JP7192804B2

JP7192804B2 - 保護カバー付き水位計

Info

Publication number: JP7192804B2
Application number: JP2020002669A
Authority: JP
Inventors: 崇新井; 勇作吉田; 智之 ▲高▼橋
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2040-01-10
Also published as: EP3848681B1; CN113108863B; US11493376B2; CN113108863A; JP2021110634A; US20210215526A1; EP3848681A1

Description

本発明は、保護カバー付き水位計に関するものである。

下記特許文献１には、上下水道、ダム、海底、湖底、水門の入口、深井戸、ため池、中小河川、水路、薬品工場プロセスタンク内などで使用される投込式水位計が開示されている。投込式水位計は、水中に没し、圧力を測定する。また、投込式水位計は、測定した圧力を演算して、水位を算出し、出力する。

特開２００８－９６３０３号公報

ところで、上記水位計を海水などの腐食性流体で使用する場合、水位計の筐体や圧力を受ける金属ダイヤフラムなどの接液部が腐食する虞がある。このため、接液部に耐食性の高い、例えばチタンなどの高価な材料を使用する必要があり、コストが高くなっていた。また、特に海中の場合、藻や貝類等の生物の付着が著しいため、水位計の頻繁な洗浄作業が必要となっていた。さらに、腐食性流体で使用するものと使用しないものとで、製造時の作り分けが必要となり、管理も大変であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、腐食性流体に対応でき、また、付着物の除去が容易な水位計を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、圧力を測定する水位計と、前記水位計を囲う保護カバーと、を備え、前記保護カバーは、前記保護カバーの外部の圧力を前記保護カバーの内部に伝達する圧力伝達部を備える、保護カバー付き水位計を採用する。

また、本発明においては、前記保護カバーの内部は、非圧縮性流体で満たされていてもよい。

また、本発明においては、前記保護カバーは、前記水位計を囲うケースを備え、前記圧力伝達部は、前記ケースよりも柔らかいダイヤフラムないしベローズによって形成されていてもよい。

また、本発明においては、前記ケースは、樹脂製であってもよい。

また、本発明においては、前記ケースは、前記水位計を囲う筒状の胴部と、前記胴部の一端を閉塞すると共に、前記水位計に接続されたケーブルを通す第１閉塞部と、前記胴部の他端を閉塞すると共に、前記圧力伝達部が設けられた第２閉塞部と、を備えてもよい。

また、本発明においては、前記第２閉塞部には、前記圧力伝達部を保護する保護キャップが取り付けられていてもよい。

また、本発明においては、前記水位計には、前記胴部との衝突を回避するスペーサが取り付けられていてもよい。

また、本発明においては、前記スペーサには、流体を通過させる溝ないし孔が形成されていてもよい。

上記本発明によれば、腐食性流体に対応でき、また、付着物の除去が容易になる。

第１実施形態に係る保護カバー付き水位計の構成図である。第２実施形態に係る保護カバー付き水位計の構成図である。一実施例に係る保護カバー付き水位計の正面図である。一実施例に係る保護カバー付き水位計の断面構成図である。一実施例に係る第２閉塞部の平面図である。一実施例に係るスペーサの底面図である。

以下、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る保護カバー付き水位計１の構成図である。
図１に示す保護カバー付き水位計１は、海水などの腐食性流体１００に没し、圧力を測定する。なお、保護カバー付き水位計１は、海水に限らず、上下水道、ダム、湖底、水門の入口、深井戸、ため池、中小河川、水路、薬品工場プロセスタンク内などで使用することができる。

保護カバー付き水位計１は、水位計１０と、保護カバー２０と、を備えている。水位計１０は、円柱状に形成されている。水位計１０は、圧力を測定する圧力測定部１１と、圧力測定部１１を保護する保護キャップ１２と、を備えている。水位計１０には、ケーブル１３が接続されている。ケーブル１３は、水位計１０と図示しない外部機器とを電気的に接続している。

圧力測定部１１は、例えば金属ダイヤフラムなどから形成されている。水位計１０は、圧力を受けた圧力測定部１１の変位を電気信号に変換し、ケーブル１３を介して外部機器に出力する。なお、圧力から水位への演算は、水位計１０内部の演算部で行ってもよいし、外部機器の演算部で行ってもよい。

圧力測定部１１は、水位計１０の下端に設けられている。保護キャップ１２は、水位計１０の下端において、圧力測定部１１を囲っている。保護キャップ１２には、流体を通過させる複数の小孔１２ａが形成されている。ケーブル１３は、水位計１０の上端に接続されている。

保護カバー２０は、水位計１０の全体を囲っている。この保護カバー２０は、保護カバー２０の外部（腐食性流体１００）の圧力を保護カバー２０の内部に伝達する圧力伝達部２１を備える。保護カバー２０の内部は、非圧縮性流体１０１で満たされている。非圧縮性流体１０１としては、水またはシリコンオイルなどの金属を腐食させない非腐食性流体が好ましい。

図１に示す圧力伝達部２１は、ゴムダイヤフラムから形成されている。この圧力伝達部２１が保護カバー２０の外部の圧力を受け、例えば保護カバー２０の内部に向かって撓むと、非圧縮性流体１０１が圧縮され、保護カバー２０の内部の圧力が上昇する。これにより、水位計１０は、保護カバー２０の中で、保護カバー２０の外部の圧力を測定することができる。

保護カバー２０は、樹脂製のケース３０を備えている。ケース３０は、圧力伝達部２１よりも硬い、例えばポリ塩化ビニル（いわゆる塩ビ管、塩ビフランジ）などから形成されている。樹脂材は、金属よりも低コストであり、市場で入手し易く、保護カバー２０のコストの大幅な低減が可能になる。

保護カバー２０には、藻や貝類等の生物の付着を防止する塗料を塗布するとよい。保護カバー２０に塗布する塗料としては、船舶塗料としても使用される自己消耗型、加水分解型の銅アクリル系、亜鉛アクリル系、シリコン系などの塗料を使用するとよい。なお、藻や貝類等の生物の付着が著しく、洗浄が困難な場合は、保護カバー２０を廃棄し、新たな保護カバー２０と交換してもよい。

ケース３０は、水位計１０を囲う筒状の胴部３１と、胴部３１の上端（一端）を閉塞する第１閉塞部３２と、胴部３１の他端（下端）を閉塞する第２閉塞部３３と、を備えている。第１閉塞部３２には、水位計１０に接続されたケーブル１３を通す挿通孔３２ａが形成されている。第２閉塞部３３には、上述した圧力伝達部２１が設けられている。

第２閉塞部３３は、胴部３１の下端に設けられたフランジ部３４に固定されている。第２閉塞部３３とフランジ部３４との間には、圧力伝達部２１が挟まれている。第２閉塞部３３の中央部には、圧力伝達部２１を露出させる開口部３３ａが形成されている。圧力伝達部２１は、開口部３３ａを介して腐食性流体１００に接液している。

上記構成の保護カバー付き水位計１によれば、水位計１０は、水またシリコンオイル等の金属を腐食させない非圧縮性流体１０１にのみ接液し、保護カバー２０の外部の圧力は、圧力伝達部２１を介して伝わる。そのため、圧力測定部１１や水位計１０の筐体などの接液部は、腐食性流体１００に接液せず、腐食の影響を受けない。

したがって、水位計１０の接液部にチタン等の高価な材料を使用しないで、圧力測定が可能となる。また、水位計１０自体は従来と同じ構成なため、作り分けが不要となり、管理が楽になる。さらに、生物付着に対しても、圧力伝達部２１の洗浄もしくは交換のみでメンテナンスが完了できる。

このように、上述した本実施形態によれば、圧力を測定する水位計１０と、水位計１０を囲う保護カバー２０と、を備え、保護カバー２０は、保護カバー２０の外部の圧力を保護カバー２０の内部に伝達する圧力伝達部２１を備える、という構成を採用することによって、腐食性流体に対応でき、また、付着物の除去が容易な保護カバー付き水位計１が得られる。

また、本実施形態においては、保護カバー２０の内部は、非圧縮性流体１０１で満たされているので、水位計１０の感度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態においては、保護カバー２０は、水位計１０を囲うケース３０を備え、圧力伝達部２１は、ケース３０よりも柔らかいダイヤフラムによって形成されている。この構成によれば、硬いケース３０によって、保護カバー２０の外部を浮遊する異物などから水位計１０を保護しつつ、柔らかいダイヤフラムを介して外部の圧力を内部に伝達することができる。

また、本実施形態においては、ケース３０は、樹脂製であるため、保護カバー２０のコストの大幅な低減が可能になる。また、胴部３１に規格品の塩ビパイプ、第２閉塞部３３に規格品の塩ビフランジを使用して追加工して対応することで更にコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態においては、ケース３０は、水位計１０を囲う筒状の胴部３１と、胴部３１の一端を閉塞すると共に、水位計１０に接続されたケーブル１３を通す第１閉塞部３２と、胴部３１の他端を閉塞すると共に、圧力伝達部２１が設けられた第２閉塞部３３と、を備えている。この構成によれば、ケーブル１３を通す部分と、圧力伝達部２１を設ける部分とが胴部３１の一端と他端で逆側に位置するため、両者が干渉することなく、配置及び組立てが容易になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図２は、第２実施形態に係る保護カバー付き水位計１の構成図である。
図２に示す保護カバー付き水位計１は、ベローズによって形成された圧力伝達部２１を備えている。

圧力伝達部２１は、樹脂ベローズから形成されている。なお、圧力伝達部２１は、耐食性を有する金属ベローズから形成されていてもよい。圧力伝達部２１は、胴部３１の下端を閉塞するように取り付けられている。つまり、圧力伝達部２１が、胴部３１の下端を閉塞する第２閉塞部３３となっている。

圧力伝達部２１が保護カバー２０の外部（腐食性流体１００）の圧力を受け、例えば保護カバー２０の内部に向かって縮むと、非圧縮性流体１０１が圧縮され、保護カバー２０の内部の圧力が上昇する。これにより、水位計１０は、保護カバー２０の中で、保護カバー２０の外部の圧力を測定することができる。

このような第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、水位計１０は、水またシリコンオイル等の金属を腐食させない非圧縮性流体１０１にのみ接液し、保護カバー２０の外部の圧力は、圧力伝達部２１を介して伝わる。そのため、水位計１０は、腐食の影響や生物付着の影響を受けない。したがって、腐食性流体に対応でき、また、付着物の除去が容易になる。

［実施例］
次に、本発明の一実施例について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図３は、一実施例に係る保護カバー付き水位計１の正面図である。図４は、一実施例に係る保護カバー付き水位計１の断面構成図である。
図４に示すように、保護カバー付き水位計１は、ダイヤフラムから形成された圧力伝達部２１を備えている。つまり、この保護カバー付き水位計１は、上述した第１実施形態の保護カバー付き水位計１の一実施例である。

図４に示すように、第１閉塞部３２は、胴部３１に螺合している。胴部３１の上端の内壁面には、雌ネジ３１ａが形成されている。第１閉塞部３２には、雌ネジ３１ａに螺合する雄ネジ３２ｂが形成されている。雄ネジ３２ｂの上側には、胴部３１の内壁面に密着し、第１閉塞部３２と胴部３１との隙間をシールするシールリング４０が配置されている。

第１閉塞部３２の挿通孔３２ａには、防水コネクタ１４が接続されている。ケーブル１３は、挿通孔３２ａに接続された防水コネクタ１４を介して、保護カバー２０の外部に引き出されている。

第２閉塞部３３は、フランジ部３４にボルト止めされている。フランジ部３４は、胴部３１とは別部品であり、胴部３１の下端に嵌合する筒状の嵌合部３４ａを備えている。嵌合部３４ａの外周には、補強リブ３４ｂが設けられている。補強リブ３４ｂは、図３に示すように、嵌合部３４ａの周方向に間隔をあけて複数設けられている。

第２閉塞部３３とフランジ部３４は、第１固定部５０と、第２固定部６０の２種類の固定部によって固定されている。第１固定部５０は、図４に示すように、小径のボルト５１及びナット５２によって構成されている。第１固定部５０は、圧力伝達部２１の位置決めも兼ねている。第２固定部６０は、図３に示すように、第１固定部５０よりも大径のボルト６１及びナット６２によって構成されている。

図５は、一実施例に係る第２閉塞部３３の平面図である。
図５に示すように、第２閉塞部３３には、第２固定部６０のボルト６１が挿通する挿通孔３５が形成されている。挿通孔３５は、第２閉塞部３３の外周縁において、周方向に間隔をあけて複数形成されている。

第２閉塞部３３において挿通孔３５よりも径方向内側には、圧力伝達部２１を配置する第１溝３６が形成されている。第１溝３６には、多重の環状溝３６ａが形成され、それぞれの環状溝３６ａには、シールリング４１が配置されている。シールリング４１は、図４に示すように、第２閉塞部３３とフランジ部３４との締結固定によって、圧力伝達部２１に密着し、第２閉塞部３３とフランジ部３４との隙間をシールする。

図５に戻り、第１溝３６の外周には、位置決め溝３６ｂが形成されている。位置決め溝３６ｂは、挿通孔３５の間に配置されると共に、開口部３３ａを中心とする対角線上に一対で形成されている。位置決め溝３６ｂは、第１溝３６の外周から径方向外側に向かって延出した略半円形状を有している。

位置決め溝３６ｂには、圧力伝達部２１に設けられた位置決め部２１ａが配置される。また、位置決め溝３６ｂには、第１固定部５０のボルト５１が配置される位置決め孔３８が形成されている。ボルト５１は、位置決め溝３６ｂにおいて、圧力伝達部２１の位置決め部２１ａに設けられた図示しない貫通孔を通過する。これにより、圧力伝達部２１が位置決めされる。

第２閉塞部３３において環状溝３６ａよりも径方向内側には、第２溝３７が形成されている。第２溝３７は、図４に示すように、環状溝３６ａよりも深く形成され、圧力伝達部２１の下方への変位を許容する空間を形成している。第２溝３７の底面には、開口部３３ａが形成されており、外部の腐食性流体１００が流入する。

開口部３３ａには、雌ネジが形成されており、保護キャップ７０が取り付けられている。保護キャップ７０は、開口部３３ａに螺合する雄ネジ７１と、雄ネジ７１の内側に形成され、第２溝３７に連通する連通孔７２と、連通孔７２に連通する複数の小孔７３と、を有している。外部の腐食性流体１００は、複数の小孔７３、連通孔７２を介して、第２溝３７内に流入する。

保護キャップ７０は、第２閉塞部３３に取り付けられ、圧力伝達部２１を保護している。対して、水位計１０には、上述した保護キャップ１２（図１、図２参照）が取り付けられておらず、代わりに、胴部３１との衝突を回避するスペーサ８０が取り付けられている。

水位計１０の下端には、雌ネジ１５ａが形成された取付部１５が設けられている。スペーサ８０は、取付部１５の雌ネジ１５ａに螺合する雄ネジ８１を備えている。なお、取付部１５には、保護キャップ７０が取り付け可能である。つまり、保護キャップ７０は、上述した保護キャップ１２と同じように水位計１０に取り付けることができる。これにより、保護キャップ１２、７０の作り分けが不要となり、管理が楽になる。

図６は、一実施例に係るスペーサ８０の底面図である。
図６に示すように、スペーサ８０の中央部には、圧力測定部１１を露出させる開口部８２が形成されている。スペーサ８０は、略円板状に形成され、その外周は、胴部３１の内壁面に近接している。

スペーサ８０の外周縁には、非圧縮性流体１０１を上下に通過させる溝８３が形成されている。溝８３は、スペーサ８０の外周縁において、周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、スペーサ８０には、溝８３の代わりに、複数の孔が形成されていても構わない。

上記構成の一実施例によれば、図４に示すように、上述した実施形態と同様に、水位計１０は、水またシリコンオイル等の金属を腐食させない非圧縮性流体１０１にのみ接液し、保護カバー２０の外部の圧力は、圧力伝達部２１を介して伝わる。そのため、水位計１０は、腐食の影響や生物付着の影響を受けない。したがって、腐食性流体に対応でき、また、付着物の除去が容易になる。

また、図４に示すように、第２閉塞部３３には、圧力伝達部２１を保護する保護キャップ７０が取り付けられている。このため、圧力伝達部２１が外部の浮遊物と接触して破けたり、損傷したりすることを予防できる。

また、水位計１０には、胴部３１との衝突を回避するスペーサ８０が取り付けられている。このため、保護カバー付き水位計１が波などで大きく揺れても、保護カバー２０の内部で水位計１０が胴部３１と衝突して損傷したりすることを予防できる。

また、スペーサ８０には、図４及び図６に示すように、非圧縮性流体１０１を通過させる溝８３が形成されている。このため、スペーサ８０に設置によって、保護カバー２０の内部の非圧縮性流体１０１の流れを阻害しないようにすることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、保護カバー２０が、ケース３０及び圧力伝達部２１（ダイヤフラムないしベローズ）によって形成された構成について説明したが、この構成に限定されるものではない。
例えば、硬いケース３０が無く、保護カバー２０全体が、ゴムやエラストマーなどの柔軟な材料で構成され、水位計１０を囲う構成であっても構わない。つまり、保護カバー２０全体が、圧力伝達部２１であっても構わない。
また、保護カバー２０が柔軟な材料で構成され、圧力測定部１１に密着するのであれば、保護カバー２０の内部を非圧縮性流体１０１で満たさなくても構わない。

また、例えば、ケース３０は、樹脂製でなく、金属製であっても構わない。

１保護カバー付き水位計
１０水位計
１３ケーブル
２０保護カバー
２１圧力伝達部
３０ケース
３１胴部
３２第１閉塞部
３３第２閉塞部
７０保護キャップ
８０スペーサ
８３溝
１０１非圧縮性流体

Claims

圧力を測定する第１ダイヤフラムと、前記第１ダイヤフラムが設けられた筐体とを備える水位計と、
前記水位計の前記筐体を外側から囲う交換可能な保護カバーと、を備え、
前記保護カバーは、
前記水位計を囲う筒状の胴部と、
前記胴部の第１端を閉塞する第１閉塞部と、
前記胴部の第２端に設けられたフランジ部と、
前記フランジ部に対面し、前記胴部の前記第２端を閉塞する第２閉塞部と、
前記保護カバーの外部の圧力を前記保護カバーの内部に伝達する交換可能な第２ダイヤフラムと、
を備え、
前記第２ダイヤフラムは、前記フランジ部と前記第２閉塞部とに挟まれており、
前記第２閉塞部の中央部には、前記第２ダイヤフラムを露出させる開口部が形成されており、
前記フランジ部は、前記第２閉塞部と別部材であり、前記フランジ部と前記第２閉塞部との間に前記第２ダイヤフラムを挟んだ状態で、複数の固定部を用いて前記第２閉塞部に固定される、
保護カバー付き水位計。
前記保護カバーの内部は、非圧縮性流体で満たされている、ことを特徴とする請求項１に記載の保護カバー付き水位計。
前記保護カバーは、前記水位計の前記筐体を外側から囲うケースを備え、
前記第２ダイヤフラムは、前記ケースよりも柔らかいダイヤフラムないしベローズによって形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保護カバー付き水位計。
前記ケースは、樹脂製である、ことを特徴とする請求項３に記載の保護カバー付き水位計。
前記ケースは、
前記胴部と、
前記水位計に接続されたケーブルを通す前記第１閉塞部と、
前記第２ダイヤフラムが設けられた前記第２閉塞部と、を備える、ことを特徴とする請求項３または４に記載の保護カバー付き水位計。
前記第２閉塞部には、前記第２ダイヤフラムを保護する保護キャップが取り付けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の保護カバー付き水位計。
前記水位計には、前記胴部との衝突を回避するスペーサが取り付けられている、ことを特徴とする請求項５または６に記載の保護カバー付き水位計。
前記スペーサの外周は、前記胴部の内壁面に近接しており、前記スペーサには、流体を通過させる溝ないし孔が形成されている、ことを特徴とする請求項７に記載の保護カバー付き水位計。
前記第２閉塞部は、複数の環状溝を備え、それぞれの環状溝に配置されたシールリングが、前記第２閉塞部と前記フランジ部との前記固定部を用いた固定により、前記第２ダイヤフラムに密着し、前記第２閉塞部と前記フランジ部との隙間をシールする、
請求項１に記載の保護カバー付き水位計。