JP2001295998A - Pressure gas cylinder with ultrasonic wave level gage - Google Patents
Pressure gas cylinder with ultrasonic wave level gageInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液化ガスの充填と
取り出しを行うためのバルブを備えた耐圧ガスボンベに
関し、さらに詳しくは、その内部に充填されている液化
ガスの液面位置を計測するための液面計が備えられてい
る耐圧ガスボンベに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure-resistant gas cylinder provided with a valve for charging and discharging a liquefied gas, and more particularly, for measuring a liquid surface position of a liquefied gas filled therein. The present invention relates to a pressure-resistant gas cylinder provided with a liquid level gauge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】耐圧ガスボンベへの液化ガス充填作業時
や、耐圧ガスボンベから外部にガスを取り出している時
に、その耐圧ガスボンベに充填されている液化ガス量あ
るいは液化ガスの液面位置が分かれば、過剰の液化ガス
を耐圧ガスボンベに充填したり、耐圧ガスボンベからの
ガスの取り出しが急に止まったりするような事故の発生
を未然に防止することができる。耐圧ガスボンベのよう
な密閉容器に充填されている液体の量あるいは液面位置
を計測する計測器としては、フロートを用いたフロート
式液面計、超音波を利用した超音波式液面計など幾つか
考えられているが、この中でも超音波式液面計は、セン
サ部を直接液体に接触させることなく、液体の液面位置
を計測することができる点で優れた計測器である。2. Description of the Related Art At the time of filling a liquefied gas into a pressure-resistant gas cylinder or extracting gas from the pressure-resistant gas cylinder to the outside, if the amount of the liquefied gas filled in the pressure-resistant gas cylinder or the liquid level of the liquefied gas is known, It is possible to prevent the occurrence of an accident in which an excessive liquefied gas is filled in the pressure-resistant gas cylinder or the gas is suddenly stopped from being removed from the pressure-resistant gas cylinder. As a measuring instrument for measuring the amount or the liquid level of a liquid filled in a closed container such as a pressure-resistant gas cylinder, there are several types such as a float type liquid level meter using a float and an ultrasonic type liquid level meter using an ultrasonic wave. However, among these, the ultrasonic type liquid level meter is an excellent measuring instrument in that the liquid level position of the liquid can be measured without bringing the sensor section into direct contact with the liquid.
【０００３】例えば、特開平６−２４９６９７号公報で
は、タンク内部に超音波導波管（伝送管）を設けた超音
波式液面計が備えられている燃料タンクが提案されてい
る。しかしながら、現在までのところ、超音波式液面計
を備えた耐圧ガスボンベについての検討はあまりなされ
ていない。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-249697 proposes a fuel tank provided with an ultrasonic level gauge having an ultrasonic waveguide (transmission pipe) inside the tank. However, to date, there has not been much research on pressure-resistant gas cylinders equipped with ultrasonic level gauges.
【０００４】超音波式液面計を備えた耐圧ガスボンベと
して、ボンベ外面の底部に超音波センサを装着した構成
の超音波式液面計付き耐圧ガスボンベが考えられる。し
かし、このような構成の超音波式液面計付き耐圧ガスボ
ンベでは、ボンベやボンベ外面に塗布されている塗料の
材質及び厚みの違いにより超音波の伝搬効率が大きく異
なるため、ボンベごとに超音波センサの送受信感度の調
整を行う必要があり、また、超音波センサの送受信感度
の調整を充分に行っても液化ガスの液面のゆれにより液
化ガス液面における超音波の反射効率が大きく変動する
ため、実用的な精度で液化ガスの液面位置を測定するの
は難しいという問題がある。[0004] As a pressure-resistant gas cylinder provided with an ultrasonic level gauge, a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge having an ultrasonic sensor mounted on the bottom of the outer surface of the cylinder is conceivable. However, in such a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge, the propagation efficiency of the ultrasonic wave greatly differs depending on the material and thickness of the paint applied to the cylinder and the outer surface of the cylinder. It is necessary to adjust the transmission / reception sensitivity of the sensor, and even if the transmission / reception sensitivity of the ultrasonic sensor is sufficiently adjusted, the reflection efficiency of the ultrasonic wave on the liquid surface of the liquefied gas greatly changes due to the fluctuation of the liquid surface of the liquefied gas. Therefore, there is a problem that it is difficult to measure the liquid surface position of the liquefied gas with practical accuracy.
【０００５】また、ボンベ内部の上方に超音波センサを
固定した構成の超音波式液面計付き耐圧ガスボンベも考
えられる。このような構成の超音波式液面計付き耐圧ガ
スボンベでは、ボンベには超音波が伝搬しないため上記
のボンベ外面の底部に超音波センサを装着した構成の超
音波式液面計付き耐圧ガスボンベと比較すると精度の高
い測定が可能である。しかしながら、上記の場合と同様
に液化ガスの液面のゆれによる超音波の反射効率の変動
により、特に液化ガス充填作業時やガスを取り出してい
る時など液化ガスの液面のゆれの大きな場合では、実用
的な精度で液化ガスの液面位置を測定するのは難しいと
いう問題がある。A pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge having an ultrasonic sensor fixed above the inside of the cylinder is also conceivable. In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge having such a configuration, since the ultrasonic wave does not propagate to the cylinder, the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge having the configuration in which the ultrasonic sensor is attached to the bottom of the outer surface of the cylinder is used. In comparison, highly accurate measurement is possible. However, as in the above case, due to the fluctuation of the reflection efficiency of the ultrasonic wave due to the fluctuation of the liquid surface of the liquefied gas, especially when the liquid surface of the liquefied gas has a large fluctuation such as during liquefied gas filling work or when taking out gas. There is a problem that it is difficult to measure the liquid surface position of the liquefied gas with practical accuracy.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液化
ガス充填作業時やガスを取り出している時であっても、
内部に充填されている液化ガスの液面位置を高い精度で
計測できる液面計が備えられている耐圧ガスボンベを提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for filling a liquefied gas and for taking out a gas.
An object of the present invention is to provide a pressure-resistant gas cylinder provided with a liquid level gauge capable of measuring a liquid level position of a liquefied gas filled therein with high accuracy.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、液化ガスの充
填と取り出しを行うためのバルブを備え、かつ、下記の
構成の超音波式液面計を備えたことを特徴とする超音波
式液面計付き耐圧ガスボンベにある。 （１）ボンベ内部の上方に固定されている、電気音響変
換器付きの超音波センサ； （２）ボンベ内部にて固定されている、上下の方向に延
びた筒状体であって、上側開口部近傍の側面に透孔が形
成されていて、該超音波センサから送信された超音波を
上側開口部にて受け取って下方に案内し、液化ガス表面
にて反射した超音波反射波を上方に案内し、該超音波セ
ンサに受信させる筒状超音波導波管； （３）ボンベ外面に備えられた、該超音波センサに電気
的に接続する接続端子； （４）該接続端子に接続し、該超音波センサに電気エネ
ルギを供給する電源装置；及び （５）該接続端子に接続し、該超音波センサの超音波送
受信間の時間を計測し、その時間に基づいて、該超音波
センサと液化ガスとの距離を算出する演算装置。According to the present invention, there is provided an ultrasonic type liquid level meter having a valve for charging and discharging a liquefied gas and an ultrasonic level gauge having the following structure. In a pressure-resistant gas cylinder with a level gauge. (1) an ultrasonic sensor with an electro-acoustic transducer fixed above the inside of the cylinder; (2) a vertically extending cylindrical body fixed inside the cylinder and having an upper opening A through hole is formed on the side surface near the part, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is received at the upper opening and guided downward, and the ultrasonic reflected wave reflected on the liquefied gas surface is upward. (3) a connection terminal provided on an outer surface of a cylinder and electrically connected to the ultrasonic sensor; (4) a connection terminal connected to the connection terminal. A power supply for supplying electric energy to the ultrasonic sensor; and (5) connected to the connection terminal, measuring a time between ultrasonic transmission and reception of the ultrasonic sensor, and based on the time, the ultrasonic sensor. Calculation device for calculating the distance between the gas and the liquefied gas.
【０００８】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベにおいては、超音波センサと筒状超音波導波管とがボ
ンベ内部に固定されていれば、耐圧ガスボンベの形状に
特には制限はない。例えば、筒状超音波導波管の上側開
口部が、ボンベ上側表面を超えて先端部が閉じた状態で
延長されていて、超音波センサが該延長部の内部に固定
されており、接続端子が該延長部の先端外面に備えられ
ている構成をとることもできる。また、超音波センサ及
び筒状超音波導波管の上側開口部がバルブに一体的に組
み込まれている構成をとることもできる。[0008] In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge of the present invention, the shape of the pressure-resistant gas cylinder is not particularly limited as long as the ultrasonic sensor and the cylindrical ultrasonic waveguide are fixed inside the cylinder. . For example, the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide extends beyond the upper surface of the cylinder with its tip closed, the ultrasonic sensor is fixed inside the extension, and the connection terminal May be provided on the outer surface of the distal end of the extension. Further, it is also possible to adopt a configuration in which the upper openings of the ultrasonic sensor and the cylindrical ultrasonic waveguide are integrated into the valve.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の超音波式液面計付き耐圧
ガスボンベの代表的な構成の一例を添付図面の図１〜図
３を参照しながら説明する。図１は、本発明に従う超音
波式液面計付き耐圧ガスボンベの構成の概念図を示すも
のである。図２及び図３は、それぞれ図１に示した超音
波式液面計付き耐圧ガスボンベに取り付けられている超
音波センサ及び筒状超音波導波管の上側開口部周囲の構
成の一例を示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a typical structure of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a conceptual diagram of the configuration of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams showing an example of the configuration around the upper opening of the ultrasonic sensor and the cylindrical ultrasonic waveguide attached to the pressure-resistant gas cylinder with the ultrasonic level gauge shown in FIG. 1, respectively. It is.
【００１０】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベには、液化ガスの注入口８と取り出し口９とが設けら
れているバルブ７と、以下に述べるような構成の超音波
式液面計とが備えられている。In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention, a valve 7 provided with an inlet 8 and an outlet 9 for a liquefied gas, and an ultrasonic level gauge having the following configuration. A total is provided.
【００１１】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベでは、ボンベ１の内部に、電気音響変換器を内蔵する
超音波センサ１０と、超音波センサから送信された超音
波を上側開口部にて受け取って下方に案内し、液化ガス
４０の液面にて反射した超音波反射波を上方に案内して
超音波センサに受信させる筒状超音波導波管２とが固定
されている。筒状超音波導波管２内には、液化ガスが下
側開口部から侵入するので、液化ガス充填作業時やガス
を取り出している時でも、筒状超音波導波管内の液化ガ
ス液面のゆれは小さく、その上側開口部近傍の側面に形
成されている透孔３により、筒状超音波導波管内外の液
化ガスの液面位置は速やかに一致する。また、筒状超音
波導波管内では、超音波の減衰や拡散が起こりにくい。
従って、本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボンベで
は、液化ガス充填作業時やガスを取り出している時でも
ボンベ内部に充填されている液化ガスの液面位置を高い
精度で計測することができるのである。筒状超音波導波
管２の形状には、特に制限はないが通常は円柱である。In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge of the present invention, an ultrasonic sensor 10 having a built-in electro-acoustic transducer and an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor are supplied to the upper opening of the cylinder 1. The cylindrical ultrasonic waveguide 2 is fixed to the ultrasonic wave sensor for receiving the ultrasonic wave reflected by the liquid surface of the liquefied gas 40 and guiding the ultrasonic reflected wave upward to be received by the ultrasonic sensor. Since the liquefied gas enters the cylindrical ultrasonic waveguide 2 from the lower opening, the liquid level of the liquefied gas in the cylindrical ultrasonic waveguide can be maintained even when the liquefied gas is filled or the gas is taken out. Fluctuation is small, and the liquid surface positions of the liquefied gas inside and outside the cylindrical ultrasonic waveguide quickly match due to the through holes 3 formed in the side surface near the upper opening. Further, within the cylindrical ultrasonic waveguide, attenuation and diffusion of ultrasonic waves are unlikely to occur.
Therefore, in the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge of the present invention, the liquid level position of the liquefied gas filled inside the cylinder can be measured with high accuracy even during the liquefied gas filling operation or when the gas is taken out. You can. The shape of the cylindrical ultrasonic waveguide 2 is not particularly limited, but is usually a column.
【００１２】ボンベの外面には、超音波センサ１０に電
気的に接続する接続端子４が備えられている。そして、
接続端子４には、超音波センサ１０に、間欠的なパルス
もしくはバースト電流を供給する電源装置５と、超音波
センサが超音波を発信してから、液化ガス液面で反射し
た超音波を受信するまでの超音波送受信間の時間を計測
し、その時間に基づいて、超音波センサ１０と液化ガス
４０の液面との間の距離Ｌを算出する演算装置６とが接
続している。接続端子４と、電源装置５及び演算装置６
とは、脱着可能に接続していても、一体的に接続してい
ても良い。A connection terminal 4 for electrically connecting to the ultrasonic sensor 10 is provided on the outer surface of the cylinder. And
The connection terminal 4 has a power supply device 5 for supplying an intermittent pulse or burst current to the ultrasonic sensor 10, and receives an ultrasonic wave reflected by the liquid surface of the liquefied gas after the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave. An arithmetic unit 6 that measures the time between transmission and reception of the ultrasonic wave until the calculation is performed and calculates the distance L between the ultrasonic sensor 10 and the liquid surface of the liquefied gas 40 based on the measured time is connected. Connection terminal 4, power supply device 5 and arithmetic device 6
And may be connected detachably or integrally.
【００１３】超音波センサの超音波送受信間の時間に基
づいて、超音波センサと液化ガス液面との距離Ｌを算出
する方法には特には制限はなく、公知の手法を採用する
ことができるが、耐圧ガスボンベの内部ガスのような高
圧ガス中では、ガスの圧力による超音波伝搬速度の変動
が大きいことを十分に考慮する必要がある。特に、耐圧
ガスボンベでは、その内部温度によって内部ガスの圧力
が大きく変化するので注意する必要がある。The method for calculating the distance L between the ultrasonic sensor and the liquefied gas liquid level based on the time between the transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic sensor is not particularly limited, and a known method can be employed. However, in a high-pressure gas such as the internal gas of a pressure-resistant gas cylinder, it is necessary to sufficiently consider that the fluctuation of the ultrasonic wave propagation speed due to the gas pressure is large. In particular, in a pressure-resistant gas cylinder, it should be noted that the pressure of the internal gas greatly changes depending on the internal temperature.
【００１４】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベにおける超音波センサと液化ガス液面との距離Ｌを算
出する方法の一例を説明する。まず初めに、耐圧ガスボ
ンベの内部温度ｘを求める。耐圧ガスボンベの内部温度
は、温度センサを耐圧ガスボンベ内部に設置して測定す
ることが好ましいが、外気温度を計測し、これを耐圧ガ
スボンベの内部温度としても良い。An example of a method of calculating the distance L between the ultrasonic sensor and the liquefied gas level in the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention will be described. First, the internal temperature x of the gas cylinder is determined. The internal temperature of the pressure-resistant gas cylinder is preferably measured by installing a temperature sensor inside the pressure-resistant gas cylinder. However, the outside air temperature may be measured and used as the internal temperature of the pressure-resistant gas cylinder.
【００１５】次に、耐圧ガスボンベの内部温度から内部
ガスの圧力Ｐ（ｘ）（単位：気圧）を下記のｎ次の多項
式（１）（通常は、２〜４次の多項式を用いる）を用い
て算出する。Next, from the internal temperature of the pressure-resistant gas cylinder, the pressure P (x) (unit: atmospheric pressure) of the internal gas is calculated by using the following n-th order polynomial (1) (usually a 2 to 4th-order polynomial is used). And calculate.
【００１６】[0016]
【数１】式（１） Ｐ（ｘ）＝ａn×（ｘ＋ｘ0）n＋ａn-1×（ｘ＋ｘ0）n-1
＋・・・＋ａ0 （式中、ａ0〜ａn及びｘ0はガスの種類により定まる定
数である。）Equation 1 Equation (1) P (x) = a n × (x + x 0) n + a n-1 × (x + x 0) n-1
+ ··· + a 0 (where, a 0 ~a n and x 0 is a constant determined by the type of gas.)
【００１７】続いて、耐圧ガスボンベ内部の圧力Ｐ
（ｘ）からボンベ内の超音波伝搬速度Ｖ（ｘ）（単位：
ｍ／秒）を算出する。超音波伝搬速度Ｖ（ｘ）は、下記
の式（２）を用いて算出することができる。Subsequently, the pressure P inside the pressure-resistant gas cylinder is
From (x), the ultrasonic wave propagation velocity V (x) in the cylinder (unit:
m / sec). The ultrasonic wave propagation velocity V (x) can be calculated using the following equation (2).
【００１８】[0018]
【数２】式（２） Ｖ（ｘ）＝Ｖ0×［１−Ａ×Ｐ（ｘ）］ （式中、Ｖ0はガスの種類により定まる１気圧の時のガ
スの超音波伝搬速度、Ａはガスの種類により定まる１次
の減衰特性定数である。）Equation (2) V (x) = V 0 × [1−A × P (x)] (where V 0 is the ultrasonic wave propagation velocity of the gas at 1 atm determined by the type of gas, A is a first-order damping characteristic constant determined by the type of gas.)
【００１９】なお、前記式（１）及び式（２）による計
算は、あらかじめデータをテーブルに用意して行っても
良い。The calculations according to the equations (1) and (2) may be performed by preparing data in a table in advance.
【００２０】以上のようにして算出した超音波伝搬速度
Ｖ（ｘ）と、超音波センサの超音波送受信間の時間Ｔ
（単位：秒）とから超音波センサと液化ガス液面との距
離Ｌを算出する。超音波センサと液化ガス液面との距離
Ｌ（単位：ｍ）は、下記の式（３）を用いて算出するこ
とができる。The ultrasonic wave propagation velocity V (x) calculated as described above and the time T between ultrasonic transmission and reception of the ultrasonic sensor
(Unit: second), the distance L between the ultrasonic sensor and the liquefied gas liquid level is calculated. The distance L (unit: m) between the ultrasonic sensor and the liquid surface of the liquefied gas can be calculated using the following equation (3).
【００２１】[0021]
【数３】式（３） Equation (3)
【００２２】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベでは、超音波センサと液化ガス液面との間の距離Ｌか
ら、耐圧ガスボンベに充填されている液化ガスの体積量
や重量、あるいはボンベの液化ガス充填容量に対する液
化ガス充填量を計算しても良い。そして、これらの液化
ガスの充填量に関する値は表示装置で表示しても、ある
いは、液化ガスの充填量に関する値が一定の範囲を超え
た場合に音声発生器で警告音を発するようにしても良
い。表示装置や音声発生器は、耐圧ガスボンベの周囲に
設置する必要はなく、例えば、耐圧ガスボンベの設置場
所と耐圧ガスボンベから取り出したガスを使用する場
所、あるいはガスの供給を管理する場所とが地理的に離
れているような場合には、耐圧ガスボンベに発信器を取
り付け、その使用場所などに受信機と表示装置あるいは
音声発生器を設置しても良い。In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention, the volume or weight of the liquefied gas filled in the pressure-resistant gas cylinder or the cylinder is determined from the distance L between the ultrasonic sensor and the liquefied gas level. The liquefied gas filling amount with respect to the liquefied gas filling capacity may be calculated. The values related to the amount of the liquefied gas charged may be displayed on a display device, or the sound generator may generate a warning sound when the value related to the amount of the liquefied gas exceeds a certain range. good. The display device and the sound generator do not need to be installed around the pressure-resistant gas cylinder.For example, the location where the pressure-resistant gas cylinder is installed and the place where the gas extracted from the pressure-resistant gas cylinder is used, or the place where the gas supply is managed are geographically separated. In such a case, a transmitter may be attached to the pressure-resistant gas cylinder, and a receiver and a display device or a sound generator may be installed at a place where the transmitter is used.
【００２３】図２には、本発明の超音波式液面計付き耐
圧ガスボンベに好適に使用することができる超音波セン
サ１０の構造の例が示されている。電気音響変換器１１
は、フランジ部１３が設けられているカップ型形状のセ
ンサケース１２の開口部の底面に設置されている。電気
音響変換器１１がセンサケースの開口部底面以外の面に
音響エネルギを伝えないように、電気音響変換器の周囲
には吸音材１４ａと吸音材１４ｂとが設置されている。
センサケース１２の開口部は、仕切板１５と封止材１６
とにより封止されている。電気音響変換器１１に接続し
ている電極リード線１７は、仕切板１５、封止材１６を
通って接続端子４に接続している。なお、図２では、セ
ンサケース１２の底面部が電気音響変換器１１の音響エ
ネルギを受け取って、屈曲振動することにより超音波を
送信する構成の超音波センサの例を示しているが、電気
音響変換器の厚み振動により超音波を送信する構成の超
音波センサ、電気音響変換器の径振動により超音波を送
信する構成の超音波センサを用いることも可能である。FIG. 2 shows an example of the structure of an ultrasonic sensor 10 which can be suitably used for a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention. Electroacoustic transducer 11
Is installed on the bottom surface of the opening of the cup-shaped sensor case 12 provided with the flange portion 13. A sound absorbing material 14a and a sound absorbing material 14b are provided around the electroacoustic transducer so that the electroacoustic transducer 11 does not transmit acoustic energy to a surface other than the bottom surface of the opening of the sensor case.
The opening of the sensor case 12 includes a partition plate 15 and a sealing material 16.
And sealed. The electrode lead wire 17 connected to the electroacoustic transducer 11 is connected to the connection terminal 4 through the partition plate 15 and the sealing material 16. FIG. 2 shows an example of an ultrasonic sensor in which the bottom surface of the sensor case 12 receives acoustic energy of the electroacoustic transducer 11 and transmits ultrasonic waves by bending and vibrating. It is also possible to use an ultrasonic sensor configured to transmit ultrasonic waves by the thickness vibration of the transducer and an ultrasonic sensor configured to transmit ultrasonic waves by the radial vibration of the electro-acoustic transducer.
【００２４】次に、超音波センサと筒状超音波導波管と
の固定方法について説明する。図２では、超音波センサ
１０と筒状超音波導波管２とを一体的に支持しているフ
ランジ２１が、ボンベ１に設けられた穴部２０を閉じる
形で、ボンベ表面にガスケット２６を介してネジ２５ｂ
により固定されている例が示されている。ここに示した
例では、筒状超音波導波管２はフランジ部２３が設けら
れている固定ホルダー２２に固定されており、固定ホル
ダー２２と超音波センサケース１２とを、防振材（例、
防振ゴム）２４を介して組み合わせた状態で、フランジ
２１にネジ２５ａにより固定することにより、超音波セ
ンサ１０と筒状超音波導波管２とをフランジ２１で支持
している。Next, a method of fixing the ultrasonic sensor and the cylindrical ultrasonic waveguide will be described. In FIG. 2, a flange 21 integrally supporting the ultrasonic sensor 10 and the cylindrical ultrasonic waveguide 2 closes a hole 20 provided in the cylinder 1 and a gasket 26 is provided on the surface of the cylinder. Screw 25b through
An example is shown in FIG. In the example shown here, the cylindrical ultrasonic waveguide 2 is fixed to a fixed holder 22 provided with a flange portion 23, and the fixed holder 22 and the ultrasonic sensor case 12 are separated from each other by a vibration-proof material (example). ,
The ultrasonic sensor 10 and the cylindrical ultrasonic waveguide 2 are supported by the flange 21 by being fixed to the flange 21 with a screw 25a in a state of being combined via the anti-vibration rubber) 24.
【００２５】図３では、筒状超音波導波管２がボンベ１
に設けられた穴部２０の壁面に固定されていて、超音波
センサ１０が穴部２０を閉じるようにして、超音波セン
サのセンサケース１２のフランジ部１３がボンベ表面に
ガスケット２６を介してネジ２５ｂにより固定されてい
る例が示されている。筒状超音波導波管２は、溶接によ
りあるいは接着剤による接着により穴部２０の壁面に固
定されている。超音波センサ１０と穴部２０の壁面との
間には、防振材２４が介されている。接続端子４が備え
られている蓋部材２７は、超音波センサケース１２のフ
ランジ部１３に固定されている。In FIG. 3, the cylindrical ultrasonic waveguide 2 is a cylinder 1
The ultrasonic sensor 10 closes the hole 20, and the flange 13 of the sensor case 12 of the ultrasonic sensor is screwed to the cylinder surface via a gasket 26 so that the ultrasonic sensor 10 closes the hole 20. The example fixed by 25b is shown. The cylindrical ultrasonic waveguide 2 is fixed to the wall surface of the hole 20 by welding or bonding with an adhesive. An anti-vibration material 24 is interposed between the ultrasonic sensor 10 and the wall surface of the hole 20. The lid member 27 provided with the connection terminal 4 is fixed to the flange portion 13 of the ultrasonic sensor case 12.
【００２６】図１〜図３に示した本発明の超音波式液面
計付き耐圧ガスボンベにおいては、ボンベ内部に超音波
センサと筒状超音波導波管とがそれぞれ分離した形で固
定されている例を示したが、この超音波センサは、筒状
超音波導波管の上側開口部から延長された延長部の内部
に固定されていても良い。超音波センサが、筒状超音波
導波管の延長部の内部に固定されている場合の本発明に
従う超音波式液面計付き耐圧ガスボンベの構成の概念図
を添付図面の図４に示す。In the pressure-resistant gas cylinder with ultrasonic level gauge of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, an ultrasonic sensor and a cylindrical ultrasonic waveguide are separately fixed inside the cylinder. Although an example has been shown, this ultrasonic sensor may be fixed inside an extension extending from the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide. FIG. 4 of the accompanying drawings shows a conceptual diagram of the structure of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention when the ultrasonic sensor is fixed inside the extension of the cylindrical ultrasonic waveguide.
【００２７】図４には、ボンベ１に固定されている筒状
超音波導波管２の上側開口部に、超音波センサ１０を固
定している延長部３０が脱着可能に取り付けられている
構成の超音波式液面計付き耐圧ガスボンベが示されてい
る。ここに示した超音波式液面計付き耐圧ガスボンベで
は、延長部３０は、ボンベ１の上側表面を超えた位置で
筒状超音波導波管２に取り付けられており、延長部の先
端外面に接続端子４が備えられている。筒状超音波導波
管２の上側開口部先端にはボール弁３１が備えられてい
て、ボール弁を閉じることにより延長部とボンベ内部と
を遮断できるようになっている。すなわち、ボール弁を
閉じることにより、ボンベ内部に液化ガスが装填されて
いる状態でも、延長部３０を筒状超音波導波管２から取
り外せるように構成されている。なお、図４において
は、超音波センサを固定している延長部が筒状超音波導
波管に脱着可能に取り付けられている例を示したが、こ
の延長部は脱着可能でなくとも良く、筒状超音波導波管
と一体的に連結していても良い。また、図４において
は、延長部はボンベの上側表面を超えているが、延長部
はボンベ上側表面の内側（ボンベの内側）にあっても良
い。FIG. 4 shows a configuration in which an extension 30 fixing the ultrasonic sensor 10 is detachably attached to the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide 2 fixed to the cylinder 1. 1 shows a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge. In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge shown here, the extension part 30 is attached to the cylindrical ultrasonic waveguide 2 at a position beyond the upper surface of the cylinder 1, and is attached to the outer surface of the distal end of the extension part. A connection terminal 4 is provided. A ball valve 31 is provided at the tip of the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide 2, and the extension and the inside of the cylinder can be shut off by closing the ball valve. That is, the extension portion 30 can be removed from the cylindrical ultrasonic waveguide 2 by closing the ball valve even when the liquefied gas is loaded inside the cylinder. FIG. 4 shows an example in which the extension fixing the ultrasonic sensor is detachably attached to the cylindrical ultrasonic waveguide, but this extension may not be detachable, It may be integrally connected to the cylindrical ultrasonic waveguide. In FIG. 4, the extension extends beyond the upper surface of the cylinder, but the extension may be inside the cylinder upper surface (inside of the cylinder).
【００２８】図１〜図４に示した本発明の超音波式液面
計付き耐圧ガスボンベにおいては、超音波センサ及び筒
状超音波導波管とバルブとが別々にボンベに固定されて
いる例を示したが、超音波センサ及び筒状超音波導波管
とバルブとを一体的にボンベに固定することも可能であ
る。超音波センサ及び筒状超音波導波管とバルブとが、
一体的にボンベに固定されている場合の本発明に従う超
音波式液面計付き耐圧ガスボンベの構成の概念図を添付
図面の図５に示す。In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge of the present invention shown in FIGS. 1 to 4, the ultrasonic sensor, the cylindrical ultrasonic waveguide, and the valve are separately fixed to the cylinder. However, the ultrasonic sensor, the cylindrical ultrasonic waveguide, and the valve may be integrally fixed to the cylinder. Ultrasonic sensor and cylindrical ultrasonic waveguide and valve,
FIG. 5 of the accompanying drawings shows a conceptual diagram of the structure of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention when integrally fixed to the cylinder.
【００２９】図５には、ボンベ１に固定されているバル
ブ７に、超音波センサ１０及び筒状超音波導波管２の上
側開口部が一体的に組み込まれている構成の超音波式液
面計付き耐圧ガスボンベが示されている。ここに示した
超音波式液面計付き耐圧ガスボンベでは、超音波センサ
１０は延長部３０に固定されており、延長部３０はバル
ブ７の上側表面を超えた位置で筒状超音波導波管２に脱
着可能に取り付けられている。筒状超音波導波管２の上
側開口部先端にはボール弁３１が備えられていて、ボー
ル弁を閉じることにより延長部とボンベ内部とを遮断で
きるようになっている。超音波センサ及び筒状超音波導
波管とバルブとが、一体的にボンベに固定されている構
成をとる超音波式液面計付き耐圧ガスボンベでは、超音
波センサ及び筒状超音波導波管とバルブの取り付け作業
を別々に行う必要がないので、製造工程の簡略化が図ら
れるとともに、ボンベに形成する穴が一個になるので、
耐圧ガスボンベの密閉性が高くなり、ボンベの製造コス
トも安価になる。図５においては、前記図４に示した超
音波式液面計付き耐圧ガスボンベと同様に、超音波セン
サを固定している延長部が筒状超音波導波管に脱着可能
に取り付けられている例を示したが、この延長部は脱着
可能でなくとも良く、筒状超音波導波管と一体的に連結
していても良い。FIG. 5 shows an ultrasonic liquid having a structure in which the ultrasonic sensor 10 and the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide 2 are integrated into a valve 7 fixed to the cylinder 1. A pressure-resistant gas cylinder with a surface gauge is shown. In the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge shown here, the ultrasonic sensor 10 is fixed to the extension portion 30, and the extension portion 30 extends beyond the upper surface of the valve 7 into a cylindrical ultrasonic waveguide. 2 is detachably attached. A ball valve 31 is provided at the tip of the upper opening of the cylindrical ultrasonic waveguide 2, and the extension and the inside of the cylinder can be shut off by closing the ball valve. An ultrasonic sensor and a cylindrical ultrasonic waveguide are used in a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge in which an ultrasonic sensor, a cylindrical ultrasonic waveguide, and a valve are integrally fixed to a cylinder. Since it is not necessary to separately perform the mounting work of the valve and the valve, the manufacturing process is simplified and the hole formed in the cylinder becomes one,
The tightness of the pressure-resistant gas cylinder is improved, and the manufacturing cost of the cylinder is reduced. In FIG. 5, similarly to the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge shown in FIG. 4, the extension fixing the ultrasonic sensor is detachably attached to the cylindrical ultrasonic waveguide. Although an example has been shown, this extension may not be detachable and may be integrally connected to the cylindrical ultrasonic waveguide.
【００３０】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベは、水素、窒素、酸素、アルゴン、低沸点炭化水素ガ
ス（例、プロパン）などの各種液化ガスの保持と利用に
際して使用することができる。The pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge of the present invention can be used for holding and utilizing various liquefied gases such as hydrogen, nitrogen, oxygen, argon, and a low-boiling hydrocarbon gas (eg, propane). .
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明の超音波式液面計付き耐圧ガスボ
ンベは、耐圧ガスボンベへの液化ガス充填作業時や、耐
圧ガスボンベからガスを取り出している時でも、耐圧ガ
スボンベに充填されている液化ガス量を高い精度で計測
できる。従って、本発明の超音波式液面計付き耐圧ガス
ボンベを用いることにより、耐圧ガスボンベに液化ガス
を充填する時では、液化ガスの充填量を計測しながら、
作業を行うことができるので、過剰に液化ガスを耐圧ガ
スボンベに充填するような事故の発生を未然に防止する
ことができ、また、耐圧ガスボンベから外部にガスを取
り出している時では、液化ガス量の残量を計測しながら
ガスを取り出せるので、ガスの取り出しが急に止まるよ
うな事故の発生を未然に防止することができる。The pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention can be used to fill the liquefied gas filled in the pressure-resistant gas cylinder even when the liquefied gas is filled into the pressure-resistant gas cylinder or when the gas is taken out from the pressure-resistant gas cylinder. The quantity can be measured with high accuracy. Therefore, by using the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge of the present invention, when filling the pressure-resistant gas cylinder with liquefied gas, while measuring the filling amount of the liquefied gas,
Since the work can be performed, it is possible to prevent the occurrence of an accident such as excessive filling of the liquefied gas into the pressure-resistant gas cylinder, and when the gas is taken out from the pressure-resistant gas cylinder to the outside, the amount of liquefied gas Since gas can be taken out while measuring the remaining amount of gas, it is possible to prevent occurrence of an accident in which gas taking out stops suddenly.
【図１】本発明に従う超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベの構成の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention.
【図２】超音波式液面計付き耐圧ガスボンベに取り付け
られている超音波センサ及び筒状超音波導波管の上側開
口部周囲の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration around an upper opening portion of an ultrasonic sensor and a cylindrical ultrasonic waveguide attached to a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge.
【図３】超音波式液面計付き耐圧ガスボンベに取り付け
られている超音波センサ及び筒状超音波導波管の上側開
口部周囲の構成の別の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of a configuration around an upper opening of an ultrasonic sensor and a cylindrical ultrasonic waveguide attached to a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge.
【図４】本発明に従う超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベの構成の別の例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing another example of the configuration of the pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention.
【図５】本発明に従う超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベの構成の別の例を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing another example of the configuration of a pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to the present invention.
１ 耐圧ガスボンベ ２ 超音波導波管 ３ 透孔 ４ 接続端子 ５ 電源装置 ６ 演算装置 ７ バルブ ８ 液化ガス注入口 ９ ガス取り出し口 １０ 超音波センサ １１ 電気音響変換器 １２ センサケース １３ センサケースフランジ部 １４ａ、１４ｂ 吸音材 １５ 仕切板 １６ 封止材 １７ リード線 ２０ 穴部 ２１ フランジ ２２ 筒状超音波導波管ホルダー ２３ 筒状超音波導波管ホルダーフランジ部 ２４ 防振材 ２５ａ、２５ｂ ネジ ２６ ガスケット ２７ 蓋部材 ３０ 延長部 ３１ ボール弁 ４０ 液化ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure-resistant gas cylinder 2 Ultrasonic waveguide 3 Through-hole 4 Connection terminal 5 Power supply device 6 Operation device 7 Valve 8 Liquefied gas inlet 9 Gas outlet 10 Ultrasonic sensor 11 Electroacoustic transducer 12 Sensor case 13 Sensor case flange 14a , 14b Sound absorbing material 15 Partition plate 16 Sealing material 17 Lead wire 20 Hole 21 Flange 22 Cylindrical ultrasonic waveguide holder 23 Cylindrical ultrasonic waveguide holder flange 24 Vibration isolator 25a, 25b Screw 26 Gasket 27 Lid member 30 Extension part 31 Ball valve 40 Liquefied gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 誠二 長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日 本無線株式会社内 (72)発明者 西尾 則廣 長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日 本無線株式会社内 Ｆターム(参考） 2F014 AA01 AB01 AC02 FB01 3E072 AA01 GA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiji Toda 2-10-19, Ueda-shi, Nagano Prefecture Inside Ueda Nippon Radio Co., Ltd. (72) Inventor Norihiro Nishio 2--10, Ueda-shi, Nagano Prefecture No.19 Ueda Japan Radio Co., Ltd. F-term (reference) 2F014 AA01 AB01 AC02 FB01 3E072 AA01 GA01
Claims (3)
バルブを備え、かつ、下記の構成の超音波式液面計を備
えたことを特徴とする超音波式液面計付き耐圧ガスボン
ベ； （１）ボンベ内部の上方に固定されている、電気音響変
換器付きの超音波センサ； （２）ボンベ内部にて固定されている、上下の方向に延
びた筒状体であって、上側開口部近傍の側面に透孔が形
成されていて、該超音波センサから送信された超音波を
上側開口部にて受け取って下方に案内し、液化ガス表面
にて反射した超音波反射波を上方に案内し、該超音波セ
ンサに受信させる筒状超音波導波管； （３）ボンベ外面に備えられた、該超音波センサに電気
的に接続する接続端子； （４）該接続端子に接続し、該超音波センサに電気エネ
ルギを供給する電源装置；及び （５）該接続端子に接続し、該超音波センサの超音波送
受信間の時間を計測し、その時間に基づいて、該超音波
センサと液化ガスとの距離を算出する演算装置。1. A pressure-resistant gas cylinder equipped with an ultrasonic level gauge, comprising: a valve for charging and discharging a liquefied gas; and an ultrasonic level gauge having the following configuration: 1) an ultrasonic sensor with an electro-acoustic transducer fixed above the inside of the cylinder; (2) a vertically extending cylindrical body fixed inside the cylinder and having an upper opening A through hole is formed on the nearby side surface, and the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is received at the upper opening and guided downward, and the ultrasonic reflected wave reflected on the liquefied gas surface is guided upward. A cylindrical ultrasonic waveguide to be received by the ultrasonic sensor; (3) a connection terminal provided on the outer surface of the cylinder and electrically connected to the ultrasonic sensor; (4) a connection terminal to the connection terminal; A power supply for supplying electric energy to the ultrasonic sensor; and ) Connected to said connection terminals, to measure the time between ultrasound transmission and reception of the ultrasonic sensor, on the basis of the time calculation unit for calculating a distance between the ultrasonic sensor and liquefied gas.
ベ上側表面を超えて先端部が閉じた状態で延長されてい
て、超音波センサが該延長部の内部に固定されており、
接続端子が該延長部の先端外面に備えられていることを
特徴とする請求項１に記載の超音波式液面計付き耐圧ガ
スボンベ。2. An upper opening of a cylindrical ultrasonic waveguide extends beyond a cylinder upper surface with a tip end closed, and an ultrasonic sensor is fixed inside the extension. ,
The pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic level gauge according to claim 1, wherein a connection terminal is provided on an outer surface of a distal end of the extension.
側開口部がバルブに一体的に組み込まれていることを特
徴とする請求項１に記載の超音波式液面計付き耐圧ガス
ボンベ。3. The pressure-resistant gas cylinder with an ultrasonic liquid level gauge according to claim 1, wherein the upper openings of the ultrasonic sensor and the cylindrical ultrasonic waveguide are integrated with the valve. .
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000110712A JP2001295998A (en) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Pressure gas cylinder with ultrasonic wave level gage |
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|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2001295998A (en) |
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