手段は次のとお
りである。 <手段>タンク内の液中に圧力センサを設け、タンク内
の液によって圧力センサに加えられる圧力からタンク内
の液量または液位を求める圧力式液位計測装置におい
て、 (a) タンク底の液相部に設けられ、一方の受圧部でタン
ク底の液相圧力を受け、他方の受圧部に導圧管が接続さ
れて液相圧力と導圧管内の圧力差を検出する液相部の差
圧センサ (b) タンク上部空間の気相部に設けられ、一方の受圧部
にはタンク内の気相圧力を受け、他方の受圧部に導圧管
が接続されて気相圧力と導圧管内の圧力差を検出する気
相部の差圧センサ (c) 内部が可動隔壁によりX室およびY室の2つの可変
容積室に仕切られ、大気から遮断された背圧箱 を備え、一端が液相部の差圧センサに接続された導圧管
の他端、および一端が気相部の差圧センサに接続された
各導圧管の他端をともに前記X室に接続し、また、前記
Y室を導管によってタンク内の気相部と連通させ、液相
部の差圧センサで検出される差圧と気相部の差圧センサ
で検出される差圧との差が演算回路で減じられて、液相
部のセンサが受ける液による圧力が求められ、液量また
は液位が測定される。
【0012】
【実施例】図1に本発明の圧力式液位計測装置の原理構
造を示す。タンク底の液相部と、タンク内上部空間の気
相部とにそれぞれ差圧測定用圧力センサA、Bを設け、
センサAは一方の受圧部にタンク底の液相圧力P1 を導
き、他方の受圧部である背圧部には垂直な導圧管Cを接
続する。また、センサBは一方の受圧部にタンク内の気
相圧力P2 を導き、他方の受圧部である背圧部には導圧
管Dを接続する。
【0013】タンクトップには密閉容器からなる背圧箱
10を設け、この背圧箱内に、ダイヤフラムや、あるい
は図1に示すようにシール体11で気密にシールされた
可動隔壁12により二つの可変容積室X、Yを形成して
あり、図中12aはガイド棒、12bはその案内部を示
す。
【0014】しかして前記センサA、Bの各導圧管C、
Dを背圧箱10のX室内へ接続せしめ、また、Y室は導
管Eでタンク内上部空間の気相部へ接続する。したがっ
て2個のセンサAおよびBの背圧部に加わる圧力は導圧
管CとDとが連通し、かつ両導圧管がX室内へ接続され
ていることにより常にX室内の圧力P3 と等しく、ま
た、Y室は導管Eで気相部と接続されているので常に気
相部の圧力P2 と等しくなる。
【0015】液位の変動にともなって変化する液圧Pは
センサAに掛かる液相圧力P1 から気相圧力P2 を減じ
た値であり、それはセンサAの受圧部(下面)までの液
深Hに比重ρを乗じたものであり、したがって液圧Pが
検出されれば、その値を比重ρで除することにより液深
すなわち液位Hを得ることができる。
【0016】ここで液圧Pは、 P =P1 −P2 ・・・・・(1) で表され、またセンサAおよびセンサBでそれぞれ検出
される差圧PA 、PB はそれぞれ、 PA =P1 −P3 ・・・・・(2) PB =P2 −P3 ・・・・・(3) であり、(2) 式から(3) 式を減じて、 PA −PB =P1 −P2 ・・・(4) となり、(1)、(4) 式から、 P =PA −PB ・・・(5) が得られる。したがって液位Hは、 H =P/ρ=(PA −PB )/ρ ・・・(6) により求められる。
【0017】本発明の装置においては、背圧箱内の2室
X、Yの内部圧力に差が生じると、可動隔壁12が変位
することによってX室の圧力P3 が増減し、Y室内の圧
力P2 との圧力差が小さく抑えられる。したがってX室
の圧力P3 はY室内の圧力P2 、すなわち気相の圧力に
大方等しく、差圧センサA、Bの背圧部の圧力も気相の
圧力にほぼ等しく保たれる。
【0018】可動隔壁は気密構造であり、X室と導圧管
C、Dで形成される空間は完全に密閉されているので、
この空間に乾燥状態でかつ構造物を侵さない気体(例え
ば窒素ガス)を封入すれば、図6に示した従来の手段の
欠点である圧力センサの背圧部への液の滞留の問題は解
決される。
【0019】X室の内圧P3 は室内の気体の温度によっ
て変化し、またタンク内の気相の圧力P2 もタンクの使
用条件によって変化するので、実用上起こりうる両者の
圧力変動の範囲を基準にX室に封入する気体の量と背圧
室の可動隔壁の変位量を選定し、X室の内圧P3 が常に
タンク内の気相圧力P2 にほぼ等しく保たれるようにす
れば、差圧センサAに加わる差圧PA はほぼ液圧Pに等
しいので、図7に示した従来の手段が持つ精度上の問題
も著しく改善される。
【0020】センサBで検出される差圧PB はセンサA
で検出される差圧PB に比べて小さく、PB に含まれる
計測誤差が液圧の精度に及ぼす影響は小さいので、セン
サBには高精度のものを使用する必要がなく、コスト的
にも図7に示す従来の手段に比べて有利である。
【0021】図2は本発明に係る圧力式液位計の具体的
構造例である。センサAで検出された液相部での差圧P
A の信号を送る信号線13とセンサBで検出された気相
部での差圧PB の信号を送る信号線14を、タンク1外
に設けた演算回路15に接続し、センサAからの信号線
13と導圧管Cを入れる保護パイプ16をタンク内に垂
設してセンサAを保護パイプ下部から突設する。
【0022】演算回路15では、信号線13、14から
差圧PA 、PB の信号が入力されると、上述した(6) 式
に基づいて差圧PA から差圧PB を減じて液圧Pを求
め、この液圧Pを液の比重ρで除し、液位Hを出力す
る。背圧箱内の可動隔壁にはステンレス製の溶接ベロー
ズ17を使用し、十分な耐久性と高い可撓性、十分な変
位を得ている。
【0023】なお、従来から大型で液位の測定範囲が大
きいタンク等では、液相圧力を受けるセンサをタンク底
以外にも設け、各センサの測定範囲を分割、切り換える
ことにより測定精度を向上させる手段が実用化されてい
るが、本発明の装置はこのように複数のセンサA1 、A
2 、A3 を備える場合にも各センサの背圧部と背圧箱の
X室を導圧管Fで連通させることにより適用できる。
【0024】
【発明の効果】本発明に係る圧力式液位計測装置は上述
した構成のものとしてあるので、従来の装置にはない次
のような効果を奏し得る。 (1) 可動隔壁は気密構造であり、X室と導圧管で形成さ
れる空間は完全に密閉されているので、圧力センサの背
圧部へ液が滞留するようなことがない。 (2) センサBで検出される差圧PB はセンサAで検出さ
れる差圧PB に比べて小さく、PB に含まれる計測誤差
が液圧の精度に及ぼす影響は小さいので、センサBには
高精度のものを使用しなくても、信頼性の高い測定結果
を得ることができる。 (3) 動作が正常であれば差圧センサBが検出する差圧は
可動隔壁が変位するときの抵抗力によって生じるX室と
Y室間の圧力差となるので、可動隔壁の動作異常やX室
に充填した気体の、洩れなどの異常が生じるとセンサB
の出力値が正常範囲を超えることになり、センサBの出
力値によって異常の自己診断ができる。 (4) 背圧箱のX室に吸引ポンプと負圧測定器を接続して
X室の圧力を降下させることにより、差圧センサに人為
的に差圧を加えることができるので、差圧センサを取り
外すことなく動作確認及び再校正を行うことができ、メ
ンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の原理構造を示す縦断面図。
【図2】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図3】本発明の他の実施例を示す縦断面図。
【図4】従来例を示す縦断面図。
【図5】他の従来例を示す縦断面図。
【図6】さらに他の従来例を示す縦断面図。
【図7】さらに他の従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 タンク 10 背圧箱 11 シール体 12 可動隔壁 13、14 信号線 15 演算回路 16 保護パイプ 17 ベローズ A、B 差圧センサ C、D 導圧管 E 導管 F 導圧管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タンク内の液中に圧力センサを設け、タン
    ク内の液によって圧力センサに加えられる圧力からタン
    ク内の液量または液位を求める圧力式液位計測装置にお
    いて、 (a) タンク底の液相部に設けられ、一方の受圧部でタン
    ク底の液相圧力を受け、他方の受圧部に導圧管が接続さ
    れて液相圧力と導圧管内の圧力差を検出する液相部の差
    圧センサ (b) タンク上部空間の気相部に設けられ、一方の受圧部
    にはタンク内の気相圧力を受け、他方の受圧部に導圧管
    が接続されて気相圧力と導圧管内の圧力差を検出する気
    相部の差圧センサ (c) 内部が可動隔壁によりX室およびY室の2つの可変
    容積室に仕切られ、大気から遮断された背圧箱 を備え、一端が液相部の差圧センサに接続された導圧管
    の他端、および一端が気相部の差圧センサに接続された
    各導圧管の他端をともに前記X室に接続し、また、前記
    Y室を導管によってタンク内の気相部と連通させ、液相
    部の差圧センサで検出される差圧と気相部の差圧センサ
    で検出される差圧との差が演算回路で減じられて、液相
    部のセンサが受ける液による圧力が求められ、液量また
    は液位が測定されるようにした圧力式液位計測装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1312462C (zh) * 2004-12-31 2007-04-25 北京塞尔瑟斯仪表科技有限公司 一种两线制多传感器液位变送器
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