JPH02140620A - 容積測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、瓶１缶、タンク等の内部に形成される空洞
部の容積を測定するための容積測定方法及びその装置に
関するものである。

Ｌ従来の技術］ 従来、この種の容積測定装置としては１例えば特開昭５
４−１４（ｉ６７６号に示されるようなものがあり、そ
れを第１１図及び第１２図に基づいて説明する。液体１
が充填され、栓を施していない状態の瓶２をベルトコン
ベア等の搬送装置３により搬送して充填量測定位置４に
位置せしめる。この充填測定位置４の上方には、に、記
瓶２の開口部２ａに比較的近い位置にラウドスピーカ５
を配設し、開口部２ａに一層近い位置にマイクロホン６
を配設する。スピーカ５には、これを駆動するのに十分
な掃引周波数出力を生じる掃引発振器７を接続する。こ
の掃引発振器７の掃引周波数の範囲は、液体１の液（［
１ａから瓶２ａの開口部２ａまでの深さｈの空間部２ｂ
の固有振動数ｆρに対して、略０．５ｆｐ〜２ｆｐ程度
に定め、深さｈの変動による固有振動数ｆｐの変動範囲
を十分に包含する範囲とする。ちなみに。

第１１図の場合のように、一端の閉塞された円筒管内の
気柱の一次固有振動数ｆｐは ｆ　ｐ＝ｃ／４　ｈ　［ｈ、ｚ］ Ｃ：　音速 として表わされ°、固有振動数ｆｐと深さｈとは逆比例
関係にあることが知られている。さらに。

マイクロホン６の出力を、周波数帯域毎の音圧レベルを
知ることのできる周波数分析装置８に供給し、その分析
出力を判定装置９に供給して、予め定められている充填
量の適値に対応する周波数範囲内に上記分析出力がある
か否かを判定し、もって充填量の適否を判定する。ここ
で、第１１図に示す測定装置の動作を第１２図を参照し
て説明する。スピーカ５から発生した音波は瓶２の開口
部２ａに到達し、瓶２の空間部２ｂはその固有周波数ｆ
ｐのところで共振状態になり。

開口部２ａの空気の振動振幅及び振動速度は極大値を示
すようになる。開口部２ａ付近の音場はかかる共振状態
の影響を受け、その周波数−音圧特性は第１２図に示す
ようになる。すなわち、第１２図において、スピーカ５
から発生する音の周波数−音圧特性が点線で示すように
掃引周波数の範囲内で略−様な音圧レベルを示していて
も、瓶２の開口部２ａ付近の空間の周波数−音圧特性は
実線で示すように上記固有周波数ｆＰのところで著しい
ピークを示すことがわかる。この開口部２ａ付近の音圧
はマイクロホン６により検出され１周波数分析装置８か
らはピークを示す周波数ｆρに対応した分析出力が取り
出される０判定装置９ではこの分析出力に基づいて、検
出された周波数ｆｐが液体充填レベル。

即ち充填量の適値に対応する周波数範囲内にあるか否か
を判定し、瓶２の充填量の適否を判定する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この種の装置は、瓶２の開口部２ａの大きさに
よっては所定の周波数−音圧特性を得られないという問
題点があった。また固有振動数を決めている音速が気温
等によって変化してしまい、維持管理が極めて煩わしい
という問題点があった。

［発明が解決するための手段］ この発明は、上述の諸点に鑑みてなされたもので、圧力
供給手段及びその圧力供給手段による被測定容器内の空
洞部の圧力変化の状態を検出するセンサを設けて、被測
定容器内の空洞部の容積を算出するもので、今までに全
くない新規な体積測定方法及びその装置を提供するもの
である。

［作用］ 圧力供給手段によって発生させられた圧力を。

被測定容器の開口部より供給して被測定容器の空洞部内
の圧力を変化させ、その圧力変化の状態に基づいて被測
定容器内の空洞部の容積を算出するものである。

［第一実施例］ 第１図、第２図及び第３図に基づいて構成長及びその作
用を説明する。第１図において、密閉されたタンク等の
被測定容器１１は、そのヒ面に開口部１２が形成され、
その開口部１２内に圧力が漏れずに伝わるようにスピー
カ（圧力供給手段）１３が、その前方側に設けられた後
述の筒部材１４を介して前記開口部１２の開口縁に対し
て押圧されている。スピーカ１３は。

例えば可動線輪型スピーカのようなものを用いることが
でき、そのコーン振動板１３ａの前面側はロート状の筒
部材１４によって覆われている。筒部材１４は、上端に
大径の開口部が形成され、その周縁部がスピーカ１３の
コーン振動板１３ａの周縁部に密着されており、また下
端に小径の開口部が形成さお、その周縁部が被測定容器
１１の開口部１２の開口縁に対して押圧され、密接させ
られることによって該開口部から被測定容器１１への圧
力付与を可能ならしめている。なお、筒部材１４の下端
に形成された開口部は、その中間に段部１４ａが形成さ
れて。

その段部１４ａに被測定容器１１の開口部１２が密接さ
れる時でも該被測定容器１１の内部には該開口部１２を
形成する液体注入用円筒部１２ａが入り込まないような
構成とされている。

従って、このスピーカ１３を交流信号で駆動することに
よって被測定容器１１内の圧力を変化させることができ
、それによって被測定容器１１内の空洞部の容積Ｖを測
定することができるようになる。また被測定容器１１の
全容積が既知であるのであれば、その値からその測定し
た空間部の容積Ｖを引き算することによって液体１５の
体積を求めることができる。

そして、このスピーカ１３に対して略連続した周波数（
掃引周波数）の電気信号を供給し、駆動させる。電気信
号を供給する手段としては。

まず掃引信号発生器１６により第３図のＡに示めす鋸波
状電圧の掃引信号１６８が発生し、この掃引信号１６ａ
を制御電圧とする電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７に供給
して、ｖｃ○１７より第３図のＢに示すような時間に対
して周波数が周期的に高くなったり低くなったり繰り返
す発振出力が得られる。この発振出力は、増幅器１８を
通じてスピーカ１３に供給され、駆動される。この被測
定容器】１内の空洞部の容積とスピーカ１３の定数とに
よって決まる共振周波数を検出するために、スピーカ１
３の入力端。

即ち増幅器１８側には全波整流器１９が接続され、この
全波整流出力をピーク検出回路２０によりピーク値を検
出する。

スピーカ１３の駆動周波数ｆが、このスピーカ１３の定
数と、被測定容器１１の空洞部の容積とで決まる共振周
波数ｆｍ＆ン一致すると、音響インピーダンスが最大と
なり、またスピーカ１３の入力側の信号振幅が著しく大
きくなる。従って、第３図のＣに示すように、スピーカ
１３の入力側における信号レベルは駆動信号周波数ｆが
共振周波数ｆｍになると、ピーク２１が生じる。掃引信
号１６ａは第３図のＡに示めすように電圧Ｅｌ−Ｅ２の
範囲を鋸歯状的に変化し、こ九に伴って発振周波数ｆは
ｆ１〜ｆ２の期間を鋸歯状に変化するが、その周波数ｆ
が前記共振周波数ｆ膳になると、スピーカ１３の入力側
における信号の振幅は著しく大きくなり、ピ　−ク２１
が現われる。

従ってピーク検出回路２０の出力は第３図のＤに示すよ
うにピーク２１に対応した部分でパルス２２が発生する
。このパルス２２がえられた時の掃引信号１６のレベル
Ｅｍを標本化保持回路２３で第３図のＥに示すように標
本化保持する。このレベルＥ鵬はＶＣＯＩ７の掃引信号
発生回路】６の出力レベルｆｍと対応しており。

標本化保持電圧Ｅｍを補正回路２６を介してＡ／Ｄ変換
器２４によってデジタル信号に変換し。

表示器２５に表示する。

この場合、共振周波数ｆ■は上述のとおり被測定容器１
１の空洞部の容積と、スピーカ１３の定数とによって決
まり、スピーカ１３の定数は一定であるから、容積と対
応する。従って検出した共振周波数ｆｓ＋と対応する電
圧Ｅｍと容積とを予め較正しておくことにより１表示器
２５に被測定容器１】の空洞部の容積、即ち被測定容器
１１の全容積からその空洞部の容積を引くことにより、
液体１５の残葉を表示することができる。なお補正回路
２６は、ピーク２１におけるＶＣＯＩ　７の発振周波数
ｆｍと密閉された被測定容器１１内の空洞部の容積とが
直線的関係となるように標本化保持回路２３とＡ／Ｄ変
換器２４との間に設けである。

［第二実施例］ 第４図において、第１図と同一構成のものには同一符号
を付してその説明は省略する。２７はベローズで、その
上板２７ａとしゆう動片２８の回転駆動軸２９との間に
は該回転駆動軸２９を回動せしめるための連結手段（図
示せず）が設けられ、しゆう動片２８はしゅう動抵抗２
８ａ上をベローズ２７の伸張量に比例して移動する。ま
たベローズ２７の底板２７ｂは、その周縁部が全周に互
って下方に突出するように形成され、かつ中央部が凹状
に形成されている。

またその凹部（２７ｃ）中央部には、ベローズ２７の内
側に吐出管（３０ａ）が、また外側に吸引管（３０ｂ）
が接続されたエアポンプ３０が設けられている。更に前
記底抜（２７ｂ）の凹部（２７ｃ）中央部には、上下に
貫通する孔（３］）が設けられ、該孔の上口を塞ぐ弁（
３２）が設けられている。

次に上記構成の作用を説明する。測定開始前に、被測定
容器（１コ）の開口部（１２）の開口縁が底板（２７ｂ
）の凹部（２７ｃ）に押圧された後に、弁（３２）が開
かれ、かつエアポンプ（３ｏ）が駆動されて被測定容器
（１１）及びベローズ（２７）内の空洞部内の気体が孔
（３１）内を流通して気体の物理的条件を同一にする。

次に、弁（３２）を閉じて、ベローズ（２７）内の圧力
が飽和するまで、即ちエアポンプ（３０）が作ることの
できる圧力差の限界までエアポンプ（３０）を駆動する
。その時のしゆう動片（２８ａ）がしゆう動するしゆう
動抵抗（２ｓｂ）の抵抗値が被測定容器（１］）内の空
洞部の容積に相当する。

［第三実施例］ 構成を第５図に基づいて説明する。なお第５図において
、第１図と同一構成のものには同一符号を付してその説
明を省略する。（３５）は被測定容器（１１）の開口部
（１２）を閉塞するための蓋体、（３６）は補助容器で
、その内側にはエアポンプ（３０）が収納され、その吸
引管（３０ｂ）は補助容器（３６）内の空間部（空洞部
）に接続され、また吐出管（３０ａ）は被測定容器（１
１）の液体注入用の開口部（１２）付近の空間部に連通
ずるように接続されている。また補助容器（３６）の空
間部は。

バイブ（３９）を介して被測定容器（１１）の開口部（
１２）付近の空間部に接続されている。

またバイブ（３９）の中間部には第１及び第２のバルブ
（３７）、（３８）が直列的に介装され、かつ第１及び
第２のバルブ（３７）及び（３８）の間に形成される気
体流通路内には、圧力センサ（４０）が前記被測定容器
（１１）及び補助容器（３６）内の夫々の空洞部内の圧
力を測定するために設けられている。なお前記エアポン
プ（３０）、バルブ（３７）、（３８）は、図示されな
い制御手段によってＯＮ、ＯＦＦ状態が第７図のように
切り替え制御されている。（４１）はローパスフィルタ
で、圧力センサ（４０）から出力される圧力検出信号か
らノイズ成分を除去する。（４２）は演算回路で。

前記双方の容器（１１）、　　（３６°）間の圧力差が
最大になり、飽和した時の夫々の容器（１１）及び（３
６）内の圧力の夫々に対応する圧力検出信号をローパス
フィルタ（４１）を介して入力し、補助容器（３６）内
の圧力を被測定容器（１１）内の圧力で割算し、その値
に対して補助容器（３６）の空洞部容Ｍ（実測値で設定
される）を掛けて前記被測定容器（１１）内の空洞部の
容積を求め、その算出結果を図示されない外部回路に対
して出力する。（４３）は第一記憶回路で、演算回路（
４２）で逐次算出され。

出力される前記被測定容器（１１）内の空洞部の容積を
記憶し、かつ新たに算出された容積が供給される毎に、
第一記憶回路（４３）内の記憶内容を更新すると供に、
該記憶されていた前回の記憶内容である容積を第二記憶
回路（４４）に供給し記憶せしめ、第一記憶回路（４３
）と第二記憶回路（４４）とで時系列的に前記空洞部の
容積を記憶する。（４５）は判断回路で、第二記憶回路
（４４）における記憶内容に対して第一記憶回路（４３
）における記憶内容を比較して、その差が所定範囲より
大きい時には被測定容器（１１）内に液体（１５）が新
たに注入されたものとしてその差及び比較した時の第二
記憶回路（４４）の記憶データをペアにして不揮発性記
憶手段（４６）に記憶せしめ、また差が所定範囲以内の
時には、記憶させない、なお、上記構成において吐出管
（３０ａ）、補助容器（３６）、バイブ（３９）等によ
って形成される気体流通路は、前記被測定容器（１１）
内の空洞部の気体の物理的条件、特に温度が同一にされ
る事が理想的であるので、測定中に測定系の温度が変化
しないように気体の接する壁面等は、断熱材で形成する
方がよい。

次に上記構成の作用を第５図及び第７図に基づいて説明
する。まず第７図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の区間Ｔ１
に示すように、エアポンプ（３０）の駆動を開始し、か
つ双方のバルブ（３７）、（３８）も開放して被測定容
器（１１）内の空洞部の気体と補助容器（３６）内の気
体とをお互いに循環して温度等の物理的条件を同一にす
る。なお、エアポンプ（３０）はその最大差圧に達する
まで、即ち、双方の容器（１１）及び（３６）内の圧力
差が最大に達し、飽和するまで駆動し続ける。

次に前記エアポンプ（３０）による双方の容器（１１）
、（３５）間の圧力差が最大に達した後は同図区間Ｔ２
に示すように、ポンプ（３０）は駆動のままにし、かつ
バルブ（３８）を開放したままにして、バルブ（３７）
を閉成する。それによって補助容器（３６）内の内圧を
圧力センサ（４０）で検出し、その検出圧力はローパス
フィルタ（４１）を介して演算回路（４２）内のレジス
タに一時記憶させる。

その後、同図区間Ｔ３に示すようにエアポンプ（３０）
は駆動したままにし、かつバルブ（３８）を開放から開
成に、またバルブ（３７）を開成から開放に切り換える
。それによって被測定容器（１１）内の空洞部の圧力を
圧力センサ（４０）で検出し、その検出圧力をローパス
フィルタ（４１）を介して演算回路（４２）内のレジス
タに一時記憶させる。その後、演算回路（４２）は、前
記被測定容器（１１）内の空洞部の容積を算出して、図
示されない外部回路に対してその容積を示す信号を表示
等のために出力する。また演算回路（４２）は、前記空
洞部の容積を算出する毎に、その算出結果を第一記憶回
路（４３）に供給する。

この実施例は１例えばトラック等に取り付けられている
電子式タコグラフと液面計とを一体化することを目的に
しており、燃料の注入量を不揮発性記憶手段（４６）に
記憶せしめ、運行管理者による車両等の管理の手助けを
するものである。

［第四実施例］ 構成を第６図に基づいて説明する。第６図において、第
５図と同一構成のものには同一符号を付してその説明を
省略する。第６図において。

４７は蓋体で、第５図における蓋体（３５）とは別のも
ので異なり、該蓋体（４７）にはエアポンプ（３０）か
らの吐出管（３０ａ）及びパイプ（３９）の先端部が一
体的に取り付けられており、該蓋体を開口部（１２）に
密閉するように押圧的に取り付けることによって被測定
容器（１１）の開口部（１２）に連通される。なお、こ
の実施例における吐出管（３０ａ）及びパイプ（３９）
は、第５図のものは金属パイプで作られたものであって
もよいが、この実施例のものはゴムホース等のフレキシ
ブルなものを用いる。

次に上記構成の作用を説明する。この装置は、ガソリン
スタンド等に設置され、トラック等が給油のために横付
けされた時、店員がガソリンタンクの蓋を開けて、本装
置の蓋体（４７）をガソリンタンク（被測定容器）（１
１）のガソリン注入口に押し当ててタンク（１１）内の
空洞部分の容積を測定し、液体（１５）を注入する前に
最大で何すッター入れられるかを知るためのものである
。なお１本装置は工場内で瓶等の空洞部の容積を測定す
るのに使用してもよい。

なお、ポンプ（３０）、バルブ（３７）及び（３８）の
作動のさせ方は、第７図に示す通り第三実施例のものと
同一であるので省略する。

［第五実施例］ 構成及びその作用を第８図に基づいて説明する。第８図
において、第５図と同一構成のものには同一符号を付し
てその説明を省略し、違う部分のみを説明する。タンク
（被測定容器）（１１′）は第５図におけるタンク（１
１）の開口部（１２）を常時閉塞させた構造となってお
り、また底抜部は傾斜して設けられており、その傾斜面
の上方には、外部からタンク（１１”）内に液体（１５
）を供給するためのパイプ（Ａ）がバルブ（４８）を介
して接続され、傾斜面の下方には、タンク（１１’）内
の液体（１５）を排出するためのバイブ（Ａ′）がバル
ブ（４９）を介して設けられている。またタンク（１１
′）の土壁面には、バルブ（４８）を介して液体（１５
）をタンク（１１’）内に供給時に空気等の気体を抜く
ための空気圧調整管がバルブ（５０）を介して設けられ
ている。５１は補正容器（３６）内の水分を気化させる
ための発熱手段である。

次に上記構成の作用を説明する。まず、測定開始前に発
熱手段（５１）を駆動せしめ、補正容器（３６）内の水
分を気化させる。つきにバルブ（４８）及び（５０）を
開放して、タンク（１１’）内の空気をバルブ（５０）
を介して外部に排気しながら液体（１５）をバルブ（４
８）を介して所定時間供給した後、バルブ（４８）及び
（５ｏ）を閉じて、第５図で説明したようにポンプ（３
０）及びバルブ（３７）。

（３８）を駆動し、測定を開始する。そして演算回路（
４２）における演算結果を事前に設定されたタンク（１
１’）の全容積から差し引くことによって、液体（１５
）の量を算出し、その液体の量が所定量に達していない
場合には。

再度バルブ（４８）及び（５０）を開放して、タンク（
１１’）内に液体（１５）を前回よりも少量供給した後
、バルブ（４８）及び（５０）を閉じて再度上記測定を
繰返し行う、そして。

液体（１５）の量が設定された所定の範囲以内に入った
ら、バルブ（４９）、（５０）　を［ｋして、バルブ（
４９）からパイプ（Ａ′）を介して液体（１５）を図示
されない瓶等に供給し。

詰める。

［第六実施例コ 構成及びその作用を第９図に基づいて説明する。第９図
において、第５図と同一構成のものには同一符号を付し
てその説明を省略し、異なる部分のみについて説明する
。即ち、被測定容器（１１）は、図示しないが、２分割
構造となっており、その容器（１１）内には、第５図に
おける液体（１５）に替えて１例えば外部からの被測定
容器（１１）内に対する過熱によって膨張する発泡材原
料（発泡スチロールの発泡前の粒状の原料）等の物質、
パン生地（１５）などが入れられる。

この様に構成することによって、被測定容器（］１）内
に上記発泡材原料又はイースト菌の入れられたパン生地
等が第９図（Ｂ）の如く収納されて密閉され、被測定容
器（１１）が外部から過熱される０次に、バルブ（３７
）及び（３８）を開放して双方の容器（１１）及び（３
６）内の空洞部の空気が均一になるまでエアポンプ（３
０）を駆動し、空気を循環して絶対温度、モル数等の測
定条件を同一にさせる。

それから成るべく♀目に、バルブ（３７）を開放し、ま
たバルブ（３８）を閉成することによって被測定容器（
１１）内の空洞部の圧力を圧力センサ（４０）で検出し
、更にバルブ（３７）を閉成し、バルブ（３８）を開放
することによって、補正容器（３６）内の空洞部の圧力
を圧力センサ（４ｏ）で検出し、その双方の検出圧力を
検出することによって破開定器（１１）内の空洞部の容
積を測定する。それによって、まず被測定容器（１１）
内の空洞部の初期の容積を求める。その後は、所定時間
毎に上記の如く第７図に示した平頭にしたがって、前記
空洞部の容積を繰返し測定する。それによって、物質（
１５）の状態が第９図（Ｂ’）’に示すように膨張する
と、それに応じて空洞部の容積が前回よりも小さい値と
なって検出されるので、物質（１５）の膨張度合を常時
監視しながら、何時過熱操作を停止すればよいのかを適
切に、また正確に知ることができる。

なお第９図に示す上記実施例では、圧力供給手段として
エアポンプ（３０）を用いたが、第１図におけるスピー
カ（１３）を第１０図の様に被測定容器（１１）の上部
に該被測定容器（１１）を密閉するように取り付けても
よい。

この場合、被測定容器（］１）の土壁に、微細孔（５１
）を設けて長時間に互ってゆっくりと変化する圧力変化
は、外に逃され（スピーカの駆動周波数に対しては微細
孔は高抵抗を示し、微細孔はないものと等しい）、被測
定容器（１１）内外の圧力差を”０”とすることができ
るので、スピーカの駆動周波数に基づいて被測定容器（
１１）内の空洞部の容積を測定することができる。

［発明の効果］ 以上の様に２本発明は、開口部を有する被測定容器の空
洞部内に圧力を付与するための圧力供給手段と、前記被
測定容器の開口部の開口縁に密接しつる端部を有し、前
記圧力供給手段で発生させられた圧力を該被測定容器の
空洞部内に圧力漏れを防止して供給する圧力伝達手段と
。

前記被測定容器内の圧力変化の状態を検出するセンサと
、該センサからの検出圧力に基づいて前記被測定容器内
の空洞部の容器を算出する演算手段とを備えてなること
を特徴とする容積測定装置であるので、被測定容器の形
状に関係なく容器内の空洞部の容積を容易に測定するこ
とができると言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第一実施例、第２図はその回路ブ
ロックロック図を説明するための図。 第３図は第２図の回路ブロック図を説明するための各部
波形図、第４図は第二実施例、第５図は７三実施例、第
６図は第四実施例、第７図は第５図を説明するためのタ
イミングチャート。 第８図は第五実施例、第９図は第六実施例、第１０図は
第六実施例の中の変形例を説明するための説明図、第１
１図は従来例、第１２図はそれを説明するための波形図
である。 １１−一被測定容器　　１２−一開ロ部１２ａ−−側壁
　　１３−−スピーカ １４□筒部　　１５□液体 １６□掃引信号発生回路　１７−−　ＶＣ０１８−一増
幅器　　１９□全波整流回路２０−ピーク検出回路 ２３−標本化保持回路　２４−Ａ／Ｄ変換器２５□表示
器　２６□補正回路 ２７一−蓋体　　　３０□エアポンプ ３６□補正容器 第　　１ 図 第 図 ６九 第 図 第 図 Ｔ、２Ｔ３ 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力供給手段によつて発生させられた圧力を、被
   測定容器内に付与して該被測定容器内の空洞部内の圧力
   を変化せしめ、その圧力変化の状態に基づいて該被測定
   容器内の空洞部の容積を算出する容積測定方法。
2. （２）被測定容器の空洞部内に圧力を付与するための圧
   力供給手段と、該圧力供給手段で発生させられた圧力を
   該被測定容器の空洞部内に圧力漏れを防止して供給する
   圧力伝達手段と、前記被測定容器内の圧力変化の状態を
   検出するセンサと、該センサからの検出圧力に基づいて
   前記被測定容器内の空洞部の容積を算出する演算手段と
   を備えてなることを特徴とする容積測定装置。