JPH0219719A - 体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、タンク内に収納された液体、粉体、粒体、
異形状物体等の体積を測定す′る体積測定方法及びその
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の体積測定装置としては第７図乃至第１１
図に示す如きものがある。以下、この従来例について具
体的に述べる。

第７図は液面位測定開始の初期状態を示し、また第８図
は液面位の測定過程における状態を示す図であって、ピ
ストン（体積変化手段）７がシリンダ（体積変化量）８
の最深部まで移動させられたとき、すなわち最大ストロ
ーク移動したときの状態を示す。

第７図においてタンク３の体積をｖ丁、その空洞部分す
なわち液体４が満たされていない部分の体積Ｖ２、シリ
ンダ８の最大体積変化量に対応する体積をＶ。（（Ｖ、
、Ｖｌ）−補正室９の体積をｖｌ、タンク３内の圧力を
２０とし、かつバルブ１０が解放されているものとする
と、ポアッソン（ｐｏｉｓｓｏｎ）の法則に基づいてＰ
Ｏ（Ｖｌ　＋ＶＯ＋Ｖｌ）γ＝ｎＲＴ。

が成立する。なお、ｎはシリンダ８、補正室９及びタン
ク３の空洞部の気体のモル数、Ｒはガス定数、Ｔｏは気
体の絶対温度、γは定圧比熱と定積比熱の比を示す。

ここでピストン７が、断熱を保持した状態で最大ストロ
ーク移動させられると、第８図の如＜ｖ０＝Ｏとなると
共にタンク３内圧力がΔＰ０だけ増加し、 （Ｐａ　＋ＡＰｏ　）（Ｖｌ　＋Ｖｌ）γ＝　ｎ　ＲＴ
。

が成立する。これより、 Ｐ、（Ｖ２＋　ｖ（、＋　Ｖｌ）γ　−（Ｐｏ＋　Ａ　
Ｐａ）　　（Ｖｌ”Ｖｌ）γ・・・（１） 式（１）は、近似的に となり、タンク３の空洞部分の体積ｖ２は、となる。

次に第７図及び第８図においてバルブ１ｏを閉成すると
、補正室９とタンク３との通気性は完全に遮断され、上
記の如く第７図においては、 Ｐｏ　　（Ｖｏ　　＋Ｖ＋　　）γ　＝　ｎ　ＲＴ（。

が成立し、また第８図においてはＶ。＝０となり、タン
ク３内圧力がΔＰｏ“たけ増加するので、 （ｐｏ　　＋ΔＰ０°）ｖ＋γ　＝　ｎ　ＲＴ。

が成立する。これにより、 Ｐ、　　（ｖ、＋Ｖ、）γ＝（Ｐ０＋ΔＰａ’）Ｖ＋γ
　　・（３）式（３）は、近似的に となる。ここでシリンダ８の最大体積変化量に対応する
体積ｖ０及び補正室９の体積Ｖｌは既知で、かつΔＰ０
°は測定することができるので、ＴＰＯの値を求めるこ
とができる。これによって、式　（２）におけるタンク
３の空洞部分の体積■２は、算出可能となり液体４の体
積ｖＬは、ＶＴ−Ｖｌによって求めることができる。

なお、第７図および第８図に招ける３ａはエンジンにガ
ソリン等の液体４を供給するパイプである。

次に、上記の如く説明した発明の原理に基づく具体的装
置の例の構成を第９図及び第１０図を参照して説明する
。なお、第９図において第７図と同一構成の部分には同
一符号を付してその説明を省略する。

７はピストンで、局面に磁極を有する円盤状の永久磁石
からなると共にその周面には磁性流体７ａが吸着され、
後述のシリンダ８との隙間を塞ぎ、通気を防止し、かつ
シリンダ８内をピストン７が摺動するときの摩擦を小さ
くしている。なお、ピストン７の周面に０リングを取り
付けることによって通気を防止してもよい。８はシリン
ダで、その一端開口部８ａは補正室９に連通されると共
に、他端を開口している。９は補正室で、その体積■１
がタンク３の全体積ｖ７に対して十分に小さく設定され
ていると共に、シリンダ８の最大体積変化量すなわちピ
ストン７の摺動によって変化する最大体積ｖ０に対して
、例えば１０倍の体積に設定されて、ピストン７の一往
復によって、内部の圧力変化は、正弦波状に変化する（
これは後述のモータ１６の定速回転による）、また補正
室９は、電磁バルブ１０及び第１のパイプ１１を直列に
介してタンク３の液体注入口５の開口縁の近くに接続さ
れ、気体がタンク３内と補正室９との間を流通できるよ
うに設定されている。なお第１のパイプ１１の液体注入
口５、電磁バルブ１０間の一部は、該液体注入口の開口
縁より高く位置せしめられており、液体４が液体注入口
５の開口縁まで注入されても補正室９内に液体４が流れ
込まないように設定されている。１２は圧力センサで、
基準圧力室１２ａ　、検出圧力室１２ｂ、その双方の圧
力室１２ａ、１２ｂを仕切り、かつその双方の圧力室の
圧力の差に比例して歪む歪板１２ｃ及び該歪板に貼付け
られているストレインゲージ等の圧力センサ本体１２ｄ
からなり、その基準圧力室１２ａは空洞室１３″ＥＬび
微細管の第２のパイプ１４に直列に第１のパイプ１１に
連通され、その空洞室１３及び第２のパイプ１４は、タ
ンク３内の圧力変動を吸収し空気圧フィルタを構成して
いる。また検出圧力室１２ｂは補正室９に連通され、圧
力センサ本体１２ｄは歪板１２ｃが受ける双方の圧力室
１２ａ、１２ｂの圧力差を検出して電気信号に変換する
。１５は円板で、透孔１５ａが設けられていると共に、
ピストン７を往復直線運動させるためのクランク１５ｂ
の一端が連結させられている。また円板１５は、後述の
モータ１６の回転軸に図示されない減速ギアを介して連
結されている。

１７は光センサで、ピストン７が最大に後退した位置で
透孔１５ａに対面するように設けられており、円板１５
の透孔１５ａを検出する。１８はモータ駆動制御回路で
、電源投入直後にモータ１６を回転せしめるための信号
の供給を後述の演算処理回路２１から受け、光センサ１
７の位置に円板１５の透孔１５ａを一致させる為の信号
をモータ１６に供給する。またそ−夕駆動制御回路１８
は後述の演算処理回路２１から前記信号とは別の信号を
受けて、モータ１６を一定角速度ω。で回転駆動せしめ
るための駆動信号をモータ１６に供給する。１９はバン
ドパスフィルタで、モータ１６の角速度ω０に対応する
周波数成分のみを抽出して出力するように設定されてお
り、圧力センサ１２で発生するノイズ成分、タンク３内
の温度上昇に対応して圧力センサ１２で発生するドリフ
ト成分等を除去する。２０は振幅検出回路で、バンドパ
スフィルタ１９の出力を人力し、その波高値を検出する
。２１は演算処理回路で、ＣＰＵ　（ＣＥＮＴＲＡＬＰ
ＲＯＣＥＳＳＯＲＵＮＩＴ）、ＲＯＭ　（ＲＥＡＤ　０
ＮＬＹ　ＭＥＭＯＲＹ）等からなり、振幅検出回路２０
の出力を人力して、次のごとき演算処理を実行すること
によってタンク３内の液面位を算出し、算出結果を表示
部２２に供給して表示せしめる。

次に演算処理回路２１の作動を第１１図に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。

第１１図に於て、電源を投入すると、スタートステップ
１００から初期設定ステップ１０１に進み、演算処理回
路２１を構成するｃｐｕ等が初期設定され、かつその初
期設定後所定時間が経過するとバルブ閉成信号の出力開
始ステップ１０２では、バルブ１０を閉成するための信
号を演算処理回路２１から図示されない駆動回路を介し
てバルブ１０に供給する。次に係数推定ステップ１０３
に進み、ピストン７を複数回往復運動させることによっ
て式　（４）における係数ＴＰｏ値を推定する。すなわ
ち、ＲＯＭに記憶された補正室９の体積■１及びシリン
ダ８の最大体積変化量に対応する体積ｖ０並びに圧力セ
ンサ１２によって測定された補正室９内の圧力変化幅Δ
Ｐ、’（前記ピストン７の複数回の往復運動の圧力変化
幅の平均値）によってγｐｏを式　（４）のγＰｏ＝Δ
Ｐ　ｏ’　Ｖ　１　／　Ｖ　６に基づいて求める。求め
た後、バルブ閉成信号の出力停止ステップ１０４に進み
、バルブ１０を開放するためにバルブ１０へのバルブ閉
成信号の供給が停止され、次のタンク内空洞体積の算出
ステップ１０５に進み、前記係数推定ステップＬＱ３で
のピストン７の往復運動の回数よりも多い回数ピストン
７を往復運動さセることによって、ステップ１０５では
、前のステップ１０３で求めた係数γＰｏ、ＲＯＭに記
憶されたシリンダ８の最大体積変化量に対応する体積■
。、該体積ｖ０と同様にＲＯＭに記憶された補正室９の
体積ｖ１及び圧力センサ１２によって検出された圧力へ
Ｐ０（前記ピストン７の複数回の往復運動の圧力変化幅
の平均値）に基づいてタンク３内空洞部分の体積ｖ２を
求め、次の液面位算出ステップ１０６に進み、直前のス
テップ１０５で求めたタンク３内空洞部分の体積■２を
ＲＯＭに記憶されたタンク３の全体積ｖＴから減算する
ことによって液体４の体積ｖＬを算出する。更に次の液
面位信号発生ステップ１０７に進み、このステップ１０
７で表示部２２に対して液面位を表示させるための信号
を演算処理回路２１から供給し、その後バルブ閉成信号
の出力開始ステラップ１０２に戻る。その後は、上記の
動作が周期的又は非周期的に繰り返される。なおタンク
内空洞体積の算出ステップ１０５と液面位算出ステップ
１０６との間には、タンク３内の空洞部分の体積が大き
く変化した場合のキャンセルステップ（図示せず）が設
けられている。

［作　　　用］ 次に、上記構成の作動を説明する。電源が投入されると
光センサ１７からモータ駆動制御回路１８に透孔１５ａ
を光センサ１７の位置に一致させるための信号が供給さ
れ、モータ１６が回転されて光センサ１７の位置に円板
１５の透孔１５ａが一致せしめられる。なおこの作動は
電源投入直後から所定時間内に終了させられる。その後
、演算処理回路２１からバルブ１０にバルブ閉成信号が
供給されることによってバルブ１０が閉成され、更に演
算処理回路２１からモータ駆動制御回路１８にモータ１
６の複数回の回転開始を指示する信号が供給される。該
信号が供給されるとモータ駆動制御回路１８は、モータ
１６を一定角速度ω０で一方向に指示された回転数だけ
回転せしめ、モータ１６の回転軸に連結された円板１５
が回転させられることによってクランク１５ｂを介して
ピストン７がシリンダ８内を往復運動し、シリンダ８の
最大体積変化量に相当する体積ｖ１の部分の空気を補正
室９に送り込んだり、補正室９の空気を吸い込んだりし
、補正室９内の圧力を正弦波状に変化せしめると、圧力
センサ１２の検出圧力室１２ｂの圧力は、補正室９の圧
力が伝わることによって正弦波状に変化し、タンク３内
圧力と等しい基準圧力室１２ａの圧力との差が、圧力セ
ンサ本体１２ｃによって検出され、正弦波状の電気信号
に変換される。その信号はバンドパスフィルタ１９を介
して振幅検出回路２０に供給され、その波高値が検出さ
れる。検出された波高値は、演算処理回路２１に供給さ
れ平均化されることによって、係数γｐｏが算出され、
ＣＰＵ内のレジスタ等に記憶される。その後、演算処理
回路２１からバルブ１０にバルブ閉成信号の供給が停止
されて、バルブ１０は開放され、さらにモータ１６は係
数γｐｏを算出するときよりも多くの回数回転させられ
ることによって式（２）の演算がなされ、タンク３内の
液体４の体積が算出され、その算出結果は表示部２２に
表示される。以後、上記動作が繰り返され、バルブ１０
が閉成される毎に係数γＰ０が更新されて記憶され、再
度新たに液面位が算出される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の体積測定装置にあって
は、係数γＰ０を推定するために、タンクと補正室９と
バルブ１０を介して連結する構成となり装置全体の形状
が大型化するという問題点があった。

また、バルブ１０に開口断面積の小さなものを用いると
流量抵抗が大きくなり、バルブ１゜を開口し、加圧した
場合に、補正室９をタンク３内の空胴部分とが連通した
１つの空間として見做されず、別個の空間となってしま
い、測定誤差を生じさせる原因となる問題点があり、こ
れを避けるために、ピストン７の駆動角周波数ω。を非
常に小さくすると測定時間が長くなるという問題点があ
った。そこで開口断面積の大ぎなバルブを用いることが
考えられるが、そうするとコストアップになるという問
題点があった。

［課題を解決するための手段］ この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、複数個のタンクをパイプで連結し、該複数個
のタンクのいずれか１つにその体積を変化せしめる手段
を設け、かつ該手段を前記タンクの個数と同一数の種類
の周波数で駆動し、その圧力変動を圧力センサで検出し
、該検出出力に基づいて上記複数個のタンクの少なくと
も１個のタンク内収容物の体積を算出する体積測定方法
と装置を提供することにある。

施　例］ 以下に本発明の実施例を第１図乃至第６図に基づいて詳
細に説明する。

３０は例えは液体、粉体、粒体、異形状物体等を収納す
る異形状のメインタンクであって、このメインタンク３
０には連結パイプ３２を介して補正用タンク３１が連結
されている。また上記異形状メインタンク３０の上部に
は小径の通気孔３５が穿設されている。上記補正用タン
ク３１の上部には例えばピストン、ベローズ、ダイヤフ
ラム等の体積変化手段（機構）３３が設けられていて、
この体積変化機構３３の動作によって補正用タンク３１
内の体積を変化させることができるようになっている。

なお第５図においては、補正用タンク３１内の内圧を検
出するためのゲージ圧力センサ３４が設けられている。

［実 以上が本実施例の構成であって、次にその構成による測
定原理を説明する。

測定原理 （１）第１図のような連結タンクシステムを考える。こ
れは体積Ｖ、、Ｖ、の２種類のタンクによって構成され
る。タンク３１．３０は流量抵抗ｒｌのパイプ３２によ
って接続されており、タンク３０の通気孔３５の流量抵
抗ｒ２である。双方のタンク３０．３１内の気体の比熱
比をγ、気体定数をＲ、タンク３１の熱時定数をτとす
る。タンク３１に、ピストン、ダイヤフラム、ベローズ
等を用いた体積変化機構３３を取り付け、この体積変化
機構３３によって実際に発生する体積変化量をｖ　（ｔ
）　とする。

タンク３０．３１が剛体の場合、タンクの加圧減圧時に
タンク３０．３１が歪まないので、ピストン、ダイヤフ
ラム、ベローズ等の体積変化量ｖｏ（ｔ）と実際に発生
する体積変化量ｖ　（ｔ）は等しい。もしタンク３０が
フレキシブルな場合、タンク加圧減圧時にタンク３０が
歪むので、その収縮又は拡張による体積変化量に応じた
分だ＋−）ｖ（ｔ）はＶＯ（ｔ）より小さくなる。

ｖ（ｔ）＝Ｏのとき、タンク３１の中の気体の絶対圧力
、温度、そル数をそれぞれＰ。、Ｔ、、ｎ、、タンク３
０の中の気体においてそれぞれｐｏ、Ｔ２．ｎ２とする
。測定環境が著しく変化しない場合、通気孔３５を介し
てタンク３１．３０内外に気体が循環するので絶対圧力
ｐ０は外気圧と等しく、その変化は非常に遅く、外気圧
と等しく変化する。

ｖ　（ｔ）≠０のとぎ、圧力、温度、モル数も体積変化
機構の状況に応じて変化し、 タンク３１において、圧力はｐ。＋Δｐ＋（ｔ）。

温度はＴ１＋Δ”ｒ＋（ｔ）、モル数はｎｔ　−Δｎ、
ｘ　（ｔ）と変化する。

タンク３０において、圧力はｐ０＋Δｐ２　（ｔ）　。

温度はＴ２◆ΔＴ２　（ｔ）　、モル数はｎ２”Δｎ　
ｌ　２　（ｔ）　−Δｎ２　（ｔ）と変化する。Δｎ＋
２（ｔ）はタンク３１からタンク３０に流れた空気のモ
ル数、Δｎ２ｆｔ）はタンク３０から通気孔３５を介し
て外部に漏れた空気のモル数である。

ここでこのシステムについて次の仮定を設定する。

１）タンク内気体は理想気体である。

２　）　ｖ　（ｔ）　＜　（Ｖ＋　、　Ｖ２　）３）タ
ンク３０の熱容量は大キ＜、圧力変化ΔＰ２（ｔ）に伴
なうタンク内温度変化は体積変化量ｖ　（ｔ）の変化の
速さに比べ非常に遅く無視できる。

４）体積変化量ｖ　（ｔ）の変化の速さは、それに伴い
変化する圧力がタンク３０．３１内の至るところで等し
い程度とする。

５）タンク３０内に被計測物体を入れても、この物体に
よりタンク３０内に２つ以上の閉じたガス空間、すなわ
ち空洞部分が構成されない。

以上の仮定は、それほど大ぎな制約となるものはない。

体積変化量ｖ　（ｔ）に対するΔｐ＋（ｔ）、Δｐｚ（
ｔ）、ΔＴ　ｌ　（ｔ）、ΔＴ２（ｔ）、Δｎ＋２（ｔ
）Δｒｌｚ（ｔ）の変化は本来、非線形方程式で表され
るが、仮定２）よりその大ぎさはｐ。、ＴＩ、Ｔ２　、
ｎｌ　、ｎ２に対して非常に小さく、そのため線形方程
式で近似できる。静的状態においてタンク３０．３１内
の気体の圧力、温度、モル数の関係は次の代数方程式で
表される。

１１ｏＶ＋＝ｎ＋ＲＴ＋　、　９ｏＶｚ＝ｎ２ＲＴ２（
ｌａ）また仮定１）、３）、４）、５）より、動的状態
においてはタンク３０．３１内の気体の圧力、温度、モ
ル数の関係は、次の線形常微分方程式で表される。

（ｌｂ） （ｌｄｌ 流量抵抗ｒ１上式においてはｒｌ。ｒｚはパイプ３２の
長さＩと直径ｄより次の式のように求められる。

この式は長さ１が５０〜６５０［ｍｍｌ　、直径ｄが２
．０〜９．０［ｍｌｌ１ｌのアルミ製パイプを用いて実
験的に求めたものである。

また、体積変化ｖ　（ｔ）は次のように表される。

ｖ　（ｔ）　＝　Ｖｏ　（ｔ）−Δｖ　（ｔ）　　　　
　　　（ｘｈ）ΔＶはタンクの材質、形状、容積等から
定まるタンク固有の定数であり、Δｖ　（ｔ）は体積変
化機構３３の体積変化量Ｖｏ（ｔ）の変化に伴うタンク
の拡張、収縮による体積変化量である。

式（１ａ）〜（１１）にラプラス変換を施し、入力ｖ（
ｔ）から出力Δｐ＋（ｔ）までの伝達関数を求めると次
のようになる。

ΔＴ、（，０）＝０ （１ｆ） （２ａ） となる、係数ｒ２Ｖｚ／ＲＴ２．　ｒ＋Ｖｉ／ＲＴａ　
、　ｒ、Ｖ＋／ＲＴ＋は、圧力変化の時定数である。例
えばｒ２Ｖ２／ＲＴ２はタンク３０における空洞部分の
絶対温度Ｔ２の気体が流量抵抗ｒ２の通気孔３５を介し
てタンク３０外に流れるときの圧力減衰の時定数である
。補正係数に２（ｓ、ｒ、ｒｚ、Ｖｔ、Ｖ、）は、メイ
ンタンク３０の容積ｖ２により変化するが、第２図に示
されるに２（ｓ、ｒｌ、ｒｚ、Ｖｔ、Ｖ２）　（７）周
波数特性において、適当な周波数、例えば区間Ａの４×
ｌロー４〜１０−’Ｈｚの周波数を選ぶことにより近似
的に定数と見做せる。

「ｒ　＜　＜　＜　ｊ　２　　（ｒ　２は空気等の通気
孔３５の流量抵抗）で熱時定数でとｒｚ（Ｖ＋◆旧ｎＶ
、）／ＲＴ、が同程度の値なら次のような角周波数が存
在する。

（２ｃ） この条件において補正係数に２（Ｓ＋ｒｌ＋ｒ２＋ＶＩ
。

Ｖ２）は次のように近似される。

ｌ　ｋ、（ｉａ＋　、ｒｌ、ｒｚ、Ｖ、、Ｖ２）　　ｌ
　４１ｊｋ２（ｉａ＋　、ｒｌ、ｒｚ、Ｖｌ、Ｖ２）　
＝　Ｏ（２ｄ）ゆえに、式（２ｃ）の条件を満たす場合
、人力ｖ　（ｔ）から出力Δｐ＋（ｔ）までの伝達関数
はγｐ　ｏ　／　（Ｖ　＋　＋ｖ２＋ΔＶ）となる。

なお、体積変化機構３３が角周波数ω０で正弦波状に駆
動される場合、 が閉塞されている状態と同等と考えられる。パイプ３２
が閉塞されている状態と同等と考えられる。

即ち 体積変化機構３３の周波数）　　（２８）であればよい
。

（２）次に第３図のような単一タンクシステムを考える
。これは第１図のタンク３１．３０の間を結合するパイ
プ３２の断面積を非常に大きくしたもので、これにより
パイプ３２の流量抵抗ｒ、の値が非常に小さくなる場合
に相当する。これより、第３図のｖ　（ｔ）からΔｐ２
（ｔ）　までの伝達関数は式（２ａ）においてｒｌ−０
、Ｔ２−Ｔ１、Δｐ２＝Δｐ１、ｖ２’＝ｖ、＋Ｖ２と
したものであり、次のようになる。

ここで、 （２ｇ） となる。次のような角周波数ωを考える。

例えば第４図の周波数特性においてＡに示す１０””Ｈ
ｚ以上の周波数である。このような周波数に設定するこ
とにより補正係数に、（ｉω、Ｔ２゜Ｖ、°）は次のよ
うに近似される。

ｋｌ（Ｉω＋ｒ２＋ｖ３°）　ｌ　＃　１．　。

ｌ　ｋｌ（ｉω、Ｔ２．Ｖ３’）４０　　　　　　　　
　（２ｈ）このとき、゛伝達関数はγＩ）Ｏ／（Ｖ２’
＋ΔＶ）となる。

次に上記原理を第５図に示す具体例に基づいて説明する
。

第５図において補正タンク３１は第１図におけるタンク
３１に相当するものであり、体積変化機構３３であるダ
イヤフラムを夫々２種類の角周波数ωいω、（ω、〈ω
、）で同時に（ＶｏＳｉｎωｕｔ＋ｖｏｓｉｎωＨｔ）
　、又は交互に（Ｖｏｓｉｎωシｔｖ（、ｓｉｎω１．
ｔ）駆動し、パイプ３２は、高い角周波数ω□では流量
抵抗ｒ１は式（２ｅ）より非常に大きくなるので圧力変
化をメインタンク３０に伝達せず、実質的に補正タンク
３１とメインタンク３０とが切り離され、パイプ３２が
流量抵抗の極めて大きな空気温れ孔となるために補正タ
ンク３１だけの圧力変化を計測でき、この場合第３図に
示す単一タンクシステムの理論が適用される。

ここで補正タンク３１の容積をＶ　ｌ　、メインタンク
３０内の気体の体積をＶ２．メインタンク３０内の液体
の体積をＶ　Ｌ　、補正タンク３１とメインタンク３０
の容積の和を■７とする。

補正タンク３１の圧力変化Δｐ’＋（ｔ）は式（２ｈ）
を満たす角周波数ωＨを用いると、 ９゜ Δ９＋　（ｔ）　＝　ｙ　　　　ｌ　ｋｌ　ｌ　ｖｏｓ
ｉｎ（ωＨｔ＋φｌ）■＋ΔＶ Ｏ ＝　ｙ　　　　ｖ（、ｓｉｎωＨｔ　　　　　（３ａ）
となる。また、メインタンク３０を剛体、すなわちΔｖ
＝０とし、角周波数ω、が式（２Ｃ）を満たすとき、Δ
ｐ＋（ｔ）は次のようになる。

次に低い角周波数ω、ではパイプ３２の流量抵抗が小さ
くなり、補正タンク３１とメインタンク３０とが非常に
太いパイプで結合された形になるので補正タンク３１内
での圧力変化はメインタンク３０に伝達され、両タンク
３０゜３１の圧力変化を計測できる。

この場合も第３図に示す単一タンクシステムの原理が適
用される。

そこでｖ（ｔ）を角周波数ωＬで駆動したときのΔｐ＋
’（ｔ）の振幅を測定すると、 Δｐ＋’（ｔ）＝ ここでω□で駆動したときのΔｐ＋（ｔ）の振幅をＡ１
、ω、で駆動したと斡のΔｐ＋（ｔ）の振幅をＡ２とす
ると、式（３ａ）　、　（３ｂ）よりメインタンク３゜
及び補正タンク３１内の気体の体積の和Ｖ、＋Ｖ２は次
のように求められる。

Ｉ Ｖ＋　　　＝　　Ｖ＋＋Ｖ２（３ｄ） Ａ２ ン夜量ＶＬは次のように求められる。

νＬ＝　ｖ丁　＋　　Ｖ、−Ｖ、　　−（３ｅ）八２ また、メインタンクがフレキシブルな場合Ａ、、Ａ２の
比の値Ｃは次のようになる。

この場合、液玉を求めるにはＡＶ、ｌ　ｋｌ　ｌ　／に
２１をキャリブレーションにより求める必要がある。キ
ャリブレーションはメインタンク３０に体積の正しく測
定された液体を入れ、ｖ２とＣを求める。これを異なっ
た体積について２回行い、得られた値を式（３ｆ）に代
入し、ＡＶ、Ｉ　ｋｌ　Ｉ　／　ｌ　ｋ２１を求める方
法である。

このとき、液量ｖＬは次のように求められる。

＝ＶＴ＋　ＡＶ　　−Ｃ−Ｖ＋　　　　　　　（３ｇ）
Ｉ　　ｋｌ　＋ 上記原理説明における剛性タンクとフレキシブルタンク
の場合の夫々の信号処理は次の如くである。

（イ）剛性タンクの場合（第６図） 体積変化機構３３が（ｖｏｓｉｎωＬｔ◆ｖ（、ｓｉｎ
ωＨｔ）（ω、〈ωＨ）の駆動力によって駆動されると
、それによる圧力変化がゲージ圧力センサ３４で検出さ
れ、２つの並列接続されたバンドパスフィルタ３６．３
７に供給される。一方のバンドパスフィルタ３６は、中
心角周波数ω。

で、角周波数ω、の信号成分のみを抽出するように設定
され、また他方のバンドパスフィルタ３７は、中心角周
波数ωＨで、角周波数ω８の信号成分のみを抽出するよ
うに設定されている。これらのバンドパスフィルタ３６
．３７の夫々の出力信号は夫々に接続され、かつ同一ゲ
インの振幅検出器３８．３９で振幅が検出され、低い方
の角周波数ω、の信号成分の振幅を検出する一方の振幅
検出器３８の出力γＰＯＶＯは、高い方の角周波数ωＨ
の信号成分の振幅をで割算器４０によって除算され、メ
インタンク３０内の空胴部分の体積ｖ２と補正タンク３
１の容積■１との和（Ｖ１＋ｖ２）が算出される。

その算出結果Ｖ、＋Ｖ、は引算４１で設定されているメ
インタンク３ｏの容積ＶＴと補正タンク３１の容積ｖ１
との和から引算され、その結果メインタンク３ｏ内に収
納された液体等の収納物の体積■、が算出される。なお
、一方のバンドパスフィルタ３６のゲインは他のバンド
パスフィ、ルタ３７のゲインの７１倍に設定されている
。

（ロ）フレキシブルタンクの場合（第５図）体積変化機
構３３が（Ｖ（ＩＳｌｎωＬｔ＋Ｖｏｓ１ｎωＨｔ）（
ωしくωＨ）の駆動力によって駆動されると、それによ
る圧力変化がゲージ圧力センサ３４で検出され、２つの
上記のバンドパスフィルタ３６．３７に供給される。一
方のバンドパスフィルタ３６では角周波数ωしの信号成
分が抽出され、また他方のバンドパスフィルタ３７では
角周波数ω□の信号成分が抽出され、夫々の出力信号は
夫々に接続された上記の振幅検出器３８．３９で振幅が
検出され、低い方の角周波数ω、の信号成分の振幅を検
出する一方の振幅検出器３８の出力γｌ　ｋｌ　Ｉ　Ｐ
（、ｖｏは、高い方の角周波数ω□の信号成分の振幅を
検出する他方が算出される。

１に１１ その算出結果（ＶパゞパΔｖ）ｌｉ＋ｚｌは・　圧力の
伝達関数の係数から算出される補正係数に対応する増幅
率１　ｋｚ／に＋　ｌの増幅率４２で増幅される。その
後、増幅された信号は、引算器４１で設定されている値
（Ｖｌ”Ｖ２＋ΔＶ）から引算され、その結果メインタ
ンク３０内に収納された液体等の収納物の体積ＶＬが算
出される。なお、ＡＶとＩｋ２１／Ｉｋｌ＋は予めキャ
リブレーションにより求められている。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、メインタンクに補正用タンク
を内部連通させると共に、その補正タンクの内部体積を
可変させることができる体積変化手段を設け、さらには
その体積変化手段による補正タンク内の体積変化時に生
じる補正タンク内の内圧を測定することにより、メイン
タンク内の収容物体積を測定でき、かつ有効断面積の大
きなバルブを用いなくてもよいので、そのメインタンク
内収容物の歿存量を、圧力と電気的信号によって、きわ
めて容易かつ正確に検出することができ、軽量化できる
。従ってきわめて簡単かつコンパクトな機構によってタ
ンク内収容物を検出できるので検出の容易性、設備の経
済性等が高められる等の、効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は第１図において
体積変化機構３３の駆動周波数とタンク３０内の収納物
体積とを変化させたときの伝達関数の係数に２の変化状
態を示す特性図、第３図は第１図を説明するための原理
説明図、第４図は、第３図において体積変化機構３３の
駆動周波数とタンク３０内の収納物体積とを変化させた
ときの伝達関数の係数に１の変化状態を示す特性図、第
５図は、本発明の詳細な説明図、第６図は本発明の他の
実施例の説明図、第７図乃至第１１図は従来例の説明図
である。 ３０・・・メインタンク　　　３１・・・補正用タンク
３２・・・連結パイプ　　　　３３・・・体積変化機構
３４・・・ゲージ圧力センサ　３５・・・通気孔３６．
３７・・・バンドパスフィルタ ３８．３９・・・振幅検出器 ４０・・・割算器　　　　　　４１・・・引算器４２・
・・増幅器 第１図 第２図 ６７一 第 図 Ｖａ（ｔ） 第 図 寸 ＋２ｂ 第１Ｃ図 第１１図 寸 補 正 書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数個のタンク（３０、３１）をパイプ（３２）で
   連結し、該複数個のタンクのいずれか１つにその体積を
   変化せしめる手段（３３）を設け、かつ該手段（３３）
   を前記タンク（３０、３１）の個数と同一数の種類の周
   波数で駆動し、その圧力変動を圧力センサ（３４）で検
   出し、該検出出力に基づいて上記複数個のタンクの少な
   くとも１個のタンク内収容物の体積を算出する体積測定
   方法。 ２　複数個のタンク（３０、３１）と、該タンク（３０
   、３１）間を連結するパイプ（３２）と、前記複数個の
   タンク（３０、３１）のうちいずれか１つのタンク（３
   ０又は３１）の体積を変化せしめるための体積変化手段
   （３３）と、該体積変化手段を具備せしめたタンクに設
   備されて、少なくとも体積変化手段を有する前記タンク
   （３０又は３１）内圧力を検出する圧力センサ（３４）
   を有することを特徴とする体積測定装置。