液面制御装置及び液面制御方法
【課題】より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる液面制御装置及び液面制御方法を提供する。
【解決手段】液が貯留される容器２０と、供給路１０と、払い出し路３０と、供給路１０及び払い出し路３０の流量を調節するコントロール弁１２及び払い出しポンプ３２と、容器２０の液面がＨ，Ｌに達しているかを検知するレベルスイッチ２０Ｈ，２０Ｌとを備える液面制御装置１において、制御部４０が、レベルスイッチ２０Ｈ，２０Ｌの検知結果から供給量と排出量との差であるΔＷを演算し、ΔＷが０に収束するように供給路１０及び払い出し路３０の流量を調節することにより、容器２０の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【解決手段】液が貯留される容器２０と、供給路１０と、払い出し路３０と、供給路１０及び払い出し路３０の流量を調節するコントロール弁１２及び払い出しポンプ３２と、容器２０の液面がＨ，Ｌに達しているかを検知するレベルスイッチ２０Ｈ，２０Ｌとを備える液面制御装置１において、制御部４０が、レベルスイッチ２０Ｈ，２０Ｌの検知結果から供給量と排出量との差であるΔＷを演算し、ΔＷが０に収束するように供給路１０及び払い出し路３０の流量を調節することにより、容器２０の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面制御装置及び液面制御方法に関し、特に、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する液面制御装置及び液面制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器の内部に貯留された液の液面の高さ（液位）を制御する技術が提案されている。工業的用途において、容器内に貯留される液には、例えば温度や組成により粘度や比重が変化する中・高粘度流体等の容器内で液の高さを測定することが困難な液がある。このような液を連続的又は半連続的に容器内に供給し、且つ容器内に貯留された液を排出して、容器の液面を制御する場合がある。このような場合には、差圧式液面計やフロート式液面計を用いて連続的に液の供給や排出をすると、液面の検出精度が低いため、容器の液面が高くなり過ぎて液がオーバーフローしたり、液面が低くなり過ぎて液切れを起こしたりする懸念がある。
【０００３】
確実に液位を検知する目的で、容器の水位の上限及び下限にレベルスイッチを設置し、例えば、上限で払い出しを開始し、下限で払い出しを停止するようなバッチ供給または抜き出しによる方法がある。しかし、この方法では、上下限でのＯＮ・ＯＦＦ操作となり、ポンプやコントロール弁の作動頻度が高く、装置の故障の原因にもなり、液面の変動も大きく不満足である。
【０００４】
これらの問題点の改善を目的とした液面制御方法として、例えば特許文献１に記載の方法がある。この方法は、容器内の液面が所定の範囲に収まるように制御する方法であって、単に供給ポンプをＯＮ・ＯＦＦするだけではなく、ポンプの回転数制御を行なうことで、ポンプのＯＮ・ＯＦＦ回数を低減し、液面の乱れを抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９９７９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、ポンプの回転数制御は、液面検出手段が所定時間毎に出力するＯＮ・ＯＦＦ信号により形成されたＯＮ＝１、ＯＦＦ＝０の数値列の移動平均値に対応した回転数を求め、当該回転数でポンプを制御する方法であり、ポンプを最適な回転数で連続運転させるものではない。つまり、液面が急激に変化した場合でも、一定時間内で取得されるスイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態は１つで変わらないため、液面の変化量の大小をポンプの供給量及び排出量が適切に反映しない。一方、液の供給量と排出量とが釣り合い、一定の液位を維持していても、レベルスイッチのＯＮまたはＯＦＦの一方が継続すると、無駄な調整を行なうこととなる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる液面制御装置及び液面制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、内部に液が貯留される容器と、容器に前記液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチと、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算する演算手段と、演算手段で演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する制御手段とを備えた液面制御装置である。
【０００９】
この構成によれば、内部に液が貯留される容器と、容器に液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備える液面制御装置において、演算手段が、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算し、制御手段が、演算手段で演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【００１０】
この場合、容器の内部に貯留された液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算手段は、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果と、第３のレベルスイッチの検知結果と、第４のレベルスイッチの検知結果とからΔＷを演算することが好適である。
【００１１】
この構成によれば、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算手段は、第１〜第４のレベルスイッチの検知結果からΔＷを演算するため、さらに精度の高い液面制御が可能となる。
【００１２】
また、演算手段は、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御手段は、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにすることが好適である。
【００１３】
この構成によれば、演算手段は、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御手段は、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００１４】
また、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００１５】
この構成によれば、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。このため、容器のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００１６】
また、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００１７】
この構成によれば、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。これにより、容器内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００１８】
また、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御手段は、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御することが好適である。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【００１９】
この構成によれば、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御手段は、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒにポンプを制御する。
【００２０】
すなわち、（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）とする。これにより、液面が上昇して第１の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２１】
また、（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）とする。これにより、液面が下降して第２の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２２】
また、（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）とする。これにより、液面が上昇して第３の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量を最大値にさせる。このため、容器のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００２３】
また、（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）とする。これにより、液面が下降して第４の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量を最小値にさせる。このため、容器内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００２４】
また、（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）とする。これにより、これにより、最高回転数により液面が下降して第３の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２５】
また、（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）とする。これにより、これにより、最低回転数により液面が上昇して第４の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２６】
また、容器の内部に貯留される液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとできる。
【００２７】
本発明は、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができるため、粘性が１００ｃＰ以上である粘性が高い液に対して効力を発揮する。
【００２８】
また、レベルスイッチが静電容量計であることが好適である。
【００２９】
この構成によれば、レベルスイッチが静電容量計であるため、高粘性の液の液面を検出するときに有利である。
【００３０】
レベルスイッチがガスパージ式の温度計であることが好適である。
【００３１】
この構成によれば、レベルスイッチがガスパージ式の温度計であるため、高粘性及び高温の液の液面を検出するときに有利である。
【００３２】
また、本発明は、内部に液が貯留される容器と、容器に前記液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備えた装置において、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する液面制御方法であって、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算する演算ステップと、演算ステップで演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する制御ステップとを含む液面制御方法である。
【００３３】
この場合、装置は、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算ステップでは、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果と、第３のレベルスイッチの検知結果と、第４のレベルスイッチの検知結果とからΔＷを演算することが好適である。
【００３４】
また、演算ステップでは、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御ステップでは、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにすることが好適である。
【００３５】
また、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御ステップでは、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００３６】
また、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段では、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００３７】
また、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御ステップでは、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御することが好適である。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【００３８】
また、容器の内部に貯留される液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとできる。
【００３９】
また、レベルスイッチは静電容量計であることが好適である。
【００４０】
また、レベルスイッチはガスパージ式の温度計であることが好適である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の液面制御装置及び液面制御方法によれば、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る液面制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液面制御装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る液面制御装置の払い出しポンプの回転数を制御する動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】払い出しポンプの回転数と液面の高さとの変化の一例を示すグラフ図である。
【図５】払い出しポンプの回転数と液面の高さとの変化の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法を説明する。
【００４４】
本実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法は、例えば、レゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールを容器内に連続的又は半連続的に供給しつつ容器外に排出して、タールを容器内に所定の液位で貯留させることにより、容器内を大気圧より低い圧力状態に保ち、製造工程上流から供給されるタールが容器をオーバーフローして他の工程や外部に流出することを防ぐ装置である。本実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法は、これ以外にも、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御するために適用することができる。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態の液面制御装置１は、供給路１０、コントロール弁１２、容器２０、レベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬ、払い出し路３０、払い出しポンプ３２及び制御部４０を備えている。
【００４６】
供給路１０は、レゾルシノールの製造工程において生じた１００ｃＰ以上の高粘性のタールを連続的又は半連続的に容器２０内に供給する経路である。供給路１０には、供給路１０内を流れるタールの流量を調節するためのコントロール弁１２が設けられている。
【００４７】
容器２０は、レゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールが貯留される。容器２０には、上部から液位の高い順に４つのレベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬが、容器２０の高さの異なる箇所ＨＨ，Ｈ，Ｌ，ＬＬにそれぞれ設けられている。レベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬは、容器２０内に貯留されたタールの液位が当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さまで到達しているか否かに応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。レベルスイッチ２０ＨＨ等は、当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さに容器２０内の液の液位が到達しているときはＯＮの信号を出力し、当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さに容器２０内の液の液位が到達していないときはＯＦＦの信号を出力する。レベルスイッチ２０ＨＨ等には、例えば、静電容量計や、ガスパージ式の温度計が適用される。
【００４８】
払い出し路３０は、容器２０内に貯留されたタールを連続的又は半連続的に容器２０から排出するための経路である。払い出し路３０には、払い出し路３０を流れるタールの流量を調節するための払い出しポンプが設けられている。
【００４９】
制御部４０は、後述するような方法により、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬからのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２の動作を制御することにより、容器２０内に貯留されるタールの液位を制御するためのものである。
【００５０】
以下、本実施形態の液面制御装置１の動作について説明する。本実施形態の液面制御装置１では、４点のレベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔から、液の最適供給量または最適払い出し量を逐次算出し、供給量と払い出し量との差ΔＷが０に収束するように、供給量又は払い出し量を制御する。
【００５１】
まず、本実施形態の液面制御装置１の動作の概要について説明する。図２に示すように、液面制御装置１の制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦ信号を受信する（Ｓ１１）。
【００５２】
制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬの中で最も近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士について、液位が上昇して一方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＦＦからＯＮになってから他方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＦＦからＯＮになるまでの時間間隔、又は液位が下降して一方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＮからＯＦＦになってから他方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＮからＯＦＦになるまでの時間間隔Ｔを計測する（Ｓ１２）。
【００５３】
制御部４０は、計測した時間間隔Ｔと、容器２０内において最も近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の間に保有される液の容量Ｖとから、供給量と払い出し量との差ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算する（Ｓ１３）。
【００５４】
制御部４０は、演算したΔＷに応じて、ΔＷが０に収束するように、供給路１０のコントロール弁１２の開度や、払い出し路３０の払い出しポンプ３２の回転数を算出し、コントロール弁１２や払い出しポンプ３２を制御する（Ｓ１４）。
【００５５】
以下、本実施形態の液面制御装置１の動作の詳細について説明する。なお、以下の説明では、払い出し路３０の払い出しポンプ３２の動作のみにより、液面制御が行なわれ、コントロール弁１２の開度は一定にされるものとする。また、以下の説明では、払い出しポンプ３２の現在の回転数をＲ＊、予め設定された払い出しポンプ３２の最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された払い出しポンプ３２の最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、払い出しポンプ３２の１回転当りの液の排出量をωとする。
【００５６】
図３に示すように、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、ＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸである場合は（Ｓ２１）、液面制御装置１の制御部４０はレベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦ信号から、容器２０内に貯留される液の液位の上昇、下降及びその高さを判定する（Ｓ２２）。
【００５７】
容器２０内に貯留される液の液位が上昇し、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチＨＨがＯＦＦからＯＮになるまでは（レベルスイッチ２０Ｈ−レベルスイッチ２０ＨＨ間）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（１）により算出する。
Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＞０） …（１）
【００５８】
容器２０内に貯留される液の液位が下降し、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチＬＬがＯＮからＯＦＦになるまでは（レベルスイッチ２０Ｌ−レベルスイッチ２０ＨＨ間）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（２）により算出する。
Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＜０） …（２）
【００５９】
容器２０内に貯留される液の液位が上昇し、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになったとき、あるいはレベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになってから所定時間が経過したときは（レベルスイッチ２０ＨＨ超え）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（３）により算出する。
Ｒ＝ＲＭＡＸ …（３）
【００６０】
容器２０内に貯留される液の液位が下降し、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになったとき、あるいはレベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになってから所定時間が経過したときは（レベルスイッチ２０ＬＬ超え）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（４）により算出する。
Ｒ＝ＲＭＩＮ …（４）
【００６１】
払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＡＸである場合であって（Ｓ２１）、容器２０内に貯留される液の液位が下降してレベルスイッチ２０ＨＨがＯＮからＯＦＦとなり、液位がレベルスイッチ２０Ｈ−レベルスイッチ２０ＨＨ間にあるときは（Ｓ２７）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（５）により算出する（Ｓ２８）。ただし、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＡＸである場合であって（Ｓ２１）、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＮのままで、容器２０内に貯留される液の液位がレベルスイッチ２０ＨＨよりも高いときは、制御部４０は、Ｒ＝ＲＭＡＸとする
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＜０） …（５）
【００６２】
払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＩＮである場合であって（Ｓ２１）、容器２０内に貯留される液の液位が上昇してレベルスイッチ２０ＬＬがＯＦＦからＯＮとなり、液位がレベルスイッチ２０ＬＬ−レベルスイッチ２０Ｌ間にあるときは（Ｓ２９）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（６）により算出する（Ｓ３０）。ただし、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＩＮである場合であって（Ｓ２１）、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＦＦのままで、容器２０内に貯留される液の液位がレベルスイッチ２０ＬＬよりも高いときは、制御部４０は、Ｒ＝ＲＭＩＮとする
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＞０） …（６）
【００６３】
（実験例１）
図４に、本実施形態の液面制御装置１を動作させた際の払い出しポンプ３２の回転数と液面の高さとの関係について示す。この例では、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになったときは、制御部４０は、払い出しポンプ３２の回転数ＲをＲ＝ＲＭＡＸとし、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになったときは、Ｒ＝ＲＭＩＮとした。
【００６４】
また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＬがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになるときの払い出しポンプ３２の回転数ＲＬを下式（７）により算出した。また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになるときの払い出しポンプ３２の回転数ＲＨを下式（８）により算出した。ただし、ＴＨＬは、レベルスイッチ２０ＨがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになるまでの時間間隔であり、ＴＬＨは、レベルスイッチ２０ＬがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになるまでの時間間隔である。
ＲＬ＝ＲＭＡＸ−２（Ｖ／ωＴＨＬ） …（７）
ＲＨ＝ＲＬ＋２（Ｖ／ωＴＬＨ） …（８）
【００６５】
図４に示すように、液位はレベルスイッチ２０ＨＨとレベルスイッチ２０ＬＬとの間に保たれていることが判る。
【００６６】
（実験例２）
図５に、本実施形態の液面制御装置１を動作させた際の払い出しポンプ３２の回転数と液面の高さとの関係について示す。この例では、制御部４０は、レベルスイッチ２０Ｌからレベルスイッチ２０Ｈに到る区間、レベルスイッチ２０Ｈからレベルスイッチ２０ＨＨに到る区間、レベルスイッチ２０Ｈからレベルスイッチ２０Ｌに到る区間、及びレベルスイッチ２０Ｌからレベルスイッチ２０ＬＬに到る区間について、払い出しポンプ３２の回転数Ｒを上式（１）〜（６）に基づいて制御した。制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになってから１０分間が経過したときは、払い出しポンプ３２の目標回転数ＲをＲ＝ＲＭＡＸ＝４００ｒｐｍとした。また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになってから１０分間が経過したときは、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数ＲをＲ＝ＲＭＩＮ＝６０ｒｐｍとした。
【００６７】
図５に示すように、液位は、レベルスイッチ２０ＨＨとレベルスイッチ２０ＬＬの各区間で滑らかに制御されていることが判る。
【００６８】
本実施形態では、内部に液が貯留される容器２０と、容器２０に液を供給する供給路１０と、容器２０の内部に貯留された液を排出する払い出し路３０と、供給路１０及び払い出し路を通過する液の流量を調節するコントロール弁１２及び払い出しポンプ３２と、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０Ｈと、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０Ｌとを備える液面制御装置１において、制御部４０が、レベルスイッチ２０Ｈの検知結果と、レベルスイッチ２０Ｌの検知結果とから、供給路１０により容器に供給される液の供給量と払い出し路３０により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算し、演算されたΔＷが０に収束するように、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に供給路１０及び払い出し路３０を通過する液の流量を調節させることにより、容器２０の内部に貯留された液の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０ＨＨと、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０ＬＬとをさらに備え、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬの検知結果からΔＷを演算するため、さらに精度の高い液面制御が可能となる。
【００７０】
制御部４０は、液の液面が近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器２０の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に供給路１０及び払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨが、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達していることを検知したときは、制御部４０は、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に、供給路１０を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び払い出し路３０を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。このため、容器２０のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＬＬが、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達していないことを検知したときは、制御部４０は、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に、供給路１０を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び払い出し路３０を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。これにより、容器２０内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、レベルスイッチ２０Ｈが容器２０の内部に貯留された液の液面がＨに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω…（１）とする。これにより、液面が上昇してＨに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７４】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０Ｌが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω…（２）とする。これにより、液面が下降してＬに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７５】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＡＸ…（３）とする。これにより、液面が上昇してＨＨに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量を最大値にさせる。このため、容器２０のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０ＬＬが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達しなくなったことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＩＮ…（４）とする。これにより、液面が下降してＬＬに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量を最小値にさせる。このため、容器２０内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲ＊＝ＲＭＡＸで、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０ＨＨが容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω…（５）とする。これにより、これにより、最高回転数により液面が下降してＨＨに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７８】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲ＊＝ＲＭＩＮで、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、レベルスイッチ２０ＬＬが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω…（６）とする。これにより、これにより、最低回転数により液面が上昇してＬＬに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７９】
また、本実施形態では、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができるため、粘性が１００ｃＰ以上である粘性が高い液に対して効力を発揮する。
【００８０】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬが静電容量計であるため、高粘性の液の液面を検出するときに有利である。あるいは本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬがガスパージ式の温度計であるため、高粘性及び高温の液の液面を検出するときに有利である。
【００８１】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記例では、液面制御装置１をレゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールを容器２０内に貯留させる態様について主に説明したが、本発明はこれに限定されることが無く、容器内に液を貯留させつつ液面の液位を制御するあらゆる態様に適用が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…液面制御装置、１０…供給路、１２…コントロール弁、２０…容器、２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬ…レベルスイッチ、３０…払い出し路、３２…払い出しポンプ、４０…制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面制御装置及び液面制御方法に関し、特に、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する液面制御装置及び液面制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器の内部に貯留された液の液面の高さ（液位）を制御する技術が提案されている。工業的用途において、容器内に貯留される液には、例えば温度や組成により粘度や比重が変化する中・高粘度流体等の容器内で液の高さを測定することが困難な液がある。このような液を連続的又は半連続的に容器内に供給し、且つ容器内に貯留された液を排出して、容器の液面を制御する場合がある。このような場合には、差圧式液面計やフロート式液面計を用いて連続的に液の供給や排出をすると、液面の検出精度が低いため、容器の液面が高くなり過ぎて液がオーバーフローしたり、液面が低くなり過ぎて液切れを起こしたりする懸念がある。
【０００３】
確実に液位を検知する目的で、容器の水位の上限及び下限にレベルスイッチを設置し、例えば、上限で払い出しを開始し、下限で払い出しを停止するようなバッチ供給または抜き出しによる方法がある。しかし、この方法では、上下限でのＯＮ・ＯＦＦ操作となり、ポンプやコントロール弁の作動頻度が高く、装置の故障の原因にもなり、液面の変動も大きく不満足である。
【０００４】
これらの問題点の改善を目的とした液面制御方法として、例えば特許文献１に記載の方法がある。この方法は、容器内の液面が所定の範囲に収まるように制御する方法であって、単に供給ポンプをＯＮ・ＯＦＦするだけではなく、ポンプの回転数制御を行なうことで、ポンプのＯＮ・ＯＦＦ回数を低減し、液面の乱れを抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９９７９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、ポンプの回転数制御は、液面検出手段が所定時間毎に出力するＯＮ・ＯＦＦ信号により形成されたＯＮ＝１、ＯＦＦ＝０の数値列の移動平均値に対応した回転数を求め、当該回転数でポンプを制御する方法であり、ポンプを最適な回転数で連続運転させるものではない。つまり、液面が急激に変化した場合でも、一定時間内で取得されるスイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態は１つで変わらないため、液面の変化量の大小をポンプの供給量及び排出量が適切に反映しない。一方、液の供給量と排出量とが釣り合い、一定の液位を維持していても、レベルスイッチのＯＮまたはＯＦＦの一方が継続すると、無駄な調整を行なうこととなる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる液面制御装置及び液面制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、内部に液が貯留される容器と、容器に前記液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチと、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算する演算手段と、演算手段で演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する制御手段とを備えた液面制御装置である。
【０００９】
この構成によれば、内部に液が貯留される容器と、容器に液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備える液面制御装置において、演算手段が、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算し、制御手段が、演算手段で演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【００１０】
この場合、容器の内部に貯留された液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算手段は、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果と、第３のレベルスイッチの検知結果と、第４のレベルスイッチの検知結果とからΔＷを演算することが好適である。
【００１１】
この構成によれば、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算手段は、第１〜第４のレベルスイッチの検知結果からΔＷを演算するため、さらに精度の高い液面制御が可能となる。
【００１２】
また、演算手段は、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御手段は、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにすることが好適である。
【００１３】
この構成によれば、演算手段は、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御手段は、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００１４】
また、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００１５】
この構成によれば、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。このため、容器のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００１６】
また、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００１７】
この構成によれば、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段は、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。これにより、容器内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００１８】
また、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御手段は、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御することが好適である。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【００１９】
この構成によれば、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御手段は、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒにポンプを制御する。
【００２０】
すなわち、（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）とする。これにより、液面が上昇して第１の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２１】
また、（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）とする。これにより、液面が下降して第２の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２２】
また、（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）とする。これにより、液面が上昇して第３の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量を最大値にさせる。このため、容器のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００２３】
また、（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）とする。これにより、液面が下降して第４の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量を最小値にさせる。このため、容器内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００２４】
また、（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）とする。これにより、これにより、最高回転数により液面が下降して第３の高さに達しなくなったときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２５】
また、（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）とする。これにより、これにより、最低回転数により液面が上昇して第４の高さに達したときに、制御手段は、排出路を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００２６】
また、容器の内部に貯留される液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとできる。
【００２７】
本発明は、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができるため、粘性が１００ｃＰ以上である粘性が高い液に対して効力を発揮する。
【００２８】
また、レベルスイッチが静電容量計であることが好適である。
【００２９】
この構成によれば、レベルスイッチが静電容量計であるため、高粘性の液の液面を検出するときに有利である。
【００３０】
レベルスイッチがガスパージ式の温度計であることが好適である。
【００３１】
この構成によれば、レベルスイッチがガスパージ式の温度計であるため、高粘性及び高温の液の液面を検出するときに有利である。
【００３２】
また、本発明は、内部に液が貯留される容器と、容器に前記液を供給する供給路と、容器の内部に貯留された液を排出する排出路と、供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節する流量調節機構と、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備えた装置において、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する液面制御方法であって、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果とから、供給路により容器に供給される液の供給量と排出路により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算する演算ステップと、演算ステップで演算されたΔＷが０に収束するように、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量を調節させることにより、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御する制御ステップとを含む液面制御方法である。
【００３３】
この場合、装置は、容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、演算ステップでは、第１のレベルスイッチの検知結果と、第２のレベルスイッチの検知結果と、第３のレベルスイッチの検知結果と、第４のレベルスイッチの検知結果とからΔＷを演算することが好適である。
【００３４】
また、演算ステップでは、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、制御ステップでは、流量調節機構に供給路及び排出路の少なくともいずれかを通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにすることが好適である。
【００３５】
また、第３のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達していることを検知したときは、制御ステップでは、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００３６】
また、第４のレベルスイッチが、容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達していないことを検知したときは、制御手段では、流量調節機構に、供給路を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び排出路を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なうことが好適である。
【００３７】
また、流量調節機構は排出路に設けられたポンプであり、制御ステップでは、ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定されたポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定されたポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、ポンプの１回転当りの液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御することが好適である。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第１のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第２のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が下降することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第４のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第４の高さに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【００３８】
また、容器の内部に貯留される液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとできる。
【００３９】
また、レベルスイッチは静電容量計であることが好適である。
【００４０】
また、レベルスイッチはガスパージ式の温度計であることが好適である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の液面制御装置及び液面制御方法によれば、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る液面制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液面制御装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る液面制御装置の払い出しポンプの回転数を制御する動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】払い出しポンプの回転数と液面の高さとの変化の一例を示すグラフ図である。
【図５】払い出しポンプの回転数と液面の高さとの変化の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法を説明する。
【００４４】
本実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法は、例えば、レゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールを容器内に連続的又は半連続的に供給しつつ容器外に排出して、タールを容器内に所定の液位で貯留させることにより、容器内を大気圧より低い圧力状態に保ち、製造工程上流から供給されるタールが容器をオーバーフローして他の工程や外部に流出することを防ぐ装置である。本実施形態に係る液面制御装置及び液面制御方法は、これ以外にも、容器の内部に貯留された液の液面の高さを制御するために適用することができる。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態の液面制御装置１は、供給路１０、コントロール弁１２、容器２０、レベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬ、払い出し路３０、払い出しポンプ３２及び制御部４０を備えている。
【００４６】
供給路１０は、レゾルシノールの製造工程において生じた１００ｃＰ以上の高粘性のタールを連続的又は半連続的に容器２０内に供給する経路である。供給路１０には、供給路１０内を流れるタールの流量を調節するためのコントロール弁１２が設けられている。
【００４７】
容器２０は、レゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールが貯留される。容器２０には、上部から液位の高い順に４つのレベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬが、容器２０の高さの異なる箇所ＨＨ，Ｈ，Ｌ，ＬＬにそれぞれ設けられている。レベルスイッチ２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬは、容器２０内に貯留されたタールの液位が当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さまで到達しているか否かに応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。レベルスイッチ２０ＨＨ等は、当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さに容器２０内の液の液位が到達しているときはＯＮの信号を出力し、当該レベルスイッチ２０ＨＨ等の高さに容器２０内の液の液位が到達していないときはＯＦＦの信号を出力する。レベルスイッチ２０ＨＨ等には、例えば、静電容量計や、ガスパージ式の温度計が適用される。
【００４８】
払い出し路３０は、容器２０内に貯留されたタールを連続的又は半連続的に容器２０から排出するための経路である。払い出し路３０には、払い出し路３０を流れるタールの流量を調節するための払い出しポンプが設けられている。
【００４９】
制御部４０は、後述するような方法により、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬからのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２の動作を制御することにより、容器２０内に貯留されるタールの液位を制御するためのものである。
【００５０】
以下、本実施形態の液面制御装置１の動作について説明する。本実施形態の液面制御装置１では、４点のレベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦの時間間隔から、液の最適供給量または最適払い出し量を逐次算出し、供給量と払い出し量との差ΔＷが０に収束するように、供給量又は払い出し量を制御する。
【００５１】
まず、本実施形態の液面制御装置１の動作の概要について説明する。図２に示すように、液面制御装置１の制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦ信号を受信する（Ｓ１１）。
【００５２】
制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬの中で最も近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士について、液位が上昇して一方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＦＦからＯＮになってから他方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＦＦからＯＮになるまでの時間間隔、又は液位が下降して一方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＮからＯＦＦになってから他方のレベルスイッチ２０ＨＨ等がＯＮからＯＦＦになるまでの時間間隔Ｔを計測する（Ｓ１２）。
【００５３】
制御部４０は、計測した時間間隔Ｔと、容器２０内において最も近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の間に保有される液の容量Ｖとから、供給量と払い出し量との差ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算する（Ｓ１３）。
【００５４】
制御部４０は、演算したΔＷに応じて、ΔＷが０に収束するように、供給路１０のコントロール弁１２の開度や、払い出し路３０の払い出しポンプ３２の回転数を算出し、コントロール弁１２や払い出しポンプ３２を制御する（Ｓ１４）。
【００５５】
以下、本実施形態の液面制御装置１の動作の詳細について説明する。なお、以下の説明では、払い出し路３０の払い出しポンプ３２の動作のみにより、液面制御が行なわれ、コントロール弁１２の開度は一定にされるものとする。また、以下の説明では、払い出しポンプ３２の現在の回転数をＲ＊、予め設定された払い出しポンプ３２の最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された払い出しポンプ３２の最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、払い出しポンプ３２の１回転当りの液の排出量をωとする。
【００５６】
図３に示すように、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、ＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸである場合は（Ｓ２１）、液面制御装置１の制御部４０はレベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬのＯＮ／ＯＦＦ信号から、容器２０内に貯留される液の液位の上昇、下降及びその高さを判定する（Ｓ２２）。
【００５７】
容器２０内に貯留される液の液位が上昇し、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチＨＨがＯＦＦからＯＮになるまでは（レベルスイッチ２０Ｈ−レベルスイッチ２０ＨＨ間）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（１）により算出する。
Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＞０） …（１）
【００５８】
容器２０内に貯留される液の液位が下降し、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチＬＬがＯＮからＯＦＦになるまでは（レベルスイッチ２０Ｌ−レベルスイッチ２０ＨＨ間）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（２）により算出する。
Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＜０） …（２）
【００５９】
容器２０内に貯留される液の液位が上昇し、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになったとき、あるいはレベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになってから所定時間が経過したときは（レベルスイッチ２０ＨＨ超え）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（３）により算出する。
Ｒ＝ＲＭＡＸ …（３）
【００６０】
容器２０内に貯留される液の液位が下降し、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになったとき、あるいはレベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになってから所定時間が経過したときは（レベルスイッチ２０ＬＬ超え）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（４）により算出する。
Ｒ＝ＲＭＩＮ …（４）
【００６１】
払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＡＸである場合であって（Ｓ２１）、容器２０内に貯留される液の液位が下降してレベルスイッチ２０ＨＨがＯＮからＯＦＦとなり、液位がレベルスイッチ２０Ｈ−レベルスイッチ２０ＨＨ間にあるときは（Ｓ２７）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（５）により算出する（Ｓ２８）。ただし、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＡＸである場合であって（Ｓ２１）、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＮのままで、容器２０内に貯留される液の液位がレベルスイッチ２０ＨＨよりも高いときは、制御部４０は、Ｒ＝ＲＭＡＸとする
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＜０） …（５）
【００６２】
払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＩＮである場合であって（Ｓ２１）、容器２０内に貯留される液の液位が上昇してレベルスイッチ２０ＬＬがＯＦＦからＯＮとなり、液位がレベルスイッチ２０ＬＬ−レベルスイッチ２０Ｌ間にあるときは（Ｓ２９）、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数Ｒを下式（６）により算出する（Ｓ３０）。ただし、払い出しポンプ３２の現在の回転数Ｒ＊が、Ｒ＊＝ＲＭＩＮである場合であって（Ｓ２１）、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＦＦのままで、容器２０内に貯留される液の液位がレベルスイッチ２０ＬＬよりも高いときは、制御部４０は、Ｒ＝ＲＭＩＮとする
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （ただしΔＷ＞０） …（６）
【００６３】
（実験例１）
図４に、本実施形態の液面制御装置１を動作させた際の払い出しポンプ３２の回転数と液面の高さとの関係について示す。この例では、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになったときは、制御部４０は、払い出しポンプ３２の回転数ＲをＲ＝ＲＭＡＸとし、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになったときは、Ｒ＝ＲＭＩＮとした。
【００６４】
また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＬがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになるときの払い出しポンプ３２の回転数ＲＬを下式（７）により算出した。また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになるときの払い出しポンプ３２の回転数ＲＨを下式（８）により算出した。ただし、ＴＨＬは、レベルスイッチ２０ＨがＯＮからＯＦＦになり、レベルスイッチ２０ＬがＯＮからＯＦＦになるまでの時間間隔であり、ＴＬＨは、レベルスイッチ２０ＬがＯＦＦからＯＮになり、レベルスイッチ２０ＨがＯＦＦからＯＮになるまでの時間間隔である。
ＲＬ＝ＲＭＡＸ−２（Ｖ／ωＴＨＬ） …（７）
ＲＨ＝ＲＬ＋２（Ｖ／ωＴＬＨ） …（８）
【００６５】
図４に示すように、液位はレベルスイッチ２０ＨＨとレベルスイッチ２０ＬＬとの間に保たれていることが判る。
【００６６】
（実験例２）
図５に、本実施形態の液面制御装置１を動作させた際の払い出しポンプ３２の回転数と液面の高さとの関係について示す。この例では、制御部４０は、レベルスイッチ２０Ｌからレベルスイッチ２０Ｈに到る区間、レベルスイッチ２０Ｈからレベルスイッチ２０ＨＨに到る区間、レベルスイッチ２０Ｈからレベルスイッチ２０Ｌに到る区間、及びレベルスイッチ２０Ｌからレベルスイッチ２０ＬＬに到る区間について、払い出しポンプ３２の回転数Ｒを上式（１）〜（６）に基づいて制御した。制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨがＯＦＦからＯＮになってから１０分間が経過したときは、払い出しポンプ３２の目標回転数ＲをＲ＝ＲＭＡＸ＝４００ｒｐｍとした。また、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＬＬがＯＮからＯＦＦになってから１０分間が経過したときは、制御部４０は払い出しポンプ３２の目標回転数ＲをＲ＝ＲＭＩＮ＝６０ｒｐｍとした。
【００６７】
図５に示すように、液位は、レベルスイッチ２０ＨＨとレベルスイッチ２０ＬＬの各区間で滑らかに制御されていることが判る。
【００６８】
本実施形態では、内部に液が貯留される容器２０と、容器２０に液を供給する供給路１０と、容器２０の内部に貯留された液を排出する払い出し路３０と、供給路１０及び払い出し路を通過する液の流量を調節するコントロール弁１２及び払い出しポンプ３２と、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０Ｈと、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０Ｌとを備える液面制御装置１において、制御部４０が、レベルスイッチ２０Ｈの検知結果と、レベルスイッチ２０Ｌの検知結果とから、供給路１０により容器に供給される液の供給量と払い出し路３０により容器から排出される液の排出量との差であるΔＷを演算し、演算されたΔＷが０に収束するように、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に供給路１０及び払い出し路３０を通過する液の流量を調節させることにより、容器２０の内部に貯留された液の液面の高さを制御する。このため、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０ＨＨと、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達しているか否かを検知するレベルスイッチ２０ＬＬとをさらに備え、制御部４０は、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬの検知結果からΔＷを演算するため、さらに精度の高い液面制御が可能となる。
【００７０】
制御部４０は、液の液面が近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、液の液面が近接するレベルスイッチ２０ＨＨ等同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの容器２０の内部の液の変化量Ｖを除した値として、ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に供給路１０及び払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増減させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨが、容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達していることを検知したときは、制御部４０は、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に、供給路１０を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び払い出し路３０を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。このため、容器２０のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＬＬが、容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達していないことを検知したときは、制御部４０は、コントロール弁１２及び払い出しポンプ３２に、供給路１０を通過する液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び払い出し路３０を通過する液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう。これにより、容器２０内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、レベルスイッチ２０Ｈが容器２０の内部に貯留された液の液面がＨに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω…（１）とする。これにより、液面が上昇してＨに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７４】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０Ｌが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝Ｒ＊＋ｋ×ΔＷ／ω…（２）とする。これにより、液面が下降してＬに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７５】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、第３のレベルスイッチが容器の内部に貯留された液の液面が第３の高さに達したことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＡＸ…（３）とする。これにより、液面が上昇してＨＨに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量を最大値にさせる。このため、容器２０のオーバーフローを確実に防止することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲＭＩＮ＜Ｒ＊＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０ＬＬが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達しなくなったことを検知したときは、Ｒ＝ＲＭＩＮ…（４）とする。これにより、液面が下降してＬＬに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量を最小値にさせる。このため、容器２０内の液が全て排出されてしまうことを確実に防止することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲ＊＝ＲＭＡＸで、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が下降することにより、レベルスイッチ２０ＨＨが容器２０の内部に貯留された液の液面がＨＨに達しなくなったことを検知したときは、ΔＷ＜０として、Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω…（５）とする。これにより、これにより、最高回転数により液面が下降してＨＨに達しなくなったときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上減少させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７８】
また、本実施形態では、現在の回転数Ｒ＊がＲ＊＝ＲＭＩＮで、且つ容器２０の内部に貯留された液の液面が上昇することにより、レベルスイッチ２０ＬＬが容器２０の内部に貯留された液の液面がＬＬに達したことを検知したときは、ΔＷ＞０として、Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω…（６）とする。これにより、これにより、最低回転数により液面が上昇してＬＬに達したときに、制御部４０は、払い出し路３０を通過する液の流量をΔＷ以上増加させることにより、ΔＷが０に収束するようにする。このため、確実にΔＷの発散を防ぐことができる。
【００７９】
また、本実施形態では、供給量及び排出量の変化等の外乱に対する追従性がより良く、より精度の高い液面制御が可能となり、無駄な調整を低減することができるため、粘性が１００ｃＰ以上である粘性が高い液に対して効力を発揮する。
【００８０】
また、本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬが静電容量計であるため、高粘性の液の液面を検出するときに有利である。あるいは本実施形態では、レベルスイッチ２０ＨＨ〜２０ＬＬがガスパージ式の温度計であるため、高粘性及び高温の液の液面を検出するときに有利である。
【００８１】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記例では、液面制御装置１をレゾルシノールの製造工程において生じた粘性の高いタールを容器２０内に貯留させる態様について主に説明したが、本発明はこれに限定されることが無く、容器内に液を貯留させつつ液面の液位を制御するあらゆる態様に適用が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…液面制御装置、１０…供給路、１２…コントロール弁、２０…容器、２０ＨＨ，２０Ｈ，２０Ｌ，２０ＬＬ…レベルスイッチ、３０…払い出し路、３２…払い出しポンプ、４０…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液が貯留される容器と、
前記容器に前記液を供給する供給路と、
前記容器の内部に貯留された前記液を排出する排出路と、
前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節する流量調節機構と、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチと、
前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果とから、前記供給路により前記容器に供給される前記液の供給量と前記排出路により前記容器から排出される前記液の排出量との差であるΔＷを演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された前記ΔＷが０に収束するように、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節させることにより、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する制御手段と、
を備えた液面制御装置。
【請求項２】
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチと、
をさらに備え、
前記演算手段は、前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果と、前記第３のレベルスイッチの検知結果と、前記第４のレベルスイッチの検知結果とから前記ΔＷを演算する、請求項１に記載の液面制御装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの前記容器の内部の前記液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、
前記制御手段は、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を前記ΔＷ以上増減させることにより、前記ΔＷが０に収束するようにする、請求項１又は２に記載の液面制御装置。
【請求項４】
前記第３のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達していることを検知したときは、
前記制御手段は、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項２又は３に記載の液面制御装置。
【請求項５】
前記第４のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達していないことを検知したときは、
前記制御手段は、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項２〜４のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項６】
前記流量調節機構は前記排出路に設けられたポンプであり、
前記制御手段は、前記ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定された前記ポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された前記ポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、前記ポンプの１回転当りの前記液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の液面制御装置。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第１のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第２のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【請求項７】
前記容器の内部に貯留される前記液は、粘性が１００ｃＰ以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項８】
前記レベルスイッチが静電容量計である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項９】
前記レベルスイッチがガスパージ式の温度計である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項１０】
内部に液が貯留される容器と、前記容器に前記液を供給する供給路と、前記容器の内部に貯留された前記液を排出する排出路と、前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節する流量調節機構と、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備えた装置において、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する液面制御方法であって、
前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果とから、前記供給路により前記容器に供給される前記液の供給量と前記排出路により前記容器から排出される前記液の排出量との差であるΔＷを演算する演算ステップと、
前記演算ステップで演算された前記ΔＷが０に収束するように、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節させることにより、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する制御ステップと、
を含む液面制御方法。
【請求項１１】
前記装置は、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、
前記演算ステップでは、前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果と、前記第３のレベルスイッチの検知結果と、前記第４のレベルスイッチの検知結果とから前記ΔＷを演算する、請求項１０に記載の液面制御方法。
【請求項１２】
前記演算ステップでは、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの前記容器の内部の前記液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、
前記制御ステップでは、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を前記ΔＷ以上増減させることにより、前記ΔＷが０に収束するようにする、請求項１０又は１１に記載の液面制御方法。
【請求項１３】
前記第３のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達していることを検知したときは、
前記制御ステップでは、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項１１又は１２に記載の液面制御方法。
【請求項１４】
前記第４のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達していないことを検知したときは、
前記制御手段では、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１５】
前記流量調節機構は前記排出路に設けられたポンプであり、
前記制御ステップでは、前記ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定された前記ポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された前記ポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、前記ポンプの１回転当りの前記液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御する、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の液面制御方法。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第１のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第２のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【請求項１６】
前記容器の内部に貯留される前記液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとする、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１７】
前記レベルスイッチは静電容量計である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１８】
前記レベルスイッチはガスパージ式の温度計である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１】
内部に液が貯留される容器と、
前記容器に前記液を供給する供給路と、
前記容器の内部に貯留された前記液を排出する排出路と、
前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節する流量調節機構と、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチと、
前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果とから、前記供給路により前記容器に供給される前記液の供給量と前記排出路により前記容器から排出される前記液の排出量との差であるΔＷを演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された前記ΔＷが０に収束するように、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節させることにより、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する制御手段と、
を備えた液面制御装置。
【請求項２】
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、
前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチと、
をさらに備え、
前記演算手段は、前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果と、前記第３のレベルスイッチの検知結果と、前記第４のレベルスイッチの検知結果とから前記ΔＷを演算する、請求項１に記載の液面制御装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの前記容器の内部の前記液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、
前記制御手段は、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を前記ΔＷ以上増減させることにより、前記ΔＷが０に収束するようにする、請求項１又は２に記載の液面制御装置。
【請求項４】
前記第３のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達していることを検知したときは、
前記制御手段は、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項２又は３に記載の液面制御装置。
【請求項５】
前記第４のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達していないことを検知したときは、
前記制御手段は、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項２〜４のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項６】
前記流量調節機構は前記排出路に設けられたポンプであり、
前記制御手段は、前記ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定された前記ポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された前記ポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、前記ポンプの１回転当りの前記液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の液面制御装置。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第１のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第２のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【請求項７】
前記容器の内部に貯留される前記液は、粘性が１００ｃＰ以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項８】
前記レベルスイッチが静電容量計である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項９】
前記レベルスイッチがガスパージ式の温度計である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液面制御装置。
【請求項１０】
内部に液が貯留される容器と、前記容器に前記液を供給する供給路と、前記容器の内部に貯留された前記液を排出する排出路と、前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節する流量調節機構と、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が第１の高さに達しているか否かを検知する第１のレベルスイッチと、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも低い第２の高さに達しているか否かを検知する第２のレベルスイッチとを備えた装置において、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する液面制御方法であって、
前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果とから、前記供給路により前記容器に供給される前記液の供給量と前記排出路により前記容器から排出される前記液の排出量との差であるΔＷを演算する演算ステップと、
前記演算ステップで演算された前記ΔＷが０に収束するように、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を調節させることにより、前記容器の内部に貯留された前記液の液面の高さを制御する制御ステップと、
を含む液面制御方法。
【請求項１１】
前記装置は、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さよりも高い第３の高さに達しているか否かを検知する第３のレベルスイッチと、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さよりも低い第４の高さに達しているか否かを検知する第４のレベルスイッチとをさらに備え、
前記演算ステップでは、前記第１のレベルスイッチの検知結果と、前記第２のレベルスイッチの検知結果と、前記第３のレベルスイッチの検知結果と、前記第４のレベルスイッチの検知結果とから前記ΔＷを演算する、請求項１０に記載の液面制御方法。
【請求項１２】
前記演算ステップでは、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの時間Ｔにより、前記液の液面が近接する前記レベルスイッチ同士の一方が検知する高さから他方が検知する高さになるまでの前記容器の内部の前記液の変化量Ｖを除した値として、前記ΔＷ＝Ｖ／Ｔを演算し、
前記制御ステップでは、前記流量調節機構に前記供給路及び前記排出路の少なくともいずれかを通過する前記液の流量を前記ΔＷ以上増減させることにより、前記ΔＷが０に収束するようにする、請求項１０又は１１に記載の液面制御方法。
【請求項１３】
前記第３のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達していることを検知したときは、
前記制御ステップでは、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項１１又は１２に記載の液面制御方法。
【請求項１４】
前記第４のレベルスイッチが、前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達していないことを検知したときは、
前記制御手段では、前記流量調節機構に、前記供給路を通過する前記液の流量を可能な最大値に調節させる制御、及び前記排出路を通過する前記液の流量を可能な最小値に調節させる制御の少なくともいずれかを行なう、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１５】
前記流量調節機構は前記排出路に設けられたポンプであり、
前記制御ステップでは、前記ポンプの現在の回転数をＲ０、予め設定された前記ポンプの最低回転数をＲＭＩＮ、予め設定された前記ポンプの最高回転数をＲＭＡＸ、１≦ｋ≦２である任意の定数をｋ、前記ポンプの１回転当りの前記液の排出量をωとして、下式（i）〜（vi）に示す目標回転数Ｒに前記ポンプを制御する、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の液面制御方法。
（１）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第１のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第１の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （i）
（２）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第２のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第２の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝Ｒ０＋ｋ×ΔＷ／ω （ii）
（３）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達したことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＡＸ （iii）
（４）現在の回転数Ｒ０がＲＭＩＮ＜Ｒ０＜ＲＭＡＸの範囲で、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達しなくなったことを検知したときは、
Ｒ＝ＲＭＩＮ （iv）
（５）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＡＸで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が下降することにより、前記第３のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第３の高さに達しなくなったことを検知したときは、前記ΔＷ＜０として、
Ｒ＝ＲＭＡＸ＋ｋ×ΔＷ／ω （v）
（６）現在の回転数Ｒ０がＲ０＝ＲＭＩＮで、且つ前記容器の内部に貯留された前記液の液面が上昇することにより、前記第４のレベルスイッチが前記容器の内部に貯留された前記液の液面が前記第４の高さに達したことを検知したときは、前記ΔＷ＞０として、
Ｒ＝ＲＭＩＮ＋ｋ×ΔＷ／ω （vi）
【請求項１６】
前記容器の内部に貯留される前記液は、粘性が１００ｃＰ以上であるものとする、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１７】
前記レベルスイッチは静電容量計である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【請求項１８】
前記レベルスイッチはガスパージ式の温度計である、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の液面制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１６１３３（Ｐ２０１２−２１６１３３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１９８４（Ｐ２０１１−８１９８４）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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