JPH0647828U

JPH0647828U - 液体レベルの計測装置

Info

Publication number: JPH0647828U
Application number: JP8326492U
Authority: JP
Inventors: 宏喜井上; 正勝大垣
Original assignee: 株式会社イーオス
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-28

Abstract

(57)【要約】【目的】液体を封入した密閉容器中の液面レベルを容
器外部から測定する。【構成】容器の底面壁外部に超音波送波器を設け、鉛
直上方に向けて超音波を送波し、界面において反射して
回帰する超音波を超音波受波器で受け、往復に要した時
間から液面まで距離を処理回路において算出し、表示器
に表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この発明は、不透明な密閉容器中の液体のレベルを容器の外部から計測する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

金属の容器など不透明な密閉した容器中の液体のレベルを容器の外部から検知する場合、従来は、全体の重量を測定したり、容器を揺すった時の感覚から推定する方法が用いられていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、これらの方法では容器が一定箇所に固定してある場合などには容器を動かす必要があり測定に時間がかかり、また、信頼性が得られないという問題点があった。

【０００４】この考案の目的は、不透明な密閉容器中の液体のレベルを、容器を設置したままの状態で容器の外部から検出できるレベル測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、この考案の液体レベルの測定装置によれば、液体を内容する容器の底面の外部面に、鉛直上方に向かって超音波を発するような配置で固定される送波器と、前記外部面に、前記超音波の前記液体の液面において反射される反射波を受波する配置で固定される受波器と、前記送波器および前記受波器を前記容器外部面に直接または間接的に密着させるため、前記送波器および受波器の背面側に設けられる加圧部材と、前記超音波の前記送波器を出てから前記受波器に至るまでの時間を検出し、該時間に基づいて前記液体の液面までの高さを算出するための処理回路とを具えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

この考案の装置によれば、密閉容器の底面壁外部に密着するよう設置された超音波送波器から鉛直上方に向かって送波された超音波は、容器底面壁を透過し液体中を進む。前記超音波は、容器内の液体の液面において反射され、容器底面側に、ほとんど戻る。このように反射される超音波は、受波器で検出される。従って、レベルを測定しようとする液体の音速と上述の送波から受波までに要した時間とから液面までの距離を算出することができる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照しながら、この考案の実施例につき説明する。

【０００８】なお、図は、この考案の構成を理解できる程度に、各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示したものである。また、この考案は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

【０００９】図１は、この考案を説明するための断面図およびブロック図である。

【００１０】容器設置面１１の上に容器支柱１５を介して金属製の不透明な密閉容器１３を鉛直に設置した状態とする。この容器１３内には、液体１７が入れられている。図１中１９は、液体１７の液面を示している。

【００１１】また、容器１３の底面の外部面へ送波器および受波器を、この実施例では次のように固定する。容器１３の底面に密着できるような表面形状をしたアダプタ２１中に、発信する超音波ビームの方向が鉛直となる向きに、超音波送波器２３を埋め込む。さらに、このアダプタ２１の所定位置に、所定向きで超音波受波器２５を埋め込む。そして、このアダプタ２１を容器１３の底面の外側面と設置面１１との間に配置する。このとき、設置面１１とアダプタ２１の間に加圧部材として、この場合スプ
リング材を挿入する。この場合スプリング２７は、アダプタ２１をその背面から容器側に加圧するので、アダプタ２１を容器１３の底面に密着でき、送波器２３および受波器２５を間接的に（アダプタを介して）容器１３の底面に密着させることができる。

【００１２】ここで、アダプタ２１は、送波器２３および受波器２５と、容器１３の底面との間の超音波の結合性を高めるためのものである。これは、適正な音響インピーダンスを示す材料で構成することができる。また、送波器２３、受波器２５は、例えば従来から超音波探触子分野で使用されているもの等で構成できる。

【００１３】また、この実施例の装置は、送波器２３を駆動するための超音波送波回路３１と、受波器２５の出力信号を増幅するための増幅回路３３と、これら、送波回路３１および増幅回路３３の各出力が入力される処理回路３５と、この回路３５の出力を表示する表示器３７を具える。

【００１４】この処理回路３５は、図２に示すように、送波器２３を出た超音波が液体の液面１９で反射され受波器に至るまでの時間検出およびこの時間に基づいて容器１３底面から液面１９までの距離（すなわち液面レベル）を算出するものである。

【００１５】この処理回路３５を、例えば、比較器３５ａ，カウンタ回路３５ｂ、および論理演算回路３５ｃで構成する。図１に示した系では、超音波送波回路３３で超音波送波器２３を駆動し、超音波ビーム２９を上向きに発射すると、超音波ビームは、アダプタ２１と容器１３を通して容器中の液体１７中を伝搬し、液体表面１９で反射後、再び液体１７中を伝搬して容器１３の底面壁とアダプタ２１を通過後、超音波受波器２５に到達する。

【００１６】ここで、超音波ビームを容器１３側に発射したときに同期して、処理回路３５のカウンタ回路３５ａは、この超音波ビームのパルス数の計数を開始する。一方、比較器３５ａは、増幅回路３３からの出力をしきい値と比較する。この状態で受波器２５が超音波を受けると、これにより増幅回路３３は、比較器３５ａに所定レベルの信号を出力する。これに応じ比較器は、カウンタ回路３５ｂに計数停止信号を出力する。カウンタ回路で計数されたパルス数と、用いた超音波、もしくはクロックパルスの周波数とから、超音波の送波器を出てから受波器へ至るまでの時間を論理演算回路３５ｃで計算する。

【００１７】以上のようにして、処理回路３５において，超音波送波器２３から超音波信号が発射されてから超音波受波器２５で超音波信号が受波されるまでの所要時間を計測できる。

【００１８】また、この処理回路３５の論理回路では、液体１７における音速と上記所要時間とに基づいて送波器２３から液面１９までの距離を算出する。また、この際アダプタ２１中の超音波送波器から容器底面部までの距離、および容器底面部から超音波受波器までの距離は、常に一定であるから、この距離を補正して、容器中の液面レベルを算出する。最後に表示器３７において、このように算出された値を表示する。

【００１９】上述においては、この考案の装置の実施例について説明したが、この考案は、この例に限られない。例えば、上述の実施例では、送波器２３、受波器２５の容器１３底面への固定のためアダプタを用いていたが、容器１３の面状態、形状によっては、送波器、受波器を容器底面に直接密着させてもよい。その場合加圧部材は、送波器および受波器背面に任意好適に設置する。

【００２０】また、この実施例では、超音波送波器と超音波受波器を別個に設けたが、同一の素子で超音波送波器と超音波受波器を共用しても同様の効果が得られる。また、設置面とアダプタの間に挿入する加圧部材として、スプリングの代わりに、スポンジ、ゴムの類いを用いても同様の効果が得られる。また、処理回路の構成もこれに限られるものではない。

【００２１】上記の説明は、固定据置型の容器について説明したが、可搬据置型の容器の場合には、アダプタの形状を、あらかじめ容器の底面形状に密着できるように形成しておけば、これにも対応できる。

【００２２】またさらに、本装置による測定を連続して行い、その結果を遠距離に伝送すれば、容器の透明、不透明にかかわらず内容液体のレベルを遠方でモニターすることもできる。

【００２３】一方、液体中における音速についてであるが、水、アルコールなどの代表的な液体における音速は、理科年表などから知ることができるが、混合液体、あるいは理科年表などから知り得ない液体については、あらかじめ、当該液体の既知レベルを用意し、音速を測定しておけばよい。

【００２４】また、液中の音速は、温度によって変動するから、高精度な測定を要求する場合などは、温度−音速の検量線を作っておき、温度補正をすることもできる。この場合は、例えば容器中に温度測定手段を設け、これで得た温度データを処理回路３５に入力するようにする。処理回路側でも、例えば温度補正値を記憶させたテーブルＲＯＭなどを用意しておく。そして、温度データでテーブルＲＯＭをアクセスして補正値を読みだし、これを距離算出の演算に用いるようにすればよい。また、この実施例では、不透明の容器について説明したが、透明な容器においても同様に測定できる。

【００２５】

【考案の効果】

上述した説明からも明らかなように、この考案の液面レベル計によれば、不透明な密閉した容器中の液体のレベルの検知を、容器を設置したままの状態で容器の外部から行えるので、清涼飲料などの容器の管理および補充、交換の保守が容易になり、保守、管理の効率が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例の説明図である。

【図２】この考案における処理回路のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１：設置面１３：密閉容器１５：
支柱１７：液体１９：液体表面２１：
アダプタ２３：超音波送波器２５：超音波受波器２７：
スプリング２９：超音波ビーム３１：増幅回路３３：
超音波送波回路３５：処理回路３５ａ：比較器３５
ｂ：カウンタ回路３５ｃ：論理演算回路３７：表示器

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】液体を内容する容器の底面の外部面に、
鉛直上方に向かって超音波を発するような配置で固定さ
れる送波器と、前記外部面に、前記超音波の前記液体の液面において反
射される反射波を受波する配置で固定される受波器と、前記送波器および前記受波器を前記容器外部面に直接ま
たは間接的に密着させるため、前記送波器および受波器
の背面側に設けられる加圧部材と、前記超音波の前記送
波器を出てから前記受波器に至るまでの時間を検出し、
該時間に基づいて前記液体の液面までの高さを算出する
ための処理回路とを具えたことを特徴とする液体レベル
の計測装置。