JP2001241997A - Ultrasonic level meter - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波レベル計、
より具体的には、例えばＬＰＧやＬＮＧなどの液化ガス
を収納したガスボンベ等の容器に好適であって、液体の
液面レベルを容器の外部から検出することができる超音
波レベル計に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic level meter,
More specifically, the present invention relates to an ultrasonic level meter which is suitable for a container such as a gas cylinder containing a liquefied gas such as LPG and LNG, and which can detect the liquid level of the liquid from outside the container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、ＬＰＧやＬＮＧなどの液化ガス
は、ガスボンベに収容されて各家庭等に配置される。ガ
スの販売業者は、液化ガス量が少なくなったガスボンベ
を回収して、ガスが充分に充填されたガスボンベと交換
し、回収したガスボンベには液化ガスを充填して再利用
する。2. Description of the Related Art For example, liquefied gases such as LPG and LNG are housed in gas cylinders and arranged at homes. The gas distributor collects the gas cylinder having a reduced amount of liquefied gas, replaces the gas cylinder with a gas cylinder sufficiently filled with gas, and fills the collected gas cylinder with liquefied gas for reuse.
【０００３】ガスボンベの内部の液化ガス量を知ること
は、ガス販売会社がガスボンベの管理を行う上で有用な
ことであるが、従来は、交換作業員が手でガスボンベの
壁面を叩いて判断したり、ガスボンベを傾けて経験的に
残量を判断したりするのが一般的であったが、ガスボン
ベ内部の液化ガス量を正確に知ることはできなかった。[0003] Knowing the amount of liquefied gas inside a gas cylinder is useful for a gas sales company to manage the gas cylinder. However, conventionally, a replacement operator hits the wall of the gas cylinder with his / her hand and makes a judgment. It is common to determine the remaining amount empirically by tilting the gas cylinder, but it has not been possible to accurately know the amount of liquefied gas inside the gas cylinder.
【０００４】これに対し、超音波を利用して液面レベル
を検出する手法が開示されている。図３は、従来の超音
波レベル計及び容器の構成例を説明するための概略図
で、図４は、図３に示す超音波レベル計及び容器の部分
拡大図である。図３及び／または図４において、３０は
容器、４０は超音波レベル計、４１は超音波センサ、４
２は信号処理部、４３はアルミ箔やＷＣ鋼よりなる音響
整合層、５０は容器内部の液体、ｓは空隙である。図３
の超音波レベル計４０は、超音波センサ４１が超音波パ
ルスを送受波することにより容器３０の内部の液体の有
無を検知する。On the other hand, there is disclosed a technique for detecting a liquid level using ultrasonic waves. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a conventional ultrasonic level meter and a container, and FIG. 4 is a partially enlarged view of the ultrasonic level meter and the container shown in FIG. 3 and / or 4, 30 is a container, 40 is an ultrasonic level meter, 41 is an ultrasonic sensor, 4
2 is a signal processing unit, 43 is an acoustic matching layer made of aluminum foil or WC steel, 50 is a liquid inside the container, and s is a void. FIG.
The ultrasonic level meter 40 detects the presence or absence of the liquid inside the container 30 by the ultrasonic sensor 41 transmitting and receiving the ultrasonic pulse.
【０００５】しかしながら、ガスボンベ等の容器３０の
外壁面は通常湾曲し、さらに微少な凹凸を有しているこ
とが多く、超音波レベル計４０を接触させた際に、超音
波センサ４１と容器３０の外壁面との間に、図４に示す
ごとくの空隙ｓが生じてしまうと音響結合が阻害され、
検出精度が悪化して誤動作の要因となる。また音響整合
層４３を容器３０の表面に直に接触させると、図５に示
す反射波形のごとくに、容器の対面での反射波ｗ１だけ
でなく、容器の表面弾性波ｗ２が検出され、この表面弾
性波ｗ２は、容器の直径によっては無視できない場所に
現れるため、誤動作の要因となる。上記のような誤動作
を防ぐためには、音響整合層４３と容器３０の壁面との
間に水を滴下したり、グリス状の物質を塗布する等が必
要となり、操作性が悪いという問題が生じ、またこのよ
うな処理を行っても、充分な測定信頼性を得ることがで
きないという問題があった。However, the outer wall surface of the container 30, such as a gas cylinder, is usually curved and often has fine irregularities. When the ultrasonic level meter 40 is brought into contact, the ultrasonic sensor 41 and the container 30 When an air gap s as shown in FIG. 4 is formed between the outer wall and the outer wall, acoustic coupling is impeded,
The detection accuracy is degraded, causing a malfunction. When the acoustic matching layer 43 is brought into direct contact with the surface of the container 30, not only the reflected wave w1 at the facing surface of the container but also the surface acoustic wave w2 of the container is detected as shown in the reflected waveform in FIG. The surface acoustic wave w2 appears in a place that cannot be ignored depending on the diameter of the container, and causes a malfunction. In order to prevent the above malfunction, it is necessary to drop water between the acoustic matching layer 43 and the wall surface of the container 30, apply a grease-like substance, or the like, which causes a problem of poor operability. In addition, there is a problem that even when such a process is performed, sufficient measurement reliability cannot be obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたものであり、容器内部の液体の
液面レベルを、該容器の外部から超音波センサを用いて
正確かつ簡便に検出することができる超音波レベル計を
提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and accurately and simply measures the liquid level of a liquid inside a container from outside the container by using an ultrasonic sensor. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic level meter capable of detecting an ultrasonic wave.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、容器
の外壁に上下方向に摺動され、かつ、該容器に向けて超
音波パルスを送波し、反射超音波パルスを受信する超音
波センサと、該超音波センサにより受波した超音波パル
スに基づいて、前記容器内部の液体の有無を判定する判
定回路と、該判定回路の検知結果に従って前記容器内部
の液体の有無の判定及び／または非判定を報知する報知
手段とを有し、該報知手段により報知される判定結果の
変化により、前記容器内部の液面レベルを知ることがで
きる超音波レベル計において、該超音波レベル計は、前
記容器と接触する部分にジェル物質が配され、前記超音
波センサは、前記容器に密着した前記ジェル物質を介し
て、該容器との間で超音波を送受波することを特徴とし
たものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic transducer which is vertically slid on an outer wall of a container, transmits an ultrasonic pulse toward the container, and receives a reflected ultrasonic pulse. A sound wave sensor, a determination circuit that determines the presence or absence of a liquid inside the container based on the ultrasonic pulse received by the ultrasonic sensor, and a determination of the presence or absence of the liquid inside the container according to the detection result of the determination circuit. And / or notifying means for notifying the non-judgment, wherein the ultrasonic level meter is capable of knowing the liquid level inside the container by a change in the judgment result notified by the notifying means. Is characterized in that a gel substance is arranged in a portion in contact with the container, and the ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves between the container and the container via the gel substance adhered to the container. Things.
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記ジェル物質は、シリコンジェルフォームである
ことを特徴としたものである。[0008] The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the gel substance is a silicon gel foam.
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記超音波センサは応力によって変位可能
に設定され、前記超音波レベル計は、該超音波センサを
所定方向に付勢する付勢手段と、該超音波レベル計の電
源をＯＮにして液体の有無の判定を開始するリミットス
イッチとをさらに有し、前記超音波センサを前記容器に
押しつけた際に、前記超音波センサが前記ゲル物質とと
もに変位し、前記超音波センサに連結されたスイッチン
グ部材が前記リミットスイッチを押圧することにより前
記電源をＯＮにし、前記超音波レベル計を前記容器から
開放したときに、前記付勢手段の作用により前記超音波
センサがもとの位置に戻ることにより、前記リミットス
イッチと前記スイッチング部材が離れて前記電源がＯＦ
Ｆになることを特徴としたものである。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the ultrasonic sensor is set so as to be displaceable by stress, and the ultrasonic level meter urges the ultrasonic sensor in a predetermined direction. Urging means, further comprising a limit switch for turning on the power of the ultrasonic level meter to start determination of the presence or absence of liquid, and when the ultrasonic sensor is pressed against the container, the ultrasonic sensor The urging means displaces with the gel substance, turns on the power supply by a switching member connected to the ultrasonic sensor pressing the limit switch, and opens the ultrasonic level meter from the container. When the ultrasonic sensor returns to the original position by the action of the above, the limit switch and the switching member are separated, and the power supply is turned off.
F.
【００１０】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれか１の発明において、前記報知手段は、報知用ＬＥ
Ｄ及び／または報知用電子音発生手段を有し、前記判定
回路が液体が有ることを判定した場合には、前記報知用
ＬＥＤの点灯及び／または前記電子音発生手段による所
定の電子音の発生を行うことを特徴としたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the notifying means includes a notifying LE.
D and / or an electronic sound generator for notification, and when the determination circuit determines that there is a liquid, lighting of the LED for notification and / or generation of a predetermined electronic sound by the electronic sound generator. Is performed.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は、本発明による超音波レベ
ル計の一実施例を示す概略構成図で、図中、１０は超音
波レベル計、１１は超音波センサ、１２は回路部、１３
は第１のＬＥＤ、１４は第２のＬＥＤ、１５は電池、１
６はシリコンジェルフォーム、１７はゴム体である。図
２は、図１に示す超音波レベル計１０の部分拡大構成図
で、図中、１８はバネ、１９はスイッチング部材、２０
はリミットスイッチである。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of an ultrasonic level meter according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes an ultrasonic level meter, 11 denotes an ultrasonic sensor, 12 denotes a circuit section, 13
Is the first LED, 14 is the second LED, 15 is the battery, 1
6 is a silicone gel foam, and 17 is a rubber body. FIG. 2 is a partially enlarged configuration diagram of the ultrasonic level meter 10 shown in FIG. 1, in which 18 is a spring, 19 is a switching member, and 20 is a switching member.
Is a limit switch.
【００１２】本実施例の超音波レベル計は、装置内部に
向かって変位可能に配された超音波センサ１１と、電源
のＯＮ／ＯＦＦを行うためのリミットスイッチ２０を含
む回路部１２と、電源がＯＮされたことを報知する第１
のＬＥＤ１３と、容器内部に液体があることを報知する
第２のＬＥＤ１４と、本装置の電源である電池１５と、
超音波センサ１１の表面に配設されるシリコンジェルフ
ォーム１６と、そのシリコンジェルフォーム１６と超音
波センサ１１とを固定するゴム体１７と、超音波センサ
１１が突出する方向に付勢するバネ１８と、超音波セン
サ１１に連結し超音波センサ１１が押し込まれることに
よりリミットスイッチ２０をオンにするスイッチング部
材１９とを有している。なお、図１において上記バネ１
８は弦巻バネとして示されているが、超音波センサ１１
を付勢する機能を有する弾性部材であれば弦巻バネに限
定されることなく、板バネやゴム材料、樹脂材料等を適
宜用いることができる。The ultrasonic level meter according to the present embodiment includes an ultrasonic sensor 11 displaceable toward the inside of the apparatus, a circuit section 12 including a limit switch 20 for turning on / off a power supply, and a power supply. To notify that is turned on
An LED 13, a second LED 14 for notifying that there is a liquid inside the container, and a battery 15 as a power supply of the present apparatus,
Silicon gel foam 16 disposed on the surface of the ultrasonic sensor 11, a rubber body 17 for fixing the silicon gel foam 16 and the ultrasonic sensor 11, and a spring 18 for urging the ultrasonic sensor 11 in a protruding direction. And a switching member 19 connected to the ultrasonic sensor 11 to turn on the limit switch 20 when the ultrasonic sensor 11 is pushed. The spring 1 shown in FIG.
8 is shown as a helical spring, the ultrasonic sensor 11
The spring member is not limited to a helical spring as long as it is an elastic member having a function of urging the member, and a leaf spring, a rubber material, a resin material, or the like can be appropriately used.
【００１３】超音波レベル計１０は、図１に示すような
ハンディタイプで構成される。例えば、ガスボンベの液
化ガスの液面検出に本レベル計を用いる場合を以下に説
明する。ガス交換作業員が超音波レベル計１０を保持し
て、シリコンジェルフォーム１６の配設部をガスボンベ
に接触させて上下させることにより、ガスボンベ内部の
液化ガスの液面位置を検出できるようになっている。The ultrasonic level meter 10 is of a handy type as shown in FIG. For example, a case where the present level meter is used for detecting the liquid level of a liquefied gas in a gas cylinder will be described below. The gas exchange worker holds the ultrasonic level meter 10 and contacts the gas cylinder with the arrangement portion of the silicon gel foam 16 to move up and down, so that the liquid level position of the liquefied gas inside the gas cylinder can be detected. I have.
【００１４】まず作業員が使用中のガスボンベに、本発
明の超音波レベル計１０を接触させて軽く押圧すると、
シリコンジェルフォーム１６とともに超音波センサ１１
が超音波センサ１０の内部に押し込まれて、超音波セン
サ１１に連結しているスイッチング部材１９がリミット
スイッチ２０を押圧して電源がＯＮになり、第１のＬＥ
Ｄ１３が点灯する。このとき図示しない電子音発生手段
によりピッという電子音による確認音が発せられる。電
源がＯＮになると、超音波センサ１１は超音波パルスの
送受波を開始する。First, when the operator brings the ultrasonic level meter 10 of the present invention into contact with the gas cylinder in use and presses it lightly,
Ultrasonic sensor 11 with silicone gel form 16
Is pushed into the inside of the ultrasonic sensor 10, the switching member 19 connected to the ultrasonic sensor 11 presses the limit switch 20, the power is turned on, and the first LE
D13 lights up. At this time, a confirmation sound is generated by a beeping electronic sound by an electronic sound generating means (not shown). When the power is turned on, the ultrasonic sensor 11 starts transmitting and receiving ultrasonic pulses.
【００１５】ガスボンベに対して送波された超音波パル
スは、ガスボンベの内部に液化ガスが無い部分では、ガ
スボンベの壁部で反射して戻ってくる。ガスボンベの内
部に液化ガスがある部分では、液化ガスを透過してガス
ボンベの向こう側の壁面で反射して戻ってくる。回路部
１２は、受波した超音波パルスの形状に基づいて、ガス
ボンベ内部の液化ガスの有無を判定する。The ultrasonic pulse transmitted to the gas cylinder returns at the portion of the gas cylinder where there is no liquefied gas, reflected on the wall of the gas cylinder. In a portion where the liquefied gas is present inside the gas cylinder, the liquefied gas passes through and is reflected back on the wall surface on the other side of the gas cylinder. The circuit unit 12 determines the presence or absence of the liquefied gas inside the gas cylinder based on the shape of the received ultrasonic pulse.
【００１６】回路部１２は、液化ガスを検知した場合
に、第２のＬＥＤ１４を点灯させ、同時に上記の電子音
発生手段によりピーという電子音を発生させる。作業者
は、超音波レベル計１０をガスボンベに接触させたまま
上下に移動させて、第２のＬＥＤ１４と電子音とを確認
することにより、液化ガスの液面の位置を知ることがで
きる。また、電池１５が消耗して電圧が所定レベル以下
に低下したときは、第２のＬＥＤ１４を点滅させること
により報知する。When detecting the liquefied gas, the circuit section 12 turns on the second LED 14, and at the same time, generates an electronic beep by the electronic sound generating means. The operator can move the ultrasonic level meter 10 up and down while keeping the ultrasonic level meter 10 in contact with the gas cylinder, and confirm the second LED 14 and the electronic sound to know the position of the liquid level of the liquefied gas. In addition, when the battery 15 has been consumed and the voltage has dropped below a predetermined level, a notification is made by blinking the second LED 14.
【００１７】本発明におけるシリコンジェルフォーム１
６は、ガスボンベに沿って変形するため、ガスボンベの
外壁面の湾曲や微少な凹凸に対しても、超音波センサ１
１とガスボンベの外壁面との間の音響結合が維持され、
高い検出精度が得られる。Silicon gel foam 1 of the present invention
The ultrasonic sensor 6 deforms along the gas cylinder, so that the ultrasonic sensor 1 can be used even with respect to the curvature and minute irregularities of the outer wall of the gas cylinder.
The acoustic coupling between 1 and the outer wall of the gas cylinder is maintained,
High detection accuracy is obtained.
【００１８】またシリコンジェルフォーム１６は、ガス
ボンベの表面で生じる表面弾性波を吸収する機能を有し
ており、高精度の検出が可能である。また、シリコンジ
ェルフォーム１６は、本超音波レベル計をガスボンベに
接触させて摺動させたときに、ガスボンベの塗装等に傷
をつけることを防ぐことができる。なお、本発明におい
ては、シリコンジェルフォームに限定されることなく、
容器外壁面に沿って変形し、音響結合が維持できる材料
であれば、適宜用いることができ、例えばエラストマー
等の柔軟性をもった樹脂材料を用いることができる。The silicon gel foam 16 has a function of absorbing a surface acoustic wave generated on the surface of the gas cylinder, and can perform highly accurate detection. In addition, the silicone gel form 16 can prevent the coating of the gas cylinder from being damaged when the ultrasonic level meter is brought into contact with the gas cylinder and slid. In the present invention, without being limited to silicon gel foam,
Any material that deforms along the outer wall surface of the container and can maintain acoustic coupling can be used as appropriate. For example, a resin material having flexibility such as an elastomer can be used.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡便な構成で、正確かつ簡単に容器内部の液
体の液面を検出することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the liquid level of the liquid inside the container can be accurately and easily detected with a simple configuration.
【図１】 本発明による超音波レベル計の一実施例を示
す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an ultrasonic level meter according to the present invention.
【図２】 図１に示す超音波レベル計の部分拡大構成図
である。FIG. 2 is a partially enlarged configuration diagram of the ultrasonic level meter shown in FIG.
【図３】 従来の超音波レベル計の構成例を説明するた
めの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a conventional ultrasonic level meter.
【図４】 図３に示す超音波レベル計及び容器の部分拡
大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the ultrasonic level meter and the container shown in FIG.
【図５】 従来の超音波レベル計における反射波形の一
例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a reflected waveform in a conventional ultrasonic level meter.
１０…超音波レベル計、１１，４１…超音波センサ、１
２…回路部、１３…第１のＬＥＤ、１４…第２のＬＥ
Ｄ、１５…電池、１６…シリコンジェルフォーム、１７
…ゴム体、１８…バネ、１９…スイッチング部材、２０
…リミットスイッチング、３０…容器、４０…超音波レ
ベル計、４２…信号処理部、５０…液体、ｗ１…対面で
の反射波、ｗ２…表面弾性波。10: Ultrasonic level meter, 11, 41: Ultrasonic sensor, 1
2: circuit part, 13: first LED, 14: second LE
D, 15: Battery, 16: Silicon gel foam, 17
... rubber body, 18 ... spring, 19 ... switching member, 20
... Limit switching, 30 ... Container, 40 ... Ultrasonic level meter, 42 ... Signal processing unit, 50 ... Liquid, w1 ... Reflected wave at facing surface, w2 ... Surface elastic wave.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 敏彦 愛知県名古屋市中区錦二丁目２番13号 リ コーエレメックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2F014 AB01 AC02 FB01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Toshihiko Sato 2-2-1 Nishiki, Naka-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term in Ricoh Elemex Corporation (reference) 2F014 AB01 AC02 FB01
Claims (4)
つ、該容器に向けて超音波パルスを送波し、反射超音波
パルスを受信する超音波センサと、該超音波センサによ
り受波した超音波パルスに基づいて、前記容器内部の液
体の有無を判定する判定回路と、該判定回路による前記
容器内部の液体の有無の判定及び／または非判定を報知
する報知手段とを有し、該報知手段により報知される判
定結果の変化により、前記容器内部の液面レベルを知る
ことができる超音波レベル計において、該超音波レベル
計は、前記容器と接触する部分にジェル物質が配され、
前記超音波センサは、前記容器に密着した前記ジェル物
質を介して、該容器との間で超音波を送受波することを
特徴とする超音波レベル計。1. An ultrasonic sensor slid up and down on an outer wall of a container and transmitting an ultrasonic pulse toward the container and receiving a reflected ultrasonic pulse, and receiving an ultrasonic wave by the ultrasonic sensor. A determination circuit for determining the presence or absence of a liquid inside the container based on the ultrasonic pulse, and a notification unit for notifying the determination and / or non-determination of the presence or absence of the liquid inside the container by the determination circuit; In an ultrasonic level meter capable of knowing the liquid level inside the container by a change in the determination result notified by the notifying means, the ultrasonic level meter is provided with a gel substance at a portion in contact with the container. ,
The ultrasonic level meter, wherein the ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves to and from the container via the gel substance that is in close contact with the container.
て、前記ジェル物質は、シリコンジェルフォームである
ことを特徴とする超音波レベル計。2. The ultrasonic level meter according to claim 1, wherein said gel substance is a silicon gel foam.
計において、前記超音波センサは応力によって変位可能
に設定され、前記超音波レベル計は、該超音波センサを
所定方向に付勢する付勢手段と、該超音波レベル計の電
源をＯＮにして液体の有無の判定を開始するリミットス
イッチとをさらに有し、前記超音波センサを前記容器に
押しつけた際に、前記超音波センサが前記ゲル物質とと
もに変位し、前記超音波センサに連結されたスイッチン
グ部材が前記リミットスイッチを押圧することにより前
記電源をＯＮにし、前記超音波レベル計を前記容器から
開放したときに、前記付勢手段の作用により前記超音波
センサがもとの位置に戻ることにより、前記リミットス
イッチと前記スイッチング部材が離れて前記電源がＯＦ
Ｆになることを特徴とする超音波レベル計。3. The ultrasonic level meter according to claim 1, wherein said ultrasonic sensor is set to be displaceable by stress, and said ultrasonic level meter urges said ultrasonic sensor in a predetermined direction. Urging means, further comprising a limit switch for turning on the power of the ultrasonic level meter to start determination of the presence or absence of liquid, and when the ultrasonic sensor is pressed against the container, the ultrasonic sensor The urging means displaces with the gel substance, turns on the power supply by a switching member connected to the ultrasonic sensor pressing the limit switch, and opens the ultrasonic level meter from the container. When the ultrasonic sensor returns to the original position by the action of the above, the limit switch and the switching member are separated, and the power supply is turned off.
An ultrasonic level meter characterized by being F.
超音波レベル計において、前記報知手段は、報知用ＬＥ
Ｄ及び／または報知用電子音発生手段を有し、前記判定
回路が液体が有ることを判定した場合には、前記報知用
ＬＥＤの点灯及び／または前記電子音発生手段による所
定の電子音の発生を行うことを特徴とする超音波レベル
計。4. The ultrasonic level meter according to claim 1, wherein said notifying means includes an informing LE.
D and / or an electronic sound generator for notification, and when the determination circuit determines that there is a liquid, lighting of the LED for notification and / or generation of a predetermined electronic sound by the electronic sound generator. Ultrasonic level meter.
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