レベル計測装置
【課題】装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置に異常が発生したことを外部装置に伝えることができるレベル計測装置を提供すること。
【解決手段】本発明のレベル計測装置は、レベル情報検出部と、制御部と、データ送信部と、を備えている。レベル情報検出部は、容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出する。制御部は、レベル情報から測定物のレベル値を算出する。そして、制御部は、レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、算出したレベル値を表すレベルデータを生成する。一方、レベル情報検出部にエラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する。データ送信部は、制御部により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータを外部装置に送信する。
【解決手段】本発明のレベル計測装置は、レベル情報検出部と、制御部と、データ送信部と、を備えている。レベル情報検出部は、容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出する。制御部は、レベル情報から測定物のレベル値を算出する。そして、制御部は、レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、算出したレベル値を表すレベルデータを生成する。一方、レベル情報検出部にエラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する。データ送信部は、制御部により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータを外部装置に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面や境界面などのレベル（高さ）を計測するレベル計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液面の高さや液境界面の高さを計測するレベル計測装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この特許文献１に記載されたレベル計測装置は、ワイヤドラムと、このワイヤドラムに巻回された測定ワイヤと、測定ワイヤの先端に設けられたディスプレーサとを有している。
【０００３】
ディスプレーサは、計測対象である液体に部分的に浸されており、その液体によって浮力を受ける。ワイヤドラムは、ディスプレーサに作用する浮力の変化に応じて回転制御され、浮力が常に一定の値となるようにディスプレーサを上昇或いは下降させる。そして、ワイヤドラムの回転量に基づいて液面（液境界面）の高さが算出される。
【特許文献１】特開昭６３−１６２２６号公報
【０００４】
一般的なレベル計測装置は、計測した液面の高さ（レベル値）をレベルデータとしてパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。このレベルデータの送信は、例えば、デジタル信号やアナログ信号を用いて行われる。レベルデータを受信する外部装置は、通常、計測対象である液体が収納されたタンクから離れた場所に設置されており、複数のレベル計測装置から送信される各レベルデータを集中管理する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的なレベル計測装置では、レベルデータの他に、装置の状態を示すステータスデータ（装置情報）を外部装置に送信していた。そして、外部装置は、受信したステータスデータに基づいてレベル計測装置に不具合（エラー）が生じているか否かを判定していた。そのため、外部装置には、レベルデータを読み取るソフトウェアとは別に、ステータスデータを読み取るためのソフトウェアが必要になるという問題があった。
【０００６】
また、外部装置がステータスデータを読み取ってレベル計測装置の不具合を発見するため、その不具合を発見するまでに時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置に異常が発生したことを外部装置に伝えることができるレベル計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレベル計測装置は、容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出するレベル情報検出部と、レベル情報からレベル値を算出すると共に、レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、レベル値を表すレベルデータを生成し、エラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する制御部と、制御部により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータを外部装置に送信するデータ送信部と、を備えたことを最も主要な特徴とする。
【０００９】
本発明のレベル計測装置では、レベル情報検出部によって検出されたレベル情報から測定物のレベル値を算出する。このとき、レベル情報検出部にエラーが発生していなければ、算出したレベル値を表すレベルデータを生成し、外部装置に送信する。外部装置は、受信したレベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置で測定された測定物のレベル値を得ることができる。
【００１０】
一方、レベル情報検出部にエラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成し、外部装置に送信する。外部装置は、受信した異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置にエラー（異常）が発生したと判断することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレベル計測装置によれば、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置にエラーが発生したことを外部装置に伝えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のレベル計測装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［装置の構成例］
図１は、本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図である。このレベル計測装置１は、測定物である液体にディスプレーサを部分的に浸し、ディスプレーサが受ける浮力を一定に保つことで液面或いは液境界面の高さ（レベル）を計測する、いわゆるディスプレーサ式のレベル計測装置である。
【００１４】
レベル計測装置１は、レベル情報検出部２と、制御部の一具体例を示すＣＰＵ（Central Processing Unit）３と、データ送信部４を備えている。
レベル情報検出部２は、容器１００内に収納された液体１０１のレベル値を得るためのレベル情報を検出する。ＣＰＵ３は、レベル情報からレベル値を算出すると共に、液体１０１のレベル値を表すレベルデータや、容器１００内に収納された液体１０１から計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する。データ送信部４は、ＣＰＵ３により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。
【００１５】
レベル情報検出部２は、液体１０１に部分的に浸されるディスプレーサ５と、このディスプレーサ５を吊り下げる測定ワイヤ６と、測定ワイヤ６が巻回されるワイヤドラム７と、ワイヤドラム７を回転させるドラム回転機構８と、測定ワイヤ６に作用する張力の変化を検出するホール素子９と、レベル情報としてワイヤドラム７の回転量を検出するエンコーダ１０とを有している。
【００１６】
レベル情報検出部２のディスプレーサ５は、例えば、ステンレス鋼によって略円柱状に形成されている。このディスプレーサ５の重量をＷとし、液体１０１に部分的に浸されたディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力をＣとすると、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦは、
ＷＦ＝Ｗ−Ｃ
となる。
【００１７】
また、ディスプレーサ５の底面から液面１０１ａまでの垂直距離（喫水）が所定の値であるとき、測定ワイヤ６に作用する張力がＦであったとする。ディスプレーサ５の喫水が所定の値よりも小さくなると、ディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力Ｃが小さくなり、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦが大きくなる。そのため、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆは、Ｆ＋ΔＦに変化する。
【００１８】
一方、ディスプレーサ５の喫水が所定の値よりも大きくなると、ディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力Ｃが大きくなり、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦが小さくなる。そのため、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆは、Ｆ−ΔＦに変化する。
【００１９】
本実施の形態のレベル計測装置１では、測定ワイヤ６に作用する張力が一定（張力Ｆ）となるようにディスプレーサ５を上昇或いは下降させる。言い換えれば、ディスプレーサ５に作用する浮力Ｃが一定となるようにディスプレーサ５を上昇或いは下降させる。これにより、ディスプレーサ５は、液面１０１ａの上昇及び下降に追従して移動することになる。
【００２０】
ワイヤドラム７は、一方が閉じられた有底の円筒体からなっている。このワイヤドラム７の外周面には、螺旋状に形成された溝部が設けられており、この溝部に沿って測定ワイヤ６が巻回されている。測定ワイヤ６は、途中でワイヤドラム７の溝部を外れて垂直に垂れ下がり、ワイヤドラム７の回転量に応じて巻き取られたり繰り出されたりする。測定ワイヤ６が巻き取られると、ディスプレーサ５が上昇し、測定ワイヤ６が繰り出されると、ディスプレーサ５が下降する。
【００２１】
ドラム回転機構８は、駆動軸１１と、この駆動軸１１とワイヤドラム７を結合するカップリングマグネット１２と、動力発生源となるモータ１３と、このモータ１３の回転力を駆動軸１１に伝達するギア列１４と、を備えている。モータ１３は、後述するモータ駆動回路２２に電気的に接続されている。
【００２２】
ドラム回転機構８のカップリングマグネット１２は、ドラム側マグネット１２Ａと、このドラム側マグネット１２Ａの内側に配置される軸側マグネット１２Ｂからなっている。ドラム側マグネット１２Ａは、円筒体からなり、一方の端面がワイヤドラム７に固定されている。このドラム側マグネット１２Ａには、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶように着磁されている（図２Ａを参照）。
【００２３】
軸側マグネット１２Ｂは、一方が閉じられた有底の円筒体からなり、底部の中心に駆動軸１１が固定されている。この軸側マグネット１２Ｂは、ドラム側マグネット１２Ａの直径よりも小さい直径に設定されている。これにより、軸側マグネット１２Ｂの外周面は、ドラム側マグネット１２Ａの内周面に所定の間隔をあけて対向されている。
【００２４】
軸側マグネット１２Ｂとドラム側マグネット１２Ａとの間の間隙には、図示しない仕切り壁が設けられている。この仕切り壁により、レベル計測装置１には、ワイヤドラム７及びドラム側マグネット１２Ａなどが配置されるドラム室と、モータ１３、駆動軸１１、軸側マグネット１２Ｂ、ＣＰＵ３が実装される基板などが配置される電気室が形成されている。電気室には、この電気室内の温度を検出する温度センサ（図示せず）が取り付けられている。温度センサは、検出した電気室内の温度情報をＣＰＵ３に出力する。
【００２５】
軸側マグネット１２Ｂには、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶように着磁されている（図２Ａを参照）。軸側マグネット１２ＢのＮ極は、仕切り壁（図示せず）を挟んでドラム側マグネット１２ＡのＳ極と対向しており、軸側マグネット１２ＢのＳ極は、仕切り壁を挟んでドラム側マグネット１２ＡのＮ極と対向している。そのため、ドラム側マグネット１２Ａと軸側マグネット１２Ｂは、互いに引き合って一体的に動作（回転）する。つまり、モータ１３の駆動により駆動軸１１及び軸側マグネット１２Ｂが回転されると、軸側マグネット１２Ｂと一体的にドラム側マグネット１２Ａ及びワイヤドラム７が回転する。
【００２６】
軸側マグネット１２Ｂの外周面には、張力検知手段の一具体例を示すホール素子９が固定されている。このホール素子９は、軸側マグネット１２Ｂの隣り合う磁極の境界部に配置されている。
【００２７】
ここで、ホール素子９を用いて行われる測定ワイヤ６に作用する張力の変化の検知について図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明する。
【００２８】
図２Ａは、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆに変化がないときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。図２Ｂは、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化したときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。図２Ｃは、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ−ΔＦに変化したときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。
【００２９】
ホール素子９は、入力端子と出力端子（図示せず）を有している。ホール素子９の入力端子に制御電流ＩＣを流し、ホール素子９の素子面に磁界Ｂを加えると、出力端子からホール電圧ＶＨが出力される。このホール電圧ＶＨは、磁界Ｂと制御電流ＩＣの積に比例する。したがって、制御電流ＩＣが一定であれば、ホール電圧ＶＨは磁界Ｂに比例する。
【００３０】
そこで、図２Ａに示すように、張力Ｆに変化がない状態（以下、「平衡状態」という）のときに出力されるホール電圧ＶＨを０ボルトに調整する。平衡状態では、軸側マグネット１２ＢのＮ極がドラム側マグネット１２ＡのＳ極と対向し、軸側マグネット１２ＢのＳ極がドラム側マグネット１２ＡのＮ極と対向しており、両マグネット１２Ａ，１２Ｂが静止している。
【００３１】
図２Ｂに示すように、液体１０１の液面１０１ａが下降し、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化すると、ワイヤドラム７に作用するトルクの大きさが変化し、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。つまり、張力の変化量（ΔＦ）に対応するトルクが矢印Ｒ１方向（測定ワイヤ６を繰り出す方向）に加わり、ワイヤドラム７及びこれに固定されたドラム側マグネット１２Ａが、矢印Ｒ１方向に回転変位する。
【００３２】
一方、駆動軸１１に固定された軸側マグネット１２Ｂは、駆動軸１１がモータ１３の回転力によって回転しない限り静止している。したがって、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化すると、ドラム側マグネット１２Ａは、軸側マグネット１２Ｂに対してα１で示すように僅かにずれる。
【００３３】
ドラム側マグネット１２Ａがα１で示すようにずれると、ホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化する。本例では、ドラム側マグネット１２Ａが矢印Ｒ１方向にずれた場合に、ホール電圧ＶＨが正電圧となる。つまり、本例では、ホール電圧ＶＨが正電圧であると、張力の変化量（ΔＦ）が張力Ｆに付加されたと判断し、その絶対値から張力の変化量（ΔＦ）の大きさを検知する。
【００３４】
図２Ｃに示すように、液体１０１の液面１０１ａが上昇し、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ−ΔＦに変化した場合も、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。つまり、張力の変化量（ΔＦ）に対応するトルクが矢印Ｒ２方向（測定ワイヤ６を繰り出す方向）に加わり、ワイヤドラム７及びこれに固定されたドラム側マグネット１２Ａが、矢印Ｒ２方向に回転変位する。したがって、ドラム側マグネット１２Ａは、軸側マグネット１２Ｂに対してα２で示すように僅かにずれる。
【００３５】
ドラム側マグネット１２Ａがα２で示すようにずれると、ホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化し、ホール素子９から出力されるホール電圧ＶＨが負電圧となる。本例では、ホール電圧ＶＨが負電圧であると、張力の変化量（ΔＦ）が張力Ｆから減少したと判断し、その絶対値から張力の変化量（ΔＦ）の大きさを検知する。
【００３６】
図１に示すように、レベル情報検出部２には、駆動軸１１と一緒に回転するホール素子９とＣＰＵ３及び電源回路（図示せず）との間で電気信号や電源を伝送するためのスリップリング１６が設けられている。このスリップリング１６は、電極リングを備えた回転部と、この回転部に対向して配置され、接触ブラシを備えた固定部とを有し、電極リングと接触ブラシとの接触により回転部と固定部との間の通電が行われるようになっている。
【００３７】
スリップリング１６の回転部は、駆動軸１１に固定されている。この回転部の電極リングは、駆動軸１１の内部を通るリード線（図示せず）を介してホール素子９の入力端子及び出力端子と接続されている。一方、スリップリング１６の固定部は、上述した電気室に取り付けられている。この固定部の接触ブラシは、リード線（図示せず）を介して電源回路及びＣＰＵ３に接続されている。
【００３８】
エンコーダ１０は、駆動軸１１の軸側マグネット１２Ｂが固定される側と反対の端部に配置されている。このエンコーダ１０は、リード線（図示せず）によってＣＰＵ３と接続されている。エンコーダ１０は、駆動軸１１、つまり、ワイヤドラム７の回転量を検出し、その検出結果をディスプレーサ位置データとしてＣＰＵ３に出力する。このディスプレーサ位置データは、レベル情報の一具体例を示すものである。
【００３９】
ＣＰＵ３は、レベル計測装置１の動作を制御する制御回路２１の一部を構成する。この制御回路２１は、上述したＣＰＵ３及びデータ送信部４と、モータ駆動回路２２と、記憶部２３とを有している。
【００４０】
ＣＰＵ３には、モータ駆動回路２２と、記憶部２３と、データ送信部４と、スリップリング１６と、エンコーダ１０が電気的に接続されている。このＣＰＵ３は、スリップリング１６を介して供給されるホール素子９の出力（ホール電圧ＶＨ）に基づいて制御信号を生成し、モータ駆動回路２２に出力する。また、ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されるディスプレーサ位置データに基づいて液体１０１のレベル値を算出する。さらに、ＣＰＵ３は、エラーの発生を検知する診断機能を有しており、エラーが発生していなければレベルデータを生成し、エラーが発生していれば異常用レベルデータを生成する。
【００４１】
モータ駆動回路２２は、ＣＰＵ３から出力される制御信号を受けて、モータ１３の駆動を制御する。記憶部２３には、ＣＰＵ３が実行するプログラム（例えば、図３を参照）や、このプログラムを実行するときに参照するデータなどが記憶されている。データ送信部４は、ＣＰＵ３から出力されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。
【００４２】
［レベル値の計測］
次に、レベル計測装置１によって行われるレベル値の計測について図１及び図２を参照して説明する。
【００４３】
容器１００に収納された液体１０１の液面１０１ａの位置が変化すると、測定ワイヤ６に作用する張力が変化し、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。これにより、ワイヤドラム７に固定されたドラム側マグネット１２Ａが、軸側マグネット１２Ｂに対してワイヤドラム７の回転方向にずれる。
【００４４】
ドラム側マグネット１２Ａが軸側マグネット１２Ｂに対してずれると、軸側マグネット１２Ｂに固定されたホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化する。その結果、ホール素子９から出力されるホール電圧ＶＨが変化する。このホール電圧ＶＨの変化量は、測定ワイヤ６に作用する張力の変化量ΔＦに比例する。
【００４５】
ホール素子９から出力されたホール電圧ＶＨは、スリップリング１６を介してＣＰＵ３に伝送される。ＣＰＵ３は、供給されたホール電圧ＶＨに基づいて制御信号を生成し、モータ駆動回路２２に出力する。この制御信号は、測定ワイヤ６に作用する張力が、平衡状態であるとき（張力が変化する前）の張力Ｆとなるように、ドラム回転機構８を介してワイヤドラム７を回転させるための信号である。
【００４６】
モータ駆動回路２２は、入力された制御信号に基づいてモータ駆動信号を生成し、モータ１３に出力する。これにより、モータ１３が駆動してワイヤドラム７を回転させる。その結果、測定ワイヤ６に吊り下げられたディスプレーサ５が、液面１０１ａの変化（上昇や下降）に追従して移動し、測定ワイヤ６に作用する張力が張力Ｆとなる。
【００４７】
一方、エンコーダ１０は、駆動軸１１、つまり、ワイヤドラム７の回転量を検出し、その検出結果をディスプレーサ位置データとしてＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されたディスプレーサ位置データに基づいて液面１０１ａのレベル値を算出する。その結果、容器１００に収納された液体１０１のレベル値が計測される。
【００４８】
［レベルデータ及び異常用レベルデータの生成］
次に、ＣＰＵ３によって行われるレベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理について図３を参照して説明する。
図３は、レベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理を示すフローチャートである。
【００４９】
最初に、ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されたディスプレーサ位置データに基づいて液体１０１のレベル値を算出する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ３は、自己診断処理を行う（ステップＳ２）。この自己診断処理において、ＣＰＵ３は、装置の内部（電気室）の温度、電源電圧の値、ホール電圧ＶＨの値、モータ駆動パルス値、エンコーダパルス値などを取得し、記憶部２３に一時的に格納する。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３は、レベル情報検出部２にエラーが生じているか否かを判別する（ステップＳ３）。ＣＰＵ３は、ステップＳ２の処理で記憶部２３に格納された各データをチェックし、すべてのデータが正常な値であればレベル情報検出部２にエラーが生じていないと判別する。一方、ＣＰＵ３は、格納された複数のデータのなかに正常な値ではないものが含まれていると、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別する。
【００５１】
データが正常な値ではない場合としては、例えば、装置の内部（電気室）の温度が所定の値を超えている場合、電源電圧が所定の値よりも低い場合、ホール電圧ＶＨが所定の範囲を超えた場合などを挙げることができる。
【００５２】
判断ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていないと判別したとき、ＣＰＵ３は、装置情報に正常値を設定する（ステップＳ４）。ここで装置情報とは、パーソナルコンピュータなどの外部装置が読み取るレベル計測装置１の状態を表す情報であり、ステータスデータの一具体例を示すものである。装置情報は、パーソナルコンピュータなどの外部装置から問い合わせがあった場合に応答される。外部装置は、装置情報を読み取ることでレベル計測装置１の状態を監視することができる。
【００５３】
また、正常値とは、装置が正常であるということを示す値（フラグ）である。本例では、装置情報を８バイトのデータで表し、正常値を「００００００００」としている。そして、正常値を除くいくつかの値を異常値としている。異常値は、それぞれエラーの種類を示しており、例えば、「０００００００１」が装置の内部（電気室）の温度が所定の値を超えたときの温度エラーを示す。
【００５４】
装置情報に正常値を設定すると、ＣＰＵ３は、ステップＳ１の処理で算出したレベル値に基づいてレベルデータを生成し（ステップＳ５）、ステップＳ１０の処理に移行する。ＣＰＵ３は、レベル値をアドレスとして、記憶部２３に予め記録されているデータを読み出すことでレベルデータを生成する。つまり、ＣＰＵ３は、ルックアップテーブル方式を用いてレベルデータを生成する。
【００５５】
判断ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別したとき、ＣＰＵ３は、装置情報にエラーの種類に応じた異常値を設定する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ３は、レベル計測装置１が異常用レベルデータ送信運転に設定されているか否かを判別する（ステップＳ７）。
【００５６】
本例のレベル計測装置１では、異常用レベルデータ送信運転と、異常用レベルデータ否送信運転とを選択可能に構成されている。異常用レベルデータ送信運転は、レベル計測装置１（レベル情報検出部２）にエラーが発生すると、異常用レベルデータを外部装置に送信する運転である。異常用レベルデータ否送信運転は、レベル計測装置１（レベル情報検出部２）にエラーが発生しても異常用レベルデータを外部装置に送信しない運転である。異常用レベルデータ送信運転及び異常用レベルデータ否送信運転は、レベル計測装置１に設けられた操作部（図示せず）を操作することにより設定される。
【００５７】
判断ステップＳ７の処理において、異常用レベルデータ送信運転に設定されていないと判別したとき、ＣＰＵ３は、処理をステップＳ５に移す。一方、異常用レベルデータ送信運転に設定されていると判別したとき、異常用レベルデータを生成する（ステップＳ８）。例えば、ＣＰＵ３は、特定の値をアドレスとして、記憶部２３に予め記録されているデータを読み出して異常用レベルデータを生成する。つまり、ＣＰＵ３は、ルックアップテーブル方式を用いて異常用レベルデータを生成する。
【００５８】
本例において、異常用レベルデータは、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すデータとなっている。例えば、容器１００に収納された液体１０１のレベル値として最大１５０００ｍｍまで測定可能である場合に、異常用レベルデータが表すレベル値を９９９９９ｍｍとする。なお、アドレスとする特定の値は、異常用レベルデータが表すレベル値としてもよい。
【００５９】
次に、ＣＰＵ３は、処理の続行が可能であるか否を判別する（ステップＳ９）。ＣＰＵ３は、レベル値の計測動作が可能であれば、処理の続行が可能であると判別し、レベル値の計測動作が不可能であれば、処理の続行が可能ではない（不可能である）と判別する。レベル値の計測動作が可能か否かは、エラーの種類によって判断される。例えば、モータ１３の故障に係るエラーや、ホール素子９の故障に係るエラーが生じている場合は、レベル値の計測動作が不可能となり、処理の続行が可能ではないと判別する。
【００６０】
なお、モータ１３の故障に係るエラーは、ステップＳ２の自己判断処理において取得されるモータ駆動パルス値とエンコーダパルス値の差分によって検知することができる。つまり、指令パルス値であるモータ駆動パルス値とそのフィードバックであるエンコーダパルス値との間に、所定の範囲に設定された基準値を超えた誤差が生じると、ＣＰＵ３は、モータ１３が故障していると判断する。その場合、ＣＰＵ３は、ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別する。
【００６１】
判断ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能ではないと判別したとき、ＣＰＵ３は、レベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理を終了する。そして、ＣＰＵ３は、レベル値の計測動作を停止させる。
【００６２】
判断ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能であると判別したとき、又は、ステップＳ５の処理を終えると、ステップＳ５の処理で生成したレベルデータ又はステップＳ８の処理で生成した異常用レベルデータをデータ送信部４に出力する（ステップＳ１０）。
【００６３】
データ送信部４は、入力されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。外部装置は、レベルデータを受信すると、そのレベルデータを所定のソフトウェアで読み取り、レベル計測装置で測定された測定物のレベル値を得る。
【００６４】
外部装置は、異常用レベルデータを受信すると、その異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取り、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を得る。その結果、外部装置は、レベル計測装置１に異常（エラー）が発生したと判断することができる。
【００６５】
例えば、外部装置が異常用レベルデータに応じたレベル値を、ディスプレイなどの表示手段に表示させることにより、ユーザは、レベル計測装置１に異常（エラー）が発生したことを迅速に確認することができる。レベル計測装置１に異常が発生した場合は、レベル計測装置１の修理や、レベル計測装置１の交換などの処置が施される。
【００６６】
また、ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能ではないと判別したとき、外部装置には、レベルデータ及び異常用レベルデータのどちらのデータも送信されない。この場合、外部装置は、レベル計測装置１にエラーが生じた、或いはレベル計測装置１と外部装置間の通信経路に問題が生じたと判断することができる。
【００６７】
また、レベル計測装置１では、装置情報に異常値を設定した後に、異常用レベルデータ送信運転に設定されているか否かの判別を行う。そのため、レベル計測装置１が異常用レベルデータ送信運転に設定されていなくて、異常用レベルデータを生成しない場合であっても、装置情報に異常値が設定される。したがって、外部装置から装置情報の問い合わせがあれば、レベル計測装置１にエラーが発生していることを伝えることができる。
【００６８】
本例では、異常用レベルデータが容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すように設定した。しかしながら、本発明に係る異常用レベルデータとしては、例えば、異常用レベルデータが表すレベル値をマイナスの値に設定してもよい。
【００６９】
また、本例では、所定の異常用レベルデータを予め記憶部２３に記憶させる構成とし、異常用レベルデータが表すレベル値を予め設定しておく構成としたが、異常用レベルデータが表すレベル値を任意に設定可能な構成とすることもできる。この場合、異常用レベルデータが表すレベル値の設定は、レベル計測装置１に設けられた操作部（図示せず）によって行う。
【００７０】
また、本例では、ステップＳ９で処理の続行が可能であるか否を判別する構成としたが、本発明のレベル計測装置としては、レベル情報検出部２にエラーが発生した場合に、そのエラーの種類にかかわらずレベル値の計測動作を停止させる構成としてもよい。その場合、ＣＰＵ３は、生成した異常レベルデータをデータ送信部４に出力すると共に、レベル値の計測動作を停止させる。
【００７１】
［実施の形態の効果］
上述した実施の形態のレベル計測装置１では、レベル情報検出部２にエラーが発生していなければ、ＣＰＵ３が計測したレベル値に基づいてレベルデータを生成し、データ送信部４からパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。外部装置は、受信したレベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、容器１００内に収納された液体１０１のレベル値を得ることができる。
【００７２】
一方、レベル情報検出部２にエラーが発生していれば、ＣＰＵ３が異常用レベルデータを生成し、データ送信部４から外部装置に送信する。この異常用レベルデータは、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すデータである。外部装置は、受信した異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置１にエラーが発生したことを検知する。
【００７３】
したがって、レベル計測装置１によれば、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置に異常が発生したことを外部装置に伝えることができる。つまり、外部装置は、レベル値を表すデータを読み取るだけでレベル計測装置１にエラーが発生したことを迅速に検知することができる。
【００７４】
上述した実施の形態のレベル計測装置１は、異常用レベルデータを外部装置に送信するか否かの設定を行う操作部を備えている。そのため、異常用レベルデータを外部装置に送信するか否かをユーザが選択することができ、汎用性を向上させることができる。
【００７５】
上述した実施の形態のレベル計測装置１によれば、異常用レベルデータが表すレベル値を操作部（図示せず）により任意に設定可能な構成とすることもできる。これにより、異常用レベルデータが表すレベル値を、ユーザが自由に決定することができる。
【００７６】
［実施の形態の変形例］
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。前記実施の形態では、レベル計測装置としてディスプレーサ式のレベル計測装置を適用した例について説明したが、本発明のレベル計測装置としては、例えば、静電容量式、超音波式、レーザ式等のその他のレベル計測装置とすることもできる。
【００７７】
本実施の形態では、張力検出手段としてホール素子９を適用する構成としたが、磁気抵抗素子やサーチコイル等の磁電変換器を適用してもよい。また、本発明に係る張力検出手段としては、磁電変換器に限定されるものではなく、例えば、ワイヤドラム７に作用するトルクを検出するトルク検出器を適用することもできる。
【００７８】
また、本実施の形態では、１種類の異常用レベルデータを生成する構成としたが、レベル計測装置に発生するエラーの種類に応じて複数の異常用レベルデータを生成する構成とすることもできる。複数の異常用レベルデータを設けることにより、各異常用レベルデータが表すレベル値からエラーの種類を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図である。
【図２】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態に係るホール素子を用いて行われる測定ワイヤに作用する張力の変化の検知を説明する説明図である。
【図３】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態に係るレベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１…レベル計測装置、 ２…レベル情報検出部、 ３…ＣＰＵ（制御部）、 ４…データ送信部、 ５…ディスプレーサ、 ６…測定ワイヤ、 ７…ワイヤドラム、 ８…ドラム回転機構、 ９…ホール素子（張力検出手段）、 １０…エンコーダ、 １１…駆動軸、 １２…カップリングマグネット、 １２Ａ…ドラム側マグネット、 １２Ｂ…軸側マグネット、 １３…モータ、 １６…スリップリング、 ２１…制御回路、 ２２…モータ駆動回路、 ２３…記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面や境界面などのレベル（高さ）を計測するレベル計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液面の高さや液境界面の高さを計測するレベル計測装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この特許文献１に記載されたレベル計測装置は、ワイヤドラムと、このワイヤドラムに巻回された測定ワイヤと、測定ワイヤの先端に設けられたディスプレーサとを有している。
【０００３】
ディスプレーサは、計測対象である液体に部分的に浸されており、その液体によって浮力を受ける。ワイヤドラムは、ディスプレーサに作用する浮力の変化に応じて回転制御され、浮力が常に一定の値となるようにディスプレーサを上昇或いは下降させる。そして、ワイヤドラムの回転量に基づいて液面（液境界面）の高さが算出される。
【特許文献１】特開昭６３−１６２２６号公報
【０００４】
一般的なレベル計測装置は、計測した液面の高さ（レベル値）をレベルデータとしてパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。このレベルデータの送信は、例えば、デジタル信号やアナログ信号を用いて行われる。レベルデータを受信する外部装置は、通常、計測対象である液体が収納されたタンクから離れた場所に設置されており、複数のレベル計測装置から送信される各レベルデータを集中管理する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的なレベル計測装置では、レベルデータの他に、装置の状態を示すステータスデータ（装置情報）を外部装置に送信していた。そして、外部装置は、受信したステータスデータに基づいてレベル計測装置に不具合（エラー）が生じているか否かを判定していた。そのため、外部装置には、レベルデータを読み取るソフトウェアとは別に、ステータスデータを読み取るためのソフトウェアが必要になるという問題があった。
【０００６】
また、外部装置がステータスデータを読み取ってレベル計測装置の不具合を発見するため、その不具合を発見するまでに時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置に異常が発生したことを外部装置に伝えることができるレベル計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレベル計測装置は、容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出するレベル情報検出部と、レベル情報からレベル値を算出すると共に、レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、レベル値を表すレベルデータを生成し、エラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する制御部と、制御部により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータを外部装置に送信するデータ送信部と、を備えたことを最も主要な特徴とする。
【０００９】
本発明のレベル計測装置では、レベル情報検出部によって検出されたレベル情報から測定物のレベル値を算出する。このとき、レベル情報検出部にエラーが発生していなければ、算出したレベル値を表すレベルデータを生成し、外部装置に送信する。外部装置は、受信したレベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置で測定された測定物のレベル値を得ることができる。
【００１０】
一方、レベル情報検出部にエラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成し、外部装置に送信する。外部装置は、受信した異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置にエラー（異常）が発生したと判断することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレベル計測装置によれば、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置にエラーが発生したことを外部装置に伝えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のレベル計測装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［装置の構成例］
図１は、本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図である。このレベル計測装置１は、測定物である液体にディスプレーサを部分的に浸し、ディスプレーサが受ける浮力を一定に保つことで液面或いは液境界面の高さ（レベル）を計測する、いわゆるディスプレーサ式のレベル計測装置である。
【００１４】
レベル計測装置１は、レベル情報検出部２と、制御部の一具体例を示すＣＰＵ（Central Processing Unit）３と、データ送信部４を備えている。
レベル情報検出部２は、容器１００内に収納された液体１０１のレベル値を得るためのレベル情報を検出する。ＣＰＵ３は、レベル情報からレベル値を算出すると共に、液体１０１のレベル値を表すレベルデータや、容器１００内に収納された液体１０１から計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する。データ送信部４は、ＣＰＵ３により生成されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。
【００１５】
レベル情報検出部２は、液体１０１に部分的に浸されるディスプレーサ５と、このディスプレーサ５を吊り下げる測定ワイヤ６と、測定ワイヤ６が巻回されるワイヤドラム７と、ワイヤドラム７を回転させるドラム回転機構８と、測定ワイヤ６に作用する張力の変化を検出するホール素子９と、レベル情報としてワイヤドラム７の回転量を検出するエンコーダ１０とを有している。
【００１６】
レベル情報検出部２のディスプレーサ５は、例えば、ステンレス鋼によって略円柱状に形成されている。このディスプレーサ５の重量をＷとし、液体１０１に部分的に浸されたディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力をＣとすると、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦは、
ＷＦ＝Ｗ−Ｃ
となる。
【００１７】
また、ディスプレーサ５の底面から液面１０１ａまでの垂直距離（喫水）が所定の値であるとき、測定ワイヤ６に作用する張力がＦであったとする。ディスプレーサ５の喫水が所定の値よりも小さくなると、ディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力Ｃが小さくなり、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦが大きくなる。そのため、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆは、Ｆ＋ΔＦに変化する。
【００１８】
一方、ディスプレーサ５の喫水が所定の値よりも大きくなると、ディスプレーサ５が液体１０１から受ける浮力Ｃが大きくなり、ディスプレーサ５の見かけ重量ＷＦが小さくなる。そのため、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆは、Ｆ−ΔＦに変化する。
【００１９】
本実施の形態のレベル計測装置１では、測定ワイヤ６に作用する張力が一定（張力Ｆ）となるようにディスプレーサ５を上昇或いは下降させる。言い換えれば、ディスプレーサ５に作用する浮力Ｃが一定となるようにディスプレーサ５を上昇或いは下降させる。これにより、ディスプレーサ５は、液面１０１ａの上昇及び下降に追従して移動することになる。
【００２０】
ワイヤドラム７は、一方が閉じられた有底の円筒体からなっている。このワイヤドラム７の外周面には、螺旋状に形成された溝部が設けられており、この溝部に沿って測定ワイヤ６が巻回されている。測定ワイヤ６は、途中でワイヤドラム７の溝部を外れて垂直に垂れ下がり、ワイヤドラム７の回転量に応じて巻き取られたり繰り出されたりする。測定ワイヤ６が巻き取られると、ディスプレーサ５が上昇し、測定ワイヤ６が繰り出されると、ディスプレーサ５が下降する。
【００２１】
ドラム回転機構８は、駆動軸１１と、この駆動軸１１とワイヤドラム７を結合するカップリングマグネット１２と、動力発生源となるモータ１３と、このモータ１３の回転力を駆動軸１１に伝達するギア列１４と、を備えている。モータ１３は、後述するモータ駆動回路２２に電気的に接続されている。
【００２２】
ドラム回転機構８のカップリングマグネット１２は、ドラム側マグネット１２Ａと、このドラム側マグネット１２Ａの内側に配置される軸側マグネット１２Ｂからなっている。ドラム側マグネット１２Ａは、円筒体からなり、一方の端面がワイヤドラム７に固定されている。このドラム側マグネット１２Ａには、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶように着磁されている（図２Ａを参照）。
【００２３】
軸側マグネット１２Ｂは、一方が閉じられた有底の円筒体からなり、底部の中心に駆動軸１１が固定されている。この軸側マグネット１２Ｂは、ドラム側マグネット１２Ａの直径よりも小さい直径に設定されている。これにより、軸側マグネット１２Ｂの外周面は、ドラム側マグネット１２Ａの内周面に所定の間隔をあけて対向されている。
【００２４】
軸側マグネット１２Ｂとドラム側マグネット１２Ａとの間の間隙には、図示しない仕切り壁が設けられている。この仕切り壁により、レベル計測装置１には、ワイヤドラム７及びドラム側マグネット１２Ａなどが配置されるドラム室と、モータ１３、駆動軸１１、軸側マグネット１２Ｂ、ＣＰＵ３が実装される基板などが配置される電気室が形成されている。電気室には、この電気室内の温度を検出する温度センサ（図示せず）が取り付けられている。温度センサは、検出した電気室内の温度情報をＣＰＵ３に出力する。
【００２５】
軸側マグネット１２Ｂには、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶように着磁されている（図２Ａを参照）。軸側マグネット１２ＢのＮ極は、仕切り壁（図示せず）を挟んでドラム側マグネット１２ＡのＳ極と対向しており、軸側マグネット１２ＢのＳ極は、仕切り壁を挟んでドラム側マグネット１２ＡのＮ極と対向している。そのため、ドラム側マグネット１２Ａと軸側マグネット１２Ｂは、互いに引き合って一体的に動作（回転）する。つまり、モータ１３の駆動により駆動軸１１及び軸側マグネット１２Ｂが回転されると、軸側マグネット１２Ｂと一体的にドラム側マグネット１２Ａ及びワイヤドラム７が回転する。
【００２６】
軸側マグネット１２Ｂの外周面には、張力検知手段の一具体例を示すホール素子９が固定されている。このホール素子９は、軸側マグネット１２Ｂの隣り合う磁極の境界部に配置されている。
【００２７】
ここで、ホール素子９を用いて行われる測定ワイヤ６に作用する張力の変化の検知について図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明する。
【００２８】
図２Ａは、測定ワイヤ６に作用する張力Ｆに変化がないときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。図２Ｂは、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化したときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。図２Ｃは、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ−ΔＦに変化したときのカップリングマグネット１２の状態を示す断面図である。
【００２９】
ホール素子９は、入力端子と出力端子（図示せず）を有している。ホール素子９の入力端子に制御電流ＩＣを流し、ホール素子９の素子面に磁界Ｂを加えると、出力端子からホール電圧ＶＨが出力される。このホール電圧ＶＨは、磁界Ｂと制御電流ＩＣの積に比例する。したがって、制御電流ＩＣが一定であれば、ホール電圧ＶＨは磁界Ｂに比例する。
【００３０】
そこで、図２Ａに示すように、張力Ｆに変化がない状態（以下、「平衡状態」という）のときに出力されるホール電圧ＶＨを０ボルトに調整する。平衡状態では、軸側マグネット１２ＢのＮ極がドラム側マグネット１２ＡのＳ極と対向し、軸側マグネット１２ＢのＳ極がドラム側マグネット１２ＡのＮ極と対向しており、両マグネット１２Ａ，１２Ｂが静止している。
【００３１】
図２Ｂに示すように、液体１０１の液面１０１ａが下降し、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化すると、ワイヤドラム７に作用するトルクの大きさが変化し、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。つまり、張力の変化量（ΔＦ）に対応するトルクが矢印Ｒ１方向（測定ワイヤ６を繰り出す方向）に加わり、ワイヤドラム７及びこれに固定されたドラム側マグネット１２Ａが、矢印Ｒ１方向に回転変位する。
【００３２】
一方、駆動軸１１に固定された軸側マグネット１２Ｂは、駆動軸１１がモータ１３の回転力によって回転しない限り静止している。したがって、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ＋ΔＦに変化すると、ドラム側マグネット１２Ａは、軸側マグネット１２Ｂに対してα１で示すように僅かにずれる。
【００３３】
ドラム側マグネット１２Ａがα１で示すようにずれると、ホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化する。本例では、ドラム側マグネット１２Ａが矢印Ｒ１方向にずれた場合に、ホール電圧ＶＨが正電圧となる。つまり、本例では、ホール電圧ＶＨが正電圧であると、張力の変化量（ΔＦ）が張力Ｆに付加されたと判断し、その絶対値から張力の変化量（ΔＦ）の大きさを検知する。
【００３４】
図２Ｃに示すように、液体１０１の液面１０１ａが上昇し、測定ワイヤ６に作用する張力がＦ−ΔＦに変化した場合も、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。つまり、張力の変化量（ΔＦ）に対応するトルクが矢印Ｒ２方向（測定ワイヤ６を繰り出す方向）に加わり、ワイヤドラム７及びこれに固定されたドラム側マグネット１２Ａが、矢印Ｒ２方向に回転変位する。したがって、ドラム側マグネット１２Ａは、軸側マグネット１２Ｂに対してα２で示すように僅かにずれる。
【００３５】
ドラム側マグネット１２Ａがα２で示すようにずれると、ホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化し、ホール素子９から出力されるホール電圧ＶＨが負電圧となる。本例では、ホール電圧ＶＨが負電圧であると、張力の変化量（ΔＦ）が張力Ｆから減少したと判断し、その絶対値から張力の変化量（ΔＦ）の大きさを検知する。
【００３６】
図１に示すように、レベル情報検出部２には、駆動軸１１と一緒に回転するホール素子９とＣＰＵ３及び電源回路（図示せず）との間で電気信号や電源を伝送するためのスリップリング１６が設けられている。このスリップリング１６は、電極リングを備えた回転部と、この回転部に対向して配置され、接触ブラシを備えた固定部とを有し、電極リングと接触ブラシとの接触により回転部と固定部との間の通電が行われるようになっている。
【００３７】
スリップリング１６の回転部は、駆動軸１１に固定されている。この回転部の電極リングは、駆動軸１１の内部を通るリード線（図示せず）を介してホール素子９の入力端子及び出力端子と接続されている。一方、スリップリング１６の固定部は、上述した電気室に取り付けられている。この固定部の接触ブラシは、リード線（図示せず）を介して電源回路及びＣＰＵ３に接続されている。
【００３８】
エンコーダ１０は、駆動軸１１の軸側マグネット１２Ｂが固定される側と反対の端部に配置されている。このエンコーダ１０は、リード線（図示せず）によってＣＰＵ３と接続されている。エンコーダ１０は、駆動軸１１、つまり、ワイヤドラム７の回転量を検出し、その検出結果をディスプレーサ位置データとしてＣＰＵ３に出力する。このディスプレーサ位置データは、レベル情報の一具体例を示すものである。
【００３９】
ＣＰＵ３は、レベル計測装置１の動作を制御する制御回路２１の一部を構成する。この制御回路２１は、上述したＣＰＵ３及びデータ送信部４と、モータ駆動回路２２と、記憶部２３とを有している。
【００４０】
ＣＰＵ３には、モータ駆動回路２２と、記憶部２３と、データ送信部４と、スリップリング１６と、エンコーダ１０が電気的に接続されている。このＣＰＵ３は、スリップリング１６を介して供給されるホール素子９の出力（ホール電圧ＶＨ）に基づいて制御信号を生成し、モータ駆動回路２２に出力する。また、ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されるディスプレーサ位置データに基づいて液体１０１のレベル値を算出する。さらに、ＣＰＵ３は、エラーの発生を検知する診断機能を有しており、エラーが発生していなければレベルデータを生成し、エラーが発生していれば異常用レベルデータを生成する。
【００４１】
モータ駆動回路２２は、ＣＰＵ３から出力される制御信号を受けて、モータ１３の駆動を制御する。記憶部２３には、ＣＰＵ３が実行するプログラム（例えば、図３を参照）や、このプログラムを実行するときに参照するデータなどが記憶されている。データ送信部４は、ＣＰＵ３から出力されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。
【００４２】
［レベル値の計測］
次に、レベル計測装置１によって行われるレベル値の計測について図１及び図２を参照して説明する。
【００４３】
容器１００に収納された液体１０１の液面１０１ａの位置が変化すると、測定ワイヤ６に作用する張力が変化し、ワイヤドラム７が僅かに回転変位する。これにより、ワイヤドラム７に固定されたドラム側マグネット１２Ａが、軸側マグネット１２Ｂに対してワイヤドラム７の回転方向にずれる。
【００４４】
ドラム側マグネット１２Ａが軸側マグネット１２Ｂに対してずれると、軸側マグネット１２Ｂに固定されたホール素子９の素子面に作用する磁界Ｂが変化する。その結果、ホール素子９から出力されるホール電圧ＶＨが変化する。このホール電圧ＶＨの変化量は、測定ワイヤ６に作用する張力の変化量ΔＦに比例する。
【００４５】
ホール素子９から出力されたホール電圧ＶＨは、スリップリング１６を介してＣＰＵ３に伝送される。ＣＰＵ３は、供給されたホール電圧ＶＨに基づいて制御信号を生成し、モータ駆動回路２２に出力する。この制御信号は、測定ワイヤ６に作用する張力が、平衡状態であるとき（張力が変化する前）の張力Ｆとなるように、ドラム回転機構８を介してワイヤドラム７を回転させるための信号である。
【００４６】
モータ駆動回路２２は、入力された制御信号に基づいてモータ駆動信号を生成し、モータ１３に出力する。これにより、モータ１３が駆動してワイヤドラム７を回転させる。その結果、測定ワイヤ６に吊り下げられたディスプレーサ５が、液面１０１ａの変化（上昇や下降）に追従して移動し、測定ワイヤ６に作用する張力が張力Ｆとなる。
【００４７】
一方、エンコーダ１０は、駆動軸１１、つまり、ワイヤドラム７の回転量を検出し、その検出結果をディスプレーサ位置データとしてＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されたディスプレーサ位置データに基づいて液面１０１ａのレベル値を算出する。その結果、容器１００に収納された液体１０１のレベル値が計測される。
【００４８】
［レベルデータ及び異常用レベルデータの生成］
次に、ＣＰＵ３によって行われるレベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理について図３を参照して説明する。
図３は、レベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理を示すフローチャートである。
【００４９】
最初に、ＣＰＵ３は、エンコーダ１０から供給されたディスプレーサ位置データに基づいて液体１０１のレベル値を算出する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ３は、自己診断処理を行う（ステップＳ２）。この自己診断処理において、ＣＰＵ３は、装置の内部（電気室）の温度、電源電圧の値、ホール電圧ＶＨの値、モータ駆動パルス値、エンコーダパルス値などを取得し、記憶部２３に一時的に格納する。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３は、レベル情報検出部２にエラーが生じているか否かを判別する（ステップＳ３）。ＣＰＵ３は、ステップＳ２の処理で記憶部２３に格納された各データをチェックし、すべてのデータが正常な値であればレベル情報検出部２にエラーが生じていないと判別する。一方、ＣＰＵ３は、格納された複数のデータのなかに正常な値ではないものが含まれていると、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別する。
【００５１】
データが正常な値ではない場合としては、例えば、装置の内部（電気室）の温度が所定の値を超えている場合、電源電圧が所定の値よりも低い場合、ホール電圧ＶＨが所定の範囲を超えた場合などを挙げることができる。
【００５２】
判断ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていないと判別したとき、ＣＰＵ３は、装置情報に正常値を設定する（ステップＳ４）。ここで装置情報とは、パーソナルコンピュータなどの外部装置が読み取るレベル計測装置１の状態を表す情報であり、ステータスデータの一具体例を示すものである。装置情報は、パーソナルコンピュータなどの外部装置から問い合わせがあった場合に応答される。外部装置は、装置情報を読み取ることでレベル計測装置１の状態を監視することができる。
【００５３】
また、正常値とは、装置が正常であるということを示す値（フラグ）である。本例では、装置情報を８バイトのデータで表し、正常値を「００００００００」としている。そして、正常値を除くいくつかの値を異常値としている。異常値は、それぞれエラーの種類を示しており、例えば、「０００００００１」が装置の内部（電気室）の温度が所定の値を超えたときの温度エラーを示す。
【００５４】
装置情報に正常値を設定すると、ＣＰＵ３は、ステップＳ１の処理で算出したレベル値に基づいてレベルデータを生成し（ステップＳ５）、ステップＳ１０の処理に移行する。ＣＰＵ３は、レベル値をアドレスとして、記憶部２３に予め記録されているデータを読み出すことでレベルデータを生成する。つまり、ＣＰＵ３は、ルックアップテーブル方式を用いてレベルデータを生成する。
【００５５】
判断ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別したとき、ＣＰＵ３は、装置情報にエラーの種類に応じた異常値を設定する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ３は、レベル計測装置１が異常用レベルデータ送信運転に設定されているか否かを判別する（ステップＳ７）。
【００５６】
本例のレベル計測装置１では、異常用レベルデータ送信運転と、異常用レベルデータ否送信運転とを選択可能に構成されている。異常用レベルデータ送信運転は、レベル計測装置１（レベル情報検出部２）にエラーが発生すると、異常用レベルデータを外部装置に送信する運転である。異常用レベルデータ否送信運転は、レベル計測装置１（レベル情報検出部２）にエラーが発生しても異常用レベルデータを外部装置に送信しない運転である。異常用レベルデータ送信運転及び異常用レベルデータ否送信運転は、レベル計測装置１に設けられた操作部（図示せず）を操作することにより設定される。
【００５７】
判断ステップＳ７の処理において、異常用レベルデータ送信運転に設定されていないと判別したとき、ＣＰＵ３は、処理をステップＳ５に移す。一方、異常用レベルデータ送信運転に設定されていると判別したとき、異常用レベルデータを生成する（ステップＳ８）。例えば、ＣＰＵ３は、特定の値をアドレスとして、記憶部２３に予め記録されているデータを読み出して異常用レベルデータを生成する。つまり、ＣＰＵ３は、ルックアップテーブル方式を用いて異常用レベルデータを生成する。
【００５８】
本例において、異常用レベルデータは、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すデータとなっている。例えば、容器１００に収納された液体１０１のレベル値として最大１５０００ｍｍまで測定可能である場合に、異常用レベルデータが表すレベル値を９９９９９ｍｍとする。なお、アドレスとする特定の値は、異常用レベルデータが表すレベル値としてもよい。
【００５９】
次に、ＣＰＵ３は、処理の続行が可能であるか否を判別する（ステップＳ９）。ＣＰＵ３は、レベル値の計測動作が可能であれば、処理の続行が可能であると判別し、レベル値の計測動作が不可能であれば、処理の続行が可能ではない（不可能である）と判別する。レベル値の計測動作が可能か否かは、エラーの種類によって判断される。例えば、モータ１３の故障に係るエラーや、ホール素子９の故障に係るエラーが生じている場合は、レベル値の計測動作が不可能となり、処理の続行が可能ではないと判別する。
【００６０】
なお、モータ１３の故障に係るエラーは、ステップＳ２の自己判断処理において取得されるモータ駆動パルス値とエンコーダパルス値の差分によって検知することができる。つまり、指令パルス値であるモータ駆動パルス値とそのフィードバックであるエンコーダパルス値との間に、所定の範囲に設定された基準値を超えた誤差が生じると、ＣＰＵ３は、モータ１３が故障していると判断する。その場合、ＣＰＵ３は、ステップＳ３の処理において、レベル情報検出部２にエラーが生じていると判別する。
【００６１】
判断ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能ではないと判別したとき、ＣＰＵ３は、レベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理を終了する。そして、ＣＰＵ３は、レベル値の計測動作を停止させる。
【００６２】
判断ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能であると判別したとき、又は、ステップＳ５の処理を終えると、ステップＳ５の処理で生成したレベルデータ又はステップＳ８の処理で生成した異常用レベルデータをデータ送信部４に出力する（ステップＳ１０）。
【００６３】
データ送信部４は、入力されたレベルデータ及び異常用レベルデータをパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。外部装置は、レベルデータを受信すると、そのレベルデータを所定のソフトウェアで読み取り、レベル計測装置で測定された測定物のレベル値を得る。
【００６４】
外部装置は、異常用レベルデータを受信すると、その異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取り、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を得る。その結果、外部装置は、レベル計測装置１に異常（エラー）が発生したと判断することができる。
【００６５】
例えば、外部装置が異常用レベルデータに応じたレベル値を、ディスプレイなどの表示手段に表示させることにより、ユーザは、レベル計測装置１に異常（エラー）が発生したことを迅速に確認することができる。レベル計測装置１に異常が発生した場合は、レベル計測装置１の修理や、レベル計測装置１の交換などの処置が施される。
【００６６】
また、ステップＳ９の処理において、処理の続行が可能ではないと判別したとき、外部装置には、レベルデータ及び異常用レベルデータのどちらのデータも送信されない。この場合、外部装置は、レベル計測装置１にエラーが生じた、或いはレベル計測装置１と外部装置間の通信経路に問題が生じたと判断することができる。
【００６７】
また、レベル計測装置１では、装置情報に異常値を設定した後に、異常用レベルデータ送信運転に設定されているか否かの判別を行う。そのため、レベル計測装置１が異常用レベルデータ送信運転に設定されていなくて、異常用レベルデータを生成しない場合であっても、装置情報に異常値が設定される。したがって、外部装置から装置情報の問い合わせがあれば、レベル計測装置１にエラーが発生していることを伝えることができる。
【００６８】
本例では、異常用レベルデータが容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すように設定した。しかしながら、本発明に係る異常用レベルデータとしては、例えば、異常用レベルデータが表すレベル値をマイナスの値に設定してもよい。
【００６９】
また、本例では、所定の異常用レベルデータを予め記憶部２３に記憶させる構成とし、異常用レベルデータが表すレベル値を予め設定しておく構成としたが、異常用レベルデータが表すレベル値を任意に設定可能な構成とすることもできる。この場合、異常用レベルデータが表すレベル値の設定は、レベル計測装置１に設けられた操作部（図示せず）によって行う。
【００７０】
また、本例では、ステップＳ９で処理の続行が可能であるか否を判別する構成としたが、本発明のレベル計測装置としては、レベル情報検出部２にエラーが発生した場合に、そのエラーの種類にかかわらずレベル値の計測動作を停止させる構成としてもよい。その場合、ＣＰＵ３は、生成した異常レベルデータをデータ送信部４に出力すると共に、レベル値の計測動作を停止させる。
【００７１】
［実施の形態の効果］
上述した実施の形態のレベル計測装置１では、レベル情報検出部２にエラーが発生していなければ、ＣＰＵ３が計測したレベル値に基づいてレベルデータを生成し、データ送信部４からパーソナルコンピュータなどの外部装置に送信する。外部装置は、受信したレベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、容器１００内に収納された液体１０１のレベル値を得ることができる。
【００７２】
一方、レベル情報検出部２にエラーが発生していれば、ＣＰＵ３が異常用レベルデータを生成し、データ送信部４から外部装置に送信する。この異常用レベルデータは、容器１００内に収納された液体１０１から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値を表すデータである。外部装置は、受信した異常用レベルデータを所定のソフトウェアで読み取ることにより、レベル計測装置１にエラーが発生したことを検知する。
【００７３】
したがって、レベル計測装置１によれば、装置の状態を示す装置情報を外部装置に送信しなくても、装置に異常が発生したことを外部装置に伝えることができる。つまり、外部装置は、レベル値を表すデータを読み取るだけでレベル計測装置１にエラーが発生したことを迅速に検知することができる。
【００７４】
上述した実施の形態のレベル計測装置１は、異常用レベルデータを外部装置に送信するか否かの設定を行う操作部を備えている。そのため、異常用レベルデータを外部装置に送信するか否かをユーザが選択することができ、汎用性を向上させることができる。
【００７５】
上述した実施の形態のレベル計測装置１によれば、異常用レベルデータが表すレベル値を操作部（図示せず）により任意に設定可能な構成とすることもできる。これにより、異常用レベルデータが表すレベル値を、ユーザが自由に決定することができる。
【００７６】
［実施の形態の変形例］
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。前記実施の形態では、レベル計測装置としてディスプレーサ式のレベル計測装置を適用した例について説明したが、本発明のレベル計測装置としては、例えば、静電容量式、超音波式、レーザ式等のその他のレベル計測装置とすることもできる。
【００７７】
本実施の形態では、張力検出手段としてホール素子９を適用する構成としたが、磁気抵抗素子やサーチコイル等の磁電変換器を適用してもよい。また、本発明に係る張力検出手段としては、磁電変換器に限定されるものではなく、例えば、ワイヤドラム７に作用するトルクを検出するトルク検出器を適用することもできる。
【００７８】
また、本実施の形態では、１種類の異常用レベルデータを生成する構成としたが、レベル計測装置に発生するエラーの種類に応じて複数の異常用レベルデータを生成する構成とすることもできる。複数の異常用レベルデータを設けることにより、各異常用レベルデータが表すレベル値からエラーの種類を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図である。
【図２】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態に係るホール素子を用いて行われる測定ワイヤに作用する張力の変化の検知を説明する説明図である。
【図３】本発明のレベル計測装置の第１の実施の形態に係るレベルデータ及び異常用レベルデータの生成処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１…レベル計測装置、 ２…レベル情報検出部、 ３…ＣＰＵ（制御部）、 ４…データ送信部、 ５…ディスプレーサ、 ６…測定ワイヤ、 ７…ワイヤドラム、 ８…ドラム回転機構、 ９…ホール素子（張力検出手段）、 １０…エンコーダ、 １１…駆動軸、 １２…カップリングマグネット、 １２Ａ…ドラム側マグネット、 １２Ｂ…軸側マグネット、 １３…モータ、 １６…スリップリング、 ２１…制御回路、 ２２…モータ駆動回路、 ２３…記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出するレベル情報検出部と、
前記レベル情報から前記レベル値を算出すると共に、前記レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、前記レベル値を表すレベルデータを生成し、エラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する制御部と、
前記制御部により生成された前記レベルデータ及び前記異常用レベルデータを外部装置に送信するデータ送信部と、を備えた
ことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２】
前記異常用レベルデータが予め記憶された記憶部を備え、
前記制御部は、前記レベル情報検出部にエラーが発生している場合に、前記記憶部から前記異常用レベルデータを読み出す
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項３】
前記計測されることのないレベル値は、任意の値に設定可能であることを特徴とする請求項２記載のレベル計測装置。
【請求項４】
前記計測されることのないレベル値は、容器内に収納された測定物から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値である
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項５】
前記異常用レベルデータを前記外部装置に送信するか否かを設定する操作部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記レベル情報検出部に発生したエラーの検知に基づいて、装置の状態を示す装置情報を生成する
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項７】
前記レベル情報検出部は、前記測定物に部分的に浸されるディスプレーサと、前記ディスプレーサを吊り下げる測定ワイヤと、前記測定ワイヤが巻回されるワイヤドラムと、前記ワイヤドラムを回転させるドラム回転機構と、前記測定ワイヤに作用する張力の変化を検出する張力検出手段と、前記レベル情報として前記ワイヤドラムの回転量を検出するエンコーダと、を有し、
前記制御部は、前記張力検出手段を用いて検知した前記張力の変化に基づいて前記ドラム回転機構の駆動制御を行うと共に、前記ワイヤドラムの回転量に基づいて前記レベル値を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項１】
容器内に収納された測定物のレベル値を得るためのレベル情報を検出するレベル情報検出部と、
前記レベル情報から前記レベル値を算出すると共に、前記レベル情報検出部にエラーが発生したか否かを検知し、エラーが発生していなければ、前記レベル値を表すレベルデータを生成し、エラーが発生していれば、計測されることのないレベル値を表す異常用レベルデータを生成する制御部と、
前記制御部により生成された前記レベルデータ及び前記異常用レベルデータを外部装置に送信するデータ送信部と、を備えた
ことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２】
前記異常用レベルデータが予め記憶された記憶部を備え、
前記制御部は、前記レベル情報検出部にエラーが発生している場合に、前記記憶部から前記異常用レベルデータを読み出す
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項３】
前記計測されることのないレベル値は、任意の値に設定可能であることを特徴とする請求項２記載のレベル計測装置。
【請求項４】
前記計測されることのないレベル値は、容器内に収納された測定物から検出可能な最大のレベル値よりも大きいレベル値である
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項５】
前記異常用レベルデータを前記外部装置に送信するか否かを設定する操作部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記レベル情報検出部に発生したエラーの検知に基づいて、装置の状態を示す装置情報を生成する
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【請求項７】
前記レベル情報検出部は、前記測定物に部分的に浸されるディスプレーサと、前記ディスプレーサを吊り下げる測定ワイヤと、前記測定ワイヤが巻回されるワイヤドラムと、前記ワイヤドラムを回転させるドラム回転機構と、前記測定ワイヤに作用する張力の変化を検出する張力検出手段と、前記レベル情報として前記ワイヤドラムの回転量を検出するエンコーダと、を有し、
前記制御部は、前記張力検出手段を用いて検知した前記張力の変化に基づいて前記ドラム回転機構の駆動制御を行うと共に、前記ワイヤドラムの回転量に基づいて前記レベル値を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のレベル計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２９４１８１（Ｐ２００９−２９４１８１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５０７１７（Ｐ２００８−１５０７１７）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（３０８０１１９８２）エンドレスハウザー山梨株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（３０８０１１９８２）エンドレスハウザー山梨株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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