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公開番号2025115708
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010300
出願日2024-01-26
発明の名称水位検出装置、および、水位検出方法
出願人アクアス株式会社
代理人弁理士法人日峯国際特許事務所
主分類G01F 23/18 20060101AFI20250731BHJP(測定;試験)
要約【課題】水位検出管内の液位の変動を最小限に抑えて、水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置を提供する。
【解決手段】水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置であって、
下端側に前記受水槽の前記水に連通する孔が設けられた管状の水位検出管1と、前記水位検出管に連通接続するとともに水位検出管内に存在する気体の圧力を検出する圧力センサ2を有し、
前記水位検出管が前記圧力センサに連通接続する主管4と、前記主管の下方に連通接続するとともに前記主管より内径が太い拡張部3を有する拡張管5とからなることを特徴とする水位検出装置9の構成とした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置であって、
下端側に前記受水槽の前記水に連通する孔が設けられた管状の水位検出管と、前記水位検出管に連通接続するとともに水位検出管内に存在する気体の圧力を検出する圧力センサを有し、
前記水位検出管が前記圧力センサに連通接続する主管と、前記主管の下方に連通接続するとともに前記主管より内径が太い拡張部を有する拡張管とからなることを特徴とする水位検出装置。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記拡張部の内径の断面積Ａと前記主管の内径の断面積Ｂとの比であるＡ／Ｂが３．５以上であることを特徴とする請求項１に記載の水位検出装置。
【請求項３】
前記拡張部の上端から下端までの長さＣと前記水位検出管の全長Ｄとの比であるＣ／Ｄが０．１以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水位検出装置。
【請求項４】
前記水位検出装置で得られた個々の圧力データから算出された水位データの移動平均値のデータ群により水位の経時変化を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水位検出装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の水位検出装置を用いる水位検出方法であって、
前記水位検出管内における最も高い液位が前記拡張管の前記拡張部の最上部よりも低い状態で前記受水槽の前記水位を測定することを特徴とする水位検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位検出管内の液位の変動を最小限に抑えて、水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置、および、水位検出方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
タンク内の水位を計測する水位検出器として、特許文献１、２には、タンク内に上方から下方にパイプを差し込み、パイプ内の空気の圧力を計測する水位検出器が記載されている。
【０００３】
しかし、タンク内にパイプを差し込みパイプ内の空気圧を検出し水位を検出する方法では、封入空気（封入された気体）は温度や気圧により容積が大きく変動することでパイプ内の液位が変動するため、タンク内の水位の正確な把握が難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
実開昭６２－１５６８３５号公報
特開２０２２－１１５０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
受水槽内に管状の水位検出管を差し込み、管内の気圧により水位を検出する装置においても、温度や気圧の変動により封入された気体の容積が大きく変動することで水位検出管内の液位が変動するため、受水槽内の水位の正確な把握が難しいこととなる。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、水位検出管内の液位の変動を最小限に抑えて、水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置、および水位検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水位検出装置は、
（１）
水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置であって、
下端側に前記受水槽の前記水に連通する孔が設けられた管状の水位検出管と、前記水位検出管に連通接続するとともに水位検出管内に存在する気体の圧力を検出する圧力センサを有し、
前記水位検出管が前記圧力センサに連通接続する主管と、前記主管の下方に連通接続するとともに前記主管より内径が太い拡張部を有する拡張管とからなる。
（２）
（１）において、前記拡張部の内径の断面積Ａと前記主管の内径の断面積Ｂとの比であるＡ／Ｂが３．５以上の水位検出装置である。
（３）
（１）または（２）において、前記拡張部の上端から下端までの長さＣと前記水位検出管の全長Ｄとの比であるＣ／Ｄが０．１以下の水位検出装置である。
（４）
（１）または（２）において、前記水位検出装置で得られた個々の圧力データから算出された水位データの移動平均値のデータ群により水位の経時変化を出力するための水位検出装置である。
（５）
（１）または（２）に記載の水位検出装置を用いる水位検出方法であって、
前記水位検出管内における最も高い液位が前記拡張管の前記拡張部の最上部よりも低い状態で前記受水槽の前記水位を測定する水位検出方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成により、受水槽内に差し込む管状の水位検出管内の液位の変動を最小限に抑えて、水を貯留する受水槽の水位を検出するための水位検出装置、および、水位検出方法を提供することが可能となる。
受水槽の水位と水位検出管内の液位との差から生じる水頭圧を、水位検出管上部に取付けた圧力センサで計測することで受水槽の水位変動を検出することができる。圧力センサは水位検出管内に封入された気体の圧力を計測することで、水位検出管内の液面に生じる水頭圧を間接的に計測する。水位検出管内に封入された気体は受水槽の水位が一定の条件下でシャルルの法則に則り温度の変化により容積が変動し、水位検出管内の液位が変動するため、温度の変化により受水槽の水位計測値が変動し、正確に受水槽の水位を検知することが困難であった。
また、ボイルの法則に則り受水槽の水位と温度が一定の条件おいて大気圧の変化により水位検出管内に封入された気体の容積が変動することで水位検出管内の液位が変動することも受水槽の正確な水位計測の妨げとなっていた。
水位検出管の下端に拡張部を設けることで温度、気圧による水位検出管内に封入された気体の容積変化による水位検出管内の液位の高さ方向の変動を緩衝することができ、圧力センサによる水位検出値の誤差を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る主管・拡張管式の水位検出装置９の概略構成図である。
同一径の単管を使用した従来の水位検出装置１０の概略構成図である。
実験に用いた受水槽（薬液タンク７）と各水位検出装置の構成図である。
単管を用いた従来の水位検出装置１０による比較例で得られたデータのグラフである。
本発明である主管・拡張管を用いた水位検出装置９による実施例で得られたデータのグラフである。
図４における比較例のデータを移動平均したグラフである。
図５における実施例のデータを移動平均したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の水位検出装置は、図１に例示するように、受水槽内に差し込む水位検出管１と、水位検出管１の上端側に接続される圧力センサ２で構成され、水位検出管１は主管４と、主管４の下端側に接続される主管４の内径断面積よりも明確に大きい内径断面積で、受水槽内の水に連通する孔３ａを持つ拡張部３を有する拡張管５を備えた水位検出装置９（主管・拡張管式の水位検出装置ともいう）である。圧力センサ２により測定した主管４に封入された気体の圧力データは、信号ケーブル６を介して水位換算手段（図示省略）に送信され、受水槽の水位データに換算される。水位換算手段から出力された受水槽の水位データは水位配信手段（図示省略）により、公衆電話回線、携帯電話回線、インターネット回線、ＬＡＮ回線、および、専用回線といった通信回線のうち少なくとも１種類以上を経由して水位報知手段（図示省略）に送信する。水位報知手段は、水位配信手段から配信された受水槽の水位を音声、画面表示、メール送信などにより受水槽管理者に報知する。
ここで、拡張管５の拡張部３とは、水位検出管１の下端にあって目視で明確に主管４より内径が拡張されていることが確認される拡張管５の内部の空間のことであり、図１に示すように、水位検出管１の主管４の内径断面積Ｂに対して拡張管５の拡張部３の内径断面積Ａの比Ａ／Ｂは通常は３．０以上であり、好ましくは３．５以上である。比Ａ／Ｂが１．５よりも小さいと、本発明の水位検出管１の内部の温度等の変化による水位検出管１の内部の液位変動を緩衝して小さく抑える効果が得にくい。
拡張管５の拡張部３の内径断面積の上限は、受水槽の断面積に近くなると水位検出装置９の設置や置換、洗浄が難しくなるので、受水槽の断面積の８０％以下程度が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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